CN112313570A - 液晶面板及液晶显示设备 - Google Patents

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Abstract

液晶面板(101)具备液晶单元(20)、第一偏光件(30)、第二偏光件(40)、及光学各向异性组件(50)。液晶单元具备包含在无电场状态下呈水平取向的液晶分子的液晶层、及配置在液晶层的第一主面的彩色滤光片(22)。光学各向异性组件(50)的迟相轴方向(53)与第二偏光件的吸收轴方向(45)平行。光学各向异性组件的厚度方向延迟、与液晶单元的彩色滤光片的厚度方向延迟在波长550nm及波长650nm的各者满足特定的关系。

Description

液晶面板及液晶显示设备
技术领域
本发明涉及一种在液晶单元与偏光件之间具备光学各向异性组件的液晶面板。另外，本发明涉及一种使用了上述液晶面板的液晶显示设备。
背景技术
液晶面板在一对偏光件之间具备液晶单元。液晶单元在一对基板间具备液晶层，在通常的液晶单元中，在配置在液晶层的视觉确认侧的基板(彩色滤光片基板)设置有彩色滤光片，在配置在光源侧的基板(TFT(thin-film transistor，薄膜晶体管)基板)设置有像素电极、及TFT组件等。
横向电场效应(IPS，In-Plane Switching)方式的液晶单元中，在无电场状态下，液晶分子在与基板面大致平行的方向呈水平取向，通过施加横方向的电场使液晶分子在与基板面平行的面内旋转，控制光的透过(白显示)与遮蔽(黑显示)。如IPS方式般，在无电场状态下液晶分子水平取向的横向电场方式的液晶面板的视角特性优异。
IPS方式的液晶显示设备根据液晶单元的无电场状态下的液晶分子的取向方向(以下，有记载为“初始取向方向”的情形)、与配置在液晶单元的正反侧的偏光件的吸收轴方向的关系，大致分为O模式与E模式。在O模式下，配置在液晶单元的光源侧的偏光件的吸收轴方向、与液晶的初始取向方向平行。在E模式下，配置在液晶单元的光源侧的偏光件的吸收轴方向、与液晶的初始取向方向正交。
IPS方式的液晶显示设备在以相对于偏光件的吸收轴成45度的角度(方位角45度、135度、225度、315度)从倾斜方向视觉确认的情况下，黑显示的漏光较大，易产生对比度的降低或色移。该漏光是因在从倾斜方向视觉确认的情况下，配置在液晶单元的正反侧的偏光件的“表现出的吸收轴方向”所成的角度从90°偏移所致。
以降低从倾斜方向视觉确认时的漏光为目的，提出在液晶单元与偏光件之间配置光学各向异性组件(相位差板)的方法。例如，专利文献1中，提出在液晶单元与一偏光件之间，配置具有nx＞nz＞ny的折射率各向异性的光学各向异性组件。nx为面内迟相轴方向的折射率，ny为面内进相轴方向的折射率，nz为厚度方向(法线方向)的折射率。
就补偿偏光件的表现出的吸收轴方向的角度偏移的观点而言，光学各向异性组件的延迟为波长的1/2，且以Nz＝(nx－nz)/(nx－ny)表示的Nz系数为0.5是理想的(参照图5的庞加莱球)。光学各向异性组件的延迟根据波长而不同。在使用了光学各向异性组件的液晶显示设备的光学补偿中，通常以使光度函数高的绿色光(波长550nm附近)的漏光变小的方式进行光学设计。因此，为了补偿偏光件的表现出的轴方向的角度偏移，使用波长550nm的延迟为275nm左右的光学各向异性组件即可。
除偏光件的表现出的轴方向的偏移外，其他光学组件的特性也会成为黑显示时的漏光的原因。例如，专利文献2中，提出考虑在偏光件的液晶单元侧的表面作为保护膜设置的三乙酰纤维素(TAC)膜的双折射，调整用于光学补偿的光学各向异性组件的光学特性。专利文献3中，作为设置在偏光件表面的保护膜，提出使用降冰片烯类树脂膜等低双折射膜。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开平4-371903号公报
专利文献2：日本专利特开2001-258041号公报
专利文献3：日本专利特开2004-4641号公报
发明内容
发明要解决的问题
设置在液晶单元的基板的彩色滤光片的面内延迟大致为0，但在厚度方向上具有数nm～数十nm的延迟。如上所述，在配置在偏光件与液晶单元之间的光学组件具有双折射的情况下，通过考虑其光学特性而调整光学各向异性组件的光学特性，可进一步降低从倾斜方向视觉确认时的漏光。
如上所述，液晶面板的光学补偿针对光度函数高的绿色(波长550nm附近)光实现优化。因此，在黑显示时，光学设计距最佳值的偏移大的波长的光泄漏，画面着色而被视觉确认。在光学设计上，难以使从倾斜方向视觉确认时的色相为完全中性，因此在黑显示时，按照产生了漏光的光的波长，画面稍许着色而被视觉确认。蓝色(波长450nm附近)相较红色(波长650nm附近)的光度函数低，因此黑显示的色相有偏向蓝色系的倾向。
根据发明者们的研究，在特定结构的液晶面板中，考虑彩色滤光片的厚度方向延迟的影响，以使绿色的漏光成为最小的方式进行光学各向异性组件的设计的情况下，判明有如下倾向，即，红色的光的漏光大，从倾斜方向视觉确认时黑显示的画面以红色系的色相被视觉确认。具体而言，发现如下问题，即，在配置在液晶单元的光源侧的偏光件的吸收轴方向与光学各向异性组件的迟相轴方向正交的情况下，若考虑彩色滤光片的厚度方向延迟的影响而以绿色的漏光变小的方式进行光学设计，则有也会抑制红色的漏光的倾向。另一方面，在配置在液晶单元的光源侧的偏光件的吸收轴方向与光学各向异性组件的迟相轴方向平行的情况下，若考虑彩色滤光片的厚度方向延迟的影响而以绿色的漏光成为最小的方式进行光学设计，则红色的漏光大，黑显示容易成为红色系的色相。
本发明的目的在于提供一种图像显示设备，在光源侧偏光件的吸收轴方向与光学各向异性组件的迟相轴方向平行配置的液晶面板中，考虑彩色滤光片的影响而降低从倾斜方向视觉确认时的黑显示的漏光，并且降低黑显示时的红色着色，视觉确认性优异。
解决问题的技术手段
本发明的液晶面板具备：液晶单元，其具备包含在无电场状态下呈水平取向的液晶分子的液晶层、及配置在液晶层的第一主面(视觉确认侧)的彩色滤光片；第一偏光件，其配置在液晶单元的第一主面(视觉确认侧)；及第二偏光件，其配置在液晶单元的第二主面(光源侧)。第一偏光件的吸收轴方向、与第二偏光件的吸收轴方向正交。
彩色滤光片至少具有绿色透过区域及红色透过区域。彩色滤光片的绿色透过区域优选为，波长550nm的厚度方向延迟Ct550为50nm以下。彩色滤光片的红色区域优选为，波长650nm的厚度方向延迟Ct650为50nm以下。Ct550及Ct650均大于0。Ct550及Ct650例如可为1nm以上、3nm以上或5nm以上。
本发明的液晶面板具备配置在第一偏光件与第二偏光件之间的光学各向异性组件。光学各向异性组件的迟相轴方向与第二偏光件的吸收轴方向平行。光学各向异性组件的波长650nm的正面延迟Re650与厚度方向延迟Rt650的比Rt650/Re650为0.2～0.8。
优选为，光学各向异性组件的波长650nm的厚度方向延迟Rt650(nm)与彩色滤光片的红色透过区域的波长650nm的厚度方向延迟Ct650(nm)满足下述式(1a)或(2a)：
Rt650≥0.37(Ct650)+116...(1a)
Rt650≤-0.44(Ct650)+116...(2a)。
本发明的第一实施方式的液晶面板为O模式，液晶单元的无电场状态下的液晶分子的取向方向(初始取向方向)、与第二偏光件的吸收轴方向平行。O模式的液晶面板中，在液晶单元与第一偏光件之间、即液晶单元的视觉确认侧，配置有光学各向异性组件。
第一实施方式中，优选为光学各向异性组件的波长550nm的厚度方向延迟Rt550(nm)与彩色滤光片的绿色透过区域的波长550nm的厚度方向延迟Ct550(nm)满足下述式(3a)：
0.97(Ct550)+73≤Rt550≤0.49(Ct550)+205...(3a)。
本发明的第二实施方式的液晶面板为E模式，液晶单元的液晶分子的初始取向方向、与第二偏光件的吸收轴方向正交。E模式的液晶面板中，在液晶单元与第二偏光件之间、即在液晶单元的光源侧，配置有光学各向异性组件。
第二实施方式中，优选为光学各向异性组件的波长550nm的厚度方向延迟Rt550(nm)与彩色滤光片的绿色透过区域的波长550nm的厚度方向延迟Ct550(nm)满足下述式(8a)：
0.69(Ct550)+70≤Rt550≤1.35(Ct550)+200...(8a)。
本发明的液晶显示设备具备配置在上述液晶面板的第二主面侧的光源。
发明的效果
根据本发明，可提供一种液晶显示设备，通过考虑彩色滤光片的双折射进行光学设计，可降低从倾斜方向视觉确认时的黑亮度，并且抑制黑显示的红色着色，视觉确认性优异。
附图说明
图1是第一实施方式的液晶面板(O模式)的结构概念图。
图2是第一实施方式的液晶显示设备(O模式)的示意剖视图。
图3是第二实施方式的液晶面板(E模式)的结构概念图。
图4是第二实施方式的液晶显示设备(E模式)的示意剖视图。
图5是利用庞加莱球说明通过光学各向异性组件对偏光件的表现出的轴方向偏移进行光学补偿的状况的说明图。
图6是参考例的液晶面板(O模式)的结构概念图。
图7是参考例的液晶面板(E模式)的结构概念图。
图8是利用庞加莱球说明O模式的液晶面板的光学补偿的状况的说明图。
图9是利用庞加莱球说明E模式的液晶面板的光学补偿的状况的说明图。
图10是O模式的液晶显示设备的黑显示的色度的仿真结果。
图11是E模式的液晶显示设备的黑显示的色度的仿真结果。
图12是绘制了O模式的液晶显示设备的黑显示的色度u'成为特定值的条件的曲线图。
图13是绘制了O模式的液晶显示设备的黑显示的亮度成为特定值的条件的曲线图。
图14是绘制了E模式的液晶显示设备的黑显示的色度u'成为特定值的条件的曲线图。
图15是绘制了E模式的液晶显示设备的黑显示的亮度成为特定值以下的条件的曲线图。
具体实施方式
[液晶面板整体的概略]
图1是表示第一实施方式的液晶面板101中的光学组件的配置的结构概念图。图2是包含液晶面板101与光源110的液晶显示设备201的示意剖视图。图3是表示第二实施方式的液晶面板102中的光学组件的配置的结构概念图。图4是包含液晶面板102与光源110的液晶显示设备202的示意剖视图。
液晶面板具备配置在液晶单元20的第一主面(视觉确认侧)的第一偏光件30、及配置在液晶单元20的第二主面(光源侧)的第二偏光件40。第一偏光件30的吸收轴方向35与第二偏光件40的吸收轴方向45正交。
第一实施方式的液晶面板101及液晶显示设备201为O模式，配置在液晶单元20的光源110侧的第二偏光件40的吸收轴方向45与液晶层10的液晶分子的初始取向方向11平行。第二实施方式的液晶面板102及液晶显示设备202为E模式，配置在液晶单元20的光源110侧的第二偏光件40的吸收轴方向45与液晶层10的液晶分子的初始取向方向11正交。
本发明的液晶面板在第一偏光件30与第二偏光件40之间具备光学各向异性组件。第一实施方式的O模式的液晶面板101在液晶单元20与第一偏光件30之间具备光学各向异性组件50。第二实施方式的E模式的液晶面板102在液晶单元20与第二偏光件40之间具备光学各向异性组件60。任一形态下，第二偏光件40的吸收轴方向45与光学各向异性组件50、60的迟相轴方向53、63均平行。
再者，本说明书中，“正交”不仅指完全正交的情形，还包含实质上正交，其角度通常为90±2°的范围，优选为90±1°，更优选为90±0.5的范围。同样地，“平行”不仅指完全平行，还包含实质上平行，其角度通常为±2°以内，优选为±1°以内，更佳为±0.5°以内。
[液晶单元]
液晶单元20在第一基板21与第二基板25之间具备液晶层10。在配置在液晶层的视觉确认侧的第一基板21(彩色滤光片基板)设置有彩色滤光片22。彩色滤光片22至少具有绿色透过区域22G及红色透过区域22R。在配置在液晶层10的光源侧的第二基板25(TFT基板)，设置有用以控制液晶的取向方向的开关组件(通常为TFT组件)等。
在彩色滤光片22的绿色透过区域22G，设置有对于波长500～600nm附近的光具有相对较高的透过率的绿色滤光片。绿色滤光片优选为在波长500～600nm附近具有极大透过率。绿色透过区域的波长550nm的透过率例如为30％以上。绿色透过区域的波长450nm的透过率优选为10％以下。绿色透过区域的波长650nm的透过率优选为10％以下，更优选为5％以下。
在红色透过区域22R，设置有对波长相较波长600nm更长的可见光具有相对较高的透过率的红色滤光片。红色透过区域的波长650nm的透过率例如为30％以上。红色透过区域的波长550nm的透过率及波长450nm的透过率均优选为10％以下，更优选为5％以下。
彩色滤光片22也可包含除绿色透过区域22G及红色透过区域22R以外的区域，通常而言，包含蓝色透过区域22B。蓝色透过区域22B设置有对波长相较波长500nm更短的可见光具有相对较高的透过率的蓝色滤光片。蓝色透过区域的波长450nm的透过率例如为30％以上。蓝色透过区域的波长550nm的透过率及波长650nm的透过率均优选为10％以下，更优选为5％以下。
彩色滤光片也可进一步具有相对于除上述以外的特定的波长区域具有相对较高的透光率的透光区域。优选在邻接的透过区域的分界设置有黑矩阵。
液晶层10包含在无电场状态下呈水平取向的液晶分子。水平取向的液晶分子是指液晶分子的取向向量相对于基板平面平行且均匀地取向的状态。再者，液晶分子的取向向量也可相对于基板平面稍许倾斜(预倾斜)。液晶单元的预倾斜角通常为3°以下，优选为1°以下，更优选为0.5°以下。
作为包含在无电解状态下呈水平取向的液晶分子的液晶单元，可列举横向电场效应(IPS)模式、边缘场切换(FFS，Fringe-field Switching)模式、铁电性液晶(FLC，Ferroelectric Liquid Crystal)模式等。作为液晶分子，可使用向列型液晶或层列型液晶等。通常而言，IPS模式及FFS模式的液晶单元中使用向列型液晶，FLC模式的液晶单元中使用层列型液晶。
[偏光件]
在液晶单元20的第一主面侧配置有第一偏光件30，在第二主面侧配置有第二偏光件40。偏光件将自然光或任意的偏光转换为直线偏光。作为第一偏光件30及第二偏光件40，根据目的而可采用任意适当的偏光件。例如，可列举使碘或二色性染料等二色性物质吸附在聚乙烯醇类膜、部分缩甲醛化聚乙烯醇类膜、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物类部分皂化膜等亲水性高分子膜并进行单轴延伸而成的偏光件、聚乙烯醇的脱水处理物或聚氯乙烯的脱氯化氢处理物等多烯类取向膜等。
这些偏光件中，就具有较高的偏亮度的观点而言，可优选地使用使碘或二色性染料等二色性物质吸附在聚乙烯醇、部分缩甲醛化聚乙烯醇等聚乙烯醇类膜且取向在特定方向的聚乙烯醇(PVA，polyvinyl alcohol)类偏光件。例如，通过对聚乙烯醇类膜实施碘染色及延伸而可获得PVA类偏光件。
作为PVA类偏光件，也可使用厚度为10μm以下的薄型偏光件。作为薄型偏光件，例如可列举记载在日本专利特开昭51-069644号公报、日本专利特开2000-338329号公报、WO2010/100917号手册、日本专利第4691205号说明书、日本专利第4751481号说明书等中的薄型偏光膜。此种薄型偏光件例如通过包含将PVA类树脂层与延伸用树脂基材以层叠体的状态延伸的步骤、及碘染色的步骤的制法而获得。
[光学各向异性组件]
光学各向异性组件50、60是面内的迟相轴方向的折射率nx、面内的进相轴方向的折射率ny、及厚度方向的折射率nz满足nx＞nz＞ny的相位差膜。配置在液晶单元20的上下的偏光件30、40以吸收轴方向35、45正交的方式而配置，但若从倾斜方向视觉确认液晶面板，则偏光件30、40的在表现出的吸收轴方向所成的角大于90°(产生自正交偏光的偏移)，因此产生漏光。
通过在液晶单元20与偏光件30、40之间配置满足nx＞nz＞ny的相位差膜，可补偿偏光件的表现出的轴偏移，减少从倾斜方向视觉确认画面时的漏光。尤其相对于偏光件的吸收轴成45度的角度(方位角45度、135度、225度、315度)上的黑亮度降低，对比度提高。
第一实施方式的O模式的液晶面板101中，在液晶单元20与视觉确认侧的第一偏光件30之间配置有光学各向异性组件50。第二实施方式的E模式的液晶面板102中，在液晶单元20与光源侧的第二偏光件40之间配置有光学各向异性组件60。
光学各向异性组件50、60的波长550nm的正面延迟Re550优选为150～400nm，更优选为180～370nm，进而优选为200～350nm。光学各向异性组件的波长550nm的厚度方向延迟Rt550优选为75～200nm，更优选为90～185nm，进而优选为100～175nm。再者，正面延迟Re、及厚度方向延迟Rt使用面内的迟相轴方向的折射率nx、面内的进相轴方向的折射率ny、及厚度方向的折射率nz以下式定义：
Re＝(nx－ny)×d
Rt＝(nx－nz)×d。
关于考虑彩色滤光片的厚度方向延迟的光学各向异性组件的Re及Rt的范围，将在以下详细叙述。
光学各向异性组件50、60优选为，以Nz＝(nx－nz)/(nx－ny)定义的Nz系数为0.2～0.8。根据上述Re及Rt的定义，也可表示为Nz＝Rt/Re。本说明书中，Nz系数根据波长650nm的折射率而算出。即，Nz系数为波长650nm的正面延迟Re650与厚度方向延迟Rt650的比Rt650/Re650。因此，光学各向异性组件优选为，Rt650/Re650为0.2～0.8。再者，通过聚合物膜的延伸而制作的相位差膜中，通常而言，根据波长550nm的折射率算出的Nz系数、与根据波长650nm的折射率算出的Nz系数大致相同。
光学各向异性组件的Nz系数更优选为0.3～0.7，进而优选为0.4～0.6。有如下倾向，即，Nz系数越接近0.5，则在广视角范围中漏光越降低。
作为构成光学各向异性组件的材料，可列举聚碳酸酯类树脂、聚对苯二甲酸乙二酯或聚萘二甲酸乙二酯等聚酯类树脂、聚芳酯类树脂、聚砜、聚醚砜等砜类树脂、聚苯硫醚等硫类树脂、聚酰亚胺类树脂、环状聚烯烃类(聚降冰片烯类)树脂、聚酰胺树脂、聚乙烯或聚丙烯等聚烯烃类树脂、纤维素酯类等。也可使用液晶材料作为光学各向异性组件的材料。
在使用聚合物材料的情况下，通过使聚合物膜朝至少一方向延伸或收缩而可提高特定方向的分子取向性，从而制作光学各向异性组件(相位差膜)。将聚合物膜与热收缩性膜层叠的状态下，一面朝一方向延伸，一面利用热收缩性膜的收缩力使膜朝与延伸方向正交的方向收缩，由此可获得具有nx＞nz＞ny的折射率各向异性的光学各向异性组件。
光学各向异性组件的厚度根据构成光学各向异性组件的材料等而可适当选择。在使用聚合物材料的情况下，光学各向异性组件的厚度通常为3μm～200μm左右。在使用液晶材料的情况下，光学各向异性组件的厚度(液晶层的厚度)通常为0.1μm～20μm左右。
光学各向异性组件具有特定的Re及Rt即可，光学各向异性组件的材料、厚度及制作方法并不限定在以上所述。
[光学各向异性组件的光学补偿原理]
本发明中，通过根据彩色滤光片的双折射设定光学各向异性组件的光学特性，而可对偏光件的表现出的轴方向的偏移、与彩色滤光片的双折射的影响的两者进行光学补偿，获得从倾斜方向视觉确认时的漏光较少、且黑显示的色相为中性的液晶显示设备。具体而言，以如下方式设定光学各向异性组件的光学特性，即，彩色滤光片22的绿色透过区域22G的波长550nm的厚度方向延迟Ct550、与光学各向异性组件50、60的波长550nm的厚度方向延迟Rt550满足特定的关系；且彩色滤光片22的红色透过区域22R中的波长650nm的厚度方向延迟Ct650、与光学各向异性组件50、60的波长650nm的厚度方向延迟Rt650满足特定的关系。
＜不考虑彩色滤光片的双折射的情况下的光学补偿＞
首先，参照图5，对使用具有nx＞nz＞ny的折射率各向异性的光学各向异性组件补偿偏光件的表现出的轴方向偏移的原理进行说明。图5中，利用庞加莱球说明通过光学各向异性组件50补偿图1所示的O模式的液晶面板101的偏光件30、40的表现出的轴方向偏移的状况。
透过光源侧偏光件40的光为直线偏光，从正面视觉确认液晶显示设备的情况下，透过偏光件的光以庞加莱球的赤道上的点P0表示。视觉确认侧偏光件30的吸收轴方向35与光源侧偏光件40的吸收轴方向45正交，因此透过视觉确认侧偏光件30的光以庞加莱球的赤道上的点P1表示。
液晶单元20中的液晶分子的初始取向方向11与偏光件40的吸收轴方向45平行，因此透过偏光件40的光的偏光状态在透过液晶单元之后也不会变化。即，透过液晶单元的光的偏光状态不会从庞加莱球上的点P0移动。透过液晶单元20的光P0、与透过视觉确认侧偏光件30的光P1为相互正交的直线偏光，因此透过液晶单元20的光全部由视觉确认侧偏光件30吸收，可实现黑显示。
若以偏光件的吸收轴方向为基准从方位角45°、以画面的法线方向为基准的斜率(极角)θ的方向视觉确认液晶显示设备，则光源侧偏光件40的表现出的轴方向从P0移动至P'0，视觉确认侧偏光件30的表现出的轴方向从P1移动至P'1。极角θ越大，则偏光件的表现出的轴方向的变化越大。
透过光源侧偏光件40的光P'0与透过视觉确认侧偏光件30的光P'1不存在正交关系，因此产生黑显示的漏光。为防止由这样的表现出的轴方向的偏移导致的漏光，必需使透过液晶单元20之后的光的偏光状态为与透过视觉确认侧偏光件30的光P'1正交的直线偏光PA。
图1所示的O模式的液晶面板101中，光源侧偏光件40的吸收轴方向45与液晶单元20的初始取向方向11平行，因此从倾斜方向视觉确认时的表现出的初始取向方向11与光源侧偏光件的吸收轴方向45同样地移动。因此，透过偏光件40的光的偏光状态在透过液晶单元之后也未变化，未从庞加莱球上的点P'0移动。
透过液晶单元20的光入射至光学各向异性组件50。Nz系数为0.5的光学各向异性组件50无论从哪个角度视觉确认，表现出的光学轴方向均不会变化，在连结P0与P1的线上存在迟相轴。光学各向异性组件50的正面延迟(相对于法线方向的光的延迟)Re为波长λ的1/2。在Nz＝0.5的情况下，即使光的透过方向产生变化，表现出的延迟也不会变化，以λ/2固定。λ/2的延迟对应相位差π，因此透过液晶单元20的光P'0通过透过光学各向异性组件50而以轴P0-P1为中心在庞加莱球上顺时针方向旋转180°，移动至点PA。
如上所述，直线偏光PA是与透过视觉确认侧偏光件30的光P'1正交的直线偏光，因此偏光状态通过光学各向异性组件50而变化的光PA由视觉确认侧偏光件30吸收，可实现黑显示。
如图6所示，第二偏光件40的吸收轴方向45与光学各向异性组件50的迟相轴方向53正交的O模式的液晶面板106中，利用光学各向异性组件50进行的偏光状态的转换在庞加莱球上成为顺时针方向转半圈，因此如图5的单点划线所示，庞加莱球上的轨迹穿过南半球。由于旋转角度为180°，因此与图1所示的液晶面板的情形同样地，透过光学各向异性组件50的光的偏光状态由庞加莱球上的点PA表示，且由视觉确认侧偏光件30吸收，因此可实现黑显示。
在图3所示的E模式的液晶面板102中，液晶单元20的液晶分子的初始取向方向11与光源侧偏光件40的吸收轴方向45正交，因此从倾斜方向视觉确认时的表现出的初始取向方向11与光源侧偏光件40的吸收轴方向45产生自90°的偏移。因此，在光源侧偏光件40与液晶单元20之间配置光学各向异性组件60，使透过光源侧偏光件40的直线偏光P'0通过光学各向异性组件60而移动至庞加莱球上的点PA。如此，将来自光源侧偏光件40的直线偏光P'0通过光学各向异性组件60转换成直线偏光PA之后入射至液晶单元20，由此透过液晶单元的光的偏光状态并未从PA变化，由视觉确认侧偏光件30吸收，因此可实现黑显示。
如图7所示，第二偏光件40的吸收轴方向45与光学各向异性组件60的迟相轴方向63正交的E模式的液晶面板107中，在利用光学各向异性组件60进行的偏光状态的转换的在庞加莱球上的轨迹成为北半球抑或南半球这一点不同，但光学补偿的原理与图3所示的液晶面板102相同。
如上所述，在不考虑彩色滤光片的双折射的影响的情况下，光学各向异性组件的光学设计并不依赖光学各向异性组件的光轴方向与偏光件的光轴方向所成的角(平行抑或正交)、及液晶单元的初始取向方向与偏光件的光轴方向所成的角(为O模式抑或为E模式)。
＜彩色滤光片的厚度方向延迟＞
如上所述，在液晶单元20中设置在液晶层10的视觉确认侧的彩色滤光片22的面内的延迟大致为0，但厚度方向具有数nm～数十nm的延迟。在绿色透过区域22G，相对于透过率最高的波长550nm附近的光的厚度方向延迟对视觉确认性造成影响。同样的理由，在红色透过区域22R，相对于透过率较高的波长650nm附近的光的厚度方向延迟对视觉确认性造成影响。因此，在评估彩色滤光片的厚度方向延迟时，适当的是对于绿色透过区域(绿的彩色滤光片)，使用波长550nm的厚度方向延迟Ct550进行评估，对于红色透过区域(红的彩色滤光片)，使用波长650nm的厚度方向延迟Ct650进行评估。
为了抑制从倾斜方向视觉确认时的漏光，优选彩色滤光片的厚度方向延迟小。绿色透过区域的波长550nm的厚度方向延迟Ct550优选为50nm以下，更优选为40nm以下，进而优选为35nm以下，特别优选为30nm以下。彩色滤光片的红色区域的波长650nm的厚度方向延迟Ct650优选为50nm以下，更优选为40nm以下，进而优选为35nm以下，特别优选为30nm以下。彩色滤光片的厚度方向延迟较理想为0，但难以使彩色滤光片的厚度方向延迟完全为0。因此，Ct550及Ct650大于0。Ct550及Ct650例如可为1nm以上、3nm以上或5nm以上。
＜考虑了彩色滤光片的双折射的光学补偿的原理＞
首先，参照图8的A，对图1所示的O模式的液晶面板101的彩色滤光片的厚度方向延迟的影响、及考虑了该影响的光学补偿进行说明。从倾斜方向视觉确认的情况下，透过液晶单元20的液晶层10之后的光的偏光状态由庞加莱球上的点P'0表示，这与未考虑彩色滤光片的双折射的情形(图5)相同。
透过液晶层的光入射至彩色滤光片22。彩色滤光片的正面延迟大致为0，且具有特定的厚度方向延迟，因此可作为具有nx＝ny＞nz的折射率各向异性的负C板而近似。倾斜方向的光因负C板的厚度方向延迟的影响而使偏光状态变化，沿庞加莱球上的经线自点P'0南下而移动至点PC。
与图5的情形同样地，在光学各向异性组件的相位差为π的情形(在庞加莱球上旋转180°的情形)时，透过光学各向异性组件的光的偏光状态由图8的A的点P'A表示，位于庞加莱球的北半球。为了使透过光学各向异性组件50之后的光成为赤道上的点PA表示的直线偏光，必需使由光学各向异性组件所致的在庞加莱球上的旋转角度大于180°。即，若考虑彩色滤光片的双折射的影响，则在图1所示的O模式的液晶面板101上，为了使透过光学各向异性组件50之后的光为直线偏光，必需使光学各向异性组件50的相位差大于π。
图8的B表示第二偏光件40的吸收轴方向45与光学各向异性组件50的迟相轴方向53正交的图6的O模式的液晶面板106的光学补偿的状况。透过作为负C板近似的彩色滤光片22之后的光的偏光状态与图8的A的情形同样地，由庞加莱球的南半球的点PC表示。在光学各向异性组件的相位差为π的情况下，若从点PC在庞加莱球上顺时针方向旋转半圈而旋转180°，则通过赤道而到达北半球的点P'A。为了使透过光学各向异性组件50之后的光成为由赤道上的点PA表示的直线偏光，必需使由光学各向异性组件所致的在庞加莱球上的旋转角度小于180°。即，若考虑彩色滤光片的双折射的影响，则在图6所示的O模式的液晶面板106中，为了使透过光学各向异性组件50之后的光为直线偏光，必需使光学各向异性组件50的相位差小于π。
图9的A表示第二偏光件40的吸收轴方向45与光学各向异性组件60的迟相轴方向63正交的图7的E模式的液晶面板107的光学补偿的状况。与图8的A及图8的B的情形同样地，若透过液晶单元之后的光PL透过作为负C板近似的彩色滤光片22，则偏光状态变化，沿庞加莱球上的经线南下。为了使透过彩色滤光片之后的光成为直线偏光PA且由视觉确认侧偏光件30吸收，必需使透过液晶单元之后的光PL位于庞加莱球上的北半球。
与图5的情形同样地，光学各向异性组件的相位差为π，若使透过光源侧偏光件的直线偏光P'0通过光学各向异性组件而移动至庞加莱球上的点PA，则透过液晶单元的光的偏光状态未从PA变化。然而，透过液晶单元之后的光因彩色滤光片的厚度方向延迟的影响而沿庞加莱球上的经线南下，因此透过彩色滤光片之后的光成为位于南半球的椭圆偏光，未由视觉确认侧偏光件30吸收的光作为漏光而被视觉确认。
图7所示的E模式的液晶面板107中，如图9的A所示，通过使光学各向异性组件60的相位差小于π(使由光学各向异性组件所致的在庞加莱球上的旋转角度小于180°)而能够进行适当的光学补偿。透过相位差小于π的光学各向异性组件的光的偏光状态由庞加莱球的南半球上的点PR表示。偏光状态因液晶层10的相位差的影响而转换，以轴PA-P'1为中心在庞加莱球上顺时针方向旋转，因此透过液晶层10之后的光的偏光状态由庞加莱球的北半球上的点PL表示。如上所述，若透过液晶单元之后的光PL透过彩色滤光片22，则沿庞加莱球上的经线南下，到达赤道上的点PA。因此，透过彩色滤光片之后的光PA由视觉确认侧偏光件30适当吸收，从而可防止漏光。
图9的B表示第二偏光件40的吸收轴方向45与光学各向异性组件60的迟相轴方向63平行的图3的E模式的液晶面板102的光学补偿的状况。液晶面板102中，若使光学各向异性组件60的相位差大于π(使由光学各向异性组件所致的在庞加莱球上的旋转角度大于180°)，则透过光学各向异性组件之后的光的偏光状态位于庞加莱球的南半球上的点PR。以后，与图9的A的情形同样地，通过透过液晶层10而移动至北半球上的点PL，通过透过彩色滤光片22而到达赤道上的点PA，因此透过彩色滤光片之后的光PA由视觉确认侧偏光件30适当吸收。
如上所述，为了通过光学各向异性组件以抵消彩色滤光片的双折射的影响的方式进行光学补偿，必需根据彩色滤光片的厚度方向延迟的大小而调整光学各向异性组件的相位差。在光源侧偏光件的吸收轴方向与光学各向异性组件的迟相轴方向平行的情况下，即，图1所示的O模式的液晶面板101(参照图8的A)、及图3所示的E模式的液晶面板102(参照图9的B)中，为进行适当的光学补偿，必需使光学各向异性组件的相位差大于π(使延迟大于λ/2)。另一方面，在光源侧偏光件的吸收轴方向与光学各向异性组件的迟相轴方向正交的情况下，即，图6所示的O模式的液晶面板106(参照图8的B)、及图7所示的E模式的液晶面板107(参照图9的A)中，为进行适当的光学补偿，必需使光学各向异性组件的相位差小于π(使延迟小于λ/2)。
[光学各向异性组件的光学设计]
以下，对与液晶单元的彩色滤光片的厚度方向延迟对应的光学各向异性组件的优选光学特性，夹杂光学仿真的研究结果进行说明。
在光学仿真中，使用Shintec公司制造的液晶显示器用仿真器“LCD MASTERVer.8.1.0.3”，并使用LCD Master的扩展功能，求出方位角45°、极角60°的方向上的黑显示的亮度、及黑显示的CIE1976色空间的色度(u'，v')。
O模式的液晶显示设备的仿真中，如图2所示，将从光源110侧依序层叠光源侧偏光件40、在液晶层10的视觉确认侧具备彩色滤光片22的IPS液晶单元20、光学各向异性组件50、及视觉确认侧偏光件30而成的模型作为仿真模型。在E模式的液晶显示设备的仿真中，如图4所示，将从光源110侧依序层叠光源侧偏光件40、光学各向异性组件60、在液晶层10的视觉确认侧具备彩色滤光片22的IPS液晶单元20、及视觉确认侧偏光件30而成的模型作为仿真模型。
在仿真中，IPS液晶单元的液晶层的正面延迟设为339nm，预倾斜角设为0°。光学各向异性组件的Nz系数设为0.5，延迟的波长色散设为Re650/Re550＝Rt650/Rt550＝0.95，将Rt650变更为各种值。彩色滤光片在0～60nm的范围按5nm刻度变更绿色透过区域的波长550nm的厚度方向延迟Ct550、及红色透过区域的波长650nm的厚度方向延迟Ct650。
在O模式的液晶面板中，将使Ct650及Rt650变更为各种值时的黑显示的色度表示在图10的A及图10的B。在E模式的液晶面板中，将使Ct650及Rt650变更为各种值时的黑显示的色度表示在图11的A及图11的B。
图10的A是如图1所示的光源侧偏光件40的吸收轴方向45与光学各向异性组件50的迟相轴方向53平行的液晶面板101(关于光学补偿原理参照图8的A)的模拟结果。图10的B是如图6所示的光源侧偏光件40的吸收轴方向45与光学各向异性组件50的迟相轴方向53正交的液晶面板106(关于光学补偿原理参照图8的B)的模拟结果。图11的A是如图7所示的光源侧偏光件40的吸收轴方向45与光学各向异性组件60的迟相轴方向63正交的液晶面板107(关于光学补偿原理参照图9的A)的模拟结果。图11的B是如图3所示的光源侧偏光件40的吸收轴方向45与光学各向异性组件60的迟相轴方向63平行的液晶面板102(关于光学补偿原理参照图9的B)的模拟结果。
如图10的B及图11的A所示，在光源侧偏光件的吸收轴方向与光学各向异性组件的迟相轴方向正交的情况下，发现随着彩色滤光片的红色透过区域的厚度方向延迟Ct650变大，使光学各向异性组件的厚度方向延迟Rt650变化时的u'的最大值变小的倾向。另外，在Ct650为0～60nm的范围中，不管光学各向异性组件的厚度方向延迟Rt650的值如何，u'均不会超过0.35。即，可知在光源侧偏光件的吸收轴方向与光学各向异性组件的迟相轴方向正交的情况下，对于图6所示的O模式的液晶面板106及图7所示的E模式的液晶面板107的任一个，从倾斜方向视觉确认时黑显示的画面均未显著地着色成红色。
另一方面，如图10的A及图11的B所示，在光源侧偏光件的吸收轴方向与光学各向异性组件的迟相轴方向平行的情况下，发现随着彩色滤光片的红色透过区域的厚度方向延迟Ct650变大，使光学各向异性组件的厚度方向延迟Rt650变化时的u'的最大值变大倾的向。另外，图10的A及图11的B中，与图10的B及图11的A相比，u'根据彩色滤光片的红色透过区域的厚度方向延迟Ct650及光学各向异性组件的厚度方向延迟Rt650而较大地变化，且也发现超过0.35的情形。
根据这些结果可知，在光源侧偏光件的吸收轴方向与光学各向异性组件的迟相轴方向平行的情况下，图1所示的O模式的液晶面板101及图3所示的E模式的液晶面板102的任一个，均因彩色滤光片的红色透过区域的双折射的影响，而从倾斜方向视觉确认时，黑显示着色成红色。即，可知在光源侧偏光件的吸收轴方向与光学各向异性组件的迟相轴方向平行的液晶面板中，在考虑彩色滤光片的双折射的影响而进行光学补偿的情况下，除减小绿色的漏光而提高对比度之外，还需以降低因红色的漏光导致的黑显示的着色的方式进行光学各向异性组件的光学设计。
＜第一实施方式：O模式的液晶面板的光学设计＞
(色度的调整)
图12是根据图1所示的O模式的液晶面板101的仿真结果，绘制了黑显示的色度成为特定值的条件的曲线图。横轴为彩色滤光片的红色透过区域的波长650nm的厚度方向延迟Ct650，纵轴为光学各向异性组件的波长650nm的厚度方向延迟Rt650。在各个Ct650，将方位角45°、极角60°的方向上的黑显示的色度u'成为0.35的点以涂黑的圆标记及涂黑的三角标记表示。在Rt650位于涂黑的圆标记与涂黑的三角标记之间的情况下，u'超过0.35，黑显示着色成红色而被视觉确认。在Rt650位于相较涂黑的圆标记更靠上侧、或相较涂黑的三角标记更靠下侧的情况下，u'未达0.35，可抑制黑显示的红色着色。
由图12可知，u'＝0.35的分界的上限侧及下限侧均能以直线近似。曲线图中的直线由下述的式(1)及式(2)表示：
Rt650＝0.37(Ct650)+116...(1)
Rt650＝-0.44(Ct650)+116...(2)。
因此，彩色滤光片22的红色透过区域22R的波长650nm的厚度方向延迟Ct650、与光学各向异性组件50的波长650nm的厚度方向延迟Rt650满足下述式(1a)或(2a)的情况下，u'成为0.35以下，可实现降低了红色调的黑显示。
Rt650≥0.37(Ct650)+116...(1a)
Rt650≤-0.44(Ct650)+116...(2a)。
图12的涂白的圆标记及涂白的三角标记表示黑显示的色度u'成为0.314的点。在Rt650位于涂白的圆标记与涂黑的圆标记之间的情况下，u'为0.314～0.35，在Rt650位于相较涂白的圆标记更靠上侧的情况下，u'小于0.314。同样地，在Rt650位于涂白的三角标记与涂黑的三角标记之间的情况下，u'为0.314～0.35，在Rt650位于相较涂白的三角标记更靠下侧的情况下，u'小于0.314。
由涂白的圆标记表示的u'＝0.314的分界能以与上述式(1)平行的直线：Rt650＝0.37(Ct650)+121近似。由涂白的三角标记表示的u'＝0.314的分界能以与上述式(2)平行的直线：Rt650＝-0.44(Ct650)+108近似。
因此，在彩色滤光片的红色透过区域的波长650nm的厚度方向延迟Ct650与光学各向异性组件的波长650nm的厚度方向延迟Rt650满足下述式(1b)或(2b)的情况下，u'成为0.314以下，可实现进一步降低了红色调的黑显示。
Rt650≥0.37(Ct650)+121...(1b)
Rt650≤-0.44(Ct650)+108...(2b)。
根据上述结果，可认为在图1所示的O模式的液晶面板中，在Ct650与Rt650满足下述式(1c)或(2c)的情况下，可实现降低了红色调的黑显示。
Rt650≥0.37(Ct650)+C1...(1c)
Rt650≤-0.44(Ct650)+C2...(2c)。
如上所述，将u'＝0.35作为分界的情况下，式(1c)的C1为116nm，式(2c)的C2为116nm。换句换说，在以满足u'≤0.35的方式设定条件的情况下，如上述式(1a)及式(2a)般，使C1＝116nm、C2＝116nm即可。根据相同的观点，在以满足u'≤0.314的方式设定条件的情况下，如上述式(1b)及式(2b)般，使C1＝121nm、C2＝108nm即可。为了进一步减小黑显示的u'，将C1设定得大，且将C2设定得小即可。
式(1c)的C1可为116以上的任意的数。C1可为116nm、121nm、124nm、126nm、128nm、130nm、132nm、134nm、136nm、138nm、或140nm。同样地，式(2c)的C2可为116以下的任意的数。C2可为116nm、112nm、108nm、105nm、102nm、100nm、98nm、96nm、94nm、92nm、或90nm。
就减小从倾斜方向视觉确认时的黑显示的色度u'的观点而言，光学各向异性组件50的波长650nm的Rt650若满足上述式(1c)或(2c)，则其上限或下限不作特别限定。然而，如下所述，若考虑用于使黑亮度降低的Rt550的范围及光学各向异性组件50的延迟的波长色散Rt650/Rt550，则Rt650的上限及下限自动决定。
(亮度的调整)
如上所述，通过根据彩色滤光片的厚度方向延迟Ct650调整光学各向异性组件的Rt650而抑制红色的漏光，从而可降低黑显示的u'。另一方面，为了使黑显示时的漏光量(黑亮度)降低，优选以使光度函数高的绿色光的漏光变小的方式进行光学设计。
图13是根据图1所示的O模式的液晶面板101的模拟结果，绘制了黑亮度成为特定值的条件的曲线图。横轴为彩色滤光片的绿色透过区域的波长550nm的厚度方向延迟Ct550，纵轴为光学各向异性组件的波长550nm的厚度方向延迟Rt550。在各个Ct550，将方位角45°、极角60°的方向上的黑亮度具有相同的Ct550、且成为未使用光学各向异性组件的液晶显示设备的一半的点以涂黑的圆标记及涂黑的三角标记表示。在Rt550位于涂黑的圆标记与涂黑的三角标记之间的情况下，与不具有光学各向异性组件的情形相比，从倾斜方向视觉确认时的黑亮度降低至一半以下。
由图13可知，与未使用光学各向异性组件的情形相比，黑亮度成为1/2的区域的分界的上限侧及下限侧均能以直线近似。曲线图中的直线由下述式(3)及式(4)表示：
Rt550＝0.97(Ct550)+73...(3)
Rt550＝0.49(Ct550)+205...(4)。
因此，在彩色滤光片22的绿色透过区域22G的波长550nm的厚度方向延迟Ct550与光学各向异性组件50的波长550nm的厚度方向延迟Rt550满足下述式(3a)的情况下，与未使用光学各向异性组件的情形相比，倾斜方向的黑亮度成为1/2以下。
0.97(Ct550)+73≤Rt550≤0.49(Ct550)+205...(3a)。
图13的涂白的圆标记及涂白的三角标记表示黑亮度成为未使用光学各向异性组件的液晶显示设备的黑亮度的1/5的点。在Rt550位于涂白的圆标记与涂白的三角标记之间的情况下，与不具有光学各向异性组件的情形相比，黑亮度降低至1/5以下。
以涂白的圆标记表示的分界能以与上述式(3)平行的直线：Rt550＝0.97(Ct550)+98近似。以涂白的三角标记表示的分界能以与上述式(4)平行的直线：Rt550＝0.49(Ct550)+180近似。因此，在彩色滤光片的绿色透过区域的波长550nm的厚度方向延迟Ct550与光学各向异性组件的波长550nm的厚度方向延迟Rt550满足下述式(3b)的情况下，与未使用光学各向异性组件的情形相比较，可使黑亮度降低至1/5以下，实现对比度较高的显示。
0.97(Ct550)+98≤Rt550≤0.49(Ct550)+180...(3b)。
根据上述结果，可认为在图1所示的O模式的液晶面板中，在Ct550与Rt550满足下述式(3c)的情况下，可消除彩色滤光片的双折射的影响，实现降低了倾斜方向的黑亮度的显示。
0.97(Ct550)+C3≤Rt550≤0.49(Ct550)+C4...(3c)
如上所述，将黑亮度设为未使用光学各向异性组件的液晶显示设备的黑亮度的1/2以下的情况下，如上述式(3a)般，设为C3＝73nm、C4＝205nm即可。根据相同的观点，将黑亮度设为未使用光学各向异性组件的液晶显示设备的黑亮度的1/5以下的情况下，如上述式(3b)般，设为C3＝98、C4＝180nm即可。为了进一步减小倾斜方向的黑亮度，将C3设定得大，且将C4设定得小即可。式(3c)的C3可为73以上的任意的数。C3可为73nm、88nm、98nm、108nm、113nm、118nm、123nm、或128nm。同样地，式(3c)的C4可为205以下的任意的数。C4可为205nm、190nm、180nm、173nm、168nm、163nm、158nm、153nm、或148nm。
如图13所示，彩色滤光片的厚度方向延迟Ct550越大，则用于使从倾斜方向视觉确认时的黑亮度降低的光学各向异性组件的Rt550的最佳值越大。这也可根据图8的A所示的光学补偿的原理而理解。彩色滤光片的厚度方向延迟Ct550大，这对应在图8的A中P'0与PC的距离大(PC的南纬大)。PC的南纬越大地偏离赤道，为了使透过光学各向异性组件50之后的光移动至庞加莱球的赤道上，必需使光学各向异性组件的相位差越大。因此，如图13所示，Ct550越大，为了使黑亮度降低而必需使Rt550越大。
(黑亮度降低与色度的兼顾)
为了降低从倾斜方向视觉确认时的黑亮度，根据彩色滤光片的厚度方向延迟Ct550，以满足上述式(3c)的方式设定光学各向异性组件的Rt550，且以满足上述式(1c)或(2c)的方式设定光学各向异性组件的Rt650即可。然而，Rt550及Rt650并不能个别地设定，Rt650/Rt550为与光学各向异性组件的延迟的波长色散对应的固定的值。
例如，在彩色滤光片的绿色透过区域的厚度方向延迟Ct550为10nm的情况下，若光学各向异性组件的Rt550为130nm，则从倾斜方向视觉确认时的黑亮度小，能实现高对比度的显示。如上述仿真中所设定，在光学各向异性组件具有Rt650/Rt550＝0.95的波长色散的情况下，若Rt550＝130nm，则Rt650＝124nm。
由于红色彩色滤光片与绿色彩色滤光片的材料不同，因此两者的Rth不同，有红色彩色滤光片的Ct650大于绿色彩色滤光片的Ct550的情形。例如，若彩色滤光片22的红色透过区域22R的厚度方向延迟Ct650为30nm，则在Rt650＝124nm的情况下，均不满足上述式(1a)及式(1b)的任一个，从倾斜方向视觉确认时的色度u'超过0.35，黑显示着色成红色而被视觉确认。
由上述例可知，在图1所示的O模式的液晶面板中，即便以黑亮度变小的方式进行光学各向异性组件的光学设计，也有黑显示的色度u'变大，黑显示着色成红色的情形。相对于此，考虑彩色滤光片的厚度方向延迟Ct550及Ct650、以及光学各向异性组件的延迟的波长色散Rt650/Rt550，以满足上述式(3c)(此处，C3为73nm以上，C4为205nm以下)、且满足上述式(1c)或(2c)的方式(此处，C1为116nm以上，C2为116nm以下)设定光学各向异性组件的厚度方向延迟即可。
再者，相位差膜的厚度方向延迟的波长色散Rt650/Rt550通常与正面延迟的波长色散Re650/Re550大致相等，为0.8～1.2的范围内。若考虑通常的波长色散的范围，则在Ct650为10nm以上的情况下，Rt550满足式(3c)，且Rt650满足式(2c)的情形较少。因此，优选以使Rt550满足上述式(3c)，且Rt650满足上述式(1c)的方式设定光学各向异性组件的延迟。
光学各向异性组件50的正面延迟Re550及Re650以使Rt550及Rt650成为上述范围的方式设定即可。如上所述，光学各向异性组件50的厚度方向延迟Rt相对于正面延迟Re的比Nz＝Rt/Re为0.2～0.8，因此在该约束条件下，根据光学各向异性组件的厚度方向延迟Rt550及Rt650、以及Nz系数而设定正面延迟Re550及Re650。
具体而言，光学各向异性组件50的波长650nm的正面延迟Re650优选为Rt650的2倍左右。因此，Re650优选满足下述式(1d)或(2d)。
Re650≥0.74(Ct650)+C11...(1d)
Re650≤-0.88(Ct650)+C12...(2d)。
C11为C1的2倍，具体而言，C11为232nm以上。C11可为232nm、236nm、242nm、248nm、252nm、256nm、260nm、264nm、268nm、272nm、276nm、或280nm。C12为C2的2倍，具体而言，C12为232nm以下。C12可为232nm、224nm、216nm、210nm、204nm、200nm、196nm、192nm、188nm、184nm、或180nm。若考虑光学各向异性组件的延迟的波长色散，则光学各向异性组件50的Re650优选为满足上述式(1d)。
光学各向异性组件50的波长550nm的正面延迟Re550优选为Rt550的2倍左右。因此，Re550优选为满足下述式(3d)：
1.94(Ct550)+C13≤Re550≤0.98(Ct550)+C14...(3d)。
C13为C3的2倍，具体而言，C13为146nm以上。C13可为145nm、175nm、185nm、215nm、225nm、235nm、245nm、或255nm。C14为C4的2倍，具体而言，C14为410nm以下。C14可为410nm、380nm、360nm、345nm、335nm、325nm、315nm、305nm、或295nm。
＜第二实施方式：E模式的液晶面板的光学设计＞
图14是根据图3所示的E模式的液晶面板102的仿真结果，绘制了黑显示的色度成为特定值的条件的曲线图。与图12同样地，将方位角45°、极角60°的方向上的黑显示的色度u'成为0.35的点以涂黑的圆标记及涂黑的三角标记表示，将黑显示的色度u'成为0.314的点以涂白的圆标记及涂白的三角标记表示。
与图12的情形同样地，图14中u'＝0.35的分界也能以下述式(6)及式(7)表示的直线近似：
Rt650＝0.37(Ct650)+116...(6)
Rt650＝-0.44(Ct650)+120...(7)。
因此，在液晶面板102中，在彩色滤光片22的红色透过区域22R的波长650nm的厚度方向延迟Ct650与光学各向异性组件50的波长650nm的厚度方向延迟Rt650满足下述式(6a)或(7a)的情况下，u'成为0.35以下，可实现降低了红色调的黑显示。
Rt650≥0.37(Ct650)+116...(6a)
Rt650≤-0.44(Ct650)+120...(7a)。
再者，式(6)与关于O模式的液晶面板101的式(1)相同。式(7)以与关于O模式的液晶面板101的式(2)平行的直线表示。图14中，作为参考，以虚线表示式(2)的直线。
以涂白的圆标记表示的u'＝0.314的分界能以与上述式(6)平行的直线：Rt650＝0.37(Ct650)+121近似。以涂白的三角标记表示的u'＝0.314的分界能以与上述式(2)平行的直线：Rt650＝-0.44(Ct650)+108近似。
因此，在彩色滤光片的红色透过区域的波长650nm的厚度方向延迟Ct650与光学各向异性组件的波长650nm的厚度方向延迟Rt650满足下述式(6b)或(7b)的情况下，u'成为0.314以下，可实现红色调经进一步降低的黑显示。
Rt650≥0.37(Ct650)+121...(6b)
Rt650≤-0.44(Ct650)+108...(7b)。
根据上述结果，可认为在图3所示的E模式的液晶面板102中，在Ct650与Rt650满足下述式(6c)或(7c)的情况下，可实现降低了红色调的黑显示。
Rt650≥0.37(Ct650)+C6...(6c)
Rt650≤-0.44(Ct650)+C7...(7c)。
在以满足u'≤0.35的方式设定条件的情况下，如上述的式(6a)及式(7a)般，使C6＝116nm、C7＝120nm即可，在以满足u'≤0.314的方式设定条件的情况下，如上述的式(6b)及式(7b)般，使C6＝121nm、C7＝108nm即可。为了进一步减小黑显示的u'，将C6设定得大，且将C7设定得小即可。
式(6c)的C6可为116以上的任意的数。C6可为与上述C1同等的数值，C6可为116nm、118nm、121nm、124nm、126nm、128nm、130nm、132nm、134nm、136nm、138nm、或140nm。同样地，式(7c)的C7可为120以下的任意的数。C7可为与上述C2同等的数值，也可为121nm、116nm、112nm、108nm、105nm、102nm、100nm、98nm、96nm、94nm、92nm、或90nm。若考虑光学各向异性组件的延迟的波长色散，则光学各向异性组件60的Rt650优选满足上述式(6c)。
就减小从倾斜方向视觉确认时的黑显示的色度u'的观点而言，光学各向异性组件60的波长650nm的Rt650若满足上述的式(6c)或(7c)，则其上限或下限不作特别限定。然而，关于第一实施方式如上所述，若考虑用于使黑亮度降低的Rt550的范围、及光学各向异性组件60的延迟的波长色散Rt650/Rt550，则Rt650的上限及下限自动决定。
图15是根据图3所示的E模式的液晶面板102的模拟结果，绘制了黑亮度成为特定值的条件的曲线图。与图13同样地，将方位角45°、极角60°的方向上的黑亮度成为未使用光学各向异性组件的液晶显示设备的一半的点以涂黑的圆标记及涂黑的三角标记表示，将黑亮度成为未使用光学各向异性组件的液晶显示设备的1/5的点以涂白的圆标记及涂白的三角标记表示。
与图13的情形同样地，图15中，与未使用光学各向异性组件的情形相比较，黑亮度成为1/2的区域的分界能以直线近似，曲线图中的直线由下述的式(8)及式(9)表示：
Rt550＝0.69(Ct550)+70...(8)
Rt550＝1.35(Ct550)+200...(9)。
因此，液晶面板102中，在彩色滤光片22的绿色透过区域22G的波长550nm的厚度方向延迟Ct550与光学各向异性组件50的波长550nm的厚度方向延迟Rt550满足下述式(8a)的情况下，与未使用光学各向异性组件的情形相比，黑亮度成为1/2以下。
0.69(Ct550)+70≤Rt550≤1.35(Ct550)+200...(8a)。
以涂白的三角标记表示的点能以与上述式(8)平行的直线：Rt550＝0.69(Ct550)+98近似。以涂白的圆标记表示的点能以与上述式(9)平行的直线：Rt550＝1.35(Ct550)+180近似。因此，在Ct550与Rt550满足下述式(8b)的情况下，与未使用光学各向异性组件的情形相比，黑亮度成为1/5以下。
0.69(Ct550)+98≤Rt550≤1.35(Ct550)+171...(8b)。
根据上述结果，可认为在图3所示的E模式的液晶面板102中，在Ct550与Rt550满足下述式(8c)的情况下，可消除彩色滤光片的双折射的影响，实现从倾斜方向视觉确认时的黑亮度降低的显示。
0.69(Ct550)+C8≤Rt550≤1.35(Ct550)+C9...(8c)。
在将倾斜方向的黑亮度设为未使用光学各向异性组件时的1/2以下的情况下，如上述式(8a)般，使C8＝70nm、C9＝200nm即可。根据相同的观点，在将倾斜方向的黑亮度设为未使用光学各向异性组件时的1/5以下的情况下，如上述式(8b)般，使C3＝98、C4＝171nm即可。为了进一步减小倾斜方向的黑亮度，将C8设定得大，且将C9设定得小即可。
式(8c)的C8可为70以上的任意的数。C8可为78nm、88nm、98nm、108nm、113nm、118nm、123nm、或128nm。同样地，式(8c)的C9可为200以下的任意的数。C9可为200nm、190nm、180nm、173nm、168nm、163nm、158nm、153nm、或148nm。
如图15所示，彩色滤光片的厚度方向延迟Ct550越大，则用于使从倾斜方向视觉确认时的黑亮度降低的光学各向异性组件的Rt550的最佳值越大。这也可根据图9的B所示的光学补偿的原理而理解。
在图3所示的E模式的液晶面板102中，为了降低从倾斜方向视觉确认时的黑亮度，根据彩色滤光片的厚度方向延迟Ct550，以满足上述式(8c)的方式设定光学各向异性组件的Rt550，且以满足上述式(6c)或(7c)的方式设定光学各向异性组件的Rt650即可。
与对O模式的液晶面板的例子所作的说明同样地，若考虑光学各向异性组件的波长色散Rt650/Rt550，则在Ct650为10nm以上的情况下，Rt550满足式(8c)、且Rt650满足式(7c)的情形较少。因此，优选以使Rt550满足上述式(8c)、且Rt650满足上述式(6c)的方式设定光学各向异性组件60的延迟。
光学各向异性组件60的正面延迟Re550及Re650以使Rt550及Rt650成为上述范围的方式设定即可。光学各向异性组件60的波长650nm的正面延迟Re650优选为Rt650的2倍左右。因此，Re650优选满足下述式(6d)或(7d)：
Re650≥0.74(Ct650)+C16...(6d)
Re650≤-0.88(Ct650)+C17...(7d)。
C16为C6的2倍，具体而言，C16为232nm以上。C16可为232nm、236nm、242nm、248nm、252nm、256nm、260nm、264nm、268nm、272nm、276nm、或280nm。C17为C7的2倍，具体而言，C17为240nm以下。C12可为240nm、232nm、224nm、216nm、210nm、204nm、200nm、196nm、192nm、188nm、184nm、或180nm。若考虑光学各向异性组件的延迟的波长色散，则光学各向异性组件60的Re650优选满足上述式(6d)。
光学各向异性组件60的波长550nm的正面延迟Re550优选为Rt550的2倍左右。因此，Re550优选满足下述式(8d)：
1.38(Ct550)+C18≤Re550≤2.70(Ct550)+C19...(8d)。
C18为C8的2倍，具体而言，C18为140nm以上。C18可为155nm、175nm、185nm、215nm、225nm、235nm、245nm、或255nm。C19为C9的2倍，具体而言，C19为400nm以下。C19可为400nm、380nm、360nm、345nm、335nm、325nm、315nm、305nm、或295nm。
[各光学构件的配置]
如上所述，第一实施方式的液晶面板101以使配置在液晶单元20的视觉确认侧的光学各向异性组件50对应于彩色滤光片22的厚度方向延迟Ct550及Ct650而具有特定的光学特性的方式进行光学设计。第二实施方式的液晶面板102以使配置在液晶单元20的光源侧的光学各向异性组件60对应于Ct550及Ct650而具有特定的光学特性的方式进行光学设计。
第一实施方式的液晶面板101在视觉确认侧偏光件30与光学各向异性组件50之间、或在光源侧偏光件40与液晶单元20之间，也可具备光学等向性膜作为偏光件保护膜。第二实施方式的液晶面板102在视觉确认侧偏光件30与液晶单元20之间、或在光源侧偏光件40与光学各向异性组件60之间，也可具备光学等向性膜作为偏光件保护膜。通过在偏光件的表面设置偏光件保护膜可提高偏光件的耐久性。
用作偏光件保护膜的光学等向性膜是指对于透过法线方向及倾斜方向的任一方向的光，实质上均未将其偏光状态转换的膜。具体而言，光学等向性膜中，正面延迟Re优选为10nm以下，厚度方向延迟Rt优选为20nm以下。光学等向性膜的正面延迟更优选为5nm以下。光学等向性膜的厚度方向延迟更优选为10nm以下，进而优选为5nm以下。
液晶面板也可包含除上述以外的光学层或其他构件。例如，优选在偏光件30、40的外表面(未与液晶单元20对置的面)设置偏光件保护膜。设置在偏光件的外表面的偏光件保护膜可为光学等向性，也可具有光学各向异性。另一方面，设置在视觉确认侧偏光件30的液晶单元20侧的面、及光源侧偏光件40的液晶单元20侧的偏光件保护膜要求如上所述为光学等向性。
第一实施方式的液晶面板101优选在视觉确认侧偏光件与液晶单元20之间不包含除光学各向异性组件50以外的光学各向异性组件，且在光源侧偏光件40与液晶单元20之间优选不包含光学各向异性组件。第二实施方式的液晶面板102在光源侧偏光件与液晶单元20之间优选不包含除光学各向异性组件60以外的光学各向异性组件，且在视觉确认侧偏光件30与液晶单元20之间优选不包含光学各向异性组件。
通过将液晶单元与上述各光学构件层叠而形成液晶面板。在其形成过程中，可将各构件依序个别地层叠在液晶单元上，也可使用预先将若干个构件层叠而成的构造。这些光学构件的层叠顺序不作特别限制。也可将偏光件与光学各向异性组件层叠而预先形成层叠偏光板，且将该层叠偏光板经由黏着剂(未图示)与液晶单元贴合。如上所述，也可在偏光件的表面设置偏光件保护膜。在偏光件与光学各向异性组件之间，也可设置光学等向性膜作为偏光件保护膜。
在各构件的层叠中，可优选地使用接着剂或黏着剂。作为接着剂或黏着剂，可适当选择使用丙烯酸类聚合物、聚硅氧类聚合物、聚酯、聚胺基甲酸酯、聚酰胺、聚乙烯醚、乙酸乙烯酯/氯乙烯聚合物、改性聚烯烃、环氧类聚合物、氟类聚合物、橡胶类聚合物等作为基础聚合物的接着剂或黏着剂。
[液晶显示设备]
通过在上述液晶面板的第二主面侧(偏光件40侧)配置光源110而形成液晶显示设备。在液晶面板与光源之间，也可设置增亮膜(未图示)。增亮膜也可与光源侧偏光件一体设置。例如，可使用将增亮膜经由接着剂层而贴合在第二偏光件的外表面(光源侧的面)的结构。另外，在偏光件与增亮膜之间，也可设置偏光件保护膜。
标号说明
10 液晶层
11 初始取向方向
20 液晶单元
21 彩色滤光片基板
22 TFT基板
30、40 偏光件
35、45 吸收轴(方向)
50、60 光学各向异性组件(相位差板)
53、63 迟相轴(方向)
101、102 液晶面板
110 光源
201、202 液晶显示设备

Claims (7)

1.一种液晶面板，其具备：
液晶单元，该液晶单元具备液晶层及彩色滤光片，所述液晶层包含在无电场状态下是水平取向的液晶分子，所述彩色滤光片配置于所述液晶层的第一主面且至少具有绿色透过区域及红色透过区域；
第一偏光件，其配置于所述液晶单元的第一主面；
第二偏光件，其配置于所述液晶单元的第二主面；及
光学各向异性组件，其配置于所述第一偏光件与第二偏光件之间；且
所述第一偏光件的吸收轴方向与所述第二偏光件的吸收轴方向正交，
所述光学各向异性组件的迟相轴方向与所述第二偏光件的吸收轴方向平行，
对于所述光学各向异性组件，波长650nm的正面延迟Re650与厚度方向延迟Rt650的比Rt650/Re650为0.2～0.8，
对于所述彩色滤光片的绿色透过区域，波长550nm的厚度方向延迟Ct550大于0且为50nm以下，
对于所述彩色滤光片的红色透过区域，波长650nm的厚度方向延迟Ct650大于0且为50nm以下，
所述液晶单元的无电场状态下的所述液晶分子的取向方向、与所述第二偏光件的吸收轴方向平行，
所述光学各向异性组件配置于所述液晶单元与所述第一偏光件之间，
所述光学各向异性组件的波长550nm的厚度方向延迟Rt550(nm)与所述Ct550(nm)满足下述式(3a)：
0.97(Ct550)+73≤Rt550≤0.49(Ct550)+205...(3a)
所述Rt650(nm)与所述Ct650(nm)满足下述式(1a)或(2a)：
Rt650≥0.37(Ct650)+116...(1a)
Rt650≤-0.44(Ct650)+116...(2a)。
2.如权利要求1所述的液晶面板，其中，
所述Rt550与所述Ct550满足下述式(3b)：
0.97(Ct550)+98≤Rt550≤0.49(Ct550)+180...(3b)。
3.如权利要求1或2所述的液晶面板，其中，
所述Rt650与所述Ct650满足下述式(1b)或(2b)：
Rt650≥0.37(Ct650)+121...(1b)
Rt650≤-0.44(Ct650)+108...(2b)。
4.一种液晶面板，其具备：
液晶单元，该液晶单元具备液晶层及彩色滤光片，所述液晶层包含在无电场状态下是水平取向的液晶分子，所述彩色滤光片配置于所述液晶层的第一主面且至少具有绿色透过区域及红色透过区域；
第一偏光件，其配置于所述液晶单元的第一主面；
第二偏光件，其配置于所述液晶单元的第二主面；及
光学各向异性组件，其配置于所述第一偏光件与第二偏光件之间；且
所述第一偏光件的吸收轴方向与所述第二偏光件的吸收轴方向正交，
所述光学各向异性组件的迟相轴方向与所述第二偏光件的吸收轴方向平行，
对于所述光学各向异性组件，波长650nm的正面延迟Re650与厚度方向延迟Rt650的比Rt650/Re650为0.2～0.8，
对于所述彩色滤光片的绿色透过区域，波长550nm的厚度方向延迟Ct550为50nm以下，
对于所述彩色滤光片的红色透过区域，波长650nm的厚度方向延迟Ct650大于0且为50nm以下，
所述液晶单元的无电场状态下的所述液晶分子的取向方向、与所述第二偏光件的吸收轴方向正交，
所述光学各向异性组件配置于所述液晶单元与所述第二偏光件之间，
所述光学各向异性组件的波长550nm的厚度方向延迟Rt550(nm)与所述Ct550(nm)满足下述式(8a)：
0.69(Ct550)+70≤Rt550≤1.35(Ct550)+200...(8a)
所述Rt650(nm)与所述Ct650(nm)满足下述式(6a)或(7a)：
Rt650≥0.37(Ct650)+116...(6a)
Rt650≤-0.44(Ct650)+120...(7a)。
5.如权利要求4所述的液晶面板，其中，
所述Rt550与所述Ct550满足下述式(8b)：
0.69(Ct550)+98≤Rt550≤1.35(Ct550)+171...(8b)。
6.如权利要求4或5所述的液晶面板，其中，
所述Rt650与所述Ct650满足下述式(6b)或(7b)：
Rt650≥0.37(Ct650)+121...(6b)
Rt650≤-0.44(Ct650)+108...(7b)。
7.一种液晶显示设备，其具备：如权利要求1至6中任一项所述的液晶面板、及配置于所述液晶面板的第二主面侧的光源。
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