JP2006091083A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】斜め方向から見たときに黒であるべき部分に色がつく現象が抑制され、従来に比べて表示品質がより一層良好なマルチギャップ方式の液晶表示装置を提供する。
【解決手段】カラーフィルタの色毎に液晶層の厚さが設定された液晶パネル２０の両側に、それぞれ第１及び第２の偏光板２５ａ，２５ｂを配置する。そして、液晶パネル２０と第１の偏光板２５ａとの間に第１の位相差板２４ａを配置し、液晶パネル２０と第２の偏光板２５ｂとの間に第２の位相差板２４ｂを配置する。これらの第１及び第２の位相差板は、主屈折率のうち面内方向の屈折率の最大値をＮｘ、Ｎｘの方向と直交する方向の屈折率をＮｙ、厚さをｄとしたときに、（Ｎｘ−Ｎｙ）×ｄの値の差が１０ｎｍ以下となるものを使用する。
【選択図】図２

Description

本発明は、カラーフィルタの色毎に液晶層の厚さが設定されたマルチギャップ方式の液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）に比べて薄くて軽量であり、低電圧で駆動できて消費電力が小さいという利点がある。このため、液晶表示装置は、テレビ、ノート型ＰＣ（パーソナルコンピュータ）、デスクトップ型ＰＣ、ＰＤＡ（携帯端末）及び携帯電話など、種々の電子機器に使用されている。特に、各画素（サブピクセル）毎にスイッチング素子としてＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）を設けたアクティブマトリクス型液晶表示装置は、その駆動能力の高さからＣＲＴにも匹敵する優れた表示特性を示し、デスクトップ型ＰＣやテレビなど、従来ＣＲＴが使用されていた分野にも広く使用されるようになった。

一般的に、液晶表示装置は、２枚の基板と、それらの基板間に封入された液晶とにより構成されている。一方の基板には画素毎に画素電極及びＴＦＴ等が形成され、他方の基板には画素電極に対向するカラーフィルタと、各画素共通のコモン（共通）電極とが形成されている。以下、画素電極及びＴＦＴが形成された基板をＴＦＴ基板と呼び、ＴＦＴ基板に対向して配置される基板を対向基板と呼ぶ。また、ＴＦＴ基板と対向基板との間に液晶を封入してなる構造物を液晶パネルという。

従来は、ＴＦＴ基板と対向基板との間に水平配向型液晶（誘電率異方性が正の液晶）を封入し、液晶分子をツイスト配向させるＴＮ（Twisted Nematic）型液晶表示装置が一般的であった。しかし、ＴＮ型液晶表示装置には、視野角特性が悪く、画面を斜め方向から見たときにコントラストが低下したり、色調が大きく変化するという欠点がある。このため、近年、ＴＮ型液晶表示装置に比べて視野角特性が優れているＭＶＡ（Multi-domain Vertical Alignment）型液晶表示装置が 広く使用されるようになった。ＭＶＡ型液晶表示装置では、ＴＦＴ基板と対向基板との間に垂直配向型液晶（誘電率異方性が負の液晶）が封入されており、基板上に設けた土手状の突起や電極に設けたスリットを利用して、電圧印加時に１画素内に液晶分子の配向方位が相互に異なる複数の領域を形成している。

しかし、ＭＶＡ型液晶表示装置においても、ＴＮ型液晶表示装置に比べれば良好な表示特性を示すものの、ある特定の方向（例えば斜め上方向）から見たときにはコントラストが低下するという欠点がある。このような欠点を解消すべく、例えば、特許第３０２７８０５号公報、特許第３３３０５７４号公報及び特開２００２−１８２０３６号公報に記載されているように、液晶パネルと偏光板との間に光学的補償フィルム（位相差板）を配置した液晶表示装置が開発され、実用化されている。

図１は、特許第３０２７８０５号公報に記載されたＭＶＡ型液晶表示装置の構成を示す模式図である。液晶パネル１０は、上述したようにＴＦＴ基板と対向基板との間に垂直配向型液晶を封入して構成されている。この液晶パネル１０の一方の面側（図１では下側）には偏光板１１が配置され、他方の面側（図１では上側）には偏光板１２が配置されている。これらの偏光板１１，１２は吸収軸を相互に直交させて配置される。

液晶パネル１０と偏光板１２との間には、液晶パネル１０側から順に位相差板１３及び位相差板１４が配置されている。位相差板１３は、Ｘ方向、Ｙ方向（いずれも面内方向）及びＺ方向（厚さ方向）の屈折率をそれぞれＮｘ、Ｎｙ、Ｎｚとしたときに、Ｎｘ＞Ｎｙ＝Ｎｚとなる正の屈折率異方性を有している。また、位相差板１４は、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向の屈折率をそれぞれＮｘ、Ｎｙ、Ｎｚとしたときに、Ｎｘ＝Ｎｙ＞Ｎｚとなる負の屈折率異方性を有している。
特許第３０２７８０５号公報 特許第３３３０５７４号公報 特開２００２−１８２０３６号公報

ところで、光の波長によって異なる液晶分子の旋光量の違いを補正するために、赤色（Ｒ）画素、緑色（Ｇ）画素及び青色（Ｂ）画素における液晶層の厚さ（セルギャップ）をカラーフィルタの厚さによって調節したマルチギャップ方式の液晶表示装置が提案されている。この種のマルチギャップ方式の液晶表示装置では、例えば青色画素＜緑色画素≦赤色画素となるように各画素の液晶層の厚さを設定しており、これにより特に多階調表示時の色表現特性を改善している。

しかし、マルチギャップ方式の液晶表示装置では、位相差板を使用して視野角特性を改善することは困難であるとされている。以下にその理由について説明する。

位相差板の面内方向（Ｘ方向及びＹ方向）の位相差をＲin、厚さ方向（Ｚ方向）の位相差をＲthとすると、Ｒin，Ｒthは下記（１）式及び（２）式で定義される。

Ｒin＝（Ｎｘ−Ｎｙ）×ｄ …（１）
Ｒth＝（（Ｎｘ＋Ｎｙ）／２−Ｎｚ）×ｄ …（２）
ここで、ｄは位相差板の厚さである。これらの面内方向の位相差Ｒin及び厚さ方向の位相差Ｒthの最適値は、液晶層のもつリタデーションと相関関係がある。液晶層のリタデーションＲＬＣは、下記（３）式により示される。

ＲＬＣ＝Δｎ×ｄｋ …（３）
ここで、Δｎは液晶層における異常光と正常光との屈折率の差、ｄｋは液晶層の厚さである。

しかし、マルチギャップ方式の液晶表示装置では、上述の如く、カラーフィルタの色によって液晶層の厚さが異なるため、赤色画素、緑色画素及び青色画素で液晶層のリタデーションＲＬＣが異なる。従って、位相差板の最適条件も、赤色画素、緑色画素及び青色画素で異なる。

位相差板は、一般的に高分子ポリマーからなるフィルムを延伸して形成されているため、面内方向の位相差Ｒin及び厚さ方向の位相差Ｒthは一様であり、面内方向の位相差Ｒin及び厚さ方向の位相差Ｒthを部分的に変えることは極めて困難である。従って、例えば赤色画素に合わせて位相差板の面内方向の位相差Ｒin及び厚さ方向の位相差Ｒthを設定しても、緑色画素及び青色画素では斜め方向に光が抜けてしまう。この場合、本来黒であるべき部分が斜め方向から見たときに緑色や青色に見え、しかも見る方向によって色が変化するという現象が発生する。

以上から、本発明の目的は、斜め方向から見たときに黒であるべき部分に色がつく現象が抑制され、従来に比べて表示品質がより一層良好なマルチギャップ方式の液晶表示装置を提供することである。

上記した課題は、カラーフィルタの色毎に液晶層の厚さが設定された液晶パネルと、前記液晶パネルを挟んで配置された第１及び第２の偏光板と、前記液晶パネルと前記第１の偏光板との間に配置された第１の位相差板と、前記液晶パネルと前記第２の偏光板との間に配置された第２の位相差板とを有し、前記第１及び第２の位相差板は、主屈折率のうち面内方向の屈折率の最大値をＮｘ、Ｎｘの方向と直交する方向の屈折率をＮｙ、厚さをｄとしたときに、（Ｎｘ−Ｎｙ）×ｄの値の差が１０ｎｍ以下であることを特徴とする液晶表示装置により解決する。

本願発明者等は、マルチギャップ方式の液晶表示装置の表示品質を向上すべく、種々実験研究を行った。その結果、液晶パネルの両側に位相差板を配置し、且つそれらの位相差板の（Ｎｘ−Ｎｙ）×ｄの値の差を１０ｎｍ以下とすることにより、液晶層の厚さが変化しても光抜けのピークの方向がほぼ同じになるとの知見を得た。

例えば赤色のカラーフィルタを透過した光は赤色に色づき、緑色のカラーフィルタを透過した光は緑色に色づき、青色のカラーフィルタを透過した光は青色に色づくが、各色の光抜けピークの方向が同じ場合はこれらの光が混じり合って無彩色となる。これにより、斜め方向から見たときに本来黒である部分に色がつく現象が抑制され、表示品質が向上する。

以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図２は、本発明の第１の実施形態に係るマルチギャップ方式の液晶表示装置の構造を示す模式図である。

本実施形態の液晶表示装置は、この図２に示すように、液晶パネル２０と、液晶パネル２０を挟んで配置された一対の偏光板２５ａ，２５ｂと、液晶パネル２０と偏光板２５ａとの間に配置された位相差板２４ａと、液晶パネル２０と偏光板２５ｂとの間に配置された位相差板２４ｂとにより構成されている。また、液晶パネル２０の一方の面側（背面側）には、光源としてバックライトユニット（図示せず）が配置されている。

液晶パネル２０は、第１及び第２の基板２１ａ，２１ｂと、それらの基板２１ａ，２１ｂ間に封入された誘電率異方性が負の液晶からなる液晶層２２とにより構成されている。基板２１ａには、赤色のカラーフィルタ２３Ｒが配置された赤色画素と、緑色のカラーフィルタ２３Ｇが配置された緑色画素と、青色のカラーフィルタ２３Ｂが配置された青色画素とが一定の順番で配列されており、相互に隣接する赤色、緑色及び青色の３つの画素により１つのピクセルが構成され、種々の色の表示を可能としている。

ここでは、青色カラーフィルタ２３Ｂの厚さが最も厚く、次に緑色カラーフィルタ２３Ｇ及び赤色カラーフィルタ２３Ｒの順に厚さが薄く設定されており、それに伴って液晶層の厚さが赤色画素、緑色画素及び青色画素の順に小さくなっている（赤色画素の液晶層＞緑色画素の液晶層＞青色画素の液晶層）ものとする。なお、通常、カラーフィルタ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂは対向基板側に形成されているが、ＴＦＴ基板側に形成されていてもよい。

偏光板２５ａ，２５ｂは、吸収軸を相互に直交させて配置されている。また、位相差板２４ａは隣接する偏光板２５ａの吸収軸に対し光学的遅相軸が直交するように配置され、位相差板２４ｂは隣接する偏光板２５ｂの吸収軸に対し光学的遅相軸が直交するように配置されている。

位相差板２４ａ，２４ｂは、面内方向の屈折率の最大値をＮｘとし、Ｎｘの方向と直交する面内方向の屈折率をＮｙとし、厚さ方向の屈折率をＮｚとしたときに、いずれもＮｘ＞Ｎｙ＝Ｎｚとなる正の屈折率異方性を有している。また、位相差板２４ａ，２４ｂの厚さをｄとしたときに、各位相差板２４ａ，２４ｂの面内方向の位相差、すなわち（Ｎｘ−Ｎｙ）×ｄの値の差が１０ｎｍ以下であることが必要である。

但し、位相差板２４ａ，２４ｂが複数枚のフィルムを組み合わせて構成されている場合は、各フィルムの面内方向の位相差及び厚さ方向の位相差のベクトルを合計したものを位相差板２４ａ，２４ｂの面内方向の位相差及び厚さ方向の位相差とする。通常、偏光板２５ａ，２５ｂの表面には高分子ポリマーフィルムからなる保護層が設けられており、この保護層も面内方向の位相差及び厚さ方向の位相差を有している。従って、面内方向の位相差を計算するときには、偏光板２５ａ，２５ｂの保護層も位相差板２４ａ，２４ｂの一部とすることが必要である。

本実施形態の液晶表示装置においては、液晶層に電圧を印加していないときは、液晶分子が基板面に対しほぼ垂直に配向し、液晶パネルの正面方向（法線方向）には光が透過しないため黒表示状態となる。

ここで、黒表示状態における斜め方向への光抜け量をシミュレーション計算した結果について説明する。但し、位相差板２４ａ，２４ｂは、いずれも面内方向の位相差Ｒinを３０ｎｍ（Ｒin＝３０ｎｍ）、厚さ方向の位相差Ｒthを１２０ｎｍ（Ｒth＝１２０ｎｍ）としている。また、液晶層２２の屈折率差（異常光と正常光との屈折率の差）Δｎは０．０８（Δｎ＝０．０８）としている。

図３は、液晶層の厚さが５μｍの液晶表示装置の光抜け量のシミュレーション計算結果を示す図である。図４は、液晶層の厚さが４μｍの液晶表示装置の光抜け量のシミュレーション計算結果を示す図である。図５は、液晶層の厚さが３μｍの液晶表示装置の光抜け量のシミュレーション計算結果を示す図である。但し、位相差板２４ａ，２４ｂの（Ｎｘ−Ｎｙ）×ｄの値の差は０としている。

なお、以下の説明において、液晶パネルの面内の水平方向（Ｘ方向）を基準（０°）とした円周方向の角度を方位角と呼び、液晶パネルの法線方向を基準（０°）とした傾きを示す角度を極角と呼ぶ。また、図３〜図５において、破線の円は極角が２０°、４０°、６０°の位置を示し、最外周の円は極角が８０°の位置を示している。そして、これらの図３〜図５中の等高線は、光抜けの量が同じ点を結んだ線である。

図３からわかるように、液晶層２２の厚さが５μｍの場合は、方位角が約４５°、約１３５°、約２２５°及び約３１５°、極角が約７０°の方向に光抜けのピークが存在する。また、図４及び図５からわかるように、液晶層の厚さが４μｍ及び３μｍの場合も、方位角が約４５°、約１３５°、約２２５°及び約３１５°、極角が約７０°の方向に光抜けのピークが存在する。

このように、本実施形態の液晶表示装置においては、位相差板２４ａ，２４ｂの（Ｎｘ−Ｎｙ）×ｄの値の差を０としているので、液晶層の厚さが変化しても光抜けピークの方向が大きく変化することはない。すなわち、カラーフィルタ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂの厚さ（赤色画素、緑色画素及び青色画素の液晶層の厚さ）が異なっても、光抜けピークの方向はほぼ同じである。赤色のカラーフィルタを透過した光は赤色に色づき、緑色のカラーフィルタを透過した光は緑色に色づき、青色のカラーフィルタを透過した光は青色に色づくが、本実施形態の液晶表示装置ではこれらの光が混じり合って、全体的に見たときには無彩色となる。これにより、光抜けが見立たず、良好な表示品位が得られる。

なお、液晶層２２の両側に配置した位相差板の面内位相差Ｒinが異なる場合についても光抜けピークの方向と液晶層の厚さとの関係を調べた。その結果、各位相差板の面内位相差Ｒinの値の差が１０ｎｍ以下であれば、液晶層の厚さが変化しても光抜けピークの方向が大きく変化することがなく、黒表示状態において、赤色や青色等有彩色が殆ど観察されないことが判明している。

以下に、位相差板の面内位相差Ｒinの値の差が、０ｎｍ、１０ｎｍ、２０ｎｍ及び３０ｎｍの場合に、方位角と光抜け量の関係について調べた結果について説明する。

図６から図９は、液晶層２２の両側に位相差板を配置した液晶パネルについて、極角が７０°で、方位角が０°から９０°の方向における光抜け量を示したグラフである。光抜け量は、液晶層の厚さ毎に光抜け量のピークの値を１としたときの相対値で表している。なお、液晶層の厚さは、３μｍ、４μｍ及び５μｍとして光抜け量を計算した。

図６は、位相差板２４ａ、２４ｂの面内位相差Ｒinが等しい場合（位相差板２４ａ、２４ｂ共にＲin＝３０ｎｍ）の光抜け量を示すグラフである。図７は、面内位相差Ｒinの差が１０ｎｍ（位相差板２４ａのＲin＝２５ｎｍ、位相差板２４ｂのＲin＝３５ｎｍ）の場合の光抜け量を示すグラフである。図８は、面内位相差Ｒinの差が２０ｎｍ（位相差板２４ａのＲin＝２０ｎｍ、位相差板２４ｂのＲin＝４０ｎｍ）の場合の光抜け量を示すグラフである。図９は、面内位相差Ｒinの差が３０ｎｍ（位相差板２４ａのＲin＝１５ｎｍ、位相差板２４ｂのＲin＝４５ｎｍ）の場合の光抜け量を示すグラフである。

図６からわかるように、位相差板２４ａ、２４ｂの面内位相差Ｒinが等しい場合には、液晶層の厚さが３μｍ、４μｍ及び５μｍのときのいずれも、光抜け量のピーク位置は、方位角が約４５°の方向でほぼ一致している。従って、図３〜図５を参照して説明したように、カラーフィルタ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂの厚さが異なっても、光抜けピークの方向はほぼ同じである。赤色のカラーフィルタを透過した光は赤色に色づき、緑色のカラーフィルタを透過した光は緑色に色づき、青色のカラーフィルタを透過した光は青色に色づくが、本実施形態の液晶表示装置ではこれらの光が混じり合って、全体的に見たときには無彩色となる。これにより、光抜けが見立たず、良好な表示品位が得られる。

また、図７からわかるように、位相差板２４ａ、２４ｂの面内位相差Ｒinの差が１０ｎｍの場合、光抜け量のピーク位置は、液晶層の厚さが３μｍ及び４μｍのときは方位角が約４５°の方向であり、液晶層の厚さが５μｍのときは方位角が約３５°の方向である。このように、面内位相差Ｒinの差が１０ｎｍのときは、液晶層の厚さによって光抜け量のピーク位置が約１０°ずれている。液晶層の厚さによって光抜け量のピーク位置がずれるときは、光抜け量のピーク位置がほぼ同じときのように赤色、緑色及び青色の光が混じり合って無彩色になるということはないが、色がついても肉眼では判別しづらく無彩色と区別がつかない。

更に、図８からわかるように、位相差板２４ａ、２４ｂの面内位相差Ｒinの差が２０ｎｍの場合、光抜け量のピーク位置は、液晶層の厚さが３μｍのときは方位角が約４５°の方向、液晶層の厚さが４μｍのときは方位角が約５０°の方向、液晶層の厚さが５μｍのときは方位角が約３０°の方向である。このように、面内位相差Ｒinの差が２０ｎｍのときは、液晶層の厚さによって光抜け量のピーク位置が最大で約２０°ずれている。光抜け量のピーク位置が約２０°ずれると、赤色、緑色及び青色の光が混じり合わずに、肉眼でも黒表示であるべき部分に色がついて見えてしまう。

更にまた、図９からわかるように、位相差板２４ａ、２４ｂの面内位相差Ｒinの差が３０ｎｍの場合は、光抜け量のピーク位置は液晶層の厚さが３μｍのときは方位角が約４５°の方向、液晶層の厚さが４μｍのときは方位角が約５０°の方向、液晶層の厚さが５μｍのときは方位角が約２５°の方向である。このように、面内位相差Ｒinの差が３０ｎｍのときは、液晶層の厚さによって光抜け量のピーク位置が最大で約２５°ずれている。この場合も光抜け量のピーク位置が約２０°以上ずれるので、本来黒表示であるべき部分に色がついて見えてしまう。

このように、位相差板２４ａ、２４ｂの面内位相差Ｒinの差が１０ｎｍ以下の場合は光抜け量のピーク位置のずれが約１０°以下となり、液晶パネルを斜め方向から見たときに、本来黒表示である部分に色がついていても肉眼では判別しづらく、良好な表示品位が得られる。

一方、比較のために、図１０に示すように、位相差板６１が液晶パネル２０の一方の面側（図では基板２１ａの上側）のみに配置されている液晶表示装置について、黒表示状態における斜め方向への光抜け量をシミュレーション計算した。但し、位相差板６１の面内方向の位相差Ｒinは６０ｎｍ（Ｒin＝６０ｎｍ）、厚さ方向の位相差Ｒthは２４０ｎｍ（Ｒth＝２４０ｎｍ）とし、液晶層２２の屈折率差Δｎは０．０８としている。

図１１は、液晶層２２の厚さが５μｍの液晶表示装置の光抜け量のシミュレーション計算結果を示す図である。図１２は、液晶層２２の厚さが４μｍの液晶表示装置の光抜け量のシミュレーション計算結果を示す図である。図１３は、液晶層２２の厚さが３μｍの液晶表示装置の光抜け量のシミュレーション計算結果を示す図である。

図１１からわかるように、液晶層２２の厚さが５μｍのときは、方位角が約６０°，約１２０°，約２４０°及び約３００°、極角が約７０°の方向に光抜けのピークが存在する。また、図１２からわかるように、液晶層２２の厚さが４μｍのときは、方位角が約６５°，約１１５°，約２４５°及び約２９５°、極角が約７０°の方向に光抜けのピークが存在する。更に、図１３からわかるように、液晶層２２の厚さが３μｍのときは、方位角が約３０°，約１５０°，約２１０°及び約３３０°、極角が約７０°の方向に光抜けのピークが存在する。このように、正の誘電率異方性を有する位相差板が液晶パネルの一方の面側にしかない液晶表示装置においては、液晶層の厚さが変化すると光抜けのピークの方向が大きく変化してしまう。従って、この構造をマルチギャップの液晶表示装置に適用すると、液晶パネルを斜め方向から見たときに、本来黒である部分に青色や赤色等の色がつき、しかも見る位置により色が変化するという現象が発生する。

以下、本実施形態の液晶表示装置を実際に製造して表示特性を調べた結果について説明する。

まず、１５型ＸＧＡ（１０２４×７６８ピクセル、ピクセルピッチが２９７μｍ）の液晶パネルを用意した。この液晶パネルは、ＴＦＴ基板と対向基板との間に誘電率異方性が負の液晶（メルク製、Δｎ＝０．０８）を封入した構造を有している。

図１４は、この液晶パネルのＴＦＴ基板の２画素分の領域を示す平面図である。ＴＦＴ基板には、水平方向に延びる複数のゲートバスライン１１１と、垂直方向に延びる複数のデータバスライン１１２とが形成されている。これらのゲートバスライン１１１とデータバスライン１１２との間には第１の絶縁膜（ゲート絶縁膜）が形成されており、ゲートバスライン１１１とデータバスライン１１２との間を電気的に分離している。これらのゲートバスライン１１１及びデータバスライン１１２により区画される矩形の領域がそれぞれ画素領域となる。

各画素領域にはＴＦＴ１１４と画素電極１１５とが形成されている。ＴＦＴ１１４は、図１４に示すように、ゲートバスライン１１１の一部をゲート電極としており、ゲートバスライン１１１を挟んでソース電極１１４ａ及びドレイン電極１１４ｂが相互に対向して配置されている。ＴＦＴ１１４のドレイン電極１１４ｂはデータバスライン１１２と接続され、ソース電極１１４ａは画素電極１１５と電気的に接続されている。

画素電極１１５には、電圧印加時の液晶分子の配向方向が４方向となるように、スリット１１５ａが形成されている。すなわち、画素電極１１５は、水平方向に対し４５°に延びる複数のスリット１１５ａが設けられた第１の領域（右上の領域）と、１３５°方向に延びる複数のスリット１１５ａが設けられた第２の領域（左上の領域）と、２２５°方向に延びる複数のスリット１１５ａが設けられた第３の領域（左下の領域）と、３１５°方向に延びる複数のスリット１１５ａが設けられた第４の領域（右下の領域）とに区分けされている。スリット１１５ａの幅は３μｍであり、スリット１１５ａ間の間隔も３μｍである。電圧印加時には、図１４に模式的に示すように、液晶分子１００はスリット１１５ａの方向に傾斜し、１画素内に液晶分子の傾斜方向が相互に異なる４つのドメインが形成される。

一方、対向基板には、カラーフィルタと、コモン電極とが形成されている。カラーフィルタには赤色、緑色及び青色の３種類があり、画素毎に赤色、緑色及び青色のいずれか１色のカラーフィルタが配置されている。ここでは、赤色及び緑色のカラーフィルタの厚さを２μｍとし、青色カラーフィルタの厚さを２．８μｍとしている。

なお、ＴＦＴ基板及び対向基板は、いずれも板厚が０．７ｍｍのガラス基板（日本電気硝子製ＯＡ−２）をベースとして使用している。また、ＴＦＴ基板及び対向基板の表面には、印刷法を用いて垂直配向膜（ＪＳＲ製のポリイミド材料）を形成し、１８０℃の温度で６０分間の熱処理を行った。さらに、ＴＦＴ基板と対向基板との間には、直径が約４．７μｍのスペーサ（積水ファインケミカル製）を配置した。液晶封入後の赤色画素及び緑色画素の液晶層の厚さは４．７１μｍであり、青色画素の液晶層の厚さは３．７３μｍであった。

このように構成された液晶パネルの両側に、面内方向の位相差Ｒinが４０ｎｍ、厚さ方向の位相差Ｒthが１１５ｎｍの位相差板をそれぞれ配置し、更にそれらの外側に住友化学工業製の偏光板をそれぞれ配置して、図２に示す構造の実施例に係る液晶表示装置を製造した。

一方、比較例として、図１０に示すように、液晶パネルの片側のみに位相差板を配置し、それらの外側に偏光板をそれぞれ配置した液晶表示装置を製造した。この位相差板の面内位相差Ｒinは８０ｎｍ、厚さ方向の位相差Ｒthは２３０ｎｍである。

このように構成された実施例及び比較例の液晶表示装置を用いて、バックライトを点灯し液晶表示装置を斜め方向から見たときの黒表示時における色座標を測定した。

図１５は、実施例の液晶表示装置において、極角が７０°、方位角が１０°〜８０°の範囲で色座標を測定した結果を示す図である。また、図１６は、比較例の液晶表示装置において、極角が７０°、方位角が１０°〜８０°の範囲で色座標を測定した結果を示す図である。これらの図１５及び図１６は、いずれも観測された色の変化をＣＩＥ色彩図にプロットした図である。

この図１５に示すように、実施例の液晶表示装置では、色座標のずれは一直線上にあり、ずれ幅も少ない。このことから、実施例の液晶装置装置では、見る位置を変えても青色の濃さが変わる程度であり、色むらが少なく、良好な表示品質が得られることがわかる。

一方、図１６に示すように、比較例の液晶表示装置では、方位角が変化したときの色座標のずれが大きくなっている。このことから、比較例の液晶表示装置では、黒表示状態であるにもかかわらず緑や青の色がつき、見る方向によって色が変化することがわかる。

（第２の実施形態）
図１７は、本発明の第２の実施形態の液晶表示装置を示す模式図である。なお、図１７において、図２と同一物には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。

本実施形態においては、液晶パネル２０と偏光板２５ａとの間に位相差板７２及び位相差板７１ａが液晶パネル２０側からこの順に積層されて配置されている。また、液晶パネル２０と偏光板２５ｂとの間には、位相差板７１ｂが配置されている。位相差板７１ａ，７１ｂはいずれも正の屈折率異方性（Ｎｘ＞Ｎｙ＝Ｎｚ）を有しており、位相差板７２は負の屈折率異方性（Ｎｘ＝Ｎｙ＞Ｎｚ）を有している。

本実施形態の液晶表示装置においても、第１の実施形態と同様に、斜め方向から見たときに色がつく現象が抑制され、良好な表示品質が得られる。

なお、図１８に示すように、負の屈折率異方性を有する位相差板７２を、位相差板７１ｂと液晶パネル２０との間に配置しても、同様の効果を得ることができる。

以下、本発明の諸態様を、付記としてまとめて記載する。

（付記１）カラーフィルタの色毎に液晶層の厚さが設定された液晶パネルと、
前記液晶パネルを挟んで配置された第１及び第２の偏光板と、
前記液晶パネルと前記第１の偏光板との間に配置された第１の位相差板と、
前記液晶パネルと前記第２の偏光板との間に配置された第２の位相差板とを有し、
前記第１及び第２の位相差板は、主屈折率のうち面内方向の屈折率の最大値をＮｘ、Ｎｘの方向と直交する方向の屈折率をＮｙ、厚さをｄとしたときに、（Ｎｘ−Ｎｙ）×ｄの値の差が１０ｎｍ以下であることを特徴とする液晶表示装置。

（付記２）前記第１及び第２の偏光板は吸収軸を相互に直交させて配置され、前記第１の位相差板は前記第１の偏光板の吸収軸に対し光学的遅相軸を直交させて配置され、前記第２の位相差板は前記第２の偏光板の吸収軸に対し光学的遅相軸を直交させて配置されていることを特徴とする付記１に記載の液晶表示装置。

（付記３）前記液晶パネルが、一対の基板と、それらの基板間に封入された誘電率異方性が負の液晶からなる液晶層とにより構成されていることを特徴とする付記１に記載の液晶表示装置。

（付記４）前記一対の基板のうちの一方の基板には画素毎に薄膜トランジスタと該薄膜トランジスタに接続された画素電極とが形成され、他方の基板には前記画素電極に対向するコモン電極が形成されていることを特徴とする付記３に記載の液晶表示装置。

（付記５）厚さ方向の屈折率をＮｚとしたときに、前記第１及び第２の位相差板は、いずれもＮｘ＞Ｎｙ＝Ｎｚの関係を満たすことを特徴とする付記１に記載の液晶表示装置。

（付記６）前記液晶パネルと前記第１の位相差板との間に、Ｎｘ＝Ｎｙ＞Ｎｚの関係を満たす第３の位相差板が配置されていることを特徴とする付記５に記載の液晶表示装置。

（付記７）前記液晶パネルと前記第２の位相差板との間に、Ｎｘ＝Ｎｙ＞Ｎｚの関係を満たす第３の位相差板が配置されていることを特徴とする付記５に記載の液晶表示装置。

（付記８）前記カラーフィルタとして、赤色、緑色及び青色の３種類のカラーフィルタが設けられていることを特徴とする付記１に記載の液晶表示装置。

（付記９）前記赤色カラーフィルタが形成された部分の液晶層の厚さが、前記青色カラーフィルタが形成された部分の液晶層の厚さよりも厚いことを特徴とする付記８に記載の液晶表示装置。

（付記１０）前記緑色カラーフィルタが形成された部分の液晶層の厚さが、前記赤色カラーフィルタが形成された部分の液晶層の厚さよりも薄く、前記青色カラーフィルタが形成された部分の液晶層の厚さよりも厚いことを特徴とする付記９に記載の液晶表示装置。

（付記１１）前記赤色カラーフィルタが形成された部分の液晶層の厚さと前記緑色カラーフィルタが形成された部分の液晶層の厚さとが同じであることを特徴とする付記９に記載の液晶表示装置。

（付記１２）前記第１及び第２の位相差板のうちの少なくとも一方が、屈折率異方性を有する複数の層の集合体であることを特徴とする付記１に記載の液晶表示装置。

図１は、従来の液晶表示装置の構成を示す模式図である。 図２は、本発明の第１の実施形態の液晶表示装置の構成を示す模式図である。 図３は、液晶パネルの両側に位相差板が配置された液晶表示装置において、液晶層の厚さが５μｍの場合の光抜け量のシミュレーション計算結果を示す図である。 図４は、液晶パネルの両側に位相差板が配置された液晶表示装置において、液晶層の厚さが４μｍの場合の光抜け量のシミュレーション計算結果を示す図である。 図５は、液晶パネルの両側に位相差板が配置された液晶表示装置において、液晶層の厚さが３μｍの場合の光抜け量のシミュレーション計算結果を示す図である。 図６は、液晶パネルの両側に位相差板が配置された液晶表示装置において、位相差板の面内位相差の値が等しい場合の方位角と光抜け量の関係を示すグラフである。 図７は、液晶パネルの両側に位相差板が配置された液晶表示装置において、位相差板の面内位相差の差が１０ｎｍの場合の方位角と光抜け量の関係を示すグラフである。 図８は、液晶パネルの両側に位相差板が配置された液晶表示装置において、位相差板の面内位相差の差が２０ｎｍの場合の方位角と光抜け量の関係を示すグラフである。 図９は、液晶パネルの両側に位相差板が配置された液晶表示装置において、位相差板の面内位相差の差が３０ｎｍの場合の方位角と光抜け量の関係を示すグラフである。 図１０は、比較例の液晶表示装置の構成を示す模式図である。 図１１は、液晶パネルの片側のみに位相差板が配置された液晶表示装置において、液晶層の厚さが５μｍの場合の光抜け量のシミュレーション計算結果を示す図である。 図１２は、液晶パネルの片側のみに位相差板が配置された液晶表示装置において、液晶層の厚さが４μｍの場合の光抜け量のシミュレーション計算結果を示す図である。 図１３は、液晶パネルの片側のみに位相差板が配置された液晶表示装置において、液晶層の厚さが３μｍの場合の光抜け量のシミュレーション計算結果を示す図である。 図１４は、第１の実施形態の液晶表示装置のＴＦＴ基板を示す平面図である。 図１５は、実施例の液晶表示装置において、黒表示状態における色座標を測定した結果を示す図である。 図１６は、比較例の液晶表示装置において、黒表示状態における色座標を測定した結果を示す図である。 図１７は、本発明の第２の実施形態の液晶表示装置を示す模式図である。 図１８は、第２の実施形態の変形例の液晶表示装置を示す模式図である。

符号の説明

１０，２０…液晶パネル、
１１，１２，２５ａ，２５ｂ…偏光板、
１３，１４，２４ａ，２４ｂ，６１，７１ａ，７１ｂ，７２…位相差板、
２２…液晶層、
２３Ｒ…赤色カラーフィルタ、
２３Ｇ…緑色カラーフィルタ、
２３Ｂ…青色カラーフィルタ、
１１１…ゲートバスライン、
１１２…データバスライン、
１１４…ＴＦＴ、
１１５…画素電極、
１１５ａ…スリット（画素電極の抜き領域）。

Claims (5)

1. カラーフィルタの色毎に液晶層の厚さが設定された液晶パネルと、
   前記液晶パネルを挟んで配置された第１及び第２の偏光板と、
   前記液晶パネルと前記第１の偏光板との間に配置された第１の位相差板と、
   前記液晶パネルと前記第２の偏光板との間に配置された第２の位相差板とを有し、
   前記第１及び第２の位相差板は、主屈折率のうち面内方向の屈折率の最大値をＮｘ、Ｎｘの方向と直交する方向の屈折率をＮｙ、厚さをｄとしたときに、（Ｎｘ−Ｎｙ）×ｄの値の差が１０ｎｍ以下であることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記液晶パネルが、一対の基板と、それらの基板間に封入された誘電率異方性が負の液晶からなる液晶層とにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 厚さ方向の屈折率をＮｚとしたときに、前記第１及び第２の位相差板は、いずれもＮｘ＞Ｎｙ＝Ｎｚの関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 前記カラーフィルタとして、赤色、緑色及び青色の３種類のカラーフィルタが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
5. 前記赤色カラーフィルタが形成された部分の液晶層の厚さが、前記青色カラーフィルタが形成された部分の液晶層の厚さよりも厚いことを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。

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