(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに向き合った第１及び第２透明電極と、
前記第１及び第２透明電極間に介在し、ネマチック液晶材料を含んだ液晶層と、
前記第１透明電極と前記液晶層との間に介在し、電圧無印加時に前記第１透明電極の近傍で前記液晶材料が含んでいる液晶分子を第１方向に配向させる第１配向膜と、
前記第２透明電極と前記液晶層との間に介在し、電圧無印加時に前記第２透明電極の近傍で前記液晶分子を第２方向に配向させる第２配向膜であって、前記第２方向は前記第１透明電極の主面に垂直な厚さ方向から見たときに前記第１方向と交差する方向であり、前記第２配向膜は電圧無印加時に前記第１配向膜とともに前記液晶層内で前記液晶分子をツイスト配向させる第２配向膜と、
前記第１透明電極及び前記第１配向膜を間に挟んで前記液晶層と向き合い、前記厚さ方向から見たときに前記第１及び第２方向が成す角度を二等分する第３方向に対して斜めに交差した第１透過軸を有している第１直線偏光板と、
前記第２透明電極及び前記第２配向膜を間に挟んで前記液晶層と向き合い、前記厚さ方向から見たときに前記第３方向に対して前記第１透過軸と対称の関係にある第２透過軸を有している第２直線偏光板と、
前記第１配向膜と前記第１直線偏光板との間に介在し、前記厚さ方向から見たときに前記第１透過軸及び前記第１方向に対して斜めに交差した第１遅相軸を有しているポジティブＡ型の第１位相差層と、
前記第２配向膜と前記第２直線偏光板との間に介在し、前記厚さ方向から見たときに前記第３方向に対して前記第１遅相軸と対称の関係にある第２遅相軸を有し、前記第１位相差層と同じリターデイションを与えるポジティブＡ型の第２位相差層と、
表示すべき階調に対応した大きさの駆動電圧を前記第１及び第２透明電極間に印加する駆動回路と、
最低階調を表示するときに、前記液晶材料が垂直配向するのに必要な電圧と比較してより小さな駆動電圧を前記第１及び第２透明電極間に印加するように、前記駆動回路の動作を制御するコントローラと
を具備し、
前記最低階調を表示する際に印加する前記駆動電圧を前記第１及び第２透明電極間に印加した状態で、前記厚さ方向から前記第１直線偏光板を波長が５５０ｎｍの自然光で照明したときに、前記液晶層を透過する光が、前記第１及び第２配向膜間の中間位置で、電場ベクトルの振動方向が前記第３方向に対して４５°傾いた直線偏光になるように、前記第１位相差層のリターデイション及び前記第１遅相軸の方位が定められているノーマリホワイト型の液晶表示装置。
【請求項２】
前記第１透明電極と前記第１位相差層との間に介在し、屈折率異方性が負の一軸性化合物を含んだ第１光学補償フィルムであって、前記一軸性化合物は、その光学軸が前記第１方向と前記第１光学補償フィルムの厚さ方向とに平行な面に対して平行となるように、及び、その光学軸と前記第１光学補償フィルムの厚さ方向とが成す角度が前記第１位相差層側から前記第１透明電極側へ向けて増加するようにハイブリッド配向している第１光学補償フィルムと、
前記第２透明電極と前記第２位相差層との間に介在し、屈折率異方性が負の一軸性化合物を含んだ第２光学補償フィルムであって、前記一軸性化合物は、その光学軸が前記第２方向と前記第２光学補償フィルムの厚さ方向とに平行な面に対して平行となるように、及び、その光学軸と前記第２光学補償フィルムの厚さ方向とが成す角度が前記第２位相差層側から前記第２透明電極側へ向けて増加するようにハイブリッド配向している第２光学補償フィルムと
を更に具備した請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記第１及び第２方向は、前記第１透明電極の主面に垂直な方向から見たときに互いに対して斜めに交差する方向である請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記第１及び第２方向は、前記第１透明電極の主面に垂直な方向から見たときに互いに直交する方向である請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置、特にバッテリから供給される電力によって動作する液晶表示装置には、低駆動電圧化が望まれている。駆動電圧を低くすると、消費電力を低減することができるのに加え、より広い電圧領域をオーバードライブに割り当てること、又は、出力がより小さな、即ちより安価なソースドライバを使用することが可能となる。
【０００３】
しかしながら、ツイステッド・ネマティック（ＴＮ）モードを採用したノーマリホワイト型の液晶表示装置では、駆動電圧を低くすると、黒色が明るく表示されることがある。これは、低い駆動電圧では液晶分子は完全には垂直配向せず、それ故、液晶層が透過光の偏光状態に変化を生じさせてしまうためである。
【０００４】
特許文献１には、ＴＮモードを採用したノーマリホワイト型の液晶表示装置が記載されている。この液晶表示装置では、液晶分子のツイスト角は８０°以下であり、液晶層の屈折率異方性Δｎは０．０２乃至０．１２の範囲内にあり、液晶層の厚さｄと屈折率異方性Δｎとの積Δｎｄは０．２乃至１．２μｍの範囲内にある。また、この液晶表示装置は、一方の偏光板と液晶層との間に、又は、２つの偏光板の各々と液晶層との間に位相差板を含んでいる。後者の場合、これら位相差板は、各々の光学軸が配向膜のラビング方向に対して交差するように設置される。特許文献１には、２つの位相差板を使用している具体例として実施例１及び２が記載されており、これら実施例の何れにおいても、位相差板は、各々の光学軸が配向膜のラビング方向に対して９０°の角度を成すように配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−４３４５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者らは、ここに記載する技術を発明するに際して、上述した構成を採用した液晶表示装置には、低電圧駆動時における黒色の明るさに関して改善の余地があることを見出している。
【０００７】
そこで、本発明は、ＴＮモードを採用したノーマリホワイト型の液晶表示装置が低電圧駆動時に表示する黒色の明るさを低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面によると、互いに向き合った第１及び第２透明電極と、前記第１及び第２透明電極間に介在し、ネマチック液晶材料を含んだ液晶層と、前記第１透明電極と前記液晶層との間に介在し、電圧無印加時に前記第１透明電極の近傍で前記液晶材料が含んでいる液晶分子を第１方向に配向させる第１配向膜と、前記第２透明電極と前記液晶層との間に介在し、電圧無印加時に前記第２透明電極の近傍で前記液晶分子を第２方向に配向させる第２配向膜であって、前記第２方向は前記第１透明電極の主面に垂直な厚さ方向から見たときに前記第１方向と交差する方向であり、前記第２配向膜は電圧無印加時に前記第１配向膜とともに前記液晶層内で前記液晶分子をツイスト配向させる第２配向膜と、前記第１透明電極及び前記第１配向膜を間に挟んで前記液晶層と向き合い、前記厚さ方向から見たときに前記第１及び第２方向が成す角度を二等分する第３方向に対して斜めに交差した第１透過軸を有している第１直線偏光板と、前記第２透明電極及び前記第２配向膜を間に挟んで前記液晶層と向き合い、前記厚さ方向から見たときに前記第３方向に対して前記第１透過軸と対称の関係にある第２透過軸を有している第２直線偏光板と、前記第１配向膜と前記第１直線偏光板との間に介在し、前記厚さ方向から見たときに前記第１透過軸及び前記第１方向に対して斜めに交差した第１遅相軸を有しているポジティブＡ型の第１位相差層と、前記第２配向膜と前記第２直線偏光板との間に介在し、前記厚さ方向から見たときに前記第３方向に対して前記第１遅相軸と対称の関係にある第２遅相軸を有し、前記第１位相差層と同じリターデイションを与えるポジティブＡ型の第２位相差層と、表示すべき階調に対応した大きさの駆動電圧を前記第１及び第２透明電極間に印加する駆動回路と、最低階調を表示するときに、前記液晶材料が垂直配向するのに必要な電圧と比較してより小さな駆動電圧を前記第１及び第２透明電極間に印加するように、前記駆動回路の動作を制御するコントローラとを具備し、前記最低階調を表示する際に印加する前記駆動電圧を前記第１及び第２透明電極間に印加した状態で、前記厚さ方向から前記第１直線偏光板を波長が５５０ｎｍの自然光で照明したときに、前記液晶層を透過する光が、前記第１及び第２配向膜間の中間位置で、電場ベクトルの振動方向が前記第３方向に対して４５°傾いた直線偏光になるように、前記第１位相差層のリターデイション及び前記第１遅相軸の方位が定められているノーマリホワイト型の液晶表示装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、ＴＮモードを採用したノーマリホワイト型の液晶表示装置が低電圧駆動時に表示する黒色の明るさを低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１態様に係る液晶表示装置を概略的に示す平面図。
【図２】図１に示す液晶表示装置が含んでいる画素の等価回路図。
【図３】図１に示す液晶表示装置の断面図。
【図４】図１に示す液晶表示装置の分解斜視図。
【図５】従来例に係る液晶表示装置において最大駆動電圧が観察方向とコントラスト比との関係に及ぼす影響の一例を示すグラフ。
【図６】従来例に係る液晶表示装置において一方の偏光板を法線方向から照明した場合に、この偏光板を透過した光が他方の偏光板に入射するまでに生じる偏光状態の変化を示すポアンカレ球。
【図７】従来例に係る液晶表示装置において一方の偏光板を法線方向に対して１８°の角度を成す方向から照明した場合に、この偏光板を透過した光が他方の偏光板に入射するまでに生じる偏光状態の変化を示すグラフ。
【図８】液晶層における厚さ方向の位置に応じたツイスト角の変化の例を示すグラフ。
【図９】図８のデータの一部を示すグラフ。
【図１０】図１に示す液晶表示装置において一方の偏光板を透過した直線偏光が他方の偏光板に入射するまでに生じる偏光状態の変化の一例を示すポアンカレ球。
【図１１】図１０に示す曲線を拡大して描いたグラフ。
【図１２】観察方向に応じたコントラスト比の変化の例を示すグラフ。
【図１３】白色表示時における波長と透過率との関係の例を示すグラフ。
【図１４】黒色表示時における波長と透過率との関係の例を示すグラフ。
【図１５】図１に示す液晶表示装置の視野角特性の一例を示すグラフ。
【図１６】印加電圧に応じた透過率変化の例を示すグラフ。
【図１７】図１に示す液晶表示装置において偏光板の透過軸を斜めに交差させた場合に、一方の偏光板を透過した直線偏光が他方の偏光板に入射するまでに生じる偏光状態の変化の一例を示すポアンカレ球の一部を拡大して描いたグラフ。
【図１８】本発明の第２態様に係る液晶表示装置を概略的に示す断面図。
【図１９】図１８に示す液晶表示装置の分解斜視図。
【図２０】図１８に示す液晶表示装置における液晶分子の配向状態の例を概略的に示す図。
【図２１】図１８に示す液晶表示装置によって達成され得る視野角特性の一例を示すグラフ。
【図２２】光学補償フィルムの位置を変更したこと以外は図１８に示したのと同様の構造を有する液晶表示装置によって達成され得る視野角特性の一例を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の態様について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、同様又は類似した機能を発揮する構成要素には全ての図面を通じて同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１２】
図１は、本発明の第１態様に係る液晶表示装置を概略的に示す平面図である。図２は、図１に示す液晶表示装置が含んでいる画素の等価回路図である。図３は、図１に示す液晶表示装置の断面図である。図４は、図１に示す液晶表示装置の分解斜視図である。
【００１３】
この液晶表示装置１は、ＴＮモードを採用したノーマリホワイト型の液晶表示装置である。この液晶表示装置１は、図１に示すように、表示パネル２と、ゲートドライバ３と、ソースドライバ４と、コントローラ５とを含んでいる。また、この液晶表示装置１は、図示しないバックライトを更に含んでいる。
【００１４】
表示パネル２は、図３に示す液晶セル２１を含んでいる。液晶セル２１は、アクティブマトリクス基板２１１ａと、対向基板２１１ｂと、図示しないシール層と、液晶層２１２とを含んでいる。
【００１５】
アクティブマトリクス基板２１１ａは、透明基板２１１１ａと、画素電極２１１２ａと、配向膜２１１３ａとを含んでいる。
【００１６】
透明基板２１１１ａは電気絶縁性である。透明基板２１１ａは、例えば、ガラス又はプラスチックからなる。
【００１７】
画素電極２１１２ａは、透明基板２１１１ａの一方の主面上で二次元的に配列している。画素電極２１１２ａの配列は、図１に示す表示領域ＡＡを規定している。
【００１８】
画素電極２１１２ａは透明電極である。画素電極２１１２ａは、例えば、インジウム錫酸化物などの導電性酸化物からなる。
【００１９】
配向膜２１１３ａは、図３に示すように、画素電極２１１２ａを被覆している。配向膜２１１３ａは、例えば、ラビング処理を施したポリイミド膜である。配向膜２１１３ａは、図４に示すように、例えば、その近傍において、液晶層２１２が含んでいる液晶分子ＬＣ１、例えば棒状分子を第１方向Ｄ１に配向させる。
【００２０】
透明基板２１１１ａと配向膜２１１３ａとの間には、画素電極２１１２ａを含んだ回路が設けられている。この回路は、図２に示すように、ゲート線２１１４と、ソース線２１１５と、補助容量線２１１６と、薄膜トランジスタ２１１７と、キャパシタ２１１８とを含んでいる。
【００２１】
ゲート線２１１４及びソース線２１１５は、互いに交差するように配列している。画素電極２１１２ａ、薄膜トランジスタ２１１７及びキャパシタ２１１８は、ゲート線２１１４とソース線２１１５との交差部に対応して配列している。
【００２２】
薄膜トランジスタ２１１７のゲート及びソースは、それぞれ、ゲート線２１１４及びソース線２１１５に接続されている。薄膜トランジスタ２１１７のドレインには、画素電極２１１２ａとキャパシタ２１１８の一方の電極とが接続されている。キャパシタ２１１８の他方の電極は、補助容量線２１１６に接続されている。
【００２３】
対向基板２１１ｂは、図３に示すように、透明基板２１１１ｂと、対向電極２１１２ｂと、配向膜２１１３ｂとを含んでいる。
【００２４】
透明基板２１１１ｂは、配向膜２１１３ａと向き合っている。透明基板２１１１ｂは電気絶縁性である。透明基板２１１１ｂは、例えば、ガラス又はプラスチックからなる。
【００２５】
対向電極２１１２ｂは、透明基板２１１１ｂの配向膜２１１３ａとの対向面上に、画素電極２１１２ａと向き合うように設けられている。対向電極２１１２ｂは透明電極である。対向電極２１１２ｂは、例えば、インジウム錫酸化物などの導電性酸化物からなる。
【００２６】
配向膜２１１３ｂは、対向電極２１１２ｂを被覆している。配向膜２１１３ｂは、例えば、ラビング処理を施したポリイミド膜である。配向膜２１１３ｂは、図４に示すように、例えば、その近傍において、液晶層２１２が含んでいる液晶分子ＬＣ１を第２方向Ｄ２に配向させる。なお、第２方向Ｄ２は、画素電極２１１２ａの主面に垂直な方向、ここではＺ方向から見たときに、第１方向Ｄ１と交差する方向である。
【００２７】
典型的には、対向基板２１１ｂは、カラーフィルタ層を更に含んでいる。カラーフィルタ層は、対向基板２１１ｂに設ける代わりに、アクティブマトリクス基板２１１ａに設けてもよい。
【００２８】
図１に示す表示領域ＡＡ内であって、図３に示すアクティブマトリクス基板２１１ａと対向基板２１１ｂとの間には、図示しない粒状スペーサが配置されている。これら粒状スペーサは、アクティブマトリクス基板２１１ａと対向基板２１１ｂとを、一定の間隙を隔てて互いから離間させる役割を果たす。粒状スペーサを使用する代わりに、アクティブマトリクス基板２１１ａ及び対向基板２１１ｂの少なくとも一方に柱状スペーサを設けてもよい。
【００２９】
図示しないシール層は、アクティブマトリクス基板２１１ａと対向基板２１１ｂとの間に介在しており、それら基板２１１ａ及び２１１ｂを互いに貼り合せている。シール層は、図１に示す表示領域ＡＡを取り囲むように設けられており、図３に示すアクティブマトリクス基板２１１ａ及び対向基板２１１ｂとともに中空構造を形成している。
【００３０】
液晶層２１２は、先の中空構造を満たしている液晶材料からなる。この液晶材料は、誘電率異方性が正のネマチック液晶材料である。この液晶材料が含んでいる液晶分子ＬＣ１は、電圧無印加状態においてツイスト配向を呈する。
【００３１】
この表示パネル２は、図３及び図４に示すように、第１直線偏光板２２ａと、第２直線偏光板２２ｂと、第１位相差層２３ａと、第２位相差層２３ｂとを更に含んでいる。
【００３２】
直線偏光板２２ａ及び２２ｂは、典型的には吸収型の直線偏光板である。図３に示すように、直線偏光板２２ａ及び２２ｂは、それぞれ、アクティブマトリクス基板２１１ａ及び対向基板２１１ｂと向き合っている。直線偏光板２２ａは、図４に示すように、Ｚ方向から見たときに第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２とが成す角度を二等分する第３方向Ｄ３に対して斜めに交差した第１透過軸ＡT１を有している。他方、直線偏光板２２ｂは、Ｚ方向から見たときに第３方向Ｄ３に対して第１透過軸ＡT１と対称の関係にある第２透過軸ＡT２を有している。
【００３３】
位相差層２３ａは、図３に示すように、偏光板２２ａとアクティブマトリクス基板２１１ａとの間に介在している。位相差層２３ａは、透明基板２１１１ａと配向膜２１１３ａとの間に介在していてもよい。即ち、位相差層２３ａは、液晶セル２１の一部であってもよい。
【００３４】
位相差層２３ａは、ポジティブＡ型の位相差層である。位相差層２３ａは、図４に示すように、Ｚ方向から見たときに第１透過軸ＡT１及び第１方向Ｄ１に対して斜めに交差した第１遅相軸ＡS１を有している。
【００３５】
位相差層２３ｂは、図３に示すように、偏光板２２ｂと対向基板２１１ｂとの間に介在している。位相差層２３ｂは、透明基板２１１１ｂと配向膜２１１３ｂとの間に介在していてもよい。即ち、位相差層２３ｂは、液晶セル２１の一部であってもよい。
【００３６】
位相差層２３ｂは、ポジティブＡ型の位相差層である。位相差層２３ｂは、図４に示すように、Ｚ方向から見たときに第３方向Ｄ３に対して第１遅相軸ＡS１と対称の関係にある第２遅相軸ＡS２を有している。位相差層２３ｂは、同一波長の光に対して位相差層２３ａと同じリターデイションを与える。
【００３７】
図１に示すゲートドライバ３及びソースドライバ４と図２に示す回路とは、駆動回路を構成している。この駆動回路は、表示すべき階調に対応した大きさの駆動電圧を、図２及び図３に示す電極２１１２ａ及び２１１２ｂ間に印加する。
【００３８】
図１に示すゲートドライバ３は、図２に示すゲート線２１１４及び補助容量線２１１６に接続されている。ゲートドライバ３は、ゲート線２１１４に、走査信号を電圧信号として供給する。具体的には、ゲートドライバ３は、薄膜トランジスタ２１１７を導通状態とする第１走査信号がゲート線２１１４に順次供給されるように、各ゲート線２１１４に、この第１走査信号と薄膜トランジスタ２１１７を非導通状態とする第２走査信号とを交互に供給する。また、ゲートドライバ３は、補助容量線２１１６に参照電圧を供給する。
【００３９】
図１に示すソースドライバ４は、図２に示すソース線２１１５に接続されている。ソースドライバ４は、ソース線２１１５に、表示すべき階調に対応した大きさの駆動電圧を出力する。具体的には、ソースドライバ４は、表示すべき階調が高い場合、即ち、明るい画像を表示させる場合には、電極２１１２ａ及び２１１２ｂ間に比較的小さな電圧が印加されるように大きさを調節された駆動電圧をソース線２１１５に供給する。そして、ソースドライバ４は、表示すべき階調が低い場合、即ち、暗い画像を表示させる場合には、電極２１１２ａ及び２１１２ｂ間に比較的大きな電圧が印加されるように大きさを調節された駆動電圧をソース線２１１５に供給する。
【００４０】
コントローラ５は、図１に示すように、ゲートドライバ３及びソースドライバ４に接続されている。コントローラ５は、ゲートドライバ３及びソースドライバ４の動作を制御する。具体的には、コントローラ５は、ゲートドライバ３が第１走査信号を出力するタイミングとソースドライバ４が駆動電圧を出力するタイミングとを制御するのに加え、ソースドライバ４が出力する駆動電圧の大きさを制御する。そして、コントローラ５は、最低階調、例えば黒色を表示するときに、液晶材料が垂直配向するのに必要な電圧と比較してより小さな駆動電圧を電極２１１２ａ及び２１１２ｂ間に印加するように、上述した駆動回路の動作を制御する。例えば、コントローラ５は、最低階調を表示するときに、１．５Ｖ乃至３．５Ｖの駆動電圧を電極２１１２ａ及び２１１２ｂ間に印加するように、上述した駆動回路の動作を制御する。
【００４１】
図示しないバックライトは、表示パネル２の背面側に設けられている。バックライトは、表示パネル２の背面、ここでは偏光板２２ａを典型的には白色光で照明する。
【００４２】
この液晶表示装置１では、上記の構成を採用するのに加え、最低階調を表示する際に印加する駆動電圧と同じ大きさの電圧を電極２１１２ａ及び２１１２ｂ間に印加した状態で、Ｚ方向から直線偏光板２２ａを波長が５５０ｎｍの自然光で照明したときに、液晶層２１２を透過する光が、配向膜２１１３ａ及び２１１３ｂ間の中間位置で、第３の方向に対して４５°傾いた直線偏光となるように、位相差層２３ａのリターデイション及び第１遅相軸ＡS１の方位が定められている。この構成を採用すると、正面方向のコントラスト比が向上し、低電圧駆動時に黒色が明るく表示されるのを抑制することができる。
【００４３】
図５は、従来例に係る液晶表示装置において最大駆動電圧が観察方向とコントラスト比との関係に及ぼす影響の一例を示すグラフである。
【００４４】
図５には、ＴＮモードを採用した一般的なノーマリホワイト型の液晶表示装置についてシミュレーションによって得られたデータを示している。なお、このシミュレーションには、シンテック社製の光学シミュレーションソフト ＬＣＤ−ＭＡＳＴＥＲを使用し、以下の条件を仮定した。
【００４５】
即ち、液晶表示装置は位相差層を含んでおらず、直線偏光板の透過軸は直交しているとした。光源側及び観察者側の配向膜のラビング方向は、それぞれ、光源側及び観察者側の直線偏光板の透過軸に対して平行とした。また、液晶材料は、波長が５５０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎが０．１３であり、誘電率異方性Δεが１２．７であり、弾性率ｋ11、ｋ22及びｋ33が、それぞれ、１０．５ｐＮ、７．１ｐＮ及び２２．３ｐＮであることとした。液晶層の厚さは３．８μｍであり、液晶分子のプレチルト角は１．０°であるとした。そして、ここでは、黒色を表示させる際に液晶層に印加する電圧（最大駆動電圧）を５．０Ｖ、３．０Ｖ、２．５Ｖ、２．０Ｖ及び１．５Ｖとした。このような条件を仮定して、観察方向とコントラスト比との関係をシミュレートした。
【００４６】
図５において、横軸は、表示面に垂直な方向に対して観察方向が成す角度を表し、縦軸はコントラスト比を表している。図５に示すように、最大駆動電圧を低くすると、コントラスト比が最大となる観察方向が法線方向からずれる。そして、最大駆動電圧を低くするほど、コントラスト比が最大となる観察方向の法線方向からのずれは大きくなる。
【００４７】
図６は、従来例に係る液晶表示装置において一方の偏光板を法線方向から照明した場合に、この偏光板を透過した光が他方の偏光板に入射するまでに生じる偏光状態の変化を示すポアンカレ球である。図７は、従来例に係る液晶表示装置において一方の偏光板を法線方向に対して１８°の角度を成す方向から照明した場合に、この偏光板を透過した光が他方の偏光板に入射するまでに生じる偏光状態の変化を示すグラフである。図６及び図７において、Ｐ１は先の光が液晶層に入射する際の偏光状態を表し、Ｐ２は先の光が液晶層から射出される際の偏光状態を表している。
【００４８】
図６及び図７には、図５について上述したのと同様の条件でシミュレーションを行うことによって得られたデータを示している。なお、これらのシミュレーションに際しては、液晶層に２．０Ｖの電圧を印加していることを想定している。
【００４９】
図６に示すように、法線方向に進行する光は、液晶層に入射したときの偏光状態と、液晶層から射出されたときの偏光状態とが大きく異なっている。即ち、法線方向に進行する光は、光源側の偏光板を透過した直後の偏光状態と、観察者側の偏光板に入射する直前の偏光状態とが大きく異なっている。それ故、この条件のもとで法線方向から表示面を観察した場合、画面は十分に暗くは見えない。
【００５０】
これに対し、法線方向に対して１８°を成す方向に進行する光は、図７に示すように対称なＳ字型の偏光軌跡を描くことにより、入射時の偏光状態と射出時の偏光状態との間に大きな違いはない。それ故、この条件のもとで法線方向に対して１８°を成す方向から表示面を観察した場合、画面は比較的暗く見える。
【００５１】
本発明者らは、以上の結果から、法線方向に進行する光について、図７に示したのと類似した対称なＳ字型の軌跡が生じる設計を採用すれば、低駆動電圧化した場合であっても、黒色が明るく見えるのを抑制できると考えた。その根拠を以下に説明する。
【００５２】
理想的な黒表示を実現するためには、観察者側の偏光板に入射した光が、完全に遮断される必要がある。つまり、光が観察者側の偏光板に入射する直前に、光の電場ベクトルの振動方向（以下、偏光方向という）が偏光板透過軸に対して垂直な直線偏光にならなければならない。この偏光状態の変化を実現するために、本発明者らは、特に図７に示した軌跡の対称性に着目した。図７において、Ｐ３は液晶セル中央における偏光状態である。透過光の偏光状態はＰ３を中心とする対称なＳ字型の軌跡を生じており、Ｐ３は入射の偏光状態Ｐ１と射出の偏光状態Ｐ２のほぼ中間点に位置する。この特徴を利用すると、ポアンカレ球上で液晶セル中央における偏光状態を調節することにより、目的の射出偏光状態を得ることができる。例えば、目的の射出偏光状態を、偏光方向が観察者側偏光板の透過軸に垂直な直線偏光とすれば、理想的な黒表示を実現できる。
【００５３】
法線方向に進行する光について対称なＳ字型の軌跡を得るうえでは、以下に説明するように、液晶分子のツイスト角を偏光板の透過軸が成す角度よりも大きくするのと等価な光学的効果を得ることが重要である。
【００５４】
図８は、液晶層における厚さ方向の位置に応じたツイスト角の変化の例を示すグラフである。図９は、図８のデータの一部を示すグラフである。
【００５５】
図８及び図９には、図５について上述したのと同様の条件でシミュレーションを行うことによって得られたデータを示している。なお、このシミュレーションに際しては、液晶層に２．０Ｖの電圧を印加していることを想定している。
【００５６】
図８及び図９において、横軸は一方の配向膜からの厚さ方向における距離を表し、縦軸はツイスト角を表している。また、図８及び図９において、曲線Ｃ３は法線方向に進行する光について得られたデータを表し、曲線Ｃ４は法線方向に対して１８°の角度を成す方向に進行する光について得られたデータを表している。
【００５７】
図８及び図９に示すように、法線方向から入射した光については、液晶分子のツイスト角は９０°である。これに対し、法線方向に対して１８°の角度を成す方向に進行する光については、液晶分子の実効的なツイスト角は９２．２°である。
【００５８】
これから示唆されるように、法線方向に進行する光について、図７に示したのと類似した対称なＳ字型の軌跡を得るには、液晶分子のツイスト角を偏光板の透過軸が成す角度よりも大きくするのと等価な光学的効果を得ることが重要である。
【００５９】
図１乃至図４を参照しながら説明した液晶表示装置１では、この光学的効果を得るために位相差層２３ａ及び２３ｂを使用している。位相差層２３ａ及び２３ｂを使用するとともに、図１乃至図４を参照しながら説明した構成を採用すると、低駆動電圧化した場合であっても、黒色が明るく見えるのを抑制できる。
【００６０】
図１０は、図１に示す液晶表示装置において一方の偏光板を透過した直線偏光が他方の偏光板に入射するまでに生じる偏光状態の変化の一例を示すポアンカレ球である。図１１は、図１０に示す曲線を拡大して描いたグラフである。
【００６１】
図１０及び図１１には、以下の条件を想定してシミュレーションを行うことによって得られたデータを示している。即ち、ここでは、液晶材料は、図５に関して説明したのと同様の物性を有していることとした。液晶層２１２の厚さは３．８μｍであり、液晶分子ＬＣ１のプレチルト角は１．０°であるとした。第１方向Ｄ１が第３方向Ｄ３に対して成す角度−αは−４５°とし、第２方向Ｄ２が第３方向Ｄ３に対して成す角度αは４５°とした。透過軸ＡT１が第３方向Ｄ３に対して成す角度−βは−４５°とし、透過軸ＡT２が第３方向Ｄ３に対して成す角度βは４５°とした。波長が５５０ｎｍの光に対する位相差層２３ａ及び２３ｂの各々のリターデイションは１１３ｎｍであるとした。遅相軸ＡS１が第３方向Ｄ３に対して成す角度−γは−１３８°とし、遅相軸ＡS２が第３方向Ｄ３に対して成す角度γは１３８°とした。なお、このシミュレーションに際しては、液晶層に２．５Ｖの電圧を印加していることを想定している。
【００６２】
上記の偏光板の条件において、理想の黒表示を実現するためには、第２直線偏光板２２ｂに入射する直前の偏光状態が、偏光方向が第３方向Ｄ３に対して−４５°の角度を成す直線偏光、つまり第１直線偏光板を透過した直後と同じ偏光状態になる必要がある。そのため、配向膜２１１３ａ及び２１１３ｂ間の中間位置における光の偏光状態も、第１直線偏光板を透過した直後と同じ偏光状態になればよい。
【００６３】
図１０及び図１１において、Ｐ４は、直線偏光板２２ａを透過した光が位相差層２３ａに入射する際の偏光状態と、配向膜２１１３ａ及び２１１３ｂ間の中間位置における光の偏光状態と、位相差層２３ｂから射出された直後の光の偏光状態とを表している。また、Ｐ５は、位相差層２３ａから射出された直後の光の偏光状態を表し、Ｐ６は、液晶層２１２から射出された直後の光の偏光状態を表している。
【００６４】
図１０及び図１１に示すように透過光の偏光状態を変化させると、直線偏光板２２ａが射出した直後の光の偏光状態と、配向膜２１１３ａ及び２１１３ｂ間の中間位置における光の偏光状態とが等しくなり、さらに直線偏光板２２ｂに入射する直前の光の偏光状態とも等しくすることができる。従って、以下に例示するように、低電圧駆動時に黒色が明るく見えるのを抑制でき、それ故、低電圧駆動と高いコントラスト比とを同時に実現することができる。
【００６５】
図１２は、観察方向に応じたコントラスト比の変化の例を示すグラフである。  
図１２において、横軸は観察方向が表示面の法線方向に対して成す角度を表し、縦軸はコントラスト比を表している。図１２において、曲線Ｃ５は、図１０及び図１１について上述したのと同様の条件でシミュレーションを行うことによって得られたデータである。また、曲線Ｃ６は、位相差層２３ａ及び２３ｂを省略したこと以外は同様の条件でシミュレーションを行うことによって得られたデータである。
【００６６】
図１２に示す曲線Ｃ５及びＣ６の比較から明らかなように、図１乃至図４を参照しながら説明した構成を採用した場合、位相差層２３ａ及び２３ｂを省略した場合とは異なり、法線方向でコントラスト比を最大とすることができる。また、前者の場合、後者の場合と比較して、より高い最大コントラスト比を達成することができる。
【００６７】
図１３は、白色表示時における波長と透過率との関係の例を示すグラフである。図１４は、黒色表示時における波長と透過率との関係の例を示すグラフである。
【００６８】
図１３及び図１４において、横軸は光の波長を表し、縦軸は表示パネルの透過率を表している。図１３及び図１４において、曲線Ｃ７及びＣ９は、図１０及び図１１について上述したのと同様の条件でシミュレーションを行うことによって得られたデータである。また、曲線Ｃ８及びＣ１０は、位相差層２３ａ及び２３ｂを省略したこと以外は同様の条件でシミュレーションを行うことによって得られたデータである。
【００６９】
図１３に示す曲線Ｃ７及びＣ８の比較から明らかなように、図１乃至図４を参照しながら説明した構成を採用した場合、位相差層２３ａ及び２３ｂを省略した場合とほぼ同様の白色を表示することができる。そして、図１４に示す曲線Ｃ９及びＣ１０の比較から明らかなように、図１乃至図４を参照しながら説明した構成を採用した場合、位相差層２３ａ及び２３ｂを省略した場合と比較して遥かに暗い黒色を表示することができる。
【００７０】
図１５は、図１に示す液晶表示装置の視野角特性の一例を示すグラフである。
【００７１】
図１５には、図１０及び図１１について上述したのと同様の条件でシミュレーションを行うことによって得られたデータを示している。図１５に示すように、この条件のもとでは、法線方向において高いコントラスト比を達成することができるのに加え、特に左右方向で広い視野角を実現することができる。
【００７２】
図１乃至図４を参照しながら説明した液晶表示装置１では、位相差層２３ａ及び２３ｂは、Ｚ方向から見たときに、それらの遅相軸ＡS１及びＡS２がそれぞれ第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２と斜めに交差するように配置している。遅相軸ＡS１が第１方向Ｄ１に対して成す角度及び遅相軸ＡS２が第２方向Ｄ２に対して成す角度は、例えば９０°を除く１°乃至１７９°の範囲内にあり、典型的には１°乃至１５°あるいは９０°を除く７５°乃至１０５°の範囲内にある。
【００７３】
以下に説明するように、このような構成を採用した場合、位相差層２３ａ及び２３ｂを遅相軸ＡS１及びＡS２がそれぞれ第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２と直交するように配置した場合と比較して、遥かに高いコントラスト比を実現することができる。
【００７４】
図１６は、印加電圧に応じた透過率変化の例を示すグラフである。  
図１６において、横軸は液晶層２１２に印加する電圧を表し、縦軸は、表示パネル２の透過率を、印加電圧が０Ｖのときの値を１００とした相対値で表している。
【００７５】
図１６には、以下の条件を想定してシミュレーションを行うことによって得られたデータを示している。
【００７６】
即ち、曲線Ｃ１１を得るに際しては、液晶材料は、波長が５５０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎが０．１３であり、誘電率異方性Δεが１２．７であり、弾性率ｋ11、ｋ22及びｋ33が、それぞれ、１０．５ｐＮ、７．１ｐＮ及び２２．３ｐＮであることとした。液晶層の厚さは３．３μｍであり、液晶分子のプレチルト角は１．０°であるとした。
【００７７】
第１方向Ｄ１が第３方向Ｄ３に対して成す角度−αは−５０°とし、第２方向Ｄ２が第３方向Ｄ３に対して成す角度αは５０°とした。透過軸ＡT１が第３方向Ｄ３に対して成す角度−βは−４５°とし、透過軸ＡT２が第３方向Ｄ３に対して成す角度βは４５°とした。
【００７８】
そして、位相差層２３ａの遅相軸ＡS１が第１方向Ｄ１に対して成す角度と位相差層２３ｂの遅相軸ＡS２が第２方向Ｄ２に対して成す角度との各々を９０°以外の範囲内で変化させるとともに、位相差層２３ａ及び２３ｂのリターデイションを変化させて、印加電圧が２．５Ｖのときに法線方向の透過率が最小となる条件を求めた。
【００７９】
その結果、角度−γ及びγをそれぞれ−１４２°及び１４２°とし且つ位相差層２３ａ及び２３ｂの各々のリターデイションを８０ｎｍとした場合、印加電圧が２．５Ｖのときに法線方向の透過率が最小となった。曲線Ｃ１１は、この条件のもとで得られた透過率分布を表している。
【００８０】
曲線Ｃ１２を得るに際しては、位相差層２３ａの遅相軸ＡS１が第１方向Ｄ１に対して成す角度と位相差層２３ｂの遅相軸ＡS２が第２方向Ｄ２に対して成す角度との各々を９０°としたこと以外は、曲線Ｃ１１について上述したのと同様の方法により、印加電圧が２．５Ｖのときに法線方向の透過率が最小となる条件を求めた。その結果、位相差層２３ａ及び２３ｂの各々のリターデイションを１０５ｎｍとした場合、印加電圧が２．５Ｖのときに法線方向の透過率が最小となった。曲線Ｃ１２は、この条件のもとで得られた透過率分布を表している。
【００８１】
なお、曲線Ｃ１３は、位相差層２３ａ及び２３ｂを省略したこと以外は、曲線Ｃ１１について上述したのと同様の条件のもとで得られた透過率分布を表している。
【００８２】
曲線Ｃ１２及びＣ１３の比較から明らかなように、遅相軸ＡS１及びＡS２をそれぞれ第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２に直交させた場合、位相差層２３ａ及び２３ｂを省略した場合と比較すると、より低い電圧での駆動は可能である。しかしながら、前者の場合に達成され得るコントラスト比は、後者の場合に達成され得るコントラスト比と同等である。具体的には、遅相軸ＡS１及びＡS２をそれぞれ第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２に直交させた場合、最大駆動電圧を２．５Ｖとしたときに達成される正面方向のコントラスト比は最大で約６００である。
【００８３】
これに対し、遅相軸ＡS１及びＡS２をそれぞれ第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２に対して斜めに交差させた場合、曲線Ｃ１１乃至Ｃ１３の比較から明らかなように、位相差層２３ａ及び２３ｂを省略した場合と比較してより低い電圧での駆動が可能であるのに加え、位相差層２３ａ及び２３ｂを省略した場合並びに遅相軸ＡS１及びＡS２をそれぞれ第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２に直交させた場合と比較して遥かに高いコントラスト比を実現できる。具体的には、遅相軸ＡS１及びＡS２をそれぞれ第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２に対して斜めに交差させた場合、最大駆動電圧を２．５Ｖとしたときに達成される正面方向のコントラスト比は最大で１１００である。
【００８４】
このように、遅相軸ＡS１及びＡS２をそれぞれ第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２に対して斜めに交差させた場合、遅相軸ＡS１及びＡS２をそれぞれ第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２に対して直交させた場合と比較して、遥かに高いコントラスト比を実現することが可能となる。
【００８５】
角度−γ及びγ並びに位相差層２３ａ及び２３ｂの各々のリターデイションの最適値は、以下に例示するように、角度−α及びαに応じて変化する。
【００８６】
角度−α及びαをそれぞれ−４５°及び４５°としたこと以外は、図１６の曲線Ｃ１１に関して説明したのと同様の方法により、印加電圧が２．５Ｖのときに法線方向の透過率が最小となる条件を求めた。その結果、角度−γ及びγをそれぞれ−１３８°及び１３８°とし且つ位相差層２３ａ及び２３ｂの各々のリターデイションを１１３ｎｍとした場合、印加電圧が２．５Ｖのときに法線方向の透過率が最小となった。そして、この場合、最大駆動電圧を２．５Ｖとしたときに、正面方向のコントラスト比を１０００以上とすることができた。
【００８７】
なお、位相差層２３ａ及び２３ｂを省略したこと以外はこれと同様の液晶表示装置について同様のシミュレーションを行ったところ、最大駆動電圧を２．５Ｖとしたときに達成され得る正面方向のコントラスト比は７０であった。また、位相差層２３ａ及び２３ｂを省略した液晶表示装置において十分なコントラスト比を達成するためには、最大駆動電圧を４．０Ｖ以上とする必要があった。
【００８８】
このように、角度−γ及びγ並びに位相差層２３ａ及び２３ｂの各々のリターデイションの最適値は、角度−α及びαに応じて変化する。また、角度−γ及びγ並びに位相差層２３ａ及び２３ｂの各々のリターデイションの最適値は、以下に例示するように、最大駆動電圧に応じて変化する。
【００８９】
角度−α及びαをそれぞれ−４５°及び４５°としたこと以外は、図１６の曲線Ｃ１１に関して説明したのと同様の方法により、印加電圧が２．０Ｖのときに法線方向の透過率が最小となる条件を求めた。その結果、角度−γ及びγをそれぞれ−１４２°及び１４２°とし且つ位相差層２３ａ及び２３ｂの各々のリターデイションを１４４ｎｍとした場合、印加電圧が２．０Ｖのときに法線方向の透過率が最小となった。そして、この場合、最大駆動電圧を２．０Ｖとしたときに、正面方向のコントラスト比を１０００以上とすることができた。
【００９０】
なお、位相差層２３ａ及び２３ｂを省略したこと以外はこれと同様の液晶表示装置について同様のシミュレーションを行ったところ、最大駆動電圧を２．０Ｖとしたときに達成され得る正面方向のコントラスト比は１８であった。また、位相差層２３ａ及び２３ｂを省略した液晶表示装置において十分なコントラスト比を達成するためには、最大駆動電圧を４．０Ｖ以上とする必要があった。
【００９１】
このように、角度−γ及びγ並びに位相差層２３ａ及び２３ｂの各々のリターデイションの最適値は、最大駆動電圧に応じて変化する。また、角度−γ及びγ並びに位相差層２３ａ及び２３ｂの各々のリターデイションの最適値は、以下に例示するように、液晶材料の物性に応じて変化する。
【００９２】
角度−α及びαをそれぞれ−４５°及び４５°としたこと、及び、液晶材料が以下の物性を有しているとしたこと以外は、図１６の曲線Ｃ１１に関して説明したのと同様の方法により、印加電圧が２．０Ｖのときに法線方向の透過率が最小となる条件を求めた。即ち、ここでは、液晶材料は、波長が５５０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎが０．２０であり、誘電率異方性Δεが１６．５であり、弾性率ｋ11、ｋ22及びｋ33が、それぞれ、１５．７ｐＮ、６．８ｐＮ及び１４．８ｐＮであることとした。
【００９３】
その結果、角度−γ及びγをそれぞれ−１３９°及び１３９°とし且つ位相差層２３ａ及び２３ｂの各々のリターデイションを１２２ｎｍとした場合、印加電圧が２．０Ｖのときに法線方向の透過率が最小となった。そして、この場合、最大駆動電圧を２．０Ｖとしたときに、正面方向のコントラスト比を１０００以上とすることができた。
【００９４】
なお、位相差層２３ａ及び２３ｂを省略したこと以外はこれと同様の液晶表示装置について同様のシミュレーションを行ったところ、最大駆動電圧を２．０Ｖとしたときに達成され得る正面方向のコントラスト比は３７であった。また、位相差層２３ａ及び２３ｂを省略した液晶表示装置において十分なコントラスト比を達成するためには、最大駆動電圧を３．２Ｖ以上とする必要があった。
【００９５】
このように、角度−γ及びγ並びに位相差層２３ａ及び２３ｂの各々のリターデイションの最適値は、使用する液晶材料の物性に応じて変化する。
【００９６】
上述した例では、直線偏光板２２ａ及び２２ｂを、Ｚ方向から見たときに、それらの透過軸ＡT１及びＡT２が直交するように配置している。加えて、上述した例では、最低階調を表示する際に印加する駆動電圧と同じ大きさの電圧を電極２１１２ａ及び２１１２ｂ間に印加した状態で、Ｚ方向から直線偏光板２２ａを波長が５５０ｎｍの自然光で照明したときに、液晶層２１２を透過する光が、配向膜２１１３ａ及び２１１３ｂ間の中間位置で、位相差層２３ａに入射する偏光と同一の偏光状態となるように、位相差層２３ａのリターデイション及び第１遅相軸ＡS１の方位を定めている。
【００９７】
この構成を採用する代わりに、以下の構成を採用してもよい。即ち、直線偏光板２２ａ及び２２ｂは、Ｚ方向から見たときに、それらの透過軸ＡT１及びＡT２が直交するように配置してもよく、斜めに交差するように配置してもよい。この場合、最低階調を表示する際に印加する駆動電圧を透明電極２１１２ａ及び２１１２ｂ間に印加した状態で、Ｚ方向から直線偏光板２２ａを波長が５５０ｎｍの自然光で照明したときに、液晶層２１２を透過する光が、配向膜２１１３ａ及び２１１３ｂ間の中間位置で、電場ベクトルの振動方向が第３方向Ｄ３に対して４５°傾いた直線偏光になるように、位相差層２３ａのリターデイション及び遅相軸ＡS１の方位を定めればよい。これについて、図４、図１１及び図１７を参照しながら説明する。
【００９８】
図１７は、図１に示す液晶表示装置において偏光板の透過軸を斜めに交差させた場合に、一方の偏光板を透過した直線偏光が他方の偏光板に入射するまでに生じる偏光状態の変化の一例を示すポアンカレ球の一部を拡大して描いたグラフである。
【００９９】
図１７には、以下の条件を想定してシミュレーションを行うことによって得られたデータを示している。即ち、ここでは、液晶材料は、図５に関して説明したのと同様の物性を有していることとした。液晶層２１２の厚さは３．８μｍであり、液晶分子ＬＣ１のプレチルト角は１．０°であるとした。第１方向Ｄ１が第３方向Ｄ３に対して成す角度−αは−５０°とし、第２方向Ｄ２が第３方向Ｄ３に対して成す角度αは５０°とした。透過軸ＡT１が第３方向Ｄ３に対して成す角度−βは−５０°とし、透過軸ＡT２が第３方向Ｄ３に対して成す角度βは５０°とした。波長が５５０ｎｍの光に対する位相差層２３ａ及び２３ｂの各々のリターデイションは４８ｎｍであるとした。遅相軸ＡS１が第３方向Ｄ３に対して成す角度−γは−３８°とし、遅相軸ＡS２が第３方向Ｄ３に対して成す角度γは３８°とした。なお、このシミュレーションに際しては、液晶層に２．５Ｖの電圧を印加していることを想定している。
【０１００】
図１７において、Ｐ７は、直線偏光板２２ａから射出された直後の光の偏光状態を表している。Ｐ８は、位相差層２３ａから射出された直後の光の偏光状態を表している。Ｐ９は、配向膜２１１３ａ及び２１１３ｂ間の中間位置における光の偏光状態を表している。Ｐ１０は、液晶層２１２から射出された直後の光の偏光状態を表している。そして、Ｐ１１は、直線偏光板２２ｂに入射する直前の偏光状態を表している。
【０１０１】
最低階調を表示する場合、直線偏光板２２ｂには、偏光方向が透過軸ＡT２に対して垂直な直線偏光を入射させることが理想的である。即ち、この場合、図４に示す構造においては、直線偏光板２２ｂに入射させる直線偏光の偏光方向が、直線偏光板２２ａが射出する直線偏光の偏光方向に対して成す角度は、β−９０°であることが理想的である。この偏光状態をポアンカレ球上で示したものが、図１７のＰ１１に相当する。
【０１０２】
図４に示す液晶表示装置１では、透過軸ＡT１及びＡT２、遅相軸ＡS１及びＡS２、並びに方向Ｄ１及びＤ２の各々の組について、Ｚ方向から見たときに、第３方向に対して対称な構成を採用するとともに、位相差層２３ａ及び２３ｂのリターデイションを同一としている。このような液晶表示装置１では、最低階調を表示する場合に、配向膜２１１３ａ及び２１１３ｂ間の中間位置における光の偏光状態が、ポアンカレ球上において、直線偏光板２２ａが射出する偏光状態と、偏光方向が透過軸ＡT２に対して垂直な直線偏光状態との中間点、即ち、図１７におけるＰ９の状態に位置すればよい。この状態は、偏光方向が第３方向Ｄ３に対して成す角度が(−β＋（β−９０°）)／２の直線偏光、即ち、偏光方向が第３方向Ｄ３に対して４５°の角度を成している直線偏光である。この設計を採用すれば、理想的な黒色表示が可能である。
【０１０３】
これに対し、透過軸ＡT１及びＡT２がＺ方向から見たときに直交している場合、角度βは４５°である。従って、図１１を参照しながら説明したように、最低階調を表示する場合に、直線偏光板２２ａが射出した直後の光の偏光状態と、配向膜２１１３ａ及び２１１３ｂ間の中間位置における光の偏光状態と、直線偏光板２２ｂに入射する直前の光の偏光状態とが一致する構成を採用することにより、理想的な黒色表示が可能となる。
【０１０４】
次に、本発明の第２態様について説明する。  
図１８は、本発明の第２態様に係る液晶表示装置を概略的に示す断面図である。図１９は、図１８に示す液晶表示装置の分解斜視図である。図２０は、図１８に示す液晶表示装置における液晶分子の配向状態の例を概略的に示す図である。
【０１０５】
第２態様に係る液晶表示装置は、第１光学補償フィルム２４ａと第２光学補償フィルム２４ｂとを更に含んでいること以外は、第１態様に係る液晶表示装置１と同様である。
【０１０６】
第１光学補償フィルム２４ａは、例えば、図１８に示すように、第１位相差層２３ａと透明基板２１１ａとの間に設置される。第１光学補償フィルム２４ａは、図２０に示すように、屈折率異方性が負の一軸性化合物ＬＣ２、例えば円盤状分子を含んでいる。第１光学補償フィルム２４ａにおいて、一軸性化合物ＬＣ２は、その光学軸が第１方向Ｄ１と第１光学補償フィルム２４ａの厚さ方向、ここではＺ方向とに平行な面に対して平行となるように、及び、その光学軸と第１光学補償フィルム２４ａの厚さ方向とが成す角度が第１位相差層２３ａ側から透明電極２１１２ａ側へ向けて増加するようにハイブリッド配向している。
【０１０７】
ここでは、一軸性化合物ＬＣ２は、第１光学補償フィルム２４ａのうち液晶層２１２の近傍の領域において、一軸性化合物ＬＣ２の光学軸と液晶層２１２のうち第１光学補償フィルム２４ａの近傍の領域内に位置した液晶分子ＬＣ１の光学軸とが成す角度が最小となるようにハイブリッド配向している。なお、第１光学補償フィルム２４ａについて図１９に示している第４方向Ｄ４は、第１光学補償フィルム２４ａにおける一軸性化合物ＬＣ２の平均的な光学軸のＺ方向に垂直な平面への正射影に対して平行な方向である。
【０１０８】
第２光学補償フィルム２４ｂは、例えば、図１８に示すように、第２位相差層２３ｂと透明基板２１１１ｂとの間に設置される。第２光学補償フィルム２４ｂは、図２０に示すように、屈折率異方性が負の一軸性化合物ＬＣ２を含んでいる。第２光学補償フィルム２４ｂにおいて、一軸性化合物ＬＣ２は、その光学軸が第２方向Ｄ２と第２光学補償フィルム２４ｂの厚さ方向、ここではＺ方向とに平行な面に対して平行となるように、及び、その光学軸と第２光学補償フィルム２４ｂの厚さ方向とが成す角度が第２位相差層２３ｂ側から透明電極２１１２ｂ側へ向けて増加するようにハイブリッド配向している。
【０１０９】
ここでは、一軸性化合物ＬＣ２は、第２光学補償フィルム２４ｂのうち液晶層２１２の近傍の領域において、一軸性化合物ＬＣ２の光学軸と液晶層２１２のうち第２光学補償フィルム２４ｂの近傍の領域内に位置した液晶分子ＬＣ１の光学軸とが成す角度が最小となるようにハイブリッド配向している。なお、第２光学補償フィルム２４ｂについて図１９に示している第５方向Ｄ５は、第２光学補償フィルム２４ｂにおける一軸性化合物ＬＣ２の平均的な光学軸のＺ方向に垂直な平面への正射影に対して平行な方向である。
【０１１０】
図１８乃至図２０を参照しながら説明した構成を採用した場合、光学補償フィルム２４ａ及び２４ｂを省略した場合と比較して、より広い視野角を達成することができる。また、図１８乃至図２０を参照しながら説明した構成を採用した場合、光学補償フィルム２４ａ及び２４ｂをそれぞれ直線偏光板２２ａと位相差層２３ａとの間及び直線偏光板２２ｂと位相差層２３ｂとの間に配置した場合と比較して、より広い視野角を達成することができる。
【０１１１】
図２１は、図１８に示す液晶表示装置によって達成され得る視野角特性の一例を示すグラフである。図２２は、光学補償フィルムの位置を変更したこと以外は図１８に示したのと同様の構造を有する液晶表示装置によって達成され得る視野角特性の一例を示すグラフである。
【０１１２】
図２１には、以下の条件のもとでシミュレーションを行うことによって得られたデータを示している。
【０１１３】
具体的には、ここでは、図１８乃至図２０を参照しながら説明した構造を採用した液晶表示装置について、以下の事項を仮定した。即ち、液晶材料は、波長が５５０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎが０．１３であり、誘電率異方性Δεが１２．７であり、弾性率ｋ11、ｋ22及びｋ33が、それぞれ、１０．５ｐＮ、７．１ｐＮ及び２２．３ｐＮであることとした。液晶層の厚さは３．８μｍであり、液晶分子のプレチルト角は１．０°であるとした。
【０１１４】
第１方向Ｄ１が第３方向Ｄ３に対して成す角度−αは−４５°とし、第２方向Ｄ２が第３方向Ｄ３に対して成す角度αは４５°とした。透過軸ＡT１が第３方向Ｄ３に対して成す角度−βは−４５°とし、透過軸ＡT２が第３方向Ｄ３に対して成す角度βは４５°とした。第４方向Ｄ４が第３方向Ｄ３に対して成す角度−δは−４５°とし、第５方向Ｄ５が第３方向Ｄ３に対して成す角度δは４５°とした。
【０１１５】
そして、遅相軸ＡS１が第３方向Ｄ３に対して成す角度−γと、遅相軸ＡS２が第３方向Ｄ３に対して成す角度γとを変化させるとともに、位相差層２３ａ及び２３ｂのリターデイションを変化させて、印加電圧が２．５Ｖのときに法線方向の透過率が最小となる条件を求めた。その結果、角度−γ及びγをそれぞれ−３７°及び３７°とし且つ位相差層２３ａ及び２３ｂの各々のリターデイションを３７ｎｍとした場合、印加電圧が２．５Ｖのときに法線方向の透過率が最小となった。
【０１１６】
この条件のもと、最大駆動電圧を２．５Ｖとしたときの観察方向に応じたコントラスト比を求めた。図２１には、このようにして得られた視野角特性を示している。
【０１１７】
図２２には、以下の構成を採用したこと以外は、図２１について上述した条件のもとでシミュレーションを行うことによって得られたデータを示している。
【０１１８】
具体的には、ここでは、光学補償フィルム２４ａ及び２４ｂは、それぞれ、直線偏光板２２ａと位相差層２３ａとの間及び直線偏光板２２ｂと位相差層２３ｂとの間に配置されていることとした。そして、遅相軸ＡS１が第３方向Ｄ３に対して成す角度−γと、遅相軸ＡS２が第３方向Ｄ３に対して成す角度γとを変化させるとともに、位相差層２３ａ及び２３ｂのリターデイションを変化させて、印加電圧が２．５Ｖのときに法線方向の透過率が最小となる条件を求めた。その結果、角度−γ及びγをそれぞれ−１３８°及び１３８°とし且つ位相差層２３ａ及び２３ｂの各々のリターデイションを１１２ｎｍとした場合、印加電圧が２．５Ｖのときに法線方向の透過率が最小となった。
【０１１９】
この条件のもと、最大駆動電圧を２．５Ｖとしたときの観察方向に応じたコントラスト比を求めた。図２１には、このようにして得られた視野角特性を示している。
【０１２０】
図１５と図２２との比較から明らかなように、光学補償フィルム２４ａ及び２４ｂを、それぞれ、直線偏光板２２ａと位相差層２３ａとの間及び直線偏光板２２ｂと位相差層２３ｂとの間に配置すると、視野角特性が劣化する。これに対し、図１８乃至図２０を参照しながら説明した構造を採用すると、高いコントラスト比を維持するとともに、視野角を特に上下方向に広げることが可能となる。
【符号の説明】
【０１２１】
１…液晶表示装置、２…表示パネル、３…ゲートドライバ、４…ソースドライバ、５…コントローラ、２１…液晶セル、２２ａ…第１直線偏光板、２２ｂ…第２直線偏光板、２３ａ…第１位相差層、２３ｂ…第２位相差層、２４ａ…第１光学補償フィルム、２４ｂ…第２光学補償フィルム、２１１ａ…アクティブマトリクス基板、２１１ｂ…対向基板、２１２…液晶層、２１１１ａ…透明基板、２１１１ｂ…透明基板、２１１２ａ…画素電極、２１１２ｂ…対向電極、２１１３ａ…配向膜、２１１３ｂ…配向膜、２１１４…ゲート線、２１１５…ソース線、２１１６…補助容量線、２１１７…薄膜トランジスタ、２１１８…キャパシタ、ＡＡ…表示領域、ＡS１…第１遅相軸、ＡS２…第２遅相軸、ＡT１…第１透過軸、ＡT２…第２透過軸、Ｃ１…曲線、Ｃ２…曲線、Ｃ３…曲線、Ｃ４…曲線、Ｃ５…曲線、Ｃ６…曲線、Ｃ７…曲線、Ｃ８…曲線、Ｃ９…曲線、Ｃ１０…曲線、Ｃ１１…曲線、Ｃ１２…曲線、Ｃ１３…曲線、Ｄ１…第１方向、Ｄ２…第２方向、Ｄ３…第３方向、Ｄ４…第４方向、Ｄ５…第５方向、ＬＣ１…液晶分子、ＬＣ２…一軸性化合物、Ｐ１…偏光状態、Ｐ２…偏光状態、Ｐ３…偏光状態、Ｐ４…偏光状態、Ｐ５…偏光状態、Ｐ６…偏光状態、Ｐ７…偏光状態、Ｐ８…偏光状態、Ｐ９…偏光状態、Ｐ１０…偏光状態、Ｐ１１…偏光状態。
【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】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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