JP3926072B2

JP3926072B2 - 液晶表示装置

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Publication number: JP3926072B2
Application number: JP27540099A
Authority: JP
Inventors: 慎一寺下; 修一神崎
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1998-12-18
Filing date: 1999-09-28
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2019-09-28
Also published as: JP2000235185A; US6628359B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータ用モニターディスプレイ及び、ビデオ映像等を表示する液晶表示装置に関し、特に視角特性に優れた液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置の広視野角の手法としては、液晶分子の配向方向を基板表面に略平行な面内で変化させる方式と、液晶分子の配向方向を基板表面に対して垂直な方向に変化させる表示モードにおいて、液晶分子の基板表面に平行な面内の配向方向（方位角方向）が異なる領域に分割する方式がある。前者の代表的な例としては、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードが挙げられる。後者の例としては、▲１▼電圧無印加時に、基板表面に対して水平に配向するＮｐ型液晶（正の誘電率異方性を有するネマチック液晶）が軸対称状に配向した液晶領域を絵素毎に設ける広視野角液晶表示モード（特開平７−１２０７２８号公報）、▲２▼電圧無印加時に基板表面に対して略垂直配向したＮｎ型液晶（負の誘電異方性を有するネマチック液晶）が、電界印加時に倒れる方向が異なる複数の領域に分割する広視野角液晶表示モード（特開平７−６４０８９号公報）、及び、▲３▼ＡＭ−ＬＣＤ’９６、ｐ．１８５（１９９６）に開示された、Ｎｐ型液晶を絵素内で略４分割して水平配向させた広視野角液晶表示モード等が提案されている。さらに、後者の方式では、偏光素子の吸収軸に対して４５°方向の視野角を補償するためには、位相差補償素子が原理上必要となる。
【０００３】
本明細書において、位相差補償素子とは、板状、シート状やフィルム状の、複屈折性を有する光学素子を指す。また、偏光素子とは、互いに直交する２つの直線偏光の内の一方を吸収し、他方を透過する光学素子を指す。偏光板の吸収軸と透過軸（偏光軸）は互いに直交する。
【０００４】
現在、位相差フィルムに用いられる延伸フィルムの樹脂材料としては、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）またはポリカーボネート（ＰＣ）が一般的に用いられている。位相差フィルムに要求される特性は、光学的特性及び機械的特性に大別される。要求される光学的特性としては、少ない位相差ムラ、液晶層の複屈折率の波長分散特性とのマッチング性、高い耐熱性及び耐湿性、光軸乱れ並びに異物等の光学欠陥の無いこと、高い透過率、小さい光弾性係数、紫外線による光透過率耐劣化性能が挙げられる。また、要求される機械的特性としては、高い弾性率、高い引張強度、高い降伏曲げ強度が挙げられる。さらに、位相差フィルムの製造工程における延伸性等の加工性も重要である。上記の要求特性の内、実用上特に重要視される特性は、少ない位相差ムラ、液晶層の複屈折率の波長分散特性とのマッチング特性、及び小さい光弾性係数である。
【０００５】
特開平６−３５２４号公報は、一塩化三弗化エチレン（８０〜９８ｗｔ％）及び弗化ビニリデン（２〜２０重量％）からなる結晶性共重合体からなる実質的に一方向に配向した一軸性光学位相差フィルムを開示している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来の位相差板を用いた液晶表示装置には、以下の問題があることを本願発明者は見出した。
【０００７】
特開平６−３５２４号公報に開示されている位相差板は、例えば、複数の絵素領域のそれぞれが、初期配向状態が互いに異なる２つ以上の液晶領域を含む液晶層や、液晶分子の配向方向が連続的に変化する液晶領域を有する液晶層を備える液晶表示装置や大画面（例えば４２型）液晶表示装置の表示品位を向上するために必要なリタデーション条件を満足できない。すなわち、これらの液晶表示装置に適用しても、十分な視野角補償効果が得られず、視野角が狭く、斜め方向から観察した場合に黄色に着色するという問題があった。また、大画面（例えば、４２型）の液晶表示装置に適用できる大きさで、色ムラの無い位相差板を作製することが困難であった。以下に、本願発明者が見出した問題点を図面を参照しながら具体的に説明する。
【０００８】
大型表示装置、例えば、４２型の液晶表示装置では、偏光板と位相差補償素子との貼り合わせや、位相差補償素子付き偏光板と液晶セルとの貼り合わせによる応力や、バックライト等から発生する熱による応力が、位相差補償素子に加わる。その結果、位相差補償素子にその局部的な応力によるリタデーションが発生して、この状態が粘着剤により固着され、偏光板クロスニコル下での透過率が局部的に上昇して、明るさのムラとなり、表示品位が極めて損なわれる。
【０００９】
上述した応力に起因する、黒表示状態における局部的な透過率の上昇（光り抜け）の発生個所を図１に模式的に示す。
【００１０】
図１は大型の液晶表示装置の表示面１０を模式的に示す。偏光板や位相差補償素子の貼り合わせによる応力に起因する光り抜け（タイプ１）は、表示面の四辺の中央付近に多く見られる。また、バックライトからの熱による応力に起因する光り抜け（タイプ２）は、表示面の四隅に発生する。これらの応力に起因する光り抜けの程度は、応力の大きさと位相差補償素子の材料の光弾性係数の大きさに依存する。
【００１１】
また、上述した絵素領域内の液晶分子の配向を分割する表示モードでは、液晶セルを挟んで設けた上偏光板の吸収軸と下偏光板の吸収軸とを二等分する軸方向（偏光板の吸収軸に対して４５°方向）での視野角特性が、吸収軸の方向の視野角特性に比べて著しく悪くなるという問題があった（例えば、後述する比較例１の等コントラスト・コンター曲線を示す図１４参照）。
【００１２】
ここで、液晶表示装置の視角特性を説明するために、液晶表示装置における偏光板の配置と、視角方向の定義を図２Ａおよび図２Ｂを参照しながら説明する。
【００１３】
クロスニコル偏光板配置の液晶表示装置の構成を模式的に図２Ａに示す。液晶セル２０の観察者側に配置された偏光板（上偏光板と称する）の吸収軸２２ａと液晶セル２０のバックライト側に配置された偏光板（下偏光板と称する）の吸収軸２２ｂとは互いに直交するように配置されている。視角方向（観察者の視線の方向）は、図２Ｂに示すように、液晶表示装置の表示面に平行な仮想平面２４に対する法線２６からの角度（視野角θ）と、上偏光板の吸収軸の方向２８からの角度（方位角Ф：反時計回りが正）とによって規定される。このθ−Фに対してコントラスト比を評価することによって、表示モードに関わらず、等コントラスト・コンター曲線が得られる。なお、本明細書においては、液晶表示装置の光学特性の異方性を規定するための直交座標系として、仮想平面２４の法線２６方向をｚ軸とし、仮想面内２４内でФ＝２７０°方向をｘ軸、Ф＝０°方向をｙ軸とする、ｘ−ｙ−ｚ座標系を用いる。
【００１４】
さらに、図３Ａに示すように、一般に市販されている偏光板３０は、偏光層３２が支持体フィルム３４と３６とに挟まれた構造を有している。偏光層３２（例えばＰＶＡからなる）は強度が弱いので支持体フィルム３４、３６（例えば、トリアセチルセルロース：ＴＡＣからなる）によって支持されている。図３Ｂに示すように、偏光層３２の吸収軸方向３２ａは、支持体フィルム３４及び３６の遅相軸方向３４ａ及び３６ａとほぼ一致している。
【００１５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、位相差補償素子と偏光板とを貼り合せた構成や、液晶パネルと貼り合せた構成において、応力に起因する輝度ムラのない均一な表示品位の液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶表示装置は、一対の基板と該一対の基板に挟持された液晶層とを有する液晶セルと、該液晶セルを挟持する一対の偏光素子と、該一対の偏光素子と該液晶セルとの間の少なくとも一方に設けられた位相差補償素子と、を有し、該液晶層は、負の誘電異方性を有するネマチック液晶材料を含み、電圧無印加時に該ネマチック液晶材料の液晶分子が該一対の基板の表面に対して、略垂直に配向して黒表示する構成であり、該位相差補償素子は、光弾性係数が１０×１０^-13ｃｍ²／ｄｙｎｅ以下で、該位相差補償素子の法線方向に負のリターデーションを有するよう、屈折率異方性材料が支持基板に塗布された塗布層を有する位相差補償素子であり、しかも、それぞれ互いに直交するｘ、ｙ、及びｚ軸方向に３つの屈折率ｎ_ｘ、ｎ_ｙ、ｎ_ｚを有し、該液晶セルの表面に平行な面内の主屈折率をｎ_xおよびｎ_yとし、該液晶セルの厚み方向の主屈折率をｎ_ｚとするとき、ｎ_ｚ＜ｎ_ｙ＜ｎ_ｘの関係を満足し、該液晶層の液晶分子の複屈折率をΔｎ、該液晶層の平均の厚さをｄ_ＬＣ、及び該位相差補償素子の厚さをｄ_ｆとするとき、０．１１＜｛ｄ_ｆ・（ｎ_ｘ−ｎ_ｚ）｝／（ｄ_ＬＣ・Δｎ）＜０．７５、及び０＜｛ｄ_ｆ・（ｎ_ｘ−ｎ_ｙ）｝／（ｄ_ＬＣ・Δｎ）＜０．２６の関係を満足し、該一対の偏光素子のそれぞれは、偏光層を含み、該屈折率異方性材料が塗布された該支持基板を該偏光層を支持するための支持体フィルムとして用いることにより、該位相差補償素子を該偏光素子の支持体フィルムとして機能させ、これによって上記目的が達成される。
該支持基板は、ＴＡＣであってもよい。
該支持基板は、面内にリターデーションを有する正の一軸性位相差補償素子であってもよい。
該屈折率異方性材料は、液晶性高分子であってもよい。
該液晶セルは複数の絵素領域を有し、該複数の絵素領域のそれぞれは、初期配向状態が互いに異なる２つ以上の液晶領域または液晶分子の配向方向が連続的に変化する液晶領域を有していてもよい。
該位相差補償素子は、該一対の偏光素子と該液晶セルとの間のそれぞれに設けられており、該位相差補償素子のそれぞれは、該液晶セルの表面に平行な面内に遅相軸を有し、該位相差補償素子のそれぞれの遅相軸は、互いに直交していてもよい。
該位相差補償素子は、該一対の偏光素子と該液晶セルとの間のそれぞれに設けられており、該位相差補償素子のそれぞれは、該液晶セルの表面に平行な面内に遅相軸を有し、該位相差補償素子のそれぞれの遅相軸は、該一対の偏光素子のうち該液晶セルに対して同じ側に設けられた偏光素子の吸収軸とそれぞれ直交していてもよい。
該位相差補償素子の光弾性係数が５×１０^-13ｃｍ²／ｄｙｎｅ以下であってもよい。
【００２８】
以下、本発明の作用を説明する。
【００２９】
光弾性係数が１０×１０^-13ｃｍ²／ｄｙｎｅ以下の位相差補償素子を用いることにより、偏光板との貼り合せ構成や、偏光板と位相差補償素子との一体品を液晶セル表面に貼り合せた構成において、偏光度ムラの発生を低く抑えることができるので、均一な表示品位を得ることができる。本発明の位相差補償素子は、
零でない複屈折率を有し、平均屈折率の値が１．４〜１．７の範囲にあることが好ましい。
【００３０】
位相差補償素子のそれぞれ互いに直交するｘ、ｙ、及びｚ軸方向に３の屈折率ｎ_x、ｎ_y、ｎ_zが、ｎ_z＜ｎ_y＜ｎ_xを満足することにより、偏光板吸収軸に対して４５°方向の視野角依存性を改善することができる。
【００３１】
視野角特性の方位角依存性を改善するためには、液晶材料の液晶分子の短軸方向の屈折率異方性を小さくすることが有効なので、１つの絵素領域に液晶配向状態が異なる２以上の液晶領域を設けることで、その効果が得られる。さらに、１つの絵素領域内で液晶配向状態が連続的に変化する（軸対称状配向や放射状配向）ことで、液晶材料の液晶分子の短軸方向の屈折率異方性を最大限に小さくする効果が得られる。したがって、視野角特性の方位角依存性を最大限に改善することが可能となる。位相差補償素子は、１枚の位相差フィルムからなるものがコスト上、及び作製プロセス上、望ましいが、複数枚の位相差フィルムからなってもよい。
【００３２】
さらに、一対の偏光板と液晶セルの間に、それぞれ１つの位相差補償素子を配設するときは、一対の位相差補償素子の遅相軸を互いに直交させることにより、位相差補償素子と液晶セルとの間で面内位相差が生じないので、コントラスト比の低下を抑制することができる。偏光板の吸収軸と位相差補償素子の遅相軸を直交させることで、偏光板の吸収軸から４５°方向の視野角補償効果をさらに有効に得ることができる。
【００３３】
基板に対して液晶分子が垂直に配向した状態においては、液晶層の液晶セル面内の屈折率異方性が小さいために、偏光板の吸収軸に対して４５°の方向に視野角を倒したときに、黒レベルの光り抜けを抑えられて、コントラストの低下を防ぐことができるので、さらなる視野角の補償が達成できる。この効果は、負の誘電異方性を有するＮｎ液晶材料を用いたノーマリーブラックモードの表示装置において顕著である。
【００３４】
さらに、具体的には、液晶層の液晶分子の複屈折率をΔｎ、液晶層の平均の厚さをｄ_LC、位相差補償素子の厚さをｄ_fとするとき、０．１１＜｛ｄ_f・（ｎ_x−ｎ_z）｝／（ｄ_LC・Δｎ）＜０．７５及び０＜｛ｄ_f・（ｎ_x−ｎ_y）｝／（ｄ_LC・Δｎ）＜０．２６を満足する構成において、顕著な効果が得られる。
【００３５】
偏光板の支持体フィルムにはフィルム面内と法線方向にリタデーションを有しており、そのリタデーションを考慮して、さらに追加する位相差補償素子のリタデーションを設計することで、視野角補償効果が最大となる最適なリタデーションが得られる。偏光板の作製プロセスにおいて、位相差補償素子を偏光板の支持体フィルムとして、採用することができる。従って、コスト上及び液晶パネルに貼り付けるプロセス上、有利となる。
【００３６】
液晶性高分子は光学的異方性を有する分子が基材（または基板）の配向層上で配向するので、フィルムを延伸するのではなく、支持基板等の基材に塗布することで容易に所望のリタデーションを得ることができ、コストダウンの可能性がある。また、液晶性高分子の配向を制御することによって、種々の屈折率異方性を有するフィルムを構成することができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態を説明する。まず、本発明の原理を説明する。
【００３８】
図４は、本発明の液晶表示装置１００の構成を模式的に示す分解斜視図である。本発明の液晶表示装置１００は、液晶セル４０と、液晶セル４０を挟持する一対の偏光素子としての偏光板４２及び４４と、液晶セル４０と偏光板４２及び４４との間に設けられた位相差補償素子４６及び４８を有している。位相差補償素子４６及び４８の一方を省略してもよい。液晶セル４０の観察者側に配置された偏光板４２、位相差補償素子４６をそれぞれ上偏光板、上位相差補償素子と呼び、液晶セル４０の観察者側とは反対側、すなわちバックライト（不図示）側に配置された偏光板４４、位相差補償素子４８をそれぞれ下偏光板、下位相差補償素子と呼ぶ。
【００３９】
本明細書において、位相差補償素子（例えば、図４に示した位相差補償素子４６及び４８）の屈折率異方性を定義するために、図５Ａに示した直交座標系を用いる。位相差補償素子４６および４８の表面に垂直な方向にｚ軸をとり、位相差補償素子４６および４８の表面に平行な面内のｘ、ｙ軸の内、位相差補償素子の遅相軸の方向をｘ軸とする。位相差補償素子４６および４８の屈折率楕円体の３つの主屈折率をｎ_x、ｎ_y、ｎ_zとすると、ｎ_x＞ｎ_y＞ｎ_zの関係を満足する。
【００４０】
図４及び図５Ｂに示したように、上偏光板４２の吸収軸４２ａと下偏光板４４の吸収軸４４ａとは互いに直交し、上位相差補償素子４６の遅相軸４６ａと下位相差補償素子４８の遅相軸４８ａも互いに直交している。上偏光板４２の吸収軸４２ａと下位相差補償素子４８の遅相軸４８ａ、及び下偏光板４４の吸収軸４４ａと上位相差補償素子４６の遅相軸４６ａとは一致している。
【００４１】
さらに、偏光板４２及び４４の表面に反射防止膜（ＡＲコート）やハードコート散乱層をコーティングしたアンチグレア防眩層を設けることによって吸収軸方向に対して４５°方向の視野角特性のさらなる改善効果を発揮される。
【００４２】
位相差補償素子４６及び４８に応力が加わった場合に発生する、光り抜けの減少について説明する。
【００４３】
物質に圧縮力や張力、熱などの応力が加わると、比重が変化したり、原子や分子に配位や配向が起こり、屈折率に異方性が生じる。複屈折率が零の等方的物質は、応力によって零でない複屈折率を有するようになり、複屈折率が零でない光学異方性物質の場合は、応力により複屈折率が変化する。これがいわゆる応力複屈折率である。単位応力あたりの複屈折率、つまり応力を材料にかけたときに生ずる複屈折率（または複屈折率の変化）をその応力で割った値を光弾性係数と呼ぶ。光弾性係数は、応力を変化させて、発生する応力複屈折率を測定して、応力に対して生ずる応力複屈折率をプロットし、その直線の傾きから求めれられる。
【００４４】
図６Ａは、位相差補償素子の光弾性係数と位相差補償素子を４２型のガラス板に貼り合せた構成において引張り応力がかかった場合の偏光板クロスニコル下における光り抜け量（透過率）との関係を示す。図６Ａから明らかなように、光弾性率の増加に伴ってほぼ直線的に光り抜け量が上昇する。
【００４５】
透過率の測定は、図６Ｂに示した光学系を用いて行った。図４における偏光板４２と位相補償素子４６（または、偏光板４４と位相差補償素子４８）をガラス板６２（液晶セルに見なされる）に、実際の製造工程で用いられる所定の接着剤で貼り合わせる。これに、バックライト６６から光を照射し、測定対象である位相差補償素子４６または４８に貼り付けられた偏光板４２または４４とクロスニコルを形成するように配置された偏光板４４または４２を介して、透過する光の量を、輝度計６８（例えば、ＢＭ５Ａ：ＴＯＰＣＯＮ社製）を用いて測定し、算出した。
【００４６】
また、クロスニコル下における透過率と偏光度の関係を次式の関係から求めた結果を図６Ｃに示す。
【００４７】
偏光度（％）＝｛（Ｐ_//−Ｐ⊥）／（Ｐ_//＋Ｐ⊥）｝・１００
ここで、Ｐ_//：空気を１００％としたパラレルニコル下の透過率（４３％）、Ｐ⊥：クロスニコル下の透過率である。
【００４８】
液晶ディスプレイは非発光型であるため、表示が明るく、高コントラストで見やすいことが要望される。そのため、偏光板は明るく高偏光性が要求されている。偏光板の偏光性能（Ｗ．Ａ．Ｓｈｕｒｃｌｉｆｆ；偏光とその応用、共立出版、９（１９６５））は理論値で単体の透過率の透過率５０％、偏光度１００％が最大値である。この理論値に近いほど見やすい液晶ディスプレイということになる。ところが、偏光板単品での偏光度９９．９％のものはメーカー市販のごく一般的な仕様となっている。従って、偏光板に本発明の位相差補償素子が付加されたときの偏光度の目標値は、９９．９％である。しかし、偏光度は９９．９％以上有しているほうが表示は見やすくなる（コントラスト比が高くなる）ので好ましい。
【００４９】
一般的な高コントラスト液晶表示装置において、十分な偏光板のクロスニコル時の偏光度特性例えば９９．９％を得るためには、図６Ｃのクロスニコル下の透過率と偏光度との関係より、光り抜け量（透過率）を位相差補償素子全体として、０．０４％以下にする必要がある。
【００５０】
一方、図７に示すように、位相差補償素子にかかる貼合時の応力による光り抜け量（Δ）は、次式で大まかに近似できる。
【００５１】
Δ＝ｃｄ｜σｘ−σｙ｜
ここで、ｃ：光弾性係数、ｄ：位相差補償素子の厚さ、σｘ：ｘ軸方向の応力ベクトル、σｙ：ｙ軸方向の応力ベクトルである。
従って、液晶セルに偏光板と位相差補償素子を設けた場合の光り抜け量（表示品位）は、位相差補償素子の光弾性係数および応力の大きさで決定されることがわかる。また、貼合時や加熱時に発生する応力が材料に関わらずほぼ一定であるとすると、位相差補償素子の偏光板クロスニコル下の光り抜け量（透過率）を上述した０．０４％以下にするためには、位相差補償素子の光弾性係数が１０×１０^-13ｃｍ²／ｄｙｎｅ以下である必要があることが分かる。
【００５２】
光弾性係数が１０×１０^-13ｃｍ²／ｄｙｎｅ以下の偏光板及び位相差補償素子に用いられる材料は液晶性高分子（ディスコティック系等）、ＡＲＴＯＮ（ノルボルネン樹脂）、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）等が挙げられる。位相差補償素子を製造する方法としては、フィルム延伸技術や所望リタデーションを得るために、複数の位相差フィルムの積層構造体でもよい。さらに、フィルム法線方向に負のリタデーションを有するよう液晶性高分子等の屈折率異方性材料を支持基板に塗布し、材料塗布面に他の位相差フィルムを接着させて、所望のリタデーションの位相差補償素子を得ることができる。この時、支持基板の材料としては、ＴＡＣが好適に用いられる。また、支持基板に正の一軸性位相差補償素子の機能を持たせ、液晶性高分子を用いた負の複屈折率を有する位相差フィルムを積層し、所望のリタデーションの位相差補償素子を得ることができる。
【００５３】
また、偏光板と位相差補償素子との貼合、また、それらの一体品を液晶パネル表面に貼合するための粘着材として、応力緩和性及び熱緩和性の高い材料（物性としては粘着力が比較的弱い材料）または層厚を用いることが好ましい。
【００５４】
さらに、本発明は、液晶分子が基板に垂直に配向した状態で黒を表示する表示モードに好適に適用できる。すなわち、黒表示時の液晶分子のダイレクターは配向分割方法によらず基板に対して垂直な方向であり、この黒表示状態での黒レベルの透過率上昇を抑える働きをするのが、本発明の位相差補償素子である。より厳密には、図８に示したように、Ｎｎ型液晶を用いて、液晶分子が電圧無印加時に基板の表面に対して略垂直に配向した状態、図８に示したように、Ｎｐ型液晶を用いて、飽和電圧印加時に液晶分子が基板に対して垂直に配向した状態において、視野角補償効果が大きい。しかしながら、液晶セル表面に概ね平行な平面内の屈折率異方性の値が白表示時よりも黒表示時のほうが小さくなる液晶表示モードであれば、いかなる表示モードを用いた液晶セルを用いてもよい。
【００５５】
（実施形態）
本発明の実施形態においては、図４に示したように、面内の平均屈折率（ｎ_x、ｎ_y）が厚さ方向の屈折率（ｎ_z）に比べて大きく、かつ面内に屈折率異方性を有する位相差補償素子４６，４８を、液晶セル４０と偏光板４２、４４との間に挿入することによって、視野角が偏光板吸収軸４２ａ、４４ａからのずれに伴う視野角特性の悪化が解消されることとなる。偏光板及び位相差補償素子の材料は、光弾性係数が１０×１０^-13ｃｍ²／ｄｙｎｅ以下である。位相差補償素子は、零でない複屈折率を有し、平均屈折率の値が１．４〜１．７の範囲にあることが好ましい。
【００５６】
本実施形態及び下記に説明する実施例で用いた偏光板は、サンリツ（株）、日東電工（株）や住友化学工業（株）から市販されている高寸法安定ＴＡＣの支持体フィルムを用いた偏光板を使用した。しかしながら、上述したように、このＴＡＣフィルムはリタデーションを有するので、本発明においては、位相差補償素子のリタデーションの設計において、偏光板のリタデーションを考慮している。
【００５７】
本発明で用いる位相差補償素子の屈折率の条件は、上述したように、ｎ_z＜ｎ_y＜ｎ_xの条件である。なお、上述した積層型の位相差板（または位相差フィルム）や高分子液晶の塗膜からなる負の複屈折率を有する位相差フィルムを用いて形成した位相差補償素子についても、位相差補償素子全体として上記の条件が満たされていればよい。
【００５８】
図９は、液晶材料の複屈折率Δｎ＝０．０７３、液晶層の厚さ（セル厚）：６μｍ、（すなわち、液晶セルのリタデーションｄ_LC・Δｎ＝４３８ｎｍ）で、液晶分子の配向は、液晶領域ごとに軸対称配向状態として、位相差補償素子（ｎ_x＝ｎ_y＞ｎ_z）のリタデーションｄ_f・（ｎ_x−ｎ_z）（ｄ_fは位相差補償素子の厚さ）を０ｎｍ〜２８０ｎｍに変化させ、Ф＝４５°、１３５°、２２５°、３１５°（光源側下偏光板の吸収軸をФ＝０°とする）および、Ф＝０°、９０°、１８０°、２７０°（上下偏光板の偏光軸に対して平行または直交する方向）であって、かつθ＝４０°でのコントラスト比を測定した結果である。
【００５９】
本実施形態の液晶表示装置を、大塚電子（株）製光学特性評価装置ＬＣＤ５０００を用いて、駆動電圧Ｖｏｆｆ＝２．２Ｖにて黒表示させた時の透過率の視野角特性を測定し、ついで、駆動電圧Ｖｏｎ＝７Ｖにて白表示させた時の透過率の視野角特性を測定し、さらに白表示時の透過率を黒表示の透過率で除しコントラストの視野角特性を得た。
【００６０】
図９に示したように、Ф＝０°、９０°、１８０°、２７０°のコントラスト比は、ｄ_f・（ｎ_x−ｎ_z）の値によらずほぼ一定であった。一方、Ф＝４５°、１３５°、２２５°、３１５°のコントラスト比は、ｄ_f・（ｎ_x−ｎ_z）の値が０から増大するにつれて増大し、ｄ_f・（ｎ_x−ｎ_z）＝１４６ｎｍで最大値をとる。
【００６１】
しかしながら、実際の位相差補償素子を面内の屈折率がｎ_x＝ｎ_yなる位相差補償素子を得ることは困難である。したがって、ｎ_x＝ｎ_y＞ｎ_zの条件をより実際の素子にそくして、ｎ_z＜ｎ_y＜ｎ_xとし、所望のリタデーションの位相差補償素子を用いることにより、Ф＝４５°（偏光板の直交する吸収軸を２等分する方向）での、コントラスト比の最大値をさらに大きくすることができる。ｎ_z＜ｎ_y＜ｎ_xの関係を満足する位相差補償素子は、例えば、光弾性係数が小さく、高分子液晶材料等の分子短軸方向で屈折異方性が小さい材料を塗布等のプロセスで所望のリタデーションを得ることができる。また、光弾性係数の小さい材料でフィルム（例えばＴＡＣ）を形成し、そのフィルムを延伸したり、または、そのフィルムに高分子液晶の塗布膜と組み合わせる複合技術で形成してもよい。
【００６２】
図１０Ａは、位相差補償素子の屈折率の条件をｎ_z＜ｎ_y＜ｎ_xとして、ｄ_f・（ｎ_x−ｎ_z）＝１２ｎｍを保ちつつ、ｄ_f・（ｎ_x−ｎ_z）を０ｎｍ〜２８０ｎｍまで変化させ、Ф＝４５°及び＝９０°であって、θ＝４０°でのコントラスト比を測定した結果である。Ф＝９０°のコントラスト比はｄ_f・（ｎ_x−ｎ_z）の値によらず一定であった。一方、Ф＝４５°のコントラスト比は、ｄ_f・（ｎ_x−ｎ_z）の値が、０ｎｍから増大するにつれて増大し、ｄ_f・（ｎ_x−ｎ_z）＝１４２ｎｍの時、最大値を得た。つまり、図１０Ａから位相差補償素子のみでは０ｎｍ＜ｄ_f・（ｎ_x−ｎ_z）＜２８０ｎｍ、偏光板のＴＡＣフィルムの法線方向のリタデーション５０ｎｍを位相差補償素子に考慮すると、５０ｎｍ＜ｄ_f・（ｎ_x−ｎ_z）＜３３０ｎｍの範囲で、偏光板の吸収軸方向に対し、４５°方向のコントラスト比の向上効果がある。
【００６３】
上述した位相差補償素子のリタデーション値｛ｄ_f・（ｎ_x−ｎ_z）｝は、補償させる液晶セルのｄ_LC・Δｎ値（セル厚ｄ_LCと液晶のΔｎ＝（｜ｎ_e−ｎ_o｜）との積ｄ_LC・Δｎ＝４３８ｎｍ）に対する相対値で表現すると、図１０Ｂに示したようになり、液晶層のリタデーション（ｄ_LC・Δｎ）に対する視野角補償効果が期待できる範囲としては、０．１１＜｛ｄ_f・（ｎ_x−ｎ_z）｝／（ｄ_LC・Δｎ）＜０．７５である。
【００６４】
また、面内方向のリタデーションｄ_f・（ｎ_x−ｎ_y）は、１２ｎｍよりも大きいほうが更に視野角補償効果が得られることが期待される。後述の実施例２で示すように、面内方向のリタデーションのより好ましい範囲は、４７ｎｍ〜８５ｎｍである。視角を表示面の法線方向から倒すと、基板に垂直に配向している液晶分子は、視角が傾いた角度に相当する角度だけ基板の法線方向から傾いたように見える。従って、視角方向を含む仮想的な面内でリタデーションが発生する。上述のように、面内にリタデーションを有する位相差補償素子を用いることによって、視角を倒したときに発生するリタデーションを補償することができる。
【００６５】
本実施形態では、位相差補償素子を液晶セルの両側に配置した場合を例示したが、片方に配置した場合には前述の各リタデーション値を略２倍すると、視野角補償効果が得られる。
【００６６】
図４及び図５Ｂに示したように、本実施形態では、液晶セルの上下に配置した位相差補償素子４６及び４８の遅相軸４６ａと４８ａとを互いに直交させている。その理由は、液晶表示装置１００を正面（表示面法線方向）から見た時のコントラスト比の低下を避けるためである。
【００６７】
２枚の位相差補償素子４６及び４８の遅相軸４６ａと４８ａとが直交していなければ、位相差補償素子全体で面内に位相差が生じるため、良好な黒表示が得られず、コントラスト比が低下した。本実施形態では、液晶分子の配向が連続的に変化している軸対称配向の表示モードを用いているので、偏光板４２及び４４の吸収軸４２ａ及び４４ａから、４５°ずれた方向での視野角特性を改善することで、全方位で等方的な視野角特性が得られる。１つの絵素において、液晶配向状態が２分割以上に複数分割配向においても同様に、偏光板吸収軸から、４５°ずれた方向での視野角特性を改善することができる。また、液晶表示モードは２分割以上の異なる配向領域を持つものや連続的に液晶配向が変化し、軸対称状に配向しているもので、黒表示時に基板に対して垂直に配向する場合において、黒レベルの透過率上昇を抑制し、コントラスト比の向上つまり視野角補償効果が得られる。
【００６８】
位相差補償素子の光弾性係数が１０×１０^-13ｃｍ²／ｄｙｎｅよりも小さいほど、偏光板または液晶セルとの貼合時のムラが発生せず、光り抜けが抑制され、均一な表示品位を向上することができる。特に高品位の表示を実現するためには、位相差補償素子の光弾性係数は、５×１０^-13ｃｍ²／ｄｙｎｅ以下であることがさらに好ましい。
【００６９】
位相差補償素子はフィルム延伸技術で作製でき、それらを所望のリタデーションになるような積層構造にできる。また、例えば、ディスコティック液晶性高分子を支持基板に塗布し、塗布面を他の支持基板や偏光板（偏光板を支持基板とする）と積層して作製することでもフィルム法線方向に負のリタデーションを持たせることができ、さらに、支持基板にフィルム面内にリタデーションを有する正の一軸性位相差素子を用いることや、液晶性高分子の配向状態を層厚方向で変化させて、二軸性の位相差素子を作製できる。
【００７０】
本発明の液晶表示装置の駆動方式は、パッシブ・マトリックス駆動、薄膜トランジスター等を用いたアクティブ・マトリックス駆動、プラズマ放電を用いたプラズマアドレス駆動（ＰＡＬＣ）等、あらゆる駆動方式にも適応できる。
【００７１】
【実施例】
（実施例１）
図１１Ａを参照しながら、本実施例の液晶表示装置２００の製造方法を説明する。表面に透明電極（ＩＴＯ：１００ｎｍ）形成された基板２１０の上に、感光性ポリイミドを用いて、高さ約３μｍの凸部２１２を絵素領域外に形成した。さらに、感光性ポリイミドを用いて、一部の凸部２１２上に、凸部２１２よりも幅の狭い、高さ約３μｍの凸部（不図示）を形成した。凸部２１２の高さと凸部２１２上に形成された凸部の高さの和がセル厚を規定する。
【００７２】
その凸部２１２で包囲される領域、すなわち絵素領域の大きさは、１００μｍ×１００μｍとした。その上に、ＪＡＬＳ２０４（日本合成ゴム）をスピンコートし、垂直配向層２１４ａを形成した。さらに、もう一方の基板２２０の透明電極（不図示）上にも同じ材料を用いて、垂直配向層２１４ｂを形成した。両者を貼り合わせて液晶セルを完成させた。
【００７３】
作製した液晶セル中に、Ｎｎ型液晶材料（Δε＝−４．０、Δｎ＝０．０７３、セルギャップ６μｍで９０°ツイストとなるように液晶材料固有のツイスト角を設定（すなわちｄ_LC・Δｎ＝４３８ｎｍ））を注入し、電圧を７Ｖ印加した。電圧印加直後、初期状態で、軸対称配向の配向軸が複数存在する状態となる。さらに電圧印加状態を続けると、図１１Ｂに示すように、絵素領域ごとに１つの軸対称配向領域（モノドメイン）が形成された。この絵素領域をクロスニコル下で観察した結果を図１１Ｃ及び図１１Ｄに示す。電圧無印加時には、図１１Ｃに示すように、良好な黒表示が得られ、電圧印加時には図１１Ｄに示すような消光模様が観察され、液晶分子が絵素領域内において配向が連続的に変化する軸対称配向している。
【００７４】
本実施例の４２型液晶セルの両側の偏光板の偏光層支持フィルムとして用いるＴＡＣの３次元屈折率はｎ_x＝１．４９５２、ｎ_y＝１．４９５１、ｎ_z＝１．４９６４で、厚さは８０μｍであり、リタデーションはほぼｄ_f・（ｎ_x−ｎ_y）＝５ｎｍ、ｄ_f・（ｎ_x−ｎ_z）＝５０ｎｍであった。さらに、本発明の位相差補償素子の３次元屈折率はそれぞれｎ_x＝１．５００５８、ｎ_y＝１．５００４３、ｎ_z＝１．４９８８１で、厚さは８０μｍであった。したがって、リタデーションは、ｄ_f・（ｎ_x−ｎ_y）＝１２ｎｍ、ｄ_f・（ｎ_x−ｎ_z）＝１４２ｎｍであり、図４のように配置した。なお、偏光板吸収軸と位相差補償素子の遅相軸は直交関係であるので、偏光板支持フィルムのＴＡＣの遅相軸と位相差補償素子の遅相軸とも直交関係にある。
【００７５】
本実施例の液晶表示装置２００を、大塚電子（株）製光学特性評価装置ＬＣＤ５０００を用いて、駆動電圧Ｖｏｆｆ＝２．２Ｖにて黒表示させた時の透過率の視野角特性を測定し、ついで、駆動電圧Ｖｏｎ＝７Ｖにて白表示させた時の透過率の視野角特性を測定し、さらに白表示時の透過率を黒表示の透過率で除しコントラスト比の視野角特性を得た。その結果、図１２と同様のコントラスト比１０の等コントラスト・コンター曲線が得られた。
【００７６】
また、本実施例で用いた偏光板の支持体フィルムの材料はＴＡＣで、光弾性係数は５×１０^-13ｃｍ²／ｄｙｎｅであり、位相差補償素子の光弾性係数は５×１０^-13ｃｍ²／ｄｙｎｅであった。位相差補償素子は、ディスコティック系液晶高分子をＴＡＣからなる支持基板上に、所望のリタデーションが得られるように膜厚を制御して塗布し、加熱冷却して作製した。得られた位相差補償素子を粘着剤を用いて、上記偏光板に貼り合わせ、一体化した。一体化された位相差補償素および偏光板を粘着剤を用いて液晶セルに貼り合わせた。
【００７７】
上記の４２型液晶表示装置で全面黒表示をした時及びバックライトシステムによって液晶セルが約４５℃±５℃に熱せられた時、偏光板と位相差補償素子による光り抜けによるムラは観察されず、優れた表示品位であった。
【００７８】
なお、観察者に輝度ムラとして認識されない、液晶パネルの表示面の輝度分布の程度については、輝度弁別の法則によれば、最高輝度Ｌｍａｘと平均輝度Ｌａｖｅｒａｇｅとの比がＬｍａｘ／Ｌａｖｅｒａｇｅ＜２の条件であればよいことが輝度測定または透過率測定から確認された。なお、測定には図６Ｂに示したような装置を用いた。本実施例１で用いた位相差補償素子はＬｍａｘ／Ｌａｖｅｒａｇｅ＝１．５であり、ムラが認識されなかったと考えられる。また、この時の透過率は０．０４％以下であった。
【００７９】
なお、液晶層のｄ・Δｎ（リタデーション）は、３００〜５００ｎｍの範囲にあることが望ましい。また、液晶層のツイスト角は４５°〜１１０°の範囲にあることが望ましい。
【００８０】
（実施例２）
本実施例２では実施例１で挙げた液晶性高分子の位相差補償素子の代わりに視野角補償効果が著しく得られる、ＡＲＴＯＮ（ノルボルネン樹脂）の二軸性の位相差補償素子を図４のように液晶セルの両側に用いた例について述べる。
【００８１】
ＡＲＴＯＮの波長分散特性は可視光の波長領域において、平坦である特徴を有する。一般的に、ＲＧＢ各波長での視野角補償効果がより等価になるように、位相差フィルムの波長分散特性はより小さく、平坦であることが好ましい。
【００８２】
ＡＲＴＯＮの二軸延伸法で作製した位相差補償素子の光弾性係数は４×１０^-13ｃｍ²／ｄｙｎｅであった。上記の４２型液晶表示装置で全面黒表示をした時及びバックライトシステムによってパネルが約４５℃±５℃に熱せられた時、偏光板と位相差補償素子による光り抜けによるムラは観察されず、優れた表示品位であった。本実施例２で用いた位相差補償素子はＬｍａｘ／Ｌａｖｅｒａｇｅ＝１．４であり、ムラが認識されなかった。したがって、実施例１及び２から位相差補償素子の光学性弾性係数は、５×１０^-13ｃｍ²／ｄｙｎｅよりも小さいものにおいて、さらによりムラが発生しにくいことが示された。
【００８３】
コントラスト比ＣＲ＝２０での視野角特性及び絵出し目視確認結果を表１にまとめた。偏光板吸収軸に対して４５°方向の視野角補償効果が得られる位相差補償素子面内のリタデーションｄ_f・（ｎ_x−ｎ_y）は０ｎｍ〜１１６ｎｍさらに好ましくは４７ｎｍ〜８５ｎｍ、法線方向のリタデーションｄ_f・（ｎ_x−ｎ_z）は１２２ｎｍ〜２０８ｎｍ、さらに好ましくは１４７ｎｍ〜１９８ｎｍの時、全方位にわたって良好な視野角特性を得ることができた。
【００８４】
【表１】

【００８５】
位相差補償素子のリタデーション値｛ｄ_f・（ｎ_x−ｎ_z）｝は補償させる液晶セルのｄ_LC・Δｎ値（セル厚ｄ_LCと、用いた液晶のΔｎ（｜ｎ_e−ｎ_o｜）との積すなわちｄ_LC・Δｎ＝４３８ｎｍ）に対する相対値で表現し、偏光板支持フィルムのＴＡＣフィルムの法線方向のリタデーション５０ｎｍを考慮しなければならない。また、フィルム面内についてはリタデーション値が５ｎｍと小さいので考慮する必要はない。フィルム面内であるｎ_x−ｎ_y方向のリタデーションは０＜｛ｄ_f・（ｎ_x−ｎ_y）｝／（ｄ_LC・Δｎ）＜０．２６、法線方向であるｎ_z方向のリタデーションは０．３９＜｛ｄ_f・（ｎ_x−ｎ_z）｝／（ｄ_LC・Δｎ）＜０．５９を満足するとき、偏光板吸収軸に対して４５°方向の視野角補償効果が向上する。等コントラスト・コンター曲線が等方的になるさらに好ましい条件は、０．１＜｛ｄ_f・（ｎ_x−ｎ_y）｝／（ｄ_LC・Δｎ）＜０．２、０．４４＜｛（ｎ_x−ｎ_z）・ｄ_f｝／（ｄ_LC・Δｎ）＜０．５７であった。
【００８６】
（実施例３）
実施例１の４２型液晶セルに実施例１および２の位相差補償素子を２枚または２倍のリタデーションを持つ位相差補償素子を図４における上下偏光板４２及び４４と液晶セルとの間のどちらか一方にのみ配設した。図１３は、この液晶表示装置を実施例１と同様の手法で測定したコントラスト比１０の等コントラスト・コンター曲線を示す図である。偏光板吸収軸方向（Ф＝０°、９０°、１８０°及び２７０°）での視野角特性は概ね同一かつ良好である。しかし、偏光板吸収軸に対して４５°方向（Ф＝４５°、１３５°、２２５°、３１５°）で、視野角特性は実施例１の場合（図１２）に比べやや劣るものの、黒表示時に偏光板による光り抜けのムラは観察されなかった。位相差補償素子を一個所に配設することは、コスト上、プロセス上有利である。
【００８７】
（実施例４）
本実施例４では図１５ＢのようにＡＲＴＯＮ（ノルボルネン樹脂）７４に一軸性位相差フィルム（ＴＡＣ）７５を追加した構成の二軸性位相差補償素子を、図１５Ａのように各光学軸を設定し、液晶セルの両側に用いた例について説明する。コントラスト比２０の等コンター特性については実施例２と同様の特性が得られた。また、特に４５度方向での視野角を倒したときの黒レベルの色味の変化が、より小さいことを確認した。さらに、黒表示時に偏光板による光抜けのムラは観察されなかった。以下の表２に、実施例４の視野角特性および目視確認結果を示す。
【００８８】
【表２】

【００８９】
（比較例１）
比較例１では実施例１と同様に、図４に示す液晶表示装置と同様の構成のものを用いた。ただし、本比較例１では位相差補償素子を用いていない。
【００９０】
図１４は、この液晶表示装置を実施例１と同様の手法で測定したコントラスト比１０の等コントラスト・コンター曲線を示す図である。偏光板吸収軸方向（Ф＝０°、９０°、１８０°及び２７０°）での視野角特性は概ね同一かつ良好である。しかし、偏光板吸収軸に対して４５°方向（Ф＝４５°、１３５°、２２５°、３１５°）では視野角特性は著しく劣っているが、黒表示時に、偏光板による光り抜けのムラは観察されなかった。したがって、偏光板のみでは光り抜けが発生しないので、偏光板と位相差補償素子の貼合時、位相差補償素子と液晶セルとの貼合せた構成に起因してムラが発生する。この時の輝度ムラはＬｍａｘ／Ｌａｖｅｒａｇｅ＜１．２であり、ムラが認識されなかった。
【００９１】
（比較例２）
実施例１の４２型液晶セルに、ｄ_f・（ｎ_x−ｎ_y）＝１２ｎｍ、ｄ_f・（ｎ_x−ｎ_z）＝１４２ｎｍで、光弾性係数が７０〜９０×１０^-13ｃｍ²／ｄｙｎｅの位相差補償素子４６及び４８を設置した。この液晶表示装置の視角特性を測定した結果、比較例２の液晶表示装置の等コントラスト・コンター曲線は、実施例１の液晶表示装置のもの（図１２）と同じであったが、黒表示時に偏光板と位相差補償素子による光り抜けのムラが観察された。この時の輝度ムラはＬｍａｘ／Ｌａｖｅｒａｇｅ ≧ ２であり、そのためにムラが認識されたと考えられる。
【００９２】
【発明の効果】
本発明によると、４２型のような直視型超大型液晶表示装置において、光弾性係数が１０×１０^-13ｃｍ²／ｄｙｎｅ以下の材料を位相差補償素子として用いることによって、偏光板と貼り合せた構成や、液晶パネルと貼り合せた構成において、偏光板クロスニコル下での透過率を０．０４％以下に押さえ、偏光度を９９．９％以上にすることができ、さらに弁別法則による黒表示の輝度分布をＬｍａｘ／Ｌａｖｅｒａｇｅ＜２の条件にすることができるので偏光度のムラが発生せず均一な表示品位を有することができる。
【００９３】
さらに、偏光板の吸収軸に対して４５°方向の視野角特性の悪化を解消し、黒表示時または電圧無印加時に液晶分子が垂直に配向し、電圧印加時に絵素ごとに液晶分子が２分割以上の異なる配向領域または連続的に配向が変化した軸対称配向の液晶領域を有する構成において、二軸性の位相差補償素子を用いてその遅相軸を偏光板の吸収軸と直交させることで、視野角を著しく拡大でき、かつ同特性が全方位にわたってほぼ等方的である、視角特性の優れた高コントラストの液晶表示装置を提供することができる。
【００９４】
本発明の液晶表示装置は、パーソナルコンピュータ、ワープロ、アミューズメント機器、テレビジョン装置などの直視型平面ディスプレイやシャッタ効果を利用した表示板、窓、壁などに好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】液晶表示装置における応力に起因する光り抜けのタイプとその発生箇所を模式的に示す図である。
【図２Ａ】液晶表示装置における偏光板の吸収軸の配置関係を模式的に示す図である。
【図２Ｂ】液晶表示装置の視野角特性を評価するための方位角と視野角との定義を示す図である。
【図３Ａ】偏光板の断面図である。
【図３Ｂ】偏光板の光学特性を規定するための直交座標系を示す図である。
【図４】本発明の実施形態による液晶表示装置の模式的な分解斜視図である。
【図５Ａ】位相差補償素子の光学特性を規定するための直交座標系を示す図である。
【図５Ｂ】本発明の実施形態による液晶表示装置における偏光板の吸収軸と位相差補償素子の遅相軸との配置関係を示す図である。
【図６Ａ】位相差補償素子の光弾性係数と位相差補償素子を４２型のガラス板に貼り合せた構成において引張り応力がかかった場合の偏光板クロスニコル下における光り抜け量（透過率）との関係を示すグラフである。
【図６Ｂ】光り抜けを評価するための光学系を示す模式図である。
【図６Ｃ】クロスニコル配置の透過率と偏光度との関係を示すグラフである。
【図７】位相差補償素子にかかるモデル応力と光り抜けのメカニズムを説明するための模式図である。
【図８】黒表示状態における液晶分子の配向状態を示す模式図である。
【図９】位相差補償素子（ｎ_x＝ｎ_y＞ｎ_z）のリタデーションｄ_f・（ｎ_x−ｎ_z）とコントラスト比との関係を示すグラフである。
【図１０Ａ】位相差補償素子（ｎ_z＜ｎ_y＜ｎ_x）のリタデーションｄ_f・（ｎ_x−ｎ_z）とコントラスト比との関係を示すグラフである。
【図１０Ｂ】液晶層のリタデーションｄ_LC・Δｎに対する相対値で表した位相差補償素子（ｎ_z＜ｎ_y＜ｎ_x）のリタデーションｄ_f・（ｎ_x−ｎ_z）とコントラスト比との関係を示すグラフである。
【図１１Ａ】本発明の実施例による液晶表示装置の電圧無印加時の状態を模式的に示す断面図である。
【図１１Ｂ】本発明の実施例による液晶表示装置の飽和電圧印加時の状態を模式的に示す断面図である。
【図１１Ｃ】本発明の実施例による液晶表示装置の電圧無印加時の絵素領域をクロスニコル下で観察した結果を模式的に示す断面図である。
【図１１Ｄ】本発明の実施例による液晶表示装置の飽和電圧加時の絵素領域をクロスニコル下で観察した結果を模式的に示す断面図である。
【図１２】本発明の実施例による液晶表示装置のコントラスト比１０の等コントラスト・コンター曲線である。
【図１３】本発明の他の実施例による液晶表示装置のコントラスト比１０の等コントラスト・コンター曲線である。
【図１４】比較例１の液晶表示装置のコントラスト比１０の等コントラスト・コンター曲線である。
【図１５Ａ】実施例４の実施形態による液晶表示装置の模式的な分解斜視図である。
【図１５Ｂ】実施例４で用いた位相差フィルムと偏光板の断面図である。
【符号の説明】
４０液晶セル
４２、４４偏光板
４２ａ、４４ａ偏光板の吸収軸
４６、４８位相差補償素子
４６ａ、４８ａ位相差補償素子の遅相軸
７１バックライト
７２下偏光板
７３吸収軸
７４ＡＲＴＯＮ
７５ＴＡＣ
７６遅相軸
７７液晶セル
７８上偏光板
７９位相差フィルム
８０粘着層

Claims

一対の基板と該一対の基板に挟持された液晶層とを有する液晶セルと、
該液晶セルを挟持する一対の偏光素子と、
該一対の偏光素子と該液晶セルとの間の少なくとも一方に設けられた位相差補償素子と、
を有し、
該液晶層は、負の誘電異方性を有するネマチック液晶材料を含み、電圧無印加時に該ネマチック液晶材料の液晶分子が該一対の基板の表面に対して、略垂直に配向して黒表示する構成であり、
該位相差補償素子は、光弾性係数が１０×１０^-13ｃｍ²／ｄｙｎｅ以下で、該位相差補償素子の法線方向に負のリターデーションを有するよう、屈折率異方性材料が支持基板に塗布された塗布層を有する位相差補償素子であり、しかも、それぞれ互いに直交するｘ、ｙ、及びｚ軸方向に３つの屈折率ｎ_ｘ、ｎ_ｙ、ｎ_ｚを有し、該液晶セルの表面に平行な面内の主屈折率をｎ_xおよびｎ_yとし、該液晶セルの厚み方向の主屈折率をｎ_ｚとするとき、ｎ_ｚ＜ｎ_ｙ＜ｎ_ｘの関係を満足し、
該液晶層の液晶分子の複屈折率をΔｎ、該液晶層の平均の厚さをｄ_ＬＣ、及び該位相差補償素子の厚さをｄ_ｆとするとき、
０．１１＜｛ｄ_ｆ・（ｎ_ｘ−ｎ_ｚ）｝／（ｄ_ＬＣ・Δｎ）＜０．７５、及び
０＜｛ｄ_ｆ・（ｎ_ｘ−ｎ_ｙ）｝／（ｄ_ＬＣ・Δｎ）＜０．２６
の関係を満足し、
該一対の偏光素子のそれぞれは、偏光層を含み、
該屈折率異方性材料が塗布された該支持基板を該偏光層を支持するための支持体フィルムとして用いることにより、該位相差補償素子を該偏光素子の支持体フィルムとして機能させる、液晶表示装置。
該支持基板は、ＴＡＣである、請求項１に記載の液晶表示装置。
該支持基板は、面内にリターデーションを有する正の一軸性位相差補償素子である、請求項１に記載の液晶表示装置。
該屈折率異方性材料は、液晶性高分子である、請求項１から３のいずれかに記載の液晶表示装置。
該液晶セルは複数の絵素領域を有し、該複数の絵素領域のそれぞれは、初期配向状態が互いに異なる２つ以上の液晶領域または液晶分子の配向方向が連続的に変化する液晶領域を有する、請求項１から４のいずれかに記載の液晶表示装置。
該位相差補償素子は、該一対の偏光素子と該液晶セルとの間のそれぞれに設けられており、
該位相差補償素子のそれぞれは、該液晶セルの表面に平行な面内に遅相軸を有し、
該位相差補償素子のそれぞれの遅相軸は、互いに直交している、請求項１から５のいずれかに記載の液晶表示装置。
該位相差補償素子は、該一対の偏光素子と該液晶セルとの間のそれぞれに設けられており、
該位相差補償素子のそれぞれは、該液晶セルの表面に平行な面内に遅相軸を有し、
該位相差補償素子のそれぞれの遅相軸は、該一対の偏光素子のうち該液晶セルに対して同じ側に設けられた偏光素子の吸収軸とそれぞれ直交している、請求項１から５のいずれかに記載の液晶表示装置。
該位相差補償素子の光弾性係数が５×１０^-13ｃｍ²／ｄｙｎｅ以下である、請求項１から７のいずれかに記載の液晶表示装置。