JP2006011414A - 液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

【課題】視角特性を改善することができ、しかも、コストの低減が可能な液晶表示素子を提供することを目的とする。
【解決手段】偏光子構成体Ｐを構成する第１位相差板Ｒ１と第３位相差板Ｒ３とが協同して第１偏光板ＰＬ１を通過した直線偏光に４分の１波長の位相差を付与する。検光子構成体Ａを構成する第２位相差板Ｒ２と第４位相差板Ｒ４とが協同して第２偏光板ＰＬ２を通過した直線偏光に４分の１波長の位相差を付与する。第１位相差板Ｒ１及び第２位相差板Ｒ２のそれぞれの面内における遅相軸が略平行であり、第１位相差板Ｒ１及び第３位相差板Ｒ３のそれぞれの面内における遅相軸の交差角が略６０°であり、第２位相差板Ｒ２及び第４位相差板Ｒ４のそれぞれの面内における遅相軸の交差角が略６０°であり、第３位相差板Ｒ３及び第４位相差板Ｒ４のそれぞれの面内における遅相軸の交差角が略６０°であることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

この発明は、液晶表示素子に係り、特に円偏光主導型の垂直配向モードの液晶表示素子に関する。

液晶表示装置は、薄型、軽量、低消費電力である等の様々な特徴を有しており、ＯＡ機器、情報端末、時計、及びテレビ等の様々な用途に応用されている。特に、薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴという）を有する液晶表示装置は、その高い応答性から、携帯テレビやコンピュータなどのように多量の情報を表示するモニタとして用いられている。

近年、情報量の増加に伴い、画像の高精細化や表示速度の高速化に対する要求が高まっている。これら要求のうち画像の高精細化は、例えば、上述したＴＦＴが形成するアレイ構造を微細化することによって実現されている。

一方、表示速度の高速化に関しては、従来の表示モードに代わって、例えばネマティック液晶を用いたＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＶＡＮ（Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＨＡＮ（Ｈｙｂｒｉｄ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、及び、π配列モード、並びにスメクチック液晶を用いた界面安定型強誘電性液晶（ＳＳＦＬＣ： Ｓｕｒｆａｃｅ−Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード及び反強誘電性液晶（ＡＦＬＣ： Ａｎｔｉ−Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モードなどを採用することが検討されている。

これら表示モードのうち、特にＶＡＮモードは、従来のＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モードよりも速い応答速度を得ることができ、さらに静電気破壊のような不良発生の原因となるラビング処理を垂直配向により不要にできるという特長を有している。なかでも、配向分割型ＶＡＮモード（以下、ＭＶＡモードという）は、視野角の拡大が比較的容易なことから特に注目されている。

ＭＶＡモードでは、マスクラビング、画素電極構造の工夫、画素内に突起を設けるなどして、これらによって画素電極及び対向電極から画素領域に印加される電界の傾きを制御することが行われている。液晶層の画素領域は、液晶分子の配向方向が電圧印加状態で互いに９０°の角度をなすような例えば４つのドメインに配向分割され、これにより、視角特性の対称性改善と反転現象の抑止を実現している。

なおかつ、液晶分子が基板主面にほぼ垂直に配列した状態、すなわち黒表示状態での液晶層の位相差の視角依存性を負の位相差板を用いて補償し、これにより、視角に対するコントラスト（ＣＲ）を良好なものとしている。さらに、この負の位相差板が偏光板の視角依存性も補償するような面内位相差をもつ２軸位相差板であれば、さらに優れた視角−コントラスト特性を実現することができる。

しかしながら、従来のＭＶＡモードでは、各画素内を配向分割しているため、配向分割境界及び配向分割構造である画素内突起や画素電極スリットの近傍にシュリーレン配向や意図しない方位への配向など、望ましい液晶配列方位とは異なる方位に配列した領域が形成される。

直線偏光板を用い、直線偏光主導の複屈折制御をした液晶表示素子のクロスニコル下における液晶層の透過率Ｔｌｐ（ＬＣ）は次式で表わされる。

この数式（１）において、Ｉ_０は偏光板の透過軸に平行な直線偏光の透過率であり、θは液晶層の遅相軸と偏光板の光軸とのなす角度であり、Ｖは印加電圧であり、ｄは液晶層の厚みであり、λは液晶表示素子への入射光の波長である。

数式（１）において、屈折率異方性Δｎ（λ，Ｖ）は、その領域における実効的な印加電圧及びネマティック液晶分子の各々の傾き角に依存する。Ｔ（ＬＣ）を０乃至Ｉ_０に変化させるためには、Δｎ（λ，Ｖ）ｄ／λを０乃至λ／２のレンジで変化させ、なおかつ、θの値をπ／４（ｒａｄ）とする必要がある。このため、液晶分子がπ／４以外の方位に配列した領域では、透過率が低下することになる。前述したように、ＭＶＡモードは、配向分割をしているために、必然的にこうした領域を伴っている。したがって、ＭＶＡモードは、ＴＮモードなどと比較して透過率が低いといった問題を有している。

こうした問題を解決するために、円偏光主導型のＭＶＡモードが検討されている。直線偏光板の代わりに位相差板すなわち進相軸及び遅相軸をそれぞれ透過する所定波長の光の間に１／４波長の位相差を与える一軸の４分の１波長板を備えた偏光板、つまり円偏光板を用いることによって前述した問題を解決している。円偏光板を用い、円偏光主導型の複屈折制御をした液晶表示素子のクロスニコル下における液晶層の透過率Ｔｃｐ（ＬＣ）は次式で表わされる。

この数式（２）からわかるように、透過率Ｔｃｐ（ＬＣ）は、液晶分子の配列方位に依存しない。したがって、配向分割境界及び配向分割構造の近傍にシュリーレン配向や意図しない方位への配向など、望ましい液晶配列方位とは異なる方位に配列した領域を伴っていても液晶分子の傾きさえ制御できれば、所望の透過率を得ることができるわけである。

しかしながら、従来の円偏光主導型のＭＶＡモードは、視角特性が狭いといった問題を抱えている。

図７は、従来の円偏光主導型ＭＶＡモードの液晶表示素子の断面構造の一例を示したものである。図７に示すように、第１基板１３は、その内面に設けられたＩＴＯ（インジクム・ティン・オキサイド）からなる共通電極９を備えており、この共通電極９上に画素内を配向分割するための突起１２を備えている。これと対向する第２基板１４は、その内面に設けられたＩＴＯからなる画素電極１０を備えており、画素内を配向分割するためのスリット１１（画素電極がない領域）を備えている。共通電極９と画素電極１０との間には、誘電異方性が負のネマティック液晶７が狭持されており、液晶分子８が電圧を印加しない状態にて基板主面に対してほぼ垂直に配列するよう配向処理がなされている。

こうした構造からなる液晶セルは、その両外面にそれぞれ設けられた、位相差板３，４、及び、偏光板５，６を備えている。位相差板３、４は、屈折率異方性（ｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚ）を有する１軸の４分の１波長板であり、その遅相軸が偏光板５，６の透過軸とπ／４（ｒａｄ）の角度をなすように設けられている。

このような構造では、一対の位相差板３，４は、それぞれの遅相軸が互いに直交する構造となるので、負の位相差板として作用する。例えば５５０ｎｍの波長の光に対しては−２８０ｎｍ程度の負の位相差を与える。これに対し、液晶層７は、電界制御により２分の１波長の位相差変化を得るには、材料の屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとを乗じた値Δｎ・ｄを３００ｎｍ以上とする必要がある。このため、液晶表示素子としてのトータルの位相差はゼロとはならず、黒表示時の視角特性が劣化する。また、１軸の４分の１波長板を用いているので、偏光板の視角特性に起因して液晶層に入射する円偏光の偏光特性にも視角依存性が生じている。

このようにして、従来の円偏光主導型ＭＶＡモードは、液晶層に入射する入射光を略円偏光として前述した透過率が低い問題を解決しているが、液晶層に入射する円偏光の視角依存性や液晶層の位相差の視角依存性を補償する手段を設けていないため、コントラスト視角が狭いといった問題が生じる。

図８は、図７に示した構造を有する液晶表示素子の等コントラスト曲線の測定結果の一例である。ここでは、０度（ｄｅｇ．）及び１８０度（ｄｅｇ．）の方位が画面の左右方向に相当し、９０度（ｄｅｇ．）及び２７０度（ｄｅｇ．）の方位が画面の上下方向に相当するものとする。図８に示すように、コントラスト比が１０：１以上の視野は、上下左右とも±４０°程度と狭く、実用に耐え得る特性は得られていなかった。

こうした問題に対し、１軸の４分の１波長板の代わりに図１０に示すような屈折率異方性（ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚ）を有する２軸の４分の１波長板を用いて液晶層に入射する円偏光の視角依存性を補償し、視角特性を改善する提案がなされている。

図９は、図１０に示した２軸の４分の１波長板１５を用いた円偏光主導型ＭＶＡモード液晶表示素子の断面構造の一例を示したものである。この構造では、用いた４分の１波長板の屈折率楕円体が図１０に示すようにｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚとなっているため、面内の位相差は４分の１波長であり、上下で面内遅相軸が互いに直交するように配置すれば負の位相差板として機能するので、その位相差値を制御すれば液晶層の法線方向の位相差を補償し、視角特性が改善される。

図１１は、図９に示した円偏光主導型ＭＶＡモード液晶表示素子の等コントラスト曲線の実測結果である。図８に示した結果と比較して、若干視野が拡大され、特性の改善がなされていることがわかる。しかしながら、斜め方位については、コントラスト比１０：１以上の視野は±８０°程度と広いが上下左右方位は±４０°程度と実用に耐え得る視角特性となっていない。これは、液晶層の法線方向の位相差が前述した２軸の４分の１波長板である程度改善されるものの、実際、用いることができるフィルムとしては高分子フィルムであり、液晶層の位相差の波長分散に合致させることが困難であることに起因している。また、円偏光板として見れば、十分な視角特性を得る構造とはなっていないことも前述したコントラスト比の視角特性の一因となっている。

これに対し、図１０に示した２軸の４分の１波長板の代わりに図１３に示すような屈折率異方性を有する２軸の４分の１波長板を用いた円偏光主導型ＭＶＡモード液晶表示素子も提案されている。

図１２は、図１３に示した２軸の４分の１波長板１６を用いた円偏光主導型ＭＶＡモード液晶表示素子の断面構造の一例を示したものである。この構造では、用いた４分の１波長板の屈折率異方性が図１３に示すようにｎｘ＞ｎｙ＜ｎｚとなっている。図７及び図９に示した構造と同様に、ＭＶＡモードの液晶セルの外面に４分の１波長板１６及び偏光板５，６を配置した構造となっている。

図１２に示した構造では、用いた４分の１波長板の屈折率がｎｙ＜ｎｚとなっているため、仮にｎｘ＞ｎｚであってもこれを液晶セルの上下で遅相軸が直交となるよう配置しても、１軸の４分の１波長板を上下で直交配置した図７の構造と比較して負の位相差としての作用が弱まるし、ｎｘ＜ｎｚの場合は正の位相差を生ずる。したがって、液晶層の屈折率異方性Δｎが極めて小さい場合、つまり、液晶層の位相差変化量が２分の１波長を下回り、液晶セルの透過率が不十分となるような条件としない限り、図７の構造よりもコントラスト視角特性が狭くなってしまう。

図１４は、図１２に示した円偏光主導型ＭＶＡモード液晶表示素子の等コントラスト曲線の実測結果である。図１４に示すように、コントラスト比が１：１以下の領域が生じており、図８及び図１１より狭い視角特性となっていることがわかる。こうした特性となっているのは、図９に示した構造と同様に、円偏光板として見れば、十分な視角特性を得る構造とはなっていないことも一因している。

また、図９に示した構造及び図１２に示した構造は、ともに２軸の４分の１波長板を用いている。こうした２軸の位相差板は、高分子フィルムを２軸延伸して得ているため、製造コストが高くなる問題を抱えている。また、屈折率の制御も限られた範囲でしかなしえないので、所望の屈折率楕円体を実現することが困難となっている。さらには、２軸性を得るために、材料の選択範囲が狭く、液晶の屈折率の波長分散特性に合致させることが困難であるといった問題も抱えている（例えば、非特許文献１及び非特許文献２参照。）。
Ｔ．Ｉｓｈｉｎａｂｅ ｅｔａｌ，Ａ Ｗｉｄｅ Ｖｉｅｗｉｎｇ Ａｎｇｌｅ Ｐｏｌａｒｉｚｅｒ ａｎｄ ａ Ｑｕａｒｔｅｒ−ｗａｖｅ ｐｌａｔｅ ｗｉｔｈ ａ Ｗｉｄｅ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｒａｎｇｅ ｆｏｒ Ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ Ｈｉｇｈ Ｑｕａｌｉｔｙ ＬＣＤｓ，ＩＤＷ’０１ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ，ｐ４８５（２００１） Ｙ．Ｉｗａｍｏｔｏ ｅｔａｌ，Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ Ｈｉｇｈ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ Ｐｈｏｔｏ−Ａｌｉｎｅｄ Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ ＬＣＤｓ Ｕｓｉｎｇ Ｃｉｒｃｕｌａｒ Ｐｏｌａｒｉｚｅｒｓ，ＩＤＷ’０２ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ，ｐ８５（２００２）

この発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、視角特性を改善することができ、しかも、コストの低減が可能な液晶表示素子を提供することにある。

この発明の態様による液晶表示素子は、
２枚の電極付基板間に液晶層を挟持した液晶セルの一方の側に配置された第１偏光板と、
前記液晶セルの他方の側に配置された第２偏光板と、
前記第１偏光板と前記液晶セルとの間に配置された第１位相差板と、
前記第２偏光板と前記液晶セルとの間に配置された第２位相差板と、
前記第１偏光板と前記第１位相差板との間に配置された第３位相差板と、
前記第２偏光板と前記第２位相差板との間に配置された第４位相差板と、を備え、
前記第１位相差板と前記第３位相差板とが協同して前記第１偏光板を通過した直線偏光に４分の１波長の位相差を付与し、かつ、前記第２位相差板と前記第４位相差板とが協同して前記第２偏光板を通過した直線偏光に４分の１波長の位相差を付与するものであって、
前記第１位相差板及び前記第２位相差板のそれぞれの面内における遅相軸が略平行であり、
前記第１位相差板及び第２位相差板の遅相軸と、前記第３位相差板の遅相軸と、前記第４位相差板の遅相軸とは、それぞれ面内で異方性をキャンセルする方向に配置されていることを特徴とする。

この発明によれば、視野角特性を改善することができ、しかも、コストの低減が可能な液晶表示素子を提供することができる。

以下、この発明の一実施の形態に係る液晶表示素子について図面を参照して説明する。

図１は、一実施の形態に係る液晶表示素子の構成を概略的に示す図である。ここでは、特に、各画素の液晶分子が液晶層に電圧を印加していない状態において基板主面に対してほぼ垂直に配向した円偏光主導型の垂直配向モードの液晶表示素子について説明するが、この発明は、２枚の電極付基板間に電圧を印加する手段を設けた縦電界型の電界制御複屈折（ＥＣＢ）モードの液晶表示素子に適用可能である。

すなわち、図１に示した液晶表示素子は、偏光子構成体Ｐと、可変リターダー構成体ＶＲと、検光子構成体Ａと、を備えている。可変リターダー構成体ＶＲは、偏光子構成体Ｐと検光子構成体Ａとの間に配置されている。

可変リターダー構成体ＶＲは、２枚の電極付基板間に液晶層を挟持したドットマトリクス型の液晶セルＣを備えている。すなわち、この液晶セルＣは、ＭＶＡモードの液晶セルであって、アクティブマトリクス基板１４と対向基板１３との間に液晶層７を挟持した構造を有している。また、これらアクティブマトリクス基板１４と対向基板１３との間隔は、図示しないスペーサによって一定に維持されている。

アクティブマトリクス基板１４は、ガラス基板などの光透過性を有する絶縁基板を用いて構成され、その一方の主面上に、走査線や信号線などの各種配線、走査線と信号線との交差部付近に設けられたスイッチング素子などを備えている。また、アクティブマトリクス基板１４は、各画素のスイッチング素子に接続された画素電極１０を備えている。画素電極１０の表面は、液晶層７に含まれる液晶分子の配向を制御する配向膜によって覆われている。

走査線及び信号線などの各種配線は、アルミニウム、モリブデン、銅などによって形成されている。また、スイッチング素子は、例えば、アモルファスシリコンやポリシリコンを半導体層とし、アルミニウム、モリブデン、クロム、銅、タンタルなどをメタル層として備えた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）である。このスイッチング素子は、走査線、信号線、並びに画素電極１０と接続されている。アクティブマトリクス基板１４では、このような構成により、所望の画素電極１０に対して選択的に電圧を印加することを可能としている。

画素電極１０は、ＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）のような光透過性を有する導電材料によって形成され得る。配向膜は、ポリイミドなどの光透過性を有する樹脂材料からなる薄膜によって構成されている。なお、この実施形態では、配向膜には、ラビング処理は施さずに液晶分子８に垂直配向性を付与している。

対向基板１３は、ガラス基板などの光透過性を有する絶縁基板を用いて構成され、その一方の主面上に、共通電極９を備えている。この共通電極９の表面は、液晶層７に含まれる液晶分子の配向を制御する配向膜によって覆われている。共通電極９は、画素電極１０と同様に、光透過性を有する導電材料、例えばＩＴＯによって形成され得る。また、配向膜は、アクティブマトリクス基板１４側の配向膜と同様に、光透過性を有する樹脂材料、例えばポリイミドによって形成され得る。なお、この実施形態では、共通電極９は、すべての画素電極と切れ目なく対向するよう平坦な連続膜として形成されている。

カラー液晶表示素子として構成する場合、液晶セルＣは、カラーフィルタ層を備えている。カラーフィルタ層は、３原色例えば青、緑、赤にそれぞれ着色された着色層で構成されている。このカラーフィルタ層は、アクティブマトリクス基板１４側の絶縁基板と画素電極１０との間に設けてＣＯＡ（ｃｏｌｏｒ ｆｉｌｔｅｒ ｏｎ ａｒｒａｙ）構造を採用しても良いし、対向基板１３側に設けてもよい。

ＣＯＡ構造を採用した場合、カラーフィルタ層にはコンタクトホールが設けられており、画素電極１０は、このコンタクトホールを介してスイッチング素子と接続されている。このようなＣＯＡ構造は、アクティブマトリクス基板１４と対向基板１３とを貼り合わせて液晶セルＣを構成する際に、アライメントマークなどを利用した高精度な位置合わせが不要となる利点を有している。

液晶層７は、誘電異方性が負のネマティック液晶組成物によって構成されている。この実施の形態では、液晶組成物として、メルク（株）社製のＭＪ０２１５１を用いた。ここで用いた液晶材料の屈折率異方性Δｎは、０．０９３（測定波長は５５０ｎｍである。以下位相差板の屈折率や位相差は全て波長５５０ｎｍでの測定値を記す。）であり、液晶層７の厚みｄは３．３μｍである。したがって、液晶層７のΔｎ・ｄは、３０８ｎｍである。

この実施の形態に係る液晶表示素子は、液晶セルＣにおいて、所定電圧を印加した状態もしくは印加電圧にかかわらず、画素内の液晶分子が少なくとも２方位を向くように配向制御された配向分割型の垂直配向モードを採用している。特に、各画素における開口領域のうち、少なくとも半分の領域において、液晶分子の配列方位が第２偏光板ＰＬ２の吸収軸（若しくは透過軸）と略平行となるように制御されることが望ましい。

このような配向制御は、図１に示したように、画素内に配向分割制御用の突起１２を備えることで実現可能であるし、また、画素電極１０または共通電極９の一部に配向分割制御用のスリット１１を設けることでも実現可能であり、さらには、アクティブマトリクス基板１４及び対向基板１３における液晶層７を挟持する面に配向分割制御用のラビング等の配向処理を施した配向膜を設けることでも実現可能である。さらには、これらの突起１２、スリット１１、及び、配向処理を施した配向膜の少なくとも２つを組み合わせても良いことは言うまでもない。

偏光子構成体Ｐ及び検光子構成体Ａは、可変リターダー構成体ＶＲの面内位相差が略ゼロである状態で黒表示となるように、それぞれ少なくとも１枚の位相差板を備えて構成されている。なお、面内位相差とは、基板主面と平行な面内で直交する２方位での屈折率（例えばｎｘ及びｎｙ）の差に起因して生ずる位相差である。

すなわち、偏光子構成体Ｐは、液晶セルＣの光源すなわちバックライトユニットＢＬ側に配置されている。ここで説明する偏光子構成体Ｐは、第１偏光板ＰＬ１の他に２枚の位相差板を備えており、第１偏光板ＰＬ１と液晶セルＣとの間に配置された第１位相差板Ｒ１と、第１偏光板ＰＬ１と第１位相差板Ｒ１との間に配置された第３位相差板Ｒ３と、を備えて構成されている。

検光子構成体Ａは、液晶セルＣの観察側に配置されている。ここで説明する検光子構成体Ａは、第２偏光板ＰＬ２の他に２枚の位相差板を備えており、第２偏光板ＰＬ２と液晶セルＣとの間に配置された第２位相差板Ｒ２と、第２偏光板ＰＬ２と第２位相差板Ｒ２との間に配置された第４位相差板Ｒ４と、を備えて構成されている。

第１偏光板ＰＬ１及び第２偏光板ＰＬ２は、それぞれ、面内において互いにほぼ直交する透過軸及び吸収軸を有している。第１位相差板Ｒ１及び第２位相差板Ｒ２は、それぞれ、面内において互いにほぼ直交する進相軸及び遅相軸を有しており、進相軸及び遅相軸をそれぞれ透過する所定波長（例えば５５０ｎｍ）の光の間に１／４波長の位相差（面内位相差）を与える４分の１波長板として機能する。第３位相差板Ｒ３及び第４位相差板Ｒ４は、それぞれ、面内において互いにほぼ直交する進相軸及び遅相軸を有しており、進相軸及び遅相軸をそれぞれ透過する所定波長（例えば５５０ｎｍ）の光の間に１／２波長の位相差（面内位相差）を与える２分の１波長板として機能する。

第１位相差板Ｒ１及び第３位相差板Ｒ３は、協同して第１偏光板ＰＬ１の透過軸を通過した直線偏光をほぼ円偏光として出射する。

第３位相差板Ｒ３は、所定波長（例えば５５０ｎｍ）に対しては、第１偏光板ＰＬ１の透過軸を通過した直線偏光の位相（より厳密には直線偏光のうち第３位相差板Ｒ３の進相軸及び遅相軸をそれぞれ通過する光線成分の間の位相）を１／２ずらす。また、第１位相差板Ｒ１は、所定波長（例えば５５０ｎｍ）に対しては、第３位相差板Ｒ３を通過した偏光の位相（より厳密には直線偏光のうち第１位相差板Ｒ１の進相軸及び遅相軸をそれぞれ通過する光線成分の間の位相）を１／４ずらす（第３位相差板Ｒ３が直線偏光の位相を１／２進めるようにずらした場合には、第１位相差板Ｒ１は第３位相差板Ｒ３を出射した偏光の位相を１／４戻すようにずらす作用を生じさせる）。

さらに、上述した所定波長より長い波長の光に対しては、第３位相差板Ｒ３は、第１偏光板ＰＬ１の透過軸を通過した直線偏光の位相を１／２より大きくずらす。この場合、第１位相差板Ｒ１は、第３位相差板Ｒ３を通過した偏光の位相を１／４より大きくずらす。例えば、第３位相差板Ｒ３が直線偏光の位相を２／３進めるようにずらした場合は、第１位相差板Ｒ１は第３位相差板Ｒ３を出射した偏光の位相を５／１２戻すように作用し、結果的に直線偏光の位相を２／３−５／１２＝１／４ずらし、所定波長同様の偏光状態（＝円偏光）を得る。

逆に、上述した所定波長より短い波長の光に対しては、第３位相差板Ｒ３は、第１偏光板ＰＬ１の透過軸を通過した直線偏光の位相を１／２より小さく、第１位相差板Ｒ１は、第３位相差板Ｒ３を通過した偏光の位相を１／４より小さくずらし、協同して直線偏光の位相を１／４ずらし、所定波長同様の偏光状態（＝円偏光）を得る。

同様に第２位相差板Ｒ２及び第４位相差板Ｒ４は、協同して可変リターダー構成体ＶＲを出射した直線偏光の位相を１／４ずらすよう構成されている。

可変リターダー構成体ＶＲは、液晶セルＣの法線方向位相差の視角特性を補償する補償手段を備えている。すなわち、液晶セルＣは、その法線方向に正の位相差Ｒ_ＬＣ（Δｎ・ｄ＝３０８ｎｍ）を有している。一方で、偏光子構成体Ｐ及び検光子構成体Ａは、それぞれの法線方向に負の位相差Ｒ_Ｐ及びＲ_Ａを有している。偏光子構成体Ｐの法線方向位相差Ｒ_Ｐは、第１偏光板ＰＬ１を構成するトリアセテート・セルロース（ＴＡＣ）などで形成されたベースフィルム、第１位相差板Ｒ１、及び、第３位相差板Ｒ３におけるそれぞれの法線方向位相差の和に相当する。検光子構成体Ａの法線方向位相差Ｒ_Ａは、第２偏光板ＰＬ２を構成するＴＡＣなどで形成されたベースフィルム、第２位相差板Ｒ２、及び、第４位相差板Ｒ４におけるそれぞれの法線方向位相差の和に相当する。

液晶セルＣの法線方向位相差Ｒ_ＬＣ、偏光子構成体Ｐの法線方向位相差Ｒ_Ｐ、及び、検光子構成体Ａの法線方向位相差Ｒ_Ａの和がゼロであれば、液晶表示素子を観察する視角にかかわらず良好な表示品位が得られる。しかしながら、Ｒ_ＬＣ＋Ｒ_Ｐ＋Ｒ_Ａ≠０である場合、これを補償する補償手段が必要となる。Ｒ_ＬＣ＞｜Ｒ_Ｐ＋Ｒ_Ａ｜である場合には、補償手段として、法線方向に負の位相差を有する位相差板を配置すれば良い。この補償手段が有する法線方向位相差は、（｜Ｒ_Ｐ＋Ｒ_Ａ｜−Ｒ_ＬＣ）であれば良い。

すなわち、可変リターダー構成体ＶＲは、液晶セルＣと偏光子構成体Ｐ及び検光子構成体Ａとの間の少なくとも一方に配置された、屈折率異方性がｎｘ＝ｎｙ＞ｎｚとなる光学的に負の１軸の位相差板（Ｃプレート）を備えている。図１に示した実施の形態では、可変リターダー構成体ＶＲは、液晶セルＣと第１位相差板Ｒ１との間に配置された第１ＣプレートＣＰ１、及び、液晶セルＣと第２位相差板Ｒ２との間に配置された第２ＣプレートＣＰ２を備えている。

これら第１ＣプレートＣＰ１及び第２ＣプレートＣＰ２としては、図２に示すような構造の屈折率楕円体（ｎｘ＝ｎｙ＞ｎｚ）を有するものが適用可能である。なお、図２において、ｎｘ及びｎｙはＣプレートの面内で直交する２方位での屈折率を示し、ｎｚはＣプレートの主面に対する法線方向での屈折率を示すものとする。これら第１ＣプレートＣＰ１及び第２ＣプレートＣＰ２がそれぞれ有する法線方向位相差の和を（｜Ｒ_Ｐ＋Ｒ_Ａ｜−Ｒ_ＬＣ）と略同等に設定することにより、液晶セルＣの視角特性を改善することができる。なお、先にも説明したが、Ｒ_ＬＣ＋Ｒ_Ｐ＋Ｒ_Ａ≠０である場合には、第１ＣプレートＣＰ１及び第２ＣプレートＣＰ２を配置する必要はなく、省略しても良い。

ところで、偏光子構成体Ｐ及び検光子構成体Ａは、可変リターダー構成体ＶＲの面内位相差が略ゼロである状態で黒表示となるように構成されている。すなわち、偏光子構成体Ｐ及び検光子構成体Ａは、互いに異なる極性を有する（つまり逆極性を有する）ように構成されている。より詳細に説明すると、偏光子構成体Ｐ及び検光子構成体Ａのうち、一方は光の進行方向から見たときに右回り（時計回り）の円偏光を出射する右回り円偏光板として構成され、他方は光の進行方向から見たときに左回り（反時計回り）の円偏光を出射する左回り円偏光板として構成されている。

このような構成により、偏光子構成体Ｐを通過した円偏光（例えば右回り円偏光）は、面内位相差が略ゼロの可変リターダー構成体ＶＲをその偏光状態を維持したまま通過し、逆極性を有する（例えば左回り円偏光を通過する）検光子構成体Ａに吸収される。したがって、理論的には、液晶表示素子をいずれの方向から観察した場合であっても所望の黒表示が可能であり、高コントラスト表示が可能となる。

上述した作用を実現するためには、偏光子構成体Ｐ及び検光子構成体Ａが互いに逆極性のほぼ完全な円偏光板である必要がある。すなわち、円偏光板は、一般的に、直線偏光を出射する偏光板と、直線偏光に１／４の位相差を付与する位相差板（４分の１波長板）とを組み合わせることで構成される。より厳密には、右回り円偏光板は、光の進行方向から見たときに偏光板の透過軸に対して右回りに４５°ずれた位置に位相差板の遅相軸を配置することで構成される。同様に、左回り円偏光板は、光の進行方向から見たときに偏光板の透過軸に対して左回りに４５°ずれた位置に位相差板の遅相軸を配置することで構成される。

しかしながら、４分の１波長板が１／４の位相差を付与できるのは、特定波長の直線偏光のみである。つまり、一般的な円偏光板を構成する位相差板（４分の１波長板）は、その位相差に波長分散を有している（つまり位相差が波長に依存して異なる）ため、特定波長の光に対して円偏光板として機能するような円偏光板であっても、他の波長の光については円偏光として出射することはできない（楕円偏光を出射する）。このため、通常適用されている１枚の位相差板（４分の１波長板）及び偏光板との組み合わせでは、波長分散のない（あるいは波長分散を無視できる）完全な円偏光板を構成することはできず、特定条件を満たさない限り、可変リターダー構成体ＶＲの面内位相差が略ゼロである状態で偏光子構成体Ｐ及び検光子構成体Ａによって所望の黒表示を実現することはできない。

そこで、この実施の形態では、複数の位相差板と偏光板とを組み合わせることにより、偏光子構成体Ｐ及び検光子構成体Ａをそれぞれ完全な円偏光板として構成している。すなわち、偏光子構成体Ｐ及び検光子構成体Ａは、それぞれ差分円偏光板として構成され、より具体的には、上述したように、直線偏光を出射する偏光板と、所定波長（例えば５５０ｎｍ）に対して、直線偏光に１／２の位相差を付与する位相差板（２分の１波長板）と、直線偏光に１／４の位相差を付与する位相差板（４分の１波長板）と、を組み合わせることで構成される。２分の１波長板及び４分の１波長板は、実質的に入射光の波長（λ）にかかわらず、それぞれを通過した際に付与される位相差（リタデーション値（Ｒ）／入射光波長（λ））の差分が略λ／４となるように組み合わせられている。

例えば、２分の１波長板及び４分の１波長板は、それぞれ入射光の波長（λ）が大きくなるほどリタデーション値Ｒ_λ／２及びＲ_λ／４が小さくなるような波長分散特性を有している。これらの波長板と偏光板との組み合わせは、それぞれの波長分散特性について、同一波長に対する位相差（リタデーション値／入射光波長）を比較した時、２分の１波長板での位相差（リタデーション値（Ｒ_λ／２）／入射光波長（λ））は常に４分の１波長板での位相差（リタデーション値（Ｒ_λ／４）／入射光波長（λ））より大きく、しかも、２分の１波長板及び４分の１波長板における同一波長に対する位相差の差分（（Ｒ_λ／２−Ｒ_λ／２）／λ）が入射光波長（λ）にかかわらず略λ／４となるように最適化される。

このように最適化された２枚の位相差板（２分の１波長板及び４分の１波長板）及び偏光板を組み合わせた偏光子構成体Ｐ及び検光子構成体Ａは、入射光の波長（λ）にかかわらず偏光板を通過した直線偏光にπ／２の位相差を付与して円偏光を出射する完全な円偏光板として機能する。

ここで、偏光板及び２枚の位相差板（２分の１波長板及び４分の１波長板）の最適化条件は、以下の通りである。ここでは、第１位相差板Ｒ１及び第３位相差板Ｒ３の位相差の波長分散特性が同等であり、しかも、第２位相差板Ｒ２及び第４位相差板Ｒ４の位相差の波長分散特性が同等である。さらに、図３及び図４に示すように、液晶表示素子の基板主面内において、互いに直交するＸ軸及びＹ軸を規定する。

図３に示すように、Ｘ軸を基準軸としたとき、第１偏光板ＰＬ１の透過軸と基準軸との成す角度をθｐ１とし、第１位相差板Ｒ１の遅相軸と基準軸との成す角度をθ１とし、第３位相差板Ｒ３の遅相軸と基準軸との成す角度をθ３とする。このとき、第１偏光板ＰＬ１、第１位相差板Ｒ１、及び、第３位相差板Ｒ３は、これらθｐ１、θ１、及び、θ３との間に、
θ１＝θｐ１＋２・（θ３−θｐ１）±π／４ ，０≦θ１≦π
の関係が成り立つよう配置される。これにより、偏光子構成体Ｐは最適化され、完全な円偏光板（例えば右回り円偏光板）として機能する。

同様に、図４に示すように、Ｘ軸を基準軸としたとき、第２偏光板ＰＬ２の透過軸と基準軸との成す角度をθｐ２とし、第２位相差板Ｒ２の遅相軸と基準軸との成す角度をθ２とし、第４位相差板Ｒ４の遅相軸と基準軸との成す角度をθ４とする。このとき、第２偏光板ＰＬ２、第２位相差板Ｒ２、及び、第４位相差板Ｒ４は、これらθｐ２、θ２、及び、θ４との間に、
θ２＝θｐ２＋２・（θ４−θｐ２）±π／４ ，０≦θ２≦π
の関係が成り立つように配置される。これにより、検光子構成体Ａは最適化され、完全な円偏光板（例えば左回り円偏光板）として機能する。

偏光子構成体Ｐ及び検光子構成体Ａは、上述したような完全な円偏光板として構成したことにより、それぞれを構成する位相差板の遅相軸の交差角、あるいは、それぞれを構成する偏光板の透過軸の交差角にかかわらず、可変リターダー構成体ＶＲの面内位相差が略ゼロである状態で所望の黒表示を実現できる。換言すると、完全な円偏光板として最適化された偏光子構成体Ｐ及び検光子構成体Ａは、それぞれの面内においていずれの方位に光軸を設定しても良い。

以下に、この発明の具体的な実施形態について説明する。
《実施形態１》
この実施形態１では、第１位相差板Ｒ１及び第２位相差板Ｒ２として、日東電工社製のゼオノア樹脂からなる１軸の４分の１波長板（面内位相差は１４０ｎｍ）を適用した。また、第３位相差板Ｒ３及び第４位相差板Ｒ４として、日東電工社製のゼオノア樹脂からなる１軸の２分の１波長板（面内位相差は２７０ｎｍ）を適用した。さらに、第１偏光板ＰＬ１及び第２偏光板ＰＬ２として、日東電工社製の偏光板ＳＥＧ１２２４ＤＵを適用した。また、この実施形態１では、液晶セルＣと偏光子構成体Ｐ及び検光子構成体Ａとの間に、それぞれＣプレートＣＰ１及びＣＰ２を配置した。これらＣプレートＣＰ１及びＣＰ２としては、フジフィルム社製のＴＡＣフィルム（法線方向位相差は−６０ｎｍ）を適用した。

第１偏光板ＰＬ１及び第２偏光板ＰＬ２におけるそれぞれの透過軸の交差角は６０°であり、例えば、第２偏光板ＰＬ２の透過軸は、基準軸に設定されている。図３に示した例では、第１偏光板ＰＬ１の透過軸とＸ軸（基準軸）との交差角は６０°であり（θｐ１＝６０°）、図４に示した例では、第２偏光板ＰＬ２の透過軸はＸ軸（基準軸）と一致する（θｐ２＝０°）ものとする。

第１偏光板ＰＬ１の液晶セルＣ側に配置された第３位相差板Ｒ３は、その遅相軸が第１偏光板ＰＬ１の透過軸に対して成す角度Θ１（＝θ３−θｐ１）で交差するように配置されている。ここでは、Θ１＝７５°であり、θ３＝１３５°である。同様に、第２偏光板ＰＬ２の液晶セルＣ側に配置された第４位相差板Ｒ４は、その遅相軸が第２偏光板ＰＬ２の透過軸に対して成す角度Θ２（＝θ４−θｐ２）で交差するように配置されている。ここでは、Θ２（＝θ４）＝１５°である。

第３位相差板Ｒ３の液晶セルＣ側に配置された第１位相差板Ｒ１は、その遅相軸が第３位相差板Ｒ３の遅相軸に対して成す角度（Θ１＋π／４）で交差するように配置されている。つまり、第１位相差板Ｒ１の遅相軸と第１偏光板ＰＬ１の透過軸との成す角度は（２・Θ１＋π／４）（＝θ１−θｐ１）である。ここでは、（２・Θ１＋π／４）＝１９５°であり、θ１＝７５°（＝２５５°）である。同様に、第４位相差板Ｒ４の液晶セルＣ側に配置された第２位相差板Ｒ２は、その遅相軸が第４位相差板Ｒ４の遅相軸に対して成す角度（Θ２＋π／４）で交差するように配置されている。つまり、第２位相差板Ｒ２の遅相軸と第２偏光板ＰＬ２の透過軸との成す角度は（２・Θ２＋π／４）（＝θ２−θｐ２）である。ここでは、（２・Θ２＋π／４）（＝θ２）＝７５°である。

このように、４分の１波長板として機能する２枚の位相差板、すなわち第１位相差板Ｒ１及び第２位相差板Ｒ２のそれぞれの面内における遅相軸は平行であり（θ１＝θ２）、ここでは、Ｘ軸との交差角はともに７５°である。また、偏光子構成体Ｐを構成する第１位相差板Ｒ１及び第３位相差板Ｒ３のそれぞれの面内における遅相軸の交差角｜θ１−θ３｜は６０°である。さらに、検光子構成体Ａを構成する第２位相差板Ｒ２及び第４位相差板Ｒ４のそれぞれの面内における遅相軸の交差角｜θ２−θ４｜は６０°である。

液晶セルＣは、配向分割制御用の突起１２もしくはスリット１１を備えている。突起１２もしくはスリット１１は、図３及び図４に示したＸ−Ｙ座標系において、Ｙ軸と平行つまり９０°及び２７０°方位に延在している。これにより、液晶分子の配列方位は、０°及び１８０°方位に設定される。

このように構成された液晶表示素子において、液晶層７に印加する電圧を４．２Ｖ（白表示時）及び１．０Ｖ（黒表示時；液晶材料のスレショルド電圧未満の電圧であり、液晶分子は垂直配向のままの状態となる電圧である）となるようにして駆動させ、コントラスト比の視角特性を評価した。

図５は、実施形態１に係る液晶表示素子の等コントラスト曲線の測定結果を示す。ほぼ全方位でコントラスト比１０：１以上の視野が±８０°以上となり、優れた視角特性を得られることが確認できた。また、４．２Ｖにおける透過率を測定したところ、５．０％と極めて高い透過率を得ていることが確認できた。

次に、第１乃至第４位相差板のそれぞれの面内における遅相軸の交差角について検討する。ここでは、第１乃至第４位相差板のそれぞれの面内における遅相軸の交差角は、コントラストの視角特性に対応した特性値が所定の基準値以上となるように設定されている。すなわち、図３及び図４に示すように、偏光子構成体Ｐを構成する第１偏光板ＰＬ１の透過軸と第３位相差板Ｒ３の遅相軸との交差角をΘ１（＝｜θ３−θｐ１｜）とし、検光子構成体Ａを構成する第２偏光板ＰＬ２の透過軸と第４位相差板Ｒ４の遅相軸との交差角をΘ２（＝｜θ４−θｐ２｜）とし、第１位相差板Ｒ１の遅相軸と第２位相差板Ｒ２の遅相軸との交差角をΘ３（＝｜θ１−θ２｜）とする。

なお、先に説明した通り、第１位相差板Ｒ１の遅相軸と第３位相差板Ｒ３の遅相軸との交差角（θ１−θ３）はこれらの組み合わせを最適化するための条件として（Θ１＋π／４）の関係を満たしており、また、第２位相差板Ｒ２の遅相軸と第４位相差板Ｒ４の遅相軸との交差角（θ２−θ４）はこれらの組み合わせを最適化するための条件として（Θ２＋π／４）の関係を満たしている。

本発明の課題である視角特性の改善効果は、コントラストの視角特性に対応した特性値に基づいて評価可能である。すなわち、Θ１、Θ２、及び、Θ３は、コントラストの視角特性に対応した特性値が基準値以上となるように設定される。

ここでは、コントラストの視角特性に対応した特性値として、コントラスト面積値を採用する。このコントラスト面積値とは、図５に示したような等コントラスト曲線の測定結果に基づき、所定のコントラスト比以上の視野の面積（ｄｅｇ^２）として表わし、ここでは、コントラスト比が１０：１（ＣＲ＝１０：１）以上の視野の面積を採用している。

図６Ａ乃至図６Ｃは、交差角Θ１（°）、Θ２（°）、及び、Θ３（°）に対するコントラスト面積値の測定結果を示す図である。なお、この測定に際し、各液晶表示素子の基本構成は同一とし、偏光子構成体はθ１＝θｐ１＋２・（θ３−θｐ１）±π／４の関係を満たすように最適化され、また、検光子構成体もθ２＝θｐ２＋２・（θ４−θｐ２）±π／４の関係を満たすように最適化されている。

図６Ａ乃至図６Ｃに示した測定結果から明らかなように、Θ１＝７５°、Θ２＝１５°、Θ３＝０°のとき、最も高いコントラスト面積値（約１８３００）が得られた。なお、種々測定を行ったところ、交差角Θ１については７５°±５°の範囲、交差角Θ２については１５°±５°の範囲、交差角Θ３については０°以上５°以下の範囲に設定することにより、基準値（＝１７０００）以上のコントラスト面積値を得られることが確認できた。

これは、以下の理由によるものと考えられる。すなわち、Θ１＝７５°、及び、Θ２＝１５°と設定した場合、第１位相差板Ｒ１及び第３位相差板Ｒ３のそれぞれの面内における遅相軸の交差角｜θ１−θ３｜が６０°であり、第２位相差板Ｒ２及び第４位相差板Ｒ４のそれぞれの面内における遅相軸の交差角｜θ２−θ４｜が６０°であり、第３位相差板Ｒ３及び第４位相差板Ｒ４のそれぞれの面内における遅相軸の交差角｜θ３−θ４｜が６０°である。また、Θ３＝０°と設定した場合、第１位相差板Ｒ１及び第２位相差板Ｒ２のそれぞれの面内における遅相軸が平行である。

つまり、４分の１波長板として機能する第１位相差板Ｒ１及び第２位相差板Ｒ２のそれぞれの遅相軸が平行であるということは、これらを総合して１枚の２分の１波長板として機能することを意味する。したがって、この液晶表示素子は、偏光子構成体Ｐ及び検光子構成体Ａが２分の１波長板として機能する３枚の位相差板（Ｒ１＋Ｒ２）、Ｒ３、及び、Ｒ４を備えていることになる。

そして、これら３枚の２分の１波長板のそれぞれの面内における遅相軸の交差角は図６Ｄに示すようにすべて６０°となる。つまり、位相差板の遅相軸が面内において回転対象に分布することになる。このため、位相差板それぞれの遅相軸の影響が分散され（あるいは面内での異方性を互いにキャンセルし合い）、略全方位にわたって高いコントラスト比が得られたものと考えられる。

以上説明したように、この発明によれば、垂直配向モードや配向分割型垂直配向モードなどの液晶層にて入射光の位相を略２分の１波長変調させる表示モードにおいて、液晶分子の配列方位がシュリーレン配向や意図する方位以外の方位に配列することなどによる透過率の低下を防ぐために、液晶層に入射する偏光を円偏光とした円偏光主導型の表示モード、特に円偏光主導型ＭＶＡモードにおいて、視野角特性が狭いといった問題、及び、用いる部材の製造コストが高いといった問題を解決するために、新規な液晶表示素子の構造を提供するものである。

これによれば、新規な構造により、従来の円偏光主導型ＭＶＡモードと同様に、高い透過率特性を得るばかりでなく、優れたコントラスト視角特性を実現することができ、しかも、従来の視角補償構造を伴った円偏光主導型ＭＶＡモードよりも安価に提供することができる。

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。

偏光子構成体Ｐ及び検光子構成体Ａは、可変リターダー構成体ＶＲの面内位相差が略ゼロである状態で黒表示となるように、完全な円偏光板として構成したが、それぞれの偏光板を通過した直線偏光を楕円偏光として出射する楕円偏光板として構成しても良い。この場合、偏光子構成体Ｐ及び検光子構成体Ａのうちの一方は右回り楕円偏光板であって、他方は左回り楕円偏光板であって、しかも、それぞれが出射する楕円偏光の長軸が直交するよう各楕円偏光板の光軸を設定すれば、上述した実施の形態と同様の効果が得られる。

また、可変リターダー構成体ＶＲの面内位相差が略ゼロである状態は、液晶層７に含まれる液晶分子が基板に対して略垂直に配向している状態に相当するが、液晶層が面内位相差を有している場合であってもこれを補償する位相差板を配置することで面内位相差が略ゼロである状態を形成可能である。すなわち、液晶分子が基板に対して９０°未満の角度で配向している場合においては、液晶分子が傾いた面内方位とこれに直交する方位との間で面内位相差を生ずる。この液晶層の面内における遅相軸と略直交する方位に面内遅相軸を有する位相差板を設けることにより、この位相差板と液晶層との面内位相差の和が略ゼロである状態を形成することが可能である。このような位相差板と液晶層との組み合わせで面内位相差が略ゼロである状態を形成した可変リターダー構成体であっても、最適化された偏光子構成体Ｐ及び検光子構成体Ａを組み合わせることにより、上述した実施の形態と同様の効果が得られる。

図１は、この発明の一実施の形態に係る液晶表示素子の断面構造の一例を概略的に示す図である。 図２は、図１に示した液晶表示素子に適用可能な位相差板（Ｃプレート）の屈折率楕円体の形状を説明するための図である。 図３は、図１に示した液晶表示素子に適用可能な偏光子構成体を構成する偏光板及び位相差板の軸角度の関係を説明するための図である。 図４は、図１に示した液晶表示素子に適用可能な検光子構成体を構成する偏光板及び位相差板の軸角度の関係を説明するための図である。 図５は、実施形態１に係る液晶表示素子の等コントラスト曲線の一例を示す図である。 図６Ａは、図１に示した液晶表示素子の偏光子構成体及び検光子構成体を構成する位相差板における遅相軸の交差角に対する、１０：１以上のコントラスト比が占める面積の関係を示す図である。 図６Ｂは、図１に示した液晶表示素子の偏光子構成体及び検光子構成体を構成する位相差板における遅相軸の交差角に対する、１０：１以上のコントラスト比が占める面積の関係を示す図である。 図６Ｃは、図１に示した液晶表示素子の偏光子構成体及び検光子構成体を構成する位相差板における遅相軸の交差角に対する、１０：１以上のコントラスト比が占める面積の関係を示す図である。 図６Ｄは、最高のコントラスト面積値が得られる条件での各位相差板における遅相軸の交差角の関係を説明するための図である。 図７は、従来の液晶表示素子の断面構造の一例を説明するための図である。 図８は、図７に示した液晶表示素子の等コントラスト曲線の一例を示す図である。 図９は、従来の液晶表示素子の断面構造の一例を説明するための図である。 図１０は、図９に示した液晶表示素子に用いる２軸の４分の１波長板の屈折率楕円体の形状を説明するための図である。 図１１は、図９に示した液晶表示素子の等コントラスト曲線の一例を示す図である。 図１２は、従来の液晶表示素子の断面構造の一例を説明するための図である。 図１３は、図１２に示した液晶表示素子に用いる２軸の４分の１波長板の屈折率楕円体の形状を説明するための図である。 図１４は、図１２に示した液晶表示素子の等コントラスト曲線の一例を示す図である。

符号の説明

Ｒ１…第１位相差板、Ｒ２…第２位相差板、Ｒ３…第３位相差板、Ｒ４…第４位相差板、ＣＰ１…Ｃプレート、ＣＰ２…Ｃプレート、ＰＬ１…第１偏光板、ＰＬ２…第２偏光板、７…液晶層、８…液晶分子、９…共通電極、１０…画素電極、１１…スリット、１２…突起、１３…対向基板、１４…アクティブマトリクス基板、ＢＬ…バックライトユニット（光源）、Ｐ…偏光子構成体、ＶＲ…可変リターダー構成体、Ａ…検光子構成体、Ｃ…液晶セル

Claims (12)

1. ２枚の電極付基板間に液晶層を挟持した液晶セルの一方の側に配置された第１偏光板と、
   前記液晶セルの他方の側に配置された第２偏光板と、
   前記第１偏光板と前記液晶セルとの間に配置された第１位相差板と、
   前記第２偏光板と前記液晶セルとの間に配置された第２位相差板と、
   前記第１偏光板と前記第１位相差板との間に配置された第３位相差板と、
   前記第２偏光板と前記第２位相差板との間に配置された第４位相差板と、を備え、
   前記第１位相差板と前記第３位相差板とが協同して前記第１偏光板を通過した直線偏光に４分の１波長の位相差を付与し、かつ、前記第２位相差板と前記第４位相差板とが協同して前記第２偏光板を通過した直線偏光に４分の１波長の位相差を付与するものであって、
   前記第１位相差板及び前記第２位相差板のそれぞれの面内における遅相軸が略平行であり、
   前記第１位相差板及び第２位相差板の遅相軸と、前記第３位相差板の遅相軸と、前記第４位相差板の遅相軸とは、それぞれ面内で異方性をキャンセルする方向に配置されていることを特徴とする液晶表示素子。
2. 前記第１位相差板及び前記第３位相差板のそれぞれの面内における遅相軸の交差角が略６０°であり、前記第２位相差板及び前記第４位相差板のそれぞれの面内における遅相軸の交差角が略６０°であり、前記第３位相差板及び前記第４位相差板のそれぞれの面内における遅相軸の交差角が略６０°であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
3. 前記第１乃至第４位相差板のそれぞれの面内における遅相軸の交差角は、コントラストの視角特性に対応した特性値が基準値以上となるように設定されたことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
4. 前記液晶セルを含む可変リターダー構成体と、
   前記第１偏光板、前記第１位相差板、及び、前記第３位相差板を含む偏光子構成体と、
   前記第２偏光板、前記第２位相差板、及び、前記第４位相差板を含む検光子構成体と、を備え、
   前記偏光子構成体及び前記検光子構成体は、前記可変リターダー構成体の面内位相差が略ゼロである状態で黒表示となるように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
5. 前記２枚の電極付基板間に電圧を印加する手段を設けた縦電界型の電界制御複屈折モードであることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示素子。
6. 前記液晶層がネマティック液晶組成物によって構成され、前記液晶層の液晶分子が前記液晶層に電圧を印加していない状態で基板主面に対してほぼ垂直に配向していることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示素子。
7. 所定電圧を印加した状態もしくは印加電圧にかかわらず、画素内の液晶分子が少なくとも２方位を向くように配向分割されていることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示素子。
8. 画素内に配向分割制御用の突起を備えたことを特徴とする請求項７に記載の液晶表示素子。
9. 前記電極に配向分割制御用のスリットを設けたことを特徴とする請求項７に記載の液晶表示素子。
10. ２枚の前記基板における前記液晶層を挟持する面に配向分割制御用の配向処理を施した配向膜を設けたことを特徴とする請求項７に記載の液晶表示素子。
11. 前記第１位相差板及び前記第３位相差板の位相差の波長分散特性が同等であり、しかも、前記第２位相差板及び前記第４位相差板の位相差の波長分散特性が同等であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
12. 前記第１偏光板の透過軸と基準軸との成す角度をθｐ１とし、前記第１位相差板の遅相軸と前記基準軸との成す角度をθ１とし、前記第３位相差板の遅相軸と前記基準軸との成す角度をθ３としたとき、これらθｐ１、θ１、及び、θ３との間に、
    θ１＝θｐ１＋２・（θ３−θｐ１）±π／４ ，０≦θ１≦π
    の関係が成り立ち、しかも、
    前記第２偏光板の透過軸と基準軸との成す角度をθｐ２とし、前記第２位相差板の遅相軸と前記基準軸との成す角度をθ２とし、前記第４位相差板の遅相軸と前記基準軸との成す角度をθ４としたとき、これらθｐ２、θ２、及び、θ４との間に、
    θ２＝θｐ２＋２・（θ４−θｐ２）±π／４ ，０≦θ２≦π
    の関係が成り立つことを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示素子。

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