JP2002040428A

JP2002040428A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2002040428A
Application number: JP2000273321A
Authority: JP
Inventors: Yoshihisa Iwamoto; 宣久岩本; Yasufumi Iimura; 靖文飯村
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 1999-09-28
Filing date: 2000-09-08
Publication date: 2002-02-06

Abstract

(57)【要約】【課題】液晶分子が、基板に平行な方位角方向で、ラ
ンダムな方向に配列するか、または基板に平行な面内で
連続的に変化している液晶配列状態を持つ液晶表示装置
において、液晶分子が単結晶配列の液晶表示装置と同様
な実効開口率を有し、視角依存性が少なく、しかも表示
品質の優れた液晶表示装置を提供する。【解決手段】液晶層を一対の対向する基板で挟持した
液晶表示装置であって、前記液晶層は、前記液晶層の液
晶分子が、前記基板に平行な方位角方向で、ランダムな
方向に配列するか、または前記基板に平行な面内で連続
的に変化している状態を有し、前記一対の基板のそれぞ
れの外側に、円偏光板を配置している。さらに、液晶層
を一対の対向する基板で挟持した液晶表示装置であっ
て、前記液晶層は、前記液晶層の液晶分子が、前記基板
に平行な方位角方向で、ランダムな方向に配列するか、
または前記基板に平行な面内で連続的に変化している状
態を有し、前記一対の基板の一方の外側に円偏光板を配
置し、他方の基板側に隣接して光反射板を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に係
わり、特に、液晶分子が、基板に平行な方位角方向で、
ランダムな方向に配列するか、または基板に平行な面内
で連続的に変化している液晶配列状態を持つ液晶表示装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置において、液晶自身の複屈
折性により、表示面の観察方向（視認角）が変化する
と、それにつれて表示状態も変化するという問題があ
る。これは、液晶層における液晶分子が基板界面の配向
規制により、単結晶的配列をしているためと考えられ
る。

【０００３】この視認角依存性を少なくして、どの観察
方向からも同じような表示状態とする方法として、液晶
分子を画素内であらゆる方向にランダムに配向させるい
わゆるマルチドメイン法が考案されている。たとえば、
各画素の一つ一つを二つあるいは四つの異なる配列方位
を持った液晶分子で構成される複数の副画素に分割して
構成するものが多く提案されている。マルチドメイン法
では、全方位に液晶配列する副画素（ドメイン）が存在
するアモルファス配向や、ＡＳＭ（ＡｘｉａｌｌｙＳ
ｙｍｍｅｔｒｉｃａｌｉｇｎｅｄＭｉｃｒｏ−ｃｅ
ｌｌ）配向すなわち軸対称配向等が視認角依存性の対策
としてもっとも有効であると考えられる。

【０００４】液晶セルの光透過率が高く、良好な表示状
態を得るためには、液晶配向方向と偏光板配置の関係
は、ある特定の条件を満たしている必要がある。

【０００５】図３５は、ＥＣＢ型（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａ
ｌｌｙＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＢｉｒｅｆｒｉｎｇｅ
ｎｃｅ）−ＬＣＤ（液晶表示装置）の電圧印加時の様子
を模式的に描いたものである。液晶層を対向する一対の
透明基板（図示せず。）で挟持したＥＣＢ型液晶セル１
は、互いに直交する透過軸（偏光軸）方向（矢印）の直
線偏光板２、３で挟持されている。４は液晶分子の長軸
方向を模式的に図示したもので、例えば、電圧無印加時
には、偏光板に対して垂直な方向に立っていて、互いに
直交関係にある偏光板２，３により光は通過できないで
暗表示となる。電圧印加時には、液晶分子は図３５のよ
うに偏光板に対して平行に配列して、一方の偏光板を通
過した直線偏光は、液晶セル１を通過時に複屈折を受け
て楕円偏光に変化し、その一部がもう一方の偏光板を通
過して明表示となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ＥＣＢ型ＬＣＤにおい
て高透過率でかつ高コントラストな表示を実現するに
は、偏光板２，３の透過軸（偏光軸）とセル基板界面の
液晶分子の配向方向とのなす角度は、４５度とするのが
通常である。従って、１画素における液晶配向方向の方
位がランダム性が強いアモルファス配向やＡＳＭモード
やあるいは電圧印加時の垂直配向ＥＣＢモードのＬＣＤ
では、そのような角度条件を満たさない副画素が存在す
ることにより実効的な開口率が低下し、光透過率の低下
を招き、特に、表示面の正面方向から観察した時の電気
光学特性が著しく低下する。

【０００７】本発明の目的は、液晶分子が、基板に平行
な方位角方向で、ランダムな方向に配列するか、または
基板に平行な面内で連続的に変化している液晶配列状態
を持つ液晶表示装置において、液晶分子が単結晶的配列
の液晶表示装置と同等な実効開口率を有し、視角依存性
が少なく、しかも表示品質の優れた液晶表示装置を提供
することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の一観点によれ
ば、液晶層を一対の対向する基板で挟持した液晶表示装
置は、前記液晶層は、前記液晶層の液晶分子が、前記基
板に平行な方位角方向で、ランダムな方向に配列する
か、または前記基板に平行な面内で連続的に変化してい
る状態を有し、前記一対の基板のそれぞれの外側に、円
偏光板を配置している。

【０００９】本発明の他の観点によれば、液晶層を一対
の対向する基板で挟持した液晶表示装置であって、前記
液晶層は、前記液晶層の液晶分子が、前記基板に平行な
方位角方向で、ランダムな方向に配列するか、または前
記基板に平行な面内で連続的に変化している状態を有
し、前記一対の基板の一方の外側に円偏光板を配置し、
他方の基板側に隣接して光反射板を有する液晶表示装置
も含む。

【００１０】偏光手段に円偏光板を使用したことによっ
て、液晶セル内の方位角方向の異常配向状態を不可視化
して、かつその領域を有効画素化することにより実効的
な開口率を向上させる。本発明は、透過型液晶表示装置
と反射型液晶表示装置のいずれにも適用可能である。

【００１１】

【発明の実施の形態】通常、液晶セルの前後、すなわ
ち、前面と後面とには、図３５の例でも示したように、
それぞれ直線偏光板が貼り付けてあるが、本発明におい
ては、直線偏光板の代わりに円偏光板を使用することに
より、液晶層の液晶分子が、前記基板に平行な方位角方
向で、ランダムな方向に配列したり、または基板に平行
な面内で連続的に変化している状態を持つ液晶表示装置
であっても、液晶分子が単結晶的配列の液晶表示装置と
同様な実効開口率を有する表示状態が得られる。しか
も、視角依存性が少なく、表示品質が優れる。

【００１２】図１に、本発明の実施例による透過型の液
晶表示装置の模式図を示す。１０は、液晶層であり、図
示しない一対の透明基板で液晶１１を含む液晶層１０が
挟持されている。液晶層１０の両外側には、それぞれ円
偏光板２０，３０が配置されている。円偏光板２０は、
直線偏光板２１と１／４波長板２２とで構成される。直
線偏光板２１の透過軸の方向ａと１／４波長板２２の遅
相軸の方向ｂとが４５°になるように配置されている。
もう一方の円偏光板３０も直線偏光板３１と１／４波長
板３２とで構成されていて、直線偏光板と１／４波長板
の順序は逆である。

【００１３】すなわち、直線偏光板２１と３１とは液晶
セル１０の前後にその透過軸がｘ軸に対して４５°でパ
ラレル配置され、１／４波長板２２と３２はいずれも遅
相軸が平行で０°である。この配置条件で、液晶分子１
１がｘ軸に関して方位角θだけ傾いている場合、ジョー
ンズベクトルを用いて正面出射電界Ｅｏｕｔを示すと式
１の通りとなる。

【００１４】

【数１】

【００１５】ここで、Ｅｉｎは正面入射光電界を示す。
Δｎは屈折率異方性、Δｎｄはリタデーション、ｉは虚
数単位を示す。液晶セル１０に入射する電界Ｅｉｎは、
円偏光板２０を通過するだけなので、次の式２で表せ
る。

【００１６】

【数２】

【００１７】これを考慮して、出射光強度Ｉを求める
と、式３に示すように、液晶層１０のリタデーションδ
のみの関数となる。

【００１８】

【数３】

【００１９】但し、Ｅｏｕｔ^*はＥｏｕｔの複素共役で
ある。すなわち、透過光強度Ｉは、液晶配向の方位θに
は無関係で、液晶層１０の厚さ方向の液晶分子配列のみ
に依存する。

【００２０】図１の透過型液晶表示装置のほかに、反射
型液晶表示装置の実施例を図２に示す。図２で、４０は
光反射板あるいは反射面であり、出射光は液晶層を２回
透過するが、それ以外は図１の実施例と同様であり、同
じような効果を得ることができる。

【００２１】図３は、透過型液晶表示装置の別の実施例
を示す。図１の場合と異なるのは、前後の円偏光板２０
と５０との間の透過軸と遅相軸が直交した関係になって
いることである。すなわち、出射側の円偏光板５０の直
線偏光板５１の透過軸ｃと入射側の円偏光板２０の直線
偏光板２１の透過軸ａとは互いに直交し、出射側の円偏
光板５０の１／４波長板５２の遅相軸ｅと入射側の円偏
光板２０の１／４波長板２２の遅相軸ｂとは互いに直交
している。この実施例でも、図１の実施例と同様な効果
を得ることができる。

【００２２】図４は、透過型液晶表示装置の別の実施例
を示す。図１〜図３の場合と異なるのは、入射側の円偏
光板６０を構成する偏光子（直線偏光板）６１の透過軸
ａと液晶分子１１の配向方向とのなす角度が４５度と設
定してあり、それに伴い出射側の円偏光板７０を構成す
る検光子（直線偏光板）７１の透過軸ｃと液晶分子１１
の配向方向とのなす角度も４５度となっていることであ
る。さらに、出射側の円偏光板７０の検光子７１の透過
軸ｃと入射側の円偏光板６０の偏光子６１の透過軸ａと
は互いに直交し、出射側の円偏光板７０の１／４波長板
７２の遅相軸ｅと入射側の円偏光板６０の１／４波長板
６２の遅相軸ｂとは互いに直交している。

【００２３】図４の実施例の出射光電界強度Ｅｏｕｔを
ジョーンズベクトルを用いて示すと式４の通りとなる。

【００２４】

【数４】

【００２５】さらに出射光強度Ｉｏｕｔは、式５に示す
ようになる。

【００２６】

【数５】

【００２７】この実施例でも、、液晶層１０のリタデー
ションδのみの関数となり、透過光強度は液晶分子の方
位角θには無関係となって、図１〜図３の実施例と同様
な効果を得ることができる。

【００２８】この式によると、円偏光板を使用した場
合、透過光強度は液晶分子の方位角θに関係ないことが
判る。理想的な円偏光板を用いた場合、円偏光板と液晶
層との配置は任意でよい。すなわち、円偏光板の軸方位
は原理的には任意でよいことになる。

【００２９】なお、図４の実施例の入射側と出射側の円
偏光板の１／４波長板の遅相軸は互いに平行であるため
に、円偏光の回転方向は入射側と出射側で同一（いずれ
も右回りか、あるいは左回り）となるので、ノーマリホ
ワイト表示が得られる。図４の配置で、入射側と出射側
の円偏光板の１／４波長板の遅相軸を互いに直交させる
と出射光強度Ｉｏｕｔは、式６に示すようになる。この
場合、円偏光の回転方向は入射側と出射側で逆回りとな
るので、ノーマリブラック表示が得られる。

【００３０】

【数６】

【００３１】

【実施例】次に、図１〜図３に示した液晶表示装置の実
施例について、実際に作製して試験した結果を図５と図
６を参照して説明する。

【００３２】各画素の液晶を駆動するコモン電極１００
を、長方形のストライプ状として、その中央部に隣接電
極間隔と同じ幅の１０μｍでスリット開口部１０１（非
電極部）を設けて、スリットのエッジ部による斜め電界
（フリンジ電界、不均一電界）を利用して液晶分子の配
向制御を行い、視角特性を改善した液晶セルと、円偏光
板との組み合わせを使用した。

【００３３】液晶セルは、セル厚ｄ＝３．８μｍ、誘電
率異方性が負Δε＜０であり、スリット電極１００は電
極間隔（＝スリット幅）が１０μｍである。印加電圧は
４．３Ｖｒｍｓで矩形交流波である。測定用光源とし
て、ハロゲンランプに中心波長が５３０ｎｍのニコン製
バンドパスフィルタを介して使用した。なお、参考のた
めに、従来の直線偏光板を使用したものも作製して、比
較測定を行った。

【００３４】図５は、従来の直線偏光板を使用したもの
であり、図６は、同じ液晶セルに円偏光板（直線偏光板
＋１／４波長板）を使用した本発明の実施例によるもの
で、いずれもニコン製偏光顕微鏡で、上記条件で電極の
ある面を撮影したものである。

【００３５】図５の従来例の場合、直線偏光板は偏光顕
微鏡に備わっているものを利用した。この場合、不均一
電界(斜め電界)による液晶分子配向制御が行われている
ために、液晶分子の方位配向方向が１画素内で均一では
ない。従って、液晶セル前後に配置した直線偏光板の透
過軸方向ｆ、ｇと平行に配置している液晶分子の領域は
電圧を印加しているにもかかわらず、光透過率が十分上
昇しておらず、写真のように暗い影状に見えることが分
かる。これは、暗い部分が液晶のダイレクタと偏光板の
透過軸とが一致して、配向方向と偏光板の透過軸方向と
の関係が４５°という最適条件を満たしてないためであ
る。

【００３６】図６の円偏光板を用いた、本発明の実施例
の場合、入射側の円偏光板に使用する直線偏光板は、偏
光顕微鏡に備え付けのものを利用し、１／４波長板はニ
コン製の５３０ｎｍ用を使用し、もう一方の円偏光板用
の直線偏光板と１／４波長板とは、サンリツ製円偏光板
を用いた。図６のｈとｉは上側と下側の１／４波長板の
遅相軸方向を示す。ｘは上側直線偏光板の透過軸方向
で、ｙは下側直線偏光板の透過軸方向を示す。図６の写
真から明らかなように、図５の従来のもので見られた暗
い影状の部分は消失し、実効開口率は向上している。

【００３７】図７に、その他に行ったシュミレーション
検討結果をグラフで示す。図７は、本発明の円偏光板を
使用する液晶表示装置で、液晶セルの液晶分子のツイス
ト角の大きさによりどのような影響があるか検討した結
果である。同図で、（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）
は、それぞれ、ツイスト角が０°、９０°、１８０°、
及び２４０°の場合を示し、横軸が印加電圧、縦軸が光
透過率を示す。そして、各グラフで実線が従来の直線偏
光板使用のもので、点線が本発明の円偏光板使用の場合
である。

【００３８】図７から明白なように、円偏光板を使用し
た場合には、ツイスト角が大きくなればなるほど、透過
率の低下が大きくなる。従って、ツイスト角は０°〜２
００°程度の範囲が実用的に望ましく、特には０°〜１
８０°の範囲が好ましい。

【００３９】次に、図８の（ａ）の特性グラフは、図１
の実施例の液晶層と円偏光板の配置における印加電圧
（横軸）に対する光透過率（縦軸）についての検討結果
を示したものである。ここで液晶のツイスト角は０°と
した。プレティルト角は８９．９°(垂直配向)である。
この場合、液晶層１０を光軸を中心として回転させて
も、特性は図７の（ａ）と殆ど変わらなかった。すなわ
ち、円偏光板と液晶分子の配向方向の関係は、任意とす
ることができることが分かった。

【００４０】さらに、図８の（ｂ）の特性グラフは、図
１の実施例の液晶層と円偏光板の配置における印加電圧
（横軸）対透過率（縦軸）の別の検討結果を示したもの
である。カイラル剤を添加して液晶のツイスト角は９０
°とした。プレティルト角は８９．９°(垂直配向)であ
る。この場合、液晶層１０は固定し、出射側の円偏光板
５０を光軸を中心として回転させた。この場合、図３の
配置も含まれることになる。このようにして円偏光板５
０を回転させても、図８の（ｂ）の特性は殆ど変わらな
かった。すなわち、前後の円偏光板の配置関係は、任意
とすることができることが分かった。

【００４１】次に、図４に示す液晶表示装置の実施例に
関し、基本的構成は共通で、以下に示すような（１）〜
（６）の六つの異なる条件の液晶セルを実際に作成し
て、それらの特性をそれぞれについて測定した実験例の
結果を説明する。それら各セルの共通の製造条件は、次
の通りである。なお、記号ａ−はアモルファス、ＳＨは
スーパーホメオトロピック、ＨＡＮはハイブリッドアラ
インドネマティックを意味する。

【００４２】基板：ＴＳＰ−０１８電極：面抵抗１０Ω□：ＳＬＩＴ（スリット）配向用ＴＳＰ−０１９１０Ω□：ａ−ＳＨ，光配向ＳＨ用ＴＳＰ−０１４１００Ω□：ＳＨ以外配向膜成膜：スピンナー使用（２０００ｒｐｍ／６０ｓ
ｅｃ）配向膜：水平配向用、垂直配向用、光配向用プリベーク：ホットプレートにて９０°Ｃで２分間ポストベーク：水平配向用で２４０°Ｃ、垂直配向用で
１６０°Ｃ、光配向用で２００°Ｃギャップ制御：顕微鏡１／４視野当り３．８μｍ径１２
０個（ＳＨセルのみ）顕微鏡１／４視野当り５．０μｍ径８０個（その他のセ
ル）シール：真空注入パターン（ＳＨセルのみ）、毛細管注
入パターン（その他のセル）プレス：通常条件（１．１ｋｇ／ｃｍ²）実験例（１）一軸ａ−ＥＣＢモードＬＣＤ表示側配向膜：水平配向用裏側配向膜：水平配向用セル厚：５．０μｍ液晶：ＭＬＣ−２０１９ｄ／ｐ：０ Δｎｄ：０．３８７μｍ Δε：＞０顕微鏡写真: 図９電気光学特性: 図１７実験例（２）ａ−ＴＮモードＬＣＤ表示側配向膜：水平配向用裏側配向膜：水平配向用セル厚：５．０μｍ液晶：ＺＬＩ−３５０４−１００ｄ／ｐ：０．２５ Δｎｄ：０．４８５μｍ Δε：＞０顕微鏡写真: 図１１電気光学特性: 図１９実験例（３）ａ−ＨＡＮモードＬＣＤ表示側配向膜：垂直配向用裏側配向膜：水平配向用セル厚：５．０μｍ液晶：ＺＬＩ−５２００−０００ｄ／ｐ：０ Δｎｄ：０．６μｍ Δε：＞０顕微鏡写真: 図１０電気光学特性: 図１８実験例（４）ＳＬＩＴ配向ＳＨモードＬＣＤ表示側配向膜：垂直配向用裏側配向膜：垂直配向用セル厚：３．８μｍ液晶：ＭＪ９５１７０＋ＣＢ−１５ｄ／ｐ：０、０．２５、０．７ Δｎｄ：約１．０μｍ Δε：＜０顕微鏡写真: 図１２（a）,(b)、図１４(a),(b)、図１
６(a),(b) 電気光学特性: 図２０実験例（５）ａ−ＳＨモードＬＣＤ表示側配向膜：垂直配向用裏側配向膜：垂直配向用セル厚：３．８μｍ液晶：ＭＪ９５１７０＋ＣＢ−１５ｄ／ｐ：０、０．２５、０．７ Δｎｄ：約１．０μｍ Δε：＜０顕微鏡写真: 図１２（c）,(d)、図１４(c),(d)、図１
６(c),(d) 電気光学特性: 図２１実験例（６）一軸ＳＨモードＬＣＤ表示側配向膜：光配向用裏側配向膜：光配向用セル厚：３．８μｍ液晶：ＭＪ９５１７０＋ＣＢ−１５ｄ／ｐ：０、０．２５、０．７ Δｎｄ：約１．０μｍ Δε：＜０顕微鏡写真: 図１３、図１５、図１６(e),(f) 電気光学特性: 図２２なお、アモルファス配向（ａ−）のセルについては、比
較のために水平配向膜をラビングした（推定プレティル
ト角１．５°）の通常セルも作成した。光配向セルは２
５４ｎｍ波長の偏光光源で基板面に対して４５°の斜め
方向からの照射条件で得られるプレティルト角を基準に
作成した。アモルファルセルの液晶注入は、ホットプレ
ート上で等方相にて行い、注入後に自然冷却した。

【００４３】上記の各モードのセルを作成して、表示面
のテクスチャー観察を偏光顕微鏡観察システムにて行っ
た。直線偏光板はＳＱＸ８５２−ＡＰ−ＨＣ，円偏光板
は住友化学試作円偏光板ＣＰ−Ｂ（右回り円偏光板）／
ＣＰ−Ｂ，ＣＰ−Ｂ／ＣＰ−Ｄ(左回り円偏光板)を使用
した。そして、電気光学特性の測定は、ＬＣＤ５０００
ＡＧＳにて行った。その際の直線偏光板と円偏光板はテ
クスチャー観察時のものと同じである。リファレンスは
ガラス、セルの駆動波形はスタティックで１ｋＨｚに固
定し、光源はハロゲンランプである。＜テクスチャー観察結果＞（１）一軸配向セル図９は、実験例（１）のａ−ＥＣＢモードの液晶セルに
おいて、電圧無印加時のテクスチャー顕微鏡写真であ
り、同図（ａ）は、従来の技術のセルの前後に直線偏光
板を直交関係で配置した場合で、同図の（ｂ）は、本発
明の実施例による円偏光板をＣＰ−Ｂ／ＣＰ−Ｄ配置と
した場合で、同図（ｃ）は、本発明の実施例による円偏
光板をＣＰ−Ｂ／ＣＰ−Ｂ配置とした場合の顕微鏡写真
をそれぞれ示す。

【００４４】図１０は、実験例（３）のａ−ＨＡＮモー
ドの液晶セルにおいて、電圧無印加時のテクスチャー顕
微鏡写真であり、同図（ａ）は、従来の技術のセルの前
後に直線偏光板を直交関係で配置した場合で、同図の
（ｂ）は、本発明の実施例による円偏光板をＣＰ−Ｂ／
ＣＰ−Ｄ配置とした場合で、同図（ｃ）は、本発明の実
施例による円偏光板をＣＰ−Ｂ／ＣＰ−Ｂ配置とした場
合の顕微鏡写真をそれぞれ示す。なお、図において、矢
印Ｐは偏光子６１の透過軸方向を、矢印Ａは検光子７１
の透過軸方向をそれぞれ示す。また、ＣＰ−Ｂは右回り
の円偏光となる円偏光板を、ＣＰ−Ｄは左回りの円偏光
となる円偏光板の組み合わせを示す。

【００４５】図９と図１０の（ａ）の直線偏光板の配置
の場合には、液晶配向がランダム性のために、暗い領域
が多く見られ、実質的な開口率が低いことがわかる。同
図（ｂ）の円偏光板をＣＰ−Ｂ／ＣＰ−Ｄ配置（ノーマ
リブラック表示）の場合は、点欠陥が見られるが、見か
け上かなり均一な配向状態のように観察され、大幅に開
口率が向上していることがわかる。同図（ｃ）の円偏光
板をＣＰ−Ｂ／ＣＰ−Ｂ配置（ノーマリホワイト表示）
とした場合は、写真が暗くてわかりにくいが、実際には
かなり均一な表示が得られている。

【００４６】なお、これらのモードではアモルファス配
向のドメインサイズをより小さくしたセルについても確
認を行ったが、点欠陥が増える以外は表示の均一性に違
いは見られなかった。従って、点欠陥を少なくするため
にはドメインサイズを大きくした方が良いと考えられ
る。（２）ツイスト配向図１１は、実験例（２）のａ−ＴＮモードの液晶セルに
おいて、電圧無印加時のテクスチャー顕微鏡写真であ
り、同図（ａ）は、従来の技術によるセルの前後に直線
偏光板を直交関係で配置した場合で、同図の（ｂ）は、
本発明の実施例による円偏光板をＣＰ−Ｂ／ＣＰ−Ｄ配
置とした場合で、同図（ｃ）は、本発明の実施例による
円偏光板をＣＰ−Ｂ／ＣＰ−Ｂ配置とした場合の顕微鏡
写真をそれぞれ示す。

【００４７】ａ−ＴＮモードの場合は、配向方向がラン
ダムであるにもかかわらず、表示の均一性は、図１０
（ａ）の従来の直線偏光板の組み合わせと、同図（ｃ）
の発明の実施例の円偏光板をＣＰ−Ｂ／ＣＰ−Ｂ配置と
した場合とで両者ともほぼ同等な均一性を得ている。本
来、ａ−ＴＮの光透過率は、通常のＴＮの９８％程度が
得られることが分かっている。なお、このツイスト配向
の場合が一軸性配向と異なる点は、ＣＰ−Ｂ／ＣＰ−Ｂ
配置でノーマリブラック表示で、ＣＰ−Ｂ／ＣＰ−Ｄ配
置でノーマリホワイト表示となることである。これは、
液晶層で光の偏光方向が９０°回転しているためと考え
られる。（３）垂直配向図１２は、実験例（４）のＳＬＩＴ配向ＳＨモードと、
実験例（５）のランダム配向ＳＨモードの液晶セルにお
いて、電圧無印加時のテクスチャー顕微鏡写真である。
垂直配向用配向膜を使用し、セルギャップｄとカイラル
ピッチｐとの比ｄ／ｐは０である。同図（ａ）は、従来
の技術によるＳＬＩＴ配向ＳＨモードセルの前後に直線
偏光板を直交関係で配置した場合で、同図の（ｂ）は、
ＳＬＩＴ配向ＳＨモードセルで本発明の実施例による円
偏光板をＣＰ−Ｂ／ＣＰ−Ｄ配置とした場合で、同図
（ｃ）は、従来の技術によるランダム配向ＳＨモードの
液晶セル前後に直線偏光板を直交関係で配置した場合で
あり、同図（ｄ）は、本発明の実施例によるランダム配
向ＳＨモードの液晶セルに円偏光板をＣＰ−Ｂ／ＣＰ−
Ｄ配置とした場合の顕微鏡写真をそれぞれ示す。

【００４８】図１３は、実験例（６）の光配向一軸ＳＨ
モードの液晶セルにおいて、電圧無印加時のテクスチャ
ー顕微鏡写真である。垂直配向用配向膜を使用し、セル
ギャップｄとカイラルピッチｐとの比ｄ／ｐは０であ
る。同図（ａ）は、従来の技術による光配向ＳＨモード
セルの前後に直線偏光板を直交関係で配置しチルト角が
８９．９°とした場合で、同図の（ｂ）は、光配向ＳＨ
モードセルで本発明の実施例による円偏光板をＣＰ−Ｂ
／ＣＰ−Ｄ配置としチルト角が８９．９°とした場合
で、同図（ｃ）は、従来の技術による光配向ＳＨモード
セルの前後に直線偏光板を直交関係で配置しチルト角が
８９．５°とした場合で、同図（ｄ）は、本発明の実施
例による光配向ＳＨモードセルで本発明の実施例による
円偏光板をＣＰ−Ｂ／ＣＰ−Ｄ配置としチルト角が８
９．５°とした場合での顕微鏡写真をそれぞれ示す。

【００４９】図１４は、実験例（４）のＳＬＩＴ配向Ｓ
Ｈモードと、実験例（５）のランダム配向ＳＨモードの
液晶セルにおいて、電圧無印加時のテクスチャー顕微鏡
写真である。垂直配向用配向膜を使用し、図１２と異な
る点は、セルギャップｄとカイラルピッチｐとの比ｄ／
ｐは０．２５としたことである。同図（ａ）は、従来の
技術によるＳＬＩＴ配向ＳＨモードセルの前後に直線偏
光板を直交関係で配置した場合で、同図の（ｂ）は、Ｓ
ＬＩＴ配向ＳＨモードセルで本発明の実施例による円偏
光板をＣＰ−Ｂ／ＣＰ−Ｄ配置とした場合で、同図
（ｃ）は、従来の技術によるランダム配向ＳＨモードの
液晶セル前後に直線偏光板を直交関係で配置した場合で
あり、同図（ｄ）は、本発明の実施例によるランダム配
向ＳＨモードの液晶セルに円偏光板をＣＰ−Ｂ／ＣＰ−
Ｄ配置とした場合の顕微鏡写真をそれぞれ示す。

【００５０】図１５は、実験例（６）の光配向一軸ＳＨ
モードの液晶セルにおいて、電圧無印加時のテクスチャ
ー顕微鏡写真である。垂直配向用配向膜を使用し、図１
３と異なる点は、セルギャップｄとカイラルピッチｐと
の比ｄ／ｐは０．２５としたことである。同図（ａ）
は、従来の技術による光配向ＳＨモードセルの前後に直
線偏光板を直交関係で配置しチルト角が８９．９°とし
た場合で、同図の（ｂ）は、光配向ＳＨモードセルで本
発明の実施例による円偏光板をＣＰ−Ｂ／ＣＰ−Ｄ配置
としチルト角が８９．９°とした場合で、同図（ｃ）
は、従来の技術による光配向ＳＨモードセルの前後に直
線偏光板を直交関係で配置しチルト角が８９．５°とし
た場合で、同図（ｄ）は、本発明の実施例による光配向
ＳＨモードセルで本発明の実施例による円偏光板をＣＰ
−Ｂ／ＣＰ−Ｄ配置としチルト角が８９．５°とした場
合での顕微鏡写真をそれぞれ示す。

【００５１】図１６は、実験例（４）のＳＬＩＴ配向Ｓ
Ｈモードと、実験例（５）のランダム配向ＳＨモード
と、実験例（６）の光配向一軸ＳＨモードの各液晶セル
において、電圧無印加時のテクスチャー顕微鏡写真であ
る。垂直配向用配向膜を使用し、図１２〜１５と異なる
点は、いずれもセルギャップｄとカイラルピッチｐとの
比ｄ／ｐは０．７としたことである。同図（ａ）は、従
来の技術によるＳＬＩＴ配向ＳＨモードセルの前後に直
線偏光板を直交関係で配置した場合で、同図の（ｂ）
は、ＳＬＩＴ配向ＳＨモードセルで本発明の実施例によ
る円偏光板をＣＰ−Ｂ／ＣＰ−Ｄ配置とした場合で、同
図（ｃ）は、従来の技術によるランダム配向ＳＨモード
の液晶セル前後に直線偏光板を直交関係で配置した場合
であり、同図（ｄ）は、本発明の実施例によるランダム
配向ＳＨモードの液晶セルに円偏光板をＣＰ−Ｂ／ＣＰ
−Ｄ配置とした場合で、同図（ｅ）は、従来の技術によ
る光配向ＳＨモードセルの前後に直線偏光板を直交関係
で配置しチルト角が８９．５°とした場合で、同図
（ｆ）は、本発明の実施例による光配向ＳＨモードセル
で本発明の実施例による円偏光板をＣＰ−Ｂ／ＣＰ−Ｄ
配置としチルト角が８９．５°とした場合の顕微鏡写真
をそれぞれ示す。

【００５２】図１２〜図１６に示した垂直配向モードの
テクスチャー観察においても、従来の直線偏光板の組み
合わせに比べて、本発明の円偏光板を使用した場合で
は、すべての条件においてブラッククロスが消失し、ブ
ラッククロスの交点のみが点欠陥になっていることが分
かる。特にランダム配向ＳＨモードでは著しく特性改善
がされることが顕微鏡写真からわかるであろう。＜電気光学特性＞（１）一軸配向セル上記した実験例（１）のａ−ＥＣＢモードセルと、実験
例（３）のａ−ＨＡＮモードセルの印加電圧（横軸）対
光透過率（縦軸）の電気光学特性のグラフを図１７と図
１８にそれぞれ示す。いずれの特性図においても、比較
のために従来の直線偏光板を組み合わせたセルの特性を
付記してある。実線が従来の単結晶的配向セルに直線偏
光板を組み合わせた場合で、一点鎖線がａ−ＥＣＢモー
ドセルで従来の直線偏光板を組み合わせた場合で、破線
が本発明の実施例によるａ−ＥＣＢモードセルに円偏光
板をＣＰ−Ｂ／ＣＰ−Ｄ配置で組み合わせた場合の特性
である。

【００５３】同特性図から、アモルファス配向セルにお
いて、円偏光板を使用したことによって、従来の直線偏
光板使用の場合に比較して、最大透過率Ｔｍａｘが向上
していることが分かる。しかし、単結晶的配向セルの特
性には及ばないことも分かる。これは、円偏光板によっ
て、ドメイン間の配向不連続性が完全には除去しきれな
いことが影響していると考えられる。（２）ツイスト配向セル図１９に上記した実験例（２）のａ−ＴＮモードセルの
印加電圧対光透過率の電気光学特性のグラフを示す。い
ずれの特性図においても、比較のために従来の直線偏光
板を組み合わせたセルの特性を付記してある。実線が従
来の単結晶的配向セルに直線偏光板を組み合わせた場合
で、一点鎖線がａ−ＴＮモードセルで従来の直線偏光板
を組み合わせた場合で、荒い破線が本発明の実施例によ
るａ−ＴＮモードセルに円偏光板をＣＰ−Ｂ／ＣＰ−Ｄ
配置で組み合わせた場合で、細かい破線が本発明の実施
例によるａ−ＴＮモードセルに円偏光板をＣＰ−Ｂ／Ｃ
Ｐ−Ｂ配置で組み合わせた場合の特性である。

【００５４】図１９の特性から、ツイスト配向セルの場
合には、円偏光板の組み合わせの特性は、直線偏光板と
の組み合わせの特性からは大幅に異なることが分かる。
従って、ツイスト配向セルにおいての円偏光板の使用は
大幅な特性の向上にはつながらないであろう。但し、反
射型液晶表示装置に使用した場合には、円偏光の回転が
液晶内で１８０°あり、特性改善が期待できるであろ
う。（３）垂直配向セル上記した実験例（４）のＳＬＩＴ配向モードセルと、実
験例（５）のランダム配向ＳＨモードセルと、実験例
（６）の一軸配向ＳＨセルの印加電圧対光透過率の電気
光学特性のグラフを図２０と図２１と図２２とにそれぞ
れ示す。

【００５５】図２０の特性図においても、比較のために
従来の直線偏光板を組み合わせたセルの特性を付記して
ある。実線が従来のセル（ｄ／ｐ＝０）に直線偏光板を
組み合わせた場合で、一点鎖線がＳＬＩＴ配向セル（ｄ
／ｐ＝０）で円偏光板を組み合わせた場合で、破線が
ＳＬＩＴ配向セル（ｄ／ｐ＝０．２５）に直線偏光板を
組み合わせた場合、破線がＳＬＩＴ配向セル（ｄ／ｐ
＝０．２５）に円偏光板を組み合わせた場合、破線が
ＳＬＩＴ配向セル（ｄ／ｐ＝０．７）に直線偏光板を組
み合わせた場合、破線がＳＬＩＴ配向セル（ｄ／ｐ＝
０．７）に円偏光板を組み合わせた場合の特性である。

【００５６】図２１の特性図は、実線が従来のセル（ｄ
／ｐ＝０）に直線偏光板を組み合わせた場合で、一点鎖
線がランダム配向ＳＨセル（ｄ／ｐ＝０）で円偏光板を
組み合わせた場合で、破線がランダム配向ＳＨセル
（ｄ／ｐ＝０．２５）に直線偏光板を組み合わせた場
合、破線がランダム配向ＳＨセル（ｄ／ｐ＝０．２
５）に円偏光板を組み合わせた場合、破線がランダム
配向ＳＨセル（ｄ／ｐ＝０．７）に直線偏光板を組み合
わせた場合、破線がランダム配向ＳＨセル（ｄ／ｐ＝
０．７）に円偏光板を組み合わせた場合の特性である。

【００５７】図２２の特性図は、実線が従来のセル（ｄ
／ｐ＝０）に直線偏光板を組み合わせた場合で、一点鎖
線が一軸配向ＳＨセル（ｄ／ｐ＝０）で円偏光板を組み
合わせた場合で、破線が一軸配向ＳＨセル（ｄ／ｐ＝
０．２５）に直線偏光板を組み合わせた場合、破線が
一軸配向ＳＨセル（ｄ／ｐ＝０．２５）に円偏光板を組
み合わせた場合の特性である。プレティルト角はいずれ
も８９．５°である。

【００５８】図２０〜図２２の特性において、円偏光板
をＣＰ−Ｂ／ＣＰ−Ｂ配置で組み合わせたｄ／ｐ＝０
と、ｄ／ｐ＝０．２５の条件において、すべての配向条
件でＴｍａｘが上昇しているのが確認できた。特にラン
ダム配向ＳＨセルと一軸配向ＳＨセル（８９．５°）で
はＴｍａｘの値が高い。このように円偏光板の使用によ
って、実効開口率は大幅に増加し、シャープネスの向上
ももたらしている。しかし、ｄ／ｐ＝０．７の条件で
は、Ｔｍａｘは直線偏光板の使用の場合よりも低下す
る。但し、しきい値低下及びシャープネスの向上の効果
は得られている。すなわち、すべての配向条件で円偏光
板を用いることによりブラッククロスが消去され、実質
的開口率が上昇することが分かった。但し、ｄ／ｐ値が
大きい条件のときには、Ｔｍａｘを低下させてしまう現
象があることが分かった。この現象については別のシミ
ュレーション検査によっても同様な結果が得られてい
る。

【００５９】以上の結果から、円偏光板を液晶層内でね
じれのないアモルファス配向（ＡＳＭを含む）やブラッ
ククロスが発生するスリット配向（斜め電界による配
向）、ランダム配向ＳＨなどの液晶セルに適用すると、
実質的な開口率が著しく向上し、良好な電気光学特性が
得られることがわかった。特に垂直配向モードには有効
であり、配向処理なしで高実効開口率が得られることが
分かった。但し、垂直配向におけるカイラル剤の添加は
必ずしも特性向上にはつながらない。また、ｄ／ｐ値は
０．２５以下での使用が望ましい。

【００６０】次に、さらに本発明の別の実施例について
図２３を参照して説明する。これまでに説明してきた実
施例では、液晶セルの前後に直線偏光板と１／４波長板
とを組み合わせた構成の円偏光板を配置したが、図２３
に示した実施例においては、表示側には前述の実施例と
同様な円偏光板８０を配置し、それと反対側のバックラ
イト光源側に、円偏光板の代わりに円偏光板と同様な作
用を持ったコレステリックフィルム９０を配置した。こ
の実施例でも両側に円偏光板を使用した場合と同様な効
果が得られた。

【００６１】なお、コレステリックフィルム９０の作成
方法としては、ＰｈｉｌｉｐｓＲｅｓｅａｒｃｈＬ
ａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓのＤ．Ｊ．Ｂｒｏｅｒ著による
論文「ＭｏｌｅｃｕｌａｒＡｒｃｈｉｔｅｃｕｔｕｒ
ｅｓｉｎＴｈｉｎＦｉｌｍｓｂｙＩｎ−Ｓｉ
ｔｕＰｈｏｔｏｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆ
ＲｅａｃｔｉｖｅＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌ
ｓ」，ＳＩＤ９５Ｄｉｇｅｓｔ・１６５に記載され
た方法を利用して得ることができる。また、コレステリ
ックフィルムをバックライトパネルに形成する方法とし
て、同じくＰｈｉｌｉｐｓＲｅｓｅａｒｃｈＬａｂ
ｏｒａｔｏｒｉｅｓのＤ．Ｊ．Ｂｒｏｅｒ他著による論
文「ＲｅｆｌｅｃｔｉｖｅＣｈｏｌｅｓｔｅｒｉｃ
ＰｏｌａｒｉｓｅｒＩｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅＬ
ｉｇｈｔＹｉｅｌｄｏｆＢａｃｋ−ａｎｄＳｉ
ｄｅ−ＬｉｇｈｔｅｄＦｌａｔＬｉｑｕｉｄＣｒ
ｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙｓ」，ＡＳＩＡＤｉｓｐ
ｌａｙ‘９５に開示されているものを利用することがで
きる。

【００６２】本発明が適用可能な、液晶表示装置の形式
としては、液晶の方位角方向がランダムあるいは連続的
な変化をするマルチドメイン構造のもの、透過型、反射
型、水平あるいは垂直配向ＥＣＢ型、アモルファスＴＮ
型、軸対称配向ＬＣＤ、ＡＳＭ−ＬＣＤ，スリットを設
けた電極による不均一電界で駆動されるＬＣＤ、ＴＦＴ
−ＬＣＤ等ほとんどすべての形式の液晶表示装置がその
対象となる。たとえば、ａ−ＥＣＢモード、ａ−ＴＮモ
ード、ａ−ＨＡＮモード、スリット配向ＳＨモード、ａ
−ＳＨモード及び一軸ＳＨモードの液晶セルが適用され
る。

【００６３】次に、以上説明した本発明の実施例におい
て使用される円偏光板として、直線偏光板と１／４波長
板との組み合わせを用いる場合に、１／４波長板にＰＣ
（ポリカーボネート）やＰＥＳ（ポリエーテルサルファ
イド）等を延伸して作成したフィルムを積層したものを
使用する実施例について、以下に説明する。

【００６４】フィルムを２枚貼り合わせたものは、「２
枚貼り」タイプの円偏光板であり、その円偏光板の構成
としては、直線偏光フィルムに上記材料の１／２波長フ
ィルムと１／４波長フィルムとを重ねてラミネートした
ものがある。この場合、１／２波長フィルムと１／４波
長フィルムの組み合わせは、理想的な１／４波長板特性
に近似した波長分散性を示すように構成される。なお、
直線偏光フィルムに１／４波長フィルム１枚を直線偏光
フィルムの透過軸方向と１／４波長フィルムの遅相軸方
向とが４５°となるように配置して貼り合わせた「１枚
貼り」タイプの円偏光板もある。これは通常は反射防止
の目的で使用するか、タッチスイッチ等で使用される。

【００６５】「２枚貼り」タイプの円偏光板用の１／４
波長フィルムと、「一枚貼り」タイプのフィルムとを実
際に用意して１／４波長板としての性能評価実験を行っ
た結果を図２４に示す。図２４のグラフは横軸が波長で
縦軸がリタデーション値を示す。実験サンプルとしては
ＰＣ製２枚貼りフィルムと、ＰＣ製１枚貼りフィルム
と、ＰＥＳ製１枚貼り２種類（１／４波長がＣＸ―１３
７．５ｎｍとＣＸ―１５０ｎｍと異なる）とを用意し、
光弾性変調素子を用いた測定システムで、波長６３２．
８ｎｍと５４３．５ｎｍとで測定した。そして測定値を
コーシーの波長分散式に従ったモデル式を用いて実測プ
ロット点上にカーブフィッティングした結果が図２４の
グラフである。

【００６６】図２４において、太い実線の直線が理想的
な１／４波長板の特性である。これに対して細かい点線
の黒い四角をプロットしたカーブがＰＣ２枚貼りタイプ
の１／４波長フィルムの特性で、その他の１枚貼りタイ
プの特性に比較して最も理想特性に近いことが判る。こ
の実験結果から、理想的な１／４波長板を得るために
は、波長分散性の小さいＰＥＳフィルムでも２枚貼り構
成にすることが必要と判る。

【００６７】さらに、別の実験において、ノーマリブラ
ック表示型として、１／４波長フィルムを作成して分光
スペクトル特性を測定した。この実験では、右回り円偏
光板となるように直線偏光板とＰＣ１枚貼りタイプの１
／４波長フィルムを組み合わせたものと、左回り円偏光
板となるように直線偏光板とＰＣ１枚貼りタイプの１／
４波長フィルムを組み合わせたものとを互いに遅相軸方
向が平行するような配置で、０．３ｍｍ厚のガラス基板
に平行に貼り合わせたサンプル（パラレル配置サンプ
ル）と、右回り円偏光板となるように直線偏光板とＰＣ
１枚貼りタイプの１／４波長フィルムを組み合わせたも
のと、左回り円偏光板となるように直線偏光板とＰＣ１
枚貼りタイプの１／４波長フィルムを組み合わせたもの
とを互いに遅相軸方向が直交するような配置で、０．３
ｍｍ厚のガラス基板に平行に貼り合わせたサンプル（ク
ロス配置サンプル）とを用意し、各サンプルの分光スペ
クトルを島津製作所製ＵＶ−３１００分光器を使用して
測定した。測定波長は可視領域（３８０〜７８０ｎｍ）
である。図２５は、その実験結果のグラフを示す。

【００６８】図２５の測定結果から、実線のカーブ上に
プロットされるパラレル配置の円偏光板では、図２４の
リタデーション特性からも予想されるように、特定の狭
い波長領域でのみ黒レベルが良好となっている。その波
長領域以外では１／４波長からずれているために、大き
く光漏れが生じる。これに対して、点線のクロス配置の
円偏光板では、広範囲の波長領域において良好な黒レベ
ルが得られることが判る。

【００６９】さらに別の実験において、上記クロス配置
の円偏光板として、直線偏光板に組み合わせるフィルム
をＰＣ１枚貼りと、ＰＣ２枚貼りと、ＰＥＳ１枚貼り２
種類（１／４波長が異なる）の各タイプと、比較のため
の２枚の直線偏光板を偏光軸がクロス配置としたものと
を用意して分光スペクトル特性を測定し、その結果を図
２６に示す。そしてそれらサンプルの透過光の輝度値
（Ｙ％）を表１に示す。

【００７０】

【表１】

【００７１】図２６の実験結果から、リタデーション特
性では最も理想的１／４波長板に近かったＰＣ２枚貼り
タイプの円偏光板の特性（白い四角）が最も透過率と輝
度値が高い。それに対して、ＰＣ１枚貼りタイプとＰＥ
Ｓ１枚貼りタイプのものは、直線偏光板のクロス配置の
ものには及ばないものの、相当に良好な黒レベルが得ら
れている。但し、ＰＥＳ１枚貼りタイプのものは若干黒
レベル輝度が低い。

【００７２】以上の測定結果から、リタデーション測定
においてはＰＣ２枚貼りタイプのものが有効と予想され
たが、総合的な評価結果では、１枚貼りタイプでも十分
な黒レベルが得られる結果となった。この理由は、左回
りと右回りの円偏光板のフィルムの遅相軸がクロス配置
であり、リタデーションがキャンセルされるためである
と考えられる。

【００７３】さらに、上記の実験から有効と考えられ
た、１枚貼りタイプの１／４波長板を使用した左回りと
右回りの円偏光板のクロス配置（遅相軸直交）のものを
実際の液晶セルに配置した場合どのような効果が得られ
るかを実験した。比較のために従来の液晶セルに直線偏
光板だけの配置のＬＣＤと、左回りと右回りの円偏光板
のパラレル配置（遅相軸平行）のＬＣＤも用意して評価
実験を行った。液晶セルは４分割垂直配向ドットマトリ
ックスとした。その結果の顕微鏡写真を図２７に示す。

【００７４】図２７の（ａ）は、直線偏光板だけの配置
のＬＣＤの場合で、偏光板透過軸方向に対して暗くなる
領域が発生する良好なマルチドメイン配向が得られてい
る。しかし、各ドメイン間が黒く観察され、実効開口率
が低いことが判る。同図（ｂ）は、左回りと右回りの円
偏光板のパラレル配置のＬＣＤであり、（ａ）の場合の
ようなドメイン間の黒化は目立たなくなっているが、各
ドット間である線間の個所も浮いて見え、コントラスト
も良くない。また、表示が色付く現象が見られた。同図
（ｃ）は、左回りと右回りの円偏光板のクロス配置の場
合であり、（ａ）で見られた暗い領域がほぼ完全に除去
され、実効的な開口率が大幅に向上した。本実験のサン
プルでは、最大透過率が（ｃ）の場合（ａ）に比べて約
４０％向上した。なお、両者ともコントラストは５００
以上であった。

【００７５】以上の結果から、右回りと左回りの１枚貼
りタイプλ／４板を用いた円偏光板をセルの両側に配置
したノーマリブラック透過型では、円偏光板の１／４波
長板の遅相軸の配置は直交すなわちクロス配置の場合が
優れていることがわかった。

【００７６】なお、実験では、ＥＣＢモードの単純マト
リックス構造のセルを用いたが、ＥＣＢモードであれ
ば、単純マトリックスのみならず、アクティブマトリッ
クス型の液晶セルにも本発明は適用でき同様な効果が得
られる。もちろん、ＥＣＢ以外のモードにうも適用でき
る。また、１／４波長フィルムは、クロス配置の場合で
も、２枚貼りタイプよりも１枚貼りタイプの方が優れて
いることが判った。

【００７７】次に、表示装置として重要な要件である視
角特性を改善した本発明の実施例について説明する。垂
直配向セルにおいての視角補償は、一般的には負の一軸
性位相差板であるＮＯＣフィルムを液晶相と偏光板との
間に挿入することで行われていた。しかし、本発明のよ
うに円偏光板を使用する場合であると、円偏光板の１／
４波長フィルムが正の一軸フィルムであるために、ＮＯ
Ｃフィルムと組み合わせて使用すると、両者の特性が相
殺されて、視角特性が改善できないという問題、例え
ば、直線偏光板とＮＯＣフィルムとの組み合わせに比べ
て視角によって表示反転しない領域が狭くなるという問
題がある。

【００７８】垂直配向セルと円偏光板にＮＯＣフィルム
を組み合わせた透過型の液晶表示装置の模式図を図２８
に示す。１１０は、液晶層であり、図示しない一対の透
明基板で液晶１１１を含む液晶層１１０が挟持されてい
る。液晶層１１０の両外側には、直線偏光板１２１と１
／４波長板１２２とで構成される円偏光板１２０と、直
線偏光板１３１と１／４波長板１３２とで構成されてい
るもう一方の円偏光板１３０とが配置されている。直線
偏光板１２１の透過軸の方向（矢印）と１／４波長板１
２２の遅相軸の方向（矢印）とが４５°になるように配
置されている。さらに、直線偏光板１２１と１／４波長
板１２２との間にＮＯＣフィルム１２３が、直線偏光板
１３１と１／４波長板１３２との間にＮＯＣフィルム１
３３がそれぞれ配置されている。

【００７９】従来の円偏光板を使用しない直線偏光板と
垂直配向セルとにＮＯＣフィルムを組み合わせる場合で
は、図２８の構成から１／４波長板１２２と、１／４波
長板１３２と、ＮＯＣフィルム１３３とを取り去った構
成となる。

【００８０】図２８の円偏光板とＮＯＣフィルムとの組
み合わせのＬＣＤと、従来の直線偏光板とＮＯＣフィル
ムとの組み合わせのＬＣＤを作成し、それぞれでデュー
ティ駆動とスタティック駆動を行って視角特性の測定を
行った結果を図２９と図３０に示す。図２９は、１６．
４９ｂｉａｓで１／２４０デューティ駆動条件で、
（ａ）が従来の直線偏光板＋ＮＯＣフィルムのＬＣＤ，
（ｂ）が円偏光板＋ＮＯＣフィルムのＬＣＤの視角特性
である。図３０は、ＴｍａｘをＯＮ電圧とし、０ＶをＯ
ＦＦ電圧としたスタティック駆動で、（ａ）が従来の直
線偏光板＋ＮＯＣフィルムのＬＣＤ，（ｂ）が円偏光板
＋ＮＯＣフィルムのＬＣＤの視角特性である。この測定
実験で使用した直線偏光板（円偏光板として使用するも
のも含め）は、日東電工製Ｇ１２２０ＤＵＮで、ＮＯＣ
フィルムは、従来の直線偏光板に組みあわせるものが住
友化学製のＶＡＣ−Ｃ４３０で、円偏光板に組み合わせ
るものが同じくＶＡＣ−Ｃ１６０であり、円偏光板に使
用する１／４波長板は積水化学製のＣＸ−１３７．６ｎ
ｍを使用した。

【００８１】図２９のデューティ駆動においては、
（ａ）の直線偏光板のものは、ＮＯＣフィルムによる視
角補償が効果を奏し、視角特性が等方的かつ均一であ
る。しかし、（ｂ）の円偏光板のものは直線偏光板の透
過軸方向である４５°と１３５°方向にハッチングで示
した表示反転領域が現れている。

【００８２】また、図３０のスタティック駆動において
は、（ａ）の直線偏光板のものは、直線偏光板の透過軸
方向が特に良好な視角特性を示す等方かつ均一な特性で
あるのに対し、（ｂ）の円偏光板のものは、デューティ
駆動と同様な反転領域が現れた。

【００８３】この円偏光板と視角補償用のＮＯＣフィル
ムとの組み合わせで、上記のような問題のないＬＣＤを
得るために、ＬＣＤＭＡＳＴＥＲシミュレータによる
シミュレーションを行って液晶セルに貼り合わせるフィ
ルムの最適化条件の検討を行った。シミュレーションの
ＬＣＤの構成は図２８で示したもので、液晶セルは４分
割配向で、１／４波長板は理想的波長分散特性を有する
ものとし、ＮＯＣフィルムはＶＡＣフィルムのような遅
相軸のない理想的な場合を想定した。比較のために、従
来の直線偏光板によるＬＣＤとＮＯＣフィルムとの組み
合わせの場合についてもシミュレーションを行った。

【００８４】図３１は従来の直線偏光板の場合で、
（ａ）は、そのシミュレーションの等コントラスト特性
で、同図（ｂ）は黒レベル等ルミナンス(輝度)特性であ
る。図３２は、円偏光板とＮＯＣフィルムとの組み合わ
せで、（ａ）は、そのシミュレーションの等コントラス
ト特性で、同図（ｂ）は黒レベル等ルミナンス特性であ
る。

【００８５】図３１と図３２で、等コントラスト特性の
グラフでは、暗く描いた領域ほどコントラストが低く明
るいところはコントラストが高い領域であることを表示
している。また、黒レベル等ルミナンス特性のグラフは
暗く描いた領域ほど輝度が低く明るいところほど輝度が
高い領域であることを表示している。

【００８６】コントラストと輝度の両特性ともに、ＮＯ
Ｃフィルムリタデーションを最適化し、直線偏光板のＬ
ＣＤはＶＡＣ−Ｃ４３０と同等なフィルムの場合が最適
であった。一方、円偏光板ＬＣＤにおいては、セルの両
面にＶＡＣ−Ｃ４３０を貼り合わせることで、反転領域
（黒の領域）が一番外側にシフトした。この原因は、等
ルミナンス特性を見れば判るように、視角を振った場合
にほぼ全方位において、光抜けが激しいことが考えられ
る。これは正の一軸フィルムである１／４波長板と負の
一軸フィルムであるＮＯＣフィルムが組み合わさると互
いの特性をキャンセルするような効果があるためと考え
られる。すなわち、１／４波長板の厚さ方向のリタデー
ションがＮＯＣフィルムの視角補償能力を劣化させる働
きをしていると考えられる。

【００８７】そこで、１／４波長板自体にＮＯＣフィル
ムの作用を付加する「２軸フィルム」、すなわち、フィ
ルム内の屈折率の大小関係がＮｘ＞Ｎｙ＞Ｎｚ（但し、
Ｎｘは図３１の９０°―２７０°方向、Ｎｙは同図１８
０°―０°方向、Ｎｚは紙面に垂直な方向の屈折率を示
す。）になるようなものであれば、改善ができるのでは
ないかと考察した。

【００８８】図３３にシミュレーションにより最適化し
た２軸フィルムを１／４波長板として用いた場合の視角
特性を示す。同図で（ａ）は、そのシミュレーションの
等コントラスト特性で、同図（ｂ）は黒レベル等ルミナ
ンス特性である。図２８の１／４波長板１２２をｘ方向
（遅相軸方向）に延伸し、１／４波長板１３２をｙ方向
（遅相軸方向）に延伸したものである。Ｎｘ＞Ｎｙ＞Ｎ
ｚの例としては、Ｎｘ＝１．５０１７、Ｎｙ＝１．５０
１０５、Ｎｚ＝１．４９７８２（フィルム厚み＝２１
１．６μｍ）の２軸フィルムである。

【００８９】図３３の（ａ）の等コントラスト特性から
みて、表示反転領域を完全に除去することができた。特
に、１／４波長板の遅相軸方向に対して視角が広い。こ
れは丁度図２９，３０の表示反転領域を無くした状態に
相当する。この改善理由は、同図（ｂ）の黒レベル等ル
ミナンス特性を見ればわかるように、特に１／４波長板
の遅相軸方向の光抜けが抑制されたためと考えられる。
しかし、直線偏光板のＬＣＤの場合のような偏光板透過
軸に対する視角の改善は見られないために、セルサイズ
がある程度大きい場合には、感覚的には視角が狭いよう
に感じられるかもしれない。

【００９０】そこで、直線偏光板の透過軸方向に対して
も視角が広くなうような条件をシミュレーションで検討
してみた。その結果、ＶＡＣフィルム２枚貼り条件で図
３４に示したような特性が得られた。同図で（ａ）は、
そのシミュレーションの等コントラスト特性で、同図
（ｂ）は黒レベル等ルミナンス特性である。この特性で
は、１／４波長板の遅相軸方向では表示反転が現れる
が、黒レベルの光抜け状態は、図３２の単なる一軸フィ
ルムの場合よりもむしろ良好である。

【００９１】さらに、シミュレーションにより、直線偏
光板透過軸方向に良好な視角が得られる条件を検索し、
表示反転が無い条件を探したが、黒レベルの光抜け抑制
を重視すると図３４のシミュレーションでの条件が最適
であった。

【００９２】以上、実施例に沿って本発明を説明した
が、本発明はこれらに制限されるものではない。例え
ば、種々の変更、改良、組み合わせが可能なことは当業
者に自明であろう。

【００９３】

【発明の効果】以上説明したように、液晶分子が、基板
に平行な方位角方向で、ランダムな方向に配列するか、
または基板に平行な面内で連続的に変化している液晶配
列状態を持つ液晶表示装置において、円偏光板を偏光子
及び検光子として使用することによって、液晶分子が一
様方向配向の単結晶的配列の液晶表示装置と同様な実効
開口率を有し、視角依存性を低下し、しかも表示品質を
高めることができる。

【００９４】電界が画素内で不均一な液晶セルに適用す
れば、その場合でも液晶分子の方位角方向異常配向状態
を不可視化して、かつその領域を有効画素化して実効的
な開口率を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による透過型液晶表示装置の
液晶層と円偏光板の配置関係を示した模式図である。

【図２】本発明の他の実施例による反射型液晶表示装
置の液晶層と円偏光板の配置関係を示した模式図であ
る。

【図３】本発明の別の実施例による反射型液晶表示装
置の液晶層と円偏光板の配置関係を示した模式図であ
る。

【図４】本発明のさらに別の実施例による透過型液晶
表示装置の液晶層と円偏光板の別の配置関係を示した模
式図である。

【図５】従来の直線偏光板を使用したスリット電極を
有する液晶セルの顕微鏡写真である。

【図６】本発明の円偏光板を使用したスリット電極を
有する液晶セルの顕微鏡写真である。

【図７】本発明の実施例による液晶セルのツイスト角
の違いによる光透過率特性の変化をシミュレーション検
討した結果を示すグラフである。

【図８】本発明の実施例による液晶セルの光透過率特
性の変化をシミュレーション検討した結果を示すグラフ
である。

【図９】ａ−ＥＣＢモード液晶セルの顕微鏡写真であ
る。

【図１０】ａ−ＨＡＮモード液晶セルの顕微鏡写真で
ある。

【図１１】ａ−ＴＮモード液晶セルの顕微鏡写真であ
る。

【図１２】スリット配向ＳＨモード液晶セルとランダ
ム配向ＳＨモード液晶セルの顕微鏡写真である。

【図１３】ＳＨモード液晶セルの顕微鏡写真である。

【図１４】スリット配向ＳＨモード液晶セルとランダ
ム配向ＳＨモード液晶セルの顕微鏡写真である。

【図１５】ＳＨモード液晶セルの顕微鏡写真である。

【図１６】スリット配向ＳＨモード液晶セルとランダ
ム配向ＳＨモード液晶セルとＳＨモード液晶セルの顕微
鏡写真である。

【図１７】一軸ＥＣＢモード液晶セルの電圧対光透過
率特性を示すグラフである。

【図１８】一軸ＨＡＮモード液晶セルの電圧対光透過
率特性を示すグラフである。

【図１９】ａ−ＴＮモード液晶セルの電圧対光透過率
特性を示すグラフである。

【図２０】スリット配向ＳＨモード液晶セルの電圧対
光透過率特性を示すグラフである。

【図２１】ランダム配向ＳＨモード液晶セルの電圧対
光透過率特性を示すグラフである。

【図２２】垂直配向ＳＨモード液晶セルの電圧対光透
過率特性を示すグラフである。

【図２３】本発明による透過型液晶表示装置のさらに
別の実施例の構成を示した模式図である。

【図２４】円偏光板用の１／４波長フィルムとして
「２枚貼り」タイプのものと、「一枚貼り」タイプのも
のの性能評価実験結果のグラフである。

【図２５】円偏光板の１／４波長板のパラレル配置の
ものとクロス配置のものの特性比較グラフである。

【図２６】円偏光板の１／４波長板のクロス配置のも
のと１枚貼りと２枚貼りタイプの特性比較グラフであ
る。

【図２７】従来の液晶セルに直線偏光板だけの配置
と、パラレル配置の円偏光板と、クロス配置円偏光板と
のそれぞれの配置のＬＣＤの評価実験結果である。

【図２８】垂直配向セルと円偏光板にＮＯＣフィルム
を組み合わせた透過型の液晶表示装置の一例の模式図で
ある。

【図２９】従来の直線偏光板とＮＯＣフィルムとの組
み合わせのＬＣＤと、円偏光板とＮＯＣフィルムとの組
み合わせのＬＣＤとでデューティ駆動を行って視角特性
の測定した結果である。

【図３０】従来の直線偏光板とＮＯＣフィルムとの組
み合わせのＬＣＤと、円偏光板とＮＯＣフィルムとの組
み合わせのＬＣＤとでスタティック駆動を行って視角特
性の測定をした結果である。

【図３１】従来の直線偏光板によるＬＣＤとＮＯＣフ
ィルムとの組み合わせの場合のシミュレーショングラフ
である。

【図３２】円偏光板によるＬＣＤとＮＯＣフィルムと
の組み合わせの場合のシミュレーショングラフである。

【図３３】シミュレーションにより最適化した２軸フ
ィルムを１／４波長板として用いた場合の視角特性であ
る。

【図３４】２軸フィルム２枚貼り条件でシミュレーシ
ョンした視角特性である。

【図３５】従来の直線偏光板を用いた透過型液晶表示
装置遅の液晶層と偏光板の配置関係を示した模式図であ
る。

【符号の説明】

１０、１１０液晶層１１、１１１液晶分子２０、３０、５０、６０、７０、８０、１２０、１３０
円偏光板２１，３１、５１、６１、７１、８１、１２１，１３１
直線偏光板２２，３２、５２、６２，７２、８２、１２２，１３２
１／４波長板４０反射板６０電極６１スリット９０コレステリックフィルム１００コモン電極１０１スリット開口部１２３，１３３ＮＯＣフィルム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者飯村靖文神奈川県横浜市青葉区荏田西１−３−１スタンレー電気株式会社技術研究所内Ｆターム(参考） 2H088 EA02 HA16 HA17 HA18 HA21 JA05 JA09 JA12 KA07 KA11 KA17 KA18 LA01 LA04 LA09 MA06 MA07 2H091 FA08X FA08Z FA11X FA11Z FA14Y FC07 FD08 FD09 FD10 GA06 HA07 HA09 KA02 KA03 LA16 LA19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液晶層を一対の対向する基板で挟持した
液晶表示装置であって、前記液晶層は、前記液晶層の液
晶分子が、前記基板に平行な方位角方向で、ランダムな
方向に配列するか、または前記基板に平行な面内で連続
的に変化している状態を有し、前記一対の基板のそれぞ
れの外側に、円偏光板を配置している液晶表示装置。
【請求項２】前記円偏光板は、直線偏光板と１／４波
長板とを組み合わせて構成され、前記直線偏光板の透過
軸の方向と前記液晶層の基板界面の液晶分子の配向方向
とのなす角度が４５度となっている請求項1記載の液晶
表示装置。
【請求項３】前記円偏光板は、直線偏光板と１／４波
長板とを組み合わせて構成され、前記直線偏光板の透過
軸の方向と前記１／４波長板の遅相軸の方向とが４５°
になるように配置されている請求項１あるいは２記載の
液晶表示装置。
【請求項４】前記一対の基板の両外側に配置された前
記１／４波長板の遅相軸の方向が互いに平行または直交
するように配置されている請求項３記載の液晶表示装
置。
【請求項５】液晶層を一対の対向する基板で挟持した
液晶表示装置であって、前記液晶層は、前記液晶層の液
晶分子が、前記基板に平行な方位角方向で、ランダムな
方向に配列するか、または前記基板に平行な面内で連続
的に変化している状態を有し、前記一対の基板の一方の
外側に円偏光板を配置し、他方の基板側に隣接して光反
射板を有する液晶表示装置。
【請求項６】前記円偏光板は、直線偏光板と１／４波
長板とを組み合わせて構成され、前記直線偏光板の透過
軸の方向と前記１／４波長板の遅相軸の方向とが４５°
の関係になるように配置されている請求項５記載の液晶
表示装置。
【請求項７】前記１／４位置波長板の遅相軸の方向が
任意の方向である請求項６記載の液晶表示装置。
【請求項８】さらに前記液晶層に電圧を印加する電極
を有し、前記電極により前記液晶層に形成される電界
は、前記一対の基板間の方向あるいは、前記基板と平行
な面内で均一でない請求項１あるいは５記載の液晶表示
装置。
【請求項９】前記液晶層の前記基板間方向の厚みｄ
と、該厚み方向のカイラルピッチｐとが、ｄ／ｐ≦０.
２５になるように設定されている請求項２記載の液晶表
示装置。
【請求項１０】前記一対の基板の内の表示面となる基
板とは反対側の基板の外側に配置された前記円偏光板が
コレステリックフィルムで構成されている請求項１記載
の液晶表示装置。
【請求項１１】前記液層層がアモルファス配向ＥＣＢ
モード液晶セルである請求項１あるいは２あるいは５記
載の液晶表示装置。
【請求項１２】前記液晶層がアモルファス配向ＨＡＮ
モード液晶セルである請求項１あるいは２あるいは５記
載の液晶表示装置。
【請求項１３】前記液晶層がツイスト配向液晶セルで
ある請求項１あるいは２あるいは５記載の液晶表示装
置。
【請求項１４】前記液晶層が、スリット開口部を有す
る電極による電界により配向する垂直配向液晶セルであ
る請求項１あるいは２あるいは５記載の液晶表示装置。
【請求項１５】前記一対の基板のそれぞれの外側に配
置された前記円偏光板の各々は、直線偏光板と１／４波
長板とを組み合わせて構成され、一方の前記円偏光板の
前記１／４波長板の遅相軸の方向と他方の前記円偏光板
の前記１／４波長板の遅相軸の方向とが互いに直交する
ように配置されている請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項１６】前記一対の基板のそれぞれの外側に配
置された前記円偏光板の一方と他方の直線偏光板の透過
軸の方向は互いに直行するように配置されている請求項
１５記載の液晶表示装置。
【請求項１７】前記１／４波長板は、理想的な１／４
波長板の波長分散性に比べてより小さな波長分散性を有
する請求項１６記載の液晶表示装置。
【請求項１８】前記１／４波長板は、材料を所定の方
向に延伸した延伸軸を有する一枚のフィルムからなる請
求項１７記載の液晶表示装置。
【請求項１９】前記液晶層が、ＥＣＢモード液晶セル
である請求項１５から１８のいずれか１項記載の液晶表
示装置。
【請求項２０】前記１／４波長板の表面と平行な方向
で互いに直交する方位角方向の屈折率をＮｘ，Ｎｙと
し、厚み方向の屈折率をＮｚとしたときに、前記一対の
基板のそれぞれの外側に配置された前記円偏光板の前記
１／４波長板の各々がＮｘ＞Ｎｙ＞Ｎｚの関係を有する
フィルムであり、一方の円偏光板と他方の円偏光板の１
／４波長フィルムのＮｚの軸方向は同一で、Ｎｘの方向
が交差している請求項１５記載の液晶表示装置。
【請求項２１】前記１／４波長板がＮｘ＞Ｎｙ＞Ｎｚ
の関係を有する少なくとも２枚のフィルムからなる請求
項２０記載の液晶表示装置。