(57)【要約】【課題】液晶表示装置において、製造ばらつきにより視野角補償板と偏光板に合わせずれが生じた場合でも、表示性能を維持しつつ高い歩留まりを実現することを課題とする。【解決手段】対向基板２側又はアレイ基板１側の視野角補償板の液晶配向軸と偏光板の吸収軸とのずれ角θA又はθＢが、製造ばらつきにより相対的に１度以上ずれた場合には、一対の視野角補償板１９，２９を、互いの液晶配向軸の挟角θＣが８９度以上９４度以下の範囲となるように配置することで、視野角補償板と偏光板との合わせずれが生じた場合でも、視野角補償板による光学補償機能を維持することができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向して配置された一対の透明基板と、
前記一対の透明基板の間に挟持されたＴＮモードの液晶層と、
前記一対の透明基板の外側に配置され、互いの吸収軸の挟角が９０度である一対の偏光板と、
前記偏光板と前記透明基板との間にそれぞれ配置され、当該偏光板の吸収軸と平行な方向に配向軸が固定された液晶分子を有する一対の視野角補償板とを備え、
どちらか一方の視野角補償板の液晶配向軸と当該視野角補償板側の偏光板の吸収軸とのなす角が、１度以上ずれた場合には、前記一対の視野角補償板を、互いの液晶配向軸の挟角が８９度以上９４度以下の範囲となるように配置することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記一対の偏光板は、互いの吸収軸の挟角が８８度以上９２度以下の範囲であることを特徴とする請求項１に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、ガラス基板と偏光板との間に視野角を広くするための視野角補償板が配置された液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、液晶表示装置は、一対のガラス基板の間に液晶層を挟持し、２枚の基板の周囲が液晶封入口を除いて接着剤で固定されていて、液晶封入口が封止剤で封止された構成である。一方のガラス基板には、カラー表示を行うために、ＲＧＢの着色層のついたカラーフィルタが形成される。液晶層には、例えばＴＮ型、ＳＴ型、ＧＨ型、あるいはＥＣＢ型や強誘電性液晶などが用いられる。封止剤としては、例えば熱または紫外線硬化型のアクリル系またはエポキシ系の接着剤などが用いられる。
【０００３】
液晶表示装置の駆動方式としては、単純マトリクス駆動、アクティブマトリクス駆動などがある。単純マトリクス駆動の液晶表示装置は、行方向に帯状にパターニングされた複数の行電極を有する一方の基板と、列方向に帯状にパターニングされた複数の列電極の下に着色層を有する他方の基板とが、行電極と列電極がほぼ直交するように対向して配置された構成となる。アクティブマトリクス駆動の液晶表示装置は、一方の基板上において交差して配置された行電極と列電極との各交差部にスイッチング素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film transistor）が配置され、他方の基板上にはＲＧＢカラーフィルタが形成された構成となる。２枚の基板の外側には偏光板がそれぞれ配置され、偏光板を光シャッタとして機能させることで、カラー画像を表示する。
【０００４】
近年では、液晶表示装置においてガラス基板と偏光板との間に配向状態が固定された液晶分子を含む視野角補償板（広視野角フィルム、ワイドビューフィルムとも呼ばれる）を配置することで、液晶層を通過する光の位相差を補償して、カラー画像の広視野角化が実現可能となっている（例えば、特許文献１参照）。それぞれの基板においては偏光板の吸収軸と視野角補償板の液晶分子の配向軸とが平行となるように設計される。
【特許文献１】特開２００２−３２８３７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、製造時のばらつきにより、視野角補償板と偏光板で合わせずれが生じた場合には、それぞれの基板に配置された視野角補償板において互いの液晶配向軸の挟角がずれてしまう。このため、視野角補償板による位相差補償機能が有効に発揮されず、液晶表示装置の表示性能が不安定となってしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、液晶表示装置において、製造ばらつきにより視野角補償板と偏光板に合わせずれが生じた場合でも、表示性能を維持しつつ高い歩留まりを実現することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の本発明に係る液晶表示装置は、対向して配置された一対の透明基板と、一対の透明基板の間に矜持されたＴＮモードの液晶層と、一対の透明基板の外側に配置され、互いの吸収軸の挟角が９０度である一対の偏光板と、偏光板と透明基板との間にそれぞれ配置され、その偏光板の吸収軸と平行な方向に配向軸が固定された液晶分子を有する一対の視野角補償板とを備え、どちらか一方の視野角補償板の液晶配向軸とその視野角補償板側の偏光板の吸収軸とのなす角が、製造ばらつきにより相対的に１度以上ずれた場合には、一対の視野角補償板を、互いの液晶配向軸の挟角が８９度以上９４度以下の範囲となるように配置することを特徴とする。
【０００８】
本発明にあっては、どちらか一方の視野角補償板の液晶配向軸とその視野角補償板側の偏光板の吸収軸とのなす角が、製造ばらつきにより相対的に１度以上ずれた場合には、一対の視野角補償板を、互いの液晶配向軸の挟角が上記範囲となるように配置することで、視野角補償板と偏光板との合わせずれが生じた場合でも、視野角補償板による光学補償機能を維持することができる。
【０００９】
また、上記液晶表示装置における一対の偏光板は、互いの吸収軸の挟角が８８度以上９２度以下の範囲であることを特徴とする。
【００１０】
本発明にあっては、互いの吸収軸の挟角が９０度となるように配置された一対の偏光板において、挟角が上記範囲内である場合には表示の際のコントラスト比を維持することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の液晶表示装置によれば、製造ばらつきにより視野角補償板と偏光板に合わせずれが生じた場合でも、表示性能を維持しつつ高い歩留まりが実現可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施の形態における液晶表示装置（以下では、本液晶表示装置と称する）について図面を用いて説明する。
【００１３】
図１の断面図に示すように、本液晶表示装置は、対向配置されたアレイ基板１と対向基板２との間に液晶層３が保持され、液晶層３からみてアレイ基板１の外側にバックライト４が配置される。ここではアクティブマトリクス駆動の液晶表示装置とする。
【００１４】
アレイ基板１では、ガラス製の透明基板１１の外側面に視野角補償板１９が透明粘着層１３により貼り付けられる。この視野角補償板１９の外側には透明粘着層２０により貼り付けられた偏光板１２が配置され、さらにその外側に反射層４１が配置される。反射層４１は、偏光板１２の外側面に形成されることとしてもよいし、バックライト４の表面における集光シートや拡散シートを反射層４１として兼用するようにしてもよい。透明基板１１の内側面にはアドレス線１４が形成され、その上面全体に透明絶縁層１５が形成され、透明絶縁層１５の上面に画素電極１６とスイッチ素子１７が形成される。スイッチ素子１７としては、例えばアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）を半導体層としたＭＯＳ構造のＴＦＴを使用する。
【００１５】
対向基板２では、ガラス製の透明基板２１の外側面に視野角補償板２９が透明粘着層３０により貼り付けられ、さらにその外側面に偏光板２２が透明粘着層２３により貼り付けられる。透明基板２１の内側面にはカラーフィルタ２４、ブラックマトリクス（ＢＭ）２５が形成され、カラーフィルタ２４を覆うように対向電極２６が形成される。
【００１６】
アレイ基板１、対向基板２のそれぞれの液晶層３に接する側の面には、液晶層３の液晶分子を配向するために略直交の軸関係となるように、ラビング処理が施される。アレイ基板１では右斜め上方から左斜め下へ擦るようにしてラビング処理が施され、対向基板２では液晶層３が９０°にねじれるようにラビング処理が施される。
【００１７】
液晶層３は、アレイ基板１と対向基板２との間で液晶分子の長軸が９０°連続的にねじれた、ＴＮモードの液晶層である。液晶層３に入射した光は、液晶層３が電圧無印加の状態においては、液晶分子のねじれに沿って９０°施光する。なお、液晶層３における液晶分子の配向状態は、ホモジニアス配向としてもよい。アレイ基板１と対向基板２との間のセルギャップは５μｍとする。
【００１８】
視野角補償板１９，２９は、配向軸が固定された液晶分子を含むポリマー混合物からなる一対の板である。具体的には、ねじれネマチック型（ＴＮ型）の液晶分子の配向状態をハイブリッド配向とした広視野角フィルムを使用する。
【００１９】
このような構成の本液晶表示装置は、一般的なアクティブマトリクス素子を形成するプロセスと同様に成膜とパターニングを繰り返してＴＦＴ素子を形成し、一般的なプロセスを用いて製造される。透過表示の際には、白色ＬＥＤを用いた光源であるバックライト４により放出された光が、アレイ基板１、液晶層３、対向基板２をこの順で透過して、表示に利用される。ここでは、液晶層３への電圧が無印加の場合には透過率が最大で白表示を行い、電圧を印加した場合には透過率が低下しカラー表示の階調値が変化するノーマリホワイト表示方式とする。一方、反射表示の際には、太陽光などの外部から表示画面に入射した光が、対向基板２、液晶層３、アレイ基板１を透過した後、反射層４１で反射し、アレイ基板１、液晶層３、対向基板２を透過して、表示に利用される。
【００２０】
次に、本液晶表示装置における偏光板と視野角補償板の具体的な構成について図２の組み立て斜視図を用いて説明する。同図に示したＴＮ型液晶セルは、図１の液晶表示装置から偏光板１２，２２及び視野角補償板１９，２９、バックライト４を除いた部分に相当する。
【００２１】
偏光板１２は、細線両矢印で示した吸収軸方向がアレイ基板側のラビング方向と略平行となるようにアレイ基板の外側に配置される。視野角補償板１９は、点線両矢印で示した液晶配向軸方向が偏光板１２の吸収軸方向と略平行となるようにアレイ基板と偏光板１２との間に配置される。
【００２２】
偏光板２２は、太線両矢印で示した吸収軸方向が対向基板側のラビング方向に略平行となるように対向基板の外側に配置される。視野角補償板２９は、破線両矢印で示した液晶配向軸方向が偏光板２２の吸収軸方向と略平行となるように対向基板と偏光板２２との間に配置される。
【００２３】
このように、一対の偏光板１２，２２は、互いの吸収軸の挟角が９０度となるように配置されると共に、一対の視野角補償板１９，２９は、液晶分子配向軸が偏光板の吸収軸と平行な方向となるように固定される。
【００２４】
次に、製造時において偏光板と視野角補償板に合わせずれが生じた場合の調整方法について図３のフローチャートを用いて説明する。
【００２５】
ステップ１：まず、偏光板の吸収軸と視野角補償板の液晶配向軸の角度を測定する。具体的には、図４の説明図に示すように、液晶表示装置の対向基板側を上から見た場合における、視野角補償板２９の液晶配向軸の角度、偏光板２２の吸収軸の角度、視野角補償板１９の液晶配向軸の角度、偏光板１２の吸収軸の角度をそれぞれ測定する。角度の測定には例えば光学的な検査装置を使用する。測定の結果、視野角補償板２９の液晶配向軸（破線両矢印）の角度は４３°、偏光板２２の吸収軸（太線両矢印）の角度は４５°、視野角補償板１９の液晶配向軸（点線両矢印）の角度は１３３°、偏光板１２の吸収軸（細線両矢印）の角度は１３５°であった。
【００２６】
ステップ２：次に、視野角補償板と偏光板の合わせずれを計算する。図４のθAは対向基板２側の視野角補償板２９の液晶配向軸と偏光板２２の吸収軸との相対的なずれを示す角度である。θＢはアレイ基板１側の視野野角補償板１９の液晶配向軸と偏光板１２の吸収軸との相対的なずれを示す角度である。ステップ１の測定結果から、次に示すように、相対的な合わせずれ角θA、θBはいずれも２°となった。
【００２７】
θA＝｜４５°−４３°｜、θＢ＝｜１３５°−１３３°｜
ステップ３：次に、合わせずれが所定の範囲内にあるかどうかについて検査する。具体的には、ステップ２において計算した合わせずれθA、θBが、次の条件式（１）を満たすかどうか検査する。ここでθA、θBは２°であり、条件式（１）を満たすので、次のステップ４へ進む。
【００２８】
１°≦θA又はθＢ≦５°      ・・・（１）
尚、ここで条件式（１）について、相対的な１度以上の合わせずれに対して、上限を５°の範囲としたが、±４°の範囲としてもよい。
【００２９】
ステップ４：次に、視野角補償板１９，２９の挟角を所定の範囲に調整する。具体的には、視野角補償板１９，２９を、図４で示した視野角補償板２９の液晶配向軸と視野角補償板１９の液晶配向軸との互いの挟角θＣが、次の条件式（２）を満たすように配置する。このようにして製造時の合わせずれを調整する。
【００３０】
８９°≦θC≦９４°・・・（２）
また、互いの吸収軸の挟角が９０度となるように配置された偏光板１２，２２において、図４で示した挟角θＤが、次の条件式（３）を満たす範囲内にある場合には、表示の際に良好なコントラスト比が維持される。
【００３１】
９０°−２°≦θＤ≦９０°＋２°・・・（３）
以上のようなステップにより製造時の合わせずれを調整した後の本液晶表示装置の表示特性について図５，６を用いて説明する。図５の断面図に示すように、バックライト４から発せられた光は、偏光板１２、視野角補償板１９を通過して所定の光変調を受けた後、液晶層３に入射する。ここでは、透過光の光路は、視野角補償板１９、液晶層３で進行方向が変更されることなく、鉛直方向、斜め方向のいずれにおいても直進したものとなる。これにより、液晶層３の液晶分子と視野角補償板１９の液晶分子のそれぞれの配向状態が有効に作用するので、視野角補償板１９は、位相差を補償することができる。
【００３２】
また、図６の電圧−透過率特性に示すように、ノーマリホワイト方式による透過表示の際に印加電圧の増加に伴い透過率が低下しカラー表示の階調値が変化すると共に、印加電圧最大で透過率が最小となっている。これにより、製造時の合わせずれを調整した後の本液晶表示装置において良好な表示特性が維持されている。
【００３３】
したがって、本実施の形態によれば、対向基板２側又はアレイ基板１側の視野角補償板の液晶配向軸と偏光板の吸収軸とのずれ角θA又はθＢが、製造ばらつきにより相対的に１度以上ずれた場合には、一対の視野角補償板１９，２９を、互いの液晶配向軸の挟角θＣが８９度以上９４度以下の範囲となるように配置することで、視野角補償板と偏光板との合わせずれが生じた場合でも、視野角補償板による光学補償機能を維持することができる。これにより、表示性能を維持しつつ高い歩留まりが実現可能となる。
【００３４】
また、本実施の形態によれば、互いの吸収軸の挟角が９０度となるように配置された一対の偏光板１２，２２において、挟角θＤが８８度以上９２度以下の範囲内である場合には、表示の際に良好なコントラスト比が維持される。
【００３５】
［比較例］
次に、本実施の形態による効果について理解を容易とするために、比較例の液晶表示装置について説明する。比較例の液晶表示装置の構成は、本液晶表示装置と基本的な構成は同様である。本液晶表示装置と異なる点は、対向基板２側において視野角補償板２９及び偏光板２２を配置するのではなく、アレイ基板１側に配置した視野角補償板１９及び偏光板１２と同一部材を配置する点である。
【００３６】
ステップ１における角度の測定結果は、対向基板２側に配置した視野角補償板１９の液晶配向軸の角度は４７°、偏光板１２の吸収軸の角度は４５°であった。一方でアレイ基板１側に配置した視野角補償板１９の液晶配向軸の角度は１３３°、偏光板１２の吸収軸の角度は１３５°であった。
【００３７】
ステップ２における合わせずれθA、θＢの計算結果は、ここでも２°となり、ステップ３の条件式（１）を満たしている。しかしながら、この場合には一対の視野角補償板１９の液晶配向軸の挟角θCは８９度よりも小さい８６度となり、ステップ４の条件式（２）を満たしていない。一対の視野角補償板１９を挟角θCが８６度のままの状態で配置した結果、比較例の液晶表示装置の電圧−透過率特性は、図７に示すように、透過率が低下すべき印加電圧において透過率が上昇してしまう。このように、一対の視野角補償板１９の液晶配向軸の挟角が８９度よりも小さい場合には、液晶表示装置の表示特性が異常となる。
【００３８】
そこで、本実施の形態によれば、ステップ４において、一対の視野角補償板１９，２９を、互いの液晶配向軸の挟角θＣが条件式（２）を満たすように配置することで、視野角補償板と偏光板との合わせずれが生じた場合でも、視野角補償板による光学補償機能を維持することができる。
【００３９】
また、本実施の形態においては、アクティブマトリクス駆動の液晶表示装置としたが、ガラス基板と偏光板との間に視野角補償板が配置されるような構成の液晶表示装置であれば、これに限られるものではなく、例えば、単純マトリクス駆動の液晶表示装置においても偏光板及び視野角補償板について上記構成とすることで本実施の形態と同等な効果を奏することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】一実施の形態に係る液晶表示装置の断面図である。
【図２】上記液晶表示装置の概略的な構成を示す組み立て斜視図である。
【図３】上記液晶表示装置の視野角補償板の配置を調整するための手順を示すフローチャートである。
【図４】図２の対向基板側から見た偏光板の吸収軸と視野角補償板の液晶配向軸とを示す説明図である。
【図５】上記液晶表示装置の視野角補償板による視野角拡大効果を説明するための断面図である。
【図６】上記液晶表示装置の電圧−透過率特性の一例を示した概略図である。
【図７】比較例の液晶表示装置の電圧−透過率特性の一例を示した概略図である。
【符号の説明】
【００４１】
１…アレイ基板
２…対向基板
３…液晶層
４…バックライト
１１…透明基板
１２…偏光板
１３…透明粘着層
１４…アドレス線
１５…透明絶縁層
１６…画素電極
１７…スイッチ素子
１９…視野角補償板
２０…透明粘着層
２１…透明基板
２２…偏光板
２３…透明粘着層
２４…カラーフィルタ
２５…ブラックマトリクス（ＢＭ）
２６…対向電極
２９…視野角補償板
３０…透明粘着層
４１…反射層
θA…対向基板側の視野角補償板の液晶配向軸と偏光板の吸収軸とのずれ角
θＢ…アレイ基板側の視野角補償板の液晶配向軸と偏光板の吸収軸とのずれ角
θＣ…一対の視野角補償板における互いの液晶配向軸の挟角
θＤ…一対の偏光板における互いの吸収軸の挟角
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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