[go: up one dir, main page]

JP2008287071A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2008287071A
JP2008287071A JP2007132838A JP2007132838A JP2008287071A JP 2008287071 A JP2008287071 A JP 2008287071A JP 2007132838 A JP2007132838 A JP 2007132838A JP 2007132838 A JP2007132838 A JP 2007132838A JP 2008287071 A JP2008287071 A JP 2008287071A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
retardation
crystal display
wavelength
plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2007132838A
Other languages
English (en)
Inventor
Emi Kizara
絵美 木皿
Kazuhiro Nishiyama
和廣 西山
Mitsutaka Okita
光隆 沖田
Morisuke Araki
盛右 新木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Display Central Inc
Original Assignee
Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd filed Critical Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd
Priority to JP2007132838A priority Critical patent/JP2008287071A/ja
Priority to US12/121,413 priority patent/US8189148B2/en
Publication of JP2008287071A publication Critical patent/JP2008287071A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/13363Birefringent elements, e.g. for optical compensation
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/137Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
    • G02F1/139Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent
    • G02F1/1393Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent the birefringence of the liquid crystal being electrically controlled, e.g. ECB-, DAP-, HAN-, PI-LC cells
    • G02F1/1395Optically compensated birefringence [OCB]- cells or PI- cells
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/13363Birefringent elements, e.g. for optical compensation
    • G02F1/133634Birefringent elements, e.g. for optical compensation the refractive index Nz perpendicular to the element surface being different from in-plane refractive indices Nx and Ny, e.g. biaxial or with normal optical axis
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/13363Birefringent elements, e.g. for optical compensation
    • G02F1/133637Birefringent elements, e.g. for optical compensation characterised by the wavelength dispersion
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/13363Birefringent elements, e.g. for optical compensation
    • G02F1/133638Waveplates, i.e. plates with a retardation value of lambda/n
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2202/00Materials and properties
    • G02F2202/40Materials having a particular birefringence, retardation
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2413/00Indexing scheme related to G02F1/13363, i.e. to birefringent elements, e.g. for optical compensation, characterised by the number, position, orientation or value of the compensation plates
    • G02F2413/04Number of plates greater than or equal to 4
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2413/00Indexing scheme related to G02F1/13363, i.e. to birefringent elements, e.g. for optical compensation, characterised by the number, position, orientation or value of the compensation plates
    • G02F2413/13Positive birefingence
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2413/00Indexing scheme related to G02F1/13363, i.e. to birefringent elements, e.g. for optical compensation, characterised by the number, position, orientation or value of the compensation plates
    • G02F2413/14Negative birefingence

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

【課題】表示品位が良好なOCBモードを適用した液晶表示装置を提供すること。
【解決手段】半透過型液晶表示装置において、
一対の基板間に液晶層を保持した構成のOCBモードを適用した液晶表示パネルと、
液晶表示パネルのそれぞれの外面に配置され、液晶層に電圧を印加した所定の表示状態において、液晶層のリタデーションを光学的に補償する一対の光学素子と、を備え、
光学素子40、50は、
偏光板PLと、1/4波長の位相差を与える第1位相差板R1と、を有する円偏光素子Cと、
その面内に位相差を有するAプレート相当の第2位相差板R2と、
その厚み方向に位相差を有するCプレート相当の第3位相差板R3と、を備えて構成され、
第1位相差板は、波長550nmでの面内位相差Re550に対する波長430nmでの面内位相差Re430の比をα1としたとき、α1>1となる波長分散特性を有することを特徴とする。
【選択図】 図1

Description

この発明は、液晶表示装置に係り、特に、広視野角及び高速応答の実現が可能な光学的補償ベンド(OCB;Optically Compensated Bend)配向技術を用いた半透過型の液晶表示装置に関する。
液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電力などの特徴を生かして、各種分野に適用されている。
近年、視野角及び応答速度を改善可能な液晶表示装置として、OCBモードを適用した液晶表示装置が注目されている。このようなOCBモードの液晶表示装置は、一対の基板間に所定の電圧を印加した状態でベンド配向した液晶分子を含む液晶層を保持した構成である。このようなOCBモードは、TN(ツイステッド・ネマティック)モードと比較して応答速度の高速化が可能であり、さらに液晶分子の配向状態により液晶層を通過する光の複屈折の影響を光学的に自己補償できるため視野角の拡大が可能であるという利点がある。
また、近年、反射部と透過部とを有する半透過型の液晶表示装置において、OCBモードを適用した液晶表示装置が開発されている。例えば、特許文献1などによれば、OCBモードの半透過型液晶表示装置に適用可能な円偏光板が開示されている。この円偏光板は、偏光板と、光学異方素子としてネマチックハイブリッド配向構造を固定化した液晶フィルムとを含んで構成されている。
特開2005−164957号公報
しかしながら、現状において、OCBモードを適用した半透過型液晶表示装置においては、例えば430nmの青色画素については、反射表示及び透過表示でのそれぞれの黒電圧が不一致となり、透過表示での黒電圧が反射表示での黒電圧よりも大きくなる。このとき、透過表示での黒電圧を最適黒電圧として画素の透過部及び反射部に共通に印加すると、反射部での反射率がゼロとはならず、黒相当の階調値とは異なる階調値と同一の反射率となるため、液晶表示装置を正面から観察した場合に、階調反転が視認される。
また、長波長側、例えば625nmの赤色の画素についても同様に、反射表示及び透過表示でのそれぞれの黒電圧が不一致となり、透過表示での黒電圧が反射表示での黒電圧よりも小さくなる。このとき、透過表示での黒電圧を最適黒電圧として画素の透過部及び反射部に共通に印加すると、反射部での反射率がゼロとはならず、黒相当の階調値が得られないため、液晶表示装置を正面から観察した場合に、黒浮きが視認される。
この発明の目的は、表示品位が良好なOCBモードを適用した半透過型の液晶表示装置を提供することにある。
この発明の態様による液晶表示装置は、
マトリクス状に配置された複数の画素のそれぞれに反射部及び透過部を有する液晶表示装置において、
一対の基板間に液晶層を保持した構成のOCBモードを適用した液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルのそれぞれの外面に配置され、前記液晶層に電圧を印加した所定の表示状態において、前記液晶層のリタデーションを光学的に補償する一対の光学素子と、を備え、
前記光学素子は、
偏光板と、前記偏光板と前記液晶表示パネルとの間に配置され進相軸及び遅相軸を透過する所定波長の光の間に1/4波長の位相差を与える第1位相差板と、を有する円偏光素子と、を備えて構成され、
前記第1位相差板は、波長550nmでの面内位相差Re550に対する波長430nmでの面内位相差Re430の比をα1としたとき、α1<1となる波長分散特性を有することを特徴とする。
この発明によれば、表示品位が良好なOCBモードを適用した半透過型の液晶表示装置を提供することができる。
以下、この発明の一実施の形態に係る液晶表示装置について図面を参照して説明する。なお、ここでは、液晶表示装置として、1画素内にバックライト光を選択的に透過することによって画像を表示する透過部及び外光を選択的に反射することによって画像を表示する反射部を備えて構成されたOCBモードを適用した半透過型液晶表示装置について説明する。
図1に示すように、液晶表示装置は、OCBモードを適用した液晶表示パネル1と、液晶表示パネル1のそれぞれの外面に配置された一対の光学素子すなわち第1光学素子40及び第2光学素子50と、を備えて構成されている。また、液晶表示装置は、液晶表示パネル1を第1光学素子40側から照明するバックライト60を備えている。
図2及び図3に示すように、液晶表示パネル1は、一対の基板すなわちアレイ基板(視認側基板と対向する基板)10と対向基板(視認側基板)20との間に液晶層30を保持した構成であり、画像を表示するアクティブエリアDSPを備えている。このアクティブエリアDSPは、マトリクス状に配置された複数の表示画素PXによって構成されている。
表示画素PXのそれぞれは、反射表示モードにおいて外光を選択的に反射することによって画像を表示する反射部PRと、透過表示モードにおいてバックライト60からのバックライト光を選択的に透過することによって画像を表示する透過部PTと、を有している。
アレイ基板10は、ガラスなどの光透過性を有する絶縁基板11を用いて形成されている。このアレイ基板10は、絶縁基板11の一方の主面に、表示画素PXの行方向に沿って配置された複数の走査線Sc、表示画素PXの列方向に沿って配置された複数の信号線Sg、走査線Scと信号線Sgとの交差部近傍において表示画素PX毎に配置されたスイッチ素子12、スイッチ素子12に接続され表示画素PX毎に配置された画素電極13、絶縁基板11の主面全体を覆うように配置された配向膜16などを備えている。
スイッチ素子12は、例えば薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor;TFT)などで構成され、ゲートが対応する走査線に接続され(または対応する走査線と一体に形成され)、また、ソースが対応する信号線に接続されている(または対応する信号線と一体に形成されている)。
画素電極13は、絶縁膜14上に配置されている。絶縁膜14は、反射部PRと透過部PTとでの液晶層3のギャップ差を形成する。各画素電極13は、反射部PRに対応して設けられた反射電極13R及び透過部PTに対応して設けられた透過電極13Tを有している。反射電極13Rは、アルミニウムなどの光反射性を有する導電材料によって形成されている。透過電極13Tは、インジウム・ティン・オキサイド(ITO)などの光透過性を有する導電材料によって形成されている。これらの反射電極13R及び透過電極13Tは、スイッチ素子12のドレインと電気的に接続されている。配向膜16は、画素電極13の表面を覆うように配置されている。
対向基板20は、ガラスなどの光透過性を有する絶縁基板21を用いて形成されている。この対向基板20は、絶縁基板21の一方の主面に、複数の表示画素PXに共通に配置された対向電極22、絶縁基板21の主面全体を覆うように配置された配向膜23などを備えている。対向電極22は、例えばITOなどの光透過性を有する導電材料によって形成されている。配向膜23は、対向電極22の表面を覆うように配置されている。
上述したような構成のアレイ基板10と対向基板20とは、それぞれの配向膜16及び23が対向するように図示しないスペーサを介して互いに所定のギャップを維持した状態で配置され、シール材によって貼り合わせられている。液晶層30は、これらのアレイ基板10と対向基板20との間のギャップに封入されている。
この実施の形態では、液晶表示パネル1は、OCBモードを適用した構成であり、液晶層30は、正の誘電率異方性を有するとともに光学的に正の一軸性を有する液晶分子31を含む液晶材料によって構成されている。この液晶層30においては、液晶層30に電圧を印加した所定の表示状態において、アレイ基板10と対向基板20との間で液晶分子31がベンド配向しており、図3に示した例では、透過部PT及び反射部PRにおいて、液晶分子31がベンド配向している。
特に、OCBモードを適用した液晶表示パネル1においては、反射部PRにおけるセルギャップdRは、透過部のセルギャップdTの1/2未満に設定されている。ここで、セルギャップとは、実質的にアレイ基板10側の配向膜16と対向基板20側の配向膜23との間の液晶層30の厚みに相当する。この実施の形態では、透過部PTのセルギャップdTは4.65μmであり、反射部PRのセルギャップdRは2.0μmである。
《第1実施形態》
まず、第1実施形態に係る液晶表示装置について説明する。この第1実施形態においては、第1光学素子40及び第2光学素子50は、上述したような液晶表示パネル1における液晶層30に電圧を印加した所定の表示状態において、液晶層30のリタデーションを光学的に補償する機能を有している。
図1に示すように、第1光学素子40はアレイ基板10の外面に配置され、また、第2光学素子50は対向基板20の外面に配置されている。これらの第1光学素子40及び第2光学素子50は、同一構成である。つまり、第1光学素子40及び第2光学素子50は、それぞれ偏光板PL及び第1位相差板R1を有する円偏光素子C、第2位相差板R2、及び、第3位相差板R3を備えて構成されている。また、これらの第1光学素子40及び第2光学素子50は、液晶表示パネル1について対称の構成である。つまり、第1光学素子40及び第2光学素子50においては、液晶表示パネル1側から第2位相差板R2、第3位相差板R3、第1位相差板R1、偏光板PLがこの順に積層されている。
偏光板PLは、例えば、トリアセテート・セルロース(TAC)などによって形成された一対の支持層の間にポリビニルアルコール(PVA)などによって形成された偏光層を保持した構成であり、互いにほぼ直交する透過軸及び吸収軸を有している。
第1位相差板R1は、偏光板PLと液晶表示パネル1との間に配置され、互いにほぼ直交する進相軸及び遅相軸を有しており、これらの進相軸及び遅相軸を透過する所定波長の光(例えば550nmの波長の光)の間に1/4波長の位相差を与えるいわゆる1/4波長板である。このような偏光板PLと第1位相差板(1/4波長板)R1との組み合わせは、理想的には偏光板PLの透過軸を透過した所定波長の直線偏光を円偏光に変換する円偏光板として機能する。
第2位相差板R2は、円偏光素子Cと液晶表示パネル1との間に配置され、互いにほぼ直交する進相軸及び遅相軸を有している。この第2位相差板R2は、その面内に位相差を有するAプレート相当の位相差板である。すなわち、この第2位相差板R2は、その面内方位での互いに直交する方位の屈折率をそれぞれnx及びnyとし、その法線方位の屈折率をnzとしたときに、nx>ny=nz(光学正)あるいはnz=nx>ny(光学負)の屈折率異方性を有している。なお、この第2位相差板R2としては、例えばWV(ワイドビュー)フィルム(富士写真フィルム(株)製)を適用してもよい。
第3位相差板R3は、円偏光素子Cと第2位相差板R2との間に配置され、その厚み方向に位相差を有するCプレート相当の位相差板である。すなわち、この第3位相差板R3は、その面内方位での互いに直交する方位の屈折率をそれぞれnx及びnyとし、その法線方位の屈折率をnzとしたときに、nx=ny<nz(光学正)あるいはnx=ny>nz(光学負)の屈折率異方性を有している。
上述したような液晶表示装置においては、アレイ基板10側の配向膜16及び対向基板20側の配向膜23のラビング方向を基準方位として、各構成は、例えば以下のような軸角度で配置されている。軸角度とは、偏光板の吸収軸及び位相差板の遅相軸が基準方位(X軸)に対して反時計回りになす角度であり、図4によって定義されるものである。すなわち、対向基板20側から液晶表示装置を観察したとき、アレイ基板10(または対向基板20)の主面に平行な平面内において、便宜上、互いに直交するX軸及びY軸を定義し、この平面の法線方向をZ軸と定義する。面内とは、X軸及びY軸で規定されるX−Y平面内に相当する。配向膜16及び配向膜23のラビング方向は、X軸と平行であり、液晶層30の液晶分子31は、X−Z平面内でベンド配向する。
すなわち、液晶表示パネル1において、液晶層30のラビング方向は、0°方位に設定されている。また、各表示画素PXにおいて、透過部PTのセルギャップdTは4.65μmに設定され、反射部PRのセルギャップdRは2.0μmに設定されている。また、液晶層30における液晶分子のプレチルト角Θpは7°に設定されている。
アレイ基板側の第1光学素子40においては、偏光板PLは、その吸収軸が45°方位を向くように配置されている。第1位相差板R1は、その遅相軸が0°方位を向くように配置されている。第2位相差板R2は、その遅相軸が90°方位を向くように配置されている。
対向基板側の第2光学素子50においては、偏光板PLは、その吸収軸が135°方位を向くように配置されている。第1位相差板R1は、その遅相軸が90°方位を向くように配置されている。第2位相差板R2は、その遅相軸が90°方位を向くように配置されている。
このように、この第1実施形態では、特に、第1光学素子40の第1位相差板R1の遅相軸がラビング方向に対して0°の角度をなし、第2光学素子50の第1位相差板R1の遅相軸がラビング方向に対して90°の角度をなし、それぞれの遅相軸が互いに直交するように配置されている。これにより、第1位相差板R1自身の波長分散の影響を緩和することが可能となり、特に、正面(液晶表示パネルの法線方向)から液晶表示装置を観察したときの波長依存性によるコントラストの低下を抑制することが可能となる。
また、第1光学素子40及び第2光学素子50のそれぞれに含まれる偏光板PLは、それぞれの吸収軸が円偏光素子を構成する第1位相差板R1の遅相軸に対して45°の角度をなし、しかも、それぞれの吸収軸が互いに直交するように配置されている。
なお、第1光学素子40及び第2光学素子50について、各構成のリタデーション値は以下の通りである。ここでは、波長550nmでのリタデーション値を示している。すなわち、第1位相差板R1のリタデーション値Rは137.5nmであり、第2位相差板R2のリタデーション値(面内位相差)Reは45nmであり、第3位相差板R3のリタデーション値(厚み方向位相差)Rthは145nmである。ここでは、液晶層30を介して配置される第1光学素子40及び第2光学素子50について、それぞれのリタデーション値を等しくしたが、この発明はこれに限られるものではない。
ところで、円偏光素子Cを構成する第1位相差板R1として、短波長側で長波長側よりも大きいリタデーションを有するような波長分散特性のものを適用した比較例を考える。すなわち、この比較例で適用される第1位相差板R1は、図5の実線Bで示すような波長分散特性を有している。なお、この明細書における規格化位相差とは、550nmの波長で規格化したときの各波長の規格化位相差R/R(λ=550)を意味する。つまり、第1位相差板R1において、規格化位相差R/R(λ=550)は、短波長側で1よりも大きく、また、長波長側で1よりも小さく設定されている。詳しくは、波長550nmでの位相差R550に対する波長430nmでの位相差R430の比をα1としたとき、α1>1に設定され、また、波長550nmでの位相差R550に対する波長625nmでの位相差R625の比をα2としたとき、α2<1に設定されている。
このような円偏光素子Cを用いて、例えば波長550nmでのリタデーションが最適化されるような光学設計を行ったとする。これにより、緑色の画素については、図6Aに示す反射表示でのR(反射率)−V(印加電圧)特性及び透過表示でのT(透過率)−V(印加電圧)特性のように、反射表示での黒電圧(反射率がゼロとなるときの反射部の液晶層への印加電圧)と、透過表示での黒電圧(透過率がゼロとなるときの透過部の液晶層への印加電圧)とが一致する。
一方、短波長側、例えば430nmの青色画素については、図6Bに示すように、反射表示及び透過表示でのそれぞれの黒電圧が不一致となり、透過表示での黒電圧が反射表示での黒電圧よりも大きくなる。このとき、透過表示での黒電圧を最適黒電圧として画素の透過部及び反射部に共通に印加すると、反射部での反射率がゼロとはならず、黒相当の階調値とは異なる階調値と同一の反射率となるため、液晶表示装置を正面から観察した場合に、階調反転が視認される。
また、長波長側、例えば625nmの赤色画素については、図6Cに示すように、反射表示及び透過表示でのそれぞれの黒電圧が不一致となり、透過表示での黒電圧が反射表示での黒電圧よりも小さくなる。このとき、透過表示での黒電圧を最適黒電圧として画素の透過部及び反射部に共通に印加すると、反射部での反射率がゼロとはならず、黒相当の階調値が得られないため、液晶表示装置を正面から観察した場合に、黒浮きが視認される。
そこで、この第1実施形態においては、円偏光素子Cを構成する第1位相差板R1として、短波長側で長波長側よりも小さいリタデーションを有するような波長分散特性のものを適用する。すなわち、第1実施形態で適用される第1位相差板R1は、図5の実線Aで示すような波長分散特性を有している。つまり、第1位相差板R1において、規格化位相差R/R(λ=550)は、短波長側で1よりも小さく設定されている。詳しくは、波長550nmでの位相差R550に対する波長430nmでの位相差R430の比をα1としたとき、α1<1に設定されている。
また、第1位相差板R1において、規格化位相差R/R(λ=550)は、長波長側で1よりも大きく設定されることが望ましい。詳しくは、波長550nmでの位相差R550に対する波長625nmでの位相差R625の比をα2としたとき、α2>1に設定されることが望ましい。
このような円偏光素子Cを用いて、例えば波長550nmでのリタデーションが最適化されるような光学設計を行った場合には、緑色の画素については、図7Aに示す反射表示でのR−V特性及び透過表示でのT−V特性のように、反射表示での黒電圧と透過表示での黒電圧とが一致する。ここに示した例では、黒電圧は、4.0Vであった。
また、短波長側、例えば430nmの青色画素については、図7Bに示すように、反射表示での黒電圧と透過表示での黒電圧とが一致し、ここに示した例では、黒電圧は、4.8Vであった。同様に、長波長側、例えば625nmの赤色画素については、図7Cに示すように、反射表示での黒電圧と透過表示での黒電圧とが一致し、ここに示した例では、黒電圧は、4.2Vであった。
このように、いずれの色画素についても、階調反転や黒浮きなどは視認されず、良好な表示品位が得られた。
《第2実施形態》
次に、第2実施形態に係る液晶表示装置について説明する。この第2実施形態においては、第1光学素子40及び第2光学素子50は、第1実施形態と同様に、上述したような液晶表示パネル1における液晶層30に電圧を印加した所定の表示状態において、液晶層30のリタデーションを光学的に補償する機能を有するとともに、特に、この第2実施形態においては、第1光学素子40及び第2光学素子50に備えられる円偏光素子Cは、複数の位相差層を積層した構成の第1位相差板R1を有している。
すなわち、図8に示すように、第1光学素子40及び第2光学素子50の円偏光素子Cは、第1位相差層R11及び第2位相差層R12を積層した構成の第1位相差板R1を備えている。なお、他の構成は、第1実施形態と同一である。
ここで、第1位相差層R11は、その遅相軸が90°方位を向くように配置されている。この第1位相差層R11のリタデーション値は、437nmである。また、第2位相差層R12は、その遅相軸が0°方位を向くように配置されている。この第2位相差層R12のリタデーション値は、299.5nmである。なお、他の構成の配置及びリタデーション値は、第1実施形態と同一である。
この第2実施形態においては、円偏光素子Cの第1位相差板R1を構成する第1位相差層R11及び第2位相差層R12としては、第1位相差板R1が短波長側で長波長側よりも小さいリタデーションを有するような波長分散特性となるように、短波長側で長波長側よりも大きいリタデーションを有するような波長分散特性のものを積層して適用する。すなわち、第2実施形態で適用される第1位相差層R11及び第2位相差層R12は、それぞれ図5の実線Bで示すような波長分散特性を有している。つまり、これらの位相差層において、規格化位相差R/R(λ=550)は、短波長側で1よりも大きく設定されている。詳しくは、波長550nmでの位相差R550に対する波長430nmでの位相差R430の比をα1としたとき、α1>1に設定されている。
また、第1位相差板R1における第1位相差層R11及び第2位相差層R12において、規格化位相差R/R(λ=550)は、長波長側で1よりも小さく設定されることが望ましい。詳しくは、波長550nmでの位相差R550に対する波長625nmでの位相差R625の比をα2としたとき、α2<1に設定されることが望ましい。
このような円偏光素子Cを用いて、例えば波長550nmでのリタデーションが最適化されるような光学設計を行った場合には、緑色の画素については、図9Aに示す反射表示でのR−V特性及び透過表示でのT−V特性のように、反射表示での黒電圧と透過表示での黒電圧とが一致する。ここに示した例では、黒電圧は、4.0Vであった。
また、短波長側、例えば430nmの青色画素については、図9Bに示すように、反射表示での黒電圧と透過表示での黒電圧とが一致し、ここに示した例では、黒電圧は、4.5Vであった。同様に、長波長側、例えば625nmの赤色画素については、図9Cに示すように、反射表示での黒電圧と透過表示での黒電圧とが一致し、ここに示した例では、黒電圧は、4.2Vであった。
このように、いずれの色画素についても、階調反転や黒浮きなどは視認されず、良好な表示品位が得られた。
なお、この発明は、上記実施形態そのものに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。即ち、第1位相差板R1として逆波長分散特性を実現する手法は、第1位相差板R1単体で実現しても、あるいは複数の位相差板を積層してもかまわない。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
図1は、この発明の一実施の形態に係る液晶表示装置の構成を概略的に示す図である。 図2は、図1に示した液晶表示装置に適用可能な液晶表示パネルの構成を概略的に示す図である。 図3は、図1に示した液晶表示装置に適用可能なOCBモードの半透過型液晶表示パネルの構成を概略的に示す図である。 図4は、図1に示した液晶表示装置について配向膜のラビング方向に対する軸角度の定義を説明するための図である。 図5は、本実施形態に適用可能な第1位相差板が有する波長分散特性を説明するための図である。 図6Aは、比較例における緑色画素におけるR−V特性及びT−V特性の一例を示す図である。 図6Bは、比較例における青色画素におけるR−V特性及びT−V特性の一例を示す図である。 図6Cは、比較例における赤色画素におけるR−V特性及びT−V特性の一例を示す図である。 図7Aは、第1実施形態における緑色画素におけるR−V特性及びT−V特性の一例を示す図である。 図7Bは、第1実施形態における青色画素におけるR−V特性及びT−V特性の一例を示す図である。 図7Cは、第1実施形態における赤色画素におけるR−V特性及びT−V特性の一例を示す図である。 図8は、この発明の第2実施形態に係る液晶表示装置の構成を概略的に示す図である。 図9Aは、第2実施形態における緑色画素におけるR−V特性及びT−V特性の一例を示す図である。 図9Bは、第2実施形態における青色画素におけるR−V特性及びT−V特性の一例を示す図である。 図9Cは、第2実施形態における赤色画素におけるR−V特性及びT−V特性の一例を示す図である。
符号の説明
1…液晶表示パネル
10…アレイ基板
20…対向基板
30…液晶層
31…液晶分子
40…第1光学素子
50…第2光学素子
60…バックライト
PL…偏光板
R1…第1位相差板(1/4波長板)
R2…第2位相差板(Aプレート)
R3…第3位相差板(Cプレート)
PX…表示画素
PR…反射部
PT…透過部

Claims (3)

  1. マトリクス状に配置された複数の画素のそれぞれに反射部及び透過部を有する液晶表示装置において、
    一対の基板間に液晶層を保持した構成のOCBモードを適用した液晶表示パネルと、
    前記液晶表示パネルのそれぞれの外面に配置され、前記液晶層に電圧を印加した所定の表示状態において、前記液晶層のリタデーションを光学的に補償する一対の光学素子と、を備え、
    前記光学素子は、
    偏光板と、前記偏光板と前記液晶表示パネルとの間に配置され進相軸及び遅相軸を透過する所定波長の光の間に1/4波長の位相差を与える第1位相差板と、を有する円偏光素子と、を備えて構成され、
    前記第1位相差板は、波長550nmでの面内位相差Re550に対する波長430nmでの面内位相差Re430の比をα1としたとき、α1<1となる波長分散特性を有することを特徴とする液晶表示装置。
  2. 前記第1位相差板は、波長550nmでの面内位相差Re550に対する波長625nmでの面内位相差Re625の比をα2としたとき、α2>1となる波長分散特性を有することを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
  3. 前記円偏光素子と前記液晶表示パネルとの間に配置され、その面内に位相差を有するAプレート相当の第2位相差板と、前記円偏光素子と前記第2位相差板との間に配置され、その厚み方向に位相差を有するCプレート相当の第3位相差板とを含むことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
JP2007132838A 2007-05-18 2007-05-18 液晶表示装置 Pending JP2008287071A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007132838A JP2008287071A (ja) 2007-05-18 2007-05-18 液晶表示装置
US12/121,413 US8189148B2 (en) 2007-05-18 2008-05-15 Liquid crystal display device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007132838A JP2008287071A (ja) 2007-05-18 2007-05-18 液晶表示装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008287071A true JP2008287071A (ja) 2008-11-27

Family

ID=40072051

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007132838A Pending JP2008287071A (ja) 2007-05-18 2007-05-18 液晶表示装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US8189148B2 (ja)
JP (1) JP2008287071A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109416483A (zh) * 2016-04-14 2019-03-01 夏普株式会社 液晶显示面板及液晶显示装置

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200821691A (en) 2006-07-26 2008-05-16 Toshiba Matsushita Display Tec Liquid crystal display device
CN103278962B (zh) * 2013-05-09 2016-01-13 深圳市华星光电技术有限公司 液晶显示器及其光学补偿方法
CN105607347B (zh) * 2016-02-18 2018-12-11 武汉华星光电技术有限公司 彩膜基板、液晶显示面板及液晶显示器

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002031717A (ja) * 2000-07-14 2002-01-31 Nippon Mitsubishi Oil Corp 円偏光板および液晶表示装置
JP4303906B2 (ja) 2000-09-27 2009-07-29 東芝モバイルディスプレイ株式会社 半透過型液晶表示装置
KR100696346B1 (ko) * 2003-04-15 2007-03-20 도시바 마쯔시따 디스플레이 테크놀로지 컴퍼니, 리미티드 액정 표시 장치
JP2005164957A (ja) 2003-12-02 2005-06-23 Nippon Oil Corp 円偏光板および液晶表示素子
WO2005081642A2 (en) * 2004-02-26 2005-09-09 Fuji Photo Film Co., Ltd. Optical film, optical compensation sheet, polarizng plate, and liquid crystal display device
EP1810074A1 (en) * 2004-11-12 2007-07-25 Merck Patent GmbH Transflective vertically aligned liquid crystal display with in-cell patterned quarter-wave retarder
JP4707521B2 (ja) * 2005-09-30 2011-06-22 大日本印刷株式会社 カラーフィルタおよびこれを有する半透過半反射型液晶表示装置
TWI275877B (en) * 2006-01-20 2007-03-11 Wintek Corp Transflective liquid crystal display
US20070285403A1 (en) 2006-06-12 2007-12-13 Shinichi Aota Display apparatus and driving method
JP2008040488A (ja) 2006-07-12 2008-02-21 Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd 液晶表示装置
JP2008052259A (ja) 2006-07-26 2008-03-06 Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd 液晶表示装置
TW200821691A (en) 2006-07-26 2008-05-16 Toshiba Matsushita Display Tec Liquid crystal display device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109416483A (zh) * 2016-04-14 2019-03-01 夏普株式会社 液晶显示面板及液晶显示装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20080291372A1 (en) 2008-11-27
US8189148B2 (en) 2012-05-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8237901B2 (en) Liquid crystal display device with retardation plates
JP4308553B2 (ja) 液晶表示装置
US20060203162A1 (en) Liquid crystal display device
TWI288283B (en) Liquid crystal display device
WO2008029553A1 (en) Liuid crystal display device
JP4909594B2 (ja) 液晶表示装置
CN101169561B (zh) 液晶显示设备、光学膜和终端设备
WO2003093899A1 (en) Liquid crystal display device
US20070076152A1 (en) Liquid crystal display device
US20090002609A1 (en) Liquid crystal display device
JP2006146088A (ja) 液晶表示装置
JP2008287071A (ja) 液晶表示装置
US7868979B2 (en) Liquid crystal display device
US20060114381A1 (en) Liquid crystal display device with dual modes
US20070126963A1 (en) Transflective liquid crystal display device
CN100523956C (zh) 能获得高视角的光学补偿偏振膜
JP2009003432A (ja) 液晶表示装置
KR101407304B1 (ko) Ips 액정 표시장치와 그 제조방법
JPWO2020084845A1 (ja) 液晶表示装置
JP4824443B2 (ja) 液晶表示装置
US7298441B2 (en) Liquid crystal display device
JP4817741B2 (ja) 液晶表示装置
JP5171181B2 (ja) 電子機器
US20070126964A1 (en) Transflective liquid crystal display device
JP2007193272A (ja) 液晶表示装置