TWI678574B - 液晶面板及液晶顯示裝置 - Google Patents

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Toshiyuki Iida
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日商日東電工股份有限公司
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Abstract

本發明係提供一種伴隨視認方向之變化之色移小且黑顯示時之色相獲得統一之液晶面板。
液晶面板(100)具備：液晶單元(10)；第一偏光元件(30)，其配置於液晶單元之第一主面側；第二偏光元件(40)，其配置於液晶單元之第二主面側；第一光學各向異性元件(60)，其配置於液晶單元與第一偏光元件之間，具有正折射率各向異性；及第二光學各向異性元件(70)，其配置於第一光學各向異性元件與液晶單元之間，具有負折射率各向異性。液晶單元(10)係無電場狀態下之液晶分子之預傾角為0.5°以下。第一光學各向異性元件(60)及第二光學各向異性元件(70)之至少一者係波長550nm與波長450nm之延遲之比R450/R550為1.1以上。

Description

液晶面板及液晶顯示裝置
本發明係關於一種於液晶單元與偏光元件之間具備光學各向異性元件之液晶面板。又，本發明係關於一種使用上述液晶面板之液晶顯示裝置。
液晶面板係於一對偏光元件之間具備液晶單元。橫向電場效應(IPS，In-Plane Switching)方式之液晶單元係於無電場狀態下液晶分子於與基板面大致平行之方向上平行配向，且藉由橫向之電場施加而使液晶分子於與基板面平行之面內旋轉，控制光之透射(白顯示)與遮蔽(黑顯示)。如IPS方式般，無電場狀態下液晶分子平行配向而成之橫向電場方式之液晶面板係視角特性優異。
然而，IPS方式之液晶面板係於相對於偏光元件之吸收軸為45度之角度(方位角45度、135度、225度、315度)自傾斜方向辨識之情形時，存在黑顯示之漏光較大，容易產生對比度下降或色移之問題。因此，以自傾斜方向辨識時之對比度提昇或色移降低為目的，而提出於液晶單元與偏光元件之間配置光學各向異性元件(相位差板)之方法。
例如，專利文獻1係對於使用具有正折射率各向異性之光學各向異性元件與具有負折射率各向異性之光學各向異性元件，減小IPS方式液晶面板之傾斜方向之黑亮度或色移之方法，以方位角45°、極角(相對於面板面之法線方向之角度)60°之情形為例，進行了使用龐加萊球之說明。
專利文獻2係揭示了可使用具有nx>ny=nz之折射率各向異性(正折射率各向異性)之正型A板、及具有nz>nx=ny之折射率各向異性(負折射率各向異性)之正型C板，減少IPS方式液晶面板之黑顯示中之傾斜方向之色移之情形。專利文獻3係揭示了藉由具有採用具備隨著成為長波長而變大之延遲之(所謂逆波長分散之)液晶材料之正折射率各向異性之光學元件、與採用熱塑性樹脂材料且具有負折射率各向異性之光學元件之積層相位差板，而進行IPS方式液晶面板之光學補償之情形。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2005-208356號公報
[專利文獻2]日本專利特開2007-206605號公報
[專利文獻3]WO2013/146633號國際揭示說明書
於IPS等橫向電場方式之液晶面板中，產生視認方向造成之變色之原因之一中可列舉液晶之預傾之影響。例如，於使用經摩擦之配向膜使液晶分子配向之情形時，液晶分子具有1~2°左右之預傾角。因此，若透過液晶單元之光之方向(方位角)不同，則液晶分子之表觀上之延遲產生變化，從而成為產生方位角造成之變色之原因。
近年來，藉由利用光配向技術，而開發出液晶分子之預傾角大致為0°(低傾斜角)之橫向電場方式液晶單元，且已開始進行量產化。可藉由使用低傾斜角之液晶單元，而降低伴隨方位角之變化之色相變化。另一方面，伴隨著方位角造成之色相變化較小，且全方位下之顏色之均一性得到提昇，可更顯著地辨識作為面板整體之略微之色相之差異。
一般而言，液晶面板之光學補償係對於比視感度較高之波長550nm附近(綠色)之光進行最佳化。因此，於黑顯示時，光學設計與最佳值相比之偏差較大之波長之光洩漏，從而畫面因著色而被辨識。於光學設計上，難以使所有之視認方向上之色相成為完全之中間色，因此，於黑顯示時，與產生漏光之光之波長相應地，畫面略微著色而被辨識。藍色(波長450nm附近)係比視感度低於紅色(波長650nm附近)，因此，黑顯示時之色相存在藍色系受到期待之傾向。然而，根據本發明者等之研究，已明確於將上述專利文獻2或專利文獻3中記載之光學各向異性元件之組合用於低傾斜角之橫向電場方式液晶面板之光學補償之情形時，黑顯示之畫面因視認方向而以紫色~紅色系之色相被辨識。
鑒於以上情況，對低傾斜角之橫向電場方式液晶單元之黑顯示時之色相進行研究之結果，發現藉由將光學各向異性元件之延遲之波長分散調整為特定範圍，而獲得伴隨視認方向之變化之色移較小，且黑顯示時呈現藍色系之色相之液晶面板。
本發明之液晶面板具備：液晶單元，其係具有包含於無電場狀態下平行配向而成之液晶分子之液晶層；第一偏光元件，其係配置於液晶單元之第一主面側；第二偏光元件，其係配置於液晶單元之第二主面側；第一光學各向異性元件，其係配置於液晶單元與第一偏光元件之間；及第二光學各向異性元件，其係配置於第一光學各向異性元件與液晶單元之間。第一偏光元件之吸收軸方向與第二偏光元件之吸收軸方向正交。液晶單元係無電場狀態下之液晶分子之預傾角為0.5°以下。
第一光學各向異性元件具有正折射率各向異性，第二光學各向異性元件具有負折射率各向異性。第一光學各向異性元件及第二光學 各向異性元件之至少一者係波長550nm下之延遲R550與波長450nm下之延遲R450之比R450/R550為1.1以上。
本發明之液晶面板較佳為液晶單元之無電場狀態下之液晶分子之配向方向(初期配向方向)與第一偏光元件之吸收軸方向正交。
進而，本發明係關於一種於上述液晶面板之第一主面側(第一偏光元件側)或第二主面側(第二偏光元件側)之任一側具有光源之液晶顯示裝置。於在第一主面側具有光源之情形時，液晶顯示裝置為E模式。於在第二主面側具有光源之情形時，液晶顯示裝置為O模式。本發明之液晶面板亦可適用於E模式、O模式之任一模式之液晶顯示裝置。在第二主面側配置有光源之O模式之液晶顯示裝置係對比度更高且視認性更優異。
本發明之液晶面板係伴隨視認方向之變化之色移較小，且黑顯示時之色相得以統一，變色較小，故視認性優異。
10‧‧‧液晶單元
11‧‧‧初期配向方向
30、40‧‧‧偏光元件
35、45‧‧‧吸收軸
60、70‧‧‧光學各向異性元件(相位差板)
80‧‧‧積層偏光板
100‧‧‧液晶面板
101、201、203、301‧‧‧液晶面板
105‧‧‧光源
160、170、260、270、360、370‧‧‧光學各向異性元件(相位差板)
163、173、263、273、373‧‧‧遲相軸
363‧‧‧進相軸
圖1係本發明之一實施形態之液晶顯示裝置之示意性剖視圖。
圖2係本發明之一實施形態之液晶面板之構成概念圖。
圖3係本發明之一實施形態之液晶面板之構成概念圖。
圖4係本發明之一實施形態之液晶面板之構成概念圖。
[液晶面板整體之概略]
圖1係本發明之一實施形態之包含液晶面板100之液晶顯示裝置之模式剖視圖。液晶面板100具備具有第一主面及第二主面之液晶單元10。於液晶單元10之第一主面側配置有第一偏光元件30，且於第二主面側配置有第二偏光元件40。於液晶單元10與第一偏光元件30之間，自第一偏光元件30側起配置有第一光學各向異性元件60及第二光 學各向異性元件70。即，本發明之液晶面板係自第一主面側起依次具備第一偏光元件30、第一光學各向異性元件60、第二光學各向異性元件70、液晶單元10、及第二偏光元件40。
[液晶單元]
液晶單元10係於一對基板間具備液晶層。通常之構成係於一基板設置有彩色濾光片及黑矩陣，且於另一基板設置有控制液晶之光電特性之開關元件等。
液晶層含有於無電場狀態下平行配向之液晶分子。將無電場狀態下之液晶分子之配向方向11稱為「初期配向方向」。所謂平行配向之液晶分子係指液晶分子之配向向量相對於基板平面平行且均勻地配向之狀態之液晶分子。再者，液晶分子之配向向量係相對於基板平面略微地傾斜，從而具有預傾。本發明之液晶面板中使用之液晶單元10係預傾角為0.5°以下之低傾斜單元。液晶單元10之預傾角較佳為0.3°以下。因液晶單元之預傾角較小，故獲得即便自傾斜方向辨識之情形時，亦對比度較高且伴隨視認方位角之變化之色相變化較小之液晶面板。
作為含有無電場狀態下平行配向之液晶分子之液晶單元，可列舉橫向電場效應(IPS)模式、邊緣電場開關(FFS，Fringe Field Switching)模式、強介電性液晶(FLC，Ferroelectric Liquid Crystal)模式等。作為液晶分子，可使用向列型液晶、或層列型液晶等。一般而言，IPS模式及FFS模式之液晶單元中使用向列型液晶，而FLC模式之液晶單元中使用層列型液晶。
[偏光元件]
於液晶單元10之第一主面側配置有第一偏光元件30，且於第二主面側配置有第二偏光元件40。偏光元件係將自然光或任意之偏光轉換為直線偏光者。於本發明之液晶面板中，作為第一偏光元件30及第 二偏光元件40，可根據目的而採用任意之適當之偏光元件。可列舉例如使碘或二色性染料等二色性物質吸附於聚乙烯醇系膜、部分縮甲醛化聚乙烯醇系膜、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物系部分皂化膜等親水性高分子膜進行單軸延伸而成者、及聚乙烯醇之脫水處理物或聚氯乙烯之脫鹽酸處理物等聚烯系配向膜等。又，亦可使用美國專利5,523,863號等中揭示之使含有二色性物質及液晶性化合物之液晶性組合物於固定方向上配向而成之賓主型之偏光元件、或美國專利6,049,428號等中揭示之使溶致液晶於固定方向配向而成之E型偏光元件等。
亦於該等偏光元件中，自具有較高之偏光度之觀點，較佳為使用使碘或二色性染料等二色性物質吸附於聚乙烯醇、部分縮甲醛化聚乙烯醇等聚乙烯醇系膜且於特定方向上配向而成之聚乙烯醇(PVA，polyvinyl alcohol)系偏光元件。例如，藉由對聚乙烯醇系膜實施碘染色及延伸，而獲得PVA系偏光元件。
作為PVA系偏光元件，亦可使用厚度為10μm以下之薄型之偏光元件。作為薄型之偏光元件，可列舉例如日本專利特開昭51-069644號公報、日本專利特開2000-338329號公報、WO2010/100917號說明書、專利第4691205號說明書、專利第4751481號說明書等中記載之薄型偏光膜。如此之薄型偏光元件係例如藉由包括將PVA系樹脂層及延伸用樹脂基材以積層體之狀態延伸之步驟及進行碘染色之步驟之製法而獲得。
於本發明之液晶面板中，第一偏光元件30及第二偏光元件40係以兩者之吸收軸方向35、45正交之方式配置。又，第一偏光元件30之吸收軸方向35與液晶單元10之初期配向方向11係以成為平行或正交之方式配置。較佳為如圖2~4所示，第一偏光元件30之吸收軸方向35與液晶單元10之初期配向方向11正交。
再者，於本說明書中，所謂“正交”係不僅包括完全正交之情 形，而且包括實質上正交之情形，且正交之角度通常為90±2°之範圍，較佳為90±1°，更佳為90±0.5之範圍。同樣地，所謂“平行”係不僅包括完全平行之情形，而且包括實質上平行之情形，且平行之角度通常為±2°以內，較佳為±1°以內，更佳為±0.5°以內。
[第一光學各向異性元件及第二光學各向異性元件]
本發明之液晶面板係於液晶單元10與第一偏光元件30之間，自第一偏光元件30側起，具有第一光學各向異性元件60及第二光學各向異性元件70。
第一光學各向異性元件60具有正折射率各向異性。具有正折射率各向異性之光學各向異性元件係於將面內之遲相軸方向之折射率設為nx，將面內之進相軸方向之折射率設為ny，將厚度方向之折射率設為nz之情形時，滿足nx>nz且nx≧ny≧nz。作為具有正折射率各向異性之光學各向異性元件之具體例，可列舉正型A板(nx>ny=nz)、負型B板(nx>ny>nz)及負型C板(nx=ny>nz)。
作為構成具有正折射率各向異性之光學元件之材料，可較佳地採用具有正固有雙折射之聚合物。具有正固有雙折射之聚合物係指於藉由延伸等而使聚合物配向之情形時，其配向方向之折射率變得相對較大者。作為具有正固有雙折射之聚合物，例如可列舉聚碳酸酯系樹脂、聚對苯二甲酸乙二酯或聚萘二甲酸乙二酯等聚酯系樹脂、聚芳酯系樹脂、聚碸、聚醚碸等碸系樹脂、聚苯硫醚等硫化物系樹脂、聚醯亞胺系樹脂、環狀聚烯烴系(聚降冰片烯系)樹脂、聚醯胺樹脂、聚乙烯或聚丙烯等聚烯烴系樹脂、纖維素酯類等。又，作為具有正固有雙折射之材料，亦可使用液晶材料。
第二光學各向異性元件70具有負折射率各向異性。具有負折射率各向異性之光學各向異性元件係於將面內之遲相軸方向之折射率設為nx，將面內之進相軸方向之折射率設為ny，將厚度方向之折射率設 為nz之情形時，滿足nz>ny且nz≧nx≧ny。作為具有負折射率各向異性之光學各向異性元件之具體例，可列舉負型A板(nz=nx>ny)、正型B板(nz>nx>ny)及正型C板(nz>nx=ny)。
作為構成具有負折射率各向異性之光學元件之材料，可較佳地使用具有負固有雙折射之聚合物。具有負固有雙折射之聚合物係指於藉由延伸等而使聚合物配向之情形時，其配向方向之折射率變得相對較小者。作為具有負固有雙折射之聚合物，例如可列舉芳香族或羰基等極化各向異性較大之化學鍵或官能基被導入至聚合物之側鏈而成者，具體而言，可列舉丙烯酸系樹脂、苯乙烯系樹脂、馬來醯亞胺系樹脂、反丁烯二酸酯系樹脂等。又，作為具有負固有雙折射之材料，亦可使用液晶材料。例如，自相對於膜面垂直配向而成之圓盤型液晶獲得負型A板。又，藉由於膜上使液晶化合物垂直配向而獲得正型C板。
於本說明書中，正型A板中之「ny=nz」之記載、或負型A板中之「nz=ny」之記載係面內之折射率(nx或ny)與厚度方向之折射率nz無需一定完全一致。若以Nz=(nx-nz)/(nx-ny)表示之Nz係數為0.97~1.03之範圍內，則可視作nx=ny之正型A板，若Nz係數為-0.03~0.03之範圍內，則可視作nz=ny之負型A板。同樣地，負型C板及正型C板中之「nx=ny」之記載係面內之遲相軸方向之折射率(nx)與進相軸方向之折射率(ny)無需一定完全一致，若Nz係數為20以上或-20以下，則可視作nx=ny之C板。再者，本說明書中，折射率或延遲之值係波長550nm中之值。
於使用聚合物材料作為光學各向異性元件之材料之情形時，可藉由延伸聚合物膜，提昇特定之方向之分子配向性，而形成光學各向異性元件(相位差膜)。作為聚合物膜之延伸方法，可列舉縱向單軸延伸法、橫向單軸延伸法、縱橫逐次雙軸延伸法、縱橫同時雙軸延伸法 等。作為延伸機構，可使用輥延伸機、拉幅延伸機、縮放式或線性馬達式之雙軸延伸機等任意之適當之延伸機。
於使用液晶材料作為光學各向異性元件之材料之情形時，於基材上塗佈液晶材料(液晶單體及/或液晶聚合物)，且根據需要進行液晶單體之聚合、液晶材料之配向處理、溶劑去除(乾燥)等，形成液晶層，藉此，獲得光學各向異性元件。作為液晶單體，使用呈現向列性、層列性等配向性，且於末端具有至少1個丙烯醯基、甲基丙烯醯基、乙烯基等不飽和雙鍵、或環氧基等聚合性官能基之液晶性化合物。含有液晶單體之液晶材料係除了液晶單體以外，亦可含有聚合起始劑。作為聚合性液晶單體之聚合方法，可列舉例如熱聚合、紫外線聚合等，且可根據聚合方法而使用適宜之聚合起始劑。作為液晶聚合物，可使用呈現向列性、層列性等液晶配向之主鏈型液晶聚合物或者側鏈型液晶聚合物、或該等之複合型之液晶性化合物。液晶聚合物之分子量並無特別限制，但較佳為重量平均分子量為2000~100000左右。
基材上形成有液晶層者可直接地用作光學各向異性元件。例如，可藉由於具有正折射率各向異性之第一光學各向異性元件上，形成圓盤型液晶等具有負折射率各向異性之液晶層，作為第二光學各向異性元件，而獲得將第一光學各向異性元件與第二光學各向異性元件一體積層而成之積層光學各向異性元件。又，亦可藉由將形成於基材上之液晶層(光學各向異性元件)轉印至其他光學各向異性元件上，而獲得積層光學各向異性元件。
第一光學各向異性元件及第二光學各向異性元件之厚度d1、d2可根據構成光學各向異性元件之材料等而適宜選擇。於使用聚合物材料之情形時，各光學各向異性元件之厚度通常為3μm~200μm左右。於使用液晶材料之情形時，各光學各向異性元件之厚度(液晶層之厚度) 通常為0.1μm~20μm左右。
第一光學各向異性元件60及第二光學各向異性元件70係至少任一者之R450/R550為1.1以上。R450/R550係波長550nm下之延遲R550與波長450nm下之延遲R450之比(以下，存在稱為「波長分散」之情形)。A板及B板係根據波長450nm與波長550nm中之正面延遲之比，求出波長分散R450/R550。C板係根據自與膜面之法線傾斜40°之方向所測定之傾斜方向延遲，求出波長分散R450/R550。
於將第一光學各向異性元件之R450/R550設為1.1以上之情形時，作為其材料，可較佳地使用聚芳酯系樹脂、碸系樹脂、硫化物系樹脂、聚醯亞胺系樹脂、及聚醯胺樹脂等。於將第二光學各向異性元件之R450/R550設為1.1以上之情形時，作為該材料，可較佳地使用於側鏈具有芳香族環之丙烯酸系聚合物等。又，亦可藉由使金屬或金屬氧化物之奈米粒子分散於聚合物材料中等之方法，而調整延遲之波長分散。
可藉由將延遲之波長分散R450/R550大者用作第一光學各向異性元件及/或第二光學各向異性元件，而於全方位中以藍色系統一使用有低傾斜單元之液晶面板之黑顯示時之色相，從而色移變小。如上所述，液晶面板之光學補償係對於波長550nm附近(綠色)之光實施最佳化。於使用波長分散R450/R550大之光學各向異性元件之情形時，相對於綠色光以不產生黑顯示時之漏光之方式被適當地實施光學補償，短波長側(藍色)因光學各向異性元件之延遲大於用以不產生漏光之最佳之延遲，故產生漏光，其結果，黑顯示帶有藍色系之色相。於本發明中，藉由使光學各向異性元件之延遲之波長分散R450/R550增大，使黑顯示時之短波長側之光之漏光相對地變大，藉而即便辨識之角度(方位角)產生變化，亦可保持藍色系之色相。
若第一光學各向異性元件及第二光學各向異性元件之任一者之 延遲之波長分散R450/R550為1.1以上，則另一者可R450/R550未達1.1。若第一光學各向異性元件及第二光學各向異性元件之兩者之R450/R550為1.1以上，則因存在色移進一步減少之傾向而較佳。
第一光學各向異性元件及第二光學各向異性元件之R450/R550之上限並無特別限定，但若R450/R550過大，則存在黑顯示時之藍色漏光變大或白顯示時畫面著色之傾向。因此，R450/R550較佳為1.3以下，更佳為1.25以下，進而較佳為1.2以下。
第一光學各向異性元件之R450/R550與第二光學各向異性元件之R450/R550之差較佳為0.1以下，較佳為0.08以下，進而較佳為0.06以下。若兩者之波長分散接近，則將第一光學各向異性元件與第二光學各向異性元件之積層體視作一個積層光學元件之情形時，該積層光學元件之延遲之波長分散之視認方向造成之變化小，故存在色移變小之傾向。
[第一光學各向異性元件與第二光學各向異性元件之組合]
於第一光學各向異性元件為具有nx>ny=nz之折射率各向異性之正型A板之情形時，作為第二光學各向異性元件，可較佳地使用具有nz>nx>ny之折射率各向異性之正型B板或具有nz>nx=ny之折射率各向異性之正型C板。其中，於第二光學各向異性元件為正型C板之情形時，容易將傾斜方向上之全方位角中之色相調整為藍色系。
於第一光學各向異性元件為具有nx>ny>nz之折射率各向異性之負型B板之情形時，第二光學各向異性元件亦可為具有nz=nx>ny之折射率各向異性之負型A板、具有nz>nx>ny之折射率各向異性之正型B板、及具有nz>nx=ny之折射率各向異性之正型C板之任一者。其中，第二光學各向異性元件較佳為負型A板或正型C板，尤其於第二光學各向異性元件為正型C板之情形時，容易將全方位角中之色相調整為藍色系。
於第一光學各向異性元件為具有nx=ny>nz之折射率各向異性之負型C板之情形時，作為第二光學各向異性元件，可較佳地使用具有nz=nx>ny之折射率各向異性之負型A板、或具有nz>nx>ny之折射率各向異性之正型B板。其中，於第二光學各向異性元件為正型A板之情形時，容易將全方位角中之色相調整為藍色系。
配置於液晶單元10與第一偏光元件30之間之第一光學各向異性元件60及第二光學各向異性元件70之軸方向並無特別限定。於光學各向異性元件為A板或B板之情形時，較佳為，以遲相軸方向與液晶單元10之初期配向方向11平行或正交之方式，配置各光學各向異性元件，尤佳為，以光學各向異性元件之遲相軸方向與液晶單元10之初期配向方向11平行之方式，配置各光學各向異性元件。
圖2~4係表示本發明之液晶面板之較佳之形態中之各光學元件之配置之構成概念圖。圖2~4中之箭頭係表示光學各向異性元件之光學軸方向(圖4之箭頭363表示進相軸方向，其他箭頭均表示遲相軸方向)。
於第一光學各向異性元件160為正型A板或負型B板，且第二光學各向異性元件170為負型A板或正型B板之情形時，如圖2所示，較佳為，第一光學各向異性元件之遲相軸方向163、及第二光學各向異性元件之遲相軸方向173均與液晶單元10之初期配向方向11平行，且與第一偏光元件30之吸收軸方向35正交。
於第一光學各向異性元件260為正型A板或負型B板，且第二光學各向異性元件270為正型C板之情形時，如圖3所示，較佳為，第一光學各向異性元件之遲相軸方向263與液晶單元10之初期配向方向11平行，且與第一偏光元件30之吸收軸方向35正交。
於第一光學各向異性元件360為負型C板，且第二光學各向異性元件370為負型A板或正型B板之情形時，如圖4所示，較佳為，第二 光學各向異性元件之遲相軸方向373與液晶單元10之初期配向方向11平行，且與第一偏光元件30之吸收軸方向35正交。
第一光學各向異性元件及第二光學各向異性元件之延遲並無特別限制，於黑顯示時，以可減小自傾斜方向進行辨識之情形之波長550nm之光之漏光之方式，調整正面延遲Re及厚度方向延遲Rth即可。如上所述，於本發明中，因光學各向異性元件之延遲R450/R550較大，故於黑顯示時，短波長之藍色之光產生漏光，但若可抑制比視感度較高之綠色之光之漏光，則可較高地保持對比度。
如圖2~4所示，於第一光學各向異性元件及第二光學各向異性元件之遲相軸方向與液晶單元之初期配向方向平行之情形時，第一光學各向異性元件之正面延遲Re1與第二光學各向異性元件之正面延遲Re2之和Re1+Re2較佳為90~120nm，更佳為100~170nm。第一光學各向異性元件之厚度方向延遲Rth1與第二光學各向異性元件之厚度方向延遲Rth2之和Rth1+Rth2較佳為30~100nm，更佳為40~80nm。(Rth1+Rth2)/(Re1+Re2)較佳為0.2~0.8，更佳為0.3~0.7。
可藉由將配置於液晶單元10與偏光元件30之間之第一光學各向異性元件及第二光學各向異性元件之光學各向異性設為上述範圍，而降低傾斜方向、尤其相對於偏光元件之吸收軸為45度之角度(方位角45度、135度、225度、315度)中之黑亮度，從而提昇對比度。
再者，正面延遲Re1及Re2、以及厚度方向延遲Rth1及Rth2係於將第一光學各向異性元件及第二光學各向異性元件各自之面內之遲相軸方向之折射率設為nx1及nx2，將面內之進相軸方向之折射率設為ny1及ny2，將厚度方向之折射率設為nz1及nz2，將厚度設為d1及d2之情形時由以下方式定義。
Re1=(nx1-ny1)×d1
Rth1=(nx1-nz1)×d1
Re2=(nx2-ny2)×d2
Rth2=(nx2-nz2)×d2
[各光學部件之配置]
本發明之液晶面板可藉由於液晶單元10之第一主面側配置第二光學各向異性元件70、第一光學各向異性元件60及第一偏光元件30，且於液晶單元10之第二主面側配置第二偏光元件40而製作。
亦可於第一偏光元件30與第一光學各向異性元件60之間、或第二偏光元件40與液晶單元10之間設置光學各向同性膜作為偏光元件保護膜。可藉由於偏光元件之表面設置偏光元件保護膜，而提昇偏光元件之耐久性。作為偏光元件保護膜使用之光學各向同性膜係指對於透過法線方向及傾斜方向之任一方向之光，不實質性轉換其偏光狀態之膜。具體而言，光學各向同性膜係正面延遲Re較佳為10nm以下，厚度方向延遲Rth較佳為20nm以下。光學各向同性膜之正面延遲更佳為5nm以下。光學各向同性膜之厚度方向延遲更佳為10nm以下，進而較佳為5nm以下。
本發明之液晶面板亦可含有上述以外之光學層或其他部件。例如，較佳為於第一偏光元件30及第二偏光元件40之外表面(不與液晶單元10對向之面)設置偏光元件保護膜。設置於偏光元件之外表面之偏光元件保護膜既可為光學各向同性，亦可具有光學各向異性。另一方面，要求設置於第一偏光元件30之液晶單元10側之面及第二偏光元件40之液晶單元10側之偏光元件保護膜如上所述為光學各向同性。又，本發明之液晶面板較佳為於第一偏光元件30與液晶單元10之間除了第一光學各向異性元件及第二光學各向異性元件以外不含光學各向異性元件，且較佳為於第二偏光元件40與液晶單元10之間不含光學各向異性元件。
藉由積層液晶單元與上述各光學部件而形成液晶面板。於其形 成過程中，可於液晶單元上依次單個地積層各部件，亦可使用預先將若干個部件積層而成者。該等光學部件之積層順序並無特別限制。較佳為將第一偏光元件30、第一光學各向異性元件60及第二光學各向異性元件70積層，預先形成積層偏光板80，且使該積層偏光板80介隔黏著劑(未圖示)而與液晶單元10貼合。再者，如上所述，亦可於第一偏光元件30與第一光學各向異性元件60之間含有光學各向同性膜作為偏光元件保護膜。
較佳為於各部件之積層中使用接著劑、黏著劑。作為接著劑或黏著劑，可適宜選擇以丙烯酸系聚合物、矽酮系聚合物、聚酯、聚胺基甲酸酯、聚醯胺、聚乙烯基醚、乙酸乙烯酯/氯乙烯共聚物、改性聚烯烴、環氧系聚合物、氟系聚合物、橡膠系聚合物等為基礎聚合物之接著劑、黏著劑。
[液晶顯示裝置]
藉由於上述液晶面板之第一主面側(第一偏光元件30側)或第二主面側(第二偏光元件40側)之任一側配置光源，而形成液晶顯示裝置。於第一主面側配置光源之情形時，光源側之偏光元件(第一偏光元件30)之吸收軸方向35與液晶單元10之初期配向方向11成為正交，因此，液晶顯示裝置成為E模式。如圖1所示，於第二主面側配置光源105之情形時，光源側之偏光元件(第二偏光元件40)之吸收軸方向45與液晶單元10之初期配向方向11成為平行，因此，液晶顯示裝置成為O模式。
本發明之液晶面板100能夠以E模式及O模式之任一模式進行使用。O模式係透過第二偏光元件40之直線偏光不受光學各向異性元件之影響地直接入射至液晶單元10，因此，存在對比度被進一步提昇之傾向。
亦可於液晶面板與光源之間設置增亮膜(未圖示)。增亮膜可與光 源側之偏光元件一體地設置。例如，O模式之液晶顯示裝置可使用於光源側之第二偏光元件之外表面介隔接著劑層貼合增亮膜而成者。又，亦可於偏光元件與增亮膜之間設置偏光元件保護膜。
[實施例]
以下，藉由實施例與比較例之對比來具體地說明本發明，但本發明不受該等實施例限定。
[實施例1]
將自光源側起依次具備偏光元件、IPS液晶單元(正面延遲：322nm，預傾角：0.1°)、第二光學各向異性元件(nx=nz>ny之負型A板；正面延遲Re2=120nm)、第一光學各向異性元件(nx=ny>nz之負型C板；厚度方向延遲Rth1=80nm)、及偏光元件之O模式之液晶顯示裝置設為模擬模式，實施模擬。第一光學各向異性元件及第二光學各向異性元件之延遲之波長分散均設為R450/R550=1.10。各光學各向異性元件之配置係如圖4所示。
模擬中，使用Shintech公司製之液晶顯示器用模擬裝置「LCD MASTER Ver.6.084」。使用LCD Master之擴展功能，求出各視認方向(極角θ=0~80°、方位角
Figure TWI678574B_D0001
=0~360°)上之對比度及黑顯示時之XYZ表色系之色度xy。
[比較例1]
除了將液晶單元之預傾角變更為2°以外，以與上述實施例1相同之方式實施模擬。
[比較例2]
除了將第一光學各向異性元件及第二光學各向異性素之延遲之波長分散R450/R550變更為1.02以外，以與上述比較例1相同之條件實施模擬。
將上述實施例1及比較例1、2之對比度分佈圖、及極角60°中使方 位角變化時之xy色度圖(CIE色度圖)上之軌跡示於表1。再者，於表1~7中，正面延遲Re、厚度方向延遲Rth、及波長分散R450/R550係上段為第一光學各向異性元件之數值，下段為第二光學各向異性元件之數值。
可知液晶單元之預傾角較小且光學各向異性元件之R450/R550較大之實施例1係色度圖上之軌跡分佈在自表示無彩色之(x，y)=(0.33，0.33)朝向光譜軌跡之波長450nm附近之點之直線上，且無論視認方位角如何均具有藍色系之色相。另一方面，可知使用預傾為2°之液晶單元之比較例1及比較例2係被色度圖上之軌跡包圍之區域寬大，且無論光學各向異性元件之波長分散R450/R550之值如何，均為色相之統一性較低且色移較大。根據該等結果，可知於液晶單元之預傾角較小之情形時，藉由將光學各向異性元件之延遲之波長分散設為特定範圍，而即便視認方位角產生變化，亦可以藍色系將 色相統一。
[實施例2~4及比較例3]
與實施例1同樣地，使用預傾角0°之液晶單元，將第一光學各向異性元件之厚度方向延遲Rth1變更為60nm，且變更第一光學各向異性元件及第二光學各向異性元件之延遲之波長分散R450/R550，實施模擬。將結果示於表2。
根據表2之結果，可知若光學各向異性元件之波長550nm下之延遲之值相同，則即便波長分散不同，對比度中亦不存在較大之變化。可知第一光學各向異性元件及第二光學各向異性元件均為延遲之波長分散R450/R550=1.02之比較例3係被色度圖上之軌跡包圍之區域之面 積較寬且色移較大。又，可知比較例3係突出至紅色之區域地存在軌跡(即，因進行視認之方向而使黑顯示帶有紅色地被辨識)。
相對於此，可知第一光學各向異性元件及第二光學各向異性元件之至少任一者之R450/R550為1.10以上之實施例2~4係與比較例3相比，不僅被色度圖上之軌跡包圍之區域之面積較小且色移較小，而且軌跡未向紅色之區域突出，即便進行視認之方向進行變化，亦維持藍色系之色相。
[實施例5~7及比較例4]
使用預傾角0°之液晶單元，將nx=ny>nz之負型C板用作第一光學各向異性元件，將nz>nx>ny之正型B板用作第二光學各向異性元件，將第一光學各向異性元件及第二光學各向異性元件之延遲之波長分散R450/R550變更，實施模擬。將各實施例及比較例中使用之光學各向異性元件之特性及模擬結果示於表3。
[實施例8、9及比較例5、6]
使用預傾角0°之液晶單元，將nx>ny>nz之負型B板用作第一光學各向異性元件，將nz>nx=ny之正型C板用作第二光學各向異性元件，變更第一光學各向異性元件及第二光學各向異性元件之延遲之波長分散R450/R550，實施模擬。將各實施例及比較例中使用之光學各向異性元件之特性及模擬結果示於表4。
[實施例10~12及比較例7]
使用預傾角0°之液晶單元，將nx>ny>nz之負型B板用作第一光學各向異性元件，將nx=nz>ny之負型A板用作第二光學各向異性元件，變更第一光學各向異性元件及第二光學各向異性元件之延遲之波長分散R450/R550，實施模擬。將各實施例及比較例中使用之光學各向異性元件之特性及模擬結果示於表5。
[實施例13~15及比較例8]
使用預傾角0°之液晶單元，將nx>ny=nz之正型A板用作第一光學各向異性元件，將nz>nx=ny之正型C板用作第二光學各向異性元件，變更第一光學各向異性元件及第二光學各向異性元件之延遲之波長分散R450/R550，實施模擬。將各實施例及比較例中使用之光學各向異性元件之特性及模擬結果示於表6。
[表6]
[實施例16~18及比較例9]
使用預傾角0°之液晶單元，將nx>ny=nz之正型A板用作第一光學各向異性元件，將nz>nx>ny之正型B板用作第二光學各向異性元件，變更第一光學各向異性元件及第二光學各向異性元件之延遲之波長分散R450/R550，實施模擬。將各實施例及比較例中使用之光學各向異性元件之特性及模擬結果示於表7。
[表7]
根據以上之結果，可知於液晶單元之預傾角較小之情形時，即便使用負型C板與負型A板之組合(表2)、負型C板與正型B板之組合(表3)、負型B板與正型C板之組合(表4)、負型B板與負型A板之組合(表5)、正型A板與正型C板之組合(表6)、及正型A板與正型B板之組合(表7)之任一組合作為第一光學各向異性元件及第二光學各向異性元件之組合時，仍可藉由將至少一者之光學各向異性元件之延遲之波長分散R450/R550設為1.10以上，而獲得色移較小且即使視認方向變化亦維持藍色系之色相之液晶面板。

Claims (7)

  1. 一種液晶面板，其具備：液晶單元，其係具有包含於無電場狀態下平行配向而成之液晶分子之液晶層；第一偏光元件，其係配置於上述液晶單元之第一主面側；第二偏光元件，其係配置於上述液晶單元之第二主面側；第一光學各向異性元件，其係配置於上述液晶單元與上述第一偏光元件之間；及第二光學各向異性元件，其係配置於上述第一光學各向異性元件與上述液晶單元之間；上述液晶單元係無電場狀態下之液晶分子之預傾角為0.5°以下，上述第一偏光元件之吸收軸方向與上述第二偏光元件之吸收軸方向正交，上述第一光學各向異性元件具有正折射率各向異性，上述第二光學各向異性元件具有負折射率各向異性，上述第一光學各向異性元件及上述第二光學各向異性元件之至少一者係波長550nm下之延遲R550與波長450nm下之延遲R450之比R450/R550為1.1以上，上述第一光學各向異性元件之R450/R550與上述第二光學各向異性元件之R450/R550之差為0.1以下。
  2. 一種液晶面板，其具備：液晶單元，其係具有包含於無電場狀態下平行配向而成之液晶分子之液晶層；第一偏光元件，其係配置於上述液晶單元之第一主面側；第二偏光元件，其係配置於上述液晶單元之第二主面側；第一光學各向異性元件，其係配置於上述液晶單元與上述第一偏光元件之間；及第二光學各向異性元件，其係配置於上述第一光學各向異性元件與上述液晶單元之間；上述液晶單元係無電場狀態下之液晶分子之預傾角為0.5°以下，上述第一偏光元件之吸收軸方向與上述第二偏光元件之吸收軸方向正交，上述第一光學各向異性元件具有正折射率各向異性，上述第二光學各向異性元件具有負折射率各向異性，上述第一光學各向異性元件及上述第二光學各向異性元件兩者係波長550nm下之延遲R550與波長450nm下之延遲R450之比R450/R550為1.1以上。
  3. 如請求項2之液晶面板，其中上述第一光學各向異性元件之R450/R550與上述第二光學各向異性元件之R450/R550之差為0.1以下。
  4. 如請求項1或2之液晶面板，其中上述第一光學各向異性元件具有nx>ny≧nz之折射率各向異性。
  5. 如請求項1或2之液晶面板，其中上述第一光學各向異性元件具有nx=ny>nz之折射率各向異性，且上述第二光學各向異性元件具有nz≧nx>ny之折射率各向異性。
  6. 如請求項1或2之液晶面板，其中上述液晶單元之無電場狀態下之液晶分子之配向方向與上述第一偏光元件之吸收軸方向正交。
  7. 一種液晶顯示裝置，其具有如請求項1至6中任一項之液晶面板、及配置於上述液晶面板之第一主面側或第二主面側之任一主面側之光源。
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