JP3822027B2

JP3822027B2 - 透過型液晶表示装置

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Publication number: JP3822027B2
Application number: JP2000163248A
Authority: JP
Inventors: 真澄久保; 清志荻島
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2000-05-31
Filing date: 2000-05-31
Publication date: 2006-09-13
Anticipated expiration: 2020-05-31
Also published as: JP2001343653A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、放射状傾斜配向やマルチドメイン配向など、液晶分子の配向方向が画素中で互いに異なるように制御された透過型液晶表示装置に関し、特に、配向状態の乱れなどに起因するザラツキを抑制して表示品位を向上可能な透過型液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ノートパソコンやワードプロセッサなどの表示画面として用いられている液晶表示装置では、液晶の光学異方性のため、ＣＲＴなどの表示装置に比べて、視野角が狭く、斜めから見た場合の表示品位が低下しがちである。したがって、例えば、特開平１１−２５８６０５号公報や特開平１１−１０９３９１号公報では、液晶の配向方向に複数の領域を形成する、いわゆるマルチドメイン方式が提案されている。
【０００３】
マルチドメイン方式の液晶表示装置の一例として、垂直配向膜と負の誘電異方性を持つ液晶を用いた垂直配向モードの液晶表示装置で、マルチドメイン化した構成について説明すると、電圧無印加状態では、液晶分子が垂直方向に配向している。この状態の液晶層に、偏光板から直線偏光が入射されると、液晶層が複屈折異方性を殆ど持たないので、偏光状態を維持したままの直線偏光が出射され、液晶層の反対側に配された偏光板で吸収される。この結果、液晶表示装置は、黒表示できる。
【０００４】
これとは逆に、電圧が印加されると、図１８に示すように、液晶表示装置１０１の液晶層１２１ｃでは、印加電圧に応じて液晶分子Ｍが傾斜する。なお、同図では、液晶分子Ｍの配向方向が連続的に変化する放射状傾斜配向の場合を示しており、同一画素内であっても、液晶分子Ｍの配向方向は、放射状傾斜の中心軸Ａを中心に、一方の領域Ａ１０１と他方の領域Ａ１０２とで、互いに異なっている。この状態で、偏光板１２２ａから液晶層１２１ｃへ直線偏光が入射されると、液晶層１２１ｃは、透過光に位相差を与えることができ、透過光の偏光状態を変更できる。したがって、液晶セル１２１からの出射光は、一般には、楕円偏光に変化する。
【０００５】
当該楕円偏光が、液晶セル１２１の出射側に配された偏光板１２２ｂへ入射されると、電圧無印加時とは異なり、液晶層１２１ｃで与えられた位相差に応じた光量が透過する。したがって、液晶層１２１ｃへ印加する電圧を制御して、液晶分子Ｍの配向方向を調整することで、液晶表示装置１０１の出射光量を変更でき、階調表示が可能となる。
【０００６】
ここで、上記液晶表示装置１０１では、１画素中であっても液晶分子Ｍの配向方向が互いに異なっているので、斜めから見ることで、ある液晶分子Ｍを透過した光の出射光量が減少したとしても、当該液晶分子Ｍとは配向方向が異なる他の液晶分子Ｍの中には、出射光量を増加させるものも存在する。この結果、配向方向が互いに異なる液晶分子Ｍが存在する領域同士が、互いに光学的に補償し合い、斜めから見た場合の表示品位を改善し、視野角を拡大できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成の液晶表示装置１０１のように、画素内の配向方向を別個に制御しようとすると、配向乱れが発生しやすい。したがって、例えば、ソース信号線やゲート信号線などからの外部電界など、単一の配向方向の場合には問題にならなかったような僅かな要因によっても配向乱れが発生する。ここで、配向乱れによって、配向乱れの発生した箇所が暗くなると、配向乱れが箇所毎や画素毎に異なっているため、表示にザラツキが観測され、表示品位を低下させるという問題を生ずる。
【０００８】
また、単一配向の場合に比べて配向方向が互いに異なるように制御されている場合、２枚の偏光板のもとでは、図１９に示すように、必ず消光する方位が存在するので、全ての箇所で予定した透過率を維持する場合に比べて、画素全体の輝度も低下してしまう。この結果、液晶表示装置の光利用効率（実効開口率）も低下してしまう。
【０００９】
ここで、液晶表示装置の解像度や階調数は、年々、向上しており、１画素の面積が小さくなっても、より多くの階調を表示可能な液晶表示装置が求められている。ところが、上記配向乱れによって実効開口率が低下すると、白表示時の輝度が低下して階調数の向上が困難になってしまう。なお、画素面積を拡大すると輝度を向上できるが、解像度の向上が難しくなる。
【００１０】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、液晶分子の配向方向が画素中で互いに異なるように制御されている場合であっても、配向乱れが表示に影響せず、表示品位が低下しにくい透過型液晶表示装置を実現することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る透過型液晶表示装置は、上記課題を解決するために、画素に対応する画素電極が設けられた第１基板と、対向電極が設けられた第２基板と、当該両基板間に設けられ、上記画素電極と対向電極との間の電圧が、少なくとも予め定められる値の場合に、液晶分子の配向方向が連続的に変化する放射状傾斜配向を呈する液晶層と、上記液晶層の出射側に配された検光子と、上記液晶層への５５０ｎｍの波長の入射光を略円偏光状態に設定する円偏光手段と、上記液晶層と検光子との間に設けられ、面内方向のリターデーションが、９５ｎｍ以上、１７５ｎｍ以下に設定された第１位相差層とを備えていることを特徴としている。
【００１４】
なお、上記各構成の透過型液晶表示装置では、反射型の液晶表示装置のように、出射側と入射側とが同じであってもよい。
【００１５】
上記各構成の透過型液晶表示装置では、液晶層には、略円偏光が入射され、液晶層から出射した光は、第１位相差層によって、４分の１波長の位相差が与えられた後、検光子に入射される。
【００１６】
上記液晶層の液晶分子が基板法線方向（垂直）に配向していると、液晶層は、透過光に位相差を与えることができない。この結果、透過光は、略円偏光を維持したまま、出射される。当該出射光は、第１位相差層で直線偏光に変換された後、検光子へ入力され、透過が制限される。この結果、透過型液晶表示装置は、黒表示できる。一方、電圧印加時、あるいは、電圧無印加時の初期配向状態など、画素電極と対向電極との間の電圧が所定の電圧の場合には、液晶分子の配向方向が画素中で互いに異なるように制御される。この状態では、液晶層は、配向状態に応じた位相差を透過光に与えるので、円偏光は、楕円偏光に変換される。したがって、第１位相差層を透過しても直線偏光には戻らず、第１位相差層の出射光の一部が検光子から出射される。これらの結果、印加電圧に応じて検光子からの出射光量を制御でき、階調表示が可能となる。
【００１７】
また、液晶分子の配向方向が画素中で互いに異なっているので、配向方向の互いに異なる液晶分子が存在する領域同士が、互いに光学的に補償し合うことができる。この結果、斜めから見た場合の表示品位を改善し、視野角を拡大できる。
【００１８】
ここで、上記液晶層では、広視野角確保のために液晶分子の配向方向を画素中で互いに異なるように制御した結果、配向状態の乱れが発生しやすい。したがって、液晶層に直線偏光が入射され、液晶層の出射光が検光子に入射される従来の液晶表示装置の場合は、液晶分子の配向に乱れが発生して、配向方向の面内成分が、検光子の吸収軸と一致すると、基板法線方向成分に拘らず、当該液晶分子は、透過光に位相差を与えることができなくなってしまう。ここで、配向状態の乱れ方は、画素同士でも異なり、同じ画素内であっても場所によって異なるので、ザラツキが発生してしまう。また、配向方向の面内成分が検光子の吸収軸と一致した液晶分子が明るさ向上に寄与できないので、光利用効率（実効開口率）が低下する。これらの結果、コントラスト比の確保が難しくなり、階調数の増加も困難になってしまう。
【００１９】
これに対して、本発明に係る透過型液晶表示装置では、略円偏光が液晶層に入射されるので、液晶層の配向方向についての異方性がなくなり、液晶分子の配向方向と透過光とが、面内成分と基板法線方向との双方で一致していない限り、液晶分子は、透過光に位相差を与えることができる。したがって、広視野角確保のために液晶分子の配向方向を画素中で互いに異なるように制御した結果、配向状態の乱れが発生しやすいにも拘らず、配向が乱れた液晶分子の配向方向が視角と一致していない限り、明るさ向上に寄与できる。この結果、広い視野角を保ちながら、高い光利用効率を確保でき、コントラスト比の向上と階調数の増加とを実現できる。
【００２０】
また、上記構成に加えて、上記円偏光手段は、５５０ｎｍの波長の光を略円偏光状態に設定すると共に、上記第１位相差層は、面内方向のリターデーションが、５５０ｎｍの略４分の１に設定されている方が好ましい。
【００２１】
当該構成では、人間の視感度が最も高い５５０ｎｍの波長について、略円偏光が入射され、当該波長の光について、明るさ低下とザラツキの発生とを防止できる。この結果、他の波長のみで、略円偏光を入射する場合に比べて、明るさ低下やザラツキが視認しにくい透過型液晶表示装置を実現できる。
【００２２】
なお、上記円偏光手段は、円偏光を入射できればよいが、上記明るさ低下やザラツキの発生が目立たない程度に略円偏光を入射できればよい。また、第１位相差層のリターデーションも、透過光の４分の１波長に完全に一致すればよいが、上記明るさ低下やザラツキの発生が目立たない程度に略４分の１波長であればよい。
【００２３】
具体的には、５５０ｎｍの波長の光を基準に設定される場合、上記第１位相差層の面内方向のリターデーションは、９５ｎｍ以上、１７５ｎｍ以下に設定されている。
【００２４】
上記構成では、リターデーションが９５ｎｍ以上、１７５ｎｍ以下に設定されているので、明るさが低下したとしても、全般的な明るさの低下および配向乱れの領域における明るさの低下は、１０％程度に抑えられる。この結果、他の範囲に設定する場合に比べて、明るさ低下およびザラツキが視認しにくい透過型液晶表示装置を実現できる。
【００２５】
また、上記構成に加えて、上記円偏光手段は、上記液晶層の入射側に設けられ、予め定める旋回方向の円偏光を透過させると共に、逆方向に旋回する円偏光を反射する選択反射層である方が望ましい。
【００２６】
当該構成では、選択反射層への入射光のうち、予め定める旋回方向の円偏光は、選択反射層を透過する。一方、当該方向とは逆方向に旋回する円偏光は、選択反射層にて反射されるので、偏光子で吸収される場合とは異なり、例えば、バックライト光源に戻されるなどして、再利用できる。この結果、液晶層へ略円偏光を入射できるにも拘らず、光の利用効率を向上できる。
【００２７】
一方、円偏光手段として、選択反射層を用いる代わりに、上記円偏光手段は、上記液晶層の入射側に設けられた偏光子と、当該偏光子および液晶層の間に配され、面内方向のリターデーションが、透過光の波長の略４分の１波長に設定された第２位相差層とを備えていてもよい。この場合であっても、偏光子を出射する直線偏光が、第２位相差層で略円偏光に変換されるので、液晶層へ略円偏光を入射できる。なお、液晶表示装置の入射側と出射側とは、同じ側であっても反対側であってもよいが、同じ側の場合は、検光子および偏光子、あるいは、第１および第２位相差層を共用できる。
【００２８】
さらに、上記構成に加えて、上記検光子は、上記液晶層の一方に配され、上記偏光子は、他方に配されていると共に、上記検光子の透過軸と第１位相差層の遅相軸とが４５度の角度をなし、しかも、上記偏光子の透過軸と第２位相差層の遅相軸とが４５度の角度をなすように、上記検光子、偏光子並びに第１および第２位相差層が配されている方が望ましい。
【００２９】
当該構成では、上記検光子の透過軸と第１位相差層の遅相軸とが４５度の角度をなし、しかも、上記偏光子の透過軸と第２位相差層の遅相軸とが４５度の角度をなしているので、効率よく、直線偏光と円偏光とを相互変換できる。
【００３０】
また、第１および第２位相差層を備える構成の場合、上記検光子は、上記液晶層の一方に配され、上記偏光子は、他方に配されていると共に、上記第１および第２位相差層は、それぞれの遅相軸が互いに直交するように配され、上記検光子および偏光子は、それぞれの透過軸が互いに直交するように配する方が望ましい。
【００３１】
上記構成では、第１および第２位相差層の遅相軸が互いに直交するように配されている。したがって、両位相差層が有する屈折率異方性の波長分散は、互いに相殺される。この結果、黒表示状態において、より広い波長範囲の透過光が検光子によって吸収される。これにより、さらに良好な黒表示を実現できる。
【００３２】
さらに、いずれの構成であっても、上記検光子から偏光子までの間に設けられ、上記液晶層が付与する位相差のうち、上記第１基板の法線方向から視角までの傾斜角度に応じて変動する位相差を打ち消すように、屈折率異方性が設定された視角補償層を備えている方が望ましい。
【００３３】
当該構成では、視角の傾斜角度によって、液晶層が付与する位相差が、視角補償層で相殺される。したがって、視角の依存性を抑制でき、より広い視角範囲で良好なコントラスト比を有する透過型液晶表示装置を実現できる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
〔第１の実施形態〕
本発明の一実施形態について図１ないし図１６に基づいて説明すると以下の通りである。例えば、配向方向が一定ではない液晶層として、電圧無印加時には、基板に垂直に配向し、電圧印加時には、配向方向が連続的に変化する放射状傾斜配向を呈する液晶層を例にすると、本実施形態に係る液晶表示装置１の液晶パネル２は、図１に示すように、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板２１ａ、対向基板２１ｂおよび両基板２１ａ・２１ｂで挟持された上記液晶層２１ｃを含む液晶セル２１と、液晶セル２１の両側に配された偏光板２２ａ・２２ｂと、上記ＴＦＴ基板２１ａ側の偏光板２２ａおよび液晶セル２１の間に配されたλ／４板（第２位相差層）２３ａと、上記対向基板２１ｂ側の偏光板２２ｂおよび液晶層２１ｃの間に配されたλ／４板２３ｂ（第１位相差層）とを備えている。なお、上記両基板２１ａおよび２１ｂが、特許請求の範囲に記載の第１および第２基板に対応する。また、偏光板２２ａが偏光子に対応し、偏光板２２ｂが検光子に対応する。
【００３５】
上記液晶セル２１は、垂直配向（ＶＡ）方式の液晶セルであって、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などで形成された画素電極３１（後述）と図示しない薄膜トランジスタ素子とをマトリクス状に配列したＴＦＴ基板２１ａ、および、対向電極を有する対向基板２１ｂに、図示しない垂直配向膜を塗布した後、両基板２１ａ・２１ｂを貼り合わせ、さらに、両基板２１ａ・２１ｂの間隙に負の誘電率異方性を有する液晶層２１ｃを封入するなどして作成される。これにより、電圧無印加時には、図１に示すように、液晶層２１ｃの液晶分子Ｍが略垂直に配向すると共に、電圧印加時には、図２に示すように、液晶分子が傾斜して水平に配向できる。
【００３６】
さらに、本実施形態に係る液晶セル２１ｃでは、図３に示すように、ＴＦＴ基板２１ａに設けられた各画素電極３１上に、円形の穴部３２が形成された樹脂３２ａが設けられている。穴部３２の壁面Ｈは、図４に示すように、傾斜しており、壁面Ｈの近傍では、液晶分子Ｍは、壁面Ｈの表面に垂直になるように配向する。加えて、電圧印加時において、壁面Ｈ近傍の電界は、壁面Ｈの表面に平行になる方向に傾く。これらの結果、電圧印加時に液晶分子Ｍが傾斜する際、図３にて矢印で示すように、液晶分子Ｍは、面内方向で穴部３２の中心を中心にした放射状に傾きやすくなり、液晶層２１ｃの各液晶分子Ｍは、放射状に傾斜配向できる。また、印加電圧がさらに増加すると、基板法線方向に対する傾斜角が大きくなり、各液晶分子Ｍは、表示画面に略平行で、しかも、面内では放射状に配向する。なお、上記穴部３２が形成された樹脂３２ａは、上記ＴＦＴ基板２１ａ上に、光感応性樹脂を塗布し、フォトリソグラフィー工程で加工することで形成できる。
【００３７】
また、例えば、画素ピッチが大きくなった場合、画素電極３１に１つずつ穴部３２を設けただけでは、穴部３２の中心領域の配向規制力が弱まり、配向が不安定になる虞れがある。したがって、中心領域の配向規制力が不足する場合には、図５に示すように、各画素電極３１上に複数の穴部３２を設ける方が望ましい。なお、図中、３３は、ソース配線であり、３４は、ゲート配線を示している。
【００３８】
一方、図１に示す上記λ／４板２３ａ・２３ｂは、例えば、一軸延伸した高分子フィルムなど、複屈折異方性を有する素材から形成され、常光線と異常光線との光路差が入射光の４分の１波長になるように厚み（基板法線方向の長さ）が設定されている。これにより、遅相軸に対して４５度の偏光方向を有する直線偏光を円偏光に変換できる。また、円偏光が入射された場合、λ／４板２３ａ（２３ｂ）の遅相軸に対して、４５度の偏光方向を有する直線偏光に変換できる。なお、液晶層２１ｃを形成する際、カイラル剤を添加して軸対称配向させている場合には、液晶層２１ｃにツイスト角が発生する。したがって、この場合は、液晶層２１ｃのツイスト角を考慮し、λ／４板２３ａ（２３ｂ）の光路差を、４分の１波長からズラす方が望ましい。
【００３９】
また、本実施形態に係る液晶パネル２では、偏光板２２ａ（２２ｂ）の透過軸ＰＡａ（ＰＡｂ）、並びに、λ／４板２３ａ（２３ｂ）の遅相軸ＳＬａ（ＳＬｂ）は、図６に示すような方向に設定されている。具体的には、λ／４板２３ａの遅相軸ＳＬａは、偏光板２２ａの透過軸ＰＡａと４５度の角度をなすように配される。また、λ／４板２３ｂの遅相軸ＳＬｂは、上記遅相軸ＳＬａおよび透過軸ＰＡａの角度を設定したときと同じ方向に、偏光板２２ｂの透過軸ＰＡｂと４５度をなすように配置されている。なお、図６では、一例として、対向基板２１ｂ側から基板法線方向に沿って見たとき、右回りに４５度となる場合を図示している。また、同図では、電圧無印加時を示しており、液晶分子Ｍが略垂直に配向している。
【００４０】
さらに、本実施形態に係る液晶表示装置１では、図１に示すように、液晶パネル２の両面のうちの一方には、液晶表示装置１の光源となるバックライト３が配されている。なお、図１の例では、ＴＦＴ基板２１ａ側にバックライト３を配した場合を図示している。
【００４１】
上記構成では、画素電極３１と図示しない対向電極との間に電圧を印加していない間、図１に示すように、液晶層２１ｃの液晶分子Ｍは、穴部３２の壁面Ｈ近傍の少数分子を除いて、垂直配向状態にある。この状態（電圧無印加時）において、バックライト３から液晶パネル２へ入射した光は、偏光板２２ａを通り、偏光方向がλ／４板２３ａの遅相軸ＳＬａに対して４５度の直線偏光となる。さらに、当該直線偏光は、λ／４板２３ａを通過することで、円偏光に変換される。
【００４２】
ここで、液晶分子Ｍは、配向方向に平行な方向に入射する光に位相差を与えない。したがって、液晶層２１ｃは、バックライト３から液晶層２１ｃへ垂直に入射した光へ位相差を与えることができず、殆ど複屈折性を持たない。
【００４３】
この結果、λ／４板２３ａを出射した円偏光は、偏光状態を維持したままで液晶層２１ｃを通過し、λ／４板２３ｂへ入射される。円偏光がλ／４板２３ｂを通過すると、当該円偏光は、偏光方向がλ／４板２３ｂの遅相軸ＳＬｂに対して４５度の方向、すなわち、偏光板２２ｂの透過軸ＰＡｂに直交する方向の直線偏光に変換される。したがって、当該直線偏光は、偏光板２２ｂで吸収され、液晶表示装置１は、電圧無印加状態で黒表示できる。
【００４４】
これに対して、上記画素電極３１と対向電極との間に電圧を印加すると、液晶層２１ｃの液晶分子Ｍは、図２および図７に示すように、放射状に傾斜配向する。この状態であっても、バックライト３から液晶セル２１までは、電圧無印加時と同様に偏光状態が変換され、液晶層２１ｃには、円偏光が入射される。
【００４５】
ただし、電圧印加時には、液晶分子Ｍの配向方向が変化して、放射状に傾斜配向している。ここで、液晶分子Ｍは、配向方向に平行な方向に入射する光には位相差を与えないが、配向方向と入射方向とが異なっている場合には、両者の角度に応じた位相差を透過光へ与えることができる。
【００４６】
この結果、液晶セル２１へ垂直に入射する光の場合、例えば、穴部３２の中心領域など、液晶分子Ｍが基板法線方向に配向している僅かな領域を除いて、液晶層２１ｃは、透過光に位相差を与えることができ、透過光の偏光状態を変更できる。したがって、液晶セル２１からの出射光は、一般には、楕円偏光に変化する。この楕円偏光は、λ／４板２３ｂを通過しても、電圧無印加時とは異なり、直線偏光にならない。したがって、液晶セル２１からλ／４板２３ｂを介して偏光板２２ｂへ与えられる光のうち、一部は、偏光板２２ｂを透過できる。ここで、偏光板２２ｂを透過する偏光の量は、液晶層２１ｃが与える位相差の大きさに依存する。したがって、液晶層２１ｃへ印加する電圧を制御して、液晶分子Ｍの配向方向を調整することで、液晶表示装置１の出射光量を変更でき、階調表示が可能となる。
【００４７】
上記構成では、液晶層２１ｃが放射状に傾斜配向する。したがって、面内成分が互いに異なる方向（面内方位）から液晶パネル２を見たとしても、ある画素の表示に関連する液晶分子Ｍ全体では、透過光に与える位相差が略同じになる。この結果、ある画素の表示に関連する全液晶分子Ｍが単一の特定方向に傾斜配向する場合に比べて、広い視野角を確保できる。
【００４８】
ここで、図１８に示す液晶表示装置１０１のように、広い視野角を確保するために、液晶層１２１ｃが放射状に傾斜配向する構成であっても、液晶層１２１ｃに直線偏光が入射される構成の場合には、配向方向の面内成分が、直線偏光の向きと一致する方向に傾斜配向する液晶分子群が存在する。ここで、これらの液晶分子群は、配向方向の法線方向成分に拘らず、透過光に位相差を与えることができないので、当該液晶分子群を透過した光は、垂直配向時と同様に出射側の偏光板１２２ｂで吸収されてしまう。
【００４９】
この結果、穴部３２の中心位置を中心に、直線偏光の方向に沿った領域、および、それに垂直な方向に沿った領域の透過率が低下してしまう。さらに、例えば、図１９に示すように、画素電極３１のエッジ領域では、外部電界などの影響を受けて液晶分子Ｍの配向が乱れると共に、配向の乱れ方が場所によって異なるので、ザラツキとして視認されてしまう。
【００５０】
これに対して、本実施形態の構成では、液晶セル２１に円偏光が入射されているので、放射状に傾斜配向によって広い視野角を確保しているにも拘らず、透過光に位相差を与えることのできない液晶分子Ｍは、正面から見た場合、基板面に対して垂直に配向している液晶分子Ｍのみである。また、斜めから見た場合は、視角方向と同一の方向に配向している液晶分子Ｍのみである。この結果、寄与できない液晶分子数が少なくなり、面内成分および法線方向成分の双方で視角と同一でなければ、位相差を与えることができる。したがって、影が表示される領域は、図８に示すように、穴部３２の中心位置と、互いに隣接する穴部３２・３２の中間位置とのみとなり、画素電極３１のエッジ領域においても、影が表示される領域を大幅に縮小できる。さらに、影が視認されるか否かに拘らず、透過光に位相差を与えることのできる液晶分子Ｍの数が多くなる。これらの結果、図９に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置１の透過強度Ｔ１は、直線偏光が入射される従来の液晶表示装置１０１の透過強度Ｔ１０１よりも高くなり、光利用効率（実効開口率）および輝度を向上できる。なお、図９では、各液晶表示装置１・１０１の液晶層への印加電圧〔Ｖ〕を横軸にして、液晶表示装置における理論上の最大透過率（空気の透過率の５０％）に対する、それぞれの透過率の比率（透過強度）を図示している。
【００５１】
なお、上記では、入射光が円偏光となるように、λ／４板２３ａ・２３ｂのリターデーションを設定しているが、完全に円偏光でなくても、明るさが余り低下せず、ザラツキが発生しない程度のズレであれば、略円偏光の楕円偏光でもよい。具体的には、例えば、図１の構成で、λ／４板２３ａ・２３ｂのリターデーションを変化させながら、最も視感度の高い波長（５５０ｎｍ）における透過率を測定（シミュレーション）すると、図１０に示すようになる。ここで、明るさの変化率が１０％以内であれば、すなわち、透過率が０．９以上であれば、明るさの低下が観察者に認識されにくく、ザラツキも視認されにくい。したがって、λ／４板２３ａ・２３ｂのリターデーションは、５５０ｎｍ付近の光に対して、１３５ｎｍであれば、最適であり、９５ｎｍ以上かつ１７５ｎｍ以内の範囲であれば、完全に円偏光でなくても、同様の効果が得られる。なお、上記範囲を外れると、明るさが急激に低下すると共に、配向不良領域に起因するザラツキが観察されやすくなる。
【００５２】
ところで、上記λ／４板２３ａ・２３ｂは、最も視感度の高い波長で円偏光または円偏光に近い楕円偏光と直線偏光とを相互に変換できれば、すなわち、当該波長で、上記数値範囲程度に略λ／４条件を満たしていれば、明るさ向上とザラツキ防止とに効果があるが、特に、色調を重視する表示を行う場合などには、可視光帯域全域に渡って、円偏光または円偏光に近い楕円偏光と直線偏光とを相互に変換できる方が好ましい。ただし、一般に単層のλ／４板２３ａ・２３ｂでは、波長分散を完全に無くすことが難しいので。例えば、λ／４板２３ａ・２３ｂとして、視感度が最も高い波長（５５０ｎｍ）の光に対して、λ／４条件を満たすように作成されたλ／４板を使用すると、光の波長が５５０ｎｍからズレるに従って、λ／４条件から外れてしまう。この結果、黒表示を実現するため、５５０ｎｍの光が遮光される値に印加電圧を設定したとしても、５５０ｎｍからズレた可視光が偏光板２２ｂを通過して色付き現象が発生する虞れがある。
【００５３】
したがって、カラー表示する場合など、色付き現象の抑制が求められる場合には、図１１に示すように、偏光板２２ａの透過軸ＰＡａと偏光板２２ｂの透過軸ＰＡｂとを互いに直交させ、かつ、λ／４板２３ａの遅相軸ＳＬａとλ／４板２３ｂの遅相軸ＳＬｂとを互いに直交させる方が望ましい。なお、透過軸ＰＡａと遅相軸ＳＬａとの角度、および、透過軸ＰＡｂと遅相軸ＳＬｂとの角度は、図６と同様に、同一方向に４５度に設定される。
【００５４】
当該変形例に係る液晶表示装置１ａでは、λ／４板２３ａの遅相軸ＳＬａとλ／４板２３ｂの遅相軸ＳＬｂとが互いに直交しているので、λ／４板２３ａおよび２３ｂのそれぞれが有する屈折率異方性の波長分散が、互いに相殺し合う。この結果、黒表示状態において、より広い波長範囲の透過光を偏光板２２ｂが吸収でき、色付きのない良好な黒表示を実現できる。
【００５５】
なお、両λ／４板２３ａ・２３ｂを、互いに異なる材料のλ／４板で形成してもよいが、少なくとも同一材料、できれば、同一の製造方法で製造されたλ／４板を使用する方が、広帯域λ／４板を用いるよりも安価に、色付きのない液晶表示装置を実現できる。
【００５６】
ところで、上述の説明では、黒表示の際、液晶層２１ｃに垂直に光が入射する場合について説明した。ところが、特に、透過型の液晶表示装置１では、垂直の入射光が最も表示に寄与するものの、液晶層２１ｃに対して斜め方向（液晶表示装置１の表示面法線方向から傾斜した方向）から入射する光も表示に寄与する。ここで、斜めの入射光は、垂直配向状態の液晶層２１ｃによっても位相差が与えられる。したがって、液晶表示装置１の表示面を斜めから見たとき、本来、黒表示状態であるべき垂直配向状態であるにも拘らず、光漏れが発生し、表示のコントラスト比が低下する虞れがある。
【００５７】
したがって、斜め方向でのコントラスト比の向上が求められる場合には、図１２に示す液晶表示装置１ｂのように、斜め入射光に対する位相差を相殺するように屈折率異方性が設定された位相差板からなる視角補償板（視角補償層）２４を、さらに設ける方が望ましい。なお、図１２では、一例として、ＴＦＴ基板２１ａの外側（液晶層２１ｃから最も遠い側）に、単一の位相差板からなる視角補償板２４を設けた場合を例示しているが、これに限るものではなく、複数の位相差板を積層して視角補償板２４を形成してもよい。また、視角補償板２４を設ける位置も、ＴＦＴ基板２１ａの外側に限るものではなく、対向基板２１ｂの外側であってもよいし、両基板２１ａ・２１ｂの外側に、それぞれ設けてもよい。
【００５８】
いずれの場合であっても、視角補償板２４による位相差の合計が、斜め入射光に対する位相差を相殺するように設定されているので、斜め方向における上記光漏れを抑制でき、コントラスト比を向上できる。これにより、あらゆる視角範囲で良好なコントラスト比を有する液晶表示装置を実現できる。
【００５９】
ところで、上記では、穴部３２によって、放射状傾斜配向を実現したが、これに限るものではない。例えば、図１３に示す液晶表示装置１ｃのように、穴部３２の代わりに、画素電極３１に略半球状の突起３５を設けても、放射状傾斜配向を実現できる。この場合でも、突起３５近傍の液晶分子Ｍは、突起３５の表面に垂直に配向すると共に、電圧印加時において、突起３５の近傍部分の電界は、突起３５の表面に平行になる方向に傾く。これにより、液晶分子Ｍは、図３の構成と同様に、図中矢印で示すように、面内方向で突起３５を中心にした放射状に傾きやすくなり、液晶層２１ｃの各液晶分子Ｍは、放射状に傾斜配向できる。なお、各突起３５は、光感応性樹脂を塗布し、フォトリソグラフィー工程で加工することで形成できる。
【００６０】
また、上記では、電圧印加時に、液晶層２１ｃの各液晶分子Ｍが傾斜して、それぞれの液晶分子Ｍの配向方向が互いに連続的に変化した放射状を呈する場合を例にして説明したが、これに限るものではない。図１４ないし図１６に示すように、液晶層を複数のドメインに分割し、電圧印加時における配向方向が互いにことなる構成（マルチドメイン配向）の液晶層を用いても効果がある。
【００６１】
例えば、図１４に示す液晶表示装置１ｄでは、図１３に示す半球状の突起３５に代えて、四角錐状の突起３５ａが画素電極３１に形成されている。この構成でも、突起３５ａの近傍では、液晶分子Ｍが各斜面に垂直になるように配向する。加えて、電圧印加時において、突起３５ａの部分の電界は、突起３５ａの斜面に平行になる方向に傾く。これらの結果、電圧印加時において、液晶分子Ｍの配向角度の面内成分は、最も近い斜面の法線方向の面内成分（方向Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３またはＰ４）と等しくなる。したがって、画素領域は、傾斜時の配向方向が互いに異なる、４つのドメインＤ１〜Ｄ４に分割される。この結果、あるドメイン側から液晶表示装置１ｄを見た場合、当該ドメインの透過率が低下したとしても、残余のドメインの透過率は低下せず、全体的な透過率の低下を抑制できる。これにより、液晶表示装置１ｄの明るさは、視角の面内方位に依存しにくくなる。
【００６２】
ここで、４分割のマルチドメイン配向では、配向方向の面内成分が限定されている。したがって、上述の放射状傾斜配向の場合と異なり、直線偏光を入射する場合であっても、上記方向Ｐ１〜Ｐ４と直線偏光の方向との角度が４５度になるように設定することで、透過光に位相差を与えることのできない液晶分子数を削減できる。
【００６３】
ところが、このように設定したとしても、ドメイン間の境界領域Ｂ１２、Ｂ２３、Ｂ３４またはＢ４１、あるいは、画素電極３１のうち、外周のエッジ領域では、液晶分子Ｍの配向状態が乱れやすいので、配向状態の乱れによって、直線偏光の方向と配向方向の面内成分とが一致し、透過光に位相差を与えることのできない液晶分子数が増大する虞れがある。
【００６４】
具体的には、境界領域では、液晶分子Ｍが両側のドメインに存在する液晶分子Ｍに支えられるように配向しているので、液晶分子Ｍの配向が固定されず、不安定な状態にある。この結果、ちょっとしたきっかけで、両側のドメインからの配向規制力のバランスが崩れると、境界領域の配向状態が変化（傾斜）してしまう。ここで、バランスは、製造工程における配向規制力の僅かなバラツキだけではなく、ゲート信号線やソース信号線に印加される電圧による横方向電界や経時劣化などによっても変化する。したがって、配向状態の変化は、境界領域内の各部分毎に異なるだけではなく、各絵素毎でも異なっている。この結果、直線偏光を入射すると、ザラツキとなって視認される虞れがある。
【００６５】
また、エッジ領域では、配向状態が連続的に変化しており、画素電極３１の中央部に比べて、例えば、ソース信号線やゲート信号線からの電界など、外部の電界の影響を受けやすい。また、壁構造で配向を制御している場合には、立体的なひずみを受けやすい。このように、エッジ領域では、周囲の影響を受けやすいため、配向規制力が不均一になりやすく、液晶分子の配向状態が変化（傾斜）しやすい。この配向状態の変化も、境界領域内の各部分毎に異なるだけではなく、各画素毎でも異なっている。この結果、マルチドメイン構成の液晶層に直線偏光を入射すると、配向状態の乱れが、ザラツキとなって視認される虞れがある。
【００６６】
これに対して、本実施形態では、λ／４板２３ａによって、マルチドメイン配向の液晶セルに円偏光が入射される。この結果、液晶分子Ｍの配向状態が乱れたとしても、放射状傾斜配向の場合と同様に、液晶分子Ｍの配向方向および視角が面内成分だけではなく基板法線成分も一致しない限り、当該液晶分子Ｍは、表示に寄与できる。これにより、広視野角確保のためにマルチドメイン配向の液晶層を用いた結果、画素電極３１のエッジ領域だけではなく、ドメインの境界領域が存在しているにも拘らず、ザラツキがなく、表示品位の高い液晶表示装置を実現できる。
【００６７】
なお、図１４の液晶表示装置１ｄでは、突起３５ａを設けてマルチドメイン配向を実現しているが、例えば、図１５に示す液晶表示装置１ｅのように、法線方向の形状が山型で、面内の形状がジグザグと略直角に曲がるストライプ状の凸部３６…を画素電極３１に設けると共に、対向基板２１ｂの対向電極にも、同様形状の凸部３７を設けて実現することもできる。これらの両凸部３６・３７の面内方向における間隔は、凸部３６の斜面の法線と凸部３７の斜面の法線とが一致するように配されている。また、上記各凸部３６・３７は、突起３５・３５ａなどと同様に、上記画素電極３１および対向電極上に光感応性樹脂を塗布し、フォトリソグラフィー工程で加工することで形成できる。
【００６８】
上記構造では、凸部３６のうち、角部Ｃ以外の線部Ｌ１（Ｌ２）では、線部近傍の領域Ｄ１・Ｄ２（Ｄ３・Ｄ４）の液晶分子Ｍが山型の両斜面に沿って配向する。なお、両線部Ｌ１・Ｌ２は、互いに直交している。この結果、各画素を、配向方向の互いに異なる複数のドメインＤ１・Ｄ２（Ｄ３・Ｄ４）に分割できる。
【００６９】
この構成であっても、各角部Ｃを結ぶように、ドメインの境界領域Ｂ１３・Ｂ２４が存在する。また、線部Ｌ１・Ｌ２に沿うように、ドメインの境界領域Ｂ１２・Ｂ３４が存在する。したがって、液晶セルに直線偏光を入射する場合は、面内における上記線部Ｌ１・Ｌ２の方向を直線偏光に対して４５度傾けたとしても、当該境界領域Ｂ１３・Ｂ２４・Ｂ１２・Ｂ３４における配向方向状態の乱れが、ザラツキとして視認される虞れがある。なお、角部Ｃを結ぶ境界領域Ｂ１３・Ｂ２４は、例えば、ＴＦＴ基板２１ａに形成する金属からなる補助容量配線や、カラーフィルタ基板としての対向基板２１ｂに設けられた遮光膜など、遮光される領域に重なるように、角部Ｃを配置することで、隠すことができるが、線部Ｌ１・Ｌ２に沿った境界領域Ｂ１２・Ｂ３４は、余分な遮光膜を設けない限り、隠すことができない。
【００７０】
また、マルチドメイン配向の実現方法は、突起によるものに限らず、画素電極３１または対向電極にスリットを設けて配向分割してもよい。例えば、図１６に示す液晶表示装置１ｆでは、特開平１１−１０９３９１号公報に記載の液晶セルと同様、対向基板２１ｂの対向電極上にＹ字上のスリットを上下方向（面内で、略方形状の画素電極３１のいずれかの辺に平行な方向）に対称に連結してなる配向制御窓３８を設けている。
【００７１】
当該構成では、対向基板２１ｂの表面のうち、配向制御窓３８の直下の領域では、液晶分子Ｍを傾斜させる程の電界がかからず、液晶分子Ｍが垂直に配向する。一方、対向基板２１ｂの表面のうち、配向制御窓３８の周囲の領域では、対向基板２１ｂに近づくに従って、配向制御窓３８を避けて広がるような電界が発生する。この結果、液晶分子Ｍは、長軸が電界に垂直な方向に傾き、液晶分子Ｍの配向方向の面内成分は、図中、矢印で示すように、配向制御窓３８の各辺に略垂直になる。これにより、１画素中に複数のドメインＤ１〜Ｄ４を形成できる。なお、同図では、説明の便宜上、図示を省略しているが、実際には、ゲート電極がゲート信号線３４に、ソース電極がソース信号線３３に、ドレインが画素電極３１へ接続されたＴＦＴ素子が設けられている。
【００７２】
ただし、この場合であっても、各ドメインの境界領域（配向制御窓３８直下の領域）では、液晶分子Ｍの配向方向が乱れやすく、ディスクリネーションラインＤＬが視認される虞れがある。なお、上記公報のように、隣接する画素電極３１間の距離をＷｐ、画素電極３１および対向電極間の距離をｄ、配向制御窓３８のスリット幅をＷｓとしたとき、Ｗｐ＞ｄ／２、および／または、Ｗｓ＞ｄ／２に設定すれば、ディスクリネーションラインＤＬの出現箇所を均一化できるが、境界領域が存在することには変わりがないため、配向異常を完全に削減することは難しい。
【００７３】
いずれの場合であっても、マルチドメイン配向の液晶セルでは、視野角を拡大するため、１画素内に複数のドメインを設けているので、画素内（表示領域内）に境界領域が存在する。したがって、直線偏光を入射すると、境界領域での配向状態の乱れにより、配向制御窓３８において、偏光板２２ａ（２２ｂ）の吸収軸の方向（クロスニコル）に沿ったディスクリネーションラインＤＬが発生し、場所毎および画素毎にディスクリネーションラインＤＬの状態が異なるため、ザラツキが視認される虞れがある。
【００７４】
これに対して、本実施形態では、マルチドメイン配向の液晶セルに円偏光を入射している。これにより、広視野角確保のためにマルチドメイン配向の液晶セルを用いた結果、画素電極３１のエッジ領域だけではなく、ドメインの境界領域が存在しているにも拘らず、配向制御窓３８には、ディスクリネーションラインが観察されにくくなる。したがって、ザラツキがなく、表示品位の高い液晶表示装置１を実現できる。
【００７５】
なお、本実施形態では、液晶セルの一例として、負の誘電率異方性を有し、初期配向として、基板面に対して垂直に配向すると共に、電圧印加時に、画素内の液晶分子Ｍが複数方位に傾斜する液晶層を用いた場合を例にして説明したが、正の誘電率異方性を有し、初期配向時には、基板面に対して水平かつ複数方位に配向する液晶層を用いてもよい。
【００７６】
いずれの場合であっても、ある電圧を印加した状態で、各液晶分子Ｍの配向方向の面内成分が１画素内で互いに異なるように、配向方向が制御された液晶層を用いた液晶表示装置であれば、本実施形態と略同様の効果が得られる。
【００７７】
さらに、画素内の液晶分子Ｍの配向方向が単一方向となるように、液晶分子Ｍの配向方向が制御された液晶層であっても、画素のエッジ部分では、例えば、ソース信号線やゲート信号線などのバス配線からの斜め電界によって、配向方向が乱れる虞れがある。したがって、ある電圧を印加した状態で、各液晶分子Ｍの配向方向の面内成分が１画素内で互いに異なる液晶層を用いた液晶表示装置であれば、ある程度の効果が得られる。
【００７８】
ただし、マルチドメイン配向や放射状傾斜配向のように、ある電圧を印加した状態で、各液晶分子Ｍの配向方向の面内成分が１画素内で互いに異なるように、配向方向が制御された液晶層であれば、単一方向となるように配向方向が制御された液晶層に比べて、配向状態が乱れやすく、表示品位が低下しやすい。したがって、当該液晶層に円偏光を入射する方が表示品位をさらに大きく向上できる。
【００７９】
また、垂直配向方式の液晶セルは、ＴＮ（Twisted Nematic ）方式の液晶セルに比べて、表示のコントラストが高く、白黒レベル応答速度が速い。さらに、放射状傾斜配向またはマルチドメイン配向を組み合わせることによって、視角の面内方位依存性を抑制できる。したがって、垂直配向方式で、マルチドメイン配向または放射状傾斜配向の液晶セルへ円偏光を入射することで、コントラスト、応答速度、視野角、視角の面内方位依存性および表示品位の全てを満たした液晶表示装置を実現できる。特に、放射状傾斜配向は、マルチドメイン配向と比べて、直線偏光と組み合わせた場合にザラツキが視認されやすいが、面内方位依存性が少ない。したがって、本実施形態のように、円偏光を入射して、ザラツキを抑えることによって、表示品位を低下させることなく、面内方位依存性が少ない液晶表示装置を実現できる。
【００８０】
〔第２の実施形態〕
ところで、上記第１の実施形態では、液晶セル２１に円偏光を入射するための円偏光手段として、バックライト３と液晶セル２１との間に偏光板２２ａおよびλ／４板２３ａを設けた場合について説明した。ところが、偏光板２２ａは、透過軸ＰＡａ以外の振動成分を吸収するため、偏光板２２ａの出射光量は、入射光量の約４０％〜６０％に制限されてしまう。
【００８１】
これに対して、本実施形態に係る液晶表示装置１ｇでは、図１７に示すように、上記両部材２２ａ・２３ａに代わる円偏光手段として、選択反射層２５が設けられている。当該選択反射層２５は、入射光のうち、ある一方向に旋回する円偏光は通過させると共に、逆方向に旋回する円偏光は反射することを特徴としており、例えば、コレステリック液晶膜などで形成できる。当該コレステリック液晶膜は、ラセン構造をとっており、例えば、左巻きラセン構造のコレステリック液晶膜の場合、入射された光は、ラセン構造を通る過程で、左円偏光と右円偏光とに分離されると共に、左円偏光は反射され、右円偏光は透過する。これとは逆に、右巻きラセン構造のコレステリック液晶では、右円偏光が反射され、左円偏光が透過する。これによって、必要な旋回方向の円偏光を取り出すことができる。また、厚み方向でラセンピッチの異なる膜とすることで、広帯域で選択反射することができる。当該コレステリック液晶膜は、例えば、二官能コレステリックモノマーと単官能ネマティックモノマーとに紫外線を照射し、光架橋の速度差を利用することで製造できる。なお、選択反射層２５は、広帯域の波長で選択反射性を有することが望まれるが、それが難しい場合は、バックライト３からの光を選択反射できるように、バックライト３の発光スペクトルに合わせて、選択反射可能な波長を設定すればよい。例えば、バックライト３に３波長管が用いられている場合には、選択反射層２５は、その３波長において選択反射性を有していればよい。
【００８２】
上記構成の液晶表示装置１ｇでは、バックライト３から出射した光は、選択反射層２５を透過することで、所望の旋回方向の円偏光となり、液晶セル２１へ入射される。一方、逆方向に旋回する円偏光は、選択反射層２５で反射され、バックライト３に戻される。ここで、バックライト３に戻された円偏光の一部は、バックライト３内部で偏光状態が崩されて、再度、バックライト３から選択反射層２５へ出射される。したがって、本実施形態に係る液晶表示装置１ｇでは、図１の液晶表示装置１の偏光板２２ａで吸収されていたバックライト３からの光の一部を再利用できる。この結果、バックライト３の光利用効率を向上でき、より明るい液晶表示装置を実現できる。
以上のように、上記液晶表示装置は、画素に対応する画素電極が設けられた第１基板と、対向電極が設けられた第２基板と、当該両基板間に設けられ、上記画素電極と対向電極との間の電圧が、少なくとも予め定められる値の場合に、液晶分子の配向方向が画素中で互いに異なるように制御される液晶層と、上記液晶層の出射側に配された検光子と、上記液晶層への入射光を略円偏光状態に設定する円偏光手段と、上記液晶層と検光子との間に設けられ、面内方向のリターデーションが、透過光の波長の略４分の１波長に設定された第１位相差層とを備えている。また、上記液晶表示装置は、マルチドメイン配向の液晶層と、上記液晶層の出射側に配された検光子と、上記液晶層への入射光を略円偏光状態に設定する円偏光手段と、上記液晶層と検光子との間に設けられ、面内方向のリターデーションが、透過光の波長の略４分の１波長に設定された第１位相差層とを備えている。
【００８３】
【発明の効果】
本発明に係る透過型液晶表示装置は、以上のように、液晶分子の配向方向が連続的に変化する放射状傾斜配向を呈する液晶層と、上記液晶層の出射側に配された検光子と、上記液晶層への５５０ｎｍの波長の入射光を略円偏光状態に設定する円偏光手段と、上記液晶層と検光子との間に設けられ、面内方向のリターデーションが、９５ｎｍ以上、１７５ｎｍ以下に設定された第１位相差層とを備えている構成である。
【００８６】
上記各構成の透過型液晶表示装置では、略円偏光が液晶層に入射されるので、液晶層の配向方向についての異方性がなくなり、液晶分子の配向方向と透過光とが、面内成分と基板法線方向との双方で一致していない限り、液晶分子は、透過光に位相差を与えることができる。したがって、広視野角確保のために液晶分子の配向方向を画素中で互いに異なるように制御した結果、配向状態の乱れが発生しやすいにも拘らず、配向が乱れた液晶分子の配向方向が視角と一致していない限り、明るさ向上に寄与できる。この結果、広い視野角を保ちながら、高い光利用効率を確保でき、コントラスト比の向上と階調数の増加とを実現できるという効果を奏する。
【００８７】
本発明に係る透過型液晶表示装置は、以上のように、上記構成に加えて、上記円偏光手段は、５５０ｎｍの波長の光を略円偏光状態に設定すると共に、上記第１位相差層は、面内方向のリターデーションが、５５０ｎｍの略４分の１に設定されている構成である。
【００８８】
当該構成では、人間の視感度が最も高い５５０ｎｍの波長について、略円偏光が入射され、当該波長の光について、明るさ低下とザラツキの発生とを防止できる。この結果、他の波長のみで、略円偏光を入射する場合に比べて、明るさ低下やザラツキが視認しにくい透過型液晶表示装置を実現できるという効果を奏する。
【００８９】
本発明に係る透過型液晶表示装置は、以上のように、上記構成に加えて、上記第１位相差層の面内方向のリターデーションは、９５ｎｍ以上、１７５ｎｍ以下に設定されている構成である。
【００９０】
上記構成では、波長が５５０ｎｍの光に対して、リターデーションが９５ｎｍ以上、１７５ｎｍ以下に設定されているので、明るさが低下したとしても、全般的な明るさの低下および配向乱れの領域における明るさの低下は、１０％程度に抑えられる。この結果、他の範囲に設定する場合に比べて、明るさ低下およびザラツキが視認しにくい透過型液晶表示装置を実現できるという効果を奏する。
【００９１】
本発明に係る透過型液晶表示装置は、以上のように、上記構成に加えて、上記円偏光手段は、上記液晶層の入射側に設けられ、予め定める旋回方向の円偏光を透過させると共に、逆方向に旋回する円偏光を反射する選択反射層である構成である。
【００９２】
当該構成では、予め定める方向とは逆方向に旋回する円偏光は、選択反射層にて反射されるので、偏光子で吸収される場合とは異なり、再利用できる。この結果、液晶層へ略円偏光を入射できるにも拘らず、光の利用効率を向上できるという効果を奏する。
【００９３】
本発明に係る透過型液晶表示装置は、以上のように、選択反射層の代わりに、上記液晶層の入射側に設けられた偏光子と、当該偏光子および液晶層の間に配され、面内方向のリターデーションが、透過光の波長の略４分の１波長に設定された第２位相差層とを備えている構成である。
【００９４】
当該構成でも、偏光子を出射する直線偏光が、第２位相差層で略円偏光に変換されるので、液晶層へ略円偏光を入射できる。この結果、広い視野角を保ちながら、高い光利用効率を確保でき、コントラスト比の向上と階調数の増加とを実現できるという効果を奏する。
【００９５】
本発明に係る透過型液晶表示装置は、以上のように、上記構成において、上記検光子は、上記液晶層の一方に配され、上記偏光子は、他方に配されていると共に、上記検光子の透過軸と第１位相差層の遅相軸とが４５度の角度をなし、しかも、上記偏光子の透過軸と第２位相差層の遅相軸とが４５度の角度をなす構成である。
【００９６】
当該構成では、上記検光子の透過軸と第１位相差層の遅相軸とが４５度の角度をなし、しかも、上記偏光子の透過軸と第２位相差層の遅相軸とが４５度の角度をなしているので、効率よく、直線偏光と円偏光とを相互変換できるという効果を奏する。
【００９７】
本発明に係る透過型液晶表示装置は、以上のように、上記構成において、上記検光子は、上記液晶層の一方に配され、上記偏光子は、他方に配されていると共に、上記第１および第２位相差層は、それぞれの遅相軸が互いに直交するように配され、上記検光子および偏光子は、それぞれの透過軸が互いに直交するように配される構成である。
【００９８】
当該構成では、第１および第２位相差層の遅相軸が互いに直交するように配されている。したがって、両位相差層が有する屈折率異方性の波長分散は、互いに相殺される。この結果、黒表示状態において、より広い波長範囲の透過光が検光子によって吸収される。これにより、さらに良好な黒表示を実現できるという効果を奏する。
【００９９】
本発明に係る透過型液晶表示装置は、以上のように、上記各構成に加えて、上記検光子から偏光子までの間に設けられ、上記液晶層が付与する位相差のうち、上記第１基板の法線方向から視角までの傾斜角度に応じて変動する位相差を打ち消すように、屈折率異方性が設定された視角補償層を備えている構成である。
【０１００】
当該構成では、視角の傾斜角度によって、液晶層が付与する位相差が、視角補償層で相殺される。したがって、視角の依存性を抑制でき、より広い視角範囲で良好なコントラスト比を有する透過型液晶表示装置を実現できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すものであり、電圧無印加時における液晶表示装置の要部構成を示す模式図である。
【図２】電圧印加時における上記液晶表示装置の要部構成を示す模式図である。
【図３】上記液晶表示装置の液晶セルの構成例を示すものであり、画素電極を示す斜視図である。
【図４】上記液晶セルの画素電極近傍を示すα−α線矢視断面図である。
【図５】上記液晶セルの他の構成例を示すものであり、画素電極を示す平面図である。
【図６】上記液晶表示装置を示すものであり、電圧無印加時の液晶分子の配向状態と、λ／４板の遅相軸と、偏光板の透過軸との関係を示す説明図である。
【図７】上記液晶表示装置を示すものであり、電圧印加時の液晶分子の配向状態と、λ／４板の遅相軸と、偏光板の透過軸との関係を示す説明図である。
【図８】上記液晶表示装置の表示例を示す説明図である。
【図９】上記液晶表示装置の透過強度と、従来の液晶表示装置の透過強度とを示すグラフである。
【図１０】λ／４板のリターデーションと透過率との関係を示すグラフである。
【図１１】上記液晶表示装置の変形例を示すものであり、λ／４板の遅相軸と、偏光板の透過軸との関係を示す説明図である。
【図１２】上記液晶表示装置の変形例を示すものであり、液晶表示装置の要部構成を示す模式図である。
【図１３】上記液晶セルのさらに他の構成例を示すものであり、画素電極を示す斜視図である。
【図１４】上記液晶セルのまた別の構成例を示すものであり、画素電極を示す斜視図である。
【図１５】上記液晶セルの他の構成例を示すものであり、画素電極近傍を示す平面図である。
【図１６】上記液晶セルのさらに他の構成例を示すものであり、画素電極近傍を示す平面図である。
【図１７】本発明の他の実施形態を示すものであり、液晶表示装置の要部構成を示す模式図である。
【図１８】従来例を示すものであり、液晶表示装置の要部構成を示す模式図である。
【図１９】上記液晶表示装置の表示例を示す説明図である。
【符号の説明】
１・１ａ〜１ｇ液晶表示装置
２１ａＴＦＴ基板（第１基板）
２１ｂ対向基板（第２基板）
３１画素電極
２１ｃ液晶層
２２ａ偏光板（偏光子；円偏光手段）
２２ｂ偏光板（検光子）
２３ａ λ／４板（第２位相差層；円偏光手段）
２３ｂ λ／４板（第１位相差層）
２４視角補償板（視角補償層）
２５選択反射層（円偏光手段）

Claims

画素に対応する画素電極が設けられた第１基板と、
対向電極が設けられた第２基板と、
当該両基板間に設けられ、上記画素電極と対向電極との間の電圧が、少なくとも予め定められる値の場合に、液晶分子の配向方向が連続的に変化する放射状傾斜配向を呈する液晶層と、
上記液晶層の出射側に配された検光子と、
上記液晶層への５５０ｎｍの波長の入射光を略円偏光状態に設定する円偏光手段と、
上記液晶層と検光子との間に設けられ、面内方向のリターデーションが、９５ｎｍ以上、１７５ｎｍ以下に設定された第１位相差層とを備えていることを特徴とする透過型液晶表示装置。
上記円偏光手段は、上記液晶層の入射側に設けられ、予め定める旋回方向の円偏光を透過させると共に、逆方向に旋回する円偏光を反射する選択反射層であることを特徴とする請求項１に記載の透過型液晶表示装置。
上記円偏光手段は、上記液晶層の入射側に設けられた偏光子と、
当該偏光子および液晶層の間に配され、面内方向のリターデーションが、透過光の波長の略４分の１波長に設定された第２位相差層とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の透過型液晶表示装置。
上記検光子は、上記液晶層の一方に配され、上記偏光子は、他方に配されていると共に、
上記検光子の透過軸と第１位相差層の遅相軸とが４５度の角度をなし、
しかも、上記偏光子の透過軸と第２位相差層の遅相軸とが４５度の角度をなすように、上記検光子、偏光子並びに第１および第２位相差層が配されていることを特徴とする請求項３に記載の透過型液晶表示装置。
上記検光子は、上記液晶層の一方に配され、上記偏光子は、他方に配されていると共に、
上記第１および第２位相差層は、それぞれの遅相軸が互いに直交するように配され、
上記検光子および偏光子は、それぞれの透過軸が互いに直交するように配されていることを特徴とする請求項３に記載の透過型液晶表示装置。
上記検光子から偏光子までの間に設けられ、上記液晶層が付与する位相差のうち、上記第１基板の法線方向から視角までの傾斜角度に応じて変動する位相差を打ち消すように、屈折率異方性が設定された視角補償層を備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の透過型液晶表示装置。