CN102472919A - 液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供在方位45°的从中间灰度等级到高灰度等级的灰度等级视野角优秀的圆偏振光VA模式的液晶显示装置。本发明的液晶显示装置的特征在于，上述液晶显示装置依次具有第一偏振片、第一λ/4板、液晶单元、第二λ/4板和第二偏振片，在将第二偏振片的吸收轴的方位定义为0°时，上述第二λ/4板的面内滞相轴呈大致45°的角度，上述第一λ/4板的面内滞相轴呈大致135°的角度，上述第一偏振片的吸收轴呈大致90°的角度，通过使液晶层中的液晶分子从与基板面大致垂直地取向变为相对于基板面倾斜地取向，使显示亮度变化，上述液晶层具有液晶分子分别向12.5°～32.5°方位、102.5°～122.5°方位、192.5°～212.5°方位和282.5°～302.5°方位倾斜取向的畴。

Description

液晶显示装置
技术领域
本发明涉及液晶显示装置。详细地说，涉及使用圆偏光板的VA(垂直取向)模式的液晶显示装置。
背景技术
液晶显示装置作为以计算机和电视为主的各种信息处理装置的显示装置被广泛地利用。特别是TFT方式的液晶显示装置(以下称作“TFT-LCD”)广泛地普及，并被期待着市场的进一步扩大，伴随于此，被期望着画质的进一步提高。以下，以TFT-LCD为例进行说明，但本发明不限定于TFT-LCD，能够适用于所有的液晶显示装置，例如也能够适用于单纯矩阵方式，等离子体寻址(plasma addressed)方式等的液晶显示装置。
到现在为止，在TFT-LCD中最广泛地被使用的方式是使具有正的介电常数各向异性的液晶在互相对置的基板间水平取向的所谓TN(扭转向列型，Twisted Nematic)模式。TN模式的液晶显示装置的特征在于：与一个基板相邻的液晶分子的取向方向相对于与另一个基板相邻的液晶分子的取向方向扭转90°。这样的TN模式的液晶显示装置，虽然确立了廉价的制造技术，且在产业上成熟，但实现高对比度是困难的。
对此，已知有所谓的VA模式的液晶显示装置，其使具有负的介电常数各向异性的液晶在互相对置的基板间垂直取向。在VA模式的液晶显示装置中，当无电压施加时，液晶分子在与基板面大致垂直的方向上取向，因此液晶单元几乎不显示双折射性和旋光性，光以几乎不使其偏振状态变化的方式通过液晶单元。因此，通过在液晶单元的上下以其吸收轴互相正交的方式配置一对偏振片(直线偏振片)(以下称作“正交尼科耳偏振片”)，当无电压施加时，能够实现大致完美的黑显示。当施加阈值电压以上的电压时(以下，仅略记为电压施加时)，液晶分子倾斜而成为与基板大致平行，从而呈现出大的双折射性，能够实现白显示。因此，这样的VA模式的液晶显示装置能够容易地实现非常高的对比度。
在这样的VA模式的液晶显示装置中，当电压施加时的液晶分子的倾斜方向为一个方向时，会导致在液晶显示装置的视野角特性方面产生非对称性，因此取向分割型的VA模式被广泛地利用，其通过例如在像素电极的构造上的设计和在像素内设置突起物等的取向控制机构的方法，在像素内将液晶分子的倾斜方向分割为多个。另外，液晶分子的倾斜方位不同的各区域被称为畴，取向分割型的VA模式也被称为MVA模式(多畴型VA模式)。
在MVA模式中，从使白显示状态的透过率最大化的观点出发，通常设定成：偏振片的轴方位和电压施加时的液晶分子的倾斜方位成45°的角度。这是因为在正交尼科耳偏振片间夹着双折射介质时的透过率，在将偏振片的轴与双折射介质的滞相轴所成的角设为α(单位：rad)时，与sin2(2α)成比例。在典型的MVA模式中，液晶分子的倾斜方位能够被分割为45°、135°、225°、315°的4个畴。在这样的被分割为4个畴的MVA模式中，在畴彼此的边界和取向控制机构的附近，大多观察到纹影(Schliere)取向、不期望的方向上的取向，成为透过率损失的原因。
为了解决这样的问题，考虑使用圆偏光板的VA模式的液晶显示装置(例如，参照专利文献1)。根据该液晶显示装置，在互相正交的左右圆偏光板间夹有双折射介质时的透过率，不依存于偏振片的轴与双折射介质的滞相轴所成的角，因此即使液晶分子的倾斜方位是45°、135°、225°、315°以外，只要能够控制液晶分子的倾斜度，就能够确保所希望的透过率。因此，例如可以在像素中央配置圆形的突起物，使液晶分子向所有方位倾斜，或者，也可以完全不控制地使倾斜方位在随机的方位倾斜。另外，在本说明书中，将使用圆偏光板的VA模式称作圆偏振光VA模式或者圆偏振光模式。相对于此，将使用直线偏光板的VA模式称作直线偏振光VA模式或称作直线偏振光模式。另外，圆偏光板，众所周知，典型的是由直线偏光板和λ/4板的组合构成。
进一步，已知：由于圆偏振光具有在由反射镜等反射时左右的手性(chirality)互换的性质，因此例如当在反射镜上配置左圆偏光板而使光入射时，透过圆偏光板变换为左圆偏振光的光由反射镜反射而变换为右圆偏振光，由于该右圆偏振光不能透过上述左圆偏光板，所以结果圆偏光板具有防止反射的光学功能。已知这样的圆偏光板的防止反射的光学功能，能够防止在室外等明亮环境下观察显示装置时的无用的反射，因此具有以VA模式液晶显示装置为主的显示装置的明室对比度(living contrast)改善效果。此处，可以认为上述无用的反射主要是由在显示装置内部存在的透明电极和TFT元件的金属配线等引起的反射。当不防止该无用的反射时，即使是在黑暗环境下实现了大致完美的黑显示的显示装置，在明亮环境下观察时，显示装置的黑显示时的光量变大，最终也会使对比度降低。
如上所述，在使用圆偏光板的圆偏振光VA模式中，虽然能够得到改善透过率的效果和防止无用反射的效果，但在现有技术中的圆偏振光VA模式的液晶显示装置中，在倾斜视角下的对比度低且不能得到充分的视野角特性的方面，还有改善的余地。对此，提案有各种使用具有双折射层(相位差薄膜)的视野角特性的改良技术。例如，在专利文献1中公开有下述(A)的方法，在专利文献2中公开有下述(B)的方法，在专利文献3中公开有下述(C)的方法，在专利文献4中公开有下述(D)的方法，在非专利文献1中公开有下述(E)的方法。
(A)使用2块满足nx＞ny＞nz的关系的λ/4板的方法。
(B)组合使用2块满足nx＞ny＞nz的关系的λ/4板和1块或2块满足nx＜ny≤nz的关系的第二种双折射层的方法。
(C)组合使用2块满足nx＞ny＞nz的关系的λ/4板和满足nx＝ny＞nz的关系的第三种双折射层的方法。
(D)在(C)的方法中，进一步组合使用1块或2块满足nx＞nz＞ny的关系的λ/2板的方法。
(E)组合使用2块单轴性的λ/4板(满足nx＞ny＝nz的关系的所谓A板)、满足nx＝ny＞nz的关系的第三种双折射层和满足nx＞nz＞ny的关系的双折射层的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002-40428号公报
专利文献2：日本特开2009-37049号公报
专利文献3：日本特开2003-207782号公报
专利文献4：日本特开2003-186017号公报
非专利文献
非专利文献1：Zhibing Ge等6名，“Wide-View Circular Polarizersfor Mobile Liquid Crystal Displays”，IDRC08，2008年，p.266-268
发明内容
发明要解决的课题
但是，本发明者进行了研究，结果发现：在上述(A)、(B)和(C)的方法中还存在改善视野角特性的余地。此外，在上述(C)、(D)和(E)的方法中，在需要难以制造且成本高的满足nx＞nz＞ny的关系(满足0＜Nz＜1的关系)的双轴性相位差薄膜的方面，存在改善的余地。
本发明者为了解决上述问题点进行了各种研究后，着眼于在被正交尼科耳配置的一对偏振片(第一偏振片和第二偏振片)之间配置的双折射层的相位差条件，发现：在第一偏振片与第二偏振片之间，通过适当地配置满足nx＞ny≥nz的关系(满足Nz≥1.0)的第一种双折射层(在本说明书中，将“满足nx＞ny≥nz的关系的双折射层”定义为第一种双折射层)和满足nx＜ny≤nz的关系(满足Nz≤0.0)的第二种双折射层(在本说明书中，将“满足nx＜ny≤nz的关系的双折射层”定义为第二种双折射层)，能够一边保持在正面方向上的第一偏振片和第二偏振片的正交性，一边保持在倾斜方向上的第一偏振片和第二偏振片的正交性，并提出了下述(F)的方法。还发现：上述第一种双折射层和第二种双折射层，与被控制成nx＞nz＞ny(0＜Nz＜1)的双轴性相位差薄膜不同，通过使用具有适当的固有双折射的材料，能够以简便的方法制造，并在此前申请了专利(日本特愿2008-099526)。
(F)组合使用2块λ/4板、满足nx＝ny＞nz的关系的第三种双折射层、满足nx＞ny≥nz的关系的第一种双折射层和满足nx＜ny≤nz的关系的第二种双折射层的方法。
然而，在上述(F)方法中，优选使用5个以上的双折射层(相位差薄膜)的方式，存在改善制造成本的余地。另外，在上述(F)的方法中，虽然通过对2块λ/4板的Nz系数(表示双轴性的参数)进行最佳设计能够提高视野角特性，但在使用2块满足nx＞ny≥nz(Nz≥1.0)的关系的通用双轴性λ/4板的设计条件下，在视野角特性方面存在改善余地。
因此，本发明的发明人们对成本低、能够简便制造且在广视角范围能够实现高对比度的圆偏振光VA模式的液晶显示装置进行进一步研究后，发现：通过使在圆偏振光VA模式中需要的2块λ/4板(第一λ/4板和第二λ/4板)为满足nx＞ny≥nz的关系的通用双轴性λ/4板，并且将其Nz系数调整为大致相同，在第二λ/4板与第二偏振片之间配置满足nx＜ny≤nz的关系的双折射层，在广视角范围能够减低黑显示状态的漏光，实现高的对比度。还发现：上述第一种双折射层和第二种双折射层，与被控制在nx＞nz＞ny(0＜Nz＜1)的双轴性相位差薄膜不同，通过使用具有适当的固有双折射的材料，能够以简便的方法制造，并在此前申请了专利(日本特愿2009-015927)。
像这样，本发明的发明人们对提高圆偏振光VA模式的视野角特性进行了各种研究，上述各对策是为了抑制对比度的视野角依存性，而降低在倾斜视角的黑显示时的漏出光量的对策，换句话说，是抑制在低灰度等级(低亮度)的视野角依存性的对策。这次，本发明的发明人们，进一步进行了研究，结果发现：在圆偏振光VA模式中，将被正交尼科耳配置的偏振片的吸收轴的方位定义为方位0°和方位90°时，特别是在方位45°的从中间灰度等级(中间亮度)到高灰度等级(高亮度)的视野角特性，比直线偏振光VA模式差。即，发现：在方位45°，不只是在低灰度等级的视野角特性(以下，称作“对比度视野角”)，从中间灰度等级到高灰度等级的视野角特性(以下，称作“灰度等级视野角”)也不充分。另外，在横轴为输入灰度等级、纵轴为被标准化的输出亮度(透过率)的图表中，根据表示在特定方位的测定中得到的输入灰度等级与输出亮度的值的相关的线(也称作“伽马(γ)曲线”)与在其它方位的测定中得到的伽马曲线一致的程度，能够判断灰度等级视野角的好坏，通常在显示特性上，优选使正面方向(显示画面的法线方向)的γ曲线与其它方向的γ曲线尽可能一致。
进一步，本发明的发明人们还发现：由于对比度视野角的降低和灰度等级视野角的降低在相同方位发生，因此从低灰度等级到高灰度等级的广泛的灰度等级范围内，产生伽马曲线与正面方向的伽马曲线不一致，因此对于液晶显示装置的观察者来说会看到方位45°的显示品质极差，另一方面，如果使发生对比度视野角降低的方位与发生灰度等级视野角降低的方位不一致，则综合性的显示品质的水平能够得到改善。
本发明是鉴于上述现状而完成，其目的在于：提供在方位45°的从中间灰度等级到高灰度等级的灰度等级视野角良好的圆偏振光VA模式的液晶显示装置。
用于解决课题的手段
本发明的发明人们，对在方位45°的灰度等级视野角良好的圆偏振光VA模式的液晶显示装置进行各种研究后，着眼于在MVA模式中形成的多个畴。而且，发现：通过设置液晶分子向12.5°～32.5°方位倾斜取向的畴、液晶分子向102.5°～122.5°方位倾斜取向的畴、液晶分子向192.5°～212.5°方位倾斜取向的畴和液晶分子向282.5°～302.5°方位倾斜取向的畴，能够提高在圆偏振光VA模式中的在方位45°的从中间灰度等级到高灰度等级的灰度等级视野角。其结果，想到能够提高液晶显示装置的显示品质的方式方法，从而完成本发明。
即，本发明是一种液晶显示装置，其特征在于：上述液晶显示装置依次具有：第一偏振片；面内相位差被调整为λ/4的第一λ/4板；在一对对置的基板间包括液晶层的液晶单元；面内相位差被调整为λ/4的第二λ/4板；和第二偏振片，在将第二偏振片的吸收轴的方位定义为0°时，所述第二λ/4板的面内滞相轴呈大致45°的角度，所述第一λ/4板的面内滞相轴呈大致135°的角度，所述第一偏振片的吸收轴呈大致90°的角度，通过使液晶层中的液晶分子从与基板面大致垂直地取向的状态变为相对于倾斜地取向的状态，使显示亮度变化，所述液晶层具有：液晶分子向12.5°～32.5°方位倾斜取向的畴；液晶分子向102.5°～122.5°方位倾斜取向的畴；液晶分子向192.5°～212.5°方位倾斜取向的畴；和液晶分子向282.5°～302.5°方位倾斜取向的畴。另外，在本说明书中，所谓“方位”表示在与液晶单元的基板面平行的方向上的朝向，取0～360°，且不考虑自液晶单元的基板面法线方向的倾斜角。自液晶单元的基板面法线方向的倾斜角称为“极角”。极角取0～90°。在图1中，在将第二偏振片的吸收轴的方位作为X轴，将在面内方向与X轴正交的轴作为Y轴，将在面外方向与X正交的轴作为Z轴时，表示液晶分子的倾斜取向的朝向A0的方位角φ和极角θ。
本发明的液晶显示装置是通过所谓MVA模式(多畴型VA模式)进行显示的显示装置。在MVA模式中，例如通过设置：形成在用于向液晶层施加电压的像素电极和/或共用电极的狭缝(电极缺口部)；和在像素内形成的电介质突起物等的取向控制机构，在像素内将电压施加时的液晶分子的倾斜方位分割为多个。由此，能够提高液晶分子的倾斜方位的对称性，以提高液晶显示装置的视野角特性。另外，本发明的液晶显示装置通过所谓的圆偏振光VA模式进行显示。因此，为了使白显示状态的透过率最大化，不需要如使用典型的直线偏光板的MVA模式那样设定成：偏振片的轴方位与电压施加时的液晶分子的倾斜方位成45°的角度。为此，即使形成液晶分子向12.5°～32.5°方位倾斜取向的畴、液晶分子向102.5°～122.5°方位倾斜取向的畴、液晶分子向192.5°～212.5°方位倾斜取向的畴和液晶分子向282.5°～302.5°方位倾斜取向的畴，原理上，不会发生如利用直线偏振光模式进行显示时那样白显示状态的透过率降低的情况。
在本发明中，所谓畴是指：液晶分子的与向液晶层施加电压相伴的倾斜方位大致相同的像素内的区域。对于含有极角不同的液晶分子的区域彼此，只要倾斜方位大致相同就包括在同一畴中。
本发明的液晶显示装置，只要包括第一偏振片、第一λ/4板、液晶单元、第二λ/4板和第二偏振片作为其构成元件，对其它的部件就不作特别限定，但从在广视角范围内实现高对比度的观点出发，优选使用：(1)方式，上述第一λ/4板和第二λ/4板是具有大致相同的Nz系数的第一种双折射层，在上述第二λ/4板与上述第二偏振片之间具有第二种双折射层，上述第二种双折射层的面内进相轴与上述第二偏振片的吸收轴大致正交；(2)方式，上述第一λ/4板和第二λ/4板是具有大致相同的Nz系数的第一种双折射层，在上述第一λ/4板与上述第一偏振片之间具有第一个第二种双折射层，在上述第二λ/4板与上述第二偏振片之间具有第二个第二种双折射层，上述第一个第二种双折射层和第二个第二种双折射层具有大致相同的Nz系数和面内相位差，上述第一个第二种双折射层的面内进相轴与上述第一偏振片的吸收轴大致正交，上述第二个第二种双折射层的面内进相轴与上述第二偏振片的吸收轴大致正交。
另外，本说明书中的所谓“偏振片”是具有将自然光变为直线偏振光的功能的元件，与偏光板、偏振膜同义。所谓“双折射层”是具有光学各向异性的层，与相位差薄膜、相位差板、光学各向异性层、双折射介质等同义。本说明书中的“双折射层”，从充分地发挥本发明的作用效果的观点出发，意味着后述的面内相位差R的绝对值和厚度方向相位差Rth的绝对值中的任一个具有10nm以上的值的双折射层，优选意味着具有20nm以上的值的双折射层。另外，如上所述，在本说明书中，所谓“第一种双折射层”是指满足nx＞ny≥nz的关系的双折射层，所谓“第二种双折射层”是指满足nx＜ny≤nz的关系的双折射层。nx和ny表示波长550nm的光在面内方向的主折射率，nz表示波长550nm的光在面外方向(厚度方向)的主折射率。
本说明书中的“面内相位差R”，在将双折射层(包括液晶单元、λ/4板)的面内方向的主折射率定义为nx和ny，将面外方向(厚度方向)的主折射率定义为nz，将双折射层的厚度定义为d时，是用R＝|nx-ny|×d定义的面内相位差(单位：nm)。对此，“厚度方向相位差Rth”是用Rth＝(nz-(nx+ny)/2)×d定义的面外(厚度方向)相位差(单位：nm)。所谓“λ/4板”是至少对波长550nm的光具有大致1/4波长(虽然正确的是137.5nm，但只要比115nm大，比160nm小即可)的光学各向异性的层，与λ/4相位差薄膜、λ/4相位差板同义。
在上述面内主折射率nx、ny中，大的再定义为ns，小的再定义为nf时，“面内滞相轴(进相轴)”是指与主折射率ns(nf)对应的介电主轴的方向(x轴或y轴方向)。而且，“Nz系数”是表示用Nz＝(ns-nz)/(ns-nf)定义的双折射层的双轴性的程度的参数。另外，只要没有特别说明，本说明书中，主折射率和相位差的测定波长为550nm。另外，即使是具有相同Nz系数的双折射层，如果双折射层的平均折射率＝(nx+ny+nz)/3不同，则也会由于折射角的影响，相对于来自倾斜方向的入射，双折射层的有效的相位差不同，导致设计方针变得复杂。为了回避该问题，在本说明书中只要没有特别说明，就将各双折射层的平均折射率统一为1.5而算出Nz系数。对于实际的平均折射率与1.5不同的双折射层，将平均折射率假设为1.5进行换算。另外，对于厚度方向相位差Rth也作同样的处理。
在本说明书中，“双折射层的Nz系数大致相同”表示Nz系数的差不足0.1的情况，优选不足0.05。“第二λ/4板的面内滞相轴大致呈45°的角度”表示：只要第二λ/4板的面内滞相轴与第二偏振片的吸收轴所成的角是40～50°即可，特别优选45°。即使在第二λ/4板的面内滞相轴与第二偏振片的吸收轴的相对角度不严格是45°的情况下，由于第一λ/4板的面内滞相轴与第二λ/4板的面内滞相轴正交，因此能够得到充分地防止基板面的法线方向的光漏出的效果。另一方面，在反射防止功能、提高透过率的方面，由于上述相对角度是45°，因此能够得到显著的效果。“该第一λ/4板的面内滞相轴呈大致135°的角度”表示：只要在大致45°方位的第二λ/4板的面内滞相轴与第一λ/4板的面内滞相轴所成的角度为88～92°即可，特别优选90°。“第一偏振片的吸收轴呈大致90°的角度”表示只要第二偏振片的吸收轴与第一偏振片的吸收轴所成的角度为88～92°即可，特别优选90°。“第二种双折射层的面内进相轴与第二偏振片的吸收轴大致正交”表示只要第二种双折射层的面内进相轴与第二偏振片的吸收轴所成的角度为88～92°即可，特别优选90°。
如后所述，利用第二种双折射层来控制显示光的偏振状态的变化，以在广视角范围内降低黑显示状态的光漏出而实现高对比度，从该观点出发，如果是上述(1)方式，则优选除第一偏振片、第一λ/4板(第一种双折射层)、液晶单元、第二λ/4板(第一种双折射层)、第二种双折射层和第二偏振片外，在第一偏振片与第二偏振片之间不包括双折射介质的方式。从减少液晶显示装置中使用的双折射层的数量以降低成本的观点出发，进一步优选除第一偏振片、第一λ/4板(第一种双折射层)、液晶单元、第二λ/4板(第一种双折射层)、第二种双折射层和第二偏振片外，在液晶显示装置中不包括双折射介质的方式。另一方面，除第一偏振片、第一λ/4板(第一种双折射层)、液晶单元、第二λ/4板(第一种双折射层)、第二种双折射层和第二偏振片外，可以在液晶显示装置中追加双折射介质，例如，为了调整双折射层等的波长分散性，也可以在液晶显示装置中追加面内相位差被调整为λ/2的λ/2板。另外，如果是上述(2)方式，优选除第一偏振片、第一个第二种双折射层、第一λ/4板(第一种双折射层)、液晶单元、第二λ/4板(第一种双折射层)、第二个第二种双折射层和第二偏振片外，在第一偏振片与第二偏振片之间不包括双折射介质的方式。从减少在液晶显示装置中使用的双折射层的数量以降低成本的观点出发，进一步优选除第一偏振片、第一个第二种双折射层、第一λ/4板(第一种双折射层)、液晶单元、第二λ/4板(第一种双折射层)、第二个第二种双折射层和第二偏振片外，在液晶显示装置中不包括双折射介质的方式。与上述(1)方式同样，除第一偏振片、第一个第二种双折射层、第一λ/4板(第一种双折射层)、液晶单元、第二λ/4板(第一种双折射层)、第二种双折射层和第二偏振片外，可以在液晶显示装置中追加双折射介质，例如，为了调整双折射层等的波长分散性，可以在液晶显示装置追加面内相位差被调整为λ/2的λ/2板。
另外，本发明的发明人们，发现阻碍完美的黑显示的主要原因根据方位而不同，并发现：通过在第一λ/4板与第二λ/4板之间配置满足nx＝ny＞nz的关系的双折射层(在本说明书中，将“满足nx＝ny＞nz的关系的双折射层”定义为第三种双折射层)，能够进行对多个方位的相位差补偿。在设置第三种双折射层的方式中，首先，通过调整第三种双折射层的相位差值，能够使在方位0°的相位差补偿的条件最佳化，接着，通过适当地配置第二种双折射层的相位差值，能够不改变方位0°的相位差补偿的最佳化条件地，使方位45°的相位差补偿的条件最佳化，因此能够在更加广泛的方位中减少倾斜方向上的黑显示状态的光漏出。其结果，能够在方位和极角的两个方面实现广泛的视角范围内的高对比度。进一步，第三种双折射层与被控制为nx＞nz＞ny(0＜Nz＜1)的双轴性相位差薄膜不同，通过采用具有适当的固有双折射的材料，能够用简便的方法制造。
即，本发明的液晶显示装置，可以在该第一λ/4板与该液晶单元之间和该液晶单元与该第二λ/4板之间中的至少一个，具有至少一层第三种双折射层。上述第三种双折射层特别适用于第一λ/4板和第二λ/4板的Nz不足2.00的情况。上述第三种双折射层优选与液晶单元相邻配置。此处，“相邻配置”表示在第三种双折射层与液晶单元之间不设置双折射介质，例如，也包括在第三种双折射层与液晶单元之间配置各向同性薄膜。另外，在设置多个第三种双折射层的情况下，优选多个第三种双折射层之中的至少一层与液晶单元相邻配置，且各第三种双折射层彼此互相相邻配置的方式。
另外，第三种双折射层的nx≈ny，也可以换句话说|nx-ny|≈0，具体表示面内相位差R＝|nx-ny|×d不足20nm的情况，优选不足10nm。上述第三种双折射层，可以包括多层，也可以仅有一层，只要配置在比上述第一λ/4板和上述第二λ/4板靠近的内侧(液晶单元一侧)的位置，且其厚度方向相位差的总和相同，液晶显示装置的透过光强度的特性在原理上就完全相同。另外，在液晶显示装置不实际具有第三种双折射层的情况下，也假想具有厚度方向相位差为零的第三种双折射层而考虑时，原理上没有任何问题。因此，此后，只要没有特别说明，在本说明书中，作为本发明的液晶显示装置，只涉及在上述第二λ/4板与上述液晶单元之间配置一层第三种双折射层的液晶显示装置，且将说明简略化。
作为上述偏振片，典型的举出使具有双色性的碘络化物等的各向异性材料在聚乙烯醇(PVA)薄膜上吸附并取向而得的偏振片。通常，为了确保机器强度和耐湿热性，在PVA薄膜的两侧层压三醋酸纤维素(TAC)薄膜等的保护薄膜以供实用，但只要没有特别说明，本说明书中的“偏振片”，不包括保护薄膜，只表示具有偏振光功能的元件。另外，第一偏振片和第二偏振片的任一个不论是起偏器(背面侧的偏振片)还是检偏器(观察面侧的偏振片)，液晶显示装置的透过光强度的特性在原理上都是完全相同的。此后，只要没有特别说明，在本说明书中只涉及第一偏振片是起偏振片的液晶显示装置，且将说明简略化。
上述液晶元件具有在一对基板和被夹持在该一对基板之间的液晶层。涉及本发明的液晶单元是通过使液晶分子在基板面大致垂直地取向以进行黑显示的垂直取向(Vertical Alignment：VA)模式的一种的多畴垂直取向(Multi-domain VA)(MVA)模式的液晶单元。MVA模式可以与连续火焰状排列(Continuous Pinwheel Alignment；CPA)模式、垂直取向构型(Patterned VA；PVA)模式、偏向垂直取向(BiasedVA；BVA)模式、反向扭转取向(Reverse TN；RTN)模式、面内开关型垂直取向(In Plane Switching-VA；IPS-VA)模式等进行组合。本说明书中，“使液晶分子与基板面大致垂直地取向”表示液晶分子的平均预倾角只要在80°以上即可。
本发明的液晶显示装置，在第一偏振片与第二偏振片之间具有：面内相位差被调整为λ/4的第一个第一种双折射层(第一λ/4板)；和面内相位差被调整为λ/4的第二个第一种双折射层(第二λ/4板)，进一步，也可以具有第二种双折射层和/或第三种双折射层。例如，优选第二λ/4板与第二种双折射层的组合、第二λ/4板与第三种双折射层的组合、第一λ/4板与第二种双折射层的组合、第一λ/4板与第三种双折射层的组合为不隔着粘着剂层叠的层叠体。这样的层叠体，例如能够通过以下方法等制作，即：在使用共挤压法等进行挤压制模的同时使用粘接剂层叠的方法；由聚合物薄膜形成层叠体中的一个双折射层，在该聚合物薄膜上，通过涂敷来形成或者通过转印来层叠由液晶性材料和非液晶性材料形成的另一个双折射层的方法。特别是第三种双折射层较多地采用涂敷聚酰亚胺等的非液晶性材料和胆甾醇液晶等的液晶性材料的方法来制造，因此使用后者的涂敷或转印的方法，在制作第二λ/4板与第三种双折射层的层叠体和第一λ/4板与第三种双折射层的层叠体时适合使用。
以下，对本发明的第二种双折射层和第三种双折射层的作用进行说明。作为一个示例对相当于依次层叠有第一偏振片、第一λ/4板(第一种双折射层)、液晶单元、第三种双折射层、第二λ/4板(第一种双折射层)、第二种双折射层和第二偏振片的上述方式(1)的本发明的圆偏振光VA模式的液晶显示装置(A)进行考虑。
在液晶显示装置(A)中，从正面方向入射第一偏振片的光，被第一偏振片变换为直线偏振光后，被第一λ/4板从直线偏振光变换为圆偏振光，接着维持偏振状态地透过液晶单元和第三种双折射层后，被与上述第一λ/4板为正交关系的第二λ/4板从圆偏振光再变换为与刚透过上述第一偏振片后相同的直线偏振光，接着维持偏振状态地透过第二种双折射层后，直线偏振光被与上述第一偏振片正交的第二偏振片遮断，由此得到良好的黑显示。即，第二种双折射层和第三种双折射层的目的不是对从正面方向入射的光变换偏振状态。
另外，在上述说明中，通过追踪每透过一层时变化的偏振状态来对得到黑显示的过程进行了说明，但如下所述的说明能更加直观地被理解。即，液晶显示装置(A)，在正方向上，(1)包含于第一偏振片与第二偏振片之间的第一λ/4板和第二λ/4板互相正交，且互相的相位差相同(λ/4)，因此相位差互相抵消而被无效化，(2)包含于第一偏振片与第二偏振片之间的第二种双折射层，其进相轴与第二偏振片的吸收轴正交，因此实质上被无效化，进一步，(3)包含于上述第一偏振片和第二偏振片之间的第三种双折射层和液晶单元在正面方向上的相位差为零，因此实质上被无效化，而且，(4)上述第一偏振片和第二偏振片互相正交而构成所谓正交尼科耳偏振片，因此得到正交尼科耳偏振片的完美的黑显示。
另一方面，本发明的液晶显示装置，在倾斜方向上，假设没有因第二种双折射层和第三种双折射层而发生的偏振状态的变换时，通过后述的三个理由，从倾斜方向入射到第一偏振片的光因没被第二偏振片遮断而不能得到完美的黑显示。即，第二种双折射层和第三种双折射层的目的在于只对从倾斜方向入射的光变换偏振状态，以进行视野角补偿。
如上所述，本发明的第二种双折射层和第三种双折射层，在正面方向上维持良好的黑显示且在倾斜方向上也能够得到良好的黑显示，由此能够提高倾斜方向上的对比度。换句话说，本发明的第二种双折射层和第三种双折射层能够提高在低灰度等级的灰度等级视野角。因此，在本发明中，调整液晶分子倾斜取向的方位，以提高在方位45°的从中间灰度等级到高灰度等级的灰度等级视野角，并且设置第二种双折射层和第三种双折射层以提高在低灰度等级的灰度等级视野角，由此能够实现视野角特性良好的液晶显示装置。
接着，通过第二种双折射层和第三种双折射层对从倾斜方向入射的光变换偏振状态以进行视野角补偿的三个理由进行详细叙述。此处，如图2所示，考虑依次层叠第一偏振片(吸收轴方位90°)110、第一λ/4板(滞相轴方位135°)120、VA模式液晶单元130、第二λ/4板(滞相轴方位45°)140、第二偏振片(吸收轴方位0°)150的不包括第二种双折射层和第三种双折射层的最简单的结构的圆偏振光VA模式液晶显示装置100。另外，在图2中，在第一偏振片和第二偏振片110、150中描绘的箭头表示其吸收轴的方位，在第一λ/4板和第二λ/4板120、140中描绘的箭头表示其滞相轴的方位，在VA模式液晶单元130中描绘的椭圆体表示其折射率椭圆体的形状。
首先，考虑正面方向的黑显示时，从正面方向入射到第一偏振片110的光被第一偏振片110变换为直线偏振光后，被第一λ/4板120从直线偏振光变换为圆偏振光，维持偏振状态地透过液晶单元130，接着被与上述第一λ/4板120为正交关系的第二λ/4板140从圆偏振光再变换为与刚透过上述第一偏振片110后相同的直线偏振光，接着直线偏振光被与第一偏振片110正交的第二偏振片150遮断，由此得到良好的黑显示。换句话说，液晶显示装置100，在正方向上，(1)包含于第一偏振片与第二偏振片110、150之间的第一λ/4板和第二λ/4板120、140互相正交，且互相的相位差相同(λ/4)，因此相位差互相抵消而被无效化，(2)包含于上述第一偏振片和第二偏振片110、150之间的液晶单元130在正面方向上相位差为零，因此实质上被无效化，进一步，(3)上述第一偏振片和第二偏振片110、150互相正交而构成所谓正交尼科耳偏振片，因此得到完美的黑显示。
接着，考虑关于倾斜方向的黑显示时，因下述视野角阻碍的主要原因(1)～(3)而不能得到完美的黑显示。
(1)因上述第一λ/4板和第二λ/4板120、140不互相正交或者相位差互相不同而不能被无效化。
(2)因上述液晶单元130的相位差不为零而不能被无效化。
(3)因上述第一偏振片和第二偏振片110、150不互相正交而不能构成正交尼科耳偏振片。
一边参照图3，一边对视野角阻碍的主要原因(1)～(3)进行更加详细的说明。如图3(a)所示意地表示的那样，在正面方向(基板面的法线方向)，第一λ/4板120的滞相轴121与第二λ/4板140的滞相轴141互相正交，相对于此，在方位0°的倾斜方向，第一λ/4板120的滞相轴121与第二λ/4板140的滞相轴141不互相正交，因此不能互相抵消相位差而不被无效化。另外，如图3(b)所示，在正面方向，第一λ/4板120的滞相轴121与第二λ/4板140的滞相轴141互相正交，相对于此，在方位45°的倾斜方向，第一λ/4板与第二λ/4板120、140的滞相轴121与滞相轴141虽然互相正交，但是因互相的相位差不同而变得不能互相抵消相位差。其原因为：相位差由双折射(折射率差)×厚度决定，有效的双折射在正面方向和倾斜方向不同，而且还依存于方位。因为同样的理由，在正面方向为零的VA模式液晶单元130的相位差，在任意的倾斜方向不为零。即，只在正面方向有效的双折射为零，且相位差也为零。而且，如图3(c)所示意地表示的那样，在正面方向，第一偏振片110的吸收轴111与第二偏振片150的吸收轴151互相正交，相对于此，在方位45°的倾斜方向，第一偏振片110的吸收轴111与第二偏振片150的吸收轴151不互相正交。
如上述说明，最小结构的圆偏振光VA模式液晶显示装置100，因上述三个视野角阻碍的主要原因(1)～(3)而不能在倾斜方向得到完美的黑显示。反过来说，如果能解决这些阻碍原因，即进行光学补偿，即使在倾斜方向也能够得到更加良好的黑显示。此处，使用之前所说明的视野角改良技术(A)～(E)实际进行光学补偿。另外，在大多情况下，上述的视野角阻碍的主要原因(1)和(2)被综合在一起观测。因此，在进行光学补偿的情况下，也可以使用对视野角阻碍的主要原因(1)和(2)进行整体最佳化而不进行个别的最佳化的手法。
而且，在上述液晶显示装置(A)中，根据以下详细叙述的设计方针，以同时地对上述视野角阻碍的主要原因(1)～(3)进行光学补偿的方式进行设计。具体来说，第一，将第一λ/4板和第二λ/4板作为满足nx＞ny≥nz的关系的通用的双轴性λ/4板(第一种双折射层)，并且将它们的Nz系数调整为大致相同，第二，在第二λ/4板与第二偏振片之间配置满足nx＜ny≤nz的关系的双折射层(第二种双折射层)，第三，根据需要，在第一λ/4板与第二λ/4板之间配置满足nx＝ny＞nz的关系的双折射层(第三种双折射层)，由此实现光学补偿。
此处，对双折射层的设计方针进行说明。本发明者，为了简便且有效地对上述视野角阻碍的主要原因进行光学补偿，而进行各种研究后，着眼于：因方位不同而需要进行光学补偿的因素不同。而且，如下表1所示，发现在方位0°不需要对视野角阻碍的主要原因(3)进行偏振片的光学补偿，还发现在该方位只要对视野角阻碍的主要原因(1)进行λ/4板的光学补偿和对视野角阻碍的主要原因(2)的进行液晶单元的光学补偿即可。
[表1]
而且，本发明者想到：通过使用鲍英卡勒球的偏振状态图解和计算机模拟，能够对第一λ/4板和第二λ/4板的Nz系数Nzq和液晶单元的厚度方向相位差Rlc进行最佳调整，而且，根据需要，在第一λ/4板与第二λ/4板之间配置满足nx＝ny＞nz的关系的第三种双折射层，并对该厚度方向相位差R3进行最佳调整，由此，在方位0°，能够同时且有效地对上述视野角阻碍的主要原因(1)和(2)进行光学补偿。在本说明书中，将以如上所述的方位0°的光学补偿为目的，选择第一λ/4板和第二λ/4板的Nz系数Nzq、液晶单元的厚度方向相位差Rlc和第三种双折射层的厚度方向相位差R3的最佳值的工序称作第一工序。
而且，本发明者还想到：在该第一工序之后，在第二λ/4板与第二偏振片之间以该面内进相轴与该第二偏振片的吸收轴大致正交的方式配置满足nx＜ny≤nz的关系的第二种双折射层，通过对其Nz系数Nz2和面内相位差R2进行最佳的调整，在方位45°能够同时且有效地对上述视野角阻碍的主要原因(1)、(2)和(3)进行光学补偿。在本说明书中，将在如上所述的第一工序之后，以在方位45°的光学补偿为目的，选择第二种双折射层的Nz系数Nz2和面内相位差R2的最佳值的工序称作第二工序。
在第二工序中追加的第二种双折射层的面内进相轴，因为配置为与相邻的第二偏振片的吸收轴大致正交，所以完全不会改变该第二偏振片的吸收轴方位，即在方位0°方向的光学特性。即，在第二工序之后，在第一工序得到的最佳化状态仍旧被保存，是本发明的光学补偿工序的特征。这样，第一工序与第二工序能完全独立地进行讨论，由此使双折射层的设计变得简单。
通过使用鲍英卡勒球的图解对上述第一工序、第二工序的光学补偿原理进行如下详细说明。鲍英卡勒球的思考方法，作为对通过双折射层而变化的偏振状态进行追踪的有用手法，在结晶光学等的领域中被广泛使用(例如参照高崎宏著《结晶光学》森北出版社1975年p.146-163)。
在鲍英卡勒球中，上半球表示右旋偏振光，下半球表示左旋偏振光，赤道表示直线偏振光，上下两极分别表示右圆偏振光和左圆偏振光。具有相对于球的中心对称的关系的二个偏振状态，因为椭圆率角的绝对值相等且极性相反，所以形成一对正交偏振光。
另外，在鲍英卡勒球上的双折射层的效果是：将表示刚通过双折射层后的偏振状态的点，变换为以在鲍英卡勒球上的滞相轴(更加正确地说，在二个双折射层的固有振动模式之中，表示慢的一方的偏振状态的鲍英卡勒球上的点的位置)为中心，逆时针地旋转移动由(2π)×(相位差)/(波长)(单位：rad)决定的角度的点(等同于以进相轴为中心顺时针旋转移动)。
从倾斜方向观察的情况的旋转中心和旋转角度，根据与在其观察角度的滞相轴(或进相轴)的相位差来决定。此处，省略详细的说明，它们能通过例如求解菲涅耳的波面法线方程式，得知双折射层中的固有振动模式的振动方向和周期矢量来计算。从倾斜方向观察时的滞相轴，依存于观察角度和Nz系数，从倾斜方向观察时的相位差，依存于观察角度、Nz系数和面内相位差R(或厚度方向相位差Rth)。
(第一工序的补偿原理)
最初，考虑从正面方向观察图2的圆偏振光VA模式液晶显示装置100时的偏振状态。在该条件下，通过在鲍英卡勒球的S1-S2平面上图示从背光源(图2中未图示，处于第一偏振片下方。)射出的光每透过各偏振片110、150、各双折射层120、140、液晶单元130时的偏振状态，而得到图4。另外，表示各偏振状态的点实际上在鲍英卡勒球面上，此处将它们投影在S1-S2平面后进行图示。另外，表示偏振状态的点用“○”进行图示，表示双折射层的滞(进)相轴的点用“×”进行图示。
首先，刚透过第一偏振片110后的偏振状态在鲍英卡勒球上位于点P0，与用点E表示的第二偏振片150能够吸收的偏振状态、即第二偏振片150的消光位(吸收轴方位，extinction position)一致。然后，由于透过第一λ/4板120，处于点P0的偏振状态以在鲍英卡勒球上的点Q1所表示的第一λ/4板120的滞相轴为中心旋转变换特定角度后，到达点P1。这时的旋转方向是从点Q1朝原点O(鲍英卡勒球中心点)观察时的逆时针旋转。
接着，透过VA模式液晶单元130，因为VA模式液晶单元130在正面方向的相位差为零，所以偏振状态不发生变化。最后，由于透过第二λ/4板140，因此以点Q2所表示的第二λ/4板140的滞相轴为中心旋转变换特定角度后，到达点P2，该点P2与第二偏振片150的消光位E一致。这样一来，图2的液晶显示装置100，从正面方向观察时，能够遮断来自背光源的光，得到良好的黑显示。
进一步，考虑在第二偏振片150的吸收轴方位0°，自法线方向起倾斜60°的方向(以下称作极角60°)观察图2的圆偏振光VA模式液晶显示装置100时的偏振状态。在该条件下，通过在鲍英卡勒球的S1-S2平面上图示从背光源射出的光每透过各偏振片110、150、各双折射层120、140、液晶单元130时的偏振状态，而得到图5。
首先，刚透过第一偏振片110后的偏振状态在鲍英卡勒球上位于点P0，与用点E表示的第二偏振片150能够吸收的偏振状态、即第二偏振片150的消光位(吸收轴方位)一致。然后，由于透过第一λ/4板120，在点P0的偏振状态以在鲍英卡勒球上的点Q1所表示的第一λ/4板120的滞相轴为中心旋转变换特定角度后，到达点P1。这时的旋转方向是从点Q1朝原点O(鲍英卡勒球中心点)观察时的逆时针方向。
接着，透过VA模式液晶单元130，由此，以在鲍英卡勒球上的点L所表示的液晶单元130的滞相轴为中心旋转变换特定角度后，到达点P2。这时的旋转方向是从点L朝原点O观察时的逆时针方向。最后，透过第二λ/4板140，由此，以点Q2所表示的第二λ/4板140的滞相轴为中心旋转变换特定角度后，到达点P3，该点P3与第二偏振片150的消光位E不一致。这样一来，图2的液晶显示装置100，从方位0°极角60°观察时，不能遮断来自背光源的光。
另外，图4和图5中的点P1～P3的位置依存于第一λ/4板和第二λ/4板120、140的Nz系数Nzq和液晶单元130的厚度方向相位差Rlc，在图4和图5中作为一个示例图示有Nzq＝1.6，Rlc＝320nm的方式。为了使偏振状态的变换容易理解，各点的位置被粗略地表示，因此也存在严密地说不正确的。另外，为了使附图简单明了，在附图中省略关于点P1～P3的变换表示轨迹的箭头。另外，VA模式液晶单元130的Rlc典型的为320nm左右，一般来说在270～400nm的范围内进行调整。例如，存在为了增大透过率而使Rlc大于320nm的情况。第一λ/4板和第二λ/4板120、140的Nzq一般来说在1.0～2.9的范围内进行调整。例如，在采用Rlc被设定在400nm附近的VA模式液晶单元的情况下，在不设置第三种双折射层的方式中，优选使用Nzq＝2.9的λ/4板。
接着，如图6所示，考虑依次层叠第一偏振片(吸收轴方位90°)210、第一λ/4板(滞相轴方位135°)220、VA模式液晶单元230、第三种双折射层235、第二λ/4板(滞相轴方位45°)240和第二偏振片(吸收轴方位0°)250的包括第三种双折射层的圆偏振光VA模式液晶显示装置200。另外，图6中，在第一偏振片和第二偏振片210、250中描绘的箭头表示其吸收轴的方位，在第一λ/4板和第二λ/4板220、240中描绘的箭头表示其滞相轴的方位，在VA模式液晶单元230和第三种双折射层235所描绘的椭圆体表示其折射率椭圆体的形状。
最初，考虑从正面方向观察图6的圆偏振光VA模式液晶显示装置200的情况下的偏振状态。在该条件下，通过在鲍英卡勒球的S1-S2平面上表示从背光源(图6中未图示，在第一偏振片210的下方)射出的光每透过各偏振片210、250、各双折射层220、240、液晶单元230时的偏振状态，而得到图7。
首先，刚透过第一偏振片210后的偏振状态在鲍英卡勒球上位于点P0，与用点E表示的第二偏振片250能够吸收的偏振状态、即第二偏振片250的消光位(吸收轴方位)一致。然后，透过第一λ/4板220，由此，在点P0的偏振状态以在鲍英卡勒球上的点Q1所表示的第一λ/4板220的滞相轴为中心旋转变换特定角度后，到达点P1。这时的旋转方向是从点Q1朝原点O(鲍英卡勒球中心点)观察时的逆时针方向。
接着，透过VA模式液晶单元230和第三种双折射层235，但由于VA模式液晶单元230和第三种双折射层235在正面方向相位差为零，所以偏振状态不发生变化。最后，透过第二λ/4板240，由此，以点Q2所表示的第二λ/4板240的滞相轴为中心旋转变换特定角度后，到达点P2，该点P2与第二偏振片250的消光位E一致。因此，图6的液晶显示装置200，当从正面方向观察时，与图2的液晶显示装置100同样，能够遮断来自背光源的光，得到良好的黑显示。
进一步，考虑在第二偏振片210的吸收轴方位0°，从倾斜60°的方向观察图6的圆偏振光VA模式液晶显示装置200时的偏振状态。在该条件下，通过在鲍英卡勒球的S1-S2平面上表示从背光源射出的光每透过各偏振片210、250、各双折射层220、240、液晶单元230时的偏振状态而得到图8。
首先，刚透过第一偏振片210后的偏振状态在鲍英卡勒球上位于点P0，与用点E表示的第二偏振片250能够吸收的偏振状态、即第二偏振片250的消光位(吸收轴方位)一致。然后，透过第一λ/4板220，由此，处于点P0的偏振状态以在鲍英卡勒球上的点Q1所表示的第一λ/4板220的滞相轴为中心旋转变换特定角度后，到达点P1。这时的旋转方向是从点Q1朝原点O观察时的逆时针方向。
接着，透过VA模式液晶单元230，由此，以在鲍英卡勒球上的点L所表示的液晶单元230的滞相轴为中心旋转变换特定角度后，到达点P2。这时的旋转方向是从点L使朝向原点O观察时的逆时针方向。接着，透过第三种双折射层235，由此，以鲍英卡勒球上的点R3所表示的第三种双折射层235的滞相轴为中心旋转变换特定角度后，到达点P3。这时的旋转方向是从点R3朝向原点O观察时的逆时针方向。最后，透过第二λ/4板240，由此，以点Q2所表示的第二λ/4板240的滞相轴为中心旋转变换特定角度后，到达点P4，该点P4与第二偏振片250的消光位E一致。这样一来，图6的液晶显示装置200，从方位0°、极角60°的倾斜方向观察的情况与从正面方向观察的情况同样，能够遮断来自背光源的光。
另外，图7和图8中点P1～P4的位置依存于第一λ/4板和第二λ/4板220、240的Nz系数Nzq、液晶单元230的厚度方向相位差Rlc和第三种双折射层235的厚度方向相位差R3，在图7和图8中作为一个示例图示有Nzq＝1.6、Rlc＝320nm、R3＝-129nm的方式。为了使偏振状态的变换容易理解，各点的位置被粗略地表示，因此也存在严密地说不正确的。另外，为了使附图简单明了，关于点P1～P4的变换未图示表示轨迹的箭头。
另外，本发明者研究后发现：根据第一λ/4板和第二λ/4板220、240的Nz系数Nzq，存在第三种双折射层235的最佳相位差值R3。图9和图10都通过在鲍英卡勒球的S1-S2平面上图示在第二偏振片250的吸收轴方位0°从倾斜60°的方向观察图6的圆偏振光VA模式液晶显示装置200时的偏振状态，图9表示Nzq＝2.0、Rlc＝320nm、R3＝-61nm的方式，图10表示Nzq＝2.35、Rlc＝320nm、R3＝0nm的方式。
如从图8、图9和图10可知的那样：随着第一λ/4和第二λ/4板220、240的Nz系数Nzq增大，表示刚透过第一λ/4板220后的偏振状态的点P1和表示进一步透过VA模式液晶单元230后的偏振状态的点P2，接近相对于S1轴对称的点，因此为了使点P4与点E重叠所需要的P2→P3变换量，即第三种双折射层235的必要相位差R3的绝对值变小。如上所述，VA模式液晶单元230的Rlc，因为一般来说在270～400nm的范围内进行调整，所以第一λ/4板和第二λ/4板220、240的Nzq超过2.00时，第三种双折射层235的必要相位差R3大致为零。即，不需要设置第三种双折射层235。相对于典型的VA模式液晶单元的相位差值Rlc＝320nm，在Nzq＝2.35时，第三种双折射层的必要相位差R3大致为零。
此处，通过计算机模拟，对第一λ/4板和第二λ/4板220、240的Nz系数Nzq与第三种双折射层235的厚度方向相位差R3的最佳值的关系进行调查，该调查的结果表示在表2和图11中。在图8、图9和图10的使用鲍英卡勒球的图解中，将点P1→P3的偏振状态的变换分为因VA模式液晶单元230的厚度方向相位差Rlc而产生的P1→P2变换和因第三种双折射层235的厚度方向相位差R3而产生的P2→P3变换，并用附图表示。然而，在这二个变换中，旋转中心是相同的，只有旋转方向互相相反，旋转方向由厚度方向相位差的符号决定，旋转角度由厚度方向相位差的绝对值决定。因此，上述二个变换也可以考虑为因“VA模式液晶单元230+第三种双折射层235”的“总厚度方向相位差Rlc+R3”而产生的直接的P1→P3。换句话说，只要Rlc+R3相同，与VA模式液晶单元230的厚度方向相位差Rlc无关，液晶显示装置的光学特性相同。因此，在表2中表示通过计算机模拟算出Rlc+R3的最佳值后的结果。如从表2和图11可知那样，Nzq与最佳的Rlc+R3的关系，在1.0≤Nzq≤2.9范围内，下述式(A)提供足够好的近似。图11中所示的实线表示下述式(A)。
Rlc+R3＝169nm×Nzq-81nm(A)
从为了在广视角范围实现对比度高的液晶显示的观点看，作为上述VA模式液晶单元230的黑显示时(不向液晶层施加电压时)的厚度方向相位差Rlc与第三种双折射层235的厚度方向相位差R3的总和的Rlc+R3，特别优选表2和图11所示的最佳值，但如果在不使倾斜视角的对比度下降很多的范围内，可以稍微偏离最佳值。从充分发挥本发明的作用效果的观点出发，优选在最佳值±30nm的范围内。
[表2]
  Nzq   Rlc+R3(nm)
  1.00   88
  1.10   105
  1.20   122
  1.30   140
  1.40   157
  1.50   174
  1.60   191
  1.70   208
  2.00   259
  2.30   309
  2.40   325
  2.50   342
  2.90   406
(第二工序的补偿原理)
最初，考虑在将第一偏振片210的吸收轴方位90°和第二偏振片250的吸收轴方位0°二等分的方位(方位45°)，从倾斜60°的方向观察完成第一工序后的图6的液晶显示装置200的情况。如上所述，在第一工序中，关于液晶显示装置200，根据第一λ/4板和第二λ/4板220、240的Nz系数Nzq来选择液晶单元230的厚度方向相位差Rlc和第三种双折射层235的厚度方向相位差R3的最佳值，并进行在方位0°的光学补偿。在该条件下，通过在鲍英卡勒球的S1-S2平面上图示从背光源射出的光每透过各偏振片210、250、各双折射层220、240、液晶单元230时的偏振状态，而得到图12。
首先，刚透过第一偏振片210后的偏振状态在鲍英卡勒球上位于点P0，与用点E表示的第二偏振片250能够吸收的偏振状态、即第二偏振片250的消光位(吸收轴方位)不一致。在方位45°的倾斜方向，第一偏振片与第二偏振片210、250不互相正交，因此示意需要进行光学补偿。然后，透过第一λ/4板220，由此，处于点P0的偏振状态以鲍英卡勒球上的点Q1所表示的第一λ/4板220的滞相轴为中心旋转变换特定角度后，到达点P1。这时的旋转方向是从点Q1向原点O观察时的逆时针方向。
接着，透过VA模式液晶单元230，由此，以鲍英卡勒球上的点L所表示的液晶单元230的滞相轴为中心旋转变换特定角度后，到达点P2。这时的旋转方向是从点L向原点O观察时的逆时针方向。接着，透过第三种双折射层235，由此，以鲍英卡勒球上的点R3所表示的第三种双折射层235的滞相轴为中心旋转变换特定角度后，到达点P3。这时的旋转方向是从点R3向原点O观察时为逆时针方向。最后，透过第二λ/4板240，由此，以点Q2所表示的第二λ/4板240的滞相轴为中心旋转变换特定角度后，到达点P4，该点P4与第二偏振片250的消光位E不一致。这样一来，图6的液晶显示装置200，当从方位45°、极角60°的倾斜方向观察时，不能遮断来自背光源的光。总之，只完成第一工序的液晶显示装置200在方位45°没有得到光学补偿。
另外，在图12的点P1～P4的位置依存于第一λ/4板和第二λ/4板220、240的Nz系数Nzq、液晶单元230的厚度方向相位差Rlc和第三种双折射层235的厚度方向相位差R3，但在图12中作为一个示例表示有Nzq＝1.6、Rlc＝320nm、R3＝-129nm的方式。为了使偏振状态的变换容易理解，各点的位置被粗略地表示，因此也有严密地说不正确的。另外，为了使附图简单明了，关于点P1～P4的变换在附图中省略表示轨迹的箭头。
接着，如图13所示，考虑依次层叠第一偏振片(吸收轴方位90°)310、第一λ/4板(滞相轴方位135°)320、VA模式液晶单元330、第三种双折射层335、第二λ/4板(滞相轴方位45°)340、第二种双折射层(进相轴方位90°)345和第二偏振片(吸收轴方位0°)350的包括第二种双折射层的圆偏振光VA模式液晶显示装置300。第二种双折射层是为了进行在方位45°的光学补偿而在图6的结构中追加的双折射层。另外，在图13中，在第一偏振片和第二偏振片310、350中描绘的箭头表示其吸收轴的方位，在第一λ/4板和第二λ/4板320、340中描绘的箭头表示其滞相轴的方位，在第二种双折射层345中描绘的箭头表示其进相轴的方位，在VA模式液晶单元330和第三种双折射层335中描绘的椭圆体表示其折射率椭圆体的形状。
最初，对从正面方向观察图13的圆偏振光VA模式液晶显示装置300时的偏振状态进行考虑。通过在鲍英卡勒球的S1-S2平面上表示从背光源(在图13中未图示，位于第一偏振片310下方)射出的光每透过各偏振片310、350、各双折射层320、340、液晶单元330时的偏振状态，而得到图14。
首先，刚透过第一偏振片310后的偏振状态在鲍英卡勒球上位于点P0，与用点E表示的第二偏振片350能够吸收的偏振状态、即第二偏振片350的消光位(吸收轴方位)一致。然后，透过第一λ/4板320，由此，处于点P0的偏振状态以鲍英卡勒球上的点Q1所表示的第一λ/4板320的滞相轴为中心旋转变换特定角度后，到达点P1。这时的旋转方向是从点Q1向原点O观察时的逆时针方向。
接着，虽然透过VA模式液晶单元330和第三种双折射层335，但因为VA模式液晶单元330和第三种双折射层335在正面方向相位差为零，所以偏振状态不发生变化。接着，透过第二λ/4板340，由此，以点Q2所表示的第二λ/4板340的滞相轴为中心旋转变换特定角度后，到达点P2。最后，透过第二种双折射层345，但因为处于点P2的偏振状态以鲍英卡勒球上的点R2所表示的第二种双折射层345的进相轴为中心旋转变换特定角度，因此偏振状态不从点P2变化，该点P2与第二偏振片350的消光位E一致。因此，图13的液晶显示装置300，当从正面方向观察时，与图2的液晶显示装置100同样，能够遮断来自背光源的光，得到良好的黑显示。
这次，对在方位45°、从倾斜60°的方向观察图13的圆偏振光VA模式液晶显示装置300时的偏振状态进行考虑。在该条件下，通过在鲍英卡勒球的S1-S2平面上图示从背光源射出的光每透过各偏振片310、350、各双折射层320、340、液晶单元330时的偏振状态，而得到图15。
首先，刚透过第一偏振片310后的偏振状态在鲍英卡勒球上位于点P0，与用点E表示的第二偏振片350能够吸收的偏振状态、即第二偏振片350的消光位(吸收轴方位)不一致。然后，透过第一λ/4板320，由此，处于点P0的偏振状态以鲍英卡勒球上的点Q1所表示的第一λ/4板320的滞相轴为中心旋转变换特定角度后，到达点P1。这时的旋转方向是从点Q1向原点O观察时的逆时针方向。
接着，透过VA模式液晶单元330，由此，以鲍英卡勒球上的点L所表示的液晶单元330的滞相轴为中心旋转变换特定角度后，到达点P2。这时的旋转方向是从点L向原点O观察时的逆时针方向。然后，透过第三种双折射层335，由此，以鲍英卡勒球上的点R3所表示的第三种双折射层335的滞相轴为中心旋转变换特定角度后，到达点P3。这时的旋转方向是从点R3向原点O观察时的逆时针方向。接着，透过第二λ/4板340，由此，以点Q2所表示的第二λ/4板340的滞相轴为中心旋转变换特定角度后，到达点P4。最后，透过第二种双折射层345，由此，以鲍英卡勒球上的点R2所表示的第二种双折射层345的进相轴为中心旋转变换特定角度后，到达点P5。这时的旋转方向是从点R2向原点O观察时的逆时针方向。该点P5与第二偏振片350的消光位E一致。这样一来，图13的液晶显示装置300，即使从方位45°、倾斜60°的方向观察时，也能够与从正面方向观察时同样地遮断来自背光源的光。
最后，对在方位0°、倾斜60°的方向观察图13的圆偏振光VA模式液晶显示装置300时的偏振状态进行考虑。在该条件下，通过在鲍英卡勒球的S1-S2平面上图示从背光源射出的光每透过各偏振片310、350、各双折射层320、340、液晶单元330时的偏振状态，而得到图16。
首先，刚透过第一偏振片310后的偏振状态在鲍英卡勒球上位于点P0，与用点E表示的第二偏振片350能够吸收的偏振状态、即第二偏振片350的消光位(吸收轴方位)不一致。然后，透过第一λ/4板320，由此，处于点P0的偏振状态以鲍英卡勒球上的点Q1所表示的第一λ/4板320的滞相轴为中心旋转变换特定角度后，到达点P1。这时的旋转方向是从点Q1向原点O观察时的逆时针方向。
接着，透过VA模式液晶单元330，由此，以鲍英卡勒球上的点L所表示的液晶单元330的滞相轴为中心旋转变换特定角度后，到达点P2。这时的旋转方向是从点L向原点O观察时的逆时针方向。接着，透过第三种双折射层335，由此，以鲍英卡勒球上的点R3所表示的第三种双折射层335的滞相轴为中心旋转变换特定角度后，到达点P3。这时的旋转方向是从点R3向原点O观察时的逆时针方向。接着，透过第二λ/4板340，由此，以点Q2所表示的第二λ/4板340的滞相轴为中心旋转变换特定角度后，到达点P4。最后，虽然透过第二种双折射层345，但即使处于点P4的偏振状态以鲍英卡勒球上的点R2所表示的第二种双折射层345的进相轴为中心旋转变换特定角度，偏振状态也不从点P4变化，该点P4与第二偏振片350的消光位E一致。这样一来，图13的液晶显示装置300，即使从方位0°、倾斜60°的方向观察时，也能够与从正面方向观察时同样地遮断来自背光源的光，得到良好的黑显示。
因此，完成第二工序的图13的液晶显示装置300，在正面方向、方位0°的倾斜方向和方位45°的倾斜方向都能够遮断来自背光源的光，得到良好的黑显示。
另外，图14、图15和图16的点P1～P5的位置依存于第一λ/4板和第二λ/4板320、340的Nz系数Nzq、液晶单元330的厚度方向相位差Rlc、第三种双折射层335的厚度方向相位差R3、以及第二种双折射层345的Nz系数Nz2和面内相位差R2，在图14、图15和图16中作为一个示例图示Nzq＝1.6、Rlc＝320nm、R3＝-129nm、Nz2＝-0.30、R2＝118nm的方式。为了使偏振状态的变换容易理解，各点的位置被粗略地表示，因此也存在严密地说不正确的。另外，为了使附图简单明了，关于点P1～P5的变换不图示表示轨迹的箭头。
另外，本发明者研究后发现：根据第一λ/4板和第二λ/4板320、340的Nz系数Nzq，存在第二种双折射层345的最佳的Nz系数Nz2和相位差值R2。图17和图18都在鲍英卡勒球的S1-S2平面上图示在第二偏振片350的吸收轴的方位45°从倾斜60°的方向观察图13的圆偏振光VA模式液晶显示装置300时的偏振状态，图17表示Nzq＝2.0、Rlc＝320nm、R3＝-61nm、Nz2＝-1.00、R2＝94nm的方式，图18表示Nzq＝2.35、Rlc＝320nm、R3＝0nm、Nz2＝-1.80、R2＝90nm的方式。
如从图16、图17和图18可知那样，随着第一λ/4板和第二λ/4板320、340的Nz系数Nzq增大，由于表示透过第二种双折射层345之前的偏振状态的点P4远离作为消光位的点E，因此需要增大使点P4与点E重叠所需要的P4→P5变换的旋转半径。本发明者研究后发现：为了增大旋转半径，需要增大第二种双折射层345的双轴性。即，需要进一步减小Nz系数。
此处，根据计算机模拟，对第一λ/4板和第二λ/4板320、340的Nz系数Nzq与第二种双折射层345的Nz系数Nz2和面内相位差R2的最佳值的关系进行调查，该调查的结果表示在表3、图19和图20中。从表3、图19和图20可知，Nzq与最佳的Nz2、R2的关系一般来比较复杂，在1.0≤Nzq≤2.9范围内下述式(B)和(C)提供足够好的近似，图19和图20中所示的实线表示其结果。
Nz2＝-0.63×Nzq2+0.56×Nzq+0.40(B)
R2＝43nm×Nzq2-226nm×Nzq+370nm(C)
从在广视角范围中实现对比度高的液晶显示的观点出发，上述第二种双折射层345的Nz2和R2优选表3、图19和图20所示的最佳值，只要在不使倾斜视角的对比度大幅降低的范围内，可以稍微偏离最佳值。从充分发挥本发明的作用效果的观点出发，Nz2优选最佳值±0.35的范围。R2优选最佳值±30nm的范围。
另外，根据表3和图19，在Nzq＜1.40的范围内，Nz2的最佳值在0＜Nz2＜1的范围。表示该范围内的Nz系数的双折射层，是满足nx＞nz＞ny的关系的双轴性相位差薄膜，因此不相当于第二种双折射层，而是比第二种双折射层难以制造且高成本的薄膜。另外，为了解决该问题，优选满足1.40≤Nzq。本发明者对在Nzq＜1.40的范围内更加低成本且简便地在广视角范围实现对比度高的液晶显示的方法进行有研究。结果发现：在Nzq＜1.40范围内，如果代替满足表3、图19和图20所示的最佳的Nz2、R2的双折射层，使用Nz2＝0、R2＝138nm的第二种双折射层，则能够充分地发挥同样的作用效果。例如，在Nzq＝1.00、1.10、1.20、1.30的各示例中，试着将Nz2＝0固定地计算最佳的R2后发现：与Nzq无关，均为138nm。从充分地发挥本发明的作用效果的观点出发，优选满足-0.35≤Nz2≤0且满足108nm≤R2≤168nm(最佳值138nm±30nm的范围)。
[表3]
  Nzq   Nz2   R2(nm)
  1.00   0.35   186
  1.10   0.25   169
  1.20   0.15   154
  1.30   0.10   148
  1.40   -0.05   134
  1.50   -0.15   127
  1.60   -0.30   118
  1.70   -0.45   111
  2.00   -1.00   94
  2.30   -1.65   81
  2.40   -1.90   78
  2.50   -2.15   75
  2.90   -3.20   66
本发明者对上述(2)的方式，即在液晶单元的两侧配置第二种双折射层的方式也同样地进行研究后发现：根据第一λ/4板和第二λ/4板的Nz系数Nzq，存在第一个第二种双折射层和第二个第二种双折射层最佳的Nz系数Nz2和相位差值R2。
通过计算机模拟，对第一λ/4板和第二λ/4板的Nz系数Nzq，与第一个第二种双折射层和第二个第二种双折射层的Nz系数Nz2和面内相位差R2最佳值的关系进行了调查，结果表示在表4、图21和图22中。如从表4、图21和图22可知的那样，Nzq和最佳的Nz2、R2的关系一般来说不简单，在1.0≤Nzq≤2.9范围内下述式(D)和(E)提供足够好的近似，图21和图22中所示的实线表示其结果。
Nz2＝-0.87×Nzq2+2.15×Nzq-0.76(D)
R2＝25nm×Nzq2-159nm×Nzq+311nm(E)
从在广视角范围中实现对比度高的液晶显示的观点出发，第一个第二种双折射层和第二个第二种双折射层的Nz2和R2最优选表4、图21和图22所示的最佳值，只要在不使倾斜视角的对比度大幅降低的范围内，可以稍微偏离最佳值。从充分发挥本发明的作用效果的观点出发，Nz2优选最佳值±0.45的范围。R2优选最佳值±40nm的范围。
另外，根据表4和图21，在Nzq＜2.00的范围内，Nz2的最佳值在0＜Nz2＜1的范围内。表示该范围内的Nz系数的双折射层，是满足nx＞nz＞ny的关系的双轴性相位差薄膜，因此不相当于第二种双折射层，而是比第二种双折射层制造困难且高成本的薄膜。另外，为了解决该问题，优选满足2.00≤Nzq。本发明者对在Nzq＜2.00的范围内更加低成本且简便地在广视角范围实现对比度高的液晶显示的方法进行有研究。结果发现：在Nzq＜2.00的情况下，作为满足表4、图21和图22所示的最佳的Nz2、R2的双折射层的替代，如果使用Nz2＝0的第二种双折射层，在不使用控制为nx＞nz＞ny(0＜Nz＜1)的双轴性相位差薄膜的范围内，能够有效地改善视野角特性。将各个与Nzq对应的最佳的R2作为R2’表示在表4和图23中。从充分地发挥本发明的作用效果的观点出发，优选满足-0.45≤Nz2≤0且满足5nm≤R2’≤133nm(最佳值±40nm的范围)。
[表4]
  Nzq   Nz2   R2(nm)   R2’(nm)
  1.0   0.65   180   45
  1.1   0.60   162   53
  1.2   0.60   158   60
  1.3   0.55   147   65
  1.4   0.50   138   71
  1.5   0.40   123   75
  1.6   0.35   118   80
  1.7   0.25   108   84
  2.0   -0.05   89   93
  2.3   -0.40   77
  2.4   -0.55   73
  2.5   -0.70   69
  2.6   -0.80   68
  2.7   -1.00   64
  2.8   -1.40   59
  2.9   -2.45   49
上述各方式，在不超出本发明的主旨的范围内可以适当组合。
发明的效果
根据本发明，能够提供在方位45°的从中间灰度等级到高灰度等级的灰度等级视野角优秀的圆偏振光VA模式的液晶显示装置。这样的本发明的液晶显示装置能够适用于户外用的标识显示器等的显示装置。
附图说明
图1是说明液晶分子倾斜取向的朝向A0的方位角φ和极角θ的图。
图2是表示不包括第二种双折射层和第三种双折射层的由最简单的结构组成的圆偏振光VA模式液晶显示装置的结构的立体分解图。
图3(a)是对于在正面方向正交的第一λ/4板的滞相轴和第二λ/4板的滞相轴，从正面方向观看时的示意图(上)和从方位0°的倾斜方向观看时的示意图(下)。(b)是对于在正面方向正交的第一λ/4板的滞相轴和第二λ/4板的滞相轴，从正面方向观看时的示意图(上)和从方位45°的倾斜方向观看时的示意图(下)。(c)是对于在正面方向正交的第一偏振片的吸收轴和第二偏振片的吸收轴，从正面方向观看时的示意图(上)和从方位45°的倾斜方向观看时的示意图(下)。
图4是对于图2的圆偏振光VA模式液晶显示装置，将从正面方向观察时的透过光的偏振状态每通过一个部件时变化的情况投影显示在鲍英卡勒球(Poincare sphere)的S1-S2平面的图。
图5是对于图2的圆偏振光VA模式液晶显示装置，将从方位0°、极角60°的倾斜方向观察时的透过光的偏振状态每通过一个部件时变化的情况投影表示在鲍英卡勒球的S1-S2平面的图。
图6是表示包括第三种双折射层的圆偏振光VA模式液晶显示装置的结构的立体分解图。
图7是对于图6的圆偏振光VA模式液晶显示装置(Nzq＝1.6、Rlc＝320nm、R3＝-129nm的方式)，将从正面方向观察时的透过光的偏振状态每通过一个部件时变化的情况投影表示在鲍英卡勒球的S1-S2平面的图。
图8是对于图6的圆偏振光VA模式液晶显示装置(Nzq＝1.6、Rlc＝320nm、R3＝-129nm的方式)，将从方位0°、极角60°的倾斜方向观察时的透过光的偏振状态每通过一个部件时变化的情况投影表示在鲍英卡勒球的S1-S2平面的图。
图9是对于图6圆偏振光VA模式液晶显示装置(Nzq＝2.0、Rlc＝320nm、R3＝-61nm的方式)，将从方位0°、极角60°的倾斜方向观察时的透过光的偏振状态每通过一个部件时变化的情况投影表示在鲍英卡勒球的S1-S2平面的图。
图10是对于图6的圆偏振光VA模式液晶显示装置(Nzq＝2.35、Rlc＝320nm、R3＝-61nm的方式)，将从方位0°、极角60°的倾斜方向观察时的透过光的偏振状态每通过一个部件时变化的情况投影地表示在鲍英卡勒球的S1-S2平面的图。
图11是对于图6的圆偏振光VA模式液晶显示装置，表示第一λ/4板和第二λ/4板的Nz系数Nzq与第三种双折射层的厚度方向相位差R3的最佳值的关系的图表。
图12是对于图6的圆偏振光VA模式液晶显示装置，将从方位45°、极角60°的倾斜方向观察时的透过光的偏振状态每通过一个部件时变化的情况投影表示在鲍英卡勒球的S1-S2平面的图。
图13是表示包括第二种双折射层和第三种双折射层的圆偏振光VA模式液晶显示装置的结构的立体分解图。
图14是对于图13的圆偏振光VA模式液晶显示装置(Nzq＝1.6、Rlc＝320nm、R3＝-129nm、Nz2＝-0.30、R2＝118nm的方式)，将从正面方向观察时的透过光的偏振状态每通过一个部件时变化的情况投影表示在鲍英卡勒球的S1-S2平面的图。
图15是对于图13的圆偏振光VA模式液晶显示装置(Nzq＝1.6、Rlc＝320nm、R3＝-129nm、Nz2＝-0.30、R2＝118nm的方式)，将从方位45°、极角60°的倾斜方向观察时的透过光的偏振状态每通过一个部件时变化的情况投影表示在鲍英卡勒球的S1-S2平面的图。
图16是对于图13的圆偏振光VA模式液晶显示装置(Nzq＝1.6、Rlc＝320nm、R3＝-129nm、Nz2＝-0.30、R2＝118nm的方式)，将从方位0°、极角60°的倾斜方向观察时的透过光的偏振状态每通过一个部件时变化的情况投影地表示在鲍英卡勒球的S1-S2平面的图。
图17是对于图13的圆偏振光VA模式液晶显示装置(Nzq＝2.0、Rlc＝320nm、R3＝-61nm、Nz2＝-1.00、R2＝94nm的方式)，将从方位45°、极角60°的倾斜方向观察时的透过光的偏振状态每通过一个部件时变化的情况投影表示在鲍英卡勒球的S1-S2平面的图。
图18是对于图13的圆偏振光VA模式液晶显示装置(Nzq＝2.35、Rlc＝320nm、R3＝0nm、Nz2＝-1.80、R2＝90nm的方式)，将从方位45°、极角60°的倾斜方向观察时的透过光的偏振状态每通过一个部件时变化的情况投影表示在鲍英卡勒球的S1-S2平面的图。
图19是对于图13的圆偏振光VA模式液晶显示装置，表示第一λ/4板和第二λ/4板的Nz系数Nzq与第二种双折射层的Nz系数Nz2的最佳值的关系的图表。
图20是对于图13的圆偏振光VA模式液晶显示装置，表示第一λ/4板和第二λ/4板的Nz系数Nzq与第二种双折射层的面内相位差R2的最佳值的关系的图表。
图21是表示第一λ/4板和第二λ/4板的Nz系数Nzq与第一个第二种双折射层和第二个第二种双折射层的Nz系数Nz2的最佳值的关系的图表。
图22是表示第一λ/4板和第二λ/4板的Nz系数Nzq与第一个第二种双折射层和第二个第二种双折射层的面内相位差R2的最佳值的关系的图表。
图23是表示在Nzq＜2.00的范围内，使用Nz2＝0的第二种双折射层时的第一λ/4板和第二λ/4板的Nz系数Nzq与第一个第二种双折射层和第二个第二种双折射层的面内相位差R2的最佳值的关系的图表。
图24是表示在实施例1的液晶单元中形成的畴的示例的示意图。
图25是表示在实施例1的液晶单元中形成的畴的示例的示意图。
图26是表示在实施例1的液晶单元中形成的畴的示例的示意图。
图27是表示包括1个第二种双折射层的圆偏振光VA模式液晶显示装置的结构的立体分解图。
图28是表示包括2个第二种双折射层的圆偏振光VA模式液晶显示装置的结构的立体分解图。
图29是表示对实施例1的液晶显示装置进行测定而得到的伽马曲线的图表。
图30是表示对实施例2的液晶显示装置进行测定而得到的伽马曲线的图表。
图31是表示对实施例3的液晶显示装置进行测定而得到的伽马曲线的图表。
图32是表示对实施例1的液晶显示装置进行测定而得到的伽马曲线的图表。
图33是表示对实施例2的液晶显示装置进行测定而得到的伽马曲线的图表。
图34是表示对实施例3的液晶显示装置进行测定而得到的伽马曲线的图表。
图35是表示对实施例4的液晶显示装置进行测定而得到的伽马曲线的图表。
图36是表示对实施例5的液晶显示装置进行测定而得到的伽马曲线的图表。
图37是表示对实施例6的液晶显示装置进行测定而得到的伽马曲线的图表。
图38(a)是表示蛾眼薄膜的截面的扩大示意图，(b)表示在蛾眼薄膜与空气层的界面上的折射率变化的说明图。
图39是表示在图12的圆偏振光VA模式液晶显示装置中追加蛾眼薄膜的结构的立体分解图。
具体实施方式
(双折射层)
作为本发明中使用的双折射层，对材料和光学的性能不作特别限定，例如，能够使用将聚合物薄膜拉伸而得的材料、将液晶性材料的取向固定而得的材料、包含无机材料的薄板等。作为双折射层的形成方法不作特别限定。在由聚合物薄膜形成的双折射层的情况下，例如能够使用溶剂浇铸(solvent cast)法、熔融挤压法等。根据共挤压(co-extrusion)法，也可以使用同时形成多个双折射层的方法。只要发现所希望的相位差，则既可以不拉伸，也可以施加适当的拉伸。拉伸方法没有特别限定，除了能够使用辊间牵引拉伸法、辊间压缩拉伸法、拉幅机横向单轴拉伸法、斜拉伸法、纵横双轴拉伸法以外，还能够使用在热收缩性薄膜的收缩力的作用下进行拉伸的特殊拉伸法等。特别是，对于λ/4板，为了构成圆偏光板，与偏振片成大致45°的相对角度地进行层叠，因此特别优选使用在相对于辊薄膜的滚动方向倾斜的方向上拉伸取向的斜拉伸法。另外，在由液晶性材料形成的双折射层的情况下，能够使用例如在实施有取向处理的基材薄膜上涂敷液晶性材料以固定取向的方法等。只要发现所希望的相位差，就可以使用对基材薄膜不进行特别取向处理的方法，也可以使用在取向固定后从基材薄膜剥离并转印加工到其它薄膜的方法等。进一步，还可以使用不固定液晶性材料的取向的方法。另外，在由非液晶性材料形成的双折射层的情况下，可以使用与由液晶性材料形成的双折射层同样的形成方法。以下，更加具体地对双折射层的不同种类进行说明。
(第一种双折射层：第一λ/4板和第二λ/4板)
作为第一种双折射层，适宜使用对薄膜进行拉伸加工等而形成的材料，该薄膜包含固有双折射为正的材料作为成分。作为固有双折射为正的材料，例如能够举出：聚碳酸酯、聚砜、聚醚砜、聚对苯二甲酸乙酯、聚乙烯、聚乙烯醇、降冰片烯、三醋酸纤维素、二醋酸纤维素等。
(第二种双折射层)
作为第二种双折射层能够适宜使用：对包含固有双折射为负的材料作为成分的薄膜进行拉伸加工而得到的物质；在热收缩性薄膜的收缩力的作用下对包含固有双折射为正的材料作为成分的薄膜进行拉伸加工而得到的物质等。其中，从制造方法的简便化的观点出发，优选对包含固有双折射为负的材料作为成分的薄膜进行拉伸加工得到的物质。作为固有双折射为负的材料，例如能够举出：包括丙烯酸类树脂和苯乙烯类树脂的树脂组成物、聚苯乙烯、聚乙烯萘、聚乙烯基联苯、聚乙烯基吡啶、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸甲酯、N取代马来酰亚胺共聚合物、具有芴骨架的聚碳酸酯、三醋酸纤维素(特别是醋酸化度小的)等。其中，从光学特性、生产率和耐热性的观点出发，优选包括丙烯酸类树脂和苯乙烯类树脂的树脂组成物。关于含有这样的树脂组成物作为成分的薄膜的制造方法，例如，公开在日本特开2008-146003号公报中。
(第三种双折射层)
作为第三种双折射层，能够适宜使用：对包含固有双折射为正的材料作为成分的薄膜进行纵横双轴拉伸加工而得到的物质；涂敷有胆甾醇(手性向列型)液晶、盘状液晶等的液晶性材料得到的物质；涂敷有包括聚酰亚胺、聚酰胺等的非液晶性材料而得到的物质等。
(偏振片)
作为偏振片，能够适宜使用例如使具有双色性的碘络化物等各向异性材料在聚乙烯醇(PVA)薄膜上吸附并取向而得的部件等。
(液晶单元)
液晶单元是在像素内将液晶分子的倾斜方向分割为多个的取向分割型的VA模式，即所谓的MVA模式(Multi-domain VA：多畴型VA模式)，通过使液晶层中的液晶分子与基板面垂直取向来进行黑显示。另外，作为液晶单元的驱动方式，除TFT方式(有源矩阵方式)以外，还可以是单纯矩阵方式(无源矩阵方式)、等离子体寻址方式等。作为液晶单元的结构，例如可以举出通过在各自形成有电极的一对基板之间夹持液晶层，且向各自的电极间施加电压来进行显示的结构。
(R、Rth、Nz系数、nx、ny、nz的测定方法)
使用双旋延迟旋转(dual retarder rotate)方式的偏振计(Axometrics公司制造，商品名：Axo-scan)进行了测定。面内相位差R从双折射层的法线方向实际测量。主折射率nx、ny、nz、厚度方向相位差Rth和Nz系数，从双折射层的法线方向、自法线方向起倾斜-50°～50°的各倾斜方向测定相位差，根据众所周知的折射率椭圆体式曲线拟合(curve fitting)而算出。倾斜方位为与面内滞相轴正交的方位。此外，虽然nx、ny、nz、Rxz和Nz依存于作为曲线拟合的计算条件提供的平均折射率＝(nx+ny+nz)/3，但实际将各双折射层的平均折射率统一为1.5进行计算。对于实际的平均折射率与1.5不同的双折射层，将平均折射率假设为1.5而进行换算。
(液晶显示装置的对比度-视野角特性的测定方法)
使用视野角测定装置(ELDIM公司制造，商品名：EZContrast160)进行测定。光源使用夏普公司制造的液晶电视(商品名：LC37-GH1)装载的背光源。对在方位45°、极角60°的倾斜方向的白显示和黑显示的亮度进行测定，将其比值设为CR(45，60)。另外，对在方位0°、极角60°的倾斜方向的白显示和黑显示的亮度进行测定，将其比值设为CR(0，60)。
以下举出实施例，对本发明进行更加详细地说明，但本发明不仅限定于这些实施例。
实施例1
涉及本发明的实施例1的液晶显示装置，如图13所示，是将第一偏振片310、第一λ/4板(第一种双折射层)320、MVA模式的液晶单元330、第三种双折射层335、第二λ/4板340、第二种双折射层345和第二偏振片350依次层叠而得到的圆偏振光VA模式的液晶显示装置300。液晶单元330包括薄膜晶体管(TFT)基板、彩色滤光片(CF)基板和在它们间夹持的液晶层。在TFT基板和彩色滤光片基板的液晶层一侧的表面分别设置有垂直取向薄膜，在各垂直取向薄膜的下层(基板侧)设置有电极。利用TFT基板的电极和彩色滤光片基板的电极，对液晶层施加所希望的电压，以控制液晶分子的取向。液晶层包括具有负的介电常数各向异性的液晶分子。因此，在不向液晶层施加电压的状态(断开状态)下，液晶分子与垂直取向薄膜的表面大致垂直地取向，在向液晶层施加阈值电压以上的电压的状态(导通状态)下，液晶分子相对于垂直取向薄膜的表面向水平方向倾倒。由于第一偏振片310和第二偏振片350的吸收轴互相正交地配置(正交尼科耳配置)，因此液晶显示装置300在断开状态进行黑显示。
液晶单元330是所谓的MVA模式(多畴型VA模式)的液晶单元，在像素内具有4个畴。在4个畴的倾斜方位，当正面观察显示面时，由于处于互相大致正交的关系，所以能够有效地解除倾斜方位的非对称性。因为在圆偏振光VA模式中使圆偏振光入射到液晶单元330中进行显示，所以如果限定于正面方向(显示画面的法线方向)，液晶分子的倾斜方位不会影响液晶单元的透过率，但是在倾斜方向上，液晶分子的倾斜方位会影响液晶单元的透过率。因此，通过控制在4个畴的倾斜方位，能够提高倾斜方向上的灰度等级视野角。
在液晶单元330中，如图24所示，在各像素中形成有4个畴，该4个畴包括液晶分子向22.5°方位倾斜取向的畴D1、液晶分子向112.5°方位倾斜取向的畴D2、液晶分子向202.5°方位倾斜取向的畴D3和液晶分子向292.5°方位倾斜取向的畴D4。为了提高视野角特性，如图25所示，可以将4个畴分别分割为能够施加不同电压的2个区域。在图25中，在像素内形成共8个区域，但对于包括极角不同的液晶分子的区域，只要彼此的倾斜方位大致相同就包含在同一畴中，因此畴的数量是4个。即，区域D1-1和D1-2的液晶分子的极角虽然不同，但倾斜方位都是22.5°，区域D2-1和D2-2的液晶分子的极角虽然不同，但倾斜方位都是112.5°，区域D3-1和D3-2的液晶分子的极角虽然不同，但倾斜方位都是202.5°，区域D4-1和D4-2的液晶分子的极角虽然不同，但倾斜方位都是292.5°。
另外，像素的畴数可以增加到4以上。例如，液晶单元330的1个像素可以由多个子像素组成，在这种情况下，可以如上所述的4种畴在各个子像素各设置有一组。
在液晶单元330中，液晶分子的倾斜方位的控制通过在TFT基板和CF基板中的至少一个形成的取向控制机构来进行。作为取向控制机构不作特别限定，例如，能够举出在TFT基板的上述电极形成的狭缝与在CF基板的垂直取向薄膜的下层(基板侧)形成的呈线状拉伸的电介质突起物的组合。此时，在各畴的液晶分子的倾斜方位，能够通过调整狭缝的拉伸方位和电介质突起物的拉伸方位来控制，也可以通过调整与第一偏振片310等之外的部件的粘贴朝向来控制。
另外，液晶分子的倾斜方位，由于因在TFT基板和CF基板设置的电极和配线的影响而产生的电场，TFT基板和CF基板的液晶层侧的表面形状等，有时会偏离希望的方位。在本发明中，如果在像素内形成有4个畴，该4个畴包括液晶分子向22.5°方位倾斜取向的畴D1、液晶分子向112.5°方位倾斜取向的畴D2、液晶分子向202.5°方位倾斜取向的畴D3和液晶分子向292.5°方位倾斜取向的畴D4，则如图26所示在像素内也可以包括因取向不良而产生的畴D5、D6和D7。
实施例2
涉及本发明的实施例2的液晶显示装置，如图27所示，是通过将第一偏振片410、第一λ/4板(第一种双折射层)420、MVA模式的液晶单元430、第二λ/4板440、第二种双折射层445和第二偏振片450依次层叠而得到的圆偏振光VA模式的液晶显示装置400。即，图27的液晶显示装置400，在不包括第三种双折射层的方面，与图13的液晶显示装置300不同。液晶单元430具有与实施例1的液晶单元330同样的结构，在各像素中形成有4个畴，该4个畴包括液晶分子向22.5°方位倾斜取向的畴、液晶分子向112.5°方位倾斜取向的畴、液晶分子向202.5°方位倾斜取向的畴和液晶分子向292.5°方位倾斜取向的畴。另外，图27中，在第一偏振片和第二偏振片410、450中描绘的箭头表示其吸收轴的方位，在第一λ/4板和第二λ/4板420、440中描绘的箭头表示其滞相轴的方位，在第二种双折射层445中描绘的箭头表示其进相轴的方位，在液晶单元430中描绘的椭圆体表示其折射率椭圆体的形状。
实施例3
涉及本发明的实施例3的液晶显示装置，如图28所示，是通过将第一偏振片510、第一个第二种双折射层515、第一λ/4板(第一种双折射层)520、MVA模式的液晶单元530、第三种双折射层535、第二λ/4板540、第二个第二种双折射层545和第二偏振片550依次重叠而得到的圆偏振光VA模式的液晶显示装置500。即，图28的液晶显示装置500，在包括2个第二种双折射层的方面，与图13的液晶显示装置300不同。液晶单元530具有与实施例1的液晶单元330同样的结构，在各像素内形成有4个畴，该4个畴包括液晶分子向22.5°方位倾斜取向的畴、液晶分子向112.5°方位倾斜取向的畴、液晶分子向202.5°方位倾斜取向的畴和液晶分子向292.5°方位倾斜取向的畴。另外，图28中，在第一偏振片和第二偏振片510、550中描绘的箭头表示其吸收轴的方位，在第一λ/4板和第二λ/4板520、540中描绘的箭头表示其滞相轴的方位，在第一个第二种双折射层和第二个第二种双折射层515、545中描绘的箭头表示其进相轴的方位，在液晶单元530中描绘的椭圆体表示其折射率椭圆体的形状。
比较例1
比较例1的液晶显示装置，虽然具有与实施例1的液晶显示装置300同样的结构，但在各像素形成有4个畴，该4个畴包括液晶分子向45°方位倾斜取向的畴、液晶分子向135°方位倾斜取向的畴、液晶分子向225°方位倾斜取向的畴和液晶分子向315°方位倾斜取向的畴这一方面，与实施例1液晶显示装置300不同。
比较例2
比较例2的液晶显示装置，虽然具有与实施例1的液晶显示装置300同样的结构，但在各像素形成有4个畴，该4个畴包括液晶分子向0°方位倾斜取向的畴、液晶分子向90°方位倾斜取向的畴、液晶分子向180°方位倾斜取向的畴和液晶分子向270°方位倾斜取向的畴这一方面，与实施例1液晶显示装置300不同。
比较例3
比较例3的液晶显示装置，虽然具有与实施例2的液晶显示装置400同样的结构，但在各像素形成有4个畴，该4个畴包括液晶分子向45°方位倾斜取向的畴、液晶分子向135°方位倾斜取向的畴、液晶分子向225°方位倾斜取向的畴和液晶分子向315°方位倾斜取向的畴这一方面，与实施例2液晶显示装置400不同。
比较例4
比较例4的液晶显示装置，是将第一偏振片、TAC、第一λ/4板(第一种双折射层)、VA模式的液晶单元、第三种双折射层、第二λ/4板、TAC和第二偏振片依次层叠而得的VA模式的液晶显示装置。即，本比较例的液晶显示装置，在不包括第二种双折射层的方面，与图13的液晶显示装置300不同。比较例5的液晶单元，虽然具有与实施例1的液晶单元330同样的结构，但在各像素形成有4个畴，该4个畴包括液晶分子向45°方位倾斜取向的畴、液晶分子向135°方位倾斜取向的畴、液晶分子向225°方位倾斜取向的畴和液晶分子向315°方位倾斜取向的畴这一方面，与液晶单元330不同。
比较例5
比较例5的液晶显示装置，是将第一偏振片、TAC、第一λ/4板(第一种双折射层)、VA模式的液晶单元、第二λ/4板、TAC和第二偏振片依次层叠而得到的VA模式的液晶显示装置。比较例5的液晶单元，虽然具有与实施例1的液晶单元330同样的结构，但在各像素形成有4个畴，该4个畴包括液晶分子向45°方位倾斜取向的畴、液晶分子向135°方位倾斜取向的畴、液晶分子向225°方位倾斜取向的畴和液晶分子向315°方位倾斜取向的畴这一方面，与液晶单元330不同。
比较例6
比较例6的液晶显示装置，是将第一偏振片、双轴性相位差薄膜、VA模式的液晶单元、TAC和第二偏振片依次层叠而得到的VA模式的液晶显示装置。比较例6的液晶单元，虽然具有与实施例1的液晶单元330同样的结构，但在各像素形成有4个畴，该4个畴包括液晶分子向45°方位倾斜取向的畴、液晶分子向135°方位倾斜取向的畴、液晶分子向225°方位倾斜取向的畴和液晶分子向315°方位倾斜取向的畴这一方面，与液晶单元330不同。
关于各示例的偏振片、双折射层和液晶单元的材料名、轴角度、面内相位差R、厚度方向相位差Rth或Rlc、以及Nz系数，如下述的表5所示。在表中，各双折射层的轴用面内滞相轴的方位角定义，偏振片的轴用吸收轴的方位角定义。另外，关于第二种双折射层，虽然面内进相轴在设计上是重要的，但在表中与其它的双折射层同样，第二种双折射层的轴用面内滞相轴的方位角定义。第二种双折射层的面内进相轴与第二种双折射层的面内滞相轴正交。另外，在表中，关于各双折射层的材料名，用以下的简写符号表示。
NB：降冰片烯
PI：聚酰亚胺
TAC：三醋酸纤维素
A：包括丙烯酸类树脂和苯乙烯类树脂的树脂组成物
(评价结果)
对各示例的液晶显示装置的对比度-视野角特性进行测定，且将在方位0°、极角60°的对比度〔CR(0，60)〕和在方位45°、极角60°的对比度〔CR(45，60)〕整理到下述的表5中。另外，所谓“在方位X°、极角Y°的对比度”是在将X°方位的视角自法线方向起倾倒Y°的方向上测定的对比度。即，极角表示正面方向与视角方向所成的角。另外，关于各示例，将(1)方位0°、极角0°；(2)方位0°、极角60°；(3)方位45°、极角60°的伽马曲线表示在图29～37中。在该伽马曲线中，横轴为灰度等级值，纵轴为被标准化的亮度，伽马曲线表示透过率相对于在液晶层施加的电压的变化。由于各示例的液晶显示装置的显示模式是常黑显示模式，因此黑显示对应于灰度等级值0，白显示对应于灰度等级值256，灰度等级值越大在液晶层施加的电压越大。亮度的标准化是将灰度等级值为256时的亮度设为1.0，且在各个测定方向进行。对从不同测定方向得到的多个伽马曲线进行互相对比的方法，作为表示因观看液晶显示装置的方向导致显示画面的外观产生多大差异的指标被普遍使用，伽马曲线彼此越接近，显示画面的外观就越一致。
涉及本发明的实施例1～3的液晶显示装置的CR(0，60)和CR(45，60)，全都与比较例子1～3的CR(0，60)和CR(45，60)同等。另一方面，在实施例1～3的液晶显示装置中，方位0°、极角60°的伽马曲线和方位45°、极角60°的伽马曲线，与比较例1～6的液晶显示装置的情况相比更加一致，能够抑制越提高电压而亮度越下降的反转现象。实施例1～3的液晶显示装置，在目测评价中倾斜视角的显示品质优异。
[表5]
Figure BDA0000130378890000421
另外，各实施例的液晶显示装置，在液晶单元两侧设置有由直线偏光板(偏振片)与λ/4板组合而成的圆偏光板，因此任何一个都以圆偏振光VA模式进行显示。圆偏振光VA模式，除了具有改善透过率的效果外，还能得到防止反射的效果，因此对提高对比度有效。基于圆偏振光VA模式的反射防止功能是指：通过圆偏光板的作用，使从液晶显示装置的周围一旦入射到液晶显示装置内且在显示装置内反射的光，即所谓的因内部反射而产生的反射光不射出到液晶显示装置外。因此，根据圆偏振光VA模式，在液晶单元内的黑矩阵、配线、电极等的表面发生反射的光，变得很难射出到液晶显示装置外，特别是，能够防止在周围明亮的状况(明亮环境)下液晶显示装置的对比度下降。
另一方面，作为使在明亮环境下的液晶显示装置的对比度下降的反射光，除上述因内部反射而产生的反射光之外，还能够举出从液晶显示装置的周围不射入到液晶显示装置内而在液晶显示装置的表面发生反射的光，即因所谓的表面反射而产生的反射光。圆偏振光VA模式的液晶显示装置抑制因内部反射而产生的反射光，其结果为因表面反射而产生的反射光的量对显示画面的视认性带来显著的影响。因此，通过对圆偏振光VA模式的液晶显示装置实施降低因表面反射而产生的反射光的对策，在明亮环境下得到非常高的对比度，观看显示画面的人能体验到显示品质的显著提高。
作为用于抑制表面反射的反射防止薄膜，例举有：层叠折射率不同的多个薄膜而形成的反射防止薄膜、在表面形成有微小的突起物和凹部的反射防止薄膜。其中，作为后者的反射防止薄膜中的一种的“蛾眼(蛾的眼睛)薄膜”，具有在表面设置大量的比可见光的波长(380～780nm)小的突起物的构造，在表面反射的抑制中能发挥非常良好的效果。如图38(a)所示，入射到蛾眼薄膜的光，经由设置在表面的微小的突起物361到达薄膜基材部362，因此在空气层与薄膜基材部之间的突起和空气层混杂的区域(图中A-B之间的区域)，能够看作为具有构成薄膜的材料的折射率(树脂薄膜的情况下，为1.5左右)与空气的折射率(1.0)的中间折射率的区域。即，该区域的折射率，如图38(b)所示，与突起物与空气层的体积比的变化对应地，从接触薄膜表面的空气的折射率到构成薄膜的材料的折射率为止，在比可见光的波长短的距离内连续地慢慢增大。其结果，入射到蛾眼薄膜的光不将空气-薄膜间的界面作为折射率不同的界面来识别，能够大幅抑制在界面发生的光反射。通过蛾眼薄膜，例如能够使可见光的表面反射率为0.15％左右。
蛾眼薄膜如果配置在折射率不同的界面，则能够发挥降低反射率的效果，但是在图13所示的结构中，在第二偏振片350的内部产生的内部反射，能够通过由第二偏振片350和第二λ/4板340组合而成的圆偏光板进行抑制。因此，在图13的结构中追加蛾眼薄膜的情况下，如图39所示的蛾眼薄膜360那样设置在比第二偏振片350靠近显示面一侧的位置。在比第二偏振片350靠近显示面一侧的位置设置保护板等的部件而具有多个界面的情况下，可以按每个界面设置蛾眼薄膜，优选至少配置在露出到液晶显示装置的外部的面。
作为蛾眼薄膜的具体例，举出高度约为200nm的大致圆锥状的突起物以顶点间的距离约为200nm的方式大量形成在表面上的树脂薄膜。
作为蛾眼薄膜的制造方法，例如能够举出将刻在模具上的纳米尺寸(1～1000μm)的凹凸，压入涂敷在基板上的树脂材料以转印形状的技术，即所谓的纳米压印(nano imprint)技术。作为在纳米压印技术中的使树脂材料硬化的方法，例如举出热纳米压印技术、UV纳米压印技术等。UV纳米压印技术是指：通过在透明基板上形成紫外线硬化树脂的薄膜且向该薄膜上压入模具后照射紫外线，在透明基板上形成具有模具的反转形状的蛾眼构造的薄膜。
为了通过纳米压印技术来大量地制造便宜的具有蛾眼构造的薄膜，与批处理相比优选采用辊到辊(Roll-to-Roll)处理。根据辊到辊处理，使用模具辊能够连续地制造具有蛾眼构造的薄膜。作为这样的模具辊，能够举出通过阳极氧化法在被研磨的圆柱状或圆筒状的铝管的外周面形成纳米尺寸的凹部的模具辊。根据阳极氧化法，能够在表面随机且几乎均等地形成纳米尺寸的凹部，在模具辊的表面，能形成适合连续生产的没有接缝的(无缝的)蛾眼构造。
上述实施方式的各方式，在不超出本发明的主旨的范围内可以适当地组合。
另外，本申请以2009年7月30日申请的日本国专利申请2009-178238号为基础，主张基于巴黎条约和进入国的法规的优先权。该申请的全部内容作为参照包括在本申请中。
附图标记说明
100：圆偏振光VA模式液晶显示装置
110：第一偏振片
111：第一偏振片的吸收轴
120：第一λ/4板
121：第一λ/4板的滞相轴
130：VA模式液晶单元
140：第二λ/4板
141：第二λ/4板的滞相轴
150：第二偏振片
151：第二偏振片的吸收轴
200：圆偏振光VA模式液晶显示装置
210：第一偏振片
220：第一λ/4板
230：VA模式液晶单元
235：第三种双折射层
240：第二λ/4板
250：第二偏振片
300：圆偏振光VA模式液晶显示装置
310：第一偏振片
320：第一λ/4板
330：VA模式液晶单元
335：第三种双折射层
340：第二λ/4板
345：第二种双折射层
350：第二偏振片
360：蛾眼薄膜
400：圆偏振光VA模式液晶显示装置
410：第一偏振片
420：第一λ/4板
430：VA模式液晶单元
440：第二λ/4板
445：第二种双折射层
450：第二偏振片
500：圆偏振光VA模式液晶显示装置
510：第一偏振片
515：第一个第二种双折射层
520：第一λ/4板
530：VA模式液晶单元
535：第三种双折射层
540：第二λ/4板
545：第二个第二种双折射层
550：第二偏振片

Claims (19)

1.一种液晶显示装置，其特征在于：
所述液晶显示装置依次具有：
第一偏振片；
面内相位差被调整为λ/4的第一λ/4板；
在一对对置的基板间包括液晶层的液晶单元；
面内相位差被调整为λ/4的第二λ/4板；和
第二偏振片，
在将第二偏振片的吸收轴的方位定义为0°时，
所述第二λ/4板的面内滞相轴呈大致45°的角度，
所述第一λ/4板的面内滞相轴呈大致135°的角度，
所述第一偏振片的吸收轴呈大致90°的角度，
通过使液晶层中的液晶分子从与基板面大致垂直地取向的状态变为相对于基板面倾斜地取向的状态，使显示亮度变化，
所述液晶层具有：
液晶分子向12.5°～32.5°方位倾斜取向的畴；
液晶分子向102.5°～122.5°方位倾斜取向的畴；
液晶分子向192.5°～212.5°方位倾斜取向的畴；和
液晶分子向282.5°～302.5°方位倾斜取向的畴。
2.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：
在将满足nx＞ny≥nz的关系的双折射层定义为第一种双折射层，将满足nx＜ny≤nz的关系的双折射层定义为第二种双折射层时，
所述第一λ/4板和第二λ/4板是具有大致相同的Nz系数的第一种双折射层，
在所述第二λ/4板与第二偏振片之间具有第二种双折射层，
所述第二种双折射层的面内进相轴与所述第二偏振片的吸收轴大致正交。
3.如权利要求1或2所述的液晶显示装置，其特征在于：
在将满足nx≈ny≥nz的关系的双折射层定义为第三种双折射层时，
在所述第一λ/4板与所述液晶单元之间和所述液晶单元与所述第二λ/4板之间中的至少一个，具有至少一层第三种双折射层。
4.如权利要求3所述的液晶显示装置，其特征在于：
在将所述第一λ/4板和第二λ/4板的Nz系数定义为Nzq，
将所述液晶单元的黑显示时的厚度方向相位差定义为Rlc，
将在所述第一λ/4板与所述第二λ/4板之间配置的至少一层的第三种双折射层的厚度方向相位差的总和定义为R3时，
满足下述式(1)～(3)：
1.0≤Nzq≤2.9(1)，
(169nm×Nzq-81nm)-30nm≤Rlc+R3(2)，
Rlc+R3≤(169nm×Nzq-81nm)+30nm    (3)。
5.如权利要求4所述的液晶显示装置，其特征在于：
在将所述第二种双折射层的Nz系数定义为Nz2，将所述第二种双折射层的面内相位差定义为R2时，
满足下述式(4)～(7)：
(-0.63×Nzq2+0.56×Nzq+0.40)-0.35≤Nz2(4)，
Nz2≤(-0.63×Nzq2+0.56×Nzq+0.40)+0.35(5)，
(43nm×Nzq2-226nm×Nzq+370nm)-30nm≤R2(6)，
R2≤(43nm×Nzq2-226nm×Nzq+370nm)+30nm  (7)。
6.如权利要求5所述的液晶显示装置，其特征在于：
满足1.40≤Nzq。
7.如权利要求3～6中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于：
在将所述第一λ/4板和第二λ/4板的Nz系数定义为Nzq时，
满足2.00＜Nzq。
8.如权利要求3或4所述的液晶显示装置，其特征在于：
在将所述第一λ/4板和第二λ/4板的Nz系数定义为Nzq，将所述第二种双折射层的Nz系数定义为Nz2，将所述第二种双折射层的面内相位差定义为R2时，
满足Nzq＜1.40，满足-0.35≤Nz2≤0，且满足108nm≤R2≤168nm。
9.如权利要求1或2所述的液晶显示装置，其特征在于：
在将满足nx≈ny≥nz的关系的双折射层定义为第三种双折射层时，
在所述第一个第一种双折射层与所述液晶单元之间和所述液晶单元与所述第二个第一种双折射层之间，不具有第三种双折射层。
10.如权利要求9所述的液晶显示装置，其特征在于：
在将所述第一λ/4板和第二λ/4板的Nz系数定义为Nzq，
将所述液晶单元的黑显示时的厚度方向相位差定义为Rlc时，
满足下述式(1)、(8)和(9)：
1.0≤Nzq≤2.9(1)，
(169nm×Nzq-81nm)-30nm≤Rlc    (8)，
Rlc≤(169nm×Nzq-81nm)+30nm    (9)。
11.如权利要求10所述的液晶显示装置，其特征在于：
在将所述第二种双折射层的Nz系数定义为Nz2，将所述第二种双折射层的面内相位差定义为R2时，
满足下述式(4)～(7)：
(-0.63×Nzq2+0.56×Nzq+0.40)-0.35≤Nz2(4)，
Nz2≤(-0.63×Nzq2+0.56×Nzq+0.40)+0.35(5)，
(43nm×Nzq2-226nm×Nzq+370nm)-30nm≤R2(6)，
R2≤(43nm×Nzq2-226nm×Nzq+370nm)+30nm  (7)。
12.如权利要求11所述的液晶显示装置，其特征在于：
满足1.40≤Nzq。
13.如权利要求9或10所述的液晶显示装置，其特征在于：
在将所述第一λ/4板和第二λ/4板的Nz系数定义为Nzq，将所述第二种双折射层的Nz系数定义为Nz2，将所述第二种双折射层的面内相位差定义为R2时，
满足Nzq＜1.40，满足-0.35≤Nz2≤0，且满足108nm≤R2≤168nm。
14.如权利要求9～13中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于：
在将所述第一λ/4板和第二λ/4板的Nz系数定义为Nzq时，
满足2.00≤Nzq。
15.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：
在将满足nx＞ny≥nz的关系的双折射层定义为第一种双折射层，将满足nx＜ny≤nz的关系的双折射层定义为第二种双折射层时，
所述第一λ/4板和第二λ/4板是具有大致相同的Nz系数的第一种双折射层，
在所述第一λ/4板与第一偏振片之间具有第一个第二种双折射层，
在所述第二λ/4板与第二偏振片之间具有第二个第二种双折射层，
所述第一个第二种双折射层与所述第二个第二种双折射层具有大致相同的Nz系数和面内相位差，
所述第一个第二种双折射层的面内进相轴与所述第一偏振片的吸收轴大致正交，
所述第二个第二种双折射层的面内进相轴与所述第二偏振片的吸收轴大致正交。
16.如权利要求15所述的液晶显示装置，其特征在于：
在将满足nx≈ny≥nz的关系的双折射层定义为第三种双折射层时，
在所述第一λ/4板与所述液晶单元之间和所述液晶单元与所述第二λ/4板之间中的至少一个，具有至少一层第三种双折射层。
17.如权利要求16所述的液晶显示装置，其特征在于：
在将所述第一λ/4板和第二λ/4板的Nz系数定义为Nzq，
将所述液晶单元的黑显示时的厚度方向相位差定义为Rlc，
将在所述第一λ/4板与所述第二λ/4板之间配置的至少一层的第三种双折射层的厚度方向相位差的总和定义为R3时，
满足下述式(1)～(3)：
1.0≤Nzq≤2.9(1)，
(169nm×Nzq-81nm)-30nm≤Rlc+R3(2)，
Rlc+R3≤(169nm×Nzq-81nm)+30nm    (3)。
18.如权利要求17所述的液晶显示装置，其特征在于：
在将所述第一个第二种双折射层和第二个第二种双折射层的Nz系数定义为Nz2，将所述第一个第二种双折射层和第二个第二种双折射层的面内相位差定义为R2时，
满足下述式(10)～(13)：
(-0.87×Nzq2+2.15×Nzq-0.76)-0.45≤Nz2(10)，
Nz2≤(-0.87×Nzq2+2.15×Nzq-0.76)+0.45(11)，
(25nm×Nzq2-159nm×Nzq+311nm)-40nm≤R2(12)，
R2≤(25nm×Nzq2-159nm×Nzq+311nm)+40nm  (13)。
19.如权利要求16或17所述的液晶显示装置，其特征在于：
在将所述第一个第一种双折射层和第二个第一种双折射层的Nz系数定义为Nzq，将所述第一个第二种双折射层和第二个第二种双折射层的Nz系数定义为Nz2，将所述第一个第二种双折射层和第二个第二种双折射层的面内相位差定义为R2时，
满足Nzq＜2.00，满足-0.45≤Nz2≤0，且满足5nm≤R2≤133nm。
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