JP5727131B2 - 液晶表示素子 - Google Patents

Description

本発明は、視角補償された垂直配向型の液晶表示素子に関する。

垂直配向型液晶セルと、クロスニコルの位置関係で配置した偏光板とを組み合わせることにより、ノーマリブラック表示が実現される。液晶セルを正面方向から観察したとき、液晶表示素子の光学特性は、クロスニコルの偏光板と同等になる。このため、透過率が非常に低くなり、容易に高いコントラストを実現することが可能になる。

液晶セルと偏光板との間に光学フィルムを挿入することにより、正面観察時だけではなく、斜め観察時にも、高いコントラストを維持することが可能である。負の一軸光学異方性または負の二軸光学異方性を有する光学フィルムを挿入した液晶表示素子が特許文献１に開示されている。液晶セルと偏光板との間に、負の二軸光学異方性を有する光学フィルムを挿入し、さらに、この光学フィルムと液晶セルとの間に、負の一軸光学異方性を有する２枚目の光学フィルムを挿入した液晶表示素子が特許文献２に開示されている。

「負の一軸光学異方性」とは、主屈折率をｎｘ、ｎｙ、ｎｚとしたとき、ｎｘ＝ｎｙ＞ｎｚの関係をもつ光学異方性を意味する。「負の一軸光学異方性を持つ光学フィルム」とは、主屈折率ｎｚに対応する軸が厚さ方向に平行な光学フィルムを意味する。このような光学フィルムは、負のＣプレートと呼ばれる。なお、理想的な負のＣプレートにおいては、ｎｘとｎｙとが厳密に一致する、すなわち面内方向のリタデーションが０であるが、実際に市場に流通している負のＣプレートの面内リタデーションは０ではない。一般的な負のＣプレートの面内リタデーションは、好ましくは７ｎｍ以下、より好ましくは５ｎｍ以下になるように設定されている。本明細書において、７ｎｍ程度の面内リタデーションを有するＣプレートも、「負の一軸光学異方性を有する光学フィルム」に分類される。

「負の二軸光学異方性」とは、主屈折率をｎｘ、ｎｙ、ｎｚとしたとき、ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚの関係をもつ光学異方性を意味する。「負の二軸光学異方性を持つ光学フィルム」とは、主屈折率ｎｚに対応する軸が厚さ方向に平行な光学フィルムを意味する。

特開昭６２−２１０４２３号公報 特開２００８−１３９７８３号公報

視角特性を改善した従来の液晶表示素子を、９０℃程度の高温環境下に放置すると、表示画面の額縁近傍や中央において、背景の透過率が上昇し、表示品質が低下する傾向が見られる。

本発明の目的は、高温環境下においても、表示品質の低下を抑制することができる液晶表示素子を提供することである。

本発明の一観点によると、
クロスニコルの位置関係で配置された下側偏光板及び上側偏光板と、
前記下側偏光板と前記上側偏光板との間に配置され、リタデーションが５００ｎｍ以上の垂直配向型液晶セルと、
前記液晶セルと前記上側偏光板との間に配置された負の一軸光学異方性を有する第１の光学フィルムと、
前記液晶セルと前記第１の光学フィルムとの間に配置され、負の二軸光学異方性を有し、面内遅相軸が、前記上側偏光板の吸収軸と直交する第２の光学フィルムと
を有し、
光学フィルムの厚さをｄ、面内遅相軸方位の屈折率をｎｘ、面内進相軸方位の屈折率をｎｙ、厚さ方向の屈折率をｎｚとしたとき、面内リタデーションを、（ｎｘ−ｎｙ）×ｄ、厚さ方向リタデーションを、（（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ）×ｄで定義し、
前記第１の光学フィルムの厚さ方向のリタデーションＲｔｈ１と、前記第２の光学フィルムの厚さ方向のリタデーションＲｔｈ２との合計Ｒｔｈ１＋Ｒｔｈ２が、前記液晶セルの液晶層のリタデーションの５０％〜１５０％の範囲内であり、
前記第１の光学フィルムの厚さ方向のリタデーションＲｔｈ１が、前記第１の光学フィルムの厚さ方向のリタデーションＲｔｈ１と前記第２の光学フィルムの厚さ方向のリタデーションＲｔｈ２との合計Ｒｔｈ１＋Ｒｔｈ２の１／３〜２／３の範囲内である液晶表示素子が提供される。

第１及び第２の光学フィルムを配置することにより、高温環境下に放置した後の表示品質の劣化を抑制することができる。

一般的な視角補償を行った液晶表示素子の積層構造を示す分解斜視図である。 評価を行った液晶表示素子の積層構造を示す分解斜視図である。 評価対象の液晶表示素子を高温環境下に放置した後の透過率分布の測定結果を示すグラフである。 評価対象の液晶表示素子を高温環境下に放置した後の透過率分布の測定結果を示すグラフである。 評価対象の液晶表示素子を高温環境下に放置した後の透過率分布の測定結果を示すグラフである。 実施例による液晶表示素子の積層構造を示す分解斜視図である。 比較例による液晶表示素子の積層構造を示す分解斜視図である。 実施例及び比較例による液晶表示素子の光学フィルムの面内リタデーションと、背景の透過率との関係を示すグラフである。 実施例及び比較例による液晶表示素子の背景の透過率の視角特性のシミュレーション結果を示すグラフである。 実施例及び比較例による液晶表示素子の光学フィルムの面内リタデーションと、背景の透過率との関係を示すグラフである。 実施例及び比較例による液晶表示素子の背景の透過率の視角特性のシミュレーション結果を示すグラフである。 他の実施例による液晶表示素子の積層構造を示す分解斜視図である。 実施例による液晶表示素子を用いた液晶表示装置のブロック図である。

実施例を説明する前に、従来の構造の液晶表示素子を高温環境下に放置したときの表示特性について評価を行った結果について説明する。

図１に、視角補償を行った一般的な液晶表示素子の積層構造を示す。下側偏光板１０と上側偏光板３０との間に、液晶セル２０が配置されている。液晶セル２０と上側偏光板３０との間に、第１の光学フィルム２５が配置されている。下側偏光板１０よりも外側にバックライトが配置される。液晶表示素子を正面から観察したときの右方向が０°、上方向が９０°となるように、方位角を定義する。

下側偏光板１０は、偏光層１０Ｐとベースフィルム１０Ｂとが貼り合わされた構造を有し、上側偏光板３０は、偏光層３０Ｐとベースフィルム３０Ｂとが貼り合わされた構造を有する。下側偏光板１０と上側偏光板３０とは、クロスニコルの位置関係を有する。下側偏光板１０の吸収軸１０ａは、方位角４５°の方向に平行であり、上側偏光板３０の吸収軸３０ａは、方位角１３５°の方向に平行である。

ベースフィルム１０Ｂ、３０Ｂには、例えば、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）が用いられる。ベースフィルム１０Ｂ、３０Ｂの各々は、通常、約５０ｎｍ程度の厚さ方向のリタデーションＲｔｈを持つ負のＣプレートと考えることができる。なお、ベースフィルム１０Ｂ、３０Ｂの各々は、３ｎｍ程度の面内方向のリタデーションを持つ。なお、ベースフィルム１０Ｂ、３０Ｂの遅相軸は、それぞれ偏光層１０Ｐ、３０Ｐの吸収軸１０ａ、３０ａと平行である。

液晶セル２０は、一対のガラス基板２１、２２、及び両者の間に充填された液晶材料２３を含む。ガラス基板２１、２２の対向面には、透明電極及び配向膜等が形成されている。下側偏光板１０側のガラス基板２１の配向膜には、９０°の方位に向かうラビング処理が施されており、上側偏光板３０側のガラス基板２２の配向膜には、２７０°の方位に向かうラビング処理が施されている。液晶分子のプレチルト角（液晶分子のダイレクタと基板面とのなす角）は、８９．９°である。液晶材料の屈折率異方性Δｎは０．１５であり、誘電率異方性Δεは負である。白表示状態のとき、液晶層の中央に位置する液晶分子は、方位角９０°の方向にチルトする。

第１の光学フィルム２５は、負の二軸光学異方性を有する。その面内遅相軸２５ｓは、上側偏光板３０の吸収軸３０ａと直交する。ここで、「直交」は、幾何学的に厳密に９０°で交差することを意味するのではなく、製造時に生ずるアライメントの誤差程度の角度のずれが生じている場合も、「直交」関係に含まれる。

図２に、評価に用いた液晶表示素子の積層構造を示す。図２の例では、第１の光学フィルム２５が、上側偏光板３０の偏光層に接着されており、偏光板のベースフィルムを兼ねている。このため、図１に示したベースフィルム３０Ｂは配置されない。その他の構成は、図１に示した液晶表示素子の構成と同一である。

第１の光学フィルム２５は、ＴＡＣフィルムを延伸加工することにより形成される。第１の光学フィルムの遅相軸２５ｓは、吸収軸３０ａと直交する。第１の光学フィルム２５の面内リタデーションＲｅ１は、例えば５５ｎｍであり、厚さ方向のリタデーションＲｔｈ１は、例えば２２０ｎｍである。下側偏光板１０には、株式会社サンリッツ製のヨウ素系偏光板を用いた。

図２に示した液晶表示素子を、９０℃の環境下に２５０時間放置した後、室温に戻して表示特性を観察した。なお、画面サイズが５０ｍｍ×５０ｍｍの正方形のものと、８０ｍｍ×４０ｍｍの長方形のものとについて、評価を行った。

図３に、画面サイズが５０ｍｍ×５０ｍｍの正方形の液晶表示素子の電圧無印加時における透過率の分布の測定結果を示す。上下左右の各辺の中央部分に接する領域の透過率が高くなっていることがわかる。画面の縁から離れた領域、及び４つの角の近傍の領域では、低い透過率が維持されている。

図４に、画面サイズが８０ｍｍ×４０ｍｍの長方形の液晶表示素子の電圧無印加時における透過率の分布の測定結果を示す。上下の長い辺の中央に接する領域の透過率の上昇が著しい。長い辺の中央に接する領域の影響が画面中央部まで達し、中央における透過率も０．０２〜０．０３％まで上昇している。短い辺に接する領域の透過率は、ほとんど上昇していない。

画面の横の長さと縦の長さとの比を３：１、及び４：１にした試料においても、長い辺の中央に接する領域において、透過率の上昇が大きかった。画面の横の長さと縦の長さとの比が大きくなる程、透過率の上昇が顕著であった。また、画面の面積が大きくなる程、
透過率のムラが著しくなり、表示品質が劣化することが確認された。

図５Ａ及び図５Ｂに、第１の光学フィルム２５に、熱変形の小さなノルボルネン系環状オレフィン（ノルボルネンＣＯＰ）を用いた試料を高温環境下に放置した後の透過率分布の測定結果を示す。この試料は、図１に示した積層構造を有する。下側偏光板１０及び上側偏光板３０として、耐熱性に優れる株式会社ポラテクノ製の染料系偏光板（ＳＨＣ１３Ｕ）を用いた。

図５Ａの試料の画面寸法は８０ｍｍ×４０ｍｍであり、図５Ｂの試料の画面寸法は１００ｍｍ×２５ｍｍである。図５Ａと図４とを比較すると、図５Ａの方が透過率の上昇が抑制され、透過率のムラが改善されていることがわかる。図５Ｂに示すように、縦横比をより大きくすると、画面中央の領域において透過率の上昇が大きくなり、透過率のムラが観察される。

図３〜図５Ｂに示したように、高温環境下に放置した後に透過率のムラが発生するのは、第１の光学フィルム２５の遅相軸の方位が、熱収縮によって初期の方位からずれたためと考えられる。熱収縮による遅相軸の方位のずれは、長辺近傍と短辺近傍とで異なるため、透過率にムラが発生したと考えられる。

遅相軸が表面に平行な光学異方性媒質の表裏に、一対の偏光板をクロスニコル配置したときの透過率Ｔは、次の式で表される。

ここで、φは、下側偏光板の吸収軸と光学異方性媒質の面内遅相軸とのなす角、λは透過波長、Ｒｅは光学異方性媒質の面内リタデーションを表す。下側偏光板の吸収軸と光学異方性媒質の面内遅相軸とのなす角φが０°であれば、透過率Ｔは０である。ところが、光学異方性媒質の面内遅相軸の向きが、下側偏光板の吸収軸の向きからずれると、透過率Ｔが０ではなくなり、ずれが大きくなるに従って透過率Ｔが大きくなる。面内リタデーションＲｅが小さいほど、面内遅相軸の向きがずれたときの透過率Ｔの上昇の程度は小さい。従って、透過率Ｔの上昇を抑制するためには、面内リタデーションＲｅを小さくすることが有効であると考えられる。

図６に、実施例による液晶表示素子の積層構造を示す。以下、図２に示した液晶表示素子との相違点に着目して説明する。第１の光学フィルム２５と液晶セル２０との間に、第２の光学フィルム２７が配置されている。図２に示した例では、第１の光学フィルム２５が負の二軸光学異方性を有していたが、図６に示した例では、第１の光学フィルム２５が負の一軸光学異方性を有し、第２の光学フィルム２７が負の二軸光学異方性を有する。第２の光学フィルム２７の面内遅相軸２７ｓは、上側偏光板３０の吸収軸３０ａと直交する。その他の構成は、図２に示した液晶表示素子の構成と同一である。

図７に、比較例による液晶表示素子の積層構造を示す。比較例においては、第１の光学フィルム２５が負の二軸光学異方性を有し、第２の光学フィルム２７が負の一軸光学異方性を有する。第１の光学フィルム２５の面内遅相軸２５ｓは、上側偏光板３０の吸収軸３０ａと直交する。

図６に示した実施例による液晶表示素子、図２及び図７に示した比較例による液晶表示素子の背景の透過率をシミュレーションによって求めた。ここで、「背景」とは、電極が形成されておらず、電界が発生しない領域を意味する。すなわち、背景内の液晶分子は、常にほぼ垂直に配向する。以下、図２に示した比較例を「比較例Ｃ２」と表記し、図７に示した比較例を「比較例Ｃ７」と表記する。

図８に、液晶表示素子を、法線方向から右方向（方位角０°の方向）に４０°傾けた視線で観察した時の透過率のシミュレーション結果を示す。横軸は、光学フィルムの面内リタデーションＲｅを単位「ｎｍ」で表し、縦軸は、背景の透過率を単位「％」で表す。面内リタデーションＲｅは、実施例においては第２の光学フィルム２７の面内リタデーション、比較例Ｃ２及びＣ７においては、第１の光学フィルム２５の面内リタデーションを示す。

図中の三角記号が付された実線は、図６に示した実施例の液晶表示素子の透過率を示し、菱形記号が付された破線は、比較例Ｃ７の液晶表示素子の透過率を示し、丸記号が付された点線は、比較例Ｃ２の液晶表示素子の透過率を示す。実施例及び比較例Ｃ７においては、第１の光学フィルム２５及び第２の光学フィルム２７の各々の厚さ方向のリタデーションを２２０ｎｍとした。比較例Ｃ２においては、第１の光学フィルム２５の厚さ方向のリタデーションを４４０ｎｍとした。

実施例、比較例のいずれの場合でも、背景の透過率の変化は、下に凸の曲線になり、最小値を持つ。光学フィルムの面内リタデーションを、背景の透過率が最小になるときの面内リタデーションに一致させることにより、最も高いコントラストを得ることができる。このときの面内リタデーションを、「面内リタデーションの最適値」と呼ぶこととする。面内リタデーションの最適値は、実施例の場合に、他の２つの比較例に比べて小さいことがわかる。

なお、液晶層のリタデーションΔｎｄを変化させると、背景の透過率も変化する。背景の透過率が最も小さくなるときの液晶層のリタデーションΔｎｄは、実施例及び比較例Ｃ７の場合には５４０ｎｍであり、比較例Ｃ２の場合には５７０ｎｍであった。

実施例の積層構造を採用することにより、視角特性補償用の光学フィルムの面内リタデーションの最適値を小さくすることができる。数式１からわかるように、光学フィルムの面内リタデーションを小さくすると、光学フィルムの面内遅相軸の方向と、偏光板の吸収軸の方向との位置関係が、理想的な関係からずれた場合の透過率の上昇を抑制することができる。このため、高温環境下に放置した後も、良好な表示特性を維持することが可能になる。

図９に、実施例、比較例Ｃ２、Ｃ７の背景透過率と視角との関係のシミュレーション結果を示す。横軸は、視線を左右方向に傾けたときの視角を単位「°」で表す。ここで、視角は、液晶表示素子の画面の法線方向と、視線とのなす角度を意味する。右方向（方位角０°の方向）に傾けたときの視角を正とし、左方向（方位角１８０°の方向）に傾けたときの視角を負とした。縦軸は、背景の透過率を単位「％」で表す。図９の実線が、実施例の液晶表示素子の透過率を示し、点線及び破線が、それぞれ比較例Ｃ２及びＣ７の液晶表示素子の透過率を示す。

実施例の液晶表示素子においては、液晶層のリタデーションΔｎｄを５４０ｎｍとし、第２の光学フィルム２７の面内リタデーションＲｅ２を３０ｎｍとした。比較例Ｃ２の液晶表示素子においては、液晶層のリタデーションΔｎｄを５７０ｎｍとし、第１の光学フィルム２５の面内リタデーションＲｅ１を４２．５ｎｍとした。比較例Ｃ７の液晶表示素子においては、液晶層のリタデーションΔｎｄを５４０ｎｍとし、第２の光学フィルム２７の面内リタデーションＲｅ２を７０ｎｍとした。これらの面内リタデーションＲｅ１、Ｒｅ２は、図８から得られる面内リタデーションの最適値に近い値である。

実施例及び比較例Ｃ２の液晶表示素子では、視角が６０°程度まで大きくなると、背景の透過率が急激に上昇してしまうが、視角が５０°よりも小さい範囲においては、十分低い透過率が維持される。比較例Ｃ７の液晶表示素子が、視角特性に最も優れているが、第１の光学フィルム２５の面内リタデーションＲｅ１が、実施例の第２の光学フィルム２７の面内リタデーションＲｅ２及び比較例Ｃ２の第１の光学フィルム２５の面内リタデーションＲｅ１よりも比べて大きい。このため、高温環境下に放置したときの表示ムラが発生しやすい。

実施例の構成を採用することにより、視角特性を、比較例Ｃ２と同等に維持しつつ、かつ高温環境下に放置したときの表示ムラの発生を抑制することができる。

図８、図９では、第１及び第２の光学フィルム２５、２７の厚さ方向の合計のリタデーションを４４０ｎｍに設定した。次に、第１及び第２の光学フィルム２５、２７の厚さ方向の合計のリタデーションを６６０ｎｍに設定した場合について考察する。図６に示した構成において、Ｒｔｈ１＝２２０ｎｍ、Ｒｔｈ２＝４４０ｎｍとした実施例Ｅａ、及びＲｔｈ１＝４４０ｎｍ、Ｒｔｈ２＝２２０ｎｍとした実施例Ｅｂについて評価した。

比較のために、図２に示した構成において、Ｒｔｈ１＝６６０ｎｍとした比較例Ｃ２、図７に示した構成において、Ｒｔｈ１＝２２０ｎｍ、Ｒｔｈ２＝４４０ｎｍとした比較例Ｃ７ａ、及びＲｔｈ１＝４４０ｎｍ、Ｒｔｈ２＝２２０ｎｍとした比較例Ｃ７ｂについても評価を行った。

図１０に、液晶表示素子を、法線方向から右方向（方位角０°の方向）に４０°傾けた視線で観察した時の透過率のシミュレーション結果を示す。横軸は、面内リタデーションＲｅを単位「ｎｍ」で表し、縦軸は、背景の透過率を単位「％」で表す。ここで、面内リタデーションＲｅは、実施例Ｅａ、Ｅｂにおいては第２の光学フィルム２７の面内リタデーションＲｅ２に相当し、比較例Ｃ２、Ｃ７ａ、Ｃ７ｂにおいては、第１の光学フィルム２５の面内リタデーションＲｅ１に相当する。

図１０のクロス記号付きの太い実線が、実施例Ｅａの素子の透過率を示し、菱形記号付きの太い破線が、実施例Ｅｂの素子の透過率を示す。丸記号付きの細い破線が、比較例Ｃ２の素子の透過率を示す。四角記号付きの細い実線が、比較例Ｃ７ａの素子の透過率を示し、三角記号付きの細い点線が、比較例Ｃ７ｂの素子の透過率を示す。

実施例Ｅａ及び比較例Ｃ７ａの素子の液晶層のリタデーションΔｎｄの最適値は７６５ｎｍであった。実施例Ｅｂ及び比較例Ｃ７ｂの素子の液晶層のリタデーションΔｎｄの最適値は７９５ｎｍであった。比較例Ｃ２の素子の液晶層のリタデーションΔｎｄの最適値は８２５ｎｍであった。

面内リタデーションＲｅの最適値は、実施例Ｅａ、Ｅｂの場合に、他の比較例に比べて小さいことがわかる。

図１１に、実施例Ｅａ，Ｅｂ、比較例Ｃ２、Ｃ７ａ、Ｃ７ｂの素子の背景透過率と視角との関係のシミュレーション結果を示す。横軸及び縦軸の意味は、図９の場合と同一である。図１１の太い実線及び太い破線が、それぞれ実施例Ｅａ及びＥｂの素子の透過率を示す。細い破線が、比較例Ｃ２の素子の透過率を示す。細い実線及び細い点線が、それぞれ比較例Ｃ７ａ及びＣ７ｂの素子の透過率を示す。

実施例Ｅａ、Ｅｂにおいては、第２の光学フィルム２７の面内リタデーションＲｅ２を、それぞれ２５ｎｍ、２２．５ｎｍとした。比較例Ｃ２においては、第１の光学フィルム２５の面内リタデーションＲｅ１を３５ｎｍとした。比較例Ｃ７ａ及びＣ７ｂにおいては、第１の光学フィルム２５の面内リタデーションＲｅ１を、それぞれ６５ｎｍ、３７．５ｎｍとした。これらの面内リタデーションは、図１０から得られる面内リタデーションＲｅの最適値に近い値である。

比較例Ｃ７ａ、Ｃ７ｂの素子が、他の素子に比べて良好な視角特性を示しているが、これらの素子の第１の光学フィルムの面内リタデーションＲｅ１は、他の素子の光学フィルムの面内リタデーションＲｅ１、Ｒｅ２よりも大きい。このため、高温環境下に放置したときの表示ムラが発生しやすい。

実施例Ｅａ、Ｅｂの素子においては、第２の光学フィルム２７の面内リタデーションＲｅ２を小さくすることにより、高温環境下に放置したときの表示ムラの発生を抑制することができる。視角が５０°よりも浅い範囲内では、実施例Ｅａ、Ｅｂの素子は、比較例Ｃ２、Ｃ７ａ、Ｃ７ｂの素子と同等の透過率を示す。

図１０に示すように、背景の透過率を最小にするという条件の下で、実施例Ｅｂの素子の方が、実施例Ｅａの素子よりも、第２の光学フィルム２７の面内リタデーションＲｅ２を小さくすることができる。ところが、図１１に示すように、実施例Ｅｂの素子は、実施例Ｅａの素子よりも、視角を大きくしたときの透過率の上昇が顕著である。

実施例Ｅａ、Ｅｂの素子の評価結果から、第１の光学フィルム２５の厚さ方向のリタデーションＲｔｈ１を、第２の光学フィルム２７の厚さ方向のリタデーションＲｔｈ２に対して相対的に大きくすると、第２の光学フィルム２７の面内リタデーションＲｅ２の最適値を小さくすることができ、リタデーションＲｔｈ１を小さくすると、面内リタデーションＲｅ２の最適値が大きくなる傾向が見られる。

また、リタデーションＲｔｈ１を大きくすると、視角を大きくしたときの背景の透過率の上昇が顕著になる傾向が見られる。

視角を大きくしたときの表示品質を維持しつつ、第２の光学フィルム２７の面内リタデーションＲｅ２を小さくするために、リタデーションＲｔｈ１を、リタデーションＲｔｈ１とＲｔｈ２との合計の１／３〜２／３の範囲内にすることが好ましい。

高温環境下に放置したときの表示ムラの発生を抑制するために、第２の光学フィルム２７の面内リタデーションを３０ｎｍ以下にすることが好ましい。逆に、第２の光学フィルム２７の面内リタデーションを小さくしすぎると、フィルム面内における遅相軸方位の均一性が低下してしまう。このため、面内の場所によって軸ずれが生じてしまう。軸ずれを抑制するために、第２の光学フィルム２７の面内リタデーションを１５ｎｍ以上にすることが好ましい。

図１２に、他の実施例による液晶表示素子の積層構造を示す。図６に示した実施例では、上側偏光板３０に接着される第１の光学フィルム２５が、偏光層のベースフィルムを兼ねていた。図１２に示した実施例では、上側偏光板３０が、偏光層３０Ｐとベースフィルム３０Ｂとを含む。このため、第１の光学フィルム２５は、上側偏光板３０に貼り合わされて一体型の偏光板を構成するのではなく、上側偏光板３０のベースフィルム３０Ｂに密着するように積層される。その他の構成は、図６に示した実施例による液晶表示素子の構成と同一である。

ベースフィルム３０Ｂの厚さ方向のリタデーションは、一般的に５０ｎｍ程度である。この場合、べースフィルム３０Ｂの厚さ方向のリタデーションと、第１の光学フィルム２５の厚さ方向のリタデーションとの合計を、図８〜図１１の考察における厚さ方向のリタデーションＲｔｈ１と考えればよい。

また、第１の光学フィルム２５を、複数枚の負のＣプレートで構成してもよい。この場合には、複数の負のＣプレートの厚さ方向のリタデーションと、ベースフィルム３０Ｂの厚さ方向のリタデーションとの合計を、図８〜図１１の考察における厚さ方向のリタデーションＲｔｈ１と考えればよい。

また、第２の光学フィルム２７を、負の二軸光学異方性を有する複数の光学フィルムで構成していもよい。

図１３に、上記実施例による液晶表示素子を用いた表示装置のブロック図を示す。液晶表示素子８０が、相互に平行配置された複数のコモン電極８１と、それに直交配置された複数のセグメント電極８２とを含む。コモン電極８１とセグメント電極８２との交点が画素を構成する。

駆動回路９０が、セグメント出力回路９２とコモン出力回路９１とを含む。コモン出力回路９１はコモンバス９３を介してコモン電極８１にコモン電圧を供給する。セグメント出力回路９２は、セグメントバス９４を介してセグメント電極８２にセグメント電圧を供給する。駆動回路９０は、液晶表示素子８０をマルチプレックス駆動する。ある画素のコモン電極８１とセグメント電極８２とに印加される電位差がオフ電圧以下であれば、その画素が黒表示状態になり、オン電圧以上であれば、その画素が白表示状態になる。

液表表示素子８０を、上記実施例による構成とすることにより、高温環境下に放置したときの表示ムラの発生を抑制することができる。

図１３では、ドットマトリクス型の表示装置を示したが、セグメント型の表示装置や、セグメント型とドットマトリクス型との両方を含む複合型表示装置にも、上記実施例を適用することが可能である。

液晶表示素子をマルチプレックス駆動する際に、デューティ比を高めて表示容量を多くするためには、液晶層のリタデーションΔｎｄを大きくすることが有効である。特に、１／１６デューティ比よりも高いデューティ比でマルチプレックス駆動する場合には、液晶層のリタデーションΔｎｄを５００ｎｍ以上にすることが好ましい。

液晶層のリタデーションΔｎｄを大きくすると、高デューティ駆動が可能になるが、視角を大きくしたときの背景の表示品質の劣化が顕著になる傾向が見られる。視角特性の劣化を抑制するために、液晶層のリタデーションΔｎｄを１０００ｎｍ以下にすることが好ましい。

図８、図９では、第１及び第２の光学フィルム２５、２７の厚さ方向のリタデーションの合計（Ｒｔｈ１＋Ｒｔｈ２）を４４０ｎｍとし、図１０、図１１では、Ｒｔｈ１＋Ｒｔｈ２を６６０ｎｍとした。リタデーションＲｔｈ１とＲｔｈ２との合計の好適値は、液晶層のリタデーションΔｎｄに依存する。一般的には、Ｒｔｈ１＋Ｒｔｈ２を、液晶層のリタデーションΔｎｄの５０％〜１５０％の範囲内とすることが好ましい。

以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。

１０ 下側偏光板
２０ 液晶セル
２１、２２ ガラス基板
２３ 液晶材料
２５ 第１の光学フィルム
２７ 第２の光学フィルム
３０ 上側偏光板
８０ 液晶表示素子
８１ コモン電極
８２ セグメント電極
９０ 駆動回路
９１ コモン出力回路
９２ セグメント出力回路
９３ コモンバス
９４ セグメントバス

Claims (5)

1. クロスニコルの位置関係で配置された下側偏光板及び上側偏光板と、
   前記下側偏光板と前記上側偏光板との間に配置され、リタデーションが５００ｎｍ以上の垂直配向型液晶セルと、
   前記液晶セルと前記上側偏光板との間に配置された負の一軸光学異方性を有する第１の光学フィルムと、
   前記液晶セルと前記第１の光学フィルムとの間に配置され、負の二軸光学異方性を有し、面内遅相軸が、前記上側偏光板の吸収軸と直交する第２の光学フィルムと
   を有し、
   光学フィルムの厚さをｄ、面内遅相軸方位の屈折率をｎｘ、面内進相軸方位の屈折率をｎｙ、厚さ方向の屈折率をｎｚとしたとき、面内リタデーションを、（ｎｘ−ｎｙ）×ｄ、厚さ方向リタデーションを、（（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ）×ｄで定義し、
   前記第１の光学フィルムの厚さ方向のリタデーションＲｔｈ１と、前記第２の光学フィルムの厚さ方向のリタデーションＲｔｈ２との合計Ｒｔｈ１＋Ｒｔｈ２が、前記液晶セルの液晶層のリタデーションの５０％〜１５０％の範囲内であり、
   前記第１の光学フィルムの厚さ方向のリタデーションＲｔｈ１が、前記第１の光学フィルムの厚さ方向のリタデーションＲｔｈ１と前記第２の光学フィルムの厚さ方向のリタデーションＲｔｈ２との合計Ｒｔｈ１＋Ｒｔｈ２の１／３〜２／３の範囲内である液晶表示素子。
2. 前記垂直配向型液晶セルのリタデーションは５４０ｎｍ以上であり、
   前記第１の光学フィルムの厚さ方向のリタデーションＲｔｈ１は２２０ｎｍ以上である請求項１に記載の液晶表示素子。
3. 前記第２の光学フィルムの面内リタデーションが３０ｎｍ以下である請求項１または２に記載の液晶表示素子。
4. さらに、前記液晶セルをマルチプレックス駆動する駆動回路を有する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
5. 前記上側偏光板は、偏光層とベースフィルムとを含み、
   前記第１の光学フィルムは、前記上側偏光板と一体とならず、前記上側偏光板の前記ベースフィルムに密着するように積層される請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液晶表示素子。