WO2007032356A1 - 液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

　本発明の液晶表示素子は、誘電率異方性を有する物質層が、ネマティック液晶相を示す液晶性物質と、カイラル剤とを含み、誘電率異方性を有する物質層の厚みをｄとし、液晶性物質のカイラルピッチ長をｐとすると、０．２５≦ｄ／ｐ≦０．５０の関係を満たしている。

Description

明 細 書

：液晶表示素子

技術分野

[0001] 本発明は、垂直配向モードにて駆動する液晶表示素子に関するものである。

背景技術

[0002] 近年における液晶ディスプレイ（LCD)の発展にはめざましいものがあり、モパイル 機器用の小型ディスプレイからパソコン用モニタ、液晶テレビ等広く普及しつつある。 このように液晶ディスプレイが発展するにつれて、高速応答や高コントラストに対する 要求が高くなつている。

[0003] 液晶表示モードにはさまざまな方式がある力 その中で原理的に高コントラストが得 られるモードは、負の誘電率異方性を有する液晶を用いる垂直配向モードである。ク ロス-コル下、垂直配向モードの液晶ディスプレイでは、一対の基板間に挟持された 液晶分子の長軸方向が、電界無印加状態では基板に対して垂直方向を向き、暗状 態となる。一方、基板に対して垂直な電界が印加された電界印加状態では、液晶分 子の長軸方向が基板に対して垂直な方向から倒れて基板に対して平行な方向を向 き、明状態となる。

[0004] また、垂直配向モードでは、配向膜として、電界無印加時の液晶分子の長軸方向 を基板のほぼ垂直になるように制御する垂直配向膜を利用する。し力しながら、一般 に、垂直配向膜は、電界印加時に液晶分子の傾く方向の制御能力がないため、その ままでは、電界印加時に液晶分子がランダムな方向に倒れてしま 、ディスクリネーシ ヨンが発生して明輝度が損なわれることになる。これを改善するために、従来は、一対 の基板間内に構造物を配置して電圧印加時の液晶分子の倒れる方向を規制する方 法や、カイラル剤を添加し電圧印加時に一定方向に回転しながら倒れて行くように規 制する方法、垂直配向膜をラビングすることにより電界印加時の液晶分子の倒れる 方向を規制する方法等がとられてきた。

[0005] また、垂直配向モードのうち、電圧印加時の液晶分子が捩れ配向（一方の基板付 近での液晶分子の配向ベクトルと他方の基板付近での液晶分子の配向ベクトルとが 異なる配向状態）になっている、いわゆる捩れ垂直配向モードがある。このような捩れ 配向としては、例えば、基板間で液晶分子の配向方向が 90° 捩れた配向とすること ができる。

[0006] 特許文献 1には、負の誘電率異方性を有する液晶材料をホメオト口ピック配向（垂 直配向）セルに注入した、 、わゆる垂直配向モードの液晶表示素子を作成するプロ セスのうち、該液晶表示素子がラビングされた垂直配向膜を有する場合に、該垂直 配向膜をラビングすることによって生じる配向不良を低減するラビング装置とこのラビ ング装置を用いて製造した液晶表示素子とが開示されている。

[0007] 特許文献 2には、負の誘電率異方性を有する液晶を、液晶表示素子のパネル面に 対してほぼ垂直方向に配向した、いわゆる垂直配向モードで動作する液晶表示素子 に関し、応答速度、視野角およびコントラストについて最適化された垂直配向モード の液晶表示素子が開示されている。

[0008] 特許文献 3には、負の誘電率異方性を有する液晶を、液晶表示素子のパネル面に 対して略垂直方向に配向した垂直配向モードで動作し、かつ、液晶層に電圧が印加 されたときに液晶分子が捩れる、いわゆる垂直配向捩れネマティック液晶表示素子が 開示されている。この液晶表示素子は、位相差補償板等との組み合わせにより、背 景色が無彩色で明るく視認性に優れると共に、高コントラスト、高視野角、高速応答 を可能にした液晶表示素子である。

[0009] 特許文献 4には、負の誘電率異方性を有する液晶を、液晶表示素子のパネル面に 対して略垂直方向に配向した垂直配向モードで動作し、かつ、液晶層に電圧が印加 されたときに液晶分子が捩れる、いわゆる垂直配向捩れネマティック液晶表示素子に 関し、視野角に優れた液晶表示素子が開示されている。

特許文献 1：日本国特開 2003— 149645号公報（平成 15年（2003) 5月 21日公開） 特許文献 2 :日本国特開平 10— 123576号公報（平成 10年（1998) 5月 15日公開） 特許文献 3：日本国特開平 9 - 90434号公報（平成 9年（1997) 4月 4日公開） 特許文献 4：日本国特開平 9— 5754号公報（平成 9年（1997) 1月 10日公開） 発明の開示

[0010] ところが、上記捩れ垂直配向モード等の垂直配向モードにおいて、配向膜に一軸 配向処理 (例えばラビング配向処理)を施している場合、基板付近の液晶分子は、基 板に垂直な方向に対して若干傾いた状態に配向している。又、この液晶分子の基板 平面に対する傾き角度 (プレチルト角）は、基板面全体である程度の範囲（ばらつき） を持っている。

[0011] すなわち、配向膜に一軸配向処理を施した場合には、配向膜の表面は、その全面 が完全に均一に一軸配向処理されて均一な表面になるのではなぐある程度均一で ない表面になる。従って、このような配向膜を表面に有する 2つの基板の間に液晶分 子を挟持した場合、該液晶分子の基板表面に対するプレチルト角は、基板面全体で ある程度のばらつさを有することとなる。

[0012] プレチルト角が異なると、電圧印加時の液晶分子の倒れ方に差異が生じる。そして 、電圧印加時の液晶分子の倒れ方に差異が生じると、液晶層のリタデーシヨンに差 異が生じる。そして、液晶層のリタデーシヨンに差異が生じると、液晶表示素子の透過 光量に差異が生じる。この結果、プレチルト角が異なると、液晶表示素子において光 の透過光量が異なってしまう。

[0013] すなわち、一軸配向処理を施した配向膜を表面に有する 2つの基板における、該 配向膜が対向する 2つの基板の間に液晶分子を挟持した場合に発生するプレチルト 角のばらつき（配向膜チルトムラ）によって、液晶表示素子の透過光量のばらつきが 発生してしまう。透過光量がばらつくと、基板面における透過光量が変動することに なり、これによつて表示ムラが発生してしまう。

[0014] 例えば、プレチルト角のばらつきが 3° 程度の範囲で存在する場合、液晶表示素子 の透過光量は 60%程度変動する。透過光量が 60%程度も変動してしまうと、この透 過光量の変動によって表示ムラが発生してしまう。ここで、プレチルト角のばらつきと 透過光量との関係について説明する。図 9は、従来の液晶表示素子における電圧（ 横軸)対光透過率 (縦軸）を示すグラフであり、 6種のプレチルト角（87° 、87. 5° 、 88° 、88. 5。 、89。 、89. 5。 ）について、電圧を印カロするに従って変ィ匕する光透 過率を示す図である。図 9に示すように、光透過率の値 (特に、電圧が 3〜4 (V)付近 )は、プレチルト角によって異なっており、その差は最大で約 60%程度である。すな わち、この場合、プレチルト角がばらついていることに起因して、透過光量が 60%程 度変動し、表示ムラが発生していることが分かる。

[0015] このため、従来の垂直配向モードの液晶ディスプレイでは、このプレチルト角のばら つきをそろえようとして (液晶分子の基板平面に対する傾き角度を均一にしょうとして) 、表示ムラを改善しょうとした技術はあるものの、現実的にプレチルト角のばらつきを そろえることは難しぐ実用化にはほど遠い状態である。

[0016] 本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、プレチルト角 のばらつきを有する液晶表示素子にぉ 、て、プレチルト角のばらつきに起因する透 過光量の変動によって発生する表示ムラが抑制された垂直配向モードの液晶表示 素子を実現することにある。

[0017] 本発明に係る液晶表示素子は、上記の課題を解決するために、対向する一対の基 板と、該一対の基板間に挟持された誘電率異方性を有する物質層とを備えた液晶表 示素子であって、上記誘電率異方性を有する物質層が、ネマティック液晶相を示す 液晶性物質と、カイラル剤とを含み、上記誘電率異方性を有する物質層の厚みを dと し、液晶性物質のカイラルピッチ長を Pとすると、 0. 25≤d/p≤0. 50の関係を満た して！/、ることを特徴として!/、る。

[0018] 上記の構成によれば、誘電率異方性を有する物質層が対向する一対の基板間に 挟持されている。また、この誘電率異方性を有する物質層は、ネマティック液晶相を 示す液晶性物質と、カイラル剤とを含んでいる。このカイラル剤の量を変化させると、 液晶性物質のカイラルピッチ長を変化させることができる。

[0019] 上記液晶表示素子では、誘電率異方性を有する物質層の厚みを dとし、液晶性物 質のカイラルピッチ長を pとすると、 dZpが 0. 25≤d/p≤0. 50の関係を満たしてい る。

[0020] 従来であれば、液晶表示素子は、プレチルト角のばらつきを有するため、電圧印加 時に、液晶層中の液晶性物質の倒れ方がばらつき、液晶層のリタデーシヨンがばら つく。その結果、液晶表示素子の透過光量にばらつきが生じ、プレチルト角のばらつ きに起因する表示ムラが発生してしまう。プレチルト角とは、電圧無印加状態におけ る、液晶性物質のダイレクターの基板面に対する傾き角度である。液晶性物質のダイ レクターとは、液晶性物質の長軸の平均方向のことである。 [0021] し力しながら、本発明のように、液晶性物質に添加するカイラル剤をある所定の量 に調整し、液晶性物質のカイラルピッチ長を調整することによって、プレチルト角のば らつきに起因する液晶表示素子の表面面内での透過光量のばらつきを抑制すること が可能になる。これにより、表示ムラのない良好な品位の画像を表示することができる 液晶表示素子を得ることができる。

[0022] これは以下の理由によるものと考えられる。

[0023] 一軸配向処理 (例えばラビング配向処理)を行った配向膜を有する 2つの基板を、 その一軸配向処理方向が直交するように配置し、その間に液晶性物質を挟持し、液 晶層に電圧印力 tlした際、基板界面領域の液晶性物質は配向膜に施した一軸配向処 理方向に倒れる。基板界面領域とは、基板と液晶層との界面付近の領域のことであり 、プレチルト角を有する液晶性物質が存在する領域のことである。

[0024] 液晶層を挟持する 2つの基板の一方の基板界面領域から、該基板に対向する基板 の基板界面領域に向かって液晶性物質の液晶分子は連続的に捩れながら配向する 。また、上記対向する基板の基板界面領域に存在する液晶性物質のダイレクターは 、この基板上の配向膜が一軸配向処理された方向に倒れて!/、る。

[0025] その結果、相対向する基板界面領域に存在する液晶性物質のダイレクターは互い に直交する。この際、液晶層内のカイラル剤の量によっては液晶性物質のダイレクタ 一の捩れ配向の捩れ方に差異が生じてしまう。

[0026] ここで、液晶性物質のダイレクターの捩れ方について説明する。図 7および図 8は、 液晶性物質のダイレクターの捩れ配向を示すグラフである。すなわち、電圧印加時に 液晶性物質が配向する方向を示すものであり、液晶表示素子の片方の基板界面領 域力 対向する基板界面領域までの液晶性物質のダイレクターの配向方向の変化 を示すものである。

[0027] 尚、図 7、図 8ともに、横軸は、液晶表示素子の厚み方向（z方向）位置を厚み (d)で 規格ィ匕した値 (Zd)を示し、縦軸は、液晶ダイレクターの方位角を示す。

[0028] 図 7は、 p = 60 m)、d= 3. 5 ( m)の液晶表示素子に関するものであり、図 8は 、 p= 15 m)、 d=4. 5 m)の液晶表示素子に関するものである。

[0029] 液晶層内のカイラル剤が少な ヽ場合には、図 7のように、基板界面領域近傍に存在 する液晶性物質のダイレクターは急峻に捩れてしまう。すなわち、図 7に示すように、 基板界面領域（図 7に示す z方向位置が 0. 0または 1. 0付近）に存在する液晶性物 質のダイレクターは、 z方向位置がわずかに変化しただけで約 20° 〜50° 捩れてし まつ。

[0030] 一方、液晶層内のカイラル剤をある特定量だけ添加している場合には、図 8のよう に、液晶性物質のダイレクターの捩れ方は、片方の基板界面領域から、対向する基 板界面領域まで、その捩れが緩やかになる。図 8に示すように、 z方向位置が 0. 0〜 1. 0まで液晶性物質のダイレクターは連続的に変化しており、その捩れ配向の方向 が緩やかに変化して 、ることが分かる。

[0031] このように、電圧印加時に、液晶層の液晶性物質のダイレクターの捩れを、片方の 基板界面領域から、対向する基板界面領域までの間で、連続的に緩やかに変化さ せることによって、液晶層の電界変化に伴う液晶性物質の配向変化をスムーズに行う ことが可能になる。本発明は、このような構成とすることで、プレチルト角のばらつきに 起因する液晶性物質の配向の変動を吸収することが可能になり、液晶性物質の配向 の変動に伴う透過光量の変動を抑制することができるようになつている。

[0032] すなわち、本発明では、 dZpが 0. 25≤d/p≤0. 50の範囲内となるように液晶層 内にカイラル剤を適切に添加することによって、液晶層の液晶性物質のダイレクター の捩れを、連続的で緩やかに変化させることができるようになっており、その結果、プ レチルト角のばらつきに起因する表示ムラの発生を抑制することが可能になっている

図面の簡単な説明

[0033] [図 1]本発明の実施の一形態を示すものであり、液晶表示素子の概略構成を示す断 面図である。

[図 2]本発明の実施の一形態を示すものであり、回転検光子測定方法による測定方 法を示す図である。

[図 3]本発明の実施の一形態を示すものであり、液晶表示素子の概略構成を示す断 面図である。

[図 4]本発明の実施の一形態を示すものであり、両方の配向膜をラビング配向処理し た液晶表示素子における dZpと Δ ndとの関係を表すグラフである。

[図 5]本発明の実施の一形態を示すものであり、一方の配向膜のみをラビング配向処 理した液晶表示素子における dZpと Δ ndとの関係を表すグラフである。

[図 6]本発明の実施の一形態を示すものであり、図 4および図 5の両グラフを重ね合 わせたグラフである。

[図 7]従来の液晶表示素子における液晶分子の、 Zdとダイレクターの方位角との関 係を示すグラフである。

[図 8]本発明の液晶表示素子における液晶分子の、 Zdとダイレクターの方位角との 関係を示すグラフである。

[図 9]従来の液晶表示素子の電圧と光透過率との関係を示すグラフである。

[図 10]ラビング配向処理の方向を示す、アクティブマトリックス基板の平面図である。

[図 11(a)]ラビング配向処理の方向違いによる画素内の透過率差を示す概念図である

[図 11(b)]ラビング配向処理の方向違いによる画素内の透過率差を示す概念図であ る。

[図 11(c)]ラビング配向処理の方向違いによる画素内の透過率差を示す概念図である 符号の説明

[0034] 1 - 31 液晶表示素子

2 第 1の基板 (基板）

3 第 2の基板 (基板）

4 液晶層（誘電率異方性を有する物質層、誘電率異方性組成物層） 7· 10· 34· 35 配向膜 (垂直配向膜）

発明を実施するための最良の形態

[0035] 〔実施の形態 1〕

本発明の実施の一形態について図 1および図 2に基づいて説明すると以下の通り である。

[0036] (両側ラビングを用いた液晶表示素子の構成） 図 1は、本実施の形態に係る液晶表示素子の概略構成を示す断面図である。図 1 に示すように、本実施の形態に係る液晶表示素子 (液晶表示セル） 1は、互いに対向 して配置された透光性を有する一対の基板 (第 1の基板 2および第 2の基板 3)を備え 、これら一対の基板 (第 1の基板 2および第 2の基板 3)間に、液晶層（誘電率異方性 を有する物質層） 4が挟持されて 、るセル構造を有して 、る。

[0037] 第 1の基板 2は、ガラス等の透光性材料カゝらなる平板の透光性基板 5と透明電極 6と 配向膜 7とを備えている。また、第 2の基板 3も同様に、ガラス等の透光性材料からな る平板の透光性基板 8と透明電極 9と配向膜 10とを備えている。これら第 1の基板 2 および第 2の基板 3は、スぺーサ 11を介して貼り合わせることによって 1つのセルを形 成している。

[0038] 上記透明電極 6は、透光性基板 5における他方の透光性基板 8との対向面上に設 けられており、透明電極 9は、透光性基板 8における他方の透光性基板 5との対向面 上に設けられている。すなわち、これら透明電極 6と透明電極 9とは、互いに対向配 置されている。

[0039] 上記透明電極 6は、透光性基板 5上に、例えば ITO (酸化インジウム錫)等の導電 性膜をスパッタリング等によって形成し、フォトリソグラフィ一の手法を用いることによつ て適当な形状にパターユングされたものである。また、透明電極 9においても同様に 、透光性基板 8上に適当な形状にパターユングされたものである。

[0040] 透明電極 6と透明電極 9とは、この透明電極 6と透明電極 9とのパターンの互いに重 なり合う部分に画素を形成するようになっており、外部力 電位が付与されることによ り画素部分に電界を形成し、画素部分の液晶分子をスイッチングするようになって!/、 る。

[0041] 上記配向膜 7と配向膜 10とは、第 1の基板 2と第 2の基板 3との間に電圧が印加され ていない状態で、液晶分子 (液晶性物質)の長軸方向が第 1の基板 2を含む平面お よび第 2の基板 3を含む平面に対して垂直 (平行より垂直に近い状態）となるように液 晶分子の配向を制御するためのものである。配向膜 7は、第 1の基板 2における透明 電極 6が形成された側の表面全体を覆うように形成されており、配向膜 10は、第 2の 基板 3における透明電極 9が形成された側の表面全体を覆うように形成されて!ヽる。 すなわち、これら配向膜 7および配向膜 10においても、互いに対向配置されている。

[0042] 又、配向膜 7と配向膜 10とは、電界印加時に液晶分子が傾く方向を決定するため の一軸配向処理 (例えばラビング配向処理）があら力じめなされている。尚、このよう に第 1の基板 2および第 2の基板 3に設けられた配向膜 7· 10の両方にラビング配向 処理を施すことを、両側ラビングと称する。このラビング配向処理は、配向膜 7のラビ ング配向方向と配向膜 10のラビング配向方向とが、略直交するようになされている。

[0043] このような配向膜 7と配向膜 10としては、有機膜であってもよぐ無機膜であってもよ ぐ液晶分子の配向の秩序の度合いを向上させ、液晶分子を所望の方向に配向させ ることができさえすれば、特に限定されるものではない。ただし、配向膜 7と配向膜 10 とを有機薄膜により形成した場合、良好な配向効果を示すことから、配向膜 7と配向 膜 10としては有機薄膜を用いることが好ま 、。有機薄膜の中でもポリイミドは安定 性および信頼性が高ぐ極めて優れた配向効果を示すためより好ましい。なお、上記 配向膜 7と配向膜 10としては、市販の垂直配向膜を用いることができ、例えば、日産 化学工業社製の「RN— 783」（商品名）や、 JSR株式会社製の「JALS— 203」（商品 名）を用いることができる。

[0044] また、スぺーサ 11としては積水化学工業社製の「ミクロパール」（商品名）を用いるこ とができる。又、上記第 1の基板 2および第 2の基板 3の外側、つまり、第 1の基板 2お よび第 2の基板 3の対向面とは反対側の面には、偏光板 12· 13がそれぞれ設けられ ている。各偏光板 12· 13は、その偏光軸が、その偏光板 12· 13に近いほうの配向膜 のラビング配向方向と一致するように配置されて 、る。

[0045] 液晶層 4は、液晶材料 (液晶性物質)およびカイラル剤を含んで ヽる。この液晶材料 は、多数の液晶分子を含み、負の誘電率異方性 Δ εを有していると共に、所定の力 イラルビッチ長を有するものである。ただし、本発明にて使用可能な液晶材料として は、一般的な液晶材料を使用することが可能であり、特に限定されるものではない。 本実施の形態のように、負の誘電率異方性 Δ εを有する液晶材料を用いる場合に は、例えば、メルク社製の「MJ941296」（商品名）や、メルク社製の「MLC6690」（ 商品名）を用いることができる。

[0046] また、カイラル剤は、液晶材料に所定のカイラルピッチ長を付与するためのものであ る。本発明に使用可能なカイラル剤は、液晶材料や、付与するカイラルピッチ長の程 度に応じて適宜変更すればよぐ特に限定されるものではない。例えば、カイラル剤 として、メルク社製のカイラル剤「S— 811」（商品名）を用いることができる。カイラル剤 の添加量にっ 、ても、液晶材料や付与するカイラルピッチ長の程度に応じて所定の 量を添加すればょ 、が、この詳細につ ヽては後述する。

[0047] 本実施の形態に係る液晶表示素子 1は、以上の構成を備えることで、液晶層 4に透 明電極 6と透明電極 9とを介して電界印加時に液晶分子が捩れて倒れる、いわゆる 捩れ垂直配向（TVA; Twisted Vertical Alignment)モードを実現している。

[0048] (プレチルト角）

本実施の形態の液晶表示素子 1は、上述のようにラビング配向処理が施された配 向膜 7と配向膜 10とを備えているため、電界無印加時には、液晶分子が基板面に対 してある角度となるように傾 、て 、る。この場合における液晶分子の長軸と第 1の基板 2および第 2の基板 3の対向する面に対する傾き角度をプレチルト角という。より詳細 には、電圧無印加状態において、第 1の基板 2および第 2の基板 3の対向する面に対 して液晶分子のダイレクターの初期の傾き角度のことをプレチルト角という。

[0049] プレチルト角は、第 1の基板 2および第 2の基板 3の対向する面の全面に渡って同じ であることが理想的であるが、実際にはプレチルト角の若干異なる液晶分子が面全 体に渡って分布した状態になっている。すなわち、基板面全体に渡ってプレチルト角 がばらついていることになる。この「プレチルト角のばらつき」とは、液晶分子のダイレ クタ一の初期の傾き角度 (プレチルト角）が分子レベルもしくはそれに近い領域 (例え ば半径 10 μ m程度の領域内）で異なって ヽることを 、う。

[0050] 本実施の形態では、このようなプレチルト角のばらつきの範囲として、表示領域内の 液晶分子におけるプレチルト角の中央値を αとすると、 α ± 3° 程度となっている。 例えば、配向膜 7と配向膜 10とが垂直配向膜である場合には、 87° ± 3° 程度とな つている。すなわち、この場合、電圧無印加時におけるプレチルト角が 84° 力も 90 ° までの液晶分子が分布していることとなる。

[0051] プレチルト角の測定方法は、公知の技術を用いることが可能である力 例えば、タリ スタルローテーション法を応用した測定方法を用いることができる。具体的な測定原 理の概略は次のとおりである。まず、テストパネルを 2枚の偏光板の間に配置し、テス トパネルを回転させながらレーザビームを照射する。すると、光の入射角を変化させ ながら検光子を透過した光量を測定することができる。得られたテストパネルの回転 角対透過率カーブに 2 X 2行列法によるフィッティングを行ってプレチルト角を測定す る。ただし、プレチルト角を測定する方法はこれに限定されるものではなぐ他の方法 を用いて測定してもよい。

[0052] (カイラル剤の添カロ量）

カイラル剤は液晶材料中で隣接する分子と互いに捩れ構造をとる。そして、液晶材 料中の分子間の相互作用のエネルギーが低くなり、液晶材料は自発的に捩れ構造 をとるようになり、構造が安定する。従って、カイラル剤の添加量を調整することによつ て、液晶材料のカイラルピッチ長を変化させることが可能になる。

[0053] 本実施の形態では、上記カイラルピッチ長が所定の範囲となるようにカイラル剤の 添加量を調整している。具体的なカイラルピッチ長の範囲とは、液晶層 4の厚み (誘 電率異方性を有する物質層の厚み、セル厚）を d、液晶層 4を構成する液晶材料の力 イラルビッチ長を pとすると、 dZp力 0. 25≤d/p≤0. 50の関係を満たす範囲であ る。すなわち、本実施の形態の液晶表示素子 1は、液晶材料のカイラルピッチ長がこ の範囲内になるようにカイラル剤の添加量を調整している。これにより、電界印加時に おける液晶物質のダイレクターの捩れが、第 1の基板 2の基板界面領域力 第 2の基 板 3の基板界面領域までの間で、連続的に緩やかに変化する。これにより、液晶層 4 の電界変化に伴う液晶分子の配向変化をスムーズに行うことが可能になる。その結 果、液晶表示素子 1の基板面全体において透過光量の変動（光透過率の変動）を抑 制することができ、表示ムラ (ラビング筋ムラ)の発生を防止することができる。

[0054] なお、 dZpの好ましい範囲については、その根拠と共に後に別途詳述するが、表 示ムラの改善効果をより高めるために、上記 dZpは 0. 25≤d/p≤0. 48、好適に は 0. 28≤d/p≤0. 40の範囲であることがより好ましい。又、表示ムラの改善効果を さらに高めるために、上記 dZpは 0. 30≤d/p≤0. 35の範囲内であることがより好 まし ヽ。 d/p力^). 28≤d/p≤0. 40、より好適に ίま 0. 30≤d/p≤0. 35の関係を 満たすようにすることで、液晶性物質のカイラルピッチ長をより好ましい範囲に変化さ せることが可能になり、表示ムラのない良好な品位の画像を表示することができる液 晶表示素子を得ることができる。

[0055] 液晶材料のカイラルピッチ長の測定は、公知の技術を用いて行うことが可能である 力 例えば次のようにして測定することができる。すなわち、カイラルピッチ長を pとし、 カイラル剤の添力卩量を cとした場合に、 HTp = lZpcにて表される旋回能（Helical Tw isting Power ;HTp)を用いることによりカイラルピッチ長を測定することが可能である。 ただし、これに限定されるものではなぐカイラルピッチ長を測定可能な方法であれば V、かなる方法をも用いることができる。

[0056] (リタデーシヨン）

ただし、上記 dZpを上記の範囲内とした場合、 dZpの変動に対する光透過率の変 動を抑え、表示ムラ (ラビング筋ムラ）は解消できる一方で、リタデーシヨンによっては 、透過光量そのものが低下してしまう場合がある。透過光量の低下は、リタデーシヨン が比較的低い場合に生じる。よって、この場合、例えば液晶層 4の厚みを変化させる ことによって、リタデーシヨンを上げて透過光量を向上させればよい。

[0057] リタデーシヨンは、液晶層 4の厚みを dとし、屈折率異方性を Δ ηとすると、 A n X dで 表される。リタデーシヨンの好ましい範囲については、その根拠と共に後に別途詳述 する力 本実施の形態に係る液晶表示素子 1のように、 dZpが 0. 25≤d/p≤0. 5 0の範囲内である場合には、リタデーシヨン A nX dは 1000 X d/p≤ A n X dの範囲 内であることが好ましい。これにより、液晶材料のカイラルピッチ長を、表示ムラを抑制 することができるカイラルピッチ長に調整した際に発生する透過光量の低下をも抑制 することが可能になる。

[0058] また、透過光量をより向上させるために、上記 A n X dは以下の lOOO X dZp+ 100 ≤ A n X dの範囲内であることがより好ましい。

[0059] リタデーシヨンの測定は、公知の技術を用いて行うことが可能である力 例えば次の ような回転検光子測定方法を用いて測定することができる。回転検光子測定方法に よる測定方法を図 2に示す。図 2に示すように、偏光子 20および検光子 21の間に測 定物 22を配置し、偏光子 20側に配置されている光源 23から光を照射する。検光子 21を図 2の一点鎖線矢印の方向に回転させ受光部 24にて受光した光強度を用いて リタデーシヨンを測定する。この場合、リタデーシヨンを Re、光の波長をえ、平行透過 率を Tp、直交透過率を Tcとすると、リタデーシヨン (Re)は、 Re= ( λ / π ) tan^_1 (Tc ZTp) ^1/2にて算出することができる。

[0060] なお、上記液晶層 4の厚み dは、この方法にて測定したリタデーシヨンを用いて算出 することが可能である。ただし、リタデーシヨンおよび液晶層 4の厚みの測定方法はこ れに限定されるものではなぐ他の方法を用いて測定してもよ 、。

[0061] (片側ラビングを用いた液晶表示素子の構成）

次に、片側ラビングを用いた液晶表示素子の構成について図 3に基づいて説明す る。なお、説明の便宜上、図 1および図 2に示す液晶表示素子 1が有する各部材と同 様の機能を有する部材については、以下の説明でも同じ符号を用い、その説明を省 略する。また、図 1および図 2に示す液晶表示素子 1は、両方の配向膜にラビング配 向処理を施した構成としているのに対して、図 3に示す液晶表示素子は、片方の配 向膜にのみラビング配向処理を施した構成を有している。尚、このように片方の配向 膜にのみラビング配向処理を施すことを、片側ラビングと称する。

[0062] 図 3は、片側ラビングを用いた液晶表示素子 31の概略構成を示す断面図である。

図 3に示す液晶表示素子 (液晶表示セル） 31は、互いに対向して配置された透光性 を有する一対の基板 (第 1の基板 32および第 2の基板 33)を備え、これら一対の基板 (第 1の基板 32および第 2の基板 33)間に、液晶層 4が挟持されているセル構造を有 している。

[0063] 第 1の基板 32は、ガラス等の透光性材料カゝらなる平板の透光性基板 5と透明電極 6 と配向膜 34とを備えている。また、第 2の基板 33も同様に、ガラス等の透光性材料か らなる平板の透光性基板 8と透明電極 9と配向膜 35とを備えている。これら第 1の基 板 32および第 2の基板 33は、スぺーサ 36を介して貼り合わせることによって 1つのセ ルを形成している。

[0064] 上記配向膜 34は、第 1の基板 32と第 2の基板 33との間に電界が印加されていない 状態で、液晶分子の長軸方向が第 1の基板 32の面 (第 2の基板 33と対向する面）に ほぼ垂直 (平行よりも垂直に近 、状態）となるように液晶分子の配向を制御するため のものである。また、配向膜 35は、第 1の基板 32と第 2の基板 33との間に電界が印 カロされていない状態で、液晶分子の長軸方向が第 2の基板 33の面 (第 1の基板 32と 対向する面）に垂直となるように液晶分子の配向を制御するためのものである。

[0065] また、配向膜 34は、第 1の基板 32における透明電極 6が形成された側の表面全体 を覆うように形成されており、配向膜 35は、第 2の基板 33における透明電極 9および スぺーサ 36が形成された側の表面全体を覆うように形成されている。すなわち、これ ら配向膜 34 · 35にお 、ても、互いに対向配置されて!、る。

[0066] なお、図 3に示す液晶表示素子 31では、スぺーサ 36として例えば、カラーフィルタ 上に形成された榭脂製柱状スぺーサを使用しており、このスぺーサ 36は、あらかじめ カラーフィルタ上に感光性榭脂を用いてフォトリソグラフィ一法により形成される。配向 膜 35はこのスぺーサ 36 (榭脂製柱状スぺーサ）上に塗布形成されている。すなわち 、配向膜 35は、透明電極 9およびスぺーサ 36の表面全体を覆うように形成されてい ることとなるため、凹凸を有する形状となり平坦でない。このため、配向膜 35にラビン グ配向処理を施すと、ラビング筋がより大きくなり、表示ムラがより目立つようになる。 従って、本実施の形態では、配向膜 34にのみラビング配向処理を施している。尚、 配向膜 34 · 35は、図 1に示す液晶表示素子 1と同様のものを用いることができる。

[0067] また、上記第 1の基板 32および第 2の基板 33の外側、つまり、これら両基板 (第 1の 基板 32および第 2の基板 33)の対向面とは反対側の面には、偏光板 12 · 13がそれ ぞれ設けられている。偏光板 12は、その偏光軸が、配向膜 34のラビング方向と一致 するように配置されており、偏光板 13は、その偏光軸が、配向膜 34のラビング方向と ほぼ直交する方向になるように配置されている。すなわち、偏光板 12 · 13は、各偏光 軸がほぼ直交する方向となるように配置されている。ただし、偏光板 12 · 13の配置は これに限定されるものではない。

[0068] また、液晶層 4は、液晶材料およびカイラル剤を含んで ヽる。これら液晶材料やカイ ラル剤は図 1に示す液晶表示素子 1と同様のものを用いることができる。

[0069] 図 3に示す液晶表示素子 31は、以上の構成を備えることで、液晶層 4に透明電極 6 と透明電極 9とを介して電界印加時に液晶分子が捩れて倒れる、いわゆる捩れ垂直 配向（TVA; Twisted Vertical Alignment)モードを実現している。

[0070] (プレチルト角 'カイラル剤の添カ卩量 'リタデーシヨン） 図 3に示す液晶表示素子 31は、上述のようにラビング配向処理が施された配向膜 34を備えているため、電解無印加時には、液晶分子が基板面に対してある角度とな るように傾いている。図 3に示す液晶表示素子 31では、配向膜 34にのみラビング配 向処理を施しているため、液晶分子は、第 1の基板 32面に対してのみ傾いている。

[0071] 上記第 1の基板 32面に対するプレチルト角のばらつきの範囲としては、表示領域 内の液晶材料におけるプレチルト角の中央値を αとすると、 α ± 3° 程度となってい る。例えば、配向膜 34 · 35が垂直配向膜である場合には、第 1の基板 32面に対して は 87° ± 3° 程度となっており、第 2の基板 33面に対しては垂直（90° )に配向して いる。すなわち、液晶層 4には、電圧無印加時におけるプレチルト角が 84° から 90 ° までの液晶分子が分布していることとなる。

[0072] また、図 3に示す液晶表示素子 31にお 、ても、液晶材料のカイラルピッチ長が所定 の範囲となるようにカイラル剤の添加量を調整して 、る。具体的なカイラルピッチ長の 範囲は、液晶層 4の厚み (誘電率異方性を有する物質層の厚み、セル厚）を d、液晶 層 4を構成する液晶材料のカイラルピッチ長を pとすると、 dZpが、 0. 25≤d/p≤0 . 50の関係、好適には 0. 25≤d/p≤0. 48の関係を満たす範囲である。

[0073] この場合、図 3に示す液晶表示素子 31もまた、図 1に示す液晶表示素子 1と同様に 、電界印加時における液晶分子のダイレクターの捩れが、第 1の基板 32の基板界面 領域力も第 2の基板 33の基板界面領域までの間で、連続的に緩やかに変化するた め、表示ムラ（ラビング筋ムラ）の発生を防止することができる。

[0074] (カイラル剤の添加量 (カイラルピッチ長）およびリタデーシヨンの範囲の根拠） 次に、図 1に示す液晶表示素子 1および図 3に示す液晶表示素子 31において、 d Zpおよび A n X d力 上述した範囲内であることが好ましい根拠 (すなわち、 dZpお よび A nX dを上述した範囲内とすることで、上記液晶表示素子が片側ラビングであ るか両側ラビングであるかに拘らず良好な表示品位を得ることができる根拠）につ ヽ て図 4ないし図 6を用いて説明する。図 4は、両方の配向膜 7と配向膜 10とをラビング 配向処理した液晶表示素子 1における光透過率を表すグラフであり、光透過率を等 高線で示している。図 5は、一方の配向膜 34のみをラビング配向処理した液晶表示 素子 31における光透過率を表すグラフであり、光透過率を等高線で示している。ま た、図 6は、これら図 4および図 5の両グラフを重ね合わせたものである。そして、横軸 力 dZp、縦軸力 S A n X d(nm)となっている。又、光透過率は 1 (100%)が最大であり 、 0 (0%)が最小となっている。 dZpおよび A nX dの好ましい範囲は、表示ムラおよ び光透過率の観点から規定される。

(表示ムラ）

まず、表示ムラの観点力 は、図 4ないし図 6に示すように、両方の配向膜をラビン グ配向処理した液晶表示素子 1と片方の配向膜のみをラビング配向処理した液晶表 示素子 31との光透過率を測定して比較した場合において、双方の液晶表示素子 1 · 31における光透過率の変化が小さい領域は、プレチルト角のばらつきに起因する光 透過率のばらつきが小さく（透過光量の変動が小さく）、表示ムラのない領域であると 言える。従って、液晶表示素子 1 · 31の双方において光透過率の変化の小さい領域 に相当する範囲を設定すればよい。

[0075] ここで、まず dZpの範囲について説明する。図 4ないし図 6に示すように、両方の配 向膜をラビング配向処理した液晶表示素子 1と、片方の配向膜をラビング配向処理し た液晶表示素子 31との双方において、光透過率の変化が小さい部分は、光透過率 が 0. 9以上の領域 (0. 9を示す等高線にて囲まれた領域;光透過率の最も高い部分 )であることが分かる。それ以外の領域になると、各液晶表示素子 1 · 31によって光透 過率の変化の度合いが変わってしまう。従って、 dZpが、 0. 25≤d/p≤0. 50、好 適には 0. 25≤d/p≤0. 48である場合には、光透過率の変化が小さぐプレチルト 角のばらつきに起因する表示ムラ (ラビング筋ムラ)を防止することができる。

[0076] 又、より好適に ίま 0. 28≤d/p≤0. 45、より一層好適に ίま 0. 28≤d/p≤0. 40、 さらに好適には 0. 30≤d/p≤0. 40とすることで、 dZpの変動に対する各液晶表 示素子 1 · 31の光透過率の変動をより小さくすることが可能になり、 0. 30≤d/p≤0 . 35とすることによって、 dZpの変動に対する各液晶表示素子 1 · 31の光透過率の 変動をさらに小さくすることが可能になる。

[0077] すなわち、 dZpがこのような範囲となるようにカイラル材を添加することにより、電界 印加時における液晶分子のダイレクターの捩れを連続的に緩やかに 90° 変化させ ることができる。これにより、電界変化に伴う液晶分子の配向変化をスムーズに行うこ とが可能になる。このため、プレチルト角のばらつきに起因して発生するリタデーショ ン差異を、この液晶分子のスムーズな配向変化が補完し、リタデーシヨンのばらつき を液晶分子間で自己補正することができる。その結果、プレチルト角のばらつきに起 因する透過光量の変動を吸収することができ、プレチルト角のばらつきを有する液晶 表示素子においても表示ムラの発生を抑制することができる。

[0078] 以上より、表示ムラの改善効果をより高めるために、上記 dZpは上記範囲内である ことがより好ましい。ただし、 dZpは、次に述べる光透過率に対しても関係するので、 その好ましい範囲は、表示ムラと光透過率との両方の観点力 も規定される。以下、 光透過率の観点も含めて、 dZpおよび Δ ndの好まし 、範囲にっ 、て説明する。 (光透過率）

一般的に、液晶表示素子が良好な表示品位を保っための光透過率は 0. 6以上（6 0%以上）であることが好ましい。 dZpが上記範囲（0. 25≤d/p≤0. 50)内にある 場合、 dZpの値が小さい場合と比較して、 dZpの値が高いほうが、相対的に、各等 高線に対する接線の傾きが大きくなることから Δ n X dの変化に対する光透過率の変 動幅が大きぐ又、 0. 6以上、好適には 0. 7以上、さらに好適には 0. 8以上の光透 過率を確保することができる Δ n X dの範囲が狭くなる。

[0079] このため、液晶表示素子 1 · 31の双方において光透過率を確保するためには、上 記 dZpは、前記したように、図 6力ら、 0. 25≤d/p≤0. 48の範囲内とすることが好 ましく、 0. 28≤d/p≤0. 45の範囲内とすること力より好ましく、 0. 28≤d/p≤0. 4 0の範囲内とすることがさらに好ましい。尚、液晶表示素子 1と液晶表示素子 31とで、 同じ光透過率を確保できる dZpおよび Δ ndの範囲を比較した場合、液晶表示素子 31の方が一般的に範囲が狭い。従って、光透過率の観点からの dZpおよび A ndの 範囲は、主に液晶表示素子 31の特性力 規定される。

[0080] さらに、上記 d/pは、図 6に示すように、 0. 30≤d/p≤0. 40の場合、 0. 25≤d /p< 0. 30ある!/、は 0. 40< d/p≤0. 50の場合と it較して、光透過率力 0. 9以上 を示す Δ n X dの範囲が格段に広くなる。

[0081] 従って、上記 dZpは、 0. 30≤d/p≤0. 40の場合、 A nX dの変化に対し、光透 過率の変化 (変動）を、より確実に抑制することができる。 [0082] 又、上記 dZpを、 0. 30≤d/p≤0. 35とすることによって各液晶表示素子 31の光 透過率の変動をさらに小さい状態に保つことが可能になると共に、同じ液晶材料を用 いた場合に、同じ光透過率を達成するために、液晶層 4の厚み dをより薄くすることが できる。このため、上記 d/pは、 0. 30以上、 0. 35以下の範囲内とすることがより一 層好ましい。

[0083] すなわち、 dZpがこのような範囲となるようにカイラル材を添加することにより、電界 印加時における液晶分子のダイレクターの捩れを連続的に緩やかに 90° 変化させ ることができる。これにより、電界変化に伴う液晶分子の配向変化をスムーズに行うこ とが可能になる。このため、プレチルト角のばらつきに起因して発生するリタデーショ ンの差異を、この液晶分子のスムーズな配向変化が補償し、リタデーシヨンのばらつ きを液晶分子間で自己補正する。

[0084] 次に、 A n X dの範囲について説明する。前記したように、一般的に、液晶表示素 子が良好な表示品位を保っための光透過率は、 0. 6以上（60%以上)であることが 好ましい。従って、光透過率がこの値となるようにリタデーシヨンの範囲を設定すれば よい。

[0085] 図 6に示すように、 0. 25≤d/p≤0. 50である場合において、液晶表示素子 31で 光透過率が 0. 6以上である範囲を満たすためには、リタデーシヨンを 1000 X dZp≤ Δ η Χ d (図 6における、式 1000 X d/p = Δ n X dにて示される線 Sよりも上側）とすれ ばよい。リタデーシヨンをこれらの範囲とすることによって、プレチルト角のばらつきに 起因する表示ムラを防止すると共に、適切な明るさを保つことが可能になり良好な表 示品位を得ることができる。

[0086] 又、光透過率が、より好ましくは 0. 7以上（70%以上）、さらに好ましくは 0. 8以上（ 80%以上）、特に好ましくは 0. 9以上（90%以上）である場合には、より明るい表示 が可能となり、表示品位をさらに高めることができる。

[0087] 図 6に示すように、 0. 25≤d/p≤0. 50である場合において、液晶表示素子 31の 光透過率の値を 0. 7以上とするためのリタデーシヨンは、 1000 X dZp + 50≤ Δ ηΧ d (図 6における、式 1000 X dZp + 50= A n X dにて示される線 Uよりも上側）であり 、上記光透過率の値を 0. 8以上とするためのリタデーシヨンは、 1000 X dZp + 100 ≤ AnXd (図 6における、式 1000XdZp + 100= AnXdにて示される線 Vよりも上 側であり、上記光透過率の値を 0.9以上とするためのリタデーシヨンは、 1000 Xd/ p + 150≤ AnXd (図 6における、式 1000XdZp+150= AnXdにて示される線 Wよりも上側）である。この場合、プレチルト角のばらつきに起因する表示ムラを防止 すると共に、さらに明るい状態に保つことが可能になり良好な表示品位を得ることが できる。

[0088] 又、図 6に示すように、 0.25≤d/p≤0.50である場合 (好適にはこの範囲内にお いて、 dZpの下限が、 0.28、より好適には 0.3であり、上限が好適には 0.45である 場合）において、上記液晶表示素子 31のリタデーシヨンを、 1500Xd/p≤ ΔηΧά( 図 6における、式 1500XdZp= AnXdにて示される線 Kよりも上側）とすることで、 0 .9以上の光透過率を、より確実に確保することができる。

[0089] 上記液晶表示素子 31における短波長の透過率は高ぐ 0.25≤d/p≤0.50であ る場合、図 6から分かるように、上記液晶表示素子 31における高リタデーシヨン時の 光透過率は、上記液晶表示素子 31が良好な表示品位を保つ上で十分な値を確保 することができる。従って、上記液晶表示素子 31のリタデーシヨンの上限値は、特に 限定を要するものではない。ただし、図 6に示すように、リタデーシヨンが増大すること による透過光量の低下を抑制するためには、リタデーシヨンの最小値（1000 X d/p ≤ AnXd)のみならず、最大値をも規定することが好ましい。

[0090] 具体的には、例えば、図 6に示すように、 0.25≤d/p≤0.50である場合におい て、上記液晶表示素子 31のリタデーシヨンを、 AnXd≤2500XdZp+150(図 6に おける、式 Δ n X d= 2500 X d/p + 150にて示される線 Pよりも下側）かつ Δ n X d≤ 1750Xd/p + 1750(図 6における、式厶11 (1= 1750 (1/ +1750にて示 される線 Lよりも下側）とすることで、 0.7以上の光透過率を得ることができる。

[0091] 又、 0.25≤d/p≤0.50である場合【こお!ヽて、上記リタデーシヨンを、 ΔηΧά≤2 500 X d/p + 100 (図 6における、式 Δ n X d= 2500 X d/p+ 100にて示される線 Qよりも下側）かつ Δ n X d≤ 1750 X dZp + 1700 (図 6における、式 Δ nX d=— 1750 XdZp + 1700にて示される線 Mよりも下側）とすることで、 0.8以上の光透過 率を得ることができる。 [0092] 又、 0. 25≤d/p≤0. 50である場合【こお!ヽて、上記リタデーシヨンを、 Δ η Χ ά≤2 500 X d/p (図 6における、式 Δ n X d= 2500 X dZpにて示される線 Rよりも下側） 力つ A nX d≤— 1750 X dZp + 1600 (図 6における、式 A n X d=— 1750 X dZp + 1600にて示される線 Nよりも下側）とすることで、 0. 9以上の光透過率を得ることが できる。

[0093] このように、上記液晶表示素子 31のリタデーシヨンの上限をさらに規定することで、 リタデーシヨンが大きくなりすぎることによる光透過率の低下を確実に防止することが でき、適切な明るさを保つことができる。このため、上記の構成によれば、表示品位の 低下がさらに抑制され、良好な表示品位を得ることができる。

[0094] 尚、 0. 25≤d/p≤0. 50であるとき、前記したように、上記液晶表示素子 31にお ける高リタデーシヨン時の光透過率は、上記液晶表示素子 31が良好な表示品位を 保つ上で十分な値を確保することができる。し力しながら、上記液晶表示素子 31のリ タデーシヨンが 900nmを超えると、色相（着色）およびコントラスト）の問題が生じるお それがある。

[0095] そこで、上記液晶表示素子 31のリタデーシヨンは、 900nm以下とすることがより望 ましぐ上記規定に加えて、さらに、上記液晶表示素子 31のリタデーシヨンを 900nm 以下とすることで、上記光透過率を確保することができると共に、色相 (着色)および コントラストの問題が生じることがなぐ表示品位により一層優れた液晶表示素子 31を 得ることができる。

[0096] 又、より簡便には、図 6に示すように、 0. 25≤d/p≤0. 50である場合において、 上記リタデーシヨンの上限を単に 900nmとすることによつても 0. 6以上の光透過率を 確実に確保することができると共に、色相（着色）およびコントラストの問題のない液晶 表示素子 31を得ることができる。すなわち、 0. 25≤d/p≤0. 50である場合に上記 リタデーシヨンを例えば 1000 X dZp≤ A nX d≤900 (図 6において 0. 6以上の光 透過率を得ることができる線 Sよりも上側でかつ 900nm以下）の範囲内とすることで、 上記効果を奏する液晶表示素子 31を得ることができる。

[0097] 又、上記リタデーシヨンの上限を 900nmとした場合、 0. 25≤d/p≤0. 50の範囲 内において dZpの下限を 0. 28とすることで、 0. 7以上の光透過率を確保することが でき、 dZpの下限を 0.30とすることで、 0.8以上の光透過率を確保することができる

[0098] 又、上記リタデーシヨンの上限を 900nmとした場合、 0.25≤d/p≤0.50の範囲 内において dZpの上限を 0.45とすることで、 0.8以上の光透過率を確保することが でき、 dZpの上限を 0.40とすることで、 0.9以上の光透過率を確保することができる

[0099] このように、 d/piま、 0.40、より好適に ίま 0.35を境に、図 6に示すように、光透過 率を示す等高線の傾きが変化する。

[0100] このこと力ら、 0.25≤d/p≤0.50の範囲内にお!/、て、 d/p力^).40以下、より好 適には 0.35以下である場合には、図 6に示すように、上記液晶表示素子 31のリタデ ーシヨンを、 Δ nX d≤ 2500 X dZp + 150 (図 6中、線 Pよりも下側）かつ AnXd≤9 OO(nm)とすることで、 0.7以上の光透過率を得ることができ、 AnXd≤2500Xd/ p + 100 (図 6中、線 Qよりも下側）かつ AnXd≤900(nm)とすることで、 0.8以上の 光透過率を得ることができ、 AnXd≤2500XdZp (図 6中、線 Rよりも下側）かつ Δ nXd≤900(nm)とすることで、 0.9以上の光透過率を得ることができる。

[0101] 一方、 0.25≤d/p≤0.50の範囲内において、 dZpが 0.40以上である場合に は、図 6に示すように、上記液晶表示素子 31のリタデーシヨンを、 ΔηΧά≤-1750 X d/p + 1700 (図 6中、線 M りも下側）力つ AnXd≤900 (nm)とすることで、 0. 8以上の光透過率を得ることができ、 ΔηΧά≤-1750Χ d/p + 1600 (図 6中、線 N よりも下側）かつ AnXd≤900(nm)とすることで、 0.9以上の光透過率を得ることが できる。

[0102] 又、図 6に示すように、 0.25≤d/p≤0.50である場合 (好適にはこの範囲内にお いて、 dZpの下限が、 0.28、より好適には 0.3であり、上限が好適には 0.45である 場合）において、上記液晶表示素子 31のリタデーシヨンを、 1500Xd/p≤ ΔηΧά( 図 6における、式 1500XdZp= AnXdにて示される線 Kよりも上側）かつ、 AnXd ≤ 2500 X d/p (図 6における、式 Δ n X d= 2500 X dZpにて示される線 Rよりも下 佃 J)力つ AnXd≤— 1750XdZp + 1600(図 6における、式 AnXd=— 1750Xd Zp + 1600にて示される線 Nよりも下側）、より好適には、上記限定に加えてさらに Δ nXd≤900nmとすることで、 0.9以上の光透過率を、より一層確実に得ることができ る。

[0103] 尚、上記液晶表示素子 31を設計する上で、 0.6以上の光透過率を確保することが できるリタデーシヨンを、より簡便に算出するためには、例えば、上記リタデーシヨンの 下限の限定に用ぃた式（厶11 (1=1000 (17 +0 を利用してもょぃ。これにより 、上記リタデーンヨンの下限値を算出する際に、この下限値に既定の定数 αを加える だけで、上記リタデーシヨンの上限値を求めることができる。

[0104] この場合、例えば、図 6に示すように、 0.25≤d/p≤0.50である場合において、 液晶表示素子 31で光透過率が 0.6以上である範囲を満たすためには、リタデーショ ンを Δ n X d≤ 1000 X d/p + 600 (図 6における、式 Δ n X d= 1000 X d/p + 600 にて示される線 Xよりも下側）とすればよ!、。

[0105] 又、図 6に示すように、 0.25≤d/p≤0.50である場合において、リタデーシヨンを

ΔηΧά≤ 1000 X d/p + 500 (図 6における、式 Δ n X d= 1000 X d/p + 500にて 示される線 Yよりも下側）とすることで、 0.7以上の光透過率を得ることができ、 ΔηΧ d≤ 1000 X d/p+450 (図 6における、式 Δ n X d= 1000 X d/p+450にて示され る線 Zよりも下側）とすることで、 0.8以上の光透過率を得ることができる。

[0106] 従って、 0.25≤d/p≤0.50である場合にお!ヽて、ジタデーシヨンを 1000 X d/p ≤ AnXd≤1000XdZp + 600(つまり、図 6において、線 Sよりも上側でかつ線 Xよ りも下側）とすることで、 0.6以上の光透過率を得ることができ、 1000 X d/p + 50≤ Δ n X d≤ 1000 X dZp + 500 (図 6にお!/、て、線 Uよりも上側でかつ線 Yよりも下側） とすることで、 0.7以上の光透過率を得ることができ、 1000 XdZp+ 100≤ ΔηΧά ≤ 1000 X dZp+450 (図 6にお 、て、線 Vよりも上側でかつ線 Zよりも下側）とするこ とで、 0.8以上の光透過率を得ることができる。

[0107] 又、図 6に示すように、 0.28≤d/p≤0.45である場合において、リタデーシヨンを

ΔηΧά≤ 1000 X d/p + 600 (図 6にお!/、て、線 Xよりも下佃 J)とすることで、 0.7以 上の光透過率を得ることができ、 AnXd≤1000XdZp + 500(図 6において、線 Y よりも下側）とすることで、 0.8以上の光透過率を得ることができ、 AnXd≤1000Xd Zp+450(図 6において、線 Zよりも下側）とすることで、 0.9以上の光透過率を得る ことができる。

[0108] 従って、 0.28≤d/p≤0.45である場合【こお!ヽて、 f列え ίま、リタデーシヨンを 100 OXd/p + 50≤ AnXd≤1000XdZp + 600(つまり、図 6において、線 Uよりも上 側でかつ線 Xよりも下側）とすることで、 0.7以上の光透過率を得ることができ、 1000 Xd/p + 100≤ AnXd≤1000XdZp + 500(図 6にお!/、て、線 Vよりも上佃 Jで力 つ線 Yよりも下側）とすることで、 0.8以上の光透過率を得ることができ、 1000 Xd/p +150≤ ΔηΧά≤ 1000 X dZp +450 (図 6にお!/、て、線 Wよりも上側でかつ線 Zよ りも下側）とすることで、 0.9以上の光透過率を得ることができる。

[0109] 又、図 6に示すように、 0.28≤d/p≤0.40である場合において、リタデーシヨンを

Δ n X d≤ 1000 X dZp + 600 (図 6にお!/、て、線 Xよりも下側）とすることで、より確実 に 0.7以上の光透過率を得ることができ、 AnXd≤1000XdZp + 500(図 6におい て、線 Yよりも下側）とすることで、より確実に 0.8以上の光透過率を得ることができ、 Δ n X d≤ 1000 X dZp+450 (図 6にお!/、て、線 Zよりも下側）とすることで、より確実 に 0.9以上の光透過率を得ることができる。

[0110] 従って、 0.28≤d/p≤0.40である場合において、例えば、リタデーシヨンを 100 0Xd/p + 50≤ AnXd≤1000XdZp + 600(つまり、図 6において、線 Uよりも上 側でかつ線 Xよりも下側）とすることで、より確実に 0.7以上の光透過率を得ることが でき、 1000XdZp + 100≤ AnXd≤1000XdZp + 500(図 6にお!/、て、線 Vより も上側でかつ線 Yよりも下側）とすることで、より確実に 0.8以上の光透過率を得るこ と力 Sでき、 1000XdZp + 150≤ AnXd≤1000XdZp+450(図 6にお!/ヽて、線 W よりも上側でかつ線 Zよりも下側）とすることで、より確実に 0.9以上の光透過率を得る ことができる。

[0111] 又、図 6に示すように、 0.30≤d/p≤0.40、さらには 0.30≤d/p≤0.35であ る場合にぉ 、て、リタデーシヨンを Δ n X d≤ 1000 X d/p + 600 (図 6にお!/、て、線 X よりも下側）とすることで、 0.8以上の光透過率を得ることができ、 AnXd≤1000Xd Zp + 500(図 6において、線 Yよりも下側）とすることで、より確実に 0.8以上の光透 過率を得ることができ、 AnXd≤1000XdZp+450(図 6において、線 Zよりも下側 )とすることで、より確実に 0.9以上の光透過率を得ることができる。 [0112] 従って、 0.30≤d/p≤0.40、さらには 0.30≤d/p≤0.35である場合におい て、例えば、リタデーシヨンを 1000XdZp + 100≤ Δ n X d≤ 1000 X d/p + 600 ( つまり、図 6において、線 Vよりも上側でかつ線 Xよりも下側）、より好適には 1000 Xd /p + 100≤ AnXd≤1000XdZp + 500(つまり、図 6にお!/、て、線 Vよりも上佃 Jで かつ線 Yよりも下側）とすることで、 0.8以上の光透過率を得ることができ、 1000 Xd /ρ + 150≤ ΔηΧά≤ 1000 X dZp+450 (図 6にお!/、て、線 Wよりも上佃 Jで力つ線 Yよりも下側）とすることで、より確実に 0.8以上の光透過率を得ることができ、 1000 Xd/p + 150≤ AnXd≤1000Xd/p+450(図 6にお!/、て、線 Wよりも上佃 Jで力 つ線 Zよりも下側）とすることで、より確実に 0.9以上の光透過率を得ることができる。

[0113] 尚、上記 dZpの範囲並びに AnXdの範囲は、より好適な範囲となるように、それぞ れ組み合わせることができる。

[0114] 〔実施例 1〕

本実施例では、液晶層の厚み（セル厚） dを約 4.90(4.88 4.92)に設定した複 数の液晶表示素子を用いて、液晶材料のカイラルピッチ長を様々に変化させた場合 の、各々の液晶表示素子のプレチルト角のばらつきに起因する表示ムラを評価した。 液晶層の厚み d、カイラルピッチ長 p、および dZpの各値や、表示ムラの程度の評価 結果を表 1に示す。

[0115] [表 1]

液晶材料のカイラルピッチ長は、液晶材料に添加するカイラル剤の添加量で調節 した。また、各液晶表示素子 (表 1に示すパネル番号 1 1 1 7)においては、配 向膜として日産化学工業社製の「RN— 783」（商品名）を使用し、液晶層の液晶材 料としてメルク社製の「華 41296」（商品名）（Δη=0.0804 Δ ε =—4)を使用 し、液晶層に添加されるカイラル剤としてメルク社製の「S— 811」（商品名）を使用し、 偏光板として日東電工社製の「G1220DU偏光板」（商品名）を使用した。又、各評 価は室温で行った。 [0116] また、表示ムラの評価は、各々の液晶表示素子をバックライト上に置き、液晶緒表 示素子の表示面全体に渡って各電極に均一な電圧を印加することで液晶層の液晶 分子を駆動し、液晶表示素子の透過光量を調節し、液晶表示素子の表示面の透過 光量の濃淡分布を目視で観察して行った。表 1中に記載の表示ムラの程度を示す記 号の内容については表 2にて示す。

[0117] [表 2]

表 1および表 2に示すように、パネル番号 1 l (dZp = 0. 06)の液晶表示素子で は表示ムラがはっきりと確認された。また、パネル番号1 2((17 =0. 272)の液晶 表示素子では、表示ムラはぼんやり見えたものの表示品位には問題がな力つた。さら に、パネル番号 1 3(dZp = 0. 289)の液晶表示素子では、表示ムラはほとんど見 えなかった。このように、 dZpが増加するに従って表示ムラは改善され、パネル番号 1 -4 (d/p = 0. 309)の液晶表示素子では、表示ムラが目視では確認できな力つた

[0118] そして、パネル番号 1 5(dZp = 0. 377)の液晶表示素子では、表示ムラはほと んど見えず、パネル番号 1 6(dZp = 0. 447)の液晶表示素子では、表示ムラはぼ んやり見えたものの表示品位には問題がなかった。このように、 dZpがさらに増加す ると、表示ムラの程度が悪くなり、パネル番号 1 7(dZp = 0. 613)の液晶表示素子 では、表示ムラが目視ではつきりと確認された。

[0119] このように、液晶表示素子においては、 dZpを特定の領域内の値に設定することで 、表示ムラが改善されていることが分かる。

[0120] また、これらパネル番号 1 1〜1 7までの各液晶表示素子のプレチルト角のばら つきを評価するために、プレチルト角測定用の液晶セルを作成した。プレチルト角測 定用の液晶セルは、上記パネル番号 1 1〜1 7までの液晶表示素子と比較して、 配向膜のラビング方向を除いて同じになるように、同じプロセスで作成した。

[0121] このプレチルト角測定用の液晶セルは、プレチルト角を測定するために、液晶層を 挟持する 2つの基板上のそれぞれの配向膜のラビング方向は、互いに反対向きにな つている。

[0122] プレチルト角の測定は、（株)東陽テク-力社製の「PAS— 301型」（商品名）を用い て行った。また、プレチルト角の測定を、各々の液晶表示素子の表示面内の複数箇 所について行い、各々液晶表示素子の表示面内で、プレチルト角の値がどの程度の 範囲内に入っているかを評価した。

[0123] このプレチルト角の評価の結果、各々の液晶表示素子のプレチルト角は、プレチル ト角の最大値を Θ pmax、プレチルト角の最小値を Θ pminとして、 Θ pmax— Θ pmi n≤3. 0° であった。

[0124] また、各々の液晶表示素子のセル厚の測定は、大塚電子 (株）製の RETS— 1200 を用いて行った。

[0125] 以上、表 1, 2のように、本実施例の液晶表示素子において、その液晶層の液晶材 料のカイラルピッチ長を pとし、液晶層の厚さを dとして、 dZp = 0. 31程度にすると、 プレチルト角のばらつきに起因する表示ムラが低減されて均一で良好な表示特性が できた。

[0126] 〔実施例 2〕

本実施例では、液晶のカイラルピッチ長 pを P = 20、 P= 18、 P= 12に設定した 3つ の液晶表示素子を用いて、液晶層の厚み dを様々に変化させた場合の、各々の液晶 表示素子の相対透過率と表示ムラとを評価した。液晶層の厚み d、カイラルピッチ長 p 、 dZp、および A nX dの各値や、相対透過率および表示ムラの程度の評価結果を 表 3に示す。

[0127] [表 3]

各液晶表示素子 (表 3に示すパネル番号 2— 1〜2— 3)においては、配向膜として 日産化学工業社製の「RN— 783」（商品名）を使用し、液晶層の液晶材料としてメル ク社製の「華 41296」（商品名）（Δ η=0. 0804、 Δ ε =—4)を使用し、液晶層に 添加されるカイラル剤としてメルク社製の「S— 811」（商品名）を使用し、偏光板として 日東電工社製の「G1220DU偏光板」（商品名）を使用した。また、各評価は室温で 行った。

[0128] 透過率の測定は、最初に光源となるバックライトの光量 TOを測定しておき、その後 、各々の液晶表示素子をバックライト上に置いて透過する光量 T1を測定する。ここで は、透過率 Tを、 T=T1ZT0と定義する。

[0129] 表 3においては、各々の液晶表示素子の透過率をパネル番号 2— 2の液晶表示素 子の透過率で割った相対透過率を示して!/、る。

[0130] 表 3に示すように、パネル番号 2— 2の液晶表示素子とパネル番号 2— 1の液晶表 示素子とを比較すると、各々共に dZp^O. 31であるが、 A n X d= 503nmであるパ ネル番号 2— 1の液晶表示素子のほうが、 A n X d= 446nmであるパネル番号 2— 2 の液晶表示素子よりも透過率が約 12%高いことが分かる。

[0131] また、同じように、パネル番号 2— 2の液晶表示素子とパネル番号 2— 3の液晶表示 素子とを比較すると、各々共に dZp^O. 31であるが、 A n X d= 297nmであるノ ネ ル番号 2— 3の液晶表示素子のほう力 Δ n X d=446nmであるパネル番号 2— 2の 液晶表示素子よりも透過率が約 35%低いことが分かる。

[0132] なお、パネル番号 2— 1, 2- 2, 2— 3の全ての液晶表示素子において表示ムラは 確認できず、表示ムラの程度は良好であった。

[0133] 以上、表 3のように、本実施例 2においては、液晶表示素子の dZp^O. 31、 Δ ηΧ

503とすることで、透過率が高ぐ表示ムラが良好な液晶表示素子を実現すること ができた。

[0134] 〔実施の形態 2〕

次に、本発明の実施の他の形態について図 10、図 11 (a)、図 11 (b)および図 11 ( c)に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態では、実施の形 態 1で示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その 説明を省略する。本実施の形態では、前記実施の形態 1との相違点について説明す るちのとする。

[0135] 前記したように、 dZpの値を最適化することによって、両側ラビングであるか片側ラ ビングであるかに拘らずプレチルト角のばらつきによる光透過率の変動を吸収するこ とが可能になり、表示面における全体的な表示ムラを抑制することができる。しかしな がら、このように全体的な表示ムラが抑制（改善)されることで、それまでは気にならな 力つた細かな部分的な表示ムラの存在が逆に際立って見える。このような部分的な表 示ムラは、ソースライン又はゲートラインに沿って観察される。このような部分的な表示 ムラは、表示面全体を肉眼で観察しただけではそう目立たないが、各画素を電子顕 微鏡等により拡大観察することによって確認することができる。

[0136] そこで、本実施の形態では、表示面における全体的な表示ムラの抑制（改善)のみ ならず、このように全体的な表示ムラを抑制（改善)することでソースライン又はゲート ラインに沿って観察される部分的な表示ムラをも抑制することができる液晶表示素子 について考察する。尚、以下の説明においては、両側ラビングを用いた液晶表示素 子 1を例に挙げて説明するものとするが、本発明はこれに限定されるものではない。

[0137] 図 10に示す本実施形態の液晶表示素子 1は、第 1の基板がアクティブマトリックス 基板であり、ラビング配向処理の方向がソースライン 50又はゲートライン 51と平行な 方向であることが、前記実施の形態 1の液晶表示素子 1と相違する。このようにソース ライン 50又はゲートライン 51と平行にラビング配向処理することで、上記したようにソ ースライン又はゲートラインに沿って観察される部分的な表示ムラを防止することがで きる。ただし、上記ラビング配向処理は、ソースライン 50又はゲートライン 51と必ずし も平行である必要はなぐソースライン 50又はゲートライン 51に対するラビング配向 処理方向の傾きが小さいほど、ソースライン又はゲートラインに沿って観察される部分 的な表示ムラを抑制することができる。以下に、より詳細に説明する。

[0138] 本実施形態の液晶表示素子 1は、第 1の基板 2と第 2の基板 3とを備え、第 1の基板 2 (アクティブマトリックス基板）には、マトリクス状に配された複数の画素 61が設けられ ているとともに、各画素 61には、 TFT等の図示しないアクティブ素子がそれぞれ設け られている。一方、第 2の基板 3はカラーフィルタ基板であり、第 2の基板 3には、カラ 一フィルタ（図示せず）が形成されて ヽる。

[0139] 又、第 1の基板 2には、図 10に示すように、縦方向にソースライン 50が形成されて おり、それと直交する横方向にゲートライン 51が形成されている。第 1の基板 2におけ るソースライン 50とゲートライン 51とに囲まれた領域力 画素 61である。そして、ラビ ング配向処理は、アクティブマトリックス基板である上記第 1の基板 2に設けられた配 向膜 7と、カラーフィルタ基板である上記第 2の基板 3に設けられた配向膜 10との両 方に行われており、第 1の基板 2と第 2の基板 3とでは、ラビング配向処理の方向が直 行している。

(検証評価）

第 2の実施形態の液晶表示素子 1に関して、検証評価を行ったので、その内容を 以下に記載する。

[0140] 具体的には、液晶表示素子 1の表示ムラを、ラビング配向処理の方向を種々変更し た他の液晶表示素子 1と比較した結果を説明する。あわせて、アクティブマトリックス 基板である第 1の基板 2に形成された配線近傍における、プレチルト角のばらつきと 表示ムラとについて説明する。

[0141] 本検証評価に用いた液晶表示素子 1の構成は、以下のとおりである。

[0142] 上記第 1の基板 2と第 2の基板 3とに挟持されてなる液晶層 4は、その層厚み (セル 厚： d)が約 4. 90 (4. 88力ら 4. 92) mである。又、上記液晶層 4は、液晶材料と、 該液晶材料に添加されるカイラル剤とからなり、この液晶材料には、メルク社製の「M J941296J (商品名）（Δ η=0. 0804、 Δ ε = 4)力用いられ、カイラノレ剤には、同 じくメルク社製の「S— 811」（商品名）が用いられている。ここで、この液晶表示素子 3 1の dZpは、 0. 3に設定されている。

[0143] 又、上記第 1の基板 2および第 2の基板 3の内面 (液晶層に面する面）には、日産化 学工業社製の「RN— 783」（商品名）が塗布されることによって、配向膜 7と配向膜 1 0とが形成されている。

[0144] ラビング配向処理は、アクティブマトリックス基板である上記第 1の基板 2に設けられ た配向膜 7と、カラーフィルタ基板である上記第 2の基板 3に設けられた配向膜 10と に行った。

[0145] 本検証評価には、表 4に示すようにラビング配向処理の方向を種々変更した液晶 表示素子 1 (パネル 3—1から 3— 5)を用いた。

[0146] ここで、ノネル 3— 5は、第 1の基板 2に、ゲートライン 51と平行な方向（図 10の A方 向；以下、「ゲートライン方向と記す」）にラビング配向処理したアクティブマトリックス基 板を用い、第 2の基板 3に、ソースライン 50と平行な方向（図 10の E方向；以下、「ソー スライン方向と記す」）にラビング配向処理したカラーフィルタ基板を用いた液晶表示 素子 1を示す。そして、このゲートライン方向を 0° 方向とし、ソースライン 50と平行な 方向（図 10の E方向；以下、「ソースライン方向と記す」）を 90° とすると、ノネル 3— 2 は、ゲートライン方向に対し、 5° 傾いた方向（5° 方向；図 10における B方向）にラビ ング配向処理したアクティブマトリックス基板を用いた液晶表示素子 1を示す。以下同 様に、ノ ネル 3— 3は 45° 方向（図 10の Cの方向）、パネル 3— 4は 85° 方向（図 10 の Dの方向）、パネル 3— 5はソースライン方向（90° 方向；図 10の A方向）にラビン グ配向処理したアクティブマトリックス基板を用いた液晶表示素子 1を示す。ここで、 第 2の基板 3には、前記の通り、各々第 1の基板 2のラビング配向処理の方向と直行し た方向にラビング配向処理が行われたカラーフィルタ基板が用いられて 、る。

[0147] 又、上記第 1の基板 2および第 2の基板 3の外面 (液晶層 4に面しない面）には、偏 光板 2· 3として日東電工社製の「G1220DU」（商品名）が貼合されている。

(表示ムラの評価方法）

表示ムラの評価は、表 4に示すようにラビング配向処理の方向を種々変更した各々 の液晶表示素子 1をバックライト上に置き、液晶表示素子 1の表示面全体に渡って各 電極に均一な電圧を印加することで液晶層 4の液晶分子を駆動したのち、各液晶表 示素子 1の透過光量を調節しながら、各液晶表示素子 1の表示面の透過光量の濃淡 分布 (透過率の差)を目視で観察して行った。

[0148] さらに、透過率を 50%に固定した状態で、画素 61内の顕微鏡観察を行った。結果 を図 11 (a)から図 11 (c)に示す。ここで、上記顕微鏡観察は、図 11 (a)から図 11 (c) に示すように、液晶表示素子 1の表示面を構成する画素 61について、その長辺近傍 部分（図 11 (a)から図 11 (c)の L領域)および短辺近傍部分（図 11 (a)から図 11 (c) の M領域）と、画素 61の中心部分（図 11 (a)から図 11 (c)の N領域）との透過率の差 異に着目して行った。尚、各評価は室温で行った。

[0149] [表 4] パネル番号 ラビング角度 表示ムラ 画素図 配線近傍チルト L 配線近傍チルト M

3- 1 0度 ◎ a 87. 1度 87. 4度

3-2 5度 〇 b 85. 3度 85. 0度

3- 3 45度 △ c 84. 2度 84, 1度

3-4 85度 O b 85. 5度 84. 5度

3 - 5 90度 ◎ a 87. 3度 86. 8度

(評価の結果）

表 4に評価の結果を示す。表 4中、「◎」、「〇」、「△」は、相対的な表示ムラの程度 を示し、「◎」は、顕微鏡によっても表示ムラが確認できな力つたことを示す。又、「△」 は、全体的な表示ムラは抑制されているものの、顕微鏡観察の結果、配線近傍の部 分的な表示ムラが他のパネルと比べれば目立って見えることを示す。

[0150] 又、表 4の画素図 a、 bおよび cは、画素 61を顕微鏡観察したときの表示状態を示し 、それぞれ、図 11 (a)、図 11 (b)および図 11 (c)の画素 61の図を示す。

[0151] 表 4に示すように、パネル 3— 3 (ラビング配向処理の方向が図 10の Cの方向）で観 察された画素図は、図 11 (c)に示す図であり、パネル 3— 3のようにラビング配向処理 方向を 45° とした場合、画素の中心部分 (N領域)では表示ムラが観察されな力つた ものの、画素 61を顕微鏡観察したときの配線近傍 (L領域および M領域)の表示ムラ は、ノ ネノレ 3— 1, 3- 2, 3-4, 3— 5と it較すれば、、 目だ、つて見えた。

[0152] これに対し、表 4に示すように、パネル 3— 2 (ラビング配向処理の方向が図 10の B の方向）およびパネル 3— 4 (ラビング配向処理の方向が図 10の Dの方向）では、観 察された画素図は、図 11 (b)に示す図であり、表示ムラがほとんど見えな力つた。

[0153] 又、パネル 3— 1 (ラビング配向処理の方向がゲートライン方向）およびパネル 3— 5

(ラビング配向処理の方向がソースライン方向）では、観察された画素図は、図 11 (a) に示す図であり、表示ムラは見えなかった。

[0154] このことから、上記第 1の基板 32における、ソースライン 50と平行又はゲートライン 5 1と平行な方向にラビング配向処理が行われて 、ることで、ラビング配向処理が第 1 の基板 2および第 2の基板 3の両方に行われた場合であっても、細部に渡って画素 6 1の表示ムラを防止することができることが分かる。

[0155] すなわち、本実施形態の液晶表示素子 1では、ラビング配向処理がゲートライン方 向又はソースライン方向に施されて 、るので画素 61における全体的な表示ムラを抑 えることができる。し力しながら、このように全体的な表示ムラが抑えられ、画像がタリ ァになることで、それまで気にならな力つた配線近傍 (L領域および M領域）における 部分的な表示ムラの存在が浮き彫りとなった。そして、このような配線近傍の部分的 な表示ムラは、上記したように顕微鏡観察によって確認することができ、パネル 3— 2 , 3—4に示すようにこの部分的な表示ムラをも抑制、好適にはパネル 3— 1, 3— 5に 示すように防止することで、より一層表示品位を向上させることができることが分かつ た。

(表示ムラとプレチルト角との関係）

表 4における配線近傍チルト Lおよび配線近傍チルト Mは、それぞれ、画素 61の長 辺近傍部分（図 11 (a)から図 11 (c)の L領域)および短辺近傍部分（図 11 (a)力も図 11 (c)の M領域）におけるプレチルト角を示す。尚、画素 61の中心部分（図 11 (a)か ら図 11 (c)の N領域）のプレチルト角は、パネルにかかわらず、おおよそ 87° であつ た。

[0156] 表 4に示すように、本実施形態で用いた表示素子 1 (パネル 3— 1からパネル 3— 5) は、画素 61の中心部分 (N領域)のプレチルト角（87° )と配線近傍 (L領域および M 領域）におけるプレチルト角（配線近傍チルト Mおよび配線近傍チルト L)との差 (プレ チルト角の表示面内差）が何れも ± 3° 以内であり、また、上記の評価結果より、表示 ムラとプレチルト角とは相関があり、具体的には、プレチルト角の表示面内差が大き い場合には、表示ムラも大きぐ一方、プレチルト角の表示面内差が小さい場合には 、表示ムラち/ Jヽさくなることが分かる。

[0157] 本発明に係る液晶表示素子は、以上のように、対向する一対の基板と、該一対の 基板間に挟持された誘電率異方性を有する物質層とを備えた液晶表示素子であつ て、上記誘電率異方性を有する物質層が、ネマティック液晶相を示す液晶性物質と、 カイラル剤とを含み、上記誘電率異方性を有する物質層の厚みを dとし、液晶性物質 のカイラルピッチ長を pとすると、 0. 25≤d/p≤0. 50の関係を満たしているので、 表示ムラが抑制された良好な品位の画像を表示することができる。

[0158] 本発明に係る液晶表示素子は、上記の構成において、前記一対の基板の互いに 対向する面上に配向膜が各々形成されており、該各々の配向膜の表面に液晶性物 質にプレチルト角を付与するための配向処理が施されていることが好ましい。

[0159] 上記構成によれば、一対の基板の両方に配向処理が施されているので所望の光 透過率を確保できる dZp及び Δ ndの範囲を広くすることが可能となる。

[0160] 本発明に係る液晶表示素子は、上記の構成において、上記誘電率異方性を有す る物質層の厚みを dとし、液晶性物質のカイラルピッチ長を pとすると、 0. 28≤d/p ≤0. 40の関係を満たしていることが好ましい。

[0161] 本発明に係る液晶表示素子は、上記の構成において、上記誘電率異方性を有す る物質層の厚みを dとし、液晶性物質のカイラルピッチ長を pとすると、 0. 30≤d/p ≤0. 35の関係を満たしていることが好ましい。

[0162] 上記の構成によれば、、 d/p力 0. 28≤d/p≤0. 40や 0. 30≤d/p≤0. 35の 関係を満たすようにすることで、液晶性物質のカイラルピッチ長をより好ましい範囲に 変化させることが可能になり、表示ムラのない良好な品位の画像を表示することがで きる液晶表示素子を得ることができる。

[0163] 本発明に係る液晶表示素子は、上記の構成にぉ 、て、上記液晶性物質は、基板 界面領域にてプレチルト角を有しており、表示領域内の液晶性物質におけるプレチ ルト角のばらつき範囲力 プレチルト角の中央値 ± 3° である構成が好ましい。また、 本発明に係る液晶表示素子は、上記の構成において、上記プレチルト角の中央値 力 である構成が好ましい。

[0164] 上記の構成によれば、液晶性物質は基板界面領域にてプレチルト角を有している 。プレチルト角とは、電圧無印加状態における、液晶性物質のダイレクターの基板面 に対する傾き角度であり、基板に対して液晶性物質のダイレクターの初期の傾き角 度を基板表面力もの角度で表したものである。なお、配向膜に配向処理を施した基 板間に挟持される液晶性物質は、電圧無印加状態において同一の向きに配向をし ているのではなぐ若干異なる向きに配向をしている。すなわち、液晶性物質全体で はプレチルト角がばらついていることになる。これはプロセス上の問題であり、プレチ ルト角のばらつきをそろえることは困難である。

[0165] 上記液晶表示素子では、このプレチルト角のばらつきの範囲力 表示領域内の液 晶性物質におけるプレチルト角の中央値 ± 3° となっている。プレチルト角は、例え ば、 87° とすることができる。この場合、液晶性物質は、 87° ±3° に分布している こととなり、プレチルト角を Θ pとすると 84° ≤ θ p≤90° の範囲に存在することとなる

[0166] 従来の液晶表示素子においては、プレチルト角がこのばらつき状態を示す場合に は、プレチルト角のばらつきに起因する透過光量の変動を回避することは困難である 。し力しながら、 dZpを上述した範囲とすることによって、液晶性物質のダイレクター の捩れを、連続的で緩やかに変化させることができるため、基板面全体で透過光量 の変動を抑制することが可能になる。その結果、表示ムラのない良好な品位の画像 を表示することができる液晶表示素子を得ることができる。

[0167] 本発明に係る液晶表示素子は、上記の構成にぉ 、て、上記記液晶性物質の屈折 率異方性を Δηとすると、 1000Xd/p≤ AnXdの関係を満たしている構成が好まし い。

[0168] これによつて、上記配向膜のプレチルト角がばらついた状態においても、上記配向 膜のプレチルト角のばらつきに起因する透過光量の変動が抑制され、表示ムラが抑 制された表示特性を実現したうえで、光透過率が高 、捩れ配向モードの液晶表示素 子とすることができる。尚、この AnXdはいわゆるリタデーシヨンを示しており、液晶表 示素子の明るさを表す指標となっている。

[0169] 上述のように、 dZpが上記した範囲内となるようにカイラル剤の添加量を設定した 場合には、透過光量の変動を抑制することができるものの、透過光量そのものが低下 してしまう場合がある。この場合、リタデーシヨンを特定の範囲に設定することによって 、透過光量の低下を防止することが可能になる。

[0170] すなわち、 dZpを適切に設定することにより透過光量の変動を抑制した状態で、リ タデーシヨンを上記 1000XdZp≤ AnXdの範囲とすることによって、透過光量の低 下をも抑制することが可能になる。

[0171] 本発明に係る液晶表示素子は、上記の構成において、前記液晶性物質の屈折率 異方性を Δηとすると、 1000Xd/p + 100≤ AnXdの関係を満たしている構成が 好ましい。

[0172] リタデーシヨンを 1000XdZp + 100≤ AnXdの範囲とすることで透過光量の低下 をより一層抑制することができる。

[0173] その結果、表示ムラがなく適切な明るさを維持した良好な品位の画像を表示するこ とができる液晶表示素子を得ることができる。

[0174] 本発明の液晶表示素子は、 AnXd≤2500XdZp + 150力つ AnXd≤— 1750

X d/p + 1750の関係を満たして 、る構成が好ま U、。

[0175] 上記の構成によれば、 dZpが 0.25≤d/p≤0.50の関係を満たしており、かつ Δ nd力 Sl000XdZp≤ AnXdの関係を満たす場合に、透過率 0.7をより確実に達成 することができる。

[0176] 本発明の液晶表示素子は、 AnXdが 900nm以下である構成が好ましい。

[0177] 上記の構成によれば、色相（着色）およびコントラストの問題の発生を抑制しながら 高 、透過率をえることができる。

[0178] 本発明の液晶表示素子は、 1500Xd/p≤ AnXd、かつ、 AnXd≤2500XdZ p、力つ、 ΔηΧά≤ - 1750 Xd/p + 1600,力つ、 AnXd≤900nmの関係を満た している構成が好ましい。

[0179] 上記の構成によれば、 dZpが 0.25≤d/p≤0.50の関係を満たしており、かつ Δ nd力 SlOOOXdZp≤ AnXdの関係を満たす場合に、透過率ほぼ 0.9をより確実に 達成することができる。

[0180] 本発明に係る液晶表示素子は、上記の構成において、上記液晶性物質が、電界 の無印加時に光学的等方性を示し、電界印加時に光学的異方性を示す構成が好ま しい。

[0181] 上記の構成によれば、電界無印加時には光を遮断して電界印加時に光を透過す る、いわゆるノーマリブラック型の液晶表示素子とすることができる。ノーマリブラック 型の液晶表示素子は、コントラストが非常に高いため、透過光量の変動による表示ム ラが発生しやす!/、ものの、本発明の構成とすることによってこれを回避することができ る。

[0182] 本発明に係る液晶表示素子は、上記の構成にぉ 、て、上記基板と誘電率異方性 を有する物質層との間に、液晶性物質にプレチルト角を付与する垂直配向膜を備え ている構成が好ましい。また、本発明に係る液晶表示素子は、上記の構成において 、上記液晶性物質が、負の誘電率異方性を有する液晶性物質である構成が好まし い。

[0183] 上記の構成によれば、ノーマリブラック型の液晶表示素子とすることができ、コントラ ストの高 、液晶表示素子にぉ ヽても表示ムラのない良好な品位の画像を表示するこ とがでさる。

[0184] 本発明の液晶表示素子は、上記の構成において、上記配向処理が施された一方 の基板が、ソースラインを有するアクティブマトリックス基板であって、上記配向処理が 、ラビング配向処理であり、上記ラビング配向処理の方向力 上記アクティブマトリック ス基板におけるソースラインと平行な方向である構成が好ましい。

[0185] 又、本発明の液晶表示素子は、上記の構成において、上記配向処理が施された一 方の基板力 ゲートラインを有するァティブマトリックス基板であって、上記配向処理 力 ラビング配向処理であり、上記ラビング配向処理の方向力 上記アクティブマトリ ックス基板におけるゲートラインと平行な方向である構成が好ましい。

[0186] これによつて、ソースライン近傍もしくはゲートライン近傍のプレチルト角は配線段差 等の影響があり従来のラビング配向処理の方法 (配線を斜めに横切る方法)では制 御することが困難でありどうしても中央値 ± 3° を超えてしまう領域が発生し、その結 果ソースラインもしくはゲートラインに沿った表示不良が発生してしまうものもあったが 、その表示不良が改善できる。

[0187] 詳しくは、アクティブマトリックス基板には、その上下及び左右方向にソースライン及 びゲートラインが形成されているため、上記基板は、その配向膜表面に凹凸を有して いる。そして、従来のラビング配向処理の方向は、上記ソースライン及びゲートライン に対しておよそ 45° の方向で施される。すなわち、従来のラビング配向処理は、ソー スライン及びゲートラインを、斜め方向に横切る方向で施される。この場合、ソースラ イン近傍又はゲートライン近傍では、配線 (ソースライン及びゲートライン)段差等の 影響によって、プレチルト角を所望の角度に制御することが難しぐばらつきを上記し たように中央値 ± 3° に抑制することは困難である。そして、このことは、ソースライン 又はゲートラインに沿った表示ムラが発生する原因となっている。

[0188] これに対して、本発明の液晶表示素子は、ラビング配向処理力 ソースライン又は ゲートラインに平行な方向で施されているので、配線段差の影響が少なぐプレチル ト角のばらつきをプレチルト角の中央値 ± 3° に制御することが容易になる。

[0189] 従って、ソースライン又はゲートラインに沿った表示ムラの発生を抑制でき、さらなる 表示品位の向上を図ることができる。

[0190] 尚、ラビングが所望の方向で施されたかを事後的に検証する方法としては、例えば 、配向膜表面の光学異方'性を測定する方法や、 AFM (Atomic Force Microscope : 原子間力顕微鏡)を用いて表面観察をする方法等がある。尚、上記光学異方性を測 定する装置としては、株式会社東陽テク二力製の液晶配向膜評価システム: PI— Ch ecker等がある。

[0191] 尚、本発明は、上述した各実施の形態に限定されるものではなぐ請求項に示した 範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施の形態にそれぞれ開示された技術的 手段を適宜組み合わせて得られる実施の形態についても本発明の技術的範囲に含 まれる。

[0192] 次に、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は これらに限定されるものではない。

産業上の利用の可能性

[0193] 本発明の液晶表示素子は、垂直配向モードの液晶表示素子であって、表示ムラの 発生を防止することができるものである。このため、テレビやモニタ等の画像表示装置 や、ワードプロセッサ（ワープロ）やパーソナルコンピュータ等の OA機器、あるいは、 ビデオカメラ、デジタルカメラ、携帯電話等の情報端末等に備えられる画像表示装置 に広く適用することができる。従って、本発明は、家電産業、機械産業等のディスプレ ィを必要とする広範な産業分野に好適に用いることができる。

Claims

請求の範囲

[I] 対向する一対の基板と、該一対の基板間に挟持された誘電率異方性を有する物質 層とを備えた液晶表示素子であって、

上記誘電率異方性を有する物質層が、ネマティック液晶相を示す液晶性物質と、力 ィラル剤とを含み、

上記誘電率異方性を有する物質層の厚みを dとし、液晶性物質のカイラルピッチ長 を Pとすると、 0.25≤d/p≤0.50の関係を満たしていることを特徴とする液晶表示 素子。

[2] 前記一対の基板の互いに対向する面上に配向膜が各々形成されており、該各々 の配向膜の表面に液晶性物質にプレチルト角を付与するための配向処理が施され て 、ることを特徴とする請求項 1に記載の液晶表示素子。

[3] 0.28≤d/p≤0.40の関係を満たしていることを特徴とする請求項 1に記載の液 晶表示素子。

[4] 0.30≤d/p≤0.35の関係を満たしていることを特徴とする請求項 1に記載の液 晶表示素子。

[5] 上記液晶性物質は、基板界面領域にてプレチルト角を有しており、表示領域内の 液晶性物質におけるプレチルト角のばらつき範囲力 プレチルト角の中央値 ±3° で あることを特徴とする請求項 1に記載の液晶表示素子。

[6] 前記プレチルト角の中央値が 87° であることを特徴とする請求項 1に記載の液晶 表示素子。

[7] 前記液晶性物質の屈折率異方性を Δηとすると、 1000XdZp≤AnXdの関係を 満たして!/、ることを特徴とする請求項 1に記載の液晶表示素子。

[8] 前記液晶性物質の屈折率異方性を Δηとすると、 1000XdZp+100≤AnXdの 関係を満たして ヽることを特徴とする請求項 1に記載の液晶表示素子。

[9] Δ n X d≤ 2500 X d/p + 150力つ Δ n X d≤— 1750 X d/p + 1750の関係を満 たして 、ることを特徴とする請求項 7に記載の液晶表示素子。

[10] AnXdが 900nm以下であることを特徴とする請求項 1に記載の液晶表示素子。

[II] 1500XdZp≤ AnXd、力、つ、 AnXd≤2500XdZp、力、つ、 ΔηΧά≤-1750 X d/p + 1600,かつ、 A nX d≤900nmの関係を満たしていることを特徴とする請 求項 1に記載の液晶表示素子。

[12] 前記液晶性物質が、電界の無印加時に光学的等方性を示し、電界印加時に光学 的異方性を示すことを特徴とする請求項 1に記載の液晶表示素子。

[13] 上記基板と誘電率異方性を有する物質層との間に、液晶性物質にプレチルト角を 付与する垂直配向膜を備えて ヽることを特徴とする請求項 1に記載の液晶表示素子

[14] 上記液晶性物質が、負の誘電率異方性を有する液晶性物質であることを特徴とす る請求項 1に記載の液晶表示素子。

[15] 上記一対の基板のうちの少なくとも一方の基板力ソースラインを有するアクティブマ トリックス基板であり、

上記配向処理は、該アクティブマトリックス基板の配向膜の表面に施されており、該 配向処理がラビング配向処理であり、

該ラビング配向処理におけるラビング方向力 上記アクティブマトリックス基板のソー スラインと平行な方向であることを特徴とする請求項 1に記載の液晶表示素子。

[16] 上記一対の基板のうちの少なくとも一方の基板がゲートラインを有するアクティブマ トリックス基板であり、

上記配向処理は、該アクティブマトリックス基板の配向膜の表面に施されており、該 配向処理がラビング配向処理であり、

該ラビング配向処理におけるラビング方向力 上記アクティブマトリックス基板のゲ 一トラインと平行な方向であることを特徴とする請求項 1に記載の液晶表示素子