JP2019060964A - 液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 視野角特性に優れ、透過率が高い液晶表示装置を提供する。【解決手段】 第一の偏光板と、第一の基板と、第一の垂直配向膜と、液晶分子を含有する液晶層と、第二の垂直配向膜と、第二の基板と、第二の偏光板とを順に備え、画素領域において、液晶分子は液晶層への電圧印加時に少なくとも4つのドメインに分割配向し、第一の偏光板と液晶層との間には、第一の位相差層が配置され、第二の偏光板と液晶層との間には、第二の位相差層が配置され、第一の位相差層は面内位相差が互いに異なる第一の領域及び第二の領域を含み、第二の位相差層は面内位相差が互いに異なる第三の領域及び第四の領域を含み、第一の領域及び第三の領域は、平面視において少なくとも4つのドメイン間の境界と重畳し、かつ、面内位相差が所定の範囲であり、第一の領域及び第三の領域の面内遅相軸、並びに、第一の偏光板及び第二の偏光板の吸収軸の各々は所定の方位である液晶表示装置。【選択図】 図1
Description
本発明は、液晶表示装置に関する。より詳しくは、1つの画素領域が複数のドメイン(配向領域)に分割される液晶表示装置に関するものである。
液晶表示装置は、画像表示のために液晶層(液晶分子)を利用する表示装置である。液晶表示装置の代表的な表示方式は、一対の基板間に液晶層を設けた液晶表示パネルに対してバックライトから光を照射し、液晶層に電圧を印加して液晶分子の配向を変化させることにより、液晶表示パネルを透過する光の量を制御するものである。
このような液晶表示装置は、薄型、軽量及び低消費電力といった特長を有することから、スマートフォン、タブレットPC、カーナビゲーション等の用途で利用されている。これらの用途においては、例えば、視野角特性の向上が求められており、1つの画素領域を複数のドメイン(配向領域)に分割し、ドメイン毎に液晶分子を異なる方位に配向させる配向分割技術が検討されている(例えば、特許文献1及び非特許文献1参照)。
ヤマダ等(Y.Yamada,et al)、「垂直光配向LCDにおけるプレチルト角に対する透過率依存性の検討(Investigation of Transmittance Dependence upon Pre−Tilt Angle in Photo Aligned Vertical LCDs)」、SID2017 DIGEST、2017、pp.708−711
しかしながら、配向分割技術を利用する場合、液晶分子の傾斜方位(配向方位)が互いに異なるドメイン間の境界で暗線が発生し、透過率(コントラスト比)が低下することがあった。
図14は、配向分割技術が用いられた従来の液晶表示装置の画素領域における液晶分子の傾斜方位の一例を示す平面模式図である。図14に示すように、液晶層への電圧印加時に、画素領域40は、液晶分子31の傾斜方位が互いに異なる4つのドメインに分割されている。ここで、液晶表示装置において、液晶表示パネルの両側に一対の偏光板が配置されており、一方の偏光板の吸収軸の方位がX軸方向に対応し、他方の偏光板の吸収軸の方位がY軸方向に対応する場合(すなわち、一対の偏光板がクロスニコルに配置されている場合)、液晶分子31の傾斜方位が、4つのドメイン間の境界でX軸方向又はY軸方向と平行になる。よって、4つのドメイン間の境界と重畳する領域では、一方の偏光板を透過した直線偏光が、液晶層を経た後に他方の偏光板を透過できないため、暗線50として視認され、透過率が低下してしまう。ここで、画素領域40を分割するドメインの数を増やせば、視野角特性は更に向上するものの、画素領域40に対する暗線50の面積比率が増加するため、透過率が更に低下してしまう。
以上のように、従来の液晶表示装置に対しては、視野角特性を向上させつつ、透過率を高めるという課題があった。しかしながら、上記課題を解決する手段は見出されていなかった。例えば、上記特許文献1及び上記非特許文献1に記載の発明では、上述したような暗線の発生を抑制し、透過率を大幅に高める点で改善の余地があった。
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、視野角特性に優れ、透過率が高い液晶表示装置を提供することを目的とするものである。
本発明者らは、視野角特性に優れ、透過率が高い液晶表示装置について種々検討したところ、ドメイン間の境界と重畳する領域で特定の面内位相差を有する位相差層を利用すれば、暗線の発生が抑制されることを見出した。これにより、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。
すなわち、本発明の一態様は、第一の偏光板と、第一の基板と、第一の垂直配向膜と、液晶分子を含有する液晶層と、第二の垂直配向膜と、第二の基板と、第二の偏光板とを順に備え、画素領域において、上記液晶分子は、上記液晶層への電圧無印加時に、上記第一の垂直配向膜及び上記第二の垂直配向膜の表面に対して垂直方向に配向し、かつ、上記液晶層への電圧印加時に、傾斜方位が互いに異なる少なくとも4つのドメインに分割配向し、上記第一の偏光板と上記液晶層との間には、第一の重合性液晶化合物の硬化物を含有する第一の位相差層が配置され、上記第二の偏光板と上記液晶層との間には、第二の重合性液晶化合物の硬化物を含有する第二の位相差層が配置され、上記第一の位相差層は、面内位相差が互いに異なる第一の領域及び第二の領域を含み、上記第二の位相差層は、面内位相差が互いに異なる第三の領域及び第四の領域を含み、上記第一の領域及び上記第三の領域は、平面視において上記少なくとも4つのドメイン間の境界と重畳し、かつ、面内位相差が0.109〜0.165μmであり、上記第一の領域の面内遅相軸と上記第三の領域の面内遅相軸とは直交し、上記第一の偏光板の吸収軸と上記第一の領域の面内遅相軸との成す角度は略45°であり、上記第二の偏光板の吸収軸と上記第三の領域の面内遅相軸との成す角度は略45°であり、上記第一の偏光板の吸収軸と上記第二の偏光板の吸収軸とは直交する液晶表示装置であってもよい。
上記第一の位相差層は、上記第一の基板と上記第一の垂直配向膜との間に配置されていてもよい。
上記第一の基板と上記第一の位相差層との間には、第一の水平配向膜が配置されていてもよい。
上記第二の位相差層は、上記第二の基板と上記第二の垂直配向膜との間に配置されていてもよい。
上記第二の基板と上記第二の位相差層との間には、第二の水平配向膜が配置されていてもよい。
上記第二の領域及び上記第四の領域は、面内位相差を有しなくてもよい。
上記少なくとも4つのドメインは、2行2列のマトリクス状に配置される4つのドメインで構成され、上記第一の領域及び上記第三の領域は、平面視において十字状であってもよい。
上記第一の偏光板の吸収軸の方位を0°として反時計回りを正とする方位を定義すると、上記4つのドメインは、上記傾斜方位が略45°のドメインと、上記傾斜方位が略135°のドメインと、上記傾斜方位が略225°のドメインと、上記傾斜方位が略315°のドメインとで構成されていてもよい。
本発明によれば、視野角特性に優れ、透過率が高い液晶表示装置を提供することができる。
以下に実施形態を掲げ、本発明について図面を参照して更に詳細に説明するが、本発明はこの実施形態のみに限定されるものではない。また、実施形態の各構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜組み合わされてもよいし、変更されてもよい。
本明細書中、「X〜Y」は、「X以上、Y以下」を意味する。
[実施形態]
実施形態の液晶表示装置について、図1、2を参照して以下に説明する。図1は、実施形態の液晶表示装置を示す断面模式図である。図2は、実施形態の液晶表示装置の画素領域(電圧印加時)を示す平面模式図である。
実施形態の液晶表示装置について、図1、2を参照して以下に説明する。図1は、実施形態の液晶表示装置を示す断面模式図である。図2は、実施形態の液晶表示装置の画素領域(電圧印加時)を示す平面模式図である。
図1に示すように、液晶表示装置1は、第一の偏光板2と、第一の基板3と、第一の位相差層4と、第一の垂直配向膜5と、液晶層6と、第二の垂直配向膜7と、第二の位相差層8と、第二の基板9と、第二の偏光板10とを順に有している。
液晶層6中の液晶分子31は、画素領域において、液晶層6への電圧無印加時(液晶層6への印加電圧が閾値電圧未満である場合)に、第一の垂直配向膜5及び第二の垂直配向膜7の表面に対して垂直方向に配向する。ここで、液晶分子31が第一の垂直配向膜5及び第二の垂直配向膜7の表面に対して垂直方向に配向するとは、液晶分子31のプレチルト角が、第一の垂直配向膜5及び第二の垂直配向膜7の表面に対して86〜90°であることを意味し、好ましくは87〜89°、より好ましくは87.5〜89°であることを意味する。液晶分子31のプレチルト角は、液晶層6への電圧無印加時に、液晶分子31の長軸が第一の垂直配向膜5及び第二の垂直配向膜7の表面に対して傾斜する角度を意味する。なお、液晶分子31のプレチルト角は、コントラスト比、AC残像、液晶分子31の配向性等に影響を及ぼすことがある。液晶分子31のプレチルト角が86°以上であれば、コントラスト比が充分に高まる。液晶分子31のプレチルト角が87.5°以上であれば、AC残像が充分に抑制される。液晶分子31のプレチルト角が89°以下であれば、液晶分子31の配向性が充分に安定する(液晶分子31の方位角ブレが充分に抑制される)。本実施形態によれば、液晶分子31のプレチルト角を小さくしなくても、透過率が高い液晶表示装置1を実現することができる。
液晶層6中の液晶分子31は、画素領域において、液晶層6への電圧印加時(液晶層6への印加電圧が閾値電圧以上である場合)に、傾斜方位が互いに異なる少なくとも4つのドメインに分割配向する。図2では、液晶分子31が、2行2列のマトリクス状に配置される4つのドメインに分割配向する状態が例示されている。本明細書中、「画素領域」とは、最小の表示単位領域を意味し、例えば、単一のカラーフィルタ層(赤色、緑色、青色等の各カラーフィルタ層)と重畳する領域、単一の画素電極と重畳する領域等を意味する。また、液晶分子31の傾斜方位とは、液晶分子31を第一の垂直配向膜5又は第二の垂直配向膜7の表面に投影したときの向き(方位)を意味し、第一の垂直配向膜5又は第二の垂直配向膜7の表面の法線方向からの傾斜角(極角)は考慮されない。図2では、液晶分子31の傾斜方位を分かりやすくするために液晶分子31を円錐体で図示しており、円錐体の底面が第一の基板3側を表し、円錐体の頂点が第二の基板9側を表している。なお、図2では、液晶表示装置1において、電圧印加時の液晶分子31、第一の位相差層4、及び、第二の位相差層8に着目した状態を図示している。また、図2において、X軸方向は第一の偏光板2の吸収軸の方位に対応し、Y軸方向は第二の偏光板10の吸収軸の方位に対応している。
<第一の偏光板及び第二の偏光板>
第一の偏光板2及び第二の偏光板10としては、例えば、ポリビニルアルコール(PVA)フィルムにヨウ素錯体(又は染料)等の異方性材料を、染色及び吸着させてから延伸配向させたもの等が挙げられる。本明細書中、「偏光板」とは、直線偏光板(吸収型偏光板)を指し、円偏光板とは区別される。
第一の偏光板2及び第二の偏光板10としては、例えば、ポリビニルアルコール(PVA)フィルムにヨウ素錯体(又は染料)等の異方性材料を、染色及び吸着させてから延伸配向させたもの等が挙げられる。本明細書中、「偏光板」とは、直線偏光板(吸収型偏光板)を指し、円偏光板とは区別される。
第一の偏光板2の吸収軸と第二の偏光板10の吸収軸とは、直交する。これにより、第一の偏光板2及び第二の偏光板10がクロスニコルに配置されるため、液晶層6への電圧無印加時に黒表示が、液晶層6への電圧印加時に階調表示(中間調表示、白表示等)が可能となる。本明細書中、2つの軸(方向)が直交するとは、両者の成す角度が89〜91°であることを意味し、好ましくは89.5〜90.5°であることを意味する。
<第一の基板>
第一の基板3としては、例えば、ガラス基板、プラスチック基板等の透明基板が挙げられる。透明基板の液晶層6側には、カラーフィルタ層、ブラックマトリクス、共通電極等の部材が配置されていてもよい。これらの部材(例えば、カラーフィルタ層)は、第一の基板3と第一の位相差層4との間に配置されていてもよく、第一の位相差層4と第一の垂直配向膜5との間に配置されていてもよい。ブラックマトリクスは、カラーフィルタ層を区画するように格子状に配置されていてもよい。共通電極は、カラーフィルタ層及びブラックマトリクスを覆うように面状に配置されていてもよい。
第一の基板3としては、例えば、ガラス基板、プラスチック基板等の透明基板が挙げられる。透明基板の液晶層6側には、カラーフィルタ層、ブラックマトリクス、共通電極等の部材が配置されていてもよい。これらの部材(例えば、カラーフィルタ層)は、第一の基板3と第一の位相差層4との間に配置されていてもよく、第一の位相差層4と第一の垂直配向膜5との間に配置されていてもよい。ブラックマトリクスは、カラーフィルタ層を区画するように格子状に配置されていてもよい。共通電極は、カラーフィルタ層及びブラックマトリクスを覆うように面状に配置されていてもよい。
カラーフィルタ層の材料としては、例えば、顔料分散型のカラーレジスト等が挙げられる。カラーフィルタ層の色の組み合わせは特に限定されず、例えば、赤色、緑色、及び、青色の組み合わせ、赤色、緑色、青色、及び、黄色の組み合わせ等が挙げられる。
ブラックマトリクスの材料としては、例えば、黒色のレジスト等が挙げられる。
共通電極の材料としては、例えば、インジウムスズ酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)等の透明導電材料が挙げられる。
<第二の基板>
第二の基板9としては、例えば、ガラス基板、プラスチック基板等の透明基板が挙げられる。透明基板の液晶層6側には、ゲート線、ソース線、薄膜トランジスタ素子、画素電極等が配置されていてもよい。これらの部材は、第二の基板9と第二の位相差層8との間に配置されていてもよく、第二の位相差層8と第二の垂直配向膜7との間に配置されていてもよい。ゲート線及びソース線は、互いに直交して配置されていてもよい。薄膜トランジスタ素子は、ゲート線とソース線との交点近傍に配置されていてもよい。画素電極は、ゲート線及びソース線で区画される領域にマトリクス状に配置されていてもよい。
第二の基板9としては、例えば、ガラス基板、プラスチック基板等の透明基板が挙げられる。透明基板の液晶層6側には、ゲート線、ソース線、薄膜トランジスタ素子、画素電極等が配置されていてもよい。これらの部材は、第二の基板9と第二の位相差層8との間に配置されていてもよく、第二の位相差層8と第二の垂直配向膜7との間に配置されていてもよい。ゲート線及びソース線は、互いに直交して配置されていてもよい。薄膜トランジスタ素子は、ゲート線とソース線との交点近傍に配置されていてもよい。画素電極は、ゲート線及びソース線で区画される領域にマトリクス状に配置されていてもよい。
ゲート線及びソース線の材料としては、例えば、アルミニウム、銅、チタン、モリブデン、クロム等の金属材料が挙げられる。
薄膜トランジスタ素子を構成する半導体層(チャネル層)の材料としては、例えば、非晶質シリコン、多結晶シリコン、酸化物半導体等が挙げられる。中でも、低消費電力及び高速駆動の観点からは、酸化物半導体が好ましい。酸化物半導体によれば、オフリーク電流(薄膜トランジスタ素子がオフ状態であるときのリーク電流)が少ないために低消費電力が実現可能であり、オン電流(薄膜トランジスタ素子がオン状態であるときの電流)が多いために高速駆動が実現可能である。酸化物半導体としては、例えば、インジウム、ガリウム、亜鉛、及び、酸素から構成される化合物、インジウム、スズ、亜鉛、及び、酸素から構成される化合物等が挙げられる。
画素電極の材料としては、例えば、インジウムスズ酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)等の透明導電材料が挙げられる。
上述したような構成において、共通電極と画素電極との間に電圧を印加すると、液晶層6中に縦電界が発生するため、液晶分子31の配向を効率的に変化させることができる。
<第一の位相差層及び第二の位相差層>
第一の位相差層4は、第一の重合性液晶化合物の硬化物を含有するものである。第二の位相差層8は、第二の重合性液晶化合物の硬化物を含有するものである。
第一の位相差層4は、第一の重合性液晶化合物の硬化物を含有するものである。第二の位相差層8は、第二の重合性液晶化合物の硬化物を含有するものである。
第一の重合性液晶化合物及び第二の重合性液晶化合物は、重合性官能基を有する液晶化合物であり、例えば、特許第5888480号公報に記載の下記化学式(1)で表されることが好ましい。
P1−(Sp1)m1−MG−R1 (1)
P1−(Sp1)m1−MG−R1 (1)
上記化学式(1)中、P1は、重合性官能基を表す。Sp1は、炭素数0〜18のアルキレン基を表す。Sp1中のアルキレン基は、1つ以上のハロゲン原子、CN、又は、重合性官能基を有する炭素数1〜8のアルキル基で置換されていてもよい。Sp1中のアルキレン基に存在する1つのCH2基又は隣接していない2つ以上のCH2基は、各々相互に独立して、酸素原子が相互に直接結合しない形で、−O−、−S−、−NH−、−N(CH3)−、−CO−、−COO−、−OCO−、−OCOO−、−SCO−、−COS−、又は、−C≡C−で置換されていてもよい。m1は、0又は1を表す。
上記化学式(1)中、R1は、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、炭素数1〜18のアルキル基、又は、下記化学式(1−1)を表す。
−(Sp1a)ma−P1a (1−1)
(上記化学式(1−1)中、Sp1aは、上記Sp1と同じ意味を表す。maは、0又は1を表す。P1aは、重合性官能基を表す。)
R1中のアルキル基は、1つ以上のハロゲン原子又はCNで置換されていてもよい。R1中のアルキル基に存在する1つのCH2基又は隣接していない2つ以上のCH2基は、各々相互に独立して、酸素原子が相互に直接結合しない形で、−O−、−S−、−NH−、−N(CH3)−、−CO−、−COO−、−OCO−、−OCOO−、−SCO−、−COS−、又は、−C≡C−で置換されていてもよい。
−(Sp1a)ma−P1a (1−1)
(上記化学式(1−1)中、Sp1aは、上記Sp1と同じ意味を表す。maは、0又は1を表す。P1aは、重合性官能基を表す。)
R1中のアルキル基は、1つ以上のハロゲン原子又はCNで置換されていてもよい。R1中のアルキル基に存在する1つのCH2基又は隣接していない2つ以上のCH2基は、各々相互に独立して、酸素原子が相互に直接結合しない形で、−O−、−S−、−NH−、−N(CH3)−、−CO−、−COO−、−OCO−、−OCOO−、−SCO−、−COS−、又は、−C≡C−で置換されていてもよい。
上記化学式(1)中、MGは、メソゲン基又はメソゲン性支持基を表す。MG中のメソゲン基又はメソゲン性支持基は、下記化学式(1−2)で表される。
−Z0−(A1−Z1)n−(A2−Z2)j−(A3−Z3)k−A4−Z4−A5−Z5− (1−2)
−Z0−(A1−Z1)n−(A2−Z2)j−(A3−Z3)k−A4−Z4−A5−Z5− (1−2)
上記化学式(1−2)中、A1、A2、A3、A4、及び、A5は、各々独立して、1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、1,4−シクロヘキセニル基、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル基、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル基、テトラヒドロチオピラン−2,5−ジイル基、1,4−ビシクロ(2,2,2)オクチレン基、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、ピリジン−2,5−ジイル基、ピリミジン−2,5−ジイル基、ピラジン−2,5−ジイル基、チオフェン−2,5−ジイル基−、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、2,6−ナフチレン基、フェナントレン−2,7−ジイル基、9,10−ジヒドロフェナントレン−2,7−ジイル基、1,2,3,4,4a,9,10a−オクタヒドロフェナントレン−2,7−ジイル基、1,4−ナフチレン基、ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチオフェン−2,6−ジイル基、ベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジセレノフェン−2,6−ジイル基、[1]ベンゾチエノ[3,2−b]チオフェン−2,7−ジイル基、[1]ベンゾセレノフェノ[3,2−b]セレノフェン−2,7−ジイル基、又は、フルオレン−2,7−ジイル基を表す。A1、A2、A3、A4、及び、A5は、各々独立して、置換基として、1つ以上のF、Cl、CF3、OCF3、CN基、炭素数1〜8のアルキル基、アルコキシ基、アルカノイル基、アルカノイルオキシ基、炭素数2〜8のアルケニル基、アルケニルオキシ基、アルケノイル基、アルケノイルオキシ基、又は、下記化学式(1−3)で表される1つ以上の置換基を有していてもよい。
−(A)n1−(Sp1c)mc−Pc (1−3)
(上記化学式(1−3)中、Aは、−O−、−COO−、−OCO−、−OCH2−、−CH2O−、−CH2CH2OCO−、−COOCH2CH2−、−OCOCH2CH2−、又は、直接結合を表す。n1は、0又は1を表す。Sp1cは、上記Sp1と同じ意味を表す。mcは、0又は1を表す。Pcは、重合性官能基を表す。)
−(A)n1−(Sp1c)mc−Pc (1−3)
(上記化学式(1−3)中、Aは、−O−、−COO−、−OCO−、−OCH2−、−CH2O−、−CH2CH2OCO−、−COOCH2CH2−、−OCOCH2CH2−、又は、直接結合を表す。n1は、0又は1を表す。Sp1cは、上記Sp1と同じ意味を表す。mcは、0又は1を表す。Pcは、重合性官能基を表す。)
上記化学式(1−2)中、Z0、Z1、Z2、Z3、Z4、及び、Z5は、各々独立して、−COO−、−OCO−、−CH2CH2−、−OCH2−、−CH2O−、−CH=CH−、−C≡C−、−CH=CHCOO−、−OCOCH=CH−、−CH2CH2COO−、−CH2CH2OCO−、−COOCH2CH2−、−OCOCH2CH2−、−CONH−、−NHCO−、ハロゲン原子を含有していてもよい炭素数2〜10のアルキル基、又は、直接結合を表す。n、j、及び、kは、各々独立して、0又は1を表し、かつ、0≦n+j+k≦3を満たす。
第一の位相差層4は、第一の偏光板2と液晶層6との間に配置されており、インセル化を実現する観点からは、図1に示すように、第一の基板3と第一の垂直配向膜5との間に配置されていることが好ましい。第二の位相差層8は、第二の偏光板10と液晶層6との間に配置されており、インセル化を実現する観点からは、図1に示すように、第二の基板9と第二の垂直配向膜7との間に配置されていることが好ましい。すなわち、第一の位相差層4は、第一の基板3と第一の垂直配向膜5との間に配置され、かつ、第二の位相差層8は、第二の基板9と第二の垂直配向膜7との間に配置されていることがより好ましい。
図2に示すように、第一の位相差層4は、面内位相差が互いに異なる第一の領域AR1及び第二の領域AR2を含んでいる。第二の位相差層8は、面内位相差が互いに異なる第三の領域AR3及び第四の領域AR4を含んでいる。
第一の領域AR1及び第三の領域AR3は、平面視において4つのドメイン間の境界(図2中の点線部分)と重畳しており、十字状に配置されている。第一の領域AR1及び第三の領域AR3の形状は、平面視において一致していなくてもよいが、図2に示すように一致していることが好ましい。
第一の領域AR1及び第三の領域AR3は、面内位相差が0.109〜0.165μmであり、好ましくは0.124〜0.138μmである。例えば、波長0.55μmの光に対して、上記面内位相差が0.1375μmである場合、第一の位相差層4は、第一の領域AR1においてλ/4位相差層として機能し、第二の位相差層8は、第三の領域AR3においてλ/4位相差層として機能する。上記面内位相差が0.109μmよりも小さい場合、視野角特性が従来の直線偏光モードの液晶表示装置(例えば、後述する比較例4の液晶表示装置)よりも大きく低下する。上記面内位相差が0.165μmよりも大きい場合、透過率が従来の直線偏光モードの液晶表示装置(例えば、後述する比較例4の液晶表示装置)よりも大きく低下する。第一の領域AR1及び第三の領域AR3の面内位相差は、上記範囲内で互いに異なっていてもよいが、同じであることが好ましい。
本明細書中、位相差層(位相差板)の面内方向の主屈折率をnx及びny、厚み方向の主屈折率をnz、厚みをDと定義すると、面内位相差Re及び厚み方向位相差Rthは、下記式(A)及び(B)で表される。
Re=|nx−ny|×D (A)
Rth=|(nx+ny)/2−nz|×D (B)
また、nx及びnyのうち、大きい方に対応する方向の軸が面内遅相軸、小さい方に対応する方向の軸が面内進相軸を指す。なお、主屈折率は、特に断りのない限り、波長0.55μmの光に対する値を指す。
Re=|nx−ny|×D (A)
Rth=|(nx+ny)/2−nz|×D (B)
また、nx及びnyのうち、大きい方に対応する方向の軸が面内遅相軸、小さい方に対応する方向の軸が面内進相軸を指す。なお、主屈折率は、特に断りのない限り、波長0.55μmの光に対する値を指す。
第一の位相差層4中の第一の重合性液晶化合物の硬化物は、第一の領域AR1において、上述した面内位相差を発現するように、所定の方向、好ましくは第一の位相差層4の面内方向に配向している。ここで、第一の重合性液晶化合物の硬化物が第一の位相差層4の面内方向に配向するとは、断面視において、第一の重合性液晶化合物の硬化物の長軸が第一の位相差層4の表面に対して傾斜する角度が0〜0.5°であることを意味する。第一の重合性液晶化合物の硬化物は、平面視において、例えば、第一の偏光板2の吸収軸に対して45°の角度を成す方向に配向していてもよい。
第二の位相差層8中の第二の重合性液晶化合物の硬化物は、第三の領域AR3において、上述した面内位相差を発現するように、所定の方向、好ましくは第二の位相差層8の面内方向に配向している。ここで、第二の重合性液晶化合物の硬化物が第二の位相差層8の面内方向に配向するとは、断面視において、第二の重合性液晶化合物の硬化物の長軸が第二の位相差層8の表面に対して傾斜する角度が0〜0.5°であることを意味する。第二の重合性液晶化合物の硬化物は、平面視において、例えば、第二の偏光板10の吸収軸に対して45°の角度を成す方向に配向していてもよい。
第一の位相差層4中の第一の重合性液晶化合物の硬化物が第一の領域AR1において有する配向性は、例えば、図1に示すような第一の水平配向膜21によって効率的に付与される。すなわち、第一の基板3と第一の位相差層4との間には、第一の水平配向膜21が配置されていることが好ましい。また、第二の位相差層8中の第二の重合性液晶化合物の硬化物が第三の領域AR3において有する配向性は、例えば、図1に示すような第二の水平配向膜22によって付与される。すなわち、第二の基板9と第二の位相差層8との間には、第二の水平配向膜22が配置されていることが好ましい。以上より、第一の基板3と第一の位相差層4との間には、第一の水平配向膜21が配置され、かつ、第二の基板9と第二の位相差層8との間には、第二の水平配向膜22が配置されていることがより好ましい。
第一の水平配向膜21の表面には、少なくとも第一の領域AR1と重畳する領域に、光配向処理、ラビング処理等の配向処理が施されていることが好ましい。これにより、第一の領域AR1において、第一の重合性液晶化合物の硬化物を第一の位相差層4の面内方向に効率的に配向させることができる。また、第二の水平配向膜22の表面には、少なくとも第三の領域AR3と重畳する領域に、光配向処理、ラビング処理等の配向処理が施されていることが好ましい。これにより、第三の領域AR3において、第二の重合性液晶化合物の硬化物を第二の位相差層8の面内方向に効率的に配向させることができる。
第一の水平配向膜21及び第二の水平配向膜22は、ポリイミド、ポリアミック酸、ポリマレイミド、ポリアミド、ポリシロキサン、ポリフォスファゼン、ポリシルセスキオキサン、及び、これらの共重合体からなる群より選択される少なくとも一種の化合物で構成される膜(単層膜及び積層膜のいずれであってもよい)、又は、シリコン酸化物が斜方蒸着された膜であってもよい。第一の水平配向膜21及び第二の水平配向膜22の表面には、ラビング処理等の配向処理が施されていてもよい。
第一の水平配向膜21及び第二の水平配向膜22は、光反応性官能基を有する水平光配向膜であってもよい。光反応性官能基は、紫外線、可視光線等の光を照射する光配向処理により、配向規制力を発現可能、すなわち、第一の重合性液晶化合物の硬化物及び第二の重合性液晶化合物の硬化物の配向を制御可能な官能基である。光反応性官能基は、例えば、光二量化、光異性化、光フリース転移、光分解等の光反応を生じる。光二量化及び光異性化する光反応性官能基としては、例えば、シンナメート基、シンナモイル基、カルコン基、クマリン基、スチルベン基等が挙げられる。光異性化する光反応性官能基としては、例えば、アゾベンゼン基等が挙げられる。光フリース転移する光反応性官能基としては、例えば、フェノールエステル基等が挙げられる。光分解する光反応性官能基としては、例えば、1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸−1,2:3,4−二無水物(CBDA)等のシクロブタン環を含む二無水物等が挙げられる。
第一の重合性液晶化合物の硬化物及び第二の重合性液晶化合物の硬化物に配向性を付与する手段としては、第一の水平配向膜21及び第二の水平配向膜22の代わりに、例えば、サブミクロンオーダーの凹凸構造が一方向に設けられた部材を用いてもよい。
第一の領域AR1の面内遅相軸と第三の領域AR3の面内遅相軸とは、直交する。また、第一の偏光板2の吸収軸と第一の領域AR1の面内遅相軸との成す角度は、略45°である。第二の偏光板10の吸収軸と第三の領域AR3の面内遅相軸との成す角度は、略45°である。本明細書中、2つの軸(方向)の成す角度が略45°であるとは、両者の成す角度が44〜46°であることを意味し、好ましくは44.5〜45.5°であることを意味する。
液晶表示装置1においては、液晶分子31の傾斜方位が、4つのドメイン間の境界で第一の偏光板2又は第二の偏光板10の吸収軸の方位と平行になる。ここで、本実施形態では、第一の位相差層4の第一の領域AR1と第二の位相差層8の第三の領域AR3とが、液晶層6の両側で4つのドメイン間の境界と重畳するように配置されている。そのため、4つのドメイン間の境界と重畳する領域において、例えば、第二の偏光板10を透過した直線偏光は、液晶層6に入射する前に、第三の領域AR3でその楕円率が変化し、第一の楕円偏光に変換される。そして、第一の楕円偏光は、液晶層6(4つのドメイン間の境界)を透過した後、第一の領域AR1でその楕円率が変化し、第二の楕円偏光に変換される。その後、第二の楕円偏光は第一の偏光板2に到達し、第一の偏光板2の透過軸と平行な方位(吸収軸と直交する方位)に振動する直線偏光の成分が、第一の偏光板2を透過する。これにより、4つのドメイン間の境界では暗線が視認されず、透過率が高まる。更に、暗線が視認されないために、配向分割技術による優れた視野角特性が得られ、法線方向との透過率の差に起因する斜め方向における白浮きも、特に、中間調表示から白表示にかけて抑制される。なお、第一の領域AR1及び第三の領域AR3がλ/4位相差層として機能する場合、第一の楕円偏光は円偏光に置き換えられ、第二の楕円偏光は第一の偏光板2の透過軸と平行な方位(吸収軸と直交する方位)に振動する直線偏光に置き換えられる。以上より、本実施形態によれば、第一の位相差層4及び第二の位相差層8を有しつつ、直線偏光モードとして機能する液晶表示装置1が実現される。
第一の位相差層4及び第二の位相差層8の厚みは、各々、第一の領域AR1及び第三の領域AR3において、例えば、|nx−ny|=0.1375であるとき、0.8〜1.2μmである。
第二の領域AR2及び第四の領域AR4は、面内位相差を有しない(光学的に等方的(等方層)である)ことが好ましい。これにより、第二の領域AR2及び第四の領域AR4を透過する光に対しては、配向分割技術が用いられた従来の液晶表示装置と光学的に等価である構成が実現されるため、優れた視野角特性が得られる。ここで、第二の領域AR2及び第四の領域AR4が面内位相差を有しないとは、面内位相差が0.01μm以下であることを意味する。
<第一の垂直配向膜及び第二の垂直配向膜>
第一の垂直配向膜5及び第二の垂直配向膜7は、液晶層6中の液晶分子31を表面に対して垂直方向に配向させる機能を有する。第一の垂直配向膜5及び第二の垂直配向膜7は、ポリイミド、ポリアミック酸、ポリマレイミド、ポリアミド、ポリシロキサン、ポリフォスファゼン、ポリシルセスキオキサン、及び、これらの共重合体からなる群より選択される少なくとも一種の化合物で構成される膜(単層膜及び積層膜のいずれであってもよい)、又は、シリコン酸化物が斜方蒸着された膜であってもよい。第一の垂直配向膜5及び第二の垂直配向膜7は、光反応性官能基を有する垂直光配向膜であってもよい。
第一の垂直配向膜5及び第二の垂直配向膜7は、液晶層6中の液晶分子31を表面に対して垂直方向に配向させる機能を有する。第一の垂直配向膜5及び第二の垂直配向膜7は、ポリイミド、ポリアミック酸、ポリマレイミド、ポリアミド、ポリシロキサン、ポリフォスファゼン、ポリシルセスキオキサン、及び、これらの共重合体からなる群より選択される少なくとも一種の化合物で構成される膜(単層膜及び積層膜のいずれであってもよい)、又は、シリコン酸化物が斜方蒸着された膜であってもよい。第一の垂直配向膜5及び第二の垂直配向膜7は、光反応性官能基を有する垂直光配向膜であってもよい。
<液晶層>
液晶層6の材料としては、例えば、負の誘電率異方性(Δε<0)を有するネガ型液晶材料が挙げられる。本明細書中、液晶層の位相差は、液晶層が付与する実効的な位相差の最大値を指し、液晶層の屈折率異方性をΔn、厚みをdとすると、Δn×dで表される。液晶層の屈折率異方性は、特に断りのない限り、波長0.55μmの光に対する値を指す。
液晶層6の材料としては、例えば、負の誘電率異方性(Δε<0)を有するネガ型液晶材料が挙げられる。本明細書中、液晶層の位相差は、液晶層が付与する実効的な位相差の最大値を指し、液晶層の屈折率異方性をΔn、厚みをdとすると、Δn×dで表される。液晶層の屈折率異方性は、特に断りのない限り、波長0.55μmの光に対する値を指す。
第一の偏光板2の吸収軸の方位(図2中のX軸方向)を0°として反時計回りを正とする方位を定義すると、図2に示すように、4つのドメインは、液晶分子31の傾斜方位が略45°のドメインと、液晶分子31の傾斜方位が略135°のドメインと、液晶分子31の傾斜方位が略225°のドメインと、液晶分子31の傾斜方位が略315°のドメインとで構成されることが好ましい。これにより、透過率が効率的に高まる。ここで、液晶分子31の傾斜方位が略45°、略135°、略225°、略315°であるとは、各々、43〜47°、133〜137°、223〜227°、313〜317°であることを意味し、好ましくは44〜46°、134〜136°、224〜226°、314〜316°であることを意味する。
本実施形態では、図1に示すように、第一の位相差層4及び第二の位相差層8が各々1つずつ配置された構成について説明したが、第一の位相差層4は複数配置されていてもよく、第二の位相差層8は複数配置されていてもよい。すなわち、第一の位相差層4は少なくとも1つ配置されていてもよく、第二の位相差層8は少なくとも1つ配置されていてもよい。第一の位相差層4が複数配置される場合、第一の位相差層4は、図1に示すような位置だけではなく、例えば、第一の偏光板2と第一の基板3との間に配置されていてもよい。また、第二の位相差層8が複数配置される場合、第二の位相差層8は、図1に示すような位置だけではなく、例えば、第二の偏光板10と第二の基板9との間に配置されていてもよい。
第一の位相差層4が複数配置される場合、平面視において、第一の領域AR1が複数重畳することになる。複数の第一の領域AR1の形状は、平面視において一致していなくてもよいが、一致していることが好ましい。また、第二の位相差層8が複数配置される場合、平面視において、第三の領域AR3が複数重畳することになる。複数の第三の領域AR3の形状は、平面視において一致していなくてもよいが、一致していることが好ましい。
第一の位相差層4が複数配置される場合、複数の第一の領域AR1の面内位相差の合計が0.109〜0.165μmであり、好ましくは0.124〜0.138μmである。また、第二の位相差層8が複数配置される場合、複数の第三の領域AR3の面内位相差の合計が0.109〜0.165μmであり、好ましくは0.124〜0.138μmである。
第一の位相差層4が複数配置される場合、複数の第一の領域AR1の面内遅相軸は同じ方位である。また、第二の位相差層8が複数配置される場合、複数の第三の領域AR3の面内遅相軸は同じ方位である。例えば、第一の位相差層4が複数配置され、第二の位相差層8が複数配置される場合、複数の第一の領域AR1の面内遅相軸と複数の第三の領域AR3の面内遅相軸とは、直交する。また、第一の偏光板2の吸収軸と複数の第一の領域AR1の面内遅相軸との成す角度は、略45°である。第二の偏光板10の吸収軸と複数の第三の領域AR3の面内遅相軸との成す角度は、略45°である。
本実施形態では、図2に示すように、液晶層6への電圧印加時に、液晶層6中の液晶分子31が4つのドメインに分割配向する状態について説明したが、液晶分子31が分割配向するドメインの数は、少なくとも4つであれば特に限定されない。また、図2では、4つのドメインが2行2列のマトリクス状に配置されていたが、それらの配置は特に限定されず、例えば、1行4列等のマトリクス状に配置されていてもよい。
液晶表示装置1は、第一の位相差層4及び第二の位相差層8以外の位相差層を更に有していてもよい。例えば、図1に示すように、第一の偏光板2と第一の基板3との間には、第一の二軸性位相差板23が配置され、第二の偏光板10と第二の基板9との間には、第二の二軸性位相差板24が配置されていてもよい。第一の二軸性位相差板23及び第二の二軸性位相差板24は、主屈折率の関係が、nx>ny>nz又はnx<ny<nzを満たすものである。第一の二軸性位相差板23及び第二の二軸性位相差板24は、黒表示時(液晶層6への電圧無印加時)の斜め方向における偏光状態の変化を最適化(光学補償)する目的で配置されるものであり、結果的に、斜め方向における白浮きの抑制に寄与する。なお、本実施形態において、第一の二軸性位相差板23及び第二の二軸性位相差板24は、面内位相差が一様であり(面内位相差が異なる領域を含まず)、第一の位相差層4及び第二の位相差層8に該当しない。
液晶表示装置1は、第二の偏光板10の第二の基板9とは反対側に、バックライトを更に有していてもよい。この場合、液晶表示装置1は、透過型の液晶表示装置となる。バックライトの方式は特に限定されず、例えば、エッジライト方式、直下型方式等が挙げられる。バックライトの光源の種類は特に限定されず、例えば、発光ダイオード(LED)、冷陰極管(CCFL)等が挙げられる。
液晶表示装置1は、上述した部材の他に、液晶表示装置の分野で一般的に用いられる部材を更に有していてもよく、例えば、テープ・キャリア・パッケージ(TCP)、プリント回路基板(PCB)等の外部回路;ベゼル(フレーム)等を適宜有していてもよい。
液晶表示装置1は、例えば、以下の方法で製造されてもよい。
<第一の水平配向膜及び第二の水平配向膜の形成>
水平配向膜材料を第一の基板3及び第二の基板9の表面上に塗布する。水平配向膜材料としては、例えば、アゾベンゼン系ポリマーを含有する水平光配向膜材料を用いてもよい。水平配向膜材料の塗布は、例えば、スピンコーターで行われてもよい。この際、スピンコーターの回転数を、例えば、1500rpmとしてもよい。
水平配向膜材料を第一の基板3及び第二の基板9の表面上に塗布する。水平配向膜材料としては、例えば、アゾベンゼン系ポリマーを含有する水平光配向膜材料を用いてもよい。水平配向膜材料の塗布は、例えば、スピンコーターで行われてもよい。この際、スピンコーターの回転数を、例えば、1500rpmとしてもよい。
次に、水平配向膜材料の塗膜に対して、仮焼成(例えば、80℃で1分間焼成)及び本焼成(例えば、200℃で焼成)を順に行う。その結果、第一の水平配向膜21が第一の基板3の表面上に形成され、第二の水平配向膜22が第二の基板9の表面上に形成される。第一の水平配向膜21及び第二の水平配向膜22の厚みは、本焼成後において、好ましくは85〜115nmである。
次に、第一の水平配向膜21に対して、後に形成される第一の位相差層4中の第一の重合性液晶化合物の硬化物に所定の配向性を付与したい領域に配向処理を行う。例えば、第一の水平配向膜21が水平光配向膜である場合は、第一の水平配向膜21を遮光マスクで部分的に遮光した状態で、紫外線、可視光線等の光を照射する光配向処理を行ってもよい。その結果、第一の水平配向膜21において、遮光マスクから露出した領域では所定の水平配向性(一軸配向性)が発現し、遮光マスクで覆われた領域では水平配向性が発現しない。第一の水平配向膜21に遮光マスクを接触させる領域は、後に形成される第一の位相差層4の第二の領域AR2と重畳する領域であればよい。第一の水平配向膜21に対する光照射は、例えば、高圧水銀ランプによる紫外線照射であってもよい。この際、照射される紫外線は、例えば、中心波長が365nm、照射量が1000mJ/cm2である偏光紫外線であってもよい。
一方、第二の水平配向膜22に対して、後に形成される第二の位相差層8中の第二の重合性液晶化合物の硬化物に所定の配向性を付与したい領域に配向処理を行う。例えば、第二の水平配向膜22が水平光配向膜である場合は、第二の水平配向膜22を遮光マスクで部分的に遮光した状態で、紫外線、可視光線等の光を照射する光配向処理を行ってもよい。その結果、第二の水平配向膜22において、遮光マスクから露出した領域では所定の水平配向性(一軸配向性)が発現し、遮光マスクで覆われた領域では水平配向性が発現しない。第二の水平配向膜22に遮光マスクを接触させる領域は、後に形成される第二の位相差層8の第四の領域AR4と重畳する領域であればよい。第二の水平配向膜22に対する光照射は、例えば、高圧水銀ランプによる紫外線照射であってもよい。この際、照射される紫外線は、例えば、中心波長が365nm、照射量が1000mJ/cm2である偏光紫外線であってもよい。
<第一の位相差層及び第二の位相差層の形成>
第一の重合性液晶化合物を含有する第一の重合性液晶組成物と、第二の重合性液晶化合物を含有する第二の重合性液晶組成物とを調製する。第一の重合性液晶化合物及び第二の重合性液晶化合物は、例えば、ネマティック相−等方相転移温度が70℃、誘電率異方性が5である液晶化合物であってもよい。第一の重合性液晶組成物及び第二の重合性液晶組成物には、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)等の有機溶剤が添加されてもよい。第一の重合性液晶組成物及び第二の重合性液晶組成物の調製は、例えば、撹拌プロペラを有する撹拌装置で行われてもよい。この際、撹拌装置の撹拌速度を500rpm、撹拌時間を1時間、撹拌温度を60℃としてもよい。
第一の重合性液晶化合物を含有する第一の重合性液晶組成物と、第二の重合性液晶化合物を含有する第二の重合性液晶組成物とを調製する。第一の重合性液晶化合物及び第二の重合性液晶化合物は、例えば、ネマティック相−等方相転移温度が70℃、誘電率異方性が5である液晶化合物であってもよい。第一の重合性液晶組成物及び第二の重合性液晶組成物には、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)等の有機溶剤が添加されてもよい。第一の重合性液晶組成物及び第二の重合性液晶組成物の調製は、例えば、撹拌プロペラを有する撹拌装置で行われてもよい。この際、撹拌装置の撹拌速度を500rpm、撹拌時間を1時間、撹拌温度を60℃としてもよい。
次に、第一の重合性液晶組成物を第一の水平配向膜21の表面上に塗布し、第二の重合性液晶組成物を第二の水平配向膜22の表面上に塗布する。第一の重合性液晶組成物及び第二の重合性液晶組成物の塗布は、例えば、スピンコーターで行われてもよい。
次に、第一の重合性液晶組成物及び第二の重合性液晶組成物の塗膜に対して、紫外線、可視光線等の光を照射する。その結果、第一の重合性液晶化合物が重合することにより、第一の位相差層4が第一の水平配向膜21の表面上に形成され、第二の重合性液晶化合物が重合することにより、第二の位相差層8が第二の水平配向膜22の表面上に形成される。
第一の位相差層4には、第一の水平配向膜21の作用により、面内位相差が互いに異なる第一の領域AR1及び第二の領域AR2が形成される。例えば、第一の水平配向膜21に対して上述したような遮光マスクを用いる光配向処理を行う場合、第一の領域AR1では、第一の重合性液晶化合物の硬化物に水平配向性(一軸配向性)が付与される一方、第二の領域AR2では、第一の重合性液晶化合物の硬化物に配向性が付与されず、光学的に等方的となる。その結果、第一の領域AR1は所定の面内位相差を有し、第二の領域AR2は面内位相差を有しないことになる。第一の領域AR1の面内位相差は、第一の重合性液晶化合物の硬化物の屈折率異方性と、第一の位相差層4の第一の領域AR1における厚みとの積で決定される。
一方、第二の位相差層8には、第二の水平配向膜22の作用により、面内位相差が互いに異なる第三の領域AR3及び第四の領域AR4が形成される。例えば、第二の水平配向膜22に対して上述したような遮光マスクを用いる光配向処理を行う場合、第三の領域AR3では、第二の重合性液晶化合物の硬化物に水平配向性(一軸配向性)が付与される一方、第四の領域AR4では、第二の重合性液晶化合物の硬化物に配向性が付与されず、光学的に等方的となる。その結果、第三の領域AR3は所定の面内位相差を有し、第四の領域AR4は面内位相差を有しないことになる。第三の領域AR3の面内位相差は、第二の重合性液晶化合物の硬化物の屈折率異方性と、第二の位相差層8の第三の領域AR3における厚みとの積で決定される。
<第一の垂直配向膜及び第二の垂直配向膜の形成>
垂直配向膜材料を第一の位相差層4及び第二の位相差層8の表面上に塗布する。垂直配向膜材料としては、例えば、ポリアミック酸及び可溶性ポリイミドを主鎖として、シンナメート基を有する垂直光配向膜材料を用いてもよい。垂直配向膜材料の塗布は、例えば、スピンコーターで行われてもよい。この際、スピンコーターの回転数を、例えば、2000rpmとしてもよい。
垂直配向膜材料を第一の位相差層4及び第二の位相差層8の表面上に塗布する。垂直配向膜材料としては、例えば、ポリアミック酸及び可溶性ポリイミドを主鎖として、シンナメート基を有する垂直光配向膜材料を用いてもよい。垂直配向膜材料の塗布は、例えば、スピンコーターで行われてもよい。この際、スピンコーターの回転数を、例えば、2000rpmとしてもよい。
次に、垂直配向膜材料の塗膜に対して、仮焼成(例えば、80℃で1分間焼成)及び本焼成(例えば、200〜230℃で1時間焼成)を順に行う。その結果、第一の垂直配向膜5が第一の位相差層4の表面上に形成され、第二の垂直配向膜7が第二の位相差層8の表面上に形成される。第一の垂直配向膜5及び第二の垂直配向膜7の厚みは、本焼成後において、好ましくは85〜110nmである。
次に、第一の垂直配向膜5及び第二の垂直配向膜7に対して、画素領域を複数のドメインに分割する配向分割処理を行う。例えば、第一の垂直配向膜5及び第二の垂直配向膜7が垂直光配向膜である場合は、第一の垂直配向膜5及び第二の垂直配向膜7の各々に対して、遮光マスクで部分的に遮光しつつ、紫外線、可視光線等の光を照射する光配向処理を、遮光位置及び光照射角度を変えながら複数回繰り返してもよい。光配向処理が紫外線照射によって行われる場合、照射される紫外線は、例えば、中心波長が313nm、照射量が50mJ/cm2である偏光紫外線であってもよい。
<液晶表示装置の完成>
最後に、第一の基板3と第二の基板9とを、液晶層6を挟持するようにシール材を介して貼り合わせる。その後、第一の偏光板2、第二の偏光板10、第一の二軸性位相差板23、第二の二軸性位相差板24等を配置することにより、図1に示すような液晶表示装置1が完成する。ここで、液晶層6中の液晶分子31は、液晶層6への電圧無印加時に、第一の垂直配向膜5及び第二の垂直配向膜7の表面に対して垂直方向に配向し、かつ、液晶層6への電圧印加時に、傾斜方位が互いに異なる少なくとも4つのドメイン(図2では、4つのドメイン)に分割配向することになる。また、第一の位相差層4の第一の領域AR1と第二の位相差層8の第三の領域AR3とは、平面視において少なくとも4つのドメイン間の境界と重畳することになる。
最後に、第一の基板3と第二の基板9とを、液晶層6を挟持するようにシール材を介して貼り合わせる。その後、第一の偏光板2、第二の偏光板10、第一の二軸性位相差板23、第二の二軸性位相差板24等を配置することにより、図1に示すような液晶表示装置1が完成する。ここで、液晶層6中の液晶分子31は、液晶層6への電圧無印加時に、第一の垂直配向膜5及び第二の垂直配向膜7の表面に対して垂直方向に配向し、かつ、液晶層6への電圧印加時に、傾斜方位が互いに異なる少なくとも4つのドメイン(図2では、4つのドメイン)に分割配向することになる。また、第一の位相差層4の第一の領域AR1と第二の位相差層8の第三の領域AR3とは、平面視において少なくとも4つのドメイン間の境界と重畳することになる。
[実施例及び比較例]
以下に、実施例及び比較例を挙げて、液晶表示装置の透過率及び視野角特性について、シミュレーション結果を基に説明する。なお、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。
以下に、実施例及び比較例を挙げて、液晶表示装置の透過率及び視野角特性について、シミュレーション結果を基に説明する。なお、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。
各例において、偏光板の吸収軸の方位、位相差層(位相差板)の面内遅相軸の方位、及び、液晶分子の傾斜方位については、第一の偏光板の吸収軸の方位を0°として反時計回りを正と定義した方位を示す。
(実施例1)
実施例1の液晶表示装置として、図1、2を参照して説明した実施形態の液晶表示装置を採用した。実施例1の液晶表示装置の各構成部材について、シミュレーション用パラメータを以下のように設定した。また、画素領域のサイズを、62μm×62μmに設定した。なお、第一の位相差層の第一の領域及び第二の位相差層の第三の領域の幅は、図2中の幅Wに相当する。
実施例1の液晶表示装置として、図1、2を参照して説明した実施形態の液晶表示装置を採用した。実施例1の液晶表示装置の各構成部材について、シミュレーション用パラメータを以下のように設定した。また、画素領域のサイズを、62μm×62μmに設定した。なお、第一の位相差層の第一の領域及び第二の位相差層の第三の領域の幅は、図2中の幅Wに相当する。
<第一の偏光板>
厚み:180μm
吸収軸の方位:0°
厚み:180μm
吸収軸の方位:0°
<第一の二軸性位相差板>
厚み:56μm
nx:1.49122
ny:1.49024
nz:1.48854
Re:0.05488μm
Rth:0.12264μm
面内遅相軸の方位:90°
厚み:56μm
nx:1.49122
ny:1.49024
nz:1.48854
Re:0.05488μm
Rth:0.12264μm
面内遅相軸の方位:90°
<第一の位相差層>
(第一の領域)
厚み:0.7971μm
幅:10μm
nx:1.5000
ny:1.6375
nz:0
Re:0.1096μm
面内遅相軸の方位:45°
(第二の領域)
厚み:0.7971μm
Re:0μm(等方層)
(第一の領域)
厚み:0.7971μm
幅:10μm
nx:1.5000
ny:1.6375
nz:0
Re:0.1096μm
面内遅相軸の方位:45°
(第二の領域)
厚み:0.7971μm
Re:0μm(等方層)
<液晶層>
厚み:3.0μm
Δn:0.107
位相差:0.321μm
液晶分子の傾斜方位:45°、135°、225°、315°(4つのドメイン)
厚み:3.0μm
Δn:0.107
位相差:0.321μm
液晶分子の傾斜方位:45°、135°、225°、315°(4つのドメイン)
<第二の位相差層>
(第三の領域)
厚み:0.7971μm
幅:10μm
nx:1.5000
ny:1.6375
nz:0
Re:0.1096μm
面内遅相軸の方位:−45°
(第四の領域)
厚み:0.7971μm
Re:0μm(等方層)
(第三の領域)
厚み:0.7971μm
幅:10μm
nx:1.5000
ny:1.6375
nz:0
Re:0.1096μm
面内遅相軸の方位:−45°
(第四の領域)
厚み:0.7971μm
Re:0μm(等方層)
<第二の二軸性位相差板>
厚み:56μm
nx:1.49122
ny:1.49024
nz:1.48854
Re:0.05488μm
Rth:0.12264μm
面内遅相軸の方位:0°
厚み:56μm
nx:1.49122
ny:1.49024
nz:1.48854
Re:0.05488μm
Rth:0.12264μm
面内遅相軸の方位:0°
<第二の偏光板>
厚み:180μm
吸収軸の方位:90°
厚み:180μm
吸収軸の方位:90°
(実施例2)
実施例2の液晶表示装置として、第一の位相差層及び第二の位相差層のシミュレーション用パラメータを下記のように変更したこと以外、実施例1と同様な液晶表示装置を採用した。
実施例2の液晶表示装置として、第一の位相差層及び第二の位相差層のシミュレーション用パラメータを下記のように変更したこと以外、実施例1と同様な液晶表示装置を採用した。
<第一の位相差層>
(第一の領域)
厚み:0.9964μm
幅:10μm
nx:1.5000
ny:1.6375
nz:0
Re:0.1370μm
面内遅相軸の方位:45°
(第二の領域)
厚み:0.9964μm
Re:0μm(等方層)
(第一の領域)
厚み:0.9964μm
幅:10μm
nx:1.5000
ny:1.6375
nz:0
Re:0.1370μm
面内遅相軸の方位:45°
(第二の領域)
厚み:0.9964μm
Re:0μm(等方層)
<第二の位相差層>
(第三の領域)
厚み:0.9964μm
幅:10μm
nx:1.5000
ny:1.6375
nz:0
Re:0.1370μm
面内遅相軸の方位:−45°
(第四の領域)
厚み:0.9964μm
Re:0μm(等方層)
(第三の領域)
厚み:0.9964μm
幅:10μm
nx:1.5000
ny:1.6375
nz:0
Re:0.1370μm
面内遅相軸の方位:−45°
(第四の領域)
厚み:0.9964μm
Re:0μm(等方層)
(実施例3)
実施例3の液晶表示装置として、第一の位相差層及び第二の位相差層のシミュレーション用パラメータを下記のように変更したこと以外、実施例1と同様な液晶表示装置を採用した。
実施例3の液晶表示装置として、第一の位相差層及び第二の位相差層のシミュレーション用パラメータを下記のように変更したこと以外、実施例1と同様な液晶表示装置を採用した。
<第一の位相差層>
(第一の領域)
厚み:1.196μm
幅:10μm
nx:1.5000
ny:1.6375
nz:0
Re:0.1644μm
面内遅相軸の方位:45°
(第二の領域)
厚み:1.196μm
Re:0μm(等方層)
(第一の領域)
厚み:1.196μm
幅:10μm
nx:1.5000
ny:1.6375
nz:0
Re:0.1644μm
面内遅相軸の方位:45°
(第二の領域)
厚み:1.196μm
Re:0μm(等方層)
<第二の位相差層>
(第三の領域)
厚み:1.196μm
幅:10μm
nx:1.5000
ny:1.6375
nz:0
Re:0.1644μm
面内遅相軸の方位:−45°
(第四の領域)
厚み:1.196μm
Re:0μm(等方層)
(第三の領域)
厚み:1.196μm
幅:10μm
nx:1.5000
ny:1.6375
nz:0
Re:0.1644μm
面内遅相軸の方位:−45°
(第四の領域)
厚み:1.196μm
Re:0μm(等方層)
(比較例1)
比較例1の液晶表示装置として、第一の位相差層及び第二の位相差層のシミュレーション用パラメータを下記のように変更したこと以外、実施例1と同様な液晶表示装置を採用した。
比較例1の液晶表示装置として、第一の位相差層及び第二の位相差層のシミュレーション用パラメータを下記のように変更したこと以外、実施例1と同様な液晶表示装置を採用した。
<第一の位相差層>
(第一の領域)
厚み:0.2989μm
幅:10μm
nx:1.5000
ny:1.6375
nz:0
Re:0.0411μm
面内遅相軸の方位:45°
(第二の領域)
厚み:0.2989μm
Re:0μm(等方層)
(第一の領域)
厚み:0.2989μm
幅:10μm
nx:1.5000
ny:1.6375
nz:0
Re:0.0411μm
面内遅相軸の方位:45°
(第二の領域)
厚み:0.2989μm
Re:0μm(等方層)
<第二の位相差層>
(第三の領域)
厚み:0.2989μm
幅:10μm
nx:1.5000
ny:1.6375
nz:0
Re:0.0411μm
面内遅相軸の方位:−45°
(第四の領域)
厚み:0.2989μm
Re:0μm(等方層)
(第三の領域)
厚み:0.2989μm
幅:10μm
nx:1.5000
ny:1.6375
nz:0
Re:0.0411μm
面内遅相軸の方位:−45°
(第四の領域)
厚み:0.2989μm
Re:0μm(等方層)
(比較例2)
比較例2の液晶表示装置として、第一の位相差層及び第二の位相差層のシミュレーション用パラメータを下記のように変更したこと以外、実施例1と同様な液晶表示装置を採用した。
比較例2の液晶表示装置として、第一の位相差層及び第二の位相差層のシミュレーション用パラメータを下記のように変更したこと以外、実施例1と同様な液晶表示装置を採用した。
<第一の位相差層>
(第一の領域)
厚み:0.4982μm
幅:10μm
nx:1.5000
ny:1.6375
nz:0
Re:0.0685μm
面内遅相軸の方位:45°
(第二の領域)
厚み:0.4982μm
Re:0μm(等方層)
(第一の領域)
厚み:0.4982μm
幅:10μm
nx:1.5000
ny:1.6375
nz:0
Re:0.0685μm
面内遅相軸の方位:45°
(第二の領域)
厚み:0.4982μm
Re:0μm(等方層)
<第二の位相差層>
(第三の領域)
厚み:0.4982μm
幅:10μm
nx:1.5000
ny:1.6375
nz:0
Re:0.0685μm
面内遅相軸の方位:−45°
(第四の領域)
厚み:0.4982μm
Re:0μm(等方層)
(第三の領域)
厚み:0.4982μm
幅:10μm
nx:1.5000
ny:1.6375
nz:0
Re:0.0685μm
面内遅相軸の方位:−45°
(第四の領域)
厚み:0.4982μm
Re:0μm(等方層)
(比較例3)
比較例3の液晶表示装置として、第一の位相差層及び第二の位相差層のシミュレーション用パラメータを下記のように変更したこと以外、実施例1と同様な液晶表示装置を採用した。
比較例3の液晶表示装置として、第一の位相差層及び第二の位相差層のシミュレーション用パラメータを下記のように変更したこと以外、実施例1と同様な液晶表示装置を採用した。
<第一の位相差層>
(第一の領域)
厚み:1.395μm
幅:10μm
nx:1.5000
ny:1.6375
nz:0
Re:0.1918μm
面内遅相軸の方位:45°
(第二の領域)
厚み:1.395μm
Re:0μm(等方層)
(第一の領域)
厚み:1.395μm
幅:10μm
nx:1.5000
ny:1.6375
nz:0
Re:0.1918μm
面内遅相軸の方位:45°
(第二の領域)
厚み:1.395μm
Re:0μm(等方層)
<第二の位相差層>
(第三の領域)
厚み:1.395μm
幅:10μm
nx:1.5000
ny:1.6375
nz:0
Re:0.1918μm
面内遅相軸の方位:−45°
(第四の領域)
厚み:1.395μm
Re:0μm(等方層)
(第三の領域)
厚み:1.395μm
幅:10μm
nx:1.5000
ny:1.6375
nz:0
Re:0.1918μm
面内遅相軸の方位:−45°
(第四の領域)
厚み:1.395μm
Re:0μm(等方層)
(比較例4)
図3は、比較例4の液晶表示装置を示す断面模式図である。図3に示すように、液晶表示装置101aは、第一の偏光板102と、第一の二軸性位相差板123と、第一の基板103と、第一の垂直配向膜105と、液晶層106と、第二の垂直配向膜107と、第二の基板109と、第二の二軸性位相差板124と、第二の偏光板110とを順に有している。液晶表示装置101aは、配向分割技術が用いられた従来の直線偏光モードの液晶表示装置に相当する。比較例4の液晶表示装置の各構成部材について、シミュレーション用パラメータを以下のように設定した。
図3は、比較例4の液晶表示装置を示す断面模式図である。図3に示すように、液晶表示装置101aは、第一の偏光板102と、第一の二軸性位相差板123と、第一の基板103と、第一の垂直配向膜105と、液晶層106と、第二の垂直配向膜107と、第二の基板109と、第二の二軸性位相差板124と、第二の偏光板110とを順に有している。液晶表示装置101aは、配向分割技術が用いられた従来の直線偏光モードの液晶表示装置に相当する。比較例4の液晶表示装置の各構成部材について、シミュレーション用パラメータを以下のように設定した。
<第一の偏光板>
厚み:180μm
吸収軸の方位:0°
厚み:180μm
吸収軸の方位:0°
<第一の二軸性位相差板>
厚み:56μm
nx:1.49122
ny:1.49024
nz:1.48854
Re:0.05488μm
Rth:0.12264μm
面内遅相軸の方位:90°
厚み:56μm
nx:1.49122
ny:1.49024
nz:1.48854
Re:0.05488μm
Rth:0.12264μm
面内遅相軸の方位:90°
<液晶層>
厚み:3.0μm
Δn:0.107
位相差:0.321μm
液晶分子の傾斜方位:45°、135°、225°、315°(4つのドメイン)
厚み:3.0μm
Δn:0.107
位相差:0.321μm
液晶分子の傾斜方位:45°、135°、225°、315°(4つのドメイン)
<第二の二軸性位相差板>
厚み:56μm
nx:1.49122
ny:1.49024
nz:1.48854
Re:0.05488μm
Rth:0.12264μm
面内遅相軸の方位:0°
厚み:56μm
nx:1.49122
ny:1.49024
nz:1.48854
Re:0.05488μm
Rth:0.12264μm
面内遅相軸の方位:0°
<第二の偏光板>
厚み:180μm
吸収軸の方位:90°
厚み:180μm
吸収軸の方位:90°
(比較例5)
図4は、比較例5の液晶表示装置を示す断面模式図である。図4に示すように、液晶表示装置101bは、第一の偏光板102と、第一の二軸性位相差板123と、第一のλ/4板125と、第一の基板103と、第一の垂直配向膜105と、液晶層106と、第二の垂直配向膜107と、第二の基板109と、第二のλ/4板126と、第二の二軸性位相差板124と、第二の偏光板110とを順に有している。液晶表示装置101bは、配向分割技術が用いられた従来の円偏光モードの液晶表示装置に相当する。比較例5の液晶表示装置の各構成部材について、シミュレーション用パラメータを以下のように設定した。
図4は、比較例5の液晶表示装置を示す断面模式図である。図4に示すように、液晶表示装置101bは、第一の偏光板102と、第一の二軸性位相差板123と、第一のλ/4板125と、第一の基板103と、第一の垂直配向膜105と、液晶層106と、第二の垂直配向膜107と、第二の基板109と、第二のλ/4板126と、第二の二軸性位相差板124と、第二の偏光板110とを順に有している。液晶表示装置101bは、配向分割技術が用いられた従来の円偏光モードの液晶表示装置に相当する。比較例5の液晶表示装置の各構成部材について、シミュレーション用パラメータを以下のように設定した。
<第一の偏光板>
厚み:180μm
吸収軸の方位:0°
厚み:180μm
吸収軸の方位:0°
<第一の二軸性位相差板>
厚み:56μm
nx:1.49122
ny:1.49024
nz:1.48854
Re:0.05488μm
Rth:0.12264μm
面内遅相軸の方位:90°
厚み:56μm
nx:1.49122
ny:1.49024
nz:1.48854
Re:0.05488μm
Rth:0.12264μm
面内遅相軸の方位:90°
<第一のλ/4板>
厚み:100μm
nx:1.5000
ny:1.501375
nz:0
Re:0.1375μm
面内遅相軸の方位:45°
厚み:100μm
nx:1.5000
ny:1.501375
nz:0
Re:0.1375μm
面内遅相軸の方位:45°
<液晶層>
厚み:3.0μm
Δn:0.107
位相差:0.321μm
液晶分子の傾斜方位:45°、135°、225°、315°(4つのドメイン)
厚み:3.0μm
Δn:0.107
位相差:0.321μm
液晶分子の傾斜方位:45°、135°、225°、315°(4つのドメイン)
<第二のλ/4板>
厚み:100μm
nx:1.5000
ny:1.501375
nz:0
Re:0.1375μm
面内遅相軸の方位:−45°
厚み:100μm
nx:1.5000
ny:1.501375
nz:0
Re:0.1375μm
面内遅相軸の方位:−45°
<第二の二軸性位相差板>
厚み:56μm
nx:1.49122
ny:1.49024
nz:1.48854
Re:0.05488μm
Rth:0.12264μm
面内遅相軸の方位:0°
厚み:56μm
nx:1.49122
ny:1.49024
nz:1.48854
Re:0.05488μm
Rth:0.12264μm
面内遅相軸の方位:0°
<第二の偏光板>
厚み:180μm
吸収軸の方位:90°
厚み:180μm
吸収軸の方位:90°
[評価1]
実施例1〜3、及び、比較例1〜5の液晶表示装置について、シンテック社製の「LCDMaster 3D」を用いて、法線方向及び斜め方向(極角60°、方位角45°の方向)における透過率特性(透過率と印加電圧との関係)のシミュレーションを行った。実施例2、比較例4、及び、比較例5の液晶表示装置のシミュレーション結果を、図5〜7に代表して示す。図5は、実施例2の液晶表示装置における透過率特性のシミュレーション結果を示すグラフである。図6は、比較例4の液晶表示装置における透過率特性のシミュレーション結果を示すグラフである。図7は、比較例5の液晶表示装置における透過率特性のシミュレーション結果を示すグラフである。なお、印加電圧が0Vの場合を黒表示状態、7.5Vの場合を白表示状態と想定した。
実施例1〜3、及び、比較例1〜5の液晶表示装置について、シンテック社製の「LCDMaster 3D」を用いて、法線方向及び斜め方向(極角60°、方位角45°の方向)における透過率特性(透過率と印加電圧との関係)のシミュレーションを行った。実施例2、比較例4、及び、比較例5の液晶表示装置のシミュレーション結果を、図5〜7に代表して示す。図5は、実施例2の液晶表示装置における透過率特性のシミュレーション結果を示すグラフである。図6は、比較例4の液晶表示装置における透過率特性のシミュレーション結果を示すグラフである。図7は、比較例5の液晶表示装置における透過率特性のシミュレーション結果を示すグラフである。なお、印加電圧が0Vの場合を黒表示状態、7.5Vの場合を白表示状態と想定した。
次に、各例の液晶表示装置における透過率特性のシミュレーション結果に基づいて、以下の評価を行った。
<透過率の比較>
図8は、実施例1〜3、及び、比較例1〜5の液晶表示装置における法線方向の相対透過率比を示すグラフである。図8中の縦軸に示した「法線方向の相対透過率比」は、印加電圧が7.5Vである場合について、各例の液晶表示装置における法線方向の透過率を、比較例5の液晶表示装置における法線方向の透過率を基準(1.0)として規格化したものである。
図8は、実施例1〜3、及び、比較例1〜5の液晶表示装置における法線方向の相対透過率比を示すグラフである。図8中の縦軸に示した「法線方向の相対透過率比」は、印加電圧が7.5Vである場合について、各例の液晶表示装置における法線方向の透過率を、比較例5の液晶表示装置における法線方向の透過率を基準(1.0)として規格化したものである。
<視野角特性の比較>
図9は、実施例1〜3、及び、比較例1〜5の液晶表示装置における視野角特性を示すグラフである。図9中の縦軸に示した「斜め方向の相対透過率比」は、各印加電圧に対応する斜め方向の透過率を、印加電圧が7.5Vである場合の斜め方向の透過率を基準(1.0)として規格化したものである。図9中の横軸に示した「法線方向の相対透過率比」は、各印加電圧に対応する法線方向の透過率を、印加電圧が7.5Vである場合の法線方向の透過率を基準(1.0)として規格化したものである。なお、図9中の直線Lは、透過率特性(透過率と印加電圧との関係)が法線方向及び斜め方向で同じ傾向を示し、理想的な視野角特性を示す場合に相当する。よって、直線Lに近いほど、視野角特性がより良好となり、特に、斜め方向における白浮きがより抑制されることになる。
図9は、実施例1〜3、及び、比較例1〜5の液晶表示装置における視野角特性を示すグラフである。図9中の縦軸に示した「斜め方向の相対透過率比」は、各印加電圧に対応する斜め方向の透過率を、印加電圧が7.5Vである場合の斜め方向の透過率を基準(1.0)として規格化したものである。図9中の横軸に示した「法線方向の相対透過率比」は、各印加電圧に対応する法線方向の透過率を、印加電圧が7.5Vである場合の法線方向の透過率を基準(1.0)として規格化したものである。なお、図9中の直線Lは、透過率特性(透過率と印加電圧との関係)が法線方向及び斜め方向で同じ傾向を示し、理想的な視野角特性を示す場合に相当する。よって、直線Lに近いほど、視野角特性がより良好となり、特に、斜め方向における白浮きがより抑制されることになる。
実施例1〜3の液晶表示装置では、図8に示すように、透過率が比較例4の液晶表示装置よりも高かった。これにより、実施例1〜3の液晶表示装置では、従来発生していた暗線による影響が抑制され、透過率が高まることが分かった。
更に、実施例1〜3の液晶表示装置では、図9に示すように、視野角特性が、主に中間調表示から白表示(例えば、相対透過率比が0.2〜1.0の範囲)にかけて、比較例4の液晶表示装置よりも優れていた。これにより、実施例1〜3の液晶表示装置では、斜め方向における白浮きが、主に中間調表示から白表示にかけて、比較例4の液晶表示装置よりも抑制されることが分かった。この白浮きの程度の違いは、以下のように説明することもできる。まず、実施例1〜3を代表して実施例2の液晶表示装置について説明すると、図5に示すように、透過率特性を示すグラフの形状は、法線方向及び斜め方向において互いに類似しており、両方向の透過率の差が抑制されている。その結果、斜め方向における白浮きが抑制される。一方、比較例4の液晶表示装置では、図6に示すように、透過率特性を示すグラフの形状が、法線方向及び斜め方向において互いに類似しておらず、特に、印加電圧が高い領域では、両方向の透過率の差が広がる傾向になる。その結果、斜め方向における白浮きは抑制されない。
以上より、実施例1〜3の液晶表示装置によれば、視野角特性に優れ、透過率が高い液晶表示装置が実現されることが分かった。
比較例1の液晶表示装置では、図8に示すように、透過率が比較例4の液晶表示装置よりも若干低く、図9に示すように、視野角特性が比較例4の液晶表示装置よりもかなり劣っていた。
比較例2の液晶表示装置では、図8に示すように、透過率が比較例4の液晶表示装置よりも高かったものの、図9に示すように、視野角特性が比較例4の液晶表示装置よりもかなり劣っていた。
比較例3の液晶表示装置では、図9に示すように、視野角特性が、主に中間調表示から白表示(例えば、相対透過率比が0.2〜1.0の範囲)にかけて、比較例4の液晶表示装置よりも優れていたものの、図8に示すように、透過率が比較例4の液晶表示装置よりもかなり低かった。
比較例5の液晶表示装置では、図8に示すように、透過率が比較例4の液晶表示装置よりも高かったものの、図9に示すように、視野角特性が比較例4の液晶表示装置よりもかなり劣っていた。
以上のように、上述した実施形態(実施例)によれば、視野角特性に優れ、透過率が高い液晶表示装置が実現されることが分かった。次に、検討例を挙げて、液晶表示装置における、第一の位相差層の第一の領域及び第二の位相差層の第三の領域の幅(図2中のW)の好ましい範囲について、シミュレーション結果を基に説明する。
(検討例1)
検討例1の液晶表示装置として、第一の位相差層及び第二の位相差層のシミュレーション用パラメータを下記のように変更したこと以外、実施例1と同様な液晶表示装置を採用した。
検討例1の液晶表示装置として、第一の位相差層及び第二の位相差層のシミュレーション用パラメータを下記のように変更したこと以外、実施例1と同様な液晶表示装置を採用した。
<第一の位相差層>
(第一の領域)
厚み:0.8μm
幅:3μm
nx:1.5000
ny:1.6375
nz:0
Re:0.110μm
面内遅相軸の方位:45°
(第二の領域)
厚み:0.8μm
Re:0μm(等方層)
(第一の領域)
厚み:0.8μm
幅:3μm
nx:1.5000
ny:1.6375
nz:0
Re:0.110μm
面内遅相軸の方位:45°
(第二の領域)
厚み:0.8μm
Re:0μm(等方層)
<第二の位相差層>
(第三の領域)
厚み:0.8μm
幅:3μm
nx:1.5000
ny:1.6375
nz:0
Re:0.110μm
面内遅相軸の方位:−45°
(第四の領域)
厚み:0.8μm
Re:0μm(等方層)
(第三の領域)
厚み:0.8μm
幅:3μm
nx:1.5000
ny:1.6375
nz:0
Re:0.110μm
面内遅相軸の方位:−45°
(第四の領域)
厚み:0.8μm
Re:0μm(等方層)
(検討例2〜20)
第一の位相差層及び第二の位相差層のシミュレーション用パラメータを表1に示すように変更したこと以外(なお、各検討例において、第二の領域及び第四の領域の厚みは、第一の領域及び第三の領域の厚みと同じとした)、検討例1と同様な液晶表示装置を採用した。
第一の位相差層及び第二の位相差層のシミュレーション用パラメータを表1に示すように変更したこと以外(なお、各検討例において、第二の領域及び第四の領域の厚みは、第一の領域及び第三の領域の厚みと同じとした)、検討例1と同様な液晶表示装置を採用した。
[評価2]
検討例1〜20の液晶表示装置について、シンテック社製の「LCDMaster 3D」を用いて、法線方向及び斜め方向(極角60°、方位角45°の方向)における透過率特性(透過率と印加電圧との関係)のシミュレーションを行った。なお、印加電圧が0Vの場合を黒表示状態、7.5Vの場合を白表示状態と想定した。
検討例1〜20の液晶表示装置について、シンテック社製の「LCDMaster 3D」を用いて、法線方向及び斜め方向(極角60°、方位角45°の方向)における透過率特性(透過率と印加電圧との関係)のシミュレーションを行った。なお、印加電圧が0Vの場合を黒表示状態、7.5Vの場合を白表示状態と想定した。
次に、各例の液晶表示装置における透過率特性のシミュレーション結果に基づいて、以下の評価を行った。
<透過率の比較>
各例の液晶表示装置における法線方向の相対透過率比を、表1に示す。表1中の「法線方向の相対透過率比」は、印加電圧が7.5Vである場合について、各例の液晶表示装置における法線方向の透過率を、上述した比較例5の液晶表示装置における法線方向の透過率を基準(1.0)として規格化したものである。
各例の液晶表示装置における法線方向の相対透過率比を、表1に示す。表1中の「法線方向の相対透過率比」は、印加電圧が7.5Vである場合について、各例の液晶表示装置における法線方向の透過率を、上述した比較例5の液晶表示装置における法線方向の透過率を基準(1.0)として規格化したものである。
各例の液晶表示装置における透過率の評価結果を、下記の判定基準で表1に示す。
A:透過率が、上述した比較例4の液晶表示装置(図8、法線方向の相対透過率比:0.57)よりも高かった。
B:透過率が、上述した比較例4の液晶表示装置(図8、法線方向の相対透過率比:0.57)よりも若干低かったものの、比較例3の液晶表示装置(図8、法線方向の相対透過率比:0.40)よりは高かった。
A:透過率が、上述した比較例4の液晶表示装置(図8、法線方向の相対透過率比:0.57)よりも高かった。
B:透過率が、上述した比較例4の液晶表示装置(図8、法線方向の相対透過率比:0.57)よりも若干低かったものの、比較例3の液晶表示装置(図8、法線方向の相対透過率比:0.40)よりは高かった。
<視野角特性の比較>
検討例1〜20の液晶表示装置のうち、代表的なものにおける視野角特性を示すグラフを図10〜13に示す。図10は、検討例1、16の液晶表示装置における視野角特性を示すグラフである。図11は、検討例3、13の液晶表示装置における視野角特性を示すグラフである。図12は、検討例4、9の液晶表示装置における視野角特性を示すグラフである。図13は、検討例5、10、15、20の液晶表示装置における視野角特性を示すグラフである。図10〜13中の縦軸に示した「斜め方向の相対透過率比」は、各印加電圧に対応する斜め方向の透過率を、印加電圧が7.5Vである場合の斜め方向の透過率を基準(1.0)として規格化したものである。図10〜13中の横軸に示した「法線方向の相対透過率比」は、各印加電圧に対応する法線方向の透過率を、印加電圧が7.5Vである場合の法線方向の透過率を基準(1.0)として規格化したものである。なお、図10〜13中の直線Lは、透過率特性(透過率と印加電圧との関係)が法線方向及び斜め方向で同じ傾向を示し、理想的な視野角特性を示す場合に相当する。よって、直線Lに近いほど、視野角特性がより良好となり、特に、斜め方向における白浮きがより抑制されることになる。なお、図10〜13においては、比較用として、上述した比較例4の液晶表示装置における視野角特性を示すグラフも示した。
検討例1〜20の液晶表示装置のうち、代表的なものにおける視野角特性を示すグラフを図10〜13に示す。図10は、検討例1、16の液晶表示装置における視野角特性を示すグラフである。図11は、検討例3、13の液晶表示装置における視野角特性を示すグラフである。図12は、検討例4、9の液晶表示装置における視野角特性を示すグラフである。図13は、検討例5、10、15、20の液晶表示装置における視野角特性を示すグラフである。図10〜13中の縦軸に示した「斜め方向の相対透過率比」は、各印加電圧に対応する斜め方向の透過率を、印加電圧が7.5Vである場合の斜め方向の透過率を基準(1.0)として規格化したものである。図10〜13中の横軸に示した「法線方向の相対透過率比」は、各印加電圧に対応する法線方向の透過率を、印加電圧が7.5Vである場合の法線方向の透過率を基準(1.0)として規格化したものである。なお、図10〜13中の直線Lは、透過率特性(透過率と印加電圧との関係)が法線方向及び斜め方向で同じ傾向を示し、理想的な視野角特性を示す場合に相当する。よって、直線Lに近いほど、視野角特性がより良好となり、特に、斜め方向における白浮きがより抑制されることになる。なお、図10〜13においては、比較用として、上述した比較例4の液晶表示装置における視野角特性を示すグラフも示した。
図10〜13において視野角特性を比較する際は、「法線方向の相対透過率比」(横軸)が0.2であるときの「斜め方向の相対透過率比」(縦軸)に着目して比較した。
第一の位相差層の第一の領域及び第二の位相差層の第三の領域の幅が3μmである場合、図10に示すように、検討例1、16の液晶表示装置では、視野角特性が、比較例4の液晶表示装置よりも優れていた(斜め方向における白浮きが抑制されていた)。なお、図10中には図示されていないが、検討例6、11の液晶表示装置でも、視野角特性が、比較例4の液晶表示装置よりも優れていた(斜め方向における白浮きが抑制されていた)。
第一の位相差層の第一の領域及び第二の位相差層の第三の領域の幅が7μmである場合、図示していないが、検討例2、7、12、17の液晶表示装置では、視野角特性が、比較例4の液晶表示装置よりも優れていた(斜め方向における白浮きが抑制されていた)。
第一の位相差層の第一の領域及び第二の位相差層の第三の領域の幅が10μmである場合、図11に示すように、検討例3、13の液晶表示装置では、視野角特性が、比較例4の液晶表示装置よりも優れていた(斜め方向における白浮きが抑制されていた)。なお、図11中には図示されていないが、検討例8、18の液晶表示装置でも、視野角特性が、比較例4の液晶表示装置よりも優れていた(斜め方向における白浮きが抑制されていた)。
第一の位相差層の第一の領域及び第二の位相差層の第三の領域の幅が15μmである場合、図12に示すように、検討例9の液晶表示装置では、視野角特性が、比較例4の液晶表示装置よりも優れていた(斜め方向における白浮きが抑制されていた)。なお、図12中には図示されていないが、検討例14、19の液晶表示装置でも、視野角特性が、比較例4の液晶表示装置よりも優れていた(斜め方向における白浮きが抑制されていた)。一方、検討例4の液晶表示装置では、図12に示すように、視野角特性が、比較例4の液晶表示装置よりも若干劣っていたものの、上述した比較例1、2の液晶表示装置(図9)よりは優れていた(斜め方向における白浮きが抑制されていた)。
第一の位相差層の第一の領域及び第二の位相差層の第三の領域の幅が20μmである場合、図13に示すように、検討例15、20の液晶表示装置では、視野角特性が、比較例4の液晶表示装置よりも優れていた(斜め方向における白浮きが抑制されていた)。一方、検討例5、10の液晶表示装置では、図13に示すように、視野角特性が、比較例4の液晶表示装置よりも若干劣っていたものの、上述した比較例1、2の液晶表示装置(図9)よりは優れていた(斜め方向における白浮きが抑制されていた)。
各例の液晶表示装置における視野角特性の評価結果を、下記の判定基準で表1に示す。
A:視野角特性が、比較例4の液晶表示装置よりも優れていた。
B:視野角特性が、比較例4の液晶表示装置よりも若干劣っていたものの、比較例1、2の液晶表示装置よりは優れていた。
A:視野角特性が、比較例4の液晶表示装置よりも優れていた。
B:視野角特性が、比較例4の液晶表示装置よりも若干劣っていたものの、比較例1、2の液晶表示装置よりは優れていた。
表1に示すように、透過率及び視野角特性の観点における、第一の位相差層の第一の領域及び第二の位相差層の第三の領域の幅の好ましい範囲(透過率及び視野角特性の判定がともにAである場合)は、面内位相差によって下記のように変化することが分かった。
(1)第一の領域及び第三の領域の面内位相差が0.110μmである場合、第一の領域及び第三の領域の幅は、好ましくは3〜10μmである。
(2)第一の領域及び第三の領域の面内位相差が0.124μmである場合、第一の領域及び第三の領域の幅は、好ましくは3〜15μmである。
(3)第一の領域及び第三の領域の面内位相差が0.138μmである場合、第一の領域及び第三の領域の幅は、好ましくは3〜20μmである。
(4)第一の領域及び第三の領域の面内位相差が0.165μmである場合、第一の領域及び第三の領域の幅は、好ましくは10〜20μmである。
(1)第一の領域及び第三の領域の面内位相差が0.110μmである場合、第一の領域及び第三の領域の幅は、好ましくは3〜10μmである。
(2)第一の領域及び第三の領域の面内位相差が0.124μmである場合、第一の領域及び第三の領域の幅は、好ましくは3〜15μmである。
(3)第一の領域及び第三の領域の面内位相差が0.138μmである場合、第一の領域及び第三の領域の幅は、好ましくは3〜20μmである。
(4)第一の領域及び第三の領域の面内位相差が0.165μmである場合、第一の領域及び第三の領域の幅は、好ましくは10〜20μmである。
なお、第一の位相差層の第一の領域及び第二の位相差層の第三の領域の幅の評価範囲について、下限値を3μmとしたのは、第一の領域及び第三の領域に面内位相差を発現させる、例えば、第一の水平配向膜及び第二の水平配向膜に水平配向性(一軸配向性)を発現させる際に行われる光配向処理の、通常の紫外線照射精度(下限:約3μm)を想定したためである。
[付記]
本発明の一態様は、第一の偏光板と、第一の基板と、第一の垂直配向膜と、液晶分子を含有する液晶層と、第二の垂直配向膜と、第二の基板と、第二の偏光板とを順に備え、画素領域において、上記液晶分子は、上記液晶層への電圧無印加時に、上記第一の垂直配向膜及び上記第二の垂直配向膜の表面に対して垂直方向に配向し、かつ、上記液晶層への電圧印加時に、傾斜方位が互いに異なる少なくとも4つのドメインに分割配向し、上記第一の偏光板と上記液晶層との間には、第一の重合性液晶化合物の硬化物を含有する第一の位相差層が配置され、上記第二の偏光板と上記液晶層との間には、第二の重合性液晶化合物の硬化物を含有する第二の位相差層が配置され、上記第一の位相差層は、面内位相差が互いに異なる第一の領域及び第二の領域を含み、上記第二の位相差層は、面内位相差が互いに異なる第三の領域及び第四の領域を含み、上記第一の領域及び上記第三の領域は、平面視において上記少なくとも4つのドメイン間の境界と重畳し、かつ、面内位相差が0.109〜0.165μmであり、上記第一の領域の面内遅相軸と上記第三の領域の面内遅相軸とは直交し、上記第一の偏光板の吸収軸と上記第一の領域の面内遅相軸との成す角度は略45°であり、上記第二の偏光板の吸収軸と上記第三の領域の面内遅相軸との成す角度は略45°であり、上記第一の偏光板の吸収軸と上記第二の偏光板の吸収軸とは直交する液晶表示装置であってもよい。本態様によれば、視野角特性に優れ、透過率が高い液晶表示装置が実現される。
本発明の一態様は、第一の偏光板と、第一の基板と、第一の垂直配向膜と、液晶分子を含有する液晶層と、第二の垂直配向膜と、第二の基板と、第二の偏光板とを順に備え、画素領域において、上記液晶分子は、上記液晶層への電圧無印加時に、上記第一の垂直配向膜及び上記第二の垂直配向膜の表面に対して垂直方向に配向し、かつ、上記液晶層への電圧印加時に、傾斜方位が互いに異なる少なくとも4つのドメインに分割配向し、上記第一の偏光板と上記液晶層との間には、第一の重合性液晶化合物の硬化物を含有する第一の位相差層が配置され、上記第二の偏光板と上記液晶層との間には、第二の重合性液晶化合物の硬化物を含有する第二の位相差層が配置され、上記第一の位相差層は、面内位相差が互いに異なる第一の領域及び第二の領域を含み、上記第二の位相差層は、面内位相差が互いに異なる第三の領域及び第四の領域を含み、上記第一の領域及び上記第三の領域は、平面視において上記少なくとも4つのドメイン間の境界と重畳し、かつ、面内位相差が0.109〜0.165μmであり、上記第一の領域の面内遅相軸と上記第三の領域の面内遅相軸とは直交し、上記第一の偏光板の吸収軸と上記第一の領域の面内遅相軸との成す角度は略45°であり、上記第二の偏光板の吸収軸と上記第三の領域の面内遅相軸との成す角度は略45°であり、上記第一の偏光板の吸収軸と上記第二の偏光板の吸収軸とは直交する液晶表示装置であってもよい。本態様によれば、視野角特性に優れ、透過率が高い液晶表示装置が実現される。
上記第一の位相差層は、上記第一の基板と上記第一の垂直配向膜との間に配置されていてもよい。これにより、上記第一の位相差層のインセル化を実現することができる。
上記第一の基板と上記第一の位相差層との間には、第一の水平配向膜が配置されていてもよい。これにより、上記第一の重合性液晶化合物の硬化物に、上記面内位相差を発現するような配向性を効率的に付与することができる。
上記第二の位相差層は、上記第二の基板と上記第二の垂直配向膜との間に配置されていてもよい。これにより、上記第二の位相差層のインセル化を実現することができる。
上記第二の基板と上記第二の位相差層との間には、第二の水平配向膜が配置されていてもよい。これにより、上記第二の重合性液晶化合物の硬化物に、上記面内位相差を発現するような配向性を効率的に付与することができる。
上記第二の領域及び上記第四の領域は、面内位相差を有しなくてもよい。これにより、上記第二の領域及び上記第四の領域を透過する光に対しては、配向分割技術が用いられた従来の液晶表示装置と光学的に等価である構成が実現されるため、優れた視野角特性が得られる。
上記少なくとも4つのドメインは、2行2列のマトリクス状に配置される4つのドメインで構成され、上記第一の領域及び上記第三の領域は、平面視において十字状であってもよい。これにより、上記4つのドメイン間の境界において暗線が視認されず、透過率が高まる。
上記第一の偏光板の吸収軸の方位を0°として反時計回りを正とする方位を定義すると、上記4つのドメインは、上記傾斜方位が略45°のドメインと、上記傾斜方位が略135°のドメインと、上記傾斜方位が略225°のドメインと、上記傾斜方位が略315°のドメインとで構成されていてもよい。これにより、透過率が効率的に高まる。
1、101a、101b:液晶表示装置
2、102:第一の偏光板
3、103:第一の基板
4:第一の位相差層
5、105:第一の垂直配向膜
6、106:液晶層
7、107:第二の垂直配向膜
8:第二の位相差層
9、109:第二の基板
10、110:第二の偏光板
21:第一の水平配向膜
22:第二の水平配向膜
23、123:第一の二軸性位相差板
24、124:第二の二軸性位相差板
31:液晶分子
40:画素領域
50:暗線
125:第一のλ/4板
126:第二のλ/4板
AR1:第一の領域
AR2:第二の領域
AR3:第三の領域
AR4:第四の領域
W:第一の領域(第三の領域)の幅
L:直線
2、102:第一の偏光板
3、103:第一の基板
4:第一の位相差層
5、105:第一の垂直配向膜
6、106:液晶層
7、107:第二の垂直配向膜
8:第二の位相差層
9、109:第二の基板
10、110:第二の偏光板
21:第一の水平配向膜
22:第二の水平配向膜
23、123:第一の二軸性位相差板
24、124:第二の二軸性位相差板
31:液晶分子
40:画素領域
50:暗線
125:第一のλ/4板
126:第二のλ/4板
AR1:第一の領域
AR2:第二の領域
AR3:第三の領域
AR4:第四の領域
W:第一の領域(第三の領域)の幅
L:直線
Claims (8)
- 第一の偏光板と、
第一の基板と、
第一の垂直配向膜と、
液晶分子を含有する液晶層と、
第二の垂直配向膜と、
第二の基板と、
第二の偏光板とを順に備え、
画素領域において、前記液晶分子は、前記液晶層への電圧無印加時に、前記第一の垂直配向膜及び前記第二の垂直配向膜の表面に対して垂直方向に配向し、かつ、前記液晶層への電圧印加時に、傾斜方位が互いに異なる少なくとも4つのドメインに分割配向し、
前記第一の偏光板と前記液晶層との間には、第一の重合性液晶化合物の硬化物を含有する第一の位相差層が配置され、
前記第二の偏光板と前記液晶層との間には、第二の重合性液晶化合物の硬化物を含有する第二の位相差層が配置され、
前記第一の位相差層は、面内位相差が互いに異なる第一の領域及び第二の領域を含み、
前記第二の位相差層は、面内位相差が互いに異なる第三の領域及び第四の領域を含み、
前記第一の領域及び前記第三の領域は、平面視において前記少なくとも4つのドメイン間の境界と重畳し、かつ、面内位相差が0.109〜0.165μmであり、
前記第一の領域の面内遅相軸と前記第三の領域の面内遅相軸とは直交し、
前記第一の偏光板の吸収軸と前記第一の領域の面内遅相軸との成す角度は略45°であり、
前記第二の偏光板の吸収軸と前記第三の領域の面内遅相軸との成す角度は略45°であり、
前記第一の偏光板の吸収軸と前記第二の偏光板の吸収軸とは直交することを特徴とする液晶表示装置。 - 前記第一の位相差層は、前記第一の基板と前記第一の垂直配向膜との間に配置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。
- 前記第一の基板と前記第一の位相差層との間には、第一の水平配向膜が配置されていることを特徴とする請求項2に記載の液晶表示装置。
- 前記第二の位相差層は、前記第二の基板と前記第二の垂直配向膜との間に配置されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の液晶表示装置。
- 前記第二の基板と前記第二の位相差層との間には、第二の水平配向膜が配置されていることを特徴とする請求項4に記載の液晶表示装置。
- 前記第二の領域及び前記第四の領域は、面内位相差を有しないことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の液晶表示装置。
- 前記少なくとも4つのドメインは、2行2列のマトリクス状に配置される4つのドメインで構成され、
前記第一の領域及び前記第三の領域は、平面視において十字状であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の液晶表示装置。 - 前記第一の偏光板の吸収軸の方位を0°として反時計回りを正とする方位を定義すると、前記4つのドメインは、前記傾斜方位が略45°のドメインと、前記傾斜方位が略135°のドメインと、前記傾斜方位が略225°のドメインと、前記傾斜方位が略315°のドメインとで構成されることを特徴とする請求項7に記載の液晶表示装置。
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