JP2019066531A - 液晶モジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】耐久性及び製造コストに優れ、かつ、極角が大きい場合に、黒表示時に方位角に依存して発生するピーク輝度のばらつきが抑えられた液晶モジュールを提供する。【解決手段】背面側から観察面側に向かって、第1偏光子、第1基板、液晶層、インセル位相差層(nx>ny=nzのλ/4板)、第2基板、アウトセル位相差層(nx>ny≧nzのλ/4板)、及び、第2偏光子、を有する液晶パネルと、バックライトと、を備え、上記バックライトは、第1稜線を有する第1プリズムシートと、上記第1プリズムシートより背面側に配置され、かつ、上記第1稜線と直交する第2稜線を有する第2プリズムシートと、を備え、上記第1稜線は、黒表示時に斜め方向において上記液晶パネルの透過率が最大となる方位角に対して平行である液晶モジュール。【選択図】 図2
Description
本発明は、液晶モジュールに関する。より詳しくは、プリズムシートを備える液晶モジュールに関するものである。
液晶モジュール(液晶表示装置)は、表示のために液晶組成物を利用する表示装置であり、その代表的な表示方式は、一対の基板間に液晶組成物を封入した液晶パネルに対してバックライトから光を照射し、液晶組成物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、液晶モジュールを透過する光の量を制御するものである。このような液晶モジュールは、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、テレビジョン、スマートフォン、タブレット端末、カーナビゲーション等の電子機器に利用されている。
液晶モジュールに用いられるバックライトは、例えば、光源と、上記光源からの光を拡散する拡散板と、プリズムシートと、を備える。プリズムシートを備える液晶モジュールとして、例えば、特許文献1には、液晶表示素子と、上記液晶表示素子を照明するためのバックライト構体とを具備し、上記バックライト構体が、拡散板と、上記拡散板と上記液晶表示素子との間に配置されて上記液晶表示素子側の面に多数の微細なプリズム溝を有する2枚のプリズムシートとを少なくとも有する液晶表示装置において、上記2枚のプリズムシートのプリズム溝の溝方向と上記液晶表示素子の画素の繰り返し方向に所定の角度を持たせるとともに、上記2枚のプリズムの溝方向を互いに直交させて配置してなる液晶表示装置が開示されている。
特許文献2には、光源と、導光板と、複数のプリズムを有するプリズムシートと、を備え、上記プリズムシートは、拡散異方性を有する異方性粒子を含み、上記複数のプリズムの配列方向と上記異方性粒子の長手方向とは、上記プリズムシートの平面方向において0度より大きく5度より小さい角度ずれている照明装置を有する液晶表示装置が開示されている。
特許文献3には、液晶表示装置を構成する液晶表示パネルの画素配列の方向をX1方向とし、バックライトモジュールのプリズムシートを構成する三角柱状のプリズム素子列がX2方向に伸びているとすると、X1方向及びX2方向が完全には一致していない液晶表示装置が開示されている。
図20は、比較形態1の液晶モジュールの断面模式図である。図21は、比較形態2の液晶モジュールの断面模式図である。
比較形態1の液晶モジュール1Rは、現在使用されているFFS(Fringe Field Switching)モードの液晶モジュールの一例であり、図20に示すように、観察面側から順に、液晶パネル10R及びバックライト20Rを備える。比較形態1の液晶モジュール1Rが備える液晶パネル10Rは、背面側から観察面側に向かって順に、第1偏光子110R、薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)を有する第1基板(TFT基板)120R、液晶層130R、カラーフィルタ(CF:Color Filter)を有する第2基板(CF基板)150R、透明導電膜(例えば、酸化インジウムスズ(ITO:Indium Tin Oxide:)薄膜)160R、及び、第2偏光子182Rを備える。液晶層130Rはシール材135Rにより封止されている。第2基板150Rには、カラーフィルタ層151R、ブラックマトリクス層152R及び絶縁基板153Rが設けられている。
比較形態2の液晶モジュール1Rは、比較形態1の液晶モジュール1Rに反射防止膜及びアウトセル位相差層を設けた液晶モジュールである。すなわち、比較形態2の液晶モジュール1Rは、透明導電膜160Rと第2偏光子182Rとの間にアウトセル位相差層181Rを備え、かつ、第2偏光子182Rの観察面側に反射防止膜190Rを備えること以外は、比較形態1の液晶モジュール1Rと同様の構成を有する。
図20に示す比較形態1の液晶モジュール1Rは、屋外などの明所環境で使用した場合、画面が強く反射するため表示画像が視認しにくい。これは、図20に示すように、第2偏光子182R表面での反射、液晶パネル10Rの第2基板150Rが備えるブラックマトリクス層152Rにおける界面反射、及び、静電気による表示不良の対策のために液晶パネル10Rの表面に配置された透明導電膜160Rにおける界面反射が大きく影響している。
これらの界面反射を抑える方法として、次の2つの方法が挙げられる。まず1つ目の方法として、第2偏光子182R表面での反射を抑えるため、図21に示すように、反射防止膜190Rを採用する方法が挙げられる。界面反射を抑える2つ目の方法として、透明導電膜160Rやブラックマトリクス層152Rの界面での反射を抑えるため、図21に示すように、λ/4板であるアウトセル位相差層181R及び第2偏光子182Rを組み合わせた円偏光板180Rを採用する方法が挙げられる。
界面での反射を抑えるために、図21に示すようにλ/4板であるアウトセル位相差層を設ける場合、上記アウトセル位相差層と遅相軸が直交するλ/4板を更に設けて、アウトセル位相差層の位相差をキャンセルさせる場合がある。従来、VA(Vertical Alignment)モードの液晶モジュールでは、2枚のλ/4板を互いの遅相軸が直交するように液晶パネルの上下に配置していた。しかしながら、液晶分子が常に面内に配向しているFFSモードの液晶モジュールでこの構成を採用すると、液晶分子の配向方位によらず透過率が一定になり、白黒の表示を行うことができない。したがって、FFSモードの液晶モジュールでは、VAモードの液晶モジュールで採用されていた構成を用いることができない。
図22は、比較形態3の液晶モジュールに関する図であり、(a)は断面模式図であり、(b)は斜視分解模式図である。図23は、比較形態3の液晶モジュールが備える液晶パネルの、黒表示時における規格化透過率のシミュレーション結果を示すグラフである。上記規格化透過率のシミュレーションは、極角60°におけるものである。また、上記規格化透過率のシミュレーションは、極角60°において、方位角0°から360°での規格化輝度が1.0であるバックライトを用いて行った。比較形態3の液晶モジュール1Rは、図22に示すように、液晶層130Rと第2基板150Rとの間にインセル位相差層140Rを設けること以外は、比較形態2の液晶ジュール1Rと同様の構成を有する。すなわち、比較形態3の液晶モジュール1Rでは、第2基板150Rと液晶層130Rとの間にインセル位相差層140Rを設け、第2基板150Rの観察者側にアウトセル位相差層181Rを設ける。比較形態3の液晶モジュール1Rにおけるインセル位相差層140R及びアウトセル位相差層181Rはλ/4板であり、インセル位相差層140Rの遅相軸とアウトセル位相差層181Rの遅相軸とは互いに直交する。
比較形態3の液晶モジュール1Rでは、第2偏光子182Rとアウトセル位相差層181Rとを組み合わせて用いることにより円偏光板180Rとして機能させることができ、透明導電膜160Rでの反射、及び、ブラックマトリクス層152Rでの反射は、円偏光板180Rによりカットされる。また、第2偏光子182Rの表面での反射は、反射防止膜190Rによりカットすることができる。更に、インセル位相差層140R及びアウトセル位相差層181Rの遅相軸は互いに直交するため、インセル位相差層140R及びアウトセル位相差層181Rの位相差を互いにキャンセルすることができ、透過表示時において、実質的にインセル位相差層及140R及びアウトセル位相差層181Rが存在しない状態と等価とすることが可能である。その結果、低反射を実現しながら、通常のFFSモードと同等の光学特性を得ることができる。
しかしながら、比較形態3では、黒表示に極角が大きい方向から液晶モジュール1Rの輝度を測定した場合に、方位角によって輝度にばらつきが発生するという課題があり、測定方向の極角が大きくなればなるほど、輝度のばらつきも大きくなる。これは、λ/4板であるインセル位相差層140R及びアウトセル位相差層181Rのそれぞれにおいて、3つの主屈折率nx、ny及びnzが、nx>ny≧nzの関係を満たすこと、すなわち、インセル位相差層140R及びアウトセル位相差層181Rがともにnx>ny≧nzの関係を満たすAプレートであることが原因であり、図23に示すように、極角が大きい場合(例えば、極角60°において)、比較形態3の液晶モジュール1Rが備える液晶パネル10Rの規格化透過率が方位角によってばらつくためである。
このような、黒表示に極角が大きい場合に方位角によって液晶モジュール1Rの輝度にばらつきが発生するという課題を解決する方法の1つとして、インセル位相差層にポジティブAプレート(nx>ny=nz)を用い、アウトセル位相差層にネガティブAプレート(ny<nx=nz)を用いる方法がある。これにより、極角が大きい場合に、黒表示時に方位角に依存して発生する液晶パネルの透過率のばらつきはほとんどなくなる。しかしながら、ネガティブAプレートは、製造コストやフィルムの耐久性の面で課題がある。
上記特許文献1の液晶表示装置では、2枚のプリズムシートのプリズム溝の溝方向と液晶表示素子の画素の繰り返し方向に所定の角度を持たせるとともに、上記2枚のプリズムシートの溝方向を互いに直交させて配置することにより、モアレ縞を抑制している。しかしながら、上記特許文献1では、プリズムシートを備える液晶モジュールについて、極角が大きい場合に発生する、黒表示時における輝度の方位角依存性(深い極角での輝度変化)については何ら検討されていない。同様に、上記特許文献2及び3においても、極角が大きい場合に発生する、黒表示時における液晶モジュールの輝度の方位角依存性については何ら検討されていない。
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、耐久性及び製造コストに優れ、かつ、極角が大きい場合に、黒表示時に方位角に依存して発生するピーク輝度のばらつきが抑えられた液晶モジュールを提供することを目的とするものである。
本発明者らは、耐久性及び製造コストに優れ、かつ、極角が大きい場合に、黒表示時に方位角に依存して発生するピーク輝度のばらつきが抑えられた液晶モジュールについて種々検討したところ、液晶パネルの透過率特性と、プリズムシートを用いたバックライトの輝度特性と、に着目した。そして、最も観察面側に配置されたプリズムシートの凹凸形状部における稜線を、黒表示時に斜め方向において液晶パネルの透過率が最大となる方位に揃えることにより、液晶パネルの透過率とバックライトの輝度とを互いに補償し合うことができ、ネガティブAプレートを用いなくとも、極角が大きい場合に、黒表示時に方位角に依存して発生する液晶モジュールのピーク輝度のばらつきを抑制することができることを見出した。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。
すなわち、本発明の一態様は、第1基板、上記第1基板の観察面側に配置された第2基板、上記第1基板と上記第2基板との間に設けられた液晶層、上記第1基板の背面側に設けられた第1偏光子、上記第2基板と上記液晶層との間に設けられたインセル位相差層、及び、上記第2基板の観察面側に設けられた円偏光板、を有する液晶パネルと、上記液晶パネルの背面側に設けられたバックライトと、を備え、上記円偏光板は、第2偏光子と、上記第2基板と上記第2偏光子との間に設けられたアウトセル位相差層と、を有し、上記インセル位相差層は、λ/4板であり、かつ、3つの主屈折率がnx>ny=nzの関係を満たし、上記アウトセル位相差層は、λ/4板であり、かつ、3つの主屈折率がnx>ny≧nzの関係を満たし、上記バックライトは、第1稜線を有する凹凸形状部を備える第1プリズムシートと、上記第1プリズムシートより背面側に配置され、かつ、上記第1稜線と直交する第2稜線を有する凹凸形状部を備える第2プリズムシートと、を備え、上記第1稜線は、黒表示時に斜め方向において上記液晶パネルの透過率が最大となる方位に対して平行である液晶モジュールであってもよい。
上記液晶パネルは、更に、上記第2基板と上記アウトセル位相差層との間にポジティブCプレートを備え、上記円偏光板は、左円偏光板であり、黒表示時の上記液晶層における液晶分子の配向方位は、上記第1偏光子の吸収軸と平行であり、上記第2偏光子の吸収軸の方位角を0°とし、上記アウトセル位相差層のNZ係数をβとしたとき、上記第1稜線の方位角αは、下記式1を満たしてもよい。
10×β+35≦α≦10×β+45 (式1)
10×β+35≦α≦10×β+45 (式1)
上記液晶パネルは、更に、上記第2基板と前記アウトセル位相差層との間にポジティブCプレートを備え、上記円偏光板は、右円偏光板であり、黒表示時の上記液晶層における液晶分子の配向方位は、上記第1偏光子の吸収軸と平行であり、上記第2偏光子の吸収軸の方位角を0°とし、上記アウトセル位相差層のNZ係数をβとしたとき、上記第1稜線の方位角αは、下記式2を満たしてもよい。
−10×β+135≦α≦−10×β+145 (式2)
−10×β+135≦α≦−10×β+145 (式2)
上記円偏光板は、右円偏光板であり、黒表示時の上記液晶層における液晶分子の配向方位は、上記第1偏光子の吸収軸と直交し、上記第1偏光子の吸収軸の方位角を0°としたとき、上記第1稜線の方位角αは、110°以上、120°以下であってもよい。
上記円偏光板は、左円偏光板であり、黒表示時の上記液晶層における液晶分子の配向方位は、上記第1偏光子の吸収軸と直交し、上記第1偏光子の吸収軸の方位角を0°としたとき、上記第1稜線の方位角αは、60°以上、70°以下であってもよい。
本発明によれば、耐久性及び製造コストに優れ、かつ、極角が大きい場合に、黒表示時に方位角に依存して発生するピーク輝度のばらつきが抑えられた液晶モジュールを提供することができる。
以下、本発明の実施形態について説明する。本発明は、以下の実施形態に記載された内容に限定されるものではなく、本発明の構成を充足する範囲内で、適宜設計変更を行うことが可能である。
<用語及び記号の定義>
本明細書における用語及び記号の定義は下記の通りである。
(1)屈折率(nx、ny、nz)
「nx」は、面内の屈折率が最大になる方向(すなわち、遅相軸方向)の屈折率であり、「ny」は、面内で遅相軸と直交する方向の屈折率であり、「nz」は、厚み方向の屈折率である。屈折率は、特に断りのない限り、23℃、波長550nmの光に対する値を指す。
(2)面内位相差(Re)
面内位相差(Re)は、23℃、特に明記しなければ波長550nmにおける層(フィルム)の面内位相差をいう。Reは、層(フィルム)の厚みをd(nm)としたとき、Re=(nx−ny)×dによって求められる。本明細書中、特に断りのない限り、「位相差」は面内位相差を指す。
(3)厚み方向の位相差(Rth)
厚み方向の位相差(Rth)は、23℃、特に明記しなければ波長550nmにおける層(フィルム)の厚み方向の位相差をいう。Rthは、層(フィルム)の厚みをd(nm)としたとき、Rth={(nx+ny)/2−nz}×dによって求められる。本明細書中、厚み方向の位相差は、「厚み位相差」ともいう。
(4)NZ係数
NZ係数は、Nz=(nx−nz)/(nx−ny)によって求められる。NZ係数は、位相差板の2軸度合を示す数値である。
(5)λ/4板
λ/4板は、少なくとも波長550nmの光に対して1/4波長(厳密には、137.5nm)の面内位相差を付与する位相差板をいい、100nm以上、176nm以下の面内位相差を付与するものであればよい。ちなみに、波長550nmの光は、人間の視感度が最も高い波長の光である。
(6)円偏光板
円偏光板は、入射する無偏光を円偏光に変換する偏光板をいう。ここで、円偏光とは、完全な円偏光(楕円率(短軸/長軸)=1.00)のみならず、楕円率が0.90以上、1.00未満の楕円偏光も含む。
(6)観察面側及び背面側
観察面側は、液晶モジュールの画面(表示面)に対してより近い側を意味し、背面側は、液晶モジュールの画面(表示面)に対してより遠い側を意味する。
(7)偏光子
本明細書中、「直線」が付されない「偏光子」は直線偏光子を指し、円偏光子(円偏光板)とは区別される。
(8)極角、方位、方位角
図1は、液晶モジュールにおける極角及び方位角の定義を説明するための図である。図1に示すように、液晶パネル又は液晶モジュールの画面の法線方向Eを基準とし、測定方向Fと法線方向Eとのなす角度を極角θとし、通常、0°以上、90°以下の角度をとる。また、測定方向Fを画面上に射影したときの方向Gを方位とし、通常、0°以上、360°以下の角度をとる。また、画面上において基準となる方向(方位角0°)から方向Gまでの角度を方位角φとする。方位角φは、反時計回りを正の角度、時計回りを負の角度とする。反時計回り及び時計回りは、いずれも画面を観察面側(正面)から見たときの回転方向を表す。極角θは、単に極角ともいう。方位角φは、単に方位角ともいう。
本明細書における用語及び記号の定義は下記の通りである。
(1)屈折率(nx、ny、nz)
「nx」は、面内の屈折率が最大になる方向(すなわち、遅相軸方向)の屈折率であり、「ny」は、面内で遅相軸と直交する方向の屈折率であり、「nz」は、厚み方向の屈折率である。屈折率は、特に断りのない限り、23℃、波長550nmの光に対する値を指す。
(2)面内位相差(Re)
面内位相差(Re)は、23℃、特に明記しなければ波長550nmにおける層(フィルム)の面内位相差をいう。Reは、層(フィルム)の厚みをd(nm)としたとき、Re=(nx−ny)×dによって求められる。本明細書中、特に断りのない限り、「位相差」は面内位相差を指す。
(3)厚み方向の位相差(Rth)
厚み方向の位相差(Rth)は、23℃、特に明記しなければ波長550nmにおける層(フィルム)の厚み方向の位相差をいう。Rthは、層(フィルム)の厚みをd(nm)としたとき、Rth={(nx+ny)/2−nz}×dによって求められる。本明細書中、厚み方向の位相差は、「厚み位相差」ともいう。
(4)NZ係数
NZ係数は、Nz=(nx−nz)/(nx−ny)によって求められる。NZ係数は、位相差板の2軸度合を示す数値である。
(5)λ/4板
λ/4板は、少なくとも波長550nmの光に対して1/4波長(厳密には、137.5nm)の面内位相差を付与する位相差板をいい、100nm以上、176nm以下の面内位相差を付与するものであればよい。ちなみに、波長550nmの光は、人間の視感度が最も高い波長の光である。
(6)円偏光板
円偏光板は、入射する無偏光を円偏光に変換する偏光板をいう。ここで、円偏光とは、完全な円偏光(楕円率(短軸/長軸)=1.00)のみならず、楕円率が0.90以上、1.00未満の楕円偏光も含む。
(6)観察面側及び背面側
観察面側は、液晶モジュールの画面(表示面)に対してより近い側を意味し、背面側は、液晶モジュールの画面(表示面)に対してより遠い側を意味する。
(7)偏光子
本明細書中、「直線」が付されない「偏光子」は直線偏光子を指し、円偏光子(円偏光板)とは区別される。
(8)極角、方位、方位角
図1は、液晶モジュールにおける極角及び方位角の定義を説明するための図である。図1に示すように、液晶パネル又は液晶モジュールの画面の法線方向Eを基準とし、測定方向Fと法線方向Eとのなす角度を極角θとし、通常、0°以上、90°以下の角度をとる。また、測定方向Fを画面上に射影したときの方向Gを方位とし、通常、0°以上、360°以下の角度をとる。また、画面上において基準となる方向(方位角0°)から方向Gまでの角度を方位角φとする。方位角φは、反時計回りを正の角度、時計回りを負の角度とする。反時計回り及び時計回りは、いずれも画面を観察面側(正面)から見たときの回転方向を表す。極角θは、単に極角ともいう。方位角φは、単に方位角ともいう。
<実施形態1>
液晶モジュールの表示モード(液晶配向モード)としては、正の誘電率異方性を有する液晶分子を基板法線方向から見たときに90°捩れた状態で配向させるTN(Twisted Nematic)モード、負の誘電率異方性を有する液晶分子を基板面に対して垂直配向させる垂直配向(VA:Vertical Alignment)モードの他、広視野角特性を得やすい等の理由から、正又は負の誘電率異方性を有する液晶分子を基板面に対して水平配向させて液晶層に対し横電界を印加する面内スイッチング(IPS:In−Plane Switching)モード及びフリンジ電界スイッチング(FFS:Fringe Field Switching)モード等が挙げられる。
液晶モジュールの表示モード(液晶配向モード)としては、正の誘電率異方性を有する液晶分子を基板法線方向から見たときに90°捩れた状態で配向させるTN(Twisted Nematic)モード、負の誘電率異方性を有する液晶分子を基板面に対して垂直配向させる垂直配向(VA:Vertical Alignment)モードの他、広視野角特性を得やすい等の理由から、正又は負の誘電率異方性を有する液晶分子を基板面に対して水平配向させて液晶層に対し横電界を印加する面内スイッチング(IPS:In−Plane Switching)モード及びフリンジ電界スイッチング(FFS:Fringe Field Switching)モード等が挙げられる。
本実施形態における表示モードは特に限定されず、上記いずれの態様であってもよいが、FFSモード及びIPSモードにおいて好ましく用いられ、FFSモードにおいてより好ましく用いられる。2枚のλ/4板を互いの遅相軸が直交するように液晶パネルの上下に配置する場合、液晶分子が常に面内に配向しているFFSモード及びIPSモードの液晶モジュールでは液晶分子の配向方位によらず透過率が一定になり、白黒の表示を行うことができないが、本実施形態によれば、FFSモード及びIPSモードの液晶モジュールであっても、白黒の表示を実現しつつ、2枚のλ/4板を液晶モジュール内に配置することが可能となる。本実施形態では、一例として、FFSモードの液晶モジュールを取り上げて説明を行う。
図2は、実施形態1の液晶モジュールの断面模式図である。本実施形態の液晶モジュール1は、図2に示すように、観察面側から順に、液晶パネル10及びバックライト20を備える。
本実施形態の液晶モジュール1が備える液晶パネル10は、図2に示すように、背面側から観察面側に向かって順に、第1偏光子110、第1基板120、液晶層130、λ/4板であるインセル位相差層140、第2基板150、透明導電膜(例えば、酸化インジウムスズ(ITO:Indium Tin Oxide)薄膜)160、円偏光板180、及び、反射防止膜190を備える。
第1基板120は、背面側から観察面側に向かって順に、ガラス等の透明基材からなる絶縁基板121と、薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor/図示省略)と、電極層122と、を有する。TFTを有する第1基板120は、TFT基板とも呼ばれる。
第2基板150は、背面側から観察面側に向かって順に、カラーフィルタ(CF:Color Filter)層151及びブラックマトリクス層152と、ガラス等の透明基材からなる絶縁基板153と、を有する。カラーフィルタ層151は、赤色カラーフィルタ、緑色カラーフィルタ及び青色カラーフィルタから構成される。カラーフィルタ層151を有する第2基板150は、CF基板とも呼ばれる。
液晶層130はシール材135により封止されている。円偏光板180は、背面側から観察面側に向かって順に、λ/4板であるアウトセル位相差層181、及び、第2偏光子182を有する。
本実施形態の液晶モジュール1が備えるバックライト20は、図2に示すように、観察面側から背面側に向かって順に、第1プリズムシート210、第2プリズムシート220、拡散シート230及び導光板240を備える。バックライト20は、更に、導光板240の側面に配置された光源250を有する。
図3は、実施形態1の液晶モジュールが備える液晶パネルの斜視分解模式図である。図3に示すように、第2偏光子182は、吸収軸182aが第1偏光子110の吸収軸110aに対して直交する。すなわち、第1偏光子110及び第2偏光子182は、互いの偏光軸が直交したクロスニコルの配置関係にある。このような構成によれば、電圧無印加時に、黒表示状態を好ましく実現することができる。液晶層130は、黒表示となる電圧を印加した際の(黒表示時の)液晶分子の配向方位130aが第1偏光子110の吸収軸110a又は第2偏光子182の吸収軸182aに対して直交し、白表示となる電圧を印加した際の(白表示時の)液晶分子の配向方位130bが黒表示時の液晶分子の配向方位130aに対して略45°の角度をなす。インセル位相差層140は、遅相軸140aが第1偏光子110の吸収軸110aに対して略45°又は略135°の角度をなす。アウトセル位相差層181は、遅相軸181aがインセル位相差層140の遅相軸140aに対して直交する。
なお、本明細書において、2つの軸(第1偏光子110の吸収軸110a、第2偏光子182の吸収軸182a、液晶分子の配向方位130a、130b、インセル位相差層140の遅相軸140a、及び、アウトセル位相差層181の遅相軸181aのうちのいずれか2つ)が直交するとは、両者のなす角度(絶対値)が90±3°の範囲内であることを指し、好ましくは90±1°の範囲内であり、より好ましくは90±0.5°の範囲内であり、特に好ましくは90°(完全に直交)である。2つの軸(第1偏光子110の吸収軸110a、第2偏光子182の吸収軸182a、液晶分子の配向方位130a、130b、インセル位相差層140の遅相軸140a、及び、アウトセル位相差層181の遅相軸181aのうちのいずれか2つ)が平行であるとは、両者のなす角度(絶対値)が0±3°の範囲内であることを指し、好ましくは0±1°の範囲内であり、より好ましくは0±0.5°の範囲内であり、特に好ましくは0°(完全に平行)である。2つの軸(第1偏光子110の吸収軸110a、第2偏光子182の吸収軸182a、液晶分子の配向方位130a、130b、インセル位相差層140の遅相軸140a、及び、アウトセル位相差層181の遅相軸181aのうちのいずれか2つ)が略45°の角度をなすとは、両者のなす角度(絶対値)が45±3°の範囲内であることを指し、好ましくは45±1°の範囲内であり、より好ましくは45±0.5°の範囲内であり、特に好ましくは45°である。2つの軸(第1偏光子110の吸収軸110a、第2偏光子182の吸収軸182a、液晶分子の配向方位130a、130b、インセル位相差層140の遅相軸140a、及び、アウトセル位相差層181の遅相軸181aのうちのいずれか2つ)が略135°の角度をなすとは、両者のなす角度(絶対値)が135±3°の範囲内であることを指し、好ましくは135±1°の範囲内であり、より好ましくは135±0.5°の範囲内であり、特に好ましくは135°である。
本実施形態では、第2偏光子182とλ/4板であるアウトセル位相差層181とを組み合わせることにより、円偏光板180として機能させることが可能である。透明導電膜160での反射、及び、ブラックマトリクス層152での反射は、円偏光板180によりカットすることができる。また、第2偏光子182表面での反射は、反射防止膜190によりカットすることができる。
更に、インセル位相差層140及びアウトセル位相差層181は、いずれもλ/4板であり、インセル位相差層140及びアウトセル位相差層181の遅相軸は互いに直交するため、インセル位相差層140の位相差とアウトセル位相差層181の位相差とを互いにキャンセルすることができ、実質的にインセル位相差層140及びアウトセル位相差層181が存在しない状態が実現される。その結果、低反射を実現しながら、通常のFFSモードと同等の光学特性を得ることができる。すなわち、第2基板150を挟んで配置された2枚のλ/4板(インセル位相差層140及びアウトセル位相差層181)の遅相軸が互いに直交するため、インセル位相差層140及びアウトセル位相差層181の位相差が互いに打ち消し合う方向に作用し、好ましくは位相差が互いにキャンセルされ、それらが無いものとみなすことできる。その結果、透過表示を考えると、通常のFFSモードと同じとみなすことが可能となる。
本実施形態における液晶パネル10の黒表示時の斜め方向(すなわち、0°を超える極角)おける規格化透過率は、方位角φ(0°〜360°)によって差がある。これは、インセル位相差層140が、3つの主屈折率がnx>ny=nzの関係を満たすポジティブAプレートであり、アウトセル位相差層181が、3つの主屈折率がnx>ny≧nzの関係を満たすAプレートであり、アウトセル位相差層181がネガティブAプレートではなく、この場合、上述のように、インセル位相差層140及びアウトセル位相差層181では視野角補償が不充分であるためである。また、黒表示時の斜め方向おける液晶パネル10の規格化透過率と方位角との関係を示すグラフ(以下、規格化透過率グラフ、ともいう)は、透過率が最大である(最大ピーク透過率を有する)ピークを2つ有し、上記最大ピーク透過率を有する2つのピークが現れる方位は、反対方向であり、互いに180°の角度をなす。これは、液晶パネルを構成する偏光板、位相差板の軸及び液晶分子の配向方向が、いずれも直線状であることに起因する。例えば、直線偏光板の吸収軸が、方位角0°及び180°を結ぶ直線と平行である場合、方位角0°及び180°における液晶パネルの透過率は互いに等しくなる。これは、直線偏光板の他に位相差板や液晶層が設けられていても変わらないため、基本的には、互いに180°の角度をなす方位において、液晶パネルは同じ特性(光学特性)を有する。また、上記規格化透過率グラフは、上記最大ピーク透過率を有する2つのピークのうち一方のピークが現れる方位から反時計回りに他方のピークが現れる方位までの間に、上記最大ピーク透過率よりもピーク透過率の低いピークを少なくとも1つ有するとともに、上記他方のピークが現れる方位から反時計回りに上記一方のピークが現れる方位までの間に、上記最大ピーク透過率よりもピーク透過率の低いピークを少なくとも1つ有する。液晶パネル10において、最大ピーク透過率を有する2つのピークの間に、最大ピーク透過率より透過率の低いピークを少なくとも1つ有する理由は次のように考えられる。すなわち、本実施形態では、ポジティブAプレートであるインセル位相差層140の位相差をキャンセルするために、アウトセル位相差層181(又は、アウトセル位相差層181と後述のポジティブCプレートとからなる層)を用いているが、アウトセル位相差層181(又は、アウトセル位相差層181と後述のポジティブCプレートとからなる層)は、ネガティブAプレートと完全に等価ではないため、方位によって透過率が異なるためと考えらえる。
上述の液晶パネル10の黒表示時における規格化透過率の方位角依存性は、理論的には0°より大きな極角であれば発生し得るが、通常は、ある程度の極角、例えば30°以上の極角で測定することができる。本明細書において、規格化透過率とは、透過率の最大値を1として規格化した透過率である。また、本明細書において液晶パネル10の規格化透過率を求める際は、上記規格化透過率を求める際と同じ極角において、方位角φ=0°から360°での規格化輝度が1.0であるバックライトを用いる。
次に、本実施形態のバックライト20について説明する。図4は、実施形態1の液晶モジュールが備えるバックライトに関する図であり、(a)はバックライトの斜視分解模式図であり、(b)はバックライトが備えるプリズムシートの斜視模式図である。図4に示すように、バックライト20は、観察面側から背面側に向かって順に、第1稜線210aを有する凹凸形状部211と平面部212とを備える第1プリズムシート210、第1稜線210aと直交する第2稜線220aを有する凹凸形状部221と平面部222とを備える第2プリズムシート220、拡散シート230及び導光板240を備え、導光板240の側面には、発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)等の光源250が配置される。なお、本明細書において、第1稜線及び第2稜線が直交するとは、両者のなす角度(絶対値)が90±5°の範囲内であることを指し、好ましくは90±3°の範囲内であり、より好ましくは90±1°の範囲内であり、特に好ましくは90°(完全に直交)である。
図4(b)に示すように、第1、第2プリズムシート210、220における平面部212、222は、それぞれ、観察面側及び背面側の面が平坦な構造を有する。第1、第2プリズムシート210、220における凹凸形状部211、221は、それぞれ、長手形状の複数の柱状構造を有し、上記複数の柱状構造の長手方向は、互いに平行であり、かつ、平面部212、222に対して平行である。上記柱状構造は、例えば、三角柱状である。本実施形態では、上記柱状構造が三角柱状である、すなわち、凹凸形状部211、221が三角プリズム状である第1、第2プリズムシート210、220について説明する。第1、第2プリズムシート210、220における第1、第2稜線210a、220aは、凹凸形状部211、221の凸部の頂点が線状に連続したものであり、いずれも直線状である。
極角が大きい場合、例えば、極角60°において、本実施形態におけるバックライト20の規格化輝度は、方位角φ(0°〜360°)によって差があり、観察面側のプリズムシートである第1プリズムシート210の第1稜線210aの方位の輝度に対して、観察面側からより遠いプリズムシートである第2プリズムシート220の第2稜線220aの方位の輝度の方が高くなる。より具体的には、バックライト20の規格化輝度グラフは、第1プリズムシート210における第1稜線210aと平行な2方位に、ピーク輝度が最小である(最小ピーク輝度を有する)2つのピークを有する。更に、上記規格化輝度グラフは、第2プリズムシート220における第2稜線220aと平行な2方位に上記最小ピーク輝度よりもピーク輝度の高い(最大ピーク輝度を有する)2つのピークを有する。第1稜線210aは、上述のように第2稜線220aと直交することから、上記最小ピーク輝度を有する2つのピークは、それぞれ、上記最大ピーク輝度を有する2つのピークのうちの一方が現れる方位から反時計回りに他方のピークが現れる方位までの間、及び、上記他方のピークが現れる方位から反時計回りに上記一方のピークが現れる方位までの間に位置し、上記最小ピーク輝度を有する2つのピークのうちの一方が現れる方位は、上記最大ピーク輝度を有する2つのピークが現れる方位と互いに直交し、かつ、上記最小ピーク輝度を有する2つのピークのうちの他方が現れる方位は、上記最大ピーク輝度を有する2つのピークが現れる方位と互いに直交する。なお、本明細書において、上記規格化輝度グラフにおける2つのピークが現れる方位が互いに直交するとは、両者のなす角度(絶対値)が90±5°の範囲内であることを指し、好ましくは90±3°の範囲内であり、より好ましくは90±1°の範囲内であり、特に好ましくは90°である。
極角が大きい場合に、バックライト20の規格化輝度グラフが上記のようなピークを有する理由は、次のように考えることができる。プリズムシートはその稜線に直交する方位の斜め輝度を正面方向に集光させる機能を有するが、極角θを倒していくと、低下していた輝度が再度上昇する「サイドローブ」と呼ばれる現象が発生し、そのサイドローブは2枚積層したプリズムシートの観察面側のプリズムシート、すなわち第1プリズムシート210の影響を強く受けるためである。すなわち、第1プリズムシート210の第1稜線210aに直交する方位である第2プリズムシート220の第2稜線220aと平行な2方位に、最大ピーク輝度を有する2つのピークが現れ、第2プリズムシート220の第2稜線220aに直交する方位である第1プリズムシート210の第1稜線210aと平行な2方位に、最小ピーク輝度を有する2つのピークが現れる。
上述のバックライト20の規格化輝度の方位角依存性、すなわち上記サイドローブは、測定方向の極角が大きい場合に発生する。具体的には、通常極角が45°以上の場合に現れ、極角が60°以上、90°未満の場合により確実に発生し得る。
本実施形態では、極角が大きい場合に、黒表示時の液晶パネル10の透過率及びバックライト20の輝度の方位角に対する振幅を、互いに補償し合うように液晶モジュール1を設計する。より具体的には、最も観察面側に配置された第1プリズムシート210の第1稜線210aを、黒表示時に斜め方向において液晶パネル10の透過率が最大となる方位(以下、透過率最大方位、ともいう)に対して平行となるように配置する。このような態様とすることにより、上記規格化透過率グラフにおいて最大ピーク透過率を有するピークを、上記規格化輝度グラフにおいて最小ピーク輝度を有するピークに重ね合わせることが可能となり、すなわち、極角が大きい場合に、黒表示時において液晶パネル10の透過率が最大となる方位を、バックライト20のピーク輝度が最小となる方位に揃えることが可能となり、黒表示時に、液晶パネル10の透過率が最大となる方位において、液晶モジュール1の輝度を抑えることができる。
更に、極角が大きい場合に、黒表示時において液晶パネル10の透過率が最大ピーク透過率よりも低い範囲(上記最大ピーク透過率を有する2つのピークのうち一方のピークが現れる方位から反時計回りに他方のピークが現れる方位までの間、及び、上記他方のピークが現れる方位から反時計回りに上記一方のピークが現れる方位までの間)に、バックライト20のピーク輝度が最大となる方位を配置することが可能となり、黒表示時に液晶パネル10の透過率が最大透過率よりも低い範囲において、液晶モジュール1の輝度を高めることができる。
その結果、極角が大きい場合に、黒表示時における液晶パネル10の透過率とバックライト20の輝度とを互いに補償し合うことが可能となり、製造コスト及び耐久性に課題のあるネガティブAプレートを用いなくとも、黒表示時に方位角に依存して発生するピーク輝度のばらつきが抑えられた液晶モジュール1を得ることができる。このように、本実施形態では、液晶パネル10の透過率特性と、第1プリズムシート210及び第2プリズムシート220を用いたバックライト20の輝度特性とを組み合わせ、液晶モジュール1のトータル性能を高める工夫を行っている。本実施形態のこのような効果は、上述のサイドローブによるバックライト20の輝度の方位角依存性に基づくものであることから、極角が大きい場合、具体的には、通常、極角が45°以上の場合に得ることができ、極角が60°以上、90°未満の場合であれば、より確実に得ることができる。
なお、本明細書において、第1プリズムシート210の第1稜線210aが液晶パネル10の透過率が最大となる方位に対して平行になるとは、第1稜線210aと透過率最大方位とのなす角度(絶対値)が0±5°の範囲内であることを指し、好ましくは0±3°の範囲内であり、より好ましくは0±1°の範囲内であり、特に好ましくは0°(完全に平行)である。
また、上記黒表示とは、理想的な完全な黒(透過率=0%)を表示した状態を意味するのではなく、最低階調を表示した状態を意味する。したがって、液晶パネル10が黒表示時に、上述のように、方位角によって変化する透過率を有することは可能である。
また、液晶パネル10は、理論的には、斜め方向において、すなわち、0°を超える極角において、透過率最大方位を有するが、極角が小さい場合、上記最大ピーク透過率と最小ピーク透過率(最も低いピーク透過率)との差は小さくなり、通常、透過率最大方位の測定は困難である。したがって、液晶パネル10の透過率最大方位は、ある程度の極角、例えば30°以上、90°未満の極角で測定することが好ましく、これにより、透過率最大方位をより確実に求めることが可能となる。なお、上記透過率最大方位は、極角に依らず一定であるため、どのような極角で特定された透過率最大方位に対して第1プリズムシート210の第1稜線210aを平行に配置したとしても、その極角以外の極角において透過率最大方位と第1稜線210aとの平行関係が崩れることはない。また、上記透過率最大方位は、例えば、視野角測定装置(EZContrast、ELDIM社製)にて測定することができる。
以下、各構成について更に説明する。
以下、各構成について更に説明する。
(液晶パネル)
液晶パネル10のピーク透過率比は、0.3以上、0.9以下であることが好ましい。なお、本明細書におけるピーク透過率比とは、極角θ=60°において、方位角φ=0°から360°までの透過率のうち最も高い透過率を1とした時、最大透過率ではないその他のピーク透過率のうち、最も低いピーク透過率の最大透過率に対する割合と定義する。
液晶パネル10のピーク透過率比は、0.3以上、0.9以下であることが好ましい。なお、本明細書におけるピーク透過率比とは、極角θ=60°において、方位角φ=0°から360°までの透過率のうち最も高い透過率を1とした時、最大透過率ではないその他のピーク透過率のうち、最も低いピーク透過率の最大透過率に対する割合と定義する。
液晶パネル10の、黒表示時の斜め方向における規格化透過率グラフでは、上述のように、最大ピーク透過率を有する2つのピークが現れるが、上記2つのピークの透過率が完全に一致しない場合もあり、上記最大ピーク透過率を有する2つのピークは、一方のピークの透過率が他方のピークの透過率の90%以上、110%以下であればよい。液晶層130に含まれる液晶分子のプレチルト角(第1基板120及び第2基板150の表面に対して液晶分子の長軸が形成する角度)が0°の場合、ピークPA1及びPA3の透過率は互いに一致し、プレチルト角が0°ではない場合、ピークPA1及びPA3の透過率は完全には一致しない。
上述のように、本実施形態における液晶パネル10の、黒表示時の斜め方向における上記規格化透過率グラフは、上記最大ピーク透過率を有する2つのピークのうち一方のピークが現れる方位から反時計回りに他方のピークが現れる方位までの間に、上記最大ピーク透過率よりもピーク透過率の低いピーク(以下、第1の低透過率ピークともいう)を少なくとも1つ有するとともに、上記他方のピークが現れる方位から反時計回りに上記一方のピークが現れる方位までの間に、上記最大ピーク透過率よりもピーク透過率の低いピーク(以下、第2の低透過率ピークともいう)を少なくとも1つ有する。上記第1、第2の低透過率ピークは、それぞれ、1つ以上3つ以下であることが好ましく、1つ以上、2つ以下であることがより好ましく、1つであることが更に好ましい。
上記規格化透過率グラフにおいて、上記第1の低透過率ピークの数は、上記第2の低透過率ピークの数と同じである。また、上記規格化透過率グラフでは、180°毎に、略同じ規格化透過率を有するピークが現れる。これについても、液晶パネルを構成する偏光板、位相差板の軸及び液晶分子の配向方向が、いずれも直線状であることに起因する。また、略同じ規格化透過率とは、2つのピークの透過率を比較した際に、一方のピークの透過率が他方のピークの透過率の90%以上、110%以下であることをいう。
(バックライト)
バックライト20のピーク輝度比は、0.60以上、0.95以下であることが好ましく、0.65以上、0.90以下であることがより好ましい。本明細書におけるピーク輝度比とは、極角θ=60°における方位角φ=0°から360°までの輝度のうち最も高いピーク輝度(最大ピーク輝度)を1とした時、最大輝度ではないその他のピーク輝度のうち、最も低いピーク輝度(最小ピーク輝度)の最大ピーク輝度に対する割合と定義する。
バックライト20のピーク輝度比は、0.60以上、0.95以下であることが好ましく、0.65以上、0.90以下であることがより好ましい。本明細書におけるピーク輝度比とは、極角θ=60°における方位角φ=0°から360°までの輝度のうち最も高いピーク輝度(最大ピーク輝度)を1とした時、最大輝度ではないその他のピーク輝度のうち、最も低いピーク輝度(最小ピーク輝度)の最大ピーク輝度に対する割合と定義する。
極角が大きい場合におけるバックライト20の規格化輝度グラフでは、上述のように、最大ピーク輝度を有する2つのピークが現れるが、上記2つのピークの輝度が互いに完全に一致しない場合もあり、上記最大ピーク輝度を有する2つのピークは、一方のピークの輝度が他方のピークの輝度の90%以上、110%以下であればよい。また、極角が大きい場合におけるバックライト20の規格化輝度グラフでは、上述のように、最小ピーク輝度を有する2つのピークが現れるが、上記2つのピークの輝度が互いに完全に一致しない場合もあり、上記最小ピーク輝度を有する2つのピークは、一方のピークの輝度が他方のピークの輝度の90%以上、110%以下であればよい。このように、最大ピーク輝度を有する2つのピークの輝度が互いに完全に一致しないのは、シート状の第1、第2プリズムシート210、220の、僅かなたわみ等の影響により生じる誤差であると考えられる。最小ピーク輝度を有する2つのピークの輝度が互いに完全に一致しないのも同様の理由によると考えられる。
(偏光子)
第1偏光子110及び第2偏光子182としては、目的に応じて任意の適切な偏光子が採用され得る。例えば、ポリビニルアルコール系フィルム、部分ホルマール化ポリビニルアルコール系フィルム、エチレン・酢酸ビニル共重合体系部分ケン化フィルム等の親水性ポリマーフィルムに、ヨウ素や二色性染料等の二色性物質(二色性色素)を吸着させて一軸延伸したもの、ポリビニルアルコールの脱水処理物やポリ塩化ビニルの脱塩酸処理物等ポリエン系配向フィルム等が挙げられる。これらのなかでも、ポリビニルアルコール系フィルムにヨウ素等の二色性物質(二色性色素)を吸着させて一軸延伸した偏光子が、偏光二色比が高く特に好ましい。これら偏光子の厚さは特に制限されないが、一般的に、5〜30μm程度である。
第1偏光子110及び第2偏光子182としては、目的に応じて任意の適切な偏光子が採用され得る。例えば、ポリビニルアルコール系フィルム、部分ホルマール化ポリビニルアルコール系フィルム、エチレン・酢酸ビニル共重合体系部分ケン化フィルム等の親水性ポリマーフィルムに、ヨウ素や二色性染料等の二色性物質(二色性色素)を吸着させて一軸延伸したもの、ポリビニルアルコールの脱水処理物やポリ塩化ビニルの脱塩酸処理物等ポリエン系配向フィルム等が挙げられる。これらのなかでも、ポリビニルアルコール系フィルムにヨウ素等の二色性物質(二色性色素)を吸着させて一軸延伸した偏光子が、偏光二色比が高く特に好ましい。これら偏光子の厚さは特に制限されないが、一般的に、5〜30μm程度である。
第1偏光子110及び第2偏光子182は、各々、背面側及び観察面側に保護層が設けられていてもよい。上記保護層は、偏光子の保護層として使用できる任意の適切なフィルムで形成される。当該フィルムの主成分となる材料の具体例としては、例えば、トリアセチルセルロース等のセルロース系樹脂や、シクロオレフィン系樹脂等の透明樹脂等が挙げられる。第1偏光子110及び第2偏光子182の液晶層130側に保護層を設ける場合、該保護層(内側保護層)は、光学的に等方性を有することが好ましい。
(第1基板)
第1基板120は、絶縁基板121と、走査線と、データ線と、上記走査線及び上記データ線に接続されたTFTと、電極層122と、を液晶層130側に向かって順に有し、電極層122は、面状の共通電極と、絶縁膜と、スリットが形成された画素電極と、を液晶層130側に向かって順に有する。なお、共通電極と画素電極との配置を入れ替え、面状の画素電極の液晶層130側に、スリットが形成された共通電極を形成してもよい。
第1基板120は、絶縁基板121と、走査線と、データ線と、上記走査線及び上記データ線に接続されたTFTと、電極層122と、を液晶層130側に向かって順に有し、電極層122は、面状の共通電極と、絶縁膜と、スリットが形成された画素電極と、を液晶層130側に向かって順に有する。なお、共通電極と画素電極との配置を入れ替え、面状の画素電極の液晶層130側に、スリットが形成された共通電極を形成してもよい。
また、本実施形態では、FFSモードの液晶モジュール1について説明するが、液晶モジュール1は、電極層122において、櫛歯部を有する共通電極と櫛歯部を有する画素電極とが、互いの櫛歯部が噛み合うように対向して配置されるIPSモードの液晶モジュールであってもよい。FFSモード及びIPSモードの液晶モジュールにおける共通電極及び画素電極の電極対はともに、液晶層130に横電界を発生させる。
(液晶層)
液晶層130は、液晶分子を含む。本実施形態の液晶モジュール1は、液晶層130に対して電圧を印加し、印加した電圧に応じて液晶分子の配向状態を変化させることにより、光の透過量を制御するものである。液晶層130において、電圧が印加されていない状態における液晶分子の配向は、第1基板120に対して平行となるように制御される。
液晶層130は、液晶分子を含む。本実施形態の液晶モジュール1は、液晶層130に対して電圧を印加し、印加した電圧に応じて液晶分子の配向状態を変化させることにより、光の透過量を制御するものである。液晶層130において、電圧が印加されていない状態における液晶分子の配向は、第1基板120に対して平行となるように制御される。
(位相差層)
インセル位相差層140及びアウトセル位相差層181は、それぞれ、複屈折材料などを利用して直交する2つの偏光成分に位相差をつけて、入射偏光の状態を変える層である。インセル位相差層140は、λ/4板であり、かつ、3つの主屈折率がnx>ny=nzの関係を満たすポジティブAプレートである。アウトセル位相差層181は、λ/4板であり、かつ、3つの主屈折率がnx>ny≧nzの関係を満たすAプレートである。また、このようなインセル位相差層140及びアウトセル位相差層181は、ネガティブAプレートより製造コスト及び耐久性に優れる。ここで、「3つの主屈折率がnx>ny=nzの関係を満たす」とは、NZ係数が0.9以上、1.1以下であることをいう。また、「3つの主屈折率がnx>ny≧nzの関係を満たす」とは、NZ係数が0.9以上であることをいう。インセル位相差層140の遅相軸140aとアウトセル位相差層181の遅相軸181aとは、互いに直交している。
インセル位相差層140及びアウトセル位相差層181は、それぞれ、複屈折材料などを利用して直交する2つの偏光成分に位相差をつけて、入射偏光の状態を変える層である。インセル位相差層140は、λ/4板であり、かつ、3つの主屈折率がnx>ny=nzの関係を満たすポジティブAプレートである。アウトセル位相差層181は、λ/4板であり、かつ、3つの主屈折率がnx>ny≧nzの関係を満たすAプレートである。また、このようなインセル位相差層140及びアウトセル位相差層181は、ネガティブAプレートより製造コスト及び耐久性に優れる。ここで、「3つの主屈折率がnx>ny=nzの関係を満たす」とは、NZ係数が0.9以上、1.1以下であることをいう。また、「3つの主屈折率がnx>ny≧nzの関係を満たす」とは、NZ係数が0.9以上であることをいう。インセル位相差層140の遅相軸140aとアウトセル位相差層181の遅相軸181aとは、互いに直交している。
アウトセル位相差層181のNZ係数(β)は、1.0以上、2.5以下であることが好ましく、1.0以上、2.0以下であることがより好ましい。NZ係数(β)が2.5を超えると、λ/4板であるアウトセル位相差層181を製造することが材料的に困難となることがある。
インセル位相差層140としては、液晶化合物の配向を固定したもの、特に、配向処理を施した膜(配向膜)上に、リアクティブメソゲン等の液晶材料を並ばせた位相差層が好ましく用いられる。このような態様とすることにより、ポジティブAプレートであるインセル位相差層140の膜厚を薄くすることが可能となり、液晶モジュール1の視差混色を抑えることが可能となる。
インセル位相差層140の形成方法としては、例えば、配向処理を施した基材フィルムの上に液晶化合物を含む液晶材料を塗布し、配向固定する方法等を用いることができる。上記液晶化合物としては、重合性液晶が好適である。所望の位相差が発現してさえいれば、基材フィルムに特別な配向処理を行わない方法や、配向固定した後、基材フィルムから剥がして別のフィルムに転写加工する方法等であってもよい。更に、液晶材料の配向を固定しない方法を用いてもよい。
上記重合性液晶とは、重合性基を有し、かつ、液晶性を有する化合物である。重合性基は、重合反応に関与する基を意味し、光重合性基であることが好ましい。ここで、光重合性基とは、光重合開始剤から発生した活性ラジカルや酸等によって重合反応に関与し得る基のことをいう。重合性基としては、ビニル基、ビニルオキシ基、1−クロロビニル基、イソプロペニル基、4−ビニルフェニル基、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、オキシラニル基、オキセタニル基等が挙げられる。なかでも、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、ビニルオキシ基、オキシラニル基及びオキセタニル基が好ましく、アクリロイルオキシ基がより好ましい。液晶性はサーモトロピック液晶でもリオトロピック液晶でもよく、サーモトロピック液晶を秩序度で分類すると、ネマチック液晶でもスメクチック液晶でもよいが、成膜の容易さという観点からは、サーモトロピック性のネマチック液晶が好ましい。
上記重合性液晶の具体例としては、液晶便覧(液晶便覧編集委員会編、丸善(株)平成12年10月30日発行)の「3.8.6 ネットワーク(完全架橋型)」、「6.5.1 液晶材料 b.重合性ネマチック液晶材料」に記載された化合物の中で重合性基を有する化合物、特開2010−31223号公報、特開2010−270108号公報、特開2011−6360号公報および特開2011−207765号公報記載の重合性液晶が挙げられる。
アウトセル位相差層181は、インセル位相差層140と同様に形成することができる。アウトセル位相差層181は、例えば、配向処理を施した基材フィルムの上に液晶化合物を含む液晶材料を塗布し、配向固定することにより形成することができる。また、上記配向固定を行った後、基材フィルムから剥がして直線偏光板に転写加工する方法を用いることにより、アウトセル位相差層181及び直線偏光板(第2偏光子182)を有する円偏光板180とすることができる。アウトセル位相差層181は、市販の位相差フィルム(例えば、ゼオノアフィルム(日本ゼオン社製))を延伸する方法により形成することもできる。
(配向膜)
第1基板120及び第2基板150の液晶層130側には、それぞれ、配向膜が配置されていてもよい。上記配向膜は、電圧が印加されていない状態における液晶分子の配向を制御する機能を有する。本実施形態では、配向膜として、電圧が印加されていない状態における液晶分子の配向を第1基板120及び第2基板150に対して平行となるように制御する水平配向膜を用いる。
第1基板120及び第2基板150の液晶層130側には、それぞれ、配向膜が配置されていてもよい。上記配向膜は、電圧が印加されていない状態における液晶分子の配向を制御する機能を有する。本実施形態では、配向膜として、電圧が印加されていない状態における液晶分子の配向を第1基板120及び第2基板150に対して平行となるように制御する水平配向膜を用いる。
(透明導電膜)
透明導電膜160は、静電気による表示不良の対策のために液晶パネル10表面に配置される層であり、スパッタリング法等により成膜して形成することができる。透明導電膜160は、例えば、酸化インジウムスズ(ITO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化スズ(SnO)等の透明導電膜材料、又は、それらの合金を含むものである。ITOを含む透明導電膜160は、シールドITOとも呼ばれる。
透明導電膜160は、静電気による表示不良の対策のために液晶パネル10表面に配置される層であり、スパッタリング法等により成膜して形成することができる。透明導電膜160は、例えば、酸化インジウムスズ(ITO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化スズ(SnO)等の透明導電膜材料、又は、それらの合金を含むものである。ITOを含む透明導電膜160は、シールドITOとも呼ばれる。
(円偏光板)
円偏光板180は、背面側から観察面側に向かって順に、アウトセル位相差層181及び第2偏光子182を有し、アウトセル位相差層181の遅相軸181aは、第2偏光子182の吸収軸182aに対して反時計回りに45°、又は、時計回りに45°の角度をなす。円偏光板180は、観察面側から入射する光を円偏光に変換する機能を有し、透明導電膜160での反射、及び、ブラックマトリクス層152での反射をカットすることができる。
円偏光板180は、背面側から観察面側に向かって順に、アウトセル位相差層181及び第2偏光子182を有し、アウトセル位相差層181の遅相軸181aは、第2偏光子182の吸収軸182aに対して反時計回りに45°、又は、時計回りに45°の角度をなす。円偏光板180は、観察面側から入射する光を円偏光に変換する機能を有し、透明導電膜160での反射、及び、ブラックマトリクス層152での反射をカットすることができる。
(反射防止膜)
反射防止膜190は、第2偏光子182の表面での反射を抑える機能を有する。反射防止膜190としては、例えば、AR(Anti Reflection)フィルム、LR(Low Reflection)フィルム、モスアイフィルム等が挙げられる。ARフィルム及びLRフィルムは、光学干渉を利用して反射光強度を低減させるフィルムである。モスアイフィルムは、光の波長よりも小さな数百nm周期の凹凸構造をフィルム上に設けることにより、滑らかな屈折率分布を形成し、反射光強度を低減させるフィルムである。
反射防止膜190は、第2偏光子182の表面での反射を抑える機能を有する。反射防止膜190としては、例えば、AR(Anti Reflection)フィルム、LR(Low Reflection)フィルム、モスアイフィルム等が挙げられる。ARフィルム及びLRフィルムは、光学干渉を利用して反射光強度を低減させるフィルムである。モスアイフィルムは、光の波長よりも小さな数百nm周期の凹凸構造をフィルム上に設けることにより、滑らかな屈折率分布を形成し、反射光強度を低減させるフィルムである。
(プリズムシート)
図4に示すように、第1プリズムシート210及び第2プリズムシート220は、それぞれ、拡散シート230からの出射光を、液晶モジュール1の観察面側の正面方向に集める機能を有する。第1プリズムシート210は、平面部212と、平面部212の観察面側の表面に配置された凹凸形状部211と、を備える。第2プリズムシート220は、平面部222と、平面部222の観察面側の表面に配置された凹凸形状部221と、を備える。
図4に示すように、第1プリズムシート210及び第2プリズムシート220は、それぞれ、拡散シート230からの出射光を、液晶モジュール1の観察面側の正面方向に集める機能を有する。第1プリズムシート210は、平面部212と、平面部212の観察面側の表面に配置された凹凸形状部211と、を備える。第2プリズムシート220は、平面部222と、平面部222の観察面側の表面に配置された凹凸形状部221と、を備える。
第1プリズムシート210及び第2プリズムシート220が備える第1稜線210a及び第2稜線220aは互いに直交する。プリズムシートは、その稜線に直交する方位の斜め輝度を正面方向に集光させるため、第1稜線210a及び第2稜線220aが互いに直交するよう配置することにより、液晶モジュール1の面内の輝度をより均一に向上させることができる。第1プリズムシート210及び第2プリズムシート220としては、例えば、3M社製のBEFシリーズを用いることができる。
第1、第2稜線210a、220aに直交する断面における凹凸形状部211、221の形状は、三角形であることが好ましく、凸部の頂点を挟む二辺の長さが等しい二等辺三角形であることがより好ましい。本実施形態のバックライト20は、第1、第2プリズムシート210、220の凹凸形状部211、221の頂角210b、220bやピッチ210c、220cによって、上述のような輝度特性(深い極角での輝度の方位角依存性)が大きく変化することはない。そのため、第1、第2プリズムシート210、220が有する凹凸形状部211、221の頂角210b、220b、ピッチ210c、220c、及び、凸部の高さ210d、220d等は適宜設定することができる。
(導光板)
本実施形態のバックライト20は導光板240を備えることが好ましい。導光板240は、板状であり、ポリカーボネート樹脂やポリメチルメタクリレート樹脂等の透明樹脂で成形される。導光板240の観察面側は、光が出射する出光面となっている。導光板240は、光源250から導光板240内へ導入された光を、導光して出光面に導き、出光面全体が均一に光るようにしたものである。
本実施形態のバックライト20は導光板240を備えることが好ましい。導光板240は、板状であり、ポリカーボネート樹脂やポリメチルメタクリレート樹脂等の透明樹脂で成形される。導光板240の観察面側は、光が出射する出光面となっている。導光板240は、光源250から導光板240内へ導入された光を、導光して出光面に導き、出光面全体が均一に光るようにしたものである。
(拡散シート)
本実施形態のバックライト20は拡散シート230を備えることが好ましい。拡散シート230は、半透明な樹脂フィルムであり、導光板240の出光面から発せられた光を拡散させて光の指向特性を広げる機能を有する。
本実施形態のバックライト20は拡散シート230を備えることが好ましい。拡散シート230は、半透明な樹脂フィルムであり、導光板240の出光面から発せられた光を拡散させて光の指向特性を広げる機能を有する。
本実施形態では、拡散シート230及び導光板240を設けたが、拡散シート230及び導光板240のいずれか一方のみ設けてもよい。また、本実施形態では、光源250を導光板240の側面に配置するエッジ型とするが、光源250を液晶パネル10の全面に配置する直下型としてもよく、この場合、拡散シート及び導光板240を省略することもできる。
以下では、本実施形態の液晶モジュール1が備える液晶パネルのより具体的かつ好適な積層構造を挙げて、液晶モジュールについて説明する。
<実施形態2>
本実施形態では、実施形態1の液晶モジュール1が備える液晶パネル10の、より具体的かつ好適な態様について説明する。図5は、実施形態2の液晶モジュールの断面模式図である。本実施形態の液晶モジュール1が備える液晶パネル10は、図5に示すように、背面側から観察面側に向かって順に、第1偏光子110、第1基板120、液晶層130、インセル位相差層140、第2基板150、透明導電膜160、視野角補償フィルムとしてのポジティブCプレート170、円偏光板180、及び、反射防止膜190を備える。円偏光板180は、左円偏光板であり、背面側から観察面側に向かって順に、アウトセル位相差層181及び第2偏光子182を有する。すなわち、本実施形態の液晶モジュール1が備える液晶パネル10は、実施形態1の液晶モジュール1が備える液晶パネル10の積層構造に加えて、更に、第2基板150及びアウトセル位相差層181の間にポジティブCプレート170を備える。本実施形態の液晶モジュール1が備えるバックライト20は、実施形態1の液晶モジュール1が備えるバックライト20と同様である。
本実施形態では、実施形態1の液晶モジュール1が備える液晶パネル10の、より具体的かつ好適な態様について説明する。図5は、実施形態2の液晶モジュールの断面模式図である。本実施形態の液晶モジュール1が備える液晶パネル10は、図5に示すように、背面側から観察面側に向かって順に、第1偏光子110、第1基板120、液晶層130、インセル位相差層140、第2基板150、透明導電膜160、視野角補償フィルムとしてのポジティブCプレート170、円偏光板180、及び、反射防止膜190を備える。円偏光板180は、左円偏光板であり、背面側から観察面側に向かって順に、アウトセル位相差層181及び第2偏光子182を有する。すなわち、本実施形態の液晶モジュール1が備える液晶パネル10は、実施形態1の液晶モジュール1が備える液晶パネル10の積層構造に加えて、更に、第2基板150及びアウトセル位相差層181の間にポジティブCプレート170を備える。本実施形態の液晶モジュール1が備えるバックライト20は、実施形態1の液晶モジュール1が備えるバックライト20と同様である。
図6は、実施形態2の液晶モジュールが備える液晶パネルの斜視分解模式図である。図6に示すように、第2偏光子182は、吸収軸182aが第1偏光子110の吸収軸110aに対して直交する。液晶層130は、黒表示時の液晶分子の配向方位130aが第1偏光子110の吸収軸110aと平行である。インセル位相差層140は、遅相軸140aが第1偏光子110の吸収軸110aに対して略45°の角度をなす。アウトセル位相差層181は、遅相軸181aがインセル位相差層140の遅相軸140aに対して直交する。より具体的には、第2偏光子182の吸収軸182aの方位角を0°とすると、第1偏光子110の吸収軸110aの方位角は略90°であり、黒表示時の液晶分子の配向方位130aの方位角は略90°であり、インセル位相差層140の遅相軸140aの方位角は略135°であり、アウトセル位相差層181の遅相軸181aの方位角は略45°である。なお、本明細書において、方位角が略45°であるとは、方位角が45±3°の範囲内であることを指し、好ましくは45±1°の範囲内であり、より好ましくは45±0.5°の範囲内であり、特に好ましくは45°である。方位角が略90°であるとは、方位角が90±3°の範囲内であることを指し、好ましくは90±1°の範囲内であり、より好ましくは90±0.5°の範囲内であり、特に好ましくは90°である。方位角が略135°であるとは、方位角が135±3°の範囲内であることを指し、好ましくは135±1°の範囲内であり、より好ましくは135±0.5°の範囲内であり、特に好ましくは135°である。
図7は、実施形態2の液晶モジュールに関する図であり、(a)は黒表示時における液晶パネルの規格化透過率の一例を示すグラフであり、(b)はバックライトの規格化輝度の一例を示すグラフであり、(c)は黒表示時における液晶モジュールの規格化輝度の一例を示すグラフである。
極角が大きい場合、例えば、極角60°において、黒表示時の液晶パネル10の規格化透過率は、図7(a)に示すように、方位角φによって規格化透過率に差がある。より具体的には、極角が大きい場合(例えば極角60°以上)における黒表示時の液晶パネル10の規格化透過率グラフは、最大ピーク透過率を有するピークを2つ(ピークPA1及びPA3)有し、上記最大ピーク透過率を有する2つのピークPA1及びPA3が現れる方位は、互いに略180°の角度をなす。更に、上記規格化透過率グラフは、ピークPA1が現れる方位から反時計回りにピークPA3が現れる方位までの間に上記最大ピーク透過率よりもピーク透過率の低いピークPA2を1つ有するとともに、ピークPA3が現れる方位から反時計回りにピークPA1が現れる方位までの間に、上記最大ピーク透過率よりもピーク透過率の低いピークPA4を1つ有する。ピークPA2が現れる方位は、ピークPA1及びピークPA3が現れる方位と互いに直交し、かつ、ピークPA4が現れる方位は、ピークPA1及びピークPA3が現れる方位と互いに直交する。これは、前述のように、インセル位相差層140及びアウトセル位相差層181がともにnx>ny≧nzの関係を満たすAプレートであり、かつ、ポジティブCプレート170が設けられていることが原因となっている。なお、本明細書において、上記規格化透過率グラフにおける2つのピークが現れる方位が互いに直交するとは、両者のなす角度(絶対値)が90±3°の範囲内であることを指し、好ましくは90±1°の範囲内であり、より好ましくは90±0.5°の範囲内であり、特に好ましくは90°である。
また、極角が大きい場合、例えば、極角60°において、バックライト20の規格化輝度は、図7(b)に示すように、観察面側のプリズムシートである第1プリズムシート210の第1稜線210aの方位の輝度に対して、観察面側からより遠いプリズムシートである第2プリズムシート220の第2稜線220aの方位の輝度の方が高くなる。より具体的には、極角が大きい場合(例えば極角60°以上)におけるバックライト20の規格化輝度グラフは、第1プリズムシート210における稜線210aと平行な2方位に最小ピーク輝度を有するピークPB1及びピークPB3を有する。更に、上記規格化輝度グラフは、第2プリズムシート220における稜線220aと平行な2方位に上記最小ピーク輝度よりもピーク輝度の高い(最大ピーク輝度を有する)ピークPB2及びピークPB4を有する。稜線210aは、上述のように稜線220aと直交することから、ピークPB2及びピークPB4は、それぞれ、ピークPB1が現れる方位から反時計回りにピークPB3が現れる方位までの間、及び、ピークPB3が現れる方位から反時計回りにピークPB1が現れる方位までの間に位置し、ピークPB1が現れる方位及びピークPB3が現れる方位は、それぞれ、ピークPB2が現れる方位と直交し、ピークPB1が現れる方位及びピークPB3が現れる方位は、それぞれ、ピークPB4が現れる方位と直交する。
本実施形態では、極角が大きい場合(例えば極角60°以上)において、黒表示時の液晶パネル10の透過率及びバックライト20の輝度の方位角に対する振幅を、互いに補償し合うように液晶モジュール1を設計する。より具体的には、最も観察面側に配置された第1プリズムシート210の第1稜線210aを、黒表示時の斜め方向における液晶パネル10の透過率最大方位に対して平行となるように配置する。このような態様とすることにより、上記規格化透過率グラフにおいて上記最大ピーク透過率を有するピーク(ピークPA1及びPA3)を、上記規格化輝度グラフにおいて上記最小ピーク輝度を有するピーク(ピークPB1及びPB3)に重ね合わせることが可能となり、すなわち、極角が大きい場合において、黒表示時において液晶パネル10の透過率が最大となる方位を、バックライト20のピーク輝度が最小となる方位に揃えることが可能となり、黒表示時に液晶パネル10のピーク透過率が最大となる方位において、液晶モジュール1の輝度を抑えることができる。
更に、極角が大きい場合において、黒表示時の液晶パネル10の透過率が最大ピーク透過率よりも低い範囲(上記規格化透過率グラフにおいて、ピークPA1が現れる方位から反時計回りにピークPA3が現れる方位までの間、及び、ピークPA3が現れる方位から反時計回りにピークPA1が現れる方位までの間)に、バックライト20のピーク輝度が最大となる方位を配置することが可能となり、黒表示時に液晶パネル10の透過率が最大透過率よりも低い範囲において、液晶モジュール1の輝度を高めることができる。特に、本実施形態では、上記規格化透過率グラフにおいて最小ピーク透過率を有するピーク(ピークPA2及びPA4)を、上記規格化輝度グラフにおいて最大ピーク輝度を有するピーク(ピークPB1及びPB3)に重ね合わせることが可能となり、すなわち、黒表示時において液晶パネル10のピーク透過率が最小となる方位を、バックライト20のピーク輝度が最大となる方位に揃えることが可能となり、黒表示時に液晶パネル10のピーク透過率が最小となる方位において、液晶モジュール1の輝度を高めることができる。
その結果、極角が大きい場合において、液晶モジュール1の最大ピーク輝度と最小ピーク輝度との差を抑えることができ、製造コスト及び耐久性に課題のあるネガティブAプレートを用いなくとも、黒表示時に方位角に依存して発生する液晶モジュール1のピーク輝度のばらつきを抑えることが可能となり、耐久性及び製造コストに優れ、かつ、黒表示時に方位角に依存して発生するピーク輝度のばらつきが抑えられた液晶モジュール1を実現することができる。更に、本実施形態では、極角が大きい場合において、黒表示時の液晶パネル10の透過率が最小となる方位角、すなわち、液晶パネル10のコントラストが高い方位角に、バックライト20の輝度ピークが重なることを避けることができため、コントラストの低下を抑制しながら、黒表示時の視野角特性を改善することが可能となる。
本実施形態における液晶パネル10のピーク透過率比は、0.70以上、0.90以下であることが好ましく、0.75以上、0.85以下であることがより好ましい。
本実施形態におけるバックライト20のピーク輝度比は、0.75以上、0.95以下であることが好ましく、0.80以上、0.90以下であることがより好ましい。
本実施形態の液晶モジュール1は、第2偏光子182の吸収軸182aの方位角を0°とし、アウトセル位相差層181のNZ係数をβとしたとき、第1稜線210aの方位角αは、下記式1を満たすことが好ましく、下記式1−1を満たすことがより好ましく、下記式1−2を満たすことが更に好ましい。ポジティブCプレート170及び左円偏光板を備える本実施形態では、黒表示時において液晶パネル10の透過率が最大となる方位角(以下、透過率最大方位角ともいう)は10×β+40で近似可能であるため、第1稜線210aの方位角αが下記式を満たすことにより、第1プリズムシート210における第1稜線210aと、液晶パネル10の黒表示時における透過率最大方位とのなす角度を0°に近づけることが可能となり、ポジティブCプレート及び左円偏光板を備える液晶モジュール1について、極角が大きい場合に、黒表示時に方位角に依存して発生するピーク輝度のばらつきを抑えることができる。
10×β+35≦α≦10×β+45 (式1)
10×β+37≦α≦10×β+43 (式1−1)
α=10×β+40 (式1−2)
10×β+35≦α≦10×β+45 (式1)
10×β+37≦α≦10×β+43 (式1−1)
α=10×β+40 (式1−2)
(ポジティブCプレート)
本実施形態の液晶モジュール1が備えるポジティブCプレート170は、3つの主屈折率がnz>nx=nyの関係を満たす。
本実施形態の液晶モジュール1が備えるポジティブCプレート170は、3つの主屈折率がnz>nx=nyの関係を満たす。
ポジティブCプレート170の面内位相差Reが15nm以下等、充分小さい場合、面内では実質的に光学的に等方性と見なせるため、ポジティブCプレート170の面内における配置方向は特に限定されない。ポジティブCプレート170の面内位相差は、15nm以下であることが好ましく、10nm以下であることがより好ましい。
ポジティブCプレート170は、インセル位相差層140と同様に形成することができる。ポジティブCプレート170は、例えば、液晶化合物を垂直に配向させる配向処理を施した垂直配向膜の上に、液晶化合物を含む液晶材料を塗布し、配向固定した後、上記液晶化合物を含む膜を転写することにより形成することができる。上記液晶化合物としては、例えば、重合性液晶化合物が挙げられる。
ポジティブCプレート170の厚み位相差Rthは、100nm以上、250nm以下であることが好ましく、120nm以上、230nm以下であることがより好ましい。また、ポジティブCプレート170の厚み位相差をγnm、アウトセル位相差層181のNZ係数をβとしたとき、β及びγは下記式1Aを満たすことが好ましく、下記式1A−1を満たすことがより好ましく、下記式1A−2を満たすことがより好ましい。ポジティブAプレートを視野角補償するためにネガティブAプレートが必要になるが、ネガティブAプレートは上述のようにコスト面等で課題がある。本実施形態では、アウトセル位相差層181のNZ係数β及びポジティブCプレート170の厚み位相差γが下記式1Aを満たすことにより、アウトセル位相差層181及びポジティブCプレート170を足し合わせて、見かけ上、疑似的にネガティブAプレートとして作用させることが可能であるため、コストを抑制しつつ、極角が大きい場合に、黒表示時に方位角に依存して発生するピーク輝度のばらつきをより抑制することができる。
115β−7.5≦γ≦115β+2.5(式1A)
115β−5≦γ≦115β(式1A−1)
γ=115β−2.5(式1A−2)
115β−7.5≦γ≦115β+2.5(式1A)
115β−5≦γ≦115β(式1A−1)
γ=115β−2.5(式1A−2)
(左円偏光板)
本実施形態における円偏光板180は、背面側から観察面側に向かって順に、アウトセル位相差層181及び第2偏光子182を有し、アウトセル位相差層181の遅相軸181aは、第2偏光子182の吸収軸182aに対して反時計回りに略45°の角度をなす。本実施形態における円偏光板180は、左円偏光板であり、観察面側から入射する光を、左回りの円偏光に変換する機能を有する。本明細書では、光の進行方向に対向して光を観察した場合に、光波の電気変位ベクトルの振動方向が、光波の進行とともに時計回りに回転するものを右回りの円偏光といい、光波の進行とともに反時計回りに回転するものを左回りの円偏光という。
本実施形態における円偏光板180は、背面側から観察面側に向かって順に、アウトセル位相差層181及び第2偏光子182を有し、アウトセル位相差層181の遅相軸181aは、第2偏光子182の吸収軸182aに対して反時計回りに略45°の角度をなす。本実施形態における円偏光板180は、左円偏光板であり、観察面側から入射する光を、左回りの円偏光に変換する機能を有する。本明細書では、光の進行方向に対向して光を観察した場合に、光波の電気変位ベクトルの振動方向が、光波の進行とともに時計回りに回転するものを右回りの円偏光といい、光波の進行とともに反時計回りに回転するものを左回りの円偏光という。
<実施形態3>
本実施形態では、実施形態1の液晶モジュール1が備える液晶パネル10の、より具体的かつ好適な態様について説明する。本実施形態の液晶モジュールは、液晶パネルが備えるインセル位相差層の遅相軸及びアウトセル位相差層の遅相軸の配置が異なり、かつ、円偏光板180が右円偏光板であること以外は、実施形態2の液晶モジュール1と同様の構成を有する。
本実施形態では、実施形態1の液晶モジュール1が備える液晶パネル10の、より具体的かつ好適な態様について説明する。本実施形態の液晶モジュールは、液晶パネルが備えるインセル位相差層の遅相軸及びアウトセル位相差層の遅相軸の配置が異なり、かつ、円偏光板180が右円偏光板であること以外は、実施形態2の液晶モジュール1と同様の構成を有する。
図8は、実施形態3の液晶モジュールが備える液晶パネルの斜視分解模式図である。図8に示すように、第2偏光子182は、吸収軸182aが第1偏光子110の吸収軸110aに対して直交する。液晶層130は、黒表示時の液晶分子の配向方位130aが第1偏光子110の吸収軸110aと平行である。インセル位相差層140は、遅相軸140aが第1偏光子110の吸収軸110aに対して略45°の角度をなす。アウトセル位相差層181は、遅相軸181aがインセル位相差層140の遅相軸140aに対して直交する。より具体的には、第2偏光子182の吸収軸182aの方位角を0°とすると、第1偏光子110の吸収軸110の方位角は略90°であり、黒表示時の液晶分子の配向方位130aの方位角は略90°であり、インセル位相差層140の遅相軸140aの方位角は略45°であり、アウトセル位相差層181の遅相軸181aの方位角は略135°である。
このような態様とすることにより、極角が大きい場合(例えば極角60°以上)において、黒表示時の液晶パネル10の透過率が最大となる方位を、バックライト20のピーク輝度が最小となる方位に揃えることが可能となり、黒表示時に液晶パネル10のピーク透過率が最大となる方位において、液晶モジュール1の輝度を抑えることができる。更に、極角が大きい場合において、黒表示時の液晶パネル10のピーク透過率が最小となる方位を、バックライト20のピーク輝度が最大となる方位に揃えることが可能となり、黒表示時に液晶パネル10のピーク透過率が最小となる方位において、液晶モジュール1の輝度を高めることができる。その結果、極角が大きい場合において、液晶モジュール1の最大ピーク輝度と最小ピーク輝度との差を抑えることができ、製造コスト及び耐久性に課題のあるネガティブAプレートを用いなくとも、黒表示時に方位角に依存して発生する液晶モジュール1のピーク輝度のばらつきを抑えることが可能となり、耐久性及び製造コストに優れ、かつ、極角が大きい場合に、黒表示時に方位角に依存して発生するピーク輝度のばらつきが抑えられた液晶モジュール1を実現することができる。更に、本実施形態では、極角が大きい場合において、黒表示時の液晶パネル10の透過率が最小となる方位角、すなわち、液晶パネル10のコントラストが高い方位角に、バックライト20の輝度ピークが重なることを避けることができため、コントラストの低下を抑制しながら、黒表示時の視野角特性を改善することが可能となる。
本実施形態の液晶モジュール1は、第2偏光子182の吸収軸182aの方位角を0°とし、アウトセル位相差層181のNZ係数をβとしたとき、第1稜線210aの方位角αは、下記式2を満たすことが好ましく、下記式2−1を満たすことがより好ましく、下記式2−2を満たすことが更に好ましい。ポジティブCプレート170及び右円偏光板を備える本実施形態では、黒表示時において液晶パネル10の透過率最大方位角は−10×β+140で近似可能であるため、第1稜線210aの方位角αが下記式を満たすことにより、第1プリズムシート210における第1稜線210aと、液晶パネル10の黒表示時における透過率最大方位とのなす角度を0°に近づけることが可能となり、ポジティブCプレート及び右円偏光板を備える液晶モジュール1について、極角が大きい場合に、黒表示時に方位角に依存して発生するピーク輝度のばらつきを抑えることができる。
−10×β+135≦α≦−10×β+145 (式2)
−10×β+137≦α≦−10×β+143 (式2−1)
α=−10×β+140 (式2−2)
−10×β+135≦α≦−10×β+145 (式2)
−10×β+137≦α≦−10×β+143 (式2−1)
α=−10×β+140 (式2−2)
ポジティブCプレート170の厚み位相差(γ)と、アウトセル位相差層181のNZ係数(β)とは、実施形態2と同様、上記式1Aを満たすことが好ましく、上記式1A−1を満たすことがより好ましく、上記式1A−2を満たすことが更に好ましい。
本実施形態における液晶パネル10のピーク透過率比は、0.70以上、0.90以下であることが好ましく、0.75以上、0.85以下であることがより好ましい。
本実施形態におけるバックライト20のピーク輝度比は、0.75以上、0.95以下であることが好ましく、0.80以上、0.90以下であることがより好ましい。
(右円偏光板)
本実施形態における円偏光板180は、背面側から観察面側に向かって順に、アウトセル位相差層181及び第2偏光子182を有し、アウトセル位相差層181の遅相軸181aは、第2偏光子182の吸収軸182aに対して時計回りに略45°の角度をなす。本実施形態における円偏光板180は、右円偏光板であり、観察面側から入射する光を、右回りの円偏光に変換する機能を有する。
本実施形態における円偏光板180は、背面側から観察面側に向かって順に、アウトセル位相差層181及び第2偏光子182を有し、アウトセル位相差層181の遅相軸181aは、第2偏光子182の吸収軸182aに対して時計回りに略45°の角度をなす。本実施形態における円偏光板180は、右円偏光板であり、観察面側から入射する光を、右回りの円偏光に変換する機能を有する。
<実施形態4>
本実施形態では、実施形態1の液晶モジュール1が備える液晶パネル10の、より具体的かつ好適な態様について説明する。図9は、実施形態4の液晶モジュールの断面模式図である。本実施形態の液晶モジュール1が備える液晶パネル10は、図9に示すように、背面側から観察面側に向かって順に、第1偏光子110、第1基板120、液晶層130、インセル位相差層140、第2基板150、透明導電膜160、円偏光板180、及び、反射防止膜190を備える。円偏光板180は、右円偏光板であり、背面側から観察面側に向かって順に、アウトセル位相差層181及び第2偏光子182を有する。本実施形態の液晶モジュール1が備えるバックライト20は、実施形態1の液晶モジュール1が備えるバックライト20と同様である。
本実施形態では、実施形態1の液晶モジュール1が備える液晶パネル10の、より具体的かつ好適な態様について説明する。図9は、実施形態4の液晶モジュールの断面模式図である。本実施形態の液晶モジュール1が備える液晶パネル10は、図9に示すように、背面側から観察面側に向かって順に、第1偏光子110、第1基板120、液晶層130、インセル位相差層140、第2基板150、透明導電膜160、円偏光板180、及び、反射防止膜190を備える。円偏光板180は、右円偏光板であり、背面側から観察面側に向かって順に、アウトセル位相差層181及び第2偏光子182を有する。本実施形態の液晶モジュール1が備えるバックライト20は、実施形態1の液晶モジュール1が備えるバックライト20と同様である。
図10−1は、実施形態4の液晶モジュールが備える液晶パネルの斜視分解模式図である。図10−1に示すように、第2偏光子182は、吸収軸182aが第1偏光子110の吸収軸110aに対して直交する。液晶層130は、黒表示時の液晶分子の配向方位130aが第1偏光子110の吸収軸110aに対して直交する。インセル位相差層140は、遅相軸140aが第1偏光子110の吸収軸110aに対して略45°の角度をなす。アウトセル位相差層181は、遅相軸181aがインセル位相差層140の遅相軸140aに対して直交する。より具体的には、第1偏光子110の吸収軸110aの方位角を0°とすると、第2偏光子182の吸収軸182aの方位角は略90°であり、黒表示時の液晶分子の配向方位130aの方位角は略90°であり、インセル位相差層140の遅相軸140aの方位角は略135°であり、アウトセル位相差層181の遅相軸181aの方位角は略45°である。
図10−2は、実施形態4の液晶モジュールに関する図であり、(a)は黒表示時における液晶パネルの規格化透過率の一例を示すグラフであり、(b)はバックライトの規格化輝度の一例を示すグラフであり、(c)は黒表示時における液晶モジュールの規格化輝度の一例を示すグラフである。
極角が大きい場合、例えば、極角60°において、黒表示時の液晶パネル10の規格化透過率は、図10−2(a)に示すように、方位角φによって規格化透過率に差がある。より具体的には、極角が大きい場合(例えば極角60°以上)における黒表示時の液晶パネル10の規格化透過率グラフは、最大ピーク透過率を有するピークを2つ(ピークPA1及びPA3)有し、上記最大ピーク透過率を有する2つのピークPA1及びPA3が現れる方位は、互いに略180°の角度をなす。更に、上記規格化透過率グラフは、ピークPA1が現れる方位から反時計回りにピークPA3が現れる方位までの間に上記最大ピーク透過率よりもピーク透過率の低いピークPA2を2つ(PA2−1、PA2−2)有するとともに、ピークPA3が現れる方位から反時計回りにピークPA1が現れる方位までの間に、上記最大ピーク透過率よりもピーク透過率の低いピークPA4を2つ(PA4−1、PA4−2)有する。ピークPA2−1及びPA4−1が現れる方位は、互いに略180°の角度をなし、かつ、ピークPA2−2及びPA4−2が現れる方位は、互いに略180°の角度をなす。これは、前述のように、インセル位相差層140及びアウトセル位相差層181がともにnx>ny≧nzの関係を満たすAプレートであることが原因となっている。
また、極角が大きい場合、例えば、極角60°において、バックライト20の規格化輝度はと、図10−2(b)に示すように、観察面側のプリズムシートである第1プリズムシート210の第1稜線210aの方位の輝度に対して、観察面側からより遠いプリズムシートである第2プリズムシート220の第2稜線220aの方位の輝度の方が高くなる。より具体的には、極角が大きい場合(例えば極角60°以上)におけるバックライト20の規格化輝度グラフは、第1プリズムシート210における第1稜線210aと平行な2方位に最小ピーク輝度を有するピークPB1及びピークPB3を有する。更に、上記規格化輝度グラフは、第2プリズムシート220における第2稜線220aと平行な2方位に上記最小ピーク輝度よりもピーク輝度の高い(最大ピーク輝度を有する)ピークPB2及びピークPB4を有する。第1稜線210aは、上述のように第2稜線220aと直交することから、ピークPB2及びピークPB4は、それぞれ、ピークPB1が現れる方位から反時計回りにピークPB3が現れる方位までの間、及び、ピークPB3が現れる方位から反時計回りにピークPB1が現れる方位までの間に位置し、ピークPB1が現れる方位及びピークPB3が現れる方位は、それぞれ、ピークPB2が現れる方位と直交し、ピークPB1が現れる方位及びピークPB3が現れる方位は、それぞれ、ピークPB4が現れる方位と直交する。
本実施形態では、極角が大きい場合(例えば極角60°以上)において、黒表示時の液晶パネル10の透過率及びバックライト20の輝度の方位角に対する振幅を、互いに補償し合うように液晶モジュール1を設計する。より具体的には、最も観察面側に配置された第1プリズムシート210の第1稜線210aを、黒表示時の斜め方向における液晶パネル10の透過率最大方位に対して平行となるように配置する。このような態様とすることにより、上記規格化透過率グラフにおいて最大ピーク透過率を有するピーク(ピークPA1及びPA3)を、上記規格化輝度グラフにおいて最小ピーク輝度を有するピーク(ピークPB1及びPB3)に重ね合わせることが可能となり、すなわち、極角が大きい場合において、黒表示時において液晶パネル10の透過率が最大となる方位を、バックライト20のピーク輝度が最小となる方位に揃えることが可能となり、黒表示時に液晶パネル10のピーク透過率が最大となる方位において、液晶モジュール1の輝度を抑えることができる。
更に、極角が大きい場合において、黒表示時の液晶パネル10の透過率が最大ピーク透過率よりも低い範囲(上記規格化透過率グラフにおいて、ピークPA1が現れる方位から反時計回りにピークPA3が現れる方位までの間、及び、ピークPA3が現れる方位から反時計回りにピークPA1が現れる方位までの間)に、バックライト20のピーク輝度が最大となる方位を配置することが可能となり、黒表示時に液晶パネル10の透過率が最大透過率よりも低い範囲において、図10−2(c)に示すように、液晶モジュール1の輝度を高めることができる。特に、本実施形態では、ピークPA1が現れる方位から反時計回りにピークPA3が現れる方位までの間、及び、ピークPA3が現れる方位から反時計回りにピークPA1が現れる方位までの間のそれぞれにおいて、ピーク透過率のより低いピークPA2−1及びPA4−1に対応する液晶モジュール1の輝度ピークをピーク透過率のより高いピークPA2−2及びPA4−2に対応する液晶モジュール1の輝度ピークに吸収させて消失することが可能であり、液晶モジュール1における最小ピーク輝度を高めることができる。
その結果、極角が大きい場合において、液晶パネル10の透過率とバックライト20の輝度とを互いに補償し合うことが可能となり、液晶モジュール1の最大ピーク輝度と最小ピーク輝度との差を抑えることができ、製造コスト及び耐久性に課題のあるネガティブAプレートを用いなくとも、黒表示時に方位角に依存して発生する液晶モジュール1のピーク輝度のばらつきを抑えることが可能となり、耐久性及び製造コストに優れ、かつ、黒表示時に方位角に依存して発生するピーク輝度のばらつきが抑えられた液晶モジュールを実現することができる。また、本実施形態では、液晶パネル10の規格化透過率グラフにおけるピークの数に対して、液晶モジュール1の規格化輝度グラフにおけるピークの数が少ない。このように、ピークの数が減少することも、極角が大きい場合に、黒表示時に方位角に依存して発生するピーク輝度のばらつきが抑えられたといえる。
本実施形態の液晶モジュール1では、第1偏光子110の吸収軸110aの方位角を0°としたとき、第1稜線210aの方位角αは、110°以上、120°以下であることが好ましく、112°以上、118°以下であることがより好ましく、115°であることが更に好ましい。右円偏光板を備える本実施形態では、黒表示時において液晶パネル10の透過率最大方位角は115°であり得るため、第1稜線210aの方位角αが上記範囲を満たすことにより、第1プリズムシート210における第1稜線210aと、液晶パネル10の黒表示時における透過率最大方位とのなす角度を0°に近づけることが可能となり、右円偏光板を備える液晶モジュール1について、極角が大きい場合に、黒表示時に方位角に依存して発生するピーク輝度のばらつきを抑えることができる。
本実施形態における液晶パネル10のピーク透過率比は、0.35以上、0.65以下であることが好ましく、0.4以上、0.6以下であることがより好ましい。
本実施形態におけるバックライト20のピーク輝度比は、0.60以上、0.80以下であることが好ましく、0.65以上、0.75以下であることがより好ましい。
<実施形態5>
本実施形態では、実施形態1の液晶モジュール1が備える液晶パネル10の、より具体的かつ好適な態様について説明する。本実施形態の液晶モジュールは、液晶パネルが備えるインセル位相差層の遅相軸及びアウトセル位相差層の遅相軸の配置が異なり、かつ、円偏光板180が左円偏光板であること以外は、実施形態4の液晶モジュール1と同様の構成を有する。
本実施形態では、実施形態1の液晶モジュール1が備える液晶パネル10の、より具体的かつ好適な態様について説明する。本実施形態の液晶モジュールは、液晶パネルが備えるインセル位相差層の遅相軸及びアウトセル位相差層の遅相軸の配置が異なり、かつ、円偏光板180が左円偏光板であること以外は、実施形態4の液晶モジュール1と同様の構成を有する。
図11は、実施形態5の液晶モジュールが備える液晶パネルの斜視分解模式図である。図11に示すように、第2偏光子182は、吸収軸182aが第1偏光子110の吸収軸110aに対して直交する。液晶層130は、黒表示時の液晶分子の配向方位130aが第1偏光子110の吸収軸110aに対して直交する。インセル位相差層140は、遅相軸140aが第1偏光子110の吸収軸110aに対して略45°の角度をなす。アウトセル位相差層181は、遅相軸181aがインセル位相差層140の遅相軸140aに対して直交する。より具体的には、第1偏光子110の吸収軸110aの方位角を0°とすると、第2偏光子182の吸収軸182aの方位角は略90°であり、黒表示時の液晶分子の配向方位130aの方位角は略90°であり、インセル位相差層140の遅相軸140aの方位角は略45°であり、アウトセル位相差層181の遅相軸181aの方位角は略135°である。
このような態様とすることにより、極角が大きい場合(例えば極角60°以上)において、黒表示時の液晶パネル10の透過率が最大となる方位を、バックライト20のピーク輝度が最小となる方位に揃えることが可能となり、黒表示時に液晶パネル10のピーク透過率が最大となる方位において、液晶モジュール1の輝度を抑えることができる。更に、極角が大きい場合において、黒表示時の液晶パネル10の透過率が最大透過率よりも低い範囲において、液晶モジュール1の輝度を高めることができる。その結果、極角が大きい場合において、液晶パネル10の透過率とバックライト20の輝度とを互いに補償し合うことが可能となり、液晶モジュール1の最大ピーク輝度と最小ピーク輝度との差を抑えることができ、製造コスト及び耐久性に課題のあるネガティブAプレートを用いなくとも、黒表示時に方位角に依存して発生する液晶モジュール1のピーク輝度のばらつきを抑えることが可能となり、耐久性及び製造コストに優れ、かつ、極角が大きい場合に、黒表示時に方位角に依存して発生するピーク輝度のばらつきが抑えられた液晶モジュールを実現することができる。
本実施形態の液晶モジュール1では、第1偏光子110の吸収軸110aの方位角を0°としたとき、第1稜線210aの方位角αは、60°以上、70°以下であることが好ましく、62°以上、68°以下であることがより好ましく、65°であることが更に好ましい。左円偏光板を備える本実施形態では、黒表示時において液晶パネル10の透過率最大方位角は65°であり得るため、第1稜線210aの方位角αが上記範囲を満たすことにより、第1プリズムシート210における第1稜線210aと、液晶パネル10の黒表示時における透過率最大方位とのなす角度を0°に近づけることが可能となり、左円偏光板を備える液晶モジュール1について、極角が大きい場合に、黒表示時に方位角に依存して発生するピーク輝度のばらつきを抑えることができる。
以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。
<実施例1−1〜1−4>
実施例1−1〜1−4では、上記実施形態2に対応する構成を有する液晶モジュールを作製した。図12は、実施例1−1〜1−4の液晶モジュールに関する図であり、(a)は実施例1−1〜1−4の液晶パネルの斜視分解模式図であり、(b)は実施例1−1〜1−4のバックライトの断面模式図である。以下に詳細を説明する。なお、実施例1−1〜1−4では、第2偏光子の吸収軸を方位角の基準(0°)とした。
(実施例1−1〜1−4の液晶パネル)
図12(a)に示すように、実施例1−1〜1−4の液晶パネル10では、第2偏光子182の吸収軸182aの方位角を0°として、第1偏光子110の吸収軸110aの方位角を90°、黒表示時の液晶分子の配向方位130aの方位角を90°、インセル位相差層140の遅相軸140aの方位角を135°、アウトセル位相差層181の遅相軸181aの方位角を45°に設定した。実施例1−1〜1−4の液晶パネル10において、アウトセル位相差層181及び第2偏光子182からなる円偏光板180は、左円偏光板であった。実施例1−1〜1−4の液晶パネル10におけるアウトセル位相差層181の面内位相差及びNZ係数、ポジティブCプレート170の厚み位相差、及び、インセル位相差層140の面内位相差及びNZ係数は、それぞれ、下記表1のように設定した。また、ポジティブCプレート170の面内位相差は0nmに設定した。
実施例1−1〜1−4では、上記実施形態2に対応する構成を有する液晶モジュールを作製した。図12は、実施例1−1〜1−4の液晶モジュールに関する図であり、(a)は実施例1−1〜1−4の液晶パネルの斜視分解模式図であり、(b)は実施例1−1〜1−4のバックライトの断面模式図である。以下に詳細を説明する。なお、実施例1−1〜1−4では、第2偏光子の吸収軸を方位角の基準(0°)とした。
(実施例1−1〜1−4の液晶パネル)
図12(a)に示すように、実施例1−1〜1−4の液晶パネル10では、第2偏光子182の吸収軸182aの方位角を0°として、第1偏光子110の吸収軸110aの方位角を90°、黒表示時の液晶分子の配向方位130aの方位角を90°、インセル位相差層140の遅相軸140aの方位角を135°、アウトセル位相差層181の遅相軸181aの方位角を45°に設定した。実施例1−1〜1−4の液晶パネル10において、アウトセル位相差層181及び第2偏光子182からなる円偏光板180は、左円偏光板であった。実施例1−1〜1−4の液晶パネル10におけるアウトセル位相差層181の面内位相差及びNZ係数、ポジティブCプレート170の厚み位相差、及び、インセル位相差層140の面内位相差及びNZ係数は、それぞれ、下記表1のように設定した。また、ポジティブCプレート170の面内位相差は0nmに設定した。
第2偏光子182の吸収軸182aの方位角を0°として、実施例1−1〜1−4の液晶パネル10のそれぞれについて、極角を60°に設定した場合の、黒表示時における透過率が最大となる方位角(以下、透過率最大方位角ともいう)をシンテック社製のLCD−Masterを用いてシミュレーションした。結果を下記表2に示す。
表2の結果より、黒表示時における透過率最大方位角は、NZ係数の値によって異なることが分かった。表2の結果をもとに、NZ係数をβ、極角を60°に設定した場合の、黒表示時における透過率最大方位角をδとして直線近似を行うと、下記式Aの関係が成り立つことが分かった。
δ=10β+40 (式A)
δ=10β+40 (式A)
(実施例1−1〜1−4のバックライト)
次に、実施例1−1〜1−4のバックライトの構成を説明する。図12(b)に示すように、実施例1−1〜1−4では、観察面側から順に、第1プリズムシート210、第2プリズムシート220、拡散シート230、及び、導光板240が配置され、かつ、導光板240の側面に光源250としてLEDが配置されたバックライト20を用いた。
次に、実施例1−1〜1−4のバックライトの構成を説明する。図12(b)に示すように、実施例1−1〜1−4では、観察面側から順に、第1プリズムシート210、第2プリズムシート220、拡散シート230、及び、導光板240が配置され、かつ、導光板240の側面に光源250としてLEDが配置されたバックライト20を用いた。
図13は、実施例1−1〜1−4の液晶モジュールが備えるバックライトの、規格化輝度のシミュレーション結果を示すグラフである。図13に示すように、実施例1−1〜1−4の液晶モジュールが備えるバックライトは、極角θ=60°のピーク輝度比が0.86倍であった。
なお、本明細書において示される液晶パネルの規格化透過率のシミュレーション結果、バックライトの規格化輝度のシミュレーション結果及び液晶モジュールのシミュレーション結果は、いずれも、極角60°において行われたシミュレーションの結果である。
(実施例1−1〜1−4の液晶モジュール)
極角を60°に設定した場合の、実施例1−1〜1−4の液晶パネル10の黒表示時における透過率最大方位が、それぞれ、実施例1−1〜1−4のバックライト20における第1プリズムシート210の第1稜線210aと平行となるように、液晶パネル10及びバックライト20を配置し、実施例1−1〜1−4の液晶モジュールを設定した。すなわち、第1稜線210aの方位角αが、下記式Bを満たすよう実施例1−1〜1−4の液晶モジュールを設定した。なお、以下において、δは、液晶パネル10の透過率最大方位角を表す。
α=δ=10β+40 (式B)
極角を60°に設定した場合の、実施例1−1〜1−4の液晶パネル10の黒表示時における透過率最大方位が、それぞれ、実施例1−1〜1−4のバックライト20における第1プリズムシート210の第1稜線210aと平行となるように、液晶パネル10及びバックライト20を配置し、実施例1−1〜1−4の液晶モジュールを設定した。すなわち、第1稜線210aの方位角αが、下記式Bを満たすよう実施例1−1〜1−4の液晶モジュールを設定した。なお、以下において、δは、液晶パネル10の透過率最大方位角を表す。
α=δ=10β+40 (式B)
(実施例1−3の液晶モジュール)
以下に、アウトセル位相差層のNZ係数を1.6とした実施例1−3の液晶モジュールの輝度について詳細に説明する。図14は、実施例1−3の液晶モジュールに関する図であり、(a)は液晶パネルの黒表示時における規格化透過率のシミュレーション結果を示すグラフであり、(b)は液晶モジュールの黒表示時における規格化輝度のシミュレーション結果を示すグラフである。
以下に、アウトセル位相差層のNZ係数を1.6とした実施例1−3の液晶モジュールの輝度について詳細に説明する。図14は、実施例1−3の液晶モジュールに関する図であり、(a)は液晶パネルの黒表示時における規格化透過率のシミュレーション結果を示すグラフであり、(b)は液晶モジュールの黒表示時における規格化輝度のシミュレーション結果を示すグラフである。
図14(a)に示すように、実施例1−3の液晶パネル10のピーク透過率比は0.82倍であった。これに対し、実施例1−3の液晶パネル10の黒表示時における透過率最大方位角(56°)が、第1プリズムシート210の第1稜線210aと平行となるように液晶パネル10及びバックライト20を配置した実施例1−3の液晶モジュールでは、ピーク輝度比は0.92倍であった。以上より、最も観察面側に配置された第1プリズムシート210の第1稜線210を、黒表示時に斜め方向において液晶パネル10の透過率が最大となる方位に対して平行となるように配置することにより、製造コスト及び耐久性に課題のあるネガティブAプレートを用いなくとも、黒表示時に方位角に依存して発生する液晶モジュール1のピーク輝度のばらつきを抑えることが可能となり、耐久性及び製造コストに優れ、かつ、極角が大きい場合に、黒表示時に方位角に依存して発生するピーク輝度のばらつきが抑えられた液晶モジュールを得ることができた。実施例1−1〜1−2及び1−4の液晶モジュールについても、実施例1−3の液晶モジュールと同様の効果を得ることができる。
<実施例2−1〜2−4>
実施例2−1〜2−4では、上記実施形態3に対応する構成を有する液晶モジュールを作製した。以下に詳細を説明する。なお、実施例2−1〜2−4では、第2偏光子の吸収軸を方位角の基準(0°)とした。
実施例2−1〜2−4では、上記実施形態3に対応する構成を有する液晶モジュールを作製した。以下に詳細を説明する。なお、実施例2−1〜2−4では、第2偏光子の吸収軸を方位角の基準(0°)とした。
(実施例2−1〜2−4の液晶パネル)
図15は、実施例2−1〜2−4の液晶モジュールが備える液晶パネルの斜視分解模式図である。図15に示すように、アウトセル位相差層181の遅相軸181aの方位角を135°に設定し、インセル位相差層140の遅相軸140aの方位角を45°に設定したこと以外は、実施例1−1〜1−4の液晶パネル10と同様にして、実施例2−1〜2−4の液晶パネル10を設定した。実施例2−1〜2−4の液晶パネル10において、アウトセル位相差層181及び第2偏光子182からなる円偏光板180は、右円偏光板であった。実施例2−1〜2−4の液晶パネル10におけるアウトセル位相差層181の面内位相差及びNZ係数、ポジティブCプレート170の厚み位相差、及び、インセル位相差層140の面内位相差及びNZ係数は、それぞれ、下記表3のように設定した。また、ポジティブCプレート170の面内位相差は0nmに設定した。
図15は、実施例2−1〜2−4の液晶モジュールが備える液晶パネルの斜視分解模式図である。図15に示すように、アウトセル位相差層181の遅相軸181aの方位角を135°に設定し、インセル位相差層140の遅相軸140aの方位角を45°に設定したこと以外は、実施例1−1〜1−4の液晶パネル10と同様にして、実施例2−1〜2−4の液晶パネル10を設定した。実施例2−1〜2−4の液晶パネル10において、アウトセル位相差層181及び第2偏光子182からなる円偏光板180は、右円偏光板であった。実施例2−1〜2−4の液晶パネル10におけるアウトセル位相差層181の面内位相差及びNZ係数、ポジティブCプレート170の厚み位相差、及び、インセル位相差層140の面内位相差及びNZ係数は、それぞれ、下記表3のように設定した。また、ポジティブCプレート170の面内位相差は0nmに設定した。
第2偏光子182の吸収軸182aの方位角を0°として、実施例2−1〜2−4の液晶パネル10のそれぞれについて、極角を60°に設定した場合の、黒表示時における透過率最大方位角をシンテック社製のLCD−Masterを用いてシミュレーションした。結果を下記表4に示す。
表4の結果より、黒表示時における透過率最大方位角は、NZ係数の値によって異なることが分かった。表4の結果をもとに、NZ係数をβ、極角を60°に設定した場合の、黒表示時における透過率最大方位角をδとして直線近似を行うと、下記式Cの関係が成り立つことが分かった。
δ=−10β+140 (式C)
δ=−10β+140 (式C)
実施例2−1〜2−4の液晶パネル10から導かれた上記式Cと、実施例1−1〜1−4より導かれた式Aとは、傾きの絶対値が互いに同じで、傾きの正負が互いに異なり、かつ、切片がそれぞれ140(式C)及び40(式A)であることから、式A及び式Cは、y=90の直線に対して対称となることが分かった。
(実施例2−1〜2−4の液晶モジュール)
極角を60°に設定した場合の、実施例2−1〜2−4の液晶パネル10の黒表示時における透過率最大方位が、それぞれ、実施例1−1〜1−4のバックライト20における第1プリズムシート210の第1稜線210aと平行となるように、すなわち、第1稜線210aの方位角αが、下記式Dを満たすように、液晶パネル10及びバックライト20を配置して実施例2−1〜2−4の液晶モジュールとすることにより、実施例1−3の液晶モジュールと同様の効果を得ることができる。
α=δ=−10β+140 (式D)
極角を60°に設定した場合の、実施例2−1〜2−4の液晶パネル10の黒表示時における透過率最大方位が、それぞれ、実施例1−1〜1−4のバックライト20における第1プリズムシート210の第1稜線210aと平行となるように、すなわち、第1稜線210aの方位角αが、下記式Dを満たすように、液晶パネル10及びバックライト20を配置して実施例2−1〜2−4の液晶モジュールとすることにより、実施例1−3の液晶モジュールと同様の効果を得ることができる。
α=δ=−10β+140 (式D)
<実施例3−1〜3−5>
実施例3−1〜3−5では、上記実施形態4に対応する構成を有する液晶モジュールを作製した。以下に詳細を説明する。なお、実施例3−1〜3−5では、第1偏光子の吸収軸を方位角の基準(0°)とした。
実施例3−1〜3−5では、上記実施形態4に対応する構成を有する液晶モジュールを作製した。以下に詳細を説明する。なお、実施例3−1〜3−5では、第1偏光子の吸収軸を方位角の基準(0°)とした。
(実施例3−1〜3−5の液晶パネル)
図16は、実施例3−1〜3−5の液晶モジュールが備える液晶パネルの斜視分解模式図である。図16に示すように、実施例3−1〜3−5の液晶パネル10では、第1偏光子110の吸収軸110aの方位角を0°として、第2偏光子182の吸収軸182aの方位角を90°、黒表示時の液晶分子の配向方位130aの方位角を90°、インセル位相差層140の遅相軸140aの方位角を135°、アウトセル位相差層181の遅相軸181aの方位角を45°に設定した。実施例3−1〜3−5の液晶パネル10において、アウトセル位相差層181及び第2偏光子182からなる円偏光板180は、右円偏光板であった。実施例3−1〜3−5の液晶パネルにおけるアウトセル位相差層181の面内位相差及びNZ係数、ポジティブCプレート170の厚み位相差、及び、インセル位相差層140の面内位相差及びNZ係数は、それぞれ、下記表5のように設定した。
図16は、実施例3−1〜3−5の液晶モジュールが備える液晶パネルの斜視分解模式図である。図16に示すように、実施例3−1〜3−5の液晶パネル10では、第1偏光子110の吸収軸110aの方位角を0°として、第2偏光子182の吸収軸182aの方位角を90°、黒表示時の液晶分子の配向方位130aの方位角を90°、インセル位相差層140の遅相軸140aの方位角を135°、アウトセル位相差層181の遅相軸181aの方位角を45°に設定した。実施例3−1〜3−5の液晶パネル10において、アウトセル位相差層181及び第2偏光子182からなる円偏光板180は、右円偏光板であった。実施例3−1〜3−5の液晶パネルにおけるアウトセル位相差層181の面内位相差及びNZ係数、ポジティブCプレート170の厚み位相差、及び、インセル位相差層140の面内位相差及びNZ係数は、それぞれ、下記表5のように設定した。
第1偏光子110の吸収軸110aの方位角を0°として、実施例3−1〜3−5の液晶パネル10のそれぞれについて、極角を60°に設定した場合の、黒表示時における透過率最大方位角をシンテック社製のLCD−Masterを用いてシミュレーションした。結果を下記表6に示す。
表6の結果より、黒表示時における透過率最大方位角(δ)は、NZ係数の値によって異ならないことが分かった。
(実施例3−1〜3−5のバックライト)
次に、実施例3−1〜3−5のバックライトの構成を説明する。図17は、実施例3−1〜3−5の液晶モジュールが備えるバックライトの、規格化輝度のシミュレーション結果を示すグラフである。実施例3−1〜3−5のバックライトは、図17に示すように、ピーク輝度比を0.70倍としたこと以外は、実施例1−1〜1−4のバックライトと同様に設計した。
次に、実施例3−1〜3−5のバックライトの構成を説明する。図17は、実施例3−1〜3−5の液晶モジュールが備えるバックライトの、規格化輝度のシミュレーション結果を示すグラフである。実施例3−1〜3−5のバックライトは、図17に示すように、ピーク輝度比を0.70倍としたこと以外は、実施例1−1〜1−4のバックライトと同様に設計した。
(実施例3−1〜3−5の液晶モジュール)
極角を60°に設定した場合の、実施例3−1〜3−5の液晶パネル10の黒表示時における透過率最大方位が、それぞれ、実施例3−1〜3−5のバックライト20における第1プリズムシート210の第1稜線210aと平行となるように、すなわち、第1稜線210aの方位角αが115°となるように液晶パネル10及びバックライト20を配置し、実施例3−1〜3−5の液晶モジュールを設定した。
極角を60°に設定した場合の、実施例3−1〜3−5の液晶パネル10の黒表示時における透過率最大方位が、それぞれ、実施例3−1〜3−5のバックライト20における第1プリズムシート210の第1稜線210aと平行となるように、すなわち、第1稜線210aの方位角αが115°となるように液晶パネル10及びバックライト20を配置し、実施例3−1〜3−5の液晶モジュールを設定した。
(実施例3−4の液晶モジュール)
以下に、アウトセル位相差層のNZ係数を1.6とした実施例3−4の液晶モジュールの輝度について詳細に説明する。図18は、実施例3−4の液晶モジュールに関する図であり、(a)は液晶パネルの黒表示時における規格化透過率のシミュレーション結果を示すグラフであり、(b)は液晶モジュールの黒表示時における規格化輝度のシミュレーション結果を示すグラフである。また、下表7は、方位角0°及び180°における液晶パネル10の規格化透過率及び液晶モジュールの規格化輝度、並びに、方位角180°における規格化透過率(又は規格化輝度)に対する、方位角0°における規格化透過率(又は規格化輝度)の割合(T)を示す。
以下に、アウトセル位相差層のNZ係数を1.6とした実施例3−4の液晶モジュールの輝度について詳細に説明する。図18は、実施例3−4の液晶モジュールに関する図であり、(a)は液晶パネルの黒表示時における規格化透過率のシミュレーション結果を示すグラフであり、(b)は液晶モジュールの黒表示時における規格化輝度のシミュレーション結果を示すグラフである。また、下表7は、方位角0°及び180°における液晶パネル10の規格化透過率及び液晶モジュールの規格化輝度、並びに、方位角180°における規格化透過率(又は規格化輝度)に対する、方位角0°における規格化透過率(又は規格化輝度)の割合(T)を示す。
図18(a)に示すように、実施例3−4の液晶パネル10のピーク透過率比は0.40倍であった。これに対し、実施例3−4の液晶パネル10の黒表示時における透過率最大方位角(56°)が、第1プリズムシート210の第1稜線210aと平行となるように液晶パネル10及びバックライト20を配置した実施例3−4の液晶モジュールでは、ピーク輝度比は0.60倍であった。以上より、最も観察面側に配置された第1プリズムシート210の第1稜線210を、黒表示時に斜め方向において液晶パネル10の透過率が最大となる方位に対して平行となるように配置することにより、製造コスト及び耐久性に課題のあるネガティブAプレートを用いなくとも、極角が大きい場合に、黒表示時に方位角に依存して発生する液晶モジュール1のピーク輝度のばらつきを抑えることが可能となり、耐久性及び製造コストに優れ、かつ、極角が大きい場合に、黒表示時に方位角に依存して発生するピーク輝度のばらつきが抑えられた液晶モジュールを得ることができた。
また、図18及び表7に示すように、実施例3−4の液晶パネル10では、方位角180°における規格化透過率に対する、方位角0°における規格化透過率の割合(T)が1.026であった。一方、実施例3−4の液晶モジュールでは、方位角180°における規格化輝度に対する、方位角0°における規格化輝度の割合(T)が1.014であった。以上より、実施例3−4の液晶モジュールでは、製造コスト及び耐久性に課題のあるネガティブAプレートを用いなくとも、黒表示時の左右方向の輝度差を低減して見栄えを改善することが可能であった。なお、方位角0°及び180°の方向は、スマートフォン等の携帯用機器を使用する際に比較的傾け易い方向であるため、方位角0°及び180°における視野角特性が改善することは好ましいと考えられる。
<実施例4−1〜4−5>
実施例4−1〜4−5では、上記実施形態5に対応する構成を有する液晶モジュールを作製した。以下に詳細を説明する。なお、実施例4−1〜4−5では、第1偏光子の吸収軸を方位角の基準(0°)とした。
実施例4−1〜4−5では、上記実施形態5に対応する構成を有する液晶モジュールを作製した。以下に詳細を説明する。なお、実施例4−1〜4−5では、第1偏光子の吸収軸を方位角の基準(0°)とした。
(実施例4−1〜4−5の液晶パネル)
図19は、実施例4−1〜4−5の液晶モジュールが備える液晶パネルの斜視分解模式図である。図19に示すように、アウトセル位相差層181の遅相軸181aの方位角を135°に設定し、インセル位相差層140の遅相軸140aの方位角を45°に設定したこと以外は、実施例3−1〜3−5の液晶パネル10と同様にして、実施例4−1〜4−5の液晶パネル10を設定した。実施例4−1〜4−5の液晶パネル10において、アウトセル位相差層181及び第2偏光子182からなる円偏光板180は、左円偏光板であった。実施例4−1〜4−5の液晶パネル10におけるアウトセル位相差層181の面内位相差及びNZ係数、ポジティブCプレート170の厚み位相差、及び、インセル位相差層140の面内位相差及びNZ係数は、それぞれ、下記表8のように設定した。
図19は、実施例4−1〜4−5の液晶モジュールが備える液晶パネルの斜視分解模式図である。図19に示すように、アウトセル位相差層181の遅相軸181aの方位角を135°に設定し、インセル位相差層140の遅相軸140aの方位角を45°に設定したこと以外は、実施例3−1〜3−5の液晶パネル10と同様にして、実施例4−1〜4−5の液晶パネル10を設定した。実施例4−1〜4−5の液晶パネル10において、アウトセル位相差層181及び第2偏光子182からなる円偏光板180は、左円偏光板であった。実施例4−1〜4−5の液晶パネル10におけるアウトセル位相差層181の面内位相差及びNZ係数、ポジティブCプレート170の厚み位相差、及び、インセル位相差層140の面内位相差及びNZ係数は、それぞれ、下記表8のように設定した。
第1偏光子110の吸収軸110aの方位角を0°として、実施例4−1〜4−5の液晶パネル10のそれぞれについて、極角を60°に設定した場合の、黒表示時における透過率最大方位角をシンテック社製のLCD−Masterを用いてシミュレーションした。結果を下記表9に示す。
表9の結果より、黒表示時における透過率最大方位角は、NZ係数の値によって異ならないことが分かった。また、極角を60°に設定した場合の、実施例3−1〜3−5の液晶パネル10の黒表示時における透過率最大方位角115°と、実施例4−1〜4−5の液晶パネルの黒表示時における透過率最大方位角65°とは、90°と270°とを結ぶ直線に対して互いに線対称となることが分かった。この関係は、実施例1−1〜1−4より導かれた式(A)と実施例2−1〜2−4により導かれた式(C)との関係と同様の関係であった。
(実施例4−1〜4−5の液晶モジュール)
極角を60°に設定した場合の、実施例4−1〜4−5の液晶パネル10の黒表示時における透過率最大方位が、実施例4−1〜4−5のバックライト20における第1プリズムシート210の第1稜線210aと平行となるように、すなわち、第1稜線210aの方位角αが65°となるように液晶パネル10及びバックライト20を配置して実施例4−1〜4−5の液晶モジュールとすることにより、実施例3−4の液晶モジュールと同様の効果を得ることができる。
極角を60°に設定した場合の、実施例4−1〜4−5の液晶パネル10の黒表示時における透過率最大方位が、実施例4−1〜4−5のバックライト20における第1プリズムシート210の第1稜線210aと平行となるように、すなわち、第1稜線210aの方位角αが65°となるように液晶パネル10及びバックライト20を配置して実施例4−1〜4−5の液晶モジュールとすることにより、実施例3−4の液晶モジュールと同様の効果を得ることができる。
<比較例1>
比較例1について以下に詳細を説明する。なお、比較例1では、第1偏光子の吸収軸を方位角の基準(0°)とした。
(比較例1の液晶パネル)
図24は、比較例1の液晶モジュールが備える液晶パネルの斜視分解模式図である。図24に示すように、比較例1の液晶パネル10Rでは、第1偏光子110Rの吸収軸110Raの方位角を0°として、第2偏光子182Rの吸収軸182Raの方位角を90°、液晶層130Rの液晶分子の黒表示時の配向方位130Raの方位角を90°、インセル位相差層140Rの遅相軸140Raの方位角を135°、アウトセル位相差層181Rの遅相軸181Raの方位角を45°に設定した。アウトセル位相差層181R及び第2偏光子182Rを組み合わせることにより、円偏光板180Rとして機能させることができる。また、アウトセル位相差層181Rの面内位相差を140nm、NZ係数を1.6に設定し、インセル位相差層140Rの面内位相差を140nm、NZ係数を1.0に設定した。シンテック社製のLCD−Masterを用いてシミュレーションした結果、極角を60°に設定した場合の、比較例1の液晶パネルの黒表示時における透過率最大方位角は、115°であった。
比較例1について以下に詳細を説明する。なお、比較例1では、第1偏光子の吸収軸を方位角の基準(0°)とした。
(比較例1の液晶パネル)
図24は、比較例1の液晶モジュールが備える液晶パネルの斜視分解模式図である。図24に示すように、比較例1の液晶パネル10Rでは、第1偏光子110Rの吸収軸110Raの方位角を0°として、第2偏光子182Rの吸収軸182Raの方位角を90°、液晶層130Rの液晶分子の黒表示時の配向方位130Raの方位角を90°、インセル位相差層140Rの遅相軸140Raの方位角を135°、アウトセル位相差層181Rの遅相軸181Raの方位角を45°に設定した。アウトセル位相差層181R及び第2偏光子182Rを組み合わせることにより、円偏光板180Rとして機能させることができる。また、アウトセル位相差層181Rの面内位相差を140nm、NZ係数を1.6に設定し、インセル位相差層140Rの面内位相差を140nm、NZ係数を1.0に設定した。シンテック社製のLCD−Masterを用いてシミュレーションした結果、極角を60°に設定した場合の、比較例1の液晶パネルの黒表示時における透過率最大方位角は、115°であった。
(比較例1のバックライト)
次に、比較例1のバックライトの構成を説明する。図25は、比較例1の液晶モジュールが備えるバックライトの、規格化輝度のシミュレーション結果を示すグラフである。比較例1では、ピーク輝度比が0.86倍であり、図25に示す規格化輝度曲線を有すること以外は、実施例1−1〜1−4のバックライトと同様の構成を有するバックライトを用いた。
次に、比較例1のバックライトの構成を説明する。図25は、比較例1の液晶モジュールが備えるバックライトの、規格化輝度のシミュレーション結果を示すグラフである。比較例1では、ピーク輝度比が0.86倍であり、図25に示す規格化輝度曲線を有すること以外は、実施例1−1〜1−4のバックライトと同様の構成を有するバックライトを用いた。
(比較例1の液晶モジュール)
比較例1のバックライトにおける第1プリズムシートの第1稜線の方位角が90°となるよう、すなわち、極角を60°に設定した場合の、比較例1の液晶パネルの透過率最大方位が比較例1のバックライトにおける第1プリズムシートの第1稜線と平行とならないよう、比較例1の液晶パネル10Rに比較例1のバックライトを配置し、比較例1の液晶モジュールとした。
比較例1のバックライトにおける第1プリズムシートの第1稜線の方位角が90°となるよう、すなわち、極角を60°に設定した場合の、比較例1の液晶パネルの透過率最大方位が比較例1のバックライトにおける第1プリズムシートの第1稜線と平行とならないよう、比較例1の液晶パネル10Rに比較例1のバックライトを配置し、比較例1の液晶モジュールとした。
図26は、比較例1の液晶モジュールに関する図であり、(a)は液晶パネルの黒表示時における規格化透過率のシミュレーション結果を示すグラフであり、(b)は液晶モジュールの黒表示時における規格化輝度のシミュレーション結果を示すグラフである。図26に示すように、比較例1の液晶パネル10のピーク透過率比は0.82倍であった。これに対し、比較例1の液晶モジュールではピーク輝度比は0.54倍となり、黒表示において方位角に依存して発生するピーク輝度のばらつきが増大する結果となった。
<比較例2>
アウトセル位相差層181Rの遅相軸181Raの方位角、インセル位相差層140Rの遅相軸140Raの方位角、及び、バックライトを変更したこと以外は、比較例1と同様にして比較例2の液晶モジュールを作製した。以下に詳細を説明する。なお、比較例2では、第1偏光子の吸収軸を方位角の基準(0°)とした。
アウトセル位相差層181Rの遅相軸181Raの方位角、インセル位相差層140Rの遅相軸140Raの方位角、及び、バックライトを変更したこと以外は、比較例1と同様にして比較例2の液晶モジュールを作製した。以下に詳細を説明する。なお、比較例2では、第1偏光子の吸収軸を方位角の基準(0°)とした。
(比較例2の液晶パネル)
図27は、比較例2の液晶モジュールが備える液晶パネルの斜視分解模式図である。図27に示すように、アウトセル位相差層181Rの遅相軸181Raの方位角を135°に設定し、インセル位相差層140Rの遅相軸140Raの方位角を45°に設定したこと以外は、比較例1の液晶パネル10と同様にして、比較例2の液晶パネル10を設定した。シンテック社製のLCD−Masterを用いてシミュレーションした結果、極角を60°に設定した場合の、比較例1の液晶パネルの黒表示時における透過率最大方位角は、65°であった。
図27は、比較例2の液晶モジュールが備える液晶パネルの斜視分解模式図である。図27に示すように、アウトセル位相差層181Rの遅相軸181Raの方位角を135°に設定し、インセル位相差層140Rの遅相軸140Raの方位角を45°に設定したこと以外は、比較例1の液晶パネル10と同様にして、比較例2の液晶パネル10を設定した。シンテック社製のLCD−Masterを用いてシミュレーションした結果、極角を60°に設定した場合の、比較例1の液晶パネルの黒表示時における透過率最大方位角は、65°であった。
(比較例2のバックライト)
図28は、比較例2の液晶モジュールが備えるバックライトの、規格化輝度のシミュレーション結果を示すグラフである。比較例2では、ピーク輝度比が0.70倍であり、図28に示す規格化輝度曲線を有すること以外は、実施例1−1〜1−4のバックライトと同様の構成を有するバックライトを用いた。
図28は、比較例2の液晶モジュールが備えるバックライトの、規格化輝度のシミュレーション結果を示すグラフである。比較例2では、ピーク輝度比が0.70倍であり、図28に示す規格化輝度曲線を有すること以外は、実施例1−1〜1−4のバックライトと同様の構成を有するバックライトを用いた。
(比較例2の液晶モジュール)
比較例2のバックライトにおける第1プリズムシートの第1稜線の方位角が90°となるよう、すなわち、極角を60°に設定した場合の、比較例2の液晶パネルの透過率最大方位が比較例2のバックライトにおける第1プリズムシートの第1稜線と平行とならないよう、比較例2の液晶パネル10Rに比較例2のバックライトを配置し、比較例2の液晶モジュールとした。
比較例2のバックライトにおける第1プリズムシートの第1稜線の方位角が90°となるよう、すなわち、極角を60°に設定した場合の、比較例2の液晶パネルの透過率最大方位が比較例2のバックライトにおける第1プリズムシートの第1稜線と平行とならないよう、比較例2の液晶パネル10Rに比較例2のバックライトを配置し、比較例2の液晶モジュールとした。
図29は、比較例2の液晶モジュールに関する図であり、(a)は液晶パネルの黒表示時における規格化透過率のシミュレーション結果を示すグラフであり、(b)は液晶モジュールの黒表示時における規格化輝度のシミュレーション結果を示すグラフである。また、下表10は、方位角0°及び180°における液晶パネル10Rの規格化透過率及び液晶モジュールの規格化輝度、並びに、方位角180°における規格化透過率(又は規格化輝度)に対する、方位角0°における規格化透過率(又は規格化輝度)の割合(T)を示す。
図29(a)に示すように、比較例2の液晶パネルのピーク透過率比は0.40倍であった。これに対し、比較例2のバックライトにおける第1プリズムシートの第1稜線の方位角が90°となるよう、すなわち、極角を60°に設定した場合の、比較例2の液晶パネルの透過率最大方位が比較例2のバックライトにおける第1プリズムシートの第1稜線と平行とならないよう配置した比較例2の液晶モジュールでは、ピーク輝度比は0.37倍であった。以上より、比較例2では、極角が大きい場合に液晶モジュールのピーク輝度比が改善されないといえる。
図29及び表10に示すように、比較例2の液晶パネルでは、方位角180°における規格化透過率に対する、方位角0°における規格化透過率の割合(T)が1.026であった。一方、比較例2の液晶モジュールでは、方位角180°における規格化輝度に対する、方位角0°における規格化輝度の割合(T)が1.049であった。以上より、比較例2の液晶モジュールでは、左右方向の輝度差が増大し、すなわち、黒表示時に左右方向の方位角に依存して発生するピーク輝度のばらつきが増大し、見栄えが悪化した。
[付記]
本発明の一態様は、第1基板120、第1基板120の観察面側に配置された第2基板150、第1基板120と第2基板150との間に設けられた液晶層130、第1基板120の背面側に設けられた第1偏光子110、第2基板150と液晶層130との間に設けられたインセル位相差層140、及び、第2基板150の観察面側に設けられた円偏光板180、を有する液晶パネル10と、液晶パネル10の背面側に設けられたバックライト20と、を備え、円偏光板180は、第2偏光子182と、第2基板150と第2偏光子182との間に設けられたアウトセル位相差層181と、を有し、インセル位相差層140は、λ/4板であり、かつ、3つの主屈折率がnx>ny=nzの関係を満たし、アウトセル位相差層181は、λ/4板であり、かつ、3つの主屈折率がnx>ny≧nzの関係を満たし、バックライト20は、第1稜線210aを有する凹凸形状部211を備える第1プリズムシート210と、第1プリズムシート210より背面側に配置され、かつ、第1稜線210aと直交する第2稜線220aを有する凹凸形状部221を備える第2プリズムシート220と、を備え、第1稜線210aは、黒表示時に斜め方向において液晶パネル10の透過率が最大となる方位に対して平行である液晶モジュール1であってもよい。
本発明の一態様は、第1基板120、第1基板120の観察面側に配置された第2基板150、第1基板120と第2基板150との間に設けられた液晶層130、第1基板120の背面側に設けられた第1偏光子110、第2基板150と液晶層130との間に設けられたインセル位相差層140、及び、第2基板150の観察面側に設けられた円偏光板180、を有する液晶パネル10と、液晶パネル10の背面側に設けられたバックライト20と、を備え、円偏光板180は、第2偏光子182と、第2基板150と第2偏光子182との間に設けられたアウトセル位相差層181と、を有し、インセル位相差層140は、λ/4板であり、かつ、3つの主屈折率がnx>ny=nzの関係を満たし、アウトセル位相差層181は、λ/4板であり、かつ、3つの主屈折率がnx>ny≧nzの関係を満たし、バックライト20は、第1稜線210aを有する凹凸形状部211を備える第1プリズムシート210と、第1プリズムシート210より背面側に配置され、かつ、第1稜線210aと直交する第2稜線220aを有する凹凸形状部221を備える第2プリズムシート220と、を備え、第1稜線210aは、黒表示時に斜め方向において液晶パネル10の透過率が最大となる方位に対して平行である液晶モジュール1であってもよい。
このような態様とすることにより、極角が大きい場合に、黒表示時の液晶パネル10の透過率が最大となる方位を、バックライト20のピーク輝度が最小となる方位に揃えることが可能となり、黒表示時に液晶パネル10の透過率が最大となる方位において、液晶モジュール1の輝度を抑えることができる。
更に、極角が大きい場合に、黒表示時の液晶パネル10の透過率が最大ピーク透過率よりも低い範囲に、バックライト20のピーク輝度が最大となる方位を配置することが可能となり、黒表示時に液晶パネル10の透過率が最大透過率よりも低い範囲において、液晶モジュール1の輝度を高めることができる。
その結果、液晶パネル10の透過率とバックライト20の輝度とを互いに補償し合うことが可能となり、製造コスト及び耐久性に課題のあるネガティブAプレートを用いなくとも、極角が大きい場合に、黒表示時に方位角に依存して発生するピーク輝度のばらつきが抑えられた液晶モジュール1を得ることができる。
液晶パネル10は、更に、第2基板150とアウトセル位相差層181との間にポジティブCプレート170を備え、円偏光板180は、左円偏光板であり、黒表示時の液晶層130における液晶分子の配向方位130aは、第1偏光子110の吸収軸110aと平行であり、第2偏光子182の吸収軸182aの方位角を0°とし、アウトセル位相差層181のNZ係数をβとしたとき、第1稜線210aの方位角αは、下記式1を満たしてもよい。ポジティブCプレート170及び左円偏光板を備える態様では、黒表示時において液晶パネル10の透過率最大方位角は10×β+40で近似可能であるため、第1稜線210aの方位角αが下記式を満たすことにより、第1プリズムシート210における第1稜線210aと、液晶パネル10の黒表示時における透過率最大方位とのなす角度を0°に近づけることが可能となり、ポジティブCプレート及び左円偏光板を備える液晶モジュール1について、極角が大きい場合に、黒表示時に方位角に依存して発生するピーク輝度のばらつきを抑えることができる。
10×β+35≦α≦10×β+45 (式1)
10×β+35≦α≦10×β+45 (式1)
液晶パネル10は、更に、第2基板150とアウトセル位相差層181との間にポジティブCプレート170を備え、円偏光板180は、右円偏光板であり、黒表示時の液晶層130における液晶分子の配向方位130aは、第1偏光子110の吸収軸110aと平行であり、第2偏光子182の吸収軸182aの方位角を0°とし、アウトセル位相差層181のNZ係数をβとしたとき、第1稜線210aの方位角αは、下記式2を満たしてもよい。ポジティブCプレート170及び右円偏光板を備える態様では、黒表示時における液晶パネル10の透過率最大方位角は−10×β+140で近似可能であるため、第1稜線210aの方位角αが下記式を満たすことにより、第1プリズムシート210における第1稜線210aと、液晶パネル10の黒表示時における透過率最大方位とのなす角度を0°に近づけることが可能となり、ポジティブCプレート及び右円偏光板を備える液晶モジュール1について、極角が大きい場合に、黒表示時に方位角に依存して発生するピーク輝度のばらつきを抑えることができる。
−10×β+135≦α≦−10×β+145 (式2)
−10×β+135≦α≦−10×β+145 (式2)
円偏光板180は、右円偏光板であり、黒表示時の液晶層130における液晶分子の配向方位130aは、第1偏光子110の吸収軸110aと直交し、第1偏光子110の吸収軸110aの方位角を0°としたとき、第1稜線210aの方位角αは、110°以上、120°以下であってもよい。右円偏光板を備える態様では、黒表示時における液晶パネル10の透過率最大方位角は115°であり得るため、第1稜線210aの方位角αが上記範囲を満たすことにより、第1プリズムシート210における第1稜線210aと、液晶パネル10の黒表示時における透過率最大方位とのなす角度を0°に近づけることが可能となり、右円偏光板を備える液晶モジュール1について、極角が大きい場合に、黒表示時に方位角に依存して発生するピーク輝度のばらつきを抑えることができる。
円偏光板180は、左円偏光板であり、黒表示時の液晶層130における液晶分子の配向方位130aは、第1偏光子110の吸収軸110aと直交し、第1偏光子110の吸収軸110aの方位角を0°としたとき、第1稜線210aの方位角αは、60°以上、70°以下であってもよい。左円偏光板を備える態様では、黒表示時における液晶パネル10の透過率最大方位角は65°であり得るため、第1稜線210aの方位角αが上記範囲を満たすことにより、第1プリズムシート210における第1稜線210aと、液晶パネル10の黒表示時における透過率最大方位とのなす角度を0°に近づけることが可能となり、左円偏光板を備える液晶モジュール1について、極角が大きい場合に、黒表示時に方位角に依存して発生するピーク輝度のばらつきを抑えることができる。
1、1R:液晶モジュール
10、10R:液晶パネル
20、20R:バックライト
110、110R:第1偏光子
110a、110Ra:第1偏光子の吸収軸
120、120R:第1基板(TFT基板)
121、153、153R:絶縁基板
122:電極層
130、130R:液晶層
130a、130Ra、130b:液晶分子の配向方位
135、135R:シール材
140、140R:インセル位相差層
140a、140Ra:インセル位相差層の遅相軸
150、150R:第2基板(CF基板)
151、151R:カラーフィルタ層
152、152R:ブラックマトリクス層
160、160R:透明導電膜
170:ポジティブCプレート
180、180R:円偏光板
181、181R:アウトセル位相差層
181a、181Ra:アウトセル位相差層の遅相軸
182、182R:第2偏光子
182a、182Ra:第2偏光子の吸収軸
190、190R:反射防止膜
210:第1プリズムシート
210a:第1稜線
210b、220b:頂角
210c、220c:ピッチ
210d、220d:凸部の高さ
211、221:凹凸形状部
212、222:平面部
220:第2プリズムシート
220a:第2稜線
230:拡散シート
240:導光板
250:光源
E:法線方向
F:視線方向
G:線分
PA1、PA2、PA2−1、PA2−2、PA3、PA4、PA4−1、PA4−2、PB1、PB2、PB3、PB4:ピーク
θ:極角
φ:方位角
10、10R:液晶パネル
20、20R:バックライト
110、110R:第1偏光子
110a、110Ra:第1偏光子の吸収軸
120、120R:第1基板(TFT基板)
121、153、153R:絶縁基板
122:電極層
130、130R:液晶層
130a、130Ra、130b:液晶分子の配向方位
135、135R:シール材
140、140R:インセル位相差層
140a、140Ra:インセル位相差層の遅相軸
150、150R:第2基板(CF基板)
151、151R:カラーフィルタ層
152、152R:ブラックマトリクス層
160、160R:透明導電膜
170:ポジティブCプレート
180、180R:円偏光板
181、181R:アウトセル位相差層
181a、181Ra:アウトセル位相差層の遅相軸
182、182R:第2偏光子
182a、182Ra:第2偏光子の吸収軸
190、190R:反射防止膜
210:第1プリズムシート
210a:第1稜線
210b、220b:頂角
210c、220c:ピッチ
210d、220d:凸部の高さ
211、221:凹凸形状部
212、222:平面部
220:第2プリズムシート
220a:第2稜線
230:拡散シート
240:導光板
250:光源
E:法線方向
F:視線方向
G:線分
PA1、PA2、PA2−1、PA2−2、PA3、PA4、PA4−1、PA4−2、PB1、PB2、PB3、PB4:ピーク
θ:極角
φ:方位角
Claims (5)
- 第1基板、
前記第1基板の観察面側に配置された第2基板、
前記第1基板と前記第2基板との間に設けられた液晶層、
前記第1基板の背面側に設けられた第1偏光子、
前記第2基板と前記液晶層との間に設けられたインセル位相差層、及び、
前記第2基板の観察面側に設けられた円偏光板、を有する液晶パネルと、
前記液晶パネルの背面側に設けられたバックライトと、を備え、
前記円偏光板は、第2偏光子と、前記第2基板と前記第2偏光子との間に設けられたアウトセル位相差層と、を有し、
前記インセル位相差層は、λ/4板であり、かつ、3つの主屈折率がnx>ny=nzの関係を満たし、
前記アウトセル位相差層は、λ/4板であり、かつ、3つの主屈折率がnx>ny≧nzの関係を満たし、
前記バックライトは、第1稜線を有する凹凸形状部を備える第1プリズムシートと、前記第1プリズムシートより背面側に配置され、かつ、前記第1稜線と直交する第2稜線を有する凹凸形状部を備える第2プリズムシートと、を備え、
前記第1稜線は、黒表示時に斜め方向において前記液晶パネルの透過率が最大となる方位に対して平行であることを特徴とする液晶モジュール。 - 前記液晶パネルは、更に、前記第2基板と前記アウトセル位相差層との間にポジティブCプレートを備え、
前記円偏光板は、左円偏光板であり、
黒表示時の前記液晶層における液晶分子の配向方位は、前記第1偏光子の吸収軸と平行であり、
前記第2偏光子の吸収軸の方位角を0°とし、前記アウトセル位相差層のNZ係数をβとしたとき、前記第1稜線の方位角αは、下記式1を満たすことを特徴とする請求項1に記載の液晶モジュール。
10×β+35≦α≦10×β+45 (式1) - 前記液晶パネルは、更に、前記第2基板と前記アウトセル位相差層との間にポジティブCプレートを備え、
前記円偏光板は、右円偏光板であり、
黒表示時の前記液晶層における液晶分子の配向方位は、前記第1偏光子の吸収軸と平行であり、
前記第2偏光子の吸収軸の方位角を0°とし、前記アウトセル位相差層のNZ係数をβとしたとき、前記第1稜線の方位角αは、下記式2を満たすことを特徴とする請求項1に記載の液晶モジュール。
−10×β+135≦α≦−10×β+145 (式2) - 前記円偏光板は、右円偏光板であり、
黒表示時の前記液晶層における液晶分子の配向方位は、前記第1偏光子の吸収軸と直交し、
前記第1偏光子の吸収軸の方位角を0°としたとき、前記第1稜線の方位角αは、110°以上、120°以下であることを特徴とする請求項1に記載の液晶モジュール。 - 前記円偏光板は、左円偏光板であり、
黒表示時の前記液晶層における液晶分子の配向方位は、前記第1偏光子の吸収軸と直交し、
前記第1偏光子の吸収軸の方位角を0°としたとき、前記第1稜線の方位角αは、60°以上、70°以下であることを特徴とする請求項1に記載の液晶モジュール。
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JP4910541B2 (ja) * | 2006-07-26 | 2012-04-04 | 日本電気株式会社 | 液晶表示装置および携帯情報端末装置 |
CN101271216A (zh) * | 2007-03-19 | 2008-09-24 | 瀚宇彩晶股份有限公司 | 液晶显示器装置 |
CN101910717A (zh) | 2007-12-28 | 2010-12-08 | 夏普株式会社 | 照明装置和液晶显示装置 |
US20190346607A1 (en) * | 2016-06-06 | 2019-11-14 | Sharp Kabushiki Kaisha | Retardation substrate, liquid crystal element and liquid crystal module |
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- 2017-09-28 JP JP2017188805A patent/JP2019066531A/ja active Pending
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2018
- 2018-09-25 CN CN201811119927.1A patent/CN109683375B/zh active Active
- 2018-09-28 US US16/147,386 patent/US10656467B2/en active Active
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