(57)【要約】【課題】視野角が拡大可能なＯＣＢモードを適用した液晶表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】一対の基板間に液晶層を保持した構成のＯＣＢモードを適用した液晶表示パネル１と、液晶層３０の外側に配置され液晶層に電圧を印加した所定の表示状態において液晶層のリタデーションを光学的に補償する光学補償素子４０及び５０と、を備え、光学補償素子は、偏光板ＰＬと、偏光板ＰＬと液晶層３０との間に配置され１／４波長の位相差を与える第１位相差板Ｒ１と、偏光板ＰＬと第１位相差板Ｒ１との間に配置された２軸の屈折率異方性を有する第２位相差板Ｒ２と、を含み、液晶層３０を通過する光の方位によって異なる偏光状態の差を補償するとともに第１位相差板Ｒ１を通過した光の偏光状態の偏光板ＰＬの吸収軸方位からのずれを補償することを特徴とする。【選択図】図１
2009042254.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と第２基板との間に液晶層を保持した構成のＯＣＢモードを適用した液晶表示パネルと、
前記液晶層の外側に配置され、前記液晶層に電圧を印加した所定の表示状態において、前記液晶層のリタデーションを光学的に補償する光学補償素子と、を備え、
前記光学補償素子は、
偏光板と、
前記偏光板と前記液晶層との間に配置され、１／４波長の位相差を与える第１位相差板と、
前記偏光板と前記第１位相差板との間に配置された２軸の屈折率異方性を有する第２位相差板と、を含み、
前記第２位相差板は、前記液晶層を通過する光の方位によって異なる旋光性の影響による偏光状態の差を補償するとともに前記第１位相差板を通過した光の偏光状態の前記偏光板の吸収軸方位からのずれを補償するように設定された屈折率異方性を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記液晶表示パネルは、前記第１基板に反射電極を含み、
前記光学補償素子は、前記第２基板の外面に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記第２位相差板は、その面内での互いに直交する方位の屈折率をそれぞれｎｘ及びｎｙとし、その法線方向の屈折率をｎｚとしたときに、Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）で与えられるＮｚ係数が０．１５以上０．３以下に設定されたことを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記偏光板の吸収軸と前記第２位相差板の光軸とは、略直交していることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記第２位相差板は、その面内での互いに直交する方位の屈折率をそれぞれｎｘ及びｎｙとし、その法線方向の屈折率をｎｚとしたときに、Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）で与えられるＮｚ係数が０．７以上０．９以下に設定されたことを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記偏光板の吸収軸と前記第２位相差板の光軸とは、略一致していることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記液晶表示パネルは、前記第１基板に透過電極を含み、
前記光学補償素子は、前記第１基板の外面または前記第２基板の外面に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記第２位相差板は、その面内での互いに直交する方位の屈折率をそれぞれｎｘ及びｎｙとし、その法線方向の屈折率をｎｚとしたときに、Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）で与えられるＮｚ係数が０．４以上０．６以下に設定されたことを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記偏光板の吸収軸と前記第２位相差板の光軸とは、略一致または略直交していることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
さらに、前記液晶表示パネルと前記第１位相差板との間に、Ａプレート相当の屈折率異方性を有する位相差板ＲＡと、Ｃプレート相当の屈折率異方性を有する位相差板ＲＣと、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
さらに、前記液晶表示パネルと前記第１位相差板との間に、Ａプレート相当及びＣプレート相当の２軸の屈折率異方性を有する位相差板ＲＢを備えたことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
さらに、前記液晶表示パネルと前記第１位相差板との間に、主軸が法線に対して傾いた屈折率異方性を有する位相差板Ｒｗｖを備えたことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
さらに、前記液晶表示パネルと前記第１位相差板との間に、Ａプレート相当の屈折率異方性を有する位相差板ＲＡを備え、
前記第１位相差板は、進相軸及び遅相軸を透過する所定波長の光の間に１／４波長の位相差を与えるとともに、Ｃプレート相当の２軸の屈折率異方性を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１４】
第１基板と第２基板との間に液晶層を保持した構成のＯＣＢモードを適用した液晶表示パネルと、
前記液晶層の外側にそれぞれ配置され、前記液晶層に電圧を印加した所定の表示状態において、前記液晶層のリタデーションを光学的に補償する第１光学補償素子及び第２光学補償素子と、を備え、
前記第１光学補償素子は、
第１偏光板と、
前記第１偏光板と前記液晶層との間に配置され、１／４波長の位相差を与える第１位相差板と、
前記第１偏光板と前記第１位相差板との間に配置された２軸の屈折率異方性を有する第２位相差板と、を含み、
前記第２光学補償素子は、
第２偏光板と、
前記第２偏光板と前記液晶層との間に配置され、１／４波長の位相差を与える第３位相差板と、
前記第２偏光板と前記第３位相差板との間に配置された２軸の屈折率異方性を有する第４位相差板と、を含み、
前記第２位相差板及び前記第４位相差板は、前記液晶層を通過する光の方位によって異なる旋光性の影響による偏光状態の差を補償するとともに前記第１位相差板を通過した光の偏光状態の前記偏光板の吸収軸方位からのずれを補償するように設定された屈折率異方性を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１５】
前記第１偏光板の吸収軸と前記第２位相差板の光軸とは略一致し、且つ、前記第２偏光板の吸収軸と前記第４位相差板の光軸とは略直交し、
前記第２位相差板は、その面内での互いに直交する方位の屈折率をそれぞれｎｘ及びｎｙとし、その法線方向の屈折率をｎｚとしたときに、Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）で与えられるＮｚ係数が０．７以上０．９以下に設定され、
前記第４位相差板のＮｚ係数が０．１５以上０．３以下に設定されたことを特徴とする請求項１４に記載の液晶表示装置。
【請求項１６】
前記第１偏光板の吸収軸と前記第２位相差板の光軸とは略直交し、且つ、前記第２偏光板の吸収軸と前記第４位相差板の光軸とは略一致し、
前記第２位相差板は、その面内での互いに直交する方位の屈折率をそれぞれｎｘ及びｎｙとし、その法線方向の屈折率をｎｚとしたときに、Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）で与えられるＮｚ係数が０．１５以上０．３以下に設定され、
前記第４位相差板のＮｚ係数が０．７以上０．９以下に設定されたことを特徴とする請求項１４に記載の液晶表示装置。
【請求項１７】
前記第１偏光板の吸収軸と前記第２位相差板の光軸とは略直交し、且つ、前記第２偏光板の吸収軸と前記第４位相差板の光軸とは略直交し、
前記第２位相差板及び前記第４位相差板は、それぞれの面内での互いに直交する方位の屈折率をそれぞれｎｘ及びｎｙとし、その法線方向の屈折率をｎｚとしたときに、Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）で与えられるＮｚ係数が０．１５以上０．３以下に設定されたことを特徴とする請求項１４に記載の液晶表示装置。
【請求項１８】
前記第１偏光板の吸収軸と前記第２位相差板の光軸とは略一致し、且つ、前記第２偏光板の吸収軸と前記第４位相差板の光軸とは略一致し、
前記第２位相差板及び前記第４位相差板は、それぞれの面内での互いに直交する方位の屈折率をそれぞれｎｘ及びｎｙとし、その法線方向の屈折率をｎｚとしたときに、Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）で与えられるＮｚ係数が０．７以上０．９以下に設定されたことを特徴とする請求項１４に記載の液晶表示装置。
【請求項１９】
さらに、前記液晶表示パネルと前記第１位相差板との間及び前記液晶表示パネルと前記第３位相差板との間のそれぞれに、Ａプレート相当の屈折率異方性を有する位相差板ＲＡと、Ｃプレート相当の屈折率異方性を有する位相差板ＲＣと、を備えたことを特徴とする請求項１４に記載の液晶表示装置。
【請求項２０】
さらに、前記液晶表示パネルと前記第１位相差板との間及び前記液晶表示パネルと前記第３位相差板との間のそれぞれに、Ａプレート相当及びＣプレート相当の２軸の屈折率異方性を有する位相差板ＲＢを備えたことを特徴とする請求項１４に記載の液晶表示装置。
【請求項２１】
さらに、前記液晶表示パネルと前記第１位相差板との間及び前記液晶表示パネルと前記第３位相差板との間のそれぞれに、主軸が法線に対して傾いた屈折率異方性を有する位相差板Ｒｗｖを備えたことを特徴とする請求項１４に記載の液晶表示装置。
【請求項２２】
さらに、前記液晶表示パネルと前記第１位相差板との間及び前記液晶表示パネルと前記第３位相差板との間のそれぞれに、Ａプレート相当の屈折率異方性を有する位相差板ＲＡを備え、
前記第１位相差板及び第３位相差板のそれぞれは、進相軸及び遅相軸を透過する所定波長の光の間に１／４波長の位相差を与えるとともに、Ｃプレート相当の２軸の屈折率異方性を有することを特徴とする請求項１４に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、液晶表示装置に係り、特に、広視野角及び高速応答の実現が可能な光学的補償ベンド（ＯＣＢ；Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  Ｂｅｎｄ）配向技術を用いた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電力などの特徴を生かして、各種分野に適用されている。
【０００３】
近年、視野角及び応答速度を改善可能な液晶表示装置として、ＯＣＢモードを適用した液晶表示装置が注目されている。このようなＯＣＢモードの液晶表示装置は、一対の基板間に所定の電圧を印加した状態でベンド配向した液晶分子を含む液晶層を保持した構成である。このようなＯＣＢモードは、ツイステッド・ネマティック（ＴＮ）モードと比較して応答速度の高速化が可能であり、さらに液晶分子の配向状態により液晶層を通過する光の複屈折の影響を光学的に自己補償できるため視野角の拡大が可能であるという利点がある。
【０００４】
ＯＣＢモードの液晶表示装置に適用可能な円偏光板が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この円偏光板は、ネマチックハイブリッド配向構造を固定化した液晶フィルムを含んでいる。
【特許文献１】特開２００５−１６４９５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したようなＯＣＢモードの液晶表示装置においては、高コントラストが得られる視野角のさらなる拡大が要望されている。
【０００６】
この発明の目的は、視野角が拡大可能なＯＣＢモードを適用した液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の態様による液晶表示装置は、
第１基板と第２基板との間に液晶層を保持した構成のＯＣＢモードを適用した液晶表示パネルと、
前記液晶層の外側に配置され、前記液晶層に電圧を印加した所定の表示状態において、前記液晶層のリタデーションを光学的に補償する光学補償素子と、を備え、
前記光学補償素子は、
偏光板と、
前記偏光板と前記液晶層との間に配置され、１／４波長の位相差を与える第１位相差板と、
前記偏光板と前記第１位相差板との間に配置された２軸の屈折率異方性を有する第２位相差板と、を含み、
前記第２位相差板は、前記液晶層を通過する光の方位によって異なる旋光性の影響による偏光状態の差を補償するとともに前記第１位相差板を通過した光の偏光状態の前記偏光板の吸収軸方位からのずれを補償するように設定された屈折率異方性を有することを特徴とする。
【０００８】
なお、この発明の他の態様の液晶表示装置として、
第１基板と第２基板との間に液晶層を保持した構成のＯＣＢモードを適用した液晶表示パネルと、前記第１基板及び前記第２基板のそれぞれの外面に配置され、前記液晶層に電圧を印加した所定の表示状態において、前記液晶層のリタデーションを光学的に補償する第１光学補償素子及び第２光学補償素子と、を備え、前記第１光学補償素子は、第１偏光板と、前記第１偏光板と前記液晶表示パネルとの間に配置され、進相軸及び遅相軸を透過する所定波長の光の間に１／４波長の位相差を与える第１位相差板と、前記第１偏光板と前記第１位相差板との間に配置された２軸の屈折率異方性を有する第２位相差板と、を含み、前記第２光学補償素子は、第２偏光板と、前記第２偏光板と前記液晶表示パネルとの間に配置され、進相軸及び遅相軸を透過する所定波長の光の間に１／４波長の位相差を与える第３位相差板と、前記第２偏光板と前記第３位相差板との間に配置された２軸の屈折率異方性を有する第４位相差板と、を含み、
前記第１偏光板の吸収軸と前記第２位相差板の光軸とは略一致し、且つ、前記第２偏光板の吸収軸と前記第４位相差板の光軸とは略直交し、
前記第２位相差板は、その面内での互いに直交する方位の屈折率をそれぞれｎｘ及びｎｙとし、その法線方向の屈折率をｎｚとしたときに、Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）で与えられるＮｚ係数が０．７以上０．９以下に設定され、
前記第４位相差板のＮｚ係数が０．１５以上０．３以下に設定されたことを特徴とするものであっても良い。
【０００９】
また、この発明の他の態様の液晶表示装置として、
第１基板と第２基板との間に液晶層を保持した構成のＯＣＢモードを適用した液晶表示パネルと、前記第１基板及び前記第２基板のそれぞれの外面に配置され、前記液晶層に電圧を印加した所定の表示状態において、前記液晶層のリタデーションを光学的に補償する第１光学補償素子及び第２光学補償素子と、を備え、前記第１光学補償素子は、第１偏光板と、前記第１偏光板と前記液晶表示パネルとの間に配置され、進相軸及び遅相軸を透過する所定波長の光の間に１／４波長の位相差を与える第１位相差板と、前記第１偏光板と前記第１位相差板との間に配置された２軸の屈折率異方性を有する第２位相差板と、を含み、前記第２光学補償素子は、第２偏光板と、前記第２偏光板と前記液晶表示パネルとの間に配置され、進相軸及び遅相軸を透過する所定波長の光の間に１／４波長の位相差を与える第３位相差板と、前記第２偏光板と前記第３位相差板との間に配置された２軸の屈折率異方性を有する第４位相差板と、を含み、
前記第１偏光板の吸収軸と前記第２位相差板の光軸とは略直交し、且つ、前記第２偏光板の吸収軸と前記第４位相差板の光軸とは略一致し、
前記第２位相差板は、その面内での互いに直交する方位の屈折率をそれぞれｎｘ及びｎｙとし、その法線方向の屈折率をｎｚとしたときに、Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）で与えられるＮｚ係数が０．１５以上０．３以下に設定され、
前記第４位相差板のＮｚ係数が０．７以上０．９以下に設定されたことを特徴とするものであっても良い。
【００１０】
また、この発明の他の態様の液晶表示装置として、
第１基板と第２基板との間に液晶層を保持した構成のＯＣＢモードを適用した液晶表示パネルと、前記第１基板及び前記第２基板のそれぞれの外面に配置され、前記液晶層に電圧を印加した所定の表示状態において、前記液晶層のリタデーションを光学的に補償する第１光学補償素子及び第２光学補償素子と、を備え、前記第１光学補償素子は、第１偏光板と、前記第１偏光板と前記液晶表示パネルとの間に配置され、進相軸及び遅相軸を透過する所定波長の光の間に１／４波長の位相差を与える第１位相差板と、前記第１偏光板と前記第１位相差板との間に配置された２軸の屈折率異方性を有する第２位相差板と、を含み、前記第２光学補償素子は、第２偏光板と、前記第２偏光板と前記液晶表示パネルとの間に配置され、進相軸及び遅相軸を透過する所定波長の光の間に１／４波長の位相差を与える第３位相差板と、前記第２偏光板と前記第３位相差板との間に配置された２軸の屈折率異方性を有する第４位相差板と、を含み、
前記第１偏光板の吸収軸と前記第２位相差板の光軸とは略直交し、且つ、前記第２偏光板の吸収軸と前記第４位相差板の光軸とは略直交し、
前記第２位相差板及び前記第４位相差板は、それぞれの面内での互いに直交する方位の屈折率をそれぞれｎｘ及びｎｙとし、その法線方向の屈折率をｎｚとしたときに、Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）で与えられるＮｚ係数が０．１５以上０．３以下に設定されたことを特徴とするものであっても良い。
【００１１】
また、この発明の他の態様の液晶表示装置として、
第１基板と第２基板との間に液晶層を保持した構成のＯＣＢモードを適用した液晶表示パネルと、前記第１基板及び前記第２基板のそれぞれの外面に配置され、前記液晶層に電圧を印加した所定の表示状態において、前記液晶層のリタデーションを光学的に補償する第１光学補償素子及び第２光学補償素子と、を備え、前記第１光学補償素子は、第１偏光板と、前記第１偏光板と前記液晶表示パネルとの間に配置され、進相軸及び遅相軸を透過する所定波長の光の間に１／４波長の位相差を与える第１位相差板と、前記第１偏光板と前記第１位相差板との間に配置された２軸の屈折率異方性を有する第２位相差板と、を含み、前記第２光学補償素子は、第２偏光板と、前記第２偏光板と前記液晶表示パネルとの間に配置され、進相軸及び遅相軸を透過する所定波長の光の間に１／４波長の位相差を与える第３位相差板と、前記第２偏光板と前記第３位相差板との間に配置された２軸の屈折率異方性を有する第４位相差板と、を含み、
前記第１偏光板の吸収軸と前記第２位相差板の光軸とは略一致し、且つ、前記第２偏光板の吸収軸と前記第４位相差板の光軸とは略一致し、
前記第２位相差板及び前記第４位相差板は、それぞれの面内での互いに直交する方位の屈折率をそれぞれｎｘ及びｎｙとし、その法線方向の屈折率をｎｚとしたときに、Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）で与えられるＮｚ係数が０．７以上０．９以下に設定されたことを特徴とするものであっても良い。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、視野角が拡大可能なＯＣＢモードを適用した液晶表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、この発明の一実施の形態に係る液晶表示装置について図面を参照して説明する。なお、ここでは、液晶表示装置として、１画素がバックライト光を選択的に透過することによって画像を表示する透過部のみによって構成された透過型液晶表示装置、１画素内に外光を選択的に反射することによって画像を表示する反射部のみによって構成された反射型液晶表示装置、及び、１画素内に反射部と透過部とを有する半透過型液晶表示装置といったＯＣＢモードを適用した液晶表示装置を例に説明する。
【００１４】
《透過型液晶表示装置》
図１に示すように、透過型液晶表示装置は、ＯＣＢモードを適用した液晶表示パネル１と、液晶表示パネル１を照明するバックライト６０と、液晶表示パネル１とバックライト６０との間に配置された第１光学補償素子４０と、液晶表示パネル１の観察面側に配置された第２光学補償素子５０と、を備えている。
【００１５】
図２及び図３に示すように、液晶表示パネル１は、一対の基板すなわちアレイ基板（第１基板）１０と対向基板（第２基板）２０との間に液晶層３０を保持した構成であり、画像を表示するアクティブエリアＡＣＴを備えている。このアクティブエリアＡＣＴは、マトリクス状に配置された複数の画素ＰＸによって構成されている。
【００１６】
アレイ基板１０は、ガラスなどの光透過性を有する絶縁基板１１を用いて形成されている。このアレイ基板１０は、絶縁基板１１の一方の主面に、画素ＰＸの行方向に沿って配置された複数の走査線Ｓｃ、画素ＰＸの列方向に沿って配置された複数の信号線Ｓｇ、走査線Ｓｃと信号線Ｓｇとの交差部近傍において画素ＰＸ毎に配置されたスイッチ素子１２、スイッチ素子１２に接続され画素ＰＸ毎に配置された画素電極１３、絶縁基板１１の主面全体を覆うように配置された配向膜１６などを備えている。
【００１７】
スイッチ素子１２は、例えば薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；ＴＦＴ）などで構成されている。スイッチ素子１２のゲートは、対応する走査線Ｓｃに接続されている。また、スイッチ素子１２のソースは、対応する信号線Ｓｇに接続されている。画素電極１３は、絶縁膜１４上に配置され、スイッチ素子１２のドレインと電気的に接続されている。この画素電極１３は、透過電極として機能し、インジウム・ティン・オキサイド（ＩＴＯ）などの光透過性を有する導電材料によって形成されている。つまり、各画素ＰＸは、透過部に相当する。
【００１８】
対向基板２０は、ガラスなどの光透過性を有する絶縁基板２１を用いて形成されている。この対向基板２０は、絶縁基板２１の一方の主面に、複数の画素ＰＸに共通に配置された対向電極２２、絶縁基板２１の主面全体を覆うように配置された配向膜２３などを備えている。対向電極２２は、例えばＩＴＯなどの光透過性を有する導電性部材によって形成されている。
【００１９】
上述したような構成のアレイ基板１０と対向基板２０とは、図示しないスペーサを介して互いに所定のギャップを維持した状態で配置され、シール材によって貼り合わせられている。液晶層３０は、これらのアレイ基板１０と対向基板２０との間のギャップに封入されている。
【００２０】
この実施の形態では、透過型液晶表示装置の例に限らず、後述する半透過型液晶表示装置及び反射型液晶表示装置のいずれの例についても、液晶表示パネル１は、ＯＣＢモードを適用した構成であり、液晶層３０は、正の誘電率異方性を有するとともに光学的に正の一軸性を有する液晶分子３１を含む材料によって構成されている。この液晶層３０においては、液晶層３０に電圧を印加した所定の表示状態において、液晶分子３１は、図３に示したように、アレイ基板１０と対向基板２０との間でベンド配向している。
【００２１】
《光学補償素子の第１構成例》
第１構成例において、第１光学補償素子４０及び第２光学補償素子５０は、上述したような液晶表示パネル１における液晶層３０に電圧を印加した所定の表示状態において、液晶層３０のリタデーションを光学的に補償する機能を有している。すなわち、図１に示すように、第１光学補償素子４０はアレイ基板１０の外面に配置され、また、第２光学補償素子５０は対向基板２０の外面に配置されている。これらの第１光学補償素子４０及び第２光学補償素子５０は、略同一構成であり、液晶表示パネル１について対称な構成となっている。
【００２２】
すなわち、第１光学補償素子４０は、第１偏光板ＰＬ１、第１位相差板Ｒ１、第２位相差板Ｒ２などを備えて構成されている。第２光学補償素子５０は、第２偏光板ＰＬ２、第３位相差板Ｒ３、第４位相差板Ｒ４などを備えて構成されている。
【００２３】
第１偏光板ＰＬ１及び第２偏光板ＰＬ２は、例えば、トリアセテート・セルロース（ＴＡＣ）などによって形成された一対の支持層の間にポリビニルアルコール（ＰＶＡ）などによって形成された偏光層を保持した構成であり、互いにほぼ直交する透過軸及び吸収軸を有している。
【００２４】
第１位相差板Ｒ１は、第１偏光板ＰＬ１と液晶表示パネル１との間に配置されている。また、第３位相差板Ｒ３は、第２偏光板ＰＬ２と液晶表示パネル１との間に配置されている。これらの第１位相差板Ｒ１及び第３位相差板Ｒ３は、それぞれの面内に互いにほぼ直交する進相軸及び遅相軸を有しており、これらの進相軸及び遅相軸を透過する所定波長の光の間に１／４波長の位相差を与えるいわゆる１／４波長板である。
【００２５】
このような第１偏光板ＰＬ１と第１位相差板（１／４波長板）Ｒ１との組み合わせ、及び、第２偏光板ＰＬ２と第３位相差板（１／４波長板）Ｒ３との組み合わせは、理想的には偏光板の透過軸を透過した所定波長の直線偏光を円偏光に変換する円偏光素子として機能する。
【００２６】
第２位相差板Ｒ２は、第１偏光板ＰＬ１と第１位相差板Ｒ１との間に配置されている。また、第４位相差板Ｒ４は、第２偏光板ＰＬ２と第３位相差板Ｒ３との間に配置されている。これらの第２位相差板Ｒ２及び第４位相差板Ｒ４は、それぞれ２軸の屈折率異方性を有する位相差板であり、それぞれの面内に互いにほぼ直交する進相軸及び遅相軸を有しており、これらの進相軸及び遅相軸を透過する所定波長の光の間に１／２波長の位相差を与えるいわゆる１／２波長板である。なお、これらの第２位相差板Ｒ２及び第４位相差板Ｒ４の詳細については後述する。
【００２７】
また、これらの第１光学補償素子４０及び第２光学補償素子５０は、それぞれ補償層ＣＬを備えている。すなわち、第１光学補償素子４０は、液晶表示パネル１と第１位相差板Ｒ１との間に配置された第１補償層ＣＬ１を備えている。また、第２光学補償素子５０は、液晶表示パネル１と第３位相差板Ｒ３との間に配置された第２補償層ＣＬ２を備えている。
【００２８】
これらの第１補償層ＣＬ１及び第２補償層ＣＬ２を含む第１光学補償素子４０及び第２光学補償素子５０の構成について、具体的に説明する。なお、ここでは、図４Ａ乃至図４Ｄを参照して第１光学補償素子４０の構成例について説明するが、第２光学補償素子５０についても同様の構成例が適用可能である。また、必ずしも第１補償層ＣＬ１と第２補償層ＣＬ２とが同一構成でなくても良い。
【００２９】
図４Ａに示した構成例では、第１補償層ＣＬ１は、液晶表示パネル１と第１位相差板Ｒ１との間に配置された実質的にＡプレート相当の屈折率異方性を有する位相差板ＲＡと、第１位相差板Ｒ１と位相差板ＲＡとの間に配置された実質的にＣプレート相当の屈折率異方性を有する位相差板ＲＣと、を備えている。
【００３０】
位相差板ＲＡは、ある特定の電圧印加状態（例えば高電圧を印加して黒を表示する状態）での面内での残留リタデーションをキャンセルするように、面内位相差を有している。すなわち、位相差板ＲＡは、その面内方位での互いに直交する方位の屈折率をそれぞれｎｘ及びｎｙとし、その法線方位の屈折率をｎｚとしたときに、ｎｘ＞ｎｙ≒ｎｚあるいはｎｚ≒ｎｘ＞ｎｙの屈折率異方性を有している。このような位相差板ＲＡの作用により、液晶層３０の面内位相差がキャンセルされ、画面を正面（画面の法線方向）から観察したときの表示品位を改善する（特にコントラストを向上する）ことが可能となる。
【００３１】
また、位相差板ＲＣは、ある特定の電圧印加状態（例えば高電圧を印加して黒を表示する状態）での法線方向での残留リタデーションをキャンセルするように、法線位相差を有している。すなわち、位相差板ＲＣは、ｎｘ≒ｎｙ≠ｎｚの屈折率異方性を有している。このような位相差板ＲＣの作用により、液晶層３０の法線位相差がキャンセルされ、画面を斜め方向から観察したときの表示品位を改善する（特に視野角を拡大する）ことが可能となる。
【００３２】
図４Ｂに示した構成例では、第１補償層ＣＬ１は、液晶表示パネル１と第１位相差板Ｒ１との間に、２軸の屈折率異方性を有する位相差板ＲＢを備えている。この位相差板ＲＢは、実質的にＡプレート相当の屈折率異方性と、実質的にＣプレート相当の屈折率異方性とを併せ持っており、より具体的には、ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚの屈折率異方性を有している。このような構成例においても、図４Ａに示した構成例と同様の効果が得られるとともに、図４Ａに示した構成例よりも位相差板の数が減るため、薄型化が可能となる。
【００３３】
図４Ｃに示した構成例では、第１補償層ＣＬ１は、液晶表示パネル１と第１位相差板Ｒ１との間に、位相差板Ｒｗｖを備えている。この位相差板Ｒｗｖは、液晶層３０のリタデーションを補償する異方性フィルムであり、位相差板Ｒｗｖ自身の総合的な屈折率異方性を考慮したときに、実質的な主軸が法線に対して傾いた屈折率異方性を有する異方性フィルムである。このような位相差板Ｒｗｖとしては、例えばＷＶ（ワイドビュー）フィルム（富士写真フィルム（株）製）が適用可能である。このＷＶフィルムは、光学的に負の１軸性の屈折率異方性を有するディスコティック液晶分子を液晶状態において光軸を法線方向に沿ってハイブリッド配向した状態（つまり、主軸がハイブリッド配向した状態）で固定化させた液晶フィルムである。
【００３４】
特に、ＯＣＢモードの液晶表示パネル１に対して第１補償層ＣＬ１及び第２補償層ＣＬ２がともに位相差板Ｒｗｖによって構成された場合、図５に示すように、位相差板Ｒｗｖを構成するディスコティック液晶分子は、ベンド配列している各液晶分子３１について個々に光学補償する。このため、ＯＣＢモードの液晶表示パネル１と位相差板Ｒｗｖとの組み合わせは光学補償の観点から有効である。
【００３５】
図４Ｄに示した構成例では、第１補償層ＣＬ１は、液晶表示パネル１と第１位相差板Ｒ１との間に、実質的にＡプレート相当の屈折率異方性を有する位相差板ＲＡを備えている。この場合、第１位相差板Ｒ１は、２軸の屈折率異方性を有するものを適用する。すなわち、第１位相差板Ｒ１の屈折率異方性は、本来の１／４波長板としての機能に加え、実質的にＣプレート相当の屈折率異方性を有するように設定され、より具体的には、ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚの屈折率異方性を有している。このような構成例においても、図４Ａに示した構成例と同様の効果が得られるとともに、図４Ａに示した構成例よりも位相差板の数が減るため、薄型化が可能となる。
【００３６】
上述したような液晶表示装置においては、アレイ基板１０側の配向膜１６及び対向基板２０側の配向膜２３のラビング方向を基準方位として、各構成は以下のような軸角度で配置されている。軸角度とは、偏光板の吸収軸及び位相差板の遅相軸（または光軸）が基準方位（Ｘ軸）に対して反時計回りになす角度であり、図６によって定義されるものである。すなわち、対向基板２０側から液晶表示装置を観察したとき、アレイ基板１０（または対向基板２０）の主面に平行な平面内において、便宜上、互いに直交するＸ軸及びＹ軸を定義し、この平面の法線方向をＺ軸と定義する。面内とは、Ｘ軸及びＹ軸で規定される平面内に相当する。
【００３７】
ここでは、第１構成例の第１光学補償素子４０及び第２光学補償素子５０において、第１補償層ＣＬ１及び第２補償層ＣＬ２がそれぞれ図４Ａに示したような位相差板ＲＡ及び位相差板ＲＣによって構成された場合について説明する。
【００３８】
すなわち、液晶表示パネル１において、ラビング方向は０°方位に設定されている。第１光学補償素子４０においては、第１偏光板ＰＬ１はその吸収軸が４５°方位に設定され、第１位相差板Ｒ１はその遅相軸が０°方位（第１偏光板ＰＬ１の吸収軸と略４５°で交差）に設定され、第２位相差板Ｒ２はそのＸ−Ｙ平面内の光軸が４５°方位（第１偏光板ＰＬ１の吸収軸と略平行）に設定され、位相差板ＲＡはその遅相軸が９０°方位に設定されている。
【００３９】
第２光学補償素子５０においては、第２偏光板ＰＬ２はその吸収軸が１３５°方位に設定され、第３位相差板Ｒ３はその遅相軸が９０°方位（第２偏光板ＰＬ２の吸収軸と略４５°で交差）に設定され、第４位相差板Ｒ４はそのＸ−Ｙ平面内の光軸が４５°方位（偏光板ＰＬの吸収軸と略直交）に設定され、位相差板ＲＡはその遅相軸が９０°方位に設定されている。
【００４０】
各構成の軸角度をまとめると、図７のようになる。
【００４１】
このようなＯＣＢモードを適用した液晶表示装置においては、図６に示したように、Ｘ−Ｚ平面内において所定の電圧印加状態（例えば黒表示状態）で液晶分子３１がベンド配向している。このような液晶分子３１について、Ｘ−Ｙ平面内の９０°方位から画面を観察した場合には液晶分子３１が下（アレイ基板側）から上（対向基板側）に向かって反時計回り（すなわち左回り）に配列しているのに対して、Ｘ−Ｙ平面内の２７０°方位から画面を観察した場合には液晶分子３１が下から上に向かって時計回り（すなわち右回り）に配列している。
【００４２】
このため、液晶層３０を通過する光の旋光性は、９０°方位と２７０°方位とでは逆回りの液晶分子３１の配列によって影響を受ける。このような旋光性の非対称性の影響により、それぞれの方位に向かって液晶層３０を通過する光の偏光状態が異なる。つまり、画面の法線方向（すなわちＺ軸方向）からＸ−Ｙ平面内の９０°方位に向かって視角を増大していく場合と、Ｘ−Ｙ平面内の２７０°方位に向かって視角を増大していく場合とでは、液晶層３０を通過する光の偏光状態の差に起因して画面の表示品位に差が生ずるため、高コントラストが得られる視野角が制限される。
【００４３】
そこで、この実施の形態においては、液晶層３０を通過する光の方位によって異なる旋光性の影響により異なる偏光状態の差を光学的に補償する。
【００４４】
更に、所定の電圧印加状態（黒表示状態）においては、液晶層３０のみならず他の構成のリタデーションの影響により、第２光学補償素子５０の第３位相差板Ｒ３を通過した後の光の偏光状態（理想的には直線偏光の偏光状態）が第２偏光板ＰＬ２の吸収軸方位からずれる。このため、黒表示の画面の透過率を十分に低下させることができず、コントラストの低下を招くことがある。そこで、第３位相差板Ｒ３を通過した光の偏光状態の第２偏光板ＰＬ２の吸収軸方位からのずれを光学的に補償する機能を有する光学補償素子を適用している。これにより、コントラストを向上することが可能であるとともに、高コントラストが得られる視野角を拡大することが可能となる。
【００４５】
以下に、より具体的に説明する。
【００４６】
すなわち、透過型液晶表示装置において第１構成例の第１光学補償素子４０及び第２光学補償素子５０を適用した場合には、図１に示したように、第１光学補償素子４０は第１位相差板Ｒ１と第１偏光板ＰＬ１との間に２軸の屈折率異方性を有する第２位相差板Ｒ２を備え、また、第２光学補償素子５０は第３位相差板Ｒ３と第２偏光板ＰＬ２との間に、２軸の屈折率異方性を有する第４位相差板Ｒ４を備えている。発明者は、このような２軸の第２位相差板Ｒ２及び第４位相差板Ｒ４において、Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）で与えられるＮｚ係数を最適化することによって上述したような光学的な補償が可能であることを見出した。
【００４７】
そして、特にこのＮｚ係数の最適な範囲を規定するにあたり、Ｎｚ係数を変化させることにより、異なる旋光性の影響や偏光状態の吸収軸方位からのずれの影響を改善することが可能であることが検証された。
【００４８】
図１に示した構成においては、第１光学補償素子４０の第２位相差板Ｒ２は、主に、液晶層３０を通過する光の方位によって、主として旋光性の影響による異なる偏光状態の差を補償する。また、第２光学補償素子５０の第４位相差板Ｒ４は、主に、第３位相差板Ｒ３を通過した光の偏光状態の第２偏光板ＰＬ２の吸収軸方位からのずれを補償する。
【００４９】
このような構成においては、それぞれの補償に必要なＮｚ係数が異なり、第１光学補償素子４０の第２位相差板Ｒ２及び第２光学補償素子５０の第４位相差板Ｒ４のそれぞれのＮｚ係数は異なる。具体的には、液晶層３０を通過する光の方位によって異なる偏光状態の差を補償するためには、０．７以上０．９以下の範囲のＮｚ係数に設定された第２位相差板Ｒ２を適用することが望ましい。このＮｚ係数が０．７よりも小さい、あるいは０．９よりも大きいと、例えば９０°方位における視野角コントラストが確保し難い。
【００５０】
また、第３位相差板Ｒ３を通過した光の偏光状態の第２偏光板ＰＬ２の吸収軸方位からのずれを補償するためには、０．１５以上０．３以下の範囲のＮｚ係数に設定された第４位相差板Ｒ４を適用することが望ましい。このＮｚ係数が０．１５よりも小さい、あるいは０．３よりも大きいと、やはり偏光状態のずれの補償が不十分となり、視野角コントラストが確保し難い。
【００５１】
これにより、十分に広い視野角を得ることが可能となり、良好な表示品位が得られる。
【００５２】
次に、上述した透過型液晶表示装置において第１構成例の第１光学補償素子４０及び第２光学補償素子５０を適用した場合の効果を検証した。ここで、本実施形態の透過型液晶表示装置の構成としては、図１に示した通りであり、第１光学補償素子４０の第２位相差板Ｒ２におけるＮｚ係数は０．９（ｎｘ＝１．５８０９５１、ｎｙ＝１．５７８９９５、ｎｚ＝１．５７９１９１）とし、第２光学補償素子５０の第４位相差板Ｒ４におけるＮｚ係数は０．２（ｎｘ＝１．５８０９５１、ｎｙ＝１．５７８９９５、ｎｚ＝１．５８０５６０）とした。なお、比較例の液晶表示装置として、第２位相差板を備えていない第１光学補償素子４０及び第４位相差板を備えていない第２光学補償素子５０を適用し、他の構成は本実施形態と同一とした。
【００５３】
図８Ａは、比較例の液晶表示装置におけるコントラスト比の視野角依存性をシミュレーションした結果を示したものである。ここで、中心は液晶表示パネルの法線方向（Ｚ軸）に相当し、法線方向を中心とした同心円は、法線に対する傾き角度（視角）であり、それぞれ２０°、４０°、６０°、８０°に相当する。ここで示した特性図は、各方位についてコントラスト比（ＣＲ）が１００：１から１０：１に相当する領域を各々結ぶことで得られたものである。
【００５４】
図８Ａに示したように、比較例の液晶表示装置では、特に、０°方位及び１８０°方位において、視角が６０°以上ではコントラスト比が１０：１以下になることがわかる。便宜上、ラビング方向に平行な方位（０°−１８０°方位）を画面の垂直方向とし、９０°方位を画面の右側とし、２７０°方位を画面の左側とすると、法線方向から画面の上下方向に視角が増大するにともなって、コントラスト比が伴い著しく低下することが確認された。
【００５５】
図８Ｂは、本実施形態の液晶表示装置におけるコントラスト比の視野角依存性をシミュレーションした結果を示したものである。図８Ｂから明らかなように、画面の全方位について、視角が８０°以上の範囲でコントラスト比１０：１以上が得られ、十分な視野角が得られることが確認できた。
【００５６】
本実施形態の透過型液晶表示装置の他の構成として、第１光学補償素子４０の第２位相差板Ｒ２におけるＮｚ係数を０．８（ｎｘ＝１．５８０９５１、ｎｙ＝１．５７８９９５、ｎｚ＝１．５７９３８６）とし、第２光学補償素子５０の第４位相差板Ｒ４におけるＮｚ係数を０．１５（ｎｘ＝１．５８０９５１、ｎｙ＝１．５７８９９５、ｎｚ＝１．５８０６５８）とした場合も、同様の効果を確認することができた。
【００５７】
また、本実施形態の透過型液晶表示装置の他の構成として、第１光学補償素子４０の第２位相差板Ｒ２におけるＮｚ係数を０．７（ｎｘ＝１．５８０９５１、ｎｙ＝１．５７８９９５、ｎｚ＝１．５７９５８２）とし、第２光学補償素子５０の第４位相差板Ｒ４におけるＮｚ係数を０．３（ｎｘ＝１．５８０９５１、ｎｙ＝１．５７８９９５、ｎｚ＝１．５８０３６４）とした場合も、同様の効果を確認することができた。
【００５８】
しかしながら、第１光学補償素子４０の第２位相差板Ｒ２におけるＮｚ係数を０．５（ｎｘ＝１．５８０９５１、ｎｙ＝１．５７８９９５、ｎｚ＝１．５７９９７３）とした場合は、不所望な旋光性の影響を補償することができず、高い視野角コントラストの確保はできなかった。第１光学補償素子４０の第２位相差板Ｒ２におけるＮｚ係数を１．１（ｎｘ＝１．５８０９５１、ｎｙ＝１．５７８９９５、ｎｚ＝１．５８７９９）とした場合も、同様に不所望な旋光性の影響を補償することができず、高い視野角コントラストの確保はできなかった。
【００５９】
なお、図７に示したように、第１構成例においては、第１光学補償素子４０において第１偏光板ＰＬ１の吸収軸と第２位相差板Ｒ２の光軸とが略一致し、また、第２光学補償素子５０において第２偏光板ＰＬ２の吸収軸と第４位相差板Ｒ４の光軸とが略直交する場合について説明したが、この例に限らない。すなわち、液晶表示パネル１について第１光学補償素子４０及び第２光学補償素子５０は対称な構成であるため、実質的に入れ替えたような構成であっても良い。
【００６０】
より具体的には、変形例１においては、第１光学補償素子４０において、第２位相差板Ｒ２はそのＸ−Ｙ平面内の光軸が１３５°方位に設定されている。すなわち、第１偏光板ＰＬ１の吸収軸と第２位相差板Ｒ２の光軸とは、略直交している。また、第２光学補償素子５０において、第４位相差板Ｒ４はそのＸ−Ｙ平面内の光軸が１３５°方位に設定されている。すなわち、第２偏光板ＰＬ２の吸収軸と第４位相差板Ｒ４の光軸とは、略一致している。このような変形例１においては、０．７以上０．９以下の範囲のＮｚ係数に設定された第４位相差板Ｒ４を適用し、０．１５以上０．３以下の範囲のＮｚ係数に設定された第２位相差板Ｒ２を適用することにより、上述した第１構成例と同様の効果が得られる。
【００６１】
例えば、第１光学補償素子４０の第２位相差板Ｒ２におけるＮｚ係数を０．２とし、第２光学補償素子５０の第４位相差板Ｒ４におけるＮｚ係数を０．８とした場合には、十分な視野角が得られることが確認できた。
【００６２】
また、このような第１構成例においては、第１光学補償素子４０において第１偏光板ＰＬ１の吸収軸と第２位相差板Ｒ２の光軸とが略一致し、また、第２光学補償素子５０において第２偏光板ＰＬ２の吸収軸と第４位相差板Ｒ４の光軸とが略一致する場合、ともに０．７以上０．９以下の範囲のＮｚ係数に設定された第２位相差板Ｒ２及び第４位相差板Ｒ４を適用すればよい。同様に、第１光学補償素子４０において第１偏光板ＰＬ１の吸収軸と第２位相差板Ｒ２の光軸とが略直交し、また、第２光学補償素子５０において第２偏光板ＰＬ２の吸収軸と第４位相差板Ｒ４の光軸とが略直交する場合、ともに０．１５以上０．３以下の範囲のＮｚ係数に設定された第２位相差板Ｒ２及び第４位相差板Ｒ４を適用すればよい。これらの各場合においても、上述した第１構成例と同様の効果が得られるとともに、部材を共通化することができ、低コスト化が可能となる。
【００６３】
《光学補償素子の第２構成例》
第２構成例において、第１光学補償素子４０及び第２光学補償素子５０は、上述した第１構成例と同様に、液晶表示パネル１における液晶層３０に電圧を印加した所定の表示状態において、液晶層３０のリタデーションを光学的に補償する機能を有している。
【００６４】
すなわち、図９Ａに示すように、アレイ基板１０の外面に配置された第１光学補償素子４０は、第１偏光板ＰＬ１、第１位相差板Ｒ１、第２位相差板Ｒ２などを備えて構成されている。対向基板２０の外面に配置された第２光学補償素子５０は、第２偏光板ＰＬ２、第３位相差板Ｒ３などを備えて構成されている。これらの第１光学補償素子４０及び第２光学補償素子５０は、液晶表示パネル１について非対称な構成となっている。このような第２構成例の光学補償素子を適用した液晶表示装置によれば、第１構成例の光学補償素子を適用した液晶表示装置と比較して、位相差板の数が減るため、低コスト化及び薄型化が可能となる。
【００６５】
第１偏光板ＰＬ１及び第２偏光板ＰＬ２、及び、第１位相差板Ｒ１及び第３位相差板Ｒ３は、第１構成例と同一である。すなわち、第１偏光板ＰＬ１と第１位相差板（１／４波長板）Ｒ１との組み合わせ、及び、第２偏光板ＰＬ２と第３位相差板（１／４波長板）Ｒ３との組み合わせは、理想的には偏光板の透過軸を透過した所定波長の直線偏光を円偏光に変換する円偏光素子として機能する。
【００６６】
第２位相差板Ｒ２は、第１偏光板ＰＬ１と第１位相差板Ｒ１との間に配置されている。この第２位相差板Ｒ２は、２軸の屈折率異方性を有する位相差板である。
【００６７】
また、第１光学補償素子４０は、液晶表示パネル１と第１位相差板Ｒ１との間に配置された第１補償層ＣＬ１を備えている。また、第２光学補償素子５０は、液晶表示パネル１と第３位相差板Ｒ３との間に配置された第２補償層ＣＬ２を備えている。これらの第１補償層ＣＬ１及び第２補償層ＣＬ２を含む第１光学補償素子４０及び第２光学補償素子５０の構成について、第１構成例と同様に、図４Ａ乃至図４Ｄに示したような構成例を適用可能である。
【００６８】
第２構成例の第１光学補償素子４０及び第２光学補償素子５０において、第１補償層ＣＬ１及び第２補償層ＣＬ２がそれぞれ図４Ａに示したような位相差板ＲＡ及び位相差板ＲＣによって構成された場合について説明する。
【００６９】
すなわち、液晶表示パネル１において、ラビング方向は０°方位に設定されている。第１光学補償素子４０においては、第１偏光板ＰＬ１はその吸収軸が４５°方位に設定され、第１位相差板Ｒ１はその遅相軸が０°方位（第１偏光板ＰＬ１の吸収軸と略４５°で交差）に設定され、第２位相差板Ｒ２はそのＸ−Ｙ平面内の光軸が４５°方位（第１偏光板ＰＬ１の吸収軸と略平行）に設定され、位相差板ＲＡはその遅相軸が９０°方位に設定されている。
【００７０】
第２光学補償素子５０においては、第２偏光板ＰＬ２はその吸収軸が１３５°方位に設定され、第３位相差板Ｒ３はその遅相軸が９０°方位（第２偏光板ＰＬ２の吸収軸と略４５°で交差）に設定され、位相差板ＲＡはその遅相軸が９０°方位に設定されている。
【００７１】
各構成の軸角度をまとめると、図１０Ａのようになる。
【００７２】
この第２構成例においても、第１構成例と同様に、液晶層３０を通過する光の方位によって異なる旋光性の影響により異なる偏光状態の差を光学的に補償するとともに、第３位相差板Ｒ３を通過した光の偏光状態の第２偏光板ＰＬ２の吸収軸方位からのずれを光学的に補償する機能を有する光学補償素子を適用している。これにより、コントラストを向上することが可能であるとともに、高コントラストが得られる視野角を拡大することが可能となる。
【００７３】
以下に、より具体的に説明する。
【００７４】
すなわち、透過型液晶表示装置において第２構成例の第１光学補償素子４０及び第２光学補償素子５０を適用した場合には、図９Ａに示したように、第１光学補償素子４０は第１位相差板Ｒ１と第１偏光板ＰＬ１との間に２軸の屈折率異方性を有する第２位相差板Ｒ２を備えている。図９Ａに示した構成においては、第１光学補償素子４０の第２位相差板Ｒ２は、液晶層３０を通過する光の方位によって、旋光性の影響による異なる偏光状態の差を補償するとともに、第３位相差板Ｒ３を通過した光の偏光状態の第２偏光板ＰＬ２の吸収軸方位からのずれを補償する機能を有している。
【００７５】
このような構成においては、０．４以上０．６以下の範囲のＮｚ係数に設定された第２位相差板Ｒ２を適用することが望ましい。このＮｚ係数が０．４よりも小さい、あるいは０．６よりも大きいと、光学補償が不十分となり視野角コントラストが確保し難い。
【００７６】
これにより、十分に広い視野角を得ることが可能となり、良好な表示品位が得られる。
【００７７】
次に、上述した透過型液晶表示装置において第２構成例の第１光学補償素子４０及び第２光学補償素子５０を適用した場合の効果を検証した。ここで、本実施形態の透過型液晶表示装置の構成としては、図９Ａに示した通りであり、第１光学補償素子４０の第２位相差板Ｒ２におけるＮｚ係数は０．５（ｎｘ＝１．５８０９５１、ｎｙ＝１．５７８９９５、ｎｚ＝１．５７９９７３）とした。本実施形態の液晶表示装置におけるコントラスト比の視野角依存性をシミュレーションしたところ、図１０Ｂに示すように、画面の全方位について、視角が６０°以上の範囲でコントラスト比１０：１以上が得られ、また９０°方位を除いては、視角が８０°以上の範囲でコントラスト比１０：１以上が得られ、十分な視野角が得られることが確認できた。
【００７８】
なお、図１０Ａに示したように、第２構成例においては、第１光学補償素子４０において第１偏光板ＰＬ１と第１位相差板Ｒ１との間に第２位相差板Ｒ２を配置し、第１偏光板ＰＬ１の吸収軸と第２位相差板Ｒ２の光軸とが略一致する場合について説明したが、この例に限らない。すなわち、液晶表示パネル１について第１光学補償素子４０及び第２光学補償素子５０を実質的に入れ替えたような構成であっても良い。
【００７９】
より具体的には、変形例２においては、図９Ｂ及び図１０Ａに示すように、第１光学補償素子４０においては、第２位相差板Ｒ２を配置せず、第２光学補償素子５０において、第２偏光板ＰＬ２と第３位相差板Ｒ３との間に第２位相差板Ｒ２を配置する。この第２位相差板Ｒ２はそのＸ−Ｙ平面内の光軸が１３５°方位に設定されている。すなわち、第２偏光板ＰＬ２の吸収軸と第２位相差板Ｒ２の光軸とは、略一致している。このような変形例２においても、０．４以上０．６以下の範囲のＮｚ係数に設定された第２位相差板Ｒ２を適用することにより、上述した第２構成例と同様の効果が得られる。
【００８０】
例えば、第２光学補償素子５０の第２位相差板Ｒ２におけるＮｚ係数を０．５とした場合には、十分な視野角が得られることが確認できた。
【００８１】
このような第２構成例においては、第１光学補償素子４０に第２位相差板Ｒ２を配置し、第１偏光板ＰＬ１の吸収軸と第２位相差板Ｒ２の光軸とが略直交する場合（例えば第１偏光板ＰＬ１の吸収軸を４５°方位に設定し、第２位相差板Ｒ２のＸ−Ｙ平面内の光軸を１３５°方位に設定した場合）、及び、第２光学補償素子５０に第２位相差板Ｒ２を配置し、第２偏光板ＰＬ２の吸収軸と第２位相差板Ｒ２の光軸とが略直交する場合（例えば第２偏光板ＰＬ２の吸収軸を１３５°方位に設定し、第２位相差板Ｒ２のＸ−Ｙ平面内の光軸を４５°方位に設定した場合）には、ともに０．４以上０．６以下の範囲のＮｚ係数に設定された第２位相差板Ｒ２を適用すればよい。これらの各場合においても、上述した第２構成例と同様の効果が得られる。
【００８２】
また、上述した第１構成例及び第２構成例において、第１補償層ＣＬ１及び第２補償層ＣＬ２の少なくとも一方において、図４Ｂに示したような構成例を適用する場合、位相差板ＲＢはそのＸ−Ｙ平面内の光軸を９０°方位に設定することにより同様の効果が得られる。
【００８３】
例えば、第１構成例において、第１補償層ＣＬ１及び第２補償層ＣＬ２が位相差板ＲＢによって構成され、位相差板ＲＢにおけるそれぞれのＮｚ係数を４．８とするとともにそれぞれのリタデーションＲｅを９０ｎｍとし、第１光学補償素子４０の第２位相差板Ｒ２におけるＮｚ係数を０．２とし、第２光学補償素子５０の第４位相差板Ｒ４におけるＮｚ係数を０．８とした場合には、図１０Ｃに示すように、十分な視野角が得られることが確認できた。
【００８４】
例えば、第２構成例において、第１補償層ＣＬ１及び第２補償層ＣＬ２が位相差板ＲＢによって構成され、第２光学補償素子５０の第２位相差板Ｒ２におけるＮｚ係数を０．５とした場合には、十分な視野角が得られることが確認できた。
【００８５】
また、第１構成例及び第２構成例において、第１補償層ＣＬ１及び第２補償層ＣＬ２の少なくとも一方において、図４Ｃに示したような構成例を適用する場合、位相差板ＲｗｖはそのＸ−Ｙ平面内の光軸を０°方位に設定することにより同様の効果が得られる。
【００８６】
また、第１構成例及び第２構成例において、第１光学補償素子４０及び第２光学補償素子５０の少なくとも一方において、図４Ｄに示したような構成例を適用する場合、第１位相差板Ｒ１はそのＸ−Ｙ平面内の光軸を０°方位に設定し、また、位相差板ＲＡはそのＸ−Ｙ平面内の光軸を９０°方位に設定することにより同様の効果が得られる。
【００８７】
《半透過型液晶表示装置》
次に、この実施の形態に係る半透過型液晶表示装置について説明する。この半透過型液晶表示装置の構成は、図１１に示した通りである。すなわち、基本構成は、図３に示した透過型液晶表示装置と同様であるが、マトリクス状に配置された複数の表示画素ＰＸのそれぞれが、外光を選択的に反射することによって画像を表示する反射部ＰＲと、バックライト６０からのバックライト光を選択的に透過することによって画像を表示する透過部ＰＴと、を有している点で相違する。
【００８８】
アレイ基板１０において、絶縁層１４は、反射部ＰＲと透過部ＰＴとでリタデーションに差を持たせるために液晶層３のギャップ差を形成する。各画素電極１３は、反射部ＰＲに対応して設けられた反射電極１３Ｒ及び透過部ＰＴに対応して設けられた透過電極１３Ｔを有しており、これら電極１３Ｒ及び１３Ｔは互いに電気的に接続され、共に一つのスイッチング素子Ｗによって制御される。反射電極１３Ｒは、アルミニウムなどの光反射性を有する導電材料によって形成されている。透過電極１３Ｔは、インジウム・ティン・オキサイド（ＩＴＯ）などの光透過性を有する導電材料によって形成されている。これらの反射電極１３Ｒ及び透過電極１３Ｔは、スイッチング素子１３と電気的に接続されている。
【００８９】
図１１に示した例では、透過部ＰＴ及び反射部ＰＲにおいては、液晶層３０に電圧を印加した所定の表示状態において、アレイ基板１０と対向基板２０との間で液晶分子３１がベンド配向している。
【００９０】
このような半透過型液晶表示装置においても、図１に示した第１構成例及びその変形例１、図９Ａに示した第２構成例及び図９Ｂに示したその変形例２のいずれの構成の第１光学補償素子４０及び第２光学補償素子５０も適用可能である。また、第１光学補償素子４０及び第２光学補償素子５０は、図４Ａ乃至図４Ｄに示したいずれかの構成例を適用可能である。
【００９１】
次に、上述した半透過型液晶表示装置において第１構成例の第１光学補償素子４０及び第２光学補償素子５０を適用した場合の効果を検証した。ここで、本実施形態の半透過型液晶表示装置の構成としては、図１に示した通りであり、アレイ基板１０の外面に配置された第１光学補償素子４０の第２位相差板Ｒ２におけるＮｚ係数は０．９（ｎｘ＝１．５８０９５１、ｎｙ＝１．５７８９９５、ｎｚ＝１．５７９１９１）とし、対向基板２０の外面に配置された第２光学補償素子５０の第４位相差板Ｒ４におけるＮｚ係数は０．２（ｎｘ＝１．５８０９５１、ｎｙ＝１．５７８９９５、ｎｚ＝１．５８０５６０）とした。なお、比較例の半透過型液晶表示装置として、第２位相差板を備えていない第１光学補償素子４０及び第４位相差板を備えていない第２光学補償素子５０を適用し、他の構成は本実施形態と同一とした。
【００９２】
図１２Ａに示したように、比較例の半透過型液晶表示装置について、透過部では、特に、０°方位及び１８０°方位において、視角が６０°以上ではコントラスト比が１０：１以下になることがわかる。これに対して、図１２Ｂに示したように、本実施形態の半透過型液晶表示装置について、透過部では、画面の全方位について、視角が８０°以上の範囲でコントラスト比１０：１以上が得られ、比較例に対して十分な視野角が得られることが確認された。
【００９３】
図１３Ａに示したように、比較例の半透過型液晶表示装置について、反射部では、特に、０°方位及び１８０°方位において、視角が４０°以上ではコントラスト比が１０：１以下になることがわかる。これに対して、図１３Ｂに示したように、本実施形態の半透過型液晶表示装置について、反射部では、画面の９０°−２７０°方位については、視角が８０°以上の範囲でコントラスト比１０：１以上が得られ、また、画面の０°−１８０°方位については、視角が５０°以上の範囲でコントラスト比１０：１以上が得られ、比較例と比較して視野角を拡大できたことが確認された。
【００９４】
次に、上述した半透過型液晶表示装置において第２構成例の第１光学補償素子４０及び第２光学補償素子５０を適用した場合の効果を検証した。ここで、本実施形態の半透過型液晶表示装置の構成としては、図９Ａに示した通りであり、アレイ基板１０の外面に配置された第１光学補償素子４０の第２位相差板Ｒ２におけるＮｚ係数は０．５（ｎｘ＝１．５８０９５１、ｎｙ＝１．５７８９９５、ｎｚ＝１．５７９９７３）とした。本実施形態の半透過型液晶表示装置におけるコントラスト比の視野角依存性をシミュレーションしたところ、透過部及び反射部ともに、画面の全方位について、視角が６０°以上の範囲でコントラスト比１０：１以上が得られ、また透過部においては９０°方位を除いては、視角が８０°以上の範囲でコントラスト比１０：１以上が得られ、十分な視野角が得られることが確認できた。
【００９５】
《反射型液晶表示装置》
次に、この実施の形態に係る反射型液晶表示装置について説明する。この反射型液晶表示装置の構成は、図１４に示した通りである。すなわち、基本構成は、図３に示した透過型液晶表示装置と同様であるが、アレイ基板１０は、画素電極１３として反射電極を備えている点で相違する。各画素電極１３は、アルミニウムなどの光反射性を有する導電材料によって形成されている。つまり、各画素ＰＸは、反射部に相当する。
【００９６】
このような反射型液晶表示装置においては、対向基板２０の外面のみに光学補償素子７０が配置されている。この光学補償素子７０は、偏向板ＰＬ、偏向板ＰＬと液晶表示パネル１との間に配置された第１位相差板（１／４波長板）Ｒ１、偏向板ＰＬと第１波長板Ｒ１との間に配置された２軸の第２位相差板（１／２波長板）Ｒ２、第１位相差板Ｒ１と液晶表示パネル１との間に配置された補償層ＣＬを備えて構成されている。この光学補償素子７０は、図４Ａ乃至図４Ｄに示したいずれかの構成例を適用可能である。
【００９７】
ここでは、光学補償素子７０において、補償層ＣＬが図４Ａに示したような位相差板ＲＡ及び位相差板ＲＣによって構成された場合について説明する。
【００９８】
すなわち、液晶表示パネル１において、ラビング方向は０°方位に設定されている。光学補償素子７０においては、偏光板ＰＬはその吸収軸が１３５°方位に設定され、第２位相差板Ｒ２はそのＸ−Ｙ平面内の光軸が４５°方位（偏光板ＰＬの吸収軸と略直交）に設定されている。また、第１位相差板Ｒ１はそのＸ−Ｙ平面内の光軸が９０°方位に設定され、位相差板ＲＡはそのＸ−Ｙ平面内の光軸が９０°方位に設定されている。
【００９９】
各構成の軸角度をまとめると、図１５のようになる。
【０１００】
このような反射型液晶表示装置においても、液晶層３０を通過する光の方位によって異なる旋光性の影響により異なる偏光状態の差を光学的に補償するとともに、第１位相差板Ｒ１を通過した光の偏光状態の偏光板ＰＬの吸収軸方位からのずれを光学的に補償する機能を有する光学補償素子を適用している。これにより、コントラストを向上することが可能であるとともに、高コントラストが得られる視野角を拡大することが可能となる。
【０１０１】
すなわち、反射型液晶表示装置の光学補償素子７０において、第１位相差板Ｒ１と偏光板ＰＬとの間に配置された２軸の屈折率異方性を有する第２位相差板Ｒ２は、視認側から入射した光に対して、液晶層３０を通過する光の方位によって、旋光性の影響による異なる偏光状態の差を補償する。また、この第２位相差板Ｒ２は、各画素電極１３で反射された光に対しては、第１位相差板Ｒ１を通過した光の偏光状態の偏光板ＰＬの吸収軸方位からのずれを補償する。
【０１０２】
第２位相差板Ｒ２のＸ−Ｙ平面内の光軸が偏光板ＰＬの吸収軸と略直交するような構成においては、０．１５以上０．３以下の範囲のＮｚ係数に設定された第２位相差板Ｒ２を適用することが望ましい。このＮｚ係数が０．１５よりも小さい、あるいは０．３よりも大きいと、光学補償が不十分となり視野角コントラストが確保し難い。
【０１０３】
これにより、十分に広い視野角を得ることが可能となり、良好な表示品位が得られる。
【０１０４】
次に、上述した反射型液晶表示装置において光学補償素子７０を適用した場合の効果を検証した。ここで、本実施形態の反射型液晶表示装置の構成としては、図１４に示した通りであり、光学補償素子７０の第２位相差板Ｒ２におけるＮｚ係数は０．２（ｎｘ＝１．５８０９５１、ｎｙ＝１．５７８９９５、ｎｚ＝１．５８０５６０）とした。なお、比較例の反射型液晶表示装置として、第２位相差板を備えていない光学補償素子７０を適用し、他の構成は本実施形態と同一とした。
【０１０５】
図１６Ａに示したように、比較例の反射型液晶表示装置については、特に、０°方位及び１８０°方位において、視角が５０°以上ではコントラスト比が１０：１以下になることがわかる。これに対して、図１６Ｂに示したように、本実施形態の反射型液晶表示装置については、画面の全方位について、視角が８０°以上の範囲でコントラスト比１０：１以上が得られ、比較例に対して十分な視野角が得られることが確認された。
【０１０６】
本実施形態の反射型液晶表示装置の他の構成として、光学補償素子７０の第２位相差板Ｒ２として、Ｎｚ係数が０．１５（ｎｘ＝１．５８０９５１、ｎｙ＝１．５７８９９５、ｎｚ＝１．５８０６５８）とした場合も、同様の効果を確認することができた。
【０１０７】
また、本実施形態の反射型液晶表示装置の他の構成として、光学補償素子７０の第２位相差板Ｒ２として、Ｎｚ係数が０．３（ｎｘ＝１．５８０９５１、ｎｙ＝１．５７８９９５、ｎｚ＝１．５８０３６４）とした場合も、同様の効果を確認することができた。
【０１０８】
また、比較例としてＮｚ係数が０．５（ｎｘ＝１．５８０９５１、ｎｙ＝１．５７８９９５、ｎｚ＝１．５７９９７３）とした場合は、上記の比較例と同様に、高い視野角コントラストの確保はできなかった。
【０１０９】
なお、図１５に示したように、構成例においては、光学補償素子７０において偏光板ＰＬの吸収軸と第２位相差板Ｒ２の光軸とが略直交する場合について説明したが、この例に限らない。より具体的には、変形例においては、光学補償素子７０において、第２位相差板Ｒ２はそのＸ−Ｙ平面内の光軸が１３５°方位に設定されている。すなわち、偏光板ＰＬの吸収軸と第２位相差板Ｒ２の光軸とは、略一致している。このような変形例においては、０．７以上０．９以下の範囲のＮｚ係数に設定された第２位相差板Ｒ２を適用することにより、上述した構成例と同様の効果が得られる。
【０１１０】
なお、この発明は、上記実施形態そのものに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【０１１１】
例えば、光学補償素子は、液晶層３０の外側に配置されていれば良い。すなわち、アレイ基板１０側に光学補償素子を配置する場合には、上述した実施の形態の構成に限らず、アレイ基板１０を構成する絶縁基板１１と液晶層３０との間に光学補償素子を配置しても良い。また、対向基板２０側に光学補償素子を配置する場合にも同様に、上述した実施の形態の構成に限らず、対向基板２０を構成する絶縁基板２１と液晶層３０との間に光学補償素子を配置しても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】図１は、この発明の一実施の形態に係る透過型液晶表示装置または半透過型液晶表示装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】図２は、図１に示した液晶表示装置に適用可能な液晶表示パネルの構成を概略的に示す図である。
【図３】図３は、図１に示した液晶表示装置に適用可能なＯＣＢモードの透過型液晶表示パネルの構成を概略的に示す図である。
【図４Ａ】図４Ａは、図１に示した液晶表示装置に適用可能な光学補償素子の構成例を概略的に示す図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図１に示した液晶表示装置に適用可能な光学補償素子の他の構成例を概略的に示す図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、図１に示した液晶表示装置に適用可能な光学補償素子の他の構成例を概略的に示す図である。
【図４Ｄ】図４Ｄは、図１に示した液晶表示装置に適用可能な光学補償素子の他の構成例を概略的に示す図である。
【図５】図５は、図４Ｃに示した光学補償素子を適用した場合の液晶分子との補償関係を説明するための図である。
【図６】図６は、図１に示した液晶表示装置について配向膜のラビング方向に対する軸角度の定義を説明するための図である。
【図７】図７は、第１構成例の第１光学補償素子及び第２光学補償素子を適用した透過型液晶表示装置または半透過型液晶表示装置の構成を説明するための図である。
【図８Ａ】図８Ａは、比較例の透過型液晶表示装置におけるコントラスト比の視野角依存性をシミュレーションした結果を示した図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、本実施形態に係る透過型液晶表示装置におけるコントラスト比の視野角依存性をシミュレーションした結果を示した図である。
【図９Ａ】図９Ａは、この発明の一実施の形態に係る透過型液晶表示装置または半透過型液晶表示装置の他の構成を概略的に示す図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、この発明の一実施の形態に係る透過型液晶表示装置または半透過型液晶表示装置のさらに他の構成を概略的に示す図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、第２構成例の第１光学補償素子及び第２光学補償素子を適用した透過型液晶表示装置または半透過型液晶表示装置の構成を説明するための図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、本実施形態に係る透過型液晶表示装置におけるコントラスト比の視野角依存性をシミュレーションした結果を示した図である。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、本実施形態に係る他の透過型液晶表示装置におけるコントラスト比の視野角依存性をシミュレーションした結果を示した図である。
【図１１】図１１は、図１に示した液晶表示装置に適用可能なＯＣＢモードの半透過型の液晶表示パネルの構成を概略的に示す図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、比較例の半透過型液晶表示装置の透過部におけるコントラスト比の視野角依存性をシミュレーションした結果を示した図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、本実施形態に係る半透過型液晶表示装置の透過部におけるコントラスト比の視野角依存性をシミュレーションした結果を示した図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、比較例の半透過型液晶表示装置の反射部におけるコントラスト比の視野角依存性をシミュレーションした結果を示した図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、本実施形態に係る半透過型液晶表示装置の反射部におけるコントラスト比の視野角依存性をシミュレーションした結果を示した図である。
【図１４】図１４は、この発明の一実施の形態に係るＯＣＢモードの反射型液晶表示装置の構成を概略的に示す図である。
【図１５】図１５は、反射型液晶表示装置の構成例及び変形例を説明するための図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、比較例の反射型液晶表示装置におけるコントラスト比の視野角依存性をシミュレーションした結果を示した図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、本実施形態に係る反射型液晶表示装置におけるコントラスト比の視野角依存性をシミュレーションした結果を示した図である。
【符号の説明】
【０１１３】
ＤＳＰ…アクティブエリア  ＰＸ…表示画素  Ｒ１…第１位相差板  Ｒ２…第２位相差板  Ｒ３…第３位相差板  Ｒ４…第４位相差板  ＰＬ…偏光板  １…液晶表示パネル  １０…アレイ基板  ２０…対向基板  ３０…液晶層  ３１…液晶分子  ４０…第１光学補償素子  ５０…第２光学補償素子  ６０…バックライト  ７０…光学補償素子
【図１】
2009042254.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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