JP3555895B2 - 液晶表示装置の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示素子と光学的異方性を有する位相差素子とを組み合わせることにより表示画面の視野角が改善された液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ネマティック液晶を用いた液晶表示装置は時計や電卓等の数値セグメント型表示装置に広く用いられていたが、最近ではワードプロセッサ、ノートブック型パーソナルコンピュータや車載用液晶テレビジョン等にも用いられるようになっている。
【０００３】
この液晶表示装置は、一般に、液晶層を間に挟んで対向配置される一対の透光性基板を有しており、この基板上に画素をオン・オフさせるための電極配線等が形成されている。例えば、アクティブマトリクス型液晶表示装置においては、液晶に電圧を印加するための画素電極がマトリクス状に設けられ、各画素電極に選択的に電位を与えるためのスイッチング手段として電界効果トランジスタ等の能動素子が上記電極配線と共に基板上に設けられている。さらに、カラー表示を行う液晶表示装置においては、基板上に赤色、緑色、青色等のカラーフィルタ層が設けられている。
【０００４】
このような液晶表示装置においては、液晶のツイスト角に応じて異なる表示方式が適宜選択されて用いられている。その中でも、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（以下、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（以下、ＳＴＮ方式と称する）が良く知られている。
【０００５】
前者のＴＮ方式は、ネマティック液晶分子を一対の基板間で９０゜捩れた状態に配向させ、その捩れ方向に沿って光を導くことにより表示を行うものである。後者のＳＴＮ方式は、ネマティック液晶分子のツイスト角を一対の基板間で９０゜よりも大きくすることによって液晶印加電圧の閾値付近における光透過率が急峻に変化することを利用したものである。
【０００６】
これらの表示方式のうち、ＳＴＮ方式は液晶の複屈折効果を利用したものであるので、色の干渉によって表示画面の背景に特有の着色が生じる。従来、このような着色を防いでＳＴＮ方式により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。この光学補償板を用いる表示方式としては、ダブルスーパーツイストネマティック位相補償方式（以下、ＤＳＴＮ方式と称する）と、フィルム型位相補償方式（以下、フィルム付加型方式と称する）とに大別される。
【０００７】
上記ＤＳＴＮ方式は、表示用液晶セルと、この表示用液晶セルとは逆方向のツイスト角で捩れ配向させた液晶セルとの２層の液晶セルを有する構造であり、他方の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である。軽量性及び低コスト性の観点からはフィルム付加型方式が有力であると考えられている。
【０００８】
上記ＳＴＮ方式においては、これらの位相補償方式を採用することにより白黒表示特性が改善されたため、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。
【０００９】
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。
【００１０】
前者のノーマリブラック方式は液晶表示素子の両側を挟んで１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、液晶層にオン電圧を印加しない状態（オフ状態）で黒を表示する方式である。後者のノーマリホワイト方式は液晶表示素子の両側を挟んで１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、液晶層にオフ状態で白を表示する方式である。これらのうち、表示コントラスト、色再現性及び表示の視角依存性等の観点からはノーマリホワイト方式が有力である。
【００１１】
ところで、上記ＴＮ方式の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、及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により、観察者が表示画面を見る方向や見る角度によって表示画像のコントラストが変化し、視角依存性が大きくなるという問題がある。この問題について以下に説明する。
【００１２】
図８はＴＮ方式の液晶表示素子３１の断面構造を模式的に示したものであり、液晶層に中間調表示の電圧が印加され、液晶分子３２がやや立ち上がっている状態を示している。
【００１３】
この液晶表示素子３１において、一対の基板３３、３４の表面の法線方向に通過する直線偏光３５、及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と交わる角度が各々異なっている。ここで、液晶分子３２には屈折率異方性Δｎが存在するため、各直線偏光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ので、これが視角依存性の発生原因となる。
【００１４】
さらに、実際の液晶層の内部において、基板３３と３４との中間部付近と基板３３、３４の近傍とでは液晶分子３２のチルト角が異なっており、また、基板表面の法線方向を軸として液晶分子３２が９０゜捩れている状態にあるので、これらも視角依存性の発生原因となる。
【００１５】
このように、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様々な複屈折効果を受けて複雑な視角依存性を示すことになる。
【００１６】
例えば、画面法線方向から正視角方向（画面の下方向）に視角を傾けて行くと、ある角度以上で表示画面が着色する現象（以下、着色現象と称する）や白黒が反転する現象（以下、反転現象と称する）が発生する。また、画面法線方向から反視角方向（画面の上方向）に視角を傾けて行くと、急激にコントラストが低下する。
【００１７】
さらに、上述した液晶表示装置においては、表示画面が大きくなるにつれて視角が狭くなるという問題もある。例えば、大きな液晶表示画面を近距離で正面方向から見ると、視角依存性のために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、表示画面が大きくなると画面全体を見る見込み角が大きくなるため、表示画面をよ斜め方向から見たのと同じことになるからである。
【００１８】
このようなＴＮ方式における視角依存性を改善するために、光学的異方性を有する光学素子（位相差素子）としての位相差板（又は位相差フィルム）を液晶表示素子と偏光板との間に配置する方法が提案されている。
【００１９】
この方法では、屈折率異方性を有する液晶分子を通過して直線偏光から楕円偏光に変換された光を、屈折率異方性を有する液晶層の片側又は両側に設けた位相差板を通過させる。これにより、視角に応じて生じる正常光と異常光との位相差変化を補償して直線偏光に再変換することができるので、視角依存性を改善することが可能となる。
【００２０】
例えば特開平５−３１３１５９号公報には、位相差板として屈折率楕円体の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にしたものを用いる方法が提案されている。しかしながら、この位相差板を用いても正視角方向の反転現象を改善するのには限界がある。
【００２１】
そこで、特開平６−７５１１６号公報には、位相差板として屈折率楕円体の主屈折率方向を位相差板の表面の法線方向に対して傾斜させたものを用いる方法が提案されている。ここでは、位相差板として以下のような２種類のものが挙げられている。
【００２２】
１つは、位相差板の屈折率楕円体の３つの主屈折率のうち、最小の主屈折率の方向を位相差板の表面に対して平行にし、かつ、残りの２つの主屈折率の一方の方向を位相差板の表面に対してθの角度で傾斜させると共に、他方の方向を位相差板表面の法線方向に対してθの角度で傾斜させ、θの値を２０゜≦θ≦７０゜としたものである。
【００２３】
もう１つは、位相差板の屈折率楕円体の３つの主屈折率ｎａ、ｎｂ及びｎｃがｎａ＝ｎｃ＞ｎｂであり、位相差板の表面に平行な主屈折率ｎａ又はｎｃの方向を軸として、主屈折率ｎｂの方向を表面の法線方向から時計回り又は反時計回りに傾斜させると共に、主屈折率ｎｃ又はｎａの方向を表面に平行な方向から時計回り又は反時計回りに傾斜させたものであり、屈折率楕円体が傾斜した位相差板である。
【００２４】
これら２種類の位相差板のうち、前者は各々一軸性のものと二軸性のものとを用いることができる。後者はこのような位相差板を１枚のみで用いてもよいが、さらに、２枚の位相差板を各々の主屈折率ｎｂの傾斜方向が互いに９０゜の角度をなすように組み合わせて用いることもできる。
【００２５】
このような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枚以上配置することにより、表示画像の視角に依存して生じるコントラストの変化、着色現象及び反転現象をある程度までは改善することができる。
【００２６】
さらに、特開平８−１０１３８１号公報には、上記２種類の位相差板のうち、後者を用いた液晶表示装置において、位相差板の屈折率異方性の波長分散を液晶の屈折率異方性の波長分散に比べて小さくすることにより表示色の視角特性を改善する方法が提案されている。また、特開平５−２１５９１２号公報には、屈折率楕円体を傾斜させない従来の位相差板を用いた液晶表示装置において、位相差板の屈折率異方性の波長分散を液晶の屈折率異方性の波長分散に比べて小さくすることにより視角特性を改善する方法が提案されている。
【００２７】
ここで、位相差板の波長分散を調節する方法としては、位相差板の材料を変更する方法と、位相差板の厚みを調節する方法とが挙げられる。
【００２８】
【発明が解決しようとする課題】
今日のように広視野角及び高表示品位の液晶表示装置が望まれている状況下においては、さらなる視角依存性の改善が要求されており、上述の特開平６−７５１１６号公報に開示されている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ない。
【００２９】
一方、特開平８−１０１３８１号公報及び特開平５−２１５９１２号公報に開示されている方法では、位相差板として使用可能な材料に制限があるため、適切な波長分散を有する材料からなる位相差板は現実的ではない。また、位相差板の厚みを厚くすると、視角を倒したときに光路長の変化と屈折率楕円体の変化とから位相差が変化するため、視野角拡大の妨げとなって実用上好ましくない。さらに、この方法では視角を倒したときの表示画面の着色現象を改善するには至っておらず、未だ改善の余地を有している。
【００３０】
本発明は、このような従来技術の課題を解決すべくなされたものであり、視角に依存して生じるコントラスト変化や着色現象、反転現象等をさらに改善し、特に、視角に依存した液晶画面の着色現象を効果的に改善することができる液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶表示装置の製造方法は、各々電極層及び配向膜を有する一対の基板の間に液晶層が挟持されてなる液晶表示素子と、該液晶表示素子の両側を挟む一対の偏光子と、少なくとも一方の偏光子及び該液晶表示素子の間に設けられた少なくとも１枚の位相差素子とを有し、該位相差素子の屈折率楕円体の３つの主屈折率ｎａ、ｎｂ及びｎｃがｎａ＝ｎｃ＞ｎｂの関係を有し、該位相差素子の表面に概ね平行な主屈折率ｎａ及びｎｃのうちの一方の方向を軸として、主屈折率ｎｂの方向が表面の法線方向から時計回り又は反時計回りに傾斜すると共に、主屈折率ｎａ及びｎｃの他方の方向が表面に概ね平行な方向から時計回り又は反時計回りに傾斜している液晶表示装置の製造方法であって、該液晶層の液晶材料の平均アルキル鎖（Ｃ ｍ Ｈ ２ｍ＋１ −）の長さｍがｍ＜３．４０、かつ、該液晶材料の波長４５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（４５０）、波長５５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（５５０）及び波長６５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（６５０）の変化度合と、波長４５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（４５０）、波長５５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（５５０）及び波長６５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（６５０）の変化度合とが、
１≦（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））≦−０．４２２ｍ＋２．５５
の範囲に該液晶材料をブレンドする工程を包含し、そのことにより上記目的が達成される。
本発明の液晶表示装置の製造方法は、各々電極層及び配向膜を有する一対の基板の間に液晶層が挟持されてなる液晶表示素子と、該液晶表示素子の両側を挟む一対の偏光子と、少なくとも一方の偏光子及び該液晶表示素子の間に設けられた少なくとも１枚の位相差素子とを有し、該位相差素子の屈折率楕円体の３つの主屈折率ｎａ、ｎｂ及びｎｃがｎａ＝ｎｃ＞ｎｂの関係を有し、該位相差素子の表面に概ね平行な主屈折率ｎａ及びｎｃのうちの一方の方向を軸として、主屈折率ｎｂの方向が表面の法線方向から時計回り又は反時計回りに傾斜すると共に、主屈折率ｎａ及びｎｃの他方の方向が表面に概ね平行な方向から時計回り又は反時計回りに傾斜している液晶表示装置の製造方法であって、該液晶層の液晶材料の平均アルキル鎖（Ｃ ｍ Ｈ ２ｍ＋１ −）の長さｍが３．４０≦ｍ≦３．９０、かつ、該液晶材料の波長４５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（４５０）、波長５５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（５５０）及び波長６５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（６５０）の変化度合と、波長４５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（４５０）、波長５５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（５５０）及び波長６５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（６５０）の変化度合とが、
０．８０≦（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））≦１．２０
の範囲に該液晶材料をブレンドする工程を包含し、そのことにより上記目的が達成される。
本発明の液晶表示装置の製造方法は、各々電極層及び配向膜を有する一対の基板の間に液晶層が挟持されてなる液晶表示素子と、該液晶表示素子の両側を挟む一対の偏光子と、少なくとも一方の偏光子及び該液晶表示素子の間に設けられた少なくとも１枚の位相差素子とを有し、該位相差素子の屈折率楕円体の３つの主屈折率ｎａ、ｎｂ及びｎｃがｎａ＝ｎｃ＞ｎｂの関係を有し、該位相差素子の表面に概ね平行な主屈折率ｎａ及びｎｃのうちの一方の方向を軸として、主屈折率ｎｂの方向が表面の法線方向から時計回り又は反時計回りに傾斜すると共に、主屈折率ｎａ及びｎｃの他方の方向が表面に概ね平行な方向から時計回り又は反時計回りに傾斜している液晶表示装置の製造方法であって、該液晶層の液晶材料の平均アルキル鎖（Ｃ ｍ Ｈ ２ｍ＋１ −）の長さｍがｍ＞３．９０、かつ、該液晶材料の波長４５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（４５０）、波長５５０ｎｍの光に対 する異常光屈折率ｎｅ（５５０）及び波長６５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（６５０）の変化度合と、波長４５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（４５０）、波長５５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（５５０）及び波長６５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（６５０）の変化度合とが、
−０．４２２ｍ＋２．５５≦（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））≦１
の範囲に該液晶材料をブレンドする工程を包含し、そのことにより上記目的が達成される。
【００４２】
以下、本発明を完成するに至った経緯及び本発明の作用について説明する。
【００４３】
本発明にあっては、位相差素子の屈折率楕円体の３つの主屈折率ｎａ、ｎｂ及びｎｃがｎａ＝ｎｃ＞ｎｂの関係を有し、位相差素子の表面に概ね平行な主屈折率ｎａ及びｎｃのうちの一方の方向を軸として、主屈折率ｎｂの方向が表面の法線方向から時計回り又は反時計回りに傾斜すると共に、主屈折率ｎａ及びｎｃの他方の方向が表面に概ね平行な方向から時計回り又は反時計回りに傾斜していることにより位相差素子の屈折率楕円体が傾斜している。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すると、これらの位相差に伴って通過光が楕円偏光に変化されるが、上記位相差板により正常光と異常光との位相差が補償される。
【００４４】
しかしながら、このような位相差板の補償機能のみでは、さらなる視角依存性の改善要求を充分満たすことができない。
【００４５】
そこで、本願発明者らは研究を重ねた結果、液晶表示素子に封入された液晶層において、液晶材料の平均アルキル鎖長と、液晶材料の正常光屈折率ｎｏの波長に対する変化度合と、液晶材料の異常光屈折率ｎｅの波長に対する変化度合との組み合わせ条件が、特に液晶表示画面の着色に影響を与えることを見い出し、本発明を完成させるに至った。
【００４６】
本発明の液晶表示装置にあっては、液晶材料の平均アルキル鎖長と、液晶材料の正常光屈折率ｎｏの波長に対する変化度合と、液晶材料の異常光屈折率ｎｅの波長に対する変化度合との組み合わせ条件を、視角に依存した画面着色が発生しない範囲に設定している。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り、さらに、後述する実施形態に示すように、コントラスト変化や反転現象についても、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。
【００４７】
液晶材料の平均アルキル鎖長と、液晶材料の正常光屈折率ｎｏの波長に対する変化度合と、液晶材料の異常光屈折率ｎｅの波長に対する変化度合との関係は、具体的には以下の範囲に設定する。
【００４８】
（１）液晶材料の平均アルキル鎖（ＣｍＨ２ｍ＋１−）の長さｍがｍ＜３．４０の場合、液晶材料の波長４５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（４５０）、波長５５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（５５０）及び波長６５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（６５０）の変化度合と、波長４５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（４５０）、波長５５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（５５０）及び波長６５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（６５０）の変化度合とを、
１≦（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））≦−０．４２２ｍ＋２．５５
の範囲に設定する。
【００４９】
この場合、後述する実施形態１において示すように、通常の液晶表示装置に対して要求される視角５０゜において、若干の色付きは生じるものの、どの方向から見ても充分使用に耐え得る表示が得られる。
【００５０】
さらに好ましくは、
１≦（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））≦−０．３４３ｍ＋２．２６
の範囲に設定する。
【００５１】
この場合、後述する実施形態１において示すように、視角７０゜というさらに広視野角の液晶表示装置において、どの方向から見ても全く着色現象が無い表示が得られる。
【００５２】
（２）液晶材料の平均アルキル鎖（ＣｍＨ２ｍ＋１−）の長さｍが３．４０≦ｍ≦３．９０の場合、液晶材料の波長４５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（４５０）、波長５５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（５５０）及び波長６５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（６５０）の変化度合と、波長４５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（４５０）、波長５５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（５５０）及び波長６５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（６５０）の変化度合とを、
０．８０≦（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））≦１．２０
の範囲に設定する。
【００５３】
この場合、後述する実施形態２に示すように、通常の液晶表示装置に対して要求される視角５０゜において、若干の色付きは生じるものの、どの方向から見ても充分使用に耐え得る表示が得られる。
【００５４】
さらに好ましくは、
０．８５＜（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））＜１．１５
の範囲に設定する。
【００５５】
この場合、後述する実施形態２に示すように、視角７０゜というさらに広視野角の液晶表示装置において、どの方向から見ても全く着色現象が無い表示が得られる。
【００５６】
（３）液晶材料の平均アルキル鎖（ＣｍＨ２ｍ＋１−）の長さｍがｍ＞３．９０の場合、液晶材料の波長４５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（４５０）、波長５５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（５５０）及び波長６５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（６５０）の変化度合と、波長４５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（４５０）、波長５５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（５５０）及び波長６５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（６５０）の変化度合とを、
−０．４２２ｍ＋２．５５≦（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））≦１
の範囲に設定する。
【００５７】
この場合、後述する実施形態３に示すように、通常の液晶表示装置に対して要求される視角５０゜において、若干の色付きは生じるものの、どの方向から見ても充分使用に耐え得る表示が得られる。
【００５８】
さらに好ましくは、
−０．３４３ｍ＋２．２６≦（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））≦１
の範囲に設定する。
【００５９】
この場合、後述する実施形態３に示すように、視角７０゜というさらに広視野角の液晶表示装置において、どの方向から見ても全く着色現象が無い表示が得られる。
【００６０】
本発明の液晶表示装置にあっては、波長５５０ｎｍの光に対する液晶材料の屈折率異方性Δｎ（５５０）を０．０６０より大きく０．１２０より小さい範囲に設定するのが好ましい。可視光領域である波長５５０ｎｍの光に対する液晶材料の屈折率異方性Δｎ（５５０）が０．０６０以下又は０．１２０以上である場合、後述する実施形態４に示すように、視角方向によって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ているからである。波長５５０ｎｍの光に対する液晶材料の屈折率異方性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視角に応じた位相差を解消することができるので、液晶表示画面において視角に依存して生じる着色現象は当然ながら、コントラスト変化や左右方向の反転現象等もさらに改善することができる。
【００６１】
ここで、波長５５０ｎｍの光に対する液晶材料の屈折率異方性Δｎ（５５０）を０．０７０以上０．０９５以下の範囲に設定することにより、後述する実施形態４に示すように、視角に応じた位相差をより効果的に解消することができる。従って、液晶表示画面において視角に依存して生じる着色現象、コントラスト変化や左右方向の反転現象等を確実に改善することができる。
【００６２】
本発明の液晶表示装置にあっては、位相差素子における屈折率楕円体の傾斜角を１５゜以上７５゜以下の範囲に設定するのが好ましい。このように位相差素子の屈折率楕円体の傾斜角を設定することにより、後述する実施形態４に示すように、上述した視角に応じて生じる正常光と異常光との位相差変化を、位相差素子によって確実に補償することができる。
【００６３】
本発明の液晶表示装置にあっては、位相差素子の主屈折率ｎａ及びｎｂの差と、位相差素子の厚さｄとの積（ｎａ−ｎｂ）×ｄを８０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下の範囲に設定するのが好ましい。このように位相差素子の主屈折率ｎａ及びｎｂの差と位相差素子の厚さｄとの積を設定することにより、後述する実施形態４に示すように、上述した視角に応じて生じる正常光と異常光との位相差変化を、位相差素子によって確実に補償することができる。
【００６４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００６５】
図１は、本発明の一実施形態である液晶表示装置の構造を示す断面図である。この液晶表示装置は、液晶表示素子１と一対の位相差板２、３と一対の偏光板４、５とからなる液晶セル１６と駆動回路１７とを備えている。
【００６６】
液晶表示素子１は、対向配置された一対の電極基板６、７の間に液晶層８が挟持されている。一方の電極基板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。他方の電極基板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。
【００６７】
両透明電極１０、１１は駆動回路１７に接続されている。なお、この図１においては簡略化のために２画素分の構成を示しているが、液晶表示素子１の表示部のほぼ全体において所定幅の帯状の透明電極１０、１３がガラス基板９、１２上に形成され、一方のガラス基板９上の透明電極１０と他方のガラス基板１０上の透明電極１３とは基板面に垂直な方向から見て相互に交差（ここでは直交）するように形成されている。
【００６８】
配向膜１１、１４は、液晶層８中の液晶分子が約９０゜捩れ配向するように予めラビング処理が施されている。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、図２に示すように、互いに直交する方向に設定されている。
【００６９】
両電極基板６、７はシール樹脂１５により貼り合わせられており、電極基板６、７とシール樹脂１５とで囲まれる空間内に液晶層８が封入されている。なお、この液晶層８の詳細については後述するが、位相差板２、３による位相差補償機能と組み合わせて最良な特性が得られるように、液晶層８中の液晶材料のアルキル鎖、正常光屈折率ｎｏの波長に対する変化度合及び異常光屈折率ｎｅの波長に対する変化度合との関係が所定の範囲に設定してある。
【００７０】
位相差板２、３は、液晶表示素子１とその両側の偏光板４、５との間に各々１枚ずつ配置されている。この位相差板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又はハイブリッド配向されて架橋されたものである。これにより、後述するように、屈折率楕円体が傾斜した位相差板２、３が得られる。
【００７１】
位相差板２、３の支持体材料としては、一般に偏光板に用いられるトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）が適しており、信頼性が高い位相差板が得られる。それ以外の材料としては、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等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。
【００７２】
位相差板２、３は、図３に示すように、異なる３方向の主屈折率ｎａ、ｎｂ、ｎｃを有している。
【００７３】
３つの主屈折率ｎａ、ｎｂ及びｎｃはｎａ＝ｎｃ＞ｎｂの関係を有している。この場合、光学軸が１つのみ存在するので位相差板２、３は一軸性を備えたものとなり、屈折率異方性が負となる。
【００７４】
主屈折率ｎａの方向は、直交座標軸ｘｙｚのうち、位相差板２、３の表面に平行（画面に平行）なｙ軸の方向と一致している。主屈折率ｎｂの方向は、主屈折率ｎａの方向を軸として、位相差板２、３の表面に垂直（表面の法線方向、画面に垂直）なｚ軸の方向から矢印Ａの方向にθ傾いている。主屈折率ｎｃの方向は、主屈折率ｎａの方向を軸として、位相差板２、３の表面に平行（画面に平行）なｘ軸の方向から矢印Ｂの方向にθ傾いている。この屈折率楕円体の傾斜角度θは１５゜≦θ≦７５゜とするのが好ましい。この範囲に設定することにより屈折率楕円体の傾斜方向が時計回り及び反時計回りに関わらず、位相差板２、３による位相差補償機能を確実に得ることができる。ここで、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ｎｂの方向を位相差板２、３の表面に投影した方向をＤとする。
【００７５】
位相差板２、３の第１のリターデーション値は主屈折率ｎａ及びｎｃの差（屈折率異方性Δｎ）と位相差素子の厚さｄとの積（ｎｃ−ｎａ）×ｄで表されるが、ｎａ＝ｎｃであるためほぼ０ｎｍになる。第２のリターデーション値は主屈折率ｎａ及びｎｂの差（屈折率異方性Δｎ）と位相差素子の厚さｄとの積（ｎａ−ｎｂ）×ｄで表されるが、８０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下の範囲に設定するのが好ましい。この範囲に設定することにより、位相差板２、３による位相差補償機能を確実に得ることができる。
【００７６】
なお、液晶や位相差板（位相差フィルム）といった光学異方体においては、３次元方向の主屈折率ｎａ、ｎｂ、ｎｃの異方性が屈折率楕円体で表される。その屈折率異方性Δｎは、屈折率異方体をどの方向から観察するかによって異なる値になる。
【００７７】
本実施形態の液晶表示装置において、液晶表示素子１、位相差板２、３及び偏光板４、５は図４に示すように配置されている。
【００７８】
偏光板４は、その吸収軸ＡＸ１が上述の配向膜１１のラビング方向Ｒ１と平行になるように配置され、偏光板５は、その吸収軸ＡＸ２が上述の配向膜１４のラビング方向Ｒ２と平行になるように配置される。この液晶表示装置においては、ラビング方向Ｒ１、Ｒ２を互いに直交させているため、吸収軸ＡＸ１、ＡＸ２も互いに直交している。
【００７９】
位相差板２は、図３に示した方向Ｄ（Ｄ１）が配向膜１１のラビング方向Ｒ１と平行になるように配置され、位相差板３は、図３に示した方向Ｄ（Ｄ２）が配向膜１４のラビング方向Ｒ２と平行になるように配置される。
【００８０】
このような液晶表示素子１、位相差板２、３及び偏光板４、５の配置により、液晶層８にオン電圧を印加しないオフ時に光を透過して白色表示を行う所謂ノーマリホワイトモードの液晶表示装置が得られる。
【００８１】
なお、位相差板２、３の配置については、位相差板２、３のうちのいずれか一方のみを液晶表示素子１の片側に配置してもよく、又は位相差板２、３の両方を液晶表示素子２の片側に重ねて配置してもよい。さらに、３枚以上の位相差板を用いることも可能である。
【００８２】
次に、液晶層８について、詳細に説明する。
【００８３】
上述したように、位相差板２、３による位相差補償機能と組み合わせて最良な特性が得られるように、液晶層８中の液晶材料のアルキル鎖、正常光屈折率ｎｏの波長に対する変化度合及び異常光屈折率ｎｅの波長に対する変化度合との関係は、表示画面に視角に依存した着色が発生しない範囲に設定してある。
【００８４】
具体的には、液晶材料の平均アルキル鎖長と、液晶材料の正常光屈折率ｎｏの波長に対する変化度合と、液晶材料の異常光屈折率ｎｅの波長に対する変化度合との関係は、以下の（１）〜（３）の少なくともいずれかの設定範囲の条件を満たすように設定する。
【００８５】
（１）液晶材料の平均アルキル鎖（ＣｍＨ２ｍ＋１−）の長さｍがｍ＜３．４０の場合、液晶材料の波長４５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（４５０）、波長５５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（５５０）及び波長６５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（６５０）の変化度合と、波長４５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（４５０）、波長５５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（５５０）及び波長６５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（６５０）の変化度合とを、
１≦（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））≦−０．４２２ｍ＋２．５５
の範囲に設定する。
【００８６】
より好ましくは、
１≦（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））≦−０．３４３ｍ＋２．２６
の範囲に設定する。
【００８７】
（２）液晶材料の平均アルキル鎖（ＣｍＨ２ｍ＋１−）の長さｍが３．４０≦ｍ≦３．９０の場合、液晶材料の波長４５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（４５０）、波長５５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（５５０）及び波長６５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（６５０）の変化度合と、波長４５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（４５０）、波長５５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（５５０）及び波長６５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（６５０）の変化度合とを、
０．８０≦（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））≦１．２０
の範囲に設定する。
【００８８】
より好ましくは、
０．８５＜（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））＜１．１５
の範囲に設定する。
【００８９】
（３）液晶材料の平均アルキル鎖（ＣｍＨ２ｍ＋１−）の長さｍがｍ＞３．９０の場合、液晶材料の波長４５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（４５０）、波長５５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（５５０）及び波長６５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（６５０）の変化度合と、波長４５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（４５０）、波長５５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（５５０）及び波長６５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（６５０）の変化度合とを、
−０．４２２ｍ＋２．５５≦（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））≦１
の範囲に設定する。
【００９０】
より好ましくは、
−０．３４３ｍ＋２．２６≦（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））≦１
の範囲に設定する。
【００９１】
この構成により、本実施形態の液晶表示装置は、液晶表示素子１に視角に応じて生じる正常光と異常光との位相差変化を位相差板２、３で補償すると共に、液晶表示画面に生じる視角に依存した着色を液晶層８の液晶材料により特に効果的に補償することができる。従って、視角に依存した表示画面の着色が効果的に改善され、同時にコントラスト変化や反転現象も改善されて、高画質の画像を得ることができる。
【００９２】
以下に本発明の液晶表示装置について、さらに具体的な実施形態を挙げて説明する。
【００９３】
（実施形態１）
本実施形態１では、図１に示した液晶表示装置において、液晶層８の液晶材料として下記構造式で示される材料系をブレンドして、１モルに対する平均アルキル鎖（ＣｍＨ２ｍ＋１−）の長さｍをｍ＜３．４０とし、液晶材料の波長４５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（４５０）、波長５５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（５５０）及び波長６５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（６５０）の変化度合と、波長４５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（４５０）、波長５５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（５５０）及び波長６５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（６５０）の変化度合とを
１≦（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））≦−０．４２２ｍ＋２．５５
の範囲に設定したものを用いた。
【００９４】
【化１】
【００９５】
液晶セル１６のセル厚（液晶層８の厚み）は５μｍとし、下記表１に示す５つの液晶表示装置（サンプル＃１１〜＃１５）を作製した。
【００９６】
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させて、第１のリターデーション値（ｎｃ−ｎａ）×ｄが０ｎｍ、第２のリターデーション値（ｎａ−ｎｂ）×ｄが１００ｎｍであり、図３に示した主屈折率ｎｂの方向がｘｙｚ座標軸におけるｚ軸方向から矢印Ａの方向に約２０゜傾き、主屈折率ｎｃの方向がｘ軸方向から矢印Ｂの方向に約２０゜傾いた屈折率楕円体の傾斜角度θ＝２０゜のものを作製した。
【００９７】
さらに、比較のために、図１の液晶表示装置に示した液晶表示装置において、液晶層８の液晶材料として
１＞（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））
又は
（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））＞−０．４２２ｍ＋２．５５
の範囲に設定したものを用いた以外は本実施形態と同様にして下記表１に示した２つの液晶表示装置（比較サンプル＃１００及び＃１０１）を作製した。
【００９８】
上記サンプル＃１１〜＃１５及び比較サンプル＃１００、＃１０１について、白色光の下、目視試験を行った結果を下記表１に示す。尚、下記表１及び後述する実施形態２、３の表２、３において、
Ｆ（ｎｏ（λ），ｎｅ（λ）＝（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））であり、
○は着色無し、△は使用に耐え得る程度の着色あり、×は使用に耐えない程度の着色ありを示す。
【００９９】
【表１】
【０１００】
上記表１に示すように、本実施形態のサンプル＃１３〜＃１５については、視角７０゜においてどの方向から見ても着色は確認されず、良好な画質が得られた。従って、
１≦（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））≦−０．３４３ｍ＋２．２６
の範囲では、特に優れた特性が得られることがわかる。
【０１０１】
また、本実施形態のサンプル＃１１及び＃１２については、視角５０゜まではどの方向から見ても着色は確認されず、良好な画質が得られた。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、使用に耐え得る程度の着色であった。
【０１０２】
これに対して、比較サンプル＃１００及び＃１０１については、視角５０゜においてさえ左右方向から見た場合に使用に耐え得ない程の黄色から橙色の着色が確認された。
【０１０３】
さらに、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塗布してハイブリッド配向させた以外は本実施形態のサンプル＃１１〜サンプル＃１５、及び比較サンプル＃１００、＃１０１と同様に作製した液晶表示装置についても同様の結果が得られた。
【０１０４】
（実施形態２）
本実施形態２では、図１に示した液晶表示装置において、液晶層８の液晶材料として下記構造式で示される材料系をブレンドして、１モルに対する平均アルキル鎖（ＣｍＨ２ｍ＋１−）の長さｍを３．４０≦ｍ≦３．９０とし、液晶材料の波長４５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（４５０）、波長５５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（５５０）及び波長６５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（６５０）の変化度合と、波長４５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（４５０）、波長５５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（５５０）及び波長６５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（６５０）の変化度合とを
０．８０≦（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））≦１．２０
の範囲に設定したものを用いた。
【０１０５】
【化２】
【０１０６】
液晶セル１６のセル厚は５μｍとし、下記表２に示す５つの液晶表示装置（サンプル＃２１〜＃２５）を作製した。
【０１０７】
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させて、第１のリターデーション値（ｎｃ−ｎａ）×ｄが０ｎｍ、第２のリターデーション値（ｎａ−ｎｂ）×ｄが１００ｎｍであり、図３に示した主屈折率ｎｂの方向がｘｙｚ座標軸におけるｚ軸方向から矢印Ａの方向に約２０゜傾き、主屈折率ｎｃの方向がｘ軸方向から矢印Ｂの方向に約２０゜傾いた屈折率楕円体の傾斜角度θ＝２０゜のものを作製した。
【０１０８】
さらに、比較のために、図１の液晶表示装置に示した液晶表示装置において、液晶層８の液晶材料として
０．８０＞（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））
又は
（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））＞１．２０
の範囲に設定したものを用いた以外は本実施形態と同様にして下記表２に示した２つの液晶表示装置（比較サンプル＃２００及び＃２０１）を作製した。
【０１０９】
上記サンプル＃２１〜＃２５及び比較サンプル＃２００、＃２０１について、白色光の下、目視試験を行った結果を下記表２に示す。
【０１１０】
【表２】
【０１１１】
上記表２に示すように、本実施形態のサンプル＃２２〜＃２４については、視角７０゜においてどの方向から見ても着色は確認されず、良好な画質が得られた。従って、
０．８５＜（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））＜１．１５
の範囲では、特に優れた特性が得られることがわかる。
【０１１２】
また、本実施形態のサンプル＃２１及び＃２５については、視角５０゜まではどの方向から見ても着色は確認されず、良好な画質が得られた。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、使用に耐え得る程度の着色であった。
【０１１３】
これに対して、比較サンプル＃２００及び＃２０１については、視角５０゜においてさえ左右方向から見た場合に使用に耐え得ない程の黄色から橙色の着色が確認された。
【０１１４】
さらに、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塗布してハイブリッド配向させた以外は本実施形態のサンプル＃２１〜サンプル＃２５、及び比較サンプル＃２００、＃２０１と同様に作製した液晶表示装置についても同様の結果が得られた。
【０１１５】
（実施形態３）
本実施形態３では、図１に示した液晶表示装置において、液晶層８の液晶材料として下記構造式で示される材料系をブレンドして、１モルに対する平均アルキル鎖（ＣｍＨ２ｍ＋１−）の長さｍをｍ＞３．９０とし、液晶材料の波長４５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（４５０）、波長５５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（５５０）及び波長６５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（６５０）の変化度合と、波長４５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（４５０）、波長５５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（５５０）及び波長６５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（６５０）の変化度合とを
−０．４２２ｍ＋２．５５≦（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））≦１
の範囲に設定したものを用いた。
【０１１６】
【化３】
【０１１７】
液晶セル１６のセル厚は５μｍとし、下記表３に示す５つの液晶表示装置（サンプル＃３１〜＃３５）を作製した。
【０１１８】
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させて、第１のリターデーション値（ｎｃ−ｎａ）×ｄが０ｎｍ、第２のリターデーション値（ｎａ−ｎｂ）×ｄが１００ｎｍであり、図３に示した主屈折率ｎｂの方向がｘｙｚ座標軸におけるｚ軸方向から矢印Ａの方向に約２０゜傾き、主屈折率ｎｃの方向がｘ軸方向から矢印Ｂの方向に約２０゜傾いた屈折率楕円体の傾斜角度θ＝２０゜のものを作製した。
【０１１９】
さらに、比較のために、図１の液晶表示装置に示した液晶表示装置において、液晶層８の液晶材料として
−０．４２２ｍ＋２．５５＞（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））
又は
（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））＞１
の範囲に設定したものを用いた以外は本実施形態と同様にして下記表３に示した２つの液晶表示装置（比較サンプル＃３００及び＃３０１）を作製した。
【０１２０】
上記サンプル＃３１〜＃３５及び比較サンプル＃３００、＃３０１について、白色光の下、目視試験を行った結果を下記表３に示す。
【０１２１】
【表３】
【０１２２】
上記表３に示すように、本実施形態のサンプル＃３３〜＃３５については、視角７０゜においてどの方向から見ても着色は確認されず、良好な画質が得られた。従って、
−０．３４３ｍ＋２．２６≦（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））≦１
の範囲では、特に優れた特性が得られることがわかる。
【０１２３】
また、本実施形態のサンプル＃３１については、視角５０゜まではどの方向から見ても着色は確認されず、良好な画質が得られた。視角６０゜では左右方向から見た場合に使用に耐え得ない程度の着色があった。
【０１２４】
また、本実施形態のサンプル＃３２については、視角５０゜まではどの方向から見ても着色は確認されず、良好な画質が得られた。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、使用に耐え得る程度の着色であった。
【０１２５】
これに対して、比較サンプル＃３００及び＃３０１については、視角５０゜においてさえ左右方向から見た場合に使用に耐え得ない程の黄色から橙色の着色が確認された。
【０１２６】
さらに、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塗布してハイブリッド配向させた以外は本実施形態のサンプル＃３１〜サンプル＃３５、及び比較サンプル＃３００、＃３０１と同様に作製した液晶表示装置についても同様の結果が得られた。
【０１２７】
（実施形態４）
本実施形態４では、図１に示した液晶表示装置において、液晶層８の液晶材料として波長５５０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎ（５５０）を０．０７０、０．０８０、０．０９５に設定した材料を用い、液晶セル１６のセル厚を５μｍとして３つの液晶表示装置（サンプル＃４１〜＃４３）を作製した。各サンプルの平均アルキル鎖長さｍ及び正常光屈折率ｎｏの変化度合と異常光屈折率ｎｅの変化度合Ｆ（ｎｏ（λ），ｎｅ（λ）は、下記表４の通りである。
【０１２８】
【表４】
【０１２９】
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させた上記実施形態１と同様のものを用いた。
【０１３０】
さらに、比較のために、図１の液晶表示装置に示した液晶表示装置において、液晶層８の液晶材料として波長５５０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎ（５５０）を０．０６０、０．１２０に設定したものを用いた以外は本実施形態と同様にして２つの液晶表示装置（比較サンプル＃４０１及び＃４０２）を作製した。
【０１３１】
上記サンプル＃４１〜＃４３及び比較サンプル＃４０１、＃４０２について、図５に示すような受光素子２１、増幅器２２及び記録装置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測定した。
【０１３２】
この測定系において、液晶表示装置の液晶セル１６は、ガラス基板９側の面１６ａが直交座標軸ｘｙｚの基準面ｘ−ｙの位置になるように設置される。
【０１３３】
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、液晶セル１６の面１６ａに垂直なｚ方向に対して角度φ（視角）をなす方向に、座標原点から所定距離を置いた位置に配置されている。
【０１３４】
測定時には、測定系に設置された液晶セル１６に対して面１６ａの反対側の面から波長５５０ｎｍの単色光を照射する。これにより、液晶セル１６を透過した単色光の一部が受光素子２１に入射される。そして、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、波形メモリやレコーダ等を備えた記録装置２３によって記録される。
【０１３５】
この測定系に本実施形態のサンプル＃４１〜＃４３及び比較サンプル＃４０１、＃４０２を設置して、受光素子２１を一定の角度φで固定した場合の各液晶表示装置への印加電圧と受光素子２１の出力レベルとの関係を測定した。
【０１３６】
ここでは、ｘ方向が画面の下側であり、ｙ方向が画面の左側であると仮定して、角度φが５０゜となるように受光素子２１の配置位置を上方向、右方向及び左方向に各々変えて測定を行った。
【０１３７】
本実施形態のサンプル＃４１〜＃４３についての測定結果を図６（ａ）〜（ｃ）に、比較サンプル＃４０１及び＃４０２についての測定結果を図７（ａ）〜（ｃ）に示す。図６（ａ）〜（ｃ）及び図７（ａ）〜（ｃ）は、各液晶表示装置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）を示すグラフであり、図６（ａ）及び図７（ａ）が図２の上方向から測定を行った結果であり、図６（ｂ）及び図７（ｂ）が図２の右方向から測定を行った結果であり、図６（ｃ）及び図７（ｃ）が図２の左方向から測定を行った結果である。
【０１３８】
この図６（ａ）〜（ｃ）において、一点鎖線で示した曲線Ｌ１、Ｌ４、Ｌ７が液晶層８にΔｎ（５５０）＝０．０７０の液晶材料を用いたサンプル＃４１を示し、実線で示した曲線Ｌ２、Ｌ５、Ｌ８は液晶層８にΔｎ（５５０）＝０．０８０の液晶材料を用いたサンプル＃４２を示し、点線で示した曲線Ｌ３、Ｌ６、Ｌ９は液晶層８にΔｎ（５５０）＝０．０９５の液晶材料を用いたサンプル＃４３を示す。図７（ａ）〜（ｃ）において、実線で示した曲線Ｌ１０、Ｌ１２、Ｌ１４は液晶層８にΔｎ（５５０）＝０．０６０の液晶材料を用いた比較サンプル＃４０１を示し、点線で示した曲線Ｌ１１、Ｌ１３、Ｌ１５は液晶層８にΔｎ（５５０）＝０．１２０の液晶材料を用いた比較サンプル＃４０２を示す。
【０１３９】
上方向の透過率−液晶印加電圧特性については、本実施形態のサンプル＃４１〜＃４３では図６（ａ）のＬ１〜Ｌ３に示すように、電圧が高くなるの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、比較サンプル＃４０２では図７（ａ）のＬ１１に示すように、電圧を高くしても充分に透過率が下がらず、比較サンプル＃４０１では図７（ａ）のＬ１０に示すように、電圧が高くなるのに伴って透過率が一旦低下した後で再び上昇する反転現象が見られた。
【０１４０】
同様に、右方向の透過率−液晶印加電圧特性については、本実施形態のサンプル＃４１〜＃４３では図６（ｂ）のＬ４〜Ｌ６に示すように、電圧が高くなるのに伴って透過率がほぼ０近くまで低下することが確認された。一方、比較サンプル＃４０１では図７（ｂ）のＬ１２に示すように、電圧が高くなるのに伴って透過率がほぼ０近くまで低下するが、比較サンプル＃４０２では図７（ｂ）のＬ１３に示すように、電圧が高くなるに伴って透過率が一旦低下した後で再び上昇する反転現象が見られた。
【０１４１】
同様に、左方向の透過率−液晶印加電圧特性については、本実施形態のサンプル＃４１〜＃４３では図６（ｃ）のＬ７〜Ｌ９に示すように、電圧が高くなるのに伴って透過率がほぼ０近くまで低下することが確認された。一方、比較サンプル＃４０１では図７（ｃ）のＬ１４に示すように、電圧が高くなるのに伴って透過率がほぼ０近くまで低下するが、比較サンプル＃４０２では図７（ｃ）のＬ１５に示すように、電圧が高くなるに伴って透過率が一旦低下した後で再び上昇する反転現象が見られた。
【０１４２】
さらに、上記サンプル＃４１〜＃４３及び比較サンプル＃４０１、＃４０２について、白色光の下、目視試験を行ったところ、本実施形態のサンプル＃４１〜＃４３及び比較サンプル＃４０１については、視角５０゜まではどの方向から見ても着色は確認されず、良好な画質が得られた。
【０１４３】
これに対して、比較サンプル＃４０２については、視角５０゜において左右方向から見た場合に黄色から橙色の着色が確認された。
【０１４４】
以上の結果から、液晶層８の液晶材料として波長５５０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎ（５５０）を０．０７０、０．０８０、０．０９５に設定した本実施形態の液晶表示装置（サンプル＃４１〜＃４３）では、図６（ａ）〜図６（ｃ）に示したように、電圧を印加していくと透過率が充分低下して反転現象も見られないため視野角が拡大しており、また、着色現象も見られないので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。
【０１４５】
これに対して、液晶層８の液晶材料として波長５５０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎ（５５０）を０．０６０、０．１２０に設定した液晶表示装置（比較サンプル＃４０１及び＃４０２）では、図７（ａ）〜図７（ｃ）に示したように、視角依存性が充分改善されていないことがわかる。
【０１４６】
さらに、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塗布してハイブリッド配向させた以外は本実施形態のサンプル＃４１〜サンプル＃４３、及び比較サンプル＃４０１、＃４０２と同様に作製した液晶表示装置についても同様の結果が得られた。
【０１４７】
上記位相差板２、３の屈折率楕円体の傾斜角度θを変化させて、透過率−液晶印加電圧特性の傾斜角度θに対する依存性を調べた結果、１５゜≦θ≦７５゜の範囲であれば、位相差板２、３におけるディスコティック液晶の配向状態に関係なく、基本的に上述したものと同様な結果が得られた。これに対して、傾斜角度が１５゜未満又は７５゜を超える場合には、反視角方向における視野角が拡大されないことが確認された。
【０１４８】
上記位相差板２、３の第２のリターデーション値（ｎａ−ｎｂ）×ｄを変化させて、透過率−液晶印加電圧特性の第２のリターデーション値に対する依存性を調べた結果、第２のリターデーション値が８０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下の範囲であれば、位相差板２、３におけるディスコティック液晶の配向状態に関係なく、基本的に上述したものと同様な結果が得られた。これに対して、第２のリターデーション値が８０ｎｍ未満又は２５０ｎｍを超える場合には、横方向（左右方向）における視野角が拡大されないことが確認された。
【０１４９】
さらに、上記比較サンプル＃４０１及び＃４０２の目視試験の結果を基にして、図１の液晶表示装置に示した液晶表示装置において、液晶層８の液晶材料として波長５５０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎ（５５０）を０．０６５、０．１００、０．１１５に設定したものを用いた以外は本実施形態と同様にして３つの液晶表示装置（サンプル＃４４〜＃４６）を作製した。
【０１５０】
図５に示した測定系にこれらのサンプル＃４４〜＃４６を設置して、受光素子２１を一定の角度φで固定した場合の各液晶表示装置への印加電圧と受光素子２１の出力レベルとの関係を測定し、さらに、白色光の下、目視試験を行った。
【０１５１】
その結果、波長５５０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎ（５５０）を０．１００、０．１１５に設定した本実施形態のサンプル＃４５及び＃４６では、角度φ＝５０゜とした場合に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が生じておらず、この程度の透過率の上昇は使用に耐え得るものであった。上方向においては、何等問題のない結果が得られた。一方、波長５５０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎ（５５０）を０．０６５に設定した本実施形態のサンプル＃４４では、上述した比較サンプル＃４０１と同様に、上方向において電圧を高くするに伴って透過率が一旦低下した後で再び上昇するような反転現象があったが、図７（ａ）に示した比較サンプル＃４０１（Ｌ１０）に比べて透過率の上昇度合は小さく、使用に耐え得るものであった。左右方向においては、何等問題のない結果が得られた。
【０１５２】
また、目視試験においては、本実施形態のサンプル＃４５及び＃４６について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の着色であった。一方、本実施形態のサンプル＃４４については若干の青みを呈していることが確認されたが、問題にならない程度の青みであった。
【０１５３】
さらに、サンプル＃４４と比較サンプル＃４０１について、１Ｖ程度の電圧を印加して液晶セル１６の表面の法線方向における白表示時の透過率を測定した。その結果、比較サンプル＃４０１では使用に耐え得ない程度の透過率の低下が見られた。これに対して、本実施形態のサンプル＃４４では若干の透過率の低下が確認されたが、使用に耐え得る程度のものであった。
【０１５４】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明による場合には、屈折率楕円体の３つの主屈折率ｎａ、ｎｂ及びｎｃがｎａ＝ｎｃ＞ｎｂの関係を有し、表面に概ね平行な主屈折率ｎａ及びｎｃのうちの一方の方向を軸として、主屈折率ｎｂの方向が表面の法線方向から時計回り又は反時計回りに傾斜すると共に、主屈折率ｎａ及びｎｃの他方の方向が表面に概ね平行な方向から時計回り又は反時計回りに傾斜している位相差板を用いることにより、液晶表示素子の位相差変化を補償することができる。それに加えて、液晶層の液晶材料の平均アルキル鎖長と、液晶材料の正常光屈折率ｎｏの波長に対する変化度合と、液晶材料の異常光屈折率ｎｅの波長に対する変化度合との組み合わせ条件を視角に依存した画面着色が発生しない範囲に設定することにより、視角に依存した液晶表示画面の着色をより一層防止することが可能となり、さらに、反転現象や反視角方向のコントラスト比の低下についても、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る。
【０１５５】
特に、本発明では、通常の液晶表示装置に対して要求される視角５０゜において、あらゆる方向から見て充分使用に耐え得る程度まで液晶表示画面の着色を抑えることが可能となる。
【０１５６】
さらに、本発明では、視角７０゜というさらに広視野角の液晶表示装置において、どの方向から見ても液晶表示画面に全く着色現象が無い状態を実現することができる。
【０１５７】
従って、本発明によれば、白黒表示におけるコントラスト比が観察者の視角方向によって影響されないため、液晶表示装置の表示画像の品質を格段に向上させることができる。
【０１５８】
本発明では、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、液晶表示素子に視角に応じて生じる位相差を解消することができる。よって、液晶表示画面において視角に依存して生じる着色現象は当然ながら、コントラスト変化や左右方向の反転現象等もさらに改善することができる。
【０１５９】
さらに、本発明では、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により、より一層、視角に応じて生じる位相差を効果的に解消することができる。よって、液晶表示画面において視角に依存して生じる着色現象、コントラスト変化や左右方向の反転現象等をさらに確実に改善することができる。
【０１６０】
本発明では、屈折率楕円体の傾斜角を１５゜以上７５゜以下の範囲に設定することにより、位相差素子による位相差の補償機能を確実に得ることができるので、視認性を確実に向上することができる。
【０１６１】
本発明では、位相差素子の主屈折率ｎａ及びｎｂの差と、位相差素子の厚さｄとの積（ｎａ−ｎｂ）×ｄを８０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下の範囲に設定することにより、位相差素子による位相差の補償機能を確実に得ることができるので、視認性を確実に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である液晶表示装置の構成を示す断面図である。
【図２】図１の液晶表示装置における配向膜のラビング方向と視角方向との関係を示す図である。
【図３】図１の液晶表示装置における位相差板の主屈折率の方向を示す斜視図である。
【図４】図１の液晶表示装置における液晶表示素子、偏光板及び位相差板の光学的な配置を示す斜視図である。
【図５】実施形態４の液晶表示装置の視角依存性を測定するための測定系を示す斜視図である。
【図６】実施形態４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。
【図７】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。
【図８】ＴＮ液晶表示素子における液晶分子の捩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 位相差板
４、５ 偏光板
６、７ 電極基板
８ 液晶層
９、１２ 透光性基板
１０、１３ 透明電極
１１、１４ 配向膜
１５ シール樹脂
１６ 液晶セル
１７ 駆動回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示素子と光学的異方性を有する位相差素子とを組み合わせることにより表示画面の視野角が改善された液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ネマティック液晶を用いた液晶表示装置は時計や電卓等の数値セグメント型表示装置に広く用いられていたが、最近ではワードプロセッサ、ノートブック型パーソナルコンピュータや車載用液晶テレビジョン等にも用いられるようになっている。
【０００３】
この液晶表示装置は、一般に、液晶層を間に挟んで対向配置される一対の透光性基板を有しており、この基板上に画素をオン・オフさせるための電極配線等が形成されている。例えば、アクティブマトリクス型液晶表示装置においては、液晶に電圧を印加するための画素電極がマトリクス状に設けられ、各画素電極に選択的に電位を与えるためのスイッチング手段として電界効果トランジスタ等の能動素子が上記電極配線と共に基板上に設けられている。さらに、カラー表示を行う液晶表示装置においては、基板上に赤色、緑色、青色等のカラーフィルタ層が設けられている。
【０００４】
このような液晶表示装置においては、液晶のツイスト角に応じて異なる表示方式が適宜選択されて用いられている。その中でも、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（以下、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（以下、ＳＴＮ方式と称する）が良く知られている。
【０００５】
前者のＴＮ方式は、ネマティック液晶分子を一対の基板間で９０゜捩れた状態に配向させ、その捩れ方向に沿って光を導くことにより表示を行うものである。後者のＳＴＮ方式は、ネマティック液晶分子のツイスト角を一対の基板間で９０゜よりも大きくすることによって液晶印加電圧の閾値付近における光透過率が急峻に変化することを利用したものである。
【０００６】
これらの表示方式のうち、ＳＴＮ方式は液晶の複屈折効果を利用したものであるので、色の干渉によって表示画面の背景に特有の着色が生じる。従来、このような着色を防いでＳＴＮ方式により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。この光学補償板を用いる表示方式としては、ダブルスーパーツイストネマティック位相補償方式（以下、ＤＳＴＮ方式と称する）と、フィルム型位相補償方式（以下、フィルム付加型方式と称する）とに大別される。
【０００７】
上記ＤＳＴＮ方式は、表示用液晶セルと、この表示用液晶セルとは逆方向のツイスト角で捩れ配向させた液晶セルとの２層の液晶セルを有する構造であり、他方の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である。軽量性及び低コスト性の観点からはフィルム付加型方式が有力であると考えられている。
【０００８】
上記ＳＴＮ方式においては、これらの位相補償方式を採用することにより白黒表示特性が改善されたため、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。
【０００９】
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。
【００１０】
前者のノーマリブラック方式は液晶表示素子の両側を挟んで１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、液晶層にオン電圧を印加しない状態（オフ状態）で黒を表示する方式である。後者のノーマリホワイト方式は液晶表示素子の両側を挟んで１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、液晶層にオフ状態で白を表示する方式である。これらのうち、表示コントラスト、色再現性及び表示の視角依存性等の観点からはノーマリホワイト方式が有力である。
【００１１】
ところで、上記ＴＮ方式の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、及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により、観察者が表示画面を見る方向や見る角度によって表示画像のコントラストが変化し、視角依存性が大きくなるという問題がある。この問題について以下に説明する。
【００１２】
図８はＴＮ方式の液晶表示素子３１の断面構造を模式的に示したものであり、液晶層に中間調表示の電圧が印加され、液晶分子３２がやや立ち上がっている状態を示している。
【００１３】
この液晶表示素子３１において、一対の基板３３、３４の表面の法線方向に通過する直線偏光３５、及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と交わる角度が各々異なっている。ここで、液晶分子３２には屈折率異方性Δｎが存在するため、各直線偏光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ので、これが視角依存性の発生原因となる。
【００１４】
さらに、実際の液晶層の内部において、基板３３と３４との中間部付近と基板３３、３４の近傍とでは液晶分子３２のチルト角が異なっており、また、基板表面の法線方向を軸として液晶分子３２が９０゜捩れている状態にあるので、これらも視角依存性の発生原因となる。
【００１５】
このように、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様々な複屈折効果を受けて複雑な視角依存性を示すことになる。
【００１６】
例えば、画面法線方向から正視角方向（画面の下方向）に視角を傾けて行くと、ある角度以上で表示画面が着色する現象（以下、着色現象と称する）や白黒が反転する現象（以下、反転現象と称する）が発生する。また、画面法線方向から反視角方向（画面の上方向）に視角を傾けて行くと、急激にコントラストが低下する。
【００１７】
さらに、上述した液晶表示装置においては、表示画面が大きくなるにつれて視角が狭くなるという問題もある。例えば、大きな液晶表示画面を近距離で正面方向から見ると、視角依存性のために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、表示画面が大きくなると画面全体を見る見込み角が大きくなるため、表示画面をよ斜め方向から見たのと同じことになるからである。
【００１８】
このようなＴＮ方式における視角依存性を改善するために、光学的異方性を有する光学素子（位相差素子）としての位相差板（又は位相差フィルム）を液晶表示素子と偏光板との間に配置する方法が提案されている。
【００１９】
この方法では、屈折率異方性を有する液晶分子を通過して直線偏光から楕円偏光に変換された光を、屈折率異方性を有する液晶層の片側又は両側に設けた位相差板を通過させる。これにより、視角に応じて生じる正常光と異常光との位相差変化を補償して直線偏光に再変換することができるので、視角依存性を改善することが可能となる。
【００２０】
例えば特開平５−３１３１５９号公報には、位相差板として屈折率楕円体の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にしたものを用いる方法が提案されている。しかしながら、この位相差板を用いても正視角方向の反転現象を改善するのには限界がある。
【００２１】
そこで、特開平６−７５１１６号公報には、位相差板として屈折率楕円体の主屈折率方向を位相差板の表面の法線方向に対して傾斜させたものを用いる方法が提案されている。ここでは、位相差板として以下のような２種類のものが挙げられている。
【００２２】
１つは、位相差板の屈折率楕円体の３つの主屈折率のうち、最小の主屈折率の方向を位相差板の表面に対して平行にし、かつ、残りの２つの主屈折率の一方の方向を位相差板の表面に対してθの角度で傾斜させると共に、他方の方向を位相差板表面の法線方向に対してθの角度で傾斜させ、θの値を２０゜≦θ≦７０゜としたものである。
【００２３】
もう１つは、位相差板の屈折率楕円体の３つの主屈折率ｎａ、ｎｂ及びｎｃがｎａ＝ｎｃ＞ｎｂであり、位相差板の表面に平行な主屈折率ｎａ又はｎｃの方向を軸として、主屈折率ｎｂの方向を表面の法線方向から時計回り又は反時計回りに傾斜させると共に、主屈折率ｎｃ又はｎａの方向を表面に平行な方向から時計回り又は反時計回りに傾斜させたものであり、屈折率楕円体が傾斜した位相差板である。
【００２４】
これら２種類の位相差板のうち、前者は各々一軸性のものと二軸性のものとを用いることができる。後者はこのような位相差板を１枚のみで用いてもよいが、さらに、２枚の位相差板を各々の主屈折率ｎｂの傾斜方向が互いに９０゜の角度をなすように組み合わせて用いることもできる。
【００２５】
このような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枚以上配置することにより、表示画像の視角に依存して生じるコントラストの変化、着色現象及び反転現象をある程度までは改善することができる。
【００２６】
さらに、特開平８−１０１３８１号公報には、上記２種類の位相差板のうち、後者を用いた液晶表示装置において、位相差板の屈折率異方性の波長分散を液晶の屈折率異方性の波長分散に比べて小さくすることにより表示色の視角特性を改善する方法が提案されている。また、特開平５−２１５９１２号公報には、屈折率楕円体を傾斜させない従来の位相差板を用いた液晶表示装置において、位相差板の屈折率異方性の波長分散を液晶の屈折率異方性の波長分散に比べて小さくすることにより視角特性を改善する方法が提案されている。
【００２７】
ここで、位相差板の波長分散を調節する方法としては、位相差板の材料を変更する方法と、位相差板の厚みを調節する方法とが挙げられる。
【００２８】
【発明が解決しようとする課題】
今日のように広視野角及び高表示品位の液晶表示装置が望まれている状況下においては、さらなる視角依存性の改善が要求されており、上述の特開平６−７５１１６号公報に開示されている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ない。
【００２９】
一方、特開平８−１０１３８１号公報及び特開平５−２１５９１２号公報に開示されている方法では、位相差板として使用可能な材料に制限があるため、適切な波長分散を有する材料からなる位相差板は現実的ではない。また、位相差板の厚みを厚くすると、視角を倒したときに光路長の変化と屈折率楕円体の変化とから位相差が変化するため、視野角拡大の妨げとなって実用上好ましくない。さらに、この方法では視角を倒したときの表示画面の着色現象を改善するには至っておらず、未だ改善の余地を有している。
【００３０】
本発明は、このような従来技術の課題を解決すべくなされたものであり、視角に依存して生じるコントラスト変化や着色現象、反転現象等をさらに改善し、特に、視角に依存した液晶画面の着色現象を効果的に改善することができる液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶表示装置の製造方法は、各々電極層及び配向膜を有する一対の基板の間に液晶層が挟持されてなる液晶表示素子と、該液晶表示素子の両側を挟む一対の偏光子と、少なくとも一方の偏光子及び該液晶表示素子の間に設けられた少なくとも１枚の位相差素子とを有し、該位相差素子の屈折率楕円体の３つの主屈折率ｎａ、ｎｂ及びｎｃがｎａ＝ｎｃ＞ｎｂの関係を有し、該位相差素子の表面に概ね平行な主屈折率ｎａ及びｎｃのうちの一方の方向を軸として、主屈折率ｎｂの方向が表面の法線方向から時計回り又は反時計回りに傾斜すると共に、主屈折率ｎａ及びｎｃの他方の方向が表面に概ね平行な方向から時計回り又は反時計回りに傾斜している液晶表示装置の製造方法であって、該液晶層の液晶材料の平均アルキル鎖（Ｃ ｍ Ｈ ２ｍ＋１ −）の長さｍがｍ＜３．４０、かつ、該液晶材料の波長４５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（４５０）、波長５５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（５５０）及び波長６５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（６５０）の変化度合と、波長４５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（４５０）、波長５５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（５５０）及び波長６５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（６５０）の変化度合とが、
１≦（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））≦−０．４２２ｍ＋２．５５
の範囲に該液晶材料をブレンドする工程を包含し、そのことにより上記目的が達成される。
本発明の液晶表示装置の製造方法は、各々電極層及び配向膜を有する一対の基板の間に液晶層が挟持されてなる液晶表示素子と、該液晶表示素子の両側を挟む一対の偏光子と、少なくとも一方の偏光子及び該液晶表示素子の間に設けられた少なくとも１枚の位相差素子とを有し、該位相差素子の屈折率楕円体の３つの主屈折率ｎａ、ｎｂ及びｎｃがｎａ＝ｎｃ＞ｎｂの関係を有し、該位相差素子の表面に概ね平行な主屈折率ｎａ及びｎｃのうちの一方の方向を軸として、主屈折率ｎｂの方向が表面の法線方向から時計回り又は反時計回りに傾斜すると共に、主屈折率ｎａ及びｎｃの他方の方向が表面に概ね平行な方向から時計回り又は反時計回りに傾斜している液晶表示装置の製造方法であって、該液晶層の液晶材料の平均アルキル鎖（Ｃ ｍ Ｈ ２ｍ＋１ −）の長さｍが３．４０≦ｍ≦３．９０、かつ、該液晶材料の波長４５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（４５０）、波長５５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（５５０）及び波長６５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（６５０）の変化度合と、波長４５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（４５０）、波長５５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（５５０）及び波長６５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（６５０）の変化度合とが、
０．８０≦（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））≦１．２０
の範囲に該液晶材料をブレンドする工程を包含し、そのことにより上記目的が達成される。
本発明の液晶表示装置の製造方法は、各々電極層及び配向膜を有する一対の基板の間に液晶層が挟持されてなる液晶表示素子と、該液晶表示素子の両側を挟む一対の偏光子と、少なくとも一方の偏光子及び該液晶表示素子の間に設けられた少なくとも１枚の位相差素子とを有し、該位相差素子の屈折率楕円体の３つの主屈折率ｎａ、ｎｂ及びｎｃがｎａ＝ｎｃ＞ｎｂの関係を有し、該位相差素子の表面に概ね平行な主屈折率ｎａ及びｎｃのうちの一方の方向を軸として、主屈折率ｎｂの方向が表面の法線方向から時計回り又は反時計回りに傾斜すると共に、主屈折率ｎａ及びｎｃの他方の方向が表面に概ね平行な方向から時計回り又は反時計回りに傾斜している液晶表示装置の製造方法であって、該液晶層の液晶材料の平均アルキル鎖（Ｃ ｍ Ｈ ２ｍ＋１ −）の長さｍがｍ＞３．９０、かつ、該液晶材料の波長４５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（４５０）、波長５５０ｎｍの光に対 する異常光屈折率ｎｅ（５５０）及び波長６５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（６５０）の変化度合と、波長４５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（４５０）、波長５５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（５５０）及び波長６５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（６５０）の変化度合とが、
−０．４２２ｍ＋２．５５≦（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））≦１
の範囲に該液晶材料をブレンドする工程を包含し、そのことにより上記目的が達成される。
【００４２】
以下、本発明を完成するに至った経緯及び本発明の作用について説明する。
【００４３】
本発明にあっては、位相差素子の屈折率楕円体の３つの主屈折率ｎａ、ｎｂ及びｎｃがｎａ＝ｎｃ＞ｎｂの関係を有し、位相差素子の表面に概ね平行な主屈折率ｎａ及びｎｃのうちの一方の方向を軸として、主屈折率ｎｂの方向が表面の法線方向から時計回り又は反時計回りに傾斜すると共に、主屈折率ｎａ及びｎｃの他方の方向が表面に概ね平行な方向から時計回り又は反時計回りに傾斜していることにより位相差素子の屈折率楕円体が傾斜している。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すると、これらの位相差に伴って通過光が楕円偏光に変化されるが、上記位相差板により正常光と異常光との位相差が補償される。
【００４４】
しかしながら、このような位相差板の補償機能のみでは、さらなる視角依存性の改善要求を充分満たすことができない。
【００４５】
そこで、本願発明者らは研究を重ねた結果、液晶表示素子に封入された液晶層において、液晶材料の平均アルキル鎖長と、液晶材料の正常光屈折率ｎｏの波長に対する変化度合と、液晶材料の異常光屈折率ｎｅの波長に対する変化度合との組み合わせ条件が、特に液晶表示画面の着色に影響を与えることを見い出し、本発明を完成させるに至った。
【００４６】
本発明の液晶表示装置にあっては、液晶材料の平均アルキル鎖長と、液晶材料の正常光屈折率ｎｏの波長に対する変化度合と、液晶材料の異常光屈折率ｎｅの波長に対する変化度合との組み合わせ条件を、視角に依存した画面着色が発生しない範囲に設定している。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り、さらに、後述する実施形態に示すように、コントラスト変化や反転現象についても、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。
【００４７】
液晶材料の平均アルキル鎖長と、液晶材料の正常光屈折率ｎｏの波長に対する変化度合と、液晶材料の異常光屈折率ｎｅの波長に対する変化度合との関係は、具体的には以下の範囲に設定する。
【００４８】
（１）液晶材料の平均アルキル鎖（ＣｍＨ２ｍ＋１−）の長さｍがｍ＜３．４０の場合、液晶材料の波長４５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（４５０）、波長５５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（５５０）及び波長６５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（６５０）の変化度合と、波長４５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（４５０）、波長５５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（５５０）及び波長６５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（６５０）の変化度合とを、
１≦（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））≦−０．４２２ｍ＋２．５５
の範囲に設定する。
【００４９】
この場合、後述する実施形態１において示すように、通常の液晶表示装置に対して要求される視角５０゜において、若干の色付きは生じるものの、どの方向から見ても充分使用に耐え得る表示が得られる。
【００５０】
さらに好ましくは、
１≦（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））≦−０．３４３ｍ＋２．２６
の範囲に設定する。
【００５１】
この場合、後述する実施形態１において示すように、視角７０゜というさらに広視野角の液晶表示装置において、どの方向から見ても全く着色現象が無い表示が得られる。
【００５２】
（２）液晶材料の平均アルキル鎖（ＣｍＨ２ｍ＋１−）の長さｍが３．４０≦ｍ≦３．９０の場合、液晶材料の波長４５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（４５０）、波長５５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（５５０）及び波長６５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（６５０）の変化度合と、波長４５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（４５０）、波長５５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（５５０）及び波長６５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（６５０）の変化度合とを、
０．８０≦（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））≦１．２０
の範囲に設定する。
【００５３】
この場合、後述する実施形態２に示すように、通常の液晶表示装置に対して要求される視角５０゜において、若干の色付きは生じるものの、どの方向から見ても充分使用に耐え得る表示が得られる。
【００５４】
さらに好ましくは、
０．８５＜（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））＜１．１５
の範囲に設定する。
【００５５】
この場合、後述する実施形態２に示すように、視角７０゜というさらに広視野角の液晶表示装置において、どの方向から見ても全く着色現象が無い表示が得られる。
【００５６】
（３）液晶材料の平均アルキル鎖（ＣｍＨ２ｍ＋１−）の長さｍがｍ＞３．９０の場合、液晶材料の波長４５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（４５０）、波長５５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（５５０）及び波長６５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（６５０）の変化度合と、波長４５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（４５０）、波長５５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（５５０）及び波長６５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（６５０）の変化度合とを、
−０．４２２ｍ＋２．５５≦（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））≦１
の範囲に設定する。
【００５７】
この場合、後述する実施形態３に示すように、通常の液晶表示装置に対して要求される視角５０゜において、若干の色付きは生じるものの、どの方向から見ても充分使用に耐え得る表示が得られる。
【００５８】
さらに好ましくは、
−０．３４３ｍ＋２．２６≦（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））≦１
の範囲に設定する。
【００５９】
この場合、後述する実施形態３に示すように、視角７０゜というさらに広視野角の液晶表示装置において、どの方向から見ても全く着色現象が無い表示が得られる。
【００６０】
本発明の液晶表示装置にあっては、波長５５０ｎｍの光に対する液晶材料の屈折率異方性Δｎ（５５０）を０．０６０より大きく０．１２０より小さい範囲に設定するのが好ましい。可視光領域である波長５５０ｎｍの光に対する液晶材料の屈折率異方性Δｎ（５５０）が０．０６０以下又は０．１２０以上である場合、後述する実施形態４に示すように、視角方向によって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ているからである。波長５５０ｎｍの光に対する液晶材料の屈折率異方性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視角に応じた位相差を解消することができるので、液晶表示画面において視角に依存して生じる着色現象は当然ながら、コントラスト変化や左右方向の反転現象等もさらに改善することができる。
【００６１】
ここで、波長５５０ｎｍの光に対する液晶材料の屈折率異方性Δｎ（５５０）を０．０７０以上０．０９５以下の範囲に設定することにより、後述する実施形態４に示すように、視角に応じた位相差をより効果的に解消することができる。従って、液晶表示画面において視角に依存して生じる着色現象、コントラスト変化や左右方向の反転現象等を確実に改善することができる。
【００６２】
本発明の液晶表示装置にあっては、位相差素子における屈折率楕円体の傾斜角を１５゜以上７５゜以下の範囲に設定するのが好ましい。このように位相差素子の屈折率楕円体の傾斜角を設定することにより、後述する実施形態４に示すように、上述した視角に応じて生じる正常光と異常光との位相差変化を、位相差素子によって確実に補償することができる。
【００６３】
本発明の液晶表示装置にあっては、位相差素子の主屈折率ｎａ及びｎｂの差と、位相差素子の厚さｄとの積（ｎａ−ｎｂ）×ｄを８０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下の範囲に設定するのが好ましい。このように位相差素子の主屈折率ｎａ及びｎｂの差と位相差素子の厚さｄとの積を設定することにより、後述する実施形態４に示すように、上述した視角に応じて生じる正常光と異常光との位相差変化を、位相差素子によって確実に補償することができる。
【００６４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００６５】
図１は、本発明の一実施形態である液晶表示装置の構造を示す断面図である。この液晶表示装置は、液晶表示素子１と一対の位相差板２、３と一対の偏光板４、５とからなる液晶セル１６と駆動回路１７とを備えている。
【００６６】
液晶表示素子１は、対向配置された一対の電極基板６、７の間に液晶層８が挟持されている。一方の電極基板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。他方の電極基板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。
【００６７】
両透明電極１０、１１は駆動回路１７に接続されている。なお、この図１においては簡略化のために２画素分の構成を示しているが、液晶表示素子１の表示部のほぼ全体において所定幅の帯状の透明電極１０、１３がガラス基板９、１２上に形成され、一方のガラス基板９上の透明電極１０と他方のガラス基板１０上の透明電極１３とは基板面に垂直な方向から見て相互に交差（ここでは直交）するように形成されている。
【００６８】
配向膜１１、１４は、液晶層８中の液晶分子が約９０゜捩れ配向するように予めラビング処理が施されている。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、図２に示すように、互いに直交する方向に設定されている。
【００６９】
両電極基板６、７はシール樹脂１５により貼り合わせられており、電極基板６、７とシール樹脂１５とで囲まれる空間内に液晶層８が封入されている。なお、この液晶層８の詳細については後述するが、位相差板２、３による位相差補償機能と組み合わせて最良な特性が得られるように、液晶層８中の液晶材料のアルキル鎖、正常光屈折率ｎｏの波長に対する変化度合及び異常光屈折率ｎｅの波長に対する変化度合との関係が所定の範囲に設定してある。
【００７０】
位相差板２、３は、液晶表示素子１とその両側の偏光板４、５との間に各々１枚ずつ配置されている。この位相差板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又はハイブリッド配向されて架橋されたものである。これにより、後述するように、屈折率楕円体が傾斜した位相差板２、３が得られる。
【００７１】
位相差板２、３の支持体材料としては、一般に偏光板に用いられるトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）が適しており、信頼性が高い位相差板が得られる。それ以外の材料としては、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等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。
【００７２】
位相差板２、３は、図３に示すように、異なる３方向の主屈折率ｎａ、ｎｂ、ｎｃを有している。
【００７３】
３つの主屈折率ｎａ、ｎｂ及びｎｃはｎａ＝ｎｃ＞ｎｂの関係を有している。この場合、光学軸が１つのみ存在するので位相差板２、３は一軸性を備えたものとなり、屈折率異方性が負となる。
【００７４】
主屈折率ｎａの方向は、直交座標軸ｘｙｚのうち、位相差板２、３の表面に平行（画面に平行）なｙ軸の方向と一致している。主屈折率ｎｂの方向は、主屈折率ｎａの方向を軸として、位相差板２、３の表面に垂直（表面の法線方向、画面に垂直）なｚ軸の方向から矢印Ａの方向にθ傾いている。主屈折率ｎｃの方向は、主屈折率ｎａの方向を軸として、位相差板２、３の表面に平行（画面に平行）なｘ軸の方向から矢印Ｂの方向にθ傾いている。この屈折率楕円体の傾斜角度θは１５゜≦θ≦７５゜とするのが好ましい。この範囲に設定することにより屈折率楕円体の傾斜方向が時計回り及び反時計回りに関わらず、位相差板２、３による位相差補償機能を確実に得ることができる。ここで、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ｎｂの方向を位相差板２、３の表面に投影した方向をＤとする。
【００７５】
位相差板２、３の第１のリターデーション値は主屈折率ｎａ及びｎｃの差（屈折率異方性Δｎ）と位相差素子の厚さｄとの積（ｎｃ−ｎａ）×ｄで表されるが、ｎａ＝ｎｃであるためほぼ０ｎｍになる。第２のリターデーション値は主屈折率ｎａ及びｎｂの差（屈折率異方性Δｎ）と位相差素子の厚さｄとの積（ｎａ−ｎｂ）×ｄで表されるが、８０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下の範囲に設定するのが好ましい。この範囲に設定することにより、位相差板２、３による位相差補償機能を確実に得ることができる。
【００７６】
なお、液晶や位相差板（位相差フィルム）といった光学異方体においては、３次元方向の主屈折率ｎａ、ｎｂ、ｎｃの異方性が屈折率楕円体で表される。その屈折率異方性Δｎは、屈折率異方体をどの方向から観察するかによって異なる値になる。
【００７７】
本実施形態の液晶表示装置において、液晶表示素子１、位相差板２、３及び偏光板４、５は図４に示すように配置されている。
【００７８】
偏光板４は、その吸収軸ＡＸ１が上述の配向膜１１のラビング方向Ｒ１と平行になるように配置され、偏光板５は、その吸収軸ＡＸ２が上述の配向膜１４のラビング方向Ｒ２と平行になるように配置される。この液晶表示装置においては、ラビング方向Ｒ１、Ｒ２を互いに直交させているため、吸収軸ＡＸ１、ＡＸ２も互いに直交している。
【００７９】
位相差板２は、図３に示した方向Ｄ（Ｄ１）が配向膜１１のラビング方向Ｒ１と平行になるように配置され、位相差板３は、図３に示した方向Ｄ（Ｄ２）が配向膜１４のラビング方向Ｒ２と平行になるように配置される。
【００８０】
このような液晶表示素子１、位相差板２、３及び偏光板４、５の配置により、液晶層８にオン電圧を印加しないオフ時に光を透過して白色表示を行う所謂ノーマリホワイトモードの液晶表示装置が得られる。
【００８１】
なお、位相差板２、３の配置については、位相差板２、３のうちのいずれか一方のみを液晶表示素子１の片側に配置してもよく、又は位相差板２、３の両方を液晶表示素子２の片側に重ねて配置してもよい。さらに、３枚以上の位相差板を用いることも可能である。
【００８２】
次に、液晶層８について、詳細に説明する。
【００８３】
上述したように、位相差板２、３による位相差補償機能と組み合わせて最良な特性が得られるように、液晶層８中の液晶材料のアルキル鎖、正常光屈折率ｎｏの波長に対する変化度合及び異常光屈折率ｎｅの波長に対する変化度合との関係は、表示画面に視角に依存した着色が発生しない範囲に設定してある。
【００８４】
具体的には、液晶材料の平均アルキル鎖長と、液晶材料の正常光屈折率ｎｏの波長に対する変化度合と、液晶材料の異常光屈折率ｎｅの波長に対する変化度合との関係は、以下の（１）〜（３）の少なくともいずれかの設定範囲の条件を満たすように設定する。
【００８５】
（１）液晶材料の平均アルキル鎖（ＣｍＨ２ｍ＋１−）の長さｍがｍ＜３．４０の場合、液晶材料の波長４５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（４５０）、波長５５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（５５０）及び波長６５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（６５０）の変化度合と、波長４５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（４５０）、波長５５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（５５０）及び波長６５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（６５０）の変化度合とを、
１≦（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））≦−０．４２２ｍ＋２．５５
の範囲に設定する。
【００８６】
より好ましくは、
１≦（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））≦−０．３４３ｍ＋２．２６
の範囲に設定する。
【００８７】
（２）液晶材料の平均アルキル鎖（ＣｍＨ２ｍ＋１−）の長さｍが３．４０≦ｍ≦３．９０の場合、液晶材料の波長４５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（４５０）、波長５５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（５５０）及び波長６５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（６５０）の変化度合と、波長４５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（４５０）、波長５５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（５５０）及び波長６５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（６５０）の変化度合とを、
０．８０≦（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））≦１．２０
の範囲に設定する。
【００８８】
より好ましくは、
０．８５＜（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））＜１．１５
の範囲に設定する。
【００８９】
（３）液晶材料の平均アルキル鎖（ＣｍＨ２ｍ＋１−）の長さｍがｍ＞３．９０の場合、液晶材料の波長４５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（４５０）、波長５５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（５５０）及び波長６５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（６５０）の変化度合と、波長４５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（４５０）、波長５５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（５５０）及び波長６５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（６５０）の変化度合とを、
−０．４２２ｍ＋２．５５≦（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））≦１
の範囲に設定する。
【００９０】
より好ましくは、
−０．３４３ｍ＋２．２６≦（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））≦１
の範囲に設定する。
【００９１】
この構成により、本実施形態の液晶表示装置は、液晶表示素子１に視角に応じて生じる正常光と異常光との位相差変化を位相差板２、３で補償すると共に、液晶表示画面に生じる視角に依存した着色を液晶層８の液晶材料により特に効果的に補償することができる。従って、視角に依存した表示画面の着色が効果的に改善され、同時にコントラスト変化や反転現象も改善されて、高画質の画像を得ることができる。
【００９２】
以下に本発明の液晶表示装置について、さらに具体的な実施形態を挙げて説明する。
【００９３】
（実施形態１）
本実施形態１では、図１に示した液晶表示装置において、液晶層８の液晶材料として下記構造式で示される材料系をブレンドして、１モルに対する平均アルキル鎖（ＣｍＨ２ｍ＋１−）の長さｍをｍ＜３．４０とし、液晶材料の波長４５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（４５０）、波長５５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（５５０）及び波長６５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（６５０）の変化度合と、波長４５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（４５０）、波長５５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（５５０）及び波長６５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（６５０）の変化度合とを
１≦（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））≦−０．４２２ｍ＋２．５５
の範囲に設定したものを用いた。
【００９４】
【化１】
液晶セル１６のセル厚（液晶層８の厚み）は５μｍとし、下記表１に示す５つの液晶表示装置（サンプル＃１１〜＃１５）を作製した。
【００９６】
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させて、第１のリターデーション値（ｎｃ−ｎａ）×ｄが０ｎｍ、第２のリターデーション値（ｎａ−ｎｂ）×ｄが１００ｎｍであり、図３に示した主屈折率ｎｂの方向がｘｙｚ座標軸におけるｚ軸方向から矢印Ａの方向に約２０゜傾き、主屈折率ｎｃの方向がｘ軸方向から矢印Ｂの方向に約２０゜傾いた屈折率楕円体の傾斜角度θ＝２０゜のものを作製した。
【００９７】
さらに、比較のために、図１の液晶表示装置に示した液晶表示装置において、液晶層８の液晶材料として
１＞（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））
又は
（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））＞−０．４２２ｍ＋２．５５
の範囲に設定したものを用いた以外は本実施形態と同様にして下記表１に示した２つの液晶表示装置（比較サンプル＃１００及び＃１０１）を作製した。
【００９８】
上記サンプル＃１１〜＃１５及び比較サンプル＃１００、＃１０１について、白色光の下、目視試験を行った結果を下記表１に示す。尚、下記表１及び後述する実施形態２、３の表２、３において、
Ｆ（ｎｏ（λ），ｎｅ（λ）＝（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））であり、
○は着色無し、△は使用に耐え得る程度の着色あり、×は使用に耐えない程度の着色ありを示す。
【００９９】
【表１】
上記表１に示すように、本実施形態のサンプル＃１３〜＃１５については、視角７０゜においてどの方向から見ても着色は確認されず、良好な画質が得られた。従って、
１≦（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））≦−０．３４３ｍ＋２．２６
の範囲では、特に優れた特性が得られることがわかる。
【０１０１】
また、本実施形態のサンプル＃１１及び＃１２については、視角５０゜まではどの方向から見ても着色は確認されず、良好な画質が得られた。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、使用に耐え得る程度の着色であった。
【０１０２】
これに対して、比較サンプル＃１００及び＃１０１については、視角５０゜においてさえ左右方向から見た場合に使用に耐え得ない程の黄色から橙色の着色が確認された。
【０１０３】
さらに、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塗布してハイブリッド配向させた以外は本実施形態のサンプル＃１１〜サンプル＃１５、及び比較サンプル＃１００、＃１０１と同様に作製した液晶表示装置についても同様の結果が得られた。
【０１０４】
（実施形態２）
本実施形態２では、図１に示した液晶表示装置において、液晶層８の液晶材料として下記構造式で示される材料系をブレンドして、１モルに対する平均アルキル鎖（ＣｍＨ２ｍ＋１−）の長さｍを３．４０≦ｍ≦３．９０とし、液晶材料の波長４５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（４５０）、波長５５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（５５０）及び波長６５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（６５０）の変化度合と、波長４５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（４５０）、波長５５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（５５０）及び波長６５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（６５０）の変化度合とを
０．８０≦（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））≦１．２０
の範囲に設定したものを用いた。
【０１０５】
【化２】
液晶セル１６のセル厚は５μｍとし、下記表２に示す５つの液晶表示装置（サンプル＃２１〜＃２５）を作製した。
【０１０７】
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させて、第１のリターデーション値（ｎｃ−ｎａ）×ｄが０ｎｍ、第２のリターデーション値（ｎａ−ｎｂ）×ｄが１００ｎｍであり、図３に示した主屈折率ｎｂの方向がｘｙｚ座標軸におけるｚ軸方向から矢印Ａの方向に約２０゜傾き、主屈折率ｎｃの方向がｘ軸方向から矢印Ｂの方向に約２０゜傾いた屈折率楕円体の傾斜角度θ＝２０゜のものを作製した。
【０１０８】
さらに、比較のために、図１の液晶表示装置に示した液晶表示装置において、液晶層８の液晶材料として
０．８０＞（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））
又は
（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））＞１．２０
の範囲に設定したものを用いた以外は本実施形態と同様にして下記表２に示した２つの液晶表示装置（比較サンプル＃２００及び＃２０１）を作製した。
【０１０９】
上記サンプル＃２１〜＃２５及び比較サンプル＃２００、＃２０１について、白色光の下、目視試験を行った結果を下記表２に示す。
【０１１０】
【表２】
上記表２に示すように、本実施形態のサンプル＃２２〜＃２４については、視角７０゜においてどの方向から見ても着色は確認されず、良好な画質が得られた。従って、
０．８５＜（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））＜１．１５
の範囲では、特に優れた特性が得られることがわかる。
【０１１２】
また、本実施形態のサンプル＃２１及び＃２５については、視角５０゜まではどの方向から見ても着色は確認されず、良好な画質が得られた。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、使用に耐え得る程度の着色であった。
【０１１３】
これに対して、比較サンプル＃２００及び＃２０１については、視角５０゜においてさえ左右方向から見た場合に使用に耐え得ない程の黄色から橙色の着色が確認された。
【０１１４】
さらに、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塗布してハイブリッド配向させた以外は本実施形態のサンプル＃２１〜サンプル＃２５、及び比較サンプル＃２００、＃２０１と同様に作製した液晶表示装置についても同様の結果が得られた。
【０１１５】
（実施形態３）
本実施形態３では、図１に示した液晶表示装置において、液晶層８の液晶材料として下記構造式で示される材料系をブレンドして、１モルに対する平均アルキル鎖（ＣｍＨ２ｍ＋１−）の長さｍをｍ＞３．９０とし、液晶材料の波長４５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（４５０）、波長５５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（５５０）及び波長６５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（６５０）の変化度合と、波長４５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（４５０）、波長５５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（５５０）及び波長６５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（６５０）の変化度合とを
−０．４２２ｍ＋２．５５≦（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））≦１
の範囲に設定したものを用いた。
【０１１６】
【化３】
液晶セル１６のセル厚は５μｍとし、下記表３に示す５つの液晶表示装置（サンプル＃３１〜＃３５）を作製した。
【０１１８】
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させて、第１のリターデーション値（ｎｃ−ｎａ）×ｄが０ｎｍ、第２のリターデーション値（ｎａ−ｎｂ）×ｄが１００ｎｍであり、図３に示した主屈折率ｎｂの方向がｘｙｚ座標軸におけるｚ軸方向から矢印Ａの方向に約２０゜傾き、主屈折率ｎｃの方向がｘ軸方向から矢印Ｂの方向に約２０゜傾いた屈折率楕円体の傾斜角度θ＝２０゜のものを作製した。
【０１１９】
さらに、比較のために、図１の液晶表示装置に示した液晶表示装置において、液晶層８の液晶材料として
−０．４２２ｍ＋２．５５＞（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））
又は
（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））＞１
の範囲に設定したものを用いた以外は本実施形態と同様にして下記表３に示した２つの液晶表示装置（比較サンプル＃３００及び＃３０１）を作製した。
【０１２０】
上記サンプル＃３１〜＃３５及び比較サンプル＃３００、＃３０１について、白色光の下、目視試験を行った結果を下記表３に示す。
【０１２１】
【表３】
上記表３に示すように、本実施形態のサンプル＃３３〜＃３５については、視角７０゜においてどの方向から見ても着色は確認されず、良好な画質が得られた。従って、
−０．３４３ｍ＋２．２６≦（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））≦１
の範囲では、特に優れた特性が得られることがわかる。
【０１２３】
また、本実施形態のサンプル＃３１については、視角５０゜まではどの方向から見ても着色は確認されず、良好な画質が得られた。視角６０゜では左右方向から見た場合に使用に耐え得ない程度の着色があった。
【０１２４】
また、本実施形態のサンプル＃３２については、視角５０゜まではどの方向から見ても着色は確認されず、良好な画質が得られた。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、使用に耐え得る程度の着色であった。
【０１２５】
これに対して、比較サンプル＃３００及び＃３０１については、視角５０゜においてさえ左右方向から見た場合に使用に耐え得ない程の黄色から橙色の着色が確認された。
【０１２６】
さらに、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塗布してハイブリッド配向させた以外は本実施形態のサンプル＃３１〜サンプル＃３５、及び比較サンプル＃３００、＃３０１と同様に作製した液晶表示装置についても同様の結果が得られた。
【０１２７】
（実施形態４）
本実施形態４では、図１に示した液晶表示装置において、液晶層８の液晶材料として波長５５０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎ（５５０）を０．０７０、０．０８０、０．０９５に設定した材料を用い、液晶セル１６のセル厚を５μｍとして３つの液晶表示装置（サンプル＃４１〜＃４３）を作製した。各サンプルの平均アルキル鎖長さｍ及び正常光屈折率ｎｏの変化度合と異常光屈折率ｎｅの変化度合Ｆ（ｎｏ（λ），ｎｅ（λ）は、下記表４の通りである。
【０１２８】
【表４】
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させた上記実施形態１と同様のものを用いた。
【０１３０】
さらに、比較のために、図１の液晶表示装置に示した液晶表示装置において、液晶層８の液晶材料として波長５５０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎ（５５０）を０．０６０、０．１２０に設定したものを用いた以外は本実施形態と同様にして２つの液晶表示装置（比較サンプル＃４０１及び＃４０２）を作製した。
【０１３１】
上記サンプル＃４１〜＃４３及び比較サンプル＃４０１、＃４０２について、図５に示すような受光素子２１、増幅器２２及び記録装置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測定した。
【０１３２】
この測定系において、液晶表示装置の液晶セル１６は、ガラス基板９側の面１６ａが直交座標軸ｘｙｚの基準面ｘ−ｙの位置になるように設置される。
【０１３３】
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、液晶セル１６の面１６ａに垂直なｚ方向に対して角度φ（視角）をなす方向に、座標原点から所定距離を置いた位置に配置されている。
【０１３４】
測定時には、測定系に設置された液晶セル１６に対して面１６ａの反対側の面から波長５５０ｎｍの単色光を照射する。これにより、液晶セル１６を透過した単色光の一部が受光素子２１に入射される。そして、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、波形メモリやレコーダ等を備えた記録装置２３によって記録される。
【０１３５】
この測定系に本実施形態のサンプル＃４１〜＃４３及び比較サンプル＃４０１、＃４０２を設置して、受光素子２１を一定の角度φで固定した場合の各液晶表示装置への印加電圧と受光素子２１の出力レベルとの関係を測定した。
【０１３６】
ここでは、ｘ方向が画面の下側であり、ｙ方向が画面の左側であると仮定して、角度φが５０゜となるように受光素子２１の配置位置を上方向、右方向及び左方向に各々変えて測定を行った。
【０１３７】
本実施形態のサンプル＃４１〜＃４３についての測定結果を図６（ａ）〜（ｃ）に、比較サンプル＃４０１及び＃４０２についての測定結果を図７（ａ）〜（ｃ）に示す。図６（ａ）〜（ｃ）及び図７（ａ）〜（ｃ）は、各液晶表示装置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）を示すグラフであり、図６（ａ）及び図７（ａ）が図２の上方向から測定を行った結果であり、図６（ｂ）及び図７（ｂ）が図２の右方向から測定を行った結果であり、図６（ｃ）及び図７（ｃ）が図２の左方向から測定を行った結果である。
【０１３８】
この図６（ａ）〜（ｃ）において、一点鎖線で示した曲線Ｌ１、Ｌ４、Ｌ７が液晶層８にΔｎ（５５０）＝０．０７０の液晶材料を用いたサンプル＃４１を示し、実線で示した曲線Ｌ２、Ｌ５、Ｌ８は液晶層８にΔｎ（５５０）＝０．０８０の液晶材料を用いたサンプル＃４２を示し、点線で示した曲線Ｌ３、Ｌ６、Ｌ９は液晶層８にΔｎ（５５０）＝０．０９５の液晶材料を用いたサンプル＃４３を示す。図７（ａ）〜（ｃ）において、実線で示した曲線Ｌ１０、Ｌ１２、Ｌ１４は液晶層８にΔｎ（５５０）＝０．０６０の液晶材料を用いた比較サンプル＃４０１を示し、点線で示した曲線Ｌ１１、Ｌ１３、Ｌ１５は液晶層８にΔｎ（５５０）＝０．１２０の液晶材料を用いた比較サンプル＃４０２を示す。
【０１３９】
上方向の透過率−液晶印加電圧特性については、本実施形態のサンプル＃４１〜＃４３では図６（ａ）のＬ１〜Ｌ３に示すように、電圧が高くなるの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、比較サンプル＃４０２では図７（ａ）のＬ１１に示すように、電圧を高くしても充分に透過率が下がらず、比較サンプル＃４０１では図７（ａ）のＬ１０に示すように、電圧が高くなるのに伴って透過率が一旦低下した後で再び上昇する反転現象が見られた。
【０１４０】
同様に、右方向の透過率−液晶印加電圧特性については、本実施形態のサンプル＃４１〜＃４３では図６（ｂ）のＬ４〜Ｌ６に示すように、電圧が高くなるのに伴って透過率がほぼ０近くまで低下することが確認された。一方、比較サンプル＃４０１では図７（ｂ）のＬ１２に示すように、電圧が高くなるのに伴って透過率がほぼ０近くまで低下するが、比較サンプル＃４０２では図７（ｂ）のＬ１３に示すように、電圧が高くなるに伴って透過率が一旦低下した後で再び上昇する反転現象が見られた。
【０１４１】
同様に、左方向の透過率−液晶印加電圧特性については、本実施形態のサンプル＃４１〜＃４３では図６（ｃ）のＬ７〜Ｌ９に示すように、電圧が高くなるのに伴って透過率がほぼ０近くまで低下することが確認された。一方、比較サンプル＃４０１では図７（ｃ）のＬ１４に示すように、電圧が高くなるのに伴って透過率がほぼ０近くまで低下するが、比較サンプル＃４０２では図７（ｃ）のＬ１５に示すように、電圧が高くなるに伴って透過率が一旦低下した後で再び上昇する反転現象が見られた。
【０１４２】
さらに、上記サンプル＃４１〜＃４３及び比較サンプル＃４０１、＃４０２について、白色光の下、目視試験を行ったところ、本実施形態のサンプル＃４１〜＃４３及び比較サンプル＃４０１については、視角５０゜まではどの方向から見ても着色は確認されず、良好な画質が得られた。
【０１４３】
これに対して、比較サンプル＃４０２については、視角５０゜において左右方向から見た場合に黄色から橙色の着色が確認された。
【０１４４】
以上の結果から、液晶層８の液晶材料として波長５５０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎ（５５０）を０．０７０、０．０８０、０．０９５に設定した本実施形態の液晶表示装置（サンプル＃４１〜＃４３）では、図６（ａ）〜図６（ｃ）に示したように、電圧を印加していくと透過率が充分低下して反転現象も見られないため視野角が拡大しており、また、着色現象も見られないので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。
【０１４５】
これに対して、液晶層８の液晶材料として波長５５０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎ（５５０）を０．０６０、０．１２０に設定した液晶表示装置（比較サンプル＃４０１及び＃４０２）では、図７（ａ）〜図７（ｃ）に示したように、視角依存性が充分改善されていないことがわかる。
【０１４６】
さらに、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塗布してハイブリッド配向させた以外は本実施形態のサンプル＃４１〜サンプル＃４３、及び比較サンプル＃４０１、＃４０２と同様に作製した液晶表示装置についても同様の結果が得られた。
【０１４７】
上記位相差板２、３の屈折率楕円体の傾斜角度θを変化させて、透過率−液晶印加電圧特性の傾斜角度θに対する依存性を調べた結果、１５゜≦θ≦７５゜の範囲であれば、位相差板２、３におけるディスコティック液晶の配向状態に関係なく、基本的に上述したものと同様な結果が得られた。これに対して、傾斜角度が１５゜未満又は７５゜を超える場合には、反視角方向における視野角が拡大されないことが確認された。
【０１４８】
上記位相差板２、３の第２のリターデーション値（ｎａ−ｎｂ）×ｄを変化させて、透過率−液晶印加電圧特性の第２のリターデーション値に対する依存性を調べた結果、第２のリターデーション値が８０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下の範囲であれば、位相差板２、３におけるディスコティック液晶の配向状態に関係なく、基本的に上述したものと同様な結果が得られた。これに対して、第２のリターデーション値が８０ｎｍ未満又は２５０ｎｍを超える場合には、横方向（左右方向）における視野角が拡大されないことが確認された。
【０１４９】
さらに、上記比較サンプル＃４０１及び＃４０２の目視試験の結果を基にして、図１の液晶表示装置に示した液晶表示装置において、液晶層８の液晶材料として波長５５０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎ（５５０）を０．０６５、０．１００、０．１１５に設定したものを用いた以外は本実施形態と同様にして３つの液晶表示装置（サンプル＃４４〜＃４６）を作製した。
【０１５０】
図５に示した測定系にこれらのサンプル＃４４〜＃４６を設置して、受光素子２１を一定の角度φで固定した場合の各液晶表示装置への印加電圧と受光素子２１の出力レベルとの関係を測定し、さらに、白色光の下、目視試験を行った。
【０１５１】
その結果、波長５５０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎ（５５０）を０．１００、０．１１５に設定した本実施形態のサンプル＃４５及び＃４６では、角度φ＝５０゜とした場合に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が生じておらず、この程度の透過率の上昇は使用に耐え得るものであった。上方向においては、何等問題のない結果が得られた。一方、波長５５０ｎｍの光に対する屈折率異方性Δｎ（５５０）を０．０６５に設定した本実施形態のサンプル＃４４では、上述した比較サンプル＃４０１と同様に、上方向において電圧を高くするに伴って透過率が一旦低下した後で再び上昇するような反転現象があったが、図７（ａ）に示した比較サンプル＃４０１（Ｌ１０）に比べて透過率の上昇度合は小さく、使用に耐え得るものであった。左右方向においては、何等問題のない結果が得られた。
【０１５２】
また、目視試験においては、本実施形態のサンプル＃４５及び＃４６について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の着色であった。一方、本実施形態のサンプル＃４４については若干の青みを呈していることが確認されたが、問題にならない程度の青みであった。
【０１５３】
さらに、サンプル＃４４と比較サンプル＃４０１について、１Ｖ程度の電圧を印加して液晶セル１６の表面の法線方向における白表示時の透過率を測定した。その結果、比較サンプル＃４０１では使用に耐え得ない程度の透過率の低下が見られた。これに対して、本実施形態のサンプル＃４４では若干の透過率の低下が確認されたが、使用に耐え得る程度のものであった。
【０１５４】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明による場合には、屈折率楕円体の３つの主屈折率ｎａ、ｎｂ及びｎｃがｎａ＝ｎｃ＞ｎｂの関係を有し、表面に概ね平行な主屈折率ｎａ及びｎｃのうちの一方の方向を軸として、主屈折率ｎｂの方向が表面の法線方向から時計回り又は反時計回りに傾斜すると共に、主屈折率ｎａ及びｎｃの他方の方向が表面に概ね平行な方向から時計回り又は反時計回りに傾斜している位相差板を用いることにより、液晶表示素子の位相差変化を補償することができる。それに加えて、液晶層の液晶材料の平均アルキル鎖長と、液晶材料の正常光屈折率ｎｏの波長に対する変化度合と、液晶材料の異常光屈折率ｎｅの波長に対する変化度合との組み合わせ条件を視角に依存した画面着色が発生しない範囲に設定することにより、視角に依存した液晶表示画面の着色をより一層防止することが可能となり、さらに、反転現象や反視角方向のコントラスト比の低下についても、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る。
【０１５５】
特に、本発明では、通常の液晶表示装置に対して要求される視角５０゜において、あらゆる方向から見て充分使用に耐え得る程度まで液晶表示画面の着色を抑えることが可能となる。
【０１５６】
さらに、本発明では、視角７０゜というさらに広視野角の液晶表示装置において、どの方向から見ても液晶表示画面に全く着色現象が無い状態を実現することができる。
【０１５７】
従って、本発明によれば、白黒表示におけるコントラスト比が観察者の視角方向によって影響されないため、液晶表示装置の表示画像の品質を格段に向上させることができる。
【０１５８】
本発明では、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、液晶表示素子に視角に応じて生じる位相差を解消することができる。よって、液晶表示画面において視角に依存して生じる着色現象は当然ながら、コントラスト変化や左右方向の反転現象等もさらに改善することができる。
【０１５９】
さらに、本発明では、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により、より一層、視角に応じて生じる位相差を効果的に解消することができる。よって、液晶表示画面において視角に依存して生じる着色現象、コントラスト変化や左右方向の反転現象等をさらに確実に改善することができる。
【０１６０】
本発明では、屈折率楕円体の傾斜角を１５゜以上７５゜以下の範囲に設定することにより、位相差素子による位相差の補償機能を確実に得ることができるので、視認性を確実に向上することができる。
【０１６１】
本発明では、位相差素子の主屈折率ｎａ及びｎｂの差と、位相差素子の厚さｄとの積（ｎａ−ｎｂ）×ｄを８０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下の範囲に設定することにより、位相差素子による位相差の補償機能を確実に得ることができるので、視認性を確実に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である液晶表示装置の構成を示す断面図である。
【図２】図１の液晶表示装置における配向膜のラビング方向と視角方向との関係を示す図である。
【図３】図１の液晶表示装置における位相差板の主屈折率の方向を示す斜視図である。
【図４】図１の液晶表示装置における液晶表示素子、偏光板及び位相差板の光学的な配置を示す斜視図である。
【図５】実施形態４の液晶表示装置の視角依存性を測定するための測定系を示す斜視図である。
【図６】実施形態４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。
【図７】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。
【図８】ＴＮ液晶表示素子における液晶分子の捩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 位相差板
４、５ 偏光板
６、７ 電極基板
８ 液晶層
９、１２ 透光性基板
１０、１３ 透明電極
１１、１４ 配向膜
１５ シール樹脂
１６ 液晶セル
１７ 駆動回路
Claims (3)
- 各々電極層及び配向膜を有する一対の基板の間に液晶層が挟持されてなる液晶表示素子と、
該液晶表示素子の両側を挟む一対の偏光子と、
少なくとも一方の偏光子及び該液晶表示素子の間に設けられた少なくとも１枚の位相差素子とを有し、
該位相差素子の屈折率楕円体の３つの主屈折率ｎａ、ｎｂ及びｎｃがｎａ＝ｎｃ＞ｎｂの関係を有し、該位相差素子の表面に概ね平行な主屈折率ｎａ及びｎｃのうちの一方の方向を軸として、主屈折率ｎｂの方向が表面の法線方向から時計回り又は反時計回りに傾斜すると共に、主屈折率ｎａ及びｎｃの他方の方向が表面に概ね平行な方向から時計回り又は反時計回りに傾斜している液晶表示装置の製造方法であって、
該液晶層の液晶材料の平均アルキル鎖（Ｃ ｍ Ｈ ２ｍ＋１ −）の長さｍがｍ＜３．４０、かつ、
該液晶材料の波長４５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（４５０）、波長５５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（５５０）及び波長６５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（６５０）の変化度合と、波長４５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（４５０）、波長５５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（５５０）及び波長６５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（６５０）の変化度合とが、
１≦（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））≦−０．４２２ｍ＋２．５５
の範囲に該液晶材料をブレンドする工程を包含する液晶表示装置の製造方法。 - 各々電極層及び配向膜を有する一対の基板の間に液晶層が挟持されてなる液晶表示素子と、
該液晶表示素子の両側を挟む一対の偏光子と、
少なくとも一方の偏光子及び該液晶表示素子の間に設けられた少なくとも１枚の位相差素子とを有し、
該位相差素子の屈折率楕円体の３つの主屈折率ｎａ、ｎｂ及びｎｃがｎａ＝ｎｃ＞ｎｂの関係を有し、該位相差素子の表面に概ね平行な主屈折率ｎａ及びｎｃのうちの一方の方向を軸として、主屈折率ｎｂの方向が表面の法線方向から時計回り又は反時計回りに傾斜すると共に、主屈折率ｎａ及びｎｃの他方の方向が表面に概ね平行な方向から時計回り又は反時計回りに傾斜している液晶表示装置の製造方法であって、
該液晶層の液晶材料の平均アルキル鎖（Ｃ ｍ Ｈ ２ｍ＋１ −）の長さｍが３．４０≦ｍ≦３．９０、かつ、
該液晶材料の波長４５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（４５０）、波長５５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（５５０）及び波長６５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（６５０）の変化度合と、波長４５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（４５０）、波長５５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（５５０）及び波長６５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（６５０）の変化度合とが、
０．８０≦（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））≦１．２０
の範囲に該液晶材料をブレンドする工程を包含する液晶表示装置の製造方法。 - 各々電極層及び配向膜を有する一対の基板の間に液晶層が挟持されてなる液晶表示素子と、
該液晶表示素子の両側を挟む一対の偏光子と、
少なくとも一方の偏光子及び該液晶表示素子の間に設けられた少なくとも１枚の位相差 素子とを有し、
該位相差素子の屈折率楕円体の３つの主屈折率ｎａ、ｎｂ及びｎｃがｎａ＝ｎｃ＞ｎｂの関係を有し、該位相差素子の表面に概ね平行な主屈折率ｎａ及びｎｃのうちの一方の方向を軸として、主屈折率ｎｂの方向が表面の法線方向から時計回り又は反時計回りに傾斜すると共に、主屈折率ｎａ及びｎｃの他方の方向が表面に概ね平行な方向から時計回り又は反時計回りに傾斜している液晶表示装置の製造方法であって、
該液晶層の液晶材料の平均アルキル鎖（Ｃ ｍ Ｈ ２ｍ＋１ −）の長さｍがｍ＞３．９０、かつ、
該液晶材料の波長４５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（４５０）、波長５５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（５５０）及び波長６５０ｎｍの光に対する異常光屈折率ｎｅ（６５０）の変化度合と、波長４５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（４５０）、波長５５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（５５０）及び波長６５０ｎｍの光に対する正常光屈折率ｎｏ（６５０）の変化度合とが、
−０．４２２ｍ＋２．５５≦（（（ｎｏ（４５０）−ｎｏ（５５０））／（ｎｏ（５５０）−ｎｏ（６５０）））／（（ｎｅ（４５０）−ｎｅ（５５０））／（ｎｅ（５５０）−ｎｅ（６５０））））≦１
の範囲に該液晶材料をブレンドする工程を包含する液晶表示装置の製造方法。
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