(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに略平行に配置される一対の基板と、
前記一対の基板のそれぞれの対向面側に設けられる電極と、
前記一対の基板のそれぞれの対向面側に設けられ、前記電極より内側に設けられる配向膜と、
前記配向膜に接し、前記一対の基板により挟持される負の誘電率異方性を有する液晶分子からなる液晶層とを備える液晶表示パネルであって、
前記液晶分子は、前記電極に電圧が印加されていない時に、前記液晶層中で前記一対の基板に対して略垂直に配向しており、白色表示を行うための電圧が前記電極に印加されると、前記一対の基板に対して４５°程度の角度となり、
前記液晶層に色補償用の青色の二色性色素が添加され、
前記二色性色素は、斜め上方から観た場合の黄色の色付きを抑えること
を特徴とする液晶表示パネル。
【請求項２】
互いに略平行に配置される一対の基板と、
前記一対の基板のそれぞれの対向面側に設けられる電極と、
前記一対の基板のそれぞれの対向面側に設けられ、前記電極より内側に設けられる配向膜と、
前記配向膜に接し、前記一対の基板により挟持される負の誘電率異方性を有する液晶分子からなる液晶層と、
前記一対の基板の少なくとも一方に設けられる、色補償用の青色の二色性色素が添加された色補償層とを備え、
前記液晶分子は、前記電極に電圧が印加されていない時に、前記液晶層中で前記一対の基板に対して略垂直に配向し、白色表示を行うための電圧が前記電極に印加されると、前記一対の基板に対して４５°程度の角度となり、
前記二色性色素は、斜め上方から観た場合の黄色の色付きを抑えること
を特徴とする液晶表示パネル。
【請求項３】
前記液晶分子は、液晶分子の長軸が、前記一対の基板の少なくとも一方に対して７５°以上、９０°未満のプレチルト角を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示パネル。
【請求項４】
前記プレチルト角は、８７°以上であることを特徴とする請求項３記載の液晶表示パネル。
【請求項５】
前記二色性色素は、その分子の長軸方向での吸収が大きいものであることを特徴とする請求項１または２記載の液晶表示パネル。
【請求項６】
前記二色性色素は、アントラキノン系の色素であることを特徴とする請求項１または２記載の液晶表示パネル。
【請求項７】
前記色補償層は、前記基板に対して略垂直に配向している液晶層中に前記二色性色素が添加されたものであり、前記液晶層とは異なるものであることを特徴とする請求項２記載の液晶表示パネル。
【請求項８】
前記色補償層を構成する液晶層は液晶ポリマーからなり、紫外線照射により硬化されたものであることを特徴とする請求項７記載の液晶表示パネル。
【請求項９】
前記二色性色素の添加量が、前記液晶層の０．５〜５重量パーセントであることを特徴とする請求項１記載の液晶パネル。
【請求項１０】
前記青色の二色性色素の添加量が、前記液晶層の１〜３重量パーセントであることを特徴とする請求項９記載の液晶パネル。
【請求項１１】
前記二色性色素の添加量が、前記色補償層を構成する液晶層の０．５〜５重量パーセントであることを特徴とする請求項７記載の液晶パネル。
【請求項１２】
前記青色の二色性色素の添加量が、前記色補償層を構成する液晶層の１〜３重量パーセントであることを特徴とする請求項１１記載の液晶パネル。
【請求項１３】
前記色補償層は、前記基板の対向面側とは反対面側に配設される偏光板と、前記基板との間に設けられることを特徴とする請求項２記載の液晶表示パネル。
【請求項１４】
前記色補償層は、前記基板の対向面側とは反対面側に配設される偏光板の外側に設けられることを特徴とする請求項２記載の液晶表示パネル。
【請求項１５】
互いに略平行に配置される一対の基板と、前記一対の基板のそれぞれの対向面側に設けられる電極と、前記一対の基板のそれぞれの対向面側に設けられ、前記電極より内側に設けられる配向膜と、前記配向膜に接し、前記一対の基板により挟持される負の誘電率異方性を有する液晶分子からなり、色補償用の青色の二色性色素が添加された液晶層とを備え、前記液晶分子は、前記電極に電圧が印加されていない時に、前記液晶層中で前記一対の基板に対して略垂直に配向しており、白色表示を行うための電圧が前記電極に印加されると、前記一対の基板に対して４５°程度の角度となり、前記二色性色素は、斜め上方から観た場合の黄色の色付きを抑える液晶表示パネルと、
前記電極に駆動電圧を印加する駆動回路とを備えることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１６】
互いに略平行に配置される一対の基板と、前記一対の基板のそれぞれの対向面側に設けられる電極と、前記一対の基板のそれぞれの対向面側に設けられ、前記電極より内側に設けられる配向膜と、前記配向膜に接し、前記一対の基板により挟持される負の誘電率異方性を有する液晶分子からなる液晶層と、前記一対の基板の少なくとも一方に設けられる、色補償用の青色の二色性色素が添加された色補償層とを備え、前記液晶分子は、前記電極に電圧が印加されていない時に、前記液晶層中で前記一対の基板に対して略垂直に配向しており、白色表示を行うための電圧が前記電極に印加されると、前記一対の基板に対して４５°程度の角度となり、前記二色性色素は、斜め上方から観た場合の黄色の色付きを抑える液晶表示パネルと、
前記電極に駆動電圧を印加する駆動回路とを備えることを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示パネルおよびそれを用いた液晶表示装置に関し、特に負の誘電率異方性を有する液晶を、液晶に電界を印加しない状態で、液晶表示パネルを構成する基板面に対して略垂直方向に配向させるモード（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｅｄ  モード：以下、ＶＡモードと呼ぶ）で動作する液晶表示パネルおよび液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、コンピュータをはじめとする様々な情報処理装置の表示装置や、テレビジョン等の表示装置として広く使われている。
ところで、従来の液晶表示装置では、正の誘電率異方性を有するｐ型の液晶を、液晶に電界を印加しない状態で、互いに対向する基板間に水平に配向するモード（例えば、ＴＮ型, ＳＴＮ型, ＴＦＴ型等）の液晶表示パネルが主として使われてきた。
【０００３】
例えば、ＴＮモードの液晶表示パネルでは、一般的に、一方の基板面に隣接する液晶分子の配向方向（液晶分子の長軸方向）が、他方の基板面に隣接する液晶分子の配向方向に対して９０°ツイストしている。そして、パネルの外側に設けられる一対の偏光板の透過軸を直交させて配設した場合（クロスニコル）には、非駆動状態において白色表示を、駆動状態において黒色表示を行い、逆に、一対の偏光板の透過軸を平行にして配設した場合（パラレルニコル）には、非駆動状態において黒色表示を、駆動状態において白色表示を行うように構成されている。
【０００４】
このような構成のＴＮモードの液晶表示パネルでは、非駆動状態において液晶分子がパネルの基板面に平行に配向し、駆動状態において液晶分子の配向方向がパネルの基板面に略垂直になるように変化するものと理解されている。しかしながら、実際には、駆動状態においてもパネルの基板面に隣接する液晶分子は水平配向を維持し、この水平配向をした液晶分子が形成する複屈折により、駆動状態においても光がパネルをある程度通過してしまう。したがって、従来のＴＮモードの液晶表示パネルでは、高いコントラストを実現することが困難であった。
【０００５】
これに対し、負の誘電率異方性を有する液晶を、液晶表示パネルを構成する一対の基板間に略垂直に配向するようにしたＶＡモードの液晶表示パネルが、例えば特開平８−４３８２５号公報等に見られるように、実用化へ向けて研究・開発が進められている。
このＶＡモードの液晶表示パネルでは、非駆動状態において液晶分子が基板面に対して略垂直な配向を有するため、入射した光は偏光面をほとんど変化させることなく液晶層を通過し、基板を挟むように設けられた一対の偏光板の透過軸を直交させて配設した場合（クロスニコル）、非駆動状態においてはほぼ完全な黒色表示が可能である。また、駆動状態では、液晶分子はパネル中で基板面に対して平行に近づくように配向し、このように配向した液晶分子は、一方の基板と他方の基板の間において９０°ツイストするため、入射した光は偏光面を回転させて白色表示を行う。
【０００６】
よって、ＶＡモードの液晶パネルでは、ＴＮモードの液晶表示パネルでは得られない、非常に高いコントラストを容易に実現することが可能である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このＶＡモードの液晶表示パネルにおいては、斜め方向から見た場合に黄色に着色するという問題がある。
この問題点を、以下、図を用いながら説明する。
図１４は、従来のＶＡモード液晶表示パネルを示す図である。
【０００８】
図１４において、光は紙面裏側から入射し、表示は紙面表側から観るものとする。同図において、１および２は液晶表示パネルを構成する一対の基板であり、１が光の入射側、２が光の出射側の基板である。矢印ＲｉおよびＲｏは基板１、２の対向面側に設けられた配向膜の配向方向であり、Ｒｉは入射側基板１の配向膜の配向方向、Ｒｏは出射側基板２の配向膜の配向方向である。これら配向方向ＲｉおよびＲｏが成す角度θ3 は４５°である。矢印Ｐは、入射側基板１の外側に配設された偏光板の透過軸の方向、矢印Ａは、出射側基板２の外側に配設された偏光板の透過軸の方向であり、２つの偏光板の透過軸方向は直交している。また、矢印Ｓは黄色の着色が生じる方向である。
【０００９】
図１５は、図１４のＸ−Ｘ′線における断面矢視図であり、（ａ）は電圧無印加時（非駆動状態）、また、（ｂ）は電圧印加時（駆動状態）である。
図１５において、１０は入射側基板となる第１のガラス基板、１１は出射側基板となる第２のガラス基板であり、これらで一対の基板をなしている。１２は第１のガラス基板１０の第２のガラス基板１１と対向する側の内面に設けられた第１の電極、１３は第２のガラス基板１１の第１のガラス基板１０と対向する側の内面に設けられた第２の電極であり、これらの電極に電圧を印加することにより電界を生じさせ液晶を駆動する。１４は第１の電極１２を覆って基板上に設けられた第１の配向膜、１５は第２の電極１３を覆って基板上に設けられた第２の配向膜であり、これらは液晶分子を基板に対して垂直方向に配向させる垂直配向膜である。１６は液晶層であり、負の誘電率異方性を有する液晶分子１７からなっている。１８は第１のガラス基板の外面に配設され、透過軸方向Ｐが紙面に垂直方向である第１の偏光板、１９は第２のガラス基板の外面に配設され、透過軸方向Ａが紙面に平行方向である第２の偏光板であり、これら２つの偏光板の透過軸方向は直交している。
【００１０】
図１４および図１５に示す従来のＶＡモード液晶表示パネルでは、図１５（ａ）に示すように、第１および第２の電極１２、１３に電圧を印加しない場合には、液晶分子１７は基板１０、１１に略垂直に配向し、第１の偏光板１８を透過して入射した光（図においては下方から）は、その偏光面を変えずに進むので、透過軸が第１の偏光板１８に対して直交している第２の偏光板１９を透過せず、よって、良好な黒色表示が行える。これは、パネルの斜め上方（矢印Ｓ方向）から観ても同様で良好な黒色表示となる。
【００１１】
しかし、図１５（ｂ）に示すように、白色表示を行うための電圧を第１および第２の電極１２、１３に印加すると、電圧無印加時に略垂直に配向していた液晶分子１７は印加電圧に応じて配向方向を変え、基板１０、１１に対して４５°程度の角度となる。この時、パネルの正面（矢印Ｓ′方向）から観た場合には所望の白色表示が得られるが、パネルの斜め上方（矢印Ｓ方向）から観た場合には白色表示が黄色がかって見えてしまう。
【００１２】
図１６は、この従来のＶＡモード液晶表示パネルの着色特性を示す図であり、パネル正面から斜め上方４０°まで視野角を変化させた時に観測された色変化を、ＣＩＥ（１９３１）標準表色系にプロットしたものである。図中、中央付近の×印は標準白色を示し、４５０から６２５までの数値は光の波長（ｎｍ）を示している。つまり、４５０の点の近傍では光が青色であることを示し、５２５の点の近傍では光が緑色であることを示し、６２５の点の近傍では光が赤色であることを示している。同図から分かるように、視野角が斜め上方に移動するに従い、観測される色の点は波長が５７５ｎｍの点に近づいていき、観測される色が黄色がかっていくことが分かる。
【００１３】
次に、この理由について考察する。
図１７は、液晶のリタデーションΔｎ・ｄ（Δｎは液晶の屈折率異方性、ｄは液晶層の厚さ）による光の波長と透過率との関係を示す図である。同図において、横軸は波長λを、縦軸は光の透過率Ｔをそれぞれ示す。光の透過率Ｔは、
Ｔ＝ｓｉｎ2(Δｎ・ｄ・π／λ)
で示され、例えば、Δｎ・ｄが２００ｎｍ、２７５ｎｍ、３５０ｎｍの場合、それぞれ図に示すような曲線となり、Δｎ・ｄが大きくなるにつれて、曲線のピークが長波長側に移動していくことが分かる。
【００１４】
ここで、図１５を参照すると、図１５（ａ）の電圧を印加していない場合において、パネルの正面方向（矢印Ｓ′方向：（ｂ）参照）では、液晶層１６を通過してくる光に対して液晶分子１７は略平行（すなわち、光の進行方向と液晶分子の長軸が略平行）である。この場合のパネル正面での実効的なΔｎ・ｄは２２０ｎｍとなっている。そして、図１５（ａ）においては、電圧を印加していない状態（すなわち、非駆動時）であるので、良好な黒表示が行える。
【００１５】
次に、図１５（ｂ）の電圧を印加した場合において、パネルの正面方向（矢印Ｓ′方向）では、液晶層１６を通過してくる光に対して液晶分子１７は約４５°の角度をもっている。液晶の屈折率異方性Δｎは、液晶分子に入射する光の角度によって変化し、また、液晶層の厚さｄも液晶層に入射する角度によって実質的な厚さｄも変化する。これらの点を考慮すると、図１５（ｂ）のＳ′方向におけるΔｎとｄから与えられる実効的なΔｎ・ｄは２７５ｎｍとなる。すると、図１７より、Δｎ・ｄが２７５ｎｍの場合には、各波長において平均的に光が透過しており良好な白色表示が行える。
【００１６】
次に、パネルの斜め上方（矢印Ｓ方向）から観る場合では、液晶層１６を通過してくる光に対して液晶分子１７は約９０°の角度をもっており、この場合には、Δｎは液晶分子１７が光に対して４５°の場合よりも大きな値を示し、さらに、ｄも光が液晶層を通過する実質的な距離が長くなり大きな値となるため、実効的なΔｎ・ｄは４００ｎｍ近い値となる。
【００１７】
したがって、図１７より、Δｎ・ｄが４００ｎｍ近くになると、その曲線はΔｎ・ｄが３５０ｎｍのものよりも更に長波長側にずれているので、青の波長領域の光の透過率が極めて低くなり、色表示が黄色がかることになる。実用上では、パネルの斜め方向から見る場合を含めて、実効的なΔｎ・ｄが３５０ｎｍを超えると黄色の着色が目立ってくる。つまり、斜め視角方向から観た場合に、液晶層を通過してくる光が液晶分子に対して大きな角度（例えば９０°近く）をもつような方向であると、表示が黄色がかるという問題が生じてくる。
【００１８】
また、電圧を印加していない状態の正面での実効的なΔｎ・ｄが２２０ｎｍ以上になると、電圧を印加した状態では、正面においてさえ表示が黄色がかる可能性があった。
ここで、斜め視角方向から観た場合の実効的なΔｎ・ｄの値を考慮して、正面から観た場合のΔｎ・ｄの値を予め小さくしておくことが考えられるが、Δｎ・ｄを小さくすると正面から観た場合に表示が暗くなり、輝度が低くなってしまう。よって、ＶＡモード液晶の優れた点である高コントラストが得られなくなってしまう。
【００１９】
すなわち、高コントラストを得るためには、正面でも明るい表示を得られるようにΔｎ・ｄを大きな値にする必要があるが、上述のように視角方向によって表示が黄色がかってしまう。逆に、Δｎ・ｄを小さな値にして視角方向に依存した色付きを抑えようとすると、コントラストが低くなってしまう。
そこで、本発明は、高コントラストで、かつ、色付きのない液晶表示パネルおよび液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を、
請求項１に記載したように、
互いに略平行に配置される一対の基板と、前記一対の基板のそれぞれの対向面側に設けられる電極と、前記一対の基板のそれぞれの対向面側に設けられ、前記電極より内側に設けられる配向膜と、前記配向膜に接し、前記一対の基板により挟持される負の誘電率異方性を有する液晶分子からなる液晶層とを備える液晶表示パネルであって、前記液晶層に青色の二色性色素が添加されていることを特徴とする液晶表示パネルにより、または、
請求項２に記載したように、
互いに略平行に配置される一対の基板と、前記一対の基板のそれぞれの対向面側に設けられる電極と、前記一対の基板のそれぞれの対向面側に設けられ、前記電極より内側に設けられる配向膜と、前記配向膜に接し、前記一対の基板により挟持される負の誘電率異方性を有する液晶分子からなる液晶層と、前記一対の基板の少なくとも一方の基板の対向面側とは反対面側に設けられる、青色の二色性色素が添加された色補償層とを備えることを特徴とする液晶表示パネルにより、または、
請求項３に記載したように、
前記液晶分子は、前記電極に電圧が印加されていない時に、前記液晶層中で前記基板に対して略垂直に配向していることを特徴とする請求項１または２記載の液晶表示パネルにより、または、
請求項４に記載したように、
前記液晶分子は、液晶分子の長軸が、前記一対の基板の少なくとも一方に対して７５°以上、９０°未満のプレチルト角を有することを特徴とする請求項３記載の液晶表示パネルにより、または、
請求項５に記載したように、
前記プレチルト角は、８７°以上であることを特徴とする請求項４記載の液晶表示パネルにより、または、
請求項６に記載したように、
前記青色の二色性色素は、その分子の長軸方向での吸収が大きいものであることを特徴とする請求項１または２記載の液晶表示パネルにより、または、
請求項７に記載したように、
前記青色の二色性色素は、アントラキノン系の色素であることを特徴とする請求項１または２記載の液晶表示パネルにより、または、
請求項８に記載したように、
前記色補償層は、前記液晶層とは異なる、前記基板に対して略垂直に配向している液晶層中に前記青色の二色性色素が添加されたものであることを特徴とする請求項２記載の液晶表示パネルにより、または、
請求項９に記載したように、
前記色補償層を構成する液晶層は液晶ポリマーからなり、紫外線照射により硬化されたものであることを特徴とする請求項８記載の液晶表示パネルにより、または、
請求項１０に記載したように、
前記青色の二色性色素の添加量が、前記液晶層の０．５〜５重量パーセントであることを特徴とする請求項１記載の液晶パネルにより、または、
請求項１１に記載のように、
前記青色の二色性色素の添加量が、前記液晶層の１〜３重量パーセントであることを特徴とする請求項１０記載の液晶パネルにより、または、
請求項１２に記載のように、
前記青色の二色性色素の添加量が、前記色補償層を構成する液晶層の０．５〜５重量パーセントであることを特徴とする請求項８記載の液晶パネルにより、または、
請求項１３に記載のように、
前記青色の二色性色素の添加量が、前記色補償層を構成する液晶層の１〜３重量パーセントであることを特徴とする請求項１２記載の液晶パネルにより、または、
請求項１４に記載のように、
前記色補償層は、前記基板の対向面側とは反対面側に配設される偏光板と、前記基板との間に設けられることを特徴とする請求項２記載の液晶表示パネルにより、または、
請求項１５に記載のように、
前記色補償層は、前記基板の対向面側とは反対面側に配設される偏光板の外側に設けられることを特徴とする請求項２記載の液晶表示パネルにより、または、
請求項１６に記載のように、
互いに略平行に配置される一対の基板と、前記一対の基板のそれぞれの対向面側に設けられる電極と、前記一対の基板のそれぞれの対向面側に設けられ、前記電極より内側に設けられる配向膜と、前記配向膜に接し、前記一対の基板により挟持される負の誘電率異方性を有する液晶分子からなり、青色の二色性色素が添加された液晶層とを備える液晶表示パネルと、前記電極に駆動電圧を印加する駆動回路とを備えることを特徴とする液晶表示装置により、または、
請求項１７に記載のように、
互いに略平行に配置される一対の基板と、前記一対の基板のそれぞれの対向面側に設けられる電極と、前記一対の基板のそれぞれの対向面側に設けられ、前記電極より内側に設けられる配向膜と、前記配向膜に接し、前記一対の基板により挟持される負の誘電率異方性を有する液晶分子からなる液晶層と、前記一対の基板の少なくとも一方の基板の対向面側とは反対面側に設けられる、青色の二色性色素が添加された色補償層とを備える液晶表示パネルと、前記電極に駆動電圧を印加する駆動回路とを備えることを特徴とする液晶表示装置により解決する。
【００２１】
以下、本発明の原理を説明する。
図１は、本発明のＶＡモード液晶表示パネルを示す図である。
図１において、光は紙面裏側から入射し、表示は紙面表側から観るものとする。同図において、２１および２２は液晶表示パネルを構成する一対の基板であり、２１が光の入射側、２２が光の出射側の基板である。矢印ＲｉおよびＲｏは基板２１、２２の対向面側に設けられた配向膜の配向方向であり、Ｒｉは入射側基板２１の配向膜の配向方向、Ｒｏは出射側基板２２の配向膜の配向方向である。これら配向方向ＲｉおよびＲｏが成す角度θ0 は４５°である。矢印Ｐは、入射側基板２１の外側に配設された偏光板の透過軸の方向、矢印Ａは、出射側基板２２の外側に配設された偏光板の透過軸の方向であり、２つの偏光板の透過軸方向は直交している。また、矢印Ｓは、このような配向状態において黄色の着色が生じる方向であり、斜め上方からの視角を示している。
【００２２】
図２は、本発明の第１の原理図であり、図１のＹ−Ｙ′線における断面矢視図を示し、（ａ）は電圧無印加時（非駆動状態）、また、（ｂ）は電圧印加時（駆動状態）である。
図２において、２０は入射側基板となる第１のガラス基板、２１は出射側基板となる第２のガラス基板であり、これらで一対の基板をなしている。２２は第１のガラス基板２０の第２のガラス基板２１と対向する側の内面に設けられた第１の電極、２３は第２のガラス基板２１の第１のガラス基板２０と対向する側の内面に設けられた第２の電極であり、これらの電極に電圧を印加することにより電界を生じさせ液晶を駆動する。２４は第１の電極２２を覆って基板上に設けられた第１の配向膜、２５は第２の電極２３を覆って基板上に設けられた第２の配向膜であり、これらは液晶分子を基板に対して垂直方向に配向させる垂直配向膜である。２６は液晶層であり、負の誘電率異方性を有する液晶分子２７からなっている。２９は第１のガラス基板２０の外面に配設され、透過軸方向Ｐが紙面に垂直方向である第１の偏光板、３０は第２のガラス基板２１の外面に配設され、透過軸方向Ａが紙面に平行方向である第２の偏光板であり、これら２つの偏光板の透過軸方向は互いに直交している。
【００２３】
そして、２８は青色の二色性色素であり、本発明では、この二色性色素２８を液晶層２６に添加している点に特徴がある。
この色素２８の分子は、液晶分子と同様に細長い形状をしており、分子の長軸方向での吸収が強いものである。また、電極２２、２３に電圧が印加された時に、液晶分子と平行な方向になるように配列する。そして、色素２８の分子は、入射する光の黄色の色を吸収し、入射する光の偏光方向が分子の長軸方向と平行に近くなるほど吸収の割合が大きくなる特性を有するものである。
【００２４】
図１および図２に示す本発明のＶＡモード液晶表示パネルでは、図２（ａ）に示すように、第１および第２の電極２２、２３に電圧を印加しない場合には、液晶分子２７は基板２０、２１に略垂直に配向し、第１の偏光板２９を透過して入射した光（図においては下方から）は、その偏光面を変えずに進むので、透過軸が第１の偏光板２９に対して直交している第２の偏光板３０を透過せず、よって、良好な黒色表示が行える。これは、パネルの斜め上方（矢印Ｓ方向）から観ても同様で良好な黒色表示となる。
【００２５】
さらに、図２（ｂ）に示すように、白色表示を行うための電圧を第１および第２の電極２２、２３に印加すると、電圧無印加時に略垂直に配向していた液晶分子２７は印加電圧に応じて配向方向を変え、基板２０、２１に対して４５°程度の角度となる。この時、本発明の液晶表示パネルでは、パネルの正面（矢印Ｓ′方向）から観た場合に所望の白色表示が得られるとともに、パネルの斜め上方（矢印Ｓ方向）から観た場合にも、黄色の色付きが抑えられた良好な表示が得られるものである。これは、色素２８の分子が液晶分子２７と平行な方向に配列しているため、入射する光との角度が９０°に近くなり、黄色の色を特に吸収するためである。
【００２６】
この図２の構成において、本発明の作用・効果を確認するために評価を行った。ガラス基板２０、２１として厚さ１．１ｍｍのホウケイ酸ガラスを、配向膜２４、２５として厚さ８００Åの垂直配向膜（日産化学社製；ＲＮ７２２）を、液晶材料２７として図３の構造式で示される、ビフェニール系液晶（メルク・ジャパン社製；ＺＬＩ−４３１８：Δε＝−２．０, ΔＮ＝０．１２４３）を用いた。また、液晶層２６には、カイラル剤（チッソ社製；ＣＮ）を１％添加し、液晶層の厚みは約４μｍとした。また、二色性色素としてはアントラキノン系の色素（三井東圧社製；ＳＩ−４９７）を１％添加した。図４は、この二色性色素の吸収率特性を示す図であり、縦軸は吸収率を、横軸は吸収される光の波長を示している。同図より分かるように、本評価に用いた二色性色素は、波長６５０ｎｍ付近に吸収率のピークがあり、黄色の色を良く吸収する特性を有するものであることが分かる。
【００２７】
図５は、本発明のＶＡモード液晶表示パネルの着色特性を示す図であり、パネル正面から斜め上方４０°まで視野角を変化させたときに観測された色変化を、ＣＩＥ（１９３１）標準表色系にプロットしたものである。図中、×印は標準白色を示している。また、本評価においては、上記構成により作成したモノクロの液晶セルにより評価を行った。
【００２８】
同図から分かるように、視野角が斜め上方４０°まで変化しても、黄色の色付きが少なくなっている。これは、色素を添加しない以外、同様な構成で評価を行った、図１６に示す従来の液晶表示パネルの着色特性と比較すると、更に明らかである。
このように、青色の二色性色素を添加することにより、黄色の色付きを抑えることが可能となる。
【００２９】
特に、図１４および図１５を用いて説明した従来のＶＡモード液晶表示パネルでは、電圧を印加していない状態で正面での実効的なΔｎ・ｄが２２０ｎｍを超えると、斜め方向から観た場合だけでなく正面においてさえ黄色の色付きが発生する可能性があったが、上述した本発明の構成による評価では、電圧を印加していない状態で正面での実効的なΔｎ・ｄを２７５ｎｍとしても、正面から観た場合に黄色の色付きが発生せず、また、斜め方向から観た場合でも実用上問題となる黄色の色付きが発生しないことが確認された。
【００３０】
また、色素を添加した場合に黄色の着色が目立ってくる実効的なΔｎ・ｄは、色素を添加しない場合の３５０ｎｍよりも大きくなるが、これは色素の材料・添加量などが要因で変わるものである。
図６は、本発明の第２の原理図であり、図１のＹ−Ｙ′線における断面矢視図を示し、電圧印加時（駆動状態）を示している。
【００３１】
図６において、３１は入射側基板となる第１のガラス基板、３２は出射側基板となる第２のガラス基板であり、これらで一対の基板をなしている。３３は第１のガラス基板３１の第２のガラス基板３２と対向する側の内面に設けられた第１の電極、３４は第２のガラス基板３２の第１のガラス基板３１と対向する側の内面に設けられた第２の電極であり、これらの電極に電圧を印加することにより電界を生じさせ液晶を駆動する。３５は第１の電極３３を覆って基板上に設けられた第１の配向膜、３６は第２の電極３４を覆って基板上に設けられた第２の配向膜であり、これらは液晶分子を基板に対して垂直方向に配向させる垂直配向膜である。３７は液晶層であり、負の誘電率異方性を有する液晶分子３８からなっている。３９は第１のガラス基板３１の外面に配設され、透過軸方向Ｐが紙面に垂直方向である第１の偏光板、４０は第２のガラス基板２１の外側に配設され、透過軸方向Ａが紙面に平行方向である第２の偏光板であり、これら２つの偏光板の透過軸方向は互いに直交している。
【００３２】
そして、４１は青色の二色性色素を添加した色補償層であり、本発明の新規な特徴となるものである。同図の場合では、この色補償層４１は第２のガラス基板３２と第２の偏光板４０の間に配設されている。この色補償層４１により、斜め視角方向での、色付きを補償して良好な表示を得る。
図７は、色補償層の構成を示す図である。同図（ａ）は色補償層の一構成例であり、色補償層４１は、ＰＥＴフィルムからなる支持体４１ａ、紫外線照射により硬化された液晶ポリマー４１ｂ、青色の二色性色素４１ｃからなり、青色の二色性色素４１ｃは支持体４１ａに対して垂直となるように配列している。また、同図（ｂ）は色補償層の別の構成例であり、色補償層４１′は、ＰＥＴフィルムからなる表面層４１ｄと支持体４１ａにより液晶ポリマー４１ｂを挟持する構成となっている。また、青色の二色性色素４１ｃは図２で示した色素２８と同様な特性を有するものである。さらに、同図（ｃ）は色補償層のさらに別の構成例であり、色補償層４１″は、（ｂ）と類似した構成であるが、青色の二色性色素４１ｃが支持体４１ａに対して斜めになるように配列しているものである。
【００３３】
図６および図７に示す本発明のＶＡモード液晶表示パネルでは、図６に示すように、白色表示を行うための電圧を第１および第２の電極３３、３４に印加すると、電圧無印加時に略垂直に配向していた液晶分子３８は印加電圧に応じて配向方向を変え、基板３１、３２に対して４５°程度の角度となる。この時、本発明の液晶表示パネルでは、パネルの正面（矢印Ｓ′方向）から観た場合に所望の白色表示が得られる。さらに、パネルの斜め上方（矢印Ｓ方向）から観た場合にも、斜め方向に入射する光は色補償層４１あるいは４１′の色素４１ｃにも斜めに入射するため、色素４１ｃが入射する光の黄色成分を吸収し、よって、黄色の色付きが抑えられた良好な表示が得られる。
【００３４】
さらに、色補償層として図７（ｃ）の色補償層４１″を用いた本発明の液晶表示パネルでは、パネルの正面（矢印Ｓ′方向）から観た場合には、多少青味がかるものの、パネルの斜め上方（矢印Ｓ方向）から観た場合には、色補償層として同図（ａ）および（ｂ）の色補償層４１または４１′を用いるよりも、黄色の色付きをより抑える効果があり、よって、さらに黄色の色付きが抑えられた良好な表示が得られる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。
図８は、本発明の液晶表示装置を示す図である。
図８において、５０は本発明の液晶表示装置であり、液晶表示装置５０は、本発明にかかる液晶表示パネル５１と、駆動回路５２、５３を備える。
【００３６】
液晶表示パネル５１は、後述するように、アクティブマトリクス型の液晶表示パネルであり、よって、駆動回路５２はデータ側駆動回路、駆動回路５３は走査側駆動回路である。
図９は、図８の液晶表示パネル５１を説明する図であり、本発明の液晶表示パネルを示す図である。同図においては、スイッチング素子として薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴという）を用いたアクティブマトリクス型液晶表示パネルを構成する、ＴＦＴ基板側を示している。
【００３７】
図９において、５４はガラス基板、５５はゲートバスライン、５６はドレインバスライン、５７はＴＦＴ、５８は画素電極である。ゲートバスライン５５とドレインバスライン５６は電気的に絶縁され、互いに交差してマトリクスを形成している。ゲートバスライン５５とドレインバスライン５６が交差する部分には、ＴＦＴ５７および画素電極５８が形成され、ＴＦＴ５７のゲート電極がゲートバスライン５５に、ドレイン電極がドレインバスライン５６にそれぞれ接続され、ＴＦＴ５７のソース電極が画素電極５８に接続されている。
【００３８】
そして、図９には図示していないが、共通電極やカラーフィルタ等が形成されたコモン基板が対向して配置され、その間に液晶層が封入される。
図１０〜図１３は、図８および図９に示した本発明の液晶表示パネルの一画素を示す図であり、図１０および図１１は第１の実施の形態を示し、図１２および図１３は第２の実施の形態を示す。
【００３９】
〔第１の実施の形態〕
図１０および図１１は、本発明をアクティブマトリクス型の液晶表示パネルに適用した第１の実施の形態を示し、液晶表示パネルの１つの画素部分を図示したものであり、図１１は図１０のＩ−Ｉ′線の断面矢視図である。
図１０において、６１はゲートバスライン、６２はドレインバスラインであり、これらは交差部において絶縁膜を介して絶縁されている。６３はＴＦＴであり、ゲートバスライン６１とドレインバスライン６２の交差部に設けられている。６４は画素電極である。ＴＦＴ６３は、ゲート電極６３ａ、ドレイン電極６３ｂ、ソース電極６３ｃからなり、ゲート電極６３ａはゲートバスライン６１と、ドレイン電極６３ｂはドレインバスライン６２と、それぞれ一体に形成されており、ソース電極６３ｃは画素電極６４と電気的に接続されている。これらは、ＴＦＴ基板（図１１参照）に設けられており、ＴＦＴ基板には、これらの素子を覆うようにして配向膜（図１１参照）が形成されている。ＲｉはこのＴＦＴ基板上の配向膜のラビング方向を示し、ＲｏはＴＦＴ基板と対向するコモン基板（図１１参照）に設けられた配向膜のラビング方向を示している。そして、これらラビング方向ＲｉおよびＲｏが成す角度θ1 は４５°である。
【００４０】
図１１は、図１０におけるＩ−Ｉ′線における断面矢視図であり、（ａ）は電圧無印加時（非駆動状態）を示し、（ｂ）は電圧印加時（駆動状態）を示す。
図１１において、７８はＴＦＴ基板、７９はコモン基板である。
ＴＦＴ基板７８は、第１のガラス基板６５と、第１のガラス基板６５のコモン基板７９と対向する側に形成された絶縁膜６７、絶縁膜６７上に形成された画素電極６４、画素電極６４を覆うように形成された第１の垂直配向膜６８と、第１のガラス基板６５の外側に配設され透過軸方向が紙面に垂直なＰ方向である偏光板６９からなる。
【００４１】
コモン基板７９は、第２のガラス基板６６と、第２のガラス基板６６のＴＦＴ基板７８と対向する側に形成されたカラーフィルタ層７０、カラーフィルタ層７０を覆って形成されたカラーフィルタ層の保護膜７１、保護膜７１上に形成されたコモン電極７２、コモン電極７２を覆って形成された第２の垂直配向膜７３と、第２のガラス基板６６の外側に配設され透過軸方向が紙面に平行なＡ方向である偏光板７４からなる。
【００４２】
７５は液晶層であり、ＴＦＴ基板７８とコモン基板７９に挟持されている。液晶層７５は負の誘電率異方性を有する液晶分子７６からなり、また、液晶層７５には青の二色性色素７７が添加されている。液晶分子７６の内、ＴＦＴ基板７８とコモン基板７９の近傍のものは、それぞれの基板に対してプレチルト角が８９°となっている。
【００４３】
ＶＡモードの液晶表示パネルにおいては、視角特性、応答特性あるいはコントラスト等のパネル特性を考慮すると、液晶分子７６のプレチルト角は７５°以上、９０°未満とすることが好ましく、より好ましくは８７°以上とするのが望ましい。
同図（ａ）に示すように、電圧無印加時では、液晶分子７６および色素７７ともに基板７８, ７９に対して略垂直に配向しており、２枚の偏光板６９, ７４の偏光軸が直交するように配設されているので、良好な黒表示が行われる。
【００４４】
また、同図（ｂ）に示すように、電圧印加時では、液晶分子７６は基板７８, ７９に平行に近づくように変化し、色素７７も液晶分子７６と平行に配列するようになるので、基板７８, ７９と平行に近づくように変化する。
したがって、斜め視角方向でも、色素７７が光の黄色の成分を吸収し、黄色の色付きを抑えるようになり、良好なカラー表示が可能となる。
【００４５】
〔第２の実施の形態〕
図１２および図１３は、本発明をアクティブマトリクス型の液晶表示パネルに適用した第２の実施の形態を示し、液晶表示パネルの１つの画素部分を図示したものであり、図１３は図１２のII−II′線の断面矢視図である。
図１２において、図１０と同じ符号が付されているものは同一のものを示し、図１０と異なるのは、ＴＦＴ基板（図１３参照）およびコモン基板（図１３参照）に設けられた配向膜のラビング処理の方法である。
【００４６】
図１２においては、１つの画素を配向方向の異なる２つの領域（ｉ）および（ii）に分ける、いわゆる配向分割を行っている。配向分割の方法には公知の様々な方法があるが、本実施の形態では、ラビング方向を変えることで２つの領域を形成する方法を示している。
すなわち、ＴＦＴ基板側の配向膜では、画素領域を第１の領域（ｉ）および第２の（ii）に分け、ラビング方向をＲｉａとＲｉｂのように反対方向にラビングを行っている。また、コモン基板側の配向膜では、ＴＦＴ基板側に対応して画素領域を第１の領域（ｉ）および第２の領域（ii）に分け、ラビング方向をＲｏａとＲｏｂのように反対方向にラビングを行っている。そして、第１の領域（ｉ）のラビング方向ＲｉａおよびＲｏａが成す角度θ2a、また、第２の領域（ii）のラビング方向ＲｉｂおよびＲｏｂが成す角度θ2bは、それぞれ４５°である。
【００４７】
このように配向処理を行うと、液晶分子の配向方向を２つの領域で異ならせることができる。この結果、１つの画素で異なる視角特性を有する領域が形成されることにより（本実施の形態の場合、視角特性が反対の２つの領域）、視角特性が平均化されてパネル全体で見ると視角特性を向上することが可能になる。
図１３は、図１２におけるII−II′線における断面矢視図であり、（ａ）は電圧無印加時（非駆動状態）を示し、（ｂ）は電圧印加時（駆動状態）を示す。
【００４８】
図１３において、図１１と同じ符号が付されているものは同一のものを示し、図１１と異なるのは、ＴＦＴ基板８６において、配向膜８１が第１の領域（ｉ）および第２の領域（ii）に対応して、ラビング処理の方向が異なる領域８１ａと８１ｂからなる点、また、コモン基板８７において、配向膜８２が第１の領域（ｉ）および第２の領域（ii）に対応して、ラビング処理の方向が異なる領域８２ａと８２ｂからなる点と、ガラス基板６６と偏光板７４との間に色補償層８５が配設されている点、さらに、液晶層８３が液晶分子８４だけからなる点である。
【００４９】
色補償層８５は、図７に示すものが使用でき、基本的な構成は青色の二色性色素が垂直あるいは所定の角度を持って斜めに配列されている部材である。
具体的には、図７を参照して説明すると、図７（ａ）、（ｂ）および（ｃ）に示される色補償層４１〜４１″が図１３の色補償層８５に相当し、図７（ａ）において、４１ａはＰＥＴフィルム、４１ｂは紫外線照射により硬化された液晶ポリマー、４１ｃは青色の二色性色素である。
【００５０】
図７（ａ）に示される構成の色補償層４１の形成工程としては、まず、支持体となるＰＥＴフィルム４１ａ上に青色の二色性色素４１ｃを添加した高分子液晶のプレポリマー４１ｂを塗布する。この時、ＰＥＴフィルム４１ａは液晶分子を垂直配向をさせるように表面が処理されたものを用いることができ、表面の処理としては、例えば、液晶パネルで一般的に使用される垂直配向膜、シランカップリング剤の膜あるいは一塩基性カルボン酸クロム錯体の膜などの液晶分子を垂直配向させる特性を有する膜を、ＰＥＴフィルム４１ａの表面に塗布する等の処理がある。
【００５１】
このような処理がされていると高分子液晶４１ｂの液晶分子はＰＥＴフィルム４１ａに対して略垂直に配向する。液晶分子が略垂直に配向するのに伴い、青色の二色性色素４１ｃもＰＥＴフィルム４１ａに対して略垂直となるように配列する。この状態で紫外線を照射することにより、高分子液晶４１ｂをポリマー化して硬化させる。このようにして、青色の二色性色素４１ｃが略垂直方向に配列した色補償層８５（４１）を形成することができる。  図７（ｂ）に示される色補償層４１′は、図７（ａ）の構成ＰＥＴフィルム４１ｄを付加した構成であるが、このような構成は、青色の二色性色素４１ｃを添加した高分子液晶のプレポリマー４１ｂをＰＥＴフィルム４１ａに塗布したのち、ＰＥＴフィルム４１ｄを重ねて高分子液晶のプレポリマー４１ｂを挟み、その後、紫外線による硬化を行うことなどで形成できる。
【００５２】
同様に、図７（ｃ）に示される色補償層４１″は、青色の二色性色素４１ｃを添加した高分子液晶のプレポリマー４１ｂを形成する際に、高分子液晶の液晶分子および青色の二色性色素４１ｃを所定の角度で斜めに配向させておき、その状態で紫外線により硬化を行うことで形成できる。
色補償層８５としては、図７（ａ）、（ｂ）および（ｃ）の何れの構成でも適用することができる。
【００５３】
ここで、図１３を参照すると、同図（ａ）に示すように、電圧無印加時では、液晶分子８４は基板８６, ８７に対して略垂直に配向しており、２枚の偏光板６９, ７４の偏光軸が直交するように配設されているので、良好な黒表示が行われる。
また、同図（ｂ）に示すように、電圧印加時では、液晶分子８４は基板８６, ８７に平行に近づくように変化するが、配向膜８１, ８２は、領域（ｉ）, （ii）においてラビング方向が異なるので、液晶分子８４の傾く方向が領域（ｉ）, （ii）において異なるようになる。
【００５４】
この時、図１２において斜め上方から観た場合には、領域（ｉ）の液晶分子８４の影響により黄色の色付きが生じ、図１２において斜め下方から観た場合には、領域（ii）の液晶分子８４の影響により黄色の色付きが生じることが考えられるが、本実施の形態では、色補償層８５を有しているので、色補償層８５内の青色の二色性色素により両方の領域を通過する光の黄色の成分を吸収する。
【００５５】
したがって、斜め視角方向でも、黄色の色付きを抑えることができ、良好なカラー表示が可能となる。
ここで、液晶層に添加する青色の二色性色素の添加量であるが、０．５％から５％の範囲がよい。０．５％より少ないと、色素を添加した効果がほとんど得られないためであり、５％を超えると、色素が析出してきてしまう可能性があるからである。また、液晶層に対して色素は不純物と考えることもできるため、余り多くの量を添加するのは得策ではない。したがって、効果との兼ね合いを考慮すると、１％から３％の範囲がより好適である。
【００５６】
また、色補償層を配設する位置は、上述の実施の形態では光が出射する側のガラス基板と偏光板との間に配設しているが、この位置に限定されるものではなく、偏光板の外側に設けることも可能であり、液晶層に対して光が入射する側に配設してもよい。そして、この色補償層は、新たな部材として作成し、液晶表示パネルの構成部材として追加すること以外に、従来ある構成部材を色補償層として兼用させても良い。要は、液晶層に色素を添加するのではなく、色素を有する色補償層が液晶層とは別に設けられていることである。
【００５７】
さらに、本発明は、液晶層に青色の二色性色素を添加するという第１の基本構成と、青色の二色性色素を有する色補償層を液晶層とは別に設けるという第２の基本構成がある。
この第１の構成においては、予め液晶材料に色素を添加しておくだけで良いため工数を特に増やすことがなく、簡便に製作できるという利点があるが、一方で、前述のように色素は液晶層に対して不純物と考えられるため、添加する量によっては信頼性を低下させてしまう場合もある。
【００５８】
これに対し、第２の構成においては、液晶層には何も添加しないため信頼性は高いが、色補償層という部材を別に形成する必要があり、工数が増えてしまう。このように、本発明の２つの基本構成には、それぞれ一長一短があり、これらの構成は液晶材料や色素材料などの構成部材に応じ、適宜選択されることができるものである。
【００５９】
以上、本発明を好ましい実施例について説明したが、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において様々な変形・変更が可能である。
【００６０】
【発明の効果】
本発明の構成によれば、電圧印加時にパネルを斜め方向から観た場合にも、色付きを抑制することが可能である。したがって、高コントラストで、かつ、色付きのない液晶表示パネルおよび液晶表示装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＶＡモード液晶表示パネルを示す図である。
【図２】本発明の第１の原理図である。
【図３】本発明に適用される液晶材料の構造式の例である。
【図４】二色性色素の特性を示す図である。
【図５】本発明のＶＡモード液晶表示パネルの着色特性を示す図である。
【図６】本発明の第２の原理図である。
【図７】色補償層を示す図である。
【図８】本発明の液晶表示装置を示す図である。
【図９】本発明の液晶表示パネルを示す図である。
【図１０】本発明の液晶表示パネルの第１の実施の形態を示す図である。
【図１１】図１０のＩ−Ｉ′線における断面図である。
【図１２】本発明の液晶表示パネルの第２の実施の形態を示す図である。
【図１３】図１２のII−II′線における断面図である。
【図１４】従来のＶＡモード液晶表示パネルを示す図である。
【図１５】図１４のＸ−Ｘ′線における断面図である。
【図１６】従来のＶＡモード液晶表示パネルの着色特性を示す図である。
【図１７】液晶のリタデーションによる光の波長と透過率との関係を示す図である。
【符号の説明】
２０, ３１…第１のガラス基板
２１, ３２…第２のガラス基板
２２, ３３…第１の電極
２３, ３４…第２の電極
２４, ３５…第１の配向膜
２５, ３６…第２の配向膜
２６, ３７…液晶層
２７, ３８…液晶分子
２８…二色性色素
２９, ３０, ３９, ４０…偏光板
４１…色補償層
【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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