[go: up one dir, main page]

WO2016035811A1 - 液晶表示パネル - Google Patents

液晶表示パネル Download PDF

Info

Publication number
WO2016035811A1
WO2016035811A1 PCT/JP2015/074926 JP2015074926W WO2016035811A1 WO 2016035811 A1 WO2016035811 A1 WO 2016035811A1 JP 2015074926 W JP2015074926 W JP 2015074926W WO 2016035811 A1 WO2016035811 A1 WO 2016035811A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
liquid crystal
crystal layer
polarizing plate
display panel
crystal display
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/074926
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
中村　浩三
坂井　彰
箕浦　潔
Original Assignee
シャープ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by シャープ株式会社 filed Critical シャープ株式会社
Priority to CN201580054041.1A priority Critical patent/CN106796367B/zh
Priority to US15/508,510 priority patent/US9971193B2/en
Publication of WO2016035811A1 publication Critical patent/WO2016035811A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133528—Polarisers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1343—Electrodes
    • G02F1/134309—Electrodes characterised by their geometrical arrangement
    • G02F1/134363—Electrodes characterised by their geometrical arrangement for applying an electric field parallel to the substrate, i.e. in-plane switching [IPS]
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/137—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/137—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
    • G02F1/139—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent
    • G02F1/1393—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent the birefringence of the liquid crystal being electrically controlled, e.g. ECB-, DAP-, HAN-, PI-LC cells
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/137—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
    • G02F1/139—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent
    • G02F1/1396—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent the liquid crystal being selectively controlled between a twisted state and a non-twisted state, e.g. TN-LC cell
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G02F1/133773—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers the alignment material or treatment being different for the two opposite substrates
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1343—Electrodes
    • G02F1/134309—Electrodes characterised by their geometrical arrangement
    • G02F1/134372—Electrodes characterised by their geometrical arrangement for fringe field switching [FFS] where the common electrode is not patterned
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/137—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
    • G02F1/13712—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering the liquid crystal having negative dielectric anisotropy

Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal display panel, and more particularly to a horizontal electric field mode liquid crystal display panel.
  • a liquid crystal display panel in a horizontal electric field mode such as an in-plane switching (IPS) mode or a fringe field switching (FFS) mode has a viewing angle of ⁇ characteristics as compared with a conventional liquid crystal display panel in a vertical electric field mode (for example, VA mode). It has the advantage of low dependency. For this reason, in particular, it is widely used as a small and medium-sized liquid crystal display panel.
  • IPS in-plane switching
  • FFS fringe field switching
  • the pixel aperture ratio ratio of the total area of pixels in the display area
  • a small and medium-sized liquid crystal display panel for mobile use has a problem of a decrease in contrast ratio when observed in a bright environment such as outdoors.
  • Patent Document 1 there is a phase difference between a liquid crystal cell and a linearly polarizing plate (sometimes referred to as “front side linearly polarizing plate”) arranged on the viewer side (sometimes referred to as “front side”).
  • a linearly polarizing plate sometimes referred to as “front side linearly polarizing plate”
  • An IPS mode liquid crystal display panel in which light reflected by the liquid crystal cell is prevented from being emitted to the viewer side by providing a plate (sometimes referred to as “front side retardation plate”) is disclosed.
  • the front-side retardation plate is set so that linearly polarized light that has passed through the front-side linear polarizing plate becomes circularly-polarized light that rotates in the first direction and enters the liquid crystal cell.
  • the front side linearly polarizing plate and the front side retardation plate function as a circularly polarizing plate.
  • the circularly polarized light is reflected (at the interface where the refractive index changes from small to large), the phase of the P wave and the S wave are shifted by ⁇ radians. As a result, the turning direction is reversed. Therefore, the light reflected by the liquid crystal cell (transparent substrate) becomes circularly polarized light in a second direction whose rotation direction is opposite to the first direction, and this circularly polarized light is converted by passing through the front side retardation plate.
  • the linearly polarized light is absorbed by the front side linearly polarizing plate.
  • the liquid crystal display panel of Patent Document 1 is disposed between a liquid crystal cell and a linear polarizing plate (sometimes referred to as a “back-side linear polarizing plate”) disposed on the backlight side (sometimes referred to as “back side”).
  • the phase difference plate also referred to as “back side phase difference plate”
  • the back side phase difference plate is configured such that the linearly polarized light transmitted through the back side linear polarization plate is converted into the liquid crystal in the back side phase difference plate and the black display state.
  • the turning direction is set to be circularly polarized light in a second direction opposite to the first direction.
  • the circularly polarized light whose turning direction is the second direction is converted into linearly polarized light that is absorbed by the front-side polarizing plate by passing through the front-side retardation plate.
  • Patent Document 1 an IPS mode liquid crystal display panel capable of obtaining good image quality even when used outdoors can be obtained.
  • a transflective liquid crystal display panel is known as a liquid crystal display panel suitable for outdoor display.
  • each pixel has a region (reflection region) for displaying in the reflection mode and a region (transmission region) for displaying in the transmissive mode.
  • the reflective region is configured by, for example, using a pixel electrode as a reflective electrode and setting the thickness of the liquid crystal layer to about half the thickness of the liquid crystal layer in the transmissive region.
  • Patent Document 2 discloses a liquid crystal display panel in which at least a transmission region is driven in a transverse electric field mode.
  • the transflective liquid crystal display panel described in Patent Document 2 includes a front-side circularly polarizing plate, a front-side retardation plate (observer-side compensation plate), a transflective liquid-crystal cell, and a back-side retardation plate (back-side compensation plate). And the back side polarizing plate is arranged in this order.
  • Patent Document 2 (for example, paragraphs [0148] to [0158]) describes a liquid crystal display panel having a liquid crystal layer whose initial alignment is twisted.
  • the liquid crystal layer with the initial alignment twisted state By using the liquid crystal layer with the initial alignment twisted state, the refractive index variation due to the variation in the thickness of the liquid crystal layer is suppressed and the front side retardation plate is better than when using the liquid crystal layer in the parallel alignment state. It is stated that compensation can be realized.
  • JP 2012-173672 A Japanese Patent No. 5278720
  • the liquid crystal display panel described in Patent Document 1 is an IPS mode liquid crystal display panel, and only a liquid crystal layer in a parallel alignment state is considered.
  • a liquid crystal display panel using the liquid crystal layer in the parallel alignment state has a problem of low transmittance with respect to incidence of circularly polarized light.
  • a positive nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy is used, the transmittance is significantly reduced.
  • an IPS mode liquid crystal display panel using a circularly polarizing plate or an elliptically polarizing plate has a problem that the quality of black display is deteriorated when the thickness of the liquid crystal layer varies due to variations in manufacturing.
  • Patent Document 2 describes that the use of a twist-aligned liquid crystal layer can suppress a reduction in black display quality due to fluctuations in the thickness of the liquid crystal layer.
  • the specific size of the retardation of the liquid crystal layer is no mention of the specific size of the retardation of the liquid crystal layer.
  • the reflection considered in Patent Document 1 is the reflection of external light incident on the liquid crystal display panel on the observer-side transparent substrate, as is apparent from the description of FIG. Only.
  • Patent Document 1 does not mention a configuration that suppresses reflection by wiring, electrodes, and the like provided on the back side substrate.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a horizontal electric field mode liquid crystal display panel having a high transmittance and reduced external light reflection.
  • a liquid crystal display panel includes a liquid crystal cell having a first substrate, a second substrate, and a liquid crystal layer provided between the first substrate and the second substrate, A liquid crystal display panel having a first polarizing plate disposed on a back side and a second polarizing plate disposed on an observer side of the liquid crystal cell, wherein the first substrate has a lateral electric field in the liquid crystal layer.
  • the liquid crystal layer includes a nematic liquid crystal having negative dielectric anisotropy, and when the birefringence of the nematic liquid crystal is ⁇ n and the thickness of the liquid crystal layer is d, ⁇ nd is The liquid crystal layer was in a twist alignment state when no voltage was applied, and the liquid crystal layer passed vertically through the liquid crystal layer when polarized light having an absolute value
  • of polarization is 0.85 or more
  • the first polarizing plate and the second polarizing plate are circular polarizing plates or elliptic polarizing plates having an ellipticity of 0.422 or more.
  • ⁇ nd of the liquid crystal layer is 340 nm or more.
  • ⁇ nd of the liquid crystal layer is 420 nm or more.
  • the twist angle of the liquid crystal layer is not less than 50 ° and less than 90 °.
  • the twist angle is, for example, 73 °.
  • the retardation of the first polarizing plate and the second polarizing plate is independently 90 nm or more and less than 138 nm.
  • an angle formed between an orientation direction of liquid crystal molecules in the vicinity of the first substrate in the liquid crystal layer and a major axis direction of elliptically polarized light that has passed through the first polarizing plate or the second polarizing plate is It is 0 ° or more and 5 ° or less or 90 ° or more and 95 ° or less.
  • ⁇ nd when the twist angle of the liquid crystal layer in the twist alignment state is ⁇ , ⁇ nd is approximately ⁇ 0.0134 ⁇ ⁇ 2 + 0.414 ⁇ ⁇ + 544.
  • a horizontal electric field mode liquid crystal display panel in which reflection of external light is reduced as compared with the prior art is provided.
  • FIG. 1 is typical sectional drawing of the liquid crystal display panel 100A by Embodiment 1 of this invention, and also has shown the backlight 50
  • (b) is the liquid crystal cell 10 which the liquid crystal display panel 100A has.
  • FIG. 2C is a schematic cross-sectional view of a portion corresponding to one pixel of FIG. 2
  • FIG. 3C is a schematic plan view of a portion corresponding to one pixel of the liquid crystal cell 10.
  • a diagram (referred to as FOM) showing the relationship between the twist angle of the liquid crystal layer, ⁇ nd of the liquid crystal layer, and S3 of the polarized light that has passed through the liquid crystal layer when the polarized light having the Stokes parameter S3 of 1.00 is incident on the liquid crystal layer.
  • the white area is an area of 1.00 ⁇ S3 ⁇ 0.95 (E area)
  • the gray area is an area of 0.95> S3 ⁇ 0.85 (G area)
  • the black area is 0.85> S3.
  • the region (NG region) is shown. It is a graph which shows the relationship between the twist angle of a liquid crystal layer, and (DELTA) nd of a liquid crystal layer in which S3 of the polarized light which passed the liquid crystal layer becomes 1.00.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the value of S3 in the FOM shown in FIG. 2 in the range where the twist angle is 0 ° to 90 ° (every 10 °) and in the range where ⁇ nd is 310 nm to 600 nm (every 5 nm).
  • FIG. 3 is a diagram showing the value of S3 in the FOM shown in FIG. 2 in the range where the twist angle is 100 ° to 180 ° (every 10 °) and ⁇ nd is in the range from 310 nm to 600 nm (every 5 nm).
  • FIG. 3 is a diagram showing the value of S3 in the FOM shown in FIG. 2 in the range where the twist angle is 0 ° to 90 ° (every 10 °) and in the range where ⁇ nd is 5 nm to 305 nm (every 5 nm).
  • FIG. 3 is a diagram showing the value of S3 in the FOM shown in FIG.
  • 10 is a graph showing the relationship between the transmittance of the liquid crystal display panels of Example 1-1 to Example 1-10 and ⁇ nd of the liquid crystal layer. It is typical disassembled sectional drawing of liquid crystal display panel 100B by Embodiment 2 of this invention, and the backlight 50 is shown collectively. It is a figure which shows the relationship between the phase difference of an elliptically polarizing plate, and the transmittance
  • permeability about the liquid crystal display panel of (DELTA) nd 500nm of a liquid crystal layer, and twist angle 73 degrees.
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the major axis orientation of elliptically polarized light and the transmittance with respect to the orientation of the transverse electric field for the liquid crystal display panel of Example 2-3. It is a figure which shows the relationship between the orientation of the major axis of elliptically polarized light, and the orientation orientation of a liquid crystal molecule on the basis of the orientation of a horizontal electric field.
  • FIG. 5 is a graph showing the distribution of the orientation of liquid crystal molecules relative to the orientation of a lateral electric field in a region where the strength of the lateral electric field is the smallest in a liquid crystal layer in a voltage applied state.
  • (A) to (d) are schematic views showing configurations of liquid crystal display panels 100Aa, 100Ab, 100Ac, and 100Ad in which the combination of the circularly polarized light turning direction and the twisted direction of the liquid crystal layer is different.
  • a liquid crystal display panel includes a first substrate (a back side substrate disposed on a backlight side substrate, such as a TFT substrate), a second substrate (an observer side substrate, such as a color filter substrate), A liquid crystal cell having a liquid crystal layer provided between the first substrate and the second substrate, a first polarizing plate disposed on the back side of the liquid crystal cell, and a first disposed on the viewer side of the liquid crystal cell 2 polarizing plates.
  • the first substrate has an electrode pair that generates a lateral electric field in the liquid crystal layer, and the liquid crystal layer includes nematic liquid crystal having negative dielectric anisotropy, the birefringence of the nematic liquid crystal is ⁇ n, and the thickness of the liquid crystal layer is When d, ⁇ nd is less than 550 nm, the liquid crystal layer is in a twist alignment state when no voltage is applied, and polarized light having an absolute value
  • is a value normalized so that S0 1.
  • the first polarizing plate and the second polarizing plate are both circular or elliptical polarizing plates, and the ellipticity of the polarized light after passing (the minor axis / major axis of the ellipse) is independently 0.422 or more and 1.000 or less.
  • a circularly polarizing plate and an elliptically polarizing plate generally have a laminated structure of a linearly polarizing layer that transmits linearly polarized light and a retardation layer. In the present specification, the retardation of the retardation layer of the polarizing plate is sometimes referred to as “retardation of the polarizing plate”.
  • a polarizing plate (circularly polarizing plate or elliptically polarizing plate) having an ellipticity of 0.422 or more and 1.000 or less has a slow axis of a retardation layer having a retardation of 70 nm or more and 138 nm or less with respect to the polarization axis of the linear polarizing layer. It corresponds to a polarizing plate arranged at an angle of 45 °.
  • the liquid crystal display panel according to the embodiment of the present invention is a IPS mode or FFS mode horizontal electric field mode liquid crystal display panel, and the liquid crystal layer includes a nematic liquid crystal having negative dielectric anisotropy.
  • the liquid crystal layer includes a nematic liquid crystal having negative dielectric anisotropy.
  • the liquid crystal molecules of nematic liquid crystal with positive dielectric anisotropy are aligned so that the long axis of the molecules is parallel to the electric field.Therefore, in the region where the vertical electric field component is strong, the liquid crystal molecules stand up. A shortage of twist occurs.
  • nematic liquid crystal molecules with negative dielectric anisotropy are aligned so that the major axis of the molecules is orthogonal to the electric field, so that the rise of the liquid crystal molecules is small even in regions where the longitudinal electric field component is strong.
  • the alignment parallel to the liquid crystal layer surface is maintained. Therefore, display quality can be improved by using a nematic liquid crystal having negative dielectric anisotropy. This effect is significant in the FFS mode liquid crystal display panel in which more vertical electric field components are generated than in the IPS mode. Therefore, an FFS mode liquid crystal display panel is exemplified as the liquid crystal display panel of the first and second embodiments.
  • ⁇ nd which is the product of the birefringence ⁇ n of the nematic liquid crystal constituting the liquid crystal layer and the thickness d of the liquid crystal layer, is less than 550 nm, so-called ⁇ for black display in the non-twisted parallel alignment.
  • the reason why the wavelength ⁇ is 550 nm is that, in general, the wavelength ⁇ is 550 nm, which has the highest visual sensitivity.
  • the liquid crystal layer is in a twisted alignment state when no voltage is applied, and when polarized light having an absolute value
  • the second polarizing plate is set to transmit counterclockwise circularly polarized light.
  • the second polarizing plate is set to transmit clockwise circularly polarized light.
  • the twist direction of the liquid crystal layer is such that the major axis of the liquid crystal molecules is twisted from the back side substrate (hereinafter referred to as “lower substrate”) toward the viewer side substrate (hereinafter referred to as “upper substrate”).
  • the twist direction when viewed from the observer side.
  • the case where the twist direction of the liquid crystal layer is counterclockwise (that is, counterclockwise) see FIG. 12A
  • the twist direction of the liquid crystal layer is clockwise (that is, clockwise)
  • FIG. 12B A combination of the circularly polarized light turning direction and the twist direction of the liquid crystal layer will be described later.
  • the ⁇ condition in the liquid crystal display panel is generally discussed when the eigenmode of polarized light propagating through the liquid crystal layer is linearly polarized light.
  • the clockwise circular polarized light incident on the liquid crystal layer satisfying the ⁇ condition is also the clockwise circular polarized light when passing through the liquid crystal layer. Since the liquid crystal layer having an ⁇ nd of less than 550 nm cannot satisfy the ⁇ condition, the clockwise circular polarized light incident on the liquid crystal layer having an ⁇ nd of less than 550 nm is not a clockwise circular polarized light when passing through the liquid crystal layer.
  • the condition that the clockwise circularly polarized light incident on the liquid crystal layer becomes the clockwise circularly polarized light even when exiting the liquid crystal layer is referred to as a “quasi- ⁇ condition”. It will be distinguished from the “ ⁇ condition”.
  • the first polarizing plate and the second polarizing plate included in the liquid crystal display panel according to the embodiment of the present invention are a circularly polarizing plate or an elliptically polarizing plate having an ellipticity of 0.422 or more, and these polarizing plates are, for example, 70 nm or more and 138 nm.
  • the retardation axis of the retardation layer having the following retardation corresponds to a polarizing plate arranged to form an angle of 45 ° with respect to the polarization axis of the linearly polarizing layer.
  • the retardation of the polarizing plate of a 1st polarizing plate and a 2nd polarizing plate is 70 nm or more and 138 nm or less each independently.
  • the quarter wavelength ( ⁇ / 4) is 137.5 nm, and the value obtained by rounding off after the decimal point is 138 nm. That is, that the retardation of the polarizing plate is 138 nm means that the polarizing plate is a circularly polarizing plate.
  • a circularly polarizing plate is generally constituted by laminating a linearly polarizing layer and a quarter wavelength ( ⁇ / 4) layer. The angle formed by the polarization axis (transmission axis) of the linear polarizing layer and the slow axis of the ⁇ / 4 layer is 45 °.
  • Right-handed circularly polarized light is circularly polarized light whose electric field vector rotation direction is clockwise (that is, clockwise) when viewed from the traveling direction of polarized light.
  • Right-handed circularly polarized light is obtained by arranging the slow axis of the ⁇ / 4 layer at a 45 ° clockwise position with respect to the polarization axis of the linear polarizing layer when viewed from the direction of polarization.
  • the first polarizing plate and the second polarizing plate included in the liquid crystal display panel according to the embodiment of the present invention may be independently a circularly polarizing plate (retardation is 138 nm) or an elliptically polarizing plate (retardation is 70 nm or more and less than 138 nm).
  • This retardation is a value necessary when the slow axis of the retardation layer is arranged at a position of 45 ° with respect to the polarization axis of the linear polarizing layer, and the retardation axis of the retardation layer is arranged at an angle other than 45 °.
  • the ellipticity may be 0.422 or more.
  • the present inventor has found that reflection of external light that has passed through the liquid crystal layer can be effectively suppressed by setting the liquid crystal layer in the twist alignment state so as to satisfy the quasi- ⁇ condition. It has also been found that display luminance can be improved by using an elliptically polarizing plate.
  • Example 1 is a case where circularly polarizing plates (retardation is 137.5 nm) are used as the first and second polarizing plates.
  • FIG. 1A is a schematic exploded sectional view of a liquid crystal display panel 100A according to Embodiment 1 of the present invention, and also shows a backlight 50.
  • the liquid crystal display device according to Embodiment 1 of the present invention is a transmissive mode liquid crystal display device including a liquid crystal display panel 100A and a backlight 50.
  • FIG. 1B is a schematic cross section of a portion corresponding to one pixel of the liquid crystal cell 10 included in the liquid crystal display panel 100 ⁇ / b> A
  • FIG. 1C is a schematic view of a portion corresponding to one pixel of the liquid crystal cell 10.
  • the liquid crystal display panel 100A includes the liquid crystal cell 10, the first polarizing plate 22A, and the second polarizing plate 24A.
  • the first polarizing plate 22A and the second polarizing plate 24A are both circular polarizing plates, and the retardation thereof is 137.5 nm.
  • the liquid crystal cell 10 includes a first substrate 10Sa, a second substrate 10Sb, and a liquid crystal layer 18 provided between the first substrate 10Sa and the second substrate 10Sb.
  • the first substrate 10Sa includes a transparent substrate 12a, a common electrode 14 formed on the transparent substrate 12a, a dielectric layer 15 formed on the common electrode 14, and a pixel electrode 16 formed on the dielectric layer 15. And have. If necessary, a protective film or an alignment film is formed on the liquid crystal layer 18 side of the pixel electrode 16.
  • the first substrate 10Sa also includes a thin film transistor (hereinafter referred to as “TFT”) for supplying a display signal voltage to the pixel electrode 16, and a gate bus line and a source bus line for supplying a signal voltage to the TFT. You may have (all are not shown).
  • TFT thin film transistor
  • the first substrate 10Sa has an electrode pair that generates a lateral electric field in the liquid crystal layer 18, and here, the common electrode 14 and the pixel electrode 16 constitute an electrode pair. As shown in FIG. 1C, the pixel electrode 16 has a plurality of rectangular openings 16a extending in parallel to each other.
  • the liquid crystal cell 10 is an FFS mode liquid crystal cell.
  • the second substrate 10Sb has a transparent substrate 12b.
  • a color filter layer or an alignment film can be formed on the liquid crystal layer 18 side of the transparent substrate 12b (both not shown).
  • the FFS mode liquid crystal display panel according to the embodiment of the present invention is not limited to the illustrated configuration, and can be widely applied to known FFS mode liquid crystal display panels.
  • the arrangement relationship between the common electrode 14 and the pixel electrode 16 may be reversed.
  • the liquid crystal display panel 100A does not include a retardation plate between the liquid crystal cell 10 and the first polarizing plate 22A and the second polarizing plate 24A, but the liquid crystal cell 10 and the first liquid crystal cell 10 on the backlight 50 side. Between the first polarizing plate 22A and / or between the liquid crystal cell 10 and the second polarizing plate 24A on the viewer side of the liquid crystal cell 10, for example, wavelength dispersion and / or wavelength of the refractive index of the liquid crystal layer 18 A phase difference plate may be provided to compensate for the difference in phase difference due to.
  • the liquid crystal display panel 100A In the liquid crystal display panel 100A according to the embodiment of the present invention, external light incident from the viewer side passes through the liquid crystal layer 18, and then is reflected by the pixel electrode 16 and the common electrode 14, and is directed from the liquid crystal display panel 100A toward the viewer. In order to suppress the emission, circularly polarized light or elliptically polarized light having a circular polarization degree close to 1 is made incident on the liquid crystal layer 18. Therefore, it is preferable that the retardation plate disposed on the viewer side of the liquid crystal layer 18 does not reduce the circular polarization degree of the circularly polarized light that has passed through the second polarizing plate 24A or the elliptically polarized light whose circular polarization degree is close to 1.
  • the relationship between the above-mentioned quasi- ⁇ condition, twist angle, etc., reflection suppression effect, and transmittance was examined by simulation.
  • the configuration of the liquid crystal cell 10 used for the simulation is as follows.
  • the width S of the opening 16a was 5 ⁇ m, the distance L between the opening 16a and the opening 16a, and the distance L between the opening 16a and the edge of the pixel electrode 16 were 3 ⁇ m. That is, a slit structure with L / S of 3 ⁇ m / 5 ⁇ m was adopted.
  • the nematic liquid crystal material having negative dielectric anisotropy constituting the liquid crystal layer 18 has a birefringence ⁇ n of 0.12 and a dielectric constant ⁇ of ⁇ 7. ⁇ nd of the liquid crystal layer 18 was adjusted by changing the thickness of the liquid crystal layer 18 (also referred to as “cell thickness”).
  • the thickness of the dielectric layer 15 was 100 nm and the relative dielectric constant was 6.
  • LCDMaster2-D manufactured by Shintech Co., Ltd.
  • FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the twist angle of the liquid crystal layer, ⁇ nd of the liquid crystal layer, and S3 of the polarized light that has passed through the liquid crystal layer when polarized light having a Stokes parameter S3 of 1.00 is incident on the liquid crystal layer. is there.
  • This figure will be called “FOM ( Figure of Merit)”.
  • the white region is a region where the polarization S3 that has passed through the liquid crystal layer satisfies 1.00 ⁇ S3 ⁇ 0.95 (E region), and the gray region satisfies 0.95> S3 ⁇ 0.85 Area (G area) and black area indicate 0.85> S3 area (NG area).
  • a region where the twist angle exceeds 0 ° that is, the liquid crystal layer is in a twist alignment state
  • ⁇ nd ⁇ 550 nm, and S 1.00 satisfies the quasi- ⁇ condition
  • the E region (white region) and The G region (gray region) also substantially satisfies the quasi- ⁇ condition. Note that the point where the twist angle is 0 ° and ⁇ nd is 550 nm is the ⁇ condition.
  • FIG. 3 shows an ideal quasi- ⁇ condition in which S3 of polarized light that has passed through the liquid crystal layer is 1.00 in the FOM.
  • the ideal quasi- ⁇ condition shown in FIG. 3 is expressed by ⁇ nd ⁇ 0.0134 ⁇ ⁇ 2 + 0.414 ⁇ ⁇ + 544.
  • FIG. 4A is a diagram showing the value of S3 in the range where the twist angle is 0 ° or more and 90 ° or less (every 10 °) and ⁇ nd is in the range of 310 nm or more and 600 nm or less (every 5 nm), and FIG. 4B is the twist angle.
  • FIG. 4A is a diagram showing the value of S3 in the range where the twist angle is 0 ° or more and 90 ° or less (every 10 °) and ⁇ nd is in the range of 310 nm or more and 600 nm or less (every 5 nm)
  • FIG. 4B is the twist angle.
  • FIG. 4C shows a twist angle of 0 ° to 90 °.
  • FIG. 4D is a diagram showing the value of S3 in the following range (every 10 °) and ⁇ nd in the range of 5 nm or more and 305 nm or less (every 5 nm), and FIG. 4D shows the range in which the twist angle is 100 ° or more and 180 ° or less (10 °
  • FIG. 6 is a diagram illustrating the value of S3 in a range (every 5 nm) in which ⁇ nd is 5 nm or more and 305 nm or less.
  • the region that satisfies the quasi- ⁇ condition is limited, but is unexpectedly wide. Further, as the twist angle increases, the value of ⁇ nd that satisfies the quasi- ⁇ condition decreases and the range of ⁇ nd increases. Since ⁇ nd depends on the thickness of the liquid crystal layer, it is affected by manufacturing variations. Considering the manufacturing margin, it is preferable that the twist angle is large.
  • Table 1 shows the results obtained for the transmittances of the liquid crystal display panels of Examples 1-1 to 1 to 10 with different ⁇ nd and twist angle ⁇ of the liquid crystal layer.
  • the transmittance is the transmittance corresponding to the white display state, and is the transmittance when 5 V is applied between the electrode pair (the common electrode 14 and the pixel electrode 16) that generates a horizontal electric field. The same shall apply hereinafter unless otherwise specified.
  • Comparative Example 1-1 is an example using a positive nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy
  • Comparative Example 1-2 is an example using a negative nematic liquid crystal having a negative dielectric anisotropy. Therefore, Comparative Example 1-1 and Comparative Example 1-2 differ in the relationship between the alignment direction of liquid crystal molecules (the direction of the molecular long axis) and the direction of the transverse electric field.
  • a liquid crystal display panel corresponding to Comparative Example 1-1 or 1-2 is not known.
  • directions (azimuths) such as the alignment direction and polarization direction of liquid crystal molecules are represented by azimuth angles with reference to the direction of the transverse electric field.
  • the direction of the horizontal electric field (3 o'clock direction of the clock face) is set to 0 °, and the counterclockwise direction when viewed from the observer side is positive.
  • the twist alignment is defined by the major axis orientation of liquid crystal molecules in the vicinity of the lower substrate (first substrate 10Sa) and the major axis orientation of liquid crystal molecules in the vicinity of the upper substrate (second substrate 10Sb).
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between the transmittance of the liquid crystal display panels of Example 1-1 to Example 1-10 shown in Table 1 and ⁇ nd of the liquid crystal layer.
  • the twist angle of the liquid crystal layer is preferably 50 ° or more and less than 90 °.
  • the optimal ⁇ nd is about 480 nm to 520 nm, which is a region with high transmittance.
  • the twist angle is less than 90 °, two or more domains having different twist orientations can be formed in one pixel, and the viewing angle characteristics can be improved.
  • FIG. 6 is a schematic exploded sectional view of a liquid crystal display panel 100B according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the liquid crystal display panel 100B includes the liquid crystal cell 10, a first polarizing plate 22B, and a second polarizing plate 24B.
  • the first polarizing plate 22B and the second polarizing plate 24B are different from the liquid crystal display panel 100A according to the first embodiment in that both are elliptical polarizing plates (excluding circular polarizing plates). Since the other points are the same as those of the liquid crystal display panel according to the first embodiment, description thereof is omitted.
  • Table 2 shows the transmittance obtained when the retardation of the elliptically polarizing plate (also referred to as “phase difference”) is changed from 70 nm to 130 nm when ⁇ nd of the liquid crystal layer is 500 nm and the twist angle is 73 °. And shown in FIG. Table 2 and FIG. 7 also show the results of Example 1-3 (circularly polarizing plate).
  • the transmittance can be improved by using an elliptically polarizing plate instead of the circularly polarizing plate.
  • the transmittance of the liquid crystal display panels of Examples 2-4 to 2-6 in which the retardation of the elliptically polarizing plate is 80 nm to 100 nm is a high value exceeding 30%.
  • the transmittance can be improved by replacing the circularly polarizing plate with an elliptically polarizing plate.
  • an elliptically polarizing plate when used, the effect of suppressing reflection of external light is reduced. Therefore, in consideration of the effect of improving the transmittance and the effect of suppressing the reflection of external light, an attempt was made to optimize the retardation of the elliptically polarizing plate.
  • CR contrast ratio
  • Example 1-3 circular polarizing plate: retardation 137.5 nm
  • Example 2-6 and Example 2-7 in which the retardation of the elliptically polarizing plate is 70 nm or more and 80 nm or less, have a high screen brightness although the contrast ratio is lower than that of Example 1-3. .
  • the transmittance varies greatly depending on the major axis orientation of the elliptically polarized light incident on the liquid crystal layer.
  • the optimal orientation is set.
  • FIG. 9 shows the result of determining the relationship between the major axis direction of incident elliptically polarized light and the transmittance when an elliptically polarizing plate having a retardation of 110 nm is used as in Example 2-3.
  • the transmittance varies depending on the major axis orientation of elliptically polarized light.
  • the transmittance is maximized, which is an ideal condition.
  • the conditions may be other than the ideal conditions. If the transmittance is 23% or more in Example 1-3 using the circularly polarizing plate, the effect of high transmittance is obtained. be able to. From FIG.
  • the condition is that the orientation of the major axis of the elliptically polarized light is preferably 20 ° or more and 100 ° or less, and in particular, in the range of 60 ° ⁇ 10 °, the transmittance is greatly increased to 20000 lux. Since the effect of increasing the lower contrast ratio (CR) is obtained, it is more preferable.
  • a retardation plate (also referred to as a compensation plate) is provided between the liquid crystal cell 10 and the second polarizing plate 24B.
  • a retardation plate having the same ⁇ nd as the liquid crystal layer and having a twist state of the liquid crystal layer and a twist state twisted in the opposite direction is used as the retardation plate.
  • This phase difference plate compensates for the wavelength dispersion of the refractive index of the liquid crystal layer and the difference in phase difference depending on the wavelength.
  • the phase difference plate which has another optical anisotropy can also be used as a phase difference plate.
  • the major axis direction of elliptically polarized light that can provide high transmittance is naturally different from that of the above-described embodiment.
  • the major axis orientation of elliptically polarized light that provides the maximum transmittance exists every 180 °. Therefore, the major axis orientation of the elliptically polarized light is preferably within ⁇ 40 ° from the major axis orientation of the elliptically polarized light that provides the maximum transmittance, and more preferably within the range of ⁇ 10 °.
  • a retardation plate may be provided between the liquid crystal cell 10 and the first polarizing plate 24A. In this case as well, the major axis direction of the elliptically polarized light is naturally different from that of the above embodiment, but a preferred elliptical major axis range. Is the same as described above.
  • FIG. 10 shows the relationship between the orientation of the major axis of elliptically polarized light and the orientation orientation of the liquid crystal molecules based on the orientation of the transverse electric field.
  • the major axis of the liquid crystal molecules is twisted counterclockwise (counterclockwise) from the lower substrate toward the upper substrate.
  • the major axis of the liquid crystal molecules may be twisted clockwise (clockwise) from the lower substrate toward the upper substrate.
  • the transmittance becomes maximum.
  • the angle formed by the orientation direction of the liquid crystal molecules in the vicinity of the lower substrate in the liquid crystal layer and the major axis direction of the elliptically polarized light passing through the first polarizing plate is 85 ° or more. It is preferably within 90 °.
  • Table 4 shows the configurations and transmittances of liquid crystal display panels (Example 1-3 and Examples 3-1 to 3-10) having different twist orientations.
  • FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the orientation of liquid crystal molecules at the center in the thickness direction of the liquid crystal layer and the transmittance when no voltage is applied to each liquid crystal display panel.
  • the orientation direction of the liquid crystal molecules at the center in the thickness direction of the liquid crystal layer is an orientation that bisects the orientation direction of the liquid crystal molecules near the lower substrate and the orientation direction of the liquid crystal molecules near the upper substrate.
  • FIG. 12A is a diagram schematically showing a change in the orientation direction of liquid crystal molecules in a horizontal electric field, schematically showing the twist orientation of the liquid crystal layer of the liquid crystal display panel of Example 3-6. Yes.
  • the liquid crystal molecules (dielectric anisotropy is negative) existing on the lower substrate side from the center in the thickness direction of the liquid crystal layer are clockwise. A rotating force is applied. On the other hand, a force that rotates counterclockwise acts on the liquid crystal molecules present on the upper substrate side of the center in the thickness direction of the liquid crystal layer.
  • the liquid crystal molecules on the upper substrate side also rotate clockwise so as to match the rotation of the liquid crystal molecules on the lower substrate side that are more strongly subjected to the force by the transverse electric field.
  • the transmittance of the liquid crystal display panel in which the liquid crystal molecules in the vicinity of the lower substrate are oriented in such a direction as to be more greatly twisted by the lateral electric field is increased. That is, the transmittance is high when the absolute value of the orientation direction (negative value) of the liquid crystal molecules in the vicinity of the lower substrate is smaller than the absolute value of the orientation direction (positive value) of the liquid crystal molecules in the vicinity of the upper substrate. Therefore, it is preferable that the angle formed by the orientation direction of the liquid crystal molecules and the direction of the transverse electric field in the center of the thickness direction of the liquid crystal layer is greater than 0 °.
  • Example 3-10 is a case where the orientation of the major axis of the liquid crystal molecules in the vicinity of the lower substrate is brought close to the orientation of the lateral electric field, and many liquid crystal molecules that rotate counterclockwise by the lateral electric field are in the vicinity of the lower substrate. Since it exists, the transmittance decreases slightly by rotating counterclockwise.
  • the orientation direction of the liquid crystal molecules at the center in the thickness direction of the liquid crystal layer is preferably more than 0 ° and less than 20 °.
  • FIG. 13 is a graph showing the distribution of the orientation of liquid crystal molecules relative to the orientation of the transverse electric field in a region where the strength of the transverse electric field is greatest in the liquid crystal layer in a voltage applied state.
  • FIG. 14 is a graph showing the orientation distribution of liquid crystal molecules with respect to the orientation of the transverse electric field in a region where the strength of the transverse electric field is the smallest in the liquid crystal layer in a voltage applied state.
  • Examples 3-1 to 3-10 have different liquid crystal molecular orientations when the transverse electric field direction is set to 0 °.
  • the orientation of the liquid crystal molecules on the lower substrate is graphed as 0 °
  • the orientation of the liquid crystal molecules on the upper substrate is 73 °.
  • the twist angle when no voltage is applied is 73 °, but the orientation direction on the substrate differs depending on each embodiment, and as a result, the magnitude of the twist angle when voltage is applied is different.
  • Example 3-10 Comparative Example 3-1
  • the orientation of the major axis of the liquid crystal molecules in the vicinity of the lower substrate is aligned so as to be parallel to the orientation of the lateral electric field.
  • Liquid crystal molecules with an orientation that attempts to rotate counterclockwise exist up to the vicinity of the lower substrate.
  • the force acting to rotate the liquid crystal molecules in the vicinity of the lower substrate in the clockwise direction works, the liquid crystal molecules in the orientation to rotate counterclockwise by the lateral electric field increase.
  • the orientation direction of the liquid crystal molecules in the vicinity of the lower substrate is preferably in the range of ⁇ 41.5 ° to ⁇ 16.5 ° with respect to the direction of the transverse electric field.
  • the twist alignment state of the liquid crystal layer is counterclockwise (see FIG. 12A), but the twist alignment state of the liquid crystal layer is clockwise (FIG. 12B).
  • FIG. 12A the twist alignment state of the liquid crystal layer
  • FIG. 12B the twist alignment state of the liquid crystal layer
  • the relationship between the twist alignment of the liquid crystal layer and the direction of the transverse electric field has been described for the liquid crystal display panel according to Embodiment 1, that is, when the first polarizing plate 22A and the second polarizing plate 24A are circular polarizing plates.
  • the same relationship holds true for the liquid crystal display panel according to the second embodiment using a polarizing plate.
  • One of the first polarizing plate and the second polarizing plate may be a circularly polarizing plate and the other may be an elliptically polarizing plate.
  • the first polarizing plate 22A is clockwise (clockwise) and the twist direction of the liquid crystal layer 10 is counterclockwise.
  • the second polarizing plate 24A was counterclockwise (counterclockwise) in combination (counterclockwise).
  • an elliptically polarizing plate is used instead of the circularly polarizing plate as the first and second polarizing plates of the liquid crystal display panel 100A of the first embodiment.
  • the combination with the twist direction was the same.
  • 15 (b) to 15 (d) show the Stokes parameters of the polarized light emitted from the liquid crystal display panel 100Aa together with the combination of the rotation direction of the circularly polarized light and the twist direction of the liquid crystal layer in the liquid crystal display panels 100Ab, 100Ac, and 100Ad.
  • the liquid crystal display panel 100Ab shown in FIG. 15B is obtained by changing the twist direction of the liquid crystal layer 10 of the liquid crystal display panel 100Aa clockwise (clockwise).
  • Stokes parameters of polarized light emitted from the liquid crystal display panel 100Ab are (S1, S2, S3), which is the same as the polarized light emitted from the liquid crystal display panel 100Aa.
  • the twist direction of the liquid crystal layer 10 of the liquid crystal display panel 100Aa remains unchanged (counterclockwise (counterclockwise)), and the first polarizing plate 22A is counterclockwise (counterclockwise). Further, the second polarizing plate 24A is changed clockwise (clockwise).
  • the Stokes parameters of the polarized light emitted from the liquid crystal display panel 100Ac are (S1, S2, -S3), and the polarized light emitted from the liquid crystal display panel 100Aa has a point-symmetric relationship with the origin of the Poincare sphere.
  • the liquid crystal display panel 100Ad shown in FIG. 15D has a second direction in which the twist direction of the liquid crystal layer 10 of the liquid crystal display panel 100Aa is clockwise (clockwise), and the first polarizing plate 22A is counterclockwise (counterclockwise). All of the polarizing plates 24A are changed clockwise (clockwise).
  • the Stokes parameter of the polarized light emitted from the liquid crystal display panel 100Ad is (S1, S2, -S3), and the polarized light emitted from the liquid crystal display panel 100Aa has a point-symmetric relationship with the origin of the Poincare sphere.
  • the transmittances of the liquid crystal display panels 100Ab, 100Ac, and 100Ad are all transmitted through the liquid crystal display panel 100Aa. It becomes the same as the rate. That is, for the liquid crystal display panels 100Ab, 100Ac, and 100Ad, the description of the embodiments and examples using the circularly polarizing plate is appropriate.
  • an elliptically polarizing plate is used instead of the first polarizing plate 22A and the second polarizing plate 24A, each parameter may be optimized as described in the second embodiment.
  • a liquid crystal display panel can be manufactured by twist-aligning liquid crystal molecules in a liquid crystal layer in a predetermined orientation in a known method of manufacturing a horizontal electric field mode liquid crystal cell.
  • the step of bonding the circularly polarizing plate and / or the elliptically polarizing plate to the liquid crystal cell in a predetermined direction can be performed by a known method.
  • the liquid crystal cell 10 (see FIG. 1B) of the liquid crystal display panels 100A and 100B can be manufactured as follows, for example.
  • the first substrate 10Sa is manufactured by a known method. For example, circuit elements such as TFT, gate bus line, source ballast-in, and common wiring are formed on the glass substrate 12a. Thereafter, the common electrode 14, the dielectric layer 15, and the pixel electrode 16 are formed. An alignment film is formed on the surface of the substrate 10Sa on the liquid crystal layer 18 side. The alignment film is, for example, rubbed so as to align liquid crystal molecules in the vicinity of the first substrate 10Sa in a predetermined direction.
  • a second substrate 10Sb manufactured by a known method is prepared.
  • the second substrate 10Sb has, for example, a black matrix and a color filter layer on the glass substrate 12b, and an alignment film on the liquid crystal layer 18 side.
  • the alignment film is, for example, rubbed so as to align liquid crystal molecules in the vicinity of the second substrate 10Sb in a predetermined direction.
  • the thickness of the liquid crystal layer 18 is controlled by the spacer formed on the first substrate 10Sa or the second substrate 10Sb, and the liquid crystal layer 18 is formed by, for example, the dropping injection method, and the first substrate 10Sa and the second substrate 10Sb Are bonded together to produce the liquid crystal cell 10.
  • liquid crystal layer 18 of the liquid crystal cell 10 is in a twisted alignment state, as described above, variation in display quality with respect to variation in the thickness of the liquid crystal layer 18 is suppressed. In addition, an excellent display quality liquid crystal display panel can be obtained.
  • the alignment process of the alignment film is not limited to the rubbing process, and the photo-alignment process may be performed using the photo-alignment film. Moreover, you may combine a rubbing process and a photo-alignment process.
  • the TFTs of the liquid crystal display panels 100A and 100B include known amorphous silicon TFTs (a-Si TFTs), polysilicon TFTs (p-Si TFTs), microcrystalline silicon TFTs ( ⁇ C-Si TFTs), and the like. Although it may be a TFT, it is preferable to use a TFT having an oxide semiconductor layer (oxide TFT). When an oxide TFT is used, the area of the TFT can be reduced, so that the pixel aperture ratio can be increased.
  • a-Si TFTs amorphous silicon TFTs
  • p-Si TFTs polysilicon TFTs
  • ⁇ C-Si TFTs microcrystalline silicon TFTs
  • oxide TFT oxide semiconductor layer
  • an In—Ga—Zn—O-based semiconductor (hereinafter abbreviated as “In-Ga—Zn—O-based semiconductor”) is preferable, and an In—Ga—Zn—O-based semiconductor including a crystalline portion is preferable.
  • a semiconductor is more preferable.
  • a TFT having an In—Ga—Zn—O-based semiconductor layer has high mobility (more than 20 times that of an a-Si TFT) and low leakage current (less than one hundredth of that of an a-Si TFT). Also, it is suitably used not only as a pixel TFT but also as a driving TFT.
  • a TFT having an In—Ga—Zn—O-based semiconductor layer is used, the effective aperture ratio of the display device can be increased and the power consumption of the display device can be reduced.
  • the In—Ga—Zn—O-based semiconductor may be amorphous, may include a crystalline portion, and may have crystallinity.
  • a crystalline In—Ga—Zn—O-based semiconductor in which the c-axis is oriented substantially perpendicular to the layer surface is preferable.
  • Such a crystal structure of an In—Ga—Zn—O-based semiconductor is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2012-134475. For reference, the entire disclosure of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-134475 is incorporated herein by reference.
  • the oxide semiconductor layer may include another oxide semiconductor instead of the In—Ga—Zn—O-based semiconductor.
  • Zn—O based semiconductor ZnO
  • In—Zn—O based semiconductor IZO (registered trademark)
  • Zn—Ti—O based semiconductor ZTO
  • Cd—Ge—O based semiconductor Cd—Pb—O based
  • CdO cadmium oxide
  • Mg—Zn—O based semiconductors In—Sn—Zn—O based semiconductors (eg, In 2 O 3 —SnO 2 —ZnO), In—Ga—Sn—O based semiconductors, etc. You may go out.
  • the present invention is widely applied to a horizontal electric field mode liquid crystal display panel.
  • it is suitably used for a horizontal electric field mode liquid crystal display panel used outdoors.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

　液晶表示パネル（１００Ａ、１００Ｂ）は、横電界モードの液晶セル（１０）と、液晶セル（１０）の背面側に配置された第１偏光板（２２Ａ、２２Ｂ）と、液晶セル（１０）の観察者側に配置された第２偏光板（２４Ａ、２４Ｂ）とを有し、液晶層（１８）は、誘電異方性が負のネマチック液晶を含み、ネマチック液晶の複屈折率をΔｎ、液晶層の厚さをｄとするとき、Δｎｄは５５０ｎｍ未満であって、電圧無印加時において液晶層はツイスト配向状態にあり、ストークスパラメータＳ３の絶対値｜Ｓ３｜が１．００の偏光を入射させたとき、液晶層１８を垂直に通過した偏光の｜Ｓ３｜は０．８５以上であり、第１偏光板（２２Ａ、２２Ｂ）および第２偏光板（２４Ａ、２４Ｂ）は楕円率が０．４２２以上の円偏光板または楕円偏光板である。

Description

液晶表示パネル
　本発明は、液晶表示パネルに関し、特に、横電界モードの液晶表示パネルに関する。
　In-Plane Switching（ＩＰＳ）モードやFringe Field Switching（ＦＦＳ）モードなどの横電界モードの液晶表示パネルは、従来の縦電界モード（例えば、ＶＡモード）の液晶表示パネルに比べて、γ特性の視角依存性が小さいという利点を有している。そのため、特に、中小型の液晶表示パネルとして利用が広まっている。
　一方で、液晶表示パネルの高精細化が進むにつれて、画素開口率（表示領域に占める画素の総面積の比率）が小さくなるので、十分な表示輝度を得ることが難しくなってきている。特に、モバイル用途の中小型の液晶表示パネルは、屋外などの明るい環境下で観察したときのコントラスト比の低下が問題となっている。
　これまでは、バックライトの輝度を高めることによって表示輝度を高め、それによってコントラスト比を高めるという対策がとられてきた。しかしながら、バックライトの輝度を高めると消費電力が増大するという欠点があり、バックライトの輝度上昇による対策は限界に近づいている。
　液晶表示パネルのコントラスト比が明るい環境下で低下する原因の１つに、液晶表示パネルによる反射がある。そこで、液晶表示パネルによる反射を抑制することによって、コントラスト比を改善する試みもなされている。
　例えば、特許文献１には、観察者側（「表側」ということがある。）に配置された直線偏光板（「表側直線偏光板」ということがある。）と液晶セルとの間に位相差板（「表側位相差板」ということがある。）とを設けることによって、液晶セルで反射した光が観察者側に出射されるのを抑制した、ＩＰＳモードの液晶表示パネルが開示されている。表側位相差板は、表側直線偏光板を透過した直線偏光が第１の方向に旋回する円偏光となって、液晶セルに入射するように設定されている。すなわち、表側直線偏光板と表側位相差板とで円偏光板として機能する。円偏光は、（屈折率が小から大に変化する界面で）反射されると、Ｐ波Ｓ波とも位相がπラジアンだけずれ、この結果、旋回方向が反転する。したがって、液晶セル（透明基板）において反射された光は、旋回方向が第１の方向と逆の第２の方向の円偏光となり、この円偏光が表側位相差板を通過することによって変換された直線偏光は、表側直線偏光板によって吸収されることになる。
　特許文献１の液晶表示パネルは、バックライト側（「裏側」ということがある。）に配置された直線偏光板（「裏側直線偏光板」ということがある。）と液晶セルとの間に配置された位相差板（「裏側位相差板」ということがある。）をさらに有し、裏側位相差板は、裏側直線偏光板を透過した直線偏光が、裏側位相差板および黒表示状態の液晶層を通過したときに、旋回方向が第１の方向と逆の第２の方向の円偏光となるように設定されている。旋回方向が第２の方向の円偏光は、表側位相差板を通過することよって、表側偏光板で吸収される直線偏光に変換される。
　特許文献１によると、屋外で使用された場合でも良好な画質を得ることができるＩＰＳモードの液晶表示パネルが得られる。
　一方、屋外での表示に適した液晶表示パネルとして、半透過型液晶表示パネルが知られている。半透過型液晶表示パネルは、各画素が、反射モードで表示する領域（反射領域）と、透過モードで表示する領域（透過領域）とを有している。反射領域は、例えば、画素電極を反射電極とし、液晶層の厚さを透過領域の液晶層の厚さの約半分にすることによって構成される。観察者側に円偏光板を配置することによって、１枚の偏光板で、反射モードの表示を行うことができる。
　特許文献２には、少なくとも透過領域を横電界モードで駆動することを特徴とする液晶表示パネルが開示されている。特許文献２に記載の半透過型液晶表示パネルは、表側円偏光板と、表側位相差板（観察者側補償板）と、半透過型液晶セルと、裏側位相差板（背面側補償板）と、裏側偏光板とがこの順に配置されている。特許文献２（例えば段落［０１４８］～［０１５８］）には、初期配向がツイスト状態の液晶層を有する液晶表示パネルが記載されている。初期配向がツイスト状態の液晶層を用いることによって、平行配向状態の液晶層を用いる場合よりも、液晶層の厚さの変動に起因する屈折率の変動を抑制し、表側位相差板によって良好な補償が実現できると記載されている。
特開２０１２－１７３６７２号公報 特許第５２７８７２０号公報
　特許文献１に記載の液晶表示パネルは、ＩＰＳモードの液晶表示パネルであり、平行配向状態の液晶層しか考慮されていない。この平行配向状態の液晶層を用いた液晶表示パネルは、円偏光入射に対して透過率が低いという問題がある。特に、誘電率異方性が正のポジ型ネマチック液晶を用いると、透過率の低下が顕著になる。また、円偏光板または楕円偏光板を用いたＩＰＳモードの液晶表示パネルには、製造時のばらつき等によって液晶層の厚さが変動すると、黒表示の品位が低下するという問題がある。特許文献２には、ツイスト配向状態の液晶層を用いることによって、液晶層の厚さが変動に起因する黒表示品位の低下を抑制することができると記載されている。しかしながら、液晶層のリタデーションの具体的な大きさには言及すらされていない。
　一方、特許文献１において考慮されている反射は、特許文献１の図２、段落［００３０］等の記載から明らかなように、液晶表示パネルに入射した外光の、観察者側透明基板における反射だけである。
　しかしながら、本発明者の検討によると、コントラスト比を低下させる反射の原因となる反射は、液晶セルの観察者側透明基板によるものだけでなく、背面側基板の液晶層側に設けられている配線や電極等によるものもある。特許文献１には、背面側基板に設けられている配線や電極等による反射を抑制する構成については言及されていない。
　本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、外光の反射を従来よりも低減させた、透過率の高い横電界モードの液晶表示パネルを提供することを目的とする。
　本発明の実施形態による液晶表示パネルは、第１基板と、第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた液晶層とを有する液晶セルと、前記液晶セルの背面側に配置された第１偏光板と、前記液晶セルの観察者側に配置された第２偏光板とを有する、液晶表示パネルであって、前記第１基板は、前記液晶層に横電界を発生させる電極対を有し、前記液晶層は、誘電異方性が負のネマチック液晶を含み、前記ネマチック液晶の複屈折率をΔｎ、前記液晶層の厚さをｄとするとき、Δｎｄは５５０ｎｍ未満であって、電圧無印加時において前記液晶層はツイスト配向状態にあり、ストークスパラメータＳ３の絶対値｜Ｓ３｜が１．００の偏光を入射させたとき、前記液晶層を垂直に通過した偏光の｜Ｓ３｜は０．８５以上であり、前記第１偏光板および前記第２偏光板は楕円率が０．４２２以上の円偏光板または楕円偏光板である。
　ある実施形態において、前記液晶層のΔｎｄは３４０ｎｍ以上である。
　ある実施形態において、前記液晶層のΔｎｄは４２０ｎｍ以上である。
　ある実施形態において、前記液晶層を垂直に通過した偏光の｜Ｓ３｜は０．９５以上である。
　ある実施形態において、前記液晶層のツイスト角は５０°以上９０°未満である。前記ツイスト角は例えば７３°である。
　ある実施形態において、前記第１偏光板および前記第２偏光板が有するリタデーションは、それぞれ独立に、９０ｎｍ以上１３８ｎｍ未満である。
　ある実施形態において、前記液晶層内の前記第１基板の近傍の液晶分子の配向方位と、前記第１偏光板または前記第２偏光板を通過した楕円偏光の長軸の方位とがなす角は０°以上５°以下または９０°以上９５°以下である。
　ある実施形態において、前記ツイスト配向状態における前記液晶層のツイスト角をθとすると、Δｎｄは概ね－０．０１３４・θ2＋０．４１４・θ＋５４４で与えられる。
　本発明の実施形態によると、外光の反射を従来よりも低減させた、横電界モードの液晶表示パネルが提供される。
（ａ）は、本発明の実施形態１による液晶表示パネル１００Ａの模式的な分解断面図であり、バックライト５０を併せて示しており、（ｂ）は、液晶表示パネル１００Ａが有する液晶セル１０の１画素に対応する部分の模式的な断面であり、（ｃ）は、液晶セル１０の１画素に対応する部分の模式的な平面図である。 液晶層のツイスト角と液晶層のΔｎｄと、液晶層にストークスパラメータＳ３が１．００の偏光を入射させたときに、液晶層を通過した偏光のＳ３との関係を示す図（ＦＯＭという。）であり、白い領域は１．００≧Ｓ３≧０．９５の領域（Ｅ領域）、灰色の領域は０．９５＞Ｓ３≧０．８５の領域（Ｇ領域）、黒い領域は０．８５＞Ｓ３の領域（ＮＧ領域）を示す。 液晶層を通過した偏光のＳ３が１．００となる、液晶層のツイスト角と液晶層のΔｎｄとの関係を示すグラフである。 図２に示したＦＯＭの内、ツイスト角が０°以上９０°以下の範囲（１０°毎）で、Δｎｄが３１０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の範囲（５ｎｍ毎）におけるＳ３の値を示す図である。 図２に示したＦＯＭの内、ツイスト角が１００°以上１８０°以下の範囲（１０°毎）で、Δｎｄが３１０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の範囲（５ｎｍ毎）におけるＳ３の値を示す図である。 図２に示したＦＯＭの内、ツイスト角が０°以上９０°以下の範囲（１０°毎）で、Δｎｄが５ｎｍ以上３０５ｎｍ以下の範囲（５ｎｍ毎）におけるＳ３の値を示す図である。 図２に示したＦＯＭの内、ツイスト角が１００°以上１８０°以下の範囲（１０°毎）で、Δｎｄが５ｎｍ以上３０５ｎｍ以下の範囲（５ｎｍ毎）におけるＳ３の値を示す図である。 実施例１－１～実施例１－１０の液晶表示パネルの透過率と、液晶層のΔｎｄとの関係を示すグラフである。 本発明の実施形態２による液晶表示パネル１００Ｂの模式的な分解断面図であり、バックライト５０を併せて示している。 液晶層のΔｎｄ＝５００ｎｍ、ツイスト角７３°の液晶表示パネルについて、楕円偏光板の位相差と透過率との関係を示す図である。 液晶層のΔｎｄ＝５００ｎｍ、ツイスト角７３°の液晶表示パネルについて、画面輝度とコントラスト比（ＣＲ）との関係を示す図である。 実施例２－３の液晶表示パネルについて、横電界の方位を基準にした楕円偏光の長軸の方位と透過率との関係を示す図である。 横電界の方位を基準にした、楕円偏光の長軸の方位と液晶分子の配向方位との関係を示す図である。 横電界の方位を基準にした、液晶層の厚さ方向の中央における液晶分子の配向方位と透過率との関係を示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、横電界中における液晶分子の配向方位の変化の様子を模式的に示す図であり、（ａ）はツイスト方向が反時計回り（左回り）の場合を示し、（ｂ）はツイスト方向が時計回り（右回り）の場合を示す。 電圧印加状態の液晶層において、横電界の強度が最も大きい領域における、横電界の方位に対する液晶分子の方位の分布を示すグラフである。 電圧印加状態の液晶層において、横電界の強度が最も小さい領域における、横電界の方位に対する液晶分子の方位の分布を示すグラフである。 （ａ）～（ｄ）は、円偏光の旋回方向と液晶層のツイスト方向との組み合わせが異なる液晶表示パネル１００Ａａ、１００Ａｂ、１００Ａｃおよび１００Ａｄの構成を示す模式図である。
　本発明の実施形態による液晶表示パネルは、第１基板（バックライト側の基板に配置される背面側基板、例えばＴＦＴ基板）と、第２基板（観察者側基板、例えばカラーフィルタ基板）と、第１基板と第２基板との間に設けられた液晶層とを有する液晶セルと、液晶セルの背面側に配置された第１偏光板と、前記液晶セルの観察者側に配置された第２偏光板とを有する。
　第１基板は、液晶層に横電界を発生させる電極対を有し、液晶層は、誘電異方性が負のネマチック液晶を含み、ネマチック液晶の複屈折率をΔｎ、液晶層の厚さをｄとするとき、Δｎｄは５５０ｎｍ未満であって、電圧無印加時において液晶層はツイスト配向状態にあり、波長５５０ｎｍの光についてストークスパラメータＳ３の絶対値｜Ｓ３｜が１．００の偏光を入射させたとき、液晶層を垂直に通過した偏光の｜Ｓ３｜は０．８５以上である。ここで｜Ｓ３｜はＳ０＝１となるように規格化された値である。第１偏光板および第２偏光板はいずれも円または楕円偏光板であり、通過後の偏光の楕円率（楕円の短軸／長軸）はそれぞれ独立に０．４２２以上１．０００以下である。円偏光板および楕円偏光板は、一般に、直線偏光を透過する直線偏光層と、位相差層との積層構造を有している。本明細書においては、偏光板が有する 位相差層のリタデーションを「偏光板のリタデーション」ということがある。楕円率が０．４２２以上１．０００以下の偏光板（円偏光板または楕円偏光板）は、７０ｎｍ以上１３８ｎｍ以下のリタデーションを有する位相差層の遅相軸を、直線偏光層の偏光軸に対して４５°の角度を成すように配置した偏光板に相当する。
　すなわち、本発明の実施形態による液晶表示パネルは、ＩＰＳモードやＦＦＳモードの横電界モードの液晶表示パネルであって、液晶層は誘電異方性が負のネマチック液晶を含む。液晶層に横電界を発生させる電極対に電圧を印加すると、液晶層内に横電界（水平方向の電界、液晶層面内に平行な電界）だけでなく、（例えば、電極対のエッジ近傍では）縦電界の成分も生成される。誘電異方性が正のネマチック液晶の液晶分子は、分子の長軸が電界に平行になるように配向するので、縦電界成分が強い領域では、液晶分子が立ち上がるので、面内でリタデーションむら、ツイスト不足が発生する。これに対して、誘電異方性が負のネマチック液晶の液晶分子は、分子の長軸が電界に対して直交するように配向するので、縦電界成分が強い領域においても液晶分子の立ち上がりが小さく、液晶層面内に平行な配向を維持する。したがって、誘電異方性が負のネマチック液晶を用いることによって、表示品位を高くできる。この効果は、ＩＰＳモードよりも縦電界成分が多く生成されるＦＦＳモードの液晶表示パネルにおいて大きい。そこで、実施形態１および２の液晶表示パネルとして、ＦＦＳモードの液晶表示パネルを例示する。
　また、液晶層を構成するネマチック液晶の複屈折率Δｎと液晶層の厚さｄとの積であるΔｎｄは５５０ｎｍ未満であるので、ツイストしていない平行配向においては黒表示のための、いわゆるλ条件（Δｎｄ＝５５０ｎｍ）を満足しない。なお、波長λとして５５０ｎｍを用いるのは、一般に、設計上、波長λは視感度が最も高い５５０ｎｍが用いられているからである。
　また、液晶層は、電圧無印加時において液晶層はツイスト配向状態にあり、ストークスパラメータＳ３の絶対値｜Ｓ３｜が１．００の偏光を入射させたとき、液晶層を垂直に通過した偏光の｜Ｓ３｜は０．８５以上である。ここで、ストークスパラメータはＳ０、Ｓ１、Ｓ２およびＳ３の４つを言い、それぞれ、強度、水平直線偏光成分、４５°直線偏光成分、および右回り円偏光成分を表し、完全偏光（直線偏光、円偏光または楕円偏光）のとき、Ｓ１2＋Ｓ２2＋Ｓ３2＝Ｓ０2の関係が成り立つ。Ｓ０＝１でＳ３＝１のとき右回り円偏光を表し、Ｓ０＝１でＳ３＝－１のとき左回り円偏光を表す。すなわち、ストークスパラメータＳ３の絶対値｜Ｓ３｜が１．００ということは、Ｓ３＝１．００の右回り円偏光またはＳ３＝－１．００の左回り円偏光であることを意味する。｜Ｓ３｜が１．００の偏光を入射させたとき、液晶層を垂直に通過した偏光の｜Ｓ３｜が０．８５以上になる場合は、具体的には、Ｓ３が１．００の偏光を入射させたとき、液晶層を垂直に通過した偏光のＳ３が０．８５以上になる場合、および、Ｓ３が－１．００の偏光を入射させたとき、液晶層を垂直に通過した偏光のＳ３が－０．８５以下になる場合である。
　本明細書において、液晶層を通過することによる偏光の変化をストークスパラメータを用いて説明するとき、特に説明しない限り、液晶層に垂直に入射し、液晶層を垂直に通過する偏光を対象とする。
　以下では、入射偏光（「バックライトから出射され第１偏光板を透過した偏光」のことをいう。）が右回り円偏光（Ｓ＝１．００）の場合を例に本発明の実施形態による液晶表示パネルを説明するが、入射偏光が左回り円偏光（Ｓ＝－１．００）の場合についても同様に適用できる。なお、第１偏光板が右回り円偏光を透過する場合、第２偏光板は左回り円偏光を透過するように設定され、逆に、第１偏光板が左回り円偏光を透過する場合、第２偏光板は右回り円偏光を透過するように設定される。
　また、液晶層のツイスト方向は、背面側基板（以下、「下基板」という。）から観察者側基板（以下、「上基板」という。）に向かって液晶分子の長軸がねじれる様子を、観察者側から見たときのツイスト方向とする。以下では、液晶層のツイスト方向が左回り（すなわち、反時計回り）の場合（図１２（ａ）参照）について説明するが、液晶層のツイスト方向が右回り（すなわち、時計回り）の場合（図１２（ｂ）参照）についても同様に適用できる。円偏光の旋回方向と、液晶層のツイスト方向との組み合わせについては後述する。
　液晶表示パネルにおけるλ条件は、一般に、液晶層を伝搬する偏光の固有モードが直線偏光の場合について議論される。この場合、平行配向状態の液晶層について、Δｎｄ＝５５０ｎｍがλ条件となる。λ条件を満足する液晶層に入射した右回り円偏光は、液晶層を通過したときも右回り円偏光である。Δｎｄが５５０ｎｍ未満の液晶層はλ条件を満足し得ないので、Δｎｄが５５０ｎｍ未満の液晶層に入射した右回り円偏光は、液晶層を通過したときには右回り円偏光でなくなっている。一方、ツイスト配向状態の液晶層を伝搬する偏光の固有モードは楕円偏光なので、一般的なλ条件をΔｎｄの値のみで議論できない。本発明者が検討したところ、驚くべきことに、ツイスト配向状態の液晶層については、Δｎｄが５５０ｎｍ未満であっても、液晶層に入射した右回り円偏光が、液晶層を通過したときにも右回り円偏光となるツイスト角が存在することが分かった。本明細書では、ツイスト配向状態の液晶層において、液晶層に入射した右回り円偏光が液晶層を出射するときも右回り円偏光となる条件を「準λ条件」といい、上述の一般的な「λ条件」と区別することにする。
　本発明の実施形態による液晶表示パネルが有する第１偏光板および第２偏光板は楕円率が０．４２２以上の円偏光板または楕円偏光板であり、これらの偏光板は、例えば、７０ｎｍ以上１３８ｎｍ以下のリタデーションを有する位相差層の遅相軸を、直線偏光層の偏光軸に対して４５°の角度を成すように配置した偏光板に相当する。第１偏光板と第２偏光板の偏光板のリタデーションは、それぞれ独立に、７０ｎｍ以上１３８ｎｍ以下である。λを５５０ｎｍとすると、４分の１波長（λ／４）は、１３７．５ｎｍであり、小数点以下を四捨五入した値が１３８ｎｍである。すなわち、偏光板のリタデーションが１３８ｎｍということは、その偏光板は円偏光板であることを意味する。円偏光板は、一般に、直線偏光層と４分の１波長（λ／４）層とを積層することによって構成される。直線偏光層の偏光軸（透過軸）とλ／４層の遅相軸とのなす角は４５°である。右回り円偏光は、偏光の進行方向から見たときの電場ベクトルの回転方向が右回り（すなわち、時計回り）の円偏光である。右回り円偏光は、偏光の進行方向から見たときに、直線偏光層の偏光軸に対してλ／４層の遅相軸を右回り４５°の位置に配置することによって得られる。
　本発明の実施形態による液晶表示パネルが有する第１偏光板および第２偏光板は、それぞれ独立に円偏光板（リタデーションが１３８ｎｍ）でもよいし、楕円偏光板（リタデーションが７０ｎｍ以上１３８ｎｍ未満）でもよい。このリタデーションは直線偏光層の偏光軸に対して４５°の位置に位相差層の遅相軸を配置する場合に必要な値であり、位相差層の遅相軸を４５°以外の角度で配置してもよく、楕円率が０．４２２以上であればよい。円偏光板を用いると、電圧無印加状態（黒表示状態）において、観察者側から液晶層を通過した光の反射を抑制する効果が高い。楕円偏光板を用いると、電圧印加状態（白表示状態）において、バックライトから出射され液晶層を透過する光の量を多くする（輝度を高くする）ことができる。ただし、リタデーションが７０ｎｍ未満（楕円率が０．４２２未満）になると、観察者側から入射する光の反射を抑制する効果が低下し過ぎる結果、コントラスト比が低下する。
　本発明者は、ツイスト配向状態の液晶層が準λ条件を満足するように設定することによって、液晶層を通過した外光の反射を効果的に抑制できることを見出した。また、楕円偏光板を用いることによって、表示輝度を向上させられることも見出した。
　以下、図面を参照して、本発明の実施形態による液晶表示パネルの構造を説明する。なお、以下の図面において、実質的に同じ機能を有する構成要素は共通の参照符号で示し、その説明を省略することがある。
　（実施形態１）
　図１を参照して、本発明の実施形態１による液晶表示パネル１００Ａの構造を説明する。実施例１は、第１および第２偏光板として、円偏光板（リタデーションが１３７．５ｎｍ）を用いる場合である。
　図１（ａ）は、本発明の実施形態１による液晶表示パネル１００Ａの模式的な分解断面図であり、バックライト５０を併せて示している。本発明の実施形態１による液晶表示装置は、液晶表示パネル１００Ａとバックライト５０と備える透過モードの液晶表示装置である。図１（ｂ）は、液晶表示パネル１００Ａが有する液晶セル１０の１画素に対応する部分の模式的な断面であり、図１（ｃ）は、液晶セル１０の１画素に対応する部分の模式的な平面図である。
　液晶表示パネル１００Ａは、液晶セル１０と、第１偏光板２２Ａと、第２偏光板２４Ａとを有する。第１偏光板２２Ａおよび第２偏光板２４Ａは、いずれも円偏光板であり、そのリタデーションは１３７．５ｎｍである。
　液晶セル１０は、図１（ｂ）に示すように、第１基板１０Ｓａと、第２基板１０Ｓｂと、第１基板１０Ｓａと第２基板１０Ｓｂとの間に設けられた液晶層１８とを有している。第１基板１０Ｓａは、透明基板１２ａと、透明基板１２ａ上に形成された共通電極１４と、共通電極１４上に形成された誘電体層１５と、誘電体層１５上に形成された画素電極１６とを有している。必要に応じて、画素電極１６の液晶層１８側に、保護膜や配向膜が形成される。第１基板１０Ｓａは、また、画素電極１６に表示信号電圧を供給するための薄膜トランジスタ（以下、「ＴＦＴ」という。）および、ＴＦＴに信号電圧を供給するための、ゲートバスラインおよびソースバスラインを有してもよい（いずれも不図示）。第１基板１０Ｓａは、液晶層１８に横電界を発生させる電極対を有しており、ここでは、共通電極１４と画素電極１６とが電極対を構成している。画素電極１６は、図１（ｃ）に示すように、互いに平行に延びる複数の矩形状の開口部１６ａを有している。液晶セル１０は、ＦＦＳモードの液晶セルである。第２基板１０Ｓｂは、透明基板１２ｂを有している。透明基板１２ｂの液晶層１８側には、例えば、カラーフィルタ層や配向膜が形成され得る（いずれも不図示）。本発明の実施形態によるＦＦＳモードの液晶表示パネルは例示した構成に限られず、公知のＦＦＳモードの液晶表示パネルに広く適用できる。例えば、共通電極１４と画素電極１６との配置関係は逆であってもよい。
　液晶表示パネル１００Ａは、液晶セル１０と第１偏光板２２Ａおよび第２偏光板２４Ａとの間に位相差板を有していないが、液晶セル１０と、液晶セル１０のバックライト５０側の第１偏光板２２Ａとの間、および／または、液晶セル１０と、液晶セル１０の観察者側の第２偏光板２４Ａとの間に、例えば、液晶層１８の屈折率の波長分散および／または波長による位相差の差異を補償するための位相差板を設けてもよい。本発明の実施形態による液晶表示パネル１００Ａは、観察者側から入射する外光が液晶層１８を通過した後、画素電極１６や共通電極１４によって反射され、液晶表示パネル１００Ａから観察者に向けて出射されるのを抑制するために、液晶層１８に円偏光または円偏光度が１に近い楕円偏光を入射させる。したがって、液晶層１８の観察者側に配置される位相差板は、第２偏光板２４Ａを通過した円偏光または円偏光度が１に近い楕円偏光の円偏光度を低下させないことが好ましい。
　上述した準λ条件やツイスト角等と、反射抑制効果および透過率との関係をシミュレーションによって検討した。シミュレーションに用いた液晶セル１０の構成は以下のとおりである。
　開口部１６ａの幅Ｓは５μｍ、開口部１６ａと開口部１６ａとの間の距離Ｌおよび開口部１６ａと画素電極１６のエッジまでの距離Ｌは３μｍとした。すなわち、Ｌ／Ｓが３μｍ／５μｍのスリット構造とした。液晶層１８を構成する誘電異方性が負のネマチック液晶材料の複屈折率Δｎは０．１２とし、誘電率Δεは－７とした。液晶層１８のΔｎｄは、液晶層１８の厚さ（「セル厚」ともいう。）を変えることによって調節した。誘電体層１５の厚さは１００ｎｍとし、比誘電率は６とした。シミュレーションにはＬＣＤＭａｓｔｅｒ２－Ｄ（シンテック株式会社製）を用いた。
　図２にシミュレーション結果を示す。図２は、液晶層のツイスト角と液晶層のΔｎｄと、液晶層にストークスパラメータＳ３が１．００の偏光を入射させたときに、液晶層を通過した偏光のＳ３との関係を示す図である。この図を「ＦＯＭ（Ｆｉｇｕｒｅ　ｏｆ　ｍｅｒｉｔ）」ということにする。ＦＯＭにおいて、白い領域は、液晶層を通過した偏光のＳ３が、１．００≧Ｓ３≧０．９５を満足する領域（Ｅ領域）、灰色の領域は０．９５＞Ｓ３≧０．８５を満足する領域（Ｇ領域）、黒い領域は０．８５＞Ｓ３の領域（ＮＧ領域）を示す。ツイスト角が０°超（すなわち、液晶層がツイスト配向状態にある）で、Δｎｄ≠５５０ｎｍかつ、Ｓ＝１．００の領域が準λ条件を満たす領域であるが、Ｅ領域（白い領域）およびＧ領域（灰色の領域）も実質的に準λ条件を満たす。なお、ツイスト角が０°で、Δｎｄが５５０ｎｍの点がλ条件である。
　また、ＦＯＭにおいて、液晶層を通過した偏光のＳ３が１．００となる理想的な準λ条件を図３に示す。図３に示す理想的な準λ条件は、Δｎｄ≒－０．０１３４・θ2＋０．４１４・θ＋５４４で表される。
　さらに、図２に示したＦＯＭを拡大し、液晶層を通過した偏光のＳ３の数値を図４Ａ～図４Ｄに示す。図４Ａは、ツイスト角が０°以上９０°以下の範囲（１０°毎）で、Δｎｄが３１０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の範囲（５ｎｍ毎）におけるＳ３の値を示す図であり、図４Ｂは、ツイスト角が１００°以上１８０°以下の範囲（１０°毎）で、Δｎｄが３１０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の範囲（５ｎｍ毎）におけるＳ３の値を示す図であり、図４Ｃは、ツイスト角が０°以上９０°以下の範囲（１０°毎）で、Δｎｄが５ｎｍ以上３０５ｎｍ以下の範囲（５ｎｍ毎）におけるＳ３の値を示す図であり、図４Ｄは、ツイスト角が１００°以上１８０°以下の範囲（１０°毎）で、Δｎｄが５ｎｍ以上３０５ｎｍ以下の範囲（５ｎｍ毎）におけるＳ３の値を示す図である。
　まず、図２からわかるように、準λ条件を満足する領域は、限られてはいるものの、予想外に広い。また、ツイスト角が大きいほど、準λ条件を満足するΔｎｄの値は小さくなるとともに、Δｎｄの範囲が広くなる。Δｎｄは、液晶層の厚さに依存するので、製造のばらつきの影響を受ける。製造マージンを考慮すると、ツイスト角は大きい方が好ましい。
　図２および図４Ａ～４Ｄに示した、液晶層を通過した偏光のＳ３の数値が１．００に近いほど、液晶層を通過した偏光が円偏光に近いので、第１基板１０Ｓａ上における反射光（円偏光の旋回方向が逆になる）を抑制する効果が高くなる。したがって、黒表示の品位を高めるためには、液晶層を通過した偏光のＳ３の数値が１．００に近い領域を選択することが好ましい。
　液晶層のΔｎｄおよびツイスト角θを異ならせた実施例１－１～実施例１～１０の液晶表示パネルの透過率を求めた結果を表１に示す。ここで、透過率は、白表示状態に対応する透過率であり、横電界を発生する電極対（共通電極１４と画素電極１６）の間に５Ｖを印加したときの透過率である。特に説明しない限り、以下同じ。
　表１には、ツイスト角が０°でλ条件を満足する比較例１－１および１－２の結果を併せて示す。比較例１－１は誘電率異方性が正のポジ型ネマチック液晶を使用した例であり、比較例１-２は誘電率異方性が負のネガ型ネマチック液晶を使用した例である。したがって、比較例１－１と比較例１－２とは、液晶分子の配向方向（分子長軸の方向）と、横電界の方位との関係が異なっている。なお、比較例１－１または１－２に相当する液晶表示パネルは公知ではない。
　以下、本明細書において、液晶分子の配向方向や偏光方向などの方向（方位）は、横電界の方位を基準とする方位角で表すことにする。横電界の方位（時計の文字盤の３時方向）を０°として、観察者側から見て反時計回りを正とする。ツイスト配向は、下基板（第１基板１０Ｓａ）の近傍における液晶分子の長軸の配向方位および上基板（第２基板１０Ｓｂ）の近傍における液晶分子の長軸の配向方位によって規定される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　図５に、表１に示した実施例１－１～実施例１－１０の液晶表示パネルの透過率と液晶層のΔｎｄとの関係を示すグラフを示す。
　図５から明らかなように、Δｎｄが４２０ｎｍ以上であれば、比較例１－２の液晶表示パネルよりも高い透過率（白表示輝度）を得ることができる。Δｎｄが３４０ｎｍ以上４２０ｎｍ未満では、透過率は比較例１－２に及ばないが、図２からわかるように、このΔｎｄの範囲は準λ条件を満足する領域が広い。すなわち、液晶層の厚さのばらつきに対するマージンが大きく、コントラスト比などの表示品位のばらつきを小さくできるという利点がある。
　一方、液晶層のツイスト角は５０°以上９０°未満であることが好ましい。この範囲のツイスト角において最適なΔｎｄは約４８０ｎｍ～５２０ｎｍであり、透過率が高い領域である。また、ツイスト角が９０°未満なので、ツイスト配向の方位が互いに異なる２以上のドメインを１画素内に形成することが可能となり、視野角特性を改善することができる。
　（実施形態２）
　図６に、本発明の実施形態２による液晶表示パネル１００Ｂの模式的な分解断面図を示す。液晶表示パネル１００Ｂは、液晶セル１０と、第１偏光板２２Ｂと、第２偏光板２４Ｂとを有する。第１偏光板２２Ｂおよび第２偏光板２４Ｂは、いずれも楕円偏光板（円偏光板を除く）である点において、実施形態１による液晶表示パネル１００Ａと異なる。その他の点については、実施形態１による液晶表示パネルと同様であるので、説明を省略する。
　液晶層のΔｎｄが５００ｎｍ、ツイスト角が７３°の場合について、楕円偏光板のリタデーション（「位相差」ともいう。）を７０ｎｍ～１３０ｎｍまで変化させたときの、透過率を求めた結果を表２および図７に示す。表２および図７には、実施例１－３（円偏光板）の結果を併せて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２および図７から明らかなように、円偏光板に代えて楕円偏光板を用いることによって、透過率を向上させることができることが分かる。特に、楕円偏光板のリタデーションが８０ｎｍ～１００ｎｍの実施例２－４～実施例２－６の液晶表示パネルの透過率は３０％を超える高い値となっている。
　上記の結果から明らかなように、円偏光板を楕円偏光板に代えることによって、透過率を向上させることができる。しかしながら、楕円偏光板を用いると、外光の反射を抑制する効果が低下する。そこで、透過率向上効果と、外光の反射抑制効果とを考慮して、楕円偏光板のリタデーションの最適化を試みた。
　図８に、液晶層のΔｎｄ＝５００ｎｍ、ツイスト角７３°の液晶表示パネルについて、画面輝度とコントラスト比（ＣＲ）との関係を示す。コントラスト比は、明るい屋外を想定して、２００００ルクス下のコントラスト比を求めた。
　図８から、楕円偏光板のリタデーションが９０ｎｍ以上１３０ｎｍ以下（実施例２－１～２－５）までは、輝度およびコントラスト比のいずれも、実施例１－３（円偏光板：リタデーション１３７．５ｎｍ）よりも優れている。また、楕円偏光板のリタデーションが７０ｎｍ以上８０ｎｍ以下の実施例２－６および実施例２－７は、コントラスト比は実施例１－３よりも低いものの、高い画面輝度を有していることが分かる。
　なお、楕円偏光板を用いる場合、液晶層に入射する楕円偏光の長軸の方位によって、透過率が大きく変化する。上記の実施例２－３は最適の方位に設定している。
　実施例２－３と同様にリタデーションが１１０ｎｍの楕円偏光板を用いた場合の、入射楕円偏光の長軸方位と透過率との関係を求めた結果を図９に示す。
　図９から明らかなように、楕円偏光の長軸の方位によって、透過率が変動する。実施例２－３は透過率が最大となり理想条件である。しかし楕円偏光板の軸設定において製造上の制限が加わる場合などは理想条件以外でもよく、円偏光板を用いた実施例１－３の透過率２３％以上であれば高透過率の効果を得ることができる。この条件は図９から、楕円偏光の長軸の方位は、２０°以上１００°以下であることが好ましく、特に、６０°±１０°の範囲内の場合、透過率が大幅に増加し２００００ルクス下のコントラスト比（ＣＲ）も増加する効果が得られるので、さらに好ましい。
　実施形態２による実施例の液晶表示パネル１００Ｂでは、液晶セル１０と第２偏光板２４Ｂとの間に位相差板（補償板ともいう。）を設けた。ここでは、位相差板として、液晶層と同じΔｎｄを有し、液晶層のツイスト状態と、逆方向にねじれたツイスト状態を有する位相差板を用いた。この位相差板は、液晶層の屈折率の波長分散および波長による位相差の差異を補償する。なお、位相差板としては、他の光学異方性を有する位相差板を使用することもできる。その場合、高い透過率が得られる楕円偏光の長軸方位は当然上記の実施例とは異なる。ただし、他の光学異方性を有する位相差板を使用した場合でも、最大透過率が得られる楕円偏光の長軸方位は１８０°毎に存在する。したがって、楕円偏光の長軸の方位は、最大透過率が得られる楕円偏光の長軸の方位から±４０°以内であることが好ましく、±１０°の範囲内にあることがさらに好ましい。また、位相差板を液晶セル１０と第１偏光板２４Ａとの間に設けてもよく、この場合も楕円偏光の長軸方位は当然上記の実施例とは異なるが、好ましい楕円長軸の範囲は上述の関係と同じである。
　次に、実施例２－３と液晶層のΔｎｄが異なる実施例２－１０～実施例２－１９の液晶表示パネルについて、最適な楕円偏光の長軸の方位を求めた結果を表３に示す。また、図１０に、横電界の方位を基準にした、楕円偏光の長軸の方位と液晶分子の配向方位との関係を示す。
　例示した全ての実施例において、液晶分子の長軸は下基板から上基板に向かって反時計回り（左回り）にツイスト配向している。もちろん、液晶分子の長軸は下基板から上基板に向かって時計回り（右回り）にツイストしてもよい。この場合も、楕円偏光の長軸の方位は、例えば下基板の近傍の液晶分子の長軸の配向方位と直交に近いとき、透過率が最大となる。
　図１０および表３の結果からわかるように、液晶層内の下基板の近傍の液晶分子の配向方位と、第１偏光板を通過した楕円偏光の長軸の方位とがなす角は８５°以上９０°以内であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　次に、液晶層のツイスト配向と横電界の方位との関係を検討した結果を説明する。実施例１－３の液晶表示パネルの液晶層のツイスト配向（ツイスト角７３°）と同じツイスト配向について、横電界の方位に対するツイスト配向の方位によって、透過率がどのように変化するかを検討した結果を表４および図１１に示す。
　表４は、ツイスト配向の方位が異なる液晶表示パネル（実施例１－３および実施例３－１～実施例３－１０）の構成および透過率を示す。図１１は、各液晶表示パネルの電圧無印加時における液晶層の厚さ方向の中央における液晶分子の配向方位と、透過率との関係を示す図である。なお、液晶層の厚さ方向の中央における液晶分子の配向方位は、下基板の近傍の液晶分子の配向方位と上基板の近傍の液晶分子の配向方位を二等分する方位である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　表４および図１１からわかるように、ツイスト配向のツイスト角が同じであっても、横電界の方位に対するツイスト配向の方位によって、透過率は変化する。
　図１２（ａ）を参照して、液晶層に横電界が発生したときの液晶分子の振る舞いを説明する。図１２（ａ）は、横電界中における液晶分子の配向方位の変化の様子を模式的に示す図であり、実施例３－６の液晶表示パネルの液晶層のツイスト配向を模式的に示している。
　図１２（ａ）に矢印で示すように横電界が発生すると、液晶層の厚さ方向における中央よりも下基板側に存在する液晶分子（誘電率異方性が負）には、時計回りに回転させる力が作用する。一方、液晶層の厚さ方向における中央よりも上基板側に存在する液晶分子には、反時計回りに回転させる力が作用する。しかしながら、ネマチック液晶材料は連続弾性体として振る舞うので、横電界による力をより強く受ける下基板側の液晶分子の回転に整合するように上基板側の液晶分子も時計回りに回転する。
　したがって、表４および図１１からわかるように、下基板の近傍の液晶分子が横電界によってより大きくツイストするような方位に配向している液晶表示パネルの透過率が大きくなっている。すなわち、下基板近傍の液晶分子の配向方位（負の値）の絶対値が上基板近傍の液晶分子の配向方位（正の値）の絶対値よりも小さい場合に透過率が大きい。したがって、液晶層の厚さ方向の中央における液晶分子の配向方位と横電界の方位とがなす角は０°超であることが好ましい。
　さらに、実施例３－１０は、下基板の近傍の液晶分子の長軸の方位を横電界の方位に近づけた場合であり、横電界によって反時計回りに回転する液晶分子が下基板付近に多く存在しているので、反時計回りに回転することによって透過率がわずかであるが低下する。特に、液晶層の厚さ方向の中央における液晶分子の配向方位が０°超２０°未満であることが好ましい。
　また、横電界モードの液晶表示パネルにおいては、液晶層の面内で横電界の強度が異なるので、配向状態も異なる。図１３は、電圧印加状態の液晶層において、横電界の強度が最も大きい領域における、横電界の方位に対する液晶分子の方位の分布を示すグラフである。図１４は、電圧印加状態の液晶層において、横電界の強度が最も小さい領域における、横電界の方位に対する液晶分子の方位の分布を示すグラフである。ここで、表４に示すように実施例３－１～３－１０は、横電界方向を０°とした場合の液晶分子方位は異なっているが、図１３、図１４では比較しやすくするため、各実施例において下基板上の液晶分子の方位を０°、上基板上の液晶分子の方位を７３°としてグラフ化している。
　いずれの場合も、電圧無印加時のツイスト角は７３°であるが、各実施例により基板上の配向方位が異なり、その結果電圧印加時のねじれ角の大きさが異なる。ここで、実施例３－１０（比較例３－１）のように、下基板の近傍の液晶分子の長軸の方位を横電界の方位に平行に近づくように配向させるに伴い、横電界により反時計回りに回転しようとする方位の液晶分子が下基板付近まで存在してくる。実施例３－１０の場合には、下基板の近傍の液晶分子を時計回りに回転させるように作用する力が働くものの、横電界により反時計回りに回転しようとする方位の液晶分子が増えるので、これらの液晶分子に作用する横電界による力によって、全体の液晶分子が反時計回りに回転し、ツイスト角が小さくなり、透過率が低下する。したがって、表４からわかるように、下基板の近傍の液晶分子の配向方位は、横電界の方位に対して、－４１．５°以上－１６．５°以下の範囲が好ましい。
　なお、本実施例の液晶表示パネルでは、液晶層のツイスト配向状態は反時計回り（図１２（ａ）参照）であるが、液晶層のツイスト配向状態が時計回りの場合（図１２（ｂ））には、液晶分子の長軸の配向方位が本実施例の液晶分子の配向方位を横電界方向に対して、線対称となる方にすれば、本実施例と同様の効果が得られる。
　ここでは、実施形態１による液晶表示パネル、すなわち第１偏光板２２Ａおよび第２偏光板２４Ａが円偏光板の場合について、液晶層のツイスト配向と横電界の方位との関係を説明したが、楕円偏光板を用いる実施形態２による液晶表示パネルについても同様の関係が成立する。また、第１偏光板または第２偏光板の一方を円偏光板とし他方を楕円偏光板としてもよい。
　次に、図１５を参照して、円偏光の旋回方向と、液晶層のツイスト方向との組み合わせについて説明する。
　上記の実施形態１の液晶表示パネル１００Ａは、図１５（ａ）に示す液晶表示パネル１００Ａａと同様に、第１偏光板２２Ａが右回り（時計回り）で、液晶層１０のツイスト方向が左回り（反時計回り）で、第２偏光板２４Ａが左回り（反時計回り）の組み合わせであった。実施形態２の液晶表示パネル１００Ｂは、実施形態１の液晶表示パネル１００Ａの第１および第２偏光板として円偏光板に代えて、楕円偏光板を用いたが、楕円偏光の旋回方向と液晶層のツイスト方向との組み合わせは、同じであった。円偏光の旋回方向と、液晶層のツイスト方向との組み合わせは、この他、図１５（ｂ）～（ｄ）に示す３種類がある。図１５（ｂ）～（ｄ）には、液晶表示パネル１００Ａｂ、１００Ａｃおよび１００Ａｄにおける円偏光の旋回方向と液晶層のツイスト方向との組み合わせとともに、液晶表示パネル１００Ａａから出射される偏光のストークスパラメータを（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）としたときの、液晶表示パネル１００Ａｂ、１００Ａｃおよび１００Ａｄのそれぞれから出射される偏光の状態を示している。
　図１５（ｂ）に示す液晶表示パネル１００Ａｂは、液晶表示パネル１００Ａａの液晶層１０のツイスト方向を右回り（時計回り）に変更したものである。液晶表示パネル１００Ａｂから出射される偏光のストークスパラメータは（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）となり、液晶表示パネル１００Ａａから出射される偏光と同じである。
　図１５（ｃ）に示す液晶表示パネル１００Ａｃは、液晶表示パネル１００Ａａの液晶層１０のツイスト方向はそのまま（左回り（反時計回り））で、第１偏光板２２Ａを左回り（反時計回り）に、第２偏光板２４Ａを右回り（時計回り）に変更したものである。液晶表示パネル１００Ａｃから出射される偏光のストークスパラメータは（Ｓ１，Ｓ２，－Ｓ３）となり、液晶表示パネル１００Ａａから出射される偏光とは、ポアンカレ球の原点に点対称な関係になる。
　図１５（ｄ）に示す液晶表示パネル１００Ａｄは、液晶表示パネル１００Ａａの液晶層１０のツイスト方向を右回り（時計回り）に、第１偏光板２２Ａを左回り（反時計回り）に、第２偏光板２４Ａを右回り（時計回り）にすべて変更したものである。液晶表示パネル１００Ａｄから出射される偏光のストークスパラメータは（Ｓ１，Ｓ２，－Ｓ３）となり、液晶表示パネル１００Ａａから出射される偏光とは、ポアンカレ球の原点に点対称な関係になる。
　上記のことから理解されるように、第１偏光板２２Ａおよび第２偏光板２４Ａが円偏光板のときは、液晶表示パネル１００Ａｂ、１００Ａｃおよび１００Ａｄの透過率は、いずれも液晶表示パネル１００Ａａの透過率と同じになる。すなわち、液晶表示パネル１００Ａｂ、１００Ａｃおよび１００Ａｄについても、上記の円偏光板を用いた実施形態および実施例についての説明が妥当とする。第１偏光板２２Ａおよび第２偏光板２４Ａに代えて、楕円偏光板を用いた場合には、実施形態２について説明したように、各パラメータを最適化すればよい。
　本発明の実施形態による液晶表示パネルは、公知の横電界モードの液晶セルの製造方法において、液晶層の液晶分子を所定の方位にツイスト配向させることによって製造され得る。液晶セルに対して、円偏光板および／または楕円偏光板を所定の方向に貼り合せる工程は、もちろん公知の方法で行われ得る。
　液晶表示パネル１００Ａおよび１００Ｂの液晶セル１０（図１（ｂ）参照）は、例えば以下の様にして製造され得る。
　公知の方法で、第１基板１０Ｓａを作製する。例えば、ガラス基板１２ａ上に、ＴＦＴ、ゲートバスライン、ソースバラスイン、共通配線などの回路要素を形成する。その後、共通電極１４、誘電体層１５および画素電極１６を形成する。基板１０Ｓａの液晶層１８側の表面に配向膜を形成する。配向膜は、第１基板１０Ｓａの近傍の液晶分子を所定の方向に配向させるように、例えばラビング処理される。
　公知の方法で作製された第２基板１０Ｓｂを用意する。第２基板１０Ｓｂは、例えばガラス基板１２ｂ上に、ブラックマトリクスおよびカラーフィルター層を有し、液晶層１８側に配向膜を有する。配向膜は、第２基板１０Ｓｂの近傍の液晶分子を所定の方向に配向させるように、例えばラビング処理される。
　第１基板１０Ｓａまたは第２基板１０Ｓｂに形成されたスペーサによって液晶層１８の厚さを制御し、例えば、滴下注入法によって、液晶層１８を形成するとともに、第１基板１０Ｓａと第２基板１０Ｓｂとを貼り合せ、液晶セル１０を作製する。
　本発明の実施形態の液晶セル１０の液晶層１８はツイスト配向状態にあるので、上述したように、液晶層１８の厚さのばらつきに対する表示品位の変動が抑制されるので、公知の製造方法によっても、優れた表示品位の液晶表示パネルを得ることができる。
　もちろん、配向膜の配向処理は、ラビング処理に限られず、光配向膜を用いて光配向処理を行ってもよい。またラビング処理と光配向処理とを組み合わせてもよい。
　本発明の実施形態による液晶表示パネル１００Ａ、１００ＢのＴＦＴは、アモルファスシリコンＴＦＴ（ａ－Ｓｉ　ＴＦＴ）、ポリシリコンＴＦＴ（ｐ－Ｓｉ　ＴＦＴ）、マイクロクリスタリンシリコンＴＦＴ（μＣ－Ｓｉ　ＴＦＴ）などの公知のＴＦＴであってよいが、酸化物半導体層を有するＴＦＴ（酸化物ＴＦＴ）を用いることが好ましい。酸化物ＴＦＴを用いると、ＴＦＴの面積を小さくできるので、画素開口率を増大させることができる。
　酸化物半導体として、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系の半導体（以下、「Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系半導体」と略する。）が好ましく、結晶質部分を含むＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系半導体がさらに好ましい。ここで、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系半導体は、Ｉｎ（インジウム）、Ｇａ（ガリウム）、Ｚｎ（亜鉛）の三元系酸化物であって、Ｉｎ、ＧａおよびＺｎの割合（組成比）は特に限定されず、例えばＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝２：２：１、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：２等を含む。
　Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系半導体層を有するＴＦＴは、高い移動度（ａ－ＳｉＴＦＴに比べ２０倍超）および低いリーク電流（ａ－ＳｉＴＦＴに比べ１００分の１未満）を有しているので、画素ＴＦＴだけでなく駆動ＴＦＴとしても好適に用いられる。Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系半導体層を有するＴＦＴを用いれば、表示装置の有効開口率を増大させるとともに、表示装置の消費電力を削減することが可能になる。
　Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系半導体は、アモルファスでもよいし、結晶質部分を含み、結晶性を有していてもよい。結晶質Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系半導体としては、ｃ軸が層面に概ね垂直に配向した結晶質Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系半導体が好ましい。このようなＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系半導体の結晶構造は、例えば、特開２０１２－１３４４７５号公報に開示されている。参考のために、特開２０１２－１３４４７５号公報の開示内容の全てを本明細書に援用する。
　酸化物半導体層は、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系半導体の代わりに、他の酸化物半導体を含んでいてもよい。例えばＺｎ－Ｏ系半導体（ＺｎＯ）、Ｉｎ－Ｚｎ－Ｏ系半導体（ＩＺＯ（登録商標））、Ｚｎ－Ｔｉ－Ｏ系半導体（ＺＴＯ）、Ｃｄ－Ｇｅ－Ｏ系半導体、Ｃｄ－Ｐｂ－Ｏ系半導体、ＣｄＯ（酸化カドミウム）、Ｍｇ－Ｚｎ－Ｏ系半導体、Ｉｎ－Ｓｎ－Ｚｎ－Ｏ系半導体（例えばＩｎ2Ｏ3－ＳｎＯ2－ＺｎＯ）、Ｉｎ－Ｇａ－Ｓｎ－Ｏ系半導
体などを含んでいてもよい。
　本発明は、横電界モードの液晶表示パネルに広く適用される。特に、屋外で使用される横電界モードの液晶表示パネルに好適に用いられる。
　１０　　液晶セル
　１０Ｓａ　　第１基板
　１０Ｓｂ　　第２基板
　１２ａ、１２ｂ　　透明基板（ガラス基板）
　１４　　共通電極
　１５　　誘電体層
　１６　　画素電極
　１６ａ　　画素電極の開口部（スリット）
　１８　　液晶層
　２２Ａ　　第１偏光板（円偏光板）
　２２Ｂ　　第１偏光板（楕円偏光板）
　２４Ａ　　第２偏光板（円偏光板）
　２４Ｂ　　第２偏光板（楕円偏光板）
　５０　　バックライト
　１００Ａ、１００Ｂ　　液晶表示パネル

Claims (8)

  1. 　第１基板と、第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた液晶層とを有する液晶セルと、
    　前記液晶セルの背面側に配置された第１偏光板と、
    　前記液晶セルの観察者側に配置された第２偏光板と
    を有する、液晶表示パネルであって、
    　前記第１基板は、前記液晶層に横電界を発生させる電極対を有し、
    　前記液晶層は、誘電異方性が負のネマチック液晶を含み、前記ネマチック液晶の複屈折率をΔｎ、前記液晶層の厚さをｄとするとき、Δｎｄは５５０ｎｍ未満であって、電圧無印加時において前記液晶層はツイスト配向状態にあり、ストークスパラメータＳ３の絶対値｜Ｓ３｜が１．００の偏光を入射させたとき、前記液晶層を垂直に通過した偏光の｜Ｓ３｜は０．８５以上であり、
    　前記第１偏光板および前記第２偏光板は楕円率が０．４２２以上の円偏光板または楕円偏光板である、液晶表示パネル。
  2. 　前記液晶層のΔｎｄは３４０ｎｍ以上である、請求項１に記載の液晶表示パネル。
  3. 　前記液晶層のΔｎｄは４２０ｎｍ以上である、請求項１に記載の液晶表示パネル。
  4. 　前記液晶層を垂直に通過した偏光の｜Ｓ３｜は０．９５以上である、請求項１から３のいずれかに記載の液晶表示パネル。
  5. 　前記液晶層のツイスト角は５０°以上９０°未満である、請求項１から４のいずれかに記載の液晶表示パネル。
  6. 　前記第１偏光板および前記第２偏光板が有するリタデーションは、それぞれ独立に、９０ｎｍ以上１３８ｎｍ未満である、請求項１から５のいずれかに記載の液晶表示パネル。
  7. 　前記液晶層の厚さ方向の中央における液晶分子の配向方位と、前記横電界の方位とがなす角は０°超である、請求項１から６のいずれかに記載の液晶表示パネル。
  8. 　前記ツイスト配向状態における前記液晶層のツイスト角をθとすると、Δｎｄは概ね－０．０１３４・θ2＋０．４１４・θ＋５４４で与えられる、請求項１から７のいずれかに記載の液晶表示パネル。
PCT/JP2015/074926 2014-09-05 2015-09-02 液晶表示パネル WO2016035811A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201580054041.1A CN106796367B (zh) 2014-09-05 2015-09-02 液晶显示面板
US15/508,510 US9971193B2 (en) 2014-09-05 2015-09-02 Liquid crystal display panel

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014181565 2014-09-05
JP2014-181565 2014-09-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016035811A1 true WO2016035811A1 (ja) 2016-03-10

Family

ID=55439871

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2015/074926 WO2016035811A1 (ja) 2014-09-05 2015-09-02 液晶表示パネル

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9971193B2 (ja)
CN (1) CN106796367B (ja)
TW (1) TWI603125B (ja)
WO (1) WO2016035811A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016208516A1 (ja) * 2015-06-23 2016-12-29 シャープ株式会社 液晶表示パネル
US9971193B2 (en) 2014-09-05 2018-05-15 Sharp Kabushiki Kaisha Liquid crystal display panel

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110908169B (zh) * 2018-09-14 2022-10-04 夏普株式会社 液晶显示面板

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005055709A (ja) * 2003-08-05 2005-03-03 Stanley Electric Co Ltd 液晶表示装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4920664B1 (ja) * 1969-02-10 1974-05-27
US6650385B1 (en) * 2002-04-24 2003-11-18 Prime View International Co., Ltd. Scattering fringe field optical-compensated reflective and transflective liquid crystal display
JP2006350106A (ja) * 2005-06-17 2006-12-28 Casio Comput Co Ltd 液晶表示装置
JP5278720B2 (ja) 2006-03-27 2013-09-04 Ｎｌｔテクノロジー株式会社 液晶パネル、液晶表示装置及び端末装置
US7999893B2 (en) * 2006-06-28 2011-08-16 Sharp Kabushiki Kaisha Complex birefringent medium, polarizing plate, and liquid crystal device
JP2008185899A (ja) * 2007-01-31 2008-08-14 Hitachi Displays Ltd 液晶表示装置
JP5194486B2 (ja) * 2007-02-28 2013-05-08 住友化学株式会社 液晶表示装置
DE112011104002B4 (de) 2010-12-03 2023-07-27 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Oxidhalbleiterschicht
JP2012173672A (ja) 2011-02-24 2012-09-10 Panasonic Liquid Crystal Display Co Ltd 液晶パネル、及び液晶表示装置
KR102071545B1 (ko) 2012-05-31 2020-01-30 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 반도체 장치
JP5725260B2 (ja) * 2012-06-06 2015-05-27 Dic株式会社 液晶光変調素子
JP2014021140A (ja) * 2012-07-12 2014-02-03 Seiko Epson Corp スクリーン、および画像表示システム
WO2014157019A1 (en) 2013-03-25 2014-10-02 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device
CN103926740B (zh) * 2013-12-30 2016-10-05 厦门天马微电子有限公司 显示面板及显示装置
WO2016035811A1 (ja) 2014-09-05 2016-03-10 シャープ株式会社 液晶表示パネル

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005055709A (ja) * 2003-08-05 2005-03-03 Stanley Electric Co Ltd 液晶表示装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9971193B2 (en) 2014-09-05 2018-05-15 Sharp Kabushiki Kaisha Liquid crystal display panel
WO2016208516A1 (ja) * 2015-06-23 2016-12-29 シャープ株式会社 液晶表示パネル

Also Published As

Publication number Publication date
CN106796367A (zh) 2017-05-31
CN106796367B (zh) 2020-10-09
US20170285399A1 (en) 2017-10-05
TWI603125B (zh) 2017-10-21
TW201621358A (zh) 2016-06-16
US9971193B2 (en) 2018-05-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8736796B2 (en) Liquid crystal panel and liquid crystal display device
TWI645236B (zh) 液晶顯示面板
US8582061B2 (en) Optical film assembly and display device having the same
US10437106B2 (en) Liquid crystal display panel wherein a thickness direction retardation of at least one of a first, second, third, and fourth phase difference plate has a negative value
US20100208176A1 (en) Wide Viewing Angle Transflective Liquid Crystal Displays
US9664945B2 (en) Display apparatus
JP4441971B2 (ja) 液晶表示素子
US20120133867A1 (en) Liquid crystal display device
US7295271B2 (en) Liquid crystal display device and multilayer phase plate
CN107407838B (zh) 液晶显示面板
KR20120123840A (ko) 액정 표시 장치
WO2016035811A1 (ja) 液晶表示パネル
KR101293564B1 (ko) 액정표시장치
CN110908169B (zh) 液晶显示面板
CN119335777A (zh) 液晶显示装置
KR20080083791A (ko) 반투과형 액정표시장치 및 그 제조방법
KR101108066B1 (ko) 횡전계방식 액정표시소자 및 그의 제조 방법
US20050062918A1 (en) Liquid crystal display device
KR20120026875A (ko) 편광판 및 이를 갖는 액정표시장치
CN119472116A (zh) 半透射型液晶显示装置
CN119472117A (zh) 半透过型液晶显示装置
KR102224092B1 (ko) 반사투과형 액정표시장치
US20060038951A1 (en) Liquid crystal display device with a pretilt angle of liquid crystal molecules
JP4985798B2 (ja) 液晶表示素子
US20060038950A1 (en) Liquid crystal display device with different pretilt angles of liquid crystal layer adjacent two substrates

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15837599

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15508510

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15837599

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1