JP5122290B2

JP5122290B2 - 単純化された構造を有する面上スイッチング液晶表示装置

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Publication number: JP5122290B2
Application number: JP2007536629A
Authority: JP
Inventors: ジュン−ウォン・チャン; ビョン−クン・ジョン; ス−ジン・ジャン
Original assignee: LG Chem Ltd
Current assignee: LG Chem Ltd
Priority date: 2005-07-29
Filing date: 2006-07-28
Publication date: 2013-01-16
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Description

本発明は、液晶表示装置に関するものであって、さらに具体的には、正の誘電率異方性を有する液晶（Δε＞０）で埋められた面上スイッチング液晶表示装置（ｉｎ−ｐｌａｎｅｓｗｉｔｃｈｉｎｇｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌｄｉｓｐｌａｙ；以下“ＩＰＳ−ＬＣＤ”と略称）に関する。

ＬＣＤは、電極対を含む能動マトリックス駆動電極のモードに応じてＩｎ−ＰｌａｎｅＳｗｉｔｃｈｉｎｇ（ＩＰＳ）またはＳｕｐｅｒＩｎ−ＰｌａｎｅＳｗｉｔｃｈｉｎｇ（ＳｕｐｅｒＩＰＳ）またはＦｒｉｎｇｅＦｉｅｌｄＳｗｉｔｃｈｉｎｇ（ＦＦＳ）に区別される。本発明においてＩＰＳ−ＬＣＤとするとＳｕｐｅｒＩＰＳ、ＦＦＳ、ＩＰＳを全て含む概念である。

図１を参照すると、ＩＰＳ−ＬＣＤ３の基本構造が図示されている。ＩＰＳ−ＬＣＤ３は、第１偏光板１と第２偏光板２、そして液晶セル３からなり、第１偏光板の吸収軸４と第２偏光板の吸収軸５が相互直交状態で配列され、第１偏光板の吸収軸４とＩＰＳ−Ｐａｎｅｌの中の液晶の光軸６が相互平行に配列されている。

ところが、上記偏光板に含まれた偏光フィルムは非常に薄い延伸フィルムであるため、物理的、機械的外力に非常に弱く、従って上記偏光フィルムを保護するため上記偏光板１、２の内側（液晶側）には必ず保護フィルムが介在されることになる。

また、上記偏光板の偏光現象を補完して視認性を向上させ、画面の鮮明度を高めるため、様々な種類の位相差フィルムを使用している。即ち、光漏れ現象の防止やコントラスト比率の向上のために様々な種類の位相差フィルムまたは光学補償フィルムを使用することが一般である。

従って、上記偏光板には偏光フィルム、上記偏光フィルムを保護するための保護フィルム、上記偏光板の光学特性を向上させるための位相差フィルムなど様々なフィルム層が含まれており、上記のように様々なフィルム層は偏光板の厚みを向上させる原因とされていた。

このような厚い偏光板は、徐々に薄型化されるＩＰＳ−ＬＣＤに関する技術開発の流れに逆行するものであって、上記の厚い偏光板の改善が持続的に要求されてきた。

上記要求を充足するために、幾つかの技術が提案され、上記偏光板の保護フィルム層を除去して上記位相差フィルムが偏光板の保護フィルムの機能まで行うようにする技術がその一つである。

しかし、上記位相差フィルムが偏光板の保護フィルムの機能まで行うようにして上記偏光板の保護フィルム層を除去する場合には、ＩＰＳ−ＬＣＤ装置のコントラスト比率が低下する恐れがある。即ち、コントラスト比率というのは、最も明るい部分と最も暗い部分との輝度の比率を示したもので、上記最も明るい部分と最も暗い部分との明るさの差が大きいほどコントラスト比率は増加し、従ってコントラスト比率を確保するためには、暗い部分から光が漏れる光漏れ現象を防ぐべきである。ところが、偏光フィルム及び位相差フィルム間の位相差の制御が適していないと、見る角度によって光が漏れる現象の発生がひどく、コントラスト比率を確保するのが困難となり得る。

従って、位相差フィルムと偏光板との位相差の制御が適切に成された偏光板を含む面上スイッチング液晶表示装置を提供する必要がある。

特に、ＩＰＳ−ＬＣＤは、傾斜角７５°においてコントラスト特性が最も悪く、７５°傾斜角でコントラスト特性が向上されると、全ての視野角でコントラスト特性が向上されるということになり、上記７５°傾斜角でのコントラスト特性を向上させたことを意味するため、これを充分な値以上に確保する必要がある。

その基準として第１偏光板と第２偏光板の内側に保護フィルムを全て具備した場合が挙げられるが、この場合のコントラスト比は１０：１〜４５：１で、従って、このコントラスト比と類似な値を有しつつも構造が単純化されたＬＣＤを開発することが好ましい。

本願発明は、上記の問題点を踏まえて行われたものであって、偏光板の内側に位置する保護フィルムを一層省いた場合にも、位相差フィルムの配置順番に応じて光軸方向と位相差値を調節することにより、上下の保護フィルムを全て具備した場合とコントラスト比などにおいて類似な結果を得ることができ、薄型に製造可能な、面上スイッチング液晶表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本願発明の一特徴によると、第１偏光板、第２偏光板、第１及び第２偏光板の間に配置され正の誘電率異方性（Ｄε＞０）を有する液晶で埋められ水平配向された液晶セル、及び第１偏光板と液晶セルとの間に配置される第１保護フィルムを含み、第１偏光板と第２偏光板の吸収軸が相互垂直で配置されており、液晶セルの中の液晶の光軸が第１偏光板の吸収軸と平行した面上スイッチング液晶表示装置において、第２偏光板と液晶セルとの間に、二軸性フィルムに一軸性Ｃフィルムをコーティングした第２位相差フィルムを具備し、液晶セルと第２偏光板との間の第２保護フィルムとして使用することを特徴とする面上スイッチング液晶表示装置が提供される。

このように構成することにより、第２位相差フィルムが広い視野角の特性を有するようにする元の位相差フィルムの役割をすると同時に、偏光板保護フィルムの役割もすることが出来る。即ち、一つの保護フィルムを省くことができ、薄型に製造でき、構造が簡単になり、コストが低減される効果を奏する。

液晶セルと第１保護フィルムとの間には、一軸性Ａフィルムからなる第１位相差フィルムをさらに具備しても良い。

ここで、５５０ｎｍ波長での各フィルムの位相差値は、一軸性Ａフィルムからなる第１位相差フィルムの面上位相差値（Ｒｉｎ）が３０ｎｍ〜４５０ｎｍで、第２位相差フィルムのうち、二軸性フィルムの面上位相差値（Ｒｉｎ）が５０ｎｍ〜１５０ｎｍ、厚み方向の位相差値（Ｒｔｈ）が−５０ｎｍ〜−１５０ｎｍで、一軸性Ｃフィルムの厚み方向の位相差値（Ｒｔｈ）が５０ｎｍ〜１７０ｎｍであることが好ましい。

本願発明の他の特徴によると、第１偏光板、第２偏光板、第１及び第２偏光板の間に配置され正の誘電率異方性（Ｄε＞０）を有する液晶で埋められた水平配向された液晶セル、及び第１偏光板と液晶セルとの間に配置される第１保護フィルムを含み、第１偏光板と第２偏光板の吸収軸が相互垂直で配置されており、液晶セルの中の液晶の光軸が第１偏光板の吸収軸と平行した面上スイッチング液晶表示装置において、第２偏光板と液晶セルとの間に、一軸性Ａフィルムに一軸性Ｃフィルムをコーティングした第２位相差フィルムを具備し、第２偏光板と液晶セルとの間の第２保護フィルムとして使用し、液晶セルと第１保護フィルムとの間に一軸性Ａフィルムからなる第１位相差フィルムを具備することを特徴とする面上スイッチング液晶表示装置が提供される。

ここで、５５０ｎｍ波長での各フィルムの位相差値は、一軸性Ａフィルムからなる第１位相差フィルムの面上位相差値（Ｒｉｎ）が３０ｎｍ〜４５０ｎｍで、第２位相差フィルムのうち、一軸性Ａフィルムの面上位相差値（Ｒｉｎ）が８０ｎｍ〜１５０ｎｍで、一軸性Ｃフィルムの厚み方向の位相差値（Ｒｔｈ）が５０ｎｍ〜１７０ｎｍであることが好ましい。

上記の面上スイッチング液晶表示装置において、一軸性Ａフィルムからなる第１位相差フィルムのｘ軸方向光軸が第１偏光板の吸収軸と平行にあることが好ましい。

また、第１保護フィルムは、無延伸ｚｅｒｏＣＯＰ、無延伸ｚｅｒｏＴＡＣ、または厚み方向の位相差値を有する５０μｍＴＡＣのうち何れか一つからなることが好ましく、特に位相差値のない無延伸ｚｅｒｏＴＡＣを使用することがより好ましい。上記５０μｍＴＡＣは、厚みが実質的に５０μｍで、その位相差値範囲が３０〜４０ｎｍであることを意味する。

また、一軸性Ａフィルムは縦延伸されたポリマーからなり、二軸性位相差フィルムは横延伸されたポリマーからなり、一軸性Ｃフィルムが配向膜を覆わせ、その上に液晶をコーティングした硬化された液晶物質からなることが好ましい。但し、上記Ｃフィルムが形成される膜は、必ずしも配向膜である必要はなく無配向膜でも使用に特に問題はない。

本願発明は、偏光板の内側に位置する保護フィルムを一層省いた場合にも、第２位相差フィルムが広い視野角の特性を有するようにする元の位相差フィルムの役割をすると同時に、偏光板保護フィルムの役割もするようにすることが出来る。薄型に製造でき、構造が簡単になりコストが低減される効果を奏する。

さらに、上下の保護フィルムを全て具備した場合、コントラスト比が１０：１〜４５：１であることを踏まえて、本願発明のように構成した場合、前述のようにコントラスト比が２５：１〜５５：１であるため、構造が単純でありながらもコントラスト比が非常に優れている。

以下、図面を参照に本願発明を詳細に説明する。

図２は、ＩＰＳ−ＬＣＤでの液晶の光軸６と両偏光板の吸収軸４、５を示した図面である。第１偏光板の吸収軸４と第２偏光板の吸収軸５が相互直交状態で配列されており、第１偏光板の吸収軸４とＩＰＳ−Ｐａｎｅｌ中の液晶の光軸６とが相互平行に配列されている。

また、図１及び図２を参照すると、両直交偏光板の間に置かれたＩＰＳ−ＬＣＤ３は、液晶分子７がＰａｎｅｌ基板２０、２１と平行に配列され、ラビング（液晶を一方向に整列させるための基板表面の処理方式）方向に整列されている。バックライト１９と隣接した偏光板の吸収軸とラビング方向が平行の場合、Ｏ−モードＩＰＳ−ＬＣＤとし、バックライト１９と隣接した偏光板の吸収軸がラビング方向と垂直の場合、Ｅ−モードＩＰＳ−ＬＣＤとする。

図３は、ＩＰＳ−ＬＣＤ３の視野角補償のために使用される位相差フィルムの屈折率を示した図面である。ｘ軸方向の屈折率をｎ_ｘ８、ｙ軸方向の屈折率をｎ_ｙ９、ｚ軸方向の屈折率をｎ_ｚ１０とすると、屈折率の大きさに応じて位相差フィルムの特性が決まる。３つの軸方向の屈折率のうち２つの軸方向の屈折率が異なる場合を一軸性（ｕｎｉａｘｉａｌ）位相差フィルム１２、１４といい、３つの軸全ての屈折率が異なる場合を二軸性（ｂｉａｘｉａｌ）位相差フィルム１７という。

一軸性位相差フィルムと二軸性位相差フィルムは、次のように定義することが出来る。

（１）ｎ_ｘ＞ｎ_ｙ＝ｎ_ｚの時、一軸性Ａフィルム１２、１４とし、面上に置かれた２つの屈折率の差（ｎｘ−ｎｙ）とフィルムの厚み（ｄ）を用いて面上位相差値（ｉｎ−ｐｌａｎｅｒｅｔａｒｄａｔｉｏｎｖａｌｕｅ）を定義する。
［数式１］
Ｒｉｎ＝ｄ ×（ｎ_ｘ−ｎ_ｙ）

（２）ｎ_ｘ＝ｎ_ｙ＜ｎ_ｚの時、一軸性Ｃフィルム１１とし、面上に置かれた屈折率と厚み方向の屈折率の差とフィルムの厚み（ｄ）を用いて厚み方向位相差値（Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓｒｅｔａｒｄａｔｉｏｎｖａｌｕｅ）を定義する。
［数式２］
Ｒｔｈ＝ｄ ×（ｎ_ｚ−ｎ_ｙ）

（３）ｎ_ｘ＞ｎ_ｙ＞ｎ_ｚの時、負の二軸性位相差フィルム（１７；以下“二軸性位相差フィルム"とする）とし、３つの軸方向の屈折率が異なるため、面上位相差値と厚み方向の位相差値とを全て有し、上記Ｒｉｎ及びＲｔｈと同一に位相差値が定義される。

上記位相差値は、使用される光の波長に影響を受ける可能性があるが、本発明では特に限定する場合以外は、上記光の波長は全て５５０ｎｍと定めて記述したものである。

図４乃至図８を参照すると、本発明の実施例に応じて第２偏光板２と液晶セル３との間に、二軸性フィルム１７に一軸性Ｃフィルム１１をコーティングした第２位相差フィルムを具備するＩＰＳ−ＬＣＤ構造が図示されている。また、図９乃至図１２を参照すると、本発明の実施例に応じて第２偏光板２と液晶セル３との間に、一軸性Ａフィルム１４に一軸性Ｃフィルム１１をコーティングした第２位相差フィルムを具備するＩＰＳ−ＬＣＤ構造が図示されている。

一方、図４乃至図１２に図示されたＩＰＳ−ＬＣＤは、第１偏光板の内側には偏光素子である延伸ＰＶＡ（ＳｔｒｅｔｃｈｅｄＰｏｌｙｖｉｎｙｌｅＡｌｃｈｏｌ）を保護するための保護フィルムとして、厚み方向の位相差値を有する５０μｍＴＡＣ（Ｔｒｉａｃｅｔａｔｅｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）、面上での位相差値と厚み方向の位相差値を同時に有する二軸性ＣＯＰ（Ｃｙｃｌｏ−ｏｌｅｆｉｎ）または厚み方向の位相差値のないＣＯＰまたはＴＡＣ（以下、“ＺｅｒｏＣＯＰ”または“ＺｅｒｏＴＡＣ”と略称）を含んでいる。

また、一軸性Ａフィルム１２、１４は縦延伸されたポリマーであって、二軸性フィルムは各々横延伸されたポリマーからなり、一軸性Ｃフィルム１１は配向膜を覆わせ、その上に液晶をコーティングした硬化された液晶物質からなることが好ましい。

ここで、図４と図５、図６と図７は積層構造は同一であるが、観測者とバックライトの位置だけが相互変わっている。前述したとおり、バックライト１９と隣接した偏光板の吸収軸４とラビング方向が平行する時、Ｏ−モードＩＰＳ−ＬＣＤとし、バックライト１９と隣接した偏光板の吸収軸４がラビング方向と垂直の時Ｅ−モードＩＰＳ−ＬＣＤとする。図４、図６、図８、図９、図１１に図示されたＩＰＳ−ＬＣＤの場合がＯ−モードＩＰＳ−ＬＣＤで、図５、７、１０、１２に図示されたＩＰＳ−ＬＣＤの場合がＥ−モードＩＰＳ−ＬＣＤである。図４と図５、図６と図７、図９と図１０、図１１と図１２に図示されたＩＰＳ−ＬＣＤは各々積層の形態が同一で、Ｏ−モードとＥ−モードであることだけ相違であるためまとめて説明する。

図４及び図５には一番目及び二番目のＩＰＳ−ＬＣＤの位相差フィルムを有する構造が図示されている。二軸性位相差フィルム１７の光軸１８は、第２偏光板の吸収軸５と直交するようにし第２偏光板２に隣接した位置に置く。また、一軸性Ｃフィルム１１は液晶セル３に隣接した位置に置く。

図６及び図７には、三番目及び四番目のＩＰＳ−ＬＣＤの位相差フィルムを有する構造が図示されている。二軸性位相差フィルム１７の光軸１８は、第２偏光板の吸収軸５と平行するようにし液晶セル３に隣接した位置に置く。また、一軸性Ｃフィルム１１は第２偏光板２に隣接した位置に置く。

図８には、五番目のＩＰＳ−ＬＣＤの位相差フィルムを有する構造が図示されている。

二軸性位相差フィルム１７の光軸１８と一軸性Ａフィルム１２の光軸１３は、第２偏光板の吸収軸５に直交するよう配列した。一軸性Ｃフィルム１１は第２偏光板２に隣接した位置に置き、二軸性位相差フィルム１７は液晶セル３に隣接した位置に置く。また、一軸性Ａフィルム１２は第１偏光板と液晶セルとの間に置く。

図９及び図１０には、六番目及び七番目のＩＰＳ−ＬＣＤの位相差フィルムを有する構造が図示されている。第１偏光板１に隣接している一軸性Ａフィルム１２の光軸１３は第２偏光板の吸収軸５と直交し、他の一軸性Ａフィルム１４の光軸１５は第２偏光板の吸収軸５に平行するよう配列した。一軸性Ｃフィルム１１は第２偏光板２に隣接した位置に置き、一軸性Ａフィルム１４は液晶セル３に隣接した位置に置く。また、一軸性Ａフィルム１２は第１偏光板と液晶セルとの間に置く。

図１１及び図１２には、八番目及び九番目のＩＰＳ−ＬＣＤの位相差フィルムを有する構造が図示されている。第１偏光板１に隣接している一軸性Ａフィルム１２の光軸１３と、第２偏光板に隣接している他の一軸性Ａフィルム１４の光軸１５は第２偏光板の吸収軸５と直交するよう配列した。一軸性Ａフィルム１４は第２偏光板２に隣接した位置に置き、一軸性Ｃフィルム１１は液晶セル３に隣接した位置に置く。また、一軸性Ａフィルム１２は第１偏光片と液晶セルとの間に置く。

［実施例］
以下の実施例におけるＩＰＳ−ＬＣＤ３はいずれも３．３μｍセル間隔、プレチルト角１．４°、誘電率異方性Δε＝＋７、そして５５０ｎｍ波長で複屈折Δｎ＝０．１を有する液晶で埋められたＩＰＳ液晶セルで構成されている。

まず、内部保護フィルムを本発明の位相差フィルムに代えた場合、適したコントラスト比率が確保出来るか否かに関して観察するため、下記の実施例１乃至実施例９に記載された方式で偏光板を製造し、その結果をシミュレーションした。

［実施例１］
図４に図示された一番目のＩＰＳ−ＬＣＤに対し、第１偏光板１の内部保護フィルムとしてはｚｅｒｏＣＯＰまたはｚｅｒｏＴＡＣで構成し、第２偏光板２の内部保護フィルムとしては厚みが８０μｍで面上位相差値Ｒｉｎ＝９０ｎｍ、厚み方向の位相差値Ｒｔｈ＝−７５ｎｍを有する二軸性位相差フィルム１７の上にＲｔｈ＝１４０ｎｍの範囲を有するＣフィルム１１をコーティングして製造した。このような位相差フィルムと偏光板を適用した場合、全ての動径角に対して７５°傾斜角で最小コントラスト比値に対してシミュレーションした結果は４５：１である。

図１３の左側には、上記条件下で全ての動径角に対する０〜８０°範囲の傾斜角でのコントラスト特性を図示した。ここで、円の中心は傾斜角が０°の場合で、円周は傾斜角が８０°の場合である。円の半径が増加するほど傾斜角（ｉｎｃｌｉｎａｔｉｏｎａｎｇｌｅ）が増加されることを表す。円周に沿って表記された数値０〜３３０°は動径角（ａｚｉｍｕｔｈａｌａｎｇｌｅ）を表す。

下記の表１は、図４のＬＣＤ構造下で偏光板保護フィルムと位相差フィルムとの位相差値による傾斜角７５°での視野角の特性をまとめたシミュレーション結果である。

［実施例２］
図５に図示された二番目のＩＰＳ−ＬＣＤに対し、第１偏光板１の内部保護フィルムと第２偏光板２の内部保護フィルムとしては、実施例１と同じものを使用するが、位相差値は相違であるよう構成した。即ち、図５に図示された二番目のＩＰＳ−ＬＣＤに対し、第１偏光板１の内部保護フィルムとしてはｚｅｒｏＣＯＰまたはｚｅｒｏＴＡＣで構成し、第２偏光板２の内部保護フィルムとしては厚みが１００μｍで面上位相差値Ｒｉｎ＝９０ｎｍ、厚み方向の位相差値Ｒｔｈ＝−１００ｎｍを有する二軸性位相差フィルム１７の上にＲｔｈ＝１１５ｎｍの範囲を有するＣフィルム１１をコーティングして製造した。このような位相差フィルムと偏光板を適用した場合、全ての動径角に対して７５°傾斜角で最小コントラスト比値に対してシミュレーションした結果は４０：１である。

図１３の右側には、上記条件下で全ての動径角に対する０〜８０°範囲の傾斜角でのコントラスト特性を図示した。

下記表２は、二番目のＬＣＤ構造下で偏光板保護フィルムと位相差フィルムとの位相差値による傾斜角７５°での視野角の特性をまとめたシミュレーション結果である。

［実施例３］
図６に図示された三番目のＩＰＳ−ＬＣＤに対し、第１偏光板１の内部保護フィルムはｚｅｒｏＣＯＰまたはｚｅｒｏＴＡＣからなり、第２偏光板２の内部保護フィルムは厚みが８０μｍで面上位相差値Ｒｉｎ＝９０ｎｍ、厚み方向の位相差値Ｒｔｈ＝−７５ｎｍを有する二軸性フィルム１７の上にＲｔｈ＝１３０ｎｍの範囲を有するＣフィルム１１をコーティングして製造した。このような位相差フィルムと偏光板を適用した場合、全ての動径角に対して７５°傾斜角で最小コントラスト比値に対してシミュレーションした結果は３５：１〜４５：１である。上記二軸性位相差フィルムにＣフィルムをコーティングした後、ここに位相差値が全くないｚｅｒｏＴＡＣをさらに積層しても良い。但し、このようなｚｅｒｏＴＡＣは位相差値が全くないということから位相差値を有するＴＡＣを使用した従来技術とは相違することに注意したい。

コントラスト比値は上記ｚｅｒｏＴＡＣをさらに積層した場合にも同様である（実施例３〜７に同一に適用される）。

図１４の左側には、上記条件下で全ての動径角に対する０〜８０°範囲の傾斜角でのコントラスト特性を図示した。

下記表３は、三番目のＬＣＤ構造下で偏光板保護フィルムと位相差フィルムとの位相差値による傾斜角７５°での視野角の特性をまとめたシミュレーション結果である。

［実施例４］
図７に図示された四番目のＩＰＳ−ＬＣＤに対し、第１偏光板１の内部保護フィルムと第２偏光板２の内部保護フィルムとしては実施例３と同じものを使用するが、位相差値は相違するものを使用した。即ち、図７に図示された四番目のＩＰＳ−ＬＣＤに対し、第１偏光板１の内部保護フィルムはｚｅｒｏＣＯＰまたはｚｅｒｏＴＡＣからなっており、第２偏光板２の内部保護フィルムは厚みが１００μｍで面上位相差値Ｒｉｎ＝９０ｎｍ、厚み方向の位相差値Ｒｔｈ＝−１５０ｎｍを有する二軸性フィルム１７上にＲｔｈ＝１５０ｎｍの範囲を有するＣフィルム１１をコーティングして製造した。このような位相差フィルムと偏光板を適用した場合、全ての動径角に対して７５°傾斜角で最小コントラスト比値に対してシミュレーションした結果は２５〜３０：１である。

図１４の右側には、上記条件下で全ての動径角に対する０〜８０°範囲の傾斜角でのコントラスト特性を表した。

下記表４は、四番目のＬＣＤ構造下で偏光板保護フィルムと位相差フィルムとの位相差値による傾斜角７５°での視野角の特性をまとめたシミュレーション結果である。

［実施例５］
図８に図示された五番目のＩＰＳ−ＬＣＤに対し、二軸性位相差フィルム１７は延伸されたＣＯＰからなっており、面上位相差値はＲｉｎ＝９０ｎｍ、厚み方向の位相差値の範囲はＲｔｈ（５５０ｎｍ）＝−７５ｎｍを有している。第１偏光板１の内部保護フィルムはｚｅｒｏＣＯＰまたはｚｅｒｏＴＡＣからなっている。第１偏光板と液晶セルとの間には厚み１００μｍで面上位相差値が７０ｎｍであるフィルムが第１位相差フィルムとして挿入されている。第２偏光板２の内部保護フィルムとしては二軸性位相差フィルム１７にＲｔｈ＝１１０ｎｍの範囲を有するＣフィルム１１をコーティングして成った。このような視野角位相差フィルムと偏光板を適用した場合、全ての動径角に対して７５°傾斜角で最小コントラスト比値に対してシミュレーションした結果は４８：１〜５２：１である。

図１５の左側には、上記条件下で全ての動径角に対する０〜８０°範囲の傾斜角でのコントラスト特性を表した。

上記二軸性位相差フィルムにＣフィルムをコーティングした後、ここに位相差値が全くないｚｅｒｏＴＡＣをさらに積層しても良い。下記表５は五番目のＬＣＤ構造下で偏光板保護フィルムと位相差フィルムとの位相差値による傾斜角７５°での視野角の特性をまとめたシミュレーション結果である。

［実施例６］
図９に図示された六番目のＩＰＳ−ＬＣＤに対し、第１偏光板１に隣接している一軸性Ａフィルム１２は、面上位相差値が１６０ｎｍの範囲を有する延伸されたＣＯＰからなっており、第２偏光板２に隣接している一軸性Ａフィルム１４は、面上位相差値Ｒｉｎ＝１３０ｎｍの範囲を有する延伸されたＣＯＰからなっている。第１偏光板１の内部保護フィルムは、厚みが５０μｍで厚み方向の位相差値Ｒｔｈ＝−３２ｎｍを有するＴＡＣからなっており、第２偏光板２の内部保護フィルムとしては一軸性Ａフィルム１４に厚み方向の位相差値Ｒｔｈ＝１１０ｎｍを有するＣフィルム１１をコーティングして成っている。このような位相差フィルムと偏光板を適用した場合、全ての動径角に対して７５°傾斜角で最小コントラスト比値に対してシミュレーションした結果は４５：１〜５５：１である。上記第２偏光板側に位相差値が全くないｚｅｒｏＴＡＣをさらに積層しても良い。

図１５の右側には、上記条件下で全ての動径角に対する０〜８０°範囲の傾斜角でのコントラスト特性を表した。

下記表６は六番目のＬＣＤ構造下で偏光板保護フィルムと位相差フィルムとの位相差値による傾斜角７５°での視野角の特性をまとめたシミュレーション結果である。

［実施例７］
図１０に図示された七番目のＩＰＳ−ＬＣＤに対し、第１偏光板１に隣接している一軸性Ａフィルム１２は、面上位相差値が１６０ｎｍの範囲を有する延伸されたＣＯＰからなっており、第２偏光板１２に隣接している一軸性Ａフィルム１４は、面上位相差値Ｒｉｎ（５５０ｎｍ）＝１３０ｎｍの範囲を有する延伸されたＣＯＰからなっている。第１偏光板１の内部保護フィルムは、厚みが５０μｍで厚み方向の位相差値Ｒｔｈ＝−３２ｎｍを有するＴＡＣからなっており、第２偏光板２の内部保護フィルムとしては、一軸性Ａフィルム１４に厚み方向位相差値Ｒｔｈ＝１１０ｎｍを有するフィルム１１をコーティングして製造された。このような視野角位相差フィルムと偏光板を適用した場合、全ての動径角に対して７５°傾斜角で最小コントラスト比値に対してシミュレーションした結果は４０：１〜４８：１である。上記第２偏光板側に位相差値が全くないｚｅｒｏＴＡＣをさらに積層しても良い。

図１６の左側には、上記条件下で全ての動径角に対する０〜８０°範囲の傾斜角でのコントラスト特性を表した。

下記表７は、七番目のＬＣＤ構造下で偏光板保護フィルムと位相差フィルムの位相差値による傾斜角７５°での視野角の特性をまとめたシミュレーション結果である。

［実施例８］
図１１に図示された八番目のＩＰＳ−ＬＣＤに対し、第１偏光板１に隣接している一軸性Ａフィルム１２は、面上位相差値Ｒ（５５０ｎｍ）＝１５０ｎｍの範囲を有する延伸されたＣＯＰからなっており、第２偏光板２に隣接している一軸性Ａフィルム１４も面上位相差値Ｒ（５５０ｎｍ）＝１５０ｎｍの範囲を有する延伸されたＣＯＰからなっている。二枚の偏光板のうち第１偏光板１の内部保護フィルムは、ｚｅｒｏＣＯＰまたはｚｅｒｏＴＡＣからなっており、第２偏光板２の内部保護フィルムは、一軸性Ａフィルム１４と厚み方向の位相差値が１１０ｎｍであるＣフィルム１１からなっている。このような視野角位相差フィルムと偏光板を適用した場合、全ての動径角に対して７５°傾斜角で最小コントラスト比値に対してシミュレーションした結果は３２：１〜３８：１である。

下記表８は、八番目のＬＣＤ構造下で偏光板保護フィルムと位相差フィルムの位相差値による傾斜角７５°での視野角の特性をまとめたシミュレーション結果である。図１６の中央には、上記条件下で全ての動径角に対する０〜８０°範囲の傾斜角でのコントラスト特性を表した。

［実施例９］
図１２に図示された九番目のＩＰＳ−ＬＣＤに対し、第１偏光板１に隣接している一軸性Ａフィルム１２は、面上位相差値Ｒ（５５０ｎｍ）＝１４０ｎｍの範囲を有する延伸されたＣＯＰからなっており、第２偏光板２に隣接している一軸性Ａフィルム１４また面上位相差値Ｒ（５５０ｎｍ）＝１１０ｎｍの範囲を有する延伸されたＣＯＰからなっている。第１偏光板１の内部保護フィルムとしては厚みが５０μｍで厚み方向の位相差値Ｒｔｈ＝−３２ｎｍを有するＴＡＣからなり、第２偏光板２の内部保護フィルムは一軸性Ａフィルム１４と厚み方向位相差値が１００ｎｍであるＣフィルム１１からなっている。このような視野角位相差フィルムと偏光板を適用した場合、全ての動径角に対して７５°傾斜角で最小コントラスト比値に対してシミュレーションした結果は２５：１〜３０：１である。

図１６の右側には、上記条件下で全ての動径角に対する０〜８０°範囲の傾斜角でのコントラスト特性を表した。下記表９は九番目のＬＣＤ構造下で偏光板保護フィルムと位相差フィルムの位相差値による傾斜角７５°での視野角の特性をまとめたシミュレーション結果である。

上記からみたとおり、上述の本発明の位相差フィルムを偏光板保護フィルムに代えた全ての場合において、２５：１以上の良好なコントラスト比率を得ることが出来た。特に、本発明の位相差フィルムを使用した場合中ＺｅｒｏＴＡＣフィルムを使用した場合が他の位相差ＴＡＣを使用した場合より良好なコントラスト比率が得られることが目立つが、これを確認するために下記の実施例に記載された条件で偏光板を製造してコントラスト特性を測定及び相互比較した。

まず、本発明の態様の一つとして負の二軸性フィルム上に一軸性Ｃフィルムをコーティングした位相差フィルムを第２偏光板の内部保護フィルムとして使用した場合を下記の実施例１０乃至実施例１４から検討した。

［実施例１０］
図１７に図示されたＩＰＳ−ＬＣＤに対し、第１偏光板１の内部保護フィルムとしては位相差値がないｚｅｒｏＣＯＰまたはｚｅｒｏＴＡＣで構成し、第２偏光板２の内部保護フィルムとしては厚みが８０μｍで面上位相差値Ｒｉｎ＝９０ｎｍ、厚み方向の位相差値Ｒｔｈ＝−７５ｎｍを有する二軸性位相差フィルム１７上にＲｔｈ＝１４０ｎｍの範囲を有するＣフィルム１１をコーティングしたものを使用してコントラスト特性を測定した。

［実施例１１］
図１８に図示されたＩＰＳ−ＬＣＤに対し、第１偏光板１の内部保護フィルムとしては位相差値が−３０ｎｍである薄型ＴＡＣで構成し、第２偏光板２の内部保護フィルムとしては厚みが８０μｍで面上位相差値Ｒｉｎ＝９０ｎｍ、厚み方向の位相差値Ｒｔｈ＝−７５ｎｍを有する二軸性位相差フィルム１７上にＲｔｈ＝１４０ｎｍの範囲を有するＣフィルム１１をコーティングしたものを使用してコントラスト特性を測定した。

［実施例１２］
図１９に図示されたＩＰＳ−ＬＣＤに対し、第１偏光板１の内部保護フィルムとしては位相差値が−６０ｎｍである一般ＴＡＣで構成し、第２偏光板２の内部保護フィルムとしては厚みが８０μｍで面上位相差値Ｒｉｎ＝９０ｎｍ、厚み方向の位相差値Ｒｔｈ＝−７５ｎｍを有する二軸性位相差フィルム１７上にＲｔｈ＝１４０ｎｍの範囲を有するＣフィルム１１をコーティングしたものを使用してコントラスト特性を測定した。

［実施例１３］
図２０に図示されたＩＰＳ−ＬＣＤに対し、第１偏光板１の内部保護フィルムとしては位相差値がないｚｅｒｏＴＡＣで構成し、第２偏光板２の内部保護フィルムとしては光軸が偏光板の吸収軸と平行で、かつ厚みが８０μｍで面上位相差値Ｒｉｎ＝９０ｎｍ、厚み方向の位相差値Ｒｔｈ＝−７５ｎｍを有する二軸性位相差フィルム１７上にＲｔｈ＝１４０ｎｍの範囲を有するＣフィルム１１をコーティングしたものを使用してコントラスト特性を測定した。

［実施例１４］
図２１に図示されたＩＰＳ−ＬＣＤに対し、第１偏光板１の内部保護フィルムとしては位相差値がないｚｅｒｏＴＡＣで構成し、第２偏光板２の内部保護フィルムとしては厚みが８０μｍで面上位相差値Ｒｉｎ＝６０ｎｍ、厚み方向の位相差値Ｒｔｈ＝−１７０ｎｍを有する二軸性位相差フィルム１７上にＲｔｈ＝２２０ｎｍの範囲を有するＣフィルム１１をコーティングしたものを使用してコントラスト特性を測定した。

［実施例１５］
図２２に図示されたＩＰＳ−ＬＣＤに対し、第１偏光板１の内部保護フィルムとしては位相差値がないｚｅｒｏＴＡＣで構成し、上記保護フィルムと液晶セル（ＩＰS−ｐａｎｅｌ）との間に厚みが１１０μｍで面上位相差値が１００ｎｍであるＡフィルム１２が配置され、第２偏光板２の内部保護フィルムとしては厚みが１００μｍで面上位相差値Ｒｉｎ＝１３０ｎｍを有する一軸性Ａフィルム１４上にＲｔｈ＝１００ｎｍの範囲を有するＣフィルム１１をコーティングしたものを使用してコントラスト特性を測定した。

上記全ての実施例においてＣフィルムは、１〜２μｍの厚みを有していた。

上記実施例１０乃至実施例１５により製造された偏光板に対するコントラスト測定結果を図２３に表した。上記測定値は上述のシミュレーション結果と類似なものであって、程度の差はあるが同じ傾向を有するものである。

上記図２３から分かるように、上記実施例１０中第１偏光板用保護フィルムとしてｚｅｒｏＴＡＣを使用した場合の結果である図２３（ａ）は、最もコントラスト比率が高い領域がポアンカレ球（ｐｏｉｎｃａｒｅ sｐｈｅｒｅ）全般にわたっていることが分かり、従って全ての視野角で最も良好なコントラスト比率を有することが確認出来た。

上記実施例１１の結果である図２３（ｂ）は、第１偏光板用保護フィルムとしてｚｅｒｏＴＡＣに代えて位相差値が−３０ｎｍの薄型ＴＡＣを使用したこと以外は実施例１０と同じ偏光板を使用した場合の結果を示したものであって、全般的に良好な結果を表すが動径角が２４０°及び３４０°の場合に、コントラスト比が２０：１以下の領域が一部表れており、実施例１０よりは優れていないが大体良好なコントラスト比を有していることが分かった。

実施例１２の結果である図２３（ｃ）は、第１偏光板用保護フィルムとしてｚｅｒｏＴＡＣに代えて位相差値が−６０ｎｍである一般ＴＡＣを使用したこと以外は実施例１０と同じ偏光板を使用した場合の結果を示したものであって、低いコントラスト比率を示した領域が実施例１１より広いことが分かる。

実施例１３の結果である図２３（ｄ）は、全ての条件が実施例１０と同一であるが、ただ二軸性フィルムの光軸が偏光板の吸収軸と平行した場合を示したもので、他の全ての実施例に比べて非常に低いコントラスト比率分布を表した。従って、各フィルムの配置方向がコントラスト比率を決める重要な要素となることが確認できた。

実施例１４の結果である図２３（ｅ）は、実施例１０と同一に第１偏光板用保護フィルムとしてｚｅｒｏＴＡＣを使用したが、第２偏光板用内部保護フィルムとして使用される位相差フィルム中二軸性フィルムの厚み方向位相差値を本願で規定する値より低い値を使用した場合であって、一般ＴＡＣを使用した実施例１２の結果よりは良好なコントラスト比率を得ることは出来たものの、本発明の最も好ましい条件に該当する実施例１０とこれと類似な実施例１１に比べてそのコントラスト比率が劣っていた。それに、本願で規定する各位相差フィルム層の位相差値の制御もコントラスト比率を確保するに重要な要素となることが確認できた。

図２３（ｆ）は、本発明のさらに異なる態様としてＡフィルムとＣフィルムを積層したものを第２偏光板用内部保護フィルムとして使用した場合である実施例１５の結果を示したものである。上記図２３（ｆ）から確認できるように実施例１０と類似して良好な結果を示すことが分かる。

従来のＩＰＳ−ＬＣＤの基本構造を示した図面である。図１の基本構造のうち偏光板吸収軸とＩＰＳ−ＬＣＤパネルの液晶光軸配置図である。ＩＰＳ−ＬＣＤの位相差フィルムの屈折率を示した図面である。本発明の実施例に応じて第２偏光板と液晶セルとの間に、ニ二軸性フィルムに一軸性Ｃフィルムをコーティングした第２位相差フィルムを具備するＩＰＳ−ＬＣＤ構造を示した図面である。本発明の実施例に応じて第２偏光板と液晶セルとの間に、ニ二軸性フィルムに一軸性Ｃフィルムをコーティングした第２位相差フィルムを具備するＩＰＳ−ＬＣＤ構造を示した図面である。本発明の実施例に応じて第２偏光板と液晶セルとの間に、ニ二軸性フィルムに一軸性Ｃフィルムをコーティングした第２位相差フィルムを具備するＩＰＳ−ＬＣＤ構造を示した図面である。本発明の実施例に応じて第２偏光板と液晶セルとの間に、ニ二軸性フィルムに一軸性Ｃフィルムをコーティングした第２位相差フィルムを具備するＩＰＳ−ＬＣＤ構造を示した図面である。本発明の実施例に応じて第２偏光板と液晶セルとの間に、ニ二軸性フィルムに一軸性Ｃフィルムをコーティングした第２位相差フィルムを具備するＩＰＳ−ＬＣＤ構造を示した図面である。本発明の他の実施例によって第２偏光板と液晶セルとの間に、一軸性Ａフィルムに一軸性Ｃフィルムをコーティングした第２位相差フィルムを具備するＩＰＳ−ＬＣＤ構造を示した図面である。本発明の他の実施例によって第２偏光板と液晶セルとの間に、一軸性Ａフィルムに一軸性Ｃフィルムをコーティングした第２位相差フィルムを具備するＩＰＳ−ＬＣＤ構造を示した図面である。本発明の他の実施例によって第２偏光板と液晶セルとの間に、一軸性Ａフィルムに一軸性Ｃフィルムをコーティングした第２位相差フィルムを具備するＩＰＳ−ＬＣＤ構造を示した図面である。本発明の他の実施例によって第２偏光板と液晶セルとの間に、一軸性Ａフィルムに一軸性Ｃフィルムをコーティングした第２位相差フィルムを具備するＩＰＳ−ＬＣＤ構造を示した図面である。図４及び図５に図示された実施例１と実施例２のＩＰＳ−ＬＣＤの視野角の特性を図示した図面である。図６及び図７に図示された実施例３と実施例４のＩＰＳ−ＬＣＤの視野角の特性を図示した図面である。図８及び図９に図示された実施例５と実施例６のＩＰＳ−ＬＣＤの視野角の特性を図示した図面である。図１０乃至図１２に図示された実施例７乃至実施例９のＩＰＳ−ＬＣＤの視野角の特性を図示した図面である。本発明のさらに異なる一実施例によって第１偏光板用内部保護フィルムとしてｚｅｒｏＣＯＰまたはｚｅｒｏＴＡＣを使用し、二軸性フィルムに一軸性Ｃフィルムをコーティングした第２位相差フィルムを具備するＩＰＳ−ＬＣＤ構造を示した図面である。上記図１７と同じ構造を有するが第１偏光板用内部保護フィルムとして−３０〜−４０ｎｍの位相差値を有するＴＡＣを使用した場合のＩＰＳ−ＬＣＤ構造を示した図面である。上記図１７と同じ構造を有するが第１偏光板用内部保護フィルムとして−５５〜−６５ｎｍの位相差値を有する一般ＴＡＣを使用した場合のＩＰＳ−ＬＣＤ構造を示した図面である。第２内部保護フィルムの光軸と第２偏光板の吸収軸が平行であることを除いては上記図１７と同じ形態のＩＰＳ−ＬＣＤ構造を示した図面である。上記図１７と同じ構造を有するが、第２内部保護フィルムを成す二軸性フィルムとＣフィルムの位相差が本発明で規定した範囲を外れる形態のＩＰＳ−ＬＣＤ構造を示した図面である。第１偏光板用内部保護フィルムと液晶セルとの間に一軸性Ａフィルムを挿入し、第２内部保護フィルムとして一軸性Ａフィルムと一軸性Ｃフィルムを積層したものを使用した形態のＩＰＳ−ＬＣＤ構造を示した図面である。図１７乃至図２２の形態を有するＩＰＳ−ＬＣＤのコントラスト比率分布を比較した図面である。

符号の説明

３ＩＰＳ−ＬＣＤパネル
７液晶分子
１１一軸性Ｃフィルム
１２、１４一軸性Ａフィルム
１７二軸性位相差フィルム
１９バックライト
２０、２１Ｐａｎｅｌ基板

Claims

第１偏光板、第２偏光板、前記第１及び第２偏光板の間に配置され正の誘電率異方性（Ｄε＞０）を有する液晶で埋められた水平配向された液晶セル、及び前記第１偏光板と前記液晶セルとの間に配置される第１保護フィルムを含み、前記第１偏光板と前記第２偏光板の吸収軸が相互垂直で配置されており、前記液晶セルの中の液晶の光軸が前記第１偏光板の吸収軸と平行した面上スイッチング液晶表示装置において、
前記第２偏光板と前記液晶セルとの間に、二軸性フィルムに一軸性Ｃフィルムをコーティングした第２位相差フィルムを具備し、前記液晶セルと前記第２偏光板との間の第２保護フィルムとして使用し、
５５０ｎｍ波長での各フィルムの位相差値は、前記二軸性フィルムの面上位相差値（Ｒｉｎ）が５０ｎｍ〜１５０ｎｍ、厚み方向位相差値（Ｒｔｈ）が−５０ｎｍ〜−１５０ｎｍで、前記一軸性Ｃフィルムの厚み方向位相差値（Ｒｔｈ）が５０ｎｍ〜１７０ｎｍであり、
前記二軸性フィルムの光軸は前記第２偏光板の吸収軸に平行又は垂直であり、
前記二軸性フィルムが横延伸されたポリマーからなり、前記一軸性Ｃフィルムが配向膜を覆わせ、その上に液晶をコーティングした硬化された液晶物質からなり、
前記第１保護フィルムは、無延伸ｚｅｒｏＴＡＣからなることを特徴とする面上スイッチング液晶表示装置。
第１偏光板、第２偏光板、前記第１及び第２偏光板の間に配置され正の誘電率異方性（Ｄε＞０）を有する液晶で埋められた水平配向された液晶セル、及び前記第１偏光板と前記液晶セルとの間に配置される第１保護フィルムを含み、前記第１偏光板と前記第２偏光板の吸収軸が相互垂直で配置されており、前記液晶セルの中の液晶の光軸が前記第１偏光板の吸収軸と平行した面上スイッチング液晶表示装置において、
前記第２偏光板と前記液晶セルとの間に、一軸性Ａフィルムに一軸性Ｃフィルムをコーティングした第２位相差フィルムを具備し、第２偏光板と液晶セルとの間の第２保護フィルムとして使用し、前記液晶セルと前記第１保護フィルムとの間に一軸性Ａフィルムからなる第１位相差フィルムを具備し、
５５０ｎｍ波長での各フィルムの位相差値は、前記一軸性Ａフィルムからなる第１位相差フィルムの面上位相差値（Ｒｉｎ）が３０ｎｍ〜４５０ｎｍで、前記第２位相差フィルム中、前記一軸性Ａフィルムの面上位相差値（Ｒｉｎ）が８０ｎｍ〜１５０ｎｍで、前記一軸性Ｃフィルムの厚み方向位相差値（Ｒｔｈ）が５０ｎｍ〜１７０ｎｍであり、
前記第１位相差フィルムの前記一軸性Ａフィルムの光軸は前記第２偏光板の吸収軸に垂直であり、
前記第２位相差フィルムの前記一軸性Ａフィルムの光軸は前記第２偏光板の吸収軸に平行又は垂直であり、
前記一軸性Ａフィルムが縦延伸されたポリマーからなり、前記一軸性Ｃフィルムが配向膜を覆わせ、その上に液晶をコーティングした硬化された液晶物質からなり、
前記第１保護フィルムは、無延伸ｚｅｒｏＴＡＣからなることを特徴とする面上スイッチング液晶表示装置。