TWI645236B - 液晶顯示面板 - Google Patents

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Abstract

液晶顯示面板具有橫電場模式的液晶單元、配置於液晶單元的背面側的第1偏振板及配置於液晶單元的觀察者側的第2偏振板，當將向列液晶的雙折射率設為Δn，將液晶層的厚度設為d時，液晶層的Δnd不足550nm，在未施加電壓時，液晶層處於扭曲配向狀態，當使史托克斯參數S3的絕對值｜S3｜為1.00的偏振光射入時，通過液晶層後的偏振光的｜S3｜為0.85以上，第1偏振板及第2偏振板是橢圓率為0.422以上的圓偏振板或橢圓偏振板，第1偏振板及第2偏振板各自實質上僅由直線偏振層與相位差層構成。

Description

液晶顯示面板
本發明是有關於一種液晶顯示面板，尤其是有關於一種橫電場模式的液晶顯示面板。
面內切換(In-Plane Switching，IPS)模式或邊緣場切換(Fringe Field Switching，FFS)模式等橫電場模式的液晶顯示面板與現有的縱電場模式(例如垂直配向(Vertical Alignment，VA)模式)的液晶顯示面板相比較，具有γ特性的視角依存性小的優點。因此，尤其正廣泛用作中小型液晶顯示面板。
另一方面，隨著液晶顯示面板逐步高精細化，畫素開口率(畫素的總面積在顯示區域中所佔的比率)減小，因此，難以獲得充分的顯示亮度。尤其對於行動用途的中小型液晶顯示面板而言，在戶外等明亮環境下進行觀察時的對比度(contrast ratio)的降低成為問題。
目前已採用了如下對策：藉由提高背光(backlight)的亮度來提高顯示亮度，藉此提高對比度。然而，存在如下缺點：若提高背光的亮度，則耗電會增大，使背光的亮度上升的對策已接近極限。
液晶顯示面板的對比度在明亮環境下降低的原因之一在於液晶顯示面板的反射。因此，亦正在嘗試藉由抑制液晶顯示 面板的反射來改善對比度。
例如，專利文獻1中揭示有如下IPS模式的液晶顯示面板，其藉由在配置於觀察者側(有時稱為「表側」)的直線偏振板(有時稱為「表側直線偏振板」)與液晶單元之間設置相位差板(有時稱為「表側相位差板」)，抑制由液晶單元反射後的光向觀察者側射出。對表側相位差板進行設定，使得透過表側直線偏振板後的直線偏振光成為沿著第1方向旋轉的圓偏振光而射入至液晶單元。即，表側直線偏振板與表側相位差板作為圓偏振板而發揮功能。圓偏振光被(折射率從小至大地變化的界面)反射之後，P波S波的相位均偏移了π弧度(radian)，結果是旋轉方向反轉。因此，在液晶單元(透明基板)中受到反射後的光變成旋轉方向為與第1方向相反的第2方向的圓偏振光，藉由該圓偏振光通過表側相位差板而經轉換所得的直線偏振光由表側直線偏振板吸收。
專利文獻1的液晶顯示面板進而具有配置於如下直線偏振板(有時稱為「背側直線偏振板」)與液晶單元之間的相位差板(有時稱為「背側相位差板」)，所述直線偏振板(有時稱為「背側直線偏振板」)配置於背光側(有時稱為「背側」)，對背側相位差板進行設定，使得透過背側直線偏振板後的直線偏振光在通過了背側相位差板及黑色顯示狀態的液晶層時，變成旋轉方向為與第1方向相反的第2方向的圓偏振光。旋轉方向為第2方向的圓偏振光通過表側相位差板，藉此，被轉換為由表側偏振板吸收的 直線偏振光。
根據專利文獻1，可獲得如下IPS模式的液晶顯示面板，其即使在使用於戶外的情況下，亦能夠獲得良好的畫質。
另一方面，作為適合於戶外顯示的液晶顯示面板，半透射型液晶顯示面板已為人所知。半透射型液晶顯示面板的各畫素具有以反射模式進行顯示的區域(反射區域)、與以透射模式進行顯示的區域(透射區域)。例如將畫素電極作為反射電極，且使液晶層的厚度約為透射區域的液晶層厚度的一半，藉此構成反射區域。藉由將圓偏振板配置於觀察者側，能夠利用一塊偏振板來進行反射模式的顯示。
專利文獻2中揭示有如下液晶顯示面板，其特徵在於：利用橫電場模式來至少驅動透射區域。專利文獻2所記載的半透射型液晶顯示面板依序配置有表側圓偏振板、表側相位差板(觀察者側補償板)、半透射型液晶單元、背側相位差板(背面側補償板)及背側偏振板。專利文獻2(例如段落[0148]~段落[0158])中記載有如下液晶顯示面板，其具有初始配向為扭曲狀態的液晶層。且記載了藉由使用初始配向為扭曲狀態的液晶層，與使用平行配向狀態的液晶層的情況相比較，能夠抑制由液晶層厚度的變動引起的折射率變動，能夠藉由表側相位差板實現良好的補償。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2012-173672號公報
[專利文獻2]日本專利第5278720號公報
專利文獻1所記載的液晶顯示面板為IPS模式的液晶顯示面板，僅考慮了平行配向狀態的液晶層。使用有所述平行配向狀態的液晶層的液晶顯示面板存在如下問題：對於射入的圓偏振光的透射率低。尤其，若使用介電常數異向性(dielectric constant anisotropy)為正的正型向列液晶，則透射率的降低變得顯著。而且，使用有圓偏振板或橢圓偏振板的IPS模式的液晶顯示面板存在如下問題：若液晶層的厚度因製造時的不均等而變動，則黑色顯示的品質會降低。專利文獻2中記載了藉由使用扭曲配向狀態的液晶層，能夠抑制由液晶層厚度的變動引起的黑色顯示品質的降低。然而，並未提及液晶層的延遲(retardation)的具體大小。
本發明是為了解決所述問題而成的發明，其目的在於提供較以往減少了外來光的反射及/或提高了亮處對比度的橫電場模式的液晶顯示面板。
本發明的實施形態的液晶顯示面板包括：液晶單元，具有第1基板、第2基板及設置於所述第1基板與所述第2基板之間的液晶層；第1偏振板，配置於所述液晶單元的背面側；以及第2偏振板，配置於所述液晶單元的觀察者側，所述第1基板具有使所述液晶層產生橫電場的電極對，所述液晶層包含介電異向 性為負的向列液晶，當將所述向列液晶的雙折射率設為Δn，將所述液晶層的厚度設為d時，Δnd不足550nm，在未施加電壓時，所述液晶層處於扭曲配向狀態，當使史托克斯參數(Stokes parameter)S3的絕對值｜S3｜為1.00的偏振光射入時，通過所述液晶層後的偏振光的｜S3｜為0.85以上，所述第1偏振板及所述第2偏振板是橢圓率(ellipticity)為0.422以上的圓偏振板或橢圓偏振板。
在某實施形態中，所述液晶層的Δnd為340nm以上。
在某實施形態中，所述液晶層的Δnd為420nm以上。
在某實施形態中，通過所述液晶層後的偏振光的｜S3｜為0.95以上。
在某實施形態中，所述液晶層的扭曲角為50°以上且不足90°。所述扭曲角例如為73°。
在某實施形態中，所述第1偏振板及所述第2偏振板所具有的延遲各自獨立為90nm以上且不足138nm。
在某實施形態中，所述液晶層內的所述第1基板附近的液晶分子的配向方位、與通過所述第1偏振板或所述第2偏振板後的橢圓偏振光的長軸的方位所成的角為0°以上且5°以下或為90°以上且95°以下。
在某實施形態中，若將所述扭曲配向狀態下的所述液晶層的扭曲角設為θ，則Δnd大致可由-0.0134．θ2+0.414．θ+544求出。
本發明的另一實施形態的液晶顯示面板包括：液晶單 元，具有第1基板、第2基板及設置於所述第1基板與所述第2基板之間的液晶層；第1偏振板，配置於所述液晶單元的背面側；以及第2偏振板，配置於所述液晶單元的觀察者側，所述第1基板具有使所述液晶層產生橫電場的電極對，當將所述向列液晶的雙折射率設為Δn，將所述液晶層的厚度設為d時，所述液晶層的Δnd不足550nm，在未施加電壓時，所述液晶層處於扭曲配向狀態，當使史托克斯參數S3的絕對值｜S3｜為1.00的偏振光射入時，通過所述液晶層後的偏振光的｜S3｜為0.85以上，所述第1偏振板及所述第2偏振板是橢圓率為0.422以上的圓偏振板或橢圓偏振板，所述第1偏振板實質上僅由第1直線偏振層與第1相位差層構成，所述第2偏振板實質上僅由第2直線偏振層與第2相位差層構成。
在某實施形態中，所述第1偏振板及所述第2偏振板的橢圓率為0.575以上。所述第1偏振板及所述第2偏振板的橢圓率較佳為0.617以上，更佳為0.720以上。
在某實施形態中，所述第1相位差層及所述第2相位差層的延遲為105.0nm以上且170.0nm以下。所述第1相位差層及所述第2相位差層的延遲較佳為138nm以上且170nm以下。
在某實施形態中，所述第1直線偏振層的吸收軸與所述第2直線偏振層的吸收軸不正交。
在某實施形態中，所述第1直線偏振層的吸收軸與所述第1相位差層的慢軸所成的角、及所述第2直線偏振層的吸收軸 與所述第2相位差層的慢軸所成的角均不足45°或超過45°。
在某實施形態中，所述第1相位差層及所述第2相位差層中的至少一個相位差層的延遲具有正色散。
根據本發明的實施形態，提供較以往減少了外來光的反射，及/或提高了亮處對比度的橫電場模式的液晶顯示面板。
10‧‧‧液晶單元
10Sa‧‧‧第1基板
10Sb‧‧‧第2基板
12a、12b‧‧‧透明基板(玻璃基板)
14‧‧‧共用電極
15‧‧‧介電體層
16‧‧‧畫素電極
16a‧‧‧開口部(狹縫)
18‧‧‧液晶層
22A‧‧‧第1偏振板(圓偏振板)
22B‧‧‧第1偏振板(橢圓偏振板)
22C‧‧‧第1偏振板(圓偏振板或橢圓偏振板)
22Cp‧‧‧第1直線偏振層
22Cr‧‧‧第1相位差層
23Cr‧‧‧補償層
24A‧‧‧第2偏振板(圓偏振板)
24B‧‧‧第2偏振板(橢圓偏振板)
24C‧‧‧第2偏振板(圓偏振板或橢圓偏振板)
24Cp‧‧‧第2直線偏振層
24Cr‧‧‧第2相位差層
50‧‧‧背光
100A、100Aa、100Ab、100Ac、100Ad、100B、100C、100D‧‧‧液晶顯示面板
C、R2、SA‧‧‧慢軸
E、G‧‧‧區域
L‧‧‧距離
P0、P1、P2、P3、P4‧‧‧點
R1‧‧‧慢軸、點
S‧‧‧寬度
S1、S2、S3‧‧‧史托克斯參數
圖1的(a)是本發明的實施形態1的液晶顯示面板100A的示意性分解剖面圖，其一併表示了背光50，圖1的(b)是與液晶顯示面板100A所具有的液晶單元10的一個畫素相對應的部分的示意性剖面，圖1的(c)是與液晶單元10的一個畫素相對應的部分的示意性平面圖。
圖2是表示液晶層的扭曲角及液晶層的Δnd、與使史托克斯參數S3為1.00的偏振光射入至液晶層時通過液晶層後的偏振光的S3的關係的圖(稱為FOM)，白色區域表示1.00≧S3≧0.95的區域(E區域)，灰色區域表示0.95>S3≧0.85的區域(G區域)，黑色區域表示0.85>S3的區域(NG區域)。
圖3是表示通過液晶層後的偏振光的S3成為1.00的液晶層的扭曲角與液晶層的Δnd的關係的曲線圖。
圖4是表示實施例1-1~實施例1-10的液晶顯示面板的透射率與液晶層的Δnd的關係的曲線圖。
圖5是本發明的實施形態2的液晶顯示面板100B的示意性分解剖面圖，其一併表示了背光50。
圖6是針對液晶層的Δnd=500nm、扭曲角為73°的液晶顯示面板，表示橢圓偏振板的延遲與透射率的關係的圖。
圖7是針對液晶層的Δnd=500nm、扭曲角為73°的液晶顯示面板，表示畫面亮度與對比度(CR)的關係的圖。
圖8是針對實施例2-3的液晶顯示面板，表示以橫電場的方位為基準的橢圓偏振光的長軸的方位與透射率的關係的圖。
圖9是表示以橫電場的方位為基準的橢圓偏振光的長軸的方位與液晶分子的配向方位的關係的圖。
圖10是表示以橫電場的方位為基準的液晶層厚度方向中央的液晶分子的配向方位與透射率的關係的圖。
圖11的(a)及圖11的(b)是示意性地表示橫電場中的液晶分子的配向方位的變化情況的圖，圖11的(a)表示扭曲方向為逆時針旋轉(左轉)的情況，圖11的(b)表示扭曲方向為順時針旋轉(右轉)的情況。
圖12是表示施加電壓狀態下的液晶層中，橫電場強度最大的區域中的相對於橫電場方位的液晶分子的方位的分佈的曲線圖。
圖13是表示施加電壓狀態下的液晶層中，橫電場強度最小的區域中的相對於橫電場方位的液晶分子的方位的分佈的曲線圖。
圖14的(a)~圖14的(d)是表示圓偏振光的旋轉方向與液晶層的扭曲方向的組合不同的液晶顯示面板100Aa、100Ab、 100Ac及100Ad的構成的示意圖。
圖15的(a)是本發明的實施形態3的液晶顯示面板100C的示意性分解剖面圖，圖15的(b)是參考例的液晶顯示面板100D的示意性分解剖面圖。
圖16的(a)~圖16的(c)是在龐加萊球(poincare sphere)上表示比較例3-1的液晶顯示面板的黑色顯示狀態下的偏振狀態的遷移過程的軌跡的圖，圖16的(d)是表示S1-S2平面中的軌跡的圖，圖16的(e)~圖16的(g)是示意性地表示由液晶層的Δnd產生的偏振狀態的遷移過程的軌跡的圖。
圖17的(a)~圖17的(f)是在龐加萊球上表示比較例3-2及比較例3-3的液晶顯示面板的黑色顯示狀態下的偏振狀態的遷移過程的軌跡的圖。
圖18的(a)~圖18的(c)是在龐加萊球上表示比較例3-4的液晶顯示面板的黑色顯示狀態下的偏振狀態的遷移過程的軌跡的圖，圖18的(d)是表示S1-S2平面中的軌跡的圖。圖18的(e)是示意性地表示偏振狀態的遷移過程的軌跡的圖。
圖19的(a)~圖19的(f)是在龐加萊球上表示比較例3-5及比較例3-6的液晶顯示面板的黑色顯示狀態下的偏振狀態的遷移過程的軌跡的圖。
圖20是表示比較例3-1~比較例3-6的液晶顯示面板的黑色顯示狀態下的光譜的圖。
圖21的(a)~圖21的(c)是在龐加萊球上表示實施例4-1 的液晶顯示面板的黑色顯示狀態下的偏振狀態的遷移過程的軌跡的圖，圖21的(d)~圖21的(f)是示意性地表示由液晶層的Δnd產生的偏振狀態的遷移過程的軌跡的圖。
圖22的(a)~圖22的(f)是在龐加萊球上表示實施例4-2及實施例4-3的液晶顯示面板的黑色顯示狀態下的偏振狀態的遷移過程的軌跡的圖。
圖23的(a)~圖23的(c)是在龐加萊球上表示參考例3-1的液晶顯示面板的黑色顯示狀態下的偏振狀態的遷移過程的軌跡的圖，圖23的(d)是用以對利用補償層23Cr的光學補償機制進行說明的圖。
圖24的(a)~圖24的(f)是在龐加萊球上表示參考例3-2及參考例3-3的液晶顯示面板的黑色顯示狀態下的偏振狀態的遷移過程的軌跡的圖。
圖25是表示實施例4-1~實施例4-3及參考例3-1~參考例3-3的液晶顯示面板的黑色顯示狀態下的光譜的圖。
圖26的(a)~圖26的(c)是在龐加萊球上表示實施例4-4的液晶顯示面板的黑色顯示狀態下的偏振狀態的遷移過程的軌跡的圖，圖26的(d)~圖26的(f)是示意性地表示由液晶層的Δnd產生的偏振狀態的遷移過程的軌跡的圖。
圖27的(a)~圖27的(i)是在龐加萊球上表示實施例4-5~實施例4-7的液晶顯示面板的黑色顯示狀態下的偏振狀態的遷移過程的軌跡的圖。
圖28是表示藉由模擬(simulation)而求出的內部反射殘存率與20,000lux環境下的亮處對比度(CR)的關係的圖。
圖29的(a)~圖29的(1)是在龐加萊球上表示實施例4-8~實施例4-11的液晶顯示面板的黑色顯示狀態下的偏振狀態的遷移過程的軌跡的圖。
圖30的(a)~圖30的(1)是在龐加萊球上表示實施例4-12~實施例4-15的液晶顯示面板的黑色顯示狀態下的偏振狀態的遷移過程的軌跡的圖。
圖31是在龐加萊球上表示實施例4-16的液晶顯示面板的黑色顯示狀態下的偏振狀態的遷移過程的軌跡的圖。
圖32是表示實施例4-4~實施例4-16的液晶顯示面板的黑色顯示狀態下的光譜的圖。
圖33是在龐加萊球上表示實施例4-17、實施例4-18及參考例3-4、參考例3-5的液晶顯示面板的黑色顯示狀態下的偏振狀態的遷移過程的軌跡的圖。
圖34是在龐加萊球上表示實施例4-19的液晶顯示面板的黑色顯示狀態下的偏振狀態的遷移過程的軌跡的圖。
圖35是表示實施例4-17~實施例4-19及參考例3-4、參考例3-5的液晶顯示面板的黑色顯示狀態下的光譜的圖。
圖36的(a)~圖36的(1)是在龐加萊球上表示實施例4-20、實施例4-21及參考例3-6、參考例3-7的液晶顯示面板的黑色顯示狀態下的偏振狀態的遷移過程的軌跡的圖。
圖37是在龐加萊球上表示實施例4-22的液晶顯示面板的黑色顯示狀態下的偏振狀態的遷移過程的軌跡的圖。
圖38是表示實施例4-20~實施例4-22及參考例3-6、參考例3-7的液晶顯示面板的黑色顯示狀態下的光譜的圖。
圖39的(a)~圖39的(e)是表示偏振板的各設計參數相對於液晶層的扭曲角的較佳關係的曲線圖。
圖40的(a)~圖40的(e)是表示各設計參數相對於偏振板的橢圓率的較佳關係的曲線圖。
本發明的實施形態的液晶顯示面板包括：液晶單元，具有第1基板(配置於背光側的基板的背面側基板，例如TFT基板)、第2基板(觀察者側基板，例如彩色濾光片(color filter)基板)、及設置於第1基板與第2基板之間的液晶層；第1偏振板，配置於液晶單元的背面側；以及第2偏振板，配置於所述液晶單元的觀察者側。
第1基板具有使液晶層產生橫電場的電極對，當將向列液晶的雙折射率設為Δn，將液晶層的厚度設為d時，液晶層的Δnd不足550nm，當未施加電壓時，液晶層處於扭曲配向狀態，關於波長為550nm的光，當使史托克斯參數S3的絕對值｜S3｜為1.00的偏振光射入時，通過液晶層後的偏振光的｜S3｜為0.85以上。此處，｜S3｜是以使S0=1的方式而經過標準化後的值。第1偏振板及第2偏振板均為圓偏振板或橢圓偏振板，通過後的偏振光 的橢圓率(橢圓的短軸/長軸)各自獨立地為0.422以上且1.000以下。再者，為了區分橢圓偏振光的極性(右轉或左轉)，有時亦使用使橢圓率帶有符號(對於右轉橢圓偏振光，使其帶有正，對於左轉橢圓偏振光，使其帶有負)的定義方式，但本說明書中，只要無特別說明，則橢圓率是指橢圓率的絕對值。
圓偏振板及橢圓偏振板一般具有使直線偏振光透過的直線偏振層與相位差層的積層構造。在本說明書中，有時將偏振板所具有的相位差層的延遲稱為「偏振板的延遲」。而且，本說明書中的延遲(或相位差)只要無特別說明，則為「面內延遲」。面內延遲(面內相位差)是指相對於垂直地射入至偏振板(相位差層)且彼此正交的兩種直線偏振光的延遲(相位差)。當將相位差層的厚度設為d，將面內的主折射率設為nx及ny，將法線方向的主折射率設為nz時，面內延遲被定義為(nx-ny)×d。相對於此，存在將((nx+ny)/2-nz)×d定義為厚度方向延遲的情況。
例如，如與實施形態1及實施形態2相關的說明所述，以相對於直線偏振層的偏振軸(與吸收軸正交)成45°的角度的方式，配置具有70nm以上且為138nm以下的延遲的相位差層的慢軸，藉此，可獲得橢圓率為0.422以上且1.000以下的偏振板(圓偏振板或橢圓偏振板)。而且，例如，如與實施形態3相關的說明所述，以相對於直線偏振層的偏振軸成超過45°(不足90°)的角度(換言之，使相位差層的慢軸相對於直線偏振層的吸收軸成不足45°(超過0°)的角度)的方式，配置延遲超過138nm的相位 差層的慢軸，藉此，亦可獲得橢圓率為0.422以上且1.000以下的偏振板。除了所述例子之外，以相對於直線偏振層的偏振軸(與吸收軸正交)成45°的角度的方式，配置具有138nm以上且206nm(=138+(138-70)nm)以下的延遲的相位差層的慢軸，藉此，亦可獲得橢圓率為0.422以上且1.000以下的偏振板。進而，以相對於直線偏振層的偏振軸成不足45°(超過0°)的角度的方式，配置延遲超過138nm的相位差層的慢軸，藉此，亦能夠獲得所述橢圓率為0.422以上且1.000以下的偏振板。以相對於直線偏振層的偏振軸成超過45°(不足90°)的角度的方式，配置延遲超過138nm的相位差層的慢軸，藉此，亦能夠獲得所述橢圓率為0.422以上且1.000以下的偏振板。
本發明的實施形態的液晶顯示面板是IPS模式或FFS模式的橫電場模式的液晶顯示面板。液晶層可包含介電異向性為正的向列液晶，或者亦可包含介電異向性為負的向列液晶。在橫電場模式的液晶顯示面板中，對使液晶層產生橫電場的電極對施加電壓之後，液晶層內不僅會產生橫電場(水平方向的電場、與液晶層面平行的電場)成分，而且亦會(例如在電極對的邊緣附近)產生縱電場的成分。介電異向性為正的向列液晶的液晶分子是以使分子的長軸與電場平行的方式配向，因此，在縱電場成分強的區域中，液晶分子豎立。如此，液晶層的面內會產生延遲不均、扭曲不足。相對於此，介電異向性為負的向列液晶的液晶分子是以使分子的長軸與電場正交的方式配向，因此，即使在縱電場成 分強的區域中，液晶分子的豎立程度亦小，維持著與液晶層面平行的配向。因此，藉由使用介電異向性為負的向列液晶，能夠獲得可提高顯示品質的優點。對於較IPS模式更多地產生縱電場成分的FFS模式的液晶顯示面板而言，所述效果大。因此，例示FFS模式的液晶顯示面板作為例示的實施形態1~實施形態3的液晶顯示面板。
而且，構成液晶層的向列液晶的雙折射率Δn與液晶層的厚度d之積即Δnd不足550nm，因此，在未扭曲的平行配向狀態下，不滿足用於黑色顯示的所謂的λ條件(Δnd=550nm)。再者，使用550nm作為波長λ的原因在於：一般在設計上，波長λ使用視感度最高的550nm。
而且，對於液晶層而言，在未施加電壓時，液晶層處於扭曲配向狀態，當使史托克斯參數S3的絕對值｜S3｜為1.00的偏振光射入時，通過液晶層後的偏振光的｜S3｜為0.85以上。此處，史托克斯參數是指S0、S1、S2及S3這四個參數，且分別表示強度、水平直線偏振光成分、45°直線偏振光成分及右轉圓偏振光成分，在完全偏振光(直線偏振光、圓偏振光或橢圓偏振光)時，S12+S22+S32=S02的關係成立。S0=1且S3=1時，表示右轉圓偏振光，S0=1且S3=-1時，表示左轉圓偏振光。即，所謂史托克斯參數S3的絕對值｜S3｜為1.00，是指偏振光為S3=1.00的右轉圓偏振光或S3=-1.00的左轉圓偏振光。當使｜S3｜為1.00的偏振光射入時，通過液晶層後的偏振光的｜S3｜為0.85以上的 情況具體而言，是指使S3為1.00的偏振光射入時，通過液晶層後的偏振光的S3為0.85以上的情況；及使S3為-1.00的偏振光射入時，通過液晶層後的偏振光的S3為-0.85以下的情況。
以下，以入射偏振光(該入射偏振光是指「從背光射出且透過第1偏振板後的偏振光」)為右轉圓偏振光(S=1.00)的情況為例，對本發明的實施形態的液晶顯示面板進行說明，但同樣亦能夠適用於入射偏振光為左轉圓偏振光(S=-1.00)的情況。再者，在第1偏振板使右轉圓偏振光透過的情況下，第2偏振板設定為使左轉圓偏振光透過，相反地，在第1偏振板使左轉圓偏振光透過的情況下，第2偏振板設定為使右轉圓偏振光透過。
而且，液晶層的扭曲方向設為從觀察者側觀察如下情況時的扭曲方向，該情況是指液晶分子的長軸從背面側基板(以下稱為「下基板」)向觀察者側基板(以下稱為「上基板」)扭曲的情況。以下，對液晶層的扭曲方向為左轉方向(即，逆時針方向)的情況(參照圖11的(a))進行說明，但同樣亦能夠適用於液晶層的扭曲方向為右轉方向(即，順時針方向)的情況(參照圖11的(b))。圓偏振光的旋轉方向與液晶層的扭曲方向的組合將後述。
一般針對在液晶層中傳播的偏振光的固有模式為直線偏振的情況，討論液晶顯示面板中的λ條件。於該情況下，對於平行配向狀態的液晶層，Δnd=550nm成為λ條件。射入至滿足λ條件的液晶層的右轉圓偏振光在通過了液晶層時，仍為右轉圓偏振光。Δnd不足550nm的液晶層無法滿足λ條件，因此，射入至 Δnd不足550nm的液晶層的右轉圓偏振光在通過了液晶層時，已非右轉圓偏振光。另一方面，在扭曲配向狀態的液晶層中傳播的偏振光的固有模式為橢圓偏振，因此，無法僅利用Δnd的值來討論一般的λ條件。本發明人進行研究之後，驚奇地發現對於扭曲配向狀態的液晶層，即使Δnd不足550nm，仍存在如下扭曲角，該扭曲角使得射入至液晶層的右轉圓偏振光在通過了液晶層時仍為右轉圓偏振光。在本說明書中，對於扭曲配向狀態的液晶層，將射入至液晶層的右轉圓偏振光從液晶層射出時仍為右轉圓偏振光的條件稱為「準λ條件」，以與所述一般的「λ條件」加以區分。
本發明的實施形態(包含全部的實施形態1~實施形態3)的液晶顯示面板所具有的第1偏振板及第2偏振板是橢圓率為0.422以上的圓偏振板或橢圓偏振板。例如，以相對於直線偏振層的偏振軸成45°的角度的方式，配置具有70nm以上且138nm以下的延遲的相位差層的慢軸，藉此，獲得實施形態1及實施形態2的液晶顯示面板所具有的偏振板。此時，第1偏振板與第2偏振板的偏振板的延遲只要各自獨立為70nm以上且138nm以下即可。若將λ設為550nm，則四分之一波長(λ/4)為137.5nm，將小數點以下四捨五入所得的值為138nm。即，所謂偏振板的延遲為138nm，是指該偏振板為圓偏振板。圓偏振板一般藉由將直線偏振層與四分之一波長(λ/4)層積層而構成。直線偏振層的偏振軸(透射軸)與λ/4層的慢軸所成的角為45°。右轉圓偏振光是從偏振光的前進方向進行觀察時的電場向量(vector)的旋轉方向為 右轉方向(即，順時針方向)的圓偏振光。當從偏振光的前進方向進行觀察時，將λ/4層的慢軸配置在相對於直線偏振層的偏振軸右轉45°的位置，藉此，獲得右轉圓偏振光。
本發明的實施形態的液晶顯示面板所具有的第1偏振板及第2偏振板可如實施形態1的液晶顯示面板般，分別獨立地為圓偏振板(延遲為138nm)，或者亦可如實施形態2的液晶顯示面板般，為橢圓偏振板(延遲為70nm以上且不足138nm)。該延遲是相對於直線偏振層的偏振軸將相位差層的慢軸配置於45°的位置時所需的值，亦可以45°以外的角度來配置相位差層的慢軸，橢圓率只要為0.422以上即可。即，在相對於直線偏振層的偏振軸(或吸收軸)，以45°以外的角度來配置相位差層的慢軸的情況下，相位差層的延遲亦可為138nm以上。
若將圓偏振板至少用作第2偏振板，則在未施加電壓的狀態(黑色顯示狀態)下，抑制從觀察者側射入至液晶顯示面板的外來光的反射的效果高。關於液晶顯示面板中的外來光的反射，與下基板(通過液晶層後)相比較，上基板(通過液晶層之前)對於外來光的反射更大。具體而言，由液晶單元的上基板上所形成的黑矩陣(BM)層、彩色濾光片(CF)層或透明導電層(例如，用以防止FFS模式的液晶顯示面板帶電而設置的氧化銦錫(Indium Tin Oxide，ITO)層)引起的反射大。而且，在觸控面板(touch panel)內置型(表嵌(on-cell)型及內嵌(in-cell)型)的液晶顯示面板中，上側基板具有透明導電層及/或金屬配線，來 自透明導電層及/或金屬配線的反射亦大。如此，為了最有效果地抑制來自液晶單元的上基板(上基板的液晶層側或觀察者側)上所形成的所述構成要素的反射，較佳為將圓偏振板用作第2偏振板。本發明的實施形態的液晶顯示面板亦可在第1偏振板與第2偏振板之間具有觸控面板功能層。實施形態的觸控面板內置型的液晶顯示面板可為於液晶單元內設置有觸控面板功能層的內嵌型，亦可為將觸控面板功能層積層於液晶單元外側的表嵌型。再者，從觀察者側射入至液晶顯示面板的外來光在通過液晶層之後，亦由形成於下基板的畫素電極、共用電極、各種配線反射。
另一方面，若將橢圓偏振板用作第1偏振板及第2偏振板，則與將第1偏振板及第2偏振板兩者設為圓偏振板的情況相比較，能夠增加在施加了電壓的狀態(白色顯示狀態)下，從背光射出而透過液晶層的光量(提高亮度)。原因在於：能夠重新利用從背光射出且由形成於下基板的畫素電極、共用電極、各種配線反射的光的一部分。然而，若延遲不足70nm(橢圓率不足0.422)，則對從觀察者側射入的光的反射進行抑制的效果會過度降低，結果導致對比度降低。
進而，對第1偏振板及第2偏振板所具有的相位差層與液晶層的構成進行調整(實施形態3)，藉此，即使不設置對扭曲配向狀態的液晶層的光學異向性進行補償的光學補償層(以下，有時僅稱為「補償層」)，亦能夠實現漏光少的良好的黑色顯示。用以對扭曲配向狀態的液晶層的光學異向性進行補償的補償層難 以製造且昂貴，因此，大的優點在於能夠省略該補償層。實施形態3的液晶顯示面板相較於以往，減少反射及/或提高亮處對比度，且利用簡單的構成來實現良好的黑色顯示。
本發明人發現：以使扭曲配向狀態的液晶層滿足準λ條件的方式進行設定，藉此，即使顯示模式為使用了橫電場的顯示模式，亦可使用圓偏振板或橢圓偏振板來進行顯示，能夠有效果地抑制液晶顯示面板的反射。而且，發現能夠藉由使用橢圓偏振板來提高顯示亮度。進而，發現了高效地對扭曲配向狀態的液晶層的光學異向性進行補償的簡單構成。
以下，參照圖式對本發明的實施形態的液晶顯示面板的構造進行說明。再者，在以下的圖式中，有時利用共用的參照符號來表示實質上具有相同功能的構成要素，且省略其說明。
實施形態1是作為第1偏振板及第2偏振板的圓偏振板(相位差層的延遲為138nm)的液晶顯示面板。實施形態2是以橢圓偏振板(相位差層的延遲不足138nm)作為第1偏振板及第2偏振板、且包括補償層的液晶顯示面板，該補償層對扭曲配向狀態的液晶層的光學異向性進行補償。實施形態3是不具有對扭曲配向狀態的液晶層的光學異向性進行補償的補償層的液晶顯示面板。實施形態3的液晶顯示面板所具有的第1偏振板及第2偏振板可為圓偏振板，亦可為橢圓偏振板。
以下，自易理解性的觀點出發，從實施形態1起依序進行說明。
(實施形態1)
參照圖1對本發明的實施形態1的液晶顯示面板100A的構造進行說明。實施形態1是使用圓偏振板(延遲為137.5nm)作為第1偏振板及第2偏振板的情況。
圖1的(a)是本發明的實施形態1的液晶顯示面板100A的示意性分解剖面圖，且一併表示了背光50。本發明的實施形態1的液晶顯示裝置是包括液晶顯示面板100A與背光50的透射模式的液晶顯示裝置。圖1的(b)是與液晶顯示面板100A所具有的液晶單元10的一個畫素相對應的部分的示意性剖面，圖1的(c)是與液晶單元10的一個畫素相對應的部分的示意性平面圖。
液晶顯示面板100A具有液晶單元10、第1偏振板22A及第2偏振板24A。第1偏振板22A及第2偏振板24A均為圓偏振板，且延遲為137.5nm。
如圖1的(b)所示，液晶單元10具有第1基板10Sa、第2基板10Sb及設置於第1基板10Sa與第2基板10Sb之間的液晶層18。第1基板10Sa具有透明基板12a、形成於透明基板12a上的共用電極14、形成於共用電極14上的介電體層15及形成於介電體層15上的畫素電極16。根據需要，在畫素電極16的液晶層18側形成保護膜或配向膜。而且，第1基板10Sa亦可具有用以將顯示信號電壓供給至畫素電極16的薄膜電晶體(以下稱為「TFT」)、以及用以將信號電壓供給至TFT的閘極匯流排線(gate bus line)及源極匯流排線(source bus line)(均未圖示)。第1基 板10Sa具有使液晶層18產生橫電場的電極對，此處，共用電極14與畫素電極16構成電極對。如圖1(c)所示，畫素電極16具有彼此平行地延伸的多個矩形狀的開口部16a。液晶單元10為FFS模式的液晶單元。第2基板10Sb具有透明基板12b。可在透明基板12b的液晶層18側形成例如彩色濾光片層或配向膜(均未圖示)。本發明的實施形態的FFS模式的液晶顯示面板不限於已例示的構成，能夠廣泛用作眾所周知的FFS模式的液晶顯示面板。例如，共用電極14與畫素電極16的配置關係亦可顛倒。
液晶顯示面板100A在液晶單元10與第1偏振板22A及第2偏振板24A之間不具有相位差板，但亦可在液晶單元10與液晶單元10的背光50側的第1偏振板22A之間、及/或液晶單元10與液晶單元10的觀察者側的第2偏振板24A之間，設置例如用以對液晶層18的折射率的波長色散(wavelength dispersion)及/或由波長引起的延遲差異進行補償的相位差板。於本發明的實施形態的液晶顯示面板100A中，觀察者側的第2偏振板24A為圓偏振板，因此，第2偏振板24A以如下方式發揮作用，即，抑制從觀察者側射入的外來光在被液晶顯示面板100A反射後射向觀察者。因此，當在液晶單元10與第2偏振板24A之間設置相位差板時，該相位差板較佳為不使通過第2偏振板24A後的圓偏振光的狀態發生變化。
藉由模擬對所述準λ條件或扭曲角等、與反射抑制效果及透射率的關係進行了研究。用於模擬的液晶單元10的構成如下 所述。
開口部16a的寬度S設為5μm，開口部16a與開口部16a之間的距離L及從開口部16a至畫素電極16的邊緣為止的距離L設為3μm。即，設為L/S為3μm/5μm的狹縫(slit)構造。構成液晶層18且介電異向性為負的向列液晶材料的雙折射率Δn設為0.12，介電常數Δε設為-7。藉由改變液晶層18的厚度(亦稱為「單元厚度」)來調節液晶層18的Δnd。介電體層15的厚度設為100nm，相對介電常數設為6。使用LCDMaster2-D(新特克(SINTEC)股份有限公司製造)來進行模擬。
圖2中表示模擬結果。圖2是表示液晶層的扭曲角及液晶層的Δnd、與史托克斯參數S3為1.00的偏振光射入至液晶層時的通過液晶層後的偏振光的S3的關係的圖。將該圖稱為「優值(Figure of merit，FOM)」。在FOM中，白色區域表示通過液晶層後的偏振光的S3滿足1.00≧S3≧0.95的區域(E區域)，灰色區域表示滿足0.95>S3≧0.85的區域(G區域)，黑色區域表示0.85>S3的區域(NG區域)。扭曲角超過0°(即，液晶層處於扭曲配向狀態)、Δnd≠550nm且S=1.00的區域為滿足準λ條件的區域，但E區域(白色區域)及G區域(灰色區域)亦實質上滿足準λ條件。再者，扭曲角為0°且Δnd為550nm的點是λ條件。
而且，圖3表示FOM中的通過液晶層後的偏振光的S3為1.00的理想的準λ條件。圖3所示的理想的準λ條件由Δnd≒-0.0134．θ2+0.414．θ+544表示。
進而，將圖2所示的FOM放大，將通過液晶層後的偏振光的S3的數值表示於表A1~表A4。表A1是表示扭曲角為0°以上且90°以下的範圍(每10°)、Δnd為310nm以上且600nm以下的範圍(每5nm)中的S3的值的表，表A2是表示扭曲角為100°以上且180°以下的範圍(每10°)、Δnd為310nm以上且600nm以下的範圍(每5nm)中的S3的值的表，表A3是表示扭曲角為0°以上且90°以下的範圍(每10°)、Δnd為5nm以上且305nm以下的範圍(每5nm)中的S3的值的表，表A4是表示扭曲角為100°以上且180°以下的範圍(每10°)、Δnd為5nm以上且305nm以下的範圍(每5nm)中的S3的值的表。
[表A1]
[表A2]
[表A3]
[表A4]
首先，根據圖2可知：滿足準λ條件的區域雖有限，但卻出乎預料地大。而且，扭曲角越大，則滿足準λ條件的Δnd的 值越小，並且Δnd的範圍越大。Δnd依賴於液晶層的厚度，因此會受到製造不均的影響。考慮到製造餘裕(margin)，較佳為扭曲角大。
圖2及表A1~表A4所示的通過液晶層後的偏振光的S3的數值越接近於1.00，則從背光射出且通過液晶層後的偏振光越接近於透過第1偏振板後的圓偏振光，因此，藉由將第2偏振板設定為使與第1偏振板逆向旋轉的圓偏振光透過，能夠進行黑色顯示。因此，為了提高黑色顯示的品質，較佳為選擇通過液晶層後的偏振光的S3的數值接近於1.00的區域。
而且，通過液晶層後的偏振光的S3的數值越接近於1.00，則對第1基板10Sa的反射光(與圓偏振光的旋轉方向相反)進行抑制的效果越高。即，從觀察者側射入且透過第2偏振板後的圓偏振光通過液晶層，由第1基板10Sa上的電極或配線等反射，成為與透過第2偏振板後的圓偏振光逆向旋轉的圓偏振光之後，即使再次通過液晶層，仍接近於與透過第2偏振板後的圓偏振光逆向旋轉的圓偏振光，因此，無法透過第2偏振板。如此，若通過液晶層後的偏振光的S3的數值接近於1.00，則不僅能夠抑制第2基板10Sb的反射，而且亦能夠抑制第1基板10Sa的反射。專利文獻1中並未提及抑制第1基板10Sa的反射。
表1表示求出液晶層的Δnd及扭曲角θ不同的實施例1-1~實施例1~10的液晶顯示面板的透射率所得的結果。此處，透射率為對應於白色顯示狀態下的透射率，且為將5V施加至產 生橫電場的電極對(共用電極14與畫素電極16)之間時的透射率。只要無特別說明，則以下相同。
表1中一併表示了扭曲角為0°且滿足λ條件的比較例1-1及比較例1-2的結果。比較例1-1是使用有介電常數異向性為正的正型向列液晶的例子，比較例1-2是使用有介電常數異向性為負的負型向列液晶的例子。因此，在比較例1-1與比較例1-2中，液晶分子的配向方向(分子長軸的方向)與橫電場的方位的關係不同。再者，相當於比較例1-1或比較例1-2的液晶顯示面板並未眾所周知。
以下，在本說明書中，液晶分子的配向方向或偏振光方向等方向(方位)是由以橫電場的方位為基準的方位角表示。將橫電場的方位(時鐘錶盤的3點方向)設為0°，將從觀察者側觀察到的逆時針旋轉設為正。扭曲配向由下基板(第1基板10Sa)附近的液晶分子的長軸的配向方位及上基板(第2基板10Sb)附近的液晶分子的長軸的配向方位規定。
圖4表示如下曲線圖，該曲線圖表示表1所示的實施例1-1~實施例1-10的液晶顯示面板的透射率與液晶層的Δnd的關係。
根據圖4而明確：只要Δnd為420nm以上，則能夠獲得較比較例1-2的液晶顯示面板更高的透射率(白色顯示亮度)。若Δnd為340nm以上且不足420nm，則透射率不及比較例1-2，但根據圖2可知：在該Δnd的範圍中，滿足準λ條件的區域大。即，存在如下優點：對於液晶層的厚度不均的餘裕大，能夠減小對比度等顯示品質的不均。
另一方面，液晶層的扭曲角較佳為50°以上且不足90°。對於該範圍的扭曲角，最佳的Δnd約為480nm~520nm，區域的透射率高。而且，由於扭曲角不足90°，故而可在一個畫素內形成扭曲配向的方位彼此不同的兩個以上的區域(domain)，從而能夠改善視場角特性。
(實施形態2)
圖5表示本發明的實施形態2的液晶顯示面板100B的示意性分解剖面圖。液晶顯示面板100B具有液晶單元10、第1偏振板22B及第2偏振板24B。與實施形態1的液晶顯示面板100A的不同點在於：第1偏振板22B及第2偏振板24B均為橢圓偏振板(圓偏振板除外)。其他方面與實施形態1的液晶顯示面板相同，因此省略說明。
表2及圖6針對液晶層的Δnd為500nm、扭曲角為73° 的情況，表示了求出使橢圓偏振板的延遲(亦稱為「相位差」)變化至70nm~130nm時的透射率所得的結果。表2及圖6中一併表示了實施例1-3(圓偏振板)的結果。
根據表2及圖6可知：藉由使用橢圓偏振板來代替圓偏振板，能夠提高透射率。尤其，橢圓偏振板的延遲為80nm~100nm的實施例2-4~實施例2-6的液晶顯示面板的透射率為超過30%的高的值。
根據所述結果而明確：藉由將圓偏振板替換為橢圓偏振板，能夠提高透射率。然而，若使用橢圓偏振板，則對外來光的反射進行抑制的效果降低。因此，考慮到透射率提高效果、與外來光的反射抑制效果，嘗試使橢圓偏振板的延遲最佳化。
圖7針對液晶層的Δnd=500nm且扭曲角為73°的液晶顯示面板，表示了畫面亮度與對比度(CR)的關係。關於對比度，設想明亮的戶外，而求出20000勒克司(lux)下的對比度。
根據圖7，直至橢圓偏振板延遲為90nm以上且130nm以下(實施例2-1~實施例2-5)為止，亮度及對比度均優於實施例1-3(圓偏振板：延遲為137.5nm)的亮度及對比度。而且，可知：橢圓偏振板延遲為70nm以上且80nm以下的實施例2-6及實施例2-7雖然對比度低於實施例1-3的對比度，但具有高畫面亮度。
再者，在使用橢圓偏振板的情況下，透射率會根據射入至液晶層的橢圓偏振光的長軸的方位而大幅度地發生變化。所述實施例2-3設定為最佳方位。
圖8表示求出與實施例2-3同樣地使用延遲為110nm的橢圓偏振板時的入射橢圓偏振光的長軸方位與透射率的關係所 得的結果。
根據圖8而明確：透射率會根據橢圓偏振光的長軸的方位而變動。實施例2-3的透射率最大而為理想條件。然而，例如在對橢圓偏振板的軸設定添加製造上的限制的情形等時，亦可為理想條件以外，透射率只要為使用有圓偏振板的實施例1-3的透射率23%以上，便能夠獲得高透射率的效果。根據圖8，該條件較佳為橢圓偏振光的長軸的方位為20°以上且100°以下，尤其在60°±10°的範圍內的情況下，可獲得透射率大幅度地增加且20000勒克司下的對比度(CR)亦增加的效果，因此更佳。
於實施形態2的實施例的液晶顯示面板100B中，在液晶單元10與第2偏振板24B之間設置有補償層。為了與圓偏振板或橢圓偏振板所具有的相位差層加以區分，此處使用補償層這一稱呼，但亦稱為相位差層。
此處，使用具有與液晶層相同的Δnd且具有液晶層的扭曲狀態、與逆向扭曲的扭曲狀態的補償層作為補償層。該補償層對液晶層的折射率的波長色散及由波長引起的延遲的差異進行補償。再者，亦能夠使用具有其他光學異向性的補償層作為補償層。在該情況下，可獲得高透射率的橢圓偏振光的長軸方位當然與所述實施例不同。然而，即使在使用了具有其他光學異向性的補償層的情況下，亦會每隔180°地存在可獲得最大透射率的橢圓偏振光的長軸方位。因此，橢圓偏振光的長軸的方位較佳為處於從可獲得最大透射率的橢圓偏振光的長軸的方位算起的±40°的範圍 內，更佳為處於從該長軸的方位算起的±10°的範圍內。而且，可將補償層設置於液晶單元10與第1偏振板22B之間，在該情況下，橢圓偏振光的長軸方位當然亦與所述實施例不同，但較佳的橢圓長軸的範圍與所述關係相同。
其次，表3針對液晶層的Δnd與實施例2-3不同的實施例2-10~實施例2-19的液晶顯示面板，表示求出最佳橢圓偏振光的長軸的方位所得的結果。而且，圖9表示以橫電場的方位為基準的橢圓偏振光的長軸的方位與液晶分子的配向方位的關係。
在所例示的全部的實施例中，液晶分子的長軸是從下基板向上基板逆時針(左轉)地扭曲配向。當然，液晶分子的長軸亦可從下基板向上基板順時針(右轉)地扭曲。在該情況下，當橢圓偏振光的長軸的方位接近於與例如下基板附近的液晶分子的長軸的配向方位正交時，透射率亦最大。
根據圖9及表3的結果可知：液晶層內的下基板附近的液晶分子的配向方位、與通過第1偏振板後的橢圓偏振光的長軸的方位所成的角較佳為85°以上且90°以下。
其次，說明對液晶層的扭曲配向與橫電場的方位的關係進行研究所得的結果。表4及圖10針對與實施例1-3的液晶顯示面板的液晶層的扭曲配向(扭曲角73°)相同的扭曲配向，表示對透射率根據相對於橫電場方位的扭曲配向的方位而如何變化進行研究所得的結果。
表4表示扭曲配向的方位不同的液晶顯示面板(實施例1-3及實施例3-1~實施例3-10)的構成及透射率。圖10是表示各液晶顯示面板未施加電壓時的液晶層厚度方向中央的液晶分子的配向方位與透射率的關係的圖。再者，液晶層厚度方向中央的液晶分子的配向方位是將下基板附近的液晶分子的配向方位與上基板附近的液晶分子的配向方位二等分的方位。
根據表4及圖10可知：即使扭曲配向的扭曲角相同，透射率亦會根據相對於橫電場方位的扭曲配向的方位而發生變化。
參照圖11的(a)對液晶層產生橫電場時的液晶分子的動作進行說明。圖11的(a)是示意性地表示橫電場中的液晶分子的配向方位的變化情況的圖，其示意性地表示了實施例3-6的液晶顯示面板的液晶層的扭曲配向。
若以圖11的(a)的箭頭所示的方式產生橫電場，則使液晶分子順時針旋轉的力會作用於存在於液晶層厚度方向上的較中央更靠下基板側的液晶分子(介電常數異向性為負)。另一方面，使液晶分子逆時針旋轉的力會作用於存在於液晶層厚度方向上的較中央更靠上基板側的液晶分子。然而，向列液晶材料作為連續彈性體而進行動作，因此，上基板側的液晶分子亦會以與下基板側的液晶分子的旋轉匹配的方式而順時針旋轉，該下基板側的液晶分子更強烈地承受由橫電場產生的力。
因此，根據表4及圖10可知：配向於如下方位的液晶顯示面板的透射率增大，該方位使得下基板附近的液晶分子因橫電場而更大幅度地扭曲。即，在下基板附近的液晶分子的配向方位(負值)的絕對值小於上基板附近的液晶分子的配向方位(正值)的絕對值的情況下，透射率大。因此，液晶層厚度方向中央的液晶分子的配向方位與橫電場的方位所成的角較佳為超過0°。
進而，實施例3-10是使下基板附近的液晶分子的長軸 的方位接近於橫電場的方位的情況，因橫電場而逆時針旋轉的液晶分子大量存在於下基板附近，因此，透射率因液晶分子逆時針旋轉而稍微降低。尤其，液晶層厚度方向中央的液晶分子的配向方位較佳為超過0°且不足20°。
而且，對於橫電場模式的液晶顯示面板而言，液晶層的面內的橫電場的強度不同，因此，配向狀態亦不同。圖12是表示施加電壓狀態下的液晶層中，橫電場強度最大的區域中的相對於橫電場方位的液晶分子的方位的分佈的曲線圖。圖13是表示施加電壓狀態下的液晶層中，橫電場強度最小的區域中的相對於橫電場方位的液晶分子的方位的分佈的曲線圖。此處，如表4所示，在實施例3-1~實施例3-10中，將橫電場方向設為0°時的液晶分子方位不同，但在圖12、圖13中，為了易於比較，將各實施例中的下基板上的液晶分子的方位設為0°，將上基板上的液晶分子的方位設為73°而作成曲線圖。
在任一種情況下，未施加電壓時的扭曲角均為73°，但基板上的配向方位根據各實施例而有所不同，結果是施加電壓時的扭曲角的大小不同。此處，如實施例3-10般，以平行地接近於橫電場的方位的方式，對下基板附近的液晶分子的長軸的方位進行配向，隨之，因橫電場而欲逆時針旋轉的方位的液晶分子逐步存在於下基板附近。在實施例3-10的情況下，以使下基板附近的液晶分子順時針旋轉的方式起作用的力發揮了作用，但由於因橫電場而欲逆時針旋轉的方位的液晶分子增加，故而整體的液晶分 子會因作用於該些液晶分子的由橫電場產生的力而逆時針旋轉，扭曲角減小，透射率降低。因此，根據表4可知：下基板附近的液晶分子的配向方位較佳為相對於橫電場的方位，處於-41.5°以上且-16.5°以下的範圍。
再者，對於本實施例的液晶顯示面板而言，液晶層的扭曲配向狀態為逆時針旋轉(參照圖11的(a))，但在液晶層的扭曲配向狀態為順時針旋轉的情況下(圖11的(b))，只要液晶分子的長軸的配向方位相對於橫電場方向與本實施例的液晶分子的配向方位呈線對稱，則可獲得與本實施例相同的效果。
此處，針對實施形態1的液晶顯示面板即第1偏振板22A及第2偏振板24A為圓偏振板的情況，對液晶層的扭曲配向與橫電場的方位的關係進行了說明，對於使用橢圓偏振板的實施形態2的液晶顯示面板而言，同樣的關係亦成立。而且，亦可將第1偏振板或第2偏振板中的一個偏振板設為圓偏振板，將另一個偏振板設為橢圓偏振板。在該情況下，自有效果地抑制外來光反射的觀點出發，更佳為將第2偏振板設為圓偏振板。
其次，參照圖14對圓偏振光的旋轉方向與液晶層的扭曲方向的組合進行說明。
所述實施形態1的液晶顯示面板100A與圖14的(a)所示的液晶顯示面板100Aa同樣為如下組合，即，第1偏振板22A右轉(順時針旋轉)，液晶層10的扭曲方向為左轉(逆時針旋轉)，第2偏振板24A左轉(逆時針旋轉)。實施形態2的液晶顯示面板 100B使用了橢圓偏振板代替圓偏振板來作為實施形態1的液晶顯示面板100A的第1偏振板及第2偏振板，但橢圓偏振光的旋轉方向與液晶層的扭曲方向的組合相同。此外，圓偏振光的旋轉方向與液晶層的扭曲方向的組合有圖14的(b)~圖14的(d)所示的三個種類。圖14的(b)~圖14的(d)表示了液晶顯示面板100Ab、100Ac及100Ad中的圓偏振光的旋轉方向與液晶層的扭曲方向的組合，以及將從液晶顯示面板100Aa射出的偏振光的史托克斯參數設為(S1、S2、S3)時，分別從液晶顯示面板100Ab、100Ac及100Ad射出的偏振光的狀態。
圖14的(b)所示的液晶顯示面板100Ab將液晶顯示面板100Aa的液晶層10的扭曲方向變更為右轉(順時針旋轉)。從液晶顯示面板100Ab射出的偏振光的史托克斯參數為(S1、S2、S3)，與從液晶顯示面板100Aa射出的偏振光相同。
圖14的(c)所示的液晶顯示面板100Ac保持了液晶顯示面板100Aa的液晶層10的扭曲方向(左轉(逆時針旋轉))，而將第1偏振板22A變更為左轉(逆時針旋轉)，將第2偏振板24A變更為右轉(順時針旋轉)。從液晶顯示面板100Ac射出的偏振光的史托克斯參數為(S1、S2、-S3)，與從液晶顯示面板100Aa射出的偏振光處於如下關係，即，關於龐加萊球的原點呈點對稱。
圖14的(d)所示的液晶顯示面板100Ad將液晶顯示面板100Aa的液晶層10的扭曲方向變更為右轉(順時針旋轉)，將第1偏振板22A變更為左轉(逆時針旋轉)，將第2偏振板24A 變更為右轉(順時針旋轉)而全部進行了變更。從液晶顯示面板100Ad射出的偏振光的史托克斯參數為(S1、S2、-S3)，與從液晶顯示面板100Aa射出的偏振光處於如下關係，即，關於龐加萊球的原點呈點對稱。
如根據所述內容而理解般：當第1偏振板22A及第2偏振板24A為圓偏振板時，液晶顯示面板100Ab、100Ac及100Ad的透射率均與液晶顯示面板100Aa的透射率相同。即，對於液晶顯示面板100Ab、100Ac及100Ad而言，與使用有所述圓偏振板的實施形態及實施例相關的說明均妥當。在使用了橢圓偏振板代替第1偏振板22A及第2偏振板24A的情況下，如與實施形態2相關的說明所述，只要將各參數最佳化即可。
(實施形態3)
如圖15的(a)示意性所示，本發明的實施形態3的液晶顯示面板100C具有液晶單元10、第1偏振板22C及第2偏振板24C。液晶單元10為橫電場模式的液晶單元，且具有與例如圖1的(b)所示的FFS模式的液晶單元10相同的構造。液晶單元10所具有的液晶層滿足所述準λ條件。
第1偏振板22C及第2偏振板24C為圓偏振板或橢圓偏振板。此處，為了使第1偏振板22C及第2偏振板24C的構成明確而分為直線偏振層與相位差層進行圖示。第1偏振板22C具有第1直線偏振層22Cp與第1相位差層22Cr，第2偏振板24C具有第2直線偏振層24Cp與第2相位差層24Cr。第1相位差層22Cr 及第2相位差層24Cr均為用以產生面內延遲(面內相位差)的相位差層。第1偏振板22C及第2偏振板24C各自實質上不具有第1相位差層22Cr及第2相位差層24Cr以外的相位差層。此處，所謂第1偏振板22C及第2偏振板24C各自實質上不具有第1相位差層22Cr及第2相位差層24Cr以外的相位差層，是指亦不具有實施形態2的液晶顯示面板所具有的補償層。即，在第1直線偏振層22Cp與液晶單元10之間，實質上僅存在第1相位差層22Cr，在第2直線偏振層24Cp與液晶單元10之間，實質上僅存在第2相位差層24Cr。
一般而言，偏振板是經由接著層(黏著層)將直線偏振層、相位差層及支持層(保護層)貼合而構成。而且，亦存在具有多個相位差層的偏振板。第3實施形態的液晶顯示面板100C所具有的第1偏振板22C及第2偏振板24C具有直線偏振層(22Cp或24Cp)與唯一的相位差層(22Cr或24Cr)，而不具有其他相位差層。亦不具有實施形態2的液晶顯示面板所具有的補償層。而且，支持層(保護層)或接著層(黏著層)的面內延遲為5nm以下，實質上能夠忽視該些面內延遲。具有如上所述的構成的第1偏振板22C及第2偏振板24C有時表現為「實質上僅由直線偏振層與相位差層構成」。
第1相位差層22Cr及第2相位差層24Cr不具有圓雙折射(circular birefringence)。詳細說明請看專業書，但所謂相位差層不具有圓雙折射，是指相位差層的固有偏振模式為直線偏振。 具有空間上一致的折射率分佈的相位差層(例如未積層的單層晶體板、利用常用方法進行延伸加工而成的高分子膜、不使液晶分子扭曲而使其平行配向的液晶單元等)不具有圓雙折射，當利用以正交偏光方式(crossed nicols)配置有直線偏振元件與直線檢光元件的偏振光顯微鏡，一面使相位差層旋轉，一面進行觀察時，存在消光位置(extinction position)。此時，相位差層的慢軸方位與檢光元件的偏振軸方位處於平行或正交的關係。
另一方面，所謂相位差層具有圓雙折射，是指相位差層的固有偏振模式為橢圓偏振或圓偏振。具有空間上不一致的折射率分佈的相位差層(例如，以慢軸方位彼此既不平行亦不正交的關係而積層有各自不具有圓雙折射的兩個以上的相位差層的積層相位差層、對扭曲配向液晶分子的配向進行了固定的補償層等)具有圓雙折射，當利用以正交偏光方式配置有直線偏振元件與直線檢光元件的偏振光顯微鏡，一面使相位差層旋轉，一面進行觀察時，不存在消光位置。若考慮積層有兩塊慢軸方位相差45°的相位差層A與相位差層B的積層相位差層，則便於理解。在該積層相位差層的面向相位差層A的部分的外側配置檢光元件，在面向相位差層B的部分的外側配置偏振元件，以使檢光元件與偏振元件的偏振軸方位正交的方式進行固定(固定為所謂的正交偏光狀態)之後，若嘗試使積層相位差層旋轉，則當相位差層A的慢軸方位與檢光元件的偏振軸方位平行或正交時(到達所謂的消光位置時)，相位差層B的慢軸方位與檢光元件及偏振元件的偏振軸方 位形成45°的角度，視野未消光。另一方面，當相位差層B的慢軸方位與偏振元件的偏振軸方位平行或正交時(到達所謂的消光位置時)，此次為相位差層A的慢軸方位與檢光元件及偏振元件的偏振軸方位形成45°的角度，該情況下視野亦未消光。即，積層相位差層在以正交偏光方式配置的直線偏振元件下，不具有消光位置。實施形態2的液晶顯示面板100B所具有的補償層(對扭曲配向狀態的液晶層的光學異向性進行補償)具有圓雙折射。例如，能夠使用雙延遲器旋轉(dual retarder rotation)方式的偏振計(polarimeter)(奧克索美特克斯(Axometrics)公司製造，商品名：奧克索斯甘(Axo-scan)等)來實際測定圓雙折射。在本說明書中，所謂不具有圓雙折射，是指圓雙折射的絕對值為10nm以下的狀態。
例如，直線雙折射(根據與圓雙折射這一用語的對比，有時亦將一般的面內延遲稱為直線雙折射)為100nm的相位差層、以使慢軸平行的方式而積層有直線雙折射為100nm的兩塊相位差層的積層相位差層、以使慢軸正交的方式而積層有直線雙折射為100nm的兩塊相位差層的積層相位差層的圓雙折射均為0nm。另一方面，例如，以慢軸形成5°的角的方式而積層有直線雙折射為100nm的兩塊相位差層的積層相位差層的圓雙折射為11.1nm，以慢軸形成45°的角的方式而積層有直線雙折射為100nm的兩塊相位差層的積層相位差層的圓雙折射為56.8nm。而且，對Δnd=505nm、扭曲角為73°的液晶單元進行補償的補償層的圓雙折射 為45.2nm，對Δnd=480.8nm、扭曲角為90°的液晶單元進行補償的補償層的圓雙折射為41.7nm，對Δnd=414nm、扭曲角為120°的液晶單元進行補償的補償層的圓雙折射為26.8nm。根據該些例示而明確：單一的相位差層、或以使慢軸方位平行或正交的方式積層而成的積層相位差層不具有圓雙折射性，以彼此既不平行亦不正交的角度積層而成的積層相位差層、或已扭曲配向的補償層具有圓雙折射性。在本說明書中，所謂不具有圓雙折射的相位差層，是指單一的相位差層或以使慢軸方位平行或正交的方式積層而成的積層相位差層。
實施形態3的液晶顯示面板100C不使用具有圓雙折射的補償層或相位差層的積層構造，能夠相較於以往減少外來光的反射，及/或提高亮處對比度，且獲得漏光少的良好的黑色顯示。此為無法根據現有的光學補償的技術常識預測的效果，發明人亦是在詳細地進行大量模擬後，才確認了該效果。
為了對實施形態3的液晶顯示面板100C的實施例4-1~實施例4-22的特性進行說明，亦對具有水平配向(homogeneous alignment)的液晶層的液晶顯示面板的比較例3-1~比較例3-6進行了模擬。
進而，亦對具有補償層的液晶顯示面板的參考例3-1~參考例3-7進行了模擬，該補償層對扭曲配向狀態的液晶層的光學異向性進行補償。圖15的(b)表示參考例3-1~參考例3-7的液晶顯示面板100D的示意性構造。根據圖15的(b)可知：液晶 顯示面板100D在圖15的(a)所示的液晶顯示面板100C中的液晶單元10與第1偏振板22C之間具有補償層23Cr。此處，使用了具有液晶層的扭曲狀態、與逆向扭曲的扭曲狀態的補償層作為補償層23Cr。參考例的液晶顯示面板可為實施形態2的液晶顯示面板。
以下，對與實施例、比較例、參考例相關的模擬結果進行說明。實施形態3的液晶顯示面板100C所具有的第1偏振板22C及第2偏振板24C的較佳構成(延遲、直線偏振層的吸收軸、相位差層的慢軸的配置關係等)、及液晶單元10的液晶層的較佳構成(扭曲角、上下基板的配向方位)與實施形態1及實施形態2的液晶顯示面板100A及液晶顯示面板100B中的所述偏振板及液晶層的較佳構成不同。在實施形態3的液晶顯示面板100C包括圓偏振板作為第1偏振板22C及第2偏振板24C的情況下，該液晶顯示面板100C亦為實施形態1的液晶顯示面板。
例如，第1相位差層22Cr及第2相位差層24Cr的延遲較佳為105.0nm以上且170.0nm以下，更佳為138.0nm以上且170.0nm以下，約155.0nm最佳。
而且，第1直線偏振層22Cp的吸收軸與第2直線偏振層24Cp的吸收軸未必正交。當第1偏振板22C及第2偏振板24C為橢圓偏振板時，吸收軸與慢軸所成的角較佳為超過60°且不足90°。
而且，第1直線偏振層22Cp的吸收軸與第1相位差層 22Cr的慢軸所成的角、及第2直線偏振層24Cp的吸收軸與第2相位差層24Cr的慢軸所成的角較佳為均不足45°或超過45°，更佳為一個角不足45°而另一個角超過45°。例如，較佳為如後述的實施例4-4般，下側(第1直線偏振層22Cp的吸收軸與第1相位差層22Cr的慢軸所成的角)超過45°，而上側(第2直線偏振層24Cp的吸收軸與第2相位差層24Cr的慢軸所成的角)不足45°。
進而，在以下的模擬中，亦對液晶層、第1相位差層22Cr及第2相位差層24Cr的延遲的波長色散進行了研究。原因在於：已發現延遲的波長色散的影響並未使全部的原色畫素的黑色顯示狀態下的透射率充分降低。模擬的結果是得知第1相位差層22Cr及第2相位差層24Cr的延遲較佳為正色散(波長越長，則延遲絕對值越小)。該模擬的結果是與現有的技術常識相反的結果，該現有的技術常識是構成圓偏振板及橢圓偏振板的相位差層的延遲的波長色散較佳為逆色散(波長越長，則延遲的絕對值越大)或平坦(不依賴於波長而保持固定)中的任一者。
而且，第1偏振板22C及第2偏振板24C的橢圓率較佳為0.575以上，更佳為0.617以上，進而更佳為0.720以上。只要第1偏振板22C及第2偏振板24C的橢圓率為所述值以上，則能夠使內部反射殘存率降低至0.25以下、0.20以下、0.10以下。內部反射殘存率將後述。
實施形態3的液晶顯示面板100C亦能夠使用負型及正型中的任一種類型的液晶材料。如上所述，在使用有介電異向性 為負的負型向列液晶的情況下更有效果，因此，以下表示使用有負型向列液晶的例子。在以下的說明中，方位角與實施形態1及實施形態2同樣地是以橫電場的方向(與狹縫的延伸方位正交)為基準(0°)，且將逆時針旋轉設為正。再者，在使用正型液晶材料的情況下，關於液晶分子的配向方位，只要將狹縫的延伸方位作為基準即可。
首先，對與比較例3-1~比較例3-6的液晶顯示面板相關的模擬結果進行說明。比較例3-1~比較例3-3的液晶顯示面板具有與圖15的(a)所示的液晶顯示面板100C相同的構成，與液晶顯示面板100C的不同點在於：液晶單元10所具有的液晶層為水平配向狀態(扭曲角為零度)，液晶層的Δnd為550nm，及補償層的扭曲角為零度。比較例3-4~比較例3-6的液晶顯示面板具有與圖15的(b)所示的液晶顯示面板100D相同的構成，與液晶顯示面板100D的不同點在於：液晶單元10所具有的液晶層為水平配向狀態(扭曲角為零度)，液晶層的Δnd為550nm。即，比較例3-1~比較例3-6的液晶顯示面板的液晶層在未施加電壓時，進行Δnd=550nm的水平配向，且滿足λ條件。使圓偏振光射入至該液晶層後，會射出圓偏振光。比較例3-1~比較例3-6的液晶顯示面板所具有的第1偏振板22C及第2偏振板24C為圓偏振板。有時亦對比較例的液晶顯示面板的構成要素附加與圖15的(a)及圖15的(b)的液晶顯示面板100C及液晶顯示面板100D的構成要素相同的參照符號。
表5表示比較例3-1~比較例3-6的液晶顯示面板的設計值(用於模擬的值)及視感度修正後的透射率。本說明書中的透射率只要無特別說明，則為視感度修正後的透射率(Y值)。
關於偏振層22Cp及偏振層24Cp，示出吸收軸的方位角。將與畫素電極的狹縫的延伸方向正交的方向即橫電場的方向設為x軸，且以x軸為基準，將逆時針旋轉設為正。
關於相位差層22Cr及相位差層24Cr，示出慢軸的方位角、延遲(面內)的大小及波長色散的大小。延遲只要無特別說明，則表示波長550nm下的延遲。以下，有時將波長550nm下 的延遲標記為「R550」。有時亦同樣地標記其他波長下的延遲。
相位差層22Cr及相位差層24Cr的延遲的波長色散是由波長450nm下的延遲相對於波長550nm下的延遲之比(R450/R550)、及波長650nm下的延遲相對於波長550nm下的延遲之比(R650/R550)來表示。對於液晶層的Δnd、補償層23Cr的延遲，亦同樣由R450/R550及R650/R550來表示波長色散。一般而言，液晶層的Δnd的波長色散為正色散，且(R450/R550)>(R650/R550)。相位差層22Cr、相位差層24Cr及補償層23Cr的延遲的波長色散可為正色散及逆色散中的任一種色散。相位差層22Cr、相位差層24Cr及補償層23Cr典型而言是由高分子膜構成，但尤其，補償層23Cr亦可由液晶層構成。
針對液晶層，示出相當於550nm下的Δnd(Δn：向列液晶的雙折射率，d：液晶層的厚度)的R550、下基板附近的液晶分子的配向方位的方位角(有時標記為「下基板配向」)與上基板附近的液晶分子的配向方位的方位角(有時標記為「上基板配向」)、扭曲角(在比較例3-1~比較例3-6中為0°)及Δnd的波長色散。用於模擬的液晶層的物性值為Δε=-4.1、Δn=0.112(波長550nm)、K1=14.5PN、K3=16.1PN、波長色散R450/R550=1.05、R650/R550=0.97。
關於對液晶層的光學異向性進行補償的補償層23Cr，示出與液晶層相同的項目。
表5中除了記錄有液晶顯示面板的設計值之外，一併記 錄有使用液晶模擬器(新特克(SINTEC)製造、LCD master)進行計算所得的液晶顯示面板的黑色顯示透射率(未施加電壓)與白色顯示透射率(施加5V電壓)。再者，用於模擬的偏振層的正交透射率為0.00163%，平行透射率為38.7%。關於液晶顯示面板，利用模擬而求出的透射率(黑色顯示透射率及白色顯示透射率)均為利用D65光源進行照明下的視感度修正後的計算值(Y值)。
圖16的(a)~圖16的(c)在龐加萊球上表示比較例3-1的液晶顯示面板的黑色顯示狀態下的偏振狀態的遷移過程的軌跡。若使用龐加萊球，則能夠利用正交座標系來表示史托克斯參數S1、S2及S3。圖16的(a)表示與藍色光(波長為450nm)相關的偏振狀態的遷移過程的軌跡，圖16的(b)表示與綠色光(波長為550nm)相關的偏振狀態的遷移過程的軌跡，圖16的(c)表示與紅色光(650nm)相關的偏振狀態的遷移過程的軌跡。
圖16的(a)~圖16的(c)中，○是表示剛透過第1直線偏振層22Cp後的偏振光的偏振狀態的點，＊是表示剛透過第2相位差層24Cr後的偏振光的偏振狀態的點，▲是表示第2直線偏振層24Cp所能夠吸收的偏振光的偏振狀態的點。當＊與▲在龐加萊球上重疊時(一致時)，可獲得良好的黑色顯示。
參照圖16的(b)，以波長為550nm的光射入至比較例3-1的液晶顯示面板的情況為例進行說明。剛透過第1直線偏振層22Cp後的偏振光的偏振狀態是偏振面的方位為-5°(由於吸收軸的方位為85°，故而認為透射軸為-5°)的直線偏振，因此，○位於 龐加萊球的赤道上的S1=1附近的點P0。當以S1為基準，將逆時針旋轉設為正而測量方位角時，龐加萊球上的P0的方位角為-5°的2倍即-10°。圖16的(d)表示了S1-S2平面圖。再者，在圖16的(d)中，以易於對圖式進行觀察為先，利用與實際的方位角稍微不同的角度進行了圖示。對於以下的說明中所需的各點，亦進行同樣的處理。
然後，表示透過第1相位差層22Cr後的偏振光的偏振狀態的點成為以龐加萊球上的第1相位差層22Cr的慢軸R1為中心而逆時針旋轉360°×(137.5nm/550nm)=90°所得的點P1(本說明書中，「×」表示相乘)，所述第1相位差層22Cr的慢軸的方位角為130°，且對於波長550nm的光的延遲為137.5nm(λ/4)。點P1位於龐加萊球的北極，即，此時的偏振狀態為右圓偏振。再者，龐加萊球上的R1的方位角為130°的2倍即260°。此處簡單地記載為「以慢軸R1為中心而逆時針旋轉」，但準確而言，說明為「以將龐加萊球上的表示慢軸的點R1與龐加萊球的原點O予以連接的線為旋轉中心，從點R1朝向O進行觀察，而為逆時針旋轉」。以下，方便起見，有時亦進行所述同樣的表述。
其次，表示透過液晶層後的偏振光的偏振狀態的點成為以龐加萊球上的液晶層的慢軸SA為中心而逆時針旋轉360°×(550nm/550nm)=360°所得的點P2，所述液晶層的慢軸(導向矢(director)方位)為-5°，且對於波長550nm的光的延遲為550nm(λ)。在波長為550nm的情況下，恰巧旋轉了360°，因此，實質 上返回至原來的點P1，但如下文中的說明所述，在其他波長的情況下會旋轉與360°不同的角度，因此，點P1與點P2一般不一致。再者，龐加萊球上的SA的方位角為-5°的2倍即-10°。
然後，表示透過第2相位差層24Cr後的偏振光的偏振狀態的點成為以龐加萊球上的第2相位差層24Cr的慢軸R2為中心而逆時針旋轉360°×(137.5nm/550nm)=90°所得的點P3，所述第2相位差層24Cr的慢軸的方位角為40°，且對於波長為550nm的光的延遲為137.5nm(λ/4)。點P3位於龐加萊球的赤道，即，此時的偏振狀態為直線偏振。該點P3與表示第2直線偏振層24Cp所能夠吸收的偏振光的偏振狀態的點E一致。點P3與點E在圖16的(b)中由＊與▲表示。如此，對於波長為550nm的入射光，可獲得漏光少的良好的黑色顯示。
如上所述，對於波長為550nm的入射光，可獲得良好的黑色顯示，但對於波長為450nm或650nm的入射光而言卻並非如此。原因在於：由於相位差層或液晶層的延遲的波長色散的影響，龐加萊球上的偏振狀態的遷移過程中的旋轉角度與波長為550nm的入射光的情況不同。此處，液晶層的Δnd的波長色散如上所述為R450/R550=1.05、R650/R550=0.97。
參照圖16的(e)~圖16的(g)對由液晶層的Δnd產生的偏振狀態的遷移(旋轉角度)進行說明。圖16的(e)~圖16的(g)分別示意性地表示波長為450nm、550nm及650nm的入射光的由液晶層產生的旋轉情況。如圖16的(f)所示，對於 波長為550nm的入射光，如上所述，由龐加萊球上的點P1表示的偏振狀態的偏振光因通過液晶層，偏振面旋轉360°而被轉換成由點P2(與點P1一致)表示的偏振狀態的偏振光。
相對於此，對於波長為450nm的入射光，由液晶層產生的旋轉角度為360°×(550nm×1.05)/450nm=462°，如圖16的(e)所示，點P2超過點P1。
而且，對於波長為650nm的入射光，由液晶層產生的旋轉角度為360°×(550nm×0.97)/650nm=295.5°，如圖16的(g)所示，點P2未到達點P1。
與關於液晶層所例示的內容同樣地，亦能夠同樣地計算出由第1相位差層22Cr、第2相位差層24Cr產生的旋轉角。
根據所述內容而明確：波長為450nm與650nm的入射光在龐加萊球上，描繪出與波長為550nm的入射光不同的軌跡，最終到達的點＊與▲不一致，因此，黑色顯示看上去已著色。因此導致視感度修正後的黑色顯示透射率高。
其次，圖17的(a)~圖17的(f)在龐加萊球上表示比較例3-2及比較例3-3的液晶顯示面板的黑色顯示狀態下的偏振狀態的遷移過程的軌跡。比較例3-2及比較例3-3的液晶顯示面板是除了變更了第1相位差層22Cr及第2相位差層24Cr的延遲的波長色散之外，與比較例3-1相同的液晶顯示面板。
比較例3-1的液晶顯示面板所具有的第1相位差層22Cr及第2相位差層24Cr均具有平坦的波長色散，且表現出無論波長 如何均大致固定的延遲。此種相位差層例如可由環烯烴系聚合物的樹脂膜形成。
比較例3-2的液晶顯示面板所具有的第1相位差層22Cr及第2相位差層24Cr具有正色散，且表現出波長越長則越小的延遲。此種相位差層例如可由聚碳酸酯或聚苯乙烯的樹脂膜或液晶層形成。
比較例3-3的液晶顯示面板所具有的第1相位差層22Cr及第2相位差層24Cr具有逆色散，且表現出波長越長則越大的延遲。此種相位差層例如可由改質聚碳酸酯的樹脂膜形成。
根據圖17的(a)~圖17的(f)而明確：無論第1相位差層22Cr及第2相位差層24Cr的延遲的波長色散為正色散還是逆色散，在全部波長(例如，所例示的450nm、550nm、650nm)下均無法實現良好的黑色顯示狀態。
即，對於使用有水平配向的液晶單元與圓偏振板的比較例3-1~比較例3-3的液晶顯示面板而言，即使變更了相位差層的延遲的波長色散，在全部波長下仍無法實現良好的黑色顯示。如表5所示，視感度修正後的黑色顯示狀態下的透射率已超過2.5%。
為了利用使用有水平配向的液晶單元與圓偏振板的構成來實現良好的黑色顯示，如比較例3-4~比較例3-6的液晶顯示面板般，需要對液晶層的光學異向性進行補償(抵消)的補償層23Cr。如表5所示，對於具有補償層23Cr的比較例3-4~比較例3-6的液晶顯示面板，即使第1相位差層22Cr及第2相位差層24Cr 的延遲的波長色散為平坦色散、正色散、逆色散，在全部波長亦能夠實現良好的黑色顯示狀態。
與所述內容同樣地，圖18的(a)~圖18的(c)在龐加萊球上表示比較例3-4的液晶顯示面板的黑色顯示狀態下的偏振狀態的遷移過程的軌跡。圖18的(d)表示S1-S2平面圖。透過第1相位差層22Cr後的偏振光的偏振狀態為點P1，且至此為止與比較例3-1相同，因此省略說明。於圖18的(e)示意性地表示偏振狀態的遷移過程的軌跡。
其次，表示透過補償層23Cr後的偏振光的偏振狀態的點成為以龐加萊球上的補償層23Cr的慢軸C為中心而逆時針旋轉360°所得的點P2，所述補償層23Cr的慢軸的方位角為85°，且對於波長為550nm的光的延遲被調整為550nm(λ)。其次，表示透過液晶層後的偏振光的偏振狀態的點成為以龐加萊球上的液晶層的慢軸SA為中心而逆時針旋轉360°所得的點P3，所述液晶層的慢軸的方位角為-5°，且對於波長為550nm的光的延遲為550nm(λ)。描繪出原路返回的軌跡，點P3與點P1完全一致。即，只要使由補償層23Cr與液晶層產生的旋轉角(延遲)的絕對值一致，且使補償層23Cr及液晶層的慢軸(龐加萊球上的旋轉軸)彼此正交，則即使在由補償層23Cr及液晶層產生的旋轉角與360°不同的情況下，亦能夠使點P3與點P1一致。補償層23Cr是以此為目的而配置，因此，亦會有理所當然的結果。
最後，藉由透過第2相位差層24Cr而轉換為點P4。此 處，預先使第1相位差層22Cr及第2相位差層24Cr的旋轉角(延遲)的絕對值一致，且使第1相位差層22Cr及第2相位差層24Cr的慢軸(龐加萊球上的旋轉軸)正交，藉此，亦能夠使點P4與點P0一致。點P4位於龐加萊球的赤道，即，此時的偏振狀態為直線偏振。該點P4與表示第2直線偏振層24Cp所能夠吸收的偏振光的偏振狀態的點E一致。如此，對於波長為550nm的入射光，可獲得漏光少的良好的黑色顯示。點P4與點E在圖18的(a)~圖18的(c)中分別由＊與▲表示。
對於波長為450nm或650nm的光，亦只要改變旋轉角度或龐加萊球上的軌跡的長度，則會描繪出與波長為550nm的光大致相同的軌跡，點P4與點E一致。原因在於：點P1與點P3因補償層23Cr的作用而一致，而且包含波長色散在內，第1相位差層22Cr及第2相位差層24Cr的延遲的絕對值彼此相等，慢軸彼此正交，因此，點P0→點P1的旋轉、與點P3→點P4的旋轉恰好彼此抵消。在設置補償層23Cr而完全補償液晶層的光學異向性的構成中，無論第1相位差層22Cr及第2相位差層24Cr的延遲的波長色散如何，在全部的波長下表示最終的偏振狀態的點P4均與點P0一致。如此，對於波長為450nm與波長為650nm的入射光，比較例3-4的液晶顯示面板亦可與波長為550nm的入射光同樣地獲得漏光少的良好的黑色顯示。
其次，圖19的(a)~圖19的(f)在龐加萊球上表示比較例3-5及比較例3-6的液晶顯示面板的黑色顯示狀態下的偏振 狀態的遷移過程的軌跡。比較例3-5及比較例3-6的液晶顯示面板是除了變更了第1相位差層22Cr及第2相位差層24Cr的延遲的波長色散之外，與比較例3-4相同的液晶顯示面板。比較例3-4的液晶顯示面板所具有的第1相位差層22Cr及第2相位差層24Cr均具有平坦的波長色散，相對於此，比較例3-5具有正色散(波長越長，則延遲的絕對值越小)，比較例3-6具有逆色散(波長越大，則延遲的絕對值越大)。
根據圖19的(a)~圖19的(f)而明確：在全部的波長下表示最終的偏振狀態的點P4與點P0一致。即，具有補償層23Cr的比較例3-4~比較例3-6的液晶顯示面板的黑色顯示不會看上去已著色，視感度修正後的透射率亦低。然而，難以製造完全補償液晶層的光學異向性的補償層23Cr，且會導致成本上升。而且，由於補償層23Cr的延遲較大，故而亦存在液晶顯示面板變厚的問題。智慧型電話(smart phone)等行動終端正逐步薄型化，無法忽視補償層23Cr的厚度。
其次，圖20表示比較例3-1~比較例3-6的液晶顯示面板的黑色顯示狀態的光譜。在全部的比較例中，設計中心波長(選擇視感度高的550nm(綠))下的漏光受到抑制，但已知如所述說明般，在比較例3-1~比較例3-3中，其他波長(450nm(藍)附近及650nm(紅)附近)下的透射率高，且引起了漏光。即，比較例3-1~比較例3-3的液晶顯示面板的黑色顯示狀態已著色，因此，視感度修正後的透射率(所謂的Y值)亦高，結果液晶顯示 面板的黑色顯示的品質低。
另一方面，比較例3-4、比較例3-5、比較例3-6的液晶顯示面板在全部的波長下均能夠實現良好的黑色顯示狀態，但需要對液晶層的光學異向性進行補償的補償層23Cr，在成本或厚度上存在問題。
本發明的實施形態3的液晶顯示面板與實施形態1及實施形態2的液晶顯示面板同樣地使用了扭曲配向狀態的液晶層，且不具有完全補償扭曲配向狀態的液晶層的光學異向性的補償層23Cr。用以對扭曲配向狀態的液晶層的光學異向性進行補償的補償層23Cr難以製造且昂貴，因此，大的優點在於能夠省略該補償層23Cr。實施形態3的液晶顯示面板即使不具有補償層23Cr，亦能夠相較於以往減少外來光的反射，及/或提高亮處對比度，且實現漏光少的良好的黑色顯示。能夠實現較所述比較例3-1~比較例3-3的液晶顯示面板更良好的黑色顯示。即，實施形態3的液晶顯示面板可使視感度修正後的黑色顯示透射率減少至0.8%以下，進而減少至0.1%以下，進一步減少至0.01%以下。
其次，對實施例4-1~實施例4-3及參考例3-1~參考例3-3的液晶顯示面板進行說明。實施例4-1的液晶顯示面板的液晶層在未施加電壓時，進行Δnd=505nm、扭曲角為73°的扭曲配向，且滿足準λ條件，使圓偏振光射入至該液晶層後，射出圓偏振光。參考例3-1~參考例3-3的液晶顯示面板相對於實施例4-1~實施例4-3的液晶顯示面板，進而包括完全補償扭曲配向的液晶層的 光學異向性的補償層23Cr。與表5同樣地，表6表示實施例4-1~實施例4-3及參考例3-1~參考例3-3的液晶顯示面板的設計值(用於模擬的值)及視感度修正後的透射率。
與進行水平配向的液晶層的情況不同，在通過進行扭曲配向的液晶層的偏振光的偏振狀態的遷移過程的龐加萊球上，軌跡並非為以特定的軸為旋轉中心的簡單的旋轉，一般為極其複雜的軌跡。然而，假定沿著厚度方向將進行了扭曲配向的液晶層分割為多個液晶層，且各個液晶層為進行了水平配向的液晶層，藉此，由分割所得的各個液晶層產生的偏振狀態的遷移過程的軌跡 能夠視為以各個液晶層中的慢軸(液晶導向矢的配向方向)為中心的簡單旋轉，因此，能夠使用模擬，利用常用方法求出偏振狀態的遷移過程的軌跡。此處，沿著厚度方向將扭曲配向狀態的液晶層等分為50層，藉由模擬求出偏振狀態的遷移過程的軌跡。
圖21的(a)~圖21的(c)在龐加萊球上表示實施例4-1的液晶顯示面板的黑色顯示狀態下的偏振狀態的遷移過程的軌跡。圖21的(a)表示與藍色光(波長為450nm)相關的偏振狀態的遷移過程的軌跡，圖21的(b)表示與綠色光(波長為550nm)相關的偏振狀態的遷移過程的軌跡，圖21的(c)表示與紅色光(650nm)相關的偏振狀態的遷移過程的軌跡。而且，圖21的(d)~圖21的(f)示意性地表示由扭曲配向狀態的液晶層的Δnd產生的偏振狀態的遷移過程的軌跡。
在如實施例4-1的液晶顯示面板般的設計的情況下，由液晶層產生的偏振狀態的遷移過程的軌跡(點P1→點P2)大致為如水滴形的外周般的形狀。如作為實施例4-4而於後所說明般，該遷移過程的軌跡的形狀不僅取決於液晶層的設計值，而且亦依賴於第1偏振板及第2偏振板的設計值。
對於由第1相位差層22Cr、第2相位差層24Cr產生的偏振狀態的遷移過程的軌跡，能夠與之前所說明的比較例同樣地加以考慮，因此省略詳細說明。
如之前所說明的比較例3-1般，在水平配向的液晶層的情況下，液晶層中的偏振狀態的遷移過程的軌跡為不依賴於入射 光的波長而以固定的特定軸為旋轉中心的簡單旋轉，因此，所述軌跡均為真圓，旋轉與按波長而有所不同的延遲相對應的不同角度之後，結果表示透過液晶層後的偏振狀態的點P2的位置根據波長而散亂。然而，在如實施例4-1的液晶顯示面板般，組合有扭曲配向的液晶層與圓偏振板的情況下，根據波長或延遲而描繪出形狀(壓扁方式)有所不同的水滴形的軌跡，因此，表示透過液晶層後的偏振狀態的點P2的位置的分散比較小。結果表示透過第2相位差層24Cr後的偏振狀態的點P3的位置的分散亦小，且與比較例3-1相比較，能夠抑制黑色顯示狀態下的著色。結果實施例4-1的液晶顯示面板的黑色顯示狀態下的透射率為0.403%，其小於比較例3-1的液晶顯示面板的黑色顯示狀態下的透射率2.714%。
實施例4-2及實施例4-3的液晶顯示面板是除了變更了第1相位差層22Cr及第2相位差層24Cr的延遲的波長色散之外，其他與實施例4-1相同的液晶顯示面板。圖22的(a)~圖22的(f)在龐加萊球上表示實施例4-2及實施例4-3的液晶顯示面板的黑色顯示狀態下的偏振狀態的遷移過程的軌跡。
對圖22的(a)、圖22的(c)與圖22的(d)、圖22的(f)進行比較後可知：具有正色散的相位差層的實施例4-2的液晶顯示面板與具有逆色散的相位差層的實施例4-3的液晶顯示面板相比較，與藍色光及紅色光相關的龐加萊球上的＊與▲的距離更小。而且，根據表6，實施例4-2的液晶顯示面板的黑色顯示狀態下的透射率低於平坦色散的實施例4-1，該實施例4-2的液晶 顯示面板包括具有正色散的第1相位差層22Cr及第2相位差層24Cr。逆色散的實施例4-3的黑色顯示狀態下的透射率高於平坦色散的實施例4-1。
即，第1相位差層22Cr及第2相位差層24Cr的延遲的波長色散較佳為與液晶層的Δnd(延遲)的波長色散相同的正色散。此結果與現有的技術常識相反，該現有的技術常識是構成圓偏振板及橢圓偏振板的相位差層的延遲的波長色散較佳為逆色散(波長越長，則延遲絕對值越大)或平坦(不依賴於波長而保持固定)的任一者。
參考例3-1的液晶顯示面板為如下液晶顯示面板，該液晶顯示面板除了手性(chirality)(扭曲方向)與液晶單元所具有的液晶層相反，且追加有延遲的絕對值相等的補償層23Cr之外，與實施例4-1相同。補償層23Cr例如可為液晶單元，或亦可為如下補償層，該補償層是將添加有手性劑(chiral agent)的液晶性材料塗佈(或封入)至實施了配向處理的基板(可為一塊，亦可為兩塊。亦可為膜狀的基材)之後，對配向進行固定而成。
圖23的(a)~圖23的(c)在龐加萊球上表示參考例3-1的液晶顯示面板的黑色顯示狀態下的偏振狀態的遷移過程的軌跡，圖23的(d)表示用以對利用補償層23Cr的光學補償機制(mechanism)進行說明的圖。
根據圖23的(a)~圖23的(c)可知：點P0與點P4良好地一致，黑色顯示狀態下的透射率亦非常低，為0.002%(參 照表6)。
參照圖23的(d)，簡單地說明藉由補償層23Cr對扭曲配向的液晶層的光學異向性進行補償的機制。
如圖23的(d)所示，以使液晶單元的最靠背面側的液晶導向矢方位與補償層23Cr的最靠觀察面側的液晶導向矢方位、液晶單元的(沿著單元的厚度方向測得的)中央部的液晶導向矢方位與補償層23Cr的(沿著單元的厚度方向測得的)中央部的液晶導向矢方位、液晶單元的最靠觀察者側的液晶導向矢方位與補償層23Cr的最靠背面側的液晶導向矢方位分別正交的方式，對液晶層與補償層23Cr的配向進行了設計，因此，延遲從兩者的界面的內側起依序被抵消，液晶層與補償層23Cr的積層體的實效延遲為零。此處，為了幫助直觀理解，說明了延遲從內側起依序被抵消，但在龐加萊球上產生了如下現象：補償層23Cr描繪出點P1→點P2的軌跡之後，液晶層以沿著與該軌跡相同的軌跡返回的方式而描繪出點P2→點P3的軌跡，最終，點P3返回至原來的點P1。
此外，根據與比較例3-4所說明的原理相同的原理，對於全部波長的入射光，可獲得漏光少的良好的黑色顯示。黑色顯示不會看上去已著色，黑色顯示狀態下的透射率亦低，但需要補償層23Cr，在成本或厚度上存在問題。
再者，此處表示了將補償層23Cr配置於液晶單元10的背面側的例子，但藉由考慮所述補償機制而適當地變更設計值，亦能夠將所述補償層23Cr配置於液晶單元10的觀察面側。實際 上能夠進行如下順序的說明，即，以使液晶層中的遷移過程的軌跡(點P1→點P2)在補償層23Cr中返回(點P2→點P3)的方式，使偏振狀態發生，藉此來進行補償，因此，容易理解「補償」的概念。然而，自使圓偏振板的抗反射效果最大化的觀點出發，認為較佳為使配置於觀察面側的第2偏振板24C的構造儘量簡單，且實質上，包含補償層23Cr作為配置於背面側的第1偏振板22C的一部分，因此，在參考例3-1中亦採用了該構成。而且，構成補償層的材料只要可獲得補償效果，則並無特別限定，但就能夠容易地實現扭曲配向的方面而言，較佳為液晶性材料。而且，自不僅在法線方向上獲得補償效果，且亦在傾斜視角上獲得補償效果的觀點出發，構成補償層的液晶性材料的Δn更佳為負。具有圓盤狀(碟狀)的分子形狀的液晶性材料相當於所述液晶性材料。封入至液晶單元的液晶性材料的Δn為正(分子形狀為棒狀)，因此，藉由使用包含Δn的符號相反的液晶性材料的補償層，能夠在所有方向上對其相位差變化進行補償。
其次，圖24的(a)~圖24的(f)在龐加萊球上表示參考例3-2及參考例3-3的液晶顯示面板的黑色顯示狀態下的偏振狀態的遷移過程的軌跡。參考例3-2及參考例3-3的液晶顯示面板是除了追加有補償層23Cr之外，各自與實施例4-2及實施例4-3相同的液晶顯示面板。換言之，是除了變更了第1相位差層22Cr及第2相位差層24Cr的延遲的波長色散之外，與參考例3-1相同的液晶顯示面板。
根據圖24的(a)~圖24的(f)可知：在藉由補償層23Cr來完全補償液晶層的光學異向性的構成中，無論第1相位差層22Cr及第2相位差層24Cr的延遲的波長色散如何，在全部的波長下表示最終的偏振狀態的點P4均與點P0一致。如此，參考例3-1~參考例3-3的液晶顯示面板均能夠在全部的波長下實現良好的黑色顯示狀態，但需要補償層23Cr，該些液晶顯示面板在成本或模組厚度上仍有問題。
圖25表示實施例4-1~實施例4-3及參考例3-1~參考例3-3的液晶顯示面板的黑色顯示狀態下的光譜。所述全部的液晶顯示面板在設計中心波長(選擇視感度高的550nm(綠))下抑制了漏光。而且，對於實施例4-1~實施例4-3的液晶顯示面板而言，其他波長(450nm(藍)附近及650nm(紅)附近)下的透射率高，且引起了漏光。然而，與圖20所示的比較例3-1~比較例3-3的液晶顯示面板的光譜相比較，超過550nm的長波長的透射率顯著減少，450nm附近的波長的透射率亦減少。如此，可知實施例4-1~實施例4-3的液晶顯示面板儘管不具有補償層23Cr，但與比較例3-1~比較例3-3的液晶顯示面板相比較，改善了黑色顯示的品質。另一方面，參考例3-1~參考例3-3的液晶顯示面板均能夠在全部的波長下實現良好的黑色顯示狀態，但需要補償層23Cr，在成本或厚度上存在問題。
其次，對實施例4-4~實施例4-11的液晶顯示面板進行說明。表7表示實施例4-4~實施例4-11的液晶顯示面板的設計 值(用於模擬的值)及視感度修正後的透射率。
在實施例4-4~實施例4-11的液晶顯示面板中，液晶層的設計值與實施例4-1的液晶顯示面板相同，但第1偏振板22C及第2偏振板24C的設計值不同。在實施例4-4的液晶顯示面板中，將延遲設定為明顯大於圓偏振板延遲(137.5nm)的(155.0nm)。而且，將第1直線偏振層22Cp的吸收軸與第1相位差層22Cr的慢軸所成的角、及第2直線偏振層24Cp的吸收軸與第2相位差層24Cr的慢軸所成的角設定為明顯小於圓偏振板中的直線偏振層的吸收軸與四分之一波長層所成的角(45°)(實施例4-4~實施例4-7：54.2°及37.5°，實施例4-8~實施例4-11：57.9°及33.0°)。進而，將第1直線偏振層22Cp的吸收軸與第2直線偏振層24Cp的吸收軸所成的角設定為不足90°(實施例4-4~實施例4-7：62.3°，實施例4-8~實施例實施例4-11：77.2°)。
一般而言，橢圓偏振板的抗反射效果弱於圓偏振板的抗反射效果，但如此處所例示，藉由適當地對相位差層的延遲、及直線偏振層的吸收軸與相位差層的慢軸的角度等參數進行設計，能夠獲得充分的抗反射效果。詳情後述，但在實施例4-4~實施例4-7中，以使內部反射殘存率為0.1的方式對第1偏振板22C及第2偏振板24C進行了設計。內部反射殘存率將後述。
而且，分別使液晶層的導向矢方位、第1直線偏振層22Cp的吸收軸的方位、第1相位差層22Cr的慢軸的方位最佳化，使由液晶層產生的偏振狀態的遷移過程的軌跡(點P1→點P2)大致成為如比例符號()般的形狀。對於由第1相位差層22Cr、 第2相位差層24Cr產生的偏振狀態的遷移過程的軌跡，能夠與之前所說明的實施例4-1等同樣地加以考慮，因此省略詳細說明。
圖26的(a)~圖26的(c)在龐加萊球上表示實施例4-4的液晶顯示面板的黑色顯示狀態下的偏振狀態的遷移過程的軌跡。圖26的(a)表示與藍色光(波長為450nm)相關的偏振狀態的遷移過程的軌跡，圖26的(b)表示與綠色光(波長為550nm)相關的偏振狀態的遷移過程的軌跡，圖26的(c)表示與紅色光(650nm)相關的偏振狀態的遷移過程的軌跡。而且，圖26的(d)~圖26的(f)示意性地表示由扭曲配向狀態的液晶層的Δnd產生的偏振狀態的遷移過程的軌跡。
在如實施例4-4的液晶顯示面板般，組合了扭曲配向液晶層與橢圓偏振板的情況下，根據入射光的波長或相位差層的延遲而描繪出形狀(壓扁方式)有所不同的如比例符號般的形狀的軌跡，因此，表示透過液晶層後的偏振狀態的點P2的位置的波長色散較小。結果表示透過第2相位差層24Cr後的偏振狀態的點P3的位置的分散亦小，能夠抑制黑色顯示狀態下的著色。
對於偏振狀態的遷移過程的軌跡為水滴形的實施例4-1的液晶顯示面板而言，偏振狀態是以在上下方向(在龐加萊球上，亦可表現為南北方向)上往返的方式而發生變化，因此會在長距離南下後，長距離北上，或在短距離南下後，短距離北上，藉此，獲得了對波長色散進行自我補償的效果(參照圖21)。相對於此，對於偏振狀態的遷移過程的軌跡為如比例符號般的形狀的實施例 4-4的液晶顯示面板而言，認為除了可獲得與水滴形的情況相同的效果之外，由於軌跡越是在途中相交，則在左右方向上亦會越大幅度地擺動(參照圖26)，故而在左右方向上亦可獲得對波長色散進行自我補償的效果，波長色散進一步緩和。
然而，由於點P1與點P2彼此不一致，故而若使第1直線偏振層22Cp的吸收軸與第2直線偏振層24Cp的吸收軸正交，則無法進行黑色顯示。因此，亦使第1直線偏振層22Cp的吸收軸與第2直線偏振層24Cp的吸收軸所成的角最佳化。
而且，對圖26的(a)~圖26的(c)進行比較後可知：雖說點P2的波長色散較小，但並非小至能夠被忽視的程度。然而，點P2的分散程度與點P1的分散程度非常類似。即，對於任一個波長的入射光，從赤道至點P1的距離、與從赤道至點P2的距離大體相等，波長越大，則該距離越短。著眼於該情況，在實施例4-4中，將第1相位差層22Cr及第2相位差層24Cr的延遲的波長色散設為正色散。再者，在此後所示的實施例4-11中，使第1相位差層22Cr及第2相位差層24Cr的延遲的波長色散最佳化。
圖27的(a)~圖27的(i)在龐加萊球上表示實施例4-5~實施例4-7的液晶顯示面板的黑色顯示狀態下的偏振狀態的遷移過程的軌跡。
實施例4-5~實施例4-7的液晶顯示面板是除了變更了第1相位差層22Cr及第2相位差層24Cr的延遲的波長色散之外，與實施例4-4相同的液晶顯示面板。藉由增大第1相位差層22Cr 或第2相位差層24Cr中的至少一個相位差層的延遲的波長色散(增強正色散)，能夠進一步抑制黑色顯示的漏光(實施例4-5及實施例4-6)。
一般而言，波長色散越大，則圓偏振板的抗反射性能越差(越容易著色)。對於橢圓偏振板的情況而言亦相同。因此，當增大第1相位差層22Cr或第2相位差層24Cr中的任一個相位差層的延遲的波長色散時，較佳為首先變更背面側的第1相位差層22Cr的延遲的波長色散。如表7所示，使配置於觀察者側的第2相位差層24Cr的延遲的波長色散增大的實施例4-5的液晶顯示面板的黑色顯示狀態下的透射率為0.031%，相對於此，使配置於背面側的第1相位差層22Cr的延遲的波長色散增大的實施例4-6的液晶顯示面板的黑色顯示狀態下的透射率為0.020%。當然，如實施例4-7的液晶顯示面板般，藉由增大第1相位差層22Cr及第2相位差層24Cr的延遲的波長色散，抗反射效果會進一步提高，從而能夠使黑色顯示狀態下的透射率降低至0.015%。
此處，參照表B1對橢圓偏振板的內部反射殘存率進行說明。表B1表示對如下比率進行計算所得的結果，該比率是指垂直地射入至配置於反射鏡上的橢圓偏振板的光被反射鏡反射後，通過橢圓偏振板而射出的比率。將以所述方式獲得的配置有橢圓偏振板的反射鏡的反射率稱為內部反射殘存率。在代替橢圓偏振板而將圓偏振板配置於反射鏡上的情況下，內部反射殘存率為零。
[表B1]
表B1左側的列所示的數值為橢圓偏振板所具有的相位 差層(對應於第1相位差層22Cr及第2相位差層24Cr)的延遲，上側的行所示的數值表示直線偏振層的吸收軸與相位差層的慢軸所成的角phi(deg)。因此，當延遲為137.5nm且phi為45°時，配置有圓偏振板，內部反射殘存率為0.00。再者，以使代替橢圓偏振板而配置有直線偏振板時的內部反射殘存率成為1.00的方式進行了標準化。
如上所述，在實施例4-4中，以使內部反射殘存率成為0.10的方式而對第1偏振板22C及第2偏振板24C進行了設計。觀察表B1後可知：存在多個使內部反射殘存率為0.10的延遲與角度的組合，但發明人進行研究的結果是得知：以使延遲為155nm左右的方式進行設計後的特性較佳。因此，在實施例4-4中，以使觀察者側的第2偏振板24C的延遲為155nm，且第2直線偏振層24Cp的吸收軸與第2相位差層24Cr的慢軸所成的角為37.5°的方式進行設計。
如下所述，內部反射殘存率較佳為0.25以下。只要內部反射殘存率為0.25以下，則即使在20000lux的亮處，亦能夠獲得10以上的對比度。表B2表示內部反射殘存率為0.25以下的延遲及Phi的區域(粗線的右側)。而且，表B3表示了偏振板的橢圓率的值來代替內部反射殘存率。將表B3與表B2作比較後可知：表B3所示的橢圓率為0.575以上的區域(粗線的右側)與表B2中的內部反射殘存率為0.25以下的區域大致一致。即，內部反射殘存率為0.25以下的範圍能夠稱為橢圓率為0.575以上的範圍。 再者，本說明書中的橢圓率是指不依賴於手性的絕對值。
[表B2]
[表B3]
例如，若選擇155nm作為第2相位差層24Cr的延遲， 則只要使第2直線偏振層24Cp的吸收軸與第2相位差層24Cr的慢軸所成的角處於31°~59°的範圍內即可(參照表B1)。再者，若著眼於橢圓率，則由於(45-α)°與(45+α)°為相同結果，故而有時亦可為所述範圍外的角度，但將第2直線偏振層24Cp的吸收軸與第2相位差層24Cr的慢軸所成的角的範圍設定為31°~59(=45+(45-31))°。
其次，對內部反射殘存率的較佳數值範圍進行說明。
圖28表示藉由模擬而求出的內部反射殘存率與20,000lux環境下的亮處對比度(CR)的關係。液晶顯示面板的內部反射率設為實際的液晶顯示面板的典型值即5.4%。而且，液晶顯示面板的表面設置有反射率為1%的抗反射膜。抗反射膜的反射率的值亦為典型值。
根據主觀評價結果，在20000lux環境下，只要對比度為10以上，則可獲得良好的可見性。根據圖28可知：只要內部反射殘存率為0.25以下，則可獲得10以上的對比度。對於內部反射殘存率的數值而言，0.25為一個目標。
圖29的(a)~圖29的(1)在龐加萊球上表示實施例4-8~實施例4-11的液晶顯示面板的黑色顯示狀態下的偏振狀態的遷移過程的軌跡。實施例4-8~實施例4-11的液晶顯示面板以使內部反射殘存率為0.20的方式，對偏振板進行了設計。如表7中的設計值所示，將第1直線偏振層22Cp的吸收軸與第1相位差層22Cr的慢軸所成的角設定為57.9°，及將第2直線偏振層24Cp 的吸收軸與第2相位差層24Cr的慢軸所成的角設定為33.0°。而且，將第1直線偏振層22Cp的吸收軸與第2直線偏振層24Cp的吸收軸所成的角設定為77.2°。使第1相位差層22Cr的延遲的波長色散最佳化的實施例4-10、及使第1相位差層22Cr及第2相位差層24Cr的延遲的波長色散最佳化的實施例4-11的黑色顯示狀態下的透射率為0.010以下的低值。
圖30的(a)~圖30的(1)在龐加萊球上表示實施例4-12~實施例4-15的液晶顯示面板的黑色顯示狀態下的偏振狀態的遷移過程的軌跡。表8示出設計值。
實施例4-12~實施例4-15的液晶顯示面板以使內部反射殘存率為0.25的方式，對偏振板進行了設計。如表8中的設計 值所示，將第1直線偏振層22Cp的吸收軸與第1相位差層22Cr的慢軸所成的角設定為59.6°，及將第2直線偏振層24Cp的吸收軸與第2相位差層24Cr的慢軸所成的角設定為31.0°。而且，將第1直線偏振層22Cp的吸收軸與第2直線偏振層24Cp的吸收軸所成的角設定為83.7°。使第2相位差層24Cr的延遲的波長色散最佳化的實施例4-13、使第1相位差層22Cr的延遲的波長色散最佳化的實施例4-14、以及使第1相位差層22Cr及第2相位差層24Cr的延遲的波長色散最佳化的實施例4-15的黑色顯示狀態下的透射率為0.010以下的低值。
圖31在龐加萊球上表示實施例4-16的液晶顯示面板的黑色顯示狀態下的偏振狀態的遷移過程的軌跡。設計值表示於表8。
實施例4-16的液晶顯示面板以不指定內部反射殘存率且使黑色顯示狀態最佳的方式，對偏振板進行了設計。將第1直線偏振層22Cp的吸收軸與第1相位差層22Cr的慢軸所成的角設定為60.7°，及將第2直線偏振層24Cp的吸收軸與第2相位差層24Cr的慢軸所成的角設定為29.3°。而且，將第1直線偏振層22Cp的吸收軸與第2直線偏振層24Cp的吸收軸所成的角設定為87.6°。內部反射殘存率為0.28。在該構成中，即使第1相位差層22Cr及第2相位差層24Cr的波長色散未最佳化，黑色顯示狀態下的透射率亦為0.010以下的低值。如此，亦可能為如下構成，即，即使內部反射殘存率超過0.25，仍可獲得充分的黑色顯示。
圖32表示實施例4-4~實施例4-16的液晶顯示面板的黑色顯示狀態下的光譜。任一個實施例的液晶顯示面板儘管均不包括用以對液晶層的光學異向性進行補償的補償層23Cr，但在全部的波長下仍能夠實現良好的黑色顯示狀態。
圖33在龐加萊球上表示實施例4-17、實施例4-18及參考例3-4、參考例3-5的液晶顯示面板的黑色顯示狀態下的偏振狀態的遷移過程的軌跡。表9示出設計值。
所述實施例4-1~實施例4-16的液晶顯示面板的液晶層的Δnd為505.0nm，扭曲角為73.0°，相對於此，實施例4-17、實 施例4-18及參考例3-4、參考例3-5的液晶顯示面板的液晶層的Δnd為480.8nm，扭曲角為90.0°。使用圓偏振板作為第1偏振板22C及第2偏振板24C。參考例3-4、參考例3-5的液晶顯示面板具有補償層23Cr。
圖34在龐加萊球上表示實施例4-19的液晶顯示面板的黑色顯示狀態下的偏振狀態的遷移過程的軌跡。設計值表示於表9。實施例4-19的液晶顯示面板的液晶層的Δnd亦為480.8nm，扭曲角亦為90.0°，但與實施例4-17、實施例4-18的液晶顯示面板的不同點在於：使用橢圓偏振板作為第1偏振板22C及第2偏振板24C。
圖35表示實施例4-17~實施例4-19及參考例3-4、參考例3-5的液晶顯示面板的黑色顯示狀態下的光譜。實施例4-17~實施例4-19的液晶顯示面板雖不及具有補償層23Cr的參考例3-4、參考例3-5的液晶顯示面板，但在大的波長範圍內減少了透射率。尤其，使用有橢圓偏振板的實施例4-19的黑色顯示狀態下的透射率為0.010以下的低值(參照表9)。
圖36的(a)~圖36的(1)在龐加萊球上表示實施例4-20、實施例4-21及參考例3-6、參考例3-7的液晶顯示面板的黑色顯示狀態下的偏振狀態的遷移過程的軌跡。表10示出設計值。
實施例4-20、實施例4-21及參考例3-6、參考例3-7的液晶顯示面板的液晶層的Δnd為414.1nm，扭曲角為120.0°。使用圓偏振板作為第1偏振板22C及第2偏振板24C。參考例3-6、參考例3-7的液晶顯示面板具有補償層23Cr。
圖37在龐加萊球上表示實施例4-22的液晶顯示面板的黑色顯示狀態下的偏振狀態的遷移過程的軌跡。設計值表示於表10。實施例4-22的液晶顯示面板的液晶層的Δnd亦為414.1nm，扭曲角亦為120.0°，但與實施例4-20、實施例4-21的液晶顯示面板的不同點在於：使用橢圓偏振板作為第1偏振板22C及第2偏振板24C。
圖38表示實施例4-20~實施例4-22及參考例3-6、參考例3-7的液晶顯示面板的黑色顯示狀態下的光譜。實施例4-20~實施例4-22的液晶顯示面板雖不及具有補償層23Cr的參考例3-6、參考例3-7的液晶顯示面板，但在大的波長範圍內減少了透射率。
如此，即使液晶層的扭曲角不同，藉由使偏振板的構成最佳化，仍能夠充分地減少黑色顯示狀態下的透射率。
參照圖39的(a)~圖39的(e)對偏振板(直線偏振層及相位差層)的設計參數相對於液晶層的扭曲角的較佳值進行說明。圖39的(a)~圖39的(e)是表示偏振板的各設計參數相對於液晶層的扭曲角的較佳關係的曲線圖。此是基於實施例4-16、實施例4-19及實施例4-22的液晶顯示面板的結果。
對於實施例4-16、實施例4-19及實施例4-22的液晶顯示面板的Δnd及扭曲角各自不同的三種液晶層，結果是不對內部反射殘存率設置限制，即，以優先降低黑色顯示透射率的方式進行延遲設計。內部反射殘存率的降低與黑色顯示透射率的降低存在權衡(trade off)關係，因此，一般若對內部反射殘存率設置限制，則無法使黑色顯示透射率最小化。
圖39的(a)是表示扭曲角與下基板側的液晶導向矢的配向方位的關係的曲線圖，其表示了以使白色顯示透射率最大化的方式進行選擇所得的結果。該特徵對於獲得良好的黑色顯示品質而言並非必須。即，即使下基板配向方位不滿足圖39的(a) 所示的關係，只要直線偏振層的吸收軸及相位差層的慢軸彼此所成的相對角度恰當，則能夠獲得良好的黑色顯示品質。
因此，基於所述想法，使下基板配向以外的軸角度的定義一般化。此處，利用以下基板側的液晶導向矢的配向方位為基準的角度，重新定義直線偏振層的吸收軸及相位差層的慢軸的方位之後，對近似式進行了研究。例如，實施例4-4的下基板配向方位為-12.5°，第2直線偏振層24Cp的方位為98.1°，因此，認為第2直線偏振層24Cp的方位為98.1°-(-12.5°)=110.6°。針對液晶層的扭曲角，繪製以所述方式重新定義的角度之後，得知：第2直線偏振層24Cp的吸收軸、第2相位差層24Cr的慢軸、第1相位差層22Cr的慢軸、第1直線偏振層22Cp的吸收軸的方位均大體處於圖39的(b)~圖39的(e)所示的直線上。
其次，考慮實施例4-4、實施例4-8、實施例4-12、實施例4-16。在該些實施例中，液晶層的扭曲角較小，而為73°，因此，黑色顯示時的波長色散大。即，較難以實現良好的黑色顯示，難以兼顧內部反射殘存率的降低與黑色顯示透射率的降低，因此，若如上所述，不對內部反射殘存率設置限制而優先考慮黑色來進行設計，則會導致內部反射殘存率升高。事實上，在實施例4-16中，內部反射殘存率為0.28(若以橢圓率表述，則該橢圓率為0.557)。
因此，實施例4-4、實施例4-8、實施例4-12是在稍微犧牲黑色顯示品質且能夠實現較佳的內部反射殘存率的範圍內， 即橢圓率為0.575以上的範圍內進行設計變更所得的結果。第2相位差層24Cr的延遲值固定於155nm，僅變更其他設計值。
圖40的(a)~圖40的(e)是表示各設計參數相對於偏振板的橢圓率的較佳關係的曲線圖。其基於實施例4-4、實施例4-8、實施例4-12、實施例4-16的結果。根據圖40的(a)~圖40的(e)可知：第2直線偏振層24Cp的吸收軸的方位、第2相位差層24Cr的慢軸的方位、第1相位差層22Cr的慢軸的方位、第1相位差層22Cr的延遲的值、第1直線偏振層22Cp的吸收軸的方位均大體處於直線上。對於此處所例示的扭曲角為73°、Δnd為505nm的液晶層而言，可知：若以不對內部反射殘存率設置限制而進行設計的實施例4-16的設計值為基準，則將第2直線偏振層24Cp的吸收軸與第2相位差層24Cr的慢軸所成的角、及第1相位差層22Cr的延遲設定得較小，將第1相位差層22Cr的吸收軸與第1直線偏振層22Cp的慢軸所成的角設定得較大即可。
再者，此處例示了畫素電極的狹縫在剖面圖中沿著與紙面垂直的方向平行地延伸者，但黑色顯示的性能並不依賴於此，且並不限定於此。在變更了畫素電極的狹縫的延伸方位的情況下，有時白色顯示的透射率會發生變化，但藉由與畫素電極的狹縫的延伸方位相匹配地變更直線偏振層的吸收軸的方位、相位差層的慢軸的方位、液晶層的導向矢方位等全部的方位，仍能夠獲得與變更前相同的白色顯示的透射率。
本發明的實施形態的液晶顯示面板可在眾所周知的橫 電場模式的液晶單元的製造方法中，藉由使液晶層的液晶分子向規定的方位扭曲配向來製造。向規定方向將圓偏振板及/或橢圓偏振板貼合於液晶單元的步驟當然可利用眾所周知的方法來進行。
液晶顯示面板100A、100B、100C及100D的液晶單元10(參照圖1的(b))例如可以如下方式來製造。
利用眾所周知的方法來製作第1基板10Sa。例如，在玻璃基板12a上形成TFT、閘極匯流排線、源極匯流排線、共用配線等電路要素。然後，形成共用電極14、介電體層15及畫素電極16。在第1基板10Sa的液晶層18側的表面形成配向膜。以使第1基板10Sa附近的液晶分子向規定方向配向的方式，對配向膜進行例如摩擦(rubbing)處理。
準備利用眾所周知的方法製成的第2基板10Sb。第2基板10Sb例如在玻璃基板12b上具有黑矩陣及彩色濾光片層，且在液晶層18側具有配向膜。以使第2基板10Sb附近的液晶分子向規定方向配向的方式，對配向膜進行例如摩擦處理。
藉由形成於第1基板10Sa或第2基板10Sb的間隔件(spacer)來控制液晶層18的厚度，例如藉由滴下注入法來形成液晶層18，並且將第1基板10Sa與第2基板10Sb貼合，從而製作出液晶單元10。
本發明的實施形態的液晶單元10的液晶層18處於扭曲配向狀態，因此，如上所述，相對於液晶層18的厚度不均的顯示品質的變動受到抑制，故而亦能夠藉由眾所周知的製造方法來獲 得顯示品質優異的液晶顯示面板。
當然，配向膜的配向處理不限於摩擦處理，亦可使用光配向膜進行光配向處理。而且，亦可組合摩擦處理與光配向處理。
本發明的實施形態的液晶顯示面板100A、100B、100C及100D的TFT亦可為非晶矽TFT(a-SiTFT)、多晶矽TFT(p-SiTFT)、微晶矽TFT(μC-SiTFT)等眾所周知的TFT，但較佳為使用具有氧化物半導體層的TFT(氧化物TFT)。若使用氧化物TFT，則能夠減小TFT的面積，因此，能夠使畫素開口率增大。
氧化物半導體層例如亦可包含In、Ga及Zn中的至少一種金屬元素。氧化物半導體層例如包含In-Ga-Zn-O系半導體。此處，In-Ga-Zn-O系半導體為In(銦)、Ga(鎵)、Zn(鋅)的三元系氧化物，In、Ga及Zn的比例(組成比)並無特別限定，例如包含In：Ga：Zn=2：2：1、In：Ga：Zn=1：1：1、In：Ga：Zn=1：1：2等。此種氧化物半導體層可由包含In-Ga-Zn-O系半導體的氧化物半導體膜形成。再者，有時將具有如下活性層的溝道蝕刻型TFT稱為「CE-InGaZnO-TFT」，該活性層包含In-Ga-Zn-O系半導體。
In-Ga-Zn-O系半導體可為非晶，亦可為結晶質。作為結晶質In-Ga-Zn-O系半導體，較佳為c軸與層面大致垂直地配向的結晶質In-Ga-Zn-O系半導體。
再者，結晶質In-Ga-Zn-O系半導體的結晶構造例如已揭示於日本專利特開2014-007399號公報、日本專利特開 2012-134475號公報、日本專利特開2014-209727號公報等。為了進行參考，而將日本專利特開2012-134475號公報及日本專利特開2014-209727號公報的全部揭示內容引用至本說明書。具有In-Ga-Zn-O系半導體層的TFT具有高遷移率(與a-SiTFT相比超過20倍)及低洩漏電流(與a-SiTFT相比不足百分之一)，因此，可適宜地用作驅動TFT及畫素TFT。
氧化物半導體層亦可包含其他氧化物半導體來代替In-Ga-Zn-O系半導體。例如亦可包含In-Sn-Zn-O系半導體(例如In2O3-SnO2-ZnO)。In-Sn-Zn-O系半導體為In(銦)、Sn(錫)及Zn(鋅)的三元系氧化物。或者，氧化物半導體層亦可包含In-Al-Zn-O系半導體、In-Al-Sn-Zn-O系半導體、Zn-O系半導體、In-Zn-O系半導體、Zn-Ti-O系半導體、Cd-Ge-O系半導體、Cd-Pb-O系半導體、CdO(氧化鎘)、Mg-Zn-O系半導體、In-Ga-Sn-O系半導體、In-Ga-O系半導體、Zr-In-Zn-O系半導體、Hf-In-Zn-O系半導體等。
[產業上的可利用性]
本發明可廣泛適用於橫電場模式的液晶顯示面板。尤其，可適宜地用於在戶外使用的橫電場模式的液晶顯示面板。

Claims (6)

  1. 一種液晶顯示面板，其包括：液晶單元，具有第1基板、第2基板及設置於所述第1基板與所述第2基板之間的液晶層；第1偏振板，配置於所述液晶單元的背面側；以及第2偏振板，配置於所述液晶單元的觀察者側，並且所述第1基板具有使所述液晶層產生橫電場的電極對，所述液晶層包含向列液晶，當將所述向列液晶的雙折射率設為Δn，將所述液晶層的厚度設為d時，所述液晶層的Δnd不足550nm，在未施加電壓時，所述液晶層處於扭曲配向狀態，當使史托克斯參數S3的絕對值｜S3｜為1.00的偏振光射入時，通過所述液晶層後的偏振光的｜S3｜為0.85以上，所述第1偏振板及所述第2偏振板是橢圓率為0.422以上的圓偏振板或橢圓偏振板，所述第1偏振板實質上僅由第1直線偏振層與第1相位差層構成，所述第2偏振板實質上僅由第2直線偏振層與第2相位差層構成。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的液晶顯示面板，其中所述第1偏振板及所述第2偏振板的橢圓率為0.575以上。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的液晶顯示面板，其中所述第1相位差層及所述第2相位差層的延遲為105.0nm以上且170.0nm以下。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的液晶顯示面板，其中所述第1直線偏振層的吸收軸與所述第2直線偏振層的吸收軸不正交。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的液晶顯示面板，其中所述第1直線偏振層的吸收軸與所述第1相位差層的慢軸所成的角、及所述第2直線偏振層的吸收軸與所述第2相位差層的慢軸所成的角均不足45°或超過45°。
  6. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的液晶顯示面板，其中所述第1相位差層及所述第2相位差層中的至少一個相位差層的延遲具有正色散。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11468639B2 (en) * 2015-02-20 2022-10-11 Microsoft Technology Licensing, Llc Selective occlusion system for augmented reality devices
CN110908169B (zh) * 2018-09-14 2022-10-04 夏普株式会社 液晶显示面板
JP7442532B2 (ja) 2018-11-02 2024-03-04 エルジー・ケム・リミテッド 円偏光板
JP7109493B2 (ja) * 2019-03-05 2022-07-29 富士フイルム株式会社 液晶表示装置
CN110231731B (zh) * 2019-05-16 2021-07-23 武汉华星光电技术有限公司 薄膜晶体管液晶显示器及其制造方法
CN110298315B (zh) * 2019-06-28 2021-07-30 上海天马微电子有限公司 显示面板和显示装置
CN114384714A (zh) * 2020-10-18 2022-04-22 中强光电股份有限公司 显示装置
CN112285977B (zh) * 2020-12-28 2021-03-02 北京瑞波科技术有限公司 一种位相延迟装置及其制备方法、显示设备

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005055709A (ja) * 2003-08-05 2005-03-03 Stanley Electric Co Ltd 液晶表示装置
US20120218497A1 (en) * 2011-02-24 2012-08-30 Panasonic Liquid Crystal Display Co., Ltd. Liquid crystal panel and liquid crystal display device
TW201621358A (zh) * 2014-09-05 2016-06-16 夏普股份有限公司 液晶顯示面板

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4148657B2 (ja) * 2001-04-04 2008-09-10 シャープ株式会社 液晶表示装置
EP1816508A1 (en) * 2006-02-02 2007-08-08 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device
JP2008165185A (ja) * 2006-12-07 2008-07-17 Nitto Denko Corp 積層光学フィルム、積層光学フィルムを用いた液晶パネル、および液晶表示装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005055709A (ja) * 2003-08-05 2005-03-03 Stanley Electric Co Ltd 液晶表示装置
US20120218497A1 (en) * 2011-02-24 2012-08-30 Panasonic Liquid Crystal Display Co., Ltd. Liquid crystal panel and liquid crystal display device
TW201621358A (zh) * 2014-09-05 2016-06-16 夏普股份有限公司 液晶顯示面板

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