JP3946303B2

JP3946303B2 - LCD panel

Info

Publication number: JP3946303B2
Application number: JP11839997A
Authority: JP
Inventors: 善郎小池; 克文大室; 貴啓佐々木
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1997-05-08
Filing date: 1997-05-08
Publication date: 2007-07-18
Anticipated expiration: 2017-05-08
Also published as: JPH10307291A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示パネル、特にＩＰＳ（In-Plane Switching）型の液晶表示パネルの構造の改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】
以下で従来に係る液晶表示パネルについて図面を参照しながら説明する。図４は、一般に用いられているＴＮ（Twisted Nematic ）モードの液晶表示パネルの構造を説明する図であり、図５はＩＰＳ型の液晶表示パネルにおける色度変化を説明する図である。
【０００３】
図４に示す液晶表示パネルは、その表面に第１の透明電極３，第１の配向膜５が順次形成され、背面に第１の偏光板９が形成された第１の透明基板１と、その表面に第２の透明電極４，第２の配向膜６が順次形成され、背面に第２の偏光板１０が形成された第２の透明基板２とを有し、第１，第２の配向膜５，６が対向するように配置され、これらの間に液晶７が封入されてなるものである。第１，第２の配向膜５，６の間にはセルギャップを確保するためのスペーサ８が散布されている。
【０００４】
第１，第２の透明電極３，４間に電圧を印加すると、液晶７の液晶分子の配向状態が電圧無印加の場合の配向状態と異なり、互いに偏光軸が直交する第１，第２の偏光板９，１０によって透過／遮光するので、所定の画像表示をすることが可能になる。
このようなＴＮモードの液晶表示パネルは、視野角をそれほど広くとることができないという問題があった為、最近このＴＮモードの液晶に変えてホモジニアス配向の液晶を用いて、基板面内で液晶分子を回転させることで液晶を光学的シャッターとして用いるＩＰＳ（In-Plane Switching）型の液晶表示パネルが検討されている。
【０００５】
上記のような通常の液晶表示パネルにおいて、一般に市販されている偏光板は、ＴＡＣ層（トリアセチルセルロース）とＰＶＡ層（ポリビニルアルコール）からなる。ＰＶＡ層には色素等が含まれ、偏光機能を有するため広く偏光板として用いられている。しかしＰＶＡ層は耐水性が極めて弱いので、偏光板として用いる場合には図５（ｂ）に示すように、ＰＶＡ層９Ｂを挟むように第１，第２のＴＡＣ層９Ａ，９Ｃが形成されている。これら第１，第２のＴＡＣ層９Ａ，９ＣはＰＶＡ層９Ｂの表面保護膜として機能している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のＩＰＳ型液晶表示パネルにおいては、視野角の拡大は図れるものの、視角によって色度の変化が生じるという問題が生じていた。
市販の偏光板として日東電工製の１２２０ＤＵを用いた場合に、ＩＰＳは視角φの変化とともに図５（ｂ）に示すような色度変化をする。
【０００７】
図５（ｂ）における視角φの定義は図５（ａ）に示す。これは透明基板を上面からみた状態であって、この装置においては図５（ａ）に示すように偏光軸を電界の印加方向Ｅから１５°傾け、液晶分子ＬＣも１５°傾くようにしている。これは、液晶分子が基板面内で回転する際に、ある程度電界の印加方向から傾けていないと、液晶分子ＬＣがどちらの方向に回転するか確定しないからである。
【０００８】
図５（ｂ）に示すように、視角φが変化すると、色度もまた変化し、その変化は無視できない大きさであることがわかる。例えば、画像を正面から見た場合には黒だった色が、斜め方向から見ると、赤茶色又は青紺色に変化してしまうという問題がある。
このような問題はＬＣＤをＣＲＴ等のモニター代替として使用する場合にはさらに大きな問題となる。
【０００９】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みて提案されたものであり、ＩＰＳ型液晶表示パネルにおいて微小なリタデーションが原因で生じる色度変化を抑止して、より一層画像表示特性を良好にすることを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記した課題は、表面に画素電極、対向電極及び第１の配向膜が形成された第１の透明基板と、表面に第２の配向膜が形成された第２の透明基板と、前記第１の透明基板の背面に形成された第１の偏光板と、前記第２の透明基板の背面に形成された第２の偏光板と、前記第１の透明基板と第２の透明基板との間に封入されたホモジニアス配向の液晶とを有するＩＰＳ型液晶表示パネルにおいて、前記第１及び第２の偏光板の少なくとも一方は、厚さ方向のリタデーションが負の表面保護膜と、厚さ方向のリタデーションが正であって前記表面保護膜のリタデーションを補償する光学補償層とを有することを特徴とする液晶表示パネルにより解決する。
また、上記した課題は、表面に画素電極、対向電極及び第１の配向膜が形成された第１の透明基板と、表面に第２の配向膜が形成された第２の透明基板と、前記第１の透明基板の背面に形成された第１の偏光板と、前記第２の透明基板の背面に形成された第２の偏光板と、前記第１の透明基板と第２の透明基板との間に封入されたホモジニアス配向の液晶とを有するＩＰＳ型液晶表示パネルにおいて、前記第１，第２の偏光板のうちの少なくとも一方は、偏光層と、前記偏光層の表面を保護する表面保護膜とにより構成され、前記表面保護膜は、厚さ方向についての負のリタデーションが２０ｎｍ以下であることを特徴とする液晶表示パネルにより解決する。
【００１１】
引き続いて、本発明の作用について説明する。
上述のように、一般の偏光板には保護膜としてＴＡＣ層が用いられているが、このＴＡＣ層は微小では有るが面内及び厚さ方向にリタデーションを有している。例えば、ＴＡＣ層の膜厚が８０μｍのときには、基板面内方向で〜１０nm、厚さ方向で〜５０nm程度の微小なリタデーションが生じる。
【００１２】
ＴＮモードの液晶表示パネルにおいては、偏光板を構成する各層の微小なリタデーションは表示品質上、それほど大きな問題とはならなかったが、超視野角を有するＩＰＳにおいては、このような微小なリタデーションによって色度変化が生じてしまうことが本発明の発明者等によってわかった。
このような微小なリタデーションは超広視野を示すＩＰＳ又はそれに準ずる高い表示品質を得ようとした場合に極めて重要となり、無視できないものとなる。ＩＰＳの場合特に画質上問題となるのが、厚さ方向のリタデーションである。
【００１３】
図６に、本発明の発明者等による、厚さ方向のリタデーションと色度変化との関係についての実験結果を示す。図６には、視角φ＝７５°において、リタデーションが１nm，４０nm，１２０nmと変化する場合の色度変化を示している。
これに示すように、リタデーションが１２０nmの場合の色度変化は、かなり大きいものの、リタデーションが１nmの場合の色度変化は非常に少なく、リタデーションが大きければ大きいほど色度変化が大きくなることがわかる。
【００１４】
本発明の液晶表示パネルによれば、表面保護膜として、負のリタデーションを有する膜を用い、この保護膜の表面に、例えば負のリタデーションとほぼ同じ正のリタデーションを有する光学的補償層を貼付しているので、リタデーションが原因となる色度変化を抑止することができ、液晶表示パネルのより一層の画質の改善が可能になる。
【００１５】
また、別の本発明の液晶表示パネルによれば、偏光膜の表面保護膜として、厚さ方向についての負のリタデーションが約２０nm以下のものを用いている。これにより、色度変化を画像表示上実質的に問題ないレベルまで低下させることができ、より一層の画質の改善が可能になる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（１）第１の実施形態
以下で本発明の第１の実施形態について図面を参照しながら説明する。
最初に、本発明の実施形態に係るＩＰＳ型の液晶表示パネルの構造について説明する。この液晶表示パネルは、図１（ａ）に示すように、第１の透明基板１１，第２の透明基板１２，遮光膜１２Ａ，ＴＦＴ１３，データバスライン１３Ａ，ゲートバスライン１３Ｂ，絶縁膜１３Ｃ，シリコン層１３Ｄ（アモルファスシリコン層），画素電極１４，対向電極１５，第１の配向膜１６，第２の配向膜１７，液晶１８，液晶分子１８Ａ，第１の偏光板１９及び第２の偏光板１２Ｃよりなる。
【００１７】
図１（ａ）において、第１の透明基板１１は、第２の透明基板１２と対向して配置され、基板１１、１２間に液晶１８が封入されている。第１の透明基板１１の上面側には、一定の間隔を保ってゲートバスライン１３Ｂ及びこのライン１３Ｂと平行するように対向電極１５が設けられている。対向電極１５は枠型を成している。第１の透明基板１１上にはゲートバスライン１３Ｂ及び対向電極１５を覆うようにして透明の絶縁膜１３Ｃが形成されている。そして、ゲートバスライン１３Ｂを覆う絶縁膜１３Ｃ上には選択的にシリコン層１３Ｄが設けられている。絶縁膜１３Ｃの内、ゲートバスライン１３Ｂとシリコン層１３Ｄとの間がゲート絶縁膜を構成している。
【００１８】
シリコン層１３Ｄから引き出されたドレインは、ゲートバスライン１３Ｂと直交するデータバスライン１３Ａに接続されている。シリコン層１３Ｄから引き出されたソースは、枠型の対向電極１５を二分するように配置された画素電極１４に接続されている。これらの第１の透明基板１１上のゲートバスライン１３Ｂ及びシリコン層１３ＤからＴＦＴ１３が構成されている。ＴＦＴ１３は、画素電極１４と対向電極１５との間に書込み電圧を印加するものである。画素電極１４及び対向電極１５は、液晶分子１８Ａの配列状態を画素毎に制御するものである。
【００１９】
また、第１の透明基板１１上には、これらのＴＦＴ１３、データバスライン１３Ａ、ゲートバスライン１３Ｂ、画素電極１４及び対向電極１５を覆うようにして配向膜１６が形成されており、第１の透明基板１１の下面側には第１の偏光板１９が設けられている。
一方、第２の透明基板１２はガラス基板から成り、その下面側には、遮光板（ブラックマトリクス）１２Ａとカラーフィルタ１２Ｂが設けられている。遮光板１２Ａはマトリクス状に配置された金属から成り、１画素を画定している。カラーフィルタ１２Ｂは、１画素毎に赤（Ｒ）、青（Ｒ）又は緑（Ｇ）のいずれかの色を有している。第２の透明基板１２の下面側には、これらの遮光板１２Ａ及びカラーフィルタ１２Ｂを覆うようにして第２の配向膜１７が形成されている。なお、第２の透明基板１２の上面側には第２の偏光板１２Ｃが設けられている。
【００２０】
配向膜１６、１７は、ポリイミドにより形成されており、その表面は、ラビング処理が施されている。この処理は、レーヨン等の布を付着したロールで表面を擦ることにより行われている。液晶分子１８Ａは、配向膜１６、１７のラビング方向に沿って配向する性質を有している。
このようなＩＰＳ型の液晶表示パネルでは、データバスライン１３Ａに書込み電圧を供給し、ゲートバスライン１３Ｂを活性化（選択状態オン）してＴＦＴ１３をオンさせると、画素電極１４と対向電極１５との間に書込み電圧が印加されるので、これら電極１４、１５間に電界が発生する。この電界により液晶分子１８Ａの内、第１の透明基板１１に近い液晶分子１８Ａは、第１の透明基板１１に対して平行な状態で配向方向を変える。この結果、光がパネルを通過し難くなる。電極１４，１５間の電圧を制御することにより、パネルの光透過率が変化する。このＩＰＳ型液晶表示パネルでは、液晶分子１８Ａが常に基板１１，１２と平行な状態で存在するため、画素電極１４と対向電極１５とをパネルの厚さ方向に配置した従来の液晶表示パネルに比べて、パネルを斜め方向から見てもコントラストが変化しにくく、視角特性を改善することができるというものである。
【００２１】
本実施形態では、第１の偏光板１９として、図１（ｂ）に示すように、第１のＴＡＣ層１９Ｂ，ＰＶＡ層１９Ｃ，第２のＴＡＣ層１９Ｄの三層構造からなる市販のものに、光学的補償層１９Ａを貼付したものを用いている。この光学的補償層１９Ａは、偏光板が有する厚さ方向のリタデーションを補償することで、従来問題となっていた色度変化を抑止するために設けられている。
【００２２】
なお、ＰＶＡ層１９Ｃは偏光層の一例であり、第１，第２のＴＡＣ層１９Ｂ，１９Ｄは表面保護膜の一例である。
この光学的補償層１９Ａを設けることによってどの程度の効果が生じるかについて、本発明の発明者等は、上記の構造で、評価用のセルとして１．１mmの厚さガラス基板を用いた液晶表示パネルを作製して、実験をした。
【００２３】
本発明の発明者等は、液晶セルのセル厚さをΔｎｄ＝０．５程度として市販の偏光板を用いた場合に、光学的補償層１９Ａとして液晶ポリマーを用いて形成した厚さ方向に正のリタデーションを有する板を積層した場合について色度変化を測定した。その結果を図２に示す。
この実験の際の、各部材の材料などの条件について以下で列記する。
【００２４】
液晶セルについては、配向膜としては水平配向膜としてＡＬ１０５１を用い、液晶としてはΔｎ＝０．０７０なる低電圧駆動可能なフッ素系の液晶材料を用いた。
また、光学的補償層１９Ａの液晶ポリマーとしては、大日本インキ製の紫外線硬化型ＵＣＬ００１をＭＥＫ（メチルエチルケトン）で希釈してスピンコートにより形成した。８０℃で乾燥後窒素雰囲気中で５０ｍＷ／ｃｍ²の紫外線を４０秒間照射して重合を行った。このとき、下地としては垂直配向膜を予め形成したものを用いた。
【００２５】
この場合の垂直配向膜としては種々のものが適用可能であるが、配向の安定性と耐薬品性を重視して無機系材料（日産化学製：ＥＸＰＯＡ００４）を選択して用いることで、ほぼ垂直に配向した液晶ポリマーフィルムを得ることができた。その後、希釈濃度を調整してＴＡＣ層が有するリタデーション約５０nmを補償するように厚さを設定することで、光学的補償層１９Ａを作製した。図２に示すように、視角φ＝７５°の際に、色度変化はほとんどみられず、光学的補償層１９Ａを用いることで、色度変化を極力抑止することが可能になることがわかる。
【００２６】
このように、本実施形態に係る液晶表示パネルによれば、光学的補償層を一般的な偏光板に貼付することで、色度変化を防止することができ、液晶表示パネルのより一層の画質の改善が可能になる。
なお、本実施形態では、光学的補償層として上記の液晶ポリマーを、表面保護膜として第１，第２のＴＡＣ層１９Ｂ，１９Ｄを、偏光層としてＰＶＡ層１９Ｃを、それぞれ用いているが、本発明はこれに限らず、光学的補償層によって偏光板の有するリタデーションを補償するようにしてあれば、どのようなものであっても、同様の効果を奏する。また、他の材料についても本実施形態に示すものに限られるものではない。
【００２７】
（２）第２の実施形態
以下で本発明の第２の実施形態について図面を参照しながら説明する。第１の実施形態と共通する事項については、重複を避けるため説明を省略する。
本実施形態では、第１の実施形態のように光学的補償層を用いることなく、偏光板の保護膜として用いられているＴＡＣ層の膜厚を変化させている。このことにより、従来問題となっていた色度変化を抑止することを企図している。
【００２８】
本発明の発明者等は、最初に図１（ａ）に示す構造の液晶セルを作製し、第１の偏光板として、図４（ｂ）に示すようなＴＡＣ層、ＰＶＡ層、ＴＡＣ層の三層構造の偏光板を用いて、基板１側のＴＡＣ層９Ａの膜厚を変化させ（５０μｍ、３０μｍ、１５μｍ）、その各々について色度変化を測定した。この結果を図３に示す。図３は、視角φ＝７５°における色度の変化を示す図である。
【００２９】
図３に示すように、ＴＡＣ層の膜厚が小さくなるに従い、問題となるリタデーション値が減少し、視角に対する色度変化の度合が減少することがわかる。この図３から、膜厚が５０μｍのときには色度変化がまだ大きいものの、膜厚が３０μｍ以下のときには色度変化がかなり少なくなっており、画像表示上容認できる程度の色度変化となっている。このことから、この条件では膜厚が３０μｍ以下のＴＡＣ層を用いるとよいことがわかる。
【００３０】
上記の３種類の膜厚のＴＡＣ層（５０μｍ、３０μｍ、１５μｍ）の各々について、厚さ方向でのリタデーションを見積もると、下記の表１に示すようになる。表１は、ＴＡＣ膜厚と、面内方向，厚さ方向についてのリタデーションとの関係を示す表である。
【００３１】
【表１】

【００３２】
これによると、ＴＡＣ膜厚が３０μｍのときには厚さ方向のリタデーションが１９nm以下であるため、およそ２０nm以下の条件の際に色度変化が少なく、画像表示上良好な特性となることがわかる。
従って、厚さ方向についてのリタデーションが約２０nm以下であれば、色度変化が生じてしまうことを抑止することが可能になる。
【００３３】
本実施形態の液晶表示パネルでは、通常の構造のＩＰＳ型液晶セルを用いているが、その上下に貼付する偏光板をＴＡＣ層、ＰＶＡ層、ＴＡＣ層の三層構造にし、偏光板に用いるＴＡＣ層の厚さ方向のリタデーションを２０nm以下にしている。これは膜厚に換算すると３０μｍ以下ということである。このようにＴＡＣの膜厚を設定することで、第１の実施形態のように光学的補償層を設けなくても、色度変化による画質の劣化を防止することが可能になる。
【００３４】
なお、本実施形態では上記のようにＴＡＣ層の膜厚を３０μｍ以下としているが、本発明はこれに限らず、ＴＡＣ層の膜厚によって変化するリタデーションを低減し、約２０nm以下になるようにしてあれば、同様の効果を奏する。また、他の材料についても本実施形態に示すものに限られるものではない。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の液晶表示パネルによれば、表面保護膜として、負のリタデーションを有する膜を用い、この保護膜の表面に、例えば負のリタデーションとほぼ同じ正のリタデーションを有する光学的補償層を貼付しているので、リタデーションが原因となる色度変化を抑止することができ、液晶表示パネルのより一層の画質の改善が可能になる。
【００３６】
また、本発明の別の液晶表示パネルによれば、偏光膜の表面保護膜として、厚さ方向についての負のリタデーションが約２０nm以下のものを用いている。これにより、色度変化を画像表示上実質的に問題ないレベルまで低下させることができ、画質をより一層改善することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る液晶表示パネルの構造を説明する断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示パネルの色度変化を説明する図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る液晶表示パネルの色度変化を説明する図である。
【図４】従来の液晶表示パネルの構造を説明する図である。
【図５】従来の液晶表示パネルの色度変化を説明する図である。
【図６】リタデーションと色度変化との関係を説明する図である。
【符号の説明】
１１第１の透明基板
１２第２の透明基板
１２Ａ遮光板
１２Ｂカラーフィルタ
１３ＴＦＴ
１３Ａデータバスライン
１３Ｂゲートバスライン
１３Ｃ絶縁膜
１３Ｄシリコン層
１４画素電極
１５対向電極
１６第１の配向膜
１７第２の配向膜
１８液晶
１８Ａ液晶分子
１９第１の偏光板
１９Ａ光学的補償層
１９Ｂ第１のＴＡＣ層（表面保護膜）
１９ＣＰＶＡ層（偏光層）
１９Ｄ第２のＴＡＣ層（表面保護膜）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement in the structure of a liquid crystal display panel, in particular, an IPS (In-Plane Switching) type liquid crystal display panel.
[0002]
[Prior art]
Hereinafter, a conventional liquid crystal display panel will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a diagram for explaining the structure of a commonly used TN (Twisted Nematic) mode liquid crystal display panel, and FIG. 5 is a diagram for explaining the chromaticity change in an IPS liquid crystal display panel.
[0003]
The liquid crystal display panel shown in FIG. 4 includes a first transparent substrate 1 in which a first transparent electrode 3 and a first alignment film 5 are sequentially formed on the surface, and a first polarizing plate 9 is formed on the back surface. The second transparent electrode 4 and the second alignment film 6 are sequentially formed on the surface, and the second transparent substrate 2 is formed with the second polarizing plate 10 on the back surface. The alignment films 5 and 6 are disposed so as to face each other, and the liquid crystal 7 is sealed between them. Spacers 8 for securing a cell gap are scattered between the first and second alignment films 5 and 6.
[0004]
When a voltage is applied between the first and second transparent electrodes 3 and 4, the alignment state of the liquid crystal molecules of the liquid crystal 7 is different from the alignment state when no voltage is applied, and the first and second polarization axes are orthogonal to each other. Since the polarizing

plates

9 and 10 transmit / shield the light, a predetermined image display can be performed.
Since such a TN mode liquid crystal display panel has a problem that the viewing angle cannot be made so wide, recently, a liquid crystal molecule in the substrate plane is used by using homogeneously aligned liquid crystal instead of the TN mode liquid crystal. An IPS (In-Plane Switching) type liquid crystal display panel that uses liquid crystal as an optical shutter by rotating is studied.
[0005]
In the normal liquid crystal display panel as described above, a commercially available polarizing plate is composed of a TAC layer (triacetyl cellulose) and a PVA layer (polyvinyl alcohol). The PVA layer contains a dye or the like and has a polarizing function, so that it is widely used as a polarizing plate. However, since the water resistance of the PVA layer is extremely weak, when used as a polarizing plate, the first and

second TAC layers

9A and 9C are formed so as to sandwich the PVA layer 9B as shown in FIG. 5B. Yes. These first and

second TAC layers

9A and 9C function as a surface protective film for the PVA layer 9B.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the above IPS liquid crystal display panel, although the viewing angle can be enlarged, there has been a problem that chromaticity changes depending on the viewing angle.
When Nitto Denko's 1220DU is used as a commercially available polarizing plate, the IPS changes in chromaticity as shown in FIG.
[0007]
The definition of the viewing angle φ in FIG. 5B is shown in FIG. This is a state in which the transparent substrate is viewed from above, and in this apparatus, as shown in FIG. 5A, the polarization axis is inclined by 15 ° from the electric field application direction E, and the liquid crystal molecules LC are also inclined by 15 °. . This is because, when the liquid crystal molecules are rotated in the substrate plane, the direction in which the liquid crystal molecules LC rotate is not determined unless the liquid crystal molecules are inclined to some extent from the direction in which the electric field is applied.
[0008]
As shown in FIG. 5B, it can be seen that when the viewing angle φ changes, the chromaticity also changes, and the change cannot be ignored. For example, there is a problem that when the image is viewed from the front, the black color changes to reddish brown or blue amber when viewed from an oblique direction.
Such a problem becomes even more serious when the LCD is used as a substitute for a monitor such as a CRT.
[0009]
The present invention has been proposed in view of the above-described conventional problems, and suppresses a change in chromaticity caused by minute retardation in an IPS liquid crystal display panel, thereby further improving image display characteristics. It is intended.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The above-described problems include a first transparent substrate having a pixel electrode, a counter electrode, and a first alignment film formed on the surface, a second transparent substrate having a second alignment film formed on the surface, and the first The first polarizing plate formed on the back surface of the transparent substrate, the second polarizing plate formed on the back surface of the second transparent substrate, and between the first transparent substrate and the second transparent substrate IPS type liquid crystal display panel having homogeneously oriented liquid crystal sealed in a liquid crystal display panel, at least one of the first and second polarizing plates has a surface protective film having a negative retardation in the thickness direction and a retardation in the thickness direction This is solved by a liquid crystal display panel characterized by having an optical compensation layer that is positive and compensates for retardation of the surface protective film .
In addition, the above-described problems include a first transparent substrate having a pixel electrode, a counter electrode, and a first alignment film formed on the surface, a second transparent substrate having a second alignment film formed on the surface, A first polarizing plate formed on the back surface of the first transparent substrate; a second polarizing plate formed on the back surface of the second transparent substrate; the first transparent substrate and the second transparent substrate; IPS type liquid crystal display panel having a homogeneously aligned liquid crystal sealed between the at least one of the first and second polarizing plates is a polarizing layer and a surface protection for protecting the surface of the polarizing layer is composed of a film, the surface protecting film is solved by a liquid crystal display panel to which a negative retardation in the thickness direction, characterized in that at 20 nm or less.
[0011]
Subsequently, the operation of the present invention will be described.
As described above, a TAC layer is used as a protective film in a general polarizing plate, but this TAC layer is minute but has retardation in the plane and in the thickness direction. For example, when the thickness of the TAC layer is 80 μm, minute retardation of about 10 nm in the in-plane direction of the substrate and about 50 nm in the thickness direction occurs.
[0012]
In the TN mode liquid crystal display panel, the minute retardation of each layer constituting the polarizing plate has not been a big problem in terms of display quality. However, in IPS having a super viewing angle, It has been found by the inventors of the present invention that a change in chromaticity occurs.
Such minute retardation is extremely important when trying to obtain IPS showing an ultra-wide field of view or high display quality equivalent thereto, and cannot be ignored. In the case of IPS, a problem in image quality is retardation in the thickness direction.
[0013]
FIG. 6 shows experimental results on the relationship between retardation in the thickness direction and chromaticity change by the inventors of the present invention. FIG. 6 shows changes in chromaticity when retardation changes to 1 nm, 40 nm, and 120 nm at a viewing angle φ = 75 °.
As shown in this figure, the chromaticity change when the retardation is 120 nm is quite large, but the chromaticity change when the retardation is 1 nm is very small, and the larger the retardation is, the larger the chromaticity change is. .
[0014]
According to the liquid crystal display panel of the present invention, a film having a negative retardation is used as a surface protective film, and an optical compensation layer having a positive retardation substantially the same as, for example, a negative retardation is pasted on the surface of the protective film. Therefore, the change in chromaticity caused by retardation can be suppressed, and the image quality of the liquid crystal display panel can be further improved.
[0015]
According to another liquid crystal display panel of the present invention, as the surface protective film of the polarizing film, one having a negative retardation of about 20 nm or less in the thickness direction is used. As a result, the change in chromaticity can be reduced to a level where there is substantially no problem in image display, and the image quality can be further improved.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(1) First Embodiment Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, the structure of an IPS liquid crystal display panel according to an embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 1A, the liquid crystal display panel includes a first transparent substrate 11, a second transparent substrate 12, a light shielding film 12A, a TFT 13, a data bus line 13A, a gate bus line 13B, an insulating film 13C, Silicon layer 13D (amorphous silicon layer), pixel electrode 14, counter electrode 15, first alignment film 16, second alignment film 17, liquid crystal 18, liquid crystal molecule 18A, first polarizing plate 19 and second polarizing plate 12C.
[0017]
In FIG. 1A, the first transparent substrate 11 is disposed to face the second transparent substrate 12, and a liquid crystal 18 is sealed between the substrates 11 and 12. On the upper surface side of the first transparent substrate 11, a gate bus line 13B and a counter electrode 15 are provided so as to be parallel to the line 13B at a constant interval. The counter electrode 15 has a frame shape. A transparent insulating film 13 C is formed on the first transparent substrate 11 so as to cover the gate bus line 13 B and the counter electrode 15. A silicon layer 13D is selectively provided on the insulating film 13C covering the gate bus line 13B. Of the insulating film 13C, the gate bus line 13B and the silicon layer 13D constitute a gate insulating film.
[0018]
A drain drawn from the silicon layer 13D is connected to a data bus line 13A orthogonal to the gate bus line 13B. The source drawn from the silicon layer 13D is connected to the pixel electrode 14 arranged so as to bisect the frame-type counter electrode 15. The TFT 13 is constituted by the gate bus line 13B and the silicon layer 13D on the first transparent substrate 11. The TFT 13 applies a write voltage between the pixel electrode 14 and the counter electrode 15. The pixel electrode 14 and the counter electrode 15 control the arrangement state of the liquid crystal molecules 18A for each pixel.
[0019]
An alignment film 16 is formed on the first transparent substrate 11 so as to cover the TFT 13, the data bus line 13A, the gate bus line 13B, the pixel electrode 14, and the counter electrode 15. A first polarizing plate 19 is provided on the lower surface side of the transparent substrate 11.
On the other hand, the second transparent substrate 12 is made of a glass substrate, and a light shielding plate (black matrix) 12A and a color filter 12B are provided on the lower surface side thereof. The light shielding plate 12A is made of metal arranged in a matrix and defines one pixel. The color filter 12B has a red (R), blue (R), or green (G) color for each pixel. On the lower surface side of the second transparent substrate 12, a second alignment film 17 is formed so as to cover the light shielding plate 12A and the color filter 12B. Note that a second polarizing plate 12 C is provided on the upper surface side of the second transparent substrate 12.
[0020]
The alignment films 16 and 17 are made of polyimide, and the surface is rubbed. This treatment is performed by rubbing the surface with a roll to which a cloth such as rayon is attached. The liquid crystal molecules 18 A have a property of being aligned along the rubbing direction of the alignment films 16 and 17.
In such an IPS liquid crystal display panel, when a write voltage is supplied to the data bus line 13A, the gate bus line 13B is activated (selected state is turned on) and the TFT 13 is turned on, the pixel electrode 14 and the counter electrode 15 Since an address voltage is applied between the

electrodes

14 and 15, an electric field is generated. The liquid crystal molecules 18 A close to the first transparent substrate 11 among the liquid crystal molecules 18 A change the alignment direction in a state parallel to the first transparent substrate 11 by this electric field. As a result, it becomes difficult for light to pass through the panel. By controlling the voltage between the

electrodes

14 and 15, the light transmittance of the panel changes. In this IPS type liquid crystal display panel, since the liquid crystal molecules 18A always exist in parallel with the substrates 11 and 12, compared with the conventional liquid crystal display panel in which the pixel electrode 14 and the counter electrode 15 are arranged in the thickness direction of the panel. Thus, the contrast hardly changes even when the panel is viewed from an oblique direction, and the viewing angle characteristics can be improved.
[0021]
In the present embodiment, as the first polarizing plate 19, as shown in FIG. 1B, a commercially available one having a three-layer structure of a first TAC layer 19B, a PVA layer 19C, and a second TAC layer 19D is used. The one to which the optical compensation layer 19A is attached is used. This optical compensation layer 19A is provided in order to suppress the chromaticity change that has been a problem in the past by compensating for the retardation in the thickness direction of the polarizing plate.
[0022]
The PVA layer 19C is an example of a polarizing layer, and the first and second TAC layers 19B and 19D are examples of a surface protective film.
As for how much effect is produced by the provision of the optical compensation layer 19A, the inventors of the present invention use the above-described structure to display a liquid crystal display using a 1.1 mm thick glass substrate as an evaluation cell. Panels were made and tested.
[0023]
When the commercially available polarizing plate is used with the cell thickness of the liquid crystal cell set to about Δnd = 0.5, the inventors of the present invention are positive in the thickness direction formed using the liquid crystal polymer as the optical compensation layer 19A. The change in chromaticity was measured for the case where the plates having the above retardation were laminated. The result is shown in FIG.
The conditions such as the material of each member in this experiment are listed below.
[0024]
For the liquid crystal cell, AL1051 was used as the horizontal alignment film as the alignment film, and a fluorine-based liquid crystal material that can be driven at a low voltage of Δn = 0.070 was used as the liquid crystal.
Further, as the liquid crystal polymer of the optical compensation layer 19A, an ultraviolet curable UCL001 made by Dainippon Ink was diluted with MEK (methyl ethyl ketone) and formed by spin coating. After drying at 80 ° C., polymerization was carried out by irradiation with 50 mW / cm ² ultraviolet rays for 40 seconds in a nitrogen atmosphere. At this time, a substrate in which a vertical alignment film was previously formed was used as the base.
[0025]
Various types of vertical alignment films can be used in this case, but by selecting and using an inorganic material (manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd .: EXPOA004) with emphasis on alignment stability and chemical resistance, the vertical alignment film is almost vertical. A liquid crystal polymer film oriented in the direction was obtained. Then, the optical compensation layer 19A was produced by adjusting the dilution concentration and setting the thickness so as to compensate for the retardation of about 50 nm of the TAC layer. As shown in FIG. 2, when the viewing angle φ = 75 °, almost no change in chromaticity is observed, and it can be seen that the change in chromaticity can be suppressed as much as possible by using the optical compensation layer 19A. .
[0026]
Thus, according to the liquid crystal display panel according to the present embodiment, the chromaticity change can be prevented by sticking the optical compensation layer to the general polarizing plate, and the image quality of the liquid crystal display panel can be further improved. Can be improved.
In this embodiment, the liquid crystal polymer is used as an optical compensation layer, the first and second TAC layers 19B and 19D are used as a surface protective film, and the PVA layer 19C is used as a polarizing layer. The invention is not limited to this, and the same effect can be obtained with any optical compensation layer as long as the retardation of the polarizing plate is compensated. Further, other materials are not limited to those shown in the present embodiment.
[0027]
(2) Second Embodiment Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Descriptions common to the first embodiment are omitted to avoid duplication.
In the present embodiment, the film thickness of the TAC layer used as the protective film of the polarizing plate is changed without using the optical compensation layer as in the first embodiment. This is intended to suppress the chromaticity change that has been a problem in the past.
[0028]
The inventors of the present invention first prepared a liquid crystal cell having the structure shown in FIG. 1A, and used a TAC layer, a PVA layer, and a TAC layer as shown in FIG. Using a polarizing plate having a three-layer structure, the film thickness of the TAC layer 9A on the substrate 1 side was changed (50 μm, 30 μm, 15 μm), and the chromaticity change was measured for each of them. The result is shown in FIG. FIG. 3 is a diagram illustrating a change in chromaticity at a viewing angle φ = 75 °.
[0029]
As shown in FIG. 3, as the thickness of the TAC layer becomes smaller, the retardation value in question decreases, and the degree of change in chromaticity with respect to the viewing angle decreases. From FIG. 3, although the chromaticity change is still large when the film thickness is 50 μm, the chromaticity change is considerably small when the film thickness is 30 μm or less, and the chromaticity change is acceptable to the image display. . From this, it is understood that a TAC layer having a film thickness of 30 μm or less is preferably used under this condition.
[0030]
When the retardation in the thickness direction is estimated for each of the above three types of TAC layers (50 μm, 30 μm, and 15 μm), it is as shown in Table 1 below. Table 1 is a table showing the relationship between the TAC film thickness and the retardation in the in-plane direction and the thickness direction.
[0031]
[Table 1]

[0032]
According to this, since the retardation in the thickness direction is 19 nm or less when the TAC film thickness is 30 μm, there is little change in chromaticity under the condition of about 20 nm or less, and it is understood that the image display has good characteristics.
Therefore, if the retardation in the thickness direction is about 20 nm or less, it is possible to prevent the change in chromaticity from occurring.
[0033]
In the liquid crystal display panel of this embodiment, an IPS type liquid crystal cell having a normal structure is used. However, a polarizing plate to be attached to the top and bottom of the liquid crystal display panel has a three-layer structure of a TAC layer, a PVA layer, and a TAC layer, and is used for the polarizing plate. The retardation in the thickness direction of the layer is 20 nm or less. This is 30 μm or less in terms of film thickness. By setting the TAC film thickness in this way, it is possible to prevent image quality deterioration due to chromaticity changes without providing an optical compensation layer as in the first embodiment.
[0034]
In the present embodiment, the thickness of the TAC layer is set to 30 μm or less as described above. However, the present invention is not limited to this, and the retardation that varies depending on the thickness of the TAC layer is reduced to about 20 nm or less. If there is, it will have the same effect. Further, other materials are not limited to those shown in the present embodiment.
[0035]
【The invention's effect】
As described above, according to the liquid crystal display panel of the present invention, a film having a negative retardation is used as the surface protective film, and the surface of the protective film has an optical retardation that is almost the same as, for example, a negative retardation. Since the optical compensation layer is affixed, the chromaticity change caused by retardation can be suppressed, and the image quality of the liquid crystal display panel can be further improved.
[0036]
Further, according to another liquid crystal display panel of the present invention, a surface protective film having a negative retardation in the thickness direction of about 20 nm or less is used as the surface protective film of the polarizing film. As a result, the change in chromaticity can be reduced to a level at which there is substantially no problem in image display, and the image quality can be further improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a structure of a liquid crystal display panel according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a change in chromaticity of the liquid crystal display panel according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a change in chromaticity of a liquid crystal display panel according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating the structure of a conventional liquid crystal display panel.
FIG. 5 is a diagram for explaining a change in chromaticity of a conventional liquid crystal display panel.
FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between retardation and chromaticity change.
[Explanation of symbols]
11 First transparent substrate 12 Second transparent substrate 12A Light shielding plate 12B Color filter 13 TFT
13A Data bus line 13B Gate bus line

13C Insulating film

13D Silicon layer 14 Pixel electrode 15 Counter electrode 16 First alignment film 17 Second alignment film 18 Liquid crystal 18A Liquid crystal molecule 19 First polarizing plate 19A Optical compensation layer 19B First 1 TAC layer (surface protective film)
19C PVA layer (polarizing layer)
19D Second TAC layer (surface protective film)

Claims

A first transparent substrate having a pixel electrode, a counter electrode and a first alignment film formed on the surface;
A second transparent substrate having a second alignment film formed on the surface ;
A first polarizing plate formed on the back surface of the first transparent substrate;
A second polarizing plate formed on the back surface of the second transparent substrate;
In an IPS liquid crystal display panel having homogeneously aligned liquid crystal sealed between the first transparent substrate and the second transparent substrate ,
At least one of the first and second polarizing plates includes a surface protective film having a negative retardation in the thickness direction, and an optical compensation layer having a positive retardation in the thickness direction and compensating for the retardation of the surface protective film. A liquid crystal display panel comprising:

The liquid crystal display panel according to claim 1, wherein the optical compensation layer is a film formed using a liquid crystal polymer.

A first transparent substrate having a pixel electrode, a counter electrode and a first alignment film formed on the surface;
A second transparent substrate having a second alignment film formed on the surface ;
A first polarizing plate formed on the back surface of the first transparent substrate;
A second polarizing plate formed on the back surface of the second transparent substrate;
In an IPS liquid crystal display panel having homogeneously aligned liquid crystal sealed between the first transparent substrate and the second transparent substrate ,
At least one of the first and second polarizing plates includes a polarizing layer and a surface protective film that protects the surface of the polarizing layer ,
The liquid crystal display panel, wherein the surface protective film has a negative retardation in the thickness direction of 20 nm or less.

4. The liquid crystal display panel according to claim 3, wherein the polarizing layer is made of polyvinyl alcohol, the surface protective film is made of triacetyl cellulose, and the triacetyl cellulose has a thickness of 30 [mu] m or less.