JP5451516B2 - 液晶パネルおよび液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶パネルおよび液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、２０世紀に表示装置の主流であったＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ、一般にブラウン管と称される）に比べて薄型軽量にできる。また、視野角拡大技術や動画技術の開発等、画質向上技術の進歩に伴い、液晶表示装置の用途及び市場は、デスクトップ型パーソナルコンピューター用のモニター、ＤＴＰ（Ｄｅｓｋｔｏｐ ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ）、ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ−ａｉｄｅｄ ｄｅｓｉｇｎ）用のモニター、家庭用テレビ等に拡大された。

これらの用途では、良好な色再現性及び高いコントラスト比に対する要求が強い。特に、光漏れがなく引き締まった黒を表現できるディスプレイが高画質の条件となる。これは、照明を落とした暗い部屋で映画のような暗めの映像を視聴する際に黒潰れがない低階調を表現するためや、オペラ等の舞台芸術の映像において彩度が低い中間色の衣装の微妙な色合いを表現するために必要な仕様である。

さらに、複数の人数で大画面の液晶表示装置を視聴する際、画面の鉛直方向だけでなく斜め方向からの映像品質も重要である。特に、黒表示における斜め方向の光漏れは映像の表示品位を著しく損ねてしまうため、斜め方向における光漏れ低減対策が必要である。

液晶表示装置の黒表示における斜め方向の光漏れは、（１）偏光板の視角依存性、（２）直交に配置された偏光板内部の液晶パネル部材に起因する部分偏光解消、（３）液晶層自身の視角依存性、等で生じている。インプレーンスイッチング型液晶表示装置においては、主として（１）と（２）、垂直配向型液晶表示装置においては、（１）、（２）及び（３）が黒表示における斜め方向の光漏れの要因である。

なお、特許文献１には、斜め入射時における偏光子を透過した光の偏光状態を垂直入射時と等しくする複屈折特性を理論的に求め、偏光板の視角依存性を低減するための位相差板の最適特性が開示されている。また、液晶パネル部材に起因する部分偏光解消については、一般に鉛直方向（正面方向）におけるコントラスト比を向上するための技術としてカラーフィルタの顔料粒子や液晶層の光散乱を低減する技術が報告されている。また、特許文献２には、垂直配向液晶層の厚さ方向のリタデーションと偏光子の視野角特性を補償する二軸性の位相差板の最適特性が開示されている。なお、本発明に関連する他の先行技術文献としては、下記の特許文献３−７が存在する。

特許第３５２６８３０号公報 特許第３８６３４４６号公報 特開２０００−１３７１１６号公報 特開２０００―９１７３４号公報 特開２００１−２３５６２２号公報 特開２００４―１６３４５２号公報 特開２００８−１０７７６６号公報

従来の斜め方向の視野角補償技術は、特許文献１および特許文献２に記載される複屈折特性を有する位相差層による補償技術と、二色性色素を用いた補償技術とがあるが、いずれの方法においても副作用となる影響がある。

すなわち、複屈折特性を有する位相差層を適用する技術の場合、ある波長においてのみ理想的な補償ができる。これは、屈折率の波長分散がそれぞれの部材で異なるためである。この場合、視感度が高く光漏れ（輝度）を低減するために最も効果的な波長５５０ｎｍにおいて、光漏れが低減するように位相差層の光学定数が設定される。このとき、可視波長範囲の青の波長である４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下、赤の波長である６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の範囲においては、最適値からはずれることによる光漏れが発生する。これによって、斜め方向の光漏れ（輝度）を低減すればするほど、マゼンタやシアンなどの呈色が顕著となってしまう。色付きを低減するには、ある程度の光漏れを許容せざるを得ず、色付きおよび光漏れ強度はトレード・オフの関係にある。偏光板の保護フィルム、カラーフィルタ層、液晶層、絶縁層等、種々の有機層は面内の位相差（リタデーション）および厚み方向の位相差を発現するため、トレード・オフを解消することは困難であった。そこで、従来は色付きおよび光漏れ強度をほどほどに抑える設定が採用されてきた。

他方、一対の偏光板に二色性色素層を付与することにより斜め方向の偏光能を保持して視野角補償する技術においては、二色性色素層の二色比が理想値ではないこと、色素分子の配向秩序度が理想値１ではないことから、可視波長範囲において光学的に透明とはならず、白表示における輝度を低減してしまう。液晶表示装置のコントラスト比は、白表示の輝度を黒表示の輝度で除することによって定義されている。したがって、白表示における光の吸収の程度よりも黒表示における光吸収の程度が高ければ、コントラスト比は増大するものの、白表示の輝度を従来と同等にするためには、バックライトの強度を高くせざるを得ず、消費電力が増大してしまうという問題があった。

このように、黒表示における斜め方向の光漏れを低減することを目的とした従来の方法は、色付きまたは白表示の透過率の顕著な低下による消費電力増大という副作用を避けることが困難であった。

本発明は、黒表示における斜め方向の光漏れに対し色付きおよび白表示透過率の顕著な低下を抑制する液晶パネルおよび液晶表示装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る液晶パネルは、第一の偏光板および第二の偏光板と、前記第一の偏光板および前記第二の偏光板の間に配置される第一の基板および第二の基板と、前記第一の基板および前記第二の基板の間に配置される液晶層と、前記第一の偏光板および前記第一の基板の間に第一の光学異方層と、を有し、前記液晶層における液晶分子は水平配向であり、前記液晶分子は、前記第一の基板の面内方向と平行な方向の電界により回転し、前記第一の光学異方層の面内における最大屈折率をｎ_１ｘ、前記最大屈折率ｎ_１ｘの方向と直交する方向の屈折率をｎ_１ｙ、及び前記第一の光学異方層の厚さ方向の屈折率をｎ_１ｚとしたとき、ｎ_１ｘ≠ｎ_１ｙ≠ｎ_１ｚであり、前記第一の光学異方層の面内鉛直方向に対する極角をφ_１としたとき、前記第一の光学異方層は、前記第一の光学異方層に入射される波長５３０ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の任意の光の偏光状態を補償し、前記第一の光学異方層は、φ_１≠０において４３０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の範囲に二色性の極大値を有し、６００ｎｍ以上６５０ｎｍ以下の範囲に二色性の極大値を有することを特徴とする液晶パネルである。

また、本発明に係る液晶パネルは、Δｎを（ｎ_１ｘ−ｎ_１ｙ）、前記第一の光学異方層の厚さをｄ、Ｎｚ係数を｛（ｎ_１ｘ−ｎ_１ｚ）／（ｎ_１ｘ−ｎ_１ｙ）｝とするとき、Δｎ・ｄの値は、１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下であって、Ｎｚ係数の値は、０．２以上０．５以下とすることができる。

また、本発明に係る液晶パネルは、ｎ_１ｘ−ｎ_１ｙ＝Δｎ、前記第一の光学異方層の厚さをｄ、Ｎｚ＝（ｎ_１ｘ−ｎ_１ｚ）／（ｎ_１ｘ−ｎ_１ｙ）とするとき、前記第一の光学異方層のΔｎ_１ｄは１２０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であって、Ｎｚ係数は０．３以上０．４以下とすることができる。

また、本発明に係る液晶パネルでは、前記第一の光学異方層には親水性ポリマーを含むことができる。

また、本発明に係る液晶パネルでは、前記第一の光学異方層は前記第一の偏光板に含まれる支持フィルムに貼付されることができる。

また、本発明に係る液晶パネルでは、前記第一の光学異方層には第一の色素および第二の色素が含まれ、前記第一の色素および前記第二の色素は前記第一の光学異方層の面内鉛直方向に配向されていてもよい。

また、本発明に係る液晶パネルでは、前記第一の光学異方層は、４３°＜φ＜４７°において４３０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の範囲に二色性の極大値を有し、６００ｎｍ以上６５０ｎｍ以下の範囲に二色性の極大値を有してもよい。

また、本発明に係る液晶パネルでは、前記第一の光学異方層は塗布により形成されていてもよい。

また、本発明に係る液晶パネルでは、前記第二の偏光板および前記第二の基板の間に第二の光学異方層が形成され、前記第二の光学異方層の面内における最大屈折率をｎ_２ｘ、前記最大屈折率ｎ_２ｘの方向と直交する方向の屈折率をｎ_２ｙ、前記第二の光学異方層の厚さ方向の屈折率をｎ_２ｚとしたとき、ｎ_２ｘ≠ｎ_２ｙ≠ｎ_２ｚであり、前記第二の光学異方層の面内鉛直方向に対する極角をφ_２としたとき、前記第二の光学異方層は、前記第二の光学異方層に入射される波長５５０ｎｍの光の偏光状態を補償し、前記第二の光学異方層は、φ_２≠０において４３０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の範囲に二色性の極大値を有し、６００ｎｍ以上６５０ｎｍ以下の範囲に二色性の極大値を有する、とすることができる。

また、本発明に係る液晶パネルでは、前記光学異方層には第一の色素および第二の色素が含まれ、前記光学異方層に対する第一の色素の濃度および第二の色素の濃度の合計は０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下とすることができる。

また、本発明に係る液晶パネルでは、前記液晶分子のプレチルト角は１度以下とすることができる。

本発明に係る液晶表示装置は、上述した液晶パネルのうちのいずれかの液晶パネルと、前記液晶パネルに向けて光を発する光源ユニットと、を有することを特徴とする液晶表示装置である。

本発明に係る液晶パネルは、第一の偏光板および第二の偏光板と、前記第一の偏光板および前記第二の偏光板の間に配置される第一の基板および第二の基板と、前記第一の基板および前記第二の基板の間に配置される液晶層と、前記第一の基板および前記液晶層の間、または、前記第一の基板および前記第一の偏光板の間に配置される位相差膜と、前記第一の偏光板および前記第一の基板の間に光学異方層と、を有し、前記位相差膜は、光学的に負の一軸性を有し、前記位相差膜の光軸は前記位相差膜の面内方向に対して垂直であり、前記位相差膜の厚み方向における複屈折位相差は１２０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下であり、前記液晶層における液晶分子は、前記第一の基板および前記第二の基板の間に印加される垂直な方向の電界によって回転し、前記光学異方層の面内における最大屈折率をｎｘ、前記光学異方層の面内において最大屈折率をもつ方向と直交する方向の屈折率をｎｙ、前記光学異方層の厚さ方向の屈折率をｎｚとしたとき、ｎｘ≠ｎｙ≠ｎｚであり、Δｎを（ｎｘ−ｎｙ）、前記第一の光学異方層の厚さをｄ、Ｎｚ係数を｛（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）｝とするとき、Δｎ・ｄの値は１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下であって、Ｎｚ係数の値は０．２以上０．５以下であって、前記光学異方層には第一の色素および第二の色素が含まれ、前記光学異方層の鉛直方向に対する極角をφとしたとき、前記第一の色素は、φ≠０において４３０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の範囲に二色性の極大値を有し、前記第二の色素は、φ≠０において６００ｎｍ以上６５０ｎｍ以下の範囲に二色性の極大値を有することを特徴とする液晶パネルである。

また、本発明に係る液晶パネルでは、前記光学異方層を前記位相差膜および前記第一の偏光板との間に配置することができる。

また、本発明に係る液晶パネルでは、前記液晶パネルに向けて光を発する光源ユニットと、を有することができる。

本発明により、黒表示における斜め方向の光漏れに対し、色付きおよび白表示透過率の顕著な低下を抑制する液晶パネルおよび液晶表示装置を提供できる。上記した以外の課題、構成及び効果は以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置を説明する模式断面図である。 図１の液晶表示装置の液晶パネル及びバックライトについて説明する模式断面図である。 図２の液晶パネルの一画素（ドット）付近の模式断面図である。 図２の液晶パネルのアクティブ素子付近の模式断面図である。 図２の液晶パネルのカラーフィルタ基板の一絵素付近の模式図である。 図５Ａのカラーフィルタ基板の５Ｂ−５Ｂ線における断面図である。 図２の液晶パネルの一画素の拡大平面図である。 光学異方層に対する方位角、極角方向の定義を説明する図である。 図２の液晶パネルのコンプレックス光学異方層における異方性（偏光性）の角度依存性を示す分光特性である。 図８の波長４００ｎｍから５００ｎｍにおける平行の分光透過率について拡大して示す図である。 図８のコンプレックス光学異方層における、平行及び直行の分光透過率比について示すグラフである。 比較例であるヨウ素延伸型偏光層における異方性（偏光性）の角度依存性を示す直交分光透過率である。 図１１のヨウ素延伸型偏光層における、平行及び直行の分光透過率比について示すグラフである。 図２の液晶パネルのコンプレックス光学異方層の視野角補償原理を説明する図である。 図２の液晶パネルのコンプレックス光学異方層の視野角補償特性を示す直交分光透過率である。 図１４のコンプレックス光学異方層における、平行及び直交の分光透過率比について示すグラフである。 比較例である二軸性位相差フィルムを適用した場合の視野角補償特性を示す直交分光透過率である。 図１６の二軸性位相差フィルムにおける、平行及び直交の分光透過率比について示すグラフである。 本発明の第５実施形態に係る液晶表示装置の一画素付近の模式断面図である。

図１乃至図１８を参照して、本発明による液晶表示装置の実施形態を説明する。ただし、本発明は、多様な形態で実現することができ、ここで説明する実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において当業者によってさまざまな変更及び修正が可能である。また、これらの図面において、同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置１を示す図である。この図に示されるように、液晶表示装置１は、液晶パネル１２０と、液晶パネル１２０を挟むように固定する上フレーム３及び下フレーム５と、不図示のバックライト１１０と、表示する情報を生成する回路素子を備える不図示の回路基板等、により構成される。

図２は、図１の液晶表示装置１を説明する模式断面図である。液晶表示装置１は、液晶セル１５、上偏光板（検光子）１１、下偏光板（偏光子）１２、光学シート１７および光源ユニット１１０を含む。上偏光板１１および下偏光板１２は液晶セル１５の外側に配置され、液晶セル１５を挟持する。光源ユニット１１０は液晶セル１５の背面側（液晶セル１５に対して下偏光板１２が存在する側）に配置される。光学シート１７は液晶セル１５および光源ユニット１１０の間に配置される。光源ユニット１１０は、光学シート１７を介して、液晶パネル１２０に光を供給する。液晶パネル１２０は、液晶セル１５、上偏光板１１及び下偏光板１２で構成される。

また、図３は、図２の液晶パネル１２０の一画素（ドット）付近の模式断面図である。ここで、下偏光板１２を第一の偏光板、上偏光板１１を第二の偏光板とした場合、アクティブマトリクス基板３１を第一の基板、カラーフィルタ基板３２を第二の基板とする。また、下偏光板（偏光子）１２を第二の偏光板、上偏光板（検光子）１１を第一の偏光板とする場合は、アクティブマトリクス基板３１を第二の基板、カラーフィルタ基板３２を第一の基板とする。図４は、図２の液晶パネル１２０のアクティブマトリクス基板の一画素付近の構成を示す模式図であり、図５Ａは、図２の液晶パネル１２０のカラーフィルタ基板の一絵素（本実施形態では、Ｒ、Ｇ、Ｂ画素による三ドットで構成する一ピクセル）付近の模式図であり、図５Ｂはその断面図である。本発明において、面内方向および鉛直方向は図１のように定義される。

本実施形態に係る液晶表示装置１では、図２及び図３に示されるように、コンプレックス光学異方層１０が液晶セル１５と偏光子１２との間に配置されている。なお、液晶セル１５と検光子１１との間にコンプレックス光学異方層１０が配置されていても構わない。また、液晶セル１５と偏光子１２との間および液晶セル１５と検光子１１との間に、二つのコンプレックス光学異方層１０が配置されていても構わない。

コンプレックス光学異方層１０が液晶セル１５及び下偏光板１２の間に配置される場合、斜め入射光の偏光特性を高く保持することができる。これにより、液晶セル１５の各部材において生じる光散乱強度を低減できるため、斜め方向の視野角特性のみならず、正面方向における光漏れを低減できる。コンプレックス光学異方層１０における可視光の吸収はゼロではないことから、白表示における輝度を高く保持することも重視する場合には、コンプレックス光学異方層１０を液晶セル１５及び下偏光板１２の間に配置する構成が好ましい。

また、コンプレックス光学異方層１０が液晶セル１５及び上偏光板１１の間に配置される場合、液晶セル１５を通過し、部分的に偏光解消された光を抑制できる。カラーフィルタ層４２をアクティブマトリクス基板３１に形成した（カラーフィルタ・オン・アレイ）場合、アクティブマトリクス基板３１による光散乱、すなわち偏光解消が著しく大きくなる。したがって、カラーフィルタ・オン・アレイにおいて白表示における輝度を高く保持することを重視した場合には、コンプレックス光学異方層１０を液晶セル１５及び上偏光板１１の間に配置する構成が好ましい。

さらに、コンプレックス光学異方層１０が液晶セル１５と下偏光板１２との間および、液晶セル１５と上偏光板１１との間にそれぞれ配置される場合、斜め入射光の偏光特性を保持し、液晶セル１５を通過し、部分偏光解消した光を遮断することができ、斜め方向の光漏れを抑制できる。この構成により、コンプレックス光学異方層１０を一つ配置した場合より斜め方向の光漏れを抑制できる。この場合、二つのコンプレックス光学異方層１０を第一の光学異方層および第二の光学異方層とする。

［アクティブマトリクス基板］
図４において、アクティブマトリクス基板３１上には、ＩＴＯ（インジウム−ティン−オキサイド）からなる共通電極（コモン電極）３３、Ｍｏ／Ａｌ（モリブデン／アルミニウム）からなる走査電極（ゲート電極）３４及び共通電極配線（コモン配線）４６が形成される。共通電極配線４６は共通電極３３に重なるように形成される。そして、共通電極３３、走査電極３４及び共通電極配線４６を被覆するように窒化ケイ素からなるゲート絶縁膜３７が形成される。また、走査電極３４上には、ゲート絶縁膜３７を介してアモルファスシリコンまたはポリシリコンからなる半導体膜４１が配置される。半導体膜４１は、アクティブ素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の能動層として機能する。また、半導体膜４１のパターンの一部に重畳するようにＣｒ／Ｍｏ（クロム／モリブデン）よりなる信号電極（ドレイン電極）３６と画素電極（ソース電極）配線４８とが配置される。半導体膜４１、信号電極３６および画素電極配線４８を被覆するように窒化ケイ素からなる保護絶縁膜３８が形成される。なお、電極材料は本実施形態に限定されず、光学的にほぼ透明である酸化亜鉛やＩＺＯ（インジウム−ジンク−オキサイド）でもよい。配線には銅が含まれていてもよい。また、保護絶縁膜３８は光学的にほぼ透明である有機絶縁膜であってもよい。

図４に示すように、保護絶縁膜３８において形成されたスルーホール４５を介してＩＴＯからなる画素電極（ソース電極）３５がメタル（Ｃｒ／Ｍｏ）の画素電極配線４８に接続されている。画素電極３５は保護絶縁膜３８上に配置されている。

図６は、本実施形態に係る液晶表示装置における一画素の拡大平面図である。図６で示されるように、一画素の領域において、平面的には共通電極３３は平板状に形成されており、画素電極３５が画素の短辺方向に対して約８度傾いて櫛歯状に形成されている。本実施形態に係る液晶表示装置は、対角３７インチであって、１９２０×３（ＲＧＢ）×１０８０のフルハイビジョン対応の画素数を有する。

［カラーフィルタ基板］
図５Ａには、カラーフィルタ基板３２の一絵素付近が模式的に示されている。図５Ｂは、図５Ａの５Ｂ−５Ｂ線における断面図である。図５Ａ及び図５Ｂに示すように、カラーフィルタ基板３２上にはブラックマトリクス４４が形成される。ブラックマトリクス４４は、ブラックレジストを用いて定法であるフォトリソグラフィー法により、塗布、プリベーク、露光、現像、リンス、ポストベークの工程を経て形成される。ブラックマトリクス４４は、光学濃度が３以上となるように膜厚が設定される。なお、ブラックマトリクス４４を、ブラックレジストではなく、カラーフィルタ層４２の積層によって形成する方法であってもよい。

次に、カラーレジスト３色を用いて、定法であるフォトリソグラフィー法に従い、塗布、プリベーク、露光、現像、リンス、ポストベークの工程を経てカラーフィルタ層４２を形成した。本実施形態では、カラーフィルタ層４２の膜厚について、青が３．０μｍ、緑が２．８μｍ、赤が２．７μｍとしている。なお、カラーフィルタ層４２の膜厚は所望の色純度または液晶層の厚みに対して適宜あわせればよい。本実施形態では、ブラックマトリクス４４は１画素を取り囲むように形成し、アクティブマトリクス基板３１の走査電極３４と重なる領域に形成される。また、一般にインクジェット方式と呼ばれる方法でカラーフィルタ層４２を形成したカラーフィルタ基板３２を用いても良い。本実施形態では、ＲＧＢの三原色加法混色方式による形態としているが、これに限定されない。例えば、イエローやシアンを加えた四原色、あるいは五原色表示方式としても良いし、原色の一部を淡色化する方式でもよいし、透明層を加えたＲＧＢＷ方式であってもよい。また、本実施形態では、アクティブマトリクス基板およびカラーフィルタ基板を対向させた構成としているが、カラーフィルタをアクティブマトリクス基板上に形成する、いわゆるカラーフィルタ・オン・アレイ方式でもよい。

次に、平坦化とカラーフィルタ層４２の保護を目的として、カラーフィルタ層４２の上にオーバーコート層４３が形成される。オーバーコート層４３に光感応性樹脂を用いる場合、塗布後に紫外線照射（たとえばｉ線）及び加熱によりオーバーコート層４３を硬化させる。オーバーコート層４３に熱硬化性樹脂を用いる場合、塗布後に所定の温度および所定の時間でオーバーコート層４３を硬化させる。なお、カラーフィルタ層４２が画素内で比較的平坦に形成され、カラーフィルタ層４２から十分に架橋されない樹脂の単位構造である化合物、反応開始剤等の添加剤、不純物等の侵出による液晶汚染が防止できるのであれば、オーバーコート層４３を形成しなくても構わない。

青画素同士に挟まれたブラックマトリクス４４上に柱状スペーサ４７が形成される。柱状スペーサ４７は、感光性樹脂を用いて、定法であるフォトリソグラフィー法およびエッチング処理によりほぼ３．８μｍの高さで形成される。なお、柱状スペーサ４７の形成位置は、必要に応じて任意の位置に形成でき、本実施形態に限定されない。また、ボールスペーサーを用いて、所定の位置に選択配置する方法でもよい。

［液晶パネル］
液晶セル１５は、液晶層２１、配向制御膜２２、配向制御膜２３、アクティブマトリクス基板３１、カラーフィルタ基板３２、共通電極３３、走査電極３４、画素電極３５、信号電極３６、ゲート絶縁膜３７、保護絶縁膜３８、半導体膜４１、カラーフィルタ層４２、オーバーコート層４３、ブラックマトリクス４４、共通電極配線４６、柱状スペーサ４７および画素電極配線４８より構成される。

図３において、アクティブマトリクス基板３１およびカラーフィルタ基板３２のそれぞれには、液晶分子を所定の方向に配向させるための配向制御膜２２および配向制御膜２３が形成される。酸二無水物として１，３−ジメチル−１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物およびジアミン化合物としてｍ−フェニレンジアミンからなるポリアミック酸を基板表面上に印刷形成して、遠赤外線の照射により１８０℃として加熱しつつ、紫外偏光を照射することにより、配向制御膜２２および配向制御膜２３が形成される。紫外偏光を照射する光源には高圧水銀ランプを用い、干渉フィルターを介して、２４０ｎｍ以上３８０ｎｍ以下の範囲の紫外光を取り出し、石英基板を積層したパイル偏光子を用いて偏光比約１０：１の直線偏光とし、約５Ｊ／ｃｍ^２の照射エネルギーで照射した。配向制御膜２２および配向制御膜２３の表面に存在する液晶分子の配向方向は、照射した紫外偏光の偏光方向に対し、直交方向である。

次に、一方の基板周辺部にシール剤を塗布し、ネマティック液晶組成物をインクジェット方式で塗布し、アクティブマトリクス基板３１とカラーフィルタ基板３２とを相対させて液晶セル１５が組み立てられる。ネマティック液晶組成物の物性値について、誘電率異方性が＋３．３（１ｋＨｚ、２０℃）、屈折率異方性が０．０９９（波長５８９ｎｍ、２０℃）、スプレイの弾性定数、ツイストの弾性定数およびベンドの弾性定数の平均値が１４．１ｐＮ（２０℃）である。

この液晶パネルのリタデーション（Δｎｄ）は、波長５５０ｎｍにおいて、約０．３７μｍとなる。この液晶パネルに用いた配向制御膜および液晶組成物と同等の材料を用いて、ホモジニアス配向の液晶セルを作製し、クリスタルローテーション法を用いて液晶のプレチルト角を測定すると、プレチルト角は約０．２度を示した。本発明において、液晶パネルのリタデーション（Δｎｄ）は、液晶セル１５の鉛直方向における波長５５０ｎｍの計測値とする。

液晶セル１５に下偏光板１２、上偏光板１１およびコンプレックス光学異方層１０を貼付する。下偏光板１２および上偏光板１１のうち一方の偏光板に含まれる偏光層の偏光軸を液晶配向方向とほぼ平行とし、他方の偏光板に含まれる偏光層の偏光軸を液晶配向方向に直交するように配置した。ほぼ平行とは、下偏光板１２および上偏光板１１のうち一方の偏光板に含まれる偏光層の偏光軸と液晶配向方向とのなす角の絶対値が０度以上１度以下をいう。コンプレックス光学異方層１０の光軸は、コンプレックス光学異方層１０に近接する下偏光板１２の偏光層の偏光軸および／または上偏光板１１の偏光層の偏光軸とほぼ平行とした。下偏光板１２の偏光層の透過軸を基板の長辺方向、上偏光板１１の偏光層の透過軸を基板の短辺方向とした。その後、液晶パネル１２０に駆動回路（図示なし）、光源ユニット１１０などを接続してモジュール化し、液晶表示装置１を得た。本実施形態は、電圧無印加または低電圧印加時に黒表示、高電圧で白表示となるノーマリクローズ方式とした。

［光源ユニット］
光源ユニット１１０の光源として、三波長蛍光管を用いる直下型、発光ダイオードを用いる直下型またはサイドライト（エッジライト）型、有機ＥＬを用いた平面光源等が挙げられる。光学シート１７は、直下型または平面光源であれば、拡散板、拡散シート、プリズムシート、偏光変換シートなどが用いられる。サイドライト型であれば、光学シート１７に導光板が必要になる。なお、蛍光管は、熱陰極管、冷陰極管、外部電極型等いずれでもよい。

［コンプレックス光学異方層］
コンプレックス光学異方層１０の面内の最大屈折率をｎｘ、コンプレックス光学異方層１０の面内において最大屈折率となる方向と直交する方向の屈折率をｎｙ、コンプレックス光学異方層１０の厚さ方向の屈折率をｎｚ、ｎｘ−ｎｙ＝Δｎ、コンプレックス光学異方層１０の厚さをｄとする。コンプレックス光学異方層１０の面内鉛直方向において、波長５５０ｎｍにおけるΔｎｄは１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下が望ましく、１２０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下がさらに望ましい。また、下式（１）で定義されるＮｚ係数は０．２以上０．５以下が望ましく、０．３以上０．４以下がさらに望ましい。さらに、コンプレックス光学異方層１０は、図７の極角φ≠０°（コンプレックス光学異方層１０の面内鉛直方向に対する極角をφとする）において、波長４３０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下および６００ｎｍ以上６５０ｎｍ以下のそれぞれの範囲に、二色性の極大値を有する。

コンプレックス光学異方層１０は、前者の屈折率異方性を発現させ、所定の値に制御できる複屈折性化合物および後者の二色性を発現する二色性色素から形成される。このとき、コンプレックス光学異方層１０の作製には、複屈折性化合物が二色性色素を所定の方向に配向させる作用を持つ液晶性化合物であるか、複屈折性化合物及び二色性色素を所定の方向に配向させるための成分（ホストポリマー等）を用いる必要がある。例えば、二色性色素分子がほぼ棒状の形状であるならば、色素分子をコンプレックス光学異方層１０の面内鉛直方向に配向させることで視野角を補償できる。あるいは、二色性色素分子がディスコティックな平面状の構造であるならば、ディスコティックな面をコンプレックス光学異方層１０の面内鉛直方向に配向させることで視野角を補償できる。用いる色素をコンプレックス光学異方層１０の面内鉛直方向に配向させるには、複屈折性化合物またはホストポリマー等に親水性、疎水性等の官能基を導入する、複屈折性化合物またはホストポリマー等に極性基を導入する等により制御できる。

複屈折性化合物は、例えば、可視波長（４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下）範囲でほぼ透明な特性を有する物質であり、コンプレックス光学異方層１０の面内方向と厚さ方向との二方向に配向させることによって得られる。具体的には、特開２０００−１３７１１６号公報、特開２０００―９１７３４号公報等に記載のセルロース誘導体、特開２００１−２３５６２２号公報に記載のノルボルネン鎖とスチレン鎖とを有する共重合体などが挙げられる。二方向に配向させる方法としては、例えば、前記物質からなるフィルムを面内方向に一軸延伸した後、両面を粘着ロールによって厚さ方向に延伸する方法、面内方向に一軸延伸した後延伸した方向とは逆方向に適度に収縮させて厚さ方向に配向させる方法、面方向に一軸延伸した後、厚さ方向に電場や磁場をかけて厚さ方向に配向させる方法等が挙げられる。

また、波長４３０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下に二色性の極大値を発現する色素（第一の色素とする）としては、黄色みを帯びた二色性色素であればよく、例えば、Ｇ−２０６、Ｇ−２３２、Ｇ−４７０等がある。波長６００ｎｍ以上６５０ｎｍ以下に二色性の極大値を発現する色素（第二の色素とする）としては、青みを帯びた二色性色素であればよく、例えばＧ−２５６、Ｇ−２８９、Ｇ−４７２等が挙げられる。二色性色素について、配向秩序度に依存するが、分子単体でも二色性は発現する。したがって、所定の溶媒（好ましくは光学異方層に用いる溶媒）、複屈折化合物、ホストポリマーの極性を考慮した溶媒（水系、極性が高い有機溶媒、極性が低い有機溶媒等）等に二色性色素を溶解した溶液で二色性を測定することで二色性の極大値を選定できる。

これらの色素を前記複屈折性化合物に第一の色素および第二の色素を合わせて０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下で分散させ、延伸させることでコンプレックス光学異方層１０が得られる。二色性色素の光軸をコンプレックス光学異方層１０の面内方向に対して概ね垂直方向に配向させるように、複屈折性化合物またはホストポリマーを選定しているので、フィルムを一軸延伸しても二色性色素の光軸は概ね垂直方向に保持される。これにより、コンプレックス光学異方層１０の正面方向への吸収が抑えられ、斜め方向の光漏れを効果的に吸収させることができる。概ね垂直とは、二色性色素の光軸の配向方向とコンプレックス光学異方層１０の鉛直方向とのなす角が８０度以上１００度以下をいう。

また、親水性ポリマーをマトリクスとして、液晶成分および吸収型二色性色素が含まれるコンプレックス光学異方層１０が挙げられる。親水性ポリマーとしては、特開２００４―１６３４５２号公報に記載のセルロース誘導体やポリビニルアルコール誘導体等が挙げられる。液晶成分としては、アクリル系モノマー、アクリル酸エステル誘導体等が挙げられる。親水性ポリマーおよび液晶成分に前述した二色性色素等を分散させて延伸することによりコンプレックス光学異方層１０が得られる。このとき、親水性ポリマーとしてセルロース誘導体を用いることで、二色性色素は一軸延伸の際に、コンプレックス光学異方層１０の面方向に対して垂直方向に配向しやすくなり、配向プロセスが簡便となる。

また、ポリビニルアルコール誘導体に液晶成分となる、例えば、２環性、３環性等のメソゲン基を側鎖として導入し、いわゆる垂直配向性のマトリクスに二色性色素を分散させてもよい。この場合も、一軸延伸のみで二色性色素を面方向に対して概ね垂直方向に配向させることができる。

コンプレックス光学異方層１０の厚さはΔｎｄおよび液晶成分のΔｎで決まり、液晶成分のΔｎは概ね０．２以上０．３以下である。このため、コンプレックス光学異方層１０は１μｍ未満の薄膜となる。従って、可視波長範囲で吸収がほとんどない支持フィルムに、グラビア印刷、ロールコート、アプリケータ、ダイコート等の方法で塗布し、乾燥、加熱による架橋（架橋剤を含む場合）等の処理を行う方法も適している。塗布法は、延伸法よりも広い幅のフィルムを比較的容易に形成できるため、大画面ディスプレイ用の視野角補償フィルム形成に有利である。下偏光板１２または上偏光板１１の構成が、偏光層（ヨウ素や二色性色素を含む樹脂層）の両側に可視波長範囲でほぼ透明である保護層が貼合されたものであれば、支持フィルムを下偏光板１２または上偏光板１１の保護層と兼用させることもできる。この場合、コンプレックス光学異方層１０は下偏光板１２または上偏光板１１に含まれる支持フィルム（保護層）に貼付される。また、コンプレックス光学異方層１０を形成した支持フィルムを、上偏光板１１または下偏光板１２の保護層として、上偏光板１１の偏光層または下偏光板１２の偏光層と貼合するプロセスであってもよい。偏光層コンプレックス光学異方層１０に貼付された支持フィルムに下偏光板１２または上偏光板１１を構成する偏光層を直接塗布することもできる。

このようにして形成されたコンプレックス光学異方層１０の角度の定義を図７で説明する。図７で、ｚ軸方向が正面方向（コンプレックス光学異方層１０の鉛直方向）であり、液晶表示装置における正面方向と同義である。コンプレックス光学異方層１０の面内方位角をθ、ｚ軸から面内への極角方向をφとする。正面方向は、θ＝φ＝０°である。図７中、０−１８０で示す軸が、コンプレックス光学異方層１０の偏光透過軸と定義する。ここで、方位角θについて、図７の０−１８０で示す軸の右側を０度とし、左回り（反時計回り）に定義し、４５−２２５、９０−２７０、１３５−３１５の軸で示す。以下、θ＝４５°と表記した場合は、方位角４５度および極角４５度の光学特性、θ＝９０°と表記した場合は、方位角９０度および極角４５度の光学特性を示す。正面方向と表記する以外、特に断らない限り、極角φが４５度での特性を示す。ハイビジョン放送の標準観視条件について、画面高さの３倍の距離で視聴することが想定されているが、高臨場感を得るためには２倍の距離で視聴することがある。このとき、人間の眼（網膜）には画面から最大視角４８度からの光が入る。具体的には、テレビの端側に相対して視聴する場合が想定される。このため、φ＝４５°は大画面テレビジョンを視聴する際、より高い臨場感を味わうときの視角を考慮している。以上の議論は４３°＜φ＜４７°においても成り立つ。

コンプレックス光学異方層１０の光学特性評価は以下のようにして行う。上偏光板１１および下偏光板１２のうち、下偏光板１２に近い側にコンプレックス光学異方層１０を配置し、正面方向、各方位角方向及び極角方向から光を入射する。その入射光に対して、通常のヨウ素延伸型偏光板（偏光板自体の平行／直交のコントラスト比が２５０００以上あるもの）を上偏光板１１としてほぼ鉛直方向に配置し、上偏光板１１の偏光層の偏光軸および下偏光板１２の偏光層の偏光軸を互いに平行および直交に配置した際の分光透過率で評価する。

図８に、正面、θ＝４５°及びθ＝１３５°における平行および直交の分光透過率を示す。図９は、図８の波長４００ｎｍから５００ｎｍにおける平行の分光透過率について拡大して示すグラフであり、図１０は平行及び直交の分光透過率の比について示すグラフである。直交および平行の分光透過率特性がこれらの角度にほとんど依存せず、ほぼ同等の分光透過率特性が得られる。これが、コンプレックス光学異方層１０の特徴である。通常、θ＝４５°、θ＝１３５°、θ＝２２５°及びθ＝３１５°はオフアクシスと呼ばれ、直交の分光特性は正面方向と大きく異なる。例えば、上偏光板１１として用いた偏光板に対して、同様な測定をすると、図１１の直交透過率特性に示すように、θ＝４５°及びθ＝１３５°は、正面方向よりも大きな光が漏れる。これが、コンプレックス光学異方層１０がない場合の偏光板の視角特性である。なお、平行配置の分光透過率特性については、コンプレックス光学異方層１０がない場合の偏光板においても、これらの角度に対する角度依存性はほとんど認められない。

下偏光板１２と複合したコンプレックス光学異方層１０の役割を図１３のポアンカレ球表示で説明する。θ＝φ＝４５°からの入射に対して、下偏光板１２の偏光状態はＡとなる。下偏光板１２の保護層として用いられるトリアセチルセルロースの厚み方向の複屈折により、偏光状態Ａは偏光状態Ｂとなる。これを、上偏光板１１の偏光状態であるＣに一致させる（コンプレックス光学異方層１０に入射される光の偏光状態を補償する）ようにすることが、視野角補償の原理である。ここで、位相差フィルムが有する屈折率波長分散のため、Ｃの偏光状態へはある波長においてのみ位相差フィルムによる視野角補償を達成することが困難である。そこで、コンプレックス光学異方層１０について、波長５５０ｎｍにおいて偏光状態Ｃへ補償するリタデーションを有し、波長５５０ｎｍよりも短い波長、波長５５０ｎｍよりも長い波長の光は二色性色素により吸収する。これにより、コンプレックス光学異方層１０はほぼアクロマティック（無彩色）に近い光漏れ遮断性能を発現している。また、コンプレックス光学異方層１０について、波長５３０ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の任意の波長において偏光状態Ｃへ補償するリタデーションを有する場合は、コンプレックス光学異方層１０が補償する波長よりも短い波長、コンプレックス光学異方層１０が補償する波長よりも長い波長の光を二色性色素により吸収すればよい。例えば、光源ユニット１１０としてＲＧＢ−ＬＥＤバックライトを適用した場合、コンプレックス光学異方層１０が波長５３７ｎｍにおいて偏光状態Ｃへ補償するリタデーションを有することにより、光漏れを低減できる。なお、上偏光板１１および下偏光板１２の保護層やコンプレックス光学異方層１０の支持フィルムにトリアセチルセルロースを用いず、複屈折性が小さいフィルム、例えば、オレフィン系等のフィルムを用いた場合には、図１３のＡからＢへの変化が小さくなるため、用いるフィルムの複屈折性に併せて、コンプレックス光学異方層１０の液晶成分を制御すればよい。この場合、塗布または延伸で形成されたコンプレックス光学異方層１０の厚みで容易に制御でき、二色性色素には変更を加える必要がないため、コンプレックス光学異方層１０を容易に作製できる。

［測定結果］
コンプレックス光学異方層１０を下偏光板１２と液晶セル１５との間に配置し、コントラスト比の視野角特性、黒表示における色度の視野角特性について、ＥＬＤＩＭ社製ＥＺコントラスト測定装置で測定した。本実施形態の液晶セルにおいて、液晶層における液晶分子のプレチルト角は約０．２度であり、液晶層中の液晶分子は水平配向であった。なお、液晶層における液晶分子のプレチルト角は２度より小さいことが望ましい。さらに、液晶層における液晶分子のプレチルト角は０．２度以下であることが望ましい。また、液晶分子は、アクティブマトリクス基板３１の面内方向と平行な方向の電界により回転する。

本実施形態のコンプレックス光学異方層１０の特性は図８〜１０に示されている通りであり、波長５５０ｎｍにおけるΔｎｄが１３５、Ｎｚ係数が０．３５である。

Δｎｄが１００ｎｍより小さい場合、５５０ｎｍにおけるコンプレックス光学異方層１０の補償が、図１３のＳ１の軸に達せず、５５０ｎｍの光漏れが増大する。５５０ｎｍの光は視感度が高いので、光漏れ量増大への影響が大きくなる。一方、Δｎｄが２００ｎｍより大きい場合は、５５０ｎｍにおけるコンプレックス光学異方層１０の補償が、図１３のＳ１の軸を超えてしまい、やはり５５０ｎｍの光漏れが増大してしまう。また、Ｎｚ係数が０．２以上０．５以下から外れた場合、特に０．１以下になると、斜め方向の光漏れが増大してしまうことが実験により分かっている。

また、本実施の形態におけるコンプレックス光学異方層１０は、トリアセチルセルロースのフィルムに塗布した膜を形成し、これを下偏光板１２と光学的にほぼ等方性である粘着剤を用いて貼り合わせた。更に、コンプレックス光学異方層１０の上に、光学的にほぼ等方性である粘着剤を形成して、液晶セル１５に貼付した。液晶パネル１２０は、光源ユニット１１０側から順に、下偏光板１２／粘着剤／トリアセチルセルロースフィルム／コンプレックス光学異方層１０／粘着剤／液晶セル１５の構成となる。このとき、下偏光板１２と貼合した状態での直交透過率を図１４に示し、平行および直交の透過率比を図１５に示す。図１１及び図１２に示した偏光子１２の特性に比べ、方位角４５度、１３５度のオフアクシス方向の光漏れが大きく改善していることがわかる。なお、方位角２２５度は方位角４５度、方位角３１５度は方位角１３５度の特性とほぼ等しい。これにより、偏光板の偏光度性能を表す平行／直交比も改善している。なお、貼合した場合の平行透過率は、下偏光板１２および上偏光板１１の平行配置の値に対して、色素の吸収によって約５％低下した。平行透過率低下が５％以下であれば、白表示に対する影響は少なく、消費電力の増大を防止できる。

アクティブマトリクス基板３１およびカラーフィルタ基板３２のそれぞれには、液晶分子を所定の方向に配向させるための配向制御膜２２および配向制御膜２３が形成される。酸二無水物として１，３−ジメチル−１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物およびジアミン化合物としてｍ−フェニレンジアミンからなるポリアミック酸を基板表面上に印刷形成して、遠赤外線の照射により１８０℃として加熱しつつ、紫外偏光を照射することにより、配向制御膜２２および配向制御膜２３が形成される。紫外偏光を照射する光源には高圧水銀ランプを用い、干渉フィルターを介して、２４０ｎｍ以上３８０ｎｍ以下の範囲の紫外光を取り出し、石英基板を積層したパイル偏光子を用いて偏光比約１０：１の直線偏光とし、約５Ｊ／ｃｍ^２の照射エネルギーで照射した。配向制御膜２２および配向制御膜２３の表面に存在する液晶分子の配向方向は、照射した紫外偏光の偏光方向に対し、直交方向である。

本実施形態の液晶表示装置において、θ＝４５°、θ＝１３５°、θ＝２２５°及びθ＝３１５°の各方位角における極角４５度のコントラスト比は、１６０以上１８０以下であった。色度は、ＣＩＥ１９７６ＵＣＳの色度座標を用いて、正面方向の色度座標からの直線距離Δｕ’ｖ’で評価した。人間の視知覚特性から、Δｕ’ｖ’が０．１５以下であれば許容範囲であり、好ましくは０．１以下である。全方位角に対して極角７５度までの色度座標に対して、正面方向の色度座標からの変化Δｕ’ｖ’を求めると、本実施形態の液晶表示装置は、最大で０．０９であった。また、目視評価でも、色変化が非常に少なく、黒表示における光漏れ、色付き共に左右でほぼ対称な特性の液晶表示を得ることができた。波長５５０ｎｍにおける本実施形態のコンプレックス光学異方層１０による視野角補償が図１３のＳ１軸上で表されるので、後述する第３実施形態及び第４実施形態に比べて視野角補償効果を高くできる。

［比較例１］
本比較例の液晶表示装置は、第１実施形態の構成の液晶パネルに対し、コンプレックス光学異方層１０を用いず、通常のヨウ素延伸型偏光板を下偏光板１２および上偏光板１１として用いた。その結果、θ＝４５°、θ＝１３５°、θ＝２２５°及びθ＝３１５°の各方位角における極角４５度のコントラスト比は３５であった。

［比較例２］
本比較例の液晶表示装置では、第１実施形態の構成の液晶パネルに対し、コンプレックス光学異方層１０ではなく二軸性の位相差フィルム（ＡプレートおよびＣプレートの積層）を用いて視野角を補償している。図１６に二軸性位相差フィルムを下偏光板１２に貼合した状態での直交透過率を示し、図１７に平行および直交の透過率の比を示す。方位角４５度及び１３５度のオフアクシス方向において、波長４００以上５００ｎｍ以下で大きな光漏れがあり、波長５８０ｎｍ付近で極小値があり、波長６５０ｎｍ以上で再び光漏れが増大する。これが、複屈折性の位相差フィルムで視野角補償を行うときの波長分散による光漏れである。このため、輝度としての光漏れは抑制できるものの、色付きが顕著になる。

方位角４５度及び１３５度の全方位角に対して極角７５度までの色度座標に対して、正面方向の色度座標からの変化Δｕ’ｖ’を求めると、本実施形態の液晶表示装置は、最大値は０．２３であった。特にθ＝４５°、θ＝１３５°、θ＝２２５°及びθ＝３１５°の極角４５度以上で大きな色度変化を示し、マゼンタの色味を呈した。

［比較例３］
本比較例の液晶表示装置と第１実施形態の液晶表示装置との相違点は以下の通りである。ポリアミック酸ワニスを用いて印刷形成し、２３０℃３０分の加熱処理によって約１００ｎｍの緻密なポリイミドからなる配向制御膜２２および配向制御膜２３を形成した。また、配向制御膜２２および配向制御膜２３はラビング等で配向処理した。この結果、液晶層のプレチルト角は約２度であった。

θ＝４５°及びθ＝１３５°の極角４５度のコントラスト比は１６０、θ＝２２５°及びθ＝３１５°のコントラスト比は１００であり、左右非対称性を生じた。

色度の視野角特性では、Δｕ’ｖ’の最大値として０．１７、θ＝４５°、θ＝１３５°、θ＝２２５°及びθ＝３１５°の左右で、マゼンタとシアン色というように大きく色調が異なり、左右非対称性が顕著となった。

［比較例４］
本比較例の液晶表示装置と第１実施形態の液晶表示装置との相違は、視野角補償層として二色性色素のみを用いた点である。いわゆるＥ型偏光子となる色素層を下偏光板１２と液晶セル１５との間に配置した。これにより、コントラスト比、色度の視野角補償は第１実施形態とほぼ同等の性能を得られた。しかし、白表示の輝度が３０％減少した。白表示の輝度を５００ｃｄ／ｍ２とするためには、バックライトの輝度を３０％増大し、１３０００ｃｄ／ｍ２としたため、消費電力が増大した。

［第２実施形態］
本実施形態では、配向制御膜を比較例３と同様にラビング処理としたが、ラビング強度パラメータを比較例３の２９０から３６０に強くすることで、液晶層のプレチルト角を約１度とした。なお、本実施形態では、液晶層のプレチルト角を約１度としたが、１度以下が望ましい。ラビング強度パラメータＲｓは、（２）式で定義される。

γ_rは、ラビング布の繊維密度および摩擦係数で決まる値であり、固有の値が用いられる。ここでは、定数として扱う。Ｌは全ラビング長で、（３）式で表される。

ｌはラビングローラーとの接触長、ｒはラビングローラーの半径、νは基板の送り速度である。

配向制御膜材料として、特に限定はなく、例えば、ジアミンとして２，２−ビス［４−（ｐ−アミノフェノキシ）フェニルプロパン］、酸無水物としてピロメリット酸二無水物を用いたポリイミド、アミン成分としてパラフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタンなどを用い、酸無水物成分として脂肪族テトラカルボン酸二無水物やピロメリット酸に無水物などを用いたポリイミド等でもよい。なお、ポリイミド構造中のアルキル基の炭素数を２以下とする、分枝型アルキル基として一方にアミノ基、水酸基等の極性基を導入する等、ポリイミドの構造を制御することでプレチルト角を小さくしてもよい。

本実施形態の液晶表示装置において、θ＝４５°、θ＝１３５°、θ＝２２５°及びθ＝３１５°の各方位角における極角４５度のコントラスト比は、１４０以上１８０以下であった。第１実施形態の液晶表示装置よりもプレチルト角が大きいため、左右方向で若干の差が出ている。

全方位角に対して極角７５度までの色度座標に対して、正面方向の色度座標からの変化Δｕ’ｖ’を求めると、本実施形態の液晶表示装置は、最大で０．１３であった。また、目視評価の色変化は、第１実施形態よりは大きく、若干の左右非対称性は認められるものの許容できる範囲であった。ここで、許容範囲とは、黒表示に対する目視評価において、評価者の過半数が「許容する」と回答する範囲として定めた。

［第３実施形態］
本実施形態の液晶表示装置と第１実施形態の液晶表示装置との相違は、コンプレックス光学異方層１０の波長５５０ｎｍにおけるΔｎｄが１７０ｎｍ、Ｎｚ係数が０．４５である点である。本実施形態の液晶表示装置において、θ＝４５°、θ＝１３５°、θ＝２２５°及びθ＝３１５°の各方位角における極角４５度のコントラスト比は、８０以上９５以下であった。

全方位角に対して極角７５度までの色度座標に対して、正面方向の色度座標からの変化Δｕ’ｖ’を求めると、本実施形態の液晶表示装置は、最大で０．１５であった。また、目視評価の色変化は、第１実施形態よりは大きいものの許容できる範囲であった。

［第４実施形態］
本実施形態の液晶表示装置と第１実施形態の液晶表示装置との相違は、コンプレックス光学異方層１０の波長５５０ｎｍにおけるΔｎｄが１２０、Ｎｚ係数が０．３である点である。本実施形態の液晶表示装置において、θ＝４５°、θ＝１３５°、θ＝２２５°及びθ＝３１５°の各方位角における極角４５度のコントラスト比は、９０以上１０３以下であった。

全方位角に対して極角７５度までの色度座標に対して、正面方向の色度座標からの変化Δｕ’ｖ’を求めると、本実施形態の液晶表示装置は、最大で０．１２であった。また、目視評価の色変化は、第１実施形態よりは大きいものの許容できる範囲であった。

［第５実施形態］
本実施形態に係る液晶表示装置においては、図１８に示すように垂直配向モードによる液晶セルを用いる。垂直配向モードの液晶パネルの製造について、以下に簡単に示すが、定法に従うものであり、本明細書の記載に限定されない。

［カラーフィルタ基板］
厚さ０．７ｍｍの無アルカリガラスからなるカラーフィルタ基板３２上に、連続スパッタリングによって、クロムを１６０ｎｍ、酸化クロム膜を４０ｎｍの厚さで成膜し、ポジ型レジストを塗布、プリベーク、露光、現像、エッチング、剥離、洗浄の工程を経てブラックマトリクス４４を形成した。次に、各色カラーレジストを用いて、定法であるフォトリソグラフィー法に従い、塗布、プリベーク、露光、現像、リンス、ポストベークの工程を経て、カラーフィルタ層４２を形成した。

次に、光学的に負の一軸性を有し、光軸が膜面に対してほぼ垂直であり、厚み方向の複屈折位相差、リタデーションが２０５ｎｍであるネガティブＣプレートとなる位相差薄膜４９をカラーフィルタ層４２上に形成した。位相差薄膜４９として、例えば、特開２００８−１０７７６６号公報に記載のポリイミド薄膜層が挙げられる。ネガティブＣプレートは、垂直配向液晶層に対して視野角補償を行う。位相差薄膜４９の厚み方向における複屈折位相差は１２０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下が好ましい。

次に、ＩＴＯをスパッタにより１４０ｎｍの厚さで真空蒸着し、２４０℃９０分間加熱により結晶化、フォト工程、エッチング処理により、共通電極３３のパターンを形成した。共通電極３３の開口部は、画素電極３５の開口部を中間に挟む。次に、柱状スペーサ４７（図示せず）を、感光性樹脂を用いて、定法であるフォトリソグラフィー法とエッチングにより、青画素同士に挟まれたブラックマトリクス４４上に、ほぼ３．５μｍの高さで形成した。

［アクティブマトリクス基板］
厚さ０．７ｍｍの無アルカリガラスからなるアクティブマトリクス基板３１上には、Ｍｏ／Ａｌからなる走査電極３４（図示せず）を形成した。ここで、走査電極３４と同層に保持容量電極（図示せず）を形成してもよい（図示せず）。この場合、保持容量電極としてはクロムやアルミニウム等が挙げられる。これらを被覆するようにゲート絶縁膜３７が形成され、ゲート絶縁膜３７の上に信号電極３６と薄膜トランジスタ（図示せず）を形成した。信号電極３６および薄膜トランジスタを被覆するように保護絶縁膜３８が形成され、保護絶縁膜３８の上に開口パターンを有する画素電極３５を形成した。画素電極３５はＩＴＯでもよく、酸化亜鉛やＩＺＯなどの透明導電体を用いても良い。各画素は１９２０×３（Ｒ、Ｇ、Ｂ三原色に対応）本の信号電極３６と１０８０本の走査電極３４から構成される。

［液晶セル］
アクティブマトリクス基板３１およびカラーフィルタ基板３２に配向制御膜２２および配向制御膜２３をそれぞれ形成した。実施形態５に係る配向制御膜２２および配向制御膜２３は、垂直配向となっている。アクティブマトリクス基板３１の周辺部にシール剤を塗布し、負の誘電異方性を有する液晶材料をＯＤＦ法によって滴下封入し、液晶パネル１２０を組み立てた。下偏光板１２の偏光層の透過軸を基板の長辺方向、上偏光板１１の偏光層の透過軸を基板短辺方向として直交させた。第１実施形態と同様のコンプレックス光学異方層１０を下偏光板１２とアクティブマトリクス基板３１との間に配置した。液晶層２１における液晶分子は、画素電極３５および共通電極３３の間に印加される垂直な方向の電界によって回転する。

その後、液晶パネル１２０に、周辺回路や光源ユニット１１０などを接続して、液晶表示装置を得た。光源ユニット１１０には、直下型ＬＥＤを用いた。

なお、本実施形態では、ＩＴＯの切りかけパターンを用いたＰＶＡモードの液晶表示装置を用いたが、カラーフィルタ基板３２に突起を設けるＭＶＡ方式の場合には、ＩＴＯ形成後、突起のプロセスを経てから柱状スペーサ作製の工程に進む。

本実施形態の液晶表示装置では、波長５５０ｎｍにおけるΔｎｄが１４０、Ｎｚ係数が０．３であるコンプレックス光学異方層１０を用いた。θ＝４５°、θ＝１３５°、θ＝２２５°及びθ＝３１５°の各方位角における極角４５度のコントラスト比は、１００以上１２０以下であった。

全方位角に対して極角７５度までの色度座標に対して、正面方向の色度座標からの変化Δｕ’ｖ’を求めると、本実施形態の液晶表示装置は、最大で０．０４であり、良好な特性を得られた。

なお、位相差薄膜は、アクティブマトリクス基板上に形成されていてもよい。

また、本実施形態の液晶表示装置では、垂直配向液晶層の視野角補償層をカラーフィルタ層４２上、すなわち液晶セル１５内に形成したが、アクティブマトリクス基板３１またはカラーフィルタ基板３２と上偏光板１１または下偏光板１２との間に形成してもよい。また、このとき、この位相差層をコンプレックス光学異方層１０と積層してもよい。このとき、コンプレックス光学異方層１０は、ネガティブＣプレートの外側、すなわち、ネガティブＣプレートと上偏光板１１または下偏光板１２との間にあることがより好ましい。

１ 液晶表示装置、３ 上フレーム、５ 下フレーム、１０ コンプレックス光学異方層、１１ 上偏光板（検光子）、１２ 下偏光板（偏光子）、１５ 液晶セル、１７ 光学シート、２１ 液晶層、２２，２３ 配向制御膜、３１ アクティブマトリクス基板、３２ カラーフィルタ基板、３３ 共通電極（コモン電極）、３４ 走査電極（ゲート電極）、３５ 画素電極（ソース電極）、３６ 信号電極（ドレイン電極）、３７ ゲート絶縁膜、３８ 保護絶縁膜、４１ 半導体膜、４２ カラーフィルタ（着色）層、４３ オーバーコート層、４４ ブラックマトリクス、４５ スルーホール、４６ 共通電極配線、４７ 柱状スペーサ、４８ 画素電極配線、４９ 位相差薄膜、１１０ 光源ユニット、１２０ 液晶パネル。

Claims (15)

1. 第一の偏光板および第二の偏光板と、
   前記第一の偏光板および前記第二の偏光板の間に配置される第一の基板および第二の基板と、
   前記第一の基板および前記第二の基板の間に配置される液晶層と、
   前記第一の偏光板および前記第一の基板の間に第一の光学異方層と、を有し、
   前記液晶層における液晶分子は水平配向であり、
   前記液晶分子は、前記第一の基板の面内方向と平行な方向の電界により回転し、
   前記第一の光学異方層の面内における最大屈折率をｎ_１ｘ、前記最大屈折率ｎ_１ｘの方向と直交する方向の屈折率をｎ_１ｙ、及び前記第一の光学異方層の厚さ方向の屈折率をｎ_１ｚとしたとき、ｎ_１ｘ≠ｎ_１ｙ≠ｎ_１ｚであり、
   前記第一の光学異方層の面内鉛直方向に対する極角をφ_１としたとき、
   前記第一の光学異方層は、前記第一の光学異方層に入射される波長５３０ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の光を第二の偏光板において遮断される偏光状態とし、
   前記第一の光学異方層は、φ_１≠０において４３０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の範囲に二色性の極大値を有し、６００ｎｍ以上６５０ｎｍ以下の範囲に二色性の極大値を有することを特徴とする液晶パネル。
2. 請求項１において、
   Δｎを（ｎ_１ｘ−ｎ_１ｙ）、前記第一の光学異方層の厚さをｄ、Ｎｚ係数を｛（ｎ_１ｘ−ｎ_１ｚ）／（ｎ_１ｘ−ｎ_１ｙ）｝とするとき、
   Δｎ・ｄの値は、１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下であって、
   Ｎｚ係数の値は、０．２以上０．５以下であることを特徴とする液晶パネル。
3. 請求項２において、
   Δｎ・ｄの値は１２０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であって、
   Ｎｚ係数の値は０．３以上０．４以下であることを特徴とする液晶パネル。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の液晶パネルにおいて、
   前記第一の光学異方層には親水性ポリマーが含まれることを特徴とする液晶パネル。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の液晶パネルにおいて、
   前記第一の光学異方層は前記第一の偏光板に含まれる支持フィルムに貼付されることを特徴とする液晶パネル。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の液晶パネルにおいて、
   前記第一の光学異方層には第一の色素および第二の色素が含まれ、
   前記第一の色素および前記第二の色素は前記第一の光学異方層の面内鉛直方向に配向されることを特徴とする液晶パネル。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の液晶パネルにおいて、
   前記第一の光学異方層は、４３°＜φ＜４７°において４３０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の範囲に二色性の極大値を有し、６００ｎｍ以上６５０ｎｍ以下の範囲に二色性の極大値を有することを特徴とする液晶パネル。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載の液晶パネルにおいて、
   前記第一の光学異方層は塗布により形成されることを特徴とする液晶パネル。
9. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の液晶パネルにおいて、
   前記第二の偏光板および前記第二の基板の間に第二の光学異方層が形成され、
   前記第二の光学異方層の面内における最大屈折率をｎ_２ｘ、前記最大屈折率ｎ_２ｘの方向と直交する方向の屈折率をｎ_２ｙ、前記第二の光学異方層の厚さ方向の屈折率をｎ_２ｚとしたとき、ｎ_２ｘ≠ｎ_２ｙ≠ｎ_２ｚであり、
   前記第二の光学異方層の面内鉛直方向に対する極角をφ_２としたとき、
   前記第二の光学異方層は、前記第二の光学異方層に入射される波長５５０ｎｍの光を第一の偏光板において遮断される偏光状態とし、
   前記第二の光学異方層は、φ_２≠０において４３０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の範囲に二色性の極大値を有し、６００ｎｍ以上６５０ｎｍ以下の範囲に二色性の極大値を有することを特徴とする液晶パネル。
10. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載の液晶パネルにおいて、
    前記光学異方層には第一の色素および第二の色素が含まれ、
    前記光学異方層に対する第一の色素の濃度および第二の色素の濃度の合計は０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下であることを特徴とする液晶パネル。
11. 請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の液晶パネルにおいて、
    前記液晶分子のプレチルト角は１度以下であることを特徴とする液晶パネル。
12. 請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の液晶パネルと、
    前記液晶パネルに向けて光を発する光源ユニットと、を有することを特徴とする液晶表示装置。
13. 第一の偏光板および第二の偏光板と、
    前記第一の偏光板および前記第二の偏光板の間に配置される第一の基板および第二の基板と、
    前記第一の基板および前記第二の基板の間に配置される液晶層と、
    前記第一の基板および前記液晶層の間、または、前記第一の基板および前記第一の偏光板の間に配置される位相差膜と、
    前記第一の偏光板および前記第一の基板の間に光学異方層と、を有し、
    前記位相差膜は、光学的に負の一軸性を有し、
    前記位相差膜の光軸は前記位相差膜の面内方向に対して垂直であり、
    前記位相差膜の厚み方向における複屈折位相差は１２０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下であり、
    前記液晶層における液晶分子は、前記第一の基板および前記第二の基板の間に印加される垂直な方向の電界によって回転し、
    前記光学異方層の面内における最大屈折率をｎｘ、前記光学異方層の面内において最大屈折率をもつ方向と直交する方向の屈折率をｎｙ、前記光学異方層の厚さ方向の屈折率をｎｚとしたとき、ｎｘ≠ｎｙ≠ｎｚであり、
    Δｎを（ｎｘ−ｎｙ）、前記第一の光学異方層の厚さをｄ、Ｎｚ係数を｛（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）｝とするとき、
    Δｎ・ｄの値は１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下であって、
    Ｎｚ係数の値は０．２以上０．５以下であって、
    前記光学異方層には第一の色素および第二の色素が含まれ、
    前記光学異方層の鉛直方向に対する極角をφとしたとき、
    前記第一の色素は、φ≠０において４３０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の範囲に二色性の極大値を有し、
    前記第二の色素は、φ≠０において６００ｎｍ以上６５０ｎｍ以下の範囲に二色性の極大値を有することを特徴とする液晶パネル。
14. 請求項１３において、
    前記光学異方層は前記位相差膜および前記第一の偏光板との間に配置されることを特徴とする液晶パネル。
15. 請求項１３又は１４に記載の液晶パネルと、
    前記液晶パネルに向けて光を発する光源ユニットと、を有することを特徴とする液晶表示装置。
    

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