JP5380387B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電力などの特徴を生かして、パーソナルコンピュータなどのＯＡ機器やテレビなどの表示装置として各種分野で利用されている。近年では、液晶表示装置は、携帯電話などの携帯端末機器や、カーナビゲーション装置、ゲーム機などの表示装置としても利用されている。

このような液晶表示装置においては、液晶層の複屈折による位相差を正面方向及び斜め方向において光学補償するため、位相差フィルムが配置されることがある。このような位相差フィルムには、面内遅相軸方向、面内進相軸方向、及び、厚み方向の屈折率をそれぞれｎｘ、ｎｙ、ｎｚとしたとき、（ｎｘ−ｎｙ）＊ｄで定義される面内位相差値（あるいは、本明細書では、面内のリタデーションＲｅと称する場合がある）や、（（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ）＊ｄで定義される厚み方向の位相差値（あるいは、本明細書では、厚み方向のリタデーションＲｔｈと称する場合がある）が種々の範囲に設定されたものが提案されている。

特開２０１０−３９４３２号公報

本実施形態の目的は、表示品位の良好な液晶表示装置を提供することにある。

本実施形態によれば、
第１絶縁基板と、前記第１絶縁基板の上方に配置された共通電極と、前記共通電極を覆う絶縁膜と、前記絶縁膜の上に配置され前記共通電極と向かい合うとともにスリットが形成された画素電極と、前記画素電極を覆う第１配向膜と、を備えた第１基板と、第２絶縁基板と、前記第２絶縁基板の前記画素電極と対向する内面に配置された第２配向膜と、を備えた第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に保持された液晶層と、前記第１絶縁基板の外面に配置された第１偏光板と、前記第２絶縁基板の外面に配置された第１位相差板と、前記第１位相差板に積層された第２位相差板と、前記第２位相差板に積層された第２偏光板と、を備え、前記第１位相差板及び前記第２位相差板について、面内で互いに直交する２方向の屈折率をそれぞれｎｘ及びｎｙとし、厚み方向の屈折率をｎｚとし、それぞれの位相差板の厚さをｄとしたとき、それぞれの位相差板において（ｎｘ−ｎｙ）＊ｄで定義される面内のリタデーションＲｅの総和が波長５５０ｎｍの光に対して１１５±１５ｎｍであり、しかも、それぞれの位相差板において（（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ）＊ｄで定義される厚み方向でのリタデーションＲｔｈの総和が波長５５０ｎｍの光に対して−４０±２０ｎｍであることを特徴とする液晶表示装置が提供される。

図１は、本実施形態における液晶表示装置の構成を概略的に示す平面図である。 図２は、図１に示した液晶表示パネルの構成及び等価回路を概略的に示す図である。 図３は、図２に示したアレイ基板における画素の構造の一例を対向基板の側から見た概略平面図である。 図４は、図３に示した画素をＡ−Ｂ線で切断した液晶表示パネルの断面構造を概略的に示す図である。 図５は、本実施形態において適用される各種光学素子の軸角度の関係を説明するための図であり、液晶表示パネルを対向基板の側から観察したときの上面図である。 図６は、本実施形態の液晶表示装置における動作原理を説明するための図である。 図７は、本実施形態において適用可能な第１位相差板及び第２位相差板のそれぞれの特性を説明するための図である。 図８は、本実施形態の液晶表示装置において、図７に示した第１位相差板及び第２位相差板を適用した場合のコントラスト比の視野角特性をシミュレーションした結果を示す図である。 図９は、本実施形態の液晶表示装置において、図７に示した第１位相差板及び第２位相差板を適用した場合の階調反転の視野角特性をシミュレーションした結果を示す図である。 図１０は、本実施形態の変形例１乃至３において適用可能な第１位相差板及び第２位相差板のそれぞれの特性、第１位相差板及び第２位相差板のいずれも適用しない比較例１、及び、比較例２の第１位相差板及び第２位相差板の特性を説明するための図である。 図１１は、比較例１の液晶表示装置におけるコントラスト比の視野角特性をシミュレーションした結果を示す図である。 図１２は、比較例１の液晶表示装置における階調反転の視野角特性をシミュレーションした結果を示す図である。 図１３は、比較例２の液晶表示装置におけるコントラスト比の視野角特性をシミュレーションした結果を示す図である。 図１４は、比較例２の液晶表示装置における階調反転の視野角特性をシミュレーションした結果を示す図である。

以下、本実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本実施形態における液晶表示装置１の構成を概略的に示す平面図である。

すなわち、液晶表示装置１は、アクティブマトリクスタイプの液晶表示パネルＬＰＮ、液晶表示パネルＬＰＮに接続された駆動ＩＣチップ２及びフレキシブル配線基板３などを備えている。

液晶表示パネルＬＰＮは、第１基板としてのアレイ基板ＡＲと、アレイ基板ＡＲに対向して配置された第２基板としての対向基板ＣＴと、これらのアレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとの間に保持された図示しない液晶層と、を備えて構成されている。これらのアレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとは、シール材ＳＥによって貼り合わせられている。液晶層は、アレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとの間に形成されたセルギャップにおいてシール材ＳＥによって囲まれた内側に保持されている。このシール材ＳＥは、例えば、アレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとの間において、略矩形枠状に形成され、閉ループをなしている。

このような液晶表示パネルＬＰＮは、シール材ＳＥによって囲まれた内側に、画像を表示する略矩形状のアクティブエリアＡＣＴを備えている。このアクティブエリアＡＣＴは、ｍ×ｎ個のマトリクス状に配置された複数の画素ＰＸによって構成されている（但し、ｍ及びｎは正の整数である）。駆動ＩＣチップ２及びフレキシブル配線基板３は、アクティブエリアＡＣＴよりも外側の周辺エリアＰＲＰにおいて、アレイ基板ＡＲに実装されている。

図２は、図１に示した液晶表示パネルＬＰＮの構成及び等価回路を概略的に示す図である。ここでは、液晶表示パネルＬＰＮのアレイ基板ＡＲが画素電極ＰＥ及び共通電極ＣＥを備え、これらの画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間に形成される横電界（すなわち、基板の主面にほぼ平行な電界）を主に利用して液晶層ＬＱを構成する液晶分子をスイッチングするＦｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ（ＦＦＳ）モードを適用した構成について説明する。

アレイ基板ＡＲは、アクティブエリアＡＣＴにおいて、Ｘ方向に沿ってそれぞれ延出したｎ本のゲート配線Ｇ（Ｇ１〜Ｇｎ）及びｎ本の容量線Ｃ（Ｃ１〜Ｃｎ）、Ｘ方向に略直交するＹ方向に沿ってそれぞれ延出したｍ本のソース配線Ｓ（Ｓ１〜Ｓｍ）、各画素ＰＸに配置されゲート配線Ｇ及びソース配線Ｓと電気的に接続されたｍ×ｎ個のスイッチング素子ＳＷ、各画素ＰＸに配置されスイッチング素子ＳＷに電気的に接続されたｍ×ｎ個の画素電極ＰＥ、容量線Ｃの一部であり画素電極ＰＥと向かい合う共通電極ＣＥなどを備えている。保持容量Ｃｓは、例えば、容量線Ｃと画素電極ＰＥとの間に形成される。液晶層ＬＱは、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間に介在する。

各ゲート配線Ｇは、アクティブエリアＡＣＴの外側に引き出され、第１駆動回路ＧＤに接続されている。各ソース配線Ｓは、アクティブエリアＡＣＴの外側に引き出され、第２駆動回路ＳＤに接続されている。各容量線Ｃは、アクティブエリアＡＣＴの外側に引き出され、第３駆動回路ＣＤに接続されている。これらの第１駆動回路ＧＤ、第２駆動回路ＳＤ、及び、第３駆動回路ＣＤは、アレイ基板ＡＲに形成され、駆動ＩＣチップ２と接続されている。

図示した例では、駆動ＩＣチップ２は、液晶表示パネルＬＰＮのアクティブエリアＡＣＴの外側において、アレイ基板ＡＲに実装されている。なお、フレキシブル配線基板の図示は省略しており、アレイ基板ＡＲには、フレキシブル配線基板を接続するための端子Ｔが形成されている。これらの端子Ｔは、各種配線を介して駆動ＩＣチップ２に接続されている。

図３は、図２に示したアレイ基板ＡＲにおける画素ＰＸの構造の一例を対向基板ＣＴの側から見た概略平面図である。

ゲート配線Ｇは、Ｘ方向に沿って略直線状に延出している。ソース配線Ｓは、Ｙ方向に沿って略直線状に延出している。スイッチング素子ＳＷは、ゲート配線Ｇとソース配線Ｓとの交差部近傍に配置され、例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）によって構成されている。このスイッチング素子ＳＷは、半導体層ＳＣを備えている。この半導体層ＳＣは、例えば、ポリシリコンやアモルファスシリコンなどによって形成可能であり、ここではポリシリコンによって形成されている。

スイッチング素子ＳＷのゲート電極ＷＧは、半導体層ＳＣの直上に位置し、ゲート配線Ｇに電気的に接続されている（図示した例では、ゲート電極ＷＧは、ゲート配線Ｇと一体的に形成されている）。スイッチング素子ＳＷのソース電極ＷＳは、ソース配線Ｓに電気的に接続されている（図示した例では、ソース電極ＷＳは、ソース配線Ｓと一体的に形成されている）。スイッチング素子ＳＷのドレイン電極ＷＤは、画素電極ＰＥに電気的に接続されている。

容量線Ｃは、Ｘ方向に延在している。この容量線Ｃは、各画素ＰＸに対応して形成された共通電極ＣＥを含み、ソース配線Ｓの少なくとも一部の上方に延在している。画素電極ＰＥは、共通電極ＣＥの上方に配置されている。画素電極ＰＥは、画素ＰＸにおいて画素形状に対応した島状、例えば、略四角形に形成されている。この画素電極ＰＥは、各々スイッチング素子ＳＷのドレイン電極ＷＤに接続されている。

このような画素電極ＰＥには、スリットＰＳＬが形成されている。図示した例では、スリットＰＳＬは、Ｙ方向に一直線状に延出している。つまり、スリットＰＳＬの延出方向は、ソース配線Ｓが延出した方向と略平行である。このスリットＰＳＬは、共通電極ＣＥの上に形成されている。このようなスリット形状により、各画素ＰＸにおいて、シングルドメインが形成される。

図４は、図３に示した画素ＰＸをＡ−Ｂ線で切断した液晶表示パネルＬＰＮの断面構造を概略的に示す図である。

すなわち、アレイ基板ＡＲは、ガラス板などの光透過性を有する第１絶縁基板２０を用いて形成されている。このアレイ基板ＡＲは、第１絶縁基板２０の内面（すなわち、対向基板ＣＴに対向する面）にスイッチング素子ＳＷを備えている。ここに示したスイッチング素子ＳＷは、トップゲート型の薄膜トランジスタである。半導体層ＳＣは、第１絶縁基板２０の上に配置されている。このような半導体層ＳＣは、ゲート絶縁膜２１によって覆われている。また、ゲート絶縁膜２１は、第１絶縁基板２０の上にも配置されている。なお、第１絶縁基板２０と半導体層ＳＣとの間に、絶縁膜としてアンダーコート層を配置しても良い。

スイッチング素子ＳＷのゲート電極ＷＧは、ゲート絶縁膜２１の上に配置され、半導体層ＳＣの直上に位置している。このようなゲート電極ＷＧは、第１層間絶縁膜２２によって覆われている。また、第１層間絶縁膜２２は、ゲート絶縁膜２１の上にも配置されている。これらのゲート絶縁膜２１及び第１層間絶縁膜２２は、例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）などの無機系材料によって形成されている。

スイッチング素子ＳＷのソース電極ＷＳ及びドレイン電極ＷＤは、第１層間絶縁膜２２の上に配置されている。これらのソース電極ＷＳ及びドレイン電極ＷＤは、ゲート絶縁膜２１及び第１層間絶縁膜２２を貫通するコンタクトホールを介して半導体層ＳＣにコンタクトしている。また、ソース配線Ｓも、第１層間絶縁膜２２の上に配置されている。これらのゲート電極ＷＧ、ソース電極ＷＳ、及び、ドレイン電極ＷＤは、例えば、モリブデン、アルミニウム、タングステン、チタンなどの導電材料によって形成されている。

ソース電極ＷＳ及びドレイン電極ＷＤは、第２層間絶縁膜２３によって覆われている。また、この第２層間絶縁膜２３は、第１層間絶縁膜２２の上にも配置されている。共通電極ＣＥを含む容量線Ｃは、第２層間絶縁膜２３の上に配置され、ソース配線Ｓの上方にも延在している。このような共通電極ＣＥ及び容量線Ｃは、第３層間絶縁膜２４によって覆われている。また、この第３層間絶縁膜２４は、第２層間絶縁膜２３の上にも配置されている。

画素電極ＰＥは、第３層間絶縁膜２４の上に配置さている。この画素電極ＰＥは、第２層間絶縁膜２３及び第３層間絶縁膜２４を貫通するコンタクトホールを介してドレイン電極ＷＤに接続されている。この画素電極ＰＥには、共通電極ＣＥに向かい合うスリットＰＳＬが形成されている。このような画素電極ＰＥは、第２層間絶縁膜２４を介して共通電極ＣＥと向かい合っている。

共通電極ＣＥ及び容量線Ｃと、画素電極ＰＥとは、ともに光透過性を有する導電材料、例えば、インジウム・ティン・オキサイド（ＩＴＯ）やインジウム・ジンク・オキサイド（ＩＺＯ）などによって形成されている。画素電極ＰＥ、及び、第２層間絶縁膜２４は、第１配向膜２５によって覆われている。つまり、この第１配向膜２５は、アレイ基板ＡＲの液晶層ＬＱに接する面に配置されている。

一方、対向基板ＣＴは、ガラス板などの光透過性を有する第２絶縁基板３０を用いて形成されている。この対向基板ＣＴは、第２絶縁基板３０の内面（すなわち、アレイ基板ＡＲに対向する面）に、各画素ＰＸを区画するブラックマトリクス３１、及び、各画素ＰＸに配置されたカラーフィルタ３２を備えている。

ブラックマトリクス３１は、第２絶縁基板３０の上において、アクティブエリアＡＣＴに配置されている。より具体的には、ブラックマトリクス３１は、アレイ基板ＡＲに設けられたゲート配線Ｇやソース配線Ｓ、さらにはスイッチング素子ＳＷなどの配線部の直上に位置するように配置されている。このようなブラックマトリクス３１は、格子状またはストライプ状に形成されている。このブラックマトリクス３１は、例えば、黒色に着色された樹脂材料やクロム（Ｃｒ）などの遮光性の金属材料によって形成されている。

カラーフィルタ３２は、第２絶縁基板３０の上において、アクティブエリアＡＣＴに配置されている。なお、カラーフィルタ３２の一部は、ブラックマトリクス３１の上に積層されている。このようなカラーフィルタ３２には、赤色画素に対応して配置される赤色カラーフィルタ、青色画素に対応して配置される青色カラーフィルタ、及び、緑色画素に対応して配置される緑色カラーフィルタが含まれる。これらの赤色カラーフィルタ、青色カラーフィルタ、及び、緑色カラーフィルタは、それぞれの色に着色された樹脂材料によって形成されている。

上述したような横電界を利用した液晶モードにおいては、対向基板ＣＴの液晶層ＬＱに接する面が平坦であることが望ましく、対向基板ＣＴは、さらに、ブラックマトリクス３１及びカラーフィルタ３２の表面の凹凸を平坦化するオーバーコート層３３を備えている。このようなオーバーコート層３３は、例えば、透明な樹脂材料によって形成されている。

このオーバーコート層３３は、第２配向膜３４によって覆われている。つまり、第２配向膜３４は、対向基板ＣＴの液晶層ＬＱに接する面に配置されている。第１配向膜２５及び第２配向膜３４は、例えば、ポリイミドによって形成されている。

上述したようなアレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとは、第１配向膜２５及び第２配向膜３４が向かい合うように配置されている。このとき、アレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとの間には、図示しないスペーサ（例えば、樹脂材料によってアレイ基板ＡＲに一体的に形成された柱状スペーサ）が配置され、これにより、所定のセルギャップが形成される。アレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとは、所定のセルギャップが形成された状態で図示しないシール材によって貼り合わせられている。

液晶層ＬＱは、これらのアレイ基板ＡＲの第１配向膜２５と対向基板ＣＴの第２配向膜３４との間に形成されたセルギャップに封入された液晶組成物によって構成されている。

液晶表示パネルＬＰＮの一方の外面、すなわちアレイ基板ＡＲを構成する第１絶縁基板２０の外面には、第１偏光板ＰＬ１が配置されている。第１偏光板ＰＬ１は、第１絶縁基板２０の外面に接着されるなどして固定されている。

また、液晶表示パネルＬＰＮの他方の外面、すなわち対向基板ＣＴを構成する第２絶縁基板３０の外面には、第１位相差板ＲＰ１が配置されている。また、この第１位相差板ＲＰ１の上には、第２位相差板ＲＰ２が積層されている。さらに、この第２位相差板ＲＰ２の上には、第２偏光板ＰＬ２が積層されている。これらの第１位相差板ＲＰ１、第２位相差板ＲＰ２、及び、第２偏光板ＰＬ２は、例えば、接着されるなどして一体化されている。また、これらの第１位相差板ＲＰ１、第２位相差板ＲＰ２、及び、第２偏光板ＰＬ２のセットは、第１位相差板ＲＰ１が第２絶縁基板３０の外面に接着されるなどして固定されている。

図５は、本実施形態において適用される各種光学素子の軸角度の関係を説明するための図であり、液晶表示パネルＬＰＮを対向基板ＣＴの側、つまり、上方から観察したときの上面図である。

液晶表示パネルＬＰＮにおいて、各画素電極ＰＥに形成されたスリットＰＳＬは、上記の通り、Ｙ方向に延出している。アレイ基板ＡＲに備えられる第１配向膜２５は、θ方向にラビング処理されている。すなわち、第１配向膜２５のラビング方向Ｒ１は、θ方向である。スリットＰＳＬの延出方向（Ｙ方向）は、θ方向に対して反時計回りに僅かに傾いた方向である。ここでは、スリットＰＳＬは、θ方向に対して反時計回りに５〜１０°の角度だけずれた方向に相当する。換言すると、θ方向とは、Ｙ方向から時計回りに５〜１０°の角度だけずれた方向である。

対向基板ＣＴに備えられる第２配向膜３４は、第１配向膜２５のラビング方向Ｒ１とは平行であるが、逆向きの方向にラビング処理されている。すなわち、第２配向膜３４のラビング方向Ｒ２は、（θ+１８０°）方向である。

第１偏光板ＰＬ１は、第１配向膜２５のラビング方向Ｒ１と平行な第１吸収軸Ａ１を有している。つまり、第１吸収軸Ａ１は、θ方向に平行である。第２偏光板ＰＬ２は、第１吸収軸Ａ１と直交する第２吸収軸Ａ２を有している。つまり、第２吸収軸Ａ２は、（θ＋９０°）方向と平行である。

第１位相差板ＲＰ１及び第２位相差板ＲＰ２については、後に詳述する。

図６は、本実施形態の液晶表示装置における動作原理を説明するための図である。ここでは、第２吸収軸Ａ２と平行な（θ＋９０°）方向での液晶表示パネルＬＰＮの断面を参照しながら説明する。なお、ここでは、説明に必要な構成のみを図示している。

本実施形態の液晶表示装置において、図中の左側は、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間に電界が形成されていないＯＦＦ状態を図示しており、図中の右側は、スリットＰＳＬを介して画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間に電界（フリンジ電界）が形成されたＯＮ状態を図示している。

ＯＦＦ状態では、液晶層ＬＱにおいて第１配向膜のラビング方向Ｒ１及び第２配向膜のラビング方向Ｒ２にホモジニアス配向した液晶分子ＬＭの配向軸は、第１偏光板ＰＬ１の第１吸収軸Ａ１と平行である一方で、第２偏光板ＰＬ２の第２吸収軸Ａ２と直交する。このＯＦＦ状態では、バックライトＢＬから放射され第１偏光板ＰＬ１を透過した直線偏光は、液晶表示パネルＬＰＮを通過した後に、第２偏光板ＰＬ２で吸収されるため、黒表示となる。

一方、ＯＮ状態では、一部の液晶分子ＬＭはフリンジ電界の影響を受け、その配向軸が第１偏光板ＰＬ１の第１吸収軸Ａ１及び第２偏光板ＰＬ２の第２吸収軸Ａ２からずれる。このＯＮ状態では、第１偏光板ＰＬ１を透過した直線偏光は、液晶表示パネルＬＰＮを通過した後に、第２偏光板ＰＬ２を透過するため、白表示となる。これにより、ノーマリーブラックモードが実現される。

ＯＦＦ状態及びＯＮ状態のいずれの場合であっても、液晶表示パネルＬＰＮを透過した光は、第1位相差板ＲＰ１及び第2位相差板ＲＰ２のそれぞれを透過した際に適度な位相差の影響を受ける。これにより、液晶表示パネルＬＰＮの法線と平行な正面方向、あるいは、法線に対して傾いた斜め方向において、液晶表示パネルＬＰＮを透過した光が同等の光学特性を呈する。このため、等しいコントラスト比（ＣＲ）で観察可能な視角範囲を拡大することができるとともに、階調反転が観察されない視角範囲を拡大することが可能となる。

次に、本実施形態において適用可能な第１位相差板ＲＰ１及び第２位相差板ＲＰ２について説明する。

本実施形態においては、位相差板の各種特性を議論する際、その面内で互いに直交する２方向の屈折率をそれぞれｎｘ及びｎｙとし、厚み方向の屈折率をｎｚとし、それぞれの位相差板の厚さをｄとする。ｎｘは面内の遅相軸方向の屈折率に相当し、ｎｙは面内の進相軸方向の屈折率に相当する。

位相差板において、面内のリタデーションＲｅは、以下の式で定義される。
Ｒｅ ＝（ｎｘ−ｎｙ）＊ｄ
また、位相差板において、厚み方向でのリタデーションＲｔｈは以下の式で定義される。
Ｒｔｈ＝（（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ）＊ｄ
これらのリタデーションＲｅ及びＲｔｈの値については、ともに波長５５０ｎｍの光に対する値である。

本実施形態においては、第１位相差板ＲＰ１の面内のリタデーションＲｅと、第２位相差板ＲＰ２の面内のリタデーションＲｅとの総和Ｒｅ（ｓｕｍ）は１１５±１５ｎｍの範囲内に設定される。しかも、本実施形態においては、第１位相差板ＲＰ１の厚み方向でのリタデーションＲｔｈと、第２位相差板ＲＰ２の厚み方向でのリタデーションＲｔｈとの総和Ｒｔｈ（ｓｕｍ）は−４０±２０ｎｍの範囲内に設定される。

以下に、その具体例について説明する。

図７は、本実施形態において適用可能な第１位相差板ＲＰ１及び第２位相差板ＲＰ２のそれぞれの特性を説明するための図である。

第１位相差板ＲＰ１は、例えば、ｎｘ＝ｎｙ＜ｎｚの屈折率異方性を有している。この第１位相差板ＲＰ１において、リタデーションＲｅの値は０ｎｍであり、リタデーションＲｔｈの値は−１５０ｎｍである。

第２位相差板ＲＰ２は、例えば、ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚの屈折率異方性を有している。この第２位相差板ＲＰ２において、リタデーションＲｅの値は１１５ｎｍであり、リタデーションＲｔｈの値は１０３．５ｎｍである。

したがって、第１位相差板ＲＰ１及び第２位相差板ＲＰ２について、リタデーションＲｅの総和Ｒｅ（ｓｕｍ）は１１５ｎｍであり、リタデーションＲｔｈの総和Ｒｔｈ（ｓｕｍ）は−４６．５ｎｍである。

図８は、本実施形態の液晶表示装置において、図７に示した第１位相差板ＲＰ１及び第２位相差板ＲＰ２を適用した場合のコントラスト比の視野角特性をシミュレーションした結果を示す図である。

ここで、図８においては、中心が液晶表示パネルＬＰＮの法線と平行な方向に相当し、法線を中心とした同心円は、法線に対する倒れ角度（視角）がそれぞれ１０°、２０°、３０°、４０°、５０°、６０°、７０°、８０°の位置に相当する。また、図中の０°方位は上記したゲート配線が延出するＸ方向の正側（＋）であり、１８０°方位はＸ方向の負側（−）である。また、９０°方位は上記したソース配線が延出するＹ方向の正側（＋）であり、２７０°方位はＹ方向の負側（−）である。なお、後述するコントラスト比の視野角特性及び階調反転の視野角特性に関するシミュレーション結果についても同様の図を参照しながら説明する。

図８に示したように、本実施形態によれば、全方位にわたってコントラスト比（ＣＲ）が１０：１以上となることが確認された。また、コントラスト比が１００：１以上の領域については、０°方位で約６０°、４５°方位で約５５°、９０°方位で約８０°、１３５°方位で約５０°、１８０°方位で約６０°、２２５°方位で約６０°、２７０°方位で約８０°、３１５°方位で約５０°のそれぞれの視角範囲を得られることが確認された。

図９は、本実施形態の液晶表示装置において、図７に示した第１位相差板ＲＰ１及び第２位相差板ＲＰ２を適用した場合の階調反転の視野角特性をシミュレーションした結果を示す図である。

図示したように、本実施形態によれば、３１５°の方位を除いて略全方位にわたり階調反転を生じないことが確認された。なお、３１５°方位においても、約５０°以内の視角範囲であれば階調反転が生じないことが確認された。

図１０は、本実施形態の変形例１乃至３において適用可能な第１位相差板ＲＰ１及び第２位相差板ＲＰ２のそれぞれの特性、第１位相差板及び第２位相差板のいずれも適用しない比較例１、及び、比較例２の第１位相差板ＲＰ１及び第２位相差板ＲＰ２の特性を説明するための図である。

本実施形態の変形例１においては、第１位相差板ＲＰ１は、例えば、ｎｘ＝ｎｙ＜ｎｚの屈折率異方性を有している。この第１位相差板ＲＰ１において、リタデーションＲｅの値は０ｎｍであり、リタデーションＲｔｈの値は−１５０ｎｍである。第２位相差板ＲＰ２は、例えば、ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚの屈折率異方性を有している。この第２位相差板ＲＰ２において、リタデーションＲｅの値は１００ｎｍであり、リタデーションＲｔｈの値は９０ｎｍである。したがって、第１位相差板ＲＰ１及び第２位相差板ＲＰ２について、リタデーションＲｅの総和Ｒｅ（ｓｕｍ）は１００ｎｍであり、リタデーションＲｔｈの総和Ｒｔｈ（ｓｕｍ）は−６０ｎｍである。

本実施形態の変形例２においては、第１位相差板ＲＰ１は、例えば、ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚの屈折率異方性を有している。この第１位相差板ＲＰ１において、リタデーションＲｅの値は７６．３ｎｍであり、リタデーションＲｔｈの値は６６ｎｍである。第２位相差板ＲＰ２は、例えば、ｎｚ＞ｎｘ＞ｎｙの屈折率異方性を有している。この第２位相差板ＲＰ２において、リタデーションＲｅの値は５５．３ｎｍであり、リタデーションＲｔｈの値は−８８．４ｎｍである。したがって、第１位相差板ＲＰ１及び第２位相差板ＲＰ２について、リタデーションＲｅの総和Ｒｅ（ｓｕｍ）は１３１．６ｎｍであり、リタデーションＲｔｈの総和Ｒｔｈ（ｓｕｍ）は−２２．４ｎｍである。

本実施形態の変形例３においては、第１位相差板ＲＰ１は、例えば、ｎｚ＞ｎｘ＞ｎｙの屈折率異方性を有している。この第１位相差板ＲＰ１において、リタデーションＲｅの値は１９．８ｎｍであり、リタデーションＲｔｈの値は−９３ｎｍである。第２位相差板ＲＰ２は、例えば、ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚの屈折率異方性を有している。この第２位相差板ＲＰ２において、リタデーションＲｅの値は１０１．５ｎｍであり、リタデーションＲｔｈの値は６９．３ｎｍである。したがって、第１位相差板ＲＰ１及び第２位相差板ＲＰ２について、リタデーションＲｅの総和Ｒｅ（ｓｕｍ）は１２１．３ｎｍであり、リタデーションＲｔｈの総和Ｒｔｈ（ｓｕｍ）は−２３．７ｎｍである。

これらの本実施形態の変形例１乃至３については、コントラスト比の視野角特性及び階調反転の視野角特性は、それぞれ図８及び図９に示したのと同様の結果が得られた。

比較例１は、本実施形態の第１位相差板及び第２位相差板を備えていない構成に相当する。したがって、リタデーションＲｅの総和Ｒｅ（ｓｕｍ）、及び、リタデーションＲｔｈの総和Ｒｔｈ（ｓｕｍ）は、いずれもゼロである。

比較例２においては、第１位相差板ＲＰ１は、例えば、ｎｘ＝ｎｙ＜ｎｚの屈折率異方性を有している。この第１位相差板ＲＰ１において、リタデーションＲｅの値は０ｎｍであり、リタデーションＲｔｈの値は−１７０ｎｍである。第２位相差板ＲＰ２は、例えば、ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚの屈折率異方性を有している。この第２位相差板ＲＰ２において、リタデーションＲｅの値は９０ｎｍであり、リタデーションＲｔｈの値は９９ｎｍである。したがって、第１位相差板ＲＰ１及び第２位相差板ＲＰ２について、リタデーションＲｅの総和Ｒｅ（ｓｕｍ）は９０ｎｍであり、リタデーションＲｔｈの総和Ｒｔｈ（ｓｕｍ）は−７１ｎｍである。

図１１は、比較例１の液晶表示装置におけるコントラスト比の視野角特性をシミュレーションした結果を示す図である。

コントラスト比が１００：１以上の領域については、０°方位で約６０°、４５°方位で約３０°、９０°方位で約８０°、１３５°方位で約３５°、１８０°方位で約７０°、２２５°方位で約３５°、２７０°方位で約８０°、３１５°方位で約３５°のそれぞれの視角範囲しか得られなかった。

また、コントラスト比が１０：１以上の領域については、４５°方位、１３５°方位、２２５°方位、及び、３１５°方位のそれぞれにおいて、約６０°程度の視角範囲しか得られなかった。

図１２は、比較例１の液晶表示装置における階調反転の視野角特性をシミュレーションした結果を示す図である。

図示したように、４５°方位、２２５°方位、及び、３１５°方位でそれぞれ階調反転が発生することが確認された。特に、４５°方位では約３０°以上の視角範囲、２２５°方位では約６０°以上の視角範囲、３１５°方位では約４５°以上の視角範囲でそれぞれ階調反転が発生することが確認された。

このように、比較例１は、本実施形態と比較して、コントラスト比の視野角特性及び階調反転の視野角特性のいずれにおいても劣ることが確認された。

なお、本実施形態及び比較例１において、色度の視角変動をシミュレーションした。ここでは、液晶表示パネルの法線と平行な方向から４５°方位、１３５°方位、２２５°方位、及び、３１５°方位のそれぞれに視角を拡大した際の色度の変動をシミュレーションした。２５６階調のうちの最も低階調の黒（Ｌ＝０）を表示した際、最も高階調の白（Ｌ＝２５５）を表示した際、及び、中間調（Ｌ＝１２７）を表示した際のシミュレーション結果によれば、本実施形態は、いずれの方位においても、比較例１よりも色度の変動が小さいことが確認された。

図１３は、比較例２の液晶表示装置におけるコントラスト比の視野角特性をシミュレーションした結果を示す図である。

この比較例２によれば、全方位にわたってコントラスト比（ＣＲ）が１０：１以上となることが確認された。また、コントラスト比が１００：１以上の領域については、０°方位で約６０°、４５°方位で約４０°、９０°方位で約８０°、１３５°方位で約４５°、１８０°方位で約７５°、２２５°方位で約８０°、２７０°方位で約８０°、３１５°方位で約６０°のそれぞれの視角範囲を得られることが確認された。

図１４は、比較例２の液晶表示装置における階調反転の視野角特性をシミュレーションした結果を示す図である。

図示したように、４５°方位、及び、３１５°方位でそれぞれ階調反転が発生することが確認された。特に、４５°方位では約３０°以上の視角範囲、３１５°方位では約６０°以上の視角範囲でそれぞれ階調反転が発生することが確認された。また、０°方位においても、約３０°以上５０°以下の範囲で階調反転が発生することが確認された。

このように、比較例２は、本実施形態と比較して、コントラスト比の視野角特性では略同等の特性が得られるものの、階調反転の視野角特性において劣ることが確認された。

以上説明したように、本実施形態によれば、表示品位の良好な液晶表示装置を提供することができる。

なお、この発明は、上記実施形態そのものに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

１…液晶表示装置
ＬＰＮ…液晶表示パネル ＡＲ…アレイ基板 ＣＴ…対向基板
ＡＣＴ…アクティブエリア ＰＸ…画素
ＰＥ…画素電極 ＰＳＬ…スリット
ＣＥ…共通電極
ＬＱ…液晶層 ＬＭ…液晶分子
ＰＬ１…第１偏光板（Ａ１…第１吸収軸）
ＰＬ２…第２偏光板（Ａ２…第２吸収軸）
ＲＰ１…第１位相差板
ＲＰ２…第２位相差板
２５…第１配向膜（Ｒ１…ラビング方向）
３４…第２配向膜（Ｒ２…ラビング方向）

Claims (4)

1. 第１絶縁基板と、前記第１絶縁基板の上方に配置された共通電極と、前記共通電極を覆う絶縁膜と、前記絶縁膜の上に配置され前記共通電極と向かい合うとともにスリットが形成された画素電極と、前記画素電極を覆う第１配向膜と、を備えた第１基板と、
   第２絶縁基板と、前記第２絶縁基板の前記画素電極と対向する内面に配置された第２配向膜と、を備えた第２基板と、
   前記第１基板と前記第２基板との間に保持された液晶層と、
   前記第１絶縁基板の外面に配置された第１偏光板と、
   前記第２絶縁基板の外面に配置された第１位相差板と、
   前記第１位相差板に積層された第２位相差板と、
   前記第２位相差板に積層された第２偏光板と、を備え、
   前記第１位相差板及び前記第２位相差板について、面内で互いに直交する２方向の屈折率をそれぞれｎｘ及びｎｙとし、厚み方向の屈折率をｎｚとし、それぞれの位相差板の厚さをｄとしたとき、それぞれの位相差板において（ｎｘ−ｎｙ）＊ｄで定義される面内のリタデーションＲｅの総和が波長５５０ｎｍの光に対して１１５±１５ｎｍであり、しかも、それぞれの位相差板において（（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ）＊ｄで定義される厚み方向でのリタデーションＲｔｈの総和が波長５５０ｎｍの光に対して−４０±２０ｎｍであり、
   前記第１位相差板及び前記第２位相差板は、ａ）その一方がｎｘ＝ｎｙ＜ｎｚの屈折率異方性を有し、且つ、他方がｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚの屈折率異方性を有する組み合わせ、あるいは、ｂ）その一方がｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚの屈折率異方性を有し、且つ、他方がｎｚ＞ｎｘ＞ｎｙの屈折率異方性を有する組み合わせのいずれかであることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記第１配向膜のラビング方向をθ方向としたとき、前記第２配向膜のラビング方向は（θ＋１８０°）方向であり、
   前記第１偏光板はθ方向と略平行な第１吸収軸を有し、
   前記第２偏光板は（θ＋９０°）方向と略平行な第２吸収軸を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記スリットは、θ方向に対して５〜１０°の角度だけずれた方向と略平行に一直線状に延出したことを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記第１基板は、さらに、前記スリットと略平行な方向に延出したソース配線と、前記ソース配線と略直交する方向に延出したゲート配線と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。

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