JP3452744B2

JP3452744B2 - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP3452744B2
Application number: JP34604696A
Authority: JP
Inventors: 基裕山原; 繁光水嶋
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1996-12-25
Filing date: 1996-12-25
Publication date: 2003-09-29
Anticipated expiration: 2016-12-25
Also published as: JPH10186355A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に関
し、特に、液晶表示素子に位相差板を組み合わせること
により表示画面の視角依存性を改善する液晶表示装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】ネマティック液晶表示素子を用いた液晶
表示装置は、従来、時計や電卓などの数値セグメント型
表示装置に広く用いられていたが、最近においては、ワ
ードプロセッサ、ノート型パーソナルコンピュータ、車
載用液晶テレビなどにも用いられるようになっている。

【０００３】液晶表示素子は、一般に透光性の基板を有
しており、この基板上に、画素をオン・オフさせるため
に電極線などが形成されている。例えば、アクティブマ
トリクス型の液晶表示装置においては、薄膜トランジス
タなどの能動素子が、液晶に電圧を印加する画素電極を
選択駆動するスイッチング手段として上記の電極線とと
もに上記の基板上に形成されている。さらに、カラー表
示を行う液晶表示装置では、基板上に赤色、緑色、青色
などのカラーフィルタ層が設けられている。

【０００４】上記のような液晶表示素子に用いられる液
晶表示方式としては、液晶のツイスト角に応じて異なる
方式が適宜選択される。例えば、アクティブ駆動型ツイ
ストネマティック液晶表示方式（以降、ＴＮ方式と称す
る）や、マルチプレックス駆動型スーパーツイストネマ
ティック液晶表示方式（以降、ＳＴＮ方式と称する）が
よく知られている。

【０００５】ＴＮ方式は、ネマティック液晶分子を９０
°捩じれた状態に配向し、その捩じれの方向にそって光
を導くことにより表示を行う。ＳＴＮ方式は、ネマティ
ック液晶分子のツイスト角を９０°以上に拡大すること
によって、液晶印加電圧のしきい値付近での透過率が急
峻に変化することを利用している。

【０００６】ＳＴＮ方式は、液晶の複屈折効果を利用す
るため、色の干渉によって表示画面の背景に特有の色が
付く。このような不都合を解消し、ＳＴＮ方式で白黒表
示を行うためには、光学補償板を用いることが有効であ
ると考えられている。光学補償板を用いた表示方式とし
ては、ダブルスーパーツイストネマティック位相補償方
式（以降、ＤＳＴＮ方式と称する）と、光学的異方性を
有するフィルムを配置したフィルム型位相補償方式（以
降、フィルム付加型方式と称する）とに大別される。

【０００７】ＤＳＴＮ方式は、表示用液晶セルおよびこ
の表示用液晶セルと逆方向のツイスト角で捩じれ配向さ
せた液晶セルを有する２層型の構造を用いている。フィ
ルム付加型方式は、光学的異方性を有するフィルムを配
置した構造を用いる。軽量性、低コスト性の観点から、
フィルム付加型方式が有力であると考えられている。こ
のような位相補償方式の採用により白黒表示特性が改善
されたため、ＳＴＮ方式の表示装置にカラーフィルタ層
を設けてカラー表示を可能にしたカラーＳＴＮ液晶表示
装置が実現されている。

【０００８】一方、ＴＮ方式は、ノーマリブラック方式
とノーマリホワイト方式とに大別される。ノーマリブラ
ック方式は、一対の偏光板をその偏光方向が相互に平行
になるように配置して、液晶層にオン電圧を印加しない
状態（オフ状態）で黒を表示する。ノーマリホワイト方
式は、一対の偏光板をその偏光方向が相互に直交するよ
うに配置して、オフ状態で白色を表示する。表示コント
ラスト、色再現性、表示の視角依存性などの観点からノ
ーマリホワイト方式が有力である。

【０００９】ところで、上記のＴＮ液晶表示装置におい
ては、液晶分子に屈折率異方性Δｎが存在しているこ
と、および、液晶分子が上下基板に対して傾斜して配向
していることのために、観視者の見る方向や角度によっ
て表示画像のコントラストが変化して、視角依存性が大
きくなるという問題がある。

【００１０】図１０は、ＴＮ液晶表示素子３１の断面構
造を模式的に表したものである。この状態は中間調表示
の電圧が印加され、液晶分子３２がやや立ち上がってい
る場合を示している。このＴＮ液晶表示素子３１におい
て、一対の基板３３・３４の表面の法線方向を通過する
直線偏光３５、および法線方向に対して傾きを持って通
過する直線偏光３６・３７は、液晶分子３２と交わる角
度がそれぞれ異なっている。液晶分子３２には屈折率異
方性Δｎが存在するため、各方向の直線偏光３５・３６
・３７が液晶分子３２を通過すると正常光と異常光とが
発生し、これらの位相差に伴って楕円偏光に変換される
ことになり、これが視角依存性の発生源となる。

【００１１】さらに、実際の液晶層の内部では、液晶分
子３２は、基板３３と基板３４との中間部付近と基板３
３または基板３４の近傍とではチルト角が異なってお
り、また法線方向を軸として液晶分子３２が９０°捻じ
れている状態にある。

【００１２】以上のことにより、液晶層を通過する直線
偏光３５・３６・３７は、その方向や角度によりさまざ
まな複屈折効果を受け、複雑な視角依存性を示すことに
なる。

【００１３】上記の視角依存性として、具体的には、表
示画面の法線方向から表示画面の下方向である正視角方
向に視角を傾けて行くと、ある角度以上で表示画像が着
色する現象（以下、「着色現象」という）や、白黒が反
転する現象（以下、「反転現象」という）が発生する。
また、表示画面の上方向である反視角方向に視角を傾け
て行くと、急激にコントラストが低下する。

【００１４】また、上記の液晶表示装置では、表示画面
が大きくなるにつれて、視野角が狭くなるという問題も
ある。大きな液晶表示画面を近い距離で正面方向から見
ると、視角依存性の影響のため表示画面の上部と下部と
で表示された色が異なる場合がある。これは表示画面全
体を見る見込み角が大きくなり、表示画面をより斜めの
方向から見るのと同じことになるからである。

【００１５】このような視角依存性を改善するために、
光学異方性を有する光学素子としての位相差板（位相差
フィルム）を液晶表示素子と一方の偏光板との間に挿入
することが提案されている（例えば、特開昭５５−６０
０号公報、特開昭５６−９７３１８号公報等参照）。

【００１６】この方法は、屈折率異方性を有する液晶分
子を通過したために直線偏光から楕円偏光へ変換された
光を、屈折率異方性を有する液晶層の片側または両側に
介在させた位相差板を通過させることによって、視角に
生ずる正常光と異常光の位相差変化を補償して直線偏光
の光に再変換し、視角依存性の改善を可能にするもので
ある。

【００１７】このような位相差板として、屈折率楕円体
の１つの主屈折率方向を位相差板表面の法線方向に対し
て平行にしたものが、例えば特開平５−３１３１５９号
公報に記載されている。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、今日のさら
なる広視野角、高表示品位の液晶表示装置が望まれる状
況下において、さらなる視角依存性の改善が要求されて
おり、上記の屈折率楕円体の１つの主屈折率方向を位相
差板表面の法線方向に対して平行にした位相差板を用い
ただけでは必ずしも充分であるとは言えず、未だ改善の
余地を有している。

【００１９】本発明は、上記した課題に鑑みなされたも
ので、その目的は、上記位相差板を介在した液晶表示装
置において、液晶層に用いる液晶材料の波長に対する屈
折率異方性Δｎの変化を最良な範囲に設定することで、
位相差板による補償効果に加えてさらに視角依存性を改
善することにあり、特に着色現象を効果的に改善するこ
とにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明に係る液晶表示装置は、対向する表面に透
明電極層及び配向膜がそれぞれ形成された一対の透光性
基板の間に液晶層を封入することによって構成される液
晶表示素子と、上記液晶表示素子の両側に配置される一
対の偏光子と、上記液晶表示素子と上記偏光子との間に
少なくとも１枚介在された位相差板であって、屈折率楕
円体の３つの主屈折率ｎ_a、ｎ_b、ｎ_cがｎ_a＝ｎ_c＞
ｎ_bという関係を有し、主屈折率ｎ_a及びｎ_cが表面と
平行で、主屈折率ｎ_bが表面の法線方向に平行な位相差
板とを備えた液晶表示装置において、以下の手段を講じ
ていることを特徴としている。すなわち、上記液晶層に
おける液晶材料の、波長４５０ｎｍの光に対する屈折率
異方性Δｎ（４５０）と波長６５０ｎｍの光に対する屈
折率異方性Δｎ（６５０）の差Δｎ（４５０）−Δｎ
（６５０）が、０以上０．００９０未満の範囲に設定さ
れている。

【００２１】上記構成によれば、直線偏光が複屈折性を
有する液晶層を通過して、正常光と異常光とが発生し、
これらの位相差に伴って楕円偏光に変換される場合、屈
折率楕円体の３つの主屈折率ｎ_a、ｎ_b、ｎ_cがｎ_a＝
ｎ_c＞ｎ_bという関係にあり、主屈折率ｎ_a及びｎ_cが
表面と平行で、主屈折率ｎ_bが表面の法線方向に平行な
位相差板を液晶層と偏光子との間に介在させれば、視角
に応じて生ずる正常光と異常光との位相差変化が位相差
板によって補償される。しかしながら、このような補償
機能のみによっては、さらなる視角依存性の改善が要求
されるなか、必ずしも充分であるとは言えない。

【００２２】そこで、本願発明者らは、研究を重ねた結
果、液晶層における液晶材料の屈折率異方性Δｎの光の
波長に対する変化が、特に液晶画面（表示画面）の着色
に影響することを見い出し、本発明を完成させるに至っ
た。

【００２３】本発明の第１〜第３の各液晶表示装置で
は、液晶表示素子に封入された液晶層における液晶材料
の屈折率異方性Δｎの光の波長に対する変化を、上記の
範囲に設定している。これにより、画面の着色をより一
層防止することが可能となった。尚、コントラスト変化
や反転現象においても、位相差板の補償機能のみの場合
よりも、改善することができた。

【００２４】

【００２５】

【００２６】少なくともこの範囲とすることで、通常の
液晶表示装置にて要求される視角５０°において、若干
の色付きはあるものの、どの方向から見ても充分に使用
に耐えうるものとできる。

【００２７】

【００２８】そして、視角７０°といったさらに広視野
角の液晶表示装置においては、液晶層における液晶材料
の、波長４５０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎ（４
５０）と波長６５０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎ
（６５０）の差Δｎ（４５０）−Δｎ（６５０）を、０
以上０．００４５以下の範囲に設定する。

【００２９】この範囲とすることで、広視野角の液晶表
示装置にて要求される視角７０°においてあらゆる方向
から見ても、全く着色現象のないものとできる。

【００３０】また、上記した本発明の液晶表示装置にお
いては、液晶層における液晶材料の、波長５５０ｎｍの
光に対する屈折率異方性Δｎ（５５０）を、０．０６０
より大きく０．１２０より小さい範囲に設定することが
好ましい。

【００３１】これは、可視光領域の中心領域となる波長
５５０ｎｍの光に対する液晶材料の屈折率異方性Δｎ
（５５０）が０．０６０以下または０．１２０以上の場
合、視角方向によっては反転現象やコントラスト比の低
下が発生することが確認されたためである。そこで、液
晶材料の波長５５０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎ
（５５０）を、０．０６０より大きく０．１２０より小
さい範囲に設定することにより、液晶表示素子に生じる
視角に対応する位相差を解消することができるため、液
晶画面において、視角に依存して生じる着色現象はもち
ろんのこと、コントラスト変化、左右方向の反転現象等
もさらに改善することができる。

【００３２】この場合、さらに、液晶層における液晶材
料の、波長５５０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎ
（５５０）を、０．０７０以上０．０９５以下の範囲に
設定することで、液晶表示素子に生じる視角に対応する
位相差をより効果的に解消することができるため、液晶
表示画像におけるコントラスト変化、左右方向の反転現
象、着色現象を確実に改善することができる。

【００３３】また、上記した本発明の液晶表示装置にお
いては、全ての位相差板において、主屈折率ｎ_aと主屈
折率ｎ_bとの差と、位相差板の厚さｄとの積（ｎ_a−ｎ
_b）×ｄが、８０ｎｍから２５０ｎｍの間に設定されて
いることが好ましい。

【００３４】このように、液晶表示装置に介在される全
ての位相差板において、主屈折率ｎ_aと主屈折率ｎ_bと
の差と、位相差板の厚さｄとの積（ｎ_a−ｎ_b）×ｄ
を、８０ｎｍから２５０ｎｍの間に設定することで、前
述した本発明の備えた位相差板による位相差の補償機能
を確実に得ることができる。

【００３５】

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態について図
１ないし図９に基づいて説明すれば、以下の通りであ
る。

【００３６】本実施の形態に係る液晶表示装置は、図１
に示すように、液晶表示素子１と、一対の位相差板２・
３と、一対の偏光板（偏光子）４・５とを備えている。

【００３７】液晶表示素子１は、対向して配される電極
基板６・７の間に液晶層８を挟む構造をなしている。電
極基板６は、ベースとなるガラス基板（透光性基板）９
の液晶層８側の表面にＩＴＯ（インジウム錫酸化物）か
らなる透明電極１０が形成され、その上に配向膜１１が
形成されている。電極基板７は、ベースとなるガラス基
板（透光性基板）１２の液晶層８側の表面にＩＴＯから
なる透明電極１３が形成され、その上に配向膜１４が形
成されている。

【００３８】簡略化のため、図１は２画素分の構成を示
しているが、液晶表示素子１の全体において、所定幅の
帯状の透明電極１０・１３は、ガラス基板９・１２のそ
れぞれに所定間隔をおいて配され、かつ、ガラス基板９
・１２間では基板面に垂直な方向から見て相互に直交す
るように形成されている。両透明電極１０・１３が交差
する部分は表示を行なう画素に相当し、これらの画素は
本液晶表示装置の全体においてマトリクス状に配設され
ている。尚、透明電極１０・１３は、図示しない駆動回
路により表示データに基づいた電圧が印加される。

【００３９】電極基板６・７は、シール樹脂１５により
貼り合わされており、電極基板６・７とシール樹脂１５
とによって形成される空間内に液晶層８が封入されてい
る。尚、詳細については後述するが、本液晶表示装置に
おける液晶層８は、位相差板２・３による位相差の補償
機能と最良な特性を有する組み合わせとなるように、液
晶層８を構成する液晶材料にその屈折率異方性Δｎが所
定の条件を満たすようなものが選択されている。

【００４０】本液晶表示装置において、上記の液晶表示
素子１に位相差板２・３と偏光板（偏光子）４・５とが
形成されてなるユニットが液晶セル１６である。配向膜
１１・１４は、介在する液晶分子が約９０°の捻じれ配
向するように、予めラビング処理が施されている。図２
に示すように、配向膜１１のラビング方向Ｒ₁と、配向
膜１４のラビング方向Ｒ₂とは、互いに直交する方向に
設定されている。

【００４１】位相差板２・３は、液晶表示素子１とその
両側に配される偏光板４・５との間にそれぞれ介在され
る。位相差板２・３は、透明な有機高分子からなる支持
体にディスコティック液晶が水平配向され、かつ架橋さ
れることにより形成されている。

【００４２】位相差板２・３の支持体としては、一般に
偏光板によく用いられるトリアセチルセルロース（ＴＡ
Ｃ）が信頼性も高く適している。それ以外では、ポリカ
ーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（Ｐ
ＥＴ）などの耐環境性や耐薬品性に優れた無色透明の有
機高分子フィルムが適している。

【００４３】図３に示すように、位相差板２・３は、異
なる３方向の主屈折率ｎ_a・ｎ_b・ｎ_cを有している。
主屈折率ｎ_aの方向は、互いに直交座標ｘｙｚにおける
各座標軸のうちｙ座標軸と方向が一致しており、主屈折
率ｎ_cの方向はｘ座標軸と方向が一致している。主屈折
率ｎ_bの方向は、位相差板２・３において画面に対応す
る表面に垂直なｚ座標軸（表面の法線方向）と方向が一
致している。つまり、位相差板２・３において、屈折率
楕円体の傾斜はない。

【００４４】位相差板２・３は、各主屈折率がｎ_a＝ｎ
_c＞ｎ_bという関係を満たしている。これにより、光学
軸が１つのみ存在するので、位相差板２・３は一軸性を
備え、また、屈折率異方性が負になる。位相差板２・３
の第１のリタデーション値（ｎ_c−ｎ_a）×ｄは、ｎ_a
＝ｎ_cであるため、ほぼ０ｎｍである。第２のリタデー
ション値（ｎ_c−ｎ_b）×ｄは、８０ｎｍ〜２５０ｎｍ
の範囲内で任意の値に設定される。第２のリタデーショ
ン値（ｎ_c−ｎ_b）×ｄをこのような範囲内に設定する
ことで、位相差板２・３による位相差の補償機能を確実
に得ることができる。尚、上記のｎ_c−ｎ_aおよびｎ_c
−ｎ_bは屈折率異方性Δｎを表し、ｄは位相差板２・３
の厚みを表している。

【００４５】尚、位相差板２・３の配置については、何
れか一方の位相差板２（３）のみを片側に配置した構成
でも、位相差板２・３を片側に重ねて配置することもで
きる。さらに、３枚以上の位相差板を用いることもでき
る。

【００４６】そして、図４に示すように、本液晶表示装
置においては、液晶表示素子１における偏光板４・５
は、その吸収軸ＡＸ₁・ＡＸ₂が前記の配向膜１１・１
４（図１参照）のラビング方向Ｒ₁・Ｒ₂とそれぞれ平
行となるように配置される。本液晶表示装置では、ラビ
ング方向Ｒ₁・Ｒ₂が互いに直交しているため、吸収軸
ＡＸ₁・ＡＸ₂も互いに直交している。

【００４７】また、位相差板２の主屈折率ｎ_cの方向Ｄ
₁がラビング方向Ｒ₁と平行になるように配され、位相
差板３の主屈折率ｎ_cの方向Ｄ₂がラビング方向Ｒ₂と
平行になるように配される。

【００４８】上記のような位相差板２・３および偏光板
４・５の配置により、本液晶表示装置は、オフ時におい
て光を透過して白色表示を行ういわゆるノーマリホワイ
ト表示を行う。

【００４９】一般に、液晶や位相差板（位相差フィル
ム）といった光学異方体においては、上記のような３次
元方向の主屈折率ｎ_a・ｎ_c・ｎ_bの異方性が屈折率楕
円体で表される。屈折率異方性Δｎは、この屈折率楕円
体をどの方向から観察するかによって異なる値になる。

【００５０】次に、前述した、液晶層８について詳細に
説明する。前述したように、液晶層８においては、位相
差板２・３による位相差の補償機能と最良な特性を有す
る組み合わせとなるように、液晶層８を構成する液晶材
料にその屈折率異方性Δｎが所定の条件、即ち、屈折率
異方性Δｎの光の波長に対する変化が視角に依存した液
晶画面の着色が発生しない範囲に設定された液晶材料が
用いられている。

【００５１】具体的には、以下に示す設定範囲の条件を
満たすように設計された液晶材料が注入されている。

【００５２】即ち、液晶材料の波長４５０ｎｍの光に対
する屈折率異方性Δｎ（４５０）と波長６５０ｎｍの光
に対する屈折率異方性Δｎ（６５０）の差であるΔｎ
（４５０）−Δｎ（６５０）を、０以上０．００９０未
満の範囲とする。より好ましくは、上記のΔｎ（４５
０）−Δｎ（６５０）を、０以上０．００５５以下の範
囲とする、さらに好ましくは、上記のΔｎ（４５０）−
Δｎ（６５０）を０以上０．００４５以下の範囲とする
ことである。

【００５３】このような条件を満たすように設計された
液晶材料を用いることで、位相差板２・３による位相差
の補償機能による表示画面の視角に依存して生ずるコン
トラスト変化、反転現象、着色現象の改善のみならず、
表示画面の着色現象をさらに改善できる。

【００５４】詳細には、広い方の範囲を満たすように設
計された液晶材料を用いることで、通常の液晶表示装置
にて要求される視角５０°において、若干の色付きはあ
るものの、どの方向から見ても充分に使用に耐えうるも
のとできる。また、上記の範囲内で好ましいとされる範
囲を満たすことで、視角６０°で若干の色付きはあるも
のの、どの方向から見ても充分に使用に耐えうるものと
できる。そして、特に、上記のさらに好ましいとした範
囲を満たすことで、視角７０°でどの方向から見ても着
色の一切ないものとできる。また、上記のような条件を
満たすように設計された液晶材料を用いることで、コン
トラスト変化、反転現象についても、位相差板２・３の
補償機能のみの場合よりも、改善できる。

【００５５】そして、さらに好ましくは、上記の設定範
囲の条件が満たされていると共に、以下に示す設定範囲
の条件が同時に満たされていることであり、本液晶表示
装置の液晶層８においては、この設定範囲の条件をも満
たすものである。

【００５６】即ち、液晶材料の波長５５０ｎｍの光に対
する屈折率異方性Δｎ（５５０）を、０．０６０より大
きく０．１２０より小さい範囲に設定する。より好まし
くは、上記Δｎ（５５０）を、０．０７０以上０．０９
５以下の範囲に設定することである。

【００５７】このような設定条件をも満たすことで、位
相差板２・３による位相差の補償機能と、及び液晶材料
の屈折率異方性Δｎの波長に対する変化を上記の設定範
囲としたことによる補償機能との視角依存性の改善に加
えて、反視角方向のコントラスト比の低下、左右方向の
反転現象をより一層改善することが可能となる。

【００５８】図５に、本液晶表示装置における液晶層８
に用いることのできる一液晶材料の、波長（λ）に対す
るΔｎ（λ）（波長−屈折率異方性Δｎ特性）を、実線
の曲線ａにて示す。尚、図５には、従来の液晶表示装置
における液晶層に用いられている一液晶材料の波長
（λ）に対するΔｎ（λ）を、一点鎖線の曲線ｂにて比
較のために示す。

【００５９】曲線ａと曲線ｂとを比べて見ることで明ら
かなように、本液晶表示装置の液晶層８に用いることの
できる液晶材料の波長（λ）に対するΔｎ（λ）は、従
来の液晶表示装置の液晶材料のものに比べて傾斜が緩や
かで、やや右下りのほぼ平らな状態となる。

【００６０】また、図６には、本液晶表示装置における
液晶層８に用いることのできる他の一液晶材料の、波長
（λ）に対するΔｎ（λ）／Δｎ（５５０）を、実線の
曲線ｃにて示す。尚、図６には、従来の液晶表示装置に
おける液晶層に用いられている他の一液晶材料の波長
（λ）に対するΔｎ（λ）／Δｎ（５５０）を、一点鎖
線の曲線ｄにて比較のために示す。

【００６１】曲線ｃと曲線ｄとを比べて見ることで明ら
かなように、本液晶表示装置の液晶層８に用いることの
できる液晶材料の波長（λ）に対するΔｎ（λ）／Δｎ
（５５０）も、従来の液晶表示装置の液晶材料のものに
比べて傾斜が緩やかなものとなる。

【００６２】このような構成とすることで、本実施の形
態の液晶表示装置では、液晶表示素子１に生じる視角に
対応する位相差を位相差板２・３による補償機能と共
に、液晶層８における液晶材料の波長に対する屈折率異
方性Δｎの変化を、液晶画面の着色が生じない範囲に設
定することによる補償機能により、視角に依存したコン
トラスト変化、反転現象、着色現象が改善され、高品質
の画像を表示できる。

【００６３】次に、上記のように構成される本実施の形
態に係る実施例を、比較例と共に説明する。（実施例１）本実施例では、図１の液晶表示装置におけ
る液晶セル１６の液晶層８に、波長４５０ｎｍにおける
屈折率異方性Δｎ（４５０）と波長６５０ｎｍにおける
屈折率異方性Δｎ（６５０）との差であるΔｎ（４５
０）−Δｎ（６５０）がそれぞれ、０、０．００３０、
０．００４５、０．００５５、０．００７０に設定され
た液晶材料を用い、セル厚（液晶層８の厚み）を５μｍ
とした、５つのサンプル♯１〜♯５を用意した。

【００６４】サンプル♯１〜♯５における位相差板２・
３としては、透明な支持体（例えば、トリアセチルセル
ロース（ＴＡＣ）等）にディスコティック液晶を塗布
し、ディスコティック液晶を平行配向させて架橋して形
成してなる、上述の第１のリタデーション値が０ｎｍ、
上述の第２のリタデーション値が１００ｎｍであるもの
を用いた。

【００６５】また、本実施例に対する比較例として、図
１の液晶表示装置における液晶セル１６の液晶層８に、
上記Δｎ（４５０）−Δｎ（６５０）が０．００９０の
液晶材料を用いた以外は本実施例と同様の比較サンプル
♯１００を用意した。

【００６６】上記のサンプル♯１〜♯５及び比較サンプ
ル♯１００について、白色光のもと目視試験を行なった
結果を表１に示す。

【００６７】

【表１】

【００６８】実施例のサンプル♯１〜♯３については、
視角を７０°としてあらゆる方向から見た場合でも、着
色は確認されず良好な画質であった。サンプル♯４で
は、視角５０°ではどの方向から見ても着色は確認され
なかったが、視角６０°においては、左右方向から見た
場合に若干の着色が確認された。しかしながら、この程
度の着色は充分に使用に耐えうるものであった。サンプ
ル♯５では、視角５０°にて左右方向から見た場合に若
干の着色が確認されたが、これも使用に耐えうる程度の
ものであった。

【００６９】これに対し、比較例サンプル♯１００で
は、視角５０°においてでさえ左右方向から見た場合
に、使用に耐えない程の黄色からだいだい色の着色が確
認された。

【００７０】（実施例２）ここでは、図７に示すよう
に、受光素子２１、増幅器２２および記録装置２３を備
えた測定系を用いて、液晶表示装置の視角依存性を測定
した。液晶表示装置の液晶セル１６は、前記のガラス基
板９側の面１６ａが直交座標ｘｙｚの基準面ｘ−ｙに位
置するように設置されている。受光素子２１は、一定の
立体受光角で受光し得る素子であり、面１６ａに垂直な
ｚ方向に対して角度φ（視角）をなす方向における、座
標原点から所定距離をおいた位置に配置されている。

【００７１】測定時には、本測定系に設置された液晶セ
ル１６に対し、面１６ａの反対側の面から波長５５０ｎ
ｍの単色光を照射する。液晶セル１６を透過した単色光
の一部は、受光素子２１に入射する。受光素子２１の出
力は、増幅器２２で所定のレベルに増幅された後、波形
メモリ、レコーダなどの記録装置２３によって記録され
る。

【００７２】本実施例では、図１の液晶セル１６におけ
る液晶層８に波長５５０ｎｍにおける屈折率異方性Δｎ
（５５０）がそれぞれ、０．０７０、０．０８０、０．
０９５に設定された液晶材料を用い、セル厚（液晶層８
の厚み）を５μｍとした３つのサンプル♯６〜♯８を用
意した。

【００７３】サンプル♯６〜♯８における位相差板２・
３としては、ディスコティック液晶を平行配向した前述
の実施例１における位相差板２・３と同様のものを用い
た。

【００７４】このようなサンプル♯６〜♯８を、図７に
示す測定系に設置して、受光素子２１が一定の角度φで
固定された場合の、サンプル♯６〜♯８への印加電圧に
対する受光素子２１の出力レベルを測定した。

【００７５】測定は、５０°の角度φとなるように受光
素子２１を配置し、ｙ方向が画面の上側であり、ｘ方向
が画面の左側であると仮定して、受光素子２１の配置位
置を左方向、右方向にそれぞれ変えて行われた。

【００７６】その結果を、図８（ａ)(ｂ）に示す。図８
（ａ)(ｂ）は、サンプル♯６〜♯８に印加される電圧に
対する光の透過率（透過率−液晶印加電圧特性）を表し
たグラフである。

【００７７】図８（ａ）が図２の右方向から測定を行っ
た結果であり、図８（ｂ）が図２の左方向から測定を行
った結果である。

【００７８】図８（ａ)(ｂ）において、それぞれ一点鎖
線で示す曲線Ｌ１、Ｌ４が、液晶層８にΔｎ（５５０）
＝０．０７０の液晶材料を用いたサンプル♯６のもの
で、実線で示す曲線Ｌ２、Ｌ５が、液晶層８にΔｎ（５
５０）＝０．０８０の液晶材料を用いたサンプル♯７の
もので、破線で示す曲線Ｌ３、Ｌ６が、液晶層８にΔｎ
（５５０）＝０．０９５の液晶材料を用いたサンプル♯
８のものである。

【００７９】実施例に対する比較例として、図１の液晶
セル１６における液晶層８に波長５５０ｎｍにおける屈
折率異方性Δｎ（５５０）がそれぞれ、０．０６０、
０．１２０に設定された液晶材料を用いた以外は実施例
と同様の２つの比較サンプル♯１０１・♯１０２を用意
し、図７に示す測定系に設置して、本実施例と同様の方
法で受光素子２１が一定の角度φで固定された場合の比
較サンプル♯１０１・♯１０２への印加電圧に対する受
光素子２１の出力レベルを測定した。

【００８０】測定は、本実施例と同様に、５０°の角度
φとなるように受光素子２１を配置し、受光素子２１の
配置位置を左方向、右方向にそれぞれ変えて行われた。

【００８１】その結果を、図９（ａ)(ｂ）に示す。図９
（ａ)(ｂ）は、比較サンプル♯１０１・♯１０２に印加
される電圧に対する光の透過率（透過率−液晶印加電圧
特性）を表したグラフである。

【００８２】図９（ａ）が図２の右方向からの測定を行
った結果であり、図９（ｂ）が図２の左方向からの測定
を行った結果である。

【００８３】図９（ａ)(ｂ）において、それぞれ実線で
示す曲線Ｌ１０・Ｌ１２が、液晶層８にΔｎ（５５０）
＝０．０６０の液晶材料を用いた比較サンプル♯１０１
のもので、破線で示す曲線Ｌ１１・Ｌ１３が、液晶層８
にΔｎ（５５０）が０．１２０の液晶材料を用いた比較
サンプル♯１０２のものである。

【００８４】本実施例のサンプル♯６〜♯８と、比較例
の比較サンプル♯１０１・♯１０２とについて、右方向
の透過率−液晶印加電圧特性を比較した場合、図８
（ａ）では、曲線Ｌ１・Ｌ２・Ｌ３とも電圧を印加して
いくと透過率はほぼ０近くになるまで低下していること
が確認された。また、図９（ａ）でも曲線Ｌ１０は電圧
を印加していくと、図８（ａ）と同様に透過率がほぼ０
近くになるまで低下するが、曲線Ｌ１１については上記
の反転現象が確認された。

【００８５】同様に、サンプル♯６〜♯８と比較サンプ
ル♯１０１・♯１０２とについて、左方向の場合でも右
方向と同様に、図８（ｂ）の曲線Ｌ４・Ｌ５・Ｌ６およ
び図９（ｂ）の曲線Ｌ１２は電圧を印加していくと、す
べて透過率はほぼ０近くになるまで低下するが、図９
（ｂ）の曲線Ｌ１３のみ、反転現象が確認された。

【００８６】さらに、サンプル♯６〜♯８と比較サンプ
ル♯１０１・♯１０２とについて、白色光のもとで目視
確認を行った。

【００８７】実施例のサンプル♯６〜♯８については、
視角５０°にてどの方向から見ても、着色は確認されず
良好な画質であった。これに対し、比較サンプル♯１０
１・♯１０２については、視角を５０°として左右方向
から見た場合に、黄色からだいだい色に着色しているこ
とが確認された。

【００８８】上述のように、図８（ａ)(ｂ）で示したよ
うに、液晶層８に波長５５０ｎｍにおける屈折率異方性
Δｎ（５５０）がそれぞれ、０．０７０、０．０８０、
０．０９５に設定された液晶材料を用いた場合には、電
圧を印加していくと透過率は充分低下し、反転現象も見
られないため、視野角が拡大し、また、着色現象もな
く、液晶表示装置の表示品位が格段に向上していること
がわかる。

【００８９】それに対して、図９（ａ)(ｂ）で示したよ
うに、液晶層８に波長５５０ｎｍにおける屈折率異方性
Δｎ（５５０）がそれぞれ、０．０６０、０．１２０に
設定された液晶材料を用いた場合には、視角依存性は充
分に改善されないことがわかる。

【００９０】また、上記位相差板２・３の第２のリタデ
ーション値を変化させて、第２のリタデーション値に対
する透過率−液晶印加電圧特性の依存性を調べた結果、
第２のリタデーション値が８０ｎｍ〜２５０ｎｍの範囲
内であれば、基本的に変化しなかった。尚、上記範囲を
越えた場合には、横方向（左右方向）の視野角が広がら
ないことが確認された。

【００９１】また、上記比較サンプル♯１０１・♯１０
２の目視試験の結果を基に、図１の液晶セル１６におけ
る液晶層８に波長５５０ｎｍにおける屈折率異方性Δｎ
（５５０）がそれぞれ、０．０６５、０．１００、０．
１１５の液晶材料を用いた以外は本実施例と同様の３つ
のサンプル♯９〜♯１１を用意し、図７に示した測定系
を用いて、本実施例と同様の方法で受光素子２１が一定
の角度φで固定された場合のサンプル♯９〜♯１１への
印加電圧に対する受光素子２１の出力レベルを測定し
た。また、それぞれ白色光のもとで目視確認を行った。

【００９２】その結果、波長５５０ｎｍにおける屈折率
異方性Δｎ（５５０）を０．１００としたサンプル♯１
０、及び波長５５０ｎｍにおける屈折率異方性Δｎ（５
５０）を０．１１５としたサンプル♯１１では、角度φ
５０°とした場合、左右方向において電圧を高くすると
わずかに透過率の上昇が確認された。しかしながら、目
視においては反転現象は生じておらず、この程度の透過
率の上昇は使用に耐えうるものであった。一方、波長５
５０ｎｍにおける屈折率異方性Δｎ（５５０）を０．０
６５としたサンプル♯９では、左右方向の結果において
は何ら問題なかった。

【００９３】また、目視検査においては、サンプル♯１
０・♯１１では、黄色からだいだい色の若干の着色が確
認されたが、問題にならない程度であった。サンプル♯
９では、若干ではあるが青みを呈していることが確認さ
れた。しかしながら、この程度の青みも問題にならない
ものであった。

【００９４】また、補足として、サンプル♯９と比較サ
ンプル♯１０１とについて、１Ｖ程度の電圧を印加し、
液晶セル１６の表面の法線方向の白表示時の透過率を測
定した。その結果、比較サンプル♯１０１では、使用に
耐えない程度の透過率の低下が見られた。一方、サンプ
ル♯９でも若干の透過率の低下が確認されたが、使用に
耐えうる程度のものであり、問題なかった。

【００９５】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る液晶表示装
置は、対向する表面に透明電極層及び配向膜がそれぞれ
形成された一対の透光性基板の間に液晶層を封入するこ
とによって構成される液晶表示素子と、上記液晶表示素
子の両側に配置される一対の偏光子と、上記液晶表示素
子と上記偏光子との間に少なくとも１枚介在された位相
差板であって、屈折率楕円体の３つの主屈折率ｎ_a、ｎ
_b、ｎ_cがｎ_a＝ｎ_c＞ｎ_bという関係を有し、主屈折
率ｎ_a及びｎ_cが表面と平行で、主屈折率ｎ_bが表面の
法線方向に平行な位相差板とを備えた液晶表示装置にお
いて、以下の特徴を有している。

【００９６】即ち、液晶層における液晶材料の、波長４
５０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎ（４５０）と波
長６５０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎ（６５０）
の差Δｎ（４５０）−Δｎ（６５０）が、０以上０．０
０９０未満の範囲に設定されている。

【００９７】或いは、液晶層における液晶材料の、波長
４５０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎ（４５０）と
波長６５０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎ（６５
０）の差Δｎ（４５０）−Δｎ（６５０）が、０以上
０．００４５以下の範囲に設定されている。

【００９８】これにより、本発明に係る液晶表示装置で
は、液晶表示素子の位相差変化を位相差板による補償機
能のみの場合よりもさらに改善し、特に視角に依存した
液晶画面の着色現象をより一層防止することができるの
で、このような位相差板と液晶表示素子とを含む液晶表
示装置は、反転現象や反視角方向のコントラスト比の低
下、着色現象を防止することができる。

【００９９】特に、Δｎ（４５０）−Δｎ（６５０）
が、０以上０．００９０未満の範囲に設定されている液
晶表示装置では、通常の液晶表示装置にて要求される視
角５０°であらゆる方向から見た場合においても、充分
に使用に耐えうる程度にまで液晶画面の着色を抑えるこ
とが可能となる。

【０１００】さらに、Δｎ（４５０）−Δｎ（６５０）
が、０以上０．００４５以下の範囲に設定されている液
晶表示装置では、視角７０°といったさらに広視野角の
液晶表示装置において、どの方向から見ても全く液晶画
面の着色のない状態を実現できる。

【０１０１】それゆえ、上記構成は、白黒表示における
コントラスト比が観視者の視角方向によって影響されな
いため、液晶表示装置の表示画像の品質が格段に向上す
るという効果を奏する。

【０１０２】また、上記した発明に係る液晶表示装置に
おいては、液晶層における液晶材料の、波長５５０ｎｍ
の光に対する屈折率異方性Δｎ（５５０）が、０．０６
０より大きく０．１２０より小さい範囲に設定されてい
ることが好ましい。

【０１０３】これにより、液晶表示素子に生じる視角に
対応する位相差を解消することができるため、表示画面
において、視角に依存して生じる着色現象はもちろんの
こと、コントラスト変化、左右方向の反転現象等もさら
に改善することができる。

【０１０４】この場合、さらに、液晶層における液晶材
料の、波長５５０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎ
（５５０）が、０．０７０以上０．０９５以下の範囲に
設定されていることが好ましい。

【０１０５】これにより、より一層、視角に依存して生
じるコントラスト変化、左右方向の反転現象等を改善す
ることができる。

【０１０６】また、上記した本発明に係る液晶表示装置
においては、全ての位相差板において、主屈折率ｎ_aと
主屈折率ｎ_bとの差と、位相差板の厚さｄとの積（ｎ_a
−ｎ_b）×ｄが、８０ｎｍから２５０ｎｍの間に設定さ
れていることが好ましい。

【０１０７】このように、液晶表示装置に介在される全
ての位相差板において、主屈折率ｎ_aと主屈折率ｎ_bと
の差と、位相差板の厚さｄとの積（ｎ_a−ｎ_b）×ｄ
を、８０ｎｍから２５０ｎｍの間に設定することで、前
述した本発明の備えた位相差板による位相差の補償機能
を確実に得ることができ、視認性を確実に向上し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態に係る液晶表示装置の構
成を分解して示す断面図である。

【図２】上記液晶表示装置における配向膜のラビング方
向と正視角方向との関係を示す説明図である。

【図３】上記液晶表示装置の位相差板における主屈折率
を示す斜視図である。

【図４】上記液晶表示装置における偏光板および位相差
板の光学的な配置を液晶表示装置の各部を分解して示す
斜視図である。

【図５】上記液晶表示装置の液晶層に用いられる一液晶
材料の波長に対する屈折率異方性Δｎを示すグラフであ
る。

【図６】上記液晶表示装置の液晶層に用いられる一液晶
材料の波長に対するΔｎ（λ）／Δｎ（５５０）を示す
グラフである。

【図７】上記液晶表示装置の視角依存性を測定する測定
系を示す斜視図である。

【図８】実施例１における液晶表示装置の透過率−液晶
印加電圧特性を示すグラフである。

【図９】実施例１に対する比較例の液晶表示装置の透過
率−液晶印加電圧特性を示すグラフである。

【図１０】ＴＮ液晶表示素子における液晶分子のねじれ
配向を示す模式図である。

【符号の説明】

１液晶表示素子２・３位相差板４・５偏光板（偏光子）８液晶層９・１２ガラス基板（透光性基板）１０・１３透明電極（透明電極層）１１・１４配向膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/13 - 1/141

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】対向する表面に透明電極層及び配向膜がそ
れぞれ形成された一対の透光性基板の間に液晶層を封入
することによって構成される液晶表示素子と、上記液晶表示素子の両側に配置される一対の偏光子と、上記液晶表示素子と上記偏光子との間に少なくとも１枚
介在された位相差板であって、屈折率楕円体の３つの主
屈折率ｎ_a、ｎ_b、ｎ_cがｎ_a＝ｎ_c＞ｎ_bという関係
を有し、主屈折率ｎ_a及びｎ_cが表面と平行で、主屈折
率ｎ_bが表面の法線方向に平行な位相差板とを備えた液
晶表示装置において、上記液晶層における液晶材料の、波長４５０ｎｍの光に
対する屈折率異方性Δｎ（４５０）と波長６５０ｎｍの
光に対する屈折率異方性Δｎ（６５０）の差Δｎ（４５
０）−Δｎ（６５０）が、０以上０．００９０未満の範
囲に設定されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】上記液晶層における液晶材料の、波長４５
０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎ（４５０）と波長
６５０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎ（６５０）の
差Δｎ（４５０）−Δｎ（６５０）が、０以上０．００
４５以下の範囲に設定されていることを特徴とする請求
項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】上記液晶層における液晶材料の、波長５５
０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎ（５５０）が、
０．０６０より大きく０．１２０より小さい範囲に設定
されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示
装置。
【請求項４】上記液晶層における液晶材料の、波長５５
０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎ（５５０）が、
０．０７０以上０．０９５以下の範囲に設定されている
ことを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】全ての位相差板において、主屈折率ｎ _a と
主屈折率ｎ _b との差と、位相差板の厚さｄとの積（ｎ _a
−ｎ _b ）×ｄが、８０ｎｍから２５０ｎｍの間に設定さ
れていることを特徴とする請求項１又は３に記載の液晶
表示装置。
【請求項６】上記液晶層は、約９０°捩れ配向している
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の
液晶表示装置。