JP2005128233A - 液晶表示装置および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 垂直配向モードを用いた液晶表示装置において、広帯域円偏光板を用いた際の透過表示において広い視角が得られる液晶表示装置を提供する。
【解決手段】 本発明の液晶表示装置は、上下の円偏光入射手段の各々が１／２波長板１６，１８と１／４波長板１６２，１８２と直線偏光板１７，１９とを有している。そして、１／２波長板１６，１８について、その平面内において直交する方位角方向の屈折率をｎｘ１，ｎｙ１、厚さ方向の屈折率をｎｚ１、Ｎｚ１＝（ｎｘ１−ｎｚ１）／（ｎｘ１−ｎｙ１）と定義した場合に０．５≦Ｎｚ１≦１．０を満足するとともに、１／４波長板１６２，１８２について、その平面内において直交する方位角方向の屈折率をｎｘ２，ｎｙ２、厚さ方向の屈折率をｎｚ２、Ｎｚ２＝（ｎｘ２−ｎｚ２）／（ｎｘ２−ｎｙ２）と定義した場合に１．５≦Ｎｚ２≦２．０を満足する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、液晶表示装置および電子機器、特に垂直配向モードの液晶表示装置の構成に関するものである。

液晶表示装置として反射モードと透過モードとを兼ね備えた半透過反射型液晶表示装置が知られている。このような半透過反射型液晶表示装置として、上基板と下基板との間に液晶層が挟持されるとともに、例えばアルミニウム等の金属膜に光透過用の窓部を形成した反射膜を下基板の内面に備え、この反射膜を半透過反射板として機能させるものが提案されている。（なお、本明細書では一対の基板の液晶層側の面を内面、反対側の面を外面という）この場合、反射モードでは上基板側から入射した外光が、液晶層を通過した後に下基板の内面の反射膜で反射され、再び液晶層を通過して上基板側から出射され、表示に寄与する。一方、透過モードでは下基板側から入射したバックライトからの光が、反射膜の窓部から液晶層を通過した後、上基板側から外部に出射され、表示に寄与する。したがって、反射膜の形成領域のうち、窓部が形成された領域が透過表示領域、その他の領域が反射表示領域となる。

ところが、従来の半透過反射型液晶表示装置には、透過表示での視角が狭いという課題があった。これは、視差が生じないよう液晶セルの内面に半透過反射板を設けている関係で、観察者側に備えた１枚の偏光板だけで反射表示を行わなければならないという制約があり、光学設計の自由度が小さいためである。そこで、この課題を解決するために、下記の特許文献１および非特許文献１に、垂直配向液晶を用いる新しい液晶表示装置が提案されている。その特徴は、以下の３つである。
（１）誘電異方性が負の液晶を基板に垂直に配向させ、電圧印加によってこれを倒す「ＶＡ（Vertical Alignment）モード」を採用している点。
（２）透過表示領域と反射表示領域の液晶層厚（セルギャップ）が異なる「マルチギャップ構造」を採用している点（この点については、例えば特許文献２参照）。
（３）透過表示領域を正八角形とし、この領域内で液晶が８方向に倒れるように対向基板上の透過表示領域の中央に突起を設けている点。すなわち、「配向分割構造」を採用している点。
特開２００２−３５０８５３号公報 特開平１１−２４２２２６号公報 "Development of transflective LCD for high contrast and wide viewing angle by using homeotropic alignment", M.Jisaki et al., Asia Display/IDW'01, p.133-136(2001)

上記の特許文献１および非特許文献１においては、液晶層に円偏光を入射させるため、直線偏光板と１／４波長板（位相差板）とを組み合わせた円偏光板を基板の外面側に具備している。このような円偏光板の特性は視角特性に大きく影響を及ぼすが、上記の文献には、円偏光板について詳細な条件を規定する旨の記載はなく、視角によってコントラスト比が低下する場合がある。また、可視光の全域にわたるような広帯域の円偏光板として直線偏光板と１／２波長板と１／４波長板とを組み合わせて用いることが知られている。この構成を採用した場合に広い視角で高いコントラスト比が得られる液晶表示装置の実現が望まれている。以上、半透過反射型液晶表示装置の例を挙げて問題点を説明したが、これは半透過反射型に限るものではなく、透過型液晶表示装置にも共通する問題である。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、垂直配向モードを用いた液晶表示装置において、特に上記のような広帯域円偏光板を用いた際の透過表示において広い視角が得られる液晶表示装置を提供することを目的とする。また、この種の液晶表示装置を表示部として備えた電子機器を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の液晶表示装置は、一対の基板間に液晶層を挟持してなる液晶表示装置であって、前記液晶層が、初期配向状態が垂直配向を呈する誘電異方性が負の液晶からなり、前記一対の基板の外面には円偏光手段がそれぞれ設けられ、前記円偏光手段の各々が、入射光の波長の略１／２の位相差を有する１／２波長板と入射光の波長の略１／４の位相差を有する１／４波長板と直線偏光板とを有し、前記１／２波長板について、その平面内における互いに直交する方位角方向の屈折率をｎｘ１，ｎｙ１とし、厚さ方向の屈折率をｎｚ１として、Ｎｚ１＝（ｎｘ１−ｎｚ１）／（ｎｘ１−ｎｙ１）と定義した場合に、０．５≦Ｎｚ１≦１．０を満足するとともに、前記１／４波長板について、その平面内における互いに直交する方位角方向の屈折率をｎｘ２，ｎｙ２とし、厚さ方向の屈折率をｎｚ２として、Ｎｚ２＝（ｎｘ２−ｎｚ２）／（ｎｘ２−ｎｙ２）と定義した場合に、１．５≦Ｎｚ２≦２．０を満足することを特徴とする。

本発明の液晶表示装置は、上述したように、液晶表示装置に垂直配向モードの液晶層を組み合わせたものを前提とし、円偏光手段として直線偏光板、１／２波長板、１／４波長板からなる広帯域円偏光板が用いられる。ここで、本発明は、広帯域円偏光板を構成する１／２波長板と１／４波長板について、視角を広げるのに好適な光学特性を規定したものである。本発明者は、位相差板の光学特性を表す種々のパラメータのうち、上記のように定義されるＮｚ（Ｎｚ１，Ｎｚ２）に着目し、Ｎｚの値を種々に変えてコントラストの視角特性がどのように変化するかのシミュレーションを行った（シミュレーション結果は後述する）。その結果、Ｎｚの値が上記の範囲を満足する１／２波長板と１／４波長板を用いると、Ｎｚの値が１である波長板を備えた液晶表示装置に比べて透過表示での視角を広げられることを見出した。

また、前記液晶層の屈折率異方性をΔｎ、層厚をｄとしたときのリタデーション値Δｎ・ｄが０．４〜０．５の範囲にあることが好ましい。
液晶層のリタデーション値Δｎ・ｄが上記の範囲内にあるときに、透過表示での視角を広げるべく各波長板のＮｚの値を最適化することができる。例えばリタデーション値Δｎ・ｄがこれ以上大きくなると、１／４波長板のＮｚを上記の範囲を越えて大きくする必要があり、実用的でなくなる。

また、一対の基板のうちの一方の基板の外面に設けた直線偏光板の偏光軸と他方の基板の外面に設けた直線偏光板の偏光軸とが互いに略直交し、一方の基板の外面に設けた１／２波長板および１／４波長板の遅相軸（または進相軸）と他方の基板の外面に設けた１／２波長板および１／４波長板の遅相軸（または進相軸）とが互いに略直交するように、各構成要素の光学軸を配置することが望ましい。
上記のような光学軸の配置としたときに、極角（液晶パネル面の法線とのなす角度）が小さい範囲でより大きなコントラスト比を得ることができる。

あるいは、一方の基板の外面に設けた直線偏光板の偏光軸と他方の基板の外面に設けた直線偏光板の偏光軸とが互いに略平行であり、一方の基板の外面に設けた１／２波長板および１／４波長板の遅相軸（または進相軸）と他方の基板の外面に設けた１／２波長板および１／４波長板の遅相軸（または進相軸）とが互いに略平行であるように、各構成要素の光学軸を配置してもよい。
あるいは、一方の基板の外面に設けた直線偏光板の偏光軸と他方の基板の外面に設けた直線偏光板の偏光軸とが略４５°をなし、一方の基板の外面に設けた１／２波長板および１／４波長板の遅相軸（または進相軸）と他方の基板の外面に設けた１／２波長板および１／４波長板の遅相軸（または進相軸）とが略４５°をなすように、各構成要素の光学軸を配置してもよい。
前者の場合も後者の場合も、上記の直交の場合に比べると極角が小さい範囲でのコントラスト比は低下する。しかしながら、コントラスト比が十分に小さい領域が、極角が大きい領域、すなわち液晶パネル面に対して小さい角度をなす方向となるので、このような光学軸の配置であっても、視角の拡大に効果があると言える。

本発明は、１つのドット領域内に透過表示を行う透過表示領域と反射表示を行う反射表示領域とを備えた半透過反射型液晶表示装置に適用することができる。
この構成によれば、使用場所の明暗に係わらず視認性に優れ、特に透過表示の視角が広い液晶表示装置を得ることができる。

本発明の電子機器は、上記本発明の液晶表示装置を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、特に透過表示において広い視角を有する液晶表示部を備えた電子機器を実現することができる。

［第１の実施の形態］
以下、本発明の第１の実施の形態を図面を参照して説明する。
本実施の形態の液晶表示装置は、スイッチング素子として薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor, 以下、ＴＦＴと略記する）を用いたアクティブマトリクス型の液晶表示装置の例である。
図１は本実施の形態の液晶表示装置の画像表示領域を構成するマトリクス状に配置された複数のドットの等価回路図、図２はＴＦＴアレイ基板の相隣接する複数のドットの構造を示す平面図、図３（ａ）は同、液晶表示装置の構造を示す平面図、図３（ｂ）は断面図である。なお、以下の各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。

本実施の形態の液晶表示装置において、図１に示すように、画像表示領域を構成するマトリクス状に配置された複数のドットには、画素電極９と当該画素電極９を制御するためのスイッチング素子であるＴＦＴ３０がそれぞれ形成されており、画像信号が供給されるデータ線６ａが当該ＴＦＴ３０のソースに電気的に接続されている。データ線６ａに書き込む画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、この順に線順次に供給されるか、あるいは相隣接する複数のデータ線６ａに対してグループ毎に供給される。また、走査線３ａがＴＦＴ３０のゲートに電気的に接続されており、複数の走査線３ａに対して走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍが所定のタイミングでパルス的に線順次で印加される。また、画素電極９はＴＦＴ３０のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるＴＦＴ３０を一定期間だけオンすることにより、データ線６ａから供給される画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを所定のタイミングで書き込む。画素電極９を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、後述する共通電極との間で一定期間保持される。液晶は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能にする。ここで、保持された画像信号がリークすることを防止するために、画素電極９と共通電極との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量７０が付加されている。なお、符号３ｂは容量線である。

次に、図２に基づいて、本実施の形態の液晶表示装置を構成するＴＦＴアレイ基板の平面構造について説明する。
図２に示すように、ＴＦＴアレイ基板上に、複数の矩形状の画素電極９（破線９Ａにより輪郭を示す）がマトリクス状に設けられており、画素電極９の縦横の境界に各々沿ってデータ線６ａ、走査線３ａおよび容量線３ｂが設けられている。本実施の形態において、各画素電極９および各画素電極９を囲むように配設されたデータ線６ａ、走査線３ａ、容量線３ｂ等が形成された領域の内側が一つのドット領域であり、マトリクス状に配置された各ドット領域毎に表示が可能な構造になっている。

データ線６ａは、ＴＦＴ３０を構成する、例えばポリシリコン膜からなる半導体層１ａのうち、後述のソース領域にコンタクトホール５を介して電気的に接続されており、画素電極９は、半導体層１ａのうち、後述のドレイン領域にコンタクトホール８を介して電気的に接続されている。また、半導体層１ａのうち、チャネル領域（図中左上がりの斜線の領域）に対向するように走査線３ａが配置されており、走査線３ａはチャネル領域に対向する部分でゲート電極として機能する。容量線３ｂは、走査線３ａに沿って略直線状に延びる本線部（すなわち、平面的に見て、走査線３ａに沿って形成された第１領域）と、データ線６ａと交差する箇所からデータ線６ａに沿って前段側（図中上向き）に突出した突出部（すなわち、平面的に見て、データ線６ａに沿って延設された第２領域）とを有する。そして、図２中、右上がりの斜線で示した領域には、複数の第１遮光膜１１ａが設けられている。

より具体的には、第１遮光膜１１ａは、各々、半導体層１ａのチャネル領域を含むＴＦＴ３０をＴＦＴアレイ基板側から見て覆う位置に設けられており、さらに、容量線３ｂの本線部に対向して走査線３ａに沿って直線状に延びる本線部と、データ線６ａと交差する箇所からデータ線６ａに沿って隣接する後段側（すなわち、図中下向き）に突出した突出部とを有する。第１遮光膜１１ａの各段（画素行）における下向きの突出部の先端は、データ線６ａ下において次段における容量線３ｂの上向きの突出部の先端と重なっている。この重なった箇所には、第１遮光膜１１ａと容量線３ｂとを相互に電気的に接続するコンタクトホール１３が設けられている。すなわち、本実施の形態では、第１遮光膜１１ａは、コンタクトホール１３によって前段あるいは後段の容量線３ｂに電気的に接続されている。また、図２に示すように、一つのドット領域内には反射膜２０が形成されており、この反射膜２０が形成された領域が反射表示領域Ｒとなり、その反射膜２０が形成されていない領域、すなわち反射膜２０の開口部２１内が透過表示領域Ｔとなる。

次に、図３に基づいて本実施の形態の液晶表示装置の平面構造および断面構造について説明する。
図３（ａ）は本実施の形態の液晶表示装置に備えられたカラーフィルタ層の平面構造を示す平面模式図で、図３（ｂ）は図３（ａ）の平面図のうち赤色の着色層に対応する部分の断面模式図である。
本実施の形態の液晶表示装置は、図２に示したように、データ線６ａ、走査線３ａ、容量線３ｂ等にて囲まれた領域の内側に画素電極９を備えてなるドット領域を有している。このドット領域内には、図３（ａ）に示すように、一つのドット領域に対応して３原色のうちの一つの着色層が配設され、３つのドット領域（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３）で各着色層２２Ｂ（青色），２２Ｇ（緑色），２２Ｒ（赤色）を含む画素を構成している。

一方、図３（ｂ）に示すように、本実施の形態の液晶表示装置は、ＴＦＴアレイ基板１０とこれに対向配置された対向基板２５との間に、初期配向状態が垂直配向を呈する誘電率異方性が負の液晶材料からなる液晶層５０が挟持されている。ＴＦＴアレイ基板１０は、石英、ガラス等の透光性材料からなる基板本体１０Ａの表面にアルミニウム、銀等の反射率の高い金属膜からなる反射膜２０が絶縁膜２４を介して部分的に形成された構成をなしている。上述したように、反射膜２０の形成領域が反射表示領域Ｒとなり、反射膜２０の非形成領域、すなわち反射膜２０の開口部２１内が透過表示領域Ｔとなる。このように、本実施の形態の液晶表示装置は、垂直配向型の液晶層５０を備える垂直配向型液晶表示装置であって、反射表示および透過表示を可能にした半透過反射型の液晶表示装置である。

基板本体１０Ａ上に形成された絶縁膜２４は、その表面に凹凸形状２４ａを具備しており、その凹凸形状２４ａに倣って反射膜２０の表面が凹凸を有している。このような凹凸により反射光が散乱されるため、外部からの映り込みが防止され、広視野角の表示を得ることが可能とされている。また、反射膜２０上には、反射表示領域Ｒに対応する位置に絶縁膜２６が形成されている。すなわち、反射膜２０の上方に位置するように選択的に絶縁膜２６が形成され、絶縁膜２６の形成に伴って液晶層５０の層厚を反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとで異ならせている。絶縁膜２６は例えば膜厚が２〜３μｍ程度のアクリル樹脂等の有機膜からなり、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとの境界付近において、自身の層厚が連続的に変化するべく傾斜面２６ａを備えた傾斜領域を有している。絶縁膜２６が存在しない部分の液晶層５０の厚みが４〜６μｍ程度とされ、反射表示領域Ｒにおける液晶層５０の層厚は透過表示領域Ｔにおける液晶層５０の層厚の約半分とされている。

このように絶縁膜２６は、自身の膜厚によって反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとの液晶層５０の層厚を異ならせる液晶層厚調整層（液晶層厚制御層）として機能するものである。また、本実施の形態の場合、絶縁膜２６の上部の平坦面の縁と反射膜２０（反射表示領域）の縁とが略一致しており、絶縁膜２６の傾斜領域は透過表示領域Ｔに含まれることになる。そして、絶縁膜２６の表面を含むＴＦＴアレイ基板１０の表面には、インジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide, 以下、ＩＴＯと略記する）等の透明導電膜からなる画素電極９、ポリイミド等からなる配向膜２７が形成されている。なお、本実施の形態では、反射膜２０と画素電極９とを別個に設けて積層したが、反射表示領域Ｒにおいては金属膜からなる反射膜を画素電極として用いることも可能である。
一方、透過表示領域Ｔにおいては、基板本体１０Ａ上に絶縁膜２４が形成され、その表面には反射膜２０および絶縁膜２６は形成されていない。すなわち、絶縁膜２４上に画素電極９、およびポリイミド等からなる配向膜２７が形成されている。

次に、対向基板２５側は、ガラス、石英等の透光性材料からなる基板本体２５Ａの内面に、カラーフィルタ２２（図３（ｂ）では赤色着色層２２Ｒ）が設けられている。ここで、着色層２２Ｒの周縁はブラックマトリクスＢＭにて囲まれ、ブラックマトリクスＢＭにより各ドット領域Ｄ１，Ｄ２、Ｄ３の境界が形成されている（図３（ａ）参照）。
そして、カラーフィルタ２２の液晶層側には、ＩＴＯ等の透明導電膜からなる共通電極３１、ポリイミド等からなる配向膜３３が形成されている。ここで、共通電極３１には、反射表示領域Ｒにおいて凹部３２が形成され、配向膜３３の表面、すなわち液晶層５０の挟持面には凹部３２に略沿って形成された凹部（段差部）が形成されている。この液晶層５０の挟持面に形成された凹部（段差部）は基板平面（もしくは液晶分子の垂直配向方向）に対して所定角度の傾斜面を備え、傾斜面の方向に沿って、液晶分子の配向、特に初期状態で垂直配向した液晶分子の倒れる方向が規制される構成となっている。なお、本実施の形態では、ＴＦＴアレイ基板１０、対向基板２５の双方の配向膜２７，３３に対して、ともに垂直配向処理が施されている。

次に、ＴＦＴアレイ基板１０の基板本体１０Ａの外面側には、基板本体側から１／４波長板１８２、１／２波長板１８、および直線偏光板１９が接着層（図示略）を介して貼付されている。同様に、対向基板２５の基板本体２５Ａの外面側にも、基板側から１／４波長板１６２、１／２波長板１６、および直線偏光板１７が接着層（図示略）を介して貼付されている。これら１／４波長板１８２，１６２、１／２波長板１８，１６、および直線偏光板１９，１７は広帯域円偏光板を構成しており、基板内面側（液晶層５０側）に円偏光を入射可能としている。直線偏光板１７、１９は、所定方向の偏光軸を備え、直線偏光のみを透過させるものである。１／４波長板１８２，１６２は、入射光の波長の略１／４の位相差（リターデーション）を有しており、本実施の形態の場合、波長５９０ｎｍの入射光に対して１３０ｎｍの位相差を有する延伸フィルムを用いている。１／２波長板１８，１６は、入射光の波長の略１／２の位相差（リターデーション）を有しており、本実施の形態の場合、波長５９０ｎｍの入射光に対して２６０ｎｍの位相差を有する延伸フィルムを用いている。また、ＴＦＴアレイ基板１０に貼付された偏光板１９の外側には透過表示用の光源となるバックライト１５が設けられている。

ここで、１／２波長板１８，１６は、図４に示すように、その平面内において互いに直交する方位角方向の屈折率をｎｘ１，ｎｙ１とし、厚さ方向の屈折率をｎｚ１として、Ｎｚ１＝（ｎｘ１−ｎｚ１）／（ｎｘ１−ｎｙ１）と定義した場合に、０．５≦Ｎｚ１≦１．０を満たし、具体的には例えばＮｚ１＝０．５と設定されている。同様に、１／４波長板１８２，１６２は、その平面内において互いに直交する方位角方向の屈折率をｎｘ２，ｎｙ２とし、厚さ方向の屈折率をｎｚ２として、Ｎｚ２＝（ｎｘ２−ｎｚ２）／（ｎｘ２−ｎｙ２）と定義した場合に、１．５≦Ｎｚ２≦２．０を満たし、具体的には例えばＮｚ１＝１．８と設定されている。また、液晶層５０は、その屈折率異方性をΔｎ、層厚をｄとしたときのリタデーション値Δｎ・ｄが０．４〜０．５の範囲にあるように設定されている。具体的には、例えばΔｎ・ｄ＝０.４２と設定されている。

また、上側の円偏光板、すなわち対向基板２５の外面側の直線偏光板１７、１／２波長板１６、１／４波長板１６２の光学軸の配置は、図５に示す通りである。直線偏光板１７の上方から見て平面内の任意の直交する２軸をＸ軸、Ｙ軸としたときに、直線偏光板１７の吸収軸がＸ軸に対して３０．０°をなし、１／２波長板１６の遅相軸がＸ軸に対して４３．０°をなし、１／４波長板１６２の遅相軸がＸ軸に対して８１．０°をなしている。一方、下側の円偏光板、すなわちＴＦＴアレイ基板１０の外面側の直線偏光板１９、１／２波長板１８、１／４波長板１８２の光学軸の配置は、図６に示す通りである。図５と同様、直線偏光板１７の上方から見て、直線偏光板１９の吸収軸がＹ軸に対して３０．０°をなし、１／２波長板１８の遅相軸がＸ軸に対して４７．０°をなし、１／４波長板１８２の遅相軸がＸ軸に対して９．０°をなしている。したがって、上側の直線偏光板１７の吸収軸と下側の直線偏光板１９の吸収軸とが互いに直交している。また、上側の１／２波長板１６の遅相軸と下側の１／２波長板１８の遅相軸とが互いに直交している。また、上側の１／４波長板１６２の遅相軸と下側の１／４波長板１８２の遅相軸とが互いに直交している。

上記構成の液晶表示装置を前提として、本発明者がシミュレーションによりコントラストの視角特性を求めた結果を図７に示す。図７は、方位角が０°〜３６０°、極角０°（パネルの法線方向）〜８０°の座標における等コントラスト曲線を示しており、等コントラスト曲線は外側からコントラスト比が５，１０，２０，５０，１００，２００，５００，１０００を示している。コントラスト比が５以下の領域を網掛けのハッチングで示す（符号Ｄの領域）。コントラスト比が１０００以上の領域を点のハッチングで示す（符号Ｂの領域）。本実施の形態の液晶表示装置によれば、図７に示すように、極角が略６０°となるコーンの内側でコントラスト比が５以上となっており、広視野角が得られていることが確認された。

ここで、コントラスト比に最も影響が大きいのは黒表示時の黒の沈み具合であるとの知見に基づき、広帯域円偏光板を構成する１／２波長板、１／４波長板のＮｚの値を変えたときの黒表示の視角特性についてシミュレーションを行った。その結果を図８、図９に示す。
図８は１／２波長板のＮｚを０．５に固定し、１／４波長板のＮｚを種々に変えた場合の黒表示の等輝度曲線を示しており、図８（ａ）は１／４波長板のＮｚが１．５、図８（ｂ）は１／４波長板のＮｚが１．８、図８（ｃ）は１／４波長板のＮｚが２．０、図８（ｄ）は１／４波長板のＮｚが２．２のときを示している。
各図において、中央に黒表示が黒く沈んだ部分（網掛けのハッチングの符号Ｄの領域）があり、右上、左上、右下、左下の４隅に黒表示が明るく浮いた部分（点のハッチングの符号Ｂの領域）が見られるが、１／４波長板のＮｚが大きくなるにつれて４隅の部分が暗くなり（符号Ｄの領域が小さくなり）、良い傾向にある。ところが、その反面、１／４波長板のＮｚが大きくなるにつれて上下左右の十字型の暗い部分が明るく浮き始めてくる。よって、総合的には、１／２波長板のＮｚが０．５の場合、１／４波長板のＮｚは図８（ｂ）の１．８程度が良いと思われる。

次に、図９は１／２波長板のＮｚを１．０に固定し、１／４波長板のＮｚを種々に変えた場合の黒表示の等輝度曲線を示しており、図９（ａ）は１／４波長板のＮｚが１．５、図９（ｂ）は１／４波長板のＮｚが１．８、図９（ｃ）は１／４波長板のＮｚが２．０、図９（ｄ）は１／４波長板のＮｚが２．２のときを示している。
各図において、１／２波長板のＮｚを０．５とした場合と異なり、右上、左上、右下、左下の４隅の黒表示が明るく浮いた部分（符号Ｂの領域）が１／４波長板のＮｚの増大により改善する傾向は見られない。また、１／４波長板のＮｚの増大により上下左右の十字型の暗い部分（符号Ｄの領域）が極端に浮いてくることもない。よって、総合的には、１／２波長板のＮｚが１．０の場合、１／４波長板のＮｚは、４隅の明るい部分が最も暗い図９（ｂ）の１．８程度が良いと思われる。

なお、本発明者は、比較例として本発明の範囲外、すなわち１／２波長板のＮｚが０．５未満、１．０超、１／４波長板のＮｚが１．５未満、２．０超の全ての範囲においてシミュレーションを行っている。その結果は、例えば図１３に示すように、図８や図９の傾向とは全く異なり、極角が大きい領域で全ての方位角方向にわたって黒表示が極端に明るく浮いてしまい（符号Ｂの領域）、視角を広げる効果が全く得られないことを確認している。
以上の結果から、１／２波長板のＮｚを０．５〜１．０、かつ１／４波長板のＮｚを１．８〜２．０、より好ましくは１．８付近としたときに、最も良好な視角特性が得られることがわかった。

また、図８、図９は液晶層のリタデーション値Δｎ・ｄを０．４２としたときの視角特性であるが、これに対して液晶層のリタデーション値Δｎ・ｄを０．５０としたときの視角特性を図１０に示す。図１０は１／２波長板のＮｚを１．０、１／４波長板のＮｚを２．０とした場合の黒表示の等輝度曲線を示している。１／２波長板のＮｚを１．０、液晶層のΔｎ・ｄを０．４２としたときの視角特性（図９（ａ）〜図９（ｄ））と比較すると、図１０の視角特性は図９（ｂ）に示した１／４波長板のＮｚを１．８とした場合の視角特性と略同様である。このことから、液晶層のリタデーション値Δｎ・ｄを大きくした場合、視角を広げるためにはそれに伴って１／４波長板のＮｚを大きくする必要があることがわかる。

以上の特性は、図５、図６に示したように、上下の直線偏光板の吸収軸、上下の１／２波長板の遅相軸、および上下の１／４波長板の遅相軸を直交配置した場合の特性であるが、これらの光学軸の配置はこれに限るものではない。例えば、図１１は、上側の円偏光板のセット（直線偏光板、１／２波長板、および１／４波長板）に対して下側の円偏光板のセット（直線偏光板、１／２波長板、および１／４波長板）全体を４５°回転させたものの等コントラスト曲線を示している。すなわち、上側の直線偏光板の偏光軸と下側の直線偏光板の偏光軸とが４５°をなし、上側の１／２波長板および１／４波長板の遅相軸と下側の１／２波長板および１／４波長板の遅相軸とが４５°をなす場合である。また、図１２は、上側の円偏光板のセットに対して下側の円偏光板のセット全体を９０°回転させたものの等コントラスト曲線を示している。すなわち、上側の直線偏光板の偏光軸と下側の直線偏光板の偏光軸とが平行をなし、上側の１／２波長板および１／４波長板の遅相軸と下側の１／２波長板および１／４波長板の遅相軸とが平行をなす場合である。

いずれの場合も、上下の円偏光板に広帯域円偏光板を用いているので、上下の直線偏光板と波長板が互いに対称でなくても、充分なコントラスト比が得られる。図１１、図１２に示すように、正面（パネルの法線方向）でのコントラスト比は図７（直交の場合）に比べて低下するものの、上下方向にコントラスト比の高い部分が広がり、コントラスト比が５以下（最外の曲線の外側）の範囲（符号Ｄの領域）が狭くなっている。したがって、このような光学軸の配置であっても、視角の拡大に効果があると言える。

このように、本実施の形態の液晶表示装置によれば、広帯域円偏光板を構成する１／２波長板と１／４波長板のＮｚの値を最適化したことによって、Ｎｚの値が１である波長板を備えた液晶表示装置に比べて、透過表示での視角を広げられることができた。

［電子機器］
次に、本発明の上記実施の形態の液晶表示装置を備えた電子機器の具体例について説明する。
図１４は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図１４において、符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は上記液晶表示装置を用いた表示部を示している。このような携帯電話等の電子機器の表示部に、上記実施の形態の液晶表示装置を用いた場合、コントラストが高く、広視野角の液晶表示部を備えた電子機器を実現することができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば上記実施の形態ではＴＦＴをスイッチング素子としたアクティブマトリクス型液晶表示装置に本発明を適用した例を示したが、薄膜ダイオード（Thin Film Diode,ＴＦＤ）をスイッチング素子としたアクティブマトリクス型液晶表示装置、パッシブマトリクス型液晶表示装置などに本発明を適用することも可能である。その他、各種構成要素の材料、寸法、形状等に関する具体的な記載は、適宜変更が可能である。

本発明の一実施形態の液晶表示装置の複数のドットの等価回路図である。 同、ＴＦＴアレイ基板の相隣接する複数のドットの平面図である。 図３（ａ）は同、液晶表示装置の構造を示す平面図、図３（ｂ）は断面図である。 位相差板の屈折率異方性を示すための説明図である。 上側円偏光板の光学軸配置を説明するための図である。 下側円偏光板の光学軸配置を説明するための図である。 同、液晶表示装置の等コントラスト曲線を示す図である。 同、液晶表示装置において、１／２波長板のＮｚを０．５としたときの等輝度曲線を示す図である。 同、液晶表示装置において、１／２波長板のＮｚを１．０としたときの等輝度曲線を示す図である。 同、液晶表示装置において、液晶のΔｎ・ｄを０．５としたときの等輝度曲線を示す図である。 下側円偏光板の光学軸配置を４５°ずらしたときの等コントラスト曲線を示す図である。 下側円偏光板の光学軸配置を９０°ずらしたときの等コントラスト曲線を示す図である。 比較例として本発明の範囲外のＮｚを有する波長板を用いた場合の等輝度曲線を示す図である。 本発明の電子機器の一例を示す斜視図である。

符号の説明

１０…ＴＦＴアレイ基板、１６，１８…１／２波長板、１７，１９…直線偏光板、２５…対向基板、５０…液晶層 、１６２，１８２…１／４波長板

Claims (7)

1. 一対の基板間に液晶層を挟持してなる液晶表示装置であって、
   前記液晶層が、初期配向状態が垂直配向を呈する誘電異方性が負の液晶からなり、前記一対の基板の外面には円偏光手段がそれぞれ設けられ、前記円偏光手段の各々が、入射光の波長の略１／２の位相差を有する１／２波長板と入射光の波長の略１／４の位相差を有する１／４波長板と直線偏光板とを有し、
   前記１／２波長板について、その平面内における互いに直交する方位角方向の屈折率をｎｘ１，ｎｙ１とし、厚さ方向の屈折率をｎｚ１として、Ｎｚ１＝（ｎｘ１−ｎｚ１）／（ｎｘ１−ｎｙ１）と定義した場合に、０．５≦Ｎｚ１≦１．０を満足するとともに、
   前記１／４波長板について、その平面内における互いに直交する方位角方向の屈折率をｎｘ２，ｎｙ２とし、厚さ方向の屈折率をｎｚ２として、Ｎｚ２＝（ｎｘ２−ｎｚ２）／（ｎｘ２−ｎｙ２）と定義した場合に、１．５≦Ｎｚ２≦２．０を満足することを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記液晶層の屈折率異方性をΔｎ、層厚をｄとしたときのリタデーション値Δｎ・ｄが０．４〜０．５の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記一対の基板のうちの一方の基板の外面に設けられた前記直線偏光板の偏光軸と他方の基板の外面に設けられた前記直線偏光板の偏光軸とが互いに略直交し、一方の基板の外面に設けられた前記１／２波長板および前記１／４波長板の遅相軸（または進相軸）と他方の基板の外面に設けられた前記１／２波長板および前記１／４波長板の遅相軸（または進相軸）とが互いに略直交していることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
4. 前記一対の基板のうちの一方の基板の外面に設けられた前記直線偏光板の偏光軸と他方の基板の外面に設けられた前記直線偏光板の偏光軸とが互いに略平行であり、一方の基板の外面に設けられた前記１／２波長板および前記１／４波長板の遅相軸（または進相軸）と他方の基板の外面に設けられた前記１／２波長板および前記１／４波長板の遅相軸（または進相軸）とが互いに略平行であることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
5. 前記一対の基板のうちの一方の基板の外面に設けられた前記直線偏光板の偏光軸と他方の基板の外面に設けられた前記直線偏光板の偏光軸とが略４５°をなし、一方の基板の外面に設けられた前記１／２波長板および前記１／４波長板の遅相軸（または進相軸）と他方の基板の外面に設けられた前記１／２波長板および前記１／４波長板の遅相軸（または進相軸）とが略４５°をなすことを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
6. １つのドット領域内に透過表示を行う透過表示領域と反射表示を行う反射表示領域とを備えたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
7. 請求項１ないし６のいずれか一項に記載の液晶表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。
   
   

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