(57)【要約】【課題】視野角特性に優れた両用型液晶表示装置を提供することを主な目的とする。【解決手段】  画素内の液晶層に所定の電圧を印加したときに液晶分子が放射状に傾斜配向するドメインを備え、画素内に透過モードで表示を行う透過領域と反射モードで表示を行う反射領域とを有する液晶パネル１００と、液晶パネルの観察者側からこの順に配置された、第１偏光層ＰＯＬ１と、第１位相差層Ｒ１、第２位相差層Ｒ２、第３位相差層Ｒ３と、液晶パネルの観察者側とは反対の側からこの順に配置された、第２偏光層ＰＯＬ２、第４位相差層Ｒ４、第５位相差層Ｒ５、第６位相差層Ｒ６とを備える。典型的には、第１位相差層および第４位相差層は１／２波長板と機能し、第３位相差層および第６位相差層は１／４波長板と機能する。第２位相差層Ｒ２および第４位相差層Ｒ４は、面内リタデーションＲｅが５０ｎｍ以下で、負の屈折率異方性を有する。【選択図】図１
2007178664.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素内の液晶層に所定の電圧を印加したときに液晶分子が放射状に傾斜配向するドメインを備え、画素内に透過モードで表示を行う透過領域と反射モードで表示を行う反射領域とを有する液晶パネルと、
前記液晶パネルの観察者側からこの順に配置された、第１偏光層、第１位相差層、第２位相差層、第３位相差層と、
前記液晶パネルの観察者側とは反対の側からこの順に配置された、第２偏光層、第４位相差層、第５位相差層、第６位相差層とを備え、
前記第２偏光層の吸収軸は前記第１偏光層の吸収軸に直交し、前記第４位相差層は前記第１位相差層と実質的に同じ屈折率異方性を有し、前記第５位相差層は前記第２位相差層と実質的に同じ屈折率異方性を有し、前記第６位相差層は前記第３位相差層と実質的に同じ屈折率異方性を有し、かつ、各位相差層の層面内において屈折率が最も大きい主軸をａ軸とすると、前記第４位相差層、第５位相差層および第６位相差層のそれぞれのａ軸は、上記関連付けられる各位相差層のａ軸に直交するように配置されており、
前記第１位相差層のａ軸をａ１軸とし、ａ１軸に直交する層面内の主軸をｂ１軸、面法線方向の他の主軸をｃ１軸、各主軸方向における各主屈折率をｎａ１、ｎｂ１およびｎｃ１、その厚さをｄ１、その面内リタデーションをＲｅ１＝（ｎａ１−ｎｂ１）・ｄ１、その厚さ方向のリタデーションをＲｔｈ１＝（[（ｎａ１＋ｎｂ１）／２]−ｎｃ）・ｄ１とし、
前記第２位相差層のａ軸をａ２軸、ａ２軸に直交する層面内の主軸をｂ２軸、面法線方向の他の主軸をｃ２軸、各主軸方向における各主屈折率をｎａ２、ｎｂ２およびｎｃ２、その厚さをｄ２、その面内リタデーションをＲｅ２＝（ｎａ２−ｎｂ２）・ｄ２、その厚さ方向のリタデーションをＲｔｈ２＝（[（ｎａ２＋ｎｂ２）／２]−ｎｃ）・ｄ２とし、
前記第３位相差層のａ軸をａ３軸、ａ３軸に直交する層面内の主軸をｂ３軸、面法線方向の他の主軸をｃ３軸、各主軸方向における各主屈折率をｎａ３、ｎｂ３およびｎｃ３、その厚さをｄ３、その面内リタデーションをＲｅ３＝（ｎａ３−ｎｂ３）・ｄ３、その厚さ方向のリタデーションをＲｔｈ３＝（[（ｎａ３＋ｎｂ３）／２]−ｎｃ）・ｄ３とし、
前記第１偏光層の吸収軸をＸ軸とし、Ｘ軸とａ１軸の交差角のうち小さい方の交差角をθ（＞０）とし、Ｘ軸を基準として、Ｘ軸とａ１軸との交差角がθとなる方向を＋方向として、Ｘ軸とａ３軸とがなす角をγ（＞０）とすると、
４０≦│ ２・θ―γ │≦５０  または  １３０≦│ ２・θ―γ │≦１４０
を満足し、かつ、
３０ｎｍ≦Ｒｅ１−１．５・Ｒｅ３≦１００ｎｍ、
７０ｎｍ≦Ｒｅ３≦１７０ｎｍ、および
Ｒｅ２≦５０ｎｍ、
を満足する、液晶表示装置。
【請求項２】
Ｒｔｈ１＜Ｒｔｈ２を満足する請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
０ｎｍ＜Ｒｔｈ２≦１５０ｎｍを満足する請求項１または２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記第１位相差層と前記第２位相差層との間および前記第２位相差層と前記第３位相差層との間に接着層を有しない、請求項１から３のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記第１偏光層と前記第１位相差との間に接着層を有しない、請求項１から４のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記第１偏光層と前記第１位相差層との間に、前記第２位相差層と実質的に同じ屈折率異方性を有する更なる位相差層を有する、請求項１から４のいずれかに記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、薄型表示装置（フラット・パネル・ディスプレイ：ＦＰＤ）の１つとして広く利用されている。その中でモバイル機器の液晶表示装置としては、反射透過両用型液晶表示装置（transflective liquid crystal display device)が広く用いられている（例えば、本出願人による特許文献１および２、以下「両用型液晶表示装置」という。）。両用型液晶表示装置は、画素内に透過モードで表示を行う透過領域と反射モードで表示を行う反射領域とを有するので、屋内だけでなく、外光が強い屋外でも高品位の表示が可能である。
【０００３】
また、視野角特性に優れた液晶表示装置として、画素内の液晶層に所定の電圧を印加したときに液晶分子が放射状に（軸対称状に）配向するドメインを備える液晶表示装置が知られている（例えば、特許文献３から５）。この液晶表示装置は、典型的には誘電異方性が負のネマチック液晶材料で構成される垂直配向型液晶層に、斜め電界や突起などの配向規制力を作用させることによって、液晶分子が放射状に配向したドメイン（「放射状傾斜配向ドメイン」ということがある。）を形成する。ここで、「放射状の傾斜配向」とは、「軸対称配向」と同義であり、液晶分子は、放射状傾斜配向の中心（軸対称配向の中心軸）の周りにはディスクリネーションラインを形成することなく連続的に配向しており、液晶分子の長軸を放射状（ｒａｄｉａｌ）、渦巻き状に配向している状態をいう。いずれの場合も、液晶分子の長軸が配向の中心から放射状に傾斜した成分（斜め電界に平行な成分）を有している。この放射状傾斜配向の液晶ドメイン内では液晶分子の長軸（ダイレクタ）は全方位（基板面内の方位）に配向しているため、視野角特性が優れる。
【０００４】
本出願人は、上記の放射状傾斜配向をとるモードを採用した両用型液晶表示装置（例えば特許文献６参照）を開発しているが、モバイル機器における視野角特性の改善に対するニーズが益々高まっている。
【特許文献１】特許第２９５５２７７号公報
【特許文献２】米国特許第６１９５１４０号明細書
【特許文献３】特開平６−３０１０３６号公報
【特許文献４】特開２０００−４７２１７号公報
【特許文献５】特開２００３−１６７２５３号公報
【特許文献６】特開２００５−２５０４３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の両用型液晶表示装置は、図１２（ａ）および（ｂ）に示す液晶表示装置２００Ａ、２００Ｂのような光学フィルム構成を採用していた。偏光層および位相差層の配置は、液晶パネル（液晶層）に関して対称なので、図では観察者側の偏光層および位相差層だけ示している。また、一般に偏光板として市販されているものは、直線偏光を選択的に透過する偏光層（典型的にはヨウ素を含むポリビニルアルコール（ＰＶＡ）層）と、保護層（典型的にはトリアセチルセルロースロール（ＴＡＣ）層）との積層フィルムである。ここでは、ＴＡＣ層の位相差をも考慮するので、偏光層と偏光板とを区別する。また、いわゆる位相差板としてＴＡＣ層を考慮するので、位相差層という用語を用いることにする。なお、特に示さないが、各層の間には接着層が設けられることがあり、従来は、典型的には偏光板（ＴＡＣ層／ＰＶＡ層／ＴＡＣ層）とそれに隣接する位相差層との間、および互いに隣接する位相差層の間に接着層が設けられている。
【０００６】
ここで、位相差層の屈折率異方性を記述するのに、以下のパラメータを用いる。
【０００７】
位相差層の層面内において屈折率が最も大きい主軸をａ軸、ａ軸に直交する層面内の主軸をｂ軸、面法線方向の他の主軸をｃ軸、各主軸方向における各主屈折率をｎａ、ｎｂおよびｎｃ、その厚さをｄ、その面内リタデーションをＲｅ＝（ｎａ−ｎｂ）・ｄ、その厚さ方向のリタデーションをＲｔｈ＝（[（ｎａ＋ｎｂ）／２]−ｎｃ）・ｄとする。なお、リタデーションの数値を示すときは、特に示さない限り、５５０ｎｍの光に対するリタデーションを表すものとする。
【０００８】
垂直配向型液晶層は、電圧無印加時には基板面にほぼ垂直（８５°以上９０°以下）に配向し、電圧の印加に伴い傾斜する。電圧の制御により、リタデーションは約２５０ｎｍ〜約４５０ｎｍ変化するように設定されている。電圧無印加時の液晶層は、正の一軸位相差層（ｎａ＝ｎｂ＜ｎｃ）と同じ屈折率異方性を示すことになる。
【０００９】
液晶表示装置２００Ａは、負の一軸位相差層（ｎａ＝ｎｂ＞ｎｃ）を有し、その観察者側に１／４波長層、１／２波長層をこの順に有する。負の一軸性位相差層は、電圧無印加時の液晶層の正の一軸性の屈性率異方性を補償するために設けられており、従来は液晶層に最も近い位置に配置されていた。１／４波長層は、反射モードで表示を行うために、液晶層を通過する光を円偏光とするために設けられており、１／２波長層は反射モードにおける着色を抑制するために設けられている。１／２波長層を設けると、反射モード表示における着色は抑制されるものの、視野角が狭くなり、十分な視野角特性を得ることができなかった。
【００１０】
液晶表示装置２００Ｂは、液晶表示装置２００Ａにおける負の一軸位相差層と１／４波長層とを一枚の二軸位相差層で構成した例であり、液晶表示装置２００Ａと同様に十分な視野角特性を得ることが出来なかった。
【００１１】
本発明は、上記諸点に鑑みてなされたものであり、視野角特性に優れた両用型液晶表示装置を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の液晶表示装置は、画素内の液晶層に所定の電圧を印加したときに液晶分子が放射状に傾斜配向するドメインを備え、画素内に透過モードで表示を行う透過領域と反射モードで表示を行う反射領域とを有する液晶パネルと、前記液晶パネルの観察者側からこの順に配置された、第１偏光層、第１位相差層、第２位相差層、第３位相差層と、前記液晶パネルの観察者側とは反対の側からこの順に配置された、第２偏光層、第４位相差層、第５位相差層、第６位相差層とを備え、前記第２偏光層の吸収軸は前記第１偏光層の吸収軸に直交し、前記第４位相差層は前記第１位相差層と実質的に同じ屈折率異方性を有し、前記第５位相差層は前記第２位相差層と実質的に同じ屈折率異方性を有し、前記第６位相差層は前記第３位相差層と実質的に同じ屈折率異方性を有し、かつ、各位相差層の層面内において屈折率が最も大きい主軸をａ軸とすると、前記第４位相差層、第５位相差層および第６位相差層のそれぞれのａ軸は、上記関連付けられる各位相差層のａ軸に直交するように配置されており、前記第１位相差層のａ軸をａ１軸とし、ａ１軸に直交する層面内の主軸をｂ１軸、面法線方向の他の主軸をｃ１軸、各主軸方向における各主屈折率をｎａ１、ｎｂ１およびｎｃ１、その厚さをｄ１、その面内リタデーションをＲｅ１＝（ｎａ１−ｎｂ１）・ｄ１、その厚さ方向のリタデーションをＲｔｈ１＝（[（ｎａ１＋ｎｂ１）／２]−ｎｃ）・ｄ１とし、前記第２位相差層のａ軸をａ２軸、ａ２軸に直交する層面内の主軸をｂ２軸、面法線方向の他の主軸をｃ２軸、各主軸方向における各主屈折率をｎａ２、ｎｂ２およびｎｃ２、その厚さをｄ２、その面内リタデーションをＲｅ２＝（ｎａ２−ｎｂ２）・ｄ２、その厚さ方向のリタデーションをＲｔｈ２＝（[（ｎａ２＋ｎｂ２）／２]−ｎｃ）・ｄ２とし、前記第３位相差層のａ軸をａ３軸、ａ３軸に直交する層面内の主軸をｂ３軸、面法線方向の他の主軸をｃ３軸、各主軸方向における各主屈折率をｎａ３、ｎｂ３およびｎｃ３、その厚さをｄ３、その面内リタデーションをＲｅ３＝（ｎａ３−ｎｂ３）・ｄ３、その厚さ方向のリタデーションをＲｔｈ３＝（[（ｎａ３＋ｎｂ３）／２]−ｎｃ）・ｄ３とし、前記第１偏光層の吸収軸をＸ軸とし、Ｘ軸とａ１軸の交差角のうち小さい方の交差角をθ（＞０）とし、Ｘ軸を基準として、Ｘ軸とａ１軸との交差角がθとなる方向を＋方向として、Ｘ軸とａ３軸とがなす角をγ（＞０）とすると、４０≦│ ２・θ―γ │≦５０  または  １３０≦│ ２・θ―γ │≦１４０を満足し、かつ、        ３０ｎｍ≦Ｒｅ１−１．５・Ｒｅ３≦１００ｎｍ、７０ｎｍ≦Ｒｅ３≦１７０ｎｍ、およびＲｅ２≦５０ｎｍを満足することを特徴とする。
【００１３】
ある実施形態において、Ｒｔｈ１＜Ｒｔｈ２を満足し、Ｒｔｈ１＜０であることがさらに好ましい。
【００１４】
ある実施形態において、０ｎｍ＜Ｒｔｈ２≦１５０ｎｍを満足し、２０ｎｍ≦Ｒｔｈ２≦１５０ｎｍを満足することがさらに好ましい。
【００１５】
ある実施形態において、前記第１位相差層と前記第２位相差層との間および前記第２位相差層と前記第３位相差層との間に接着層を有しない構成とすることができる。
【００１６】
ある実施形態において、前記第１偏光層と前記第１位相差との間に接着層を有しない構成とすることができる。
【００１７】
ある実施形態において、前記第１偏光層と前記第１位相差層との間に、前記第２位相差層と実質的に同じ屈折率異方性を有する更なる位相差層を有する構成としてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると両用型液晶表示装置の視野角特性を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図面を参照して、本発明による実施形態の両用型液晶表示装置を説明する。
【００２０】
図１（ａ）および（ｂ）に、本発明による実施形態の液晶表示装置１００Ａおよび１００Ｂの模式的な断面図を示す。
【００２１】
液晶表示装置１００Ａおよび１００Ｂは、画素内の液晶層に所定の電圧を印加したときに液晶分子が放射状に傾斜配向するドメインを備え、画素内に透過モードで表示を行う透過領域と反射モードで表示を行う反射領域とを有する液晶パネル１００を備える両用型液晶表示装置である。液晶パネル１００の構成は後述する。
【００２２】
液晶表示装置１００Ａおよび１００Ｂは、液晶パネル１００の観察者側からこの順に配置された、第１偏光層ＰＯＬ１と、第１位相差層Ｒ１、第２位相差層Ｒ２、第３位相差層Ｒ３と、液晶パネルの観察者側とは反対の側からこの順に配置された、第２偏光層ＰＯＬ２、第４位相差層Ｒ４、第５位相差層Ｒ５、第６位相差層Ｒ６とを備えている。第４位相差層Ｒ４は第１位相差層Ｒ１と実質的に同じ屈折率異方性を有し、第５位相差層Ｒ５は第２位相差層Ｒ２と実質的に同じ屈折率異方性を有し、第６位相差層Ｒ６は第３位相差層Ｒ３と実質的に同じ屈折率異方性を有している。
【００２３】
液晶表示装置１００Ａの第１偏光層ＰＯＬ１は一対の保護層Ｐ１およびＰ２に挟まれている。保護層Ｐ１およびＰ２は、典型的にはＴＡＣ層である。一方、液晶表示装置１００Ｂにおいては、第１偏光層ＰＯＬ１の観察者側に保護層Ｐ１が設けられているが、液晶パネル１００側には保護層を有していない点で液晶表示装置１００Ａと異なる。
【００２４】
ここで、第１位相差層Ｒ１のａ軸をａ１軸とし、ａ１軸に直交する層面内の主軸をｂ１軸、面法線方向の他の主軸をｃ１軸、各主軸方向における各主屈折率をｎａ１、ｎｂ１およびｎｃ１、その厚さをｄ１、その面内リタデーションをＲｅ１＝（ｎａ１−ｎｂ１）・ｄ１、その厚さ方向のリタデーションをＲｔｈ１＝（[（ｎａ１＋ｎｂ１）／２]−ｎｃ）・ｄ１とし、第２位相差層Ｒ２のａ軸をａ２軸、ａ２軸に直交する層面内の主軸をｂ２軸、面法線方向の他の主軸をｃ２軸、各主軸方向における各主屈折率をｎａ２、ｎｂ２およびｎｃ２、その厚さをｄ２、その面内リタデーションをＲｅ２＝（ｎａ２−ｎｂ２）・ｄ２、その厚さ方向のリタデーションをＲｔｈ２＝（[（ｎａ２＋ｎｂ２）／２]−ｎｃ）・ｄ２とし、第３位相差層Ｒ３のａ軸をａ３軸、ａ３軸に直交する層面内の主軸をｂ３軸、面法線方向の他の主軸をｃ３軸、各主軸方向における各主屈折率をｎａ３、ｎｂ３およびｎｃ３、その厚さをｄ３、その面内リタデーションをＲｅ３＝（ｎａ３−ｎｂ３）・ｄ３、その厚さ方向のリタデーションをＲｔｈ３＝（[（ｎａ３＋ｎｂ３）／２]−ｎｃ）・ｄ３とすると、
３０ｎｍ≦Ｒｅ１−１．５・Ｒｅ３≦１００ｎｍ、
７０ｎｍ≦Ｒｅ３≦１７０ｎｍ、および
Ｒｅ２≦５０ｎｍ、
の関係を満足している。
【００２５】
ここで、図２を参照して、偏光層および位相差層の光学配置（軸配置）を説明する。図２は、液晶パネル１００の観察者側に配置されている第１偏光層ＰＯＬ１の吸収軸方向であるＸ方向、第１位相差層Ｒ１のａ１軸方向、第３位相差層Ｒ３のａ３軸方向の関係を示している。第１偏光層ＰＯＬ１の吸収軸をＸ軸とし、Ｘ軸とａ１軸の交差角のうち小さい方の交差角をθ（＞０）とし、Ｘ軸を基準として、Ｘ軸とａ１軸との交差角がθとなる方向を＋方向として、Ｘ軸とａ３軸とがなす角をγ（＞０）とすると、
４０≦│ ２・θ―γ │≦５０  または  １３０≦│ ２・θ―γ │≦１４０
を満足するように設定される。
【００２６】
この角度設定（光学配置）の意味を簡単に説明するために、例えば、第１位相差層Ｒ１が１／２波長板であって、第３位相差板Ｒ３が１／４波長板とする。θを２２．５°とすると、γは９０°となる。この光学配置では、面法線方向から第１偏光層ＰＯＬ１に入射する自然光（非偏光）は、Ｘ方向に直交する偏光面を有する直線偏光だけが通過し、この直線偏光が第１位相差層（１／２波長板）Ｒ１によって偏光面がａ１軸（遅相軸）に関して対称な直線偏光に変換される。変換された直線偏光の偏光面は第３位相差層（１／４波長板）Ｒ３のａ３軸（遅相軸）に対して４５°の角度をなすので、第３位相差層（１／４波長板）Ｒ３を透過した光は円偏光となる。この基本的な光学配置に対して、アライメントマージンとして±５°を考慮している。アライメントマージンは±３°とすることが好ましい。
【００２７】
上記の３０ｎｍ≦Ｒｅ１−１．５・Ｒｅ３≦１００ｎｍおよび７０ｎｍ≦Ｒｅ３≦１７０ｎｍの条件は、第１位相差層Ｒ１および第３位相差層Ｒ３が１／２波長板および１／４波長板としての上述の基本的な機能を発現するための条件であり、５０ｎｍ≦Ｒｅ１−１．５・Ｒｅ３≦８０ｎｍおよび１００ｎｍ≦Ｒｅ３≦１５０ｎｍを満足することがさらに好ましい。
【００２８】
第１位相差層Ｒ１は、Ｒｔｈ１＜Ｒｔｈ２を満足することが好ましい。Ｒｔｈ１がＲｔｈ２よりも大きいと視野角が狭くなる。Ｒｔｈ１＜０ｎｍであることが好ましい。
【００２９】
第２位相差層Ｒ２は、基本的には液晶層の正の一軸性の屈折率異方性を補償するためのものであり、負の屈折率異方性（ｎｃ＜ｎａ、ｎｃ＜ｎｂ）を有している。また、０ｎｍ＜Ｒｔｈ２≦１５０ｎｍを満足することが好ましく、２０ｎｍ≦Ｒｔｈ２≦１５０ｎｍを満足することがさらに好ましい。上記の範囲から外れると視野角が狭くなる。
【００３０】
第２位相差層Ｒ２の面内リタデーションＲｅ２はゼロであること（すなわちｎａ＝ｎｂ）が好ましく、図２にはＲｅ２＝０としてａ２軸を図示していない（ａ２軸およびｂ２軸は面内のどの方向にあっても等価である）。なお、Ｒｅ２がゼロでない場合、ａ２軸は、第１位相差層のａ１軸または第３位相差層のａ３軸と一致させることが好ましい。また、このとき、ａ２軸を一致させた位相差層（Ｒ１またはＲ３）の面内リタデーション（Ｒｅ１またはＲｅ３）と第２位相差層の面内リタデーションＲｅ２との合計をその位相差層の面内リタデーションとして、Ｒｅ１およびＲｅ３についての上記関係を満足するように設定することが好ましい。
【００３１】
上述した条件は、後述のシミュレーションおよび実験によって求めたものである。
【００３２】
液晶パネル１００の観察者側とは反対側に配置される位相差層のａ軸は、液晶パネル１００に関して対称に配置されている各位相差層のａ軸に直交するように配置されている。すなわち、第４位相差層Ｒ４のａ４軸は第１位相差層Ｒ１のａ１軸と直交するように配置されており、第５位相差層Ｒ５のａ５軸は第２位相差層Ｒ２のａ２軸と直交するように配置されており、第６位相差層Ｒ６のａ６軸は第３位相差層Ｒ３のａ３軸と直交するように配置されている。
【００３３】
上述の関係を満足することによって、後にシミュレーション結果および実験例を示して説明するように、従来よりも視野角特性の優れた液晶表示装置が得られる。
【００３４】
なお、液晶表示装置１００Ａと液晶表示装置１００Ｂとは、一対の偏光層ＰＯＬ１およびＰＯＬ２との間に、保護層（ＴＡＣ層）を有するか、有しないかの違いがあるが、視角特性として優位な差はない。液晶表示装置１００Ｂの構成を採用すると、保護層Ｐ１、第１偏光層ＰＯＬ１、第２位相差層Ｒ２および第３位相差層Ｒ３を備える積層フィルム（まとめて、光学フィルムと呼ぶことがある。）をロール・トウ・ロール法で製造できる。例えば、保護層Ｐ１付き偏光層ＰＯＬ１は吸収軸方向（Ｘ方向）がマシーン方向のロール状で供給される。また、第３位相差層Ｒ３は、マシーン方向とそれに直交する方向に２軸延伸されたフィルムによって形成され、ａ３軸がマシーン方向に直交する方向のロール状で第２位相差層Ｒ２が付いた状態で供給され得る。従って、これらのロール状のフィルムをマシーン方向を一致させて貼り合せば、Ｘ方向とａ３軸は図２に示す配置となる。第１位相差層Ｒ１は、保護層Ｐ１付き偏光層ＰＯＬ１と、第２位相差層Ｒ２付き第３位相差層Ｒ３とを貼り合せる前に、何れか一方の表面に液晶性高分子材料をコーティングすることによって形成できる（例えば特開２００４−１９９０４５号公報参照）。ａ１軸方向は、例えば、液晶性高分子材料をコーティングする前に、被コート面に所定の方向にラビング処理を施すことによって制御できる。
【００３５】
図１（ａ）および（ｂ）に示した液晶表示装置１００Ａおよび１００Ｂは、従来の液晶表示装置と同様に、偏光板とそれに隣接する位相差層との間、および互いに隣接する位相差層の間に接着層を設けてもよいが、上述したように、ロール・トウ・ロール法で光学フィルムを製造できるので、材料の歩留まりの向上や製造コストの低減をすることができる。なお、液晶表示装置１００Ａの構成を採用する場合においても、第１位相差層Ｒ１と第２位相差層Ｒ２とをコーティング法で形成することによって、その光学フィルムをロール・トウ・ロール法で製造することができる。
【００３６】
次に、図３を参照して、本実施形態の液晶表示装置用の液晶パネルとして好適に用いられる両用型液晶パネル１００の構成を説明する。
【００３７】
図３（ａ）および（ｂ）は、本実施形態における液晶パネル１００の１つの画素領域の構造を模式的に示す図である。以下では、説明の簡単さのためにカラーフィルタやブラックマトリクスを省略する。図３（ａ）は、画素領域を基板法線方向から見た上面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）中の３Ｂ−３Ｂ'線に沿った断面図に相当する。図３（ｂ）は、液晶層に電圧を印加していない状態を示している。
【００３８】
液晶パネル１００は、アクティブマトリクス基板（以下「ＴＦＴ基板」と呼ぶ。）１００ａと、対向基板（「カラーフィルタ基板」とも呼ぶ）１００ｂと、ＴＦＴ基板１００ａと対向基板１００ｂとの間に設けられた液晶層３０とを有している。液晶層３０の液晶分子３０ａは、負の誘電率異方性を有し、ＴＦＴ基板１００ａおよび対向基板１００ｂの液晶層３０側の表面に設けられた垂直配向層としての垂直配向膜（不図示）によって、液晶層３０に電圧が印加されていないとき、図３（ｂ）に示したように、垂直配向膜の表面に対して垂直に配向する。このとき、液晶層３０は垂直配向状態にあるという。但し、垂直配向状態にある液晶層３０の液晶分子３０ａは、垂直配向膜の種類や液晶材料の種類によって、垂直配向膜の表面（基板の表面）の法線から若干傾斜することがある。一般に、垂直配向膜の表面に対して、液晶分子軸（「軸方位」とも言う。）が約８５°以上の角度で配向した状態が垂直配向状態と呼ばれる。
【００３９】
液晶パネル１００のＴＦＴ基板１００ａは、透明基板（例えばガラス基板）１１とその表面に形成された画素電極１４とを有している。対向基板１００ｂは、透明基板（例えばガラス基板）２１とその表面に形成された対向電極２２とを有している。液晶層３０を介して互いに対向するように配置された画素電極１４と対向電極２２とに印加される電圧に応じて、画素領域ごとの液晶層３０の配向状態が変化する。液晶層３０の配向状態の変化に伴い、液晶層３０を透過する光の偏光状態や量が変化する現象を利用して表示が行われる。
【００４０】
各画素領域は、ＴＦＴ基板１００ａ側から入射する光（典型的にはバックライトからの光）を用いて透過モードの表示を行う透過領域Ｔと、対向基板１００ｂ側から入射する光（典型的には外光）を用いて反射モードの表示を行う反射領域Ｒとを有している。本実施形態では、画素電極１４が、透明導電材料から形成された透明電極と、光反射性を有する導電材料から形成された反射電極とを有しており、透明電極によって透過領域Ｔが規定され、反射電極によって反射領域Ｒが規定される。なお、反射電極の表面に微小な凹凸形状を付与すると、反射電極によって光を拡散反射することが可能になるので、ペーパーホワイトに近い白表示を実現することができる。
【００４１】
透過モードの表示では、表示に用いられる光は液晶層３０を１回通過するだけであるのに対して、反射モードの表示では、表示に用いられる光は液晶層３０を２回通過する。図３（ｂ）に示すように、反射領域Ｒ内の液晶層３０の厚さｄｒを、透過領域Ｔ内の液晶層３０の厚さｄｔよりも小さくすることによって、反射モードに用いられる光に対して液晶層３０が与えるリタデーションを、透過モードに用いられる光に対して液晶層３０が与えるリタデーションに近くすることができる。反射領域Ｒ内の液晶層３０の厚さｄｒを、透過領域Ｔ内の液晶層３０の厚さｄｔの略１／２とすると、両表示モードに用いられる光に対して液晶層３０が与えるリタデーションを略等しくすることができる。
【００４２】
対向基板１００ｂは、反射領域Ｒ内に位置する上段面１００ｂ１と、透過領域Ｔ内に位置する下段面１００ｂ２と、上段面１００ｂ１と下段面１００ｂ２とを結ぶ側面１００ｂ３とを有する段差を有しており、そのことによって、反射領域Ｒ内の液晶層３０の厚さｄｒが透過領域Ｔ内の液晶層３０の厚さｄｔよりも小さくなっている。対向基板１００ｂの段差は、具体的には、対向基板１００ｂの反射領域Ｒに選択的に透明誘電体層２９を設けることによって形成されている。段差の側面１００ｂ３は、反射領域Ｒ内に位置しており、対向電極２２によって覆われている。
【００４３】
次に、液晶パネル１００が有する画素電極１４の構造とその作用とを説明する。
【００４４】
画素電極１４は、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、導電膜（例えばＩＴＯ膜やアルミニウム膜）から形成された中実部１４ａと、導電膜が形成されていない非中実部１４ｂとを有している。
【００４５】
中実部１４ａは、それぞれが非中実部１４ｂによって実質的に包囲された複数の領域（「単位中実部」と称する）１４ａ'を有している。これらの単位中実部１４ａ'は、実質的に同じ形状で同じ大きさを有しており、各単位中実部１４ａ'は、略円形である。単位中実部１４ａ'同士は、典型的には、各画素領域内で相互に電気的に接続されている。図３（ｂ）に例示する構成では、画素電極１４は、９つの単位中実部１４'を有しており、そのうちの３つ（紙面の中央）が透明電極であり、残りの６つ（紙面の上側および下側）が反射電極である。
【００４６】
非中実部１４ｂは、複数の開口部１４ｂ１を有している。これらの開口部１４ｂ１は、実質的に同じ形状で同じ大きさを有しており、その中心が正方格子を形成するように配置されている。画素領域の中央の単位中実部１４ａ'は、１つの単位格子を形成する４つの格子点上に中心が位置する４つの開口部１４ｂ１によって実質的に囲まれている。各開口部１４ｂ１は、４つの４分の１円弧状の辺（エッジ）を有し、且つ、その中心に４回回転軸を有する略星形である。
【００４７】
非中実部１４ｂは、さらに、複数の切欠き部１４ｂ２を有している。複数の切欠き部１４ｂ２は、画素領域の端部に配置されている。画素領域の辺に対応する領域に配置された切欠き部１４ｂ２は、開口部１４ｂ１の約２分の１に相当する形状を有し、画素領域の角に対応する領域に配置された切欠き部１４ｂ２は、開口部１４ｂ１の約４分の１に相当する形状を有している。画素領域の端部に配置された単位中実部１４ａ'は、切欠き部１４ｂ２と開口部１４ｂ１とによって実質的に包囲されている。切欠き部１４ｂ２は、規則的に配置されており、開口部１４ｂ１と切欠き部１４ｂ２とが画素領域の全体にわたって（端部にまで）単位格子を形成している。開口部１４ｂ１および切欠き部１４ｂ２は、画素電極１４となる導電膜をパターニングすることによって形成される。
【００４８】
上述したような構成を有する画素電極１４と対向電極２２との間に電圧を印加すると、中実部１４ａの周辺（外周近傍）、すなわち、非中実部１４ｂのエッジ部に生成される斜め電界によって、それぞれが放射状傾斜配向を有する複数の液晶ドメインが形成される。液晶ドメインは、開口部１４ｂ１に対応する領域と、単位中実部１４ａ'に対応する領域とに、それぞれ１つずつ形成される。
【００４９】
ここでは、正方形の画素電極１４を例示しているが、画素電極１４の形状はこれに限られない。画素電極１４の一般的な形状は、矩形（正方形と長方形を含む）に近似されるので、開口部１４ｂ１や切欠き部１４ｂ２を正方格子状に規則正しく配列することができる。画素電極１４が矩形以外の形状を有していても、画素領域内の全ての領域に液晶ドメインが形成されるように、規則正しく（例えば例示したように正方格子状に）開口部１４ｂ１や切欠き部１４ｂ２を配置すればよい。
【００５０】
上述した斜め電界によって液晶ドメインが形成されるメカニズムを図４（ａ）および（ｂ）を参照しながら説明する。図４（ａ）および（ｂ）は、液晶層３０に電圧を印加した状態を示しており、図４（ａ）は、液晶層３０に印加された電圧に応じて、液晶分子３０ａの配向が変化し始めた状態（ＯＮ初期状態）を模式的に示しており、図４（ｂ）は、印加された電圧に応じて変化した液晶分子３０ａの配向が定常状態に達した状態を模式的に示している。図４（ａ）および（ｂ）中の曲線ＥＱは等電位線ＥＱを示す。なお、図４（ａ）および（ｂ）は、図３（ａ）中の４−４'線に沿った断面図に相当するが、説明の簡単さのために、対向基板１００ｂの段差を省略して示している。
【００５１】
画素電極１４と対向電極２２とが同電位のとき（液晶層３０に電圧が印加されていない状態）には、図３（ｂ）に示したように、画素領域内の液晶分子３０ａは、両基板１１および２１の表面に対して垂直に配向している。
【００５２】
液晶層３０に電圧を印加すると、図４（ａ）に示した等電位線（電気力線と直交する）ＥＱで表される電位勾配が形成される。この等電位線ＥＱは、画素電極１４の中実部１４ａと対向電極２２との間に位置する液晶層３０内では、中実部１４ａおよび対向電極２２の表面に対して平行であり、画素領域の非中実部１４ｂに対応する領域で落ち込み、非中実部１４ｂのエッジ部（非中実部１４ｂと中実部１４ａとの境界を含む非中実部１４ｂの内側周辺）ＥＧ上の液晶層３０内には、傾斜した等電位線ＥＱで表される斜め電界が形成される。
【００５３】
負の誘電異方性を有する液晶分子３０ａには、液晶分子３０ａの軸方位を等電位線ＥＱに対して平行（電気力線に対して垂直）に配向させようとするトルクが作用する。従って、エッジ部ＥＧ上の液晶分子３０ａは、図４（ａ）中に矢印で示したように、図中の右側エッジ部ＥＧでは時計回り方向に、図中の左側エッジ部ＥＧでは反時計回り方向に、それぞれ傾斜（回転）し、等電位線ＥＱに平行に配向する。
【００５４】
本発明による実施形態の液晶表示装置に用いられる液晶パネルは、上記の例に限られず、特許文献６に記載されているものをはじめ、特許文献３〜５などに記載の構成を両用型液晶パネルに適用した公知の液晶表示パネルを用いることができる。
【００５５】
次に、シミュレーションおよび実験例を示して本実施形態の液晶表示装置の表示特性を説明する。シミュレーションには、シンテック社製ＬＣＤ−ＭＡＳＴＥＲを用いた。尚、液晶パネルとして、液晶層の厚さ方向のリタデーションΔｎ・ｄが約３８０ｎｍのものを用いた。
【００５６】
本発明による実施形態の液晶表示装置１００Ａの視野角特性を図５、液晶表示装置１００Ｂの視角特性を図６に示す。また、比較のために、図１２に示した液晶表示装置２００Ａの視角特性を図７および図８に示し、液晶表示装置２００Ｂの視野角特性を図９に示す。図５から図９ではシミュレーション結果のみを示すが、実験でも同様の結果が得得られた。さらに、図１２（ｃ）に示した、第２位相差層Ｒ２’を最も観察者側に配置した液晶表示装置２００Ｃの視野角特性を図１０に示す。なお、両用型液晶表示装置の表示品位は透過モードの表示が支配的なので、ここでは透過モードについての評価結果を示している。評価した液晶表示装置における光学フィルム構成のパラメータを表１に示す。
【００５７】
図５〜図１０に示したそれぞれの図は、図２におけるＸ方向（Ｘ軸）を方位角０°とした等コントラスト線図である。一番外側の円で示されている極角（表示面法線からの角度）は８０°である。それぞれの図において、一番外側の等コントラスト線がコントラスト比１０を示す線であり、内側に向かって順に、コントラスト比２０、３０および４０を示す等コントラスト線である。
【００５８】
【表１】
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【００５９】
本実施形態の液晶表示装置１００Ａおよび１００Ｂについての図５および図６からわかるように、コントラスト比が１０を示す線が、方位角が０°、９０°、１８０°、２７０°の４つの方向（偏光層の吸収軸に直交または平行な方向）において、極角８０°の円と交差している。すなわち、これらの方位においては、極角が８０°を超える視角方向においてもコントラスト比が１０で表示することができる。これに対し、図７から図１０に示した等コントラスト線図を見ると、いずれもコントラスト比が１０の等コントラスト線は極角８０°の円の内側にある。
【００６０】
このように、特に図５および図６と図８または図１０との比較から明らかなように、位相差層Ｒ２（およびＲ５）を位相差層Ｒ１と位相差層Ｒ３との間に配置することによって視角特性が改善されることがわかる。
【００６１】
なお、図５と図６との比較から、液晶表示装置１００Ａにおける保護層Ｐ２（ＴＡＣ層）は第２位相差層Ｒ２と実質的に同じ屈折率異方性を有しているが、視野角特性に対する寄与は殆どない。当然のことながら、第１偏光層ＰＯＬ１よりも外側に配置されている保護層Ｐ１は、光学的にはなんら作用しない。
【００６２】
従来は、既に述べたように、第２位相差層Ｒ２を液晶層に最も近い位置に配置するのが技術常識であった。これは、第２位相差層Ｒ２（典型的には負の一軸異方性を有する）は液晶層の正の一軸性の屈折率異方性を補償するためのものであるので、補償すべき対象に最も近い位置に配置することが好ましいと考えられていたものと思われる。しかしながら、上述の結果から明らかなように、従来の技術常識とは異なり、第２位相差層Ｒ２を第１位相差層Ｒ１と第３位相差層Ｒ３との間に配置することによって、視野角特性を大きく改善することができる。
【００６３】
次に、図１１を参照しながら、第２位相差層Ｒ２の面内リタデーションＲｅによる表示特性への影響を検討した結果を説明する。図１１は、第２位相差層Ｒ２の面内リタデーションＲｅを横軸にとり、縦軸に正面透過率をとったグラフであり、縦軸はＲｅ＝０ｎｍの場合の値で規格化している。
【００６４】
図１１からわかるように、第２位相差層Ｒ２の面内リタデーションＲｅが増大するにつれて、正面透過率が低下する。透過率の低下を５％以下に抑制するためには、第２位相差層Ｒ２の面内リタデーションＲｅを５０ｎｍ以下とすることが好ましいことがわかる。なお、視野角特性については、上記と同様の検討の結果、面内リタデーションＲｅが増大すると視野角特性も低下するものの、面内リタデーションＲｅが５０ｎｍ以下であれば極角が８０°付近までコントラスト比１０を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明によると、モバイル機器の液晶表示装置として好適な両用型の液晶表示装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】（ａ）および（ｂ）は、本発明による実施形態の液晶表示装置１００Ａおよび１００Ｂの模式的な断面図を示す。
【図２】偏光層および位相差層の光学配置を説明するための模式図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は、本発明による実施形態の液晶表示装置に用いられる両用型液晶パネルの構造を模式的に示す図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）中の３Ｂ−３Ｂ’線に沿った断面図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は、図３（ａ）に示した液晶表示装置の４−４’線に沿った断面図であり、（ａ）は、液晶層に印加された電圧に応じて、液晶分子の配向が変化し始めた状態（ＯＮ初期状態）を模式的に示しており、（ｂ）は、印加された電圧に応じて変化した液晶分子の配向が定常状態に達した状態を模式的に示している。
【図５】本発明による実施形態の液晶表示装置の視野角特性を示す図である。
【図６】本発明による実施形態の他の液晶表示装置の視野角特性を示す図である。
【図７】従来の液晶表示装置の視野角特性を示す図である。
【図８】比較のための液晶表示装置の視野角特性を示す図である。
【図９】従来の他の液晶表示装置の視野角特性を示す図である。
【図１０】比較のための液晶表示装置の視野角特性を示す図である。
【図１１】液晶表示装置の正面透過率の、第２位相差層Ｒ２の面内リタデーションＲｅ依存性を示すグラフである。
【図１２】（ａ）および（ｂ）は従来の両用型液晶表示装置の光学フィルム構成を模式的に示す断面図であり、（ｃ）は比較のための両用型液晶表示装置の光学フィルム構成を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００６７】
１００Ａ、１００Ｂ    液晶表示装置
１００  液晶パネル
ＰＯＬ１  第１偏光層
ＰＯＬ２  第２偏光層
Ｒ１  第１位相差層
Ｒ２  第２位相差層
Ｒ３  第３位相差層
Ｒ４  第４位相差層
Ｒ５  第５位相差層
Ｒ６  第６位相差層
Ｐ１  第１保護層
Ｐ２  第２保護層（さらなる位相差層）
Ｐ３  第３保護層
Ｐ４  第４保護層（さらなる位相差層）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図１１】
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【図１２】
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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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