JP5261317B2 - 液晶パネル及び液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、電界が存在しない状態でホモジニアス配列に配向させた液晶分子を含む液晶層を備える液晶セル、１対の偏光子、及びＡプレートを備える液晶パネルに関する。また、本発明は、上記液晶パネルを用いた液晶表示装置に関する。

インプレーンスイッチング（ＩＰＳ）方式の液晶セルを備えた液晶表示装置は、電界無印加時において、略水平な一方向に配向した液晶分子が、横方向の電界印加によって、約４５度回転して光の透過（白表示）・遮蔽（黒表示）を制御するものである。従来のＩＰＳモードの液晶セルを備えた液晶表示装置は、偏光板の吸収軸に対して４５度の角度（方位角４５度、１３５度、２２５度、３１５度）において斜め方向から画面を見た場合に、コントラストが低下し、また、表示色が見る角度によって異なる現象（カラーシフトともいう）が大きくなるという問題があった。かかる問題に対して、コントラスト向上やカラーシフト低減を目的として、液晶セルと偏光子との間に光学補償層を配置することが提案されている（例えば特許文献１〜３）。

上記の斜め方向における画質低下の問題は、液晶パネルを未使用の初期状態においても生じるものである。これに対して、液晶パネルをバックライト等と組合せて実装した液晶表示装置においては、初期状態では存在しないものの、使用に伴って黒表示時に液晶表示装置の隅で光抜けが生じる、いわゆる「コーナームラ」の発生が問題となっている。このようなコーナームラの原因としては、光学補償層や偏光子が耐加熱性・耐加湿性に劣ることに起因する寸法変化あるいは光学特性の変化等が考えられている。また、通常の液晶パネルにおいては、液晶セルと偏光子、光学補償層等の光学フィルムが粘着剤等の接着剤層を介して積層されているが、液晶表示装置の表示面側（視認側）とバックライト側とでの温度や湿度の差に伴って、液晶パネルに反りが生じること等も原因である考えられている。

このようなコーナームラの問題を解決する観点から、所定の引張弾性率および光学特性を有する光学補償層を用いる方法（例えば特許文献４）、所定の厚みを有する偏光子保護フィルムを用いる方法（例えば特許文献５，６）等が提案されている。

特開２００６−７２３０９号公報 特開２００８−１５８３１０号公報 米国特許第５１８９５３８号明細書 特開２００８−２１７０２１号公報 特開２００７−２９２９１７号公報 特開２００９−６９７２０号公報

前述のように、コーナームラの発生には複数の要因が関与しているものと推定される。そのため、上記特許文献４〜６に記載された方法によっても、液晶パネルが高温・高湿環境に曝された後に常温に放置されると、依然コーナームラが生じやすい傾向がある。本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的は、高温・高湿環境下で使用した際でも、黒表示時に液晶表示装置の隅で光抜けが生じ難い液晶パネルおよび液晶表示装置を提供することである。

本発明者らは、前記課題を解決すべく、鋭意検討した結果、偏光子と液晶セルとの間に、Ａプレートを配置し、該Ａプレートの遅相軸方向と偏光子の吸収軸方向とを平行することによってコーナームラの発生が解消されることを見出した。

すなわち本発明は、電界が存在しない状態でホモジニアス配列に配向させた液晶分子を含む液晶層を備える液晶セルと、液晶セルの一方の側に配置された第１の偏光子と、液晶セルの他方の側に配置された第２の偏光子と、液晶セルと第１の偏光子との間に配置された、ｎｘ_Ａ＞ｎｙ_Ａ≒ｎｚ_Ａを満たすＡプレートとを備える液晶パネルに関する。なお、ｎｘ_Ａ，ｎｙ_Ａ，ｎｚ_Ａは、ぞれぞれ、Ａプレートの面内の遅相軸方向の屈折率、面内の進相軸方向の屈折率、厚み方向の屈折率を表す。

本発明の液晶パネルにおいては、第１の偏光子の吸収軸方向と第２の偏光子の吸収軸方向とは直交している。第１の偏光子の吸収軸方向とＡプレートの遅相軸方向とは平行である。液晶セルの初期配向方向と第１の偏光子の吸収軸方向とは、平行であるか、または直交している。

本発明の液晶パネルにおいては、液晶セルとＡプレートとを一体とみなした光学素子の波長５５０ｎｍの光に対する面内レターデーションＲｅ_０の絶対値が、（１９０ｎｍ〜３６０ｎｍ）×（２ｍ+１）である。ただし、ｍは０以上の整数を表す。

液晶セルの初期配向方向とＡプレートの遅相軸方向とが直交している本発明の第１の実施形態においては、液晶セルとＡプレートとを一体とみなした光学素子の波長５５０ｎｍの光に対する面内レターデーションの絶対値｜Ｒｅ_０｜は、｜Ｒｅ_０｜＝｜Ｒｅ_ｃｅｌｌ−Ｒｅ_Ａ｜で表される。一方、液晶セルの初期配向方向とＡプレートの遅相軸方向とが平行である本発明の第２の実施形態においては｜Ｒｅ_０｜＝｜Ｒｅ_ｃｅｌｌ＋Ｒｅ_Ａ｜で表される。なお、Ｒｅ_ｃｅｌｌは液晶セルの波長５５０ｎｍの光に対する面内レターデーション、Ｒｅ_Ａは、Ａプレートの波長５５０ｎｍの光に対する面内レターデーションを表す。

本発明の液晶パネルの一実施形態において、液晶セルと第２の偏光子との間には実質的に複屈折を有する層が配置されていないことが好ましい。

本発明の液晶パネルにおいては、前記液晶セルがＩＰＳモード、ＦＦＳモード、またはＦＬＣモードのいずれかであることが好ましく、中でもＩＰＳモードであることが好ましい。また、Ａプレートの光弾性係数は２×１０^−１１ｍ^２／Ｎ以下であることが好ましい。

さらに、本発明は、前記液晶パネルを備える液晶表示装置に関する。

本発明の液晶パネルは、所定の面内レターデーションＲｅ_Ａを有するＡプレートが、第１の偏光子と平行に配置されているため、高温・高湿環境下で使用した際でも、黒表示時に液晶表示装置の隅で光抜けが生じ難い。

本発明の一実施形態による液晶パネルの概略断面図である。 本発明の第１の実施形態による液晶パネルの概略斜視図である。 本発明の第２の実施形態による液晶パネルの概略斜視図である。 本発明の一実施形態による液晶表示装置の概略断面図である。

［液晶パネル全体の概略］
図１に、本発明の実施形態による液晶パネル１００の概略断面図を示す。図２Ａは、本発明の第１の実施形態の液晶パネルの概略斜視図であり、図２Ｂは、本発明の第２の実施形態の液晶パネルの概略斜視図である。なお、これらの図における各構成部材の縦横の比率、及び厚みの比率は、簡単のため、実際とは異なって図示されている。

液晶パネル１００は、液晶セル１０と、液晶セル１０の一方の側に配置された第１の偏光子２１と、液晶セル１０の他方の側に配置された第２の偏光子２２と、液晶セル１０と第１の偏光子２１との間に配置されたＡプレート３０とを備える。液晶セル１０と第２の偏光子２２との間には偏光子保護フィルムや位相差フィルム等の各種光学素子（図示せず）を配置することもできる。本発明の一実施形態においては、液晶セル１０と第２の偏光子２２との間には、実質的に複屈折を有する層が配置されていないことが好ましい。すなわち、液晶セル１０と第２の偏光子２２との間に光学素子が配置される場合、その光学素子は実質的に複屈折を有さない光学等方性層であることが好ましい。

なお、「光学等方性」との語は、液晶パネルの法線方向の光に対して、その偏光状態を実質的に変換しない特性を意味する。より具体的には、「光学等方性」とは、光学素子の面内の遅相軸方向の屈折率をｎｘ、面内の進相軸方向の屈折率をｎｙ、厚み方向の屈折率をｎｚ、厚みをｄとしたとき、（ｎｘ−ｎｙ）×ｄで表される面内レターデーションが１５ｎｍ以下であることが好ましく、１０ｎｍ以下であることがより好ましい。

本発明の液晶パネルにおいては、第１の偏光子の吸収軸方向２１ａと第２の偏光子の吸収軸方向２２ａとが直交しており、第１の偏光子の吸収軸方向２１ａとＡプレートの遅相軸方向３０ｅとは平行である。なお、「平行」とは、完全に平行であるもののみならず、実質的に平行であることを包含し、その角度は一般に±２°以内であり、好ましくは±１°以内、より好ましくは±０．５°以内である。また、「直交」とは、完全に直交する場合のみならず、実質的に直交することを包含し、その角度は一般に９０±２°の範囲であり、好ましくは９０±１°、より好ましくは９０±０．５の範囲である。

図２Ａに示す第１の実施形態においては、液晶セルの初期配向方向１０ｎと第１の偏光子の吸収軸方向２１ａとが直交しており、図２Ｂに示す第２の実施形態においては、液晶セルの初期配向方向１０ｎと第１の偏光子の吸収軸方向２１ａとが平行である。

なお、実用的には、偏光子２１、２２の外側には、任意の適切な保護層を配置することが好ましい。また、別の実施形態においては、図１に示した各構成部材の間に他の構成部材を配置することもできる。

本発明の液晶パネルは、いわゆるＯモードであってもよく、いわゆるＥモードであってもよい。「Ｏモードの液晶パネル」とは、液晶セルの光源側に配置された偏光子の吸収軸方向と、液晶セルの初期配向方向とが平行であるものをいう。「Ｅモードの液晶パネル」とは、液晶セルの光源側に配置された偏光子の吸収軸方向と、液晶セルの初期配向方向とが直交するものをいう。

図２Ａに示す第１の実施形態において、第１の偏光子２１を光源側の偏光子とする場合には、液晶セルの初期配向方向１０ｎと光源側に配置された第１の偏光子の吸収軸方向２１ａとが直交するため、「Ｅモードの液晶パネル」となる。一方、第１の偏光子２１を視認側の偏光子とする場合には、液晶セル１０の初期配向方向１０ｎと光源側に配置された第２の偏光子の吸収軸方向２２ａとが平行となるため、「Ｏモードの液晶パネル」となる。

図２Ｂに示す第１の実施形態において、第１の偏光子２１を光源側の偏光子とする場合には、液晶セルの初期配向方向１０ｎと光源側に配置された第１の偏光子の吸収軸方向２１ａとが平行となるため、「Ｏモードの液晶パネル」となる。一方、第１の偏光子２１を視認側の偏光子とする場合には、液晶セル１０の初期配向方向１０ｎと光源側に配置された第２の偏光子の吸収軸方向２２ａとが直交するため、「Ｅモードの液晶パネル」となる。

以下、本発明の液晶パネルを構成する、液晶セル、偏光子、Ａプレートについて順次説明する。

［液晶セル］
図１を参照すると、本発明の液晶パネルに用いられる液晶セル１０は、一対の基板１１、１１’と、基板１１、１１’間に挟持された表示媒体としての液晶層１２とを有する。一般的な構成においては、一方の基板１１に、カラーフィルター及びブラックマトリクスが設けられており、他方の基板１１’に、液晶の電気光学特性を制御するスイッチング素子と、このスイッチング素子にゲート信号を与える走査線及びソース信号を与える信号線と、画素電極及び対向電極とが設けられている。上記基板１１、１１’の間隔（セルギャップ）は、スペーサー等によって制御できる。上記基板１１、１１’の液晶層１２と接する側には、例えば、ポリイミドからなる配向膜等を設けることができる。

上記液晶層１２は、電界が存在しない状態でホモジニアス配列に配向させた液晶分子を含む。このような液晶層（結果として、液晶セル）は、液晶層の遅相軸方向、進相軸方向、及び厚み方向の屈折率をそれぞれ、ｎｘ_ｃｅｌｌ、ｎｙ_ｃｅｌｌ、ｎｚ_ｃｅｌｌとした場合、代表的には、ｎｘ_ｃｅｌｌ＞ｎｙ_ｃｅｌｌ≒ｎｚ_ｃｅｌｌの屈折率分布を示す。

なお、ｎｙ≒ｎｚとは、ｎｙとｎｚが完全に同一である場合だけでなく、ｎｙとｎｚとが実質的に同一である場合も包含する。具体的には、ＮＺ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）で表されるＮＺ係数が０．８〜１．２であることが好ましく、０．９〜１．１であることがより好ましい。後述するＡプレートにおいても同様である。

また、「液晶セルの初期配向方向」とは、電界が存在しない状態で、液晶層に含まれる液晶分子が配向した結果生じる液晶層の面内屈折率が最大となる方向、すなわち、液晶層の遅相軸方向をいう。

このような屈折率分布を示す液晶層を用いる駆動モードの代表例としては、インプレーンスイッチング（ＩＰＳ）モード、フリンジフィールドスイッチング（ＦＦＳ）モード及び強誘電性液晶（ＦＬＣ）モード等が挙げられる。このような駆動モードに用いられる液晶の具体例としては、ネマチック液晶、スメクチック液晶が挙げられる。一般には、ＩＰＳモード及びＦＦＳモードにはネマチック液晶が用いられ、ＦＬＣモードにはスメクチック液晶が用いられる。本発明の液晶パネルにおいては、上記の中でもＩＰＳモードの液晶セルが好適に用いられる。

上記ＩＰＳモードは、電圧制御複屈折（ＥＣＢ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｎｅｎｃｅ）効果を利用し、電界が存在しない状態でホモジニアス配列させた液晶分子を、例えば、金属で形成された対向電極と画素電極とで発生させた基板に平行な電界（横電界ともいう）で応答させる。より具体的には、例えば、テクノタイムズ社出版「月刊ディスプレイ７月号」ｐ．８３〜ｐ．８８（１９９７年版）や、日本液晶学会出版「液晶ｖｏｌ．２Ｎｏ．４」ｐ．３０３〜ｐ．３１６（１９９８年版）に記載されているように、ノーマリーブッラクモードでは、液晶セルの電界無印加時の配向方向と一方の側の偏光子の吸収軸とを一致させて、上下の偏光板を直交配置させると、電界のない状態で完全に黒表示になる。電界があるときは、液晶分子が基板に平行を保ちながら回転動作することによって、回転角に応じた透過率を得ることができる。なお、上記のＩＰＳモードは、Ｖ字型電極またはジグザグ電極等を採用した、スーパー・インプレーンスイッチング（Ｓ−ＩＰＳ）モードや、アドバンスド・スーパー・インプレーンスイッチング（ＡＳ−ＩＰＳ）モードを包含する。

液晶層１２がホモジニアス配列に配向させた液晶分を含むため、液晶層の厚みをｄ_ｃｅｌｌとすると、液晶セル１０の波長５５０ｎｍの光に対する面内レターデーションＲｅ_ｃｅｌｌは、Ｒｅ_ｃｅｌｌ＝（ｎｘ_ｃｅｌｌ−ｎｙ_ｃｅｌｌ）×ｄで表される。Ｒｅ_ｃｅｌｌの値は、前述のごとく液晶分子の回転動作によって明暗表示が得られる範囲で適宜設定し得るが、一般的には、半波長（λ／２）である２７５ｎｍよりやや大きな値を取り、３００ｎｍ〜４００ｎｍの範囲である。

［偏光子］
偏光子とは、自然光や所定の偏光を直線偏光に変換するものを指す。本発明の第１の偏光子２１および第２の偏光子２２としては、例えば、ポリビニルアルコール系フィルム、部分ホルマール化ポリビニルアルコール系フィルム、エチレン・酢酸ビニル共重合体系部分ケン化フィルム等の親水性高分子フィルムに、ヨウ素や二色性染料等の二色性物質を吸着させて一軸延伸したもの、ポリビニルアルコールの脱水処理物やポリ塩化ビニルの脱塩酸処理物等ポリエン系配向フィルム等が挙げられる。これらのなかでも、ポリビニルアルコール系フィルムにヨウ素などの二色性物質を吸着させて一軸延伸した偏光子が、偏光二色比が高く特に好ましい。これら偏光子の厚さは特に制限されないが、一般的に、１〜８０μｍ程度である。

なお、本発明の液晶パネルにおいては、第１の偏光子２１と第２の偏光子２２は、同一のものであってもよく、それぞれ異なっていてもよい。

［Ａプレート］
（面内レターデーション）
本発明の液晶パネルにおいて、Ａプレート３０は、液晶セル１０と第１の偏光子２１との間に配置される。本発明の液晶パネルに用いられるＡプレートは、ｎｘ_Ａ＞ｎｙ_Ａ≒ｎｚ_Ａを満たすポジティブＡプレートである。ｎｘ_Ａ，ｎｙ_Ａ，ｎｚ_Ａは、ぞれぞれ、Ａプレートの面内の遅相軸方向の屈折率、面内の進相軸方向の屈折率、厚み方向の屈折率を表す。

Ａプレート３０の面内レターデーションＲｅ_Ａは、Ｒｅ_Ａ＝（ｎｘ_Ａ−ｎｙ_Ａ）×ｄ_Ａで表される。ただし、ｄ_ＡはＡプレートの厚みである。Ｒｅ_Ａは、液晶セルとＡプレートとを一体とみなした光学素子の波長５５０ｎｍの光に対する面内レターデーションの絶対値｜Ｒｅ_０｜が、半波長（λ／２）の奇数倍、すなわち、（１９０ｎｍ〜３６０ｎｍ）×（２ｍ+１）の範囲内となるように設定される。ただし、ｍは０以上の整数である。｜Ｒｅ_０｜は（２００ｎｍ〜３５０ｎｍ）×（２ｍ+１）の範囲内であることがより好ましく、（２３０ｎｍ〜３２０ｎｍ）×（２ｍ+１）の範囲内であることがさらに好ましい。

液晶セルの初期配向方向１０ｎとＡプレートの遅相軸方向３０ｅとが直交している本発明の第１の実施形態においては、液晶セル１０とＡプレート３０とを一体とみなした光学素子の面内レターデーションは、液晶セルとＡプレートの面内レターデーションの差と等しく、｜Ｒｅ_０｜＝｜Ｒｅ_ｃｅｌｌ−Ｒｅ_Ａ｜で表される。一方、液晶セルの初期配向方向１０ｎとＡプレートの遅相軸方向３０ｅとが平行である本発明の第２の実施形態においては、液晶セル１０とＡプレート３０とを一体とみなした光学素子の面内レターデーションは、液晶セルとＡプレートの面内レターデーションの和と等しく、｜Ｒｅ_０｜＝｜Ｒｅ_ｃｅｌｌ＋Ｒｅ_Ａ｜で表される。

したがって、液晶セルの初期配向方向１０ｎとＡプレートの遅相軸方向３０ｅとが直交している場合には、｜Ｒｅ_ｃｅｌｌ−Ｒｅ_Ａ｜が（１９０ｎｍ〜３６０ｎｍ）×（２ｍ+１）の範囲内であることが好ましく、（２００ｎｍ〜３５０ｎｍ）×（２ｍ+１）の範囲内であることがより好ましく、（２３０ｎｍ〜３２０ｎｍ）×（２ｍ+１）の範囲内であることがさらに好ましい。また、前述のごとく、Ｒｅ_ｃｅｌｌが一般的に半波長よりやや大きな値を取ることを考慮すると、ｍ＝０であることが好ましい。

一方、液晶セルの初期配向方向１０ｎとＡプレートの遅相軸方向３０ｅとが平行である場合には、｜Ｒｅ_ｃｅｌｌ＋Ｒｅ_Ａ｜が（１９０ｎｍ〜３６０ｎｍ）×（２ｍ+１）の範囲内であることが好ましく、（２００ｎｍ〜３５０ｎｍ）×（２ｍ+１）の範囲内であることがより好ましく、（２３０ｎｍ〜３２０ｎｍ）×（２ｍ+１）の範囲内であることがさらに好ましい。また、Ｒｅ_ｃｅｌｌが一般的に半波長よりやや大きな値を取ることを考慮すると、ｍは１以上であることが一般的であり、Ａプレートが取りうる位相差値の範囲を考慮すると、ｍ＝１であることが好ましい。

Ａプレート３０の面内レターデーションを上記範囲とすることで、液晶パネルを高温・高湿環境に暴露した後に常温に戻した場合でも、黒表示時におけるパネルの隅で光抜け（いわゆる「コーナームラ」）の発生がより効果的に抑制される。第１の偏光子２１と液晶セル１０との間に所定の面内レターデーションを有するＡプレート３０を有することによってコーナームラが抑制される原因は定かではないが、黒表示時、すなわち、液晶セルの初期配向状態における面内レターデーションの半波長からのズレをＡプレートによって補償して、液晶パネル全体としての面内レターデーションが半波長とすることが、コーナームラ抑制に寄与しているものと推定される。

なお、本発明者らの検討によれば、Ａプレート３０を用いる代わりに、例えば、ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚのような光学特性を有する光学補償層を用いることによっても、コーナームラの発生は抑制された。しかしながら、このような光学補償層を用いた場合、Ａプレートを用いる場合に比して、加熱・加湿前の初期状態における視野角特性が十分とはいえなかった。

（光弾性係数）
Ａプレート３０としては、光弾性係数の絶対値が２×１０^−１１ｍ^２／Ｎ以下のものが好適に用いられる。光弾性係数の絶対値は、２×１０^−１３ｍ^２／Ｎ〜１×１０^−１１ｍ^２／Ｎであることがより好ましく、１×１０^−１２ｍ^２／Ｎ〜１×１０^−１１ｍ^２／Ｎであることがより好ましい。光弾性係数の絶対値がこのような範囲であれば、加熱時の収縮応力が発生した場合に位相差変化が生じにくい。そのため、液晶パネルの光学特性の変化が抑制される。なお、光弾性係数が過度に小さいと、レターデーションの発現性が小さくなる傾向があるため、面内レターデーションＲｅ_Ａを前記範囲とすることが困難となる場合がある。光弾性係数は、樹脂等の化学構造に固有の値であるが、光弾性係数の符号（正負）が異なる複数の成分を共重合、あるいは混合することによって、光弾性係数を低く抑制することも可能である。

（材料）
このような光弾性係数を満足し得る樹脂の代表例としては、環状ポリオレフィン系樹脂およびセルロース系樹脂が挙げられるが、環状ポリオレフィン系樹脂が特に好ましい。環状ポリオレフィン系樹脂は、環状オレフィンを重合単位として重合される樹脂の総称であり、例えば、特開平１−２４０５１７号公報、特開平３−１４８８２号公報、特開平３−１２２１３７号公報等に記載されている樹脂が挙げられる。具体例としては、環状オレフィンの開環（共）重合体、環状オレフィンの付加重合体、環状オレフィンとエチレン、プロピレン等のα−オレフィンとの共重合体（代表的には、ランダム共重合体）、および、これらを不飽和カルボン酸やその誘導体で変性したグラフト変性体、ならびに、それらの水素化物が挙げられる。環状オレフィンの具体例としては、ノルボルネン系モノマーが挙げられる。

上記ノルボルネン系モノマーとしては、例えば、ノルボルネン、およびそのアルキルおよび／またはアルキリデン置換体、例えば、５−メチル−２−ノルボルネン、５−ジメチル−２−ノルボルネン、５−エチル−２−ノルボルネン、５−ブチル−２−ノルボルネン、５−エチリデン−２−ノルボルネン等、これらのハロゲン等の極性基置換体；ジシクロペンタジエン、２，３−ジヒドロジシクロペンタジエン等；ジメタノオクタヒドロナフタレン、そのアルキルおよび／またはアルキリデン置換体、およびハロゲン等の極性基置換体、例えば、６−メチル−１，４：５，８−ジメタノ−１，４，４ａ，５，６，７，８，８ａ−オクタヒドロナフタレン、６−エチル−１，４：５，８−ジメタノ−１，４，４ａ，５，６，７，８，８ａ−オクタヒドロナフタレン、６−エチリデン−１，４：５，８−ジメタノ−１，４，４ａ，５，６，７，８，８ａ−オクタヒドロナフタレン、６−クロロ−１，４：５，８−ジメタノ−１，４，４ａ，５，６，７，８，８ａ−オクタヒドロナフタレン、６−シアノ−１，４：５，８−ジメタノ−１，４，４ａ，５，６，７，８，８ａ−オクタヒドロナフタレン、６−ピリジル−１，４：５，８−ジメタノ−１，４，４ａ，５，６，７，８，８ａ−オクタヒドロナフタレン、６−メトキシカルボニル−１，４：５，８−ジメタノ−１，４，４ａ，５，６，７，８，８ａ−オクタヒドロナフタレン等；シクロペンタジエンの３〜４量体、例えば、４，９：５，８−ジメタノ−３ａ，４，４ａ，５，８，８ａ，９，９ａ−オクタヒドロ−１Ｈ−ベンゾインデン、４，１１：５，１０：６，９−トリメタノ−３ａ，４，４ａ，５，５ａ，６，９，９ａ，１０，１０ａ，１１，１１ａ−ドデカヒドロ−１Ｈ−シクロペンタアントラセン等が挙げられる。

また、環状ポリオレフィン系樹脂としては、本発明の目的を損なわない範囲内において、上記以外の開環重合可能な他の環状オレフィン類を併用することができる。このような環状オレフィンの具体例としては、例えば、シクロペンテン、シクロオクテン、５，６−ジヒドロジシクロペンタジエン等の反応性の二重結合を１個有する化合物が挙げられる。

上記環状ポリオレフィン系樹脂は、トルエン溶媒によるゲル・パーミエーション・クロマトグラフ（ＧＰＣ）法で測定した数平均分子量（Ｍｎ）が好ましくは２５，０００〜２００，０００、さらに好ましくは３０，０００〜１００，０００、最も好ましくは４０，０００〜８０，０００である。数平均分子量が上記の範囲であれば、機械的強度に優れ、溶解性、成形性、流延の操作性が良いものができる。

環状ポリオレフィン系樹脂がノルボルネン系モノマーの開環重合体を水素添加して得られるものである場合には、水素添加率は、好ましくは９０％以上であり、さらに好ましくは９５％以上であり、最も好ましくは９９％以上である。このような範囲であれば、耐熱劣化性および耐光劣化性などに優れる。

このような環状ポリオレフィン系樹脂としては、種々の製品が市販されている。具体例としては、日本ゼオン社製の商品名「ゼオネックス（Ｚｅｏｎｅｘ）」、「ゼオノア（Ｚｅｏｎｏｒ）」、ＪＳＲ社製の商品名「アートン（Ａｒｔｏｎ）」、ＴＩＣＯＮＡ社製の商品名「トーパス（Ｔｏｐａｓ）」、三井化学社製の商品名「アペル（Ａｐｅｌ）」が挙げられる。

（形成方法）
上記光学補償層は、一般に、環状ポリオレフィン系樹脂またはセルロース系樹脂等から形成されたフィルムを延伸することにより得られる。環状ポリオレフィン系樹脂またはセルロース系樹脂からフィルムを形成する方法としては、任意の適切な成形加工法が採用され得る。なお、上記環状ポリオレフィン系樹脂および上記セルロース系樹脂は、多くのフィルム製品が市販されているので、当該市販フィルムをそのまま延伸処理に供してもよい。また、延伸方法としては、任意の適切な延伸方法が採用され得る。

［各光学部材の配置］
以下、本発明の液晶パネル１００における、液晶セル１０、第１ならびに第２の偏光子２１，２２、Ａプレート３０、およびその他の光学素子の配置、並びに積層方法について説明する。

（第１の偏光子とＡプレートの配置手段）
図１および図２Ａならびに図２Ｂを参照すると、Ａプレート３０は、第１の偏光子２１と液晶セル１０との間に配置される。Ａプレート３０と第１の偏光子２１とは直接積層してもよく、偏光子保護フィルム（図示せず）を介して積層することもできる。

Ａプレート３０と第１の偏光子２１とを直接積層する場合は両者を接着剤層または粘着剤層により積層一体化することが好ましい。このような構成とすることにより、Ａプレート３０が第１の偏光子２１の偏光子保護フィルムの役割も兼ねることができるため、液晶パネルに用いる光学フィルムの総数を減らして、低コスト化を図ることができる。

一方、偏光子保護フィルムを介してＡプレート３０と第１の偏光子２１とを積層する場合は、偏光子と偏光子保護フィルム、偏光子保護フィルムとＡプレートは、それぞれ接着剤層または粘着剤層を介して積層一体化することが好ましい。

偏光子保護フィルムとしては、透明性、機械的強度、熱安定性、水分遮蔽性などに優れ、歪によって光学的なムラの生じにくいものが好ましく用いられる。また、偏光子保護フィルムは、光学等方性を有することが好ましい。偏光子保護フィルムの複屈折を小さくすることで、液晶セルとＡプレートとを一体とみなした光学素子の面内レターデーションＲｅ_０のみならず、液晶パネル全体を一体とみなした場合の面内レターデーションも半波長の奇数倍となるため、コーナームラを抑制することができる。

光学等方性を有する偏光子保護フィルムを構成する材料としては、ポリカーボネート系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、セルロース系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリイミド系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、及びこれらの混合物が挙げられる。また、ウレタン系、アクリルウレタン系、エポキシ系、シリコーン系等の熱硬化性樹脂または紫外線硬化型樹脂を用いることもできる。

上記接着剤または粘着剤層を形成する接着剤または粘着剤としては、任意の適切な接着剤または粘着剤が採用され得る。例えば、アクリル系重合体、シリコーン系ポリマー、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルエーテル、酢酸ビニル／塩化ビニルコポリマー、変性ポリオレフィン、エポキシ系、フッ素系、天然ゴム系、合成ゴム等のゴム系などのポリマーをベースポリマーとするものを適宜に選択して用いることができる。特に、偏光子保護フィルムと第１の偏光子との積層には水性接着剤が好ましく用いられ,
中でも、ポリビニルアルコール系樹脂を主成分とするものが用いられる。また、Ａプレートと第１の偏光子とを直接積層する場合にも、同様の接着剤が好適に用いられる。

偏光子保護フィルムと、Ａプレートとの積層には粘着剤が好ましく用いられる。粘着剤は特に制限されないが、例えばアクリル系重合体、シリコーン系ポリマー、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリエーテル、フッ素系やゴム系などのポリマーをベースポリマーとするものを適宜に選択して用いることができる。特に、アクリル系粘着剤の如く光学的透明性に優れ、適度な濡れ性と凝集性と接着性の粘着特性を示して、耐候性や耐熱性などに優れるものが好ましく用いうる。

また上記に加えて、吸湿による発泡現象や剥がれ現象の防止、熱膨張差等による光学特性の低下や液晶セルの反り防止、ひいては高品質で耐久性に優れる液晶表示装置の形成性などの点より、吸湿率が低くて耐熱性に優れる粘着層が好ましい。

粘着層は、例えば天然物や合成物の樹脂類、特に、粘着性付与樹脂や、ガラス繊維、ガラスビーズ、金属粉、その他の無機粉末等からなる充填剤や顔料、着色剤、酸化防止剤などの粘着層に添加されることの添加剤を含有していてもよい。また微粒子を含有して光拡散性を示す粘着層などであってもよい。

（Ａプレートと液晶セルの配置手段）
図１を参照すると、Ａプレート３０は液晶セルの基板１１と積層される。Ａプレートと液晶セルの基板とは、接着剤層または粘着剤層を介して積層一体化されることが好ましく、特に粘着剤層を介して積層することが好ましい。粘着剤層としては、前記したのと同様のものを好ましく用い得る。また、Ａプレート３０と液晶セルの基板１１との間にその他の光学層を配置することもできるが、その場合は、当該光学層が光学等方性であることが好ましい。

（第２の偏光子と液晶セルの配置手段）
図１および図２Ａならびに図２Ｂを参照すると、第２の偏光子２２は液晶セルの基板１１’と積層される。第２の偏光子２２と液晶セルの基板１１’とは、直接積層してもよく、偏光子保護フィルム（図示せず）等を介して積層することもできる。なお、偏光子２２と液晶セルの基板１１’との間に保護フィルム等の光学素子を配置する場合、液晶パネル全体を一体とみなした場合の面内レターデーションが半波長の奇数倍から外れないようにする観点から、当該光学素子は、実質的に複屈折を有さない光学等方性層であることが好ましい。

第２の偏光子２２と液晶セルの基板１１’、あるいはその間に配置される光学素子は、接着剤層あるいは粘着剤層を介して積層一体化することが好ましい。接着剤層あるいは粘着剤層としては、前記したのと同様のものを好ましく用い得る。

［液晶パネルの形成］
これまで述べたように、本発明の液晶パネルは、液晶セル１０、第１の偏光子２１、第２の偏光子２２、及びＡプレート３０を配置することによって得ることができる。その製造過程においては、上記部材を順次別個に積層する方式にても形成することができるし、予めいくつかの部材を積層したものを用いることもできる。また、その積層順序も特に制限されない。

特に本発明の液晶パネルにおいては、第１の偏光子２１、Ａプレート、および必要に応じて偏光子保護フィルムを積層した第１の偏光板と、第２の偏光子２２に必要に応じて偏光子保護フィルムを積層した第２の偏光板を予め用意し、これらを液晶セル１０と積層することによって、品質の安定性や組立の作業性に優れたものとすることができる。

本発明の液晶パネルは、上記以外の光学層やその他の部材を含むこともできる。その例としては、反射防止層、スティッキング防止層、拡散層やアンチグレア層等の表面処理層や、輝度向上フィルム等が挙げられる。輝度向上フィルムとしては、特に限定されず、例えば、誘電体の多層薄膜や、屈折率異方性が相違する薄膜フィルムの多層積層体のような、所定偏光軸の直線偏光を透過して、他の光を反射する特性を示すもの等が使用できる。

［液晶表示装置］
上記の液晶パネルは、パーソナルコンピューター、液晶テレビ、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）等の液晶表示装置に好適に用いられる。

図３は、本発明の好ましい実施形態による液晶表示装置の概略断面図である。この液晶表示装置は、液晶パネル１００と、プリズムシート１１０、導光板１２０及び光源１３０とを備える。また、別の実施形態においては、図３に例示した光学部材は、本発明を満足する限りにおいて、用いられる液晶セルの駆動モードや用途に応じて、その一部が省略されるか、若しくは他の光学部材に代替され得る。

本発明について、以下に実施例及び比較例を挙げて更に説明するが、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。なお、実施例で用いた測定方法は、以下の通りである。

［レターデーション値、三次元屈折率］
レターデーション値は、平行ニコル回転法を原理とする位相差計（王子計測機器社製 製品名「ＫＯＢＲＡ−ＷＰＲ」）を用いて、波長５５０ｎｍの光で測定した。正面（法線）方向、及び遅相軸中心でフィルムを４０°傾けた際のレターデーションを測定し、これらの値から、面内屈折率が最大となる方向、それと直交する方向、フィルムの厚み方向それぞれの屈折率ｎｘ、ｎｙ、ｎｚを装置付属のプログラムにより算出した。これらの値及び厚み（ｄ）から、面内レターデーション：Ｒｅ＝（ｎｘ−ｎｙ）×ｄ、およびＮＺ係数：（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）を求めた。
なお、三次元屈折率の計算に際して必要となるフィルムの厚みは、アンリツ社製デジタルマイクロメーター「ＫＣ−３５１Ｃ型」を使用して測定した。また、屈折率はアッベ屈折率計［アタゴ社製製品名「ＤＲ−Ｍ４」］を用いて測定した。

［液晶表示装置の黒輝度］
輝度の測定には、輝度測定装置（ＴＯＰＣＯＮ ＢＭ−５Ａ）を用いた。液晶パネルを加熱試験内に９５℃×２４時間投入後、室温に１５分間放置し、輝度約１００００ｃｄ／ｍ^２)の高輝度バックライト上に液晶パネルを配置して、２３℃の暗室にて、黒画像を表示させた状態での画面中央部および画面の４隅の黒輝度測定を行った。

[実施例１]
（Ａプレートの作製）
ノルボルネン系樹脂フィルム（日本ゼオン社製：ゼオノアフィルム 厚み６０μｍ）を、ロール延伸機により自由端一軸延伸し、波長５５０ｎｍの光に対するレターデーションが７０ｎｍ、ＮＺ係数が１．０のＡプレートを得た。

（偏光板）
ヨウ素を吸着させて一軸延伸したポリビニルアルコール系フィルムからなる偏光子の両面に偏光子保護フィルムを有する偏光板（日東電工社製 ＮＰＦ−ＣＷＱ１４６３ＣＵ）を用いた。なお、液晶セルとの貼り合せに際しては、面内レターデーションおよび厚み方向レターデーションの両者が略ゼロである偏光子保護フィルムが貼り合わされた面が液晶セル側となるようにして用いた。

（補償層付き偏光板）
前記Ａプレートの遅相軸方向と、偏光板の吸収軸方向が平行となるように、Ａプレートおよび偏光板を連打機で打ち抜き、単板単板貼りあわせ機を用いて、アクリル系粘着剤を介して偏光板にＡプレートが貼り合わされた補償層付き偏光板を得た。

（液晶セル）
波長５５０ｎｍの光に対するレターデーション値が３４０ｎｍであるＩＰＳモードの液晶セルを用いた。

（液晶パネルの作製）
上記液晶セルの視認側の表面に、光学補償層を有していない偏光板（日東電工社製 ＮＰＦ−ＣＷＱ１４６３ＣＵ）を、偏光子の吸収軸方向が液晶セルの初期配向方向と平行となるように、アクリル系粘着剤（厚み１５μｍ）を介して積層した。次いで、上記液晶セルの光源側の表面に、上記の補償層付き偏光板を、偏光子の吸収軸方向と液晶セルの初期配向方向とが直交し、かつ、Ａプレートが液晶セルと対向するように、アクリル系粘着剤（厚み２０μｍ）を介して積層して、液晶パネルを作製した。

[実施例２，比較例１]
表１に示すレターデーションＲｅ_Ａを有するＡプレートを用いた以外は、上記実施例１と同様にして、液晶パネルを作製した。

[比較例２]
上記実施例１において、光源側の偏光板として、Ａプレートが貼り合わされた補償層付き偏光板を用いる代わりに、光学補償層を有していない偏光板（日東電工社製 ＮＰＦ−ＣＷＱ１４６３ＣＵ）を用いた以外は、実施例１と同様にして、液晶パネルを作製した。

[比較例３]
レターデーションが３７０ｎｍである液晶セルを用いた以外は、上記比較例２と同様にして、液晶パネルを作製した。

[実施例３，４および比較例４]
（Ａプレートおよび補償層付き偏光板）
表２に示す各レターデーション値を有するＡプレートを用いたこと以外は、上記実施例１と同様にして補償層付き偏光板を作製した。

（液晶パネルの作製）
実施例１で用いたのと同様の液晶セルを用い、液晶セルの視認側の表面に、光学補償層を有していない偏光板（日東電工社製 ＮＰＦ−ＣＷＱ１４６３ＣＵ）を、偏光子の吸収軸方向が液晶セルの初期配向方向と直交するように、アクリル系粘着剤（厚み１５μｍ）を介して積層した。次いで、上記液晶セルの光源側の表面に、上記の補償層付き偏光板を、偏光子の吸収軸方向と液晶セルの初期配向方向とが平行であり、かつ、Ａプレートが液晶セルと対向するように、アクリル系粘着剤（厚み２０μｍ）を介して積層して、液晶パネルを作製した。

[実施例５，６および比較例５]
（Ａプレートおよび補償層付き偏光板）
表２に示す各レターデーション値を有するＡプレートを用いたこと以外は、上記実施例１と同様にして補償層付き偏光板を作製した。

（液晶パネルの作製）
前記の補償層付き偏光板を用い、比較例３で用いたのと同様の液晶セルを用いた以外は、上記実施例４と同様にして、液晶パネルを作製した。

実施例および比較例の液晶パネルに用いたＡプレートの光学特性、液晶セルのレターデーション値、液晶セルの初期配向方向とＡプレートの遅相軸方向との配置関係、および加熱試験後の黒輝度の測定結果（中央部、および４隅の平均値）を表１および表２に示す。

各実施例と比較例２，３とを対比すれば明らかなように、Ａプレートを有する本発明の液晶表示装置は、加熱試験後においても画面４隅の黒輝度の変化が小さく、コーナームラの発生が抑制されていることがわかる。また、各実施例と、比較例１，４，５とを対比すると、液晶セルとＡプレートとを一体とみなした光学素子の面内レターデーションの絶対値が半波長の奇数倍に近いほど、耐久試験後においても画面４隅の黒輝度の変化が小さいことが窺える。

１０ 液晶セル
１０ｎ 初期配向方向
１１，１１’ 基板
１２ 液晶層
２１，２２ 偏光子
２１ａ，２２ａ 吸収軸方向
３０ Ａプレート
３０ｅ 遅相軸方向
１００ 液晶パネル
１１０ プリズムシート
１２０ 導光板
１３０ 光源
２００ 液晶表示装置

Claims (6)

1. 電界が存在しない状態でホモジニアス配列に配向させた液晶分子を含む液晶層を備える液晶セルと、
   液晶セルの一方の側に配置された第１の偏光子と、
   液晶セルの他方の側に配置された第２の偏光子と、
   液晶セルと第１の偏光子との間に配置された、ｎｘ_Ａ＞ｎｙ_Ａ≒ｎｚ_Ａを満たすＡプレートと、を備え、
   第１の偏光子の吸収軸方向と第２の偏光子の吸収軸方向とは直交しており、
   第１の偏光子の吸収軸方向とＡプレートの遅相軸方向とが平行であり、
   液晶セルの初期配向方向とＡプレートの遅相軸方向とが平行であるかまたは直交しており、
   液晶セルとＡプレートとを一体とみなした光学素子の波長５５０ｎｍの光に対する面内レターデーションＲｅ_０の絶対値が、（２３０ｎｍ〜３２０ｎｍ）×（２ｍ+１）であり、液晶セルと第２の偏光子との間には実質的に複屈折を有する層が配置されていない、液晶パネル（ただし、ｎｘ_Ａ，ｎｙ_Ａ，ｎｚ_Ａは、ぞれぞれ、Ａプレートの面内の遅相軸方向の屈折率、面内の進相軸方向の屈折率、厚み方向の屈折率を表し、ｍは０以上の整数を表す）。
2. 液晶セルの初期配向方向とＡプレートの遅相軸方向とが直交しており、｜Ｒｅ_ｃｅｌｌ−Ｒｅ_Ａ｜が、（２３０ｎｍ〜３２０ｎｍ）×（２ｍ+１）の範囲内である、請求項１に記載の液晶パネル（ただし、Ｒｅ_ｃｅｌｌおよびＲｅ_Ａは、それぞれ液晶セルおよびＡプレートの波長５５０ｎｍの光に対する面内レターデーションを表し、ｍは０以上の整数である）。
3. 液晶セルの初期配向方向とＡプレートの遅相軸方向とが平行であり、｜Ｒｅ_ｃｅｌｌ＋Ｒｅ_Ａ｜が、（２３０ｎｍ〜３２０ｎｍ）×（２ｍ+１）の範囲内である、請求項１に記載の液晶パネル（ただし、Ｒｅ_ｃｅｌｌおよびＲｅ_Ａは、それぞれ液晶セルおよびＡプレートの波長５５０ｎｍの光に対する面内レターデーションを表し、ｍは０以上の整数である）。
4. 前記液晶セルがＩＰＳモード、ＦＦＳモード、またはＦＬＣモードのいずれかである、請求項１〜３のいずれかに記載の液晶パネル。
5. 前記Ａプレートの光弾性係数が２×１０^−１１ｍ^２／Ｎ以下である請求項１〜４のいずれかに記載の液晶パネル。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の液晶パネルを備える液晶表示装置。

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