JP2013167728A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表示品位の良好な液晶表示装置を製造する。
【解決手段】ポリシリコン半導体層を備えたスイッチング素子と、前記スイッチング素子に電気的に接続された画素電極と、前記画素電極を覆う第１配向膜と、を備えたアレイ基板と、前記画素電極に対向する対向電極と、前記対向電極を覆う第２配向膜と、を備えた対向基板と、前記第１配向膜と前記第２配向膜との間に保持された液晶層と、前記アレイ基板の外面に配置され第１正面位相差を有する第１位相差構成体と、前記第１位相差構成体に積層され第１吸収軸を有する第１偏光板と、前記対向基板の外面に配置され第２正面位相差を有する第２位相差構成体と、前記第２位相差構成体に積層され前記第１吸収軸とクロスニコルの位置関係の第２吸収軸を有する第２偏光板と、を備え、前記第１正面位相差は、前記第２正面位相差よりも小さい液晶表示装置。
【選択図】 図７

Description

本発明の実施形態は、液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電力などの特徴を生かして、パーソナルコンピュータなどのＯＡ機器やテレビなどの表示装置として各種分野で利用されている。近年では、液晶表示装置は、携帯電話などの携帯端末機器や、カーナビゲーション装置、ゲーム機などの表示装置としても利用されている。

中でも、視野角及び応答速度を改善可能な液晶表示装置として、光学的補償ベンド（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｅｎｄ）配向技術を適用したＯＣＢモードの液晶表示装置が注目されている。このようなＯＣＢモードの液晶表示装置は、一対の基板間に所定の電圧を印加した状態でベンド配向した液晶分子を含む液晶層を保持した構成である。このようなＯＣＢモードは、比較的応答速度の高速化が可能であり、さらに液晶分子の配向状態により液晶層を通過する光の複屈折の影響を光学的に自己補償できるため視野角の拡大が可能であるという利点がある。

液晶表示装置には、種々の光学補償を目的として位相差板が適用されることがある。正面方向や斜め方向から観察したときに優れた表示品位を得るために、適用すべき位相差板の構成や組み合わせが検討されている。

特開２００７−１６４１２５号公報

本実施形態の目的は、表示品位の良好な液晶表示装置を提供することにある。

本実施形態によれば、
ポリシリコン半導体層を備えたスイッチング素子と、前記スイッチング素子に電気的に接続された画素電極と、前記画素電極を覆うとともに配向処理された第１配向膜と、を備えたアレイ基板と、前記画素電極に対向する対向電極と、前記対向電極を覆うとともに前記第１配向膜の配向処理方向と平行且つ同じ向きに配向処理された第２配向膜と、を備えた対向基板と、前記第１配向膜と前記第２配向膜との間に保持され、前記画素電極と前記対向電極との間に電界が形成された状態でベンド配向する液晶分子を含む液晶層と、前記アレイ基板の外面に配置され、第１正面位相差を有する第１位相差構成体と、前記第１位相差構成体に積層され、第１吸収軸を有する第１偏光板と、前記対向基板の外面に配置され、第２正面位相差を有する第２位相差構成体と、前記第２位相差構成体に積層され、前記第１吸収軸とクロスニコルの位置関係の第２吸収軸を有する第２偏光板と、を備え、前記第１正面位相差は、前記第２正面位相差よりも小さいことを特徴とする液晶表示装置が提供される。

図１は、本実施形態における液晶表示装置の構成を概略的に示す平面図である。 図２は、図１に示した液晶表示装置に適用される液晶表示パネルの構造の一例を概略的に示す断面図である。 図３は、図２に示した第１光学素子及び第２光学素子の構成を具体的に示す図である。 図４は、液晶分子の配向状態と基準方位との関係を説明するための図である。 図５は、ポリシリコン半導体層を透過した光の偏光状態の変化を説明するための図である。 図６は、第１正面位相差に対する液晶表示装置のコントラスト比の測定結果を示す図である。 図７は、本実施形態の構成例１、構成例２、及び、比較例のそれぞれの素子構成を説明するための図である。

以下、本実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本実施形態における液晶表示装置１の構成を概略的に示す平面図である。

すなわち、液晶表示装置１は、アクティブマトリクスタイプの液晶表示パネルＬＰＮ、液晶表示パネルＬＰＮを照明するバックライトＢＬ、液晶表示パネルＬＰＮに接続された駆動ＩＣチップ２及びフレキシブル配線基板３などを備えている。

液晶表示パネルＬＰＮは、アレイ基板ＡＲと、アレイ基板ＡＲに対向して配置された対向基板ＣＴと、これらのアレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとの間に保持された液晶層ＬＱと、を備えて構成されている。これらのアレイ基板ＡＲ及び対向基板ＣＴは、例えば、ガラス基板などの絶縁基板を用いて形成されている。このようなアレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとは、シール材ＳＥによって貼り合わせられている。液晶層ＬＱは、アレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとの間に形成されたセルギャップにおいてシール材ＳＥによって囲まれた内側に保持されている。

このような液晶表示パネルＬＰＮは、シール材ＳＥによって囲まれた内側に、画像を表示する略矩形状のアクティブエリアＡＣＴを備えている。このアクティブエリアＡＣＴは、ｍ×ｎ個のマトリクス状に配置された複数の画素ＰＸによって構成されている（但し、ｍ及びｎは正の整数である）。駆動ＩＣチップ２及びフレキシブル配線基板３は、アクティブエリアＡＣＴよりも外側において、アレイ基板ＡＲに実装されている。

各画素ＰＸの構成は、例えば以下の通りである。アレイ基板ＡＲは、一方向に沿って延在したゲート線ＧＬ、ゲート線ＧＬに直交する方向に沿って延在したソース線ＳＬ、ゲート線ＧＬ及びソース線ＳＬに電気的に接続されたスイッチング素子ＳＷ、スイッチング素子ＳＷに電気的に接続された画素電極ＰＥなどを備えている。対向基板ＣＴは、液晶層ＬＱを介して複数の画素電極ＰＥに対して共通に配置されたコモン電位の対向電極ＣＥを備えている。

バックライトＢＬは、液晶表示パネルＬＰＮのアレイ基板ＡＲと対向する側に配置されている。このようなバックライトＢＬとしては、種々の形態が適用可能であり、また、光源として発光ダイオードを利用したものや冷陰極管を利用したものなどのいずれでも適用可能であり、詳細な構造については説明を省略する。

図２は、図１に示した液晶表示装置１に適用される液晶表示パネルＬＰＮの構造の一例を概略的に示す断面図である。

アレイ基板ＡＲは、ガラス基板などの光透過性を有する第１絶縁基板１０を用いて形成されている。このアレイ基板ＡＲは、第１絶縁基板１０の対向基板ＣＴに対向する側に、スイッチング素子ＳＷ、画素電極ＰＥ、第１配向膜２０などを備えている。

スイッチング素子ＳＷは、第１絶縁基板１０の上に形成されたポリシリコン半導体層１２を備えている。このポリシリコン半導体層１２は、チャネル領域１２Ｃ、ソース領域１２Ｓ、及び、ドレイン領域１２Ｄを有している。このようなポリシリコン半導体層１２は、第１絶縁膜１４によって覆われている。なお、第１絶縁基板１０とポリシリコン半導体層１２との間には絶縁膜であるアンダーコート層が配置されていても良い。

スイッチング素子ＳＷのゲート電極ＷＧは、第１絶縁膜１４の上に形成され、ポリシリコン半導体層１２のチャネル領域１２Ｃの直上に位置している。このゲート電極ＷＧは、上述したゲート線ＧＬと電気的に接続されている。このようなゲート電極ＷＧは、第２絶縁膜１６によって覆われている。

スイッチング素子ＳＷのソース電極ＷＳ及びドレイン電極ＷＤは、第２絶縁膜１６の上に形成されている。ソース電極ＷＳはソース領域１２Ｓにコンタクトしており、ドレイン電極ＷＤはドレイン領域１２Ｄにコンタクトしている。ソース電極ＷＳは、上述したソース線ＳＬと電気的に接続されている。これらのソース電極ＷＳ及びドレイン電極ＷＤは、第３絶縁膜１８によって覆われている。

画素電極ＰＥは、第３絶縁膜１８の上に形成され、ドレイン電極ＷＤと電気的に接続されている。このような画素電極ＰＥは、インジウム・ティン・オキサイド（ＩＴＯ）やインジウム・ジンク・オキサイド（ＩＺＯ）などの光透過性を有する導電材料によって形成されている。

アレイ基板ＡＲの対向基板ＣＴと対向する表面、つまり、液晶層ＬＱに接する面は、第１配向膜２０によって覆われている。つまり、画素電極ＰＥは、第１配向膜２０によって覆われている。また、第１配向膜２０は、第３絶縁膜１８の上にも配置されている。このような第１配向膜２０は、水平配向性を示す材料によって形成され、配向処理されている。

一方、対向基板ＣＴは、光透過性を有する第２絶縁基板３０を用いて形成されている。この対向基板ＣＴは、第２絶縁基板３０のアレイ基板ＡＲに対向する側に、ブラックマトリクス、カラーフィルタ層、オーバーコート層などの誘電体層３４や、対向電極ＣＥなどを備えている。ブラックマトリクスは、詳述しないがゲート線、ソース線、スイッチング素子などの上方に位置し各画素ＰＸを区画する。カラーフィルタ層はブラックマトリクスによって区画された各画素ＰＸに配置されている。オーバーコート層はカラーフィルタ層に積層され、カラーフィルタ層の表面の凹凸の影響を緩和する。

対向電極ＣＥは、誘電体層３４の上に配置されている。この対向電極ＣＥは、液晶層ＬＱを介して複数の画素電極ＰＥと対向している（図中では１個の画素電極ＰＥのみと対向した状態を示している）。このような対向電極ＣＥは、ＩＴＯやＩＺＯなどの光透過性を有する導電材料によって形成されている。

対向基板ＣＴのアレイ基板ＡＲと対向する表面、つまり液晶層ＬＱに接する面は、第２配向膜３６によって覆われている。対向電極ＣＥは、第２配向膜３６によって覆われている。このような第２配向膜３６は、水平配向性を示す材料によって形成され、配向処理されている。

上述したようなアレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとは、それぞれの第１配向膜２０及び第２配向膜３６が対向するように配置されている。このとき、アレイ基板ＡＲの第１配向膜２０と対向基板ＣＴの第２配向膜３６との間には、図示しないスペーサ（例えば、樹脂材料によって一方の基板と一体的に形成された柱状スペーサ）により、所定のセルギャップが形成されている。

液晶層ＬＱは、上述したセルギャップに封入されている。この液晶層ＬＱは、例えば、正の誘電率異方性を有する液晶材料によって構成されている。

アレイ基板ＡＲの外面、つまり、第１絶縁基板１０の外面１０Ｂには、第１光学素子ＯＤ１が配置されている。この第１光学素子ＯＤ１は、例えば、外面１０Ｂに接着されている。また、対向基板ＣＴの外面、つまり、第２絶縁基板３０の外面３０Ｂには、第２光学素子ＯＤ２が配置されている。この第２光学素子ＯＤ２は、例えば、外面３０Ｂに接着されている。

図３は、図２に示した第１光学素子ＯＤ１及び第２光学素子ＯＤ２の構成を具体的に示す図である。なお、ここでは説明に必要な構成のみを図示している。

すなわち、アレイ基板ＡＲを構成する第１絶縁基板１０の外面１０Ｂには第１位相差板Ｒ１が接着され、第１位相差板Ｒ１のバックライトＢＬ側には第２位相差板Ｒ２が積層され、さらに、第２位相差板Ｒ２のバックライトＢＬ側には第１偏光板ＰＬ１が積層されている。つまり、アレイ基板ＡＲと第１偏光板ＰＬ１との間には、２枚の位相差板が配置されている。このような第１位相差板Ｒ１及び第２位相差板Ｒ２は、アレイ基板ＡＲと第１偏光板ＰＬ１との間に位置する第１位相差構成体ＲＣ１として機能する。

対向基板ＣＴを構成する第２絶縁基板３０の外面３０Ｂには第３位相差板Ｒ３が接着され、第３位相差板Ｒ３の表示面側（液晶表示パネルＬＰＮを挟んでバックライトＢＬとは反対側）には第４位相差板Ｒ４が積層され、さらに、第４位相差板Ｒ４の表示面側には第２偏光板ＰＬ２が積層されている。つまり、対向基板ＣＴと第２偏光板ＰＬ２との間には、２枚の位相差板が配置されている。このような第３位相差板Ｒ３及び第４位相差板Ｒ４は、対向基板ＣＴと第２偏光板ＰＬ２との間に位置する第２位相差構成体ＲＣ２として機能する。

例えば、第１位相差構成体ＲＣ１及び第２位相差構成体ＲＣ２は、それぞれ正面位相差（あるいは面内位相差）を有する位相差板を含んでいる。第１位相差構成体ＲＣ１が有する第１正面位相差Ｒｅ１とは、アレイ基板ＡＲと第１偏光板ＰＬ１との間に位置するすべての位相差板などの光学素子における正面位相差の総和に相当する。同様に、第２位相差構成体ＲＣ２が有する第２正面位相差Ｒｅ２とは、対向基板ＣＴと第２偏光板ＰＬ２との間に位置するすべての位相差板などの光学素子における正面位相差の総和に相当する。

第１配向膜２０は第１配向処理方向Ｌ１に配向処理され、第２配向膜３６は第２配向処理方向Ｌ２に配向処理されている。第１配向膜２０及び第２配向膜３６の配向処理については、例えば、ラビング処理や光配向処理などの手法が適用可能である。図示した例では、第１配向処理方向Ｌ１と第２配向処理方向Ｌ２とは、平行且つ同じ向きに設定されている。

液晶層ＬＱに電圧が印加されていない状態（つまり、画素電極ＰＥと対向電極ＣＥとの間に電界が形成されていない状態）では、液晶分子ＬＭは、第１配向膜２０及び第２配向膜３６による配向規制力により、スプレイ配向している。

図４に示すように、ＯＣＢモードでは、画素電極ＰＥと対向電極ＣＥとの間に所定のバイアス電圧を印加（低電圧印加）することで液晶分子ＬＭの配向状態は、スプレイ配向からベンド配向に転移する。液晶分子ＬＭがベンド配向した状態からさらに高い電圧（高電圧印加）を印加することで、液晶分子ＬＭは、基板表面に対して略垂直に立ち上がるように配向する。

ノーマリーホワイトモードにおいては、低電圧印加時に、第１光学素子ＯＤ１を通過した所定の偏光状態のバックライト光は、液晶層ＬＱを通過する際にλ／２の位相差を受け、第２光学素子ＯＤ２を透過する（白表示）。また、高電圧印加時には、第１光学素子ＯＤ１を通過した所定の偏光状態のバックライト光は、液晶層ＬＱを通過する際に、偏光状態をほとんど変えず、第２光学素子ＯＤ２の第２偏光板ＰＬ２で吸収される（黒表示）。つまり、黒表示を実現するために液晶層ＬＱに印加される高電圧（あるいは、画素電極ＰＥと対向電極ＣＥとの間に電界を形成するための高電圧）が黒表示電圧に相当し、上記の高電圧印加時とは液晶層ＬＱに黒表示電圧が印加された状態に相当する。

ところで、ＯＣＢモードでは、液晶層ＬＱに黒表示電圧を印加した際、ほとんどの液晶分子ＬＭは立ち上がるが、第１配向膜２０付近あるいは第２配向膜３６付近の液晶分子ＬＭは完全に立ち上がらないため、液晶層ＬＱに正面位相差が残る現象が生ずる。黒表示電圧を印加した際に液晶層ＬＱに残る正面位相差を残留正面位相差と称する。このような残留正面位相差がある状態では、正面方向で観察した際の黒表示の輝度が十分に低下せず、コントラスト比の低下を招く。このため、液晶層ＬＱの残留正面位相差を光学補償するような正面位相差を有する位相差板を適用することにより、黒表示の輝度を十分に低下させることができ、正面方向でのコントラスト比の低下を抑制することが可能である。

つまり、残留正面位相差を有する液晶層ＬＱは、第１配向処理方向Ｌ１及び第２配向処理方向Ｌ２に遅相軸を有する位相差板とみなすことができる。

図４に示した例では、対向基板ＣＴ側から液晶表示装置を観察したとき、アレイ基板ＡＲ（または対向基板ＣＴ）の主面に平行な平面内において、便宜上、互いに直交するＸ軸及びＹ軸を定義し、この平面の法線方向をＺ軸と定義する。面内とは、Ｘ軸及びＹ軸で規定されるＸ−Ｙ平面内に相当する。ここで、Ｘ軸は、第１配向処理方向Ｌ１及び第２配向処理方向Ｌ２と平行な方向に設定し、第１配向処理方向Ｌ１及び第２配向処理方向Ｌ２の向きを基準方位（０°）とする。液晶分子ＬＭは、Ｘ−Ｚ平面内でベンド配向する。このような液晶分子ＬＭを含む液晶層ＬＱは、Ｘ軸に平行な遅相軸を有する位相差板とみなされる。

このような液晶層ＬＱに対しては、第１配向処理方向Ｌ１及び第２配向処理方向Ｌ２に直交する遅相軸を有する位相差板を適用し、その正面位相差が残留正面位相差と略同等であれば、残留正面位相差を光学補償する（つまり、残留正面位相差をキャンセルする）ことが可能である。

図４に示した例では、Ｘ軸と平行な遅相軸を有する位相差板とみなした液晶層ＬＱに対して、正面位相差を持った位相差板をその遅相軸がＸ軸と平行となるように配置した場合には、位相差板の正面位相差は液晶層ＬＱの残留正面位相差に加算されることとなり、正面位相差を持った位相差板をその遅相軸がＸ軸と直交するように配置した場合には、位相差板の正面位相差は液晶層ＬＱの残留正面位相差から減算されることとなる。

つまり、残留正面位相差を光学補償するための正面位相差は、遅相軸の軸角度が９０°となるように配置された位相差板によってもたらされる。なお、以下で述べる軸角度とは、偏光板についてはその吸収軸が基準方位（Ｘ軸）に対して反時計回りになす角度であり、位相差板についてはその遅相軸が基準方位（Ｘ軸）に対して反時計回りになす角度であるものとする。

本実施形態においては、液晶層ＬＱの残留正面位相差は、第１位相差構成体ＲＣ１の第１正面位相差Ｒｅ１及び第２位相差構成体ＲＣ２の第２正面位相差Ｒｅ２の総和によって光学補償される。ここでは、残留正面位相差が例えば６０ｎｍである場合について光学補償の一例を述べる。

第１位相差構成体ＲＣ１が２０ｎｍの第１正面位相差Ｒｅ１を有する位相差板を含みその遅相軸の軸角度が９０°に設定され、また、第２位相差構成体ＲＣ２が４０ｎｍの第２正面位相差Ｒｅ２を有する位相差板を含みその遅相軸の軸角度が９０°に設定されることで、６０ｎｍの残留正面位相差を光学補償することができる。

また、第１位相差構成体ＲＣ１が３０ｎｍの第１正面位相差Ｒｅ１を有する位相差板を含みその遅相軸の軸角度が０°に設定され、また、第２位相差構成体ＲＣ２が９０ｎｍの第２正面位相差Ｒｅ２を有する位相差板を含みその遅相軸の軸角度が９０°に設定されることでも、６０ｎｍの残留正面位相差を光学補償することができる。

このとき、残留正面位相差を光学補償するための正面位相差は、原理上、第１正面位相差Ｒｅ１と第２正面位相差Ｒｅ２とでどのように配分しても良いはずである。しかしながら、発明者は、図２などを参照して説明した液晶表示パネルＬＰＮを適用した場合、第１正面位相差Ｒｅ１と第２正面位相差Ｒｅ２との配分の仕方によって、コントラスト比が異なることを見出した。より具体的には、第１正面位相差Ｒｅ１が小さいほど高いコントラスト比が得られ、逆に、第１正面位相差Ｒｅ１が大きいほどコントラスト比が低くなる現象が確認された。このようにコントラスト比が低くなる現象をさらに詳細に検討したところ、画素ＰＸのうち、スイッチング素子ＳＷの周辺で光漏れが確認され、その原因がポリシリコン半導体層１２の位相差の影響であることを突き止めた。

すなわち、バックライト光は、第１光学素子ＯＤ１を通過した際に第１正面位相差Ｒｅ１の影響を受けて偏光状態が変化する。第１光学素子ＯＤ１において、例えば、第１偏光板ＰＬ１の第１吸収軸Ａ１と遅相軸とのなす角度が４５°となる条件下で、第１偏光板ＰＬ１を通過した直線偏光がλ／４に相当する第１正面位相差Ｒｅ１の影響を受けると、円偏光になる（但し、λは光学素子を通過する光の波長である）。第１正面位相差Ｒｅ１が比較的大きい場合には、第１偏光板ＰＬ１を通過した直線偏光は円偏光に近い楕円偏光となり、また、第１正面位相差Ｒｅ１が比較的小さい場合には、第１偏光板ＰＬ１を通過した直線偏光は直線偏光に近い楕円偏光となる。

このような第１光学素子ＯＤ１を通過した所定の偏光状態の光は、アレイ基板ＡＲから液晶表示パネルＬＰＮに入射した際に、種々のパスを通って液晶層ＬＱを通過し、さらに、対向基板ＣＴを通過して第２光学素子ＯＤ２に至る。上記の通り、高電圧印加時には、第１光学素子ＯＤ１を通過した所定の偏光状態の光は、液晶層ＬＱを通過する際にほとんど偏光状態を変えずに第２光学素子ＯＤ２に至り、第２偏光板ＰＬ２によって吸収される。ところが、第１光学素子ＯＤ１を通過した所定の偏光状態の光のうち、ポリシリコン半導体層１２を透過した光は、ポリシリコン半導体層１２の正面位相差の影響を受けてその偏光状態が変化する。このような光がアレイ基板ＡＲを構成する薄膜間の界面で多重反射されるなどして第２光学素子ＯＤ２に到達しても、第２偏光板ＰＬ２で吸収しきれず、一部の光が漏れる。このため、第１光学素子ＯＤ１を通過した光がポリシリコン半導体層１２を透過しても、偏光状態の変化が小さい条件を見出す必要がある。

発明者が検討したところでは、円偏光に近い楕円偏光ほどポリシリコン半導体層１２を透過した際の偏光状態の変化が大きく、逆に、直線偏光に近い楕円偏光ほどポリシリコン半導体層１２を透過した際の偏光状態の変化が小さいことを見出した。つまり、第１正面位相差Ｒｅ１が小さい場合ほど、ポリシリコン半導体層１２の位相差の影響を受けにくくなることが見出された。

図５の（ａ）で示した例では、円偏光は、ポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）半導体層１２の正面位相差の影響を受けて、楕円偏光となり、その偏光状態は大きく変化する。これに対して、図５の（ｂ）で示した例では、直線偏光に近い楕円偏光は、ポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）半導体層１２の正面位相差の影響を受けても、依然として直線偏光に近い楕円偏光であり、その偏光状態の変化は小さい。

したがって、第１正面位相差Ｒｅ１はより小さいことが望ましい。また、第１正面位相差Ｒｅ１と第２正面位相差Ｒｅ２とを比較した場合には、第１正面位相差Ｒｅ１が第２正面位相差Ｒｅ２よりも小さいことが望ましい。さらには、第１正面位相差Ｒｅ１は、３０ｎｍ以下であることがより望ましい。なお、第１正面位相差Ｒｅ１が０ｎｍである場合は、第１位相差構成体ＲＣ１が正面位相差を有する位相差板を含まない場合に相当する。

次に、以下に示す実験を行った。

すなわち、液晶層ＬＱの残留正面位相差が６０ｎｍの液晶表示パネルＬＰＮと第１偏光板ＰＬ１との間に第１位相差構成体ＲＣ１を配置し、液晶表示パネルＬＰＮと第２偏光板ＰＬ２との間に第２位相差構成体ＲＣ２を配置した構成の液晶表示装置のサンプルを用意した。そして、このような構成の液晶表示装置の正面方向でのコントラスト比を測定した。このコントラスト比の測定は、第１位相差構成体ＲＣ１の第１正面位相差Ｒｅ１が０ｎｍから１５０ｎｍまでの範囲で、第１位相差構成体ＲＣ１と第２位相差構成体ＲＣ２との組み合わせを変えて行った。なお、いずれの第１位相差構成体ＲＣ１と第２位相差構成体ＲＣ２との組み合わせにおいても、それらのトータルの正面位相差（第１正面位相差Ｒｅ１と第２正面位相差Ｒｅ２との総和）は残留正面位相差をキャンセルするように設定されている。

図６は、第１正面位相差に対する液晶表示装置のコントラスト比の測定結果を示す図である。図中の横軸は第１正面位相差（ｎｍ）であり、図中の縦軸は測定したコントラスト比である。

この測定結果によれば、第１正面位相差が３０ｎｍ以下の範囲では、約１０００：１のコントラスト比が得られることが確認された。また、この測定結果によれば、第１正面位相差が３０ｎｍを超えると、コントラスト比が急激に低下する傾向があることも確認された。なお、発明者は、液晶層ＬＱの残留正面位相差が６０ｎｍではない条件でも同様の実験を行ったが、コントラスト比の測定結果は図６に示した場合と同様の傾向が確認された。つまり、残留正面位相差の大きさにかかわらず、第１正面位相差を３０ｎｍ以下の範囲とすることで高いコントラスト比が得られることが確認された。但し、液晶層ＬＱの残留正面位相差（あるいは、第１位相差構成体ＲＣ１及び第２位相差構成体ＲＣ２のトータルの正面位相差）は、コントラスト比の観点から６０ｎｍ以下であることが望ましい。

次に、本実施形態の構成例と比較例について説明する。

図７は、本実施形態の構成例１、構成例２、及び、比較例のそれぞれの素子構成を説明するための図である。なお、図中の正面位相差Ｒｅは、式：Ｒｅ＝（ｎｘ−ｎｙ）・ｄで定義される。また、図中の厚み方向位相差Ｒｔｈは、式：Ｒｔｈ＝（ｎｘ−ｎｚ）・ｄで定義される。ここで、ｎｘは位相差板の遅相軸方向の屈折率であり、ｎｙは位相差板の進相軸方向の屈折率であり、ｎｚは位相差板の厚み方向の屈折率であり、ｄ（ｎｍ）は位相差板の厚みである。遅相軸とは位相差板の面内で屈折率が最大になる方向であり、進相軸とは位相差板の面内で遅相軸と直交する方向である。正面位相差Ｒｅ及び厚み方向位相差Ｒｔｈは、波長５５０ｎｍの光に対する値である。図中の軸角度は、上記の通り、第１配向膜２０及び第２配向膜３６の配向処理方向を基準方位（０°）としたときの角度である。

構成例１、構成例２、及び、比較例のいずれにおいても、セルギャップｄが４．２μｍであり、液晶分子ＬＭのプレチルト角Θｐが７°である。液晶層ＬＱにおける残留正面位相差は６０ｎｍである。第１偏光板ＰＬ１の第１吸収軸Ａ１及び第２偏光板ＰＬ２の第２吸収軸Ａ２は、クロスニコルの位置関係にある。第１偏光板ＰＬ１は、第１吸収軸Ａ１の軸角度が４５°となる方位に設定される。第２偏光板ＰＬ２は、第２吸収軸Ａ２の軸角度が１３５°となる方位に設定される。

≪構成例１≫
第１位相差板Ｒ１は、その遅相軸の軸角度が９０°となる方位に設定される。この第１位相差板Ｒ１は、２０ｎｍの正面位相差Ｒｅを有するとともに、１０ｎｍの厚み方向位相差Ｒｔｈを有している。第２位相差板Ｒ２は、正面位相差は有しておらず、−２３６ｎｍの厚み方向位相差Ｒｔｈを有している。つまり、液晶層ＬＱと第１偏光板ＰＬ１との間に位置する第１位相差構成体ＲＣ１の第１正面位相差Ｒｅ１は２０ｎｍである。

第３位相差板Ｒ３は、その遅相軸の軸角度が９０°となる方位に設定される。この第３位相差板Ｒ３は、４０ｎｍの正面位相差Ｒｅを有するとともに、２０ｎｍの厚み方向位相差Ｒｔｈを有している。第４位相差板Ｒ４は、正面位相差は有しておらず、−２３６ｎｍの厚み方向位相差Ｒｔｈを有している。つまり、液晶層ＬＱと第２偏光板ＰＬ２との間に位置する第２位相差構成体ＲＣ２の第２正面位相差Ｒｅ２は４０ｎｍである。

第１位相差板Ｒ１の遅相軸及び第３位相差板の遅相軸は、いずれも第１配向膜２０及び第２配向膜３６の配向処理方向に対して直交している。このため、液晶層ＬＱの残留正面位相差をキャンセルするためには、第１正面位相差Ｒｅ１（＝２０ｎｍ）と第２正面位相差Ｒｅ２（＝４０ｎｍ）との和が残留正面位相差（＝６０ｎｍ）と略等しくなるように設定される。

このような構成例１によれば、第１正面位相差Ｒｅ１が第２正面位相差Ｒｅ２よりも小さく、また、第１正面位相差Ｒｅ１が３０ｎｍ以下であるため、液晶表示装置の正面方向において、１０００：１以上のコントラスト比を得ることができた。

≪構成例２≫
第１位相差板Ｒ１は、その遅相軸の軸角度が０°となる方位に設定される。この第１位相差板Ｒ１は、３０ｎｍの正面位相差Ｒｅを有するとともに、１５ｎｍの厚み方向位相差Ｒｔｈを有している。第２位相差板Ｒ２は、正面位相差は有しておらず、−２３６ｎｍの厚み方向位相差Ｒｔｈを有している。つまり、液晶層ＬＱと第１偏光板ＰＬ１との間に位置する第１位相差構成体ＲＣ１の第１正面位相差Ｒｅ１は３０ｎｍである。

第３位相差板Ｒ３は、その遅相軸の軸角度が９０°となる方位に設定される。この第３位相差板Ｒ３は、９０ｎｍの正面位相差Ｒｅを有するとともに、４５ｎｍの厚み方向位相差Ｒｔｈを有している。第４位相差板Ｒ４は、正面位相差は有しておらず、−２３６ｎｍの厚み方向位相差Ｒｔｈを有している。つまり、液晶層ＬＱと第２偏光板ＰＬ２との間に位置する第２位相差構成体ＲＣ２の第２正面位相差Ｒｅ２は９０ｎｍである。

第１位相差板Ｒ１の遅相軸は配向処理方向に平行であり、第３位相差板の遅相軸は配向処理方向に対して直交している。このため、液晶層ＬＱの残留正面位相差をキャンセルするためには、第２正面位相差Ｒｅ２（＝９０ｎｍ）と第１正面位相差Ｒｅ１（＝３０ｎｍ）との差が残留正面位相差（＝６０ｎｍ）と略等しくなるように設定される。

このような構成例２によれば、第１正面位相差Ｒｅ１が第２正面位相差Ｒｅ２よりも小さく、また、第１正面位相差Ｒｅ１が３０ｎｍ以下であるため、液晶表示装置の正面方向において、１０００：１以上のコントラスト比を得ることができた。

≪比較例≫
第１位相差板Ｒ１は、その遅相軸の軸角度が９０°となる方位に設定される。この第１位相差板Ｒ１は、６０ｎｍの正面位相差Ｒｅを有するとともに、２１０ｎｍの厚み方向位相差Ｒｔｈを有している。第２位相差板Ｒ２は、その遅相軸が０°となる方位に設定される。この第２位相差板Ｒ２は、１７８ｎｍの正面位相差は有するとともに、８５ｎｍの厚み方向位相差Ｒｔｈを有している。つまり、液晶層ＬＱと第１偏光板ＰＬ１との間に位置する第１位相差構成体ＲＣ１の第１正面位相差Ｒｅ１は、−１１８ｎｍ（＝６０ｎｍ−１７８ｎｍ）である。

第３位相差板Ｒ３は、その遅相軸の軸角度が９０°となる方位に設定される。この第３位相差板Ｒ３は、１１８ｎｍの正面位相差Ｒｅを有するとともに、３００ｎｍの厚み方向位相差Ｒｔｈを有している。第４位相差板Ｒ４は、その遅相軸の軸角度が９０°となる方位に設定される。この第４位相差板Ｒ４は、６０ｎｍの正面位相差Ｒｅを有するとともに、３０ｎｍの厚み方向位相差Ｒｔｈを有している。つまり、液晶層ＬＱと第２偏光板ＰＬ２との間に位置する第２位相差構成体ＲＣ２の第２正面位相差Ｒｅ２は、１７８ｎｍ（＝１１８ｎｍ＋６０ｎｍ）である。

これらの第１正面位相差Ｒｅ１と第２正面位相差Ｒｅ２との総和は６０ｎｍであり、液晶層ＬＱの残留正面位相差（＝６０ｎｍ）と略等しくなるように設定されている。

しかしながら、このような比較例によれば、第１正面位相差Ｒｅ１が３０ｎｍを越えるため、液晶表示装置の正面方向において、５００：１程度のコントラスト比しか得られなかった。

なお、上記した厚み方向位相差Ｒｔｈは一例であって、要求される視野角特性に応じて種々変更が可能である。

また、上記の第１位相差構成体ＲＣ１は、上記の第１位相差板Ｒ１と第２位相差板Ｒ２との組み合わせに限らず、例えば、１枚の二軸位相差板に置き換えることができる。同様に、上記の第２位相差構成体ＲＣ２は、上記の第３位相差板Ｒ３と第４位相差板Ｒ４との組み合わせに限らず、例えば、１枚の二軸位相差板に置き換えることができる。また、第１位相差構成体ＲＣ１及び第２位相差構成体ＲＣ２は、いずれも２枚の位相差板の組み合わせに限らず、３枚以上の位相差板を組み合わせても良い。

また、上記した例では、ＯＣＢモードの液晶表示装置について説明したが、これに限らず、電界制御複屈折（ＥＣＢ）モードにおいて正面位相差を有する位相差板を用いて黒表示電圧を制御する表示モードにおいては、本実施形態が適用可能である。

以上説明したように、本実施形態によれば、表示品位の良好な液晶表示装置を提供することができる。

なお、この発明は、上記実施形態そのもの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せてもよい。

１…液晶表示装置
ＬＰＮ…液晶表示パネル ＡＲ…アレイ基板 ＣＴ…対向基板 ＬＱ…液晶層
ＳＷ…スイッチング素子 ＰＥ…画素電極 ＣＥ…対向電極
２０…第１配向膜 ３６…第２配向膜 ＬＭ…液晶分子
ＯＤ１…第１光学素子 ＲＣ１…第１位相差構成体
ＰＬ１…第１偏光板 Ｒ１…第１位相差板 Ｒ２…第２位相差板
ＯＤ２…第２光学素子 ＲＣ２…第２位相差構成体
ＰＬ２…第２偏光板 Ｒ３…第３位相差板 Ｒ４…第４位相差板

Claims (5)

1. ポリシリコン半導体層を備えたスイッチング素子と、前記スイッチング素子に電気的に接続された画素電極と、前記画素電極を覆うとともに配向処理された第１配向膜と、を備えたアレイ基板と、
   前記画素電極に対向する対向電極と、前記対向電極を覆うとともに前記第１配向膜の配向処理方向と平行且つ同じ向きに配向処理された第２配向膜と、を備えた対向基板と、
   前記第１配向膜と前記第２配向膜との間に保持され、前記画素電極と前記対向電極との間に電界が形成された状態でベンド配向する液晶分子を含む液晶層と、
   前記アレイ基板の外面に配置され、第１正面位相差を有する第１位相差構成体と、
   前記第１位相差構成体に積層され、第１吸収軸を有する第１偏光板と、
   前記対向基板の外面に配置され、第２正面位相差を有する第２位相差構成体と、
   前記第２位相差構成体に積層され、前記第１吸収軸とクロスニコルの位置関係の第２吸収軸を有する第２偏光板と、を備え、
   前記第１正面位相差は、前記第２正面位相差よりも小さいことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記第１正面位相差は、３０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記第１正面位相差及び前記第２正面位相差は、前記液晶層に黒表示電圧が印加された状態での前記液晶層の残留正面位相差をキャンセルするように設定されたことを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
4. 前記第１位相差構成体の遅相軸、及び、前記第２位相差構成体の遅相軸は、いずれも前記第１配向膜及び前記第２配向膜の配向処理方向に対して直交し、
   前記第１正面位相差と前記第２正面位相差との和は、前記液晶層に黒表示電圧が印加された状態での前記液晶層の残留正面位相差と略等しいことを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
5. 前記第１位相差構成体の遅相軸は前記第１配向膜及び前記第２配向膜の配向処理方向に平行であり、前記第２位相差構成体の遅相軸は前記第１配向膜及び前記第２配向膜の配向処理方向に対して直交し、
   前記第１正面位相差と前記第２正面位相差との差は、前記液晶層に黒表示電圧が印加された状態での前記液晶層の残留正面位相差と略等しいことを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。

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