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CN110300920B - 液晶显示面板及液晶显示装置 - Google Patents

液晶显示面板及液晶显示装置 Download PDF

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CN110300920B CN201880012227.4A CN201880012227A CN110300920B CN 110300920 B CN110300920 B CN 110300920B CN 201880012227 A CN201880012227 A CN 201880012227A CN 110300920 B CN110300920 B CN 110300920B
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Abstract

本发明提供一种横电场模式的液晶显示面板，其抑制内部反射，可以实现无着色的良好的黑色显示。本发明是一种液晶显示面板(10A)，其具有包含第一λ/4相位差层(31)、第一基板(13)、彩色滤光片层(14)、水平配向液晶的液晶层(17)，在上述第一基板(13)与上述彩色滤光片层(14)之间或者上述彩色滤光片层(14)与上述液晶层(17)之间具有第二λ/4相位差层(32)，所述第二λ/4相位差层(32)由与上述第一λ/4相位差层(31)不同的材料构成，在上述第二λ/4相位差层(32)中，与蓝色彩色滤光片(14B)重叠的区域的厚度比与绿色彩色滤光片(14G)重叠的区域的厚度薄，在将相对于波长λnm的光的第一λ/4相位差层(31)的相位差设为Rout(λ)，将相对于波长λnm的光的第二λ/4相位差层(32)的相位差设为Rin(λ)时，在与蓝色彩色滤光片(14B)重叠的区域中，满足下述式(1)，‑1.0nm<Rin(450)‑Rout(450)<10.0nm(1)。

Description

液晶显示面板及液晶显示装置
技术领域
本发明涉及一种液晶显示面板及液晶显示装置。更详细地说，涉及横电场模式的液晶显示面板及具有上述液晶显示面板的液晶显示装置。
背景技术
作为液晶的驱动模式，广泛使用IPS(In-PlaneSwitching)模式、FFS(FringeField Switching)模式等的横电场模式。液晶显示面板不仅限于电视，在携带式PC、平板PC、智能手机、车载导航等各种用途中被广泛利用，还有时会在屋外这种强外光下使用。因此，提出了抑制外光的反射并且在黑色显示时使光透过率降低，在屋内和屋外的任一种情况下利用时均可以获得良好的画质的IPS模式的液晶显示装置(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-173672号公报
发明内容
本发明所要解决的技术问题
但是，在当前的液晶显示面板中，在耐热试验后对比度降低。本发明人在针对其原因进行各种研究时发现，这是由于用于抑制液晶显示面板的内部反射的相位差板劣化，黑色显示时的亮度增加。因此，尝试使用耐久性优良的相位差板，但发现在可见光的整个波长区域抑制内部反射是困难的，在黑色显示时画面会着色。
本发明就是鉴于上述现状，其目的在于，提供换一种抑制内部反射、可以实现无着色的良好黑色显示的横电场模式的液晶显示面板、和具有上述液晶显示面板的液晶显示装置。
解决问题的手段
本发明人在针对抑制横电场模式的液晶显示面板的内部反射的方法进行研究时，着眼于通过设置具有彼此正交的面内迟相轴的一对λ/4相位差层，从而在维持与当前的横电场模式的液晶显示面板光学上等价的状态的同时，利用圆偏光板的效果抑制内部反射。并且发现，在以提高耐久性等目的而使一对λ/4相位差层由不同的材料构成的情况下，对于在观察面侧的基板的液晶层侧配置的λ/4相位差层，通过使与蓝色彩色滤光片重叠的区域的厚度比与绿色彩色滤光片重叠的区域的厚度更薄，从而可以实现无着色的良好的黑色显示。另外发现，通过使与红色彩色滤光片重叠的区域的厚度比与绿色彩色滤光片重叠的区域的厚度厚，也可以实现无着色的良好的黑色显示。通过上述内容，想到可以完美地解决上述课题，直至实现本发明。
即，本发明的一个方式是一种液晶显示面板，其从观察面侧朝向背面侧按顺序具有：第一直线偏光板；第一λ/4相位差层，其在第一方向上具有面内迟相轴；第一基板；彩色滤光片层，其是红色彩色滤光片、绿色彩色滤光片及蓝色彩色滤光片在面内排列而成；液晶层，其含有液晶，所述液晶在无电压施加时进行水平配向；一对电极，其通过被施加电压，在所述液晶层中产生横电场；第二基板；以及第二直线偏光板，其特征在于，在所述第一基板与所述彩色滤光片层之间或者所述彩色滤光片层与所述液晶层之间具有第二λ/4相位差层，所述第二λ/4相位差层由与所述第一λ/4相位差层不同的材料构成、并且在与所述第一方向正交的第二方向上具有面内迟相轴，在所述第二λ/4相位差层中，与所述蓝色彩色滤光片重叠的区域的厚度比与所述绿色彩色滤光片重叠的区域的厚度薄，在将相对于波长λnm的光的第一λ/4相位差层的相位差设为Rout(λ)，将相对于波长λnm的光的第二λ/4相位差层的相位差设为Rin(λ)时，在与所述蓝色彩色滤光片重叠的区域中，满足下述式(1)(以下，也称为“第1液晶显示面板”)，-1.0nm<Rin(450)-Rout(450)<10.0nm(1)。
另外，本发明的另一个方式，是一种液晶显示面板，其从观察面侧朝向背面侧按顺序具有：第一直线偏光板；第一λ/4相位差层，其在第一方向上具有面内迟相轴；第一基板；彩色滤光片层，其是红色彩色滤光片、绿色彩色滤光片及蓝色彩色滤光片在面内排列而成；液晶层，其含有在无电压施加时进行水平配向的液晶；一对电极，其被通过施加电压，在所述液晶层中产生横电场；第二基板；第二直线偏光板，其特征在于，在所述第一基板与所述彩色滤光片层之间或者所述彩色滤光片层与所述液晶层之间具有第二λ/4相位差层，所述第二λ/4相位差层由与所述第一λ/4相位差层不同的材料构成，并且在与所述第一方向正交的第二方向上具有面内迟相轴，在所述第二λ/4相位差层中，与所述红色彩色滤光片重叠的区域的厚度比与所述绿色彩色滤光片重叠的区域的厚度厚，在将相对于波长λnm的光的第一λ/4相位差层的相位差设为Rout(λ)，将相对于波长λnm的光的第二λ/4相位差层的相位差设为Rin(λ)时，在与所述红色彩色滤光片重叠的区域中，满足下述式(2)(以下，也称为“第2液晶显示面板”)，-3.0nm<Rin(650)-Rout(650)<1.0nm(2)。
本发明的另一个方式，是具有上述第1液晶显示面板或者上述第2液晶显示面板的液晶显示装置。
发明效果
根据本发明，可以提供一种抑制内部反射、能够实现无着色的良好的黑色显示的横电场模式的液晶显示面板、和具有上述液晶显示面板的液晶显示装置。
附图说明
图1是表示实施方式1的液晶显示装置的剖面示意图。
图2是表示第二基板的结构的一个例子的剖面示意图。
图3是表示实施方式1的液晶显示装置的第1变形例的剖面示意图。
图4是表示实施方式1的液晶显示装置的第2变形例的剖面示意图。
图5是表示实施方式1的液晶显示装置的第3变形例的剖面示意图。
图6是表示使用正波长分散材料针对每个颜色对厚度进行了调整的实施方式1的内单元λ/4板32的波长分散的曲线图。
图7是表示使用了平面波长分散材料的实施方式1的外单元λ/4板31的波长分散的曲线图。
图8是表示实施方式1中的外单元λ/4板31的相位差与内单元λ/4板32的相位差的差异的曲线图。
图9是表示圆偏光FFS模式液晶面板的标准结构的剖面示意图。
图10是表示正交偏光镜偏光板的透过光谱的曲线图。
图11是表示彩色滤光片层(B、G及R)的透过光谱的曲线图。
图12是表示液晶显示器用LED背光源的发光光谱的曲线图。
图13是表示在第2仿真中使用的均匀膜厚d＝1.375μm的内单元λ/4板(正波长分散材料)的B区域的相位差波长分散的曲线图。
图14是表示在第2仿真中使用的均匀膜厚d＝1.375μm的内单元λ/4板(正波长分散材料)的G区域的相位差波长分散的曲线图。
图15是表示在第2仿真中使用的均匀膜厚d＝1.375μm的内单元λ/4板(正波长分散材料)的R区域的相位差波长分散的曲线图。
图16是表示将图13～15所示的B、G、R区域的相位差拼接而制成的内单元λ/4板的相位差波长分散的曲线图。
图17是表示在第2仿真中使用的外单元λ/4板(正波长分散材料)的相位差波长分散的曲线图。
图18是在第2仿真中使用的内单元λ/4板的相位差与外单元λ/4板的相位差的差分的曲线图。
图19是表示由第2仿真获得的黑色显示的透过光谱的曲线图。
图20是表示在第3仿真中使用的外单元λ/4板(平面波长分散材料)的相位差波长分散的曲线图。
图21是表示在第3仿真中使用的内单元λ/4板的相位差与外单元λ/4板的相位差的差分的曲线图。
图22是表示由第3仿真获得的黑色显示的透过光谱的曲线图。
图23是表示将G和R的内单元λ/4板的膜厚固定于1.375μm，使B的内单元λ/4板的膜厚变化的情况下的、视觉敏感度校正透过率Y、以及波长450nm中的透过率T450的曲线图。
图24是表示G和R的内单元λ/4板的膜厚为1.375μm，B的内单元λ/4板的膜厚为1.235μm的情况下的B区域的相位差波长分散的曲线图。
图25是表示G和R的内单元λ/4板的膜厚为1.375μm，B的内单元λ/4板的膜厚为1.235μm的情况下的G区域的相位差波长分散的曲线图。
图26是表示G和R的内单元λ/4板的膜厚为1.375μm，B的内单元λ/4板的膜厚为1.235μm的情况下的R区域的相位差波长分散的曲线图。
图27是表示将图24～26所示的B、G、R区域的相位差拼接而制成的内单元λ/4板的相位差波长分散的曲线图。
图28是表示第4仿真中，B的内单元λ/4板的膜厚为1.235μm的情况下的内单元λ/4板的相位差与外单元λ/4板的相位差的差分的曲线图。
图29是表示在第4仿真中，B的内单元λ/4板的膜厚为1.235μm的情况下获得的黑色显示的透过光谱的曲线图。
图30是表示G和R的内单元λ/4板的膜厚为1.375μm，B的内单元λ/4板的膜厚为1.295μm的情况下的B区域的相位差波长分散的曲线图。
图31是表示G和R的内单元λ/4板的膜厚为1.375μm，B的内单元λ/4板的膜厚为1.295μm的情况下的G区域的相位差波长分散的曲线图。
图32是表示G和R的内单元λ/4板的膜厚为1.375μm，B的内单元λ/4板的膜厚为1.295μm的情况下的R区域的相位差波长分散的曲线图。
图33是表示将图30～32所示的B、G、R区域的相位差拼接而制成的内单元λ/4板的相位差波长分散的曲线图。
图34是表示在第4仿真中，B的内单元λ/4板的膜厚为1.295μm的情况下的内单元λ/4板的相位差与外单元λ/4板的相位差的差分的曲线图。
图35是表示在第4仿真中，B的内单元λ/4板的膜厚为1.295μm的情况下获得的黑色显示的透过光谱的曲线图。
图36是表示将B和G的内单元λ/4板的膜厚固定于1.375μm，使R的内单元λ/4板的膜厚变化的情况下的、视觉敏感度校正透过率Y、以及波长650nm中的透过率T650的曲线图。
图37是表示B和G的内单元λ/4板的膜厚为1.375μm，R的内单元λ/4板的膜厚为1.435μm的情况下的B区域的相位差波长分散的曲线图。
图38是表示B和G的内单元λ/4板的膜厚为1.375μm，R的内单元λ/4板的膜厚为1.435μm的情况下的G区域的相位差波长分散的曲线图。
图39是表示B和G的内单元λ/4板的膜厚为1.375μm，R的内单元λ/4板的膜厚为1.435μm的情况下的R区域的相位差波长分散的曲线图。
图40是表示将图37～39所示的B、G、R区域的相位差拼接而制成的内单元λ/4板的相位差波长分散的曲线图。
图41是表示在第5仿真中，R的内单元λ/4板的膜厚为1.435μm的情况下的内单元λ/4板的相位差与外单元λ/4板的相位差的差分的曲线图。
图42是表示在第5仿真中，R的内单元λ/4板的膜厚为1.435μm的情况下获得的黑色显示的透过光谱的曲线图。
图43是表示B和G的内单元λ/4板的膜厚为1.375μm，R的内单元λ/4板的膜厚为1.415μm的情况下的B区域的相位差波长分散的曲线图。
图44是表示B和G的内单元λ/4板的膜厚为1.375μm，R的内单元λ/4板的膜厚为1.415μm的情况下的G区域的相位差波长分散的曲线图。
图45是表示B和G的内单元λ/4板的膜厚为1.375μm，R的内单元λ/4板的膜厚为1.415μm的情况下的R区域的相位差波长分散的曲线图。
图46是表示将图43～45所示的B、G、R区域的相位差拼接而制作的内单元λ/4板的相位差波长分散的曲线图。
图47是表示在第5仿真中，R的内单元λ/4板的膜厚为1.415μm的情况下的内单元λ/4板的相位差和外单元λ/4板的相位差的差分的曲线图。
图48是表示在第5仿真中，R的内单元λ/4板的膜厚为1.415μm的情况下获得的黑色显示的透过光谱的曲线图。
图49是表示对比例2的内单元λ/4板的相位差波长分散的曲线图。
图50是表示实施例1的内单元λ/4板的相位差波长分散的曲线图。
图51是表示实施例3的内单元λ/4板的相位差波长分散的曲线图。
图52是表示实施例7的内单元λ/4板的相位差波长分散的曲线图。
图53是表示对比例1的液晶显示装置的黑色显示的透过光谱的曲线图。
图54是表示对比例2的液晶显示装置的黑色显示的透过光谱的曲线图。
图55是表示对比例3的液晶显示装置的黑色显示的透过光谱的曲线图。
图56是表示对比例4的液晶显示装置的黑色显示的透过光谱的曲线图。
图57是表示对比例5的液晶显示装置的黑色显示的透过光谱的曲线图。
图58是表示实施例1的液晶显示装置的黑色显示的透过光谱的曲线图。
图59是表示实施例2的液晶显示装置的黑色显示的透过光谱的曲线图。
图60是表示实施例3的液晶显示装置的黑色显示的透过光谱的曲线图。
图61是表示实施例4的液晶显示装置的黑色显示的透过光谱的曲线图。
图62是表示实施例5的液晶显示装置的黑色显示的透过光谱的曲线图。
图63是表示实施例6的液晶显示装置的黑色显示的透过光谱的曲线图。
图64是表示实施例7的液晶显示装置的黑色显示的透过光谱的曲线图。
图65是表示实施例8的液晶显示装置的黑色显示的透过光谱的曲线图。
图66是表示实施方式2的液晶显示装置的剖面示意图。
图67是表示实施方式3的液晶显示装置的剖面示意图。
图68是表示实施方式4的液晶显示装置的剖面示意图。
具体实施方式
以下基于实施方式，参照附图针对本发明更详细地进行说明，但本发明并不仅限定于这些实施方式。另外，各实施方式的结构在不脱离本发明的要旨的范围内可以适当组合，也可以变更。
在本说明书中，所谓“观察面侧”，表示相对于液晶显示装置的画面(显示面)而更接近的一侧，所谓“背面侧”，表示相对于液晶显示装置的画面(显示面)而更远离的一侧。
在本说明书中，所谓“λ/4相位差层”，表示至少相对于波长550nm的光而赋予1/4波长的面内相位差的相位差层，只要赋予100nm以上、176nm以下的面内相位差即可。另外，波长550nm的光，是人类的视觉敏感度最高的波长的光。面内相位差由R＝(ns-nf)×d定义。在这里，ns表示相位差层的面内方向的主折射率nx及ny之中的较大的一个，nf表示相位差层的面内方向的主折射率nx及ny之中的较小的一个。主折射率并不特别地限定，主折射率是指相对于波长550nm的光的值。相位差层的面内迟相轴是指与ns对应的方向的轴，面内进相轴是指与nf对应的方向的轴。d表示相位差层的厚度。在本说明书中，只要不特别限制，“相位差”表示面内相位差。
在本说明书中，红(R)、绿(G)及蓝(B)以下述方式定义。所谓“红”是指主波长为600nm以上、780nm以下的颜色，优选主波长为620nm以上、750nm以下的颜色。所谓“绿”是指主波长为500nm以上、600nm以下的颜色，优选主波长为500nm以上、570nm以下的颜色。所谓“蓝”是指主波长为380nm以上、500nm以下的颜色，优选主波长为450nm以上、495nm以下的颜色。此外，彩色滤光片层的颜色，基于使用具有图9所示的发光光谱的一般的液晶显示器用LED背光源作为光源而测定的主波长而决定。
在本说明书中，所谓2个轴(方向)正交，是指两者所成的角度(绝对值)为90±3°的范围内，优选90±1°的范围内，更优选90±0.5°的范围内，特别优选90°(完全正交)。
在本说明书中，所谓2个轴(方向)呈45°的角度，是指两者所成的角度(绝对值)为45±3°的范围内，优选45±1°的范围内，更优选45±0.5°的范围内，特别优选45°(完全45°)。
在本说明书中，所谓“R(λ)”表示相对于波长λnm的光的相位差值(单位：nm)，所谓“Tλ”表示相对于波长λnm的光的透过率(单位：％)。
(实施方式1)
图1是表示实施方式1的液晶显示装置的剖面示意图。如图1所示，实施方式1的液晶显示装置具有背光源3及液晶显示面板10A。背光源3位于背面侧，液晶显示面板10A位于观察面侧。背光源3发出的光，利用向在液晶显示面板10A内设置的液晶层17的施加电压，控制透过液晶显示面板10A的光量。
背光源3的方式并不特别限定，例如可以举出边缘光源方式、直下型方式等。背光源3的光源的种类并不特别限定，例如可以举出发光二极管(LED)、冷阴极管(CCFL)等。
作为液晶显示面板10A，从观察面侧朝向背面侧按顺序具有第一直线偏光板11、第一λ/4相位差层31、第一基板13、彩色滤光片层14及黑色矩阵BL、保护层15、第二λ/4相位差层32、液晶层17、第二基板18、第二直线偏光板19。此外，液晶显示面板10A也可以包含其它结构部件，例如，通过在第一直线偏光板11的观察面侧设置防反射膜，从而可以进一步降低液晶显示面板10A的反射率。作为防反射膜，可以适当地使用具有蛾的目状的表面构造的蛾眼薄膜。
作为第一直线偏光板11及第二直线偏光板19，例如可以使用通过在聚乙烯醇(PVA)薄膜中使碘络合物(或者染料)等的各向异性材料染色及吸附从而延伸配向的偏光子(吸收型偏光板)等。此外，通常，为了确保机械强度或耐湿热性，在PVA薄膜的两侧层叠三醋酸纤维素(TAC)薄膜等保护薄膜而供实用。
第一直线偏光板11的透过轴和第二直线偏光板19的透过轴优选正交。根据这种结构，由于第一直线偏光板11和第二直线偏光板19配置为正交偏光镜，因此在无电压施加时，可以实现良好的黑色显示状态。以下，将第一直线偏光板11的透过轴的方位定义为0°而进行说明。此时，第二直线偏光板19的透过轴的方位优选设为90°。
作为第一基板13及第二基板18，例如可以举出玻璃基板、塑料基板等。在第二基板18的液晶层17侧，设置通过施加电压从而使液晶层17产生横电场的一对电极。作为本实施方式的液晶显示装置的液晶驱动模式，可以举出FFS(Fringe Field Switching)模式、IPS(In-Plane-Switching)模式。以下，针对第二基板18是FFS模式用的薄膜晶体管阵列基板的情况，参照图2进行例示。
图2是表示第二基板的结构的一个例子的剖面示意图。如图2所示，第二基板18具有支撑基板21、在支撑基板21的液晶层17侧的表面上配置的共用电极(面状电极)22、覆盖共用电极22的绝缘膜23、在绝缘膜23的液晶层17侧的表面上配置的像素电极(梳齿电极)24。根据这种结构，通过向构成一对电极的共用电极22及像素电极24之间施加电压，从而可以在液晶层17中产生横电场(边缘场)。由此，通过对在共用电极22和像素电极24之间施加的电压进行调整，从而可以对液晶层17中的液晶的配向进行控制。
作为支撑基板21，例如可以举出玻璃基板、塑料基板等。作为共用电极22及像素电极24的材料，例如可以举出氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)等。作为绝缘膜23的材料，例如可以举出有机绝缘膜、氮化膜等。
另外，在第二基板18中，水平配向膜(未图示)以覆盖像素电极24的方式配置。作为水平配向膜，可以使用由当前公知的方法形成的水平配向膜。
以上，针对第二基板18是FFS模式的薄膜晶体管阵列基板的情况进行了例示，但根据同样是横电场模式的IPS模式的薄膜晶体管阵列基板，通过向一对梳齿电极施加电压从而在液晶层17中产生横电场，可以控制液晶层17中的液晶的配向。
彩色滤光片层14具有将红色彩色滤光片14R、绿色彩色滤光片14G及蓝色彩色滤光片14B在面内排列而成的结构。另外，红色彩色滤光片14R、绿色彩色滤光片14G及蓝色彩色滤光片14B由黑色矩阵BL划分。红色彩色滤光片14R、绿色彩色滤光片14G、蓝色彩色滤光片14B及黑色矩阵BL例如由含有颜料的透明树脂构成。通常，对所有的像素配置红色彩色滤光片14R、绿色彩色滤光片14G及蓝色彩色滤光片14B的组合，通过对透过红色彩色滤光片14R、绿色彩色滤光片14G及蓝色彩色滤光片14B的色光的量进行控制并且使其混色，从而在各像素中获得期望的颜色。
保护层15覆盖彩色滤光片层14的液晶层17侧的表面。通过设置保护层15，从而可以防止彩色滤光片层14中的杂质向液晶层17中溶出。作为保护层15的材料，优选是透明树脂。
液晶层17含有在无电压施加时进行水平配向的液晶。在夹持液晶层17的面，配置对液晶的配向进行限制的水平配向膜(未图示)。液晶层17中的液晶，在未向设置于第二基板18侧的一对电极间施加电压的状态(无电压施加时)，利用水平配向膜的限制力进行水平配向，在向一对电极间施加电压的状态(电压施加时)，与在液晶层17内产生的横电场对应而在面内方向进行旋转。
本实施方式的液晶显示装置具有第一λ/4相位差层31和第二λ/4相位差层32的组合。第一λ/4相位差层31是在将液晶层17作为基准时，与第一基板13相比配置于外侧(观察面侧)的λ/4相位差层，并且由于一般将λ/4相位差层简称为λ/4板，因此以下也称为“外单元λ/4板”。另一方面，第二λ/4相位差层32是在将液晶层17作为基准时，与第一基板13相比配置于内侧(背面侧)的λ/4相位差层，并且，由于一般将λ/4相位差层简称为λ/4板，因此以下也称为“内单元λ/4板”。
在当前的FFS模式中，观察面侧的偏光板仅由第一直线偏光板11构成，但在本实施方式中，观察面侧的偏光板由第一直线偏光板11和外单元λ/4板31的组合构成，整体作为圆偏光板起作用。由此，可以防止液晶显示面板10A的(更精确地说是彩色滤光片基板的)内部反射。
另外，在当前的FFS模式液晶中仅组装外单元λ/4板31的圆偏光FFS模式液晶中，由于无法进行黑色显示，因此本实施方式的液晶显示装置，通过进一步设置内单元λ/4板32，从而改善圆偏光FFS模式液晶的性能。即，通过将彩色滤光片基板由2片正交的λ/4板夹入，从而抑制彩色滤光片基板的外光反射，并且来自于背光源3的照明光利用与当前的FFS模式液晶相同的光学原理，可以进行黑色显示。
为了获得以上的效果，外单元λ/4板31和内单元λ/4板32，以彼此将相位差完全抵消的方式，进行轴配置及相位差值的设计。外单元λ/4板31在第一方向具有面内迟相轴，内单元λ/4板32在与第一方向正交的第二方向上具有面内迟相轴。即，外单元λ/4板31的面内迟相轴与内单元λ/4板32的面内迟相轴正交。根据这种轴配置，相对于从液晶显示面板10A的法线方向入射的光，外单元λ/4板31和内单元λ/4板32可以彼此将相位差抵消，实现在光学上两者实质上不存在的状态。即，相对于从背光源3向液晶显示面板10A入射的光，实现与当前的横电场模式的液晶显示面板在光学上等价的结构。由此，可以利用使用了圆偏光板的横电场模式实现显示。
第一方向及第二方向，从体现相位差层的功能的观点出发，优选相对于第一直线偏光板11的透过轴及第二直线偏光板19的透过轴而成为45°的角度。即，第一方向及第二方向，优选一个是方位45°，另一个是方位135°，例如，优选第一方向是方位45°，第二方向是方位135°。
作为本实施方式中的优选的光学轴的配置，例如，如果将第一直线偏光板11的透过轴的方位设为0°，则外单元λ/4板31的面内迟相轴为45°方位，内单元λ/4板32的面内迟相轴为135°方位、液晶层17的液晶的初始配向方位为0°或者90°，第二直线偏光板19的透过轴的方位为90°。
内单元λ/4板32由与外单元λ/4板31不同的材料构成。如果基于液晶显示面板10A的一般的制造方法，则在第一基板13的一个面上，依次形成彩色滤光片层14、保护层15及内单元λ/4板32，但在本说明书中，将第一基板13、彩色滤光片层14及保护层15的层叠体称为“彩色滤光片基板”。并且，第一直线偏光板11及外单元λ/4板31在彩色滤光片基板中的第一基板13的另一个面上贴合。由此，由于内单元λ/4板32和外单元λ/4板31通常经过不同的制造工序而形成，因此在可靠性及生产性的方面，使内单元λ/4板32和外单元λ/4板31由不同的材料形成存在优点。
另一方面，作为在使内单元λ/4板32和外单元λ/4板31由不同的材料构成的情况下的课题，可以举出内单元λ/4板32和外单元λ/4板31的波长分散性不同。即，当前，为了使内单元λ/4板32和外单元λ/4板31的波长分散性一致，通常使内单元λ/4板32和外单元λ/4板31由相同的材料构成。
在这里，所谓“相位差层的波长分散性”，是指相位差层所赋予的相位差的大小与入射光的波长之间的相关关系。在可见光域中，将即使入射光的波长变化，相位差层所赋予的相位差的大小也不变化的性质称为“平面波长分散”。另外，在可见光域中，将随着入射光的波长变大而相位差层所赋予的相位差的大小变小的性质称为“正波长分散”。相位差层的相位差是由双折射率Δn与相位差层的厚度d之积计算的。
在本说明书中，在将相对于波长λnm的光的双折射率设为Δn(λ)时，将满足下述式(3)及(4)的材料称为“平面波长分散材料”。
0.99＜Δn(450nm)/Δn(550nm)＜1.03 (3)
0.98＜Δn(650nm)/Δn(550nm)＜1.01 (4)
在本说明书中，在将相对于波长λnm的光的双折射率设为Δn(λ)时，将Δn(450nm)/Δn(550nm)为1.03以上，并且Δn(650nm)/Δn(550nm)为0.98以下的材料称为“正波长分散材料”。
如上所述，由于外单元λ/4板31和内单元λ/4板32要彼此将相位差完全抵消，因此如果2片λ/4板31、32的相位差值不精确地一致，则可能会产生黑色显示时的漏光。在波长分散性不同的情况下，针对入射光的每个波长而相位差值的一致度不同，会使光着色。
外单元λ/4板31的材料并不特别限定，但由于外单元λ/4板31可以与彩色滤光片基板贴合而形成，因此可以适当地使用在液晶显示装置的领域中一般使用的延伸处理后的高分子薄膜。作为高分子薄膜的材料，例如可以举出环烯烃多聚物、聚碳酸酯、聚砜、聚醚砜、聚对苯二甲酸乙二酯、聚乙烯、聚乙烯醇、降冰片烯、三醋酸纤维素、二甲基纤维素等，其中也特别优选环烯烃多聚物。在环烯烃多聚物中形成的相位差层，存在耐久性优良、长时间暴露于高温环境或高温高湿环境时的相位差的变化小的优点。作为环烯烃多聚物的薄膜，已知日本瑞翁公司制的ZEONOR film(注册商标)”，JSR公司制的“ARTON(注册商标)薄膜”等。
内单元λ/4板32的材料并不特别限定，但适当地使用反应性液晶高分子(也称为“反应性介晶”)的硬化物。如果使用反应性液晶高分子，则可以将内单元λ/4板32在彩色滤光片基板的制造工序中涂敷形成，因此可以使液晶显示面板10A变薄。
作为反应性液晶高分子，适当地使用具有光反应性基的液晶性多聚物。作为具有光反应性基的液晶高分子，例如可以举出同时具有联苯基、三联苯基、萘基、苯甲酸苯酯基、偶氮苯基、它们的衍生物等置换基(介晶基)、肉桂酰基、查耳酮基、亚肉桂基、β-(2-苯基)丙烯酰基、桂皮酸基、它们的衍生物等光反应性基的构造的侧链，在主链具有丙烯酸酯、异丁烯酸、马来酰亚胺、N-苯基马来酰亚胺、硅氧烷等的构造的多聚物。这些多聚物可以是由单一的重复单位构成的同聚物，也可以由侧链的构造不同的2个以上的重复单位构成的共聚物。作为这些共聚物，包含交互型、随机型、克拉夫茨型等任一种。另外，在该共聚物中，至少一个重复单位涉及的侧链，是如上述的同时具有介晶基和光反应性基的构造的侧链，其它重复单位涉及的侧链，也可以不具有该介晶基或光反应性基。
作为在反应性液晶高分子的涂敷中使用的溶媒，例如可以举出甲苯、乙苯、乙烯乙二醇单甲基醚、乙烯乙二醇二甲基醚、丙烯乙二醇甲基醚、二丁醚、丙酮、甲乙酮、乙醇、丙醇、环己烷、环戊酮、甲基环己烷、四氢呋喃、二氧六环、环己酮、n-己烷、醋酸乙基、乙酸丁基、丙烯乙二醇甲基醚醋酸酯、甲氧基丁基醋酸酯、N-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺等。它们可以单独使用某一个，也可以同时使用2种以上。
使用了反应性液晶高分子的相位差层，具体地说，可以由下述这种方法形成。首先，在彩色滤光片基板上形成基底配向膜，进行摩擦、光照射等配向处理，确定配向方位。在配向处理后的基底配向膜上，涂敷反应性液晶高分子，利用烧制、光照射等方法使其硬化。硬化后的反应性液晶高分子与基底配向膜的配向方位对应而配向，作为相位差层起作用。相位差层的相位差，由反应性液晶高分子的双折射率Δn与相位差层的厚度d的积决定。另外，作为向彩色滤光片基板上的相位差层的形成方法，也可以使用下述方法，即，在PET薄膜等的基材薄膜上，使用设置了反应性液晶高分子的硬化物的层的转印薄膜，在彩色滤光片基板上对反应性液晶高分子的硬化物的层进行转印的方法。
此外，也可以使外单元λ/4板31由反应性液晶高分子形成。作为将外单元λ/4板31由反应性液晶高分子形成的方法，可以使用在PET薄膜等平坦的基材薄膜上，将材料涂敷而制膜之后，将获得的膜经由粘结剂转印于直线偏光板或者液晶显示面板，最后将基材薄膜剥离的方法，或者在彩色滤光片基板的外侧(观察者侧的面)直接涂敷材料而制膜的方法。另外，也可以使内单元λ/4板32由延伸后的高分子薄膜形成。
对于内单元λ/4板32来说优选的反应性液晶高分子的双折射率Δn的波长分散性，是正波长分散。因此，为了将在反应性液晶高分子中形成的内单元λ/4板32的相位差在全部的波长中精确地抵消，实现良好的黑色显示，通常对外单元λ/4板31使用正波长分散材料，与内单元λ/4板32相同地，使用反应性液晶高分子即可。但是，已知由反应性液晶高分子形成的外单元λ/4板31，与由相同的反应性液晶高分子形成的内单元λ/4板32相比耐热性低，在高温环境下相位差容易降低。例如，在将液晶显示面板以80℃保存500小时的情况下，内单元λ/4板32的相位差不变化，外单元λ/4板31的相位差降低约3％。推测这是由于，因为内单元λ/4板32在液晶显示面板的制造工序中形成，所以在外单元λ/4板31的贴合前，例如经过用于保持单元厚度的光刻型间隔物(PS)的形成或配向膜的烧制等高温工序，内单元λ/4板32的相位差，在液晶显示面板的制造工序中，成为不会降低至其以上的充分稳定的状态。与之相对，外单元λ/4板31，为了不会引起第一直线偏光板11的劣化等问题，不投入高温工序中。因此，在进行了液晶显示面板的耐久性试验的情况下，由于内单元λ/4板32的相位差不变化，另一方面，外单元λ/4板31的相位差降低，因此在试验后的液晶显示面板中，外单元λ/4板31和内单元λ/4板32无法彼此将相位差完全抵消，会产生漏光。
与之相对，如果使外单元λ/4板31由耐久性高的环烯烃多聚物形成，则可以防止在耐久性试验后产生漏光。但是，由于环烯烃多聚物是平面波长分散材料，因此将由反应性液晶高分子等正波长分散材料形成的内单元λ/4板32的相位差在全部的波长精确地抵消是困难的。
因此，在本实施方式中，通过与对应的彩色滤光片层14的颜色相应而对内单元λ/4板32的厚度进行调整，从而将内单元λ/4板32的波长分散控制为平面波长分散。即，作为内单元λ/4板32，与蓝色彩色滤光片14B重叠的区域的厚度比与绿色彩色滤光片14G重叠的区域的厚度更薄。由此，在将相对于波长λnm的光的外单元λ/4板31的相位差设为Rout(λ)，将相对于波长λnm的光的内单元λ/4板32的相位差设为Rin(λ)时，外单元λ/4板31及内单元λ/4板32的相位差，在与蓝色彩色滤光片14B重叠的区域中，调整为满足下述式(1)。
-1.0nm<Rin(450)-Rout(450)<10.0nm (1)
通过满足上述式(1)，从而相对于短波长侧的蓝色的波长区域的光，可以将外单元λ/4板31及内单元λ/4板32的相位差精确地抵消。由此，可以将在液晶显示装置的显示面观察的漏光及着色平衡性良好地降低。通过漏光的防止，可以提高液晶显示装置的特别是暗使用环境下的对比度，因此可以提高液晶显示的识别性，或者由背光源光的利用效率的提高实现低消耗电力化(蓄电池驱动时间的长期化)。另外，通过着色的防止，提高显示状态下的显示品质，在非显示时使画面与边框的边界不显眼，从而实现液晶显示装置的设计性(外观设计性)的提高。这些效果，对于提高液晶显示装置的商品性来说均是重要的要素。
另外，作为内单元λ/4板32，与红色彩色滤光片14R重叠的区域的厚度比与绿色彩色滤光片重叠的区域的厚度更厚。由此，外单元λ/4板31及内单元λ/4板32的相位差，在与红色彩色滤光片14R重叠的区域中，可以调整为满足下述式(2)，-3.0nm<Rin(650)-Rout(650)<1.0nm(2)。
通过满足上述式(2)，从而相对于长波长侧的红色的波长区域的光，可以将外单元λ/4板31及内单元λ/4板32的相位差精确地抵消。由此，也可以将在液晶显示装置的显示面中观察的漏光及着色平衡性良好地降低。
内单元λ/4板32的厚度的调整方法并不特别限定，但优选使用灵活运用彩色滤光片层14的色间台阶的方法。如果在不平坦的彩色滤光片基板的表面上涂敷反应性液晶高分子而形成内单元λ/4板32，则容易获得针对每个颜色而膜厚d不同的内单元λ/4板32，成为与均匀膜厚的内单元λ/4板32的相位差的波长分散不同的波长分散。彩色滤光片层14的色间台阶的大小，可以由蓝色彩色滤光片14B、绿色彩色滤光片14G及红色彩色滤光片14R的厚度的差异、或者保护层15的厚度而调整。保护层15越薄，彩色滤光片层14的色间台阶的形状越容易反映于保护层15的表面形状。另外，从将彩色滤光片层14的色间台阶在内单元λ/4板32的厚度的调整中有效地利用的观点，也可以省略保护层15而在彩色滤光片层14上直接配置内单元λ/4板32，也可以变更内单元λ/4板32的位置而配置于彩色滤光片层14和保护层15之间。图3是表示实施方式1的液晶显示装置的第1变形例的剖面示意图，示出省略保护层15而在彩色滤光片层14上直接配置内单元λ/4板32的结构。图4是表示实施方式1的液晶显示装置的第2变形例的剖面示意图，示出在彩色滤光片层14与保护层15之间配置了内单元λ/4板32的结构。
在形成与蓝色彩色滤光片14B重叠的区域的厚度比与绿色彩色滤光片14G重叠的区域的厚度更薄的内单元λ/4板32的情况下，可以使用使蓝色彩色滤光片14B的与内单元λ/4板32重叠的区域的厚度比绿色彩色滤光片14G的与内单元λ/4板32重叠的区域的厚度更厚的方法。
在形成与红色彩色滤光片14R重叠的区域的厚度比与绿色彩色滤光片重叠的区域的厚度更厚的内单元λ/4板32的情况下，可以使用使红色彩色滤光片14R的与内单元λ/4板32重叠的区域的厚度比绿色彩色滤光片14G的与内单元λ/4板32重叠的区域的厚度更薄的方法。
图5是表示实施方式1的液晶显示装置的第3变形例的剖面示意图。如图5所示，彩色滤光片层14也可以是包含无色的间隔物(台阶调整用的层)14W，也可以使用无色的间隔物14W对彩色滤光片层14的厚度进行调整。在形成与蓝色彩色滤光片14B重叠的区域的厚度比与绿色彩色滤光片14G重叠的区域的厚度更薄的内单元λ/4板32的情况下，在内单元λ/4板32与蓝色彩色滤光片14B之间，也可以配置无色的间隔物14W。作为无色的间隔物14W的材料，优选透明树脂。
如以上所示，根据本实施方式，通过与对应的彩色滤光片层14的颜色相应而对内单元λ/4板32的厚度进行调整，从而可以使用正波长分散材料，形成示出平面波长分散的内单元λ/4板32。图6是表示使用正波长分散材料针对每个颜色对厚度进行了调整的本实施方式的内单元λ/4板32的波长分散的曲线图。另外，图7是表示使用了平面波长分散材料的本实施方式的外单元λ/4板31的波长分散的曲线图，图8是表示本实施方式中的外单元λ/4板31的相位差与内单元λ/4板32的相位差之间的差异的曲线图。如图8所示，根据使用正波长分散材料针对每个颜色对厚度进行了调整的本实施方式的内单元λ/4板32，可以将使用了平面波长分散材料的本实施方式的外单元λ/4板31的相位差，在400～700nm的较广的范围内实质上抵消。因此，即使在对外单元λ/4板31使用了环烯烃多聚物等耐久性高的平面波长分散材料的情况下，也可以使用正波长分散材料形成内单元λ/4板32。
以下，针对本实施方式的液晶显示面板10A的设计思想，参照仿真结果详细地进行说明。
首先，针对使用了内单元λ/4板32的圆偏光FFS模式液晶中的内单元λ/4板32的优选的相位差范围，利用计算进行了考察。对于计算使用市售的液晶仿真(“Shintech公司”制的“LCD-MASTER”)。此外，计算结果也可以适用于圆偏光IPS模式液晶。
圆偏光FFS模式液晶面板的标准的结构如图9所示。标准的圆偏光FFS模式液晶面板与当前的一般的FFS模式液晶的不同点在于，具有外单元λ/4板31和内单元λ/4板32。通过具有外单元λ/4板31和内单元λ/4板32，从而观察者侧的偏光板成为圆偏光板，可以防止液晶显示面板10B的(更精确地说，彩色滤光片基板的)内部反射。并且，由于利用构成该圆偏光板的外单元λ/4板31的效果，不会出现无法进行黑色显示的不良问题，因此为了将外单元λ/4板31的相位差抵消而设置内单元λ/4板32。即，由面内迟相轴彼此正交的2片λ/4板夹持彩色滤光片基板。由此，彩色滤光片基板的外光反射被抑制，来自于背光源的照明光利用与当前的FFS模式液晶相同的光学原理，可以进行黑色显示。如果2片λ/4板的相位差值未精确地一致，则成为在黑色显示时漏光的原因。另外，如果针对每个波长而一致度不同，则也成为着色的原因。
内单元λ/4板32通过涂敷反应性液晶高分子(反应性介晶)而形成。反应性液晶高分子的双折射Δn的波长分散，是长波越长则其绝对值越小的所谓正波长分散，因此如果在平坦的彩色滤光片基板上以均匀膜厚进行涂敷，则相位差的波长分散成为正波长分散。
为了将内单元λ/4板32的相位差在全部的波长精确地抵消，实现良好的黑色显示，通常对外单元λ/4板31使用正波长分散材料。通过与内单元λ/4板32同样地使用反应性液晶高分子从而可以实现。首先，将由该标准结构的黑色显示状态通过仿真进行再现。
在仿真中使用的参数如下所述。成为内单元λ/4板32及外单元λ/4板31的材料的反应性液晶高分子的双折射Δn和其波长分散，假定为Δn(550)＝0.10，Δn(450nm)/Δn(550nm)＝1.12，Δn(650nm)/Δn(550nm)＝0.96。正交偏光镜偏光板的透过光谱如图10所示。彩色滤光片层(B、G及R)的透过光谱如图11所示。BGR各色的面积设为相等。对视觉敏感度校正透过率Y或色度坐标(x，y)进行计算时的光源，假定一般的液晶显示器用LED背光源，其发光光谱如图12所示。保护层通常为透明而不具有相位差(双折射)，因此在仿真上被忽略。进行水平配向的液晶层具有相位差(双折射)，但由于其配向方位设定为与背面侧的偏光板的轴方位平行或者正交，因此其也在仿真上忽略。TFT基板和彩色滤光片基板的开口率，实际并不是成为100％，但在仿真上为了简单化而假定为100％。如果对以上进行总结，则仿真所需的参数，是偏光板、彩色滤光片层及光源的光谱、和成为内单元λ/4板32及外单元λ/4板31的材料的反应性液晶高分子的双折射Δn(或者由与膜厚d的积决定的相位差值)。
(第1仿真)
如果仅将直线偏光板和彩色滤光片层作为构成要素而进行计算，则视觉敏感度校正后的透过率Y为0.000073，色度坐标(x，y)成为(0.243，0.218)。由于所获得的值，相当于内单元λ/4板32及外单元λ/4板31的相位差的抵消完全地进行的理想情况下的特性，因此以下作为目标值而进行参照。
(第2仿真)
在平坦的彩色滤光片基板上以均匀膜厚d＝1.375μm设置内单元λ/4板32的情况下，B、G、R区域的相位差波长分散如图13～15所述。为了方便，如果将蓝色彩色滤光片的波长400～500nm的范围的相位差、绿色彩色滤光片的波长500～600nm的范围的相位差、红色彩色滤光片的波长600～700nm的范围的相位差拼接而表示于一个曲线图，则成为图16。
此外，如图11所示，实际的彩色滤光片层的分光特性并不完全，在各色间存在重叠。例如，蓝色彩色滤光片优选仅使蓝色光(一般为波长380～500nm程度的光)通过，但实际上波长500～550nm程度的绿色光也使其透过。因此，在蓝色彩色滤光片上设置的内单元相位差层并不仅是波长380～500nm的入射光，例如，对于波长500～550nm的入射光也起作用。如果这样考虑，则在上述的这种拼接曲线图中，无法精确地表现在彩色滤光片层上设置的内单元λ/4板32整体的特性，但对于粗略的特性把握来说有用，因此以该目的而在本说明书中使用。
为了使内单元λ/4板32和外单元λ/4板31的波长分散特性适合，使用与内单元λ/4板32相同的正波长分散材料(反应性液晶高分子)，设置均匀膜厚d＝1.375μm的外单元λ/4板31。其相位差波长分散如图17所示。
内单元λ/4板32的相位差与外单元λ/4板31的相位差在全波长一致，其差分如图18所示。如果是该状态，则在全波长漏光少，获得良好的黑色显示。实际对黑色显示的透过光谱进行计算的结果是图19。视觉敏感度校正后的透过率Y为0.000073，色度坐标(x，y)为(0.243，0.218)，与之前示出的目标值一致。
此外，在上述“平坦的彩色滤光片基板”这样的表现中，即使作为彩色滤光片基板的主要功能层的BGR的彩色滤光片(色层)的膜厚存在波动，如果其上的保护层作为平坦化膜充分地起作用，则该彩色滤光片基板也视为平坦。与其相反地，即使BGR的色层的膜厚没有波动，在保护层的膜厚存在波动的情况下，也视为与“平坦的彩色滤光片基板”不相当。
(第3仿真)
下面，考虑使用由与内单元λ/4板32不同的材料构成的外单元λ/4板31的情况。在这里，考虑以耐热性改善为目的，使用由作为平面波长分散材料的环烯烃多聚物(COP)构成的相位差薄膜的情况。如果作为COP薄膜假定“日本ゼオン”制造的“ゼオノアフィルムZF14”，则其双折射的波长分散特性为，Δn(450nm)/Δn(550nm)＝1.00，Δn(650nm)/Δn(550nm)＝1.00。在调整为一般的相位差薄膜的设计的中心波长即波长550nm时的相位差成为137.5nm的情况下，其相位差波长分散如图20所示。
在该情况下，内单元λ/4板32的相位差与外单元λ/4板31的相位差，在波长550nm以外并不一致，其差量如图21所示。因此，在波长550nm以外，内单元λ/4板32和外单元λ/4板31无法将相位差抵消，在黑色显示时引起漏光而着色。实际计算黑色显示的透过光谱的结果是图22。视觉敏感度校正后的透过率Y为0.000138，色度坐标(x，y)为(0.177，0.054)。根据该结果，黑色显示成为蓝色着色。
(第4仿真)
在使用由与内单元λ/4板32不同的材料构成的外单元λ/4板31的情况下，通过将内单元λ/4板32的膜厚调整为针对每个彩色滤光片层的颜色而不同，从而至少在各颜色的彩色滤光片的分光透过率的主波长(通常与BGR三原色的主波长对应，例如450nm、550nm、650nm)中，将彼此的相位差抵消，可以实现良好的黑色显示。
首先，在将G和R的内单元λ/4板32的膜厚固定为1.375μm的状态下，将使B的内单元λ/4板32的膜厚在某个范围内变化的情况下的计算结果示于下述表1及图23。Y表示视觉敏感度校正后的透过率，T450、T500、T550表示波长450nm、500nm、550nm中的透过率。
[表1]
膜厚(μm) Y T450 T500 T550
1.375 0.000138 0.001200 0.000290 0.000066
1.355 0.000126 0.000919 0.000252 0.000066
1.335 0.000117 0.000681 0.000233 0.000067
1.315 0.000113 0.000484 0.000231 0.000068
1.295 0.000112 0.000330 0.000247 0.000069
1.275 0.000115 0.000219 0.000282 0.000071
1.255 0.000121 0.000151 0.000334 0.000073
1.235 0.000131 0.000125 0.000404 0.000075
1.215 0.000145 0.000143 0.000493 0.000078
从将波长450nm中的漏光最小化，并降低黑色显示的蓝色感的观点，优选将B的内单元λ/4板32的膜厚设为1.235μm。此时，由于在其它的波长，漏光无法最小化，因此视觉敏感度校正后的透过率Y不会变得最小。将视觉敏感度校正后的透过率Y最小化的膜厚另外存在，由计算得出是1.295μm。
将B的内单元λ/4板32的膜厚为1.235μm的情况下的仿真结果示出图24～29。图24示出B区域的相位差波长分散。图25示出G区域的相位差波长分散。图26示出R区域的相位差波长分散。图27是将B、G、R区域的相位差拼接而设为一个曲线图，示出内单元λ/4板32的波长分散。图28示出内单元λ/4板32的相位差与外单元λ/4板31的相位差的差分。图29示出黑色显示的透过光谱。
在B的内单元λ/4板32的膜厚为1.235μm的情况下，视觉敏感度校正后的透过率Y为0.000131，色度坐标(x，y)为(0.265，0.241)。
将B的内单元λ/4板32的膜厚为1.295μm的情况下的仿真结果示于图30～35。图30示出B区域的相位差波长分散。图31示出G区域的相位差波长分散。图32示出R区域的相位差波长分散。图33是将B、G、R区域的相位差拼接而设为一个曲线图，示出内单元λ/4板32的波长分散。图34示出内单元λ/4板32的相位差与外单元λ/4板31的相位差的差分。图35示出黑色显示的透过光谱。
在B的内单元λ/4板32的膜厚为1.295μm的情况下，视觉敏感度校正后的透过率Y为0.000112，色度坐标(x，y)为(0.221，0.126)。
(第5仿真)
下面，将在将B和G的内单元λ/4板32的膜厚固定为1.375μm的状态下，使R的内单元λ/4板32的膜厚在某个范围内变化的情况下的计算结果示于表2及图36。Y表示视觉敏感度校正后的透过率，T550、T600、T650表示波长550nm、600nm、650nm中的透过率。
[表2]
膜厚(μm) Y T550 T600 T650
1.375 0.000138 0.000066 0.000115 0.000155
1.395 0.000129 0.000066 0.000085 0.000101
1.415 0.000125 0.000067 0.000076 0.000070
1.435 0.000126 0.000067 0.000089 0.000060
1.455 0.000133 0.000068 0.000122 0.000072
从将波长650nm中的漏光最小化，降低黑色显示的红色感的观点，优选将R的内单元λ/4板32的膜厚设为1.435μm。此时，由于在其它波长中漏光无法最小化，因此视觉敏感度校正后的透过率并不是成为最小。将视觉敏感度校正后的透过率Y最小化的膜厚另外存在，通过计算得出为1.415μm。但是，以B的情况下的程度，这两个最优值(膜厚1.435μm和膜厚1.415μm)间的性能差不存在。
将R的内单元λ/4板32的膜厚为1.435μm的情况下的仿真结果示于图37～42。图37示出B区域的相位差波长分散。图38示出G区域的相位差波长分散。图39示出R区域的相位差波长分散。图40是将B、G、R区域的相位差拼接而设为一个曲线图，示出内单元λ/4板32的波长分散。图41示出内单元λ/4板32的相位差与外单元λ/4板31的相位差的差分。图42示出黑色显示的透过光谱。
在R的内单元λ/4板32的膜厚为1.435μm的情况下，视觉敏感度校正后的透过率Y为0.000126，色度坐标(x，y)为(0.169，0.051)。
将R的内单元λ/4板32的膜厚为1.415μm的情况下的仿真结果示出图43～48。图43示出B区域的相位差波长分散。图44示出G区域的相位差波长分散。图45示出R区域的相位差波长分散。图46是将B、G、R区域的相位差拼接而设为一个曲线图，示出内单元λ/4板32的波长分散。图47示出内单元λ/4板32的相位差与外单元λ/4板31的相位差的差分。图48示出黑色显示的透过光谱。
在R的内单元λ/4板32的膜厚为1.415μm的情况下，视觉敏感度校正后的透过率Y为0.000125，色度坐标(x，y)为(0.169，0.050)。
目前为止，将蓝色彩色滤光片和红色彩色滤光片分别进行了最优化，基于以上的结果，如下述表3所示制作了实施例及对比例。
各实施例及对比例，根据以下的观点而制作。
对比例1相当于上述的第2仿真，外单元λ/4板31和内单元λ/4板32由相同的正波长分散材料(反应性液晶高分子)形成。另一方面，对比例2～5及实施例1～8，对于外单元λ/4板31使用了与内单元λ/4板32波长分散性不同的COP薄膜(平面波长分散材料)。其中，对比例2与上述的第2仿真相当，B、G及R的内单元λ/4板32的膜厚均为1.375μm，未针对每个颜色进行将内单元λ/4板32的膜厚最优化的研究。对比例3～5及实施例1～8，是使B的内单元λ/4板32的膜厚变小，并且使R的内单元λ/4板32的膜厚变大的例子，具体地说，按对比例2、对比例3、对比例4、实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5、实施例6、实施例7、实施例8、对比例5的顺序，B的内单元λ/4板32的膜厚小，并且，R的内单元λ/4板32的膜厚大。
[表3]
Figure GDA0002168236180000291
Figure GDA0002168236180000301
(仿真评价)
针对各实施例及对比例，求出视觉敏感度校正后的透过率Y、以及色度坐标(x，y)。将获得的结果示于表3。视觉敏感度校正后的透过率Y，在实施例3中被最小化，作为色度(着色)，在实施例7中与目标值的(0.243，0.218)最接近。
作为代表性的结构而选择对比例2及实施例1、3、7，将它们的内单元λ/4板32的相位差波长分散示于图49～52。图49表示对比例2的内单元λ/4板32的相位差波长分散。图50表示实施例1的内单元λ/4板32的相位差波长分散。图51表示实施例3的内单元λ/4板32的相位差波长分散。图52表示实施例7的内单元λ/4板32的相位差波长分散。
另外，针对对比例1～5及实施例1～8的各结构，将黑色显示的透过光谱示于图53～65。图53～57分别表示对比例1～5的液晶显示装置的黑色显示的透过光谱。图58～65分别表示实施例1～8的液晶显示装置的黑色显示的透过光谱。
(主观评价)
实际试制对比例1～5及实施例1～8的液晶显示装置，将作为20岁年龄段至50岁年龄段的非专家15人作为受验者，进行了主观评价试验。他们被指示着眼于“漏光”和“颜色”的项目而以直觉进行评价，以各项目10分为满分(10分＝良，1分＝差)，通过评分进行回答。将受验者15人的平均分不足3分的标记为×，将3分以上至不足7分的标记为△，将7分以上的标记为○。将获得的结果示于表3中。
(评价结果的总结)
对比例1的液晶显示装置，漏光及着色被抑制，黑色显示的性能良好，但由于外单元λ/4板31使用反应性液晶高分子而制作，因此耐热性恶劣。另一方面，对比例2～5及实施例1～8的液晶显示装置，由于外单元λ/4板31使用COP薄膜制作，因此耐热性良好。
对比例2的液晶显示装置，由于内单元λ/4板32的相位差波长分散和单元λ/4板31的相位差波长分散未适合，因此漏光多，以蓝色着色。对比例3及4的液晶显示装置，由于Rin(450)-Rout(450)是10.0nm以上，因此着色改善不充分。对比例5的液晶显示装置，由于Rin(450)-Rout(450)为-1.0nm以下，因此漏光未改善。另一方面，实施例1～8的液晶显示装置，在RGB三原色的3个主波长(650nm、550nm、450nm)中，内单元λ/4板32和外单元λ/4板31彼此将相位差抵消，可以实现漏光及着色均平衡性良好地被抑制的良好的黑色显示。
(实施方式2)
图66是表示实施方式2的液晶显示装置的剖面示意图。如图66所示，在实施方式2的液晶显示装置中，液晶显示面板10C从观察面侧朝向背面侧按顺序具有第一直线偏光板11、第一λ/4相位差层31、第一基板13、第二λ/4相位差层(内单元λ/4板)32、彩色滤光片层14及黑色矩阵BL、保护层15、液晶层17、第二基板18、第二直线偏光板19。即，除了内单元λ/4板32配置于第一基板13和彩色滤光片层14之间以外，与实施方式1相同。
在IPS、FFS这种横电场液晶模式的情况下，相对于使液晶驱动的目的，不需要在第一基板13侧设置透明电极，但为了防止由带电引起的不良，大多在第一基板13的观察面侧设置透明电极(未图示)。这种透明电极有时称为背面ITO。另外，有时触摸面板的传感器设置于第一基板13的观察面侧。
在实施方式2的液晶显示装置中，外光在向彩色滤光片层14入射的阶段返回直线偏光，因此无法抑制由彩色滤光片层14引起的反射，但对于在设置于第一基板13的观察面侧的透明电极(ITO)引起的反射，可以进行抑制。此外，实施方式1的液晶显示装置，由于内单元λ/4板32位于彩色滤光片层14与液晶层17之间，因此可以抑制由彩色滤光片层14引起的反射、和由在第一基板13的观察面侧设置的透明电极引起的反射这两者。
(实施方式3)
图67是表示实施方式3的液晶显示装置的剖面示意图。实施方式3的液晶显示面板10D与实施方式1的液晶显示面板10A的相同点在于，作为内单元λ/4板32，与蓝色彩色滤光片14B重叠的区域的厚度比与绿色彩色滤光片14G重叠的区域的厚度更薄，外单元λ/4板31及内单元λ/4板32的相位差，在与蓝色彩色滤光片14B重叠的区域中被调整为，满足上述式(1)。另外，如图67所示，实施方式3的液晶显示面板10D与实施方式1的液晶显示面板10A的不同点在于，作为内单元λ/4板32，与红色彩色滤光片14R重叠的区域的厚度不比与绿色彩色滤光片重叠的区域的厚度更厚，外单元λ/4板31及内单元λ/4板32的相位差，在与红色彩色滤光片14R重叠的区域中，未被调整为满足上述式(2)。
根据实施方式3，在内单元λ/4板32和外单元λ/4板31的相位差波长分散的差容易显著地出现的蓝色的波长区域中，内单元λ/4板32的相位差与外单元λ/4板31的相位差的差分充分地降低，因此可以有效地防止在液晶显示装置的显示面观察的黑色显示时的漏光引起的蓝色的着色。
(实施方式4)
图68是表示实施方式4的液晶显示装置的剖面示意图。如图68所示，实施方式4的液晶显示面板10E与实施方式1的液晶显示面板10A的不同点在于，作为内单元λ/4板32，与蓝色彩色滤光片14B重叠的区域的厚度，不比与绿色彩色滤光片14G重叠的区域的厚度更薄，外单元λ/4板31及内单元λ/4板32的相位差，在与蓝色彩色滤光片14B重叠的区域中，未被调整为满足上述式(1)。另外，实施方式4的液晶显示面板10E与实施方式1的液晶显示面板10A的相同点在于，作为内单元λ/4板32，与红色彩色滤光片14R重叠的区域的厚度比与绿色彩色滤光片重叠的区域的厚度更厚，外单元λ/4板31及内单元λ/4板32的相位差，在与红色彩色滤光片14R重叠的区域中，被调整为满足上述式(2)。
根据实施方式4，在红色的波长区域中，由于内单元λ/4板32的相位差与外单元λ/4板31的相位差的差分充分地降低，因此可以防止在液晶显示装置的显示面观察的黑色显示时的漏光。
[附记]
本发明的一个方式是一种液晶显示面板，其从观察面侧朝向背面侧按顺序具有：第一直线偏光板；第一λ/4相位差层，其在第一方向上具有面内迟相轴；第一基板；彩色滤光片层，其红色彩色滤光片、绿色彩色滤光片及蓝色彩色滤光片在面内排列而成；液晶层，其含有液晶，所述液晶在无电压施加时进行水平配向；一对电极，其通过被施加电压，在上述液晶层中产生横电场；第二基板；以及第二直线偏光板，该液晶显示面板是在上述第一基板与上述彩色滤光片层之间或者上述彩色滤光片层与上述液晶层之间具有第二λ/4相位差层，所述第二λ/4相位差层由与上述第一λ/4相位差层不同的材料构成并且在与上述第一方向正交的第二方向上具有面内迟相轴，在上述第二λ/4相位差层中，与上述蓝色彩色滤光片重叠的区域的厚度比与上述绿色彩色滤光片重叠的区域的厚度薄，在将相对于波长λnm的光的第一λ/4相位差层的相位差设为Rout(λ)，将相对于波长λnm的光的第二λ/4相位差层的相位差设为Rin(λ)时，在与上述蓝色彩色滤光片重叠的区域中，满足下述式(1)的液晶显示面板(第1液晶显示面板)，-1.0nm<Rin(450)-Rout(450)<10.0nm(1)。
在上述第1液晶显示面板中，在上述第二λ/4相位差层中，与上述红色彩色滤光片重叠的区域的厚度比与上述绿色彩色滤光片重叠的区域的厚度厚，在与上述红色彩色滤光片重叠的区域中，优选满足下述式(2)，-3.0nm<Rin(650)-Rout(650)<1.0nm(2)。
在上述第1液晶显示面板中，上述第一λ/4相位差层也可以由在将相对于波长λnm的光的双折射率设为Δn(λ)时，满足下述式(3)及(4)的平面波长分散材料构成。上述平面波长分散材料也可以是环烯烃多聚物。
0.99<Δn(450nm)/Δn(550nm)<1.03 (3)
0.98<Δn(650nm)/Δn(550nm)<1.01 (4)
在上述第1液晶显示面板中，上述第二λ/4相位差层，也可以由在将相对于波长λnm的光的双折射率设为Δn(λ)时，Δn(450nm)/Δn(550nm)为1.03以上，并且Δn(650nm)/Δn(550nm)为0.98以下的正波长分散材料构成。上述正波长分散材料也可以是反应性液晶高分子的硬化物。
在上述第1液晶显示面板中，上述蓝色彩色滤光片的与上述第二λ/4相位差层重叠的区域的厚度，也可以比上述绿色彩色滤光片的与上述第二λ/4相位差层重叠的区域的厚度更厚。
在上述第1液晶显示面板中，上述红色彩色滤光片的与上述第二λ/4相位差层重叠的区域的厚度，也可以比上述绿色彩色滤光片的与上述第二λ/4相位差层重叠的区域的厚度薄。
在上述第1液晶显示面板中，上述彩色滤光片层在上述第二λ/4相位差层与上述蓝色彩色滤光片之间，也可以具有无色的间隔物。
本发明的另一个方式是一种液晶显示面板，其从观察面侧朝向背面侧按顺序具有：第一直线偏光板；第一λ/4相位差层，其在第一方向上具有面内迟相轴；第一基板；彩色滤光片层，其将红色彩色滤光片、绿色彩色滤光片及蓝色彩色滤光片在面内排列而成；液晶层，其含有在无电压施加时进行水平配向的液晶；一对电极，其通过被施加电压，在上述液晶层中产生横电场；第二基板；第二直线偏光板，该液晶显示面板是在上述第一基板与上述彩色滤光片层之间或者上述彩色滤光片层与上述液晶层之间具有第二λ/4相位差层，所述第二λ/4相位差层由与上述第一λ/4相位差层不同的材料构成，并且在与上述第一方向正交的第二方向上具有面内迟相轴，在上述第二λ/4相位差层中，与上述红色彩色滤光片重叠的区域的厚度比与上述绿色彩色滤光片重叠的区域的厚度厚，在将相对于波长λnm的光的第一λ/4相位差层的相位差设为Rout(λ)，将相对于波长λnm的光的第二λ/4相位差层的相位差设为Rin(λ)时，在与上述红色彩色滤光片重叠的区域中，满足下述式(2)的液晶显示面板(第2液晶显示面板)，-3.0nm<Rin(650)-Rout(650)<1.0nm(2)。
在上述第2液晶显示面板中，作为上述第二λ/4相位差层，与上述蓝色彩色滤光片重叠的区域的厚度比与上述绿色彩色滤光片重叠的区域的厚度薄，在与上述蓝色彩色滤光片重叠的区域中，优选满足下述式(1)，-1.0nm<Rin(450)-Rout(450)<10.0nm(1)。
在上述第2液晶显示面板中，作为上述第一λ/4相位差层，也可以由在将相对于波长λnm的光的双折射率设为Δn(λ)时，满足下述式(3)及(4)的平面波长分散材料构成。上述平面波长分散材料也可以是环烯烃多聚物。
0.99＜Δn(450nm)/Δn(550nm)＜1.03 (3)
0.98＜Δn(650nm)/Δn(550nm)＜1.01 (4)
在上述第2液晶显示面板中，作为上述第二λ/4相位差层，也可以由在将相对于波长λnm的光的双折射率设为Δn(λ)时，Δn(450nm)/Δn(550nm)为1.03以上，并且Δn(650nm)/Δn(550nm)为0.98以下的正波长分散材料构成。上述正波长分散材料也可以是反应性液晶高分子的硬化物。
在上述第2液晶显示面板中，上述蓝色彩色滤光片的与上述第二λ/4相位差层重叠的区域的厚度，也可以比上述绿色彩色滤光片的与上述第二λ/4相位差层重叠的区域的厚度更厚。
在上述第2液晶显示面板中，上述红色彩色滤光片的与上述第二λ/4相位差层重叠的区域的厚度，也可以比上述绿色彩色滤光片的与上述第二λ/4相位差层重叠的区域的厚度更薄。
在上述第2液晶显示面板中，作为上述彩色滤光片层，在上述第二λ/4相位差层与上述蓝色彩色滤光片之间，也可以具有无色的间隔物。
本发明的另外的一个方式，是具有上述第1液晶显示面板或者上述第2液晶显示面板的液晶显示装置。
附图标记说明
3：背光源
10A、10B、10C、10D、10E：液晶显示面板
11：第一直线偏光板
13：第一基板
14：彩色滤光片层
14B：蓝色彩色滤光片
14G：绿色彩色滤光片
14R：红色彩色滤光片
14W：无色的间隔物
15：保护层
17：液晶层
18：第二基板
19：第二直线偏光板
21：支撑基板
22：共用电极(面状电极)
23：绝缘膜
24：像素电极(梳齿电极)
31：第一λ/4相位差层(外单元λ/4板)
32：第二λ/4相位差层(内单元λ/4板)
BL：黑色矩阵

Claims (11)

1.一种液晶显示面板，其从观察面侧朝向背面侧按顺序具有：
第一直线偏光板；
第一λ/4相位差层，其在第一方向上具有面内迟相轴；
第一基板；
彩色滤光片层，其是红色彩色滤光片、绿色彩色滤光片及蓝色彩色滤光片在面内排列而成；
液晶层，其含有液晶，所述液晶在无电压施加时进行水平配向；
一对电极，其通过被施加电压，在所述液晶层中产生横电场；
第二基板；以及
第二直线偏光板，
所述液晶显示面板特征在于，
在所述第一基板与所述彩色滤光片层之间或者所述彩色滤光片层与所述液晶层之间具有第二λ/4相位差层，所述第二λ/4相位差层由与所述第一λ/4相位差层不同的材料构成，并且在与所述第一方向正交的第二方向上具有面内迟相轴，
在所述第二λ/4相位差层中，与所述蓝色彩色滤光片重叠的区域的厚度比与所述绿色彩色滤光片重叠的区域的厚度薄，
在将相对于波长λnm的光的第一λ/4相位差层的相位差设为Rout(λ)，将相对于波长λnm的光的第二λ/4相位差层的相位差设为Rin(λ)时，在与所述蓝色彩色滤光片重叠的区域中，满足下述式(1)，
-1.0nm<Rin(450)-Rout(450)<10.0nm (1)。
2.根据权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于，
在所述第二λ/4相位差层中，与所述红色彩色滤光片重叠的区域的厚度比与所述绿色彩色滤光片重叠的区域的厚度厚，
在与所述红色彩色滤光片重叠的区域中，满足下述式(2)：
-3.0nm<Rin(650)-Rout(650)<1.0nm (2)。
3.根据权利要求1或2所述的液晶显示面板，其特征在于，
所述第一λ/4相位差层由在将相对于波长λnm的光的双折射率设为Δn(λ)时，满足下述式(3)及(4)的平面波长分散材料构成，
0.99<Δn(450nm)/Δn(550nm)<1.03 (3)
0.98<Δn(650nm)/Δn(550nm)<1.01 (4)。
4.根据权利要求3所述的液晶显示面板，其特征在于，
所述平面波长分散材料是环烯烃多聚物。
5.根据权利要求1、2和4中的任意一项所述的液晶显示面板，其特征在于，
所述第二λ/4相位差层由在将相对于波长λnm的光的双折射率设为Δn(λ)时，Δn(450nm)/Δn(550nm)为1.03以上，并且Δn(650nm)/Δn(550nm)为0.98以下的正波长分散材料构成。
6.根据权利要求5所述的液晶显示面板，其特征在于，
所述正波长分散材料是反应性液晶高分子的硬化物。
7.根据权利要求1、2、4和6中的任意一项所述的液晶显示面板，其特征在于，
所述蓝色彩色滤光片的与所述第二λ/4相位差层重叠的区域的厚度，比所述绿色彩色滤光片的与所述第二λ/4相位差层重叠的区域的厚度厚。
8.根据权利要求1、2、4和6中的任意一项所述的液晶显示面板，其特征在于，
所述红色彩色滤光片的与所述第二λ/4相位差层重叠的区域的厚度，比所述绿色彩色滤光片的与所述第二λ/4相位差层重叠的区域的厚度薄。
9.根据权利要求1、2、4和6中的任意一项所述的液晶显示面板，其特征在于，
所述彩色滤光片层在所述第二λ/4相位差层与所述蓝色彩色滤光片之间，具有无色的间隔物。
10.一种液晶显示面板，其从观察面侧朝向背面侧按顺序具有：
第一直线偏光板；
第一λ/4相位差层，其在第一方向上具有面内迟相轴；
第一基板；
彩色滤光片层，其是红色彩色滤光片、绿色彩色滤光片及蓝色彩色滤光片在面内排列而成；
液晶层，其含有在无电压施加时进行水平配向的液晶；
一对电极，其通过被施加电压，在所述液晶层中产生横电场；
第二基板；
第二直线偏光板，
所述液晶显示面板特征在于，
在所述第一基板与所述彩色滤光片层之间或者所述彩色滤光片层与所述液晶层之间具有第二λ/4相位差层，所述第二λ/4相位差层由与所述第一λ/4相位差层不同的材料构成，并且在与所述第一方向正交的第二方向上具有面内迟相轴，
在所述第二λ/4相位差层中，与所述红色彩色滤光片重叠的区域的厚度比与所述绿色彩色滤光片重叠的区域的厚度厚，
在将相对于波长λnm的光的第一λ/4相位差层的相位差设为Rout(λ)，将相对于波长λnm的光的第二λ/4相位差层的相位差设为Rin(λ)时，在与所述红色彩色滤光片重叠的区域中，满足下述式(2)，
-3.0nm<Rin(650)-Rout(650)<1.0nm (2)。
11.一种液晶显示装置，其特征在于，
具有权利要求1至10中的任意一项所述的液晶显示面板。
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