JP2022127383A - 液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】斜め方向から見たときの黄変を抑えることができる液晶表示装置を提供する。【解決手段】観察面側から背面側に向かって順に、第一透過軸を有する第一偏光子と、液晶パネルと、第二透過軸を有する第二偏光子と、上記第二透過軸と平行な遅相軸を有する二軸位相差板と、上記第二透過軸と平行な第三透過軸を有する第三偏光子と、バックライトと、を備え、上記液晶パネルの法線に平行な方向を0°とする極角と、上記二軸位相差板の上記遅相軸と平行な方向を0°とする方位とを用いて、極角0°の方向を正面方向と定義し、極角60°及び方位45°の方向を斜め方向と定義したときに、上記第二偏光子と上記二軸位相差板と上記第三偏光子とを含む裏側偏光子部は、上記斜め方向における黄変度YI2´の上記正面方向における黄変度YI2に対する差ΔYI2が下記式(1)を満たす液晶表示装置。ΔYI2=YI2´-YI2<0 (1)【選択図】 図1
Description
本発明は、液晶表示装置に関する。より詳しくは、液晶パネルの背面側の複数の偏光子を備える液晶表示装置に関するものである。
液晶表示装置は、表示のために液晶組成物を利用する表示装置であり、その代表的な表示方式は、一対の基板間に封入された液晶組成物を含有する液晶層に対して電圧を印加し、印加した電圧に応じて液晶組成物中の液晶分子の配向状態を変化させることにより、光の透過量を制御するものである。このような液晶表示装置は、薄型、軽量及び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いる。
液晶表示装置に関する技術として、特許文献1には、光源(BL)、反射型直線偏光層(Pr1)、所定の光学特性を有する複屈折層(A)、光源側吸収型直線偏光層(P1)、液晶セル(LC)、視認側直線偏光層(P2)、および視認側光拡散層(D2)が、この順に配置され、該複屈折層が所定の位相差特性を有する透過型液晶表示装置が開示されている。
通常の液晶表示装置では、白表示において斜め方向から観察すると黄変して見えるという課題がある。斜めからの観察で液晶表示装置が黄変して見える理由は以下のように考えられる。液晶層の波長分散は正波長分散(短波長ほどΔn(屈折率異方性)が大きく、長波長ほどΔnが小さい、すなわち、短波長ほど複屈折が大きく、長波長ほど複屈折が小さい)であるため、白表示の液晶表示装置を斜めから見た場合、見かけ上のセルギャップが大きくなり、青色波長帯域において液晶リタデーションΔndがλ/2条件を超えて透過率が小さくなる一方で、緑色、赤色波長帯域においてはΔndがλ/2を超えず透過率が大きくなるため、ホワイトバランスが崩れ、黄色に見えてしまう。
上記特許文献1の透過型液晶表示装置は、複屈折層の厚み方向のリタデーションRthを250nm≦Rth≦6000nmとし、面内位相差Reを10nm≦Re≦100nmとしており、NZ係数(Reに対するRthの比率の指標、NZ=Rth/Re+1/2)が大きすぎるため、光源側吸収型直線偏光層(P1)と複屈折層(A)と反射型直線偏光板(Pr1)とから構成される裏側偏光子部において、斜め方位45°や方位135°から見たときの黄変が大きく、視認側直線偏光層(P2)と液晶セル(LC)と光源側吸収直線偏光層(P1)とから構成される液晶パネル部における斜め方位45°や方位135°の黄変と合わさって、より激しく黄変してしまう。ここで、特許文献1に開示された複屈折層のNZ係数は、Re=100nmであり、Rth=6000nmであるとき、NZ=60.5であり、Re=100nmであり、Rth=250nmであるとき、NZ=3.0であり、Re=10nmであり、Rth=6000nmであるとき、NZ=600.5であり、Re=10nmであり、Rth=250nmであるとき、NZ=25.5である。
特許文献1に記載の複屈折層を用いて斜めからの黄変を改善するには、逆波長分散(短波長ほどΔnが小さく、長波長ほどΔnが大きい、すなわち、短波長ほど複屈折が小さく、長波長ほど複屈折が大きい)の材料を用いる必要があるが、その方法では最大に改善したとしても通常の液晶表示装置と同等の黄変度になるにとどまる。
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、斜め方向から見たときの黄変を抑える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。
(1)本発明の一実施形態は、観察面側から背面側に向かって順に、第一透過軸を有する第一偏光子と、液晶パネルと、第二透過軸を有する第二偏光子と、上記第二透過軸と平行な遅相軸を有する二軸位相差板と、上記第二透過軸と平行な第三透過軸を有する第三偏光子と、バックライトと、を備え、上記液晶パネルの法線に平行な方向を0°とする極角と、上記二軸位相差板の上記遅相軸と平行な方向を0°とする方位とを用いて、極角0°の方向を正面方向と定義し、極角60°及び方位45°の方向を斜め方向と定義したときに、上記第二偏光子と上記二軸位相差板と上記第三偏光子とを含む裏側偏光子部は、上記斜め方向における黄変度YI2´の上記正面方向における黄変度YI2に対する差ΔYI2が下記式(1)を満たす液晶表示装置。
ΔYI2=YI2´-YI2<0 (1)
ΔYI2=YI2´-YI2<0 (1)
(2)また、本発明のある実施形態は、上記(1)の構成に加え、上記第一偏光子と上記液晶パネルと上記第二偏光子とを含む液晶パネル部は、上記斜め方向における黄変度YI1´の上記正面方向における黄変度YI1に対する差ΔYI1が下記式(2)を満たす、液晶表示装置。
ΔYI1=YI1´-YI1>0 (2)
ΔYI1=YI1´-YI1>0 (2)
(3)また、本発明のある実施形態は、上記(2)の構成に加え、上記液晶パネルは、面内位相差が330nm以上である、液晶表示装置。
(4)また、本発明のある実施形態は、上記(1)、上記(2)又は上記(3)の構成に加え、上記液晶表示装置は、上記斜め方向における黄変度YI3´の上記正面方向における黄変度YI3に対する差ΔYI3が下記式(3)を満たす、液晶表示装置。
ΔYI3=YI3´-YI3<6.7 (3)
ΔYI3=YI3´-YI3<6.7 (3)
(5)また、本発明のある実施形態は、上記(4)の構成に加え、上記差ΔYI3は下記式(4)を満たす、液晶表示装置。
|ΔYI3|=|YI3´-YI3|<6.7 (4)
|ΔYI3|=|YI3´-YI3|<6.7 (4)
(6)また、本発明のある実施形態は、上記(1)、上記(2)、上記(3)、上記(4)又は上記(5)の構成に加え、上記二軸位相差板の波長550nmでの面内位相差Reに対する波長450nmでの面内位相差Reの比率であるRe450/Re550は、下記式(5-1)を満たし、上記二軸位相差板の波長550nmでの面内位相差Reに対する波長650nmでの面内位相差Reの比率であるRe650/Re550は、下記式(5-2)を満たし、上記二軸位相差板の面内位相差Re[nm]及び厚み方向位相差Rth[nm]は、下記式(6-1)~(6-3)を満たす、液晶表示装置。
1.00<Re450/Re550<1.02 (5-1)
0.98<Re650/Re550<1.00 (5-2)
Rth≧-5.754×Re+1622 (6-1)
Rth≧0.5×Re (6-2)
Rth≦-1.521×Re+765.7 (6-3)
1.00<Re450/Re550<1.02 (5-1)
0.98<Re650/Re550<1.00 (5-2)
Rth≧-5.754×Re+1622 (6-1)
Rth≧0.5×Re (6-2)
Rth≦-1.521×Re+765.7 (6-3)
本発明によれば、斜め方向から見たときの黄変を抑えることができる液晶表示装置を提供することができる。
以下に実施形態を掲げ、本発明について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。
[用語の定義]
本明細書において、偏光子は、無偏光(自然光)、部分偏光又は偏光から、特定方向にのみ振動する偏光(直線偏光)を取り出す機能を有するものを意味し、円偏光子(円偏光板)とは区別される。特に断りのない限り、本明細書中で「偏光子」というときは保護フィルムを含まず、偏光機能を有する素子だけを指す。吸収型偏光子とは、特定方向に振動する光を吸収し、それに垂直な方向に振動する偏光(直線偏光)を透過する機能を有するものである。反射型偏光子とは、特定方向に振動する光を反射し、それに垂直な方向に振動する偏光(直線偏光)を透過する機能を有するものである。
本明細書において、偏光子は、無偏光(自然光)、部分偏光又は偏光から、特定方向にのみ振動する偏光(直線偏光)を取り出す機能を有するものを意味し、円偏光子(円偏光板)とは区別される。特に断りのない限り、本明細書中で「偏光子」というときは保護フィルムを含まず、偏光機能を有する素子だけを指す。吸収型偏光子とは、特定方向に振動する光を吸収し、それに垂直な方向に振動する偏光(直線偏光)を透過する機能を有するものである。反射型偏光子とは、特定方向に振動する光を反射し、それに垂直な方向に振動する偏光(直線偏光)を透過する機能を有するものである。
本明細書中、面内位相差Reは、Re=(ns-nf)dで定義される。また、厚み方向位相差Rthは、Rth={nz-(nx+ny)/2}dで定義される。そして、Nz係数(2軸性パラメータ)は、NZ=(ns-nz)/(ns-nf)で定義される。nsはnx、nyのうち大きい方を、nfは小さい方を指す。また、nx及びnyは、複屈折層(位相差板と液晶パネルを含む)の面内方向の主屈折率を示し、nzは、面外方向、すなわち、複屈折層の面に対して垂直方向の主屈折率を示し、dは、複屈折層の厚みを示す。
本明細書において、複屈折層の波長分散特性を示す指標として、波長550nmでの面内位相差Reに対する波長450nmでの面内位相差Reの比率であるRe450/Re550と、波長550nmでの面内位相差Reに対する波長650nmでの面内位相差Reの比率であるRe650/Re550とを用いる。波長450nmでの面内位相差ReをRe450と表し、波長550nmでの面内位相差ReをRe550と表し、波長650nmでの面内位相差ReをRe650と表す。
なお、本明細書中で主屈折率、位相差、Nz係数等の光学パラメータの測定波長は、特に断りのない限り550nmとする。
本明細書において、複屈折層とは、光学的異方性を有する層のことであり、位相差板と液晶パネルとを包含する概念である。複屈折層は、面内位相差Reと、厚み方向位相差Rthの絶対値とのいずれか一方が10nm以上の値を有するものを意味し、好ましくは、20nm以上の値を有するものを意味する。
本明細書中、観察面側とは、液晶表示装置の画面(表示面)に対してより近い側を意味し、背面側とは、液晶表示装置の画面(表示面)に対してより遠い側を意味する。
本明細書中、極角θとは、対象となる方向(例えば測定方向)と、液晶パネル(液晶パネルの画面)の法線に平行な方向とのなす角度を意味する。すなわち、液晶パネルの法線に平行な方向は極角0°である。法線に平行な方向は法線方向ともいう。また、方位とは、対象となる方向を液晶パネル(液晶パネルの画面)上に射影したときの方向を意味し、基準となる方位との間のなす角度(方位角)で表現される。本明細書において、基準となる方位(方位0°)は、上記二軸位相差板の上記遅相軸と平行な方向に設定される。すなわち、上記二軸位相差板の上記遅相軸と平行な方向は方位0°である。角度及び方位(方位角)は、反時計回りを正の角度、時計回りを負の角度とする。反時計回り及び時計回りは、いずれも液晶パネルの画面を観察面側(正面)から見たときの回転方向を表す。また、角度は、液晶パネルを平面視した状態で測定された値を表し、2つの直線(軸、方向及び稜線を含む)が互いに直交するとは、液晶パネルを平面視した状態で直交することを意味する。
本明細書において、軸方位とは、特に断りのない限り偏光子の透過軸、液晶層の遅相軸、又は、位相差板の遅相軸の方位を意味する。
以下、本発明の実施形態について説明する。本発明は、以下の実施形態に記載された内容に限定されるものではなく、本発明の構成を充足する範囲内で、適宜設計変更を行うことが可能である。
<実施形態>
図1は、実施形態に係る液晶表示装置の断面模式図である。本実施形態の液晶表示装置1は、透過型の液晶表示装置であり、図1に示すように、観察面側から背面側に向かって順に、第一偏光子11、観察面側二軸位相差板21、ポジティブCプレート22、液晶パネル30、第二偏光子12、上記二軸位相差板としての背面側二軸位相差板40、第三偏光子13、及び、バックライト(BL)50が積層された液晶表示装置である。
図1は、実施形態に係る液晶表示装置の断面模式図である。本実施形態の液晶表示装置1は、透過型の液晶表示装置であり、図1に示すように、観察面側から背面側に向かって順に、第一偏光子11、観察面側二軸位相差板21、ポジティブCプレート22、液晶パネル30、第二偏光子12、上記二軸位相差板としての背面側二軸位相差板40、第三偏光子13、及び、バックライト(BL)50が積層された液晶表示装置である。
第一偏光子11は、第一透過軸と、第一透過軸と直交する第一吸収軸又は第一反射軸とを有し、第二偏光子12は、第二透過軸と、第二透過軸と直交する第二吸収軸又は第二反射軸とを有し、第三偏光子13は、第三透過軸と、第三透過軸と直交する第三吸収軸又は第三反射軸とを有する。
第二偏光子12及び第三偏光子13は、パラレルニコルに配置される。すなわち、第二偏光子12の第二透過軸(又は第二吸収軸若しくは第二反射軸)及び第三偏光子13の第三透過軸(又は第三吸収軸若しくは第三反射軸)は、平行である。より詳細には、0°±10°の範囲内(好適には0°±5°の範囲内)の角度をなす。
液晶パネル30の法線に平行な方向を0°とする極角と、背面側二軸位相差板40の遅相軸と平行な方向を0°とする方位とを用いて、極角0°の方向を正面方向と定義し、極角60°及び方位45°の方向を斜め方向と定義したときに、第二偏光子12と背面側二軸位相差板40と第三偏光子13とを含む裏側偏光子部70は、上記斜め方向における黄変度YI2´の上記正面方向における黄変度YI2に対する差ΔYI2が下記式(1)を満たす。このような態様とすることにより、斜め方向から見たときの液晶表示装置1の黄変を抑えることができる。
ΔYI2=YI2´-YI2<0 (1)
ΔYI2=YI2´-YI2<0 (1)
以下、本実施形態の液晶表示装置の各構成要素について具体的に説明する。
裏側偏光子部70は、観察面側から背面側に向かって順に、第二透過軸を有する第二偏光子12と、背面側二軸位相差板40と、第二透過軸と平行な第三透過軸を有する第三偏光子13と、を備えることから、バックライト50からの出射光の分布を、法線方向と、第二透過軸方向(第三透過軸方向)と、第二吸収軸又は第二反射軸方向(第三吸収軸又は第三反射軸方向)とに選択的に集中させるようなコリメーションができる(十字型の配光分布)。一方、方位45°、135°、225°及び315°に代表されるその他の斜め方向、すなわち第二透過軸方向(第三透過軸方向)に対して略45°の角度をなす方向からの入射に対しては、背面側二軸位相差板40が第三偏光子13通過後の偏光状態を変化させるため、低い透過率が観測される。ここで、本明細書中、2つの軸(方向)が互いに直交するとは、両者のなす角度(絶対値)が90±3°の範囲内であることを指し、好ましくは90±1°の範囲内であり、より好ましくは90±0.5°の範囲内であり、特に好ましくは90°(完全に直交)である。また、本明細書中、2つの軸(方向)が平行であるとは、両者のなす角度(絶対値)が0±3°の範囲内であることを指し、好ましくは0±1°の範囲内であり、より好ましくは0±0.5°の範囲内であり、特に好ましくは0°(完全に平行)である。上記軸としては、偏光子の透過軸及び位相差板の遅相軸が挙げられる。
第二偏光子12、背面側二軸位相差板40及び第三偏光子13を有する裏側偏光子部70は、光学的なルーバーとして機能するので、偏光板ルーバーともいう。裏側偏光子部70は、通常、粘着層(図示せず)により液晶パネル30に貼付されている。
第一偏光子11及び第二偏光子12は、クロスニコル又はパラレルニコルに配置される。高コントラストを得る観点からは、第一偏光子11及び第二偏光子12は、クロスニコルに配置されることが好ましい。第一偏光子11及び第二偏光子12がクロスニコルに配置されるとは、すなわち、第一偏光子11の第一透過軸(又は第一吸収軸若しくは第一反射軸)及び第二偏光子12の第二透過軸(又は第二吸収軸若しくは第二反射軸)が、互いに直交することをいう。また、第一偏光子11及び第二偏光子12がパラレルニコルに配置されるとは、すなわち、第一偏光子11の第一透過軸(又は第一吸収軸若しくは第一反射軸)及び第二偏光子12の第二透過軸(又は第二吸収軸若しくは第二反射軸)が、互いに平行であることをいう。
第一偏光子11、第二偏光子12及び第三偏光子13としては、材料や光学的性能について特に限定されず、例えば、吸収型偏光子、反射型偏光子等を適宜用いることができる。具体的には、ポリビニルアルコール(PVA)フィルムに二色性を有するヨウ素錯体等の異方性材料を吸着配向させた吸収型偏光子の他、二種類の樹脂からなる共押出しフィルムを1軸延伸して得られる反射型偏光子(例えば、日東電工社製のAPCFや3M社製のDBEF)、金属ワイヤーの細線を周期的に配列させた反射型偏光子(所謂ワイヤーグリッド偏光子)等を適宜用いることができる。また、吸収型偏光子と反射型偏光子とを積層したものを用いることもできる。
なかでも、第一偏光子11及び第二偏光子12としては、吸収型偏光子が好適であり、第三偏光子13としては、反射型偏光子が好適である。この場合、第一偏光子11は、第一透過軸と、第一透過軸と直交する第一吸収軸とを有し、第二偏光子12は、第二透過軸と、第二透過軸と直交する第二吸収軸とを有し、第三偏光子13は、第三透過軸と、第三透過軸と直交する第三反射軸とを有する。
また、偏光板ルーバーでは、第三偏光子13を複数とし、複数の第三偏光子13を積層して用いてもよい。この場合、複数の第三偏光子13の第三透過軸は、実質的に同じ方位に設定される。
また、機械強度や耐湿熱性を確保するために、第一偏光子11、第二偏光子12及び第三偏光子13の観察面側及び背面側の少なくとも一方に、トリアセチルセルロース(TAC)フィルム等の保護フィルム(図示せず)がラミネートされてもよい。保護フィルムは、任意の適切な接着層(図示せず)を介して第一偏光子11、第二偏光子12及び第三偏光子13に貼り付けられる。
また、保護フィルムが背面側二軸位相差板40の機能を兼ね備えてもよい。すなわち、背面側二軸位相差板40は、TACフィルム等の保護フィルム(ただし、面内位相差Reと、厚み方向位相差Rthの絶対値とのいずれか一方が10nm以上の値を有するもの)であってもよい。
なお、本明細書において、「接着層」とは、隣り合う光学素子の面と面とを接合し、実用上充分な接着力と接着時間で一体化させるものをいう。接着層を形成する材料としては、例えば、接着剤、アンカーコート剤が挙げられる。接着層は、被着体の表面にアンカーコート層が形成され、その上に接着剤層が形成されたような、多層構造であってもよい。また、肉眼的に認知できないような薄い層であってもよい。
また、本明細書において、「粘着層」とは、「接着層」と同様に、隣り合う光学素子の面と面とを接合し、実用上充分な接着力と接着時間で一体化させるものをいうが、接着層との違いは、そのもの自体が粘り気と弾性を持つことであり、水、溶剤、熱等をきっかけとした化学変化を起こすことで接合するのではなく、常温で短時間、かつわずかな圧力を加えるだけで接合することである。また、一度接合したら剥がすことができないのが接着層であるのに対して、剥がすことができるのが粘着層でもある。粘着層を形成する材料としては、例えば、アクリル系、シリコーン系、ウレタン系等の樹脂材料や、ゴム材料が挙げられる。
観察面側二軸位相差板21及びポジティブCプレート22から構成される位相差板は、FFS(Fringe Field Switching)モードの液晶表示装置の視野角を補償する機能を有する。
観察面側二軸位相差板21及び背面側二軸位相差板40の材料としては特に限定されず、例えば、ポリマーフィルムを延伸したもの、液晶性材料の配向を固定したもの、無機材料から構成される薄板等を用いることができる。観察面側二軸位相差板21及び背面側二軸位相差板40の形成方法としては特に限定されない。ポリマーフィルムから形成される場合、例えば、溶剤キャスト法、溶融押出し法等を用いることができる。共押出し法により、複数の位相差板を同時に形成する方法を用いてもよい。所望の位相差が発現しさえすれば、無延伸であってもよいし、延伸が施されてもよい。延伸方法も特に限定されず、ロール間引張り延伸法、ロール間圧縮延伸法、テンター横一軸延伸法、斜め延伸法、縦横二軸延伸法の他、熱収縮性フィルムの収縮力の作用下に延伸を行う特殊延伸法等を用いることができる。また、液晶性材料から形成される場合、例えば、配向処理を施した基材フィルムの上に液晶性材料を塗布し、配向固定する方法等を用いることができる。所望の位相差が発現しさえすれば、基材フィルムに特別な配向処理を行わない方法や、配向固定した後、基材フィルムから剥がして別のフィルムに転写加工する方法等であってもよい。更に、液晶性材料の配向を固定しない方法を用いてもよい。また、非液晶性材料から形成される場合も、液晶性材料から形成される場合と同様の形成方法を用いてもよい。
ポジティブCプレート22としては、例えば、固有複屈折が負の材料を成分として含むフィルムを縦横二軸延伸加工したもの、ネマチック液晶等の液晶性材料を塗布したもの等を適宜用いることができる。
背面側二軸位相差板40の遅相軸と平行な方向を方位0°とするとき、第一偏光子11の第一透過軸の方位は適宜設定することができるが、90°±3°の範囲内に設定されることが好ましく、90°±1°の範囲内に設定されることがより好ましく、90°±0.5°の範囲内に設定されることが更に好ましく、90°に設定されることが特に好ましい。また、第二偏光子12の第二透過軸の方位及び第三偏光子13の第三透過軸の方位は、それぞれ独立に、0°±3°の範囲内に設定され、0°±1°の範囲内に設定されることが好ましく、0°±0.5°の範囲内に設定されることがより好ましく、0°に設定されることが特に好ましい。
観察面側二軸位相差板21の遅相軸及び背面側二軸位相差板40の遅相軸は、互いに直交することが好ましい。観察面側二軸位相差板21の遅相軸の方位は、90°±3°の範囲内に設定されることが好ましく、90°±1°の範囲内に設定されることがより好ましく、90°±0.5°の範囲内に設定されることが更に好ましく、90°に設定されることが更に好ましい。
第二偏光子12と背面側二軸位相差板40と第三偏光子13とを含む裏側偏光子部70は、上記斜め方向における黄変度YI2´の上記正面方向における黄変度YI2に対する差ΔYI2が下記式(1)を満たす。
ΔYI2=YI2´-YI2<0 (1)
ΔYI2=YI2´-YI2<0 (1)
裏側偏光子部70は、第二偏光子12と、第二偏光子12よりも背面側に配置された全ての部材とから構成される。すなわち、裏側偏光子部70は、第二偏光子12と、第二偏光子12及び第三偏光子13の間に配置される全ての部材と、第三偏光子13と、から構成される。より具体的には、裏側偏光子部70は、観察面側から背面側に向かって順に、第二偏光子12と、背面側二軸位相差板40と、第三偏光子13と、から構成される。
第一偏光子11と液晶パネル30と第二偏光子12とを含む液晶パネル部80は、上記斜め方向における黄変度YI1´の上記正面方向における黄変度YI1に対する差ΔYI1が下記式(2)を満たすことが好ましい。液晶パネル部80の差ΔYI1が下記式(2)を満たす液晶表示装置1において、斜め方向から見たときの黄変を特に効果的に抑えることができる。
ΔYI1=YI1´-YI1>0 (2)
ΔYI1=YI1´-YI1>0 (2)
液晶パネル部80は、観察面側から背面側に向かって順に、第一偏光子11と、液晶パネル30と、第二偏光子12と、から構成される。ここで、本実施形態において第一偏光子11及び第二偏光子12の間には観察面側二軸位相差板21とポジティブCプレート22とが配置される。当該観察面側二軸位相差板21及びポジティブCプレート22は、主に黒表示において液晶パネルの視野角を補償する機能を有するものであり、白表示への寄与は少ないと考えられる。本実施形態では白表示における黄変に着目しているため、観察面側二軸位相差板21及びポジティブCプレート22の黄変への影響は少ないものと考えられる。そのため、本実施形態では第一偏光子11と液晶パネル30と第二偏光子12とから構成される液晶パネル部80に着目している。
液晶パネル30は、面内位相差Reが330nm以上であることが好ましい。このような態様とすることにより、液晶パネル部80を斜め方向から観察したときに黄変するようになる。一方、裏側偏光子部70は斜め方向から観察した際に青変するため、液晶パネル30の面内位相差Reを330nm以上とすることにより、液晶パネル部80と裏側偏光子部70とを合わせたときに斜め方向の色を効果的にニュートラル化することが可能となり、斜め方向から見たときの黄変をより効果的に抑えることができる。
また、液晶パネル30は、面内位相差Reが450nm以下であることが好ましい。このような態様とすることにより、液晶パネル部80を斜め方向から観察したときに黄変する範囲に設定することができる。液晶パネル部80の面内位相差Reが450nmを超えると、斜め色度が黄色方向から赤色方向へと変化し、更に面内位相差Reが大きくなると青色方向へ変化するようになる。
液晶表示装置1は、上記斜め方向における黄変度YI3´の上記正面方向における黄変度YI3に対する差ΔYI3が下記式(3)を満たすことが好ましい。このような態様とすることにより、斜め方向から見たときの液晶表示装置の黄変をより抑えることができる。
ΔYI3=YI3´-YI3<6.7 (3)
ΔYI3=YI3´-YI3<6.7 (3)
上記斜め方向における黄変度YI3´の上記正面方向における黄変度YI3に対する差ΔYI3は下記式(4)を満たすことがより好ましい。このような態様とすることにより、斜め方向から見たときの液晶表示装置1の黄変だけでなく青色味も抑制することができる。
|ΔYI3|=|YI3´-YI3|<6.7 (4)
|ΔYI3|=|YI3´-YI3|<6.7 (4)
背面側二軸位相差板40の波長550nmでの面内位相差Reに対する波長450nmでの面内位相差Reの比率であるRe450/Re550は、下記式(5-1)を満たし、背面側二軸位相差板40の波長550nmでの面内位相差Reに対する波長650nmでの面内位相差Reの比率であるRe650/Re550は、下記式(5-2)を満たし、背面側二軸位相差板40の面内位相差Re[nm]及び厚み方向位相差Rth[nm]は、下記式(6-1)~(6-3)を満たすことが好ましい。背面側二軸位相差板40の面内位相差Re及び厚み方向位相差Rthを、具体的にこのように設定することにより、斜め方向から見たときの液晶表示装置1の黄変だけでなく青色味も抑制することができる。
1.00<Re450/Re550<1.02 (5-1)
0.98<Re650/Re550<1.00 (5-2)
Rth≧-5.754×Re+1622 (6-1)
Rth≧0.5×Re (6-2)
Rth≦-1.521×Re+765.7 (6-3)
1.00<Re450/Re550<1.02 (5-1)
0.98<Re650/Re550<1.00 (5-2)
Rth≧-5.754×Re+1622 (6-1)
Rth≧0.5×Re (6-2)
Rth≦-1.521×Re+765.7 (6-3)
すなわち、バックライト側の吸収型偏光子(第二偏光子12)と反射型偏光子(第三偏光子13)との間に、正波長分散の二軸位相差板である背面側二軸位相差板40(面内位相差と厚さ方向の位相差を有する)を、その遅相軸が吸収型偏光子(第二偏光子12)の透過軸及び反射型偏光子(第三偏光子13)の透過軸に平行となるように配置することで液晶パネル30の斜め黄変を対策できる。背面側二軸位相差板40の波長分散が上記式(5-1)~(5-2)を満たし(より具体的には、シクロオレフィンポリマー想定で、R450/R550=1.01、R650/R550=0.99を満たし)、かつ、背面側二軸位相差板40の面内位相差Re[nm]及び厚み方向位相差Rth[nm]が上記式(6-1)~(6―3)を満たすことにより、吸収型偏光子(第二偏光子12)と二軸位相差板(背面側二軸位相差板40)と反射型偏光子(第三偏光子13)とから構成される部分のみの斜めから見た場合の色味はやや青色に変化するため、それより観察面側に配置された液晶パネル部80で黄変する分を相殺することが可能となる。
上記特許文献1の透過型液晶表示装置は、上述の通り、複屈折層の厚み方向のリタデーションRthを250nm≦Rth≦6000nmとし、面内位相差Reを10nm≦Re≦100nmとしており、NZ係数(Reに対するRthの比率の指標,NZ=Rth/Re+1/2)が大きすぎるため、光源側吸収型直線偏光層(P1)/複屈折層(A)/反射型直線偏光板(Pr1)の部分において、斜め方位45°や方位135°から見たときの黄変が大きく、視認側直線偏光層(P2)/液晶セル(LC)/光源側吸収直線偏光層(P1)の部分における斜め方位45°や方位135°の黄変と合わさって、より激しく黄変してしまう。
特許文献1に記載の複屈折層を用いて斜めからの黄変を改善するには、逆波長分散(短波長で複屈折が小さく、長波長で複屈折が大きい)の材料を用いる必要があるが、その方法では最大に改善したとしても通常の液晶表示装置と同等の黄変度になるにとどまる。
一方、本実施形態では、背面側二軸位相差板40が上記式(6-1)~(6-3)を満たすことにより、背面側二軸位相差板40として上記式(5-1)~(5-2)を満たす正波長分散(短波長複屈折が大きく、長波長で複屈折が小さい)の材料を用いても、第二偏光子12と背面側二軸位相差板40と第三偏光子13とから構成される部分(裏側偏光子部70)において、斜め方位45°や方位135°から見たときに青色に変化することを見出し、通常斜め視角で黄変してしまう液晶パネル部80(第一偏光子11と液晶パネル30と第二偏光子12とを含む部分)と組み合わせることで、斜めから見たときに黄変しない液晶表示装置1を実現することができ、かつ、青色味も抑制することができる。
図2は、実施形態に係る液晶表示装置が備えるTFT基板の画素構成を示す平面模式図である。図3は、実施形態に係る液晶表示装置が備えるCF基板の画素構成を示す平面模式図である。図4は、図2及び3中のX1-X2線に沿った実施形態に係る液晶パネルの断面模式図である。図5は、図2中のY1-Y2線に沿ったTFT基板の断面模式図である。図2及び図3は、それぞれ、観察面側から見た平面模式図である。
図4に示すように、本実施形態の液晶パネル30は、背面側から観察面側に向かって順に、薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)基板100、第一配向膜61、液晶層300、第二配向膜62、カラーフィルタ(CF:Color Filter)基板200を備える。
図2及び図4に示すように、TFT基板100は、液晶表示装置1の画素のオン・オフをスイッチングするために用いられるスイッチング素子である薄膜トランジスタ104が設けられた基板である。本実施形態では、FFSモード用のTFT基板100の構成を説明するが、他の横電界モードにおいても有効であり、例えば、IPS(In-Plane-Switching)モードに適用してもよい。
TFT基板100は、TFT104を有し、背面側から観察面側に向かって順に、支持基板110と、ゲート線と、ゲート絶縁膜120と、ソース線と、ソース絶縁膜140と、平坦化膜150と、共通電極160と、層間絶縁膜170と、画素電極(信号電極)180と、を備える。このような構成によれば、一対の電極を構成する共通電極160及び画素電極180の間に電圧を印加することによって液晶層300に横電界(フリンジ電界)を発生させることができる。よって、共通電極160と画素電極180との間に印加する電圧を調整することにより、液晶層300中の液晶の配向を制御することができる。
TFT基板100は、支持基板110上に、互いに平行に延設された複数のゲート線101と、ゲート絶縁膜120を介して各ゲート線101と交差する方向に互いに平行に延設され複数のソース線102と、を備える。複数のゲート線101及び複数のソース線102は、各画素を区画するように全体として格子状に形成されている。各ゲート線101と各ソース線102との交点にはスイッチング素子としてのTFT104が配置されている。
図2及び図5に示すように、各TFT104は、複数のゲート線101及び複数のソース線102のうちの対応するゲート線101及びソース102線に接続され、対応するゲート線101から突出した(ゲート線101の一部である)ゲート電極101G、対応するソース線102から突出した(ソース線102の一部である)ソース電極102S、複数の画素電極180のうちの対応する画素電極180と接続されたドレイン電極102D、及び、薄膜半導体層103を有する三端子スイッチである。ソース電極102S及びドレイン電極102Dは、ソース線102と同じソース配線層130に設けられる電極であり、ゲート電極101Gはゲート線101と同じゲート配線層に設けられる電極である。各画素電極180は、層間絶縁膜170、共通電極160、平坦化膜150及びソース絶縁膜140に設けられたコンタクトホール104CHを介して、ドレイン電極102Dに接続されている。
各TFT104の薄膜半導体層103は、例えば、アモルファスシリコン、ポリシリコン等からなる高抵抗半導体層と、アモルファスシリコンにリン等の不純物をドープしたn+アモルファスシリコン等からなる低抵抗半導体層とによって構成される。また、薄膜半導体層103として、酸化亜鉛等の酸化物半導体層を用いてもよい。
TFT104は、既知の構成であって、例えば酸化インジウムガリウム亜鉛(IGZO)等の酸化物半導体材料によって形成された半導体層からなるチャネル部等を有する。
図4において、支持基板110は、透明基板であることが好ましく、例えば、ガラス基板、プラスチック基板等が挙げられる。
ゲート絶縁膜120、ソース絶縁膜140及び層間絶縁膜170は、例えば、無機絶縁膜である。無機絶縁膜としては、例えば、窒化珪素(SiNx)、酸化珪素(SiO2)等の無機膜(比誘電率ε=5~7)や、それらの積層膜を用いることができる。ゲート絶縁膜120及びソース絶縁膜140は、例えば、酸化珪素の無機膜である。層間絶縁膜170は、例えば、窒化珪素の無機膜であり、膜厚170Wは、例えば、0.2μmである。
ゲート配線層及びソース配線層130は、例えば、銅、チタン、アルミニウム、モリブデン、タングステン等の金属、又は、それらの合金の、単層又は複数層である。ゲート線101、ソース線102及びTFT104を構成する各種配線及び電極は、スパッタリング法等により、銅、チタン、アルミニウム、モリブデン、タングステン等の金属、又は、それらの合金を、単層又は複数層で成膜し、続いて、フォトリソグラフィ法等でパターニングを行うことで形成することができる。これら各種配線及び電極は、同じ層に形成されるものについては、それぞれ同じ材料を用いることで製造が効率化される。
平坦化膜150は、TFT基板100に設けられたTFT104の液晶層300側の面を平坦化するものであり、例えば、有機絶縁膜(誘電率ε=3~4)を用いることができ、具体的にはアクリル樹脂が挙げられる。平坦化膜150は、例えば、光硬化性の樹脂を塗布し、紫外線照射及び焼成を行うことにより形成される。
共通電極160は、画素の境界に関わらず、画素電極180とドレイン電極102Dとの接続部(コンタクトホール104CH)等の特定部分を除いて、ほぼ一面に形成された電極である。共通電極160に対しては一定値に保たれた共通信号が供給され、共通電極160は一定の電位に保たれる。
画素電極180は、互いに隣接する2本のゲート線101と互いに隣接する2本のソース線102とに囲まれた各領域に配置された電極である。画素電極180は、TFT104が備える薄膜半導体層103を介して対応するソース線102と電気的に接続されている。画素電極180は、対応するTFT104を介して供給されるデータ信号に応じた電位に設定される。単一の画素電極180が設けられる各画素の幅1Wは、例えば、28μmである。
画素電極180には、互いに平行な複数のスリット180Sが設けられている。スリット180Sは、液晶分子の初期配向方位に対して傾斜して設けられている。液晶分子の初期配向方位に対して画素電極180に設けられたスリット180Sに角度を持たせることで、液晶分子を一定方向へ回転させることができ、電圧制御によって液晶分子の配向を制御することが可能となっている。画素電極180の幅Lとスリットの幅Sの比L/Sは、例えば、L/S=3μm/4μmである。
共通電極160及び画素電極180の材料としては、例えば、酸化インジウム錫(ITO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)等が挙げられる。
第一配向膜61及び第二配向膜62は、液晶層300に含まれる液晶分子の配向を制御する機能を有する。第一配向膜61及び第二配向膜62は、液晶層300への印加電圧が閾値電圧未満(電圧無印加を含む)のときには、主に第一配向膜61及び第二配向膜62の働きによって、液晶層300中の液晶分子の長軸が第一配向膜61及び第二配向膜62に対して水平方向を向くように制御されることが好ましい。
ここで、液晶層300中の液晶分子の長軸が第一配向膜61及び第二配向膜62に対して水平方向を向くとは、液晶分子のチルト角(プレチルト角を含む)が、第一配向膜61及び第二配向膜62に対して0~5°であることを意味し、好ましくは0~3°、より好ましくは0~1°であることを意味する。液晶分子のチルト角は、液晶分子の長軸(光軸)が第一偏光子11及び第二偏光子12の表面に対して傾斜する角度を意味する。
第一配向膜61及び第二配向膜62は、液晶分子の配向を制御するための配向処理がなされた層であり、ポリイミド等の液晶表示装置の分野で一般的な配向膜を用いることができる。第一配向膜61及び第二配向膜62の材料としては、例えば、ポリイミド、ポリアミック酸、ポリシロキサン等の主鎖を有するポリマーが挙げられ、主鎖又は側鎖に光反応部位(官能基)を有する光配向膜材料が好適に用いられる。
液晶層300は、一対の電極を構成する共通電極160及び画素電極180の間に印加された電圧により液晶層300内に発生する電界に応じて液晶分子の配向が変化することにより、光の透過量を制御するものである。液晶層300中の液晶分子は、TFT基板100に設けられた一対の電極間に電圧が印加されていない状態(電圧無印加時)では第一配向膜61及び第二配向膜62の規制力によって水平配向することが好ましい、すなわち、液晶分子の長軸が第一配向膜61及び第二配向膜62に対して水平方向を向くように制御されることが好ましい。液晶層300中の液晶分子は、一対の電極間に電圧が印加された状態(電圧無印加時)では液晶層300内に発生した横電界に応じて面内方向に回転する。液晶層300の膜厚であるセルギャップ300Wは、例えば、3μmである。
上記液晶分子は、下記式で定義される誘電率異方性(Δε)が正の値を有するものであってもよく、負の値を有するものであってもよい。本実施形態の液晶層300は、Δεが負の値を有する液晶分子を含むことが好ましい。なお、正の誘電率異方性を有する液晶分子はポジ型液晶ともいい、負の誘電率異方性を有する液晶分子はネガ型液晶ともいう。なお、液晶分子の長軸方向が遅相軸の方向となる。
Δε=(長軸方向の誘電率)-(短軸方向の誘電率)
Δε=(長軸方向の誘電率)-(短軸方向の誘電率)
液晶層300の遅相軸は、視野角補償用の位相差板側に配置された偏光子の透過軸と平行に設定されることが好ましい。これにより、第一偏光子11の透過軸の方位と第二偏光子12の透過軸の方位と液晶層300の遅相軸の方位とが決定される。本実施形態では、視野角補償用の位相差板(観察面側二軸位相差板21及びポジティブCプレート22から構成される位相差板)が第一偏光子11に隣接しているため、液晶層300の遅相軸は第一偏光子11の透過軸と平行に設定されることが好ましい。また、背面側二軸位相差板40の遅相軸は、第二偏光子12の透過軸と平行に配置されることが好ましい。
本実施形態では視野角補償用の位相差板が第一偏光子11に隣接して設けられているが、視野角補償用の位相差板は、第二偏光子12に隣接して設けられてもよい。この場合、液晶層300の遅相軸は第二偏光子12の透過軸と平行に設定されることが好ましい。
CF基板200は、観察面側から背面側に向かって順に、支持基板210、ブラックマトリクス層220、CF層230、及び、平坦化膜240を備える。
支持基板210は、透明基板であることが好ましく、例えば、ガラス基板、プラスチック基板等が挙げられる。
図3に示すように、ブラックマトリクス層220は、支持基板210上に、ゲート線101及びソース線102に対応するように格子状に設けられており、画素領域外に配置されている。ブラックマトリクス層220の材料は、遮光性を有するものである限り特に限定されないが、黒色顔料を含有した樹脂材料、又は、遮光性を有する金属材料が好適に用いられる。ブラックマトリクス層220は、例えば、黒色顔料を含む感光性樹脂を塗布して成膜し、露光及び現像等を行うフォトリソグラフィ法により形成される。
CF層230は、赤色カラーフィルタ230R、緑色カラーフィルタ230G及び青色カラーフィルタ230Bが面内に並べられ、ブラックマトリクス層220で区画された構成を有する。赤色カラーフィルタ230R、緑色カラーフィルタ230G及び青色カラーフィルタ230Bは、例えば、顔料を含有する透明樹脂で構成されている。通常、すべての画素に赤色カラーフィルタ230R、緑色カラーフィルタ230G及び青色カラーフィルタ230Bの組み合わせが配置され、赤色カラーフィルタ230R、緑色カラーフィルタ230G及び青色カラーフィルタ230Bを透過する色光の量を制御しつつ混色させることで各画素において所望の色が得られる。
図4に示すように、平坦化膜240は、CF層230の液晶層300側の表面を覆う。平坦化膜240は、CF層230の液晶層300側の表面が平坦でない場合に、第二配向膜62の下地を平坦化する機能を有する。また、平坦化膜240によりCF層230中の不純物が液晶層300側へ溶出することを防止できる。例えば、有機絶縁膜(誘電率ε=3~4)を用いることができ、具体的にはアクリル樹脂が挙げられる。平坦化膜240は、例えば、光硬化性の樹脂を塗布し、紫外線照射及び焼成を行うことにより形成される。
液晶パネル30の液晶モードは特に限定されず、液晶層中の液晶分子を基板面に垂直に配向させることで黒表示を行うものであってもよいし、液晶層中の液晶分子を基板面に平行又は垂直でも平行でもない方向に配向させることで黒表示を行うものであってもよい。また、液晶パネルの駆動形式としては、TFT方式(アクティブマトリクス方式)のほか、単純マトリクス方式(パッシブマトリクス方式)、プラズマアドレス方式等であってもよい。液晶パネルの構成としては、例えば、一方に画素電極及び共通電極が形成された一対の基板間に液晶層を狭持し、画素電極及び共通電極の間に電圧を印加して液晶層に横電界(フリンジ電界を含む)を印加することで表示を行うもの、一方に画素電極、他方に共通電極が形成された一対の基板間に液晶層を狭持し、画素電極及び共通電極の間に電圧を印加して液晶層に縦電界を印加することで表示を行うものが挙げられる。より具体的には、横電界方式としては、電圧無印加時に液晶層中の液晶分子が基板面に対して平行に配向する、FFSモードやIPSモードが挙げられ、縦電界方式としては、電圧無印加時に液晶層中の液晶分子が基板面に対して垂直に配向する、垂直配向(VA:Vertical Alignment)が挙げられる。
図1に示されるバックライト50は、液晶パネル30に対して光を照射するものであれば特に限定されず、直下型やエッジ型やその他のどの方式でもよい。本実施形態のバックライト50としては、例えば、光源及び導光板を有する構成が挙げられる。導光板は、液晶表示装置の分野において通常使用されるものを用いることができる。バックライト50は、更に、拡散板、プリズムシート等の光学シートを適宜用いることができる。
光源は、可視光を含む光を発するものであれば特に限定されず、可視光のみを含む光を発するものであってもよく、可視光及び紫外光の両方を含む光を発するものであってもよい。液晶表示装置1によるカラー表示を可能とするためには、白色光を発する光源が好適に用いられる。光源の種類としては、例えば、冷陰極蛍光灯(CCFL)、発光ダイオード(LED)等が好適に用いられる。なお、本明細書において、「可視光」とは、波長380nm以上、800nm未満の光(電磁波)を意味する。
本実施形態の液晶表示装置1は、上述の部材の他、TCP(テープ・キャリア・パッケージ)、PCB(プリント配線基板)等の外部回路;視野角拡大フィルム、輝度向上フィルム等の光学フィルム;ベゼル(フレーム)等の複数の部材により構成されるものであり、部材によっては、他の部材に組み込まれていてもよい。既に説明した部材以外の部材については特に限定されず、液晶表示装置の分野において通常使用されるものを用いることができるので、説明を省略する。
以下に実施例及び比較例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
(比較例1)
図6は、比較例1に係る液晶表示装置の断面模式図である。図6に示す角度は、軸方位を表す。通常FFSモードの液晶表示装置として、図6に示す比較例1の液晶表示装置1Rを作製した。液晶パネル30の構成は、図2~5と同様であった。液晶駆動モードはFFSモードであり、TFT104はIGZOによって形成された薄膜半導体層103を有し、ゲート絶縁膜120及びソース絶縁膜140はSiO2の無機絶縁膜であり、平坦化膜150、240はアクリル樹脂であり、層間絶縁膜170は膜厚170Wが0.2μmであるSiNxの無機絶縁膜であり、共通電極160及び画素電極180はIGZO膜であった。液晶層300は、Δε=-3.8であるネガ型液晶を含み、Δn=0.11であった。液晶層300のセルギャップ300Wは3μmであり、画素電極180の幅Lとスリットの幅Sの比L/S=3μm/4μm、単一の画素電極180が設けられる各画素の幅1Wは28μmであった。
図6は、比較例1に係る液晶表示装置の断面模式図である。図6に示す角度は、軸方位を表す。通常FFSモードの液晶表示装置として、図6に示す比較例1の液晶表示装置1Rを作製した。液晶パネル30の構成は、図2~5と同様であった。液晶駆動モードはFFSモードであり、TFT104はIGZOによって形成された薄膜半導体層103を有し、ゲート絶縁膜120及びソース絶縁膜140はSiO2の無機絶縁膜であり、平坦化膜150、240はアクリル樹脂であり、層間絶縁膜170は膜厚170Wが0.2μmであるSiNxの無機絶縁膜であり、共通電極160及び画素電極180はIGZO膜であった。液晶層300は、Δε=-3.8であるネガ型液晶を含み、Δn=0.11であった。液晶層300のセルギャップ300Wは3μmであり、画素電極180の幅Lとスリットの幅Sの比L/S=3μm/4μm、単一の画素電極180が設けられる各画素の幅1Wは28μmであった。
比較例1の観察面側二軸位相差板21の面内位相差Reは140nm、NZ係数は1.0であり、ポジティブCプレート22の厚み方向位相差Rthは90nmであった。比較例1の第一偏光子11の第一透過軸の方位、観察面側二軸位相差板21の遅相軸の方位及び液晶層300の遅相軸の方位は、90°であり、第二偏光子12の第二透過軸の方位及び第三偏光子13の第三透過軸の方位は、0°であった。
比較例1の液晶表示装置1Rについて、液晶表示装置全体の斜め方向における黄変度YI3´の正面方向における黄変度YI3に対する差ΔYI3を評価した。具体的には、液晶表示装置1Rを正面視(極角0°)した場合の色の三刺激値Xon、Yon及びZon、並びに、斜視(方位45°、極角60°)した場合の色の三刺激値Xoff、Yoff、及びZoffをShintech社製LCD Master(Version9.9)を用いて計算した。色の三刺激値X、Y及びZはCIE(国際照明委員会)によって定められた規格値である。方位(方位角)は、図6中において、xy平面におけるx軸方向を0°とし、反時計回りに正方向と定義した。極角は、図6中において、xz平面におけるz軸方向を0°とし時計回りに正方向と定義した。
上記で算出した色の三刺激値を用いて、JIS K7373(2006)より規格されている黄変度合いを表す指標である黄変度YI=100×(1.2985×X-1.1335×Z)/Yを計算し、正面方向における黄変度(正面視した場合の黄変度)をYI3(YIon)、斜め方向における黄変度(斜視した場合の黄変度)をYI3´(YIoff)とした。黄変度YIは、正の方向に大きくなると黄色味が強い、負方向に大きくなると青色味が強いといった指標である。
次に、正面方向における黄変度YI3に対する斜め方向における黄変度YI3´の差(変化量)ΔYI3=YI3´-YI3を計算した。ΔYI3は6.7であった。これは、通常FFSモードの液晶表示装置(比較例1の液晶表示装置)を斜視すると正面に対して黄色く見えることを表している。
(比較例2)
図7は、比較例2に係る液晶表示装置の断面模式図である。図7に示す角度は、軸方位を表す。背面側二軸位相差板40を備えることが以外は比較例1と同様にして、図7に示す比較例2の液晶表示装置1Rを作製した。液晶パネル30の構成は比較例1と同様であり、図2~5に示す構成を有していた。比較例2の背面側二軸位相差板40は、シクロオレフィンポリマーから構成され、面内位相差Reは100nm、厚み方向位相差Rthは250nm、NZ係数は3.0であった。比較例2の第一偏光子11の第一透過軸の方位、観察面側二軸位相差板21の遅相軸の方位及び液晶層300の遅相軸の方位は、90°であり、第二偏光子12の第二透過軸の方位、背面側二軸位相差板40の遅相軸の方位及び第三偏光子13の第三透過軸の方位は、0°であった。比較例2の液晶表示装置は、上記特許文献1と同様の構成を有していた。
図7は、比較例2に係る液晶表示装置の断面模式図である。図7に示す角度は、軸方位を表す。背面側二軸位相差板40を備えることが以外は比較例1と同様にして、図7に示す比較例2の液晶表示装置1Rを作製した。液晶パネル30の構成は比較例1と同様であり、図2~5に示す構成を有していた。比較例2の背面側二軸位相差板40は、シクロオレフィンポリマーから構成され、面内位相差Reは100nm、厚み方向位相差Rthは250nm、NZ係数は3.0であった。比較例2の第一偏光子11の第一透過軸の方位、観察面側二軸位相差板21の遅相軸の方位及び液晶層300の遅相軸の方位は、90°であり、第二偏光子12の第二透過軸の方位、背面側二軸位相差板40の遅相軸の方位及び第三偏光子13の第三透過軸の方位は、0°であった。比較例2の液晶表示装置は、上記特許文献1と同様の構成を有していた。
比較例1と同様にして、液晶表示装置全体の差ΔYI3を評価した。また、第一偏光子11と観察面側二軸位相差板21とポジティブCプレート22と液晶パネル30と第二偏光子12とから構成される液晶パネル部80についても、液晶表示装置全体の差ΔYI3と同様にして、斜め方向における黄変度YI1´の正面方向における黄変度YI1に対する差ΔYI1を評価した。更に、第二偏光子12と背面側二軸位相差板40と第三偏光子13とから構成される裏側偏光子部70についても、液晶表示装置全体の差ΔYI3と同様にして、斜め方向における黄変度YI2´の正面方向における黄変度YI2に対する差ΔYI2を評価した。
液晶パネル部80の差ΔYI1は6.7であり、裏側偏光子部70の差ΔYI2は21.9であり、液晶表示装置全体の差ΔYI3は26.1であった。比較例2の液晶表示装置1Rでは、背面側二軸位相差板40のNZ係数が大きすぎるため、裏側偏光子部70の斜視における黄変が大きく、液晶表示装置全体の黄変も比較例1に対して大きくなってしまった。
(実施例1-1~1-4及び比較例1R-1~1R-3)
図8は、実施例1-1~1-4及び比較例1R-1~1R-3に係る液晶表示装置の断面模式図である。図8に示す角度は、軸方位を表す。背面側二軸位相差板40の面内位相差Re、厚み方向位相差Rth及びNZ係数が異なること以外は、比較例2と同様にして図8に示す実施例1-1~1-4及び比較例1R-1~1R-3の液晶表示装置を作製した。液晶パネル30の構成は比較例1と同様であり、図2~5に示す構成を有していた。
図8は、実施例1-1~1-4及び比較例1R-1~1R-3に係る液晶表示装置の断面模式図である。図8に示す角度は、軸方位を表す。背面側二軸位相差板40の面内位相差Re、厚み方向位相差Rth及びNZ係数が異なること以外は、比較例2と同様にして図8に示す実施例1-1~1-4及び比較例1R-1~1R-3の液晶表示装置を作製した。液晶パネル30の構成は比較例1と同様であり、図2~5に示す構成を有していた。
実施例1-1~1-4及び比較例1R-1~1R-3の背面側二軸位相差板40は、それぞれ、下記表1に示す通り面内位相差Reを200nm~380nmの範囲で適宜選択し、NZ係数が1.0になるよう厚み方向位相差Rthを調整した。
実施例1-1~1-4及び比較例1R-1~1R-3の液晶表示装置のそれぞれについて、液晶パネル部80の差ΔYI1、裏側偏光子部70の差ΔYI2及び液晶表示装置全体の差ΔYI3を評価した。結果を下記表1に示す。
実施例1-1~1-4の液晶表示装置では裏側偏光子部70の差ΔYI2が負の値となり、液晶パネル部80の差ΔYI1(正の値)を相殺することが可能となり、液晶表示装置の黄変を抑えることができた。具体的には、実施例1-1~1-4の液晶表示装置では、液晶表示装置全体の差ΔYI3が6.7未満となり、比較例1の通常FFSモード液晶表示装置よりも斜視における黄変を軽減することができた。また、実施例1-1~1-4の液晶表示装置では、液晶表示装置全体の差ΔYI3の絶対値が6.7未満となり、黄変だけでなく青色味も抑えることができた。
(実施例2-1~2-5及び比較例2R-1~2R-3)
図9は、実施例2-1~2-5及び比較例2R-1~2R-3に係る液晶表示装置の断面模式図である。図9に示す角度は、軸方位を表す。背面側二軸位相差板40の面内位相差Re、厚み方向位相差Rth及びNZ係数が異なること以外は、比較例2と同様にして図9に示す実施例2-1~2-5及び比較例2R-1~2R-3の液晶表示装置を作製した。液晶パネル30の構成は比較例1と同様であり、図2~5に示す構成を有していた。
図9は、実施例2-1~2-5及び比較例2R-1~2R-3に係る液晶表示装置の断面模式図である。図9に示す角度は、軸方位を表す。背面側二軸位相差板40の面内位相差Re、厚み方向位相差Rth及びNZ係数が異なること以外は、比較例2と同様にして図9に示す実施例2-1~2-5及び比較例2R-1~2R-3の液晶表示装置を作製した。液晶パネル30の構成は比較例1と同様であり、図2~5に示す構成を有していた。
実施例2-1~2-5及び比較例2R-1~2R-3の背面側二軸位相差板40は、それぞれ、下記表2に示す通り面内位相差Reを200nm~343nmの範囲で適宜選択し、NZ係数が1.2になるよう厚み方向位相差Rthを調整した。
実施例2-1~2-5及び比較例2R-1~2R-3の液晶表示装置のそれぞれについて、液晶パネル部80の差ΔYI1、裏側偏光子部70の差ΔYI2及び液晶表示装置全体の差ΔYI3を評価した。結果を下記表2に示す。
実施例2-1~2-5の液晶表示装置では裏側偏光子部70の差ΔYI2が負の値となり、液晶パネル部80の差ΔYI1(正の値)を相殺することが可能となり、液晶表示装置の黄変を抑えることができた。具体的には、実施例2-1~2-5の液晶表示装置では、液晶表示装置全体の差ΔYI3が6.7未満となり、比較例1の通常FFSモード液晶表示装置よりも斜視における黄変を軽減することができた。また、実施例2-1~2-5の液晶表示装置では、液晶表示装置全体の差ΔYI3の絶対値が6.7未満となり、黄変だけでなく青色味も抑えることができた。
(実施例3-1~3-5及び比較例3R-1~3R-3)
図10は、実施例3-1~3-5及び比較例3R-1~3R-3に係る液晶表示装置の断面模式図である。図10に示す角度は、軸方位を表す。背面側二軸位相差板40の面内位相差Re、厚み方向位相差Rth及びNZ係数が異なること以外は、比較例2と同様にして図10に示す実施例3-1~3-5及び比較例3R-1~3R-3の液晶表示装置を作製した。液晶パネル30の構成は比較例1と同様であり、図2~5に示す構成を有していた。
図10は、実施例3-1~3-5及び比較例3R-1~3R-3に係る液晶表示装置の断面模式図である。図10に示す角度は、軸方位を表す。背面側二軸位相差板40の面内位相差Re、厚み方向位相差Rth及びNZ係数が異なること以外は、比較例2と同様にして図10に示す実施例3-1~3-5及び比較例3R-1~3R-3の液晶表示装置を作製した。液晶パネル30の構成は比較例1と同様であり、図2~5に示す構成を有していた。
実施例3-1~3-5及び比較例3R-1~3R-3の背面側二軸位相差板40は、それぞれ、下記表3に示す通り面内位相差Reを200nm~311nmの範囲で適宜選択し、NZ係数が1.4になるよう厚み方向位相差Rthを調整した。
実施例3-1~3-5及び比較例3R-1~3R-3の液晶表示装置のそれぞれについて、液晶パネル部80の差ΔYI1、裏側偏光子部70の差ΔYI2及び液晶表示装置全体の差ΔYI3を評価した。結果を下記表3に示す。
実施例3-1~3-5の液晶表示装置では裏側偏光子部70の差ΔYI2が負の値となり、液晶パネル部80の差ΔYI1(正の値)を相殺することが可能となり、液晶表示装置の黄変を抑えることができた。具体的には、実施例3-1~3-5の液晶表示装置では、液晶表示装置全体の差ΔYI3が6.7未満となり、比較例1の通常FFSモード液晶表示装置よりも斜視における黄変を軽減することができた。また、実施例3-1~3-5の液晶表示装置では、液晶表示装置全体の差ΔYI3の絶対値が6.7未満となり、黄変だけでなく青色味も抑えることができた。
(実施例4-1~4-6及び比較例4R-1~4R-2)
図11は、実施例4-1~4-6及び比較例4R-1~4R-2に係る液晶表示装置の断面模式図である。図11に示す角度は、軸方位を表す。背面側二軸位相差板40の面内位相差Re、厚み方向位相差Rth及びNZ係数が異なること以外は、比較例2と同様にして図11に示す実施例4-1~4-6及び比較例4R-1~4R-2の液晶表示装置を作製した。液晶パネル30の構成は比較例1と同様であり、図2~5に示す構成を有していた。
図11は、実施例4-1~4-6及び比較例4R-1~4R-2に係る液晶表示装置の断面模式図である。図11に示す角度は、軸方位を表す。背面側二軸位相差板40の面内位相差Re、厚み方向位相差Rth及びNZ係数が異なること以外は、比較例2と同様にして図11に示す実施例4-1~4-6及び比較例4R-1~4R-2の液晶表示装置を作製した。液晶パネル30の構成は比較例1と同様であり、図2~5に示す構成を有していた。
実施例4-1~4-6及び比較例4R-1~4R-2の背面側二軸位相差板40は、それぞれ、下記表4に示す通り面内位相差Reを200nm~300nmの範囲で適宜選択し、NZ係数が1.6になるよう厚み方向位相差Rthを調整した。
実施例4-1~4-6及び比較例4R-1~4R-2の液晶表示装置のそれぞれについて、液晶パネル部80の差ΔYI1、裏側偏光子部70の差ΔYI2及び液晶表示装置全体の差ΔYI3を評価した。結果を下記表4に示す。
実施例4-1~4-6の液晶表示装置では裏側偏光子部70の差ΔYI2が負の値となり、液晶パネル部80の差ΔYI1(正の値)を相殺することが可能となり、液晶表示装置の黄変を抑えることができた。具体的には、実施例4-1~4-6の液晶表示装置では、液晶表示装置全体の差ΔYI3が6.7未満となり、比較例1の通常FFSモード液晶表示装置よりも斜視における黄変を軽減することができた。また、実施例4-1~4-5の液晶表示装置では、液晶表示装置全体の差ΔYI3の絶対値が6.7未満となり、黄変だけでなく青色味も抑えることができた。
(実施例5-1~5-6及び比較例5R-1~5R-2)
図12は、実施例5-1~5-6及び比較例5R-1~5R-2に係る液晶表示装置の断面模式図である。図12に示す角度は、軸方位を表す。背面側二軸位相差板40の面内位相差Re、厚み方向位相差Rth及びNZ係数が異なること以外は、比較例2と同様にして図12に示す実施例5-1~5-6及び比較例5R-1~5R-2の液晶表示装置を作製した。液晶パネル30の構成は比較例1と同様であり、図2~5に示す構成を有していた。
図12は、実施例5-1~5-6及び比較例5R-1~5R-2に係る液晶表示装置の断面模式図である。図12に示す角度は、軸方位を表す。背面側二軸位相差板40の面内位相差Re、厚み方向位相差Rth及びNZ係数が異なること以外は、比較例2と同様にして図12に示す実施例5-1~5-6及び比較例5R-1~5R-2の液晶表示装置を作製した。液晶パネル30の構成は比較例1と同様であり、図2~5に示す構成を有していた。
実施例5-1~5-6及び比較例5R-1~5R-2の背面側二軸位相差板40は、それぞれ、下記表5に示す通り面内位相差Reを200nm~300nmの範囲で適宜選択し、NZ係数が1.8になるよう厚み方向位相差Rthを調整した。
実施例5-1~5-6及び比較例5R-1~5R-2の液晶表示装置のそれぞれについて、液晶パネル部80の差ΔYI1、裏側偏光子部70の差ΔYI2及び液晶表示装置全体の差ΔYI3を評価した。結果を下記表5に示す。
実施例5-1~5-6の液晶表示装置では裏側偏光子部70の差ΔYI2が負の値となり、液晶パネル部80の差ΔYI1(正の値)を相殺することが可能となり、液晶表示装置の黄変を抑えることができた。具体的には、実施例5-1~5-6の液晶表示装置では、液晶表示装置全体の差ΔYI3が6.7未満となり、比較例1の通常FFSモード液晶表示装置よりも斜視における黄変を軽減することができた。また、実施例5-1~5-4の液晶表示装置では、液晶表示装置全体の差ΔYI3の絶対値が6.7未満となり、黄変だけでなく青色味も抑えることができた。
(実施例6-1~6-6及び比較例6R-1~6R-2)
図13は、実施例6-1~6-6及び比較例6R-1~6R-2に係る液晶表示装置の断面模式図である。図13に示す角度は、軸方位を表す。背面側二軸位相差板40の面内位相差Re、厚み方向位相差Rth及びNZ係数が異なること以外は、比較例2と同様にして図13に示す実施例6-1~6-6及び比較例6R-1~6R-2の液晶表示装置を作製した。液晶パネル30の構成は比較例1と同様であり、図2~5に示す構成を有していた。
図13は、実施例6-1~6-6及び比較例6R-1~6R-2に係る液晶表示装置の断面模式図である。図13に示す角度は、軸方位を表す。背面側二軸位相差板40の面内位相差Re、厚み方向位相差Rth及びNZ係数が異なること以外は、比較例2と同様にして図13に示す実施例6-1~6-6及び比較例6R-1~6R-2の液晶表示装置を作製した。液晶パネル30の構成は比較例1と同様であり、図2~5に示す構成を有していた。
実施例6-1~6-6及び比較例6R-1~6R-2の背面側二軸位相差板40は、それぞれ、下記表6に示す通り面内位相差Reを200nm~300nmの範囲で適宜選択し、NZ係数が2.0になるよう厚み方向位相差Rthを調整した。
実施例6-1~6-6及び比較例6R-1~6R-2の液晶表示装置のそれぞれについて、液晶パネル部80の差ΔYI1、裏側偏光子部70の差ΔYI2及び液晶表示装置全体の差ΔYI3を評価した。結果を下記表6に示す。
実施例6-1~6-6の液晶表示装置では裏側偏光子部70の差ΔYI2が負の値となり、液晶パネル部80の差ΔYI1(正の値)を相殺することが可能となり、液晶表示装置の黄変を抑えることができた。具体的には、実施例6-1~6-6の液晶表示装置では、液晶表示装置全体の差ΔYI3が6.7未満となり、比較例1の通常FFSモード液晶表示装置よりも斜視における黄変を軽減することができた。また、実施例6-1~6-3の液晶表示装置では、液晶表示装置全体の差ΔYI3の絶対値が6.7未満となり、黄変だけでなく青色味も抑えることができた。
(実施例3-2及び比較例1の評価)
図14は、実施例3-2の液晶表示装置に係る液晶パネル部、裏側偏光子部及び液晶表示装置全体の、方位45°から見た場合の色度の極角依存性を示すグラフである。図15は、比較例1の液晶表示装置全体の、方位45°から見た場合の色度の極角依存性を示すグラフである。図14及び図15における(x, y)は、国際照明委員会によって定義されたCIE1931表色系における色度に相当する。図14に示すように、実施例3-2の液晶表示装置では、極角60°及び方位45°の斜め方向において、液晶パネル部の黄色シフトを、裏側偏光子部の青色シフトにより相殺することにより、液晶表示装置全体で色味をニュートラル化することができた。一方、比較例1の液晶表示装置では、図15に示すように斜め方向において黄色シフトが観察された。
図14は、実施例3-2の液晶表示装置に係る液晶パネル部、裏側偏光子部及び液晶表示装置全体の、方位45°から見た場合の色度の極角依存性を示すグラフである。図15は、比較例1の液晶表示装置全体の、方位45°から見た場合の色度の極角依存性を示すグラフである。図14及び図15における(x, y)は、国際照明委員会によって定義されたCIE1931表色系における色度に相当する。図14に示すように、実施例3-2の液晶表示装置では、極角60°及び方位45°の斜め方向において、液晶パネル部の黄色シフトを、裏側偏光子部の青色シフトにより相殺することにより、液晶表示装置全体で色味をニュートラル化することができた。一方、比較例1の液晶表示装置では、図15に示すように斜め方向において黄色シフトが観察された。
(式(6-1)~式(6-3)の導出)
図16は、実施例1-1~1-4、2-1~2-5、3-1~3-5、4-1~4-5、5-1~5-4及び6-1~6-3の液晶表示装置について、面内位相差Reに対する厚み方向位相差Rthをプロットした図である。液晶表示装置全体の差ΔYI3の絶対値が6.7未満となった実施例1-1~1-4、2-1~2-5、3-1~3-5、4-1~4-5、5-1~5-4及び6-1~6-3のそれぞれについて、面内位相差Reに対する厚み方向位相差Rthをプロットした。図16の三角形で囲まれた領域が、液晶表示装置全体の差ΔYI3の絶対値が6.7未満となる有効範囲であるとし、三角形の3辺の式をRe及びRthを用いて表し、式(6-1)~(6-3)を導出した。
図16は、実施例1-1~1-4、2-1~2-5、3-1~3-5、4-1~4-5、5-1~5-4及び6-1~6-3の液晶表示装置について、面内位相差Reに対する厚み方向位相差Rthをプロットした図である。液晶表示装置全体の差ΔYI3の絶対値が6.7未満となった実施例1-1~1-4、2-1~2-5、3-1~3-5、4-1~4-5、5-1~5-4及び6-1~6-3のそれぞれについて、面内位相差Reに対する厚み方向位相差Rthをプロットした。図16の三角形で囲まれた領域が、液晶表示装置全体の差ΔYI3の絶対値が6.7未満となる有効範囲であるとし、三角形の3辺の式をRe及びRthを用いて表し、式(6-1)~(6-3)を導出した。
1、1R:液晶表示装置
1W、L、S:幅
11:第一偏光子
12:第二偏光子
13:第三偏光子
21:観察面側二軸位相差板
22:ポジティブCプレート
30:液晶パネル
40:背面側二軸位相差板
50:バックライト
61:第一配向膜
62:第二配向膜
70:裏側偏光子部
80:液晶パネル部
100:薄膜トランジスタ(TFT)基板
101:ゲート線
101G:ゲート電極
102:ソース線
102D:ドレイン電極
102S:ソース電極
103:薄膜半導体層
104:薄膜トランジスタ(TFT)
104CH:コンタクトホール
110、210:支持基板
120:ゲート絶縁膜
130: ソース配線層
140:ソース絶縁膜
150、240:平坦化膜
160:共通電極
170:層間絶縁膜
170W:膜厚
180:画素電極(信号電極)
200:カラーフィルタ(CF)基板
220:ブラックマトリクス層
230:カラーフィルタ層
230B:青色カラーフィルタ
230G:緑色カラーフィルタ
230R:赤色カラーフィルタ
300:液晶層
300W:セルギャップ
1W、L、S:幅
11:第一偏光子
12:第二偏光子
13:第三偏光子
21:観察面側二軸位相差板
22:ポジティブCプレート
30:液晶パネル
40:背面側二軸位相差板
50:バックライト
61:第一配向膜
62:第二配向膜
70:裏側偏光子部
80:液晶パネル部
100:薄膜トランジスタ(TFT)基板
101:ゲート線
101G:ゲート電極
102:ソース線
102D:ドレイン電極
102S:ソース電極
103:薄膜半導体層
104:薄膜トランジスタ(TFT)
104CH:コンタクトホール
110、210:支持基板
120:ゲート絶縁膜
130: ソース配線層
140:ソース絶縁膜
150、240:平坦化膜
160:共通電極
170:層間絶縁膜
170W:膜厚
180:画素電極(信号電極)
200:カラーフィルタ(CF)基板
220:ブラックマトリクス層
230:カラーフィルタ層
230B:青色カラーフィルタ
230G:緑色カラーフィルタ
230R:赤色カラーフィルタ
300:液晶層
300W:セルギャップ
Claims (6)
- 観察面側から背面側に向かって順に、
第一透過軸を有する第一偏光子と、
液晶パネルと、
第二透過軸を有する第二偏光子と、
前記第二透過軸と平行な遅相軸を有する二軸位相差板と、
前記第二透過軸と平行な第三透過軸を有する第三偏光子と、
バックライトと、を備え、
前記液晶パネルの法線に平行な方向を0°とする極角と、前記二軸位相差板の前記遅相軸と平行な方向を0°とする方位とを用いて、極角0°の方向を正面方向と定義し、極角60°及び方位45°の方向を斜め方向と定義したときに、
前記第二偏光子と前記二軸位相差板と前記第三偏光子とを含む裏側偏光子部は、前記斜め方向における黄変度YI2´の前記正面方向における黄変度YI2に対する差ΔYI2が下記式(1)を満たすことを特徴とする液晶表示装置。
ΔYI2=YI2´-YI2<0 (1) - 前記第一偏光子と前記液晶パネルと前記第二偏光子とを含む液晶パネル部は、前記斜め方向における黄変度YI1´の前記正面方向における黄変度YI1に対する差ΔYI1が下記式(2)を満たすことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
ΔYI1=YI1´-YI1>0 (2) - 前記液晶パネルは、面内位相差が330nm以上であることを特徴とする請求項2に記載の液晶表示装置。
- 前記液晶表示装置は、前記斜め方向における黄変度YI3´の前記正面方向における黄変度YI3に対する差ΔYI3が下記式(3)を満たす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。
ΔYI3=YI3´-YI3<6.7 (3) - 前記差ΔYI3は下記式(4)を満たすことを特徴とする請求項4に記載の液晶表示装置。
|ΔYI3|=|YI3´-YI3|<6.7 (4) - 前記二軸位相差板の波長550nmでの面内位相差Reに対する波長450nmでの面内位相差Reの比率であるRe450/Re550は、下記式(5-1)を満たし、
前記二軸位相差板の波長550nmでの面内位相差Reに対する波長650nmでの面内位相差Reの比率であるRe650/Re550は、下記式(5-2)を満たし、
前記二軸位相差板の面内位相差Re[nm]及び厚み方向位相差Rth[nm]は、下記式(6-1)~(6-3)を満たすことを特徴とする請求項1~5のいずれかに記載の液晶表示装置。
1.00<Re450/Re550<1.02 (5-1)
0.98<Re650/Re550<1.00 (5-2)
Rth≧-5.754×Re+1622 (6-1)
Rth≧0.5×Re (6-2)
Rth≦-1.521×Re+765.7 (6-3)
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