(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に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間に封入され、負の誘電率異方性を有する液晶分子を含む液晶と、前記一対の透明基板の各対向面に配置された第１及び第２の垂直配向膜とにより構成された液晶セルと、
前記液晶セルの上下に配置され、各々一方向の遅相軸を有する一対の光学異方性フィルムと、
前記光学異方性フィルム及び前記液晶セルを挟んで配置された一対の偏光板とを備え、
前記光学異方性フィルムは、そのｘ，ｙ，ｚ軸方向の屈折率ｎｘ，ｎｙ，ｎｚが、ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚで示される光学特性を有し、リターデーション（Δｎｄ値）が５０乃至１５０ｎｍ、Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）で与えられるＮｚの値が１．１〜２．０であるフィルムであり、その遅相軸が隣接する前記偏光板の透過軸に対して９０°±１０°以内の角度をなすように配置されることを特徴とする液晶表示パネル。
【請求項２】
前記液晶分子のツイスト角が０〜９０°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】
前記液晶セルの一画素は、前記液晶分子の配向状態が異なる複数の領域を有することを特徴とする請求項１又は２記載の液晶表示パネル。
【請求項４】
前記一対の偏光板は、透過軸の方向が相互に直交することを特徴とする請求項１，２又は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、液晶表示パネルに関し、更に詳しくいえば、ＴＮ（Twisted Nematic ）型液晶表示パネル、特に各画素の電位をＴＦＴ（Thin Film Transistor）等の能動素子により制御する能動素子型液晶表示パネルの構造に関する。能動素子型液晶表示パネルはＣＲＴ並みの表示特性が得られるため携帯テレビやパソコン等への応用が盛んに行われている。
【０００２】
しかし、能動素子型液晶表示パネルはパネルを斜め方向から見た時の視角特性がＣＲＴ等に比べて劣るので、表示品質に関してはまだ十分とはいえない。そこで、この視角特性を改善することで表示品質を改善しようとする試みがなされている。
【０００３】
【従来の技術】
以下で、従来例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。
一般に、負の誘電率異方性をもつ液晶組成物を用いた液晶表示素子として、電圧制御複屈折型や二色性色素を混合したゲスト・ホスト型の液晶表示素子がある。また、最近ではこの負の誘電率異方性をもつ液晶を、通常のＴＮ型液晶表示素子にも適用することが考えられている。
【０００４】
一般的な液晶表示パネルは、２枚の透明基板の間に液晶を挟んだ液晶セルと、その上下に配置された２枚の偏光板とからなる。それらの透明基板の相互に対向する２つの面（対向面）のうち、一方の面側には対向電極及び配向膜等が形成され、他方の面側にはＴＦＴ等の液晶駆動用の能動素子、画素電極、配向膜等の所定の部材が形成されている。さらに、２枚の偏光板は、その透過軸が互いに直交するか、平行になるかのいずれかになるように配置される。
【０００５】
最初に、従来の負の誘電率異方性を有する垂直配向型の液晶セルについて図１２（ａ）を参照しながら説明する。
従来の液晶セルは、図１２（ａ）に示すように、背面にそれぞれ偏光板３ａ，３ｂが貼付された透明基板２ａ，２ｂが対向配置され、その間に液晶分子１を含む液晶が封入されることで構成される。この液晶セルにおいては、電圧無印加（オフ）の状態では、図１２（ａ）に示すように、液晶分子１の長軸方向が垂直に配向している（垂直配向型）。このセルに電圧が印加（オン）されると、図１２（ｂ）に示すように、液晶分子がツイストする。
【０００６】
以下で、上記液晶セルの一部を構成する透明基板上の部材の配置状態について図１３を参照しながら説明する。この透明基板上には第１の画素電極部７ａと第２の画素電極部７ｂとからなる画素電極７がマトリクス状に配設されており、これらの画素電極７の間の透明基板上にはゲートバスライン５及びデータバスライン６が直交するように形成されている。これらのゲートバスライン５及びデータバスライン６の交差部分の近傍にはそれぞれＴＦＴ（Thin Film Transistor）５Ａが形成されている。このＴＦＴ５Ａのゲートはゲートバスライン５に接続し、ドレインはデータバスライン６に接続し、ソースは画素電極７に接続している。
【０００７】
また、上記透明基板の上には、画素電極７、ＴＦＴ５Ａ、ゲートバスライン５及びデータバスライン６を被覆するようにして不図示の配向膜が形成されている。さらに、これらのゲートバスライン５及びデータバスライン６に囲まれた領域が各画素領域になっている。
引き続いて、上記の液晶セルを用いた液晶表示パネルの構造について以下で図１４を参照しながら説明する。
【０００８】
この液晶表示パネルは、図１４に示すように、上記の構造を有する液晶セル９の上下に、第１，第２の偏光板８，１０が配置されることで構成されるものである。なお、図１４において８Ａは第１の偏光板の透過軸、９Ａ，９Ｂはそれぞれ液晶セル９の上下基板に形成された配向膜のラビング方向、１０Ａは第２の偏光板の透過軸である。また、８Ａ，１０Ａは互いに直交している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の発明者等は、以上のような構造の従来の液晶表示パネルについて、視角を変化させて各視角におけるコントラスト及び階調反転特性を実際に調べてみた。
図１５は従来の液晶表示パネルの等コントラスト曲線（Viewing Cone）を示す図、図１６は従来の液晶表示パネルの階調反転特性を説明する図である。これらの図において、図中央の点は液晶表示パネルの正面を示し、同心円状の目盛線はパネルの法線に対する角度を示している。また、液晶表示パネルの右方向を0.0deg、上方向を90.0deg 、左方向を180.0deg、下方向を270.0degというように方位角で示している。
【００１０】
更に、図１５中太線はコントラストレシオが100.0 の等コントラスト曲線、細線はコントラストレシオが50.0の等コントラスト曲線、破線はコントラストレシオが20.0の等コントラスト曲線、一点鎖線はコントラストレシオが10.0の等コントラスト曲線、二点鎖線はコントラストレシオが5.0 の等コントラスト曲線を、それぞれ示している。
【００１１】
この実験の際に用いたパネルは、通常の平面画素電極に垂直配向膜ＪＡＬＳ−２０４（日本合成ゴム）をスピンコート塗布し、４５°ツイストするように２枚の基板表面をラビングして、セル厚３．５μｍのセルを作製し、誘電率異方性が負の液晶組成物ＭＪ−９５７８５（メルク社）を注入することにより製造したものである。
【００１２】
等コントラスト曲線については、図１５に示すように、低コントラストの等コントラスト曲線（コントラストレシオが5.0 〜10）が随所に現れており、高コントラストの等コントラスト曲線の現れる範囲がかなり狭く、コントラストの点ではあまり良好な表示特性を呈しているとはいえない。
また、階調反転特性については、図１６に示すように、階調が反転したり、所定の階調と異なる階調が現れる領域である階調表示不良領域１０Ｂが広範囲にわたって現れるので、視角変化による階調反転の影響も大きく、いずれにせよ表示特性は良好でない。これは通常のＴＮ型液晶表示パネルよりは良い特性であるが、まだ十分であるとはいえない。
【００１３】
本発明は、上記課題に鑑みて創作されたものであり、負の誘電率異方性を有する液晶を用いた液晶表示パネルの、表示特性の改善を目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記した課題は、相互に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間に封入され、負の誘電率異方性を有する液晶分子を含む液晶と、前記一対の透明基板の各対向面に配置された第１及び第２の垂直配向膜とにより構成された液晶セルと、前記液晶セルの上下に配置され、各々一方向の遅相軸を有する一対の光学異方性フィルムと、前記光学異方性フィルム及び前記液晶セルを挟んで配置された一対の偏光板とを備え、前記光学異方性フィルムは、そのｘ，ｙ，ｚ軸方向の屈折率ｎｘ，ｎｙ，ｎｚが、ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚで示される光学特性を有し、リターデーション（Δｎｄ値）が５０乃至１５０ｎｍ、Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）で与えられるＮｚの値が１．１〜２．０であるフィルムであり、その遅相軸が隣接する前記偏光板の透過軸に対して９０°±１０°以内の角度をなすように配置されることを特徴とする液晶表示パネルにより解決する。
【００１５】
以下、本発明の作用について説明する。
本発明に係る液晶表示パネルによれば、液晶セルの上下に、そのｘ，ｙ，ｚ軸方向の屈折率ｎｘ，ｎｙ，ｎｚが、ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚで示される光学特性を有し、リターデーション（Δｎｄ値）が５０乃至１５０ｎｍであって、かつＮｚの値が１．１〜２．０であって、かつ、偏光板の透過軸に対して９０°±１０°以内の角度をなすように配置された光学異方性フィルムを設けている。
【００１６】
このため、光学異方性フィルムを挿入しない従来の液晶表示パネルの構造と比較した場合、黒を表示すべきときに斜め方向から見た表示がやや白っぽく見える傾向を改善することができ、黒は黒として表示することができるので、表示コントラストを上げることができる。また、コントラストの視角特性のみだけでなく、階調反転も抑えられ、良好な表示特性を得ることが可能になる。
【００１７】
また、上記の液晶表示パネルにおいて、液晶セルの一画素が、前記液晶分子の配向状態が異なる複数の領域を有するようにすると、透過光の透過状態を一画素内で異ならせることができるので、さらに表示品位を向上させることが可能になる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下で、本実施形態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。
本実施形態に係る液晶表示パネルは、負の誘電率異方性を有する液晶を含む液晶セルを有する液晶表示パネルである。
【００１９】
図１は、本実施形態に係る液晶表示パネルの構成を示す模式図である。
本実施形態に係る液晶表示パネルは、図１に示すように、第１の偏光板１１，第１の光学異方性フィルム１２，液晶セル１３，第２の光学異方性フィルム１４及び第２の偏光板１５より構成されるものである。また、図１において１１Ａは第１の偏光板１１の透過軸である第１の透過軸，１５Ａは第２の偏光板１５の透過軸である第２の透過軸、１３Ａ，１３Ｂはそれぞれ液晶セルを構成する一対の透明基板上に形成された一対の配向膜のラビング方向である第１，第２のラビング方向である。さらに、１２Ａは第１の光学異方性フィルム１２における第１の遅相軸、１４Ａは第２の光学異方性フィルム１４における第２の遅相軸である。
【００２０】
本実施の形態では、図１に示すように、第１の光学異方性フィルム１２の第１の遅相軸１２Ａの方向と、第１の偏光板１１の第１の透過軸１１Ａの方向とが直交するように配置し、第２の光学異方性フィルム１４の第２の遅相軸１４Ａの方向と、第２の偏光板１５の第２の透過軸１５Ａの方向とが直交するように配置している。また、第１の透過軸１１Ａと第２の透過軸１５Ａは互いに直交している。
【００２１】
本発明の発明者等は、上記のような液晶パネルを作製し、この液晶パネルについて視角を変化させて各視角におけるコントラスト及び階調反転特性を調べてみた。
この実験に際しては、液晶表示パネルに用いられる第１，第２の光学異方性フィルム１２，１４は、そのｘ，ｙ，ｚ軸方向の屈折率ｎｘ，ｎｙ，ｎｚが、ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚで示される光学特性を有し、リターデーション（Δｎｄ値）が１００nmであって、かつ
Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）
で与えられるＮｚの値が１．８５であるフィルムを用いた。
【００２２】
図２は本実施形態に係る液晶表示パネルの等コントラスト曲線（Viewing Cone）を示す図であって、図３は本実施形態に係る液晶表示パネルの階調反転特性を説明する図である。これらの図においては、図１５，図１６で説明したように、図中央の点は液晶表示パネルの正面を示し、同心円状の目盛線はパネルの法線に対する角度を示している。また、液晶表示パネルの右方向を0.0deg、上方向を90.0deg 、左方向を180.0deg、下方向を270.0degというように方位角で示している。
【００２３】
図２と、従来のコントラスト特性を示す図１５とを比較すると、高コントラストレシオの等コントラスト曲線は図１５よりも図２のほうに広範囲に現れており、かつ、低コントラストレシオ（コントラストレシオが5.0 〜10）の等コントラスト曲線は図２にはほとんど現れていない。視角２７０°付近に若干現れる程度である。
【００２４】
このように、コントラストについては従来に比して格段の改善がなされたことが確認できる。
さらに、階調反転について、本実施形態の実験結果である図３と、従来の階調反転特性を示す図１６とを比較すると、図３において、階調が反転したり、所定の階調と異なる階調が現れる領域である階調表示不良領域１６の現れる範囲は、図１６に比して少ない。
【００２５】
従って、階調反転についても、従来に比して改善がなされたことが確認できた。
本発明の発明者等は、さらに検討を重ねるため、光学異方性フィルムの特性を変えることにより、コントラスト特性の改善がどの程度なされるかについて実験を行った。
【００２６】
図４〜図９は、光学異方性フィルムの特性を変化させた場合のコントラスト特性の変化を示す図である。
図４は、ｘ，ｙ，ｚ軸方向の屈折率ｎｘ，ｎｙ，ｎｚが、ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚで示される光学特性を有し、Δｎｄが１００nmであって、かつＮｚの値が１．２０であるフィルムを用いた場合の実験結果を示し、図５は、ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚ、Δｎｄが１５０nm、Ｎｚの値が１．８５であるフィルムを用いた場合の実験結果を示している。
【００２７】
図６は、ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚ、Δｎｄが１５０nm、Ｎｚの値が１．４４であるフィルムを用いた場合の実験結果を示し、図７は、ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚ、Δｎｄが１５０nm、Ｎｚの値が１．２０であるフィルムを用いた場合の実験結果を示している。
図８は、ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚ、Δｎｄが２００nm、Ｎｚの値が１．２０であるフィルムを用いた場合の実験結果を示し、図９は、ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚ、Δｎｄが２００nm、Ｎｚの値が１．８５であるフィルムを用いた場合の実験結果を示している。
【００２８】
これらの実験結果から、リタデーションΔｎｄの範囲を５０〜１５０nmの範囲に、かつＮｚの範囲を１．１〜２．０に設定した場合には、従来に比してコントラスト特性の改善がみられることがわかり、この範囲においては従来に比して視角特性が改善されたことがわかる。
更に、本発明の発明者等は検討を重ね、通常のＴＮ型液晶表示パネルなどで視角特性改善のために行われている配向分割処理を施した液晶セルを図１の液晶セル１３として用い、視角特性のさらなる改善がなされるか否かについての実験を行った。ここで配向分割処理とは、図１３に示すように、画素電極７で規定される画素領域を第１の画素電極部７ａ，第２の画素電極部７ｂとに分け、その各々で液晶の配向方向が逆方向に向くように配向処理を行う処理である。
【００２９】
この実験では、液晶セルとして配向分割処理したものを用いて図１に示す構造と同様の液晶表示パネルを作製し、光学異方性フィルムの遅相軸が偏光板の透過軸に対して直交するように配置し、光学異方性フィルムのΔｎｄは１００nm、Ｎｚ値を１．８５とした。この液晶表示パネルのコントラスト特性を図１０に、階調反転特性を図１１に、それぞれ示す。コントラスト特性については、図２に示す結果と比較した場合に、図１０では若干悪くなっているが、階調反転特性については、図１１に示すように、階調表示不良領域１７が、図３に比して大幅に減少しており、階調反転特性が大幅に改善されていることが確認できた。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本願の発明によれば、液晶セルの上下に、そのｘ，ｙ，ｚ軸方向の屈折率ｎｘ，ｎｙ，ｎｚが、ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚで示される光学特性を有し、その厚さをｄとするとき、リターデーション（Δｎｄ値）が５０乃至１５０ｎｍであって、かつＮｚの値が１．１〜２．０であって、かつ、偏光板の透過軸に対して９０°±１０°以内の角度をなすように配置された光学異方性フィルムを設けている。
【００３１】
このため、表示コントラストを上げることができ、また階調反転も抑えられ、良好な表示特性を得ることが可能になる。
また、上記の液晶表示パネルにおいて、液晶セルの一画素を、前記液晶分子の配向状態が異なる複数の領域を有するようにすると、透過光の透過状態を一画素内で異ならせることができるので、さらに表示品位を向上させ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図である。
【図２】本発明の実施形態に係る液晶表示パネルの、等コントラスト曲線の視角依存性を説明する第１の図である。
【図３】本発明の実施形態に係る液晶表示パネルの、階調反転特性の視角依存性を説明する第１の図である。
【図４】光学異方性フィルムの光学的特性と、等コントラスト曲線との関係についての実験結果を説明する第１の図である。
【図５】光学異方性フィルムの光学的特性と、等コントラスト曲線との関係についての実験結果を説明する第２の図である。
【図６】光学異方性フィルムの光学的特性と、等コントラスト曲線との関係についての実験結果を説明する第３の図である。
【図７】光学異方性フィルムの光学的特性と、等コントラスト曲線との関係についての実験結果を説明する第４の図である。
【図８】光学異方性フィルムの光学的特性と、等コントラスト曲線との関係についての実験結果を説明する第５の図である。
【図９】光学異方性フィルムの光学的特性と、等コントラスト曲線との関係についての実験結果を説明する第６の図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る液晶表示パネルの、等コントラスト曲線の視角依存性を説明する第２の図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る液晶表示パネルの、等コントラスト曲線の視角依存性を説明する第２の図である。
【図１２】垂直配向型の液晶セルの構造を説明する図である。
【図１３】一般のＴＦＴアクティブマトリクス型液晶表示装置の構成を説明する平面図である。
【図１４】従来の液晶表示パネルの構造を説明する断面図である。
【図１５】従来の液晶表示パネルにおける等コントラスト曲線の視角依存性を説明する図である。
【図１６】従来の液晶表示パネルにおける階調反転特性の視角依存性を説明する図である。
【符号の説明】
１          液晶分子
２ａ，２ｂ  透明基板
３ａ，３ｂ  偏光板
４          光
５          ゲートバスライン
５Ａ        ＴＦＴ
６          データバスライン
７          画素電極
７ａ        第１の画素電極部
７ｂ        第２の画素電極部
１１        第１の偏光板
１１Ａ      第１の透過軸
１２        第１の光学異方性フィルム
１２Ａ      第１の遅相軸
１３        液晶セル
１３Ａ      第１のラビング方向
１３Ｂ      第２のラビング方向
１４        第２の光学異方性フィルム
１４Ａ      第２の遅相軸
１５        第２の偏光板
１５Ａ      第２の透過軸
１６，１７  階調表示不良領域
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
0004063919.tif 000013
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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