JP2007156086A - 液晶表示装置 - Google Patents
液晶表示装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007156086A JP2007156086A JP2005350733A JP2005350733A JP2007156086A JP 2007156086 A JP2007156086 A JP 2007156086A JP 2005350733 A JP2005350733 A JP 2005350733A JP 2005350733 A JP2005350733 A JP 2005350733A JP 2007156086 A JP2007156086 A JP 2007156086A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid crystal
- crystal display
- retardation plate
- plate
- display panel
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Polarising Elements (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
Abstract
【課題】表示品位の良好な液晶表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 ホモジニアス配向した液晶分子を含む液晶表示パネルLPNの一方の外面に設けられ、第1偏光板51、1/2波長板としての第1位相差板RF1、1/4波長板としての第2位相差板RF2、及び、ディスコティック液晶分子を液晶状態において法線方向に沿ってハイブリッド配向した状態で固定化させた液晶フィルム52、を含む第1光学素子OD1と、液晶表示パネルの他方の外面に設けられ、第2偏光板61、1/2波長板としての第3位相差板RF3、及び、1/4波長板としての第4位相差板RF4、を含む第2光学素子OD2と、を備え、第4位相差板は、Nz係数が1.5以上2.0以下の範囲に設定されたことを特徴とする。
【選択図】 図3
【解決手段】 ホモジニアス配向した液晶分子を含む液晶表示パネルLPNの一方の外面に設けられ、第1偏光板51、1/2波長板としての第1位相差板RF1、1/4波長板としての第2位相差板RF2、及び、ディスコティック液晶分子を液晶状態において法線方向に沿ってハイブリッド配向した状態で固定化させた液晶フィルム52、を含む第1光学素子OD1と、液晶表示パネルの他方の外面に設けられ、第2偏光板61、1/2波長板としての第3位相差板RF3、及び、1/4波長板としての第4位相差板RF4、を含む第2光学素子OD2と、を備え、第4位相差板は、Nz係数が1.5以上2.0以下の範囲に設定されたことを特徴とする。
【選択図】 図3
Description
この発明は、液晶表示装置に係り、特に、ホモジニアス配向した液晶分子を含む液晶層を備えた透過型あるいは半透過型の液晶表示装置に関する。
ツイステッドネマティック(TN)モードの液晶表示装置と同様に正面から見た場合の表示特性が優れている垂直配向(VA;Vertically Aligned)モードの液晶表示装置において、視野角補償用位相差フィルムを適用することで、広い視野角特性を実現する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
また、STN(Super Twisted Nematic)モードなどの液晶表示装置において適用可能な2軸性の複屈折フィルムを製造する技術が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
特開平2005−099236号公報
特開平2005−181451号公報
近年、一対の基板間にホモジニアス配向した液晶分子を含む液晶層を保持することによって構成された液晶表示装置においては、さらなる視野角の拡大、及び、コントラストの向上といった表示品位の改善が要求されている。
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、表示品位の良好な液晶表示装置を提供することにある。
この発明の第1の態様による液晶表示装置は、
互いに対向して配置された第1基板と第2基板との間にホモジニアス配向した液晶分子を含む液晶層を保持した液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルの一方の外面に設けられ、第1偏光板、前記第1偏光板と前記液晶表示パネルとの間に配置され進相軸及び遅相軸を透過する所定波長の光の間に1/2波長の位相差を与える第1位相差板、前記第1位相差板と前記液晶表示パネルとの間に配置され進相軸及び遅相軸を透過する所定波長の光の間に1/4波長の位相差を与える第2位相差板、及び、前記第2位相差板と前記液晶表示パネルとの間に配置されディスコティック液晶分子の法線方向に沿ってハイブリッド配向した状態で固定化させた液晶フィルム、を含む第1光学素子と、
前記液晶表示パネルの他方の外面に設けられ、第2偏光板、前記第2偏光板と前記液晶表示パネルとの間に配置され進相軸及び遅相軸を透過する所定波長の光の間に1/2波長の位相差を与える第3位相差板、及び、前記第3位相差板と前記液晶表示パネルとの間に配置され進相軸及び遅相軸を透過する所定波長の光の間に1/4波長の位相差を与える第4位相差板、を含む第2光学素子と、を備え、
前記第4位相差板は、その面内での互いに直交する方位の屈折率をそれぞれnx及びnyとし、その法線方位の屈折率をnzとしたときに、Nz=(nx−nz)/(nx−ny)が1.5以上2.0以下の範囲に設定されたことを特徴とする。
互いに対向して配置された第1基板と第2基板との間にホモジニアス配向した液晶分子を含む液晶層を保持した液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルの一方の外面に設けられ、第1偏光板、前記第1偏光板と前記液晶表示パネルとの間に配置され進相軸及び遅相軸を透過する所定波長の光の間に1/2波長の位相差を与える第1位相差板、前記第1位相差板と前記液晶表示パネルとの間に配置され進相軸及び遅相軸を透過する所定波長の光の間に1/4波長の位相差を与える第2位相差板、及び、前記第2位相差板と前記液晶表示パネルとの間に配置されディスコティック液晶分子の法線方向に沿ってハイブリッド配向した状態で固定化させた液晶フィルム、を含む第1光学素子と、
前記液晶表示パネルの他方の外面に設けられ、第2偏光板、前記第2偏光板と前記液晶表示パネルとの間に配置され進相軸及び遅相軸を透過する所定波長の光の間に1/2波長の位相差を与える第3位相差板、及び、前記第3位相差板と前記液晶表示パネルとの間に配置され進相軸及び遅相軸を透過する所定波長の光の間に1/4波長の位相差を与える第4位相差板、を含む第2光学素子と、を備え、
前記第4位相差板は、その面内での互いに直交する方位の屈折率をそれぞれnx及びnyとし、その法線方位の屈折率をnzとしたときに、Nz=(nx−nz)/(nx−ny)が1.5以上2.0以下の範囲に設定されたことを特徴とする。
この発明の第2の態様による液晶表示装置は、
互いに対向して配置された第1基板と第2基板との間にホモジニアス配向した液晶分子を含む液晶層を保持した液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルの一方の外面に設けられ、第1偏光板、前記第1偏光板と前記液晶表示パネルとの間に配置され進相軸及び遅相軸を透過する所定波長の光の間に1/2波長の位相差を与える第1位相差板、前記第1位相差板と前記液晶表示パネルとの間に配置され進相軸及び遅相軸を透過する所定波長の光の間に1/4波長の位相差を与える第2位相差板、及び、前記第2位相差板と前記液晶表示パネルとの間に配置されディスコティック液晶分子の法線方向に沿ってハイブリッド配向した状態で固定化させた液晶フィルム、を含む第1光学素子と、
前記液晶表示パネルの他方の外面に設けられ、第2偏光板、前記第2偏光板と前記液晶表示パネルとの間に配置され進相軸及び遅相軸を透過する所定波長の光の間に1/2波長の位相差を与える第3位相差板、前記第3位相差板と前記液晶表示パネルとの間に配置され進相軸及び遅相軸を透過する所定波長の光の間に1/4波長の位相差を与える1軸の第4位相差板、及び、前記第4位相差板と前記液晶表示パネルとの間に配置された第5位相差板、を含む第2光学素子と、を備え、
前記第5位相差板は、その面内での互いに直交する方位の屈折率をそれぞれnx及びnyとし、その法線方位の屈折率をnzとしたときに、nx≒ny>nzの関係の屈折率異方性を有することを特徴とする。
互いに対向して配置された第1基板と第2基板との間にホモジニアス配向した液晶分子を含む液晶層を保持した液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルの一方の外面に設けられ、第1偏光板、前記第1偏光板と前記液晶表示パネルとの間に配置され進相軸及び遅相軸を透過する所定波長の光の間に1/2波長の位相差を与える第1位相差板、前記第1位相差板と前記液晶表示パネルとの間に配置され進相軸及び遅相軸を透過する所定波長の光の間に1/4波長の位相差を与える第2位相差板、及び、前記第2位相差板と前記液晶表示パネルとの間に配置されディスコティック液晶分子の法線方向に沿ってハイブリッド配向した状態で固定化させた液晶フィルム、を含む第1光学素子と、
前記液晶表示パネルの他方の外面に設けられ、第2偏光板、前記第2偏光板と前記液晶表示パネルとの間に配置され進相軸及び遅相軸を透過する所定波長の光の間に1/2波長の位相差を与える第3位相差板、前記第3位相差板と前記液晶表示パネルとの間に配置され進相軸及び遅相軸を透過する所定波長の光の間に1/4波長の位相差を与える1軸の第4位相差板、及び、前記第4位相差板と前記液晶表示パネルとの間に配置された第5位相差板、を含む第2光学素子と、を備え、
前記第5位相差板は、その面内での互いに直交する方位の屈折率をそれぞれnx及びnyとし、その法線方位の屈折率をnzとしたときに、nx≒ny>nzの関係の屈折率異方性を有することを特徴とする。
この発明によれば、表示品位の良好な液晶表示装置を提供することができる。
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。ここでは、外光を利用して画像を表示する反射部及びバックライト光を利用して画像を表示する透過部をそれぞれの画素に有する半透過型液晶表示装置を例に説明するが、この例に限らない。例えば、各画素が透過部のみを有する透過型液晶表示装置、表示領域を構成する一部の画素が反射部を有するとともに他の画素が透過部を有するような液晶表示装置など種々のタイプの液晶表示装置に適用可能である。
図1及び図2に示すように、液晶表示装置は、アクティブマトリクスタイプの半透過型カラー液晶表示装置であって、液晶表示パネルLPNを備えている。この液晶表示パネルLPNは、アレイ基板(第1基板)ARと、アレイ基板ARと互いに対向して配置された対向基板(第2基板)CTと、これらアレイ基板ARと対向基板CTとの間に保持された液晶層LQを備えて構成されている。
また、この液晶表示装置は、液晶表示パネルLPNの一方の外面(すなわちアレイ基板ARの液晶層LQを保持する面とは反対の外面)に設けられた第1光学素子OD1、及び、液晶表示パネルLPNの他方の外面(すなわち対向基板CTの液晶層LQを保持する面とは反対の外面)に設けられた第2光学素子OD2を備えている。さらに、この要に透過部を有するような構成の液晶表示装置は、第1光学素子OD1側から液晶表示パネルLPNを照明するバックライトユニットBLを備えている。
このような液晶表示装置は、画像を表示する表示領域DSPにおいて、m×n個のマトリクス状に配置された複数の画素PXを備えている。各画素PXは、外光を選択的に反射することによって画像を表示(反射表示)する反射部PRと、バックライトユニットBLからのバックライト光を選択的に透過することによって画像を表示(透過表示)する透過部PTと、を有している。
アレイ基板ARは、ガラス板や石英板などの光透過性を有する絶縁基板10を用いて形成される。すなわち、このアレイ基板ARは、表示領域DSPにおいて、画素毎に配置されたm×n個の画素電極EP、これら画素電極EPの行方向に沿ってそれぞれ形成されたn本の走査線Y(Y1〜Yn)、これら画素電極EPの列方向に沿ってそれぞれ形成されたm本の信号線X(X1〜Xm)、各画素PXにおいて走査線Yと信号線Xとの交差位置近傍に配置されたm×n個のスイッチング素子W(例えば薄膜トランジスタ)、液晶容量CLCと並列に補助容量CSを構成するよう画素電極EPに容量結合する補助容量線AYなどを備えている。
アレイ基板ARは、さらに、表示領域DSPの周辺の駆動回路領域DCTにおいて、n本の走査線Yに接続された走査線ドライバYDを構成する少なくとも一部、及び、m本の信号線Xに接続された信号線ドライバXDを構成する少なくとも一部を備えている。走査線ドライバYDは、コントローラCNTによる制御に基づいてn本の走査線Yに順次走査信号(駆動信号)を供給する。また、信号線ドライバXDは、コントローラCNTによる制御に基づいて各行のスイッチング素子Wが走査信号によってオンするタイミングでm本の信号線Xに映像信号(駆動信号)を供給する。これにより、各行の画素電極EPは、対応するスイッチング素子Wを介して供給される映像信号に応じた画素電位にそれぞれ設定される。
各スイッチング素子Wは、例えば、Nチャネル薄膜トランジスタであり、絶縁基板10上に配置された半導体層12を備えている。この半導体層12は、例えば、ポリシリコンやアモルファスシリコンなどによって形成可能であり、ここではポリシリコンによって形成されている。半導体層12は、チャネル領域12Cを挟んだ両側にそれぞれソース領域12S及びドレイン領域12Dを有している。この半導体層12は、ゲート絶縁膜14によって覆われている。
スイッチング素子Wのゲート電極WGは、1本の走査線Yに接続され(あるいは走査線Yと一体的に形成され)、走査線Y及び補助容量線AYとともにゲート絶縁膜14上に配置されている。これらゲート電極WG、走査線Y、及び、補助容量線AYは、層間絶縁膜16によって覆われている。
スイッチング素子Wのソース電極WS及びドレイン電極WDは、層間絶縁膜16上においてゲート電極WGの両側に配置されている。ソース電極WSは、1本の信号線Xに接続される(あるいは信号線Xと一体に形成される)とともに、半導体層12のソース領域12Sにコンタクトしている。ドレイン電極WDは、1個の画素電極EPに接続される(あるいは画素電極EPと一体に形成される)とともに、半導体層12のドレイン領域12Dにコンタクトしている。これらソース電極WS、ドレイン電極WD、及び信号線Xは、有機絶縁膜18によって覆われている。
画素電極EPは、反射部PRに対応して設けられた反射電極EPR及び透過部PTに対応して設けられた透過電極EPTを有している。反射電極EPRは、有機絶縁膜18上に配置され、ドレイン電極WDと電気的に接続されている。この反射電極EPRは、アルミニウムなどの光反射性を有する金属膜によって形成される。透過電極EPTは、層間絶縁膜16上に配置され、反射電極EPRと電気的に接続されている。この透過電極EPTは、インジウム・ティン・オキサイド(ITO)などの光透過性を有する金属膜によって形成される。すべての画素PXに対応した画素電極EPは、配向膜20によって覆われている。
一方、対向基板CTは、ガラス板や石英板などの光透過性を有する絶縁基板30を用いて形成される。すなわち、この対向基板CTは、表示領域DSPにおいて、各画素PXを区画するブラックマトリクス32、ブラックマトリクス32によって囲まれた各画素に配置されたカラーフィルタ34、対向電極ETなどを備えている。
ブラックマトリクス32は、アレイ基板ARに設けられた走査線Yや信号線Xなどの配線部に対向するように配置されている。カラーフィルタ34は、互いに異なる複数の色、例えば赤色、青色、緑色といった3原色にそれぞれ着色された着色樹脂によって形成されている。赤色着色樹脂、青色着色樹脂、及び緑色着色樹脂は、それぞれ赤色画素、青色画素、及び緑色画素に対応して配置されている。
なお、カラーフィルタ34は、反射部PRと透過部PTとで光学濃度が異なるように形成しても良い。すなわち、反射部PRでは、表示に寄与する外光がカラーフィルタ34を2回通過するのに対して、透過部PTでは、表示に寄与するバックライト光がカラーフィルタ34を1回通過するのみである。したがって、反射部PRと透過部PTとで色味を整えるためには、反射部PRに配置された着色樹脂の光学濃度を透過部PTに配置された着色樹脂の半分程度にすることが望ましい。
対向電極ETは、すべての画素PXの画素電極EPに対向するように配置されている。この対向電極ETは、インジウム・ティン・オキサイド(ITO)などの光透過性を有する金属膜によって形成される。また、この対向電極ETは、配向膜36によって覆われている。
このような対向基板CTと上述したようなアレイ基板ARとをそれぞれの配向膜20及び36が対向するように配置したとき、両者の間に配置された図示しないスペーサにより、所定のギャップが形成される。このとき、反射部PRには、透過部PTのほぼ半分程度のギャップが形成される。
液晶層LQは、これらアレイ基板ARの配向膜20と対向基板CTの配向膜36との間に形成されたギャップに封入された液晶分子40を含む液晶組成物で構成さていれる。この実施の形態では、液晶層LQは、ツイスト角が0deg(ホモジニアス配向)の液晶分子40を含んでいる。
《第1実施形態》
第1実施形態に係る液晶表示装置においては、図3に示すように、第1光学素子OD1及び第2光学素子OD2は、これらを通過した光の偏光状態を制御する。すなわち、第1光学素子OD1は、液晶層LQに楕円偏光あるいは円偏光の偏光状態を有する光が入射するように自身を通過する光の偏光状態を制御する。したがって、第1光学素子OD1に入射したバックライト光の偏光状態は、第1光学素子OD1を通過した際に所定の状態に変換される。その後、第1光学素子OD1から出射されたバックライト光は、所定の偏光状態を保って液晶層LQに入射する。
第1実施形態に係る液晶表示装置においては、図3に示すように、第1光学素子OD1及び第2光学素子OD2は、これらを通過した光の偏光状態を制御する。すなわち、第1光学素子OD1は、液晶層LQに楕円偏光あるいは円偏光の偏光状態を有する光が入射するように自身を通過する光の偏光状態を制御する。したがって、第1光学素子OD1に入射したバックライト光の偏光状態は、第1光学素子OD1を通過した際に所定の状態に変換される。その後、第1光学素子OD1から出射されたバックライト光は、所定の偏光状態を保って液晶層LQに入射する。
また、第2光学素子OD2も同様に、液晶層LQに楕円偏光あるいは円偏光の偏光状態を有する光が入射するように自身を通過する光の偏光状態を制御する。したがって、第2光学素子OD2に入射した外光の偏光状態は、第2光学素子OD1を通過した際に所定の偏光状態に変換される。その後、第2光学素子OD2から出射された外光は、所定の偏光状態を保って液晶層LQに入射する。
第1光学素子OD1は、1つの第1偏光板51と、第1偏光板51と液晶表示パネルLPNとの間に配置された第1位相差板RF1と、第1位相差板RF1と液晶表示パネルLPNとの間に配置された第2位相差板RF2と、第2位相差板RF2と液晶表示パネルLPNとの間に配置された液晶フィルム52を含んでいる。
第2光学素子OD2は、1つの第2偏光板61と、第2偏光板61と液晶表示パネルLPNとの間に配置された第3位相差板RF3と、第3位相差板RF3と液晶表示パネルLPNとの間に配置された第4位相差板RF4を含んでいる。
ここで適用される第1偏光板51及び第2偏光板61は、光の進行方向に直交する平面内において、互いに直交する吸収軸及び透過軸を有している。このような偏光板は、ランダムな方向の振動面を有する光から、透過軸と平行な1方向の振動面を有する光すなわち直線偏光の偏光状態を有する光を取り出すものである。
ここで適用される液晶フィルム52は、光学的に負の1軸性の屈折率異方性を有するディスコティック液晶分子を液晶状態において法線方向に沿ってハイブリッド配向した状態で固定化させたものである。このような液晶フィルム52としては、WVフィルム(富士写真フィルム(株)製)を適用可能である。このような液晶フィルムは、視野角拡大機能を有した位相差板に相当する。
第1光学素子OD1に含まれる第1位相差板RF1及び第2位相差板RF2、及び、第2光学素子OD2に含まれる第3位相差板RF3及び第4位相差板RF4は、それぞれ互いに直交する遅相軸及び進相軸を有している。遅相軸は、複屈折を議論する上で、相対的に屈折率の大きな軸に対応し、進相軸は、相対的に屈折率の小さな軸に対応する。遅相軸は、異常光線の振動面と一致するものとする。進相軸は、常光線の振動面と一致するものとする。常光線及び異常光線の屈折率をそれぞれno及びneとし、それぞれの光線の進行方向に沿った位相差板の厚さをdとしたとき、位相差板のリタデーション値Δn・d(nm)は、(ne・d−no・d)で定義される(つまり、Δn=ne−no)。
第1位相差板RF1及び第3位相差板RF3は、進相軸及び遅相軸を透過する所定波長の光の間に1/2波長の位相差を与えるいわゆる1/2波長板である。第2位相差板RF2及び第4位相差板RF4は、進相軸及び遅相軸を透過する所定波長の光の間に1/4波長の位相差を与えるいわゆる1/4波長板である。
これらの第1位相差板RF1及び第2位相差板RF2の組み合わせは、それらの面内において、それぞれの遅相軸が第1偏光板51の吸収軸(または透過軸)に対して所定の角度(鋭角)を形成するように配置することにより、第1偏光板51を透過した直線偏光を所定の楕円率(=短軸方向の振幅/長軸方向の振幅)を有する楕円偏光あるいは円偏光に変換する機能を有している。
同様に、第3位相差板RF3及び第4位相差板RF4の組み合わせは、それらの面内において、それぞれの遅相軸が第2偏光板61の吸収軸(または透過軸)に対して所定の角度(鋭角)を形成するように配置することにより、第2偏光板61を透過した直線偏光を所定の楕円率を有する楕円偏光あるいは円偏光に変換する機能を有している。
一般に、位相差板を構成する複屈折材料は、常光線に対する屈折率no及び異常光線に対する屈折率neが光の波長に依存する特性を有している。このため、位相差板のリタデーション値Δn・dは、通過する光の波長に依存することになる。そこで、上述したような構成により、少なくとも2種類の位相差板(1/2波長板及び1/4波長板)を組み合わせ、位相差板のリタデーション値の波長依存性を緩和することにより、カラー表示に利用されるすべての波長範囲において、所定のリタデーションを付与して所望の偏光状態を形成している。
次に、上述した第1実施形態の構成において、液晶フィルム52とは液晶表示パネルLPNを挟んで対向する側に配置された第4位相差板RF4の最適なNz係数の範囲について検討する。ここで、Nz係数とは、位相差板の面内での互いに直交する方位の屈折率をそれぞれnx及びnyとし、その法線方位の屈折率をnzとしたときに、Nz=(nx−nz)/(nx−ny)で与えられる値として定義する。
なお、この検討においては、第1位相差板RF1及び第3位相差板RF3のNz係数は、1.0とし、第2位相差板RF2のNz係数は0.1とする。
ここでは、対向基板側から液晶表示装置を観察したとき、アレイ基板AR(または対向基板CT)の主面に平行な平面内において、便宜上、互いに直交するX軸及びY軸を定義し、この平面の法線方向をZ軸と定義する。面内とは、X軸及びY軸で規定される平面内に相当する。ここで、X軸は画面の水平方向に対応し、Y軸は画面の垂直方向に対応するものとする。また、X軸の正(+)の方向(0°方位)が画面の右側に対応し、X軸の負(−)の方向(180°方位)が画面の左側に対応するものとする。さらに、Y軸の正(+)の方向(90°方位)が画面の上側に対応し、Y軸の負(−)の方向(270°方位)が画面の下側に対応するものとする。
図4A乃至図4Eは、コントラスト比の視野角依存性をシミュレーションした結果を示すものであり、図4Aは第4位相差板RF4のNz係数が0.5である場合に相当し、図4Bは第4位相差板RF4のNz係数が1.0である場合に相当し、図4Cは第4位相差板RF4のNz係数が1.5である場合に相当し、図4Dは第4位相差板RF4のNz係数が2.0である場合に相当し、図4Eは第4位相差板RF4のNz係数が2.5である場合に相当する。
ここで、図4A乃至図4Eにおいては、中心が液晶表示パネルの法線方向に相当し、法線方向を中心とした同心円は、法線に対する倒れ角度であり、それぞれ20°、40°、60°、80°に相当する。ここで示した特性図は、各方位についてコントラスト比が10:1に相当する領域を結ぶことで得られたものである。
図4Aに示したように、Nz係数が0.5の第4位相差板RF4を適用した場合には、画面の左側及び下側については、十分な視野角が得られているものの、画面の右側及び上側については法線方向から視角を倒すに従いコントラスト比の低下が確認された。また、図4Bに示したように、Nz係数が1.0の第4位相差板RF4を適用した場合には、画面の左右及び下側については、十分な視野角が得られているものの、画面の上側については、法線方向から視角を倒すに従いコントラスト比の低下が確認され、コントラスト比10:1が得られるのは視角が60°未満の範囲であった。
これに対して、図4C及び図4Dに示すように、Nz係数が1.5以上2.0以下の範囲の第4位相差板RF4を適用した場合には、画面の左右及び上下の全方位について、視角が60°以上の範囲でコントラスト比10:1が得られ、十分な視野角が得られることが確認できた。なお、図4Eに示したように、Nz係数が2.5の第4位相差板RF4を適用した場合には、画面の上下及び右側については、十分な視野角が得られているものの、画面の左側については、法線方向から視角を倒すに従いコントラスト比の低下が確認され、コントラスト比10:1が得られるのは視角が60°未満の範囲であった。また、斜め方位(例えば45°−225°方位や、135°−315°方位)において、コントラストが急激に低下し、著しく表示品位が低下していた。
このような検討に基づき、上述したような構成の第1実施形態においては、液晶フィルム52とは液晶表示パネルLPNを挟んで対向する側に配置された第4位相差板RF4の最適なNz係数の範囲は、1.5以上2.0以下であることが確認された。
このような第1実施形態に係る構成によれば、コントラストを向上することが可能であり、しかも、視野角を拡大することが可能であり、表示品位の良好な液晶表示装置を提供することができる。
《第2実施形態》
第2実施形態に係る液晶表示装置においては、図5に示すように、第1光学素子OD1は、1つの第1偏光板51と、第1偏光板51と液晶表示パネルLPNとの間に配置された第1位相差板RF1と、第1位相差板RF1と液晶表示パネルLPNとの間に配置された第2位相差板RF2と、第2位相差板RF2と液晶表示パネルLPNとの間に配置された液晶フィルム52を含んでいる。この第1光学素子OD1の構成は、第1実施形態と同一であるため、詳細な説明は省略する。
第2実施形態に係る液晶表示装置においては、図5に示すように、第1光学素子OD1は、1つの第1偏光板51と、第1偏光板51と液晶表示パネルLPNとの間に配置された第1位相差板RF1と、第1位相差板RF1と液晶表示パネルLPNとの間に配置された第2位相差板RF2と、第2位相差板RF2と液晶表示パネルLPNとの間に配置された液晶フィルム52を含んでいる。この第1光学素子OD1の構成は、第1実施形態と同一であるため、詳細な説明は省略する。
第2光学素子OD2は、1つの第2偏光板61と、第2偏光板61と液晶表示パネルLPNとの間に配置された第3位相差板RF3と、第3位相差板RF3と液晶表示パネルLPNとの間に配置された第4位相差板RF4と、第4位相差板RF4と液晶表示パネルLPNとの間に配置された第5位相差板RF5を含んでいる。第2偏光板61、及び、第3位相差板RF3は、第1実施形態と同一のものが適用可能である。
ここで、第2実施形態に適用される第4位相差板RF4は、1軸の位相差板であり、Nz係数は1.0のものが適用可能である。このような第4位相差板RF4との組み合わせとして最適な第5位相差板RF5は、その面内での互いに直交する方位の屈折率をそれぞれnx及びnyとし、その法線方位の屈折率をnzとしたときに、nx≒ny>nzの関係の屈折率異方性を有するもの(いわゆるネガティブCプレート)が適用可能である。すなわち、この第5位相差板RF5は、Ro=(nx−ny)×dで定義される面内位相差Roが略ゼロであるのに対して、Rth=[(nx−ny)/2−nz]×dで定義される法線位相差Rthを有するものであり、高分子フィルムや蒸着膜によって形成可能である。この第5位相差板RF5としては、法線位相差Rthは150nm以下であることが望ましい。
このような一軸の第4位相差板RF4と第5位相差板RF5とを組み合わせた第2実施形態によれば、第1実施形態においてNz係数が1.5以上2.0以下の第4位相差板を適用した場合と比較して同等またはそれ以上の視野角特性を得ることが可能であり、第5位相差板RF5の法線位相差を最適化することにより、画面の左右及び上下の全方位について、視角が80°の範囲までコントラスト比10:1が得られ、十分な視野角を得ることが可能である。
このような第2実施形態に係る構成によれば、コントラストを向上することが可能であり、しかも、さらなる視野角を拡大することが可能であり、表示品位の良好な液晶表示装置を提供することができる。
上述した第1実施形態及び第2実施形態において、第1位相差板RF1及び第3位相差板RF3は、Nz係数が1.0の1軸の位相差板であるもの(nx≠ny=nz)を適用した。このような第1位相差板RF1及び第3位相差板RF3としては、それぞれ第2位相差板RF2及び第4位相差板RF4と協同して偏光板を通過した直線偏光を所望の偏光状態に変換する機能を有するものが選択可能である。
上述した第1実施形態及び第2実施形態において、第2位相差板RF2は、Nz係数が0.1に設定されたものを適用した。このような第2位相差板RF2としては、Nz係数が1未満の範囲に設定され、且つ、第1位相差板RF1と協同して第1偏光板51を通過した直線偏光を所望の偏光状態に変換する機能を有する二軸の位相差板が選択可能である。
上述した第1実施形態及び第2実施形態において、液晶表示パネルLPNにおいて、画面の水平方向を基準方位としたとき、液晶分子のダイレクタは、基準方位に対して45°の方位に設定されている。ここでは、液晶分子のダイレクタとX軸との成す角度は、225°の設定されている。図4A乃至図4Eに示した検討結果に基づくと、基準方位に対して反時計回りを正とし、基準方位に対して時計回りを負としたとき、225°の方位を中心として±20°の範囲内(つまり基準方位に対して45°±20°の範囲内)に液晶分子のダイレクタを設定することにより、画面の上下及び左右の方位について視角60°以上の範囲でコントラスト比10:1が得られる。
このとき、第2位相差板RF2及び第4位相差板RF4は、その遅相軸と液晶分子のダイレクタとが略平行になるように配置される。
また、上述した第1実施形態及び第2実施形態において、液晶フィルム52は、その配向方位と液晶分子のダイレクタとが略平行になるように配置されている。
(実施例1)
次に、第1実施形態に係る表示モードがノーマリーホワイトモードの液晶表示装置の構成例について説明する。このような構成の液晶表示装置は、例えば、以下のようにして設計される。
次に、第1実施形態に係る表示モードがノーマリーホワイトモードの液晶表示装置の構成例について説明する。このような構成の液晶表示装置は、例えば、以下のようにして設計される。
図6に示すように、液晶表示パネルLPNについて、液晶層LQは、ホモジニアス配向した液晶分子40を含む液晶組成物で構成されており、例えば、液晶組成物としてMJ041113(メルク社製、Δn=0.065)を適用した。このとき、液晶分子40のダイレクタ(液晶分子の長軸方向)40Dは、X軸に対して225°の角度をなすように設定した。また、液晶層LQにおける透過部のギャップは4.9μmに設定した。
まず、液晶分子40に起因する複屈折をキャンセルするために、アレイ基板ARの外面に配置すべき第1光学素子OD1の液晶フィルム52の配向方位をダイレクタと平行な方位(225°の方位)に設定する。続いて、第2位相差板(λ/4板)RF2の遅相軸D2を液晶フィルム52の位相差と液晶分子40の位相差を同時に補償する目的で、ダイレクタと平行な方位(45°の方位)に設定する。なお、第2位相差板RF2の面内位相差(R値)は、例えば122nmに設定される。続いて、第1位相差板(λ/2板)RF1の遅相軸D1を第2位相差板RF2の遅相軸に対して60°の角度で交差するような方位(105°の方位)に設定する。なお、第1位相差板RF1の面内位相差(R値)は、例えば270nmに設定される。続いて、第1偏光板51の吸収軸A1を30°の方位に設定する。
一方、対向基板CT側の外面に配置すべき第2光学素子OD2の第4位相差板(λ/4板)RF4の遅相軸D4をダイレクタと平行な方位(45°の方位)に設定する。なお、第4位相差板RF4の面内位相差(R値)は、例えば105nmに設定される。続いて、第3位相差板(λ/2板)RF3の遅相軸D3を第4位相差板RF4の遅相軸に対して60°の角度で交差するような方位(165°の方位)に設定する。続いて、第2偏光板61の吸収軸A2を150°の方位に設定する。
上述した位相差板の遅相軸の方位及び偏光板の吸収軸の方位は、図7に示すように、X軸との成す角度で規定している。
液晶フィルム52は、WVフィルム(富士写真フィルム(株)製)の一種であるSAを適用した。第1位相差板RF1、及び、第3位相差板RF3は、ゼオノア((株)オプテス製)を適用し、それらのNz係数は1.0であった。第2位相差板RF2は、NEZ(日東電工(株)製)を適用し、そのNz係数は0.1であった。第4位相差板RF4は、ゼオノア((株)オプテス製)を適用し、そのNz係数は1.8であった。
このような実施例1によれば、透過部を利用した透過表示を行った際、画面の法線方向でのコントラストは340であり、また、コントラスト比の視野角依存性をシミュレーションしたところ、ほぼ全方位にわたって高コントラスト領域を拡大することができ、特に、画面の上下及び左右のコントラスト低下が改善できていることが確認できた。
なお、比較例として、第2位相差板の面内位相差を145nmとし、第4位相差版のNz係数を1.0とする以外は実施例1と同一構成の液晶表示装置について、同様のシミュレーションを行ったところ、画面の法線方向でのコントラストは338であり、画面の上側についてコントラスト比10:1が得られたのは視角60°未満の範囲であった。
(実施例2)
次に、第2実施形態に係る表示モードがノーマリーホワイトモードの液晶表示装置の構成例について説明する。このような構成の液晶表示装置は、例えば、以下のようにして設計される。
次に、第2実施形態に係る表示モードがノーマリーホワイトモードの液晶表示装置の構成例について説明する。このような構成の液晶表示装置は、例えば、以下のようにして設計される。
この実施例2においては、基本的には、図6に示したような実施例1の構成と同一である。第5位相差板RF5は、VACフィルム(住友化学(株)製)を適用し、その面内位相差はRo≒0nm、その法線位相差はRth=80nmであった。第4位相差板RF4は、ゼオノア((株)オプテス製)を適用し、そのNz係数は1.0であった。
このような実施例2によれば、実施例1と同等の性能が得られ、透過部を利用した透過表示を行った際、画面の法線方向でのコントラストは340であり、また、コントラスト比の視野角依存性をシミュレーションしたところ、ほぼ全方位にわたって高コントラスト領域を拡大することができ、特に、画面の上下及び左右のコントラスト低下が改善できていることが確認できた。
上述した実施例1及び2では、第1位相差板、第3位相差板、及び、第4位相差板のそれぞれは、一軸性の位相差板であるゼオノアを採用し、第2位相差板は、二軸性の位相差板であるNEZを採用したが、同様の一軸性の位相差板や、2軸の位相差板など要求される性能及び補償すべき位相差などに応じて適宜採用可能である。また、液晶フィルムについても、WVフィルムに限らず、視野角拡大機能を有した他の位相差板を適宜採用可能である。また、第5位相差板についても他の位相差板を適宜採用可能である。
以上説明したように、この実施の形態によれば、視野角が拡大できるとともに階調反転を抑制することができ、表示品位の良好な画像を表示することが可能となる。
なお、この発明は、上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、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化できる。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。
例えば、スイッチング素子WがNチャネル薄膜トランジスタで構成された例について説明したが、同様の各種駆動信号を発生できる構成であれば、他の構成であっても良い。
また、上述した第1実施形態及び第2実施形態において、第1光学素子OD1を液晶表示パネルLPNにおける対向基板側の外面に配置し、第2光学素子OD2をアレイ基板側の外面に配置しても同様の効果が得られる。
第1光学素子OD1を構成する第1偏光板51及び第1位相差板RF1の組み合わせ、及び、第2光学素子OD2を構成する第2偏光板61及び第3位相差板RF3の組み合わせの少なくとも一方は、図8に示すように、支持体層101、この支持体層101上に配置された偏光子層102、及び、この偏光子層102上に配置されたシクロオレフィン系ポリマによって形成されその進相軸及び遅相軸を透過する所定波長の光の間に1/2波長の位相差を与える位相差層103を有する光学素子100によって構成しても良い。この支持体層101としては、トリアセテートセルロース(TAC)によって形成可能である。偏光子層102は、染色されたポリビニルアルコール(PVA)によって形成可能である。このような光学素子100を適用することにより、第1光学素子OD1及び第2光学素子OD2を構成する部品点数を削減することができ、薄型化及び低コスト化が可能となる。
LPN…液晶表示パネル、AR…アレイ基板、CT…対向基板、LQ…液晶層、PT…透過部、PR…反射部、OD1…第1光学素子、OD2…第2光学素子、51…第1偏光板、52…第1液晶フィルム、53…第1光学補償層、53A…第1位相差板、53B…第2位相差板、61…第2偏光板、62…第2液晶フィルム、63…第2光学補償層、63A…第3位相差板、63B…第4位相差板、BL…バックライトユニット、PX…画素
Claims (4)
- 互いに対向して配置された第1基板と第2基板との間にホモジニアス配向した液晶分子を含む液晶層を保持した液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルの一方の外面に設けられ、第1偏光板、この第1偏光板と前記液晶表示パネルとの間に配置され進相軸及び遅相軸を透過する所定波長の光の間に1/2波長の位相差を与える第1位相差板、この第1位相差板と前記液晶表示パネルとの間に配置され進相軸及び遅相軸を透過する所定波長の光の間に1/4波長の位相差を与える第2位相差板、及び、前記第2位相差板と前記液晶表示パネルとの間に配置されディスコティック液晶分子の法線方向に沿ってハイブリッド配向した状態で固定化させた液晶フィルム、を含む第1光学素子と、
前記液晶表示パネルの他方の外面に設けられ、第2偏光板、この第2偏光板と前記液晶表示パネルとの間に配置され進相軸及び遅相軸を透過する所定波長の光の間に1/2波長の位相差を与える第3位相差板、及び、この第3位相差板と前記液晶表示パネルとの間に配置され進相軸及び遅相軸を透過する所定波長の光の間に1/4波長の位相差を与える第4位相差板、を含む第2光学素子と、を備え、
前記第4位相差板は、その面内での互いに直交する方位の屈折率をそれぞれnx及びnyとし、その法線方位の屈折率をnzとしたときに、Nz=(nx−nz)/(nx−ny)で定義されるNz係数が1.5以上2.0以下の範囲に設定されていることを特徴とする液晶表示装置。 - 互いに対向して配置された第1基板と第2基板との間にホモジニアス配向した液晶分子を含む液晶層を保持した液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルの一方の外面に設けられ、第1偏光板、この第1偏光板と前記液晶表示パネルとの間に配置され進相軸及び遅相軸を透過する所定波長の光の間に1/2波長の位相差を与える第1位相差板、この第1位相差板と前記液晶表示パネルとの間に配置され進相軸及び遅相軸を透過する所定波長の光の間に1/4波長の位相差を与える第2位相差板、及び、この第2位相差板と前記液晶表示パネルとの間に配置されディスコティック液晶分子の法線方向に沿ってハイブリッド配向した状態で固定化させた液晶フィルム、を含む第1光学素子と、
前記液晶表示パネルの他方の外面に設けられ、第2偏光板、この第2偏光板と前記液晶表示パネルとの間に配置され進相軸及び遅相軸を透過する所定波長の光の間に1/2波長の位相差を与える第3位相差板、この第3位相差板と前記液晶表示パネルとの間に配置され進相軸及び遅相軸を透過する所定波長の光の間に1/4波長の位相差を与える1軸の第4位相差板、及び、この第4位相差板と前記液晶表示パネルとの間に配置された第5位相差板、を含む第2光学素子と、を備え、
前記第5位相差板は、その面内での互いに直交する方位の屈折率をそれぞれnx及びnyとし、その法線方位の屈折率をnzとしたときに、nx≒ny>nzの関係の屈折率異方性を有することを特徴とする液晶表示装置。 - 前記第2位相差板のNz係数は、1未満の範囲に設定されたことを特徴とする請求項1または2に記載の液晶表示装置。
- 前記第5位相差板の厚みをdとし、面内位相差をRo=(nx−ny)×dとし、法線位相差をRth=[(nx−ny)/2−nz]×dとしたとき、前記第5位相差板は、Ro≒0nm、Rth≦120nmであることを特徴とする請求項2に記載の液晶表示装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005350733A JP2007156086A (ja) | 2005-12-05 | 2005-12-05 | 液晶表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005350733A JP2007156086A (ja) | 2005-12-05 | 2005-12-05 | 液晶表示装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007156086A true JP2007156086A (ja) | 2007-06-21 |
Family
ID=38240536
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005350733A Pending JP2007156086A (ja) | 2005-12-05 | 2005-12-05 | 液晶表示装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007156086A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016062017A (ja) * | 2014-09-19 | 2016-04-25 | 株式会社ジャパンディスプレイ | 表示装置 |
JP2018533040A (ja) * | 2015-10-05 | 2018-11-08 | エルジー・ケム・リミテッド | 光学フィルム |
-
2005
- 2005-12-05 JP JP2005350733A patent/JP2007156086A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016062017A (ja) * | 2014-09-19 | 2016-04-25 | 株式会社ジャパンディスプレイ | 表示装置 |
JP2018533040A (ja) * | 2015-10-05 | 2018-11-08 | エルジー・ケム・リミテッド | 光学フィルム |
US10564337B2 (en) | 2015-10-05 | 2020-02-18 | Lg Chem, Ltd. | Optical film |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4909594B2 (ja) | 液晶表示装置 | |
US8237901B2 (en) | Liquid crystal display device with retardation plates | |
JP2006251050A (ja) | 液晶表示素子 | |
JP2007101874A (ja) | 液晶表示素子 | |
US20090002609A1 (en) | Liquid crystal display device | |
US7609346B2 (en) | Liquid crystal display device | |
US20050052591A1 (en) | Liquid crystal display device | |
JP5072480B2 (ja) | 液晶表示装置 | |
US8189148B2 (en) | Liquid crystal display device | |
JP2006337676A (ja) | 液晶表示素子 | |
JP5514410B2 (ja) | 液晶表示装置 | |
JP2003107477A (ja) | 液晶表示装置 | |
JP2007192916A (ja) | 液晶表示装置 | |
JP4649149B2 (ja) | 液晶表示装置 | |
JP2007156086A (ja) | 液晶表示装置 | |
JP2007025469A (ja) | 光学素子及び液晶表示装置 | |
JP2009003432A (ja) | 液晶表示装置 | |
JP2007334147A (ja) | 液晶表示装置 | |
US7589811B2 (en) | Liquid crystal display device | |
JP5072520B2 (ja) | 液晶表示装置 | |
JP2006337675A (ja) | 液晶表示素子 | |
JP5072481B2 (ja) | 液晶表示装置 | |
JP2007156087A (ja) | 液晶表示装置 | |
JP5508700B2 (ja) | 液晶表示装置 | |
JP4817741B2 (ja) | 液晶表示装置 |