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JP2001013501A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JP2001013501A
JP2001013501A JP11185974A JP18597499A JP2001013501A JP 2001013501 A JP2001013501 A JP 2001013501A JP 11185974 A JP11185974 A JP 11185974A JP 18597499 A JP18597499 A JP 18597499A JP 2001013501 A JP2001013501 A JP 2001013501A
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polarizing plate
plate
crystal element
optically anisotropic
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克仁 坂本
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Casio Computer Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】広い視野角を有する液晶表示装置を提供する。 【解決手段】液晶素子1と前側偏光板11および後側偏
光板12との間にそれぞれ、フィルム面の法線に対し特
定方向に傾いた方向Nの屈折率が最小となる負の光学異
方性を有する光学異方性フィルム13A,13Bを、そ
の屈折率が最小となる方向Nをフィルム面に投影した方
向を所定の方向に向けて配置し、一方の光学異方性フィ
ルム13Aと隣接する偏光板11との間に、板面に沿っ
た最も屈折率が大きいs軸方向およびそれと直交するf
軸方向の屈折率ns,nfと前記板面の法線に沿ったz
軸方向の屈折率nzとがns>nz≧nfの関係にある
位相差板18を配置した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は液晶表示装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】液晶表示装置としては、一般に、TN
(ツイステッド・ネマティック)型またはSTN(スー
パー・ツイステッド・ネマティック)型のものが利用さ
れている。
【0003】これらの液晶表示装置は、内面に透明な電
極が形成された前後一対の透明基板間に、液晶分子が前
記一対の基板間において所定のツイスト角でツイスト配
向した液晶層が設けられた液晶素子と、前記液晶素子を
はさんで配置された前側偏光板および後側偏光板とから
なっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記TN型ま
たはSTN型の液晶表示装置は、その表示を良好なコン
トラストで観察することができる観察角度範囲、つまり
視野角が狭いという問題をもっている。
【0005】この発明は、広い視野角を得ることができ
る液晶表示装置を提供することを目的としたものであ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明の液晶表示装置
は、内面に電極が形成された前後一対の基板間に液晶層
が設けられた液晶素子と、前記液晶素子をはさんで配置
された前側偏光板および後側偏光板と、フィルム面の法
線に対し特定方向に傾いた方向の屈折率が最小となる負
の光学異方性を有し、その屈折率が最小となる方向を所
定の方向に向けて前記液晶素子と前側偏光板との間およ
び前記液晶素子と後側偏光板との間にそれぞれ配置され
た一対の光学異方性フィルムと、板面に沿った最も屈折
率が大きい方向およびそれと直交する方向をそれぞれs
軸方向およびf軸方向、前記板面の法線に沿った方向を
z軸方向とし、その各軸方向の屈折率をそれぞれns,
nf,nzとしたとき、これらの屈折率がns>nz≧
nfの関係にあり、前記s軸方向を所定の方向に向けて
前記一対の光学異方性フィルムの少なくとも一方とこの
光学異方性フィルムに隣接する前記偏光板との間に配置
された位相差板とを備えたことを特徴とするものであ
る。
【0007】この液晶表示装置によれば、液晶素子と前
側偏光板との間および前記液晶素子と後側偏光板との間
にそれぞれ前記光学異方性フィルムを配置し、さらに前
記一対の光学異方性フィルムの少なくとも一方とこの光
学異方性フィルムに隣接する前記偏光板との間に前記位
相差板を配置しているため、広い視野角を得ることがで
きる。
【0008】
【発明の実施の形態】この発明の液晶表示装置は、上記
のように、液晶素子と前側偏光板との間および前記液晶
素子と後側偏光板との間にそれぞれ、フィルム面の法線
に対し特定方向に傾いた方向の屈折率が最小となる負の
光学異方性を有する光学異方性フィルムを、その屈折率
が最小となる方向を所定の方向に向けて配置し、さらに
前記一対の光学異方性フィルムの少なくとも一方とこの
光学異方性フィルムに隣接する前記偏光板との間に、板
面に沿った最も屈折率が大きいs軸方向およびそれと直
交するf軸方向の屈折率ns,nfと前記板面の法線に
沿ったz軸方向の屈折率nzとがns>nz≧nfの関
係にある位相差板を配置することにより、広い視野角を
得ることができるようにしたものである。
【0009】この発明の液晶表示装置において、前記光
学異方性フィルムは、ディスコティック液晶分子が一方
の面から他方の面に向かって倒伏配向状態から徐々に立
上がるように配向しており、その中間層のディスコティ
ック液晶分子の平均的な分子軸方向に沿った方向が屈折
率最小の方向である、ディスコティック液晶層からなる
ものが好ましく、このディスコティック液晶層からなる
光学異方性フィルムを用いることにより、広範囲にわた
って視野角を広くすることができる。
【0010】この発明を、前記液晶素子の一対の基板の
内面にそれぞれ互いにほぼ直交する方向に配向処理が施
され、液晶層の液晶分子が前記一対の基板間においてほ
ぼ90°のツイスト角でツイスト配向しているTN型の
液晶表示装置に適用する場合は、前記一対の光学異方性
フィルムのうち、前記液晶素子と前側偏光板との間に配
置された一方の光学異方性フィルムの屈折率が最小とな
る方向をフィルム面に投影した方向を、前記液晶素子の
前基板の配向処理方向とほぼ平行、前記液晶素子と後側
偏光板との間に配置された他方の光学異方性フィルムの
屈折率が最小となる方向をフィルム面に投影した方向
を、前記液晶素子の後基板の配向処理方向とほぼ平行に
し、前側偏光板の吸収軸を、前記液晶素子の前基板の配
向処理方向とほぼ平行、後側偏光板の吸収軸を、前記液
晶素子の後基板の配向処理方向とほぼ平行にするのが好
ましく、このような構成とすることにより、視野角の広
いTN型液晶表示装置を得ることができる。
【0011】その場合、前記位相差板は、その板面に沿
った最も屈折率が大きいs軸方向を、この位相差板が隣
接する偏光板の吸収軸とほぼ平行な方向またはほぼ直交
する方向に向けて配置するのが好ましく、このように位
相差板を配置することにより、より広い視野角を得るこ
とができる。
【0012】また、この発明の液晶表示装置において、
前記位相差板を、前記一対の光学異方性フィルムのいず
れか一方とこの光学異方性フィルムに隣接する偏光板と
の間に配置する場合は、位相差板として、そのs軸方向
およびf軸方向とz軸方向の屈折率ns,nf,nz
が、0<(ns−nz)/(ns−nf)≦1の関係に
あるものを用いるのが好ましく、このような特性の位相
差板を用いることにより、視野角を十分に広くすること
ができる。
【0013】さらに、前記液晶素子の液晶層の複屈折性
Δnと液晶層厚dとの積Δndの値が例えば300nm
〜500nmの範囲であるときは、前記位相差板とし
て、その厚さをd′としたとき、(ns−nf)d′の
値が250nm〜450nmの範囲で、(ns−nz)
d′の値が70nm〜450nmの範囲であるリタデー
ションを有しているものを用いるのが好ましく、このよ
うな特性の位相差板を用いることにより、視野角を十分
に広くするとともに、ほとんど帯色の無い良好な色味
で、しかもコントラストの高い表示を得ることができ
る。
【0014】
【実施例】図1〜図15はこの発明の第1の実施例を示
しており、図1は液晶表示装置の分解斜視図、図2は前
記液晶表示装置の一部分の断面図である。
【0015】この液晶表示装置は、図1および図2に示
すように、液晶素子1と、液晶素子1をはさんで配置さ
れた前側偏光板11および後側偏光板12と、前記液晶
素子1と前側偏光板11との間および前記液晶素子1と
後側偏光板12との間にそれぞれ配置された一対の光学
異方性フィルム13A,13Bと、これらの光学異方性
フィルムのいずれか一方、例えば前側の光学異方性フィ
ルム13Aとこの光学異方性フィルム13Aに隣接する
前側偏光板11との間に配置された位相差板18とを備
えている。
【0016】前記液晶素子1は、図示しない枠状のシー
ル材を介して接合された前後一対の透明基板2,3間の
前記シール材で囲まれた領域にネマティック液晶層9を
設けたものであり、前記一対の基板2,3の内面にはそ
れぞれ透明な電極4,5が形成されている。
【0017】この実施例で用いた液晶素子1は、アクテ
ィブマトリックス方式のものであり、後基板(図2にお
いて下側の基板)3の内面に形成された電極5は、行方
向および列方向にマトリックス状に配列する複数の画素
電極、前基板2の内面に形成された電極4は、前記複数
の画素電極5に対向する一枚膜状の対向電極である。
【0018】また、前記後基板3の内面には、前記複数
の画素電極5にそれぞれ対応させて複数のTFT(薄膜
トランジスタ)6が配列形成されるとともに、各行のT
FT6にゲート信号を供給するための複数のゲート配線
および各列のTFT6にデータ信号を供給するための複
数のデータ配線(いずれも図示せず)が設けられてお
り、前記複数の画素電極5はそれぞれ、その画素電極5
に対応するTFT6に接続されている。
【0019】なお、図2ではTFT6を簡略化して示し
ているが、このTFT6は、基板3上に形成されたゲー
ト電極と、このゲート電極を覆って基板3のほぼ全面に
形成された透明なゲート絶縁膜と、このゲート絶縁膜の
上に前記ゲート電極に対向させて設けられたi型半導体
膜と、このi型半導体膜の両側部の上にn型半導体膜を
介して形成されたソース電極およびドレイン電極とから
なっている。
【0020】また、前記一対の基板2,3の内面にはそ
れぞれ、前記電極4,5を覆って配向膜7,8が設けら
れており、これらの配向膜7,8はそれぞれ、その膜面
を所定方向にラビングすることにより配向処理されてい
る。
【0021】この実施例の液晶表示装置はTN型のもの
であり、前記液晶素子1の液晶層9の液晶分子は、一対
の基板2,3の内面にそれぞれ設けられた配向膜7,8
によりこれらの基板2,3の近傍における配向方向を規
制されて、両基板2,3間においてほぼ90°のツイス
ト角でツイスト配向しており、前側偏光板11および後
側偏光板12は、それぞれの吸収軸11a,12a(図
2参照)を互いにほぼ直交させて配置されている。
【0022】また、前記液晶素子1と前側偏光板11と
の間および前記液晶素子1と後側偏光板12との間にそ
れぞれ配置された一対の光学異方性フィルム13A,1
3Bは、いずれも、フィルム面の法線に対し特定方向に
傾いた方向の屈折率が最小となる負の光学異方性を有し
ている。
【0023】図3は、前記光学異方性フィルム13A,
13Bの模式的断面図であり、この実施例で用いた光学
異方性フィルム13A,13Bは、ディスコティック液
晶分子17が一方の面から他方の面に向かって倒伏配向
状態から徐々に立上がるようにハイブリット配向したデ
ィスコティック液晶層16からなっている。
【0024】このディスコティック液晶層16からなる
光学異方性フィルム13A,13Bは、透明なベースフ
ィルム14上にSiO(酸化ケイ素)の斜方蒸着等によ
り、ディスコティック液晶分子17を一方向に一様なプ
レチルト角で倒伏配向させる配向処理膜15を形成し、
その上に例えば光硬化性のディスコティック高分子液晶
を一定厚さに塗布した後、その表面側から電界または磁
界を印加することにより、ディスコティック液晶分子1
7を、前記ベースフィルム14上から液晶層表面に向か
って倒伏配向状態から徐々に立上がるようにハイブリッ
ト配向させ、その状態で、光照射により前記ディスコテ
ィック高分子液晶を硬化させる方法で製造されたもので
ある。
【0025】この光学異方性フィルム13A,13B
は、ハイブリット配向した前記ディスコティック液晶分
子17の倒伏方向に沿った負の光学異方性を有してお
り、前記ディスコティック液晶層16の中間層のディス
コティック液晶分子17の平均的な分子軸17aの方向
に沿った方向、つまり図3に矢線で示した方向Nが、屈
折率が最小となる方向である。以下、この屈折率が最小
となる方向Nを、光学異方性フィルムの軸方向という。
【0026】これらの光学異方性フィルム13A,13
Bは、その屈折率が最小となる軸方向Nをフィルム面に
投影した方向(以下、フィルム面投影方向という)を所
定の方向に向けて、前記液晶素子1と前側偏光板11と
の間および前記液晶素子1と後側偏光板12との間にそ
れぞれ配置されている。
【0027】一方、前記位相差板18は、図1のよう
に、その板面に沿った最も屈折率が大きい方向およびそ
れと直交する方向をそれぞれs軸方向およびf軸方向、
前記板面の法線に沿った方向をz軸方向とし、その各軸
方向の屈折率をそれぞれns,nf,nzとしたとき、
これらの屈折率がns>nz≧nfの関係にある特性を
有する一軸性(ns>nz=nf)または二軸性(ns
>nz>nf)の位相差板であり、この位相差板18
は、前記最も屈折率が大きいs軸方向を所定の方向に向
けて、前側光学異方性フィルム13Aとこの光学異方性
フィルム13Aに隣接する前側偏光板11との間に配置
されている。
【0028】前記液晶素子1の一対の基板2,3の配向
処理方向(配向膜7,8のラビング方向)2a,3a
と、前側および後側偏光板11,12の吸収軸11a,
12aの向きと、前記一対の光学異方性フィルム13
A,13Bの屈折率が最小となる軸方向Nのフィルム面
投影方向と、前記位相差板18の最も屈折率が大きいs
軸方向の向きとを説明すると、この実施例では、これら
の向きを図1のように設定している。
【0029】すなわち、前記液晶素子1の前基板2の配
向処理方向2aは、画面の横軸xに対し、液晶表示装置
の前面側から見て左回りにほぼ45°ずれた方向、後基
板3の配向処理方向3aは、前記横軸xに対し、前面側
から見て右回りにほぼ45°ずれた方向にあり、この液
晶素子1の液晶層9の液晶分子は、そのツイスト方向を
図に破線矢印で示したように、後基板3から前基板2に
向かい、前面側から見て左回りにほぼ90°のツイスト
角でツイスト配向している。
【0030】また、前記一対の光学異方性フィルム13
A,13Bのうち、液晶素子1と前側偏光板11との間
に配置された一方の光学異方性フィルム(以下、前側光
学異方性フィルムという)13Aは、その屈折率が最小
となる軸方向Nのフィルム面投影方向を、前記横軸xに
対し、前面側から見て左回りにほぼ45°ずれた方向に
沿って配置され、液晶素子1と後側偏光板12との間に
配置された他方の光学異方性フィルム(以下、後側光学
異方性フィルムという)13Bは、その屈折率が最小と
なる軸方向Nのフィルム面投影方向を、前記横軸xに対
し、前面側から見て右回りにほぼ45°ずれた方向に沿
って配置されている。
【0031】すなわち、前側光学異方性フィルム13A
の屈折率が最小となる軸方向Nのフィルム面投影方向
は、液晶素子1の前基板2の配向処理方向2aとほぼ平
行であり、後側光学異方性フィルム13Bの屈折率が最
小となる軸方向Nのフィルム面投影方向は、液晶素子1
の後基板3の配向処理方向3aとほぼ平行である。
【0032】なお、前記前側および後側の光学異方性フ
ィルム13A,13Bは、その屈折率が最小となる軸方
向Nのフィルム面投影方向が液晶表示素子1の前基板2
および後基板3の配向処理方向2a,3aほぼ平行であ
れば、ベースフィルム14面とディスコティック液晶層
16の表面とのいずれの面を液晶素子1に向き合わせて
配置してもよい。
【0033】また、前側偏光板11は、その吸収軸11
aを、前記横軸xに対し、前面側から見て左回りにほぼ
45°ずれた方向に沿って配置され、後側偏光板12
は、その吸収軸12aを、前記横軸xに対し、前面側か
ら見て右回りにほぼ45°ずれた方向に沿って配置され
ており、したがって、前側偏光板11の吸収軸11a
は、液晶素子1の前基板2の配向処理方向2aとほぼ平
行であり、後側偏光板12の吸収軸12aは、前記液晶
素子1の後基板3の配向処理方向3aとほぼ平行であ
る。
【0034】さらに、前記位相差板18は、その板面に
沿った最も屈折率が大きいs軸方向を、前記横軸xに対
し、前面側から見て左回りまたは右回り(図1では左回
り)にほぼ45°ずれた方向に向けて配置されており、
したがって、この位相差板18のs軸方向は、この位相
差板18が隣接する前側偏光板11の吸収軸11aとほ
ぼ平行な方向またはほぼ直交する方向(図1ではほぼ平
行な方向)にある。
【0035】また、この実施例で用いた位相差板18
は、そのs軸方向およびf軸方向とz軸方向の屈折率n
s,nf,nzが、0<(ns−nz)/(ns−n
f)≦1の関係にあるものであり、さらにこの位相差板
18は、前記液晶素子1の液晶層9の複屈折性Δnと液
晶層厚dとの積Δndの値に応じたリタデーションを有
している。
【0036】この実施例では、前記液晶素子1のΔnd
の値を300nm〜500nmの範囲とし、前記位相差
板18に、その厚さをd′としたとき、(ns−nf)
d′の値が250nm〜450nmの範囲で、(ns−
nz)d′の値が70nm〜450nmの範囲であるリ
タデーションを有するものを用いている。
【0037】この液晶表示装置は、液晶素子1と前側偏
光板11との間および前記液晶素子1と後側偏光板12
との間にそれぞれ、フィルム面の法線に対し特定方向に
傾いた軸方向Nの屈折率が最小となる負の光学異方性を
有する光学異方性フィルム13A,13Bを、その屈折
率が最小となる軸方向Nのフィルム面投影方向を所定の
方向に向けて配置し、さらに前記一対の光学異方性フィ
ルム13A,13Bのうちの前側光学異方性フィルム1
3Aとこの光学異方性フィルム13Aに隣接する前側偏
光板11との間に、板面に沿った最も屈折率が大きいs
軸方向およびそれと直交するf軸方向の屈折率ns,n
fと前記板面の法線に沿ったz軸方向の屈折率nzとが
ns>nz≧nfの関係にある位相差板18を配置して
いるため、広い視野角を得ることができる。
【0038】すなわち、従来のTN型液晶表示装置は、
入射側の偏光板を透過して液晶素子の液晶層に入射した
光のうち、垂直方向から入射した光に対するリタデーシ
ョンと、斜め方向から入射した光に対するリタデーショ
ンとが異なるため、光の入射方向によって透過率が異な
り、したがって、表示を良好なコントラストで観察する
ことができる観察角度範囲、つまり視野角が狭く、また
表示に帯色を発生する。
【0039】このような従来の液晶表示装置に対して、
上記実施例の液晶表示装置は、液晶素子1と前側偏光板
11との間および前記液晶素子1と後側偏光板12との
間にそれぞれ、フィルム面の法線に対し特定方向に傾い
た方向の屈折率が最小となる負の光学異方性を有する光
学異方性フィルム13A,13Bを、その屈折率が最小
となる軸方向Nのフィルム面投影方向を前記液晶素子1
の前基板2および後基板3の配向処理方向2a,3aに
沿った方向に配置しているため、前記液晶素子1の液晶
層9を垂直方向に透過する光に対するリタデーション
と、斜めに傾いた方向に透過する光に対するリタデーシ
ョンとの差を、前記一対の光学異方性フィルム13A,
13Bにより補償することができ、したがって、様々な
方向からの入射光の透過率の差を小さくし、広い視野角
を得ることができるとともに、表示の帯色も抑制するこ
とができる。
【0040】しかも、この液晶表示装置では、前記一対
の光学異方性フィルム13A,13Bの一方(この実施
例では前側光学異方性フィルム)13Aと、この光学異
方性フィルム13Aに隣接する偏光板(前側偏光板)1
1との間に、板面に沿った最も屈折率が大きいs軸方向
およびそれと直交するf軸方向の屈折率ns,nfと前
記板面の法線に沿ったz軸方向の屈折率nzとがns>
nz≧nfの関係にある位相差板18を配置しているた
め、前記液晶素子1の液晶層9の複屈折性によって生じ
る斜め入射光の位相差を前記位相差板18によりさらに
補償し、より広い視野角を得るとともに、表示の帯色を
さらに改善することができる。
【0041】なお、上記実施例では、前記光学異方性フ
ィルム13A,13Bとして、図3に示したような、デ
ィスコティック液晶分子17が一方の面から他方の面に
向かって倒伏配向状態から徐々に立上がるようにハイブ
リット配向しており、その中間層のディスコティック液
晶分子17の平均的な分子軸17aの方向に沿った方向
が屈折率最小の軸方向Nである、ディスコティック液晶
層16からなるものを用いており、この光学異方性フィ
ルム13A,13Bは、前記ディスコティック液晶分子
17の複屈折性に方向性が無いため、広範囲にわたって
視野角を広くすることができる。
【0042】また、上記実施例の液晶表示装置は、液晶
素子1の一対の基板2,3の内面にそれぞれ互いにほぼ
直交する方向に配向処理が施され、液晶層9の液晶分子
が前記一対の基板2,3間においてほぼ90°のツイス
ト角でツイスト配向しているTN型の液晶表示装置であ
り、この実施例では、前記一対の光学異方性フィルム1
3A,13Bのうち、液晶素子1と前側偏光板11との
間に配置された前側光学異方性フィルム13Aの屈折率
が最小となる軸方向Nのフィルム面投影方向を、前記液
晶素子1の前基板2の配向処理方向2aに沿った方向、
液晶素子1と後側偏光板12との間に配置された後側光
学異方性フィルム13Bの屈折率が最小となる軸方向N
のフィルム面投影方向を、前記液晶素子1の後基板3の
配向処理方向3aに沿った方向にし、前側偏光板11の
吸収軸11aを、前記液晶素子1の前基板2の配向処理
方向2aとほぼ平行、後側偏光板12の吸収軸12a
を、前記液晶素子1の後基板3の配向処理方向3aとほ
ぼ平行にしているため、視野角の広いTN型液晶表示素
子を得ることができる。
【0043】さらに、この実施例では、前記位相差板1
8を、その板面に沿った最も屈折率が大きいs軸方向
を、この位相差板18が隣接する前側偏光板11の吸収
軸11aとほぼ平行な方向またはほぼ直交する方向(図
1ではほぼ平行な方向)に向けて配置しているため、よ
り広い視野角を得ることができる。
【0044】また、この実施例では、前記位相差板18
として、そのs軸方向およびf軸方向とz軸方向の屈折
率ns,nf,nzが、0<(ns−nz)/(ns−
nf)≦1の関係にあるものを用いているため、視野角
を十分に広くすることができる。
【0045】なお、上述したように、前記液晶素子1の
Δndの値が例えば300nm〜500nmの範囲であ
るときは、前記位相差板18として、(ns−nf)
d′の値が250nm〜450nmの範囲で、(ns−
nz)d′の値が70nm〜450nmの範囲であるリ
タデーションを有しているものを用いるのが好ましく、
このような特性の位相差板18を用いることにより、視
野角を十分に広くするとともに、ほとんど帯色の無い良
好な色味で、しかもコントラストの高い表示を得ること
ができる。
【0046】この液晶表示装置における前記位相差板1
8の(ns−nf)d′,(ns−nz)d′,(ns
−nz)/(ns−nf)の値および隣接する偏光板の
吸収軸(上記実施例では前側偏光板11の吸収軸11
a)に対するs軸方向の向きと、視野角との関係は、次
の通りである。
【0047】[モード1] 位相差板の特性 (ns−nz)/(ns−nf)=1 (ns−nf)d′=260nm (ns−nz)d′=260nm 隣接偏光板の吸収軸に対するs軸方向の向き;平行 [モード2] 位相差板の特性 (ns−nz)/(ns−nf)=1 (ns−nf)d′=260nm (ns−nz)d′=260nm 隣接偏光板の吸収軸に対するs軸方向の向き;直交 [モード3] 位相差板の特性 (ns−nz)/(ns−nf)=1 (ns−nf)d′=350nm (ns−nz)d′=350nm 隣接偏光板の吸収軸に対するs軸方向の向き;平行 [モード4] 位相差板の特性 (ns−nz)/(ns−nf)=1 (ns−nf)d′=350nm (ns−nz)d′=350nm 隣接偏光板の吸収軸に対するs軸方向の向き;直交 [モード5] 位相差板の特性 (ns−nz)/(ns−nf)=1 (ns−nf)d′=440nm (ns−nz)d′=440nm 隣接偏光板の吸収軸に対するs軸方向の向き;平行 [モード6] 位相差板の特性 (ns−nz)/(ns−nf)=1 (ns−nf)d′=440nm (ns−nz)d′=440nm 隣接偏光板の吸収軸に対するs軸方向の向き;直交 [モード7] 位相差板の特性 (ns−nz)/(ns−nf)=0.3 (ns−nf)d′=205nm (ns−nz)d′= 80nm 隣接偏光板の吸収軸に対するs軸方向の向き;平行 [モード8] 位相差板の特性 (ns−nz)/(ns−nf)=0.3 (ns−nf)d′=205nm (ns−nz)d′= 80nm 隣接偏光板の吸収軸に対するs軸方向の向き;直交 [モード9] 位相差板の特性 (ns−nz)/(ns−nf)=0.3 (ns−nf)d′=350nm (ns−nz)d′=105nm 隣接偏光板の吸収軸に対するs軸方向の向き;平行 [モード10] 位相差板の特性 (ns−nz)/(ns−nf)=0.3 (ns−nf)d′=350nm (ns−nz)d′=105nm 隣接偏光板の吸収軸に対するs軸方向の向き;直交 [モード11] 位相差板の特性 (ns−nz)/(ns−nf)=0.3 (ns−nf)d′=420nm (ns−nz)d′=126nm 隣接偏光板の吸収軸に対するs軸方向の向き;平行 [モード12] 位相差板の特性 (ns−nz)/(ns−nf)=0.3 (ns−nf)d′=420nm (ns−nz)d′=126nm 隣接偏光板の吸収軸に対するs軸方向の向き;直交 図4〜図15はそれぞれ、上記1〜12の各モードにお
ける液晶表示装置の視野角特性を示し、図16は上記実
施例の液晶表示装置から位相差板18を省略した比較表
示装置の視野角特性を示しており、いずれも、コントラ
ストCRがCR=20以上の表示を観察できる視野角の
範囲を示している。
【0048】なお、図4〜図15および図16におい
て、破線で示した複数の同心円は、液晶表示装置の画面
の法線(0°)に対して20°,40°,60°,80
°の各観察角度を示している。また、これらの図におい
て、外周に付した角度は表示の観察方向を示しており、
0°の方向が画面の右方向、90°の方向が画面の上方
向、180°の方向が画面の左方向、270°の方向が
画面の下方向である。
【0049】これらの視野角特性を見ると、位相差板1
8を省略した比較装置は、CR=20以上のコントラス
トが得られる画面の上下および左右方向の視野角が、図
16のように、上40°〜下40°,左44°〜右46
°であるのに対し、位相差板18を備えた液晶表示装置
は、CR=20以上のコントラストが得られる画面の上
下および左右方向の視野角が、図4〜図15のように、 モード1(図4) 上40°〜下50°,左46°
〜右50° モード2(図5) 上30°〜下50°,左50°
〜右50° モード3(図6) 上36°〜下58°,左60°
〜右50° モード4(図7) 上40°〜下50°,左80°
〜右50° モード5(図8) 上30°〜下54°,左52°
〜右46° モード6(図9) 上45°〜下45°,左80°
〜右60° モード7(図10) 上38°〜下60°,左80°
〜右54° モード8(図11) 上38°〜下60°,左80°
〜右58° モード9(図12) 上30°〜下50°,左50°
〜右50° モード10(図13) 上58°〜下36°,左65°
〜右80° モード11(図14) 上28°〜下38°,左48°
〜右44° モード12(図15) 上56°〜下34°,左70°
〜右80° であり、いずれも、位相差板18を省略した比較装置に
比べて、画面の左右方向の視野角が広い。
【0050】すなわち、液晶表示装置に望まれるのは、
主に左右方向の広視野角化であり、一対の光学異方性フ
ィルム13A,13Bに加えて位相差板18を備えた上
記実施例の液晶表示装置は、上記モード1〜12のいず
れのものも、左右方向の視野角が十分である。
【0051】また、上記モード1〜12のいずれの液晶
表示装置も、その表示の色味が、CIE色度図上におけ
るホワイトポイントのずれが極く小さいという特性を有
しており、したがって、ほとんど帯色の無い良好な色味
で、しかもコントラストの高い表示を得ることができ
る。
【0052】つまり、この実施例の液晶表示装置のよう
に、液晶素子1の前側基板2および後基板3の配向処理
方向2a,3aがそれぞれ画面の横軸xに対してほぼ4
5°ずれた方向で、液晶分子が両基板2,3間において
ほぼ90°のツイスト角でツイスト配向しており、前記
一対の光学異方性フィルム13A,13Bのうちの前側
光学異方性フィルム13Aの屈折率が最小となる軸方向
Nのフィルム面投影方向が、前記液晶素子1の前基板2
の配向処理方向2aとほぼ平行、後側光学異方性フィル
ム13Bの屈折率が最小となる軸方向Nのフィルム面投
影方向が、前記液晶素子1の後基板3の配向処理方向3
aとほぼ平行であり、前側偏光板11の吸収軸11a
が、前記液晶素子2の前基板2の配向処理方向2aとほ
ぼ平行、後側偏光板12の吸収軸12aが、前記液晶素
子1の後基板3の配向処理方向3aとほぼ平行で、前記
位相差板18が、その板面に沿った最も屈折率が大きい
s軸方向を、この位相差板18が隣接する前側偏光板1
1の吸収軸11aとほぼ平行な方向またはほぼ直交する
方向に向けて配置されている場合、前記位相差板18の
s軸方向およびf軸方向とz軸方向の屈折率ns,n
f,nzが0<(ns−nz)/(ns−nf)≦1の
関係にあり、さらに、前記液晶素子1のΔndの値が3
00nm〜500nmの範囲、前記位相差板18のリタ
デーションが(ns−nf)d′=250nm〜450
nm、(ns−nz)d′=70nm〜450nmの範
囲であれば、少なくとも画面の左右方向の視野角を十分
に広くするとともに、ほとんど帯色の無い良好な色味
で、しかもコントラストの高い表示を得ることができ
る。
【0053】なお、前記位相差板18の特性が同じで
も、液晶表示装置の視野角は、図4と図5、図6と図
7、図8と図9、図10と図11、図12と図13、図
14と図15とをそれぞれ比較して見れば分かるよう
に、隣接偏光板の吸収軸に対する位相差板18のs軸方
向の向きによって異なる。
【0054】上記図4〜図15の視野角特性を比較する
と、なかでも、図6(モード3)、図7(モード4)、
図9(モード6)、図10(モード7)、図11(モー
ド8)、図13(モード10)および図15(モード1
2)の特性は、位相差板18を省略した比較装置に比べ
て左右方向の視野角がより広く、上下方向の視野角も十
分な視野角特性であり、さらに左右方向の視野角に着目
すると、図11(モード8)、図13(モード10)お
よび図15(モード12)の特性が優れており、特に図
13(モード10)の特性が最も良好である。
【0055】すなわち、前記液晶素子1の前側基板2お
よび後基板3の配向処理方向2a,3a、液晶分子のツ
イスト角、一対の光学異方性フィルム13A,13Bの
屈折率が最小となる軸方向Nのフィルム面投影方向、前
側偏光板11および後側偏光板12の吸収軸11a,1
2aの向きがそれぞれ上記のように設定され、前記液晶
素子の液晶層の複屈折性Δnと液晶層厚dとの積Δnd
の値が300nm〜500nmの範囲であるときの好ま
しいモードは、3、4、6、7、8、10および12で
あり、より好ましいモードは、8、10および12、さ
らに好ましいモードは10である。
【0056】言い換えれば、位相差板18を、その板面
に沿った最も屈折率が大きいs軸方向をこの位相差板1
8が隣接する前側偏光板11の吸収軸11aとほぼ平行
な方向に沿って配置する場合は、上記モード3のよう
に、前記位相差板18として、(ns−nz)/(ns
−nf)=1の一軸性位相差板で、その(ns−nf)
d′および(ns−nz)d′の値が350nmの付近
にあるものを用いるのが好ましい。
【0057】一方、位相差板18を、その板面に沿った
最も屈折率が大きいs軸方向をこの位相差板18が隣接
する前側偏光板11の吸収軸11aとほぼ直交する方向
に向けて配置する場合は、前記位相差板18として、上
記モード4、6のように、(ns−nz)/(ns−n
f)=1の一軸性位相差板で、その(ns−nf)d′
および(ns−nz)d′の値が350nm〜440n
m付近にあるものを用いるか、あるいは、上記モード
7、8、10および12のように、(ns−nz)/
(ns−nf)=0.3の二軸性位相差板で、その(n
s−nf)d′の値が265nm〜420nm付近、
(ns−nz)d′の値が80nm〜126nm付近に
あるものを用いるのが好ましい。
【0058】これらのモードのうち、より好ましいモー
ドは、上記のように、8、10および12、さらに好ま
しいモードは10であり、したがって、前記位相差板1
8は、そのs軸方向を隣接偏光板11の吸収軸11aと
ほぼ直交する方向に向けて配置し、この位相差板18を
(ns−nz)/(ns−nf)=0.3の二軸性位相
差板とするとともに、そのリタデーションを、(ns−
nf)d′=265nm〜420nm付近、(ns−n
z)d′=80nm〜126nm付近に、より好ましく
は、(ns−nf)d′=350nm付近、(ns−n
z)d′=105nm付近に選ぶのが望ましい。
【0059】なお、上記実施例では、位相差板18を、
前側の光学異方性フィルム13Aとこの光学異方性フィ
ルム13Aに隣接する前側偏光板11との間に配置して
いるが、前記位相差板18は、後側の光学異方性フィル
ム13Bとこの光学異方性フィルム13Bに隣接する後
側偏光板12との間に配置してもよい。
【0060】図17はこの発明の第2の実施例を示す液
晶表示装置の分解斜視図であり、この実施例は、位相差
板18を後側の光学異方性フィルム13Bとこの光学異
方性フィルム13Bに隣接する後側偏光板12との間に
配置したものである。
【0061】なお、この第2の実施例の液晶表示装置
は、液晶素子1の前側基板2および後基板3の配向処理
方向2a,3a、液晶分子のツイスト角、一対の光学異
方性フィルム13A,13Bの屈折率が最小となる軸方
向Nのフィルム面投影方向、前側偏光板11および後側
偏光板12の吸収軸11a,12aの向きを、上記第1
の実施例と同じにしたものであり、この実施例において
も、位相差板18として、s軸方向およびf軸方向とz
軸方向の屈折率ns,nf,nzが、ns>nz≧n
f、好ましくは0<(ns−nz)/(ns−nf)≦
1の関係にあるものを用い、この位相差板18のs軸方
向を隣接する後側偏光板12の吸収軸12aとほぼ平行
な方向またはほぼ直交する方向に向けて配置するととも
に、液晶素子1のΔndに応じて前記位相差板18のリ
タデーション(ns−nf)d′および(ns−nz)
d′の値を選ぶことにより、上記第1の実施例と同様な
効果を得ることができる。
【0062】また、上記位相差板18は、1枚に限ら
ず、前側の光学異方性フィルム13Aとこの光学異方性
フィルム13Aに隣接する前側偏光板11との間と、後
側の光学異方性フィルム13Bとこの光学異方性フィル
ム13Bに隣接する後側偏光板12との間にそれぞれ1
枚ずつ配置してもよく、その場合も、これらの位相差板
にns>nz≧nfの関係にあるものを用い、この位相
差板18のs軸方向を隣接する前側偏光板11および後
側偏光板12の吸収軸11a,12aとほぼ平行な方向
またはほぼ直交する方向に向けて配置するとともに、液
晶素子1のΔndに応じて各位相差板のリタデーション
(ns−nf)d′および(ns−nz)d′の値を選
ぶことにより、広い視野角を得ることができるまた、上
記実施例の液晶表示装置は、液晶素子1の液晶分子のツ
イスト角をほぼ90°としたTN型のものであるが、こ
の発明は、例えば液晶分子のツイスト角を180°〜2
70°(通常は220°〜250°)としたSTN型の
液晶表示装置にも適用することができるものであり、そ
の場合も、液晶素子とその前後の偏光板との間にそれぞ
れ上記光学異方性フィルム13A,13Bを配置し、そ
の光学異方性フィルム13A,13Bの少なくとも一方
とこの光学異方性フィルムに隣接する前記偏光板との間
に、s軸方向およびf軸方向とz軸方向の屈折率がns
>nz≧nfの関係にある位相差板18を配置すること
により、広い視野角を得ることができる。
【0063】さらに、上記実施例で用いた液晶素子1は
アクティブマトリックス方式のものであるが、前記液晶
素子1は、一対の基板2,3の一方内面に行方向に沿う
複数の走査電極を形成し、他方の基板の内面に列方向に
沿う複数の信号電極を形成した単純マトリックス方式の
ものでもよく、また、前記液晶素子1は、白黒画像を表
示するものでも、複数の画素領域にそれぞれ対応させて
複数の色、例えば赤,緑,青の3色のカラーフィルタを
備えた、多色カラー画像を表示するものでもよい。
【0064】
【発明の効果】この発明の液晶表示装置は、液晶素子と
前側偏光板との間および前記液晶素子と後側偏光板との
間にそれぞれ、フィルム面の法線に対し特定方向に傾い
た方向の屈折率が最小となる負の光学異方性を有する光
学異方性フィルムを、その屈折率が最小となる方向を所
定の方向に向けて配置し、さらに前記一対の光学異方性
フィルムの少なくとも一方とこの光学異方性フィルムに
隣接する前記偏光板との間に、板面に沿った最も屈折率
が大きいs軸方向およびそれと直交するf軸方向の屈折
率ns,nfと前記板面の法線に沿ったz軸方向の屈折
率nzとがns>nz≧nfの関係にある位相差板を配
置したものであるため、広い視野角を得ることができ
る。
【0065】この発明の液晶表示装置において、前記光
学異方性フィルムは、ディスコティック液晶分子が一方
の面から他方の面に向かって倒伏配向状態から徐々に立
上がるように配向しており、その中間層のディスコティ
ック液晶分子の平均的な分子軸方向に沿った方向が屈折
率最小の方向である、ディスコティック液晶層からなる
ものが好ましく、このディスコティック液晶層からなる
光学異方性フィルムを用いることにより、広範囲にわた
って視野角を広くすることができる。
【0066】また、この発明を、前記液晶素子の一対の
基板の内面にそれぞれ互いにほぼ直交する方向に配向処
理が施され、液晶層の液晶分子が前記一対の基板間にお
いてほぼ90°のツイスト角でツイスト配向しているT
N型の液晶表示装置に適用する場合は、前記一対の光学
異方性フィルムのうち、前記液晶素子と前側偏光板との
間に配置された一方の光学異方性フィルムの屈折率が最
小となる方向をフィルム面に投影した方向を、前記液晶
素子の前基板の配向処理方向とほぼ平行、前記液晶素子
と後側偏光板との間に配置された他方の光学異方性フィ
ルムの屈折率が最小となる方向をフィルム面に投影した
方向を、前記液晶素子の後基板の配向処理方向とほぼ平
行にし、前側偏光板の吸収軸を、前記液晶素子の前基板
の配向処理方向とほぼ平行、後側偏光板の吸収軸を、前
記液晶素子の後基板の配向処理方向とほぼ平行にするの
が好ましく、このような構成とすることにより、視野角
の広いTN型液晶表示装置を得ることができる。
【0067】その場合、前記位相差板は、その板面に沿
った最も屈折率が大きいs軸方向を、この位相差板が隣
接する偏光板の吸収軸とほぼ平行な方向またはほぼ直交
する方向に向けて配置するのが好ましく、このように位
相差板を配置することにより、より広い視野角を得るこ
とができる。
【0068】また、この発明の液晶表示装置において、
前記位相差板を、前記一対の光学異方性フィルムのいず
れか一方とこの光学異方性フィルムに隣接する偏光板と
の間に配置する場合は、位相差板として、そのs軸方向
およびf軸方向とz軸方向の屈折率ns,nf,nz
が、0<(ns−nz)/(ns−nf)≦1の関係に
あるものを用いるのが好ましく、このような特性の位相
差板を用いることにより、視野角を十分に広くすること
ができる。
【0069】さらに、前記液晶素子の液晶層の複屈折性
Δnと液晶層厚dとの積Δndの値が例えば300nm
〜500nmの範囲であるときは、前記位相差板とし
て、その厚さをd′としたとき、(ns−nf)d′の
値が250nm〜450nmの範囲で、(ns−nz)
d′の値が70nm〜450nmの範囲であるリタデー
ションを有しているものを用いるのが好ましく、このよ
うな特性の位相差板を用いることにより、視野角を十分
に広くするとともに、ほとんど帯色の無い良好な色味
で、しかもコントラストの高い表示を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施例を示す液晶表示装置の
分解斜視図。
【図2】前記液晶表示装置の一部分の断面図。
【図3】前記液晶表示装置に用いた光学異方性フィルム
の模式的断面図
【図4】(ns−nz)/(ns−nf)=1、(ns
−nf)d′=260nm、(ns−nz)d′=26
0nmの特性の位相差板を用い、隣接偏光板の吸収軸に
対するs軸方向の向きを平行とした液晶表示装置の視野
角特性を示す図。
【図5】(ns−nz)/(ns−nf)=1、(ns
−nf)d′=260nm、(ns−nz)d′=26
0nmの特性の位相差板を用い、隣接偏光板の吸収軸に
対するs軸方向の向きを直交とした液晶表示装置の視野
角特性を示す図。
【図6】(ns−nz)/(ns−nf)=1、(ns
−nf)d′=(ns−nf)d′=350nm、(n
s−nz)d′=350nmの特性の位相差板を用い、
隣接偏光板の吸収軸に対するs軸方向の向きを平行とし
た液晶表示装置の視野角特性を示す図。
【図7】(ns−nz)/(ns−nf)=1、(ns
−nf)d′=350nm、(ns−nz)d′=35
0nmの特性の位相差板を用い、隣接偏光板の吸収軸に
対するs軸方向の向きを直交とした液晶表示装置の視野
角特性を示す図。
【図8】(ns−nz)/(ns−nf)=1、(ns
−nf)d′=440nm、(ns−nz)d′=44
0nmの特性の位相差板を用い、隣接偏光板の吸収軸に
対するs軸方向の向きを平行とした液晶表示装置の視野
角特性を示す図。
【図9】(ns−nz)/(ns−nf)=1、(ns
−nf)d′=440nm、(ns−nz)d′=44
0nmの特性の位相差板を用い、隣接偏光板の吸収軸に
対するs軸方向の向きを直交とした液晶表示装置の視野
角特性を示す図。
【図10】(ns−nz)/(ns−nf)=0.3、
(ns−nf)d′=205nm、(ns−nz)d′
=80nmの特性の位相差板を用い、隣接偏光板の吸収
軸に対するs軸方向の向きを平行とした液晶表示装置の
視野角特性を示す図。
【図11】(ns−nz)/(ns−nf)=0.3、
(ns−nf)d′=205nm、(ns−nz)d′
=80nmの特性の位相差板を用い、隣接偏光板の吸収
軸に対するs軸方向の向きを直交とした液晶表示装置の
視野角特性を示す図。
【図12】(ns−nz)/(ns−nf)=0.3、
(ns−nf)d′=350nm、(ns−nz)d′
=105nmの特性の位相差板を用い、隣接偏光板の吸
収軸に対するs軸方向の向きを平行とした液晶表示装置
の視野角特性を示す図。
【図13】(ns−nz)/(ns−nf)=0.3、
(ns−nf)d′=350nm、(ns−nz)d′
=105nmの特性の位相差板を用い、隣接偏光板の吸
収軸に対するs軸方向の向きを直交とした液晶表示装置
の視野角特性を示す図。
【図14】(ns−nz)/(ns−nf)=0.3、
(ns−nf)d′=420nm、(ns−nz)d′
=126nmの特性の位相差板を用い、隣接偏光板の吸
収軸に対するs軸方向の向きを平行とした液晶表示装置
の視野角特性を示す図。
【図15】(ns−nz)/(ns−nf)=0.3、
(ns−nf)d′=420nm、(ns−nz)d′
=126nmの特性の位相差板を用い、隣接偏光板の吸
収軸に対するs軸方向の向きを直交とした液晶表示装置
の視野角特性を示す図。
【図16】位相差板を省略した比較装置の視野角特性を
示す図。
【図17】この発明の第2の実施例を示す液晶表示装置
の分解斜視図。
【符号の説明】
1…液晶素子 2,3…基板 2a…前基板の配向処理方向 3a…後基板の配向処理方向 4,5…電極 6…TFT 7,8…配向膜 9…ネマティック液晶層 11,12…偏光板 11a,12a…吸収軸 13A,13B…光学異方性フィルム 14…ベースフィルム 15…配向処理膜 16…ディスコティック液晶層分子 17…ディスコティック液晶分子 N…屈折率が最小となる方向 18…位相差板

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内面に電極が形成された前後一対の基板間
    に液晶層が設けられた液晶素子と、前記液晶素子をはさ
    んで配置された前側偏光板および後側偏光板と、フィル
    ム面の法線に対し特定方向に傾いた方向の屈折率が最小
    となる負の光学異方性を有し、その屈折率が最小となる
    方向を所定の方向に向けて前記液晶素子と前側偏光板と
    の間および前記液晶素子と後側偏光板との間にそれぞれ
    配置された一対の光学異方性フィルムと、板面に沿った
    最も屈折率が大きい方向およびそれと直交する方向をそ
    れぞれs軸方向およびf軸方向、前記板面の法線に沿っ
    た方向をz軸方向とし、その各軸方向の屈折率をそれぞ
    れns,nf,nzとしたとき、これらの屈折率がns
    >nz≧nfの関係にあり、前記s軸方向を所定の方向
    に向けて前記一対の光学異方性フィルムの少なくとも一
    方とこの光学異方性フィルムに隣接する前記偏光板との
    間に配置された位相差板とを備えたことを特徴とする液
    晶表示装置。
  2. 【請求項2】光学異方性フィルムは、ディスコティック
    液晶分子が一方の面から他方の面に向かって倒伏配向状
    態から徐々に立上がるように配向したディスコティック
    液晶層からなっており、このディスコティック液晶層の
    中間層のディスコティック液晶分子の平均的な分子軸方
    向に沿った方向が、屈折率が最小の方向であることを特
    徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
  3. 【請求項3】液晶素子の一対の基板の内面にそれぞれ互
    いにほぼ直交する方向に配向処理が施され、液晶層の液
    晶分子が前記一対の基板間においてほぼ90°のツイス
    ト角でツイスト配向しているとともに、一対の光学異方
    性フィルムのうち、前記液晶素子と前側偏光板との間に
    配置された一方の光学異方性フィルムの屈折率が最小と
    なる方向をフィルム面に投影した方向が、前記液晶素子
    の前基板の配向処理方向とほぼ平行、前記液晶素子と後
    側偏光板との間に配置された他方の光学異方性フィルム
    の屈折率が最小となる方向をフィルム面に投影した方向
    が、前記液晶素子の後基板の配向処理方向とほぼ平行で
    あり、前側偏光板の吸収軸が、前記液晶素子の前基板の
    配向処理方向とほぼ平行、前記後側偏光板の吸収軸が、
    前記液晶素子の後基板の配向処理方向とほぼ平行である
    ことを特徴とする請求項1または2に記載の液晶表示装
    置。
  4. 【請求項4】位相差板は、その板面に沿った最も屈折率
    が大きいs軸方向を、この位相差板が隣接する偏光板の
    吸収軸とほぼ平行な方向またはほぼ直交する方向に向け
    て配置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。
  5. 【請求項5】位相差板は、一対の光学異方性フィルムの
    いずれか一方とこの光学異方性フィルムに隣接する偏光
    板との間に配置されており、この位相差板のs軸方向お
    よびf軸方向とz軸方向の屈折率ns,nf,nzが、
    0<(ns−nz)/(ns−nf)≦1の関係にある
    ことを特徴とする請求項4に記載の液晶表示装置。
  6. 【請求項6】液晶素子の液晶層の複屈折性Δnと液晶層
    厚dとの積Δndの値が300nm〜500nmの範囲
    であり、位相差板は、その厚さをd′としたとき、(n
    s−nf)d′の値が250nm〜450nmの範囲
    で、(ns−nz)d′の値が70nm〜450nmの
    範囲であるリタデーションを有していることを特徴とす
    る請求項5に記載の液晶表示装置。
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