WO2005052679A1

WO2005052679A1 - 液晶表示装置

Info

Publication number: WO2005052679A1
Application number: PCT/JP2004/017177
Authority: WO
Inventors: Kenji Nakao; Kazuhiro Nishiyama; Mitsutaka Okita; Daiichi Suzuki; Shigesumi Araki
Original assignee: Toshiba Matsushita Display Technology Co., Ltd.
Priority date: 2003-11-28
Filing date: 2004-11-18
Publication date: 2005-06-09
Also published as: TW200517723A; US20060221283A1; JP4421272B2; JP2005164759A; CN1886693A; TWI266927B; CN100401166C; KR100763689B1; KR20060105759A

Description

明細書

液晶表示装置

技術分野

[0001] この発明は、液晶表示装置に係り、特に、広視野角及び高速応答の実現が可能な OCB (Optically Compensated Bend)技術を用いた液晶表示装置に関する。背景技術

[0002] 液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電力などの特徴を生かして、各種分野に適用されている。

[0003] 現在、巿場で広く利用されて、るッイステッド'ネマチック (TN)型液晶表示装置は、光学的に正の屈折率異方性を有する液晶分子が一対の基板間で略 90° 捩れ配列されて構成されている。この TN型液晶表示装置では、液晶分子の捩れ配列を制御することにより液晶層に入射した光の旋光性を調節して、る。この TN型液晶表示装置は、比較的、容易に製造できるものの、その視野角は狭ぐまた応答速度が遅いため、特に TV画像等の動画表示には不向きである。

[0004] 一方、視野角を拡大可能であるとともに応答速度を改善可能な液晶表示装置として、 OCB型液晶表示装置が注目されている。この OCB型液晶表示装置では、一対の基板間に保持された液晶層は、ベンド配列しうる液晶分子を含んでいる。この OC B型液晶表示装置は、 TN型液晶表示装置に比して応答速度が一桁改善され、さらに液晶分子の配列状態により液晶層を通過する光の複屈折の影響を光学的に自己補償できるため視野角が広、と、う利点がある。

[0005] このような OCB型液晶表示装置を用いて画像を表示する場合、複屈折性を制御するとともに偏光板との組み合わせによって、例えば高電圧印加時に光を遮断して黒を表示し、低電圧印加時に光を透過して白を表示することが考えられる。

[0006] し力しながら、黒画像を表示する際には、大多数の液晶分子は高電圧印加により電界方向に沿って配列する (すなわち基板の法線方向に配列する）が、基板近傍の液晶分子は配向膜との相互作用で法線方向に配列しない。このため、液晶層を通過する光は所定方向に位相差の影響を受ける。このような影響により、画面の正面方向 (すなわち基板の法線方向）から観察した場合、黒画像を表示した時の透過率を十分に低減させることができず、コントラストの低下を招く。

[0007] そこで、 OCB型液晶表示装置に例えば一軸性の位相差板を組み込むことで、黒画像を表示した時の液晶層の位相差を補償し、透過率を十分に低減させることが知られている。また、画面の斜め方向から観察した際に、十分に透過率の低い黒画像を表示するあるいは階調特性を補償する手法として、例えば特開平 10— 197862号公報に開示されるように、ハイブリッド配列した光学的に負の光学異方体を有する位相差板を組み合わせることも知られて、る。

[0008] 従来の OCB型液晶表示装置の構成では、画面を斜め方向から観察した際に色づきが発生するといつた課題がある。この色づきはどの色 (波長光)でも生じうるが、特に黒画像を表示した際に配向膜のラビング方向（液晶配向方向）に直交する方向について画面を斜め方向から観察した際に青み付きが顕著に認識される課題がある。発明の開示

[0009] この発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、視野角を拡大可能であるとともに応答速度を改善可能であり、し力も、表示品位に優れた液晶表示装置を提供することにある。

[0010] この発明の様態による表示装置は、

一対の基板間に液晶層を保持して構成された液晶パネルと、

前記液晶層に電圧を印加した所定の表示状態にぉ、て、前記液晶層のリタデーシヨンを光学的に補償する光学補償素子と、を備え、

前記液晶層に印加する電圧によって前記液晶層に含まれる液晶分子による複屈折量を変化させて画像を表示する液晶表示装置であって、

前記光学補償素子は、厚み方向にリタデーンヨンを有する少なくとも第 1位相差板及び第 2位相差板を有し、

各波長の光に対するリタデーシヨン量 A n'd (但し、 nx及び nyを面内の主屈折率とし _nzを厚み方向の主屈折率としたとき、 Δ η= (nx+ny) Z2— ηζであり、 dは厚みとする）を所定波長 λの光に対するリタデーシヨン量 Δ η · dで規格ィ匕した値を Δ ηΖ Δ λ

η としたさ、所定波長以外の波長の光に対して、前記第 1位相差板における規格ィ匕した値 Δ η Ζ Δ η は前記液晶層における規格ィ匕した値 Δ ηΖ Δ η よりも小さぐ前記第 2位相 λ λ

差板における規格ィ匕した値 Δ η/ Δ η は、前記液晶層における規格ィ匕した値 Δ η/

λ

Δ η よりも大き！/、ことを特徴とする。

λ

図面の簡単な説明

[図 1]図 1は、この発明の一実施の形態としての OCB型液晶表示装置の構成を概略的に示す断面図である。

[図 2]図 2は、 OCB型液晶表示装置に適用される光学補償素子の構成を概略的に示す図である。

[図 3]図 3は、図 2に示した光学補償素子を構成する各光学部材の光軸方向と液晶配向方向との関係を示す図である。

[図 4]図 4は、画面を斜め方向から観察した時に液晶層に発生するリタデーシヨンを説明するための図である。

[図 5]図 5は、図 4に示した液晶層に発生するリタデーシヨンの光学的補償を説明するための図である。

[図 6]図 6は、図 2に示した構成の液晶表示装置における各光学部材によるリタデーシヨン量 A n' dの波長分散特性の一例を示したものである。

圆 7]図 7は、第 1実施形態に係る OCB型液晶表示装置の構成を概略的に示す図である。

[図 8]図 8は、図 7に示した構成の液晶表示装置における各光学部材によるリタデーシヨン量 A n' dの波長分散特性の一例を示したものである。

[図 9]図 9は、第 2実施形態に係る OCB型液晶表示装置の構成を概略的に示す図である。

[図 10]図 10は、第 3実施形態に係る OCB型液晶表示装置の構成を概略的に示す図である。

[図 11]図 11は、第 4実施形態に係る OCB型液晶表示装置の構成を概略的に示す図である。

[図 12]図 12は、図 11に示した構成の液晶表示装置における各光学部材によるリタデーシヨン量 A n'dの波長分散特性の一例を示したものである。

発明を実施するための最良の形態

[0012] 以下、この発明の一実施の形態に係る液晶表示装置について図面を参照して説明する。この実施の形態では、液晶表示装置として、特に、表示モードとして OCB ( Optically Compensated Bend)モードを採用した OCB型液晶表示装置を例に説明する。

[0013] 図 1に示すように、 OCB型液晶表示装置は、一対の基板すなわちアレイ基板 10と対向基板 20との間に液晶層 30を保持して構成された液晶パネル 1を備えている。この液晶パネル 1は、例えば透過型であり、図示しないバックライトユニットからのバックライト光をアレイ基板 10側カゝら対向基板 20側に透過可能に構成されている。

[0014] アレイ基板 10は、ガラスなどの絶縁基板 11を用いて形成されている。このアレイ基板 10は、絶縁基板 11の一方の主面にアクティブ素子 12、画素電極 13、配向膜 14 などを備えている。アクティブ素子 12は、画素毎に配置され、 TFT(Thin Film Tr ansistor)や MIM (Metal Insulated Metal)などで構成されている。画素電極 13 は、各画素に配置されたアクティブ素子 12に電気的に接続されている。この画素電極 13は、例えば ITO (Indium Tin Oxide)などの光透過性を有する導電性部材によって形成されている。配向膜 14は、絶縁基板 11の主面全体を覆うように配置されている。

[0015] 対向基板 20は、ガラスなどの絶縁基板 21を用いて形成されている。この対向基板 20は、絶縁基板 21の一方の主面に対向電極 22、配向膜 23などを備えている。対向電極 22は、例えば ITOなどの光透過性を有する導電性部材によって形成されて、る。配向膜 23は、絶縁基板 21の主面全体を覆うように配置されている。

[0016] なお、カラー表示タイプの液晶表示装置では、液晶パネル 1は、複数色例えば赤（ R)、緑 (G)、青 (B)の色画素を有している。すなわち、赤色画素は主に赤色波長の光を透過する赤色カラーフィルタを備えてヽる。緑色画素は主に緑色波長の光を透過する緑色カラーフィルタを備えて!/、る。青色画素は主に青色波長の光を透過する青色カラーフィルタを備えている。これらのカラーフィルタは、アレイ基板 10または対向基板 20の主面に配置されて、る。 [0017] 上述したような構成のアレイ基板 10と対向基板 20とは、図示しないスぺーサを介して互いに所定のギャップを維持した状態で貼り合わせられている。液晶層 30は、これらアレイ基板 10と対向基板 20との間のギャップに封入された液晶組成物によって構成されている。液晶層 30は、それに含まれる液晶分子 31が正の誘電率異方性を有するとともに光学的に正の一軸性を有する材料を選択可能である。

[0018] このような OCB型液晶表示装置は、液晶層 30に電圧を印加した所定の表示状態において、液晶層 30のリタデーシヨンを光学的に補償する光学補償素子 40を備えている。この光学補償素子 40は、例えば図 2に示すように、液晶パネル 1のアレイ基板 10側における外面及び対向基板 20側における外面にそれぞれ設けられている。

[0019] アレイ基板 10側の光学補償素子 40Aは、偏光板 41A、及び、複数の位相差板 42 A及び 43Aを有している。同様に、対向基板 20側の光学補償素子 40Bは、偏光板 4 1B、及び、複数の位相差板 42B及び 43Bを有している。位相差板 42A及び 42Bは、後に説明するように、その厚み方向にリタデーシヨン (位相差)を有する位相差板として機能する。また、位相差板 43A及び 43Bは、後に説明するように、その正面方向にリタデーンヨン (位相差)を有する位相差板として機能する。

[0020] 図 3に示すように、配向膜 14及び 23は、パラレル配向処理されている（すなわち図中の矢印 Aで示す方向にラビング処理されている)。これにより、液晶分子 31の光軸の正射影 (液晶配向方向）は、図中矢印 Aと平行となる。画像を表示可能な状態、すなわち所定のバイアスを印加した状態では、液晶分子 31は、図 1に示すように、矢印 Aで規定される液晶層 30の断面内において、アレイ基板 10と対向基板 20との間においてベンド配列する。

[0021] このとき、偏光板 41Aは、その透過軸が図中の矢印 Bで示す方向を向くように配置されている。また、偏光板 41Bは、その透過軸が図中の矢印 Cで示す方向を向くように配置されている。つまり、偏光板 41A及び 41Bのそれぞれの透過軸は、液晶配向方向 Aに対して 45° の角度をなし、しかも、互いに直交する。このように、 2つの偏光板の透過軸が互いに直交する配置はクロスニコルと呼ばれ、これらの間にある物体の複屈折量 (リタデーシヨン量）が実効的に 0であれば光は透過せず (透過率がゼロ）、黒画像が表示される。 [0022] OCB型液晶表示装置では、ベンド配列した液晶分子に対して高い電圧を印加しても、すべての液晶分子が基板の法線方向に沿って配列せず、液晶層のリタデーション量が完全にはゼロにならない。例えば、図 1に示した液晶パネル 1において、画素電極 13と対向電極 22との間に 4. 5Vの電位差を与えた場合、液晶層 30が有するリタデーシヨン量は 60nmであった。

[0023] そこで、光学補償素子 40は、ある特定の電圧印加状態 (例えば高電圧を印力!]して黒画像を表示する状態)で、画面を正面から観察した時に影響する液晶層 30のリタデーシヨンをキャンセルするようなリタデーシヨンを有する位相差板を備えて、る。つまり、このような位相差板の光軸は、液晶層 30においてリタデーシヨンを発生する方向すなわち液晶配向方向 Aに直交する方向 Dに平行となり、方向 Dにリタデーシヨンを有している。これが「正面方向にリタデーシヨンを有する位相差板」 43A及び 43Bに相当する。なお、ここでは、正面方向とは、面内の X方向及び Y方向で規定されるものであり、液晶パネル 1においてはその主面に相当する。液晶層や位相差板などの各光学部材の屈折率は、面内の主屈折率 nx及び nyのみを考慮するのではなぐ各光学部材を面内に正射影したときの主屈折率 nx、 ny、 nzすべてを考慮したものである。

[0024] これにより、液晶層 30が有する正面方向でのリタデーシヨンをキャンセルすることができ、液晶層 30と位相差板 43A及び 43Bとを複合してリタデーシヨン量が実効的にゼロになる状態を形成可能となる。これにより、正面方向から観察した時に十分に透過率を低減した黒画像を表示することが可能となる。すなわち、印加電圧によって液晶層 30が有するリタデーシヨン量を調整し、位相差板 43A及び 43Bの有するリタデーシヨン量と釣り合う表示状態が黒表示状態に相当する。

[0025] このように、 OCB型液晶表示装置にぉ、ては、その正面方向から観察したときの黒画像の表示品位は、正面方向にリタデーシヨンを有する位相差板 43A及び 43Bを用いた前述したようなメカニズムで改善可能である。しかしながら、光学補償素子 40に含まれる位相差板の調整はこれに留まらない。 OCB型液晶表示装置の特徴の 1つとして、広視野角であることが挙げられるが、 OCB型液晶表示装置であれば必ず視野角を拡大できるというものではない。広視野角化は、液晶層と位相差板とのリタデーシヨンを調整し、それぞれのバランスをとることで達成されるものである。

[0026] 広視野角の特徴を有する液晶表示装置では、特に黒画像の視野角特性が重要である。これは、映像として黒画像のしまり具合が映像の切れやコントラスト感などに大きく影響を与えるためである。ここでは、黒画像を表示した際に、広視野角化を実現するすなわちどの角度力見ても十分に透過率を低減した黒画像が表示できる光学補償を考える。

[0027] OCB型液晶表示装置で黒画像を表示する際には、液晶層 30に比較的高い電圧が印加されているため、大多数の液晶分子 31は、電界方向に配列する（基板の法線方向に立ち上がる）。液晶分子 31は、図 4に示すように、分子の長軸方向の主屈折率 nzが他方向の主屈折率 nx及び nyよりも大きい正の一軸性の光学特性を有する分子である。ここでは、液晶分子 31について、便宜上、長軸方向（厚み方向）を Z方向とし、これに直交する面内方向を X方向及び Y方向とした。

[0028] 液晶分子 31が基板の法線方向に立ち上がった状態では、画面を正面方向から観察した場合、主屈折率の分布が等方的である (すなわち面内の主屈折率が等価 (nx =ny)である）ため、リタデーシヨンは発生しない。しかしながら、画面を斜め方向から観察した場合、液晶分子 31の主屈折率 nzの影響を無視できなくなり（nx、 nyく nz) 、画面を観察する方向に応じたリタデーシヨンが発生する。このため、液晶層 30を通過した光の一部がクロス-コル偏光板 41A及び 41Bを透過してしまう。つまり、十分に透過率を低減することができず、黒画像を表示することができなヽ。

[0029] そこで、光学補償素子 40は、液晶分子 31とは逆の光学特性 (例えば負の一軸性）を有する位相差板を備えている。つまり、このような位相差板は、その厚み方向の主屈折率 nzが相対的に小さぐ面内の主屈折率 nx及び nyが相対的に大きい (nx、 ny >nz)。これが「厚み方向にリタデーシヨンを有する位相差板」 42A及び 42Bに相当する。なお、ここでは、厚み方向とは、面内の X方向及び Y方向に加えてこれらに直交する Z方向で規定されるものである。液晶層や位相差板などの各光学部材の屈折率は、 3次元的に主屈折率 nx、 ny、 nzすべてを考慮したものである。

[0030] このような位相差板 42A及び 42Bを組み合わせて用いることにより、黒表示状態の画面を斜め方向から観察した場合において、液晶層 30でのリタデーシヨンの発生をネ目殺することができる。

[0031] すなわち、図 5に示すように、画面を正面方向から観察した場合には、液晶分子 31 もこの位相差板 42A (または 42B)も、主屈折率の分布が等方的である（すなわち面内の主屈折率が等価 (nx=ny)である）ため、リタデーシヨンは発生しない。一方で、画面を斜め方向から観察した場合には、発生する液晶分子 31のリタデーシヨンとこの位相差板 42A (または 42B)の発生するリタデーシヨンとが直交する。つまり、液晶分子 31における主屈折率の分布は nx、 ny<nzとなり、液晶層 30においては厚み方向の主屈折率 nzの影響が支配的なリタデーシヨンが発生する。一方で、位相差板 42A (または 42B)における主屈折率の分布は nx、 ny>nzとなり、位相差板においては厚み方向に直交する面内の主屈折率 nxまたは nyの影響が支配的なリタデーシヨンが発生する。

[0032] これら液晶層及び位相差板におけるリタデーシヨン量の絶対値をほぼ等価とすることにより、互いのリタデーシヨンを相殺することが可能である。これにより、液晶層 30が有する厚み方向でのリタデーシヨンをキャンセルすることができ、液晶層 30と位相差板 42A及び 42Bとを複合してリタデーシヨン量が実効的にゼロになる状態を形成可能となる。これにより、斜め方向から観察したときであっても十分に透過率を低減した黒画像を表示することが可能となる。なお、ここではリタデーシヨン量を便宜的に、 Rt h= A n X dとし、 Δ η= ( (nx+ny) Z2— nz)と定義する。ここで、 dは、液晶層や位相差板の厚みである。

[0033] このように、液晶層に比較的高電圧を印加して黒画像を表示した場合、正面方向で発生する液晶層のリタデーシヨンを「正面方向にリタデーシヨンを有する位相差板」でキャンセルするとともに、斜め方向で発生する液晶層のリタデーシヨンを「厚み方向にリタデーシヨンを有する位相差板」でキャンセルすることが OCB液晶表示装置における広視野角化の基本的な考え方である。

[0034] ここで、正面方向にリタデーシヨンを有する位相差板 43A及び 43Bは、光学的に負の一軸性を有する光学異方体例えばディスコチック液晶分子を位相差板の厚み方向にハイブリッド配列させたフィルムであっても力まわない。また、厚み方向にリタデーシヨンを有する位相差板 42A及び 42Bは、二軸性フィルムであっても力まわな、。要するに、ディスコチック液晶分子をノヽイブリツド配列したフィルムや二軸性フィルムは、正面方向にも厚み方向にもリタデーシヨンを有するフィルムと解釈できる。

[0035] また、厚み方向にリタデーシヨンを有する位相差板 42A及び 42Bとして、 TAC (トリァセチルセルロース）フィルムを用いても良い。この場合、位相差板 42A及び 42B自体を偏光板 41A及び 41Bのベースフィルムとして兼用することができ、光学補償素子の薄型化、低コストィ匕などに有効である。

[0036] これまでは、単一の波長で考えてきた。通常、輝度を重視するため、 550nm付近の緑色波長での特性が最良になるようにリタデーシヨンを調整してきた。しかしながら、液晶層も位相差板もそれぞれの主屈折率 nx、 ny、 nzが波長依存性を有している。

[0037] 図 6は、液晶層、正面方向にリタデーシヨンを有する位相差板、及び、厚み方向にリタデーシヨンを有する位相差板のそれぞれのリタデーシヨン量 A n'dの波長分散特性の一例を示したものである。ここでは、横軸を波長 (nm)とし、縦軸を各波長の光に対するリタデーシヨン量 A n'dを、所定波長の光すなわちえ = 550nmの光に対するリタデーシヨン量 Δ η '(！で規格化した値！！ !！としており、値 Δ ηΖ Δ η の波長分散特性を示している。図中の実線 L1は液晶層に対応し、一点鎖線 L2は正面方向にリタデーシヨンを有する位相差板に対応し、破線 L3は厚み方向にリタデーシヨンを有する位相差板に対応する。

[0038] このように、波長 550nmでは適切な光学補償が行われたとしても、波長が異なると適切な調整にならず、色づきといった課題が発生する。特に、厚み方向にリタデーシヨンを有する位相差板では、 550nmより短波長側において、液晶層の波長分散特性と大きな違いがあるため、画面を斜め方向から観察した際の液晶層のリタデーシヨンを十分にキャンセルできていない。このため、特に、液晶配向方向に対して直交する方向から斜めに画面を観察した際に、青み付きが認識されてしまう。なお、ここでは、厚み方向にリタデーシヨンを有する位相差板として、 TACフィルムを用いた。

[0039] そこで、このような液晶層及び厚み方向にリタデーシヨンを有する位相差板の波長分散特性の相違を補償するために、光学補償素子は、厚み方向にリタデーシヨンを有する少なくとも 2つの位相差板 (すなわち第 1位相差板及び第 2位相差板)を備えている。以下、このような光学補償素子を備えた OCB型液晶表示装置の実施形態について説明する。

[0040] (第 1実施形態）

図 7に示すように、第 1実施形態に係る OCB型液晶表示装置は、液晶パネル 1のァレイ基板 10側外面及び対向基板 20側外面にそれぞれ光学補償素子 40A及び 40B を備えている。

[0041] アレイ基板 10側の光学補償素子 40Aは、偏光板 41A、厚み方向にリタデーシヨンを有する第 1位相差板 42A、正面方向にリタデーシヨンを有する位相差板 43A、及び、厚み方向にリタデーシヨンを有する第 2位相差板 44Aを有している。同様に、対向基板 20側の光学補償素子 40Bは、偏光板 41B、厚み方向にリタデーシヨンを有する第 1位相差板 42B、正面方向にリタデーシヨンを有する位相差板 43B、及び、厚み方向にリタデーシヨンを有する第 2位相差板 44Bを有している。なお、液晶配向方向に対する偏光板の透過軸方向及び各種位相差板の光軸方向は、図 2及び図 3に示した例と同様である。

[0042] 第 1位相差板 42A及び 42Bは、例えば先に説明した例と同様に、 TACフィルムである。このような第 1位相差板 42A及び 42Bは、図 6の L3に示したような波長分散特性を有している。すなわち、所定波長（550nm)より短波長の光に対して、第 1位相差板 42A及び 42Bにおける規格ィ匕した値 Δ ηΖ Δ η は、液晶層 30における規格ィ匕 λ

した値 Δ η/ Δ η よりも/ J、さい。

λ

[0043] この場合、第 2位相差板 44Α及び 44Βとしては、液晶層 30及び第 1位相差板 42Α 及び 42Βの波長分散特性の相違を補償するような波長分散特性を有するものが選択される。すなわち、所定波長（550nm)より短波長の光に対して、第 2位相差板 44

A及び 44Bにおける規格ィ匕した値 Δ ηΖ Δ n 力液晶層 30における規格ィ匕した値 λ

Δ η/ Δ η よりも大きいことが要求される。つまり、このような第 2位相差板は、第 1位 λ

相差板の波長分散特性と液晶層の波長分散特性との相違を相殺する効果がある。

[0044] このような第 2位相差板 44Α及び 44Βとしては、その厚み方向の主屈折率 ηζが相対的に小さぐ面内の主屈折率 ηχ及び nyが相対的に大きくなるよう（nx、 ny>nz)、負の一軸性を有する光学異方体例えばディスコチック液晶分子を厚み方向（法線方向）に配列した位相差板などが適用可能である。 [0045] 図 8は、液晶層、第 1位相差板、及び、第 2位相差板のそれぞれのリタデーシヨン量 A n'dの波長分散特性の一例を示したものである。ここでも図 6と同様に、各波長の光に対するリタデーシヨン量 A n'dを、所定波長の光すなわちえ = 550nmの光に対するリタデーシヨン量 Δ η '(1で規格ィ匕してぉり、値厶117厶11 の波長分散特性を示 λ λ

している。図中の実線 L1は液晶層に対応し、破線 L3は第 1位相差板に対応し、破線 L4は第 2位相差板に対応する。

[0046] 図 8に示すように、所定波長より短波長側においては、第 1位相差板の波長分散特性は液晶層の波長分散特性よりも小さぐまた、第 2位相差板の波長分散特性は液晶層の波長分散特性より大きい。換言すると、波長 400nmから 700nmまでの可視光波長範囲（あるいは所定波長 550nmより短波長側の波長範囲）における値 Δ ηΖ

Δ η の最大値と最小値との差は、第 1位相差板の方が液晶層より小さぐまた、第 2 λ

位相差板の方が液晶層より大きい。さらに別の言い方をすると、波長 400nmから 70 Onmまでの可視光波長範囲（あるいは所定波長 550nmより短波長側の波長範囲）における波長分散特性曲線の傾きは、第 1位相差板の方が液晶層より小さぐまた、第 2位相差板の方が液晶層より大きい。

[0047] つまり、液晶層における値 Δ ηΖ Δ n の波長分散特性に対して小さな波長分散特 λ

性を有する第 1位相差板と、液晶層における値 Δ ηΖ Δ η の波長分散特性に対して λ

大きな波長分散特性を有する第 2位相差板とを組み合わせ、第 1位相差板及び第 2 位相差板の総合的な波長分散特性を液晶層の波長分散特性とほぼ等価とする。これにより、画面を斜め方向力観察した時に液晶層に発生するリタデーシヨンをキヤンセルできるとともに液晶層におけるリタデーシヨンの波長分散特性を補償することができる。

[0048] このため、画面を正面方向から観察したときのみならず、斜め方向から観察したときであっても、液晶パネルの透過率を十分に低減することができ、コントラストを向上することが可能となるとともに、色づきの少ない黒画像を表示することが可能となる。した力て、視野角特性及び表示品位に優れた液晶表示装置を提供することができる。

[0049] 上述したような光学補償素子 40は、例えば偏光板、厚み方向にリタデーシヨンを有する第 1位相差板、及び、正面方向にリタデーシヨンを有する位相差板が一体的に構成された光学素子に、液晶表示装置における全体的な波長分散特性を調整する機能を有した第 2位相差板を付加することで製造可能である。例えば、光学補償素子 40は、光学素子の表面に、厚み方向にリタデーシヨンを有する第 2位相差板として機能する材料を塗布するか第 2位相差板として機能するフィルムを貼り付けることで製造される。つまり、光学補償素子は、第 2位相差板を最も液晶パネル側に備えている。

[0050] なお、光学補償素子は、偏光板などとともに第 2位相差板が一体的に構成された光学素子の表面に、第 1位相差板を備えても良ぐこの場合、第 1位相差板を最も液晶パネル側に備えることになる。

[0051] このような製造方法により光学補償素子を製造することは、製造プロセスの簡素化、製造コストの低減化、さらには光学補償素子の低コストィ匕などをもたらし、製造プロセス上、極めて有効である。

[0052] また、第 2位相差板 (または第 1位相差板）は、同一波長の光に対して第 1位相差板

(または第 2位相差板）におけるリタデーシヨン量と液晶層におけるリタデーシヨン量との差とほぼ等ヽリタデーシヨン量を形成するような厚みを有することが望まヽ。すなわち、リタデーシヨン量は、上述したように、各光学部材の厚み dに依存する。したがって、光学補償素子を構成する厚み方向にリタデーシヨンを有する複数の位相差板について、それぞれの厚みの組み合わせを調整することにより、液晶層のリタデーシヨン量をキャンセルするよう最適化することが可能である。

[0053] つまり、図 8に示した例のように、液晶層における値 ΔηΖ Δη の波長分散特性に λ

対して、比較的差の小さ!、波長分散特性を有する第 1位相差板の厚みは比較的薄く設定し、また、比較的差の大きい波長分散特性を有する第 2位相差板の厚みは比較的厚く設定すれば良い。ここでは、第 2位相差板の厚みは第 1位相差板の厚みの 2 倍以上とすることが望ましい。なお、この第 1実施形態では、第 1位相差板 42Α及び 4 2Βの厚みを 100 μ mとしたのに対して、第 2位相差板 44A及び 44Bの厚みを第 1位相差板の 2倍に相当する 200 μ mとすることが最適であった。

[0054] (第 2実施形態）

図 9に示すように、第 2実施形態に係る OCB型液晶表示装置は、第 1実施形態と同様に、液晶パネル 1のアレイ基板 10側外面及び対向基板 20側外面にそれぞれ光学補償素子 40A及び 40Bを備えている。なお、第 1実施形態と同一の構成要素については同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。

[0055] アレイ基板 10側の光学補償素子 40Aは、偏光板 41A、第 1位相差板 42A、正面方向にリタデーシヨンを有する位相差板 43A、及び、第 2位相差板 44Aを有している。一方、対向基板 20側の光学補償素子 40Bは、偏光板 41B、第 1位相差板 42B、及び、正面方向にリタデーシヨンを有する位相差板 43Bを有しており、第 2位相差板に相当するものは備えてヽな、。

[0056] 既に説明したように、第 2位相差板 (または第 1位相差板）は、同一波長の光に対して第 1位相差板 (または第 2位相差板）におけるリタデーシヨン量と液晶層におけるリタデーシヨン量との差とほぼ等しいリタデーシヨン量を形成するような厚みを有することが望ましい。

[0057] すなわち、光学補償素子を構成する厚み方向にリタデーシヨンを有する複数の位相差板にっ、て、それぞれの厚みの組み合わせで液晶層のリタデーシヨン量をキヤンセルするよう最適化すればよい。つまり、液晶表示装置に備えられる 2つの第 1位相差板 42A及び 42Bによる総合的な波長分散特性を 1つの第 2位相差板 44Aによる波長分散特性で相殺し、その結果として残る波長分散特性が、液晶層 30による波長分散特性とほぼ一致して!/ヽれば良ヽ。

[0058] この第 2実施形態では、図 8に示したような波長分散特性を有する第 1位相差板及び第 2位相差板を適用した場合、第 1位相差板 42A及び 42Bの厚みを 100 mとしたのに対して、第 2位相差板 44Aの厚みを第 1位相差板の 4倍に相当する 400 m とすることが最適であった。

[0059] このような第 2実施形態によれば、第 1実施形態と同様の効果が得られるのはもちろんのこと、これに加えて、一方の光学補償素子のみに第 2位相差板を設ければ良ぐ光学部材の数を減らすことができ、コスト削減が可能となる。

[0060] (第 3実施形態）

図 10に示すように、第 3実施形態に係る OCB型液晶表示装置は、第 1実施形態と同様に、液晶パネル 1のアレイ基板 10側外面及び対向基板 20側外面にそれぞれ光学補償素子 40A及び 40Bを備えている。なお、第 1実施形態と同一の構成要素については同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。

[0061] アレイ基板 10側の光学補償素子 40Aは、偏光板 41A、第 1位相差板 42A、及び、正面方向にリタデーシヨンを有する位相差板 43Aを有している。一方、対向基板 20 側の光学補償素子 40Bは、偏光板 41B、第 2位相差板 44B、及び、正面方向にリタデーシヨンを有する位相差板 43Bを有して、る。

[0062] この第 3実施形態では、図 8に示したような波長分散特性を有する第 1位相差板及び第 2位相差板を適用した場合、第 1位相差板 42Aの厚みを 200 mとしたのに対して、第 2位相差板 44Bの厚みを第 1位相差板の 2倍に相当する 400 mとすることが最適であった。

[0063] このような第 3実施形態によれば、第 1実施形態と同様の効果が得られるのはもちろんのこと、これに加えて、一方の光学補償素子のみに第 1位相差板及び第 2位相差板を設ければ良ぐ光学部材の数をさらに減らすことができ、コスト削減が可能となる

[0064] これら第 1乃至第 3実施形態で説明したように、第 1位相差板及び第 2位相差板として機能するそれぞれの光学部材は、液晶表示装置を構成する上で光学補償素子に少なくとも 1つずつ備えられていれば良い。つまり、第 1位相差板として機能する光学部材は、アレイ基板 10側の光学補償素子 40A及び対向基板側の光学補償素子 40 Bの少なくとも一方に含まれていれば良い。同様に、第 2位相差板として機能する光学部材は、アレイ基板 10側の光学補償素子 40A及び対向基板側の光学補償素子 4 0Bの少なくとも一方に含まれていれば良い。そして、これら各光学部材の厚みの組み合わせを最適化することにより、広視野角で良好な表示品位を実現できることは既に説明した通りである。

[0065] (第 4実施形態）

上述した実施の形態では、色づきの課題に対して厚み方向にリタデーシヨンを有する複数の位相差板を組み合わせることで対処してきた力他の方法を採用しても良ヽ。すなわち、互いに異なる色画素のそれぞれが有する液晶層の厚みが異なるマルチギャップ構造を採用しても良、。 [0066] 例えば、図 11に示すような液晶パネル 1は、マルチギャップ構造を成して、る例である。すなわち、液晶パネル 1は、複数色の色画素として、赤色画素 PXR、緑色画素 PXG、及び、青色画素 PXBを有している。緑色画素 PXGは、対向基板 20に所定の厚みを有する緑色カラーフィルタ CFGを備えている。これに対して、赤色画素 PXR は、対向基板 20に緑色カラーフィルタ CFGより薄、赤色カラーフィルタ CFRを備えている。また、青色画素 PXBは、対向基板 20に緑色カラーフィルタ CFGより厚い青色カラーフィルタ CFBを備えて、る。

[0067] これにより、アレイ基板 10と対向基板 20とを平行に貼り合わせた際に、緑色画素 P XGに所定ギャップが形成される一方で、赤色画素 PXRに緑色画素 PXGより大きいギャップが形成されるとともに、青色画素 PXBに緑色画素 PXGより小さいギャップが形成される。つまり、赤色画素 PXRの有する液晶層 30の厚みは緑色画素 PXGの有する液晶層 30の厚みより大きぐまた、青色画素 PXBの有する液晶層 30の厚みは緑色画素 PXGの有する液晶層 30の厚みより小さいマルチギャップ構造が形成される。

[0068] このように、各色画素における液晶層 30の厚みを調整することで、液晶層 30による実効的なリタデーシヨン量 Rthを調整することができ、色づきを低減することができる。

[0069] 例えば、図 2に示したような光学補償素子 40A及び 40Bとマルチギャップ構造の液晶パネル 1とを組み合わせた場合、各色画素での液晶層 30、及び、厚み方向にリタデーシヨンを有する位相差板 42A及び 42Bのそれぞれによるリタデーシヨン量 Δ η-d の波長分散特性は、例えば図 12に示すようになる。ここでも図 6と同様に、各波長の光に対するリタデーシヨン量 A n'dを、所定波長の光すなわちえ = 550nmの光に対するリタデーシヨン量 Δ η '(1で規格ィ匕してぉり、値厶117厶11 の波長分散特性を示 λ λ

している。図中の実線 L1は液晶層に対応し、破線 L3は厚み方向にリタデーシヨンを有する位相差板に対応する。

[0070] なお、ここで適用した液晶パネル 1では、緑色画素 PXGの液晶層 30の厚みに対して、青色画素 ΡΧΒの液晶層 30の厚みを 0. 3 m薄く形成し、赤色画素 PXRの液晶層 30の厚みを 0. 05 μ m厚く形成した。

[0071] 図 12に示すように、マルチギャップ構造を採用したことにより、各色画素の液晶層による波長分散特性は、特にそれぞれの色の中心波長（450nm、 550nm、 650nm )付近で十分に補償されてヽる。

[0072] したがって、既に説明した第 1乃至第 3実施形態における各光学補償素子と、ここで説明したマルチギャップ構造の液晶パネルとを組み合わせることにより、さらに広視野角で良好な表示品位を実現できる。つまり、上述した第 1乃至第 3実施形態による構成であっても、完全な光学補償はできなヽ場合など特性を微調整するために上述したマルチギャップ構造を採用することは有効である。

[0073] すなわち、第 1位相差板及び第 2位相差板として最適な材料としては、大きな選択肢がないため、これらの位相差板で微調整することが困難な場合がある。第 1実施形態で説明したような光学補償素子とマルチギャップ構造の液晶パネルとを組み合わせる場合、緑色画素 PXGの液晶層 30の厚みに対して青色画素 PXBの液晶層 30の厚みを 0. 1 m薄く形成し、赤色画素 PXRの液晶層 30の厚みを緑色画素 PXGと同等の厚さとしたとき、黒画像の表示品位が良好であった。また、この条件では、色純度の悪化もなく良好な表示品位が得られた。

[0074] なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなぐその実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体ィ匕できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。

[0075] 例えば、厚み方向にリタデーシヨンを有する第 1位相差板及び第 2位相差板は、 PC

(ポリカーボネート）フィルムなどの負の一軸性フィルムであっても良いし、負の一軸性を有する光学異方体 (例えばディスコチック液晶分子）を位相差板の厚み方向に配列したフィルムであっても良いし、さら〖こは、偏光板の透過軸方向に位相差を持たせたフィルムと兼用した二軸性フィルムであっても良、。

産業上の利用可能性

[0076] この発明によれば、視野角を拡大可能であるとともに応答速度を改善可能であり、しかも、表示品位に優れた液晶表示装置を提供することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 一対の基板間に液晶層を保持して構成された液晶パネルと、

各波長の光に対するリタデーシヨン量 A n'd (但し、 nx及び nyを面内の主屈折率とし _nzを厚み方向の主屈折率としたとき、 Δ η= (nx+ny) Z2— ηζであり、 dは厚みとする）を所定波長 λの光に対するリタデーシヨン量 Δ η · dで規格ィ匕した値を Δ ηΖ Δ

λ

η としたさ、

λ

所定波長以外の波長の光に対して、前記第 1位相差板における規格ィ匕した値 Δ η Ζ Δ η は前記液晶層における規格ィ匕した値 Δ ηΖ Δ η よりも小さぐ前記第 2位相 λ λ

λ

Δ η よりも大きいことを特徴とする液晶表示装置。

λ

[2] 前記液晶分子は、表示状態にお!、て、一対の基板間にお、てベンド配列したことを特徴とする請求項 1に記載の液晶表示装置。

[3] 前記光学補償素子は、前記第 1位相差板または前記第 2位相差板を最も前記液晶パネル側に備えたことを特徴とする請求項 1に記載の液晶表示装置。

[4] 前記第 1位相差板は、一対の基板のうち少なくとも一方の基板側に配置されたことを特徴とする請求項 1に記載の液晶表示装置。

[5] 前記第 2位相差板は、一対の基板のうち少なくとも一方の基板側に配置されたことを特徴とする請求項 1に記載の液晶表示装置。

[6] 前記液晶パネルは、複数色の色画素を有し、互いに異なる色の前記色画素において前記液晶層の厚みが異なるマルチギャップ構造をなすことを特徴とする請求項 1に記載の液晶表示装置。

[7] 前記第 2位相差板は、同一波長の光に対して前記第 1位相差板におけるリタデーシヨン量と前記液晶層におけるリタデーシヨン量との差とほぼ等 U、リタデーシヨン量を形成するような厚みを有することを特徴とする請求項 1に記載の液晶表示装置。

[8] 前記第 1位相差板及び前記第 2位相差板は、負の一軸性フィルムであることを特徴とする請求項 1に記載の液晶表示装置。

[9] 前記第 1位相差板及び前記第 2位相差板は、負の一軸性を有する光学異方体を厚み方向に配列したフィルムであることを特徴とする請求項 1に記載の液晶表示装置

[10] 前記第 1位相差板及び前記第 2位相差板は、二軸性フィルムであることを特徴とする請求項 1に記載の液晶表示装置。