JP5503985B2 - 広視野角円偏光板を備えた液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶パネル、および、該液晶パネルを有する液晶表示装置に関する。

液晶表示装置市場は急速に拡大しており、ＴＶ用途としては直線偏光型液晶表示装置が、モバイル用途としては直線偏光型液晶表示装置や円偏光型液晶表示装置等が普及している。

最近では、明室や屋外でもディスプレイ表面の反射が少ない大型の液晶表示装置が求められている。このような液晶表示装置を実現するためには、円偏光モードを利用して液晶パネルにおける反射を抑制する必要がある。しかしながら、円偏光モードで反射を抑制しようとした場合、斜め方向の視野角を補償することは容易ではなく、直線偏光モードのように精度よく補償できないという問題がある。具体的には、表示の際に、斜め方向に光漏れが生じるという問題がある。

また、λ／４板と偏光子とを所定の位置関係に配置することにより、コントラストを向上させることが知られている（特許文献１）。

特開２００９−３７０４９号公報

本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、円偏光モードにおいて斜め方向の光漏れが抑制され、視野角が精度よく補償された液晶表示装置を提供することにある。

本発明者は、斜め方向の光学補償をする際、緑色光（５５０ｎｍ）が視認側の偏光子で吸収されるように補償板の位相差を設計する場合において、液晶層や補償層の位相差が波長によって異なることから、視認側の偏光子に入射する直前での緑色光の偏光状態と青色光（４５０ｎｍ）の偏光状態とが異なる（ポアンカレ球上での座標が異なる）ために表示の際に青色光が漏れてしまうという問題を、液晶セルの位相差波長分散とλ／４板の位相差波長分散とをマッチングすることにより解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明によれば、液晶パネルが提供される。該液晶パネルは、第１の偏光子と、λ／４板として機能する第１の光学補償層と、液晶セルと、λ／４板として機能する第２の光学補償層と、ｎｚ＞ｎｘ＞ｎｙの屈折率の関係を有する第３の光学補償層と、第２の偏光子とを、視認側からこの順に有し、該液晶セルの位相差波長分散値（Ｒｅ_ｃｅｌｌ［４５０］／Ｒｅ_ｃｅｌｌ［５５０］）をα_ｃｅｌｌとし、該第１の光学補償層および第２の光学補償層の平均位相差波長分散値（Ｒｅ_λ／４［４５０］／Ｒｅ_λ／４［５５０］）をα_λ／４としたときに、α_λ／４／α_ｃｅｌｌが０．９５〜１．０２である。
好ましい実施形態においては、上記α_λ／４が、０．９〜１．０５である。
好ましい実施形態においては、上記α_ｃｅｌｌが、０．９〜１．０２である。
好ましい実施形態においては、上記第１の偏光子の吸収軸と上記第１の光学補償層の遅相軸とのなす角が、実質的に４５度または実質的に１３５度である。
好ましい実施形態においては、上記第２の偏光子の吸収軸と上記第２の光学補償層の遅相軸とのなす角が、実質的に４５度または実質的に１３５度である。
好ましい実施形態においては、上記第２の偏光子の吸収軸と上記第３の光学補償層の遅相軸とが、実質的に平行である。
好ましい実施形態においては、上記第１の光学補償層および第２の光学補償層のＮｚ係数が、１．６＜Ｎｚ≦２．４の関係を満たす。
好ましい実施形態においては、上記第３の光学補償層のＮｚ係数が、−２≦Ｎｚ≦−０．１の関係を満たす。
好ましい実施形態においては、上記液晶セルがＶＡモードである。
本発明の別の局面によれば、液晶表示装置が提供される。該液晶表示装置は、上記液晶パネルを有する。

本発明によれば、円偏光モードにおいて斜め方向の光漏れが抑制され、視野角が精度よく補償された液晶表示装置が提供され得る。具体的には、本発明においては、液晶セルの位相差波長分散とλ／４板として機能する第１および第２の光学補償層の位相差波長分散との関係を適切に調整し、視認側の偏光子に入射する直前において、ポアンカレ球上の青色光の偏光状態を緑色光の偏光状態に近づけることにより、青色光の光漏れが抑制される。これにより、斜め方向の光漏れを抑制し得る。

本発明の好ましい実施形態による液晶パネルの概略断面図である。 ＶＡモードの液晶セルにおける液晶層の液晶分子の配向状態を説明する概略断面図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。
（用語および記号の定義）
本明細書における用語および記号の定義は下記の通りである。
（１）屈折率（ｎｘ、ｎｙ、ｎｚ）
「ｎｘ」は面内の屈折率が最大になる方向（すなわち、遅相軸方向）の屈折率であり、「ｎｙ」は面内で遅相軸と直交する方向の屈折率であり、「ｎｚ」は厚み方向の屈折率である。
（２）面内位相差（Ｒｅ）
面内位相差（Ｒｅ）は、２３℃、特に明記しなければ波長５５０ｎｍにおける層（フィルム）の面内位相差値をいう。Ｒｅは、層（フィルム）の厚みをｄ（ｎｍ）としたとき、Ｒｅ＝（ｎｘ−ｎｙ）×ｄによって求められる。なお、本明細書において、Ｒｅ［λ］と示したときは、２３℃、波長λｎｍにおける層（フィルム）の面内位相差をいう。
（３）厚み方向の位相差（Ｒｔｈ）
厚み方向の位相差（Ｒｔｈ）は、２３℃、特に明記しなければ波長５５０ｎｍにおける層（フィルム）の厚み方向の位相差値をいう。Ｒｔｈは、層（フィルム）の厚みをｄ（ｎｍ）としたとき、Ｒｔｈ＝｛（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ｝×ｄによって求められる。なお、本明細書において、Ｒｔｈ［λ］と示したときは、２３℃、波長λｎｍにおける層（フィルム）の厚み方向の位相差をいう。
（４）Ｎｚ係数
Ｎｚ係数は、Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）によって求められる。
（５）λ／４板
λ／４板とは、光ビームの偏光面を回転させる役目をする電子光学的な複屈折板であり、互いに直角な方向に振動する直線偏光間に１／４波長の光路差を生じさせる機能を有するものをいう。すなわち、常光線成分と異常光線成分との間の位相が４分の１サイクルずれるように作用し、円偏光を平面偏光に（または、平面偏光を円偏光に）変換するものをいう。

Ａ．液晶パネルの概略
図１は、本発明の１つの実施形態による液晶パネルの概略断面図である。図１において、液晶パネル１００は、第１の偏光子１０と、λ／４板として機能する第１の光学補償層２０と、液晶セル３０と、λ／４板として機能する第２の光学補償層４０と、ｎｚ＞ｎｘ＞ｎｙの屈折率の関係を有する第３の光学補償層５０と、第２の偏光子６０とを、視認側からこの順に有する。図示しないが、必要に応じて、第１の偏光子１０および第２の偏光子６０の液晶セルと反対側に保護層が設けられ得る。同様に、第１の偏光子１０および第２の偏光子６０の液晶セル側、すなわち、第１の偏光子１０と第１の光学補償層２０との間および第２の偏光子６０と第３の光学補償層５０との間に保護層が設けられ得る。第１の光学補償層または第３の光学補償層がそれぞれ、第１の偏光子または第２の偏光子の保護層として機能し得る場合、液晶セル側の保護層は設けられなくてもよい。液晶セル側の保護層を設けないことにより、液晶パネルの薄型化に寄与し得る。

上記第１の偏光子と第１の光学補償層とは、その吸収軸と遅相軸とが任意の適切な角度を規定するようにして積層されている。上記第１の偏光子の吸収軸と上記第１の光学補償層の遅相軸とのなす角度は、好ましくは実質的に４５度または実質的に１３５度である。本明細書において、「実質的に４５度」とは、４５度±３．０度の範囲を包含し、好ましくは４５度±１．０度である。また、「実質的に１３５度」とは、１３５度±３．０度の範囲を包含し、好ましくは１３５度±１．０度である。

上記第２の偏光子と第２の光学補償層とは、その吸収軸と遅相軸とが任意の適切な角度を規定するようにして積層されている。上記第２の偏光子の吸収軸と上記第２の光学補償層の遅相軸とのなす角度は、好ましくは実質的に４５度または実質的に１３５度である。

上記第２の偏光子と第３の光学補償層とは、その吸収軸と遅相軸とが任意の適切な角度を規定するようにして積層されている。上記第２の偏光子の吸収軸と上記第３の光学補償層の遅相軸とは、好ましくは実質的に平行である。本明細書において、「実質的に平行」とは、０度±３．０度の範囲を包含し、好ましくは０度±１．０度である。

上記第１の偏光子と第２の偏光子とは、代表的には、互いの吸収軸が実質的に直交となるように積層されている。本明細書において、「実質的に直交」とは、９０度±３．０度の範囲を包含し、好ましくは９０度±１．０度である。

本発明の液晶パネルにおいては、上記液晶セルの位相差波長分散値（Ｒｅ_ｃｅｌｌ［４５０］／Ｒｅ_ｃｅｌｌ［５５０］）をα_ｃｅｌｌとし、上記第１の光学補償層および第２の光学補償層の平均位相差波長分散値（Ｒｅ_λ／４［４５０］／Ｒｅ_λ／４［５５０］）をα_λ／４としたときに、α_λ／４／α_ｃｅｌｌが０．９５〜１．０２であり、好ましくは０．９５〜１．０１、さらに好ましくは０．９５〜１．００である。このように、液晶セルの位相差波長分散とλ／４板として機能する光学補償層の位相差波長分散とが所定の関係を満たすことにより、視認側の偏光子に入射する直前の青色光の偏光状態が緑色光の偏光状態に近づき、これにより、斜め方向の光漏れが抑制され得る。ここで、平均位相差波長分散値（Ｒｅ_λ／４［４５０］／Ｒｅ_λ／４［５５０］）は、２３℃、波長４５０ｎｍにおける第１の光学補償層の面内位相差Ｒｅ_１［４５０］と第２の光学補償層の面内位相差Ｒｅ_２［４５０］との平均値の、２３℃、波長５５０ｎｍにおける第１の光学補償層の面内位相差Ｒｅ_１［５５０］と第２の光学補償層の面内位相差Ｒｅ_２［５５０］との平均値に対する比として求められる。本明細書においては、２３℃、波長λｎｍにおける、第１の光学補償層の面内位相差Ｒｅ_１［λ］と第２の光学補償層の面内位相差Ｒｅ_２［λ］との平均値をＲｅ_λ／４［λ］と表す。また、液晶セルの位相差波長分散値α_ｃｅｌｌは、電界が発生していない状態で、極角４０度、方位角４５度から測定した場合における位相差の分散値である。

Ｂ．第１の光学補償層
第１の光学補償層２０は、λ／４板として機能する。第１の光学補償層の面内位相差Ｒｅ_１は、好ましくは８０〜２００ｎｍ、さらに好ましくは１００〜１８０ｎｍ、特に好ましくは１２０〜１６０ｎｍである。第１の光学補償層の厚み方向の位相差Ｒｔｈ_１は、好ましくは１００〜３８０ｎｍ、さらに好ましくは１２０〜３６０ｎｍ、特に好ましくは１５０〜３４０ｎｍである。好ましくは、第１の光学補償層は、ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚの屈折率の関係を有する。第１の光学補償層のＮｚ係数は、好ましくは１．６＜Ｎｚ≦２．４の関係を示し、さらに好ましくは１．８≦Ｎｚ≦２．４である。このような光学特性を有することにより、第１の光学補償層は、λ／４板として機能するとともに、液晶セルに対する光学補償を好適に行い得る。

第１の光学補償層の位相差波長分散は、Ｒｅ_１［４５０］／Ｒｅ_１［５５０］をα_１としたときに、好ましくはα_１＝０．９〜１．０５の関係を示し、さらに好ましくはα_１＝０．９２〜１．０５の関係を示す。このような位相差波長分散を有する第１の光学補償層を、後述する第２の光学補償層および液晶セルと組み合わせて用いることにより、円偏光モードにおいて斜め方向の光漏れが抑制され、視野角が精度よく補償された液晶パネルおよび液晶表示装置が得られ得る。

第１の光学補償層は、任意の適切な材料で形成され得る。具体例としては、高分子フィルムの延伸フィルムが挙げられる。当該高分子フィルムを形成する樹脂としては、上記光学特性を有する光学補償層が好適に得られることから、好ましくは、ノルボルネン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリビニルアセタール系樹脂、セルロース系樹脂等が挙げられる。

上記ノルボルネン系樹脂は、ノルボルネン系モノマーを重合単位として重合される樹脂である。当該ノルボルネン系モノマーとしては、例えば、ノルボルネン、およびそのアルキルおよび／またはアルキリデン置換体、例えば、５−メチル−２−ノルボルネン、５−ジメチル−２−ノルボルネン、５−エチル−２−ノルボルネン、５−ブチル−２−ノルボルネン、５−エチリデン−２−ノルボルネン等、これらのハロゲン等の極性基置換体；ジシクロペンタジエン、２，３−ジヒドロジシクロペンタジエン等；ジメタノオクタヒドロナフタレン、そのアルキルおよび／またはアルキリデン置換体、およびハロゲン等の極性基置換体、例えば、６−メチル−１，４：５，８−ジメタノ−１，４，４ａ，５，６，７，８，８ａ−オクタヒドロナフタレン、６−エチル−１，４：５，８−ジメタノ−１，４，４ａ，５，６，７，８，８ａ−オクタヒドロナフタレン、６−エチリデン−１，４：５，８−ジメタノ−１，４，４ａ，５，６，７，８，８ａ−オクタヒドロナフタレン、６−クロロ−１，４：５，８−ジメタノ−１，４，４ａ，５，６，７，８，８ａ−オクタヒドロナフタレン、６−シアノ−１，４：５，８−ジメタノ−１，４，４ａ，５，６，７，８，８ａ−オクタヒドロナフタレン、６−ピリジル−１，４：５，８−ジメタノ−１，４，４ａ，５，６，７，８，８ａ−オクタヒドロナフタレン、６−メトキシカルボニル−１，４：５，８−ジメタノ−１，４，４ａ，５，６，７，８，８ａ−オクタヒドロナフタレン等；シクロペンタジエンの３〜４量体、例えば、４，９：５，８−ジメタノ−３ａ，４，４ａ，５，８，８ａ，９，９ａ−オクタヒドロ−１Ｈ−ベンゾインデン、４，１１：５，１０：６，９−トリメタノ−３ａ，４，４ａ，５，５ａ，６，９，９ａ，１０，１０ａ，１１，１１ａ−ドデカヒドロ−１Ｈ−シクロペンタアントラセン等が挙げられる。上記ノルボルネン系樹脂は、ノルボルネン系モノマーと他のモノマーとの共重合体であってもよい。

上記ポリカーボネート系樹脂としては、好ましくは、芳香族ポリカーボネートが用いられる。芳香族ポリカーボネートは、代表的には、カーボネート前駆物質と芳香族２価フェノール化合物との反応によって得ることができる。カーボネート前駆物質の具体例としては、ホスゲン、２価フェノール類のビスクロロホーメート、ジフェニルカーボネート、ジ−ｐ−トリルカーボネート、フェニル−ｐ−トリルカーボネート、ジ−ｐ−クロロフェニルカーボネート、ジナフチルカーボネート等が挙げられる。これらの中でも、ホスゲン、ジフェニルカーボネートが好ましい。芳香族２価フェノール化合物の具体例としては、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３，５−ジメチルフェニル）プロパン、ビス（４−ヒドロキシフェニル）メタン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）ブタン、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３，５−ジメチルフェニル）ブタン、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３，５−ジプロピルフェニル）プロパン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン等が挙げられる。これらは単独で、または２種以上組み合わせて用いてもよい。好ましくは、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサンが用いられる。特に、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパンと１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサンとを共に使用することが好ましい。

上記延伸フィルムの作製方法としては、任意の適切な方法を採用し得る。延伸方法としては、例えば、横一軸延伸、固定端二軸延伸、逐次二軸延伸が挙げられる。固定端二軸延伸の具体例としては、高分子フィルムを長手方向に走行させながら、短手方向（横方向）に延伸させる方法が挙げられる。この方法は、見かけ上は横一軸延伸であり得る。延伸温度および延伸倍率は、高分子フィルムの種類、所望の光学特性等に応じて適宜設定され得る。得られた延伸フィルムの厚みは、代表的には２０〜１００μｍ、好ましくは２０〜８０μｍ、である。

Ｃ．第２の光学補償層
第２の光学補償層４０は、λ／４板として機能する。第２の光学補償層の面内位相差Ｒｅ_２は、好ましくは８０〜２００ｎｍ、さらに好ましくは１００〜１８０ｎｍ、特に好ましくは１２０〜１６０ｎｍである。第２の光学補償層の厚み方向の位相差Ｒｔｈ_２は、好ましくは１００〜３８０ｎｍ、さらに好ましくは１２０〜３６０ｎｍ、特に好ましくは１５０〜３４０ｎｍである。好ましくは、第２の光学補償層は、ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚの屈折率の関係を有する。第２の光学補償層のＮｚ係数は、好ましくは１．６＜Ｎｚ≦２．４の関係を示し、さらに好ましくは１．８≦Ｎｚ≦２．４である。このような光学特性を有することにより、第２の光学補償層は、λ／４板として機能するとともに、液晶セルに対する光学補償を好適に行い得る。

第２の光学補償層の位相差波長分散は、Ｒｅ_２［４５０］／Ｒｅ_２［５５０］をα_２としたときに、好ましくはα_２＝０．９〜１．０５の関係を示し、さらに好ましくはα_２＝０．９２〜１．０５の関係を示す。このような位相差波長分散を有する第２の光学補償層を、上記第１の光学補償層および後述する液晶セルと組み合わせて用いることにより、円偏光モードにおいて斜め方向の光漏れが抑制され、視野角が精度よく補償された液晶パネルおよび液晶表示装置が得られ得る。

第２の光学補償層は、任意の適切な材料で形成され得る。具体例としては、高分子フィルムの延伸フィルムが挙げられる。当該高分子フィルムの形成材料および延伸フィルムの作製方法としては、第１の光学補償層と同様の形成材料および作製方法が採用され得る。１つの好ましい実施形態においては、第２の光学補償層は、第１の光学補償層と同じ形成材料および作製方法を用いて得られ得る。この場合、第２の光学補償層は、第１の光学補償層と同様の光学特性を有し得る。

Ｄ．第３の光学補償層
第３の光学補償層５０は、ｎｚ＞ｎｘ＞ｎｙの屈折率の関係を有する。第３の光学補償層の面内位相差Ｒｅ_３は、好ましくは３０〜２００ｎｍ、さらに好ましくは４５〜１８０ｎｍ、特に好ましくは６０〜１５０ｎｍである。第３の光学補償層の厚み方向の位相差Ｒｔｈ_３は、好ましくは−３００〜−１０ｎｍ、さらに好ましくは−２５０〜−２０ｎｍ、特に好ましくは−２００〜−５０ｎｍである。第３の光学補償層のＮｚ係数は、好ましくは−２≦Ｎｚ≦−０．１の関係を示し、さらに好ましくは−１．５≦Ｎｚ≦−０．１である。このような位相差を有する第３の光学補償層を用いることにより、偏光子の斜め方向の光漏れが好適に補償され得る。

第３の光学補償層としては、例えば、特開２００９−３７０４９号に記載の位相差板が用いられ得る。具体的には、第３の光学補償層は、代表的には固有複屈折値（Δｎ^０）が負である材料で形成され得る。ここで、固有複屈折値Δｎ^０は、式（１）により算出される値である。なお、式中、πは円周率、Ｎはアボガドロ数、Ｄは密度、Ｍは分子量、ｎ_ａは平均屈折率、α_ａは高分子の分子鎖軸方向の分極率、α_ｂは高分子の分子鎖軸と垂直な方向の分極率である。
Δｎ^０＝（２π／９）（Ｎ・Ｄ／Ｍ）［（ｎ_ａ＋２）^２／ｎ_ａ］（α_ａ−α_ｂ） ・・・（１）

上記固有複屈折値が負である材料としては、例えば、ビニル芳香族重合体を挙げることができる。ビニル芳香族重合体としては、例えば、ポリスチレン、または、スチレン、α−メチルスチレン、ｏ−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、ｐ−クロロスチレン、ｐ−ニトロスチレン、ｐ−アミノスチレン、ｐ−カルボキシスチレン、ｐ−フェニルスチレンなどのビニル芳香族単量体と、エチレン、プロピレン、ブタジエン、イソプレン、（メタ）アクリロニトリル、α−クロロアクリロニトリル、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸、無水マレイン酸、酢酸ビニル等のその他の単量体との共重合体等を挙げることができる。これらの中で、ポリスチレンまたはスチレンと無水マレイン酸との共重合体を好適に用いることができる。

上記固有複屈折値が負である材料には、必要に応じて、酸化防止剤、熱安定剤、光安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、分散剤、塩素補足剤、難燃剤、結晶化核剤、ブロッキング防止剤、防曇剤、離型剤、顔料、有機または無機の充填剤、中和剤、滑剤、分解剤、金属不活性化剤、汚染防止剤、抗菌剤やその他の樹脂、熱可塑性エラストマー等の公知の添加剤を発明の効果が損なわれない範囲で添加することができる。

第３の光学補償層の作製方法としては、任意の適切な方法を採用し得る。例えば、固有複屈折値が負である材料の両側に、接着樹脂層を介して他の材料を積層した多層構造体を共押出などにより形成し、得られた多層構造体を二軸延伸し、必要に応じて熱処理することによって得ることができる。多層構造全体として固有複屈折値が負となるものであれば、固有複屈折値が正である材料も使用できる。強度が低く単独では延伸が困難な固有複屈折値が負である材料であっても、その両側にガラス転移温度の低い他の材料を積層した多層構造体とすることにより、延伸が可能となり、複屈折が発現しやすい温度で、破断することなく、生産性よく、第３の光学補償層を形成することができる。

第３の光学補償層の厚みは、所望の面内位相差および厚み方向位相差が得られるように適切に設定され得る。該厚みは、代表的には２０μｍ〜２００μｍであり、好ましくは２０μｍ〜１６０μｍ、さらに好ましくは２０μｍ〜１５０μｍである。

Ｅ．液晶セル
液晶セル３０は、一対の基板３１、３１’と、基板３１、３１’間に挟持された表示媒体としての液晶層３２とを有する。一方の基板（カラーフィルター基板）３１には、カラーフィルターおよびブラックマトリクス（いずれも図示せず）が設けられている。他方の基板（アクティブマトリクス基板）３１’には、液晶の電気光学特性を制御するスイッチング素子（代表的にはＴＦＴ）（図示せず）と、このスイッチング素子にゲート信号を与える走査線（図示せず）およびソース信号を与える信号線（図示せず）と、画素電極（図示せず）とが設けられている。なお、カラーフィルターは、アクティブマトリクス基板３１’側に設けてもよい。上記基板３１、３１’の間隔（セルギャップ）は、スペーサー（図示せず）によって制御されている。上記基板３１、３１’の液晶層３２と接する側には、例えば、ポリイミドからなる配向膜（図示せず）が設けられている。

上記液晶セルの駆動モードとしては、任意の適切な駆動モードが採用され得る。好ましくは、ＶＡモードである。図２は、ＶＡモードにおける液晶分子の配向状態を説明する概略断面図である。図２（ａ）に示すように、電圧無印加時には、液晶分子は基板３１、３１’面に略垂直（法線方向）に配向する。ここで、「略垂直」とは、液晶分子の配向ベクトルが法線方向に対して傾いている場合、すなわち、液晶分子がチルト角を有する場合も包含する。当該チルト角（法線からの角度）は、好ましくは１０°以下、さらに好ましくは５°以下、特に好ましくは１°以下である。このような範囲のチルト角を有することにより、コントラストに優れ得る。また、動画表示特性が向上し得る。このような略垂直配向は、例えば、垂直配向膜（図示せず）を形成した基板間に負の誘電率異方性を有するネマチック液晶を配することにより実現され得る。このような状態で一方の基板３１’の面から光を入射させると、第２の偏光子６０を通過して液晶層３２に入射した直線偏光の光は、略垂直配向している液晶分子の長軸の方向に沿って進む。液晶分子の長軸方向には実質的に複屈折が生じないため入射光は偏光方位を変えずに進み、第２の偏光子６０と直交する偏光軸を有する第１の偏光子１０で吸収される。これにより電圧無印加時において暗状態の表示が得られる（ノーマリブラックモード）。図２（ｂ）に示すように、電極間に電圧が印加されると、液晶分子の長軸が基板面に平行に配向する。この状態の液晶分子は、第２の偏光子６０を通過して液晶層３２に入射した直線偏光の光に対して複屈折性を示し、入射光の偏光状態は液晶分子の傾きに応じて変化する。所定の最大電圧印加時において液晶層を通過する光は、例えばその偏光方位が９０°回転させられた直線偏光となるので、第１の偏光子１０を透過して明状態の表示が得られる。再び電圧無印加状態にすると配向規制力により暗状態の表示に戻すことができる。また、印加電圧を変化させて液晶分子の傾きを制御して第１の偏光子１０からの透過光強度を変化させることにより階調表示が可能となる。

液晶セルの位相差波長分散は、Ｒｅ_ｃｅｌｌ［４５０］／Ｒｅ_ｃｅｌｌ［５５０］をα_ｃｅｌｌとしたときに、好ましくはα_ｃｅｌｌ＝０．９〜１．０２の関係を示し、さらに好ましくはα_ｃｅｌｌ＝０．９２〜１．０２の関係を示す。このような位相差波長分散を有する液晶セルと、上記λ／４板として機能する第１の光学補償層および第２の光学補償層とを組み合わせて用いることにより、円偏光モードにおいて斜め方向の光漏れが抑制され、視野角が精度よく補償された液晶パネルおよび液晶表示装置が得られ得る。なお、液晶セルの位相差波長分散は、例えば、用いる液晶分子の種類、ＲＧＢカラーフィルターの厚みを変えてセルギャップを調整すること等によって、調整することができる。

Ｆ．偏光子
第１の偏光子１０および第２の偏光子６０としては、目的に応じて任意の適切な偏光子が採用され得る。例えば、ポリビニルアルコール系フィルム、部分ホルマール化ポリビニルアルコール系フィルム、エチレン・酢酸ビニル共重合体系部分ケン化フィルム等の親水性高分子フィルムに、ヨウ素や二色性染料等の二色性物質を吸着させて一軸延伸したもの、ポリビニルアルコールの脱水処理物やポリ塩化ビニルの脱塩酸処理物等ポリエン系配向フィルム等が挙げられる。これらのなかでも、ポリビニルアルコール系フィルムにヨウ素などの二色性物質を吸着させて一軸延伸した偏光子が、偏光二色比が高く特に好ましい。これら偏光子の厚さは特に制限されないが、一般的に、１〜８０μｍ程度である。

ポリビニルアルコール系フィルムにヨウ素を吸着させて一軸延伸した偏光子は、例えば、ポリビニルアルコールをヨウ素の水溶液に浸漬することによって染色し、元長の３〜７倍に延伸することで作製することができる。必要に応じてホウ酸や硫酸亜鉛、塩化亜鉛等を含んでいても良いし、ヨウ化カリウムなどの水溶液に浸漬することもできる。さらに必要に応じて染色の前にポリビニルアルコール系フィルムを水に浸漬して水洗しても良い。

ポリビニルアルコール系フィルムを水洗することでポリビニルアルコール系フィルム表面の汚れやブロッキング防止剤を洗浄することができるだけでなく、ポリビニルアルコール系フィルムを膨潤させることで染色のムラなどの不均一を防止する効果もある。延伸はヨウ素で染色した後に行っても良いし、染色しながら延伸しても良いし、また延伸してからヨウ素で染色しても良い。ホウ酸やヨウ化カリウムなどの水溶液中や水浴中でも延伸することができる。

Ｇ．保護層
上記保護層は、偏光子の保護層として使用できる任意の適切なフィルムで形成される。当該フィルムの主成分となる材料の具体例としては、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）等のセルロース系樹脂や、ポリエステル系、ポリビニルアルコール系、ポリカーボネート系、ポリアミド系、ポリイミド系、ポリエーテルスルホン系、ポリスルホン系、ポリスチレン系、ポリノルボルネン系、ポリオレフィン系、（メタ）アクリル系、アセテート系等の透明樹脂等が挙げられる。また、（メタ）アクリル系、ウレタン系、（メタ）アクリルウレタン系、エポキシ系、シリコーン系等の熱硬化型樹脂または紫外線硬化型樹脂等も挙げられる。この他にも、例えば、シロキサン系ポリマー等のガラス質系ポリマーも挙げられる。また、特開２００１−３４３５２９号公報（ＷＯ０１／３７００７）に記載のポリマーフィルムも使用できる。このフィルムの材料としては、例えば、側鎖に置換または非置換のイミド基を有する熱可塑性樹脂と、側鎖に置換または非置換のフェニル基ならびにニトリル基を有する熱可塑性樹脂を含有する樹脂組成物が使用でき、例えば、イソブテンとＮ−メチルマレイミドからなる交互共重合体と、アクリロニトリル・スチレン共重合体とを有する樹脂組成物が挙げられる。当該ポリマーフィルムは、例えば、上記樹脂組成物の押出成形物であり得る。

偏光子の液晶セル側に保護層を設ける場合、該保護層（内側保護層）は、光学的に等方性を有することが好ましい。具体的には、内側保護層の厚み方向の位相差Ｒｔｈ［５５０］は、好ましくは−２０ｎｍ〜＋２０ｎｍ、さらに好ましくは−１０ｎｍ〜＋１０ｎｍ、特に好ましくは−６ｎｍ〜＋６ｎｍ、最も好ましくは−３ｎｍ〜＋３ｎｍである。内側保護層の面内位相差Ｒｅ［５５０］は、好ましくは０ｎｍ以上１０ｎｍ以下、さらに好ましくは０ｎｍ以上６ｎｍ以下、特に好ましくは０ｎｍ以上３ｎｍ以下である。このような光学的に等方性を有する保護層を形成し得るフィルムの詳細は、特開２００８−１８０９６１号公報に記載されており、その記載は本明細書に参考として援用される。

Ｈ．液晶パネルの製造方法
本発明の液晶パネルは、上記各層（フィルム）を積層することにより得られる。積層方法としては、任意の適切な方法を採用し得る。具体的には、任意の適切な粘着剤層または接着剤層を介して積層される。当該粘着剤層としては、代表的には、アクリル系粘着剤層が挙げられる。アクリル系粘着剤層の厚みは、好ましくは１〜３０μｍ、さらに好ましくは３〜２５μｍである。当該接着剤層としては、例えば、ポリエステル系接着剤層、ポリウレタン系接着剤層、ポリビニルアルコール系接着剤層、エポキシ系接着剤層が挙げられる。接着剤層の厚みは、好ましくは０．１〜１０μｍ、さらに好ましくは０．２〜８μｍである。

上述のように、第１の光学補償層２０または第３の光学補償層５０が第１の偏光子１０または第２の偏光子６０の保護層として機能し得る場合、これらの偏光子と光学補償層とは任意の適切な粘着剤層または接着剤層を介して積層され得る。偏光子と光学補償層との積層に用いられる接着剤としては、クニックの発生を抑制する観点から、例えば、ポリビニルアルコール系樹脂、架橋剤および金属化合物コロイドを含む接着剤が挙げられる。このような接着剤については、特開２００８−１８０９６１号公報に記載されており、その記載は本明細書に参考として援用される。

Ｉ．液晶表示装置
本発明の液晶表示装置は、上記液晶パネルを有する。本発明の液晶表示装置において、上記液晶パネルは任意の適切な方法で配置される。

以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。

［実施例１−６、比較例１−４］
実際に作製して測定した各光学補償層の光学特性パラメーターを用いて、表１に示す構成（軸角度は視認側の第１の偏光子を基準（０°）として表示）の液晶パネルから粘着剤層および保護層を除いたものをシミュレーションモデルとしてシミュレーションを実施し、斜め方向のコントラストを算出した。なお、各部材の位相差値および波長分散値の測定は、Ａｘｏｍｅｔｒｉｃ社製 製品名「Ａｘｏｓｃａｎ」を用いて、２３℃で測定した。

シミュレーションには、シンテック社製、液晶表示器用シミュレーター「ＬＣＤ ＭＡＳＴＥＲ Ｖｅｒ．６．０８４」を用いた。ＬＣＤ Ｍａｓｔｅｒの拡張機能を使用して４分割のマルチドメインで計算し、２×２計算によって極角６０°、方位角４５°、１３５°、２２５°、および３１５°の４方位の値の平均値をコントラストとして算出した。なお、白表示時に液晶セルに印加する電圧を６．０Ｖとし、黒表示時に印加する電圧を０．０Ｖとし、セルギャップを３．５μｍとした。各実施例および比較例における液晶セル、第１の光学補償層、第２の光学補償層、および第３の光学補償層の特性を表２に示す。また、シミュレーションの結果を表３に示す。

表３に示されるとおり、液晶セルの位相差波長分散とλ／４板として機能する第１および第２の光学補償層の位相差波長分散との関係が適切に調整されている実施例１〜６の液晶パネルでは、斜め方向のコントラストが高くなっており、このことから、斜め方向の光漏れが抑制され、視野角が精度よく補償されることがわかる。一方、比較例の液晶パネルでは、斜め方向のコントラストが実施例の液晶パネルに比べて低くなっており、斜め方向の視野角補償が不十分であることがわかる。

本発明の液晶パネルおよび液晶表示装置は、液晶テレビ等に好適に適用され得る。

１００ 液晶パネル
１０ 第１の偏光子
２０ 第１の光学補償層
３０ 液晶セル
４０ 第２の光学補償層
５０ 第３の光学補償層
６０ 第２の偏光子

Claims (4)

1. 第１の偏光子と、λ／４板として機能する第１の光学補償層と、ＶＡモードの液晶セルと、λ／４板として機能する第２の光学補償層と、ｎｚ＞ｎｘ＞ｎｙの屈折率の関係を有する第３の光学補償層と、第２の偏光子とを、視認側からこの順に有し、
   該液晶セルの位相差波長分散値（Ｒｅ_ｃｅｌｌ［４５０］／Ｒｅ_ｃｅｌｌ［５５０］）をα_ｃｅｌｌとし、該第１の光学補償層および第２の光学補償層の平均位相差波長分散値（Ｒｅ_λ／４［４５０］／Ｒｅ_λ／４［５５０］）をα_λ／４としたときに、α_λ／４／α_ｃｅｌｌが０．９５〜１．０２であり、
   該第１の光学補償層および該第２の光学補償層のＮｚ係数が、１．６＜Ｎｚ≦２．４の関係を満たし、
   該第３の光学補償層のＲｅ _３ ［５５０］が３０〜２００ｎｍであり、Ｒｔｈ _３ ［５５０］が−３００〜−１０ｎｍであり、Ｎｚ係数が−２≦Ｎｚ≦−０．１の関係を満たし、
   該第１の偏光子の吸収軸と該第１の光学補償層の遅相軸とのなす角が、実質的に４５度であり、
   該第１の光学補償層の遅相軸と該第２の光学補償層の遅相軸とが、実質的に直交であり、
   該第２の偏光子の吸収軸と該第３の光学補償層の遅相軸とが、実質的に平行であり、
   該第１の偏光子の吸収軸と該第２の偏光子の吸収軸とが、実質的に直交である、液晶パネル。
2. 前記α_λ／４が、０．９〜１．０５である、請求項１に記載の液晶パネル。
3. 前記α_ｃｅｌｌが、０．９〜１．０２である、請求項１または２に記載の液晶パネル。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の液晶パネルを有する、液晶表示装置。
   

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