(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の表示領域を有し、マルチプレックス駆動により動作する液晶表示素子であって、
対向して配置される第１および第２の透明基板と、
前記第１および第２の透明基板の対向面側に配置される第１および第２の透明電極と、
前記第１および第２の透明基板の対向面側に前記第１および第２の電極を覆うように配置される第１および第２の垂直配向膜と、
前記第１および第２の透明基板の対向面側に狭持して配置され、誘電率異方性が負でリターデーションが４５０ｎｍより大きい液晶層と、
前記第１および第２の透明基板の対向面側とは反対側に配置される第１および第２の視角補償板と、
前記第１および第２の視角補償板の外側に互いにクロスニコルで配置される第１および第２の偏光板と、
を含み、
前記第１および第２の垂直配向膜の少なくとも一方には、第１の方向に配向処理が施され、
前記第１および第２の透明電極が対向する一部の領域を第１の表示領域としたとき、前記第１の透明電極における前記第１の表示領域に対応する領域には、所定の方向に延在する複数の開口部が形成されている液晶表示素子。
【請求項２】
前記複数の開口部各々は、矩形状であって、格子状または市松状に配置され、該長手方向は前記第１の方向に沿う請求項１記載の液晶表示素子。
【請求項３】
前記複数の開口部の短手方向ピッチは、１５０μｍ以下である請求項１または２記載の液晶表示素子。
【請求項４】
前記液晶層の基板表面を基準としたプレチルト角は、８９°以上９０°未満である請求項１〜３いずれか１項記載の液晶表示素子。
【請求項５】
前記第１の視角補償板は、負の二軸光学異方性を有する視角補償板であって、前記第１の視角補償板の遅相軸は、隣接する前記第１の偏光板の吸収軸と直交し、かつ、前記第１の方向と約４５°をなす請求項１〜４いずれか１項記載の液晶表示素子。
【請求項６】
前記第１および第２の視角補償板は、負の二軸光学異方性を有する視角補償板であって、前記第１および第２の視角補償板の面内遅相軸は互いに直交し、隣接する前記第１および第２の偏光板の吸収軸とも直交し、かつ、前記第１の方向とそれぞれ約４５°をなす請求項１〜４いずれか１項記載の液晶表示素子。
【請求項７】
前記第１および第２の視角補償板の厚さ方向位相差は、前記液晶層のリターデーションの０．５〜１倍である請求項１〜６いずれか１項記載の液晶表示素子。
【請求項８】
前記第１および第２の透明電極が対向する、前記第１の表示領域とは異なる領域を第２の表示領域としたとき、前記第２の透明電極における前記第２の表示領域に対応する領域には、所定の方向に延在する複数の開口部が形成されている請求項１〜７いずれか１項記載の液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチプレックス駆動される垂直配向型液晶表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
図９は、従来の垂直配向型液晶表示素子の基本構成例を示す。従来の垂直配向型液晶表示素子は、透明な上側基板４と、それに対向する透明な下側基板５とを備えており、両基板間に誘電率異方性が負（Δε＜０）、複屈折率Δｎの液晶材料を含むモノドメイン液晶層３０が厚さｄで設けられる。上側基板４の液晶層３０側には上側透明電極１１が、下側基板５の液晶層３０側には下側透明電極１５が設けられる。透明電極１１，１５を覆うように垂直配向膜１２，１４が設けられ、モノドメイン垂直配向型液晶セル９を構成する。なお、垂直配向膜１２，１４の少なくとも一方には配向処理が施される。上下基板４，５の液晶層３０とは反対側に、それぞれ偏光板１０、２０がクロスニコルで配置される。
【０００３】
表示領域１８は、透明電極１１，１５が液晶層３０を挟んで重なり合う部分に画定される。電圧無印加時、液晶層３０の液晶分子は透明基板４，５に対してほぼ垂直に配向しており、面内方向で屈折率がほぼ等方的であるため、クロスニコル配置の偏光板１０，２０と組み合わせることにより表示領域１８の暗状態が実現される。透明電極１１，１５を介して液晶層３０の閾値電圧以上の電圧が印加されると、液晶層３０の液晶分子が透明基板４，５に対して倒れて、面内方向で屈折率が異方的になるため、入射光がクロスニコル配置の偏光板１０，２０を透過して表示領域１８の明状態が実現される。
【０００４】
液晶表示素子の駆動に用いられる電極構成として、セグメント電極構成（７セグメント表示や固定パターン表示などを含む）や単純マトリクス型ドットマトリクス電極構成がある。セグメント電極構成の場合、一方の透明基板には表示領域を画定するセグメント電極が形成され、他方の透明基板には表示領域（ないしセグメント電極）を覆う所定形状のコモン電極が形成される。単純マトリクス型ドットマトリクス電極構成の場合、一方の透明基板に形成される走査電極と、他方の透明基板に形成される信号電極とからなる任意の交点（画素）に選択的に電圧印加することで文字や数字などの表示を実現する。
【０００５】
上記構成を有する液晶表示素子は、垂直方向から観察した時には良好な表示が得られるが、垂直方向から傾いた方向から観察したときには光透過率や色相が著しく変化することが一般的に知られている。
【０００６】
特許文献１には、図９における符号１０，２０に対応した上下偏光板と符号４，５に対応した上下透明基板間の一方または双方に、符号３ａ，３ｂに対応した負の一軸光学異方性を有する視角補償板（負の一軸フィルム）、または負の二軸光学異方性を有する視角補償板（負の二軸フィルム）を挿入した液晶表示素子が開示されている。この液晶表示素子によれば、斜め方向から観察した場合であっても、暗状態時の光透過率の上昇とコントラストの低下とが抑制され、良好な表示を実現することが可能である、と記載されている。
【０００７】
特許文献２，３には、液晶分子を複数の方向に配向させ、観察方向の違いによる屈折率変化を抑制するマルチドメイン垂直配向型液晶表示素子が開示されている。特許文献２には、特殊な形状の電極を形成し、液晶層内で斜め方向に電界を発生させ、その方向に液晶分子を配向制御する斜め電界配向制御法が記載され、特許文献３には、基板表面に形成した土手状突起により液晶分子の配向制御を行う方法が記載されている。
【０００８】
なお、特許文献４，５には、垂直配向膜に施す配向処理方法が開示されている。特許文献４には偏光した紫外線を垂直配向膜に所定の角度をもって照射する光配向処理法が記載され、特許文献５には特定の表面自由エネルギを有する垂直配向膜に対するラビング処理方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許２０４７８８０号公報
【特許文献２】特許３８３４３０４号公報
【特許文献３】特許２９４７３５０号公報
【特許文献４】特許２８７２６２８号公報
【特許文献５】特開２００５−２３４２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、良好な表示を実現することのできる垂直配向型液晶表示素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の１観点によれば、所定の表示領域を有し、マルチプレックス駆動により動作する液晶表示素子であって、対向して配置される第１および第２の透明基板と、前記第１および第２の透明基板の対向面側に配置される第１および第２の透明電極と、前記第１および第２の透明基板の対向面側に前記第１および第２の電極を覆うように配置される第１および第２の垂直配向膜と、前記第１および第２の透明基板の対向面側に狭持して配置され、誘電率異方性が負でリターデーションが４５０ｎｍより大きい液晶層と、前記第１および第２の透明基板の対向面側とは反対側に配置される第１および第２の視角補償板と、前記第１および第２の視角補償板の外側に互いにクロスニコルで配置される第１および第２の偏光板と、を含み、前記第１および第２の垂直配向膜の少なくとも一方には、第１の方向に配向処理が施され、前記第１および第２の透明電極が対向する一部の領域を第１の表示領域としたとき、前記第１の透明電極における前記第１の表示領域に対応する領域には、所定の方向に延在する複数の開口部が形成されている液晶表示素子、が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、良好な表示を実現可能な垂直配向型液晶表示素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明者が提供する垂直配向型液晶表示素子の断面図である。
【図２】図２Ａおよび２Ｂは開口部の形状例を示す概略平面図であり、図２Ｃは試験的に作製した電極に開口部を有する垂直配向型液晶表示素子の各種パラメータを示すテーブルである。
【図３】図３は、試験的に作製したサンプルＳａ１〜Ｓａ３の光透過率特性を示すグラフである。
【図４】図４は、試験的に作製したサンプルＳａ１〜Ｓａ３の色相変化を示すＸＹＺ表色系におけるｘｙ色度図である。
【図５】図５Ａはプレチルト角が異なるサンプルＳａ４〜Ｓａ６の各種バラメータを示すテーブルであり、図５Ｂおよび５ＣはサンプルＳａ４〜Ｓａ６の光透過率特性を示すグラフ、および色相変化を示すＸＹＺ表色系におけるｘｙ色度図である。
【図６】図６Ａは開口部の短手方向ピッチが異なるサンプルＳａ７〜Ｓａ９の各種バラメータを示すテーブルであり、図６Ｂおよび６ＣはサンプルＳａ７〜Ｓａ９の光透過率特性を示すグラフ、および色相変化を示すＸＹＺ表色系におけるｘｙ色度図である。
【図７】図７Ａおよび図７Ｂは、電極に開口部を有する垂直配向型液晶表示素子の電圧印加時における液晶分子の配向状態を示す概略斜視図および正面透視図である。
【図８】図８Ａ〜８Ｃは、開口部の形状例を示す概略平面図である。
【図９】図９は、従来の垂直配向型液晶表示素子の断面図である。
【図１０】図１０Ａおよび１０Ｂは、従来の垂直配向型液晶表示素子における偏光板、視角補償板等の配置関係を示す概略斜視図である。
【図１１】図１１Ａおよび１１Ｂは、従来の垂直配向型液晶表示素子の光透過率特性を示すグラフ、および色相変化を示すテーブルである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明者は、図９に示す従来液晶表示素子において、観察方向の違いによる光透過率特性、および色相変化のシミュレーション解析を行った。シミュレーション解析には、（株）シンテック製「ＬＣＤＭＡＳＴＥＲ６．４」を使用した。
【００１５】
図１０Ａおよび図１０Ｂは、シミュレーション解析を行った従来液晶表示素子（セグメント表示型）のモデルを示す概略図である。
【００１６】
図１０Ａに示す第１の従来液晶表示素子は、クロスニコル配置された上側（または表側）偏光板１０と下側（または裏側）偏光板２０との間に、モノドメイン垂直配向型液晶セル９が配置される。モノドメイン垂直配向型液晶セル９は、上側基板（透明ガラス基板）４、下側基板（透明ガラス基板）５、及び両基板に挟持されたプレチルト角（液晶分子長軸の基板面に対する傾き）８９．５°のモノドメイン垂直配向液晶層３０を含んで構成される。なお、便宜上、上下基板４，５に配置される電極、および垂直配向膜は図示を省略しているが、実際には図９に示す液晶セル９を想定する。モノドメイン垂直配向液晶層３０は負の誘電率異方性Δεを有し、複屈折率Δｎは０．１５、厚さｄは４μｍ、つまりリターデーションΔｎｄは６００ｎｍとした。モノドメイン垂直配向液晶セル９の下側基板５と下側偏光板２０間に、視角補償板３として負の二軸フィルムが１枚配置される。負の二軸フィルム３の面内位相差は５０ｎｍ、厚さ方向の位相差は４４０ｎｍとした。
【００１７】
上下偏光板１０，２０はそれぞれ、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）ベースフィルム２上に偏光層１が配置された構成である。図示は省略したが、偏光層１上には、ＴＡＣで形成された表面保護フィルムが配置される。偏光板ＴＡＣ層の面内位相差は３ｎｍでその遅相軸は偏光板吸収軸に平行とし、厚さ方向位相差は５０ｎｍとした。
【００１８】
図中に示す座標系において、上側基板４の配向処理方向Ｒｕｂは２７０°、下側基板５の配向処理方向Ｒｕｂは９０°であり、液晶層３０の厚さ方向中央の液晶分子配向方向（液晶ダイレクタ）は９０°である。また、上側偏光板１０の偏光層１における吸収軸ａｂ、及びＴＡＣベースフィルム２の面内遅相軸ＴＡＣｓｌは１３５°方向、下側偏光板２０のそれらは４５°方向に配置する。負の二軸フィルム３の面内遅相軸Ｂｓｌは、近接する偏光板の吸収軸と略直交に配置するため、その方向は１３５°である。
【００１９】
図１０Ｂに示す第２の従来液晶表示素子は、下側基板５と下側偏光板２０との間に視角補償板３ａとして第１の負の二軸フィルムが、上側基板４と上側偏光板１０との間に視角補償板３ｂとして第２の負の二軸フィルムが配置される。その他の構成は第１の従来液晶表示素子と同様である。
【００２０】
第１の負の二軸フィルム３ａの面内遅相軸Ｂｓｌ１は、近接する偏光板２０の偏光層１の吸収軸ａｂに略直交とされるため、その方向は１３５°である。また、第２の負の二軸フィルム３ｂの面内遅相軸Ｂｓｌ２は、近接する偏光板１０の偏光層１の吸収軸ａｂに略直交とされるため、その方向は４５°である。第１および第２の負の二軸フィルム３ａ，３ｂの面内位相差はともに２５ｎｍ、厚さ方向位相差はともに２２０ｎｍとした。
【００２１】
また、第３の従来液晶表示素子として、図１０Ｂにおける視角補償板３ａを面内位相差５０ｎｍ、厚さ方向位相差２２０ｎｍの負の二軸フィルムとし、視角補償板３ｂを面内位相差０ｎｍ、厚さ方向位相差２２０ｎｍの負の一軸フィルム（Ｃプレート）としたモデルを想定した。その他の構成は第２の従来液晶表示素子と同様である。
【００２２】
液晶表示素子の左右方向を１８０°−０°（９時−３時）方向とし、垂直方向を０°とした左右への傾き角度（観察角度）に対する光透過率特性、および色相変化について説明する。
【００２３】
図１１Ａは、第１〜３の従来液晶表示素子における光透過率特性（−６０°〜＋６０°）を示すグラフである。グラフの横軸は観察角度を単位「°」（ｄｅｇ）で表し、縦軸は明状態時の光透過率を単位「％」で表す。曲線αが第１の従来液晶表示素子（片面に負の二軸フィルム）の光透過率特性、曲線βが第２の従来液晶表示素子（両面に負の二軸フィルム）の光透過率特性、曲線γが第３の従来液晶表示素子（片面に負の二軸フィルム、片面にＣプレート）の光透過率特性を示す。駆動条件としては、マルチプレックス駆動１／１６ｄｕｔｙ、１／５ｂｉａｓで、最大コントラストが得られる電圧値とした。光源には標準光源Ｄ６５を用いた。
【００２４】
このグラフより、第１の従来液晶表示素子では、観察角度に対する光透過率特性の非対称性が確認できる。また、第２の従来液晶表示素子では、光透過率特性の対称性は良好であるものの、大きい観察角度で光透過率の低下が確認できる。さらに、第３の従来液晶表示素子では、第２の従来液晶表示素子と同様に大きい観察角度で光透過率の低下が見られるとともに、光透過率特性の非対称性も確認することができる。
【００２５】
図１１Ｂは、観察角度±５０°および±６０°における第１〜３の従来液晶表示素子のＸＹＺ表色系におけるｘｙ色度を示すテーブルである。このテーブルより、第２および第３の従来液晶表示素子では、観察角度±５０°でほぼ黄色である色相が、観察角度±６０°で紫〜青色の色相へ変化していることが確認される。
【００２６】
以上のシミュレーション解析から、第２および第３の従来液晶表示素子のような、液晶セルの両面に視角補償板が配置されている場合、左右への大きな傾き角度で光透過率が著しく低下するとともに、大きな色相変化が生じることがわかった。このような視角特性の劣化は改善されることが望ましい。なお、本発明者の検討によれば、このような視角特性の劣化は、液晶層のリターデーションが約４５０ｎｍより大きい場合で顕著に見られることが確認されている。本発明者は、液晶セルの両面に視角補償板が配置された垂直配向型液晶表示素子の視角特性を改善する検討を行った。
【００２７】
図１は、本発明者が提供する垂直配向型液晶表示素子の構成例を示す断面図である。透明な上側基板４と、それに対向する透明な下側基板５とを備えており、両基板間にΔε＜０の液晶材料を含む液晶層３０がリターデーションΔｎｄ＞４５０ｎｍで設けられている。上側基板４の液晶層３０側には表示領域１８に対応した所定形状のセグメント電極１１が設けられている。また、下側基板５の液晶層３０側には全面に開口部１７を有するコモン電極１６が設けられている。さらに、透明電極１１，１６を覆うように垂直配向膜１２，１４が設けられている。また、垂直配向膜１２ないし１４には基板面内の一方向に配向処理が施され、電圧無印加時における液晶層３０の配向状態はモノドメイン配向に規制されている。上下基板４，５の液晶層３０とは反対側に、それぞれ負の一軸フィルム３ｂ，負の二軸フィルム３ａが配置され、さらにその外側に偏光板１０、２０がクロスニコルで配置されている。なお、偏光板の吸収軸方向、視角補償板の遅相軸方向、垂直配向膜における配向方向ないし液晶ダイレクタの配置関係は、前述の第３の従来液晶表示素子と同等である。また、各種フィルム、液晶層等の特性も同等である。つまり、本発明者が提供する液晶表示素子と第３の従来液晶表示素子との差異は、コモン電極に形成された開口部の有無が主である。
【００２８】
以下、図１を参照しながら、本発明者が提供する垂直配向型液晶表示素子の作製例について説明する。
【００２９】
基板サイズ３５０ｍｍ×３６０ｍｍ、厚さ０．７ｍｍ、シート抵抗８０Ω／ｍ２のＩＴＯ（インジウム錫酸化物）透明電極付き青板ガラス基板に、ポジ型フォトレジスト（ロームアンドハース製）をロールコーターで塗布してフォトレジスト膜を形成する。石英ブランク上に所望形状のＣｒ（クロム）パターンを有するフォトマスクのＣｒパターンをフォトレジスト膜上に密着配置し、紫外線によりフォトレジスト膜を密着露光する。１２０℃、１０分間の焼成を行った後、ＫＯＨ水溶液にてウェット現像処理を行い、露光された部分のフォトレジストを除去する。４０℃の第２塩化鉄溶液でＩＴＯ透明電極にエッチング処理を行い、フォトレジスト膜開口部のＩＴＯ膜を除去する。最後に、ＮａＯＨ水溶液にて残ったフォトレジストを除去する。このようにして、適宜所望パターンのフォトマスクを用いて、上下基板４，５上にそれぞれ、表示領域１８に対応した所望パターンのセグメント電極１１と、開口部１７を有するコモン電極１６が形成される。なお、開口部１７の詳細については後述する。
【００３０】
次に、フレキソ印刷法により、垂直配向膜（チッソ石油化学製）の材料液をセグメント電極１１およびコモン電極１６上に塗布し、これらをクリーンオーブン内で１８０℃、３０分間焼成して垂直配向膜１２，１４を形成する。その後、各配向膜１２，１４に対しラビング処理を施す。
【００３１】
次に、垂直配向膜１２，１４が形成された上側基板４または下側基板５の一方の基板に、粒径２〜６μｍのシリカスペーサーが混入されたシール材（三井化学製）をスクリーン印刷法により所望のパターンで塗布する。また、他方の基板に、粒径２〜６μｍのプラスチックスペーサーを乾式散布法により散布する。上下基板４，５を、垂直配向膜１２，１４が対向するように配置、かつ垂直配向膜１２，１４に施されたラビング方向がアンチパラレルになるように配置して張り合わせる。一定の加圧状態にて焼成した後、所望のサイズにカッティングして空セルを完成させる。なお実施例では、セル厚は約４μｍであった。
【００３２】
次に、空セルに、誘電率異方性ε＜０、複屈折率Δｎ＝０．１５の液晶材料（メルク社製）を真空注入法にて注入、封止する。その後、１２０°、６０分間の焼成を行い、中性洗剤で洗浄して液晶セル９を完成させる。
【００３３】
最後に、液晶セル９の外側に、視角補償板３ａ，３ｂを配置し、さらにその外側に、吸収軸が略クロスニコルになるよう上下偏光板（ポラテクノ製ＳＨＣ１３Ｕ）１０，２０を配置する。実施例では、視角補償板３ａに面内位相差２５ｎｍ、厚さ方向位相差２２０ｎｍである負の二軸フィルムを用い、視角補償板３ｂに厚さ方向位相差２２０ｎｍの負の一軸フィルムを用いた。
【００３４】
このようにして、本発明者が提供する開口部を有する視角補償板付き垂直配向型液晶表示素子が完成する。
【００３５】
図２Ａおよび２Ｂはコモン電極に形成された開口部の配置例を示す平面図であり、図２Ｃは試験的に作製したサンプルＳａ１〜Ｓａ３の各種パラメータを示すテーブルである。図２Ａおよび２Ｂに示すように、各開口部１７は一方向に延在する矩形状であり、Ｌは各開口部１７の長手方向長さ、Ｌｓは隣接する各開口部１７の長手方向間距離、Ｓは各開口部１７の短手方向長さ、Ｐは開口部１７の短手方向ピッチを示す。また、θは、液晶表示素子の左右方向（液晶ダイレクタと直交する方向）に対する矩形状開口部１７の長手方向角度を示す。図２Ａは矩形状開口部１７が格子状に配置されるコモン電極のタイプＡを示し、図２Ｂは矩形状開口部１７が市松状に配置されるコモン電極のタイプＢを示す。開口部１７に関する各種パラメータを変化させたサンプルＳａ１〜Ｓａ３の詳細は、図２Ｃに示す通りである。
【００３６】
図３および４は、サンプルＳａ１〜Ｓａ３と参照サンプルＲｅｆの左右への傾き角度（観察角度）に対する光透過率特性を示すグラフ（−６０°〜＋６０°）、および色相変化を示すＸＹＺ表色系におけるｘｙ色度図（０°〜＋６０°）である。ここで参照サンプルＲｅｆとは、前述第３の従来液晶表示素子の構成であってプレチルト角が８９．０°のサンプルである。サンプルＳａ１〜Ｓａ３、および参照サンプルＲｅｆは、最大コントラストが得られる電圧値で、フレーム周波数２００Ｈｚ、１／９ｄｕｔｙ、１／４ｂｉａｓのマルチプレックス駆動で動作させた。
【００３７】
図３において、サンプルＳａ１〜Ｓａ３は、参照サンプルＲｅｆと比べて、正面観察時（観察角度０°）の光透過率が低下していることがわかる。これは、サンプルＳａ１〜Ｓａ３がコモン電極に開口部を備えているため、実効開口率が低下したためだと考えられる。しかし、サンプルＳａ１〜Ｓａ３はいずれも、大きな観察角度で光透過率が向上しており、光透過率特性が全体としてフラットに近づいていることがわかる。
【００３８】
図４において、参照サンプルＲｅｆの色相は、観察角度０°から６０°にかけて白色から黄色、さらに青色と大きく変化している。一方、サンプルＳａ１〜Ｓａ３はいずれも、明らかに色相変化が小さくなっていることがわかる。
【００３９】
以上より、液晶セルの両面に視角補償板を備えた垂直配向型液晶表示素子において、その電極に開口部を設けることにより、観察角度に対する光透過率特性がフラットに近づき、色相変化が小さくなる、つまり視角特性が改善することがわかった。引き続き、本発明者は、電極に開口部を有する視角補償板付き垂直配向型液晶表示素子において、プレチルト角および開口部の短手方向ピッチの影響について評価を行った。
【００４０】
図５Ａは、プレチルト角が８９．０°、８９．５°および８９．９°のサンプルＳａ４〜Ｓａ６における各種パラメータを示す。図５Ｂおよび５Ｃは、サンプルＳａ４〜Ｓａ６と参照サンプルＲｅｆの観察角度に対する光透過率特性を示すグラフ、および色相変化を示すＸＹＺ表色系におけるｘｙ色度図である。これらのグラフから、サンプルＳａ４〜Ｓａ６のいずれも、参照サンプルＲｅｆと比べて光透過率特性がフラットに近づき、色相変化が小さくなることがわかる。また、プレチルト角の影響については、プレチルト角が大きくなるにしたがって、大きな観察角度で光透過率が向上し、色相変化が低減することがわかった。
【００４１】
図６Ａは、開口部の短手方向ピッチが５７μｍ、１０７μｍおよび１５７μｍの市松状開口部を有するサンプルＳａ７〜Ｓａ９の各種パラメータを示す。図６Ｂおよび６Ｃは、サンプルＳａ７〜Ｓａ９、と参照サンプルＲｅｆの観察角度に対する光透過率特性を示すグラフ、および色相変化を示すＸＹＺ表色系におけるｘｙ色度図である。これらのグラフから、サンプルＳａ７〜Ｓａ９のいずれも、参照サンプルＲｅｆと比べて光透過率特性がフラットに近づき、色相変化が小さくなることがわかる。また、開口部の短手方向ピッチの影響については、開口部の短手方向ピッチが短くなるにしたがって、大きな観察角度で光透過率が向上し、色相変化が低減することがわかった。
【００４２】
液晶セルの両面に視角補償板を備えた垂直配向型液晶表示素子において、その電極に開口部を設けることによる視角特性の改善は、以下のようなメカニズムによるものと考えられる。
【００４３】
図７Ａおよび７Ｂは、電圧印加時の開口部エッジ付近における電界の様子を示す斜視図、および液晶層厚さ方向中央分子の配向状態を模式的に示す正面透視図である。電圧無印加時、誘電率異方性が負の液晶分子は、基板面に対しほぼ垂直に配向している。電極を介して電圧が印加されると、上下電極が対向する領域においては、液晶分子は配向処理方向に沿って再配向して明状態を実現する。ただし、電極が上下基板のどちらか一方にしか存在しない開口部の中央領域においては、液晶分子は再配向せず、明状態にはならない。そのため、電極に開口部を形成すると、実効開口率が低下し、正面観察時の光透過率が低下したと考えられる。一方、開口部エッジ領域においては、開口部の対向する電極領域から発する電気力線が開口部のエッジに向かうことになり、図７Ａに示すような斜め電界が発生することになる。開口部のエッジ付近に位置する液晶分子は、局所的にこの斜め電界に沿って再配向する。基板面において開口部エッジから離れるにしたがって、液晶分子の配向方向は徐々に配向処理方向に近づいていき、結果、電圧印加時の液晶層は、図７Ｂに示すように、マルチドメイン配向を構成すると考えられる。なお、図７Ａおよび７Ｂにおいて、開口部エッジ付近の斜め電界および液晶分子配向方向は、配向処理方向と直交する成分のみを示すが、実際には開口部の各エッジで同様の現象が生じるであろう。このように電極に開口部を形成すると、開口部のエッジ付近における斜め電界により、液晶層がマルチドメイン配向を構成するため、観察方向の違いによる屈折率変化が平均化し、視角特性の改善が見られたと考えられる。
【００４４】
なお、以上の考察から、大きな観察角度に対する視角特性向上を重視する場合には、液晶層のマルチドメイン配向領域を広くするため、開口部の長手方向長さを配向処理方向に沿って長くし、かつ、短手方向長さおよび短手方向ピッチを短くして開口部を密に配置することが好ましいと考えられる。この場合、前述の短手方向ピッチに関する評価から、短手方向ピッチは１５０μｍ以下が望ましいと推察される。
【００４５】
以上、本発明者が提供する開口部を有する視角補償板付き垂直配向型液晶表示素子の有効性が確認されたが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、開口部は、実施例において説明したようにコモン電極の全面に形成してもよいし、コモン電極の表示領域に対応した領域のみに形成してもよい。また、コモン電極ではなくセグメント電極に形成してもよいし、コモン電極およびセグメント電極の両方に形成してもよい。ただし、コモン電極の表示領域に対応した領域のみに開口部を形成する場合には、開口部が表示領域内に配置されるよう精確に上下基板の張り合わせを行う必要があるであろう。同様に、コモン電極およびセグメント電極両方に開口部を形成する場合も、上下基板の張り合わせ時に精確な位置合わせが必要であろう。このため、開口部はコモン電極全面、または、表示領域に対応した形状のセグメント電極全面に形成することが望ましいであろう。また、開口部の形状は矩形状に限らず、開口部の配置も格子状、市松状に限らない。
【００４６】
図８Ａ〜８Ｃは、電極に形成される開口部の配置例を示す概略図である。図８Ａにおいて、矩形状開口部は、長手方向角度θ＝４５°で行方向に配列している領域と、θ＝１３５°で行方向に配列している領域とが交互になるよう配置されている。図８Ｂにおいて、矩形状開口部は、長手方向角度θ＝４５°で列方向に配列している領域と、θ＝１３５°で列方向に配列している領域とが交互になるよう配置されている。図８Ｃにおいて、長手方向角度θ＝４５°の矩形状開口部と、θ＝１３５°の矩形状開口部とが格子状に配置されている。このように開口部を配置しても、液晶層がマルチドメイン配向を構成し、実施例と同等の視角特性が得られると考えられる。
【００４７】
また、実施例では、視角補償板３ｂに負の一軸フィルムを、視角補償板３ａに負の二軸フィルムを用いたが、本発明の構成はこの限りではない。両方負の一軸フィルム、ないし負の二軸フィルムを用いても良いし、面内位相差ないし厚さ方向位相差などの光学特性が異なる視角補償板を用いてもよい。本発明者の検討によれば、面内位相差および厚さ方向位相差が異なる負の二軸フィルムを液晶セル両面に用いた場合であっても、従来液晶表示素子よりも視角特性が向上することが確認されている。さらに、光学特性が等しい視角補償板を用いた場合には、視角特性がほぼ対称となることも確認されている。また、一般的に視角補償板の厚さ方向位相差は、液晶層のリターデーションの０．５〜１倍程度が好ましいことが知られているが、リターデーションが大きくなるような場合には、視角補償板を複数用いて厚さ方向位相差を調整しても構わない。
【００４８】
さらに、複数の表示領域を有し、所定の文字列や記号を表示するようなセグメント表示型液晶表示装置の場合には、開口部を、例えば第一の表示領域ではセグメント電極に形成し、第二の表示領域ではコモン電極に形成してもよい。
【００４９】
その他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【符号の説明】
【００５０】
３      視角補償板、
４      ガラス基板、
９      液晶セル、
１０    偏光板、
１１    セグメント電極、
１２    垂直配向膜、
１５    コモン電極、
１７    開口部、
１８    表示領域、
３０    液晶層。
【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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