JP2002116463A - 液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＮＢ配向分割水平配向ＥＣＢ方式の液晶表示
素子において、白表示時の高視野角での階調反転を抑制
し、正面から高角側までの幅広い視野角範囲で良好な表
示を得る。 【解決手段】 ネマチック液晶材料の比誘電率の異方性
Δε、広がり変形に対する弾性定数Ｋ₁₁〔ｐＮ〕、曲が
り変形に対する弾性定数Ｋ₃₃〔ｐＮ〕が、０．３＜Ｋ₁₁
／Δε＜１．６、１．３＜（Ｋ₁₁／Ｋ₃₃）√Δε＜４な
る関係を有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示素子に関
する。

【０００２】

【従来の技術】現在主流となっているねじれネマチック
液晶ディスプレイ（twisted nematicliquid crystal di
splay、ＴＮ−ＬＣＤ）には、視角方向（観察者がディ
スプレイを見込む角度）によって表示画像の見え方に大
きな差があるという欠点がある。そこで、視角依存性の
小さい表示方式の検討・採用が進められている。

【０００３】その一例として、信号電極、共通電極を同
一基板上に設置し基板に略平行な電界を発生させ、液晶
分子を基板に略平行に駆動する方式がある。これは、Ｉ
ＰＳ（In-Plane Switching）方式と呼ばれ、現在主流の
広視野角表示方式である。しかし、このＩＰＳ方式で
は、表示画素内に不透明な電極を設置するため、開口率
が下がり、透過率が小さくなるという問題点がある。

【０００４】また、他の例として、ＮＢ（Normally Bla
ck）配向分割水平配向ＥＣＢ（Electrically Controlle
d Birefringence）と呼ばれる方式がある。この方式
は、液晶層を挟持して対向する一対の基板と、液晶層に
略垂直な電界を印加するために基板に設けられた電極
と、基板の外側に設けられた偏光板と位相差板とを有
し、液晶層が、配向方向が略同一でかつ電圧印加時の液
晶分子の起き上がり方向が略反対な２つの領域（ドメイ
ン）に分割されている。

【０００５】この方式では、白表示（高電圧印加）時に
液晶の配向方向と直交する方向（以下、左右方向ともい
う）からディスプレイを見た場合、高角側（ディスプレ
イを見込む角が大）で透過率が小さくなるため、図３に
示すように、高角側で階調反転が起こるという問題があ
る。白表示時の印加電圧を下げて高角側での透過率を上
げることはできるが、正面での透過率が下がってしま
う。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このＮＢ配
向分割水平配向ＥＣＢ方式の液晶表示素子において、白
表示（高電圧印加）時の高視野角での階調反転を抑制
し、正面から高角側までの幅広い視野角範囲で良好な表
示を得ることのできる液晶表示素子を得ることを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも一
方が可視域で透明な一対の基板と、基板間に挟持された
正の誘電異方性を持つネマチック液晶材料からなる液晶
層と、液晶層に略垂直な電界を印加するために基板に設
けられた電極と、基板の外側に設けられた偏光板と、一
枚または複数枚の位相差板からなる光学補償板を有し、
液晶層が、配向方向が略同一でかつ電圧印加時の液晶分
子の起き上がり方向が略反対な２つのドメインに分割さ
れている液晶表示素子において、ネマチック液晶材料の
比誘電率の異方性Δε、広がり変形に対する弾性定数Ｋ
₁₁〔ｐＮ〕、曲がり変形に対する弾性定数Ｋ₃₃〔ｐＮ〕
が、 ０．３＜Ｋ₁₁／Δε＜１．６ １．３＜（Ｋ₁₁／Ｋ₃₃）√Δε＜４ なる関係を有することを特徴とする。

【０００８】また、液晶層が与えるリタデーションにつ
いて、白表示での透過率−波長曲線において透過率の最
大値を与える波長λ〔ｎｍ〕でのリタデーションＲ
_w（λ）〔ｎｍ〕と、黒表示での該波長でのリタデーシ
ョンＲ_b（λ）〔ｎｍ〕が、 ０．３＜（Ｒ_w（λ）−Ｒ_b（λ））／λ＜０．５ なる関係を有することを特徴とする。

【０００９】また、前記２つのドメインの面積が略等し
いことを特徴とする。

【００１０】また、液晶層にプレチルトを与えることに
より前記２つのドメインを形成し、プレチルト角の絶対
値は３°以下であることを特徴とする。

【００１１】また、前記位相差板の屈折率主軸が、位相
差板の法線に略平行または略垂直であることを特徴とす
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】まず、本発明の液晶表示素子の基
本構成を図１を用いて説明する。

【００１３】一対の基板５、７が対向して設けられ、液
晶層６を挟持している。基板５の外側表面（液晶層６の
ない側の表面）には、正の一軸位相差板４、正の垂直位
相差板３、二軸位相差板２、直線偏光板１が貼り付けさ
れている。同様に、基板７の外側表面（液晶層６のない
側の表面）には、正の一軸位相差板８、正の垂直位相差
板９、二軸位相差板１０、直線偏光板１１がそれぞれ貼
り付けされている。

【００１４】位相差板の構成は必ずしも図１に限定され
ない。一軸位相差板４、８は、ＮＢ（Normally Black、
電圧無印加時に黒表示）になるように選択する。垂直位
相差板３、９および二軸位相差板２、１０は、必ずしも
設ける必要はないが、設けた方が視野角特性が良好にな
る。垂直位相差板３、９は、視角変化にともなう透過率
変化を抑制するよう選択する。二軸位相差板２、１０
は、黒表示時の透過率の視角依存性が小さくように選択
する。

【００１５】液晶層６は、図２に示すように、配向方向
が略同一でかつ電圧印加時の液晶分子の起き上がり方向
が略反対な２つのドメインに分割されている。このよう
な配向分割を実現するために、あらかじめ液晶分子に基
板に対する起き上がり角（以下、プレチルトという）を
与えておき、このプレチルトの方向を２つのドメインで
それぞれ逆向きとする方法がある。

【００１６】２つのドメインの液晶分子にそれぞれ逆向
きのプレチルトを与える方法としては、基板に光配向膜
を塗布後、レジストパターンあるいはマスクを用いて一
方のドメインに対し紫外線を照射し、次に別のレジスト
パターンあるいはマスクを用いてもう一方のドメインに
対し先程とは逆の角度から紫外線を照射する光分割配
向、配向膜塗布後、レジストパターンを用いて両ドメイ
ンをそれぞれ逆の方向にラビングする分割ラビングなど
が使用できる。

【００１７】また、各ドメインの液晶分子に印加する電
圧（電界）を基板法線からそれぞれ逆方向に傾けること
により液晶の立ち上がりを逆方向とする電界制御型配向
分割などを使用してもよい。

【００１８】さらに、液晶層６に略垂直に電界を印加で
きるように電極が設置されている。

【００１９】液晶層６のギャップ（液晶層６の厚さ）ｄ
は、図４の透過率−波長曲線に示すように、通常４８０
〜５７０ｎｍの間のある特定の波長λで透過率が最大に
なるように決定する。

【００２０】透過率が最大になる条件は、白表示時の液
晶層のリタデーションをＲ_w（λ）〔ｎｍ〕、黒表示で
の該波長でのリタデーションをＲ_b（λ）〔ｎｍ〕とし
て、 （Ｒ_w（λ）−Ｒ_b（λ））／λ＝０．５ （式１） で表される。

【００２１】リタデーションは印加電圧に依存し、ギャ
ップｄに比例（単調増加）するので（式１）は白電圧
（白表示時の印加電圧）、黒電圧（黒表示時の印加電
圧）、およびギャップｄを決める条件式である。

【００２２】しかし、（式１）により白電圧、黒電圧お
よびギャップｄの設計をすると、白表示における正面で
の透過率は高くなるが、すでに従来の技術（図３）で説
明したように、左右方向の透過率が小さくなってしま
い、高角側で階調反転が生じる。

【００２３】この問題を解決するため、本発明では、比
誘電率の異方性Δε、広がり変形に対する弾性定数Ｋ₁₁
〔ｐＮ〕、曲がり変形に対する弾性定数Ｋ₃₃〔ｐＮ〕
が、 ０．３＜Ｋ₁₁／Δε＜１．６ （式２） １．３＜（Ｋ₁₁／Ｋ₃₃）√Δε＜４ （式３） なる関係を満たす液晶材料を使用する。

【００２４】Ｋ₁₁／Δεの値が１．６よりも小さく、
（Ｋ₁₁／Ｋ₃₃）√Δεの値が１．３よりも大きければ、
液晶分子の配向状態が、左右方向の透過率が落ちない配
向状態に近づく。

【００２５】Ｋ₁₁／Δεの値は小さいほうがよいが、小
さすぎると（Δεが大きすぎると）焼き付きやフリッカ
を生じやすくなるので０．３よりも大きい値とするのが
望ましい。

【００２６】（Ｋ₁₁／Ｋ₃₃）√Δεの値は大きいほうが
よいが、大きすぎると（Δεが大きすぎると）焼き付き
やフリッカを生じやすくなるので 4 よりも小さい値と
するのが望ましい。

【００２７】すでに従来の技術（図３）で説明したとお
り、左右方向で階調反転が生じるのは白表示における左
右方向の透過率が小さくなるためである。

【００２８】白電圧を下げることにより、階調反転を改
善する（図３の高電圧側の曲線、たとえば白ヌキ四角の
曲線、を使用しないことに対応する）ことは可能である
が、正面での透過率が低下してしまう。

【００２９】そこで、前記従来の（式１）ではなく、次
の関係式を満たすように印加電圧（白電圧、黒電圧）お
よびギャップｄを設計する。 ０．３＜（Ｒ_w（λ）−Ｒ_b（λ））／λ＜０．５ （式４） この（式４）を満たすように印加電圧およびギャップｄ
を設計することで、正面での透過率の減少を抑えつつ、
左右方向の透過率および階調反転を改善することができ
る。（式４）の（Ｒ_w（λ）−Ｒ_b（λ））／λを０．３
以下にすると、正面での透過率が大きく低下してしま
い、暗い画像しか得られなくなってしまう。より好まし
くは、（式４）の（Ｒ_w（λ）−Ｒ_b（λ））／λを０．
４以上にとれば、正面での透過率の低下を約１０％以内
に抑えることができ、より明るい良好な画像を得ること
ができる。

【００３０】また、液晶分子の起き上がり方向が異なる
２つのドメインを設けることにより視野角特性を補償し
ているので、２つのドメインの面積はおよそ等しくす
る。２つのドメインの面積比は５０：５０が理想的であ
るが、実用上は４０：６０以内であれば問題はなく、よ
り好ましくは４５：５５以内で十分である。

【００３１】２つのドメインを設けるにあたっては、各
画素をそれぞれ２つのドメインに分割するのが最も好ま
しい。しかし、隣接する画素をそれぞれ起き上がり方向
の異なるドメインとしても構わない。

【００３２】すでに述べたように、一軸位相差板はＮＢ
になるように選択する。垂直位相差板は視角変化に伴う
透過率変化を抑制するよう選択する。二軸位相差板はさ
らに黒表示時の透過率の視角依存性が小さくように選択
する。一軸位相差板以外の位相差板は必ずしも貼り付け
する必要はないが、貼り付けしたほうが視野角特性は良
くなる。

【００３３】これらの位相差板としては傾斜の無い（屈
折率主軸が位相差板法線と略平行、または略垂直な）位
相差板が好ましい。傾斜していると２つのドメインに対
する補償効果が異なり、表示の視野角特性の対称性を損
なうからである。

【００３４】また、傾斜の無い位相差板は傾斜のある位
相差板と比較して製造が容易で、安価であるというメリ
ットを持っている。

【００３５】傾斜の無い位相差板により視野角特性を改
善するためには、黒表示での液晶分子が基板に対して略
平行であることが好ましい。具体的には、黒表示での液
晶分子の起き上がり角（プレチルト角）の絶対値は３°
以下が好ましく、さらには１°以下がより好ましい。こ
うすることで、黒表示での高角側の透過率が小さくな
り、広い視野角が得られる。

【００３６】以下に、本発明の具体的な実施の例を、比
較例との比較において説明する。

【００３７】説明において、座標系は液晶層の面内方向
にＸ軸およびＹ軸をとり、電圧無印加時の液晶分子の配
向方向をＹ軸、Ｙ軸に直交する方向をＸ軸とし、右手系
の座標をとるものとする（図５参照）。

【００３８】以下の説明において、液晶層は以下の値で
特徴付ける。

【００３９】液晶層の黒表示時のリタデーションＲ
_bは、常光屈折率をｎ_o、異常光屈折率をｎ_e、液晶層の
厚さをｄとして、Ｒ_b＝（ｎ_e−ｎ_o）・ｄで定義する。
また、液晶分子のチルトの方向は、Ｙ軸の正の部分がＺ
軸の正の方向に起き上がっている時、チルト角を正と定
義する。さらに、駆動時の最高印加電圧を白電圧とす
る。

【００４０】位相差板は以下の値で特徴付ける。

【００４１】まず、位相差板の厚さ方向にｚ軸、面内に
ｘ軸、ｙ軸をとるものとする。

【００４２】一軸位相差板は、面内に最大屈折率主値ｎ
ｘを持ち、その方向をｘ軸とする。リタデーションＲ_e
は、ｘ軸方向の屈折率ｎｘおよびｙ軸方向の屈折率ｎｙ
を用い、Ｒ_e＝（ｎｘ−ｎｙ）・ｄで定義する。一軸位
相差板の向きは、位相差板のｘ軸が液晶層のＸ軸となす
角度で指定する。

【００４３】垂直位相差板は、リタデーションＲ_eをｚ
軸方向の屈折率ｎｚを用い、Ｒ_e＝（ｎｚ−ｎｘ）・ｄ
と定義する。

【００４４】二軸位相差板は、面内に最大屈折率主値ｎ
ｘを持ち、その方向をｘ軸とする。リタデーションＲ_e
をＲ_e＝（ｎｘ−ｎｙ）・ｄで、Ｎｚ値をＮｚ＝（ｎｘ
−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）で定義する。二軸位相差板の
向きは、位相差板のｘ軸が液晶層のＸ軸となす角度で指
定する。

【００４５】偏光板についてはその向きを、吸収軸の方
向と液晶層のＸ軸とがなす角度で指定する。

【００４６】また、比較例および各実施例において、２
つのドメインへの分割は次の方法で行なった。

【００４７】まず、透明（ＩＴＯ）電極つき透明（ガラ
ス）基板の電極側に、紫外線の照射角度、偏光方向およ
び露光量によりプレチルト角を制御できる光配向膜を、
スピンコート法で厚さ約７０ｎｍで塗布し、乾燥させ
た。

【００４８】次に、基板の光配向膜側の表面に線幅１０
０μｍ、間隔１００μｍのストライプ状のマスクを設置
し、照射角度１０°、２００ｍＪ／ｃｍ²の露光量でｐ
偏光紫外光を照射した。この照射条件で、プレチルト角
1°の配向状態が実現できる。

【００４９】さらに、マスクをストライプに直交する方
向に１００μｍずらし、照射角度−１０°、１５０ｍＪ
／ｃｍ²の露光量でｐ偏光紫外光を照射した。

【００５０】上記の作業を上下基板に対して行い、光配
向膜が内側に来るように対向させ、適当な大きさのスペ
ーサビーズを混入した熱硬化性接着剤により所定のギャ
ップを開けて張り合わせ、室温でネマチック液晶材料を
毛細管現象により注入した。

【００５１】その際、上下基板で液晶分子のチルト方向
が揃うように（上下基板でチルト角の符号が同一になる
ように）張り合わせることで、図２に示すような液晶層
が電圧無印加時には略平行であり、電圧印加時には液晶
分子の起き上がり方向が略反対である２つのドメインを
等面積比で形成できた。

【００５２】比較例１比較例として、液晶材料の比誘電
率の異方性Δε、広がり変形に対する弾性定数Ｋ₁₁〔ｐ
Ｎ〕、曲がり変形に対する弾性定数Ｋ₃₃〔ｐＮ〕に、 Ｋ₁₁／Δε＝１．８０ （Ｋ₁₁／Ｋ₃₃）√Δε＝１．１８ なる関係を有する液晶材料（液晶材料ＬＣ４と呼ぶ）を
使用し、まずテスト用の液晶表示素子を作成した。

【００５３】ギャップ（液晶層の厚さ）ｄは、波長λが
５５０ｎｍのとき透過率が最大になるように設計した。
また、作成時にマスクを使用せずに光配向膜を露光し、
配向分割を行なわないモノドメインとして作成した。偏
光板、位相差板は貼付していない。

【００５４】このテスト用液晶表示素子について、リタ
デーション、プレチルト角を中央精機製ＯＭＳで測定し
た。リタデーションＲ_bは３７９ｎｍ（ａｔ ５５０ｎ
ｍ）、プレチルト角は１°であった。さらに、波長５５
０ｎｍでのリタデーションの印加電圧依存性を測定し
た。結果を図１８に示す。約４Ｖで半波長に相当する２
７５ｎｍのリタデーション変化が得られている。

【００５５】そこで、白電圧を４Ｖとし、配向分割をお
こなって２つのドメインを有する液晶表示素子を作成し
た。作成した液晶表示素子のリタデーションＲ_bは３７
９ｎｍ、プレチルト角は１°および−１°、白電圧は４
Ｖである。

【００５６】位相差板および偏光板は、図１に示すとお
りに貼り付けた。各位相差板および偏光板の詳細は次に
示すとおりである。 偏光板１：向き−４５° 二軸位相差板２：リタデーションＲ_e＝３００ｎｍ、Ｎ
ｚ＝０．８３、向き−４５° 垂直位相差板３：リタデーションＲ_e＝２２４ｎｍ 一軸位相差板４：リタデーションＲ_e＝１８０ｎｍ、向
き０° 一軸位相差板８：リタデーションＲ_e＝１８０ｎｍ、向
き０° 垂直位相差板９：リタデーションＲ_e＝２２４ｎｍ 二軸位相差板１０：リタデーションＲ_e＝３００ｎｍ、
Ｎｚ＝０．８３、向き４５° 偏光板１１：向き４５°

【００５７】作成した液晶表示素子について、図１９に
等コントラスト図（等ＣＲ図、白表示時の透過率と黒表
示時の透過率の比）、図２０に左右方向での透過率−観
測極角曲線の印加電圧依存性を示す。

【００５８】図１９から、特に左右方向からこの液晶表
示素子を見た場合、白表示時の透過率が低くコントラス
トが低下し、メリハリのある表示が得られないことがわ
かる。また、図２０からも、白表示時、高角側での透過
率が低く、５０°程度の比較的小さな極角で階調反転が
生じていることがわかる。

【００５９】実施例１ 本発明の実施例１として、液晶材料の比誘電率の異方性
Δε、広がり変形に対する弾性定数Ｋ₁₁〔ｐＮ〕、曲が
り変形に対する弾性定数Ｋ₃₃〔ｐＮ〕に、 Ｋ₁₁／Δε＝０．６３ （Ｋ₁₁／Ｋ₃₃）√Δε＝３．０３ なる関係を有する液晶材料（液晶材料ＬＣ１と呼ぶ）を
使用し、まずテスト用の液晶表示素子を作成した。

【００６０】ギャップ（液晶層の厚さ）ｄは、波長λが
５５０ｎｍのとき透過率が最大になるように設計した。
また、作成時にマスクを使用せずに光配向膜を露光し、
配向分割を行なわないモノドメインとして作成した。偏
光板、位相差板は貼付していない。

【００６１】このテスト用液晶表示素子について、リタ
デーション、プレチルト角を中央精機製ＯＭＳで測定し
た。リタデーションＲ_bは３１７ｎｍ（ａｔ ５５０ｎ
ｍ）、プレチルト角は１°であった。さらに、波長５５
０ｎｍでのリタデーションの印加電圧依存性を測定し
た。結果を図６に示す。約４Ｖで半波長に相当する２７
５ｎｍのリタデーション変化が得られている。

【００６２】そこで、白電圧を４Ｖとし、配向分割をお
こなって２つのドメインを有する液晶表示素子を作成し
た。作成した液晶表示素子のリタデーションＲ_bは３１
７ｎｍ、プレチルト角は１°および−１°、白電圧は４
Ｖである。

【００６３】位相差板および偏光板は、図１に示すとお
りに貼り付けた。各位相差板および偏光板の詳細は次に
示すとおりである。 偏光板１：向き−４５° 二軸位相差板２：リタデーションＲ_e＝１８０ｎｍ、Ｎ
ｚ＝０．８３、向き−４５° 垂直位相差板３：リタデーションＲ_e＝１７６ｎｍ 一軸位相差板４：リタデーションＲ_e＝１５９ｎｍ、向
き０° 一軸位相差板８：リタデーションＲ_e＝１５９ｎｍ、向
き０° 垂直位相差板９：リタデーションＲ_e＝１７６ｎｍ 二軸位相差板１０：リタデーションＲ_e＝１８０ｎｍ、
Ｎｚ＝０．８３、向き４５° 偏光板１１：向き４５°

【００６４】作成した液晶表示素子について、図７に等
ＣＲ図、図８に左右方向での透過率−観測極角曲線の印
加電圧依存性を示す。

【００６５】比較例１とくらべ、左右方向の広い視野角
で、高コントラストの表示が得られていることがわか
る。また、白表示時の高角側での透過率が改善され、６
０°程度の極角まで階調反転は生じていない。

【００６６】実施例２ 本発明の実施例２として、液晶材料の比誘電率の異方性
Δε、広がり変形に対する弾性定数Ｋ₁₁〔ｐＮ〕、曲が
り変形に対する弾性定数Ｋ₃₃〔ｐＮ〕に、 Ｋ₁₁／Δε＝０．８８５ （Ｋ₁₁／Ｋ₃₃）√Δε＝２．５７ なる関係を有する液晶材料（液晶材料ＬＣ２と呼ぶ）を
使用し、まずテスト用の液晶表示素子を作成した。

【００６７】ギャップ（液晶層の厚さ）ｄは、波長λが
５５０ｎｍのとき透過率が最大になるように設計した。
また、作成時にマスクを使用せずに光配向膜を露光し、
配向分割を行なわないモノドメインとして作成した。偏
光板、位相差板は貼付していない。

【００６８】このテスト用液晶表示素子について、リタ
デーション、プレチルト角を中央精機製ＯＭＳで測定し
た。リタデーションＲ_bは３２８ｎｍ（ａｔ ５５０ｎ
ｍ）、プレチルト角は１°であった。さらに、波長５５
０ｎｍでのリタデーションの印加電圧依存性を測定し
た。結果を図９に示す。約４Ｖで半波長に相当する２７
５ｎｍのリタデーション変化が得られている。

【００６９】そこで、白電圧を４Ｖとし、配向分割をお
こなって２つのドメインを有する液晶表示素子を作成し
た。作成した液晶表示素子のリタデーションＲ_bは３２
８ｎｍ、プレチルト角は１°および−１°、白電圧は４
Ｖである。

【００７０】位相差板および偏光板は、図１に示すとお
りに貼り付けた。各位相差板および偏光板の詳細は次に
示すとおりである。 偏光板１：向き−４５° 二軸位相差板２：リタデーションＲ_e＝１６８ｎｍ、Ｎ
ｚ＝０．８３、向き−４５° 垂直位相差板３：リタデーションＲ_e＝１７６ｎｍ 一軸位相差板４：リタデーションＲ_e＝１６４ｎｍ、向
き０° 一軸位相差板８：リタデーションＲ_e＝１６４ｎｍ、向
き０° 垂直位相差板９：リタデーションＲ_e＝１７６ｎｍ 二軸位相差板１０：リタデーションＲ_e＝１６８ｎｍ、
Ｎｚ＝０．８３、向き４５° 偏光板１１：向き４５°

【００７１】作成した液晶表示素子について、図１０に
等ＣＲ図、図１１に左右方向での透過率−観測極角曲線
の印加電圧依存性を示す。

【００７２】比較例１とくらべ、左右方向の広い視野角
で、高コントラストの表示が得られていることがわか
る。また、白表示時の高角側での透過率は、実施例１よ
りもさらに改善され、６０°の極角でも階調反転は生じ
ていない。

【００７３】実施例３ 実施例２の液晶表示素子について、印加電圧と透過率と
の関係を図１２に示す。図１２から、白電圧を４Ｖから
３Ｖに変更しても透過率の変化は１％程度にすぎないこ
とがわかる。

【００７４】そこで本実施例では、実施例２の液晶表示
素子の白電圧を３Ｖに変更した。

【００７５】図９より、白表示でのリタデーションＲ_w
（λ）と黒表示でのリタデーションＲ_b（λ）の差は２
４９ｎｍ、つまり（Ｒ_w（λ）−Ｒ_b（λ））／λ＝０．
４５になる。

【００７６】この液晶表示素子について、図１３に等Ｃ
Ｒ図、図１４に左右方向での透過率−観測極角曲線の印
加電圧依存性を示す。

【００７７】比較例１、実施例１および実施例２とくら
べ、左右方向の広い視野角で、高コントラストの表示が
得られていることがわかる。また、白表示時の高角側で
の透過率もさらに改善され、高角側でも約７０°までは
階調反転が生じていないことがわかる。

【００７８】実施例４ 本発明の実施例４として、液晶材料の比誘電率の異方性
Δε、広がり変形に対する弾性定数Ｋ₁₁〔ｐＮ〕、曲が
り変形に対する弾性定数Ｋ₃₃〔ｐＮ〕に、 Ｋ₁₁／Δε＝１．０７ （Ｋ₁₁／Ｋ₃₃）√Δε＝１．６０ なる関係を有する液晶材料（液晶材料ＬＣ３と呼ぶ）を
使用し、まずテスト用の液晶表示素子を作成した。

【００７９】ギャップ（液晶層の厚さ）ｄは、波長λが
５５０ｎｍのとき透過率が最大になるように設計した。
また、作成時にマスクを使用せずに光配向膜を露光し、
配向分割を行なわないモノドメインとして作成した。偏
光板、位相差板は貼付していない。

【００８０】このテスト用液晶表示素子について、リタ
デーション、プレチルト角を中央精機製ＯＭＳで測定し
た。リタデーションＲ_bは３４９ｎｍ（ａｔ ５５０ｎ
ｍ）、プレチルト角は１°であった。さらに、波長５５
０ｎｍでのリタデーションの印加電圧依存性を測定し
た。結果を図１５に示す。約４Ｖで半波長に相当する２
７５ｎｍのリタデーション変化が得られている。

【００８１】そこで、白電圧を４Ｖとし、配向分割をお
こなって２つのドメインを有する液晶表示素子を作成し
た。作成した液晶表示素子のリタデーションＲ_bは３４
９ｎｍ、プレチルト角は１°および−１°、白電圧は４
Ｖである。

【００８２】位相差板および偏光板は、図１に示すとお
りに貼り付けた。各位相差板および偏光板の詳細は次に
示すとおりである。 偏光板１：向き−４５° 二軸位相差板２：リタデーションＲ_e＝２００ｎｍ、Ｎ
ｚ＝０．８３、向き−４５° 垂直位相差板３：リタデーションＲ_e＝２００ｎｍ 一軸位相差板４：リタデーションＲ_e＝１７４ｎｍ、向
き０° 一軸位相差板８：リタデーションＲ_e＝１７４ｎｍ、向
き０° 垂直位相差板９：リタデーションＲ_e＝２００ｎｍ 二軸位相差板１０：リタデーションＲ_e＝２００ｎｍ、
Ｎｚ＝０．８３、向き４５° 偏光板１１：向き４５°

【００８３】作成した液晶表示素子について、図１６に
等ＣＲ図、図１７に左右方向での透過率−観測極角曲線
の印加電圧依存性を示す。

【００８４】比較例１とくらべ、左右方向の広い視野角
で、高コントラストの表示が得られていることがわか
る。また、白表示時の高角側での透過率が改善され、６
０°程度の極角まで階調反転は生じていない。

【００８５】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の液晶表示
素子によれば、正面での透過率変化（コントラスト）を
大きくとれ、明るい表示が得られるとともに、液晶配向
方向に直交する方向から見た場合の透過率も大きくと
れ、視角大で生じる階調反転を抑制することができる。
液晶の応答しきい値電圧および透過率が最大となる電圧
を低電圧化できるため、駆動回路の設計の自由度が増
し、また低消費電力化をはかることが可能である。

【００８６】また、請求項２記載の液晶表示素子によれ
ば、正面の透過率の減少を最小限に抑えて、液晶配向方
向に直交する方向から見た場合の透過率をさらに大きく
することができ、視角大で生じる階調反転をさらに抑制
することができる。

【００８７】また、請求項３記載の液晶表示素子によれ
ば、視野角特性の非対称性を打ち消して高品位な画像を
表示することができる。

【００８８】また、請求項４記載の液晶表示素子によれ
ば、視角大の位置から見た黒表示を充分暗くすることが
でき、広い視野角範囲でメリハリのある高品位な画像を
提供することができる。

【００８９】また、請求項５記載の液晶表示素子によれ
ば、安価な位相差板を用いて高品位な画像を表示するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ＮＢ配向分割水平配向ＥＣＢ方式の液晶表示
素子の構成を説明する図である。

【図２】 液晶層の配向分割を説明する図である。

【図３】 従来の液晶表示素子では階調反転が著しいこ
とを説明する図である。

【図４】 液晶表示素子の設計における透過率と波長と
の関係を説明する図である。

【図５】 本発明の説明に使用する座標系を表わした図
である。

【図６】 本発明の実施例１について、印加電圧とリタ
デーションの関係を示した図である。

【図７】 本発明の実施例１の液晶表示素子における等
コントラスト図（等ＣＲ図）である。

【図８】 本発明の実施例１の液晶表示素子において、
左右方向の視角と透過率との関係を、各印加電圧につい
て示したものである。

【図９】 本発明の実施例２について、印加電圧とリタ
デーションの関係を示した図である。

【図１０】 本発明の実施例２の液晶表示素子における
等コントラスト図（等ＣＲ図）である。

【図１１】 本発明の実施例２の液晶表示素子におい
て、左右方向の視角と透過率との関係を、各印加電圧に
ついて示したものである。

【図１２】 本発明の実施例２の液晶表示素子につい
て、印加電圧と透過率との関係を示した図である。

【図１３】 本発明の実施例３の液晶表示素子における
等コントラスト図（等ＣＲ図）である。

【図１４】 本発明の実施例３の液晶表示素子におい
て、左右方向の視角と透過率との関係を、各印加電圧に
ついて示したものである。

【図１５】 本発明の実施例４について、印加電圧とリ
タデーションの関係を示した図である。

【図１６】 本発明の実施例４の液晶表示素子における
等コントラスト図（等ＣＲ図）である。

【図１７】 本発明の実施例４の液晶表示素子におい
て、左右方向の視角と透過率との関係を、各印加電圧に
ついて示したものである。

【図１８】 比較例１について、印加電圧とリタデーシ
ョンの関係を示した図である。

【図１９】 比較例１の液晶表示素子における等コント
ラスト図（等ＣＲ図）である。

【図２０】 比較例１の液晶表示素子において、左右方
向の視角と透過率との関係を、各印加電圧について示し
たものである。

【符号の説明】

１ 直線偏光板、２ 二軸位相差板、３ 正の垂直位相
差板、４ 正の一軸位相差板、５ 基板、６ 液晶層、
７ 基板、８ 正の一軸位相差板、９ 正の垂直位相差
板、１０ 二軸位相差板、１１ 直線偏光板、１５ 電
極、１６ 液晶分子、１７ 電極、２６ 液晶分子。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 脇田 佳寿子 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 佐竹 徹也 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 蔵田 哲之 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 2H088 EA03 GA02 HA15 JA09 KA07 KA08 KA14 KA26 LA02 MA07 2H090 HC10 HC13 HC15 HC17 HC18 HC20 KA07 LA02 LA06 MA15 MB12 2H091 FA11Y FD10 FD12 GA03 GA16 KA02 KA05 KA10 LA03 LA11 LA19 5C094 AA12 BA03 BA44 CA19 CA25 ED14 FB04 FB16

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一方が可視域で透明な一対の
   基板と、基板間に挟持された正の誘電異方性を持つネマ
   チック液晶材料からなる液晶層と、液晶層に略垂直な電
   界を印加するために基板に設けられた電極と、基板の外
   側に設けられた偏光板と、一枚または複数枚の位相差板
   からなる光学補償板を有し、液晶層が、配向方向が略同
   一でかつ電圧印加時の液晶分子の起き上がり方向が略反
   対な２つのドメインに分割されている液晶表示素子にお
   いて、ネマチック液晶材料の比誘電率の異方性Δε、広
   がり変形に対する弾性定数Ｋ₁₁〔ｐＮ〕、曲がり変形に
   対する弾性定数Ｋ₃₃〔ｐＮ〕が、 ０．３＜Ｋ₁₁／Δε＜１．６ １．３＜（Ｋ₁₁／Ｋ₃₃）√Δε＜４ なる関係を満たすことを特徴とする液晶表示素子。
2. 【請求項２】 液晶層が与えるリタデーションについ
   て、白表示での透過率−波長曲線において透過率の最大
   値を与える波長λ〔ｎｍ〕でのリタデーションＲ
   _w（λ）〔ｎｍ〕と、黒表示での該波長でのリタデーシ
   ョンＲ_b（λ）〔ｎｍ〕が、 ０．３＜（Ｒ_w（λ）−Ｒ_b（λ））／λ＜０．５ なる関係を満たすことを特徴とする請求項１記載の液晶
   表示素子。
3. 【請求項３】 前記２つのドメインの面積が略等しいこ
   とを特徴とする請求項１または２記載の液晶表示素子。
4. 【請求項４】 前記液晶層のプレチルト角の絶対値が３
   °以下であることを特徴とする請求項１、２または３記
   載の液晶表示素子。
5. 【請求項５】 前記位相差板の屈折率主軸が、位相差板
   の法線に略平行または略垂直であることを特徴とする請
   求項１、２、３または４記載の液晶表示素子。