(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に画素電極、対向電極及び第１の配向膜が形成された第１の透明基板と、
表面に第２の配向膜が形成された第２の透明基板と、
前記第１の透明基板の背面に形成された第１の偏光板と、
前記第２の透明基板の背面に形成された第２の偏光板と、
前記第１の透明基板と第２の透明基板との間に封入されたホモジニアス配向の液晶とを有するＩＰＳ型液晶表示パネルにおいて、
前記第１及び第２の偏光板の少なくとも一方は、厚さ方向のリタデーションが負の表面保護膜と、厚さ方向のリタデーションが正であって前記表面保護膜のリタデーションを補償する光学補償層とを有することを特徴とする液晶表示パネル。
【請求項２】
前記光学補償層は液晶ポリマーを用いて形成された膜であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示パネル。
【請求項３】
表面に画素電極、対向電極及び第１の配向膜が形成された第１の透明基板と、
表面に第２の配向膜が形成された第２の透明基板と、
前記第１の透明基板の背面に形成された第１の偏光板と、
前記第２の透明基板の背面に形成された第２の偏光板と、
前記第１の透明基板と第２の透明基板との間に封入されたホモジニアス配向の液晶とを有するＩＰＳ型液晶表示パネルにおいて、
前記第１，第２の偏光板のうちの少なくとも一方は、偏光層と、前記偏光層の表面を保護する表面保護膜とにより構成され、
前記表面保護膜は、厚さ方向についての負のリタデーションが２０ｎｍ以下であることを特徴とする液晶表示パネル。
【請求項４】
前記偏光層はポリビニルアルコールからなり、前記表面保護膜はトリアセチルセルロースからなり、かつ前記トリアセチルセルロースは３０μｍ以下の厚さであることを特徴とする請求項３記載の液晶表示パネル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示パネル、特にＩＰＳ（In-Plane Switching）型の液晶表示パネルの構造の改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】
以下で従来に係る液晶表示パネルについて図面を参照しながら説明する。図４は、一般に用いられているＴＮ（Twisted Nematic ）モードの液晶表示パネルの構造を説明する図であり、図５はＩＰＳ型の液晶表示パネルにおける色度変化を説明する図である。
【０００３】
図４に示す液晶表示パネルは、その表面に第１の透明電極３，第１の配向膜５が順次形成され、背面に第１の偏光板９が形成された第１の透明基板１と、その表面に第２の透明電極４，第２の配向膜６が順次形成され、背面に第２の偏光板１０が形成された第２の透明基板２とを有し、第１，第２の配向膜５，６が対向するように配置され、これらの間に液晶７が封入されてなるものである。第１，第２の配向膜５，６の間にはセルギャップを確保するためのスペーサ８が散布されている。
【０００４】
第１，第２の透明電極３，４間に電圧を印加すると、液晶７の液晶分子の配向状態が電圧無印加の場合の配向状態と異なり、互いに偏光軸が直交する第１，第２の偏光板９，１０によって透過／遮光するので、所定の画像表示をすることが可能になる。
このようなＴＮモードの液晶表示パネルは、視野角をそれほど広くとることができないという問題があった為、最近このＴＮモードの液晶に変えてホモジニアス配向の液晶を用いて、基板面内で液晶分子を回転させることで液晶を光学的シャッターとして用いるＩＰＳ（In-Plane Switching）型の液晶表示パネルが検討されている。
【０００５】
上記のような通常の液晶表示パネルにおいて、一般に市販されている偏光板は、ＴＡＣ層（トリアセチルセルロース）とＰＶＡ層（ポリビニルアルコール）からなる。ＰＶＡ層には色素等が含まれ、偏光機能を有するため広く偏光板として用いられている。しかしＰＶＡ層は耐水性が極めて弱いので、偏光板として用いる場合には図５（ｂ）に示すように、ＰＶＡ層９Ｂを挟むように第１，第２のＴＡＣ層９Ａ，９Ｃが形成されている。これら第１，第２のＴＡＣ層９Ａ，９ＣはＰＶＡ層９Ｂの表面保護膜として機能している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のＩＰＳ型液晶表示パネルにおいては、視野角の拡大は図れるものの、視角によって色度の変化が生じるという問題が生じていた。
市販の偏光板として日東電工製の１２２０ＤＵを用いた場合に、ＩＰＳは視角φの変化とともに図５（ｂ）に示すような色度変化をする。
【０００７】
図５（ｂ）における視角φの定義は図５（ａ）に示す。これは透明基板を上面からみた状態であって、この装置においては図５（ａ）に示すように偏光軸を電界の印加方向Ｅから１５°傾け、液晶分子ＬＣも１５°傾くようにしている。これは、液晶分子が基板面内で回転する際に、ある程度電界の印加方向から傾けていないと、液晶分子ＬＣがどちらの方向に回転するか確定しないからである。
【０００８】
図５（ｂ）に示すように、視角φが変化すると、色度もまた変化し、その変化は無視できない大きさであることがわかる。例えば、画像を正面から見た場合には黒だった色が、斜め方向から見ると、赤茶色又は青紺色に変化してしまうという問題がある。
このような問題はＬＣＤをＣＲＴ等のモニター代替として使用する場合にはさらに大きな問題となる。
【０００９】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みて提案されたものであり、ＩＰＳ型液晶表示パネルにおいて微小なリタデーションが原因で生じる色度変化を抑止して、より一層画像表示特性を良好にすることを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記した課題は、表面に画素電極、対向電極及び第１の配向膜が形成された第１の透明基板と、表面に第２の配向膜が形成された第２の透明基板と、前記第１の透明基板の背面に形成された第１の偏光板と、前記第２の透明基板の背面に形成された第２の偏光板と、前記第１の透明基板と第２の透明基板との間に封入されたホモジニアス配向の液晶とを有するＩＰＳ型液晶表示パネルにおいて、前記第１及び第２の偏光板の少なくとも一方は、厚さ方向のリタデーションが負の表面保護膜と、厚さ方向のリタデーションが正であって前記表面保護膜のリタデーションを補償する光学補償層とを有することを特徴とする液晶表示パネルにより解決する。
また、上記した課題は、表面に画素電極、対向電極及び第１の配向膜が形成された第１の透明基板と、表面に第２の配向膜が形成された第２の透明基板と、前記第１の透明基板の背面に形成された第１の偏光板と、前記第２の透明基板の背面に形成された第２の偏光板と、前記第１の透明基板と第２の透明基板との間に封入されたホモジニアス配向の液晶とを有するＩＰＳ型液晶表示パネルにおいて、前記第１，第２の偏光板のうちの少なくとも一方は、偏光層と、前記偏光層の表面を保護する表面保護膜とにより構成され、前記表面保護膜は、厚さ方向についての負のリタデーションが２０ｎｍ以下であることを特徴とする液晶表示パネルにより解決する。
【００１１】
引き続いて、本発明の作用について説明する。
上述のように、一般の偏光板には保護膜としてＴＡＣ層が用いられているが、このＴＡＣ層は微小では有るが面内及び厚さ方向にリタデーションを有している。例えば、ＴＡＣ層の膜厚が８０μｍのときには、基板面内方向で〜１０nm、厚さ方向で〜５０nm程度の微小なリタデーションが生じる。
【００１２】
ＴＮモードの液晶表示パネルにおいては、偏光板を構成する各層の微小なリタデーションは表示品質上、それほど大きな問題とはならなかったが、超視野角を有するＩＰＳにおいては、このような微小なリタデーションによって色度変化が生じてしまうことが本発明の発明者等によってわかった。
このような微小なリタデーションは超広視野を示すＩＰＳ又はそれに準ずる高い表示品質を得ようとした場合に極めて重要となり、無視できないものとなる。ＩＰＳの場合特に画質上問題となるのが、厚さ方向のリタデーションである。
【００１３】
図６に、本発明の発明者等による、厚さ方向のリタデーションと色度変化との関係についての実験結果を示す。図６には、視角φ＝７５°において、リタデーションが１nm，４０nm，１２０nmと変化する場合の色度変化を示している。
これに示すように、リタデーションが１２０nmの場合の色度変化は、かなり大きいものの、リタデーションが１nmの場合の色度変化は非常に少なく、リタデーションが大きければ大きいほど色度変化が大きくなることがわかる。
【００１４】
本発明の液晶表示パネルによれば、表面保護膜として、負のリタデーションを有する膜を用い、この保護膜の表面に、例えば負のリタデーションとほぼ同じ正のリタデーションを有する光学的補償層を貼付しているので、リタデーションが原因となる色度変化を抑止することができ、液晶表示パネルのより一層の画質の改善が可能になる。
【００１５】
また、別の本発明の液晶表示パネルによれば、偏光膜の表面保護膜として、厚さ方向についての負のリタデーションが約２０nm以下のものを用いている。これにより、色度変化を画像表示上実質的に問題ないレベルまで低下させることができ、より一層の画質の改善が可能になる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（１）第１の実施形態
以下で本発明の第１の実施形態について図面を参照しながら説明する。
最初に、本発明の実施形態に係るＩＰＳ型の液晶表示パネルの構造について説明する。  この液晶表示パネルは、図１（ａ）に示すように、第１の透明基板１１，第２の透明基板１２，遮光膜１２Ａ，ＴＦＴ１３，データバスライン１３Ａ，ゲートバスライン１３Ｂ，絶縁膜１３Ｃ，シリコン層１３Ｄ（アモルファスシリコン層），画素電極１４，対向電極１５，第１の配向膜１６，第２の配向膜１７，液晶１８，液晶分子１８Ａ，第１の偏光板１９及び第２の偏光板１２Ｃよりなる。
【００１７】
図１（ａ）において、第１の透明基板１１は、第２の透明基板１２と対向して配置され、基板１１、１２間に液晶１８が封入されている。第１の透明基板１１の上面側には、一定の間隔を保ってゲートバスライン１３Ｂ及びこのライン１３Ｂと平行するように対向電極１５が設けられている。対向電極１５は枠型を成している。第１の透明基板１１上にはゲートバスライン１３Ｂ及び対向電極１５を覆うようにして透明の絶縁膜１３Ｃが形成されている。そして、ゲートバスライン１３Ｂを覆う絶縁膜１３Ｃ上には選択的にシリコン層１３Ｄが設けられている。絶縁膜１３Ｃの内、ゲートバスライン１３Ｂとシリコン層１３Ｄとの間がゲート絶縁膜を構成している。
【００１８】
シリコン層１３Ｄから引き出されたドレインは、ゲートバスライン１３Ｂと直交するデータバスライン１３Ａに接続されている。シリコン層１３Ｄから引き出されたソースは、枠型の対向電極１５を二分するように配置された画素電極１４に接続されている。これらの第１の透明基板１１上のゲートバスライン１３Ｂ及びシリコン層１３ＤからＴＦＴ１３が構成されている。ＴＦＴ１３は、画素電極１４と対向電極１５との間に書込み電圧を印加するものである。画素電極１４及び対向電極１５は、液晶分子１８Ａの配列状態を画素毎に制御するものである。
【００１９】
また、第１の透明基板１１上には、これらのＴＦＴ１３、データバスライン１３Ａ、ゲートバスライン１３Ｂ、画素電極１４及び対向電極１５を覆うようにして配向膜１６が形成されており、第１の透明基板１１の下面側には第１の偏光板１９が設けられている。
一方、第２の透明基板１２はガラス基板から成り、その下面側には、遮光板（ブラックマトリクス）１２Ａとカラーフィルタ１２Ｂが設けられている。遮光板１２Ａはマトリクス状に配置された金属から成り、１画素を画定している。カラーフィルタ１２Ｂは、１画素毎に赤（Ｒ）、青（Ｒ）又は緑（Ｇ）のいずれかの色を有している。第２の透明基板１２の下面側には、これらの遮光板１２Ａ及びカラーフィルタ１２Ｂを覆うようにして第２の配向膜１７が形成されている。なお、第２の透明基板１２の上面側には第２の偏光板１２Ｃが設けられている。
【００２０】
配向膜１６、１７は、ポリイミドにより形成されており、その表面は、ラビング処理が施されている。この処理は、レーヨン等の布を付着したロールで表面を擦ることにより行われている。液晶分子１８Ａは、配向膜１６、１７のラビング方向に沿って配向する性質を有している。
このようなＩＰＳ型の液晶表示パネルでは、データバスライン１３Ａに書込み電圧を供給し、ゲートバスライン１３Ｂを活性化（選択状態オン）してＴＦＴ１３をオンさせると、画素電極１４と対向電極１５との間に書込み電圧が印加されるので、これら電極１４、１５間に電界が発生する。この電界により液晶分子１８Ａの内、第１の透明基板１１に近い液晶分子１８Ａは、第１の透明基板１１に対して平行な状態で配向方向を変える。この結果、光がパネルを通過し難くなる。電極１４，１５間の電圧を制御することにより、パネルの光透過率が変化する。このＩＰＳ型液晶表示パネルでは、液晶分子１８Ａが常に基板１１，１２と平行な状態で存在するため、画素電極１４と対向電極１５とをパネルの厚さ方向に配置した従来の液晶表示パネルに比べて、パネルを斜め方向から見てもコントラストが変化しにくく、視角特性を改善することができるというものである。
【００２１】
本実施形態では、第１の偏光板１９として、図１（ｂ）に示すように、第１のＴＡＣ層１９Ｂ，ＰＶＡ層１９Ｃ，第２のＴＡＣ層１９Ｄの三層構造からなる市販のものに、光学的補償層１９Ａを貼付したものを用いている。この光学的補償層１９Ａは、偏光板が有する厚さ方向のリタデーションを補償することで、従来問題となっていた色度変化を抑止するために設けられている。
【００２２】
なお、ＰＶＡ層１９Ｃは偏光層の一例であり、第１，第２のＴＡＣ層１９Ｂ，１９Ｄは表面保護膜の一例である。
この光学的補償層１９Ａを設けることによってどの程度の効果が生じるかについて、本発明の発明者等は、上記の構造で、評価用のセルとして１．１mmの厚さガラス基板を用いた液晶表示パネルを作製して、実験をした。
【００２３】
本発明の発明者等は、液晶セルのセル厚さをΔｎｄ＝０．５程度として市販の偏光板を用いた場合に、光学的補償層１９Ａとして液晶ポリマーを用いて形成した厚さ方向に正のリタデーションを有する板を積層した場合について色度変化を測定した。その結果を図２に示す。
この実験の際の、各部材の材料などの条件について以下で列記する。
【００２４】
液晶セルについては、配向膜としては水平配向膜としてＡＬ１０５１を用い、液晶としてはΔｎ＝０．０７０なる低電圧駆動可能なフッ素系の液晶材料を用いた。
また、光学的補償層１９Ａの液晶ポリマーとしては、大日本インキ製の紫外線硬化型ＵＣＬ００１をＭＥＫ（メチルエチルケトン）で希釈してスピンコートにより形成した。８０℃で乾燥後窒素雰囲気中で５０ｍＷ／ｃｍ2 の紫外線を４０秒間照射して重合を行った。このとき、下地としては垂直配向膜を予め形成したものを用いた。
【００２５】
この場合の垂直配向膜としては種々のものが適用可能であるが、配向の安定性と耐薬品性を重視して無機系材料（日産化学製：ＥＸＰＯＡ００４）を選択して用いることで、ほぼ垂直に配向した液晶ポリマーフィルムを得ることができた。その後、希釈濃度を調整してＴＡＣ層が有するリタデーション約５０nmを補償するように厚さを設定することで、光学的補償層１９Ａを作製した。図２に示すように、視角φ＝７５°の際に、色度変化はほとんどみられず、光学的補償層１９Ａを用いることで、色度変化を極力抑止することが可能になることがわかる。
【００２６】
このように、本実施形態に係る液晶表示パネルによれば、光学的補償層を一般的な偏光板に貼付することで、色度変化を防止することができ、液晶表示パネルのより一層の画質の改善が可能になる。
なお、本実施形態では、光学的補償層として上記の液晶ポリマーを、表面保護膜として第１，第２のＴＡＣ層１９Ｂ，１９Ｄを、偏光層としてＰＶＡ層１９Ｃを、それぞれ用いているが、本発明はこれに限らず、光学的補償層によって偏光板の有するリタデーションを補償するようにしてあれば、どのようなものであっても、同様の効果を奏する。また、他の材料についても本実施形態に示すものに限られるものではない。
【００２７】
（２）第２の実施形態
以下で本発明の第２の実施形態について図面を参照しながら説明する。第１の実施形態と共通する事項については、重複を避けるため説明を省略する。
本実施形態では、第１の実施形態のように光学的補償層を用いることなく、偏光板の保護膜として用いられているＴＡＣ層の膜厚を変化させている。このことにより、従来問題となっていた色度変化を抑止することを企図している。
【００２８】
本発明の発明者等は、最初に図１（ａ）に示す構造の液晶セルを作製し、第１の偏光板として、図４（ｂ）に示すようなＴＡＣ層、ＰＶＡ層、ＴＡＣ層の三層構造の偏光板を用いて、基板１側のＴＡＣ層９Ａの膜厚を変化させ（５０μｍ、３０μｍ、１５μｍ）、その各々について色度変化を測定した。この結果を図３に示す。図３は、視角φ＝７５°における色度の変化を示す図である。
【００２９】
図３に示すように、ＴＡＣ層の膜厚が小さくなるに従い、問題となるリタデーション値が減少し、視角に対する色度変化の度合が減少することがわかる。この図３から、膜厚が５０μｍのときには色度変化がまだ大きいものの、膜厚が３０μｍ以下のときには色度変化がかなり少なくなっており、画像表示上容認できる程度の色度変化となっている。このことから、この条件では膜厚が３０μｍ以下のＴＡＣ層を用いるとよいことがわかる。
【００３０】
上記の３種類の膜厚のＴＡＣ層（５０μｍ、３０μｍ、１５μｍ）の各々について、厚さ方向でのリタデーションを見積もると、下記の表１に示すようになる。表１は、ＴＡＣ膜厚と、面内方向，厚さ方向についてのリタデーションとの関係を示す表である。
【００３１】
【表１】
0003946303.tif 000002
【００３２】
これによると、ＴＡＣ膜厚が３０μｍのときには厚さ方向のリタデーションが１９nm以下であるため、およそ２０nm以下の条件の際に色度変化が少なく、画像表示上良好な特性となることがわかる。
従って、厚さ方向についてのリタデーションが約２０nm以下であれば、色度変化が生じてしまうことを抑止することが可能になる。
【００３３】
本実施形態の液晶表示パネルでは、通常の構造のＩＰＳ型液晶セルを用いているが、その上下に貼付する偏光板をＴＡＣ層、ＰＶＡ層、ＴＡＣ層の三層構造にし、偏光板に用いるＴＡＣ層の厚さ方向のリタデーションを２０nm以下にしている。これは膜厚に換算すると３０μｍ以下ということである。このようにＴＡＣの膜厚を設定することで、第１の実施形態のように光学的補償層を設けなくても、色度変化による画質の劣化を防止することが可能になる。
【００３４】
なお、本実施形態では上記のようにＴＡＣ層の膜厚を３０μｍ以下としているが、本発明はこれに限らず、ＴＡＣ層の膜厚によって変化するリタデーションを低減し、約２０nm以下になるようにしてあれば、同様の効果を奏する。また、他の材料についても本実施形態に示すものに限られるものではない。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の液晶表示パネルによれば、表面保護膜として、負のリタデーションを有する膜を用い、この保護膜の表面に、例えば負のリタデーションとほぼ同じ正のリタデーションを有する光学的補償層を貼付しているので、リタデーションが原因となる色度変化を抑止することができ、液晶表示パネルのより一層の画質の改善が可能になる。
【００３６】
また、本発明の別の液晶表示パネルによれば、偏光膜の表面保護膜として、厚さ方向についての負のリタデーションが約２０nm以下のものを用いている。これにより、色度変化を画像表示上実質的に問題ないレベルまで低下させることができ、画質をより一層改善することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る液晶表示パネルの構造を説明する断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示パネルの色度変化を説明する図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る液晶表示パネルの色度変化を説明する図である。
【図４】従来の液晶表示パネルの構造を説明する図である。
【図５】従来の液晶表示パネルの色度変化を説明する図である。
【図６】リタデーションと色度変化との関係を説明する図である。
【符号の説明】
１１      第１の透明基板
１２      第２の透明基板
１２Ａ    遮光板
１２Ｂ    カラーフィルタ
１３      ＴＦＴ
１３Ａ    データバスライン
１３Ｂ    ゲートバスライン
１３Ｃ    絶縁膜
１３Ｄ    シリコン層
１４      画素電極
１５      対向電極
１６      第１の配向膜
１７      第２の配向膜
１８      液晶
１８Ａ    液晶分子
１９      第１の偏光板
１９Ａ    光学的補償層
１９Ｂ    第１のＴＡＣ層（表面保護膜）
１９Ｃ    ＰＶＡ層（偏光層）
１９Ｄ    第２のＴＡＣ層（表面保護膜）
【図１】
0003946303.tif 000003
【図２】
0003946303.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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