(57)【要約】【課題】プラスチック基板を使用したＴＮ型液晶表示パネルでも、プラスチック基板の位相差の影響を最小限に抑え、表示の十分なコントラストが得られるようにする。【解決手段】対向する内面に透明電極を形成した一対のプラスチック基板１３，１４の間にＴＮ液晶層を挟持し、その各プラスチック基板１３，１４の外側に、それぞれ偏光板１１，１２をその吸収軸または透過軸を互いに平行にして配置したノーマリ黒モードのＴＮ型液晶表示パネルであり、偏光板１１，１２のうち光が入射する側の偏光板１２とそれに隣接する方のプラスチック基板１４との間に、位相差値が３０ｎｍ以下の位相差板１５を、その偏光板１２の吸収軸１２ａとその位相差板１５の遅相軸１５ａとのなす角度θが０°＜θ≦３０°または６０°≦θ＜９０°となるように配置した。【選択図】        図１
2008256752.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ対向する内面に透明電極を形成した一対のプラスチック基板の間に、ツイスト角がほぼ９０゜のツイストネマチック液晶層を挟持し、前記一対の各プラスチック基板の外側に、それぞれ偏光板をその吸収軸または透過軸を互いに平行にして配置したノーマリ黒モードのＴＮ型液晶表示パネルにおいて、
前記２枚の偏光板の間に、位相差値が５ｎｍ以上３０ｎｍ以下の位相差板を配置し、
前記偏光板の吸収軸と前記位相差板の遅相軸とのなす角度θが０°＜θ≦３０°または６０°≦θ＜９０°であることを特徴とするＴＮ型液晶表示パネル。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、テレビやパーソナルコンピュータ、携帯電話やゲーム機など各種電子機器のディスプレイに使用される液晶表示装置のパネル部、特にプラスチック基板を使用したツイストネマチック型の液晶表示パネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常の液晶表示パネルは、上下２枚のガラス基板間に配向制御された液晶層を挟んだ構成となっている。２枚のガラス基板には、各々電極パターンが形成され、液晶層に電圧を印加することにより、液晶分子を旋回させて表示を行っている。
ツイストネマチック（以下「ＴＮ」と略称する）型の液晶表示パネルは、上ガラス基板面と下ガラス基板面における液晶分子の長軸の配向方向がなす角度、いわゆるツイスト角がほぼ９０゜である。 
【０００３】
このようなＴＮ型液晶表示パネルは、例えば特許文献１に見られるように公知である。そのＴＮ型液晶表示パネルは、図７に示すように、それぞれ対向する内面に図示していない透明電極が形成された上ガラス基板３と下ガラス基板４との間にＴＮ液晶層５を挟持し、上ガラス基板３の上に上側偏光板１を、下ガラス基板４の下に下側偏光板２を配置している。そのＴＮ液晶層５の液晶分子は、電圧無印加の場合、上ガラス基板３の内面に接する上液晶分子５ａの長軸方向と下ガラス基板４の内面に接する下液晶分子５ｂの長軸方向とのなす角度がほぼ９０゜である。
【０００４】
アクティブ素子を持たないパッシブ型のＴＮ型液晶表示パネルでは、電圧無印加時に黒表示になるノーマリ黒モードを用いることがある。その場合、上側偏光板１と下側偏光板２は、その各吸収軸（または透過軸）８と９が互いに平行になり、且つ上液晶分子５ａまたは下液晶分子５ｂの長軸方向（ラビング方向）とも平行になるように配置される。
入射光１０は、この例では下側偏光板２を通過して直線偏光となるが、次にＴＮ液晶層５を通過する際、電圧無印加のＯＦＦ状態ではいずれの位置の液晶分子もガラス基板３，４の面に対してほぼ平行な状態にあり、入射光は液晶分子のねじれに従って、偏光方向がほぼ９０゜旋回するため上側偏光板１を透過できない。
【０００５】
これに対し電圧を印加したＯＮ状態では、その電界により液晶分子がガラス基板３，４の面に対してほぼ垂直に配向するため、下側偏光板２を通過して入射した直線偏光は、ＴＮ液晶層５を通過する際にその偏光方向が変化しないので上側偏光板１を透過する。すなわち、ＴＮ液晶層５を通過した直線偏光は、ＴＮ液晶層５への電圧印加の有無によって偏光方向がほぼ９０゜異なり、上側偏光板１を通過するかしないかが制御されるため、上方から見ると明、暗のコントラストを生じる。図７の場合、電圧無印加（ＯＦＦ状態）で暗、電圧印加（ＯＮ状態）で明となるノーマリ黒モードである。
【０００６】
また、このようなＴＮ型液晶表示パネルの基板として、ガラス基板の代わりにプラスチック基板を使用したものも、例えば特許文献２に記載されている。その液晶表示パネルは、プラスチック基板としてプラスチックフイルムである一軸延伸ポリエステルフイルムを２枚使用し、その各フイルムの延伸方向を平行または逆平行となるように配置している。
【特許文献１】特開平９−２４４０６９号公報（図３、段落０００３）
【特許文献２】特開昭６０−１７０８２９号公報（特許請求の範囲）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このようなプラスチック基板を使用した従来のＴＮ型液晶表示パネルでは、プラスチック基板（フイルム）がその延伸方向に５〜３０ｎｍ程度の僅かな位相差を有するため、偏光板を透過した直線偏光がプラスチック基板を透過してＴＮ液晶層に入射する際に多少楕円偏光になってしまい、ＴＮ液晶層への電圧の印加と無印加によって、十分なコントラストの白黒表示が得られないという問題があった。
【０００８】
この発明は、この問題を解決するためになされたものであり、プラスチック基板を使用したＴＮ型液晶表示パネルでも、プラスチック基板の位相差の影響を最小限に抑え、十分なコントラストのある表示が得られるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明によるＴＮ型液晶表示パネルは、それぞれ対向する内面に透明電極を形成した一対のプラスチック基板の間に、ツイスト角がほぼ９０゜のツイストネマチック液晶層を挟持し、前記一対の各プラスチック基板の外側に、それぞれ偏光板をその吸収軸または透過軸を互いに平行にして配置したノーマリ黒モードのＴＮ型液晶表示パネルにおいて、上記の目的を達成するため、
上記２枚の偏光板の間に、位相差値が５ｎｍ以上３０ｎｍ以下の位相差板を、その偏光板の吸収軸とその位相差板の遅相軸とのなす角度θが０°＜θ≦３０°または６０°≦θ＜９０°となるように配置したものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によるＴＮ型液晶表示パネルは、位相差板の配置によってプラスチック基板が持つ位相差の影響を打ち消して最小限に抑えることができ、表示の白と黒の明度比であるコントラストを低下させることがなく、十分なコントラストを確保できる。さらに、視野角も広くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、この発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて具体的に説明する。
図１は、この発明によるＴＮ型液晶表示パネルの一実施形態の構成を模式的に示す概念図である。
図１において、１３，１４は一対の上プラスチック基板と下プラスチック基板であり、その間にツイスト角がほぼ９０゜のＴＮ液晶層を挟持しているが、そのＴＮ液晶層は図示を省略している。この上プラスチック基板１３と下プラスチック基板１４は、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリサルフォン（ＰＳＦ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリアリレート（Ｐａｒ）、およびシクロオレフィンポリマー等の材料で、溶融押し出し法や溶融キャスティング法などによて形成されており、ポリマー分子が配向する。
その配向状態では、配向方向に偏光した直線偏光に対する平行屈折率と、配向方向に直交する方向に偏光した直線偏光に対する直交屈折率とが異なる。この平行屈折率方向が各プラスチック基板の遅相軸の方向となり、５〜３０ｎｍ程度の僅かな位相差を有する。好ましくは、上プラスチック基板１３と下プラスチック基板１４は、その遅相軸を直交させて配置するとよい。
【００１２】
また、その上プラスチック基板１３と下プラスチック基板１４の対向する内面、すなわちＴＮ液晶層と接する面には、それぞれＩＴＯなどによる透明電極が形成され、その全面に膜厚０．０５μｍ程度ポリイミド膜による配向膜が形成され、その表面を布を巻き付けたローラを回転させて一定の方向（ラビング方向）に擦ることによってラビングが施されている。図１における１３ａ，１４ａの矢印は、上プラスチック基板１３と下プラスチック基板１４のラビング方向を示し、それぞれ延伸軸に対して４５°傾けて互いに直交している。それによって、この上プラスチック基板１３と下プラスチック基板１４の内面に接する液晶分子は、電圧が印加されない状態ではそれぞれその互いに直交するラビング方向１３ａ，１４ａの方向に配向する。
【００１３】
そして、上側偏光板１１と下側偏光板１２が、それぞれ吸収軸１１ａ，１２ａが上下のプラスチック基板１３，１４のいずれか一方のラビング方向（この実施形態では下プラスチック基板１４のラビング方向１４ａ）と平行になるように配置されている。なお、上側偏光板１１と下側偏光板１２の透過軸は、それぞれ吸収軸１１ａ，１２ａと直交している。 
【００１４】
さらに、上側偏光板１１と下側偏光板１２の間に、位相差値が５ｎｍ以上３０ｎｍ以下の位相差板１５を配置する。この実施形態では下側偏光板１２と下プラスチック基板１４との間に位相差板１５を配置している。その下側偏光板１２の吸収軸１２ａと位相差板１５の遅相軸１５ａとのなす角度（交差角度）θが、０°＜θ≦３０°または６０°≦θ＜９０°となるように配置している。この位相差値１５は、上側偏光板１１と上下プラスチック基板１３との間に配置してもよい。
【００１５】
図２は、下側偏光板１２の吸収軸１２ａ（上側偏光板１１の吸収軸１１ａでも同じ）と位相差板１５の遅相軸１５ａとがなす角度θの説明図であり、角度範囲θａとθｂは、０°＜θａ≦３０°、６０°≦θｂ＜９０°であり、そのいずれかの角度範囲に設定する必要がある。この実施形態では、θ＝７５°に設定した場合を示している。
【００１６】
ここで、位相差板１５の位相差値を３０ｎｍ以下とし、角度θを上記の範囲にする理由、すなわち位相差板の条件を絞り込んで行く過程（アルゴリズム）を、図３から図６を参照して説明する。
図３は下側偏光板１２の吸収軸１２ａと位相差板１５の遅相軸１５ａの交差角度θをパラメータとして、透過時（電圧印加時：ＯＮ）における透過光の色度（座標ｘ、ｙ）を示したグラフである。
図４は、縦軸を標準白色光源（Ｄ６５）からの距離Ｓ（ｕ，ｖ）、横軸を交差角度θとし、図３の色度座標グラフを描きなおしたグラフである。
図５は、非透過時（電圧無印加時：ＯＦＦ）における透過率（縦軸）と交差角θ（横軸）の関係を示すグラフであり、図６は同じく非透過時の透過率（縦軸）と位相差値Ｒｅ（横軸）の関係を示すグラフである。
【００１７】
このアルゴリズムの概要は、まず透過時の透過光の着色に対して交差角θの概略値を設定し（図３および図４）、次に非透過時の交差角θ（図５）と位相差値（図６）を決める。
図３は、標準光源（Ｄ６５）をバックライトとして液晶セルの透過時の透過光を色度計で測定したものである。交差角度θの初期値を０°（０ｄｅｇ）とし、交差角度θを負側（白抜き矢印で示す方向）に変化させると透過光が黄色く着色する。反対に交差角度θを正側（黒矢印で示す方向）に変化させると白方向に近づいた。このことから交差角度θは正（０°から９０°）が好ましいことが判った。この結果は、概ね位相差値が１００ｎｍ以下の位相差板に対し共通に得られるものであった。
【００１８】
図３のグラフでは白さの程度が分かりにくいので、図４では図３の（ｘ、ｙ）座標系から（ｕ，ｖ）座標系に変換して示した。この図４から交差角度θが前述の角度範囲（０°から９０°）であれば、実用上着色を気にしなくても済む条件である、Ｓ＜０．２を満足していることが判る。
図５は、位相差板１５の位相差値Ｒｅ（＝Δｎｄ）を３０ｎｍとしたときの非透過時における透過率Ｔ（％）と交差角度θ（ｄｅｇ．）との関係を示している。同様に図５は、交差角度θを３０°としたときの非透過時における透過率：Transmittance（％）と位相差Ｒｅ（ｎｍ）との関係を示している。
【００１９】
ともに透過率が２％以下を黒レベルとして有効なものと考えた。図５に対し、位相差値を３０ｎｍより大きくすると、図６から推定されるように交差角度θを変化させて非透過時の透過率を２％以下にできる範囲が急速に狭くなる。同様に図６に対し、交差角度θを３０°から６０°の間で変化させると、図５から推定されるように非透過時の透過率を２％以下にできる範囲が急速に狭くなる。
【００２０】
量産においてプラスチック基板の位相差は大きく変動するので、工程能力を加味して非透過時の透過率を充分に下げておくためには、交差角度θを３０°から６０°までにしたり、位相差値Δｎｄを３０ｎｍを越える値にすることはできない。なお、位相差板１５が位相差板としての機能を持つためには、少なくとも５ｎｍ以上の位相差値を持つことが必要である。
したがって、位相差板１５の位相差値を５ｎｍ以上３０ｎｍ以下とし、下側偏光板１２の吸収軸１２ａと位相差板１５の遅相軸１５ａとがなす角度θを、０°＜θ≦３０°または６０°≦θ＜９０°の範囲にする必要がある。
【００２１】
このように構成したＴＮ型液晶表示パネルは、位相差板１５の配置によってプラスチック基板１３，１４が持つ位相差の影響を打ち消して最小限に抑えることができ、表示のコントラストを低下させることがなく、十分なコントラスト確保できる。さらに、視野角も広くなった。
なお、外光を図１における上側偏光版１１の方から入射させて表示をする場合には、上側偏光板１１と上プラスチック基板１３との間に、位相差板１５を配置すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
この発明によるＴＮ型液晶表示パネルは、モノクロ表示の液晶表示装置には勿論であるが、３色（ＲＧＢ）のカラーフィルタと組み合わせたり、３色発光の光源とフィールドシーケンシャル（ＦＳＣ）駆動方式を採用したりすれば、カラー液晶表示装置にも適用できる。その液晶表示装置は、時計や携帯電話、携帯端末等の各種携帯機器、テレビ、パーソナルコンピュータ、ゲーム機、その他各種の電子機器など広範な機器のコントラストのよい高画質なディスプレイとして利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明によるＴＮ型液晶表示パネルの一実施形態の構成を模式的に示す概念図である。
【図２】図１における下側偏光板の吸収軸と位相差板の遅相軸とがなす角度θの説明図である。
【図３】偏光板吸収軸と位相差板の遅相軸の交差角度θをパラメータとして、透過時（電圧印加時）における透過光の色度（座標ｘ、ｙ）を示したグラフである。
【図４】縦軸を標準白色光源（Ｄ６５）からの距離Ｓ（ｕ，ｖ）、横軸を交差角度θとし、図３の色度座標グラフを描きなおしたグラフである。
【図５】非透過時（電圧無印加時）における透過率と交差角θの関係を示すグラフである。
【図６】同じく非透過時の透過率と位相差の関係を示すグラフである。
【図７】従来のＴＮ型液晶表示パネルの基本的な構成例を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【００２４】
１１：上側偏光板      １１ａ：上側偏光板の吸収軸
１２：下側偏光板      １２ａ：下側偏光板の吸収軸
１３：上プラスチック基板      １３ａ：上プラスチック基板のラビング方向
１４：下プラスチック基板      １４ａ：下プラスチック基板のラビング方向
１５：位相差板      １５ａ：位相差板の遅相軸
【図１】
2008256752.tif 000003
【図２】
2008256752.tif 000004
【図３】
2008256752.tif 000005
【図４】
2008256752.tif 000006
【図５】
2008256752.tif 000007
【図６】
2008256752.tif 000008
【図７】
2008256752.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成19年4月1日(2007.4.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
さらに、上側偏光板１１と下側偏光板１２の間に、位相差値が５ｎｍ以上３０ｎｍ以下の位相差板１５を配置する。この実施形態では下側偏光板１２と下プラスチック基板１４との間に位相差板１５を配置している。その下側偏光板１２の吸収軸１２ａと位相差板１５の遅相軸１５ａとのなす角度（交差角度）θが、０°＜θ≦３０°または６０°≦θ＜９０°となるように配置している。この位相差値１５は、上側偏光板１１と上プラスチック基板１３との間に配置してもよい。