JP2006018185A

JP2006018185A - 液晶表示装置

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Publication number: JP2006018185A
Application number: JP2004198370A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Nagai; 博永井; Hidenori Ikeno; 英徳池野
Original assignee: NEC LCD Technologies Ltd
Current assignee: Tianma Japan Ltd
Priority date: 2004-07-05
Filing date: 2004-07-05
Publication date: 2006-01-19
Also published as: US20080297712A9; US20060001816A1; CN1721940A

Abstract

【課題】黒表示時の斜め視野における光漏れを低減できる液晶表示装置を提供する。
【解決手段】液晶表示装置１００は、偏光板１０１とＴＦＴ基板１０２との間に、負の１軸光学特性を有する第１光学補償層１１７を有し、ＣＦ基板１０４と偏光板１０５との間に、２軸光学特性を有する第２光学補償層１１８を有する。第１光学補償層１１７の面内リタデーションをＩ１（ｎｍ）とし、第２光学補償層１１８の面内リタデーションをＩ２（ｎｍ）とすると、Ｉ１及びＩ２は、
２４０ｎｍ≦Ｉ１≦４２５ｎｍ、
２００ｎｍ≦Ｉ２≦（０．７５×Ｉ１＋６１）ｎｍ
、又は、
５００ｎｍ≦Ｉ１≦７３０ｎｍ、
（０．６０×Ｉ１−２７２）ｎｍ≦Ｉ２≦１８０ｎｍ
の関係を満たしている。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置に関し、更に詳しくは、ＩＰＳ（インプレーンスイッチング）モードの液晶表示装置に関する。

一般に、ＩＰＳモードの液晶表示装置は、ホモジニアス配向の液晶層と、それらを挟み込む一対の基板と、各基板の外側にそれぞれ貼り付けられた一対の偏光板とを有する。ＩＰＳモードの液晶表示装置では、液晶層の液晶分子の初期配向は、電界が印加されない状態で黒表示となるように設定されており、電界を印加したときに、液晶層の配向方向が概ね４５°回転して白表示となるように設計されている。ＩＰＳモードの液晶表示装置は、液晶の回転方向が基板に平行な方向であり、ＴＮ（Twist Nematic）型の液晶表示装置に比して、高視野角を実現できる。

ＩＰＳモードの液晶表示装置では、偏光板の光軸（光吸収軸又は光透過軸）と平行又は垂直な方位角では高視野角を実現できるものの、偏光板の光軸から４５°ずれた方位角から、視野角を変化させつつ液晶表示装置を観察すると、視野角に応じて色が変化して観察される現象が発生する。このような、視野角の変化に伴って色が変化して観察される問題に対しては、マルチドメインＩＰＳモードの液晶表示装置が提案されている。マルチドメインＩＰＳモードの液晶表示装置では、電極を複数回屈曲させることにより、方位角依存性をなくして、色の変化を抑制している。

また、斜め視野において、視野角を変化させた際に生じる色変化の問題を解決できる別の技術としては、特許文献１に記載された技術がある。この技術では、液晶層と、光出射側の偏光板との間に、補償層を設けている。補償層は、正の一軸光学異方性を有しており、基板面に垂直な方向に光軸を有している。この技術では、視野角の変化による液晶層の複屈折量の変化を、補償層の複屈折量の変化で補償することにより、視野角の変化に伴う表示の色付きを抑制している。
特開平１１−１３３４０８号公報（図１、段落００３１、００３２）

ところで、ＩＰＳモードの液晶表示装置では、偏光板の一部を構成する保護層が負の１軸光学異方性を有し、その光軸が基板面に垂直な方向であるため、斜め視野方向から観察した場合には、リタデーションが発生する。リタデーションの発生により、バックライト光源側から偏光板を介して液晶層に入射する光が、楕円偏光に変化する。ＩＳＰモードの液晶表示装置では、その楕円偏光に変化した光により、液晶層を通過する光に偏光変化が起こり、斜め視野において光漏れが発生する。また、ＩＰＳモードの液晶表示装置を、偏光板の光軸からずれた方位角の斜め視野から観察した場合には、一対の偏光板が直交状態とならないことから、黒表示時において、光漏れが発生する。このような光漏れは、斜め視野方向から観察した際のコントラスト比を悪化させ、コントラスト視野角特性を悪化させる。

ＩＰＳモードの液晶表示装置で、斜め視野における視野角を変化させた際に生じる色変化の問題については、マルチドメインＩＰＳモードの採用や特許文献１に記載の技術により、概ね解決されている。しかし、色変化の問題が解消されると、今度は、それまでは大きな問題とはされていなかった黒表示時の斜め視野における光漏れの問題が大きな問題として認識される。この黒表示の斜め視野における光漏れの問題は、マルチドメインＩＰＳモードや特許文献１に記載の技術によって解消することはできず、この問題を解消できる液晶表示装置が望まれる。

本発明は、斜め視野における光漏れを抑制し、表示品質を向上させた液晶表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の視点の液晶表示装置は、ツイスト角がほぼ０°で基板に対して液晶分子長軸がほぼ平行に配列されたホモジニアス配向の液晶層と、該液晶層を挟み液晶層の光入射側及び光出射側にそれぞれ配設された第１及び第２の基板と、前記第１の基板の光入射側及び前記第２の基板の光出射側にそれぞれ配設された第１及び第２の偏光板とを有し、前記液晶層に対して基板とほぼ平行方向の電界を印加する電極を配置した横方向電界駆動型の液晶表示装置において、前記第１の基板又は前記第２の基板に隣接して配設される第１の位相差板と、前記第２の偏光板の光入射側に配設される第２の位相差板とを有し、前記第１の位相差板の屈折率について、位相差板面内の遅相軸方向の屈折率をｎｓ１、進相軸方向の屈折率をｎｆ１、厚さ方向の屈折率をｎｚ１とし、前記第２の位相差板の屈折率について、位相差板面内の遅相軸方向の屈折率をｎｓ２、進相軸方向の屈折率をｎｆ２、厚さ方向の屈折率をｎｚ２としたとき、下記式
０≦（ｎｓ１−ｎｚ１）／（ｎｓ１−ｎｆ１）≦０．５
０≦（ｎｓ２−ｎｚ２）／（ｎｓ２−ｎｆ２）≦０．５
を満たし、前記第１及び第２の位相差板の遅相軸は基板面に対してほぼ平行であり、前記第１の位相差板は、進相軸が前記液晶層の初期配向の光軸を基板面に投影した方向とほぼ平行となるように配置され、前記第２の位相差板は、遅相軸が前記液晶層の初期配向の光軸を基板面に投影した方向とほぼ平行となるように配置されており、前記第１の位相差板の面内リタデーションＩ１（ｎｍ）をＩ１＝（ｎｓ１−ｎｆ１）×ｄとし（但し、ｄは換算厚み）、第２位相差板の面内リタデーションＩ２（ｎｍ）をＩ２＝（ｎｓ２−ｎｆ２）×ｄとすると（但し、ｄは換算厚み）、Ｉ１及びＩ２は、下記式、
２４０ｎｍ≦Ｉ１≦４２５ｎｍ
２００ｎｍ≦Ｉ２≦（０．７５×Ｉ１＋６１）ｎｍ
を満たすことを特徴とする。

また、本発明の第２の視点の液晶表示装置は、ツイスト角がほぼ０°で基板に対して液晶分子長軸がほぼ平行に配列されたホモジニアス配向の液晶層と、該液晶層を挟み液晶層の光入射側及び光出射側にそれぞれ配設された第１及び第２の基板と、前記第１の基板の光入射側及び前記第２の基板の光出射側にそれぞれ配設された第１及び第２の偏光板とを有し、前記液晶層に対して基板とほぼ平行方向の電界を印加する電極を配置した横方向電界駆動型の液晶表示装置において、前記第１又は第２の基板に隣接して配設される第１の位相差板と、前記第２の偏光板の光入射側に配設される第２の位相差板とを有し、前記第１の位相差板の屈折率について、位相差板面内の遅相軸方向の屈折率をｎｓ１、進相軸方向の屈折率をｎｆ１、厚さ方向の屈折率をｎｚ１とし、前記第２の位相差板の屈折率について、位相差板面内の遅相軸方向の屈折率をｎｓ２、進相軸方向の屈折率をｎｆ２、厚さ方向の屈折率をｎｚ２としたとき、下記式
０≦（ｎｓ１−ｎｚ１）／（ｎｓ１−ｎｆ１）≦０．５
０≦（ｎｓ２−ｎｚ２）／（ｎｓ２−ｎｆ２）≦０．５
を満たし、前記第１及び第２の位相差板の遅相軸は基板面に対してほぼ平行であり、前記第１の位相差板は、進相軸が前記液晶層の初期配向の光軸を基板面に投影した方向とほぼ平行となるように配置され、前記第２の位相差板は、遅相軸が前記液晶層の初期配向の光軸を基板面に投影した方向とほぼ平行となるように配置されており、第１位相差板の面内リタデーションＩ１（ｎｍ）をＩ１＝（ｎｓ１−ｎｆ１）×ｄとし（但し、ｄは換算厚み）、第２位相差板の面内リタデーションＩ２（ｎｍ）をＩ２＝（ｎｓ２−ｎｆ２）×ｄとすると（但し、ｄは換算厚み）、Ｉ１及びＩ２は、下記式、
５００ｎｍ≦Ｉ１≦７３０ｎｍ
（０．６０×Ｉ１−２７２）ｎｍ≦Ｉ２≦１８０ｎｍ
を満たすことを特徴とする。

本発明の液晶表示装置では、第１位相差板は、液晶層の位相差波長分散を打ち消して、液晶層を通過した光の偏光状態が波長ごとに異なった状態とならないようにするための光学補償を行い、第２位相差板は、第１及び第２の偏光板の光吸収軸からずれた方位から観察した際に、第１及び第２の偏光板の光吸収軸が直交状態からずれて見えないようにするための光学補償を行う。従来の横電界方式の液晶表示装置では、第１及び第２の偏光板の光吸収軸からずれた方位から、視野角をつけて液晶表示装置を観察すると、光漏れが観察されるが、本発明の液晶表示装置では、第１及び第２位相差板のリタデーションを、上記範囲に設定することにより、斜め視野で観察される光漏れを抑制できる。

本発明の液晶表示装置は、前記第１の位相差板が、２軸光学異方性、又は、負の１軸光学異方性を有し、前記第２の位相差板が、２軸光学異方性、又は、負の１軸光学異方性を有する構成を採用できる。特に、第１の位相差板が負の１軸光学異方性を有し、第２の位相差板が２軸光学異方性を有する構成が好ましい。負の１軸光学異方性を有する位相差板は、例えば負の１軸光学異方性を有するＤｉｓｃｏｔｉｃ液晶を光軸が基板と平行な方向となるように配向したフィルム、又は、これと同様な光学特性を示すフィルムを用いて形成できる。また、２軸光学異方性を有する位相差板は、例えば、フィルムを延伸したものを用いて形成できる。

本発明の液晶表示装置では、前記第１及び第２の位相差板について、ｚ１及びｚ２を、それぞれ、ｚ１＝(ｎｓ１−ｎｚ１)／（ｎｓ１−ｎｆ１）、ｚ２=（ｎｓ２−ｎｚ２)／（ｎｓ２−ｎｆ２）と定義すると、ｚ１≦ｚ２の関係を有することが好ましい。例えば第１及び第２の位相差板がそれぞれ２軸光学異方性を有するときには、第１の位相差板には、負の１軸光学異方性に近い光学特性を有する位相差板を使用することが好ましい。

本発明の液晶表示装置では、前記第１の位相差板の進相軸と、前記液晶層の初期配向の光軸を基板面に投影した方向とがなす角度が±２°の範囲内、望ましくは０°であることが好ましく、前記第２の位相差板の遅相軸と、前記液晶層の初期配向の光軸を基板面に投影した方向とがなす角度が±２°の範囲内、望ましくは０°であることが好ましい。

本発明の液晶表示装置では、前記第１及び第２の偏光板のそれぞれが、入射光をほぼ直線偏光に変換する機能を有する偏光層と、該偏光層を挟む一対の保護層とを有し、該保護層の屈折率楕円体について、直交する３つの光学的弾性軸のうち最大の屈折率を有する軸方向の屈折率をｎｘ、２番目に大きな屈折率を有する軸方向の屈折率をｎｙ、最小の屈折率を有する軸方向の屈折率をｎｚとすると、ｎｘとｎｙはほぼ等しく、ｎｚが基板面に対してほぼ垂直な方向を向いている構成を採用できる。

本発明の液晶表示装置では、前記液晶層を、ポジ型の液晶により構成し、或いは、ネガ型の液晶により構成することができる。

本発明の液晶表示装置は、偏光板の光吸収軸からずれた方位で、視野角をつけて観察した際に観察される光漏れを抑制できるため、液晶表示装置の表示品質を向上できる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態の液晶表示装置を断面図で示している。液晶表示装置１００は、ＩＰＳモードの液晶表示装置として構成され、バックライト光源側から順に、光入射側の偏光板（第１偏光板）１０１、光学補償層１１７、薄膜トランジスタ・アレイ基板（ＴＦＴ基板）１０２、液晶層１０３、カラーフィルタ（ＣＦ）基板１０４、光学補償層１１８、及び、光出射側の偏光板（第２偏光板）１０５を有する。

液晶層は、ツイスト角がほぼ０°で、基板に対して分子長軸方向がほぼ平行に配列されたホモジニアス配向の液晶分子１１２を有する。液晶層は、ポジ型の液晶又はネガ型の液晶により構成される。液晶層１０３とＴＦＴ基板１０２との間には、配向膜１１１が配置され、液晶層１０３とＣＦ基板１０４との間には、配向膜１１３が配置されている。

ＴＦＴ基板１０２は、ガラス基板１０６、絶縁膜１０７、ＴＦＴ１０８、画素電極１０９、及び、対向電極１１０を有する。絶縁層１０７は、有機膜とシリコン窒化膜とを含む。ＴＦＴ１０８は、画素電極１０９に供給する電位を制御する。液晶表示装置１００では、画素電極１０９と対向電極１１０とがＴＦＴ基板１０２上に形成されており、これら電極の間の電位差により、液晶層１０３の液晶分子１１２に横方向の電界が印加される。

ＣＦ基板１０４は、着色層１１４、遮光層１１５、及び、ガラス基板１１６を有する。着色層１１４は、液晶層１０３を通過した光を、ＲＧＢの３原色の何れかの色に着色する。遮光層１１５は、ＴＦＴ１０８や図示しないデータ線等を遮光する。

図２（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、図１の液晶表示装置１００の一部を拡大して示している。同図（ｂ）に示すように、第１偏光板１０１は、偏光層１２０と、その偏光層１２０を相互間に挟み込む第１及び第２の保護層１２１、１２２とを有する。同図（ａ）に示すように、第２偏光板１０５は、偏光層１２０と、その偏光層１２０を相互間に挟み込む第３及び第４の保護層１２３、１２４とを有する。

偏光層１２０は、例えばＰＶＡから成り、入射した光の偏光をほぼ直線偏光とする。保護層１２１〜１２４は、それぞれ、例えばＴＡＣから成り、光軸が偏光板に垂直方向する、負の１軸光学異方性を有する位相差板と同様に作用する。各保護層の屈折率楕円体が有する、直交する３つの光学的弾性軸のうち、最大の屈折率を有する方向の屈折率をｎｘ、２番目に大きな屈折率を有する方向の屈折率をｎｙ、最も小さな屈折率を有する方向の屈折率をｎｚとしたとき、ｎｘとｎｙとはほぼ等しく、ｎｚ方向は基板面に対してほぼ垂直な方向を向いている。

光学補償層１１７及び１１８は、位相差板として構成され、それぞれ所定の光学特性を有する。光学補償層１１７及び１１８は、例えば貼り付けやコーディングにより形成できる。光学補償層１１７及び１１８の光学的弾性軸は、面内の遅相軸方向及び進相軸方向については基板に平行な方向であり、厚さ方向については基板に垂直な方向である。

第１光学補償層１１７は、負の１軸光学異方性を有しており、第１偏光板１０１とＴＦＴ基板１０２との間に配置される。第１光学補償層１１７は、例えば面内にほぼ平行な光軸を有し、負の１軸光学異方性を有するＤｉｓｃｏｔｉｃ液晶を光軸が基板にほぼ平行となるように配向したフィルム、或いは、それと同様な特性を示すフィルムを用いて形成できる。第１光学補償層１１７の光軸方向と、液晶層１０３の遅相軸方向とは、そのズレが±２°の範囲内にあるように、望ましくは方向が一致するように設定される。

第１偏光板を光が透過すると、第１偏光板１０１の偏光層１２０で直線偏光となった光が、第１偏光板１０１の保護層１２２でわずかに楕円偏光となる。この楕円偏光となった光が、液晶層１０３を通過すると、第２偏光板１０５には、位相差波長分散によって偏光状態が波長毎に異なった状態となった光が入射されることになる。第１光学補償層１１７は、液晶層１０３の光学異方性（正の１軸光学異方性）とは逆の光学特性（負の１軸光学異方性）を有することで、液晶層１０３で生じる位相差波長分散を補償し、液晶層１０３で生じる波長毎に発生した位相差を打ち消し、第２偏光板１０５に入射する光を所望の偏光状態にする。

第２光学補償層１１８は、二軸光学異方性、又は、負の１軸光学異方性を有しており、第２偏光板１０５の光入射側に隣接して配置される。第２光学補償層１１８は、二軸光学異方性を有するものであれば、例えばフィルムを延伸したものを用いて形成できる。第２光学補償層１１８の遅相軸方向と、液晶層１０３の遅相軸方向とは、そのズレが±２°の範囲内にあるように、望ましくは方向が一致するように設定される。

液晶表示装置１００を、偏光板１０１、１０５の光軸から４５°ずれた方位から視野角をつけて観察すると、一対の偏光板１０１、１０５の光軸が直角からずれて観察される。光学補償層１１８は、斜め視野から観察した際に、観察する方向に応じて複屈折率が異なることにより、その一対の偏光板１０１、１０５の光軸が直角からずれて観察されることを補償する。光学補償層１１７及び１１８のこのような働きにより、第２偏光板１０５に入射する光を所望の偏光状態とすることができ、全ての観察方向で光漏れと色付きを抑えることができ、特に、黒表示時に斜め視野から観察した場合の光漏れを抑えることが可能となる。

ここで、第２光学補償層１１８によって光学補償する際には、第２光学補償層１１８の位相差波長分散により、波長により偏光状態が変化するため、光漏れや色付きといった問題が発生することが考えられる。このような場合でも、第１光学補償層１１７によって、第２光学補償層１１８に入射する光の偏光状態をコントロールすることにより、第２光学補償層１１８の出射光の偏光状態を揃えることができる。また、第２偏光板１０５に入射した光は、第３保護層１２３において、偏光状態が変化するが、第２光学補償層１１８によって、第２偏光板１０５の偏光層１２０に入射する光の偏光状態をコントロールすることで、第３保護層１２３の出射光の偏光状態を揃えることができる。

本発明者は、上記構成を有する液晶表示装置１００についてシミュレーションを行い、光学補償層１１７及び１１８のそれぞれのリタデーションを含む光学特性について、光漏れを抑制して、黒表示時の斜め視野における光漏れを気にならないレベルとすることができる条件を求めた。シミュレーションでは、斜め視野として、図３に示す座標系において、観察者の視点方向を示す任意のベクトル（視野方向）をＸＹ平面上に投影したときにＸ軸との間でなす角を方位角φ、任意のベクトルとＸＹ平面とがなす角を視野角θとしたとき、方位角φ＝４５°における視野角θ＝７０°を採用した。

リタデーションについては、図４に示すように、面内の遅相軸方向の屈折率をｎｓとし、面内の進相軸方向の屈折率をｎｆとし、厚さ方向の屈折率をｎｚとするとき、換算の厚みをｄ［ｍｍ］として、面内のリタデーションを（ｎｓ−ｎｆ）×ｄとして定義する。シミュレーションでは、（ｎｓ−ｎｚ）＝０の光学特性を有する第１光学補償層１１７を使用し、また、０≦（ｎｓ−ｎｚ）／（ｎｓ−ｎｆ）≦０．５の光学特性を有する第２光学補償層１１８を使用した。

なお、本発明者らは、シミュレーションに先立ち、通常のＩＰＳ型の液晶表示装置において、バックライトの輝度を徐々に低下させたとき、バックライトの輝度をどのレベルまで下げると、斜め視野における光漏れが表示品質にあまり影響を与えなくなるのかを実験により確認した。実験の結果、バックライトの輝度を通常の１／２とすれば、斜め視野における光漏れは、表示にあまり影響を与えなくなり、バックライトの輝度を１／４にすれば、斜め視野における光漏れはほとんど観察されないことを確認できた。そこで、上記斜め視野における光漏れが気にならないレベルとしては、通常のＩＰＳ型の液晶表示装置を斜めから観察した場合における光漏れの輝度（光漏れの量）を基準として、その光漏れの量が、半分となるレベルを採用した。

図５は、シミュレーションによる、光学補償層１１７及び１１８のリタデーションの組み合わせと、斜め視野における光漏れとの関係を３次元グラフとして示している。同図では、光漏れの量を、通常のＩＰＳ型の液晶表示装置を斜めから観察した場合における光漏れの量に対する割合（輝度比）として示している。同図に示すグラフから、光学補償層１１７及び１１８のリタデーションの組合せによっては、斜め視野における光漏れを、光漏れが気にならないレベル（輝度比０．５）以下にできることが理解できる。

図６は、図５に示すシミュレーション結果を２次元グラフとして示している。図６に示すグラフにおいて、輝度比が０．５より大きくなるリタデーションの組合せ（領域）と、０．５よりも小さくなるリタデーションの組合せとの間の境界を１次式で近似し、輝度比が０．５以下となる領域を求めると、図７に示す２つの領域（領域Ａ、領域Ｂ）が得られる。第１光学補償層１１７のリタデーションを（Δｎｄ）₁、第２光学補償層１１８のリタデーションを（Δｎｄ）₂とすると、光漏れを気にならないレベルとすることができる光学補償層１１７及び１１８のリタデーションの組み合わせは、
領域Ａ：
２４０ｎｍ≦（Δｎｄ）₁≦４２５ｎｍ
２００ｎｍ≦（Δｎｄ）₂≦（０．７５×（Δｎｄ）₁＋６１）ｎｍ
領域Ｂ：
５００ｎｍ≦（Δｎｄ）₁≦７３０ｎｍ
（０．６０×（Δｎｄ）₁−２７２）ｎｍ≦（Δｎｄ）₂≦１８０ｎｍ
として表すことができる。

本実施形態では、光学補償層１１７と１１８のリタデーションの組み合わせを図７中に示す領域Ａ又は領域Ｂの範囲内に設定することで、黒表示時の斜め視野方向における光漏れを気にならないレベルにまで低減している。これは、光学補償層１１７及び１１８の面内リタデーションを、図７に示す領域Ａ又は領域Ｂの範囲内の組み合わせに設定することにより、光入射側の第１偏光板１０１を構成する第２保護層１２２や、液晶層１０３、ＣＦ基板１０４で生じる光の分散を、光学補償層１１７、１１８によって抑えることができるものであり、その結果、光出射側の第２偏光板１０５を構成する偏光層１２０の位置で、光分散が少ない状態を作り出すことができるためであると考えられる。本実施形態では、このように、黒表示時の斜め視野における光漏れを、光漏れが気にならないレベルにまで低減できるため、液晶表示装置の表示品質を向上させることができる。

図８は、本発明の第２実施形態の液晶表示装置を示している。本実施形態は、光学補償層１１７が、ＣＦ基板１０４側に配置され、光学補償層１１８と液晶層１０３との間に配置される点で、第１実施形態と相違する。この構成を有する液晶表示装置１００ａについてシミュレーションを行ったところ、図５に示す第１実施形態のシミュレーション結果と同様な結果が得られた。従って、図８に示す本実施形態の構成を採用する場合にも、光学補償層１１７及び１１８の面内リタデーションの組合せを、図７に示す領域Ａ又は領域Ｂの範囲内の組合せとすることで、第１実施形態と同様に、黒表示時の斜め視野における光漏れを低減できる。

なお、上記各実施形態では、第１光学補償層１１７として、負の１軸光学異方性を有するものを使用したが、これに代えて、二軸光学異方性を有するものを使用することもできる。この場合には、第１光学補償層１１７の光学特性を、ｚ１＝(ｎｓ１−ｎｚ１)／（ｎｓ１−ｎｆ１）とし、第２光学補償層１１８の光学特性を、ｚ２=（ｎｓ２−ｎｚ２)／（ｎｓ２−ｎｆ２）としたとき、０＜ｚ１≦ｚ２（≦０．５）の関係を有する光学補償層１１７及び１１８を使用するとよい。二軸光学異方性を有する第１光学補償層１１７を用いる場合には、特に、負の１軸光学異方性に近い二軸光学異方性を有する第１光学補償層１１７を用いることで、上記各実施形態で説明したのと同様に、光漏れを抑えることが可能となる。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明の液晶表示装置は、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、上記実施形態の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。例えば、液晶表示装置がモノクロ表示を行う場合には、図１に示す着色層１１４は不要である。

本発明の第１実施形態の液晶表示装置を示す断面図。（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、図１に示す液晶表示装置１００の一部を拡大して示す断面図。方位角φ及び視野角θを定義する斜視図。光学補償層のリタデーションを定義する斜視図。光学補償層１１７及び１１８のリタデーションの組み合わせと、斜め視野における光漏れとの関係を示す３次元グラフ。光学補償層１１７及び１１８のリタデーションの組み合わせと、斜め視野における光漏れとの関係を示す２次元グラフ。黒表示時の光漏れを低減できる光学補償層のリタデーションの組み合わせ範囲を示すグラフ。本発明の第２実施形態の液晶表示装置を示す断面図。

符号の説明

１００：液晶表示装置
１０１、１０５：偏光板
１０２：ＴＦＴ基板
１０３：液晶層
１０４：カラーフィルタ基板
１０６、１１６：ガラス基板
１０７：絶縁層
１０８：ＴＦＴ
１０９：画素電極
１１０：対向電極
１１１、１１３：配向膜
１１２：液晶分子
１１４：着色層
１１５：遮光層
１１７、１１８：光学補償層
１２０：偏光子
１２１〜１２４：保護膜（ＴＡＣ）

Claims

ツイスト角がほぼ０°で基板に対して液晶分子長軸がほぼ平行に配列されたホモジニアス配向の液晶層と、該液晶層を挟み液晶層の光入射側及び光出射側にそれぞれ配設された第１及び第２の基板と、前記第１の基板の光入射側及び前記第２の基板の光出射側にそれぞれ配設された第１及び第２の偏光板とを有し、前記液晶層に対して基板とほぼ平行方向の電界を印加する電極を配置した横方向電界駆動型の液晶表示装置において、
前記第１の基板又は前記第２の基板に隣接して配設される第１の位相差板と、前記第２の偏光板の光入射側に配設される第２の位相差板とを有し、
前記第１の位相差板の屈折率について、位相差板面内の遅相軸方向の屈折率をｎｓ１、進相軸方向の屈折率をｎｆ１、厚さ方向の屈折率をｎｚ１とし、前記第２の位相差板の屈折率について、位相差板面内の遅相軸方向の屈折率をｎｓ２、進相軸方向の屈折率をｎｆ２、厚さ方向の屈折率をｎｚ２としたとき、下記式
０≦（ｎｓ１−ｎｚ１）／（ｎｓ１−ｎｆ１）≦０．５
０≦（ｎｓ２−ｎｚ２）／（ｎｓ２−ｎｆ２）≦０．５
を満たし、
前記第１及び第２の位相差板の遅相軸は基板面に対してほぼ平行であり、前記第１の位相差板は、進相軸が前記液晶層の初期配向の光軸を基板面に投影した方向とほぼ平行となるように配置され、前記第２の位相差板は、遅相軸が前記液晶層の初期配向の光軸を基板面に投影した方向とほぼ平行となるように配置されており、
前記第１の位相差板の面内リタデーションＩ１（ｎｍ）をＩ１＝（ｎｓ１−ｎｆ１）×ｄとし（但し、ｄは換算厚み）、第２位相差板の面内リタデーションＩ２（ｎｍ）をＩ２＝（ｎｓ２−ｎｆ２）×ｄとすると（但し、ｄは換算厚み）、Ｉ１及びＩ２は、下記式、
２４０ｎｍ≦Ｉ１≦４２５ｎｍ
２００ｎｍ≦Ｉ２≦（０．７５×Ｉ１＋６１）ｎｍ
を満たすことを特徴とする液晶表示装置。
ツイスト角がほぼ０°で基板に対して液晶分子長軸がほぼ平行に配列されたホモジニアス配向の液晶層と、該液晶層を挟み液晶層の光入射側及び光出射側にそれぞれ配設された第１及び第２の基板と、前記第１の基板の光入射側及び前記第２の基板の光出射側にそれぞれ配設された第１及び第２の偏光板とを有し、前記液晶層に対して基板とほぼ平行方向の電界を印加する電極を配置した横方向電界駆動型の液晶表示装置において、
前記第１又は第２の基板に隣接して配設される第１の位相差板と、前記第２の偏光板の光入射側に配設される第２の位相差板とを有し、
前記第１の位相差板の屈折率について、位相差板面内の遅相軸方向の屈折率をｎｓ１、進相軸方向の屈折率をｎｆ１、厚さ方向の屈折率をｎｚ１とし、前記第２の位相差板の屈折率について、位相差板面内の遅相軸方向の屈折率をｎｓ２、進相軸方向の屈折率をｎｆ２、厚さ方向の屈折率をｎｚ２としたとき、下記式
０≦（ｎｓ１−ｎｚ１）／（ｎｓ１−ｎｆ１）≦０．５
０≦（ｎｓ２−ｎｚ２）／（ｎｓ２−ｎｆ２）≦０．５
を満たし、
前記第１及び第２の位相差板の遅相軸は基板面に対してほぼ平行であり、前記第１の位相差板は、進相軸が前記液晶層の初期配向の光軸を基板面に投影した方向とほぼ平行となるように配置され、前記第２の位相差板は、遅相軸が前記液晶層の初期配向の光軸を基板面に投影した方向とほぼ平行となるように配置されており、
第１位相差板の面内リタデーションＩ１（ｎｍ）をＩ１＝（ｎｓ１−ｎｆ１）×ｄとし（但し、ｄは換算厚み）、第２位相差板の面内リタデーションＩ２（ｎｍ）をＩ２＝（ｎｓ２−ｎｆ２）×ｄとすると（但し、ｄは換算厚み）、Ｉ１及びＩ２は、下記式、
５００ｎｍ≦Ｉ１≦７３０ｎｍ
（０．６０×Ｉ１−２７２）ｎｍ≦Ｉ２≦１８０ｎｍ
を満たすことを特徴とする液晶表示装置。
前記第１及び第２の位相差板について、ｚ１及びｚ２を、それぞれ、ｚ１＝(ｎｓ１−ｎｚ１)／（ｎｓ１−ｎｆ１）、ｚ２=（ｎｓ２−ｎｚ２)／（ｎｓ２−ｎｆ２）と定義すると、ｚ１≦ｚ２の関係を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
前記第１の位相差板は、２軸光学異方性、又は、負の１軸光学異方性を有することを特徴とする、請求項１〜３の何れか一に記載の液晶表示装置。
前記第２の位相差板は、２軸光学異方性、又は、負の１軸光学異方性を有することを特徴とする、請求項１〜４の何れか一に記載の液晶表示装置。
前記第１の位相差板の進相軸と、前記液晶層の初期配向の光軸を基板面に投影した方向とがなす角度が±２°の範囲内にあることを特徴とする、請求項１〜５の何れか一に記載の液晶表示装置。
前記第２の位相差板の遅相軸と、前記液晶層の初期配向の光軸を基板面に投影した方向とがなす角度が±２°の範囲内にあることを特徴とする、請求項１〜６の何れか一に記載の液晶表示装置。
前記第１及び第２の偏光板のそれぞれが、入射光をほぼ直線偏光に変換する機能を有する偏光層と、該偏光層を挟む一対の保護層とを有し、該保護層の屈折率楕円体について、直交する３つの光学的弾性軸のうち最大の屈折率を有する軸方向の屈折率をｎｘ、２番目に大きな屈折率を有する軸方向の屈折率をｎｙ、最小の屈折率を有する軸方向の屈折率をｎｚとすると、ｎｘとｎｙはほぼ等しく、ｎｚが基板面に対してほぼ垂直な方向を向いていることを特徴する、請求項１〜７の何れか一に記載の液晶表示装置。
前記液晶層は、ポジ型の液晶により構成されていることを特徴とする、請求項１〜８の何れか一に記載の液晶表示装置。
前記液晶層は、ネガ型の液晶により構成されていることを特徴とする、請求項１〜８の何れか一に記載の液晶表示装置。