液晶表示素子
【課題】コントラストが充分に高く中間階調における階調反転の無い良好な品質のノーマリーホワイト表示を得ることができる液晶表示素子を提供する。
【解決手段】一対の基板間に液晶分子を一方の基板から他方の基板に向けて９０°±５°の角度範囲にわたりツイスト配向させて封入したツイステッドネマチック型液晶セル１の表示の観察側となる前側外面に、前偏光板２がその透過軸２ａを対応する前側の基板の水平配向膜に施された配向処理方向１６ａに対して＋４５°±５°で交差する方向に位置させて設置され、液晶セル１の後側外面に、後偏光板３がその透過軸３ａを前側基板の水平配向膜に施された配向処理方向１６ａに対して−４５°±５°で交差する方向に位置させて設置されている。
【解決手段】一対の基板間に液晶分子を一方の基板から他方の基板に向けて９０°±５°の角度範囲にわたりツイスト配向させて封入したツイステッドネマチック型液晶セル１の表示の観察側となる前側外面に、前偏光板２がその透過軸２ａを対応する前側の基板の水平配向膜に施された配向処理方向１６ａに対して＋４５°±５°で交差する方向に位置させて設置され、液晶セル１の後側外面に、後偏光板３がその透過軸３ａを前側基板の水平配向膜に施された配向処理方向１６ａに対して−４５°±５°で交差する方向に位置させて設置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶分子が略９０°の角度でツイスト配向した液晶層を有する液晶表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一対の基板間に挟持された液晶層の液晶分子が一方の基板から他方の基板に向けてツイスト配向しているツイステッドネマチック型液晶表示素子が知られている。液晶分子を略９０°の角度でツイスト配向させたＴＮ型液晶表示素子は、特許文献１に示されるように、ツイステッドネマチック液晶層を備える液晶セルの表示の観察側となる前側とその反対側の後側に偏光板がそれぞれ設置されている。
【０００３】
それら一対の偏光板は、それぞれの透過軸又は吸収軸の何れか一方の光学軸を前記液晶セルのそれぞれの基板の配向膜に施されている配向処理方向に対して平行又は直交する方向に位置させるとともに、ぞれぞれの偏光板の光学軸を互いに平行若しくは直交させて配置する。それぞれの偏光板の前記光学軸を互いに平行に配置した液晶表示素子は、液晶層に実質的に電界が印加されない状態（ノーマーリー状態）で光の透過が実質的に遮断された暗表示が得られる（ノーマリーブラック表示）。また、それぞれの偏光板の前記光学軸を互いに直交させて配置した液晶表示素子は、ノーマーリー状態で光透過が最大になる明表示（ノーマリーホワイト表示）が得られる。
【０００４】
ノーマリーホワイト表示においては、液晶層に充分に強い電界を印加して液晶分子を基板垂直方向に立ち上がらせ、ツイスト配向状態を解除することによって、暗表示が得られる。
【特許文献１】特開平６−８８９６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前記ノーマリーホワイト表示では、各基板の液晶に接する内面に液晶分子の配向を規制するために設けられている配向膜の近傍において、液晶分子が配向膜に施された配向処理による配向規制力を強く受けているためにその液晶分子の挙動が抑制される所謂アンカリング効果により、上述した電界印加時（オン時）における、コントラストの低下や中間階調における階調反転等を引き起こし、表示品質の低下を招く。
【０００６】
本発明の目的は、コントラストが充分に高く中間階調における階調反転の無い良好な品質のノーマリーホワイト表示を得ることができる液晶表示素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の観点による液晶表示素子は、少なくとも１つの電極が形成された第１の基板と、前記第１の基板の前記電極が形成された面に対向して配置され、前記第１の基板と対向する面に、前記電極と対向する少なくとも１つの電極が形成された第２の基板と、前記第１の基板の前記電極が形成された内面に、予め定めた第１の方向に配向処理が施された第１の配向膜と、前記第２の基板の前記電極が形成された内面に、前記第１の方向に対して実質的に９０゜の角度で交差する第２の方向に配向処理が施された第２の配向膜と、前記第１の基板の前記第１の配向膜と、前記第２の基板の第２の配向膜との間に挟持され、前記第１、第２の電極間に電界が印加されないときに、液晶分子が前記第１の配向膜から前記第２の配向膜に向かって予め定めた方向にツイスト配向し、透過光に対して実質的にλ／２のリタデーションを生じさせる液晶層と、互いに対向配置された前記第１、第２の基板の前記第１の基板より外側に配置され、前記第１、第２の電極間に十分強い電界が印加されたときに、前記第１の配向膜近傍の液晶分子が配列する第３の方向に透過軸又は吸収軸のいずれか一方の光学軸を実質的に一致させて配置した第１の偏光板と、互いに対向配置された前記第１、第２の基板の前記第２の基板より外側に配置され、前記第１の偏光板の光学軸に透過軸又は吸収軸のいずれか一方の光学軸を実質的に直交させて配置した第２の偏光板とを備えることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の第２の観点による液晶表示素子は、少なくとも１つの電極が形成された第１の基板と、前記第１の基板の前記電極が形成された面に対向して配置され、前記第１の基板と対向する面に、前記電極と対向する少なくとも１つの電極が形成された第２の基板と、前記第１の基板の前記電極が形成された内面に、観察側から見て左右方向の水平線に対して実質的に４５゜で傾斜した第１の方向に配向処理が施された第１の配向膜と、前記第２の基板の前記電極が形成された内面に、前記第１の方向に対して実質的に９０゜で交差する第２の方向に配向処理が施された第２の配向膜と、前記第１の基板の前記第１の配向膜と、前記第２の基板の第２の配向膜との間に挟持され、前記第１、第２の電極間に電界が印加されないときに、液晶分子が前記第１の配向膜から前記第２の配向膜に向かって実質的に９０゜でツイスト配向し、透過光に対して実質的にλ／２のリタデーションを生じさせる液晶層と、前記第１の偏光板と前記第１の基板の間、及び前記第２の偏光板と前記第２の基板の間それぞれに、各々の光学軸をそれぞれ隣接する基板の配向膜に施された配向膜処理の方向に実質的に平行にして配置されたディスコティック液晶層からなる一対の視野角補償フィルムと、互いに対向配置された前記第１、第２の基板の前記第１の基板より外側に配置され、前記第１、第２の電極間に十分強い電界が印加されたときに、前記第１の配向膜近傍の液晶分子が配列する第３の方向に透過軸又は吸収軸のいずれか一方の光学軸を実質的に一致させて配置した第１の偏光板と、互いに対向配置された前記第１、第２の基板の前記第２の基板より外側に配置され、前記第１の偏光板の光学軸に透過軸又は吸収軸のいずれか一方の光学軸を実質的に直交させて配置した第２の偏光板とを備えることを特徴とするものである。
【０００９】
さらに、本発明の第３の観点による液晶表示素子は、少なくとも１つの電極が形成された第１の基板と、前記第１の基板の前記電極が形成された面に対向して配置され、前記第１の基板と対向する面に、前記電極と対向する少なくとも１つの電極が形成された第２の基板と、前記第１の基板の前記電極が形成された内面に、観察側から見て左右方向の水平線に対して実質的に４５゜で傾斜した第１の方向に配向処理が施された第１の配向膜と、前記第２の基板の前記電極が形成された内面に、前記第１の方向に対して実質的に９０゜で交差する第２の方向に配向処理が施された第２の配向膜と、前記第１の基板の前記第１の配向膜と、前記第２の基板の第２の配向膜との間に挟持され、前記第１、第２の電極間に電界が印加されないときに、液晶分子が前記第１の配向膜から前記第２の配向膜に向かって予め定めた方向に実質的に９０゜でツイスト配向し、透過光に対して実質的にλ／２のリタデーションを生じさせる液晶層と、前記第１の偏光板と前記第１の基板の間、及び前記第２の偏光板と前記第２の基板の間それぞれに、各々の光学軸をそれぞれ隣接する基板の配向膜に施された配向膜処理の方向に実質的に平行にして配置されたディスコティック液晶層からなる一対の視野角補償フィルムと、前記第１の偏光板とこれに隣接する視野角補償フィルムの間、及び前記第２の偏光板とこれに隣接する視野角補償フィルムの間それぞれに、進相軸又は遅相軸の何れか一方の光学軸をそれぞれ隣接する視野角補償フィルムの光学軸の方向と実質的に平行にして配置された一対の位相差板と、互いに対向配置された前記第１、第２の基板の前記第１の基板より外側に配置され、前記第１、第２の電極間に十分強い電界が印加されたときに、前記第１の配向膜近傍の液晶分子が配列する第３の方向に透過軸又は吸収軸のいずれか一方の光学軸を実質的に一致させて配置した第１の偏光板と、互いに対向配置された前記第１、第２の基板の前記第２の基板より外側に配置され、前記第１の偏光板の光学軸に透過軸又は吸収軸のいずれか一方の光学軸を実質的に直交させて配置した第２の偏光板とを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の液晶表示素子によれば、液晶層に充分に高い電界を印加したオン時において配向膜近傍の液晶分子が配列する第３の方向に、その配向膜が設けられた基板の外面に設置した偏光板の光学軸を一致させたから、オン時において液晶層に入射する直線偏光が前記配向膜近傍の液晶分子の配列による複屈折性の影響を受けることなく液晶層を透過し、対向基板側の光学軸を直交させて配置されているもう一方の偏光板により確実に吸収される。その結果、充分に暗い暗表示が得られるためにコントラストが高く且つ中間階調における階調の反転が発生しない良好な品質のノーマリーホワイト表示を安定して得ることができる。
【００１１】
本発明の第１の観点による液晶表示素子においては、第１の偏光板を、液晶層の液晶分子が第１の配向膜から第２の配向膜に向かってツイスト配向するツイスト角度範囲の中間の角度の方向である第３の方向に、その光学軸を一致させて配置することが好ましい。
すなわち、前記第１の偏光板は、前記第１の配向膜の配向処理方向と前記第２の配向膜の配向処理方向とが成す角度の実質的に１／２の角度だけ、前記第１、第２の配向膜の一方の配向処理方向方から他方に向かって回転した第３の方向に、光学軸を一致させて配置される。また、前記第２配向膜は、前記第１の配向膜の配向処理方向である第１の方向に対して実質的に９０で交差する第２の方向に配向処理が施され、前記液晶層は、その液晶分子が前記第１の配向膜から前記第２の配向膜に向かって９０゜の角度でツイスト配向していることが好ましい。その場合、前記第１、第２の基板は、観察側から見て左右方向に延びる上下の辺と、上下方向に延びる左右の辺とを有するそれぞれ矩形の基板からなり、前記第１、第２の配向膜は、前記矩形基板の上下の辺に平行な水平軸に対してそれぞれほぼ４５゜の方向に配向処理が施され、前記第１の偏光板は、その透過軸を前記水平軸と直行する方向に向けて配置され、前記第２の偏光板は、その透過軸を前記水平軸と平行にして配置されていることが望ましく、また、前記液晶層の透過する光に対する屈折率異方性をΔｎとし、その光が透過する液晶層の層厚をｄとしたとき、それらの積Δｎ・ｄが、３８０ｎｍ〜４８０ｎｍの範囲に設定されることが好ましい。これにより、高コントラストで中間階調における階調の反転の発生が確実に防止された表示品質の高いツイステッドネマチック型の液晶表示素子が得られる。さらにまた、前記第１、第２の基板の各電極が対向する画素部毎に互いに異なる波長光を選択透過させる複数色のカラーフィルタがそれぞれ配設され、異なる色のカラーフィルタに対応する画素部毎に液晶層厚をそれぞれ異なる値に設定することが望ましく、これにより、色再現性に優れた良好なカラー表示品質を得ることができる。
【００１２】
また、本発明の第１の観点による液晶表示素子においては、前記第１の偏光板と前記第１の基板の間、及び前記第２の偏光板と前記第２の基板の間それぞれに、各々の光学軸を前記第３の方向と平行にかつ互いに逆向きに向けて配置された、ディスコティック液晶層からなる一対の視野角補償フィルムをさらに備える構成とすることが好ましい。これにより、高いコントラストと中間階調における階調反転の抑制効果が得られるとともに覗き見を防止するための視野角制限効果が得られる。
【００１３】
さらに、前記第１の偏光板と前記第１の基板の間、及び前記第２の偏光板と前記第２の基板の間それぞれに、各々の光学軸をそれぞれ隣接する基板の配向膜に施された配向膜処理の方向に実質的に平行にして配置されたディスコティック液晶層からなる一対の視野角補償フィルムをさらに備えることが好ましい。この場合、液晶層の透過する光に対する屈折率異方性Δｎと層厚ｄとの積Δｎ・ｄが、４５０ｎｍ〜５５０ｎｍであることがより好ましく、これにより、高いコントラストと中間階調における階調反転の抑制効果が得られるとともに広い視野角が得られる。
【００１４】
また、上述のように一対の視野角補償フィルムを配置した場合、前記第１の偏光板とこれに隣接する視野角補償フィルムの間、及び前記第２の偏光板とこれに隣接する視野角補償フィルムの間それぞれに、進相軸又は遅相軸の何れか一方の光学軸をそれぞれ隣接する視野角補償フィルムの光学軸の方向と実質的に平行にして配置された一対の位相差板をさらに備える構成とすることが好ましい。この場合、前記液晶層の屈折率異方性Δｎとその光が透過する液晶層の層厚ｄの積Δｎ・ｄが、３５０ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲に設定され、且つ、前記一対の位相差板のリタデーションＲｅが、１５ｎｍ〜５５ｎｍの範囲に設定されていることがより好ましく、また、前記第１、第２の基板は、それぞれ矩形の基板からなり、前記第１、第２の配向膜は、前記矩形基板の一辺に対してほぼ４５゜の方向に配向処理が施されていることがより好ましい。このように一対の位相差板を配置することにより、所望の高いコントラストと中間階調における階調反転の抑制効果が得られるとともにさらに視野角の広い良好な表示品質が得られる。
【００１５】
本発明の第２の観点による液晶表示素子のように、第１の偏光板と前記第１の基板の間、及び前記第２の偏光板と前記第２の基板の間それぞれに、各々の光学軸をそれぞれ隣接する基板の配向膜に施された配向膜処理の方向に実質的に平行にして配置されたディスコティック液晶層を備える液晶表示素子の場合にも、前記第１の偏光板は、前記第１の配向膜の配向処理方向と前記第２の配向膜の配向処理方向とが成す角度の実質的に１／２の角度だけ、前記第１、第２の配向膜の配向処理方向の一方から他方に向かって回転した第３の方向に、光学軸を一致させて配置することが好ましく、また、前記液晶層の透過する光に対する屈折率異方性Δｎとその光が透過する液晶層の層厚ｄの積Δｎ・ｄを、４５０ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲に設定することが望ましく、さらに、前記第１、第２の基板は、観察側から見て左右方向に延びる上下の辺と、上下方向に延びる左右の辺とを有するそれぞれ矩形の基板からなり、前記第１、第２の配向膜は、前記矩形基板の上下の辺に平行な水平軸に対してそれぞれほぼ４５゜の方向に配向処理が施されていることが望ましい。これにより、所望の高コントラストと中間階調における階調反転の抑制効果が得られるとともに視野角が更に広げられた極めて良好な表示品質が得られる。
【００１６】
本発明の第３の観点による液晶表示素子のように、前記第１の偏光板と前記第１の基板の間、及び前記第２の偏光板と前記第２の基板の間それぞれに、各々の光学軸をそれぞれ隣接する基板の配向膜に施された配向膜処理の方向に実質的に平行にして配置されたディスコティック液晶層からなる一対の視野角補償フィルムと、前記第１の偏光板とこれに隣接する視野角補償フィルムの間、及び前記第２の偏光板とこれに隣接する視野角補償フィルムの間それぞれに、進相軸又は遅相軸の何れか一方の光学軸をそれぞれ隣接する視野角補償フィルムの光学軸の方向と実質的に平行にして配置された一対の位相差板とを備えた液晶表示素子においては、前記第１、第２の基板は、それぞれ矩形の基板によって構成し、前記第１、第２の配向膜は、前記矩形基板の一辺に対してほぼ４５゜の方向に配向処理が施され、前記液晶層の屈折率異方性をΔｎとし、その光が透過する液晶層の層厚をｄとした場合に、それらの積Δｎ・ｄが、３５０ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲に設定され、且つ、前記一対の位相差板のリタデーションＲｅを１５ｎｍ〜５５ｎｍに設定するのが望ましい。また、前記第１、第２の基板の各電極が対向する画素部毎に互いに異なる波長光を選択透過させる複数色のカラーフィルタがそれぞれ配設され、異なる色のカラーフィルタに対応する画素部毎に液晶層厚をそれぞれ異なる値に設定することが好ましく、これにより、所望の高度なコントラストと中間階調における階調反転の抑制効果及び視野角特性を備えるとともに、色再現性に優れた良好なカラー表示品質を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態としての液晶表示素子の光学構成を示す分解平面図で、図２はその内部構成を拡大して示す模式的断面図である。
【００１８】
本実施形態の液晶表示素子は、アクティブマトリクス方式の液晶表示素子であり、図１に示されるように、観察側から見て、液晶表示素子の左右方向の水平軸１ｈと平行な辺１ａとこの水平軸１ｈと直行する上下方向と平行な辺とを有する平面外形が矩形をなす液晶セル１と、これを挟んで表示の観察側となる前側とその後側にそれぞれ設置された同じく矩形の前、後偏光板２、３とからなる。
【００１９】
液晶セル１は、図２に示されるように、一対の前、後ガラス基板１１、１２が、枠状シール材（不図示）により所定の間隙を保って接合されている。接合された一対のガラス基板１１、１２のうちの一方の前ガラス基板１１の対向面（内面）には、それぞれの画素領域に対応する開口１３ａが形成されたブラックマスク１３が設置されている。
【００２０】
前ガラス基板１１の前記後ガラス基板１２に対向する面には、前記ブラックマスク１３の各開口１３ａに対応させて、赤、緑、青の３種類のカラーフィルタ１４R、１４G、１４Bが所定の配置でそれぞれ設置されている。これらの各カラーフィルタ１４R、１４G、１４Bは、各開口１３ａよりも全周にわたり適長幅だけ大きい面積を備えており、周縁部をブラックマスク１３の開口縁部に重畳させて設置されている。そして、カラーフィルタ１４R、１４G、１４Bの各厚さは、各色カラーフィルタ１４R、１４G、１４Bの配置されたそれぞれの画素領域における液晶層厚（セルギャップ）ｄr、ｄg、ｄbを、この液晶層の各透過波長光毎の屈折率異方性と層厚ｄr、ｄg、ｄbとの積の値が実質的に一致するように、各色フィルタ１４R、１４G、１４B毎に最適に設定されている。この液晶層厚の最適化については、後程詳細に説明する。
【００２１】
厚さがそれぞれ異なる赤、緑、青の各色カラーフィルタ１４R、１４G、１４Bの表面には、これらを覆う一枚膜状の透明導電膜からなる共通電極１５が被着されている。そして、共通電極１５の表面には、液晶分子の配向を規制する前水平配向膜１６が一様に被着されている。この前水平配向膜１６の表面には、図１に示すように、ラビング法により矢印１６ａの方向へ配向処理が施されている。この配向処理方向１６ａは、液晶セル１の矩形をなす表示面における下辺１ａに平行な水平軸１ｈに対して右上がりに−４５°（時計回り方向を＋とする）で交差する方向である。
【００２２】
後ガラス基板１２の内面には、前述したブラックマスク１３の開口に対応させて、透明導電膜からなる複数の画素電極１７がマトリックス配置で設置されている。各画素電極１７には、能動素子としての薄膜トランジスタ１８が、それぞれ接続されている。そして、全ての画素電極１７や薄膜トランジスタ１８等を覆って後水平配向膜１９が一様に被着されている。この後水平配向膜１９には、図１に示すように、上述した前水平配向膜１６の配向処理方向１６ａに直交する方向１９ａの方向へ、ラビング法により配向処理が施されている。この配向処理方向１９ａは、液晶セル１の水平軸１ｈに対して右下がりに＋４５°で交差する方向である。
【００２３】
双方のガラス基板１１、１２の各内面に被着された前及び後水平配向膜１６、１９が対向する空間には、液晶が封入されて液晶層１１０が形成されている。この液晶層１１０は、正の誘電率異方性を備えたネマティック液晶からなり、電界が印加されていない初期状態においては、前及び後水平配向膜１６、１９近傍の液晶分子それぞれが、前及び後水平配向膜１６、１９のそれぞれに施された配向処理方向１６ａ、１９ａに沿った配向規制力を受けて配列し、液晶層１１０の液晶分子は２枚のガラス基板１１、１２の間でツイスト配向している。
【００２４】
すなわち、液晶層１１０の各液晶分子は、後水平配向膜１９の表面から前水平配向膜１６の表面に向かって、矢印２１で示す時計回り方向へ９０°±５°の角度でツイストした状態で配列している。従って、後水平配向膜１９の配向処理方向１９ａから時計回り方向へ４５°回転した白抜き矢印２０で示される方向（ツイスト角度範囲の中間の角度の方向）、すなわちこの白抜き矢印方向２０で示される図面上で下向きの方位に、この液晶表示素子において最も良好なコントラストが得られる視角方位がある。
【００２５】
上述のように液晶分子がツイスト配向した液晶層１１０は、屈折率異方性が、透過する光の波長によって変化する波長依存性を有しているため、色再現性の高いカラー表示を行うために、液晶層１１０を透過する赤、緑、青の各波長光に対してそれぞれ実質的にλ／２の複屈折作用を与えるように、各色の画素毎に異なる液晶層厚が設定されている。
【００２６】
つまり、本実施形態の液晶セル１においては、赤、緑、青の各画素毎の層厚ｄr、ｄg、ｄbを、各波長光に対する屈折率異方性Δｎの波長依存性を相殺するような値に設定してある。
【００２７】
すなわち、青色波長光に対する屈折率異方性Δｎb、緑色波長光に対する屈折率異方性Δｎg、及び赤色波長光に対する屈折率異方性Δｎrの比は、
Δｎb／Δｎg＝１．０４±０．０３
Δｎr／Δｎg＝０．９６±０．０３
であり、これに応じて、図２に示されるように、赤色カラーフィルタ１４Rが配設された画素の液晶層厚ｄrが５．５μｍ、緑色カラーフィルタ１４Gが配設された画素の液晶層厚ｄgが５．０μｍ、そして、青色カラーフィルタ１４Bが配設された画素の液晶層厚ｄbが４．８μｍとなるように、各色カラーフィルタ１４R、１４G、１４Bの膜厚が設定されている。
【００２８】
液晶セル１の前ガラス基板１１の外面には、前偏光板２が設置されている。この前偏光板２は、図１に示されるように観察側から見て、その透過軸２ａを表示面の水平軸１ｈに平行に位置させて設置されている。従って、透過軸２ａは、液晶セル１の前水平配向膜１６に施された配向処理方向１６ａに対して＋４５°±５°の角度で交差している。
【００２９】
そして、液晶セル１の後ガラス基板１２の外面には、後偏光板３が設置されている。この後偏光板３は、その透過軸３ａを前偏光板２の透過軸２ａに直交させて、つまり表示面の上下方向（観察側から見て、前記液晶表示素子の水平軸１ｈと直交する方向、以下垂直軸方向という）と平行に設置されている。従って、透過軸３ａは、液晶セル１の前水平配向膜１６に施された配向処理方向１６ａに対して−４５°±５°の角度で交差している。
【００３０】
つまり、前偏光板２は、その透過軸２ａを前記液晶層の液晶分子が前記前水平配向膜１６から前記後水平配向膜１９に向かってツイスト配向するツイスト角度範囲の中間の角度の方向（白抜き矢印２０で示される方向）と直交する方向に向け、また、前記透過軸２ａと直交する吸収軸２ｂは前記中間の角度の方向と実質的に一致させて配置されている。そして、前記後偏光板３は、その透過軸３ａを前記液晶層の液晶分子が前記前水平配向膜１６から前記後水平配向膜１９に向かってツイスト配向するツイスト角度範囲の中間の角度の方向（白抜き矢印２０で示される方向）と実質的に平行する方向に向け、また、前記透過軸３ａと直交する吸収軸３ｂは前記中間の角度の方向と実質的に直交させ、そして前記前偏光板２の吸収軸２ｂと互いに実質的に直交させて配置されている。
【００３１】
これは、すなわち、前記前偏光板２は、前記前配向膜１９の配向処理方向１９ａと前記後配向膜１６の配向処理方向１６ａとが成す角度の実質的に１／２の角度（４５゜）だけ、前記前、後配向膜１９，１６の一方の配向処理方向１９ａ，１６ａから他方に向かって回転した矢印２０で示される方向に、透過軸２ａ或いは吸収軸２ｂを一致させて配置されているのである。
【００３２】
次に、上述のように構成された本液晶表示素子における作用効果について、図３（ａ）、（ｂ）及び図４（ａ）、（ｂ）の模式的説明図に基づき説明する。ここで、図３（ａ）、（ｂ）は液晶層に電界が印加されていないときの液晶分子の初期配向状態を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は基板間の液晶分子の配列状態を示す断面図である。また、図４（ａ）、（ｂ）は液晶層に電界が最大に印加された液晶分子の立上がり配向状態を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は基板間の液晶分子の配列状態を示す断面図である。
【００３３】
図３（ａ）、（ｂ）に示される初期配向状態において、前、後両水平配向膜１６、１９近傍の液晶分子１１０ａは、対応する水平配向膜１６、１９の配向規制力を受け、その配向処理方向１６ａ、１９ａにその長軸方向を沿わせ、且つそれぞれの配向処理方向１６ａ、１９ａの下流側の先端部をプレチルト角θだけ持ち上げた姿勢で配向している。液晶層１１０の中間の液晶分子１１０ｂは、両基板間で水平配向膜１６、１９近傍の液晶分子１１０ａの配向と連続的にツイスト配向する。すなわち、液晶分子１１０ａ，１１０ｂが一方の後水平配向膜１９側から他方の前水平配向膜１６側に向かって時計回りに矢印２１の方向へ略９０°にわたりツイストして配向した状態となっている。この液晶分子１１０ａ，１１０ｂが９０度にわたりツイスト配向した状態の液晶層１１０は、透過光に対してその波長λの１／２の位相差を生じさせる複屈折性を持つように設定してある。従って、この液晶層１１０を透過する直線偏光は、その偏光面が９０°だけ旋光された直線偏光となって出射する。
【００３４】
本液晶表示素子においては、図１に示されるように、後偏光板３の透過軸３ａと前偏光板２の透過軸２ａとを直交させてあるから、それぞれの吸収軸３ｂ、２ｂも直交する配置となっている。従って、図示しないバックライトからの照射光は、後偏光板３を透過して偏光面が透過軸３ａに沿った直線偏光となって初期配向状態の液晶層１１０に入射し、この液晶層１１０を透過する際にλ／２の位相差が付与され、偏光面が９０°旋光されて出射する。この出射直線偏光の偏光面は前偏光板２の透過軸２ａに沿っているから、吸収されることなく透過し、明表示がなされる。
【００３５】
次に、暗表示を行うために液晶層１１０に、その液晶層１１０の中間層に位置する液晶分子１１０ｂを基板に対して実質的に垂直に配向させるのに充分な強い電界を印加すると、液晶分子の配向状態は、図４（ａ）、（ｂ）に示されるようになる。
【００３６】
各液晶分子は、印加される電界の方向つまり前、後ガラス基板１１、１２（図２参照）に垂直な方向に長軸方向を沿わせて配向するように立上り配向し、前記液晶層１１０の層厚方向の中間に位置する液晶分子１１０ｂはほぼ垂直に配向して螺旋が解けた状態に配向する。一方前及び後水平配向膜１６、１９近傍の液晶分子１１０ａは、対応する水平配向膜１６、１９のアンカリング効果により充分に立ち上がることができず、この螺旋が解ける分子間力によって、各水平配向膜１６、１９近傍の液晶分子１１０ａは、プレチルト角θは略そのままで長軸方向をツイスト配向のツイスト角度範囲の中間角度、つまり前側配向膜１６の配向処理方向１６ａと後側配向膜の配向処理方向１９ａとが成す角を２等分する角度の方向、すなわち後側配向膜１９の配向処理方向１９ａから時計回り方向へ４５°回転した第３の方向２０（図面上で液晶表示素子の垂直軸の方位）に向けて配向する。
【００３７】
そして、それぞれの水平配向膜１６、１９から離れるに伴って、液晶分子１１０ｂの立上がり角度が大きくなり、液晶層１１０の中間部では液晶分子１１０ｂが略垂直に立ち上がった配向となっている。この電界印加時（オン時）の立上がり配向状態は、図４（ａ）に示されるように、各液晶分子がそれぞれの長軸方向を上記第３の方向２０に大略揃えた状態で配向する。
【００３８】
本液晶表示素子においては、図１に示されるように後偏光板３がその透過軸３ａを液晶セル１における上記第３の方向２０に沿わせて配置されているから、後偏光板３を透過した直線偏光が液晶層１１０を透過する際に位相差が実質的に付与されず、実質的な直線偏光のまま出射される。この出射直線偏光の偏光面の方向は前偏光板２の吸収軸２ｂに沿った方向であるから、前偏光板２により確実に吸収され、良好な暗表示が得られる。
【００３９】
図５は、本液晶表示素子の印加電圧に対する各波長光毎の透過率の変化を示すグラフ図であり、透過率を示す縦軸は対数目盛りとなっている。比較例として、図１３に示されるように、対向する一対の基板の間に液晶層を配置し、後側基板に形成された配向膜の配向処理方向１３１ａを液晶表示素子の水平線１３１ｈに対して−４５゜に、前側基板に形成された配向膜の配向処理方向１３１ｂを水平線１３１ｈに対して−４５゜に設定した液晶セル１３１に、前及び後偏光板１３２、１３３が各透過軸１３２ａ、１３３ａを対応する水平配向膜の配向処理方向１３１ａ、１３１ｂと同方向に揃えて配置された従来のＴＮ型液晶表示素子による緑色波長光の透過率特性を、二点鎖線で示してある。
【００４０】
図５から明らかなように、本実施形態の液晶表示素子では、印加電圧が４．５Ｖの最大電界印加時（オン時）における透過率が緑色波長光で０．０２％と、従来例の同印加電圧における透過率の０．２％に比べて１／１０程度に低下しており、その結果、電界無印加時（オフ時）における透過率は略同じであるから、コントラストが約１０倍に上昇している。
【００４１】
また、従来のＴＮ型液晶表示素子においては、液晶分子の長軸方向と一致する方位に中間階調の階調反転が発生するが、本発明に係わる液晶表示素子においては、上述したように第３の方向２０に後偏光板３の透過軸３ａを一致させるから、第３の方向２０における中間階調における階調反転の発生が抑制される。
【００４２】
以上のように、本実施形態の液晶表示素子においては、液晶分子を９０°の角度でツイスト配向させた液晶セル１を挟んで、その前後にそれぞれ、前偏光板２と後偏光板３を各透過軸２ａ、３ａを直交させて設置し、そのうちのバックライト光を入射させる後偏光板３の透過軸３ａを液晶分子がツイスト配向する角度範囲の中間の角度の方向である第３の方向に一致させて配置したから、電界を充分に印加したオン時に配向膜近傍の液晶分子が配列する前記第３の方向と、偏光板の吸収軸又は透過軸からなる光学軸が実質的に平行になるため、透過率が充分に低い良好な暗表示が得られ、表示のコントラストが向上する。
【００４３】
また、赤、緑、青の各色カラーフィルタ１４R、１４G、１４Bがそれぞれ設けられた各画素毎のΔｎ・ｄは、液晶分子のツイスト配向によるツイストの効果を考慮して透過光の偏光面を９０゜回転させるのに必要なリタデーションの値を示す式（√３・λ／２）によって算出し、その値は、それぞれのカラーフィルタに対応する画素ごとに、３８０ｎｍ〜４８０ｎｍの範囲で適宜設定された液晶層厚を有するマルチギャップ構造としたから、全ての色の波長光について、透過率が充分に低い良好な暗表示と高いコントラストが得られ、その結果、良好な色度の白色とこれに基づく色再現性に優れた高品位のカラー表示が得られる。
【００４４】
なお、この実施例において、後偏光板３は、吸収軸３ｂを第３の方向２０に沿わせて配置してもよい。この場合、前偏光板２は吸収軸２ｂが配向処理方向１６ａに対して４５°±５°で交差する配置となる。このような光学軸の配置構成としても、上述した所望の効果が同様に奏される。
（第２実施形態）
【００４５】
次に、本発明の第２実施形態について、図６及び図７に基づき説明する。なお、上記第１実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００４６】
本実施形態の液晶表示素子は、第１実施形態の液晶表示素子の構成に加えて、液晶セル１と前偏光板２との間に前視野角補償フィルム４を、液晶セル１と後偏光板３との間に後視野角補償フィルム５を、それぞれ設置したものである。なお、液晶セル１のマルチギャップ構造は第１実施形態のものと同じであり、赤、緑、青の画素のΔｎ・ｄが、３８０ｎｍ〜４８０ｎｍの範囲で適宜設定されている。
に設定されている。
【００４７】
視野角補償フィルム４、５は、図７に示されるように、それぞれ、透明なフィルム基板４１、５１の一方の面に配向膜４２、５２を形成し、これら配向膜４２、５２の表面にディスコティック液晶層４３、５３が積層されてなる。ディスコティック液晶層４３、５３は、円盤状のディスコティック液晶分子４３ａ、５３ａが、この液晶分子の円盤面に対して垂直な各分子軸４３ｂ、５３ｂを予め定めた方向に揃えたまま個々の角度を連続的に変えて一方の方向に傾けた状態に配列しており、各分子軸４３ｂ、５３ｂの方向は、配向膜４２、５２に施された配向処理方向に沿っている。配向膜４２、５２に近接するディスコティック液晶分子４３ａ、５３ａはその各分子の盤面をフィルム基板４１、５１に略平行に沿わせて配向し、配向膜４２、５２の表面から離れたディスコティック液晶分子４３ａ、５３ａは、前記配向膜から離れるにつれて、分子盤面のフィルム基板４１ａ、５１ａに対する傾斜角度、つまりチルト角度が大きくなっている。これにより、ディスコティック液晶層４３、５３は、各ディスコティック液晶分子４３ａ、５３ａの分子軸４３ｂ、５３ｂの傾斜角度を平均した方向に屈折率が最小となる光学軸（以下、配向軸という）を備えた負の光学的異方性を発現する。
【００４８】
本実施形態においては、図６に示されるように、視野角補償フィルム４、５が、各配向軸４ａ、５ａを液晶セル１の第３の方向２０と平行で且つ互いに逆向きに向け、液晶セル１を挟んでその前、後に設置されている。すなわち、前側の視野角補償フィルム４の配向軸４ａは液晶表示素子の上下方向の上方位に方向を一致させ、後側の視野角補償フィルム５の配向軸５ａは下方の方位に方向を一致させてある。
【００４９】
上述のように構成された本実施形態の液晶表示素子においては、図８に示されるように、左右視野方向（９時−３時方向）におけるコントラストが視角を傾けるに従って急激に低下する。すなわち、コントラストが１０以下となる視角で比較すると、図１３に示した従来の構成の液晶表示素子では左右双方で４５°以上であるのに対し、本実施形態の液晶表示素子では左右双方で１５°以上と極めて小さく、これは上記第１実施形態の液晶表示素子の場合の３７°程度に比べてもかなり小さい。なお、正面方向のコントラストについては、上記第１実施形態の液晶表示素子と同等の高コントラストが得られている。
【００５０】
従って、本第２実施形態の液晶表示素子によれば、第１実施形態の液晶表示素子によって得られる色再現性に加えて、左右視野方向における視野角が顕著に狭められるために観察者以外の他人による覗き見を有効に防止できるという有用な効果が得られる。
【００５１】
なお、視野角補償フィルム４、５の各配向軸４ａ、５ａの向きをそれぞれ上述した向きの逆方向としてもよい。すなわち、視野角補償フィルム４の配向軸４ａの向きを上方位の方向とし、視野角補償フィルム５の配向軸５ａの向きを下方位の方向としても、得られる効果は変わらない。
（第３実施形態）
【００５２】
本第３実施形態の液晶表示素子は、第２実施形態の液晶表示素子における液晶セル１のマルチギャップ構造を、赤、緑、青の画素のΔｎ・ｄがそれぞれ４５０ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲で適宜設定し、且つ、視野角補償フィルム４、５の配向軸４ａ、５ａの配置方向を変えたものである。
【００５３】
すなわち、図９に示されるように、液晶セル１と前側偏光板２との間に設置される前視野角補償フィルム６は、そのディスコティック液晶分子の配向軸６ａを液晶セル１の前水平配向膜に施されている配向処理方向１６ａに平行（液晶表示素子の水平軸１ｈに対して−４５°方向）に位置させて配置され、液晶セル１と後偏光板３との間に設置される後視野角補償フィルム７は、そのディスコティック液晶分子の配向軸７ａを液晶セル１の後水平配向膜に施されている配向処理方向１９ａに平行（液晶表示素子の水平軸１ｈに対して＋４５°方向）に位置させて配置されている。
【００５４】
上述のように構成された本第３実施形態の液晶表示素子によれば、オン時の液晶層１１０にアンカリング効果により残留するリタデーションが、上述のように配置した前、後視野角補償フィルム６、７により有効に補償されるために、図１０に示されるように、第２実施形態の液晶表示素子に比べて左右横方向（液晶表示素子の水平軸方向）における視野角が格段に向上する。
【００５５】
すなわち、図１０から明らかなように、本第３実施形態の液晶表示素子は、左右両視野角８０°の広範囲で約４０以上のコントラストが確保されており、図１３に示した従来の構成の液晶表示素子と比べて著しく広い視野角特性をもっている。
【００５６】
以上のように、本第３実施形態の液晶表示素子においては、液晶セル１を挟んでその前後両側に配置する一対のディスコティック液晶層を備える視野角補償フィルム６、７の各配向軸６ａ、７ａの方向を、対応する水平配向膜１６、１９の配向処理方向１６ａ、１９ａに平行としたから、液晶セル１のオン時における残留リタデーションが有効に補償され、少なくとも表示面の左右横方向における視野角が改善される。その結果、本第３実施形態の液晶表示素子によれば、第１実施形態の液晶表示素子によって得られる色再現性の高いカラー表示品質に加えて、左右横方向において十分に広い良好な視野角特性が得られる。
【００５７】
なお、視野角補償フィルム６、７の各配向軸６ａ、７ａの向きをそれぞれ上述した向きの逆方向としてもよい。すなわち、前視野角補償フィルム６の配向軸６ａの向きを左右横方向１ｈに対して＋１３５°方向とし、後視野角補償フィルム７の配向軸７ａの向きを同方向１ｈに対して−１３５°方向としても、得られる効果は変わらない。
（第４実施形態）
【００５８】
本第４実施形態の液晶表示素子は、第３実施形態の液晶表示素子における液晶セル１のマルチギャップ構造を、赤、緑、青の画素のΔｎ・ｄの値を３５０ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲で適宜設定し、且つ、図１１に示されるように、前視野角補償フィルム１６と前偏光板２との間に前位相差板８を、後視野角補償フィルム７と後偏光板３との間に後位相差板９を、それぞれ配置したものである。
【００５９】
前、後位相差板８、９は、ともに、屈折率異方性Δｎと厚さｄの積Δｎ・ｄつまりリタデーションＲｅが１５ｎｍ〜５５ｎｍの範囲で適宜設定され、遅相軸８ａ、９ａをそれぞれ備えている。そして、前位相差板８はその遅相軸８ａを前視野角補償フィルム６の配向軸６ａに平行に位置させて前視野角補償フィルム６に積層され、後位相差板９はその遅相軸９ａを後視野角補償フィルム７の配向軸７ａに平行に位置させ後視野角補償フィルムに積層されている。
【００６０】
上述のように構成された本第４実施形態の液晶表示素子によれば、前、後各視野角補償フィルム６、７によるそれぞれのリタデーション補償効果が、それぞれに光学軸を一致させて積層された前、後各位相差板８、９によって更に改善されることになり、オン時の残留リタデーションが補償されるから、図１２に示されるように、第３実施形態の液晶表示素子よりも更に左右横方向（水平軸の方向）の視野角特性が向上する。
【００６１】
すなわち、図１２から明らかなように、左右両視野角８０°の広範囲で、約５０以上のコントラストが確保されており、第３実施形態の液晶表示素子による同範囲のコントラスト４０以上よりも高く、正面方向近傍を除く視角範囲全般にわたり一様にコントラストが向上している。
【００６２】
以上のように、本第４実施形態の液晶表示素子においては、液晶セル１を挟んでその前後両側に、ディスコティック液晶層を備える視野角補償フィルム６、７と、それぞれの位相差板８、９を、各光学軸を対応する水平配向膜１６、１９の配向処理方向１６ａ、１９ａに平行に揃えて積層したから、液晶セル１におけるオン時の残留リタデーションをより効果的に補償することができ、表示面の少なくとも左右横方向において視野角がより改善される。その結果、本第４実施形態の液晶表示素子によれば、第１実施形態の液晶表示素子によって得られる色再現性に優れたカラー表示品質に加えて、少なくとも前記水平軸方向における視野角が一層広げられた良好な視野角特性が得られる。
【００６３】
なお、第３実施形態の液晶表示素子の場合と同様に本第４実施形態の場合も、視野角補償フィルム６、７の各配向軸６ａ、７ａの向きをそれぞれ上述した向きの逆方向としてもよく、その場合の得られる効果も、上記効果と変わらない。
【００６４】
本発明は、上記の第１乃至第４実施形態に限定されるものではない。例えば、第１乃至第４実施形態においては、後偏光板３の透過軸３ａの配置を液晶セル１における液晶分子のツイスト配向角度範囲の中間角度方向に一致させたが、この後偏光板３の透過軸３ａは、液晶層１１０に電界を充分に印加したオン時において対応する側の水平配向膜に近接する液晶分子が配向する第３の方向に一致させればよく、例えば、前記第３の方向が液晶分子のツイスト配向角度の範囲の１／３程度の角度方向であっても、この方向に後偏光板３の透過軸３ａを一致させればよい。
【００６５】
また、本発明は、カラーフィルタを設けたカラー液晶表示素子に限らず、モノクロ表示を行う液晶表示素子にも有効に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の第１実施形態としての液晶表示素子を示す分解平面図である。
【図２】上記液晶表示素子の内部構成を部分的に拡大して示す模式的断面図である。
【図３】上記液晶表示素子における電界が印加されていないオフ時における液晶分子の配向状態を示す説明図で、（ａ）は平面図、 （ｂ）はその断面図である。
【図４】上記液晶表示素子における電界が印加されたオン時における液晶分子の配向状態を示す説明図で、（ａ）は平面図、 （ｂ）はその断面図である。
【図５】上記液晶表示素子における各波長光毎の印加電圧に対する透過率の変化特性を示すグラフ図である。
【図６】本発明の第２実施形態としての液晶表示素子を示す分解平面図である。
【図７】（ａ）は上記液晶表示素子の内部構成を部分的に拡大して示す模式的断面図で、（ｂ）はその一部の断面図である。
【図８】上記第２実施形態としての液晶表示素子における左右方向の視野角特性を示すグラフ図である。
【図９】本発明の第３実施形態としての液晶表示素子を示す分解平面図である。
【図１０】上記第３実施形態としての液晶表示素子における左右方向の視野角特性を示すグラフ図である。
【図１１】本発明の第４実施形態としての液晶表示素子を示す分解平面図である。
【図１２】上記第４実施形態としての液晶表示素子における左右方向の視野角特性を示すグラフ図である。
【図１３】従来の液晶表示素子を示す分解平面図である。
【符号の説明】
【００６７】
１、１３１ 液晶セル
２、１３２ 前偏光板
３、１３３ 後偏光板
４、６ 前視野角補償フィルム
５、７ 後視野角補償フィルム
８ 前位相差板
９ 後位相差板
１１、１２ ガラス基板
１３ ブラックマスク
１４R、１４G、１４B 赤、緑、青カラーフィルタ
１５ 共通電極
１６ 前水平配向膜
１７ 画素電極
１８ 薄膜トランジスタ
１９ 後水平配向膜
１１０ 液晶層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶分子が略９０°の角度でツイスト配向した液晶層を有する液晶表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一対の基板間に挟持された液晶層の液晶分子が一方の基板から他方の基板に向けてツイスト配向しているツイステッドネマチック型液晶表示素子が知られている。液晶分子を略９０°の角度でツイスト配向させたＴＮ型液晶表示素子は、特許文献１に示されるように、ツイステッドネマチック液晶層を備える液晶セルの表示の観察側となる前側とその反対側の後側に偏光板がそれぞれ設置されている。
【０００３】
それら一対の偏光板は、それぞれの透過軸又は吸収軸の何れか一方の光学軸を前記液晶セルのそれぞれの基板の配向膜に施されている配向処理方向に対して平行又は直交する方向に位置させるとともに、ぞれぞれの偏光板の光学軸を互いに平行若しくは直交させて配置する。それぞれの偏光板の前記光学軸を互いに平行に配置した液晶表示素子は、液晶層に実質的に電界が印加されない状態（ノーマーリー状態）で光の透過が実質的に遮断された暗表示が得られる（ノーマリーブラック表示）。また、それぞれの偏光板の前記光学軸を互いに直交させて配置した液晶表示素子は、ノーマーリー状態で光透過が最大になる明表示（ノーマリーホワイト表示）が得られる。
【０００４】
ノーマリーホワイト表示においては、液晶層に充分に強い電界を印加して液晶分子を基板垂直方向に立ち上がらせ、ツイスト配向状態を解除することによって、暗表示が得られる。
【特許文献１】特開平６−８８９６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前記ノーマリーホワイト表示では、各基板の液晶に接する内面に液晶分子の配向を規制するために設けられている配向膜の近傍において、液晶分子が配向膜に施された配向処理による配向規制力を強く受けているためにその液晶分子の挙動が抑制される所謂アンカリング効果により、上述した電界印加時（オン時）における、コントラストの低下や中間階調における階調反転等を引き起こし、表示品質の低下を招く。
【０００６】
本発明の目的は、コントラストが充分に高く中間階調における階調反転の無い良好な品質のノーマリーホワイト表示を得ることができる液晶表示素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の観点による液晶表示素子は、少なくとも１つの電極が形成された第１の基板と、前記第１の基板の前記電極が形成された面に対向して配置され、前記第１の基板と対向する面に、前記電極と対向する少なくとも１つの電極が形成された第２の基板と、前記第１の基板の前記電極が形成された内面に、予め定めた第１の方向に配向処理が施された第１の配向膜と、前記第２の基板の前記電極が形成された内面に、前記第１の方向に対して実質的に９０゜の角度で交差する第２の方向に配向処理が施された第２の配向膜と、前記第１の基板の前記第１の配向膜と、前記第２の基板の第２の配向膜との間に挟持され、前記第１、第２の電極間に電界が印加されないときに、液晶分子が前記第１の配向膜から前記第２の配向膜に向かって予め定めた方向にツイスト配向し、透過光に対して実質的にλ／２のリタデーションを生じさせる液晶層と、互いに対向配置された前記第１、第２の基板の前記第１の基板より外側に配置され、前記第１、第２の電極間に十分強い電界が印加されたときに、前記第１の配向膜近傍の液晶分子が配列する第３の方向に透過軸又は吸収軸のいずれか一方の光学軸を実質的に一致させて配置した第１の偏光板と、互いに対向配置された前記第１、第２の基板の前記第２の基板より外側に配置され、前記第１の偏光板の光学軸に透過軸又は吸収軸のいずれか一方の光学軸を実質的に直交させて配置した第２の偏光板とを備えることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の第２の観点による液晶表示素子は、少なくとも１つの電極が形成された第１の基板と、前記第１の基板の前記電極が形成された面に対向して配置され、前記第１の基板と対向する面に、前記電極と対向する少なくとも１つの電極が形成された第２の基板と、前記第１の基板の前記電極が形成された内面に、観察側から見て左右方向の水平線に対して実質的に４５゜で傾斜した第１の方向に配向処理が施された第１の配向膜と、前記第２の基板の前記電極が形成された内面に、前記第１の方向に対して実質的に９０゜で交差する第２の方向に配向処理が施された第２の配向膜と、前記第１の基板の前記第１の配向膜と、前記第２の基板の第２の配向膜との間に挟持され、前記第１、第２の電極間に電界が印加されないときに、液晶分子が前記第１の配向膜から前記第２の配向膜に向かって実質的に９０゜でツイスト配向し、透過光に対して実質的にλ／２のリタデーションを生じさせる液晶層と、前記第１の偏光板と前記第１の基板の間、及び前記第２の偏光板と前記第２の基板の間それぞれに、各々の光学軸をそれぞれ隣接する基板の配向膜に施された配向膜処理の方向に実質的に平行にして配置されたディスコティック液晶層からなる一対の視野角補償フィルムと、互いに対向配置された前記第１、第２の基板の前記第１の基板より外側に配置され、前記第１、第２の電極間に十分強い電界が印加されたときに、前記第１の配向膜近傍の液晶分子が配列する第３の方向に透過軸又は吸収軸のいずれか一方の光学軸を実質的に一致させて配置した第１の偏光板と、互いに対向配置された前記第１、第２の基板の前記第２の基板より外側に配置され、前記第１の偏光板の光学軸に透過軸又は吸収軸のいずれか一方の光学軸を実質的に直交させて配置した第２の偏光板とを備えることを特徴とするものである。
【０００９】
さらに、本発明の第３の観点による液晶表示素子は、少なくとも１つの電極が形成された第１の基板と、前記第１の基板の前記電極が形成された面に対向して配置され、前記第１の基板と対向する面に、前記電極と対向する少なくとも１つの電極が形成された第２の基板と、前記第１の基板の前記電極が形成された内面に、観察側から見て左右方向の水平線に対して実質的に４５゜で傾斜した第１の方向に配向処理が施された第１の配向膜と、前記第２の基板の前記電極が形成された内面に、前記第１の方向に対して実質的に９０゜で交差する第２の方向に配向処理が施された第２の配向膜と、前記第１の基板の前記第１の配向膜と、前記第２の基板の第２の配向膜との間に挟持され、前記第１、第２の電極間に電界が印加されないときに、液晶分子が前記第１の配向膜から前記第２の配向膜に向かって予め定めた方向に実質的に９０゜でツイスト配向し、透過光に対して実質的にλ／２のリタデーションを生じさせる液晶層と、前記第１の偏光板と前記第１の基板の間、及び前記第２の偏光板と前記第２の基板の間それぞれに、各々の光学軸をそれぞれ隣接する基板の配向膜に施された配向膜処理の方向に実質的に平行にして配置されたディスコティック液晶層からなる一対の視野角補償フィルムと、前記第１の偏光板とこれに隣接する視野角補償フィルムの間、及び前記第２の偏光板とこれに隣接する視野角補償フィルムの間それぞれに、進相軸又は遅相軸の何れか一方の光学軸をそれぞれ隣接する視野角補償フィルムの光学軸の方向と実質的に平行にして配置された一対の位相差板と、互いに対向配置された前記第１、第２の基板の前記第１の基板より外側に配置され、前記第１、第２の電極間に十分強い電界が印加されたときに、前記第１の配向膜近傍の液晶分子が配列する第３の方向に透過軸又は吸収軸のいずれか一方の光学軸を実質的に一致させて配置した第１の偏光板と、互いに対向配置された前記第１、第２の基板の前記第２の基板より外側に配置され、前記第１の偏光板の光学軸に透過軸又は吸収軸のいずれか一方の光学軸を実質的に直交させて配置した第２の偏光板とを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の液晶表示素子によれば、液晶層に充分に高い電界を印加したオン時において配向膜近傍の液晶分子が配列する第３の方向に、その配向膜が設けられた基板の外面に設置した偏光板の光学軸を一致させたから、オン時において液晶層に入射する直線偏光が前記配向膜近傍の液晶分子の配列による複屈折性の影響を受けることなく液晶層を透過し、対向基板側の光学軸を直交させて配置されているもう一方の偏光板により確実に吸収される。その結果、充分に暗い暗表示が得られるためにコントラストが高く且つ中間階調における階調の反転が発生しない良好な品質のノーマリーホワイト表示を安定して得ることができる。
【００１１】
本発明の第１の観点による液晶表示素子においては、第１の偏光板を、液晶層の液晶分子が第１の配向膜から第２の配向膜に向かってツイスト配向するツイスト角度範囲の中間の角度の方向である第３の方向に、その光学軸を一致させて配置することが好ましい。
すなわち、前記第１の偏光板は、前記第１の配向膜の配向処理方向と前記第２の配向膜の配向処理方向とが成す角度の実質的に１／２の角度だけ、前記第１、第２の配向膜の一方の配向処理方向方から他方に向かって回転した第３の方向に、光学軸を一致させて配置される。また、前記第２配向膜は、前記第１の配向膜の配向処理方向である第１の方向に対して実質的に９０で交差する第２の方向に配向処理が施され、前記液晶層は、その液晶分子が前記第１の配向膜から前記第２の配向膜に向かって９０゜の角度でツイスト配向していることが好ましい。その場合、前記第１、第２の基板は、観察側から見て左右方向に延びる上下の辺と、上下方向に延びる左右の辺とを有するそれぞれ矩形の基板からなり、前記第１、第２の配向膜は、前記矩形基板の上下の辺に平行な水平軸に対してそれぞれほぼ４５゜の方向に配向処理が施され、前記第１の偏光板は、その透過軸を前記水平軸と直行する方向に向けて配置され、前記第２の偏光板は、その透過軸を前記水平軸と平行にして配置されていることが望ましく、また、前記液晶層の透過する光に対する屈折率異方性をΔｎとし、その光が透過する液晶層の層厚をｄとしたとき、それらの積Δｎ・ｄが、３８０ｎｍ〜４８０ｎｍの範囲に設定されることが好ましい。これにより、高コントラストで中間階調における階調の反転の発生が確実に防止された表示品質の高いツイステッドネマチック型の液晶表示素子が得られる。さらにまた、前記第１、第２の基板の各電極が対向する画素部毎に互いに異なる波長光を選択透過させる複数色のカラーフィルタがそれぞれ配設され、異なる色のカラーフィルタに対応する画素部毎に液晶層厚をそれぞれ異なる値に設定することが望ましく、これにより、色再現性に優れた良好なカラー表示品質を得ることができる。
【００１２】
また、本発明の第１の観点による液晶表示素子においては、前記第１の偏光板と前記第１の基板の間、及び前記第２の偏光板と前記第２の基板の間それぞれに、各々の光学軸を前記第３の方向と平行にかつ互いに逆向きに向けて配置された、ディスコティック液晶層からなる一対の視野角補償フィルムをさらに備える構成とすることが好ましい。これにより、高いコントラストと中間階調における階調反転の抑制効果が得られるとともに覗き見を防止するための視野角制限効果が得られる。
【００１３】
さらに、前記第１の偏光板と前記第１の基板の間、及び前記第２の偏光板と前記第２の基板の間それぞれに、各々の光学軸をそれぞれ隣接する基板の配向膜に施された配向膜処理の方向に実質的に平行にして配置されたディスコティック液晶層からなる一対の視野角補償フィルムをさらに備えることが好ましい。この場合、液晶層の透過する光に対する屈折率異方性Δｎと層厚ｄとの積Δｎ・ｄが、４５０ｎｍ〜５５０ｎｍであることがより好ましく、これにより、高いコントラストと中間階調における階調反転の抑制効果が得られるとともに広い視野角が得られる。
【００１４】
また、上述のように一対の視野角補償フィルムを配置した場合、前記第１の偏光板とこれに隣接する視野角補償フィルムの間、及び前記第２の偏光板とこれに隣接する視野角補償フィルムの間それぞれに、進相軸又は遅相軸の何れか一方の光学軸をそれぞれ隣接する視野角補償フィルムの光学軸の方向と実質的に平行にして配置された一対の位相差板をさらに備える構成とすることが好ましい。この場合、前記液晶層の屈折率異方性Δｎとその光が透過する液晶層の層厚ｄの積Δｎ・ｄが、３５０ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲に設定され、且つ、前記一対の位相差板のリタデーションＲｅが、１５ｎｍ〜５５ｎｍの範囲に設定されていることがより好ましく、また、前記第１、第２の基板は、それぞれ矩形の基板からなり、前記第１、第２の配向膜は、前記矩形基板の一辺に対してほぼ４５゜の方向に配向処理が施されていることがより好ましい。このように一対の位相差板を配置することにより、所望の高いコントラストと中間階調における階調反転の抑制効果が得られるとともにさらに視野角の広い良好な表示品質が得られる。
【００１５】
本発明の第２の観点による液晶表示素子のように、第１の偏光板と前記第１の基板の間、及び前記第２の偏光板と前記第２の基板の間それぞれに、各々の光学軸をそれぞれ隣接する基板の配向膜に施された配向膜処理の方向に実質的に平行にして配置されたディスコティック液晶層を備える液晶表示素子の場合にも、前記第１の偏光板は、前記第１の配向膜の配向処理方向と前記第２の配向膜の配向処理方向とが成す角度の実質的に１／２の角度だけ、前記第１、第２の配向膜の配向処理方向の一方から他方に向かって回転した第３の方向に、光学軸を一致させて配置することが好ましく、また、前記液晶層の透過する光に対する屈折率異方性Δｎとその光が透過する液晶層の層厚ｄの積Δｎ・ｄを、４５０ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲に設定することが望ましく、さらに、前記第１、第２の基板は、観察側から見て左右方向に延びる上下の辺と、上下方向に延びる左右の辺とを有するそれぞれ矩形の基板からなり、前記第１、第２の配向膜は、前記矩形基板の上下の辺に平行な水平軸に対してそれぞれほぼ４５゜の方向に配向処理が施されていることが望ましい。これにより、所望の高コントラストと中間階調における階調反転の抑制効果が得られるとともに視野角が更に広げられた極めて良好な表示品質が得られる。
【００１６】
本発明の第３の観点による液晶表示素子のように、前記第１の偏光板と前記第１の基板の間、及び前記第２の偏光板と前記第２の基板の間それぞれに、各々の光学軸をそれぞれ隣接する基板の配向膜に施された配向膜処理の方向に実質的に平行にして配置されたディスコティック液晶層からなる一対の視野角補償フィルムと、前記第１の偏光板とこれに隣接する視野角補償フィルムの間、及び前記第２の偏光板とこれに隣接する視野角補償フィルムの間それぞれに、進相軸又は遅相軸の何れか一方の光学軸をそれぞれ隣接する視野角補償フィルムの光学軸の方向と実質的に平行にして配置された一対の位相差板とを備えた液晶表示素子においては、前記第１、第２の基板は、それぞれ矩形の基板によって構成し、前記第１、第２の配向膜は、前記矩形基板の一辺に対してほぼ４５゜の方向に配向処理が施され、前記液晶層の屈折率異方性をΔｎとし、その光が透過する液晶層の層厚をｄとした場合に、それらの積Δｎ・ｄが、３５０ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲に設定され、且つ、前記一対の位相差板のリタデーションＲｅを１５ｎｍ〜５５ｎｍに設定するのが望ましい。また、前記第１、第２の基板の各電極が対向する画素部毎に互いに異なる波長光を選択透過させる複数色のカラーフィルタがそれぞれ配設され、異なる色のカラーフィルタに対応する画素部毎に液晶層厚をそれぞれ異なる値に設定することが好ましく、これにより、所望の高度なコントラストと中間階調における階調反転の抑制効果及び視野角特性を備えるとともに、色再現性に優れた良好なカラー表示品質を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態としての液晶表示素子の光学構成を示す分解平面図で、図２はその内部構成を拡大して示す模式的断面図である。
【００１８】
本実施形態の液晶表示素子は、アクティブマトリクス方式の液晶表示素子であり、図１に示されるように、観察側から見て、液晶表示素子の左右方向の水平軸１ｈと平行な辺１ａとこの水平軸１ｈと直行する上下方向と平行な辺とを有する平面外形が矩形をなす液晶セル１と、これを挟んで表示の観察側となる前側とその後側にそれぞれ設置された同じく矩形の前、後偏光板２、３とからなる。
【００１９】
液晶セル１は、図２に示されるように、一対の前、後ガラス基板１１、１２が、枠状シール材（不図示）により所定の間隙を保って接合されている。接合された一対のガラス基板１１、１２のうちの一方の前ガラス基板１１の対向面（内面）には、それぞれの画素領域に対応する開口１３ａが形成されたブラックマスク１３が設置されている。
【００２０】
前ガラス基板１１の前記後ガラス基板１２に対向する面には、前記ブラックマスク１３の各開口１３ａに対応させて、赤、緑、青の３種類のカラーフィルタ１４R、１４G、１４Bが所定の配置でそれぞれ設置されている。これらの各カラーフィルタ１４R、１４G、１４Bは、各開口１３ａよりも全周にわたり適長幅だけ大きい面積を備えており、周縁部をブラックマスク１３の開口縁部に重畳させて設置されている。そして、カラーフィルタ１４R、１４G、１４Bの各厚さは、各色カラーフィルタ１４R、１４G、１４Bの配置されたそれぞれの画素領域における液晶層厚（セルギャップ）ｄr、ｄg、ｄbを、この液晶層の各透過波長光毎の屈折率異方性と層厚ｄr、ｄg、ｄbとの積の値が実質的に一致するように、各色フィルタ１４R、１４G、１４B毎に最適に設定されている。この液晶層厚の最適化については、後程詳細に説明する。
【００２１】
厚さがそれぞれ異なる赤、緑、青の各色カラーフィルタ１４R、１４G、１４Bの表面には、これらを覆う一枚膜状の透明導電膜からなる共通電極１５が被着されている。そして、共通電極１５の表面には、液晶分子の配向を規制する前水平配向膜１６が一様に被着されている。この前水平配向膜１６の表面には、図１に示すように、ラビング法により矢印１６ａの方向へ配向処理が施されている。この配向処理方向１６ａは、液晶セル１の矩形をなす表示面における下辺１ａに平行な水平軸１ｈに対して右上がりに−４５°（時計回り方向を＋とする）で交差する方向である。
【００２２】
後ガラス基板１２の内面には、前述したブラックマスク１３の開口に対応させて、透明導電膜からなる複数の画素電極１７がマトリックス配置で設置されている。各画素電極１７には、能動素子としての薄膜トランジスタ１８が、それぞれ接続されている。そして、全ての画素電極１７や薄膜トランジスタ１８等を覆って後水平配向膜１９が一様に被着されている。この後水平配向膜１９には、図１に示すように、上述した前水平配向膜１６の配向処理方向１６ａに直交する方向１９ａの方向へ、ラビング法により配向処理が施されている。この配向処理方向１９ａは、液晶セル１の水平軸１ｈに対して右下がりに＋４５°で交差する方向である。
【００２３】
双方のガラス基板１１、１２の各内面に被着された前及び後水平配向膜１６、１９が対向する空間には、液晶が封入されて液晶層１１０が形成されている。この液晶層１１０は、正の誘電率異方性を備えたネマティック液晶からなり、電界が印加されていない初期状態においては、前及び後水平配向膜１６、１９近傍の液晶分子それぞれが、前及び後水平配向膜１６、１９のそれぞれに施された配向処理方向１６ａ、１９ａに沿った配向規制力を受けて配列し、液晶層１１０の液晶分子は２枚のガラス基板１１、１２の間でツイスト配向している。
【００２４】
すなわち、液晶層１１０の各液晶分子は、後水平配向膜１９の表面から前水平配向膜１６の表面に向かって、矢印２１で示す時計回り方向へ９０°±５°の角度でツイストした状態で配列している。従って、後水平配向膜１９の配向処理方向１９ａから時計回り方向へ４５°回転した白抜き矢印２０で示される方向（ツイスト角度範囲の中間の角度の方向）、すなわちこの白抜き矢印方向２０で示される図面上で下向きの方位に、この液晶表示素子において最も良好なコントラストが得られる視角方位がある。
【００２５】
上述のように液晶分子がツイスト配向した液晶層１１０は、屈折率異方性が、透過する光の波長によって変化する波長依存性を有しているため、色再現性の高いカラー表示を行うために、液晶層１１０を透過する赤、緑、青の各波長光に対してそれぞれ実質的にλ／２の複屈折作用を与えるように、各色の画素毎に異なる液晶層厚が設定されている。
【００２６】
つまり、本実施形態の液晶セル１においては、赤、緑、青の各画素毎の層厚ｄr、ｄg、ｄbを、各波長光に対する屈折率異方性Δｎの波長依存性を相殺するような値に設定してある。
【００２７】
すなわち、青色波長光に対する屈折率異方性Δｎb、緑色波長光に対する屈折率異方性Δｎg、及び赤色波長光に対する屈折率異方性Δｎrの比は、
Δｎb／Δｎg＝１．０４±０．０３
Δｎr／Δｎg＝０．９６±０．０３
であり、これに応じて、図２に示されるように、赤色カラーフィルタ１４Rが配設された画素の液晶層厚ｄrが５．５μｍ、緑色カラーフィルタ１４Gが配設された画素の液晶層厚ｄgが５．０μｍ、そして、青色カラーフィルタ１４Bが配設された画素の液晶層厚ｄbが４．８μｍとなるように、各色カラーフィルタ１４R、１４G、１４Bの膜厚が設定されている。
【００２８】
液晶セル１の前ガラス基板１１の外面には、前偏光板２が設置されている。この前偏光板２は、図１に示されるように観察側から見て、その透過軸２ａを表示面の水平軸１ｈに平行に位置させて設置されている。従って、透過軸２ａは、液晶セル１の前水平配向膜１６に施された配向処理方向１６ａに対して＋４５°±５°の角度で交差している。
【００２９】
そして、液晶セル１の後ガラス基板１２の外面には、後偏光板３が設置されている。この後偏光板３は、その透過軸３ａを前偏光板２の透過軸２ａに直交させて、つまり表示面の上下方向（観察側から見て、前記液晶表示素子の水平軸１ｈと直交する方向、以下垂直軸方向という）と平行に設置されている。従って、透過軸３ａは、液晶セル１の前水平配向膜１６に施された配向処理方向１６ａに対して−４５°±５°の角度で交差している。
【００３０】
つまり、前偏光板２は、その透過軸２ａを前記液晶層の液晶分子が前記前水平配向膜１６から前記後水平配向膜１９に向かってツイスト配向するツイスト角度範囲の中間の角度の方向（白抜き矢印２０で示される方向）と直交する方向に向け、また、前記透過軸２ａと直交する吸収軸２ｂは前記中間の角度の方向と実質的に一致させて配置されている。そして、前記後偏光板３は、その透過軸３ａを前記液晶層の液晶分子が前記前水平配向膜１６から前記後水平配向膜１９に向かってツイスト配向するツイスト角度範囲の中間の角度の方向（白抜き矢印２０で示される方向）と実質的に平行する方向に向け、また、前記透過軸３ａと直交する吸収軸３ｂは前記中間の角度の方向と実質的に直交させ、そして前記前偏光板２の吸収軸２ｂと互いに実質的に直交させて配置されている。
【００３１】
これは、すなわち、前記前偏光板２は、前記前配向膜１９の配向処理方向１９ａと前記後配向膜１６の配向処理方向１６ａとが成す角度の実質的に１／２の角度（４５゜）だけ、前記前、後配向膜１９，１６の一方の配向処理方向１９ａ，１６ａから他方に向かって回転した矢印２０で示される方向に、透過軸２ａ或いは吸収軸２ｂを一致させて配置されているのである。
【００３２】
次に、上述のように構成された本液晶表示素子における作用効果について、図３（ａ）、（ｂ）及び図４（ａ）、（ｂ）の模式的説明図に基づき説明する。ここで、図３（ａ）、（ｂ）は液晶層に電界が印加されていないときの液晶分子の初期配向状態を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は基板間の液晶分子の配列状態を示す断面図である。また、図４（ａ）、（ｂ）は液晶層に電界が最大に印加された液晶分子の立上がり配向状態を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は基板間の液晶分子の配列状態を示す断面図である。
【００３３】
図３（ａ）、（ｂ）に示される初期配向状態において、前、後両水平配向膜１６、１９近傍の液晶分子１１０ａは、対応する水平配向膜１６、１９の配向規制力を受け、その配向処理方向１６ａ、１９ａにその長軸方向を沿わせ、且つそれぞれの配向処理方向１６ａ、１９ａの下流側の先端部をプレチルト角θだけ持ち上げた姿勢で配向している。液晶層１１０の中間の液晶分子１１０ｂは、両基板間で水平配向膜１６、１９近傍の液晶分子１１０ａの配向と連続的にツイスト配向する。すなわち、液晶分子１１０ａ，１１０ｂが一方の後水平配向膜１９側から他方の前水平配向膜１６側に向かって時計回りに矢印２１の方向へ略９０°にわたりツイストして配向した状態となっている。この液晶分子１１０ａ，１１０ｂが９０度にわたりツイスト配向した状態の液晶層１１０は、透過光に対してその波長λの１／２の位相差を生じさせる複屈折性を持つように設定してある。従って、この液晶層１１０を透過する直線偏光は、その偏光面が９０°だけ旋光された直線偏光となって出射する。
【００３４】
本液晶表示素子においては、図１に示されるように、後偏光板３の透過軸３ａと前偏光板２の透過軸２ａとを直交させてあるから、それぞれの吸収軸３ｂ、２ｂも直交する配置となっている。従って、図示しないバックライトからの照射光は、後偏光板３を透過して偏光面が透過軸３ａに沿った直線偏光となって初期配向状態の液晶層１１０に入射し、この液晶層１１０を透過する際にλ／２の位相差が付与され、偏光面が９０°旋光されて出射する。この出射直線偏光の偏光面は前偏光板２の透過軸２ａに沿っているから、吸収されることなく透過し、明表示がなされる。
【００３５】
次に、暗表示を行うために液晶層１１０に、その液晶層１１０の中間層に位置する液晶分子１１０ｂを基板に対して実質的に垂直に配向させるのに充分な強い電界を印加すると、液晶分子の配向状態は、図４（ａ）、（ｂ）に示されるようになる。
【００３６】
各液晶分子は、印加される電界の方向つまり前、後ガラス基板１１、１２（図２参照）に垂直な方向に長軸方向を沿わせて配向するように立上り配向し、前記液晶層１１０の層厚方向の中間に位置する液晶分子１１０ｂはほぼ垂直に配向して螺旋が解けた状態に配向する。一方前及び後水平配向膜１６、１９近傍の液晶分子１１０ａは、対応する水平配向膜１６、１９のアンカリング効果により充分に立ち上がることができず、この螺旋が解ける分子間力によって、各水平配向膜１６、１９近傍の液晶分子１１０ａは、プレチルト角θは略そのままで長軸方向をツイスト配向のツイスト角度範囲の中間角度、つまり前側配向膜１６の配向処理方向１６ａと後側配向膜の配向処理方向１９ａとが成す角を２等分する角度の方向、すなわち後側配向膜１９の配向処理方向１９ａから時計回り方向へ４５°回転した第３の方向２０（図面上で液晶表示素子の垂直軸の方位）に向けて配向する。
【００３７】
そして、それぞれの水平配向膜１６、１９から離れるに伴って、液晶分子１１０ｂの立上がり角度が大きくなり、液晶層１１０の中間部では液晶分子１１０ｂが略垂直に立ち上がった配向となっている。この電界印加時（オン時）の立上がり配向状態は、図４（ａ）に示されるように、各液晶分子がそれぞれの長軸方向を上記第３の方向２０に大略揃えた状態で配向する。
【００３８】
本液晶表示素子においては、図１に示されるように後偏光板３がその透過軸３ａを液晶セル１における上記第３の方向２０に沿わせて配置されているから、後偏光板３を透過した直線偏光が液晶層１１０を透過する際に位相差が実質的に付与されず、実質的な直線偏光のまま出射される。この出射直線偏光の偏光面の方向は前偏光板２の吸収軸２ｂに沿った方向であるから、前偏光板２により確実に吸収され、良好な暗表示が得られる。
【００３９】
図５は、本液晶表示素子の印加電圧に対する各波長光毎の透過率の変化を示すグラフ図であり、透過率を示す縦軸は対数目盛りとなっている。比較例として、図１３に示されるように、対向する一対の基板の間に液晶層を配置し、後側基板に形成された配向膜の配向処理方向１３１ａを液晶表示素子の水平線１３１ｈに対して−４５゜に、前側基板に形成された配向膜の配向処理方向１３１ｂを水平線１３１ｈに対して−４５゜に設定した液晶セル１３１に、前及び後偏光板１３２、１３３が各透過軸１３２ａ、１３３ａを対応する水平配向膜の配向処理方向１３１ａ、１３１ｂと同方向に揃えて配置された従来のＴＮ型液晶表示素子による緑色波長光の透過率特性を、二点鎖線で示してある。
【００４０】
図５から明らかなように、本実施形態の液晶表示素子では、印加電圧が４．５Ｖの最大電界印加時（オン時）における透過率が緑色波長光で０．０２％と、従来例の同印加電圧における透過率の０．２％に比べて１／１０程度に低下しており、その結果、電界無印加時（オフ時）における透過率は略同じであるから、コントラストが約１０倍に上昇している。
【００４１】
また、従来のＴＮ型液晶表示素子においては、液晶分子の長軸方向と一致する方位に中間階調の階調反転が発生するが、本発明に係わる液晶表示素子においては、上述したように第３の方向２０に後偏光板３の透過軸３ａを一致させるから、第３の方向２０における中間階調における階調反転の発生が抑制される。
【００４２】
以上のように、本実施形態の液晶表示素子においては、液晶分子を９０°の角度でツイスト配向させた液晶セル１を挟んで、その前後にそれぞれ、前偏光板２と後偏光板３を各透過軸２ａ、３ａを直交させて設置し、そのうちのバックライト光を入射させる後偏光板３の透過軸３ａを液晶分子がツイスト配向する角度範囲の中間の角度の方向である第３の方向に一致させて配置したから、電界を充分に印加したオン時に配向膜近傍の液晶分子が配列する前記第３の方向と、偏光板の吸収軸又は透過軸からなる光学軸が実質的に平行になるため、透過率が充分に低い良好な暗表示が得られ、表示のコントラストが向上する。
【００４３】
また、赤、緑、青の各色カラーフィルタ１４R、１４G、１４Bがそれぞれ設けられた各画素毎のΔｎ・ｄは、液晶分子のツイスト配向によるツイストの効果を考慮して透過光の偏光面を９０゜回転させるのに必要なリタデーションの値を示す式（√３・λ／２）によって算出し、その値は、それぞれのカラーフィルタに対応する画素ごとに、３８０ｎｍ〜４８０ｎｍの範囲で適宜設定された液晶層厚を有するマルチギャップ構造としたから、全ての色の波長光について、透過率が充分に低い良好な暗表示と高いコントラストが得られ、その結果、良好な色度の白色とこれに基づく色再現性に優れた高品位のカラー表示が得られる。
【００４４】
なお、この実施例において、後偏光板３は、吸収軸３ｂを第３の方向２０に沿わせて配置してもよい。この場合、前偏光板２は吸収軸２ｂが配向処理方向１６ａに対して４５°±５°で交差する配置となる。このような光学軸の配置構成としても、上述した所望の効果が同様に奏される。
（第２実施形態）
【００４５】
次に、本発明の第２実施形態について、図６及び図７に基づき説明する。なお、上記第１実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００４６】
本実施形態の液晶表示素子は、第１実施形態の液晶表示素子の構成に加えて、液晶セル１と前偏光板２との間に前視野角補償フィルム４を、液晶セル１と後偏光板３との間に後視野角補償フィルム５を、それぞれ設置したものである。なお、液晶セル１のマルチギャップ構造は第１実施形態のものと同じであり、赤、緑、青の画素のΔｎ・ｄが、３８０ｎｍ〜４８０ｎｍの範囲で適宜設定されている。
に設定されている。
【００４７】
視野角補償フィルム４、５は、図７に示されるように、それぞれ、透明なフィルム基板４１、５１の一方の面に配向膜４２、５２を形成し、これら配向膜４２、５２の表面にディスコティック液晶層４３、５３が積層されてなる。ディスコティック液晶層４３、５３は、円盤状のディスコティック液晶分子４３ａ、５３ａが、この液晶分子の円盤面に対して垂直な各分子軸４３ｂ、５３ｂを予め定めた方向に揃えたまま個々の角度を連続的に変えて一方の方向に傾けた状態に配列しており、各分子軸４３ｂ、５３ｂの方向は、配向膜４２、５２に施された配向処理方向に沿っている。配向膜４２、５２に近接するディスコティック液晶分子４３ａ、５３ａはその各分子の盤面をフィルム基板４１、５１に略平行に沿わせて配向し、配向膜４２、５２の表面から離れたディスコティック液晶分子４３ａ、５３ａは、前記配向膜から離れるにつれて、分子盤面のフィルム基板４１ａ、５１ａに対する傾斜角度、つまりチルト角度が大きくなっている。これにより、ディスコティック液晶層４３、５３は、各ディスコティック液晶分子４３ａ、５３ａの分子軸４３ｂ、５３ｂの傾斜角度を平均した方向に屈折率が最小となる光学軸（以下、配向軸という）を備えた負の光学的異方性を発現する。
【００４８】
本実施形態においては、図６に示されるように、視野角補償フィルム４、５が、各配向軸４ａ、５ａを液晶セル１の第３の方向２０と平行で且つ互いに逆向きに向け、液晶セル１を挟んでその前、後に設置されている。すなわち、前側の視野角補償フィルム４の配向軸４ａは液晶表示素子の上下方向の上方位に方向を一致させ、後側の視野角補償フィルム５の配向軸５ａは下方の方位に方向を一致させてある。
【００４９】
上述のように構成された本実施形態の液晶表示素子においては、図８に示されるように、左右視野方向（９時−３時方向）におけるコントラストが視角を傾けるに従って急激に低下する。すなわち、コントラストが１０以下となる視角で比較すると、図１３に示した従来の構成の液晶表示素子では左右双方で４５°以上であるのに対し、本実施形態の液晶表示素子では左右双方で１５°以上と極めて小さく、これは上記第１実施形態の液晶表示素子の場合の３７°程度に比べてもかなり小さい。なお、正面方向のコントラストについては、上記第１実施形態の液晶表示素子と同等の高コントラストが得られている。
【００５０】
従って、本第２実施形態の液晶表示素子によれば、第１実施形態の液晶表示素子によって得られる色再現性に加えて、左右視野方向における視野角が顕著に狭められるために観察者以外の他人による覗き見を有効に防止できるという有用な効果が得られる。
【００５１】
なお、視野角補償フィルム４、５の各配向軸４ａ、５ａの向きをそれぞれ上述した向きの逆方向としてもよい。すなわち、視野角補償フィルム４の配向軸４ａの向きを上方位の方向とし、視野角補償フィルム５の配向軸５ａの向きを下方位の方向としても、得られる効果は変わらない。
（第３実施形態）
【００５２】
本第３実施形態の液晶表示素子は、第２実施形態の液晶表示素子における液晶セル１のマルチギャップ構造を、赤、緑、青の画素のΔｎ・ｄがそれぞれ４５０ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲で適宜設定し、且つ、視野角補償フィルム４、５の配向軸４ａ、５ａの配置方向を変えたものである。
【００５３】
すなわち、図９に示されるように、液晶セル１と前側偏光板２との間に設置される前視野角補償フィルム６は、そのディスコティック液晶分子の配向軸６ａを液晶セル１の前水平配向膜に施されている配向処理方向１６ａに平行（液晶表示素子の水平軸１ｈに対して−４５°方向）に位置させて配置され、液晶セル１と後偏光板３との間に設置される後視野角補償フィルム７は、そのディスコティック液晶分子の配向軸７ａを液晶セル１の後水平配向膜に施されている配向処理方向１９ａに平行（液晶表示素子の水平軸１ｈに対して＋４５°方向）に位置させて配置されている。
【００５４】
上述のように構成された本第３実施形態の液晶表示素子によれば、オン時の液晶層１１０にアンカリング効果により残留するリタデーションが、上述のように配置した前、後視野角補償フィルム６、７により有効に補償されるために、図１０に示されるように、第２実施形態の液晶表示素子に比べて左右横方向（液晶表示素子の水平軸方向）における視野角が格段に向上する。
【００５５】
すなわち、図１０から明らかなように、本第３実施形態の液晶表示素子は、左右両視野角８０°の広範囲で約４０以上のコントラストが確保されており、図１３に示した従来の構成の液晶表示素子と比べて著しく広い視野角特性をもっている。
【００５６】
以上のように、本第３実施形態の液晶表示素子においては、液晶セル１を挟んでその前後両側に配置する一対のディスコティック液晶層を備える視野角補償フィルム６、７の各配向軸６ａ、７ａの方向を、対応する水平配向膜１６、１９の配向処理方向１６ａ、１９ａに平行としたから、液晶セル１のオン時における残留リタデーションが有効に補償され、少なくとも表示面の左右横方向における視野角が改善される。その結果、本第３実施形態の液晶表示素子によれば、第１実施形態の液晶表示素子によって得られる色再現性の高いカラー表示品質に加えて、左右横方向において十分に広い良好な視野角特性が得られる。
【００５７】
なお、視野角補償フィルム６、７の各配向軸６ａ、７ａの向きをそれぞれ上述した向きの逆方向としてもよい。すなわち、前視野角補償フィルム６の配向軸６ａの向きを左右横方向１ｈに対して＋１３５°方向とし、後視野角補償フィルム７の配向軸７ａの向きを同方向１ｈに対して−１３５°方向としても、得られる効果は変わらない。
（第４実施形態）
【００５８】
本第４実施形態の液晶表示素子は、第３実施形態の液晶表示素子における液晶セル１のマルチギャップ構造を、赤、緑、青の画素のΔｎ・ｄの値を３５０ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲で適宜設定し、且つ、図１１に示されるように、前視野角補償フィルム１６と前偏光板２との間に前位相差板８を、後視野角補償フィルム７と後偏光板３との間に後位相差板９を、それぞれ配置したものである。
【００５９】
前、後位相差板８、９は、ともに、屈折率異方性Δｎと厚さｄの積Δｎ・ｄつまりリタデーションＲｅが１５ｎｍ〜５５ｎｍの範囲で適宜設定され、遅相軸８ａ、９ａをそれぞれ備えている。そして、前位相差板８はその遅相軸８ａを前視野角補償フィルム６の配向軸６ａに平行に位置させて前視野角補償フィルム６に積層され、後位相差板９はその遅相軸９ａを後視野角補償フィルム７の配向軸７ａに平行に位置させ後視野角補償フィルムに積層されている。
【００６０】
上述のように構成された本第４実施形態の液晶表示素子によれば、前、後各視野角補償フィルム６、７によるそれぞれのリタデーション補償効果が、それぞれに光学軸を一致させて積層された前、後各位相差板８、９によって更に改善されることになり、オン時の残留リタデーションが補償されるから、図１２に示されるように、第３実施形態の液晶表示素子よりも更に左右横方向（水平軸の方向）の視野角特性が向上する。
【００６１】
すなわち、図１２から明らかなように、左右両視野角８０°の広範囲で、約５０以上のコントラストが確保されており、第３実施形態の液晶表示素子による同範囲のコントラスト４０以上よりも高く、正面方向近傍を除く視角範囲全般にわたり一様にコントラストが向上している。
【００６２】
以上のように、本第４実施形態の液晶表示素子においては、液晶セル１を挟んでその前後両側に、ディスコティック液晶層を備える視野角補償フィルム６、７と、それぞれの位相差板８、９を、各光学軸を対応する水平配向膜１６、１９の配向処理方向１６ａ、１９ａに平行に揃えて積層したから、液晶セル１におけるオン時の残留リタデーションをより効果的に補償することができ、表示面の少なくとも左右横方向において視野角がより改善される。その結果、本第４実施形態の液晶表示素子によれば、第１実施形態の液晶表示素子によって得られる色再現性に優れたカラー表示品質に加えて、少なくとも前記水平軸方向における視野角が一層広げられた良好な視野角特性が得られる。
【００６３】
なお、第３実施形態の液晶表示素子の場合と同様に本第４実施形態の場合も、視野角補償フィルム６、７の各配向軸６ａ、７ａの向きをそれぞれ上述した向きの逆方向としてもよく、その場合の得られる効果も、上記効果と変わらない。
【００６４】
本発明は、上記の第１乃至第４実施形態に限定されるものではない。例えば、第１乃至第４実施形態においては、後偏光板３の透過軸３ａの配置を液晶セル１における液晶分子のツイスト配向角度範囲の中間角度方向に一致させたが、この後偏光板３の透過軸３ａは、液晶層１１０に電界を充分に印加したオン時において対応する側の水平配向膜に近接する液晶分子が配向する第３の方向に一致させればよく、例えば、前記第３の方向が液晶分子のツイスト配向角度の範囲の１／３程度の角度方向であっても、この方向に後偏光板３の透過軸３ａを一致させればよい。
【００６５】
また、本発明は、カラーフィルタを設けたカラー液晶表示素子に限らず、モノクロ表示を行う液晶表示素子にも有効に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の第１実施形態としての液晶表示素子を示す分解平面図である。
【図２】上記液晶表示素子の内部構成を部分的に拡大して示す模式的断面図である。
【図３】上記液晶表示素子における電界が印加されていないオフ時における液晶分子の配向状態を示す説明図で、（ａ）は平面図、 （ｂ）はその断面図である。
【図４】上記液晶表示素子における電界が印加されたオン時における液晶分子の配向状態を示す説明図で、（ａ）は平面図、 （ｂ）はその断面図である。
【図５】上記液晶表示素子における各波長光毎の印加電圧に対する透過率の変化特性を示すグラフ図である。
【図６】本発明の第２実施形態としての液晶表示素子を示す分解平面図である。
【図７】（ａ）は上記液晶表示素子の内部構成を部分的に拡大して示す模式的断面図で、（ｂ）はその一部の断面図である。
【図８】上記第２実施形態としての液晶表示素子における左右方向の視野角特性を示すグラフ図である。
【図９】本発明の第３実施形態としての液晶表示素子を示す分解平面図である。
【図１０】上記第３実施形態としての液晶表示素子における左右方向の視野角特性を示すグラフ図である。
【図１１】本発明の第４実施形態としての液晶表示素子を示す分解平面図である。
【図１２】上記第４実施形態としての液晶表示素子における左右方向の視野角特性を示すグラフ図である。
【図１３】従来の液晶表示素子を示す分解平面図である。
【符号の説明】
【００６７】
１、１３１ 液晶セル
２、１３２ 前偏光板
３、１３３ 後偏光板
４、６ 前視野角補償フィルム
５、７ 後視野角補償フィルム
８ 前位相差板
９ 後位相差板
１１、１２ ガラス基板
１３ ブラックマスク
１４R、１４G、１４B 赤、緑、青カラーフィルタ
１５ 共通電極
１６ 前水平配向膜
１７ 画素電極
１８ 薄膜トランジスタ
１９ 後水平配向膜
１１０ 液晶層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの電極が形成された第１の基板と、
前記第１の基板の前記電極が形成された面に対向して配置され、前記第１の基板と対向する面に、前記電極と対向する少なくとも１つの電極が形成された第２の基板と、
前記第１の基板の前記電極が形成された内面に、予め定めた第１の方向に配向処理が施された第１の配向膜と、
前記第２の基板の前記電極が形成された内面に、前記第１の方向に対して実質的に９０゜の角度で交差する第２の方向に配向処理が施された第２の配向膜と、
前記第１の基板の前記第１の配向膜と、前記第２の基板の第２の配向膜との間に挟持され、前記第１、第２の電極間に電界が印加されないときに、液晶分子が前記第１の配向膜から前記第２の配向膜に向かって予め定めた方向にツイスト配向し、透過光に対して実質的にλ／２のリタデーションを生じさせる液晶層と、
互いに対向配置された前記第１、第２の基板の前記第１の基板より外側に配置され、前記第１、第２の電極間に十分強い電界が印加されたときに、前記第１の配向膜近傍の液晶分子が配列する第３の方向に透過軸又は吸収軸のいずれか一方の光学軸を実質的に一致させて配置した第１の偏光板と、
互いに対向配置された前記第１、第２の基板の前記第２の基板より外側に配置され、前記第１の偏光板の光学軸に透過軸又は吸収軸のいずれか一方の光学軸を実質的に直交させて配置した第２の偏光板とを備えることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】
前記第１の偏光板は、前記液晶層の液晶分子が前記第１の配向膜から前記第２の配向膜に向かってツイスト配向するツイスト角度範囲の中間の角度の方向である第３の方向に、光学軸を一致させて配置したことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項３】
前記第１の偏光板は、前記第１の配向膜の配向処理方向と前記第２の配向膜の配向処理方向とが成す角度の実質的に１／２の角度だけ、前記第１、第２の配向膜の一方の配向処理方向方から他方に向かって回転した第３の方向に、光学軸を一致させて配置したことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項４】
前記第２配向膜は、前記第１の配向膜の配向処理方向である第１の方向に対して実質的に９０で交差する第２の方向に配向処理が施され、
前記液晶層は、その液晶分子が前記第１の配向膜から前記第２の配向膜に向かって９０゜の角度でツイスト配向していることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項５】
前記第１、第２の基板は、観察側から見て左右方向に延びる上下の辺と、上下方向に延びる左右の辺とを有するそれぞれ矩形の基板からなり、前記第１、第２の配向膜は、前記矩形基板の上下の辺に平行な水平軸に対してそれぞれほぼ４５゜の方向に配向処理が施され、
前記第１の偏光板は、その透過軸を前記水平軸と直行する方向に向けて配置され、前記第２の偏光板は、その透過軸を前記水平軸と平行にして配置されていることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示素子。
【請求項６】
前記液晶層の透過する光に対する屈折率異方性をΔｎとし、その光が透過する液晶層の層厚をｄとした場合に、それらの積Δｎ・ｄが、３８０ｎｍ〜４８０ｎｍの範囲に設定されていることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示素子。
【請求項７】
前記第１、第２の基板の各電極が対向する画素部毎に、互いに異なる波長光を選択透過させる複数色のカラーフィルタがそれぞれ配設され、異なる色のカラーフィルタに対応する画素部毎に液晶層厚がそれぞれ異なる値に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項８】
前記第１の偏光板と前記第１の基板の間、及び前記第２の偏光板と前記第２の基板の間それぞれに、各々の光学軸を前記第３の方向と平行にかつ互いに逆向きに向けて配置された、ディスコティック液晶層からなる一対の視野角補償フィルムをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項９】
前記第１の偏光板と前記第１の基板の間、及び前記第２の偏光板と前記第２の基板の間それぞれに、各々の光学軸をそれぞれ隣接する基板の配向膜に施された配向膜処理の方向に実質的に平行にして配置された、ディスコティック液晶層からなる一対の視野角補償フィルムをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項１０】
前記液晶層の透過する光に対する屈折率異方性をΔｎとし、その光が透過する液晶層の層厚をｄとした場合に、それらの積Δｎ・ｄが、４５０ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲に設定されていることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示素子。
【請求項１１】
前記第１の偏光板とこれに隣接する視野角補償フィルムの間、及び前記第２の偏光板とこれに隣接する視野角補償フィルムの間それぞれに、進相軸又は遅相軸の何れか一方の光学軸をそれぞれ隣接する視野角補償フィルムの光学軸の方向と実質的に平行にして配置された、一対の位相差板をさらに備えることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示素子。
【請求項１２】
前記液晶層の屈折率異方性をΔｎとし、その光が透過する液晶層の層厚をｄとした場合に、それらの積Δｎ・ｄが、３５０ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲に設定され、
且つ、前記一対の位相差板のリタデーションＲｅが、１５ｎｍ〜５５ｎｍの範囲に設定されていることを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示素子。
【請求項１３】
前記第１、第２の基板は、それぞれ矩形の基板からなり、前記第１、第２の配向膜は、前記矩形基板の一辺に対してほぼ４５゜の方向に配向処理が施されていることを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示素子。
【請求項１４】
少なくとも１つの電極が形成された第１の基板と、
前記第１の基板の前記電極が形成された面に対向して配置され、前記第１の基板と対向する面に、前記電極と対向する少なくとも１つの電極が形成された第２の基板と、
前記第１の基板の前記電極が形成された内面に、観察側から見て左右方向の水平線に対して実質的に４５゜で傾斜した第１の方向に配向処理が施された第１の配向膜と、
前記第２の基板の前記電極が形成された内面に、前記第１の方向に対して実質的に９０゜で交差する第２の方向に配向処理が施された第２の配向膜と、
前記第１の基板の前記第１の配向膜と、前記第２の基板の第２の配向膜との間に挟持され、前記第１、第２の電極間に電界が印加されないときに、液晶分子が前記第１の配向膜から前記第２の配向膜に向かって実質的に９０゜でツイスト配向し、透過光に対して実質的にλ／２のリタデーションを生じさせる液晶層と、
前記第１の偏光板と前記第１の基板の間、及び前記第２の偏光板と前記第２の基板の間それぞれに、各々の光学軸をそれぞれ隣接する基板の配向膜に施された配向膜処理の方向に実質的に平行にして配置されたディスコティック液晶層からなる一対の視野角補償フィルムと、
互いに対向配置された前記第１、第２の基板の前記第１の基板より外側に配置され、前記第１、第２の電極間に十分強い電界が印加されたときに、前記第１の配向膜近傍の液晶分子が配列する第３の方向に透過軸又は吸収軸のいずれか一方の光学軸を実質的に一致させて配置した第１の偏光板と、
互いに対向配置された前記第１、第２の基板の前記第２の基板より外側に配置され、前記第１の偏光板の光学軸に透過軸又は吸収軸のいずれか一方の光学軸を実質的に直交させて配置した第２の偏光板とを備えることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項１５】
前記第１の偏光板は、前記第１の配向膜の配向処理方向と前記第２の配向膜の配向処理方向とが成す角度の実質的に１／２の角度だけ、前記第１、第２の配向膜の配向処理方向の一方から他方に向かって回転した第３の方向に、光学軸を一致させて配置したことを特徴とする請求項１４に記載の液晶表示素子。
【請求項１６】
前記液晶層の透過する光に対する屈折率異方性をΔｎとし、その光が透過する液晶層の層厚をｄとした場合に、それらの積Δｎ・ｄが、４５０ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲に設定されていることを特徴とする請求項１４に記載の液晶表示素子。
【請求項１７】
前記第１、第２の基板は、観察側から見て左右方向に延びる上下の辺と、上下方向に延びる左右の辺とを有するそれぞれ矩形の基板からなり、前記第１、第２の配向膜は、前記矩形基板の上下の辺に平行な水平軸に対してそれぞれほぼ４５゜の方向に配向処理が施されていることを特徴とする請求項１６に記載の液晶表示素子。
【請求項１８】
少なくとも１つの電極が形成された第１の基板と、
前記第１の基板の前記電極が形成された面に対向して配置され、前記第１の基板と対向する面に、前記電極と対向する少なくとも１つの電極が形成された第２の基板と、
前記第１の基板の前記電極が形成された内面に、観察側から見て左右方向の水平線に対して実質的に４５゜で傾斜した第１の方向に配向処理が施された第１の配向膜と、
前記第２の基板の前記電極が形成された内面に、前記第１の方向に対して実質的に９０゜で交差する第２の方向に配向処理が施された第２の配向膜と、
前記第１の基板の前記第１の配向膜と、前記第２の基板の第２の配向膜との間に挟持され、前記第１、第２の電極間に電界が印加されないときに、液晶分子が前記第１の配向膜から前記第２の配向膜に向かって予め定めた方向に実質的に９０゜でツイスト配向し、透過光に対して実質的にλ／２のリタデーションを生じさせる液晶層と、
前記第１の偏光板と前記第１の基板の間、及び前記第２の偏光板と前記第２の基板の間それぞれに、各々の光学軸をそれぞれ隣接する基板の配向膜に施された配向膜処理の方向に実質的に平行にして配置されたディスコティック液晶層からなる一対の視野角補償フィルムと、
前記第１の偏光板とこれに隣接する視野角補償フィルムの間、及び前記第２の偏光板とこれに隣接する視野角補償フィルムの間それぞれに、進相軸又は遅相軸の何れか一方の光学軸をそれぞれ隣接する視野角補償フィルムの光学軸の方向と実質的に平行にして配置された一対の位相差板と、
互いに対向配置された前記第１、第２の基板の前記第１の基板より外側に配置され、前記第１、第２の電極間に十分強い電界が印加されたときに、前記第１の配向膜近傍の液晶分子が配列する第３の方向に透過軸又は吸収軸のいずれか一方の光学軸を実質的に一致させて配置した第１の偏光板と、
互いに対向配置された前記第１、第２の基板の前記第２の基板より外側に配置され、前記第１の偏光板の光学軸に透過軸又は吸収軸のいずれか一方の光学軸を実質的に直交させて配置した第２の偏光板とを備えることを特徴とする液晶表示素子
【請求項１９】
前記第１、第２の基板は、それぞれ矩形の基板からなり、
前記第１、第２の配向膜は、前記矩形基板の一辺に対してほぼ４５゜の方向に配向処理が施され、
前記液晶層の屈折率異方性をΔｎとし、その光が透過する液晶層の層厚をｄとした場合に、それらの積Δｎ・ｄが、３５０ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲に設定され、
且つ、前記一対の位相差板のリタデーションＲｅが、１５ｎｍ〜５５ｎｍであることを特徴とする請求項１８に記載の液晶表示素子。
【請求項２０】
前記第１、第２の基板の各電極が対向する画素部毎に互いに異なる波長光を選択透過させる複数色のカラーフィルタがそれぞれ配設され、異なる色のカラーフィルタに対応する画素部毎に液晶層厚がそれぞれ異なる値に設定されていることを特徴とする請求項１８に記載の液晶表示素子。
【請求項１】
少なくとも１つの電極が形成された第１の基板と、
前記第１の基板の前記電極が形成された面に対向して配置され、前記第１の基板と対向する面に、前記電極と対向する少なくとも１つの電極が形成された第２の基板と、
前記第１の基板の前記電極が形成された内面に、予め定めた第１の方向に配向処理が施された第１の配向膜と、
前記第２の基板の前記電極が形成された内面に、前記第１の方向に対して実質的に９０゜の角度で交差する第２の方向に配向処理が施された第２の配向膜と、
前記第１の基板の前記第１の配向膜と、前記第２の基板の第２の配向膜との間に挟持され、前記第１、第２の電極間に電界が印加されないときに、液晶分子が前記第１の配向膜から前記第２の配向膜に向かって予め定めた方向にツイスト配向し、透過光に対して実質的にλ／２のリタデーションを生じさせる液晶層と、
互いに対向配置された前記第１、第２の基板の前記第１の基板より外側に配置され、前記第１、第２の電極間に十分強い電界が印加されたときに、前記第１の配向膜近傍の液晶分子が配列する第３の方向に透過軸又は吸収軸のいずれか一方の光学軸を実質的に一致させて配置した第１の偏光板と、
互いに対向配置された前記第１、第２の基板の前記第２の基板より外側に配置され、前記第１の偏光板の光学軸に透過軸又は吸収軸のいずれか一方の光学軸を実質的に直交させて配置した第２の偏光板とを備えることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】
前記第１の偏光板は、前記液晶層の液晶分子が前記第１の配向膜から前記第２の配向膜に向かってツイスト配向するツイスト角度範囲の中間の角度の方向である第３の方向に、光学軸を一致させて配置したことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項３】
前記第１の偏光板は、前記第１の配向膜の配向処理方向と前記第２の配向膜の配向処理方向とが成す角度の実質的に１／２の角度だけ、前記第１、第２の配向膜の一方の配向処理方向方から他方に向かって回転した第３の方向に、光学軸を一致させて配置したことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項４】
前記第２配向膜は、前記第１の配向膜の配向処理方向である第１の方向に対して実質的に９０で交差する第２の方向に配向処理が施され、
前記液晶層は、その液晶分子が前記第１の配向膜から前記第２の配向膜に向かって９０゜の角度でツイスト配向していることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項５】
前記第１、第２の基板は、観察側から見て左右方向に延びる上下の辺と、上下方向に延びる左右の辺とを有するそれぞれ矩形の基板からなり、前記第１、第２の配向膜は、前記矩形基板の上下の辺に平行な水平軸に対してそれぞれほぼ４５゜の方向に配向処理が施され、
前記第１の偏光板は、その透過軸を前記水平軸と直行する方向に向けて配置され、前記第２の偏光板は、その透過軸を前記水平軸と平行にして配置されていることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示素子。
【請求項６】
前記液晶層の透過する光に対する屈折率異方性をΔｎとし、その光が透過する液晶層の層厚をｄとした場合に、それらの積Δｎ・ｄが、３８０ｎｍ〜４８０ｎｍの範囲に設定されていることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示素子。
【請求項７】
前記第１、第２の基板の各電極が対向する画素部毎に、互いに異なる波長光を選択透過させる複数色のカラーフィルタがそれぞれ配設され、異なる色のカラーフィルタに対応する画素部毎に液晶層厚がそれぞれ異なる値に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項８】
前記第１の偏光板と前記第１の基板の間、及び前記第２の偏光板と前記第２の基板の間それぞれに、各々の光学軸を前記第３の方向と平行にかつ互いに逆向きに向けて配置された、ディスコティック液晶層からなる一対の視野角補償フィルムをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項９】
前記第１の偏光板と前記第１の基板の間、及び前記第２の偏光板と前記第２の基板の間それぞれに、各々の光学軸をそれぞれ隣接する基板の配向膜に施された配向膜処理の方向に実質的に平行にして配置された、ディスコティック液晶層からなる一対の視野角補償フィルムをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項１０】
前記液晶層の透過する光に対する屈折率異方性をΔｎとし、その光が透過する液晶層の層厚をｄとした場合に、それらの積Δｎ・ｄが、４５０ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲に設定されていることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示素子。
【請求項１１】
前記第１の偏光板とこれに隣接する視野角補償フィルムの間、及び前記第２の偏光板とこれに隣接する視野角補償フィルムの間それぞれに、進相軸又は遅相軸の何れか一方の光学軸をそれぞれ隣接する視野角補償フィルムの光学軸の方向と実質的に平行にして配置された、一対の位相差板をさらに備えることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示素子。
【請求項１２】
前記液晶層の屈折率異方性をΔｎとし、その光が透過する液晶層の層厚をｄとした場合に、それらの積Δｎ・ｄが、３５０ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲に設定され、
且つ、前記一対の位相差板のリタデーションＲｅが、１５ｎｍ〜５５ｎｍの範囲に設定されていることを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示素子。
【請求項１３】
前記第１、第２の基板は、それぞれ矩形の基板からなり、前記第１、第２の配向膜は、前記矩形基板の一辺に対してほぼ４５゜の方向に配向処理が施されていることを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示素子。
【請求項１４】
少なくとも１つの電極が形成された第１の基板と、
前記第１の基板の前記電極が形成された面に対向して配置され、前記第１の基板と対向する面に、前記電極と対向する少なくとも１つの電極が形成された第２の基板と、
前記第１の基板の前記電極が形成された内面に、観察側から見て左右方向の水平線に対して実質的に４５゜で傾斜した第１の方向に配向処理が施された第１の配向膜と、
前記第２の基板の前記電極が形成された内面に、前記第１の方向に対して実質的に９０゜で交差する第２の方向に配向処理が施された第２の配向膜と、
前記第１の基板の前記第１の配向膜と、前記第２の基板の第２の配向膜との間に挟持され、前記第１、第２の電極間に電界が印加されないときに、液晶分子が前記第１の配向膜から前記第２の配向膜に向かって実質的に９０゜でツイスト配向し、透過光に対して実質的にλ／２のリタデーションを生じさせる液晶層と、
前記第１の偏光板と前記第１の基板の間、及び前記第２の偏光板と前記第２の基板の間それぞれに、各々の光学軸をそれぞれ隣接する基板の配向膜に施された配向膜処理の方向に実質的に平行にして配置されたディスコティック液晶層からなる一対の視野角補償フィルムと、
互いに対向配置された前記第１、第２の基板の前記第１の基板より外側に配置され、前記第１、第２の電極間に十分強い電界が印加されたときに、前記第１の配向膜近傍の液晶分子が配列する第３の方向に透過軸又は吸収軸のいずれか一方の光学軸を実質的に一致させて配置した第１の偏光板と、
互いに対向配置された前記第１、第２の基板の前記第２の基板より外側に配置され、前記第１の偏光板の光学軸に透過軸又は吸収軸のいずれか一方の光学軸を実質的に直交させて配置した第２の偏光板とを備えることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項１５】
前記第１の偏光板は、前記第１の配向膜の配向処理方向と前記第２の配向膜の配向処理方向とが成す角度の実質的に１／２の角度だけ、前記第１、第２の配向膜の配向処理方向の一方から他方に向かって回転した第３の方向に、光学軸を一致させて配置したことを特徴とする請求項１４に記載の液晶表示素子。
【請求項１６】
前記液晶層の透過する光に対する屈折率異方性をΔｎとし、その光が透過する液晶層の層厚をｄとした場合に、それらの積Δｎ・ｄが、４５０ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲に設定されていることを特徴とする請求項１４に記載の液晶表示素子。
【請求項１７】
前記第１、第２の基板は、観察側から見て左右方向に延びる上下の辺と、上下方向に延びる左右の辺とを有するそれぞれ矩形の基板からなり、前記第１、第２の配向膜は、前記矩形基板の上下の辺に平行な水平軸に対してそれぞれほぼ４５゜の方向に配向処理が施されていることを特徴とする請求項１６に記載の液晶表示素子。
【請求項１８】
少なくとも１つの電極が形成された第１の基板と、
前記第１の基板の前記電極が形成された面に対向して配置され、前記第１の基板と対向する面に、前記電極と対向する少なくとも１つの電極が形成された第２の基板と、
前記第１の基板の前記電極が形成された内面に、観察側から見て左右方向の水平線に対して実質的に４５゜で傾斜した第１の方向に配向処理が施された第１の配向膜と、
前記第２の基板の前記電極が形成された内面に、前記第１の方向に対して実質的に９０゜で交差する第２の方向に配向処理が施された第２の配向膜と、
前記第１の基板の前記第１の配向膜と、前記第２の基板の第２の配向膜との間に挟持され、前記第１、第２の電極間に電界が印加されないときに、液晶分子が前記第１の配向膜から前記第２の配向膜に向かって予め定めた方向に実質的に９０゜でツイスト配向し、透過光に対して実質的にλ／２のリタデーションを生じさせる液晶層と、
前記第１の偏光板と前記第１の基板の間、及び前記第２の偏光板と前記第２の基板の間それぞれに、各々の光学軸をそれぞれ隣接する基板の配向膜に施された配向膜処理の方向に実質的に平行にして配置されたディスコティック液晶層からなる一対の視野角補償フィルムと、
前記第１の偏光板とこれに隣接する視野角補償フィルムの間、及び前記第２の偏光板とこれに隣接する視野角補償フィルムの間それぞれに、進相軸又は遅相軸の何れか一方の光学軸をそれぞれ隣接する視野角補償フィルムの光学軸の方向と実質的に平行にして配置された一対の位相差板と、
互いに対向配置された前記第１、第２の基板の前記第１の基板より外側に配置され、前記第１、第２の電極間に十分強い電界が印加されたときに、前記第１の配向膜近傍の液晶分子が配列する第３の方向に透過軸又は吸収軸のいずれか一方の光学軸を実質的に一致させて配置した第１の偏光板と、
互いに対向配置された前記第１、第２の基板の前記第２の基板より外側に配置され、前記第１の偏光板の光学軸に透過軸又は吸収軸のいずれか一方の光学軸を実質的に直交させて配置した第２の偏光板とを備えることを特徴とする液晶表示素子
【請求項１９】
前記第１、第２の基板は、それぞれ矩形の基板からなり、
前記第１、第２の配向膜は、前記矩形基板の一辺に対してほぼ４５゜の方向に配向処理が施され、
前記液晶層の屈折率異方性をΔｎとし、その光が透過する液晶層の層厚をｄとした場合に、それらの積Δｎ・ｄが、３５０ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲に設定され、
且つ、前記一対の位相差板のリタデーションＲｅが、１５ｎｍ〜５５ｎｍであることを特徴とする請求項１８に記載の液晶表示素子。
【請求項２０】
前記第１、第２の基板の各電極が対向する画素部毎に互いに異なる波長光を選択透過させる複数色のカラーフィルタがそれぞれ配設され、異なる色のカラーフィルタに対応する画素部毎に液晶層厚がそれぞれ異なる値に設定されていることを特徴とする請求項１８に記載の液晶表示素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
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【図１０】
【図１１】
【図１２】
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【公開番号】特開２００６−２８５２２０（Ｐ２００６−２８５２２０Ａ）
【公開日】平成１８年１０月１９日（２００６．１０．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５８９２２（Ｐ２００６−５８９２２）
【出願日】平成１８年３月６日（２００６．３．６）
【出願人】（０００００１４４３）カシオ計算機株式会社 (8,748)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月１９日（２００６．１０．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月６日（２００６．３．６）
【出願人】（０００００１４４３）カシオ計算機株式会社 (8,748)
【Ｆターム（参考）】
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