特許第6196385号(P6196385)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6196385
(24)【登録日】2017年8月25日
(45)【発行日】2017年9月13日
(54)【発明の名称】液晶表示装置
(51)【国際特許分類】
   G02F 1/13363 20060101AFI20170904BHJP
   G02F 1/1337 20060101ALI20170904BHJP
   G02F 1/1368 20060101ALI20170904BHJP
   G02F 1/1335 20060101ALI20170904BHJP
【FI】
   G02F1/13363
   G02F1/1337
   G02F1/1368
   G02F1/1335 510
【請求項の数】19
【全頁数】76
(21)【出願番号】特願2016-538317(P2016-538317)
(86)(22)【出願日】2015年7月24日
(86)【国際出願番号】JP2015071056
(87)【国際公開番号】WO2016017536
(87)【国際公開日】20160204
【審査請求日】2017年1月30日
(31)【優先権主張番号】特願2014-157115(P2014-157115)
(32)【優先日】2014年7月31日
(33)【優先権主張国】JP
(31)【優先権主張番号】特願2014-240381(P2014-240381)
(32)【優先日】2014年11月27日
(33)【優先権主張国】JP
(31)【優先権主張番号】特願2015-133822(P2015-133822)
(32)【優先日】2015年7月2日
(33)【優先権主張国】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000005049
【氏名又は名称】シャープ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000914
【氏名又は名称】特許業務法人 安富国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】川平 雄一
(72)【発明者】
【氏名】三宅 敢
【審査官】 佐藤 洋允
(56)【参考文献】
【文献】 特開2012−27486(JP,A)
【文献】 特表2011−513789(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G02F1/1337
G02F1/136−1/1368
G02F1/1335−1/13363
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
FFS方式の液晶表示装置であって、
前記液晶表示装置は、第一偏光板と、
第一保護層と、
第一基板と、
第一光配向膜と、
液晶分子を含む水平配向型の液晶層と、
第二光配向膜と、
信号電極と、前記信号電極に対向する対向電極とを含む第二基板と、
第二保護層と、
第二偏光板と、
バックライトとをこの順に備え、
前記第一及び第二保護層は、nx=ny≧nzの関係を満たし、
前記第一及び第二光配向膜の各々の面内のリタデーションは、1nm以上であり、
前記第一及び第二保護層の各々の厚み方向のリタデーションをRとし、前記第一及び第二光配向膜の各々の前記面内のリタデーションをRとした時、
及びRは、R≦0.047R−2.1R+44.3の関係を満たし、
前記液晶層は、正の誘電率異方性を有し、
前記第二偏光板の透過軸は、平面視において、前記液晶分子の初期配向方向に対して垂直であるFFS方式の液晶表示装置。
【請求項2】
FFS方式の液晶表示装置であって、
前記液晶表示装置は、第一偏光板と、
第一保護層と、
第一基板と、
第一光配向膜と、
液晶分子を含む水平配向型の液晶層と、
第二光配向膜と、
信号電極と、前記信号電極に対向する対向電極とを含む第二基板と、
第二保護層と、
第二偏光板と、
バックライトとをこの順に備え、
前記第一及び第二保護層は、nx=ny≧nzの関係を満たし、
前記第一及び第二光配向膜の各々の面内のリタデーションは、1nm以上であり、
前記第一及び第二保護層の各々の厚み方向のリタデーションをRとし、前記第一及び第二光配向膜の各々の前記面内のリタデーションをRとした時、
及びRは、R≧0.047R−2.1R+44.3の関係を満たし、
前記液晶層は、正の誘電率異方性を有し、
前記第二偏光板の透過軸は、平面視において、前記液晶分子の初期配向方向に対して平行であるFFS方式の液晶表示装置。
【請求項3】
FFS方式の液晶表示装置であって、
前記液晶表示装置は、第一偏光板と、
第一保護層と、
第一基板と、
第一光配向膜と、
液晶分子を含む水平配向型の液晶層と、
第二光配向膜と、
信号電極と、前記信号電極に対向する対向電極とを含む第二基板と、
第二保護層と、
第二偏光板と、
バックライトとをこの順に備え、
前記第一保護層は、nx=ny≧nzの関係を満たし、
前記第二保護層は、光学的に等方性であり、
前記第一及び第二光配向膜の各々の面内のリタデーションは、1nm以上であり、
前記第一保護層の厚み方向のリタデーションをRとし、前記第一及び第二光配向膜の各々の前記面内のリタデーションをRとした時、
及びRは、R≦−0.027R−0.4R+38.7の関係を満たし、
前記液晶層は、正の誘電率異方性を有し、
前記第二偏光板の透過軸は、平面視において、前記液晶分子の初期配向方向に対して垂直であるFFS方式の液晶表示装置。
【請求項4】
FFS方式の液晶表示装置であって、
前記液晶表示装置は、第一偏光板と、
第一保護層と、
第一基板と、
第一光配向膜と、
液晶分子を含む水平配向型の液晶層と、
第二光配向膜と、
信号電極と、前記信号電極に対向する対向電極とを含む第二基板と、
第二保護層と、
第二偏光板と、
バックライトとをこの順に備え、
前記第一保護層は、nx=ny≧nzの関係を満たし、
前記第二保護層は、光学的に等方性であり、
前記第一及び第二光配向膜の各々の面内のリタデーションは、1nm以上であり、
前記第一保護層の厚み方向のリタデーションをRとし、前記第一及び第二光配向膜の各々の前記面内のリタデーションをRとした時、
及びRは、R≧−0.027R−0.4R+38.7の関係を満たし、
前記液晶層は、正の誘電率異方性を有し、
前記第二偏光板の透過軸は、平面視において、前記液晶分子の初期配向方向に対して平行であるFFS方式の液晶表示装置。
【請求項5】
横電界方式の液晶表示装置であって、
前記液晶表示装置は、第一偏光板と、
第一保護層と、
第一基板と、
第一光配向膜と、
液晶分子を含む水平配向型の液晶層と、
第二光配向膜と、
信号電極と、前記信号電極に対向する対向電極とを含む第二基板と、
第二保護層と、
第二偏光板と、
バックライトとをこの順に備え、
前記第一保護層は、光学的に等方性であり、
前記第二保護層は、nx=ny≧nzの関係を満たし、
前記第一及び第二光配向膜の各々の面内のリタデーションは、1nm以上であり、
前記第二偏光板の透過軸は、平面視において、前記液晶分子の初期配向方向に対して垂直である横電界方式の液晶表示装置。
【請求項6】
FFS方式の液晶表示装置であって、
前記液晶表示装置は、第一偏光板と、
第一保護層と、
第一基板と、
第一光配向膜と、
液晶分子を含む水平配向型の液晶層と、
第二光配向膜と、
信号電極と、前記信号電極に対向する対向電極とを含む第二基板と、
第二保護層と、
第二偏光板と、
バックライトとをこの順に備え、
前記第一及び第二保護層は、nx=ny≧nzの関係を満たし、
前記第一及び第二光配向膜の各々の面内のリタデーションは、1nm以上であり、
前記第一及び第二保護層の各々の厚み方向のリタデーションをRとし、前記第一及び第二光配向膜の各々の前記面内のリタデーションをRとした時、
及びRは、R≦0.040R−2.2R+44.0の関係を満たし、
前記液晶層は、負の誘電率異方性を有し、
前記第二偏光板の透過軸は、平面視において、前記液晶分子の初期配向方向に対して垂直であるFFS方式の液晶表示装置。
【請求項7】
FFS方式の液晶表示装置であって、
前記液晶表示装置は、第一偏光板と、
第一保護層と、
第一基板と、
第一光配向膜と、
液晶分子を含む水平配向型の液晶層と、
第二光配向膜と、
信号電極と、前記信号電極に対向する対向電極とを含む第二基板と、
第二保護層と、
第二偏光板と、
バックライトとをこの順に備え、
前記第一及び第二保護層は、nx=ny≧nzの関係を満たし、
前記第一及び第二光配向膜の各々の面内のリタデーションは、1nm以上であり、
前記第一及び第二保護層の各々の厚み方向のリタデーションをRとし、前記第一及び第二光配向膜の各々の前記面内のリタデーションをRとした時、
及びRは、R≧0.040R−2.2R+44.0の関係を満たし、
前記液晶層は、負の誘電率異方性を有し、
前記第二偏光板の透過軸は、平面視において、前記液晶分子の初期配向方向に対して平行であるFFS方式の液晶表示装置。
【請求項8】
FFS方式の液晶表示装置であって、
前記液晶表示装置は、第一偏光板と、
第一保護層と、
第一基板と、
第一光配向膜と、
液晶分子を含む水平配向型の液晶層と、
第二光配向膜と、
信号電極と、前記信号電極に対向する対向電極とを含む第二基板と、
第二保護層と、
第二偏光板と、
バックライトとをこの順に備え、
前記第一保護層は、nx=ny≧nzの関係を満たし、
前記第二保護層は、光学的に等方性であり、
前記第一及び第二光配向膜の各々の面内のリタデーションは、1nm以上であり、
前記第一保護層の厚み方向のリタデーションをRとし、前記第一及び第二光配向膜の各々の前記面内のリタデーションをRとした時、
及びRは、R≦−0.053R+0.6R+35.3の関係を満たし、
前記液晶層は、負の誘電率異方性を有し、
前記第二偏光板の透過軸は、平面視において、前記液晶分子の初期配向方向に対して垂直であるFFS方式の液晶表示装置。
【請求項9】
FFS方式の液晶表示装置であって、
前記液晶表示装置は、第一偏光板と、
第一保護層と、
第一基板と、
第一光配向膜と、
液晶分子を含む水平配向型の液晶層と、
第二光配向膜と、
信号電極と、前記信号電極に対向する対向電極とを含む第二基板と、
第二保護層と、
第二偏光板と、
バックライトとをこの順に備え、
前記第一保護層は、nx=ny≧nzの関係を満たし、
前記第二保護層は、光学的に等方性であり、
前記第一及び第二光配向膜の各々の面内のリタデーションは、1nm以上であり、
前記第一保護層の厚み方向のリタデーションをRとし、前記第一及び第二光配向膜の各々の前記面内のリタデーションをRとした時、
及びRは、R≧−0.053R+0.6R+35.3の関係を満たし、
前記液晶層は、負の誘電率異方性を有し、
前記第二偏光板の透過軸は、平面視において、前記液晶分子の初期配向方向に対して平行であるFFS方式の液晶表示装置。
【請求項10】
IPS方式の液晶表示装置であって、
前記液晶表示装置は、第一偏光板と、
第一保護層と、
第一基板と、
第一光配向膜と、
液晶分子を含む水平配向型の液晶層と、
第二光配向膜と、
信号電極と、前記信号電極に対向する対向電極とを含む第二基板と、
第二保護層と、
第二偏光板と、
バックライトとをこの順に備え、
前記第一及び第二保護層は、nx=ny≧nzの関係を満たし、
前記第一及び第二光配向膜の各々の面内のリタデーションは、1nm以上であり、
前記第一及び第二保護層の各々の厚み方向のリタデーションをRとし、前記第一及び第二光配向膜の各々の前記面内のリタデーションをRとした時、
及びRは、R≦0.140R−5.7R+95.0の関係を満たし、
前記液晶層は、正の誘電率異方性を有し、
前記第二偏光板の透過軸は、平面視において、前記液晶分子の初期配向方向に対して垂直であるIPS方式の液晶表示装置。
【請求項11】
IPS方式の液晶表示装置であって、
前記液晶表示装置は、第一偏光板と、
第一保護層と、
第一基板と、
第一光配向膜と、
液晶分子を含む水平配向型の液晶層と、
第二光配向膜と、
信号電極と、前記信号電極に対向する対向電極とを含む第二基板と、
第二保護層と、
第二偏光板と、
バックライトとをこの順に備え、
前記第一及び第二保護層は、nx=ny≧nzの関係を満たし、
前記第一及び第二光配向膜の各々の面内のリタデーションは、1nm以上であり、
前記第一及び第二保護層の各々の厚み方向のリタデーションをRとし、前記第一及び第二光配向膜の各々の前記面内のリタデーションをRとした時、
及びRは、R≧0.140R−5.7R+95.0の関係を満たし、
前記液晶層は、正の誘電率異方性を有し、
前記第二偏光板の透過軸は、平面視において、前記液晶分子の初期配向方向に対して平行であるIPS方式の液晶表示装置。
【請求項12】
IPS方式の液晶表示装置であって、
前記液晶表示装置は、第一偏光板と、
第一保護層と、
第一基板と、
第一光配向膜と、
液晶分子を含む水平配向型の液晶層と、
第二光配向膜と、
信号電極と、前記信号電極に対向する対向電極とを含む第二基板と、
第二保護層と、
第二偏光板と、
バックライトとをこの順に備え、
前記第一及び第二保護層は、nx=ny≧nzの関係を満たし、
前記第一及び第二光配向膜の各々の面内のリタデーションは、1nm以上であり、
前記第一及び第二保護層の各々の厚み方向のリタデーションをRとし、前記第一及び第二光配向膜の各々の前記面内のリタデーションをRとした時、
及びRは、R≦0.107R−4.4R+72.0の関係を満たし、
前記液晶層は、負の誘電率異方性を有し、
前記第二偏光板の透過軸は、平面視において、前記液晶分子の初期配向方向に対して垂直であるIPS方式の液晶表示装置。
【請求項13】
IPS方式の液晶表示装置であって、
前記液晶表示装置は、第一偏光板と、
第一保護層と、
第一基板と、
第一光配向膜と、
液晶分子を含む水平配向型の液晶層と、
第二光配向膜と、
信号電極と、前記信号電極に対向する対向電極とを含む第二基板と、
第二保護層と、
第二偏光板と、
バックライトとをこの順に備え、
前記第一及び第二保護層は、nx=ny≧nzの関係を満たし、
前記第一及び第二光配向膜の各々の面内のリタデーションは、1nm以上であり、
前記第一及び第二保護層の各々の厚み方向のリタデーションをRとし、前記第一及び第二光配向膜の各々の前記面内のリタデーションをRとした時、
及びRは、R≧0.107R−4.4R+72.0の関係を満たし、
前記液晶層は、負の誘電率異方性を有し、
前記第二偏光板の透過軸は、平面視において、前記液晶分子の初期配向方向に対して平行であるIPS方式の液晶表示装置。
【請求項14】
IPS方式の液晶表示装置であって、
前記液晶表示装置は、第一偏光板と、
第一保護層と、
第一基板と、
第一光配向膜と、
液晶分子を含む水平配向型の液晶層と、
第二光配向膜と、
信号電極と、前記信号電極に対向する対向電極とを含む第二基板と、
第二保護層と、
第二偏光板と、
バックライトとをこの順に備え、
前記第一保護層は、nx=ny≧nzの関係を満たし、
前記第二保護層は、光学的に等方性であり、
前記第一及び第二光配向膜の各々の面内のリタデーションは、1nm以上であり、
前記第二偏光板の透過軸は、平面視において、前記液晶分子の初期配向方向に対して垂直であるIPS方式の液晶表示装置。
【請求項15】
前記第一及び第二光配向膜の各々は、光官能基を有する配向膜材料と溶媒とを含有する配向剤を基板に塗布して膜を形成し、その後、前記膜の仮焼成を行い、その直後に前記仮焼成された膜に光を照射して前記光官能基の反応を生じさせ、その後、前記光が照射された膜の本焼成を行うことによって形成されたものである請求項1〜14のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項16】
前記横電界方式は、IPS方式である請求項5記載の液晶表示装置。
【請求項17】
前記横電界方式は、FFS方式である請求項5記載の液晶表示装置。
【請求項18】
前記液晶層は、負の誘電率異方性を有する請求項14記載の液晶表示装置。
【請求項19】
前記液晶層は、正の誘電率異方性を有する請求項14記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液晶表示装置に関する。より詳しくは、視野角特性が優れた横電界方式の液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電力等の利点を有するため、盛んに開発されている。近年、スマートフォンやタブレットPC等の携帯電子機器に多く使用されている液晶表示装置として、IPS(In Plane Switching)方式やFFS(Fringe Field Switching)方式といった横電界方式を採用した液晶表示装置が知られている。
【0003】
IPS方式の液晶表示装置として、例えば、第1偏光膜と、第1位相差領域及び第2位相差領域と、第1基板と、液晶層と、第2基板と、第2偏光膜とがこの順序で配置され、黒表示時に該液晶層の液晶分子が前記一対の基板の表面に対して平行に配向する液晶表示装置であって、第2位相差領域の面内のレターデーションReが100nm以下で、且つ厚み方向のレターデーションRthが50nm〜200nmであり、第1位相差領域が屈折率異方性が負で光軸が層面に対して実質的に平行であり、該第1位相差領域の遅相軸が第1偏光膜の透過軸及び黒表示時の液晶分子の遅相軸方向に直交である液晶表示装置が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。
【0004】
また、一対の基板の少なくとも一方は、液晶層側から順に、光配向膜及び電極を有し、上記光配向膜は、液晶分子を該光配向膜面に対して水平に配向させるものであり、液晶セルの観察面側の偏光素子の偏光透過軸方向は、液晶層における閾値電圧未満での液晶分子の配向方向と交差し、上記光配向膜を構成する材料は、該光配向膜に照射される偏光により、該偏光の偏光方向に対して交差する方向に液晶分子を配向させる材料を含む液晶表示装置が開示されている(例えば、特許文献2参照。)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2005−309382号公報
【特許文献2】国際公開第2013/024750号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
IPS又はFFS方式を採用した液晶表示装置において高コントラストを実現する手法として、従来のラビングによる配向処理ではなく、配向膜に光を照射することによって配向方向を規定する光配向処理が開発されている。
【0007】
しかしながら、光配向処理を採用したIPS又はFFS方式の液晶パネルでは、ラビングによる配向処理を採用したIPS又はFFS方式の液晶パネルよりも視野角特性が悪化することがあった。
【0008】
視野角特性を悪化させる要因として真っ先に考えられることは、液晶分子のプレチルト角(極角)が大きくなっていることであるが、ラビングでは液晶分子のプレチルト角が基板面に対して数度つくのに対し、光配向処理ではほぼ0°となることが確認された。よって、視野角特性の悪化要因は液晶分子のプレチルト角ではないことが判明した。
【0009】
そして、本発明者らは、様々な検討を繰り返した結果、光配向処理を採用した際の視野角特性の悪化の要因が、高コントラストを得るために採用した自己組織化型の光配向膜自体に、従来使用されてきたラビング用の配向膜よりも大きなリタデーションが存在してしまうことであることを突き止めた。
【0010】
図57は、本発明者らが検討を行った比較形態1に係る液晶表示装置の斜視模式図である。
図57に示すように、本比較形態に係る液晶表示装置101は、第一偏光板102と、液晶パネル104と、第二偏光板106と、バックライト107とを観察者側からこの順に備えている。液晶パネル104は、第一基板110と、自己組織化型の第一光配向膜111と、液晶分子を含む水平配向型の液晶層112と、自己組織化型の第二光配向膜113と、信号電極(画素電極)及び信号電極に対向する対向電極(共通電極)を含む第二基板114とを観察者側からこの順に備えている。液晶分子の初期配向方向112aは、各光配向膜111、113において異常光に対する屈折率が誘起されている軸(異常光屈折率軸)111ne、113neと平行であり、偏光板102及び106は、クロスニコルに配置され、第一偏光板102の透過軸102tと第二偏光板106の透過軸106tとのなす角は、90°である。
【0011】
正面から液晶表示装置101を見る場合、バックライト107側の第二偏光板106の透過軸106tを液晶分子の初期配向方向112aと平行又は垂直に設定しておけば、バックライト107側の第二偏光板106を透過した光は、各光配向膜111、113に面内及び/又は厚み方向のリタデーションがあったとしても各光配向膜111、113を等方性な層として透過する。しかしながら、斜め方向から液晶表示装置101を見る場合は、バックライト107側の第二偏光板106の透過軸106tを液晶分子の初期配向方向112aと平行又は垂直に設定していても、バックライト107側の第二偏光板106を透過した光は各光配向膜111、113を屈折率異方性を有する層として透過する。このため、各光配向膜111、113のリタデーション、特に面内のリタデーションを考慮に入れた光学設計を行わないと、視野角特性が悪くなってしまう。
【0012】
なお、特許文献1は、ラビング処理用の配向膜を主に想定しており(実施例においても、配向膜にラビング処理を行ったことが記載されている)、この場合、配向膜の面内のリタデーションは0.5nm以下となり、配向膜自体のリタデーションを無視できるような状態での光学設計(第1位相差領域と第2位相差領域の設計)を行っている。したがって、リタデーションがラビング用の配向膜よりも大きな自己組織化型の光配向膜を採用する場合は、上記設計では視野角補償が不充分となる可能性がある。
【0013】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、優れた視野角特性を有する液晶表示装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0014】
本発明の一態様は、FFS方式の液晶表示装置であって、
前記液晶表示装置は、第一偏光板と、
第一保護層と、
第一基板と、
第一光配向膜と、
液晶分子を含む水平配向型の液晶層と、
第二光配向膜と、
信号電極と、前記信号電極に対向する対向電極とを含む第二基板と、
第二保護層と、
第二偏光板と、
バックライトとをこの順に備え、
前記第一及び第二保護層は、nx=ny≧nzの関係を満たし、
前記第一及び第二光配向膜の各々の面内のリタデーションは、1nm以上であり、
前記第一及び第二保護層の各々の厚み方向のリタデーションをRとし、前記第一及び第二光配向膜の各々の前記面内のリタデーションをRとした時、
及びRは、R≦0.047R−2.1R+44.3の関係を満たし、
前記液晶層は、正の誘電率異方性を有し、
前記第二偏光板の透過軸は、平面視において、前記液晶分子の初期配向方向に対して垂直であるFFS方式の液晶表示装置であってもよい。
【0015】
本発明の他の一態様は、FFS方式の液晶表示装置であって、
前記液晶表示装置は、第一偏光板と、
第一保護層と、
第一基板と、
第一光配向膜と、
液晶分子を含む水平配向型の液晶層と、
第二光配向膜と、
信号電極と、前記信号電極に対向する対向電極とを含む第二基板と、
第二保護層と、
第二偏光板と、
バックライトとをこの順に備え、
前記第一及び第二保護層は、nx=ny≧nzの関係を満たし、
前記第一及び第二光配向膜の各々の面内のリタデーションは、1nm以上であり、
前記第一及び第二保護層の各々の厚み方向のリタデーションをRとし、前記第一及び第二光配向膜の各々の前記面内のリタデーションをRとした時、
及びRは、R≧0.047R−2.1R+44.3の関係を満たし、
前記液晶層は、正の誘電率異方性を有し、
前記第二偏光板の透過軸は、平面視において、前記液晶分子の初期配向方向に対して平行であるFFS方式の液晶表示装置であってもよい。
【0016】
本発明の他の一態様は、FFS方式の液晶表示装置であって、
前記液晶表示装置は、第一偏光板と、
第一保護層と、
第一基板と、
第一光配向膜と、
液晶分子を含む水平配向型の液晶層と、
第二光配向膜と、
信号電極と、前記信号電極に対向する対向電極とを含む第二基板と、
第二保護層と、
第二偏光板と、
バックライトとをこの順に備え、
前記第一保護層は、nx=ny≧nzの関係を満たし、
前記第二保護層は、光学的に等方性であり、
前記第一及び第二光配向膜の各々の面内のリタデーションは、1nm以上であり、
前記第一保護層の厚み方向のリタデーションをRとし、前記第一及び第二光配向膜の各々の前記面内のリタデーションをRとした時、
及びRは、R≦−0.027R−0.4R+38.7の関係を満たし、
前記液晶層は、正の誘電率異方性を有し、
前記第二偏光板の透過軸は、平面視において、前記液晶分子の初期配向方向に対して垂直であるFFS方式の液晶表示装置であってもよい。
【0017】
本発明の他の一態様は、FFS方式の液晶表示装置であって、
前記液晶表示装置は、第一偏光板と、
第一保護層と、
第一基板と、
第一光配向膜と、
液晶分子を含む水平配向型の液晶層と、
第二光配向膜と、
信号電極と、前記信号電極に対向する対向電極とを含む第二基板と、
第二保護層と、
第二偏光板と、
バックライトとをこの順に備え、
前記第一保護層は、nx=ny≧nzの関係を満たし、
前記第二保護層は、光学的に等方性であり、
前記第一及び第二光配向膜の各々の面内のリタデーションは、1nm以上であり、
前記第一保護層の厚み方向のリタデーションをRとし、前記第一及び第二光配向膜の各々の前記面内のリタデーションをRとした時、
及びRは、R≧−0.027R−0.4R+38.7の関係を満たし、
前記液晶層は、正の誘電率異方性を有し、
前記第二偏光板の透過軸は、平面視において、前記液晶分子の初期配向方向に対して平行であるFFS方式の液晶表示装置であってもよい。
【0018】
本発明の他の一態様は、横電界方式の液晶表示装置であって、
前記液晶表示装置は、第一偏光板と、
第一保護層と、
第一基板と、
第一光配向膜と、
液晶分子を含む水平配向型の液晶層と、
第二光配向膜と、
信号電極と、前記信号電極に対向する対向電極とを含む第二基板と、
第二保護層と、
第二偏光板と、
バックライトとをこの順に備え、
前記第一保護層は、光学的に等方性であり、
前記第二保護層は、nx=ny≧nzの関係を満たし、
前記第一及び第二光配向膜の各々の面内のリタデーションは、1nm以上であり、
前記第二偏光板の透過軸は、平面視において、前記液晶分子の初期配向方向に対して垂直である横電界方式の液晶表示装置であってもよい。
【0019】
この態様における好ましい実施形態としては、例えば、前記横電界方式がIPS方式である実施形態、及び、前記横電界方式がFFS方式である実施形態が挙げられる。
【0020】
本発明の他の一態様は、FFS方式の液晶表示装置であって、
前記液晶表示装置は、第一偏光板と、
第一保護層と、
第一基板と、
第一光配向膜と、
液晶分子を含む水平配向型の液晶層と、
第二光配向膜と、
信号電極と、前記信号電極に対向する対向電極とを含む第二基板と、
第二保護層と、
第二偏光板と、
バックライトとをこの順に備え、
前記第一及び第二保護層は、nx=ny≧nzの関係を満たし、
前記第一及び第二光配向膜の各々の面内のリタデーションは、1nm以上であり、
前記第一及び第二保護層の各々の厚み方向のリタデーションをRとし、前記第一及び第二光配向膜の各々の前記面内のリタデーションをRとした時、
及びRは、R≦0.040R−2.2R+44.0の関係を満たし、
前記液晶層は、負の誘電率異方性を有し、
前記第二偏光板の透過軸は、平面視において、前記液晶分子の初期配向方向に対して垂直であるFFS方式の液晶表示装置であってもよい。
【0021】
本発明の他の一態様は、FFS方式の液晶表示装置であって、
前記液晶表示装置は、第一偏光板と、
第一保護層と、
第一基板と、
第一光配向膜と、
液晶分子を含む水平配向型の液晶層と、
第二光配向膜と、
信号電極と、前記信号電極に対向する対向電極とを含む第二基板と、
第二保護層と、
第二偏光板と、
バックライトとをこの順に備え、
前記第一及び第二保護層は、nx=ny≧nzの関係を満たし、
前記第一及び第二光配向膜の各々の面内のリタデーションは、1nm以上であり、
前記第一及び第二保護層の各々の厚み方向のリタデーションをRとし、前記第一及び第二光配向膜の各々の前記面内のリタデーションをRとした時、
及びRは、R≧0.040R−2.2R+44.0の関係を満たし、
前記液晶層は、負の誘電率異方性を有し、
前記第二偏光板の透過軸は、平面視において、前記液晶分子の初期配向方向に対して平行であるFFS方式の液晶表示装置であってもよい。
【0022】
本発明の他の一態様は、FFS方式の液晶表示装置であって、
前記液晶表示装置は、第一偏光板と、
第一保護層と、
第一基板と、
第一光配向膜と、
液晶分子を含む水平配向型の液晶層と、
第二光配向膜と、
信号電極と、前記信号電極に対向する対向電極とを含む第二基板と、
第二保護層と、
第二偏光板と、
バックライトとをこの順に備え、
前記第一保護層は、nx=ny≧nzの関係を満たし、
前記第二保護層は、光学的に等方性であり、
前記第一及び第二光配向膜の各々の面内のリタデーションは、1nm以上であり、
前記第一保護層の厚み方向のリタデーションをRとし、前記第一及び第二光配向膜の各々の前記面内のリタデーションをRとした時、
及びRは、R≦−0.053R+0.6R+35.3の関係を満たし、
前記液晶層は、負の誘電率異方性を有し、
前記第二偏光板の透過軸は、平面視において、前記液晶分子の初期配向方向に対して垂直であるFFS方式の液晶表示装置であってもよい。
【0023】
本発明の他の一態様は、FFS方式の液晶表示装置であって、
前記液晶表示装置は、第一偏光板と、
第一保護層と、
第一基板と、
第一光配向膜と、
液晶分子を含む水平配向型の液晶層と、
第二光配向膜と、
信号電極と、前記信号電極に対向する対向電極とを含む第二基板と、
第二保護層と、
第二偏光板と、
バックライトとをこの順に備え、
前記第一保護層は、nx=ny≧nzの関係を満たし、
前記第二保護層は、光学的に等方性であり、
前記第一及び第二光配向膜の各々の面内のリタデーションは、1nm以上であり、
前記第一保護層の厚み方向のリタデーションをRとし、前記第一及び第二光配向膜の各々の前記面内のリタデーションをRとした時、
及びRは、R≧−0.053R+0.6R+35.3の関係を満たし、
前記液晶層は、負の誘電率異方性を有し、
前記第二偏光板の透過軸は、平面視において、前記液晶分子の初期配向方向に対して平行であるFFS方式の液晶表示装置であってもよい。
【0024】
本発明の他の一態様は、IPS方式の液晶表示装置であって、
前記液晶表示装置は、第一偏光板と、
第一保護層と、
第一基板と、
第一光配向膜と、
液晶分子を含む水平配向型の液晶層と、
第二光配向膜と、
信号電極と、前記信号電極に対向する対向電極とを含む第二基板と、
第二保護層と、
第二偏光板と、
バックライトとをこの順に備え、
前記第一及び第二保護層は、nx=ny≧nzの関係を満たし、
前記第一及び第二光配向膜の各々の面内のリタデーションは、1nm以上であり、
前記第一及び第二保護層の各々の厚み方向のリタデーションをRとし、前記第一及び第二光配向膜の各々の前記面内のリタデーションをRとした時、
及びRは、R≦0.140R−5.7R+95.0の関係を満たし、
前記液晶層は、正の誘電率異方性を有し、
前記第二偏光板の透過軸は、平面視において、前記液晶分子の初期配向方向に対して垂直であるIPS方式の液晶表示装置であってもよい。
【0025】
本発明の他の一態様は、IPS方式の液晶表示装置であって、
前記液晶表示装置は、第一偏光板と、
第一保護層と、
第一基板と、
第一光配向膜と、
液晶分子を含む水平配向型の液晶層と、
第二光配向膜と、
信号電極と、前記信号電極に対向する対向電極とを含む第二基板と、
第二保護層と、
第二偏光板と、
バックライトとをこの順に備え、
前記第一及び第二保護層は、nx=ny≧nzの関係を満たし、
前記第一及び第二光配向膜の各々の面内のリタデーションは、1nm以上であり、
前記第一及び第二保護層の各々の厚み方向のリタデーションをRとし、前記第一及び第二光配向膜の各々の前記面内のリタデーションをRとした時、
及びRは、R≧0.140R−5.7R+95.0の関係を満たし、
前記液晶層は、正の誘電率異方性を有し、
前記第二偏光板の透過軸は、平面視において、前記液晶分子の初期配向方向に対して平行であるIPS方式の液晶表示装置であってもよい。
【0026】
本発明の他の一態様は、IPS方式の液晶表示装置であって、
前記液晶表示装置は、第一偏光板と、
第一保護層と、
第一基板と、
第一光配向膜と、
液晶分子を含む水平配向型の液晶層と、
第二光配向膜と、
信号電極と、前記信号電極に対向する対向電極とを含む第二基板と、
第二保護層と、
第二偏光板と、
バックライトとをこの順に備え、
前記第一及び第二保護層は、nx=ny≧nzの関係を満たし、
前記第一及び第二光配向膜の各々の面内のリタデーションは、1nm以上であり、
前記第一及び第二保護層の各々の厚み方向のリタデーションをRとし、前記第一及び第二光配向膜の各々の前記面内のリタデーションをRとした時、
及びRは、R≦0.107R−4.4R+72.0の関係を満たし、
前記液晶層は、負の誘電率異方性を有し、
前記第二偏光板の透過軸は、平面視において、前記液晶分子の初期配向方向に対して垂直であるIPS方式の液晶表示装置であってもよい。
【0027】
本発明の他の一態様は、IPS方式の液晶表示装置であって、
前記液晶表示装置は、第一偏光板と、
第一保護層と、
第一基板と、
第一光配向膜と、
液晶分子を含む水平配向型の液晶層と、
第二光配向膜と、
信号電極と、前記信号電極に対向する対向電極とを含む第二基板と、
第二保護層と、
第二偏光板と、
バックライトとをこの順に備え、
前記第一及び第二保護層は、nx=ny≧nzの関係を満たし、
前記第一及び第二光配向膜の各々の面内のリタデーションは、1nm以上であり、
前記第一及び第二保護層の各々の厚み方向のリタデーションをRとし、前記第一及び第二光配向膜の各々の前記面内のリタデーションをRとした時、
及びRは、R≧0.107R−4.4R+72.0の関係を満たし、
前記液晶層は、負の誘電率異方性を有し、
前記第二偏光板の透過軸は、平面視において、前記液晶分子の初期配向方向に対して平行であるIPS方式の液晶表示装置であってもよい。
【0028】
本発明の他の一態様は、IPS方式の液晶表示装置であって、
前記液晶表示装置は、第一偏光板と、
第一保護層と、
第一基板と、
第一光配向膜と、
液晶分子を含む水平配向型の液晶層と、
第二光配向膜と、
信号電極と、前記信号電極に対向する対向電極とを含む第二基板と、
第二保護層と、
第二偏光板と、
バックライトとをこの順に備え、
前記第一保護層は、nx=ny≧nzの関係を満たし、
前記第二保護層は、光学的に等方性であり、
前記第一及び第二光配向膜の各々の面内のリタデーションは、1nm以上であり、
前記第二偏光板の透過軸は、平面視において、前記液晶分子の初期配向方向に対して垂直であるIPS方式の液晶表示装置であってもよい。
【0029】
この態様における好ましい実施形態としては、例えば、前記液晶層が負の誘電率異方性を有する実施形態、及び、前記液晶層が正の誘電率異方性を有する実施形態が挙げられる。
【0030】
以下、これらの態様に係る液晶表示装置を本発明に係る表示装置とも言う。
【0031】
本発明に係る表示装置における他の好ましい実施形態について以下に説明する。なお、上記の好ましい実施形態及び以下の好ましい実施形態は、適宜、互いに組み合わされてもよく、上記の好ましい実施形態及び以下の好ましい実施形態のうちの2以上を互いに組み合わせた実施形態もまた、好ましい実施形態の一つである。
【0032】
前記第一及び第二光配向膜の各々は、光官能基を有する配向膜材料と溶媒とを含有する配向剤を基板に塗布して膜を形成し、その後、前記膜の仮焼成を行い、その直後に前記仮焼成された膜に光を照射して前記光官能基の反応を生じさせ、その後、前記光が照射された膜の本焼成を行うことによって形成されたものであってもよい。
【発明の効果】
【0033】
本発明によれば、優れた視野角特性を有する液晶表示装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0034】
図1】実施形態1に係る液晶表示装置の斜視模式図である。
図2】(a)及び(b)は、実施形態1に係る液晶表示装置において、平面視における各層の光学軸の配置(軸方向)を示す模式図であり、液晶層の誘電率異方性が正の場合を示す。
図3】(a)及び(b)は、実施形態1に係る液晶表示装置において、平面視における各層の光学軸の配置(軸方向)を示す模式図であり、液晶層の誘電率異方性が負の場合を示す。
図4】実施形態1に係る液晶表示装置の電極配置を示す平面模式図である。
図5】実施形態1に係る液晶表示装置の電極配置を示す断面模式図であり、図4中のA1−A2線断面を示す。
図6】実施形態1に係る液晶表示装置の電極配置を示す平面模式図である。
図7】実施形態1に係る液晶表示装置の電極配置を示す断面模式図であり、図6中のB1−B2線断面を示す。
図8】実施形態2に係る液晶表示装置の斜視模式図である。
図9】(a)及び(b)は、実施形態2に係る液晶表示装置において、平面視における各層の光学軸の配置(軸方向)を示す模式図であり、液晶層の誘電率異方性が正の場合を示す。
図10】(a)及び(b)は、実施形態2に係る液晶表示装置において、平面視における各層の光学軸の配置(軸方向)を示す模式図であり、液晶層の誘電率異方性が負の場合を示す。
図11】実施形態3に係る液晶表示装置の斜視模式図である。
図12】実施形態3に係る液晶表示装置において、平面視における各層の光学軸の配置(軸方向)を示す模式図であり、液晶層の誘電率異方性が正の場合を示す。
図13】実施形態3に係る液晶表示装置において、平面視における各層の光学軸の配置(軸方向)を示す模式図であり、液晶層の誘電率異方性が負の場合を示す。
図14】実施例1に係る液晶表示装置の斜視模式図である。
図15】実施例1に係る液晶表示装置に含まれる液晶パネルの断面模式図である。
図16】(a)及び(b)は、z軸方向から見たときの実施例1に係る液晶表示装置の各層の光学軸の配置(軸方向)を示す模式図である。
図17】(a)、(b)及び(c)は、図16(a)に示した光学軸の配置(平行な関係)の場合の実施例1の構成における階調−規格化透過率の計算結果を示し、(a)は、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーション(Δnd)が5nmの場合を示し、(b)は、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーション(Δnd)が10nmの場合を示し、(c)は、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーション(Δnd)が20nmの場合を示す。
図18】(a)、(b)及び(c)は、図16(b)に示した光学軸の配置(垂直な関係)の場合の実施例1の構成における階調−規格化透過率の計算結果を示し、(a)は、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーション(Δnd)が5nmの場合を示し、(b)は、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーション(Δnd)が10nmの場合を示し、(c)は、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーション(Δnd)が20nmの場合を示す。
図19】実施例2に係る液晶表示装置に含まれる液晶パネルの断面模式図である。
図20図16(a)に示した光学軸の配置(平行な関係)の場合の実施例2の構成における階調−規格化透過率の計算結果を示す。
図21図16(b)に示した光学軸の配置(垂直な関係)の場合の実施例2の構成における階調−規格化透過率の計算結果を示す。
図22】実施例3に係る液晶表示装置に含まれる液晶パネルの断面模式図である。
図23】(a)及び(b)は、z軸方向から見たときの実施例3に係る液晶表示装置の各層の光学軸の配置(軸方向)を示す模式図である。
図24図23(a)に示した光学軸の配置(平行な関係)の場合の実施例3の構成における階調−規格化透過率の計算結果を示す。
図25図23(b)に示した光学軸の配置(垂直な関係)の場合の実施例3の構成における階調−規格化透過率の計算結果を示す。
図26】実施例4に係る液晶表示装置の斜視模式図である。
図27】実施例4に係る液晶表示装置に含まれる液晶パネルの断面模式図である。
図28】(a)及び(b)は、z軸方向から見たときの実施例4に係る液晶表示装置の各層の光学軸の配置(軸方向)を示す模式図である。
図29】(a)及び(b)は、図28(a)に示した光学軸の配置(平行な関係)の場合の実施例4の構成における階調−規格化透過率の計算結果を示し、(a)は、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーション(Δnd)が10nmの場合を示し、(b)は、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーション(Δnd)が20nmの場合を示す。
図30】(a)及び(b)は、図28(b)に示した光学軸の配置(垂直な関係)の場合の実施例4の構成における階調−規格化透過率の計算結果を示し、(a)は、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーション(Δnd)が10nmの場合を示し、(b)は、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーション(Δnd)が20nmの場合を示す。
図31】実施例5に係る液晶表示装置に含まれる液晶パネルの断面模式図である。
図32図28(a)に示した光学軸の配置(平行な関係)の場合の実施例5の構成における階調−規格化透過率の計算結果を示す。
図33図28(b)に示した光学軸の配置(垂直な関係)の場合の実施例5の構成における階調−規格化透過率の計算結果を示す。
図34】実施例6に係る液晶表示装置に含まれる液晶パネルの断面模式図である。
図35】(a)及び(b)は、z軸方向から見たときの実施例6に係る液晶表示装置の各層の光学軸の配置(軸方向)を示す模式図である。
図36図35(a)に示した光学軸の配置(平行な関係)の場合の実施例6の構成における階調−規格化透過率の計算結果を示す。
図37図35(b)に示した光学軸の配置(垂直な関係)の場合の実施例6の構成における階調−規格化透過率の計算結果を示す。
図38】実施例7に係る液晶表示装置の斜視模式図である。
図39】実施例7に係る液晶表示装置に含まれる液晶パネルの断面模式図である。
図40】実施例7において、横軸に第一及び第二保護層の厚み方向のリタデーションをとり、縦軸に|(T斜め/T正面)−1|をとった場合のグラフを示し、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーションが5nmの場合を示す。
図41】実施例7において、横軸に第一及び第二保護層の厚み方向のリタデーションをとり、縦軸に|(T斜め/T正面)−1|をとった場合のグラフを示し、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーションが10nmの場合を示す。
図42】実施例7において、横軸に第一及び第二保護層の厚み方向のリタデーションをとり、縦軸に|(T斜め/T正面)−1|をとった場合のグラフを示し、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーションが20nmの場合を示す。
図43図40〜42から視野角が良好となる第二偏光板の透過軸と液晶分子の初期配向方向との関係が入れ替わる点における第一及び第二保護層の厚み方向のリタデーションを読み取り、その値を縦軸に、その時の第一及び第二光配向膜の面内のリタデーションを横軸にとったグラフである。
図44】実施例8に係る液晶表示装置の斜視模式図である。
図45】実施例8に係る液晶表示装置に含まれる液晶パネルの断面模式図である。
図46】(a)及び(b)は、z軸方向から見たときの実施例8に係る液晶表示装置の各層の光学軸の配置(軸方向)を示す模式図である。
図47】実施例8において、横軸に保護層の厚み方向のリタデーションをとり、縦軸に|(T斜め/T正面)−1|をとった場合のグラフを示し、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーションが5nmの場合を示す。
図48】実施例8において、横軸に保護層の厚み方向のリタデーションをとり、縦軸に|(T斜め/T正面)−1|をとった場合のグラフを示し、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーションが10nmの場合を示す。
図49】実施例8において、横軸に保護層の厚み方向のリタデーションをとり、縦軸に|(T斜め/T正面)−1|をとった場合のグラフを示し、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーションが20nmの場合を示す。
図50図47〜49から視野角が良好となる第二偏光板の透過軸と液晶分子の初期配向方向との関係が入れ替わる点における保護層の厚み方向のリタデーションを読み取り、その値を縦軸に、その時の第一及び第二光配向膜の面内のリタデーションを横軸にとったグラフである。
図51】実施例9に係る液晶表示装置の斜視模式図である。
図52】実施例9に係る液晶表示装置に含まれる液晶パネルの断面模式図である。
図53】(a)及び(b)は、z軸方向から見たときの実施例9に係る液晶表示装置の各層の光学軸の配置(軸方向)を示す模式図である。
図54】実施例9において、横軸に保護層の厚み方向のリタデーションをとり、縦軸に|(T斜め/T正面)−1|をとった場合のグラフを示し、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーションが5nmの場合を示す。
図55】実施例9において、横軸に保護層の厚み方向のリタデーションをとり、縦軸に|(T斜め/T正面)−1|をとった場合のグラフを示し、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーションが10nmの場合を示す。
図56】実施例9において、横軸に保護層の厚み方向のリタデーションをとり、縦軸に|(T斜め/T正面)−1|をとった場合のグラフを示し、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーションが20nmの場合を示す。
図57】本発明者らが検討を行った比較形態1に係る液晶表示装置の斜視模式図である。
図58】実施形態1における自己組織化型の光配向膜の形成プロセスを示す。
図59】実施例10に係る液晶表示装置の斜視模式図である。
図60】実施例10に係る液晶表示装置に含まれる液晶パネルの断面模式図である。
図61】実施例10において、横軸に第一及び第二保護層の厚み方向のリタデーションをとり、縦軸に|(T斜め/T正面)−1|をとった場合のグラフを示し、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーションが5nmの場合を示す。
図62】実施例10において、横軸に第一及び第二保護層の厚み方向のリタデーションをとり、縦軸に|(T斜め/T正面)−1|をとった場合のグラフを示し、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーションが10nmの場合を示す。
図63】実施例10において、横軸に第一及び第二保護層の厚み方向のリタデーションをとり、縦軸に|(T斜め/T正面)−1|をとった場合のグラフを示し、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーションが20nmの場合を示す。
図64図61〜63から視野角が良好となる第二偏光板の透過軸と液晶分子の初期配向方向との関係が入れ替わる点における第一及び第二保護層の厚み方向のリタデーションを読み取り、その値を縦軸に、その時の第一及び第二光配向膜の面内のリタデーションを横軸にとったグラフである。
図65】実施例11に係る液晶表示装置の斜視模式図である。
図66】実施例11に係る液晶表示装置に含まれる液晶パネルの断面模式図である。
図67】(a)及び(b)は、z軸方向から見たときの実施例11に係る液晶表示装置の各層の光学軸の配置(軸方向)を示す模式図である。
図68】実施例11において、横軸に保護層の厚み方向のリタデーションをとり、縦軸に|(T斜め/T正面)−1|をとった場合のグラフを示し、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーションが5nmの場合を示す。
図69】実施例11において、横軸に保護層の厚み方向のリタデーションをとり、縦軸に|(T斜め/T正面)−1|をとった場合のグラフを示し、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーションが10nmの場合を示す。
図70】実施例11において、横軸に保護層の厚み方向のリタデーションをとり、縦軸に|(T斜め/T正面)−1|をとった場合のグラフを示し、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーションが20nmの場合を示す。
図71図68〜70から視野角が良好となる第二偏光板の透過軸と液晶分子の初期配向方向との関係が入れ替わる点における保護層の厚み方向のリタデーションを読み取り、その値を縦軸に、その時の第一及び第二光配向膜の面内のリタデーションを横軸にとったグラフである。
図72】実施例12に係る液晶表示装置の斜視模式図である。
図73】実施例12に係る液晶表示装置に含まれる液晶パネルの断面模式図である。
図74】(a)及び(b)は、z軸方向から見たときの実施例12に係る液晶表示装置の各層の光学軸の配置(軸方向)を示す模式図である。
図75】実施例12において、横軸に保護層の厚み方向のリタデーションをとり、縦軸に|(T斜め/T正面)−1|をとった場合のグラフを示し、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーションが5nmの場合を示す。
図76】実施例12において、横軸に保護層の厚み方向のリタデーションをとり、縦軸に|(T斜め/T正面)−1|をとった場合のグラフを示し、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーションが10nmの場合を示す。
図77】実施例12において、横軸に保護層の厚み方向のリタデーションをとり、縦軸に|(T斜め/T正面)−1|をとった場合のグラフを示し、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーションが20nmの場合を示す。
図78】実施例13に係る液晶表示装置の斜視模式図である。
図79】実施例13に係る液晶表示装置に含まれる液晶パネルの断面模式図である。
図80】実施例13において、横軸に第一及び第二保護層の厚み方向のリタデーションをとり、縦軸に|(T斜め/T正面)−1|をとった場合のグラフを示し、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーションが5nmの場合を示す。
図81】実施例13において、横軸に第一及び第二保護層の厚み方向のリタデーションをとり、縦軸に|(T斜め/T正面)−1|をとった場合のグラフを示し、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーションが10nmの場合を示す。
図82】実施例13において、横軸に第一及び第二保護層の厚み方向のリタデーションをとり、縦軸に|(T斜め/T正面)−1|をとった場合のグラフを示し、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーションが20nmの場合を示す。
図83図81〜82から視野角が良好となる第二偏光板の透過軸と液晶分子の初期配向方向との関係が入れ替わる点における保護層の厚み方向のリタデーションを読み取り、その値を縦軸に、その時の第一及び第二光配向膜の面内のリタデーションを横軸にとったグラフである。
図84】実施例14に係る液晶表示装置の斜視模式図である。
図85】実施例14に係る液晶表示装置に含まれる液晶パネルの断面模式図である。
図86】(a)及び(b)は、z軸方向から見たときの実施例14に係る液晶表示装置の各層の光学軸の配置(軸方向)を示す模式図である。
図87】実施例14において、横軸に保護層の厚み方向のリタデーションをとり、縦軸に|(T斜め/T正面)−1|をとった場合のグラフを示し、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーションが5nmの場合を示す。
図88】実施例14において、横軸に保護層の厚み方向のリタデーションをとり、縦軸に|(T斜め/T正面)−1|をとった場合のグラフを示し、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーションが10nmの場合を示す。
図89】実施例14において、横軸に保護層の厚み方向のリタデーションをとり、縦軸に|(T斜め/T正面)−1|をとった場合のグラフを示し、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーションが20nmの場合を示す。
図90】実施例15に係る液晶表示装置の斜視模式図である。
図91】実施例15に係る液晶表示装置に含まれる液晶パネルの断面模式図である。
図92】(a)及び(b)は、z軸方向から見たときの実施例15に係る液晶表示装置の各層の光学軸の配置(軸方向)を示す模式図である。
図93】実施例15において、横軸に保護層の厚み方向のリタデーションをとり、縦軸に|(T斜め/T正面)−1|をとった場合のグラフを示し、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーションが5nmの場合を示す。
図94】実施例15において、横軸に保護層の厚み方向のリタデーションをとり、縦軸に|(T斜め/T正面)−1|をとった場合のグラフを示し、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーションが10nmの場合を示す。
図95】実施例15において、横軸に保護層の厚み方向のリタデーションをとり、縦軸に|(T斜め/T正面)−1|をとった場合のグラフを示し、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーションが20nmの場合を示す。
図96】実施例16に係る液晶表示装置の斜視模式図である。
図97】実施例16に係る液晶表示装置に含まれる液晶パネルの断面模式図である。
図98】実施例16において、横軸に第一及び第二保護層の厚み方向のリタデーションをとり、縦軸に|(T斜め/T正面)−1|をとった場合のグラフを示し、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーションが5nmの場合を示す。
図99】実施例16において、横軸に第一及び第二保護層の厚み方向のリタデーションをとり、縦軸に|(T斜め/T正面)−1|をとった場合のグラフを示し、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーションが10nmの場合を示す。
図100】実施例16において、横軸に第一及び第二保護層の厚み方向のリタデーションをとり、縦軸に|(T斜め/T正面)−1|をとった場合のグラフを示し、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーションが20nmの場合を示す。
図101図98〜100から視野角が良好となる第二偏光板の透過軸と液晶分子の初期配向方向との関係が入れ替わる点における保護層の厚み方向のリタデーションを読み取り、その値を縦軸に、その時の第一及び第二光配向膜の面内のリタデーションを横軸にとったグラフである。
図102】実施例17に係る液晶表示装置の斜視模式図である。
図103】実施例17に係る液晶表示装置に含まれる液晶パネルの断面模式図である。
図104】(a)及び(b)は、z軸方向から見たときの実施例17に係る液晶表示装置の各層の光学軸の配置(軸方向)を示す模式図である。
図105】実施例17において、横軸に保護層の厚み方向のリタデーションをとり、縦軸に|(T斜め/T正面)−1|をとった場合のグラフを示し、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーションが5nmの場合を示す。
図106】実施例17において、横軸に保護層の厚み方向のリタデーションをとり、縦軸に|(T斜め/T正面)−1|をとった場合のグラフを示し、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーションが10nmの場合を示す。
図107】実施例17において、横軸に保護層の厚み方向のリタデーションをとり、縦軸に|(T斜め/T正面)−1|をとった場合のグラフを示し、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーションが20nmの場合を示す。
図108】実施例18に係る液晶表示装置の斜視模式図である。
図109】実施例18に係る液晶表示装置に含まれる液晶パネルの断面模式図である。
図110】(a)及び(b)は、z軸方向から見たときの実施例18に係る液晶表示装置の各層の光学軸の配置(軸方向)を示す模式図である。
図111】実施例18において、横軸に保護層の厚み方向のリタデーションをとり、縦軸に|(T斜め/T正面)−1|をとった場合のグラフを示し、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーションが5nmの場合を示す。
図112】実施例18において、横軸に保護層の厚み方向のリタデーションをとり、縦軸に|(T斜め/T正面)−1|をとった場合のグラフを示し、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーションが10nmの場合を示す。
図113】実施例18において、横軸に保護層の厚み方向のリタデーションをとり、縦軸に|(T斜め/T正面)−1|をとった場合のグラフを示し、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーションが20nmの場合を示す。
【発明を実施するための形態】
【0035】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態及び実施例を説明するが、本発明は、以下の実施形態及び実施例に限定されるものではない。また、各実施形態及び実施例の構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜組み合わされてもよいし、変更されてもよい。なお、各図面において、同様の機能を発揮する部材には同じ符号を付している。
【0036】
まず、本明細書における用語の定義及び物性値の測定方法について説明する。
【0037】
「偏光板」とは、光の振動方向を制御(一方向に規定)する作用を有する層のみを指し、位相差を有する保護層や、位相差補償層等の層を含まないものとする。ただし、偏光板のコントラストは、必ずしも無限大である必要はなく、5000以上であってもよく、好適には10000以上、より好適には20000以上である。
【0038】
「nx=ny≧nzの関係を満たす保護層」とは、nx≧nz、かつ、ny≧nzを満たし、また、その面内のリタデーションが10nm以下(好ましくは8nm以下、より好ましくは、5nm以下)であり、更に、その厚み方向(面外)のリタデーションが0nm以上、100nm以下(好ましくは0nm以上、80nm以下、より好ましくは0nm以上、60nm以下、特に好ましくは0nm以上、56nm以下)である保護層を意味する。このように、nx=ny≧nzの関係を満たす保護層は、屈折率異方性を有してもよいし、光学的に等方性であってもよい。なお、nx及びnyは、面内方向の主屈折率を表し、nzは、厚み方向(面外方向)の主屈折率を表す。
【0039】
「光学的に等方性である保護層」とは、その面内のリタデーションが10nm以下(好ましくは8nm以下、より好ましくは5nm以下)であり、その厚み方向のリタデーションが10nm以下(好ましくは0nm以上、8nm以下、より好ましくは0nm以上、5nm以下)である保護層を意味する。
【0040】
ある層の面内方向の主屈折率をnxとnyと定義し、その層の厚み方向(面外方向)の主屈折率をnzと定義し、その層の厚みをdと定義したとき、その層の面内のリタデーションは、|nx−ny|×dで定義され、0以上の値(絶対値、単位はnm)を取るものとし、その層の厚み方向(面外)のリタデーションは、|nz−(nx+ny)/2|×dで定義され、0以上の値(絶対値、単位はnm)を取るものとする。
【0041】
面内のリタデーション、厚み方向(面外)のリタデーション、nx、ny、nz、及び、偏光板の透過軸と液晶分子の初期配向方向との配置関係は、各々、偏光・位相差測定装置(Axometrics社製のAxoscan)を用いて測定することができる。また、上記装置によれば、各リタデーションの大きさと、異常光に対する屈折率(以下、異常光屈折率neとも言う。)が誘起されている軸(以下、異常光屈折率軸とも言う。)の方向との両方を同時に測定することが可能である。また、石英基板上に配向膜を形成したものをサンプルとして用いれば、配向膜の面内のリタデーションと配向膜の異常光屈折率軸の方向とを精度良く測定することが可能である。石英基板上に配向膜を形成したものとは、より詳細には、石英基板上に配向膜材料(ワニス)を例えばスピンコートにより塗布し、その後、所定の処理(例えば、仮焼成、光照射、本焼成等のプロセス)を行って配向膜を形成したもののことである。なお、特に断りの無い限り、本明細書中で主屈折率やリタデーションの測定波長は550nmとする。
【0042】
自己組織化型の光配向膜において、異常光屈折率軸と、常光に対する屈折率(以下、常光屈折率noとも言う。)が誘起されている軸(常光屈折率軸)とは、いずれも該光配向膜の面内に存在する(面内方向と平行である)ことから、自己組織化型の光配向膜の面内のリタデーション(R)は、常光屈折率no及び異常光屈折率neの差である屈折率異方性Δn(=ne−no)と、その膜厚dとの積Δnd(=(ne−no)×d)で定義可能であり、0以上の値(絶対値、単位はnm)を取る。
【0043】
「液晶分子の初期配向方向」とは、信号電極及び対向電極の間に電圧が印加されていない時(以下、電圧無印加時とも言う。)の液晶分子の長軸方向、すなわち液晶分子の異常光屈折率軸の方向を意味する。
【0044】
「光学軸」とは、結晶光学分野でいう厳密な意味での光学軸とは異なり、次の定義に従うとする。すなわち、「光学軸」とは、三つの主屈折率nx、ny及びnzのうち、それらの平均値との差の絶対値が最大である主屈折率に対応する主軸を意味する。そのため、ある層が光学的に二軸性を有するときも、その層の「光学軸」は二本ではなく一本である。このように、二軸性の層の「光学軸」は、その層を一軸性の層に光学的に近似した場合の従来定義の光学軸に相当する。
【0045】
(実施形態1)
本実施形態に係る液晶表示装置は、横電界方式の液晶表示装置であり、映像(画面)が表示される表示領域を有し、表示領域は、マトリクス状に配列された複数の画素から構成されている。
【0046】
図1は、実施形態1に係る液晶表示装置の斜視模式図である。図2(a)及び(b)は、実施形態1に係る液晶表示装置において、平面視における各層の光学軸の配置(軸方向)を示す模式図であり、液晶層の誘電率異方性が正の場合を示す。図3(a)及び(b)は、実施形態1に係る液晶表示装置において、平面視における各層の光学軸の配置(軸方向)を示す模式図であり、液晶層の誘電率異方性が負の場合を示す。
図1に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置1Aは、第一偏光板2と、nx=ny≧nzの関係を満たす第一保護層3aと、液晶パネル4と、nx=ny≧nzの関係を満たす第二保護層5aと、第二偏光板6と、バックライト7とを観察者側からこの順に備えている。液晶パネル4は、第一基板10と、第一光配向膜11と、液晶分子を含む水平配向型の液晶層12と、第二光配向膜13と、信号電極(画素電極)及び信号電極に対向する対向電極(共通電極)を含む第二基板14とを観察者側からこの順に備えている。
【0047】
各光配向膜11、13は、自己組織化型の光配向膜である。
「自己組織化型の光配向膜」とは、光官能基を有する配向膜材料と溶媒とを含有する配向剤(ワニス)を基板に塗布して膜を形成し、その後、膜(塗布形成された膜)の仮焼成を行い、その直後に仮焼成された膜に光を照射して光官能基の反応を生じさせ、その後、光が照射された膜の本焼成を行うことによって形成された配向膜を指す。このような処理が施されることによって、光官能基の配向性が高められる。したがって、光配向膜11及び13によれば、液晶を高精度に配向させることが可能であり、また、液晶層12のプレチルト角を略ゼロにすることができる。これらの結果、液晶表示装置1Aのコントラストを向上することができる。
【0048】
また、自己組織化型の光配向膜の場合、光照射によって膜表面に異方性が生成(誘起)され、その後の本焼成によって更にその異方性の大きさが高められ、そして、膜表面近傍の液晶分子が、膜表面との間の電気的相互作用によって、誘起された異方性の方向と同一方向に配向することになる。したがって、図2(a)及び(b)と、図3(a)及び(b)に示すように、液晶分子の初期配向方向12aは、各光配向膜11、13の異常光屈折率軸11ne、13neと平行になる。
【0049】
自己組織化型の光配向膜である各光配向膜11、13は、従来使用されてきたラビング配向膜(配向処理としてラビングが施された配向膜)に比べ、より大きな面内のリタデーションを有しており、その面内のリタデーションは1nm以上である。そのため、この光配向膜11及び13の各々の面内のリタデーションを考慮に入れた光学設計を行わないと視野角特性が悪化してしまうが、本実施形態では、これらのリタデーションを考慮に入れた光学設計を行っている。
【0050】
より詳細には、各保護層3a、5aの厚み方向のリタデーションRと、各光配向膜11、13の面内のリタデーションRとの関係に応じて、第二偏光板6の透過軸6tと、液晶分子の初期配向方向12aとの関係を規定している。
【0051】
まず前提として、液晶分子の初期配向方向12aは、第二偏光板6の透過軸6tに対して、垂直、又は、平行であることが重要である。電圧無印加時に液晶層12に進入した偏光が液晶分子から光学的な影響をできるだけ受けないようにし、優れた表示品位、例えば高品位の黒表示を実現するためである。
【0052】
そして、横電界方式としてFFS方式を採用し、リタデーションR及びRがR≦0.047R−2.1R+44.3の関係を満たし、かつ、液晶層12が正の誘電率異方性を有している場合、横電界方式としてFFS方式を採用し、リタデーションR及びRがR≦0.040R−2.2R+44.0の関係を満たし、かつ、液晶層12が負の誘電率異方性を有している場合、横電界方式としてIPS方式を採用し、リタデーションR及びRがR≦0.140R−5.7R+95.0の関係を満たし、かつ、液晶層12が正の誘電率異方性を有している場合、又は、横電界方式としてIPS方式を採用し、リタデーションR及びRがR≦0.107R−4.4R+72.0の関係を満たし、かつ、液晶層12が負の誘電率異方性を有している場合は、図2(b)及び図3(b)に示すように、平面視において、第二偏光板6の透過軸6tを液晶分子の初期配向方向12aに対して垂直に配置する。これにより、平行に配置した場合に比べて視野角特性を向上することができる。
【0053】
他方、横電界方式としてFFS方式を採用し、リタデーションR及びRがR≧0.047R−2.1R+44.3の関係を満たし、かつ、液晶層12が正の誘電率異方性を有している場合、横電界方式としてFFS方式を採用し、リタデーションR及びRがR≧0.040R−2.2R+44.0の関係を満たし、かつ、液晶層12が負の誘電率異方性を有している場合、横電界方式としてIPS方式を採用し、リタデーションR及びRがR≧0.140R−5.7R+95.0の関係を満たし、かつ、液晶層12が正の誘電率異方性を有している場合、又は、横電界方式としてIPS方式を採用し、リタデーションR及びRがR≧0.107R−4.4R+72.0の関係を満たし、かつ、液晶層12が負の誘電率異方性を有している場合は、図2(a)及び図3(a)に示すように、平面視において、第二偏光板6の透過軸6tを液晶分子の初期配向方向12aに対して平行に配置する。これにより、垂直に配置した場合に比べて視野角特性を向上することができる。
【0054】
本明細書において、「第二偏光板の透過軸が平面視において液晶分子の初期配向方向に対して垂直である」とは、両者のなす角が、平面視において、89°〜91°であることを意味し、89.5°〜90.5°であることが好ましく、89.9°〜90.1°であることがより好ましい。また、「第二偏光板の透過軸が平面視において液晶分子の初期配向方向に対して平行である」とは、両者のなす角が、平面視において、−1.0〜1.0°であることを意味し、−0.5〜0.5°であることが好ましく、−0.1〜0.1°であることがより好ましい。
【0055】
なお、横電界方式としてFFS方式を採用し、R及びRがR=0.047R−2.1R+44.3の関係を満たし、かつ、液晶層12が正の誘電率異方性を有している場合、横電界方式としてFFS方式を採用し、R及びRがR=0.040R−2.2R+44.0の関係を満たし、かつ、液晶層12が負の誘電率異方性を有している場合、横電界方式としてIPS方式を採用し、リタデーションR及びRがR=0.140R−5.7R+95.0の関係を満たし、かつ、液晶層12が正の誘電率異方性を有している場合、又は、横電界方式としてIPS方式を採用し、リタデーションR及びRがR=0.107R−4.4R+72.0の関係を満たし、かつ、液晶層12が負の誘電率異方性を有している場合は、第二偏光板6の透過軸6tを液晶分子の初期配向方向12aに対して垂直に配置しても、平行に配置してもよい。
【0056】
以下、液晶表示装置1A及び各部材について更に説明する。
【0057】
各偏光板2、6は、光の振動方向を制御(一方向に規定)する作用を有する層であり、位相差を有する保護層や、位相差補償層等の層を含まないものである。各偏光板2、6は、自然光(無偏光)、部分偏光又は偏光を直線偏光に変える、すなわち自然光(無偏光)、部分偏光又は偏光から直線偏光を取り出す機能を有する。各偏光板2、6の具体例としては、例えば、ポリビニルアルコール(PVA)フィルムに二色性を有する異方性材料(例えばヨウ素錯体)を吸着配向させたものが挙げられる。このように、特にPVAフィルムを用いた場合、各偏光板2、6の機械強度及び耐湿熱性は充分でないが、偏光板2及び6には、それぞれ、保護層3a及び5aが貼り付けられ、保護されている。また、各偏光板2、6の基板10、14と反対側の面にも、トリアセチルセルロース(TAC)フィルム等の保護フィルムが貼り付けられている。
【0058】
他方、液晶表示装置1Aは、第一基板10及び第一偏光板2の間と、第二基板14及び第二偏光板6の間に、他の位相差層を備えていない。すなわち、第一偏光板2及び第一保護層3aの間に位相差層は介在せず、第一保護層3a及び第一基板10の間に位相差層は介在せず、第二基板14及び第二保護層5aの間に位相差層は介在せず、第二保護層5a及び第二偏光板6の間に位相差層は介在していない。本明細書において、「位相差層」とは、屈折率異方性を有する層であり、その面内のリタデーションと、その厚み方向のリタデーションとの少なくとも一方が10nm以上であるものを意味する。第一保護層3aは、接合部材をより第一偏光板2及び第一基板10に貼り付けられており、第二保護層5aは、接合部材により第二偏光板6及び第二基板14に貼り付けられている。なお、接合部材としては、接着剤(粘着剤を含む)等が挙げられる。
【0059】
偏光板2及び6は、パラレルニコルに配置されてもよいが、通常、図2(a)及び(b)と、図3(a)及び(b)に示すように、クロスニコルに配置されている。この場合、第一偏光板2の透過軸2tと第二偏光板6の透過軸6tとがなす角度は、平面視において、89°〜91°であることが好ましく、89.5°〜90.5°であることがより好ましく、89.9°〜90.1°であることが更に好ましい。
【0060】
各保護層3a、5aは、nx=ny≧nzの関係を満たしている。すなわち、各保護層3a、5aは、屈折率異方性を有する層(所謂ネガティブCプレート)であってもよいし、光学的に等方性であってもよい。そのため、偏光板の保護フィルムとして好適なポリマーフィルム(例えば、トリアセチルセルロース(TAC)フィルム)を各保護層3a、5aとして用いることが可能である。いずれにしても、各保護層3a、5aは、少なくとも面内では屈折率異方性をほとんど示さず、各保護層3a、5aには、少なくとも面内において光学軸の設定という概念はない。したがって、図2(a)及び(b)と、図3(a)及び(b)には各保護層3a、5aの光学軸を示していない。
【0061】
第一保護層3aの光学特性は、第二保護層5aの光学特性と異なっていてもよいが、通常、保護層3a及び5aは実質的に同じものであり、それらの光学特性も実質的に同じになる。このように、保護層3a及び5aは、実質的に同じ厚み方向のリタデーションRを有していてもよい。この場合、第一保護層3aのRと第二保護層5aのRとの差の絶対値は、0nm以上、10nm以下であることが好ましく、0nm以上、5nm以下であることがより好ましく、0nm以上、1nm以下であることが更に好ましい。
【0062】
各保護層3a、5aは、多層からなるものであっても、一層のみからなるものであってもよい。多層からなる場合は、各保護層3a、5aを構成する全ての層の厚み方向のリタデーションの和(総和)を上記Rとして用いればよい。
【0063】
光配向膜11及び13は、表示領域の全域を少なくとも覆うように切れ目なく形成されている。各光配向膜11、13は、近傍の液晶分子を膜表面に対して略平行な方向に配向することができ、水平配向膜として機能している。
【0064】
各光配向膜11、13の面内のリタデーションRは、その下限値が1nmである限り特に限定されず、各光配向膜11、13の材料、その膜厚等の事項に応じて適宜設定することが可能であるが、1nm以上、20nm以下であることが好ましく、1nm以上、10nm以下であることがより好ましく、1nm以上、5nm以下であることが更に好ましい。
【0065】
各光配向膜11、13の厚み方向のリタデーションは特に限定されないが、0nm以上、10nm以下であることが好ましく、0nm以上、8nm以下であることがより好ましく、0nm以上、5nm以下であることが更に好ましい。
【0066】
第一光配向膜11の光学特性は、第二光配向膜13の光学特性と異なっていてもよいが、通常、光配向膜11及び13は実質的に同じもの、すなわち実質的に同じ材料を用いて実質的に同じプロセスを経て形成されたものであり、それらの光学特性も実質的に同じになる。このように、光配向膜11及び13は、実質的に同じ面内のリタデーションRを有していてもよい。この場合、第一光配向膜11のRと第二光配向膜13のRとの差の絶対値は、0nm以上、10nm以下であることが好ましく、0nm以上、8nm以下であることがより好ましく、0nm以上、5nm以下であることが更に好ましい。また、第一光配向膜11と第二光配向膜13の間の厚み方向のリタデーションの差の絶対値は、0nm以上、10nm以下であることが好ましく、0nm以上、8nm以下であることがより好ましく、0nm以上、5nm以下であることが更に好ましい。
【0067】
各光配向膜11、13の膜厚は特に限定されないが、50nm以上、300nm以下であることが好ましく、70nm以上、200nm以下であることがより好ましく、80nm以上、150nm以下であることが更に好ましい。
【0068】
図58に、実施形態1における自己組織化型の光配向膜の形成プロセスを示す。
各光配向膜11、13は、自己組織化型の光配向膜である。すなわち、光配向膜11及び13は、以下のようにして形成される。図58に示すように、まず、光官能基を有する配向膜材料と溶媒とを含有する配向剤(ワニス)を各基板10、14に塗布して膜を形成する。その後、それらの膜(塗布形成された膜)の仮焼成を行う。その直後に仮焼成された膜の各々に光を照射して光官能基の反応を生じさせる。その後、光が照射されたそれらの膜の本焼成を行うことによって光配向膜11及び13が形成される。
【0069】
配向膜材料が有する光官能基は、光に対して反応性を示す官能基である。光官能基は特に限定されないが、二量化反応、異性化反応、及び、光フリース転移(転位)からなる群より選ばれる少なくとも一つの反応を生じる基が好適である。
【0070】
光官能基が二量化反応を生じる場合、光官能基を各々有する複数の分子の光官能基同士が光の照射によって二量体を形成し、該二量体を介して複数の分子が互いに連結され、架橋構造(橋架け結合構造)が形成される。
【0071】
光官能基が異性化反応を生じる場合、光官能基が光の照射によって異性化する。例えば、光の照射によりシス異性体(又はトランス異性体)の光官能基が励起状態を経てトランス異性体(又はシス異性体)の光官能基に変化する。
【0072】
光官能基が光フリース転移を生じる場合、光官能基の一部が光の照射によって転移し、芳香族ヒドロキシケトン骨格が形成される。
【0073】
また、光官能基としては、シンナメート骨格、カルコン骨格、アゾベンゼン骨格、スチルベン骨格、クマリン骨格、フェニルエステル骨格、シクロブタン骨格等の骨格を含む官能基が好適である。
【0074】
シンナメート骨格、カルコン骨格及びクマリン骨格は、二量化反応を生じることができ、アゾベンゼン骨格及びスチルベン骨格は、異性化反応を生じることができ、フェニルエステル骨格は、光フリース転移を生じることができる。
【0075】
光官能基を有する配向膜材料は、上述の光官能基を有するポリマーであってもよく、例えば、ビニルポリマー、アクリルポリマー、ポリイミド、ポリアミック酸、ポリシロキサン、ポリマレイミド、ポリエステル、ポリアミド等のポリマーが挙げられる。
【0076】
配向剤に含まれる溶媒としては、一般的な配向剤に用いられるものを使用でき、例えば、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ブチルセロソルブ(BC、エチレングリコールモノブチルエーテル)等が挙げられる。配向剤中における配向膜材料(固形分)と溶媒の比率は特に限定されず、それらの重量比は、通常、配向膜材料:溶媒=2:98〜10:90であり、好ましくは、配向膜材料:溶媒=3:97〜5:95であり、より好ましくは、配向膜材料:溶媒=3.5:96.5〜4.5:95.5である。
【0077】
塗布方法は、特に限定されず、例えば、スピンコート法、フレキソ印刷法、インクジェット印刷法等が挙げられる。
【0078】
仮焼成は、50〜100℃で行われることが好ましく、1〜5分間行われることが好ましい。
【0079】
仮焼成された膜に照射され、光官能基に反応を生じさせる光は、好ましくは紫外線を含み、また、好ましくは偏光(より好ましくは直線偏光)を含み、特に好ましくは直線偏光紫外線を含む。仮焼成された膜には、通常、その膜が形成された基板10又は14の正面(法線方向)から光が照射される。各光配向膜11、13において、異方性が誘起される方向は、偏光の偏光軸に対して垂直な方向であってもよいし、平行な方向であってもよい。このように、光配向膜11及び13には、光の偏光軸に対して液晶分子を垂直に配向させるタイプと平行に配向させるタイプのいずれの光配向膜も利用可能であるが、誘起された各光配向膜11、13の異方性の方向(異常光屈折率軸)に対しては、液晶分子は必ず平行に配向することになる。
【0080】
「仮焼成の直後に光を照射する」とは、仮焼成から24時間以内に光官能基に反応を生じさせる光を照射することを意味する。
【0081】
本焼成は、100〜300℃で行われることが好ましく、20〜90分間行われることが更に好ましい。
【0082】
本発明者らが測定した種々の配向膜の面内のリタデーションを下記表1に示す。なお、表1中、光分解型、光異性化型及び光フリース転移型の配向膜が配向処理として光配向処理が施される光配向膜に相当し、光照射後の焼成を行った光異性化型及び光フリース転移型の光配向膜(配向膜E〜H)が自己組織化型の光配向膜に相当する。いずれの配向膜も、膜厚は100nmとした。
【0083】
【表1】
【0084】
表1に示されるように、ラビング型の配向膜と、自己組織化型以外の光配向膜とは、1nm未満の面内のリタデーションを示し、他方、自己組織化型の光配向膜(配向膜E〜H)は、1nm以上の大きな面内のリタデーションを示した。
【0085】
第一基板10は、複数の画素、すなわち表示領域を取り囲むように基板10及び14の間に設けられた線状のシールによって第二基板14と貼り合わされており、水平配向型の液晶層12は、シールによって囲まれた基板10及び14の間隙に液晶材料(液晶成分を含む組成物)を封止することによって形成されている。
【0086】
液晶層12は、ネマチック相を呈する層であり、液晶分子を少なくとも含有している。液晶層12中の液晶分子は、光配向膜11及び13の配向規制力により、電圧無印加時、平行配向(水平配向、ホメオトロピック配向)を示し、その長軸が各基板10、14の表面に略平行となるように配向しており、液晶分子(液晶層12)のプレチルト角(極角)は、略ゼロとなる。略ゼロとは、0°以上、0.5°以下(好ましくは0.3°以下、より好ましくは0.1°以下)を意味する。プレチルト角は、シンテック社製の偏光解析装置(商品名:OPTIPRO)を用いて測定することが可能である。
【0087】
液晶層12の誘電率異方性(Δε)は、正及び負のいずれでもよいが、高い透過率を実現する観点からは負の方が好ましい。液晶層12の誘電率異方性の具体的な値は特に限定されないが、正の場合、3.0〜20.0が好ましく、4.0〜15.0がより好ましく、5.0〜10.0が更に好ましく、負の場合、−15.0〜−2.5が好ましく、−10.0〜−3.0がより好ましく、−7.0〜−4.0が更に好ましい。
【0088】
液晶層12の厚み(セルギャップ)と、液晶層12の屈折率異方性Δnとの積(パネルリタデーション)は、特に限定されないが、200〜400nmであることが好ましく、250〜350nmであることがより好ましく、275〜325nmであることが更に好ましい。
【0089】
第一基板10は、前面側(表示面側、観察者側)に位置する対向基板であり、ガラス基板等の透明な絶縁基板40を含んでいる(後述する図5及び7参照。)。第一基板10は、絶縁基板40の液晶層12側の表面上に設けられたブラックマトリクスを備えてもよく、カラー表示を行う場合は更にカラーフィルタを備えてもよい。おな、カラー表示を行う場合、各画素は、複数色のサブ画素から構成され、各サブ画素は、モノクロ表示を行う場合の画素と同様の構成を有する。
【0090】
第二基板14は、背面側(非観察者側)に位置するアレイ基板であり、ガラス基板等の透明な絶縁基板20と(後述する図5及び7参照。)、絶縁基板20上に設けられた複数のゲート線(ゲートバスライン)と、ゲート線を覆うゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に設けられた複数のソース線(ソースバスライン)と、複数の画素(カラー表示の場合は複数のサブ画素)に対応して設けられた複数のTFT素子と、これらを覆う層間絶縁膜(平坦化膜)とを含んでいる。
【0091】
信号電極及び対向電極は、層間絶縁膜上に設けられており、信号電極は、画素(カラー表示の場合はサブ画素)ごとに設けられている。対向電極は、画素(又はサブ画素)ごとに設けられてもよいし、複数の画素(又は複数のサブ画素)ごとに設けられてもよいし、全画素を覆うように設けられてもよい。対向電極には全ての画素に共通の信号が供給される。信号電極及び対向電極は、インジウム酸化錫(ITO)、インジウム酸化亜鉛(IZO)等の透明導電材料から形成されている。
【0092】
図4は、実施形態1に係る液晶表示装置の電極配置を示す平面模式図である。図5は、実施形態1に係る液晶表示装置の電極配置を示す断面模式図であり、図4中のA1−A2線断面を示す。図4及び5は、横電界方式としてFFS(Fringe Field Switching)方式を採用した場合を示す。
横電界方式としてFFS方式を採用した場合、図4に示すように、各画素(カラー表示の場合は各サブ画素)において、信号電極及び対向電極の一方は、平面状の電極21であり、他方は、複数本の平行な電極スリット(電極の非形成部分)22が形成された電極23であり、複数本の平行な線状部分24を有する。図5に示すように、層間絶縁膜(図示せず)上の電極21上には層間絶縁膜25が更に設けられ、電極23は、層間絶縁膜25上に配置される。電極23は、層間絶縁膜25を介して電極21上に積層される。電極21及び23、すなわち信号電極及び対向電極の間に電圧を印加すると、電極スリット22近傍において液晶層12に放物線状の電界(フリンジ電界)26が生じる。
【0093】
各線状部分24の幅(短手方向の長さ)L1は、2.0〜10.0μmであることが好ましく、2.5〜7.0μmであることがより好ましく、3.0〜5.0μmであることが更に好ましい。隣り合う線状部分24間の各間隔、すなわち各電極スリット22の幅(短手方向の長さ)S1は、2.0〜10.0μmであることが好ましく、2.5〜7.0μmであることがより好ましく、3.0〜5.0μmであることが更に好ましい。
【0094】
層間絶縁膜25の膜厚は、50〜500nmであることが好ましく、75〜300nmであることがより好ましく、100〜200nmであることが更に好ましい。層間絶縁膜25の誘電率εは、3.0〜10.0であることが好ましく、4.0〜8.0であることがより好ましく、5.0〜7.0であることが更に好ましい。
【0095】
図6は、実施形態1に係る液晶表示装置の電極配置を示す平面模式図である。図7は、実施形態1に係る液晶表示装置の電極配置を示す断面模式図であり、図6中のB1−B2線断面を示す。図6及び7は、横電界方式としてIPS(In Plane Switching)方式を採用した場合を示す。
横電界方式としてIPS方式を採用した場合を、図6に示すように、信号電極31及び対向電極32は、各画素(カラー表示の場合は各サブ画素)において、互いの櫛歯が嵌合し合う一対の櫛歯電極であり、幹部33と、幹部33から延出した複数本の平行な枝部(櫛歯)34とを有し、互いの枝部34が一定の間隔(スペース)を介して交互に配置される。図7に示すように、信号電極31及び対向電極32の間に電圧を印加すると、スペース近傍において液晶層12に基板14に対して略平行な電界35が生じる。
【0096】
各枝部34の幅(短手方向の長さ)L2は、2.0〜10.0μmであることが好ましく、2.5〜7.0μmであることがより好ましく、3.0〜5.0μmであることが更に好ましい。隣り合う枝部34間の各間隔(短手方向の長さ)S2は、2.0〜10.0μmμmであることが好ましく、2.5〜7.0μmであることがより好ましく、3.0〜5.0μmであることが更に好ましい。
【0097】
以下、各線状部分24及び各枝部(櫛歯)34の延在方向(長手方向)を電極長辺方向27とも言う。電極長辺方向27と、液晶分子の初期配向方向12aとのなす角は、液晶層12の誘電率異方性が正の場合は、図2(a)及び(b)に示すように、0〜10°であることが好ましく、2.5〜9°であることがより好ましく、5〜8°であることが更に好ましく、液晶層12の誘電率異方性が負の場合は、図3(a)及び(b)に示すように、90〜80°であることが好ましく、87.5〜81°であることがより好ましく、85〜82°であることが更に好ましい。
【0098】
横電界方式は、各基板10、14の表面に対して平行な成分(平行成分)を含む電界(以下、横電界とも言う。)を液晶層12にかけて液晶層12を構成する液晶の配向を制御する方式であり、横電界は、信号電極31及び対向電極32の間に表示信号に応じた電圧が印加されることによって発生する。横電界には、上述した、IPS方式における基板14に対して略平行な電界35と、FFS方式における放物線状の電界26とが含まれる。横電界方式は、特に限定されないが、上述のIPS方式又はFFS方式が好適である。
【0099】
TFT素子は、スイッチング用能動素子であり、画素(カラー表示の場合はサブ画素)ごとに、例えばゲート線及びソース線の各交差部に設けられている。各TFT素子は、ゲート線に電気的に接続されたゲート電極と、ゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に設けられた半導体層と、半導体層をソース線に電気的に接続するためのソース電極と、半導体層を信号電極(画素電極)に電気的に接続するためのドレイン電極とを含んでいる。層間絶縁膜には各TFT素子のドレイン電極に対応してコンタクトホール(貫通孔)が設けられており、各信号電極(各画素電極)は、対応するコンタクトホールを通して、対応するTFT素子のドレイン電極に電気的に接続されている。
【0100】
各画素(又は各サブ画素)の駆動方法は、一般的な液晶表示装置の場合と同様であり、各ゲート線は、そのゲート線に接続された複数のTFT素子に走査信号を供給し、各ソース線は、そのソース線に接続された複数のTFT素子のうち、走査信号がゲート電極に印加されているものに表示信号を供給する。走査信号及び表示信号は、それぞれ、ゲート線駆動回路及びソース線駆動回路から各ゲート線及び各ソース線に供給(印加)される。ゲート線駆動回路は、複数のゲート線を所定の順番で選択して走査信号を供給する。ゲート線駆動回路、ソース線駆動回路等の駆動回路の構成は、一般的な液晶表示装置に用いられるものと同じでもよい。
【0101】
以上のように、本実施形態に係る液晶表示装置1Aは、横電界方式の液晶表示装置であって、液晶表示装置1Aは、第一偏光板2と、第一保護層3aと、第一基板10と、第一光配向膜11と、液晶分子を含む水平配向型の液晶層12と、第二光配向膜13と、信号電極と、信号電極に対向する対向電極とを含む第二基板14と、第二保護層5aと、第二偏光板6と、バックライト7とをこの順に備え、第一及び第二保護層3a及び5aは、nx=ny≧nzの関係を満たし、第一及び第二光配向膜11及び13の各々の面内のリタデーションは、1nm以上であり、第一及び第二保護層3a及び5aの各々の厚み方向のリタデーションをRとし、第一及び第二光配向膜11及び13の各々の前記リタデーションをRとした時、横電界方式がFFS方式であり、R及びRがR≦0.047R−2.1R+44.3の関係を満たし、かつ、液晶層12が正の誘電率異方性を有している場合、横電界方式がFFS方式であり、R及びRがR≦0.040R−2.2R+44.0の関係を満たし、かつ、液晶層12が負の誘電率異方性を有している場合、横電界方式がIPS方式であり、リタデーションR及びRがR≦0.140R−5.7R+95.0の関係を満たし、かつ、液晶層12が正の誘電率異方性を有している場合、又は、横電界方式がIPS方式であり、リタデーションR及びRがR≦0.107R−4.4R+72.0の関係を満たし、かつ、液晶層12が負の誘電率異方性を有している場合は、第二偏光板6の透過軸6tは、平面視において、液晶分子の初期配向方向12aに対して垂直であり、横電界方式がFFS方式であり、R及びRがR≧0.047R−2.1R+44.3の関係を満たし、かつ、液晶層12が正の誘電率異方性を有している場合、横電界方式がFFS方式であり、R及びRがR≧0.040R−2.2R+44.0の関係を満たし、かつ、液晶層12が負の誘電率異方性を有している場合、横電界方式がIPS方式であり、リタデーションR及びRがR≧0.140R−5.7R+95.0の関係を満たし、かつ、液晶層12が正の誘電率異方性を有している場合、又は、横電界方式がIPS方式であり、リタデーションR及びRがR≧0.107R−4.4R+72.0の関係を満たし、かつ、液晶層12が負の誘電率異方性を有している場合は、第二偏光板6の透過軸6tは、平面視において、液晶分子の初期配向方向12aに対して平行である。このように、横電界方式がFFS方式であり、R及びRがR≦0.047R−2.1R+44.3の関係を満たし、かつ、液晶層12が正の誘電率異方性を有している場合、横電界方式がFFS方式であり、R及びRがR≦0.040R−2.2R+44.0の関係を満たし、かつ、液晶層12が負の誘電率異方性を有している場合、横電界方式がIPS方式であり、リタデーションR及びRがR≦0.140R−5.7R+95.0の関係を満たし、かつ、液晶層12が正の誘電率異方性を有している場合、又は、横電界方式がIPS方式であり、リタデーションR及びRがR≦0.107R−4.4R+72.0の関係を満たし、かつ、液晶層12が負の誘電率異方性を有している場合は、第二偏光板6の透過軸6tを液晶分子の初期配向方向12aに対して垂直に配置し、横電界方式がFFS方式であり、R及びRがR≧0.047R−2.1R+44.3の関係を満たし、かつ、液晶層12が正の誘電率異方性を有している場合、横電界方式がFFS方式であり、R及びRがR≧0.040R−2.2R+44.0の関係を満たし、かつ、液晶層12が負の誘電率異方性を有している場合、横電界方式がIPS方式であり、リタデーションR及びRがR≧0.140R−5.7R+95.0の関係を満たし、かつ、液晶層12が正の誘電率異方性を有している場合、又は、横電界方式がIPS方式であり、リタデーションR及びRがR≧0.107R−4.4R+72.0の関係を満たし、かつ、液晶層12が負の誘電率異方性を有している場合は、第二偏光板6の透過軸6tを液晶分子の初期配向方向12aに対して平行に配置することによって、優れた視野角特性を発揮することが可能である。
【0102】
液晶層12は、負の誘電率異方性を有してもよいし、正の誘電率異方性を有してもよいが、後者の場合は、前者の場合に比べて、高い透過率を実現することが可能である。
【0103】
第一及び第二光配向膜11及び13の各々は、光官能基を有する配向膜材料と溶媒とを含有する配向剤を第一基板10又は第二基板14に塗布して膜を形成し、その後、前記膜の仮焼成を行い、その直後に前記仮焼成された膜に光を照射して前記光官能基の反応を生じさせ、その後、前記光が照射された膜の本焼成を行うことによって形成されたものであることが好ましい。これにより、面内のリタデーションが1nm以上である第一及び第二光配向膜11及び13を容易に形成することが可能である。
【0104】
横電界方式としては、上述のようにIPS方式又はFFS方式が好適である。
【0105】
(実施形態2)
実施形態2は、第二保護層の光学特性が異なることと、光学軸の設計条件が異なることを除いて、実施形態1と実質的に同じである。本実施形態では、第二保護層が光学的に等方性を示す。本実施形態と実施形態1とで重複する内容については、説明を省略する。
【0106】
図8は、実施形態2に係る液晶表示装置の斜視模式図である。図9(a)及び(b)は、実施形態2に係る液晶表示装置において、平面視における各層の光学軸の配置(軸方向)を示す模式図であり、液晶層の誘電率異方性が正の場合を示す。図10(a)及び(b)は、実施形態2に係る液晶表示装置において、平面視における各層の光学軸の配置(軸方向)を示す模式図であり、液晶層の誘電率異方性が負の場合を示す。
図8に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置1Bは、第一偏光板2と、nx=ny≧nzの関係を満たす第一保護層3bと、第一基板10、第一光配向膜11、液晶層12、第二光配向膜13及び第二基板14を有する液晶パネル4と、光学的に等方性である第二保護層5bと、第二偏光板6と、バックライト7とを観察者側からこの順に備えている。
【0107】
他方、液晶表示装置1Bは、第一基板10及び第一偏光板2の間と、第二基板14及び第二偏光板6の間に、他の位相差層を備えていない。すなわち、第一偏光板2及び第一保護層3bの間に位相差層は介在せず、第一保護層3b及び第一基板10の間に位相差層は介在せず、第二基板14及び第二保護層5bの間に位相差層は介在せず、第二保護層5b及び第二偏光板6の間に位相差層は介在していない。第一保護層3bは、接合部材をより第一偏光板2及び第一基板10に貼り付けられており、第二保護層5bは、接合部材により第二偏光板6及び第二基板14に貼り付けられている。
【0108】
自己組織化型の光配向膜である各光配向膜11、13の面内のリタデーションを考慮に入れた光学設計を行わないと視野角特性が悪化してしまうが、本実施形態では、これらのリタデーションを考慮に入れた光学設計を行っている。
【0109】
より詳細には、第一保護層3bの厚み方向のリタデーションRと、各光配向膜11、13のリタデーションRとの関係に応じて、第二偏光板6の透過軸6tと、液晶分子の初期配向方向12aとの関係を規定している。
【0110】
そして、横電界方式としてFFS方式を採用し、リタデーションR及びRがR≦−0.027R−0.4R+38.7の関係を満たし、かつ、液晶層12が正の誘電率異方性を有している場合、横電界方式としてFFS方式を採用し、リタデーションR及びRがR≦−0.053R+0.6R+35.3の関係を満たし、かつ、液晶層12が負の誘電率異方性を有している場合、又は、横電界方式としてIPS方式を採用する場合(この場合、液晶層12の誘電率異方性の正負は特に限定されない。)は、図9(b)及び図10(b)に示すように、第二偏光板6の透過軸6tを液晶分子の初期配向方向12aに対して垂直に配置する。これにより、平行に配置した場合に比べて視野角特性を向上することができる。
【0111】
他方、横電界方式としてFFS方式を採用し、リタデーションR及びRがR≧−0.027R−0.4R+38.7の関係を満たし、かつ、液晶層12が正の誘電率異方性を有している場合、又は、横電界方式としてFFS方式を採用し、リタデーションR及びRがR≧−0.053R+0.6R+35.3の関係を満たし、かつ、液晶層12が負の誘電率異方性を有している場合は、図9(a)及び図10(a)に示すように、第二偏光板6の透過軸6tを液晶分子の初期配向方向12aに対して平行に配置する。これにより、垂直に配置した場合に比べて視野角特性を向上することができる。
【0112】
なお、横電界方式としてFFS方式を採用し、R及びRがR=−0.027R−0.4R+38.7の関係を満たし、かつ、液晶層12が正の誘電率異方性を有している場合、又は、横電界方式としてFFS方式を採用し、R及びRがR=−0.053R+0.6R+35.3の関係を満たし、かつ、液晶層12が負の誘電率異方性を有している場合は、第二偏光板6の透過軸6tを液晶分子の初期配向方向12aに対して垂直に配置しても、平行に配置してもよい。
【0113】
第二保護層5bは、光学的に等方的な保護層である。そのため、第二保護層5bには、面内において光学軸の設定という概念はない。したがって、図9(a)及び(b)と、図10(a)及び(b)には第二保護層5bの光学軸を示していない。
【0114】
以上のように、本実施形態に係る液晶表示装置1Bは、横電界方式の液晶表示装置であって、液晶表示装置1Bは、第一偏光板2と、第一保護層3bと、第一基板10と、第一光配向膜11と、液晶分子を含む水平配向型の液晶層12と、第二光配向膜13と、第二基板14と、第二保護層5bと、第二偏光板6と、バックライト7とをこの順に備え、第一保護層3bは、nx=ny≧nzの関係を満たし、第二保護層5bは、光学的に等方性であり、第一及び第二光配向膜11及び13の各々の面内のリタデーションは、1nm以上であり、第一保護層3bの厚み方向のリタデーションをRとし、第一及び第二光配向膜11及び13の各々の前記面内のリタデーションをRとした時、横電界方式がFFS方式であり、R及びRがR≦−0.027R−0.4R+38.7の関係を満たし、かつ、液晶層12が正の誘電率異方性を有している場合、横電界方式がFFS方式であり、R及びRがR≦−0.053R+0.6R+35.3の関係を満たし、かつ、液晶層12が負の誘電率異方性を有している場合、又は、横電界方式がIPS方式である場合は、第二偏光板6の透過軸6tは、平面視において、液晶分子の初期配向方向12aに対して垂直であり、横電界方式がFFS方式であり、R及びRがR≧−0.027R−0.4R+38.7の関係を満たし、かつ、液晶層12が正の誘電率異方性を有している場合、又は、横電界方式がFFS方式であり、R及びRがR≧−0.053R+0.6R+35.3の関係を満たし、かつ、液晶層12が負の誘電率異方性を有している場合は、第二偏光板6の透過軸6tは、平面視において、液晶分子の初期配向方向12aに対して平行である。このように、横電界方式がFFS方式であり、R及びRがR≦−0.027R−0.4R+38.7の関係を満たし、かつ、液晶層12が正の誘電率異方性を有している場合、横電界方式がFFS方式であり、R及びRがR≦−0.053R+0.6R+35.3の関係を満たし、かつ、液晶層12が負の誘電率異方性を有している場合、又は、横電界方式がIPS方式である場合は、第二偏光板6の透過軸6tを液晶分子の初期配向方向12aに対して垂直に配置し、横電界方式がFFS方式であり、R及びRがR≧−0.027R−0.4R+38.7の関係を満たし、かつ、液晶層12が正の誘電率異方性を有している場合、又は、横電界方式がFFS方式であり、R及びRがR≧−0.053R+0.6R+35.3の関係を満たし、かつ、液晶層12が負の誘電率異方性を有している場合は、第二偏光板6の透過軸6tを液晶分子の初期配向方向12aに対して平行に配置することによって、優れた視野角特性を発揮することが可能である。
【0115】
実施形態1と同様に、液晶層12は、負の誘電率異方性を有してもよいし、正の誘電率異方性を有してもよいが、後者の場合は、前者の場合に比べて、高い透過率を実現することが可能である。
【0116】
実施形態1と同様に、第一及び第二光配向膜11及び13の各々は、光官能基を有する配向膜材料と溶媒とを含有する配向剤を基板に塗布して膜を形成し、その後、前記膜の仮焼成を行い、その直後に前記仮焼成された膜に光を照射して前記光官能基の反応を生じさせ、その後、前記光が照射された膜の本焼成を行うことによって形成されたものであることが好ましい。
【0117】
実施形態1と同様に、横電界方式としては、上述のようにIPS方式又はFFS方式が好適である。
【0118】
(実施形態3)
実施形態3は、第一保護層の光学特性が異なることと、光学軸の設計条件が異なることを除いて、実施形態1と実質的に同じである。本実施形態では、第一保護層が光学的に等方性を示す。本実施形態と実施形態1とで重複する内容については、説明を省略する。
【0119】
図11は、実施形態3に係る液晶表示装置の斜視模式図である。図12は、実施形態3に係る液晶表示装置において、平面視における各層の光学軸の配置(軸方向)を示す模式図であり、液晶層の誘電率異方性が正の場合を示す。図13は、実施形態3に係る液晶表示装置において、平面視における各層の光学軸の配置(軸方向)を示す模式図であり、液晶層の誘電率異方性が負の場合を示す。
図11に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置1Cは、第一偏光板2と、光学的に等方性である第一保護層3cと、第一基板10、第一光配向膜11、液晶層12、第二光配向膜13及び第二基板14を有する液晶パネル4と、nx=ny≧nzの関係を満たす第二保護層5cと、第二偏光板6と、バックライト7とを観察者側からこの順に備えている。
【0120】
他方、液晶表示装置1Cは、第一基板10及び第一偏光板2の間と、第二基板14及び第二偏光板6の間に、他の位相差層を備えていない。すなわち、第一偏光板2及び第一保護層3cの間に位相差層は介在せず、第一保護層3c及び第一基板10の間に位相差層は介在せず、第二基板14及び第二保護層5cの間に位相差層は介在せず、第二保護層5c及び第二偏光板6の間に位相差層は介在していない。第一保護層3cは、接合部材をより第一偏光板2及び第一基板10に貼り付けられており、第二保護層5cは、接合部材により第二偏光板6及び第二基板14に貼り付けられている。
【0121】
自己組織化型の光配向膜である各光配向膜11、13の面内のリタデーションを考慮に入れた光学設計を行わないと視野角特性が悪化してしまうが、本実施形態では、これらのリタデーションを考慮に入れた光学設計を行っている。
【0122】
より詳細には、第二偏光板6の透過軸6tと、液晶分子の初期配向方向12aとの関係を規定している。そして、本実施形態では、図12及び13に示すように、第二偏光板6の透過軸6tを液晶分子の初期配向方向12aに対して垂直に配置している。これにより、平行に配置した場合に比べて視野角特性を向上することができる。
【0123】
第一保護層3cは、光学的に等方的な保護層である。そのため、第一保護層3cには、面内において光学軸の設定という概念はない。したがって、図12及び13には第一保護層3cの光学軸を示していない。
【0124】
以上のように、本実施形態に係る液晶表示装置1Cは、横電界方式の液晶表示装置であって、液晶表示装置1Cは、第一偏光板2と、第一保護層3cと、第一基板10と、第一光配向膜11と、液晶分子を含む水平配向型の液晶層12と、第二光配向膜13と、第二基板14と、第二保護層5cと、第二偏光板6と、バックライト7とをこの順に備え、第一保護層3cは、光学的に等方性であり、第二保護層5cは、nx=ny≧nzの関係を満たし、第一及び第二光配向膜11及び13の各々の面内のリタデーションは、1nm以上であり、第二偏光板6の透過軸6tは、平面視において、液晶分子の初期配向方向12aに対して垂直である。このように、本実施形態では、横電界方式の種類、第一保護層3cの厚み方向のリタデーションの大きさ、及び、液晶層12の誘電率異方性の正負に関わらず、第二偏光板6の透過軸6tを液晶分子の初期配向方向12aに対して垂直に配置することによって、優れた視野角特性を発揮することが可能である。
【0125】
実施形態1と同様に、液晶層12は、負の誘電率異方性を有してもよいし、正の誘電率異方性を有してもよいが、後者の場合は、前者の場合に比べて、高い透過率を実現することが可能である。
【0126】
実施形態1と同様に、第一及び第二光配向膜11及び13の各々は、光官能基を有する配向膜材料と溶媒とを含有する配向剤を基板に塗布して膜を形成し、その後、前記膜の仮焼成を行い、その直後に前記仮焼成された膜に光を照射して前記光官能基の反応を生じさせ、その後、前記光が照射された膜の本焼成を行うことによって形成されたものであることが好ましい。
【0127】
実施形態1と同様に、横電界方式としては、IPS方式又はFFS方式が好適である。
【0128】
以下、各実施形態に係る液晶表示装置について、シミュレーションを行った結果について説明する。本明細書において、各シミュレーションは、Shintech社製のLCDMaster2D(Version8.4.0.2)を用いて行った。また、以下では、水平面内にx軸及びy軸が存在し、鉛直方向にz軸が向く直交座標を適宜用いて説明する。
【0129】
(実施例1)
基本構成:FFSモード、光配向膜、ポジ型液晶、屈折率異方性を有する保護層なし。
図14は、実施例1に係る液晶表示装置の斜視模式図であり、図15は、実施例1に係る液晶表示装置に含まれる液晶パネルの断面模式図であり、図16(a)及び(b)は、z軸方向から見たときの実施例1に係る液晶表示装置の各層の光学軸の配置(軸方向)を示す模式図である。
【0130】
図14に示すように、FFSモードの液晶パネル4の外側に第一及び第二偏光板2及び6を配置した。偏光板2及び6は、光の振動方向を制御(一方向に規定)する作用を有する層のみから構成され、位相差を有する保護層や、位相差補償層等の層を含まないものである。第一偏光板2を観察者側に、第二偏光板6をバックライト7側に配置した。本実施例では、屈折率異方性を有する保護層を配置しておらず、本実施例は、実施形態1において各保護層が光学的に等方性である場合を想定している。
【0131】
図14及び15に示すように、液晶パネル4として、絶縁基板40のみからなる第一基板10と、第一基板10に対向する第二基板14と、基板10及び14の間の液晶層12と、第一基板10の液晶層12側の表面上の第一光配向膜11と、第二基板14の液晶層12側の表面上の第二光配向膜13とを設けた。
【0132】
自己組織化型の光配向膜を想定し、各光配向膜11、13の面内のリタデーション(常光屈折率no及び異常光屈折率neの差である屈折率異方性Δnと、膜厚dとの積Δnd)は、5nm、10nm又は20nmとした。光配向膜11及び13の面内のリタデーションは、互いに同じ値にした。光配向膜11及び13の厚み方向のリタデーションは、0nmとした。液晶層12について、屈折率異方性Δnは0.103、誘電率異方性Δεは7.0、厚み12gは3.2μmとした。
【0133】
第二基板14として、絶縁基板20と、絶縁基板20上の対向電極32と、対向電極32上の層間絶縁膜25と、層間絶縁膜25上の信号電極31とを設けた。対向電極32は、平面状(より具体的には方形状)の電極21とし、層間絶縁膜25の誘電率εは6.5とし、層間絶縁膜25の厚みは300nmとした。信号電極31は、複数本の平行な電極スリット22が形成された電極23とし、複数本の平行な線状部分24を設けた。各線状部分24の幅L1は3μmとし、隣り合う線状部分24間の各間隔、すなわち各電極スリット22の幅S1は5μmとした。
【0134】
本実施例に係る液晶表示装置を構成する各層は、xy平面内に、すなわちxy平面と平行に配置し、z軸方向に互いに積層した。
【0135】
図16(a)及び(b)に示すように、各層の光学軸の配置は2通り検討した。
バックライト7側の第二偏光板6の透過軸6tと、液晶分子の初期配向方向(すなわち、電圧無印加時における液晶分子の長軸方向、又は、電圧無印加時における液晶分子の異常光屈折率軸の方向)12aとが、図16(a)では平行となり(両者のなす角が0°)、図16(b)では垂直となる(両者のなす角が90°)。図16(a)及び(b)のいずれの場合も、光配向膜11及び13の異常光屈折率軸11ne及び13neは、同じ方向に設定した。自己組織化型の光配向膜を用いた場合、初期配向方向12aは、各光配向膜11、13の異常光屈折率軸11ne、13neと平行になる。信号電極32に表示信号が入力された際の液晶分子のxy平面内での回転の方向を一方向に規定するため、初期配向方向12aは、電極長辺方向(各線状部分24の延在方向)27に対して7°傾斜させた。初期配向方向12aは、x軸に対して83°傾斜させ、電極長辺方向27とx軸のなす角は90°とした。偏光板2及び6は、クロスニコルに配置し、第一偏光板2の透過軸2tと、第二偏光板6の透過軸6tとのなす角は、90°とした。図16(a)の配置では、透過軸2t及び6tは、それぞれ、x軸に対して−7°及び83°傾斜させた。図16(b)の配置では、透過軸2t及び6tは、それぞれ、x軸に対して83°及び−7°傾斜させた。
【0136】
図14に示した構成において、LCDMaster2Dを用いて階調−規格化透過率の計算を行ったところ、図16(a)及び(b)の配置を比較した場合、図16(b)の方が、正面方向と斜め方向の間の階調−規格化透過率曲線の差が小さい結果が得られた。すなわち、図16(b)の方が、液晶表示装置を正面から見た場合の表示と斜めから見た場合の表示との間の差が小さく、良好な視野角特性が得られる。したがって、第一基板10及び第一偏光板2の間と第二基板14及び第二偏光板6の間に屈折率異方性を有する層が存在しない場合は、液晶分子の初期配向方向12aとバックライト7側の第二偏光板6の透過軸6tの方向とを垂直な関係に設定することが重要なポイントである。これは、各光配向膜11、13の屈折率楕円体を考えた場合、常光に対する屈折率(以下、常光屈折率noとも言う。)は異常光屈折率neよりも小さく、第二偏光板6の透過軸6tを液晶分子の初期配向方向12aに対して垂直にすると、透過軸6tは各光配向膜11、13の常光屈折率noが誘起されている軸(常光屈折率軸)と平行となり、バックライト7から射出され第二偏光板6を透過して液晶パネル4に斜めに入射した光が感じる各光配向膜11、13の屈折率異方性Δnを小さくすることができるためである。
【0137】
図17(a)、(b)及び(c)は、図16(a)に示した光学軸の配置(平行な関係)の場合の実施例1の構成における階調−規格化透過率の計算結果を示し、(a)は、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーション(Δnd)が5nmの場合を示し、(b)は、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーション(Δnd)が10nmの場合を示し、(c)は、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーション(Δnd)が20nmの場合を示す。図18(a)、(b)及び(c)は、図16(b)に示した光学軸の配置(垂直な関係)の場合の実施例1の構成における階調−規格化透過率の計算結果を示し(a)は、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーション(Δnd)が5nmの場合を示し、(b)は、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーション(Δnd)が10nmの場合を示し、(c)は、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーション(Δnd)が20nmの場合を示す。
各計算は、液晶パネルの正面方向(極角:0°)、及び、液晶パネルの3つの斜め方向(極角:40°/方位角:30°,45°,60°)について行った。なお、極角とは、z軸に対する角度(z軸正方向が0°)であり、方位角とは、x軸に対する角度(x軸正方向が0°)である。また、規格化透過率(T)とは、最高階調(256階調)時の透過率で規格化された透過率である。
【0138】
図17(a)、(b)及び(c)と、図18(a)、(b)及び(c)に示すように、いずれのリタデーション値においても、図16(a)に示した軸の配置の場合よりも図16(b)に示した軸の配置の場合の方が、正面特性(各グラフにおいて菱形のプロットを通る線)に対して斜め特性(各グラフにおいて四角形、三角形又は×印のプロットを通る線)がずれていないことが分かる。
【0139】
ここで、液晶表示装置を正面から見た場合の階調−規格化透過率曲線に対して、斜めから見た場合の階調−規格化透過率曲線がどれだけ離れているかを示す指標として、|(T/T正面)−1|で定義されるパラメータ(絶対値)を規定する。T正面は、正面方向(極角:0°)における176階調表示時の規格化透過率を表し、T斜めは、3つの斜め方向(極角:40°/方位角:30°,45°,60°)における同階調(176階調)表示時の3つの規格化透過率のうち、最も大きな|(T斜め/T正面)−1|を与える規格化透過率を表す。|(T斜め/T正面)−1|が”0”に近ければ近いほど、液晶パネルを斜めから見た場合の表示特性が正面から見た場合の表示特性に近いことを表し、この値が0.1以下であれば、観察方向の違いによる表示の変化は視認されず、製品レベルであると判断した。
【0140】
下記表2に本実施例における|(T斜め/T正面)−1|を示す。
【0141】
【表2】
【0142】
表2に示されるように、いずれのリタデーション値においても、図16(a)の配置よりも図16(b)の配置の方が、|(T斜め/T正面)−1|は小さい。したがって、図14及び15に示した構成(FFSモード)において、図16(b)の軸配置(液晶分子の初期配向方向12aとバックライト7側の第二偏光板6の透過軸6tの方向とが垂直な関係)の方が、図16(a)の軸配置(液晶分子の初期配向方向12aとバックライト7側の第二偏光板6の透過軸6tの方向とが平行な関係)に比べて、正面から液晶パネルを見た場合の表示特性と斜め方向から液晶表示パネルを見た場合の表示特性との差がより小さく、視野角特性のより優れた表示パネルを実現可能であると言える。
【0143】
(実施例2)
基本構成:IPSモード、光配向膜、ポジ型液晶、屈折率異方性を有する保護層なし。
図19は、実施例2に係る液晶表示装置に含まれる液晶パネルの断面模式図である。
【0144】
本実施例は、以下の点を除いて実施例1と同じである。
図19に示すように、液晶パネル4の液晶モードをIPSモードに変更した。第二基板14として、絶縁基板20と、絶縁基板20上の信号電極31及び対向電極32とを設けた。信号電極31及び対向電極32は、互いの櫛歯が嵌合し合う一対の櫛歯電極とし、幹部と、幹部から延出した複数本の平行な枝部(櫛歯)34とを設け、互いの枝部34を一定の間隔を介して交互に配置した。各枝部34の幅L2は3μmとし、隣り合う枝部34間の各間隔S2は5μmとした。光配向膜11及び13の面内のリタデーションは、20nmのみとした。
【0145】
なお、本実施例におけるz軸方向から見たときの各層の光学軸の配置は、実施例1の場合と同じであり、図16(a)及び(b)に示した2通りの配置である。
【0146】
本実施例の構成において、実施例1と同様に、液晶パネルの正面方向(極角:0°)、及び、液晶パネルの3つの斜め方向(極角:40°/方位角:30°,45°,60°)における階調−規格化透過率の計算を行った。図20は、図16(a)に示した光学軸の配置(平行な関係)の場合の実施例2の構成における階調−規格化透過率の計算結果を示す。図21は、図16(b)に示した光学軸の配置(垂直な関係)の場合の実施例2の構成における階調−規格化透過率の計算結果を示す。
図20及び21に示すように、実施例1の場合ほど顕著ではないが、図16(a)に示した軸の配置の場合よりも図16(b)に示した軸の配置の場合の方が、正面特性(各グラフにおいて菱形のプロットを通る線)に対して斜め特性(各グラフにおいて四角形、三角形又は×印のプロットを通る線)がずれていないことが分かる。
【0147】
下記表3に本実施例における|(T斜め/T正面)−1|を示す。
【0148】
【表3】
【0149】
表3に示されるように、図16(a)の配置よりも図16(b)の配置の方が、|(T/T正面)−1|は小さい。したがって、図19に示した構成(IPSモード)においても、図16(b)の軸配置(液晶分子の初期配向方向12aとバックライト7側の第二偏光板6の透過軸6tの方向とが垂直な関係)の方が、図16(a)の軸配置(液晶分子の初期配向方向12aとバックライト7側の第二偏光板6の透過軸6tの方向とが平行な関係)に比べて、正面から液晶パネルを見た場合の表示特性と斜め方向から液晶表示パネルを見た場合の表示特性との差がより小さく、視野角特性のより優れた表示パネルを実現可能であると言える。
【0150】
(実施例3)
基本構成:FFSモード、光配向膜、ネガ型液晶、屈折率異方性を有する保護層なし。
図22は、実施例3に係る液晶表示装置に含まれる液晶パネルの断面模式図であり、図23(a)及び(b)は、z軸方向から見たときの実施例3に係る液晶表示装置の各層の光学軸の配置(軸方向)を示す模式図である。
【0151】
本実施例は、以下の点を除いて実施例1と同じである。
図22に示すように、光配向膜11及び13の面内のリタデーションは、20nmのみとした。液晶層12について、屈折率異方性Δnは0.101、誘電率異方性Δεは−4.0とした。なお、液晶層12の厚み12gは実施例1と同じ3.2μmとした。液晶層12をネガ型液晶としたため、図23(a)及び(b)に示すように、液晶分子の初期配向方向12a及び各光配向膜11、13の異常光屈折率軸11ne、13neをx軸に対して7°傾斜させた。これに合わせて、第一及び第二偏光板2及び6の透過軸2t及び6tも変更した。図23(a)の配置では、透過軸2t及び6tは、それぞれ、x軸に対して97°及び7°傾斜させた。図23(b)の配置では、透過軸2t及び6tは、それぞれ、x軸に対して7°及び97°傾斜させた。
【0152】
図23(a)では液晶分子の初期配向方向12aとバックライト7側の第二偏光板6の透過軸6tの方向とが平行な関係となり、図23(b)では液晶分子の初期配向方向12aとバックライト7側の第二偏光板6の透過軸6tの方向とが垂直な関係となる。この関係は、実施例1の図16(a)及び(b)の場合と同じである。
【0153】
本実施例の構構成において、実施例1と同様に、液晶パネルの正面方向(極角:0°)、及び、液晶パネルの3つの斜め方向(極角:40°/方位角:30°,45°,60°)における階調−規格化透過率の計算を行った。図24は、図23(a)に示した光学軸の配置(平行な関係)の場合の実施例3の構成における階調−規格化透過率の計算結果を示す。図25は、図23(b)に示した光学軸の配置(垂直な関係)の場合の実施例3の構成における階調−規格化透過率の計算結果を示す。
図24及び25に示すように、図23(a)に示した軸の配置の場合よりも図23(b)に示した軸の配置の場合の方が、正面特性(各グラフにおいて菱形のプロットを通る線)に対して斜め特性(各グラフにおいて四角形、三角形又は×印のプロットを通る線)がずれていないことが分かる。
【0154】
下記表4に本実施例における|(T斜め/T正面)−1|を示す。
【0155】
【表4】
【0156】
表4に示されるように、図23(a)の配置よりも図23(b)の配置の方が、|(T/T正面)−1|は小さい。したがって、ネガ型液晶を採用した場合においても、図23(b)の軸配置(液晶分子の初期配向方向12aとバックライト7側の第二偏光板6の透過軸6tの方向とが垂直な関係)の方が、図23(a)の軸配置(液晶分子の初期配向方向12aとバックライト7側の第二偏光板6の透過軸6tの方向とが平行な関係)に比べて、正面から液晶パネルを見た場合の表示特性と斜め方向から液晶表示パネルを見た場合の表示特性との差がより小さく、視野角特性のより優れた表示パネルを実現可能であると言える。
【0157】
また、ポジ型液晶を採用した実施例1とネガ型液晶を採用した実施例3の間で、信号電極に4.5Vの電圧を印加した時の液晶パネルを正面から見た場合の透過率を比較すると、実施例1の場合は27.9%に対し、実施例3の場合は36.7%と高い。よって、ネガ型液晶を採用した方が、透過率が高い液晶表示パネルが実現可能となる。
【0158】
(実施例4)
基本構成:FFSモード、光配向膜、ポジ型液晶、観察者側及びバックライト側にそれぞれ屈折率異方性を有する保護層あり。
図26は、実施例4に係る液晶表示装置の斜視模式図であり、図27は、実施例4に係る液晶表示装置に含まれる液晶パネルの断面模式図であり、図28(a)及び(b)は、z軸方向から見たときの実施例4に係る液晶表示装置の各層の光学軸の配置(軸方向)を示す模式図である。
【0159】
本実施例は、以下の点を除いて実施例1と同じである。
図27に示すように、光配向膜11及び13の面内のリタデーションは、10nm又は20nmとした。図26に示すように、偏光板保護層としてトリアセチルセルロース(TAC)層を想定し、第一基板10及び第一偏光板2の間に第一保護層3を配置し、第二基板14及び第二偏光板6の間に第二保護層5を配置した。各保護層3、5について、x方向の屈折率nxは1.4852、y方向の屈折率nyは1.4852、z方向の屈折率nzは1.4845とした。各保護層3、5は、nx=ny>nzを満たし、xy平面では屈折率異方性を示さないが、xz平面においては屈折率異方性を示す。各保護層3、5の厚み方向のリタデーションは、56nmとし、各保護層3、5の面内のリタデーションは、0nmとした。各保護層3、5は、xy平面では屈折率異方性を示さないため、図28(a)及び(b)に示すように、各保護層3、5にはxy平面における軸の設定という概念はない。本実施例は、実施形態1において各保護層が屈折率異方性を有する層である場合を想定している。
【0160】
なお、保護層3及び5以外の各層の光学軸の配置は、図16(a)及び(b)に示した実施例1の場合と同じである。
【0161】
本実施例の構成において、実施例1と同様に、液晶パネルの正面方向(極角:0°)、及び、液晶パネルの3つの斜め方向(極角:40°/方位角:30°,45°,60°)における階調−規格化透過率の計算を行った。その結果、実施例1の場合とは逆に、図28(a)の配置(液晶分子の初期配向方向12aとバックライト7側の第二偏光板6の透過軸6tの方向とが平行な関係)の方が、図28(b)の配置(液晶分子の初期配向方向12aとバックライト7側の第二偏光板6の透過軸6tの方向とが垂直な関係)よりも、正面方向と斜め方向の間の階調−規格化透過率曲線の差が小さい結果が得られた。すなわち、図28(a)の配置の方が、図28(b)の配置に比べて、液晶表示装置を正面から見た場合の表示と斜めから見た場合の表示との間の差がより小さく、より良好な視野角特性が得られる。したがって、第一基板10及び第一偏光板2の間と第二基板14及び第二偏光板6の間に、nx=ny>nzとなるような屈折率異方性を有する層が存在する場合は、液晶分子の初期配向方向12aとバックライト7側の第二偏光板6の透過軸6tの方向と平行な関係に設定することが重要なポイントである。
【0162】
図29(a)及び(b)は、図28(a)に示した光学軸の配置(平行な関係)の場合の実施例4の構成における階調−規格化透過率の計算結果を示し、(a)は、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーション(Δnd)が10nmの場合を示し、(b)は、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーション(Δnd)が20nmの場合を示す。図30(a)及び(b)は、図28(b)に示した光学軸の配置(垂直な関係)の場合の実施例4の構成における階調−規格化透過率の計算結果を示し、(a)は、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーション(Δnd)が10nmの場合を示し、(b)は、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーション(Δnd)が20nmの場合を示す。
図29(a)及び(b)と、図30(a)及び(b)に示すように、いずれのリタデーション値においても、図28(b)に示した軸の配置の場合よりも図28(a)に示した軸の配置の場合の方が、正面特性(各グラフにおいて菱形のプロットを通る線)に対して斜め特性(各グラフにおいて四角形、三角形又は×印のプロットを通る線)がずれていないことが分かる。
【0163】
下記表5に本実施例における|(T斜め/T正面)−1|を示す。
【0164】
【表5】
【0165】
表5に示されるように、いずれのリタデーション値においても、図28(b)の配置よりも図28(a)の配置の方が、|(T斜め/T正面)−1|は小さい。したがって、図26及び27に示した構成においては、図28(a)の軸配置(液晶分子の初期配向方向12aとバックライト7側の第二偏光板6の透過軸6tの方向とが平行な関係)の方が、図28(b)の軸配置(液晶分子の初期配向方向12aとバックライト7側の第二偏光板6の透過軸6tの方向とが垂直な関係)に比べて、正面から液晶パネルを見た場合の表示特性と斜め方向から液晶表示パネルを見た場合の表示特性との差がより小さく、視野角特性のより優れた表示パネルを実現可能であると言える。
【0166】
(実施例5)
基本構成:IPSモード、光配向膜、ポジ型液晶、観察者側及びバックライト側にそれぞれ屈折率異方性を有する保護層あり。
図31は、実施例5に係る液晶表示装置に含まれる液晶パネルの断面模式図である。
【0167】
本実施例は、以下の点を除いて実施例4と同じである。
図31に示すように、液晶パネル4の液晶モードをIPSモードに変更した。第二基板14として、絶縁基板20と、絶縁基板20上の信号電極31及び対向電極32とを設け、信号電極31及び対向電極32を同層に配置した。信号電極31及び対向電極32は、互いの櫛歯が嵌合し合う一対の櫛歯電極とし、幹部と、幹部から延出した複数本の平行な枝部(櫛歯)34とを設け、互いの枝部34を一定の間隔を介して交互に配置した。各枝部34の幅L2は3μmとし、隣り合う枝部34間の各間隔S2は5μmとした。光配向膜11及び13の面内のリタデーションは、20nmのみとした。
【0168】
なお、本実施例におけるz軸方向から見たときの各層の光学軸の配置は、実施例4の場合と同じであり、図28(a)及び(b)に示した2通りの配置である。
【0169】
本実施例の構成において、実施例1と同様に、液晶パネルの正面方向(極角:0°)、及び、液晶パネルの3つの斜め方向(極角:40°/方位角:30°,45°,60°)における階調−規格化透過率の計算を行った。図32は、図28(a)に示した光学軸の配置(平行な関係)の場合の実施例5の構成における階調−規格化透過率の計算結果を示す。図33は、図28(b)に示した光学軸の配置(垂直な関係)の場合の実施例5の構成における階調−規格化透過率の計算結果を示す。
図32及び33に示すように、実施例4の場合ほど顕著ではないが、図28(b)に示した軸の配置の場合よりも図28(a)に示した軸の配置の場合の方が、正面特性(各グラフにおいて菱形のプロットを通る線)に対して斜め特性(各グラフにおいて四角形、三角形又は×印のプロットを通る線)がずれていないことが分かる。
【0170】
下記表6に本実施例における|(T斜め/T正面)−1|を示す。
【0171】
【表6】
【0172】
表6に示されるように、図28(b)の配置よりも図28(a)の方が、|(T斜め/T正面)−1|は小さい。したがって、図31に示した構成(IPSモード)においても、図28(a)の軸配置(液晶分子の初期配向方向12aとバックライト7側の第二偏光板6の透過軸6tの方向とが平行な関係)の方が、図28(b)の軸配置(液晶分子の初期配向方向12aとバックライト7側の第二偏光板6の透過軸6tの方向とが垂直な関係)に比べて、正面から液晶パネルを見た場合の表示特性と斜め方向から液晶表示パネルを見た場合の表示特性との差がより小さく、視野角特性のより優れた表示パネルを実現可能であると言える。
【0173】
(実施例6)
基本構成:FFSモード、光配向膜、ネガ型液晶、観察者側及びバックライト側にそれぞれ屈折率異方性を有する保護層あり。
図34は、実施例6に係る液晶表示装置に含まれる液晶パネルの断面模式図であり、図35(a)及び(b)は、z軸方向から見たときの実施例6に係る液晶表示装置の各層の光学軸の配置(軸方向)を示す模式図である。
【0174】
本実施例は、以下の点を除いて実施例4と同じである。
図34に示すように、光配向膜11及び13の面内のリタデーションは、20nmのみとした。液晶層12について、屈折率異方性Δnは0.101、誘電率異方性Δεは−4.0とした。なお、液晶層12の厚み12gは実施例4と同じ3.2μmとした。液晶層12をネガ型液晶としたため、図35(a)及び(b)に示すように、液晶分子の初期配向方向12a及び各光配向膜11、13の異常光屈折率軸11ne、13neをx軸に対して7°傾斜させた。これに合わせて、第一及び第二偏光板2及び6の透過軸2t及び6tも変更した。図35(a)の配置では、透過軸2t及び6tは、それぞれ、x軸に対して97°及び7°傾斜させた。図35(b)の配置では、透過軸2t及び6tは、それぞれ、x軸に対して7°及び97°傾斜させた。
【0175】
図35(a)では液晶分子の初期配向方向12aとバックライト7側の第二偏光板6の透過軸6tの方向とが平行な関係となり、図35(b)では液晶分子の初期配向方向12aとバックライト7側の第二偏光板6の透過軸6tの方向とが垂直な関係となる。この関係は、実施例4の図28(a)及び(b)の場合と同じである。
【0176】
本実施例の構成において、実施例1と同様に、液晶パネルの正面方向(極角:0°)、及び、液晶パネルの3つの斜め方向(極角:40°/方位角:30°,45°,60°)における階調−規格化透過率の計算を行った。図36は、図35(a)に示した光学軸の配置(平行な関係)の場合の実施例6の構成における階調−規格化透過率の計算結果を示す。図37は、図35(b)に示した光学軸の配置(垂直な関係)の場合の実施例6の構成における階調−規格化透過率の計算結果を示す。
図36及び37に示すように、図35(b)に示した軸の配置の場合よりも図35(a)に示した軸の配置の場合の方が、正面特性(各グラフにおいて菱形のプロットを通る線)に対して斜め特性(各グラフにおいて四角形、三角形又は×印のプロットを通る線)がずれていないことが分かる。
【0177】
下記表7に本実施例における|(T斜め/T正面)−1|を示す。
【0178】
【表7】
【0179】
表7に示されるように、図35(b)の配置よりも図35(a)の配置の方が、|(T/T正面)−1|は小さい。したがって、ネガ型液晶を採用した場合においても、図35(a)の軸配置(液晶分子の初期配向方向12aとバックライト7側の第二偏光板6の透過軸6tの方向とが平行な関係)の方が、図35(b)の軸配置(液晶分子の初期配向方向12aとバックライト7側の第二偏光板6の透過軸6tの方向とが垂直な関係)に比べて、正面から液晶パネルを見た場合の表示特性と斜め方向から液晶表示パネルを見た場合の表示特性との差がより小さく、視野角特性のより優れた表示パネルを実現可能であると言える。
【0180】
また、ポジ型液晶を採用した実施例4とネガ型液晶を採用した実施例6の間で、信号電極に4.5Vの電圧を印加した時の液晶パネルを正面から見た場合の透過率を比較すると、実施例4の場合は27.9%に対し、実施例6の場合は36.7%と高い。よって、ネガ型液晶を採用した方が、透過率が高い液晶表示パネルが実現可能となる。なお、正面から見た場合の透過率は、各光配向膜11、13の面内のリタデーション、及び、nx=ny>nzを満たす各保護層3、5の厚み方向のリタデーションの影響を受けないため、実施例4及び6の上記透過率は、それぞれ、実施例1及び3の上記透過率と同じになる。
【0181】
(実施例7)
基本構成:FFSモード、光配向膜、ポジ型液晶、観察者側及びバックライト側にそれぞれnx=ny≧nzの関係を満たす保護層あり(厚み方向のリタデーション0nm〜56nm)。
図38は、実施例7に係る液晶表示装置の斜視模式図であり、図39は、実施例7に係る液晶表示装置に含まれる液晶パネルの断面模式図である。
【0182】
本実施例は、以下の点を除いて実施例4と同じである。
図38に示すように、各保護層3、5の厚み方向のリタデーションの範囲を限定するため、各保護層3、5について、その厚みdを0μm〜80μmの範囲で変えることで、その厚み方向のリタデーションを0nm〜56nmの範囲で振った。保護層3及び5の厚み方向のリタデーションは、互いに同じ値にした。各保護層3、5の厚みが0μmである場合は、各保護層5、7の代わりに光学的に等方性である保護層を配置した場合と光学的に等価となる。図39に示すように、光配向膜11及び13の面内のリタデーションは、5nm、10nm又は20nmとした。なお、光配向膜11及び13の面内のリタデーションは、互いに同じ値とし、光配向膜11及び13の厚み方向のリタデーションは、0nmとした。本実施例は、観察者側にnx=ny≧nzの関係を満たす第一保護層が設けられ、バックライト側にnx=ny≧nzの関係を満たす第二保護層が設けられた実施形態1を想定している。
【0183】
なお、本実施例におけるz軸方向から見たときの各層の光学軸の配置は、実施例4の場合と同じであり、図28(a)及び(b)に示した2通りの配置である。
【0184】
本実施例の構成において、実施例1と同様に、液晶パネルの正面方向(極角:0°)、及び、液晶パネルの3つの斜め方向(極角:40°/方位角:30°,45°,60°)における階調−規格化透過率の計算を行った。図40〜42は、実施例7において、横軸に第一及び第二保護層の厚み方向のリタデーションをとり、縦軸に|(T斜め/T正面)−1|をとった場合のグラフを示し、図40、41及び42は、それぞれ、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーションが5nm、10nm及び20nmの場合を示す。なお、斜め方向には方位角が30°、45°及び60°の3条件存在し、斜め方向の規格化透過率も3つ存在するが、|(T斜め/T正面)−1|は、その3つ規格化透過率のうち、最も大きな|(T斜め/T正面)−1|を与える規格化透過率から算出した。図40〜42において、縦軸、すなわち、|(T斜め/T正面)−1|が”0”に近ければ近いほど、液晶パネルを斜めから見た場合の表示特性が正面から見た場合の表示特性に近いことを表し、この値が0.1以下であれば、観察方向の違いによる表示の変化は視認されず、製品レベルであると判断した。
【0185】
図40〜42に共通して、保護層3及び5の厚み方向のリタデーションが小さな領域では、第二偏光板6の透過軸6tと、各光配向膜11、13の異常光屈折率軸11ne、13ne、すなわち液晶分子の初期配向方向12aとが垂直な関係の方が平行な関係に比べ視野角は良好であるが、保護層3及び5の厚み方向のリタデーションがある値以上になると、第二偏光板6の透過軸6tと液晶分子の初期配向方向12aとが平行となった方が垂直な場合よりも視野角は良好となることがわかる。
【0186】
図40〜42から視野角が良好となる第二偏光板6の透過軸6tと液晶分子の初期配向方向12aとの関係が入れ替わる点における第一及び第二保護層3及び5の厚み方向のリタデーションを読み取り、その値を縦軸に、その時の第一及び第二光配向膜11及び13の面内のリタデーションを横軸にとり、グラフ上にプロットした。そのグラフを図43に示す。
【0187】
図43において、各保護層3、5の厚み方向のリタデーションをR、各光配向膜11、13の面内のリタデーションをRとした時、R=0.047R−2.1R+44.3という曲線によって、視野角が良好となる第二偏光板6の透過軸6tと液晶分子の初期配向方向12aとの関係が入れ替わる境界を近似できることが分かった。よって、本実施例のように、液晶層が正の誘電率異方性を有し、かつ、観察者側及びバックライト側にそれぞれnx=ny≧nzの関係を満たす保護層が存在するFFSモードにおいては、以下のような光学設計とすることで自己組織化型の光配向膜を使用する場合であっても視野角が良好となる液晶表示パネルを提供することが可能である。
i)R≦0.047R−2.1R+44.3を満たす場合、バックライト側の第二偏光板を、その透過軸が液晶分子の初期配向方向に対して垂直となるように配置する。ii)R≧0.047R−2.1R+44.3を満たす場合、バックライト側の第二偏光板を、その透過軸が液晶分子の初期配向方向に対して平行となるように配置する。
【0188】
(実施例8)
基本構成:FFSモード、光配向膜、ポジ型液晶、観察者側にのみnx=ny≧nzの関係を満たす保護層あり(厚み方向のリタデーション0nm〜56nm)。
図44は、実施例8に係る液晶表示装置の斜視模式図であり、図45は、実施例8に係る液晶表示装置に含まれる液晶パネルの断面模式図であり、図46(a)及び(b)は、z軸方向から見たときの実施例8に係る液晶表示装置の各層の光学軸の配置(軸方向)を示す模式図である。
【0189】
本実施例は、以下の点を除いて実施例4と同じである。
図44に示すように、観察者側の第一基板10と第一偏光板2の間にのみ保護層3を設けた。すなわち、実施例4の構成から、バックライト7側の第二基板14と第二偏光板6の間にある第二保護層5を抜いた。保護層3の厚み方向のリタデーションの範囲を限定するため、保護層3について、その厚みdを0μm〜80μmの範囲で変えることで、その厚み方向のリタデーションを0nm〜56nmの範囲で振った。保護層3の厚みが0μmである場合は、保護層3の代わりに光学的に等方性である保護層を配置した場合と光学的に等価となる。図46に示すように、光配向膜11及び13の面内のリタデーションは、5nm、10nm又は20nmとした。なお、光配向膜11及び13の面内のリタデーションは、互いに同じ値とし、光配向膜11及び13の厚み方向のリタデーションは、0nmとした。本実施例に係る構成は、本実施例においてバックライト7側の第二基板14と第二偏光板6の間に光学的に等方性である第二保護層を配置した構成と光学的に等価である。このように、本実施例は、観察者側にnx=ny≧nzの関係を満たす第一保護層が設けられ、バックライト側に光学的に等方性である第二保護層が設けられた実施形態2を想定している。
【0190】
なお、本実施例におけるz軸方向から見たときの各層の光学軸の配置は、第二基板と第二偏光板の間に第二保護層がないことを除いて、実施例4の場合と同じであり、図46(a)及び(b)に示した2通りの配置である。
【0191】
本実施例の構成において、実施例1と同様に、液晶パネルの正面方向(極角:0°)、及び、液晶パネルの3つの斜め方向(極角:40°/方位角:30°,45°,60°)における階調−規格化透過率の計算を行った。図47〜49は、実施例8において、横軸に保護層の厚み方向のリタデーションをとり、縦軸に|(T斜め/T正面)−1|をとった場合のグラフを示し、図47、48及び49は、それぞれ、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーションが5nm、10nm及び20nmの場合を示す。なお、斜め方向には方位角が30°、45°及び60°の3条件存在し、斜め方向の規格化透過率も3つ存在するが、|(T斜め/T正面)−1|は、その3つ規格化透過率のうち、最も大きな|(T斜め/T正面)−1|を与える規格化透過率から算出した。図47〜49において、縦軸、すなわち、|(T斜め/T正面)−1|が”0”に近ければ近いほど、液晶パネルを斜めから見た場合の表示特性が正面から見た場合の表示特性に近いことを表し、この値が0.1以下であれば、観察方向の違いによる表示の変化は視認されず、製品レベルであると判断した。
【0192】
図47〜49に共通して、保護層3の厚み方向のリタデーションが小さな領域では、第二偏光板6の透過軸6tと、各光配向膜11、13の異常光屈折率軸11ne、13ne、すなわち液晶分子の初期配向方向12aとが垂直な関係の方が平行な関係に比べ視野角は良好であるが、保護層3の厚み方向のリタデーションがある値以上になると、第二偏光板6の透過軸6tと液晶分子の初期配向方向12aとが平行となった方が垂直な場合よりも視野角は良好となることがわかる。
【0193】
図47〜49から視野角が良好となる第二偏光板6の透過軸6tと液晶分子の初期配向方向12aとの関係が入れ替わる点における保護層3の厚み方向のリタデーションを読み取り、その値を縦軸に、その時の第一及び第二光配向膜13の面内のリタデーションを横軸にとり、グラフ上にプロットした。そのグラフを図50に示す。
【0194】
図50において、保護層3の厚み方向のリタデーションをR、各光配向膜11、13の面内のリタデーションをRとした時、R=−0.027R−0.4R+38.7という曲線によって、視野角が良好となる第二偏光板6の透過軸6tと液晶分子の初期配向方向12aとの関係が入れ替わる境界を近似できることが分かった。よって、本実施例のように、液晶層が正の誘電率異方性を有し、かつ、観察者側にのみnx=ny≧nzの関係を満たす保護層が存在するFFSモードにおいては、以下のような光学設計とすることで自己組織化型の光配向膜を使用する場合であっても視野角が良好となる液晶表示パネルを提供することが可能である。
i)R≦−0.027R−0.4R+38.7を満たす場合、バックライト側の第二偏光板を、その透過軸が液晶分子の初期配向方向に対して垂直となるように配置する。
ii)R≧−0.027R−0.4R+38.7を満たす場合、バックライト側の第二偏光板を、その透過軸が液晶分子の初期配向方向に対して平行となるように配置する。
【0195】
(実施例9)
基本構成:FFSモード、光配向膜、ポジ型液晶、バックライト側にのみnx=ny≧nzの関係を満たす保護層あり(厚み方向のリタデーション0nm〜56nm)。
図51は、実施例9に係る液晶表示装置の斜視模式図であり、図52は、実施例9に係る液晶表示装置に含まれる液晶パネルの断面模式図であり、図53(a)及び(b)は、z軸方向から見たときの実施例9に係る液晶表示装置の各層の光学軸の配置(軸方向)を示す模式図である。
【0196】
本実施例は、以下の点を除いて実施例4と同じである。
図51に示すように、バックライト7側の第二基板14と第二偏光板6の間にのみ保護層5を設けた。すなわち、実施例4の構成から、観察者側の第一基板10と第一偏光板2の間にある第一保護層3を抜いた。保護層5の厚み方向のリタデーションの範囲を限定するため、保護層5について、その厚みdを0μm〜80μmの範囲で変えることで、その厚み方向のリタデーションを0nm〜56nmの範囲で振った。保護層5の厚みが0μmである場合は、保護層5の代わりに光学的に等方性である保護層を配置した場合と光学的に等価となる。図52に示すように、光配向膜11及び13の面内のリタデーションは、5nm、10nm又は20nmとした。なお、光配向膜11及び13の面内のリタデーションは、互いに同じ値とし、光配向膜11及び13の厚み方向のリタデーションは、0nmとした。本実施例に係る構成は、本実施例において観察者側の第一基板10と第一偏光板2の間に光学的に等方性である第一保護層を配置した構成と光学的に等価である。このように、本実施例は、観察者側に光学的に等方性である第一保護層が設けられ、バックライト側にnx=ny≧nzの関係を満たす第二保護層が設けられた実施形態3を想定している。
【0197】
なお、本実施例におけるz軸方向から見たときの各層の光学軸の配置は、第一基板と第一偏光板の間に第一保護層がないことを除いて、実施例4の場合と同じであり、図53(a)及び(b)に示した2通りの配置である。
【0198】
本実施例の構成において、実施例1と同様に、液晶パネルの正面方向(極角:0°)、及び、液晶パネルの3つの斜め方向(極角:40°/方位角:30°,45°,60°)における階調−規格化透過率の計算を行った。図54〜56は、実施例9において、横軸に保護層の厚み方向のリタデーションをとり、縦軸に|(T斜め/T正面)−1|をとった場合のグラフを示し、図54、55及び56は、それぞれ、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーションが5nm、10nm及び20nmの場合を示す。なお、斜め方向には方位角が30°、45°及び60°の3条件存在し、斜め方向の規格化透過率も3つ存在するが、|(T斜め/T正面)−1|は、その3つ規格化透過率のうち、最も大きな|(T斜め/T正面)−1|を与える規格化透過率から算出した。図54〜56において、縦軸、すなわち、|(T斜め/T正面)−1|が”0”に近ければ近いほど、液晶パネルを斜めから見た場合の表示特性が正面から見た場合の表示特性に近いことを表し、この値が0.1以下であれば、観察方向の違いによる表示の変化は視認されず、製品レベルであると判断した。
【0199】
図54〜56に共通して、計算にて確認した保護層5の厚み方向のリタデーションの全領域(0nm以上、56nm以下)では、第二偏光板6の透過軸6tと、各光配向膜11、13の異常光屈折率軸11ne、13ne、すなわち液晶分子の初期配向方向12aとが垂直な関係の方が平行な関係に比べ視野角は良好であることがわかる。よって、本実施例のように、液晶層が正の誘電率異方性を有し、かつ、バックライト側にのみnx=ny≧nzの関係を満たす保護層が存在するFFSモードにおいては、バックライト側の第二偏光板を、その透過軸が液晶分子の初期配向方向に対して垂直となるように配置することで自己組織化型の光配向膜を使用する場合であっても視野角が良好となる液晶表示パネルを提供することが可能である。
【0200】
(実施例10)
基本構成:FFSモード、光配向膜、ネガ型液晶、観察者側及びバックライト側にそれぞれnx=ny≧nzの関係を満たす保護層あり(厚み方向のリタデーション0nm〜56nm)。
図59は、実施例10に係る液晶表示装置の斜視模式図であり、図60は、実施例10に係る液晶表示装置に含まれる液晶パネルの断面模式図である。
【0201】
本実施例は、以下の点を除いて実施例6と同じである。
図59に示すように、各保護層3、5の厚み方向のリタデーションの範囲を限定するため、各保護層3、5について、その厚みdを0μm〜80μmの範囲で変えることで、その厚み方向のリタデーションを0nm〜56nmの範囲で振った。保護層3及び5の厚み方向のリタデーションは、互いに同じ値にした。各保護層3、5の厚みが0μmである場合は、各保護層5、7の代わりに光学的に等方性である保護層を配置した場合と光学的に等価となる。図60に示すように、光配向膜11及び13の面内のリタデーションは、5nm、10nm又は20nmとした。なお、光配向膜11及び13の面内のリタデーションは、互いに同じ値とし、光配向膜11及び13の厚み方向のリタデーションは、0nmとした。液晶層12について、屈折率異方性Δnは0.101、誘電率異方性Δεは−3.7とした。本実施例は、観察者側にnx=ny≧nzの関係を満たす第一保護層が設けられ、バックライト側にnx=ny≧nzの関係を満たす第二保護層が設けられた実施形態1を想定している。
【0202】
なお、本実施例におけるz軸方向から見たときの各層の光学軸の配置は、実施例6の場合と同じであり、図35(a)及び(b)に示した2通りの配置である。
【0203】
本実施例の構成において、実施例1と同様に、液晶パネルの正面方向(極角:0°)、及び、液晶パネルの3つの斜め方向(極角:40°/方位角:30°,45°,60°)における階調−規格化透過率の計算を行った。図61〜63は、実施例10において、横軸に第一及び第二保護層の厚み方向のリタデーションをとり、縦軸に|(T斜め/T正面)−1|をとった場合のグラフを示し、図61、62及び63は、それぞれ、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーションが5nm、10nm及び20nmの場合を示す。なお、斜め方向には方位角が30°、45°及び60°の3条件存在し、斜め方向の規格化透過率も3つ存在するが、|(T斜め/T正面)−1|は、その3つ規格化透過率のうち、最も大きな|(T斜め/T正面)−1|を与える規格化透過率から算出した。図61〜63において、縦軸、すなわち、|(T斜め/T正面)−1|が”0”に近ければ近いほど、液晶パネルを斜めから見た場合の表示特性が正面から見た場合の表示特性に近いことを表し、この値が0.1以下であれば、観察方向の違いによる表示の変化は視認されず、製品レベルであると判断した。
【0204】
図61〜63に共通して、保護層3及び5の厚み方向のリタデーションが小さな領域では、第二偏光板6の透過軸6tと、各光配向膜11、13の異常光屈折率軸11ne、13ne、すなわち液晶分子の初期配向方向12aとが垂直な関係の方が平行な関係に比べ視野角は良好であるが、保護層3及び5の厚み方向のリタデーションがある値以上になると、第二偏光板6の透過軸6tと液晶分子の初期配向方向12aとが平行となった方が垂直な場合よりも視野角は良好となることがわかる。
【0205】
図61〜63から視野角が良好となる第二偏光板6の透過軸6tと液晶分子の初期配向方向12aとの関係が入れ替わる点における第一及び第二保護層3及び5の厚み方向のリタデーションを読み取り、その値を縦軸に、その時の第一及び第二光配向膜11及び13の面内のリタデーションを横軸にとり、グラフ上にプロットした。そのグラフを図64に示す。
【0206】
図64において、各保護層3、5の厚み方向のリタデーションをR、各光配向膜11、13の面内のリタデーションをRとした時、R=0.040R−2.2R+44.0という曲線によって、視野角が良好となる第二偏光板6の透過軸6tと液晶分子の初期配向方向12aとの関係が入れ替わる境界を近似できることが分かった。よって、本実施例のように、液晶層が負の誘電率異方性を有し、かつ、観察者側及びバックライト側にそれぞれnx=ny≧nzの関係を満たす保護層が存在するFFSモードにおいては、以下のような光学設計とすることで自己組織化型の光配向膜を使用する場合であっても視野角が良好となる液晶表示パネルを提供することが可能である。
i)R≦0.040R−2.2R+44.0を満たす場合、バックライト側の第二偏光板を、その透過軸が液晶分子の初期配向方向に対して垂直となるように配置する。ii)R≧0.040R−2.2R+44.0を満たす場合、バックライト側の第二偏光板を、その透過軸が液晶分子の初期配向方向に対して平行となるように配置する。
【0207】
(実施例11)
基本構成:FFSモード、光配向膜、ネガ型液晶、観察者側にのみnx=ny≧nzの関係を満たす保護層あり(厚み方向のリタデーション0nm〜56nm)。
図65は、実施例11に係る液晶表示装置の斜視模式図であり、図66は、実施例11に係る液晶表示装置に含まれる液晶パネルの断面模式図であり、図67(a)及び(b)は、z軸方向から見たときの実施例11に係る液晶表示装置の各層の光学軸の配置(軸方向)を示す模式図である。
【0208】
本実施例は、以下の点を除いて実施例4と同じである。
図65に示すように、観察者側の第一基板10と第一偏光板2の間にのみ保護層3を設けた。すなわち、実施例4の構成から、バックライト7側の第二基板14と第二偏光板6の間にある第二保護層5を抜いた。保護層3の厚み方向のリタデーションの範囲を限定するため、保護層3について、その厚みdを0μm〜80μmの範囲で変えることで、その厚み方向のリタデーションを0nm〜56nmの範囲で振った。保護層3の厚みが0μmである場合は、保護層3の代わりに光学的に等方性である保護層を配置した場合と光学的に等価となる。図66に示すように、光配向膜11及び13の面内のリタデーションは、5nm、10nm又は20nmとした。なお、光配向膜11及び13の面内のリタデーションは、互いに同じ値とし、光配向膜11及び13の厚み方向のリタデーションは、0nmとした。液晶層12について、屈折率異方性Δnは0.101、誘電率異方性Δεは−3.7とした。なお、液晶層12の厚み12gは実施例4と同じ3.2μmとした。本実施例に係る構成は、本実施例においてバックライト7側の第二基板14と第二偏光板6の間に光学的に等方性である第二保護層を配置した構成と光学的に等価である。このように、本実施例は、観察者側にnx=ny≧nzの関係を満たす第一保護層が設けられ、バックライト側に光学的に等方性である第二保護層が設けられた実施形態2を想定している。
【0209】
本実施例におけるz軸方向から見たときの各層の光学軸の配置は、第二基板と第二偏光板の間に第二保護層がないことを除いて、実施例6の場合と同じであり、図67(a)及び(b)に示した2通りの配置である。
【0210】
本実施例の構成において、実施例1と同様に、液晶パネルの正面方向(極角:0°)、及び、液晶パネルの3つの斜め方向(極角:40°/方位角:30°,45°,60°)における階調−規格化透過率の計算を行った。図68〜70は、実施例11において、横軸に保護層の厚み方向のリタデーションをとり、縦軸に|(T斜め/T正面)−1|をとった場合のグラフを示し、図68、69及び70は、それぞれ、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーションが5nm、10nm及び20nmの場合を示す。なお、斜め方向には方位角が30°、45°及び60°の3条件存在し、斜め方向の規格化透過率も3つ存在するが、|(T斜め/T正面)−1|は、その3つ規格化透過率のうち、最も大きな|(T斜め/T正面)−1|を与える規格化透過率から算出した。図68〜70において、縦軸、すなわち、|(T斜め/T正面)−1|が”0”に近ければ近いほど、液晶パネルを斜めから見た場合の表示特性が正面から見た場合の表示特性に近いことを表し、この値が0.1以下であれば、観察方向の違いによる表示の変化は視認されず、製品レベルであると判断した。
【0211】
図68〜70に共通して、保護層3の厚み方向のリタデーションが小さな領域では、第二偏光板6の透過軸6tと、各光配向膜11、13の異常光屈折率軸11ne、13ne、すなわち液晶分子の初期配向方向12aとが垂直な関係の方が平行な関係に比べ視野角は良好であるが、保護層3の厚み方向のリタデーションがある値以上になると、第二偏光板6の透過軸6tと液晶分子の初期配向方向12aとが平行となった方が垂直な場合よりも視野角は良好となることがわかる。
【0212】
図68〜70から視野角が良好となる第二偏光板6の透過軸6tと液晶分子の初期配向方向12aとの関係が入れ替わる点における保護層3の厚み方向のリタデーションを読み取り、その値を縦軸に、その時の第一及び第二光配向膜13の面内のリタデーションを横軸にとり、グラフ上にプロットした。そのグラフを図71に示す。
【0213】
図71において、保護層3の厚み方向のリタデーションをR、各光配向膜11、13の面内のリタデーションをRとした時、R=−0.053R+0.6R+35.3という曲線によって、視野角が良好となる第二偏光板6の透過軸6tと液晶分子の初期配向方向12aとの関係が入れ替わる境界を近似できることが分かった。よって、本実施例のように、液晶層が負の誘電率異方性を有し、かつ、観察者側にのみnx=ny≧nzの関係を満たす保護層が存在するFFSモードにおいては、以下のような光学設計とすることで自己組織化型の光配向膜を使用する場合であっても視野角が良好となる液晶表示パネルを提供することが可能である。
i)R≦−0.053R+0.6R+35.3を満たす場合、バックライト側の第二偏光板を、その透過軸が液晶分子の初期配向方向に対して垂直となるように配置する。
ii)R≧−0.053R+0.6R+35.3を満たす場合、バックライト側の第二偏光板を、その透過軸が液晶分子の初期配向方向に対して平行となるように配置する。
【0214】
(実施例12)
基本構成:FFSモード、光配向膜、ネガ型液晶、バックライト側にのみnx=ny≧nzの関係を満たす保護層あり(厚み方向のリタデーション0nm〜56nm)。
図72は、実施例12に係る液晶表示装置の斜視模式図であり、図73は、実施例12に係る液晶表示装置に含まれる液晶パネルの断面模式図であり、図74(a)及び(b)は、z軸方向から見たときの実施例12に係る液晶表示装置の各層の光学軸の配置(軸方向)を示す模式図である。
【0215】
本実施例は、以下の点を除いて実施例4と同じである。
図72に示すように、バックライト7側の第二基板14と第二偏光板6の間にのみ保護層5を設けた。すなわち、実施例4の構成から、観察者側の第一基板10と第一偏光板2の間にある第一保護層3を抜いた。保護層5の厚み方向のリタデーションの範囲を限定するため、保護層5について、その厚みdを0μm〜80μmの範囲で変えることで、その厚み方向のリタデーションを0nm〜56nmの範囲で振った。保護層5の厚みが0μmである場合は、保護層5の代わりに光学的に等方性である保護層を配置した場合と光学的に等価となる。図73に示すように、光配向膜11及び13の面内のリタデーションは、5nm、10nm又は20nmとした。なお、光配向膜11及び13の面内のリタデーションは、互いに同じ値とし、光配向膜11及び13の厚み方向のリタデーションは、0nmとした。液晶層12について、屈折率異方性Δnは0.101、誘電率異方性Δεは−3.7とした。なお、液晶層12の厚み12gは実施例4と同じ3.2μmとした。本実施例に係る構成は、本実施例において観察者側の第一基板10と第一偏光板2の間に光学的に等方性である第一保護層を配置した構成と光学的に等価である。このように、本実施例は、観察者側に光学的に等方性である第一保護層が設けられ、バックライト側にnx=ny≧nzの関係を満たす第二保護層が設けられた実施形態3を想定している。
【0216】
本実施例におけるz軸方向から見たときの各層の光学軸の配置は、第一基板と第一偏光板の間に第一保護層がないことを除いて、実施例6の場合と同じであり、図74(a)及び(b)に示した2通りの配置である。
【0217】
本実施例の構成において、実施例1と同様に、液晶パネルの正面方向(極角:0°)、及び、液晶パネルの3つの斜め方向(極角:40°/方位角:30°,45°,60°)における階調−規格化透過率の計算を行った。図75〜77は、実施例12において、横軸に保護層の厚み方向のリタデーションをとり、縦軸に|(T斜め/T正面)−1|をとった場合のグラフを示し、図75、76及び77は、それぞれ、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーションが5nm、10nm及び20nmの場合を示す。なお、斜め方向には方位角が30°、45°及び60°の3条件存在し、斜め方向の規格化透過率も3つ存在するが、|(T斜め/T正面)−1|は、その3つ規格化透過率のうち、最も大きな|(T斜め/T正面)−1|を与える規格化透過率から算出した。図75〜77において、縦軸、すなわち、|(T斜め/T正面)−1|が”0”に近ければ近いほど、液晶パネルを斜めから見た場合の表示特性が正面から見た場合の表示特性に近いことを表し、この値が0.1以下であれば、観察方向の違いによる表示の変化は視認されず、製品レベルであると判断した。
【0218】
図75〜77に共通して、計算にて確認した保護層5の厚み方向のリタデーションの全領域(0nm以上、56nm以下)では、第二偏光板6の透過軸6tと、各光配向膜11、13の異常光屈折率軸11ne、13ne、すなわち液晶分子の初期配向方向12aとが垂直な関係の方が平行な関係に比べ視野角は良好であることがわかる。よって、本実施例のように、液晶層が負の誘電率異方性を有し、かつ、バックライト側にのみnx=ny≧nzの関係を満たす保護層が存在するFFSモードにおいては、バックライト側の第二偏光板を、その透過軸が液晶分子の初期配向方向に対して垂直となるように配置することで自己組織化型の光配向膜を使用する場合であっても視野角が良好となる液晶表示パネルを提供することが可能である。
【0219】
(実施例13)
基本構成:IPSモード、光配向膜、ポジ型液晶、観察者側及びバックライト側にそれぞれnx=ny≧nzの関係を満たす保護層あり(厚み方向のリタデーション0nm〜56nm)。
図78は、実施例13に係る液晶表示装置の斜視模式図であり、図79は、実施例13に係る液晶表示装置に含まれる液晶パネルの断面模式図である。
【0220】
本実施例は、以下の点を除いて実施例5と同じである。
図78に示すように、各保護層3、5の厚み方向のリタデーションの範囲を限定するため、各保護層3、5について、その厚みdを0μm〜80μmの範囲で変えることで、その厚み方向のリタデーションを0nm〜56nmの範囲で振った。保護層3及び5の厚み方向のリタデーションは、互いに同じ値にした。各保護層3、5の厚みが0μmである場合は、各保護層5、7の代わりに光学的に等方性である保護層を配置した場合と光学的に等価となる。図79に示すように、光配向膜11及び13の面内のリタデーションは、5nm、10nm又は20nmとした。なお、光配向膜11及び13の面内のリタデーションは、互いに同じ値とし、光配向膜11及び13の厚み方向のリタデーションは、0nmとした。本実施例は、観察者側にnx=ny≧nzの関係を満たす第一保護層が設けられ、バックライト側にnx=ny≧nzの関係を満たす第二保護層が設けられた実施形態1を想定している。
【0221】
なお、本実施例におけるz軸方向から見たときの各層の光学軸の配置は、実施例4、5の場合と同じであり、図28(a)及び(b)に示した2通りの配置である。
【0222】
本実施例の構成において、実施例1と同様に、液晶パネルの正面方向(極角:0°)、及び、液晶パネルの3つの斜め方向(極角:40°/方位角:30°,45°,60°)における階調−規格化透過率の計算を行った。図80〜82は、実施例13において、横軸に第一及び第二保護層の厚み方向のリタデーションをとり、縦軸に|(T斜め/T正面)−1|をとった場合のグラフを示し、図80、81及び82は、それぞれ、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーションが5nm、10nm及び20nmの場合を示す。なお、斜め方向には方位角が30°、45°及び60°の3条件存在し、斜め方向の規格化透過率も3つ存在するが、|(T斜め/T正面)−1|は、その3つ規格化透過率のうち、最も大きな|(T斜め/T正面)−1|を与える規格化透過率から算出した。図80〜82において、縦軸、すなわち、|(T斜め/T正面)−1|が”0”に近ければ近いほど、液晶パネルを斜めから見た場合の表示特性が正面から見た場合の表示特性に近いことを表し、この値が0.1以下であれば、観察方向の違いによる表示の変化は視認されず、製品レベルであると判断した。
【0223】
図81〜82に示されるように、各光配向膜11、13の面内のリタデーションが大きい場合、保護層3及び5の厚み方向のリタデーションが小さな領域では、第二偏光板6の透過軸6tと、各光配向膜11、13の異常光屈折率軸11ne、13ne、すなわち液晶分子の初期配向方向12aとが垂直な関係の方が平行な関係に比べ視野角は良好であるが、保護層3及び5の厚み方向のリタデーションがある値以上になると、第二偏光板6の透過軸6tと液晶分子の初期配向方向12aとが平行となった方が垂直な場合よりも視野角は良好となることがわかる。
【0224】
他方、図80に示すように、各光配向膜11、13の面内のリタデーションが小さい場合、計算にて確認した保護層3及び5の厚み方向のリタデーションの全領域(0nm以上、56nm以下)において、第二偏光板6の透過軸6tと、各光配向膜11、13の異常光屈折率軸11ne、13ne、すなわち液晶分子の初期配向方向12aとが垂直な関係の方が平行な関係に比べ視野角は良好であることがわかる。
【0225】
図81〜82から視野角が良好となる第二偏光板6の透過軸6tと液晶分子の初期配向方向12aとの関係が入れ替わる点における第一及び第二保護層3及び5の厚み方向のリタデーションを読み取り、その値を縦軸に、その時の第一及び第二光配向膜11及び13の面内のリタデーションを横軸にとり、グラフ上にプロットした。そのグラフを図83に示す。
【0226】
図83において、各保護層3、5の厚み方向のリタデーションをR、各光配向膜11、13の面内のリタデーションをRとした時、R=0.14R−5.7R+95.0という曲線によって、各光配向膜11、13の面内のリタデーションが大きい場合のみならず小さい場合においても、視野角が良好となる第二偏光板6の透過軸6tと液晶分子の初期配向方向12aとの関係が入れ替わる境界を近似できることが分かった。よって、本実施例のように、液晶層が正の誘電率異方性を有し、かつ、観察者側及びバックライト側にそれぞれnx=ny≧nzの関係を満たす保護層が存在するIPSモードにおいては、以下のような光学設計とすることで自己組織化型の光配向膜を使用する場合であっても視野角が良好となる液晶表示パネルを提供することが可能である。
i)R≦0.14R−5.7R+95.0を満たす場合、バックライト側の第二偏光板を、その透過軸が液晶分子の初期配向方向に対して垂直となるように配置する。
ii)R≧0.14R−5.7R+95.0を満たす場合、バックライト側の第二偏光板を、その透過軸が液晶分子の初期配向方向に対して平行となるように配置する。
【0227】
(実施例14)
基本構成:IPSモード、光配向膜、ポジ型液晶、観察者側にのみnx=ny≧nzの関係を満たす保護層あり(厚み方向のリタデーション0nm〜56nm)。
図84は、実施例14に係る液晶表示装置の斜視模式図であり、図85は、実施例14に係る液晶表示装置に含まれる液晶パネルの断面模式図であり、図86(a)及び(b)は、z軸方向から見たときの実施例14に係る液晶表示装置の各層の光学軸の配置(軸方向)を示す模式図である。
【0228】
本実施例は、以下の点を除いて実施例5と同じである。
図84に示すように、観察者側の第一基板10と第一偏光板2の間にのみ保護層3を設けた。すなわち、実施例5の構成から、バックライト7側の第二基板14と第二偏光板6の間にある第二保護層5を抜いた。保護層3の厚み方向のリタデーションの範囲を限定するため、保護層3について、その厚みdを0μm〜80μmの範囲で変えることで、その厚み方向のリタデーションを0nm〜56nmの範囲で振った。保護層3の厚みが0μmである場合は、保護層3の代わりに光学的に等方性である保護層を配置した場合と光学的に等価となる。図86に示すように、光配向膜11及び13の面内のリタデーションは、5nm、10nm又は20nmとした。なお、光配向膜11及び13の面内のリタデーションは、互いに同じ値とし、光配向膜11及び13の厚み方向のリタデーションは、0nmとした。本実施例に係る構成は、本実施例においてバックライト7側の第二基板14と第二偏光板6の間に光学的に等方性である第二保護層を配置した構成と光学的に等価である。このように、本実施例は、観察者側にnx=ny≧nzの関係を満たす第一保護層が設けられ、バックライト側に光学的に等方性である第二保護層が設けられた実施形態2を想定している。
【0229】
なお、本実施例におけるz軸方向から見たときの各層の光学軸の配置は、第二基板と第二偏光板の間に第二保護層がないことを除いて、実施例4、5の場合と同じであり、図86(a)及び(b)に示した2通りの配置である。
【0230】
本実施例の構成において、実施例1と同様に、液晶パネルの正面方向(極角:0°)、及び、液晶パネルの3つの斜め方向(極角:40°/方位角:30°,45°,60°)における階調−規格化透過率の計算を行った。図87〜89は、実施例14において、横軸に保護層の厚み方向のリタデーションをとり、縦軸に|(T斜め/T正面)−1|をとった場合のグラフを示し、図87、88及び89は、それぞれ、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーションが5nm、10nm及び20nmの場合を示す。なお、斜め方向には方位角が30°、45°及び60°の3条件存在し、斜め方向の規格化透過率も3つ存在するが、|(T斜め/T正面)−1|は、その3つ規格化透過率のうち、最も大きな|(T斜め/T正面)−1|を与える規格化透過率から算出した。図87〜89において、縦軸、すなわち、|(T斜め/T正面)−1|が”0”に近ければ近いほど、液晶パネルを斜めから見た場合の表示特性が正面から見た場合の表示特性に近いことを表し、この値が0.1以下であれば、観察方向の違いによる表示の変化は視認されず、製品レベルであると判断した。
【0231】
図87〜89に共通して、計算にて確認した保護層5の厚み方向のリタデーションの全領域(0nm以上、56nm以下)では、第二偏光板6の透過軸6tと、各光配向膜11、13の異常光屈折率軸11ne、13ne、すなわち液晶分子の初期配向方向12aとが垂直な関係の方が平行な関係に比べ視野角は良好であることがわかる。よって、本実施例のように、液晶層が正の誘電率異方性を有し、かつ、観察者側にのみnx=ny≧nzの関係を満たす保護層が存在するIPSモードにおいては、バックライト側の第二偏光板を、その透過軸が液晶分子の初期配向方向に対して垂直となるように配置することで自己組織化型の光配向膜を使用する場合であっても視野角が良好となる液晶表示パネルを提供することが可能である。
【0232】
(実施例15)
基本構成:IPSモード、光配向膜、ポジ型液晶、バックライト側にのみnx=ny≧nzの関係を満たす保護層あり(厚み方向のリタデーション0nm〜56nm)。
図90は、実施例15に係る液晶表示装置の斜視模式図であり、図91は、実施例15に係る液晶表示装置に含まれる液晶パネルの断面模式図であり、図92(a)及び(b)は、z軸方向から見たときの実施例15に係る液晶表示装置の各層の光学軸の配置(軸方向)を示す模式図である。
【0233】
本実施例は、以下の点を除いて実施例5と同じである。
図90に示すように、バックライト7側の第二基板14と第二偏光板6の間にのみ保護層5を設けた。すなわち、実施例5の構成から、観察者側の第一基板10と第一偏光板2の間にある第一保護層3を抜いた。保護層5の厚み方向のリタデーションの範囲を限定するため、保護層5について、その厚みdを0μm〜80μmの範囲で変えることで、その厚み方向のリタデーションを0nm〜56nmの範囲で振った。保護層5の厚みが0μmである場合は、保護層5の代わりに光学的に等方性である保護層を配置した場合と光学的に等価となる。図91に示すように、光配向膜11及び13の面内のリタデーションは、5nm、10nm又は20nmとした。なお、光配向膜11及び13の面内のリタデーションは、互いに同じ値とし、光配向膜11及び13の厚み方向のリタデーションは、0nmとした。本実施例に係る構成は、本実施例において観察者側の第一基板10と第一偏光板2の間に光学的に等方性である第一保護層を配置した構成と光学的に等価である。このように、本実施例は、観察者側に光学的に等方性である第一保護層が設けられ、バックライト側にnx=ny≧nzの関係を満たす第二保護層が設けられた実施形態3を想定している。
【0234】
なお、本実施例におけるz軸方向から見たときの各層の光学軸の配置は、第一基板と第一偏光板の間に第一保護層がないことを除いて、実施例4、5の場合と同じであり、図92(a)及び(b)に示した2通りの配置である。
【0235】
本実施例の構成において、実施例1と同様に、液晶パネルの正面方向(極角:0°)、及び、液晶パネルの3つの斜め方向(極角:40°/方位角:30°,45°,60°)における階調−規格化透過率の計算を行った。図93〜95は、実施例15において、横軸に保護層の厚み方向のリタデーションをとり、縦軸に|(T斜め/T正面)−1|をとった場合のグラフを示し、図93、94及び95は、それぞれ、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーションが5nm、10nm及び20nmの場合を示す。なお、斜め方向には方位角が30°、45°及び60°の3条件存在し、斜め方向の規格化透過率も3つ存在するが、|(T斜め/T正面)−1|は、その3つ規格化透過率のうち、最も大きな|(T斜め/T正面)−1|を与える規格化透過率から算出した。図93〜95において、縦軸、すなわち、|(T斜め/T正面)−1|が”0”に近ければ近いほど、液晶パネルを斜めから見た場合の表示特性が正面から見た場合の表示特性に近いことを表し、この値が0.1以下であれば、観察方向の違いによる表示の変化は視認されず、製品レベルであると判断した。
【0236】
図93〜95に共通して、計算にて確認した保護層5の厚み方向のリタデーションの全領域(0nm以上、56nm以下)では、第二偏光板6の透過軸6tと、各光配向膜11、13の異常光屈折率軸11ne、13ne、すなわち液晶分子の初期配向方向12aとが垂直な関係の方が平行な関係に比べ視野角は良好であることがわかる。よって、本実施例のように、液晶層が正の誘電率異方性を有し、かつ、バックライト側にのみnx=ny≧nzの関係を満たす保護層が存在するIPSモードにおいては、バックライト側の第二偏光板を、その透過軸が液晶分子の初期配向方向に対して垂直となるように配置することで自己組織化型の光配向膜を使用する場合であっても視野角が良好となる液晶表示パネルを提供することが可能である。
【0237】
(実施例16)
基本構成:IPSモード、光配向膜、ネガ型液晶、観察者側及びバックライト側にそれぞれnx=ny≧nzの関係を満たす保護層あり(厚み方向のリタデーション0nm〜56nm)。
図96は、実施例16に係る液晶表示装置の斜視模式図であり、図97は、実施例16に係る液晶表示装置に含まれる液晶パネルの断面模式図である。
【0238】
本実施例は、以下の点を除いて実施例5と同じである。
図96に示すように、各保護層3、5の厚み方向のリタデーションの範囲を限定するため、各保護層3、5について、その厚みdを0μm〜80μmの範囲で変えることで、その厚み方向のリタデーションを0nm〜56nmの範囲で振った。保護層3及び5の厚み方向のリタデーションは、互いに同じ値にした。各保護層3、5の厚みが0μmである場合は、各保護層5、7の代わりに光学的に等方性である保護層を配置した場合と光学的に等価となる。図97に示すように、光配向膜11及び13の面内のリタデーションは、5nm、10nm又は20nmとした。なお、光配向膜11及び13の面内のリタデーションは、互いに同じ値とし、光配向膜11及び13の厚み方向のリタデーションは、0nmとした。液晶層12に採用した液晶の極性は、ネガ型とし、液晶層12について、屈折率異方性Δnは0.101、誘電率異方性Δεは−3.7とした。本実施例は、観察者側にnx=ny≧nzの関係を満たす第一保護層が設けられ、バックライト側にnx=ny≧nzの関係を満たす第二保護層が設けられた実施形態1を想定している。
【0239】
なお、本実施例ではネガ型液晶が採用されているため、本実施例におけるz軸方向から見たときの各層の光学軸の配置は、ネガ型液晶が採用されたFFSモードの実施例6の場合と同じであり、図35(a)及び(b)に示した2通りの配置である。
【0240】
本実施例の構成において、実施例1と同様に、液晶パネルの正面方向(極角:0°)、及び、液晶パネルの3つの斜め方向(極角:40°/方位角:30°,45°,60°)における階調−規格化透過率の計算を行った。図98〜100は、実施例16において、横軸に第一及び第二保護層の厚み方向のリタデーションをとり、縦軸に|(T斜め/T正面)−1|をとった場合のグラフを示し、図98、99及び100は、それぞれ、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーションが5nm、10nm及び20nmの場合を示す。なお、斜め方向には方位角が30°、45°及び60°の3条件存在し、斜め方向の規格化透過率も3つ存在するが、|(T斜め/T正面)−1|は、その3つ規格化透過率のうち、最も大きな|(T斜め/T正面)−1|を与える規格化透過率から算出した。図98〜100において、縦軸、すなわち、|(T斜め/T正面)−1|が”0”に近ければ近いほど、液晶パネルを斜めから見た場合の表示特性が正面から見た場合の表示特性に近いことを表し、この値が0.1以下であれば、観察方向の違いによる表示の変化は視認されず、製品レベルであると判断した。
【0241】
図98〜100に共通して、保護層3及び5の厚み方向のリタデーションが小さな領域では、第二偏光板6の透過軸6tと、各光配向膜11、13の異常光屈折率軸11ne、13ne、すなわち液晶分子の初期配向方向12aとが垂直な関係の方が平行な関係に比べ視野角は良好であるが、保護層3及び5の厚み方向のリタデーションがある値以上になると、第二偏光板6の透過軸6tと液晶分子の初期配向方向12aとが平行となった方が垂直な場合よりも視野角は良好となることがわかる。
【0242】
図98〜100から視野角が良好となる第二偏光板6の透過軸6tと液晶分子の初期配向方向12aとの関係が入れ替わる点における第一及び第二保護層3及び5の厚み方向のリタデーションを読み取り、その値を縦軸に、その時の第一及び第二光配向膜11及び13の面内のリタデーションを横軸にとり、グラフ上にプロットした。そのグラフを図101に示す。
【0243】
図101において、各保護層3、5の厚み方向のリタデーションをR、各光配向膜11、13の面内のリタデーションをRとした時、R=0.107R−4.4R+72.0という曲線によって、視野角が良好となる第二偏光板6の透過軸6tと液晶分子の初期配向方向12aとの関係が入れ替わる境界を近似できることが分かった。よって、本実施例のように、液晶層が負の誘電率異方性を有し、かつ、観察者側及びバックライト側にそれぞれnx=ny≧nzの関係を満たす保護層が存在するIPSモードにおいては、以下のような光学設計とすることで自己組織化型の光配向膜を使用する場合であっても視野角が良好となる液晶表示パネルを提供することが可能である。
i)R≦0.107R−4.4R+72.0を満たす場合、バックライト側の第二偏光板を、その透過軸が液晶分子の初期配向方向に対して垂直となるように配置する。ii)R≧0.107R−4.4R+72.0を満たす場合、バックライト側の第二偏光板を、その透過軸が液晶分子の初期配向方向に対して平行となるように配置する。
【0244】
(実施例17)
基本構成:IPSモード、光配向膜、ネガ型液晶、観察者側にのみnx=ny≧nzの関係を満たす保護層あり(厚み方向のリタデーション0nm〜56nm)。
図102は、実施例17に係る液晶表示装置の斜視模式図であり、図103は、実施例17に係る液晶表示装置に含まれる液晶パネルの断面模式図であり、図104(a)及び(b)は、z軸方向から見たときの実施例17に係る液晶表示装置の各層の光学軸の配置(軸方向)を示す模式図である。
【0245】
本実施例は、以下の点を除いて実施例5と同じである。
図102に示すように、観察者側の第一基板10と第一偏光板2の間にのみ保護層3を設けた。すなわち、実施例5の構成から、バックライト7側の第二基板14と第二偏光板6の間にある第二保護層5を抜いた。保護層3の厚み方向のリタデーションの範囲を限定するため、保護層3について、その厚みdを0μm〜80μmの範囲で変えることで、その厚み方向のリタデーションを0nm〜56nmの範囲で振った。保護層3の厚みが0μmである場合は、保護層3の代わりに光学的に等方性である保護層を配置した場合と光学的に等価となる。図103に示すように、光配向膜11及び13の面内のリタデーションは、5nm、10nm又は20nmとした。なお、光配向膜11及び13の面内のリタデーションは、互いに同じ値とし、光配向膜11及び13の厚み方向のリタデーションは、0nmとした。液晶層12に採用した液晶の極性は、ネガ型とし、液晶層12について、屈折率異方性Δnは0.101、誘電率異方性Δεは−3.7とした。本実施例に係る構成は、本実施例においてバックライト7側の第二基板14と第二偏光板6の間に光学的に等方性である第二保護層を配置した構成と光学的に等価である。このように、本実施例は、観察者側にnx=ny≧nzの関係を満たす第一保護層が設けられ、バックライト側に光学的に等方性である第二保護層が設けられた実施形態2を想定している。
【0246】
なお、本実施例ではネガ型液晶が採用されているため、本実施例におけるz軸方向から見たときの各層の光学軸の配置は、第二基板と第二偏光板の間に第二保護層がないことを除いて、ネガ型液晶が採用されたFFSモードの実施例6の場合と同じであり、図104(a)及び(b)に示した2通りの配置である。
【0247】
本実施例の構成において、実施例1と同様に、液晶パネルの正面方向(極角:0°)、及び、液晶パネルの3つの斜め方向(極角:40°/方位角:30°,45°,60°)における階調−規格化透過率の計算を行った。図105〜107は、実施例17において、横軸に保護層の厚み方向のリタデーションをとり、縦軸に|(T斜め/T正面)−1|をとった場合のグラフを示し、図105、106及び107は、それぞれ、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーションが5nm、10nm及び20nmの場合を示す。なお、斜め方向には方位角が30°、45°及び60°の3条件存在し、斜め方向の規格化透過率も3つ存在するが、|(T斜め/T正面)−1|は、その3つ規格化透過率のうち、最も大きな|(T斜め/T正面)−1|を与える規格化透過率から算出した。図105〜107において、縦軸、すなわち、|(T斜め/T正面)−1|が”0”に近ければ近いほど、液晶パネルを斜めから見た場合の表示特性が正面から見た場合の表示特性に近いことを表し、この値が0.1以下であれば、観察方向の違いによる表示の変化は視認されず、製品レベルであると判断した。
【0248】
図105〜107に共通して、計算にて確認した保護層5の厚み方向のリタデーションの全領域(0nm以上、56nm以下)では、第二偏光板6の透過軸6tと、各光配向膜11、13の異常光屈折率軸11ne、13ne、すなわち液晶分子の初期配向方向12aとが垂直な関係の方が平行な関係に比べ視野角は良好であることがわかる。よって、本実施例のように、液晶層が負の誘電率異方性を有し、かつ、観察者側にのみnx=ny≧nzの関係を満たす保護層が存在するIPSモードにおいては、バックライト側の第二偏光板を、その透過軸が液晶分子の初期配向方向に対して垂直となるように配置することで自己組織化型の光配向膜を使用する場合であっても視野角が良好となる液晶表示パネルを提供することが可能である。
【0249】
(実施例18)
基本構成:IPSモード、光配向膜、ネガ型液晶、バックライト側にのみnx=ny≧nzの関係を満たす保護層あり(厚み方向のリタデーション0nm〜56nm)。
図108は、実施例18に係る液晶表示装置の斜視模式図であり、図109は、実施例18に係る液晶表示装置に含まれる液晶パネルの断面模式図であり、図110(a)及び(b)は、z軸方向から見たときの実施例18に係る液晶表示装置の各層の光学軸の配置(軸方向)を示す模式図である。
【0250】
本実施例は、以下の点を除いて実施例5と同じである。
図108に示すように、バックライト7側の第二基板14と第二偏光板6の間にのみ保護層5を設けた。すなわち、実施例5の構成から、観察者側の第一基板10と第一偏光板2の間にある第一保護層3を抜いた。保護層5の厚み方向のリタデーションの範囲を限定するため、保護層5について、その厚みdを0μm〜80μmの範囲で変えることで、その厚み方向のリタデーションを0nm〜56nmの範囲で振った。保護層5の厚みが0μmである場合は、保護層5の代わりに光学的に等方性である保護層を配置した場合と光学的に等価となる。図109に示すように、光配向膜11及び13の面内のリタデーションは、5nm、10nm又は20nmとした。なお、光配向膜11及び13の面内のリタデーションは、互いに同じ値とし、光配向膜11及び13の厚み方向のリタデーションは、0nmとした。液晶層12に採用した液晶の極性は、ネガ型とし、液晶層12について、屈折率異方性Δnは0.101、誘電率異方性Δεは−3.7とした。本実施例に係る構成は、本実施例において観察者側の第一基板10と第一偏光板2の間に光学的に等方性である第一保護層を配置した構成と光学的に等価である。このように、本実施例は、観察者側に光学的に等方性である第一保護層が設けられ、バックライト側にnx=ny≧nzの関係を満たす第二保護層が設けられた実施形態3を想定している。
【0251】
なお、本実施例ではネガ型液晶が採用されているため、本実施例におけるz軸方向から見たときの各層の光学軸の配置は、第一基板と第一偏光板の間に第一保護層がないことを除いて、ネガ型液晶が採用されたFFSモードの実施例6の場合と同じであり、図110(a)及び(b)に示した2通りの配置である。
【0252】
本実施例の構成において、実施例1と同様に、液晶パネルの正面方向(極角:0°)、及び、液晶パネルの3つの斜め方向(極角:40°/方位角:30°,45°,60°)における階調−規格化透過率の計算を行った。図111〜113は、実施例18において、横軸に保護層の厚み方向のリタデーションをとり、縦軸に|(T斜め/T正面)−1|をとった場合のグラフを示し、図111、112及び113は、それぞれ、第一及び第二光配向膜の面内のリタデーションが5nm、10nm及び20nmの場合を示す。なお、斜め方向には方位角が30°、45°及び60°の3条件存在し、斜め方向の規格化透過率も3つ存在するが、|(T斜め/T正面)−1|は、その3つ規格化透過率のうち、最も大きな|(T斜め/T正面)−1|を与える規格化透過率から算出した。図111〜113において、縦軸、すなわち、|(T斜め/T正面)−1|が”0”に近ければ近いほど、液晶パネルを斜めから見た場合の表示特性が正面から見た場合の表示特性に近いことを表し、この値が0.1以下であれば、観察方向の違いによる表示の変化は視認されず、製品レベルであると判断した。
【0253】
図111〜113に共通して、計算にて確認した保護層5の厚み方向のリタデーションの全領域(0nm以上、56nm以下)では、第二偏光板6の透過軸6tと、各光配向膜11、13の異常光屈折率軸11ne、13ne、すなわち液晶分子の初期配向方向12aとが垂直な関係の方が平行な関係に比べ視野角は良好であることがわかる。よって、本実施例のように、液晶層が負の誘電率異方性を有し、かつ、バックライト側にのみnx=ny≧nzの関係を満たす保護層が存在するIPSモードにおいては、バックライト側の第二偏光板を、その透過軸が液晶分子の初期配向方向に対して垂直となるように配置することで自己組織化型の光配向膜を使用する場合であっても視野角が良好となる液晶表示パネルを提供することが可能である。
【符号の説明】
【0254】
1A、1B、1C:液晶表示装置
2:第一偏光板
2t:第一偏光板の透過軸
3、3a、3b、3c:第一保護層
4:液晶パネル
5、5a、5b、5c:第二保護層
6:第二偏光板
6t:第二偏光板の透過軸
7:バックライト
10:第一基板(対向基板)
11:第一光配向膜
11ne:第一光配向膜の異常光屈折率軸
12:液晶層
12a:液晶分子の初期配向方向
12g:液晶層の厚み
13:第二光配向膜
13ne:第二光配向膜の異常光屈折率軸
14:第二基板(アレイ基板)
20、40:絶縁基板
21:平面状の電極
22:電極スリット
23:電極スリットが形成された電極
24:線状部分
25:層間絶縁膜
26、35:電界
27:電極長辺方向
31:信号電極(画素電極)
32:対向電極(共通電極)
33:幹部
34:枝部(櫛歯)
図1
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