JP2003262870A - 液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
維持可能な垂直配向モードの液晶表示装置を確実に提供
する。 【解決手段】 垂直配向モードの液晶セル11と偏光板
12との間に、面内方向のリターデーションがRp〔n
m〕の正の1軸性フィルム14、液晶セル11と偏光板
13との間に、厚み方向のリターデーションがRn〔n
m〕の負の1軸性フィルム15を配置する。さらに、各
偏光板12・13のトリアセチルセルロースフィルム1
2b・13bの厚み方向のリターデーションをRtac
〔nm〕、上記Rpに関するパラメータα1〔nm〕
を、α1=135−0.7×Rtac、上記Rnに関す
るパラメータβ1〔nm〕を、β1=Rlc−65−
1.4×Rtacとするとき、上記RpおよびRnを、
それぞれ、α1およびβ1を基準にして、90%より大
きく、110%より小さい値に設定する。
Description
晶表示装置に関するものである。
セッサやコンピュータの画面として広く使用されてお
り、近年では、テレビの画面としても急速に普及してい
る。これらの液晶表示装置の多くは、TN(Twisted Ne
matic)モードを採用しているが、当該液晶表示装置に
は、斜め方向から見たときに、コントラストが低下しや
すく、階調特性が反転しやすいという問題がある。
角特性を向上させるために、VA(Verticically Align
ment)モードの液晶表示装置が注目されるようになって
いる。当該モードの液晶表示装置の液晶セルは、負の誘
電異方性を有するネマチック液晶と垂直配向膜とを組み
合わせて構成されている。
0号や特開2000−39610では、図20および図
21に示すように、黒表示時における液晶セル111の
光学異方性を光学的に補償するために、液晶セル111
と偏光板112との間に、2軸性フィルム116を配し
た液晶表示装置101、あるいは、液晶セル111と偏
光板112との間に正の1軸性フィルム114を配し、
液晶セル111と偏光板113との間に負の1軸性フィ
ルム115を配した液晶表示装置101aが開示されて
いる。
る液晶セル111を斜め方向から見た場合に、液晶セル
111が極角に応じた位相差を透過光に与えているにも
拘わらず、各フィルム116(114・115)のリタ
ーデーションが適切に設定されていれば、各フィルム1
16(114・115)によって、当該位相差が補償さ
れる。したがって、正面方向から見た場合、すなわち、
液晶分子が透過光の偏光状態を維持する場合と略同様
に、黒表示できる。この結果、斜め方向から見た場合の
光漏れを防止でき、コントラストを向上できる。
は、さらなる広視野角、高表示品位の液晶表示装置が望
まれる状況下において、斜め方向から見た場合のコント
ラストの改善が要求されているが、上記の登録特許第2
947530号や特開2000−39610に記載され
たリターデーションの各フィルム116(114・11
5)を用いた場合は、必ずしも充分であるとは言えず、
未だ改善の余地を残している。
モードの液晶表示装置において、斜め方向からの見た場
合のコントラストを向上させるために適した、各フィル
ムのリターデーションに対し、偏光板の基材フィルムが
与える影響を考察した結果なされたものであって、その
目的は、各フィルムのリターデーションを最適に設定し
た場合と見かけ上相違しない程度に、斜め方向から見た
場合のコントラストを高く維持可能な液晶表示装置を確
実に提供することにある。
置は、上記課題を解決するために、液晶を挟持すると共
に当該液晶の液晶分子を表面に概ね垂直に配向させる2
枚の基板が設けられた液晶セルと、当該液晶セルの両側
に配され、それぞれの吸収軸が互いに直交するように配
された2枚の偏光板と、上記両偏光板の一方および液晶
セルの間に配され、正の1軸異方性を有する第1位相差
フィルムと、上記両偏光板の他方および上記液晶セルの
間に配され、負の1軸異方性を有する第2位相差フィル
ムとを備え、上記両偏光板には、光軸が上記基板に概ね
垂直になるように配置され、負の1軸異方性を有する基
材フィルムが設けられ、上記第1位相差フィルムの遅相
軸は、上記液晶から見て同じ側の上記偏光板の吸収軸と
直交するように配され、上記第2位相差フィルムの光軸
が上記基板に概ね垂直になるように配されている液晶表
示装置において、以下の手段を講じたことを特徴として
いる。
方向のリターデーションをRp〔nm〕、上記第2位相
差フィルムの厚み方向のリターデーションをRn〔n
m〕、上記基材フィルムの厚み方向のリターデーション
をRtac〔nm〕、上記液晶の厚み方向のリターデー
ションをRlc〔nm〕とし、上記Rpに関するパラメ
ータα〔nm〕を、α=135−0.7×Rtac、上
記Rnに関するパラメータβ〔nm〕を、β=Rlc−
65−1.4×Rtacとするとき、上記リターデーシ
ョンRpは、上記αの90%よりも大きく、かつ、11
0%よりも小さく設定されていると共に、上記リターデ
ーションRnは、上記βの90%よりも大きく、かつ、
110%よりも小さく設定されている。
晶から見て第1位相差フィルムとは反対側に配する代わ
りに、当該第2位相差フィルムを、上記第1位相差フィ
ルムと同じ側、かつ、第1位相差フィルムと偏光板との
間に配置されていてもよい。
に概ね垂直に配向している液晶分子が基板の法線方向か
ら入射した光に対して位相差を与えないにも拘わらず、
斜めから入射した光に対しては、極角(法線方向からの
傾斜角)に応じた位相差を与えてしまうので、第1およ
び第2位相差フィルムがないと、本来、出射側の偏光板
によって吸収すべき光が、完全には吸収されない。この
結果、光漏れが発生してしまう。この結果、斜め方向か
ら見ると、本来、黒であるべき表示が、黒にならず、コ
ントラストを低下させてしまう。
よび第2位相差フィルムが設けられているので、上記液
晶が極角に応じて与えてしまった位相差が両位相差フィ
ルムによって補償される。この結果、斜め方向から見た
場合の光漏れを防止し、コントラストを向上できる。
ターデーションを決定する際、基材フィルムが無い場合
に最適な上記第1および第2位相差フィルムが有する厚
み方向のリターデーションから、上記基材フィルムが有
する厚み方向のリターデーションを引き算するだけで
は、斜め方向から見た場合のコントラストのさらなる向
上が要求される状況下では、必ずしも十分であるとは言
えない。
液晶表示装置を斜め方向から見た場合のコントラストを
さらに向上すべく、研究を重ねた結果、基材フィルムの
厚み方向のリターデーションは、上記第1および第2位
相差フィルムの厚み方向のリターデーションと同等に作
用するわけではなく、特に、正の1軸異方性を有する第
1位相差フィルムの面内方向のリターデーションを、上
記コントラストが最大になるように設定する際、当該リ
ターデーションは、液晶の有するリターデーションに依
存せず、上記基材フィルムの有する厚み方向のリターデ
ーションに依存していることを見出し、本発明を完成さ
せるに至った。
差フィルムの面内方向のリターデーションRpを上記基
材フィルムの厚み方向のリターデーションRtacに応
じて設定し、上記第2位相差フィルムの厚み方向のリタ
ーデーションRnを上記液晶および基材フィルムの厚み
方向のリターデーションRlcおよびRtacに応じて
設定すると共に、斜め方向から見た場合のコントラスト
が両リターデーションRpおよびRnを最適に設定した
場合と見かけ上相違しない範囲に、上記リターデーショ
ンRpおよびRnを設定している。これにより、基材フ
ィルムの厚み方向のリターデーションを、上記第1およ
び第2位相差フィルムの厚み方向のリターデーションと
同等に扱う場合よりも、上記コントラストを向上させる
ことができると共に、視野角を拡大できる。
向のリターデーションRpの範囲が液晶の厚み方向のリ
ターデーションRlcに依存していないので、厚みの異
なる液晶と共に用いる場合であっても、上記リターデー
ションRpの範囲が変化しない。したがって、厚み方向
のリターデーションRlcが互いに異なる液晶間で、基
材フィルムおよび第1位相差フィルムを共用でき、生産
性を向上できる。
第2位相差フィルムを、上記第1位相差フィルムと同じ
側、かつ、第1位相差フィルムと偏光板との間に配置す
る代わりに、第1位相差フィルムと液晶との間に配置し
ている。さらに、上述のリターデーションRpおよびR
nの範囲に代えて、上記Rpに関するパラメータα〔n
m〕を、α=35+(Rlc/80−4)2 ×3.5+
(360−Rlc)×Rtac/850、上記Rnに関
するパラメータβ〔nm〕を、β=Rlc−1.9×R
tacとするとき、上記リターデーションRpは、上記
αの90%よりも大きく、かつ、110%よりも小さく
設定されていると共に、上記リターデーションRnは、
上記βの90%よりも大きく、かつ、110%よりも小
さく設定されている。
に配向している状態で、液晶が斜め方向の光に与えた位
相差は、両位相差フィルムによって補償され、斜め方向
から見た場合の光漏れを防止し、コントラストを向上で
きる。
両位相差フィルムのリターデーションを決定する際、基
材フィルムが無い場合に最適な上記第1および第2位相
差フィルムが有する厚み方向のリターデーションから、
上記基材フィルムが有する厚み方向のリターデーション
を引き算するだけでは、斜め方向から見た場合のコント
ラストのさらなる向上が要求される状況下では、必ずし
も十分であるとは言えない。
液晶表示装置を斜め方向から見た場合のコントラストを
さらに向上すべく、研究を重ねた結果、上述の液晶表示
装置と同様に、基材フィルムの厚み方向のリターデーシ
ョンは、上記第1および第2位相差フィルムの厚み方向
のリターデーションと同等に作用するわけではないこと
を見出した。さらに、正の1軸異方性を有する第1位相
差フィルムの面内方向のリターデーションRpを、上記
コントラストが最大になるように設定する際、液晶の有
するリターデーションが360〔nm〕を超えているか
否かによって、上記基材フィルムの厚み方向のリターデ
ーションに対する上記リターデーションRpの依存性が
逆転することを見出し、本発明を完成させるに至った。
差フィルムの面内方向のリターデーションRp並びに上
記第2位相差フィルムの厚み方向のリターデーションR
nを、それぞれ、上記液晶および基材フィルムの厚み方
向のリターデーションRlcおよびRtacに応じて設
定すると共に、斜め方向から見た場合のコントラストが
両リターデーションRpおよびRnを最適に設定した場
合と見かけ上相違しない範囲に、上記リターデーション
RpおよびRnを設定している。これにより、基材フィ
ルムの厚み方向のリターデーションを、上記第1および
第2位相差フィルムの厚み方向のリターデーションと同
等に扱う場合よりも、上記コントラストを向上させるこ
とができると共に、視野角を拡大できる。
み方向のリターデーションRlcは、342〔nm〕よ
り大きく、かつ、378〔nm〕より小さい値に設定さ
れ、上記第1位相差フィルムの面内方向のリターデーシ
ョンRpが、33.3〔nm〕より大きく、かつ、3
8.6〔nm〕より小さい値に設定されていてもよい。
当該範囲に設定されていれば、基材フィルムに製造バラ
ツキが発生して、基材フィルムの厚み方向のリターデー
ションが変化しても、上記リターデーションRpを上記
αの90%より大きく、110%より小さい値に設定で
きる。この結果、基材フィルムの厚み方向のリターデー
ションにバラツキが発生する場合であっても、同じ上記
第1位相差フィルムを用いることができ、生産性を向上
できる。
される場合には、上記各構成に加えて、上記リターデー
ションRpが上記αに設定され、上記リターデーション
Rnが上記βに設定されている方が望ましい。これによ
り、斜め方向から見た場合のコントラストが特に大きい
液晶表示装置を得ることができる。
課題を解決するために、液晶を挟持すると共に当該液晶
の液晶分子を表面に概ね垂直に配向させる2枚の基板が
設けられた液晶セルと、当該液晶セルの両側に配され、
それぞれの吸収軸が互いに直交するように配された2枚
の偏光板と、上記両偏光板の一方および上記液晶セルの
間に配され、2軸異方性を有する位相差フィルムとを備
え、上記両偏光板には、光軸が上記基板に概ね垂直にな
るように配置され、負の1軸異方性を有する基材フィル
ムが設けられ、上記位相差フィルムの面内の遅相軸は、
上記液晶から見て同じ側の上記偏光板の吸収軸と直交す
るように配されている液晶表示装置において、以下の手
段を講じたことを特徴としている。
のリターデーションをRxy〔nm〕、上記位相差フィ
ルムの厚み方向のリターデーションをRz〔nm〕、上
記基材フィルムの厚み方向のリターデーションをRta
c〔nm〕、上記液晶のあつみ方向のリターデーション
をRlc〔nm〕とし、上記Rxyに関するパラメータ
α〔nm〕を、α=85−0.09×Rlc−Rtac
/20、上記Rzに関するパラメータβ〔nm〕を、β
=1.05×Rlc−1.9×Rtacとするとき、上
記リターデーションRxyは、上記αの90%よりも大
きく、かつ、110%よりも小さく設定されていると共
に、上記リターデーションRzは、上記βの90%より
も大きく、かつ、110%よりも小さく設定されてい
る。
課題を解決するために、液晶を挟持すると共に当該液晶
の液晶分子を表面に概ね垂直に配向させる2枚の基板が
設けられた液晶セルと、当該液晶セルの両側に配され、
それぞれの吸収軸が互いに直交するように配された2枚
の偏光板と、上記両偏光板の一方および上記液晶セルの
間に配され、2軸異方性を有する第1位相差フィルム
と、上記両偏光板の他方および上記液晶セルの間に配さ
れ、2軸異方性を有する第2位相差フィルムとを備え、
上記両偏光板には、光軸が上記基板に概ね垂直になるよ
うに配置され、負の1軸異方性を有する基材フィルムが
設けられ、上記第1および第2位相差フィルムの面内の
遅相軸は、上記液晶から見て同じ側の上記偏光板の吸収
軸と直交するように配されている液晶表示装置におい
て、以下の手段を講じたことを特徴としている。
向のリターデーションをRxy〔nm〕、上記各位相差
フィルムの厚み方向のリターデーションをRz〔n
m〕、上記基材フィルムの厚み方向のリターデーション
をRtac〔nm〕、上記液晶の厚み方向のリターデー
ションをRlc〔nm〕とし、上記Rxyに関するパラ
メータα〔nm〕を、α=42.5−0.045×Rl
c−Rtac/40、上記Rzに関するパラメータβ
〔nm〕を、β=0.525×Rlc−0.95×Rt
acとするとき、上記第1および第2位相差フィルムの
リターデーションRxyは、上記αの90%よりも大き
く、かつ、110%よりも小さく設定されていると共
に、上記第1および第2位相差フィルムのリターデーシ
ョンRzは、上記βの90%よりも大きく、かつ、11
0%よりも小さく設定されている。
基板に概ね垂直に配向している状態で、液晶が斜め方向
の光に与えた位相差は、上記位相差フィルム、あるい
は、第1および第2位相差フィルムによって補償され、
斜め方向から見た場合の光漏れを防止し、コントラスト
を向上できる。
位相差フィルムあるいは第1および第2位相差フィルム
のリターデーションを決定する際、基材フィルムが無い
場合に最適な各位相差フィルムが有する厚み方向のリタ
ーデーションから、上記基材フィルムが有する厚み方向
のリターデーションを引き算するだけでは、斜め方向か
ら見た場合のコントラストのさらなる向上が要求される
状況下では、必ずしも十分であるとは言えない。
液晶表示装置を斜め方向から見た場合のコントラストを
さらに向上すべく、研究を重ねた結果、上述の液晶表示
装置と同様に、基材フィルムの厚み方向のリターデーシ
ョンは、上記位相差フィルム、あるいは、第1および第
2位相差フィルムの厚み方向のリターデーションと同等
に作用するわけではないことを見出した。さらに、2軸
異方性を有する面内方向のリターデーションRxyと、
基材フィルムの厚み方向のリターデーションRtacと
は、リターデーションの方向が互いに異なっているにも
拘わらず、上記リターデーションRxyを適切に設定す
るためには、リターデーションRtacの影響も加味す
べきことを見出し、本発明を完成させるに至った。
ム、あるいは、第1および第2位相差フィルムの面内方
向のリターデーションRxyと厚み方向のリターデーシ
ョンRzとを設定する際、上記液晶および基材フィルム
の厚み方向のリターデーションRlcおよびRtacに
応じて設定すると共に、斜め方向から見た場合のコント
ラストが両リターデーションRxyおよびRzを最適に
設定した場合と見かけ上相違しない範囲に、上記リター
デーションRxyおよびRzを設定している。これによ
り、基材フィルムの厚み方向のリターデーションを、位
相差フィルム、あるいは、上記第1および第2位相差フ
ィルムの厚み方向のリターデーションと同等に扱う場合
よりも、上記コントラストを向上させることができると
共に、視野角を拡大できる。
れる場合は、上記各構成に加えて、上記リターデーショ
ンRxyが上記αに設定され、上記リターデーションR
zが上記βに設定されている方が望ましい。これによ
り、斜め方向から見た場合のコントラストが特に大きい
液晶表示装置を得ることができる。
記各位相差フィルムが2軸異方性を有するか否かに拘わ
らず、上記液晶は、負の誘電異方性を有している方が望
ましい。
向の電界を印加することによって、基板の法線方向に配
向した液晶分子を電界強度に応じて傾斜させることがで
き、正の誘電異方性を有している場合よりも、電極の構
造を簡略化できる。
施形態について図1ないし図8に基づいて説明すると以
下の通りである。なお、詳細は後述するように、本発明
は、他の液晶セルにも適用できるが、以下では、好適な
一例として、マルチドメイン配向の液晶セルについて説
明する。
に示すように、垂直配向(VA)方式の液晶セル11
と、当該液晶セル11の両側に配された偏光板12・1
3と、一方の偏光板12および液晶セル11の間に配さ
れた正の1軸性フィルム(第1位相差フィルム)14
と、他方の偏光板13および液晶セル11の間に配され
た負の1軸性フィルム(第2位相差フィルム)15とを
積層して構成されている。
画素に対応する画素電極21a(後述)が設けられたT
FT(Thin Film Transistor)基板11aと、対向電極
21bが設けられた対向基板11bと、両基板11a・
11bにて挟持され、負の誘電異方性を有するネマチッ
ク液晶からなる液晶層11cとを備えている。なお、本
実施形態に係る液晶表示装置1は、カラー表示可能であ
り、上記対向基板11bには、各画素の色に対応するカ
ラーフィルタが形成されている。
TFT基板11aには、液晶層11c側の表面に垂直配
向膜22aが形成されている。同様に、上記対向電極2
1bが形成された対向基板11bの液晶層11c側の表
面には、垂直配向膜22bが形成されている。これによ
り、上記両電極21a・21b間に電圧が印加されてい
ない状態において、両基板11a・11c間に配された
液晶層11cの液晶分子Mが、上記基板11a・11b
表面に対して垂直に配向する。また、両電極21a・2
1b間に電圧が印加されると、液晶分子Mは、上記基板
11a・11bの法線方向に沿った状態(電圧無印加状
態)から、印加電圧に応じた傾斜角で傾斜する(図3参
照)。なお、両基板11a・11bが対向しているの
で、特に区別する必要がある場合を除いて、それぞれの
法線方向および面内方向を、単に法線方向あるいは面内
方向と称する。
は、マルチドメイン配向の液晶セルであって、各画素が
複数の範囲(ドメイン)に分割され、配向方向、すなわ
ち、電圧印加時に液晶分子Mが傾斜する際の方位(傾斜
角の面内成分)が、各ドメイン間で異なるように制御さ
れている。
電極21aには、断面形状が山型で、面内の形状がジグ
ザグと略直角に曲がる突起列23a…が、ストライプ状
に形成されている。同様に、上記対向電極21bには、
法線方向の形状が山型で、面内の形状がジグザグと略直
角に曲がる突起列23b…が、ストライプ状に形成され
ている。これらの両突起列23a・23bの面内方向に
おける間隔は、突起列23aの斜面の法線と突起列23
bの斜面の法線とが略一致するように配されている。ま
た、上記各突起列23a・23bは、上記画素電極21
aおよび対向電極21b上に感光性樹脂を塗布し、フォ
トリソグラフィー工程で加工することで形成されてい
る。
子が斜面に垂直になるように配向する。加えて、電圧印
加時において、突起列23aの近傍の電界は、突起列2
3aの斜面に平行になるように傾く。ここで、液晶分子
は、長軸が電界に垂直な方向に傾き、液晶の連続性によ
って、突起列23aの斜面から離れた液晶分子も斜面近
傍の液晶分子と同様の方向に配向する。同様にして、電
圧印加時において、突起列23bの近傍の電界は、突起
列23bの斜面に平行になるように傾く。ここで、液晶
分子は、長軸が電界に垂直な方向に傾き、液晶の連続性
によって、突起列23bの斜面から離れた液晶分子も斜
面近傍の液晶分子と同様の方向に配向する。
3b…において、角部C以外の部分を線部と称すると、
突起列23aの線部L23aと突起列23bの線部L2
3bとの間の領域では、電圧印加時における液晶分子の
配向方向の面内成分は、線部L23aから線部23bへ
の方向の面内成分と一致する。
Cで略直角に曲がっている。したがて、液晶分子の配向
方向は、画素内で4分割され、画素内に、液晶分子の配
向方向が互いに異なるドメインD1〜D4を形成でき
る。
れぞれ、偏光フィルム12a・13bと、偏光フィルム
12a・13aを保持する基材フィルムとしてのトリア
セチルセルロース(TAC)フィルム12b・13bと
を備えている。上記両TACフィルム12a・13a
は、負の1軸光学異方性を有しており、それぞれの光軸
は、液晶セル11の法線方向と略一致するように設定さ
れている。また、上記両偏光板12・13は、偏光板1
2の吸収軸AA12と偏光板13の吸収軸AA13とが
直交するように配置されている。さらに、両偏光板12
・13は、それぞれの吸収軸AA12・AA13と、電
圧印加時における、上記各ドメインD1〜D4の液晶分
子の配向方向の面内成分とが、45度の角度をなすよう
に配置されている。
の1軸性フィルム14は、フィルム面内方向の屈折率を
nxpおよびnyp、法線方向の屈折率をnzpとした
とき、nxp>nyp=nzpなる特性を持った光学異
方性フィルムであって、面内方向のリターデーションR
pは、フィルム厚をdpとしたとき、以下の式(1)に
示すように、 Rp=dp・(nxp−nyp) …(1) で算出される。さらに、正の1軸性フィルム14は、そ
の遅相軸SL14が、液晶セル11から見て同じ側の偏
光板12の吸収軸AA12と直交するように配されてい
る。
の1軸性フィルム15は、フィルム面内の屈折率をnx
nおよびnyn、法線方向の屈折率をnznとしたと
き、nxn=nyn>nznなる特性を持った光学異方
性フィルムであり、厚み方向のリターデーションRn
は、フィルム厚をdnとしたとき、以下の式(2)に示
すように、 Rn=dn・[(nxn+nyn)/2−nzn] …(2) で算出される。また、負の1軸性フィルム15は、その
光軸が液晶セル11の法線方向と略一致するように配さ
れている。
21aと対向電極21bとの間に電圧を印加している
間、液晶セル11の液晶分子は、図3に示すように、法
線方向に対して、電圧に応じた角度だけ傾斜配向してい
る。これにより、液晶セル11を通過する光には、電圧
に応じた位相差が与えられる。
12・AA13は、互いに直交するように配置されてお
り、詳細は後述するように、正の1軸性フィルム14お
よび負の1軸性フィルム15は、液晶セル11の液晶分
子が図2に示すように法線方向に配向している場合に液
晶セル11が透過光に与えてしまう位相差を補償するよ
うに構成されている。
2)へ入射する光は、液晶セル11が与える位相差に応
じた楕円偏光になり、当該入射光の一部が偏光板12を
通過する。この結果、印加電圧に応じて偏光板12から
の出射光量を制御でき、階調表示が可能となる。
に、液晶分子の配向方向が互いに異なるドメインD1〜
D4が形成されている。したがって、あるドメイン(例
えば、D1)に属する液晶分子の配向方向に平行な方向
から液晶セル11を見た結果、当該液晶分子が透過光に
位相差を与えることができない場合であっても、残余の
ドメイン(この場合は、D2〜D4)の液晶分子は、透
過光に位相差を与えることができる。したがって、各ド
メイン同士が、互いに光学的に補償し合うことができ
る。この結果、液晶セル11を斜め方向から見た場合の
表示品位を改善し、視野角を拡大できる。
の間に電圧を印加していない間、液晶セル11の液晶分
子は、図2に示すように、垂直配向状態にある。この状
態(電圧無印加時)では、法線方向から液晶セル11へ
入射した光は、各液晶分子によって位相差が与えられ
ず、偏光状態を維持したままで液晶セル11を通過す
る。この結果、出射側の偏光板(例えば、12)へ入射
する光は、偏光板12の吸収軸AA12に略平行な方向
の直線偏光となり、偏光板12を通過することができな
い。この結果、液晶表示装置1は、黒を表示できる。
した光には、液晶分子によって、液晶分子の配向方向と
の間の角度、すなわち、入射光と液晶セル11の法線方
向との間の角度(極角)に応じた位相差が与えられる。
したがって、正の1軸性フィルム14および負の1軸性
フィルム15がなければ、偏光板12に入射する光は、
極角に応じた楕円偏光となり、その一部が偏光板12を
通過してしまう。この結果、本来黒表示であるべき、垂
直配向状態であるにも拘らず、光漏れが発生し、表示の
コントラストが低下する虞れがある。
性フィルム14および負の1軸性フィルム15が設けら
れているので、それぞれのリターデーションが適切に設
定されていれば、液晶セル11が極角に応じて与えた位
相差を打ち消すことができ、光漏れを防止できる。この
結果、斜め方向から見た場合のコントラストを向上でき
る。
では、当該コントラストを20以上と、非常に高い値に
保つことができるように、正の1軸性フィルム14およ
び負の1軸性フィルム15のリターデーションが以下の
ように設定されている。
ば、例えば、画面サイズが20インチ以上のディスプレ
イなどの大型ディスプレイとして使用する場合のよう
に、視角の角度が大きくなりがちであり、コントラスト
の向上が強く望まれる用途であっても、例えば、上記光
漏れに起因する階調反転など、表示品位の低下を確実に
防止できる。
bの厚み方向のリターデーションをRtac〔nm〕、
上記リターデーションRpに関するパラメータα1〔n
m〕を、以下の式(3)に示すように、 α1=135−0.7×Rtac …(3) とすると、正の1軸性フィルム14の面内方向のリター
デーションRpは、α1の85%よりも大きく、α1の
115%よりも小さな値に設定されている。
ーションをRlc〔nm〕、上記リターデーションRn
に関するパラメータβ1〔nm〕を、以下の式(4)に
示すように、 β1=Rlc−65−1.4×Rtac …(4) とすると、負の1軸性フィルム15の厚み方向のリター
デーションRnは、β1の85%よりも大きく、β1の
115%よりも小さな値に設定されている。
Rnを、上記パラメータα1・β1を基準にして、図5
に示す範囲A1に設定することによって、液晶表示装置
1を斜め方向から見た場合のコントラストを20以上
と、非常に高い値に保つことができる液晶表示装置1を
確実に得ることができる。
1と同一に設定し、上記リターデーションRnを上記β
1と同一に設定すると、斜め方向から見た場合のコント
ラストが最大になるが、特に、図5に示す範囲A2のよ
うに、上記リターデーションRpを上記α1の90%よ
りも大きく、110%よりも小さな値に設定すると共
に、上記リターデーションRnを上記β1の90%より
も大きく、110%よりも小さな値に設定することによ
って、上記コントラストが最大値となるように設定した
液晶表示装置と比較して観察者が相違を目視で区別でき
ない程度に、斜め方向から見た場合のコントラストが十
分に高い液晶表示装置1を確実に得ることができる。
に、図1に示す液晶表示装置1と比較して積層順序を変
更し、正の1軸性フィルム14と液晶セル11との間
に、負の1軸性フィルム15を配置しても同様の効果が
得られる。
ら明らかなように、正の1軸性フィルム15のリターデ
ーションRpは、液晶セル11のセル厚dlc、すなわ
ち、液晶セル11の厚み方向のリターデーションRlc
に依存せず、TACフィルム12b・13bの厚み方向
のリターデーションRtacにのみ依存している。
共に用いる場合であっても、正の1軸性フィルム14お
よびTACフィルム12b・13bの最適値は、変化し
ない。この結果、図1または図6に示す順番で、液晶セ
ル11、偏光板12・13、正の1軸性フィルム14お
よび負の1軸性フィルム15を積層した液晶表示装置1
(1a)では、互いに異なる液晶セル11間で、正の1
軸性フィルム14およびTACフィルム12b・13を
共用できる。なお、この場合であっても、負の1軸性フ
ィルム15は、液晶セル11に応じて選択される。
として、液晶層11cの屈折率異方性Δnが0.08で
あり、厚み(セル厚dlcが、それぞれ、3.0〔μ
m〕、4.0〔μm〕および5.0〔μm〕の液晶セ
ル、すなわち、厚み方向のリターデーションRlc(=
dlc・Δn)が、それぞれ、240〔nm〕、320
〔nm〕および400〔nm〕の液晶セルを用意した。
また、TACフィルム12b・13bとして、厚み方向
のリターデーションRtacが、それぞれ0〔nm〕、
30〔nm〕、50〔nm〕、80〔nm〕のTACフ
ィルムを用意した。さらに、上記各液晶セル11および
TACフィルム12b・13bの組み合わせのそれぞれ
について、斜め方向から見た場合のコントラストが最大
となるRpおよびRnを求めた。この結果、図7に示す
ような実験結果が得られた。
示装置1が実際に使用される場合の視野角が、液晶セル
11の法線からの角度(極角)が0度〜60度であり、
極角が大きくなる程、コントラストが低下することか
ら、図8に示すように、極角が60度の方向からコント
ラストを測定した。また、コントラストを測定する際の
方位(面内での方向)は、コントラストが偏光フィルム
12a・13aの吸収軸AA12・AA13を基準に4
5度の方位で最も低下することから、両吸収軸AA12
・AA13を基準に45度の方位から測定した。
内方向のリターデーションRpが上述のパラメータα1
と同一であり、負の1軸性フィルム15の厚み方向のリ
ターデーションRnが上述のパラメータβ1と同一の場
合に、最大のコントラストの液晶表示装置1が得られる
ことを確認できた。また、上記実験結果を一次式で近似
することによって、上述の式(3)および(4)が算出
できた。
Rnをそれぞれ5%ずつ変化させながらコントラストを
評価することによって、液晶セル11の厚み方向のリタ
ーデーションRlc、および、TACフィルム12b・
13bのリターデーションRtacが、上記値のいずれ
であっても、上記リターデーションRpおよびRnが、
上記パラメータα1およびβ1の85%〜115%であ
れば、上記斜め方向(極角60度)におけるコントラス
トが20を超えることも確認できた。
デーションRlc、および、TACフィルム12b・1
3bのリターデーションRtacが、上記値のいずれで
あっても、上記リターデーションRpおよびRnが、上
記パラメータα1およびβ1の90%〜110%であれ
ば、上記斜め方向(極度60度)から観測者が目視で確
認した場合に、図7に示す値の液晶表示装置1との相違
を認識できないことも確認できた。
に、図1に示す液晶表示装置1と比較して積層順序を変
更し、正の1軸性フィルム14と液晶セル11との間
に、負の1軸性フィルム15を配置した構成について
も、上記リターデーションRlcおよびRtacが、上
記値のいずれであっても、上記斜め視角(極度60度)
において最大コントラストを得るためのリターデーショ
ンRp、Rnが、図1の液晶表示装置1の場合と同じで
あることを確認した。さらに、液晶表示装置1aの場合
でも、液晶表示装置1の場合と同様に、リターデーショ
ンRpおよびRnが上記パラメータα1およびβ1の8
5%〜115%であれば、上記斜め方向(極角60度)
におけるコントラストが20を超え、90%〜110%
であれば、当該斜め方向において最大コントラストの場
合との相違を目視では認識できないことも確認できた。
表示装置1bは、図9に示すように、図1に示す液晶表
示装置1と比較して積層順序が変更されており、正の1
軸性フィルム14と偏光板12との間に負の1軸性フィ
ルム15が配置されている。さらに、本実施形態に係る
液晶表示装置1bでは、斜め方向から見た場合のコント
ラストを20以上と、非常に高い値に保つことができる
ように、正の1軸性フィルム14および負の1軸性フィ
ルム15のリターデーションが以下のように設定されて
いる。
bの厚み方向のリターデーションをRtac〔nm〕、
上記リターデーションRpに関するパラメータα2〔n
m〕を、以下の式(5)に示すように、 α2=35+(Rlc/80−4)2 ×3.5 +(360−Rlc)×Rtac/850 …(5) とすると、正の1軸性フィルム14の面内方向のリター
デーションRpは、α2の85%よりも大きく、α2の
115%よりも小さな値に設定されている。
ーションをRlc〔nm〕、上記リターデーションRn
に関するパラメータβ2〔nm〕を、以下の式(6)に
示すように、 β2=Rlc−1.9×Rtac …(6) とすると、負の1軸性フィルム15の厚み方向のリター
デーションRnは、β2の85%よりも大きく、β2の
115%よりも小さな値に設定されている。
Rnを、上記パラメータα2・β2を基準にして、図1
0に示す範囲A1に設定することによって、液晶表示装
置1bを斜め方向から見た場合のコントラストを20以
上と、非常に高い値に保つことができる液晶表示装置1
bを確実に得ることができる。
2と同一に設定し、上記リターデーションRnを上記β
2と同一に設定すると、斜め方向から見た場合のコント
ラストが最大になるが、特に、図10に示す範囲A2の
ように、上記リターデーションRpを上記α2の90%
よりも大きく、110%よりも小さな値に設定すると共
に、上記リターデーションRnを上記β2の90%より
も大きく、110%よりも小さな値に設定することによ
って、上記コントラストが最大値となるように設定した
液晶表示装置と比較して観察者が相違を目視で区別でき
ない程度に、斜め方向から見た場合のコントラストが十
分に高い液晶表示装置1bを確実に得ることができる。
1および図6に示す構成と異なり、負の1軸性フィルム
15と液晶セル11との間に正の1軸性フィルム14が
配されている。このように、液晶表示装置1bでは、光
学的に正の液晶セル11を通過した楕円偏光の光線が負
の1軸性フィルム15によって概ね補償される前に、正
の1軸性フィルム14を通過する。したがって、図1お
よび図6の構成、すなわち、液晶セル11の与えた位相
差が負の1軸性フィルム15によって概ね補償された後
の光を正の1軸性フィルム14へ入射するため、正の1
軸性フィルム14の面内方向のリターデーションRpの
最適値が液晶セル11の厚み方向のリターデーションR
lcの影響を受けない構成とは異なり、当該液晶表示装
置1bの構成では、正の1軸性フィルム14の面内方向
のリターデーションRpの最適値が、液晶セル11の厚
み方向のリターデーションRlcの影響を受けている。
に、正の1軸性フィルム14の面内方向のリターデーシ
ョンRpの最適値がTACフィルム12b・13bの厚
み方向のリターデーションRtacに応じて増加するか
減少するかは、液晶セル11の厚み方向のリターデーシ
ョンRlcによって変化している。そして、上記液晶セ
ル11のリターデーションRlcが360〔nm〕を境
に、最適な上記リターデーションRpの上記リターデー
ションRtacに対する依存性が逆転している。
ターデーションRlcを360〔nm〕に設定すること
によって、上記リターデーションRtacに拘わらず、
正の1軸性フィルム14の面内方向のリターデーション
Rpを35.9〔nm〕に固定できる。
4〔nm〕から396〔nm〕の範囲であり、上記リタ
ーデーションRpが32.6〔nm〕〜39.9〔n
m〕の範囲の場合、上記リターデーションRtacが一
般的な値、すなわち、30〔nm〕〜80〔nm〕程度
であれば、上記リターデーションRpは、上記α2の8
5%〜115%の範囲におさまる。この結果、上記リタ
ーデーションRnを上記β2の85%〜115%に設定
することによって、液晶表示装置1bを斜め方向から見
た場合のコントラストを20以上と、非常に高い値に保
つことができる。
合は、液晶セル11の厚み方向のリターデーションRl
cを324〔nm〕から396〔nm〕の範囲、かつ、
正の1軸性フィルム14の面内方向のリターデーション
Rpを32.6〔nm〕〜39.9〔nm〕の範囲に設
定することが望ましい。
bの製造バラツキにより上記リターデーションRtac
が変動する場合であっても、面内方向のリターデーショ
ンRpが同じ値の正の1軸性フィルム14を用いて、上
記良好な視野角特性を持った液晶表示装置1bを実現で
きる。この結果、TACフィルム12b・13bに製造
バラツキがある場合でも、正の1軸性フィルム14の種
類を固定でき、生産性を向上できる。
角特性との双方が重視される場合は、上記リターデーシ
ョンRlcを342〔nm〕より大きく、378〔n
m〕より小さな値に設定し、上記リターデーションRp
を33.3〔nm〕より大きく、38.6〔nm〕より
小さな値に設定することが望ましい。この場合は、上記
リターデーションRtacが一般的な値、すなわち、3
0〔nm〕〜80〔nm〕程度であれば、上記リターデ
ーションRpが、上記α2の90%より大きく、110
%より小さな値になる。したがって、リターデーション
Rnを上記β2の90%より大きく、110%より小さ
な値に設定することによって、上記領域A2内の液晶表
示装置1b、すなわち、極めて良好な視野角特性を持っ
た液晶表示装置1bを実現できる。また、この場合も、
TACフィルム12b・13bの製造バラツキにより上
記リターデーションRtacが変動する場合であって
も、正の1軸性フィルム14の種類を固定でき、生産性
を向上できる。
1と同様の液晶セル11とTACフィルム12b・13
bとを用意し、両者の組み合わせのそれぞれについて、
実施例1と同じ斜め方向から見た場合のコントラストが
最大となるRpおよびRnを求めた。これにより、図1
1に示す実験結果が得られた。
性フィルム15と液晶セル11との間に正の1軸性フィ
ルム14を配した積層順序では、正の1軸性フィルム1
4の面内方向のリターデーションRpが上述のパラメー
タα2と同一であり、負の1軸性フィルム15の厚み方
向のリターデーションRnが上述のパラメータβ2と同
一の場合に、最大のコントラストの液晶表示装置1bが
得られることを確認できた。また、上記実験結果から上
述の式(5)および(6)が算出できた。
合、上記で用意したような一般的なTACフィルム12
b・13b(Rtac=30、50、80〔nm〕)で
あれば、正の1軸性フィルム14の面内方向のリターデ
ーションRpの最適値は、35〜49〔nm〕であり、
液晶セル11の厚みが3.0〔μm〕および4.0〔μ
m〕の場合、すなわち、液晶セル11の厚み方向のリタ
ーデーションRlcが240〔nm〕および320〔n
m〕の場合、上記リターデーションRtacの増加に伴
なって増加することが確認できた。また、液晶セル11
の厚みが5.0〔μm〕の場合(上記リターデーション
Rlcが400〔nm〕)の場合は、上記リターデーシ
ョンRpの最適値が上記リターデーションRtacの増
加に伴なって減少することも確認できた。
デーションRlcを360〔nm〕に設定することによ
って、上記リターデーションRtacが変化しても、上
記斜め方向から見た場合のコントラストが最大となる上
記リターデーションRpが殆ど一定であることが確認で
きた。
Rnをそれぞれ5%ずつ変化させながらコントラストを
評価することによって、液晶セル11の厚み方向のリタ
ーデーションRlc、および、TACフィルム12b・
13bのリターデーションRtacが、上記値のいずれ
であっても、上記リターデーションRpおよびRnが、
上記パラメータα2およびβ2の85%〜115%であ
れば、上記斜め方向(極角60度)におけるコントラス
トが20を超えることも確認できた。
デーションRlc、および、TACフィルム12b・1
3bのリターデーションRtacが、上記値のいずれで
あっても、上記リターデーションRpおよびRnが、上
記パラメータα2およびβ2の90%〜110%であれ
ば、上記斜め方向(極度60度)から観測者が目視で確
認した場合に、図11に示す値の液晶表示装置1bとの
相違を認識できないことも確認できた。
Rlcを324〔nm〕〜396〔nm〕に設定し、正
の1軸性フィルム14の面内方向のリターデーションR
pを32.6〔nm〕〜39.9〔nm〕に設定するこ
とによって、上記リターデーションRtacが一般的な
値であれば、液晶表示装置1bを斜め方向から見た場合
のコントラストが20を超えていることを確認できた。
また、上記リターデーションRlcが342〔nm〕よ
り大きく、378〔nm〕より小さな値であり、上記リ
ターデーションRpが33.3〔nm〕より大きく、3
8.6〔nm〕より小さな値であれば、上記斜め方向か
らの観察者が目視で確認した場合に、図11に示す値の
液晶表示装置1bとの相違を認識できないことも確認で
きた。
表示装置1cは、図1に示す液晶表示装置1の構成に類
似しているが、正の1軸性フィルム14および負の1軸
性フィルム15に代えて、図12に示すように、液晶セ
ル11と偏光板12との間に、2軸性フィルム(位相差
フィルム)16が積層されている。
方向の屈折率をnx2およびny2、法線方向の屈折率
をnz2としたとき、nx2>ny2>nz2なる特性
を持った光学異方性フィルムであって、面内方向のリタ
ーデーションRxyおよび厚み方向のリターデーション
Rzは、フィルム厚をd2としたとき、以下の式(7)
および式(8)に、それぞれ示すように、 Rxy=d2・(nx2−ny2) …(7) Rz=d2・[(nx2+ny2)/2−nz2] …(8) で算出される。また、2軸性フィルム16は、その面内
の遅相軸SL16が、液晶セル11から見て同じ側の偏
光板12の吸収軸AA12と直交するように配されてい
る。
している液晶セル11を斜め方向から見た場合に、液晶
セル11によって透過光に与えられる位相差が2軸性フ
ィルム16によって補償されるため、2軸性フィルム1
6のリターデーションが適切に設定されていれば、斜め
方向から見た場合のコントラストを向上できる。
cでは、斜め方向から見た場合のコントラストを20以
上と、非常に高い値に保つことができるように、2軸性
フィルム16のリターデーションが以下のように設定さ
れている。
bの厚み方向のリターデーションをRtac〔nm〕、
上記面内方向のリターデーションRxyに関するパラメ
ータα3〔nm〕を、以下の式(9)に示すように、 α3=85−0.09×Rlc−Rtac/20 …(9) とすると、2軸性フィルム16の面内方向のリターデー
ションRxyは、α3の85%よりも大きく、α3の1
15%よりも小さな値に設定されている。
ーションをRlc〔nm〕、上記リターデーションRz
に関するパラメータβ3〔nm〕を、以下の式(10)に
示すように、 β3=1.05×Rlc−1.9×Rtac …(10) とすると、2軸性フィルム16の厚み方向のリターデー
ションRzは、β3の85%よりも大きく、β3の11
5%よりも小さな値に設定されている。
・Rzを、上記パラメータα3・β3を基準にして、図
13に示す範囲A1に設定することによって、斜め方向
から見た場合のコントラストを20以上と非常に高い値
に保つことができる液晶表示装置1cを確実に得ること
ができる。
α3と同一に設定し、上記リターデーションRzを上記
β3と同一に設定すると、斜め方向から見た場合のコン
トラストが最大になるが、特に、図13に示す範囲A2
のように、上記リターデーションRxyを上記α3の9
0%よりも大きく、110%よりも小さな値に設定する
と共に、上記リターデーションRzを上記β3の90%
よりも大きく、110%よりも小さな値に設定すること
によって、上記コントラストが最大値となるように設定
した液晶表示装置と比較して観察者が相違を目視で区別
できない程度に、斜め方向から見た場合のコントラスト
が十分に高い液晶表示装置1cを確実に得ることができ
る。
うに、図12の2軸性フィルム16を、2軸性フィルム
16aおよび16bの2枚に分割し、両2軸性フィルム
16a・16bを液晶セル11の両側に配してもよい。
なお、この場合は、2軸性フィルム16a・16bが特
許請求の範囲に記載の第1および第2位相差フィルムに
対応する。
方向の遅相軸SL16aが、液晶セル11から見て同じ
側の偏光板12の吸収軸AA12と直交するように配さ
れる。同様に、2軸性フィルム16bの遅相軸SL16
bは、液晶セル11から見て同じ側の偏光板13の吸収
軸AA13と直交するように配される。この場合であっ
ても、各2軸性フィルム16a・16bの面内方向のリ
ターデーションRxyaおよびRxybを、上記2軸性
フィルム16の面内方向のリターデーションRxyの半
分に設定し、各2軸性フィルム16a・16bの厚み方
向のリターデーションRza・Rzbを、上記2軸性フ
ィルム16の厚み方向のリターデーションRzの半分に
設定することによって、同様の効果が得られる。
bの厚み方向のリターデーションをRtac〔nm〕、
上記面内方向のリターデーションRxyaおよびRxy
bに関するパラメータα4〔nm〕を、以下の式(11)
に示すように、 α4=42.5−0.045×Rlc−Rtac/40 …(11) とすると、2軸性フィルム16a・16bの面内方向の
リターデーションRxya・Rxybは、それぞれ、α
4の85%よりも大きく、α4の115%よりも小さな
値に設定されている。
ーションをRlc〔nm〕、上記リターデーションRz
a・Rzbに関するパラメータβ4〔nm〕を、以下の
式(12)に示すように、 β4=0.525×Rlc−0.95×Rtac …(12) とすると、2軸性フィルム16a・16bの厚み方向の
リターデーションRzaRzbは、それぞれ、β4の8
5%よりも大きく、β4の115%よりも小さな値に設
定されている。
斜め方向から見た場合のコントラストを20以上と非常
に高い値に保つことができる液晶表示装置1dを確実に
得ることができる。
ターデーションRxya・Rxybを、それぞれ上記α
4と同一に設定し、上記リターデーションRza・Rz
bを、それぞれ上記β4と同一に設定すると、斜め方向
から見た場合のコントラストが最大になるが、特に、上
記リターデーションRxya・Rxybを、それぞれ上
記α4の90%よりも大きく、110%よりも小さな値
に設定すると共に、上記リターデーションRza・Rz
bを、それぞれ上記β4の90%よりも大きく、110
%よりも小さな値に設定することによって、上記コント
ラストが最大値となるように設定した液晶表示装置と比
較して観察者が相違を目視で区別できない程度に、斜め
方向から見た場合のコントラストが十分に高い液晶表示
装置1dを確実に得ることができる。
1と同様の液晶セル11とTACフィルム12b・13
bとを用意し、両者の組み合わせのそれぞれについて、
実施例1と同じ斜め方向から見た場合のコントラストが
最大となるRxyおよびRzを求めた。これにより、図
15に示す実験結果が得られた。
板12・13の一方(図の場合は、偏光板12)との間
に2軸性フィルム16を配した積層順序では、2軸性フ
ィルム16の面内方向のリターデーションRxyが上述
のパラメータα3と同一であり、2軸性フィルム16の
厚み方向のリターデーションRzが上述のパラメータβ
3と同一の場合に、最大のコントラストの液晶表示装置
1cが得られることを確認できた。また、上記実験結果
を一次式で近似することによって、上述の式(9)およ
び(10)が算出できた。
合、上記で用意したような一般的なTACフィルム12
b・13b(Rtac=30、50、80〔nm〕)で
あれば、面内方向のリターデーションRxyの最適値
は、45〜65〔nm〕であり、リターデーションRt
acは、厚み方向のリターデーションであるにも拘わら
ず、2軸性フィルム16の面内方向のリターデーション
Rxyに影響を及ぼしており、TACフィルム12b・
13bの影響を単純には取り扱うことができないことも
確認できた。
びRzをそれぞれ5%ずつ変化させながらコントラスト
を評価することによって、液晶セル11の厚み方向のリ
ターデーションRlc、および、TACフィルム12b
・13bのリターデーションRtacが、上記値のいず
れであっても、上記リターデーションRxyおよびRz
が、上記パラメータα3およびβ3の85%〜115%
であれば、上記斜め方向(極角60度)におけるコント
ラストが20を超えることも確認できた。
デーションRlc、および、TACフィルム12b・1
3bのリターデーションRtacが、上記値のいずれで
あっても、上記リターデーションRxyおよびRzが、
上記パラメータα3およびβ3の90%〜110%であ
れば、上記斜め方向(極度60度)から観測者が目視で
確認した場合に、図15に示す値の液晶表示装置1cと
の相違を認識できないことも確認できた。
うに、2軸性フィルム16を2枚に分割した構成につい
ても、上記リターデーションRlcおよびRtacが、
上記値のいずれであっても、上記斜め視角(極度60
度)において最大コントラストを得るためのリターデー
ションRxya・Rxyb、Rza・Rzbが、図12
の液晶表示装置1cの値の半分であることを確認した。
さらに、液晶表示装置1dの場合でも、液晶表示装置1
cの場合と同様に、リターデーションRxya・Rxy
b並びにRza・Rzbが、それぞれ上記パラメータα
4並びにβ4の85%〜115%であれば、上記斜め方
向(極角60度)におけるコントラストが20を超え、
90%〜110%であれば、当該斜め方向において最大
コントラストの場合との相違を目視では認識できないこ
とも確認できた。
は、液晶セル11を図2ないし図4のように構成して、
画素における液晶分子の配向方向を4つに分割する場合
について説明したが、これに限るものではない。例え
ば、図16および図17に示す構造など、他の構造によ
って配向方向を4分割しても同様の効果が得られる。
を用いた液晶セルでは、図4に示す突起列23a・23
bが省略されており、画素電極21aに四角錐状の突起
24が設けられている。なお、当該突起24も、上記突
起列23aと同様に、画素電極21a上に、感光性樹脂
を塗布し、フォトリソグラフィー工程で加工することに
よって形成できる。
分子が各斜面に垂直になるように配向する。加えて、電
圧印加時において、突起24の部分の電界は、突起24
の斜面に平行になる方向に傾く。これらの結果、電圧印
加時において、液晶分子の配向角度の面内成分は、最も
近い斜面の法線方向の面内成分(方向P1、P2、P3
またはP4)と等しくなる。したがって、画素領域は、
傾斜時の配向方向が互いに異なる、4つのドメインD1
〜D4に分割される。この結果、図2ないし図4の構造
の液晶セル11と同様の効果が得られる。
液晶テレビを形成する場合、各画素のサイズは、1mm
四方程度と大きくなり、画素電極21aに1つずつ突起
24を設けただけでは、配向規制力が弱まり、配向が不
安定になる虞れがある。したがって、この場合のよう
に、配向規制力が不足する場合には、各画素電極21a
上に複数の突起24を設ける方が望ましい。
向基板11bの対向電極21b上にY字状のスリットを
上下方向(面内で、略方形状の画素電極21aのいずれ
かの辺に平行な方向)に対称に連結してなる配向制御窓
25を設けても、マルチドメイン配向を実現できる。
ち、配向制御窓25の直下の領域では、電圧を印加して
も、液晶分子を傾斜させる程の電界がかからず、液晶分
子が垂直に配向する。一方、対向基板11bの表面のう
ち、配向制御窓25の周囲の領域では、対向基板11b
に近づくに従って、配向制御窓25を避けて広がるよう
な電界が発生する。ここで、液晶分子は、長軸が電界に
垂直な方向に傾き、液晶分子の配向方向の面内成分は、
図中、矢印で示すように、配向制御窓25の各辺に略垂
直になる。したがって、この構成であっても、画素にお
ける液晶分子の配向方向を4つに分割でき、図2ないし
図4の構造の液晶セル11と同様の効果が得られる。
合について説明したが、図18および図19に示すよう
に、放射状配向の液晶セル11を用いても同様の効果が
得られる。
6に示す突起24に代えて、略半球状の突起26が設け
られている。この場合も、突起26の近傍では、液晶分
子は、突起26の表面に垂直になるように配向する。加
えて、電圧印加時において、突起26の部分の電界は、
突起26の表面に平行になる方向に傾く。これらの結
果、電圧印加時に液晶分子が傾斜する際、液晶分子は、
面内方向で突起26を中心にした放射状に傾きやすくな
り、液晶セル11の各液晶分子は、放射状に傾斜配向で
きる。なお、上記突起26も、上記突起24と同様の工
程で形成できる。また、上記突起24と同様に、配向規
制力が不足する場合には、各画素電極21a上に複数の
突起26を設ける方が望ましい。
す突起24に代えて、画素電極21aに円形のスリット
27が形成されている。これにより、電圧を印加した
際、画素電極21aの表面のうち、スリット27の直上
の領域では、液晶分子を傾斜させる程の電界がかからな
い。したがって、この領域では、電圧印加時でも液晶分
子は垂直に配向する。一方、画素電極21aの表面のう
ち、スリット27近傍の領域では、電界は、スリット2
7へ厚み方向で近づくに従って、スリット27を避ける
ように傾斜して広がる。ここで、液晶分子は、長軸が垂
直な方向に傾き、液晶の連続性によって、スリット27
から離れた液晶分子も同様の方向に配向する。したがっ
て、画素電極21aに電圧を印加した場合、各液晶分子
は、配向方向の面内成分が、図中、矢印で示すように、
スリット27を中心に放射状に広がるように配向、すな
わち、スリット27の中心を軸として軸対称に配向でき
る。ここで、上記電界の傾斜は、印加電圧によって変化
するため、液晶分子の配向方向の基板法線方向成分(傾
斜角度)は、印加電圧によって制御できる。なお、印加
電圧が増加すると、基板法線方向に対する傾斜角が大き
くなり、各液晶分子は、表示画面に略平行で、しかも、
面内では放射状に配向する。また、上記突起26と同様
に、配向規制力が不足する場合には、各画素電極21a
上に複数のスリット27を設ける方が望ましい。
子の配向方向が分割される場合について説明したが、配
向分割しない液晶セル(モノドメインの液晶セル)であ
っても、略同様の効果が得られる。
bには、突起列23aなどが設けられず、それぞれ平坦
に形成されている。さらに、モノドメイン配向の液晶セ
ルの場合、マルチドメイン配向や放射状傾斜配向の液晶
セルとは異なり、製造工程にラビング工程が設けられて
おり、液晶層11cの液晶分子のラビング方向が、両基
板11a・11bで反平行となるように設定される。ま
た、上記ラビング方向と、偏光板12・13の吸収軸A
A12・AA13とが45度の角度になるように、液晶
セル11や偏光板12・13が配される。この場合であ
っても、電圧無印加時には、画素の液晶分子が、図2の
場合と同様に、基板法線方向(垂直)に配向している。
したがって、上記各実施形態と同様の偏光板12・1
3、および、位相差板(14〜16、16a・16b)
を用いることにより、同様の効果が得られる。
示す液晶表示装置1〜1cは、液晶セル11から一方の
偏光板12までに配される部材の光学的特性と、液晶セ
ル11から他方の偏光板13までに配される部材の光学
的特性とが一致しないので、液晶セル11を左の方位ま
たは右の方位から見たときのコントラストと、液晶セル
11を上の方位または下の方位から見たときのコントラ
ストとが、互いに異なる虞れがある。したがって、これ
らの液晶表示装置1〜1cにおいて、上下左右の視角特
性のバランスを取ることが要求される場合は、4分割配
向や放射状配向など、各画素の液晶分子の配向方向が4
方向以上に分割される液晶セルを用いる方が望ましい。
1cが負の誘電異方性を有する場合を例にして説明した
が、これに限るものではない。正の誘電異方性を有する
場合であっても、図2と同様に、黒表示時に液晶分子が
液晶セル11の基板に対して垂直に配向する液晶セルで
あれば、同様の効果が得られる。
witching)モードで用いる櫛歯電極構造のように、基板
平行方向に電界を発生させる電極を用いることによっ
て、液晶層11cに基板平行方向に電界を印加する。こ
の場合であっても、電圧無印加時(無電界時)には、画
素の液晶分子は、図2と同様に、基板に対して垂直方向
に配向する。したがって、上記各実施形態と同様の偏光
板12・13、および、位相差板(14〜16、16a
・16b)を用いることで、同様の効果が得られる。
うに、両偏光板の一方および液晶セルの間に配され、正
の1軸異方性を有する第1位相差フィルムの面内方向の
リターデーションをRp〔nm〕、上記両偏光板の他方
および上記液晶セルの間に配され、負の1軸異方性を有
する第2位相差フィルムの厚み方向のリターデーション
をRn〔nm〕、上記偏光板の基材フィルムの厚み方向
のリターデーションをRtac〔nm〕、液晶の厚み方
向のリターデーションをRlc〔nm〕とし、上記Rp
に関するパラメータα〔nm〕を、α=135−0.7
×Rtac、上記Rnに関するパラメータβ〔nm〕
を、β=Rlc−65−1.4×Rtacとするとき、
上記リターデーションRpは、上記αの90%よりも大
きく、かつ、110%よりも小さく設定されていると共
に、上記リターデーションRnは、上記βの90%より
も大きく、かつ、110%よりも小さく設定されている
構成である。
相差フィルムを、上記液晶から見て第1位相差フィルム
とは反対側に配する代わりに、当該第2位相差フィルム
を、上記第1位相差フィルムと同じ側、かつ、第1位相
差フィルムと偏光板との間に配置されている構成であ
る。
相差フィルムのリターデーションが上述の範囲に設定さ
れているので、基材フィルムの厚み方向のリターデーシ
ョンを、上記第1および第2位相差フィルムの厚み方向
のリターデーションと同等に扱う場合よりも、斜め方向
から見た場合のコントラストを向上させることができる
と共に、視野角を拡大できるという効果を奏する。
向のリターデーションRpの範囲が液晶の厚み方向のリ
ターデーションRlcに依存していないので、厚み方向
のリターデーションRlcが互いに異なる液晶間で、基
材フィルムおよび第1位相差フィルムを共用でき、生産
性を向上できるという効果を併せて奏する。
に、上記第2位相差フィルムを、上記第1位相差フィル
ムと同じ側、かつ、第1位相差フィルムと偏光板との間
に配置する代わりに、第1位相差フィルムと液晶との間
に配置し、さらに、上述のリターデーションRpおよび
Rnの範囲に代えて、上記Rpに関するパラメータα
〔nm〕を、α=35+(Rlc/80−4)2 ×3.
5+(360−Rlc)×Rtac/850、上記Rn
に関するパラメータβ〔nm〕を、β=Rlc−1.9
×Rtacとするとき、上記リターデーションRpは、
上記αの90%よりも大きく、かつ、110%よりも小
さく設定されていると共に、上記リターデーションRn
は、上記βの90%よりも大きく、かつ、110%より
も小さく設定されている構成である。
フィルムのリターデーションが上述の範囲に設定されて
いるので、基材フィルムの厚み方向のリターデーション
を、上記第1および第2位相差フィルムの厚み方向のリ
ターデーションと同等に扱う場合よりも、上記コントラ
ストを向上させることができると共に、視野角を拡大で
きるという効果を奏する。
に、上記構成に加えて、上記液晶の厚み方向のリターデ
ーションRlcは、342〔nm〕より大きく、かつ、
378〔nm〕より小さい値に設定され、上記第1位相
差フィルムの面内方向のリターデーションRpが、3
3.3〔nm〕より大きく、かつ、38.6〔nm〕よ
り小さい値に設定されている構成である。
cおよびRpが上記範囲に設定されているので、基材フ
ィルムに製造バラツキが発生して、基材フィルムの厚み
方向のリターデーションが変化しても、上記リターデー
ションRpを上記αの90%より大きく、110%より
小さい値に設定できる。この結果、基材フィルムの厚み
方向のリターデーションにバラツキが発生する場合であ
っても、同じ上記第1位相差フィルムを用いることがで
き、生産性を向上できるという効果を奏する。
に、上記各構成に加えて、上記リターデーションRpが
上記αに設定され、上記リターデーションRnが上記β
に設定されている構成である。これにより、斜め方向か
ら見た場合のコントラストが特に大きい液晶表示装置を
得ることができるという効果を奏する。
に、両偏光板の一方および液晶セルの間に配され、2軸
異方性を有する位相差フィルムの面内方向のリターデー
ションをRxy〔nm〕、厚み方向のリターデーション
をRz〔nm〕、上記偏光板の基材フィルムの厚み方向
のリターデーションをRtac〔nm〕、液晶の厚み方
向のリターデーションをRlc〔nm〕とし、上記Rx
yに関するパラメータα〔nm〕を、α=85−0.0
9×Rlc−Rtac/20、上記Rzに関するパラメ
ータβ〔nm〕を、β=1.05×Rlc−1.9×R
tacとするとき、上記リターデーションRxyは、上
記αの90%よりも大きく、かつ、110%よりも小さ
く設定されていると共に、上記リターデーションRz
は、上記βの90%よりも大きく、かつ、110%より
も小さく設定されている構成である。
のように、液晶セルの両側に配され、2軸異方性を有す
る第1および第2位相差フィルムの面内方向のリターデ
ーションをRxy〔nm〕、厚み方向のリターデーショ
ンをRz〔nm〕、上記Rxyに関するパラメータα
〔nm〕を、α=42.5−0.045×Rlc−Rt
ac/40、上記Rzに関するパラメータβ〔nm〕
を、β=0.525×Rlc−0.95×Rtacとす
るとき、上記第1および第2位相差フィルムのリターデ
ーションRxyは、上記αの90%よりも大きく、か
つ、110%よりも小さく設定されていると共に、上記
第1および第2位相差フィルムのリターデーションRz
は、上記βの90%よりも大きく、かつ、110%より
も小さく設定されている構成である。
ーデーションRxy、Ryが上述のように設定されてい
るので、基材フィルムの厚み方向のリターデーション
を、位相差フィルム、あるいは、上記第1および第2位
相差フィルムの厚み方向のリターデーションと同等に扱
う場合よりも、上記コントラストを向上させることがで
きると共に、視野角を拡大できるという効果を奏する。
に、上記リターデーションRxyが上記αに設定され、
上記リターデーションRzが上記βに設定されている構
成である。これにより、斜め方向から見た場合のコント
ラストが特に大きい液晶表示装置を得ることができると
いう効果を奏する。
に、上記各位相差フィルムが2軸異方性を有するか否か
に拘わらず、上記液晶は、負の誘電異方性を有している
構成である。
向の電界を印加することによって、基板の法線方向に配
向した液晶分子を電界強度に応じて傾斜させることがで
き、正の誘電異方性を有している場合よりも、電極の構
造を簡略化できるという効果を奏する。
装置の要部構成を示す模式図である。
ものであり、電圧無印加状態を示す模式図である。
ものであり、電圧印加状態を示す模式図である。
電極近傍を示す平面図である。
ルムの面内方向のリターデーションおよび負の1軸性フ
ィルムの厚み方向のリターデーションの好適な範囲を示
すものであり、各リターデーションを、それぞれに関す
るパラメータに対する相対値で示した図面である。
液晶表示装置の要部構成を示す模式図である。
偏光板との組み合わせについて、上記各リターデーショ
ンの最適値の実験結果を示す図面である。
法を示す図面である。
表示装置の要部構成を示す模式図である。
ィルムの面内方向のリターデーションおよび負の1軸性
フィルムの厚み方向のリターデーションの好適な範囲を
示すものであり、各リターデーションを、それぞれに関
するパラメータに対する相対値で示した図面である。
セルと偏光板との組み合わせについて、上記各リターデ
ーションの最適値の実験結果を示す図面である。
り、液晶表示装置の要部構成を示す模式図である。
ムの面内方向のリターデーションおよび厚み方向のリタ
ーデーションの好適な範囲を示すものであり、各リター
デーションを、それぞれに関するパラメータに対する相
対値で示した図面である。
り、液晶表示装置の要部構成を示す模式図である。
と偏光板との組み合わせについて、上記各リターデーシ
ョンの最適値の実験結果を示す図面である。
であり、液晶セルの画素電極を示す斜視図である。
すものであり、液晶セルの画素電極近傍を示す平面図で
ある。
であり、液晶セルの画素電極を示す斜視図である。
ものであり、液晶セルの画素電極および対向電極を示す
斜視図である。
要部構成を示す模式図である。
置の要部構成を示す模式図である。
材フィルム) 14 正の1軸性フィルム(第1位相差フィルム) 15 負の1軸性フィルム(第2位相差フィルム) 16 2軸性フィルム(位相差フィルム) 16a・16b 2軸性フィルム(第1および第2位相
差フィルム)
Claims (9)
- 【請求項1】液晶を挟持すると共に当該液晶の液晶分子
を表面に概ね垂直に配向させる2枚の基板が設けられた
液晶セルと、当該液晶セルの両側に配され、それぞれの
吸収軸が互いに直交するように配された2枚の偏光板
と、上記両偏光板の一方および液晶セルの間に配され、
正の1軸異方性を有する第1位相差フィルムと、上記両
偏光板の他方および上記液晶セルの間に配され、負の1
軸異方性を有する第2位相差フィルムとを備え、 上記両偏光板には、光軸が上記基板に概ね垂直になるよ
うに配置され、負の1軸異方性を有する基材フィルムが
設けられ、上記第1位相差フィルムの遅相軸は、上記液
晶から見て同じ側の上記偏光板の吸収軸と直交するよう
に配され、上記第2位相差フィルムの光軸が上記基板に
概ね垂直になるように配されている液晶表示装置におい
て、 上記第1位相差フィルムの面内方向のリターデーション
をRp〔nm〕、上記第2位相差フィルムの厚み方向の
リターデーションをRn〔nm〕、上記基材フィルムの
厚み方向のリターデーションをRtac〔nm〕、上記
液晶の厚み方向のリターデーションをRlc〔nm〕と
し、 上記Rpに関するパラメータα〔nm〕を、 α=135−0.7×Rtac、 上記Rnに関するパラメータβ〔nm〕を、 β=Rlc−65−1.4×Rtac とするとき、 上記リターデーションRpは、上記αの90%よりも大
きく、かつ、110%よりも小さく設定されていると共
に、上記リターデーションRnは、上記βの90%より
も大きく、かつ、110%よりも小さく設定されている
ことを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項2】液晶を挟持すると共に当該液晶の液晶分子
を表面に概ね垂直に配向させる2枚の基板が設けられた
液晶セルと、当該液晶セルの両側に配され、それぞれの
吸収軸が互いに直交するように配された2枚の偏光板
と、上記両偏光板の一方および上記液晶セルの間に配さ
れ、正の1軸異方性を有する第1位相差フィルムと、 上記第1位相差フィルムおよび上記液晶セルの間に配さ
れ、負の1軸異方性を有する第2位相差フィルムとを備
え、 上記両偏光板には、光軸が上記基板に概ね垂直になるよ
うに配置され、負の1軸異方性を有する基材フィルムが
設けられ、上記第1位相差フィルムの遅相軸は、上記液
晶から見て同じ側の上記偏光板の吸収軸と直交するよう
に配され、上記第2位相差フィルムの光軸が上記基板に
概ね垂直になるように配されている液晶表示装置におい
て、 上記第1位相差フィルムの面内方向のリターデーション
をRp〔nm〕、上記第2位相差フィルムの厚み方向の
リターデーションをRn〔nm〕、上記基材フィルムの
厚み方向のリターデーションをRtac〔nm〕、上記
液晶の厚み方向のリターデーションをRlc〔nm〕と
し、 上記Rpに関するパラメータα〔nm〕を、 α=135−0.7×Rtac 上記Rnに関するパラメータβ〔nm〕を、 β=Rlc−65−1.4×Rtac とするとき、 上記リターデーションRpは、上記αの90%よりも大
きく、かつ、110%よりも小さく設定されていると共
に、上記リターデーションRnは、上記βの90%より
も大きく、かつ、110%よりも小さく設定されている
ことを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項3】液晶を挟持すると共に当該液晶の液晶分子
を表面に概ね垂直に配向させる2枚の基板が設けられた
液晶セルと、当該液晶セルの両側に配され、それぞれの
吸収軸が互いに直交するように配された2枚の偏光板
と、上記両偏光板の一方および上記液晶セルの間に配さ
れ、正の1軸異方性を有する第1位相差フィルムと、当
該偏光板および第1位相差フィルムの間に配され、負の
1軸異方性を有する第2位相差フィルムとを備え、 上記両偏光板には、光軸が上記基板に概ね垂直になるよ
うに配置され、負の1軸異方性を有する基材フィルムが
設けられ、上記第1位相差フィルムの遅相軸は、上記液
晶から見て同じ側の上記偏光板の吸収軸と直交するよう
に配され、上記第2位相差フィルムの光軸が上記基板に
概ね垂直になるように配されている液晶表示装置におい
て、 上記第1位相差フィルムの面内方向のリターデーション
をRp〔nm〕、上記第2位相差フィルムの厚み方向の
リターデーションをRn〔nm〕、上記基材フィルムの
厚み方向のリターデーションをRtac〔nm〕、上記
液晶の厚み方向のリターデーションをRlc〔nm〕と
し、 上記Rpに関するパラメータα〔nm〕を、 α=35+(Rlc/80−4)2 ×3.5+(360
−Rlc)×Rtac/850 上記Rnに関するパラメータβ〔nm〕を、 β=Rlc−1.9×Rtac とするとき、上記リターデーションRpは、上記αの9
0%よりも大きく、かつ、110%よりも小さく設定さ
れていると共に、上記リターデーションRnは、上記β
の90%よりも大きく、かつ、110%よりも小さく設
定されていることを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項4】上記液晶の厚み方向のリターデーションR
lcは、342〔nm〕より大きく、かつ、378〔n
m〕より小さい値に設定され、上記第1位相差フィルム
の面内方向のリターデーションRpが、33.3〔n
m〕より大きく、かつ、38.6〔nm〕より小さい値
に設定されていることを特徴とする請求項3記載の液晶
表示装置。 - 【請求項5】上記リターデーションRpが上記αに設定
され、上記リターデーションRnが上記βに設定されて
いることを特徴とする請求項1、2、3または4記載の
液晶表示装置。 - 【請求項6】液晶を挟持すると共に当該液晶の液晶分子
を表面に概ね垂直に配向させる2枚の基板が設けられた
液晶セルと、当該液晶セルの両側に配され、それぞれの
吸収軸が互いに直交するように配された2枚の偏光板
と、上記両偏光板の一方および上記液晶セルの間に配さ
れ、2軸異方性を有する位相差フィルムとを備え、 上記両偏光板には、光軸が上記基板に概ね垂直になるよ
うに配置され、負の1軸異方性を有する基材フィルムが
設けられ、上記位相差フィルムの面内の遅相軸は、上記
液晶から見て同じ側の上記偏光板の吸収軸と直交するよ
うに配されている液晶表示装置において、 上記位相差フィルムの面内方向のリターデーションをR
xy〔nm〕、上記位相差フィルムの厚み方向のリター
デーションをRz〔nm〕、上記基材フィルムの厚み方
向のリターデーションをRtac〔nm〕、上記液晶の
厚み方向のリターデーションをRlc〔nm〕とし、 上記Rxyに関するパラメータα〔nm〕を、 α=85−0.09×Rlc−Rtac/20 上記Rzに関するパラメータβ〔nm〕を、 β=1.05×Rlc−1.9×Rtac とするとき、 上記リターデーションRxyは、上記αの90%よりも
大きく、かつ、110%よりも小さく設定されていると
共に、上記リターデーションRzは、上記βの90%よ
りも大きく、かつ、110%よりも小さく設定されてい
ることを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項7】液晶を挟持すると共に当該液晶の液晶分子
を表面に概ね垂直に配向させる2枚の基板が設けられた
液晶セルと、当該液晶セルの両側に配され、それぞれの
吸収軸が互いに直交するように配された2枚の偏光板
と、上記両偏光板の一方および上記液晶セルの間に配さ
れ、2軸異方性を有する第1位相差フィルムと、上記両
偏光板の他方および上記液晶セルの間に配され、2軸異
方性を有する第2位相差フィルムとを備え、 上記両偏光板には、光軸が上記基板に概ね垂直になるよ
うに配置され、負の1軸異方性を有する基材フィルムが
設けられ、上記第1および第2位相差フィルムの面内の
遅相軸は、上記液晶から見て同じ側の上記偏光板の吸収
軸と直交するように配されている液晶表示装置におい
て、 上記各位相差フィルムの面内方向のリターデーションを
Rxy〔nm〕、上記各位相差フィルムの厚み方向のリ
ターデーションをRz〔nm〕、上記基材フィルムの厚
み方向のリターデーションをRtac〔nm〕、上記液
晶の厚み方向のリターデーションをRlc〔nm〕と
し、 上記Rxyに関するパラメータα〔nm〕を、 α=42.5−0.045×Rlc−Rtac/40 上記Rzに関するパラメータβ〔nm〕を、 β=0.525×Rlc−0.95×Rtac とするとき、 上記第1および第2位相差フィルムのリターデーション
Rxyは、上記αの90%よりも大きく、かつ、110
%よりも小さく設定されていると共に、上記第1および
第2位相差フィルムのリターデーションRzは、上記β
の90%よりも大きく、かつ、110%よりも小さく設
定されていることを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項8】上記リターデーションRxyが上記αに設
定され、上記リターデーションRzが上記βに設定され
ていることを特徴とする請求項6または7記載の液晶表
示装置。 - 【請求項9】上記液晶は、負の誘電異方性を有している
ことを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6、7ま
たは8記載の液晶表示装置。
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