JP6717323B2 - 光学応答を改善する方法及びそれを用いた液晶表示素子 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示素子の光学応答を改善する方法及びそれを用いた液晶表示素子に関する。

例えば、液晶表示素子は、各種の測定機器、自動車、電子手帳、プリンター、コンビューター、テレビ、時計、広告表示板、スマートフォンなどの表示部に広く用いられている。

液晶表示素子の代表的な駆動方式としては、例えば、ＴＮ（ツイステッド−ネマチック）モード、ＳＴＮ（スーパー・ツイステッド・ネマチック）モード、ＥＣＢ（電界効果複屈折）モードなどが知られている。ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を用いたアクティブマトリクス型の液晶表示素子では、液晶分子を垂直配向させるＶＡ（垂直配向）モードや、液晶分子を水平配向させるＩＰＳ(イン・プレーン・スイッチング) モード又はＦＦＳ（フリンジ・フィールド・スイッチング）モードなどの駆動方式が採用されている。ＩＰＳモードの駆動方式は、液晶分子の垂直方向の傾きが発生しないため、視野角による輝度変化や色変化が少ないという利点を有する。このような利点を有することから、ＩＰＳモードの駆動方式は、観賞用や医療用のディスプレイに多く採用されている。その他の液晶表示素子の駆動方式として、連続階調を表示可能なＨａｌｆ Ｖ−ＦＬＣＤ（強誘電性液晶ディスプレイ）も知られている。

最近の液晶表示素子では、大型や中小型の各種用途に対して、４Ｋ×２Ｋ、８Ｋ×４Ｋなどの高精細化・高解像度化や、４００ｐｐｉ、６００ｐｐｉなどの表示容量の増加などが行われている。

液晶表示素子では、これらに適合すべき新たな課題の一つとして光学応答の改善が挙げられる。具体的に、液晶表示素子の光学応答を改善する方法としては、以下の（１）から（５）などがある。
（１）液晶層の厚みを下げる。
（２）液晶材料の粘弾性を低減させる。
（３）過電圧印加による中間階調応答を改善する(オーバードライブ方式という)。
（４）リフレッシュレート増で動画フレーム聞をつなぐ映像を補間する(倍速駆動という)。
（５）液晶セルを光学的補償位置に配置した２層パネルを特定の条件で駆動する(非特許文献１参照)。

一方、液晶表示素子において、上述した高精細化−高解像度化や、表示容量の増加を図るためには、広視野角化や色再現性などの改善が必要である。このため、多くの研究開発が現在も行われている。

これらに有用な方法としては、例えば、ネガＡプレートや、ポジＡプレー卜、ネガＣプレート、ポジＣプレート、二軸性プレート、１／２波長板、１／４波長板などの位相差板（光学補償板）を用いる方法がある。

しかしながら、これらの技術の中には、位相差板の設計により光学応答を改善したものはない(特許文献１から特許文献４を参照。)。したがって、液晶表示素子の光学応答を改善する方法としては、上述した従来の考え方から変わっていない。

また、液晶表示素子の駆動電圧に対する応答時間は、外場に対するトルク方程式の解である以下の式Ａ及びＢに従うと考えられている。しかしながら、この考え方は、根本的な間違いではないが不正確であった。

式（Ａ），（Ｂ）において、「τ_ｒ」は立ち上がり（オン）時の応答時間［ｓ］、「τ _ｄ」は立ち下がり（オフ）時の応答時間［ｓ］、「γ_１」は液晶の粘性率、「Ｋ」は液晶の実効的な弾性係数［Ｎ］、「ｄ」は液晶の層厚［ｍ］、「Δε」は液晶の誘電率異方性の絶対値、「Ｖ」は駆動電圧［Ｖ］、「Ｖ_ｔｈ」は閾値電圧［Ｖ］を表す。

すなわち、式（Ａ），（Ｂ）は、液晶分子そのものの動きを表すのみで、液晶表示素子の透過光量の時間変化を直接的に表したものではないということである。したがって、液晶表示素子の光学応答とは、例えば液晶表示素子中にある一つの画素を光が透過するときの透過光量の所定変化に対応した時間と考えられる。

液晶表示素子の透過光量は、偏光板の配置や、液晶層の位相差、位相差フィルムの位相差などによって決まるものである。したがって、式（Ａ），（Ｂ）は、液晶層の分子運動のみを表しているに過ぎず、液晶表示素子の光学応答に直接かかわっている透過光量の時間的変化を表したものではない。

特開平１１−２４９１２６号公報 特開２００７−７８８５４号公報 特開２００８−１３９７６９号公報 特開２０１０−７２６５８号公報

ＩＤＷ２０１０ ＤＩＧＥＳＴ，ｐ．６０５

本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、ＩＰＳモード等の駆動方式のように基板と平行な面内で回転する液晶を含む液晶表示素子の透過光量の時間変化に対する光学応答を改善する方法、並びにそのような方法を用いた液晶表示素子を提供する。

上述の目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
〔１〕液晶セルと、第１の偏光板及び第２の偏光板と、光学補償板と、を有する液晶表示素子の光学応答を改善する方法であって、
前記液晶セルは、
互いに対向して配置された第１の基板及び第２の基板と、
前記第１の基板及び前記第２の基板の間に挟持され、前記第１の基板及び前記第２の基板と平行な面内で回転する液晶を含む液晶層と、
前記第１の基板及び前記第２の基板の間で前記液晶層の配向状態を制御する配向層と、
前記液晶層の配向状態を駆動電圧の印加により発生する電界によって変化させる電極と、を備え、
前記第１の偏光板は、前記液晶セルの背面側に配置され、
前記第２の偏光板は、前記液晶セルの前面側に配置され、
前記光学補償板は、前記第１の偏光板及び前記第２の偏光板と前記液晶セルとの間のうち少なくとも一方の間に配置され、
前記光学補償板の配置が省略された場合の前記駆動電圧がオン状態からオフ状態となるときの透過光量Ι_１の時間ｔに対する微分係数を∂Ι_１／∂ｔとし、前記光学補償板が配置された場合の前記駆動電圧がオン状態からオフ状態となるときの透過光量Ι_２の時間ｔに対する微分係数を∂Ι_２／∂ｔとしたときに、立下り（オフ）時の応答時間（τ_ｄ）に関わる領域において、以下の式（１）の関係を満足するように、前記第１の偏光板の透過軸と光学補償板の異常光線軸とのなす角度を調整することによって、
高低関係がＶ１＞Ｖ２である駆動電圧Ｖ１から駆動電圧Ｖ２への立下り（オフ）時の光学応答を改善する方法。

〔２〕前記第１の偏光板の透過軸及び前記第２の偏光板の透過軸の向きは、法線方向から見て互いに直交し、
前記立ち下がり（オフ）時の応答時間（τ_ｄ）に関わる領域において、以下の式（２）の関係を満足するように、前記液晶層の位相差と前記光学補償板の位相差との光学設計を行うことにより、
高低関係がＶ１＞Ｖ２である駆動電圧Ｖ１から駆動電圧Ｖ２への立ち下がり（オフ）時の、前記〔１〕に記載の光学応答を改善する方法。

但し、式（２）において、配向角度（即ち、駆動初期の配向角度）φ_１は、前記駆動電圧がオフ状態である場合（即ち、電圧が印加されていない場合）において、法線方向に沿って前面から背面に向かって見たときに前記液晶の初期配向軸が前記第１の偏光板の透過軸に対して反時計回りになす角度である。配向角度φ_１は、（π／４）［ｒａｄ］で表される。前記駆動電圧がオフ状態である場合（即ち、電圧が印加されていない場合）において、法線方向に沿って前面から背面に向かって見たときに前記光学補償板の異常光線軸が前記第１の偏光板の透過軸に対して反時計回りになす角度は（３π／４）＋α［ｒａｄ］で表される。αは、−（π／４）＜α≦０である。

〔３〕前記光学補償板は、位相差板である、前記〔１〕又は〔２〕に記載の光学応答を改善する方法。
〔４〕前記位相差板は、Ａプレート、Ｃプレート、二軸性プレートのうちの何れかを含む、前記〔３〕に記載の光学応答を改善する方法。
〔５〕前記光学補償板は、光学補償用の液晶セルである、前記〔１〕又は〔２〕に記載の光学応答を改善する方法。
〔６〕前記液晶セルは、前記電極と電気的に接続された非線形アクティブ素子を含む、前記〔１〕から〔５〕の何れか一項に記載の光学応答を改善する方法。
〔７〕前記配向層は、ポリイミド、ポリアミド、カルコン、シンナメート、シンナモイルのうちの何れかを含む、前記〔１〕から〔６〕の何れか一項に記載の光学応答を改善する方法。

〔８〕液晶セルと、第１の偏光板及び第２の偏光板と、光学補償板と、を有する液晶表示素子であって、
前記液晶セルは、
互いに対向して配置された第１の基板及び第２の基板と、
前記第１の基板及び前記第２の基板の間に挟持され、前記第１の基板及び前記第２の基板と平行な面内で回転する液晶を含む液晶層と、
前記第１の基板及び前記第２の基板の間で前記液晶層の配向状態を制御する配向層と、
前記液晶層の配向状態を駆動電圧の印加により発生する電界によって変化させる電極と、を備え、
前記第１の偏光板は、前記液晶セルの背面側に配置され、
前記第２の偏光板は、前記液晶セルの前面側に配置され、
前記光学補償板は、前記第１の偏光板及び前記第２の偏光板と前記液晶セルとの間のうち少なくとも一方の間に配置され、
前記光学補償板の配置が省略された場合の前記駆動電圧がオン状態からオフ状態となるときの透過光量Ι_１の時間ｔに対する微分係数を∂Ι_１／∂ｔとし、前記光学補償板が配置された場合の前記駆動電圧がオン状態からオフ状態となるときの透過光量Ι_２の時間ｔに対する微分係数を∂Ι_２／∂ｔとしたときに、立下り（オフ）時の応答時間（τ_ｄ）に関わる領域において、以下の式（１）の関係を満足する液晶表示素子。

以上のように、本発明では、上述の式（１）を満足するように、入射側偏光板（第１の偏光板）の透過軸と光学補償板の異常光線軸とのなす角度を調節することによって、高低関係がＶ１＞Ｖ２である駆動電圧Ｖ１から駆動電圧Ｖ２への立下り（オフ）時の光学応答を改善することができる。したがって、ＩＰＳモードの駆動方式等のように基板と平行な面内で回転する液晶を含む液晶表示素子に対しても、液晶材料の物性の改善を行う方法以外の方法で、優れた光学応答を得ることができる。

本発明に係る液晶光学素子を構成する各部の光学配置の一例を示す模式図である。 図１に示す液晶光学素子から位相差板（光学補償板）の配置を省略した場合の模式図である。 ＩＰＳモードで駆動される液晶光学素子の構成を示す模式図であって、駆動電圧が閾値電圧よりも低い場合の図である。 ＩＰＳモードで駆動される液晶光学素子の構成を示す模式図であって、駆動電圧が閾値電圧よりも高い場合の図である。 図１に示す液晶光学素子の二次元的な光学配置を示す模式図である。 図１に示す液晶光学素子の液晶分子と電極との配置を示す模式図であり、誘電率異方性が正の場合である。 図１に示す液晶光学素子の液晶分子と電極との配置を示す模式図であり、誘電率異方性が負の場合である。 図１及び図２に示す液晶光学素子の透過率の配向角度φ_１による変化の一例について、式（３ａ），（４ａ）を用いたシミュレーションの結果を示すグラフである。 図１及び図２に示す液晶光学素子のＦ値の配向角度φ_１による変化の一例について、式（１）を用いたシミュレーションの結果を示すグラフである。 Ｈａｌｆ−Ｖ ＦＬＣＤにおけるＶ−Ｔ曲線を示すグラフである。 図１に示す液晶光学素子の液晶セル（ＩＰＳセル）の断面図の一例である。 図１に示す液晶光学素子の液晶セル（ＦＦＳセル）の断面図の一例である。 図１に示す液晶光学素子の液晶セル（Ｈａｌｆ−Ｖ ＦＬＣＤ）の断面図の一例である。 実施例１−１，１−２及び比較例１における印加電圧に対する透過率の特性曲線を示すグラフである。 実施例２−１，２−２及び比較例２における印加電圧に対する透過率の特性曲線を示すグラフである。 実施例３−１，３−２及び比較例３における印加電圧に対する透過率の特性曲線を示すグラフである。 実施例４−１，４−２及び比較例４における印加電圧に対する透過率の特性曲線を示すグラフである。 実施例５及び比較例５における印加電圧に対する透過率の特性曲線を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、液晶光学素子の特徴をわかりやすく示すために、便宜上特徴となる部分を模式的に示している場合がある。各図面における構成要素の寸法比率などは、実際と同じであるとは限らない。また、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例である。本発明は、それらの一例に必ずしも限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。

先ず、本発明を適用した液晶表示素子の光学応答を改善する方法の一例について、図面を参照して説明する。
図１に示すように、液晶光学素子１は、液晶セル２と、第１の偏光板３及び第２の偏光板４と、位相差板（光学補償板）５と、を概略備えている。

液晶セル２は、不図示の第１の基板及び第２の基板と、液晶と、を含む。液晶は、第１の基板及び第２の基板の面内に平行に回転し、例えば、ＩＰＳモード又はＦＦＳモード、Ｈａｌｆ Ｖ−ＦＬＣＤモードで駆動する液晶等が挙げられる。液晶は、第１の基板及び第２の基板の間に挟持されている。

ＩＰＳモードは、液晶を基板と平行な面内（ｉｎ−ｐｌａｎｅ）で回転させ、複屈折の変化によって光をスイッチングする駆動方式である。ＩＰＳモードで駆動可能な液晶は、基板の面方向に印加された電界によって駆動され、電界が存在しない無電圧状態で光を遮断する。表示の度合いにムラが生じないようにし、且つ駆動電圧を低く抑える点から、図３に示すように、画素電極が櫛歯状に形成されている（以下、櫛歯電極とする）場合がある（例えば、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｖｏｌ．４５，Ｎｏ．１２，ｐｐ．５４６６−５４６８等参照）。

第１の偏光板３は、偏光子Ｐとして液晶セル２の背面側に配置されている。第２の偏光板４は、検光子Ａとして液晶セル２の正面側に配置されている。
本実施形態では、図１に示すように、第１の偏光板３の透過軸と第２の偏光板４の透過軸は、法線方向から見て互いに直交している。なお、図１では、第１の偏光板３及び第２の偏光板４の法線方向をＸＹＺ座標のＺ軸方向としている。第１の偏光板３の透過軸は、ＸＹＺ座標のＸ軸方向と一致するように向けられている。第２の偏光板４の透過軸は、ＸＹＺ座標のＹ軸方向と一致するように向けられている。図１などに示す配向角度φ_ｐは、法線方向に沿って前面から背面に向かって見たときにＸ軸に対して第１の偏光板３の透過軸が反時計回りになす角度である。図１などに示す配向角度φ_ａは、法線方向に沿って前面から背面に向かって見たときに第１の偏光板３の透過軸に対して第２の偏光板４の透過軸が反時計回りになす角度である。

液晶セル２における液晶層の遅相軸は、スイッチオンの初期状態としてＸ軸方向から４５°（即ち、（π／４））となる方向と一致するように向けられている。位相差板５は、例えば、液晶セル２と第２の偏光板４との聞に配置されたＡプレートである。位相差板５の遅相軸は、Ｘ軸方向から（３π／４）＋αとなる方向と一致するように向けられている。

液晶セル２では、図４に示すような二次元的な光学配置がなされている。図４において、ｅ_１，ｏ_１は、液晶光学素子１の異常光線軸及び常光線軸を示す。同図において、ｅ_２，ｏ_２は、位相差板５の異常光線軸及び常光線軸を示す。「Ｐ」と「Ａ」は、互いに直交する偏光板のＰｏｌａｒｉｚｅｒ（即ち、第１の偏光板３）とＡｎａｌｙｚｅｒ（即ち、第２の偏光板）である。
従来（即ち、本発明を適用していない、ＩＰＳモードで駆動する液晶光学素子）では、電圧無印加時のｅ_１軸は配向角度φ_１＝０°で、電圧印加によってｅ１軸が時計方向に配向変化するとすれば、誘電率異方性が正（即ち、Δε＞０）の場合は櫛歯電極が１０°方向に配向され、誘電率異方性が負（Δε＜０）の場合は櫛歯電極が１００°方向に配置される。上述の構成において、位相差板５にＥＣＢ（ＴＢ）セルを用いて、適当な液晶の屈折率及び液晶層の厚みが設定されれば、液晶光学素子１の明るさが向上する。

液晶光学素子１には、上述のΔε＞０の場合と、Δε＜０の場合がある。また、Ｈａｌｆ−Ｖ ＦＬＣＤにおいては、電気偏極は正である。ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ
Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式は、ＩＰＳモードを発展させた方式である。図５及び図６に示すように、Δε＞０の場合とΔε＜０の場合とでは、液晶分子の回転の様子やｅ_２軸の相対配置が異なる。
Δε＞０の場合、従来のように一枚のＩＰＳ（図５及び図６の“Ｓｉｎｇｌｅ ＩＰＳ”）モードでは、液晶分子の配向方向が０°から８０°まで変化し、スイッチングオンでは、配向角度φ_１＝８０°となる。本実施形態のように、光学補償を行うＩＰＳモードでは、配向角度φ_１を４５°から−３５°まで変化させる。
Δε＜０の場合、電極の配置がΔε＞０の場合とは異なるが、液晶分子自体の回転の様子はΔε＞０の場合と同様である。
Ｈａｌｆ Ｖ−ＦＬＣＤモードでは、電極の配置がＩＰＳモードとは異なるが、液晶分子自体の回転の様子はＩＰＳモードと同様である。

図４は、動作説明とシミュレーション計算を行うための光学配置、及び、液晶セルと位相差板（光学補償板）５の異常光線軸（遅相軸）の角度関係を表している。実施例は、図５及び図６に示す。シミュレーション計算において、位相差板５がないと想定した場合には、φ_１を−８０°から０°までの範囲で変化させ、位相差板５があると想定した場合には、φ_１を−３５°から＋４５°の範囲で変化させることによって、液晶光学素子１の動作を調べた。電圧印加によって液晶分子が時計方向に配向変化するならば、誘電率異方性の正負によって、櫛形電極の配置が異なる。図５及び図６に例示すように、位相差板５がないときには、Δε＞０の場合、櫛歯電極は１０°方向（あるいは−１７０°方向）に向くと想定した。一方、Δε＜０の場合、櫛歯電極は１００°方向（あるいは−８０°方向）に向くと想定した。
位相差板５があるときには、Δε＞０の場合、櫛歯電極は５５°方向（あるいは−１２５°方向）に向くと想定した。一方、Δε＜０の場合、櫛歯電極は−３５°方向（あるいは１４５°方向）に向くと想定した。
位相差板５の配向角度φ_２については、φ_２＝（３π／４）＋α［ｒａｄ］とし、α≦０とした。

ここで、図１に示す液晶光学素子１から位相差板５の配置を省略した図２に示す液晶光学素子１‘の透過光量をＩ_１とする。一方、位相差板５が配置された場合の液晶光学素子１の透過光量をＩ_２とする。また、図１及び図２に示す液晶光学素子１，１‘には、それぞれの液晶セル２の背面側から波数ｋの入射光が垂直（Ｚ軸と平行な方向）に入射し、液晶セル２の前面側から透過光が垂直（Ｚ軸と平行な方向）に出射するものとする。

液晶セル２における液晶層の位相差をΓ_１とし、位相差板５の位相差をΓ_２としたとき、位相差板５の位相差Γ_２は、駆動電圧や時間に対して変化しない。一方、液晶セル２の基板間距離をｄ _１ とし、駆動電圧をＶとし、液晶層の複屈折をｔとし、液晶層の複屈折率をΔｎ（Ｖ，ｔ）としたとき、液晶層の位相差Γ_１で表される。したがって、液晶層の位相差Γ_１は、駆動電圧や時間に対しても変化しない。配向角度φ_１のみが時間変化する。

透過光量I_１については、次に示す式のように表される。

一方、透過光量Ｉ_２については、次に示す式のように表される。なお、下記の（４ｃ）式におけるｄ _２ は、位相差板５の法線方向における厚みを表す。

従って、図２に示す液晶光学素子１‘の光透過率Ｔ_１及び位相差板５が配置された場合の液晶光学素子１の光透過率Ｔ_２は、次に示す式のように表される。

Ｉ_０は入射光量を表す。液晶セル２に駆動電圧を印加していない状態では、以下の式が成り立つ。
配向角度φ_１は−４５°以上＋４５°以下である。

液晶光学素子１における暗状態からの光漏れ（即ち、暗状態から明るくなる状態）については、以下の式が成り立つ。

明状態では、以下の式が成り立つ。

ここで、α＝−０．１０［ｒａｄ］≒−５．７［ｄｅｇ］では、液晶光学素子１の暗状態からの光漏れは４．０％となった。また、α＝−０．１２［ｒａｄ］≒−６．８［ｄｅｇ］では、液晶光学素子１の暗状態からの光漏れは５．８％となった。液晶光学素子１の明状態からの光漏れは、α＝０．１０［ｒａｄ］のときは４．０％となり、α＝−０．１２［ｒａｄ］のときは５．８％となった。しかしながら、配向角度φ_１＝（π／４）＋α（α≦０）の角度では、完全な暗状態が得られた（後述の式（５）参照）。

なお、図４に示す光学配置は、印加電圧が０（零）の状態で黒を表示する動作であり、所謂Ｎｏｒｍａｌｌｙ ｂｌａｃｋ（以下、ＮＢとする）についての配置である。本実施形態を含む殆どのＩＰＳモードは、図４に示す光学配置をとる。印過電圧が０（零）の状態で白を表示する動作、所謂Ｎｏｒｍａｌｌｙ ｗｈｉｔｅ（以下、ＮＷとする）についての配置も実現可能である。
ＮＢでは、位相差板５を省略したときに、φ_１＝０°（初期の液晶配向方向が０°）であり、位相差板５を配置したときに、φ_１＝４５°（初期の液晶配向方向が０°）、φ_２＝（１３５＋α）°である。これに対し、ＮＷでは、位相差板５を省略したときに、φ_１＝４５°（初期の液晶配向方向が４５°）であり、位相差板５を配置したときに、φ_１＝０°、φ_２＝（１３５＋α）°をとる。

前述の式（３ａ）に、例えばφ_２＝（３π／４）＋αを代入すると、次に示す式（５）が得られる。

α＝−０．１０［ｒａｄ］≒−５．７［ｄｅｇ］及び、α＝−０．１２［ｒａｄ］≒−６．８［ｄｅｇ］とし、Ｇ_１＝１、Ｇ_２＝１の条件では、Γ_１，Γ_１は（π／２）又は（３π／２）が好適となる。

上述した式により、透過光量Ｉ_１，Ｉ_２の配向角度φ_１微分は、前述の式（５）及び次に示す式（６），（７）のように表される。

本実施形態のように光学補償を行ったＩＰＳモードにおいて、規格化された透過光量Ｉ _１，Ｉ_２の配向角度φ_１依存性については、図７に示すグラフのように示される。図７のグラフでは、立ち下がり（ｄｅｃａｙ）時の透過光量Ｉ_１は配向角度φ_１＝−８０［ｄｅｇ］から配向角度φ_１＝０［ｄｅｇ］への変化となっている。立ち下がり（ｄｅｃａｙ）時の透過光量Ｉ_２は、φ_１＝−３５［ｄｅｇ］からφ_１＝４５［ｄｅｇ］への変化となっている。このように、透過光量Ｉ_１と透過光量Ｉ_２では、初期の配向角度φ_１が４５［ｄｅｇ］だけずれている。また、図７のグラフの第一横軸；φ_１ｆｏｒＩ_１において、−４５［ｄｅｇ］では規格化された透過光量の微分が略０（零）である。一方、図７のグラフの第二横軸；φ_１ｆｏｒＩ_２では、０［ｄｅｇ］で既に、規格化された透過光量の微分が負（有限）となっている。

前述の式（６），（７）で示された透過光量Ｉ_１，Ｉ_２の配向角度φ_１微分の比Ｆ（Ｆ関数といわれる場合もあり、以下、Ｆ値とする）をとると、次に示す式が成り立つ。

ここで、Ｇ＝１とする。
図８に示すように、Ｆ関数のグラフからわかるように、例えば、Ｇ＝１とすると、α＝−０．１０［ｒａｄ］≒−５．７［ｄｅｇ］及び、α＝−０．１２［ｒａｄ］≒−６．８［ｄｅｇ］が好適である。

図８は、Ｆ関数（式（１０））の配向角度φ_１依存性を調べたシミュレーションの結果である。図８の左端はスイッチオフの過程を示し、Ｆ＞１となり、Ｉ_２はＩ_１より高速度となっている。配向角度φ_１＝４５°近傍でＦ関数が負の値になっているが、φ_１＝４５−α（α＝−０．１２［ｒａｄ］であれば、３７°から３９°）［ｄｅｇ］からスイッチングオンが始まるので、液晶光学素子１の低速度応答にはならない。スイッチングオンでは、所謂Ｏｖｅｒ ｄｒｉｖｉｎｇによって、高速度応答となる。

本発明の課題である透過光量の時間変化に対する光学応答の改善には、位相差板５の配置を省略した場合の駆動電圧Ｖがオン状態からオフ状態となる(立下り)ときの透過光量Ｉ _１の時間tに対する微分係数を∂Ｉ_１／∂ｔとし、位相差板５が配置された場合の駆動電圧Ｖがオン状態からオフ状態となる(立ち下がり)ときの透過光量Ｉ_２の時間tに対する微分係数を∂Ｉ_２／∂ｔとしたときに、次に示す式（１）の関係を満足するように、光学設計を行う必要がある。

実際の液晶では、液晶分子の回転に、立ち上がり（スイッチングオン）ではｄｒｉｖｅ
ｆｏｒｃｅが、また立ち下がり（スイッチングオフ）では液晶分子の緩和が影響を与える。従って、次に示す式が成り立つ。

液晶の立ち上がり及び立ち下がりでは、それぞれ、ある電圧を印加したとき液晶分子が回転した配向角度φ_１をφ_０（＝φ_１（ｔ＝０））とおくと、次に示す式が成り立つ。

上述の式（８），（９）において、τ_ｒは立ち上がり（スイッチングオン）時の透過光量Ｉ_１，Ｉ_２の時間変化に対する光学応答(立ち上がり時間)である。τ_ｄは立ち下がり（スイッチングオフ）時の透過光量Ｉ_１，Ｉ_２の時間変化に対する光学応答（立ち下がり時間）である。そのため、配向角度φ_１の時間微分が０（零）になっても、液晶分子の回転は進行する。図８に示すグラフで縦軸の値が０（零）になる条件があっても、∂Ｔ_２／∂ｔが∂Ｔ_１／∂ｔより大きくなるので、液晶光学素子１の高速化が促進される。

以上から、次に示す式が成り立つ。

上述のＧ_２は、Γ_１＝Γ_２＝（π／２）または（３π／２）とすることにより、Ｇ＝（Ｇ_２／Ｇ_１）＝１とすることができる。

以上のことから、上述の式（１）を満足するように、液晶層の位相差Γ_１と位相差板の位相差Γ_２との光学設計を行うことによって、透過光量の時間変化に対する光学応答の改善が可能となることが明らかとなった。

さらに、少なくとも法線方向から入射する波長λの入射光に対して、液晶層の位相差Γ _１と位相差板５の位相差Γ_２が等しく、且つΓ_１の駆動電圧がオフ状態での遅相軸φ_１と位相差板５の位相差Γ_２の遅相軸φ_２の差、即ちφ_２−φ_１≦（π／２）であることが好ましい。より具体的には、第１の偏光板３の透過軸と位相差板５の異常光線軸とのなす角度を調整することが好ましい。
これにより、立ち下がり(スイッチングオフ)時の透過光量Ｉ_１，Ｉ_２の時間変化に対する光学応答（立ち下がり時間）τ_ｄを、位相差板５の配置を省略した場合に比べて速めることができる。

また、位相差板５の配置を省略した場合の駆動電圧又は駆動電圧振幅をＶ_ＬＣ１とし、位相差板５が配置された場合の駆動電圧又は駆動電圧振幅をＶ_ＬＣ２としたときに、次に示す式（１３）の関係を満足するように、液晶セル２の駆動を行うことが重要である。

なお、Ｈａｌｆ−Ｖ ＦＬＣＤにおけるＶ−Ｔ曲線は、図９に示すグラフのようになる。
そして、ＩＰＳモードとは異なり、電極は既に知られているＴＮ−ＬＣＤ，ＶＡ−ＬＣＤの様に上下方向に沿って配置される。ＮＢにする際には、位相差板５としてＡプレートが配置される。

これにより、駆動電圧がオフ状態からオン状態になる立ち上がり時の透過光量の時間変化に対する光学応答（立ち上がり時間）は、立ち下がり時の透過光量の時間変化に対する光学応答（立ち上がり時間）よりも遅くなる。しかしながら、上述の式（１０）の関係を満足するように、液晶セル２の駆動を行うことで、立ち上がり時の透過光量の時間変化に対する光学応答を改善しながら、立ち下がり時の透過光量の時間変化に対する光学応答を著しく改善することが可能である。

以上のように、本発明では、第１の偏光板３の透過軸と位相差板５の異常光線軸とのなす角度を調整する。このことにより、広視野角が重要な大型の液晶表示素子や、高解像度化を追求する中小型の液晶表示素子に対しても、液晶材料の物性改善を行う以外の方法で、優れた光学応答を得ることができる。
本発明によれば、本発明は光学補償された、ＩＰＳ，ＦＦＳ等の駆動方式やＨａｌｆ−Ｖ ＦＬＣＤのように基板に平行な面内で回転する液晶を含む液晶光学素子１において、その光学補償板の設定角度を僅かに変えることによって、少なくともスイッチングオフのときに液晶光学素子１の応答速度を早くすることができる。

［液晶セル］
液晶セル２の具体的な構成について、図１０から図１２を参照し、説明する。
図１０に示す液晶セル２は、第１の基板３１と、第２の基板３２と、第１の基板３１と第２の基板３２との間に挟持された液晶層３３と、を有する。
図１２に示す液晶セル２の第１の基板３１と第２の基板３２との互いに対向する面には、液晶層３３の配向状態を制御する配向層３４ａ，３４ｂが設けられている。また、第１の基板３１の第２の基板３２と対向する面には、液晶層３３の配向状態を駆動電圧の印加によって発生する電界によって変化させる透明電極（電極）３５が設けられている。

すなわち、図１２に示す液晶セル２では、第１の基板３１と第２の基板３２とのうち、一方の基板（図１２では、第１の基板３１）のみに透明電極３５，３６が設けられている。ＩＰＳモードの場合、配向層３４ａ，３４ｂは、駆動電圧の無印加時に液晶層３３の液晶分子３３ａを、基板に対して実質的に水平な方向に配向（即ち、水平配向）させる。ＩＰＳモードの場合、透明電極３５は、共通電極と画素電極とからなる櫛歯電極を構成している。

アクティブマトリクス表示方式を採用した場合には、例えば、複数の画素電極がマトリクス状に配列された構造を有し、各画素電極と電気的に接続された不図示の非線形アクティブ素子によって、各画素電極と電気的に接続された不図示の非線形アクティブ素子の駆動がそれぞれ独立に制御される。したがって、アクティブマトリクス表示方式では、透明電極のうち、何れか一方が画素電極であり、もう一方が共通電極である。

［液晶層］
次に、液晶層３３について具体的に説明する。
液晶層３３には、例えば、ネマチック液晶、スメクチック液晶、強誘電性液晶、コレステリック液晶などの液晶材料を使用できるが、その中でも、ネマチック相を有する液晶を用いることが特に好ましい。

液晶層３３の誘電率異方性については、正、負ともに使用できる。２πｄΔｎ／λが（π／２）又は（３π／２）であることが好ましいとの結果から、液晶層の複屈折率Δｎがこの条件を満たすような液晶材料を用いることが好ましい。
このことから、本発明の液晶層には、次に示す一般式（Ｌ１）から式（Ｌ３）で表される液晶化合物を含有することがより好ましい。

上述の一般式（Ｌ１）から式（Ｌ３）において、Ｒ１１からＲ３２は、それぞれ独立して炭素数１から１５のアルキル基、アルコキキシ基、アルケニル基又はアルケニルオキシ基を表す。Ａ１１からＡ３２は、それぞれ独立して下記の何れかの構造を表す。

上述の一般式（Ｌ１）から式（Ｌ３）において、Ｚ１１からＺ３２は、それぞれ独立して単結合、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−（ＣＨ_２）_４−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−、又は−ＣＦ_２Ｏ−を表す。ｍ１１からｍ３１は、それぞれ独立して０から３の整数を表す。Ｘ１１，Ｘ１２は、それぞれ独立して−Ｈ、−Ｃｌ、−Ｆを表す。Ｙ１１は、−ＣＮ、−ＣＩ、−Ｆ、−ＯＣＨＦ_２、−ＣＦ_３、−ＯＣＦ_２、炭素数２から５のフッ素化されたアルキル基、アルコキシ基、アルケニル基、またはアルケニルオキシ基を表す。

上記の光学測定で使用した液晶材料は、前述の一般式（Ｌ１）で表される化合物と下記一般式（Ｌ３）で表される化合物を含有している。実用化されている液晶層の厚みΛは１μｍから４μｍ程度であることから、液晶材料の複屈折率Δｎは０．０４から０．１５までの範囲から選ぶことができるが、０．０５から０．１２までの範囲から選ばれることが好ましく、０．０６から０．１０までの範囲から選ばれることがさらに好ましい。

液晶層３３の光学応答は、配向層３４ａ，３４ｂからも優劣の影響を受けている。したがって、配向層３４ａ，３４ｂには、液晶層３３とのアンカリングエネルギーが比較的大きな材料を用いることが好ましく、具体的には、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミド、力ルコン、シンナメー卜又はシンナモイルの中から選ばれる少なくとも1つを用いることが好ましい。

以上、本発明の好ましい形態について詳述したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

以下、本発明の実施例を示し、本発明を更に詳細に説明する。しかしながら、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

水平配向され、横電界駆動される液晶セル（ＩＰＳ／ＦＦＳセル）及び水平配向され縦電界駆動される液晶セル（Ｈａｌｆ−Ｖ ＦＬＣセル）の印加電圧に対する透過率の特性曲線を、電気光学測定装置（型番：ＤＭＳ ７０３、Ａｕｔｒｏｎｉｃ Ｍｅｌｃｈｅｒｓ ＧｍｂＨ社製）で測定した。測定温度は２５℃とした。
この際、透過率特性曲線の測定における座標系を右手座標系で定義した。Ｘ軸方向を偏光子の透過軸方向、Ｙ軸方向を検光子の透過軸方向、ＸＹ平面を液晶セルおよび位相差板の面内方向、Ｚ軸方向を液晶セルおよび位相差板の厚み方向とした。液晶セルおよび位相差板は、偏光子と検光子の間に配置した。
液晶セルおよび位相差板を机などに置いて上から（即ち、法線方向に沿って）眺めた場合、親指方向をＸ軸正方向とし、人差し指方向をＹ軸正方向とし、机の下から上に向かう方向を正とした。光は、常にＺ軸の小さい方（即ち、背面側）から入射し、Ｚ軸の大きい方（即ち、前面側）に通り抜けていくものとした。

液晶セルの配向角度φ_１は、液晶への電圧無印加状態における液晶層の遅相軸とＸ軸とのなす角度で表し、反時計回り方向を正と定義した。同様に、位相差板の配向角度φ_２は、位相差板の遅相軸とＸ軸とのなす角度で表した。本実施例で用いる位相差板は、上述の液晶セルと同一のものをもう一つ同じ作製方法で複製した。複製した位相差板は、元の位相差板と同じ位相差を持っている。２つの位相差板のうち、一つは駆動用、もう一つは位相差板（電圧無印加であれば、便宜上、正のＡプレートとして使用可能である）用とした。

〔ｐ型ＩＰＳ液晶セル〕
（実施例１−１）
縦２５ｍｍ×横２０ｍｍ×厚み１．１ｍｍの１対のガラス基板の片方に線幅１０μｍ、間隔１０μｍの櫛形電極をＩＴＯで形成した。この後、１対のガラス基板の片側（電極のある基板は電極側）にポリイミド水平配向膜を厚さ１００ｎｍで成膜し、ナイロン生成の布で電極長手方向に対し、１０°の角度でラビングした。配向膜を内側にして平均粒径３．５μｍの樹脂製スペーサーでギャップを保持しつつ、ラビング方向がアンチパラレルになるように１対のガラス基板同士を対向させ、ギャップにネマチック液晶（誘電率異方性：Δε＝６．２（２５℃）、屈折率異方性：Δｎ＝０．０８８（５８９ｎｍ、２５℃））を注入し、ＩＰＳ液晶セルを作製した。このような構成のＩＰＳ液晶セルにおいて、液晶への電圧無印加状態では、液晶層の遅相軸はラビング方向と一致する。
配向角度φ_１＝４５°（即ち、電極長手方向は５５°又は２３５°方向を表す）、配向角度φ_２＝１３５°（すなわちα＝０°である）の条件でＩＰＳセルおよび位相差板（便宜上ＩＰＳセルである）を配置した場合の印加電圧に対する透過率の特性曲線を図１３に示す。ＩＰＳ液晶セルに対して６０Ｈｚの矩形波を０Ｖから１５Ｖまで印加した後、透過率が極大になる電圧から電圧０Ｖへの立ち下がりの応答時間（τ_ｄ）を測定した。本実施例では、τ_ｄとは、電圧印加で極大になる透過率を１００％、電圧０Ｖでの透過率を０％と規格化したとき、透過率が９０％から１０％へと変化するのに要した時間のことを示す。透過率が極大となる印加電圧とともに、求めたτ_ｄを表１に示す。

（実施例１−２）
配向角度φ_２＝１２８°（即ち、α＝−７［ｄｅｇ］≒−０．１２［ｒａｄ］）として条件設定をしたこと以外は、上述の実施例１−１と同じ方法で測定を行った。印加電圧に対する透過率の特性曲線を図１３に示す。ＩＰＳ液晶セルに対して６０Ｈｚの矩形波を０Ｖから１５Ｖまで印加した後、透過率が極大になる電圧から電圧０Ｖへの立ち下がりの応答時間（τ_ｄ）を測定した。透過率が極大となる印加電圧とともに、求めたτ_ｄを表１に示す。

（比較例１）
配向角度φ１＝９０°（即ち、電極長手方向は１００°又は２８０°方向）とし、加えて位相差板は配置しない（即ち、配向角度φ_２が存在しない）条件で設定した以外は、上述の実施例１−１と同じ方法で測定を行った。印加電圧に対する透過率の特性曲線を図１３に示す。ＩＰＳ液晶セルへ６０Ｈｚの矩形波を０Ｖから１５Ｖまで印加した後、透過率が極大になる電圧から電圧０Ｖへの立ち下がりの応答時間（τ_ｄ）を測定した。透過率が極大となる印加電圧とともに、求めたτ_ｄを表１に示す。

表１に示すように、本発明を適用し、光学補償を行った実施例１−１，１−２では、比較例１よりもτ_ｄが短くなった。

〔ｎ型ＩＰＳ液晶セル〕
（実施例２−１）
縦２５ｍｍ×横２０ｍｍ×厚み１．１ｍｍの１対のガラス基板の片方に線幅１０μｍ、間隔１０μｍの櫛形電極をＩＴＯで形成し、１対のガラス基板の片側（電極のある基板は電極側）にポリイミド水平配向膜を厚さ１００ｎｍで成膜し、ナイロン生成の布で電極長手方向に対し、８０°の角度でラビングした。配向膜を内側にして平均粒径３．５μｍの樹脂製スペーサーでギャップを保持しつつ、ラビング方向がアンチパラレルになるように１対のガラス基板同士を対向させ、そのギャップにネマチック液晶（誘電率異方性：Δε＝−４．１（２５℃）、屈折率異方性：Δｎ＝０．１１０（５８９ｎｍ、２５℃））を注入し、ＩＰＳ液晶セルを作製した。液晶への電圧無印加状態では、液晶層の遅相軸はラビング方向と一致する。
配向角度φ_１＝４５°（即ち、電極長手方向は１２５°又は３０５°方向）、配向角度φ_２＝１３５°（即ち、α＝０°である）の条件でＩＰＳ液晶セルおよび位相差板（便宜上、ＩＰＳ液晶セルである）を配置した場合の印加電圧に対する透過率の特性曲線を図１４に示す。ＩＰＳ液晶セルに対して６０Ｈｚの矩形波を０Ｖから１５Ｖまで印加した後、透過率が極大になる電圧９．４Ｖから電圧０Ｖへの立ち下がりの応答時間（τ_ｄ）を測定した。透過率が極大となる印加電圧とともに、求めたτ_ｄを表２に表す。

（実施例２−２）
配向角度φ２＝１２８°（即ち、α＝−７［ｄｅｇ］≒−０．１２［ｒａｄ］）として条件設定したこと以外は、上述の実施例２−１と同じ方法で測定を行った。印加電圧に対する透過率の特性曲線を図１４に表す。ＩＰＳ液晶セルに対して６０Ｈｚの矩形波を０Ｖから１５Ｖまで印加した後、透過率が極大になる電圧１０．０Ｖから電圧０Ｖへの立ち下がりの応答時間（τ_ｄ）を測定した。透過率が極大となる印加電圧とともに、求めたτ_ｄを表２に表す。

（比較例２）
配向角度φ_１＝９０°（即ち、電極長手方向は１０°又は１９０°方向）とし、加えて位相差板は配置しない（即ち、配向角度φ_２は存在しない）条件で設定した以外は、上述の実施例２−１と同じ方法で測定を行った。印加電圧に対する透過率の特性曲線を図１４に示す。ＩＰＳ液晶セルへ６０Ｈｚの矩形波を０Ｖから１５Ｖまで印加した後、透過率が極大になる電圧９．４Ｖから電圧０Ｖへの立ち下がりの応答時間（τ_ｄ）を測定した。透過率が極大となる印加電圧とともに、求めたτ_ｄを表２に表す。

表２に示すように、本発明を適用し、光学補償を行った実施例２−１，２−２では、比較例１よりもτ_ｄが短くなった。

〔ｐ型ＦＦＳ液晶セル〕
（実施例３−１）
縦２５ｍｍ×横２０ｍｍ×厚み１．１ｍｍの１対のガラス基板の片方にコモン電極としてＩＴＯを形成し、その上にＳｉＮｘを形成し、さらにその上に線幅３μｍ、間隔４μｍの櫛形電極をＩＴＯで形成した。もう片方のガラス基板には電極は形成しなかった。１対のガラス基板の片側（電極のある基板は電極側）にポリイミド水平配向膜を厚さ１００ｎｍで成膜し、ナイロン生成の布で電極長手方向に対し、５°の角度でラビングした。配向膜を内側にして平均粒径３．５μｍの樹脂製スペーサーでギャップを保持しつつ、ラビング方向がアンチパラレルになるように１対のガラス基板同士を対向させ、そのギャップにネマチック液晶（誘電率異方性：Δε＝１１．９（２５℃）、屈折率異方性：Δｎ＝０．１１０（５８９ｎｍ、２５℃））を注入し、ＦＦＳ液晶セルを作製した。液晶への電圧無印加状態では、液晶層の遅相軸はラビング方向と一致する。
配向角度φ_１＝４５°（即ち、電極長手方向は５０°又は２３０°方向）、配向角度φ２＝１３５°（即ち、α＝０°である）の条件でＦＦＳ液晶セルおよび位相差板（便宜上、ＦＦＳ液晶セルである）を配置した場合、印加電圧に対する透過率の特性曲線を図１５に示す。ＦＦＳ液晶セルに対して６０Ｈｚの矩形波を０Ｖから１５Ｖまで印加した後、透過率が極大になる電圧４．５Ｖから電圧０Ｖへの立ち下がりの応答時間（τ_ｄ）を測定した。透過率が極大となる印加電圧とともに、求めたτ_ｄを表３に示す。

（実施例３−２）
配向角度φ_２＝１２８°（即ち、α＝−７［ｄｅｇ］≒−０．１２［ｒａｄ］である）として条件設定したこと以外は、上述の実施例３−１と同じ方法で測定を行った。印加電圧に対する透過率の特性曲線を図１５に示す。ＦＦＳ液晶セルに対して６０Ｈｚの矩形波を０Ｖから１５Ｖまで印加した後、透過率が極大になる電圧５．５Ｖから電圧０Ｖへの立ち下がりの応答時間（τ_ｄ）を測定した。透過率が極大となる印加電圧とともに、求めたτ_ｄを表３に示す。

（比較例３）
配向角度φ_１＝９０°（即ち、電極長手方向は９５°又は２７５°方向）とし、加えて位相差板は配置しない（即ち、配向角度φ_２は存在しない）という条件で設定したこと以外は、上述の実施例３−１と同じ方法で測定を行った。印加電圧に対する透過率の特性曲線を図１５に示す。ＦＦＳ液晶セルに対して６０Ｈｚの矩形波を０Ｖから１５Ｖまで印加した後、透過率が極大になる電圧４．０Ｖから電圧０Ｖへの立ち下がりの応答時間（τ_ｄ）を測定した。透過率が極大となる印加電圧とともに、求めたτ_ｄを表３に示す。

表３に示すように、本発明を適用し、光学補償を行った実施例３−１，３−２では、比較例１よりもτ_ｄがより短くなった。

〔ｎ型ＦＦＳ液晶セル〕
（実施例４−１）
縦２５ｍｍ×横２０ｍｍ×厚み１．１ｍｍの１対のガラス基板の片方に、コモン電極としてＩＴＯを形成し、その上にＳｉＮｘを形成し、さらにその上に線幅３μｍ、間隔４μｍの櫛形電極をＩＴＯで形成した。もう片方のガラス基板には電極は形成しなかった。１対のガラス基板の片側（電極のある基板は電極側）にポリイミド水平配向膜を厚さ１００ｎｍで成膜し、ナイロン生成の布で電極長手方向に対し、８５°の角度でラビングした。
配向膜を内側にして平均粒径３．５μｍの樹脂製スペーサーでギャップを保持しつつ、ラビング方向がアンチパラレルになるようにガラス基板同士を対向させ、そのギャップにネマチック液晶（誘電率異方性：Δε＝−４．１（２５℃）、屈折率異方性：Δｎ＝０．１１０（５８９ｎｍ、２５℃））を注入し、ＦＦＳ液晶セルを作製した。液晶への電圧無印加状態では、液晶層の遅相軸はラビング方向と一致する。
配向角度φ_１＝４５°（即ち、電極長手方向は１４０°又は３２０°方向を表す）、配向角度φ_２＝１３５°（即ち、α＝０°である）の条件でＦＦＳ液晶セルおよび位相差板（便宜上、ＦＦＳ液晶セルである）を配置した場合、印加電圧に対する透過率の特性曲線を図１６に示す。ＦＦＳ液晶セルに対して６０Ｈｚの矩形波を０Ｖから１５Ｖまで印加した後、透過率が極大になる電圧から電圧０Ｖへの立ち下がりの応答時間（τ_ｄ）を測定した。透過率が極大となる印加電圧とともに、求めたτ_ｄは表４に表す。

（実施例４−２）
配向角度φ_２＝１２８°（即ち、α＝−７［ｄｅｇ］≒−０．１２［ｒａｄ］である）として条件設定したこと以外は、上述の実施例４−１と同じ方法で測定を行った。印加電圧に対する透過率の特性曲線を図１６に表す。ＦＦＳ液晶セルに対して６０Ｈｚの矩形波を０Ｖから１５Ｖまで印加した後、透過率が極大になる電圧から電圧０Ｖへの立ち下がりの応答時間（τ_ｄ）を測定した。透過率が極大となる印加電圧とともに、求めたτ_ｄは表４に示す。

（比較例４）
配向角度φ１＝９０°（即ち、電極長手方向は５°又は１８５°方向を表す）とし、加えて位相差板は配置しない（即ち、配向角度φ_２は存在しない）という条件で設定したこと以外は、上述の実施例４−１と同じ方法で測定を行った。印加電圧に対する透過率の特性曲線を図１６に示す。ＦＦＳ液晶セルに対して６０Ｈｚの矩形波を０Ｖから１５Ｖまで印加した後、透過率が極大になる電圧から電圧０Ｖへの立ち下がりの応答時間（τ_ｄ）を測定した。透過率が極大となる印加電圧とともに、求めたτ_ｄは表４に示す。

表４に示すように、本発明を適用し、光学補償を行った実施例４−１，４−２では、比較例４よりもτ_ｄが短くなった。

〔Ｈａｌｆ−Ｖ ＦＬＣセル〕
（実施例５）
縦２５ｍｍ×横２０ｍｍ×厚み１．１ｍｍのＩＴＯ透明電極付きのガラス基板に、ポリイミド配向膜（型番：ＲＮ−１１９９、日産化学工業（株）製）を３０ｎｍの厚さで形成した後、ラビング処理又は光配向処理を施して方位角アンカリングエネルギーの異なるポリイミド配向膜付きガラス基板を得た。これらの基板１枚ずつをそれぞれ配向膜が形成された面が内側になるようにして２μｍの間隔をもって、ラビング方向がアンチパラレル配向になるように対向させた。ガラス基板同士のギャップに強誘電液晶Ｒ２３０１（単位面積あたりの自発分極の大きさＰｓ：３．２ｎＣ／ｃｍ^２、カイラルスメクティックＣ−カイラルネマティック相転移温度：６６℃、カイラルネマティック−等方性液体相転移温度：８７℃から９０℃、クラリアント社製）を１００℃に保ちながら等方性液体相のまま注入した。得られた液晶セルにカイラルネマティック相からカイラルスメクティックＣ相にかけて５Ｖの直流電圧を印加し、均一配向を確認後、直流電圧の印加を止めて室温まで温度を下げることにより、強誘電性液晶セルを作製した。
φ１＝４５°、φ２＝１２８°（即ち、α＝−７［ｄｅｇ］≒−０．１２［ｒａｄ］）の条件でＨａｌｆ−Ｖ ＦＬＣ液晶セルおよび位相差板（便宜上、Ｈａｌｆ−Ｖ ＦＬＣ液晶セルである）を配置した場合、印加電圧に対する透過率の特性曲線を図１７に示す。
Ｈａｌｆ−Ｖ ＦＬＣセルに対して６０Ｈｚの矩形波を０Ｖから１０Ｖまで印加した後、透過率が極大になる電圧８Ｖから電圧０Ｖへの立ち下がりの応答時間（τ_ｄ）を測定した。求めたτ_ｄは表５に示す。

（比較例５）
配向角度φ１＝０°とし、加えて位相差板は配置しない（即ち、配向角度φ_２は存在しない）条件で設定した以外は、上述の実施例５と同じ方法で測定を行った。印加電圧に対する透過率の特性曲線を図１７に示す。Ｈａｌｆ−Ｖ ＦＬＣセルに対して６０Ｈｚの矩形波を０Ｖから１０Ｖまで印加した後、透過率が極大になる電圧１０Ｖから電圧０Ｖへの立ち下がりの応答時間（τ_ｄ）を測定した。求めたτ_ｄは表５に示す。

表５に示すように、本発明を適用し、光学補償を行った実施例５では、比較例５よりもτ_ｄが短くなった。

以上説明した実施例及び比較例により、本発明によれば、前述の式（１）を満足するように、液晶層の位相差と光学補償板の位相差との光学設計を行うことにより、高低関係がＶ１＞Ｖ２である駆動電圧Ｖ１から駆動電圧Ｖ２への立ち下がり（オフ）時の光学応答を改善できることを確認した。

１…液晶表示素子
２…液晶セル
３…第１の偏光板
４…第２の偏光板
５…位相差板（光学補償板）
３１…第１の基板
３２…第２の基板
３３…液晶層
３４ａ，３４ｂ…配向層
３５，３６…透明電極（電極）

Claims (7)

1. 液晶セルと、第１の偏光板及び第２の偏光板と、光学補償板と、を有する液晶表示素子の光学応答を改善する方法であって、
   前記液晶セルは、
   互いに対向して配置された第１の基板及び第２の基板と、
   前記第１の基板及び前記第２の基板の間に挟持され、前記第１の基板及び前記第２の基板と平行な面内で回転する液晶を含む液晶層と、
   前記第１の基板及び前記第２の基板の間で前記液晶層の配向状態を制御する配向層と、
   前記液晶層の配向状態を駆動電圧の印加により発生する電界によって変化させる電極と、
   を備え、
   前記第１の偏光板は、前記液晶セルの背面側に配置され、
   前記第２の偏光板は、前記液晶セルの前面側に配置され、
   前記光学補償板は、前記第１の偏光板及び前記第２の偏光板と前記液晶セルとの間のうち少なくとも一方の間に配置され、
   前記光学補償板の配置が省略された場合の前記駆動電圧がオン状態からオフ状態となるときの透過光量Ｉ_１の時間ｔに対する微分係数を∂Ｉ_１／∂ｔとし、前記光学補償板が配置された場合の前記駆動電圧がオン状態からオフ状態となるときの透過光量Ｉ_２の時間ｔに対する微分係数を∂Ｉ_２／∂ｔとしたときに、立ち下がり（オフ）時の応答時間（τ_ｄ）に関わる領域において、以下の式（１）の関係を満足するように、前記第１の偏光板の透過軸と前記光学補償板の異常光線軸とのなす角度を調整することによって、高低関係がＶ１＞Ｖ２である駆動電圧Ｖ１から駆動電圧Ｖ２への立ち下がり（オフ）時の光学応答を改善する方法。
   

   

   なお、上記（１）式において、Ｉ_１は以下の（２）式から（４）式によって表される。また、上記（１）式において、Ｉ_２は以下の（３）式及び（５）式から（８）式までによって表される。
   

   

   

   

   

   

   

   

   なお、上記の（２）式及び（５）式において、Ｉ_０は入射光量を表し、φ_１は前記液晶表示素子の法線方向に沿って前面から背面に向かって見たときに前記液晶の初期配向軸が前記第１の偏光板の透過軸に対して反時計回りになす配向角度を表し、φ_２は前記液晶表示素子の法線方向に沿って前面から背面に向かって見たときに前記光学補償板の遅相軸が前記第１の偏光板の透過軸に対して反時計回りになす配向角度を表す。
   また、上記の（３）式において、ｄ_１は前記第１の基板と前記第２の基板との基板間距離を表す。
   また、上記の（４）式において、ｎ_ｅ１は前記液晶の異常光線軸における屈折率を表し、ｎ_ｏ１は前記液晶の常光線軸における屈折率を表す。
   また、上記の（７）式において、ｄ_２は前記光学補償板の法線方向における厚みを表す。
   また、上記の（８）式において、ｎ_ｅ２は前記光学補償板の異常光線軸における屈折率を表し、ｎ_ｏ２は前記光学補償板の常光線軸における屈折率を表す。
2. 前記第１の偏光板の透過軸及び前記第２の偏光板の透過軸の向きは、前記法線方向から見て互いに直交し、
   前記立ち下がり（オフ）時の応答時間（τ_ｄ）に関わる領域において、以下の式（９）の関係を満足するように、前記液晶層の位相差と前記光学補償板の位相差との光学設計を行うことにより、前記高低関係がＶ１＞Ｖ２である駆動電圧Ｖ１から駆動電圧Ｖ２への立ち下がり（オフ）時の、請求項１に記載の光学応答を改善する方法。
   

   

   但し、式（９）において、前記配向角度φ_１は、前記駆動電圧がオフ状態である（即ち
   、電圧が印加されていない）時に（π／４）［ｒａｄ］であり、前記駆動電圧Ｖ１において０［ｒａｄ］であるが、前記立ち下がり（オフ）時には前記液晶の緩和の影響を受けて０［ｒａｄ］より大きくなり、かつ（π／４）［ｒａｄ］未満である。前記駆動電圧がオフ状態である場合において、前記配向角度φ_２は（３π／４）＋α［ｒａｄ］で表される。αは、−（π／４）＜α＜０であって、α≠０である。
3. 前記光学補償板は、位相差板である、請求項１又は２に記載の光学応答を改善する方法。
4. 前記位相差板は、Ａプレート、Ｃプレート、二軸性プレートのうちの何れかを含む、請求項３に記載の光学応答を改善する方法。
5. 前記光学補償板は、光学補償用の液晶セルである、請求項１又は２に記載の光学応答を改善する方法。
6. 前記液晶セルは、前記電極と電気的に接続された非線形アクティブ素子を含む、請求項１から５の何れか一項に記載の光学応答を改善する方法。
7. 前記配向層は、ポリイミド、ポリアミド、カルコン、シンナメート、シンナモイルのうち何れかを含む、請求項１から６の何れか一項に記載の光学応答を改善する方法。

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