JPH04229828A - 液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

［発明の目的］

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示素子に係わり
、特にコントラスト比及び表示色の視角依存性を制御し
た液晶表示素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、薄型軽量、低消費電力という大き
な利点をもつ液晶表示素子は、日本語ワードプロセッサ
やディスクトップパーソナルコンピュータ等のパーソナ
ルＯＡ機器の表示装置として積極的に用いられている。 液晶表示素子（以下ＬＣＤと略称）のほとんどは、ねじ
れネマティック液晶を用いており、表示方式としては、
複屈折モードと旋光モードの２つの方式に大別できる。

【０００３】ねじれネマティック液晶を用いた複屈折モ
ードの表示方式のＬＣＤは、９０゜以上ねじれた分子配
列をもち（ＳＴ方式と呼ばれる）、急峻な電気光学特性
をもつ為、各画素ごとにスイッチング素子（薄膜トラン
ジスタやダイオード）が無くても単純なマトリクス状の
電極構造でも時分割駆動により容易に大容量表示が得ら
れる。しかし、ＳＴ方式では、複屈折効果を利用してい
るため表示色が黄色と濃紺色のいわゆるイエローモード
表示や、白色と青色のいわゆるブルーモード表示となり
、白黒表示やカラー表示が不可能であった。このような
表示の色づきを解消する手段として、素子面内で屈折率
の異方性をもつ光学異方素子を偏光板と液晶セルの間に
配置することによって白黒表示を実現できることがヨー
ロッパ公開特許第２４６８４２号公報にて報告されてい
る。

【０００４】旋光モードのＬＣＤは９０゜ねじれた分子
配列をもち、応答速度が速く（数十ミリ秒）高いコント
ラスト比と良好な階調表示性を示すことから、時計や電
卓、さらにはスイッチング素子を各画素ごとに設けるこ
とにより大表示容量で高コントラストな高い表示性能を
もったＬＣＤ（ＴＦＴ−ＬＣＤやＭＩＭ−ＬＣＤ）を実
現することができる。

【０００５】しかし、これらねじれネマティック液晶を
用いたＬＣＤは、見る角度や方向によって表示色やコン
トラスト比が変化するといった視角依存性をもち、陰極
線管ＣＲＴの表示性能を完全に越えるまでにはいたらな
い。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】液晶分子は、液晶分子
の長軸方向と短軸方向に異なる屈折率を有することは一
般に知られている。この様な屈折率の異方性を示す液晶
分子にある偏光光が入射すると、その偏光光は液晶分子
の角度に依存して偏光状態が変化する。ねじれネマティ
ック液晶の液晶セルの分子配列は、液晶セルの厚み方向
に液晶分子の配列がねじれた構造を有しているが、液晶
セル中を透過する光は、このねじれた配列の液晶分子の
個々の液晶分子の向きによって逐次偏光して伝搬する。 従って、液晶セルに対し光が垂直に入射した場合と斜め
に入射した場合とでは、液晶セル中を伝搬する光の偏光
状態は異なり、その結果、液晶表示素子を見る時の方向
や角度によって表示のパターンが反転して見えたり、表
示のパターンが全く見えなくなったりするという現象と
して現れ、実用上好ましくない。

【０００７】［発明の構成］

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、２枚の偏光板
の間に、２枚の基板間で電圧無印加時にねじれた配向を
している液晶セルを配置し、液晶セルと２枚の偏光板と
の両方の間に光学異方素子を配置しており、前記光学異
方素子は、液晶セルが無い場合に、垂直入射光に対し異
常光と常光の位相差がほぼ零となるような配置をしてい
ることを特徴とする。

【０００９】

【作用】一般にねじれネマティック液晶を用いたＬＣＤ
に用いられる偏光板の配置には大きく分けて２通りあり
、２枚の基板間に液晶を配した液晶セルに電圧を印加し
ないとき、光が透過せず、電圧を印加したとき、光の透
過状態が得られる（ノーマリークローズ）方式と、液晶
セルに電圧を印加しないとき光が透過し、電圧を印加し
たとき光が遮断される（ノーマリーオープン）方式とが
ある。図２は、従来例のＴＮ方式のノーマリーオープン
とノーマリークローズの表示面法線から左右の方向に０
゜から６０゜まで傾いた時のコントラスト比依存性を示
す図で、ノーマリーオープンの場合は（１０．０）、ノ
ーマリークローズの場合は　（１１．０）　で示されて
いる。これらを比較すると、ノーマリークローズの方が
ノーマリーオープンよりコントラスト比の視角依存性が
少ないことが分かる。コントラスト比とは、光が透過し
た状態（明状態）の輝度を光が遮断された状態（暗状態
）の輝度で割った値であり、コントラスト比は暗状態の
輝度に大きく影響する。そこでノーマリーオープンとノ
ーマリークローズの両方式の暗状態の輝度の左右方向に
おける視角依存性を測定してみると、図３に示した様な
特性が得られる。ノーマリーオープンの場合を（１０．
１）でノーマリークローズの場合を　（１１．１）　で
示した。図から明らかなように、ノーマリークローズの
方がノーマリーオープンより暗状態の視角依存性が小さ
く、その結果ノーマリークローズの方がノーマリーオー
プンよりコントラスト比の視角特性が良くなっている。

【００１０】ノーマリーオープンとノーマリークローズ
の暗状態の違いを考察してみると、ノーマリーオープン
の場合は光を遮断するために電圧を液晶セルに印加して
おり、分子配列状態のねじれ構造が歪んでいる。従って
、この歪んだ分子配列状態が視角特性に影響を与えてい
ると考えられる。そこで液晶セルに暗状態が得られる電
圧値を印加した時のセル中の分子配列状態を計算してみ
ると、図４に示す様になる。ここで、図中の１７及び１
８はそれぞれチルト角及びツイスト角で、チルト角とは
、図５に示す座標系において液晶セルの基板面をｘｙ面
としたとき、ｘｙ面に対する液晶分子（５．１）　の長
軸５．１Ｌの傾き角を示し、ツイスト角とは、液晶分子
（５．１）　をｚ軸からｘｙ面へ投射した軸５．１ｘｙ
　とｘ軸とのなす角度である。電圧が印加された状態で
は、液晶セルの中央付近では液晶分子が９０゜近く傾く
が、上下の基板表面付近では、基板表面の配向規制力の
影響を受けて液晶分子はあまり傾かない。また、ツイス
ト角はＳの字型の分布となる。液晶分子のチルト角がセ
ル厚方向にたいして一定で、ツイスト角が線形にねじれ
ている場合、すなわちノーマリークローズの場合の様な
電圧無印加時の分子配列状態と比較すると、電圧印加時
の分子配列状態は、液晶セルを見る角度と方位により異
なって見え、その結果液晶分子配列状態の見え方の違い
が液晶セル中を伝搬する偏光状態の違いとなって視角特
性に反映される。従ってノーマリークローズの方が視角
特性が良いのは、見る方向角度による暗状態の分子配列
状態の見え方の違いがノーマリーオープンより小さいた
めである。

【００１１】従って、何らかの方法でどんな方向から見
ても同一な分子配列状態が見える様に工夫することがで
きれば、ノーマリーオープンの場合の暗状態の視角特性
を改善することができる。

【００１２】液晶セル中で見る角度によって最も液晶分
子の見え方の変化の大きいのは、液晶セル中央付近の液
晶分子が大きく傾いた箇所である。そこでこの箇所の見
え方の変化を小さくする手法について簡単に説明する。

【００１３】液晶の様な光学異方体は、三次元ｘｙｚ軸
の屈折率楕円体で記述される。図６は液晶分子が垂直に
立った状態を屈折率楕円体で示したものであるが、複屈
折現象は、この屈折率楕円体２６をある方向からみたと
きの２次元面内での屈折率差に関する現象であるから、
ｚ方向から見たとき、すなわち液晶セルを真正面から見
たときに、２次元面内の屈折率体（６．４）　は円とな
り、屈折率差と視軸（６．１）　から見たときの屈折率
体（６．５）　とは異なる。ノーマリーオープン（クロ
スニコル）の場合、ｚ方向から見たときの屈折率差は０
であるから暗状態が得られるが、視軸（６．１）　から
見たときは屈折率差が生じるために暗状態とはならない
。屈折率楕円体６を見る角度（６．３）　を大きくして
いくと視軸（６．１）　から見える２次元面内の楕円（
６．５）　はｎ６１の長さ方向に大きくなり、視軸（６
．１）　の方向から見た時より大きい透過光が観測され
る。従ってこの様な屈折率楕円体を光学的に補償するに
は、屈折率楕円体を見る角度（６．３）　を大きくして
いったときｎ６２の長さ方向の屈折率が大きくなるよう
になり、かつ２次元面内の楕円（６．５）　が円になる
ような大きさの偏屈折率楕円体を視軸（６．１）　上に
配置すれば屈折率楕円体６を光学的に補償することがで
きる。例えば、図７示すような屈折率楕円体２７をｘ軸
と平行となるように配置することにより、屈折率楕円体
２７を視軸（６．１）　から見たときの２次元面内の屈
折率体７１と、屈折率体（６．５）　とを合成した屈折
率体は円となり、屈折率楕円体２６を光学的に補償する
ことができる。

【００１４】しかし、厳密に言えば電圧印加時の分子配
列状態は、上下の配向基板付近で大きくねじれた配列と
なっており、液晶分子の見え方の変化を補償するには、
これらの寄与が無視できない。従って、図７に示すよう
な屈折率楕円体２７を液晶セルの上に配置しただけでは
不十分で、液晶セルと偏光板の両方の間に光学異方素子
を配置することによって、所望な補償を得ることができ
る。ここで光学異方素子を偏光板間に配置する際、液晶
セルが無く２枚の偏光板のみで光学異方素子を挟んだと
き、垂直入射光に対し異常光と常光の位相差がほぼ零と
なるような配置をしなければ複屈折効果により表示色が
変化してしまう為、上下の液晶セルと偏光板の両方の間
に、光学異方素子を液晶セルが無い場合に、垂直入射光
に対し異常光と常光の位相差がほぼ零となるような配置
をすることが必要で、これによって液晶表示素子のコン
トラスト比の視角特性の制御ならびに視角依存性の改善
が可能となる。以上ＴＮ液晶セルを例にとって説明した
が、ＴＮ方式のみならずＳＴ方式やねじれ角が９０゜以
下の小さなねじれ角の表示方式のＬＣＤにも同様な効果
が得られる。

【００１５】

【実施例】以下本発明の液晶表示素子の実施例を詳細に
説明する。 （実施例１）図１に本実施例におけるセル構成を示す。 １及び７は偏光板で視角方向（１．１）　、（７．１）
　は偏光板の吸収軸に相当する。４は、ねじれ角が９０
゜の液晶セルで（４．１）　、（４．２）　は、上下の
基板４ａ、４ｂのラビング軸を示す。ラビング軸（４．
１）　と（４．２）　は液晶の配向を決定するもので互
いに直行して液晶に捩じれを与えている（電圧無印加状
態）。吸収軸（１．１）　と上側基板４ａのラビング軸
（４．１）　は平行で、吸収軸視角方向（７．１）　と
下側基板４ｂのラビング軸（４．２）　は平行である。

【００１６】符号２、３、５、６で示す部分は素子面（
ｚ軸法線面）内に光軸を持つ１軸延伸の光学異方素子で
、軸法線面内の光軸方向（２．１）　、（３．１）　、
（５．１）　、（６．１）　の屈折率ｎｘとｚ軸法線面
内の光軸法線方向の屈折率ｎｙとが異なる。光学異方素
子２、３、５、６のリタデーション値は、すべて１００
ｎｍである。また、液晶セルのリタデーション値は、４
８０ｎｍである。

【００１７】各光学異方素子の光軸は、ｘ軸を基準とし
て上側基板のラビング軸を４５゜とすると光学異方素子
６の光軸（６．１）　の角度＝１３５゜光学異方素子５
の光軸（５．１）　の角度＝４５゜光学異方素子３の光
軸（３．１）　の角度＝０゜光学異方素子２の光軸（２
．１）　の角度＝９０゜である。

【００１８】本構成の液晶表示素子の電気光学特性の一
例を図８に、後に示す比較例については図１１に示す。

【００１９】図８、図１５は、液晶セルのｙ方向におけ
る本構成の液晶表示素子の透過率の印加電圧特性で、液
晶セル法線方向から１５゜置きに６０゜まで゜液晶セル
が傾いた時の透過率の印加電圧特性である。理想的には
、液晶セルがどんなに傾いても透過率の印加電圧特性が
変化しないことが望ましい。これらの図を比較すると、
本実施例の方が、特に約２．５Ｖから約５Ｖまでの印加
電圧の範囲において、透過率の視角依存性が小さく、１
０インチのＴＦＴ−ＬＣＤを本構成で作成し１６階調表
示をしたところ、視点を変化させても１６階調間の識別
ができる高コントラストなＬＣＤが実現できた。 視角特性を測定したところ、６０゜コーン（垂直軸から
入射角を６０゜傾けた位置からの観察）でコントラスト
比３０：１以上が得られ、入射角が６０゜以上でも表示
画の反転が生じない着色の無い白黒の良好な表示が得ら
れた。 （比較例）実施例１において液晶セル４と上下の偏光板
１、７との間に光学異方素子を配置しない場合の液晶表
示素子の視角特性を測定した。電気光学特性の測定結果
を図１１に示す。暗状態は視角により変化し、６０゜コ
ーンではコントラスト比の最大値が、２５：１しか得ら
れず、入射角が６０゜以上になると見る方位によって表
示画が反転したり、全く見えなくなったりする。 （実施例２）実施例１において、光学異方素子２、３、
５、６のリタデーション値を１５０ｎｍとした。実施例
１と同様に本構成の液晶表示素子の電気光学特性の一例
を図９に示す。約２．５Ｖから約５Ｖまでの印加電圧の
範囲において、透過率の視角依存性が小さく、１０イン
チのＴＦＴ−ＬＣＤを本構成で作成し１６階調表示をし
たところ、視点を変化させても１６階調間の識別ができ
る高コントラストなＬＣＤが実現できた。視角特性を測
定したところ、６０゜コーンでコントラスト比４０：１
以上が得られ、入射角が６０゜以上でも表示画の反転が
生じない着色の無い白黒の良好な表示が得られた。 （実施例３）実施例１において、光学異方素子２、３、
５、６のリタデーション値を１５０ｎｍとし、光学異方
素子３の光軸（３．１）　の角度＝１３５゜光学異方素
子２の光軸（２．１）　の角度＝４５゜とした。

【００２０】実施例１と同様に本構成の液晶表示素子の
電気光学特性の一例を図１０に示す。約２．５Ｖから約
５Ｖまでの印加電圧の範囲において、透過率の視角依存
性が小さく、１０インチのＴＦＴ−ＬＣＤを本構成で作
成し表示をしたところ、視点を変化させてもコントラス
ト比の変化の少ないＬＣＤが実現できた。視角特性を測
定したところ、６０゜コーンでコントラスト比３０：１
以上が得られ、入射角が６０゜以上でも表示画の反転が
生じない着色の無い白黒の良好な表示が得られた。（実
施例４）実施例１において、光学異方素子２、３、５、
６のリタデーション値を１５０ｎｍとし、光学異方素子
３の光軸（３．１）　の角度＝４５゜光学異方素子２の
光軸（２．１）　の角度＝１３５゜とした。

【００２１】実施例１と同様に本構成の液晶表示素子の
電気光学特性の一例を図１１に示す。約２．５Ｖから約
５Ｖまでの印加電圧の範囲において、透過率の視角依存
性が小さく、１０インチのＴＦＴ−ＬＣＤを本構成で作
成し１６階調表示をしたところ、視点を変化させてもコ
ントラスト比の変化の少ない高コントラストなＬＣＤが
実現できた。視角特性を測定したところ、６０゜コーン
でコントラスト比３５：１以上が得られ、入射角が６０
゜以上でも表示画の反転が生じない着色の無い白黒の良
好な表示が得られた。 （実施例５）図１２に本実施例におけるセル構成を示す
。１及び７は偏光板で、視角方向（１．１）　、（７．
１）　は偏光板の吸収軸に相当する。４はねじれ角が９
０゜の液晶セルで（４．１）　、（４．２）　は、上下
の基板のラビング軸を示す。ラビング軸（４．１）　と
（４．２）　は互いに直行している。 吸収軸（１．１）　と上側基板のラビング軸（４．１）
　は平行で、吸収軸視角方向（７．１）　と下側基板の
ラビング軸（４．２）　は平行である。

【００２２】符号２、３、５、６、８、９で示す部品は
素子面（ｚ軸法線面）内に光軸を持つ１軸延伸の光学異
方素子で、軸法線面内の光軸方向（２．１）　、（３．
１）　、（５．１）　、（６．１）　、（７．１）　、
（８．１）　の屈折率ｎｘとｚ軸法線面内の光軸法線方
向の屈折率ｎｙとが異なる。光学異方素子２、３、５、
６、７、８のリタデーション値は、すべて１００ｎｍで
ある。また、液晶セルのリタデーション値は、４８０ｎ
ｍである。

【００２３】各光学異方素子の光軸は、ｘ軸を基準とし
て上側基板のラビング軸を４５゜とすると、光学異方素
子６の光軸（６．１）　の角度＝１３５゜光学異方素子
５の光軸（５．１）　の角度＝４５゜光学異方素子３の
光軸（３．１）　の角度＝０゜光学異方素子２の光軸（
２．１）　の角度＝９０゜光学異方素子９の光軸（９．
１）　の角度＝１３５゜光学異方素子８の光軸（８．１
）　の角度＝４５゜である。

【００２４】本構成の液晶表示素子の電気光学特性の一
例を図１３に示す。図１３は、液晶セルのｙ方向におけ
る本構成の液晶表示素子の透過率の印加電圧特性で、液
晶セル法線（ｚ軸）から１５゜置きに６０゜まで液晶セ
ルが傾いた時の透過率の印加電圧特性である。理想的に
は、液晶セルがどんなに傾いても透過率の印加電圧特性
が変化しないことが望ましい。約２．５Ｖから約５Ｖま
での印加電圧の範囲において、透過率の視角依存性が小
さく、１０インチのＴＦＴ−ＬＣＤを本構成で作成し１
６階調表示をしたところ、視点を変化させても１６階調
間の識別ができる高コントラストなＬＣＤが実現できた
。視角特性を測定したところ、６０゜コーンでコントラ
スト比５０：１以上が得られ、入射角が６０゜以上でも
表示画の反転が生じない着色の無い白黒の良好な表示が
得られた。 （実施例６）実施例５において、 光学異方素子９の光軸（９．１）　の角度＝０゜光学異
方素子２の光軸（２．１）　の角度＝９０゜とし、実施
例１と同様に本構成の液晶表示素子の電気光学特性の一
例を図１４に示す。約２．５Ｖから約５Ｖまでの印加電
圧の範囲において、透過率の視角依存性が小さく、１０
インチのＴＦＴ−ＬＣＤを本構成で作成し１６階調表示
をしたところ、視点を変化させてもコントラスト比の変
化の少ない高コントラストなＬＣＤが実現できた。視角
特性を測定したところ、６０゜コーンでコントラスト比
５０：１以上が得られ、入射角が６０゜以上でも表示画
の反転が生じない着色の無い白黒の良好な表示が得られ
た。 （実施例７）実施例５において、液晶セル４としてねじ
れ角が２４０゜で上基板のラビング軸（４．１）　が６
０゜、下基板のラビング軸（４．２）　が１２０゜のＳ
Ｔ方式の液晶セルを用いた。偏光板１、７の偏光軸は（
１．１）　が９０゜、（７．１）　が１１０゜である。 本構成で、６４０×４００ドットの１／２００デューテ
ィの単純マルチプレクス駆動のＬＣＤを作成したところ
、視点を変化させてもコントラスト比の変化の小さいＬ
ＣＤが実現できた。視角特性を測定したところ、６０゜
コーンでコントラスト比１０：１以上が得られ、入射角
が６０゜以上でも表示画の反転が生じない良好な表示が
得られた。 （実施例８）図１６において、偏光板１の側のセル４の
基板４ａのラビング軸（４．１）　をＸ軸に対してＸ−
Ｙ面内で４５゜となるように配置し、偏光板１の偏光軸
（１．１）　をＸ軸に対し４５゜、偏光板２の偏光軸（
６．１）　をＸ軸に対し１３５゜に配置した。セルを挾
む（１７．１）、（１７．３）は厚み方向（ｚ軸方向）
に光軸を持つ光学異方素子で、ｚ軸の光軸方向（１７．
２）の屈折率ｎｚとｚ軸法線面内の屈折率ｎｘｙとが異
なり厚み方向の屈折率ｎｚの方が面内方向の屈折率ｎｘ
ｙより大きい。（１７．１）、（１７．３）の光学異方
素子のｚ軸法線面内のリタデーション値は、軸延伸の光
学異方素子の厚さ（１７．８）、（１７．９）をｄとす
ると（ｎｘｙ−ｎｚ）×ｄ＝−１００ｎｍ である。液晶セルのリタデーション値（＝Δｎｄ）は、
４８０ｎｍである。本構成の液晶表示素子の横方向の電
気光学特性の一例を図１７に示す。図１７は液晶セルの
正面方向から１５゜置きに６０゜まで傾いた方向におけ
る透過率の印加電圧特性であり、明状態は０Ｖ、暗状態
は４．５Ｖの電圧を液晶セルに印加して表示する。これ
らの図を比較すると、透過率の印加電圧特性と透過率の
印加電圧特性の４．５Ｖ付近の透過率（暗状態）が、ほ
とんど変わらず、表示コントラスト比の視角特性が改善
できた。この構成の液晶表示素子の視角特性を測定した
ところ、６０゜コーンでコントラスト比３５：１以上が
得られ、入射角が６０゜以上でも表示画の反転が生じな
い着色の無い白黒の良好な表示が得られた。 （実施例９）実施例８において、液晶セル４と上下偏光
板との間にリタデーション値がー１５０ｎｍの光学異方
素子を配置した。実際に、この構成の液晶表示素子の電
気光学特性の一例を図１８に示す。図１１の比較例の電
気光学特性と比較すると、本実施例の方が視角を変化さ
せても暗状態が変化せず、表示コントラストの視角特性
が改善できた。この構成の液晶表示素子の視角特性を測
定したところ、６０゜コーンでコントラスト比３０：１
以上が得られ、入射角が６０゜以上でも表示画の反転が
生じない着色の無い白黒の良好な表示が得られた。 （実施例１０）実施例８において、液晶セル４と偏光板
１との間にリタデーション値がー３００ｎｍの光学異方
素子を配置した。実際に、この構成の液晶表示素子の電
気光学特性の一例を図１９に示す。図１５の比較例の電
気光学特性と比較すると、本実施例の方が視角を変化さ
せても暗状態が変化せず、表示コントラストの視角特性
が改善できた。この構成の液晶表示素子の視角特性を測
定したところ、６０゜コーンでコントラスト比３８：１
以上が得られ、入射角が６０゜以上でも表示画の反転が
生じない着色の無い白黒の良好な表示が得られた。（実
施例１１）実施例８において偏光板１、２の保護膜の替
わりに１（７．１）　、（１７．４）の光学異方素子を
一体形成した偏光板を作成し、液晶表示素子を作成した
。この構成の液晶表示素子の視角特性を測定したところ
、６０゜コーンでコントラスト比３８：１以上が得られ
、入射角が６０゜以上でも表示画の反転が生じない着色
の無い白黒の良好な表示が得られた。 （実施例１２）実施例９において偏光板１、２の保護膜
の替わりに１（７．１）　、（１７．４）の光学異方素
子を一体形成した偏光板を作成し、液晶表示素子を作成
した。この構成の液晶表示素子の視角特性を測定したと
ころ、６０゜コーンでコントラスト比３２：１以上が得
られ、入射角が６０゜以上でも表示画の反転が生じない
着色の無い白黒の良好な表示が得られた。 （実施例１３）図２０に本実施例におけるＬＣＤ構成を
示す。３１及び３６は偏光板で、（１．１）　、（６．
１）　は偏光板の吸収軸に相当する。４は液晶セルで（
４．１）　、（４．２）　は、上下の基板４ａ、４ｂの
ラビング軸を示す。ラビング軸（４．１）　と（４．２
）　は互いに直行している。吸収軸（１．１）　と上側
基板のラビング軸（４．１）　は平行で　　、吸収軸（
６．１）　と下側基板のラビング軸（４．２）　は平行
である。

【００２５】（１７．１）、（１７．４）は厚み方向（
ｚ軸方向）と素子面（ｚ軸法線面）内に２つの光軸を持
つ２軸延伸の光学異方素子で、ｚ軸方向の光軸方向（１
７．３）の屈折率ｎｚとｚ軸法線面内の光軸方向（１７
．２）の屈折率ｎｘとｚ軸法線面内の光軸法線方向の屈
折率ｎｙとが異なり厚み方向の屈折率ｎｚの方が面内方
向の屈折率ｎｘ、ｎｙより大きい。（１７．１）、（１
７．４）の２軸延伸の光学異方素子のｚ軸法線面内のリ
タデーション値は、軸延伸の光学異方素子の厚さ（１７
．８）、（１７．９）をｄとすると（ｎｘ−ｎｙ）×ｄ
＝３００ｎｍ であり、ｚ軸方向のリタデーション値は（ｎｘ−ｎｚ）
×ｄ＝−５０ｎｍ である。（１７．１）の２軸延伸の光学異方素子の光軸
（１７．２）は、上側基板のラビング軸（４．１）　と
平行となるように液晶セル４と偏向板１との間に配置し
た。（１７．４）の２軸延伸の光学異方素子の光軸（１
７．５）は、下側基板のラビング軸（４．２）　と平行
となるように液晶セル４と偏向板６との間に配置した。 また、液晶セルのリタデーション値は、４８０ｎｍであ
る。

【００２６】本構成の液晶表示素子の電気光学特性の一
例を図２１に示す。図２１は、液晶セルの横方向におけ
る本構成の液晶セルの透過率の印加電圧特性で、液晶セ
ル法線方向から１０゜置きに６０゜まで゜液晶セルが傾
いた時の透過率の印加電圧特性である。理想的には、液
晶セルがどんなに傾いても透過率の印加電圧特性が変化
しないことが望ましい。これらの図を比較すると、本実
施例の方が、特に横方向において２．５Ｖから４Ｖまで
の印加電圧の範囲では、透過率の視角依存性が小さく、
階調表示時のコントラスト比の視角特性が改善できた。 このセル構成の液晶表示素子の視角特性を測定したとこ
ろ、６０゜コーンでコントラスト比３５：１以上が得ら
れ、入射角が６０゜以上でも表示画の反転が生じない着
色の無い白黒の良好な表示が得られた。 （実施例１４）実施例１３において、（１７．１）、（
１７．４）の２軸延伸の光学異方素子のｚ軸法線面内の
リタデーション値を１００ｎｍ、ｚ軸方向のリタデーシ
ョン値を−１５０ｎｍとした。（１７．１）の２軸延伸
の光学異方素子の光軸（１７．２）を下側基板のラビン
ング軸（４．２）　と平行となるように、（１７．４）
の２軸延伸の光学異方素子の光軸（１７．５）は上側基
板のラビング軸（４．１）　と平行となるように配置し
た。実施例１と同様に、本構成の液晶表示素子の正面方
向と横方向における電気光学特性を図２２、２３で示す
。比較の為比較例における正面方向の電気光学特性を図
２４に示す。これらを比較すると特に正面方向において
、暗状態の透過率の印加電圧特性の視角依存性が少なく
、コントラスト比の視角特性が改善できた。このセル構
成の液晶表示素子の視角特性を測定したところ、６０゜
コーンでコントラスト比３５：１以上が得られ、入射角
が６０゜以上でも表示画の反転が生じない着色の無い白
黒の良好な表示が得られた。 （実施例１５）実施例１３において偏光板１、６の保護
膜の替わり（１７．１）、（１７．４）の２軸延伸の光
学異方素子を一体形成した偏光板を作成し、光学異方素
子の液晶セル側にして液晶表示素子を作成した。この構
成の液晶表示素子の視角特性を測定したところ、６０゜
コーンでコントラスト比４３：１以上が得られ、入射角
が６０゜以上でも表示画の反転が生じない着色の無い白
黒の良好な表示が得られた。 （実施例１６）図２５に本実施例におけるセル構成を示
す。４１及び４６は偏光板で（１．１）　、（６．１）
　は偏光板の吸収軸に相当する。４は液晶セルで（４．
１）　、（４．２）　は、上下の基板４ａ、４ｂのラビ
ング軸を示す。吸収軸（１．１）　と上側基板のラビン
グ軸（４．１）　は平行で　　、吸収軸（６．１）　と
下側基板のラビング軸（４．２）　は平行である。２及
び３は光学異方素子で、それぞれ面内に（２．１）　、
（３．１）　の方向に光軸を持ち、光軸（２．１）　と
（３．１）はほぼ垂直に配置される。２及び３の光学異
方素子は、光軸方向と光軸に垂直な方向では屈折率が異
なる。光軸（３．１）　と液晶セルの上側基板のラビン
グ軸（４．１）　はほぼ平行である。５は厚み方向に光
軸を持つ光学異方素子で、光軸方向の屈折率ｎｔと光学
異方素子面方向の屈折率ｎｐが異なり、ｎｔ＜ｎｐの特
徴を持つ。

【００２７】正の光学異方素子２、３のリタデーション
値は３００ｎｍ、負の光学異方素子５のリタデーション
値は−１５０ｎｍである。また、液晶セルのリタデーシ
ョン値は、４８０ｎｍである。本構成の液晶表示素子の
電気光学特性の一例を図２６に示す。

【００２８】図２６は、液晶セルの横方向における本構
成の液晶セルの透過率の印加電圧特性で、液晶セル法線
方向から１０゜置きに６０゜まで゜傾いた方向における
透過率の印加電圧特性である。明状態は０Ｖ、暗状態は
４．５Ｖの電圧を液晶セルに印加して表示する。これら
の図を比較すると、本実施例の方が、特に横方向におい
て２．５Ｖから４Ｖまでの印加電圧の範囲では、透過率
の視角依存性が小さく、階調表示時のコントラスト比の
視角特性が改善できた。このセル構成の液晶表示素子の
視角特性を測定したところ、６０゜コーンでコントラス
ト比３０：１以上が得られ、入射角が６０゜以上でも表
示画の反転が生じない着色の無い白黒の良好な表示が得
られた。 （実施例１７）図２７に本実施例におけるセル構成を示
す。５１及び５５は偏光板で（１．１）　、（５．１）
　は偏光板の吸収軸に相当する。５２、５３、５４は、
ねじれ角が９０゜の液晶セルで（２．１）　、（３．１
）　、（４．１）　は、上の基板のラビング軸、（２．
２）　、（３．２）　、（４．２）　は、下の基板のラ
ビング軸を示す。各軸をｘ軸を基準として反時計回りで
示すと （１．１）　の角度＝１３５゜ （２．１）　の角度＝１３５゜ （３．１）　の角度＝４５゜ （４．１）　の角度＝１３５゜ （５．１）　の角度＝４５゜ である。２及び４の液晶セルのねじれ方向は、液晶セル
５３と逆で、液晶セル５２、５３、５４のリタデーショ
ン値は、全て４８０ｎｍである。

【００２９】本構成の液晶表示素子の電気光学特性の一
例を図２８、２９に示す。図２８がｘ方向、図２９がｙ
方向から液晶セル法線方向より１５゜置きに６０゜まで
傾けて観測した時の透過率の印加電圧特性である。従来
例と比較すると、本実施例の方が、印加電圧の範囲にお
いて、透過率の視角依存性が大きいが、液晶セルの表示
面法線方向から見たときのコントラスト比が増加し、コ
ントラスト比２００：１が得られた。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、ねじれネマティック液
晶を用いた液晶表示素子の視角特性が改善され、視認性
にすぐれる高品位表示の液晶表示素子を提供することが
できる。また、本発明をＴＦＴやＭＩＭなどの３端子、
２端子素子を、用いたアクティブマトリクス液晶表示素
子に応用しても優れた効果が得られることは言うまでも
ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示素子の構成の一実施例を示す
分解斜視図である。

【図２】従来のＴＮ型液晶表示素子の左右方向のノーマ
リーオープンとノーマリークローズのコントラスト比の
視角特性を説明する曲線図である。

【図３】従来のＴＮ型液晶表示素子の左右方向のノーマ
リーオープンとノーマリークローズの暗状態の輝度の視
角特性を説明する曲線図である。

【図４】液晶セルに電圧が印加された状態における液晶
セル厚方向の分子配列状態を示す曲線図である。

【図５】図４の液晶分子のチルト角とツイスト角の座標
系を示す図である。

【図６】液晶分子が立った状態の三次元の屈折率楕円体
を示す図である。

【図７】図６の屈折率楕円体を光学補償する屈折率楕円
体を説明する図である。

【図８】実施例による効果を説明する印加電圧対透過度
を示す曲線図である。

【図９】実施例による効果を説明する印加電圧対透過度
を示す曲線図である。

【図１０】実施例による効果を説明する印加電圧対透過
度を示す曲線図である。

【図１１】実施例による効果を説明する印加電圧対透過
度を示す曲線図である。

【図１２】本発明の液晶表示素子の構成の他の実施例を
示す分解斜視図である。

【図１３】実施例による効果を説明する印加電圧対透過
度を示す曲線図である。

【図１４】実施例による効果を説明する印加電圧対透過
度を示す曲線図である。

【図１５】従来例における液晶表示素子の特性を説明す
る印加電圧対透過度を示す曲線図である。

【図１６】本発明の液晶表示素子の構成の他の実施例を
示す分解斜視図である。

【図１７】実施例による効果を説明する印加電圧対透過
度を示す曲線図である。

【図１８】実施例による効果を説明する印加電圧対透過
度を示す曲線図である。

【図１９】実施例による効果を説明する印加電圧対透過
度を示す曲線図である。

【図２０】本発明の液晶表示素子の構成の他の実施例を
示す分解斜視図である。

【図２１】実施例による効果を説明する印加電圧対透過
度を示す曲線図である。

【図２２】実施例による効果を説明する印加電圧対透過
度を示す曲線図である。

【図２３】実施例による効果を説明する印加電圧対透過
度を示す曲線図である。

【図２４】従来例における液晶表示素子の特性を説明す
る印加電圧対透過度を示す曲線図である。

【図２５】本発明の液晶表示素子の構成の他の実施例を
示す分解斜視図である。

【図２６】実施例による効果を説明する印加電圧対透過
度を示す曲線図である。

【図２７】本発明の液晶表示素子の構成の他の実施例を
示す分解斜視図である。

【図２８】実施例による効果を説明する印加電圧対透過
度を示す曲線図である。

【図２９】実施例による効果を説明する印加電圧対透過
度を示す曲線図である。

【符号の説明】

１、７…偏光板 ２、３、５、６…光学異方素子 ４…液晶セル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２枚の偏光板の間に、２枚の基板間で電圧
   無印加時にねじれた配向をしている液晶セルを配置し、
   液晶セルと２枚の偏光板との両方の間に光学異方素子を
   配置しており、前記光学異方素子は、液晶セルが無い場
   合に、垂直入射光に対し異常光と常光の位相差がほぼ零
   となるような配置をしていることを特徴とする液晶表示
   素子。