(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ電極が形成された互いに対向する面に、互いに９０°を成す方向に配向処理が施された前側基板及び後側基板と、前記前側基板及び前記後側基板の間に液晶分子を９０°のツイスト角でツイスト配向させて設けられた液晶層と、を有する液晶素子と、
前記前側基板に対して前記液晶層側とは反対側に、前記前側基板の配向処理の方向に対して透過軸が４５°の角を成すように配置された前側偏光板と、
前記後側基板に対して前記液晶層側とは反対側に、前記前側偏光板の透過軸に対して透過軸が９０°の角を成すように配置された後側偏光板と、
前記前側基板と前記前側偏光板との間に配置された前側光学異方性フィルムであって、該前側光学異方性フィルムのフィルム面の法線に対し特定方向に傾いた方向の屈折率が最小となる負の光学異方性を有し、該特定方向を該フィルム面へ投影した方向と前記前側基板の配向処理の方向との成す角は０°である、前側光学異方性フィルムと、
前記後側基板と前記後側偏光板との間に配置された後側光学異方性フィルムであって、該後側光学異方性フィルムのフィルム面の法線に対し特定方向に傾いた方向の屈折率が最小となる負の光学異方性を有し、該特定方向を該フィルム面へ投影した方向と前記後側基板の配向処理の方向との成す角は０°である、後側光学異方性フィルムと、
前記後側偏光板と前記後側光学異方性フィルムとの間に配置された位相差板であって、該位相差板の板面に沿った最も屈折率が大きい方向、該板面に沿った最も屈折率が大きい方向と直交する方向、該板面の法線方向をそれぞれｓ１軸、ｆ１軸、ｚ１軸とし、該ｓ１軸、該ｆ１軸、該ｚ１軸の方向の屈折率をそれぞれｎｓ１、ｎｆ１、ｎｚ１としたとき、該ｎｓ１、該ｎｆ１、該ｎｚ１は、ｎｓ１＞ｎｆ１＝ｎｚ１の関係を有し、該ｓ１軸と前記後側偏光板の透過軸との成す角は０°である、位相差板と、
を具備し、
前記液晶層の屈折率異方性Δｎと該液晶層の厚さｄとの積であるΔｎ・ｄの値は４５０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下であり、
前記位相差板の厚さをｄ１としたとき、該位相差板に関する（ｎｓ１−ｎｆ１）ｄ１の値は１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下である、
ことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】
前記前側光学異方性フィルム及び前記後側光学異方性フィルムは、それぞれディスコティック液晶を有す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】
前記前側基板と前記後側基板とは矩形であり、
前記前側基板の配向処理の方向と前記前側基板の一辺との成す角は４５°である、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項２のうち何れか１項に記載の液晶表示素子。
【請求項４】
前記前側基板の配向処理の方向は、該前側基板の左右方向に延びる水平軸の右側方向に対して、該前側基板側から該前側基板の法線方向に該液晶表示素子を観察して反時計回りとなる方向に４５°回転させた方向であり、
前記後側基板の配向処理の方向は、前記前側基板の配向処理の方向に対して、該前側基板側から該前側基板の法線方向に該液晶表示素子を観察して時計回りとなる方向に９０°回転させた方向である、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のうち何れか１項に記載の液晶表示素子。
【請求項５】
前記前側偏光板の透過軸の方向は、前記前側基板の配向処理の方向に対して、該前側基板側から該前側基板の法線方向に該液晶表示素子を観察して反時計回りとなる方向に４５°回転させた方向であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうち何れか１項に記載の液晶表示素子。
【請求項６】
前記位相差板に関する（ｎｓ１−ｎｆ１）ｄ１の値は実質的に１６０ｎｍであ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７】
それぞれ電極が形成された互いに対向する面に、互いに９０°を成す方向に配向処理が施された前側基板及び後側基板と、前記前側基板及び前記後側基板の間に液晶分子を９０°のツイスト角でツイスト配向させて設けられた液晶層と、を有する液晶素子と、
前記前側基板に対して前記液晶層側とは反対側に、前記前側基板の配向処理の方向に対して透過軸が４５°の角を成すように配置された前側偏光板と、
前記後側基板に対して前記液晶層側とは反対側に、前記前側偏光板の透過軸に対して透過軸が９０°の角を成すように配置された後側偏光板と、
前記前側基板と前記前側偏光板との間に配置された前側光学異方性フィルムであって、該前側光学異方性フィルムのフィルム面の法線に対し特定方向に傾いた方向の屈折率が最小となる負の光学異方性を有し、該特定方向を該フィルム面へ投影した方向と前記前側基板の配向処理の方向との成す角は０°である、前側光学異方性フィルムと、
前記後側基板と前記後側偏光板との間に配置された後側光学異方性フィルムであって、該後側光学異方性フィルムのフィルム面の法線に対し特定方向に傾いた方向の屈折率が最小となる負の光学異方性を有し、該特定方向を該フィルム面へ投影した方向と前記後側基板の配向処理の方向との成す角は０°である、後側光学異方性フィルムと、
前記後側偏光板と前記後側光学異方性フィルムとの間に配置された後側位相差板であって、該後側位相差板の板面に沿った最も屈折率が大きい方向、該板面に沿った最も屈折率が大きい方向と直交する方向、該板面の法線方向をそれぞれｓ１軸、ｆ１軸、ｚ１軸とし、該ｓ１軸、該ｆ１軸、該ｚ１軸の方向の屈折率をそれぞれｎｓ１、ｎｆ１、ｎｚ１としたとき、該ｎｓ１、該ｎｆ１、該ｎｚ１は、ｎｓ１＞ｎｆ１＝ｎｚ１の関係を有し、該ｓ１軸と前記後側偏光板の透過軸との成す角は０°である、後側位相差板と、
前記前側偏光板と前記前側光学異方性フィルムとの間に配置された前側位相差板であって、該前側位相差板の板面に沿った最も屈折率が大きい方向、該板面に沿った最も屈折率が大きい方向と直交する方向、該板面の法線方向をそれぞれｓ２軸、ｆ２軸、ｚ２軸とし、該ｓ２軸、該ｆ２軸、該ｚ２軸の方向の屈折率をそれぞれｎｓ２、ｎｆ２、ｎｚ２としたとき、該ｎｓ２、該ｎｆ２、該ｎｚ２は、それぞれ前記ｎｓ１、前記ｎｆ１、前記ｎｚ１と等しく、該ｓ２軸と前記後側偏光板の透過軸との成す角は０°である、前側位相差板と、
を具備し、
前記液晶層の屈折率異方性Δｎと該液晶層の厚さｄとの積であるΔｎ・ｄの値は４５０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下であり、
前記後側位相差板の厚さをｄ１とし、前記前側位相差板の厚さをｄ２としたとき、該後側位相差板及び該前側位相差板に関する（ｎｓ１−ｎｆ１）（ｄ１＋ｄ２）の値は実質的に１６０ｎｍである、
ことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項８】
前記後側位相差板に関する（ｎｓ１−ｎｆ１）ｄ１の値及び前記前側位相差板に関する（ｎｓ２−ｎｆ２）ｄ２の値は共に実質的に８０ｎｍであることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示素子。
【請求項９】
それぞれ電極が形成された互いに対向する面に、互いに９０°を成す方向に配向処理が施された前側基板及び後側基板と、前記前側基板及び前記後側基板の間に液晶分子を９０°のツイスト角でツイスト配向させて設けられた液晶層と、を有する液晶素子と、
前記前側基板に対して前記液晶層側とは反対側に、前記前側基板の配向処理の方向に対して透過軸が４５°の角を成すように配置された前側偏光板と、
前記後側基板に対して前記液晶層側とは反対側に、前記前側偏光板の透過軸に対して透過軸が９０°の角を成すように配置された後側偏光板と、
前記前側基板と前記前側偏光板との間に配置された前側光学異方性フィルムであって、該前側光学異方性フィルムのフィルム面の法線に対し特定方向に傾いた方向の屈折率が最小となる負の光学異方性を有し、該特定方向を該フィルム面へ投影した方向と前記前側基板の配向処理の方向との成す角は０°である、前側光学異方性フィルムと、
前記後側基板と前記後側偏光板との間に配置された後側光学異方性フィルムであって、該後側光学異方性フィルムのフィルム面の法線に対し特定方向に傾いた方向の屈折率が最小となる負の光学異方性を有し、該特定方向を該フィルム面へ投影した方向と前記後側基板の配向処理の方向との成す角は０°である、後側光学異方性フィルムと、
前記前側偏光板と前記前側光学異方性フィルムとの間に配置された第１の位相差板であって、該第１の位相差板の板面に沿った最も屈折率が大きい方向、該板面に沿った最も屈折率が大きい方向と直交する方向、該板面の法線方向をそれぞれｓ１軸、ｆ１軸、ｚ１軸とし、該ｓ１軸、該ｆ１軸、該ｚ１軸の方向の屈折率をそれぞれｎｓ１、ｎｆ１、ｎｚ１としたとき、該ｎｓ１、該ｎｆ１、該ｎｚ１は、ｎｓ１＞ｎｆ１＝ｎｚ１の関係を有し、該第１の位相差板のｓ１軸と前記前側光学異方性フィルムの光学軸との成す角は０°である、第１の位相差板と、
前記後側偏光板と前記後側光学異方性フィルムとの間に配置された第２の位相差板であって、該第２の位相差板の板面に沿った最も屈折率が大きい方向、該板面に沿った最も屈折率が大きい方向と直交する方向、該板面の法線方向をそれぞれｓ２軸、ｆ２軸、ｚ２軸とし、該ｓ２軸、該ｆ２軸、該ｚ２軸の方向の屈折率をそれぞれｎｓ２、ｎｆ２、ｎｚ２としたとき、該ｎｓ２、該ｎｆ２、該ｎｚ２は、ｎｓ２＞ｎｆ２＝ｎｚ２の関係を有し、該第２の位相差板のｓ２軸と前記後側光学異方性フィルムの光学軸との成す角は０°である、第２の位相差板と、
前記後側偏光板と前記第２の位相差板との間に配置された第３の位相差板であって、該第３の位相差板の板面に沿った最も屈折率が大きい方向、該板面に沿った最も屈折率が大きい方向と直交する方向、該板面の法線方向をそれぞれｓ３軸、ｆ３軸、ｚ３軸とし、該ｓ３軸、該ｆ３軸、該ｚ３軸の方向の屈折率をそれぞれｎｓ３、ｎｆ３、ｎｚ３としたとき、該ｎｓ３、該ｎｆ３、該ｎｚ３は、ｎｓ３＞ｎｆ３＝ｎｚ３の関係を有し、該第３の位相差板のｓ３軸と前記後側偏光板の透過軸との成す角は０°である、第３の位相差板と、
を具備し、
前記液晶層の屈折率異方性Δｎと該液晶層の厚さｄとの積であるΔｎ・ｄの値は３５０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下であり、
前記第１の位相差板の厚さをｄ１としたとき、該第１の位相差板に関する（ｎｓ１−ｎｆ１）ｄ１の値は実質的に４５ｎｍであり、
前記第２の位相差板の厚さをｄ２としたとき、該第２の位相差板に関する（ｎｓ２−ｎｆ２）ｄ２の値は実質的に４５ｎｍ以下であり、
前記第３の位相差板の厚さをｄ３としたとき、該第３の位相差板に関する（ｎｓ３−ｎｆ３）ｄ３の値は８０ｎｍ以上１８０ｎｍ以下である、
ことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項１０】
前記前側光学異方性フィルム及び前記後側光学異方性フィルムは、それぞれディスコティック液晶を有することを特徴とする請求項９に記載の液晶表示素子。
【請求項１１】
前記前側基板と前記後側基板とは矩形であり、
前記前側基板に施された配向処理の方向と前記前側基板の一辺との成す角は４５°である、
ことを特徴とする請求項９乃至請求項１０のうち何れか１項に記載の液晶表示素子。
【請求項１２】
前記前側基板の配向処理の方向は、該前側基板の左右方向に延びる水平軸の右側方向に対して、該前側基板側から該前側基板の法線方向に該液晶表示素子を観察して反時計回りとなる方向に４５°回転させた方向であり、
前記後側基板の配向処理の方向は、前記前側基板の配向処理の方向に対して、該前側基板側から該前側基板の法線方向に該液晶表示素子を観察して時計回りとなる方向に９０°回転させた方向である、
ことを特徴とする請求項９乃至請求項１１のうち何れか１項に記載の液晶表示素子。
【請求項１３】
前記前側偏光板の透過軸の方向は、前記前側基板の配向処理の方向に対して、該前側基板側から該前側基板の法線方向に該液晶表示素子を観察して反時計回りとなる方向に４５°回転させた方向であることを特徴とする請求項９乃至請求項１２のうち何れか１項に記載の液晶表示素子。
【請求項１４】
前記第３の位相差板に関する（ｎｓ３−ｎｆ３）ｄ３の値は実質的に１４０ｎｍである、
ことを特徴とする請求項９に記載の液晶表示素子。
【請求項１５】
それぞれ電極が形成された互いに対向する面に、互いに９０°を成す方向に配向処理が施された前側基板及び後側基板と、前記前側基板及び前記後側基板の間に液晶分子を９０°のツイスト角でツイスト配向させて設けられた液晶層と、を有する液晶素子と、
前記前側基板に対して前記液晶層側とは反対側に、前記前側基板の配向処理の方向に対して透過軸が４５°の角を成すように配置された前側偏光板と、
前記後側基板に対して前記液晶層側とは反対側に、前記前側偏光板の透過軸に対して透過軸が９０°の角を成すように配置された後側偏光板と、
前記前側基板と前記前側偏光板との間に配置された前側光学異方性フィルムであって、該前側光学異方性フィルムのフィルム面の法線に対し特定方向に傾いた方向の屈折率が最小となる負の光学異方性を有し、該特定方向を該フィルム面へ投影した方向と前記前側基板の配向処理の方向との成す角は０°である、前側光学異方性フィルムと、
前記後側基板と前記後側偏光板との間に配置された後側光学異方性フィルムであって、該後側光学異方性フィルムのフィルム面の法線に対し特定方向に傾いた方向の屈折率が最小となる負の光学異方性を有し、該特定方向を該フィルム面へ投影した方向と前記後側基板の配向処理の方向との成す角は０°である、後側光学異方性フィルムと、
前記前側偏光板と前記前側光学異方性フィルムとの間に配置された第１の位相差板であって、該第１の位相差板の板面に沿った最も屈折率が大きい方向、該板面に沿った最も屈折率が大きい方向と直交する方向、該板面の法線方向をそれぞれｓ１軸、ｆ１軸、ｚ１軸とし、該ｓ１軸、該ｆ１軸、該ｚ１軸の方向の屈折率をそれぞれｎｓ１、ｎｆ１、ｎｚ１としたとき、該ｎｓ１、該ｎｆ１、該ｎｚ１は、ｎｓ１＞ｎｆ１＝ｎｚ１の関係を有し、該第１の位相差板のｓ１軸と前記前側光学異方性フィルムの光学軸との成す角は０°である、第１の位相差板と、
前記後側偏光板と前記後側光学異方性フィルムとの間に配置された第２の位相差板であって、該第２の位相差板の板面に沿った最も屈折率が大きい方向、該板面に沿った最も屈折率が大きい方向と直交する方向、該板面の法線方向をそれぞれｓ２軸、ｆ２軸、ｚ２軸とし、該ｓ２軸、該ｆ２軸、該ｚ２軸の方向の屈折率をそれぞれｎｓ２、ｎｆ２、ｎｚ２としたとき、該ｎｓ２、該ｎｆ２、該ｎｚ２は、ｎｓ２＞ｎｆ２＝ｎｚ２の関係を有し、該第２の位相差板のｓ２軸と前記後側光学異方性フィルムの光学軸との成す角は０°である、第２の位相差板と、
前記後側偏光板と前記第２の位相差板との間に配置された第３の位相差板であって、該第３の位相差板の板面に沿った最も屈折率が大きい方向、該板面に沿った最も屈折率が大きい方向と直交する方向、該板面の法線方向をそれぞれｓ３軸、ｆ３軸、ｚ３軸とし、該ｓ３軸、該ｆ３軸、該ｚ３軸の方向の屈折率をそれぞれｎｓ３、ｎｆ３、ｎｚ３としたとき、該ｎｓ３、該ｎｆ３、該ｎｚ３は、ｎｓ３＞ｎｆ３＝ｎｚ３の関係を有し、該第３の位相差板のｓ３軸と前記後側偏光板の透過軸との成す角は０°である、第３の位相差板と、
前記前側偏光板と前記第１の位相差板との間に配置された第４の位相差板であって、該第４の位相差板の板面に沿った最も屈折率が大きい方向、該板面に沿った最も屈折率が大きい方向と直交する方向、該板面の法線方向をそれぞれｓ４軸、ｆ４軸、ｚ４軸とし、該ｓ４軸、該ｆ４軸、該ｚ４軸の方向の屈折率をそれぞれｎｓ４、ｎｆ４、ｎｚ４としたとき、該ｎｓ４、該ｎｆ４、該ｎｚ４は、それぞれ前記ｎｓ３、前記ｎｆ３、前記ｎｚ３と等しく、該第４の位相差板のｓ４軸と前記後側偏光板の透過軸との成す角は０°である、第４の位相差板と、
を具備し、
前記液晶層の屈折率異方性Δｎと該液晶層の厚さｄとの積であるΔｎ・ｄの値は３５０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下であり、
前記第１の位相差板の厚さをｄ１としたとき、該第１の位相差板に関する（ｎｓ１−ｎｆ１）ｄ１の値は実質的に４５ｎｍであり、
前記第２の位相差板の厚さをｄ２としたとき、該第２の位相差板に関する（ｎｓ２−ｎｆ２）ｄ２の値は実質的に４５ｎｍであり、
前記第３の位相差板の厚さをｄ３とし、前記第４の位相差板の厚さをｄ４としたとき、該第３の位相差板及び該第４の位相差板に関する（ｎｓ３−ｎｆ３）（ｄ３＋ｄ４）の値は実質的に１４０ｎｍである、
ことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項１６】
前記第３の位相差板に関する（ｎｓ３−ｎｆ３）ｄ３の値及び前記第４の位相差板に関する（ｎｓ４−ｎｆ４）ｄ４の値は共に実質的に７０ｎｍであることを特徴とする請求項１５に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、液晶表示素子、特に液晶分子を９０°の角度でツイスト配向させた液晶層を有する液晶表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、一対の平面電極を有する基板間に挟持された液晶層を有し、当該液晶層中の液晶分子を一方の基板から他方の基板に向けてツイスト配向させた液晶表示素子が知られている。この様な液晶表示素子の１つであるツイステッドネマティック（ＴＮ）型液晶表示素子において、液晶層内の液晶分子は、９０°の角度でツイスト配向させられている。ＴＮ型液晶表示素子では、液晶層の観察側となる前側とその反対側の後側に、偏光板がそれぞれ配設されている。そしてこの一対の偏光板は、その透過軸を互いに直交させて配置されている。また、後側の偏光板の更に後側には、光源であるバックライトが配設されている。この様な構成を有する液晶表示素子においては、液晶層を挟持する平面電極に印加する電圧によって液晶層内の液晶分子の配向を制御できる。この液晶分子の配向の制御により、バックライトから出た光のうち２枚の偏光板を透過する光の量を制御し、当該液晶表示素子は画像の表示を行う。
【０００３】
前記の様な液晶表示素子においては、液晶分子の配向を規制するために基板上に設けられている配向膜の近傍における液晶分子の挙動が、配向膜による強い配向規制力によって抑制される（所謂アンカリング効果）。例えばこの様なアンカリング効果は、液晶表示素子のコントラストの低下や中間階調における階調反転等を引き起こす。その結果、当該液晶表示素子の表示品質は低下する。
【０００４】
この様な表示品質の低下に対して、配向膜における配向処理の向きや偏光板の透過軸の向き、液晶セルと前側及び後側の偏光板との間への各種光学フィルムの挿入、及び挿入する各種光学フィルムの光学軸の向き等を最適化し、表示品質を改善する技術が、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１には、例えば前記配向膜における配向処理方向と前記偏光板の透過軸の向きを４５°の角度で交差するように配置したり、液晶セルと前側及び後側偏光板との間に、ディスコティック液晶層からなる一対の視野角補償フィルムを挿入したりする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２８５２２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記特許文献１に開示されている技術により、特許文献１に記載されている液晶表示素子の表示品質は向上している。しかし、当該液晶表示素子の表示を良好なコントラストで観察することができる観察角度範囲、即ち視野角が、特定方向において他の方向に比べて狭くなるといった課題が依然として存在する。
【０００７】
そこで本発明は、全方向の視野角を改善した良好な表示品質を有する液晶表示素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を果たすため、本発明の液晶表示素子の一様態は、それぞれ電極が形成された互いに対向する面に、互いに９０°を成す方向に配向処理が施された前側基板及び後側基板と、前記前側基板及び前記後側基板の間に液晶分子を９０°のツイスト角でツイスト配向させて設けられた液晶層と、を有する液晶素子と、前記前側基板に対して前記液晶層側とは反対側に、前記前側基板の配向処理の方向に対して透過軸が４５°の角を成すように配置された前側偏光板と、前記後側基板に対して前記液晶層側とは反対側に、前記前側偏光板の透過軸に対して透過軸が９０°の角を成すように配置された後側偏光板と、前記前側基板と前記前側偏光板との間に配置された前側光学異方性フィルムであって、該前側光学異方性フィルムのフィルム面の法線に対し特定方向に傾いた方向の屈折率が最小となる負の光学異方性を有し、該特定方向を該フィルム面へ投影した方向と前記前側基板の配向処理の方向との成す角は０°である、前側光学異方性フィルムと、前記後側基板と前記後側偏光板との間に配置された後側光学異方性フィルムであって、該後側光学異方性フィルムのフィルム面の法線に対し特定方向に傾いた方向の屈折率が最小となる負の光学異方性を有し、該特定方向を該フィルム面へ投影した方向と前記後側基板の配向処理の方向との成す角は０°である、後側光学異方性フィルムと、前記後側偏光板と前記後側光学異方性フィルムとの間に配置された位相差板であって、該位相差板の板面に沿った最も屈折率が大きい方向、該板面に沿った最も屈折率が大きい方向と直交する方向、該板面の法線方向をそれぞれｓ１軸、ｆ１軸、ｚ１軸とし、該ｓ１軸、該ｆ１軸、該ｚ１軸の方向の屈折率をそれぞれｎｓ１、ｎｆ１、ｎｚ１としたとき、該ｎｓ１、該ｎｆ１、該ｎｚ１は、ｎｓ１＞ｎｆ１＝ｎｚ１の関係を有し、該ｓ１軸と前記後側偏光板の透過軸との成す角は０°である、位相差板と、を具備し、前記液晶層の屈折率異方性Δｎと該液晶層の厚さｄとの積であるΔｎ・ｄの値は４５０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下であり、前記位相差板の厚さをｄ１としたとき、該位相差板に関する（ｎｓ１−ｎｆ１）ｄ１の値は１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下である、ことを特徴とする。
【０００９】
また、前記目的を果たすため、本発明の液晶表示素子の一様態は、それぞれ電極が形成された互いに対向する面に、互いに９０°を成す方向に配向処理が施された前側基板及び後側基板と、前記前側基板及び前記後側基板の間に液晶分子を９０°のツイスト角でツイスト配向させて設けられた液晶層と、を有する液晶素子と、前記前側基板に対して前記液晶層側とは反対側に、前記前側基板の配向処理の方向に対して透過軸が４５°の角を成すように配置された前側偏光板と、前記後側基板に対して前記液晶層側とは反対側に、前記前側偏光板の透過軸に対して透過軸が９０°の角を成すように配置された後側偏光板と、前記前側基板と前記前側偏光板との間に配置された前側光学異方性フィルムであって、該前側光学異方性フィルムのフィルム面の法線に対し特定方向に傾いた方向の屈折率が最小となる負の光学異方性を有し、該特定方向を該フィルム面へ投影した方向と前記前側基板の配向処理の方向との成す角は０°である、前側光学異方性フィルムと、前記後側基板と前記後側偏光板との間に配置された後側光学異方性フィルムであって、該後側光学異方性フィルムのフィルム面の法線に対し特定方向に傾いた方向の屈折率が最小となる負の光学異方性を有し、該特定方向を該フィルム面へ投影した方向と前記後側基板の配向処理の方向との成す角は０°である、後側光学異方性フィルムと、前記後側偏光板と前記後側光学異方性フィルムとの間に配置された後側位相差板であって、該後側位相差板の板面に沿った最も屈折率が大きい方向、該板面に沿った最も屈折率が大きい方向と直交する方向、該板面の法線方向をそれぞれｓ１軸、ｆ１軸、ｚ１軸とし、該ｓ１軸、該ｆ１軸、該ｚ１軸の方向の屈折率をそれぞれｎｓ１、ｎｆ１、ｎｚ１としたとき、該ｎｓ１、該ｎｆ１、該ｎｚ１は、ｎｓ１＞ｎｆ１＝ｎｚ１の関係を有し、該ｓ１軸と前記後側偏光板の透過軸との成す角は０°である、後側位相差板と、前記前側偏光板と前記前側光学異方性フィルムとの間に配置された前側位相差板であって、該前側位相差板の板面に沿った最も屈折率が大きい方向、該板面に沿った最も屈折率が大きい方向と直交する方向、該板面の法線方向をそれぞれｓ２軸、ｆ２軸、ｚ２軸とし、該ｓ２軸、該ｆ２軸、該ｚ２軸の方向の屈折率をそれぞれｎｓ２、ｎｆ２、ｎｚ２としたとき、該ｎｓ２、該ｎｆ２、該ｎｚ２は、それぞれ前記ｎｓ１、前記ｎｆ１、前記ｎｚ１と等しく、該ｓ２軸と前記後側偏光板の透過軸との成す角は０°である、前側位相差板と、を具備し、前記液晶層の屈折率異方性Δｎと該液晶層の厚さｄとの積であるΔｎ・ｄの値は４５０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下であり、前記後側位相差板の厚さをｄ１とし、前記前側位相差板の厚さをｄ２としたとき、該後側位相差板及び該前側位相差板に関する（ｎｓ１−ｎｆ１）（ｄ１＋ｄ２）の値は実質的に１６０ｎｍである、ことを特徴とする。
【００１０】
また、前記目的を果たすため、本発明の液晶表示素子の一様態は、それぞれ電極が形成された互いに対向する面に、互いに９０°を成す方向に配向処理が施された前側基板及び後側基板と、前記前側基板及び前記後側基板の間に液晶分子を９０°のツイスト角でツイスト配向させて設けられた液晶層と、を有する液晶素子と、前記前側基板に対して前記液晶層側とは反対側に、前記前側基板の配向処理の方向に対して透過軸が４５°の角を成すように配置された前側偏光板と、前記後側基板に対して前記液晶層側とは反対側に、前記前側偏光板の透過軸に対して透過軸が９０°の角を成すように配置された後側偏光板と、前記前側基板と前記前側偏光板との間に配置された前側光学異方性フィルムであって、該前側光学異方性フィルムのフィルム面の法線に対し特定方向に傾いた方向の屈折率が最小となる負の光学異方性を有し、該特定方向を該フィルム面へ投影した方向と前記前側基板の配向処理の方向との成す角は０°である、前側光学異方性フィルムと、前記後側基板と前記後側偏光板との間に配置された後側光学異方性フィルムであって、該後側光学異方性フィルムのフィルム面の法線に対し特定方向に傾いた方向の屈折率が最小となる負の光学異方性を有し、該特定方向を該フィルム面へ投影した方向と前記後側基板の配向処理の方向との成す角は０°である、後側光学異方性フィルムと、前記前側偏光板と前記前側光学異方性フィルムとの間に配置された第１の位相差板であって、該第１の位相差板の板面に沿った最も屈折率が大きい方向、該板面に沿った最も屈折率が大きい方向と直交する方向、該板面の法線方向をそれぞれｓ１軸、ｆ１軸、ｚ１軸とし、該ｓ１軸、該ｆ１軸、該ｚ１軸の方向の屈折率をそれぞれｎｓ１、ｎｆ１、ｎｚ１としたとき、該ｎｓ１、該ｎｆ１、該ｎｚ１は、ｎｓ１＞ｎｆ１＝ｎｚ１の関係を有し、該第１の位相差板のｓ１軸と前記前側光学異方性フィルムの光学軸との成す角は０°である、第１の位相差板と、前記後側偏光板と前記後側光学異方性フィルムとの間に配置された第２の位相差板であって、該第２の位相差板の板面に沿った最も屈折率が大きい方向、該板面に沿った最も屈折率が大きい方向と直交する方向、該板面の法線方向をそれぞれｓ２軸、ｆ２軸、ｚ２軸とし、該ｓ２軸、該ｆ２軸、該ｚ２軸の方向の屈折率をそれぞれｎｓ２、ｎｆ２、ｎｚ２としたとき、該ｎｓ２、該ｎｆ２、該ｎｚ２は、ｎｓ２＞ｎｆ２＝ｎｚ２の関係を有し、該第２の位相差板のｓ２軸と前記後側光学異方性フィルムの光学軸との成す角は０°である、第２の位相差板と、前記後側偏光板と前記第２の位相差板との間に配置された第３の位相差板であって、該第３の位相差板の板面に沿った最も屈折率が大きい方向、該板面に沿った最も屈折率が大きい方向と直交する方向、該板面の法線方向をそれぞれｓ３軸、ｆ３軸、ｚ３軸とし、該ｓ３軸、該ｆ３軸、該ｚ３軸の方向の屈折率をそれぞれｎｓ３、ｎｆ３、ｎｚ３としたとき、該ｎｓ３、該ｎｆ３、該ｎｚ３は、ｎｓ３＞ｎｆ３＝ｎｚ３の関係を有し、該第３の位相差板のｓ３軸と前記後側偏光板の透過軸との成す角は０°である、第３の位相差板と、を具備し、前記液晶層の屈折率異方性Δｎと該液晶層の厚さｄとの積であるΔｎ・ｄの値は３５��ｎｍ以上４５０ｎｍ以下であり、前記第１の位相差板の厚さをｄ１としたとき、該第１の位相差板に関する（ｎｓ１−ｎｆ１）ｄ１の値は実質的に４５ｎｍであり、前記第２の位相差板の厚さをｄ２としたとき、該第２の位相差板に関する（ｎｓ２−ｎｆ２）ｄ２の値は実質的に４５ｎｍ以下であり、前記第３の位相差板の厚さをｄ３としたとき、該第３の位相差板に関する（ｎｓ３−ｎｆ３）ｄ３の値は８０ｎｍ以上１８０ｎｍ以下である、ことを特徴とする。
【００１１】
また、前記目的を果たすため、本発明の液晶表示素子の一様態は、それぞれ電極が形成された互いに対向する面に、互いに９０°を成す方向に配向処理が施された前側基板及び後側基板と、前記前側基板及び前記後側基板の間に液晶分子を９０°のツイスト角でツイスト配向させて設けられた液晶層と、を有する液晶素子と、前記前側基板に対して前記液晶層側とは反対側に、前記前側基板の配向処理の方向に対して透過軸が４５°の角を成すように配置された前側偏光板と、前記後側基板に対して前記液晶層側とは反対側に、前記前側偏光板の透過軸に対して透過軸が９０°の角を成すように配置された後側偏光板と、前記前側基板と前記前側偏光板との間に配置された前側光学異方性フィルムであって、該前側光学異方性フィルムのフィルム面の法線に対し特定方向に傾いた方向の屈折率が最小となる負の光学異方性を有し、該特定方向を該フィルム面へ投影した方向と前記前側基板の配向処理の方向との成す角は０°である、前側光学異方性フィルムと、前記後側基板と前記後側偏光板との間に配置された後側光学異方性フィルムであって、該後側光学異方性フィルムのフィルム面の法線に対し特定方向に傾いた方向の屈折率が最小となる負の光学異方性を有し、該特定方向を該フィルム面へ投影した方向と前記後側基板の配向処理の方向との成す角は０°である、後側光学異方性フィルムと、前記前側偏光板と前記前側光学異方性フィルムとの間に配置された第１の位相差板であって、該第１の位相差板の板面に沿った最も屈折率が大きい方向、該板面に沿った最も屈折率が大きい方向と直交する方向、該板面の法線方向をそれぞれｓ１軸、ｆ１軸、ｚ１軸とし、該ｓ１軸、該ｆ１軸、該ｚ１軸の方向の屈折率をそれぞれｎｓ１、ｎｆ１、ｎｚ１としたとき、該ｎｓ１、該ｎｆ１、該ｎｚ１は、ｎｓ１＞ｎｆ１＝ｎｚ１の関係を有し、該第１の位相差板のｓ１軸と前記前側光学異方性フィルムの光学軸との成す角は０°である、第１の位相差板と、前記後側偏光板と前記後側光学異方性フィルムとの間に配置された第２の位相差板であって、該第２の位相差板の板面に沿った最も屈折率が大きい方向、該板面に沿った最も屈折率が大きい方向と直交する方向、該板面の法線方向をそれぞれｓ２軸、ｆ２軸、ｚ２軸とし、該ｓ２軸、該ｆ２軸、該ｚ２軸の方向の屈折率をそれぞれｎｓ２、ｎｆ２、ｎｚ２としたとき、該ｎｓ２、該ｎｆ２、該ｎｚ２は、ｎｓ２＞ｎｆ２＝ｎｚ２の関係を有し、該第２の位相差板のｓ２軸と前記後側光学異方性フィルムの光学軸との成す角は０°である、第２の位相差板と、前記後側偏光板と前記第２の位相差板との間に配置された第３の位相差板であって、該第３の位相差板の板面に沿った最も屈折率が大きい方向、該板面に沿った最も屈折率が大きい方向と直交する方向、該板面の法線方向をそれぞれｓ３軸、ｆ３軸、ｚ３軸とし、該ｓ３軸、該ｆ３軸、該ｚ３軸の方向の屈折率をそれぞれｎｓ３、ｎｆ３、ｎｚ３としたとき、該ｎｓ３、該ｎｆ３、該ｎｚ３は、ｎｓ３＞ｎｆ３＝ｎｚ３の関係を有し、該第３の位相差板のｓ３軸と前記後側偏光板の透過軸との成す角は０°である、第３の位相差板と、前記前側偏光板と前記第１の位相差板との間に配置された第４の位相差板であって、該第４の位相差板の板面に沿った最も屈折率が大きい方向、該板面に沿った最も屈折率が大きい方向と直交する方向、該板面の法線方向をそれぞれｓ４軸、ｆ４軸、ｚ４軸とし、該ｓ４軸、該ｆ４軸、該ｚ４軸の方向の屈折率をそれぞれｎｓ４、ｎｆ４、ｎｚ４としたとき、該ｎｓ４、該ｎｆ４、該ｎｚ４は、それぞれ前記ｎｓ３、前記ｎｆ３、前記ｎｚ３と等しく、該第４の位相差板のｓ４軸と前記後側偏光板の透過軸との成す角は０°である、第４の位相差板と、を具備し、前記液晶層の屈折率異方性Δｎと該液晶層の厚さｄとの積であるΔｎ・ｄの値は３５０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下であり、前記第１の位相差板の厚さをｄ１としたとき、該第１の位相差板に関する（ｎｓ１−ｎｆ１）ｄ１の値は実質的に４５ｎｍであり、前記第２の位相差板の厚さをｄ２としたとき、該第２の位相差板に関する（ｎｓ２−ｎｆ２）ｄ２の値は実質的に４５ｎｍであり、前記第３の位相差板の厚さをｄ３とし、前記第４の位相差板の厚さをｄ４としたとき、該第３の位相差板及び該第４の位相差板に関する（ｎｓ３−ｎｆ３）（ｄ３＋ｄ４）の値は実質的に１４０ｎｍである、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に依れば、全方向の視野角を改善した良好な表示品質を有する液晶表示素子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示素子の模式的断面図。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示素子の光学的な構成を示す分解平面図。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る前側視野角補償フィルムの模式的断面図。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示素子における電場が形成されていない場合の液晶分子の配向状態を説明する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示素子における電場が形成されている場合の液晶分子の配向状態を説明する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示素子において黒補償用位相差板が存在しない場合の当該液晶表示素子の視野角特性を示す図。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示素子における、黒補償用位相差板９の遅相軸が後側偏光板の透過軸と直交する場合の、黒補償用位相差板のＲ０と光漏れの最大値Ｔｍａｘとの関係を示す図。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示素子における、黒補償用位相差板９の遅相軸が後側偏光板の透過軸と平行な場合の、黒補償用位相差板のＲ０と光漏れの最大値Ｔｍａｘとの関係を示す図。
【図９】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示素子の視野角特性を示す図。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る液晶表示素子の模式的断面図。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る液晶表示素子の光学的な構成を示す分解平面図。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係る液晶表示素子において黒補償用位相差板が存在しない場合の当該液晶表示素子の視野角特性を示す図。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係る液晶表示素子における、黒補償用位相差板の遅相軸が後側偏光板の透過軸と直交する場合の、黒補償用位相差板のＲ０と光漏れの最大値Ｔｍａｘとの関係を示す図。
【図１４】本発明の第２の実施形態に係る液晶表示素子における、黒補償用位相差板の遅相軸が後側偏光板の透過軸と平行な場合の、黒補償用位相差板のＲ０と光漏れの最大値Ｔｍａｘとの関係を示す図。
【図１５】本発明の第２の実施形態に係る液晶表示素子の視野角特性を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［第１の実施形態］
まず、本発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。本発明の第１の実施形態に係る液晶表示素子は、図１にその概略を示す様に、液晶セル１と、前側偏光板２と、後側偏光板３と、前側視野角補償フィルム４と、後側視野角補償フィルム５と、黒補償用位相差板９とを有する。前側偏光板２と後側偏光板３とは、その光の透過軸が互いに直交する様に配置されている。これら２枚の偏光板に挟まれている液晶セル１は、例えばツイステッドネマティック型の液晶セルであり、液晶シャッターとして働く。液晶セル１の前側水平配向膜１６及び後側水平配向膜１９の配向方向は、互いに直交しており、それぞれ、前側偏光板２の透過軸を４５°回転させた方向、後側偏光板３の透過軸を４５°回転させた方向である。
【００１５】
後側偏光板３の更に後側（観察側と逆側。図面では下方向側とする）には、図示しない光源であるバックライトが配設されている。液晶セル１の液晶層１１０を挟持する共通電極１５及び画素電極１７の間に電場を形成することで、バックライトから出た光のうち２枚の偏光板を透過する光の量を制御できる。この様にして当該液晶表示素子は画像表示を行う。
【００１６】
液晶セル１と前側偏光板２との間にある前側視野角補償フィルム４と、液晶セル１と後側偏光板３との間にある後側視野角補償フィルム５とは、ディスコティック液晶を含む。ディスコティック液晶は、一方の面から他方の面に向かって倒伏配向状態から徐々に立ち上がるハイブリッド配向をしている。この様な視野角補償フィルムを用いることにより、様々な角度方向の複屈折性を補償することができる。つまり、視野角補償フィルムは、黒色表示を補償して、当該液晶表示素子の表示を良好なコントラストで観察することができる観察角度範囲、即ち視野角を、拡大させる効果を有する。本実施形態において、前側視野角補償フィルム４のディスコティック液晶分子４３ａの分子軸４３ｂの平均方向のフィルム面投影方向は、前側水平配向膜１６の配向方向と一致しており、後側視野角補償フィルム５のディスコティック液晶分子５３ａの分子軸５３ｂの平均方向のフィルム面投影方向は、後側水平配向膜１９の配向方向と一致している。
【００１７】
更に、本実施形態に係る液晶表示素子は、後側視野角補償フィルム５と後側偏光板３との間に、黒補償用位相差板９を有している。黒補償用位相差板９は一軸性フィルムであり、黒補償用位相差板の遅相軸は、後側偏光板３の透過軸と平行である。
【００１８】
前記の様な黒補償用位相差板９の存在により、前側偏光板２及び後側偏光板３の透過軸を４５°回転させた方向の、黒表示時における光漏れを更に低減させることができる。即ち、当該黒補償用位相差板９の存在により、これがないときに比べて、黒表示時の視野角が更に改善される。
【００１９】
本実施形態に係る液晶表示素子を設計するにあたっては、まず、視野角特性をその良否を確認しながら、液晶セル１の前側水平配向膜１６及び後側水平配向膜１９の配向方向と、前側偏光板２及び後側偏光板３の透過軸と、の位置関係を決定する。次に、前記液晶セル１、前側偏光板２、及び後側偏光板３からなる液晶表示素子の視野角特性を改善するために、前側視野角補償フィルム４及び後側視野角補償フィルム５の挿入を検討する。ここでも、これらの光学軸の位置関係を、視野角特性をその良否を確認しながら決定する。そして、更に視野角特性を改善するために、黒補償用位相差板９の挿入を検討する。ここでも、これらの光学軸の位置関係を、視野角特性をその良否を確認しながら決定する。
【００２０】
［第１の実施例］
次に、第１の実施形態に係る液晶表示素子の、一実施例を図面を参照して具体的に説明する。この液晶表示素子は、アクティブマトリクス方式の液晶表示素子である。図１に示す様に、当該液晶表示素子は、当該液晶表示素子の観察側から順に、前側偏光板２、前側視野角補償フィルム４、液晶セル１、後側視野角補償フィルム５、黒補償用位相差板９、及び後側偏光板３を有する。
【００２１】
液晶セル１は、図１に示す様に、前ガラス基板１１及び後ガラス基板１２が、図示しない枠状シール材によって所定の間隙を保ち接合されている。前ガラス基板１１の対向面には、それぞれの画素領域に対応する開口を形成しているブラックマスク１３が配設されている。そして、前ガラス基板１１の後ガラス基板１２に対向する面には、前記ブラックマスク１３が形成する各開口に対応させて、赤色カラーフィルタ１４Ｒ、緑色カラーフィルタ１４Ｇ、青色カラーフィルタ１４Ｂが所定の配置でそれぞれ設置されている。これらカラーフィルタは、開口よりも適長幅だけ大きい面積を備えており、その周縁部はブラックマスク１３の一部と重なっている。赤色カラーフィルタ１４Ｒ、緑色カラーフィルタ１４Ｇ、青色カラーフィルタ１４Ｂの厚さはそれぞれ、各カラーフィルタが配置された画素領域毎に設定された液晶層１１０の厚さ、即ち赤色画素液晶層厚ｄｒ、緑色画素液晶層厚ｄｇ、青色画素液晶層厚ｄｂとの関係で決められている。この液晶層厚の最適化については後に記載する。
【００２２】
赤色カラーフィルタ１４Ｒ、緑色カラーフィルタ１４Ｇ、及び青色カラーフィルタ１４Ｂの表面には、これらを覆う一枚の膜状の透明導電膜からなる共通電極１５が被着されている。そして、共通電極１５を覆う様に前側水平配向膜１６が被着されている。この前側水平配向膜１６の表面には、ラビング処理が施され、一定方向の溝が刻まれている。
【００２３】
後ガラス基板１２の対向面には、前記ブラックマスク１３により形成されている開口に対応させて、透明導電膜からなる複数の画素電極１７がマトリックス状に配置されている。各画素電極１７には、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ１８が、それぞれ接続されている。更に、全ての画素電極１７と薄膜トランジスタ１８等を覆う様に、後側水平配向膜１９が一様に被着されている。この後側水平配向膜１９の表面も、前記前側水平配向膜１６の表面と同様に、ラビング処理が施され、一定方向の溝が刻まれている。尚、前側水平配向膜１６の溝の方向と、後側水平配向膜１９の溝の方向とは、９０°の角度を成すねじれの位置の関係にある。
【００２４】
前側水平配向膜１６と後側水平配向膜１９との間隙には、液晶層１１０が形成されている。液晶層１１０には、正の誘電率異方性を備えたネマティック液晶分子が封入されている。画素電極１７と共通電極１５との間に電場が形成されていない状態においては、前側水平配向膜１６及び後側水平配向膜１９それぞれの近傍では、液晶分子はそれぞれ、前側水平配向膜１６の溝の方向及び後側水平配向膜１９の溝の方向に沿って、配向規制力を受けて配列している。従って、液晶層１１０中の液晶分子は、前側水平配向膜１６と後側水平配向膜１９との間でツイスト状に配向している。
【００２５】
画素電極１７と共通電極１５との間に電場が形成されていない状態において、本液晶表示素子は白表示をする。この白表示のために光の透過率を最大にするには、液晶分子の屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積であり、常光と異常光との光路差を示す量であるリタデーションΔｎ・ｄを特定の値とする必要がある。ここで液晶層１１０は、透過する光の波長に依存して屈折率異方性Δｎが異なる。そのため、当該液晶表示装置が高い色再現性を実現するためには、屈折率異方性Δｎの波長依存性を考慮する必要がある。そこで本液晶表示素子では、液晶層１１０を透過する赤色の光、緑色の光及び青色の光の各波長λに対して、それぞれλ／２の複屈折作用を与える様に、液晶層の厚さが設定されている。本実施例の液晶セル１において、赤色画素液晶層厚ｄｒ、緑色画素液晶層厚ｄｇ、及び青色画素液晶層厚ｄｂは、各波長光に対する屈折率異方性Δｎの波長依存性を相殺する様に、青色波長光に対する屈折率異方性Δｎｂ、緑色波長光に対する屈折率異方性Δｎｇ、及び赤色波長光に対する屈折率異方性Δｎｒの比を、  
Δｎｂ／Δｎｇ＝１．０４±０．０３、  
Δｎｒ／Δｎｇ＝０．９６±０．０３、  
としている。これに応じて、例えば赤色画素液晶層厚ｄｒ、緑色画素液晶層厚ｄｇ及び青色画素液晶層厚ｄｂを決定する。本液晶表示素子では、リタデーションΔｎ・ｄを色毎にそれぞれ、４５０ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲で適宜設定している。
【００２６】
本液晶表示素子では、上記の様にして決定した各色の画素に対応する液晶層１１０の厚さと各色のカラーフィルタの厚さとの和が一定の値となる様に、各色のカラーフィルタの厚さは設定されている。
【００２７】
ここで図２に示す当該液晶表示素子の光学構成を示す分解平面図を参照して、液晶セル１の光学的な構成を更に説明する。まず、本実施例の説明における軸を次の様に定義する。矩形をなす液晶セル１の観察側（前側偏光板２側）から当該液晶表示素子を見て左右方向の辺と平行な軸を水平軸１ｈとする。また、角度を、図２において、水平軸１ｈの右側を０°とし、反時計回りの方向を＋方向とする。このとき、図２の３段目に示す通り、前側水平配向膜１６に刻まれた溝の向きである前側水平配向膜配向方向１６ａは、＋４５°の方向である。一方、後側水平配向膜１９に刻まれた溝の向きである後側水平配向膜配向方向１９ａは、−４５°の方向である。但し実際には、製造誤差等が含まれるため、±５°の幅をもたせて考えるものとする。従って、図２には「＋４５°±５°」及び「−４５°±５°」と記載している。以下同様に、角度についてはある程度の幅があることを考慮する。前記前側水平配向膜１６及び後側水平配向膜１９に刻まれた溝のため、液晶層１１０の液晶分子は、そこに電場が形成されていない状態では、後側水平配向膜１９の表面から前側水平配向膜１６の表面に向かって、矢印２１で示す様に−９０°±５°の角度でツイストした状態で配列する。
【００２８】
この様に、例えば前ガラス基板１１、後ガラス基板１２、共通電極１５、前側水平配向膜１６、画素電極１７、後側水平配向膜１９、液晶層１１０及び液晶分子１１０ａを有する液晶セル１は、それぞれ電極が形成された互いに対向する面に、互いに９０°を成す方向に配向処理が施された前側基板及び後側基板、並びに該前側基板及び後側基板の間に液晶分子を９０°のツイスト角でツイスト配向させて設けられた液晶層を有する液晶素子として機能する。
【００２９】
液晶セル１の前ガラス基板１１側の当該液晶表示素子の最も外側には、前側偏光板２が配設されている。その設置角度は、図２の１段目に示す通り前側偏光板２の透過軸である前側偏光板透過軸２ａが、水平軸１ｈと垂直となる角度である。従って、前側偏光板透過軸２ａと、液晶セル１の前側水平配向膜配向方向１６ａとは、４５°±５°の角度を成している。
【００３０】
液晶セル１の後ガラス基板１２側の当該液晶表示素子の最も外側には、後側偏光板３が配設されている。その設置角度は、図２の６段目に示す通り後側偏光板３の透過軸である後側偏光板透過軸３ａが、水平軸１ｈと平行になる角度である。従って、後側偏光板透過軸３ａと液晶セル１の後側水平配向膜配向方向１９ａとは、４５°±５°の角度を成している。また、後側偏光板透過軸３ａと前側偏光板透過軸２ａとの成す角は、９０°±５°である。これは以下の様にも言い換えられる。後側水平配向膜１９の表面から前側水平配向膜１６の表面に向かってツイストしている状態の、ツイスト角度範囲の中間の角度の方向である＋２７０°の方向を白抜き矢印２０で示した。この＋２７０°の方向に対して前側偏光板透過軸２ａが平行になる様に、前側偏光板２は配置されている。また、白抜き矢印２０で示した＋２７０°の方向に対して後側偏光板透過軸３ａが直交する様に、後側偏光板３は配置されている。
【００３１】
この様に、例えば前側偏光板２は、前側基板の配向処理の方向に対して透過軸が４５°の角を成すように配置された前側偏光板として機能し、例えば後側偏光板３は、前側偏光板の透過軸に対して透過軸が９０°の角を成すように配置された後側偏光板として機能する。
【００３２】
液晶セル１の前ガラス基板１１と、前側偏光板２との間には、前側視野角補償フィルム４が配設されている。前側視野角補償フィルム４は、図１に示す様に、前側偏光板２と接する透明なフィルム基板である前側視野角補償フィルム基板４１と、前側偏光板２側と反対側の面に形成されている前側視野角補償フィルム配向膜４２と、この前側視野角補償フィルム配向膜４２の表面に積層されている前側視野角補償フィルムディスコティック液晶層４３とを有する。前側視野角補償フィルムディスコティック液晶層４３は、円盤形状のディスコティック液晶分子４３ａを含んでいる。このディスコティック液晶分子４３ａの、円盤面に対する法線方向を分子軸４３ｂとする。各ディスコティック液晶分子４３ａの分子軸４３ｂは、前側視野角補償フィルム配向膜４２に施された配向処理方向に従って、前側視野角補償フィルム４と垂直な面内にそろっている。この垂直な面を断面とする前側視野角補償フィルム４の模式的断面図を図３に示す。前側視野角補償フィルム配向膜４２に近接するディスコティック液晶分子４３ａは、前側視野角補償フィルム配向膜４２に対して、その分子軸４３ｂをほぼ垂直にして配向している。即ち、前側視野角補償フィルム配向膜４２に対する円盤面の傾斜角度、つまりチルト角度がほぼ０°となっている。そして、ディスコティック液晶分子４３ａのチルト角度は、前側視野角補償フィルム配向膜４２から離れるに従って、徐々に大きくなっている。
【００３３】
同様に、液晶セル１の後ガラス基板１２と、後側偏光板３との間には、後側視野角補償フィルム５が配設されている。後側視野角補償フィルム５は、後側偏光板３と接する透明なフィルム基板である後側視野角補償フィルム基板５１と、その後側偏光板３側と反対側の面に形成されている後側視野角補償フィルム配向膜５２と、この後側視野角補償フィルム配向膜５２の表面に積層されている後側視野角補償フィルムディスコティック液晶層５３とを有する。後側視野角補償フィルムディスコティック液晶層５３中のディスコティック液晶分子５３ａの分子軸５３ｂは、後側視野角補償フィルム配向膜５２に施された配向処理方向に従って、後側視野角補償フィルム５と垂直な面内にそろっている。そして、後側視野角補償フィルム配向膜５２に近接するディスコティック液晶分子５３ａのチルト角度は、ほぼ０°となっている。そして、ディスコティック液晶分子５３ａのチルト角度は、後側視野角補償フィルム配向膜５２から離れるに従って、徐々に大きくなっている。
【００３４】
ディスコティック液晶分子４３ａ及びディスコティック液晶分子５３ａは、その倒伏方向に沿った負の光学異方性を有している。例えば、前側視野角補償フィルムディスコティック液晶層４３は、分子軸４３ｂの傾斜角度を平均した方向（図３に矢線で示した方向Ｎ）に屈折率が最小となる光学軸を備えた負の光学異方性を発現する。後側視野角補償フィルムディスコティック液晶層５３についても同様である。
【００３５】
ここで図３に示す分子軸４３ｂの方向の平均である方向Ｎの、フィルム面投影方向を前側視野角補償フィルム光学軸４ａとする。当該液晶表示素子において、前側視野角補償フィルム４は、図２の２段目に示す様に、前側視野角補償フィルム光学軸４ａが、液晶セル１の前側水平配向膜配向方向１６ａと同一（＋４５°±５°方向）となる様に配置されている。また、後側視野角補償フィルム５の分子軸５３ｂの方向の平均である方向Ｎの、フィルム面投影方向を後側視野角補償フィルム光学軸５ａとする。後側視野角補償フィルム５は、図２の４段目に示す様に、後側視野角補償フィルム光学軸５ａが、液晶セル１の後側水平配向膜配向方向１９ａと同一（−４５°±５°方向）となる様に配置されている。
【００３６】
この様に、例えば前側視野角補償フィルム４は、前側光学異方性フィルムのフィルム面の法線に対し特定方向に傾いた方向の屈折率が最小となる負の光学異方性を有し、該屈折率が最小となる特定方向を該フィルム面へ投影した方向と前記前側基板の配向処理方向との成す角は０°である前側光学異方性フィルムとして機能し、例えば後側視野角補償フィルム５は、後側光学異方性フィルムのフィルム面の法線に対し特定方向に傾いた方向の屈折率が最小となる負の光学異方性を有し、該屈折率が最小となる特定方向を該フィルム面へ投影した方向と前記後側基板の配向処理方向との成す角は０°である後側光学異方性フィルムとして機能する。
【００３７】
次に、前記の通り液晶セル１、前側偏光板２、後側偏光板３、前側視野角補償フィルム４、及び後側視野角補償フィルム５で構成された、本実施例に係る液晶表示素子において黒補償用位相差板９を含まない液晶表示素子における作用効果について図面を参照して説明する。図４は液晶層１１０に電場が形成されていないときの液晶分子の初期配向状態を、図５は液晶層１１０に電場が形成されているときの液晶分子の立ち上がり配向状態を示す。また、図４及び図５において、それぞれ（ａ）は観察側から液晶層を見た場合の平面図、（ｂ）は基板間の液晶分子の配列状態を示す断面図である。
【００３８】
図４に示す初期配向状態において、前側水平配向膜１６及び後側水平配向膜１９の近傍の液晶分子１１０ａは、前側水平配向膜１６又は後側水平配向膜１９の配向規制力を受けるため、その長軸方向を、それぞれ前側水平配向膜配向方向１６ａ又は後側水平配向膜配向方向１９ａの方向へ沿わせる。そして、液晶分子１１０ａは、前側水平配向膜配向方向１６ａ又は後側水平配向膜配向方向１９ａの下流側の端部を、プレチルト角θだけ持ち上げた状態で配向している。液晶層１１０中の液晶分子１１０ａは、前側水平配向膜１６と後側水平配向膜１９との間で、前側水平配向膜１６の近傍で配向している液晶分子１１０ａと後側水平配向膜１９の近傍で配向している液晶分子１１０ａと連続的にツイスト配向する。即ち、後側水平配向膜１９側から前側水平配向膜１６側に向かって、液晶分子１１０ａは時計回りに矢印２１の方向へほぼ９０°にわたりツイストして配向した状態となる。この液晶分子１１０ａが９０度にわたりツイスト配向した状態の液晶層１１０は、透過光に対してその波長λの１／２の位相差を生じさせる複屈折性を持つように設定してある。従って、液晶層１１０に入射し透過する直線偏光は、その偏光面が９０°だけ旋光された直線偏光となって出射される。
【００３９】
前側視野角補償フィルム４及び後側視野角補償フィルム５の作用効果を考慮しない場合、後側偏光板３の後側に設置された図示しないバックライトからの照射光は、後側偏光板３を透過し、偏光面が後側偏光板透過軸３ａに沿った直線偏光となり、液晶層１１０に入射する。初期配向状態の液晶層１１０に入射すると、液晶層１１０を透過する際にλ／２の位相差が付与され、偏光面が９０°旋光される。図２に示す様に後側偏光板透過軸３ａと前側偏光板透過軸２ａとは直交しているので、後側偏光板３を透過して液晶層１１０でその偏光面が９０°旋光された光は、前側偏光板２に吸収されることなく透過し、前側偏光板２から出射される。その結果、明表示がなされることになる。
【００４０】
一方、液晶層１１０に電場が形成された場合、液晶層１１０中の液晶分子１１０ａの長軸が、電場の向き、即ち前ガラス基板１１及び後ガラス基板１２に対して垂直な方向に配向する様に、液晶分子１１０ａに力が働く。その結果、図５に示す様な状態になる。このとき、前側水平配向膜１６及び後側水平配向膜１９の近傍の液晶分子１１０ａは、前側水平配向膜１６又は後側水平配向膜１９による配向規制力を強く受ける、所謂アンカリング効果のため、充分に立ち上がることができない。そのため、前側水平配向膜１６及び後側水平配向膜１９の近傍の液晶分子１１０ａは、そのプレチルト角θは初期状態とほぼ変わらず、長軸方向は前側水平配向膜配向方向１６ａと後側水平配向膜配向方向１９ａとが成す角を２等分する角度の方向、即ち前側水平配向膜配向方向１６ａから＋４５°回転した方向であり、後側水平配向膜配向方向１９ａから−４５°回転した方向に向けて配向する。そして、液晶層１１０中の液晶分子１１０ａは、前側水平配向膜１６の近傍で配向している液晶分子１１０ａと後側水平配向膜１９の近傍で配向している液晶分子１１０ａと連続的に配向する。従って、前側水平配向膜１６及び後側水平配向膜１９から離れるに従って液晶分子１１０ａは、その立ち上がり角度を大きくし、液晶層１１０の層厚方向の中間に位置する液晶分子１１０ａは、ほぼ垂直に配向する。以上の様に、液晶層に十分に大きな電場が形成された場合、液晶層１１０中の液晶分子１１０ａは、螺旋が解け、図５に示す様に、各液晶分子１１０ａは、それぞれの長軸方向を白抜き矢印２０で示した方向にほぼ揃った状態で配向する。この状態の液晶層１１０は、透過光に対して位相差を付与しない。
【００４１】
前側視野角補償フィルム４及び後側視野角補償フィルム５の作用効果を考慮しない場合、本液晶表示素子において、図示しないバックライトからの照射光は、後側偏光板３を透過して偏光面が後側偏光板透過軸３ａに沿った直線偏光となって液晶分子１１０ａが立ち上がった状態の液晶層１１０に入射する。そしてこの光は、位相差は付与されずに直線偏光のまま液晶層１１０を透過する。液晶層１１０を透過した直線偏光の偏光面の方向は、前側偏光板吸収軸２ｂに沿った方向であるから、液晶層１１０を透過した直線偏光は、前側偏光板２に吸収される。その結果、暗表示がなされることになる。
【００４２】
前記の通り、前側水平配向膜１６及び後側水平配向膜１９に刻まれた溝のため、液晶分子１１０ａは、後側水平配向膜１９の表面から前側水平配向膜１６の表面に向かって、矢印２１で示す様に−９０°±５°の角度でツイストした状態で配列している。従って、ツイスト角度範囲の中間の角度の方向である、白抜き矢印２０で示した図２における＋２７０°の方位に、当該液晶表示素子において最も良好なコントラストが得られる視角方位がある。例えば携帯電話等の表示部としての液晶表示素子を観察する場合、観察する方向は、表示面に対する法線方向、即ち、真正面、或いはややその表示素子の水平方向の下側、即ち前記座標軸における＋２７０°の方向から見ることが多い。従って、＋２７０°の方位に、当該液晶表示素子において最も良好なコントラストが得られる視角方位があることが好適である。このことを考慮して本実施例においては、前側水平配向膜配向方向１６ａ及び後側水平配向膜配向方向１９ａを、それぞれ＋４５°方向及び−４５°方向に設定した。
【００４３】
また、一般に、液晶分子１１０ａの長軸方向と一致する方位で、液晶表示素子の中間階調の階調反転が発生する。そこで本実施例においては、液晶層１１０に電場を形成した場合に、液晶分子１１０ａの長軸が揃う２７０°の方位に、前側偏光板透過軸２ａを一致させ、当該液晶表示素子の表示を２７０°の方位から観察した場合に発生する中間階調における階調反転を抑制した。
【００４４】
この様に、良好な表示品質を有する液晶表示素子の設計を決定するために、本実施例においては、まず、前側偏光板透過軸２ａ及び後側偏光板透過軸３ａの方向を決定した。
【００４５】
また、本液晶表示素子においては、透過光の偏光面を９０゜回転させるのに必要なリタデーションの値を示す式（√３・λ／２）によって算出し、それらを考慮して赤、緑、青の色毎にリタデーションΔｎ・ｄの値を４５０ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲で適宜設定した。その結果に基づき、色毎に異なる液晶層厚を有するマルチギャップ構造とした。このため、全ての色の光について透過率が充分に低い良好な暗表示と、良好な色度の明表示とが得られる、液晶表示素子となっている。
【００４６】
次に前側視野角補償フィルム４及び後側視野角補償フィルム５の作用効果について説明する。前側視野角補償フィルム４及び後側視野角補償フィルム５を有さない液晶表示素子では、後側偏光板３を透過して液晶層１１０に入射した光について、垂直方向から入射した光に対するリタデーションと、斜め方向から入射した光に対するリタデーションとが異なる。このため、光の入射方向によって透過率が異なり、表示を良好なコントラストで観察することができる観察角度範囲である視野角が狭く、また表示に帯色が発生してしまう。
【００４７】
これに対して、本液晶表示素子においては、液晶セル１と前側偏光板２との間及び液晶セル１と後側偏光板３との間にそれぞれ、前側視野角補償フィルム４及び後側視野角補償フィルム５を挿入している。ここで、前側視野角補償フィルム４及び後側視野角補償フィルム５の屈折率が最小となる軸の方向Ｎのフィルム面投影方向である前側視野角補償フィルム光学軸４ａ及び後側視野角補償フィルム光学軸５ａを、それぞれ前側水平配向膜配向方向１６ａ及び後側水平配向膜配向方向１９ａに沿った方向となるように配置した。このため、液晶層１１０に垂直方向から入射した光に対するリタデーションと、斜め方向から入射した光に対するリタデーションとの差が、前側視野角補償フィルム４及び後側視野角補償フィルム５によって補償される。従って、様々な方向からの入射光の透過率の差を小さくし、広い視野角を得ることができた。また、表示の帯色も抑制することができた。
【００４８】
更に、ディスコティック液晶分子４３ａ及びディスコティック液晶分子５３ａのチルト角は、前側視野角補償フィルム配向膜４２及び後側視野角補償フィルム配向膜５２から離れるに従って徐々に大きくなっている。このため、液晶層１１０に電場が印加された場合に、液晶分子１１０ａに対するアンカリング効果のために残留するリタデーションも、前側視野角補償フィルム４及び後側視野角補償フィルム５により補償される。
【００４９】
尚、前側視野角補償フィルム光学軸４ａ及び後側視野角補償フィルム光学軸５ａの方向は、それぞれ前記の方向と１８０°回転した方向としてもよい。即ち、前側視野角補償フィルム光学軸４ａの方向を２２５°方向とし、後側視野角補償フィルム光学軸５ａの方向を１３５°方向としても、同様の効果が得られる。
【００５０】
この様に、良好な表示品質を有する液晶表示素子の設計を決定するために、本実施例においては、前側偏光板透過軸２ａ及び後側偏光板透過軸３ａの方向の次に、前側視野角補償フィルム光学軸４ａ及び後側視野角補償フィルム光学軸５ａの方向を決定した。
【００５１】
液晶セル１、前側偏光板２、後側偏光板３、前側視野角補償フィルム４、後側視野角補償フィルム５からなる液晶表示素子は、前記特許文献１に開示されている液晶表示素子である。当該従来の液晶表示素子の視野角特性を図６に示す。この図は黒表示時の光漏れの値を示す。円周方向角度は当該液晶表示素子を観察する方向を示しており、その方向は図２に定義した角度に対応する。また中心からの距離で示されている軸は、観察する方向と当該液晶表示素子の表示面の法線との成す角度を表す。例えば、中心の０°は当該液晶表示素子の表示面に対して垂直方向、即ち真正面から当該液晶表示素子を観察する場合を示し、その周りの例えば２０°、４０°は、当該液晶表示素子の表示面の法線に対して２０°、４０°の角度を成す、斜め方向から観察する場合を示す。光漏れの値は、光の透過がない真っ黒の状態を０とし、光が全て透過する状態（空気層の状態）を１とする。即ち、この場合、０に近いほど黒表示時の光漏れがなく、望ましい液晶表示素子であると言える。図６に示す通り、本液晶表示素子は、液晶表示素子の水平方向（図２中１ｈ）に対して斜め方向である、ほぼ４５°、１３５°、２２５°、３１５°周辺の方向から観察した場合に光漏れが認められることが分かる。これは、前側偏光板透過軸２ａ及び後側偏光板透過軸３ａから±４５°ずれた方向である。
【００５２】
本実施例に係る液晶表示素子は、この斜め方向の光漏れを改善するために、位相差板を有している。即ち、本実施例においては、前記特許文献１に開示されている従来の液晶表示素子の後側偏光板３と後側視野角補償フィルム５との間に、図１及び図２に示す通り、黒補償用位相差板９を挿入した。
【００５３】
ここで、黒補償用位相差板９の厚さ方向をｚ軸方向とし、板面に沿った最も屈折率が大きい遅相軸をｓ軸方向とし、板面に沿っておりｓ軸方向と直交する方向をｆ軸方向とする。また、ｓ軸方向、ｆ軸方向、及びｚ軸方向の屈折率をそれぞれｎｘ、ｎｙ、及びｎｚとする。また、黒補償用位相差板９の厚さをｄとする。このとき、Ｎｚ＝（ｎｓ−ｎｚ）／（ｎｓ−ｎｆ）、Ｒ０＝（ｎｓ−ｎｆ）ｄと定義する。
【００５４】
本実施例では、黒補償用位相差板９に、Ｎｚ＝（ｎｓ−ｎｚ）／（ｎｓ−ｎｆ）＝１．０、即ち、ｎｓ＞ｎｆ＝ｎｚである一軸性フィルムを用いた。そして、黒補償用位相差板９の導入の最適な条件を決定するため、黒補償用位相差板９のｓ軸方向である黒補償用位相差板遅相軸９ａを０°又は９０°とし、Ｒ０＝（ｎｓ−ｎｆ）ｄを様々な値に変更して、黒表示時の光漏れを検討した。
【００５５】
得られたＲ０と光漏れの最大値Ｔｍａｘとの関係を図７及び図８に示す。ここで図７は、黒補償用位相差板遅相軸９ａが９０°の場合であり、図８は、黒補償用位相差板遅相軸９ａが０°の場合である。黒補償用位相差板遅相軸９ａが９０°の場合、図７に示す通り、黒表示時の光漏れの顕著な抑制は認められなかった。一方、黒補償用位相差板遅相軸９ａが０°の場合は、図８に示す通り、黒表示時の光漏れの抑制が認められた。特に、Ｒ０が１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下の範囲において、Ｔｍａｘは０．０２（２％）以下になった。そして、Ｒ０がほぼ１６０ｎｍのとき、光漏れの最大値Ｔｍａｘが最小値を取った。Ｒ０＝１６０ｎｍの時の視野角特性を図９に示す。黒補償用位相差板９を導入していない場合０．０６６（６．６％）であった黒表示時の光漏れの最大値Ｔｍａｘに比較して、黒補償用位相差板９を導入すると０．００９５（０．９５％）と１／７程度に低下した。
【００５６】
この様に、例えば黒補償用位相差板９は、ｎｓ＞ｎｆ＝ｎｚの関係を有し、ｓ軸と前記後側偏光板の透過軸との成す角は０°である位相差板として機能する。
【００５７】
この様に、良好な表示品質を有する液晶表示素子の設計を決定するために、本実施例においては、前側視野角補償フィルム光学軸４ａ及び後側視野角補償フィルム光学軸５ａの方向の次に、黒補償用位相差板遅相軸９ａの方向と、黒補償用位相差板９のＲ０＝（ｎｓ−ｎｆ）ｄの値を決定した。
【００５８】
以上の様に、黒表示時の視野角を改善するため、後側偏光板３と後側視野角補償フィルム５の間に、Ｎｚが１．０の一軸性であり、Ｒ０＝（ｎｓ−ｎｆ）ｄがほぼ１６０ｎｍの黒補償用位相差板９を、黒補償用位相差板遅相軸９ａの向きが０°±５°の方向となるように、即ち後側偏光板透過軸３ａと平行になるように配設した。その結果、当該液晶表示素子の黒表示時の視野角が改善された。
【００５９】
［第１の実施例の第１の変形例］
次に、第１の実施例の第１の変形例について説明する。本変形例の説明では、前記第１の実施例との相違点について説明する。第１の実施例に係る液晶表示素子において、前側偏光板２を前側偏光板透過軸２ａが０°となる向きに、後側偏光板３を後側偏光板透過軸３ａが９０°の方向となるように配置しても良い。この場合、黒補償用位相差板９を、黒補償用位相差板遅相軸９ａが９０°の方向となるように配置すると、第１の実施例の場合と同様に、黒表示時の視野角が改善された。
【００６０】
［第１の実施例の第２の変形例］
次に、前記第１の実施例の第２の変形例について説明する。本変形例の説明では、前記第１の実施例との相違点について説明する。黒補償用位相差板９の代わりに、前側偏光板２と前側視野角補償フィルム４との間に第１の黒補償用位相差板を、後側偏光板３と後側視野角補償フィルム５との間に第２の黒補償用位相差板をそれぞれ配置しても良い。これは、黒補償用位相差板９を第１の黒補償用位相差板と第２の黒補償用位相差板との２枚に分割したことに相当する。この場合、第１の黒補償用位相差板及び第２の黒補償用位相差板のＲ０の和をほぼ１６０ｎｍとし、それらの遅相軸を共に０°（前側偏光板２を前側偏光板透過軸２ａが０°となる向きに、後側偏光板３を後側偏光板透過軸３ａが９０°の方向となるように配置した場合には、９０°）の方向となるように配置すると、第１の実施例の場合と同様に、黒表示時の視野角が改善された。即ち、第１の黒補償用位相差板及び第２の黒補償用位相差板の厚さをそれぞれｄ１及びｄ２としたときに、（ｎｓ−ｎｆ）（ｄ１＋ｄ２）が１６０ｎｍとなる様に設計した場合、前記第１の実施例と同様の効果が得られた。勿論、第１の黒補償用位相差板及び第２の黒補償用位相差板のＲ０をそれぞれほぼ８０ｎｍとし、それらの遅相軸を共に０°の方向となるように配置しても良い。
【００６１】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。ここで第２の実施形態の説明では、第１の実施形態との相違点について説明し、第１の実施形態と同一の部分については同一の符号を付してその説明は省略する。
【００６２】
本発明の第２の実施形態に係る液晶表示素子は、図１０にその概略を示す様に、液晶セル１と、前側偏光板２と、後側偏光板３と、前側視野角補償フィルム４と、後側視野角補償フィルム５と、前側白補償用位相差板６と、後側白補償用位相差板７と、黒補償用位相差板９とにより構成される。ここで、液晶セル１、前側偏光板２、後側偏光板３、前側視野角補償フィルム４、及び後側視野角補償フィルム５の構成は、第１の実施形態におけるそれらと同じである。
【００６３】
前側偏光板２と前側視野角補償フィルム４との間には、前側白補償用位相差板６が配設されており、後側偏光板３と後側視野角補償フィルム５との間には後側白補償用位相差板７が配設されている。前側白補償用位相差板６は、一軸性フィルムであり、その遅相軸が前側視野角補償フィルム４の光学軸と平行になるように配置されている。また、後側白補償用位相差板７も、一軸性フィルムであり、その遅相軸が後側視野角補償フィルム５の光学軸と平行になるように配置されている。このため、前側視野角補償フィルム４及び後側視野角補償フィルム５によるそれぞれのリタデーション補償効果が、それぞれに光学軸を一致させて積層された前側白補償用位相差板６及び後側白補償用位相差板７によって更に改善される。特に、白表示時、即ち液晶層１１０に電場が形成されていない状態での残留リタデーションが補償され、視野角特性が向上する。
【００６４】
更に本実施形態の液晶表示素子は、後側白補償用位相差板７と後側偏光板３との間に、黒補償用位相差板９を有している。黒補償用位相差板９は一軸性フィルムであり、その遅相軸は、後側偏光板３の透過軸と平行である。この様な黒補償用位相差板９を導入することにより、前側偏光板２及び後側偏光板３の透過軸を４５°回転させた方向の、黒表示時における光漏れを更に低減させることができる。即ち、当該黒補償用位相差板９を導入することにより、これがないときに比べて、黒表示時の視野角が更に改善される。
【００６５】
本実施形態に係る液晶表示素子を設計するにあたっては、まず、視野角特性をその良否を確認しながら、液晶セル１の前側水平配向膜１６及び後側水平配向膜１９の配向方向と、前側偏光板２及び後側偏光板３の透過軸と、の位置関係を決定する。次に、前記液晶セル１、前側偏光板２、及び後側偏光板３からなる液晶表示素子の視野角特性を改善するために、前側視野角補償フィルム４及び後側視野角補償フィルム５の挿入を検討する。ここでも、これらの光学軸の位置関係を、視野角特性をその良否を確認しながら決定する。そして、更に視野角特性を改善するために、前側白補償用位相差板６及び後側白補償用位相差板７の挿入を検討する。ここでも、これらの光学軸の位置関係を、視野角特性をその良否を確認しながら決定する。更に、視野角特性を改善するため、黒補償用位相差板９の挿入を検討し、これらの光学軸の位置関係を、視野角特性をその良否を確認しながら決定する。
【００６６】
［第２の実施例］
次に、第２の実施形態に係る液晶表示素子の、一実施例を図面を参照して具体的に説明する。図１０に示す様に、当該液晶表示素子は、当該液晶表示素子の観察側から順に、前側偏光板２、前側白補償用位相差板６、前側視野角補償フィルム４、液晶セル１、後側視野角補償フィルム５、後側白補償用位相差板７、黒補償用位相差板９、及び後側偏光板３を有する。
【００６７】
液晶セル１の構成は、前記第１の実施例におけるそれと同じである。但し、本液晶表示素子では、リタデーションΔｎ・ｄを色毎にそれぞれ、３５０ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲で適宜設定している。
【００６８】
図１１を参照して当該液晶表示素子の光学的な構成を説明する。図１１における軸及び角度の定義は、図２におけるそれと同じである。液晶セル１の光学的な構成を、図１１の４段目に示す。前側水平配向膜１６に刻まれた溝の向きである前側水平配向膜配向方向１６ａは、水平軸１ｈに対して＋４５°の方向であり、後側水平配向膜１９に刻まれた溝の向きである後側水平配向膜配向方向１９ａは、水平軸１ｈに対して−４５°の方向である。但し、実際にはこの角度に製造誤差等が含まれるため、本実施例においても第１の実施例の場合と同様に、±５°の幅をもたせて考えるものとする。従って、図１１には「＋４５°±５°」及び「−４５°±５°」と記載している。
【００６９】
液晶セル１の前ガラス基板１１側の当該液晶表示素子の最も外側には、前側偏光板２が配設されている。その設置角度は、図１１の１段目に示す通り前側偏光板２の透過軸である前側偏光板透過軸２ａが、水平軸１ｈと垂直となる角度である。従って、前側偏光板透過軸２ａと、前側水平配向膜配向方向１６ａとは、４５°±５°の角度を成している。
【００７０】
液晶セル１の後ガラス基板１２側の当該液晶表示素子の最も外側には、後側偏光板３が配設されている。その設置角度は、図１１の８段目に示す通り後側偏光板３の透過軸である後側偏光板透過軸３ａが、水平軸１ｈと平行になる角度である。従って、後側偏光板透過軸３ａと、後側水平配向膜配向方向１９ａとは、４５°±５°の角度を成している。また、後側偏光板透過軸３ａと前側偏光板透過軸２ａとの成す角は、９０°±５°である。
【００７１】
前記の通り、前側水平配向膜１６及び後側水平配向膜１９に刻まれた溝のため、液晶分子１１０ａは、後側水平配向膜１９の表面から前側水平配向膜１６の表面に向かって、矢印２１で示す様に−９０°±５°の角度でツイストした状態で配列している。従って、ツイスト角度範囲の中間の角度の方向である、白抜き矢印２０で示した＋２７０°の方位に、当該液晶表示素子において最も良好なコントラストが得られる視角方位がある。このことを考慮して本実施例においては、前側水平配向膜配向方向１６ａ及び後側水平配向膜配向方向１９ａを、それぞれ＋４５°方向及び−４５°方向に設定した。
【００７２】
また、一般に、液晶分子１１０ａの長軸方向と一致する方位で、液晶表示素子の中間階調の階調反転が発生する。そこで本実施例においては、液晶層１１０に電場を形成した場合に、液晶分子１１０ａの長軸が揃う＋２７０°の方位に、前側偏光板透過軸２ａを一致させ、当該液晶表示素子の表示を＋２７０°の方位から観察した場合に発生する中間階調における階調反転を抑制した。
【００７３】
この様に、良好な表示品質を有する液晶表示素子の設計を決定するために、本実施例においても、まず、前側偏光板透過軸２ａ及び後側偏光板透過軸３ａの方向を決定した。
【００７４】
前側視野角補償フィルム４及び後側視野角補償フィルム５の構成も、第１の実施例におけるそれと同じである。前側視野角補償フィルム光学軸４ａは、図１１の３段目に示す様に、液晶セル１の前側水平配向膜の前側水平配向膜配向方向１６ａと同一（＋４５°±５°方向）に位置させて配置されている。また、後側視野角補償フィルム光学軸５ａは、図１１の５段目に示す様に、液晶セル１の後側水平配向膜の後側水平配向膜配向方向１９ａと同一（−４５°±５°方向）に位置させて配置されている。尚、前側視野角補償フィルム光学軸４ａ及び後側視野角補償フィルム光学軸５ａの方向は、それぞれ前記の方向と１８０°回転した方向としてもよい。即ち、前側視野角補償フィルム光学軸４ａの方向を２２５°方向とし、後側視野角補償フィルム光学軸５ａの方向を１３５°方向としても、同様の効果が得られる。
【００７５】
この様に、良好な表示品質を有する液晶表示素子の設計を決定するために、本実施例においては、前側偏光板透過軸２ａ及び後側偏光板透過軸３ａの方向の次に、前側視野角補償フィルム光学軸４ａ及び後側視野角補償フィルム光学軸５ａの方向を決定した。
【００７６】
本実施例においては、更に前側偏光板２と前側視野角補償フィルム４との間に前側白補償用位相差板６が配設されており、後側偏光板３と後側視野角補償フィルム５との間に後側白補償用位相差板７が配設されている。
【００７７】
ここで、位相差板の厚さ方向をｚ軸方向とし、板面に沿った最も屈折率が大きい遅相軸をｓ軸方向とし、板面に沿っておりｓ軸方向と直交する方向をｆ軸方向とする。また、ｓ軸方向、ｆ軸方向、及びｚ軸方向の屈折率をそれぞれｎｘ、ｎｙ、及びｎｚとする。また、黒補償用位相差板９の厚さをｄとする。このとき、Ｎｚ＝（ｎｓ−ｎｚ）／（ｎｓ−ｎｆ）、Ｒ０＝（ｎｓ−ｎｆ）ｄと定義する。
【００７８】
前側白補償用位相差板６は、一軸性フィルムであり、Ｎｚ＝（ｎｓ−ｎｚ）／（ｎｓ−ｎｆ）＝１．０、即ちｎｓ＞ｎｆ＝ｎｚの関係が成り立つフィルムである。その遅相軸である前側白補償用位相差板遅相軸６ａは、前側視野角補償フィルム４の前側視野角補償フィルム光学軸４ａと平行になるように、即ち＋４５°±５°方向になるように配置されている。尚、前側白補償用位相差板６のＲ０＝（ｎｓ−ｎｆ）ｄは４５ｎｍである。また、後側白補償用位相差板７も、前側白補償用位相差板６と同様に一軸性フィルムであり、Ｎｚ＝（ｎｓ−ｎｚ）／（ｎｓ−ｎｆ）＝１．０である。後側白補償用位相差板７は、その遅相軸である後側白補償用位相差板遅相軸７ａが、後側視野角補償フィルム５の後側視野角補償フィルム光学軸５ａと平行になるように、即ち−４５°±５°方向になるように配置されている。尚、後側白補償用位相差板７のＲ０＝（ｎｓ−ｎｆ）ｄも４５ｎｍである。
【００７９】
本実施例に依れば、前側視野角補償フィルム４及び後側視野角補償フィルム５によるそれぞれのリタデーション補償効果が、それぞれに光学軸を一致させて積層された前側白補償用位相差板６及び後側白補償用位相差板７によって更に改善される。特に、白表示時、即ち液晶層１１０に電場が形成されていない状態での残留リタデーションが補償され、視野角特性が向上する。
【００８０】
この様に、例えば前側白補償用位相差板６は、ｎｓ＞ｎｆ＝ｎｚの関係を有し、ｓ軸と前記前側光学異方性フィルムの光学軸との成す角を０°として配置された第１の位相差板として機能し、例えば後側白補償用位相差板７は、ｎｓ＞ｎｆ＝ｎｚの関係を有し、ｓ軸と前記後側光学異方性フィルムの光学軸との成す角を０°として配置された第２の位相差板として機能する。
【００８１】
この様に、良好な表示品質を有する液晶表示素子の設計を決定するために、本実施例においては、前側視野角補償フィルム光学軸４ａ及び後側視野角補償フィルム光学軸５ａの方向の次に、前側白補償用位相差板遅相軸６ａ及び後側白補償用位相差板遅相軸７ａの方向と、前側白補償用位相差板６及び後側白補償用位相差板７のＲ０＝（ｎｓ−ｎｆ）ｄの値を決定した。
【００８２】
ここで、液晶セル１、前側偏光板２、後側偏光板３、前側視野角補償フィルム４、後側視野角補償フィルム５、前側白補償用位相差板６、後側白補償用位相差板７からなる液晶表示素子は、前記特許文献１に開示されている液晶表示素子である。当該従来の液晶表示素子の視野角特性を図１２に示す。この図は黒表示時の光漏れの値を示す。軸等の定義は、図６のそれと同じである。図１２に示す通り、本液晶表示素子は、液晶表示素子の水平方向（図１１中１ｈ）に対して斜め方向である、ほぼ４５°、１３５°、２２５°、３１５°の周辺の方向から観察した場合に光漏れが認められることが分かる。これは、前側偏光板透過軸２ａ及び後側偏光板透過軸３ａから４５°ずれた方向である。
【００８３】
本実施例における液晶表示素子は、この斜め方向の光漏れを改善するために、位相差板を導入するものである。本実施例に係る液晶表示素子において、図１０及び図１１に示す通り、前記特許文献１に開示されている従来の液晶表示素子の後側偏光板３と後側白補償用位相差板７との間に、黒補償用位相差板９を導入した。
【００８４】
本実施例では、黒補償用位相差板９は、Ｎｚ＝（ｎｓ−ｎｚ）／（ｎｓ−ｎｆ）＝１．０である一軸性フィルムを用いた。そして、黒補償用位相差板９の導入の最適な条件を決定するため、黒補償用位相差板９のｓ軸方向である黒補償用位相差板遅相軸９ａを０°又は９０°とし、Ｒ０＝（ｎｓ−ｎｆ）ｄを様々な値に変更して、黒表示時の光漏れを検討した。
【００８５】
得られたＲ０と光漏れの最大値Ｔｍａｘとの関係を図１３及び図１４に示す。ここで図１３は、黒補償用位相差板遅相軸９ａが９０°の場合であり、図１４は、黒補償用位相差板遅相軸９ａが０°の場合である。黒補償用位相差板遅相軸９ａが９０°の場合、図１３に示す通り、黒表示時の光漏れの顕著な抑制は認められなかった。一方、黒補償用位相差板遅相軸９ａが０°の場合は、図１４に示す通り、黒表示時の光漏れの抑制が認められた。特にＲ０が８０ｎｍ以上１８０ｎｍ以下の範囲においてＴｍａｘは０．０２（２％）以下になった。そして、位相差Ｒ０がほぼ１４０ｎｍのとき、光漏れの最大値Ｔｍａｘが最小値を取ることが明らかになった。Ｒ０＝１４０ｎｍの時の視野角特性を図１５に示す。黒補償用位相差板９を導入していない場合０．０３８（３．８％）であった黒表示時の光漏れの最大値Ｔｍａｘが、黒補償用位相差板９を導入すると０．０１３（１．３％）と１／３程度に低減された。
【００８６】
この様に、例えば黒補償用位相差板９は、ｎｓ＞ｎｆ＝ｎｚの関係を有し、ｓ軸と前記後側偏光板の透過軸との成す角を０°として配置された第３の位相差板として機能する。
【００８７】
この様に、良好な表示品質を有する液晶表示素子の設計を決定するために、本実施例においては、前側白補償用位相差板遅相軸６ａ及び後側白補償用位相差板遅相軸７ａの方向と、前側白補償用位相差板６及び後側白補償用位相差板７のＲ０＝（ｎｓ−ｎｆ）ｄの値の次に、黒補償用位相差板遅相軸９ａの方向と、黒補償用位相差板９のＲ０＝（ｎｓ−ｎｆ）ｄの値を決定した。
【００８８】
以上の様に、黒表示時の視野角を改善するため、後側偏光板３と後側白補償用位相差板７の間に、Ｎｚが１．０の一軸性であり、Ｒ０＝（ｎｓ−ｎｆ）ｄがほぼ１４０ｎｍの黒補償用位相差板９を、黒補償用位相差板遅相軸９ａの向きが０°±５°の方向となるように、即ち後側偏光板透過軸３ａと平行になるように導入した。その結果、黒表示時の視野角が改善された。
【００８９】
［第２の実施例の第１の変形例］
次に、第２の実施例の第１の変形例について説明する。本変形例の説明では、前記第２の実施例との相違点について説明する。第２の実施例に係る液晶表示素子において、前側偏光板２を前側偏光板透過軸２ａが０°となる向きに、後側偏光板３を後側偏光板透過軸３ａが９０°の方向となるように配置しても良い。この場合、黒補償用位相差板９を、黒補償用位相差板遅相軸９ａが９０°の方向となるように配置すると、第２の実施例の場合と同様に、黒表示時の視野角が改善された。
【００９０】
［第２の実施例の第２の変形例］
次に、前記第２の実施例の第２の変形例について説明する。本変形例の説明では、前記第２の実施例との相違点について説明する。黒補償用位相差板９の代わりに、前側偏光板２と前側白補償用位相差板６との間に第１の黒補償用位相差板を、後側偏光板３と後側白補償用位相差板７との間に第２の黒補償用位相差板をそれぞれ配置しても良い。これは、黒補償用位相差板９を第１の黒補償用位相差板と第２の黒補償用位相差板との２枚に分割したことに相当する。この場合、第１の黒補償用位相差板及び第２の黒補償用位相差板のＲ０の和をほぼ１４０ｎｍとし、それらの遅相軸を共に０°（前側偏光板２を前側偏光板透過軸２ａが０°となる向きに、後側偏光板３を後側偏光板透過軸３ａが９０°の方向となるように配置した場合には、９０°）の方向となるように配置すると、第２の実施例の場合と同様に、黒表示時の視野角が改善された。即ち、第１の黒補償用位相差板及び第２の黒補償用位相差板の厚さをそれぞれｄ１及びｄ２としたときに、（ｎｓ−ｎｆ）（ｄ１＋ｄ２）が１４０ｎｍとなる様に設計した場合、前記第１の実施例と同様の効果が得られた。勿論、第１の黒補償用位相差板及び第２の黒補償用位相差板のＲ０をそれぞれほぼ７０ｎｍとし、それらの遅相軸を共に０°の方向となるように配置しても良い。
【００９１】
なお、本発明は前記実施形態、実施例及び変形例そのままに限定されるものではなく、実施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。また、前記実施形態、実施例及び変形例に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態、実施例及び変形例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、発明が解決しようとする課題の欄で述べられた課題が解決でき、かつ、発明の効果が得られる場合には、この構成要素が削除された構成も発明として抽出され得る。さらに、異なる実施形態、実施例及び変形例にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００９２】
１…液晶セル、２…前側偏光板、２ａ…前側偏光板透過軸、２ｂ…前側偏光板吸収軸、３…後側偏光板、３ａ…後側偏光板透過軸、３ｂ…後側偏光板吸収軸、４…前側視野角補償フィルム、４ａ…前側視野角補償フィルム光学軸、５…後側視野角補償フィルム、５ａ…後側視野角補償フィルム光学軸、６…前側白補償用位相差板、６ａ…前側白補償用位相差板遅相軸、７…後側白補償用位相差板、７ａ…後側白補償用位相差板遅相軸、９…黒補償用位相差板、９ａ…黒補償用位相差板遅相軸、１１…前ガラス基板、１２…後ガラス基板、１３…ブラックマスク、１４Ｒ…赤色カラーフィルタ、１４Ｇ…緑色カラーフィルタ、１４Ｂ…青色カラーフィルタ、１５…共通電極、１６…前側水平配向膜、１６ａ…前側水平配向膜配向方向、１７…画素電極、１８…薄膜トランジスタ、１９…後側水平配向膜、１９ａ…後側水平配向膜配向方向、１１０…液晶層、１１０ａ…液晶分子、４１…前側視野角補償フィルム基板、４２…前側視野角補償フィルム配向膜、４３…前側視野角補償フィルムディスコティック液晶層、４３ａ…ディスコティック液晶分子、４３ｂ…分子軸、５１…後側視野角補償フィルム基板、５２…後側視野角補償フィルム配向膜、５３…後側視野角補償フィルムディスコティック液晶層、５３ａ…ディスコティック液晶分子、５３ｂ…分子軸。
【図１】
0005544844.tif 000002
【図２】
0005544844.tif 000003
【図３】
0005544844.tif 000004
【図４】
0005544844.tif 000005
【図５】
0005544844.tif 000006
【図６】
0005544844.tif 000007
【図７】
0005544844.tif 000008
【図８】
0005544844.tif 000009
【図９】
0005544844.tif 000010
【図１０】
0005544844.tif 000011
【図１１】
0005544844.tif 000012
【図１２】
0005544844.tif 000013
【図１３】
0005544844.tif 000014
【図１４】
0005544844.tif 000015
【図１５】
0005544844.tif 000016