WO2012108313A1 - 液晶ディスプレイ - Google Patents

Abstract

本発明は、高透過率、高コントラスト、及び、高い配向安定性を実現できる新規表示モードの液晶ディスプレイを提供することを目的とする。本発明は、液晶セルと偏光板とを備えた液晶ディスプレイであって、上記液晶セルは、複数の画素を含んで構成される第１基板及び第２基板と、液晶分子を含む垂直配向型の液晶層と、上記第１基板の液晶層側の表面に設けられた第１配向膜と、上記第２基板の液晶層側の表面に設けられた第２配向膜とを備え、上記複数の画素は各々、１以上の配向領域を有するものであり、上記配向領域において、第１配向膜及び第２配向膜のいずれか一方の配向膜近傍にある液晶分子の長軸方向は当該配向膜が設けられた基板表面に対して垂直配向性を有し、もう一方の配向膜近傍にある液晶分子の長軸方向は当該配向膜が設けられた基板表面に対してプレチルト角を有し、上記偏光板は、液晶セルの観察者側に設けられる円偏光板を必須とする。

Description

液晶ディスプレイ

本発明は、液晶セルと偏光板とを備える液晶ディスプレイに関する。より詳しくは、垂直配向型の液晶層をもち、片側基板のみにおいてプレチルト角が設けられているＶＡＨＡＮ（Vertical Alignment Hybrid Aligned Nematic、ＨＡＮ配向ともいう）モード等に適用され、特に、モバイル機器、電子ブック、ＰＣモニター等のような中小型液晶用途に好適な液晶ディスプレイに関するものである。

液晶ディスプレイは、一対のガラス基板等の基板間に液晶表示素子を挟持して構成され、薄型で軽量かつ低消費電力といった特長を有する。液晶ディスプレイは、それらの特長を活かして、モバイル用途、各種のモニター、テレビ等の用途に利用され、日常生活及びビジネスに欠かすことのできないものとなっている。近年においては、携帯電子機器の発展及び市場展開による中小型液晶ディスプレイの需要増大に伴って、モバイル機器、電子ブック、フォトフレーム、ＩＡ（産業機器）、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）モニター用途等の用途に幅広く採用されている。これらの様々な用途に対応して種々の表示特性を発揮させるために、各種表示モードの液晶ディスプレイ（一般的に液晶表示パネルともいう）が検討されている。各表示モードでは、液晶層の光学特性を変化させるために、各表示モードに特有の電極配置及び／又は基板設計が採用される。

従来の液晶ディスプレイの中で、中小型液晶ディスプレイに適用できる表示モードとしては、例えば、ＣＰＡ（Continuous Pinwheel Alignment）モードが挙げられる。このようなＣＰＡモードに適した液晶ディスプレイとしては、垂直配向型の液晶層を有し、電圧印加状態において放射状傾斜配向状態をとる配向規制力を発現する配向規制構造が液晶層に形成された液晶表示装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

またＣＰＡモードの液晶ディスプレイとしては、上述した液晶表示装置の構成と同様に、アクティブマトリクス基板と対向基板とによって負の誘電異方性を有する液晶分子を含む液晶層が挟持され、アクティブマトリクス基板には画素電極及びＴＦＴの走査配線（ゲートバスライン）が設けられ、対向基板には対向電極と液晶ドメインの中心に対応する領域に放射状傾斜配向を安定化させるための配向規制構造である凸部とが設けられ、アクティブマトリクス基板及び対向基板の液晶層側の表面には垂直配向膜が設けられた液晶表示装置が開示されている（例えば、特許文献２参照）。この液晶表示装置は、垂直配向膜上に形成されたポリマー構造物を含んでいて、ポリマー構造物周辺の液晶分子のプレチルト方向の方位は、電圧無印加状態においても、電圧印加時の傾斜方向と同じ方向に規定される。ポリマー構造物は、液晶層を構成する液晶材料に重合性組成物（重合性を有するモノマー又はオリゴマー）を予め混入しておき、この重合性組成物を紫外光照射で重合することによって形成される。この重合工程は、ＰＳＡ（Polymer-Sustained Alignment）工程とも呼ばれる。

更に、液晶ディスプレイのパネル面に対して負の誘電率異方性を有する液晶分子を略垂直方向に配向した、いわゆるＶＡ（Vertically Aligned）モードで動作する液晶ディスプレイに関し、液晶分子がツイスト角を形成し、かつ、液晶分子が一対の基板に対して略垂直な方向に配向する液晶表示装置が開示されている（例えば、特許文献３、４参照）。特許文献３には、この液晶表示装置においては、応答速度、視野角及びコントラストが最適化されると記載されている。
なお、従来のＴＮ（Twisted Nematic）モードの液晶ディスプレイにおいては、楕円偏光板を使用する構成が開示され（例えば、特許文献５～７参照）、これらの文献には、特にＴＮモードの液晶表示装置において、コントラストの視野角を拡大できることが記載されている。以下、楕円偏光板を用いたＴＮモードを楕円偏光ＴＮモードともいう。

特開２００２－２０２５１１号公報 特開２００９－１２２２５４号公報 特許第３２８２９８６号明細書 特表２００８－５３８８１９号公報 特開２００６－３０１５７９号公報 特開２００８－１１６９８４号公報 特開２００９－７５５３３号公報

液晶ディスプレイの需要が増大する中、特に、モバイル機器、電子ブック、ＰＣモニター等のような中小型液晶ディスプレイの発展が目覚ましく、高透過率、高コントラストで配向安定性の高い液晶ディスプレイの供給に対する要求が高まっている。
このような液晶ディスプレイにおいては、液晶セルと偏光板とをどのように構成するのかが重要な検討項目である。偏光板は、円偏光板と直線偏光板とに大別される。以下、直線偏光板を用いる方式を直線偏光モード、円偏光板を用いる方式を円偏光モードともいう。例えば、偏光板の種類と液晶セルの表示モードとの組み合わせとしては、一つの代表的な表示モードであるＣＰＡモードと円偏光板との組み合わせが考えられる。

しかしながら、円偏光板とＣＰＡモードとを組み合わせた場合、斜め視角において低階調で表示が潰れる課題や、配向規制構造であるリベットによる透過率低下の課題がある。その原因としては、次のことが挙げられる。すなわち、低階調で表示が潰れる課題は、ＣＰＡモードのプレチルト角が９０°であり、電圧印加時に閾値付近で液晶分子の倒れる方向が定まらないことに起因する。リベットは液晶分子がリベットを中心に放射状に倒れるためのトリガーの役割を担っている。ＣＰＡモードの場合、図４に示されるように電圧（液晶の駆動電圧）－透過光強度の関係を示すグラフにおいて、液晶の配向特性が変化する閾値付近で透過光強度が急峻に変化する。そのため、そのような変曲点付近において、階調表現の滑らかさが失われ、階調の跳び及び／又は潰れが発生する。また、該グラフが少しでも左右にシフトするとシフト前後で透過光強度の差が大きくなる。従って焼付き残像が発生しやすい。

上記のような円偏光板を用いたＣＰＡモードにおいては、プレチルト角が９０°よりも小さければ、すなわち液晶分子がパネル面の法線方向から傾いていれば上述したような課題は解決される。
そこで、ＣＰＡモードに９０°未満のプレチルト角を付与することが考えられるが、そのような技術としては、すでにＰＳＡ技術を用いることが提案されている（例えば、特許文献２参照）。ただ、依然としてリベットを取り除くことはできず、図２０に示されるように突起物であるリベットの面積分の透過率ロスがあり、これによる透過率低下の課題が残っている。
また、ＰＳＡ技術特有の課題が新たに生じてしまう。そのような課題としては、液晶層中の残存モノマーに起因する焼付きの発生、紫外線照射による液晶の分解又は劣化によってもたらされる信頼性低下、残存モノマーによる信頼性低下等が挙げられる。これらの現状を鑑みて、より信頼性の高い、簡便なプロセスによって作製できる表示モードが求められている。

一方で、特許文献３には、上述のようにＶＡモードとＴＮモードを組み合わせたモードの液晶表示装置において直線偏光板を用いた実施形態が開示され、コントラスト、視野角特性及び応答特性を最適化することが開示されている。以下、ＶＡモードとＴＮモードを組み合わせたモードをＶＡＴＮ（Vertical Aligned Twisted Nematic）モードともいい、直線偏光板を用いたＶＡＴＮモードを直線偏光ＶＡＴＮモードともいう。ただ、このような直線偏光ＶＡＴＮモードにおいては、視野角特性を良くするために、一画素において液晶分子の配向特性が異なる領域を複数設けるドメイン分割（例えば４ドメイン分割等）を行った場合、隣り合うドメイン間の境界（ドメイン境界）及び画素のエッジに発生する暗線が透過率を落とすといった課題が生ずる。また、プロセス上の要因により、上下基板においてプレチルト角が互いに異なる場合、透過率が下がる。このため、プロセスマージンが狭く、高品位液晶製品を提供するための生産工程管理を厳密に行う必要が生ずる。また、直線偏光ＶＡＴＮモードの場合、プレチルト角が大きいほど上記のように透過率低下をきたし、逆にプレチルト角が小さいほど透過率が高くなるが、プレチルト角が小さくなると電圧無印加時の伝播光の感じる複屈折は大きくなるため光抜けが増大し、結果としてコントラストの低下をもたらす。
なお、楕円偏光ＴＮモードにおいても、視野角特性向上のためにドメイン分割を行った場合には、ドメイン境界に欠陥線（暗線）を生じ、コントラスト及び／又は透過率の低下をもたらす。またドメイン分割を行わなくとも、ＴＮモードに代表される水平配向モードは、ＶＡ（垂直配向）モードに比べてコントラストが低くなる。

更に、近年、タッチパネル方式の液晶ディスプレイが急速に普及していて、特にタッチパネル機能を備えた中小型液晶パネルの需要拡大が著しい。そのような状況の中、液晶パネルの表面を指又はペンで押すと、押圧による液晶の配向乱れが起き、配向が元通りに戻らないという課題が明らかになった。
このように、パネル表面を押すと表示が乱れるという課題の詳細な原因は不明であるが、ＣＰＡモードの場合、プレチルト角が９０°、すなわち液晶分子が基板表面に対して傾きをもたない垂直配向であるため、配向乱れが生ずると、それを復元するのに時間がかかり、配向が安定しない（配向が復元するまでの時間が長くなる）ことに起因するものと思われる。

上記のように各種のモードの中で、従来のＣＰＡモードに円偏光板を組み合わせ、更にＰＳＡ技術を採用することによって高透過率を達成できる可能性があるが、本発明者らは、ＣＰＡモードに円偏光板を組み合わせただけであれば、階調表示の潰れ、リベットによる透過率低下が生じ、また、ＰＳＡ技術を採用したとしてもそれに伴う課題が生じることを見出した。また、直線偏光ＶＡＴＮモードにおいても、画素エッジの暗線による透過率低下、上下基板におけるプレチルト角の差によるプロセスマージンの減少、プレチルト角の大小による透過率低下、コントラスト低下、パネル表面押圧時における液晶の配向安定性の課題があることを見出した。そして、上記課題を詳細に分析し、表示モードと偏光板との組み合わせに関して鋭意検討したものである。

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、高透過率、高コントラスト、及び、高い配向安定性を実現できる新規表示モードの液晶ディスプレイを提供することを目的とする。好ましくは、高透過率、高コントラストを実現することができ、ドメイン分割をした構成において、プレチルト角が大きいときに透過率が低下し、プレチルト角が小さいときにコントラストが低下するために透過率とコントラストとを両立できる構成とすることができないという課題を解決することができ、しかも、ＰＳＡ技術に伴う課題や、上下基板におけるプレチルト角の差によるプロセスマージンの減少、プレチルト角の大小による透過率低下、コントラスト低下といった課題を解決することができる新規表示モードの液晶ディスプレイを提供することを目的とするものである。

本発明者らは、表示モードと偏光板との組み合わせについて種々検討したところ、ＣＰＡモードに円偏光板を組み合わせ、更にＰＳＡ技術を採用した液晶ディスプレイと、直線偏光ＶＡＴＮモードの液晶ディスプレイとでは上述したような改善すべき課題が生ずることから、表示モードと偏光板との最適化において更に工夫の余地があることに着目した。そして、円偏光ＶＡＨＡＮモードを使用することによって、上記表示モードと偏光板との組み合わせからは予期し得ない表示特性が発現されることを見出すとともに、例えば視野角向上のためのドメイン分割を採用したとしても、直線偏光ＶＡＴＮモードとは異なり、透過率低下の課題を解決することができることを見出し、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。

本発明のある側面は、新たな表示モードとして円偏光ＶＡＨＡＮモードを使用する液晶ディスプレイである。ＶＡＴＮモード及びＶＡＨＡＮモードは、いずれも垂直配向モードであるが、ＶＡＴＮモードでは両基板の配向膜近傍における液晶分子がプレチルト角をもつ。それに対して、ＶＡＨＡＮモードでは、同一ドメイン内において、いずれか一方の片側基板の配向膜近傍における液晶分子は、その長軸方向と基板表面とがなす角が略９０°となる垂直配向形態となり、もう一方の片側基板の配向膜近傍における液晶分子の長軸方向が基板に対してプレチルト角をもつという、片側基板のみにおいてプレチルト角が発現されるように設定される。以下では、本発明に係る液晶ディスプレイを円偏光ＶＡＨＡＮモードとも表現する。一般的なＴＮモードでプレチルト角が約５°程度のところを、円偏光ＶＡＨＡＮモードの好ましい形態においては、同一ドメイン内において、片側基板上の配向が略９０°、すなわち垂直配向となることと、もう片側基板上の配向もプレチルト角が大きいこと（好ましくは約７５°以上）が特徴である。本来、ＴＮモードに円偏光板を組み合わせた液晶素子は、表示素子として使用することはできない。円偏光モードで高透過率を達成するためには、液晶層が捩れ（ツイスト）成分を含まないことが必要なためである。ＴＮモードに円偏光板を組み合わせた液晶素子を表示素子として機能させるためには、捩れた初期配向から捩れ成分が少ない配向を達成するという、一見不可能な構成を要求される。ＣＰＡモードでは、捩れ成分が存在しないため、ＣＰＡモードにおいて円偏光板を採用すれば、その点だけからすれば高透過率となる。一方、ＶＡＴＮモードでは、通常、液晶分子は上下基板の間で所定の角度（例えば９０°）捩れているため、ＣＰＡモードより透過率が低くなることが予想される。しかし、円偏光ＶＡＨＡＮモードにおいて片側基板で最適なプレチルト角を選ぶことにより、ＣＰＡモードよりも更に高透過率を実現でき、かつ低階調において斜め視角で表示が潰れるといった課題を解決することができることを見出した。この方式では、ＰＳＡ技術を採用しなくてもよく、その場合、ＰＳＡ工程における液晶層への紫外線照射が無いため、電圧保持率（ＶＨＲ：Voltage Holding Ratio）の低下がなく、また、液晶材料にモノマー等の添加剤を加えないため、すなわち液晶層には残存モノマーが含有されないために、信頼性の高い液晶ディスプレイが作製可能である。更に、画素中に、突起物（リベット）を配置しなくてもよく、その場合、突起物による透過率低下が抑制され、より高透過率となる。

本発明に係る液晶ディスプレイでは、上記のようにＶＡＨＡＮモードにおいて、直線偏光板のみを用いず、円偏光板を使用する。更に、片側基板においてプレチルト角を最適化することで直線偏光ＶＡＴＮモード以上の高透過率を達成することができる。このようにＶＡＨＡＮモードにおいて円偏光板を用いた場合、特筆すべきは、プロセス上の要因により上下基板に対する液晶分子の傾き角（プレチルト角）が互いに異なっても透過率はほとんど下がらないことが挙げられる。すなわち、直線偏光ＶＡＴＮモードとは異なって、上下基板におけるプレチルト角の間に差が生じたことによる影響を受けにくく、そのため、生産工程においてこのようなプレチルト角の差が生じることを許容することができ、プロセスマージンが広いという新たな特徴をＶＡＨＡＮモードに対して付与することができる。

本発明に係る液晶ディスプレイにおける必須構成を示せば、下記の通りとなる。
すなわち、本発明の別の側面は、液晶セルと偏光板とを備えた液晶ディスプレイであって、
上記液晶セルは、複数の画素を含んで構成される第１基板及び第２基板と、上記基板間に設けられ、液晶分子を含む垂直配向型の液晶層と、上記第１基板の液晶層側の表面に設けられた第１配向膜と、上記第２基板の液晶層側の表面に設けられた第２配向膜とを備え、
上記複数の画素は各々、１以上の配向領域を有するものであり、
上記配向領域において、第１配向膜及び第２配向膜のいずれか一方の配向膜近傍にある液晶分子の長軸方向は当該配向膜が設けられた基板表面に対して垂直配向性を有し、もう一方の配向膜近傍にある液晶分子の長軸方向は当該配向膜が設けられた基板表面に対してプレチルト角を有し、
上記偏光板は、液晶セルの観察者側に設けられる円偏光板を必須とするものである
液晶ディスプレイである。
以下に、本発明に係る液晶ディスプレイを詳述する。なお、以下では、第１及び第２基板を上下基板ともいい、第１及び第２基板の一方を上基板、他方を下基板ともいう。

本発明の液晶ディスプレイは、垂直配向モードの液晶ディスプレイであり、ＶＡＨＡＮモードの液晶セルと、液晶セルの観察者側の円偏光板とを備える。
上記ＶＡＨＡＮモードは、液晶ディスプレイの表示モードの一種である。上記ＶＡＨＡＮモードでは通常、液晶層における電圧が閾値電圧未満の状態、好ましくは、液晶層に電圧が印加されない電圧無印加の状態で、配向領域（ドメイン）内において、液晶層中の液晶分子の長軸方向が配向膜の配向規制力によって基板表面に対して垂直配向性を有しつつ、上下基板のうちのいずれか一方の片側基板の配向膜表面近傍における液晶分子の長軸方向が基板表面に対してプレチルト角を有する。すなわち、ドメイン内において、いずれか一方の片側基板の配向膜表面近傍における液晶分子の長軸方向が基板表面に対して略垂直となり、もう一方の片側基板の配向膜表面近傍における液晶分子の長軸方向が基板表面に対して傾いた（プレチルトした）状態となっている。したがって、ドメイン内において、一方の片側基板の配向膜は、液晶分子の配向方位を規定するが、他方の片側基板の配向膜は、液晶分子の配向方位を規定する必要はない。なお、液晶層における電圧が閾値電圧未満の状態、液晶層に電圧が印加されない電圧無印加の状態を総称してオフ状態という。このようなＶＡＨＡＮモードの生産工程においては、例えば、いずれか一方の片側基板には、垂直配向膜を形成するもののプレチルト角を付与する配向処理を施さず、もう一方の片側基板には、垂直配向膜を形成し、プレチルト角を付与する配向処理（好適には光配向処理）を施すことができる。本発明に係る液晶ディスプレイのようにＶＡＨＡＮモードであれば、プレチルト角を付与するための配向処理を片側基板に対してのみ行うことも可能であり、そのため配向処理回数を減らすことができることから、生産性の向上による液晶ディスプレイのコスト削減を図ることができる。
上記ＶＡＨＡＮモードの液晶層は、通常では、負の誘電率異方性を有するネマチック液晶分子を含んで構成されることになる。

上記液晶セルは、１以上の配向領域（ドメイン）を各々有する複数の画素を含んで構成され、第１及び第２基板によって挟持された上記のような垂直配向型の液晶層を有する。ＶＡＴＮモードであれば、上記オフ状態で、第１配向膜近傍の液晶分子の長軸方向を第１基板表面に投影した方位と第２配向膜近傍の液晶分子の長軸方向を第２基板表面に投影した方位とが互いに交差する。言い換えれば、ＶＡＴＮモードでは、各ドメイン内において、第一基板近傍の液晶分子の配向方位と、第二基板近傍の液晶分子の配向方位とが互い交差するように設定される。しかしながら、本発明に係る円偏光ＶＡＨＡＮモードにおいては、そのように捩じれた配向方位の設定をしなくてもよい。
なお、通常の実施形態においては、一画素における一つのドメインにおいては、上基板の配向膜近傍の液晶分子のプレチルト方向は互いに同じ、すなわち揃っており、かつ下基板の配向膜近傍の液晶分子のプレチルト方向は互いに同じ、すなわち揃っている。一画素に２以上のドメインを有する場合、一つのドメインと他の一つのドメインとでは、上基板の配向膜近傍の液晶分子のプレチルト方向と下基板の配向膜近傍の液晶分子のプレチルト方向とのうち少なくとも一方が互いに異なることになる。一画素に２以上のドメインを有することを配向分割ともいう。

本発明に係る液晶ディスプレイにおけるプレチルト角とは、上記オフ状態で、基板（配向膜）表面と、基板（配向膜）表面に対して傾いた配向膜近傍の液晶分子の長軸方向とがなす角度である。図３を用いて説明すれば、上記オフ状態において、液晶分子の長軸が基板（配向膜）表面に対してなす極角であって、０°を超えて９０°未満となる角度である。また、オフ状態かオン状態かに関わらず、基板（配向膜）表面と、配向膜近傍の液晶分子の長軸方向とがなす角度を表すときは、チルト角又は極角という。

なお、垂直配向性の用語における技術的範囲は、厳密に垂直であることに限られず、通常のＶＡＨＡＮモード及び／又はＶＡＴＮモードにおいて許容される範囲内で基板（配向膜）近傍において垂直配向性であると評価されるものであればよい。好ましくは、第１配向膜近傍の液晶分子のプレチルト角及び第２配向膜近傍の液晶分子のプレチルト角のうち、いずれか一方のプレチルト角が７５°以上、８９．９°以下であり、もう一方のプレチルト角が８９．９°よりも大きい。
また本発明に係る液晶ディスプレイの構成としては、上述したような構成要素を必須として形成されるものである限り、その他の構成要素により特に限定されるものではない。
本発明に係る液晶ディスプレイは、液晶パネル、液晶表示素子、液晶表示装置と呼ばれるものであってもよい。

上記偏光板は、更に、液晶セルの背面側に設けられる円偏光板を含むものであることが好ましい一つの実施形態である。この形態においては、本発明に係る液晶ディスプレイが液晶セルの背面側に設けられた円偏光板を更に備えることになる。本発明に係る液晶ディスプレイにおいては、液晶セルの観察者側に円偏光板を設けることが必須であるが、液晶セルの背面側にも円偏光板を設けるか否かは、次のように液晶ディスプレイの表示方式が透過型であるか反射型であるかによる。すなわち、本発明に係る液晶ディスプレイは、バックライトによる光が液晶セルを透過することによって表示を行う透過型の液晶表示装置であってもよく、外光が液晶セルに入射し、反射することによって表示を行う反射型の液晶表示装置であってもよく、また、これら両者を合わせて透過によって表示を行う領域（透過領域）と反射によって表示を行う領域（反射領域）とを有する半透過型の液晶表示装置に適用されてもよい。透過型の場合、液晶セルの観察者側と背面側との両側に円偏光板を設けることが好ましく、反射型の場合、液晶セルの観察者側のみに円偏光板を設けることが好ましい。また、半透過型において、液晶層を通過した入射光を基板で反射させる場合、液晶セルの観察者側と背面側との両側に円偏光板を設けると、透過領域では透過光は背面側の円偏光板、液晶層及び観察者側の円偏光板をこの順に通り、反射領域では入射光が観察者側の円偏光板及び液晶層をこの順に通った後に基板で反射し、そして、反射光が液晶層及び観察者側の円偏光板をこの順に通ることになるため好ましい。
これによって、透過型、反射型及び半透過型のいずれの場合も、液晶セルから観察者側に出射する光が円偏光板による作用を同様に受けることになる。

上記液晶セルは、液晶層のリタデーションが３００～４００ｎｍ（より好適には３１５～３８５ｎｍ）であることが好ましい一つの実施形態である。液晶層のリタデーションは、（セル厚）×（Δｎ）によって決まり（Δｎは屈折率異方性）、透過率に関係することになる。従って、透過率－リタデーションの関係を示すグラフから、透過率が高くなるリタデーションとなるように設定すればよい。円偏光ＶＡＨＡＮモードの場合は、最適なリタデーションは、３５０ｎｍであるが、一般的に液晶セル（液晶パネル）のセル厚は±１０％程度のプロセスマージンが存在するので、３５０±３５ｎｍとすることが好ましい。また３５０±５０ｎｍの範囲においては、ＣＰＡモードに円偏光板を組み合わせた形態と比較して高い透過率を実現することができる。
また上記リタデーションの設定は、透過型の液晶表示装置及び半透過型の液晶表示装置の透過領域に適用する場合に有効であるが、反射型及び半透過型にも適用可能である。反射型の液晶表示装置及び半透過型の液晶表示装置の反射領域における好適な液晶層のリタデーション範囲は、透過型の半分、すなわち（３５０±５０）／２ｎｍ（より好適は（３５０±３５）／２ｎｍ）となる。

なお、本発明に係る液晶ディスプレイにおいては、上下基板において液晶分子の垂直配向性が異なることになるが、ダイレクター方位角（液晶分子のプレチルト方位角）－セル厚の関係を示すグラフの傾き、すなわち実効的なリタデーションはほとんど変わらず、液晶分子の平均方位角のみが大きく変わることになる。従って、円偏光モードにおいては、原理的に複屈折媒質（＝液晶分子）の軸方位（＝平均方位角）は透過率に依存しないので、上記リタデーション範囲を適用可能となる。

本発明に係る円偏光ＶＡＨＡＮモードにおいては、ドメイン内において、第１配向膜上の液晶分子の垂直配向性（極角）と、第２配向膜上の液晶分子の垂直配向性（極角）とは、実質的に互いに異なっている、すなわち上下基板におけるプレチルト角が実質的に相違していると評価される。これは、円偏光ＶＡＨＡＮモードでは通常、ドメイン内において、いずれか一方の片側基板における液晶分子の垂直方向の配向性が略９０°となり、もう一方の片側基板における液晶分子の垂直方向の配向性のみがプレチルト角をもって傾いているためである。好ましい実施形態の一つとしては、上記垂直配向性（極角）は、第１配向膜近傍と第２配向膜近傍とにおける差が１．０°以上である形態（プレチルト角上下非対称形態ともいう）が挙げられる。この場合、下記のような上下基板におけるプレチルト角が実質的に同じ形態よりも透過率のプレチルト角への依存性が少ないが、プレチルト角が大きいほど透過率が高く、明るくなる。このように、本発明に係る円偏光ＶＡＨＡＮモードによれば、生産工程において上下基板におけるプレチルト角の間に差が生じた場合のプレチルト角上下非対称形態に対しても、高透過率を維持することができ、プロセスマージンを広くすることが可能である。

これに対して、液晶ディスプレイの形態の一つとしては、ＶＡＴＮモードにおいて、プレチルト角が第１配向膜近傍と第２配向膜近傍とにおける差が１．０°未満である形態（プレチルト角上下対称形態ともいう）が挙げられる。この形態では、第１配向膜上の液晶分子のプレチルト角と、第２配向膜上の液晶分子のプレチルト角とは、実質的に同じである、すなわち上下基板におけるプレチルト角が実質的に同じであると評価される。この場合、上下基板におけるプレチルト角が実質的に互いに異なる形態よりも透過率がプレチルト角の影響を受けやすく、プレチルト角が大きいほど透過率が高く、明るくなる。

本発明に係る円偏光ＶＡＨＡＮモードにおいて、上記プレチルト角については、下記のような好ましい実施形態を挙げることができる。
それは、上記プレチルト角が８４°以上、９０°未満（例えば８９．９°以下）である形態、すなわち第１配向膜近傍の液晶分子のプレチルト角及び第２配向膜近傍の液晶分子のプレチルト角のうち、いずれか一方のプレチルト角（プレチルト角（Ａ）ともいう）が８４°以上、９０°未満（例えば８９．９°以下）であり、もう一方のプレチルト角（プレチルト角（Ｂ）ともいう）が略９０°である（例えば８９．９°よりも大きい）形態である。この形態においては、プレチルト角（Ａ）が８４°以上で直線偏光ＶＡＴＮモードと比較してより高いコントラストを実現することができ、プレチルト角（Ａ）が大きくなるほどコントラストが高くなり、９０°近辺では頭打ち状態となる。

上記プレチルト角（Ａ）の好ましい範囲の下限としては、７５°以上であってもよく、この場合は、ＣＰＡモードに円偏光板を組み合わせた形態と比較してより高い透過率を実現することができる。また、上記プレチルト角（Ａ）の好ましい範囲の上限としては、８９．９°よりも若干小さな角度であってもよい。好ましくは、８９．７°以下、より好ましくは、８９．５°以下である。
プレチルト角（Ａ）の好ましい範囲の上限値を上記のように設定することによって、液晶ディスプレイに対する押圧による表示の乱れを改善することができる。円偏光ＶＡＨＡＮモードにおいて、片側基板におけるプレチルト角が小さいほどプレチルト方位角の方向にはたらく配向規制力が増し、押圧による配向乱れに対して復元力が強く働くためであると考えられる。また、片側基板におけるプレチルト角が９０°未満であるため、加圧により配向が乱れてから配向が復帰するまでの時間を顕著に改善することができる。このような形態においては、高透過率及び高コントラストを達成できることに加えて、配向安定性が高いことが相まって、液晶ディスプレイの表面に押圧がかかる用途において表示性能の向上を図ることができ、特にタッチパネル方式の中小型液晶ディスプレイに好適なものとなる。

なお、プレチルト角の測定に関して、プレチルト角上下対称形態の場合はもちろんのこと、プレチルト角上下非対称形態の場合にもプレチルト角を測定することは可能である。プレチルト角上下非対称形態の場合には、上下基板を分解して各々の基板を用いて液晶セルを作製して液晶を注入し、上基板同士の液晶セル、下基板同士の液晶セルを作製した後、それぞれのプレチルト角を測定すれば、第１配向膜近傍における液晶分子のプレチルト角、第２配向膜近傍における液晶分子のプレチルト角を測定することができる。

本発明に係る液晶ディスプレイには、一画素において液晶分子の配向方位が互いに異なる複数の領域（ドメイン）を形成する配向分割（分割ドメイン）を適用することができ、下記のような好ましい形態を挙げることができる。
すなわち、上記複数の画素は各々、２以上の配向領域を有する形態、４以上の配向領域を有する形態である。視野角特性の向上、生産工程の効率性等の観点から、特に好ましい実施形態は、上記複数の画素は各々、４つの配向領域を有する形態である。
２ドメインのＶＡＨＡＮモードの特徴は配向処理が２回で終わる事であり、片側基板のみを配向処理してもよい。４ドメインのＶＡＴＮモードでは両基板を処理する必要があるので２回＋２回＝４回の処理が必要である。ＶＡＨＡＮモードを４ドメイン化するには、やはり４回処理が必要であり、例えば図３９（４回＋０回）又は図４０（２回＋２回）に示す処理が可能であり、一方の基板を１回処理し、他方の基板を３回処理しても構わない。図３９は、片側基板に４回配向処理（例えば、光照射）し（図３９（ａ））、この基板をもう一方の未処理の基板（図３９（ｂ））と貼り合わせる場合を示している。図４０は、それぞれの基板に２回配向処理して貼り合わせる場合を示している。ＶＡＨＡＮモードの４ドメイン化の利点としては視野角の対称性が上がる事が挙げられる。透過率及びコントラストに関しては、ＶＡＨＡＮモードにおいて、４ドメインは２ドメインと殆ど同等である。

上記のように、円偏光ＶＡＨＡＮモードにおいて分割ドメインの構成を採用する形態は、直線偏光ＶＡＴＮモードにおいて分割ドメインの構成を採用する場合に見出された新たな課題に対して有効なものとなる。すなわち、直線偏光ＶＡＴＮモードにおいては、一画素を複数のドメインに分割している境界の暗線が原因で、透過率ダウン、低コントラストを引き起こすという課題が新たに見出された。これに対して、一画素に１つの配向方位の領域しかないシングルドメインの場合は、ドメイン間の境界がないため、プレチルト角が高くても透過率及びコントラストはあまり下がらない。本発明に係る液晶ディスプレイは、分割ドメインの構成を採用する場合も採用しない場合も、従来のＣＰＡモード等の表示モードに対して技術的意義を有することになるが、分割ドメインの構成を採用する場合は、上記新規な課題に対しても有効なものとなり、従って、より大きな技術的意義を有することになる。

また分割ドメインの構成を採用する場合、直線偏光ＶＡＴＮモードの最適プレチルト角と円偏光ＶＡＨＡＮモードの最適プレチルト角との範囲が異なることになる。シングルドメインでは、両者の最適プレチルト角は９０°に近いほど良い、という同様な特性を発揮する。これに対して、分割ドメインの構成を採用するマルチドメインでは、両者の最適プレチルト角は異なることになる。従って、本発明に係る液晶ディスプレイの最適な構成は、直線偏光ＶＡＴＮモードの偏光板を円偏光板にただ変えただけではなく、更にプレチルト角を最適化したところにも重要な技術的意義を有することになる。更にいえば、ＶＡＨＡＮモードにおいて上述した課題を解決できることを見出したところにも技術的意義を有するものである。
このように、本発明に係る液晶ディスプレイの好ましい形態は、円偏光ＣＰＡモード及び／又は直線偏光ＶＡＴＮモードに見出された新たな課題の解決を図ることができるという点で、これらに対して特に有用な構成を備えたものとなっている。

本発明に係る液晶ディスプレイは、モノクロ表示の液晶ディスプレイであってもよいし、各画素が複数のサブ画素から構成されるカラー表示の液晶ディスプレイであってもよい。本発明に係る液晶ディスプレイをカラー表示の液晶ディスプレイに適用する場合は、上述の各画素は、サブ画素と読み替えることができる。

本発明によれば、高透過率、高コントラスト、及び、高い配向安定性を実現できる新規表示モードの液晶ディスプレイを提供することができる。また、本発明の好ましい実施形態によれば、高透過率、高コントラストを実現することができ、ドメイン分割をした構成において、プレチルト角が大きいときに透過率が低下し、プレチルト角が小さいときにコントラストが低下するために透過率とコントラストとを両立できる構成とすることができないという課題を解決することができ、しかも、ＰＳＡ技術に伴う課題や、上下基板におけるプレチルト角の差によるプロセスマージンの減少、プレチルト角の大小による透過率低下、コントラスト低下といった新たな課題を解決することができる新規表示モードの液晶ディスプレイを提供することができる。

本発明の比較形態（比較例１）である円偏光ＣＰＡモードにおける液晶セルの（ａ）平面模式図、（ｂ）断面模式図、（ｃ）リベットの拡大平面模式図である。 本発明の比較形態（比較例１）である円偏光ＣＰＡモードにおける円偏光板とＣＰＡモードの液晶セルとの関係を示す斜視概念図である。 本明細書における角度の定義を示す概念図である。 本発明の比較形態（比較例１）である円偏光ＣＰＡモードにおける電圧－透過光強度の関係をシミュレーションした結果を示すグラフである。 本発明の参考形態（参考例１）である円偏光ＶＡＴＮモードにおけるドメイン分割を説明するための模式図であり、液晶セルの（ａ）平面模式図（一画素にＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４の４つのドメイン）、（ｂ）断面模式図（Ｄ１、Ｄ２の２つのドメイン）、（ｃ）断面模式図（Ｄ３、Ｄ４の２つのドメイン）である。 本発明の参考形態における配向分割を例示する図であり、（ａ）は、液晶ディスプレイが４ドメインを有する形態において、一対の基板の間に閾値以上のＡＣ電圧が印加された状態における一画素（又は１サブ画素）内の平均の液晶ダイレクターの方向と、一対の基板（上下基板）に対する光配向処理の方向と、ドメインの分割パターンとを示す平面模式図であり、（ｂ）は、（ａ）で示した液晶ディスプレイに設けられる円偏光板を構成する直線偏光板の吸収軸方向を示す模式図である。なお、（ａ）中、実線矢印は、下基板（例えば、駆動素子基板）に対する光配向処理の方向を示し、点線矢印は、上基板（例えば、カラーフィルタ基板）に対する光配向処理の方向を示す。 本発明の参考形態における配向分割を例示する図であり、（ａ）は、液晶ディスプレイが図６とは別の４ドメインを有する形態において、一対の基板の間に閾値以上のＡＣ電圧が印加された状態における一画素（又は１サブ画素）内の平均の液晶ダイレクターの方向と、一対の基板（上下基板）に対する光配向処理の方向と、ドメインの分割パターンとを示す平面模式図であり、（ｂ）は、（ａ）で示した液晶ディスプレイに設けられる円偏光板を構成する直線偏光板の吸収軸方向を示す模式図であり、（ｃ）は、一対の基板の間に閾値以上のＡＣ電圧が印加された時の（ａ）のＧ－Ｈ線における断面模式図であり、液晶分子の配向方向を示す。なお、（ａ）中、点線矢印は、下基板（例えば、駆動素子基板）に対する光配向処理の方向を示し、実線矢印は、上基板（例えば、カラーフィルタ基板）に対する光配向処理の方向を示す。また、（ｃ）中、点線は、ドメイン間の境界を示す。 本発明の参考形態（参考例１）である円偏光ＶＡＴＮモードにおける電圧－透過光強度の関係をシミュレーションした結果を示すグラフである。 本発明の比較形態（比較例２）である直線偏光ＶＡＴＮモードにおける直線偏光板とＶＡＴＮモードの液晶セルとの関係を示す斜視概念図である。 本発明の比較形態（比較例２）である直線偏光ＶＡＴＮモードにおいて、プレチルト角を７５°～８９．８°の範囲で変化させ、電圧印加時に液晶ディスプレイを法線方向から見たときの一画素における明るさのシミュレーション結果を示す。 本発明の比較形態（比較例２）である直線偏光ＶＡＴＮモードにおけるプレチルト角－コントラスト比を示すグラフである。 本発明の実施形態又は参考形態（実施例１又は参考例２）である円偏光ＶＡＨＡＮモード又は円偏光ＶＡＴＮモードにおける円偏光板とＶＡＨＡＮモードの液晶セル又はＶＡＴＮモードの液晶セルとの関係を示す斜視概念図である。 本発明の参考形態（参考例２）である円偏光ＶＡＴＮモードにおいて、プレチルト角を７５°～８９．８°の範囲で変化させ、電圧印加時に液晶ディスプレイを法線方向から見たときの一画素における明るさのシミュレーション結果を示す。 本発明の参考形態（参考例２）である円偏光ＶＡＴＮモードにおけるプレチルト角－コントラスト比を示すグラフである。 本発明の比較形態（比較例３）である円偏光ＴＮモードにおける電圧－透過光強度の関係と、本発明の参考形態（参考例２）である円偏光ＶＡＴＮモードにおける電圧－透過光強度の関係とを示すグラフである。 本発明の比較形態（比較例３）である通常の直線偏光ＴＮモードの表示原理を示す概念図である。（ａ）は、液晶パネルに電圧無印加時であり、（ｂ）は、液晶パネルに電圧印加時の状態である。 本発明の比較形態（比較例３）である円偏光ＴＮモードの液晶素子が表示素子にならない原理を示す概念図である。（ａ）は、液晶パネルに電圧無印加時であり、（ｂ）は、液晶パネルに電圧印加時の状態である。 本発明の参考形態（参考例３）である円偏光ＶＡＴＮモード（プレチルト角上下対称形態の場合）の液晶セルにおいて、液晶分子のプレチルト方位角が上下基板間で捩じれていることを示す一例を概念的に表した図である。 本発明の参考形態（参考例３）である円偏光ＶＡＴＮモード（プレチルト角上下対称形態の場合）において、上下基板における液晶分子のプレチルト角を共に７５°から８９．８°に変化させたときの液晶分子のプレチルト方位角の分布を示すグラフである。 本発明の比較形態（比較例４）である円偏光ＣＰＡモードにおいて、電圧印加時に液晶ディスプレイを法線方向から見たときの一画素における明るさのシミュレーション結果を示す。 本発明の参考形態（参考例４）である円偏光ＶＡＴＮモード（プレチルト角上下非対称形態の場合）の液晶セルにおいて、液晶分子のプレチルト方位角が上下基板間で捩じれていることを示す一例を概念的に表した図である。 本発明の参考形態（参考例４）である円偏光ＶＡＴＮモード（プレチルト角上下非対称形態の場合）において、下基板においてプレチルト角を８８°に固定し、上基板においてプレチルト角を７５°から８９．８°まで変化させたときのダイレクター方位角分布を示すグラフである。 本発明の実施形態（実施例１）である円偏光ＶＡＨＡＮモード（プレチルト角上下非対称形態の場合、円偏光ＶＡＴＮモードを含む）において、下基板においてプレチルト角を８８°に固定し、上基板においてプレチルト角を７５°から９０°の範囲で変化させ、電圧印加時に液晶ディスプレイを法線方向から見たときの一画素における明るさのシミュレーション結果を示す。 本発明の参考形態（参考例２）である円偏光ＶＡＴＮモード（プレチルト角上下対称形態及び上下非対称形態の場合）及び本発明の実施形態（実施例１）である円偏光ＶＡＨＡＮモード並びに比較形態（比較例２）である直線偏光ＶＡＴＮモードにおける透過光強度のプレチルト角依存を比較して示したグラフである。 本発明の実施形態（実施例１）である円偏光ＶＡＨＡＮモード（プレチルト角上下非対称形態の場合、円偏光ＶＡＴＮモードを含む）におけるプレチルト角－コントラスト比を示すグラフである。 本発明の参考形態（参考例５）である円偏光ＶＡＴＮモード（プレチルト角上下非対称形態の場合）における透過光強度のリタデーション依存を示すグラフである。 本発明の参考形態（参考例６）である円偏光ＶＡＴＮモードにおける液晶セルの断面概念図である。 本発明の参考形態（参考例６）において、液晶セルの概形と加圧点の関係を示す平面概念図である。 本発明の参考形態（参考例６）において、プレチルト角－加圧後の配向復帰時間の関係を示すグラフである。 本発明の実施形態（実施例２）である円偏光ＶＡＨＡＮモードにおけるドメイン分割を説明するための模式図であり、液晶セルの（ａ）平面模式図（一画素にＤ１、Ｄ２の２つのドメイン）、（ｂ）断面模式図（Ｄ１の１つのドメイン）、（ｃ）断面模式図（Ｄ２の１つのドメイン）である。 本発明の実施形態（実施例２）である円偏光ＶＡＨＡＮモードにおける電圧－透過光強度の関係をシミュレーションした結果を示すグラフである。 本発明の実施形態（実施例３）である円偏光ＶＡＨＡＮモードにおける円偏光板とＶＡＨＡＮモードの液晶セルとの関係を示す斜視概念図である。 本発明の実施形態（実施例３）である円偏光ＶＡＨＡＮモードにおいて、下基板のプレチルト角を９０°に固定し、上基板のプレチルト角を７５°～８９．８°の範囲で変化させ、電圧印加時に液晶ディスプレイを法線方向から見たときの一画素における明るさのシミュレーション結果を示す。 本発明の実施形態（実施例３）であるＶＡＨＡＮモード及び比較形態（比較例２）である直線偏光ＶＡＴＮモードにおける透過光強度のプレチルト角依存を比較して示したグラフである。 本発明の実施形態（実施例３）である円偏光ＶＡＨＡＮモードにおけるプレチルト角－コントラスト比を示すグラフである。 本発明の実施形態（実施例４）である円偏光ＶＡＨＡＮモードにおける透過光強度のリタデーション依存を示すグラフである。 本発明の実施形態（実施例５）である円偏光ＶＡＨＡＮモードにおけるドメイン分割を説明するための模式図であり、液晶セルの（ａ）平面模式図（一画素にＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４の４つのドメイン）、（ｂ）断面模式図（Ｄ１、Ｄ２の２つのドメイン）、（ｃ）断面模式図（Ｄ３、Ｄ４の２つのドメイン）である。 本発明の実施形態（実施例５）である円偏光ＶＡＨＡＮモードにおいて、（ａ）６Ｖ電圧印加時に液晶ディスプレイを法線方向から見たときの一画素における液晶分子の配向方位を、（ｂ）そのときの明るさのシミュレーション結果を示す。 本発明の実施形態である円偏光ＶＡＨＡＮモードにおける４つのドメイン分割を示す平面模式図であり、（ａ）一方の基板における４回の配向処理方向、（ｂ）未処理の他方の基板を示す。 本発明の実施形態である円偏光ＶＡＨＡＮモードにおける４つのドメイン分割を示す平面模式図であり、（ａ）一方の基板における２回の配向処理方向、（ｂ）他方の基板における２回の配向処理方向を示す。

以下に実施形態を掲げ、本発明を図面を参照して更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。
なお、本発明の実施形態（実施例）及び比較形態（比較例）の説明順は、比較形態と対比した本発明の実施形態の特徴を把握しやすいようにするために、比較例、実施例の順に説明する。また、片側の基板側における液晶分子の極角が略９０°であり、もう片側の基板側における液晶分子が基板表面に対して傾いていて、その極角（プレチルト角）が９０°未満である本発明に係る円偏光ＶＡＨＡＮモードとともに、両側基板における液晶分子が基板表面に対して傾いていて、それぞれの極角（プレチルト角）が９０°未満であるＶＡＴＮモードを本発明に係る実施形態に対しての参考例として開示する。

（比較例１）
円偏光ＣＰＡモード液晶セル
液晶の配向シミュレーションは、「ＬＣＤＭＡＳＴＥＲ　Ｐｒｉｍｅ３Ｄ　ｖｅｒ．４．９７（商品名、シンテック社製）」にて行った。計算条件は下記の通りである。
セルサイズは５０μｍ×６０μｍ、セル厚は液晶層厚１．５μｍで計算した。
用いた液晶は、ＭＢＢＡ（Ｎ－（４－Ｍｅｔｈｏｘｙｂｅｎｚｙｌｉｄｅｎｅ）－４－ｎ－ｂｕｔｙｌａｎｉｌｉｎｅ）であり、屈折率異方性Δｎ＝０．２５５、誘電率異方性Δε＝－０．５、プレチルト角は９０°で計算した。計算波長は５５０ｎｍである。
図１に示すようなＣＰＡモード液晶セル１０Ｂを用いた。図１（ａ）は、液晶セルにおける液晶層とリベットとの関係を液晶セルの観察者側（上側基板の法線方向）から見た平面模式図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ－Ｂ線における断面模式図である。また、図１（ｃ）は、図１（ａ）に示されたリベットの拡大平面模式図である。

上側基板（観察者側基板、例えばガラス基板）１には突起物（リベット）７を単位セルの中心に配置しており、リベット７の厚みは０．５μｍ、リベット７のテーパー角は５０°である。更に透明電極（例えばＩＴＯ膜）３と配向膜５を全面にベタで（切れ目なく）配置している。その厚さはそれぞれ１００～２０００Å程度であり、液晶層９の厚み１．５μｍに対して充分に小さいので、計算上は無限の薄さに設定している。下側基板（背面側基板、例えばガラス基板）２には透明電極（例えばＩＴＯ膜）４と配向膜６のみを配置しており、透明電極４は単位セル境界から１μｍ内側に４８μｍ×５８μｍの大きさでベタで（切れ目なく）配置しており、配向膜６は全面にベタで（切れ目なく）配置してある。透明電極４と配向膜６のそれぞれの厚みは上側基板１と同様の理由により、無限の薄さに設定している。
なお、図１（ａ）及び図１（ｂ）においては、液晶分子８が配向膜５、６に対して垂直に配向しつつ、上側基板１のリベット７を中心に、放射状に配向していることが概念的に示されている。

前述の液晶セル１０Ｂを図２の如く２枚の円偏光板１１ａ、１１ｂで挟む。上下の直線偏光板の吸収軸１３ａ、１３ｂは互いに直交しており、それぞれの直線偏光板と隣接して積層されたλ／４板の遅走軸１４ａ、１４ｂは、吸収軸１３ａ、１３ｂに対して４５°の角度をなす方向に配置されており、こられの積層体が円偏光板としての機能を有している。角度の定義は図３の通りである。
図３において、極角は、基板表面に対する角度であり、基板表面に対して平行な方向を０°とし、垂直方向（法線方向）を９０°とする。また、方位角は、基板表面に対して平行な面におけるある方向を０°、すなわち基準としたときに、それに対する方位を示す角度である。３次元方向を示す（ｘ，ｙ，ｚ）を用いて説明すると、極角は、ｘｙ平面においてｘ軸方向に対してなす角度と定義され、方位角は、ｘｚ平面においてｘ軸方向に対してなす角度と定義される。図３においては、極角及び方位角がともに０°となる方向が（方位角，極角）＝（０°，０°）で示されている。
なお、図３に示される角度の定義を液晶分子の配向に当てはめれば、次のようになる。
すなわち、図３において、極角は、液晶分子における長軸方向の基板表面に対する角度であり、また、方位角は、液晶分子における長軸方向を基板表面に投影し、基板表面におけるある方位を０°としたときに、それに対して基板表面に投影された方位が示す角度である。

図４は、円偏光ＣＰＡモードの液晶パネルを斜め（極角４５°）から見た場合の電圧－透過光強度の関係をシミュレーションした結果である。このグラフにおいて、４．１Ｖ付近に急峻に透過光強度が変化する箇所が存在する。この箇所において階調表現の滑らかさが失われ、階調の跳び及び／又は潰れが発生する。また、この電圧－透過光強度の関係を示すグラフは少しでも左右にシフトすると、シフト前後で透過光強度の差が大きくなる。従って、円偏光ＣＰＡモードにおいては、焼付き残像が発生しやすいという課題がある。

（参考例１）
円偏光ＶＡＴＮモード液晶セル
比較例１と同様に、液晶の配向シミュレーションを行った。計算条件は下記の通りである。
液晶層９の分割方法は図５に示される通りであり、単位セルを４つの領域（同一面積のＤ１～Ｄ４）に分割し、液晶のプレチルト角は８８．０°（極角）に設定した。上側基板１近傍においてＤ１とＤ３のプレチルト方向の方位は互いに１８０°異なり、上側基板１近傍においてＤ２とＤ４のプレチルト方向の方位は互いに１８０°異なる。また、下側基板２近傍においてＤ１とＤ２のプレチルト方向の方位は互いに１８０°異なり、下側基板２近傍においてＤ３とＤ４のプレチルト方向の方位は互いに１８０°異なる。Ｄ１とＤ２のツイスト角については、絶対値はそれぞれ９０°であるが、符号の正負が互いに異なる。Ｄ３とＤ４のツイスト角については、絶対値はそれぞれ９０°であるが、符号の正負が互いに異なる。セルサイズ、セル厚、液晶、その物性値等の他の条件は比較例１と同様である。ただし、リベットは配置していない。図５（ｂ）は、図５（ａ）のＣ－Ｄ線における断面模式図であり、図５（ｃ）は、図５（ａ）のＥ－Ｆ線における断面模式図である。

このように、ＶＡＴＮモードの液晶表示装置では、図５に示すように液晶層を挟持する基板間に印加される電圧が閾値電圧未満のオフ状態において、第１配向膜及び第２配向膜は、負の誘電率異方性を有する液晶分子を基板面（配向膜表面）に対して垂直な方向から少し傾いた方向に配向させる。また、オフ状態において、一方の基板（配向膜）近傍の液晶分子（以下、上方の液晶分子ともいう。）の配向方位と、他方の基板（配向膜）の近傍の液晶分子（以下、下方の液晶分子ともいう。）の配向方位とは、互いに略直交する。また、ＶＡＨＡＮモードの液晶表示装置では、液晶層を挟持する基板間に印加される電圧が閾値電圧未満のオフ状態において、第１配向膜及び第２配向膜は、ドメイン内において、いずれか一方が負の誘電率異方性を有する液晶分子を基板面（配向膜表面）に対して垂直な方向から少し傾いた方向に配向させ、もう一方が液晶分子を基板面（配向膜表面）に対して傾かずに略垂直な方向に配向させることになる。
液晶分子の配向方位とは、液晶分子の傾斜方向を基板面に投影したときに示す方位を意味している。本参考形態では、液晶層を挟持する基板間に印加される電圧が閾値電圧未満のオフ状態においては、プレチルト方向及びツイスト角の絶対値が上記のようになり、上方の液晶分子と下方の液晶分子とを互いに略直交する方位に配向させることになる。この場合、ＶＡＴＮモードにおける液晶表示が可能な程度に、上方の液晶分子と下方の液晶分子とを実質的に互いに直交する方位に配向させるものであれば、これらの液晶分子を完全には直交させなくてもよく、例えば、上方の液晶分子の配向方位（又は第１配向膜によって規定される配向方位）と下方の液晶分子の配向方位（又は第２配向膜によって規定される配向方位）とは、互いに８５°～９５°で交わってもよい。一方で、液晶層を挟持する基板間に印加される電圧が閾値電圧を超えたオン状態においては、負の誘電率異方性を有する液晶分子が印加電圧に応じて、基板面に対して略平行方向に配向し、液晶層の透過光に対して複屈折性を示すことになる。

また配向分割されたＶＡモードとしては、ＶＡＴＮモード、ＶＡＥＣＢモード、ＶＡＨＡＮモード等が挙げられるが、本発明に係る液晶ディスプレイにおいては、特に、ＶＡＨＡＮモードに好適に適用されることになる。
本参考形態のように一画素を４つの領域（ドメイン）に配向分割する場合、例えば、以下の方法を採用することができる。第１基板上に第１配向膜を形成し、第１配向膜に配向方位が互いに略１８０°異なることになる２つの領域を形成し、第２基板上に第２配向膜を形成し、第２配向膜に配向方位が互いに略１８０°異なることになる２つの領域を形成する。そして、第１配向膜によって規定される配向方位と第２配向膜によって規定される配向方位とが互いに直交するように配向膜同士を対向させればよい。これにより、一方の基板における配向膜の各領域が他方の基板における配向膜の各領域によって配向分割され、各画素内に液晶分子のツイスト方向が互いに異なる４つのドメイン領域を形成することができる。

図６及び図７は、４つのドメインをもつ配向分割におけるオン状態の形態を例示した概念図である。図６は、一画素（又は１サブ画素）を縦横で区切って略４等分に配向分割した形態であり、本参考形態の場合に相当する。図７は、一画素（又は１サブ画素）をストライプ状に区切って略４等分に配向分割した他の参考形態である。図７（ｃ）は、図７（ａ）のＧ－Ｈ線における断面模式図である。オン状態とは、液晶層における電圧（通常はＡＣ電圧）が閾値電圧以上の状態、好ましくは、液晶層に電圧が印加された状態である。
図６の配向分割の形態においては、図６（ａ）に示すように、オン状態において、液晶層の厚み方向における中央付近に位置する液晶分子の配向方位が、４つのドメイン領域（図６（ａ）中、ｉ～ｉｖ）において、互いに異なる、より具体的には互いに略直交する４分割ドメインが形成されている。また、図６（ｂ）に示すように、基板を平面視したときに、上基板（例えば、カラーフィルタ基板）に対する光配向処理の方向（図６（ａ）中、点線矢印）は、上基板側に配置された円偏光板における直線偏光板の吸収軸方向（方位）２０と同一方向でもよく、下基板（例えば、駆動素子基板）に対する光配向処理の方向（図６（ａ）中、実線矢印）は、下基板側に配置された円偏光板における直線偏光板の吸収軸方向（方位）１９と同一方向でもよい。しかしながら、直線偏光板の吸収軸方向１９、２０は特に限定されず、図６（ｂ）に示した方向から適宜回転されてもよい。

なお、それぞれのドメイン間の境界においては、一方の基板上の液晶分子の配向方位が直線偏光板の吸収軸方向と一致し、他方の基板上の液晶分子の配向方位は基板に対してほぼ垂直となっている。したがって、本参考形態のように円偏光板（直線偏光板及びλ／４板）ではなく、直線偏光板のみをクロスニコルに配置した場合、ドメイン間の境界は、オン状態においても光を透過しないので暗線（暗い線）となる。

図７の配向分割の形態においては、図７（ａ）に示すように、オン状態において、液晶層の厚み方向における中央付近に位置する液晶分子の配向方位が、４つのドメイン領域（図７（ａ）中、ｉ～ｉｖ）において、互いに異なる、より具体的には互いに略直交する４分割ドメインが形成されている。また、図７（ｂ）に示すように、この形態においては、基板を平面視したときに、上基板（例えば、カラーフィルタ基板）に対する光配向処理の方向（図７（ａ）中、実線矢印）は、上基板側に配置された直線偏光板の吸収軸方向２０と同一方向でもよく、下基板（例えば、駆動素子基板）に対する光配向処理の方向（図７（ａ）中、点線矢印）は、下基板側に配置された直線偏光板の吸収軸方向１９と同一方向でもよい。しかしながら、上述のように、直線偏光板の吸収軸方向１９、２０は、図７（ｂ）に示した方向から適宜回転されてもよい。

これらの配向分割の形態のオフ状態においては、液晶分子の長軸方向は、配向膜の配向規制力によって、上下基板に対してプレチルト角をもって傾斜配向し、かつ上下基板間でほぼ９０°ツイストし、４つのドメインで異なる４つの配向状態が存在することになる。
そして、オン状態においては、液晶分子の長軸方向は、電界の影響を受けて変化することになるが、この場合も、例えば、図７（ｃ）に模式的に示されるように上下基板間でほぼ９０°ツイストし、４つのドメインで異なる４つの配向状態が存在することになる。

なお、本発明に係る液晶ディスプレイにおける液晶セルの好ましい形態に関し、第１基板及び第２基板のうちいずれか一方の基板は、スイッチング素子である薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴともいう。）及び画素電極がマトリクス状に設けられたＴＦＴアレイ基板であることが好ましい。
また第１基板及び第２基板のうち他方の基板は、カラーフィルタ及び共通電極を有するカラーフィルタ基板（以下、ＣＦ基板ともいう。）であることが好ましい。このように、本発明に係る液晶ディスプレイは、アクティブマトリクス型液晶ディスプレイであることが好ましいが、単純マトリクス型液晶ディスプレイであってもよい。単純マトリクス型液晶ディスプレイの場合、通常は、第１基板及び第２基板は、ストライプ状の信号電極（列電極）が設けられた基板と、該信号電極と略直交するようにストライプ状の走査電極（行電極）が設けられた基板との組み合わせとなる。これら液晶ディスプレイにおける画素は、アクティブマトリクス型液晶ディスプレイの場合、画素電極と、それに対向する共通電極とによって規定される。また、単純マトリクス型液晶ディスプレイにおいては、ストライプ状の信号電極と走査電極との交差によって規定される。

本参考形態においては、円偏光板の構成も比較例１と同様である。特許文献３及び特許文献４に記載のＶＡＴＮモードは、直線偏光板を用いることを前提として記載されているところに注意すべきである。特に特許文献３では、直線偏光板と液晶セルの間に位相差板を配置する構成を提示しているが、これは直線偏光ＶＡＴＮモードの視野角特性を改善する目的の構成である。すなわち、直線偏光板の吸収軸は、位相差板の遅相軸に平行か、若しくは直交している。
一方、本参考例は、直線偏光板と液晶セルの間に位相差板を配置する同様の構成ではあるが、直線偏光板の吸収軸と位相差板の遅相軸が４５°又は－４５°を成しており、その位相差も実質的にλ／４に特定される、円偏光モードとするための構成である。すなわち、本参考例における円偏光板は、図２に示した円偏光ＣＰＡモードにおける円偏光板１１ａ、１１ｂと同様の構成である。ただし、本発明に係る液晶ディスプレイにおける円偏光板の構成は、円偏光を生成する構成であれば何でも良く、一例として光学ピッチで螺旋構造を有する構造体（例えば、コレステリック液晶）でもかまわない。本発明に係る液晶ディスプレイが一対の円偏光板を備える場合は通常、右偏光板及び左偏光板を備え、両偏光板はクロスニコルに配置される。

円偏光板は、好適には、直線偏光板（偏光子）とλ／４板との組み合わせによって構成される。以下、この場合について詳述する。透過率の高い白表示状態と略完全な黒表示状態を実現する観点から、第一（観察者側）及び第二（背面側）のλ／４板の面内遅相軸は、第一（観察者側）及び第二（背面側）の直線偏光板の吸収軸とそれぞれ４５°の相対角度（＋４５°又は－４５°）をなしていることが最も好ましいが、正面方向のコントラスト比を低下させない範囲であれば、４５°から多少ずれていてもよい。具体的には、液晶セルの基板面を平面視したときに、第一のλ／４板の面内遅相軸と第一の直線偏光板の吸収軸とのなす角、及び、第二のλ／４板の面内遅相軸と第二の直線偏光板の吸収軸とのなす角がそれぞれ、４５°から±２°（４３°～４７°）の範囲内であることが好ましい。また同様に、液晶セルの基板面を平面視したときに、第一のλ／４板の面内遅相軸と第二のλ／４板の面内遅相軸とのなす角が９０°から±１°（８９°～９１°）の範囲内であることが好ましい。λ／４板とは、設定波長の光波について略１／４波長の位相差を生じさせる位相差板であり、少なくとも波長５５０ｎｍの光に対して略１／４波長（正確には１３７．５ｎｍであるが、１１５ｎｍよりも大きく、１６０ｎｍよりも小さければよい）の光学的異方性を有する層のことであり、λ／４位相差フィルム、λ／４位相差板と同義である。また、直線偏光板（直線偏光子）とは、自然光を直線偏光に変える機能を有する素子のことである。典型的にはポリビニルアルコール（ＰＶＡ）フィルムに二色性を有するヨウ素錯体等の異方性材料を吸着配向させたものが挙げられる。通常は、ＰＶＡフィルムの両面にトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルム等の保護フィルムをラミネートして実用に供されることになる。

図８は、比較例１と同様に円偏光ＶＡＴＮモードの液晶パネルを斜め（極角４５°）から見た場合の電圧－透過光強度の関係をシミュレーションした結果のグラフである。このグラフにおいては、４．１Ｖ付近の急峻に変化する箇所が消失して、階調表現の滑らかさを実現でき、階調の跳び及び／又は潰れが実質的に発生しない。また、焼付き残像が出にくいという長所もある。これはプレチルト角があるために（この参考例においては８８．０°）、閾値付近での液晶分子の倒れる方向が予め特定方向に規定されており、印加電圧に応じて素直に液晶分子が倒れるためである。
上記参考例における円偏光ＶＡＴＮモードの構成は、円偏光ＶＡＨＡＮモードにおいても同様に適用することができ、同様の結果を得ることができる。

（比較例２）
直線偏光ＶＡＴＮモードのプレチルト角と透過率、コントラストとの関連性
セル厚が２μｍのＶＡＴＮモードの液晶セル１０Ａで、円偏光モードではなく直線偏光モードである他は参考例１と同様の液晶表示素子の構成を図９に示す。液晶セル１０Ａを図９の如く２枚の直線偏光板１２ａ、１２ｂで挟み、上下の直線偏光板１２ａ、１２ｂの吸収軸１３ａ、１３ｂは互いに直交している。この直線偏光ＶＡＴＮモードの液晶表示素子を用いて、白表示電圧（＝６Ｖ）の印可時における画素を、プレチルト角を７５°～８９．８°の範囲で変化させて、シミュレーションした結果を図１０に示す。図１０は、電圧印加時に液晶ディスプレイを法線方向から見たときの一画素における明るさのシミュレーション結果であり、プレチルト角が図１０（ａ）では８９．８°、図１０（ｂ）では８８．０°、図１０（ｃ）では８６．０°、図１０（ｄ）では８４．０°、図１０（ｅ）では８２．０°、図１０（ｆ）では８０．０°、図１０（ｇ）では７５．０°となっている。

図１０より、電圧印加時、直線偏光ＶＡＴＮモードはプレチルト角が小さいほど明るく（透過率が高く）好ましいことがわかる。
これは、プレチルト角が大きいほどドメイン分割した境界上の暗線が太くなることと、更に画素周辺の斜め電界の効果により画素エッジの配向が乱されることに起因する。プレチルト角が大きいほど、プレチルト方位角の方向にはたらく配向規制力が低下するため、液晶分子の配向方位を規定された方位角の方向に束縛する力は弱くなり、結果として電圧印加時の暗線領域の増大につながる。
従来においては、この効果が考慮されていないことから、プレチルト角は高ければ高いほど良いという考えがあったが、実際のドメイン分割をした画素においては逆の現象が生じていることがわかる。
しかし、逆にプレチルト角が小さければ小さいほど性能が良いというわけでもなく、プレチルト角が小さいほど、電圧無印加時の伝播光の感じる複屈折は大きくなるため光抜けが増大し、結果としてコントラストの低下をもたらす。このグラフを図１１に示す。

図１１においては、横軸にプレチルト角（pretilt angle/deg.）、縦軸にコントラスト比（Contrast ratio）が示されている。
コントラストは極値を持ち、プレチルト角が８６°付近において最大値を示す。
すなわち、直線偏光ＶＡＴＮモードの最も好ましいプレチルト角は８６°付近である。この値よりもプレチルト角が大きすぎると、電圧印加時、ドメイン分割した境界上の暗線が太くなることと、更に画素周辺の斜め電界の効果により画素エッジの配向が乱されることにより、透過率が下がってしまい、コントラスト低下をもたらす。逆にプレチルト角が８６°よりも小さいと、電圧無印加時、伝播光の感じる複屈折は大きくなるため光抜けが増大し、結果としてコントラストの低下をもたらす。

（参考例２）
円偏光ＶＡＴＮモードのプレチルト角と透過率、コントラストとの関連性
ＶＡＴＮモードの液晶セル１０Ａを円偏光板１１ａ、１１ｂで両側から挟んだ他は比較例２と同様の構成の液晶表示素子を図１２に示す。上下の直線偏光板の吸収軸１３ａ、１３ｂは互いに直交しており、それぞれの直線偏光板と隣接して積層されたλ／４板の遅走軸１４ａ、１４ｂは、吸収軸１３ａ、１３ｂに対して４５°の角度をなす方向に配置されている。この円偏光ＶＡＴＮモードの液晶表示素子を用いて、白表示電圧（＝６Ｖ）の印可時における画素を、プレチルト角を７５°～８９．８°の範囲で変化させて、シミュレーションした結果を図１３に示す。図１３は、電圧印加時に液晶ディスプレイを法線方向から見たときの一画素における明るさのシミュレーション結果であり、プレチルト角が図１３（ａ）では８９．８°、図１３（ｂ）では８８．０°、図１３（ｃ）では８６．０°、図１３（ｄ）では８４．０°、図１３（ｅ）では８２．０°、図１３（ｆ）では８０．０°、図１３（ｇ）では７５．０°となっている。

図１３より、円偏光ＶＡＴＮモードはプレチルト角が大きいほど明るくなる（透過率が高い）ことがわかる。また、液晶の配向方向に明るさが依存しにくく、直線偏光ＶＡＴＮモードに顕著に見られるドメイン境界の暗線及び画素周辺の配向乱れの影響をうけないため、比較例２に対しても明るいことがわかる。円偏光モードにおいては、液晶分子の配向方位は透過率に依存しないため、液晶分子の配向方位に起因する暗線は発生しない。円偏光ＶＡＴＮモードが明るい理由は後述する参考例３の結果から説明することができる。コントラストのプレチルト角依存のグラフを図１４に示す。

図１４においては、横軸にプレチルト角（pretilt angle/deg.）、縦軸にコントラスト比（Contrast ratio）が示されている。
比較例２とは異なり、プレチルト角は大きければ大きいほど良い。また、比較例２に対して高コントラストが達成できる。比較例２の直線偏光ＶＡＴＮモードにおける図１１の最大値３５００は、円偏光ＶＡＴＮモードでは、プレチルト角８４°以上で達成できる。ここから、プレチルト角は８４°以上であることが好ましいことがわかる。

（比較例３）
ＴＮモードにおける直線偏光と円偏光との比較
実施例２と同様の構成で、液晶を５ＣＢ、プレチルト角を５°と設定した。このプレチルト角は一般的なＴＮモードの値である。この時の電圧－透過光強度の関係を図１５に示す。
比較例３は、液晶表示素子として機能していない。本来、円偏光板を用いたＴＮモード（円偏光ＴＮモードともいう。）は、表示素子として使用することはできない。この理由の原理を図１６及び図１７に示す。

図１６は、直線偏光板を用いた通常のＴＮモード（直線偏光ＴＮモードともいう。）の液晶ディスプレイの表示原理を示す。電圧無印加時に液晶層が光を旋光させる役割を有し、電圧のオンオフで光シャッターの機能を有する。図１６中、（ａ）が電圧無印加時、（ｂ）が電圧印加時である。なお、図１６中、左右直線偏光とは、左右方向に振動する直線偏光を意味し、左右直線偏光板とは、左右直線偏光を透過する直線偏光板を意味する。

図１７に円偏光ＴＮモードの液晶素子を示す。電圧無印加時に液晶層の液晶分子は捩れており、光を旋光させる役割を有するが、液晶層には右円偏光が入射されるため、右円偏光を旋光してもその位相が変化するのみで、右円偏光が出射されることにかわりはない。従って、電圧のオンオフに関わらず、右円偏光の偏光状態は変化しない。そのため、右円偏光は左円偏光板を透過することができず、円偏光ＴＮモードは表示素子として機能しない。右偏光板と左偏光板の場所を入れ替えた場合も同様である。
この現象は液晶層の旋光能が、円偏光に対しては位相シフトのみしか引き起こさないことに原因がある。従って、特許文献５～７のようなＴＮモードにおいては、円偏光板ではなく、楕円偏光板を使用する構成が提案されている。しかしこれらの文献に記載の構成において視野角特性向上のためにドメイン分割を行った場合には、ドメイン境界に欠陥線を生じ、コントラスト低下及び／又は透過率の低下をもたらすという致命的欠点がある。またドメイン分割を行わなくとも、ＴＮモードに代表される水平配向モードは、ＶＡ（垂直配向）モードに比べてコントラストが低いという原理的欠点がある。円偏光モードで高透過率及び高コントラストを達成するためには、ＣＰＡモードのように捩れ（ツイスト）成分を含まないことが必要であり、ＴＮモードに円偏光板を組み合わせた液晶素子を表示素子として機能させるためには、捩れた初期配向から捩れ成分が少ない配向を達成するという、一見不可能な構成を要求される。しかし本発明に係る円偏光ＶＡＨＡＮモードとすれば、上記ＴＮモードのように電圧のオンオフに関わらず、円偏光の偏光状態は変化しないということにはならず、更にプレチルト角を最適化することで上記課題をすべて解決可能である。これらのことは本発明者らによって初めて見出された。
次に、円偏光ＶＡＴＮモード及び円偏光ＶＡＨＡＮモードでこれらの課題を解決して、ＣＰＡモードを上回る高透過率を達成する構成及び手法を参考例３以降にて述べる。

（参考例３）
円偏光ＶＡＴＮモード液晶分子のプレチルト方位角分布（プレチルト角上下対称形態）
図１８は、円偏光ＶＡＴＮモードの液晶セルにおいて、液晶分子のプレチルト方位角が上下基板間で捩じれていることを示す一例を概念的に表したものである。プレチルト方位角とは、プレチルト角をもった液晶分子の長軸方向を基板表面に投影した方位が示す角度のことである。図１８の場合は、プレチルト角上下対称形態となっている。図１８に示したＶＡＴＮモードの液晶セルにおいて、液晶層内部の液晶分子のプレチルト方位角の分布をシミュレーションした。上下基板においてそれぞれ０°方位と９０°方位に液晶分子はプレチルトしており、液晶分子は液晶層内でツイストしている。液晶はＭＢＢＡを使用した。セル厚は２μｍである。印加電圧は６Ｖである。上下基板においてプレチルト角を共に７５°から８９．８°に変化させたときの液晶分子のプレチルト方位角の分布を図１９に示す。

図１９は、液晶層内部位置－液晶分子方位角の関係を示すグラフであり、液晶層内部位置は、液晶層内の基板法線方向における一方の端から液晶分子までの距離（μｍ）を示し、液晶分子方位角は、当該液晶分子のプレチルト方位角（°）を示している。プレチルト角の違いによって液晶層内部位置－液晶分子方位角の関係を示すグラフがどのように変化するのかを見たものである。
プレチルト角が７５°の場合は液晶分子は液晶層内部でほぼ均一に捩れているのに対して、プレチルト角が８９．８°の場合は液晶分子は界面（液晶層内の基板法線方向における端の部分）で大きく捩れているが、大部分の領域で捩れていないことがわかる。すなわち、プレチルト角が大きくなるほど捩れが界面に偏り、他の領域で均一な配向になるため、円偏光ＶＡＴＮモードでは液晶分子が捩れているにも関わらず、プレチルト角が大きくなれば高透過率となっていくことがわかる。

（比較例４）
円偏光ＣＰＡモードの透過率
セル厚が２μｍである他は比較例１と同様の構成の液晶表示素子における画素シミュレーションの結果を図２０に示す。

これは電圧印加時に液晶ディスプレイを法線方向から見たときの一画素における明るさのシミュレーション結果である。
中央の黒領域は液晶をＣＰＡ配向させるためのリベットである。透過率は０．３５９（空気＝１）であった。

（参考例４）
円偏光ＶＡＴＮモードにおける液晶分子のプレチルト方位角の分布（プレチルト角上下非対称形態）
特許文献４にはＶＡＴＮモードの構成において、プレチルト角が上下基板で互いに異なる場合、著しく透過率が下がる課題が開示されている。これは直線偏光ＶＡＴＮモードにおいて上下界面におけるプレチルト角が互いに異なると、液晶分子のプレチルト方位角の平均の方向が直線偏光板の吸収軸に対して４５°の方向からずれてしまうためである。
図２１は、円偏光ＶＡＴＮモードの液晶セルにおいて、液晶分子のプレチルト方位角が上下基板間で捩じれていることを示す一例を概念的に表したものである。参考例３とプレチルト角以外は同様の構成で、本参考例においては下基板においてプレチルト角を８８°に固定し、上基板においてプレチルト角を７５°から８９．８°まで変化させた。このときのプレチルト方位角の分布を図２２に示す。従って図２１の場合は、プレチルト角上下非対称形態となっている。

図２２は、図１９と同様に、液晶層内部位置（横軸を「セル厚」と表示）－液晶分子方位角（縦軸を「ダイレクター方位角」と表示）の関係を示すグラフであり、液晶層内部位置は、液晶層内の基板法線方向における一方の端から液晶分子までの距離（μｍ）を示し、液晶分子方位角は、当該液晶分子のプレチルト方位角（°）を示している。
図２２において特筆すべきは、図１９と比較して、プレチルト角が変化しても分布の傾き（＝捩れの程度）がさほど変わらないことである。すなわち、プレチルト角が上下基板で互いに異なっていたとしても、円偏光ＶＡＴＮモードでは透過率は高いまま殆ど変化しないことが予想される。これに関しては実施例１で詳しく述べる。特許文献４には、直線偏光ＶＡＴＮモードにおいては上下基板でプレチルト角の差が１°未満であることが好ましいとの記載があるが、円偏光ＶＡＴＮモードではこれも許容される特徴がある。換言すれば、積極的に上下基板でプレチルト角を互いに異ならしめることも可能である。
上記参考例における円偏光ＶＡＴＮモードの構成は、円偏光ＶＡＨＡＮモードにおいても同様に適用することができ、同様の結果を得ることができる。すなわち、円偏光ＶＡＨＡＮモードにおいて、例えば、下基板においてプレチルト角を９０°に固定し、上基板においてプレチルト角を７５°から８９．８°まで変化させたとしても、分布の傾き（＝捩れの程度）は一定になる。

（実施例１）
円偏光ＶＡＨＡＮモードのプレチルト角と透過率、コントラストとの関連性（プレチルト角上下非対称形態）
ＶＡＨＡＮモードの液晶セル１０Ａを円偏光板１１ａ、１１ｂで両側から挟んだ他は参考例２と同様の構成の液晶表示素子を図１２に示す。上下の直線偏光板の吸収軸１３ａ、１３ｂは互いに直交しており、それぞれの直線偏光板と隣接して積層されたλ／４板の遅走軸１４ａ、１４ｂは、吸収軸１３ａ、１３ｂに対して４５°の角度をなす方向に配置されている。この円偏光ＶＡＨＡＮモードの液晶表示素子を用いて、白表示電圧（＝６Ｖ）の印可時における画素において、下基板におけるプレチルト角を８８°に固定し、上基板におけるプレチルト角を７５°から９０°まで変化させた時の画素シミュレーションの結果を図２３に示す（上基板におけるプレチルト角が７５°から８９．８°まではＶＡＴＮモードの液晶セルとなる）。なお、上述の円偏光ＶＡＴＮモードと同様に、円偏光ＶＡＨＡＮモードにおいても、直線偏光板の吸収軸１３ａ、１３ｂの方位は特に限定されず適宜設定することができる。

図２３は、電圧印加時に液晶ディスプレイを法線方向から見たときの一画素における明るさのシミュレーション結果であり、上基板でのプレチルト角が図２３（ａ）では９０．０°、図２３（ｂ）では８９．８°、図２３（ｃ）では８８．０°、図２３（ｄ）では８６．０°、図２３（ｅ）では８４．０°、図２３（ｆ）では８２．０°、図２３（ｇ）では８０．０°、図２３（ｈ）では７５．０°となっている。
図１３と比較して、殆どプレチルト角に依存せずに透過光強度が高いまま維持されていることがわかる。特にプレチルト角が９０．０°の構成は片側基板のみ配向処理を行う、ＶＡＨＡＮ（Vertical Alignment Hybrid Aligned Nematic）モードであるにもかかわらず、良好な透過率を示す。このように、ＶＡＨＡＮモードにおいても円偏光板を備える形態は良好な性能を発揮できるところに本発明に係る液晶ディスプレイの技術的意義がある。

図２４は透過率のプレチルト角依存を示すグラフである。横軸にプレチルト角（pretilt angle/deg.）、縦軸に透過光強度（透過率）が示されている。透過光強度は、空気を１とする。
比較例２ではプレチルト角が大きくなるほど透過率は悪化するのに対し、実施例１ではプレチルト角が大きくなるほど透過率は良い。実施例１は片側の基板においてプレチルト角を８８°に固定した場合の結果であり、円偏光ＶＡＨＡＮモードがプレチルト角上下非対称形態であるにもかかわらず問題なく、高透過率を維持していることを示している。なお、特許文献４にはＶＡＴＮモードの構成において、プレチルト角が上下基板で互いに異なる場合、著しく透過率が下がる課題が開示されている。これは直線偏光ＶＡＴＮモードにおいて上下界面におけるプレチルト角が互いに異なると、液晶分子のプレチルト方位角の平均の方向が直線偏光板の吸収軸に対して４５°の方向からずれてしまうためである。このため、特許文献４には、直線偏光ＶＡＴＮモードは上下基板におけるプレチルト角の差が１°未満であることが好ましいとの記載があるが、円偏光ＶＡＨＡＮモードではプレチルト角の差が１°以上であっても許容される特徴がある。換言すれば、積極的に上下基板でプレチルト角を互いに異ならしめることも可能である。
また、比較例４で述べたようにＣＰＡモードの透過率は０．３５９であり、これを上回る透過率を得るためには、参考例２の構成ではプレチルト角を８６°以上に設定すればよく、実施例１の構成ではプレチルト角を８０°以上に設定すればよい。このようにリベットの必要の無い円偏光ＶＡＨＡＮモードは比較例４で述べたリベットが必要なＣＰＡモードに比べて高透過率を達成することができる利点がある。

図２５は、横軸にプレチルト角（pretilt angle/deg.）、縦軸にコントラスト比（Contrast ratio）が示されている。
円偏光ＶＡＴＮモードのプレチルト角上下非対称形態におけるコントラストもプレチルト角が高くなるほど良くなる。特に本発明の実施形態、すなわち片側の基板においてはプレチルト角が９０°で、もう片側の基板においてのみプレチルト角が９０°未満、すなわち液晶分子が傾いているＨＡＮ配向においては、コントラストと透過率の両面で問題ないことが示されている。

（参考例５）
円偏光ＶＡＴＮモードのリタデーション
参考例２と構成が次の点のみ異なる。
セル厚は３．６μｍ、プレチルト角は８８°、印加電圧は６Ｖである。
液晶の物性はＫ１１＝１４、Ｋ２２＝８、Ｋ３３＝１６、Δε＝４として、Δｎの値を０．０６６～０．１１６の間でふって、液晶のリタデーションに対する透過率の変化を評価した。

図２６は透過率のリタデーション依存を示すグラフである。横軸にリタデーション（Retardation/nm）、縦軸に透過光強度（透過率）が示されている。透過率は、空気を１とする。
図２６は透過率の観点から最適なリタデーション（セル厚×Δｎ）を示している。より好ましい値は３５０ｎｍであるが、一般的に液晶パネルのセル厚は±１０％程度のプロセスマージンが存在するので、３５０±３５ｎｍが好ましい。この範囲においては比較例４のＣＰＡモードの透過率０．３５９を上回っており、この意味においても好ましい。
上記参考例における円偏光ＶＡＴＮモードの構成は、円偏光ＶＡＨＡＮモードにおいても同様に適用することができ、同様の結果を得ることができる。

（参考例６）
ＩＴＯつきガラス基板（０．７ｍｍ厚）を２枚用意し、垂直光配向膜形成用溶液を各基板上にスピンコートで塗布した。この溶液に含まれる光配向膜材料は、ポリアミド酸であり、分子内に光に反応する官能基を含んだ、桂皮酸誘導体である。スピンコート塗布後、９０℃で１分間、これを仮乾燥して、その後、窒素パージしながら２００℃で６０分間、焼成工程を行った。配向膜の膜厚は１００ｎｍであった。
次に、これらの基板に液晶配向処理を施した。具体的には、波長３１３ｎｍの直線偏光紫外線を基板法線から４０°傾いた方向から基板全面に適量照射した。この時の偏光はｐ偏光であった。紫外線の照射量は液晶分子のプレチルト角が８８．６°～８９．８°の範囲内になるように調節した。
次に、これらの基板の一方に、スクリーン版を使用して熱硬化性シール（ＨＣ１４１３ＦＰ：三井化学社製）を印刷した。更に液晶層の厚みを３．５μｍにするために対向側の基板には３．５μｍ径のビーズ（ＳＰ－２０３５：積水化学工業社製）を散布した。この二種類の基板を紫外線の照射方位角が互いに直交するように貼り合わせた（ＶＡＴＮ）。次に貼り合わせた基板を０．５ｋｇｆ／ｃｍ２で加圧しながら窒素パージした炉で２００℃で６０分加熱して、シールを硬化させた。
以上の方法で作製したセルに、液晶を真空下で注入した。本参考例では液晶として誘電率異方性が負のＭＬＣ６６１０（メルク社製）を用いた。液晶が注入されたセルの注入口は紫外線硬化樹脂（ＴＢ３０２６Ｅ：スリーボンド社製）で封止した。封止工程で照射する紫外線の波長は３６５ｎｍであり、画素部は遮光して紫外線の影響を極力取り除くようにした。次に液晶の流動配向を消すために、セルを１３０℃で４０分間加熱し、液晶を等方相にして再配向処理を行った。そして、ドメイン分割をしていないＶＡＴＮモードの液晶セルを得た。その断面概念図を図２７に示した。上側（観察者側）光配向膜（第１配向膜）５の近傍の液晶分子８と、下側（背面側）光配向膜（第２配向膜）６の近傍の液晶分子８との間のツイスト角の絶対値は、参考例１のＤ１等のドメインと同様に、９０°とした。
このように、プレチルト角測定のため、ドメイン分割をしていない液晶セルを作製したが、当然、ドメイン分割をした液晶セルでも本参考例と同じ結果がもたらされることが容易に想像できる。出来上がった液晶セルのプレチルト角の測定にはシンテック社製オプチプロを使用した。

図２８は、液晶セルの概形と加圧点の関係を示し、液晶セルを基板に対して法線方向から見たときの平面概念図である。
加圧に起因する残像の評価の方法は、以下の通りである。まず、セルを２枚の円偏光板で挟む。次に、図２８のごとくセル中の熱硬化性シール１７で囲まれた２０ｍｍ四方の液晶充填領域１６の中央１点（加圧点１５、面積１ｍｍ^２）に荷重２５０ｇ、およそ０．３秒間加圧して、その結果、液晶の配向を乱す。そして、その時から配向が自発的に元通りになるまでの時間（加圧後の配向復帰時間）を、円偏光板を通して目視で測定するものである。このとき、液晶充填領域１６には３Ｖ、３０Ｈｚの矩形波を印加した。

図２９は、プレチルト角－加圧後の配向復帰時間の関係を示すグラフである。
このように、プレチルト角が小さくなるほど、加圧後の配向復帰時間が短縮され、表示乱れが改善する。
配向復帰時間は、プレチルト角が８９．７°以上で急激に悪化し、８９．５°以下においてはほぼ２秒以下で飽和しており、この時間は実用的にタッチパネル等の利用において良好な表示性能を与える。すなわち配向安定性の観点においては、急激に配向安定化するプレチルト角の８９．７°以下が好ましく、実用的には８９．５°以下が更に好ましい。プレチルト角が小さいほど配向復帰時間が短縮される理由は、プレチルト角が小さいほどプレチルト方位角の方向にはたらく配向規制力が増し、押圧による配向乱れに対して復元力が強く働くためであると思われる。
上記参考例における円偏光ＶＡＴＮモードの構成は、円偏光ＶＡＨＡＮモードにおいても同様に適用することができ、同様の結果を得ることができる。すなわち、円偏光ＶＡＨＡＮモードにおいても図２９のグラフ中の曲線と相似形の曲線を得ることができる。ただし、縦軸の値は異なる。

（実施例２）
２ドメインの円偏光ＶＡＨＡＮモード
比較例１と同様に、液晶の配向シミュレーションを行った。計算条件は下記の通りである。
液晶層９の分割方法は図３０に示される通りであり、単位セルを２つの領域（同一面積のＤ１～Ｄ２）に分割し、下側基板に接する液晶分子のプレチルト角は８８．０°（極角）に設定した。ただし、下側基板近傍においてＤ１とＤ２のプレチルト方向の方位は互いに１８０°異なる。上側基板に接する液晶分子のプレチルト角は９０°（極角）である。セルサイズ、セル厚、液晶、その物性値等の他の条件は比較例１と同様である。ただし、リベットは配置していない。図３０（ｂ）は、図３０（ａ）のＩ－Ｊ線における断面模式図であり、図３０（ｃ）は、図３０（ａ）のＫ－Ｌ線における断面模式図である。

図３０に示すように、ＶＡＨＡＮモードの液晶表示装置では、液晶層を挟持する基板間に印加される電圧が閾値電圧未満のオフ状態において、第１配向膜及び第２配向膜は、ドメイン内において、いずれか一方が、プレチルト角が発現されるように、液晶分子を基板面（配向膜表面）に対して略垂直な方向（厳密には垂直ではない方向）に配向させ、もう一方が、プレチルト角が発現されないように、液晶分子を基板面（配向膜表面）に対してほぼ厳密に垂直な方向に配向させてもよい。

図３１は、比較例１と同様に円偏光ＶＡＨＡＮモードの液晶パネルを斜め（極角４５°）から見た場合の電圧－透過光強度の関係をシミュレーションした結果のグラフである。このグラフにおいては、４．１Ｖ付近の急峻に変化する箇所が消失して、階調表現の滑らかさを実現でき、階調の跳び及び／又は潰れが実質的に発生しない。また、焼付き残像が出にくいという長所もある。これは片側基板にプレチルト角があるために（この実施例においては８８．０°）、閾値付近での液晶分子の倒れる方向が予め特定方向に規定されており、印加電圧に応じて素直に液晶分子が倒れるためである。

（実施例３）
円偏光ＶＡＨＡＮモードのプレチルト角と透過率、コントラストとの関連性
実施例２と同様の構成で、白表示電圧（＝６Ｖ）の印可時ににおける画素において、下基板におけるプレチルト角を９０°に固定し、上基板におけるプレチルト角を７５°～８９．８°まで変化させた時の画素シミュレーションを図３３に示す。本実施例では、図３２に示すように、ＶＡＨＡＮモードの液晶セル１０Ａは円偏光板１１ａ、１１ｂに両側から挟まれ、上下の直線偏光板の吸収軸１３ａ、１３ｂは互いに直交しており、それぞれの直線偏光板と隣接して積層されたλ／４板の遅走軸１４ａ、１４ｂは、吸収軸１３ａ、１３ｂに対して４５°の角度をなす方向に配置されている。

図３３は、電圧印加時に液晶ディスプレイを法線方向から見たときの一画素における明るさのシミュレーション結果であり、上基板でのプレチルト角が図３３（ａ）では８９．８°、図３３（ｂ）では８８．０°、図３３（ｃ）では８６．０°、図３３（ｄ）では８４．０°、図３３（ｅ）では８２．０°、図３３（ｆ）では８０．０°、図３３（ｇ）では７５．０°となっている。
図１３と比較して、殆どプレチルト角に依存せずに透過光強度が高いまま維持されていることがわかる。

図３４は透過率のプレチルト角依存を示すグラフである。横軸にプレチルト角（pretilt angle/deg.）、縦軸に透過光強度（透過率）が示されている。透過光強度は、空気を１とする。
比較例２ではプレチルト角が大きくなるほど透過率は悪化するのに対し、実施例３ではプレチルト角が大きくなるほど透過率は良い。円偏光ＶＡＨＡＮモードがプレチルト角上下非対称形態であるにもかかわらず問題なく、高透過率を維持していることを示している。
また、比較例４で述べたようにＣＰＡモードの透過率は０．３５９であり、これを上回る透過率を得るためには、実施例３の構成ではプレチルト角を７５°以上に設定すればよい。このようにリベットの必要の無い円偏光ＶＡＨＡＮモードは比較例４で述べたリベットが必要なＣＰＡモードに比べて高透過率を達成することができる利点がある。

図３５は、横軸にプレチルト角（pretilt angle/deg.）、縦軸にコントラスト比（Contrast ratio）が示されている。
比較例２とは異なり、プレチルト角は大きければ大きいほど良い。また、比較例２に比べて高コントラストが達成できる。比較例２の直線偏光ＶＡＴＮモードにおけるコントラスト比の最大値３５００（図１１参照）は、円偏光ＶＡＨＡＮモードでは、プレチルト角８４°以上で達成できる。ここから、プレチルト角は８４°以上が好ましいことがわかる。

（実施例４）
円偏光ＶＡＨＡＮモードのリタデーション
参考例５と構成が次の点のみ異なる。
参考例５ではＶＡＴＮモードの液晶セルを用いたが、本実施例ではＶＡＨＡＮモードの液晶セルを用いる。すなわち、プレチルト角は、上側基板では９０°で、下側基板では８８°である。液晶のリタデーションに対する透過率の変化を評価した。

図３６は透過率のリタデーション依存を示すグラフである。横軸にリタデーション（Retardation/nm）、縦軸に透過光強度（透過率）が示されている。透過光強度は、空気を１とする。
図３６は透過率の観点から最適なリタデーション（セル厚×Δｎ）を示している。３５０±５０ｎｍの範囲においては比較例４のＣＰＡモードの透過率０．３５９を上回っており、この意味においても好ましい。より好ましい値は一般的に液晶パネルのセル厚は±１０％程度のプロセスマージンが存在するので、３５０±３５ｎｍが好ましい。さらに好ましくは３５０ｎｍである。

（実施例５）
４ドメインの円偏光ＶＡＨＡＮモード
実施例３と構成が次の点のみ異なる。
実施例３は２ドメインのＶＡＨＡＮモードであるが、本実施例は４ドメインのＶＡＨＡＮモードである。プレチルト角は、上側基板では９０°で、下側基板では８８°である。図３７の如く、下側基板上の液晶原子は、０°方位、９０°方位、１８０°方位又は２７０°方位に傾いている。図３７（ｂ）は、図３７（ａ）のＭ－Ｎ線における断面模式図であり、図３７（ｃ）は、図３７（ａ）のＯ－Ｐ線における断面模式図である。

図３８（ａ）は６Ｖ印加時の液晶分子の配向方位を示している。図３８（ｂ）はそのときの画素シミュレーションの結果である。透過率は０．３８０、コントラストは４９００であり、十分に高い値であった。

本願は、２０１１年２月８日に出願された日本国特許出願２０１１－０２４９６５号を基礎として、パリ条約ないし移行する国における法規に基づく優先権を主張するものである。該出願の内容は、その全体が本願中に参照として組み込まれている。

１：上側（観察者側）基板（ガラス基板）
２：下側（背面側）基板（ガラス基板）
３：透明電極（観察者側）（ＩＴＯ膜）
４：透明電極（背面側）（ＩＴＯ膜）
５：（光）配向膜（観察者側）
６：（光）配向膜（背面側）
７：突起物（リベット）
８：液晶分子
９：液晶層
１０Ａ：液晶セル（ＶＡＴＮモード又はＶＡＨＡＮモード）
１０Ｂ：液晶セル（ＣＰＡモード）
１１ａ：円偏光板（観察者側）
１１ｂ：円偏光板（背面側）
１２ａ：直線偏光板（観察者側）
１２ｂ：直線偏光板（背面側）
１３ａ：直線偏光板の吸収軸（観察者側）
１３ｂ：直線偏光板の吸収軸（背面側）
１４ａ：λ／４板の遅走軸（観察者側）
１４ｂ：λ／４板の遅走軸（背面側）
１５：加圧点
１６：液晶充填領域
１７：熱硬化性シール
１８：ＡＣ電圧印加時の平均の液晶ダイレクター方向
１９：下基板側に配置された円偏光板における直線偏光板の吸収軸方向
２０：上基板側に配置された円偏光板における直線偏光板の吸収軸方向

Claims (7)

1. 液晶セルと偏光板とを備えた液晶ディスプレイであって、
   該液晶セルは、複数の画素を含んで構成される第１基板及び第２基板と、該基板間に設けられ、液晶分子を含む垂直配向型の液晶層と、該第１基板の液晶層側の表面に設けられた第１配向膜と、該第２基板の液晶層側の表面に設けられた第２配向膜とを備え、
   該複数の画素は各々、１以上の配向領域を有するものであり、
   該配向領域において、第１配向膜及び第２配向膜のいずれか一方の配向膜近傍にある液晶分子の長軸方向は当該配向膜が設けられた基板表面に対して垂直配向性を有し、もう一方の配向膜近傍にある液晶分子の長軸方向は当該配向膜が設けられた基板表面に対してプレチルト角を有し、
   該偏光板は、液晶セルの観察者側に設けられる円偏光板を必須とするものである
   ことを特徴とする液晶ディスプレイ。
2. 前記プレチルト角は、８４°以上、９０°未満であることを特徴とする請求項１記載の液晶ディスプレイ。
3. 前記偏光板は、更に、液晶セルの背面側に設けられる円偏光板を含むものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶ディスプレイ。
4. 前記液晶セルは、液晶層のリタデーションが３００～４００ｎｍであることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の液晶ディスプレイ。
5. 前記複数の画素は各々、２以上の配向領域を有するものであることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の液晶ディスプレイ。
6. 前記複数の画素は各々、４以上の配向領域を有するものであることを特徴とする請求項５に記載の液晶ディスプレイ。
7. 前記複数の画素は各々、４つの配向領域を有するものであることを特徴とする請求項６に記載の液晶ディスプレイ。

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