(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の角度で偏光方向を有する第１の偏光子と、
前記第１の偏光子の裏側に設けられる第１の視野角拡大（ＷＶ）フィルムであって、該第１のＷＶフィルムは第２の角度に沿い、該第２の角度は第１の角度から９０度ずれている、第１のＷＶフィルムと、
結晶ラビング方向が該第２の角度に沿っている、第１のＷＶフィルムの裏側に設けられる液晶層と、
該液晶層の裏側に設けられ、該第１の角度に沿って配置される第２のＷＶフィルムと、
該第２のＷＶフィルムの裏側に設けられ、該第２の角度に沿った偏光方向を有する第２の偏光子と、
該第１の偏光子と該第１のＷＶフィルムとの間と、該第２の偏光子と該第２のＷＶフィルムとの間とからなる群から選ばれる位置に設けられる第１のリターデーション位相板であって、該第１の偏光子と該第２の偏光子とからなる群から選ばれる一つの連携偏光方向と合致する方向に沿ってスロー軸を置くことにより位相のリターデーション効果を生じるように使用される該第１のリターデーション位相板と、
からなる液晶表示装置（ＬＣＤ）構造。
【請求項２】
該第１のリターデーション位相板のΔｎｄが２０〜３００ｎｍ（Δｎはファスト軸と該スロー軸との差であり、ｄは該第１のリターデーション位相板の厚さ）であることを特徴とする請求項１に記載のＬＣＤ構造。
【請求項３】
第２のリターデーション位相板をさらに含んでなり、第１のリターデーション位相板は第１の偏光子と第１のＷＶフィルムとの間に設けられ、第２のリターデーション位相板は第２の偏光子と第２のＷＶフィルムとの間に設けられることを特徴とする請求項１に記載のＬＣＤ構造。
【請求項４】
該第２のリターデーション位相板のΔｎｄが２０〜３００ｎｍ（Δｎはファスト軸と該スロー軸との差であり、ｄは該第２のリターデーション位相板の厚さ）であることを特徴とする請求項３に記載のＬＣＤ構造。
【請求項５】
第１の角度で偏光方向を有する第１の偏光子と、
前記第１の偏光子の裏側に設けられる第１の視野角拡大（ＷＶ）フィルムであって、該第１のＷＶフィルムは第２の角度に沿い、該第２の角度は第１の角度から９０度ずれている、第１のＷＶフィルムと、
結晶ラビング方向が該第２の角度に沿っている、第１のＷＶフィルムの裏側に設けられる液晶層と、
該液晶層の裏側に設けられ、該第１の角度に沿って配置される第２のＷＶフィルムと、
該第２のＷＶフィルムの裏側に設けられ、該第２の角度に沿った偏光方向を有する第２の偏光子と、
該第１のＷＶフィルムと該液晶層との間と、該第２のＷＶフィルムと該液晶層との間とからなる群から選ばれる位置に設けられる第１のリターデーション位相板であって、該第１の偏光子と該第２の偏光子とからなる群から選ばれる一つの連携偏光方向と合致する方向に沿ってスロー軸を置くことにより位相のリターデーション効果を生じるように使用される該第１のリターデーション位相板と、
からなる液晶表示装置（ＬＣＤ）構造。
【請求項６】
該第１のリターデーション位相板のΔｎｄが、２０〜１００ｎｍおよび４００〜６００ｎｍからなる群から選ばれる一つ（Δｎはファスト軸と該スロー軸との差であり、ｄは該第１のリターデーション位相板の厚さ）であることを特徴とする請求項５に記載のＬＣＤ構造。
【請求項７】
第２のリターデーション位相板をさらに含んでなり、第１のリターデーション位相板は第１のＷＶフィルムと液晶層との間に設けられ、第２のリターデーション位相板は第２のＷＶフィルムと液晶層との間に設けられることを特徴とする請求項５に記載のＬＣＤ構造。
【請求項８】
該第２のリターデーション位相板のΔｎｄが、２０〜１００ｎｍおよび４００〜６００ｎｍからなる群から選ばれる一つ（Δｎはファスト軸と該スロー軸との差であり、ｄは該第２のリターデーション位相板の厚さ）であることを特徴とする請求項７に記載のＬＣＤ構造。
【請求項９】
第１の角度で偏光方向を有する偏光子と、
前記偏光子の裏側に設けられる視野角拡大（ＷＶ）フィルムであって、該第１のＷＶフィルムは第２の角度に沿って作用し、該第２の角度は第１の角度から９０度ずれている、ＷＶフィルムと、
結晶ラビング方向が該第２の角度に沿っている、該第１のＷＶフィルムの裏側に設けられる液晶層と、
該偏光子と該ＷＶフィルムとの間に設けられるリターデーション位相板であって、該偏光子の偏光方向と合致する方向に沿ってスロー軸を置くことにより位相のリターデーション効果を生じるように使用される該リターデーション位相板と、
からなる液晶表示装置（ＬＣＤ）構造。
【請求項１０】
該リターデーション位相板のΔｎｄが２０〜３００ｎｍ（Δｎはファスト軸と該スロー軸との差であり、ｄは該リターデーション位相板の厚さ）であることを特徴とする請求項９に記載のＬＣＤ構造。
【請求項１１】
該リターデーション位相板のΔｎｄが、２０〜１００ｎｍおよび４００〜６００ｎｍからなる群から選ばれる一つ（Δｎはファスト軸と該スロー軸との差であり、ｄは該リターデーション位相板の厚さ）であることを特徴とする請求項９に記載のＬＣＤ構造。
【請求項１２】
該ＷＶフィルムを覆う第１のＴＡＣ板と、
該リターデーション位相板上に設けられるＰＶＡ偏光ベースフィルムと、
該ＰＶＡ偏光ベースフィルムを覆う第２のＴＡＣ板と、
を有することを特徴とする請求項９に記載のＬＣＤ構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置に関し、さらに詳しくは液晶表示装置の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
表示装置は、日常生活に非常に広く行き渡っている。特に、テレビ受像機あるいはコンピュータシステムにおいては不可欠であり、使用者に対して画像を表示する目的で使用される。一般的に、表示装置が陰極線管（ＣＲＴ）方式で設計される場合、広い空間を占めてしまい、不便である。例えば、ノートブック型にはＣＲＴ表示装置を設けることができない。これらの点を考慮して、画素のマトリックスを備えたパネル表示装置が成功のうちに開発されている。パネル表示装置には、例えば、液晶表示装置（ＬＣＤ）、あるいは薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）液晶表示装置（ＴＦＴ−ＬＣＤ）などがある。
【０００３】
ＬＣＤ、特にＴＦＴ−ＬＣＤでは、見る方向が異なると、画像あるいは文字の画質が変化する。もし、視野角が大きすぎると、照度コントラスト比等の画質が劣化する。ＴＦＴ−ＬＣＤの画質向上のために、視野角拡大技術は常に重要であり、視野角拡大フィルムが、視野角拡大技術において画質を向上するには最も効果的な方法である。図１（Ａ）はＬＣＤと視野角との関係を示す概略平面図である。図１（Ｂ）は図１（Ａ）の視野角とＬＣＤとの関係を示す概略側面図である。視野角拡大フィルム１１０がＬＣＤ装置１００上に載置されている。ＬＣＤ装置上の画像は左５０、右５２、上５６、そして下５４から見ることができる。現行の視野角拡大フィルム１１０では、視野角は６０度で画像を見ることができ、その角度でのコントラスト比（ＣＲ）は約１０である。上からの視野角は約３０度、下からの視野角は約６０度である。この視野角の範囲内ではいまだ不十分である。
【０００４】
ＬＣＤにおいては、液晶は、その材料構造が結晶と液体との間となる物質を意味する。液晶材料に外部から電界が印加されると、電界は液晶分子に影響し、液晶分子の配向構造が変化する。液晶配向の相違により、通過光の偏光方向が回転する。これらの特性を利用することにより、液晶材料は表示装置として利用することができる。ＬＣＤは様々な利点、例えば、軽量、薄肉化、低駆動電圧、低容積、低消費電力のために、広範囲に応用がなされている。しかし、画質をいかに向上させるかということが、継続的な開発の本質的課題である。
【０００５】
ＬＣＤの動作原理が図２に概略的に示される。図２では、ツイスティッド・ネマティック（ＴＮ）ＬＣＤの理論を例示している。液晶層１０８がガラス板１０６の間に封止されている。偏光層１０４が、両側のガラス板１０６の外側に配置されるが、偏光方向は互いに垂直である。図２の左の状態では、入射光が偏光板１０４を進んだ後に一方向に偏光される。偏光された入射光は、それから液晶層１０８に入る。液晶層１０８にバイアスが印加されない場合、液晶分子は一側面から他側面に９０度のねじれ角でねじれる。両側の偏光板１０４は垂直偏光方向であるので、入射光は下部偏光板１０４を通過することが可能となる。
【０００６】
図２の右の状態のように液晶層１０８にバイアスが印加された場合、液晶分子は線構造に変化する。この方法で、入射光の偏光方向は変化しない。下部偏光板１０４は上部偏光板１０４に対して９０度ずれているために、液晶材料にバイアスが印加されている場合には、入射光は下部偏光板を通過することができない。
【０００７】
ＴＦＴ−ＬＣＤは、通常、ＴＦＴマトリックスを有し、画素を形成している。ＴＦＴは半導体技術によって形成され、所望の画素に対するＴＦＴマトリックスを形成する。ＴＦＴによって生じるバイアスを制御することで、ＴＦＴのバイアスはＴＮ  ＬＣＤを制御して、光を通過させるかあるいは遮断するかを決める。上述のようにＴＦＴ  ＬＣＤの動作原理が記述される。表示画像がカラー画像の場合、印加されるバイアスを制御することによって色彩効果も達成される。これらの技術は当業者に公知である。これ以上の記述はここでは行わない。
【０００８】
ＬＣＤにとって、互いに垂直な偏光方向を有する上部偏光子と下部偏光子が必要である。しかし、光が偏光子を通過すると、付加的な位相角が通常生じる。これは光漏れを引き起こし、さらに広い視野角においてコントラスト比が劣化してしまう。視野角拡大技術はＴＦＴ  ＬＣＤの画質をより良好にするために本質的な手法であるから、広視野角品質は視野角拡大技術が成功するか否かを決定するキー要素である。
【０００９】
図３はＬＣＤの従来の構造を示す概略図である。図３においては、中間に液晶層１１２が位置している。液晶層１１２上の矢印はガラス基材のラビング（rubbing）方向であり、それは液晶分子の配向方向である。液晶層１１２の両面には、それぞれ視野角拡大（ＷＶ）フィルム１１０と偏光子１０４がある。偏光子１０４上の矢印は偏光方向である。図3に示すように、両偏光子１０４の偏光方向は互いに直交している。両ＷＶフィルム１１０の原方向もまた互いに直交している。
【００１０】
光が上部偏光子１０４に進入すると、４５度に偏光された光成分のみが上部偏光子１０４を通過できる。液晶層１１２におけるバイアスの正確な制御の下、光の偏光が下部偏光子１０４に合致するように回転される。そして、光は通過する。通常、偏光子は常に偏光方向から付加的な位相偏移を有し、そのために光漏れを引き起こし、よって画質の劣化を引き起こす。
【００１１】
図６もＷＶデバイスの構造を示し、この構造はＴＡＣレス技術（TAC less technology）として知られている方法で製造される。図６において、ＷＶ構造は第１の接着層２００を含む。接着層２００上には、順にＷＶフィルム２０２、第１ＴＡＣ基材（ＴＡＣフィルム）２０４、第２接着層２０６、第２ＴＡＣ基材（ＴＡＣフィルム）２０８、ＰＶＡ偏光ベースフィルム２１０、第３ＴＡＣ基材（ＴＡＣフィルム）２１２、及び保護フィルム２１４を有し、これが従来のＷＶ構造である。ここにはリターデーション位相板（フィルム）は無い。ＰＶＡ偏光ベースフィルム２１０が偏光方向に対して偏光子として機能することも出来る。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ＬＣＤ構造を提供し、そのリターデーション位相板（フィルム）をＷＶフィルムの前あるいは裏側に含み、偏光子から伝わる偏光された光を遅延させる。これにより、光漏れが効果的に低減し、コントラスト比が効果的に向上する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ＬＣＤの構造を提供し、そのＬＣＤ構造は第１の角度に沿った第１の偏光方向の第１偏光子を含む。その第１偏光子の裏側に第１リターデーション位相板が設けられている。第１リターデーション位相板を使用してリターデーション効果を生じる。リターデーション方向は、第１の角度と同一である。第１リターデーション位相板の裏側に第１ＷＶフィルムがある。ＷＶフィルムは、第１の角度に対して垂直な第２の角度に沿って作用する。ＷＶフィルム１１０の裏側に液晶層を設ける。液晶層の結晶ラビング方向は第２の方向に沿っている。液晶層の裏側に第２のＷＶフィルムがある。第２のＷＶフィルムは第１角度に沿って作用する。第２のＷＶフィルムの裏側に第２のリターデーション位相板がある。第２のリターデーション位相板のリターデーション方向は第２角度に沿っている。第２リターデーション位相板の裏側に第２偏光子が設けられている。第２偏光子の偏光方向は第２角度に沿っている。
【００１４】
上述のように２枚のリターデーション位相板が使用されている。しかし、一般的に１枚のリターデーション位相板でも充分である。条件としては、リターデーション位相板のスロー軸が通過光の偏光方向に対して平行であることである。
【００１５】
さらに、リターデーション位相板は、代わりにＥＶフィルムと液晶層の間に位置させることも可能である。
【００１６】
また、本発明はＷＶデバイスも提供し、それは第１接着板を含む。第１接着板上に第１ＷＶフィルムが設けられている。ＷＶフィルム上に第１ＴＡＣ板が設けられている。第１ＴＡＣ板上に第２接着板が設けられている。第２接着板上にリターデーション位相板が設けられている。このリターデーション位相板上にＰＶＡ偏光ベースフィルムが設けられている。ＰＶＡ偏光ベースフィルム上に第２ＴＡＣ板が設けられている。第２ＴＡＣ板上に保護フィルムが設けられている。
【００１７】
上述のようにＷＶデバイスは、従来のＷＶデバイスにおけるＴＡＣ板に取って代わるリターデーション位相板を含む。これにより製造コストとＷＶデバイス全体の厚みが低減される。さらに、光の色収差が効果的に低減される。
【００１８】
前述の一般的な説明および以下の詳細な説明の双方は典型的なものであり、請求されている本発明の更なる説明を提供する目的であることは、理解されよう。
【００１９】
【発明の実施の形態】
添付図面は、本発明のさらなる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み入れら、その一部を構成する。図面は、本発明の実施形態を図示し、説明と共に、本発明の原理を説明するのに役立つ。図面は、
【００２０】
図１（Ａ）は、視野角とＬＣＤとの典型的な関係を概略的に示す平面図である。
【００２１】
図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に関する視野角とＬＣＤとの典型的な関係を概略的に示す側面図である。
【００２２】
図２は、ＬＣＤの動作原理を示す概略図である。
【００２３】
図３は、従来のＬＣＤ構造を示す概略図である。
【００２４】
図４は、本発明の好ましい実施形態による、Ａ型ＬＣＤを示す概略図である。
【００２５】
図５は、本発明の好ましい実施形態による、Ｂ型ＬＣＤを示す概略図である。
【００２６】
図６は、従来のＷＶ構造を示す概略図である。
【００２７】
図７は、本発明の好ましい実施形態による、ＷＶ構造の概略図である。
【００２８】
本発明は、リターデーション位相板を含む表示装置の構造を提供する。リターデーション位相板は、ＷＶフィルムの前、あるいはＷＶフィルムの裏側に設けることができ、偏光子による光漏れを補償する。この方法で、広視野角での画質が、充分なコントラスト比（ＣＲ）で得られる。ここで、ＣＲは少なくとも約５０である。特に、上部から見た場合の品質が、少なくとも５〜１０倍は改良されうる。
【００２９】
リターデーション位相板は、複数のＴＡＣ板を有する従来の構造における一つのＴＡＣ板を置き換えることも出来る。これにより製造コストとＷＶデバイス全体の厚みが効果的に低減される。さらに、光の色収差が効果的に低減される。好ましい実施形態が以下の説明により提供される。
【００３０】
図４は、本発明の好ましい実施形態によるＡ型ＬＣＤ構造を示す概略図である。図４において、偏光子による光漏れを解決するために、偏光子１０４とＷＶフィルム１１０との間にリターデーション位相板（フィルム）１１４が加えられている。これをＡ型ＬＣＤと呼ぶ。リターデーション位相フィルムの物理構造は、長軸と短軸とを有する複屈折型である。長軸に沿った屈折率はより大きいので、光進行速度はより遅く、長軸はスロー軸とも呼ばれ、短軸はファスト軸とも呼ばれている。リターデーション位相フィルム１１４は、リターデーション位相フィルム上に配置されるスロー軸を有する。
【００３１】
リターデーション位相フィルムと連携するＷＶフィルムの構造は以下の通りである。上部偏光子１０４は、第１の偏光方向、例えば４５度偏光を有する。上部リターデーション位相フィルム１１４は上部偏光子１０４裏側に設けられる。リターデーション位相フィルム１１４上のスロー軸は、第１の方向に沿っており、それは第１偏光方向と同一である。リターデーション位相フィルム１１４の裏側には上部ＷＶフィルム１１０が設けられる。上部ＷＶフィルム１１０の原方向は矢印で示された第２方向に沿っている。第１方向は第２方向に対して垂直である。ＷＶフィルムの作用は当業者に公知であり、詳細な説明はここでは行わない。液晶層１１２が上部ＷＶフィルム１１０の裏側に設けられる。結晶ラビング方向は、矢印で示すとおり、第２の方向に沿っている。液晶層１１２の裏側に下部ＷＶフィルム１１０が設けられている。下部ＷＶフィルム１１０は矢印に示すように第１の方向に作用する。下部リターデーション位相フィルム１１４が下部ＷＶフィルム１１０の裏側に設けられる。リターデーション位相フィルム１１４のスロー軸は第２方向に向いている。下部偏光子１０４が下部リターデーション位相フィルムの裏側に設けられている。下部偏光子１０４の偏光方向は第２の方向に向いている。
【００３２】
上記のように、２枚のリターデーション位相フィルム１１４が設計に使用されている。この設計では、液晶層１１２に関する構造は対称的で、左右からの視野が対照的な効果を持つことになる。しかし、製造コストは比較的高く、容積も比較的大きくなってしまう場合もある。一方、設計としてリターデーション位相フィルム１１４を１枚のみ含むことも可能である。片面設計においては、左右の対称効果が比較的劣っている。リターデーション位相フィルムが１枚であろうと２枚であろうと、リターデーション位相フィルムは常に画質を向上させる効果を有する。
【００３３】
リターデーション位相フィルムは複屈折結晶で、長軸（スロー軸）ｎｅ及び短軸（ファスト軸）ｎｏ、並びに厚さは、リターデーション効果に影響を与える可能性がある。通常、Δｎｄはリターデーション位相フィルムの特性を示すパラメータである。Δｎ＝ｎｅ−ｎｏであり、厚さはｄである。Ａ型の場合、Δｎｄの積は約２０〜３００ｎｍである。
【００３４】
さらに、リターデーション位相フィルムはＷＶフィルム１１０と液晶層１１２の間に置くこともでき、即ち図５に示すＢ型である。この設計はリターデーション位相フィルムとして両面設計あるいは片面設計のいずれでもとりうる。
【００３５】
B型のばあい、Δｎｄの数値は、約２０〜１００ｎｍあるいは４００〜６００ｎｍである。
【００３６】
実際の設計および実験結果から、本発明はＣＲ値を少なくとも５〜１０倍で効果的に改善する。例えば、長軸のｎｅ＝０．５１、短軸のｎｏ＝０．５０に対して、Δｎは０．０１である。動作パラメータのバイアスは通常１０Ｖ未満であり、それは実際に使用される液晶材料にも依存する。Ａ型およびＢ型ならびにリターデーション位相フィルムが片面設計であるものについて、結果を以下の表に示す。リターデーション位相フィルムは通常１００ミクロン未満であり、その厚みはまたＡ型あるいはＢ型設計におけるΔｎの値に依存する。
【表１】
0003965482.tif 000002
【００３７】
【発明の効果】
表において、リターデーション位相板を使用している本発明は効果的に広い視野角で画質を改善している。ＣＲ値は効果的に改善される。
【００３８】
さらに、本発明に導入されたリターデーション位相板はＣＲ値を改善するだけでなく、ＷＶデバイスの製造においてＴＡＣ板（フィルム）を置き換えることも出来る。図６に示すように、従来のＷＶデバイスでは、偏光基材（偏光フィルム）として複数のＴＡＣフィルムを含んでいる。ＴＡＣフィルムの一つをリターデーション位相板で置換し得る。図７に示すように、リターデーション位相板２１６が図６のＴＡＣフィルム２０８に置き換わる。この方法で、本発明は効果的に製造コストならびにＷＶデバイスの総厚みを減少しうる。さらに、光の色収差は効果的に低減される。図７において、ＰＶＡ偏光ベースフィルムは偏光子としても機能しうるので、その場合にはＡ型設計と等価となる。
【００３９】
本発明の範囲あるいは精神を逸脱することなく当業者により様々な修正や変更を発明の構造になしうることは自明である。上記の観点から、請求の範囲およびそれらの均等物の範囲内である場合、この発明の修正ならびに変更は本発明に含まれることを意図する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１（Ａ）は、視野角とＬＣＤとの典型的な関係を概略的に示す平面図である。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に関する視野角とＬＣＤとの典型的な関係を概略的に示す側面図である。
【図２】  図２は、ＬＣＤの動作原理を示す概略図である。
【図３】  図３は、従来のＬＣＤ構造を示す概略図である。
【図４】  図４は、本発明の好ましい実施形態による、Ａ型ＬＣＤを示す概略図である。
【図５】  本発明の好ましい実施形態による、Ｂ型ＬＣＤを示す概略図である。
【図６】  従来のＷＶ構造を示す概略図である。
【図７】  本発明の好ましい実施形態による、ＷＶ構造の概略図である。
【符号の説明】
１００  ＬＣＤ装置、
１０４  偏光フィルム（偏光子）、
１０６  ガラス板、
１０８  液晶層、
１１０  視野角拡大（ＷＶ）フィルム、
１１２  液晶層、
１１４  リターデーション位相フィルム、
２００  接着層、
２０２  ＷＶフィルム、
２０４  第１ＴＡＣフィルム、
２０６  第２接着層、
２０８  第２ＴＡＣ基材（ＴＡＣフィルム）、
２１０  ＰＶＡ偏光ベースフィルム、
２１２  第３ＴＡＣ基材（ＴＡＣフィルム）、
２１４  保護フィルム
【図１】
0003965482.tif 000003
【図２】
0003965482.tif 000004
【図３】
0003965482.tif 000005
【図４】
0003965482.tif 000006
【図５】
0003965482.tif 000007
【図６】
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【図７】
0003965482.tif 000009