JP2008165043A - 液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

【課題】広視野角で表示ムラ特性の改善されたＶＡモード液晶表示素子を提供する。
【解決手段】ＶＡモード液晶表示素子１において、液晶セル２と偏光板４との間に、λ／４板５を配置し、偏光板３との間には、λ／４より大きな位相差の二枚の位相差板６，７を含む位相差層を配置する。λ／４板５と位相差板６，７の各々は、光軸が液晶セル２の液晶層のプレチルト角の方向と平行または直交となるように配置される。λ／４板５と位相差板６，７のうち、液晶層のプレチルト角の形成方向と平行方向となるように光軸が配置された位相差板全体のリタデーション値の合計と、液晶層のプレチルト角の形成方向と直行方向となるように光軸が配置された位相差板全体のリタデーション値の合計とが等しくなるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示素子に関し、特に、情報表示端末やスピードメータ等の車載用途にも使用可能なＶＡモード液晶表示素子に関する。

一般に、透過型の液晶表示素子は、所定の方向に配向した数μｍ程度の極薄い液晶層と、この液晶層を挟持する透明な一対の薄い基板と、さらに、この基板を挟持して偏光子および検光子を構成する一対の偏光板とを有する。ここで、液晶層が設けられる側の基板面には、所定の形状にパターニングされた電極が形成されている。そして、この電極を介して液晶層に電圧を印加すると、液晶の配向が変化して、液晶表示素子を透過する光の量または波長が変わる。これにより、所望の表示を行うことが可能となる。

このように、液晶表示素子は、比較的単純な構造からなっている。また、構成部材の選択によって薄型化および軽量化が容易であり、また、低電圧での駆動も可能であることから、近年では、薄型テレビや携帯情報端末等の民生用のみならず、例えばスピードメータ用途などの車載用の表示素子としても盛んに利用されている。

そして、液晶表示素子は、液晶層の初期配向状態並びに電圧印加時の動作状態および配向状態などから、いくつかのモードに分類される。例えば、液晶テレビや携帯映像機器ビューワー、自動車などの車両のインストルメントパネルなどいわゆる車載用に利用される液晶表示素子には、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードが用いられる（例えば、特許文献１および２参照。）。ＶＡモードは、正面から見たときのコントラスト比が高く、また、視野角が広いことから、視認性に優れたモードである。

ＶＡモードは、一対の基板間に、初期配向状態が基板と概ね垂直（垂直配向）な負の誘電率異方性（Δε）を有する液晶層を挟持し、さらに、この基板を、通常はクロスニコルを構成するように配置した一対の偏光板で挟持することによって構成される。そして、基板面に形成された電極を介して液晶層に電圧を印加すると、液晶の配向が変化して、液晶層が電界に対して垂直、すなわち、液晶の配向方向が基板と平行になる。これにより、電圧を印加した部分と印加していない部分とで、液晶の屈折率異方性（Δｎ）と液晶層厚（ｄ）との積（Δｎ・ｄ）によって定まる光の透過特性、特に、色味に違いが生じる。この違いを利用することによって、所望の表示を行うことができる。

特開平５−１１３５６１号公報 特開平１０−１２３５７６号公報

上述したように、ＶＡモードでは、電圧無印加時に、液晶層がそれを挟持する一対の基板に対し略垂直な配向をしている。そのため、液晶セルの法線方向に平行な視角方向については良好な黒表示が得られ、正面から見たときのコントラスト比が高く、また、視野角も広い。そのため、薄型テレビや携帯情報端末の情報表示素子としての利用が、さらに自動車などの車両のインストルメントパネルなどいわゆる車載用への利用が盛んに検討されている。

しかし、ＶＡモードにおいては、適用する表示素子の電極構造により問題が生じる場合がある。すなわち、液晶表示素子は、高密度の情報表示に対応可能なドット表示方式のものや、好みの意匠性を加味できるキャラクター表示を含むセグメント表示に対応した構成のものなど多様があるが、それらに対しＶＡモードを適用しようとする場合、その主要構成である電極の構造に起因して表示のムラ、すなわち表示の不均一性が発生する場合がある。

図３は、ＶＡモード液晶セルの模式的な横断面図である。この図を用いて、表示ムラの原因となる斜め電界の発生機構を説明する。

通常、ＶＡモード液晶セル１００は、図３に示すように、負の誘電異方性を有する液晶からなる液晶層１０１を、電極層１０２，１０３を具備すると共に所定角度のプレチルト角を有してほぼ一様な垂直配向をするよう、表面がそれぞれラビング工程を含む配向処理がなされた一対の基板（図示せず）で挟持して構成される。

画像表示を行うために、液晶層１０１における配向変化動作を引き起こすよう、液晶層１０１を挟持して画素を構成する電極１０２と電極１０３の間に電圧を印加すると、液晶層１０１には、図に模式的に示される電界１０４、１０５が形成される。このとき、電極１０２と電極１０３の構造または面積が異なると、望ましい縦電界１０４に加え、電極１０２と電極１０３の各周囲部の間に斜め方向の電界（以下、斜め電界と称す。）１０５が形成される場合がある。斜め電界１０５は、上記したＶＡモードの表示ムラの原因となる。

図４（ａ）〜（ｃ）を用いて、ＶＡモードにおける表示ムラの発生機構を説明する。

図４（ａ）は、液晶セル１００を構成する電極１０３と液晶セル１００を構成する工程において行われたラビング処理の方向、すなわち液晶層(図示されない)におけるプレチルト角形成方向（図中の矢印１０６）との関係を説明する図である。

図４（ａ）に示すように、電極１０３に対し、液晶層駆動のための電界の印加によりラビング処理方向に起因する液晶層のプレチルト角形成方向、すなわち設計上の所望の方向である矢印１０６の方向に液晶は傾斜動作しようとする。

図４（ｂ）は、電極１０３と、液晶層駆動のための電界の印加により発生する斜め電界の方向（図中の矢印１０７）との関係を説明する図である。

図４（ｂ）に示すように、電極１０３に対し、中心部に向かう矢印１０７方向に電極周辺部で斜め電界が発生し、その方向に従って液晶を配向変化させようとする電界の作用が働く。

図４（ｃ）は、液晶セル１００で発生する表示ムラの発生機構を模式的に説明する図である。

液晶セル１００では、電界の印加によって液晶層に対して、図４（ａ）で説明した機構に由来する方向の電界と、図４（ｂ）で説明した機構に起因する方向の電界が同時に加わる。その結果、図４（ｃ）に示すように、それぞれが足し合わされた電界の作用が液晶層に加えられる。

図４（ｃ）において、電極１０３の下側部分では、プレチルト角の方向１０６と斜め電界の方向１０７が一致しており、不具合は生じない。しかし、その他の部位、例えば、中央付近の周辺部では、所望のプレチルト角形成方向と少しずれた方向の電界が液晶層に加えられる。また、電極１０３の上側部分では、図４（ａ）で説明した作用に由来する方向の電界と、図４（ｂ）で説明した作用に起因する正反対の方向の電界が同時に加えられる。その結果、所望の液晶動作方向に対応するプレチルト角方向の電界の強度は低下するか、あるいは、所望の液晶動作方向に対応するプレチルト角方向と正反対の方向の電界作用が液晶層に加わることになる。

こうしたことから、電極によって構成される液晶セルの各画素周辺のある部分では、斜め電界に起因する配向変化の作用と、プレチルト角の形成方向を定めるラビング処理による配向規制力とのつりあいによって、所望のプレチルト角の形成方向からずれた方向、（図４（ｃ）の例では、垂直方向からずれた斜めの方向）に液晶が配向してしまう。このため、液晶セルを、一方の偏光板の吸収軸と他方の偏光板の吸収軸との交差角が９０°±５°になるよう、すなわち、クロスニコルとなるように配置された一対の偏光板で挟持して構成される従来のＶＡモード液晶表示素子においては、電圧の印加によって、液晶の配向変化の方向が上下偏光板のうちの一方の吸収軸と一致または直交してしまうことがある。液晶がこのような配向をした液晶セルの画素領域では、本来透過すべき光が遮光され、低輝度な表示部分、すなわち、黒い表示ムラとして視認され、表示の不均一性の原因となるという問題があった。

以上のような表示ムラが発生する原因として、ＶＡモードにおける液晶層を挟持する電極の構造がある。これについて、図５〜図７を用いて説明する。

図５は、従来ＶＡモード液晶表示素子の要部を模式的に示した平面図である。この液晶表示素子は、ドット表示に対応するよう、ストライプ状の上下電極で液晶層を挟持した構成を有するパッシブマトリクス型の液晶表示素子である。

図５に示す従来ＶＡモード１１０では、液晶層（図示されない）を挟持するストライプ状の電極からなるセグメント電極１１１と、同様にストライプ状の電極からなるコモン電極１１２とからなる。そして、画素を構成する電極１１１と電極１１２の重畳部分では必ず斜め電界が発生する。その結果、上記した表示ムラが問題となる場合がある。

図６も、従来ＶＡモード液晶表示素子の要部を模式的に示した平面図である。但し、この液晶表示素子は、図５と異なり、所望の意匠性を加味できるキャラクター表示を含むセグメント表示に対応するよう、所望形状の上下電極で液晶層を挟持した構成を有するパッシブマトリクス型の液晶表示素子である。

図６に示す従来セグメント表示ＶＡモード１２０では、液晶層（図示されない）を挟持する所望形状の電極からなるセグメント電極１２１と、同型のコモン電極１２２とからなる。尚、セグメント電極１２１とコモン電極１２２は、本来重ね合った位置に設けられるので、平面図上にセグメント電極１２１は図示されないはずである。しかし、図６では、説明のために、これらをずらしてセグメント電極１２１を図示している。

セグメント電極１２１の電極配線１２３とコモン電極１２２との間、および、コモン電極１２２の電極配線１２４とセグメント電極１２１との間では、電極配線１２３，１２４の有無により形状に違いが生じて斜め電界が発生する。その結果、上記した表示ムラが問題となる場合がある。

また、液晶セルの製造において、上下基板、ひいては、同じ形状の電極（図６の例では、セグメント電極１２１とコモン電極１２２）を完全に同じ位置で重ね合わせることは困難であり、若干のずれが生じることがある。その場合、ずれ部分に斜め電界が発生する。その結果、上記した表示ムラが問題となる場合がある。

このような表示ムラの問題は、アクティブ駆動型ＶＡモード液晶表示装置でも発生し得る。

図７は、従来ＶＡモード液晶表示素子の要部を模式的に示した平面図である。この液晶表示素子は、ドット表示に対応するよう、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）を各画素部分が具備した構成を有するアクティブマトリクス型の液晶表示素子である。

図７に示す従来ＶＡモード１３０では、ベタ板状の対向電極１３１と、ドット表示のドットを構成する画素電極１３２とで、液晶層（図示されない）を挟持する。そして、画素電極１３２は、ＴＦＴ１３３を介してソース線１３４に接続される。尚、符号１３５はゲート線である。この場合、画素電極１３２と対向電極１３１によって形成される画素のエッジ部分では、斜め電界が発生する。その結果、上記した表示ムラが問題となる場合がある。

本発明は、こうした問題点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、ＶＡモード液晶表示素子の表示性能の改善である。より具体的には、表示ムラが目立たない、表示視角の広い表示性能の改善されたＶＡモード液晶表示素子を提供することにある。

本発明の他の目的および利点は以下の記載から明らかとなるであろう。

本発明は、負の誘電異方性を有する液晶からなる液晶層を、電極層を具備し、前記液晶が所定角度のプレチルト角を有して略一様に垂直配向するよう配向処理された一対の基板で挟持する液晶セルと、
前記液晶セルを挟持し、一方の偏光板の吸収軸と他方の偏光板の吸収軸との交差角が９０°±５°になるよう配置された一対の偏光板とを備えた液晶表示素子において、
前記液晶セルと前記一対の偏光板の一方との間には、前記基板と平行な面内の一方向に遅相軸を有し、略１／４波長の位相差を生じさせる位相差板が配置され、
前記液晶セルと前記一対の偏光板の他方との間には、前記基板と平行な面内の一方向に遅相軸を有し、１／４波長より大きな位相差を有する二枚の位相差板を含む複数の位相差板からなる位相差層が配置され、
前記位相差板および前記位相差層を構成する位相差板のそれぞれは、前記液晶層のプレチルト角の形成方向と平行または直交する方向に光軸が配置されており、
前記位相差板および前記位相差層を構成する位相差板のうち、前記液晶層のプレチルト角の形成方向と平行に光軸が配置された位相差板全体のリタデーション値の合計と、前記液晶層のプレチルト角の形成方向と直交する方向に光軸が配置された位相差板全体のリタデーション値の合計とが実質的に等しいことを特徴とするものである。

本発明において、前記位相差層を構成する位相差板のうち、前記液晶層のプレチルト角の形成方向と平行に光軸が配置された位相差板全体のリタデーション値の合計と、前記液晶層のプレチルト角の形成方向と直交する方向に光軸が配置された位相差板全体のリタデーション値の合計との差は、１／４波長の位相差と実質的に等しいことが好ましい。

本発明において、前記位相差層を構成する位相差板は、前記基板と平行な面内の一方向を光軸として正の光学活性を有し、且つ、１／４波長の位相差より大きな値の位相差を有する二枚の位相差板からなることが好ましい。

本発明において、前記位相差板および前記位相差層を構成する位相差板のそれぞれは、一軸性位相差板とすることができる。

本発明において、前記液晶表示素子は、パッシブマトリクス型の液晶表示素子とすることができる。

本発明において、前記液晶表示素子は、画素ごとに能動素子を備えたアクティブマトリクス型の液晶表示素子とすることもできる。

本発明によれば、ＶＡモード液晶表示素子において、電圧印加時に発生する配向ムラが目立たないよう、表示性能の改善を可能とすることができる。

実施の形態１．
本実施の形態における液晶表示素子１は、従来ＶＡモードが視野角拡大のための位相差板を配設した垂直配向型液晶セルを一対の直線偏光板で挟持して構成されるのに対し、垂直配向型液晶セルを一対の円偏光板で挟持すると共に、当該円偏光板は具備する視野角拡大のための位相差板、すなわち１／２波長の位相差を生じさせる位相差板（以下、λ/２板と称する。）と一体化して構成されるという単純化された構成という特徴を有する。尚、円偏光板は、偏光板と１／４波長位相差板とを組み合わせてなるものとする。

垂直配向型液晶セルを挟持する一対の円偏光板のうちの一方については、直線偏光板と略１／４波長の位相差を生じさせる位相差板を組み合わせて構成し、これを用いる。もう一方については、具備する視野角拡大用の位相差層、すなわち一対のλ/２板を光軸が直交するように組み合わせた位相差層のうちの一方と一体化し、その結果１／４波長の位相差より大きな位相差を有することとなった位相差板と直線偏光板とを組み合わせて構成する。円偏光板は、偏光板と１／４波長位相差板とを組み合わせてなる。

尚、垂直配向型液晶セルを一対の視角補償フィルム、例えば、一軸性の位相差板で挟持して、もしくはこの一対の一軸性位相差板を積層して組み合わせ、それを液晶セル上に配置して、さらに、それら構造物を一対の１／４波長の位相差を生じさせる位相差板で挟持し、またさらに、それら構造物を一対の直線偏光板で挟持して、上記本実施の形態における液晶表示素子１と同様の視野角特性と表示ムラ性能を実現することは可能であろうが、構造が複雑であり、部品数も多くなり、製造が困難になってしまう。

本実施の形態における液晶表示素子１は構造が比較的単純でありながら、優れた視野角特性と表示ムラ性能を同時に高レベルで実現することできる。

従来ＶＡモードが直線偏光板を使用するのに対し、本実施の形態における液晶表示素子１が実質的に円偏光性能を有する偏光板構成を採用することにより、電圧印加による駆動を行った場合に発生する配向ムラが目立たないようになり、同時に視野角の拡大を実現しながら表示均一性の性能を改善することが可能となる。

図１は、本実施の形態における液晶表示素子１の構造と光学仕様を説明するための模式的な構成図である。

図１に示すＶＡモード液晶表示素子１は、表面がそれぞれ垂直配向処理された一対の基板（図示せず）に挟持され、負の誘電異方性を有する液晶からなる液晶層を有する垂直配向型の液晶セル２と、液晶セル２を挟持し、互いにクロスニコル配置された一対の視認者側偏光板３（以下、Ｆ偏光板と称する。）および反視認者側偏光板４（以下、Ｒ偏光板と称する。）とを有する。尚、クロスニコル配置とは、一方の偏光板の吸収軸と他方の偏光板の吸収軸との交差角が９０°±５°になるような配置を言う（以下、本明細書において同じ。）。このとき、液晶セルはモノドメイン配向であることが好ましい。

図１に示すように、ＶＡモード液晶表示素子１において反視認者側の偏光板（Ｒ偏光板）４と垂直配向型液晶セル２の間に、液晶セル２を構成する基板（図示せず）と平行な面内の一方向に遅相軸を有して略１／４波長の位相差を生じさせる位相差板５（以下、λ/４板と称する。）を設ける。

また、図１に示すように、ＶＡモード液晶表示素子１において視認者側の偏光板（Ｆ偏光板）３と垂直配向型液晶セル２の間に、液晶セル２を構成する基板（図示せず）と平行な面内の一方向に遅相軸を有する二枚の位相差板６，７が積層され配置されている。

このとき、位相差板６の光軸は液晶セル２における電圧印加時の液晶の配向変化方向と平行である。また、位相差板７の光軸は液晶セル２における電圧印加時の液晶の配向変化方向と垂直であり、位相差板６と位相差板７の光軸はそれぞれ実質的に直交している。位相差板７の位相差値は、位相差板６のそれに比べ、１／４波長の位相差値分だけ大きく設定されている。

次に、液晶表示素子１の製造方法の一例について説明する。図１で、Ｆ偏光板３に示された矢印は、Ｆ偏光板３の吸収軸の方向を示す。また、同様に、Ｒ偏光板４に示された矢印は、Ｒ偏光板４の吸収軸の方向を示している。そして、液晶セル２を挟持し、互いにクロスニコル配置されている。また、付記される数字は、偏光板３，４の吸収軸の設置角度を示す。この場合、図の水平方向は、液晶表示素子の正面左右方向に対応しており、この方向を基準として反時計回りを正方向としている。また、同様に、λ/４板５に示された矢印は、λ/４板の光学軸の方向を示している。

図１で、液晶セル２に示された実線からなる矢印は、液晶層を挟持する視認者側の基板における液晶配向処理の方向であり、具体的には、この基板上に設けられた垂直配向膜に対して行うラビングの方向を示す。そして、このラビング方向に液晶表示素子１のプレチルト角が形成される。同様に、液晶セル２に示された点線からなる矢印は、液晶層を挟持する反視認者側の基板における液晶配向処理の方向であり、具体的には、この基板上に設けられた垂直配向膜に対するラビングの方向を示す。

液晶層を挟持する上下基板のラビング方向は互いに反平行方向となっている。また、付記される数字は、上基板のラビング方向の設置角度を示す。この場合、図の水平方向は、液晶表示素子の正面左右方向に対応しており、この方向を基準として反時計回りを正方向としている。

電圧を印加すると、液晶は、プレチルト角を有して略一様に形成された垂直配向の状態から、プレチルト角の方向、すなわち矢印と平行な方向に配向を変化させる。

液晶表示素子１の製造は、まず、一対のガラス基板の上に、所望の画像表示ができるようにストライプ状にパターニングされた電極層を設ける。電極層は、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）電極とすることができる。

次いで、ガラス基板の上に、電極層を被覆するようにして絶縁膜を設ける。絶縁膜は、例えば、ゾル−ゲル法によって形成されたＳｉＯ_２−ＴｉＯ_２からなる膜とすることができる。

次に、液晶層において、液晶が初期配向状態として垂直に配向するように配向膜を形成する。例えば、ＪＳＲ株式会社製の配向膜材料（商品名：ＪＡＬＳ−２０２１）をフレキソ印刷法にて成膜し、基板を１８０℃で焼成することによって、厚さ６００Å程度の配向膜を形成することができる。次いで、配向膜の表面にラビング処理を施して、上記した電界印加時の液晶の動作方向を定める。

次に、配向膜の形成工程までを終えた基板によって、負の誘電異方性を有する液晶を挟み込み、液晶層を形成する。この際、例えば、樹脂スペーサを用いることによって、基板の間の距離（ｄ）を一定に保つことができる。また、液晶層としては、例えば、メルク株式会社製の屈折率異方性（Δｎ）が０．０８９１８であるものを用いることができる。この場合、ｄ＝８．３μｍとすると、液晶表示素子１のリタデーション（Δｎ・ｄ）は７４０ｎｍとなる。

次にλ/４板を設ける。具体的には、具備する光学軸が液晶層を挟持する反視認者側の基板における液晶配向処理の方向と平行になるよう、液晶セル２の反視認者側の面に住友化学株式会社製の一軸性の位相差板５を配置する。このλ/４板の特性として、リタデーション値（Δｎ・ｄ値）は１４０ｎｍである。

次に、具備する光学軸が液晶層を挟持する視認者側の基板における液晶配向処理の方向と平行になるよう、液晶セル２の視認者側の面に位相差層の１枚の位相差板として住友化学株式会社製の一軸性の位相差板６を配置する。この一軸性位相差板６のリタデーション値（Δｎ・ｄ値）は同様に５５０ｎｍである。

次に、具備する光学軸が液晶層を挟持する視認者側の基板における液晶配向処理の方向と９０度の角度をなすよう、液晶セル２の視認者側の面であって上記位相差板６の上面にもう１枚の位相差層として住友化学株式会社製の一軸性の位相差板７を配置する。この一軸性の位相差板７のリタデーション値（Δｎ・ｄ値）は、上記リタデーション値５５０ｎｍの一軸性位相差板６よりλ/４の位相差分だけ大きい６９０ｎｍである。

その結果、液晶セル２の視認者側の面上に設けられた二層の位相差板６，７は光軸が互いに直交しており、互いに９０度の角度をなすことになる。そして、より上層にある一軸性位相差板７のほうがリタデーション値は大きく、それぞれの差はλ/４の位相差分と実質的に等しくなる。

次に、偏光板３，４の設置を行う。具体的には、上記二層の位相差板６，７が設けられた液晶セル２を挟持して、偏光板３，４がクロスニコル配置となるように貼り付ける。

液晶表示素子の構造と光学仕様は、図１に示すように、最上層のＦ偏光板３の吸収軸は図１の矢印が示す方向、すなわち、水平方向から４５度の角度を有するように設定してある。その結果、Ｆ偏光板３の吸収軸は、隣接する位相差板７の光学軸と４５度の角度をなし、Ｒ偏光板４の吸収軸は隣接するλ/４板５の光学軸と４５度の角度をなすことになる。

液晶セル２は、上記の垂直配向型であり、図１の矢印で示されたラビング方向（通常矢印はＦ側基盤のラビング方向、点線矢印はＲ側基盤のラビング方向）により決められた液晶のプレチルト角の方向、すなわち、電圧印加により傾斜動作する方向は、各矢印の示す方向、すなわち図の水平方向から２７０度の角度をなす方向である。

尚、詳細は図示されないが、本実施の形態における液晶表示素子１は、パッシブマトリクス構造である。すなわち、画像表示を構成する各画素部分には、ＴＦＴ等のスイッチング素子は設けられておらず、電極層を用いたパッシブ駆動によって目的の画像が表示される。

次に、本実施の形態における液晶表示素子１を用いて、１／４デューティー駆動によるパッシブ駆動で画像表示を行ったところ、表示ムラの無い、広視野角の表示が実現された。

次に、比較例として、広視野角化された従来仕様のＶＡモード液晶表示素子２０を作製した。

図２は、本実施の形態の比較例である液晶表示素子２０の構造と光学仕様を説明するための模式的な構成図である。

図２に示すＶＡモード液晶表示素子２０は、表面がそれぞれ垂直配向処理された一対の基板（図示せず）に挟持され、負の誘電異方性を有する液晶からなる液晶層を有する垂直配向型の液晶セル２２と、液晶セル２２を挟持し、互いにクロスニコル配置された一対の視認者側偏光板２３（以下、Ｆ偏光板と称する。）および反視認者側偏光板４（以下、Ｒ偏光板と称する。）とを有する。このとき、液晶セルはモノドメイン配向である。

尚、液晶セル２２の製造方法は、上記した本実施形態の液晶表示素子１を構成する液晶セル２と同様とした。

図２に示すように、ＶＡモード液晶表示素子２０において視認者側の偏光板（Ｒ偏光板）２３と垂直配向型液晶セル２２の間に、液晶セル２２を構成する基板（図示せず）と平行な面内の一方向に遅相軸を有する一対のλ/２板２６，２７を積層して設ける。このλ/２板２６，２７は住友化学株式会社製であり、リタデーション値がそれぞれ同じ５５０ｎｍの一軸性の位相差板である。

λ/２板２６の光軸は、液晶セル２２における電圧印加時の液晶の配向変化方向と平行である。また、λ/２板２７の光軸は、液晶セル２２における電圧印加時の液晶の配向変化方向と垂直であり、λ/２板２６とλ/２板２７の光軸は、それぞれ実質的に直交している。

図２において、Ｆ偏光板２３に示された矢印は、Ｆ偏光板２３の吸収軸の方向を示す。同様に、Ｒ偏光板２４に示された矢印は、Ｒ偏光板２４の吸収軸の方向を示している。そして、液晶セル２２を挟持し、互いにクロスニコル配置されている。また、付記される数字は、偏光板２３，２４の吸収軸の設置角度を示す。この場合、図の水平方向は、液晶表示素子の正面左右方向に対応しており、この方向を基準として反時計回りを正方向としている。同様に、λ/２板２６，２７に示された矢印は、λ/２板２６，２７の光学軸の方向を示している。

図２において、液晶セル２２に示された実線からなる矢印は、液晶層を挟持する視認者側の基板における液晶配向処理の方向であり、具体的には、この基板上に設けられた垂直配向膜に対して行うラビングの方向を示す。そして、このラビング方向に液晶表示素子２０のプレチルト角が形成される。同様に、液晶セル２２に示された点線からなる矢印は、液晶層を挟持する反視認者側の基板における液晶配向処理の方向であり、具体的には、この基板上に設けられた垂直配向膜に対するラビングの方向を示す。液晶層を挟持する上下基板のラビング方向は、互いに反平行方向となっている。また、付記される数字は、上基板のラビング方向の設置角度を示す。この場合、図の水平方向は、液晶表示素子の正面左右方向に対応しており、この方向を基準として反時計回りを正方向としている。

電圧を印加すると、液晶は、プレチルト角を有して略一様に形成された垂直配向の状態から、プレチルト角の方向、すなわち矢印と平行な方向に配向を変化させる。

次に、上記構成を有する本実施の形態における液晶表示素子１と比較例２０を用いて、表示性能を比較した。それぞれの素子１，２０の駆動については、表示ムラを強調してより表示性能の差が明確となるよう、周波数７０Ｈｚの矩形波（電圧２．６Ｖｒｍｓ）での１／４デューティー駆動によるパッシブ駆動を行い、表示性能を目視比較にて評価した。その結果、各表示素子１，２０のそれぞれに表示された画像の視野角特性は、ほぼ同等であって、何れも良好なものであった。

次に、それぞれの表示ムラ特性を比較評価した。比較例である液晶表示素子２０では、各表示画素の周辺部分に斜め電界に起因する配向ずれに起因して発生した、激しい表示ムラが視認された。一方、本実施の形態における液晶表示素子１では、各表示画素の周辺部分を含め画素部全域で表示ムラは確認されず、表示の均一性が顕著に向上された表示性能が実現されていることが分かった。

以上より、本実施の形態における液晶表示素子１では、広い視野角の実現と、表示ムラの低減、すなわち表示の均一性の向上が両立できていることが分かった。

尚、本発明は、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内において、種々変形して実施することができる。

例えば、本実施の形態における液晶表示素子１は、パッシブマトリクス型のＶＡモード液晶表示素子であるが、本発明はこれに限られるものではない。液晶セルとして、図５に示したアクティブマトリクス型の液晶セル１３０と同様の構造のものを用い、その他の構成を液晶表示素子１と同様とすることにより、広い視野角特性と優れた表示の均一性とが両立されたアクティブマトリクス型ＶＡモード液晶表示素子が得られる。

以上述べたように、本発明によれば、表示品位および見栄えに優れた液晶表示素子を提供できる。また、この液晶表示素子は、黒い表示ムラが無くなることによってＯＮ輝度が向上し、また、表示ムラが低減することにより高電圧が印加できるようになって液晶の応答速度が向上するので、優れた表示性能の実現が可能である。

本実施の形態における液晶表示素子の構造と光学仕様を説明するための模式的な構成図である。 本実施の形態の比較例である液晶表示素子の構造と光学仕様を説明するための模式的な構成図である。 ＶＡモード液晶セルの横断面図である。 ＶＡモード液晶表示素子における表示ムラの発生機構の説明図である。 パッシブマトリクス型ＶＡモード液晶表示素子の模式的な要部平面図である。 パッシブマトリクス型従来ＶＡモード液晶表示素子の模式的な要部平面図である。 アクティブマトリクス型ＶＡモード液晶表示素子の模式的な要部平面図である。

符号の説明

１，２０ 液晶表示素子
２，２２ 液晶セル
３，４，２３，２４ 偏光板
５ λ／４板
６，７，２６，２７ 位相差板
１００ 液晶セル
１０１ 液晶層
１０２，１０３ 電極
１０４ 縦電界
１０５ 斜め電界
１０６ プレチルト角の形成方向
１０７ 斜め電界の平成方向
１１０，１２０，１３０ ＶＡモード液晶表示素子
１１１，１２１ セグメント電極
１１２，１２２ コモン電極
１２３，１２４ 電極配線
１３１ 対向電極
１３２ 画素電極
１３３ ＴＦＴ
１３４ ソース線

Claims (6)

1. 負の誘電異方性を有する液晶からなる液晶層を、電極層を具備し、前記液晶が所定角度のプレチルト角を有して略一様に垂直配向するよう配向処理された一対の基板で挟持する液晶セルと、
   前記液晶セルを挟持し、一方の偏光板の吸収軸と他方の偏光板の吸収軸との交差角が９０°±５°になるよう配置された一対の偏光板とを備えた液晶表示素子において、
   前記液晶セルと前記一対の偏光板の一方との間には、前記基板と平行な面内の一方向に遅相軸を有し、略１／４波長の位相差を生じさせる位相差板が配置され、
   前記液晶セルと前記一対の偏光板の他方との間には、前記基板と平行な面内の一方向に遅相軸を有し、１／４波長より大きな位相差を有する二枚の位相差板を含む複数の位相差板からなる位相差層が配置され、
   前記位相差板および前記位相差層を構成する位相差板のそれぞれは、前記液晶層のプレチルト角の形成方向と平行または直交する方向に光軸が配置されており、
   前記位相差板および前記位相差層を構成する位相差板のうち、前記液晶層のプレチルト角の形成方向と平行に光軸が配置された位相差板全体のリタデーション値の合計と、前記液晶層のプレチルト角の形成方向と直交する方向に光軸が配置された位相差板全体のリタデーション値の合計とが実質的に等しいことを特徴とする液晶表示素子。
2. 前記位相差層を構成する位相差板のうち、前記液晶層のプレチルト角の形成方向と平行に光軸が配置された位相差板全体のリタデーション値の合計と、前記液晶層のプレチルト角の形成方向と直交する方向に光軸が配置された位相差板全体のリタデーション値の合計との差が、１／４波長の位相差と実質的に等しいことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
3. 前記位相差層を構成する位相差板は、前記基板と平行な面内の一方向に遅相軸を有し、且つ、１／４波長の位相差より大きな値の位相差を有する二枚の位相差板からなることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示素子。
4. 前記位相差板および前記位相差層を構成する位相差板のそれぞれは、一軸性位相差板であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の液晶表示素子。
5. 前記液晶表示素子は、パッシブマトリクス型の液晶表示素子であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の液晶表示素子。
6. 前記液晶表示素子は、画素ごとに能動素子を備えたアクティブマトリクス型の液晶表示素子であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の液晶表示素子。

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