JP2016090863A - 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に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〜第３光学板２１，２２，２３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２１は、１／４波長板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°の角度をなして配置される。第２光学板２２は、１／４波長板であり面内遅相軸が第２偏光板６の吸収軸に対して略４５°の角度をなして配置される。第３光学板２３は、負の二軸光学異方性を有しており、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である負のＣプレート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。

上記した公知技術に基づく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対して負のＣプレートまたは負の二軸光学異方性を有する視角補償板を追加する場合、その構成と考えられるのは、特許文献１の公知技術に基づく液晶表示装置において液晶層に近接する位置に視角補償板を配置することである。一方で、従来、ノーマリーブラック表示の垂直配向型の液晶表示装置に適用される視角補償板としては、視角補償板を偏光板の偏光層に近接させて配置する構成がより低コストに実現されている。主に負の二軸光学異方性を有する視角補償板の場合、偏光板の偏光層に視角補償板を直接に接着した構成を有する「視角補償板一体型偏光板」が最も低コストに実現できることから市場に広く流通している。しかし、公知技術に基づく構成を採用する場合には、上記した視角補償板一体型偏光板を用いることが難しいことからコスト面で不利になると考えられる。

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、（ｇ）前記第１偏光板と前記第１光学板の間に配置された第３光学板とを含み、（ｈ）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、（ｉ）前記第１光学板は、面内位相差が１００ｎｍ〜１６０ｎｍの１／４波長板であり、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直交に配置されており、（ｊ）前記第２光学板は、面内位相差が１００ｎｍ〜１６０ｎｍの１／４波長板であり、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おり、（ｋ）前記第３光学板は、負の二軸光学異方性を有しており、面内遅相軸が前記第１偏光板の吸収軸に対して略直交に配置されている、液晶表示装置である。

上記構成によれば、高価な負のＣプレートを用いることなく、負の二軸光学異方性を有する光学板（負の二軸フィルム）を用いて視角補償を実現できる。したがって、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は、前記第２偏光板と前記第２光学板の間に配置された第４光学板を更に含み、前記第４光学板は、負の二軸光学異方性を有しており、面内遅相軸が前記第２偏光板の吸収軸に対して略直交に配置されている、ことも好ましい。

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１光学板と前記第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、面内位相差が２００ｎｍ〜３２０ｎｍの１／２波長板であり、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直交に配置されており、（ｉ）前記第２光学板は、負の二軸光学異方性を有しており、面内遅相軸が前記第１偏光板の吸収軸に対して略直交に配置されている、液晶表示装置である。

上記構成によっても、高価な負のＣプレートを用いることなく、負の二軸光学異方性を有する光学板（負の二軸フィルム）を用いて視角補償を実現できる。したがって、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は、前記第２基板と前記第２偏光板との間に配置された第３光学板を更に含み、前記第３光学板は、負の二軸光学異方性を有しており、面内遅相軸が前記第２偏光板の吸収軸に対して略直交に配置されている、ことも好ましい。

図１は、第１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、各１／４波長板、光学板の光学軸の配置関係を示す図である。 図３は、第２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、第２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、１／４波長板、光学板の光学軸の配置関係を示す図である。 図５は、第３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６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、光学板の光学軸の配置関係を示す図である。 図７は、第４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８は、第４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、各光学板の光学軸の配置関係を示す図である。 図９（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９（Ｂ）は、実施例２の分光スペクトル計算結果を示す図であり、図９（Ｃ）は、実施例３の分光スペクトル計算結果を示す図である。 図１０（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１０（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１１（Ａ）は、実施例４の分光スペクトル計算結果を示す図であり、図１１（Ｂ）は、実施例５の分光スペクトル計算結果を示す図である。 図１２は、比較例３の分光スペクトル計算結果を示す図である。

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、第１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。

第１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２１と第２偏光板２２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。

１／４波長板２１は、第１偏光板５と第１基板１の間に配置されている。１／４波長板２２は、第２偏光板６と第２基板２の間であって第２基板２に近い側に配置されている。各１／４波長板２１、２２の材質としてはポリカーボネートまたは環状オレフィンポリマーが好ましい。

光学板２３は、負の二軸光学異方性を有するものであり、第２偏光板６と第２基板２の間であって第２偏光板６に近い側に配置されている。光学板２３の材質としては環状オレフィンポリマー、延伸ＴＡＣ樹脂、ポリイミド樹脂または液晶ポリマー等が好ましい。

図２は、液晶層の電界印加時の配向方向と各偏光板、各１／４波長板、光学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、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、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ている。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。

１／４波長板２１の面内遅相軸は、この１／４波長板２１と近接する第１偏光板５の吸収軸に対して４５°の角度をなす方向に配置される。図示の例では３時−９時方位（０°−１８０°）に配置されている。１／４波長板２２の面内遅相軸は、この１／４波長板２２と近接する第２偏光板６の吸収軸に対して４５°の角度をなす方向に配置される。図示の例では３時−９時方位（０°−１８０°）に配置されている。また、光学板２３の面内遅相軸は、この光学板２３に近接する第２偏光板６の吸収軸と略直交するように配置されている。

上記のような配置により、第１偏光板５と１／４波長板２１によって円偏光板の機能が得られ、かつ、第２偏光板６と１／４波長板２２によって円偏光板の機能が得られる。これらの円偏光板は同じ円偏光回転方位になるように、互いの遅相軸が略平行に配置されている。また、各１／４波長板２１、２２の遅相軸と電界印加時の液晶層の配向方向１３とは略直交して配置されている。

ここで、各１／４波長板２１、２２については、それらの面内位相差が１００ｎｍ〜１６０ｎｍ程度である。原理的には、各１／４波長板２１、２２の面内位相差は必ずしも等しくなくてよいが、両者の面内位相差の合計が２００ｎｍ〜３２０ｎｍであることが好ましい。

図３は、第２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、この第２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、１／４波長板、光学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に示した第１実施形態との違いは、第１基板１と第１偏光板５の間であって第１偏光板５と近い側に光学板２４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。この光学板２４は、上記した光学板２３と同様のものであり、負の二軸光学異方性を有しており、図４に示すようにその面内遅相軸が近接する第１偏光板５の吸収軸と略直交するように配置されている。

図５は、第３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、上記した第１実施形態の液晶表示装置と共通する構成として第１基板１、第２基板２、第１配向膜３、第２配向膜４、第１偏光板５、第２偏光板６、液晶層７、第１電極１１、第２電極１２を備えており、第１実施形態の液晶表示装置とは異なる構成として、１／２波長板２５と光学板２６を備えている。以下、共通する構成については詳細な説明を省略する。

１／２波長板２５は、第１偏光板５と第１基板１の間であって第１基板１に近い側に配置されている。この１／２波長板２５の材質としてはポリカーボネートまたは環状オレフィンポリマーが好ましい。

光学板２６は、負の二軸光学異方性を有するものであり、第１偏光板５と第１基板１の間であって第１偏光板５に近い側に配置されている。光学板２６の材質としては環状オレフィンポリマー、延伸ＴＡＣ樹脂、ポリイミド樹脂または液晶ポリマー等が好ましい。

図６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、光学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、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、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ている。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。

１／２波長板２５の面内遅相軸は、この１／２波長板２５と近接する第１偏光板５の吸収軸に対して４５°の角度をなす方向に配置される。図示の例では３時−９時方位（０°−１８０°）に配置されている。１／２波長板２５の面内位相差は２００ｎｍ〜３２０ｎｍ程度である。また、光学板２６の面内遅相軸は、この光学板２６に近接する第１偏光板５の吸収軸と略直交するように配置されている。

図７は、第４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８は、この第４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、各光学板の光学軸の配置関係を示す図である。上記した図５、図６に示した第３実施形態との違いは、第２基板２と第２偏光板６の間に光学板２７が配置されている点であり、それ以外は上記した第３実施形態と同様である。この光学板２７は、上記した光学板２６と同様のものであり、負の二軸光学異方性を有しており、図８に示すようにその面内遅相軸が近接する第２偏光板６の吸収軸と略直交するように配置されている。

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であり、偏光板の偏光層と光学板との間には偏光板の保護フィルムであるＴＡＣフィルムを配置
・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）
・１／４波長板：面内位相差１４０ｎｍの正の一軸光学異方性を有する位相差板（正のＡプレート）
・光学板：面内位相差５５ｎｍ、厚さ方向位相差２２０ｎｍの負の二軸フィルム
・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１、２において示した構造であり、偏光板の偏光層と光学板との間には偏光板の保護フィルムであるＴＡＣフィルム等が配置されない
・その他は実施例１と同条件

＜実施例３＞
・上記図３、４において示した構造であり、偏光板の偏光層と光学板との間には偏光板の保護フィルムであるＴＡＣフィルム等が配置されない
・光学板：面内位相差５５ｎｍ、厚さ方向位相差１２４ｎｍの負の二軸フィルム
・その他は実施例１と同条件

＜比較例１＞
・実施例１と同条件に配置された液晶層、偏光板、各１／４波長板を備え、かつ光学板を備えない構造
・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＞
・比較例１と同条件に配置された液晶層、偏光板、各１／４波長板を備え、かつ第２基板と第２偏光板の間であって第２基板に近い側に負の一軸光学異方性を有する光学板を配置した構造
・光学板：厚さ方向の位相差２２０ｎｍの負のＣプレート
・その他は比較例１と同条件

図９（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９（Ｂ）は、実施例２の分光スペクトル計算結果を示す図であり、図９（Ｃ）は、実施例３の分光スペクトル計算結果を示す図である。また、図１０（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１０（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Ｐｏｌａは０が正面観察時、５０が極角５０°観察時を示している。

図９（Ａ）に示すように、実施例１の液晶表示装置では、正面観察時と極角５０°観察時を比べると、短波長側の透過率変化は小さく長波長側の透過率変化が大きいという傾向が見られた。ただし、分光スペクトル同士の透過率の差は大きく出ているが外観上の色調変化としては黄色や茶色へ変化する傾向ではなく薄青色に変化する傾向であることから、外観上の違和感は小さいと考えられる。すなわち、背景表示部の左右方位におけるカラーシフトが抑制された表示状態を実現できると考えられる。

図９（Ｂ）に示すように、実施例２の液晶表示装置においても、正面観察時と極角５０°観察時を比べると、短波長側の透過率変化は小さく長波長側の透過率変化が大きいという傾向が見られた。ただし、実施例１と比べて長波長側での透過率変化が小さくなっている。このことから、背景表示部の左右方位におけるカラーシフトがさらに抑制された表示状態を実現できると考えられる。

図９（Ｃ）に示すように、実施例３の液晶表示装置においても実施例２の液晶表示装置とほぼ等しい分光スペクトルが得られていることが分かる。このことから、背景表示部の左右方位におけるカラーシフトがさらに抑制された表示状態を実現できると考えられる。

図１０（Ａ）に示すように、比較例１の液晶表示装置では正面観察時にはほぼニュートラルな分光スペクトルが得られているのに対して、極角５０°観察時には短波長側の透過率が大きく低下している。外観上の色調としては背景表示部が黄色または茶色にカラーシフトしている状態であるので、比較例１の液晶表示装置の表示品位は低いといえる。

図１０（Ｂ）に示すように、比較例２の液晶表示装置では正面観察時に対して極角５０°観察時では長波長側の透過率が低下しているがその低下度合いが比較的小さい。このため、比較例２の液晶表示装置では、正面観察時に対する極角５０°観察時の色調の変化は比較例１の液晶表示装置に比べて大幅に小さくなる。

比較例１、２のそれぞれについては実際に同条件の液晶表示装置を作製し、背景表示部の外観観察を行ったところ、上記したシミュレーション解析結果と同様と結果が得られた。すなわち、比較例１の液晶表示装置では左右方位における視角特性を観察したときの観察角度が深くなるにしたがって背景表示部の色調が黄色から茶色へとカラーシフトして表示品位が低下することが確認された。他方で、比較例２の液晶表示装置では正面観察時と観察角度を深くしていったときの色調変化に黄ばみ等は観察されず、色調変化が抑制されていることが確認された。なお、比較例２の構成において負のＣプレートを負の二軸光学異方性を有する光学板に置き換える構成も考えられるが、このような光学板は面内位相差を有していることから正面観察時における電気光学特性の低下、具体的には黒表示時の透過率上昇を招くために好ましくない。

上記した比較例２のような構成でもカラーシフトを抑制することができるが、現状において、負のＣプレートは、市場流通量が少なく、また二軸延伸加工により製造される環状オレフィンポリマー製の場合には二軸両側の延伸精度を高く設定しなければ良好な特性が得られないため、高コストである。一方で、各実施例で光学板として用いた負の二軸フィルムは、従来からノーマリーブラック表示のモノドメイン垂直配向型の液晶表示装置において広く用いられており、その中でも特に環状オレフィンポリマーまたは延伸ＴＡＣ樹脂を光学フィルムとして偏光板の偏光層に直接接着した「視角補償板一体型偏光板」が多く流通している。したがって、この視角補償板一体型偏光板を適用できれば、低コストで良好な表示品位を有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実現できる。

＜実施例４＞
・上記図５、６において示した構造であって、光学板を第１偏光板の偏光層に近接させて配置
・光学板：面内位相差５５ｎｍ、厚さ方向位相差２２０ｎｍの負の二軸フィルム
・その他は実施例１と同条件

＜実施例５＞
・上記図７、８において示した構造であって、光学板を第１偏光板の偏光層に近接させて配置
・光学板：面内位相差５５ｎｍ、厚さ方向位相差１２４ｎｍの負の二軸フィルム
・その他は実施例４と同条件

＜比較例３＞
・実施例４と同条件に配置された液晶層、偏光板、１／２波長板を備え、かつ光学板を備えない構造
・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１１（Ａ）は、実施例４の分光スペクトル計算結果を示す図であり、図１１（Ｂ）は、実施例５の分光スペクトル計算結果を示す図である。また、図１２は、比較例３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Ｐｏｌａは０°が正面観察時、５０°が極角５０°観察時を示している。

図１１（Ａ）に示すように、実施例４の液晶表示装置の分光スペクトルは上記した実施例１等の分光スペクトルと同様の特性であり、短波長側の透過率変化が抑制され、長波長側の透過率変化が見られる。このことから、左右方位の観察角度を徐々に深くした場合のカラーシフトは抑制されていると考えられる。

図１１（Ｂ）に示すように、実施例５の液晶表示装置の分光スペクトルは上記した実施例４のものとほぼ同じである。このことから、左右方位の観察角度を徐々に深くした場合のカラーシフトは抑制されていると考えられる。

図１２に示すように、比較例３の液晶表示装置では正面観察時に対して極角５０°観察時には短波長側の透過率が大幅に低下している。このことから、左右方位において深い観察角度になるにしたがって背景表示部の色調は黄色から茶色へカラーシフトする傾向にある。すなわち、表示品位が低下する。

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、上記において光学板（負の二軸フィルム）の面内位相差は５５ｎｍに固定されていたが、適切な面内位相差の範囲は４０〜７０ｎｍ程度である。一方で、厚さ方向位相差は、液晶層厚ｄと液晶材料の福屈折率Δｎの積であるΔｎｄに応じて調整する必要がある。

また、上記においては各偏光板と１／２波長板または１／４波長板との間に光学板として負の二軸フィルムを１つのみ配置した場合を例示していたが、負の二軸フィルムと負のＣプレートを積層して配置してもよいし、負の二軸フィルムを複数積層して配置してもよい。

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
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
２１、２２：１／４波長板
２３、２４、２６、２７：光学板
２５：１／２波長板

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、
   前記第１偏光板と前記第１光学板の間に配置された第３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、面内位相差が１００ｎｍ〜１６０ｎｍの１／４波長板であり、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直交に配置されており、
   前記第２光学板は、面内位相差が１００ｎｍ〜１６０ｎｍの１／４波長板であり、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おり、
   前記第３光学板は、負の二軸光学異方性を有しており、面内遅相軸が前記第１偏光板の吸収軸に対して略直交に配置されている、
   液晶表示装置。
2. 前記第２偏光板と前記第２光学板の間に配置された第４光学板を更に含み、
   前記第４光学板は、負の二軸光学異方性を有しており、面内遅相軸が前記第２偏光板の吸収軸に対して略直交に配置されている、
   請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 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光学板と前記第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、面内位相差が２００ｎｍ〜３２０ｎｍの１／２波長板であり、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直交に配置されており、
   前記第２光学板は、負の二軸光学異方性を有しており、面内遅相軸が前記第１偏光板の吸収軸に対して略直交に配置されている、
   液晶表示装置。
4. 前記第２基板と前記第２偏光板との間に配置された第３光学板を更に含み、
   前記第３光学板は、負の二軸光学異方性を有しており、面内遅相軸が前記第２偏光板の吸収軸に対して略直交に配置されている、
   請求項３に記載の液晶表示装置。

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