JP2000019518A

JP2000019518A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2000019518A
Application number: JP10272345A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Terashita; 慎一寺下; Bunichi Shimoshikiriyou; 文一下敷領; Shuichi Kanzaki; 修一神崎
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1997-09-25
Filing date: 1998-09-25
Publication date: 2000-01-21

Abstract

(57)【要約】【課題】画素領域毎に液晶分子が軸対称配向した液晶
領域を有する、視角特性に優れた高コントラストの液晶
表示装置において、観測方向によらずに階調反転現象を
防ぐ。【解決手段】電圧無印加時には液晶分子が略垂直に配
向し、電圧印加時には液晶分子が液晶領域毎に軸対称状
に配向する液晶セルと、直交クロスニコル状態に配置さ
れた偏光板との間に、負の複屈折性を有し、面内方向の
主屈折率ｎ_x，ｎ_y、および厚み方向の主屈折率ｎ_zにつ
いてｎ_x＞ｎ_y＞ｎ_zの関係を有する位相差補償素子を配
置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に関
する。特に、パーソナルコンピュータ、ワードプロセッ
サ、アミューズメント機器、テレビジョン装置などの平
面ディスプレイやシャッタ効果を利用した表示装置など
に好適に用いられる広視野角特性を有する液晶表示装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】上述の広視角特性を有する液晶表示装置
として、本発明者らは、液晶分子を各絵素ごとに軸対称
状に配向させた表示モード（ＡｘｉａｌｌｙＳｙｍｍ
ｅｔｒｉｃＡｌｉｇｎｅｄＭｉｃｒｏｃｅｌｌＭ
ｏｄｅ：ＡＳＭモード）を特開平７−１２０７２８号公
報に開示している。この方式は、液晶と光硬化性樹脂の
混合物から相分離を利用して液晶分子を軸対称状に配向
させる技術であり、電圧を印加することにより軸対称状
に配向した液晶分子が基板に対して垂直に配向するＮｐ
型液晶材料を用いた表示モードである。

【０００３】この従来のＡＳＭモードの液晶表示装置に
おいては、誘電率異方性Δεが正の液晶材料を使用して
いる。この表示モードは、液晶分子が軸対称配向してい
るので全ての方向において優れた表示特性を有するが、
偏光板の吸収軸を直交クロスニコル状態にした場合には
視野角特性が低下する傾向がある。また、電圧ＯＦＦ時
の光抜けを防止するためにＢＭ（ブラックマトリック
ス）の遮光部の面積を大きく設定しなければならないと
いう問題があった。さらに、この従来のＡＳＭモード
は、液晶分子の軸対称配向を得るために複雑な温度制御
を必要とする相分離工程を使用するので製造が難しく、
また、得られる軸対称配向が不安定であり、特に高温に
おいて信頼性に欠けるという問題があった。

【０００４】これらの問題を解決するための手段とし
て、本発明者らは、特願平８−３４１５９０号におい
て、絵素領域毎に液晶分子が軸対称配向した液晶領域を
有し、全方位視角特性に優れた高コントラストの液晶表
示装置およびそれを比較的簡単に製造できる製造方法を
提案している。

【０００５】この提案の液晶表示装置においては、一対
の基板間に負の誘電率異方性（Δε＜０）の液晶分子か
らなる液晶層が挟持され、両基板の液晶層に接する表面
に垂直配向層が設けられている。また、少なくとも一方
の基板には絵素領域を取り囲むように凸部が設けられて
いる。さらに、一対の基板を挟んで一対の偏光板が各々
の吸収軸を直交させて配設されている。この液晶表示装
置によれば、特に複雑な製造工程を必要とすることな
く、電圧無印加時には液晶分子が一対の基板に対して略
垂直に配向し、電圧印加時には液晶分子が絵素領域毎に
軸対称状に配向する配向状態を実現することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述の提案された液晶
表示装置によれば、電圧無印加時には液晶分子が一対の
基板に対してほぼ垂直な方向に配向しているので、基板
の法線方向に平行な視角方向については良好な黒状態が
得られ、高コントラストの表示が得られる。しかし、視
角を変化させて観察した場合、（ｉ）偏光板自身の特性
により視角依存性が生じること、および（ｉｉ）垂直配
向している液晶分子のリタデーション値は方向によって
変化しているので、液晶層のリタデーション値に視角依
存性が生じること、に起因して光漏れが観察され、コン
トラスト比の低下が起こる。

【０００７】このうち、偏光板自身の特性による視角依
存性については、以下の通りである。上記広視角モード
の液晶表示装置に対して、偏光板の偏光軸（透過軸）方
向から入射された光が液晶層の屈折率楕円体を横切ると
きには常光のみまたは異常光のみの成分しか有さない
が、偏光板の吸収軸から方位角が４５゜ずれた斜め方向
から入射された光が液晶層の屈折率楕円体を横切るとき
には常光と異常光との両成分を有するために楕円偏光と
なるため、見かけ上、互いに直交した偏光板の吸収軸が
互いに開いた状態に対応して光の漏れが顕著になる。

【０００８】また、液晶層のリタデーション値による視
角依存性については、以下の通りである。上記液晶表示
装置においては、電圧無印加時に液晶分子が一対の基板
に対してほぼ垂直な方向に配向しているので、斜めから
観察したときに視角によってリタデーションの値が異な
り、視角依存性が観測されるようになる。

【０００９】このような偏光板自身の視角依存性と液晶
層の視角依存性との相乗効果により、互いに直交してい
る偏光板の吸収軸から４５゜ずれた方向に視角特性の特
に悪い領域が発生するのである。例えば、偏光板の吸収
軸方向に対して４５゜の方向においては、一定の方向の
視角、例えば３５゜〜５０゜程度でコントラストが著し
く低下し、さらには階調特性が反転するという問題があ
り、特に、中間階調表示時には表示特性の悪化が大きか
った。

【００１０】本発明は、上述した従来技術の課題を解決
すべくなされたものであり、吸収軸からのずれに伴う視
野角特性の悪化を解消し、概ね軸対称の視野角特性を有
する液晶表示装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、一対の基板に挟持され、負の誘電異方性を有する液
晶分子からなる液晶層を有する液晶セルと、該液晶セル
を挟持し、偏光板の吸収軸が互いに直交する一対の偏光
板と、該一対の偏光板と該液晶セルとの間の少なくとも
一方に設けられた位相差補償素子と、を有し、該液晶層
は複数の液晶領域を有し、該一対の基板は該液晶層側の
表面に垂直配向層を有し、該液晶分子は電圧印加時に該
複数の液晶領域毎に軸対称状に配向する、液晶表示装置
であって、該位相差補償素子は、負の複屈折率を有し、
それぞれ互いに直交するｘ、ｙ、及びｚ軸方向に３つの
主屈折率ｎ_x，ｎ_y，ｎ_zを有し、該液晶セルの面内方向
の主屈折率をｎ_x，ｎ_yとし、該液晶セルの厚み方向の主
屈折率をｎ_zとするとき、ｎ_x＞ｎ_y＞ｎ_zの関係を有し、
そのことによって上記目的が達成される。

【００１２】前記位相差補償素子は、前記一対の偏光板
と前記液晶セルとの間に１つずつ設けられていてもよ
い。

【００１３】前記位相差補償素子は、面内方向と厚み方
向にリタデーションを有する２軸性フィルム、又は面内
方向にリタデーションを有する１軸性フィルムと厚み方
向にリタデーションを有する１軸性フィルムとを貼り合
わせた積層フィルムからなっていてもよい。

【００１４】前記位相差補償素子のｘ軸方向は、該位相
差補償素子に隣接する偏光板の吸収軸と互いに略直交さ
せて配置されていることが好ましい。

【００１５】前記位相差補償素子のｘ軸方向と前記偏光
板の吸収軸に直交する方向とのずれが１゜以下であるこ
とが好ましい。

【００１６】前記液晶分子の複屈折率をΔｎ、前記液晶
層の平均厚さをｄ_LC、および前記位相差補償素子の厚さ
をｄ_fとするとき、該位相差補償素子の面内方向のリタ
デーション値ｄ_f（ｎ_x−ｎ_y）が該液晶層のリタデーシ
ョン値ｄ_LC・Δｎより小さいことが好ましい。

【００１７】前記位相差補償素子は、０．０３５≦｛ｄ
_f（ｎ_x−ｎ_y）｝／（ｄ_LC・Δｎ）≦０．１５を満足す
ることが好ましい。

【００１８】前記液晶分子の複屈折率をΔｎ、前記液晶
層の平均厚さをｄ_LC、および前記位相差補償素子の厚さ
をｄ_fとするとき、該位相差補償素子の厚さ方向のリタ
デーション値ｄ_f（ｎ_x−ｎ_z）が該液晶層のリタデーシ
ョン値ｄ_LC・Δｎより小さいことが好ましい。

【００１９】前記位相差補償素子の厚さ方向のリタデー
ション値ｄ_f（ｎ_x−ｎ_z）が０よりも大きいことが好ま
しい。更に、前記位相差補償素子の面内方向のリタデー
ション値ｄ_f（ｎ_x−ｎ_y）と厚さ方向のリタデーション
値ｄ_f（ｎ_x−ｎ_z）との比が２以上であることが好まし
く、前記位相差補償素子の面内方向のリタデーション値
ｄ_f（ｎ_x−ｎ_y）と厚さ方向のリタデーション値ｄ_f（ｎ
_x−ｎ_z）との比が３以上６以下であることがより一層好
ましい。

【００２０】前記位相差補償素子の平均屈折率が１．４
以上１．７以下であることが好ましい。

【００２１】前記液晶層のリタデーション値ｄ_LC・Δｎ
が３００〜５５０ｎｍの範囲にあることが好ましい。

【００２２】前記一対の偏光板のうち、観察者側の偏光
板の表面に反射防止膜またはアンチグレア防眩層が設け
られていてもよい。前記アンチグレア防眩層の表面に反
射防止膜が設けられていることが好ましい。

【００２３】以下に、本発明の作用を説明する。

【００２４】本発明によると、電圧無印加時に液晶分子
が垂直配向し、電圧印加時には絵素領域毎に軸対称状ま
たは同心円状に配向する液晶表示装置において、直交ク
ロスニコル状態に配置された一対の偏光板のうちの少な
くとも一方の偏光板とそれに隣接する基板との間に、負
の複屈折率を有し、面内方向の主屈折率ｎ_x，ｎ_y、およ
び厚み方向の主屈折率ｎ_zについてｎ_x＞ｎ_y＞ｎ_zの関係
を有する位相差補償素子（典型的には位相差フィルムま
たは位相差板）を設けることにより、偏光板自身の特性
による視角依存性および液晶層のリタデーション値の視
角依存性を補償して、観測方向によらずに等コントラス
ト・コンター曲線を円状にすることが可能である。ま
た、液晶層は垂直配向と軸対称配向との間を電圧によっ
て変化するので優れた視角特性を有する。さらに、誘電
異方性が負の液晶材料を用いて電圧無印加時に垂直配向
状態をとるノーマリーブラックモードの表示を行うの
で、高コントラストの表示が可能である。

【００２５】この位相差補償素子は、一対の偏光板のう
ちの一方の偏光板とそれに隣接する基板との間に設けて
もよく、一対の偏光板の各々とそれに隣接する基板との
間に１枚ずつ設けてもよい。

【００２６】この位相差補償素子は、面内方向と厚み方
向とにリタデーションを有する２軸性のフィルムであっ
ても、２枚の２軸性フィルムの積層フィルムであって
も、或いは面内方向にリタデーションを有する１軸性フ
ィルムと厚み方向にリタデーションを有する１軸性フィ
ルムとを貼り合わせた積層構造のものであっても同様に
用いることができる。

【００２７】この位相差補償素子は、その主屈折率のう
ちのｎ_xの方向をその位相差補償素子に隣接する偏光板
の吸収軸と互いに略直交させて配置させることにより、
上記視角依存性の補償機能を充分発揮させることができ
る。

【００２８】尚、後述する実施形態に示すように、位相
差補償素子の遅相軸と偏光板の吸収軸に直交する方向と
のずれが１゜より大きいと、偏光板クロスニコル下での
偏光度性能が低下して光抜けが生じ、充分な黒レベルや
コントラストが得られないので、位相差補償素子の遅相
軸と偏光板の吸収軸に直交する方向とは、そのずれが１
゜以下であるのが望ましい。

【００２９】液晶分子の複屈折率Δｎ、液晶層の平均厚
さｄ_LC、および位相差補償素子の厚さｄ_fに対して、位
相差補償素子の面内リタデーション値ｄ_f（ｎ_x−ｎ_y）
を液晶層のリタデーション値ｄ_LC・Δｎより小さくする
ことにより上記視角依存性の補償効果を大きくすること
ができる。特に、位相差補償素子の面内リタデーション
値ｄ_f（ｎ_x−ｎ_y）を液晶層のリタデーション値ｄ_LC・
Δｎの３．５％〜１５％の範囲にすると、後述する図３
５に示すように高コントラストの表示を得ることが可能
である。

【００３０】液晶分子の複屈折率Δｎ、液晶層の平均厚
さｄ_LC、および位相差補償素子の厚さｄ_fに対して、位
相差補償素子の厚さ方向のリタデーション値ｄ_f（ｎ_x−
ｎ_z）を液晶層のリタデーション値ｄ_LC・Δｎより小さ
くすることにより上記視角依存性の補償効果を大きくす
ることができる。特に、位相差補償素子の厚さ方向のリ
タデーション値ｄ_f（ｎ_x−ｎ_z）を液晶層のリタデーシ
ョン値ｄ_LC・Δｎの３０％〜８０％の範囲にすると、位
相差補償素子の効果を大きくすると共に色特性が良好な
表示を得ることが可能である。

【００３１】位相差補償素子の面内方向のリタデーショ
ン値ｄ_f（ｎ_x−ｎ_y）と厚さ方向のリタデーション値ｄ_f
（ｎ_x−ｎ_z）との比（又は屈折率差比）は、０よりも大
きいのが望ましい。後述する実施形態に示すように、両
リタデーション値の比が０よりも大きい場合、即ち、厚
さ方向のリタデーション値が０でない場合、視野角補償
効果が生じるからである。特に、両リタデーション値の
比を２以上にすると、コントラスト比１０で視野角６０
゜以上の良好な表示状態を実現することができる。さら
に、両リタデーション値の比を３以上６以下にすると、
コントラスト比２０で視野角６０゜以上のさらに優れた
表示状態を実現することができる。尚、上記位相差補償
素子の材料としては平均屈折率１．４以上１．７以下の
ポリカーボネイト等の高分子材料を用いることができ、
可視光領域において透明（透過率９０％以上）な位相差
補償素子が得られる。

【００３２】ここで、液晶層のリタデーション値ｄ_LC・
Δｎを３００〜５５０ｎｍの範囲にすることにより、電
圧印加時の視角特性を向上させると共に階調反転を防ぐ
ことが可能であり、後述する実施形態に示すようにコン
トラスト比１０で視野角６０゜以上の良好な表示状態が
得られる。

【００３３】一対の偏光板のうち、前面側の偏光板の表
面に反射防止膜またはアンチグレア防眩層を設けること
により、上記視角依存性の補償効果を大きくすることが
できる。また、その上に反射防止膜を設けることによ
り、上記視角依存性の補償効果をさらに大きくすること
ができる。

【００３４】また、位相差補償素子を設けた場合には広
視野角方向で色付きが生じることがあるが、前面側の偏
光板の表面にアンチグレア防眩層を設け、さらにその表
面に反射防止膜を設けることにより、この色付きを補償
することができる。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態につい
て説明する。（基本動作）図１を参照しながら、本発明に係る液晶表
示装置１００の動作原理を説明する。図１（ａ）及び図
１（ｂ）は電圧無印加時の状態を示し、図１（ｃ）及び
図１（ｄ）は電圧印加時の状態を示す。なお、図１
（ａ）及び図１（ｃ）は断面図であり、図１（ｂ）及び
図１（ｄ）は上面をクロスニコル状態の偏光顕微鏡で観
察した結果を示す図である。

【００３６】この液晶表示装置１００は、一対の基板３
２と３４の間に、誘電異方性（Δε）が負（Ｎｎ型）の
液晶分子４２からなる液晶層４０が挟持されている。一
対の基板３２と３４の液晶層４０に接する表面には、垂
直配向層３８ａ及び３８ｂが形成されている。また、一
対の基板３２と３４の少なくとも一方の液晶層４０側の
面には凸部３６が形成されている。この凸部３６によっ
て、液晶層４０はｄoutとｄinの２種類の異なる厚さを
有する。その結果、後述するように、電圧印加時に軸対
称配向を呈する液晶領域が凸部３６によって包囲される
領域に規定される。なお、図１において、液晶層４０に
電圧を印加するために一対の基板３２と３４に形成され
ている電極は省略してある。

【００３７】この液晶表示装置１００において、電圧無
印加時には図１（ａ）に示すように、液晶分子４２が垂
直配向層３８ａ、３８ｂの配向規制力によって基板に垂
直な方向に配向している。電圧無印加状態の絵素領域を
クロスニコル状態の偏光顕微鏡で観察すると、図１
（ｂ）に示すように暗視野を呈する（ノーマリーブラッ
クモード）。

【００３８】一方、液晶表示装置１００に電圧を印加す
ると、負の誘電異方性を有する液晶分子４２に、液晶分
子の長軸を電界の方向に対して垂直に配向させる力が働
くので、図１（ｃ）に示すように基板に垂直な方向から
傾く（中間調表示状態）。なお、この図１（ｃ）におい
て、４４は中心軸を示す。この状態の絵素領域をクロス
ニコル状態の偏光顕微鏡で観察すると、図１（ｄ）に示
すように吸収軸に沿った方向に消光模様が観察される。

【００３９】図２に、本発明に係る液晶表示装置１００
の電圧透過率曲線を示す。横軸は液晶層に印加される電
圧を表し、縦軸は相対透過率を表す。

【００４０】電圧無印加時のノーマリーブラック状態か
ら電圧を上昇していくと、透過率が徐々に増加する。こ
こで、相対透過率が１０％となる電圧をＶth（閾値電
圧）と呼ぶ。更に電圧を上昇すると、透過率はさらに上
昇して飽和に至る。この透過率が飽和する電圧をＶｓｔ
と呼ぶ。液晶層４０に印加する電圧が１／２ＶthからＶ
ｓｔの間にある場合には、透過率は図２に示した動作範
囲内を可逆的に変化する。１／２Ｖth付近の電圧を印加
した状態においては、液晶分子は基板に対してほぼ垂直
配向しているが、軸対称配向の中心軸に対する対称性を
記億しており、１／２Ｖthを越える電圧を印加すると可
逆的に軸対称配向状態に戻ると考えられる。しかしなが
ら、印加する電圧が１／２Ｖthよりも低くなると液晶分
子がほぼ垂直配向状態に戻るので、再度電圧を印加する
と液晶分子が倒れる方向が一意的に決まらないため、軸
対称配向の中心軸が複数存在することになって透過率が
安定しない。

【００４１】液晶セル中にＮｎ型の液晶材料を注入した
段階では、印加電圧が１／２Ｖthよりも低い場合と同様
の挙動をする。そこで、一旦、１／２Ｖth以上の電圧を
印加することにより、凸部３６で包囲された領域内（絵
素領域に対応）で複数の中心軸が１つになり、図２に示
した電圧透過率特性を示すようになる。

【００４２】なお、「絵素」は一般に表示を行う最小単
位として定義されており、本願明細書において「絵素領
域」とは、「絵素」に対応する液晶表示素子の一部の領
域を指す。縦横比が大きい絵素（長絵素）の場合、１つ
の長絵素に対して複数の絵素領域を形成してもよいが、
各絵素に対応して形成される絵素領域の数は、軸対称配
向が安定に形成され得る限り、できるだけ少ないほうが
好ましい。また、本願明細書において「軸対称配向」と
は、放射状、同心円状（タンジェンシャル状）、渦巻状
等の配向状態を言う。

【００４３】（液晶材料）本発明で用いられる液晶材料
は、負の誘電率異方性（Δε＜０）を有する、いわゆる
Ｎｎ型の液晶材料である。Δεの絶対値の大きさは用途
により適宜設定でき、一般的には、駆動電圧を低下させ
るという観点から大きな絶対値を有することが好まし
い。

【００４４】電圧印加時のｄ_LC・Δｎ（リタデーショ
ン）は、装置の透過率や視角特性など装置特性の重要な
特性を左右する重要な要素である。本発明の表示モード
では、液晶材料固有のΔｎと液晶層厚ｄ_LCの積で決まる
液晶セル固有のリタデーションを最適値に限定する必要
は必ずしもない。

【００４５】図３に、リタデーションの最適値（透過率
最大になるファーストミニマム条件：ｄ_LC・Δｎ＝５５
０ｎｍ）よりも大きなリタデーション値を有する液晶表
示装置の電圧透過率曲線を示す。

【００４６】このような液晶表示装置については、相対
透過率の最大点を越えた領域を使用する必要はなく、相
対透過率が単調に増加する領域で液晶表示装置を駆動す
ればよい。すなわち、図３において相対透過率が最大と
なる電圧を最大駆動電圧（Ｖmax）と設定すればよい。

【００４７】本発明においては、使用する最大駆動電圧
でのリタデーション値が重要である。ここで、液晶セル
を作製したときの液晶分子の見掛け上のΔｎ（屈折率の
異方性：最大駆動電圧での値）と液晶層の平均厚さｄ_LC
の積ｄ_LC・Δｎ（リタデーション値）が約３００ｎｍ〜
５５０ｎｍであることが好ましく、さらに、３００ｎｍ
〜５００ｎｍであることが好ましい。この範囲では電圧
印加時の透過率や電圧無印加時の視角特性が良好であ
り、視角によって印加電圧の大きさと透過率の関係が逆
転する、いわゆる階調反転（コントラスト反転）現象が
生じない。

【００４８】一方、透過率が極大となる点としてはセカ
ンドミニマム条件（リタデーション値：１０００ｎｍ〜
１４００ｎｍ）も存在するが、この範囲では電圧無印加
時の視角特性が劣り、さらに、階調反転（コントラスト
反転）現象を起こすことがある。

【００４９】以下、ｄ_LC・Δｎについて、本発明者らが
行った２つのシミュレーション結果を参照しながらさら
に詳しく説明する。

【００５０】（１）まず、液晶材料のΔｎを約０．０８
に固定し、液晶セルのセル厚を４μｍから８μｍに変化
させ、各々のｄ_LC・Δｎに対して等コンター視野角特性
が最大となるように２軸性位相差補償素子を最適化する
ために、電気光学実験（シミュレーション）を行った。
そして、視野角特性、階調反転及び透過率とリタデーシ
ョンとの関係を評価した。尚、コントラスト比の算出に
おいては、透過率が飽和する印加電圧（１０Ｖ）時を１
００％とし、黒レベルには透過率０．１％の電圧を、白
レベルには透過率９５％の電圧を用いた。

【００５１】図４、図５はコントラスト比１０及び２０
の視野角θ、図６はコントラスト反転角θ、図７は１０
Ｖ印加時の透過率を、各々液晶セルのリタデーションｄ
_LC・Δｎに対してプロットした図である。ここで、位相
差補償素子としては、面内屈折率差と厚さ方向（法線方
向）の屈折率差との比を４．５としたものを用いた。こ
こで、方位角Φ＝０を下偏光板の吸収軸方向とする。

【００５２】図４の結果から、コントラスト比が１０の
場合、全方位の視野角が６０゜以上の特性を有するｄ_LC
・Δｎの領域は３００ｎｍ〜５５０ｎｍであり、ｄ_LC・
Δｎがこの範囲内にあることが好ましいことがわかる。

【００５３】さらに、図５に示すようにコントラスト比
が２０の場合、ｄ_LC・Δｎが増加すると共に視野角が減
少することがわかる。また、図６から、反転角が全方位
で６０゜以上であり、ほぼ円形の視野角特性が得られる
範囲は３００ｎｍ〜４００ｎｍの領域であることがわか
る。よって、コントラスト比２０が要求されるような場
合や、ほぼ円形の視野角特性が要求されるような用途に
好ましい範囲としては、ｄ_LC・Δｎが３００ｎｍ〜４０
０ｎｍである。

【００５４】一方、液晶セルのリタデーションがファー
ストミニマム条件を超えると、表示性能（視野角、反転
角特性）が著しく低下することが一般的に知られている
が、図７に示すように、最大透過率が得られるｄ_LC・Δ
ｎは５５０ｎｍである。従って、この点が液晶材料のフ
ァーストミニマムであり、５５０ｎｍを超える液晶セル
の条件では充分な表示性能を得ることができないことが
わかる。

【００５５】（２）次に、液晶セルのセル厚を５μｍに
固定し、材料のΔｎを０．０７から０．１に変化させ、
各々のｄ_LC・Δｎに対して等コンター視野角特性が最大
となるように２軸性位相差補償素子を最適化するため
に、電気光学実験（シミュレーション）を行った。そし
て、視野角特性、階調反転及び透過率とリタデーション
の関係を評価した。尚、コントラスト比の算出において
は、透過率が飽和する印加電圧（１０Ｖ）時を１００％
とし、黒レベルには透過率０．１％の電圧を、白レベル
には透過率９５％の電圧を用いた。

【００５６】図８、図９はコントラスト比１０及び２０
の視野角θ、図１０はコントラスト反転角θ、図１１は
１０Ｖ印加時の透過率を、各々液晶セルのリタデーショ
ンｄ _LC・Δｎに対してプロットした図である。ここで、
位相差補償素子としては、面内屈折率差と厚さ方向（法
線方向）の屈折率差との比を４．５としたものを用い
た。

【００５７】図８の結果から、コントラスト比が１０の
場合、全方位の視野角が６０゜以上の特性を有するｄ_LC
・Δｎの領域は３００ｎｍ〜５５０ｎｍであり、ｄ_LC・
Δｎがこの範囲内にあることが好ましい。

【００５８】さらに、図９に示すようにコントラスト比
が２０の場合、ｄ_LC・Δｎが増加すると共に視野角が減
少することがわかる。また、図１０から、反転角が全方
位で６０゜以上であり、ほぼ円形の視野角特性が得られ
る範囲は３００ｎｍ〜４００ｎｍの領域であることがわ
かる。よって、コントラスト比２０が要求されるような
場合や、ほぼ円形の視野角特性が要求されるような用途
に好ましい範囲としては、ｄ_LC・Δｎが３００ｎｍ〜４
００ｎｍである。

【００５９】一方、図１１に示すように、液晶セルのリ
タデーションが増加するに伴って１０Ｖ印加時の透過率
は増加している。

【００６０】以上の（１）及び（２）のシミュレーショ
ン結果から、本発明の液晶表示装置において最適なｄ_LC
・Δｎの領域は３００ｎｍ〜５５０ｎｍ、さらに好まし
くは３００ｎｍ〜４００ｎｍであると言える。

【００６１】液晶層における液晶分子のツイスト角も液
晶表示装置の透過率を決定する重要な要素のひとつであ
り、本発明においてはリタデーション値と同様に、最大
駆動電圧におけるツイスト角が重要である。

【００６２】最大駆動電圧印加時のツイスト角が４５〜
１１０°であるのが好ましく、透過率の観点からは１０
０゜であるのがさらに好ましい。

【００６３】本発明はＮｎ型の液晶分子を用いているの
で、液晶分子の見掛け上のツイスト角は電圧に依存す
る。電圧無印加時のツイスト角はほぼ０°であり、電圧
の増加に伴いツイスト角が増加し、十分な電圧を印加す
ると液晶材料固有のツイスト角に近づく。

【００６４】最大駆動電圧におけるツイスト角とリタデ
ーション値は、両者がともに好ましい範囲内にあるのが
好ましく、この場合にはさらに効果的に透過率を最大値
に近づけることができる。

【００６５】（光硬化性樹脂）図２を参照しながら上述
したように、本発明の液晶表示装置には１／２Ｖth以上
の電圧を常に印加することが好ましい。

【００６６】基板に対して垂直に配向した液晶分子に電
圧を印加すると、液晶分子が倒れる方向が一義的に決定
されず、その結果、過渡的に複数の中心軸が形成される
現象が起こる。一方、電圧を印加し続けると凸部で規定
された領域内に唯一の中心軸が形成され、１／２Ｖth以
上の電圧を印加している限り、この状態が安定に存在す
る。

【００６７】そこで、軸対称配向を安定化するために１
／２Ｖth以上の電圧を印加した状態で、予め液晶材料中
に混合しておいた光硬化性樹脂を硬化させることによっ
て、液晶層に接する表面に軸対称配向固定層を形成する
ことができ、これにより液晶分子の軸対称配向を安定化
させることができる。光硬化性樹脂を硬化した後は、１
／２Ｖth以上の電圧を取り除いても複数の中心軸が形成
されることなく、再現性よく軸対称配向が形成される。

【００６８】この光硬化性樹脂としては、アクリレート
系、メタアクリレート系、スチレン系、及びこれらの誘
導体を使用することができる。これらの樹脂に光重合開
始剤を添加することにより、より効率的に光硬化性樹脂
を硬化させることができる。また、熱硬化性樹脂を用い
ることもできる。

【００６９】硬化性樹脂の添加量は、材料により最適値
が異なるため、本発明では特に限定しないが、樹脂含有
量（液晶材料を含む全体の重量に対する％）が約０．１
％〜５％であることが好ましい。約０．１％より少ない
と軸対称配向状態を硬化した樹脂によって安定化するこ
とができず、約５％を越えると垂直配向層の効果が阻害
されて液晶分子が垂直配向からずれるので、透過率が上
昇（光り抜け）して電圧ＯＦＦ時の黒状態が劣化する。

【００７０】（位相差補償素子）従来技術の項で説明し
たように、２枚の直交した偏光板間に垂直配向した液晶
材料を挟んだ場合、正面方向では良好な黒状態が得ら
れ、高コントラストの表示が得られる。しかし、視角を
変化させて観察した場合、（ｉ）偏光板自身の特性によ
る視角依存性、および（ｉｉ）液晶層のリタデーション
による視角依存性に起因して光漏れが観測され、コント
ラスト比の低下が起こる。

【００７１】そこで、本発明にあっては、一対の偏光板
のうちの少なくとも一方の偏光板とそれに隣接する基板
との間に位相差補償素子を配置する。位相差補償素子
は、位相差板や複数の位相差板から構成される。また、
位相差板は位相差フィルムを含む。

【００７２】図１２は本発明に用いる位相差補償素子の
主屈折率の方向を示す斜視図である。ここで、位相差補
償素子の表面に平行な面をｘ−ｙ平面とする直交座標系
を定義し、位相差補償素子の屈折率楕円体の３つの主屈
折率をｎ_x，ｎ_y，ｎ_zとする。面内方向の主屈折率は
ｎ_x，ｎ_yと定義され、厚み方向の主屈折率はｎ_zと定義
される。この位相差補償素子は負の複屈折率を有し、面
内方向の主屈折率ｎ_x，ｎ_y、および厚み方向の主屈折率
ｎ_zについてｎ_x＞ｎ_y＞ｎ_zの関係を有する。この関係を
満たす位相差補償素子においては、最大の主屈折率であ
るｎ_xの方向（ｘ軸方向）が遅相軸の方向となる。

【００７３】このような位相差補償素子あるいはそれを
構成する位相差板または位相差フィルムの材料として
は、例えばポリカーボネート、ポリビニルアルコール、
ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭ
Ａ）、液晶性高分子、三酢酸セルロース等の可視光領域
において透明（透過率９０％以上）な高分子材料が挙げ
られ、これらの材料の平均屈折率は約１．４以上約１．
７以下である。

【００７４】この位相差補償素子は、複数の位相差フィ
ルムを各々の光学軸の方位角を異ならせて積層した積層
型位相差フィルム等を用いてもよい。面内方向にリタデ
ーションを有する１軸性フィルムと厚み方向にリタデー
ションを有する１軸性フィルムとを貼り合わせた積層型
位相差フィルムを用いた場合でも、面内方向と厚み方向
とにリタデーションを有する２軸性のフィルムを用いた
場合でも同様に視野角特性改善の効果が得られる。或い
は、２枚の２軸性位相差フィルムを積層したフィルムで
あってもよい。

【００７５】図１３（ａ）に示すように、液晶セル１３
４の両側を挟んで偏光板１３２ａ、１３２ｂを配置し、
偏光板１３２ａ、１３２ｂと液晶セル１３４との間に２
軸性位相差フィルム１３３ａ、１３３ｂを配置し、偏光
板１３２ａの背面側にバックライト１３１を配置した液
晶表示装置においては、例えば、以下の様に構成であっ
てもよい。

【００７６】図１３（ｂ）および図１３（ｃ）に示すよ
うに、偏光板１３２ａ、１３２ｂの少なくとも一方は、
偏光層１３６ａ、１３６ｂがそれぞれ、一対の支持フィ
ルム１３５ａと１３７ａ、または支持フィルム１３５ｂ
と１３７ｂに挟持され、支持された構成を有し、偏光板
１３２ａ、１３２ｂが面内または面法線方向にリタデー
ションを有する、一般的に市販されている偏光板（例え
ば、日東電工社や住友化学工業社から入手可能）を用い
てもよい。この場合、本発明の液晶表示装置において視
角補償に用いられる位相差補償素子のリタデーション
は、偏光板１３２ａおよび１３２ｂのリタデーションも
含み、このリタデーションの値を本発明に従って調整す
ることによって、視野角特性改善効果が得られる。な
お、上記の例では、支持フィルムを偏光層の両側に設け
たが、片側に設けても良い。

【００７７】支持フィルムとしては、例えば、ＴＡＣ
（ｔｒｉａｃｅｔｉｃａｃｉｄｃｅｌｌｕｌｏｓ
ｅ）、ＰＥＴ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｌｅｐｈ
ｔｈａｌａｔｅ）、ＰＥＴＧ（ｐｏｌｙｅｔｈｙlｅｎ
ｅｇｌｙｃｏｌ）、ＰＭＭＡ（ｐｏｌｙｍｅｔｈyｌ
ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）、ＰＣ（ｐｏｌｙｃａｒｂ
ｏｎａｔｅ）、ＡＲＴＯＮ、ＺＥＮＯＸなどからなる一
軸性または２軸性のフィルムを用いることができる。特
に、ＴＡＣは位相差フィルムと比較して硬いので、支持
フィルムとして好適に用いられる。ＴＡＣからなる支持
フィルムは、例えば、法線方向に約５０〜約６０ｎｍ程
度のリタデーションを、面内方向に約５〜約１０ｎｍの
リタデーションを有する。

【００７８】この位相差補償素子は、一方の偏光板とそ
れに隣接する基板との間に設けてもよく、両方の偏光板
とそれに隣接する基板との間に設けてもよい。

【００７９】この位相差補償素子の主屈折率のうちのｎ
_xの方向と位相差補償素子に隣接する偏光板の吸収軸と
は４５゜〜１３５゜の角度で配置するのが好ましく、６
７゜〜１１３゜の角度で配置するのがさらに好ましい。
さらに、両者を互いに直交させると偏光板自身の特性に
よる視角依存性および液晶層のリタデーションによる視
角依存性を補償する機能を充分に発揮することができる
ので好ましい。

【００８０】尚、偏光板クロスニコル下で評価を行った
ところ、図１４に示すように、位相差補償素子の遅相軸
と偏光板の吸収軸との直交精度が１゜より大きいと、偏
光板クロスニコル下での偏光度性能が低下して光抜けが
生じ、充分な黒レベルやコントラストが得られなかっ
た。従って、位相差補償素子の主屈折率ｎ_xの方向と偏
光板の吸収軸に直交する方向とは、そのずれが１゜以下
であるのが望ましい。

【００８１】液晶分子の複屈折率Δｎ、液晶層の平均厚
さｄ_LC、位相差補償素子の厚さｄ_fとすると、位相差補
償素子の面内リタデーション値ｄ_f（ｎ_x−ｎ_y）が液晶
層のリタデーション値ｄ_LC・Δｎより小さいことが好ま
しい。さらに好ましくは、液晶層のリタデーション値ｄ
_LC・Δｎの３．５％〜１５％の範囲である。３．５％未
満では視角特性の改善効果が低くなり、１５％を超える
場合には視角を倒した場合の色調の変化が大きくなるこ
とがある。

【００８２】また、位相差補償素子の厚さ方向のリタデ
ーション値ｄ_f（ｎ_x−ｎ_z）が液晶層のリタデーション
値ｄ_LC・Δｎより小さいことが好ましい。さらに好まし
くは、液晶層のリタデーション値ｄ_LC・Δｎの３０％〜
８０％の範囲である。３０％未満では位相差補償素子の
効果が小さく、８０％を超える場合には広視角方向で色
付きが大きくなることがある。

【００８３】以下に、この位相差補償素子による視野角
補償のメカニズムについて、ノーマリーブラックモード
の場合を例に挙げて説明する。

【００８４】一般に、偏光板の偏光特性と液晶分子の軸
対称配向の光学特性から、偏光板の吸収軸に対して方位
角４５゜方向においては、軸方向に比べて視野角特性が
劣化することがわかっている。

【００８５】図１５に示すように、位相差補償素子を設
けずに偏光板のみが配置されている液晶セルに対して、
電圧ｏｆｆ時に視野角を正面から斜めに倒していくと、
図１６に示すように、屈折率楕円体のために見かけの屈
折率が変化する。よって、光学特性が変化して良好な視
野角特性が得られない。

【００８６】一方、図１７に示すように、位相差補償素
子を設けた液晶セルに対して、電圧ｏｆｆ時に偏光板の
吸収軸に対して４５゜方向で視野角を正面から斜めに倒
しても、図１８に示すように、見かけの屈折率楕円体が
ほぼ球になるので、斜めから液晶セルを見ても光学特性
が殆ど変化しない。よって、図１９及び図２０に示すよ
うに、電圧ｏｆｆ時及び電圧ｏｎ時において視野角を倒
した場合でも、黒表示と白表示とが正面から見た場合と
見かけ上は同じになるので、視野角特性が良好に補償さ
れる。さらに、偏光板の吸収軸方向に対しては、図２１
〜図２４に示すように、位相差補償素子を設けても元々
の視野角特性は劣化しない。従って、全方位で良好な視
野角特性を得ることができる。

【００８７】上述したシミュレーション（１）及び
（２）において、位相差補償素子（位相差フィルム）の
面内方向の屈折率差と厚さ方向の屈折率差との比を４．
５にした最適位相差フィルムの面内及び法線方向のリタ
デーションと液晶セルのリタデーションとの関係を評価
した結果を各々図２５及び図２６に示す。これらの図か
ら、ｄ_LC・Δｎが増加するに従って面内方向及び厚さ方
向の最適リタデーションが増加していることがわかる。

【００８８】ところで、位相差補償素子の面内方向のリ
タデーション値ｄ_f（ｎ_x−ｎ_y）と厚さ方向のリタデー
ション値ｄ_f（ｎ_x−ｎ_z）との比（又は屈折率差比）
は、図２７〜図３０に示すように、０よりも大きいのが
望ましい。両リタデーション値の比が０でない場合、即
ち、厚さ方向（法線方向）のリタデーション値が０でな
い場合、視野角補償効果が生じるからである。

【００８９】さらに、図２７及び図２９に示すように、
面内方向と厚さ方向の屈折率差比（リタデーション比）
を２以上にすると、コントラスト比１０で視野角６０゜
以上の良好な表示状態を実現することができる。

【００９０】ここで、視野角６０゜以上を規定している
のは、現在、一般的に用いられているＴＮモードの液晶
表示装置の視野角が６０゜であることからである。一
方、コントラスト比１０を規定しているのは、一般的な
広視野角モードのコントラスト比が１０程度であるから
である。さらに、コントラスト比１０でＩＰＳやＶＡ等
の液晶表示モードを考慮して視野角７０゜以上を実現す
るためには、屈折率差比２．５以上とするのが好まし
い。

【００９１】特に、図２８に示すように、屈折率差比３
以上６以下では、コントラスト比２０で視野角６０゜以
上のさらに優れた視野角補償効果が得られる。このグラ
フにおいて、屈折率差比３〜６の部分は、視野角が４５
゜及び１３５゜の方向の特性がその他の方向の特性を超
える部分である。よって、屈折率差比３以上６以下の範
囲では、４５゜及び１３５゜方向の視角特性が改善され
ると共に、ほぼ円状の視角特性が得られる。

【００９２】ここで、視野角６０゜以上を規定している
のは、現在、一般的に用いられているＴＮモードの液晶
表示装置の視野角が６０゜であることからである。一
方、コントラスト比２０を規定しているのは、一般的な
広視野角モードよりもさらに厳しい条件で良好な表示特
性を実現することができるからである。

【００９３】（垂直配向層）垂直配向層は、液晶分子を
垂直に配向させる表面を有していればよく、その材料は
無機材料でも有機材料でもかまわない。例えば、ポリイ
ミドタイプ（ＪＡＬＳ２０４（日本合成ゴム）や１２１
１（日産化学））や無機系（ＥＸＰ−ＯＡ００３（日産
化学工業））などが使用できる。

【００９４】（偏光板）偏光板を直交ニコル状態に配置
することにより、垂直配向した液晶材料を挟んだ場合に
ノーマリーブラックモードの良好な黒状態が得られ、高
コントラストの表示が得られる。この偏光板としては、
例えば、ポリビニルアルコール系フィルム、ポリビニル
ホルマールフィルム、ポリビニルアセタールフィルム、
ポリ（エチレン−酢酸）共重合体系ケン化フィルムのよ
うな親水性高分子フィルムにヨウ素や親水性高分子を吸
着配向せしめたヨウ素系偏光フィルムや染料系偏光フィ
ルム等、およびポリビニルアルコール系フィルムを脱水
処理したりポリ塩化ビニルフィルムを脱塩酸処理したり
してポリエンを配向せしめたポリエン系偏光フィルム等
を用いることができる。

【００９５】また、偏光板の表面に反射防止膜またはア
ンチグレア防眩層を設けることにより、吸収軸方向に対
して４５゜ずれた方向の視野角特性をさらに改善するこ
とができる。特に、このアンチグレア防眩層は、ハード
コート層に防眩処理がなされたものである。ハードコー
ト層に用いるバインダー樹脂としては、ハード性能を有
し、透明性のあるものであればどのような樹脂でも用い
ることができ、例えば熱硬化性樹脂、電離放射線硬化型
樹脂等が挙げられる。なお、本発明において、「ハード
性能を有する」または「ハードコート」とは、ＪＩＳＫ
５４００に示される鉛筆硬度試験によりＨ以上の硬度を
示すものを言う。

【００９６】上記熱硬化性樹脂としては、例えばフェノ
ール樹脂、尿素樹脂、ジアリルフタレート樹脂、メラミ
ン樹脂、グアナミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポ
リウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アミノアルキッド樹
脂、メラミン−尿素共縮合樹脂、珪素樹脂、ポリシロキ
サン樹脂等を用いることができる。

【００９７】上記電離放射線硬化型樹脂は、電子線また
は紫外線照射により硬化させることができるものであ
る。この電離放射線硬化型樹脂はアクリレート系の官能
基を有するものが好ましく、例えば比較的低分子量のポ
リエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、アクリル樹脂、エ
ポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アルキッド樹脂、スピロア
セタール樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリチオールポリ
エン樹脂や多価アルコール等の多官能化合物のアクリレ
ートまたはメタアクリレート等のオリゴマーまたはプレ
ポリマー等を用いることができる。特に好ましくはポリ
エステルアクリレートとポリウレタンアクリレートの混
合物である。

【００９８】ハードコート層に施す防眩処理とは、表面
に微細に凹凸を形成することにより外光を散乱させて観
察者の眼に直接反射光が入らないようにする処理を言
い、例えば賦型フィルムを用いる方法またはバインダー
樹脂に微粒子を添加する方法等がある。

【００９９】賦型フィルムを用いる方法は、例えば以下
のようにして行う。まず、偏光板表面に電離放射線硬化
型樹脂組成物を塗工し、未硬化状態の塗膜上に、表面に
微細な凹凸を有するマット状の賦型フィルムをラミネー
トする。次に、このラミネートされた塗工物に電離放射
線を照射して塗膜を完全に硬化させた後、賦型フィルム
を剥離することにより表面に微細な凹凸が形成された防
眩層が形成される。

【０１００】また、バインダー樹脂に添加される微粒子
としては、ビーズやフィラー等が挙げられ、例えば無定
形シリカ粉末、ポリカーボネート粒子、アクリレート系
樹脂ビーズ、メタクリレート系樹脂ビーズ等が挙げられ
る。

【０１０１】さらに、偏光板の表面に、上記アンチグレ
ア防眩層に加えて反射防止膜（アンチリフレクションコ
ーティング層）を設けることにより、吸収軸に対して４
５゜ずれた方向の視野角特性のさらなる改善を図ること
ができる。この反射防止膜は光の干渉を利用して反射光
を軽減させるものであり、例えば無機材料からなる誘電
体薄膜を積層したものを用いることができる。無機材料
としては、例えばＬｉＦ、ＭｇＦ₂、３ＮａＦ・Ａｌ
Ｆ₃、ＡｌＦ₃、ＳｉＯ_x（ｘ：１．８＜ｘ＜２．２）等
が挙げられる。無機材料からなる薄膜の形成方法は気相
法が好ましく、例えば真空状着法、スパッタリング法、
イオンプレーティング法、プラズマＣＶＤ法等が挙げら
れる。

【０１０２】以下、本発明の実施形態についてさらに具
体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものでは
ない。

【０１０３】（実施形態１）図３１を参照しながら、本
実施形態１の液晶表示装置の製造方法について説明す
る。図３１（ａ）は本実施形態１の液晶表示装置の断面
図であり、図３１（ｂ）はその平面図である。

【０１０４】まず、表面に透明電極６３（ＩＴＯ：１０
０ｎｍ）が形成された基板６２上に、感光性ポリイミド
を用いて高さ約５μｍのスペーサー６５を絵素領域外を
形成した。次に、アクリル系ネガレジストを用いて高さ
約３μｍの凸部６６を形成した。ここで、凸部６６で包
囲される領域、すなわち絵素領域の大きさは１００μｍ
×１００μｍとした。その上に、ＪＡＬＳ２０４（日本
合成ゴム）をスピンコートして垂直配向層６８を形成し
た。さらに、表面に透明電極６４（ＩＴＯ：１００μ
ｍ）が形成されたもう一方の基板６１上にも同じ材料を
用いて、垂直配向層６７を形成した。その後、両者を貼
り合わせて液晶セルを作製した。

【０１０５】作製したセル中に、Ｎｎ型液晶材料（Δε
＝−４．０、Δｎ＝０．０８、セルギャップ５μｍで９
０°ツイストとなるように液晶材料固有のツイスト角を
設定、リタデーション値ｄ_LC・Δｎ＝４００ｎｍ）を注
入し、電圧を７Ｖ印加した。電圧印加直後、初期状態で
は軸対称配向の配向軸が複数存在する状態となり、さら
に、電圧印加状態を続けると絵素領域ごとに１つの軸対
称配向領域（モノドメイン）が形成された。

【０１０６】次に、図３２に示すように、液晶セル１０
０の両側に偏光板１０１、１０２および位相差補償素子
１０３、１０４を配置して液晶表示装置を完成した。図
３２（ａ）は本実施形態における液晶セル、偏光板およ
び位相差補償素子の配置図であり、図３２（ｂ）は偏光
板の吸収軸方向と位相差補償素子の３つの主屈折率のう
ちの最大の主屈折率であるｎxの方向、すなわち遅相軸
方向との関係を示す図である。この図３２に示すよう
に、液晶セル１００の両外側に上側偏光板１０１および
下側偏光板１０２を各々の吸収軸が直交するように配置
した。また、上側偏光板１０１と液晶セル１００との間
に第１の位相差補償素子１０３を配置し、下側偏光板１
０２と液晶セル１００との間に第２の位相差補償素子１
０４を配置した。第１の位相差補償素子１０３および第
２の位相差補償素子１０４は共に、図１２に示したよう
な位相差補償素子であり、ここでは面内のリタデーショ
ン値ｄ_f（ｎ_x−ｎ_y）を４２ｎｍ、厚さ方向のリタデー
ション値ｄ_f（ｎ_x−ｎ_z）を１７０ｎｍとした。

【０１０７】得られた液晶表示装置の構造は、垂直配向
層６８の断面形状が図３１に示したようにすり鉢状とな
っており、その厚さの位置（絵素中央から周辺部に至
る）による変化を示す曲線の微分係数は正であり、絵素
領域内の液晶層厚さの変化を示す曲線の微分係数は負で
ある。

【０１０８】この実施形態１の液晶セルの軸対称配向
は、１／２Ｖth以上の電圧を印加している状態では安定
であり、電圧を１／２Ｖthより低くすると軸対称配向の
状態が崩れて初期状態に戻ってしまった。再び電圧を印
加すると初期の軸対称配向の中心軸が複数存在する状態
を経て、絵素領域ごとに１つずつ中心軸を有する軸対称
配向状態になった。この現象は、２０回実施しても変化
がなかった。ここで、実施形態１の液晶セルの電気光学
特性を測定するために、１／２Ｖth以上の電圧を印加し
て軸対称状態を形成した後、電気光学特性の測定中は軸
対称配向が安定な電圧範囲（１／２Ｖth以上）で測定し
た。

【０１０９】図３３に本実施形態１の液晶表示装置の電
気光学特性を示す。図３３から明らかなように、本実施
形態１の液晶表示装置においては、ＯＦＦ状態における
透過率が低く、良好なコントラスト比（ＣＲ＝３００：
１、５Ｖ）が得られた。

【０１１０】また、図３４に本実施形態１の液晶表示装
置におけるコントラストの視角特性を示す。図３４にお
いて、Φは方位角（表示面内の角度：下偏光板の吸収軸
を０°とする）、θは視角（表示面法線からの傾き角）
であり、ハッチングはコントラスト比が２０：１以上の
領域を示す。図３４に示すように、従来の液晶表示装置
においては視角特性が特に悪い領域である偏光板の吸収
軸から４５゜ずれた方向をも含めた広い視角範囲におい
て高いコントラスト比が得られており、ほぼ円状の視角
特性を得ることができた。

【０１１１】（実施形態２）本実施形態２では、実施形
態１と同様にして図３１に示した液晶セルを作製し、実
施形態１と同様に、図３２に示したような配置で液晶セ
ル１００の両側に偏光板１０１、１０２および位相差補
償素子１０３、１０４を配置して液晶表示装置を完成し
た。但し、この実施形態２では、Ｎｎ型液晶材料（Δε
＝−３．３、Δｎ＝０．０７７３、セルギャップ６μｍ
で９０゜ツイストとなるように液晶材料固有のツイスト
角を設定、リタデーション値ｄ_LC・Δｎ＝４５０ｎｍ）
を注入した。

【０１１２】図３５に本実施形態２の液晶表示装置の電
気光学特性について、実施形態１と同様にして測定した
結果を示す。ここでは、視角θ＝４０゜、方位角Φ＝４
５゜に固定し、位相差補償素子の面内のリタデーション
値ｄ_f（ｎ_x−ｎ_y）を変化させて測定した。図３５に示
すように、コントラスト比が１０以上となる位相差補償
素子の面内のリタデーション値ｄ_f（ｎ_x−ｎ_y）の範囲
は１６．０ｎｍ〜６５．０ｎｍであり、液晶層のリタデ
ーション値ｄ_LC・Δｎの３．５％〜１５％であった。ま
た、コントラスト比が最大となるのは面内のリタデーシ
ョン値（ｎ_x−ｎ_y）・ｄ_fが約４２．５ｎｍの値を取る
ときであり、液晶層のリタデーション値ｄ_LC・Δｎの約
９．５％であった。さらに、視角θ＝４０゜、方位角Φ
＝１３５゜に固定し、位相差補償素子の面内のリタデー
ション値（ｎ_x−ｎ_y）・ｄ_fを変化させて測定した場合
にも、図３５と同様の結果が得られた。

【０１１３】（比較例１）比較例１では、実施形態１と
同様にして図３１に示した液晶セルを作製し、液晶セル
の両側に一対の偏光板を各々の吸収軸が直交するように
配置して液晶表示装置を完成した。但し、この比較例１
では位相差補償素子は設けなかった。図３６に比較例
１の液晶表示装置におけるコントラストの視角特性を示
す。図３６において、Φは方位角（表示面内の角度）、
θは視角（表示面法線からの傾き角）であり、ハッチン
グはコントラスト比が１０：１以上の領域を示す。図３
６に示すように、偏光板の吸収軸から４５゜ずれた方向
（図３６の（イ）または（ロ）に示す方向）の視角特性
が悪く、特に視角が３５゜以上になるとコントラストが
著しく低下していた。

【０１１４】（比較例２）比較例２では、実施形態１と
同様にして図３１に示した液晶セルを作製し、液晶セル
の両側に上側偏光板および下側偏光板を各々の吸収軸が
直交するように配置した。また、上側偏光板と液晶セル
との間に第１の位相差補償素子を配置し、下側偏光板と
液晶セルとの間に第２の位相差補償素子を配置した。但
し、この比較例２では、第１の位相差補償素子および第
２の位相差補償素子は共にフリスビー型と呼ばれる位相
差補償素子で、ｎ_x＝ｎ_yであり、厚さ方向のリタデーシ
ョン値ｄ_f（ｎ_x−ｎ_z）は１５０ｎｍとした。

【０１１５】図３７に比較例２の液晶表示装置における
コントラストの視角特性を示す。図３７において、Φは
方位角（表示面内の角度）、θは視角（表示面法線から
の傾き角）であり、ハッチングはコントラスト比が１
０：１以上の領域を示す。位相差補償素子が設けられて
いない比較例１に比べると、偏光板の吸収軸から４５゜
ずれた方向の視角特性がいくらか改善されているもの
の、特に視角が４０゜以上になると依然コントラストが
著しく低下していた。

【０１１６】（実施形態３）本実施形態３では、実施形
態１と同様にして図３１に示した液晶セルを作製し、実
施形態１と同様に、図３２に示したような配置で液晶セ
ル１００の両側に偏光板１０１、１０２および位相差補
償素子１０３、１０４を配置して液晶表示装置を完成し
た。但し、この実施形態３では、上側偏光板１０１の表
面にヘイズ３．５％、光沢度８０％のアンチグレア防眩
層を設けた。

【０１１７】図３８に本実施形態３の液晶表示装置につ
いて、４階調（液晶駆動電圧：２．７７Ｖ、３．７４
Ｖ、４．８Ｖ、７．７７Ｖ）の階調特性を示す。図３８
（ａ）は上側偏光板１０１の吸収軸方向における階調特
性であり、図３８（ｂ）は上側偏光板１０１の吸収軸か
ら４５゜ずれた方向における階調特性である。また、比
較のために、図３９に実施形態１の液晶表示装置の４階
調（液晶駆動電圧：２．７７Ｖ、３．７４Ｖ、４．８
Ｖ、７．７７Ｖ）の階調特性を示す。図３９（ａ）は上
側偏光板１０１の吸収軸方向における階調特性であり、
図３９（ｂ）は上側偏光板１０１の吸収軸から４５゜ず
れた方向における階調特性である。

【０１１８】この図３８および図３９に示すように、偏
光板にアンチグレア防眩層を設けることにより、視角を
倒していくと表れる黒レベルの上昇を押さえることがで
きた。特に、吸収軸から４５゜ずれた方向における視野
角６０゜のところでの黒レベルの上昇が顕著に押さえら
れており、コントラスト比を向上させて視角特性を改善
することができた。

【０１１９】（実施形態４）本実施形態４では、実施形
態３と同様にして図３１に示した液晶セルを作製し、実
施形態３と同様に、図３２に示したような配置で液晶セ
ル１００の両側に偏光板１０１、１０２および位相差補
償素子１０３、１０４を配置して液晶表示装置を完成し
た。但し、この実施形態４では、上側偏光板１０１の表
面にヘイズ１３％、光沢度４０％のアンチグレア防眩層
を設けた。

【０１２０】図４０に本実施形態４の液晶表示装置につ
いて、４階調（液晶駆動電圧：２．７７Ｖ、３．７４
Ｖ、４．８Ｖ、７．７７Ｖ）の階調特性を示す。図４０
（ａ）は上側偏光板１０１の吸収軸方向における階調特
性であり、図４０（ｂ）は上側偏光板１０１の吸収軸か
ら４５゜ずれた方向における階調特性である。

【０１２１】この図４０に示すように、実施形態３と同
様に、偏光板にアンチグレア防眩層を設けることによ
り、視角を倒していくと表れる黒レベルの上昇を押さえ
ることができた。また、本実施形態４ではヘイズを大き
くすることにより、実施形態３に比べて視野角６０゜の
ところで特に吸収軸から４５゜ずれた方向における黒レ
ベルの上昇が顕著に押さえられており、さらにコントラ
スト比を向上させて視角特性を改善することができた。

【０１２２】（実施形態５）本実施形態５では、実施形
態３と同様にして図３１に示した液晶セルを作製し、実
施形態３と同様に、図３２に示したような配置で液晶セ
ル１００の両側に偏光板１０１、１０２および位相差補
償素子１０３、１０４を配置して液晶表示装置を完成し
た。但し、この実施形態５では、上側偏光板１０１の表
面にヘイズ３．５％、光沢度８０％のアンチグレア防眩
層を設けた上に、さらに反射防止膜を設けた。

【０１２３】図４１に本実施形態５の液晶表示装置につ
いて、４階調（液晶駆動電圧：２．７７Ｖ、３．７４
Ｖ、４．８Ｖ、７．７７Ｖ）の階調特性を示す。図４１
（ａ）は上側偏光板１０１の吸収軸方向における階調特
性であり、図４１（ｂ）は上側偏光板１０１の吸収軸か
ら４５゜ずれた方向における階調特性である。

【０１２４】この図４１に示すように、反射防止膜を設
けることにより、視角を倒していくと表れる黒レベルの
上昇を実施形態３に比べてさらに押さえることができ、
さらにコントラスト比を向上させて視角特性を改善する
ことができた。

【０１２５】（実施形態６）本実施形態６では、実施形
態３と同様にして図３１に示した液晶セルを作製し、実
施形態３と同様に、図３２に示したような配置で液晶セ
ル１００の両側に偏光板１０１、１０２および位相差補
償素子１０３、１０４を配置して液晶表示装置を完成し
た。但し、この実施形態６では、上側偏光板１０１の表
面にヘイズ１３％、光沢度４０％のアンチグレア防眩層
を設けた上に、さらに反射防止膜を設けた。

【０１２６】図４２に本実施形態６の液晶表示装置につ
いて、４階調（液晶駆動電圧：２．７７Ｖ、３．７４
Ｖ、４．８Ｖ、７．７７Ｖ）の階調特性を示す。図４２
（ａ）は上側偏光板１０１の吸収軸方向における階調特
性であり、図４２（ｂ）は上側偏光板１０１の吸収軸か
ら４５゜ずれた方向における階調特性である。

【０１２７】この図４２に示すように、反射防止膜を設
けることにより、視角を倒していくと表れる黒レベルの
上昇を実施形態４に比べてさらに押さえることができ、
さらにコントラスト比を向上させて視角特性を改善する
ことができた。

【０１２８】（実施形態７）図４３を参照しながら、実
施形態７の液晶表示装置の製造方法について説明する。
本実施形態の液晶表示装置の液晶セルは、図３１の液晶
セルと同様の構造を有しているので、図３１を併せて参
照しながら、説明する。

【０１２９】まず、表面に透明電極（例えば、約１００
ｎｍの厚さのＩＴＯ膜）が形成された基板上に、感光性
ポリイミドを用いて高さ約６μｍのスペーサを絵素領域
外に形成した。次に、アクリル系ネガレジストを用いて
高さ約３μｍの凸部６６を形成した。ここで、凸部６６
で包囲される領域、すなわち絵素領域の大きさは１００
μｍ×１００μｍとした。その上に、ＪＡＬＳ２０４
（日本合成ゴム）をスピンコートして垂直配向層６８を
形成した。さらに、表面に透明電極６４（ＩＴＯ：１０
０μｍ）が形成されたもう一方の基板６１上にも同じ材
料を用いて、垂直配向層６７を形成した。その後、両者
を貼り合わせて液晶セルを作製した。

【０１３０】作製したセル中に、Ｎｎ型液晶材料（Δε
＝−３．０、Δｎ＝０．０７３、セルギャップ６μｍで
９０°ツイストとなるように液晶材料固有のツイスト角
を設定、リタデーション値ｄ_LC・Δｎ＝４５０ｎｍ）を
注入し、電圧を７Ｖ印加した。電圧印加直後、初期状態
では軸対称配向の配向軸が複数存在する状態となり、さ
らに、電圧印加状態を続けると絵素領域ごとに１つの軸
対称配向領域（モノドメイン）が形成された。

【０１３１】次に、図４３に示すように、液晶セルの両
側に偏光板および位相差補償素子を配置して液晶表示装
置を完成した。図４３は本実施形態における液晶セル、
偏光板および位相差補償素子の配置図であり、偏光板の
吸収軸方向と位相差補償素子の３つの主屈折率のうちの
最大の主屈折率であるｎxの方向、すなわち遅相軸方向
との関係を示す図である。この図４３に示すように、液
晶セルの両外側に上側偏光板および下側偏光板を各々の
吸収軸が直交するように配置した。また、上側偏光板と
液晶セルとの間に位相差補償素子を配置した。本実施形
態の位相差補償素子は、ポリカーボネート材料を用いて
２軸延伸法で形成した。ここでは面内のリタデーション
値ｄ_f（ｎ_x−ｎ_y）を４２ｎｍ、厚さ方向のリタデーシ
ョン値ｄ_f（ｎ_x−ｎ_z）を１９１ｎｍとした。

【０１３２】他の実施形態と異なる点は、位相差補償素
子が液晶セルの片側（一方）にのみ設けられている点で
ある。なお、位相差補償素子としては、本実施形態では
一枚で２軸方向のリタデーションを有する位相差補償素
子を用いたが、これに限定されるものではなく、液晶表
示装置全体として、２軸方向のリタデーションを有する
もの、すなわち、ｘ，ｙ及びｚ軸方向の屈折率ｎｘ，ｎ
ｙ及びｎｚがｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚなる条件を満足すれば良
いことは、他の実施形態と同様である。

【０１３３】図４４に本実施形態の液晶表示装置のコン
トラスト比の視角特性を示す。ハッチングは、コントラ
スト比が１０：１以上の領域を示す。本実施形態の液晶
表示装置で、クロスニコル状態に配置された偏光板の影
響により、視角特性が悪い領域である両偏光板の吸収軸
に挟まれる４５°方向において、位相差補償素子の無い
場合に比べて１．７倍のコントラスト比１０の視野角が
広がり、全方位において高いコントラスト比が得ること
ができた。本実施形態７では、位相差補償素子を前面側
の偏光板と液晶セルとの間に配置したが、後面側の偏光
板と液晶セルとの間に配置しても同様の視野角特性が得
られた。

【０１３４】また、偏光板の吸収軸に対して４５°方向
の視野角補償において、位相差補償素子の無い場合に比
べて、１倍よりの広い視野角補償効果が得られた位相差
補償素子の面内と法線方向のリタデーションの条件は、
それぞれ、約５ｎｍ〜約７０ｎｍ、約６０ｎｍ〜約２８
０ｎｍの範囲であった。

【０１３５】（実施形態８）本実施形態では、実施形態
７と同じ液晶セルを用いて、位相差補償素子として２軸
延伸法で作製した２枚の位相差板を、２枚の偏光板と液
晶セルとの間にそれぞれ１枚ずつ配置した液晶表示装置
について説明する。なお、本実施形態の位相差補償素子
は、面内のリタデーション値ｄ_f（ｎ_x−ｎ_y）が４３ｎ
ｍ、厚さ方向のリタデーション値ｄ_f（ｎ_x−ｎ_z）が１
９１ｎｍのポリカーボネート材料からなる位相差補償素
子を用いた。本実施形態における液晶セルも、電圧無印
加時に液晶分子が基板に対して略垂直配向し、電圧印加
時には基板に垂直な軸を中心に軸対称配向する液晶層を
有する。

【０１３６】本実施形態の液晶表示装置の構成を図４５
に示す。一対の位相差補償素子は、それぞれの遅相軸が
互いに直交するように配置されている。また、偏光板
は、一方の位相差補償素子の遅相軸が偏光板の吸収軸と
直交するように配置されており、且つ、一対の偏光板
は、それぞれの吸収軸が互いに直交するように（クロス
ニコル状態）配置されている。

【０１３７】図４６に本実施形態の液晶表示装置のコン
トラスト比の視角特性を示す。ハッチングは、コントラ
スト比が１０：１以上の領域を示す。本実施形態の液晶
表示装置で、クロスニコル状態に配置された偏光板の影
響により、視角特性が悪い領域である両偏光板の吸収軸
に挟まれる４５°方向において、位相差補償素子の無い
場合に比べて２．３倍のコントラスト比１０の視野角が
広がり、全方位において高いコントラスト比が得ること
ができた。

【０１３８】また、偏光板の吸収軸に対して４５°方向
の視野角補償において、位相差補償素子の無い場合に比
べて、１倍よりの広い視野角補償効果が得られた位相差
補償素子の面内と法線方向のリタデーションの条件は、
それぞれ、約５ｎｍ〜約７０ｎｍ、約６０ｎｍ〜約２８
０ｎｍの範囲であった。

【０１３９】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
電圧無印加時に液晶分子が基板に対して略垂直に配向
し、電圧印加時には液晶分子が絵素毎に軸対称または同
心円状に配向した液晶領域を有する液晶表示装置におい
て、観測方向によらずに階調反転現象を防ぐことができ
るので、広い視野角領域で高コントラストの表示を得る
ことが可能である。なお、液晶領域は典型的には絵素毎
に形成されるが、絵素内に複数の液晶領域を形成しても
良い。

【０１４０】このように優れた特性を有する本発明の液
晶表示装置は、パーソナルコンピュータ、ワードプロセ
ッサ、アミューズメント機器、テレビジョン装置などの
平面ディスプレイやシャッタ効果を利用した表示板、
窓、扉、壁などに好適に用いられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液晶表示装置の動作原理を説明す
る図である。（ａ）及び（ｂ）は電圧無印加時の状態を
示し、（ｃ）及び（ｄ）は電圧印加時の状態を示し、
（ａ）及び（ｃ）は断面図を示し、（ｂ）及び（ｄ）は
上面をクロスニコル状態の偏光顕微鏡で観察した結果を
示す。

【図２】液晶表示装置の電圧透過率曲線を示す図であ
る。

【図３】リタデーションの最適値よりも大きなリタデー
ション値を有する液晶表示装置の電圧透過率曲線を示す
図である。

【図４】液晶のΔｎを０．０７７３としてｄ_LCを４μｍ
〜８μｍに変化させたｄ_LC・Δｎと、Φ＝０゜、４５
゜、９０゜及び１３５゜におけるコントラスト比１０の
視野角との関係を示す図である。

【図５】液晶のΔｎを０．０７７３としてｄ_LCを４μｍ
〜８μｍに変化させたｄ_LC・Δｎと、Φ＝０゜、４５
゜、９０゜及び１３５゜におけるコントラスト比２０の
視野角との関係を示す図である。

【図６】液晶のΔｎを０．０７７３としてｄ_LCを４μｍ
〜８μｍに変化させたｄ_LC・Δｎと、Φ＝０゜、４５
゜、９０゜及び１３５゜における反転角との関係を示す
図である。

【図７】液晶のΔｎを０．０７７３としてｄ_LCを４μｍ
〜８μｍに変化させたｄ_LC・Δｎと、電圧１０Ｖ印加時
の透過率との関係を示す図である。

【図８】液晶層の厚みｄ_LCを５μｍとしてΔｎを０．０
７〜０．１に変化させたｄ_LC・Δｎと、Φ＝０゜、４５
゜、９０゜及び１３５゜におけるコントラスト比１０の
視野角との関係を示す図である。

【図９】液晶層の厚みｄ_LCを５μｍとしてΔｎを０．０
７〜０．１に変化させたｄ_LC・Δｎと、Φ＝０゜、４５
゜、９０゜及び１３５゜におけるコントラスト比２０の
視野角との関係を示す図である。

【図１０】液晶層の厚みｄ_LCを５μｍとしてΔｎを０．
０７〜０．１に変化させたｄ_LC・Δｎと、Φ＝０゜、４
５゜、９０゜及び１３５゜における反転角との関係を示
す図である。

【図１１】液晶層の厚みｄ_LCを５μｍとしてΔｎを０．
０７〜０．１に変化させたｄ_LC・Δｎと、電圧１０Ｖ印
加時の透過率との関係を示す図である。

【図１２】本発明に用いる位相差補償素子の主屈折率の
方向を示す斜視図である。

【図１３】（ａ）から（ｃ）は、本発明に使用可能な他
の位相差補償素子の例を示す断面図である。

【図１４】位相差補償素子の遅相軸と偏光板の吸収軸の
直交方向からのずれと、光の漏れ量との関係を示す図で
ある。

【図１５】位相差補償素子による視野角補償のメカニズ
ムを説明するための図であり、偏光板吸収軸方向を示す
図である。

【図１６】位相差補償素子による視野角補償のメカニズ
ムを説明するための図であり、偏光板吸収軸方向におけ
る屈折率楕円体のイメージを示す図である。

【図１７】位相差補償素子による視野角補償のメカニズ
ムを説明するための図であり、偏光板吸収軸方向から４
５゜方向を示す図である。

【図１８】位相差補償素子による視野角補償のメカニズ
ムを説明するための図であり、偏光板吸収軸方向から４
５゜方向における屈折率楕円体のイメージを示す図であ
る。

【図１９】位相差補償素子による視野角補償のメカニズ
ムを説明するための図であり、電圧ｏｆｆ時に図１７の
画面を斜めから見た場合を示す図である。

【図２０】位相差補償素子による視野角補償のメカニズ
ムを説明するための図であり、電圧ｏｎ時に図１７の画
面を斜めから見た場合を示す図である。

【図２１】位相差補償素子による視野角補償のメカニズ
ムを説明するための図であり、偏光板吸収軸方向を示す
図である。

【図２２】位相差補償素子による視野角補償のメカニズ
ムを説明するための図であり、偏光板吸収軸方向におけ
る屈折率楕円体のイメージを示す図である。

【図２３】位相差補償素子による視野角補償のメカニズ
ムを説明するための図であり、電圧ｏｆｆ時に図２１の
画面を斜めから見た場合を示す図である。

【図２４】位相差補償素子による視野角補償のメカニズ
ムを説明するための図であり、電圧ｏｎ時に図２１の画
面を斜めから見た場合を示す図である。

【図２５】液晶のΔｎを０．０７７３としてｄ_LCを４μ
ｍ〜８μｍに変化させたｄ_LC・Δｎと、面内屈折率差と
厚さ方向の屈折率差との比を４．５とした最適位相差フ
ィルムの面内及び法線方向のリタデーションとの関係を
示す図である。

【図２６】液晶層の厚みｄ_LCを５μｍとしてΔｎを０．
０７〜０．１に変化させたｄ_LC・Δｎと、面内屈折率差
と厚さ方向の屈折率差との比を４．５とした最適位相差
フィルムの面内及び法線方向のリタデーションとの関係
を示す図である。

【図２７】位相差補償素子の面内屈折率差（０．００
１）に対する法線方向の屈折率差比と、Φ＝０゜、４５
゜、９０゜及び１３５゜におけるコントラスト比１０の
視野角との関係を示す図である。

【図２８】位相差補償素子の面内屈折率差（０．００
１）に対する法線方向の屈折率差比と、Φ＝０゜、４５
゜、９０゜及び１３５゜におけるコントラスト比２０の
視野角との関係を示す図である。

【図２９】位相差補償素子の面内屈折率差（０．００
１）に対する法線方向の屈折率差比と、Φ＝０゜、４５
゜、９０゜及び１３５゜における反転角との関係を示す
図である。

【図３０】ｄ_LC・Δｎが３９０ｎｍの液晶セルにおい
て、位相差補償素子の面内屈折率差（０．００１）に対
して法線方向の屈折率差比を変化させた場合の位相差補
償素子の面内及び法線方向のリタデーションの関係を示
す図である。

【図３１】（ａ）は実施形態１の液晶表示装置の断面図
であり、（ｂ）はその平面図である。

【図３２】（ａ）は実施形態１における液晶セル、偏光
板および位相差補償素子の配置図であり、（ｂ）は偏光
板の吸収軸方向と位相差補償素子の最大の主屈折率であ
るｎ_xの方向との関係を示す図である。

【図３３】実施形態１の液晶表示装置の電気光学特性を
示す図である。

【図３４】実施形態１の液晶表示装置におけるコントラ
ストの視角特性を示す図である。

【図３５】実施形態２の液晶表示装置の電気光学特性を
示す図である。

【図３６】比較例１の液晶表示装置におけるコントラス
トの視角特性を示す図である。

【図３７】比較例２の液晶表示装置におけるコントラス
トの視角特性を示す図である。

【図３８】実施形態３の液晶表示装置について、４階調
の階調特性を示す図である。（ａ）は上側偏光板の吸収
軸方向における階調特性であり、（ｂ）は上側偏光板の
吸収軸から４５゜ずれた方向における階調特性である。

【図３９】実施形態１の液晶表示装置について、４階調
の階調特性を示す図である。（ａ）は上側偏光板の吸収
軸方向における階調特性であり、（ｂ）は上側偏光板の
吸収軸から４５゜ずれた方向における階調特性である。

【図４０】実施形態４の液晶表示装置について、４階調
の階調特性を示す図である。（ａ）は上側偏光板の吸収
軸方向における階調特性であり、（ｂ）は上側偏光板の
吸収軸から４５゜ずれた方向における階調特性である。

【図４１】実施形態５の液晶表示装置について、４階調
の階調特性を示す図である。（ａ）は上側偏光板の吸収
軸方向における階調特性であり、（ｂ）は上側偏光板の
吸収軸から４５゜ずれた方向における階調特性である。

【図４２】実施形態６の液晶表示装置について、４階調
の階調特性を示す図である。（ａ）は上側偏光板の吸収
軸方向における階調特性であり、（ｂ）は上側偏光板の
吸収軸から４５゜ずれた方向における階調特性である。

【図４３】実施形態７における液晶セル、偏光板および
位相差補償素子の配置図である。

【図４４】実施形態７の液晶表示装置におけるコントラ
ストの視角特性を示す図である。

【図４５】実施形態８における液晶セル、偏光板および
位相差補償素子の配置図である。

【図４６】実施形態８の液晶表示装置におけるコントラ
ストの視角特性を示す図である。

【符号の説明】

１００液晶表示装置、液晶セル１０１、１０２偏光板１０３、１０４位相差補償素子３２、３４、６１、６２基板３８ａ、３８ｂ、６７、６８垂直配向層３６、６６凸部４０液晶層４２液晶分子６３、６４透明電極６５スペーサー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者神崎修一大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内Ｆターム(参考） 2H049 BA02 BA06 BA42 BB03 BB65 BC22 2H091 FA08X FA08Z FA11X FA11Z FA37X FB02 FB03 FB06 FC02 FC03 FC07 FD06 GA06 HA07 KA01 KA02 KA03 LA19 5C094 AA03 AA06 AA12 BA43 DA12 ED20 JA13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の基板に挟持され、負の誘電異方性
を有する液晶分子からなる液晶層を有する液晶セルと、該液晶セルを挟持し、偏光板の吸収軸が互いに直交する
一対の偏光板と、該一対の偏光板と該液晶セルとの間の少なくとも一方に
設けられた位相差補償素子と、を有し、該液晶層は複数の液晶領域を有し、該一対の基板は該液
晶層側の表面に垂直配向層を有し、該液晶分子は電圧印
加時に該複数の液晶領域毎に軸対称状に配向する、液晶
表示装置であって、該位相差補償素子は、負の複屈折率を有し、それぞれ互
いに直交するｘ、ｙ、及びｚ軸方向に３つの主屈折率ｎ
_x，ｎ_y，ｎ_zを有し、該液晶セルの面内方向の主屈折率
をｎ_x，ｎ_yとし、該液晶セルの厚み方向の主屈折率をｎ
_zとするとき、ｎ_x＞ｎ_y＞ｎ_zの関係を有する、液晶表示
装置。
【請求項２】前記位相差補償素子は、前記一対の偏光
板と前記液晶セルとの間に１つずつ設けられている請求
項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】前記位相差補償素子は、面内方向と厚み
方向にリタデーションを有する２軸性フィルム、又は面
内方向にリタデーションを有する１軸性フィルムと厚み
方向にリタデーションを有する１軸性フィルムとを貼り
合わせた積層フィルムからなる請求項１または２に記載
の液晶表示装置。
【請求項４】前記位相差補償素子のｘ軸方向は、該位
相差補償素子に隣接する偏光板の吸収軸と互いに略直交
させて配置されている請求項１から３のいずれかに記載
の液晶表示装置。
【請求項５】前記位相差補償素子のｘ軸方向と前記偏
光板の吸収軸に直交する方向とのずれが１゜以下である
請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項６】前記液晶分子の複屈折率をΔｎ、前記液
晶層の平均厚さをｄ _LC、および前記位相差補償素子の厚
さをｄ_fとするとき、該位相差補償素子の面内方向のリタデーション値ｄ
_f（ｎ_x−ｎ_y）が該液晶層のリタデーション値ｄ_LC・Δ
ｎより小さい請求項１から５のいずれかに記載の液晶表
示装置。
【請求項７】前記位相差補償素子は、０．０３５≦｛ｄ_f（ｎ_x−ｎ_y）｝／（ｄ_LC・Δｎ）≦
０．１５を満足する請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項８】前記液晶分子の複屈折率をΔｎ、前記液
晶層の平均厚さをｄ _LC、および前記位相差補償素子の厚
さをｄ_fとするとき、該位相差補償素子の厚さ方向のリタデーション値ｄ
_f（ｎ_x−ｎ_z）が該液晶層のリタデーション値ｄ_LC・Δ
ｎより小さい請求項１から５のいずれかに記載の液晶表
示装置。
【請求項９】前記位相差補償素子の厚さ方向のリタデ
ーション値ｄ_f（ｎ_x−ｎ_z）が０よりも大きい請求項１
から８のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項１０】前記位相差補償素子の面内方向のリタ
デーション値ｄ_f（ｎ_x−ｎ_y）と厚さ方向のリタデーシ
ョン値ｄ_f（ｎ_x−ｎ_z）との比が２以上である請求項９
に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】前記位相差補償素子の面内方向のリタ
デーション値ｄ_f（ｎ_x−ｎ_y）と厚さ方向のリタデーシ
ョン値ｄ_f（ｎ_x−ｎ_z）との比が３以上６以下である請
求項１０に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】前記位相差補償素子の平均屈折率が
１．４以上１．７以下である請求項１から１１のいずれ
かに記載の液晶表示装置。
【請求項１３】前記液晶層のリタデーション値ｄ_LC・
Δｎが３００〜５５０ｎｍの範囲にある請求項６または
８に記載の液晶表示装置。
【請求項１４】前記一対の偏光板のうち、観察者側の
偏光板の表面にアンチグレア防眩層が設けられている請
求項１から１３のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項１５】前記アンチグレア防眩層の表面に反射
防止膜が設けられている請求項１４に記載の液晶表示装
置。