JP2008083613A - 液晶表示素子および液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表示斑を抑制するとともに、コントラストが改善された液晶表示素子および液晶表示装置を提供する。
【解決手段】駆動基板１０と対向基板２０との間に液晶層３０を挟持してなる液晶セル２と、液晶セル２の内側または外側に液晶層３０を挟持する状態で配置され、液晶分子をハイブリッド配向させてなる一対のハイブリッド位相差層４１ａ、４１ｂとを備えた電界複屈折モードの液晶表示素子において、一対のハイブリッド位相差層４１ａ、４１ｂは、液晶分子の配向方向が平面視的に交差するように配置されていることを特徴とする液晶表示素子および液晶表示装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示素子および液晶表示装置に関し、特には、液晶分子をハイブリッド配向させた位相差層を有する電界複屈折（Electrically Controlled Birefringence（ＥＣＢ））モードの液晶表示素子および液晶表示装置に関する。

半透過型または透過型の液晶表示素子（Liquid Crystal Display（ＬＣＤ））の視野角を改善するために、液晶セルの片側または両側に、液晶分子をハイブリッド配向させたハイブリッド位相差層が配置された液晶表示素子が報告されている。特に、一対のハイブリッド位相差層が液晶セルの両側に配置された液晶表示素子は、視野角が非常に広いことが知られている（例えば非特許文献１、特許文献１参照）。

このような液晶表示素子において、上記一対のハイブリッド位相差層は、ハイブリッド位相差層の液晶分子の配向方向が平面視的に重なるように配置されている。

T.Matsumoto,E.Yoda,T,Uesaka,T.Toyooka, SID Digest, (米）2004年,p.666 特開２００５−２０２１０１号公報

しかし、上述したハイブリッド位相差層では、液晶分子の配向軸の軸ばらつきに起因する微小な斑が多く発生している。このため、上述したように、ハイブリッド位相差層の液晶分子の配向方向が平面視的に重なるように、一対のハイブリッド位相差層が配置されると、微小な斑が強調される。これにより、図６に示すように、中間調表示画面等で表示基板１０１側に上記液晶分子の配向方向に、複数の大きな筋状の表示斑Ｄとして視認されてしまい、表示特性や画質品位で問題となる。この表示斑Ｄは、幅方向の間隔ｄ₁は画素間隔程度で、長さ方向の間隔ｄ₂はランダムに視認される。また、ハイブリッド位相差層における液晶分子の配向軸の軸ばらつきに起因して、微小領域でのリタデーションのばらつきが生じるが、ハイブリッド位相差層の液晶分子の配向方向が平面視的に重なるように配置されていると、リタデーションのばらつきの影響が大きくなり、これが原因で液晶表示素子のコントラスト特性を大幅に悪化させる、という問題もある。

そこで、本発明は、表示斑を抑制するとともに、コントラストが改善された液晶表示素子およびこれを用いた液晶表示装置を提供することを目的とする。

上述したような目的を達成するために、本発明の液晶表示素子は、一対の基板間に液晶層を挟持してなる液晶セルと、この液晶セルの内側または外側に液晶層を挟持する状態で配置され、液晶分子をハイブリッド配向させてなる一対のハイブリッド位相差層とを備えた電界複屈折モードの液晶表示素子において、一対のハイブリッド位相差層は、液晶分子の配向方向が平面視的に交差するように配置されていることを特徴としている。

また、本発明の液晶表示装置は、一対の基板間に液晶層を挟持してなる液晶セルと、この液晶セルの内側または外側に液晶層を挟持する状態で配置され、液晶分子をハイブリッド配向させてなる一対のハイブリッド位相差層とを備えた電界複屈折モードの液晶表示素子を備え、この液晶表示素子によって変調された光を用いて映像表示を行う液晶表示装置であって、一対のハイブリッド位相差層は、液晶分子の配向方向が平面視的に交差するように配置されていることを特徴としている。

このような液晶表示素子および液晶表示装置によれば、一対のハイブリッド位相差層の液晶分子の配向方向が平面視的に重ならないため、液晶分子の配向軸の軸ばらつきに起因する微小な斑が強調されず、表示斑が抑制される。また、一対のハイブリッド位相差層の液晶分子の配向方向が平面視的に重ならないことで、上記液晶分子の配向軸のばらつきに起因するリタデーションのばらつきによる影響を抑えることが可能となるため、コントラストが改善される。

以上説明したように、本発明の液晶表示素子および液晶表示装置によれば、表示斑の発生を抑制するとともに、コントラストが改善されることから、液晶表示装置の高画質化を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は第１実施形態の液晶表示素子１の断面構成図である。この図に示す液晶表示素子１は、液晶分子をハイブリッド配向させた位相差層（ハイブリッド位相差層）を備え、ＥＣＢモードで駆動される透過型の液晶表示素子１であり、次のように構成されている。

すなわち、液晶表示素子１は、駆動基板１０と、この駆動基板１０の素子形成面側に対向配置された対向基板２０と、これらの駆動基板１０と対向基板２０との間に狭持された液晶層３０とからなる液晶セル２を備えている。また、液晶セル２の外側面となる駆動基板１０と対向基板２０とには、液晶分子がハイブリッド配向されたハイブリッド位相差層４１ａ、４１ｂとλ／２位相差層４２ａ、４２ｂと偏光板４３ａ、４３ｂとが、この順にそれぞれ上記液晶セル２を挟持する密着状態で配置されている。また、駆動基板１０側に配置された偏光板４３ａの外側には、バックライト４４が配置されている。

このうち液晶セル２を構成する駆動基板１０は、例えばガラス基板からなる透明基板１１における液晶層３０に向かう面上に、例えばＴＦＴ（Thin Film Transistor）等の駆動素子１２およびこれに接続された電極１３が設けられ、これらが層間絶縁膜１４で覆われている。この層間絶縁膜１４上には、電極１３を介して駆動素子１２に接続された画素電極１５が、各画素毎にパターン形成されている。このため、層間絶縁膜１４には、電極１３に達する接続孔Ｖが設けられた状態となる。そして、複数の画素電極１５を覆う状態で、ここでの図示を省略した配向膜が設けられている。

一方、対向基板２０は、例えばガラス基板からなる透明基板２１における液晶層３０に向かう面に、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）各色のカラーフィルタ２２および対向電極２３がこの順に設けられている。さらに、対向電極２３上には、ここでの図示を省略した配向膜が設けられている。この配向膜は、駆動基板１０側に設けられた配向膜と反平行にラビング処理または配向処理されることで、アンチパラレル配向となるように構成されていることとする。

そして、駆動基板１０と対向基板２０との間に挟持される状態で、正の誘電異方性を有する液晶分子Ｌで構成された液晶層３０が配置されている。液晶分子Ｌは、電圧無印加時において、上述した配向膜により、例えば５度のプレチルト角で配向されている。

また、以上のように構成された液晶セル２の外側面となる駆動基板１０と対向基板２０とには、液晶分子がハイブリット配向された一対のハイブリッド位相差層４１ａ、４１ｂが配置されている。このハイブリッド位相差層４１ａ、４１ｂは、λ／４位相差層として機能する。

ここで、図２に示すように、駆動基板１０（前記図１参照）側に配置されるハイブリッド位相差層４１ａの液晶分子Ｍａは、液晶層３０と反対側、すなわち、偏光板４３ａ（前記図１参照）側では水平であって、液晶層３０に向かって徐々に垂直に立ち上がる配向状態となっている。一方、対向基板２０（前記図１参照）側に配置されるハイブリッド位相差層４１ｂの液晶分子Ｍｂも、液晶層３０と反対側、すなわち、偏光板４３ｂ（前記図１参照）側では水平であって、液晶層３０に向かって徐々に垂直に立ち上がる配向状態となっている。このようなハイブリッド位相差層４１ａ、４１ｂとしては、例えば、棒状の液晶分子がハイブリッド配向された新日本石油株式会社製ＮＨフィルム、または、ディスコティック液晶分子がハイブリッド配向された富士フィルム社製ＷＶフィルムが用いられる。上記一対のハイブリッド位相差層４１ａ、４１ｂは、液晶分子Ｍａ、Ｍｂの配向方向が、電圧無印加時における液晶層３０中の液晶分子Ｌと略反平行となるように配置されることとする。これにより、視野角の向上を図ることができる。

そして、本発明の特徴的な構成として、上記一対のハイブリッド位相差層４１ａ、４１ｂは、ハイブリッド位相差層４１ａの液晶分子Ｍａの配向方向と、ハイブリッド位相差層４１ｂの液晶分子Ｍｂの配向方向が、平面視的に交差するように配置されている。ここで、平面視的とは、駆動基板１０または対向基板２０の法線方向から見た状態を指すこととする。これにより、液晶分子Ｍａ、Ｍｂの配向方向が平面視的に重なることによる表示斑が防止される。

また、液晶分子Ｍａ、Ｍｂの配向方向が平面視的に交差するように配置された場合に、偏光板４３ａ側から入射した光ｈは、偏光板４３ａ、λ／２位相差層４２ａ、ハブリッド位相差層４１ａを通過することで、図３（ａ）に示すように、楕円偏光ｈ’となるが、この楕円偏光ｈ’の長軸Ｄがその後に通過するハブリッド位相差層４１ｂ（前記図２参照）の液晶分子Ｍｂの配向方向とずれた状態となる。一方、背景技術で説明したように、液晶分子Ｍａ、Ｍｂの配向方向が平面視的に重なるように配置された場合には、図３（ｂ）に示すように、上記楕円偏光ｈ’の長軸Ｄと、この後に通過するハイブリッド位相差層４１ｂの液晶分子Ｍｂの配向方向が一致する。

ここで、上記楕円偏光ｈ’の長軸Ｄとハイブリッド位相差層４１ｂの液晶分子Ｍｂの配向方向が一致した場合には、液晶分子Ｍａ、Ｍｂの配向軸のばらつきに起因するリタデーションばらつきによる影響が大きくなるが、本発明の液晶表示素子によれば、楕円偏光ｈ’の長軸Ｄと液晶分子Ｍｂの配向方向がずれるため、リタデーションばらつきによる影響が抑制され、コントラストが改善される。

さらに、図４に示すように、上記ハイブリッド位相差層４１ａ（前記図１参照）の液晶分子Ｍａの配向方向Ａと、ハイブリッド位相差層４１ｂ（前記図１参照）の液晶分子Ｍｂの配向方向Ｂとが、液晶層３０を構成する液晶分子Ｌの配向方向Ｃに対して、平面視的に対称となるように交差していることが好ましい。これにより、視野角特性が改善される。そして、特に、上記配向方向Ａ、Ｂの上記液晶分子Ｃの配向方向が含まれる側の交差角度θを２０度以上９０度以下とすることで、表示斑の防止とコントラストの改善とともに、視野角特性がさらに改善される。なお、交差角度θが２０度以上９０度以下である場合には、液晶分子Ｌの配向方向Ｃに対して配向方向Ａと配向方向Ｂとが非対称であっても構わない。ただし、対称である方が視野角特性の点で、好ましい。

また、上記ハイブリッド位相差層４１ａ、４１ｂの外側面には、一軸性位相差フィルムからなるλ／２位相差層４２ａ、４２ｂが配置され、λ／２位相差層４２ａ、４２ｂの外側面に、偏光板４３ａ、４３ｂが配置されている。

ここで、本実施形態における液晶表示素子１の表示原理を示す。ここでは、偏光板４３ａ−λ／２位相差層４２ａ−ハイブリッド位相差層４１ａおよびハイブリッド位相差層４１ｂ−λ／２位相差層４２ｂ−偏光板４３ｂは、それぞれ円偏光素子として機能する。このため、電界無印加時において、バックライト４４からの光は偏光板４３ａ、λ／２位相差層４２ａ、ハイブリッド位相差層（λ／４位相差層）４１ａを通過することで円偏光状態（ここでは、楕円偏光）となる。そして、液晶層３０がλ／２位相差の状態の場合は、液晶層３０を通過した後、円偏光の回転方向が逆転し、ハイブリッド位相差層（λ／４位相差層）４１ｂ、λ／２位相差層４２ｂを通り、偏光板４３ｂの吸収軸と直交した偏光状態となることで、白表示になる（ノーマリーホワイト）。

一方、電界印加時には、液晶層３０に電圧が印加されることで、液晶層３０のリタデーション値はほぼ０となる。このため、バックライト４４からの光は偏光板４３ａ、λ／２位相差層４２ａ、ハイブリッド位相差層（λ／４位相差層）４１ａを通過することで円偏光状態（ここでは、楕円偏光）となり、液晶層３０を通過した後、ハイブリッド位相差層（λ／４位相差層）４１ｂ、λ／２位相差層４２ｂを通り、偏光板４３ｂの吸収軸方向の偏光状態になるため光が通らず、黒表示となる。ただし、偏光板、位相差層の配置方法で白表示を黒表示にすることは容易にできるため、ノーマリーブラックモード（ＮＢ−Ｍｏｄｅ）にすることも可能である。

以上のような構成の液晶表示素子１は、次のように製造される。

まず、駆動基板１０側は、透明基板１１上に駆動素子１２およびこれに接続された電極１３を形成してこれらを層間絶縁膜１４で覆った後、この層間絶縁膜１４上に電極１３を介して駆動素子１２に接続された画素電極１５をパターン形成し、さらにこれを覆う配向膜（図示省略）を形成する。その後、ラビング処理または光配向処理を行うことにより、配向膜に配向性を付与する。

一方、対向基板２０側は、透明基板２１上にカラーフィルタ２２を介して対向電極２３を形成し、対向電極２３上に配向膜（図示省略）を形成する。その後、ラビング処理または光配向処理を行うことにより、この配向膜に駆動基板１０側とは反平行となるように配向性を付与する。

以上の後、駆動基板１０と対向基板２０とを貼り合わせる組立工程を行う。ここでは、画素電極１５および対向電極２３が向かい合うように対向配置し、周縁部を合わせて配置する。そして、ここでの図示を省略したスペーサを狭持させることで駆動基板１０と対向基板２０との間に、所定のセルギャップを保持しつつ、駆動基板１０と対向基板２０間の周縁部に設けた封止剤（図示省略）によって、これらの駆動基板１０と対向基板２０を貼り合わせる。この際、駆動基板１０側の配向膜と対向基板２０側の配向膜との配向方向が反平行となるようにする。次に、封止樹脂の隙間から駆動基板１０と対向基板２０との間に液晶層３０を充填してこれを封止する。以上のようにして、液晶セル２が完成する。

その後、駆動基板１０と対向基板２０の外側面に、フィルム状のハイブリッド位相差層４１ａ、４１ｂとλ／２位相差層４２ａ、４２ｂをそれぞれ順次貼り合わせる。次いで、λ／２位相差層４２ａ、４２ｂの外側面に、偏光板４３ａ、４３ｂを貼り合わせて液晶表示素子１を完成させる。なお、駆動基板１０と対向基板２０とを貼り合わせる組立工程を行う前に、ハイブリッド位相差層４１ａ、４１ｂ、λ／２位相差層４２ａ、４２ｂおよび偏光板４３ａ、４３ｂを貼り合わせてもよい。

このような液晶表示素子によれば、ハイブリッド位相差層４１ａの液晶分子Ｍａの配向方向Ａとハイブリッド位相差層４１ｂの液晶分子Ｍｂの配向方向Ｂとが交差するように、一対のハイブリッド位相差層４１ａ、４１ｂが配置されることで、液晶分子Ｍａ、Ｍｂの配向軸の軸ばらつきに起因する微小な斑が強調されず、表示斑が抑制されるとともに、液晶分子Ｍａ、Ｍｂの配向軸のばらつきに起因するリタデーションのばらつきによる影響を抑制することが可能となるため、コントラストが改善される。したがって、液晶表示素子の高画質化を図ることができる。

また、液晶分子Ｍａの配向方向Ａと、液晶分子Ｍｂの配向方向Ｂとが、液晶層３０を構成する液晶分子Ｌの配向方向Ｃに対して、平面視的に対称となるように、上記一対のハイブリッド位相差層４１ａ、４１ｂが配置され、上記配向方向Ａ、Ｂの上記液晶分子Ｃの配向方向が含まれる側の交差角度θを２０度以上９０度以下とすることで、表示斑の防止とコントラストの改善とともに、視野角特性をさらに改善することができる。

（第２実施形態）
本実施形態においては、図５に示すように、ハイブリッド位相差層４１ａ’、４１ｂ’が液晶セル２’内に配置された液晶表示素子１’の例について、説明する。なお、第１実施形態と同様の構成には、同一の番号を付して説明する。

すなわち液晶表示素子１’は、駆動基板１０’と、この駆動基板１０’の素子形成面側に対向配置された対向基板２０’と、これらの駆動基板１０’と対向基板２０’との間に狭持された液晶層３０とからなる液晶セル２’を備えている。また、液晶セル２’の外側面となる駆動基板１０’と対向基板２０’とには、λ／２位相差層４２ａ、４２ｂと偏光板４３ａ、４３ｂとが、この順に上記液晶セル２’を挟んだ密着状態で配置されている。また、駆動基板１０’側に配置された偏光板４３ａの外側には、バックライト４４が配置されている。

ここで、液晶セル２’を構成する駆動基板１０’は、例えばガラス基板からなる透明基板１１における液晶層３０に向かう面上に、ＴＦＴ等の駆動素子１２およびこれに接続された電極１３が設けられ、これらが層間絶縁膜１４とハイブリッド位相差層４１ａ’とを順次積層してなる積層膜で覆われている。このハイブリッド位相差層４１ａ’上には、電極１３を介して駆動素子１２に接続された画素電極１５が、各画素毎にパターン形成されている。このため、ハイブリッド位相差層４１ａ’と層間絶縁膜１４には、電極１３に達する接続孔Ｖが設けられた状態となる。そして、複数の画素電極１５を覆う状態で、ここでの図示を省略した配向膜が設けられている。

一方、対向基板２０’は、透明基板２１における液晶層３０に向かう面に、カラーフィルタ２２を介して、ハイブリッド位相差層４１ｂ’が設けられている。また、ハイブリッド位相差層４１ｂ’上には、対向電極２３が設けられている。さらに、対向電極２３上には、ここでの図示を省略した配向膜が設けられている。なお、ここでは、ハイブリッド位相差層４１ｂ’がカラーフィルタ２２と対向電極２３の間に配置されることとするが、ハイブリッド位相差層４１ｂ’は、透明基板２１とカラーフィルタ２２の間に配置されてもよい。

ここで、上記ハイブリッド位相差層４１ａ’、４１ｂ’は、第１実施形態で図１、図２を用いて説明したハイブリッド位相差層４１ａ、４１ｂと同様に配置されていることとする。すなわち、液晶分子Ｍａ、Ｍｂがそれぞれハイブリッド配向された一対のハイブリッド位相差層４１ａ’、４１ｂ’は、液晶分子Ｍａ、Ｍｂの配向方向が、電圧無印加時における液晶層３０中の液晶分子Ｌと略反平行となるように配置されており、ハイブリッド位相差層４１ａ’の液晶分子Ｍａの配向方向と、ハイブリッド位相差層４１ｂ’の液晶分子Ｍｂの配向方向が、平面視的に交差するように配置されている。

さらに、図４を用いて説明したように、液晶分子Ｍａの配向方向Ａと、液晶分子Ｍｂの配向方向Ｂとが、液晶層３０を構成する液晶分子Ｌの配向方向Ｃに対して、平面視的に対称となるように交差しており、上記配向方向Ａ、Ｂの上記液晶分子Ｃの配向方向が含まれる側の交差角度θが２０度以上９０度以下となるように、配置されている。

そして、上記駆動基板１０’と対向基板２０’との間に挟持される状態で、正の誘電異方性を有する液晶分子Ｌで構成された液晶層３０が配置されることで、液晶セル２’が構成されている。また、上記液晶セル２’の外側面には、一軸性位相差フィルムからなるλ／２位相差層４２ａ、４２ｂが配置され、λ／２位相差層４２ａ、４２ｂの外側面に、偏光板４３ａ、４３ｂが配置されている。

このような液晶表示素子１’は次のように製造される。

まず、駆動基板１０’側は、透明基板１１上に駆動素子１２およびこれに接続された電極１３を形成してこれらを層間絶縁膜１４を形成する。次に、層間絶縁膜１４上に、ハイブリッド材料膜を塗布成膜する。ここで用いるハイブリッド材料は、ＵＶ硬化性のネマチック液晶が用いられることとする。

続いて、塗布成膜したハイブリッド材料膜を熱処理し、ハイブリッド材料膜中の溶剤を除去する。その後、ハイブリッド材料膜に対して全面露光を行うことにより、ハイブリッド材料膜中の液晶分子をハイブリッド配向させた状態で硬化させる。この際、ハイブリッド材料膜を、所定温度に加熱した状態で露光を行うことにより、視野角による位相差の変動を制御する。これにより、所望の位相差を備えたハイブリッド位相差層４１ａ’を得る。

次いで、ハイブリッド位相差層４１ａ’と層間絶縁膜１４とに、電極１３に達する状態の接続孔Ｖを形成し、ハイブリッド位相差層４１ａ’上に電極１３を介して駆動素子１２に接続された画素電極１５をパターン形成し、さらにこれを覆う配向膜（図示省略）を形成する。その後、ラビング処理または光配向処理を行うことにより、配向膜に配向性を付与する。以上のようにして、駆動基板１０’を完成させる。

一方、対向基板２０’側にも、上述した方法と同様の方法で、カラーフィルタ２２上に、ハイブリッド位相差層４１ｂ’を形成する。次いで、ハイブリッド位相差層４１ｂ’上に、ＩＴＯのような透明導電性材料からなる対向電極２３を形成する。続いて、対向電極２３上に液晶層３０用の配向膜を成膜し、駆動基板１０’側の配向膜とは反平行となるように、ラビング処理またはＵＶ配向処理を行うことで、配向性を付与し、対向基板２０’を完成させる。

次に、第１実施形態と同様に、駆動基板１０’と対向基板２０’とを貼り合わせる組立工程を行うことで、液晶セル２’を完成させる。

その後、駆動基板１０’と対向基板２０’の外側面に、λ／２位相差層４２ａ、４２ｂをそれぞれ貼り合わせる。次いで、λ／２位相差層４２ａ、４２ｂの外側面に、偏光板４３ａ、４３ｂを貼り合わせて液晶表示素子１’を完成させる。

このような液晶表示素子１’であっても、ハイブリッド位相差層４１ａ’の液晶分子Ｍａの配向方向とハイブリッド位相差層４１ｂ’の液晶分子Ｍｂの配向方向とが交差するように、一対のハイブリッド位相差層４１ａ’、４１ｂ’が配置される。また、上記液晶分子Ｍａ、Ｍｂの配向方向が液晶層３０の液晶分子Ｌの配向方向に対して対称になるとともに、交差角度を２０度以上９０度以下とすることで、第１実施形態の液晶表示素子と同様の効果を奏することができる。

また、本実施形態の液晶表示素子１’によれば、駆動基板１０’の層間絶縁膜１４上にハイブリッド位相差層４１ａ’、４１ｂ’が成膜されることから、第１実施形態で図１を用いて説明したように、ハイブリッド位相差層４１ａ’、４１ｂ’を液晶セル２’の外側に貼り付けるためのフィルム基材を必要としないため、液晶セル２’の外側にハイブリッド位相差層４１ａ’、４１ｂ’を貼り合わせる場合と比較して、液晶表示素子１’の薄型化が可能となる。

なお、上記第２実施形態においては、一対のハイブリッド位相差層４１ａ’、４１ｂ’が両方とも液晶セル２’内に配置される例について説明したが、本発明はこれに限定されず、ハイブリッド位相差層４１ａ’、４１ｂ’の一方は、液晶セル２’内に配置され、他方が液晶セル２’の外側に配置されてもよい。

次に、本発明の具体的な実施例、およびこれらの実施例に対する比較例の液晶表示素子と、これらの評価結果を説明する。

＜実施例１〜１１＞
上述した実施の形態において、図１を用いて説明した構成の液晶表示素子１を形成した。実施例１〜１１においては、ハイブリッド位相差層４１ａ、４１ｂとして、新日本石油化学株式会社製ＮＨフィルムを用い、ハイブリッド位相差層４１ａの液晶分子Ｍａの配向方向とハイブリッド位相差層４１ｂの液晶分子Ｍｂの配向方向とを、液晶層３０の液晶分子Ｌの配向方向に対して対称となるように交差させ、液晶分子Ｌの配向方向を含む側の交差角度を１０度〜１１０度まで、１０度ずつ変化させた。

この際、偏光板４３ａ−λ／２位相差層４２ａ−ハイブリッド位相差層４１ａおよびハイブリッド位相差層４１ｂ−λ／２位相差層４２ｂ−偏光板４３ｂが円偏光素子として機能するように、各層の配置角度を調整し、液晶セル２のリタデーション値が５５０ｎｍの波長の光で３００ｎｍとなるように液晶表示素子１を設計した。表１に、各層の配向角度を示す。具体的には、後述する比較例において、一対のハイブリッド位相差層４１ａ、４１ｂの液晶分子の配向方向と、液晶層３０の液晶分子の配向方向が平面視的に重なる場合に、もっともコントラストが高くなるような偏光板４３ａ、４３ｂとλ／２位相差層４２ａ、４２ｂの配置角度を求め、その状態から、ハイブリッド位相差層４１ａの液晶分子の配向方向とハイブリッド位相差層４１ｂの液晶分子の配向方向を、液晶層３０の液晶分子Ｌの配向方向に対して対称となるように交差させた。この際、ハイブリッド位相差層４１ａとともに、λ／２位相差層４２ａ、偏光板４３ａを回転し、ハイブリッド位相差層４１ｂとともに、λ／２位相差層４２ｂ、偏光板４３ｂを回転した。

＜比較例１＞
実施例１〜１１に対する比較例１として、上記表１に示すように、ハイブリッド位相差層４１ａの液晶分子Ｍａの配向方向とハイブリッド位相差層４１ｂの液晶分子Ｍｂの配向方向とを平面視的に重ねた状態（交差角度＝０）の液晶表示素子を作製した。

＜評価結果＞
実施例１〜１１および比較例１の液晶表示素子について、表示斑を目視で確認し、表示斑が視認されなかった場合を○、表示斑がわずかに視認された場合を△、表示斑が明らかに視認された場合を×と判定した。また、コントラストの指標となる黒表示と白表示の輝度差を測定した。視野角についてはコントラスト１０で規定し、上下左右すべての方向で１０：１以上のコントラストが７０°以上のある場合を○、これを下回る場合を△とした。さらに、上下左右でコントラシト１０より小さい場合を×とした。この結果を表２に示す。

この表に示すように、ハイブリッド位相差層４１ａ、４１ｂの液晶分子の配向方向の平面視的な交差角度が２０度以上である場合に、表示斑は視認されず、コントラストも高くなることが確認された。また、上記交差角度が２０度以上９０度以下である場合に、視野角が改善されることが確認された。以上の結果から、上記交差角度が２０度以上９０度以下である場合には、液晶表示素子の表示斑が抑制されるとともに、コントラストと視野角が改善されることが示唆された。

本発明の第１実施形態に係る液晶表示素子の構成を示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る液晶表示素子の要部拡大模式図である。 本発明の第１実施形態に係る液晶表示素子におけるハイブリッド位相差層の液晶分子と液晶層の液晶分子の配向方向を示す模式図である。 本発明の第１実施形態に係る液晶表示素子における偏光と液晶分子の配向方向の関係を示す模式図である。 本発明の第２実施形態に係る液晶表示素子の構成を示す断面図である。 従来の液晶表示素子の課題を示す平面図である。

符号の説明

１，１’…液晶表示素子、２，２’…液晶セル、１０，１０’…駆動基板、２０，２０’…対向基板、３０…液晶層、４１ａ，４１ｂ，４１ａ’，４１ｂ’…ハイブリッド位相差層、Ｌ，Ｍａ，Ｍｂ…液晶分子

Claims (4)

1. 一対の基板間に液晶層を挟持してなる液晶セルと、当該液晶セルの内側または外側に当該液晶層を挟持する状態で配置され、液晶分子をハイブリッド配向させてなる一対のハイブリッド位相差層とを備えた電界複屈折モードの液晶表示素子において、
   前記一対のハイブリッド位相差層は、前記液晶分子の配向方向が平面視的に交差するように配置されている
   ことを特徴とする液晶表示素子。
2. 請求項１記載の液晶表示素子において、
   前記一対のハイブリッド位相差層の前記液晶分子の配向方向は、前記液晶層を構成する液晶分子の配向方向に対して、平面視的に対称となるように交差している
   ことを特徴とする液晶表示素子。
3. 請求項１記載の液晶表示素子において、
   前記液晶分子の交差角度は、前記液晶層中の液晶分子の配向方向を含む方が２０度以上９０度以下である
   ことを特徴とする液晶表示素子。
4. 一対の基板間に液晶層を挟持してなる液晶セルと、当該液晶セルの内側または外側に当該液晶層を挟持する状態で配置され、液晶分子をハイブリッド配向させてなる一対のハイブリッド位相差層とを備えた電界複屈折モードの液晶表示素子を備え、この液晶表示素子によって変調された光を用いて映像表示を行う液晶表示装置であって、
   前記一対のハイブリッド位相差層は、前記液晶分子の配向方向が平面視的に交差するように配置されている
   ことを特徴とする液晶表示装置。

Images