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技術 液晶表示素子及び液晶表示装置

出願人 スタンレー電気株式会社
発明者 岩本宜久
出願日 2008年11月10日 (11年7ヶ月経過) 出願番号 2008-288036
公開日 2010年5月20日 (10年1ヶ月経過) 公開番号 2010-113304
状態 特許登録済
技術分野 偏光要素 液晶4(光学部材との組合せ) 回折格子、偏光要素、ホログラム光学素子 液晶4(光学部材との組合せ)
主要キーワード 方位座標 方位ずれ 有機LED ノルボルネン系環状オレフィン シミュレーション解析 付与領域 車載用情報表示装置 情報表示パネル
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (12)

課題

良好な表示を実現する。

解決手段

第1及び第2の透明基板と、第1及び第2の透明基板間に挟持された、垂直配向する液晶層と、第1の透明基板の液晶層とは反対側に配置された第1の偏光板と、第2の透明基板の液晶層とは反対側に、第1の偏光板とクロスニコルに配置された第2の偏光板と、第1の透明基板と第1の偏光板との間、または、第2の透明基板と第2の偏光板との間に、面内遅相軸が、第1、第2の偏光板のうち、近接する偏光板の吸収軸に直交するように配置された、負の二軸光学方性を有する視角補償板とを有する液晶表示素子であって、該液晶表示素子における、液晶層以外の厚さ方向のリタデーションの総和Rthallは、250nm≦Rthall≦400nmであり、視角補償板の面内方向のリタデーションReは、5nm≦Re≦40nmであり、液晶層のリタデーションΔndは、1.12×Rthall≦Δnd≦1.40×Rthallである液晶表示素子を提供する。

概要

背景

液晶層内の液晶分子配向基板に対して垂直または略垂直とする「垂直配向型液晶表示素子は、電圧印加時における黒レベルが非常に良好である。また、液晶セルの片面または両面において、液晶セルと偏光板との間に、適切なパラメータを有する負の光学方性を有する光学補償板を導入することにより、更に良好な視角特性を得ることができる。

負の一軸光学異方性を有する光学補償板、いわゆる(ネガティブ)Cプレートを用いる視角補償方法の発明が開示されている(たとえば、特許文献1参照)。特許文献1に記載の液晶表示素子においては、Cプレートは、上側偏光板と近接する液晶セルのガラス基板間、または下側偏光板と近接する液晶セルのガラス基板間、またはその両方に配置される。

この方法により、垂直配向液晶層の光学異方性を相殺して、電圧無印加時における光透過率視角依存性を解消することが可能である。

しかし液晶セルの両面に貼り合わされる偏光板はクロスニコルに配置されているため、正面観察時においては良好な黒状態を実現できるが、視角を変化させた場合、特に上下偏光板の吸収軸から45°方位ずれた方向から観察したときに、光抜けが観察される。これは「偏光板の視角特性」のために生じる現象である。「偏光板の視角特性」は、液晶表示素子の視角特性を劣化させることが知られている。

特許文献1には、負の二軸光学異方性を有する光学補償板を用いて「偏光板の視角特性」による液晶表示素子の視角特性の劣化を防止する方法も記載されている。

負の二軸光学異方性を有する光学補償板を使用して行う、効果の大きい視角補償方法の発明の開示もある(たとえば、特許文献2参照)。

特許文献2には、面内リタデーションが120nm以下である負の二軸光学異方性を有する光学補償板を、上下偏光板と上下ガラス基板との間の少なくとも一方に配置すること、光学補償板の面内リタデーションを、より好ましくは20nm以上60nm以下とすること、光学補償板の厚さ方向のリタデーションを液晶層のリタデーションの2倍以下とすること、光学補償板を、面内遅相軸が近接する偏光板の吸収軸に対して略平行または略直交となるように配置すること、等によって、視角補償の効果を高めることができる旨が記されている。

特に、負の二軸光学異方性を有する光学補償板を、その面内遅相軸が近接する偏光板の吸収軸と直交するように配置することにより、Cプレートを用いた場合に生じる「偏光板の視角特性」に起因する液晶表示素子の視角特性の劣化の問題を解消することができる。この結果、液晶表示素子を偏光板吸収軸から45°方位の斜め方向から観察した場合でも、正面観察時とほぼ同等の光透過率を実現することができる。

以下、負の二軸光学異方性を有する光学補償板を、負の二軸フィルムと呼ぶ。フィルム状の光学補償板について、面内屈折率を遅相軸方位に関してnx、進相軸方位に関してny、厚さ方向の屈折率をnz、厚さをdとするとき、Cプレートは、nx=ny>nz の関係を有する光学補償板、負の二軸フィルムは、nx>ny>nz の関係を有する光学補償板と定義される。また、面内リタデーションReは、Re=(nx−ny)*d で定義され、厚さ方向のリタデーションRthは、Rth=((nx+ny)/2 −nz)*d で定義される。

(i)特許文献2に記載された、負の二軸フィルムを用いた最適な視角補償方法を適用した垂直配向型液晶表示素子、(ii)冷陰極管無機LED(Light Emitting Diode)などで構成された白色光源、あるいは有機LEDなどで構成された、複数のピーク発光波長を有するマルチカラー光源を備えるバックライト、(iii)液晶表示素子に電気信号を印加し、明暗表示状態のスイッチングを行う駆動装置、を有する液晶表示装置においては、電圧無印加時、偏光板吸収軸から45°方位の、液晶表示素子の法線方向に対して深い極角角度(たとえば50°)方向から観察した場合に、青色、紫色、黄色などに着色した光抜け状態が認められることがある。

この光抜け状態は、特許文献2記載の視角補償方法が、光学補償板の面内リタデーションReと、液晶層で発現する光学特性光軸が厚さ方向に正の一軸光学異方性を示す光学特性)とを巧みに組み合わせることにより、偏光板の視角特性を改善する技術であることに基づく。光学補償板は、偏光板とともに液晶層の視角特性も補償するが、偏光板の視角補償と液晶層の視角補償とに要求される光学補償板の波長分散特性は異なっており、一方の波長分散特性に合わせると、他方の視角補償が不十分となる。このため、特許文献2に示される視角補償方法は、特に偏光板吸収軸から45°方位の、極角の深い観察角度における光透過率を低く抑制することはできても、色調変化を抑制することは非常に難しい。

本願発明者は、上述の現象を具体的に把握するために、シミュレーション解析を行った。シミュレーションには、(株)シンテック製の液晶表示器シミュレータLCD MASTER6を使用した。

図8に、シミュレーション対象とした液晶表示素子の構造を示す。

クロスニコル配置された上側(表側)偏光板(視角補償板付偏光板)14と下側(裏側)偏光板15との間に、モノドメイン垂直配向型液晶セル10が配置される。モノドメイン垂直配向型液晶セル10は、上側ガラス基板(透明基板)11、下側ガラス基板(透明基板)12、及び両基板11、12間に挟持されたモノドメイン垂直配向液晶層13を含んで構成される。上側及び下側ガラス基板11、12の液晶層13側の面には、たとえばITO(Indium Tin Oxide)で透明電極が形成されている。

液晶層13のリタデーションは略320nmとした。また、液晶層13は、基板面内方向を0°としたときのプレティルト角89°に設定されたアンチパラレル配向構造を想定し、プレティルト角の方位は、液晶層13の厚さ方向の中央で上側及び下側偏光板14、15の吸収軸となす角度が45°である方位(図示の方位座標系において270°方位)とした。

上側偏光板(視角補償板付偏光板)14は、偏光層14aと負の二軸フィルム14bを含んで構成される。偏光層14aの吸収軸は135°方位とした。負の二軸フィルム14bは、ノルボルネン系環状オレフィンフィルムで形成し、その面内遅相軸方位は、最近傍の偏光層(偏光層14a)の吸収軸に直交するように、45°方位とした。更に、負の二軸フィルム14bの面内リタデーションReは55nm、厚さ方向のリタデーションRthは220nmに設定した。

下側偏光板15は、偏光層15aとTACフィルム15bを含んで構成される。偏光層15aの吸収軸は45°方位である。TACフィルム15bは、Cプレートとして機能することが知られている。TACフィルム15bの厚さ方向のリタデーションRthは、略60nmに設定した。

なお、上側偏光板(視角補償板付偏光板)14はTACフィルムを備えない。また、上側及び下側偏光板14、15の偏光層14a、15aは、(株)ポラテクノ製のSKN18243Tを想定した。更に、下側偏光板15の下部に配置されるバックライト20の光源として、標準光源C(白色光源)を用いた。

一方、比較のために、特許文献1に示される液晶表示素子構造(Cプレートを使用して補償する液晶表示素子構造)に関しても、シミュレーション解析を行った。

図9に当該液晶表示素子構造を示す。吸収軸方位が135°の偏光層16a上にTACフィルム16bの配置された上側偏光板16を用いた点、モノドメイン垂直配向型液晶セル10の上側ガラス基板11と上側偏光板16との間にCプレート17を配置した点を除いては、図8に示す液晶表示素子構造と等しい。

上側偏光板16は、下側偏光板15と同一の偏光板である。Cプレート17は、ノルボルネン系環状オレフィンフィルムで形成し、その厚さ方向のリタデーションRthは180nmとした。

図10は、図8及び図9に示した構造の液晶表示素子における、電圧無印加時の分光スペクトルを表すグラフである。本図に示すのは、方位0°、かつ、液晶表示素子の基板法線方向を極角0°と定義した場合の極角50°方向からの観察で得られた分光スペクトルである。

グラフの横軸は光の波長を単位「nm」で表し、グラフの縦軸は光透過率を単位「%」で表す。また、実線で示す曲線(曲線a)は、負の二軸フィルムを備える図8の液晶表示素子における分光スペクトルを表し、破線で示す曲線(曲線b)は、Cプレートを備える図9の液晶表示素子におけるそれを表す。

曲線aを参照する。図8の液晶表示素子においては、波長が約530nmの光の透過率が0である状態が実現されるが、約530nmから長波長側または短波長側にシフトするにしたがって、光抜けが増加する傾向が見られる。なお、シミュレーション条件と同条件で作製した液晶表示素子を目視観察したところ、基板法線方向から深い極角、かつ偏光板吸収軸方位における観察で、液晶表示素子には赤紫色の着色が認められた。

曲線bを参照する。図9の液晶表示素子は、図8の液晶表示素子に比べて、全体の光抜けの程度が大きいことがわかる。ただその光抜けの状態は、広い波長範囲フラットであることが理解される。作製された実機を図8の液晶表示素子において着色が認められた方位、観察角度から観察したところ、光抜けは大きいが、着色はほとんど認められなかった。

負の二軸フィルムを用いて視角補償を行う図8の液晶表示素子においては、偏光板の視角特性をすべての波長範囲では、完全に解消できないために光抜けが生じ、光学補償板や液晶層の設定パラメータなどにより、様々な色調に着色すると考えられる。また、負の二軸フィルムのパラメータや液晶層厚のばらつきが、色調変化として顕著に現れ、表示ムラの原因になりやすいものと思われる。

一方、Cプレートを用いる図9の液晶表示素子においては、輝度ムラを生じる可能性は考えられるが、色調変化は、図8の液晶表示素子に比べて大幅に軽減され、各パラメータのマージンは大きい。

図11(A)及び(B)を参照する。次いで、本願発明者は、図8及び図9に示す液晶表示素子について、左右方位である180°、0°方位における視角特性を調べた。

図11(A)は、図8の液晶表示素子を、極角50°方向から観察したときの分光スペクトルを示し、図11(B)は、図9の液晶表示素子についてのそれを示す。両図ともに、グラフの横軸は光の波長を単位「nm」で表し、グラフの縦軸は光透過率を単位「%」で表す。また、実線で示す曲線aは、方位0°における観察結果、破線で示す曲線bは、方位180°における観察結果である。

図11(A)及び(B)のいずれにおいても、0°方位観察時と180°方位観察時とで、スペクトルに違いが見られる。これは液晶層がプレティルト角を有するモノドメイン垂直配向である場合にのみ見られる現象であり、プレティルト角が90°であれば、左右方位の視角特性に差は生じないが、プレティルト角が90°より小さくなればなるほど、左右の非対称性が拡大する。

図11(A)及び(B)の両図を比較すると、図11(B)(図9のCプレートを用いた液晶表示素子)においては、スペクトルが比較的フラットであるため、外観上は左右方位で輝度の違いのみ認識されるが、図11(A)(図8の二軸フィルムを用いた液晶表示素子)においては、最低透過率が得られる波長が左右で異なることから、外観上左右方位で異なる色調が観察されると考えられる。図8と同一構造をもつ液晶表示素子の実機を観察したところ、左右方位で色調の相違が明確に認められた。

近時の垂直配向型液晶表示素子においては、光透過率における視角特性の良好さが優先されるため、視角特性を補償する光学補償板には、輝度の視角特性が良好な負の二軸フィルムが用いられることが多い。

負の二軸フィルムとしては、ノルボルネン系環状オレフィン材料を用いた(株)オプテス製の新ゼオノア、TAC素材ベース延伸加工した(株)コニカミノルオプト光学フィルムのn−TAC、(株)富士フイルム製のV−TACなどが上市されており、大量に流通している。これに対し、Cプレートと同等な光学特性を有する光学フィルムとしては、(株)住友化学工業製のVACフィルムなどが上市されているが、市場での流通量は急速に減少しており、入手が困難になりつつある。

特許2047880号公報
特許第3330574号公報

概要

良好な表示を実現する。 第1及び第2の透明基板と、第1及び第2の透明基板間に挟持された、垂直配向する液晶層と、第1の透明基板の液晶層とは反対側に配置された第1の偏光板と、第2の透明基板の液晶層とは反対側に、第1の偏光板とクロスニコルに配置された第2の偏光板と、第1の透明基板と第1の偏光板との間、または、第2の透明基板と第2の偏光板との間に、面内遅相軸が、第1、第2の偏光板のうち、近接する偏光板の吸収軸に直交するように配置された、負の二軸光学異方性を有する視角補償板とを有する液晶表示素子であって、該液晶表示素子における、液晶層以外の厚さ方向のリタデーションの総和Rthallは、250nm≦Rthall≦400nmであり、視角補償板の面内方向のリタデーションReは、5nm≦Re≦40nmであり、液晶層のリタデーションΔndは、1.12×Rthall≦Δnd≦1.40×Rthallである液晶表示素子を提供する。

目的

本発明の目的は、良好な表示を実現することのできる液晶表示素子、及び液晶表示装置を提供することである。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

第1及び第2の透明基板と、前記第1及び第2の透明基板間に挟持された、垂直配向する液晶層と、前記第1の透明基板の前記液晶層とは反対側に配置された第1の偏光板と、前記第2の透明基板の前記液晶層とは反対側に、前記第1の偏光板とクロスニコルに配置された第2の偏光板と、前記第1の透明基板と前記第1の偏光板との間、または、前記第2の透明基板と前記第2の偏光板との間に、面内遅相軸が、前記第1、第2の偏光板のうち、近接する偏光板の吸収軸に直交するように配置された、負の二軸光学方性を有する視角補償板とを有する液晶表示素子であって、該液晶表示素子における、前記液晶層以外の厚さ方向のリタデーションの総和Rthallは、250nm≦Rthall≦400nmであり、前記視角補償板の面内方向のリタデーションReは、5nm≦Re≦40nmであり、前記液晶層のリタデーションΔndは、1.12×Rthall≦Δnd≦1.40×Rthallである液晶表示素子。

請求項2

第1及び第2の透明基板と、前記第1及び第2の透明基板間に挟持された、垂直配向する液晶層と、前記第1の透明基板の前記液晶層とは反対側に配置された第1の偏光板と、前記第2の透明基板の前記液晶層とは反対側に、前記第1の偏光板とクロスニコルに配置された第2の偏光板と、前記第1の透明基板と前記第1の偏光板との間に、面内遅相軸が、前記第1の偏光板の吸収軸に直交するように配置された、負の二軸光学異方性を有する第1の視角補償板と、前記第2の透明基板と前記第2の偏光板との間に、面内遅相軸が、前記第2の偏光板の吸収軸に直交するように配置された、負の二軸光学異方性を有する第2の視角補償板とを有する液晶表示素子であって、該液晶表示素子における、前記液晶層以外の厚さ方向のリタデーションの総和Rthallは、250nm≦Rthall≦700nmであり、前記第1及び第2の視角補償板の面内方向のリタデーションReは、5nm≦Re≦30nmであり、前記液晶層のリタデーションΔndは、1.08×Rthall≦Δnd≦1.43×Rthallである液晶表示素子。

請求項3

第1及び第2の透明基板と、前記第1及び第2の透明基板間に挟持された、垂直配向する液晶層と、前記第1の透明基板の前記液晶層とは反対側に配置された第1の偏光板と、前記第2の透明基板の前記液晶層とは反対側に、前記第1の偏光板とクロスニコルに配置された第2の偏光板と、前記第1の透明基板と前記第1の偏光板との間、または、前記第2の透明基板と前記第2の偏光板との間に、面内遅相軸が、前記第1、第2の偏光板のうち、近接する偏光板の吸収軸に直交するように配置された、負の二軸光学異方性を有する視角補償板とを有する液晶表示素子と、前記第2の偏光板の、前記第2の透明基板とは反対側に配置された白色光源とを備え、前記液晶表示素子における、前記液晶層以外の厚さ方向のリタデーションの総和Rthallは、250nm≦Rthall≦400nmであり、前記視角補償板の面内方向のリタデーションReは、5nm≦Re≦40nmであり、前記液晶層のリタデーションΔndは、1.12×Rthall≦Δnd≦1.40×Rthallであり、前記白色光源で前記液晶表示素子を照明して、前記第1の透明基板の法線方向から観察したときの色度をx0、y0とし、前記第2の偏光板の吸収軸と45°をなす方位において、前記第1の透明基板の法線方向と50°をなす方向から観察したときの色度をx、yとするとき、x0−0.02≦x≦x0+0.02、かつ、y0−0.02≦y≦y0+0.02である液晶表示装置

請求項4

第1及び第2の透明基板と、前記第1及び第2の透明基板間に挟持された、垂直配向する液晶層と、前記第1の透明基板の前記液晶層とは反対側に配置された第1の偏光板と、前記第2の透明基板の前記液晶層とは反対側に、前記第1の偏光板とクロスニコルに配置された第2の偏光板と、前記第1の透明基板と前記第1の偏光板との間に、面内遅相軸が、前記第1の偏光板の吸収軸に直交するように配置された、負の二軸光学異方性を有する第1の視角補償板と、前記第2の透明基板と前記第2の偏光板との間に、面内遅相軸が、前記第2の偏光板の吸収軸に直交するように配置された、負の二軸光学異方性を有する第2の視角補償板とを有する液晶表示素子と、前記第2の偏光板の、前記第2の透明基板とは反対側に配置された白色光源とを備え、前記液晶表示素子における、前記液晶層以外の厚さ方向のリタデーションの総和Rthallは、250nm≦Rthall≦700nmであり、前記第1及び第2の視角補償板の面内方向のリタデーションReは、5nm≦Re≦30nmであり、前記液晶層のリタデーションΔndは、1.08×Rthall≦Δnd≦1.43×Rthallであり、前記白色光源で前記液晶表示素子を照明して、前記第1の透明基板の法線方向から観察したときの色度をx0、y0とし、前記第2の偏光板の吸収軸と45°をなす方位において、前記第1の透明基板の法線方向と50°をなす方向から観察したときの色度をx、yとするとき、x0−0.02≦x≦x0+0.02、かつ、y0−0.02≦y≦y0+0.02である液晶表示装置。

技術分野

0001

本発明は、液晶表示素子(liquid crystal display; LCD)及び液晶表示装置に関する。

背景技術

0002

液晶層内の液晶分子配向基板に対して垂直または略垂直とする「垂直配向型」液晶表示素子は、電圧印加時における黒レベルが非常に良好である。また、液晶セルの片面または両面において、液晶セルと偏光板との間に、適切なパラメータを有する負の光学方性を有する光学補償板を導入することにより、更に良好な視角特性を得ることができる。

0003

負の一軸光学異方性を有する光学補償板、いわゆる(ネガティブ)Cプレートを用いる視角補償方法の発明が開示されている(たとえば、特許文献1参照)。特許文献1に記載の液晶表示素子においては、Cプレートは、上側偏光板と近接する液晶セルのガラス基板間、または下側偏光板と近接する液晶セルのガラス基板間、またはその両方に配置される。

0004

この方法により、垂直配向液晶層の光学異方性を相殺して、電圧無印加時における光透過率視角依存性を解消することが可能である。

0005

しかし液晶セルの両面に貼り合わされる偏光板はクロスニコルに配置されているため、正面観察時においては良好な黒状態を実現できるが、視角を変化させた場合、特に上下偏光板の吸収軸から45°方位ずれた方向から観察したときに、光抜けが観察される。これは「偏光板の視角特性」のために生じる現象である。「偏光板の視角特性」は、液晶表示素子の視角特性を劣化させることが知られている。

0006

特許文献1には、負の二軸光学異方性を有する光学補償板を用いて「偏光板の視角特性」による液晶表示素子の視角特性の劣化を防止する方法も記載されている。

0007

負の二軸光学異方性を有する光学補償板を使用して行う、効果の大きい視角補償方法の発明の開示もある(たとえば、特許文献2参照)。

0008

特許文献2には、面内リタデーションが120nm以下である負の二軸光学異方性を有する光学補償板を、上下偏光板と上下ガラス基板との間の少なくとも一方に配置すること、光学補償板の面内リタデーションを、より好ましくは20nm以上60nm以下とすること、光学補償板の厚さ方向のリタデーションを液晶層のリタデーションの2倍以下とすること、光学補償板を、面内遅相軸が近接する偏光板の吸収軸に対して略平行または略直交となるように配置すること、等によって、視角補償の効果を高めることができる旨が記されている。

0009

特に、負の二軸光学異方性を有する光学補償板を、その面内遅相軸が近接する偏光板の吸収軸と直交するように配置することにより、Cプレートを用いた場合に生じる「偏光板の視角特性」に起因する液晶表示素子の視角特性の劣化の問題を解消することができる。この結果、液晶表示素子を偏光板吸収軸から45°方位の斜め方向から観察した場合でも、正面観察時とほぼ同等の光透過率を実現することができる。

0010

以下、負の二軸光学異方性を有する光学補償板を、負の二軸フィルムと呼ぶ。フィルム状の光学補償板について、面内屈折率を遅相軸方位に関してnx、進相軸方位に関してny、厚さ方向の屈折率をnz、厚さをdとするとき、Cプレートは、nx=ny>nz の関係を有する光学補償板、負の二軸フィルムは、nx>ny>nz の関係を有する光学補償板と定義される。また、面内リタデーションReは、Re=(nx−ny)*d で定義され、厚さ方向のリタデーションRthは、Rth=((nx+ny)/2 −nz)*d で定義される。

0011

(i)特許文献2に記載された、負の二軸フィルムを用いた最適な視角補償方法を適用した垂直配向型液晶表示素子、(ii)冷陰極管無機LED(Light Emitting Diode)などで構成された白色光源、あるいは有機LEDなどで構成された、複数のピーク発光波長を有するマルチカラー光源を備えるバックライト、(iii)液晶表示素子に電気信号を印加し、明暗表示状態のスイッチングを行う駆動装置、を有する液晶表示装置においては、電圧無印加時、偏光板吸収軸から45°方位の、液晶表示素子の法線方向に対して深い極角角度(たとえば50°)方向から観察した場合に、青色、紫色、黄色などに着色した光抜け状態が認められることがある。

0012

この光抜け状態は、特許文献2記載の視角補償方法が、光学補償板の面内リタデーションReと、液晶層で発現する光学特性光軸が厚さ方向に正の一軸光学異方性を示す光学特性)とを巧みに組み合わせることにより、偏光板の視角特性を改善する技術であることに基づく。光学補償板は、偏光板とともに液晶層の視角特性も補償するが、偏光板の視角補償と液晶層の視角補償とに要求される光学補償板の波長分散特性は異なっており、一方の波長分散特性に合わせると、他方の視角補償が不十分となる。このため、特許文献2に示される視角補償方法は、特に偏光板吸収軸から45°方位の、極角の深い観察角度における光透過率を低く抑制することはできても、色調変化を抑制することは非常に難しい。

0013

本願発明者は、上述の現象を具体的に把握するために、シミュレーション解析を行った。シミュレーションには、(株)シンテック製の液晶表示器シミュレータLCD MASTER6を使用した。

0014

図8に、シミュレーション対象とした液晶表示素子の構造を示す。

0015

クロスニコル配置された上側(表側)偏光板(視角補償板付偏光板)14と下側(裏側)偏光板15との間に、モノドメイン垂直配向型液晶セル10が配置される。モノドメイン垂直配向型液晶セル10は、上側ガラス基板(透明基板)11、下側ガラス基板(透明基板)12、及び両基板11、12間に挟持されたモノドメイン垂直配向液晶層13を含んで構成される。上側及び下側ガラス基板11、12の液晶層13側の面には、たとえばITO(Indium Tin Oxide)で透明電極が形成されている。

0016

液晶層13のリタデーションは略320nmとした。また、液晶層13は、基板面内方向を0°としたときのプレティルト角89°に設定されたアンチパラレル配向構造を想定し、プレティルト角の方位は、液晶層13の厚さ方向の中央で上側及び下側偏光板14、15の吸収軸となす角度が45°である方位(図示の方位座標系において270°方位)とした。

0017

上側偏光板(視角補償板付偏光板)14は、偏光層14aと負の二軸フィルム14bを含んで構成される。偏光層14aの吸収軸は135°方位とした。負の二軸フィルム14bは、ノルボルネン系環状オレフィンフィルムで形成し、その面内遅相軸方位は、最近傍の偏光層(偏光層14a)の吸収軸に直交するように、45°方位とした。更に、負の二軸フィルム14bの面内リタデーションReは55nm、厚さ方向のリタデーションRthは220nmに設定した。

0018

下側偏光板15は、偏光層15aとTACフィルム15bを含んで構成される。偏光層15aの吸収軸は45°方位である。TACフィルム15bは、Cプレートとして機能することが知られている。TACフィルム15bの厚さ方向のリタデーションRthは、略60nmに設定した。

0019

なお、上側偏光板(視角補償板付偏光板)14はTACフィルムを備えない。また、上側及び下側偏光板14、15の偏光層14a、15aは、(株)ポラテクノ製のSKN18243Tを想定した。更に、下側偏光板15の下部に配置されるバックライト20の光源として、標準光源C(白色光源)を用いた。

0020

一方、比較のために、特許文献1に示される液晶表示素子構造(Cプレートを使用して補償する液晶表示素子構造)に関しても、シミュレーション解析を行った。

0021

図9に当該液晶表示素子構造を示す。吸収軸方位が135°の偏光層16a上にTACフィルム16bの配置された上側偏光板16を用いた点、モノドメイン垂直配向型液晶セル10の上側ガラス基板11と上側偏光板16との間にCプレート17を配置した点を除いては、図8に示す液晶表示素子構造と等しい。

0022

上側偏光板16は、下側偏光板15と同一の偏光板である。Cプレート17は、ノルボルネン系環状オレフィンフィルムで形成し、その厚さ方向のリタデーションRthは180nmとした。

0023

図10は、図8及び図9に示した構造の液晶表示素子における、電圧無印加時の分光スペクトルを表すグラフである。本図に示すのは、方位0°、かつ、液晶表示素子の基板法線方向を極角0°と定義した場合の極角50°方向からの観察で得られた分光スペクトルである。

0024

グラフの横軸は光の波長を単位「nm」で表し、グラフの縦軸は光透過率を単位「%」で表す。また、実線で示す曲線(曲線a)は、負の二軸フィルムを備える図8の液晶表示素子における分光スペクトルを表し、破線で示す曲線(曲線b)は、Cプレートを備える図9の液晶表示素子におけるそれを表す。

0025

曲線aを参照する。図8の液晶表示素子においては、波長が約530nmの光の透過率が0である状態が実現されるが、約530nmから長波長側または短波長側にシフトするにしたがって、光抜けが増加する傾向が見られる。なお、シミュレーション条件と同条件で作製した液晶表示素子を目視観察したところ、基板法線方向から深い極角、かつ偏光板吸収軸方位における観察で、液晶表示素子には赤紫色の着色が認められた。

0026

曲線bを参照する。図9の液晶表示素子は、図8の液晶表示素子に比べて、全体の光抜けの程度が大きいことがわかる。ただその光抜けの状態は、広い波長範囲フラットであることが理解される。作製された実機図8の液晶表示素子において着色が認められた方位、観察角度から観察したところ、光抜けは大きいが、着色はほとんど認められなかった。

0027

負の二軸フィルムを用いて視角補償を行う図8の液晶表示素子においては、偏光板の視角特性をすべての波長範囲では、完全に解消できないために光抜けが生じ、光学補償板や液晶層の設定パラメータなどにより、様々な色調に着色すると考えられる。また、負の二軸フィルムのパラメータや液晶層厚のばらつきが、色調変化として顕著に現れ、表示ムラの原因になりやすいものと思われる。

0028

一方、Cプレートを用いる図9の液晶表示素子においては、輝度ムラを生じる可能性は考えられるが、色調変化は、図8の液晶表示素子に比べて大幅に軽減され、各パラメータのマージンは大きい。

0029

図11(A)及び(B)を参照する。次いで、本願発明者は、図8及び図9に示す液晶表示素子について、左右方位である180°、0°方位における視角特性を調べた。

0030

図11(A)は、図8の液晶表示素子を、極角50°方向から観察したときの分光スペクトルを示し、図11(B)は、図9の液晶表示素子についてのそれを示す。両図ともに、グラフの横軸は光の波長を単位「nm」で表し、グラフの縦軸は光透過率を単位「%」で表す。また、実線で示す曲線aは、方位0°における観察結果、破線で示す曲線bは、方位180°における観察結果である。

0031

図11(A)及び(B)のいずれにおいても、0°方位観察時と180°方位観察時とで、スペクトルに違いが見られる。これは液晶層がプレティルト角を有するモノドメイン垂直配向である場合にのみ見られる現象であり、プレティルト角が90°であれば、左右方位の視角特性に差は生じないが、プレティルト角が90°より小さくなればなるほど、左右の非対称性が拡大する。

0032

図11(A)及び(B)の両図を比較すると、図11(B)(図9のCプレートを用いた液晶表示素子)においては、スペクトルが比較的フラットであるため、外観上は左右方位で輝度の違いのみ認識されるが、図11(A)(図8の二軸フィルムを用いた液晶表示素子)においては、最低透過率が得られる波長が左右で異なることから、外観上左右方位で異なる色調が観察されると考えられる。図8同一構造をもつ液晶表示素子の実機を観察したところ、左右方位で色調の相違が明確に認められた。

0033

近時の垂直配向型液晶表示素子においては、光透過率における視角特性の良好さが優先されるため、視角特性を補償する光学補償板には、輝度の視角特性が良好な負の二軸フィルムが用いられることが多い。

0034

負の二軸フィルムとしては、ノルボルネン系環状オレフィン材料を用いた(株)オプテス製の新ゼオノア、TAC素材ベース延伸加工した(株)コニカミノルオプト光学フィルムのn−TAC、(株)富士フイルム製のV−TACなどが上市されており、大量に流通している。これに対し、Cプレートと同等な光学特性を有する光学フィルムとしては、(株)住友化学工業製のVACフィルムなどが上市されているが、市場での流通量は急速に減少しており、入手が困難になりつつある。

0035

特許2047880号公報
特許第3330574号公報

発明が解決しようとする課題

0036

本発明の目的は、良好な表示を実現することのできる液晶表示素子、及び液晶表示装置を提供することである。

課題を解決するための手段

0037

本発明の一観点によれば、第1及び第2の透明基板と、前記第1及び第2の透明基板間に挟持された、垂直配向する液晶層と、前記第1の透明基板の前記液晶層とは反対側に配置された第1の偏光板と、前記第2の透明基板の前記液晶層とは反対側に、前記第1の偏光板とクロスニコルに配置された第2の偏光板と、前記第1の透明基板と前記第1の偏光板との間、または、前記第2の透明基板と前記第2の偏光板との間に、面内遅相軸が、前記第1、第2の偏光板のうち、近接する偏光板の吸収軸に直交するように配置された、負の二軸光学異方性を有する視角補償板とを有する液晶表示素子であって、該液晶表示素子における、前記液晶層以外の厚さ方向のリタデーションの総和Rthallは、250nm≦Rthall≦400nmであり、前記視角補償板の面内方向のリタデーションReは、5nm≦Re≦40nmであり、前記液晶層のリタデーションΔndは、1.12×Rthall≦Δnd≦1.40×Rthallである液晶表示素子が提供される。

0038

また、本発明の他の観点によれば、第1及び第2の透明基板と、前記第1及び第2の透明基板間に挟持された、垂直配向する液晶層と、前記第1の透明基板の前記液晶層とは反対側に配置された第1の偏光板と、前記第2の透明基板の前記液晶層とは反対側に、前記第1の偏光板とクロスニコルに配置された第2の偏光板と、前記第1の透明基板と前記第1の偏光板との間に、面内遅相軸が、前記第1の偏光板の吸収軸に直交するように配置された、負の二軸光学異方性を有する第1の視角補償板と、前記第2の透明基板と前記第2の偏光板との間に、面内遅相軸が、前記第2の偏光板の吸収軸に直交するように配置された、負の二軸光学異方性を有する第2の視角補償板とを有する液晶表示素子であって、該液晶表示素子における、前記液晶層以外の厚さ方向のリタデーションの総和Rthallは、250nm≦Rthall≦700nmであり、前記第1及び第2の視角補償板の面内方向のリタデーションReは、5nm≦Re≦30nmであり、前記液晶層のリタデーションΔndは、1.08×Rthall≦Δnd≦1.43×Rthallである液晶表示素子が提供される。

0039

更に、本発明の他の観点によれば、第1及び第2の透明基板と、前記第1及び第2の透明基板間に挟持された、垂直配向する液晶層と、前記第1の透明基板の前記液晶層とは反対側に配置された第1の偏光板と、前記第2の透明基板の前記液晶層とは反対側に、前記第1の偏光板とクロスニコルに配置された第2の偏光板と、前記第1の透明基板と前記第1の偏光板との間、または、前記第2の透明基板と前記第2の偏光板との間に、面内遅相軸が、前記第1、第2の偏光板のうち、近接する偏光板の吸収軸に直交するように配置された、負の二軸光学異方性を有する視角補償板とを有する液晶表示素子と、前記第2の偏光板の、前記第2の透明基板とは反対側に配置された白色光源とを備え、前記液晶表示素子における、前記液晶層以外の厚さ方向のリタデーションの総和Rthallは、250nm≦Rthall≦400nmであり、前記視角補償板の面内方向のリタデーションReは、5nm≦Re≦40nmであり、前記液晶層のリタデーションΔndは、1.12×Rthall≦Δnd≦1.40×Rthallであり、前記白色光源で前記液晶表示素子を照明して、前記第1の透明基板の法線方向から観察したときの色度をx0、y0とし、前記第2の偏光板の吸収軸と45°をなす方位において、前記第1の透明基板の法線方向と50°をなす方向から観察したときの色度をx、yとするとき、x0−0.02≦x≦x0+0.02、かつ、y0−0.02≦y≦y0+0.02である液晶表示装置が提供される。

0040

また、本発明の他の観点によれば、第1及び第2の透明基板と、前記第1及び第2の透明基板間に挟持された、垂直配向する液晶層と、前記第1の透明基板の前記液晶層とは反対側に配置された第1の偏光板と、前記第2の透明基板の前記液晶層とは反対側に、前記第1の偏光板とクロスニコルに配置された第2の偏光板と、前記第1の透明基板と前記第1の偏光板との間に、面内遅相軸が、前記第1の偏光板の吸収軸に直交するように配置された、負の二軸光学異方性を有する第1の視角補償板と、前記第2の透明基板と前記第2の偏光板との間に、面内遅相軸が、前記第2の偏光板の吸収軸に直交するように配置された、負の二軸光学異方性を有する第2の視角補償板とを有する液晶表示素子と、前記第2の偏光板の、前記第2の透明基板とは反対側に配置された白色光源とを備え、前記液晶表示素子における、前記液晶層以外の厚さ方向のリタデーションの総和Rthallは、250nm≦Rthall≦700nmであり、前記第1及び第2の視角補償板の面内方向のリタデーションReは、5nm≦Re≦30nmであり、前記液晶層のリタデーションΔndは、1.08×Rthall≦Δnd≦1.43×Rthallであり、前記白色光源で前記液晶表示素子を照明して、前記第1の透明基板の法線方向から観察したときの色度をx0、y0とし、前記第2の偏光板の吸収軸と45°をなす方位において、前記第1の透明基板の法線方向と50°をなす方向から観察したときの色度をx、yとするとき、x0−0.02≦x≦x0+0.02、かつ、y0−0.02≦y≦y0+0.02である液晶表示装置が提供される。

発明の効果

0041

本発明によれば、良好な表示を実現可能な液晶表示素子、及び液晶表示装置を提供することができる。

発明を実施するための最良の形態

0042

本願発明者は、図8に示す液晶表示素子構造において、負の二軸フィルム14bの厚さ方向リタデーションRthを200nmに固定し、負の二軸フィルム14bの面内リタデーションReと、液晶層13のリタデーションΔndを変化させた場合の、電圧無印加時における左右方位(180°−0°方位)における視角特性に関してシミュレーション解析を行った。

0043

シミュレーションには、(株)シンテック製の液晶表示器シミュレータLCD MASTER6を使用した。上側偏光板(視角補償板付偏光板)14及び下側偏光板15の偏光層14a、15aは(株)ポラテクノ製SHC13Uで形成した。上側偏光板14の偏光層14aの吸収軸は135°方位、ノルボルネン系環状オレフィン樹脂で形成される負の二軸フィルム14bの面内遅相軸は、これと直交する45°方位とした。下側偏光板15のTACフィルム15bは、厚さ方向のリタデーションを約50nm、面内リタデーションを約3nmとし、面内遅相軸は偏光層15aの吸収軸に平行(45°方位)に配置されるとした。

0044

モノドメイン垂直配向型液晶セル10の液晶層13におけるプレティルト角は約89°とした。また、電圧印加時には液晶層13の厚さ方向中央部分の液晶分子が、上側及び下側偏光板14、15の吸収軸となす角が略45°である下方位(270°方位)に傾斜するアンチパラレル配向とした。更に、下側偏光板15の下部(液晶セル10と反対側)に配置されるバックライト20の光源として、標準光源C(白色光源)を用いた。

0045

なお、図8に示す液晶表示素子構造における従来技術の最適条件は、負の二軸フィルム14bの厚さ方向リタデーションRthが200nmであるとき、面内リタデーションReは約65nm、液晶層13のリタデーションΔndは約280nmである。

0046

図1はシミュレーション結果を示すxy色度図である。本図には、負の二軸フィルム14bの面内リタデーションReを様々に設定し、偏光層15aの吸収軸方位と45°をなす方位である右方位(0°方位)の、極角50°方向から観察した場合の、xy色度の液晶層13リタデーションΔnd依存性を示した。

0047

図の横軸はx色度座標を示し、縦軸はy色度座標を示す。曲線a、b、c、d、e、及びfは、それぞれ負の二軸フィルム14bの面内リタデーションReが、10nm、15nm、20nm、30nm、40nm、及び50nmである場合のシミュレーション結果を示す。また、曲線gは、負の二軸フィルム14bに代えてCプレート(Rth=200nmのノルボルネン系環状オレフィンフィルム)を配置した液晶表示素子について、シミュレーションを行って得られた結果である。

0048

液晶表示素子を正面(基板法線方向)から観察したときの色度は、x=0.310、y=0.306であった。この正面観察時の色度座標を中心に±0.02以内の範囲を、本図においては、正方形の周及び内部の領域で表した。この領域に含まれるRe及びΔnd条件であれば、概ね着色が観察されず、比較的ニュートラルな光抜け状態が得られる。

0049

すべての曲線a〜gについて、液晶層13のリタデーションΔndを大きくするにしたがい、x色度座標及びy色度座標の組み合わせが、色度図上で右上から左下に移動した。すなわち、すべてのRe条件において、Δndが小さい場合は、x値、y値とも大きい値を示し、Δndが大きくなるにつれてx値、y値とも小さくなる傾向が見られた。また、本図から明らかなように、Reが小さいほど、Δndによるx値、y値の変化は小さく、x値、y値が無彩色表示の実現可能な付近正方形領域付近)を変化するようになる。

0050

図2は、右方位(0°方位)の極角50°方向から観察した場合における光透過率のΔnd依存性を、各Re値について示すグラフである。グラフの横軸は、液晶層13のリタデーションΔndを単位「nm」で示し、縦軸は、右方位極角50°観察時の光透過率を単位「%」で示す。

0051

曲線a、b、c、d、及びeは、それぞれ負の二軸フィルム14bの面内リタデーションReが、10nm、15nm、20nm、30nm、及び40nmである場合のΔnd依存性を示す。また、曲線gは、負の二軸フィルム14bに代えてCプレート(Rth=200nmのノルボルネン系環状オレフィンフィルム)を配置した液晶表示素子についての、Δndと右方位極角50°観察時の光透過率との関係を示す。更に、本図に斜線を付した領域は、図1における正方形の周及び内部の領域に含まれる領域である。すなわち、液晶表示素子の正面観察時の色度座標を中心に±0.02以内の範囲に含まれる領域であって、概ね着色が観察されず、比較的ニュートラルな光抜け状態が得られる領域を示す。

0052

負の二軸フィルム14b(曲線a〜e)に係る斜線付与領域と、Cプレート(曲線g)に係るそれとを比較すると、Δndの値にかかわらず、前者における光透過率は、後者における光透過率の2/3以下となっている。また、Re>15nmの場合には、負の二軸フィルム14bに係る斜線付与領域における光透過率は、Cプレートに係る斜線付与領域における光透過率の1/2以下となっている。

0053

本図を参照すると、右方位極角50°方向から観察したときの色度を、正面観察時色度を中心に±0.02以内とし、かつ、右方位極角50°方向から観察したときの光透過率を、負の二軸フィルム14bに代えてCプレート(Rth=200nmのノルボルネン系環状オレフィンフィルム)を配置した液晶表示素子の場合の約2/3以下とするRe及びΔnd条件は、ほぼ、5nm≦Re≦40nm、310nm≦Δnd<350nmであると考えることができるであろう。この範囲においては、着色及び光抜けの抑制された、良好な表示を実現することができる。

0054

また、光透過率を約1/2以下とする、より好ましいRe及びΔnd条件は、ほぼ、15nm<Re<30nm、310nm≦Δnd<335nmであると考えることができるであろう。この範囲では、より良好な表示を実現することができる。

0055

ところで、シミュレーション解析の対象とした液晶表示素子において、液晶層13以外の厚さ方向リタデーション発現要素は、光学補償板(負の二軸フィルム14b、Rth=200nm)及び下側偏光板15のTACフィルム15b(Rth=50nm)であり、これらの合計(光学補償要素による厚さ方向リタデーション:Rthall)は250nmである。

0056

Rthallを用いて、上記好ましいΔndの範囲を記述すると、310nm≦Δnd<350nmを、1.24×Rthall<Δnd<1.40×Rthallと表し、310nm≦Δnd<335nmを、1.24×Rthall<Δnd<1.34×Rthallと表してもよいであろう。

0057

図3は、シミュレーション解析の対象とした液晶表示素子(Rth=200nm)において、負の二軸フィルム14bの面内リタデーションReを25nm、液晶層13のリタデーションΔndを約320nm(約1.28Rthall)に設定した場合、及び、負の二軸フィルム14bに代えてCプレート(Rth=200nmのノルボルネン系環状オレフィンフィルム)を配置し、液晶層13のリタデーションΔndを約280nmとした液晶表示素子について、左右方位の極角50°方向から観察した透過率スペクトルを示すグラフである。

0058

グラフの横軸は光の波長を単位「nm」で表し、グラフの縦軸は光透過率を単位「%」で表す。曲線a及びbは、それぞれシミュレーション解析の対象とした液晶表示素子(Rth=200nm、Re=25nm、Δnd=320nm)を、右方位極角50°方向から観察した場合、及び左方位極角50°方向から観察した場合の透過率を示す。また、曲線c及びdは、それぞれ負の二軸フィルム14bに代えてCプレート(Rth=200nmのノルボルネン系環状オレフィンフィルム)を配置し、液晶層13のリタデーションΔndを約280nmとした液晶表示素子についてのそれらを示す。

0059

負の二軸フィルムの場合(曲線a、b)、Cプレートの場合(曲線c、d)ともに、プレティルト角の影響により、左右透過率スペクトルに差が見られるが、広い波長範囲において光透過率はほぼフラットである。このことから、光抜け状態が無彩色であることが理解される。

0060

また、右方位においては、負の二軸フィルムの場合(曲線a)の光透過率は0.236%、Cプレートの場合(曲線c)のそれは0.586%である。左方位においては、負の二軸フィルムの場合(曲線b)の光透過率は0.286%、Cプレートの場合(曲線d)のそれは0.653%である。このように、負の二軸フィルムを用いた液晶表示素子においては、Cプレートを使用した液晶表示素子に比べて、光透過率(光抜け)を1/2以下とすることができることが確認された。

0061

次に、本願発明者は、シミュレーション解析の対象とした液晶表示素子、及び当該液晶表示素子において上側偏光板14の二軸フィルム14bの厚さ方向のリタデーションRthを350nmとした液晶表示素子について、右方位極角50°方向観察時の色度が、正面観察時色度(x=0.310、y=0.306)の±0.02以内に収まるReとΔnd/Rthallとの関係を調べた。

0062

図4解析結果を示す。図4の横軸は、上側偏光板14の負の二軸フィルム14bの面内リタデーションReを単位「nm」で表す。また、縦軸は液晶層13のリタデーションΔndと、光学補償要素による厚さ方向リタデーションの総和Rthallの比(Δnd/Rthall)を、任意単位で表す。図中に斜線を付した領域が、右方位極角50°方向観察時の色度が、正面観察時色度の±0.02以内に収まる範囲を示す。

0063

本図に示す結果より、厚さ方向のリタデーションRthが大きいと、良好な表示が可能となるRe及びΔndの範囲が小さくなることがわかる。

0064

また、200nm≦Rth≦350nm、すなわち、250nm≦Rthall≦400nmにおいては、5nm≦Re≦40nm、1.12×Rthall≦Δnd≦1.40×Rthallを満たすとき、右方位極角50°方向観察時の色度が、正面観察時色度の±0.02以内に収まることがわかる。

0065

図1図4に結果を示すシミュレーション解析においては、図8に示す液晶表示素子構造をその対象とした。図8に示す液晶表示素子構造において、偏光層とTACフィルムとを備える偏光板を上側偏光板として用い、視角補償板付偏光板を下側偏光板として使用した場合についても、同様の結果を得ることができる。

0066

また、本願発明者は、図5に示す液晶表示素子構造、すなわち図9の液晶表示素子において、Cプレート17を負の二軸フィルム18に代替した構造の液晶表示素子についても同様の解析を行った。

0067

その結果、負の二軸プレート18のRthを150nmとし、Rthallを250nmとした場合、及び、負の二軸プレート18のRthを300nmとし、Rthallを400nmとした場合の双方において、図8に示す液晶表示素子構造を対象としたシミュレーション解析で得られた好適条件(たとえばRthall、Re、及びΔndに関する好適条件)とほぼ同等の好適条件が得られることが確認された。

0068

続いて、本願発明者は、図6に示す構造の液晶表示素子についても同様の検討を行い、正面観察時の色度(x=0.310、y=0.306)を中心に±0.02の範囲内に収まるRthall、Re、及びΔndの関係をシミュレーションにより解析した。

0069

図6に示す液晶表示素子は、図8に示すそれと比べ、偏光層15a及びTACフィルム15bを含む下側偏光板15に代えて、偏光層19a及び負の二軸フィルム19bを含む下側偏光板(視角補償板付偏光板)19を備える点で異なっている。また、上側偏光板14の偏光層14aの吸収軸方位、及び負の二軸フィルム14bの面内遅相軸方位においても異なる。ただし、図6に示す液晶表示素子においても、上側及び下側偏光板14、19はクロスニコルに配置される。

0070

図6に示す液晶表示素子においては、上側偏光板14の偏光層14aの吸収軸は45°方位、負の二軸フィルム14bの面内遅相軸は、これと直交する135°方位に配置される。また、下側偏光板19の偏光層19aの吸収軸は135°方位、負の二軸フィルム19bの面内遅相軸は、これと直交する45°方位に配置される。

0071

なお、上側偏光板14と下側偏光板19とは、等しい光学パラメータを有する。また、図6に示す液晶表示素子においても、下側偏光板19の下部に、白色光源を有するバックライト20を配置する。光源としては標準光源Cを用いた。

0072

図7に、上側及び下側偏光板14、19の負の二軸フィルム14b、19bの厚さ方向リタデーションRthを、125nm、220nm、及び350nmに設定した場合における、正面観察時の色度を中心に±0.02以内に収まるReとΔnd/Rthallとの組み合わせの範囲を斜線で示す。

0073

厚さ方向のリタデーションRthが大きくなるにしたがって、良好な表示が可能となるRe及びΔndの範囲が小さくなるのは、図8に示した液晶表示素子構造の場合と同様である。

0074

本図に示す結果より、250nm≦Rthall≦700nm、5nm≦Re≦30nm、1.08×Rthall≦Δnd≦1.43×Rthallであれば、色度差が正面観察時と0.02以内の、ほぼ無彩色の表示が得られることがわかる。

0075

なお、本願発明者は、図6に示す液晶表示素子構造において、偏光層14aと負の二軸フィルム14bとの間、及び/または、偏光層19aと負の二軸フィルム19bとの間に、TACフィルムを配置した場合についても解析を行い、図7に示す結果とほぼ同等の結果を得た。

0076

以上、実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。

0077

たとえば、実施例においては、標準光源Cを光源として用いたが、標準光源D65を使用した場合においても同様の結果が得られた。すなわち、少なくとも光源が白色である場合、上述の好適な光学パラメータの範囲は、有効であることがわかった。

0078

また、実施例においては、モノドメイン配向で、かつ、上下基板間捩れ構造のないアンチパラレル配向の液晶層を備える液晶表示素子をシミュレーションの対象としているが、これに限られない。液晶層内にカイラル材が添加されていてもよいし、上下基板間で捩れ構造を取るように、ガラス基板上に配向処理が施されていてもよい。また、電圧印加時に液晶分子が複数の配向方位を有するマルチドメイン構造を採ってもよい。

0079

その他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者には自明であろう。

0080

液晶表示素子、及び液晶表示装置一般に利用可能である。たとえば、セグメント表示、またはセグメント表示とドットマトリクス表示とをともに行う車載用情報表示装置カーオーディオの表示部、コピー機などの操作パネル表示部、その他の情報表示パネルに好適に利用できる。

図面の簡単な説明

0081

シミュレーション結果を示すxy色度図である。
右方位(0°方位)の極角50°方向から観察した場合における光透過率のΔnd依存性を、各Re値について示すグラフである。
シミュレーション解析の対象とした液晶表示素子(Rth=200nm)において、負の二軸フィルム14bの面内リタデーションReを25nm、液晶層13のリタデーションΔndを約320nm(約1.28Rthall)に設定した場合、及び、負の二軸フィルム14bに代えてCプレート(Rth=200nmのノルボルネン系環状オレフィンフィルム)を配置し、液晶層13のリタデーションΔndを約280nmとした液晶表示素子について、左右方位の極角50°方向から観察した透過率スペクトルを示すグラフである。
解析結果を示す図である。
図9の液晶表示素子において、Cプレート17を負の二軸フィルム18に代替した構造の液晶表示素子を示す。
図8に示す液晶表示素子において、偏光層15a及びTACフィルム15bを含む下側偏光板15に代えて、偏光層19a及び負の二軸フィルム19bを含む下側偏光板(視角補償板付偏光板)19を備える液晶表示素子である。
上側及び下側偏光板14、19の負の二軸フィルム14b、19bの厚さ方向リタデーションRthを、125nm、220nm、及び350nmに設定した場合における、正面観察時の色度を中心に±0.02以内に収まるReとΔnd/Rthallとの組み合わせの範囲を示す。
シミュレーション対象とした液晶表示素子の構造を示す。
特許文献1に示される液晶表示素子構造を示す。
図8及び図9に示した構造の液晶表示素子における、電圧無印加時の分光スペクトルを表すグラフである。
(A)は、図8の液晶表示素子を、極角50°方向から観察したときの分光スペクトルを示し、(B)は、図9の液晶表示素子についてのそれを示す。

符号の説明

0082

10モノドメイン垂直配向型液晶セル
11 上側ガラス基板
12 下側ガラス基板
13液晶層
14 上側偏光板(視角補償板付偏光板)
14a偏光層
14b 負の二軸フィルム
15 下側偏光板
15a 偏光層
15bTACフィルム
16 上側偏光板
16a 偏光層
16b TACフィルム
17 Cプレート
18 負の二軸フィルム
19 下側偏光板(視角補償板付偏光板)
19a 偏光層
19b 負の二軸フィルム
20 バックライト

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