JP2010181914A - 液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】下側偏光板の液晶層側支持基材と液晶層間に、偏光板支持基材の複屈折性を打ち消す光学位相補償部材を配置する構成を採る。又は、上側偏光板の液晶層側支持基材と液晶層間に、偏光板支持基材の複屈折性を打ち消す光学位相補償部材を配置する構成を採る。
【選択図】図1
Description
(数1)
S0=<|Ex|2>+<|Ey|2>
S1=<|Ex|2>−<|Ey|2>
S2=<2ExEycosδ>
S3=<2ExEysinδ>
と表され、完全偏光の場合S02=S12+S22+S32となる。また、これをポアンカレ球上に表示すると、図8に示すようになる。つまり、空間直交座標系の各軸にS1,S2,S3軸を取り、偏光状態を表すS点は、強度S0の半径とする球面上に位置する。ある偏光状態Sの点をとり、緯度La及び経度Loを用いて表示すると、完全偏光の場合、S02=S12+S22+S32であるため、半径1の球を考え、
(数2)
S1=cosLacosLo
S2=cosLasinLo
S3=cosLa
となる。ここで、ポアンカレ球上では、上半球は右回りの偏光、下半球は左回りの偏光、赤道上は直線偏光、上下両極はそれぞれ右円偏光,左円偏光が配置される。
(数3)
R・h=((nx+ny)/2−nz)・h
として表される。
(数4)
nx>ny≒nz
Δn・dr=(nx−ny)・dr
であり、このように面内においてのみ屈折率異方性を持ち、厚さ方向の屈折率が面内屈折率の小さいものと略等しい媒体をポジティブa−plate と呼ぶことにし、今後ポジティブa−plate のリタデーションとは面内のリタデーションを指すことにする。ポジティブa−plate に直線偏光が入射した場合の偏光状態変化は、ポアンカレ球上では、屈折率が大きい主軸(今の場合y方向)、つまり遅相軸を軸とした回転変換で表される。今考えている図4の光学的構成では、第一の偏光板12の吸収軸と液晶層15の遅相軸15Sが一致しているため、ポアンカレ球上の回転変換は図12のように考えられる。つまり、第一の偏光板12透過後の偏光状態200Tに対して、液晶層15の遅相軸401を軸として回転変換301がなされる。よって、第一の偏光板吸収軸12CAと液晶層15の遅相軸15Sの方向が高精度で一致していれば、液晶層15透過前後で偏光状態は変化しない。
以下に具体的な実施例を示して、本発明の内容をさらに詳細に説明する。以下の実施例は本発明の内容の具体例を示すものであり、本発明がこれらの実施例に限定されるものではない。なお、本実施例においては、〔非特許文献2〕J. Opt. Soc.Am. の論文タイトル“Optical in Stratified and Anisotropic Media:4×4-Matrix Formulation”D. W.Berreman著 1972年、volume 62、NO4、p502〜p510 に開示されている44マトリクス方法を用いた光学シミュレーションを用いて数値計算し検討した結果も含まれる。ここで、シミュレーションにおいては、通常のバックライトに使用されている3波長冷陰極間の分光特性、R,G,Bのカラーフィルタの分光透過特性,偏光板偏光層としては、日東電工製1224DUの分光特性を使用した。さらに、液晶層に含まれる液晶分子としては、異常光屈折率1.573,常光屈折率1.484のネマティック液晶を想定し、液晶層の厚みは3.9μm とした。また、光学位相補償部材の波長分散はポリカーボネート(PC),ポリスチレン,ノルボルネン系材料等、あるいは液晶性高分子材料のものを用いたがこれらに限定されるものではない。また、本発明では、第一基板と第二基板間に光学位相補償部材を配置することも想定しているが、このような技術は例えば、〔特許文献7〕特開平2005−3733号公報等において開示されている。我々の検討によると、このような技術の課題の一つは表面の平坦性にある。第一基板と第二基板間に光学位相補償部材を配置した場合、光学位相補償部材の表面に凹凸があると、これが液晶層厚みのばらつきとなり、面内表示むらやコントラスト低下を招く。しかし、我々の検討によると、〔特許文献3〕特開2001−056476号公報で提案されているようなフリンジフィールド電界を用いたIPSモードでは、液晶層厚みばらつきに対して、面内表示むらやコントラスト低下が生じにくいため、第一基板と第二基板間に光学位相補償部材を配置する技術と容易に組み合わせることが可能である。
(数5)
Nz=(nx−nz)/(nx−ny)
(数6)
nz>nx≒ny
R・h=(nz−(nx+ny)/2)・h
(数7)
ny≒nz>nx
Δn・dr=(ny−nx)・dr
Claims (8)
- 光入射側の第一の偏光板を備えた第一基板ともう一方の第二の偏光板を備えた第二基板間のそれぞれの吸収軸が略垂直(小さい方の成す角度が88°〜90°)で、液晶分子が前記基板に平行且つ、前記第一の偏光板の吸収軸に略垂直あるいは略平行(小さい方の成す角度が0°〜2°)方向に配向され、前記第一の基板に対して平行な方向に電界を印加することにより前記液晶分子が前記第一の基板に対して平行な面内で回転する液晶層と、前記第一の基板又は前記第二基板のいずれか一方の基板の前記液晶層に近い側に、各画素に対向して一対の電極を有するマトリクス駆動の電極群が設けられ、背面照明装置を有する液晶表示装置であって、
前記第一,第二の偏光板は、偏光層の両側にそれぞれ支持基材を有する偏光板であって、前記支持基材は複屈折性を有し(面内および厚さ方向のリタデーションが10nm以上)、前記第一,第二の偏光板それぞれの液晶層側に配置される支持基材は、略同等の複屈折性を示し(面内および厚さ方向それぞれのリタデーション差が20nm以下)、前記第一基板と前記液晶層間に、複屈折性を有する(面内あるいは厚さ方向のリタデーションが20nm以上)光学位相補償部材が配置されることを特徴とする液晶表示装置。 - 光入射側の第一の偏光板を備えた第一基板ともう一方の第二の偏光板を備えた第二基板間のそれぞれの吸収軸が略垂直(小さい方の成す角度が88°〜90°)で、液晶分子が前記基板に平行且つ、前記第一の偏光板の吸収軸に略垂直あるいは略平行(小さい方の成す角度が0°〜2°)方向に配向され、前記第一の基板に対して平行な方向に電界を印加することにより前記液晶分子が前記第一の基板に対して平行な面内で回転する液晶層と、前記第一の基板又は前記第二基板のいずれか一方の基板の前記液晶層に近い側に、各画素に対向して一対の電極を有するマトリクス駆動の電極群が設けられ、背面照明装置を有する液晶表示装置であって、
前記第一,第二の偏光板は、偏光層の両側にそれぞれ支持基材を有する偏光板であって、前記支持基材は複屈折性を有し(面内および厚さ方向のリタデーションが10nm以上)、前記第一,第二の偏光板それぞれの液晶層側に配置される支持基材は、略同等の複屈折性を示し(面内および厚さ方向それぞれのリタデーション差が20nm以下)、前記液晶層と前記第二基板間に、複屈折性を有する(面内あるいは厚さ方向のリタデーションが20nm以上)光学位相補償部材が配置されることを特徴とする液晶表示装置。 - 請求項1において、前記第一および第二の偏光板の液晶層側に配置される支持基材は、面内における遅相軸方向の屈折率n1,面内における進相軸方向の屈折率n2,厚さ方向の屈折率n3に対して、n1≒n3>n2を満たし、前記第一基板と前記液晶層間に配置される光学位相補償部材は、n1>n2≒n3を満たし、前記第一および第二の偏光板の液晶層側に配置される支持基材および、前記第一基板と前記液晶層間に配置される光学位相補償部材の面内の遅相軸は、前記第一の偏光板の吸収軸と略平行(小さい方の成す角度が0°〜2°)あるいは略垂直(小さい方の成す角度が88°〜90°)であることを特徴とする液晶表示装置。
- 請求項1において、前記第一および第二の偏光板の液晶層側に配置される支持基材は、面内における遅相軸方向の屈折率n1,面内における進相軸方向の屈折率n2,厚さ方向の屈折率n3に対して、n1≒n3>n2を満たし、前記第一基板と前記液晶層間に配置される光学位相補償部材は、n1≒n3>n2を満たし、前記第一および第二の偏光板の液晶層側に配置される支持基材および、前記第一基板と前記液晶層間に配置される光学位相補償部材の面内の遅相軸は、前記第一の偏光板の吸収軸と略平行(小さい方の成す角度が0°〜2°)あるいは略垂直(小さい方の成す角度が88°〜90°)であることを特徴とする液晶表示装置。
- 請求項2において、前記第一および第二の偏光板の液晶層側に配置される支持基材は、面内における遅相軸方向の屈折率n1,面内における進相軸方向の屈折率n2,厚さ方向の屈折率n3に対して、n1≒n3>n2を満たし、前記液晶層と前記第二基板間に配置される光学位相補償部材は、n1>n2≒n3を満たし、前記第一および第二の偏光板の液晶層側に配置される支持基材および、前記液晶層と前記第二基板間に配置される光学位相補償部材の面内の遅相軸は、前記第一の偏光板の吸収軸と略平行(小さい方の成す角度が0°〜2°)あるいは略垂直(小さい方の成す角度が88°〜90°)であることを特徴とする液晶表示装置。
- 請求項2において、前記第一および第二の偏光板の液晶層側に配置される支持基材は、面内における遅相軸方向の屈折率n1,面内における進相軸方向の屈折率n2,厚さ方向の屈折率n3に対して、n1≒n3>n2を満たし、前記液晶層と前記第二基板間に配置される光学位相補償部材は、n1≒n3>n2を満たし、前記第一および第二の偏光板の液晶層側に配置される支持基材および、前記液晶層と前記第二基板間に配置される光学位相補償部材の面内の遅相軸は、前記第一の偏光板の吸収軸と略平行(小さい方の成す角度が0°〜2°)あるいは略垂直(小さい方の成す角度が88°〜90°)であることを特徴とする液晶表示装置。
- 光入射側の第一の偏光板を備えた第一基板ともう一方の第二の偏光板を備えた第二基板間のそれぞれの吸収軸が略垂直(小さい方の成す角度が88°〜90°)で、液晶分子が前記基板に平行且つ、前記第一の偏光板の吸収軸に略垂直あるいは略平行(小さい方の成す角度が0°〜2°)方向に配向され、前記第一の基板に対して平行な方向に電界を印加することにより前記液晶分子が前記第一の基板に対して平行な面内で回転する液晶層と、前記第一の基板又は前記第二基板のいずれか一方の基板の前記液晶層に近い側に、各画素に対向して一対の電極を有するマトリクス駆動の電極群が設けられ、背面照明装置を有する液晶表示装置であって、
前記第一基板と第二基板間に、前記液晶層以外に複屈折性を有する光学位相補償部材が配置され、前記液晶層の光軸と前記光学位相補償部材の遅相軸が略平行であり、前記光学位相補償部材は、面内における遅相軸方向の屈折率n1,面内における進相軸方向の屈折率n2,厚さ方向の屈折率n3に対して、n1>n2≒n3を満たし、前記液晶層と前記光学位相補償部材の面内リタデーションの和が450nm以上600nm以下であることを特徴とする液晶表示装置。 - 請求項7において、前記液晶層の光軸および前記光学位相補償部材の遅相軸の前記第一基板に対するチルト角が略等しい(角度差が±1度以内)ことを特徴とする液晶表示装置。
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