(57)【要約】【課題】視野角特性を改善することができ且つ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】  液晶表示素子を構成する円偏光子構成体Ｐはその光学補償用に第１偏光板ＰＬ１と第１位相差板ＲＦ１との間に屈折率異方性がnx≒ny＜nzとなる１軸の第３位相差板ＲＦ３及び屈折率異方性がnx＞ny≒nzとなる１軸の第４位相差板ＲＦ４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との間に屈折率異方性がnx≒ny＜nzとなる１軸の第５位相差板ＲＦ５及び屈折率異方性がnx＞ny≒nzとなる１軸の第６位相差板ＲＦ６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との間に屈折率異方性がnx≒ny>nzとなる第７位相差板ＲＦ７を備えている。【選択図】      図１Ａ
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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その遅相軸が前記第１偏光板の吸収軸とほぼ４５°の角度をなすように一軸の第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その遅相軸が前記第２偏光板の吸収軸とほぼ４５°の角度をなすように一軸の第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、屈折率異方性がnx≒ny＜nzとなる１軸の第３位相差板及び屈折率異方性がnx＞ny≒nzとなる１軸の第４位相差板を含む第１光学補償層を備え、かつ、前記第４位相差板は、その遅相軸が前記第１偏光板の吸収軸とほぼ直交するように配置され、
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、屈折率異方性がnx≒ny＜nzとなる１軸の第５位相差板及び屈折率異方性がnx＞ny≒nzとなる１軸の第６位相差板を含む第２光学補償層を備え、かつ、前記第６位相差板は、その遅相軸が前記第２偏光板の吸収軸とほぼ直交するとともに前記第４位相差板の遅相軸とほぼ直交するように配置され、
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７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、主平面内において正の一軸性を示す液晶性高分子が法線方向に沿ってネマティックハイブリッド配向した２つの液晶フィルムを積層した単一の光学フィルムによって構成され、
前記光学フィルムは、前記第３位相差板と前記第４位相差板とのトータルの屈折率異方性と同等の光学機能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】
前記第２光学補償層は、主平面内において正の一軸性を示す液晶性高分子が法線方向に沿ってネマティックハイブリッド配向した２つの液晶フィルムを積層した単一の光学フィルムによって構成され、
前記光学フィルムは、前記第５位相差板と前記第６位相差板とのトータルの屈折率異方性と同等の光学機能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４】
前記第１位相差板及び前記第３位相差板は、主平面内において正の一軸性を示す液晶性高分子が法線方向に沿ってネマティックハイブリッド配向した２つの液晶フィルムを積層した単一の光学フィルムによって構成され、
前記光学フィルムは、前記第１位相差板と前記第３位相差板とのトータルの屈折率異方性と同等の光学機能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５】
前記第２位相差板及び前記第５位相差板は、主平面内において正の一軸性を示す液晶性高分子が法線方向に沿ってネマティックハイブリッド配向した２つの液晶フィルムを積層した単一の光学フィルムによって構成され、
前記光学フィルムは、前記第２位相差板と前記第５位相差板とのトータルの屈折率異方性と同等の光学機能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６】
前記光学フィルムを構成する２つの液晶フィルムにおけるそれぞれの液晶性高分子のダイレクタは、主平面内において平行であるとともに、法線方向に沿った断面内で直交することを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
【請求項７】
前記光学フィルムを構成する２つの液晶フィルムにおけるそれぞれの液晶性高分子のダイレクタは、２つの液晶フィルムの接合面近傍で接合面に対してほぼ垂直に配向するとともに、各液晶フィルムの外面近傍でほぼ平行に配向した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７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９】
前記第１セグメント層及び前記第１位相差板は、トータルの光学機能が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、且つ、nx＞ny＞nzの２軸の屈折率異方性と同等である単一の２軸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８に記載の液晶表示素子。
【請求項１０】
前記第２セグメント層及び前記第２位相差板は、トータルの光学機能が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、且つ、nx＞ny＞nzの２軸の屈折率異方性と同等である単一の２軸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８に記載の液晶表示素子。
【請求項１１】
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１２】
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１１に記載の液晶表示素子。
【請求項１３】
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１１に記載の液晶表示素子。
【請求項１４】
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１２に記載の液晶表示素子。
【請求項１５】
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１２に記載の液晶表示素子。
【請求項１６】
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１２に記載の液晶表示素子。
【請求項１７】
前記第１位相差板、前記第２位相差板、第４位相差板、及び、第６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１８】
前記第３位相差板及び前記第５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１９】
前記第７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２０】
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２１】
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、第２偏光板との間にその遅相軸が前記第２偏光板の吸収軸とほぼ４５°の角度をなすように一軸の第２位相差板を配置した表示素子であり、
前記第２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第２偏光板と前記第２位相差板との間に、屈折率異方性がnx≒ny＜nzとなる第５位相差板及び屈折率異方性がnx＞ny≒nzとなる１軸の第６位相差板を含む第２光学補償層を備え、かつ、前記第６位相差板は、その遅相軸が前記第２偏光板の吸収軸とほぼ直交するように配置され、
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７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２２】
前記第２光学補償層は、主平面内において正の一軸性を示す液晶性高分子が法線方向に沿ってネマティックハイブリッド配向した２つの液晶フィルムを積層した単一の光学フィルムによって構成され、
前記光学フィルムは、前記第５位相差板と前記第６位相差板とのトータルの屈折率異方性と同等の光学機能を有することを特徴とする請求項２１に記載の液晶表示素子。
【請求項２３】
前記第２位相差板及び前記第５位相差板は、主平面内において正の一軸性を示す液晶性高分子が法線方向に沿ってネマティックハイブリッド配向した２つの液晶フィルムを積層した単一の光学フィルムによって構成され、
前記光学フィルムは、前記第２位相差板と前記第５位相差板とのトータルの屈折率異方性と同等の光学機能を有することを特徴とする請求項２１に記載の液晶表示素子。
【請求項２４】
前記光学フィルムを構成する２つの液晶フィルムにおけるそれぞれの液晶性高分子のダイレクタは、主平面内において平行であるとともに、法線方向に沿った断面内で直交することを特徴とする請求項２２または２３に記載の液晶表示素子。
【請求項２５】
前記光学フィルムを構成する２つの液晶フィルムにおけるそれぞれの液晶性高分子のダイレクタは、２つの液晶フィルムの接合面近傍で接合面に対してほぼ垂直に配向するとともに、各液晶フィルムの外面近傍でほぼ平行に配向したことを特徴とする請求項２４に記載の液晶表示素子。
【請求項２６】
前記第２位相差板及び前記第７位相差板は、トータルの光学機能が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、且つ、nx＞ny＞nzの２軸の屈折率異方性と同等である単一の２軸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２１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２１に記載の液晶表示素子。
【請求項２８】
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２７に記載の液晶表示素子。
【請求項２９】
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２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２７に記載の液晶表示素子。
【請求項３０】
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２８に記載の液晶表示素子。
【請求項３１】
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２８に記載の液晶表示素子。
【請求項３２】
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２８に記載の液晶表示素子。
【請求項３３】
前記第２位相差板及び前記第６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２１に記載の液晶表示素子。
【請求項３４】
前記第５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２１に記載の液晶表示素子。
【請求項３５】
前記第７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２１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】
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【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】
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【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ｎｘ＞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その遅相軸が前記第１偏光板の吸収軸とほぼ４５°の角度をなすように一軸の第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その遅相軸が前記第２偏光板の吸収軸とほぼ４５°の角度をなすように一軸の第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、屈折率異方性がnx≒ny＜nzとなる１軸の第３位相差板及び屈折率異方性がnx＞ny≒nzとなる１軸の第４位相差板を含む第１光学補償層を備え、かつ、前記第４位相差板は、その遅相軸が前記第１偏光板の吸収軸とほぼ直交するように配置され、
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、屈折率異方性がnx≒ny＜nzとなる１軸の第５位相差板及び屈折率異方性がnx＞ny≒nzとなる１軸の第６位相差板を含む第２光学補償層を備え、かつ、前記第６位相差板は、その遅相軸が前記第２偏光板の吸収軸とほぼ直交するとともに前記第４位相差板の遅相軸とほぼ直交するように配置され、
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７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、第２偏光板との間にその遅相軸が前記第２偏光板の吸収軸とほぼ４５°の角度をなすように一軸の第２位相差板を配置した表示素子であり、
前記第２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第２偏光板と前記第２位相差板との間に、屈折率異方性がnx≒ny＜nzとなる第５位相差板及び屈折率異方性がnx＞ny≒nzとなる１軸の第６位相差板を含む第２光学補償層を備え、かつ、前記第６位相差板は、その遅相軸が前記第２偏光板の吸収軸とほぼ直交するように配置され、
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７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】
（第１実施形態）  
図１Ａは、第１実施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１Ａ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。これらの第１偏光板ＰＬ１及び第２偏光板ＰＬ２は、例えばポリビニルアルコールで形成された偏光子をトリアセテート・セルロース（ＴＡＣ）などで形成されたベースフィルムで挟持することによって構成されている。
【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（すなわち１４０ｎｍの面内位相差）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。また、第１位相差板ＲＦ１は、その遅相軸が第１偏光板ＰＬ１の吸収軸とほぼ４５°の角度をなすように配置されている。同様に、第２位相差板ＲＦ２は、その遅相軸が第２偏光板ＰＬ１の吸収軸とほぼ４５°の角度をなす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（第１偏向板ＰＬ１のベースフィルムを含む）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（第２偏向板ＰＬ２のベースフィルムを含む）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、及び、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Ａプレート）ＲＦ４を含んでいる。第４位相差板ＲＦ４は、その遅相軸が第１偏光板ＰＬ１の吸収軸とほぼ直交するように配置されている。
【００５０】
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５位相差板（ポジティブＣプレート）ＲＦ５、及び、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（ポジティブＡプレート）ＲＦ６を含んでいる。第６位相差板ＲＦ６は、その遅相軸が第２偏光板ＰＬ２の吸収軸とほぼ直交するとともに第４位相差板ＲＦ４の遅相軸とほぼ直交するように配置されている。
【００５１】
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７位相差板（ネガティブＣプレート）ＲＦ７を含んでいる。図１Ａに示した例では、第７位相差板ＲＦ７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７位相差板ＲＦ７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。
【００５２】
第１位相差板ＲＦ１、第２位相差板ＲＦ２、第４位相差板ＲＦ４、及び、第６位相差板ＲＦ６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、及び、第６位相差板ＲＦ６は、例えば５０ｎｍの面内位相差を有している。第３位相差板ＲＦ３及び第５位相差板ＲＦ５としては、図３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５位相差板ＲＦ５は、例えば１００ｎｍの法線位相差を有している。第７位相差板ＲＦ７としては、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。第７位相差板ＲＦ７は、例えば−２２０ｎｍの法線位相差を有している。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（Ｘ軸及びＹ軸）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（Ｚ軸）での屈折率を示すものとする。
【００５３】
図５は、図１Ａ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。
【００５４】
すなわち、液晶表示素子では、光学的に負の第７位相差板ＲＦ７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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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及び第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。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５位相差板ＲＦ５及び第６位相差板ＲＦ６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。
【００６１】
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。
【００６２】
このような配向制御は、図１Ａ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。
【００６３】
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。
【００６４】
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７位相差板ＲＦ７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。
【００６５】
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７位相差板ＲＦ７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。
【００６６】
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、第２位相差板ＲＦ２、第４位相差板ＲＦ４、及び、第６位相差板ＲＦ６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、第２位相差板ＲＦ２、第４位相差板ＲＦ４、及び、第６位相差板ＲＦ６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。
【００６７】
第３位相差板ＲＦ３及び第５位相差板ＲＦ５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。
【００６８】
第７位相差板ＲＦ７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。
【００６９】
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７位相差板ＲＦ７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７位相差板ＲＦ７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７位相差板ＲＦ７は、前述したように液晶ポリマーにて形成した方が良い。
【００７０】
（第１実施形態；変形例）  
第１実施形態の変形例として、液晶表示素子は、２つのセグメントに機能を分離した第３光学補償層ＯＣ３を備えて構成しても良い。すなわち、図１Ｂに示すように、第３光学補償層ＯＣ３を構成する第７位相差板ＲＦ７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ＲＦ７Ａ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ＲＦ７Ｂと、に機能的に分離されている。このとき、例えば、第７位相差板ＲＦ７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ＲＦ７Ａの膜厚と第２セグメント層ＲＦ７Ｂとの膜厚の総和がＴとなるように形成することにより、図１Ａに示した液晶表示素子と同等の機能を実現することが可能である。より具体的には、第７位相差板ＲＦ７として−２２０ｎｍの法線位相差を必要とする場合、第１セグメントＲＦ７Ａ及び第２セグメントＲＦ７Ｂのそれぞれが−１１０ｎｍの法線位相差を有するように構成される。
【００７１】
（第２実施形態）  
第２実施形態に係る液晶表示素子は、第１光学補償層ＯＣ１及び第２光学補償層ＯＣ２の構成を除いて、すなわち、この第２実施形態においては、第１光学補償層ＯＣ１及び第２光学補償層ＯＣ２の少なくとも一方は、主平面内において正の一軸性を示す液晶性高分子が法線方向に沿ってネマティックハイブリッド配向した２つの液晶フィルムを積層した単一の光学フィルムによって構成されている。
【００７２】
図６Ａは、第２実施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６Ａ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。なお、上述した第１実施形態と同一の構成要素については同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。
【００７３】
第１光学補償層ＯＣ１は、単一の光学フィルム１００によって構成されている。この光学フィルム１００は、第１実施形態で説明した第３位相差板と第４位相差板とのトータルの屈折率異方性と同等の光学機能を有している。つまり、この第２実施形態では、第１実施形態における第３位相差板ＲＦ３及び第４位相差板ＲＦ４は、単一の光学フィルム１００に置き換えられている。
【００７４】
同様に、第２光学補償層ＯＣ２は、単一の光学フィルム２００によって構成されている。この光学フィルム２００は、第１実施形態で説明した第５位相差板と第６位相差板とのトータルの屈折率異方性と同等の光学機能を有している。つまり、この第２実施形態では、第１実施形態における第５位相差板ＲＦ５及び第６位相差板ＲＦ６は、単一の光学フィルム２００に置き換えられている。
【００７５】
これらの光学フィルム１００及び２００は、ほぼ同一構成であるため、ここでは光学フィルム１００の構成について詳細に説明する。すなわち、光学フィルム１００は、図６Ａに示すように、第１液晶フィルム１１０と、第１液晶フィルム１１０に積層された第２液晶フィルム１２０と、を備えている。第１液晶フィルム１１０は、液晶表示装置の外面側（すなわち光学フィルム１００については第１偏向板ＰＬ１側）に配置されている。第２液晶フィルム１２０は、液晶表示装置の内面側（すなわち光学フィルム１００については第１位相差板ＲＦ１側）に配置されている。
【００７６】
第１液晶フィルム１１０及び第２液晶フィルム１２０は、ともに主平面内において正の一軸性を示す液晶性高分子を有している。これらの第１液晶フィルム１１０及び第２液晶フィルム１２０に含まれる液晶性高分子は、液晶状態において法線方向に沿ってネマティックハイブリッド配向した状態で固定化されている。
【００７７】
なお、ここでの主平面とは、各液晶フィルムが延在する平面であるものとし、互いに直交するＸ軸及びＹ軸で規定され、また、法線とは、この主平面の法線に相当するものとし、Ｘ軸及びＹ軸に直交するＺ軸で定義される。
【００７８】
このような光学フィルム１００において、第１液晶フィルム１１０及び第２液晶フィルム１２０におけるそれぞれの液晶性高分子１１０Ｌ及び１２０Ｌのダイレクタ１１０Ｄ及び１２０Ｄは、主平面内において平行であるとともに、法線方向に沿った断面内で直交する。また、第１液晶フィルム１１０及び第２液晶フィルム１２０におけるそれぞれの液晶性高分子１１０Ｌ及び１２０Ｌのダイレクタ１１０Ｄ及び１２０Ｄは、第１液晶フィルム１１０と第２液晶フィルム１２０との接合面１３０に対して対称に配向している。
【００７９】
すなわち、Ｘ軸及びＹ軸で規定される主平面内において、第１液晶フィルム１１０に含まれる液晶性高分子１１０Ｌはねじれることはなく、液晶性高分子１１０Ｌを正射影したときに液晶性高分子１１０Ｌのダイレクタ１１０Ｄは１方位に方向付けられている。液晶性高分子１１０Ｌのダイレクタ１１０ＤがＸ軸とほぼ平行であるとしたとき、Ｘ軸及びＺ軸で規定される断面では、液晶性高分子１１０Ｌは、接合面１３０近傍で接合面１３０に対してほぼ垂直に配向するとともに第１液晶フィルム１１０の外面１４０近傍でほぼ平行に配向している。つまり、第１液晶フィルム１１０においては、液晶性高分子１１０Ｌは、それぞれのダイレクタ１１０Ｄと接合面１３０とのなす角度（チルト角）が０°以上９０°以下の範囲の角度を形成するように法線Ｚに沿って分布している。
【００８０】
同様に、Ｘ軸及びＹ軸で規定される主平面内において、第２液晶フィルム１２０に含まれる液晶性高分子１２０Ｌはねじれることはなく、液晶性高分子１２０Ｌを正射影したときに液晶性高分子１２０Ｌのダイレクタ１２０Ｄは１方位に方向付けられている。このとき、第２液晶フィルム１２０は、液晶性高分子１２０Ｌのダイレクタ１２０ＤがＸ軸とほぼ平行となるように配置される。つまり、液晶性高分子１１０Ｌのダイレクタ１１０Ｌ及び液晶性高分子１２０Ｌのダイレクタ１２０Ｄは、主平面内において平行である。
【００８１】
また、Ｘ軸及びＺ軸で規定される断面では、液晶性高分子１２０Ｌは、接合面１３０近傍で接合面１３０に対してほぼ垂直に配向するとともに第２液晶フィルム１２０の外面１５０近傍でほぼ平行に配向している。つまり、第２液晶フィルム１１０においても、液晶性高分子１２０Ｌは、それぞれのダイレクタ１２０Ｄと接合面１３０とのなす角度（チルト角）が０°以上９０°以下の範囲の角度を形成するように法線Ｚに沿って分布している。
【００８２】
このため、第２液晶フィルム１２０は、Ｘ軸及びＺ軸で規定される断面内において、第１液晶フィルム１１０に含まれる液晶性高分子１１０Ｌのそれぞれのダイレクタ１１０Ｄと直交するダイレクタ１２０Ｄを有する液晶性高分子１２０Ｌを含んでいる。
【００８３】
このような光学フィルム１００については、液晶性高分子１１０Ｌ及び１２０Ｌのそれぞれのダイレクタ１１０Ｄ及び１２０Ｄの方位（Ｘ軸と平行）の屈折率をｎｘとし、これに直交する方位（Ｙ軸と平行）の屈折率をｎｙとし、法線の方位（Ｚ軸と平行）の屈折率をｎｚとしたとき、接合面１３０の近傍における屈折率異方性がｎｘ＝ｎｙ＜ｎｚであり、第１液晶フィルム１１０及び第２液晶フィルム１２０のそれぞれの外面１４０及び１５０近傍における屈折率異方性がｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚである。
【００８４】
つまり、第１液晶フィルム１１０については、接合面１３０の近傍においてポジティブＣプレート（ｎｘ＝ｎｙ＜ｎｚ）と等価な屈折率異方性を呈し、法線位相差は約５０ｎｍに設定され、また、外面１４０の近傍においてポジティブＡプレート（ｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚ）と等価な屈折率異方性を呈し、面内位相差は約２５ｎｍに設定されている。
【００８５】
また、第２液晶フィルム１２０についても同様に、接合面１３０の近傍においてポジティブＣプレート（ｎｘ＝ｎｙ＜ｎｚ）と等価な屈折率異方性を呈し、法線位相差は約５０ｎｍに設定され、また、外面１５０の近傍においてポジティブＡプレート（ｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚ）と等価な屈折率異方性を呈し、面内位相差は約２５ｎｍに設定されている。
【００８６】
つまり、光学フィルム１００は、トータルとして約１００ｎｍの法線位相差を有するとともに、約５０ｎｍの面内位相差を有する。また、光学フィルム２００も同様に構成されている。要するに、光学フィルム１００及び２００のそれぞれについては、第３位相差板ＲＦ３及び第５位相差板ＲＦ５と同等の機能を実現するために、法線方向において、正の法線位相差（例えば１００ｎｍ）を有する位相差板としての機能を有している。また、これらの光学フィルム１００及び２００は、第４位相差板ＲＦ４及び第６位相差板ＲＦ６と同等の機能を実現するために、主平面内において、正の面内位相差（例えば５０ｎｍ）を有する位相差板としての機能を有している。
【００８７】
上述した第２実施形態においては、第１光学補償層ＯＣ１として機能する光学フィルム１００は、そのフィルム表面に対して略水平に配向した液晶分子のダイレクタが、第１偏光板ＰＬ１の吸収軸に対して直交するように配置されている。また、第２光学補償層ＯＣ２として機能する光学フィルム２００は、そのフィルム表面に対して略水平に配向した液晶分子のダイレクタが、第２偏光板ＰＬ２の吸収軸に対して直交するように配置されている。
【００８８】
このような構成の第２実施形態によれば、上述した第１実施形態と同様の機能が実現できるのに加えて、複数の位相差板としての機能を単一の光学フィルムによって実現可能となり、部材点数を削減できるとともに、装置全体の層厚が削減でき、薄型化に有利である。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光学フィルムによれば、２軸延伸フィルムでは困難な条件であっても、容易に作成することができ、しかも製造コストを低減することができる。
【００８９】
（第２実施形態；変形例１）  
第２実施形態の変形例１として、液晶表示素子は、２つのセグメントに機能を分離した第３光学補償層ＯＣ３を備えて構成しても良い。すなわち、図６Ｂに示すように、第３光学補償層ＯＣ３を構成する第７位相差板ＲＦ７は、図１Ｂに示した変形例と同様に、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ＲＦ７Ａ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ＲＦ７Ｂと、に機能的に分離されている。より具体的には、第７位相差板ＲＦ７として−２２０ｎｍの法線位相差を必要とする場合、第１セグメントＲＦ７Ａ及び第２セグメントＲＦ７Ｂのそれぞれが−１１０ｎｍの法線位相差を有するように構成される。このような構成であっても、図６Ａに示した液晶表示素子と同等の機能を実現することが可能である。
【００９０】
（第２実施形態；変形例２）  
また、図６Ｂに示した変形例１のさらに別の変形例２として、第１セグメント層ＲＦ７Ａ及び第１位相差板ＲＦ１は、トータルの光学機能が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、且つ、nx＞ny＞nzの２軸の屈折率異方性と同等である単一の２軸の位相差板ＢＲ１によって構成しても良い。この位相差板ＢＲ１は、液晶セルＣと光学フィルム１００との間に配置されている。
【００９１】
同様に、第２セグメント層ＲＦ７Ｂ及び第２位相差板ＲＦ２は、トータルの光学機能が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、且つ、nx＞ny＞nzの２軸の屈折率異方性と同等である単一の２軸の位相差板ＢＲ２によって構成してもよい。この位相差板ＢＲ２は、液晶セルＣと光学フィルム２００との間に配置されている。
【００９２】
これらの位相差板ＢＲ１及びＢＲ２のそれぞれについては、第１位相差板ＲＦ１及び第２位相差板ＲＦ２と同等の機能を実現するために、主平面内において、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波長の面内位相差（１４０ｎｍ）を与える４分の１波長板としての機能を有している。また、これらの位相差板ＢＲ１及びＢＲ２のそれぞれについては、第１セグメント層ＲＦ７Ａ及び第２セグメント層ＲＦ７Ｂと同等の機能を実現するために、法線方向において、負の法線位相差（例えば−１１０ｎｍ）を有する位相差板としての機能を有している。
【００９３】
このような構成であっても、図６Ａに示した液晶表示素子と同等の機能を実現することが可能である。また、複数の位相差板としての機能を単一の位相差板によって実現することにより、部材点数を削減できるとともに、装置全体の層厚が削減でき、薄型化に有利である。
【００９４】
なお、上述した第２実施形態では、図６Ａ乃至図６Ｃに記載した各構成において、第１光学補償層ＯＣ１を光学フィルム１００で構成すると同時に第２光学補償層ＯＣ２を光学フィルム２００で構成したが、いずれか一方のみを光学フィルムで構成しても同様の機能を実現可能である。
【００９５】
同様に、図６Ｃに記載した構成において、第１位相差板ＲＦ１及び第１セグメントＲＦ７Ａを単一の２軸の位相差板ＢＲ１で構成すると同時に第２位相差板ＲＦ２及び第２セグメントＲＦ７Ｂを単一の２軸の位相差板ＢＲ２で構成したが、いずれか一方のみを単一の２軸の位相差板で構成しても同様の機能を実現可能である。
【００９６】
（第３実施形態）  
第３実施形態においては、第１実施形態の第１位相差板ＲＦ１と第３位相差板ＲＦ３との組み合わせ、及び、第２位相差板ＲＦ２と第５位相差板ＲＦ５との組み合わせの少なくとも一方は、主平面内において正の一軸性を示す液晶性高分子が法線方向に沿ってネマティックハイブリッド配向した２つの液晶フィルムを積層した単一の光学フィルムによって構成されている。他の構成については、上述した第１実施形態の構成と同一であり、これらについては同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。
【００９７】
図７Ａに示すように、円偏光子構成体Ｐは、単一の光学フィルム１００と、第１偏向板ＰＬ１と、これらの間に配置された第４位相差板ＲＦ４と、を備えている。この光学フィルム１００は、第１実施形態で説明した第１位相差板と第３位相差板とのトータルの屈折率異方性と同等の光学機能を有している。つまり、この第３実施形態では、第１実施形態における第１位相差板ＲＦ１及び第３位相差板ＲＦ３は、単一の光学フィルム１００に置き換えられている。
【００９８】
同様に、円検光子構成体Ａは、単一の光学フィルム２００と、第２偏光板ＰＬ２と、これらの間に配置された第６位相差板ＲＦ６と、を備えている。この光学フィルム２００は、第１実施形態で説明した第２位相差板と第５位相差板とのトータルの屈折率異方性と同等の光学機能を有している。つまり、この第３実施形態では、第１実施形態における第２位相差板ＲＦ２及び第５位相差板ＲＦ５は、単一の光学フィルム２００に置き換えられている。
【００９９】
これらの光学フィルム１００及び２００の詳細な構成は、第２実施形態で説明した通りである。
【０１００】
このような光学フィルム１００については、液晶性高分子１１０Ｌ及び１２０Ｌのそれぞれのダイレクタ１１０Ｄ及び１２０Ｄの方位（Ｘ軸と平行）の屈折率をｎｘとし、これに直交する方位（Ｙ軸と平行）の屈折率をｎｙとし、法線の方位（Ｚ軸と平行）の屈折率をｎｚとしたとき、接合面１３０の近傍における屈折率異方性がｎｘ＝ｎｙ＜ｎｚであり、第１液晶フィルム１１０及び第２液晶フィルム１２０のそれぞれの外面１４０及び１５０近傍における屈折率異方性がｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚである。
【０１０１】
つまり、第１液晶フィルム１１０については、接合面１３０の近傍においてポジティブＣプレート（ｎｘ＝ｎｙ＜ｎｚ）と等価な屈折率異方性を呈し、法線位相差は約５０ｎｍに設定され、また、外面１４０の近傍においてポジティブＡプレート（ｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚ）と等価な屈折率異方性を呈し、面内位相差は約７０ｎｍに設定されている。
【０１０２】
また、第２液晶フィルム１２０についても同様に、接合面１３０の近傍においてポジティブＣプレート（ｎｘ＝ｎｙ＜ｎｚ）と等価な屈折率異方性を呈し、法線位相差は約５０ｎｍに設定され、また、外面１５０の近傍においてポジティブＡプレート（ｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚ）と等価な屈折率異方性を呈し、面内位相差は約７０ｎｍに設定されている。
【０１０３】
つまり、光学フィルム１００は、トータルとして約１００ｎｍの法線位相差を有するとともに、約１４０ｎｍの面内位相差を有する。また、光学フィルム２００も同様に構成されている。要するに、光学フィルム１００及び２００のそれぞれについては、第１位相差板ＲＦ１及び第２位相差板ＲＦ２と同等の機能を実現するために、主平面内において、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波長の面内位相差（１４０ｎｍ）を与える４分の１波長板としての機能を有している。また、これらの光学フィルム１００及び２００は、第３位相差板ＲＦ３及び第５位相差板ＲＦ５と同等の機能を実現するために、法線方向において、正の法線位相差（例えば１００ｎｍ）を有する位相差板としての機能を有している。
【０１０４】
上述した第３実施形態においては、光学フィルム１００は、そのフィルム表面に対して略水平に配向した液晶分子のダイレクタが、第１偏光板ＰＬ１の吸収軸に対して直交するように配置されている。また、光学フィルム２００は、そのフィルム表面に対して略水平に配向した液晶分子のダイレクタが、第２偏光板ＰＬ２の吸収軸に対して直交するように配置されている。
【０１０５】
このような構成の第３実施形態によれば、上述した第１実施形態と同様の機能が実現できるのに加えて、複数の位相差板としての機能を単一の光学フィルムによって実現可能となり、部材点数を削減できるとともに、装置全体の層厚が削減でき、薄型化に有利である。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光学フィルムによれば、２軸延伸フィルムでは困難な条件であっても、容易に作成することができ、しかも製造コストを低減することができる。
【０１０６】
（第３実施形態；変形例）  
第３実施形態の変形例として、液晶表示素子は、２つのセグメントに機能を分離した第３光学補償層ＯＣ３を備えて構成しても良い。すなわち、図７Ｂに示すように、第３光学補償層ＯＣ３を構成する第７位相差板ＲＦ７は、図１Ｂに示した変形例と同様に、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ＲＦ７Ａ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ＲＦ７Ｂと、に機能的に分離されている。より具体的には、第７位相差板ＲＦ７として−２２０ｎｍの法線位相差を必要とする場合、第１セグメントＲＦ７Ａ及び第２セグメントＲＦ７Ｂのそれぞれが−１１０ｎｍの法線位相差を有するように構成される。このような構成であっても、図７Ａに示した液晶表示素子と同等の機能を実現することが可能である。
【０１０７】
なお、上述した第３実施形態では、図７Ａ及び図７Ｂに記載した各構成において、第１位相差板ＲＦ１及び第３位相差板ＲＦ３を光学フィルム１００で構成すると同時に第２位相差板ＲＦ２及び第５位相差板ＲＦ５を光学フィルム２００で構成したが、いずれか一方のみを光学フィルムで構成しても同様の機能を実現可能である。
【０１０８】
以下に、この発明の具体的な実施例について説明する。なお、主要な構成は、図１Ａに示した第１実施形態と同一である。
【０１０９】
《実施例》
実施例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。
【０１１０】
この実施例では、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２.５μｍである。したがって、液晶ポリマーの法線位相差は、１００ｎｍ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に、第４位相差板ＲＦ４として、日本ゼオン社製のゼオノア樹脂からなる１軸の位相差板（面内位相差は５０ｎｍ）を適用した。
【０１１１】
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１００ｎｍの第５位相差板ＲＦ５を形成した後、第５位相差板ＲＦ５の表面に、面内位相差が５０ｎｍの第６位相差板ＲＦ６として機能する位相差板を配置する。
【０１１２】
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７位相差板ＲＦ７として機能する。このようにして得られた第７位相差板ＲＦ７の法線位相差は、−２２０ｎｍとなっている。
【０１１３】
こうして第３位相差板ＲＦ３及び第４位相差板ＲＦ４を備えた第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４位相差板ＲＦ４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、その吸収軸が第４位相差板ＲＦ４の遅相軸と直交するように配置される。
【０１１４】
一方、第５位相差板ＲＦ５、第６位相差板ＲＦ６及び第７位相差板ＲＦ７を備えた第２位相差板ＲＦ２を、第７位相差板ＲＦ７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、その吸収軸が第６位相差板ＲＦ６の遅相軸と直交するように配置される。
【０１１５】
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、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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
結果を図８に示す。ほぼ全方位でコントラスト比５０：１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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。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。第２位相差板ＲＦ２は、その遅相軸が第２偏光板ＰＬ１の吸収軸とほぼ４５°の角度をなすように配置されている。
【０１２５】
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（第２偏向板ＰＬ２のベースフィルムを含む）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の光学補償用に液晶セルＣ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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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５位相差板（ポジティブＣプレート）ＲＦ５、及び、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（ポジティブＡプレート）ＲＦ６を含んでいる。第６位相差板ＲＦ６は、その遅相軸が第２偏光板ＰＬ２の吸収軸とほぼ直交するように配置されている。
【０１２８】
第２位相差板ＲＦ２及び、第６位相差板ＲＦ６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５位相差板ＲＦ５としては、図３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としては、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。
【０１２９】
このような反射部を備えた液晶表示素子においても、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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
さらに、各実施形態で説明したように、第２光学補償層ＯＣ２は、上述した単一の光学フィルム２００によって構成しても良い。また、第２位相差板ＲＦ２及び第５位相差板ＲＦ５も同様に、上述した単一の光学フィルム２００によって構成しても良い。さらに、第２位相差板ＲＦ２及び第７位相差板ＲＦ７は、上述した単一の２軸の位相差板ＢＲ２によって構成しても良い。これらを適用した場合であっても、図１７に示した構成の液晶表示素子と同等の機能を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１Ａ】図１Ａは、この発明の第１実施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１Ｂ】図１Ｂは、この発明の第１実施形態の変形例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、この発明の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、第２位相差板、第４位相差板、及び、第６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３】図３は、この発明の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、この発明の実施の形態に係る液晶表示素子に適用可能な第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、この発明の実施の形態に係る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６Ａ】図６Ａは、この発明の第２実施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６Ｂ】図６Ｂは、この発明の第２実施形態の変形例１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６Ｃ】図６Ｃは、この発明の第２実施形態の変形例２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７Ａ】図７Ａは、この発明の第３実施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７Ｂ】図７Ｂは、この発明の第３実施形態の変形例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８】図８は、実施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】
【０１３３】
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、ＲＦ７Ａ…第１セグメント層、ＲＦ７Ｂ…第２セグメント層、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、１００…光学フィルム、２００…光学フィルム、ＢＲ１…２軸位相差板、ＢＲ２…２軸位相差板
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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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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