JP5511457B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、電極に複数の開口部（スリット）を有する液晶表示装置に関する。

情報表示装置として、背景表示部や暗表示部の表示輝度の非常に低い表示装置が求められており、これを実現し得るものの１つとして垂直配向型の液晶表示装置が知られている。垂直配向型の液晶表示装置は、初期配向状態における正面観察時の光学特性がクロスニコル配置の偏光板における光学特性とほぼ同等になるため、初期配向状態における透過率を非常に低くすることが可能となる。

上記のような垂直配向型の液晶表示装置において、電圧印加時にも良好な視角特性を獲得するためには、液晶分子の配向方向を１つの画素内において複数の方向へ分けること（マルチドメイン配向）が有効であり、これを実現するために種々の技術が提案されている。例えば、特許第４１０７９７８号公報（特許文献１）には、セグメント表示型の液晶表示装置において、上記のマルチドメイン配向を実現する電極構造が開示されている。この液晶表示装置では、対向配置される上下電極のそれぞれに細長い矩形状の開口部が設けられており、上電極の開口部と下電極の開口部とが平面視において互い違いに並ぶように上下電極を配置している。それにより、各開口部周辺に斜め電界を発生させることができるので、開口部を境界として液晶分子の配向方向を１８０°回転させることができる。

また、矩形状の開口部を多数設けるタイプの液晶表示装置において、上下左右方向における視角特性を重視した構造が特開２００７−１８７８２６号公報（特許文献２）に開示されている。この特許文献２には、液晶表示装置の上下の各偏光板の透過軸を上下方向または左右方向とすることにより、背景の視角特性を著しく改善できることが示されている。

ところで、本願発明者の検討によれば、特許文献２に開示されるタイプの液晶表示装置において、例えば液晶層のリタデーションΔｎｄ（Δｎは液晶材料の屈折率異方性、ｄは液晶層厚）を略３２０ｎｍに設定し、１／４デューティのマルチプレックス駆動条件でほぼ最大のコントラストが得られる駆動電圧以上にして動作させた場合に、背景表示部分とオフ電圧が印加された部分のそれぞれを斜めから観察すると、各部分の透過率の差が顕著であることが分かった。この原因は、電極に設けられた矩形状の開口部付近に発生する斜め電界により、開口部のエッジ付近で液晶分子の再配向が誘起され、開口部から離れた領域に比べて液晶分子の傾斜角度が異なることであると考えられる。この現象により、特に背景表示部分（非表示部分）の面積が比較的に大きいセグメント表示型の液晶表示装置、あるいはセグメント表示型とドットマトリクス型の混在した液晶表示装置においては、表示品位が著しく低下する懸念がある。

特許第４１０７９７８号公報 特開２００７−１８７８２６号公報

本発明に係る具体的態様は、電極に複数の開口部を設ける液晶表示装置における表示品位を向上させることを目的の１つとする。

本発明に係る一態様の液晶表示装置は、マルチプレックス駆動される液晶表示装置であって、（ａ）一面上に第１電極を有する第１基板と、（ｂ）一面上に第２電極を有する第２基板と、（ｃ）第１基板の第１電極と第２基板の第２電極との間に設けられた液晶層と、（ｄ）第１基板の他面側に配置された第１偏光板と、（ｅ）第２基板の他面側に配置された第２偏光板と、を含み、（ｆ）第１電極は、市松状に規則的に配置された複数の第１開口部を有し、（ｇ）第２電極は、市松状に規則的に配置され、かつ複数の第１開口部と平面視において二方向に交互に配置された複数の第２開口部を有し、（ｈ）複数の第１開口部及び複数の第２開口部は、各々の長手方向が利用者による視認時の左右方向に対して３０°±５°の角度をなして配置され、（ｉ）第１偏光板は、その光学軸が利用者による視認時の左右方向に対して１５°±５°の角度をなし、かつ複数の第１開口部及び複数の第２開口部の各々の長手方向に対して略４５°の角度をなして配置され、第２偏光板は、その光学軸が第１偏光板の光学軸と略直交する方向に配置された液晶表示装置である。ここで「光学軸」とは透過軸又は吸収軸である。

本発明に係る他の態様の液晶表示装置は、マルチプレックス駆動される液晶表示装置であって、（ａ）一面上に第１電極を有する第１基板と、（ｂ）一面上に第２電極を有する第２基板と、（ｃ）第１基板の第１電極と第２基板の第２電極との間に設けられた液晶層と、（ｄ）第１基板の他面側に配置された第１偏光板と、（ｅ）第２基板の他面側に配置された第２偏光板と、を含み、（ｆ）第１電極は、マトリクス状に規則的に配置された複数の第１開口部を有し、（ｇ）第２電極は、マトリクス状に規則的に配置され、かつ複数の第１開口部と平面視において一方向に交互に配置された複数の第２開口部を有し、（ｈ）複数の第１開口部及び複数の第２開口部は、各々の長手方向が利用者による視認時の左右方向に対して３０°±５°の角度をなして配置され、（ｉ）第１偏光板は、その光学軸が利用者による視認時の左右方向に対して１５°±５°の角度をなし、かつ複数の第１開口部及び複数の第２開口部の各々の長手方向に対して略４５°の角度をなして配置され、第２偏光板は、その光学軸が第１偏光板の光学軸と略直交する方向に配置された液晶表示装置である。ここで「光学軸」とは透過軸又は吸収軸である。

従来、偏光の光学軸は、基準方向（例えば液晶表示装置の左右方向）に対して０°、９０°、＋４５°または−４５°の方向に設定されることが多く、敢えてそれ以外の方向に設定されることはほとんどなかった（なお、ＳＴＮ型液晶表示装置等の特定の場合を除く）。また、開口部についても上記に準じた方向に設定されていた。これに対し、本願発明者が鋭意検討したところ、上記した条件で各開口部および各偏光板を配置することで、基準方向における視角特性を顕著に向上し、それにより表示品位を向上できることを見出し、本願発明に想到するに至った。その詳細については後述する。

上記した液晶表示装置において、複数の第１開口部及び複数の第２開口部は、各々、長手方向の外縁と短手方向の外縁とが斜めに交差していてもよい。

また、上記した液晶表示装置において、液晶層のリタデーションをΔｎｄとすると、第１偏光板及び第２偏光板の各々の偏光層の間に存在する液晶層以外の要素により生じる厚さ方向位相差の合計は（Δｎｄ−３０）±１２０ｎｍと表されることも好ましい。

一実施形態の液晶表示装置の外観模式図および部分拡大図である。 図１に示した液晶表示装置のII−II’線における部分断面図である。 上側基板側から観察した場合の各第１開口部および各第２開口部の一部を平面的に示した模式図である。 上側基板側から観察した場合の各第１開口部および各第２開口部の一部を平面的に示した模式図である。 １つの画素部において各開口部の長手方向の長さが等しくない設定とした場合の電極構造を説明するための模式平面図である。 図５に示した構造の各開口部を有する液晶表示装置を実際に作製し、その１つの画素部を反射顕微鏡観察して得られた像を示す図である。 各開口部の形状を変更した態様について説明するための図である。 実施例１の液晶表示装置の模式的な分解斜視図である。 ほぼ最大コントラストが得られる駆動電圧に設定したときのオン電圧印加時およびオフ電圧印加時による等コントラスト曲線を示す図である。 実施例１の液晶表示装置の視角特性を示す図である。 実施例２の液晶表示装置の模式的な分解斜視図である。 ほぼ最大コントラストが得られる駆動電圧に設定したときのオン電圧印加時およびオフ電圧印加時による等コントラスト曲線を示す図である。 実施例２の液晶表示装置の視角特性を示す図である。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、一実施形態の液晶表示装置の外観模式図および部分拡大図である。また、図２は、図１に示した液晶表示装置のII−II’線における部分断面図である。各図に示す本実施形態の液晶表示装置は、上側基板（第１基板）１、複数の上側電極（第１電極）２、配向膜３、下側基板（第２基板）４、複数の下側電極（第２電極）５、配向膜６、液晶層７、上側偏光板（第１偏光板）８、下側偏光板（第２偏光板）９を含んで構成されている。

図１の部分拡大図に示すように、本実施形態の液晶表示装置では、上側電極２と下側電極５とが平面視において重なる箇所（交差領域）のそれぞれが画素部１１となる。すなわち本実施形態の液晶表示装置は、当該画素部１１が行方向および列方向の二方向に配列されてなるドットマトリクス型の液晶表示装置である。なお、図１中では１つの画素部１１のみが着色をして示されている。本実施形態では、上側電極２と下側電極５のそれぞれの幅は等しく、例えば０．４５ｍｍに設定されている。したがって、本実施形態における画素部１１は、０．４５ｍｍ四方の正方形状である。また、隣り合う２つの上側電極２の相互間距離は、例えば０．０３ｍｍに設定されている。同様に、隣り合う２つの下側電極５の相互間距離は、例えば０．０３ｍｍに設定されている。

上側基板１および下側基板４は、それぞれ、例えばガラス基板、プラスチック基板等の透明基板である。上側基板１と下側基板４との相互間には、スペーサー（粒状体）が分散して配置されている。これらのスペーサーにより、上側基板１と下側基板４との間隙が所定距離（例えば３．８μｍ程度）に保たれる。

複数の上側電極２は、上側基板１の一面上に設けられている。各上側電極２は、帯状（ストライプ状）に形成されており、上側基板１の一面上において一方向に延在している。本実施形態では、各上側電極２は、図１中においては上下方向（第１方向）に延在している。各上側電極２は、例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などの透明導電膜を適宜パターニングすることによって構成されている。

複数の下側電極５は、下側基板４の一面上に設けられている。各下側電極５は、帯状に形成されており、下側基板４の一面上において一方向に延在している。本実施形態では、各下側電極５は、図１中においては左右方向（第２方向）に延在している。各下側電極５は、例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などの透明導電膜を適宜パターニングすることによって構成されている。

配向膜３は、上側基板１の一面側に、各上側電極２を覆うようにして設けられている。同様に、配向膜６は、下側基板４の一面側に、各下側電極５を覆うようにして設けられている。本実施形態においては、配向膜３および配向膜６としては、液晶層３の初期状態（電圧無印加時）における配向状態を垂直配向状態に規制するもの（垂直配向膜）が用いられている。

液晶層７は、上側基板１の各上側電極２と下側基板４の各下側電極５との相互間に設けられている。本実施形態においては、屈折率異方性Δｎが０．１５、誘電率異方性Δεが負（Δε＜０）の液晶材料（ネマティック液晶材料）を用いて液晶層７が構成されている。液晶層７に図示された太線１０は、電圧印加時における液晶分子の配向方向（ダイレクター）を模式的に示したものである。本実施形態の液晶表示装置においては、液晶層７の液晶分子の配向状態は初期状態（電圧無印加状態）において垂直配向しており、電圧印加により電界方向と交差するように液晶分子の配向状態が変化する。

上側偏光板８は、上側基板１の外側に配置されている。また、下側偏光板９は、下側基板４の外側に配置されている。上側偏光板８と下側偏光板９とは、例えばクロスニコル配置とされる。

図２に示すように、上側電極２は、一方向に延びた形状を有する複数の第１開口部（スリット）２１を有する。各第１開口部２１は、上側電極２を部分的に除去することによって形成されている。同様に、下側電極５は、一方向に延びた形状を有する複数の第２開口部（スリット）２２を有する。各第２開口部２２は、下側電極５を部分的に除去することによって形成されている。このような電極構造を採用することにより、各第１開口部２１および各第２開口部２２が配向制御要素として作用するので、各第１開口部２１および各第２開口部２２を境界に隣接する２つの領域における液晶層７の配向方向が異なる状態（マルチドメイン配向）が得られる。図２に示すように、上側電極２の開口部と下側電極５の開口部とは互い違いに配置されている。この場合、上側電極２と下側電極５の間に液晶層７の閾値電圧以上の電圧を印加すると、各開口部付近では図中に点線で示したように斜め電界が発生する。液晶層７の液晶分子は、各開口部付近においてはこの斜め電界と直交するように再配向するため、各開口部を境界にして配向方向が１８０°異なるマルチドメイン配向制御が可能となる。

次に、液晶表示装置の製造方法の一例について詳細に説明する。

まず、一面上に透明電極を有する基板を用意する。基板としては、例えばサイズが３００ｍｍ×２００ｍｍ、厚さ０．７ｍｍ、シート抵抗３０Ω□のＩＴＯ透明導電膜付きのガラス基板を用いることができる。この基板の一面上に、ポジ型のフォトレジストをロールコーターで塗布し、その後、所定のフォトマスクを用いてフォトレジストを露光する。フォトマスクとしては、クロム金属膜によって所定の開口パターンが形成されたフォトマスクが用いられる。ここで用いられるフォトマスクには、各第１開口部２１または各第２開口部２２に対応する開口パターンが設けられている。

上記のようなフォトマスクを基板上のフォトレジスト面に密着した後に、紫外線を照射することにより、フォトマスク上の開口パターンがフォトレジストに焼き付けられる。次いで、フォトレジストを所定条件（例えば、１２０℃、１０分間）にて焼成する。焼成後のフォトレジストに対して、ＫＯＨ水溶液を用いてウェット現像処理を行うことにより、紫外線照射された部分のフォトレジストを除去する。次いで、さらにフォトレジストを焼成（例えば、１２０℃、３０分間）することにより、レジストパターンの強度を向上させる。このようにして形成したレジストパターンをエッチングマスクとして用いて透明電極をエッチングする。具体的には、例えば、４０℃の塩酸と硫酸の混合水溶液を用いたウェットエッチングを行う。最後に、ＮａＯＨ水溶液によってフォトレジストを完全に除去する。以上により、基板上の透明電極がパターニングされる。すなわち、複数の第１開口部２１を有する上側基板１、複数の第２開口部２２を有する下側基板４がそれぞれ得られる。

次いで、上側基板１の一面上に配向膜３が形成され、下側基板４の一面上に配向膜６が形成される。具体的には、垂直配向膜の材料液を上側基板１の一面上、下側基板４の一面上にそれぞれパターン印刷した後に、これを焼成する（例えば、１８０℃、３０分間）。次いで、一方の基板上（例えば、上側基板１の一面上）にシール材を形成する。シール材は、例えば数μｍの粒径のシリカ製スペーサーが混入されたものをスクリーン印刷等の方法によって塗布することによって形成される。また、他方の基板上（例えば、下側基板４の一面上）に数μｍの粒径のスペーサーが散布される。プラスティックスペーサーの散布は、例えば乾式散布法によって行われる。次いで、上側基板１と下側基板４の各一面が対向するようにして両者を貼り合わせ、一定の加圧状態にて焼成することにより両者を固定する。その後、真空注入法等の方法によって、上側基板１と下側基板４の間隙に液晶材料（誘電率異方性Δε＜０のもの）を注入し、当該注入に用いた注入口を封止した後に、焼成する（例えば１２０℃、６０分間）。これにより液晶層７が形成される。その後、上側基板１の外側に第１偏光板８を貼り合わせ、かつ下側基板４の外側に第２偏光板９を貼り合わせる。また、リードフレーム等を適宜に取り付ける。以上により、液晶表示装置が完成する。

次に、図３および図４に示す模式的な平面図を参照しながら、第１開口部２１および第２開口部２２の構造を説明する。図３および図４においては、上側基板１側から観察した場合の各第１開口部２１および各第２開口部２２の一部が平面的に示されている。各図中において、各第１開口部２１が実線で示され、各第２開口部２２が点線で示されている。なお、以下において、第１開口部２１と第２開口部２２を総称して単に「開口部」という場合もある。図３および図４において、Ｓは各開口部の短手方向の長さ（短辺長さ）、Ｌは各開口部の長手方向の長さ（長辺長さ）、Ｌｓは長手方向において隣り合う開口部間の距離（開口部間隔）、Ａは短手方向において隣り合う開口部のエッジ間隔、をそれぞれ表す。

図３に示す態様の液晶表示装置では、各第１開口部２１は、一方向（図示のｘ方向）へ延びた長方形状に形成されており、マトリクス状に規則的に配列されている。同様に、各第２開口部２２は、一方向（図示のｘ方向）へ延びた長方形状に形成されており、マトリクス状に規則的に配列されている。各第１開口部２１および各第２開口部２２は、各々の長手方向を略同一方向（図示のｘ方向）に揃えて配列されており、より詳細には互いの長辺がほぼ平行となるように配置されている。また、各第１開口部２１と各第２開口部２２とは、ｙ方向に沿って交互に配置されている。別言すると、各第１開口部２１と各第２開口部２２とはｙ方向に沿って互いに半ピッチだけずらして配置されている。また、各第１開口部２１と各第２開口部２２とは、平面視において互いに重ならない状態に配置されている。本例では、各開口部の長手方向は、液晶表示装置の左右方向（基準方向）に対して略３０°±５°の角度をなして配置されている。その理由については後ほど詳述する。

図４に示す態様の液晶表示装置では、各第１開口部２１は、一方向（図示のｘ方向）へ延びた長方形状に形成されており、図示のｘ方向およびｙ方向に市松状に規則的に配列されている。同様に、各第２開口部２２は、一方向（図示のｘ方向）へ延びた長方形状に形成されており、図示のｘ方向およびｙ方向に市松状に規則的に配列されている。すなわち、各第１開口部２１および各第２開口部２２は、各々の長手方向を略同一方向（図示のｘ方向）に揃えて配列されており、より詳細には互いの長辺がほぼ平行となるように配置されている。本例では、各開口部の長手方向は、液晶表示装置の左右方向（基準方向）に対して略３０°±５°の角度をなして配置されている。その理由については後ほど詳述する。また、各第１開口部２１と各第２開口部２２とは、各第１開口部２１のそれぞれが各第２開口部２２のうちの平面視において隣り合う２つの第２開口部２２の間に位置するように相対的に配置されている。別言すると、各第１開口部２１、各第２開口部２２は、ともにｘ方向とｙ方向のそれぞれに沿って所定ピッチで配置されており、かつ互いに半ピッチだけずらして配置されている。それにより、長手方向において隣り合う２つの第１開口部２１の相互間距離、長手方向において隣り合う２つの第１開口部２１の相互間距離はともにＬ＋Ｌｓ×２となり、図３に示した配置状態を採用した場合と比較して、隣り合う開口部の相互間距離を拡大できる。

また、ドットマトリクス型の電極構造を採用する場合においては、１つの画素部１１において各開口部の長手方向の長さＬが等しくない設定としてもよい。すなわち、図５に示すように、第１開口部２１あるいは第２開口部２２の各端部が画素部１１のエッジにかかる場合には、長手方向の長さＬを短くしてもよい。ただし、隣り合う開口部が存在する短辺の位置は長辺方向の一直線上にほぼ存在することが好ましい。この場合は、配向ドメインの境界領域が右上がり方向（左下がり方向）に延在しているが、この領域に配置される各開口部の短辺はそれぞれ左上がり方向（右下がり方向）に延在する直線上にほぼ沿って配置されていることがわかる。

図６は、上記した図５に示した構造の各開口部を有する液晶表示装置を実際に作製し、その１つの画素部１１を顕微鏡観察して得られた像を示す図である。詳細には、図６（ａ）は液晶層７の形成前、図６（ｂ）は液晶層７の形成後の画素部１１の観察像である。上記のように、液晶表示装置の上下方向に帯状の上側電極２を設け、左右方向に帯状の下側電極５を設けた（図１参照）。そして、液晶表示装置の９時方向を基準に時計回りに略４５°および３時方向を基準に時計回りに略４５°回転した市松状の２ドメイン配向制御を実現するための各開口部を上側電極２および下側電極５に設けた。

図示の１つの画素部１１は０．４５ｍｍ角であり、隣り合う画素部１１の相互間隔は０．０３ｍｍである。この画素部１１を図中右上がりの対角線方向に２分割して、上側電極２および下側電極５のそれぞれに各開口部が市松状に配置されている。各開口部のパラメータについては、Ｓが略０．００７ｍｍ、Ａが略０．０３ｍｍ、Ｌｓが略０．００７ｍｍである。上側偏光板８および下側偏光板９の各吸収軸については、各開口部の長手方向に対して略４５°に光軸が配置されるようにした。すなわち、下側偏光板９は画素部１１の左右方向、上側偏光板８は画素部１１の上下方向に吸収軸が配置されるようにした。なお、液晶材料にはΔｎが０．１５のものを用い、液晶層７の層厚は略３．８μｍとした。

図６（ｂ）に示す観察像は、電圧印加時の画素部１１の偏光顕微鏡観察像である。図示のように、配向ドメインの境界領域および画素部１１のエッジ付近以外では暗領域が観察されず良好な配向状態が得られていることがわかる。外観観察により均一かつ良好な２ドメイン配向制御が実現できていることが確認された。

図７は、各開口部の形状を変更した態様について説明するための図である。図７に示すように、上側電極２に設けられる各第１開口部２１ａは、一方向へ延びた形状に形成されており市松状に規則的に配列されている。各第１開口部２１ａは、長手方向の辺（外縁）と短手方向の辺（外縁）が９０°ではない角度で斜めに交差しており、この点が上記した各実施態様における各第１開口部２１と異なっている。また、図７に示すように、下側電極５に設けられる各第２開口部２２ａは、一方向へ延びた形状に形成されており市松状に規則的に配列されている。各第２開口部２２ａは、長手方向の辺（外縁）と短手方向の辺（外縁）が９０°ではない角度で斜めに交差しており、この点が上記した各実施態様における各第２開口部２２と異なっている。このような構造を採用することで、配向ドメインの境界領域を各開口部の短手方向の辺とほぼ同じ方向に制御することができる。

なお、図７に示す例では上下方向に配向ドメインの境界部分が配置されるようにしたが、各開口部の配置を左右回りに９０°回転させることにより配向ドメインの境界部分を左右方向に変更できるのは明らかである。さらに、配向ドメインの境界部分に存在する各開口部の短手方向の外縁と長手方向の外縁とのなす角度を変化させることにより、配向ドメインの境界部分の延在方向を任意に設定できることも明らかである。配向ドメインの境界部分は外観上視認される場合もあるが、上記構造を用いて当該境界部分を、例えば液晶表示装置の左右方向や上下方向に制御することで外観上目立たない状態を確保することが可能となる。

次に、背景表示部分とオフ電圧印加部分の視角特性と、各開口部の長手方向および各偏光板の光学軸の配置状態との関係について実施例を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の実施例において、測定条件は１／４デューティ１／３バイアスのマルチプレックス駆動（フレーム反転波形）とし、フレーム周波数は２５０Ｈｚとした。

（実施例１）
実施例１として、視角補償板を有してない液晶表示装置を作製した。実施例１の液晶表示装置の基本的な構造は上記した通りである。図８に、実施例１の液晶表示装置の模式的な分解斜視図を示す。なお、光学的な要素を説明する便宜上、図８においては各電極および各配向膜の図示を省略し、各開口部については簡略して表記している。

図８に示すように、上側基板１には各第１開口部２１が設けられ、下側基板４には各第２開口部２２が設けられている。これらの開口部の態様については上記した図３または図４に示した通りである。上側基板１、下側基板４のそれぞれの外面にはクロスニコル配置された上側偏光板８および下側偏光板９が貼り合わせてある。また、各第１開口部２１および各第２開口部２２の長手方向は、図８に示す座標系において４５°−２２５°方向に揃えた。なお、液晶表示装置の左右方向は０°−１８０°方向である。液晶層７に用いた液晶材料は、屈折率異方性Δｎが約０．１、誘電率異方性Δεが約−７であり、カイラル材が所定量（本例では０．６ｗｔ％）添加されている。上側基板１と下側基板４の相互間には２．５μｍの球状スペーサーを介在させている。それにより、液晶層７の層厚は約２．５μｍに設定されている。また、図８に示す座標系において、上側偏光板８の吸収軸Ａ１は０°−１８０°の方向に設定し、下側偏光板９の吸収軸Ａ２は９０°−２７０°の方向に設定した。また、図示のように本実施例の上側偏光板８は、偏光基材（偏光層）８ｂと、これを挟んだベース基材（ベース層）８ａ、８ｃを有する。同様に下側偏光板９は、偏光基材（偏光層）９ｂと、これを挟んだベース基材（ベース層）９ａ、９ｃを有する。各偏光基材８ｂ、９ｂは、例えばＰＶＡ（ポリビニルアルコール）を用いて形成されている。各ベース基材８ａ、８ｃ、９ａ、９ｃは、例えばＴＡＣ（トリアセチルセルロース）を用いて形成されている。

図９は、ほぼ最大コントラストが得られる駆動電圧（本例では５．３Ｖ）に設定したときのオン電圧印加時およびオフ電圧印加時による等コントラスト曲線を示す図である。図９における中心が液晶表示装置を法線方向から観察したときに対応し、放射状に各方向における極角を変化させたときの等しいコントラストを曲線で結んでいる。なお、極角は円の最外周が６０°である。また、図９の左右方向が液晶表示装置の１８０°，０°方向に対応している。等コントラスト曲線は、最も外側の曲線から５０，１００，１５０，２００，２５０，３００をそれぞれ示している。図９に示すように、上側偏光板８および下側偏光板９の各吸収軸に対応する０°，９０°，１８０°，２７０°方向において極角が大きくなってもコントラストが高い状態を保持しており、良好な左右上下方向視角特性が得られていることがわかる。しかし、このグラフにおいては電圧無印加領域、すなわち背景表示部分とオフ電圧印加部分の視角特性の差は不明である。そこで、図９中に示すＡ−Ａ’、Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃ’、Ｄ−Ｄ’、Ｅ−Ｅ’の５つの方向における視角特性を測定した。それを次に説明する。

図１０は、実施例１の液晶表示装置の視角特性を示す図である。各図において上側に示された薄色の特性線はオン電圧時の透過率の観察（極角）角度依存性を示し、上側に示された濃色の特性線はオン電圧時とオフ電圧時の透過率の比、すなわちコントラストを示している。また、各図において下側に示された薄色の特性線は背景表示部分の透過率の観察（極角）角度依存性を示し、濃色の特性線はオフ電圧印加部分の透過率の観察（極角）角度依存性を示している。

図１０（ａ）は図９に示したＡ−Ａ’方向の視角特性を示している。上側偏光板８の吸収軸に平行な方向のため、背景透過率は非常に低い透過率を示しており、観察角度による依存性が小さい。しかし、オフ電圧時の透過率は、正面では背景透過率とほぼ等しいが観察角度が大きくなるに従って背景透過率との差が大きくなる傾向がみられる。もともと背景透過率が低い透過率であることから極角±３０°以上では透過率の差が外観からも視認可能であった。

図１０（ｂ）は、各開口部の短手方向と平行なＢ−Ｂ’方向の視角特性を示し、図１０（ｃ）は、各開口部の長手方向と平行なＣ−Ｃ’方向の視角特性を示している。上側偏光板８および下側偏光板９の各吸収軸に対して４５°方向であるため背景表示部分の視角特性は図１０（ａ）に示したＡ−Ａ’方向に比べ著しく劣化している。例えば、極角±６０°においては透過率が約３．５％にも到達することが確認された。しかし、オフ電圧印加時の視角特性については、光抜けが大きいものの背景表示部分とほぼ同等な視角特性が得られている。特に各開口部の長手方向の視角特性である図１０（ｃ）においては、背景表示部分とオフ電圧印加部分との透過率の差がほとんど観察されない。実際に外観観察したところ、Ｂ−Ｂ’方向およびＣ−Ｃ’方向ともに背景透過率とオフ電圧時の透過率の差は認識できないレベルであった。

ここで、図９に示した等コントラスト曲線において、コントラストが最も高い３００の曲線において最も極角が大きくなっている部分を調べたところ、Ａ−Ａ’方向から反時計回りに１５°回転したＥ−Ｅ’方向であることが分かった。そこでＡ−Ａ’方向を中心として±１５°回転させたＤ−Ｄ’方向およびＥ−Ｅ’方向のそれぞれにおける視角特性についても調べた。Ｄ−Ｄ’方向の視角特性を図１０（ｄ）に示し、Ｅ−Ｅ’方向の視角特性を図１０（ｅ）に示す。両者ともに背景透過率の視角特性は同等であるが、オフ電圧印加時における視角特性には相違がある。具体的には、Ｄ−Ｄ’方向に比較してＥ−Ｅ’方向のほうが視角特性に優れており、さらにＥ−Ｅ’方向では背景視角特性とオフ電圧印加時の視角特性とがほぼ同等であることがわかった。また、外観観察から、Ｅ−Ｅ’方向において背景透過率とオフ電圧透過率の差は認識されず、上記で示した図１０（ｂ）、図１０（ｃ）のそれぞれに示した視角特性に比べてより深い観察角度で明らかに透過率が低く、視角特性が改善されていることがわかった。なお、いずれの方向においても２ドメイン配向制御が良好に行われているため、明表示時の左右対称性は優れており、ほぼ対称であることは図１０（ａ）〜図１０（ｅ）から明らかである。

（実施例２）
実施例２として、視角補償板を有している液晶表示装置を作製した。実施例２の液晶表示装置の基本的な構造は上記した通りである。図１１に、実施例２の液晶表示装置の模式的な分解斜視図を示す。なお、光学的な要素を説明する便宜上、図１１においては各電極および各配向膜の図示を省略し、各開口部については簡略して表記している。実施例２の液晶表示装置は基本的に実施例１の液晶表示装置と同様な構成を備えており、下側偏光板９の構造に相違点がある。具体的には、本実施例の下側偏光板９は、偏光基材９ｂに近接して負の二軸光学異方性を有する視角補償板９ｄが設けられている。本実施例では、視角補償板９ｄは下側偏光板９に一体化されている。なお、本実施例の液晶層７に用いた液晶材料は、屈折率異方性Δｎが約０．１、誘電率異方性Δεが約−７である。上側基板１と下側基板４の相互間には３．０μｍの球状スペーサーを介在させている。それにより、液晶層７の層厚は約３．０μｍに設定されている。また、図１１に示す座標系において、上側偏光板８の吸収軸Ａ１は０°−１８０°の方向に設定し、下側偏光板９の吸収軸Ａ２は９０°−２７０°の方向に設定した。下側偏光板９の偏光基材９ｂに隣接する視角補償板９ｄはその面内位相差Ｒｅが５５ｎｍ、厚さ方向位相差Ｒｔｈが２２０ｎｍである。

図１２は、ほぼ最大コントラストが得られる駆動電圧（本例では５．２Ｖ）に設定したときのオン電圧印加時およびオフ電圧印加時による等コントラスト曲線を示す図である。図１２における中心が液晶表示装置を法線方向から観察したときに対応し、放射状に各方向における極角を変化させたときの等しいコントラストを曲線で結んでいる。なお、極角は円の最外周が６０°である。また、図１２の左右方向が液晶表示装置の１８０°，０°方向に対応している。等コントラスト曲線は、最も外側の曲線から５０，１００，１５０，２００，２５０，３００をそれぞれ示している。視角補償板を有しない実施例１に比べ、実施例２の液晶表示装置は、上側偏光板８および下側偏光板９の各吸収軸に平行な方向以外の背景視角特性が著しく改善され、偏光板吸収軸も含めて視角特性が著しく改善されていることが分かる。実施例１の場合と同様に、図１２中に示すＡ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’、Ｃ−Ｃ’、Ｄ−Ｄ’、Ｅ−Ｅ’の５つの方向における視角特性を測定した。それを次に説明する。

図１３は、実施例２の液晶表示装置の視角特性を示す図である。図１３においても、上側に示された薄色の特性線はオン電圧時の透過率の観察（極角）角度依存性を示し、上側に示された濃色の特性線はオン電圧時とオフ電圧時の透過率の比、すなわちコントラストを示している。また、各図において下側に示された薄色の特性線は背景表示部分の透過率の観察（極角）角度依存性を示し、濃色の特性線はオフ電圧印加部分の透過率の観察（極角）角度依存性を示している。

図１３（ａ）は図１２に示したＡ−Ａ’方向の視角特性を示している。上記した実施例１の場合（図１０（ａ）参照）と同様に背景透過率は非常に低い値を示しており、観察角度による依存性が小さい。オフ電圧印加時の透過率に関しても実施例１の場合と比べて観察角度依存性が小さくなっている。しかし、背景透過率とオフ電圧印加時の透過率の差は依然として存在しており、外観観察からも極角±３０°以上においてはそれらの違いが認識可能であった。

図１３（ｂ）は、各開口部の短手方向と平行なＢ−Ｂ’方向の視角特性を示し、図１３（ｃ）は、各開口部の長手方向と平行なＣ−Ｃ’方向の視角特性を示している。上側偏光板８および下側偏光板９の各吸収軸に対して４５°方向であるため背景表示部分の視角特性は図１３（ａ）に示したＡ−Ａ’方向に比べ著しく劣化しているが、極角±６０°における透過率が約３．５％であった実施例１の液晶表示装置に比べれば、視角補償板９ｄの効果により、深い観察角度における透過率上昇は大幅に抑制されている。しかし、各開口部の短手方向に平行なＢ−Ｂ’方向の背景透過率とオフ電圧時の透過率の視角依存性は明らかに異なっており、外観上もその違いをはっきりと認識可能であった。一方、各開口部の長手方向に平行なＣ−Ｃ’方向に関しては背景透過率とオフ電圧時の透過率の差が非常に少なくなっていることがわかった。

図１０（ｄ）および図１０（ｅ）は、Ａ−Ａ’方向を中心として±１５°回転させたＤ−Ｄ’方向およびＥ−Ｅ’方向のそれぞれにおける視角特性を示す図である。両者ともにＢ−Ｂ’方向、Ｃ−Ｃ’方向に比べて背景透過率およびオフ電圧時の透過率の視角特性は良好であることが確認できた。しかし、Ｄ−Ｄ’方向に関しては背景透過率とオフ電圧時の透過率の視角特性の差が著しい。一方、Ｅ−Ｅ’方向に関しては背景透過率とオフ電圧時の透過率の視角特性の差は非常に少なく、外観観察結果より透過率差はほとんど認識できないことを確認した。なお、上記においてはＥ−Ｅ’方向はＡ−Ａ’方向に対して＋１５°に設定したが、さらに外観観察を行った結果、１５°±５°程度は背景透過率とオフ電圧時の透過率の視角特性差は認識されにくいことが分かった。

以上のような２つの実施例における視角特性を詳細に評価した結果、液晶表示装置の左右方向から反時計回りに１５°±５°回転させた方向において、背景透過率とオフ電圧時の透過率の視角特性にほぼ差がなく、オン表示時においても対称性の高い視角特性を得られることがわかった。したがって、この方向を基準方向に設定すれば、その基準方向に関しては非常に良好な視角特性を実現できると考えられる。すなわち、上側基板１の上側電極２、下側基板４の下側電極５のそれぞれに設けられる各開口部については、それらの長手方向を基準方向に対して３０°±５°回転して配置することが好ましい。また、上側偏光板８および下側偏光板９については、それらの透過軸または吸収軸を液晶表示装置の左右方向に対して１５°回転して配置し、かつ各開口部の長手方向に対して略４５°に設定することが好ましい。それにより、例えば基準方向を液晶表示装置における左右方向に設定したとすれば、左右方向における視角特性を顕著に向上させることが可能となる。基準方向を液晶表示装置における他の方向（例えば上下方向等）に設定した場合も同様である。

なお、電気光学特性における急峻性が改善されれば図９や図１２のＡ−Ａ’方向でも背景透過率とオフ電圧時の透過率の視角特性の差を解消できると考えられる。電気光学特性における急峻性を改善する方法としては液晶層７のリタデーションΔｎｄを大きくすることが挙げられる。上記の各実施例では、視角補償板を用いない実施例１の場合のΔｎｄが約２５０ｎｍ、視角補償板を用いた実施例２の場合のΔｎｄが約３００ｎｍであった。さらに大きいΔｎｄである約３６０ｎｍにおいてＡ−Ａ’方向で背景透過率とオフ電圧時の透過率の視角特性の差を改善できるかを検討したが困難であることが確認された。基本的にはＡ−Ａ’方向の表示品位を改善できるのはスタティック駆動時のみであり、マルチプレックス駆動の場合は１／２デューティ１／２バイアス駆動時においてほぼ良好であることが確認された。また、背景透過率とオフ電圧時の透過率の視角特性の差はΔｎｄが大きくなるにしたがい、またはデューティが大きくなるにしたがって顕著に観察されることが確認された。

また、実施例１（図８）に示した構造の液晶表示装置において、上側偏光板８および下側偏光板９の各々の偏光基材の間に存在する液晶層７以外の要素、具体的には上側偏光板８および下側偏光板９のそれぞれに含まれ、偏光基材８ｂ、９ｂよりも内側に存在するベース基材８ａ、９ａによる厚さ方向のリタデーションの合計Ｒｔｈと液晶層７のΔｎｄとの関係についても検討した。その結果、Ｒｔｈ＝（Δｎｄ−３０）±１２０ｎｍ程度が良好であることがわかった。実施例２（図１１）に示した構造の液晶表示装置においても同様であり、上側偏光板８および下側偏光板９のそれぞれに含まれ、偏光基材８ｂ、９ｂよりも内側に存在するベース基材８ａ、視角補償板９ｄによる厚さ方向のリタデーションの合計Ｒｔｈと液晶層７のΔｎｄとの関係については、Ｒｔｈ＝（Δｎｄ−３０）±１２０ｎｍ程度が良好であることがわかった。

さらに、駆動条件についても検討したところ、１／３デューティ以上１／３２デューティ以下および１／３バイアス以上１／６バイアス以下の場合に液晶表示装置の左右方向の視角特性を改善できることがわかった。特に１／３〜１／４デューティの場合はΔｎｄが略２５０ｎｍ〜３７０ｎｍに設定されていることが好ましく、１／８〜１／１６デューティの場合はΔｎｄが略４５０ｎｍ〜６３０ｎｍに設定されていることが好ましく、１／１６〜１／３２デューティの場合にはΔｎｄが略８００ｎｍ〜９５０ｎｍに設定されていることが好ましい。

なお、本発明は上述した実施形態並びに各実施例の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施をすることが可能である。例えば、上述した実施形態等においては、第１開口部と第２開口部とをほぼ同じ大きさとしていたが大きさは異なっていてもよい。また、上述した実施形態等においてはドットマトリクス型の液晶表示装置に本発明を適用した場合について例示していたが、セグメント型の液晶表示装置或いはセグメント型とドットマトリクス型の混合したタイプの液晶表示装置に対しても本発明を適用することが可能である。

１…上側基板（第１基板） ２…上側電極（第１電極） ３…配向膜 ４…下側基板（第２基板） ５…下側電極（第２電極） ６…配向膜 ７…液晶層 ８…上側偏光板（第１偏光板） ８ａ、８ｃ…ベース基材（ベース層）、８ｂ…偏光基材（偏光層）、９…下側偏光板（第２偏光板） ９ａ、９ｃ…ベース基材（ベース層）、９ｂ…偏光基材（偏光層）、９ｄ…視角補償板 １１…画素部 ２１、２１ａ…第１開口部 ２２、２２ａ…第２開口部

Claims (4)

1. マルチプレックス駆動される液晶表示装置であって、
   一面上に第１電極を有する第１基板と、
   一面上に第２電極を有する第２基板と、
   前記第１基板の前記第１電極と前記第２基板の前記第２電極との間に設けられた液晶層と、
   前記第１基板の他面側に配置された第１偏光板と、
   前記第２基板の他面側に配置された第２偏光板と、
   を含み、
   前記第１電極は、市松状に規則的に配置された複数の第１開口部を有し、
   前記第２電極は、市松状に規則的に配置され、かつ前記複数の第１開口部と平面視において二方向に交互に配置された複数の第２開口部を有し、
   前記複数の第１開口部及び前記複数の第２開口部は、各々の長手方向が利用者による視認時の左右方向に対して３０°±５°の角度をなして配置され、
   前記第１偏光板は、その光学軸が前記利用者による視認時の左右方向に対して１５°±５°の角度をなし、かつ前記複数の第１開口部及び前記複数の第２開口部の各々の長手方向に対して略４５°の角度をなして配置され、前記第２偏光板は、その光学軸が前記第１偏光板の光学軸と略直交する方向に配置された、
   液晶表示装置。
2. マルチプレックス駆動される液晶表示装置であって、
   一面上に第１電極を有する第１基板と、
   一面上に第２電極を有する第２基板と、
   前記第１基板の前記第１電極と前記第２基板の前記第２電極との間に設けられた液晶層と、
   前記第１基板の他面側に配置された第１偏光板と、
   前記第２基板の他面側に配置された第２偏光板と、
   を含み、
   前記第１電極は、マトリクス状に規則的に配置された複数の第１開口部を有し、
   前記第２電極は、マトリクス状に規則的に配置され、かつ前記複数の第１開口部と平面視において一方向に交互に配置された複数の第２開口部を有し、
   前記複数の第１開口部及び前記複数の第２開口部は、各々の長手方向が利用者による視認時の左右方向に対して３０°±５°の角度をなして配置され、
   前記第１偏光板は、その光学軸が前記利用者による視認時の左右方向に対して１５°±５°の角度をなし、かつ前記複数の第１開口部及び前記複数の第２開口部の各々の長手方向に対して略４５°の角度をなして配置され、前記第２偏光板は、その光学軸が前記第１偏光板の光学軸と略直交する方向に配置された、
   液晶表示装置。
3. 前記複数の第１開口部及び前記複数の第２開口部は、各々、長手方向の外縁と短手方向の外縁とが斜めに交差している、請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
4. 前記液晶層のリタデーションをΔｎｄとすると、前記第１偏光板及び前記第２偏光板の各々の偏光層の間に存在する前記液晶層以外の要素により生じる厚さ方向位相差の合計は（Δｎｄ−３０）±１２０ｎｍと表される、請求項１〜３の何れか１項に記載の液晶表示装置。