(57)【要約】【課題】ＶＡモード液晶表示素子において視野角を改善する。【解決手段】共通電極１４及び画素電極１６に電圧を印加した状態では、液晶層１１を形成する液晶分子１１１が、リブ１２によって４方向に配向するＶＡモード液晶表示素子において、前側偏光板２と液晶セルの間に前側位相差板４を挿入する。液晶層１１のリタデーションΔｎ・ｄＬＣＤが３６０ｎｍである場合、前側位相差板４の厚み方向位相差をＲｔｈと、面内位相差をＲ０としたときに、Ｒｔｈ＋Ｒ０の値は１５０〜２４０ｎｍとすることで、当該液晶表示素子の黒表示の特性及び中間調表示の特性ともに改善し、視野角を広げることができる。【選択図】図４
2011164209.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ互いに対向する面に平面電極が形成された前側透明基板及び後側透明基板に狭持された液晶層を有する液晶セルと、
前記前側透明基板の前記液晶層が配されている面側に対して反対の面側に配設された前側偏光板と、
前記後側透明基板の前記液晶層が配されている面側に対して反対の面側に配設された後側偏光板と、
を具備し、
前記液晶セルは、前記平面電極間に電位差がないときは前記液晶層を形成する液晶分子が前記前側透明基板の前記平面電極が形成された面及び前記後側透明基板の前記平面電極が形成された面に対して垂直に配向する、垂直配向型液晶セルである液晶表示素子において、
前記前側偏光板の透過軸と前記後側偏光板の透過軸は直交しており、
前記前側偏光板と前記液晶セルの間に配設された前側位相差板、及び前記後側偏光板と前記液晶セルの間に配設された後側位相差板、のうち少なくとも何れか一方を更に具備し、
当該液晶表示素子が前記前側位相差板を具備するとき、該前側位相差板の屈折率が最大である一方向は前記前側偏光板の透過軸と平行であり、
当該液晶表示素子が前記後側位相差板を具備するとき、該後側位相差板の屈折率が最大である一方向は前記後側偏光板の透過軸と平行である、
ことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】
前記液晶層の、
屈折率異方性をΔｎ、
厚さをｄＬＣ、
と定義し、
当該液晶表示素子が前記前側位相差板を具備するとき、該前側位相差板の、
厚さをｄ１、
面内方向の屈折率が最大である一方向の屈折率をｎｓ１、
前記屈折率がｎｓ１である一方向と直交する面内方向の屈折率をｎｆ１、
厚み方向の屈折率をｎｚ１、
と定義し、
当該液晶表示素子が前記前側位相差板を具備しないときは前記ｄ１を０と定義し、
当該液晶表示素子が前記後側位相差板を具備するとき、該後側位相差板の、
厚さをｄ２、
面内方向の屈折率が最大である一方向の屈折率をｎｓ２、
前記屈折率がｎｓ２である一方向と直交する面内方向の屈折率をｎｆ２、
厚み方向の屈折率をｎｚ２、
と定義し、
当該液晶表示素子が前記後側位相差板を具備しないときは前記ｄ２を０と定義し、
前記ｄ１、前記ｎｓ１、前記ｎｆ１及び前記ｎｚ１を用いて、前記前側位相差板の厚み方向位相差Ｒｔｈ１及び面内位相差Ｒ０１を、
Ｒｔｈ１＝（（ｎｓ１＋ｎｆ１）／２−ｎｚ１）ｄ１、
Ｒ０１＝（ｎｓ１−ｎｆ１）ｄ１、
と定義し、
前記ｄ２、前記ｎｓ２、前記ｎｆ２及び前記ｎｚ２を用いて、前記後側位相差板の厚み方向位相差Ｒｔｈ２及び面内位相差Ｒ０２を、
Ｒｔｈ２＝（（ｎｓ２＋ｎｆ２）／２−ｎｚ２）ｄ２、
Ｒ０２＝（ｎｓ２−ｎｆ２）ｄ２、
と定義したときに、
前記平面電極間に所定以上の電位差があるときは、
前記液晶分子が前記前側透明基板及び前記後側透明基板に対して傾斜して配向し、
該液晶分子の配向方向は、該液晶分子の配向方向の前記前側透明基板への投影方向と、前記前側偏光板の透過軸又は前記後側偏光板の透過軸との成す角が４５°である４方向に規定されており、
前記Ｒｔｈ１、前記Ｒ０１、前記Ｒｔｈ２及び前記Ｒ０２の和が、Δｎ・ｄＬＣの値の４０％以上７０％以下である、
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３】
前記Δｎ・ｄＬＣの値は３６０ｎｍであり、
前記Ｒｔｈ１、前記Ｒ０１、前記Ｒｔｈ２及び前記Ｒ０２の和が、１５０ｎｍ以上２４０ｎｍ以下である、
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Δｎ・ｄＬＣの値は３６０ｎｍであり、
前記Ｒｔｈ１、前記Ｒ０１、前記Ｒｔｈ２及び前記Ｒ０２の和が、１８０ｎｍである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Δｎ・ｄＬＣの値は３６０ｎｍであり、
前記Ｒｔｈ１、前記Ｒ０１、前記Ｒｔｈ２及び前記Ｒ０２の和が、２４０ｎｍである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６】
前記前側位相差板と前記後側位相差板のうち、前記前側位相差板のみを具備する場合に、
前記ｎｓ１、前記ｎｆ１及び前記ｎｚ１は、ｎｓ１＝ｎｆ１＞ｎｚ１の関係を有する、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のうち何れか１項に記載の液晶表示素子。
【請求項７】
前記前側位相差板と前記後側位相差板のうち、前記前側位相差板のみを具備する場合に、
前記ｎｓ１、前記ｎｆ１及び前記ｎｚ１は、ｎｓ１＞ｎｆ１＞ｎｚ１の関係を有する、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のうち何れか１項に記載の液晶表示素子。
【請求項８】
前記前側位相差板と前記後側位相差板とをともに具備する場合に、
前記ｎｓ１、前記ｎｆ１及び前記ｎｚ１は、ｎｓ１＞ｎｆ１＞ｎｚ１の関係を有し、
前記ｎｓ２、前記ｎｆ２及び前記ｎｚ２は、ｎｓ２＞ｎｆ２＞ｎｚ２の関係を有する、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のうち何れか１項に記載の液晶表示素子。
【請求項９】
前記ｄ１、前記ｎｓ１、前記ｎｆ１、前記ｎｚ１、前記ｄ２、前記ｎｓ２、前記ｎｆ２及び前記ｎｚ２は、
ｄ１＝ｄ２、
ｎｚ１＝ｎｚ２、
ｎｓ１＝ｎｓ２、
ｎｆ１＝ｎｆ２、
の関係を有する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】
前記液晶層の、
屈折率異方性をΔｎ、
厚さをｄＬＣ、
と定義し、
当該液晶表示素子が前記前側位相差板を具備するとき、該前側位相差板の、
厚さをｄ１、
面内方向の屈折率が最大である一方向の屈折率をｎｓ１、
前記屈折率がｎｓ１である一方向と直交する面内方向の屈折率をｎｆ１、
厚み方向の屈折率をｎｚ１、
と定義し、
当該液晶表示素子が前記前側位相差板を具備しないときは前記ｄ１を０と定義し、
当該液晶表示素子が前記後側位相差板を具備するとき、該後側位相差板の、
厚さをｄ２、
面内方向の屈折率が最大である一方向の屈折率をｎｓ２、
前記屈折率がｎｓ２である一方向と直交する面内方向の屈折率をｎｆ２、
厚み方向の屈折率をｎｚ２、
と定義し、
当該液晶表示素子が前記後側位相差板を具備しないときは前記ｄ２を０と定義し、
前記ｄ１、前記ｎｓ１、前記ｎｆ１及び前記ｎｚ１を用いて、前記前側位相差板の厚み方向位相差Ｒｔｈ１及び面内位相差Ｒ０１を、
Ｒｔｈ１＝（（ｎｓ１＋ｎｆ１）／２−ｎｚ１）ｄ１、
Ｒ０１＝（ｎｓ１−ｎｆ１）ｄ１、
と定義し、
前記ｄ２、前記ｎｓ２、前記ｎｆ２及び前記ｎｚ２を用いて、前記後側位相差板の厚み方向位相差Ｒｔｈ２及び面内位相差Ｒ０２を、
Ｒｔｈ２＝（（ｎｓ２＋ｎｆ２）／２−ｎｚ２）ｄ２、
Ｒ０２＝（ｎｓ２−ｎｆ２）ｄ２、
と定義したときに、
前記平面電極間に所定以上の電位差があるときは、
前記液晶分子が前記前側透明基板及び前記後側透明基板に対して傾斜して配向し、
該液晶分子の配向方向は、
該液晶分子の配向方向の前記前側透明基板への投影方向と、前記前側偏光板の透過軸との成す角が４５°である第１の液晶配向方向と、
該液晶分子の配向方向の前記前側透明基板への投影方向と、前記第１の液晶配向方向の前記透明基板への投影方向との成す角が１８０°である第２の液晶配向方向と、
の２方向に規定されており、
前記Ｒｔｈ１、前記Ｒ０１、前記Ｒｔｈ２及び前記Ｒ０２の和が、Δｎ・ｄＬＣの値の５０％以上７０％以下である、
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１１】
前記Δｎ・ｄＬＣの値は３６０ｎｍであり、
前記Ｒｔｈ１、前記Ｒ０１、前記Ｒｔｈ２及び前記Ｒ０２の和が、１８０ｎｍ以上２４０ｎｍ以下である、
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１２】
前記Δｎ・ｄＬＣの値は３６０ｎｍであり、
前記Ｒｔｈ１、前記Ｒ０１、前記Ｒｔｈ２及び前記Ｒ０２の和が、２１０ｎｍである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】
前記前側位相差板と前記後側位相差板のうち、前記前側位相差板のみを具備する場合に、
前記ｎｓ１、前記ｎｆ１及び前記ｎｚ１は、ｎｓ１＝ｎｆ１＞ｎｚ１の関係を有する、
ことを特徴とする請求項１０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】
前記前側位相差板と前記後側位相差板のうち、前記前側位相差板のみを具備する場合に、
前記ｎｓ１、前記ｎｆ１及び前記ｎｚ１は、ｎｓ１＞ｎｆ１＞ｎｚ１の関係を有する
ことを特徴とする請求項１０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１５】
前記前側位相差板と前記後側位相差板とをともに具備する場合に、
前記ｎｓ１、前記ｎｆ１及び前記ｎｚ１は、ｎｓ１＞ｎｆ１＞ｎｚ１の関係を有し、
前記ｎｓ２、前記ｎｆ２及び前記ｎｚ２は、ｎｓ２＞ｎｆ２＞ｎｚ２の関係を有する、
ことを特徴とする請求項１０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１６】
前記ｄ１、前記ｎｓ１、前記ｎｆ１、前記ｎｚ１、前記ｄ２、前記ｎｓ２、前記ｎｆ２及び前記ｎｚ２は、
ｄ１＝ｄ２、
ｎｚ１＝ｎｚ２、
ｎｓ１＝ｎｓ２、
ｎｆ１＝ｎｆ２、
の関係を有することを特徴とする請求項１５に記載の液晶表示素子。
【請求項１７】
互いに対向する面に平面電極が形成された一対の基板に狭持された液晶層を有する液晶セルと、
前記液晶セルを挟持する一対の偏光板と、
を具備し、
前記液晶セルは、前記平面電極間に電位差がないときは前記液晶層を形成する液晶分子が前記一対の基板の前記平面電極が形成された面に対して垂直に配向する、垂直配向型液晶セルである液晶表示素子において、
前記一対の偏光板を構成する第１の偏光板の透過軸と第２の偏光板の透過軸は直交しており、
前記一対の偏光板と前記液晶セルの間に配設された位相差板を更に具備し、
前記位相差板の屈折率が最大である一方向は前記位相差板に隣接する偏光板の透過軸と平行である、
ことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項１８】
前記液晶層の、
屈折率異方性をΔｎ、
厚さをｄＬＣ、
と定義し、
前記位相差板の、
厚さをｄ
面内方向の屈折率が最大である一方向の屈折率をｎｓ、
前記屈折率がｎｓである一方向と直交する面内方向の屈折率をｎｆ、
厚み方向の屈折率をｎｚ、
と定義し、
前記ｄ、前記ｎｓ、前記ｎｆ及び前記ｎｚを用いて、前記位相差板の厚み方向位相差Ｒｔｈ及び面内位相差Ｒ０を、
Ｒｔｈ＝（（ｎｓ＋ｎｆ）／２−ｎｚ）ｄ、
Ｒ０＝（ｎｓ−ｎｆ）ｄ、
と定義したときに、
前記平面電極間に所定以上の電位差があるときは、
前記液晶分子が前記一対の基板に対して傾斜して配向し、
該液晶分子の配向方向は、該液晶分子の配向方向の前記一対の基板への投影方向と、前記第１の偏光板の透過軸又は前記第２の偏光板の透過軸との成す角が４５°である４方向に規定されており、
前記Ｒｔｈ、前記Ｒ０の総和が、Δｎ・ｄＬＣの値の４０％以上７０％以下である、
ことを特徴とする請求項１７に記載の液晶表示素子。
【請求項１９】
前記液晶層の、
屈折率異方性をΔｎ、
厚さをｄＬＣ、
と定義し、
前記位相差板の、
厚さをｄ
面内方向の屈折率が最大である一方向の屈折率をｎｓ、
前記屈折率がｎｓである一方向と直交する面内方向の屈折率をｎｆ、
厚み方向の屈折率をｎｚ、
と定義し、
前記ｄ、前記ｎｓ、前記ｎｆ及び前記ｎｚを用いて、前記位相差板の厚み方向位相差Ｒｔｈ及び面内位相差Ｒ０を、
Ｒｔｈ＝（（ｎｓ＋ｎｆ）／２−ｎｚ）ｄ、
Ｒ０＝（ｎｓ−ｎｆ）ｄ、
と定義したときに、
前記平面電極間に所定以上の電位差があるときは、
前記液晶分子が前記一対の基板に対して傾斜して配向し、
該液晶分子の配向方向は、
該液晶分子の配向方向の前記一対の基板への投影方向と、前記第１の偏光板の透過軸との成す角が４５°である第１の液晶配向方向と、
該液晶分子の配向方向の前記一対の基板への投影方向と、前記第１の液晶配向方向の前記一対の基板への投影方向との成す角が１８０°である第２の液晶配向方向と、
の２方向に規定されており、
前記Ｒｔｈ、前記Ｒ０の総和が、Δｎ・ｄＬＣの値の５０％以上７０％以下である、
ことを特徴とする請求項１７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、特に垂直配向モード液晶表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
各々が平面電極を有する一対の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は前記基板に対して垂直（ホメオトロピック）配向させられている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つである垂直配向（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  ａｌｉｇｎｍｅｎｔ；ＶＡ）モード液晶表示素子（ＶＡ−ＬＣＤ）では、液晶層における光の出射側（即ち観察側）となる前側、及び光の入射側となる後側に、それぞれ偏光板が配設されている。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ＶＡモード液晶表示素子においては、液晶層の前側及び後側に配設された平面電極間の電位差によって、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。この様なＶＡモード液晶表示素子に依れば、ツイステッドネマティック（ＴＮ）型液晶表示素子よりも速い駆動速度と、高いコントラストが得られる。この様なＶＡモード液晶表示素子の技術が、例えば特許文献１に開示されている。
【０００３】
一般に、ＶＡモード液晶表示素子として、液晶分子を封止している基板に突起を形成し、前記平面電極間に所定以上の電位差がある場合の液晶分子の配向を、花弁状に様々な方向に向けるマルチドメインＶＡモード液晶表示素子（ＭＶＡ−ＬＣＤ）が知られている。しかし、液晶分子の配向方向の数を多くすると、白表示が暗く、また中間調の表示性能が悪くなる。このため、前記平面電極間に所定以上の電位差がある場合の液晶分子の配向の方向の数を少なく限定したＶＡモード液晶表示素子を用いて、白表示の明るさの向上と中間調の表示性能とを向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２４９９１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記の様な平面電極間に所定以上の電位差がある場合の液晶分子の配向の方向の数を少なく限定したＶＡモード液晶表示素子は、白表示の明るさや中間調の表示性能は良い。しかし乍、当該液晶表示素子の表示を、良好なコントラスト及び良好な階調で観察することができる観察角度範囲、即ち視野角が十分でないという課題が存在する。
【０００６】
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ＶＡモード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】
【０００７】
前記目的を果たすため、本発明の液晶表示素子の一態様は、それぞれ互いに対向する面に平面電極が形成された前側透明基板及び後側透明基板に狭持された液晶層を有する液晶セルと、前記前側透明基板の前記液晶層が配されている面側に対して反対の面側に配設された前側偏光板と、前記後側透明基板の前記液晶層が配されている面側に対して反対の面側に配設された後側偏光板と、を具備し、前記液晶セルは、前記平面電極間に電位差がないときは前記液晶層を形成する液晶分子が前記前側透明基板の前記平面電極が形成された面及び前記後側透明基板の前記平面電極が形成された面に対して垂直に配向する、垂直配向型液晶セルである液晶表示素子において、前記前側偏光板の透過軸と前記後側偏光板の透過軸は直交しており、前記前側偏光板と前記液晶セルの間に配設された前側位相差板、及び前記後側偏光板と前記液晶セルの間に配設された後側位相差板、のうち少なくとも何れか一方を更に具備し、当該液晶表示素子が前記前側位相差板を具備するとき、該前側位相差板の屈折率が最大である一方向は前記前側偏光板の透過軸と平行であり、当該液晶表示素子が前記後側位相差板を具備するとき、該後側位相差板の屈折率が最大である一方向は前記後側偏光板の透過軸と平行である、ことを特徴とする。
【０００８】
さらに本発明の液晶表示素子の一態様は、互いに対向する面に平面電極が形成された一対の基板に狭持された液晶層を有する液晶セルと、前記液晶セルを挟持する一対の偏光板と、を具備し、前記液晶セルは、前記平面電極間に電位差がないときは前記液晶層を形成する液晶分子が前記一対の基板の前記平面電極が形成された面に対して垂直に配向する、垂直配向型液晶セルである液晶表示素子において、前記一対の偏光板を構成する第１の偏光板の透過軸と第２の偏光板の透過軸は直交しており、前記一対の偏光板と前記液晶セルの間に配設された位相差板を更に具備し、前記位相差板の屈折率が最大である一方向は前記位相差板に隣接する偏光板の透過軸と平行である、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
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ＶＡモード液晶表示素子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【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の実施形態に係るリブの形状と液晶分子の配向を説明するための模式図。
【図３】本発明の各実施形態に係るＶＡモード液晶表示素子の光学的な構成を説明するための模式的分解平面図。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るＶＡモード液晶表示素子の動作を説明するための模式的断面図。
【図５】本発明の第１の実施形態の第１の実施例に係る液晶表示素子の光学的な構成を説明するための模式的分解平面図。
【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であり、（ａ）黒表示特性を示す図、（ｂ）水平方向から観察した場合の観察角度と輝度値の関係を示す図、（ｃ）斜め方向から観察した場合の観察角度と輝度値の関係を示す図。
【図７】本発明の第１の実施形態の第１の実施例に係る液晶表示素子に係る、（ａ）Ｒｔｈと視野角（ＣＲ＝１０）の関係を示す図、（ｂ）Ｒｔｈと視野角（階調反転）の関係を示す図、及び（ｃ）Ｒｔｈと視野角の最小値の関係を示す図。
【図８】本発明の第１の実施形態の第１の実施例に係る液晶表示素子の視野角特性を示す図であり、Ｒｔｈ＝１８０ｎｍのときの、（ａ）黒表示特性を示す図、（ｂ）水平方向から観察した場合の観察角度と輝度値の関係を示す図、及び（ｃ）斜め方向から観察した場合の観察角度と輝度値の関係を示す図。
【図９】本発明の第１の実施形態の第１の実施例に係る液晶表示素子の視野角特性を示す図であり、Ｒｔｈ＝２４０ｎｍのときの、（ａ）黒表示特性を示す図、（ｂ）水平方向から観察した場合の観察角度と輝度値の関係を示す図、及び（ｃ）斜め方向から観察した場合の観察角度と輝度値の関係を示す図。
【図１０】本発明の第１の実施形態の第２及び第３の実施例に係る液晶表示素子の光学的な構成を説明するための模式的分解平面図。
【図１１】本発明の第１の実施形態の第２の実施例に係る液晶表示素子に係る、（ａ）Ｒｔｈと視野角（ＣＲ＝１０）の関係を示す図、（ｂ）Ｒｔｈと視野角（階調反転）の関係を示す図、及び（ｃ）Ｒｔｈと視野角の最小値の関係を示す図。
【図１２】本発明の第１の実施形態の第２の実施例に係る液晶表示素子の視野角特性を示す図であり、Ｒｔｈ＝１８０ｎｍのときの、（ａ）黒表示特性を示す図、（ｂ）水平方向から観察した場合の観察角度と輝度値の関係を示す図、及び（ｃ）斜め方向から観察した場合の観察角度と輝度値の関係を示す図。
【図１３】本発明の第１の実施形態の第２の実施例に係る液晶表示素子の視野角特性を示す図であり、Ｒｔｈ＝２４０ｎｍのときの、（ａ）黒表示特性を示す図、（ｂ）水平方向から観察した場合の観察角度と輝度値の関係を示す図、及び（ｃ）斜め方向から観察した場合の観察角度と輝度値の関係を示す図。
【図１４】本発明の第１の実施形態の第３の実施例に係る液晶表示素子に係る、（ａ）Ｒｔｈと視野角（ＣＲ＝１０）の関係を示す図、（ｂ）Ｒｔｈと視野角（階調反転）の関係を示す図、及び（ｃ）Ｒｔｈと視野角の最小値の関係を示す図。
【図１５】本発明の第１の実施形態の第３の実施例に係る液晶表示素子の視野角特性を示す図であり、Ｒｔｈ＝１８０ｎｍのときの、（ａ）黒表示特性を示す図、（ｂ）水平方向から観察した場合の観察角度と輝度値の関係を示す図、及び（ｃ）斜め方向から観察した場合の観察角度と輝度値の関係を示す図。
【図１６】本発明の第１の実施形態の第３の実施例に係る液晶表示素子の視野角特性を示す図であり、Ｒｔｈ＝２４０ｎｍのときの、（ａ）黒表示特性を示す図、（ｂ）水平方向から観察した場合の観察角度と輝度値の関係を示す図、及び（ｃ）斜め方向から観察した場合の観察角度と輝度値の関係を示す図。
【図１７】本発明の第１の実施形態の第４の実施例に係る液晶表示素子の模式的断面図。
【図１８】本発明の第１の実施形態の第４の実施例に係る液晶表示素子の光学的な構成を説明するための模式的分解平面図。
【図１９】本発明の第１の実施形態の第４の実施例に係る液晶表示素子に係る、（ａ）Ｒｔｈと視野角（ＣＲ＝１０）の関係を示す図、（ｂ）Ｒｔｈと視野角（階調反転）の関係を示す図、及び（ｃ）Ｒｔｈと視野角の最小値の関係を示す図。
【図２０】本発明の第１の実施形態の第４の実施例に係る液晶表示素子の視野角特性を示す図であり、Ｒｔｈ＝１８０ｎｍのときの、（ａ）黒表示特性を示す図、（ｂ）水平方向から観察した場合の観察角度と輝度値の関係を示す図、及び（ｃ）斜め方向から観察した場合の観察角度と輝度値の関係を示す図。
【図２１】本発明の第１の実施形態の第４の実施例に係る液晶表示素子の視野角特性を示す図であり、Ｒｔｈ＝２４０ｎｍのときの、（ａ）黒表示特性を示す図、（ｂ）水平方向から観察した場合の観察角度と輝度値の関係を示す図、及び（ｃ）斜め方向から観察した場合の観察角度と輝度値の関係を示す図。
【図２２】本発明の第２の実施形態に係るリブの形状と液晶分子の配向を説明するための模式図。
【図２３】本発明の第２の実施形態の第１の実施例に係る液晶表示素子の光学的な構成を説明するための模式的分解平面図。
【図２４】本発明の第２の実施形態に係る液晶表示素子において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であり、（ａ）黒表示特性を示す図、（ｂ）水平方向から観察した場合の観察角度と輝度値の関係を示す図、（ｃ）第１の斜め方向から観察した場合の観察角度と輝度値の関係を示す図、及び（ｄ）第２の斜め方向から観察した場合の観察角度と輝度値の関係を示す図。
【図２５】本発明の第２の実施形態の第１の実施例に係る液晶表示素子に係る、（ａ）Ｒｔｈと視野角（ＣＲ＝１０）の関係を示す図、（ｂ）Ｒｔｈと視野角（階調反転）の関係を示す図、及び（ｃ）Ｒｔｈと視野角の最小値の関係を示す図。
【図２６】本発明の第２の実施形態の第１の実施例に係る液晶表示素子の視野角特性を示す図であり、Ｒｔｈ＝２１０ｎｍのときの、（ａ）黒表示特性を示す図、（ｂ）水平方向から観察した場合の観察角度と輝度値の関係を示す図、（ｃ）第１の斜め方向から観察した場合の観察角度と輝度値の関係を示す図、及び（ｄ）第２の斜め方向から観察した場合の観察角度と輝度値の関係を示す図。
【図２７】本発明の第２の実施形態の第２及び第３の実施例に係る液晶表示素子の光学的な構成を説明するための模式的分解平面図。
【図２８】本発明の第２の実施形態の第２の実施例に係る液晶表示素子に係る、（ａ）Ｒｔｈと視野角（ＣＲ＝１０）の関係を示す図、（ｂ）Ｒｔｈと視野角（階調反転）の関係を示す図、及び（ｃ）Ｒｔｈと視野角の最小値の関係を示す図。
【図２９】本発明の第２の実施形態の第２の実施例に係る液晶表示素子の視野角特性を示す図であり、Ｒｔｈ＝２１０ｎｍのときの、（ａ）黒表示特性を示す図、（ｂ）水平方向から観察した場合の観察角度と輝度値の関係を示す図、（ｃ）第１の斜め方向から観察した場合の観察角度と輝度値の関係を示す図、及び（ｄ）第２の斜め方向から観察した場合の観察角度と輝度値の関係を示す図。
【図３０】本発明の第２の実施形態の第３の実施例に係る液晶表示素子に係る、（ａ）Ｒｔｈと視野角（ＣＲ＝１０）の関係を示す図、（ｂ）Ｒｔｈと視野角（階調反転）の関係を示す図、及び（ｃ）Ｒｔｈと視野角の最小値の関係を示す図。
【図３１】本発明の第２の実施形態の第３の実施例に係る液晶表示素子の視野角特性を示す図であり、Ｒｔｈ＝２１０ｎｍのときの、（ａ）黒表示特性を示す図、（ｂ）水平方向から観察した場合の観察角度と輝度値の関係を示す図、（ｃ）第１の斜め方向から観察した場合の観察角度と輝度値の関係を示す図、及び（ｄ）第２の斜め方向から観察した場合の観察角度と輝度値の関係を示す図。
【図３２】本発明の第２の実施形態の第４の実施例に係る液晶表示素子の光学的な構成を説明するための模式的分解平面図。
【図３３】本発明の第２の実施形態の第４の実施例に係る液晶表示素子に係る、（ａ）Ｒｔｈと視野角（ＣＲ＝１０）の関係を示す図、（ｂ）Ｒｔｈと視野角（階調反転）の関係を示す図、及び（ｃ）Ｒｔｈと視野角の最小値の関係を示す図。
【図３４】本発明の第２の実施形態の第４の実施例に係る液晶表示素子の視野角特性を示す図であり、Ｒｔｈ＝２１０ｎｍのときの、（ａ）黒表示特性を示す図、（ｂ）水平方向から観察した場合の観察角度と輝度値の関係を示す図、（ｃ）第１の斜め方向から観察した場合の観察角度と輝度値の関係を示す図、及び（ｄ）第２の斜め方向から観察した場合の観察角度と輝度値の関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［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にその断面の概略を示す様に、液晶セル１と、前側偏光板２と、後側偏光板３と、前側位相差板４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、垂直配向（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ；ＶＡ）モード液晶セルであり、液晶シャッターとして働く。前側位相差板４は、液晶セル１と前側偏光板２の間に配設されている。
【００１２】
液晶セル１について更に説明する。液晶表示素子としての観察側（観察者が液晶表示素子に表示される画像を見る側。図１における上方向側）に配置される前側基板１３上に共通電極１４が形成されており、後側基板１５上に画素電極１６が形成されている。前側基板１３及び後側基板１５は、共通電極１４及び画素電極１６が形成されている面がそれぞれ対向するように配置されている。共通電極１４と画素電極１６との間には、負の誘電率異方性を備えたネマティック液晶分子である液晶分子１１１から成る液晶層１１が形成されている。
【００１３】
本実施形態に係る液晶セル１は、例えば図２に模式的表面図を示す様に、液晶層を狭持する基板のうち一方（図１では前側基板１３側）に、例えばピラミッド形状のリブ１２を有している。このリブ１２は、液晶層１１内の液晶分子１１１を配向させるためのものである。リブ１２の存在のため液晶分子１１１は、共通電極１４及び画素電極１６によって液晶層１１に電場を形成した場合、図２に概略を示す通り４方向に配向する。前記リブ１２の形状であるピラミッド形状は一例であり、液晶分子１１１を４方向に配向させる形状であれば良い。
【００１４】
後側偏光板３の更に後側（観察側と逆側。図１における下方向側）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の液晶層を挟持する共通電極１４及び画素電極１６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、前側偏光板２の側から観察する観察者に対して、画像表示を行うことができる。
【００１５】
本液晶表示素子の液晶セル１と前側偏光板２と後側偏光板３の光学的構成を図３に示す。この図に示す通り、前側偏光板２の透過軸である前側偏光板透過軸２ｔ及び後側偏光板３の透過軸である後側偏光板透過軸３ｔは直交している。言い換えると、前側偏光板２の吸収軸である前側偏光板吸収軸２ａ及び後側偏光板３の吸収軸である後側偏光板吸収軸３ａも直交している。また、共通電極１４及び画素電極１６によって液晶層１１に電場を形成した場合、液晶セル１内の液晶分子１１１は、前記の通り、リブ１２の存在のため、図３の２段目に模式的に示す通り中心から４方向に配向し、その配向角度は前側偏光板２及び後側偏光板３の透過軸から４５°回転させた方向となっている。
【００１６】
ここで、本液晶表示素子の動作について説明する。まず、共通電極１４と画素電極１６とで形成する電場と、液晶層１１を形成する負の誘電率異方性を備えたネマティック液晶分子である液晶分子１１１の挙動について図４を参照して説明する。図４（ａ）に模式的に示す通り、共通電極１４及び画素電極１６の間に電場を形成していないとき、液晶層１１の液晶分子１１１は、概ね基板面に対して垂直に配向している。但し、リブ１２の近傍では、リブの面に垂直を向くように傾いて配向している。これに対して、図４（ｂ）に模式的に示す通り、共通電極１４及び画素電極１６の間に電場を形成すると、液晶分子１１１は基板面に対して傾いて配向する。この際、電場の形成前に垂直配向していた液晶分子１１１は、リブ１２の近傍の液晶分子１１１の配向に規定され、リブ１２の近傍の液晶分子１１１と同方向に配向する。
【００１７】
従って、バックライトにより発せられ、後側偏光板３の後側から入射した光のうち、後側偏光板透過軸３ｔと平行な偏光面を有する偏光が、液晶層１１に入射したとき以下の様になる。図４（ａ）に示す共通電極１４及び画素電極１６の間に電場が形成されていない場合は、前記偏光の偏光面は回転せず、当該偏光面は前側偏光板吸収軸２ａと一致し、前側に光が透過しない。即ち、観察者から見た表示は黒表示となる。一方、図４（ｂ）に示す共通電極１４及び画素電極１６の間に電場が形成されている場合は、前記偏光の偏光面は回転させられ、当該偏光面は前側偏光板透過軸２ｔと一致し、前側に光が透過する。即ち、観察者から見た表示は白表示となる。
【００１８】
本実施形態に係る液晶表示素子は、液晶セル１と前側偏光板２との間に、前側位相差板４を有している。この前側位相差板４の存在により、斜めから当該液晶表示素子を観察した場合の、黒表示時における光漏れを低減させ、中間調の表示性能を向上させることができる。即ち、当該前側位相差板４の存在により、これがないときに比べて、視野角が改善される。
【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、液晶セル１の各種パラメータと、前側偏光板２及び後側偏光板３の透過軸の位置関係を決定する。次に、前記の液晶セル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、視野角特性の良否を確認しながら、前側位相差板４の特性を決定する。
【００２０】
［第１の実施形態の第１の実施例］
次に、第１の実施形態に係る液晶表示素子の第１の実施例を、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、前側位相差板４、液晶セル１、及び後側偏光板３を有する。
【００２１】
液晶セル１は、前側基板１３及び後側基板１５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構成されている。前側基板１３の後側基板１５と対向する面には、それぞれの画素領域に対応する開口を形成している図示しないブラックマトリクスと、当該ブラックマトリクスの開口に対応させて、図示しない赤色、緑色、青色のカラーフィルタとが所定の配置でそれぞれ設置されている。カラーフィルタの表面には、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１４が被着されている。更に共通電極１４は、図示しない配向膜に覆われている。
【００２２】
後側基板１５の前側基板１３と対向する面には、前記ブラックマトリクスの開口に対応させて、透明導電膜からなる複数の画素電極１６がマトリクス状に配置されている。各画素電極１６には、図示しないスイッチング素子としての薄膜トランジスタが、それぞれ接続され、また、薄膜トランジスタには走査線や信号線が接続されている。これらは配向膜に覆われている。
【００２３】
前側基板１３上の配向膜と後側基板１５上の配向膜の間隙には、負の誘電率異方性を備えたネマティック液晶分子である液晶分子１１１が封入され、液晶層１１が形成されている。ここで、本実施例では、液晶分子の屈折率異方性Δｎは０．０９０であり、液晶層厚ｄＬＣは４．０μｍとしている。
【００２４】
前記の通り、画素電極１６と共通電極１４との間に電場が形成されていない状態においては、液晶分子１１１はそれぞれ基板面に対して垂直に配向する。一方、画素電極１６と共通電極１４との間に電場が形成されている状態においては、液晶分子１１１はそれぞれ基板面に対して傾いて配向する。
【００２５】
ここで図５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、当該液晶表示素子の光学構成を説明する。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（図５における水平方向）を水平軸ｈとする。また、角度については、図５において、水平軸の右側を０°とし、反時計回りの方向を＋方向とする。以上の定義に依れば、本実施例に係る液晶表示素子の各光学軸は以下の通りである。即ち、図５の１段目に示す通り、前側偏光板透過軸２ｔは＋９０°の方向、前側偏光板吸収軸２ａは０°の方向である。また、図５の３段目に示す通り、リブ１２による液晶分子１１１の配向方向は＋４５°、＋１３５°、＋２２５°及び＋３１５°である。また、図５の４段目に示す通り、後側偏光板透過軸３ｔは０°の方向、後側偏光板吸収軸３ａは＋９０°の方向である。但し実際には、製造誤差等が含まれるため、角度についてはある程度の幅がある。
【００２６】
本実施例においては、液晶セル１と前側偏光板２の間に、前側位相差板４が配設されている。本実施例に係る前側位相差板４は、その厚み方向に負の位相差を有する位相差板であり、面内方向に位相差はない。即ち、面内方向にｘ軸、ｙ軸を定義し、厚み方向をｚ軸とし、ｘ、ｙ及びｚ方向の屈折率をそれぞれｎｓ１、ｎｆ１及びｎｚ１とすると、ｎｓ１＝ｎｆ１＞ｎｚ１の関係を有する。言い換えると、面内位相差をＲ０１＝（ｎｓ１−ｎｆ１）ｄ１とすると、Ｒ０１＝０である。ここでｄ１は当該位相差板の厚さである。また、厚み方向位相差をＲｔｈ１とする。ここで、Ｒｔｈ１＝（（ｎｓ１＋ｎｆ１）／２−ｎｚ１）ｄ１である。
【００２７】
ここで、前側位相差板４を有しない、液晶セル１、前側偏光板２、後側偏光板３からなる液晶表示素子の視野角特性を図６に示す。図６（ａ）は黒表示時の光漏れの値を示す。この図において、円周方向に示した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５に定義した角度に対応する。以後、この当該液晶表示素子を観察する方向、即ち、観察する方向を表示面へ投影した向きであり当該液晶表示素子の表示面内に定義される角度で表した向きを、「観察方位」と呼ぶ。
【００２８】
また図６（ａ）において、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。以後、この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を「観察角度」と呼ぶ。
【００２９】
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。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。
【００３０】
図６（ａ）に示す通り、前側位相差板４を有しない本液晶表示素子は、当該液晶表示素子の水平方向（観察方位が０°及び１８０°の方向）及び垂直方向（観察方位が９０°及び２７０°の方向）については、光漏れが殆ど無く、黒の表示に優れていることが分かる。
【００３１】
これに対して、当該液晶表示素子の斜め方向（観察方位が４５°、１３５°、２２５°及び３１５°の方向）の傾いた観察角度から当該液晶表示素子を観察した場合は、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２ｔ及び後側偏光板透過軸３ｔから±４５°ずれた方向である。即ち、当該液晶表示素子の斜め方向（観察方位が４５°、１３５°、２２５°及び３１５°の方向）については、黒の表示特性に課題があることが分かる。
【００３２】
また、白表示に対する黒表示の比であるＣＲ（Ｃｏｎｔｒａｓｔ  Ｒａｔｉｏ）が１０を示す観察角度（以下この角度を「視野角（ＣＲ＝１０）」と表す）は、当該液晶表示素子の水平垂直方向（観察方位が０°、９０°、１８０°及び２７０°の方向）の傾いた観察角度から観察した場合については８０°以上であった。即ち、この方向についてはコントラストに係る視野角特性が優れていることが分かる。一方、当該液晶表示素子の斜め方向（観察方位が４５°、１３５°、２２５°及び３１５°の方向）の傾いた観察角度から観察した場合には、視野角（ＣＲ＝１０）は、３４°であった。即ち、この方向についてはコントラストに係る視野角特性に課題があることが分かる。
【００３３】
図６（ｂ）は、当該液晶表示素子の水平方向（観察方位が０°の方向）の、当該液晶表示素子の面に対して傾いた観察角度から観察した場合の輝度を表している。横軸に観察角度を、縦軸に輝度を表している。この輝度は、各観察角度における白表示の輝度を１．０として規格化して表している。そして、図６（ｂ）の各特性曲線は、当該液晶表示素子の表示面の法線方向（観察角度が０°、即ち真正面）から観察した場合の輝度（表示輝度）がそれぞれ０．００、０．１４、０．２９、０．４３、０．５７、０．７１、０．８６、１．００となる表示を、各観察角度から観察した場合に見える輝度（観察輝度）を表している。即ち、理想的には全ての線が横軸と平行に並ぶことが望まれる。図６（ｃ）は、同様に、当該液晶表示素子の斜め方向（観察方位が４５°の方向）の各観察角度から見た場合の観察輝度を、図６（ｂ）と同様に表している。
【００３４】
図６（ｂ）に示す通り、当該液晶表示素子の水平方向（当該液晶表示素子の面内に定義した０°の方向）で観察角度を増していくと、即ち観察する角度が斜めになる程、中間調の観察輝度（図においては表示輝度０．１４〜０．８６を表す各特性曲線）が、いずれも約０．５に近づいている。これより、当該液晶表示素子は、観察する角度が斜めになると、中間調の階調が圧縮されて階調が表現されず、表現性能に課題があることが分かる。そして、観察角度が６５°のとき、表示輝度と観察輝度との逆転（グラフにおける特性曲線の交差）が起こっている。即ち、階調の反転が起こっている。この様に、観察輝度が表示輝度に対して反転する角度を「視野角（階調反転）」と定義する。
【００３５】
また、図６（ｃ）に示す通り、当該液晶表示素子の斜め方向（観察方位が４５°の方向）で観察角度を増していくと、即ち観察する角度が斜めになる程、黒表示の観察輝度（図においては輝度０．００を表す特性曲線）が、徐々に増加している。即ち、光漏れが起こっている。また、表示輝度０．１４の観察輝度も、観察角度が増す程緩やかに増加している事がわかる。また、表示輝度０．４３、０．５７、０．７１及び０．８６の各観察輝度は、観察角度が増す程緩やかに減少している事がわかる。そして、観察角度が４６°のとき、階調の反転（グラフにおける特性曲線の交差）が起こっている。即ち、当該液晶表示素子の斜め（観察方位４５°）方向における視野角（階調反転）の角度は、４６°である。
【００３６】
本実施例に係る液晶表示素子は、前記の様な表示特性を改善するために、液晶セル１と前側偏光板２の間に、前側位相差板４を有している。本実施例では、前側位相差板４の最適な条件を決定するため、前側位相差板４の厚み方向の位相差Ｒｔｈ１の値を様々に変更して、前記特性を検討した。
【００３７】
得られたＲｔｈ１と視野角（ＣＲ＝１０）の関係を、図７（ａ）に示す。この図に示す通り、当該液晶表示素子の水平方向（観察方位が０°の方向）における視野角（ＣＲ＝１０）の値は、Ｒｔｈ１に関わらず８０°以上であり良好であった。一方、当該液晶表示素子の斜め方向（観察方位が４５°の方向）における視野角（ＣＲ＝１０）の値は、Ｒｔｈ１の増加とともに増加し、Ｒｔｈ１＝３００ｎｍのとき最大となり、その値は５８°であった。
【００３８】
また、得られたＲｔｈ１と視野角（階調反転）の関係を図７（ｂ）に示す。この図に示す通り、当該液晶表示素子の水平方向（観察方位が０°の方向）における視野角（階調反転）の値は、Ｒｔｈ１に関わらず６５°で一定であった。一方、当該液晶表示素子の斜め方向（観察方位が４５°の方向）における視野角（階調反転）の値は、Ｒｔｈ１＝１５０ｎｍのときに最大値７２°をとる、Ｒｔｈ１に依存するものであった。
【００３９】
また、視野角（ＣＲ＝１０）及び視野角（階調反転）のうち最小となる値（視野角（最小値））と、Ｒｔｈ１との関係を調べると、図７（ｃ）の様になった。この様にＲｔｈ１が２４０〜２７０ｎｍのとき、視野角（最小値）が５２°程度と最も大きくなり、良い結果が得られることが明らかになった。
【００４０】
Ｒｔｈ１が２４０〜２７０ｎｍのとき、視野角（最小値）が最大と成るものの、視野角（階調反転）は最大とは成らない。コントラストの低下よりも、階調反転の方が、見た目に与える影響が大きいことを考慮すると、視野角（最小値）よりも視野角（階調反転）を優先する方が良い場合もあると考えられる。このことを考慮すると、水平（観察方位０°）方向においても斜め（観察方位４５°）方向においても、視野角（階調反転）が共に高い値となっており、視野角（ＣＲ＝１０）の値も比較的高いＲｔｈ１が１５０〜２１０ｎｍのときも、良い中間調特性が得られる液晶表示素子を実現できることが分かった。
【００４１】
以上示した様に、本実施例に係る液晶表示素子においては、前側位相差板４の厚み方向の位相差Ｒｔｈ１の値は、１５０〜２７０ｎｍが良いことが明らかになった。
【００４２】
Ｒｔｈ１＝１８０ｎｍのときの黒表示時の光漏れの値を図８（ａ）に、水平（観察方位０°）方向及び斜め（観察方位４５°）方向の各観察角度に対する輝度の関係を図８（ｂ）及び（ｃ）にそれぞれ示す。また、Ｒｔｈ１＝２４０ｎｍのときの黒表示時の光漏れの値を図９（ａ）に、水平（観察方位０°）方向及び斜め（観察方位４５°）方向の各観察角度に対する輝度の関係を図９（ｂ）及び（ｃ）にそれぞれ示す。何れの場合もこれらの図に示す通り、図６に示した前側位相差板４を導入していない場合と比較して、黒表示の特性、即ち光漏れの少なさ、及び中間調表示の特性、例えば階調反転の起こりにくさを含む階調の滑らかさ、ともに改善し、視野角が広がっていることが分かる。特に、図８に示す通り、Ｒｔｈ１＝１８０ｎｍのときは、斜め（観察方位４５°）方向の光漏れがやや残るものの、中間調の表示特性良いことが分かる。例えば、図６（ｃ）に示した場合と異なり、図８（ｃ）においては、表示輝度０．０〜０．８６を表す各特性曲線が平行に近くなっており、当該液晶表示素子は、観察角度が増した斜め方向からの観察に対しても、中間調の階調表現が優れていることがわかる。一方、図９に示す通り、Ｒｔｈ１＝２４０ｎｍのとき、Ｒｔｈ１＝１８０ｎｍのときに比べて中間調の表示特性はやや劣るものの、図９（ａ）に示す通り、斜め（観察方位４５°）方向の光漏れが少なく、当該液晶表示素子のコントラストは良好であることが分かる。
【００４３】
以上の通り、本実施例では、以下の特性を有する前側位相差板４を導入した。即ち、前側位相差板４は、その厚み方向に負の位相差を有し、面内方向には位相差を有さない。また、前側位相差板４の厚み方向位相差Ｒｔｈ１の値は、例えば１８０ｎｍや２４０ｎｍ等、１５０〜２７０ｎｍである。そして、前側位相差板４は、液晶セル１と前側偏光板２の間に導入されている。以上の様な特性を有する前側位相差板４の導入の結果、黒表示の特性及び中間調表示の特性ともに改善し、視野角を広げることができた。
【００４４】
本実施例では、液晶セル１と前側偏光板２の間に前側位相差板４を導入したが、液晶セル１と後側偏光板３の間に以下の特性を有する後側位相差板を導入してもよい。即ち、当該後側位相差板は、厚み方向に負の位相差を有し、面内方向には位相差を有さず、厚み方向位相差Ｒｔｈ２の値は、例えば１８０ｎｍや２４０ｎｍ等、１５０〜２７０ｎｍとする。尚、Ｒｔｈ２は、当該後側位相差板の面内方向のｘ軸方向及びｙ軸方向の屈折率をそれぞれｎｓ２及びｎｆ２とし、厚み方向の屈折率をｎｚ２とし、当該位相差板の厚さをｄ２としたときの、Ｒｔｈ２＝（（ｎｓ２＋ｎｆ２）／２−ｎｚ２）ｄ２である。この場合も、本実施例と同様の効果が得られる。
【００４５】
［第１の実施形態の第２の実施例］
次に、第１の実施形態に係る液晶表示素子の第２の実施例について説明する。本実施例の説明では、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、前側位相差板４は、その厚み方向に負の位相差を有し、面内方向に位相差がない位相差板である。即ち、面内方向にｘ軸、ｙ軸を定義し、厚み方向をｚ軸とすると、ｘ、ｙ及びｚ方向の屈折率をそれぞれｎｓ１、ｎｆ１及びｎｚ１としたときに、ｎｓ１＝ｎｆ１＞ｎｚ１の関係を有する。これに対して本実施例に係る前側位相差板４は、２軸延伸の位相差板である。面内方向で遅軸方向（面内方向の屈折率が最大となる方向）の屈折率をｎｓ１、速軸方向の屈折率をｎｆ１とし、厚み方向の屈折率をｎｚ１とすると、ｎｓ１＞ｎｆ１＞ｎｚ１の関係を有する。その他の構成は、第１の実施例と同様である。
【００４６】
本実施例に係る液晶表示素子の光学構成の分解平面図を図１０に示す。この図に示す通り、前側位相差板４の遅軸４ｓの向きは、前側偏光板２の前側偏光板透過軸２ｔの向きと一致しており、前側位相差板４の速軸４ｆの向きは、前側偏光板２の前側偏光板吸収軸２ａの向きと一致している。
【００４７】
本実施例に係る液晶表示素子は、図６を参照し第１の実施例で説明した様な表示特性を改善するために、前側位相差板４を有している。本実施例では、前側位相差板４の最適な条件を決定するため、前側位相差板４の面内位相差Ｒ０１と厚み方向位相差をＲｔｈ１の値を様々に変更して、前記特性を検討した。尚、Ｒ０１及びＲｔｈ１は、それぞれＲ０１＝（ｎｓ１−ｎｆ１）ｄ１及びＲｔｈ１＝（（ｎｓ１＋ｎｆ１）／２−ｎｚ１）ｄ１の関係を有する。ここで、ｄ１は当該位相差板の厚さである。
【００４８】
本実施例では、Ｒ０１／Ｒｔｈ１＝１／３の関係を維持してＲ０１とＲｔｈ１を変化させた。得られたＲｔｈ１等と視野角（ＣＲ＝１０）の関係を、図１１（ａ）に示す。横軸は、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１を示している。この図に示す通り、当該液晶表示素子の水平（観察方位０°）方向における視野角（ＣＲ＝１０）の値は、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１に関わらず８０°以上であり良好であった。一方、当該液晶表示素子の斜め（観察方位４５°）方向における視野角（ＣＲ＝１０）の値は、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１の増加とともに増加した。
【００４９】
また、得られたＲ０１＋Ｒｔｈ１と視野角（階調反転）の関係を図１１（ｂ）に示す。この図に示す通り、当該液晶表示素子の水平（観察方位０°）方向における視野角（階調反転）の値は、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１に関わらず６５°で一定であった。一方、当該液晶表示素子の斜め（観察方位４５°）方向における視野角（階調反転）の値は、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１＝１５０ｎｍのときに最大値７１°をとる、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１に依存するものであった。
【００５０】
また、視野角（ＣＲ＝１０）及び視野角（階調反転）のうち最小となる値（視野角（最小値））と、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１との関係を調べると、図１１（ｃ）の様になった。この様にＲ０１＋Ｒｔｈ１が２４０ｎｍのとき、視野角（最小値）が５４°と最も大きくなり、良い結果が得られることが明らかになった。
【００５１】
Ｒ０１＋Ｒｔｈ１が２４０ｎｍのとき、視野角（最小値）が最大と成るものの、視野角（階調反転）は最大とは成らない。コントラストの低下よりも、階調反転の方が、見た目に与える影響が大きいことを考慮すると、視野角（最小値）よりも視野角（階調反転）を優先する方が良い場合もあると考えられる。このことを考慮すると、水平（観察方位０°）方向においても斜め（観察方位４５°）方向においても、視野角（階調反転）が共に高い値となっており、視野角（ＣＲ＝１０）の値も比較的高いＲ０１＋Ｒｔｈ１が１５０〜２１０ｎｍのときも、良い中間調特性が得られる液晶表示素子を実現できることが分かった。
【００５２】
以上示した様に、本実施例に係る液晶表示素子においては、前側位相差板４のＲ０１＋Ｒｔｈ１の値は、１５０〜２４０ｎｍが良いことが明らかになった。
【００５３】
Ｒ０１＋Ｒｔｈ１＝１８０ｎｍ、即ちＲ０１＝４５ｎｍ、Ｒｔｈ１＝１３５ｎｍのときの黒表示ときの光漏れの値を図１２（ａ）に、水平（観察方位０°）方向及び斜め（観察方位４５°）方向の各観察角度に対する輝度の関係を図１２（ｂ）及び（ｃ）にそれぞれ示す。また、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１＝２４０ｎｍ、即ちＲ０１＝６０ｎｍ、Ｒｔｈ１＝１８０ｎｍのときの黒表示時の光漏れの値を図１３（ａ）に、水平（観察方位０°）方向及び斜め（観察方位４５°）方向の各観察角度に対する輝度の関係を図１３（ｂ）及び（ｃ）にそれぞれ示す。何れの場合もこれらの図に示す通り、図６に示した前側位相差板４を導入していない場合と比較して、黒表示の特性、即ち光漏れの少なさ、及び中間調表示の特性、例えば階調反転の起こりにくさを含む階調の滑らかさ、ともに改善し、視野角が広がっていることが分かる。特に、図１２に示す通り、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１＝１８０ｎｍのときは、斜め（観察方位４５°）方向の光漏れがやや残るものの、中間調の表示特性が良いことが分かる。例えば、図６（ｃ）に示した場合と異なり、図１２（ｃ）においては、表示輝度０．０〜０．８６を表す各特性曲線が平行に近くなっており、当該液晶表示素子は、観察角度が増した斜め方向からの観察に対しても、中間調の階調表現が優れていることがわかる。また、図１３に示す通り、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１＝２４０ｎｍのときは、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１＝１８０ｎｍのときに比べて中間調の表示特性はやや劣るものの、図１３（ａ）に示す通り、斜め（観察方位４５°）方向の光漏れが少なく、当該液晶表示素子のコントラストは良好であることが分かる。
【００５４】
以上の通り、本実施例では、以下の特性を有する前側位相差板４を導入した。即ち、前側位相差板４は、２軸延伸の位相差板である。そして、前側位相差板４は、液晶セル１と前側偏光板２の間に導入されており、面内方向の遅軸方向を前側偏光板２の前側偏光板透過軸２ｔの向きと一致させている。また、前側位相差板４のＲ０１／Ｒｔｈ１＝１／３の関係を有し、例えばＲ０１＋Ｒｔｈ１＝１８０ｎｍやＲ０１＋Ｒｔｈ１＝２４０ｎｍ等、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１の値は１５０〜２４０ｎｍである。以上の様な特性を有する前側位相差板４の導入の結果、黒表示の特性及び中間調表示の特性ともに改善し、視野角を広げることができた。
【００５５】
本実施例では、液晶セル１と前側偏光板２の間に前側位相差板４を導入したが、液晶セル１と後側偏光板３の間に以下の特性を有する後側位相差板を導入してもよい。即ち、当該後側位相差板は、２軸延伸の位相差板であり、面内方向の遅軸方向を後側偏光板３の後側偏光板透過軸３ｔの向きと一致させる。そして、面内位相差Ｒ０２及び厚み方向位相差Ｒｔｈ２の和の値は、例えば１８０ｎｍや２４０ｎｍ等、１５０〜２４０ｎｍとする。尚、Ｒ０２及びＲｔｈ２は、当該後側位相差板の面内方向で遅軸方向の屈折率をｎｓ２、速軸方向の屈折率をｎｆ２、厚み方向の屈折率をｎｚ２とし、当該位相差板の厚さをｄ２としたときの、Ｒ０２＝（ｎｓ２−ｎｆ２）ｄ２及びＲｔｈ２＝（（ｎｓ２＋ｎｆ２）／２−ｎｚ２）ｄ２である。この場合も、本実施例と同様の効果が得られる。
【００５６】
［第１の実施形態の第３の実施例］
次に、第１の実施形態に係る液晶表示素子の第３の実施例について説明する。本実施例の説明では、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、前側位相差板４は、２軸延伸の位相差板であり、面内方向で遅軸方向の屈折率をｎｓ１、速軸方向の屈折率をｎｆ１とし、厚み方向の屈折率をｎｚ１とすると、ｎｓ１＞ｎｆ１＞ｎｚ１の関係を有している。そして、遅軸方向を前側偏光板２の前側偏光板透過軸２ｔの向きと一致させており、Ｒ０１／Ｒｔｈ１＝１／３の関係を有している。これに対して、本実施例に係る液晶表示素子の前側位相差板４は、Ｒ０１／Ｒｔｈ１＝１／１の関係とした。その他の構成は、第２の実施例と同様である。
【００５７】
本実施例でも、前側位相差板４の最適な条件を決定するため、前側位相差板４の面内位相差Ｒ０１及び厚み方向位相差Ｒｔｈ１の値を、Ｒ０１／Ｒｔｈ１＝１／１の関係を維持しつつ様々に変更し、表示特性を検討した。
【００５８】
得られたＲｔｈ１等と視野角（ＣＲ＝１０）の関係を、図１４（ａ）に示す。横軸は、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１を示している。この図に示す通り、当該液晶表示素子の水平（観察方位０°）方向における視野角（ＣＲ＝１０）の値は、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１に関わらず８０°以上であり良好であった。一方、当該液晶表示素子の斜め（観察方位４５°）方向における視野角（ＣＲ＝１０）の値は、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１＝２４０ｎｍのときに最大値４８°をとる、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１に依存するものであった。
【００５９】
また、得られたＲ０１＋Ｒｔｈ１と視野角（階調反転）の関係を図１４（ｂ）に示す。この図に示す通り、当該液晶表示素子の水平（観察方位０°）方向における視野角（階調反転）の値は、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１に関わらず６５°で一定であった。一方、当該液晶表示素子の斜め（観察方位４５°）方向における視野角（階調反転）の値は、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１＝１８０ｎｍのときに最大値７７°をとる、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１に依存するものであった。
【００６０】
また、視野角（ＣＲ＝１０）及び視野角（階調反転）のうち最小となる値（視野角（最小値））と、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１との関係を調べると、図１４（ｃ）の様になった。この様にＲ０１＋Ｒｔｈ１が２４０ｎｍのとき、視野角（最小値）が４８°と最も大きくなり、良い結果が得られることが明らかになった。
【００６１】
Ｒ０１＋Ｒｔｈ１が２４０ｎｍのとき、視野角（最小値）が最大と成るものの、視野角（階調反転）は最大とは成らない。コントラストの低下よりも階調反転の方が見た目に与える影響が大きいことを考慮すると、視野角（最小値）よりも視野角（階調反転）を優先する方が良い場合もあると考えられる。このことを考慮すると、視野角（階調反転）が水平（観察方位０°）方向においても斜め（観察方位４５°）方向においても高い値となっており、視野角（ＣＲ＝１０）の値も比較的高いＲ０１＋Ｒｔｈ１が１５０〜２４０ｎｍのときも、良い中間調特性が得られる液晶表示素子を実現できることが分かった。
【００６２】
以上示した様に、本実施例に係る液晶表示素子においては、前側位相差板４のＲ０１＋Ｒｔｈ１の値は、１５０〜２４０ｎｍが良いことが明らかになった。
【００６３】
Ｒ０１＋Ｒｔｈ１＝１８０ｎｍ、即ちＲ０１＝９０ｎｍ、Ｒｔｈ１＝９０ｎｍのときの黒表示時の光漏れの値を図１５（ａ）に、水平（観察方位０°）方向及び斜め（観察方位４５°）方向の各観察角度に対する輝度の関係を図１５（ｂ）及び（ｃ）にそれぞれ示す。また、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１＝２４０ｎｍ、即ちＲ０１＝１２０ｎｍ、Ｒｔｈ１＝１２０ｎｍのときの黒表示時の光漏れの値を図１６（ａ）に、水平（観察方位０°）方向及び斜め（観察方位４５°）方向の各観察角度に対する輝度の関係を図１６（ｂ）及び（ｃ）にそれぞれ示す。何れの場合もこれらの図に示す通り、図６に示した前側位相差板４を導入していない場合と比較して、黒表示の特性、即ち光漏れの少なさ、及び中間調表示の特性、例えば階調反転の起こりにくさを含む階調の滑らかさ、ともに改善し、視野角が広がっていることが分かる。特に、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１＝１８０ｎｍのときは、斜め（観察方位４５°）方向の光漏れがやや残るものの、図１５（ｃ）に示す通り、斜め（観察方位４５°）方向の中間調の表示特性が良いことが分かる。また、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１＝２４０ｎｍのときは、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１＝１８０ｎｍのときに比べて中間調の表示特性はやや劣るものの、図１６（ａ）に示す通り、斜め（観察方位４５°）方向の光漏れが少なく、コントラストが良好であることが分かる。
【００６４】
以上の通り、本実施例では以下の特性を有する前側位相差板４を導入した。即ち、前側位相差板４は、２軸延伸の位相差板である。そして、前側位相差板４は、液晶セル１と前側偏光板２の間に導入されており、面内方向の遅軸方向を前側偏光板２の前側偏光板透過軸２ｔの向きと一致させている。また、前側位相差板４はＲ０１／Ｒｔｈ１＝１／１の関係を有し、例えばＲ０１＋Ｒｔｈ１＝１８０ｎｍやＲ０１＋Ｒｔｈ１＝２４０ｎｍ等、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１の値が１５０〜２４０ｎｍである。以上の様な特性を有する前側位相差板４の導入の結果、黒表示の特性及び中間調表示の特性ともに改善し、視野角を広げることができた。
【００６５】
本実施例では、液晶セル１と前側偏光板２の間に前側位相差板４を導入したが、液晶セル１と後側偏光板３の間に以下の特性を有する後側位相差板を導入してもよい。即ち、当該後側位相差板は、２軸延伸の位相差板であり、面内方向の遅軸方向を後側偏光板３の後側偏光板透過軸３ｔの向きと一致させる。そして、面内位相差Ｒ０２及び厚み方向位相差Ｒｔｈ２の和の値は、例えば１８０ｎｍや２４０ｎｍ等、１５０〜２４０ｎｍとする。この場合も、本実施例と同様の効果が得られる。
【００６６】
［第１の実施形態の第４の実施例］
次に、第１の実施形態に係る液晶表示素子の第４の実施例について説明する。本実施例の説明では、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は、液晶セル１と前側偏光板２の間に前側位相差板４を導入している。そして、前側位相差板４は、２軸延伸の位相差板であり、面内方向で遅軸方向の屈折率をｎｓ１、速軸方向の屈折率をｎｆ１とし、厚み方向の屈折率をｎｚ１とすると、ｎｓ１＞ｎｆ１＞ｎｚ１の関係を有している。更に、遅軸方向を前側偏光板２の前側偏光板透過軸２ｔの向きと一致させており、Ｒ０１／Ｒｔｈ１＝１／３の関係を有している。これに対して、本実施例に係る液晶表示素子においては、前側位相差板４を２枚に分割することを考える。即ち、前側位相差板４に加えて、前側位相差板４と同様の特性を有する後側位相差板５を液晶セル１と後側偏光板３の間に挿入する。その他の構成は、第２の実施例と同様である。
【００６７】
本実施例に係る液晶表示素子の断面の概略を図１７に示す。この図に示す通り、本実施例では、液晶セル１と前側偏光板２の間に前側位相差板４が、液晶セル１と後側偏光板３の間に後側位相差板５が、それぞれ配置されている。また、本液晶表示素子の光学構成の分解平面図を図１８に示す。この図に示す通り、第２の実施例と同様に、前側位相差板４の遅軸４ｓの向きは、前側偏光板２の前側偏光板透過軸２ｔの向きと一致されており、前側位相差板４の速軸４ｆの向きは、前側偏光板２の前側偏光板吸収軸２ａの向きと一致されている。一方、後側位相差板５の遅軸５ｓの向きは、後側偏光板３の後側偏光板透過軸３ｔの向きと一致されており、後側位相差板５の速軸５ｆの向きは、後側偏光板３の後側偏光板吸収軸３ａの向きと一致されている。
【００６８】
本実施例でも、前側位相差板４及び後側位相差板５の最適な条件を決定するため、前側位相差板４の面内位相差Ｒ０１と厚み方向位相差Ｒｔｈ１の値、及び後側位相差板５の面内位相差Ｒ０２と厚み方向位相差Ｒｔｈ２の値を、Ｒ０１／Ｒｔｈ１＝Ｒ０２／Ｒｔｈ２＝１／３の関係を維持し、前側位相差板４及び後側位相差板５のＲ０１＝Ｒ０２、Ｒｔｈ１＝Ｒｔｈ２として様々に変更し、表示特性を検討した。尚、Ｒ０２及びＲｔｈ２は、後側位相差板５の面内方向で遅軸方向の屈折率をｎｓ２、速軸方向の屈折率をｎｆ２、厚み方向の屈折率をｎｚ２とし、当該位相差板の厚さをｄ２としたときの、Ｒ０２＝（ｎｓ２−ｎｆ２）ｄ２及びＲｔｈ２＝（（ｎｓ２＋ｎｆ２）／２−ｎｚ２）ｄ２である。
【００６９】
得られたＲｔｈ１等と視野角（ＣＲ＝１０）の関係を、図１９（ａ）に示す。横軸は、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１＋Ｒ０２＋Ｒｔｈ２を示している。即ち、前側位相差板４のＲ０１及びＲｔｈ１並びに後側位相差板５のＲ０２及びＲｔｈ２の全ての和である。この図に示す通り、当該液晶表示素子の水平（観察方位０°）方向における視野角（ＣＲ＝１０）の値は、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１＋Ｒ０２＋Ｒｔｈ２に関わらず８０°以上であり良好であった。一方、当該液晶表示素子の斜め（観察方位４５°）方向における視野角（ＣＲ＝１０）の値は、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１＋Ｒ０２＋Ｒｔｈ２の増加とともに増加するものであった。
【００７０】
また、得られたＲ０１＋Ｒｔｈ１＋Ｒ０２＋Ｒｔｈ２と視野角（階調反転）の関係を図１９（ｂ）に示す。この図に示す通り、当該液晶表示素子の水平（観察方位０°）方向における視野角（階調反転）の値は、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１＋Ｒ０２＋Ｒｔｈ２に関わらず６５°で一定であった。一方、当該液晶表示素子の斜め（観察方位４５°）方向における視野角（階調反転）の値は、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１＋Ｒ０２＋Ｒｔｈ２＝１８０ｎｍのときに最大値７５°をとる、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１＋Ｒ０２＋Ｒｔｈ２に依存するものであった。
【００７１】
また、視野角（ＣＲ＝１０）及び視野角（階調反転）のうち最小となる値（視野角（最小値））と、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１＋Ｒ０２＋Ｒｔｈ２との関係を調べると、図１９（ｃ）の様になった。この様にＲ０１＋Ｒｔｈ１＋Ｒ０２＋Ｒｔｈ２が２４０ｎｍのとき、視野角の最小値が５５°と最も大きくなり、良い結果が得られることが明らかになった。
【００７２】
Ｒ０１＋Ｒｔｈ１＋Ｒ０２＋Ｒｔｈ２が２４０ｎｍのとき、視野角（最小値）が最大と成るものの、視野角（階調反転）は最大とは成らない。コントラストの低下よりも、階調反転の方が、見た目に与える影響が大きいことを考慮すると、視野角（階調反転）を優先する方が良い場合もあると考えられる。このことを考慮すると、水平（観察方位０°）方向においても斜め（観察方位４５°）方向においても、視野角（階調反転）が高い値となっており、視野角（ＣＲ＝１０）の値も比較的高いＲ０１＋Ｒｔｈ１＋Ｒ０２＋Ｒｔｈ２が１５０〜２１０ｎｍのときも、良い中間調特性が得られる液晶表示素子を実現できることが分かった。
【００７３】
以上示した様に、本実施例に係る液晶表示素子においては、前側位相差板４及び後側位相差板５のＲ０１＋Ｒｔｈ１＋Ｒ０２＋Ｒｔｈ２の値は、１５０〜２４０ｎｍが良いことが明らかになった。即ち、前側位相差板４のＲ０１＋Ｒｔｈ１及び後側位相差板５のＲ０２＋Ｒｔｈ２は、それぞれ７５〜１２０ｎｍが良いことが明らかになった。
【００７４】
Ｒ０１＋Ｒｔｈ１＋Ｒ０２＋Ｒｔｈ２＝１８０ｎｍ、即ちＲ０１＝Ｒ０２＝２２．５ｎｍ、Ｒｔｈ１＝Ｒｔｈ２＝６７．５ｎｍのときの黒表示時の光漏れの値を図２０（ａ）に、水平（観察方位０°）方向及び斜め（観察方位４５°）方向の各観察角度に対する輝度の関係を図２０（ｂ）及び（ｃ）にそれぞれ示す。また、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１＋Ｒ０２＋Ｒｔｈ２＝２４０ｎｍ、即ちＲ０１＝Ｒ０２＝３０ｎｍ、Ｒｔｈ１＝Ｒｔｈ２＝９０ｎｍのときの黒表示時の光漏れの値を図２１（ａ）に、水平（観察方位０°）方向及び斜め（観察方位４５°）方向の各観察角度に対する輝度の関係を図２１（ｂ）及び（ｃ）にそれぞれ示す。何れの場合もこれらの図に示す通り、図６に示した前側位相差板４を導入していない場合と比較して、黒表示の特性、即ち光漏れの少なさ、及び中間調表示の特性、例えば階調反転の起こりにくさを含む階調の滑らかさ、ともに改善し、視野角が広がっていることが分かる。特に、図２０に示す通り、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１＋Ｒ０２＋Ｒｔｈ２＝１８０ｎｍのときは、斜め（観察方位４５°）方向の光漏れがやや残るものの、中間調の表示特性が良いことが分かる。また、図２１に示す通り、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１＋Ｒ０２＋Ｒｔｈ２＝２４０ｎｍのときは、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１＋Ｒ０２＋Ｒｔｈ２＝１８０ｎｍのときに比べて中間調の表示特性はやや劣るものの、斜め（観察方位４５°）方向の光漏れが少なくコントラストが良好であることが分かる。
【００７５】
以上の通り、本実施例では以下の特性を有する前側位相差板４及び後側位相差板５を導入した。即ち、前側位相差板４及び後側位相差板５は、２軸延伸の位相差板である。そして、前側位相差板４は、液晶セル１と前側偏光板２の間に導入されており、面内方向の遅軸方向を前側偏光板２の前側偏光板透過軸２ｔの向きと一致させている。また、後側位相差板５は、液晶セル１と後側偏光板３の間に導入されており、面内方向の遅軸方向を後側偏光板３の後側偏光板透過軸３ｔの向きと一致させている。そして、前側位相差板４及び後側位相差板５は、Ｒ０１／Ｒｔｈ１＝Ｒ０２／Ｒｔｈ２＝１／３の関係を有し、例えばＲ０１＋Ｒｔｈ１＋Ｒ０２＋Ｒｔｈ２＝１８０ｎｍやＲ０１＋Ｒｔｈ１＋Ｒ０２＋Ｒｔｈ２＝２４０ｎｍ等、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１＋Ｒ０２＋Ｒｔｈ２の値が１５０〜２４０ｎｍである。以上の様な特性を有する前側位相差板４及び後側位相差板５の導入の結果、黒表示の特性及び中間調表示の特性ともに改善し、視野角を広げることができた。
【００７６】
以上に示した通り、本実施形態に依れば、ＶＡモード型液晶表示装置において、下記の特性を有する１枚又は２枚の位相差板を導入することで、黒表示の特性、即ち光漏れの少なさ、及び中間調表示の特性、例えば階調反転の起こりにくさを含む階調の滑らかさ、ともに改善し、視野角を広げることができる。その位相差板の特性とは、厚み方向に負の位相差を有する位相差板、又は２軸延伸の位相差板であり、導入する全ての位相差板の、厚み方向位相差Ｒｔｈ及び面内位相差Ｒ０の和が例えば１８０ｎｍや２４０ｎｍ等、１５０〜２４０ｎｍである。そして、導入される場所は、液晶セル１と前側偏光板２の間や液晶セル１と後側偏光板３の間である。導入に際しては、面内方向の遅軸方向を、当該位相差板と近い方に配置された偏光板の透過軸の向きと一致させる。
【００７７】
ここで、前記の様な効果を現す厚み方向位相差Ｒｔｈ及び面内位相差Ｒ０の和の範囲である１５０〜２４０ｎｍは、当該液晶表示素子の液晶セル１中の液晶分子１１１の屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄＬＣとの積であり、液晶層１１の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・ｄＬＣの値である３６０ｎｍの４２％〜６７％であり、四捨五入すると４０％〜７０％である。
【００７８】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について図面を参照して説明する。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。第１の実施形態においては、液晶セル１を構成する基板にピラミッド形状のリブ１２を設け、液晶層１１内の液晶分子１１１を、４方向に配向させている。これに対して、本実施形態においては、液晶セル１を構成する基板に設けるリブ１２の形状を三角柱状とし、この三角柱状としたリブ１２の一側面が基板に接する様にリブ１２を設ける。その結果、図２２に示す通り、液晶層１１内の液晶分子１１１は、リブ１２の存在のため、共通電極１４及び画素電極１６によって液晶層１１に電場を形成した場合、２方向に配向する。その他の構成は、第１の実施形態と同じである。前記リブ１２の形状は一例であり、液晶分子１１１を２方向に配向させる形状であれば良い。
【００７９】
本実施形態においても、液晶セル１と前側偏光板２との間に配置する前側位相差板４及び／又は液晶セル１と後側偏光板３との間に配置する後側位相差板５を挿入し、斜めから当該液晶表示素子を観察した場合の、黒表示時における光漏れを低減させ、更に中間調の表示性能を向上させることを図っている。本実施形態に係る液晶表示素子を設計するにあたっても、まず、液晶セル１の各種パラメータと、前側偏光板２及び後側偏光板３の透過軸の位置関係を決定する。次に、前記の液晶セル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、視野角特性の良否を確認しながら、前側位相差板４及び／又は後側位相差板５の特性を決定する。
【００８０】
［第２の実施形態の第１の実施例］
次に、第２の実施形態に係る液晶表示素子の第１の実施例を、図面を参照して具体的に説明する。本実施形態に係る液晶表示素子の構成は、第１の実施形態に係るそれと同じである。但し、リブ１２と当該リブ１２による液晶分子１１１の配向が異なっている。
【００８１】
ここで図２３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、その光学構成を説明する。図２３の１段目に示す通り、前側偏光板透過軸２ｔは＋９０°の方向、前側偏光板吸収軸２ａは０°の方向である。また、図２３の３段目に示す通り、リブ１２による液晶分子１１１の配向方向は＋４５°及び２２５°である。尚、第１の実施形態の場合と同様に、液晶分子１１１から成る液晶層１１の屈折率異方性Δｎは０．０９０であり、液晶層１１の厚さｄＬＣは４．０μｍである。また、図２３の４段目に示す通り、後側偏光板透過軸３ｔは０°の方向、後側偏光板吸収軸３ａは＋９０°の方向である。
【００８２】
本実施例においては、液晶セル１と前側偏光板２の間に、前側位相差板４が配設されている。本実施例に係る前側位相差板４は、その厚み方向に負の位相差を有する位相差板であり、面内方向に位相差はない。即ち、面内方向にｘ軸、ｙ軸を定義し、厚み方向をｚ軸とし、ｘ、ｙ及びｚ方向の屈折率をそれぞれｎｓ１、ｎｆ１及びｎｚ１とすると、ｎｓ１＝ｎｆ１＞ｎｚ１の関係を有する。言い換えると、面内位相差をＲ０１＝（ｎｓ１−ｎｆ１）ｄ１とすると、Ｒ０１＝０である。ここでｄ１は当該位相差板の厚さである。また、厚み方向位相差をＲｔｈ１とする。ここで、Ｒｔｈ１＝（（ｎｓ１＋ｎｆ１）／２−ｎｚ１）ｄ１である。
【００８３】
前側位相差板４を有さない、液晶セル１、前側偏光板２、後側偏光板３からなる液晶表示素子の視野角特性を図２４に示す。図２４（ａ）は黒表示時の光漏れの値を示す。この図に示す通り、前側位相差板４を有さない本液晶表示素子は、当該液晶表示素子の水平垂直方向（観察方位が０°、９０°、１８０°及び２７０°の方向）については、黒の表示に優れていることが分かる。これに対して、当該液晶表示素子の斜め方向（観察方位が４５°、１３５°、２２５°及び３１５°の方向）の傾いた観察角度から当該液晶表示素子を観察した場合は、光漏れが認められることが分かる。即ち、当該液晶表示素子の斜め方向（観察方位が４５°、１３５°、２２５°及び３１５°の方向）については、黒の表示特性に課題があることが分かる。
【００８４】
また、視野角（ＣＲ＝１０）は、当該液晶表示素子の水平垂直方向（観察方位が０°、９０°、１８０°及び２７０°の方向）については８０°以上であった。即ち、この方向についてはコントラストに係る視野角特性が優れていることが分かる。一方、液晶分子１１１の配向方向である当該液晶表示素子の第１の斜め方向（観察方位が４５°及び２２５°の方向）の傾いた観察角度から観察した場合には、視野角（ＣＲ＝１０）は、３３°であった。また、当該液晶表示素子の第２の斜め方向（観察方位が１３５°及び３１５°の方向）の傾いた観察角度から観察した場合には、視野角（ＣＲ＝１０）は、３５°であった。即ち、これら第１及び第２の斜めの方向についてはコントラストに係る視野角特性に課題があることが分かる。尚、リブ１２の形状による液晶分子１１１の配向が４５°及び２２５°の方向であるため、前記の通り、当該液晶表示素子の第１の斜め方向（観察方位が４５°及び２２５°の方向）と、第２の斜め方向（観察方位が１３５°及び３１５°の方向）では、表示特性が異なっている。
【００８５】
図２４（ｂ）は、当該液晶表示素子の水平方向（観察方位が０°の方向）の、当該液晶表示素子の面に対して傾いた観察角度から観察した場合の輝度を表している。この図に示す通り、当該液晶表示素子の水平方向（観察方位が０°の方向）で観察角度を増していくと、即ち観察する角度が斜めになる程、中間調（図においては表示輝度０．１４〜０．８６を表す各特性曲線）の観察輝度が、いずれも約０．５に近づいている。即ち、当該液晶表示素子は、水平観察方位の観察角度が斜めの方向から見た場合の中間調の表現性能に課題があることが分かる。そして、視野角（階調反転）は、６５°であった。
【００８６】
図２４（ｃ）は、当該液晶表示素子の第１の斜め方向（観察方位が４５°の方向）の各観察角度から見た場合の観察輝度を示す。この図に示す通り、当該液晶表示素子の第１の斜め方向（観察方位が４５°の方向）で観察角度を増していくと、即ち観察する角度が斜めになる程、黒表示（図においては輝度０．００を表す特性曲線）の観察輝度が、徐々に増加している。また、中間調の表示（図においては表示輝度０．１４〜０．８６を表す各特性曲線）の観察輝度は、高くなったり低くなったりと複雑な挙動を示し、概ね約０．６に近づいており、中間調の表現性能に課題があることが分かる。そして、視野角（階調反転）の角度は、４６°である。
【００８７】
図２４（ｄ）は、当該液晶表示素子の第２の斜め方向（観察方位が１３５°の方向）の各観察角度から見た場合の観察輝度を示す。この図に示す通り、当該液晶表示素子の第２の斜め方向（観察方位が１３５°の方向）で観察角度を増していくと、即ち観察する角度が斜めになる程、黒表示の観察輝度が、徐々に増加している。一方、中間調の表示（図においては表示輝度０．１４〜０．８６を表す各特性曲線）の観察輝度は、観察角度が増す程低下している。そして、視野角（階調反転）の角度は２９°である。
【００８８】
本実施例に係る液晶表示素子は、前記の様な表示特性を改善するために、液晶セル１と前側偏光板２の間に、前側位相差板４を有している。本実施例では、前側位相差板４の最適な条件を決定するため、前側位相差板４の厚み方向の位相差Ｒｔｈ１の値を様々に変更して、前記特性を検討した。
【００８９】
得られたＲｔｈ１と視野角（ＣＲ＝１０）の関係を、図２５（ａ）に示す。この図に示す通り、当該液晶表示素子の水平（観察方位０°）方向における視野角（ＣＲ＝１０）の値は、Ｒｔｈ１に関わらず８０°以上であり良好であった。一方、当該液晶表示素子の第１の斜め（観察方位４５°）方向における視野角（ＣＲ＝１０）の値は、Ｒｔｈ１の増加とともに単調に増加した。また、当該液晶表示素子の第２の斜め（観察方位１３５°）方向における視野角（ＣＲ＝１０）の値も、Ｒｔｈ１の増加とともに増加した。
【００９０】
また、得られたＲｔｈ１と視野角（階調反転）の関係を図２５（ｂ）に示す。この図に示す通り、当該液晶表示素子の水平（観察方位０°）方向における視野角（階調反転）の値は、Ｒｔｈ１に関わらず６５°で一定であった。また、当該液晶表示素子の第１の斜め（観察方位４５°）方向における視野角（階調反転）の値も、Ｒｔｈ１に関わらずほぼ４５°で一定であった。一方、当該液晶表示素子の第２の斜め（観察方位１３５°）方向における視野角（ＣＲ＝１０）の値は、Ｒｔｈ１＝１８０ｎｍのときに最大値５０°をとる、Ｒｔｈ１に依存するものであった。
【００９１】
また、視野角（ＣＲ＝１０）及び視野角（階調反転）のうち最小である値（視野角（最小値））と、Ｒｔｈ１との関係を調べると、図２５（ｃ）の様になった。この様にＲｔｈ１が１８０〜２１０ｎｍのとき、視野角の最小値が４５°と最も大きくなり、良い結果が得られることが明らかになった。また、Ｒｔｈ１が１５０〜２４０ｎｍのとき、視野角（最小値）が４０°より大きく、良い中間調特性が得られる液晶表示素子を実現できることが分かった。
【００９２】
以上示した様に、本実施例に係る液晶表示素子においては、前側位相差板４の厚み方向の位相差Ｒｔｈ１の値は、１５０〜２４０ｎｍが良いことが明らかになった。
【００９３】
Ｒｔｈ１＝２１０ｎｍのときの黒表示時の光漏れの値を図２６（ａ）に、水平（観察方位０°）方向、第１の斜め（観察方位４５°）方向、及び第２の斜め（観察方位１３５°）方向の各観察角度に対する輝度の関係を図２６（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）にそれぞれ示す。図２４に示した前側位相差板４を導入していない場合と比較して、図２６（ａ）に示す通り、黒表示の特性、即ち光漏れの少なさ、特に、第１の斜め（観察方位４５°）方向及び第２の斜め（観察方位１３５°）方向の特性が改善していることが分かる。更に図２６（ｃ）及び（ｄ）に示す通り、中間調の表示特性、即ち階調反転の起こりにくさを含む階調の滑らかさが改善していることが分かる。この様に当該液晶表示素子の視野角が広がっていることが分かる。
【００９４】
この様に、本実施例に依れば、その厚み方向に負の位相差を有し、その厚み方向位相差Ｒｔｈ１が例えば１８０〜２１０ｎｍ等、Ｒｔｈ１の値が１５０〜２４０ｎｍの有する前側位相差板４を液晶セル１と前側偏光板２の間に導入することによって、黒表示の特性及び中間調表示の特性ともに改善し、視野角を広げることができた。
【００９５】
本実施例では、液晶セル１と前側偏光板２の間に前側位相差板４を導入したが、液晶セル１と後側偏光板３の間に以下の特性を有する後側位相差板を導入してもよい。即ち、当該後側位相差板は、厚み方向に負の位相差を有し、厚み方向位相差Ｒｔｈ２の値は、例えば１８０〜２１０ｎｍ等、１５０〜２４０ｎｍとする。尚、Ｒｔｈ２の定義は、第１の実施形態の第１の実施例と同様である。この場合も、本実施例と同様の効果が得られる。
【００９６】
［第２の実施形態の第２の実施例］
次に、第２の実施形態に係る液晶表示素子の第２の実施例について説明する。本実施例の説明では、前記第２の実施形態の第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、前側位相差板４は、その厚み方向に負の位相差を有し、面内方向に位相差がない位相差板である。即ち、面内方向にｘ軸、ｙ軸を定義し、厚み方向をｚ軸とし、ｘ、ｙ及びｚ方向の屈折率をそれぞれｎｓ１、ｎｆ１及びｎｚ１とすると、ｎｓ１＝ｎｆ１＞ｎｚ１の関係を有する。これに対して本実施例に係る前側位相差板４は、２軸延伸の位相差板である。面内方向で遅軸方向の屈折率をｎｓ１、速軸方向の屈折率をｎｆ１とし、厚み方向の屈折率をｎｚ１とすると、ｎｓ１＞ｎｆ１＞ｎｚ１の関係を有する。その他の構成は、第１の実施例と同様である。
【００９７】
本実施例に係る液晶表示素子の光学構成の分解平面図を図２７に示す。この図に示す通り、前側位相差板４の遅軸４ｓの向きは、前側偏光板２の前側偏光板透過軸２ｔの向きと一致しており、前側位相差板４の速軸４ｆの向きは、前側偏光板２の前側偏光板吸収軸２ａの向きと一致している。
【００９８】
本実施例に係る液晶表示素子は、図２４に示し第１の実施例で説明した様な表示特性を改善するために、前側位相差板４を有している。本実施例では、前側位相差板４の最適な条件を決定するため、前側位相差板４の面内位相差Ｒ０１と厚み方向位相差をＲｔｈ１の値を様々に変更して、前記特性を検討した。尚、Ｒ０１及びＲｔｈ１は、それぞれＲ０１＝（ｎｓ１−ｎｆ１）ｄ１、Ｒｔｈ１＝（（ｎｓ１＋ｎｆ１）／２−ｎｚ１）ｄ１の関係を有する。ここで、ｄ１は当該位相差板の厚さである。本実施例では、Ｒ０１／Ｒｔｈ１＝１／３の関係を維持してＲ０１とＲｔｈ１を変化させた。
【００９９】
得られたＲｔｈ１等と視野角（ＣＲ＝１０）の関係を、図２８（ａ）に示す。横軸は、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１を示している。この図に示す通り、当該液晶表示素子の水平（観察方位０°）方向における視野角（ＣＲ＝１０）の値は、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１に関わらず８０°以上であり良好であった。一方、当該液晶表示素子の第１の斜め（観察方位４５°）方向における視野角（ＣＲ＝１０）の値、及び、当該液晶表示素子の第２の斜め（観察方位１３５°）方向における視野角（ＣＲ＝１０）の値は、ともにＲ０１＋Ｒｔｈ１の増加に従って単調に増加した。
【０１００】
また、得られたＲ０１＋Ｒｔｈ１と視野角（階調反転）の関係を図２８（ｂ）に示す。この図に示す通り、当該液晶表示素子の水平（観察方位０°）方向における視野角（階調反転）の値は、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１に関わらず６５°で一定であった。また、当該液晶表示素子の第１の斜め（観察方位４５°）方向における視野角（階調反転）の値は、ほぼ４０〜５０°であった。一方、また、当該液晶表示素子の第２の斜め（観察方位１３５°）方向における視野角（階調反転）の値は、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１が１８０〜２１０ｎｍのときに最大値４９°をとる、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１に依存するものであった。
【０１０１】
また、視野角（ＣＲ＝１０）及び視野角（階調反転）のうち最小となる値（視野角（最小値））と、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１との関係を調べると、図２８（ｃ）の様になった。この様にＲ０１＋Ｒｔｈ１が１８０〜２１０ｎｍのとき、視野角（最小値）が４６°と最も大きくなり、良い結果が得られることが明らかになった。また、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１が１５０〜２４０ｎｍのとき、視野角（最小値）が４０°より大きく、良い中間調特性が得られる液晶表示素子を実現できることが分かった。
【０１０２】
以上示した様に、本実施例に係る液晶表示素子においては、前側位相差板４のＲ０１＋Ｒｔｈ１の値は、１５０〜２４０ｎｍが良いことが明らかになった。
【０１０３】
Ｒ０１＋Ｒｔｈ１＝２１０ｎｍ、即ちＲ０１＝４５ｎｍ、Ｒｔｈ１＝１３５ｎｍのときの光漏れの値を図２９（ａ）に、水平（観察方位０°）方向、第１の斜め（観察方位４５°）方向、及び第２の斜め（観察方位１３５°）方向の各観察角度に対する輝度の関係を図２９（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）にそれぞれ示す。図２４に示した前側位相差板４を導入していない場合と比較して、図２９（ａ）に示す通り、黒表示の特性、即ち光漏れの少なさ、特に、第１の斜め（観察方位４５°）方向及び第２の斜め（観察方位１３５°）方向の特性が改善していることが分かる。更に図２９（ｃ）及び（ｄ）に示す通り、中間調の表示特性、即ち階調反転の起こりにくさを含む階調の滑らかさが改善していることが分かる。この様に当該液晶表示素子の視野角が広がっていることが分かる。
【０１０４】
以上の通り、本実施例では、以下の特性を有する前側位相差板４を導入した。即ち、前側位相差板４は、２軸延伸の位相差板である。そして、前側位相差板４は、液晶セル１と前側偏光板２の間に導入されており、面内方向の遅軸方向を前側偏光板２の前側偏光板透過軸２ｔの向きと一致させている。また、前側位相差板４のＲ０１／Ｒｔｈ１＝１／３の関係を有し、例えばＲ０１＋Ｒｔｈ１＝１８０〜２１０ｎｍ等、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１の値が１５０〜２４０ｎｍである。以上の様な特性を有する前側位相差板４の導入の結果、黒表示の特性及び中間調表示の特性ともに改善し、視野角を広げることができた。
【０１０５】
本実施例では、液晶セル１と前側偏光板２の間に前側位相差板４を導入したが、液晶セル１と後側偏光板３の間に以下の特性を有する後側位相差板を導入してもよい。即ち、当該後側位相差板は、２軸延伸の位相差板であり、面内方向の遅軸方向を後側偏光板３の後側偏光板透過軸３ｔの向きと一致させる。そして、面内位相差Ｒ０２及び厚み方向位相差Ｒｔｈ２の和の値は、例えば１８０〜２１０ｎｍ等、１５０〜２４０ｎｍとする。尚、Ｒｔｈ２の定義は、第１の実施形態の第２の実施例と同様である。この場合も、本実施例と同様の効果が得られる。
【０１０６】
［第２の実施形態の第３の実施例］
次に、第１の実施形態に係る液晶表示素子の第３の実施例について説明する。本実施例の説明では、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、前側位相差板４は、２軸延伸の位相差板であり、面内方向で遅軸方向の屈折率をｎｓ１、速軸方向の屈折率をｎｆ１とし、厚み方向の屈折率をｎｚ１とすると、ｎｓ１＞ｎｆ１＞ｎｚ１の関係を有している。そして、遅軸方向を前側偏光板２の前側偏光板透過軸２ｔの向きと一致されており、Ｒ０１／Ｒｔｈ１＝１／３の関係を有している。これに対して、本実施例に係る液晶表示素子の前側位相差板４は、Ｒ０１／Ｒｔｈ１＝１／１の関係とした。その他の構成は、第２の実施例と同様である。
【０１０７】
本実施例でも、前側位相差板４の最適な条件を決定するため、前側位相差板４の面内位相差Ｒ０１と厚み方向位相差をＲｔｈ１の値を、Ｒ０１／Ｒｔｈ１＝１／１の関係を維持して様々に変更し、表示特性を検討した。
【０１０８】
得られたＲｔｈ１等と視野角（ＣＲ＝１０）の関係を、図３０（ａ）に示す。横軸は、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１を示している。この図に示す通り、当該液晶表示素子の水平（観察方位０°）方向における視野角（ＣＲ＝１０）の値は、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１に関わらず８０°以上であり良好であった。一方、当該液晶表示素子の第１の斜め（観察方位４５°）方向における視野角（ＣＲ＝１０）の値、及び、当該液晶表示素子の第２の斜め（観察方位１３５°）方向における視野角（ＣＲ＝１０）の値は、ともにＲ０１＋Ｒｔｈ１＝２４０ｎｍのときに最大値をとり、その値はそれぞれ４６°及び４９°とする、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１に依存するものであった。
【０１０９】
また、得られたＲｔｈ１と視野角（階調反転）の関係を図３０（ｂ）に示す。この図に示す通り、当該液晶表示素子の水平（観察方位０°）方向における視野角（階調反転）の値は、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１に関わらず６５°で一定であった。一方、当該液晶表示素子の第１の斜め（観察方位４５°）方向における視野角（階調反転）の値は、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１に関わらずほぼ４５°であった。また、当該液晶表示素子の第２の斜め（観察方位１３５°）方向における視野角（階調反転）の値は、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１が２１０〜２４０ｎｍのときに最大値５１°をとる、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１に依存するものであった。
【０１１０】
また、視野角（ＣＲ＝１０）及び視野角（階調反転）のうち最小となる値（視野角（最小値））とＲ０１＋Ｒｔｈ１の関係を調べると、図３０（ｃ）の様になった。この様にＲ０１＋Ｒｔｈ１が２１０〜２７０ｎｍのとき、視野角（最小値）が４６°と最も大きくなり、良い結果が得られることが明らかになった。また、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１が１８０〜２７０ｎｍのとき、視野角（最小値）が４０°より大きく、良い中間調特性が得られる液晶表示素子を実現できることが分かった。
【０１１１】
以上示した様に、本実施例に係る液晶表示素子においては、前側位相差板４のＲ０１＋Ｒｔｈ１の値は、１８０〜２７０ｎｍが良いことが明らかになった。
【０１１２】
Ｒ０１＋Ｒｔｈ１＝２１０ｎｍ、即ちＲ０１＝１０５ｎｍ、Ｒｔｈ１＝１０５ｎｍのときの光漏れの値を図３１（ａ）に、水平（観察方位０°）方向、第１の斜め（観察方位４５°）方向、及び第２の斜め（観察方位１３５°）方向の各観察角度に対する輝度の関係を図３１（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）にそれぞれ示す。図２４に示した前側位相差板４を導入していない場合と比較して、図３１（ａ）に示す通り、黒表示の特性、即ち光漏れの少なさ、特に第１の斜め（観察方位４５°）方向及び第２の斜め（観察方位１３５°）方向の特性が改善していることが分かる。更に図３１（ｃ）及び（ｄ）に示す通り、中間調の表示特性、即ち階調反転の起こりにくさを含む階調の滑らかさが改善していることが分かる。この様に当該液晶表示素子の視野角が広がっていることが分かる。
【０１１３】
以上の通り、本実施例では以下の特性を有する前側位相差板４を導入した。即ち、前側位相差板４は、２軸延伸の位相差板である。そして、前側位相差板４は、液晶セル１と前側偏光板２の間に導入されており、面内方向の遅軸方向を前側偏光板２の前側偏光板透過軸２ｔの向きと一致させている。また、前側位相差板４のＲ０１／Ｒｔｈ１＝１／１の関係を有し、例えばＲ０１＋Ｒｔｈ１＝１８０〜２７０ｎｍ等、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１の値が１５０〜２７０ｎｍである。以上の様な特性を有する前側位相差板４の導入の結果、黒表示の特性及び中間調表示の特性ともに改善し、視野角を広げることができた。
【０１１４】
本実施例では、液晶セル１と前側偏光板２の間に前側位相差板４を導入したが、液晶セル１と後側偏光板３の間に以下の特性を有する後側位相差板を導入してもよい。即ち、当該後側位相差板は、２軸延伸の位相差板であり、面内方向の遅軸方向を後側偏光板３の後側偏光板透過軸３ｔの向きと一致させる。そして、面内位相差Ｒ０２及び厚み方向位相差Ｒｔｈ２の和の値は、例えば１８０〜２７０ｎｍ等、１５０〜２７０ｎｍとする。この場合も、本実施例と同様の効果が得られる。
【０１１５】
［第２の実施形態の第４の実施例］
次に、第１の実施形態に係る液晶表示素子の第４の実施例について説明する。本実施例の説明では、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は、液晶セル１と前側偏光板２の間に前側位相差板４を導入している。そして、前側位相差板４は、２軸延伸の位相差板であり、面内方向で遅軸方向の屈折率をｎｓ１、速軸方向の屈折率をｎｆ１とし、厚み方向の屈折率をｎｚ１とすると、ｎｓ１＞ｎｆ１＞ｎｚ１の関係を有し、遅軸方向を前側偏光板２の前側偏光板透過軸２ｔの向きと一致されており、Ｒ０１／Ｒｔｈ１＝１／３の関係を有している。これに対して、本実施例に係る液晶表示素子においては、前側位相差板４を２枚に分割することを考える。即ち、前側位相差板４に加えて、前側位相差板４と同様の特性を有する後側位相差板５を液晶セル１と後側偏光板３の間に挿入する。その他の構成は、第２の実施例と同様である。本実施例に係る液晶表示素子の断面の概略は図１７に示した第１の実施形態の第４の実施例の場合と同様である。
【０１１６】
また、本液晶表示素子の光学構成の分解平面図を図３２に示す。この図に示す通り、前側位相差板４の遅軸４ｓの向きは、前側偏光板２の前側偏光板透過軸２ｔの向きと一致されており、前側位相差板４の速軸４ｆの向きは、前側偏光板２の前側偏光板吸収軸２ａの向きと一致されている。また、後側位相差板５の遅軸５ｓの向きは、後側偏光板３の後側偏光板透過軸３ｔの向きと一致されており、後側位相差板５の速軸５ｆの向きは、後側偏光板３の後側偏光板吸収軸３ａの向きと一致されている。
【０１１７】
本実施例でも、前側位相差板４及び後側位相差板５の最適な条件を決定するため、前側位相差板４の面内位相差Ｒ０１と厚み方向位相差をＲｔｈ１の値、及び後側位相差板５の面内位相差Ｒ０２と厚み方向位相差をＲｔｈ２の値を、Ｒ０１／Ｒｔｈ１＝Ｒ０２／Ｒｔｈ２＝１／３の関係を維持し、前側位相差板４及び後側位相差板５のＲ０１＝Ｒ０２、Ｒｔｈ１＝Ｒｔｈ２として様々に変更し、表示特性を検討した。尚、Ｒｔｈ２の定義は、第１の実施形態の第４の実施例と同様である。
【０１１８】
得られたＲｔｈ１等と視野角（ＣＲ＝１０）の関係を、図３３（ａ）に示す。横軸は、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１＋Ｒ０２＋Ｒｔｈ２を示している。即ち、前側位相差板４のＲ０１及びＲｔｈ１並びに後側位相差板５のＲ０２及びＲｔｈ２の全ての和である。この図に示す通り、当該液晶表示素子の水平（観察方位０°）方向における視野角（ＣＲ＝１０）の値は、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１＋Ｒ０２＋Ｒｔｈ２に関わらず８０°以上であり良好であった。一方、当該液晶表示素子の第１の斜め（観察方位４５°）方向における視野角（ＣＲ＝１０）の値、及び当該液晶表示素子の第２の斜め（観察方位１３５°）方向における視野角（ＣＲ＝１０）の値は、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１＋Ｒ０２＋Ｒｔｈ２の増加とともに単調に増加するものであった。
【０１１９】
また、得られたＲ０１＋Ｒｔｈ１＋Ｒ０２＋Ｒｔｈ２と視野角（階調反転）の関係を図３３（ｂ）に示す。この図に示す通り、当該液晶表示素子の水平（観察方位０°）方向における視野角（階調反転）の値は、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１＋Ｒ０２＋Ｒｔｈ２に関わらず６５°で一定であった。また、当該液晶表示素子の第１の斜め（観察方位４５°）方向における視野角（階調反転）の値は、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１＋Ｒ０２＋Ｒｔｈ２に関わらずほぼ４５°で一定であった。一方、当該液晶表示素子の第２の斜め（観察方位１３５°）方向における視野角（階調反転）の値は、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１＋Ｒ０２＋Ｒｔｈ２＝２１０ｎｍのときに最大値４９°をとる、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１＋Ｒ０２＋Ｒｔｈ２に依存するものであった。
【０１２０】
また、視野角（ＣＲ＝１０）及び視野角（階調反転）のうち最小となる値（視野角（最小値））とＲ０１＋Ｒｔｈ１＋Ｒ０２＋Ｒｔｈ２の関係を調べると、図３３（ｃ）の様になった。この様にＲ０１＋Ｒｔｈ１＋Ｒ０２＋Ｒｔｈ２が２１０〜２４０ｎｍのとき、視野角（最小値）が４５°と最も大きくなり、良い結果が得られることが明らかになった。また、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１＋Ｒ０２＋Ｒｔｈ２が１８０〜２７０ｎｍのとき、視野角（最小値）が４０°より大きく、良い中間調特性が得られる液晶表示素子を実現できることが分かった。
【０１２１】
以上示した様に、本実施例に係る液晶表示素子においては、前側位相差板４のＲ０１＋Ｒｔｈ１＋Ｒ０２＋Ｒｔｈ２の値は、１８０〜２７０ｎｍが良いことが明らかになった。
【０１２２】
Ｒ０１＋Ｒｔｈ１＋Ｒ０２＋Ｒｔｈ２＝２１０ｎｍ、即ちＲ０１＝Ｒ０２＝２６．２５ｎｍ、Ｒｔｈ１＝Ｒｔｈ２＝７８．７５ｎｍのときの光漏れの値を図３４（ａ）に、水平（観察方位０°）方向、第１の斜め（観察方位４５°）方向、及び第２の斜め（観察方位１３５°）方向の各観察角度に対する輝度の関係を図３４（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）にそれぞれ示す。図２４に示した前側位相差板４を導入していない場合と比較して、図３４（ａ）に示す通り、黒表示の特性、即ち光漏れの少なさ、特に第１の斜め（観察方位４５°）方向及び第２の斜め（観察方位１３５°）方向の特性が改善していることが分かる。更に図３４（ｃ）及び（ｄ）に示す通り、中間調の表示特性、即ち階調反転の起こりにくさを含む階調の滑らかさが改善していることが分かる。この様に当該液晶表示素子の視野角が広がっていることが分かる。
【０１２３】
以上の通り、本実施例では以下の特性を有する前側位相差板４及び後側位相差板５を導入した。即ち、前側位相差板４及び後側位相差板５は、２軸延伸の位相差板である。そして、前側位相差板４は、液晶セル１と前側偏光板２の間に導入されており、面内方向の遅軸方向を前側偏光板２の前側偏光板透過軸２ｔの向きと一致させている。また、後側位相差板５は、液晶セル１と後側偏光板３の間に導入されており、面内方向の遅軸方向を後側偏光板３の後側偏光板透過軸３ｔの向きと一致させている。そして、前側位相差板４及び後側位相差板５は、Ｒ０１／Ｒｔｈ１＝Ｒ０２／Ｒｔｈ２＝１／３の関係を有し、例えばＲ０１＋Ｒｔｈ１＋Ｒ０２＋Ｒｔｈ２の値が２１０〜２４０ｎｍ等、Ｒ０１＋Ｒｔｈ１＋Ｒ０２＋Ｒｔｈ２の値が１８０〜２７０ｎｍである。以上の様な特性を有する前側位相差板４及び後側位相差板５の導入の結果、黒表示の特性及び中間調表示の特性ともに改善し、視野角を広げることができた。
【０１２４】
以上に示した通り、本実施形態に依れば、ＶＡモード型液晶表示装置において、下記の特性を有する１枚又は２枚の位相差板を導入することで、黒表示の特性、即ち光漏れの少なさ、及び中間調表示の特性、例えば階調反転の起こりにくさを含む階調の滑らかさ、ともに改善し、視野角を広げることができる。その位相差板の特性とは、厚み方向に負の位相差を有する位相差板、又は２軸延伸の位相差板であり、導入する全ての位相差板の、厚み方向位相差Ｒｔｈ及び面内位相差Ｒ０の和が例えば２１０ｎｍ等、１８０〜２４０ｎｍである。そして、導入される場所は、液晶セル１と前側偏光板２の間や液晶セル１と後側偏光板３の間である。導入に際しては、面内方向の遅軸方向を、当該位相差板と近い方に配置された偏光板の透過軸の向きと一致させる。
【０１２５】
ここで、前記の様な効果を現す厚み方向位相差Ｒｔｈ及び面内位相差Ｒ０の和の範囲である１８０〜２４０ｎｍは、当該液晶表示素子の液晶セル１のリタデーションΔｎ・ｄＬＣの値である３６０ｎｍの５０％〜６７％であり、四捨五入すると５０％〜７０％である。
【０１２６】
尚、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、実施形態及び実施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、異なる実施形態及び実施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】
【０１２７】
１…液晶セル、１１…液晶層、１１１…液晶分子、１２…リブ、１３…前側基板、１４…共通電極、１５…後側基板、１６…画素電極、２…前側偏光板、２ｔ…前側偏光板透過軸、２ａ…前側偏光板吸収軸、３…後側偏光板、３ｔ…後側偏光板透過軸、３ａ…後側偏光板吸収軸、４…前側位相差板、４ｓ…遅軸、４ｆ…速軸、５…後側位相差板、５ｓ…遅軸、５ｆ…速軸。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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