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JP2008299290A - Liquid crystal display - Google Patents

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Publication number
JP2008299290A
JP2008299290A JP2007148554A JP2007148554A JP2008299290A JP 2008299290 A JP2008299290 A JP 2008299290A JP 2007148554 A JP2007148554 A JP 2007148554A JP 2007148554 A JP2007148554 A JP 2007148554A JP 2008299290 A JP2008299290 A JP 2008299290A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
substrate
layer
polarizer
display region
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2007148554A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuhiko Tsuda
和彦 津田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP2007148554A priority Critical patent/JP2008299290A/en
Publication of JP2008299290A publication Critical patent/JP2008299290A/en
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Abstract

【課題】透過表示の輝度及びコントラスト比の低下を防止することができるとともに、広視野角の透過表示を行うことができる液晶表示装置を提供する。
【解決手段】裏面偏光子、裏面基板、液晶層、前面基板及び前面偏光子がこの順に配置され、かつ透過表示領域と反射表示領域とが設けられた垂直配向モードの液晶表示装置であって、上記液晶表示装置は、裏面基板又は前面基板と液晶層との間の反射表示領域にλ/4位相差層を有し、裏面基板又は前面基板と液晶層との間の透過表示領域には液晶層以外の位相差層を有さず、裏面基板と裏面偏光子との間の透過表示領域に、基板面内方向の遅相軸が裏面偏光子の吸収軸と平行又は直交し、かつ基板法線方向に最小の主屈折率を持つ裏面2軸性位相差層を有する液晶表示装置である。
【選択図】図1
Provided is a liquid crystal display device capable of preventing a reduction in luminance and contrast ratio of transmissive display and capable of performing transmissive display with a wide viewing angle.
A vertical alignment mode liquid crystal display device in which a back polarizer, a back substrate, a liquid crystal layer, a front substrate, and a front polarizer are arranged in this order, and a transmissive display area and a reflective display area are provided. The liquid crystal display device has a λ / 4 retardation layer in a reflective display region between a back substrate or a front substrate and a liquid crystal layer, and a liquid crystal display in a transmissive display region between the back substrate or the front substrate and the liquid crystal layer. There is no retardation layer other than the layer, and in the transmissive display region between the back substrate and the back polarizer, the slow axis in the in-plane direction of the substrate is parallel or orthogonal to the absorption axis of the back polarizer, and the substrate method This is a liquid crystal display device having a back biaxial retardation layer having a minimum main refractive index in the line direction.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、液晶表示装置に関する。より詳しくは、携帯電話等のモバイル機器に好適な液晶表示装置に関するものである。 The present invention relates to a liquid crystal display device. More specifically, the present invention relates to a liquid crystal display device suitable for mobile devices such as mobile phones.

液晶表示装置は、薄型・軽量・低消費電力といった特長を活かし、幅広い分野で用いられており、近年では、携帯電話等のモバイル機器に搭載されることが多くなっている。しかしながら、モバイル機器は屋外で使用される機会が多いため、映りこみを防止する観点や、低消費電力化を図る観点から、外光とバックライトとの両方を利用して表示を行う、半透過型の液晶表示装置が開発されている。 Liquid crystal display devices are used in a wide range of fields, taking advantage of their thinness, light weight, and low power consumption, and in recent years, they are increasingly installed in mobile devices such as mobile phones. However, since mobile devices are often used outdoors, from the viewpoint of preventing reflections and reducing power consumption, display is performed using both external light and a backlight. Liquid crystal display devices have been developed.

半透過型の液晶表示装置において、ノーマリブラックモードである垂直配向(VA)方式で表示を行う場合、効果的に反射表示を行うためには、λ/4位相差板を反射表示領域に配置する必要がある。λ/4位相差板とは、波長λの透過光について互いに垂直な方向に振動する2つの偏光成分間にλ/4の位相差(リタデーション)を与え、円偏光とすることができるものである。反射表示においては、λ/4位相差板を用いることにより、ノーマリブラックモードが可能となり、コントラスト比の確保が可能となる。 In a transflective liquid crystal display device, when performing display in the vertical alignment (VA) method, which is a normally black mode, a λ / 4 retardation plate is disposed in the reflective display region in order to effectively perform reflective display. There is a need to. The λ / 4 retardation plate gives a λ / 4 retardation (retardation) between two polarization components that vibrate in a direction perpendicular to each other with respect to the transmitted light of wavelength λ, and can be made into circularly polarized light. . In reflective display, by using a λ / 4 retardation plate, a normally black mode is possible, and a contrast ratio can be ensured.

しかしながら、λ/4位相差板を半透過型の液晶表示パネルの前面に配置する場合、一般的には、直線偏光子とλ/4位相差板とが含まれる円偏光子を液晶表示パネルの前面全体に貼り付けることになり、反射表示領域のみならず、透過表示領域にもλ/4位相差板が配置される。したがって、透過表示領域に配置された円偏光子によって、透過表示のコントラスト比の低下を招くおそれがあった。 However, when the λ / 4 retardation plate is disposed on the front surface of the transflective liquid crystal display panel, generally, a circular polarizer including a linear polarizer and a λ / 4 retardation plate is used as the liquid crystal display panel. The λ / 4 phase difference plate is disposed not only in the reflective display area but also in the transmissive display area. Therefore, the circular polarizer disposed in the transmissive display region may cause a reduction in the contrast ratio of the transmissive display.

その対策として、液晶表示パネルの背面側に配置された偏光子と液晶表示パネルとの間にもλ/4板を配置することによって、透過表示領域において、観察面側に配置したλ/4板の位相差を打ち消す方式も開示されている。しかしながら、この方式は、背面側のλ/4板で生じた位相差を観察面側のλ/4板で打ち消すものであるため、それぞれのλ/4板の位相差値が正確に一致している必要がある。例えば、背面側に配置されたλ/4板に対して、観察面側に配置されたλ/4板の位相差の値が5nm異なる場合、透過表示のコントラスト比が半分以下に低下するおそれがある。このため、λ/4板に対して精度の高い品質管理が求められ、その結果としてコストの増大につながるという点で改善の余地があった。 As a countermeasure, by arranging a λ / 4 plate between the polarizer disposed on the back side of the liquid crystal display panel and the liquid crystal display panel, the λ / 4 plate disposed on the observation surface side in the transmissive display region. A method for canceling the phase difference is also disclosed. However, since this method cancels out the phase difference generated in the λ / 4 plate on the back side with the λ / 4 plate on the observation surface side, the phase difference values of the respective λ / 4 plates are exactly the same. Need to be. For example, when the value of the phase difference of the λ / 4 plate arranged on the observation surface side is 5 nm different from the λ / 4 plate arranged on the back side, the contrast ratio of the transmissive display may be reduced to half or less. is there. For this reason, there is room for improvement in that high-quality quality control is required for the λ / 4 plate, resulting in an increase in cost.

そこで、パネル内の反射領域だけにλ/4位相差板を配置することによって、コントラスト比の低下を防止する技術が開示されている(例えば、特許文献1〜4参照。)。これらは、反射部分のみにλ/4板を配置するために、液晶性のポリマーをパネル内部にパターニングする構成であり、透過表示領域にλ/4板を配置していないため、透過表示領域での透過表示のコントラスト比の低下を防止することができる。 Therefore, a technique for preventing a reduction in contrast ratio by disposing a λ / 4 phase difference plate only in a reflection region in the panel is disclosed (for example, see Patent Documents 1 to 4). These are structures in which a liquid crystalline polymer is patterned inside the panel in order to arrange the λ / 4 plate only in the reflective portion, and since the λ / 4 plate is not arranged in the transmissive display region, Decrease in the contrast ratio of the transmissive display can be prevented.

また、液晶表示装置の視野角を拡大する方法としては、視野角を補償する位相差板を裏面基板と裏面偏光子との間、又は、裏面基板と裏面基板との間と前面基板と前面偏光子との間の両方に配置する配置する方法が開示されている(例えば、特許文献5及び6参照。)。
特開2003−322857号公報 特開2004−317611号公報 特開2006−221189号公報 特開2006−276397号公報 特開2007−101874号公報 特許第3544629号明細書
Further, as a method of expanding the viewing angle of the liquid crystal display device, a retardation plate for compensating the viewing angle is provided between the back substrate and the back polarizer, or between the back substrate and the back substrate, and the front substrate and the front polarization. There is disclosed a method of arranging both of them between the child (see, for example, Patent Documents 5 and 6).
JP 2003-322857 A JP 2004-317611 A JP 2006-221189 A Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-276697 JP 2007-101874 A Japanese Patent No. 3544629

しかしながら、特許文献1〜4においては、透過表示の輝度及びコントラスト比の低下を防止することができるが、透過表示の視野角を補償することについて考慮されておらず、斜め方向から見たときに階調反転が生じるおそれがある。また、特許文献5及び6においては、視野角の補償は行われているが、λ/4波長板等からなる位相差板が透過表示領域にも設けられているため、透過表示の輝度及びコントラスト比を低下させるおそれがある。 However, in Patent Documents 1 to 4, although it is possible to prevent a decrease in luminance and contrast ratio of transmissive display, no consideration is given to compensating the viewing angle of transmissive display, and when viewed from an oblique direction. There is a risk of gradation inversion. In Patent Documents 5 and 6, although the viewing angle is compensated, a retardation plate made of a λ / 4 wavelength plate or the like is also provided in the transmissive display region. The ratio may be reduced.

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、透過表示の輝度及びコントラスト比の低下を防止することができるとともに、広視野角の透過表示を行うことができる液晶表示装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above situation, and provides a liquid crystal display device capable of preventing a decrease in luminance and contrast ratio of transmissive display and performing transmissive display with a wide viewing angle. It is intended.

本発明者は、裏面偏光子、裏面基板、液晶層、前面基板及び前面偏光子がこの順に配置され、かつ透過表示領域と反射表示領域とが設けられた垂直配向モードの液晶表示装置について種々検討したところ、直線偏光を円偏光に変換することができるλ/4位相差層、及び、透過表示の視野角を拡大することができる層のそれぞれの配置形態に着目した。そして、裏面基板又は前面基板と液晶層との間の反射表示領域にλ/4位相差層を設け、裏面基板又は前面基板と液晶層との間の透過表示領域には液晶層以外の位相差層を設けず、裏面基板と裏面偏光子との間の透過表示領域に、基板面内方向の遅相軸が裏面偏光子の吸収軸と平行又は直交し、かつ基板法線方向に最小の主屈折率を持つ裏面2軸性位相差層を設けることにより、広視野角の透過表示を行うことができるとともに、透過表示の輝度及びコントラスト比の低下を防止することができることを見いだし、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。 The inventor has made various studies on a vertical alignment mode liquid crystal display device in which a back polarizer, a back substrate, a liquid crystal layer, a front substrate, and a front polarizer are arranged in this order, and a transmissive display area and a reflective display area are provided. As a result, attention was paid to the arrangement of each of the λ / 4 retardation layer capable of converting linearly polarized light into circularly polarized light and the layer capable of expanding the viewing angle of transmissive display. A λ / 4 retardation layer is provided in the reflective display region between the back substrate or the front substrate and the liquid crystal layer, and the retardation other than the liquid crystal layer is provided in the transmissive display region between the back substrate or the front substrate and the liquid crystal layer. In the transmissive display region between the back substrate and the back polarizer, the slow axis in the in-plane direction of the substrate is parallel or orthogonal to the absorption axis of the back polarizer and has the smallest main in the substrate normal direction. By providing the back biaxial retardation layer having a refractive index, it is possible to perform transmissive display with a wide viewing angle and to prevent a decrease in luminance and contrast ratio of the transmissive display. The present inventors have arrived at the present invention by conceiving that it can be solved on a case-by-case basis.

すなわち、本発明は、裏面偏光子、裏面基板、液晶層、前面基板及び前面偏光子がこの順に配置され、かつ透過表示領域と反射表示領域とが設けられた垂直配向モードの液晶表示装置であって、上記液晶表示装置は、裏面基板又は前面基板と液晶層との間の反射表示領域にλ/4位相差層を有し、裏面基板又は前面基板と液晶層との間の透過表示領域には液晶層以外の位相差層を有さず、裏面基板と裏面偏光子との間の透過表示領域に、基板面内方向の遅相軸が裏面偏光子の吸収軸と平行又は直交し、かつ基板法線方向に最小の主屈折率を持つ裏面2軸性位相差層を有する液晶表示装置(以下、第一の液晶表示装置ともいう。)である。
以下に本発明を詳述する。
That is, the present invention is a vertical alignment mode liquid crystal display device in which a back polarizer, a back substrate, a liquid crystal layer, a front substrate, and a front polarizer are arranged in this order, and a transmissive display region and a reflective display region are provided. The liquid crystal display device has a λ / 4 retardation layer in the reflective display region between the back substrate or the front substrate and the liquid crystal layer, and in the transmissive display region between the back substrate or the front substrate and the liquid crystal layer. Has no retardation layer other than the liquid crystal layer, and in the transmissive display region between the back substrate and the back polarizer, the slow axis in the in-plane direction of the substrate is parallel or orthogonal to the absorption axis of the back polarizer, and It is a liquid crystal display device (hereinafter also referred to as a first liquid crystal display device) having a back biaxial retardation layer having a minimum main refractive index in the substrate normal direction.
The present invention is described in detail below.

上記第一の液晶表示装置は、裏面偏光子、裏面基板、液晶層、前面基板及び前面偏光子がこの順に配置され、かつ透過表示領域と反射表示領域とが設けられた垂直配向モードの液晶表示装置である。本明細書では、液晶表示装置のうち、裏面基板から前面基板までの部分を液晶表示パネルともいう。上記裏面偏光子及び前面偏光子は、偏光されていない光を直線偏光にすることができる直線偏光子のことであり、裏面偏光子の吸収軸と前面偏光子の吸収軸とが垂直に配置されるクロスニコル配置をとることが好ましい。クロスニコル配置をとることによって、第一の液晶表示装置を、液晶層に電圧を印加していないときに黒表示となるノーマリブラックモードの液晶表示装置とすることができることから、ノーマリホワイトモードの液晶表示装置としたときよりも、コントラスト比を向上させることができる。裏面偏光子と前面偏光子とは、同一のものであってもよく、異なるものであってもよいが、対称性の観点から、同一のものであることが好ましい。 The first liquid crystal display device is a vertical alignment mode liquid crystal display in which a back polarizer, a back substrate, a liquid crystal layer, a front substrate, and a front polarizer are arranged in this order, and a transmissive display area and a reflective display area are provided. Device. In the present specification, a portion from the back substrate to the front substrate in the liquid crystal display device is also referred to as a liquid crystal display panel. The back polarizer and the front polarizer are linear polarizers that can convert unpolarized light into linearly polarized light. The absorption axis of the back polarizer and the absorption axis of the front polarizer are arranged vertically. It is preferable to take a crossed Nicol arrangement. By adopting the crossed Nicols arrangement, the first liquid crystal display device can be a normally black mode liquid crystal display device that displays black when no voltage is applied to the liquid crystal layer. The contrast ratio can be improved as compared with the liquid crystal display device. The back polarizer and the front polarizer may be the same or different, but are preferably the same from the viewpoint of symmetry.

上記裏面基板は、背面側の基板であり、前面基板は観察面側の基板である。上記裏面基板及び前面基板は、無色透明の基板であることが好ましく、コスト低減等の観点からはガラス基板、プラスチック基板等であることがより好ましい。第一の液晶表示装置は、液晶層に電圧を印加していないときには液晶分子の長軸が基板法線方向に対して垂直に配向している垂直配向モードのものである。したがって、上記液晶層は、負の誘電率異方性を有する液晶分子を含んで構成されることが好ましい。また、液晶層と裏面基板との間の液晶層と接する位置、及び、液晶層と前面基板との間の液晶層と接する位置の少なくとも一方には、垂直配向膜が配置されていることが好ましい。 The rear substrate is a rear substrate, and the front substrate is an observation surface substrate. The back substrate and the front substrate are preferably colorless and transparent substrates, and more preferably a glass substrate, a plastic substrate and the like from the viewpoint of cost reduction. The first liquid crystal display device is of a vertical alignment mode in which the major axis of liquid crystal molecules is aligned perpendicular to the substrate normal direction when no voltage is applied to the liquid crystal layer. Therefore, the liquid crystal layer is preferably configured to include liquid crystal molecules having negative dielectric anisotropy. Further, it is preferable that a vertical alignment film is disposed at at least one of a position in contact with the liquid crystal layer between the liquid crystal layer and the back substrate and a position in contact with the liquid crystal layer between the liquid crystal layer and the front substrate. .

上記第一の液晶表示装置は、透過表示領域及び反射表示領域を有する半透過型の液晶表示装置であり、透過表示領域では、裏面基板側から入射した光を用いて表示を行い、反射表示領域では、前面基板側から入射した光を用いて表示を行う。 The first liquid crystal display device is a transflective liquid crystal display device having a transmissive display area and a reflective display area. In the transmissive display area, display is performed using light incident from the back substrate side, and the reflective display area is displayed. Then, display is performed using light incident from the front substrate side.

上記第一の液晶表示装置は、透過表示領域においては、裏面偏光子、裏面基板、裏面透明電極、液晶層、前面透明電極、前面基板、前面偏光子がこの順に配置された構造を有することが好ましい。これによれば、裏面透明電極と前面透明電極との間の液晶層に電圧を印加することにより、液晶層中の液晶分子の配向を制御することで、透過表示を行うことができる。
第一の液晶表示装置は、反射表示領域においては、(a)裏面偏光子、裏面基板、反射電極、液晶層、前面透明電極、前面基板及び前面偏光子がこの順に配置された構造、又は、(b)裏面偏光子、裏面基板、反射層、裏面透明電極、液晶層、前面透明電極、前面基板及び前面偏光子がこの順に配置された構造を有することが好ましい。これによれば、(a)の構造を有する場合には、前面基板側から入射した光を反射電極で反射するとともに、反射電極と前面透明電極との間の液晶層に電圧を印加することにより、(b)の構造を有する場合には、前面基板側から入射した光を反射層で反射するとともに、裏面透明電極と前面透明電極との間の液晶層に電圧を印加することにより、液晶層中の液晶分子の配向を制御することで、反射表示を行うことができる。
In the transmissive display region, the first liquid crystal display device may have a structure in which a back polarizer, a back substrate, a back transparent electrode, a liquid crystal layer, a front transparent electrode, a front substrate, and a front polarizer are arranged in this order. preferable. According to this, transmissive display can be performed by controlling the orientation of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer by applying a voltage to the liquid crystal layer between the back transparent electrode and the front transparent electrode.
In the reflective display area, the first liquid crystal display device has a structure in which (a) a back polarizer, a back substrate, a reflective electrode, a liquid crystal layer, a front transparent electrode, a front substrate and a front polarizer are arranged in this order, or (B) It is preferable that the back polarizer, the back substrate, the reflective layer, the back transparent electrode, the liquid crystal layer, the front transparent electrode, the front substrate, and the front polarizer are arranged in this order. According to this, in the case of having the structure of (a), the light incident from the front substrate side is reflected by the reflective electrode, and a voltage is applied to the liquid crystal layer between the reflective electrode and the front transparent electrode. In the case of having the structure of (b), the light incident from the front substrate side is reflected by the reflective layer, and a voltage is applied to the liquid crystal layer between the back transparent electrode and the front transparent electrode, whereby the liquid crystal layer Reflective display can be performed by controlling the orientation of the liquid crystal molecules therein.

上記第一の液晶表示装置は、裏面基板又は前面基板と液晶層との間の反射表示領域にλ/4位相差層を有し、裏面基板又は前面基板と液晶層との間の透過表示領域には液晶層以外の位相差層を有さない。λ/4位相差層は、λ/4位相差層に入射した光に、可視光の波長範囲(380nm以上780nm以下の範囲)の一つの波長λに対してλ/4の位相差を与えるものである。λの波長は、可視光の波長範囲の中でも視感度の高い、550nmに設定することが好ましい。液晶表示パネルを平面視したときに、λ/4位相差層の遅相軸が、前面偏光子の吸収軸に対して45°の角度を有することによって、前面偏光子によって直線偏光となった光を円偏光に変換することができ、また、前面偏光子側から反射表示領域に入射した光が、液晶層中の液晶分子が垂直に配向した液晶表示パネル内で反射されて出射するときに、円偏光を直線偏光に変換することができる。このように、反射表示領域にλ/4位相差層を配置し、液晶層中の液晶分子が垂直に配向している場合、光が入射するときと出射するときとの往復でλ/4位相差層を通過することによって、ノーマリブラックモードで黒表示を行うことができる。更に、λ/4位相差層は、裏面基板又は前面基板と液晶層との間に配置されることによって、液晶表示パネル内部に形成する構造物(例えば、カラーフィルタ、TFT素子等)の形成工程と連動してλ/4位相差層を形成することができ、透過表示領域と反射表示領域とに正確に分けてパターニングすることができる。そして、透過表示領域のパネル内部に液晶層以外にも位相差層が配置されると、裏面基板側から入射した光に位相差を付与するため、透過表示の黒表示が明るくなることからコントラスト比が低下する。本発明では、裏面基板と前面基板との間の透過表示領域には、液晶層以外の位相差層を有さないことから、透過表示領域のコントラスト比を低下させることなく表示を行うことができる。なお、本明細書で「位相差層」とは、少なくとも基板面内方向又は基板法線方向に20nm以上の位相差を有する層をいう。また、λ/4位相差層は、液晶層の前面基板側又は裏面基板側の一方に配置されていればよいが、裏面基板側に配置され、反射層又は反射電極が裏面基板上に配置される場合には、反射電極よりも液晶層側に配置されることが好ましい。上記反射層は、光を反射することができるものであれば特に限定されず、導電性を有するものでもよいし、導電性を有しないものであってもよい。 The first liquid crystal display device has a λ / 4 retardation layer in a reflective display region between a back substrate or a front substrate and a liquid crystal layer, and a transmissive display region between the back substrate or the front substrate and the liquid crystal layer. Has no retardation layer other than the liquid crystal layer. The λ / 4 retardation layer gives the light incident on the λ / 4 retardation layer a phase difference of λ / 4 with respect to one wavelength λ in the wavelength range of visible light (range of 380 nm to 780 nm). It is. The wavelength of λ is preferably set to 550 nm, which has high visibility in the wavelength range of visible light. When the liquid crystal display panel is viewed in plan, the slow axis of the λ / 4 retardation layer has an angle of 45 ° with respect to the absorption axis of the front polarizer, so that the light that has been linearly polarized by the front polarizer Can be converted into circularly polarized light, and when light incident on the reflective display region from the front polarizer side is reflected and emitted in a liquid crystal display panel in which liquid crystal molecules in the liquid crystal layer are vertically aligned, Circularly polarized light can be converted to linearly polarized light. As described above, when the λ / 4 retardation layer is arranged in the reflective display region and the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer are vertically aligned, the λ / 4 position is obtained when the light is incident and emitted. By passing through the phase difference layer, black display can be performed in a normally black mode. Further, the λ / 4 retardation layer is disposed between the back substrate or the front substrate and the liquid crystal layer, thereby forming a structure (for example, a color filter, a TFT element, etc.) formed inside the liquid crystal display panel. Λ / 4 retardation layer can be formed in conjunction with the patterning, and patterning can be performed by accurately dividing into a transmissive display area and a reflective display area. If a retardation layer other than the liquid crystal layer is disposed inside the panel in the transmissive display area, the contrast display ratio is increased because the black display of the transmissive display becomes brighter to add a phase difference to the light incident from the back substrate side. Decreases. In the present invention, since the transmissive display area between the back substrate and the front substrate does not have a retardation layer other than the liquid crystal layer, display can be performed without reducing the contrast ratio of the transmissive display area. . In the present specification, the “retardation layer” refers to a layer having a retardation of 20 nm or more at least in the substrate in-plane direction or the substrate normal direction. In addition, the λ / 4 retardation layer may be disposed on one of the liquid crystal layer on the front substrate side or the back substrate side, but is disposed on the back substrate side, and the reflective layer or the reflective electrode is disposed on the back substrate. In this case, the liquid crystal layer is preferably disposed closer to the liquid crystal layer than the reflective electrode. The reflective layer is not particularly limited as long as it can reflect light, and may have conductivity or may not have conductivity.

上記第一の液晶表示装置は、裏面基板と裏面偏光子との間の透過表示領域に、基板面内方向の遅相軸が裏面偏光子の吸収軸と平行又は直交し、かつ基板法線方向に最小の主屈折率を持つ裏面2軸性位相差層を有する。裏面2軸性位相差層は、基板法線方向に最小の主屈折率を持つことにより、対向する2枚の偏光板の吸収軸をクロスニコル配置にした場合に、斜め方向から液晶表示装置を観察したときに吸収軸同士のなす角度が見かけ上変化することによって生じる光漏れを防止することと、液晶層の位相差補償とを同時に実現することができるため、裏面基板と裏面偏光子との間の透過表示領域に基板面内方向の遅相軸が裏面偏光子の吸収軸と平行又は直交して配置されることで、液晶層中の液晶分子が基板面内方向に対して垂直に配向し、黒表示を行ったときに、透過表示領域において液晶層が持つ斜め方向の位相差を補償することができる。また、裏面2軸性位相差層は、裏面基板と裏面偏光子との間に配置されることによって、裏面偏光子と同一の工程で裏面基板に貼り付けることができるため、生産性の向上を図ることができる。また、裏面偏光子と裏面基板との間に配置することによって、液晶層と光学的に接することができるため、透過表示領域において液晶層が持つ斜め方向の位相差を補償することができる。そのため、2軸性位相差層を配置しない場合よりも、透過表示の視野角を拡大することができる。なお、裏面2軸性位相差層は、透過表示領域に形成されていればよく、反射表示領域には形成されていてもよいし、形成されていなくてもよい。生産性の観点からは、製造工程数を簡略化できるため、反射表示領域及び透過表示領域の両方に設けられることが好ましい。また、本明細書で「平行」とは、完全に平行である場合のみならず、液晶分子が基板面内方向に対して垂直に配向している液晶層を斜め方向に通過した光に生じた位相差を補償することができる程度に平行と同視できるものも含むものである。また、本明細書で「直交」とは、完全に直交である場合のみならず、液晶分子が基板面内方向に対して垂直に配向している液晶層を斜め方向に通過した光に生じた位相差を補償することができる程度に直交と同視できるものも含むものである。なお、本明細書で「光学的に接する」とは、ある二つの部材の間に、位相差を付与する部材を配置していない位置に配置することをいう。 In the first liquid crystal display device, in the transmission display region between the back substrate and the back polarizer, the slow axis in the in-plane direction of the substrate is parallel or orthogonal to the absorption axis of the back polarizer, and the normal direction of the substrate Have a back biaxial retardation layer having a minimum main refractive index. The back biaxial retardation layer has a minimum main refractive index in the normal direction of the substrate, so that when the absorption axes of the two polarizing plates facing each other are arranged in a crossed Nicol arrangement, the liquid crystal display device can be viewed from an oblique direction. Since it is possible to simultaneously prevent light leakage caused by an apparent change in the angle between the absorption axes when observed, and phase compensation of the liquid crystal layer, the back substrate and back polarizer The liquid crystal molecules in the liquid crystal layer are aligned perpendicularly to the substrate in-plane direction by arranging the slow axis in the substrate in-plane direction parallel or orthogonal to the absorption axis of the back polarizer in the transmissive display area When the black display is performed, the oblique phase difference of the liquid crystal layer in the transmissive display region can be compensated. In addition, since the back biaxial retardation layer is disposed between the back substrate and the back polarizer, it can be attached to the back substrate in the same process as the back polarizer, thereby improving productivity. Can be planned. Further, by disposing the liquid crystal layer between the back polarizer and the back substrate, it is possible to make optical contact with the liquid crystal layer, so that an oblique phase difference of the liquid crystal layer in the transmissive display region can be compensated. Therefore, the viewing angle of transmissive display can be expanded as compared with the case where no biaxial retardation layer is disposed. Note that the back biaxial retardation layer only needs to be formed in the transmissive display region, and may or may not be formed in the reflective display region. From the viewpoint of productivity, since the number of manufacturing steps can be simplified, it is preferable to be provided in both the reflective display area and the transmissive display area. Further, in this specification, “parallel” is generated not only in the case of being completely parallel but also in light that has passed through the liquid crystal layer in which the liquid crystal molecules are aligned perpendicularly to the in-plane direction of the substrate in an oblique direction. This includes those that can be regarded as parallel to the extent that the phase difference can be compensated. Further, in the present specification, the term “orthogonal” refers to not only the case of being completely orthogonal, but also to light that has passed through an oblique direction through a liquid crystal layer in which liquid crystal molecules are aligned perpendicular to the in-plane direction of the substrate This includes those that can be viewed as orthogonal to the extent that the phase difference can be compensated. In this specification, “optically contacting” means that a member that imparts a phase difference is not disposed between two members.

上記基板法線方向に最小の主屈折率を持つ2軸性位相差層とは、基板法線方向の主屈折率が基板面内方向の主屈折率と比較して小さく、基板面内方向で主屈折率の異なる遅相軸と進相軸とを有する位相差層のことである。基板法線方向に最小の主屈折率を持つ2軸性位相差層が、x、y及びz軸を有する三次元の直交座標系において、基板面内方向にx軸及びy軸が配置されるものとし、基板法線方向にz軸が配置されるものとする場合を例として説明する。基板法線方向に最小の主屈折率を持つ2軸性位相差層は、基板面内方向のx軸に遅相軸を一致させ、y軸に進相軸を一致させたときには、x軸方向の主屈折率(nx)がy軸方向の主屈折率(ny)よりも大きく、かつz軸方向の主屈折率(nz)が、nx及びnyよりも小さいものを負の2軸性位相差層という。 The biaxial retardation layer having the minimum main refractive index in the substrate normal direction is smaller in the main refractive index in the substrate normal direction than the main refractive index in the substrate in-plane direction. It is a retardation layer having a slow axis and a fast axis having different main refractive indexes. The biaxial retardation layer having the minimum principal refractive index in the substrate normal direction is arranged in the in-plane direction of the substrate in the three-dimensional orthogonal coordinate system having the x, y, and z axes. The case where the z-axis is arranged in the normal direction of the substrate will be described as an example. The biaxial retardation layer having the smallest main refractive index in the substrate normal direction is aligned with the x axis in the in-plane direction of the substrate when the slow axis coincides with the y axis and the fast axis coincides with the y axis. Negative biaxial phase difference in which the main refractive index (nx) is greater than the main refractive index (ny) in the y-axis direction and the main refractive index (nz) in the z-axis direction is smaller than nx and ny It is called a layer.

本発明の第一の液晶表示装置は、裏面偏光子、裏面基板、液晶層、前面基板、前面偏光子、λ/4位相差層及び負の2軸性位相差層を構成要素として有する限り、その他の構成要素を有していてもいなくてもよく、特に限定されない。例えば、本発明の第一の液晶表示装置は、透過表示を行うために、バックライトを裏面偏光子の液晶層とは反対側に有することが好ましく、反射表示を行うためにフロントライトを前面偏光子の液晶層とは反対側に有していてもよい。 As long as the first liquid crystal display device of the present invention has a back polarizer, a back substrate, a liquid crystal layer, a front substrate, a front polarizer, a λ / 4 retardation layer and a negative biaxial retardation layer as constituent elements, Other components may or may not be included, and there is no particular limitation. For example, the first liquid crystal display device of the present invention preferably has a backlight on the side opposite to the liquid crystal layer of the back polarizer in order to perform transmissive display, and the front light in front polarization for performing reflective display. You may have on the opposite side to the liquid crystal layer of a child.

本発明の第一の液晶表示装置における好ましい形態について以下に詳しく説明する。
上記第一の液晶表示装置は、前面基板と前面偏光子との間の反射表示領域に、基板法線方向に最小の主屈折率を持つ2軸性位相差層を有さないことが好ましい。また、上記第一の液晶表示装置は、前面基板と前面偏光子との間の反射表示領域に、位相差層を有さないことがより好ましい。これによれば、反射表示領域に入射した光が、λ/4位相差層による位相変調以外の位相変調を生じないため、液晶層が垂直配向している場合に、前面偏光子の吸収軸に対して直交した直線偏光となるため、コントラスト比を向上させることができる。
A preferred embodiment of the first liquid crystal display device of the present invention will be described in detail below.
The first liquid crystal display device preferably does not have a biaxial retardation layer having a minimum main refractive index in the substrate normal direction in the reflective display region between the front substrate and the front polarizer. The first liquid crystal display device preferably has no retardation layer in the reflective display region between the front substrate and the front polarizer. According to this, since light incident on the reflective display region does not cause phase modulation other than phase modulation by the λ / 4 retardation layer, when the liquid crystal layer is vertically aligned, the light is incident on the absorption axis of the front polarizer. On the other hand, since the linearly polarized light is orthogonal to the contrast, the contrast ratio can be improved.

上記裏面2軸性位相差層は、基板面内方向の位相差が45nm以上55nm以下であり、基板法線方向の位相差が−250nm以上−230nm以下であり、上記液晶層は、液晶分子が基板面に対して垂直配向されたときの、透過表示領域における基板法線方向の位相差が300nm以上390nm以下であることが好ましい。また、これによれば、透過部分では黒表示を行ったとき視角方向によって輝度変化が少なく、広い視角範囲で安定して黒表示が行えると同時に、反射表示領域の上方には透過表示の視野角補償用の位相差層がないため、安定した反射表示を行うことが可能である。また、上記液晶層は、液晶分子が基板面に対して垂直配向されたときの、基板法線方向の反射表示領域の位相差が150nm以上195nm以下であることがより好ましい。すなわち、反射表示領域の液晶層の層厚が、透過表示領域の液晶層の層厚の1/2であることがより好ましい。これによれば、透過表示領域と反射表示領域との光路長が等しくなるため、反射表示領域と透過表示領域とで液晶層に電圧を印加していくときの透過率の増加傾向を揃えることができる。透過表示領域における液晶層の基板法線方向の位相差が390nmを超えると、充分に電圧を印加して明表示を行ったときには、赤(R)、緑(G)、青(B)等の各色に対する液晶層の位相差(リタデーション)に大きな差が出るため、青の輝度が減少し、白表示が黄色がかるおそれがある。透過表示領域における液晶層の基板法線方向の位相差が300nm未満であると、白表示の輝度を確保することができなくなるおそれがある。裏面2軸性位相差層の基板法線方向の位相差が−250nm以上−230nm以下であり、基板面内方向の位相差が45nm以上55nm以下であれば、液晶層の位相差を補償することと、裏面偏光板の吸収軸と前面偏光板の吸収軸とがなす角度が、斜め方向から液晶表示装置を観察したとき見かけ上変化することによって生じる光漏れを防止することとができる。また、反射表示領域における液晶層の基板法線方向の位相差が195nmを超える場合においても、透過表示領域における液晶層の基板法線方向の位相差が390nmを超える場合と同様の現象が生じるおそれがある。反射表示領域における液晶層の基板法線方向の位相差が150nm未満である場合においても、透過表示領域における液晶層の基板法線方向の位相差が300nm未満である場合と同様の現象が生じるおそれがある。 The back biaxial retardation layer has a phase difference in the in-plane direction of the substrate of 45 nm or more and 55 nm or less, a retardation of the substrate normal direction of −250 nm or more and −230 nm or less, and the liquid crystal layer contains liquid crystal molecules. It is preferable that the phase difference in the substrate normal direction in the transmissive display region is 300 nm or more and 390 nm or less when vertically aligned with respect to the substrate surface. Further, according to this, when the black display is performed in the transmissive part, the luminance change is small depending on the viewing angle direction, and the black display can be stably performed in a wide viewing angle range. Since there is no phase difference layer for compensation, stable reflective display can be performed. The liquid crystal layer more preferably has a phase difference of 150 nm or more and 195 nm or less in the reflective display region in the normal direction of the substrate when the liquid crystal molecules are vertically aligned with respect to the substrate surface. In other words, the thickness of the liquid crystal layer in the reflective display region is more preferably ½ of the thickness of the liquid crystal layer in the transmissive display region. According to this, since the optical path lengths of the transmissive display area and the reflective display area are equal, it is possible to align the increasing tendency of the transmittance when a voltage is applied to the liquid crystal layer in the reflective display area and the transmissive display area. it can. If the phase difference in the substrate normal direction of the liquid crystal layer in the transmissive display region exceeds 390 nm, red (R), green (G), blue (B), etc. are displayed when a sufficient voltage is applied to perform bright display. Since there is a large difference in the retardation (retardation) of the liquid crystal layer for each color, the luminance of blue may be reduced and the white display may be yellowish. If the phase difference in the substrate normal direction of the liquid crystal layer in the transmissive display region is less than 300 nm, the brightness of white display may not be ensured. Compensate for the phase difference of the liquid crystal layer if the phase difference in the substrate normal direction of the back biaxial retardation layer is −250 nm to −230 nm and the phase difference in the substrate in-plane direction is 45 nm to 55 nm. In addition, it is possible to prevent light leakage caused by an apparent change in the angle formed between the absorption axis of the back polarizing plate and the absorption axis of the front polarizing plate when the liquid crystal display device is observed from an oblique direction. Further, even when the phase difference in the substrate normal direction of the liquid crystal layer in the reflective display region exceeds 195 nm, the same phenomenon as in the case where the phase difference in the substrate normal direction of the liquid crystal layer in the transmissive display region exceeds 390 nm may occur. There is. Even when the phase difference in the substrate normal direction of the liquid crystal layer in the reflective display region is less than 150 nm, the same phenomenon as in the case where the phase difference in the substrate normal direction of the liquid crystal layer in the transmissive display region is less than 300 nm may occur. There is.

なお、x、y及びz軸を有する三次元の直交座標系において、基板面内方向にx軸及びy軸が配置されているものとし、基板法線方向にz軸が配置されるものであり、負の2軸性位相差層の基板面内方向のx軸に遅相軸を一致させ、y軸に進相軸を一致させた場合には、負の2軸性位相差層の基板面内方向の位相差(Re)は、下記式(1)によって算出することができ、基板法線方向の位相差(Rth)は、下記式(2)によって算出することができる。
Re=(nx−ny)×d (1)
Rth={nz−(nx+ny)/2}×d (2)
なお、nx及びnyは、位相差層の面に平行かつ互いに直交し合う方向(基板面内方向)の主屈折率のことであり、x軸方向に遅相軸又は進相軸を一致させたときのものである。nzは位相差層の厚み方向(基板法線方向)の波長λにおける主屈折率のことであり、dは位相差層の層厚のことである。
In a three-dimensional orthogonal coordinate system having x, y, and z axes, the x axis and y axis are arranged in the in-plane direction of the substrate, and the z axis is arranged in the normal direction of the substrate. When the slow axis coincides with the x axis in the in-plane direction of the negative biaxial retardation layer and the fast axis coincides with the y axis, the substrate surface of the negative biaxial retardation layer The phase difference (Re) in the inward direction can be calculated by the following formula (1), and the phase difference (Rth) in the substrate normal direction can be calculated by the following formula (2).
Re = (nx−ny) × d (1)
Rth = {nz− (nx + ny) / 2} × d (2)
Note that nx and ny are the main refractive indexes in the direction parallel to the surface of the retardation layer and perpendicular to each other (the in-plane direction of the substrate), and the slow axis or the fast axis coincided with the x-axis direction. It's time. nz is the main refractive index at a wavelength λ in the thickness direction (substrate normal direction) of the retardation layer, and d is the thickness of the retardation layer.

上記第一の液晶表示装置は、更に、λ/4位相差層と液晶層との間の反射表示領域に、基板法線方向に光学軸を有する負の1軸性位相差層を有することが好ましい。これによれば、基板法線方向に光学軸を有する負の1軸性位相差層を液晶層と光学的に接する位置に配置していることで、反射表示領域において、斜め方向から入射した光が液晶層に入射することによって付与される位相差を補償することができる。そのため、反射表示領域においても視野角を拡大することができる。基板法線方向に光学軸を有する負の1軸性位相差層とは、基板法線方向の主屈折率が基板面内方向の主屈折率と比較して小さく、基板面内方向の主屈折率が等しい位相差層のことである。このとき、基板面内方向の位相差が0nmとなる。なお、本明細書で「等しい」とは、完全に等しいものである場合のみならず、本発明の作用効果に鑑みて、等しいと同視できるものも含むものであり、「0nm」とは、完全に0nmのものである場合のみならず、本発明の作用効果に鑑みて、0nmと同視できるものも含むものである。また、基板法線方向に光学軸を有する負の1軸性位相差層は、ネガティブCプレートともいうことができ、ポジティブCプレートである斜め方向における液晶層の位相差を打ち消すことができるため、視野角を拡大することができる。 The first liquid crystal display device may further include a negative uniaxial retardation layer having an optical axis in the substrate normal direction in a reflective display region between the λ / 4 retardation layer and the liquid crystal layer. preferable. According to this, since the negative uniaxial retardation layer having an optical axis in the normal direction of the substrate is disposed at a position in optical contact with the liquid crystal layer, light incident from an oblique direction in the reflective display region It is possible to compensate for the phase difference imparted by the incident on the liquid crystal layer. Therefore, the viewing angle can be enlarged also in the reflective display region. A negative uniaxial retardation layer having an optical axis in the substrate normal direction has a smaller main refractive index in the substrate normal direction than the main refractive index in the substrate in-plane direction, and the main refraction in the substrate in-plane direction. It is a phase difference layer having the same rate. At this time, the phase difference in the in-plane direction of the substrate is 0 nm. In the present specification, “equal” includes not only the case of being completely equal, but also includes those that can be regarded as being equal in view of the operational effects of the present invention. In addition to the case of 0 nm, in addition to the effects of the present invention, those that can be equated with 0 nm are also included. Further, the negative uniaxial retardation layer having the optical axis in the substrate normal direction can also be referred to as a negative C plate, and can cancel the retardation of the liquid crystal layer in the oblique direction which is the positive C plate. The viewing angle can be enlarged.

上記負の1軸性位相差層が、x、y及びz軸を有する三次元の直交座標系において、基板面内方向にx軸及びy軸が配置されているものとし、基板法線方向にz軸が配置されるものとする場合を例として説明する。負の1軸性位相差層は、x軸方向の主屈折率(nx)とy軸方向の主屈折率(ny)とが等しく、z軸方向の主屈折率(nz)が、nx及びnyよりも小さいものを負の一軸性位相差層という。 In the three-dimensional orthogonal coordinate system in which the negative uniaxial retardation layer has x, y, and z axes, the x axis and y axis are arranged in the substrate in-plane direction, and the substrate normal direction is set. A case where the z axis is arranged will be described as an example. In the negative uniaxial retardation layer, the main refractive index (nx) in the x-axis direction is equal to the main refractive index (ny) in the y-axis direction, and the main refractive index (nz) in the z-axis direction is nx and ny. The smaller one is called a negative uniaxial retardation layer.

上記液晶層は、液晶分子が基板面に対して垂直配向されたときの、反射表示領域における基板法線方向の位相差が、負の1軸性位相差層の基板法線方向の位相差で打ち消されることが好ましく、上記液晶層は、液晶分子が基板面に対して垂直配向されたときの、反射表示領域における基板法線方向の位相差が、負の1軸性位相差層の基板法線方向の位相差で打ち消されることによって、反射表示領域で、斜め方向から入射した光が液晶層により付与される位相差をより効果的に補償することができる。なお、本明細書で「打ち消される」とは完全に打ち消される場合のみならず、本発明の作用効果に鑑みて、打ち消されると同視できるものも含むものである。 In the liquid crystal layer, the phase difference in the substrate normal direction in the reflective display region when the liquid crystal molecules are vertically aligned with respect to the substrate surface is the phase difference in the substrate normal direction of the negative uniaxial retardation layer. Preferably, the liquid crystal layer has a negative uniaxial retardation layer in which the phase difference in the substrate normal direction in the reflective display region when the liquid crystal molecules are vertically aligned with respect to the substrate surface. By canceling out the phase difference in the linear direction, the phase difference imparted by the liquid crystal layer to the light incident from the oblique direction can be more effectively compensated in the reflective display region. In the present specification, “cancelled” includes not only a case where it is completely canceled but also a thing that can be regarded as being canceled in view of the operational effects of the present invention.

上記液晶層は、液晶分子が基板面に対して垂直配向されたときの、反射表示領域における基板法線方向の位相差が150nm以上195nm以下であり、上記負の1軸性位相差層は、基板法線方向の位相差が−195nm以上−150nm以下であることが好ましい。これによれば、透過表示領域と反射表示領域との光路長が等しくなるため、反射表示領域と透過表示領域との表示を揃えることができる。更に、透過表示領域と反射表示領域との両方で、斜め方向から入射した光が液晶層により付与される位相差をより効果的に補償することができる。反射表示領域における液晶層の基板法線方向の位相差が195nmを超えると、充分に電圧を印加して明表示を行ったときには、赤(R)、緑(G)、青(B)等の各色に対する液晶層のリタデーションに大きな差が出るため、青の輝度が減少し、白表示が黄色がかるおそれがある。また、反射表示領域における液晶層の基板法線方向の位相差が150nm未満であると、白表示の輝度を確保することができなくなるおそれがある。負の1軸性位相差層の基板法線方向の位相差が−195nm以上−150nm以下であれば、液晶層の位相差を補償することができる。 The liquid crystal layer has a phase difference of 150 nm or more and 195 nm or less in the substrate normal direction in the reflective display region when the liquid crystal molecules are vertically aligned with respect to the substrate surface, and the negative uniaxial retardation layer is The phase difference in the normal direction of the substrate is preferably from −195 nm to −150 nm. According to this, since the optical path lengths of the transmissive display area and the reflective display area are equal, the display of the reflective display area and the transmissive display area can be made uniform. Furthermore, in both the transmissive display area and the reflective display area, it is possible to more effectively compensate for the phase difference imparted by the liquid crystal layer to light incident from an oblique direction. When the phase difference in the substrate normal direction of the liquid crystal layer in the reflective display region exceeds 195 nm, red (R), green (G), blue (B), etc. are displayed when a sufficient voltage is applied to perform bright display. Since there is a large difference in the retardation of the liquid crystal layer for each color, the luminance of blue may be reduced and the white display may be yellowish. Further, if the phase difference in the substrate normal direction of the liquid crystal layer in the reflective display region is less than 150 nm, it may be impossible to ensure the brightness of white display. When the phase difference in the substrate normal direction of the negative uniaxial retardation layer is −195 nm or more and −150 nm or less, the retardation of the liquid crystal layer can be compensated.

上記第一の液晶表示装置は、更に、前面基板と前面偏光子との間の透過表示領域及び反射表示領域に、基板面内方向の遅相軸が前面偏光子の吸収軸と平行又は直交し、かつ基板法線方向に最小の主屈折率を持つ前面2軸性位相差層を有し、上記λ/4位相差層は、裏面基板と液晶層との間の反射表示領域に配置されることが好ましい。前面2軸性位相差層を有することによって、透過表示領域では、第一の液晶表示装置の裏面側と前面側とで対称性が向上することから、より視野角を拡大した表示を行うことができる。また、反射表示領域では、反射層で光が反射される前と後との両方で斜め方向から入射された光の液晶層により生じる位相差を補償することができるため、反射表示領域においても視野角を拡大することができる。 In the first liquid crystal display device, the slow axis in the in-plane direction of the substrate is parallel or orthogonal to the absorption axis of the front polarizer in the transmissive display region and the reflective display region between the front substrate and the front polarizer. And a front biaxial retardation layer having a minimum main refractive index in the substrate normal direction, and the λ / 4 retardation layer is disposed in a reflective display region between the back substrate and the liquid crystal layer. It is preferable. By having the front biaxial retardation layer, in the transmissive display area, symmetry is improved between the back side and the front side of the first liquid crystal display device, so that display with a wider viewing angle can be performed. it can. In addition, in the reflective display area, the phase difference caused by the liquid crystal layer of light incident from an oblique direction can be compensated both before and after the light is reflected by the reflective layer. The corner can be enlarged.

上記第一の液晶表示装置が、前面基板と前面偏光子との間の透過表示領域及び反射表示領域に、基板面内方向の遅相軸が前面偏光子の吸収軸と平行又は直交し、かつ基板法線方向に最小の主屈折率を持つ前面2軸性位相差層を有し、上記λ/4位相差層は、裏面基板と液晶層との間の反射表示領域に配置される場合に、上記裏面2軸性位相差層及び前面2軸性位相差層は、基板面内方向の位相差が50nm以上60nm以下であり、基板法線方向の位相差が−140nm以上−110nm以下であり、上記液晶層は、液晶分子が基板面に対して垂直配向されたときの、透過表示領域における基板法線方向の位相差が300nm以上390nm以下であることが好ましい。このような構造をとることによって、透過表示領域では黒表示を行ったとき視角方向によって輝度変化が少なく、広い視角範囲で安定して黒表示が行うことができる。また、基板法線方向の反射表示領域の位相差が150nm以上195nm以下であることがより好ましい。すなわち、反射表示領域の液晶層の層厚が、透過表示領域の液晶層の層厚の1/2であることがより好ましい。これによれば、透過表示領域と反射表示領域との光路長が等しくなるため、反射表示領域と透過表示領域とで液晶層に電圧を印加していくときの透過率の増加傾向を揃えることができる。更に、前面基板側の前面2軸性位相差層と液晶層とが光学的に接し、観察面側から入射した光に対して往復で透過光学系と同等となり視野角補償が可能となる。透過表示領域における液晶層の基板法線方向の位相差が390nmを超えると、充分に電圧を印加して明表示を行ったときには、赤(R)、緑(G)、青(B)等の各色に対する液晶層の位相差に大きな差が出るため、青の輝度が減少し、白表示が黄色がかるおそれがある。透過表示領域における液晶層の基板法線方向の位相差が300nm未満であると、白表示の輝度を確保することができなくなるおそれがある。裏面2軸性位相差層の基板法線方向の位相差が−140nm以上−110nm以下であり、基板面内方向の位相差が50nm以上60nm以下であれば、液晶層の位相差を補償することと、裏面偏光板の吸収軸と前面偏光板の吸収軸とがなす角度が、斜め方向から液晶表示装置を観察したとき見かけ上変化することによって生じる光漏れを防止することとができる。また、反射表示領域における液晶層の基板法線方向の位相差が195nmを超える場合においても、透過表示領域における液晶層の基板法線方向の位相差が390nmを超える場合と同様の現象が生じるおそれがある。反射表示領域における液晶層の基板法線方向の位相差が150nm未満である場合においても、透過表示領域における液晶層の基板法線方向の位相差が300nm未満である場合と同様の現象が生じるおそれがある。 The first liquid crystal display device has a transmissive display area and a reflective display area between the front substrate and the front polarizer, and a slow axis in the in-plane direction of the substrate is parallel or orthogonal to the absorption axis of the front polarizer, and A front biaxial retardation layer having a minimum principal refractive index in the normal direction of the substrate, and the λ / 4 retardation layer is disposed in a reflective display region between the back substrate and the liquid crystal layer The back biaxial retardation layer and the front biaxial retardation layer have a retardation in the in-plane direction of the substrate of 50 nm to 60 nm and a retardation in the substrate normal direction of −140 nm to −110 nm. The liquid crystal layer preferably has a phase difference in the normal direction of the substrate in the transmissive display region of 300 nm or more and 390 nm or less when the liquid crystal molecules are aligned vertically to the substrate surface. By adopting such a structure, when the black display is performed in the transmissive display region, the luminance change is small depending on the viewing angle direction, and the black display can be stably performed in a wide viewing angle range. Moreover, it is more preferable that the phase difference of the reflective display region in the substrate normal direction is 150 nm or more and 195 nm or less. In other words, the thickness of the liquid crystal layer in the reflective display region is more preferably ½ of the thickness of the liquid crystal layer in the transmissive display region. According to this, since the optical path lengths of the transmissive display area and the reflective display area are equal, it is possible to align the increasing tendency of the transmittance when a voltage is applied to the liquid crystal layer in the reflective display area and the transmissive display area. it can. Further, the front biaxial retardation layer on the front substrate side and the liquid crystal layer are in optical contact with each other, so that the light incident from the observation surface side is reciprocally equivalent to the transmission optical system, and the viewing angle can be compensated. If the phase difference in the substrate normal direction of the liquid crystal layer in the transmissive display region exceeds 390 nm, red (R), green (G), blue (B), etc. are displayed when a sufficient voltage is applied to perform bright display. Since there is a large difference in the phase difference of the liquid crystal layer for each color, there is a possibility that the luminance of blue will decrease and the white display will turn yellow. If the phase difference in the substrate normal direction of the liquid crystal layer in the transmissive display region is less than 300 nm, the brightness of white display may not be ensured. The retardation of the liquid crystal layer is compensated if the phase difference in the substrate normal direction of the back biaxial retardation layer is −140 nm or more and −110 nm or less and the phase difference in the substrate in-plane direction is 50 nm or more and 60 nm or less. In addition, it is possible to prevent light leakage caused by an apparent change in the angle formed between the absorption axis of the back polarizing plate and the absorption axis of the front polarizing plate when the liquid crystal display device is observed from an oblique direction. Further, even when the phase difference in the substrate normal direction of the liquid crystal layer in the reflective display region exceeds 195 nm, the same phenomenon as in the case where the phase difference in the substrate normal direction of the liquid crystal layer in the transmissive display region exceeds 390 nm may occur. There is. Even when the phase difference in the substrate normal direction of the liquid crystal layer in the reflective display region is less than 150 nm, the same phenomenon as in the case where the phase difference in the substrate normal direction of the liquid crystal layer in the transmissive display region is less than 300 nm may occur. There is.

本発明はまた、裏面偏光子、裏面基板、液晶層、前面基板及び前面偏光子がこの順に配置され、かつ透過表示領域と反射表示領域とが設けられた垂直配向モードの液晶表示装置であって、上記液晶表示装置は、裏面基板又は前面基板と液晶層との間の反射表示領域にλ/4位相差層を有し、裏面基板又は前面基板と液晶層との間の透過表示領域には液晶層以外の位相差層を有さず、裏面基板と裏面偏光子との間の透過表示領域に、透過表示の視野角を拡大する層(以下、第一の視野角拡大層ともいう。)を有する液晶表示装置(以下、第二の液晶表示装置ともいう。)でもある。 The present invention is also a vertical alignment mode liquid crystal display device in which a back polarizer, a back substrate, a liquid crystal layer, a front substrate, and a front polarizer are arranged in this order, and a transmissive display area and a reflective display area are provided. The liquid crystal display device has a λ / 4 retardation layer in the reflective display region between the back substrate or the front substrate and the liquid crystal layer, and the transmissive display region between the back substrate or the front substrate and the liquid crystal layer. A layer that does not have a retardation layer other than the liquid crystal layer and expands the viewing angle of transmissive display in the transmissive display region between the back substrate and the back polarizer (hereinafter also referred to as a first viewing angle widening layer). A liquid crystal display device (hereinafter also referred to as a second liquid crystal display device).

本発明の第二の液晶表示装置は、第一の液晶表示装置と同様に、透過表示領域の視野角を拡大し、コントラスト比及び輝度の低下を生じないものとすることができる。上記透過表示の第一の視野角拡大層としては、液晶層の液晶分子が基板面内方向に対して垂直に配向されたときに、基板法線方向に対して斜め方向に液晶層を通過した光に生じる位相差を補償することができるものであることが好ましく、液晶分子が配向制御されて形成された層であることがより好ましく、遅相軸が裏面偏光子の吸収軸と直交又は平行する負の2軸性位相差層等が挙げられる。なお、本明細書で「視野角」とは、コントラスト比10:1を確保することができる角度のことである。
本発明の第二の液晶表示装置における好ましい形態について以下に詳しく説明する。
As with the first liquid crystal display device, the second liquid crystal display device of the present invention can enlarge the viewing angle of the transmissive display region and not cause a reduction in contrast ratio and luminance. As the first viewing angle widening layer of the transmissive display, when the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer are aligned perpendicular to the in-plane direction of the substrate, the liquid crystal layer passes through the liquid crystal layer in an oblique direction with respect to the normal direction of the substrate. It is preferable that the phase difference generated in the light can be compensated, more preferably a layer formed by controlling the orientation of liquid crystal molecules, and the slow axis is orthogonal or parallel to the absorption axis of the back polarizer. And negative biaxial retardation layer. In the present specification, the “viewing angle” is an angle at which a contrast ratio of 10: 1 can be secured.
A preferred embodiment of the second liquid crystal display device of the present invention will be described in detail below.

上記第二の液晶表示装置は、前面基板と前面偏光子との間の反射表示領域に、基板法線方向に最小の主屈折率を持つ2軸性位相差層を有さないことが好ましい。
上記第二の液晶表示装置が、前面基板と前面偏光子との間の透過表示領域に、基板法線方向に最小の主屈折率を持つ2軸性位相差層を有さない場合、上記第一の視野角拡大層は、基板面内方向の位相差が45nm以上55nm以下であり、基板法線方向の位相差が−250nm以上−230nm以下であり、上記液晶層は、液晶分子が基板面に対して垂直配向されたときの、透過表示領域における基板法線方向の位相差が300nm以上390nm以下であることが好ましい。また、基板法線方向の反射表示領域の位相差が−195nm以上−150nm以下であることがより好ましい。
上記第二の液晶表示装置は、更に、λ/4位相差層と液晶層との間の反射表示領域に、基板法線方向に光学軸を有する負の1軸性位相差層を有することが好ましい。
上記液晶層は、液晶分子が基板面に対して垂直配向されたときの、反射表示領域における基板法線方向の位相差が、負の1軸性位相差層の基板法線方向の位相差で打ち消されることが好ましい。
上記液晶層は、液晶分子が基板面に対して垂直配向されたときの、反射表示領域における基板法線方向の位相差が150nm以上195nm以下であり、上記負の1軸性位相差層は、基板法線方向の位相差が−195nm以上−150nm以下であることが好ましい。
上記第二の液晶表示装置は、前面基板と前面偏光子との間の透過表示領域及び反射表示領域に、基板面内方向の遅相軸が前面偏光子の吸収軸と平行又は直交する第二の視野角を拡大する層を有し、上記λ/4位相差層は、裏面基板と液晶層との間の反射表示領域に配置されることが好ましい。
上記第二の液晶表示装置が、前面基板と前面偏光子との間の透過表示領域及び反射表示領域に、基板面内方向の遅相軸が前面偏光子の吸収軸と平行又は直交する第二の視野角を拡大する層(第二の視野角拡大層)を有し、上記λ/4位相差層は、裏面基板と液晶層との間の反射表示領域に配置される場合に、上記第一の視野角拡大層及び第二の視野角拡大層は、基板面内方向の位相差が50nm以上60nm以下であり、基板法線方向の位相差が−140nm以上−110nm以下であり、上記液晶層は、液晶分子が基板面に対して垂直配向されたときの、透過表示領域における基板法線方向の位相差が300nm以上390nm以下であることが好ましい。
これらによれば、本発明の第二の液晶表示装置は、本発明の第一の液晶表示装置の好ましい形態と同様の効果を得ることができる。
The second liquid crystal display device preferably does not have a biaxial retardation layer having a minimum main refractive index in the normal direction of the substrate in the reflective display region between the front substrate and the front polarizer.
When the second liquid crystal display device does not have a biaxial retardation layer having a minimum main refractive index in the normal direction of the substrate in the transmissive display region between the front substrate and the front polarizer, One viewing angle expansion layer has a phase difference in the in-plane direction of the substrate of 45 nm or more and 55 nm or less, a phase difference in the normal direction of the substrate of −250 nm or more and −230 nm or less. It is preferable that the phase difference in the substrate normal direction in the transmissive display region is 300 nm or more and 390 nm or less when it is vertically aligned. Moreover, it is more preferable that the phase difference of the reflective display region in the substrate normal direction is −195 nm or more and −150 nm or less.
The second liquid crystal display device may further include a negative uniaxial retardation layer having an optical axis in the substrate normal direction in a reflective display region between the λ / 4 retardation layer and the liquid crystal layer. preferable.
In the liquid crystal layer, the phase difference in the substrate normal direction in the reflective display region when the liquid crystal molecules are vertically aligned with respect to the substrate surface is the phase difference in the substrate normal direction of the negative uniaxial retardation layer. It is preferable to cancel out.
The liquid crystal layer has a phase difference of 150 nm or more and 195 nm or less in the substrate normal direction in the reflective display region when the liquid crystal molecules are vertically aligned with respect to the substrate surface, and the negative uniaxial retardation layer is The phase difference in the normal direction of the substrate is preferably from −195 nm to −150 nm.
In the second liquid crystal display device, in the transmissive display area and the reflective display area between the front substrate and the front polarizer, the slow axis in the in-plane direction of the substrate is parallel or orthogonal to the absorption axis of the front polarizer. It is preferable that the λ / 4 retardation layer is disposed in a reflective display region between the back substrate and the liquid crystal layer.
In the second liquid crystal display device, the slow axis in the in-plane direction of the substrate is parallel or orthogonal to the absorption axis of the front polarizer in the transmission display region and the reflection display region between the front substrate and the front polarizer. When the λ / 4 retardation layer is disposed in the reflective display region between the back substrate and the liquid crystal layer, the second viewing angle expanding layer is provided. The one viewing angle widening layer and the second viewing angle widening layer have a phase difference in the in-plane direction of the substrate of 50 nm or more and 60 nm or less, a phase difference of the substrate normal direction of −140 nm or more and −110 nm or less, and the liquid crystal The layer preferably has a phase difference in the normal direction of the substrate in the transmissive display region of 300 nm or more and 390 nm or less when the liquid crystal molecules are vertically aligned with respect to the substrate surface.
According to these, the second liquid crystal display device of the present invention can obtain the same effects as the preferred embodiment of the first liquid crystal display device of the present invention.

本発明の液晶表示装置によれば、透過表示領域では、液晶層の液晶分子が基板面に対して垂直配向しているときに、視角方向によって輝度変化が少なく、コントラスト比及び輝度の低下も防止されるため、広い視角範囲で安定して表示を行うことができる。 According to the liquid crystal display device of the present invention, in the transmissive display region, when the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer are vertically aligned with respect to the substrate surface, the luminance change is small depending on the viewing angle direction, and the contrast ratio and the luminance are prevented from being lowered. Therefore, stable display can be performed in a wide viewing angle range.

以下に実施形態を掲げ、本発明を図面を参照して更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。 Embodiments will be described below, and the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited only to these embodiments.

(実施形態1)
図1は、実施形態1に係る垂直配向モードの半透過型液晶表示装置の断面模式図である。
図2は、実施形態1に係る液晶表示装置について、分解して表示した平面模式図である。なお、図2では、反射電極及び透明電極以外の位相差を変調しない部材については省略している。
実施形態1に係る液晶表示装置は、裏面偏光子115、裏面基板111、液晶層131、前面基板121及び前面偏光子125がこの順に積層され、裏面基板121と前面基板111との間に、負の誘電率を有する液晶分子を含んで構成される液晶層131が挟持されている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a vertical alignment mode transflective liquid crystal display device according to the first embodiment.
FIG. 2 is a schematic plan view of the liquid crystal display device according to Embodiment 1 disassembled and displayed. In FIG. 2, members that do not modulate the phase difference other than the reflective electrode and the transparent electrode are omitted.
In the liquid crystal display device according to the first embodiment, the back polarizer 115, the back substrate 111, the liquid crystal layer 131, the front substrate 121, and the front polarizer 125 are stacked in this order, and the negative electrode is interposed between the back substrate 121 and the front substrate 111. A liquid crystal layer 131 including liquid crystal molecules having a dielectric constant of n is sandwiched.

まず、裏面基板側の構成について説明する。
裏面基板111の液晶層131側には、TFT素子(図示せず)が設けられている。TFT素子は、直交する方向に相互に平行に延びるように設けられた複数のゲート線(図示せず)とソース線(図示せず)との各交差部分に設けられている。そして、TFT素子のドレイン電極が、透過表示領域160に設けられる透明電極113、及び、反射表示領域150に設けられる反射電極112と接続されている。裏面基板111の液晶層131とは反対側には、裏面偏光子115が設けられており、裏面偏光子115とTFT基板111との間には、視野角を拡大するために、基板法線方向に最小の主屈折率を持つ裏面2軸性位相差層116が配置されている。
First, the configuration on the back substrate side will be described.
A TFT element (not shown) is provided on the liquid crystal layer 131 side of the back substrate 111. The TFT element is provided at each intersection of a plurality of gate lines (not shown) and source lines (not shown) provided so as to extend in parallel to each other in an orthogonal direction. The drain electrode of the TFT element is connected to the transparent electrode 113 provided in the transmissive display region 160 and the reflective electrode 112 provided in the reflective display region 150. A back polarizer 115 is provided on the opposite side of the back substrate 111 from the liquid crystal layer 131, and the substrate normal direction is provided between the back polarizer 115 and the TFT substrate 111 in order to increase the viewing angle. The back biaxial retardation layer 116 having the smallest main refractive index is disposed.

裏面2軸性位相差層116は、ポリカーボネート、ノルボルネン系のフィルムを2回に分けて2方向に延伸すること等によって形成することができる。また、透明電極113には、酸化インジウム錫(ITO)等の透明導電性材料を用いることができ、反射電極112には、アルミニウム等の反射効率が比較的高い材料を用いることができ、反射電極112の表面は、凹凸形状を有していることが好ましいが、平坦であってもよい。裏面基板111は、無色透明の基板であることが好ましく、コスト低減等の観点からはガラス基板、プラスチック基板等であることがより好ましい。 The back biaxial retardation layer 116 can be formed by stretching a polycarbonate or norbornene film in two directions in two directions. The transparent electrode 113 can be made of a transparent conductive material such as indium tin oxide (ITO), and the reflective electrode 112 can be made of a material having a relatively high reflection efficiency such as aluminum. The surface of 112 preferably has an uneven shape, but may be flat. The back substrate 111 is preferably a colorless and transparent substrate, and more preferably a glass substrate, a plastic substrate, or the like from the viewpoint of cost reduction.

次に、前面基板側の構成について説明する。
前面基板121の液晶層131側には、赤、緑及び青の着色層122が配置され、反射表示領域150には、液晶性ポリマー等からなるλ/4位相差層123が配置されており、その上の前面基板121の全面に、共通電極124が配置されている。また、前面基板121の液晶層131とは反対側には、前面偏光子125が設けられている。
Next, the configuration on the front substrate side will be described.
A red, green and blue colored layer 122 is disposed on the liquid crystal layer 131 side of the front substrate 121, and a λ / 4 retardation layer 123 made of a liquid crystalline polymer or the like is disposed in the reflective display region 150. A common electrode 124 is disposed on the entire surface of the front substrate 121 thereon. A front polarizer 125 is provided on the opposite side of the front substrate 121 from the liquid crystal layer 131.

λ/4位相差層123は、液晶性のモノマーを着色層122上に塗布し、紫外線照射等により配向を制御しつつ重合硬化させ、パターニングすることによって形成することができる。着色層122には、赤、青及び緑の感光性樹脂等を用いることができ、共通電極124には、酸化インジウム錫(ITO)等から構成される透明導電性材料を用いることができる。前面基板121は、裏面基板111と同様に、無色透明の基板であることが好ましく、コスト低減等の観点からはガラス基板、プラスチック基板等であることがより好ましい。 The λ / 4 retardation layer 123 can be formed by applying a liquid crystalline monomer on the colored layer 122, polymerizing and curing the film while controlling the alignment by ultraviolet irradiation or the like, and patterning. Red, blue and green photosensitive resins can be used for the colored layer 122, and a transparent conductive material made of indium tin oxide (ITO) or the like can be used for the common electrode 124. Like the back substrate 111, the front substrate 121 is preferably a colorless and transparent substrate, and more preferably a glass substrate, a plastic substrate, or the like from the viewpoint of cost reduction.

λ/4位相差層123は、裏面基板111上に配置された反射電極112に対向する領域に配置され、透明電極113に対向する部分には配置されない。実施形態1では、λ/4位相差層123の厚さを略2μmとすることで、反射表示領域150の液晶層厚を透過表示領域160の液晶層厚に対して略1/2としている。略1/2とすることによって、反射表示領域150と透過表示領域160とで、液晶層131の光路長を揃えることができる。なお、λ/4位相差層123のみで、反射表示領域150の液晶層131の厚さを制御する必要はなく、反射表示領域150に透明樹脂を配置し、その上にλ/4位相差層123を配置することによって反射表示領域150と透過表示領域160との液晶層131の厚さを制御してもよい。 The λ / 4 retardation layer 123 is disposed in a region facing the reflective electrode 112 disposed on the back substrate 111 and is not disposed in a portion facing the transparent electrode 113. In the first embodiment, the thickness of the λ / 4 retardation layer 123 is approximately 2 μm, so that the liquid crystal layer thickness of the reflective display region 150 is approximately ½ of the liquid crystal layer thickness of the transmissive display region 160. By setting it to approximately ½, the optical path length of the liquid crystal layer 131 can be made uniform in the reflective display region 150 and the transmissive display region 160. Note that it is not necessary to control the thickness of the liquid crystal layer 131 in the reflective display region 150 only by the λ / 4 retardation layer 123, and a transparent resin is disposed in the reflective display region 150, and the λ / 4 retardation layer is formed thereon. The thickness of the liquid crystal layer 131 in the reflective display region 150 and the transmissive display region 160 may be controlled by disposing 123.

なお、裏面偏光子115及び前面偏光子125に含まれる、裏面偏光子及び前面偏光子は、ヨウ素をポリビニルアルコール(PVA)フィルムに吸着させ、延伸したものを用いることができる。 Note that the back polarizer and the front polarizer included in the back polarizer 115 and the front polarizer 125 may be formed by adsorbing iodine on a polyvinyl alcohol (PVA) film and stretching.

続いて、図2を用いて実施形態1の光学補償(透過表示の視野角拡大)の原理について説明する。
前面偏光子125及び裏面偏光子115に記載されている白抜きの矢印は、それぞれの偏光子の透過軸を示しており、前面偏光子125と裏面偏光子115とは、前面偏光子125の吸収軸と裏面偏光子115の吸収軸とが直交したクロスニコル配置となっている。λ/4位相差層123に記載されている矢印は遅相軸を示している。裏面2軸性位相差層116に記載されている十字の矢印は、短い矢印が遅相軸を示しており、長い矢印が進相軸を示している。これらの光学部材を組み合わせた系に、裏面偏光子125側の鉛直方向からバックライトを用いて光を入射する。
Next, the principle of optical compensation (expansion of viewing angle of transmissive display) according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
The white arrows on the front polarizer 125 and the back polarizer 115 indicate the transmission axes of the respective polarizers. The front polarizer 125 and the back polarizer 115 absorb the front polarizer 125. The crossed Nicols arrangement is such that the axis and the absorption axis of the back polarizer 115 are orthogonal to each other. An arrow written in the λ / 4 retardation layer 123 indicates a slow axis. In the cross arrow described in the back biaxial retardation layer 116, a short arrow indicates a slow axis and a long arrow indicates a fast axis. Light is incident on the system combining these optical members from the vertical direction on the back polarizer 125 side using a backlight.

反射表示領域150では、前面偏光子125側から入射した光が前面偏光子125により直線偏光となる。そして、前面偏光子の偏光軸に対して面内方向に45°傾いた遅相軸を有するλ/4位相差層123を通過すると円偏光となる。このとき、液晶層131中の液晶分子は垂直配向しているため、円偏光は位相変調を受けることなく反射電極112に到達する。反射電極112で反射された光は、逆円偏光となり再びλ/4位相差層123を通過することによって、前面偏光子の偏光軸と直交する直線偏光となる。そのため、黒表示とすることができる。 In the reflective display region 150, light incident from the front polarizer 125 side is converted into linearly polarized light by the front polarizer 125. Then, it passes through the λ / 4 retardation layer 123 having a slow axis inclined by 45 ° in the in-plane direction with respect to the polarization axis of the front polarizer, and becomes circularly polarized light. At this time, since the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 131 are vertically aligned, the circularly polarized light reaches the reflective electrode 112 without being subjected to phase modulation. The light reflected by the reflective electrode 112 becomes inversely circularly polarized light and again passes through the λ / 4 retardation layer 123 to become linearly polarized light orthogonal to the polarization axis of the front polarizer. Therefore, black display can be achieved.

透過表示領域160では、裏面偏光子側からの光が裏面偏光子115を通過し直線偏光となる。直線偏光となった光は、裏面2軸性位相差層116を透過する。その後、液晶層131を光が通過するが、裏面2軸性位相差層116の進相軸が、裏面偏光子の偏光軸と平行に設けられていることによって、鉛直方向からの光は位相変調が生じないが、斜め方向からの光は位相変調されており、液晶層131に斜め方向から入射した直線偏光の位相を補償する。このため、前面偏光子125から光が出射されるときに斜め方向から観察しても階調変調等が生じない視野角が向上した液晶表示装置となっている。裏面2軸性位相差層116は基板法線方向に最小の主屈折率を持つ2軸性位相差層であって面内の位相差(Re)は50nmであり、基板法線方向の位相差(Rth)は−245nmであるものを用いている。また、裏面2軸性位相差層116の遅相軸は、裏面偏光子115の透過軸に対して直交方向に配置しており、液晶層131の厚み方向のリタデーション値(Rth)は320nmとしている。このように、光学設計を行うことによって、透過表示の視野角を拡大し、かつ透過表示の輝度等を低下させない液晶表示装置とすることができる。なお、裏面2軸性位相差層及び液晶層の位相差については、エリプソメータにより主屈折率を測定し、主屈折率の値から求める。ここで、裏面2軸性位相差層の遅相軸方向の主屈折率は1.50010であり、進相軸方向の主屈折率は1.49960であり、基板法線方向の主屈折率は1.49740である。また、裏面2軸性位相差層の層厚は、100μmである。 In the transmissive display area 160, light from the back polarizer side passes through the back polarizer 115 and becomes linearly polarized light. The light that has become linearly polarized light passes through the back biaxial retardation layer 116. Thereafter, the light passes through the liquid crystal layer 131, but the light from the vertical direction is phase-modulated because the fast axis of the back biaxial retardation layer 116 is provided in parallel with the polarization axis of the back polarizer. However, the light from the oblique direction is phase-modulated and compensates for the phase of the linearly polarized light incident on the liquid crystal layer 131 from the oblique direction. For this reason, when the light is emitted from the front polarizer 125, the liquid crystal display device has an improved viewing angle in which gradation modulation does not occur even when observed from an oblique direction. The back biaxial retardation layer 116 is a biaxial retardation layer having a minimum main refractive index in the substrate normal direction, and has an in-plane retardation (Re) of 50 nm. (Rth) is -245 nm. Further, the slow axis of the back biaxial retardation layer 116 is arranged in a direction orthogonal to the transmission axis of the back polarizer 115, and the retardation value (Rth) in the thickness direction of the liquid crystal layer 131 is 320 nm. . In this way, by performing optical design, a liquid crystal display device can be provided in which the viewing angle of transmissive display is expanded and the luminance or the like of transmissive display is not reduced. In addition, about the phase difference of a back surface biaxial retardation layer and a liquid crystal layer, a main refractive index is measured with an ellipsometer, and it calculates | requires from the value of a main refractive index. Here, the main refractive index in the slow axis direction of the back biaxial retardation layer is 1.50010, the main refractive index in the fast axis direction is 1.49960, and the main refractive index in the substrate normal direction is 1.49740. The layer thickness of the back biaxial retardation layer is 100 μm.

実施形態1では、TFT素子を用いて表示を行うアクティブマトリクス方式の液晶表示装置としているが、本発明の液晶表示装置は、アクティブマトリクス方式に限定されず、例えば、パッシブマトリクス方式の液晶表示装置にも適用することができる。本発明ではまた、λ/4板と同様に液晶表示パネル内に負の2軸性位相差層を配置するような場合と比較すると、製造工程が複雑になることがない点で利点がある。 In the first embodiment, an active matrix liquid crystal display device that performs display using TFT elements is used. However, the liquid crystal display device of the present invention is not limited to the active matrix method, and may be, for example, a passive matrix liquid crystal display device. Can also be applied. The present invention also has an advantage in that the manufacturing process is not complicated as compared with the case where a negative biaxial retardation layer is disposed in the liquid crystal display panel as in the case of the λ / 4 plate.

(実施形態2)
図3は、実施形態2の垂直配向モードの半透過型液晶表示装置の構成を示す断面模式図である。
図4は、実施形態2に係る液晶表示装置について、分解して表示した平面模式図である。なお、図4では、反射電極及び透明電極以外の位相差を変調しない部材については省略している。
本発明の実施形態2は、裏面偏光子215、裏面基板211、液晶層231、前面基板221及び前面偏光子225がこの順に積層され、前面基板221と裏面基板211との間に、負の誘電率を有する液晶分子を含んで構成される液晶層231が挟持されている。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration of a vertical alignment mode transflective liquid crystal display device according to the second embodiment.
FIG. 4 is a schematic plan view of the liquid crystal display device according to Embodiment 2 disassembled and displayed. In FIG. 4, members other than the reflective electrode and the transparent electrode that do not modulate the phase difference are omitted.
In Embodiment 2 of the present invention, a back polarizer 215, a back substrate 211, a liquid crystal layer 231, a front substrate 221 and a front polarizer 225 are stacked in this order, and a negative dielectric is provided between the front substrate 221 and the back substrate 211. A liquid crystal layer 231 including liquid crystal molecules having a ratio is sandwiched.

まず、裏面基板側の構成について説明する。
裏面基板211の液晶層231側には、TFT素子(図示せず)が設けられている。TFT素子は、直交する方向に相互に平行に延びるように設けられた複数のゲート線(図示せず)とソース線(図示せず)との各交差部分に設けられている。そして、TFT素子のドレイン電極が、透過表示領域260に設けられる透明電極213、及び、反射表示領域250に設けられる反射電極212と接続されている。裏面基板211の液晶層231とは反対側には、裏面偏光子215が設けられており、裏面偏光子215とTFT基板211との間には、視野角を拡大するために、基板法線方向に最小の主屈折率を持つ裏面2軸性位相差層216が配置されている。
First, the configuration on the back substrate side will be described.
A TFT element (not shown) is provided on the back substrate 211 on the liquid crystal layer 231 side. The TFT element is provided at each intersection of a plurality of gate lines (not shown) and source lines (not shown) provided so as to extend in parallel to each other in an orthogonal direction. The drain electrode of the TFT element is connected to the transparent electrode 213 provided in the transmissive display region 260 and the reflective electrode 212 provided in the reflective display region 250. A back polarizer 215 is provided on the opposite side of the back substrate 211 from the liquid crystal layer 231, and the substrate normal direction is provided between the back polarizer 215 and the TFT substrate 211 in order to increase the viewing angle. The back biaxial retardation layer 216 having the smallest main refractive index is disposed.

次に、前面基板側の構成について説明する。
前面基板221の液晶層231側には、赤、緑及び青の着色層222が配置され、着色層222の液晶層231側に、反射表示領域250には、λ/4位相差層223、負の1軸性位相差層226がこの順に配置されている。着色層222の液晶層231側の前面基板221の全面に、共通電極224が配置されている。また、基板221の液晶層231とは反対側に、前面偏光子225が設けられている。
Next, the configuration on the front substrate side will be described.
A red, green, and blue colored layer 222 is disposed on the liquid crystal layer 231 side of the front substrate 221, and a λ / 4 retardation layer 223, a negative layer 223 is disposed on the reflective display region 250 on the liquid crystal layer 231 side of the colored layer 222. These uniaxial retardation layers 226 are arranged in this order. A common electrode 224 is disposed on the entire surface of the front substrate 221 on the liquid crystal layer 231 side of the coloring layer 222. A front polarizer 225 is provided on the opposite side of the substrate 221 from the liquid crystal layer 231.

λ/4位相差層223及び負の1軸性位相差層226は、裏面基板211上に配置された反射電極212に対向する領域に配置され、透明電極213に対向する部分には配置されない。実施形態2では、λ/4位相差層223及び負の1軸性位相差層226を積層した厚さを2μmとすることで、反射表示領域の液晶層厚を透過表示領域の液晶層厚に対して1/2としている。なお、λ/4位相差層のみで、反射表示領域の液晶層厚を制御する必要はなく、反射表示領域のλ/4位相差層と前面基板221との間に透明樹脂層等を配置することによって反射表示領域250と透過表示領域260との液晶層厚を制御してもよい。なお、負の1軸性位相差層226は、透明フィルム上にコレステリック液晶性のポリマーを薄膜塗布すること等によって形成することができる。 The λ / 4 retardation layer 223 and the negative uniaxial retardation layer 226 are disposed in a region facing the reflective electrode 212 disposed on the back substrate 211 and are not disposed in a portion facing the transparent electrode 213. In the second embodiment, the thickness of the laminated λ / 4 retardation layer 223 and the negative uniaxial retardation layer 226 is set to 2 μm, so that the liquid crystal layer thickness in the reflective display region is changed to the liquid crystal layer thickness in the transmissive display region. On the other hand, it is set to 1/2. Note that it is not necessary to control the thickness of the liquid crystal layer in the reflective display region only with the λ / 4 retardation layer, and a transparent resin layer or the like is disposed between the λ / 4 retardation layer in the reflective display region and the front substrate 221. Accordingly, the liquid crystal layer thicknesses of the reflective display region 250 and the transmissive display region 260 may be controlled. The negative uniaxial retardation layer 226 can be formed by applying a thin film of a cholesteric liquid crystalline polymer on a transparent film.

続いて、図4を用いて実施形態2の光学補償(透過表示の視野角拡大)の原理を説明する。
前面偏光子225及び裏面偏光子215に記載されている白抜きの矢印は、それぞれの偏光子の透過軸方向を示しており、前面偏光子225と裏面偏光子215とは、前面偏光子225の吸収軸と裏面偏光子215の吸収軸とは直交したクロスニコル配置となっている。λ/4位相差層223に記載されている矢印は遅相軸を示している。裏面2軸性位相差層216に記載されている十字の矢印は、短い矢印が遅相軸を示しており、長い矢印が進相軸を示している。これらの光学部材を組み合わせた系に、裏面偏光子215側からバックライトを用いて光を入射する。
Next, the principle of optical compensation (expanding the viewing angle of transmissive display) according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
White arrows described on the front polarizer 225 and the back polarizer 215 indicate the transmission axis directions of the respective polarizers, and the front polarizer 225 and the back polarizer 215 correspond to the front polarizer 225. The absorption axis and the absorption axis of the back polarizer 215 are in a crossed Nicols arrangement orthogonal to each other. An arrow written in the λ / 4 retardation layer 223 indicates a slow axis. In the cross-shaped arrow described in the back biaxial retardation layer 216, a short arrow indicates a slow axis and a long arrow indicates a fast axis. Light is incident on the system combining these optical members from the back polarizer 215 side using a backlight.

反射表示領域250では、前面偏光子225側から入射した光が前面偏光子225により直線偏光となる。そして、前面偏光子の偏光軸に対して面内方向に45°傾いた遅相軸を有するλ/4位相差層223を通過すると円偏光となる。λ/4位相差層223により円偏光となった光は、負の1軸性位相差層226を介して液晶層231に入射する。このとき、液晶層231中の液晶分子は垂直配向しているため、円偏光は位相変調を受けることなく反射電極212に到達する。反射電極212で反射された光は、逆円偏光となり再びλ/4位相差層223を通過することによって、前面偏光子225の吸収軸と直交する直線偏光となる。そのため、黒表示とすることができる。また、前面基板221側の斜め方向から入射した光は、負の1軸性位相差層226により、液晶層231により付与される位相差を補償することができるため、視野角を拡大することができる。 In the reflective display region 250, light incident from the front polarizer 225 side is converted into linearly polarized light by the front polarizer 225. Then, it passes through the λ / 4 retardation layer 223 having a slow axis inclined by 45 ° in the in-plane direction with respect to the polarization axis of the front polarizer, and becomes circularly polarized light. The light that has been circularly polarized by the λ / 4 retardation layer 223 enters the liquid crystal layer 231 through the negative uniaxial retardation layer 226. At this time, since the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 231 are vertically aligned, the circularly polarized light reaches the reflective electrode 212 without being subjected to phase modulation. The light reflected by the reflective electrode 212 becomes reverse circularly polarized light and passes through the λ / 4 retardation layer 223 again, and becomes linearly polarized light orthogonal to the absorption axis of the front polarizer 225. Therefore, black display can be achieved. Further, the light incident from the oblique direction on the front substrate 221 side can compensate for the phase difference imparted by the liquid crystal layer 231 by the negative uniaxial retardation layer 226, so that the viewing angle can be expanded. it can.

透過表示領域260では、裏面偏光子側からの光が裏面偏光子215を通過し直線偏光となる。直線偏光となった光は、裏面2軸性位相差層216を透過する。その後、液晶層231を光が通過するが、裏面2軸性位相差層216の進相軸が、裏面偏光子の偏光軸と平行に設けられていることによって、鉛直方向からの光は位相変調が生じないが、斜め方向からの光は位相変調されており、液晶層231に斜め方向から入射した直線偏光の位相を補償する。このため、前面偏光子225から光が出射されるときに斜め方向から観察しても階調変調等が生じない視野角が向上した液晶表示装置となっている。裏面2軸性位相差層216は負の2軸性位相差層であって面内の位相差(Re)は50nmであり、基板法線方向の位相差(Rth)は−245nmであるものを用いている。また、裏面2軸性位相差層216の遅相軸は、裏面偏光子215の透過軸に対して直交方向に配置しており、液晶層231の厚み方向のリタデーション値(Rth)は320nmとしている。 また、負の1軸性位相差層の基板法線方向の位相差(Rth)は、−160nmとしている。このように、光学設計を行うことによって、視野角を拡大し、かつ透過表示の輝度等を低下させない液晶表示装置とすることができる。ここで、裏面2軸性位相差層の遅相軸方向の主屈折率は1.50010であり、進相軸方向の主屈折率は1.49960であり、基板法線方向の主屈折率は1.49740であった。また、負の1軸性位相差層の基板法線方向の主屈折率は1.55であり、基板面内方向の主屈折率は1.50である。そして、裏面2軸性位相差層の層厚は、100μmであり、負の1軸性位相差層の層厚は、3.2μmである。 In the transmissive display area 260, light from the back polarizer side passes through the back polarizer 215 and becomes linearly polarized light. The light that has become linearly polarized light passes through the back biaxial retardation layer 216. Thereafter, the light passes through the liquid crystal layer 231, but the light from the vertical direction is phase-modulated because the fast axis of the back biaxial retardation layer 216 is provided in parallel with the polarization axis of the back polarizer. However, the light from the oblique direction is phase-modulated and compensates for the phase of the linearly polarized light incident on the liquid crystal layer 231 from the oblique direction. For this reason, when the light is emitted from the front polarizer 225, the liquid crystal display device has an improved viewing angle in which gradation modulation or the like does not occur even when observed from an oblique direction. The back biaxial retardation layer 216 is a negative biaxial retardation layer having an in-plane retardation (Re) of 50 nm and a substrate normal direction retardation (Rth) of −245 nm. Used. Further, the slow axis of the back biaxial retardation layer 216 is arranged in a direction orthogonal to the transmission axis of the back polarizer 215, and the retardation value (Rth) in the thickness direction of the liquid crystal layer 231 is 320 nm. . Further, the retardation (Rth) in the substrate normal direction of the negative uniaxial retardation layer is set to −160 nm. Thus, by performing optical design, a liquid crystal display device can be provided in which the viewing angle is expanded and the luminance of transmissive display is not reduced. Here, the main refractive index in the slow axis direction of the back biaxial retardation layer is 1.50010, the main refractive index in the fast axis direction is 1.49960, and the main refractive index in the substrate normal direction is It was 1.49740. The main refractive index in the substrate normal direction of the negative uniaxial retardation layer is 1.55, and the main refractive index in the in-plane direction of the substrate is 1.50. The thickness of the back biaxial retardation layer is 100 μm, and the thickness of the negative uniaxial retardation layer is 3.2 μm.

(実施形態3)
図5は、実施形態3の垂直配向モードの半透過型液晶表示装置の構成を示す断面模式図である。
図6は、実施形態3に係る液晶表示装置について、分解して表示した平面模式図である。なお、図6では、反射電極及び透明電極以外の位相差を変調しない部材については省略している。
本発明の実施形態3は、裏面偏光子315、裏面基板311、液晶層331、前面基板321及び前面偏光子325がこの順に積層され、前面基板321と裏面基板311との間に、負の誘電率を有する液晶分子を含んで構成される液晶層331が挟持されている。
(Embodiment 3)
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration of a vertical alignment mode transflective liquid crystal display device according to a third embodiment.
FIG. 6 is a schematic plan view of the liquid crystal display device according to Embodiment 3 disassembled and displayed. In FIG. 6, members that do not modulate the phase difference other than the reflective electrode and the transparent electrode are omitted.
In Embodiment 3 of the present invention, a back polarizer 315, a back substrate 311, a liquid crystal layer 331, a front substrate 321 and a front polarizer 325 are stacked in this order, and a negative dielectric is provided between the front substrate 321 and the back substrate 311. A liquid crystal layer 331 configured to include liquid crystal molecules having a ratio is sandwiched.

まず、裏面基板の構成について説明する。
裏面基板311の液晶層331側には、TFT素子(図示せず)が設けられている。TFT素子は、直交する方向に相互に平行に延びるように設けられた複数のゲート線(図示せず)とソース線(図示せず)との各交差部分に設けられている。そして、TFT素子のドレイン電極が、透過表示領域360に設けられる透明電極313、及び、反射表示領域350に設けられる反射電極312と接続されている。裏面基板311の液晶層331とは反対側には、裏面偏光子315が設けられており、裏面偏光子315とTFT基板311との間には、視野角を拡大するために、基板法線方向に最小の主屈折率を持つ裏面2軸性位相差層316が配置されている。そして、反射表示領域350の反射電極312と液晶層331との間にはλ/4位相差層323が配置されている。
First, the configuration of the back substrate will be described.
A TFT element (not shown) is provided on the back substrate 311 on the liquid crystal layer 331 side. The TFT element is provided at each intersection of a plurality of gate lines (not shown) and source lines (not shown) provided so as to extend in parallel to each other in an orthogonal direction. The drain electrode of the TFT element is connected to the transparent electrode 313 provided in the transmissive display region 360 and the reflective electrode 312 provided in the reflective display region 350. A back polarizer 315 is provided on the opposite side of the back substrate 311 from the liquid crystal layer 331. Between the back polarizer 315 and the TFT substrate 311, the normal direction of the substrate is used to increase the viewing angle. The back biaxial retardation layer 316 having the smallest main refractive index is disposed. A λ / 4 retardation layer 323 is disposed between the reflective electrode 312 and the liquid crystal layer 331 in the reflective display region 350.

次に、前面基板の構成について説明する。
前面基板321の液晶層331側には、赤、緑及び青の着色層322が配置され、反射表示領域350には、液晶性ポリマー等からなるλ/4位相差層323が配置されており、その上の前面基板321の全面に、共通電極324が配置されている。また、前面基板321の液晶層331とは反対側には、前面偏光子325が設けられており、前面基板321と前面偏光子325との間には、基板法線方向に最小の主屈折率を持つ前面2軸性位相差層326が配置されている。
Next, the configuration of the front substrate will be described.
A red, green, and blue colored layer 322 is disposed on the liquid crystal layer 331 side of the front substrate 321, and a λ / 4 retardation layer 323 made of a liquid crystalline polymer is disposed in the reflective display region 350. A common electrode 324 is disposed on the entire surface of the front substrate 321 thereon. Further, a front polarizer 325 is provided on the opposite side of the front substrate 321 from the liquid crystal layer 331, and the minimum main refractive index in the normal direction of the substrate is between the front substrate 321 and the front polarizer 325. A front biaxial retardation layer 326 having the following structure is disposed.

λ/4位相差層323は、反射電極312の液晶層331側に配置され、透過表示領域360には配置されない。実施形態3では、λ/4位相差層323の厚さを略2μmとすることで、反射表示領域の液晶層厚を透過表示領域の液晶層厚に対して略1/2としている。なお、λ/4位相差層のみで、反射表示領域の液晶層厚を制御する必要はなく、反射表示領域に透明樹脂を配置し、その上にλ/4位相差層を配置することによって反射表示領域と透過表示領域との液晶層厚を制御してもよい。 The λ / 4 retardation layer 323 is disposed on the liquid crystal layer 331 side of the reflective electrode 312 and is not disposed in the transmissive display region 360. In the third embodiment, the thickness of the λ / 4 retardation layer 323 is approximately 2 μm, so that the liquid crystal layer thickness in the reflective display region is approximately ½ of the liquid crystal layer thickness in the transmissive display region. Note that it is not necessary to control the thickness of the liquid crystal layer in the reflective display region only with the λ / 4 retardation layer, and the reflective resin is disposed in the reflective display region and the λ / 4 retardation layer is disposed thereon. You may control the liquid crystal layer thickness of a display area and a transmissive display area.

続いて、図6を用いて実施形態3の光学補償(透過表示の視野角拡大)の原理を説明する。
前面偏光子325及び裏面偏光子315に記載されている白抜きの矢印は、それぞれの偏光子の透過軸を示しており、前面偏光子325と裏面偏光子315とは、前面偏光子325の吸収軸と裏面偏光子315の吸収軸とは直交したクロスニコル配置となっている。λ/4位相差層323に記載されている矢印は遅相軸を示している。裏面2軸性位相差層316に記載されている十字の矢印は、短い矢印が遅相軸を示しており、長い矢印が進相軸を示している。これらの光学部材を組み合わせた系に、裏面偏光子315側からバックライトを用いて光を入射する。
Next, the principle of optical compensation (expansion of viewing angle of transmissive display) according to the third embodiment will be described with reference to FIG.
The white arrows on the front polarizer 325 and the back polarizer 315 indicate the transmission axes of the respective polarizers. The front polarizer 325 and the back polarizer 315 are absorbed by the front polarizer 325. The axis and the absorption axis of the back polarizer 315 are in a crossed Nicols arrangement orthogonal to each other. An arrow written in the λ / 4 retardation layer 323 indicates a slow axis. In the cross-shaped arrow described in the back biaxial retardation layer 316, a short arrow indicates a slow axis and a long arrow indicates a fast axis. Light is incident on the system combining these optical members from the back polarizer 315 side using a backlight.

反射表示領域350では、前面偏光子325側から入射した光が前面偏光子325により直線偏光となる。そして、前面2軸性位相差層326を介して直線偏光が液晶層331に入射される。このとき、液晶層331中の液晶分子は垂直配向しているため、円偏光は位相変調を受けることなく反射電極312に到達する。続いて、前面偏光子325の吸収軸に対して面内方向に45°傾いた遅相軸を有するλ/4位相差層323を通過すると円偏光となる。そして、反射電極312で反射された光は、逆円偏光となり再びλ/4位相差層323を通過することによって、前面偏光子の偏光軸と直交する直線偏光となる。このようにして、反射表示で黒表示とすることができる。このとき、前面基板側の斜め方向から入射した光が液晶層を通過するときに付与される位相差及び反射電極により反射された後に液晶層を通過するときに付与される位相差を、前面2軸性位相差層326を2回通過することによって補償することができる。このため、反射表示領域においても視野角を拡大することができる。 In the reflective display region 350, light incident from the front polarizer 325 side is converted into linearly polarized light by the front polarizer 325. Then, linearly polarized light is incident on the liquid crystal layer 331 via the front biaxial retardation layer 326. At this time, since the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 331 are vertically aligned, the circularly polarized light reaches the reflective electrode 312 without being subjected to phase modulation. Subsequently, when passing through a λ / 4 retardation layer 323 having a slow axis inclined by 45 ° in the in-plane direction with respect to the absorption axis of the front polarizer 325, circular polarization is obtained. Then, the light reflected by the reflective electrode 312 becomes reverse circularly polarized light and again passes through the λ / 4 phase difference layer 323, thereby becoming linearly polarized light orthogonal to the polarization axis of the front polarizer. In this way, black display can be achieved by reflection display. At this time, the phase difference given when the light incident from the oblique direction on the front substrate side passes through the liquid crystal layer and the phase difference given when it passes through the liquid crystal layer after being reflected by the reflective electrode are represented by the front surface 2. Compensation can be achieved by passing through the axial retardation layer 326 twice. For this reason, a viewing angle can be expanded also in a reflective display area.

透過表示領域360では、裏面偏光子315側からの光が裏面偏光子315を通過し直線偏光となる。直線偏光となった光は、裏面2軸性位相差層316を透過する。その後、液晶層331、前面2軸性位相差層326、前面偏光子325を通過して、出射される。このとき、液晶層331が垂直配向しており、裏面2軸性位相差層316の進相軸が、裏面偏光子の偏光軸と平行に設けられ、前面2軸性位相差層326の進相軸が、前面偏光子325の吸収軸と平行に設けられていることによって、鉛直方向からの光は位相変調が生じない。また、斜め方向からの光は、液晶層331を通過するときに位相変調されるが、裏面2軸性位相差層316及び前面2軸性位相差層326により位相差が補償される。このため、斜め方向から観察しても階調変調等が生じない視野角が向上した液晶表示装置とすることができる。裏面2軸性位相差層316及び前面2軸性位相差層326は、面内の位相差(Re)は55nmであり、基板法線方向の位相差(Rth)は−125nmであるものを用いている。また、液晶層331の厚み方向のリタデーション値(Rth)は320nmとしている。ここで、裏面2軸性位相差層316及び前面2軸性位相差層326の遅相軸方向の主屈折率は1.50010であり、進相軸方向の主屈折率は1.49955であり、基板法線方向の主屈折率は1.49858である。また、裏面2軸性位相差層及び前面2軸性位相差層の層厚は、100μmである。このように、光学設計を行うことによって、より視野角を拡大し、透過表示の輝度及びコントラスト比を低下させない液晶表示装置とすることができる。 In the transmissive display area 360, light from the back polarizer 315 side passes through the back polarizer 315 and becomes linearly polarized light. The light that has become linearly polarized light passes through the back biaxial retardation layer 316. Thereafter, the light passes through the liquid crystal layer 331, the front biaxial retardation layer 326, and the front polarizer 325, and is emitted. At this time, the liquid crystal layer 331 is vertically aligned, the fast axis of the back biaxial retardation layer 316 is provided in parallel with the polarization axis of the back polarizer, and the fast phase of the front biaxial retardation layer 326 is set. Since the axis is provided in parallel with the absorption axis of the front polarizer 325, the light from the vertical direction does not undergo phase modulation. Light from an oblique direction is phase-modulated when passing through the liquid crystal layer 331, but the phase difference is compensated for by the back biaxial retardation layer 316 and the front biaxial retardation layer 326. Therefore, a liquid crystal display device with an improved viewing angle in which gradation modulation or the like does not occur even when observed from an oblique direction can be obtained. The back biaxial retardation layer 316 and the front biaxial retardation layer 326 have an in-plane retardation (Re) of 55 nm and a substrate normal direction retardation (Rth) of −125 nm. ing. The retardation value (Rth) in the thickness direction of the liquid crystal layer 331 is set to 320 nm. Here, the main refractive index in the slow axis direction of the back biaxial retardation layer 316 and the front biaxial retardation layer 326 is 1.50010, and the main refractive index in the fast axis direction is 1.49955. The main refractive index in the substrate normal direction is 1.49858. The layer thickness of the back biaxial retardation layer and the front biaxial retardation layer is 100 μm. Thus, by performing optical design, it is possible to obtain a liquid crystal display device that further expands the viewing angle and does not lower the luminance and contrast ratio of transmissive display.

実施形態1の液晶表示装置の構成を示す断面模式図である。1 is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration of a liquid crystal display device according to Embodiment 1. FIG. 実施形態1に係る液晶表示装置について、分解して表示した平面模式図である。It is the plane schematic diagram decomposed | disassembled and displayed about the liquid crystal display device which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施形態2の液晶表示装置の構成を示す断面模式図である。6 is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration of a liquid crystal display device of Embodiment 2. FIG. 実施形態2に係る液晶表示装置について、分解して表示した平面模式図である。It is the plane schematic diagram decomposed | disassembled and displayed about the liquid crystal display device which concerns on Embodiment 2. FIG. 実施形態3の液晶表示装置の構成を示す断面模式図である。6 is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration of a liquid crystal display device of Embodiment 3. FIG. 実施形態3に係る液晶表示装置について、分解して表示した平面模式図である。It is the plane schematic diagram decomposed | disassembled and displayed about the liquid crystal display device which concerns on Embodiment 3. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

111、211、311:裏面基板
112、212、312:反射電極
113、213、313:透明電極
115、215、315:裏面偏光子
116、216、316:裏面2軸性位相差層
121、221、321:前面基板
122、222、322:着色層
123、223、323:λ/4位相差層
124、224、324:共通電極
131、231、331:液晶層
226:負の1軸性位相差層
326:前面2軸性位相差層
111, 211, 311: Back substrate 112, 212, 312: Reflective electrode 113, 213, 313: Transparent electrode 115, 215, 315: Back polarizer 116, 216, 316: Back biaxial retardation layer 121, 221; 321: Front substrates 122, 222, 322: Colored layers 123, 223, 323: λ / 4 retardation layers 124, 224, 324: Common electrodes 131, 231, 331: Liquid crystal layer 226: Negative uniaxial retardation layer 326: Front biaxial retardation layer

Claims (9)

裏面偏光子、裏面基板、液晶層、前面基板及び前面偏光子がこの順に配置され、かつ透過表示領域と反射表示領域とが設けられた垂直配向モードの液晶表示装置であって、
該液晶表示装置は、裏面基板又は前面基板と液晶層との間の反射表示領域にλ/4位相差層を有し、裏面基板又は前面基板と液晶層との間の透過表示領域には液晶層以外の位相差層を有さず、
裏面基板と裏面偏光子との間の透過表示領域に、基板面内方向の遅相軸が裏面偏光子の吸収軸と平行又は直交し、かつ基板法線方向に最小の主屈折率を持つ裏面2軸性位相差層を有することを特徴とする液晶表示装置。
A vertical alignment mode liquid crystal display device in which a back polarizer, a back substrate, a liquid crystal layer, a front substrate, and a front polarizer are arranged in this order, and a transmissive display region and a reflective display region are provided,
The liquid crystal display device has a λ / 4 retardation layer in a reflective display region between a back substrate or a front substrate and a liquid crystal layer, and a liquid crystal display in a transmissive display region between the back substrate or the front substrate and the liquid crystal layer. There is no retardation layer other than the layer,
In the transmissive display region between the back substrate and the back polarizer, the slow axis in the in-plane direction of the substrate is parallel or orthogonal to the absorption axis of the back polarizer and has the smallest main refractive index in the substrate normal direction. A liquid crystal display device comprising a biaxial retardation layer.
前記液晶表示装置は、前面基板と前面偏光子との間の反射表示領域に、基板法線方向に最小の主屈折率を持つ2軸性位相差層を有さないことを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置。 The liquid crystal display device does not have a biaxial retardation layer having a minimum main refractive index in a substrate normal direction in a reflective display region between a front substrate and a front polarizer. 1. A liquid crystal display device according to 1. 前記裏面2軸性位相差層は、基板面内方向の位相差が45nm以上55nm以下であり、基板法線方向の位相差が−250nm以上−230nm以下であり、
前記液晶層は、液晶分子が基板面に対して垂直配向されたときの、透過表示領域における基板法線方向の位相差が300nm以上390nm以下であることを特徴とする請求項2記載の液晶表示装置。
The back biaxial retardation layer has a retardation in the substrate in-plane direction of 45 nm or more and 55 nm or less, and a retardation in the substrate normal direction of −250 nm or more and −230 nm or less,
3. The liquid crystal display according to claim 2, wherein the liquid crystal layer has a phase difference in a substrate normal direction in a transmissive display region of 300 nm or more and 390 nm or less when liquid crystal molecules are vertically aligned with respect to the substrate surface. apparatus.
前記液晶表示装置は、更に、λ/4位相差層と液晶層との間の反射表示領域に、基板法線方向に光学軸を有する負の1軸性位相差層を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の液晶表示装置。 The liquid crystal display device further includes a negative uniaxial retardation layer having an optical axis in the normal direction of the substrate in a reflective display region between the λ / 4 retardation layer and the liquid crystal layer. The liquid crystal display device according to claim 1. 前記液晶層は、液晶分子が基板面に対して垂直配向されたときの、反射表示領域における基板法線方向の位相差が、負の1軸性位相差層の基板法線方向の位相差で打ち消されることを特徴とする請求項4記載の液晶表示装置。 In the liquid crystal layer, the phase difference in the substrate normal direction in the reflective display region when the liquid crystal molecules are aligned vertically with respect to the substrate surface is the phase difference in the substrate normal direction of the negative uniaxial retardation layer. 5. The liquid crystal display device according to claim 4, wherein the liquid crystal display device is canceled out. 前記液晶層は、液晶分子が基板面に対して垂直配向されたときの、反射表示領域における基板法線方向の位相差が150nm以上195nm以下であり、
前記負の1軸性位相差層は、基板法線方向の位相差が−195nm以上−150nm以下であることを特徴とする請求項5記載の液晶表示装置。
The liquid crystal layer has a phase difference of 150 nm or more and 195 nm or less in the normal direction of the substrate in the reflective display region when the liquid crystal molecules are vertically aligned with respect to the substrate surface.
The liquid crystal display device according to claim 5, wherein the negative uniaxial retardation layer has a retardation in a substrate normal direction of not less than −195 nm and not more than −150 nm.
前記液晶表示装置は、更に、前面基板と前面偏光子との間の透過表示領域及び反射表示領域に、基板面内方向の遅相軸が前面偏光子の吸収軸と平行又は直交し、かつ基板法線方向に最小の主屈折率を持つ前面2軸性位相差層を有し、
前記λ/4位相差層は、裏面基板と液晶層との間の反射表示領域に配置されることを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置。
The liquid crystal display device further includes a transmissive display area and a reflective display area between the front substrate and the front polarizer, the slow axis in the in-plane direction of the substrate being parallel or orthogonal to the absorption axis of the front polarizer, and the substrate A front biaxial retardation layer having a minimum main refractive index in the normal direction;
The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the λ / 4 retardation layer is disposed in a reflective display region between the back substrate and the liquid crystal layer.
前記裏面2軸性位相差層及び前面2軸性位相差層は、基板面内方向の位相差が50nm以上60nm以下であり、基板法線方向の位相差が−140nm以上−110nm以下であり、
前記液晶層は、液晶分子が基板面に対して垂直配向されたときの、透過表示領域における基板法線方向の位相差が300nm以上390nm以下であることを特徴とする請求項7記載の液晶表示装置。
The back biaxial retardation layer and the front biaxial retardation layer have a phase difference in the in-plane direction of the substrate of 50 nm or more and 60 nm or less, and a phase difference of the substrate normal direction of −140 nm or more and −110 nm or less,
8. The liquid crystal display according to claim 7, wherein the liquid crystal layer has a phase difference in the normal direction of the substrate in the transmissive display region of 300 nm or more and 390 nm or less when liquid crystal molecules are vertically aligned with respect to the substrate surface. apparatus.
裏面偏光子、裏面基板、液晶層、前面基板及び前面偏光子がこの順に配置され、かつ透過表示領域と反射表示領域とが設けられた垂直配向モードの液晶表示装置であって、
該液晶表示装置は、裏面基板又は前面基板と液晶層との間の反射表示領域にλ/4位相差層を有し、裏面基板又は前面基板と液晶層との間の透過表示領域には液晶層以外の位相差層を有さず、
裏面基板と裏面偏光子との間の透過表示領域に、透過表示の視野角を拡大する層を有することを特徴とする液晶表示装置。
A vertical alignment mode liquid crystal display device in which a back polarizer, a back substrate, a liquid crystal layer, a front substrate, and a front polarizer are arranged in this order, and a transmissive display region and a reflective display region are provided,
The liquid crystal display device has a λ / 4 retardation layer in a reflective display region between a back substrate or a front substrate and a liquid crystal layer, and a liquid crystal display in a transmissive display region between the back substrate or the front substrate and the liquid crystal layer. There is no retardation layer other than the layer,
A liquid crystal display device comprising a layer for enlarging a viewing angle of transmissive display in a transmissive display region between a back substrate and a back polarizer.
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