(57)【要約】【課題】視野角特性を改善することができ、しかも、コストの低減が可能な液晶表示素子を提供することを目的とする。【解決手段】  円偏光主導型の垂直配向モードの液晶表示素子は、円偏光子構成体Ｐ、可変リターダー構成体ＶＲ、円検光子構成体Ａを備える。円偏光子構成体Ｐはその光学補償用に第１偏光板ＰＬ１と第１位相差板ＲＦ１との間に配置されるとともに屈折率異方性がnx≒ny<nzとなる１軸の第３位相差板ＲＦ３を含む第１光学補償層ＯＣ１を備え、円検光子構成体Ａはその光学補償用に第２偏光板ＰＬ２と第２位相差板ＲＦ２との間に配置されるとともに屈折率異方性がnx≒ny<nzとなる１軸の第４位相差板ＲＦ４を含む第２光学補償層ＯＣ２を備え、可変リターダー構成体ＶＲはその光学補償用に第１位相差板ＲＦ１と第２位相差板ＲＦ２との間に配置されるとともに屈折率異方性がnx≒ny>nzとなる第５位相差板ＲＦ５を含む第３光学補償層ＯＣ３を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２枚の電極付基板間に液晶を挟持したドットマトリクス型の液晶セルを、光源側に位置する第１偏光板と観察者側に位置する第２偏光板との間に配置し、前記第１偏光板と前記液晶セルとの間に一軸の第１位相差板を配置し、前記第２偏光板と前記液晶セルとの間に一軸の第２位相差板を配置した表示素子であり、
前記第１偏光板及び前記第１位相差板を含む円偏光子構成体と、
前記液晶セルを含む可変リターダー構成体と、
前記第２偏光板及び前記第２位相差板を含む円検光子構成体と、を、
光源側から、前記円偏光子構成体、前記可変リターダー構成体、前記円検光子構成体の順に配置し、前記可変リターダー構成体が黒表示状態において法線位相差が光学的に正である液晶表示素子であって、
前記第１位相差板及び前記第２位相差板は、進相軸及び遅相軸を透過する所定波長の光の間に１／４波長の位相差を与える一軸の４分の１波長板であり、
さらに、前記円偏光子構成体は、その光学補償用に前記第１偏光板と前記第１位相差板との間に配置されるとともに屈折率異方性がnx≒ny<nzとなる１軸の第３位相差板を含む第１光学補償層を備え、
前記円検光子構成体は、その光学補償用に前記第２偏光板と前記第２位相差板との間に配置されるとともに屈折率異方性がnx≒ny<nzとなる１軸の第４位相差板を含む第２光学補償層を備え、
前記可変リターダー構成体は、その光学補償用に前記第１位相差板と前記第２位相差板との間に配置されるとともに屈折率異方性がnx≒ny>nzとなる第５位相差板を含む第３光学補償層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光学補償層は、屈折率異方性がnx<ny≒nzとなる１軸の第６位相差板を含み、かつ、前記第６位相差板の遅相軸を前記第１偏光板の透過軸と略平行となるように配置し、
前記第２光学補償層は、屈折率異方性がnx<ny≒nzとなる１軸の第７位相差板を含み、かつ、前記第７位相差板の遅相軸を前記第２偏光板の透過軸と略平行となるように配置したことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記第１光学補償層は、トータルの光学機能がnx<ny<nzの２軸の屈折率異方性と同等の単一の位相差板によって構成された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】
前記第２光学補償層は、トータルの光学機能がnx<ny<nzの２軸の屈折率異方性と同等の単一の位相差板によって構成された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５】
前記第５位相差板を前記第１位相差板または前記第２位相差板上に形成し、トータルの光学機能がnx>ny>nzの２軸の屈折率異方性と同等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６】
前記第５位相差板は、前記第１位相差板と前記液晶セルとの間に配置された第１セグメント層と、前記第２位相差板と前記液晶セルとの間に配置された第２セグメント層と、からな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】
前記第１セグメント層を前記第１位相差板上に形成し、トータルの光学機能がnx>ny>nzの２軸の屈折率異方性と同等であることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示素子。
【請求項８】
前記第２セグメント層を前記第２位相差板上に形成し、トータルの光学機能がnx>ny>nzの２軸の屈折率異方性と同等であることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示素子。
【請求項９】
前記液晶セルは、電圧を印加しない状態にて画素内の液晶分子配列が基板主面に対して略垂直な垂直配向モード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１０】
前記液晶セルは、電圧を印加した状態にて画素内の液晶分子配列が少なくとも２方位を向くように制御された配向分割型の垂直配向モード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１１】
各画素における開口領域のうち、少なくとも半分の領域において、前記電圧を印加した状態における画素内の液晶分子配列方位が前記第１偏光板の吸収軸若しくは透過軸と略平行となるように制御された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１２】
画素内に配向分割制御用の突起を備えたことを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示素子。
【請求項１３】
前記電極に配向分割制御用のスリットを設けたことを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示素子。
【請求項１４】
２枚の前記基板における前記液晶層を挟持する面に配向分割制御用の配向処理を施した配向膜を設けたことを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示素子。
【請求項１５】
前記第１位相差板及び前記第２位相差板は、アートン樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ゼオノア樹脂、トリアセチルセルロース樹脂、変性ポリカーボネート樹脂のいずれかの樹脂によって形成された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１６】
前記第３位相差板及び前記第４位相差板は、光軸が法線方位のネマティック液晶ポリマーからな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１７】
前記第５位相差板は、カイラルネマティック液晶ポリマー若しくはコレステリック液晶ポリマー若しくはディスコティック液晶ポリマーのいずれかの液晶ポリマーによって形成された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１８】
前記第６位相差板及び前記第７位相差板は、面内に光軸があるディスコティック液晶ポリマーによって形成された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１９】
前記第３位相差板及び前記第４位相差板の法線方向の位相差をＲ（１）、前記第５位相差板の法線方向の位相差または前記第１セグメント層及び前記第２セグメント層の法線方向の位相差を併せた位相差をＲ（２）、前記第６位相差板及び前記第７位相差板の面内方向の位相差をＲ（３）としたとき、
−６／５×Ｒ（１）−２４４≦Ｒ（２）≦−６／５×Ｒ（１）−１７２
かつ、２０≦Ｒ（２）≦８０
かつ、−４０≦Ｒ（３）≦０
を満足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２０】
前記第３位相差板及び前記第４位相差板の法線方向の位相差をＲ（１）、前記第５位相差板の法線方向の位相差または前記第１セグメント層及び前記第２セグメント層の法線方向の位相差を併せた位相差をＲ（２）、前記第６位相差板及び前記第７位相差板の面内方向の位相差をＲ（３）としたとき、
−２３０≦Ｒ（１）≦−２１０
かつ、４０≦Ｒ（２）≦６０
かつ、−４０≦Ｒ（３）≦０
を満足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２１】
前記液晶セルは、画素の少なくとも一部の領域、または、表示領域の少なくとも一部に反射層を備えた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２２】
２枚の電極付基板間に液晶を挟持し各画素に反射層を備えたドットマトリクス型の液晶セルと、偏光板との間に一軸の第２位相差板を配置した表示素子であり、
前記偏光板及び前記第２位相差板を含む円偏光子兼円検光子構成体と、
前記液晶セルを含む可変リターダー構成体と、備え、
前記可変リターダー構成体が黒表示状態において法線位相差が光学的に正である液晶表示素子であって、
前記第２位相差板は、進相軸及び遅相軸を透過する所定波長の光の間に１／４波長の位相差を与える一軸の４分の１波長板であり、
さらに、前記円偏光子兼円検光子構成体は、その光学補償用に前記偏光板と前記第２位相差板との間に配置されるとともに屈折率異方性がnx≒ny<nzとなる１軸の第４位相差板を含む第２光学補償層を備え、
前記可変リターダー構成体は、その光学補償用に前記第２位相差板と前記液晶セルとの間に配置されるとともに屈折率異方性がnx≒ny>nzとなる第５位相差板を含む第３光学補償層を備えたことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２３】
前記第２光学補償層は、屈折率異方性がnx<ny≒nzとなる１軸の第７位相差板を含み、かつ、前記第７位相差板の遅相軸を前記偏光板の透過軸と略平行となるように配置したことを特徴とする請求項２２に記載の液晶表示装置。
【請求項２４】
前記第２光学補償層は、トータルの光学機能がnx<ny<nzの２軸の屈折率異方性と同等の単一の位相差板によって構成されたことを特徴とする請求項２３に記載の液晶表示素子。
【請求項２５】
前記第５位相差板を前記第２位相差板上に形成し、トータルの光学機能がnx>ny>nzの２軸の屈折率異方性と同等であることを特徴とする請求項２２に記載の液晶表示素子。
【請求項２６】
前記液晶セルは、電圧を印加しない状態にて画素内の液晶分子配列が基板主面に対して略垂直な垂直配向モードであることを特徴とする請求項２２に記載の液晶表示素子。
【請求項２７】
前記液晶セルは、電圧を印加した状態にて画素内の液晶分子配列が少なくとも２方位を向くように制御された配向分割型の垂直配向モードであることを特徴とする請求項２６に記載の液晶表示素子。
【請求項２８】
各画素における開口領域のうち、少なくとも半分の領域において、前記電圧を印加した状態における画素内の液晶分子配列方位が前記偏光板の吸収軸若しくは透過軸と略平行となるように制御されたことを特徴とする請求項２６に記載の液晶表示素子。
【請求項２９】
画素内に配向分割制御用の突起を備えたことを特徴とする請求項２７に記載の液晶表示素子。
【請求項３０】
前記電極に配向分割制御用のスリットを設けたことを特徴とする請求項２７に記載の液晶表示素子。
【請求項３１】
２枚の前記基板における前記液晶層を挟持する面に配向分割制御用の配向処理を施した配向膜を設けたことを特徴とする請求項２７に記載の液晶表示素子。
【請求項３２】
前記第２位相差板は、アートン樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ゼオノア樹脂、トリアセチルセルロース樹脂、変性ポリカーボネート樹脂のいずれかの樹脂によって形成されたことを特徴とする請求項２２に記載の液晶表示素子。
【請求項３３】
前記第４位相差板は、光軸が法線方位のネマティック液晶ポリマーからなることを特徴とする請求項２２に記載の液晶表示素子。
【請求項３４】
前記第５位相差板は、カイラルネマティック液晶ポリマー若しくはコレステリック液晶ポリマー若しくはディスコティック液晶ポリマーのいずれかの液晶ポリマーによって形成されたことを特徴とする請求項２２に記載の液晶表示素子。
【請求項３５】
前記第７位相差板は、面内に光軸があるディスコティック液晶ポリマーによって形成されたことを特徴とする請求項２２に記載の液晶表示素子。
【請求項３６】
前記第４位相差板の法線方向の位相差をＲ（１）、前記第５位相差板の法線方向の位相差をＲ（２）、前記第７位相差板の面内方向の位相差をＲ（３）としたとき、
−６／５×Ｒ（１）−２４４≦Ｒ（２）≦−６／５×Ｒ（１）−１７２
かつ、２０≦Ｒ（２）≦８０
かつ、−４０≦Ｒ（３）≦０
を満足することを特徴とする請求項２２に記載の液晶表示素子。
【請求項３７】
前記第４位相差板の法線方向の位相差をＲ（１）、前記第５位相差板の法線方向の位相差をＲ（２）、前記第７位相差板の面内方向の位相差をＲ（３）としたとき、
−２３０≦Ｒ（１）≦−２１０
かつ、４０≦Ｒ（２）≦６０
かつ、−４０≦Ｒ（３）≦０
を満足することを特徴とする請求項２２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、液晶表示素子に係り、特に円偏光主導型の垂直配向モードの液晶表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、薄型、軽量、低消費電力である等の様々な特徴を有しており、ＯＡ機器、情報端末、時計、及びテレビ等の様々な用途に応用されている。特に、薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴという）を有する液晶表示装置は、その高い応答性から、携帯テレビやコンピュータなどのように多量の情報を表示するモニタとして用いられている。
【０００３】
近年、情報量の増加に伴い、画像の高精細化や表示速度の高速化に対する要求が高まっている。これら要求のうち画像の高精細化は、例えば、上述したＴＦＴが形成するアレイ構造を微細化することによって実現されている。
【０００４】
一方、表示速度の高速化に関しては、従来の表示モードに代わって、例えばネマティック液晶を用いたＯＣＢ(Optically Compensated Birefringence)モード、ＶＡＮ(Vertically Aligned Nematic)モード、ＨＡＮ(Hybrid Aligned Nematic)モード、およびπ配列モード、並びにスメクチック液晶を用いた界面安定型強誘電性液晶(SSFLC: Surface-Stabilized Ferroelectric Liquid Crystal)モードおよび反強誘電性液晶(AFLC: Anti-Ferroelectric Liquid Crystal)モードが検討されている。
【０００５】
これら表示モードのうち、特にＶＡＮモードは、従来のＴＮ(Twisted Nematic)モードよりも速い応答速度を得ることができ、さらに静電気破壊のような不良発生の原因となるラビング処理を垂直配向により不要にできるという特長を有している。なかでも、配向分割型ＶＡＮモード（以下、ＭＶＡモードという）は、視野角の拡大が比較的容易なことから特に注目されている。
【０００６】
ＭＶＡモードでは、マスクラビング、画素電極構造の工夫、画素内に突起を設けるなどして、これらによって画素電極及び対向電極から画素領域に印加される電界の傾きを制御することが行われている。液晶層の画素領域は、液晶分子の配向方向が電圧印加状態で互いに９０°の角度をなすような例えば４つのドメインに配向分割され、これにより、視角特性の対称性改善と反転現象の抑止を実現している。
【０００７】
なおかつ、液晶分子が基板主面にほぼ垂直に配列した状態、すなわち黒表示状態での液晶層の法線位相差の視角依存性を負の位相差板を用いて補償し、これにより、視角に対するコントラスト（ＣＲ）を良好なものとしている。さらに、この負の位相差板が偏光板の視角依存性も補償するような面内位相差をもつ２軸位相差板であれば、さらに優れた視角−コントラスト特性を実現することができる。
【０００８】
しかしながら、従来のＭＶＡモードでは、各画素内を配向分割しているため、配向分割境界及び配向分割構造である画素内突起や画素電極スリットの近傍にシュリーレン配向や意図しない方位への配向など、望ましい液晶配列方位とは異なる方位に配列した領域が形成される。
【０００９】
直線偏光板を用い、直線偏光主導の複屈折制御をした液晶表示素子のクロスニコル下における液晶層の透過率Ｔｌｐ（ＬＣ）は次式で表わされる。
【数１】
2006251050.tif 000003
【００１０】
この数式（１）において、Ｉ０は偏光板の透過軸に平行な直線偏光の透過率であり、θは液晶層の遅相軸と偏光板の光軸とのなす角度であり、Ｖは印加電圧であり、ｄは液晶層の厚みであり、λは液晶表示素子への入射光の波長である。
【００１１】
数式（１）において、屈折率異方性Δｎ（λ，Ｖ）は、その領域における実効的な印加電圧及びネマティック液晶分子の各々の傾き角に依存する。Ｔ（ＬＣ）を０乃至Ｉ０に変化させるためには、Δｎ（λ，Ｖ）ｄ／λを０乃至λ／２のレンジで変化させ、なおかつ、θの値をπ／４（ｒａｄ）とする必要がある。このため、液晶分子がπ／４以外の方位に配列した領域では、透過率が低下することになる。前述したように、ＭＶＡモードは、配向分割をしているために、必然的にこうした領域を伴っている。したがって、ＭＶＡモードは、ＴＮモードなどと比較して透過率が低いといった問題を有している。
【００１２】
こうした問題を解決するために、円偏光主導型のＭＶＡモードが検討されている。直線偏光板の代わりに位相差板すなわち進相軸及び遅相軸を透過する所定波長の光の間に１／４波長の位相差を与える一軸の４分の１波長板を備えた偏光板、つまり円偏光板を用いることによって前述した問題を解決している。円偏光板を用い、円偏光主導型の複屈折制御をした液晶表示素子のクロスニコル下における液晶層の透過率Ｔｃｐ（ＬＣ）は次式で表わされる。
【数２】
2006251050.tif 000004
【００１３】
この数式（２）からわかるように、透過率Ｔｃｐ（ＬＣ）は、液晶分子の配列方位に依存しない。したがって、配向分割境界及び配向分割構造の近傍にシュリーレン配向や意図しない方位への配向など、望ましい液晶配列方位とは異なる方位に配列した領域を伴っていても液晶分子の傾きさえ制御できれば、所望の透過率を得ることができるわけである。
【００１４】
しかしながら、従来の円偏光主導型のＭＶＡモードは、視野角特性が狭いといった問題を抱えている。
【００１５】
図９は、従来の円偏光主導型ＭＶＡモードの液晶表示素子の断面構造の一例を示したものである。図９に示すように、第１基板１３は、その内面に設けられたＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）からなる共通電極９を備えており、この共通電極９上に画素内を配向分割するための突起１２を備えている。これと対向する第２基板１４は、その内面に設けられたＩＴＯからなる画素電極１０を備えており、画素内を配向分割するためのスリット１１（画素電極がない領域）を備えている。共通電極９と画素電極１０との間には、誘電異方性が負のネマティック液晶７が狭持されており、液晶分子８が電圧を印加しない状態にて基板主面に対してほぼ垂直に配列するよう配向処理がなされている。
【００１６】
こうした構造からなる液晶セルは、その両外面にそれぞれ設けられた、位相差板３，４、及び、偏光板５，６を備えている。位相差板３、４は、図２に示すような屈折率異方性を有する１軸の４分の１波長板であり、その遅相軸が偏光板５，６の透過軸とπ／４（ｒａｄ）の角度をなすように設けられている。
【００１７】
このような構造では、一対の位相差板３，４は、それぞれの遅相軸が互いに直交する構造となるので、負の位相差板として作用する。例えば５５０ｎｍの波長の光に対しては−２８０ｎｍ程度の負の位相差を与える。これに対し、液晶層７は、電界制御により２分の１波長の位相差変化を得るには、材料の屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとを乗じた値Δｎ・ｄを３００ｎｍ以上とする必要がある。このため、液晶表示素子としてのトータルの位相差はゼロとはならず、黒表示時の視野角特性が劣化する。また、１軸の４分の１波長板を用いているので、偏光板の視野角特性に起因して液晶層に入射する円偏光の偏光特性にも視野角依存性が生じている。
【００１８】
このようにして、従来の円偏光主導型ＭＶＡモードは、液晶層に入射する入射光を略円偏光として前述した透過率が低い問題を解決しているが、液晶層に入射する円偏光の視角依存性や液晶層の位相差の視角依存性を補償する手段を設けていないため、コントラスト視角が狭いといった問題が生じる。
【００１９】
図１０は、図９に示した構造を有する液晶表示素子の等コントラスト曲線の測定結果の一例である。ここで、０度（deg.）及び１８０度（deg.）の方位が画面の左右方向に相当し、９０度（deg.）及び２７０度（deg.）の方位が画面の上下方向に相当する。図１０に示すように、コントラスト比が１０：１以上の視野は、上下左右とも±４０°程度と狭く、実用に耐え得る特性は得られていなかった。
【００２０】
こうした問題に対し、１軸の４分の１波長板の代わりに図１２に示すような屈折率異方性を有する２軸の４分の１波長板を用いて液晶層に入射する円偏光の視角依存性を補償し、視野角特性を改善する提案がなされている。
【００２１】
図１１は、図１２に示した２軸の４分の１波長板１５を用いた円偏光主導型ＭＶＡモード液晶表示素子の断面構造の一例を示したものである。この構造では、用いた４分の１波長板の屈折率楕円体が図１２に示すようにｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚとなっているため、面内の位相差は４分の１波長であり、上下で面内遅相軸が互いに直交するように配置すれば負の位相差板として機能するので、その位相差値を制御すれば液晶層の法線方向の位相差を補償し、視野角特性が改善される。
【００２２】
図１３は、図１１に示した円偏光主導型ＭＶＡモード液晶表示素子の等コントラスト曲線の実測結果である。図１０に示した結果と比較して、若干視野が拡大され、特性の改善がなされていることがわかる。しかしながら、斜め方位については、コントラスト比１０：１以上の視野は±８０°程度と広いが上下左右方位は±４０°程度と実用に耐え得る視野角特性となっていない。これは、液晶層の法線方向の位相差が前述した２軸の４分の１波長板である程度改善されるものの、実際、用いることができるフィルムとしては高分子フィルムであり、液晶層の位相差の波長分散に合致させることが困難であることに起因している。また、円偏光板として見れば、十分な視角特性を得る構造とはなっていないことも前述したコントラスト比の視野角特性の一因となっている。
【００２３】
これに対し、図１２に示した２軸の４分の１波長板の代わりに図１５に示すような屈折率異方性を有する２軸の４分の１波長板を用いた円偏光主導型ＭＶＡモード液晶表示素子も提案されている。
【００２４】
図１４は、図１５に示した２軸の４分の１波長板１６を用いた円偏光主導型ＭＶＡモード液晶表示素子の断面構造の一例を示したものである。この構造では、用いた４分の１波長板の屈折率異方性が図１５に示すようにｘｎ＞ｎｙ＜ｎｚとなっている。図９及び図１１に示した構造と同様に、ＭＶＡモードの液晶セルの外面に４分の１波長板１６及び偏光板５，６を配置した構造となっている。
【００２５】
図１４に示した構造では、用いた４分の１波長板の屈折率がｎｙ＜ｎｚとなっているため、仮にｎｘ＞ｎｚであってもこれを液晶セルの上下で遅相軸が直交となるよう配置しても、１軸の４分の１波長板を上下で直交配置した図９の構造と比較して負の位相差としての作用が弱まるし、ｎｘ＜ｎｚの場合は正の位相差を生ずる。したがって、液晶層の屈折率異方性Δｎが極めて小さい場合、つまりは液晶層の位相差変化量が２分の１波長を下回り、液晶セルの透過率が不十分となるような条件としない限り、図９の構造よりもコントラスト視角特性が狭くなってしまう。
【００２６】
図１６は、図１４に示した円偏光主導型ＭＶＡモード液晶表示素子の等コントラスト曲線の実測結果である。図１６に示すように、コントラスト比が１：１以下の領域が生じており、図１０及び図１３より狭い視野角特性となっていることがわかる。こうした特性となっているのは、図１１に示した構造と同様に、円偏光板として見れば、十分な視野角特性を得る構造とはなっていないことも一因している。
【００２７】
また、図１１に示した構造及び図１４に示した構造は、ともに２軸の４分の１波長板を用いている。こうした２軸の位相差板は、高分子フィルムを２軸延伸して得ているため、製造コストが高くなる問題を抱えている。また、屈折率の制御も限られた範囲でしかなしえないので、所望の屈折率楕円体を実現することが困難となっている。さらには、２軸性を得るために、材料の選択範囲が狭く、液晶の屈折率の波長分散特性に合致させることが困難であるといった問題も抱えている（例えば、非特許文献１、非特許文献２、及び、非特許文献２参照。）
【非特許文献１】T.Ishinabe etal, A Wide Viewing Angle Polarizer and a Quarter-wave plate with a Wide Wavelength Range for Extremely High Quality LCDs,IDW'01 Proceedings,p485(2001)
【非特許文献２】Y.Iwamoto etal, Improvement of Display Performance of High Transmittance Photo-Alined Multi-domain Vertical Alignment LCDs Using Circular Polarizers,IDW'02 Proceedings,p85(2002)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２８】
この発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、視野角特性を改善することができ、しかも、コストの低減が可能な液晶表示素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
この発明の第１の態様による液晶表示素子は、
２枚の電極付基板間に液晶を挟持したドットマトリクス型の液晶セルを、光源側に位置する第１偏光板と観察者側に位置する第２偏光板との間に配置し、前記第１偏光板と前記液晶セルとの間に一軸の第１位相差板を配置し、前記第２偏光板と前記液晶セルとの間に一軸の第２位相差板を配置した表示素子であり、
前記第１偏光板及び前記第１位相差板を含む円偏光子構成体と、
前記液晶セルを含む可変リターダー構成体と、
前記第２偏光板及び前記第２位相差板を含む円検光子構成体と、を、
光源側から、前記円偏光子構成体、前記可変リターダー構成体、前記円検光子構成体の順に配置し、前記可変リターダー構成体が黒表示状態において法線位相差が光学的に正である液晶表示素子であって、
前記第１位相差板及び前記第２位相差板は、進相軸及び遅相軸を透過する所定波長の光の間に１／４波長の位相差を与える一軸の４分の１波長板であり、
さらに、前記円偏光子構成体は、その光学補償用に前記第１偏光板と前記第１位相差板との間に配置されるとともに屈折率異方性がnx≒ny<nzとなる１軸の第３位相差板を含む第１光学補償層を備え、
前記円検光子構成体は、その光学補償用に前記第２偏光板と前記第２位相差板との間に配置されるとともに屈折率異方性がnx≒ny<nzとなる１軸の第４位相差板を含む第２光学補償層を備え、
前記可変リターダー構成体は、その光学補償用に前記第１位相差板と前記第２位相差板との間に配置されるとともに屈折率異方性がnx≒ny>nzとなる第５位相差板を含む第３光学補償層を備えたことを特徴とする。
【００３０】
この発明の第２の態様による液晶表示素子は、
２枚の電極付基板間に液晶を挟持し各画素に反射層を備えたドットマトリクス型の液晶セルと、偏光板との間に一軸の第２位相差板を配置した表示素子であり、
前記偏光板及び前記第２位相差板を含む円偏光子兼円検光子構成体と、
前記液晶セルを含む可変リターダー構成体と、備え、
前記可変リターダー構成体が黒表示状態において法線位相差が光学的に正である液晶表示素子であって、
前記第２位相差板は、進相軸及び遅相軸を透過する所定波長の光の間に１／４波長の位相差を与える一軸の４分の１波長板であり、
さらに、前記円偏光子兼円検光子構成体は、その光学補償用に前記偏光板と前記第２位相差板との間に配置されるとともに屈折率異方性がnx≒ny<nzとなる１軸の第４位相差板を含む第２光学補償層を備え、
前記可変リターダー構成体は、その光学補償用に前記第２位相差板と前記液晶セルとの間に配置されるとともに屈折率異方性がnx≒ny>nzとなる第５位相差板を含む第３光学補償層を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
この発明によれば、視野角特性を改善することができ、しかも、コストの低減が可能な液晶表示素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、この発明の一実施の形態に係る液晶表示素子について図面を参照して説明する。
【００３３】
図１は、一実施の形態に係る液晶表示素子の構成を概略的に示す図である。図１に示すように、液晶表示素子は、各画素の液晶分子配列が画素に電圧を印加していない状態において基板主面に対してほぼ垂直に配向した円偏光主導型の垂直配向モードの液晶表示素子であって、円偏光子構成体Ｐと、可変リターダー構成体ＶＲと、円検光子構成体Ａと、を備えている。
【００３４】
可変リターダー構成体ＶＲは、２枚の電極付基板間に液晶層を挟持したドットマトリクス型の液晶セルＣを備えている。すなわち、この液晶セルＣは、ＭＶＡモードの液晶セルであって、アクティブマトリクス基板１４と対向基板１３との間に液晶層７を挟持した構造を有している。また、これらアクティブマトリクス基板１４と対向基板１３との間隔は、図示しないスペーサによって一定に維持されている。このような液晶セルＣは、画像を表示する表示領域ＤＰを備えている。表示領域ＤＰは、マトリクス状に配置された画素ＰＸによって構成されている。
【００３５】
アクティブマトリクス基板１４は、ガラス基板などの光透過性を有する絶縁基板を備えて構成され、その一方の主面上に、走査線や信号線などの各種配線、走査線と信号線との交差部付近に設けられたスイッチング素子などを備えているが、発明の作用効果に関与しないので省略する。また、アクティブマトリクス基板１４は、これらの上に画素ＰＸ毎に配置された画素電極１０を備えている。画素電極１０の表面は、配向膜によって覆われている。
【００３６】
走査線及び信号線などの各種配線は、アルミニウム、モリブデン、銅などによって形成されている。また、スイッチング素子は、例えば、アモルファスシリコンやポリシリコンを半導体層とし、アルミニウム、モリブデン、クロム、銅、タンタルなどをメタル層とした薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）である。このスイッチング素子は、走査線、信号線、並びに画素電極１０と接続されている。アクティブマトリクス基板１４では、このような構成により、所望の画素電極１０に対して選択的に電圧を印加することを可能としている。
【００３７】
画素電極１０は、ＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）のような光透過性を有する導電材料によって形成され得る。この画素電極１０は、例えばスパッタリング法などにより薄膜を形成した後、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を用いてその薄膜をパターニングすることにより形成される。
【００３８】
配向膜は、ポリイミドなどの光透過性を有する樹脂材料からなる薄膜によって構成されている。なお、この実施形態では、配向膜には、ラビング処理は施さずに液晶分子８に垂直配向性を付与している。
【００３９】
対向基板１３は、ガラス基板などの光透過性を有する絶縁基板を備えて構成され、その一方の主面上に、共通電極９を備えている。この共通電極９の表面は、配向膜によって覆われている。
【００４０】
共通電極９は、画素電極１０と同様に、光透過性を有する導電材料、例えばＩＴＯによって形成され得る。また、配向膜は、アクティブマトリクス基板１４側の配向膜と同様に、光透過性を有する樹脂材料、例えばポリイミドによって形成され得る。なお、この実施形態では、共通電極９は、すべての画素電極と切れ目なく対向するよう平坦な連続膜として形成されている。
【００４１】
カラー液晶表示素子として構成する場合、液晶セルＣは、カラーフィルタ層を備えている。カラーフィルタ層は、３色例えば青、緑、赤にそれぞれ着色された着色層で構成されている。このカラーフィルタ層は、アクティブマトリクス基板１４側の絶縁基板と画素電極１０との間に設けてＣＯＡ（ｃｏｌｏｒ  ｆｉｌｔｅｒ  ｏｎ  ａｒｒａｙ）構造を採用しても良いし、対向基板１３に設けてもよい。
【００４２】
ＣＯＡ構造を採用した場合、カラーフィルタ層にはコンタクトホールが設けられており、画素電極１０は、このコンタクトホールを介してスイッチング素子と接続されている。このようなＣＯＡ構造は、アクティブマトリクス基板１４と対向基板１３とを貼り合わせて液晶セルＣを構成する際に、アライメントマークなどを利用した高精度な位置合わせが不要となる利点を有している。
【００４３】
円偏光子構成体Ｐは、液晶セルＣの光源すなわちバックライトユニットＢＬ側に位置する第１偏光板ＰＬ１、及び、第１偏光板ＰＬ１と液晶セルＣとの間に配置された一軸の第１位相差板ＲＦ１を含んでいる。円検光子構成体Ａは、液晶セルＣの観察側に位置する第２偏光板ＰＬ２、及び、第２偏光板ＰＬ２と液晶セルＣとの間に配置された一軸の第２位相差板ＲＦ２を含んでいる。
【００４４】
第１偏光板ＰＬ１及び第２偏光板ＰＬ２は、その面内において、互いにほぼ直交する透過軸及び吸収軸を有している。これらの第１偏光板ＰＬ１及び第２偏光板ＰＬ２は、それぞれの透過軸が互いに直交するように配置されている。
【００４５】
第１位相差板ＲＦ１及び第２位相差板ＲＦ２は、その面内において、互いにほぼ直交する進相軸及び遅相軸を有しており、進相軸及び遅相軸をそれぞれ透過する所定波長（例えば５５０ｎｍ）の光の間に１／４波長の位相差を与える一軸の４分の１波長板である。このような第１位相差板ＲＦ１及び第２位相差板ＲＦ２は、それぞれの遅相軸が互いに直交するように配置されている。
【００４６】
このような構成の液晶表示素子、特に、画素ＰＸの少なくとも一部の領域、または、表示領域ＤＰの少なくとも一部にバックライト光を透過可能な透過部を備えた液晶表示素子は、バックライトユニットＢＬ、円偏光子構成体Ｐ、可変リターダー構成体ＶＲ、円検光子構成体Ａの順に積層して構成されている。
【００４７】
ところで、このように構成された液晶表示素子は、円偏光子構成体Ｐの光学補償用に第１偏光板ＰＬ１と第１位相差板ＲＦ１との間に配置された第１光学補償層ＯＣ１、円検光子構成体Ａの光学補償用に第２偏光板ＰＬ２と第２位相差板ＲＦ２との間に配置された第２光学補償層ＯＣ２、及び、可変リターダー構成体ＶＲの光学補償用に第１位相差板ＲＦ１と第２位相差板ＲＦ２との間に配置された第３光学補償層ＯＣ３を備えている。
【００４８】
すなわち、第１光学補償層ＯＣ１は、円偏光子構成体Ｐを出射した出射光の偏光状態が出射方位によらず略円偏光となるように円偏光子構成体Ｐの視角特性を補償する。第２光学補償層ＯＣ２は、円検光子構成体Ａを出射した出射光の偏光状態が出射方位によらず略円偏光となるように円検光子構成体Ａの視角特性を補償する。第３光学補償層ＯＣ３は、可変リターダー構成体ＶＲにおける液晶セルＣの位相差（液晶分子８が基板主面にほぼ垂直に配列した状態、すなわち黒表示状態において液晶層７における光学的に正の法線位相差）の視角特性を補償する。
【００４９】
第１光学補償層ＯＣ１は、少なくとも屈折率異方性がnx≒ny<nzとなる光学的に１軸の第３位相差板（ポジティブＣプレート）ＲＦ３を含んでいる。第２光学補償層ＯＣ２は、少なくとも屈折率異方性がnx≒ny<nzとなる光学的に１軸の第４位相差板（ポジティブＣプレート）ＲＦ３を含んでいる。第３光学補償層ＯＣ３は、屈折率異方性がnx≒ny>nzとなる光学的に１軸の第５位相差板（ネガティブＣプレート）ＲＦ５を含んでいる。
【００５０】
図１に示した例では、第１光学補償層ＯＣ１は、さらに、屈折率異方性がnx<ny≒nzとなる光学的に１軸の第６位相差板（ネガティブＡプレート）ＲＦ６を含んでいる。この第６位相差板ＲＦ６は、その遅相軸が第１偏光板ＰＬ１の透過軸と略平行となるように配置されている。ここでは、第６位相差板ＲＦ６は、第１偏光板ＰＬ１と第３位相差板ＲＦ３との間に配置されている。
【００５１】
また、第２光学補償層ＯＣ２は、さらに、屈折率異方性がnx<ny≒nzとなる光学的に１軸の第７位相差板（ネガティブＡプレート）ＲＦ７を含んでいる。この第７位相差板ＲＦ７は、その遅相軸が第２偏光板ＰＬ２の透過軸と略平行となるように配置されている。ここでは、第７位相差板ＲＦ６は、第２偏光板ＰＬ２と第４位相差板ＲＦ４との間に配置されている。
【００５２】
また、図１に示した例では、第３光学補償層ＯＣ３を構成する第５位相差板ＲＦ５は、液晶セルＣと第２位相差板ＲＦ２との間に配置されている。なお、第５位相差板ＲＦ５は、液晶セルＣと第１位相差板ＲＦ１との間に配置されても良い。また、第５位相差板ＲＦ５は、機能を２分し、第１位相差板ＲＦ１と液晶セルＣとの間に配置された第１セグメント層と、第２位相差板ＲＦ２と液晶セルＣとの間に配置された第２セグメント層と、で構成されても良い。
【００５３】
第１位相差板ＲＦ１及び第２位相差板ＲＦ２としては、図２に示すような構造の屈折率楕円体（ｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚ）を有するものが適用可能である。第３位相差板ＲＦ３及び第４位相差板ＲＦ４としては、図３Ａに示すような構造の屈折率楕円体（nx≒ny<nz）を有するものが適用可能である。第５位相差板ＲＦ５としては、図３Ｂに示すような構造の屈折率楕円体（nx≒ny>nz）を有するものが適用可能である。第６位相差板ＲＦ６及び第７位相差板ＲＦ７は、図４に示すような構造の屈折率楕円体（nx<ny≒nz ）を有するものが適用可能である。また、なお、図２乃至図４において、ｎｘ及びｎｙはそれぞれの位相差板の主面内での互いに直交する２方向での屈折率を示し、ｎｚはそれぞれの位相差板の主面に対する法線方向での屈折率を示すものとする。
【００５４】
図５は、図１に示した液晶表示素子の視野角特性の光学原理を説明するための各光路における偏光状態を概念的に示す図である。
【００５５】
すなわち、液晶表示素子では、光学的に負の第５位相差板ＲＦ５を含む第３光学補償層ＯＣ３を用い、その他に別途に設けた第１位相差板ＲＦ１及び第２位相差板ＲＦ２とともに負の位相差板として作用させ、Δｎ・ｄが２８０ｎｍ以上となる液晶層７の法線方向に沿った光学的に正の位相差（法線位相差）の視野角依存性を補償している。このような補償機能を有した第３光学補償層ＯＣ３を第１位相差板ＲＦ１と第２位相差板ＲＦ２との間に設けている。このため、第１位相差板ＲＦ１及び第２位相差板ＲＦ２に入射する光が直線偏光である限り、第１位相差板ＲＦ１及び第２位相差板ＲＦ２を出射した光は出射角度や出射方位によらず略円偏光となる。
【００５６】
したがって、第３光学補償層ＯＣ３が液晶層７と第２位相差板ＲＦ２との間に位置する場合、液晶層７に入射する光は入射角度や方位に依らず円偏光となる。液晶層７の法線位相差により、円偏光が楕円偏光になったとしても第３光学補償層ＯＣ３の作用により円偏光に戻されるので、第３光学補償層ＯＣ３の上に位置する第２位相差板ＲＦ２に入射する光は、入射角度や入射方位に依らず円偏光となる。したがって、観察する方向に関わらず良好な表示特性を得ることができる。
【００５７】
また、第３光学補償層ＯＣ３が液晶層７と第１位相差板ＲＦ１との間に位置する場合、第３光学補償層ＯＣ３に入射する光は入射角度や入射方位に依らず円偏光となる。第３光学補償層ＯＣ３の法線位相差により、円偏光が楕円偏光になったとしても液晶層７の作用により円偏光に戻されるので、液晶層７の上に位置する第２位相差板ＲＦ２に入射する光は、入射角度や入射方位に依らず円偏光となる。したがって、第３光学補償層ＯＣ３を液晶層７と第２位相差板ＲＦ２との間に配置した場合と同様に、観察する方向に関わらず良好な表示特性を得ることができる。
【００５８】
これに対し、前述した図１１の構造からなる円偏光主導型ＭＶＡモード液晶表示素子では、屈折率異方性がｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚである２軸の４分の１波長板１５を配置し、これら一対の４分の１波長板１５の遅相軸を互いに直交させた構造となっている。これらの４分の１波長板１５は、上述した実施の形態に採用した第３光学補償層ＯＣ３、及び、第１位相差板ＲＦ１及び第２位相差板ＲＦ２の機能を同時に実現する機能を有しているが、液晶層７の法線位相差をも補償する条件とした場合、２軸の４分の１波長板を出射した光は必然的に楕円偏光となる。したがって、２軸の４分の１波長板を出射した光は、楕円長軸方向に方位を持った偏光となっている。結果的に、液晶分子配列方位に依存した透過率特性となるため、図１３に示したように、方位によっては、十分な視野角補償効果が得られない。
【００５９】
これに対して、この実施の形態の液晶表示素子構造では、液晶層７及びこれの法線位相差を補償する第３光学補償層ＯＣ３に入射する偏光を方位的な極性のない円偏光としているので、前述した問題は発生せず、方位に依存しない補償効果が得られる。
【００６０】
こうした効果を十分に得るには、入射側に位置する第１位相差板ＲＦ１及び第１偏光板ＰＬ１との間に、第１位相差板ＲＦ１及び第１偏光板ＰＬ１の視角特性を補償するような光学的に１軸の位相差板からなる第１光学補償層ＯＣ１を配置するとともに、出射側に位置する第２位相差板ＲＦ２及び第２偏光板ＰＬ２との間に、第２位相差板ＲＦ２及び第２偏光板ＰＬ２の視角特性を補償するような光学的に１軸の位相差板からなる第２光学補償層ＯＣ２を配置すれば尚良い視角特性を得ることができる。
【００６１】
つまり、２軸の位相差板を用いることにより視野角特性が改善できることは従来技術で説明した通りであるが、本構成によれば、１軸の第１位相差板（４分の１波長板）ＲＦ１と第１光学補償層ＯＣ１に含まれる第３位相差板ＲＦ３とを組み合わせることにより、視野角特性を改善可能な２軸の位相差板と実質的に同等の機能を持たせることが可能となる。同様に、１軸の第２位相差板（４分の１波長板）ＲＦ２と第２光学補償層ＯＣ２に含まれる第４位相差板ＲＦ４とを組み合わせることにより、視野角特性を改善可能な２軸の位相差板と実質的に同等の機能を持たせることが可能となる。これにより、視野角特性を改善するとともに、２軸の位相差板を用いる場合よりもコストの低減が可能となる。
【００６２】
上述した実施の形態に係る液晶表示素子は、液晶セルＣにおいて、電圧を印加した状態にて画素内の液晶分子配列が少なくとも２方位を向くように制御された配向分割型の垂直配向モードであって、各画素ＰＸにおける開口領域のうち、少なくとも半分の領域において、電圧を印加した状態における画素ＰＸ内の液晶分子８の配列方位が第１偏光板ＰＬ１の吸収軸若しくは透過軸と略平行となるように制御されることが望ましい。
【００６３】
このような配向制御は、図１に示したように、画素ＰＸ内に配向分割制御用の突起１２を備えることで実現可能であるし、また、各画素ＰＸに配置された画素電極１０及び対向電極９の少なくとも一方の一部に配向分割制御用のスリット１１を設けることでも実現可能であり、さらには、アクティブマトリクス基板１４及び対向基板１３における液晶層７を挟持する面に配向分割制御用のラビング等の配向処理を施した配向膜を設けることでも実現可能である。さらには、これらの突起１２、スリット１１、及び、配向処理を施した配向膜の少なくとも２つを組み合わせても良いことは言うまでもない。
【００６４】
前述したように、直線偏光主導型ＭＶＡモード液晶表示素子では、液晶分子配列方位が偏光板の透過軸に対してπ／４（ｒａｄ）の角度をなすとき（Ｔｌｐ（ＬＣ）の数式（１）中のθの値がπ／４（ｒａｄ）となるとき）、最大の透過率を得ることができる。したがって、直線偏光主導型ＭＶＡモードの場合、電圧を印加した状態における画素内の液晶分子配列方位が偏光板の透過軸に対してπ／４（ｒａｄ）の角度をなすように画素内に配向分割構造（突起やスリット）を設けたり、配向膜にラビング等の配向処理を施したりしている。
【００６５】
これに対して、円偏光主導型ＭＶＡモードの液晶表示素子の場合、透過率は電圧を印加した状態における画素内の液晶分子配列方位に依存しない。したがって、液晶層７及び第５位相差板ＲＦ５にて２分の１波長の位相差を得られれば、液晶分子配列方位に依らず、優れた透過率特性を得ることができる。
【００６６】
配向分割方垂直配向モードでは、前述した２分の１波長の位相差を光の入射角度に依存せず得られるように配向分割をなしている。しかしながら、入射角度や液晶分子の傾き角によっては、配向分割効果による位相差の方位性の補償がなされない場合が生じる。こうした問題を最小限に抑えるためには、前述したように、液晶分子配列方位を偏光板の透過軸若しくは吸収軸と平行な方位にすると良い。これは、液晶層７及び第５位相差板ＲＦ５を出射した光が円偏光にならず楕円偏光となったときにその楕円偏光の長軸の方位が検光子である第１偏光板ＰＬ１の光軸（透過軸及び吸収軸）と平行となるためである。
【００６７】
上述した実施の形態に係る液晶表示素子では、第１位相差板ＲＦ１及び第２位相差板ＲＦ２は、アートン樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ゼオノア樹脂、トリアセチルセルロース樹脂など、その面内でのリターデーション値が入射光波長に殆ど依存しない樹脂のいずれかによって形成されることが望ましい。または、第１位相差板ＲＦ１及び第２位相差板ＲＦ２は、変性ポリカーボネート樹脂など、その面内でのリターデーション値が入射光波長にかかわらず入射光波長の約１／４となる樹脂によって形成されることが望ましい。このようなに、ポリカーボネートなどのように短波長側でリターデーションが大きくなる材料よりも、どの波長領域においても屈折率が一定であるような材料、もしくは変性ポリカーボネートのような入射光波長に関わらず、リターデーション値が常に波長の４分の１となるような材料を用いることにより、入射光波長分散依存性の小さい偏光が可能となる。
【００６８】
第３位相差板ＲＦ３及び第４位相差板ＲＦ４は、光軸が法線方位のネマティック液晶ポリマーによって形成されることが望ましい。法線方向に正の位相差を持つフィルムは、従来の延伸技術では作成困難な為、光軸が法線方位のネマティック液晶ポリマー、もしくは、ディスコティック液晶ポリマーのいずれかを用いる方が実現が容易になる。
【００６９】
第５位相差板ＲＦ５は、カイラルネマティック液晶ポリマー、若しくは、コレステリック液晶ポリマー、若しくは、ディスコティック液晶ポリマーのいずれかの液晶ポリマーによって形成されることが望ましい。
【００７０】
前述したように、この実施の形態では、液晶層７の法線位相差を補償する目的で第５位相差板ＲＦ５を適用している。補償する液晶層７の位相差には波長分散があり、この波長分散を含めて液晶層７の位相差を補償するには、第５位相差板ＲＦ５も同等の波長分散を持っていた方がより優れた補償効果が得られる。したがって、第５位相差板ＲＦ５は、前述したように液晶ポリマーにて形成した方が良い。
【００７１】
第６位相差板ＲＦ６及び第７位相差板ＲＦ７は、面内に光軸があるディスコティック液晶ポリマーによって形成されることが望ましい。面内方向に負の位相差を持つフィルムは、従来の延伸技術では作成困難な為、ディスコティック液晶ポリマーを用いる方が実現が容易になる。
【００７２】
また、上述した実施の形態に係る液晶表示素子では、第１光学補償層ＯＣ１は、トータルの光学機能がnx<ny<nzの２軸の屈折率異方性と同等の単一の位相差板によって構成しても良い。例えば、第３位相差板ＲＦ３として機能する機能層及び第６位相差板ＲＦ６として機能する機能層を同一平面（例えば、第１位相差板ＲＦ１）上に形成することにより、実質的に２軸の屈折率異方性を有するのと同等の光学機能の位相差板を構成することが可能である。なお、ここでの機能層とは、例えば、先に説明した材料によって形成された層である。
【００７３】
第２光学補償層ＯＣ３は、トータルの光学機能がnx<ny<nzの２軸の屈折率異方性と同等の単一の位相差板によって構成しても良い。例えば、第４位相差板ＲＦ４として機能する機能層及び第７位相差板ＲＦ７として機能する機能層を同一平面（例えば、第２位相差板ＲＦ２）上に形成することにより、実質的に２軸の屈折率異方性を有するのと同等の光学機能の位相差板を構成することが可能である。
【００７４】
第５位相差板ＲＦ５を第１位相差板ＲＦ１または第２位相差板ＲＦ２上に形成し、トータルの光学機能がnx>ny>nzの２軸の屈折率異方性と同等の単一の位相差板を構成しても良い。例えば、第５位相差板ＲＦ５として機能する機能層を第１位相差板ＲＦ１または第２位相差板ＲＦ２上に形成することにより、実質的に２軸の屈折率異方性を有するのと同等の光学機能の位相差板を構成することが可能である。
【００７５】
このような構成により、複数の位相差板としての機能を有する単一の位相差板を提供することができ、部材点数を削減できるとともに、全体の層厚が削減でき、薄型化に有利である。
【００７６】
また、先に説明したように、第５位相差板ＲＦ５は、第１位相差板ＲＦ１と液晶セルＣとの間に配置された第１セグメント層と、第２位相差板ＲＦ２と液晶セルＣとの間に配置された第２セグメント層と、に機能的に分離しても良い。このとき、例えば、第５位相差板ＲＦ５として機能する機能層の膜厚をＴとしたときに、第１セグメント層の膜厚と第２セグメント層との膜厚の総和がＴとなるように形成すればよい。
【００７７】
このような構成において、第１セグメント層を第１位相差板ＲＦ１上に形成し、トータルの光学機能がnx>ny>nzの２軸の屈折率異方性と同等の単一の位相差板を構成しても良い。また、第２セグメント層を第２位相差板ＲＦ２上に形成し、トータルの光学機能がnx>ny>nzの２軸の屈折率異方性と同等の単一の位相差板を構成しても良い。
【００７８】
このような構成により、複数の位相差板としての機能を有する単一の位相差板を提供することができ、部材点数を削減できるとともに、全体の層厚が削減でき、薄型化に有利である。
【００７９】
また、上述したように複数の位相差板として機能する単一の位相差板によれば、２軸延伸フィルムでは困難な条件、例えば、面内位相差が＋１４０ｎｍの第６位相差板ＲＦ６（または第７位相差板ＲＦ７）上に法線位相差として＋４０乃至６０ｎｍを加味するような条件であっても、実現可能であり、しかもコストを低減することができる。
【００８０】
次に、第１光学補償層ＯＣ１、第２光学補償層ＯＣ２、及び、第３光学補償層ＯＣ３の最適化について説明する。
【００８１】
今、図６に示すように、第１光学補償層ＯＣ１及び第２光学補償層ＯＣ２にそれぞれ含まれる第３位相差板ＲＦ３及び第４位相差板ＲＦ４の法線方向の位相差をＲ（１）とし、第３光学補償層ＯＣ３に含まれる第５位相差板ＲＦ５の法線方向の位相差をＲ（２）とし、第１光学補償層ＯＣ１及び第２光学補償層ＯＣ２にそれぞれ含まれる第６位相差板ＲＦ６及び第７位相差板ＲＦ７の面内方向の位相差をＲ（３）としたとき、これらＲ（１）、Ｒ（２）、Ｒ（３）の値をそれぞれＸ、Ｙ、Ｚとする直交座標系を定義する。
【００８２】
すなわち、Ｒ（１）は、第３位相差板ＲＦ３においては、（ｎｚ−ｎｘ（またはｎｙ））×（第３位相差板ＲＦ３の厚さ）に相当し、第４位相差板ＲＦ４においては、（ｎｚ−ｎｘ（またはｎｙ））×（第４位相差板ＲＦ４の厚さ）に相当する。
【００８３】
Ｒ（２）は、第５位相差板ＲＦ５においては、（ｎｚ−ｎｘ（またはｎｙ））×（第５位相差板ＲＦ５の厚さ）に相当する。なお、第５位相差板ＲＦ５を第１セグメント層と第２セグメント壮途で構成した場合、（ｎｚ−ｎｘ（またはｎｙ））×（第１セグメント層の厚さ＋第２セグメント層の厚さ）に相当する。
【００８４】
Ｒ（３）は、第６位相差板ＲＦ６においては、（ｎｚ−ｎｘ（またはｎｙ））×（第６位相差板ＲＦ６の厚さ）に相当し、第７位相差板ＲＦ７においては、（ｎｚ−ｎｘ（またはｎｙ））×（第７位相差板ＲＦ７の厚さ）に相当する。
【００８５】
液晶表示素子の表示領域（画面）において、白表示の色味Ｃ＊が１０以上となるようにするには、液晶層７の実効的なリターデーション（Δｎ・ｄ）が２１０ｎｍ以下となるように構成する必要がある。一般的なＴＦＴ駆動の場合の印加電圧が１０Ｖであることを考慮すると、電圧無印加時の液晶層７のΔｎ・ｄは３６０ｎｍ以下であることが要求される。一方で、ＴＮモードの６割以上の機能を得るには、Δｎ・ｄは２８０ｎｍ以上であることが要求される。
【００８６】
液晶層７のΔｎ・ｄが２８０ｎｍ以上３６０ｎｍ以下の範囲内において、画面を観察したとき、最も視野角が狭い方位のコントラスト比１０：１以上の視野角が６０°以上となる最適化条件は、
−６／５×Ｒ（１）−２４４≦Ｒ（２）≦−６／５×Ｒ（１）−１７２
かつ、２０≦Ｒ（２）≦８０
かつ、−４０≦Ｒ（３）≦０
を満足することであることが明らかとなった。
【００８７】
また、最も視野角が狭い方位のコントラスト比１０：１以上の視野角が６０°以上となるより望ましい最適化条件としては、
−２３０≦Ｒ（１）≦−２１０
かつ、４０≦Ｒ（２）≦６０
かつ、−４０≦Ｒ（３）≦０
を満足することであることが明らかとなった。
【００８８】
このように、この実施の形態に係る液晶表示素子は、液晶層７の視角補償機能と円偏光子構成体及び円検光子構成体の視角補償機能とを分離することにより、各々の波長分散を個別に制御することが可能となるので、これを同時になす従来の構成と比較して、波長に対する補償効果が優れたものとなる効果も得ることができる。
【００８９】
以下に、この発明の具体的な実施形態について説明する。なお、主要な構成は、図１を参照して説明した通りである。
【００９０】
《実施形態１》
実施形態１に係る液晶表示素子においては、液晶層７は、誘電異方性が負のネマティック液晶材料として、メルク（株）社製のＦ系液晶を用いた。ここで用いた液晶材料の屈折率異方性Δｎは、０．０９５（測定波長は５５０ｎｍ。以下位相差板の屈折率や位相差は全て波長５５０ｎｍでの測定値を記す）であり、液晶層７の厚みｄは３．５μｍである。したがって、液晶層７のΔｎ・ｄは、３３０ｎｍである。
【００９１】
この実施形態１では、第１位相差板ＲＦ１及び第２位相差板ＲＦ２として、日本ゼオン社製のゼオノア樹脂からなる１軸の４分の１波長板（面内位相差は１４０ｎｍ）を適用した。また、第１位相差板ＲＦ１として用いたフィルムの表面（偏光板との対向面）に垂直配向膜としてＪＳＲ社製ＪＡＬＳ２１４−Ｒ１４を成膜した後、メルク社製のネマティック液晶ポリマーを塗布した。この液晶ポリマーの屈折率異方性Δｎは、０．０４０であり、その厚みｄは１．２５μｍである。したがって、液晶ポリマーの法線位相差は、５０ｎｍである。このような液晶ポリマー層は、第３位相差板ＲＦ３として機能する。
【００９２】
また、同様に、第２位相差板ＲＦ２として用いたフィルムの表面にも法線位相差が５０ｎｍの液晶ポリマー層を形成する。この液晶ポリマー層は、第４位相差板ＲＦ４として機能する。一方、第２位相差板ＲＦ２として用いたフィルムの裏面（液晶セルＣとの対向面）をラビングして、その上に屈折率異方性Δｎが０．１０２であり、ヘリカルピッチが０．９μｍであるメルク社製の紫外線架橋型のカイラルネマティック液晶を層厚２．３６μｍとなるよう塗布し、螺旋軸がフィルム法線方向となる状態にて紫外線を照射する。このような液晶ポリマー層は、第５位相差板ＲＦ５として機能する。このようにして得られた第５位相差板ＲＦ５の法線位相差は、−２２０ｎｍとなっている。
【００９３】
こうして第３位相差板ＲＦ３としての機能を有する第１位相差板ＲＦ１を、第１位相差板ＲＦ１が液晶層７側に対向するように糊などの接着層を介して貼り付けた。また、第３位相差板ＲＦ３の直上には、第１偏光板ＰＬ１として住友化学工業社製の偏光板ＳＲＷ０６２Ａを糊などの接着層を介して貼り付けた。
【００９４】
一方、第４位相差板ＲＦ４及び第５位相差板ＲＦ５としての機能を有する第２位相差板ＲＦ２を、第５位相差板ＲＦ５が液晶層７側に対向するように糊などの接着層を介して貼り付けた。また、第４位相差板ＲＦ４の直上には、第２偏光板ＰＬ２として住友化学工業社製の偏光板ＳＲＷ０６２Ａを糊などの接着層を介して貼り付けた。
【００９５】
第１偏光板ＰＬ１及び第２偏光板ＰＬ２の各々の透過軸と第１位相差板ＲＦ１及び第２位相差板ＲＦ２の遅相軸とのなす角度はπ／４（ｒａｄ）としてあり、第１偏光板ＰＬ１の透過軸と第３位相差板ＲＦ３の遅相軸とは平行としてあり、液晶層７に電圧を印加した際の液晶分子配列方位は各々の第１偏光板ＰＬ１及び第２偏光板ＰＬ２の透過軸と平行若しくは直交するように突起１２やスリット１１を配置してある。また、第２偏光板ＰＬ２の吸収軸と第１偏光板ＰＬ１の吸収軸とは、互いに直交するよう配置してある。さらに、第１位相差板ＲＦ１の遅相軸と第２位相差板ＲＦ２の遅相軸とは、互いに直交するように配置してある。
【００９６】
このように構成された液晶表示素子において、液晶層７に印加する電圧を４．２Ｖ（白表示時）及び１．０Ｖ（黒表示時；液晶材料のスレショルド電圧未満の電圧であり、液晶分子は垂直配向のままの状態となる電圧である）となるようにして駆動させ、コントラスト比の視角特性を評価した。
【００９７】
結果を図７Ａに示す。ほぼ全方位でコントラスト比１０：１以上の視野が±８０°以上となり、優れた視野角特性を得られることが確認できた。また、４．２Ｖにおける透過率を測定したところ、５．０％と極めて高い透過率を得ていることが確認できた。
【００９８】
《実施形態２》
実施形態２に係る液晶表示素子は、実施形態１で説明した液晶表示素子の構成のうち、第５位相差板ＲＦ５を２つのセグメントで構成した以外は、実施形態１と同様に構成した。
【００９９】
すなわち、この実施形態２では、第１位相差板ＲＦ１として用いたフィルムの表面（偏光板との対向面）に第３位相差板ＲＦ３として機能する液晶ポリマー層を形成する。一方、第１位相差板ＲＦ１として用いたフィルムの裏面（液晶セルＣとの対向面）をラビングして、その上に屈折率異方性Δｎが０．１０２であり、ヘリカルピッチが０．９μｍであるメルク社製の紫外線架橋型のカイラルネマティック液晶を層厚１．１８μｍとなるよう塗布し、螺旋軸がフィルム法線方向となる状態にて紫外線を照射する。このような液晶ポリマー層は、第５位相差板ＲＦ５の第１セグメント層として機能する。このようにして得られた第１セグメント層の法線位相差は、−１１０ｎｍとなっている。
【０１００】
また、同様に、第２位相差板ＲＦ２として用いたフィルムの表面に第４位相差板ＲＦ４として機能する液晶ポリマー層を形成する。一方、第２位相差板ＲＦ２として用いたフィルムの裏面（液晶セルＣとの対向面）をラビングして、その上に屈折率異方性Δｎが０．１０２であり、ヘリカルピッチが０．９μｍであるメルク社製の紫外線架橋型のカイラルネマティック液晶を層厚１．１８μｍとなるよう塗布し、螺旋軸がフィルム法線方向となる状態にて紫外線を照射する。このような液晶ポリマー層は、第５位相差板ＲＦ５の第２セグメント層として機能する。このようにして得られた第２セグメント層の法線位相差は、−１１０ｎｍとなっている。
【０１０１】
このような第１位相差板ＲＦ１を、第１セグメント層が液晶層７側に対向するように糊などの接着層を介して貼り付けた。また、第２位相差板ＲＦ２を、第２セグメント層が液晶層７側に対向するように糊などの接着層を介して貼り付けた。
【０１０２】
このように構成された液晶表示素子において、液晶層７に印加する電圧を４．２Ｖ（白表示時）及び１．０Ｖ（黒表示時；液晶材料のスレショルド電圧未満の電圧であり、液晶分子は垂直配向のままの状態となる電圧である）となるようにして駆動させ、コントラスト比の視角特性を評価した。
【０１０３】
結果を図７Ｂに示す。ほぼ全方位でコントラスト比１０：１以上の視野が±８０°以上となり、また、実施形態１よりもさらに優れた視野角特性を得られることが確認できた。また、４．２Ｖにおける透過率を測定したところ、５．０％と極めて高い透過率を得ていることが確認できた。
【０１０４】
《実施形態３》
実施形態３に係る液晶表示素子においては、液晶層７は、誘電異方性が負のネマティック液晶材料として、メルク（株）社製のＦ系液晶を用いた。ここで用いた液晶材料の屈折率異方性Δｎは、０．０９５（測定波長は５５０ｎｍ。以下位相差板の屈折率や位相差は全て波長５５０ｎｍでの測定値を記す）であり、液晶層７の厚みｄは３．５μｍである。したがって、液晶層７のΔｎ・ｄは、３３０ｎｍである。
【０１０５】
この実施形態３では、第１位相差板ＲＦ１及び第２位相差板ＲＦ２として、日本ゼオン社製のゼオノア樹脂からなる１軸の４分の１波長板（面内位相差は１４０ｎｍ）を適用した。また、第１位相差板ＲＦ１として用いたフィルムの表面（偏光板との対向面）に垂直配向膜としてＪＳＲ社製ＪＡＬＳ２１４−Ｒ１４を成膜した後、メルク社製のネマティック液晶ポリマーを塗布した。この液晶ポリマーの屈折率異方性Δｎは、０．０４０であり、その厚みｄは１．２５μｍである。したがって、液晶ポリマーの法線位相差は、５０ｎｍである。このような液晶ポリマー層は、第３位相差板ＲＦ３として機能する。さらに、この第３位相差板ＲＦ３として機能する液晶ポリマー層の表面をラビングした後、富士写真フィルム社製のディスコティック液晶ポリマーを塗布した。この液晶ポリマーの屈折率異方性Δｎは、０．１０２であり、その厚みｄは０．１９６μｍである。この液晶ポリマー層の面内遅相軸とラビング方向とが直交するので、液晶ポリマーのラビング方向に対する面内位相差は、２０ｎｍである。このような液晶ポリマー層は、第６位相差板ＲＦ６として機能する。
【０１０６】
また、同様に、第２位相差板ＲＦ２として用いたフィルムの表面にも法線位相差が５０ｎｍの液晶ポリマー層を形成する。この液晶ポリマー層は、第４位相差板ＲＦ４として機能する。さらに、この第４位相差板ＲＦ４として機能する液晶ポリマー層の表面をラビングした後、富士写真フィルム社製のディスコティック液晶ポリマーを塗布した。この液晶ポリマーの屈折率異方性Δｎは、０．１０２であり、その厚みｄは０．１９６μｍである。この液晶ポリマー層の面内遅相軸とラビング方向とが直交するので、液晶ポリマーのラビング方向に対する面内位相差は、２０ｎｍである。このような液晶ポリマー層は、第７位相差板ＲＦ７として機能する。
【０１０７】
一方、第２位相差板ＲＦ２として用いたフィルムの裏面（液晶セルＣとの対向面）をラビングして、その上に屈折率異方性Δｎが０．１０２であり、ヘリカルピッチが０．９μｍであるメルク社製の紫外線架橋型のカイラルネマティック液晶を層厚２．３６μｍとなるよう塗布し、螺旋軸がフィルム法線方向となる状態にて紫外線を照射する。このような液晶ポリマー層は、第５位相差板ＲＦ５として機能する。このようにして得られた第５位相差板ＲＦ５の法線位相差は、−２２０ｎｍとなっている。
【０１０８】
こうして第３位相差板ＲＦ３及び第６位相差板ＲＦ６としての機能を有する第１位相差板ＲＦ１を、第１位相差板ＲＦ１が液晶層７側に対向するように糊などの接着層を介して貼り付けた。また、第６位相差板ＲＦ６の直上には、第１偏光板ＰＬ１として住友化学工業社製の偏光板ＳＲＷ０６２Ａを糊などの接着層を介して貼り付けた。なお、この第１偏光板ＰＬ１は、その透過軸が第６位相差板ＲＦ６を形成する際のラビング方向と平行となるように配置される。
【０１０９】
一方、第４位相差板ＲＦ４、第７位相差板ＲＦ７及び第５位相差板ＲＦ５としての機能を有する第２位相差板ＲＦ２を、第５位相差板ＲＦ５が液晶層７側に対向するように糊などの接着層を介して貼り付けた。また、第７位相差板ＲＦ７の直上には、第２偏光板ＰＬ２として住友化学工業社製の偏光板ＳＲＷ０６２Ａを糊などの接着層を介して貼り付けた。なお、この第２偏光板ＰＬ２は、その透過軸が第７位相差板ＲＦ７を形成する際のラビング方向と平行となるように配置される。
【０１１０】
第１偏光板ＰＬ１及び第２偏光板ＰＬ２の各々の透過軸と第１位相差板ＲＦ１及び第２位相差板ＲＦ２の遅相軸とのなす角度はπ／４（ｒａｄ）としてあり、第１偏光板ＰＬ１の透過軸と第３位相差板ＲＦ３の遅相軸とは平行としてあり、液晶層７に電圧を印加した際の液晶分子配列方位は各々の第１偏光板ＰＬ１及び第２偏光板ＰＬ２の透過軸と平行若しくは直交するように突起１２やスリット１１を配置してある。また、第２偏光板ＰＬ２の吸収軸と第１偏光板ＰＬ１の吸収軸は、互いに直交するよう配置してある。さらに、第１位相差板ＲＦ１の遅相軸と第２位相差板ＲＦ２の遅相軸とは、互いに直交するように配置してある。
【０１１１】
このように構成された液晶表示素子において、液晶層７に印加する電圧を４．２Ｖ（白表示時）及び１．０Ｖ（黒表示時；液晶材料のスレショルド電圧未満の電圧であり、液晶分子は垂直配向のままの状態となる電圧である）となるようにして駆動させ、コントラスト比の視角特性を評価した。
【０１１２】
結果を図７Ｃに示す。ほぼ全方位でコントラスト比１０：１以上の視野が±８０°以上となり、実施形態２よりもさらに優れた視野角特性を得られることが確認できた。また、４．２Ｖにおける透過率を測定したところ、５．０％と極めて高い透過率を得ていることが確認できた。
【０１１３】
《実施形態４》
実施形態４に係る液晶表示素子は、実施形態３で説明した液晶表示素子の構成のうち、第５位相差板ＲＦ５を２つのセグメントで構成した以外は、実施形態３と同様に構成した。
【０１１４】
すなわち、この実施形態４では、第１位相差板ＲＦ１として用いたフィルムの表面（偏光板との対向面）に第３位相差板ＲＦ３として機能する液晶ポリマー層を形成する。一方、第１位相差板ＲＦ１として用いたフィルムの裏面（液晶セルＣとの対向面）をラビングして、その上に屈折率異方性Δｎが０．１０２であり、ヘリカルピッチが０．９μｍであるメルク社製の紫外線架橋型のカイラルネマティック液晶を層厚１．１８μｍとなるよう塗布し、螺旋軸がフィルム法線方向となる状態にて紫外線を照射する。このような液晶ポリマー層は、第５位相差板ＲＦ５の第１セグメント層として機能する。このようにして得られた第１セグメント層の法線位相差は、−１１０ｎｍとなっている。
【０１１５】
また、同様に、第２位相差板ＲＦ２として用いたフィルムの表面に第４位相差板ＲＦ４として機能する液晶ポリマー層を形成する。一方、第２位相差板ＲＦ２として用いたフィルムの裏面（液晶セルＣとの対向面）をラビングして、その上に屈折率異方性Δｎが０．１０２であり、ヘリカルピッチが０．９μｍであるメルク社製の紫外線架橋型のカイラルネマティック液晶を層厚１．１８μｍとなるよう塗布し、螺旋軸がフィルム法線方向となる状態にて紫外線を照射する。このような液晶ポリマー層は、第５位相差板ＲＦ５の第２セグメント層として機能する。このようにして得られた第２セグメント層の法線位相差は、−１１０ｎｍとなっている。
【０１１６】
このような第１位相差板ＲＦ１を、第１セグメント層が液晶層７側に対向するように糊などの接着層を介して貼り付けた。また、第２位相差板ＲＦ２を、第２セグメント層が液晶層７側に対向するように糊などの接着層を介して貼り付けた。
【０１１７】
このように構成された液晶表示素子において、液晶層７に印加する電圧を４．２Ｖ（白表示時）及び１．０Ｖ（黒表示時；液晶材料のスレショルド電圧未満の電圧であり、液晶分子は垂直配向のままの状態となる電圧である）となるようにして駆動させ、コントラスト比の視角特性を評価した。
【０１１８】
結果を図７Ｄに示す。ほぼ全方位でコントラスト比１０：１以上の視野が±９０°以上となり、また、実施形態３よりもさらに優れた視野角特性を得られることが確認できた。また、４．２Ｖにおける透過率を測定したところ、５．０％と極めて高い透過率を得ていることが確認できた。
【０１１９】
《比較例》
図１に示した構成から第１光学補償層ＯＣ１、第２光学補償層ＯＣ２、及び、第３光学補償層ＯＣ３を省き、これ以外の条件は実施形態１と同様の材料、製造方法にて直線偏光主導型のＭＶＡモードの液晶表示素子を作成した。実施形態１と同様にしてコントラスト比の視角特性を評価した。結果を図８に示す。一部の方位でコントラスト比１０：１以上の視野が±６０°以上となるが、概ね±４０°程度であった。
【０１２０】
以上説明したように、この発明によれば、垂直配向モードや配向分割方垂直配向モードなどの液晶層にて入射光の位相を略２分の１波長変調させる表示モードにおいて、液晶分子の配列方位がシュリーレン配向や意図する方位以外の方位に配列することなどによる透過率の低下を防ぐために、液晶層に入射する偏光を円偏光とした円偏光主導型の表示モード、特に円偏光主導型ＭＶＡモードにおいて、視野角特性が狭いといった問題、及び、用いる部材の製造コストが高いといった問題を解決するために、新規な液晶表示素子の構造を提供するものである。
【０１２１】
これによれば、新規な構造により、従来の円偏光主導型ＭＶＡモードと同様に、高い透過率特性を得るばかりでなく、優れたコントラスト視角特性を実現することができ、しかも、従来の視角補償構造を伴った円偏光主導型ＭＶＡモードよりも安価に提供することができる。
【０１２２】
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【０１２３】
上述した実施の形態においては、液晶セルＣが画素ＰＸの少なくとも一部の領域または表示領域ＤＰの少なくとも一部に透過部を備えた液晶表示素子について説明したが、この例に限定されるものではない。例えば、液晶セルＣが画素ＰＸの少なくとも一部の領域または表示領域ＤＰの少なくとも一部に反射層を備えた液晶表示素子についても、同様の構成を採用することが可能である。
【０１２４】
すなわち、図１７に示すように、円偏光主導型の垂直配向モードの液晶表示素子は、円偏光子兼円検光子構成体ＡＰと、可変リターダー構成体ＶＲと、を備え、これらの順に積層して構成されている。可変リターダー構成体ＶＲは、２枚の電極付基板間に液晶層を挟持したドットマトリクス型の液晶セルＣを備えている。すなわち、この液晶セルＣは、ＭＶＡモードの液晶セルであって、アクティブマトリクス基板１４と対向基板１３との間に液晶層７を挟持した構造を有している。また、これらアクティブマトリクス基板１４と対向基板１３との間隔は、図示しないスペーサによって一定に維持されている。このような液晶セルＣは、画像を表示する表示領域ＤＰを備えている。表示領域ＤＰは、マトリクス状に配置された画素ＰＸによって構成されている。
【０１２５】
画素ＰＸ毎に配置された画素電極１０は、少なくともその一部にアルミニウムのような光反射性を有する反射層を備えている。このような反射層を備えた反射部においては、液晶層７の厚みｄは、上述した実施の形態における液晶表示素子の透過部での厚みの約半分に設定されている。
【０１２６】
円偏光子兼円検光子構成体ＡＰは、第２偏光板ＰＬ２、及び、第２偏光板ＰＬ２と液晶セルＣとの間に配置された一軸の第２位相差板ＲＦ２を含んでいる。第２位相差板ＲＦ２は、その面内において、互いにほぼ直交する進相軸及び遅相軸を有しており、進相軸及び遅相軸をそれぞれ透過する所定波長（例えば５５０ｎｍ）の光の間に１／４波長の位相差を与える一軸の４分の１波長板である。
【０１２７】
ところで、このように構成された液晶表示素子は、円偏光子兼円検光子構成体ＡＰの光学補償用に第２偏光板ＰＬ２と第２位相差板ＲＦ２との間に配置された第２光学補償層ＯＣ２、及び、可変リターダー構成体ＶＲの光学補償用に第１位相差板ＲＦ１と第２位相差板ＲＦ２との間に配置された第３光学補償層ＯＣ３を備えている。
【０１２８】
すなわち、第２光学補償層ＯＣ２は、円偏光子兼検光子構成体ＡＰを出射した出射光の偏光状態が出射方位によらず略円偏光となるように円偏光子兼検光子構成体ＡＰの視角特性を補償する。第３光学補償層ＯＣ３は、可変リターダー構成体ＶＲにおける液晶セルＣの位相差（液晶分子８が基板主面にほぼ垂直に配列した状態、すなわち黒表示状態において液晶層７における光学的に正の法線位相差）の視角特性を補償する。
【０１２９】
第２光学補償層ＯＣ２は、少なくとも屈折率異方性がnx≒ny<nzとなる光学的に１軸の第４位相差板（ポジティブＣプレート）ＲＦ３を含んでいる。第３光学補償層ＯＣ３は、屈折率異方性がnx≒ny>nzとなる光学的に１軸の第５位相差板（ネガティブＣプレート）ＲＦ５を含んでいる。
【０１３０】
図１７に示した例では、第２光学補償層ＯＣ２は、さらに、屈折率異方性がnx<ny≒nzとなる光学的に１軸の第７位相差板（ネガティブＡプレート）ＲＦ７を含んでいる。この第７位相差板ＲＦ７は、その遅相軸が第２偏光板ＰＬ２の透過軸と略平行となるように配置されている。ここでは、第７位相差板ＲＦ６は、第２偏光板ＰＬ２と第４位相差板ＲＦ４との間に配置されている。
【０１３１】
また、図１７に示した例では、第３光学補償層ＯＣ３を構成する第５位相差板ＲＦ５は、液晶セルＣと第２位相差板ＲＦ２との間に配置されている。なお、第５位相差板ＲＦ５は、液晶セルＣと第１位相差板ＲＦ１との間に配置されても良い。また、第５位相差板ＲＦ５は、機能を２分し、第１位相差板ＲＦ１と液晶セルＣとの間に配置された第１セグメント層と、第２位相差板ＲＦ２と液晶セルＣとの間に配置された第２セグメント層と、で構成されても良い。
【０１３２】
第２位相差板ＲＦ２としては、図２に示すような構造の屈折率楕円体（ｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚ）を有するものが適用可能である。第４位相差板ＲＦ４としては、図３Ａに示すような構造の屈折率楕円体（nx≒ny<nz）を有するものが適用可能である。第５位相差板ＲＦ５としては、図３Ｂに示すような構造の屈折率楕円体（nx≒ny>nz）を有するものが適用可能である。第７位相差板ＲＦ７は、図４に示すような構造の屈折率楕円体（nx<ny≒nz ）を有するものが適用可能である。
【０１３３】
このような反射部を備えた液晶表示素子においても、２軸の位相差板を用いることにより視野角特性が改善できることは従来技術で説明した通りであるが、本構成によれば、１軸の第２位相差板（４分の１波長板）ＲＦ２と第２光学補償層ＯＣ２に含まれる第４位相差板ＲＦ４とを組み合わせることにより、視野角特性を改善可能な２軸の位相差板と実質的に同等の機能を持たせることが可能となる。これにより、視野角特性を改善するとともに、２軸の位相差板を用いる場合よりもコストの低減が可能となる。
【０１３４】
また、１つの液晶セルＣが上述したような透過部と反射部とを併せ持って構成されても良いことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】図１は、この発明の一実施の形態に係る液晶表示素子の断面構造の一例を概略的に示す図である。
【図２】図２は、一実施の形態に係る液晶表示素子に適用可能な第１位相差板及び第２位相差板の屈折率楕円体の形状を説明するための図である。
【図３Ａ】図３Ａは、一実施の形態に係る液晶表示素子に適用可能な第３位相差板及び第４位相差板の屈折率楕円体の形状を説明するための図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、一実施の形態に係る液晶表示素子に適用可能な第５位相差板の屈折率楕円体の形状を説明するための図である。
【図４】図４は、一実施の形態に係る液晶表示素子に適用可能な第６位相差板及び第７位相差板の屈折率楕円体の形状を説明するための図である。
【図５】図５は、図１に示した液晶表示素子のコントラスト視角特性の補償原理を説明するための図である。
【図６】図６は、一実施の形態に係る液晶表示素子に適用される第１光学補償層、第２光学補償層、及び、第３光学補償層の最適化条件を説明するための図である。
【図７Ａ】図７Ａは、実施形態１に係る液晶表示素子の等コントラスト曲線の測定結果を示す図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、実施形態２に係る液晶表示素子の等コントラスト曲線の測定結果を示す図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、実施形態３に係る液晶表示素子の等コントラスト曲線の測定結果を示す図である。
【図７Ｄ】図７Ｄは、実施形態４に係る液晶表示素子の等コントラスト曲線の測定結果を示す図である。
【図８】図８は、比較例に係る液晶表示素子の等コントラスト曲線の測定結果を示す図である。
【図９】図９は、従来の液晶表示素子の断面構造の一例を説明するための図である。
【図１０】図１０は、図９に示した液晶表示素子の等コントラスト曲線の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、従来の液晶表示素子の断面構造の一例を説明するための図である。
【図１２】図１２は、図１１に示した液晶表示素子に用いる２軸の４分の１波長板の屈折率楕円体の形状を説明するための図である。
【図１３】図１３は、図１１に示した液晶表示素子の等コントラスト曲線の一例を示す図である。
【図１４】図１４は、従来の液晶表示素子の断面構造の一例を説明するための図である。
【図１５】図１５は、図１４に示した液晶表示素子に用いる２軸の４分の１波長板の屈折率楕円体の形状を説明するための図である。
【図１６】図１６は、図１４に示した液晶表示素子の等コントラスト曲線の一例を示す図である。
【図１７】図１７は、この発明の他の実施の形態に係る液晶表示素子の断面構造の一例を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【０１３６】
ＲＦ１…第１位相差板、ＲＦ２…第２位相差板、ＲＦ３…第３位相差板、ＲＦ４…第４位相差板、ＲＦ５…第５位相差板、ＲＦ６…第６位相差板、ＲＦ７…第７位相差板、ＰＬ１…第１偏光板、ＰＬ２…第２偏光板、７…液晶層、８…液晶分子、９…共通電極、１０…画素電極、１１…スリット、１２…突起、１３…対向基板、１４…アクティブマトリクス基板、ＢＬ…バックライトユニット（光源）、Ｐ…円偏光子構成体、ＶＲ…可変リターダー構成体、Ａ…円検光子構成体、Ｃ…液晶セル、ＡＰ…円偏光子兼円検光子構成体、ＯＣ１…第１光学補償層、ＯＣ２…第２光学補償層、ＯＣ３…第３光学補償層
【図１】
2006251050.tif 000005
【図２】
2006251050.tif 000006
【図３Ａ】
2006251050.tif 000007
【図３Ｂ】
2006251050.tif 000008
【図４】
2006251050.tif 000009
【図５】
2006251050.tif 000010
【図６】
2006251050.tif 000011
【図７Ａ】
2006251050.tif 000012
【図７Ｂ】
2006251050.tif 000013
【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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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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