JP2016090862A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】左右方向観察時のカラーシフトを低コストで抑制するノーマリーホワイト表示の垂直配向型の液晶表示装置を提供する。
【解決手段】液晶表示装置は、第１基板１、第２基板２、液晶層７、第１偏光板５、第２偏光板６、第１光学板８、第２光学板９を備える。各偏光板の吸収軸は互いに略直交して配置され、かつ電界印加時における液晶層７の層厚方向の略中央での配向方向に対して略４５°に配置される。第１光学板８は、面内位相差Ｒｅ１が１４５ｎｍ〜３８５ｎｍであり、面内遅相軸が第１偏光板５の吸収軸に対して略４５°で配置され、かつ上記の配向方向に対して略平行に配置される。第２光学板９は、面内位相差Ｒｅ２が２００ｎｍ≦（Ｒｅ２−Ｒｅ１）≦３００ｎｍの関係を有しており、面内遅相軸が第１偏光板５の吸収軸に対して略４５°の角度をなして配置され、かつ上記の配向方向に対して略直交に配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、垂直配向型の液晶表示装置に関する。

垂直配向型の液晶表示装置は、基本的構成として、対向配置される２つの基板と、それら基板間に設けられる垂直配向の液晶層と、基板外側にそれぞれ配置される２つの偏光板を備えている。この垂直配向型の液晶表示装置において、２つの偏光板の吸収軸を互いに直交した配置（クロスニコル配置）とし、かつ基板と偏光板の間に視角補償板を配置することにより、正面観察時および斜め方向からの観察時において非常に良好な暗表示が得られるようになり、優れたノーマリーブラック表示を実現することができる。

このような垂直配向型の液晶表示装置において、さらに一方基板の裏面側の偏光板よりも外側に反射板を設けることでバックライト不要の反射型の液晶表示装置を得ることができる。また、さらに一方基板の裏面側の偏光板よりも外側に半透過板を設け、かつバックライトを設けることで半透過型の液晶表示装置を得ることができる。しかし、ノーマリーブラック表示の液晶表示装置では背景表示部（非表示部）が暗表示となるため、反射による表示を観察すると観察者には非常に暗く感じる。特に、表示部において文字や図柄を用いるセグメント表示型の液晶表示装置においてはその傾向が強い。このため、反射型や半透過型の液晶表示装置においては、ノーマリーホワイト表示が広く用いられる。上記のような垂直配向型の液晶表示装置に関する従来技術は、例えば特開２００２−４０４２８号公報（特許文献１）や特開２０１３−２３８７８４号公報（特許文献２）に開示されている。

特許文献１に開示される液晶表示装置は、ランダムまたは面内で連続的な配向変化をする液晶層を有している場合に、上基板と下基板のそれぞれの外側に円偏光板を配置することにより、液晶層の配向不均一を不可視化して透過率を上昇させている。この液晶表示装置の原理については、上記した２つの円偏光板の円偏光回転方向が同じである場合に、液晶層のリタデーションをΔとすると、出力光強度Ｉｏｕｔがｃｏｓ^２（Δ／２）に相関することが示されている。すなわち、液晶層の基板面内での配向方向は出力光強度に対して無関係であることが示されている。

ここで、垂直配向した液晶層の電圧無印加時におけるリタデーションはほぼゼロとなるため出力光強度Ｉｏｕｔは最大になり、液晶層に閾値電圧以上の電圧が印加されると配向変化によってリタデーションが増加することから出力光強度Ｉｏｕｔは最小へ向かって変化する。すなわち、ノーマリーホワイト表示を実現することができる。この文献において、円偏光板は直線偏光板と１／４波長板を組み合わせて構成されており、直線偏光板の配置については任意でよいことが示されている。また、この文献では、基板面内の一方向に配向処理が施された液晶層を有するモノドメイン垂直配向型の液晶表示装置に関する実施例も示されている。この実施例ではノーマリーブラック表示とした場合が示されているが、２つの円偏光板の組み合わせを変更すればノーマリーホワイト表示とすることもできる。さらにこの文献では、上下各基板と各円偏光板の間に負の一軸光学異方性を有する位相差板を配置することによって視角特性が改善されることも示されている。

特許文献２に開示される液晶表示装置は、２つの基板と、それら基板間に設けられる垂直配向の液晶層と、基板外側にそれぞれ配置される２つの偏光板（直線偏光板）を備え、さらに、各基板と各偏光板の間の少なくとも一方に位相差板を配置したことを特徴としている。この液晶表示装置における位相差板は、面内遅相軸が各偏光板の吸収軸に対して４５°の角度をなして配置され、かつこの面内遅相軸が液晶層の電圧印加時における液晶層の層厚方向の中央における配向方向に対して直交するように配置されている。また、位相差板については、その面内位相差値の合計が２００〜３２０ｎｍであることが好ましく、正の一軸光学異方性または負の二軸光学異方性を示す光学特性を有することが好ましい、とされている。

ところで、上記した特許文献１に開示される公知技術に基づいて透過型かつノーマリーホワイト表示のモノドメイン垂直配向型の液晶表示装置を作製し、電圧無印加時における背景視角特性を観察したところ、視認方位を液晶表示装置の左右方位（３時方位、９時方位）へ変化させて深い極角角度から外観観察すると背景の色が黄色から茶色に変化する現象（カラーシフト）が生じて表示品位が低下することが分かった。これについては、特許文献１に開示があるように、上下各基板と各円偏光板の間に負の一軸光学異方性を有する位相差板を配置することによってカラーシフトが抑制される。

他方、上記した特許文献２に開示される公知技術に基づいて、上下基板のうち一方の基板と偏光板との間に面内位相差が略１／２波長である位相差板を配置し、他方の基板と偏光板との間には位相差板を設けない構成としてノーマリーホワイト表示のモノドメイン垂直配向型の液晶表示装置を作製して外観を観察したところ、上記した特許文献１に基づいて作製した液晶表示装置の場合と同様のカラーシフトが観察された。これについては、位相差板として適切なパラメータを有する負の二軸光学異方性を有する位相差板を用いることでカラーシフトが抑制される。

しかしながら、負の一軸光学異方性を有する位相差板や負の二軸光学異方性を有する位相差板はいずれも環状オレフィンポリマー等の高価な材料を用いた位相差板を用いることから、これらを用いることでカラーシフトを抑制できたとしても、従来のＴＮ配向等を用いたノーマリーホワイト表示の液晶表示装置に比べてコストが著しく上昇してしまい、費用対効果が低いという点で改良の余地がある。

なお本出願において、位相差板の面内屈折率をｎｘ、ｎｙ、厚さ方向屈折率をｎｚとし、ｎｘ方向を面内遅相軸と定義するとき、正の一軸光学異方性はｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚ、正の二軸光学異方性はｎｘ＞ｎｙ＜ｎｚ、負の一軸光学異方性はｎｘ＝ｎｙ＞ｎｚ、負の二軸光学異方性はｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚで定義される。なお、ｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚを有する光学フィルムは正のＡプレートと呼ぶ。ｎｘ＝ｎｚ＞ｎｙを有する光学フィルムは負のＡプレートと呼ぶ。ｎｘ＝ｎｙ＜ｎｚを有する光学フィルムは負のＣプレートと呼ぶ。

特開２００２−４０４２８号公報 特開２０１３−２３８７８４号公報

本発明に係る具体的態様は、ノーマリーホワイト表示の垂直配向型の液晶表示装置における左右方向観察時のカラーシフトを低コストに抑制することが可能な技術を提供することを目的の１つとする。

本発明に係る一態様の液晶表示装置は、ノーマリーホワイト表示の液晶表示装置であって、（ａ）対向配置される第１基板及び第２基板と、（ｂ）前記第１基板と前記第２基板の間に配置された垂直配向又は略垂直配向の液晶層と、（ｃ）前記第１基板の外側に配置された第１偏光板と、（ｄ）前記第２基板の外側に配置された第２偏光板と、（ｅ）前記第１基板と前記第１偏光板との間に配置された第１光学板と、（ｆ）前記第１基板と前記第１偏光板との間に配置された第２光学板とを含み、（ｇ）前記第１偏光板と前記第２偏光板の各吸収軸は互いに略直交して配置され、かつ当該各吸収軸は電界印加時における前記液晶層の層厚方向の略中央での配向方向に対して略４５°の角度をなして配置されており、（ｈ）前記第１光学板は、面内位相差Ｒｅ１が１４５ｎｍ〜３８５ｎｍであり、面内遅相軸が前記第１偏光板の吸収軸に対して略４５°の角度をなして配置され、かつ電界印加時における前記液晶層の層厚方向の略中央での配向方向に対して略平行に配置されており、（ｉ）前記第２光学板は、面内位相差Ｒｅ２が２００ｎｍ≦（Ｒｅ２−Ｒｅ１）≦３００ｎｍの関係を有しており、面内遅相軸が前記第１偏光板の吸収軸に対して略４５°の角度をなして配置され、かつ電界印加時における前記液晶層の層厚方向の略中央での配向方向に対して略直交に配置されている、液晶表示装置である。

本発明に係る他の態様の液晶表示装置は、ノーマリーホワイト表示の液晶表示装置であって、（ａ）対向配置される第１基板及び第２基板と、（ｂ）前記第１基板と前記第２基板の間に配置された垂直配向又は略垂直配向の液晶層と、（ｃ）前記第１基板の外側に配置された第１偏光板と、（ｄ）前記第２基板の外側に配置された第２偏光板と、（ｅ）前記第１基板と前記第１偏光板との間に配置された第１光学板と、（ｆ）前記第２基板と前記第２偏光板との間に配置された第２光学板とを含み、（ｇ）前記第１偏光板と前記第２偏光板の各吸収軸は互いに略直交して配置され、かつ当該各吸収軸は電界印加時における前記液晶層の層厚方向の略中央での配向方向に対して略４５°の角度をなして配置されており、（ｈ）前記第１光学板は、面内位相差Ｒｅ１が１４５ｎｍ〜３８５ｎｍであり、面内遅相軸が前記第１偏光板の吸収軸に対して略４５°の角度をなして配置され、かつ電界印加時における前記液晶層の層厚方向の略中央での配向方向に対して略平行に配置されており、（ｉ）前記第２光学板は、面内位相差Ｒｅ２が２００ｎｍ≦（Ｒｅ２−Ｒｅ１）≦３００ｎｍの関係を有しており、面内遅相軸が前記第２偏光板の吸収軸に対して略４５°の角度をなして配置され、かつ電界印加時における前記液晶層の層厚方向の略中央での配向方向に対して略直交に配置されている、液晶表示装置である。

上記した何れかの構成によれば、比較的低コストの光学板を第１光学板および第２光学板として用いることが可能であるため、ノーマリーホワイト表示の垂直配向型の液晶表示装置における左右方向観察時のカラーシフトを低コストに抑制することが可能となる。

上記の液晶表示装置において、前記第１光学板と前記第２光学板の少なくとも一方が負の二軸光学異方性を有する、ことも好ましい。

上記した液晶表示装置は、負の一軸光学異方性又は負の二軸光学異方性を有しており、前記第１基板と前記第１偏光板との間及び／又は前記第２基板と前記第２偏光板との間に配置された視角補償板を更に含む、ことも好ましい。

これによれば、液晶層のリタデーションをより大きくした場合であっても十分な視角補償効果を得ることが可能となる。

図１は、一実施形態の液晶表示装置の基本構造を示す断面図である。 図２は、液晶層の電界印加時の配向方向と各偏光板、１／２波長板、１波長板の光学軸の配置関係を示す図である。 図３は、他の実施形態の液晶表示装置の基本構造を示す断面図である。 図４は、この実施形態における液晶層の電界印加時の配向方向と各偏光板、１／２波長板、１波長板の光学軸の配置関係を示す図である。 図５（Ａ）は、実施例１の分光スペクトル計算結果を示す図であり、図５（Ｂ）は、実施例２の分光スペクトル計算結果を示す図である。 図６（Ａ）は、比較例１の分光スペクトル計算結果を示す図であり、図６（Ｂ）は、比較例２の分光スペクトル計算結果を示す図である。図６（Ｃ）は、比較例３の分光スペクトル計算結果を示す図である。 図７（Ａ）は第１光学板の面内位相差を２５ｎｍに設定した場合の分光スペクトルを示した図、図７（Ｂ）は第１光学板の面内位相差を１４５ｎｍに設定した場合の分光スペクトルを示した図、図７（Ｃ）は第１光学板の面内位相差を２６５ｎｍに設定した場合の分光スペクトルを示した図、図７（Ｄ）は第１光学板の面内位相差を３８５ｎｍに設定した場合の分光スペクトルを示した図である。 図８（Ａ）は第１光学板の面内位相差を３４０ｎｍに設定した場合の分光スペクトルを示した図、図８（Ｂ）は第１光学板の面内位相差を３０５ｎｍに設定した場合の分光スペクトルを示した図、図８（Ｃ）は第１光学板の面内位相差を２６５ｎｍに設定した場合の分光スペクトルを示した図、図８（Ｄ）は第１光学板の面内位相差を２４０ｎｍに設定した場合の分光スペクトルを示した図である。 図９は、比較例２の液晶表示装置の分光スペクトルを示した図である。 図１０は、他の実施形態の液晶表示装置の構造を示す断面図である。 図１１は、他の実施形態の液晶表示装置の構造を示す断面図である。 図１２は、他の実施形態の液晶表示装置の構造を示す断面図である。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、一実施形態の液晶表示装置の基本構造を示す断面図である。この液晶表示装置は、対向配置された第１基板１および第２基板２と、第１基板１に設けられた第１電極１１と、第２基板２に設けられた第２電極１２と、第１基板１と第２基板２の間に配置された液晶層７を基本構成として備える。

本実施形態の液晶表示装置は、例えば、電極同士の重なり合う領域が表示したい文字や図案を形作るように構成され、基本的に予め定めた文字等のみを表示可能であり、概ね、有効表示領域内における面積比で５０％以下程度の領域が文字等の表示に寄与するものであるセグメント表示型の液晶表示装置である。なお、液晶表示装置は、複数の画素がマトリクス状に配列されたドットマトリクス表示型であってもよいし、セグメント表示型とドットマトリクス型が混合したものであってもよい。

第１基板１および第２基板２は、それぞれ例えばガラス基板、プラスチック基板等の透明基板である。図示のように、第１基板１と第２基板２は、所定の間隙（例えば４μｍ程度）を設けて貼り合わされている。

第１電極１１は、第１基板１の一面側に設けられている。同様に、第２電極１２は、第２基板２の一面側に設けられている。第１電極１１および第２電極１２は、それぞれ例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などの透明導電膜を適宜パターニングすることによって構成されている。

第１配向膜３は、第１基板１の一面側に第１電極１１を覆うようにして設けられている。第２配向膜４は、第２基板２の一面側に第２電極１２を覆うようにして設けられている。これらの第１配向膜３、第２配向膜４としては、液晶層７の配向状態を略垂直配向に規制する垂直配向膜が用いられている。本実施形態では、各配向膜３、４にはラビング処理等の一軸配向処理が施されている。これにより、液晶層７には、８８．５°〜８９．９°程度の高いプレティルト角が与えられる。

液晶層７は、第１基板１と第２基板２の間に設けられている。本実施形態においては、誘電率異方性Δεが負の液晶材料を用いて液晶層７が構成される。液晶層７に図示された太線は、液晶層７における液晶分子の配向方向を模式的に示したものである。ここで、液晶層７の層厚方向の略中央における液晶分子の電圧印加時の配向方向１３は、第１基板１の側から見た平面視における液晶分子の倒れる方向として規定される。この配向方向１３は、各配向膜３、４への一軸配向処理によって定まるものであり、本実施形態においては、配向方向１３と一軸配向処理の方向とが略平行である。

第１偏光板５は、第１基板１の外側に配置されている。同様に、第２偏光板６は、第２基板２の外側に配置されている。第１偏光板５と第２偏光板６は、各々の吸収軸が互いに略直交するように配置されている。

第１光学板である１／２波長板８は、第１偏光板５と第１基板１の間であって、１波長板９よりも第１偏光板５に近い側に配置されている。第２光学板である１波長板９は、第１偏光板５と第１基板１の間であって、１／２波長板８よりも第１基板１に近い側に配置されている。なお、１／２波長板８と１波長板９の配置は逆であってもよい。すなわち、１／２波長板８が第１基板１に近い側に配置され、１波長板９が第１偏光板５に近い側に配置されてもよい。

図２は、液晶層の電界印加時の配向方向と各偏光板、第１光学板である１／２波長板、第２光学板である１波長板の光学軸の配置関係を示す図である。いずれも、第１基板１の側から平面視した場合の光学軸が示されている。図示のように、電界印加時の液晶層の配向方向１３が６時方位（２７０°方向）であるとすると、１／２波長板８の面内遅相軸は当該配向方向１３と略平行な方向に配置され、１波長板９の面内遅相軸は当該配向方向と略直交する方向に配置される。

また、第１偏光板５の吸収軸は電界印加時の液晶層の配向方向１３に対して４５°の角度をなす方向に配置され、かつ近接する１／２波長板８の面内遅相軸に対して４５°の角度をなす方向に配置される。同様に、第２偏光板６の吸収軸は電界印加時の液晶層の配向方向１３に対して４５°の角度をなす方向に配置され、かつ近接する１／２波長板８の面内遅相軸に対して４５°の角度をなす方向に配置される。また、上記のように第１偏光板５と第２偏光板６の吸収軸同士は略直交する方向に配置される。

ここで、第１光学板である１／２波長板８については、面内位相差が例えば２００ｎｍ〜４００ｎｍ程度であって、正の一軸光学異方性を有するいわゆる正のＡプレートの光学フィルムが用いられる。また、第２光学板である１波長板９については、面内位相差が例えば４００ｎｍ〜６００ｎｍ程度であって、正のＡプレートの光学フィルムが用いられる。１／２波長板８と１波長板９のいずれについても、その材質は、例えばポリカーボネート、または環状オレフィンポリマーであることが好ましい。

図３は、他の実施形態の液晶表示装置の基本構造を示す断面図である。また、図４は、この実施形態における液晶層の電界印加時の配向方向と各偏光板、第１光学板である１／２波長板、第２光学板である１波長板の光学軸の配置関係を示す図である。上記した図１、図２に示した実施形態との違いは、１波長板９が第２基板２と第２偏光板６の間に配置されている点であり、それ以外は上記実施形態と同様である。なお、１／２波長板８と１波長板９の配置を入れ替えてもよい。すなわち、１／２波長板９が第２基板２と第２偏光板６の間に配置され、１波長板９が第１基板１と第２偏光板６の間に配置されてもよい。

次に、上記した実施形態の液晶表示装置における電圧無印加時の背景表示部（非表示部）の色調をシミュレーション解析によって評価した結果について、比較例と合わせて説明する。シミュレーション解析の条件は以下の通りである。これらの条件とした液晶表示装置における、３時方位、９時方位（０°方向、１８０°方向）における法線から５０°傾けた（極角５０°）ときの電圧無印加時の分光スペクトルを計算した。

＜実施例１＞
・上記図１、２において示した構造
・液晶層厚：４μｍ
・液晶材料：Δｎ＝０．０９１４、Δε＝−５．１、カイラル材の添加なし
・プレティルト角：８９．５度（第１基板、第２基板ともに）
・電圧印加時の液晶層の層厚方向の中央における配向方向：６時方位（２７０°方向）
・１／２波長板：面内位相差２６５ｎｍの正のＡプレート
・１波長板：面内位相差５４０ｎｍの正のＡプレート
・各波長板の材質：ポリカーボネート
・光源：標準光源Ｄ６５
・シミュレータ：シンテック製液晶表示器シミュレータＬＣＤＭＡＳＴＥＲ

＜実施例２＞
・上記図３、４において示した構造
・その他は実施例１と同条件

＜比較例１＞
・実施例１と同条件の液晶層、偏光板を備え、かつ第１基板と第１偏光板の間、第２基板と第２偏光板の間にそれぞれ１／４波長板を配置した構造であり、各１／４波長板は互いに遅相軸が平行、かつ当該遅相軸が電圧印加時の液晶層の層厚方向の中央における配向方向に対して略直交して配置
・各１／４波長板：面内位相差１４０ｎｍの正のＡプレート
・その他は実施例１と同条件

＜比較例２＞
・実施例１と同条件の液晶層、偏光板を備え、かつ第１基板と第１偏光板の間に１／２波長板を配置した構造であり、１／２波長板は遅相軸が電圧印加時の液晶層の層厚方向の中央における配向方向に対して略直交して配置
・１／２波長板：面内位相差２８０ｎｍの正のＡプレート
・その他は実施例１と同条件

図５（Ａ）は、実施例１の分光スペクトル計算結果を示す図であり、図５（Ｂ）は、実施例２の分光スペクトル計算結果を示す図である。図６（Ａ）は、比較例１の分光スペクトル計算結果を示す図であり、図６（Ｂ）は、比較例２の分光スペクトル計算結果を示す図である。なお、各図においてＡｚｉｍは０が３時方位、１８０が９時方位を示している。

図５（Ａ）に示すように、実施例１の液晶表示装置では左右方位ともに各比較例に比べて短波長側の透過率低下が抑制されており、ニュートラルな色調が得られている。これは正面観察時の分光スペクトルとほぼ一致しており、左右方位に対して観察角度を変化させてもカラーシフトが抑制されることを示している。この実施例１の条件で実際に液晶表示装置を作製し外観観察したところ、シミュレーション解析結果が示す通り、カラーシフトがほぼ生じないことが確認された。また、実施例１において１／２波長板と１波長板の積層順を逆にした場合についてもシミュレーション解析を行ったがその結果は図５（Ａ）と同様であり、この場合においてもカラーシフトを抑制できることが示された。

図５（Ｂ）に示すように、実施例２の液晶表示装置においても左右方位ともに各比較例に比べて短波長側の透過率低下が抑制されており、ニュートラルな色調が得られている。これは正面観察時の分光スペクトルとほぼ一致しており、左右方位に対して観察角度を変化させてもカラーシフトが抑制されることを示している。また、実施例２において１／２波長板と１波長板の配置を入れ替えた場合についてもシミュレーション解析を行ったがその結果は図５（Ｂ）と同様であり、この場合においてもカラーシフトを抑制できることが示された。

図６（Ａ）に示すように、比較例１の液晶表示装置では短波長側の透過率が低下しており、外観上、表示色が黄色または茶色になると考えられる。なお、正面観察時にはニュートラルな色調が得られる。３時方位、９時方位の分光スペクトルの相違（依存性）は観察されず、同等であった。この比較例１の条件で実際に液晶表示装置を作製し外観観察したところ、シミュレーション解析結果が示す通り、左右方位（３時方位、９時方位）における表示色の黄ばみ、すなわちカラーシフトが顕著に観察され、表示品位が低いことが確認された。

図６（Ｂ）に示すように、比較例２の液晶表示装置においても短波長側の透過率が低下しており、外観上、表示色が黄色または茶色になると考えられる。なお、正面観察時にはニュートラルな色調が得られる。３時方位、９時方位の分光スペクトルの相違（依存性）は観察されず、同等であった。この比較例２の条件で実際に液晶表示装置を作製し外観観察したところ、シミュレーション解析結果が示す通り、左右方位（３時方位、９時方位）における表示色の黄ばみ、すなわちカラーシフトが顕著に観察され、表示品位が低いことが確認された。

なお、比較例３として、比較例２の液晶表示装置に対してさらに第２基板（裏側基板）と第２偏光板との間に厚さ方向位相差が２２０ｎｍである負の一軸光学異方性を有する視角補償板、いわゆる負のＣプレートを配置した場合についても上記と同様にシミュレーション解析を行った。図６（Ｃ）は、比較例３の分光スペクトル計算結果を示す図である。この比較例３では、上記した実施例１、２の場合と同様に短波長側の透過率低下が抑制されており、カラーシフトが抑制されることが分かった。この構造の液晶表示装置を実際に作製して観察したところ、シミュレーション解析結果が示す通りの結果が確認された。

このことから、各実施例では２つの正のＡプレートを用いているがその厚さ方向の位相差を用いることで、負のＣプレートと同等な視角補償が実現できていることが示される。ただし、負のＣプレートは、例えば環状オレフィンポリマーを２軸方位に同じ延伸倍率で延伸加工する高度な技術を要するために材料を含め高コストである。それに対して、各実施例では、ポリカーボネート製の正のＡプレートを用いることで低コスト化が図られるという優位性がある。

次に、第１光学板である１／２波長板の適切な数値範囲を探索するために、実施例１の液晶表示装置において２つの波長板の面内位相差を変化させたときの分光スペクトルをシミュレーション解析した。計算条件は実施例１の場合と同様である。

図７（Ａ）は第１光学板の面内位相差を２５ｎｍに設定した場合の分光スペクトルを示した図、図７（Ｂ）は第１光学板の面内位相差を１４５ｎｍに設定した場合の分光スペクトルを示した図、図７（Ｃ）は第１光学板の面内位相差を２６５ｎｍに設定した場合の分光スペクトルを示した図、図７（Ｄ）は第１光学板の面内位相差を３８５ｎｍに設定した場合の分光スペクトルを示した図である。いずれにおいても、第１光学板と第２光学板である１波長板との面内位相差の差分が２７５ｎｍで一定となるように１波長板の面内位相差も調整した。

図７（Ａ）の分光スペクトルにおいては、短波長側の透過率が大きく低下している。すなわち、この条件の液晶表示装置は、比較例の場合と同様に、外観上黄ばんだ色調に観察される。図７（Ｂ）の分光スペクトルにおいては、短波長側の透過率は低いが図７（Ａ）の場合や比較例の場合と比較すれば短波長側の透過率が上昇しており、左右方位に対するカラーシフトが抑制されていることが分かる。

図７（Ｃ）の分光スペクトルにおいては、短波長側の透過率はさらに上昇しており、正面観察時の分光スペクトルと同等な色調が得られている。すなわち、左右方位に対するカラーシフトが抑制されていることが分かる。図７（Ｄ）の分光スペクトルにおいては、短波長側の透過率はさらに若干上昇し、かつ長波長側の透過率が若干低下しており、わずかに青い色調となることが分かる。この場合でも、図７（Ａ）の場合や比較例の場合よりは左右方位に対するカラーシフトが抑制されており、外観上はほとんど問題とならないレベルであった。なお、分光スペクトルについては代表的な４つを示したがこれら以外にもシミュレーション解析を行っており、その結果を総合すると、第１光学板である１／２波長板の面内位相差は、１４５ｎｍ以上３８５ｎｍ以下の数値範囲とすることが好ましいことが分かった。

次に、１／２波長板と１波長板との面内位相差の差分として適切な数値範囲を探索するために、実施例１の液晶表示装置において２つの波長板の面内位相差を変化させたときの正面観察時の分光スペクトルと右方位の極角５０°観察時の分光スペクトルをシミュレーション解析した。計算条件は実施例１の場合と同様である。また、比較対象として、上記した比較例２の液晶表示装置についても同様に分光スペクトルをシミュレーション解析した。

図８（Ａ）は第１光学板である１／２波長板の面内位相差を３４０ｎｍに設定した場合の分光スペクトルを示した図、図８（Ｂ）は第１光学板の面内位相差を３０５ｎｍに設定した場合の分光スペクトルを示した図、図８（Ｃ）は第１光学板の面内位相差を２６５ｎｍに設定した場合の分光スペクトルを示した図、図８（Ｄ）は第１光学板の面内位相差を２４０ｎｍに設定した場合の分光スペクトルを示した図である。いずれにおいても、第２光学板である１波長板の面内位相差は５４０ｎｍで一定とした。したがって、第２光学板と第１光学板の面内位相差の差分はそれぞれ２００ｎｍ、２３５ｎｍ、２７５ｎｍ、３００ｎｍである。また、図９は、比較例２の液晶表示装置の分光スペクトルを示した図である。

図８（Ａ）〜図８（Ｄ）に示すように、いずれの条件においても正面観察時と５０°極角観察時との分光スペクトルの差は小さく、図９に示した比較例２の分光スペクトルに比べて、観察角度の変化に対するカラーシフトは大幅に抑制されることが示されている。分光スペクトルについては代表的な４つを示したがこれら以外にもシミュレーション解析を行っており、その結果を総合すると、１／２波長板の面内位相差をＲｅ１、１波長板の面内位相差をＲｅ２としたときに、両者の差分（Ｒｅ２−Ｒｅ１）については、２００ｎｍ≦Ｒｅ２−Ｒｅ１≦３００ｎｍの数値範囲とすることが好ましいことが分かった。

ところで、上記した実施例では液晶層厚を４μｍとしていたが、液晶表示装置をマルチプレックス駆動によって動作させる場合を考えると、表示容量、すなわちデューティ数が増大した場合の電気光学特性の急峻性を良好にするためには、液晶層のリタデーションΔｎｄをより大きくすることが有効である。しかし、この場合には液晶層の視角補償が不十分になり、上記した左右方位における背景表示部のカラーシフトが生じ得る。このような場合には、上記した図１、図３に示した構造の液晶表示装置に対して、さらに負のＣプレートや負の二軸光学異方性を有する視角補償板を併用することで上記のカラーシフトを抑制可能である。

図１０は、他の実施形態の液晶表示装置の構造を示す断面図である。上記した図１に示した実施形態との違いは、第２基板２と第２偏光板６の間に負の二軸光学異方性を有する視角補償板１４が配置されている点であり、それ以外は上記実施形態と同様である。視角補償板１４の遅相軸は、例えば第２偏光板６の吸収軸と略直交に配置される。なお、視角補償板１４としては負のＣプレートを用いてもよい。さらに、負のＣプレートと負の二軸光学異方性を有する視角補償板を積層して、第２基板２と第２偏光板６の間に配置してもよい。

図１１は、他の実施形態の液晶表示装置の構造を示す断面図である。上記した図１に示した実施形態との違いは、第１基板１と１波長板９の間に負のＣプレート１５が配置されている点であり、それ以外は上記実施形態と同様である。なお、負のＣプレート１５を負の二軸光学異方性を有する視角補償板に置き換えた場合には、面内位相差の影響が発生し視角特性が劣化するため好ましくない。

図１２は、他の実施形態の液晶表示装置の構造を示す断面図である。上記した図１に示した実施形態との違いは、第１偏光板５と１／２波長板８の間に負の二軸光学異方性を有する視角補償板１６が配置されている点であり、それ以外は上記実施形態と同様である。視角補償板１６の遅相軸は、例えば第１偏光板５の吸収軸と略直交に配置される。なお、視角補償板１６として負のＣプレートを用いてもよい。

以上のような実施形態並びに実施例によれば、比較的低コストの光学板を第１光学板および第２光学板として用いることが可能であるため、ノーマリーホワイト表示の垂直配向型の液晶表示装置における左右方向観察時のカラーシフトを低コストに抑制することが可能となる。

なお、本発明は上述した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施をすることが可能である。例えば、上記した実施形態等では１／２波長板、１波長板として正のＡプレートを用いていたが、少なくとも一方を負の二軸光学異方性を有する光学板としてもよい。ただし、正の二軸光学異方性を有する光学板や負のＡプレートではカラーシフトを抑制することが難しいと考えられる。

また、上記した実施形態等では、ラビング処理等の配向処理によって液晶層を一方位に配向されたモノドメイン配向型の液晶表示装置を例示していたが、互いに異なる配向方位を有する２種類のドメインを有するデュアルドメイン配向型の液晶表示装置においても本発明を適用することができる。この場合には、液晶層への電界印加時に配向制御要素（突起や開口など）によって制御される液晶層の層厚方向の中央における配向方向との関係において偏光板や各波長板の配置を設定すればよい。

１：第１基板
２：第２基板
３：第１配向膜
４：第２配向膜
５：第１偏光板
６：第２偏光板
７：液晶層
８：１／２波長板（第１光学板）
９：１波長板（第２光学板）
１１：第１電極
１２：第２電極
１３：液晶層の層厚方向の中央における配向方向
１４：視角補償板
１５：負のＣプレート
１６：視角補償板

Claims (4)

1. ノーマリーホワイト表示の液晶表示装置であって、
   対向配置される第１基板及び第２基板と、
   前記第１基板と前記第２基板の間に配置された垂直配向又は略垂直配向の液晶層と、
   前記第１基板の外側に配置された第１偏光板と、
   前記第２基板の外側に配置された第２偏光板と、
   前記第１基板と前記第１偏光板との間に配置された第１光学板と、
   前記第１基板と前記第１偏光板との間に配置された第２光学板と、
   を含み、
   前記第１偏光板と前記第２偏光板の各吸収軸は互いに略直交して配置され、かつ当該各吸収軸は電界印加時における前記液晶層の層厚方向の略中央での配向方向に対して略４５°の角度をなして配置されており、
   前記第１光学板は、面内位相差Ｒｅ１が１４５ｎｍ〜３８５ｎｍであり、面内遅相軸が前記第１偏光板の吸収軸に対して略４５°の角度をなして配置され、かつ電界印加時における前記液晶層の層厚方向の略中央での配向方向に対して略平行に配置されており、
   前記第２光学板は、面内位相差Ｒｅ２が２００ｎｍ≦（Ｒｅ２−Ｒｅ１）≦３００ｎｍの関係を有しており、面内遅相軸が前記第１偏光板の吸収軸に対して略４５°の角度をなして配置され、かつ電界印加時における前記液晶層の層厚方向の略中央での配向方向に対して略直交に配置されている、
   液晶表示装置。
2. ノーマリーホワイト表示の液晶表示装置であって、
   対向配置される第１基板及び第２基板と、
   前記第１基板と前記第２基板の間に配置された垂直配向又は略垂直配向の液晶層と、
   前記第１基板の外側に配置された第１偏光板と、
   前記第２基板の外側に配置された第２偏光板と、
   前記第１基板と前記第１偏光板との間に配置された第１光学板と、
   前記第２基板と前記第２偏光板との間に配置された第２光学板と、
   を含み、
   前記第１偏光板と前記第２偏光板の各吸収軸は互いに略直交して配置され、かつ当該各吸収軸は電界印加時における前記液晶層の層厚方向の略中央での配向方向に対して略４５°の角度をなして配置されており、
   前記第１光学板は、面内位相差Ｒｅ１が１４５ｎｍ〜３８５ｎｍであり、面内遅相軸が前記第１偏光板の吸収軸に対して略４５°の角度をなして配置され、かつ電界印加時における前記液晶層の層厚方向の略中央での配向方向に対して略平行に配置されており
   前記第２光学板は、面内位相差Ｒｅ２が２００ｎｍ≦（Ｒｅ２−Ｒｅ１）≦３００ｎｍの関係を有しており、面内遅相軸が前記第２偏光板の吸収軸に対して略４５°の角度をなして配置され、かつ電界印加時における前記液晶層の層厚方向の略中央での配向方向に対して略直交に配置されている、
   液晶表示装置。
3. 前記第１光学板と前記第２光学板の少なくとも一方が負の二軸光学異方性を有する、
   請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
4. 負の一軸光学異方性又は負の二軸光学異方性を有しており、前記第１基板と前記第１偏光板との間及び／又は前記第２基板と前記第２偏光板との間に配置された視角補償板を更に含む、
   請求項１に記載の液晶表示装置。

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