(57)【要約】【課題】ディスコティック液晶層からなる視野角補償板を１枚備えることにより、バランスの良い広視野角表示を実現する。【解決手段】第１及び第２の一対の基板間に液晶分子が９０゜の捩れ角でツイスト配向したネマティック液晶層を封入した液晶セル１の第１の基板の外面に、第１の偏光板１１を、その吸収軸１１ａを第１の基板の配向処理方向２ａに対して１０°±５°の角度ずれた方向に向けて配置し、第２の基板の外面に、第２の偏光板１２を、その吸収軸１２ａを前記第１の偏光板の吸収軸と実質的に９０゜で交差する方向にに向けて配置し、前記第２の基板と第２の偏光板１２との間に、ディスコティック液晶分子をハイブリッド配向させたディスコティック液晶層からなる視野角補償板１３を、その光学軸方向１３ａを第２の偏光板１２の吸収軸１２ａと平行にして配置した。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め定めた間隙を設けて対向配置され、互いに対向する内面それぞれに、互いに対向する電極が設けられ、この電極が形成された面それぞれに、実質的に互いに直交する方向の配向処理が施された第１及び第２の一対の基板と、
前記一対の基板間の間隙に封入され、液晶分子が前記一対の基板間において実質的に９０゜の捩れ角でツイスト配向したネマティック液晶層と、
前記第１の基板の外面に、前記第１の基板の配向処理方向に対して１０°±５°の角度で交差する方向に吸収軸を向けて配置された第１の偏光板と、
前記第２の基板の外面に、前記第１の偏光板の吸収軸と実質的に９０゜で交差する方向に吸収軸を向けて配置された第２の偏光板と、
ディスコティック液晶分子をハイブリッド配向させたディスコティック液晶層からなり前記第１と第２のいずれか一方の基板と前記一方の基板の外面に配置された一方の偏光板との間に、前記ディスコティック液晶分子の分子軸が複数存在する面と前記ディスコティック液晶層の面とが交差する線に沿った光学軸方向を、前記一方の偏光板の吸収軸と実質的に平行にして配置された視野角補償板と、
を備えることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】
第１の基板の内面は、基板面と平行な面上に予め定めた基準方向に対して一方回りの方向に実質的に４５°の角度方向に配向処理され、第２の基板の内面は、前記基準方向に対して他方回りの方向に実質的に４５°の角度方向に配向処理され、第１の偏光板は、その吸収軸を、前記軸方向に対して前記一方回りの方向に３０°±５°〜４０°±５°の範囲の角度方向に向けて配置され、第２の偏光板は、その吸収軸を、前記軸方向に対して前記他方回りの方向に５０°±５°〜６０°±５°の範囲の角度方向に向けて配置され、ディスコティック液晶層からなる視野角補償板は、前記第２の基板と前記第２の偏光板との間に、光学軸方向を、前記第２の偏光板の吸収軸と実質的に平行にして配置されてい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】
基準方向に対する第１の偏光板の吸収軸のずれ角は３５°±５°に設定され、前記基準方向に対する第２の偏光板の吸収軸及び視野角補償板の光学軸方向のずれ角は５５°±５°に設定されてい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】
基準方向に対する第１の偏光板の吸収軸のずれ角は４０°±５°に設定され、前記基準方向に対する第２の偏光板の吸収軸及び視野角補償板の光学軸方向のずれ角は５０°±５°に設定されてい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】
基準方向に対する第１の偏光板の吸収軸のずれ角は３０°±５°に設定され、前記基準方向に対する第２の偏光板の吸収軸及び視野角補償板の光学軸方向のずれ角は６０°±５°に設定されていることを特徴とする請求項２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、ＴＮ（ツイステッドネマティック）型の液晶表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＴＮ型の液晶表示素子として、表示の視野角を広くするために、ディスコティック液晶層からなる視野角補償板を２枚備えたものがある（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−５０２０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この発明は、１枚のディスコティック液晶層からなる視野角補償板を備えることにより広視野角特性を改善した液晶表示素子を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この発明の請求項１に記載の液晶表示素子は、
予め定めた間隙を設けて対向配置され、互いに対向する内面それぞれに、互いに対向する電極が設けられ、この電極が形成された面それぞれに、実質的に互いに直交する方向の配向処理が施された第１及び第２の一対の基板と、
前記一対の基板間の間隙に封入され、液晶分子が前記一対の基板間において実質的に９０゜の捩れ角でツイスト配向したネマティック液晶層と、
前記第１の基板の外面に、前記第１の基板の配向処理方向に対して１０°±５°の角度で交差する方向に吸収軸を向けて配置された第１の偏光板と、
前記第２の基板の外面に、前記第１の偏光板の吸収軸と実質的に９０゜で交差する方向に吸収軸を向けて配置された第２の偏光板と、
ディスコティック液晶分子をハイブリッド配向させたディスコティック液晶層からなり前記第１と第２のいずれか一方の基板と前記一方の基板の外面に配置された一方の偏光板との間に、前記ディスコティック液晶分子の分子軸が複数存在する面と前記ディスコティック液晶層の面とが交差する線に沿った光学軸方向を、前記一方の偏光板の吸収軸と実質的に平行にして配置された視野角補償板と、
を備えることを特徴とする。
【０００５】
請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の液晶表示素子において、前記第１の基板の内面は、前記基板面と平行な面上に予め定めた基準方向に対して一方回りの方向に実質的に４５°の角度方向に配向処理され、第２の基板の内面は、前記規準軸方向に対して他方回りの方向に実質的に４５°の角度方向に配向処理され、第１の偏光板は、その吸収軸を、前記規準軸方向に対して前記一方回りの方向に３０°±５°〜４０°±５°の範囲の角度方向に向けて配置され、第２の偏光板は、その吸収軸を、前記規準軸方向に対して前記他方回りの方向に５０°±５°〜６０°±５°の範囲の角度方向に向けて配置され、ディスコティック液晶層からなる視野角補償板は、前記第２の基板と前記第２の偏光板との間に、光学軸方向を、前記第２の偏光板の吸収軸と光学軸と実質的に平行にして配置されていることを特徴とする。
【０００６】
請求項３に記載の発明は、前記請求項２に記載の液晶表示素子において、前記規準軸方向に対する前記第１の偏光板の吸収軸のずれ角は３５°±５°に設定され、前記規準軸方向に対する前記第２の偏光板の吸収軸及び前記視野角補償板の光学軸方向のずれ角は５５°±５°に設定されていることを特徴とする。
【０００７】
請求項４に記載の発明は、前記請求項２に記載の液晶表示素子において、前記規準軸方向に対する前記第１の偏光板の吸収軸のずれ角は４０°±５°に設定され、前記規準軸方向に対する前記第２の偏光板の吸収軸及び前記視野角補償板の光学軸方向のずれ角は５０°±５°に設定されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項５に記載の発明は、前記請求項２に記載の液晶表示素子において、前記規準軸方向に対する前記第１の偏光板の吸収軸のずれ角は３０°±５°に設定され、前記規準軸方向に対する前記第２の偏光板の吸収軸及び前記視野角補償板の光学軸方向のずれ角は６０°±５°に設定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の液晶表示素子によれば、１枚のディスコティック液晶層からなる視野角補償板を備えることにより広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】
【００１０】
（第１の実施形態）
図１はこの発明の第１の実施例を示す液晶表示素子の側面図であり、この液晶表示素子は、液晶セル１と、前記液晶セル１を挟んで配置された第１及び第２の一対の偏光板１１，１２と、前記液晶セル１と前記一対の偏光板１１，１２のいずれか一方との間に配置された視野角補償板１３とにより構成されている。
【００１１】
図２は前記液晶セル１の一部分の拡大断面図であり、この液晶セル１は、予め定めた間隙を設けて対向配置され、互いに対向する内面それぞれに、互いに対向する透明な電極４，５が設けられ、さらに前記内面それぞれに、実質的に互いに直交する方向の配向処理が施された第１及び第２の一対の透明基板２，３と、前記一対の基板２，３間の間隙に封入され、液晶分子１０ａが前記一対の基板２，３間において実質的に９０゜の捩れ角でツイスト配向したネマティック液晶層１０とからなっている。
【００１２】
この液晶セル１は、アクティブマトリックス液晶セルであり、前記一対の基板２，３の一方、例えば観察側（図１及び図２において上側）とは反対側の第２の基板３の内面に設けられた電極５は、行方向及び列方向にマトリックス状に配列させて形成された複数の画素電極、観察側の第１の基板２の内面に設けられた電極４は、前記複数の画素電極５の配列領域の全域に対向させて形成された対向電極である。
【００１３】
なお、図２では省略しているが、前記第２の基板３の内面には、前記複数の画素電極５にそれぞれ対応させて配置された複数のＴＦＴ（薄膜トランジスタ）と、各行の複数のＴＦＴにそれぞれゲート信号を供給する複数の走査線と、各列の複数のＴＦＴにそれぞれデータ信号を供給する複数の信号線とが設けられている。
【００１４】
前記ＴＦＴは、前記第２の基板３上に形成されたゲート電極と、前記ゲート電極を覆うゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜の上に前記ゲート電極と対向させて形成されたｉ型半導体膜と、前記ｉ型半導体膜の両側部の上にｎ型半導体膜を介して形成されたドレイン電極及びソース電極とからなっており、前記複数の走査線は、各行のＴＦＴのゲート電極にそれぞれ接続され、前記複数の信号線は、各列のＴＦＴのドレイン電極にそれぞれ接続され、前記複数の画素電極５は、対応するＴＦＴのソース電極にそれぞれ接続されている。
【００１５】
また、前記第１の基板２と内面には、前記複数の画素電極５と前記対向電極４とが互いに対向する領域からなる複数の画素にそれぞれ対応させて、赤、緑、青の３色のカラーフィルタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂが形成されており、前記対向電極４は、前記カラーフィルタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂを覆って形成されている。
【００１６】
さらに、前記第１と第２の基板２，３の内面にはそれぞれ前記電極４，５を覆って配向膜７，８が設けられており、基板２，３の内面はそれぞれ、前記配向膜７，８の膜面をそれぞれ実質的に互いに直交する方向にラビングすることにより配向処理されている。
【００１７】
前記一対の基板２，３は、前記複数の画素電極５の配列領域を囲む枠状に形成されたシール材９（図１参照）を介して接合されており、これらの基板２，３間の前記シール材９で囲まれた領域に前記ネマティック液晶層１０が封入されている。
【００１８】
前記ネマティック液晶層１０の液晶分子１０ａは、前記第１と第２のそれぞれの基板２，３の近傍における配向方向を前記配向膜７，８により規定され、前記一対の基板２，３間において実質的に９０゜の捩れ角でツイスト配向している。
【００１９】
図３は前記視野角補償板１３の一部分の拡大断面図であり、この視野角補償板１３は、透明な板状の基材１４の一方の板面上に形成され、円盤状のディスコティック液晶分子１６ａをハイブリッド配向させたディスコティック液晶層１６からなっている。
【００２０】
なお、前記基材１４の一方の板面には、一方の方向に配向処理された配向膜１５が設けられており、前記ディスコティック液晶層１６のディスコティック液晶分子１６ａは、その円盤面に対して垂直な分子軸を前記基材１４の板面に垂直で且つ前記配向膜１５の配向処理方向と平行な面上に揃え、且つ前記基材１４の板面に対する前記分子軸の傾斜角（チルト角）が前記基材１４側からその反対側に向かって順次大きくなるようにハイブリッド配向している。
【００２１】
前記ディスコティック液晶層１６は、前記ハイブリッド配向したディスコティック液晶分子１６ａの分子軸が複数存在する面（基材１４の板面に垂直で且つ前記配向膜１５の配向処理方向と平行な面）上の前記分子軸の平均的な傾き方向に、屈折率が最小となる光学軸をもった、負の光学的異方性を有している。
【００２２】
前記視野角補償板１３は、前記ディスコティック液晶分子１６ａの分子軸が複数存在する面と、前記ディスコティック液晶層１６の面とが交差する線の方向であって、且つ前記基材１４に設けられた前記配向膜１５の配向処理の向きと同じ向きに光学軸方向が定義されている。
【００２３】
そして、この液晶表示素子では、前記液晶セル１の第１の基板２の外面に、第１の偏光板１１を、その吸収軸を前記第１の基板２の配向処理方向に対して１０°±５°の角度で交差する方向に向けて配置し、前記液晶セル１の第２の基板３の外面に、第２の偏光板１２を、前記第１の偏光板１１の吸収軸と実質的に９０゜で交差する方向に向けて配置し、さらに、前記液晶セル１の第１と第２のいずれか一方の基板と前記一方の基板の外面に配置された一方の偏光板との間に、前記ディスコティック液晶層１６からなる視野角補償板１３を、前記ディスコティック液晶層１６のディスコティック液晶分子１６ａの傾斜角が大きい側の面（基材１４側とは反対側の面）を前記一方の基板に対向させ、且つ、前記光学軸方向を、前記一方の偏光板の吸収軸と実質的に平行で、且つ前記一方の基板の配向処理の向きとは略逆方向に向けて配置している。
【００２４】
この液晶表示素子において、前記第１の基板２の内面は、基板面と平行な面上の予め定めた基準方向に対して一方回りの方向に実質的に４５°の角度方向に配向処理され、前記第２の基板３の内面は、前記基準方向に対して他方回りの方向に実質的に４５°の角度方向に配向処理され、前記第１の偏光板１１は、その吸収軸を、前記基準方向に対して前記一方回りの方向に３０°±５°〜４０°±５°の範囲の角度方向に向けて配置され、前記第２の偏光板１２は、その吸収軸を、前記基準方向に対して前記他方回りの方向に５０°±５°〜６０°±５°の範囲の角度方向に向けて配置され、前記ディスコティック液晶層１６からなる視野角補償板１３は、前記第２の基板３と前記第２の偏光板１２との間に、前記光学軸方向１３aを、前記第２の偏光板１２の吸収軸と実質的に平行で且つ隣接する基板の配向処理の向きとは略逆方向に向けて配置されている。
【００２５】
図４は前記液晶セル１の第１及び第２の基板２，３の配向処理方向２ａ，３ａと、前記第１及び第２の偏光板１１，１２の吸収軸１２ａ，１２ａの向きと、前記視野角補償板１３の光学軸方向１３ａとを示している。
【００２６】
図４のように、前記液晶セル１の第１の基板２は、基板面と平行な面上の予め定めた基準方向、例えば液晶表示素子の画面の横軸方向ｘに対して一方回りの方向、例えば観察側から見て左回り方向に実質的に４５°の角度で交差する方向に配向処理され、第２の基板３は、前記横軸方向ｘに対して他方回りの方向、つまり観察側から見て右回り方向に実質的に４５°の角度で交差する方向に配向処理されており、前記液晶セル１のネマティック液晶層１０の液晶分子１０ａは、前記一対の基板２，３間における分子配列の捩れ方向を破線矢印で示したように、前記第２の基板３側から前記第１の基板２側に向かって、前記観察側から見て右回り方向に実質的に９０゜の捩れ角でツイスト配向している。
【００２７】
そして、前記第１の偏光板１１は、その吸収軸１１ａを、前記横軸方向ｘに対して前記一方回りの方向（観察側から見て左回り方向）に３５°±５°（図では３５°）の角度で交差する方向、つまり、前記第１の基板２の配向処理方向２ａに対して、前記横軸方向ｘに対する前記配向処理方向２ａのずれ方向とは反対方向に１０°±５°ずれた方向に向けて配置されている。
【００２８】
また、前記第２の偏光板１２は、その吸収軸１２ａを、前記横軸方向ｘに対して前記他方回りの方向（観察側から見て右回り方向）に５５°±５°（図では５５°）の角度で交差する方向（第２の基板３の配向処理方向３ａに対して、第１の基板２の配向処理方向２ａに対する第１の偏光板１１の吸収軸１１ａずれ方向と同じ方向に１０°±５°の角度ずれた方向）、つまり、前記第１の偏光板１１の吸収軸と実質的に９０゜で交差する方向に向けて配置されている。
【００２９】
そして、前記ディスコティック液晶層１６からなる視野角補償板１３は、前記第２の基板３と前記第２の偏光板１２との間に、前記光学軸方向１３ａを、前記第２の偏光板１２の吸収軸１２ａと実質的に平行に、且つ前記第２の基板３の配向処理の向き３ａとは略逆方向に向けて配置されている。
【００３０】
この液晶表示素子は、前記第１及び第２の偏光板１１，１２を、それぞれの吸収軸１１ａ，１２ａを前記液晶セル１の第１及び第２の基板２，３の配向処理方向２ａ，３ａに対して上記の角度ずれた方向に向けて配置し、前記第２の基板３と前記第２の偏光板１２との間に、前記視野角補償板１３を、その光学軸方向１３ａを、前記第２の偏光板１２の吸収軸１２ａと実質的に平行にして配置しているため、前記ディスコティック液晶層１６からなる視野角補償板１３を１枚備えることにより、前記画面の横軸方向ｘ上での視野角特性を改善することができる。
【００３１】
図５は前記液晶表示素子の視野角特性を示す等コントラス線図であり、図において、複数の同心円上の角度は、前記液晶表示素子の法線方向（０°の方向）に対する視角、周囲の角度は方位角、３本の無端曲線ＣＲ＝４０，ＣＲ＝６０，ＣＲ＝８０はそれぞれ、コントラストＣＲが４０，６０，８０の各等コントラスト線である。
【００３２】
図５のように、前記液晶表示素子は、画面の横軸方向ｘに沿った方向、つまり０°の方位角方向及び１８０°の方位角方向における各視角のコントラストが略左右対称になっており、左右方向における視角依存性のバランスが良い。
【００３３】
また、前記液晶表示素子は、視野角補償板１３を１枚備えるだけでよいため、２枚の視野角補償板を備えた従来の液晶表示素子に比べて、光学フィルムを削減することができ、低コストに製造することができる。
【００３４】
なお、上記実施例では、前記視野角補償板１３の配置側とは反対側、つまり第１の偏光板１１側を観察側としたが、前記液晶表示素子は、前記視野角補償板１３の配置側（第２の偏光板１２側を観察側としてもよい。
【００３５】
また、上記実施例では、前記横軸方向ｘに対する前記第１の偏光板１１の吸収軸１１ａのずれ角を３５°±５°に設定し、前記横軸方向ｘに対する前記第２の偏光板１２の吸収軸１２ａ及び前記視野角補償板１３の光学軸方向１３ａのずれ角を５５°±５°に設定しているが、前記横軸方向ｘに対する前記第１の偏光板１１の吸収軸１１ａのずれ角は、３０°±５°〜４０°±５°の範囲であればよく、また、前記横軸方向ｘに対する前記第２の偏光板１２の吸収軸１２ａ及び前記視野角補償板１３の光学軸方向１３ａのずれ角は、５０°±５°〜６０°±５°の範囲であればよい。
【００３６】
（第２の実施形態）
図６はこの発明の第２の実施例における前記液晶セル１の第１及び第２の基板２，３の配向処理方向２ａ，３ａと、前記第１及び第２の偏光板１１，１２の吸収軸１２ａ，１２ａの向きと、前記視野角補償板１３の光学軸方向１３ａとを示す図である。なお、この実施例において、前記液晶セル１の第１及び第２の基板２，３の配向処理方向２ａ，３ａは上述した第１の実施例と同じであるから、その説明は省略する。
【００３７】
この実施例の液晶表示素子は、図６のように、前記横軸方向ｘに対する前記第１の偏光板１１の吸収軸１１ａのずれ角を４０°±５°（図では４０°）に設定し、前記軸方向ｘに対する前記第２の偏光板１２の吸収軸１２ａ及び前記ディスコティック液晶層１６からなる視野角補償板１３の光学軸方向１３ａのずれ角を５０°±５°（図では５０°）に設定したものである。
【００３８】
図７は前記第２の実施例の液晶表示素子の視野角特性を示す等コントラス線図であり、この液晶表示素子も、画面の横軸方向ｘに沿った方向における
各視角のコントラストが略左右対称になっており、左右方向における視角依存性のバランスが良い。
【００３９】
（第３の実施形態）
図８はこの発明の第３の実施例における前記液晶セル１の第１及び第２の基板２，３の配向処理方向２ａ，３ａと、前記第１及び第２の偏光板１１，１２の吸収軸１２ａ，１２ａの向きと、前記視野角補償板１３の光学軸方向１３ａとを示す図である。なお、この実施例において、前記液晶セル１の第１及び第２の基板２，３の配向処理方向２ａ，３ａは上述した第１の実施例と同じであるから、その説明は省略する。
【００４０】
この実施例の液晶表示素子は、前記横軸方向ｘに対する前記第１の偏光板１１の吸収軸１１ａのずれ角を３０°±５°（図では３０°）に設定し、前記軸方向ｘに対する前記第２の偏光板１２の吸収軸１２ａ及び前記ディスコティック液晶層１６からなる視野角補償板１３の光学軸方向１３ａのずれ角を６０°±５°（図では６０）に設定したものである。
【００４１】
図９は前記第３の実施例の液晶表示素子の視野角特性を示す等コントラス線図であり、この液晶表示素子も、画面の横軸方向ｘに沿った方向における各視角のコントラストが略左右対称になっており、左右方向における視角依存性のバランスが良い。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】この発明の第１の実施例を示す液晶表示素子の側面図。
【図２】液晶セルの一部分の拡大断面図。
【図３】視野角補償板の一部分の拡大断面図。
【図４】液晶セルの第１及び第２の基板の配向処理方向と、第１及び第２の偏光板の吸収軸の向きと、視野角補償板の光学軸方向とを示す図。
【図５】第１の実施例の液晶表示素子の視野角特性を示す等コントラス線図。
【図６】この発明の第２の実施例における液晶セルの第１及び第２の基板の配向処理方向と、第１及び第２の偏光板の吸収軸の向きと、視野角補償板の光学軸方向とを示す図。
【図７】第２の実施例の液晶表示素子の視野角特性を示す等コントラス線図。
【図８】この発明の第３の実施例における液晶セルの第１及び第２の基板の配向処理方向と、第１及び第２の偏光板の吸収軸の向きと、視野角補償板の光学軸方向とを示す図。
【図９】第３の実施例の液晶表示素子の視野角特性を示す等コントラス線図。
【符号の説明】
【００４３】
１…液晶セル、２，３…基板、２ａ，３ａ…配向処理方向、４，５…電極、６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ…カラーフィルタ、７，８…配向膜、１０…ネマティック液晶層、１０ａ…液晶分子、１１，１２…偏光板、１１ａ，１２ａ…吸収軸、１３…視野角補償板、１４…基材、１５…配向膜、１６…ディスコティック液晶層、１６ａ…ディスコティック液晶分子、１３ａ…光学軸方向、ｘ…規準軸方向（画面の横軸方向）。
【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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