JP2004133487A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】　視角に依存した着色現象を効果的に改善し、高品質の画像を表示できる液晶表示装置を提供する。
【解決手段】　一対の電極基板６・７の間に液晶層８を封入してなる液晶表示素子１と、この両側に配置される一対の偏光子４・５との間に、屈折率異方性が負で、表面内の主屈折率ｎ_a またはｎ_c の方向を軸として、表面の法線方向に平行な主屈折率ｎ_b の方向と、表面内の主屈折率ｎ_c またはｎ_a の方向とが時計まわり、または反時計まわりに傾斜している光学位相差板２・３を少なくとも１枚介在させ、かつ、白階調を行うための印加電圧値が、液晶へ電圧印加の無い状態での透過率の９０％以上９７％以下の範囲に入る透過率を得るように設定されている。
【選択図】　図１

Description

　本発明は、液晶表示装置に関し、特に、液晶表示素子に光学位相差板を組み合わせることにより表示画面の視角依存性を改善する液晶表示装置に関するものである。

　ネマティック液晶表示素子を用いた液晶表示装置は、従来、時計や電卓などの数値セグメント型表示装置に広く用いられていたが、最近においては、ワードプロセッサ、ノート型パーソナルコンピュータ、車載用液晶テレビなどにも用いられるようになっている。

　液晶表示素子は、一般に透光性の基板を有しており、この基板上に、画素をオン・オフさせるために電極線などが形成されている。例えば、アクティブマトリクス型の液晶表示装置においては、薄膜トランジスタなどの能動素子が、液晶に電圧を印加する画素電極を選択駆動するスイッチング手段として上記の電極線とともに上記の基板上に形成されている。さらに、カラー表示を行う液晶表示装置では、基板上に赤色、緑色、青色などのカラーフィルタ層が設けられている。

　上記のような液晶表示素子に用いられる液晶表示方式としては、液晶のツイスト角に応じて異なる方式が適宜選択される。例えば、アクティブ駆動型ツイストネマティック液晶表示方式（以降、ＴＮ方式と称する）や、マルチプレックス駆動型スーパーツイストネマティック液晶表示方式（以降、ＳＴＮ方式と称する）がよく知られている。

　ＴＮ方式は、ネマティック液晶分子を９０°捩じれた状態に配向し、その捩じれの方向にそって光を導くことにより表示を行う。ＳＴＮ方式は、ネマティック液晶分子のツイスト角を９０°以上に拡大することによって、液晶印加電圧のしきい値付近での透過率が急峻に変化することを利用している。

　ＳＴＮ方式は、液晶の複屈折効果を利用するため、色の干渉によって表示画面の背景に特有の色が付く。このような不都合を解消し、ＳＴＮ方式で白黒表示を行うためには、光学補償板を用いることが有効であると考えられている。光学補償板を用いた表示方式としては、ダブルスーパーツイストネマティック位相補償方式（以降、ＤＳＴＮ方式と称する）と、光学的異方性を有するフィルムを配置したフィルム型位相補償方式（以降、フィルム付加型方式と称する）とに大別される。

　ＤＳＴＮ方式は、表示用液晶セルおよびこの表示用液晶セルと逆方向のツイスト角で捩じれ配向させた液晶セルを有する２層型の構造を用いている。フィルム付加型方式は、光学的異方性を有するフィルムを配置した構造を用いる。軽量性、低コスト性の観点から、フィルム付加型方式が有力であると考えられている。このような位相補償方式の採用により白黒表示特性が改善されたため、ＳＴＮ方式の表示装置にカラーフィルタ層を設けてカラー表示を可能にしたカラーＳＴＮ液晶表示装置が実現されている。

　一方、ＴＮ方式は、ノーマリブラック方式とノーマリホワイト方式とに大別される。ノーマリブラック方式は、一対の偏光板をその偏光方向が相互に平行になるように配置して、液晶層にオン電圧を印加しない状態（オフ状態）で黒を表示する。ノーマリホワイト方式は、一対の偏光板をその偏光方向が相互に直交するように配置して、オフ状態で白色を表示する。表示コントラスト、色再現性、表示の視角依存性などの観点からノーマリホワイト方式が有力である。

　ところで、上記のＴＮ液晶表示装置においては、液晶分子に屈折率異方性Δｎが存在していること、および、液晶分子が上下基板に対して傾斜して配向していることのために、観視者の見る方向や角度によって表示画像のコントラストが変化して、視角依存性が大きくなるという問題がある。

　図１１は、ＴＮ液晶表示素子３１の断面構造を模式的に表したものである。この状態は中間の色調（以下、中間調と称する）を表示するための電圧が印加され、液晶分子３２がやや立ち上がっている場合を示している。このＴＮ液晶表示素子３１において、一対の基板３３・３４の表面の法線方向を通過する直線偏光３５、および法線方向に対して傾きを持って通過する直線偏光３６・３７は、液晶分子３２と交わる角度がそれぞれ異なっている。液晶分子３２には屈折率異方性Δｎが存在するため、各方向の直線偏光３５・３６・３７が液晶分子３２を通過すると正常光と異常光とが発生し、これらの位相差に伴って楕円偏光に変換されることになり、これが視角依存性の発生源となる。

　さらに、実際の液晶層の内部では、液晶分子３２は、基板３３と基板３４との中間部付近と基板３３または基板３４の近傍とではチルト角が異なっており、また法線方向を軸として液晶分子３２が９０°捻じれている状態にある。

　以上のことにより、液晶層を通過する直線偏光３５・３６・３７は、その方向や角度によりさまざまな複屈折効果を受け、複雑な視角依存性を示すことになる。

　上記の視角依存性として、具体的には、表示画面の法線方向から表示面の下方向である正視角方向に視角を傾けて行くと、ある角度以上で表示画像が着色する現象（以下、「着色現象」という）や、白黒が反転する現象（以下、「反転現象」という）が発生する。また、表示画面の上方向である反視角方向に視角を傾けて行くと、急激にコントラストが低下する。

　また、上記の液晶表示装置では、表示画面が大きくなるにつれて、視野角が狭くなるという問題もある。大きな液晶表示画面を近い距離で正面方向から見ると、視角依存性の影響のため表示画面の上部と下部とで表示された色が異なる場合がある。これは表示画面全体を見る見込み角が大きくなり、表示画面をより斜めの方向から見るのと同じことになるからである。

　このような視角依存性を改善するために、光学異方性を有する光学素子としての光学位相差板（位相差フィルム）を液晶表示素子と一方の偏光板との間に挿入することが提案されている（例えば、特開昭５５−６００号公報、特開昭５６−９７３１８号公報等参照）。

　この方法は、屈折率異方性を有する液晶分子を通過したために直線偏光から楕円偏光へ変換された光を、屈折率異方性を有する液晶層の片側または両側に介在させた光学位相差板を通過させることによって、視角に生ずる正常光と異常光の位相差変化を補償して直線偏光の光に再変換し、視角依存性の改善を可能にするものである。

　このような光学位相差板として、屈折率楕円体の１つの主屈折率方向を光学位相差板表面の法線方向に対して平行にしたものが、例えば特開平５−３１３１５９号公報に記載されている。しかしながら、この光学位相差板を用いても、正視角方向の反転現象を改善するには限界がある。

　また、反転現象を解消するために、例えば、特開昭５７−１８６７３５号公報には、各表示パターン（画素）を複数に区分し、区分されたそれぞれの部分が独立した視角特性を有するように配向制御を施す、いわゆる画素分割法が開示されている。この方法によれば、それぞれの区分において、液晶分子が互いに異なる方向に立ち上がるので、視角依存性を解消することができる。しかしながら、上下方向に視角を傾けたときにコントラストが低下するという問題は解消されない。

　また、特開平６−１１８４０６号公報及び特開平６−１９４６４５号公報には、上記の画素分割法に光学位相差板を組み合わせる技術が開示されている。

　特開平６−１１８４０６号公報に開示されている液晶表示装置は、液晶パネルと偏光板との間に光学異方性フィルム（光学位相差板）が挿入されることにより、コントラストの向上などが図られている。特開平６−１９４６４５号公報に開示されている補償板（光学位相差板）は、補償板面に平行な方向の面内の屈折率がほぼなく、かつ補償板面に垂直な方向の屈折率が面内の屈折率より小さくなるように設定されていることにより、負の屈折率を有する。このため、電圧が印加されたときに、液晶表示素子に生じる正の屈折率を補償して、視角依存性を低減させることができる。

　しかしながら、画素分割法にこの光学位相差板を用いても、視角を傾けたときに斜め４５°方向で着色現象が発生したり、上下方向のコントラストの低下を均一に抑制することが難しい。

　したがって、屈折率楕円体の１つの主屈折率方向を位相差板表面の法線方向に対して平行である屈折率楕円体が傾斜していない光学位相差板を用いて視角に依存して生じるコントラスト変化、着色現象、反転現象を改善するには限界がある。

　そこで、特開平６−７５１１６号公報には、光学位相差板として、屈折率楕円体の主屈折率方向が光学位相差板の表面の法線方向に対して傾斜しているものを用いる方法が提案されている。この方法では、光学位相差板として次の２種類のものを用いている。

　一つは、屈折率楕円体の３つの主屈折率のうち、最小の主屈折率の方向が表面に対して平行であり、かつ残り２つの主屈折率の一方の方向が光学位相差板の表面に対してθの角度で傾斜し、他方の方向も光学位相差板表面の法線方向に対して同様にθの角度で傾斜しており、このθの値が２０°≦θ≦７０°を満たしている光学位相差板である。

　もう一つは、屈折率楕円体の３つの主屈折率ｎ_a 、ｎ_b 、ｎ_c がｎ_a ＝ｎ_c ＞ｎ_b という関係を有し、表面内の主屈折率ｎ_a またはｎ_c の方向を軸として、表面の法線方向に平行な主屈折率ｎ_b の方向と、表面内の主屈折率ｎ_a またはｎ_c の方向とが時計まわり、または反時計まわりに傾斜している、屈折率楕円体が傾斜した光学位相差板である。

　上記の２種類の光学位相差板について、前者はそれぞれ一軸性のものと二軸性のものを用いることができる。また、後者は光学位相差板を１枚のみ用いるだけでなく、該光学位相差板を２枚組み合わせ、各々の主屈折率ｎ_b の傾斜方向が互いに９０°の角度をなすように設定したものを用いることができる。

　このような光学位相差板を液晶表示素子と偏光板との間に少なくとも１枚介在させることによって構成される液晶表示装置では、表示画像の視角に依存して生ずるコントラスト変化、着色現象、及び反転現象をある程度まで改善することができる。

　ところが、今日のさらなる広視野角、高表示品位の液晶表示装置が望まれる状況下において、さらなる視角依存性の改善が要求されており、上記の特開平６−７５１１６号公報で示された光学位相差板を用いただけでは必ずしも充分であるとは言えず、未だ改善の余地を有している。

　本発明は、上記した課題に鑑みなされたもので、その第１の目的は、上記の光学位相差板による補償効果に加えて視角依存性をさらに改善することであり、特に液晶の閾値電圧に近い電圧が印加された中間調表示状態での反視角方向の階調反転を効果的に改善することにある。

　本発明は、上記した課題に鑑みなされたもので、その第２の目的は、上記の光学位相差板による補償効果に加えて視角依存性をさらに改善することにあり、特に着色現象を効果的に改善することにある。

　上記の第１の目的を達成するために、請求項１又は２の発明に係る液晶表示装置は、対向する表面に透明電極層及び配向膜がそれぞれ形成された一対の透光性基板の間にほぼ９０°捻じれ配向した液晶層が封入されてなる液晶表示素子と、上記液晶表示素子の両側に配置される一対の偏光子と、上記液晶表示素子と上記偏光子との間に少なくとも１枚介在された光学位相差板であって、屈折率楕円体の３つの主屈折率ｎ_a 、ｎ_b 、ｎ_cを有し、表面内の主屈折率ｎ_a またはｎ_c の方向を軸として、表面の法線方向に平行な主屈折率ｎ_b の方向と、表面内の主屈折率ｎ_c またはｎ_a の方向とが時計まわり、または反時計まわりに傾斜することにより、上記屈折率楕円体が傾斜している光学位相差板、或いは、屈折率楕円体の３つの主屈折率ｎ_a 、ｎ_b 、ｎ_c を有し、表面内の主屈折率ｎ_a またはｎ_c の方向を軸として、表面の法線方向に平行な主屈折率ｎ_b の方向と、表面内の主屈折率ｎ_c またはｎ_a の方向とが時計まわり、または反時計まわりに傾斜することにより、上記屈折率楕円体が傾斜しており、光学位相差板の厚さをｄとして、第１のリタデーション値（ｎ_c −ｎ_a ）×ｄがほぼ０ｎｍであり、第２のリタデーション値（ｎ_c −ｎ_b ）×ｄが８０ｎｍ〜２５０ｎｍの範囲内に設定された光学位相差板とを備えると共に、かつ、白階調を行うための印加電圧値が、液晶へ電圧印加の無い状態での透過率の９０％以上９７％以下の範囲に入る透過率を得るように設定されていることを特徴としている。

　上記構成によれば、屈折率楕円体の３つの主屈折率ｎ_a 、ｎ_b 、ｎ_c を有し、表面内の主屈折率ｎ_a またはｎ_c の方向を軸として、表面の法線方向に平行な主屈折率ｎ_b の方向と、表面内の主屈折率ｎ_c またはｎ_a の方向とが時計まわり、または反時計まわりに傾斜することにより、上記屈折率楕円体が傾斜している光学位相差板、或いは、屈折率楕円体の３つの主屈折率ｎ_a 、ｎ_b 、ｎ_c を有し、表面内の主屈折率ｎ_a またはｎ_c の方向を軸として、表面の法線方向に平行な主屈折率ｎ_b の方向と、表面内の主屈折率ｎ_c またはｎ_a の方向とが時計まわり、または反時計まわりに傾斜することにより、上記屈折率楕円体が傾斜しており、光学位相差板の厚さをｄとして、第１のリタデーション値（ｎ_c −ｎ_a ）×ｄがほぼ０ｎｍであり、第２のリタデーション値（ｎ_c −ｎ_b ）×ｄが８０ｎｍ〜２５０ｎｍの範囲内に設定された光学位相差板が液晶層と偏光子との間に介在されているので、直線偏光が複屈折性を有する液晶層を通過して、正常光と異常光とが発生し、これらの位相差に伴って楕円偏光に変換される場合、視角に応じて生ずる正常光と異常光との位相差変化がこの光学位相差板によって補償される。

　しかしながら、このような補償機能によっても、さらなる視角依存性の改善が要求されるなかでは必ずしも充分であるとは言えず、本願発明者らは、さらなる研究を重ねた結果、白階調を行うための印加電圧値が、当該白階調を表示した状態で反視角方向の階調反転に影響することを見い出し、本発明を完成させるに至った。

　本発明の液晶表示装置では、白階調時の印加電圧値が、液晶へ電圧印加の無い状態での透過率の９０％以上９７％以下の範囲に入る透過率を得るように設定している。これにより、当該中間の色調を呈した画面における反視角方向の階調反転を無くして、画面の視角依存性をより一層防止することが可能となった。尚、コントラスト変化や着色においても、光学位相差板の補償機能のみの場合よりも、さらに改善することができた。

　また、請求項３に記載のように、上記した請求項１又は２の発明の液晶表示装置においては上記プレティルト角を３°以上１１°以下の範囲に設定することで、視角５０°において反視角方向の階調反転を改善した良好な表示とできる。

　また、請求項４に記載したように、上記プレティルト角を４°以上１０°以下の範囲に設定することにより、階調つぶれや正視角方向の輝度低下のない良好な表示とできる。

　また、請求項５に記載のように、上記した請求項１、２、３又は４の発明の液晶表示装置においては、液晶層における液晶材料の、波長５５０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎ（５５０）を、０．０６０より大きく０．１２０より小さい範囲に設定することが好ましい。

　これは、可視光領域の中心領域となる波長５５０ｎｍの光に対する液晶材料の屈折率異方性Δｎ（５５０）が０．０６０以下または０．１２０以上の場合、視角方向によっては反転現象やコントラスト比の低下が発生することが確認されたためである。そこで、液晶材料の波長５５０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎ（５５０）を、０．０６０より大きく０．１２０より小さい範囲に設定することにより、液晶表示素子に生じる視角に対応する位相差を解消することができるため、液晶画面において、視角に依存して生じる着色現象はもちろんのこと、コントラスト変化、左右方向の反転現象等もさらに改善することができる。

　この場合、さらに、請求項６に記載のように、液晶層における液晶材料の、波長５５０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎ（５５０）を、０．０７０以上０．０９５以下の範囲に設定することで、液晶表示素子に生じる視角に対応する位相差をより効果的に解消することができるため、液晶表示画像におけるコントラスト変化、左右方向の反転現象を確実に改善することができる。

　また、請求項６に記載のように、上記した請求項１、２、３、４、５又は６の発明の液晶表示装置においては、全ての光学位相差板において、屈折率楕円体の傾斜角が１５°から７５°の間に設定されていることが好ましい。

　このように、液晶表示装置に介在される全ての光学位相差板において、屈折率楕円体の傾斜角を１５°から７５°の間に設定することで、前述した本発明の備えた光学位相差板による位相差の補償機能を確実に得ることができる。

　以上のように、請求項１又は２の発明に係る液晶表示装置は、対向する表面に透明電極層及び配向膜がそれぞれ形成された一対の透光性基板の間にほぼ９０°捻じれ配向した液晶層が封入されてなる液晶表示素子と、上記液晶表示素子の両側に配置される一対の偏光子と、上記液晶表示素子と上記偏光子との間に少なくとも１枚介在された光学位相差板であって、屈折率楕円体の３つの主屈折率ｎ_a 、ｎ_b 、ｎ_cを有し、表面内の主屈折率ｎ_a またはｎ_c の方向を軸として、表面の法線方向に平行な主屈折率ｎ_b の方向と、表面内の主屈折率ｎ_c またはｎ_a の方向とが時計まわり、または反時計まわりに傾斜することにより、上記屈折率楕円体が傾斜している光学位相差板、或いは、屈折率楕円体の３つの主屈折率ｎ_a 、ｎ_b 、ｎ_c を有し、表面内の主屈折率ｎ_a またはｎ_c の方向を軸として、表面の法線方向に平行な主屈折率ｎ_b の方向と、表面内の主屈折率ｎ_c またはｎ_a の方向とが時計まわり、または反時計まわりに傾斜することにより、上記屈折率楕円体が傾斜しており、光学位相差板の厚さをｄとして、第１のリタデーション値（ｎ_c −ｎ_a ）×ｄがほぼ０ｎｍであり、第２のリタデーション値（ｎ_c −ｎ_b ）×ｄが８０ｎｍ〜２５０ｎｍの範囲内に設定された光学位相差板とを備えると共に、かつ、白階調を行うための印加電圧値が、液晶へ電圧印加の無い状態での透過率の９０％以上９７％以下の範囲に入る透過率を得るように設定されていることを特徴としている。

　これにより、請求項１、２の発明に係る液晶表示装置では、液晶表示素子の位相差変化を光学位相差板による補償機能のみの場合よりもさらに改善し、特に、液晶に液晶の閾値電圧に近い電圧を印加して中間の色調を呈した画面における反視角方向の階調反転を無くして、画面の視角依存性をより一層防止することができるので、このような光学位相差板と液晶表示素子とを含む液晶表示装置は、階調反転現象や反視角方向のコントラスト比の低下を防止することができるという効果を奏する。

　〔実施の形態１〕
　本発明の実施の一形態について図１ないし図９に基づいて説明すれば、以下の通りである。

　本実施の形態に係る液晶表示装置は、図１に示すように、液晶表示素子１と、一対の光学位相差板２・３と、一対の偏光板（偏光子）４・５とを備えている。

　液晶表示素子１は、対向して配される電極基板６・７の間に液晶層８を挟む構造をなしている。電極基板６は、ベースとなるガラス基板（透光性基板）９の液晶層８側の表面にＩＴＯ（インジウム錫酸化物）からなる透明電極１０が形成され、その上に配向膜１１が形成されている。電極基板７は、ベースとなるガラス基板（透光性基板）１２の液晶層８側の表面にＩＴＯからなる透明電極１３が形成され、その上に配向膜１４が形成されている。

　簡略化のため、図１は２画素分の構成を示しているが、液晶表示素子１の全体において、所定幅の帯状の透明電極１０・１３は、ガラス基板９・１２のそれぞれに所定間隔をおいて配され、かつ、ガラス基板９・１２間では基板面に垂直な方向から見て相互に直交するように形成されている。両透明電極１０・１３が交差する部分は表示を行う画素に相当し、これらの画素は液晶表示装置の全体においてマトリクス状に配設されている。

　電極基板６・７は、シール樹脂１５により貼り合わされており、電極基板６・７とシール樹脂１５とによって形成される空間内に液晶層８が封入されている。液晶層８には、透明電極１０・１３を介して、駆動回路（電圧印加手段）１７より表示データに基づいた電圧が印加される。

　尚、詳細については後述するが、本液晶表示装置においては、光学位相差板２・３による位相差の補償機能と最良な特性を有する組み合わせとなるように、上記液晶層８のプレティルト角が設定されている。

　液晶表示装置において、上記の液晶表示素子１に光学位相差板２・３と偏光板４・５とが形成されてなるユニットが液晶セル１６である。

　配向膜１１・１４は、介在する液晶分子が約９０°の捻じれ配向となるように、予めラビング処理が施されている。図２に示すように、配向膜１１のラビング方向Ｒ１と配向膜１４のラビング方向Ｒ２とは、互いに直交する方向に設定されている。

　光学位相差板２・３は、液晶表示素子１とその両側に配される偏光板４・５との間にそれぞれ介在される。光学位相差板２・３は、透明な有機高分子からなる支持体にディスコティック液晶が傾斜配向またはハイブリッド配向され、かつ架橋されることにより形成されている。これにより、光学位相差板２・３における後述の屈折率楕円体が、光学位相差板２・３に対して傾斜するように形成される。

　光学位相差板２・３の支持体としては、一般に偏光板によく用いられるトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）が信頼性も高く適している。それ以外では、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの耐環境性や耐薬品性に優れた無色透明の有機高分子フィルムが適している。

　図３に示すように、光学位相差板２・３は、異なる３方向の主屈折率ｎ_a ・ｎ_b ・ｎ_c を有している。主屈折率ｎ_a の方向は、互いに直交座標ｘｙｚにおける各座標軸のうちｙ座標軸と方向が一致している。主屈折率ｎ_b の方向は、光学位相差板２・３において画面に対応する表面に垂直なｚ座標軸（表面の法線方向）に対し矢印Ａの方向にθ傾いている。

　光学位相差板２・３は、各主屈折率がｎ_a ＝ｎ_c ＞ｎ_b という関係を満たしている。これにより、光学軸が１つのみ存在するので、光学位相差板２・３は一軸性を備え、また、屈折率異方性が負になる。光学位相差板２・３の第１のリタデーション値（ｎ_c −ｎ_a ）×ｄは、ｎ_a ＝ｎ_c であるため、ほぼ０ｎｍである。第２のリタデーション値（ｎ_c −ｎ_b ）×ｄは、８０ｎｍ〜２５０ｎｍの範囲内で任意の値に設定される。第２のリタデーション値（ｎ_c −ｎ_b ）×ｄをこのような範囲内に設定することで、光学位相差板２・３による位相差の補償機能を確実に得ることができる。尚、上記のｎ_c −ｎ_a およびｎ_c −ｎ_b は屈折率異方性Δｎを表し、ｄは光学位相差板２・３の厚みを表している。

　また、光学位相差板２・３の主屈折率ｎ_b が傾いている角度θ、即ち、屈折率楕円体の傾斜角度θは、１５°≦θ≦７５°の範囲内で任意の値に設定される。傾斜角度θをこのような範囲内に設定することで、屈折率楕円体の傾斜の方向が時計回り反時計回りに係わらず、光学位相差板２・３による位相差の補償機能を確実に得ることができる。

　尚、光学位相差板２・３の配置については、光学位相差板２・３のうちの何れか一方のみを片側に配置した構成でも、また、光学位相差板２・３を片側に重ねて配置することもできる。さらに、３枚以上の光学位相差板を用いることもできる。

　そして、図４に示すように、本液晶表示装置においては、液晶表示素子１における偏光板４・５は、その吸収軸ＡＸ₁ ・ＡＸ₂ が前記の配向膜１１・１４（図１参照）のラビング方向Ｒ₁ ・Ｒ₂ とそれぞれ平行となるように配置される。本液晶表示装置では、ラビング方向Ｒ₁ ・Ｒ₂ が互いに直交しているため、吸収軸ＡＸ₁ ・ＡＸ₂ も互いに直交している。

　ここで、図３に示すように、光学位相差板２・３に異方性を与える方向に傾斜する主屈折率ｎ_b の方向が光学位相差板２・３の表面に投影された方向をＤと定義する。図４に示すように、光学位相差板２は方向Ｄ（方向Ｄ₁ ）がラビング方向Ｒ₁ と平行になるように配され、光学位相差板３は方向Ｄ（方向Ｄ₂ ）がラビング方向Ｒ₂ と平行になるように配される。

　上記のような光学位相差板２・３および偏光板４・５の配置により、本液晶表示装置は、オフ時において光を透過して白色表示を行ういわゆるノーマリホワイト表示を行う。

　一般に、液晶や光学位相差板（位相差フィルム）といった光学異方体においては、上記のような３次元方向の主屈折率ｎ_a ・ｎ_c ・ｎ_b の異方性が屈折率楕円体で表される。屈折率異方性Δｎは、この屈折率楕円体をどの方向から観察するかによって異なる値になる。

　次に、前述した、液晶層８におけるプレティルト角の設定について詳細に説明する。

　プレティルト角とは、図５に示すように、液晶分子２０の長軸と配向膜１４（１１）とがなす角ψのことであり、配向膜１１・１４に対するラビングと、液晶材料との組み合わせによって決定されるものである。

　前述したように、本液晶表示装置では、光学位相差板２・３による位相差の補償機能と最良な特性を有する組み合わせとなるように、上記液晶層８のプレティルト角が設定されており、詳細に言えば、このプレティルト角が、液晶の閾値電圧に近い電圧を液晶に印加した中間調表示状態、ここではノーマリホワイト表示であるので白に近い中間調表示状態で、反視角方向の階調反転が発生しない範囲に設定されている。以下、白に近い中間調を白階調と呼ぶ。

　一方、プレティルト角は大きくするほど、白階調時の反視角方向の階調反転が起こらなくなることが実験的に確認されたが、その反面、プレティルト角を大きくし過ぎると、正視角方向での白階調時の輝度の急激な低下が発生することも確認された。つまり、プレティルト角の設定には、白階調時に正視角方向の急激な輝度低下が発生しない範囲とすることも必要となる。

　具体的には、配向膜１１・１４及び液晶材料として、プレティルト角が２°より大きく１２°未満の範囲となるような配向膜と液晶材料との組み合わせが用いられている。この場合、より好ましくは、プレティルト角が４°以上１０°以下の範囲となるような配向膜と液晶材料との組み合わせとすることである。

　このようにプレティルト角を２°より大きく１２°未満の範囲内に設定することで、通常の液晶表示装置にて要求される視角５０°において、問題となるような白階調時の反視角方向の階調反転のない、どの方向から見ても充分に使用に耐え得るものとできる。

　そして特に、プレティルト角を４°以上１０°以下の範囲内に設定することで、視角７０°において、白階調時の反視角方向の階調反転の全く無いものとできる。

　さらに、本実施の形態の液晶表示装置では、液晶層８における液晶材料として、波長５５０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎ（５５０）が、０．０６０より大きく０．１２０より小さい範囲に設計されたものが選択されている。この場合、より好ましくは、上記Δｎ（５５０）が、０．０７０以上０．０９５以下の範囲に設計された液晶材料を用いることである。

　これにより、光学位相差板２・３による位相差の補償機能、及びプレティルト角を上記の範囲に設定したことによる補償機能に加えて、反視角方向のコントラスト比の低下、左右方向の反転現象をより一層改善することが可能となる。

　以上のように、本実施の形態の液晶表示装置は、液晶表示素子１と偏光板４・５の間に、屈折率楕円体の３つの主屈折率ｎ_a 、ｎ_b 、ｎ_c がｎ_a ＝ｎ_c ＞ｎ_b という関係を有し、表面内の主屈折率ｎ_a またはｎ_c の方向を軸として、表面の法線方向に平行な主屈折率ｎ_b の方向と、表面内の主屈折率ｎ_c またはｎ_a の方向とが時計まわり、または反時計まわりに傾斜することにより、上記屈折率楕円体が傾斜している光学位相差板２・３を備えた構成の液晶表示装置において、液晶層８におけるプレティルト角を、液晶の閾値電圧に近い電圧を液晶に印加した中間調表示状態で、反視角方向の階調反転が発生しない範囲に設定した構成である。

　これにより、液晶表示素子１に生じる視角に対応する位相差の上記の光学位相差板２・３による補償機能と共に、プレティルト角を上記の範囲に設定したことによる補償機能により、視角に依存した反視角方向の白階調時（ノーマリホワイト表示であるので）に発生する反転現象を特に効果的に改善することが可能であり、同時に、コントラスト変化も改善して、高品質の画像を表示できる。

　しかも、この液晶表示装置では、液晶層８における液晶材料として、波長５５０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎ（５５０）が、０．０６０より大きく０．１２０より小さい範囲に設計されたものを用いているので、光学位相差板２・３による位相差の補償機能、及びプレティルト角を上記の範囲に設定したことによる補償機能に加えて、反視角方向のコントラスト比の低下、左右方向の反転現象をより一層改善することが可能となる。

　なお、ここでは、ノーマリホワイト表示の液晶表示装置を例示して説明したが、ノーマリブラック表示の液晶表示装置においても、光学位相差板２・３による補償効果に合わせて、プレティルト角を液晶の閾値電圧に近い電圧を液晶に印加した中間調表示（黒階調）で反視角方向の階調反転が発生しない範囲に設定し、これによる補償効果を得ることで、上記と同様の効果を得ることができる。

　また、ここでは、単純マトリクス方式の液晶表示装置について述べたが、本発明は、これ以外に、ＴＦＴなどの能動スイッチング素子を用いたアクティブマトリクス方式の液晶表示装置についても適用が可能である。

　〔実施の形態２〕
　本発明の実施の他の形態について図１に基づいて説明すれば、以下の通りである。尚、説明の便宜上、前記の実施の形態にて示した部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。

　本実施の形態に係る液晶表示装置は、前述の実施の形態１にて示した図１の液晶表示装置とほぼ同様の構成を有している。異なる点は、実施の形態１の液晶表示装置では、光学位相差板２・３による位相差の補償機能と最良な特性を有する組み合わせとなるように、上記液晶層８のプレティルト角が、液晶層８に液晶の閾値電圧に近い電圧を印加した中間調表示状態で反視角方向の階調反転が発生しない範囲に設定されていたのに対し、本実施の形態の液晶表示装置では、光学位相差板２・３による位相差の補償機能と最良な特性を有する組み合わせとなるように、液晶層８に液晶の閾値電圧に近い電圧を印加することで得られる中間調を表示するための印加電圧値を、当該中間調の表示状態で反視角方向の階調反転が発生しない範囲に設定している点である。

　以下、この点を詳細に説明する。本実施の形態の液晶表示装置は、ノーマリホワイト表示であるので、液晶の閾値電圧に近い電圧を液晶に印加した中間調表示状態、即ち、白階調を行うための印加電圧値が、該電圧を印加した状態で反視角方向の階調反転が発生しない範囲に設定されている。

　一方、白階調時の透過率を下げるほど、白階調時の反視角方向の階調反転が起こらなくなることが実験的に確認されたが、その反面、透過率を低く設定し過ぎると、正視角方向、左右方向で輝度が急激に低下してしまう。つまり、白階調時の透過率を決定する液晶印加電圧の設定には、白階調時に正視角方向、左右方向の急激な輝度低下が発生しない範囲に設定することも必要となる。

　具体的には、白階調時における液晶印加電圧が、液晶印加電圧がゼロのオフ状態の透過率１００％に対して８５％より大きい透過率を得るように設定されている。この場合、より好ましくは、白階調時における液晶印加電圧を、オフ状態の透過率１００％に対して９０％以上９７％以下の範囲に入る透過率を得るように設定することである。

　このように白階調時の液晶印加電圧をオフ状態の透過率１００％に対して８５％より大きい透過率を得るように設定することで、通常の液晶表示装置にて要求される視角５０°において、問題となるような白階調時の反視角方向の階調反転のない、どの方向から見ても充分に使用に耐え得るものとできる。

　そして特に、白階調時の液晶印加電圧をオフ状態の透過率１００％に対して９０％以上９７％以下の範囲に設定することで、視角７０°において、白階調時の反視角方向の階調反転の全く無いものとできる。

　即ち、本実施の形態の液晶表示装置は、液晶表示素子１と偏光板４・５の間に、屈折率楕円体の３つの主屈折率ｎ_a 、ｎ_b 、ｎ_c がｎ_a ＝ｎ_c ＞ｎ_b という関係を有し、表面内の主屈折率ｎ_a またはｎ_c の方向を軸として、表面の法線方向に平行な主屈折率ｎ_b の方向と、表面内の主屈折率ｎ_c またはｎ_a の方向とが時計まわり、または反時計まわりに傾斜することにより、上記屈折率楕円体が傾斜している光学位相差板２・３を備えた構成の液晶表示装置において、液晶の閾値電圧に近い電圧を液晶に印加した中間調表示状態を行うための印加電圧値を、該電圧を印加した状態で反視角方向の階調反転が発生しない範囲に設定した構成である。

　これにより、液晶表示素子１に生じる視角に対応する位相差の上記の光学位相差板２・３による補償機能と共に、白階調時の液晶印加電圧を上記の範囲に設定したことによる補償機能により、視角に依存した反視角方向の白階調時（ノーマリホワイト表示であるので）に発生する反転現象を特に効果的に改善することが可能であり、同時に、コントラスト変化も改善して、高品質の画像を表示できる。

　さらに、本実施の形態の液晶表示装置でも、液晶層８における液晶材料として、波長５５０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎ（５５０）が、０．０６０より大きく０．１２０より小さい範囲に設計されたものを、より好ましくは、上記Δｎ（５５０）が、０．０７０以上０．０９５以下の範囲に設計された液晶材料を用いることで、光学位相差板２・３による位相差の補償機能、及び白階調時の液晶印加電圧を上記の範囲に設定したことによる補償機能に加えて、反視角方向のコントラスト比の低下、左右方向の反転現象をより一層改善することが可能となる。

　なお、ここでも、ノーマリホワイト表示の液晶表示装置を例示して説明したが、ノーマリブラック表示の液晶表示装置においても、光学位相差板２・３による補償効果に合わせて、液晶の閾値電圧に近い電圧を液晶に印加して得られる中間調を表示（黒階調）するための液晶印加電圧を、該中間調で反視角方向の階調反転が発生しない範囲に設定し、これによる補償効果を得ることで、上記と同様の効果を得ることができる。

　また、前述の実施の形態１の液晶表示装置と同様に、単純マトリクス方式の液晶表示装置以外に、ＴＦＴなどの能動スイッチング素子を用いたアクティブマトリクス方式の液晶表示装置についても適用が可能である。

　〔実施の形態３〕
　本発明の実施の他の形態について図１、図１０に基づいて説明すれば、以下の通りである。尚、説明の便宜上、前記の実施の形態にて示した部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。

　本実施の形態に係る液晶表示装置は、前述の実施の形態１にて示した図１の液晶表示装置とほぼ同様の構成を有している。異なる点は、実施の形態１の液晶表示装置では、光学位相差板２・３による位相差の補償機能と最良な特性を有する組み合わせとなるように、上記液晶層８のプレティルト角が、液晶層８に液晶の閾値電圧に近い電圧を印加した中間調表示状態で反視角方向の階調反転が発生しない範囲に設定されていたのに対し、本実施の形態の液晶表示装置では、光学位相差板２・３による位相差の補償機能と最良な特性を有する組み合わせとなるように、液晶層８における液晶材料の屈折率異方性Δｎの光の波長に対する変化と、上記光学位相差板の屈折率異方性Δｎの光の波長に対する変化との変化度合を、視角に依存した液晶画面の着色が発生しない範囲に設定している点である。

　以下、この点を詳細に説明する。液晶層８における液晶材料の屈折率異方性Δｎの光の波長に対する変化と、上記光学位相差板の屈折率異方性Δｎの光の波長に対する変化との変化度合を、視角に依存した液晶画面の着色が発生しない範囲に設定することとは、具体的には、以下に示すア・イの少なくとも１つの設定範囲の条件を満たすような組み合わせで光学位相差板２・３及び液晶材料を用いれば良い。

　ア．　上記液晶層８における液晶材料の波長４５０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎ_L （４５０）と波長５５０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎ_L （５５０）の比であるΔｎ_L （４５０）／Δｎ_L （５５０）と、光学位相差板２・３の波長４５０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎ_F （４５０）と波長５５０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎ_F （５５０）の比であるΔｎ_F （４５０）／Δｎ_F （５５０）とを、

の関係を満たすように設定すればよい。そして、より好ましくは、

さらに好ましくは、

の関係を満たすように設定することである。

　イ．　上記液晶層８における液晶材料の波長６５０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎ_L （６５０）と波長５５０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎ_L （５５０）の比であるΔｎ_L （６５０）／Δｎ_L （５５０）と、光学位相差板２・３の波長６５０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎ_F （６５０）と波長５５０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎ_F （５５０）の比であるΔｎ_F （６５０）／Δｎ_F （５５０）とを、

の関係を満たすように設定すればよい。そして、より好ましくは、

さらに好ましくは、

の関係を満たすように設定することである。

　このようなア・イの少なくとも何れか一方を満たすように設計された液晶材料と光学位相差板とを用いることで、光学位相差板２・３による位相差の補償機能による表示画面の視角に依存して生ずるコントラスト変化、反転現象、着色現象の改善のみならず、表示画面の着色現象を特に効果的に改善できる。

　詳しく述べると、ア・イの広い方の範囲を少なくとも一方満たすことで、通常の液晶表示装置にて要求される視角５０°において、若干の色付きはあるものの、どの方向から見ても充分に使用に耐えうるものとできる。また、上記ア・イにおけるより好ましいとした範囲を少なくとも一方満たすことで、視角６０°で若干の色付きはあるものの、どの方向から見ても充分に使用に耐えうるものとできる。そして、特に上記ア・イにおけるさらに好ましいとした範囲を少なくとも一方満たすことで、どの方向から見ても着色の一切ないものとできる。

　また、ア・イの少なくとも１つを満たすことで、コントラスト変化、反転現象についても、光学位相差板２・３の補償機能のみの場合よりも改善が図れる。

　図１０に、本液晶表示装置における液晶層８に用いることのできる液晶材料と、光学位相差板２・３に用いることのできる光学位相差板の一組み合わせにおける、それぞれの波長（λ）に対するΔｎ（λ）／Δｎ（５５０）を示す。実線にて示す曲線ａが、一液晶材料の波長（λ）に対するΔｎ（λ）／Δｎ（５５０）であり、一点鎖線にて示す曲線ｂが、一光学位相差板の波長（λ）に対するΔｎ（λ）／Δｎ（５５０）である。

　以上のように、本実施の形態の液晶表示装置は、液晶表示素子１と偏光板４・５の間に、屈折率楕円体の３つの主屈折率ｎ_a 、ｎ_b 、ｎ_c がｎ_a ＝ｎ_c ＞ｎ_b という関係を有し、表面内の主屈折率ｎ_a またはｎ_c の方向を軸として、表面の法線方向に平行な主屈折率ｎ_b の方向と、表面内の主屈折率ｎ_c またはｎ_a の方向とが時計まわり、または反時計まわりに傾斜することにより、上記屈折率楕円体が傾斜している光学位相差板２・３を備えた構成の液晶表示装置において、液晶層８における液晶材料の屈折率異方性Δｎの光の波長に対する変化と、上記光学位相差板の屈折率異方性Δｎの光の波長に対する変化との変化度合を、視角に依存した液晶画面の着色が発生しない範囲に設定した構成である。

　これにより、液晶表示素子１に生じる視角に対応する位相差の上記の光学位相差板２・３による補償機能と共に、液晶層８における液晶材料の屈折率異方性Δｎの光の波長に対する変化と、上記光学位相差板の屈折率異方性Δｎの光の波長に対する変化との変化度合を上記の範囲に設定したことによる補償機能により、視角に依存した表示画面の着色を特に効果的に改善することが可能で、同時に、コントラスト変化、階調反転も改善して、高品質の画像を表示できる。

　さらに、本実施の形態の液晶表示装置でも、液晶層８における液晶材料として、波長５５０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎ（５５０）が、０．０６０より大きく０．１２０より小さい範囲に設計されたものを、より好ましくは、上記Δｎ（５５０）が、０．０７０以上０．０９５以下の範囲に設計された液晶材料を用いることで、光学位相差板２・３による位相差の補償機能、及び上記の変化度合を上記の範囲に設定したことによる補償機能に加えて、反視角方向のコントラスト比の低下、左右方向の反転現象をより一層改善することが可能となる。

　なお、ここでも、ノーマリホワイト表示の液晶表示装置を例示して説明したが、ノーマリブラック表示の液晶表示装置においても、上記と同様の効果を得ることができる。

　また、前述の実施の形態１の液晶表示装置と同様に、単純マトリクス方式の液晶表示装置以外に、ＴＦＴなどの能動スイッチング素子を用いたアクティブマトリクス方式の液晶表示装置についても適用が可能である。

　次に、本実施の形態１〜３に係る液晶表示装置の効果を裏付ける実施例を説明する。

　（実施例１）
　本実施例例は、上記の実施の形態１及び実施の形態２に係る液晶表示装置の効果を裏付けるためのものであり、ここでは、図１の液晶表示装置における液晶セル１６の配向膜１１・１４に、日本合成ゴム社製のオプトマーＡＬ（商品名）を用い、上記配向膜１１・１４に対してプレティルト角が、２．０°，３．０°，４．０°，５．０°，１０．０°，１１．０°，１２．０°となる液晶材料を用い、セル厚（液晶層８の厚み）を５μｍとした、５つのサンプルセル♯１〜♯７を用意した。

　これらサンプルセル♯１〜♯７のプレティルト角の測定は、サンプルセル♯１〜♯７の材料を注入したホモジニアスセルを作成し、プレティルト角測定装置ＮＳＭＡＰ−３０００ＬＣＤ（シグマ光機社製）で測定した。

　また、サンプルセル♯１〜♯７における光学位相差板２・３としては、透明な支持体（例えば、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）等）にディスコティック液晶を塗布し、ディスコティック液晶を傾斜配向させて架橋して形成してなる、上述の第１のリタデーション値が０ｎｍ、上述の第２のリタデーション値が１００ｎｍであり、主屈折率ｎ_b の方向がｘｙｚ軸座標におけるｚ軸方向に対して矢印Ａで示す方向に約２０°となるように傾いており、同様に主屈折率ｎ_c の方向がｘ軸に対して矢印Ｂで示す方向に約２０°の角度をなしているもの（即ち、屈折率楕円体の傾斜角度θ＝２０°のもの）を用いた。

　これらサンプルセル♯１〜♯７に対して、白階調時の印加電圧を種々変えて、白色光のもと目視試験を行った結果を表１〜表７に示す。

　表１は、白階調を得るための液晶印加電圧として、液晶への印加電圧がゼロのオフ状態における、液晶セル１６の表面の法線方向の透過率を１００％としてその１００％の透過率を法線方向において得る値を個々のサンプルセル毎に設定し、白階調時の表示状態を調べた結果である。

　表１より、透過率を１００％として白階調時の電圧を設定した場合、プレティルト角を５．０°，１０．０°としたサンプルセル♯４，♯５では、視角を７０°として反視角方向から見ても階調反転は確認されず良好な画質であった。

　また、プレティルト角を３．０°としたサンプルセル♯２、プレティルト角を４．０°としたサンプルセル♯３では、何れも視角６０°までは反視角方向から見ても階調反転は確認されず良好な画質であったが、視角７０°とすると、サンプルセル♯２では、使用に耐えうる程度の階調反転が確認され、サンプルセル♯３では階調反転は無いものの、階調がつぶれた。しかしながら、何れも、視角７０°で充分に使用に耐え得るものであった。

　プレティルト角を１１．０°としたサンプルセル♯６では、視角６０°までは良好な画質であったが、視角７０°で正視角方向から見た場合に使用に耐えない程輝度が低下することが確認された。

　一方、プレティルト角を２．０°としたサンプルセル♯１では、視角５０°においてでさえ反視角方向から見た場合に、階調反転が確認され、また、プレティルト角を１２．０°としたサンプルセル♯７では、視角５０°においてでさえ正視角方向から見た場合に使用に耐えない程の輝度低下が確認された。

　表２は、オフ状態の透過率に対する透過率を９７％として白階調時の電圧を個々のサンプルセル毎に設定して調べた結果である。

　表２より、透過率を９７％として白階調時の電圧を設定した場合、プレティルト角を４．０°，５．０°，１０．０°としたサンプルセル♯３，♯４，♯５では、視角を７０°として反視角方向から見ても階調反転は確認されず良好な画質であった。

　プレティルト角を３．０°としたサンプルセル♯２では、視角５０°までは反視角方向から見ても階調反転は確認されず良好な画質であったが、視角６０°で階調がつぶれた。しかしながら、階調反転は確認されなかったので、視角６０°でも使用に耐え得るものであった。プレティルト角を１１．０°としたサンプルセル♯６では、視角５０°までは良好な画質であったが、視角６０°で正視角方向から見た場合に、使用に耐えない程輝度が低下することが確認された。

　一方、プレティルト角を２．０°としたサンプルセル♯１では、視角５０°においてでさえ反視角方向から見た場合に階調反転が確認された。また、プレティルト角を１２．０°としたサンプルセル♯７では、視角５０°においてでさえ正視角方向から見た場合に使用に耐えない程の輝度低下が確認された。

　表３は、オフ状態の透過率に対する透過率を９５％として白階調時の電圧を個々のサンプルセル毎に設定して調べた結果である。これは、透過率を９５％として電圧設定を行った表２と同じ結果であった。

　表４は、オフ状態の透過率に対する透過率を９２％として白階調時の電圧を個々のサンプルセル毎に設定して調べた結果である。

　表４より、透過率を９２％として白階調時の電圧を設定した場合、プレティルト角を４．０°，５．０°，１０．０°としたサンプルセル♯３，♯４，♯５では、視角を７０°として反視角方向から見ても階調反転は確認されず良好な画質であった。

　プレティルト角を３．０°としたサンプルセル♯２では、視角６０°までは反視角方向から見ても階調反転は確認されず良好な画質であったが、視角７０°で階調が反転した。しかしながら、使用に耐え得る程度のものであった。プレティルト角を１１．０°としたサンプルセル♯６では、視角５０°までは良好な画質であったが、視角６０°で正視角方向から見た場合に使用に耐えない程輝度が低下することが確認された。プレティルト角を２．０°としたサンプルセル♯１では、視角５０°で階調が反転したが、使用に耐え得る程度のものであった。

　一方、プレティルト角を１２．０°としたサンプルセル♯７では、視角５０°においてでさえ正視角方向から見た場合に使用に耐えない程の輝度低下が確認された。

　表５は、オフ状態の透過率に対する透過率を９０％として白階調時の電圧を個々のサンプルセル毎に設定して調べた結果である。

　表５より、透過率を９０％として白階調時の電圧を設定した場合、プレティルト角を４．０°，５．０°としたサンプルセル♯３，♯４では、視角を７０°として反視角方向から見ても階調反転は確認されず良好な画質であった。

　プレティルト角を１０．０°としたサンプルセル♯５では、視角５０°までは良好な画質であったが、視角６０°で正視角方向から見た場合に輝度が低下することが確認された。しかしながら、この輝度低下は使用に耐え得る程度のものであった。プレティルト角を３．０°としたサンプルセル♯２では、視角６０°までは反視角方向から見ても階調反転は確認されず良好な画質であったが、視角７０°で階調がつぶれた。しかしながら、階調反転は無く、使用に耐え得る程度のものであった。プレティルト角を１１．０°としたサンプルセル♯６では、視角５０°で正視角方向から見た場合に輝度が低下することが確認されたが、この輝度低下は使用に耐え得る程度のものであった。プレティルト角を２．０°としたサンプルセル♯１では、視角５０°で階調がつぶれ、視角６０で階調が反転したが、使用に耐え得る程度のものであった。

　一方、プレティルト角を１２．０°としたサンプルセル♯７では、視角５０°においてでさえ正視角方向から見た場合に使用に耐えない程の輝度低下が確認された。

　表６は、オフ状態の透過率に対する透過率を８７％として白階調時の電圧を個々のサンプルセル毎に設定して調べた結果である。

　表６より、透過率を８７％として白階調時の電圧を設定した場合、プレティルト角を３．０°，４．０°，５．０°としたサンプルセル♯２，♯３，♯４では、視角５０°までは良好な画質であったが、視角６０°で正視角方向から見た場合に輝度が低下することが確認された。しかしながら、この輝度低下は使用に耐え得る程度のものであった。なお、視角７０°では、正視角方向から見た場合に使用に耐えない程の輝度低下が確認された。

　プレティルト角を１０．０°としたサンプルセル♯５では、視角５０°、視角６０°で正視角方向から見た場合に輝度が低下することが確認されたが、使用に耐え得る程度のものであった。なお、視角７０°では、正視角方向から見た場合に使用に耐えない程の輝度低下が確認された。

　プレティルト角を１１．０°，１２．０°としたサンプルセル♯６，♯７では、視角５０°においてでさえ、正視角方向から見た場合に使用に耐えない程の輝度低下が確認された。

　プレティルト角を２．０としたサンプルセル♯１では、視角５０°までは反視角方向から見ても階調反転は確認されず良好な画質であったが、視角６０°で正視角方向から見た場合に輝度低下が確認された。しかしながら、使用に耐え得る程度のものであった。なお、視角７０°では、正視角方向から見た場合に使用に耐えない程の輝度低下が確認された。

　表７は、オフ状態の透過率に対する透過率を８５％として白階調時の電圧を個々のサンプルセル毎に設定して調べた結果である。

　表７より、透過率を８５％として白階調時の電圧を設定した場合、プレティルト角を３．０°，４．０°，５．０°，１０．０°，１１．０°，１２．０°としたサンプルセル♯２，♯３，♯４，♯５，♯６，♯７では、視角５０°においてでさえ正視角方向、左右方向から見た場合に、使用に耐えない程の輝度低下が確認された。

　一方、プレティルト角を２．０としたサンプルセル♯１では、視角５０°で正視角方向から見た場合に輝度低下が確認されたが、使用に耐え得るものであった。なお、視角６０°では、正視角方向から見た場合に使用に耐えない程の輝度低下が確認された。

　即ち、表１〜表７より、プレティルト角を調整すること、或いは、白階調時の透過率を調整することで、反視角方向の階調反転を改善できると言える。その場合、白階調の透過率として通常設定される９５〜９７％程度では、プレティルト角を２°より大きく１２°未満の範囲とすることで、視角５０°において反視角方向の階調反転を改善し、かつ、正視角方向の輝度低下もない良好な表示とできると言える。そして、さらに、４°以上１０°以下の範囲とすることで、広視野角の視角７０°においても反視角方向の階調反転を改善し、かつ、正視角方向の輝度低下もない良好な表示とできると言える。

　また、通常設定される２°〜１０°のプレティルト角では、白階調時の透過率として８５％より大きい透過率を得るようにすることで、視角５０°において反視角方向の階調反転を改善し、かつ、正視角方向の輝度低下もない良好な表示とできると言える。そして、さらに、９０％以上９７％以下の範囲に入る透過率を得るようにすることで、プレティルト角を調整することで、広視野角の視角７０°においても反視角方向の階調反転を改善し、かつ、正視角方向の輝度低下もない良好な表示とできると言える。

　また、プレティルト角の調整と白階調時の透過率の調整とを組み合わせることで、さらに、改善の効果が得られると言える。

　次に、上記と同じサンプルセル♯１とサンプルセル♯４に対して、図６に示すように、受光素子２１、増幅器２２および記録装置２３を備えた測定系を用いて、液晶表示装置の視角依存性を調べた。

　この測定系において、液晶表示装置の液晶セル１６は、前記のガラス基板９側の面１６ａが直交座標ＸＹＺの基準面Ｘ−Ｙに位置するように設置される。受光素子２１は、一定の立体受光角で受光し得る素子であり、面１６ａに垂直なＺ方向に対して角度φ（視角）をなす方向における、座標原点から所定距離をおいた位置に配置されている。

　測定時には、本測定系に設置された液晶セル１６に対し、面１６ａの反対側の面から波長５５０ｎｍの単色光を照射する。液晶セル１６を透過した単色光の一部は、受光素子２１に入射する。受光素子２１の出力は、増幅器２２で所定のレベルに増幅された後、波形メモリ、レコーダなどの記録装置２３によって記録される。

　ここでは、受光素子２１が一定の角度φで固定された場合の、上記のサンプルセル♯１，♯４への印加電圧に対する受光素子２１の出力レベルを測定した。

　測定は、５０°の角度φとなるように受光素子２１を配置し、Ｙ方向が画面の左側であり、Ｘ方向が画面の下側（正視角方向）であると仮定して、受光素子２１の配置位置を上方向（反視角方向）、下方向（正視角方向）、左右方向にそれぞれ変えて行われた。

　その結果を、図７（ａ）〜（ｃ）に示す。図７（ａ）〜（ｃ）は、プレティルト角を５．０°としたサンプルセル♯４及びプレティルト角を２．０°としたサンプルセル♯１に印加される電圧に対する光の透過率（透過率−液晶印加電圧特性）を表したグラフである。

　図７（ａ）が図２の上方向から測定を行った結果であり、図７（ｂ）が図２の下方向、図７（ｃ）が左右方向から測定をそれぞれ行った結果である。

　図７（ａ）において、一点鎖線で示す曲線Ｌ１は、正面、即ち表面の法線方向から測定した結果であり、サンプルセル♯１，♯４とも、同じ透過率−液晶印加電圧特性となる。

　図７（ａ）〜（ｃ）において、実線で表すＬ２・Ｌ４・Ｌ６が、サンプルセル♯４のもので、破線で示す曲線Ｌ３・Ｌ５・Ｌ７が、サンプルセル♯１のものである。

　サンプルセル♯４及びサンプルセル♯１について、上方向の透過率−液晶印加電圧特性を比較した場合、図７（ａ）より、サンプルセル♯１の曲線Ｌ３は、１Ｖ付近から２Ｖ付近に欠けて透過率が一度上がってから下がり、こぶを持っているのに対し、サンプルセル♯４の曲線Ｌ２は、１Ｖ付近から２Ｖ付近に欠けて透過率がほぼ一定であり、こぶが消滅し、反転現象が無いことが確認された。

　また、図７（ｂ)(ｃ）にて、下方向及び左右方向の透過率−液晶印加電圧特性を比較すると、サンプルセル♯４の曲線Ｌ４・Ｌ６はそれぞれサンプルセル♯１の曲線Ｌ５・Ｌ７に対して少し速く透過率が落ちはじめることを示しているが、図７（ｂ）では２．５Ｖ付近、図７（ｃ）では３Ｖ付近から、サンプルセル♯４の透過率はサンプルセル♯１のものにほぼ一致しており、プレティルト角を５．０°と大きくしたことによる悪影響はないことが確認できる。

　また、光学位相差板２・３として、透明な支持体にディスコティック液晶をハイブリッド配向させた以外は、上記のサンプルセル♯１〜♯７と同様のサンプルセルに対しても、上記と同様の結果が得られた。

　（実施例２）
　本実施例は、上記の実施の形態１〜３に係る液晶表示装置の効果を裏付けるためのものであり、ここでは、図１の液晶表示装置における液晶セル１６の配向膜１１・１４に、日本合成ゴム社製のオプトマーＡＬ（商品名）を用い、上記配向膜１１・１４に対してプレティルト角が３°で、かつ波長５５０ｎｍにおける屈折率異方性Δｎ（５５０）がそれぞれ、０．０７０、０．０８０、０．０９５に設定された液晶材料を液晶層８に用い、セル厚（液晶層８の厚み）を５μｍとした、３つのサンプルセル♯１６〜♯１８を用意した。

　ここでも、プレティルト角は、サンプルセル♯１６〜♯１８の材料を注入したホモジニアスセルを作成し、プレティルト角測定装置ＮＳＭＡＰ−３０００にて測定した。

　また、これらサンプルセル♯１６〜♯１８における光学位相差板２・３としては、ディスコティック液晶を傾斜配向した前述の比較例１における光学位相差板２・３と同様のものを用いた。

　そして、前述の実施の形態１で説明したと同様の図６に示す測定系を用いて、受光素子２１が一定の角度φで固定された場合の、サンプルセル♯１６〜♯１８への印加電圧に対する受光素子２１の出力レベルを測定した。

　測定は、実施例１と同様に、５０°の角度φとなるように受光素子２１を配置し、Ｙ方向が画面の左側であり、Ｘ方向が画面の下側（正視角方向）であると仮定して、受光素子２１の配置位置を上方向（反視角方向）、下方向（正視角方向）、左右方向にそれぞれ変えて行われた。

　その結果を、図８（ａ）〜（ｃ）に示す。図８（ａ）〜（ｃ）は、サンプルセル♯１６〜♯１８に印加される電圧に対する光の透過率（透過率−液晶印加電圧特性）を表したグラフである。

　図８（ａ）が図２の上方向から測定を行った結果であり、図８（ｂ）が図２の右方向、図８（ｃ）が左方向から測定をそれぞれ行った結果である。

　図８（ａ）〜（ｃ）において、それぞれ一点鎖線で示す曲線Ｌ８・Ｌ１１・Ｌ４が、液晶層８にΔｎ（５５０）＝０．０７０の液晶材料を用いたサンプルセル♯１６のもので、実線で示す曲線Ｌ９・Ｌ１２・Ｌ１５が、液晶層８にΔｎ（５５０）＝０．０８０の液晶材料を用いたサンプルセル♯１７のもので、破線で示す曲線Ｌ１０・Ｌ１３・Ｌ１６が、液晶層８にΔｎ（５５０）＝０．０９５の液晶材料を用いたサンプルセル♯１８のものである。

　また、本実施例に対する比較例として、図１の液晶セル１６における液晶層８に波長５５０ｎｍにおける屈折率異方性Δｎ（５５０）がそれぞれ、０．０６０、０．１２０に設定された液晶材料を用いた以外は本実施例と同様の２つの比較用サンプルセル♯１０３，♯１０４を用意し、図６に示す測定系に設置して、本実施例と同様の方法で受光素子２１が一定の角度φで固定された場合の比較用サンプルセル♯１０３，♯１０４への印加電圧に対する受光素子２１の出力レベルも測定した。

　測定は、本実施例と同様に、５０°の角度φとなるように受光素子２１を配置し、Ｙ方向が画面の左側であり、Ｘ方向が画面の下側（正視角方向）であると仮定して、受光素子２１の配置位置を上方向（反視角方向）、右方向、左方向にそれぞれ変えて行われた。

　その結果を、図９（ａ）〜（ｃ）に示す。図９（ａ）〜（ｃ）は、比較例サンプル♯１０３，♯１０４に印加される電圧に対する光の透過率（透過率−液晶印加電圧特性）を表したグラフである。

　図９（ａ）が図２の上方向から測定を行った結果であり、図９（ｂ）が図２の右方向、図９（ｃ）が左方向からの測定をそれぞれ行った結果である。

　図９（ａ）〜（ｃ）において、実線で示す曲線Ｌ１７・Ｌ１９・Ｌ２１が、液晶層８にΔｎ（５５０）＝０．０６０の液晶材料を用いた比較用サンプルセル♯１０３のもので、破線で示す曲線Ｌ１８・Ｌ２０・Ｌ２２が、液晶層８にΔｎ（５５０）が０．１２０の液晶材料を用いた比較用サンプルセル♯１０４のものである。

　サンプルセル♯１６〜♯１８と、比較用サンプルセル♯１０３，♯１０４とについて、上方向の透過率−液晶印加電圧特性を比較した場合、図８（ａ）では、曲線Ｌ９・Ｌ８・Ｌ１０とも電圧を高くするに伴って透過率が充分下がることが確認された。これに対して、図９（ａ）では、曲線Ｌ１８は、図８（ａ）の曲線Ｌ８・Ｌ９・Ｌ１０と比較して、電圧を高くしていっても充分に透過率が下がっていない。また、曲線Ｌ１７は、電圧を高くしていくに伴い透過率は一度低下してから再び上昇する反転現象が確認された。

　同様に、サンプルセル♯１６〜♯１８と比較用サンプルセル♯１０３，♯１０４とについて、右方向の透過率−液晶印加電圧特性を比較した場合、図８（ｂ）では、曲線Ｌ１１・Ｌ１２・Ｌ１３とも電圧を高くしていくと透過率はほぼ０近くになるまで低下していることが確認された。また、図９（ｂ）でも、曲線Ｌ１９は電圧を高くしていくと、図８（ｂ）と同様に透過率がほぼ０近くになるまで低下するが、曲線Ｌ２０については上記の反転現象が確認された。

　同様に、サンプルセル♯１６〜♯１８と比較用サンプルセル♯１０３，♯１０４とについて、左方向の場合でも右方向と同様のことが確認された。

　さらに、サンプルセル♯１６〜♯１８と比較用サンプルセル♯１０３，♯１０４とについて、白色光のもとで目視確認を行った。

　サンプルセル♯１６〜♯１８及び比較用サンプルセル♯１０３については、視角を５０°としてどの方向から見ても、着色は確認されず良好な画質であった。これに対し、比較用サンプルセル♯１０４については、視角を５０°として左右方向から見た場合に、黄色から橙色に着色していることが確認された。

　以上の結果から、図８（ａ）〜（ｃ）で示したように、液晶層８に波長５５０ｎｍにおける屈折率異方性Δｎ（５５０）がそれぞれ、０．０７０、０．０８０、０．０９５に設定された液晶材料を用いた場合には、電圧を印加していくと透過率は充分低下し、反転現象も見られないため、視野角が拡大し、また、着色現象もなく、液晶表示装置の表示品位が格段に向上していることがわかる。

　それに対して、図９（ａ）〜（ｃ）で示したように、液晶層８に波長５５０ｎｍにおける屈折率異方性Δｎ（５５０）がそれぞれ、０．０６０、０．１２０に設定された液晶材料を用いた場合には、視角依存性は充分に改善されないことがわかる。

　また、光学位相差板２・３として、透明な支持体にディスコティック液晶をハイブリッド配向させた以外は、上記のサンプルセル♯１６〜♯１８、及び比較用サンプルセル♯１０３，♯１０４と同様の、サンプルセル、比較用サンプルセルに対しても、同様の結果が得られた。

　また、上記光学位相差板２・３の屈折率楕円体の傾斜角度θを変化させて、傾斜角度θに対する透過率−液晶印加電圧特性の依存性を調べた結果、１５°≦θ≦７５°の範囲内であれば、光学位相差板２・３におけるディスコティック液晶の配向の状態に関係なく、基本的に変化しなかった。尚、上記範囲を越えた場合には、反視角方向の視野角が広がらないことが確認された。

　さらに、上記光学位相差板２・３の第２のリタデーション値を変化させて、第２のリタデーション値に対する透過率−液晶印加電圧特性の依存性を調べた結果、第２のリタデーション値が８０ｎｍ〜２５０ｎｍの範囲内であれば、位相差板２・３におけるディスコティック液晶の配向の状態に関係なく、基本的に変化しなかった。尚、上記範囲を越えた場合には、左右方向の視野角が広がらないことが確認された。

　また、上記比較用サンプルセル♯１０３，♯１０４の目視試験の結果を基に、図１の液晶セル１６における液晶層８に波長５５０ｎｍにおける屈折率異方性Δｎ（５５０）がそれぞれ、０．０６５、０．１００、０．１１５の液晶材料を用いた以外は本実施例と同様の３つのサンプルセル♯１９〜♯２１を用意し、図６に示した測定系を用いて、本実施例と同様の方法で受光素子２１が一定の角度φで固定された場合のサンプルセル♯１９〜♯２１への印加電圧に対する受光素子２１の出力レベルを測定した。また、それぞれ白色光のもとで目視確認を行った。

　その結果、屈折率異方性Δｎ（５５０）を０．１００としたサンプルセル♯２０、及び屈折率異方性Δｎ（５５０）を０．１１５としたサンプルセル♯２１では、角度φ５０°とした場合、左右方向において電圧を高くするとわずかに透過率の上昇が確認された。しかしながら、目視においては反転現象は生じておらず、この程度の透過率の上昇は使用に耐えうるものであった。上方向の結果においては何ら問題なかった。一方、屈折率異方性Δｎ（５５０）を０．０６５としたサンプルセル♯１９では、前述した比較用サンプルセル♯１０３と同様に、上方向において電圧を高くすると透過率は一度沈んで浮き上がるような曲線となったが、図９（ａ）に示した比較用サンプルセル♯１０３のものに比べて透過率の上昇の度合は小さく、使用に耐えうるものであった。左右方向の結果においては何ら問題なかった。

　また、目視検査においては、サンプルセル♯２０，♯２１では、黄色から橙色の若干の着色が確認されたが、問題にならない程度であった。サンプルセル♯１９では、若干ではあるが青みを呈していることが確認された。しかしながら、この程度の青みも問題にならないものであった。

　また、補足として、サンプルセル♯１９と比較用サンプルセル♯１０３とについて、１Ｖ程度の電圧を印加し、液晶セル１６の表面の法線方向の白表示時の透過率を測定した。その結果、比較用サンプルセル♯１０３では、使用に耐えない程度の透過率の低下が見られた。これに対し、サンプルセル♯１９では、若干の透過率の低下が確認されたが、使用に耐えうる程度のものであった。

　さらに、図１の液晶表示装置における液晶セル１６の配向膜１１・１４に日本合成ゴム社製のオプトマーＡＬ（商品名）を用い、上記配向膜１１・１４に対してプレティルト角が４°，５°，１０°，１１°となる液晶材料を液晶層８にそれぞれ用いた場合においても同様の結果が得られた。

　（実施例３）
　本実施例は、上記の実施の形態３に係る液晶表示装置の効果を裏付けるためのものであり、ここでは、図１の液晶表示装置における液晶セル１６の液晶層８に、波長４５０ｎｍにおける屈折率異方性Δｎ_L （４５０）と波長５５０ｎｍにおける屈折率異方性Δｎ_L （５５０）と、光学位相差板２・３の波長４５０ｎｍにおける屈折率異方性Δｎ_F （４５０）と波長５５０ｎｍにおける屈折率異方性Δｎ_F （５５０）との式（１）にて表される関係が、それぞれ、０，０．１５，０．２５，０．３０，０．３３に設定された液晶材料と光学位相差板を用い、セル厚（液晶層８の厚み）を５μｍとした、５つのサンプルセル♯３１〜♯３５を用意した。

　サンプルセル♯３１〜♯３５における光学位相差板２・３としては、透明な支持体（例えば、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）等）にディスコティック液晶を塗布し、ディスコティック液晶を傾斜配向させて架橋して形成してなる、上述の第１のリタデーション値が０ｎｍ、上述の第２のリタデーション値が１００ｎｍであり、主屈折率ｎ_b の方向がｘｙｚ軸座標におけるｚ軸方向に対して矢印Ａで示す方向に約２０°となるように傾いており、同様に主屈折率ｎ_c の方向がｘ軸に対して矢印Ｂで示す方向に約２０°の角度をなしているもの（即ち、屈折率楕円体の傾斜角度θ＝２０°のもの）を用いた。

　また、本実施例に対する比較例として、図１の液晶表示装置における液晶セル１６の液晶層８に、上記の式（１）にて表される関係が、０．３５，１．０，１．１の液晶材料、光学位相差板を用いた以外は本実施例と同様の比較用サンプルセル♯３０１〜♯３０３を用意した。

　上記のサンプルセル♯３１〜♯３５及び比較用サンプルセル♯３０１〜♯３０３について、白色光のもと目視試験を行った結果を表８に示す。

　サンプルセル♯３１〜♯３３については、視角を７０°としてどの方向から見ても着色は確認されず良好な画質であった。サンプルセル♯２４では、視角５０°まではどの方向から見ても着色は確認されず良好な画質であったが、視角６０°では、左右方向から見た場合に若干の着色が確認されたが、使用に耐えうる程度の着色であった。サンプルセル♯２５では、視角５０°まではどの方向から見ても着色は確認されず良好な画質であったが、視角６０°では、左右方向から見た場合に使用に耐えない程度の着色が確認された。

　これに対し、比較用サンプルセル♯３０１〜♯３０３では、視角５０°においてでさえ左右方向から見た場合に、使用に耐えない程の黄色から橙色の着色が確認された。

　また、光学位相差板２・３として、透明な支持体にディスコティック液晶をハイブリッド配向させた以外は、本実施例のサンプルセル♯３１〜♯３５、比較用サンプルセル♯３０１〜♯３０３と同様のサンプルセル、比較用サンプルセルについても、上記と同様の結果が得られた。

　（実施例４）
　本実施例は、上記の実施の形態３に係る液晶表示装置の効果を裏付けるためのものであり、ここでは、図１の液晶表示装置における液晶セル１６の液晶層８に、波長５５０ｎｍにおける屈折率異方性Δｎ_L （５５０）と波長６５０ｎｍにおける屈折率異方性Δｎ_L （６５０）と、光学位相差板２・３の波長５５０ｎｍにおける屈折率異方性Δｎ_F （５５０）と波長６５０ｎｍにおける屈折率異方性Δｎ_F （６５０）との式（２）にて表される関係が、それぞれ、０，０．１０，０．２０，０．２３，０．２５に設定された液晶材料と光学位相差板を用い、セル厚（液晶層８の厚み）を５μｍとした、５つのサンプルセル♯４１〜♯４５を用意した。

　サンプルセル♯４１〜♯４５における光学位相差板２・３としては、透明な支持体（例えば、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）等）にディスコティック液晶を塗布し、ディスコティック液晶を傾斜配向させて架橋して形成してなる、上述の第１のリタデーション値が０ｎｍ、上述の第２のリタデーション値が１００ｎｍであり、主屈折率ｎ_b の方向がｘｙｚ軸座標におけるｚ軸方向に対して矢印Ａで示す方向に約２０°となるように傾いており、同様に主屈折率ｎ_c の方向がｘ軸に対して矢印Ｂで示す方向に約２０°の角度をなしているもの（即ち、屈折率楕円体の傾斜角度θ＝２０°のもの）を用いた。

　また、本実施例に対する比較例として、図１の液晶表示装置における液晶セル１６の液晶層８に、上記の式（２）にて表される関係が、０．２７，１．０、１．１の液晶材料、光学位相差板を用いた以外は本実施例と同様の比較用サンプルセル♯４０１〜♯４０３を用意した。

　上記のサンプルセル♯４１〜♯４５及び比較用サンプルセル♯４０１〜♯４０３について、白色光のもと目視試験を行った結果を表９に示す。

　サンプルセル♯４１〜♯４３については、視角を７０°としてどの方向から見ても着色は確認されず良好な画質であった。サンプルセル♯４４では、視角５０°まではどの方向から見ても着色は確認されず良好な画質であったが、視角６０°では、左右方向から見た場合に若干の着色が確認されたが、使用に耐えうる程度の着色であった。サンプルセル♯４５では、視角５０°で、左右方向から見た場合に若干の着色が確認されたが、使用に耐えうる程度の着色であった。

　これに対し、比較用サンプルセル♯４０１〜♯４０３では、視角５０°においてでさえ左右方向から見た場合に、使用に耐えない程の黄色から橙色の着色が確認された。

　また、光学位相差板２・３として、透明な支持体にディスコティック液晶をハイブリッド配向させた以外は、本実施例のサンプルセル♯４１〜♯４５、比較用サンプルセル♯４０１〜♯４０３と同様のサンプルセル、比較用サンプルセルについても、上記と同様の結果が得られた。

　本発明の第２の目的を達成するために、本発明に係る液晶表示装置は、対向する表面に透明電極層及び配向膜がそれぞれ形成された一対の透光性基板の間にほぼ９０°捻じれ配向した液晶層が封入されてなる液晶表示素子と、上記液晶表示素子の両側に配置される一対の偏光子と、上記液晶表示素子と上記偏光子との間に少なくとも１枚介在された光学位相差板であって、屈折率楕円体の３つの主屈折率ｎ_a 、ｎ_b 、ｎ_c がｎ_a ＝ｎ_c ＞ｎ_b という関係を有し、表面内の主屈折率ｎ_a またはｎ_c の方向を軸として、表面の法線方向に平行な主屈折率ｎ_b の方向と、表面内の主屈折率ｎ_c またはｎ_a の方向とが時計まわり、または反時計まわりに傾斜することにより、上記屈折率楕円体が傾斜している光学位相差板とを備え、かつ、上記液晶層における液晶材料の屈折率異方性Δｎの光の波長に対する変化と、上記光学位相差板の屈折率異方性Δｎの光の波長に対する変化との変化度合が、視角に依存した液晶画面の着色が発生しない範囲に設定されていることを特徴としている。

　上記構成によれば、主屈折率ｎ_a 、ｎ_b 、ｎ_c がｎ_a ＝ｎ_c ＞ｎ_b という関係にあり、主屈折率ｎ_b を含む屈折率楕円体の短軸を光学位相差板の表面の法線方向に対し傾斜させた光学位相差板が液晶層と偏光子との間に介在されているので、直線偏光が複屈折性を有する液晶層を通過して、正常光と異常光とが発生し、これらの位相差に伴って楕円偏光に変換される場合、視角に応じて生ずる正常光と異常光との位相差変化がこの光学位相差板によって補償される。

　しかしながら、このような補償機能によっても、さらなる視角依存性の改善が要求されるなかでは必ずしも充分であるとは言えず、本願発明者らは、さらなる研究を重ねた結果、上記液晶層における液晶材料の屈折率異方性Δｎの光の波長に対する変化と、上記光学位相差板の屈折率異方性Δｎの光の波長に対する変化との変化度合が、視角に依存した液晶画面の着色に影響することを見い出し、本発明を完成させるに至った。

　本発明の液晶表示装置では、液晶層における液晶材料の屈折率異方性Δｎの光の波長に対する変化と、上記光学位相差板の屈折率異方性Δｎの光の波長に対する変化との変化度合を、視角に依存した液晶画面の着色が発生しない範囲に設定している。

　詳細には、第１の液晶表示装置では、上記液晶層における液晶材料の屈折率異方性Δｎの光の波長に対する変化と、上記光学位相差板の屈折率異方性Δｎの光の波長に対する変化との変化度合が、視角５０°において液晶画面に着色が発生しない範囲、或いは視角５０°において使用に耐え得る程度の着色となる範囲に設定されている。

　第２の液晶表示装置では、上記液晶層における液晶材料の屈折率異方性Δｎの光の波長に対する変化と、上記光学位相差板の屈折率異方性Δｎの光の波長に対する変化との変化度合が、視角６０°において液晶画面に着色が発生しない範囲、或いは視角６０°において使用に耐え得る程度の着色となる範囲に設定されている。

　第３の液晶表示装置では、上記液晶層における液晶材料の屈折率異方性Δｎの光の波長に対する変化と、上記光学位相差板の屈折率異方性Δｎの光の波長に対する変化との変化度合が、視角７０°において液晶画面に着色が発生しない範囲、或いは視角７０°において使用に耐え得る程度の着色となる範囲に設定されている。

　これにより、画面の着色をより一層防止することが可能となった。尚、コントラスト変化や反転現象においても、位相差板の補償機能のみの場合よりも、改善することができた。

　上記の変化度合の、５０°、６０°、７０°の各視角において、液晶画面に着色が発生しない範囲或いは着色が発生しても使用に耐え得る程度の着色となる範囲とは、具体的には、以下のような範囲である。

　即ち、視角５０°では、上記液晶層における液晶材料の波長４５０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎ_L （４５０）と波長５５０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎ_L （５５０）の比であるΔｎ_L （４５０）／Δｎ_L （５５０）と、上記光学位相差板の波長４５０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎ_F （４５０）と波長５５０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎ_F （５５０）の比であるΔｎ_F （４５０）／Δｎ_F （５５０）とを、

の関係を満たすように設定することである。

　または、上記液晶層における液晶材料の波長６５０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎ_L （６５０）と波長５５０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎ_L （５５０）の比であるΔｎ_L （６５０）／Δｎ_L （５５０）と、上記光学位相差板の波長６５０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎ_F （６５０）と波長５５０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎ_F （５５０）の比であるΔｎ_F （６５０）／Δｎ_F （５５０）とを、

の関係を満たすように設定することである。

　少なくとも、これらの何方かの範囲とすることで、通常の液晶表示装置にて要求される視角５０°において、若干の色付きはあるものの、どの方向から見ても充分に使用に耐えうるものとできる。

　また、視角６０°では、

の関係を満たすように設定することである。

　または、

の関係を満たすように設定することである。

　少なくとも、これらの何れかの範囲とすることで、通常の液晶表示装置にて要求される視角６０°において、若干の色付きはあるものの、どの方向から見ても充分に使用に耐えうるものとできる。

　そして、視角７０°といったさらに広視野角の液晶表示装置においては、

の関係を満たすように設定することである。

　または、

の関係を満たすように設定することである。

　これらの何方かの範囲とすることで、広視野角の液晶表示装置にて要求される視角７０°においてあらゆる方向から見ても、全く着色現象のないものとできる。

　また、上記した本発明の各液晶表示装置においては、液晶層における液晶材料の、波長５５０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎ（５５０）を、０．０６０より大きく０．１２０より小さい範囲に設定することが好ましい。

　これは、可視光領域の中心領域となる波長５５０ｎｍの光に対する液晶材料の屈折率異方性Δｎ（５５０）が０．０６０以下または０．１２０以上の場合、視角方向によっては反転現象やコントラスト比の低下が発生することが確認されたためである。そこで、液晶材料の波長５５０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎ（５５０）を、０．０６０より大きく０．１２０より小さい範囲に設定することにより、液晶表示素子に生じる視角に対応する位相差を解消することができるため、液晶画面において、視角に依存して生じる着色現象はもちろんのこと、コントラスト変化、左右方向の反転現象等もさらに改善することができる。

　この場合、さらに、液晶層における液晶材料の、波長５５０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎ（５５０）を、０．０７０以上０．０９５以下の範囲に設定することで、液晶表示素子に生じる視角に対応する位相差をより効果的に解消することができるため、液晶表示画像におけるコントラスト変化、左右方向の反転現象を確実に改善することができる。

　また、上記した本発明の各液晶表示装置においては、全ての光学位相差板において、屈折率楕円体の傾斜角が１５°から７５°の間に設定されていることが好ましい。

　このように、液晶表示装置に介在される全ての光学位相差板において、屈折率楕円体の傾斜角を１５°から７５°の間に設定することで、前述した本発明の備えた光学位相差板による位相差の補償機能を確実に得ることができる。

　また、上記した本発明の各液晶表示装置においては、全ての光学位相差板において、主屈折率ｎ_a と主屈折率ｎ_b との差と、光学位相差板の厚さｄとの積（ｎ_a −ｎ_b ）×ｄが、８０ｎｍから２５０ｎｍの間に設定されていることが好ましい。

　このように、液晶表示装置に介在される全ての光学位相差板において、主屈折率ｎ_a と主屈折率ｎ_b との差と、光学位相差板の厚さｄとの積（ｎ_a −ｎ_b ）×ｄを、８０ｎｍから２５０ｎｍの間に設定することで、前述した本発明の備えた光学位相差板による位相差の補償機能を確実に得ることができる。

本発明の実施の一形態に係る液晶表示装置の構成を分解して示す断面図である。 上記液晶表示装置における配向膜のラビング方向と正視角方向との関係を示す説明図である。 上記液晶表示装置の光学位相差板における主屈折率を示す斜視図である。 上記液晶表示装置における偏光板および光学位相差板の光学的な配置を液晶表示装置の各部を分解して示す斜視図である。 液晶分子の長軸と配向膜とがなす角であるプレティルト角を示す説明図である。 上記液晶表示装置の視角依存性を測定する測定系を示す斜視図である。 比較例１と該比較例１に対する比較例の液晶表示装置の透過率−液晶印加電圧特性を示すグラフである。 実施例１における液晶表示装置の透過率−液晶印加電圧特性を示すグラフである。 実施例１に対する比較例の液晶表示装置の透過率−液晶印加電圧特性を示すグラフである。 上記液晶表示装置の液晶層に用いられる一液晶材料と一光学位相差板との波長に対するΔｎ（λ）／Δｎ（５５０）を示すグラフである。 ＴＮ液晶表示素子における液晶分子のねじれ配向を示す模式図である。

符号の説明

　１　　　　　液晶表示素子
　２・３　　　光学位相差板
　４・５　　　偏光板（偏光子）
　８　　　　　液晶層
９・１２　　　ガラス基板（透光性基板）
１０・１３　　透明電極（透明電極層）
１１・１４　　配向膜

Claims (7)

1. 　対向する表面に透明電極層及び配向膜がそれぞれ形成された一対の透光性基板の間にほぼ９０°捻じれ配向した液晶層が封入されてなる液晶表示素子と、
   　上記液晶表示素子の両側に配置される一対の偏光子と、
   　上記液晶表示素子と上記偏光子との間に少なくとも１枚介在された光学位相差板であって、屈折率楕円体の３つの主屈折率ｎ_a 、ｎ_b 、ｎ_cを有し、表面内の主屈折率ｎ_a またはｎ_c の方向を軸として、表面の法線方向に平行な主屈折率ｎ_b の方向と、表面内の主屈折率ｎ_c またはｎ_a の方向とが時計まわり、または反時計まわりに傾斜することにより、上記屈折率楕円体が傾斜している光学位相差板とを備え、かつ、
   　白階調を行うための印加電圧値が、液晶へ電圧印加の無い状態での透過率の９０％以上９７％以下の範囲に入る透過率を得るように設定されていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 　対向する表面に透明電極層及び配向膜がそれぞれ形成された一対の透光性基板の間にほぼ９０°捻じれ配向した液晶層が封入されてなる液晶表示素子と、
   　上記液晶表示素子の両側に配置される一対の偏光子と、
   　上記液晶表示素子と上記偏光子との間に少なくとも１枚介在された光学位相差板であって、屈折率楕円体の３つの主屈折率ｎ_a 、ｎ_b 、ｎ_cを有し、表面内の主屈折率ｎ_a またはｎ_c の方向を軸として、表面の法線方向に平行な主屈折率ｎ_b の方向と、表面内の主屈折率ｎ_c またはｎ_a の方向とが時計まわり、または反時計まわりに傾斜することにより、上記屈折率楕円体が傾斜しており、光学位相差板の厚さをｄとして、第１のリタデーション値（ｎ_c −ｎ_a ）×ｄがほぼ０ｎｍであり、第２のリタデーション値（ｎ_c −ｎ_b ）×ｄが８０ｎｍ〜２５０ｎｍの範囲内に設定された光学位相差板とを備え、かつ、
   　白階調を行うための印加電圧値が、液晶へ電圧印加の無い状態での透過率の９０％以上９７％以下の範囲に入る透過率を得るように設定されていることを特徴とする液晶表示装置。
3. 　上記液晶層における液晶分子の長軸と配向膜とのなす角であるプレティルト角が３°以上１１°以下の範囲に設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
4. 　上記プレティルト角が４°以上１０°以下の範囲に設定されていることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
5. 　上記液晶層における液晶材料の、波長５５０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎ（４５０）が、０．０６０より大きく０．１２０より小さい範囲に設定されていることを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の液晶表示装置。
6. 　上記液晶層における液晶材料の、波長５５０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎ（４５０）が、０．０７０以上０．０９５以下の範囲に設定されていることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
7. 　全ての光学位相差板において、屈折率楕円体の傾斜角が１５°から７５°の間に設定されていることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の液晶表示装置。

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