(57)【要約】【課題】広い観察方位及び観察角にわたって、コントラスト反転が無く、しかも高コントラストの表示を得ることができる液晶表示素子を提供する。【解決手段】ホモジニアス配向型液晶素子１と、前記液晶素子１を挟んで配置された第１と第２の偏光板１２，１３と、前記液晶素子１と第１の偏光板１２及び第２の偏光板１３との間にそれぞれ配置された第１及び第２のディスコティック液晶フィルム１４，１５と、前記第１の偏光板１２と第１のディスコティック液晶フィルム１４との間に互いに重ねて配置された第１の一軸性位相板１６及び第１の二軸性位相板１８と、前記第２の偏光板１３と第２のディスコティック液晶フィルム１５との間に互いに重ねて配置された第２の一軸性位相板１７及び第２の二軸性位相板１９とを備えた。【選択図】      図１
2010156989.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分子長軸を一方向に揃えて液晶分子をホモジニアス配向させた非ツイストのホモジニアス配向液晶層を挟んで対向する一対の基板の対向する内面それぞれに、互いに対向する領域によりマトリックス状に配列する複数の画素を形成する電極が設けられ、前記電極間への電圧の印加により前記液晶層の液晶分子の基板面に対する立ち上がり角を制御して透過光の偏光状態を変化させるホモジニアス配向型液晶素子と、
前記ホモジニアス配向型液晶素子を挟んで配置された第１と第２の偏光板と、
前記ホモジニアス配向型液晶素子と前記第１の偏光板及び第２の偏光板との間にそれぞれ配置された第１及び第２のディスコティック液晶フィルムと、
前記第１の偏光板と第１のディスコティック液晶フィルムとの間に互いに重ねて配置された第１の一軸性位相板及び第１の二軸性位相板と、
前記第２の偏光板と第２のディスコティック液晶フィルムとの間に互いに重ねて配置された第２の一軸性位相板及び第２の二軸性位相板と、
を備えたことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】
第１及び第２の一軸性位相板と二軸性位相板は、前記一軸性位相板を偏光板に隣接させ、前記二軸性位相板をディスコティック液晶フィルムに隣接させて配置され、
第１及び第２のディスコティック液晶フィルムの光学軸をフィルム面に投影した面上光学軸と、前記第１及び第２の二軸性位相板の位相板面における屈折率が最も大きい方向に沿った遅相軸がそれぞれ、ホモジニアス配向型液晶素子の液晶分子配向方向と平行であり、
前記第１及び第２の一軸性位相板の遅相軸と第１及び第２の偏光板の吸収軸の方向が、前記第１の二軸性位相板の遅相軸に対する前記第１の一軸性位相板の遅相軸のずれ角をφ１、前記第２の二軸性位相板の遅相軸に対する前記第２の一軸性位相板の遅相軸のずれ角をφ２、前記第１の二軸性位相板の遅相軸に対する前記第１の偏光板の吸収軸のずれ角をθ１、前記第２の二軸性位相板の遅相軸に対する前記第２の偏光板の吸収軸のずれ角をθ２とし、且つ、前記第１と第２の偏光板のいずれか一方の外面側から見て左回りの角度を正の角度、右回りの角度を負の角度としたとき、
φ１＝６０°〜８０°
φ２＝−６０°〜−８０°
θ１＝１３５°＋２φ１
θ２＝１３５°＋２φ２
の方向に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項３】
第１と第２の一軸性位相板はそれぞれ２５０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲の位相差を有しており、第１と第２の二軸性位相板はそれぞれ、１２０ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲の面内位相差を有し、且つ、位相板面における屈折率が最も大きい方向をｘ軸、前記位相板面における前記ｘ軸と直交する方向をｙ軸、前記位相板面に垂直な方向をｚ軸とし、前記ｘ軸方向の屈折率をｎｘ、前記ｙ軸方向の屈折率をｎｙ、前記ｚ軸方向の屈折率をｎｚとしたとき、Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）の値が−０．５〜＋０．３の範囲のＮｚ係数を有していることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示素子。
【請求項４】
ホモジニアス配向型液晶素子の一対の基板のいずれか一方の内面に、複数の画素にそれぞれ対応する赤、緑、青の３色のカラーフィルタが設けられており、前記複数の画素のうち、赤色フィルタに対応する画素と、緑色フィルタに対応する画素と、青色フィルタに対応する画素の液晶の屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積Δｎ・ｄの値がそれぞれ、前記赤色フィルタに対応する画素の液晶層厚をｄＲ、前記緑色フィルタに対応する画素の液晶層厚をｄＧ、前記青色フィルタに対応する画素の液晶層厚をｄＢとし、液晶の屈折率異方性Δｎの６５０ｎｍ、５５０ｎｍ、４５０ｎｍの各波長光に対する値をそれぞれΔｎ(650nm)、Δｎ(550nm)、Δｎ(450nm)としたとき、
２５５ｎｍ＜Δｎ(550nm)・ｄＧ＜３５５ｎｍ
−２５ｎｍ＜Δｎ(650nm)・ｄＲ−Δｎ(550nm)・ｄＧ＜＋３０ｎｍ
−３５ｎｍ＜Δｎ(450nm)・ｄＢ−Δｎ(550nm)・ｄＧ＜＋１０ｎｍ
の範囲に設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は液晶表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示素子としては、対向する面それぞれに互いに対向する領域によりマトリックス状に配列する複数の画素を形成する電極が設けられた一対の基板間に、液晶分子をツイスト配向させた液晶層が設けられ、前記電極間への電圧の印加により前記液晶層の液晶分子の基板面に対する立ち上がり角を制御して透過光の偏光状態を変化させるツイスト配向型液晶素子と、このツイスト配向型液晶素子を挟んで配置された一対の偏光板とからなるＴＮ（ツイステッド・ネマティック）型のものが広く利用されているが、このＴＮ型液晶表示素子は、表示の視野角が狭い。
【０００３】
そのため、前記ツイスト配向型液晶素子と一対の偏光板との間にそれぞれディスコティック液晶フィルムを配置することにより、表示の視野角を広くすることが考えられている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０―０３９２８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、ツイスト配向型液晶素子と一対の偏光板との間にそれぞれディスコティック液晶フィルムを配置したＴＮ型液晶表示素子でも、視野角は十分ではなく、表示の観察方位によっては、画面の法線に対してある程度の角度以上傾いた方向から観察したときに、黒表示とグレー表示の輝度が逆転するコントラスト反転現象が発生する。
【０００６】
この発明は、広い観察方位及び観察角にわたって、コントラスト反転が無く、しかも高コントラストの表示を得ることができる液晶表示素子を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の液晶表示素子は、分子長軸を一方向に揃えて液晶分子をホモジニアス配向させた非ツイストのホモジニアス配向液晶層を挟んで対向する一対の基板の対向する内面それぞれに、互いに対向する領域によりマトリックス状に配列する複数の画素を形成する電極が設けられ、前記電極間への電圧の印加により前記液晶層の液晶分子の基板面に対する立ち上がり角を制御して透過光の偏光状態を変化させるホモジニアス配向型液晶素子と、前記ホモジニアス配向型液晶素子を挟んで配置された第１と第２の偏光板と、前記ホモジニアス配向型液晶素子と前記第１の偏光板及び第２の偏光板との間にそれぞれ配置された第１及び第２のディスコティック液晶フィルムと、前記第１の偏光板と第１のディスコティック液晶フィルムとの間に互いに重ねて配置された第１の一軸性位相板及び第１の二軸性位相板と、前記第２の偏光板と第２のディスコティック液晶フィルムとの間に互いに重ねて配置された第２の一軸性位相板及び第２の二軸性位相板と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
この発明の液晶表示素子において、前記第１及び第２の一軸性位相板と二軸性位相板は、前記一軸性位相板を偏光板に隣接させ、前記二軸性位相板を前記ディスコティック液晶フィルムに隣接させて配置し、前記第１及び第２のディスコティック液晶フィルムの光学軸をフィルム面に投影した面上光学軸と、前記第１及び第２の二軸性位相板の位相板面における屈折率が最も大きい方向に沿った遅相軸をそれぞれ、前記ホモジニアス配向型液晶素子の液晶分子配向方向と平行にし、前記第１及び第２の一軸性位相板の遅相軸と第１及び第２の偏光板の吸収軸の方向を、前記第１の二軸性位相板の遅相軸に対する前記第１の一軸性位相板の遅相軸のずれ角をφ１、前記第２の二軸性位相板の遅相軸に対する前記第２の一軸性位相板の遅相軸のずれ角をφ２、前記第１の二軸性位相板の遅相軸に対する前記第１の偏光板の吸収軸のずれ角をθ１、前記第２の二軸性位相板の遅相軸に対する前記第２の偏光板の吸収軸のずれ角をθ２とし、且つ、前記第１と第２の偏光板のいずれか一方の外面側から見て左回りの角度を正の角度、右回りの角度を負の角度としたとき、
φ１＝６０°〜８０°
φ２＝−６０°〜−８０°
θ１＝１３５°＋２φ１
θ２＝１３５°＋２φ２
の方向に設定するのが好ましい。
【０００９】
さらに、前記第１と第２の一軸性位相板はそれぞれ２５０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲の位相差を有しており、前記第１と第２の二軸性位相板はそれぞれ、１２０ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲の面内位相差を有し、且つ、位相板面における屈折率が最も大きい方向をｘ軸、前記位相板面における前記ｘ軸と直交する方向をｙ軸、前記位相板面に垂直な方向をｚ軸とし、前記ｘ軸方向の屈折率をｎｘ、前記ｙ軸方向の屈折率をｎｙ、前記ｚ軸方向の屈折率をｎｚとしたとき、Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）の値が−０．５〜＋０．３の範囲のＮｚ係数を有しているのが望ましい。
【００１０】
また、この発明の液晶表示素子において、前記ホモジニアス配向型液晶素子の一対の基板のいずれか一方の内面に、複数の画素にそれぞれ対応する赤、緑、青の３色のカラーフィルタを設ける場合は、前記複数の画素のうち、赤色フィルタに対応する画素と、緑色フィルタに対応する画素と、青色フィルタに対応する画素の液晶の屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積Δｎ・ｄの値をそれぞれ、前記赤色フィルタに対応する画素の液晶層厚をｄＲ、前記緑色フィルタに対応する画素の液晶層厚をｄＧ、前記青色フィルタに対応する画素の液晶層厚をｄＢとし、液晶の屈折率異方性Δｎの６５０ｎｍ、５５０ｎｍ、４５０ｎｍの各波長光に対する値をそれぞれΔｎ(650nm)、Δｎ(550nm)、Δｎ(450nm)としたとき、
２５５ｎｍ＜Δｎ(550nm)・ｄＧ＜３５５ｎｍ
−２５ｎｍ＜Δｎ(650nm)・ｄＲ−Δｎ(550nm)・ｄＧ＜＋３０ｎｍ
−３５ｎｍ＜Δｎ(450nm)・ｄＢ−Δｎ(550nm)・ｄＧ＜＋１０ｎｍ
の範囲に設定するのが望ましい。
【発明の効果】
【００１１】
この発明の液晶表示素子は、ホモジニアス配向型液晶素子とこの液晶素子を挟んで配置された第１と第２の偏光板との間にそれぞれ前記第１と第２のディスコティック液晶フィルムを配置し、さらに、前記第１の偏光板と第１のディスコティック液晶フィルムとの間に第１の一軸性位相板と第１の二軸性位相板を、前記第２の偏光板と第２のディスコティック液晶フィルムとの間に第２の一軸性位相板と第２の二軸性位相板とを配置しているため、広い観察方位及び観察角にわたって、コントラスト反転が無く、しかも高コントラストの表示を得ることができる。
【００１２】
この発明の液晶表示素子において、前記第１及び第２の一軸性位相板と二軸性位相板は、前記一軸性位相板を前記偏光板に隣接させ、前記二軸性位相板を前記ディスコティック液晶フィルムに隣接させて配置し、前記第１及び第２のディスコティック液晶フィルムの光学軸をフィルム面に投影した面上光学軸と、前記第１及び第２の二軸性位相板の位相板面における屈折率が最も大きい方向に沿った遅相軸をそれぞれ、前記ホモジニアス配向型液晶素子の液晶分子配向方向と平行にし、前記第１及び第２の一軸性位相板の遅相軸と前記第１及び第２の偏光板の吸収軸の方向を、前記第１と第２の偏光板のいずれか一方の外面側から見て左回りの角度を正の角度、右回りの角度を負の角度としたとき、前記第１の二軸性位相板の遅相軸に対する前記第１の一軸性位相板の遅相軸のずれ角φ１が６０°〜８０°、前記第２の二軸性位相板の遅相軸に対する前記第２の一軸性位相板の遅相軸のずれ角φ２が−６０°〜−８０°、前記第１の二軸性位相板の遅相軸に対する前記第１の偏光板の吸収軸のずれ角θ１が１３５°＋２φ１、前記第２の二軸性位相板の遅相軸に対する前記第２の偏光板の吸収軸のずれ角θ２が１３５°＋２φ２の方向に設定するのが好ましく、このようにすることにより、より広い観察方位及び観察角にわたって、コントラスト反転が無く、しかも高コントラストの表示を得ることができる。
【００１３】
さらに、前記第１と第２の一軸性位相板はそれぞれ２５０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲の位相差を有しており、前記第１と第２の二軸性位相板はそれぞれ、１２０ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲の面内位相差を有し、且つ、位相板面における屈折率が最も大きい方向をｘ軸、前記位相板面における前記ｘ軸と直交する方向をｙ軸、前記位相板面に垂直な方向をｚ軸とし、前記ｘ軸方向の屈折率をｎｘ、前記ｙ軸方向の屈折率をｎｙ、前記ｚ軸方向の屈折率をｎｚとしたとき、Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）の値が−０．５〜＋０．３の範囲のＮｚ係数を有しているのが望ましく、このようにすることにより、さらに広い観察方位及び観察角にわたって、コントラスト反転が無く、しかも高コントラストの表示を得ることができる。
【００１４】
また、この発明の液晶表示素子において、前記ホモジニアス配向型液晶素子の一対の基板のいずれか一方の内面に、複数の画素にそれぞれ対応する赤、緑、青の３色のカラーフィルタを設ける場合は、赤色フィルタに対応する画素と、緑色フィルタに対応する画素と、青色フィルタに対応する画素のΔｎ・ｄの値をそれぞれ、２５５ｎｍ＜Δｎ(550nm)・ｄＧ＜３５５ｎｍ、−２５ｎｍ＜Δｎ(650nm)・ｄＲ−Δｎ(550nm)・ｄＧ＜＋３０ｎｍ、−３５ｎｍ＜Δｎ(450nm)・ｄＢ−Δｎ(550nm)・ｄＧ＜＋１０ｎｍの範囲に設定するのが望ましく、このようにすることにより、前記液晶素子の赤、緑、青の各色のカラーフィルタに対応する画素を透過した赤、緑、青の着色光が他の色を帯びる帯色を無くすとともに、前記液晶素子の各画素に同じ値の黒表示電圧を印加して十分な暗さの黒を表示させ、色相が良く、しかも高コントラストのカラー画像を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の一実施例を示す液晶表示素子の分解斜視図。
【図２】前記液晶表示素子の一部分の断面図。
【図３】前記液晶表示素子の左右方向における視角による白表示輝度及び黒表示輝度の変化とコントラストの変化を示す図。
【図４】前記液晶表示素子の上下方向における視角による白表示輝度及び黒表示輝度の変化とコントラストの変化を示す図。
【図５】前記液晶表示素子の視角によるコントラスト反転特性を示す図。
【図６】前記液晶表示素子の液晶層厚と光の透過率の関係を示す図。
【図７】前記液晶表示素子の液晶層厚と透過光の色度の関係を示す図。
【図８】前記液晶表示素子の赤、緑、青の波長域の中心波長光の電圧―透過率特性を示す図。
【図９】図８の透過率が最も低くなった部分の拡大図。
【図１０】前記液晶表示素子の赤、緑、青の波長域の中心波長光に対する最適黒表示電圧と液晶層厚との関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１〜図１０はこの発明の一実施例を示しており、図１は液晶表示素子の分解斜視図、図２は前記液晶表示素子の一部分の断面図である。
【００１７】
この実施例の液晶表示素子は、図１及び図２に示したように、ホモジニアス配向型液晶素子１と、前記液晶素子１を挟んで配置された第１と第２の偏光板１２，１３と、前記液晶素子１と前記第１の偏光板及び第２の偏光板１２，１３との間にそれぞれ配置された第１及び第２のディスコティック液晶フィルム１４，１５と、前記第１の偏光板１２と第１のディスコティック液晶フィルム１４との間に互いに重ねて配置された第１の一軸性位相板１６及び第１の二軸性位相板１８と、前記第２の偏光板１３と第２のディスコティック液晶フィルム１５との間に互いに重ねて配置された第２の一軸性位相板１７及び第２の二軸性位相板１９とを備えている。
【００１８】
前記ホモジニアス配向型液晶素子１は、図２に示したように、分子長軸を一方向に揃えて液晶分子１１ａをホモジニアス配向させた非ツイストのホモジニアス配向液晶層１１を挟んで対向する一対の透明基板２，３の対向する内面それぞれに、互いに対向する領域によりマトリックス状に配列する複数の画素を形成する透明電極４，５を設けたものであり、前記一対の基板２，３のいずれか一方、例えば表示の観察側（図において上側）である前側の基板（以下、前基板という）２の内面には、前記複数の画素にそれぞれ対応する赤、緑、青の３色のカラーフィルタ７Ｒ，７Ｇ，７Ｂが設けられている。
【００１９】
この液晶素子１は、一対の基板２，３の一方、例えば前記前基板２の内面に一枚膜状の対向電極４を設け、他方の基板である後側の基板（以下、後基板という）３の内面に複数の画素電極５を行方向及び列方向にマトリックス状に配列させて設けたアクティブマトリックス液晶素子であり、前記複数の画素電極５は、前記後基板３の内面に設けられた複数のＴＦＴ（薄膜トランジスタ）６にそれぞれ接続されている。
【００２０】
なお、図２ではＴＦＴ６を簡略化して示しているが、このＴＦＴ６は後基板３の基板面に形成されたゲート電極と、このゲート電極を覆って前記後基板３の略全体に形成された透明なゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜の上に前記ゲート電極と対向させて形成されたｉ型半導体膜と、前記ｉ型半導体膜の両側部の上にｎ型半導体膜を介して形成されたソース電極及びドレイン電極とからなっている。
【００２１】
さらに、図２では省略しているが、前記後基板３の内面には、各行のＴＦＴ６にゲート信号を供給する複数のゲート配線と、各列のＴＦＴ６にデータ信号を供給する複数のデータ配線が設けられており、前記ゲート配線は、後基板３の基板面に前記ＴＦＴ６のゲート電極と一体に形成されて前記ゲート絶縁膜により覆われ、前記データ配線は、前記ゲート絶縁膜の上に形成され、前記ＴＦＴ６のドレイン電極につながっている。
【００２２】
そして、前記複数の画素電極５は、前記ゲート絶縁膜の上に形成され、前記ＴＦＴ６のソース電極に接続されている。
【００２３】
一方、前基板２の内面に設けられた赤、緑、青の３色のカラーフィルタ７Ｒ，７Ｇ，７Ｂは、前記前基板２の基板面に形成されており、その上に、前記３色のカラーフィルタ７Ｒ，７Ｇ，７Ｂのうち、赤色フィルタ７Ｒが設けられた画素（以下、赤色画素という）の液晶層厚ｄＲと、緑色フィルタ７Ｇが設けられた画素（以下、緑色画素という）の液晶層厚ｄＧと、青色フィルタ７Ｂが設けられた画素（以下、青色画素という）の液晶層厚ｄＢとを、ｄＲ＞ｄＧ＞ｄＢの関係に設定するための透明な液晶層厚調整膜８が設けられ、この液晶層厚調整膜８の上に前記対向電極４が形成されている。
【００２４】
さらに、前記前基板２と後基板３の内面にはそれぞれ前記電極４，５を覆って水平配向膜９，１０が設けられており、これらの基板２，３の内面、つまり前記水平配向膜９，１０の膜面はそれぞれ、互いに平行で且つ逆方向にラビング処理されている。
【００２５】
図１において、矢印２ａは前基板２の内面のラビング方向、矢印３ａは後基板３の内面のラビング方向を示しており、この実施例では、前記第１と第２の偏光板１２，１３のいずれか一方、例えば観察側である前側の偏光板１２の外面側から見て左回りの角度を正の角度、右回りの角度を負の角度としたとき、前基板２の内面のラビング方向２ａを、液晶素子の画面の横軸ｘに対して１３５°の方向、後基板３の内面のラビング方向３ａを、前記前基板２の内面のラビング方向２ａと平行で且つ逆向きの方向（画面の横軸ｘに対して−４５°の方向）とし、これらのラビング方向２ａ，３ａに沿った方向に液晶分子１１ａをホモジニアス配向させている。
【００２６】
そして、前記一対の基板２，３は、前記複数の画素がマトリックス状に配列する表示エリアを囲む枠状のシール材（図示せず）を介して接合されており、これらの基板２，３間の前記シール材により囲まれた領域に、正の誘電異方性を有するネマティック液晶が充填されて液晶層１１が形成されている。
【００２７】
この液晶層１１の液晶分子１１ａは、前記一対の基板２，３面のラビング方向２ａ，３ａに沿った方向に分子長軸を揃えてホモジニアス配向しており、前記複数の画素の電極４，５間への電圧の印加により、前記基板２，３面に対して立ち上がるように配向状態を変える。
【００２８】
すなわち、前記ホモジニアス配向型液晶素子１は、前記複数の画素の電極４，５間への電圧の印加により前記液晶層１１の液晶分子１１ａの基板２，３面に対する立ち上がり角を制御して透過光の偏光状態を変化させる。
【００２９】
そして、このホモジニアス配向型液晶素子１の赤色画素と緑色画素と青色画素の液晶の屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積Δｎ・ｄの値はそれぞれ、前記赤色画素の液晶層厚をｄＲ、前記緑色画素の液晶層厚をｄＧ、前記青色画素の液晶層厚をｄＢとし、液晶の屈折率異方性Δｎの６５０ｎｍ、５５０ｎｍ、４５０ｎｍの各波長光に対する値をそれぞれΔｎ(650nm)、Δｎ(550nm)、Δｎ(450nm)としたとき、
２５５ｎｍ＜Δｎ(550nm)・ｄＧ＜３５５ｎｍ
−２５ｎｍ＜Δｎ(650nm)・ｄＲ−Δｎ(550nm)・ｄＧ＜＋３０ｎｍ
−３５ｎｍ＜Δｎ(450nm)・ｄＢ−Δｎ(550nm)・ｄＧ＜＋１０ｎｍ
の範囲に設定されている。
【００３０】
この実施例では、前記液晶層厚調整膜８を、前記赤色画素の液晶層厚ｄＲと、緑色画素の液晶層厚ｄＧと、青色画素の液晶層厚ｄＢとがそれぞれ、ｄＲ＝約４．２μｍ、ｄＧ＝約４．０μｍ、ｄＢ＝約３．７μｍになる膜厚に形成するとともに、前記液晶層１１を屈折率異方性ΔｎがΔｎ＝０．０７３の液晶材料により形成し、前記赤色画素の液晶層１１のΔｎ・ｄＲの値を約３０６．６ｎｍ、前記緑色画素の液晶層１１のΔｎ・ｄＧの値を約２９２．０ｎｍ、前記青色画素の液晶層１１のΔｎ・ｄＢを約２７０．１ｎｍに設定している。
【００３１】
なお、前記赤、緑、青の各色画素の液晶層厚ｄＲ，ｄＧ，ｄＢは、前記液晶層厚調整膜８を設ける代わりに、赤、緑、青の各色のカラーフィルタ７Ｒ，７Ｇ，７Ｂの厚さを異ならせて上記のように設定してもよい。
【００３２】
一方、前記第１と第２の偏光板１２，１３はそれぞれ、互いに直交する方向に透過軸（図示せず）と吸収軸１２ａ，１３ａを有する吸収偏光板であり、これらの偏光板１２，１３のうち、観察側である前側の偏光板１２は、その吸収軸１２ａを前記画面の横軸ｘに対して３０°（前側偏光板１２の外面側から見て左回りに３０°）の方向に向けて配置され、観察側とは反対側である後側の偏光板１３は、その吸収軸１３ａを前記画面の横軸ｘに対して１５０°（前側偏光板１２の外面側から見て左回りに１５０°）の方向に向けて配置されている。
【００３３】
前記第１及び第２のディスコティック液晶フィルム１４，１５は、その構造は図示しないが、円板状のディスコティック液晶分子を、そのチルト方向を一方向に揃え、且つ一方の面から他方の面に向かって徐々にチルト角が大きくなるように配列させてポリマー化したものであり、このディスコティック液晶フィルム１４，１５は、液晶分子のチルト角が小さい一方のフィルム面側から液晶分子のチルト角が大きい他方のフィルム面側に向かって、前記チルト状態で配列したディスコティック液晶分子の分子軸（円板状の分子面に対して垂直な軸）の向きを平均した方向に斜めに傾いた光学軸をもっている。
【００３４】
言い換えれば、このディスコティック液晶フィルム１４，１５は、前記チルト状態で配列したディスコティック液晶分子の分子軸（円板状の分子面に対して垂直な軸）の向きを平均した方向で、且つフィルム厚さ方向に並ぶチルト角の異なる液晶分子の分子面間隔の開き方向とは反対方向に向いた傾斜光学軸をもっている。
【００３５】
そして、前記ディスコティック液晶フィルム１４，１５は、前記光学軸に沿った方向の屈折率が最も小さい、負の光学異方性を有している。
【００３６】
図１において、１４ａ，１５ａは前記ディスコティック液晶フィルム１４，１５の光学軸をフィルム面に投影した面上光学軸を示している。
【００３７】
そして、前記第１と第２のディスコティック液晶フィルム１４，１５のうち、前側（観察側）のディスコティック液晶フィルム１４は、その面上光学軸１４ａを前記画面の横軸ｘに対して１３５°（前側偏光板１２の外面側から見て左回りに１３５°）の方向に向けて配置され、後側のディスコティック液晶フィルム１５は、その面上光学軸１５ａを前記画面の横軸ｘに対して−４５°（前側偏光板１２の外面側から見て右回りに４５°）の方向に向けて配置されている。
【００３８】
また、前記第１と第２の一軸性位相板１６，１７は、ノルボルネン系樹脂フィルムからなっており、これらの一軸性位相板１６，１７はそれぞれ、２５０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲、例えば２７０ｎｍの位相差を有している。
【００３９】
さらに、前記第１と第２の二軸性位相板１８，１９は、ポリカーボネイト系樹脂フィルムからなっており、その位相板面における屈折率が最も大きい方向をｘ軸、前記位相板面における前記ｘ軸と直交する方向をｙ軸、前記位相板面に垂直な方向をｚ軸とし、前記ｘ軸方向の屈折率をｎｘ、前記ｙ軸方向の屈折率をｎｙ、前記ｚ軸方向の屈折率をｎｚとしたとき、これらの屈折率ｎｘ，ｎｚ，ｎｙがｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係にある特性を有している。
【００４０】
これらの二軸性位相板１８，１９の位相板面における前記ｘ軸方向の屈折率ｎｘとｙ軸方向の屈折率ｎｙと板厚ｔとによる面内位相差（ｎｘ−ｎｙ）×ｔはそれぞれ、１２０ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲、例えば１３５ｎｍであり、且つ、Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）の値が−０．５〜＋０．３の範囲、例えばＮｚ＝０．１５のＮｚ係数を有している。
【００４１】
第１及び第２の一軸性位相板１６，１７と二軸性位相板１８，１９はそれぞれ、前記一軸性位相板１６，１７を前記偏光板１２，１３に隣接させ、前記二軸性位相板１８，１９を前記ディスコティック液晶フィルム１４，１５に隣接させて配置されている。
【００４２】
そして、前記第１と第２の二軸性位相板１８，１９のうち、前側の偏光板１２とディスコティック液晶フィルム１４との間に配置された前側二軸性位相板１８は、その遅相軸１８ａを前記画面の横軸ｘに対して１３５°（前側偏光板１２の外面側から見て左回りに１３５°）の方向に向けて配置され、後側の偏光板１３とディスコティック液晶フィルム１５との間に配置された後側二軸性位相板１９は、その遅相軸１９ａを前記画面の横軸ｘに対して１３５°（前側偏光板１２の外面側から見て左回りに１３５°）の方向に向けて配置されている。
【００４３】
また、前記第１と第２の一軸性位相板１６，１７のうち、前側の偏光板１２とディスコティック液晶フィルム１４との間に配置された前側一軸性位相板１６は、その遅相軸１６ａを前記画面の横軸ｘに対して１５°（前側偏光板１２の外面側から見て左回りに１５°）の方向に向けて配置され、後側の偏光板１３とディスコティック液晶フィルム１５との間に配置された後側一軸性位相板１７は、その遅相軸１７ａを前記画面の横軸ｘに対して７５°（前側偏光板１２の外面側から見て左回りに７５°）の方向に向けて配置されている。
【００４４】
したがって、前記前側及び後側のディスコティック液晶フィルム１４，１５の面上光学軸１４ａ，１５ａと、前記前側及び後側の二軸性位相板１８，１９の遅相軸１８ａ，１９ａはそれぞれ、前記ホモジニアス配向型液晶素子１の液晶分子配向方向（一対の基板２，３の内面のラビング方向２ａ，３ａに沿った方向）と平行である。
【００４５】
また、前記前側及び後側の一軸性位相板１６，１７の遅相軸１６ａ，１７ａと前側及び後側の偏光板１２，１３の吸収軸１２ａ，１３ａは、前記前側二軸性位相板１８の遅相軸１８ａに対する前側一軸性位相板１６の遅相軸１６ａのずれ角をφ１、前記後側二軸性位相板１９の遅相軸１９ａに対する後側一軸性位相板１７の遅相軸１７ａのずれ角をφ２、前記前側二軸性位相板１８の遅相軸１８ａに対する前側偏光板１２の吸収軸１２ａのずれ角をθ１、前記後側二軸性位相板１９の遅相軸１９ａに対する後側偏光板１３の吸収軸１３ａのずれ角をθ２とし、且つ、上述したように前側偏光板１２の外面側から見て左回りの角度を正の角度、右回りの角度を負の角度としたとき、
φ１＝６０°
φ２＝−６０°
θ１＝１３５°＋２φ１
θ２＝１３５°＋２φ２
の方向にある。
【００４６】
すなわち、図１に示したように、前側二軸性位相板１８の遅相軸１８ａは、画面の横軸ｘに対し、前側偏光板１２の外面側から見て左回りに１３５°の方向、前側一軸性位相板１６の遅相軸１６ａは、前記横軸ｘに対し、前記前側偏光板１２の外面側から見て左回りに１５°の方向、前側偏光板１２の吸収軸１２ａは、前記横軸ｘに対し、この前側偏光板１２の外面側から見て左回りに３０°の方向にあり、また、後側二軸性位相板１９の遅相軸１９ａは、前記横軸ｘに対し、前記前側偏光板１２の外面側から見て左回りに１３５°の方向、後側一軸性位相板１７の遅相軸１７ａは、前記横軸ｘに対し、前記前側偏光板１２の外面側から見て左回りに７５°の方向、後側偏光板１３の吸収軸１３ａは、前記横軸ｘに対し、前記前側偏光板１２の外面側から見て左回りに１５０°の方向にある。
【００４７】
そして、前側二軸性位相板１８の遅相軸１８ａに対する前側一軸性位相板１６の遅相軸１６ａのずれ角φ１及び後側二軸性位相板１９の遅相軸１９ａに対する後側一軸性位相板１７の遅相軸１７ａのずれ角φ２がそれぞれ、前側偏光板１２の外面側から見て、二軸性位相板１８，１９の遅相軸１８ａ，１９ａに対して左回りにずれた方向に一軸性位相板１６，１７の遅相軸１６ａ，１７ａがあるときに正の値をとり、前記二軸性位相板１８，１９の遅相軸１８ａ，１９ａに対して右回りにずれた方向に一軸性位相板１６，１７の遅相軸１６ａ，１７ａがあるときに負の値をとるとすると、この実施例では、前記前側一軸性位相板１６の遅相軸１６ａは前記前側二軸性位相板１８の遅相軸１８ａに対して前側偏光板１２の外面側から見て左回りに６０°ずれ、前記後側一軸性位相板１７の遅相軸１７ａは前記後側二軸性位相板１９の遅相軸１９ａに対して前側偏光板１２の外面側から見て右回りに６０°ずれているため、前記前側二軸性位相板１８の遅相軸１８ａに対する前側一軸性位相板１６の遅相軸１６ａのずれ角φ１は６０°、前記後側二軸性位相板１９の遅相軸１９ａに対する後側一軸性位相板１７の遅相軸１７ａのずれ角φ２は−６０°である。
【００４８】
また、前側二軸性位相板１８の遅相軸１８ａに対する前側偏光板１２の吸収軸１２ａのずれ角θ１及び後側二軸性位相板１９の遅相軸１９ａに対する後側偏光板１３の吸収軸１３ａのずれ角θ２がそれぞれ、前側偏光板１２の外面側から見て、二軸性位相板１８，１９の遅相軸１８ａ，１９ａに対して左回りにずれた方向に偏光板１２，１３の吸収軸１２ａ，１３ａがあるときに正の値をとり、前記二軸性位相板１８，１９の遅相軸１８ａ，１９ａに対して右回りにずれた方向に偏光板１２，１３の吸収軸１２ａ，１３ａがあるときに負の値をとるとすると、この実施例では、前記前側二軸性位相板１８の遅相軸１８ａに対する前側一軸性位相板１６の遅相軸１６ａのずれ角φ１が６０°、前記後側二軸性位相板１９の遅相軸１９ａに対する後側一軸性位相板１７の遅相軸１７ａのずれ角φ２が−６０°であるため、前記前側二軸性位相板１８の遅相軸１８ａに対する前側偏光板１２の吸収軸１２ａのずれ角θ１は、
θ１＝１３５°＋２φ１＝１３５°＋２×６０°＝２５５°
であり、前記後側二軸性位相板１９の遅相軸１９ａに対する後側偏光板１３の吸収軸１３ａのずれ角θ２は、
θ２＝１３５°＋２φ２＝１３５°＋２×（−６０°）＝１５°
である。
【００４９】
この液晶表示素子は、その後側（表示の観察側とは反対側）に配置された図示しない面光源からの光の透過を制御して画像を表示するものであり、この液晶表示素子では、前記二軸性位相板１８，１９が透過光の常光と異常光との間に１／４波長の位相差を与えるλ／４板に相当し、前記一軸性位相板１６，１７が透過光の常光と異常光との間に１／２波長の位相差を与えるλ／２板に相当するため、観察側の偏光板１２と一軸性位相板１６と二軸性位相板１８とが一組となって広帯域の円偏光板として機能し、反対側の偏光板１３と一軸性位相板１７と二軸性位相板１９とが一組となって広帯域の円偏光板として機能する。
【００５０】
そのため、この液晶表示素子では、その後側から後側偏光板１３によりその吸収軸１３ａと直交する方向（透過軸方向）の直線偏光とされて入射した光が、後側一軸性位相板１７及び後側二軸性位相板１９により円偏光とされ、その円偏光が後側ディスコティック液晶フィルム１５を透過してホモジニアス配向型液晶素子１に入射する。
【００５１】
そして、前記ホモジニアス配向型液晶素子１の複数の画素の電極４，５間に液晶層１１の液晶分子１１ａを初期のホモジニアス配向状態に配向させる電圧を印加したときは、前記液晶層１１がλ／２板に相当するため、この液晶素子１に入射した前記円偏光が液晶層１１を透過する間に逆回りの円偏光となって前記液晶素子１から出射し、その光（逆回りの円偏光）が前側ディスコティック液晶フィルム１４を透過し、前側二軸性位相板１８及び前側一軸性位相板１６により前側偏光板１２の吸収軸１２ａと直交する方向（透過軸方向）の直線偏光とされて前記前側偏光板１２に入射し、この前側偏光板１２を透過して観察側に出射して明表示になる。
【００５２】
また、前記ホモジニアス配向型液晶素子１の複数の画素の電極４，５間に液晶層１１の液晶分子１１ａを基板２，３面に対して予め定めた角度で立上がり配向させる電圧を印加したときは、この液晶素子１に入射した前記円偏光が、偏光状態をほとんど変えずに液晶層１１を透過して前記液晶素子１から出射し、その円偏光が前側ディスコティック液晶フィルム１４を透過し、前側二軸性位相板１８及び前側一軸性位相板１６により前側偏光板１２の吸収軸１２ａに平行な直線偏光とされて前記前側偏光板１２に入射し、この前側偏光板１２により吸収されて黒が表示される。
【００５３】
なお、前記ホモジニアス配向型液晶素子１の前記明表示電圧が印加された画素に対応する領域からの出射光は、前記液晶素子１の前基板２の内面に複数の画素にそれぞれ対応させて設けられた赤、緑、青の３色のカラーフィルタ７Ｒ，７Ｇ，７Ｂにより着色された赤、緑、青の３色の光であり、これらの着色光の混色によりフルカラー画像が表示される。
【００５４】
この液晶表示素子は、ホモジニアス配向型液晶素子１とこの液晶素子１を挟んで配置された前側及び後側の偏光板１２，１３との間にそれぞれディスコティック液晶フィルム１４，１５を配置し、さらに、前記観察側の偏光板１２とディスコティック液晶フィルム１４との間に前側一軸性位相板１６と前側二軸性位相板１８を、反対側の偏光板１３とディスコティック液晶フィルム１５との間に後側一軸性位相板１７と後側二軸性位相板１９とを配置しているため、前側及び後側のディスコティック液晶フィルム１４，１５と、前側の一軸性位相板１６と二軸性位相板１８及び後側の一軸性位相板１７と二軸性位相板１９との相乗作用により、広い観察方位及び観察角にわたって、コントラスト反転が無く、しかも高コントラストの表示を得ることができる。
【００５５】
上記実施例では、前記前側及び後側の一軸性位相板１６，１７と二軸性位相板１８，１９を、前記一軸性位相板１６，１７を偏光板１２，１３に隣接させ、前記二軸性位相板１８，１９をディスコティック液晶フィルム１４，１５に隣接させて配置し、前側及び後側のディスコティック液晶フィルム１４，１５の光学軸をフィルム面に投影した面上光学軸１４ａ，１５ａと、前記前側及び後側の二軸性位相板１８，１９の遅相軸１８ａ，１９ａをそれぞれ、ホモジニアス配向型液晶素子１の液晶分子配向方向と平行にし、前記前側及び後側の一軸性位相板１６，１７の遅相軸１６ａ，１７ａと前記前側及び後側の偏光板１２，１３の吸収軸１２ａ，１３ａの方向を、前側偏光板１２の外面側から見て左回りの角度を正の角度、右回りの角度を負の角度としたとき、前側二軸性位相板１８の遅相軸１８ａに対する前側一軸性位相板１６の遅相軸１６ａのずれ角φ１が６０°〜８０°、後側二軸性位相板１９の遅相軸１９ａに対する後側一軸性位相板１７の遅相軸１７ａのずれ角φ２が−６０°〜−８０°、前記前側二軸性位相板１８の遅相軸１８ａに対する前側偏光板１２の吸収軸１２ａのずれ角θ１が１３５°＋２φ１、前記後側二軸性位相板１９の遅相軸１９ａに対する後側偏光板１３の吸収軸１３ａのずれ角θ２が１３５°＋２φ２の方向に設定しているため、より広い観察方位及び観察角にわたって、コントラスト反転が無く、しかも高コントラストの表示を得ることができる。
【００５６】
さらに、上記実施例では、前記前側と後側の一軸性位相板１６，１７の位相差をそれぞれ２５０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲、前記前側と後側の二軸性位相板１８，１９の面内位相差をそれぞれ１２０ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲とし、且つ、前記前側と後側の二軸性位相板１８，１９のＮｚ係数、Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）の値をそれぞれ−０．５〜＋０．３の範囲にしているため、さらに広い観察方位及び観察角にわたって、コントラスト反転が無く、しかも高コントラストの表示を得ることができる。
【００５７】
図３は前記液晶表示素子の左右方向（画面の横軸ｘに沿った方向）における視角による白表示（明表示）輝度及び黒表示（暗表示）輝度の変化とコントラストの変化を示し、図４は前記液晶表示素子の上下方向（画面の縦軸に沿った方向）における視角による白表示（明表示）輝度及び黒表示（暗表示）輝度の変化とコントラストの変化を示しており、いずれの特性も、前記ホモジニアス配向型液晶素子１を、カラーフィルタを省略し、他の構成は同じにした液晶素子に置き換えたときの特性である。
【００５８】
なお、図３及び図４において、視角は、画面の法線に対する角度であり、正の視角は前記画面の法線に対して右方向の角度、負の視角は前記画面の法線に対して左方向の角度である。
【００５９】
前記液晶表示素子は、図３（ａ）及び図４（ａ）のように左右方向及び上下方向の白表示輝度が十分に高く、図３（ｂ）及び図４（ｂ）のように左右方向及び上下方向の黒表示輝度が十分に低いため、図３（ｃ）及び図４（ｃ）のように、特に正面方向、つまり視角０°の付近のコントラスト比が著しく高く、また画面周囲の全方位にわたって高いコントラスト比が得られる。
【００６０】
図５は前記液晶表示素子の視角によるコントラスト反転特性を示しており、この特性は、前記ホモジニアス配向型液晶素子１を、カラーフィルタを省略し、他の構成は同じにした液晶素子に置き換え、その電極４，５間に正面方向輝度が白表示輝度の１５％になるグレー表示電圧を印加したときの特性である。
【００６１】
なお、図５において、同心円は画面の法線に対する視角、放射線（破線）は画面の周方向における視角方位であり、方位角０°は画面の右方向、１８０°は画面の左方向、９０°は画面の上方向、２７０°は画面の下方向である。
【００６２】
前記液晶表示素子は、図５に正面方向輝度が白表示輝度の１５％になるグレー表示の輝度と黒表示輝度の強さが逆転する視角範囲Ａを示したように、画面の法線に対する視角が８０°近くになったときに、４５°、１３５°、２２５°及び３１５°の方位付近に前記グレー表示と黒表示の輝度逆転が発生する程度であり、画面の法線に対する視角がそれよりも小さい範囲、つまり正面方向に近い範囲では、前記グレー表示と黒表示の輝度逆転は無い。
【００６３】
したがって、前記液晶表示素子は、広い観察方位及び観察角にわたって、コントラスト反転が無く、しかも高コントラストの表示を得ることができる。
【００６４】
また、前記液晶表示素子は、上述したように、前記ホモジニアス配向型液晶素子１の赤色フィルタ７Ｒに対応する赤色画素の液晶層厚ｄＲと、緑色フィルタ７Ｇに対応する緑色画素の液晶層厚ｄＧと、青色フィルタ７Ｇに対応する青色画素の液晶層厚ｄＢとをそれぞれ、ｄＲ＝約４．２μｍ、ｄＧ＝約４．０μｍ、ｄＢ＝約３．７μｍにするとともに、液晶層１１をΔｎ＝０．０７３の液晶材料により形成し、前記赤色画素の液晶層１１のΔｎ・ｄＲの値を約３０６．６ｎｍ、前記緑色画素の液晶層１１のΔｎ・ｄＧの値を約２９２．０ｎｍ、前記青色画素の液晶層１１のΔｎ・ｄＢを約２７０．１ｎｍに設定しているため、前記液晶素子１の赤、緑、青の各色の画素を透過した赤、緑、青の着色光が他の色を帯びる帯色を無くすとともに、前記液晶素子１の各画素の電極４，５間に同じ値の黒表示電圧を印加して十分な暗さの黒を表示させ、色相が良く、しかも高コントラストのカラー画像を表示することができる。
【００６５】
すなわち、図６は前記液晶表示素子の液晶層厚ｄと光の透過率の関係を示し、図７は前記液晶表示素子の液晶層厚ｄと透過光の色度の関係を示しており、いずれの特性も、前記ホモジニアス配向型液晶素子１を、カラーフィルタを省略し、全ての画素の液晶層厚ｄを同じにした液晶素子に置き換え、液晶層を前記Δｎ＝０．０７３の液晶材料により形成したときの特性を示している。
【００６６】
前記液晶表示素子は、図７に示したように液晶素子の液晶層厚ｄが大きいほど透過率が高くなるが、白表示の色度は、図６に示したように、液晶層厚ｄが４．０〜４．２μｍ付近であるときに無彩色点に近く、その範囲外では、白表示色度が無彩色点からずれて帯色を生じる。
【００６７】
そのため、この実施例では、前記ホモジニアス配向型液晶素子１の赤、緑、青の各色の画素のうち、可視光帯域の中間波長域である緑の波長域の光を透過させる緑色画素の液晶層厚ｄＧを、前記無彩色点に近い白表示が得られる液晶層厚に相当する約４．０μｍにし、前記可視光帯域の長波長域である赤の波長域の光を透過させる赤色画素の液晶層厚ｄＲを約４．２μｍ、前記可視光帯域の短波長域である青の波長域の光を透過させる青色画素の液晶層厚ｄＢを約３．７μｍにするとともに、液晶層１１をΔｎ＝０．０７３の液晶材料により形成し、前記赤色画素の液晶層１１のΔｎ・ｄＲの値を約３０６．６ｎｍ、前記緑色画素の液晶層１１のΔｎ・ｄＧの値を約２９２．０ｎｍ、前記青色画素の液晶層１１のΔｎ・ｄＢを約２７０．１ｎｍに設定している。
【００６８】
図８は前記液晶表示素子の赤色画素に対応する領域における赤の波長域の中心波長（６５０ｎｍ）光と、緑色画素に対応する領域における緑の波長域の中心波長（５５０ｎｍ）光と、青色画素に対応する領域における青の波長域の中心波長（４５０ｎｍ）光の電圧―透過率特性とを示しており、ここでは、正面方向から観察した透過率を示している。図９は前記図８の透過率が最も低くなった部分の拡大図である。
【００６９】
図８及び図９のように、前記液晶表示素子は、前記液晶素子１の赤、緑、青の各色の画素の電極４，５間に液晶分子１１ａを初期のホモジニアス配向状態に配向させる電圧（図では０〜１Ｖ）を印加したときの赤、緑、青の着色光の透過率がいずれも十分に高く、また、前記各色の画素の電極４，５間に同じ値の黒表示電圧（図では３．４〜３．６Ｖ）を印加したときの黒表示の暗さも十分である。
【００７０】
図１０は、前記液晶素子１の液晶層１１をΔｎ＝０．０７３の液晶材料により形成したときの赤の波長域の中心波長（６５０ｎｍ）光と、緑の波長域の中心波長（５５０ｎｍ）光と、青の波長域の中心波長（４５０ｎｍ）光とに対する最適黒表示電圧（十分な暗さの黒表示が得られる電圧）と液晶層厚との関係を示しており、赤、緑、青の光に対する最適黒表示電圧と液晶層厚との関係には図のような差があるため、前記液晶素子１の赤、緑、青の各色の画素の電極４，５間に同じ値の黒表示電圧を印加したときに前記赤、緑、青の各色の画素に対応する領域の光の透過率がいずれも最も低くなるようにするには、赤色画素の液晶層厚ｄＲ，緑色画素の液晶層厚ｄＧと青色画素の液晶層厚ｄＢとを、ｄＲ＞ｄＧ＞ｄＢの関係にし、且つ、赤色画素と緑色画素の液晶層厚ｄＲ，ｄＧの差を約０．２μｍ、緑色画素と青色画素の液晶層厚ｄＧ，ｄＢの差を約０．３μｍにするのが望ましい。
【００７１】
そして、上記液晶表示素子では、上述したように、緑色画素の液晶層厚ｄＧを無彩色点に近い白表示が得られる液晶層厚に相当する約４．０μｍにし、赤色画素の液晶層厚ｄＲを前記緑色画素の液晶層厚ｄＧよりも約０．２μｍ大きい約４．２μｍ、青色画素の液晶層厚ｄＢを前記緑色画素の液晶層厚ｄＧよりも約０．３μｍ小さい約３．７μｍにしているため、前記液晶素子１の赤、緑、青の各色の画素を透過した赤、緑、青の着色光が他の色を帯びる帯色を無くすとともに、前記液晶素子１の各画素の電極４，５間に同じ値の黒表示電圧を印加して十分な暗さの黒を表示させることができる。
【００７２】
なお、上記実施例では、液晶素子１の赤、緑、青の各色の画素の液晶層厚ｄＲ，ｄＧ，ｄＢを、ｄＲ＝約４．２μｍ、ｄＧ＝約４．０μｍ、ｄＢ＝約３．７μｍとし、液晶層１１を屈折率異方性ΔｎがΔｎ＝０．０７３の液晶材料により形成することにより、前記赤色画素の液晶層１１のΔｎ・ｄＲの値を約３０６．６ｎｍ、前記緑色画素の液晶層１１のΔｎ・ｄＧの値を約２９２．０ｎｍ、前記青色画素の液晶層１１のΔｎ・ｄＢを約２７０．１ｎｍに設定しているが、前記赤、緑、青の各色の画素のΔｎ・ｄＲ，Δｎ・ｄＧ，Δｎ・ｄＢの値はそれぞれ、
２５５ｎｍ＜Δｎ(550nm)・ｄＧ＜３５５ｎｍ
−２５ｎｍ＜Δｎ(650nm)・ｄＲ−Δｎ(550nm)・ｄＧ＜＋３０ｎｍ
−３５ｎｍ＜Δｎ(450nm)・ｄＢ−Δｎ(550nm)・ｄＧ＜＋１０ｎｍ
の範囲であればよく、このようにすることにより、前記液晶素子１の赤、緑、青の各色の画素を透過した赤、緑、青の着色光が他の色を帯びる帯色を無くすとともに、前記液晶素子１の各画素の電極４，５間に同じ値の黒表示電圧を印加して十分な暗さの黒を表示させ、色相が良く、しかも高コントラストのカラー画像を表示することができる。
【００７３】
また、上記実施例では、前側及び後側のディスコティック液晶フィルム１４，１５の光学軸をフィルム面に投影した面上光学軸１４ａ，１５ａと、前側及び後側の二軸性位相板１８，１９の位相板面における屈折率が最も大きい方向に沿った遅相軸１８ａ，１９ａをそれぞれ、ホモジニアス配向型液晶素子１の液晶分子配向方向と平行にしているが、これらは、±５°程度の平行度の差は許容される。
【００７４】
さらに、上記実施例では、前側二軸性位相板１８の遅相軸１８ａに対する前側一軸性位相板１６の遅相軸１６ａのずれ角φ１と、後側二軸性位相板１９の遅相軸１９ａに対する後側一軸性位相板１７の遅相軸１７ａのずれ角φ２とを、φ１＝６０°，φ２＝−６０°としているが、これらのずれ角φ１，φ２は、φ１＝６０°〜８０°，φ２＝−６０°〜−８０°の範囲であればよく、このようにすることにより、十分に広い観察方位及び観察角にわたって、コントラスト反転が無く、しかも高コントラストの表示を得ることができる。
【００７５】
また、上記実施例では、前側偏光板１２の外面側から見て左回りの角度を正の角度、右回りの角度を負の角度としているが、それと逆に、後側偏光板１３の外面側から見て左回りの角度を正の角度、右回りの角度を負の角度としてもよく、その場合も、前側二軸性位相板１８の遅相軸１８ａに対する前側一軸性位相板１６の遅相軸１６ａのずれ角φ１と、後側二軸性位相板１９の遅相軸１９ａに対する後側一軸性位相板１７の遅相軸１７ａのずれ角φ２と、前記前側二軸性位相板１８の遅相軸１８ａに対する前側偏光板１２の吸収軸１２ａのずれ角θ１と、前記後側二軸性位相板１９の遅相軸１９ａに対する後側偏光板１３の吸収軸１３ａのずれ角θ２とを、
φ１＝６０°
φ２＝−６０°
θ１＝１３５°＋２φ１
θ２＝１３５°＋２φ２
の方向にすることにより、上記実施例を同じ効果を得ることができる。
【００７６】
さらに、上記実施例では、図１及び図２において上側を観察側としているが、それと逆に、図１及び図２において下側を観察側としてもよく、その場合も上記実施例を同じ効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００７７】
１…ホモジニアス配向型液晶素子、２，３…基板、２ａ，３ａ…ラビング方向、４，５…電極、６…ＴＦＴ、７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ…カラーフィルタ、１１…液晶層、１１ａ…液晶分子、１２，１３…偏光板、１２ａ，１３ａ…吸収軸、１４，１５…ディスコティック液晶フィルム、１４ａ，１５ａ…面上光学軸、１６，１７…一軸性位相板、１６ａ，１７ａ…遅相軸、１８，１９…二軸性位相板、１８ａ，１９ａ…遅相軸。
【図１】
2010156989.tif 000003
【図２】
2010156989.tif 000004
【図３】
2010156989.tif 000005
【図４】
2010156989.tif 000006
【図５】
2010156989.tif 000007
【図６】
2010156989.tif 000008
【図７】
2010156989.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年3月3日(2010.3.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
この発明の液晶表示素子は、分子長軸を一方向に揃えて液晶分子をホモジニアス配向させた非ツイストのホモジニアス配向液晶層を挟持する一対の基板の対向する面それぞれに、互いに対向する領域によりマトリックス状に配列する複数の画素を形成する電極が設けられ、前記電極間への電圧の印加により前記液晶層の液晶分子の基板面に対する立ち上がり角を制御して透過光の偏光状態を変化させるホモジニアス配向型液晶素子と、前記ホモジニアス配向型液晶素子を挟持する第１及び第２のディスコティック液晶フィルムと、前記第１及び第２のディスコティック液晶フィルムを挟持する、第１及び第２の二軸性位相板と、前記第１及び第２の二軸性位相板を挟持する、第１及び第２の一軸性位相板と、前記第１及び第２の一軸性位相板を挟持する、第１及び第２の偏光板と、前記第１及び第２の偏光板のいずれか一方の外面側にある面光源と、を備えたことを特徴とする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
この発明の液晶表示素子において、前記第１及び第２の二軸性位相板の位相板面における屈折率が最も大きい方向に沿った遅相軸と、前記第１及び第２のディスコティック液晶フィルムの光学軸をフィルム面に投影した面上光学軸と、がそれぞれ隣接する前記ホモジニアス配向型液晶素子の液晶分子配向方向と平行であり、前記第１の二軸性位相板の遅相軸に対する前記第１の一軸性位相板の遅相軸のずれ角をφ１、前記第２の二軸性位相板の遅相軸に対する前記第２の一軸性位相板の遅相軸のずれ角をφ２、前記第１の二軸性位相板の遅相軸に対する前記第１の偏光板の吸収軸のずれ角をθ１、前記第２の二軸性位相板の遅相軸に対する前記第２の偏光板の吸収軸のずれ角をθ２とし、且つ、前記面光源と反対側にある前記第１と第２の偏光板のいずれか一方の外面側から見て左回りの角度を正の角度、右回りの角度を負の角度としたとき、前記第１及び第２の一軸性位相板の遅相軸と前記第１及び第２の偏光板の吸収軸の方向が、
φ１＝６０°〜８０°
φ２＝−６０°〜−８０°
θ１＝１３５°＋２φ１
θ２＝１３５°＋２φ２
の方向に設定するのが好ましい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
さらに、前記第１と第２の一軸性位相板はそれぞれ２５０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲の位相差を有しており、前記第１と第２の二軸性位相板はそれぞれ１２０ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲の面内位相差を有し、且つ、位相板面における屈折率が最も大きい方向をｘ軸、前記位相板面における前記ｘ軸と直交する方向をｙ軸、前記位相板面に垂直な方向をｚ軸とし、前記ｘ軸方向の屈折率をｎｘ、前記ｙ軸方向の屈折率をｎｙ、前記ｚ軸方向の屈折率をｎｚとしたとき、
Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）
の値が−０．５〜＋０．３の範囲のＮｚ係数を有しているのが望ましい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
また、この発明の液晶表示素子において、前記ホモジニアス配向型液晶素子の対向する前記一対の基板のいずれか一方の面に、複数の画素にそれぞれ対応する赤、緑、青の３色のカラーフィルタが設けられており、前記複数の画素のうち、赤色フィルタに対応する画素と、緑色フィルタに対応する画素と、青色フィルタに対応する画素の液晶の屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積Δｎ・ｄの値がそれぞれ、前記赤色フィルタに対応する画素の液晶層厚をｄＲ、前記緑色フィルタに対応する画素の液晶層厚をｄＧ、前記青色フィルタに対応する画素の液晶層厚をｄＢとし、液晶の屈折率異方性Δｎの６５０ｎｍ、５５０ｎｍ、４５０ｎｍの各波長光に対する値をそれぞれΔｎ(650nm)、Δｎ(550nm)、Δｎ(450nm)としたとき、
２５５ｎｍ＜Δｎ(550nm)・ｄＧ＜３５５ｎｍ
−２５ｎｍ＜Δｎ(650nm)・ｄＲ−Δｎ(550nm)・ｄＧ＜＋３０ｎｍ
−３５ｎｍ＜Δｎ(450nm)・ｄＢ−Δｎ(550nm)・ｄＧ＜＋１０ｎｍ
の範囲に設定するのが望ましい。
また、前記第１及び第２のディスコティック液晶フィルムは、円板状のディスコティック液晶分子を、そのチルト方向を一方向に揃え、且つ一方の面から他方の面に向かって徐々にチルト角が大きくなるように配列させてポリマー化したものであり、液晶分子のチルト角が小さい一方のフィルム面側から液晶分子のチルト角が大きい他方のフィルム面側に向かって、前記チルト状態で配列したディスコティック液晶分子の分子軸、即ち円板状の分子面に対して垂直な軸の向きを平均した方向に斜めに傾いた傾斜光学軸を具備し、前記傾斜光学軸に沿った方向の屈折率が最も小さい、負の光学異方性を有しているのが望ましい。
また、前記面光源側の前記偏光板と前記一軸性位相板と前記二軸性位相板とが一組となって広帯域の円偏光板として機能し、前記面光源とは反対側の前記偏光板と前記一軸性位相板と前記二軸性位相板とが一組となって広帯域の円偏光板として機能し、前記ホモジニアス配向型液晶素子は、１／２波長の位相差を与えるλ／２板の状態と位相差を与えない状態とを電圧で切り替える光学素子として機能するのが望ましい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
この発明の液晶表示素子は、広い観察方位及び観察角にわたって、コントラスト反転が無く、しかも高コントラストの表示を得ることができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７０】
図１０は、前記液晶素子１の液晶層１１をΔｎ＝０．０７３の液晶材料により形成したときの赤の波長域の中心波長（６５０ｎｍ）光と、緑の波長域の中心波長（５５０ｎｍ）光と、青の波長域の中心波長（４５０ｎｍ）光とに対する最適黒表示電圧（十分な暗さの黒表示が得られる電圧）と液晶層厚との関係を示しており、赤、緑、青の光に対する最適黒表示電圧と液晶層厚との関係には図のような差があるため、前記液晶素子１の赤、緑、青の各色の画素の電極４，５間に同じ値の黒表示電圧を印加したときに前記赤、緑、青の各色の画素に対応する領域の光の透過率がいずれも最も低くなるようにするには、赤色画素の液晶層厚ｄＲと緑色画素の液晶層厚ｄＧと青色画素の液晶層厚ｄＢとを、ｄＲ＞ｄＧ＞ｄＢの関係にし、且つ、赤色画素と緑色画素の液晶層厚ｄＲ，ｄＧの差を約０．２μｍ、緑色画素と青色画素の液晶層厚ｄＧ，ｄＢの差を約０．３μｍにするのが望ましい。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分子長軸を一方向に揃えて液晶分子をホモジニアス配向させた非ツイストのホモジニアス配向液晶層を挟持する一対の基板の対向する面それぞれに、互いに対向する領域によりマトリックス状に配列する複数の画素を形成する電極が設けられ、前記電極間への電圧の印加により前記液晶層の液晶分子の基板面に対する立ち上がり角を制御して透過光の偏光状態を変化させるホモジニアス配向型液晶素子と、
前記ホモジニアス配向型液晶素子を挟持する第１及び第２のディスコティック液晶フィルムと、
前記第１及び第２のディスコティック液晶フィルムを挟持する、第１及び第２の二軸性位相板と、
前記第１及び第２の二軸性位相板を挟持する、第１及び第２の一軸性位相板と、
前記第１及び第２の一軸性位相板を挟持する、第１及び第２の偏光板と、
前記第１及び第２の偏光板のいずれか一方の外面側にある面光源と、
を備えたことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】
前記第１及び第２の二軸性位相板の位相板面における屈折率が最も大きい方向に沿った遅相軸と、前記第１及び第２のディスコティック液晶フィルムの光学軸をフィルム面に投影した面上光学軸と、がそれぞれ隣接する前記ホモジニアス配向型液晶素子の液晶分子配向方向と平行であり、
前記第１の二軸性位相板の遅相軸に対する前記第１の一軸性位相板の遅相軸のずれ角をφ１、前記第２の二軸性位相板の遅相軸に対する前記第２の一軸性位相板の遅相軸のずれ角をφ２、前記第１の二軸性位相板の遅相軸に対する前記第１の偏光板の吸収軸のずれ角をθ１、前記第２の二軸性位相板の遅相軸に対する前記第２の偏光板の吸収軸のずれ角をθ２とし、且つ、前記面光源と反対側にある前記第１と第２の偏光板のいずれか一方の外面側から見て左回りの角度を正の角度、右回りの角度を負の角度としたとき、
前記第１及び第２の一軸性位相板の遅相軸と前記第１及び第２の偏光板の吸収軸の方向が、
φ１＝６０°〜８０°
φ２＝−６０°〜−８０°
θ１＝１３５°＋２φ１
θ２＝１３５°＋２φ２
の方向に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項３】
前記第１と第２の一軸性位相板はそれぞれ２５０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲の位相差を有しており、前記第１と第２の二軸性位相板はそれぞれ１２０ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲の面内位相差を有し、且つ、位相板面における屈折率が最も大きい方向をｘ軸、前記位相板面における前記ｘ軸と直交する方向をｙ軸、前記位相板面に垂直な方向をｚ軸とし、前記ｘ軸方向の屈折率をｎｘ、前記ｙ軸方向の屈折率をｎｙ、前記ｚ軸方向の屈折率をｎｚとしたとき、
Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）
の値が−０．５〜＋０．３の範囲のＮｚ係数を有していることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示素子。
【請求項４】
前記ホモジニアス配向型液晶素子の対向する前記一対の基板のいずれか一方の面に、複数の画素にそれぞれ対応する赤、緑、青の３色のカラーフィルタが設けられており、前記複数の画素のうち、赤色フィルタに対応する画素と、緑色フィルタに対応する画素と、青色フィルタに対応する画素の液晶の屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積Δｎ・ｄの値がそれぞれ、前記赤色フィルタに対応する画素の液晶層厚をｄＲ、前記緑色フィルタに対応する画素の液晶層厚をｄＧ、前記青色フィルタに対応する画素の液晶層厚をｄＢとし、液晶の屈折率異方性Δｎの６５０ｎｍ、５５０ｎｍ、４５０ｎｍの各波長光に対する値をそれぞれΔｎ(650nm)、Δｎ(550nm)、Δｎ(450nm)としたとき、
２５５ｎｍ＜Δｎ(550nm)・ｄＧ＜３５５ｎｍ
−２５ｎｍ＜Δｎ(650nm)・ｄＲ−Δｎ(550nm)・ｄＧ＜＋３０ｎｍ
−３５ｎｍ＜Δｎ(450nm)・ｄＢ−Δｎ(550nm)・ｄＧ＜＋１０ｎｍ
の範囲に設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液晶表示素子。
【請求項５】
前記第１及び第２のディスコティック液晶フィルムは、円板状のディスコティック液晶分子を、そのチルト方向を一方向に揃え、且つ一方の面から他方の面に向かって徐々にチルト角が大きくなるように配列させてポリマー化したものであり、液晶分子のチルト角が小さい一方のフィルム面側から液晶分子のチルト角が大きい他方のフィルム面側に向かって、前記チルト状態で配列したディスコティック液晶分子の分子軸、即ち円板状の分子面に対して垂直な軸の向きを平均した方向に斜めに傾いた傾斜光学軸を具備し、前記傾斜光学軸に沿った方向の屈折率が最も小さい、負の光学異方性を有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液晶表示素子。
【請求項６】
前記面光源側の前記偏光板と前記一軸性位相板と前記二軸性位相板とが一組となって広帯域の円偏光板として機能し、前記面光源とは反対側の前記偏光板と前記一軸性位相板と前記二軸性位相板とが一組となって広帯域の円偏光板として機能し、前記ホモジニアス配向型液晶素子は、１／２波長の位相差を与えるλ／２板の状態と位相差を与えない状態とを電圧で切り替える光学素子として機能することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の液晶表示素子。