JP2004354750A - 液晶表示素子 - Google Patents
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Abstract
【課題】明るく、しかも帯色の無い高品質の表示を得ることができるＴＮ型液晶表示素子を提供する。
【解決手段】液晶分子を９０°のツイスト角でツイスト配向させ、Δｎｄの値を３５０〜５００ｎｍの範囲に設定した液晶層を有する液晶セル１と、一対の偏光板１１，１２と、一方の偏光板１１と液晶セル１との間に配置された６５０ｎｍまたは４００ｎｍのリタデーションを有する位相差板１３とを備え、位相差板１３の遅相軸１３ａと液晶セルの位相差板１３に隣接する基板２の近傍の液晶分子配向方向２ａとのずれ角を５°に設定した。
【選択図】 図１
【解決手段】液晶分子を９０°のツイスト角でツイスト配向させ、Δｎｄの値を３５０〜５００ｎｍの範囲に設定した液晶層を有する液晶セル１と、一対の偏光板１１，１２と、一方の偏光板１１と液晶セル１との間に配置された６５０ｎｍまたは４００ｎｍのリタデーションを有する位相差板１３とを備え、位相差板１３の遅相軸１３ａと液晶セルの位相差板１３に隣接する基板２の近傍の液晶分子配向方向２ａとのずれ角を５°に設定した。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＴＮ（ツイステッドネマティック）型の液晶表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示素子としては、互いに対向する面にそれぞれ電極が形成された一対の基板間に、液晶分子を前記基板間において実質的に９０°のツイスト角でツイスト配向させた液晶層を設けてなる液晶セルと、前記液晶セルを挟んで配置された一対の偏光板とにより構成されたＴＮ型液晶表示素子が広く利用されている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平０６−２０２０６８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記ＴＮ型液晶表示素子の表示特性は、液晶の屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積Δｎｄの値によって決まる。
【０００５】
しかし、従来のＴＮ型液晶表示素子は、明るい表示が得られるようにΔｎｄ値を設定したものは表示に帯色を生じ、また、帯色を生じないようにΔｎｄ値を設定したものは明るい表示が得られないという問題をもっている。
【０００６】
この発明は、明るく、しかも帯色の無い高品質の表示を得ることができるＴＮ型の液晶表示素子を提供することを目的としたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明の液晶表示素子は、互いに対向する面にそれぞれ電極が形成された一対の基板間に、液晶分子を前記基板間において実質的に９０°のツイスト角でツイスト配向させ、液晶の屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積Δｎｄの値を３５０〜５００ｎｍの範囲に設定した液晶層を設けてなる液晶セルと、前記液晶セルを挟んで配置された一対の偏光板と、前記一対の偏光板の少なくとも一方と前記液晶セルとの間に配置された実質的に６５０ｎｍまたは４００ｎｍのリタデーションを有する位相差板とを備え、前記位相差板の遅相軸と前記液晶セルの前記位相差板に隣接する基板の近傍の液晶分子配向方向とのずれ角を、実質的に５°に設定したことを特徴とする。
【０００８】
この液晶表示素子は上記のような構成であるため、明るく、しかも帯色の無い高品質の表示を得ることができる。
【０００９】
このように、この発明の液晶表示素子は、液晶分子を実質的に９０°のツイスト角でツイスト配向させ、Δｎｄの値を３５０〜５００ｎｍの範囲に設定した液晶層を有する液晶セルと、前記液晶セルを挟んで配置された一対の偏光板と、前記一対の偏光板の少なくとも一方と前記液晶セルとの間に配置された実質的に６５０ｎｍまたは４００ｎｍのリタデーションを有する位相差板とを備え、前記位相差板の遅相軸と前記液晶セルの前記位相差板に隣接する基板の近傍の液晶分子配向方向とのずれ角を実質的に５°に設定することにより、明るく、しかも帯色の無い高品質の表示を得ることができるようにしたものである。
【００１０】
この発明の液晶表示素子は、前記液晶層のΔｎｄを実質的に５００ｎｍに設定し、前記一対の偏光板の一方と前記液晶セルとの間に、実質的に６５０ｎｍのリタデーションを有する位相差板を、その遅相軸を前記液晶セルの前記位相差板に隣接する基板の近傍の液晶分子配向方向に対し、前記位相差板に隣接する基板から他方の基板に向かう液晶分子のツイスト方向と同方向に実質的に５°ずらして配置した構成とするのが望ましい。
【００１１】
また、この発明の液晶表示素子は、前記液晶層のΔｎｄを実質的に４００ｎｍに設定し、前記一対の偏光板の一方と前記液晶セルとの間に、実質的に４００ｎｍのリタデーションを有する位相差板を、その遅相軸を前記液晶セルの前記位相差板に隣接する基板の近傍の液晶分子配向方向に対し、前記位相差板に隣接する基板から他方の基板に向かう液晶分子のツイスト方向とは逆方向に実質的に５°ずらして配置した構成とするのが望ましい。
【００１２】
さらに、この発明の液晶表示素子は、前記液晶層のΔｎｄを実質的に４７０ｎｍに設定し、前記一対の偏光板の一方と前記液晶セルとの間に、実質的に６５０ｎｍのリタデーションを有する第１の位相差板を、その遅相軸を前記液晶セルの前記第１の位相差板に隣接する基板の近傍の液晶分子配向方向に対し、前記第１の位相差板に隣接する基板から他方の基板に向かう液晶分子のツイスト方向と同方向に実質的に５°ずらして配置し、他方の偏光板と前記液晶セルとの間に、実質的に４００ｎｍのリタデーションを有する第２の位相差板を、その遅相軸を前記液晶セルの前記第２の位相差板に隣接する基板の近傍の液晶分子配向方向に対し、前記第２の位相差板に隣接する基板から他方の基板に向かう液晶分子のツイスト方向とは逆方向に実質的に５°ずらして配置した構成とするのが望ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１〜図４はこの発明の第１の実施例を示しており、図１及び図２は液晶表示素子の分解斜視図及び一部分の断面図である。
【００１４】
この液晶表示素子はＴＮ型のものであり、図１及び図２に示したように、液晶セル１と、前記液晶セル１を挟んでその前側と後側とに配置された一対の偏光板１１，１２と、前記一対の偏光板１１，１２の一方と前記液晶セル１との間に配置された位相差板１３とを備えている。
【００１５】
前記液晶セル１は、図２に示したように、互いに対向する面にそれぞれ透明な電極４，５が形成された一対の透明基板２，３間に、液晶分子を前記基板２，３間において実質的に９０°のツイスト角でツイスト配向させた液晶層１０を設けたものであり、その液晶の屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積Δｎｄの値は３５０〜５００ｎｍの範囲に設定されている。
【００１６】
この液晶セル１は、例えばＴＦＴ（薄膜トランジスタ）をアクティブ素子とするアクティブマトリックス型のものであり、一対の基板２，３の対向面にそれぞれ形成された電極４，５のうち、一方の基板、例えば表示の観察側である前側（図において上側）の基板（以下、前基板と言う）１に形成された電極４は、基板１面の略全体にわたる一枚膜状の対向電極、他方の基板（以下、後基板と言う）３に形成された電極５は、行方向及び列方向にマトリックス状に配列する複数の画素電極である。
【００１７】
なお、図では省略しているが、前記後基板３の前基板２に対向する面には、前記複数の画素電極５にそれぞれ接続された複数のＴＦＴと、各行のＴＦＴにゲート信号を供給する複数のゲート配線と、各列のＴＦＴにデータ信号を供給する複数のデータ配線が設けられている。
【００１８】
また、この液晶セル１は、前記複数の画素電極５と対向電極４とが互いに対向する領域からなる複数の画素にそれぞれ対応する複数の色、例えば赤、緑、青の３色のカラーフィルタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂを備えており、このカラーフィルタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂは、前基板２の後基板３に対向する面に形成され、その上に前記対向電極４が形成されている。
【００１９】
そして、前記一対の基板２，３は、前記複数の画素の配列領域（表示エリア）を囲む枠状のシール材９（図１参照）を介して接合されており、これらの基板２，３間の前記シール材９により囲まれた領域に液晶層１０が設けられている。
【００２０】
前記液晶層１０の液晶分子は、前記一対の基板２，３の対向面にそれぞれ前記電極４，５を覆って形成された配向膜７，８により両基板２，３の近傍の配向方向を規定され、前記基板２，３間において実質的に９０°のツイスト角でツイスト配向している。
【００２１】
この実施例では、図１に示したように、前基板２の近傍の液晶分子を画面の横軸ｘに対し前側から見て左回りに実質的に４５°ずれた方向２ａに配向させ、後基板３の近傍の液晶分子を前記横軸ｘに対し前側から見て右回りに実質的に４５°ずれた方向３ａに配向させ、前記液晶層１０の液晶分子を、そのツイスト方向を破線矢印で示したように、後基板３から前基板２に向かい、前側から見て右回りに実質的に９０°のツイスト角でツイスト配向させている。
【００２２】
また、この実施例の液晶表示素子はノーマリーホワイトモードのものであり、前記液晶セル１を挟んでその前側と後側とに配置された一対の偏光板１１，１２は、それぞれの透過軸１１ａ，１２ａを実質的に互いに直交させるとともに、前側の偏光板１１の透過軸１１ａを前記液晶セル１の前基板２の近傍の液晶分子配向方向２ａと実質的に直交させるか或いは実質的に平行にし、後側の偏光板１２の透過軸１２ａを前記液晶セル１の後基板３の近傍の液晶分子配向方向３ａと実質的に直交させるか或いは実質的に平行にして配置されている。
【００２３】
なお、前記液晶セル１の液晶分子のツイスト角と、一対の偏光板１１，１２の透過軸１１ａ，１２ａの交差角は、いずれも９０°±１０°であり、好ましくは９０°±５°、より好ましくは９０°±３°である。
【００２４】
さらに、前記位相差板１３は、実質的に６５０ｎｍまたは４００ｎｍのリタデーションを有する位相差板であり、この位相差板１３は、前記一対の偏光板１１，１２の一方と前記液晶セル１との間に、前記位相差板１３の遅相軸１３ａと前記液晶セル１の前記位相差板１３に隣接する前基板の近傍の液晶分子配向方向２ａとのずれ角を実質的に５°に設定して配置されている。
【００２５】
この実施例では、前記液晶セル１の液晶層１０のΔｎｄを実質的に５００ｎｍに設定し、実質的に６５０ｎｍのリタデーションを有する位相差板１３を、前側の偏光板１１と前記液晶セル１との間に、前記位相差板１３の遅相軸１３ａを前記液晶セル１の前記位相差板１３に隣接する前基板２の近傍の液晶分子配向方向２ａに対し、前記前基板２から後基板３に向かう液晶分子のツイスト方向と同方向に実質的に５°ずらして配置している。
【００２６】
図３は、この実施例における前側から見た液晶セル１の前後の基板２，３の近傍の液晶分子配向方向２ａ，３ａ及び液晶分子のツイスト方向と位相差板１３の遅相軸１３ａの向きを示しており、この図では、前記位相差板１３の遅相軸１３ａを一点鎖線で示している。
【００２７】
なお、上述したように、前記液晶セル１の前基板２の近傍の液晶分子配向方向２ａは、画面の横軸ｘに対し前側から見て左回りに実質的に４５°ずれた方向であり、液晶分子は、後基板３から前基板２に向かい、前側から見て右回りにツイスト配向している。
【００２８】
そして、この実施例では、前記位相差板１３を前側の偏光板１１と液晶セル１との間に配置しているため、前記液晶セル１の前記位相差板１３に隣接する前基板２から他方の後基板３に向かう液晶分子のツイスト方向は、図に破線矢印で示した方向とは逆の左回り方向である。
【００２９】
そのため、この実施例では、前記位相差板１３を図１のように、その遅相軸１３ａを前記画面の横軸ｘに対し前側から見て左回りに実質的に５０°ずらして配置し、この位相差板１３の遅相軸１３ａを、前記液晶セル１の前記位相差板１３に隣接する前基板２の近傍の液晶分子配向方向２ａに対し、前記前基板２から後基板３に向かう液晶分子のツイスト方向（図の破線矢印の向きとは逆のツイスト方向）と同方向に実質的に５°ずらしている。
【００３０】
なお、この実施例において、前記液晶セル１の液晶層１０のΔｎｄは、５００ｎｍ±１０ｎｍであり、好ましくは５００ｎｍ±５ｎｍである。また、前記位相差板１３のリタデーションは、６５０ｎｍ±１０ｎｍであり、好ましくは６５０ｎｍ±５ｎｍである。さらに、前記位相差板１３の遅相軸１３ａと前記液晶セル１の前記位相差板１３に隣接する前基板２の近傍の液晶分子配向方向２ａとのずれ角は、５°±２°であり、好ましくは５°±１°である。
【００３１】
この液晶表示素子は、上述したように、液晶分子を実質的に９０°のツイスト角でツイスト配向させ、Δｎｄの値を実質的に５００ｎｍに設定した液晶層１０を有する液晶セル１と、前記液晶セル１を挟んでその前側と後側とに配置された一対の偏光板１１，１２と、前側の偏光板１１と前記液晶セル１との間に配置された実質的に６５０ｎｍのリタデーションを有する位相差板１３とを備え、前記位相差板１３の遅相軸１３ａを、前記液晶セル１の前記位相差板１３に隣接する前基板２の近傍の液晶分子配向方向２ａに対し、前記位相差板１３に隣接する前基板２から他方の後基板３に向かう液晶分子のツイスト方向と同方向に実質的に５°ずらしたものであるため、明るく、しかも帯色の無い高品質の表示を得ることができる。
【００３２】
図４は、前記第１の実施例についてカラーフィルタを省略した試験素子を製作し、その波長―透過率特性を測定した結果を、前記位相差板１３を備えない比較例１，２の波長―透過率特性と比較して示している。
【００３３】
なお、前記比較例１，２はいずれも、カラーフィルタを備えないノーマリーホワイトモードのＴＮ型液晶表示素子であり、比較例１はΔｎｄを４７０ｎｍに設定したもの、比較例２はΔｎｄを４００ｎｍに設定したものである。
【００３４】
図４のように、Δｎｄを４７０ｎｍに設定した比較例１は、可視光帯域の中間付近（５５０ｎｍ付近）の波長光の透過率が高く、明るい表示が得られるが、人間の眼による感度が弱い青の波長域（４５０ｎｍ付近）の光の透過率が低いため、白表示が黄緑色に帯色する。
【００３５】
また、Δｎｄを４００ｎｍに設定した比較例２は、透過率が最大となる波長域が前記比較例１よりも青の波長側にシフトするため、白表示の帯色は改善されるが、可視光帯域の中間付近の波長光の透過率が低く、明るい表示が得られない。
【００３６】
それに対し、前記第１の実施例は、透過率が、青の波長域（４５０ｎｍ付近）から赤の波長域（６５０ｎｍ付近）にわたって高く、したがって、高輝度でしかも帯色の無い白表示が得られる。
【００３７】
そして、前記第１の実施例の液晶表示素子は、液晶セル１に、複数の画素にそれぞれ対応する赤、緑、青の３色のカラーフィルタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂを備えさせたものであり、これらの画素から色純度の良い赤、緑、青の光を出射させることができるため、明るく、しかも色相の良い高品質のカラー画像を表示することができる。
【００３８】
なお、前記第１の実施例では、前側の偏光板１１と液晶セル１との間に位相差板１３を配置しているが、前記位相差板１３は、後側の偏光板１２と液晶セル１との間に配置してもよく、その場合は、前記位相差板１３を、その遅相軸１３ａを前記液晶セル１の前記位相差板１３に隣接する後基板３の近傍の液晶分子配向方向３ａに対し、前記位相差板１３に隣接する後基板３から他方の前基板２に向かう液晶分子のツイスト方向（図の破線矢印の方向）と同方向に実質的に５°ずらして配置すればよい。
【００３９】
図５はこの発明の第２の実施例を示す液晶表示素子の分解斜視図であり、この液晶表示素子は、液晶セル１の液晶層のΔｎｄを実質的に４００ｎｍに設定し、前側の偏光板１１と前記液晶セル１との間に、実質的に４００ｎｍのリタデーションを有する位相差板１４を、その遅相軸１４ａを前記液晶セル１の前記位相差板１４に隣接する前基板２の近傍の液晶分子配向方向２ａに対し、前記前基板２から後基板３に向かう液晶分子のツイスト方向とは逆方向に実質的に５°ずらして配置したものである。
【００４０】
なお、この実施例の液晶表示素子は、液晶セル１の液晶層のΔｎｄと位相差板１４のリタデーション及びその遅相軸１４ａの向きが上述した第１の実施例と異なるが、他の構成は同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【００４１】
図６は、この実施例における前側から見た液晶セル１の前後の基板２，３の近傍の液晶分子配向方向２ａ，３ａ及び液晶分子のツイスト方向と位相差板１４の遅相軸１４ａの向きを示しており、この図では、前記位相差板１４の遅相軸１４ａを二点鎖線で示している。
【００４２】
図６のように、この実施例では、前記位相差板１４を、その遅相軸１４ａを画面の横軸ｘに対し前側から見て左回りに実質的に４０°ずらして配置し（図５参照）、この位相差板１４の遅相軸１４ａを、前記液晶セル１の前記位相差板１４に隣接する前基板２の近傍の液晶分子配向方向（画面の横軸ｘに対し前側から見て左回りに実質的に４５°ずれた方向）２ａに対し、前記前基板２から後基板３に向かう液晶分子のツイスト方向（図の破線矢印の向きとは逆のツイスト方向）とは逆方向に実質的に５°ずらしている。
【００４３】
なお、この実施例において、前記液晶セル１の液晶層のΔｎｄは、４００ｎｍ±１０ｎｍであり、好ましくは４００ｎｍ±５ｎｍである。また、前記位相差板１４のリタデーションは、４００ｎｍ±１０ｎｍであり、好ましくは４００ｎｍ±５ｎｍである。さらに、前記位相差板１４の遅相軸１４ａと前記液晶セル１の前記位相差板１４に隣接する前基板２の近傍の液晶分子配向方向２ａとのずれ角は、５°±２°であり、好ましくは５°±１°である。
【００４４】
この液晶表示素子は、上述したように、液晶分子を実質的に９０°のツイスト角でツイスト配向させ、Δｎｄの値を実質的に４００ｎｍに設定した液晶層を有する液晶セル１と、前記液晶セル１を挟んでその前側と後側とに配置された一対の偏光板１１，１２と、前側の偏光板１１と前記液晶セル１との間に配置された実質的に４００ｎｍのリタデーションを有する位相差板１４とを備え、前記位相差板１４の遅相軸１４ａを、前記液晶セル１の前記位相差板１４に隣接する前基板２の近傍の液晶分子配向方向２ａに対し、前記位相差板１４に隣接する前基板２から他方の後基板３に向かう液晶分子のツイスト方向とは逆方向に実質的に５°ずらしたものであるため、明るく、しかも帯色の無い高品質の表示を得ることができる。
【００４５】
図７は、前記第２の実施例についてカラーフィルタを省略した試験素子を製作し、その波長―透過率特性を測定した結果を、上述した比較例１，２の波長―透過率特性と比較して示している。
【００４６】
図７のように、前記第２の実施例は、透過率が、可視光帯域の中間付近である緑の波長域（４５０ｎｍ付近）から青の波長域（４５０ｎｍ付近）にわたって高くしかも略一定で、また赤の波長域（６５０ｎｍ付近）においても充分に高く、高輝度でしかも帯色の無い白表示が得られる。
【００４７】
したがって、前記第２の実施例の液晶表示素子は、明るく、しかも色相の良い高品質のカラー画像を表示することができる。
【００４８】
なお、前記第２の実施例では、前側の偏光板１１と液晶セル１との間に位相差板１４を配置しているが、前記位相差板１４は、後側の偏光板１２と液晶セル１との間に配置してもよく、その場合は、前記位相差板１４を、その遅相軸１４ａを前記液晶セル１の前記位相差板１４に隣接する後基板３の近傍の液晶分子配向方向３ａに対し、前記位相差板１４に隣接する後基板３から他方の前基板２に向かう液晶分子のツイスト方向（図の破線矢印の方向）とは逆方向に実質的に５°ずらして配置すればよい。
【００４９】
図８はこの発明の第３の実施例を示す液晶表示素子の分解斜視図であり、この液晶表示素子は、液晶セル１の液晶層のΔｎｄを実質的に４７０ｎｍに設定し、前側の偏光板１１と前記液晶セル１との間に、実質的に６５０ｎｍのリタデーションを有する第１の位相差板（第１の実施例における位相差板）１３を、その遅相軸１３ａを前記液晶セル１の前記第１の位相差板１３に隣接する前基板２の近傍の液晶分子配向方向２ａに対し、前記前基板２から後基板３に向かう液晶分子のツイスト方向と同方向に実質的に５°ずらして配置し、後側の偏光板１２と前記液晶セル１との間に、実質的に４００ｎｍのリタデーションを有する第２の位相差板（第２の実施例における位相差板）１４を、その遅相軸１４ａを前記液晶セル１の前記第２の位相差板１４に隣接する後基板３の近傍の液晶分子配向方向３ａに対し、前記後基板３から前基板２に向かう液晶分子のツイスト方向とは逆方向に実質的に５°ずらして配置したものである。
【００５０】
なお、この実施例において、前記液晶セル１は、その液晶層のΔｎｄの値が上述した第１の実施例と異なるが、他の構成は同じであり、また、前後の偏光板１１，１２の配置状態も第１の実施例と同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【００５１】
図９は、この実施例における前側から見た液晶セル１の前後の基板２，３の近傍の液晶分子配向方向２ａ，３ａ及び液晶分子のツイスト方向と第１及び第２の位相差板１３，１４の遅相軸１３ａ，１４ａの向きを示しており、この図では、第１の位相差板１３の遅相軸１３ａを一点鎖線で示し、第２の位相差板１４の遅相軸１４ａを二点鎖線で示している。
【００５２】
図９のように、この実施例では、前記第１の位相差板１３を、その遅相軸１３ａを画面の横軸ｘに対し前側から見て左回りに実質的に５０°ずらして配置し（図８参照）、この第１の位相差板１３の遅相軸１３ａを、前記液晶セル１の前記第１の位相差板１３に隣接する前基板２の近傍の液晶分子配向方向（画面の横軸ｘに対し前側から見て左回りに実質的に４５°ずれた方向）２ａに対し、前記前基板２から後基板３に向かう液晶分子のツイスト方向（図の破線矢印の向きとは逆のツイスト方向）と同方向に実質的に５°ずらし、前記第２の位相差板１４を、その遅相軸１４ａを前記画面の横軸ｘに対し前側から見て右回りに実質的に４０°ずらして配置し（図８参照）、この第２の位相差板１４の遅相軸１４ａを、前記液晶セル１の前記第２の位相差板１４に隣接する後基板３の近傍の液晶分子配向方向（画面の横軸ｘに対し前側から見て右回りに実質的に４５°ずれた方向）３ａに対し、前記後基板３から前基板２に向かう液晶分子のツイスト方向（図の破線矢印の方向）とは逆方向に実質的に５°ずらしている。
【００５３】
なお、この実施例において、前記液晶セル１の液晶層のΔｎｄは、４７０ｎｍ±１０ｎｍであり、好ましくは５００ｎｍ±５ｎｍである。また、前記第１の位相差板１３のリタデーションは、６５０ｎｍ±１０ｎｍ、好ましくは６５０ｎｍ±５ｎｍであり、第２の位相差板１４のリタデーションは、４００ｎｍ±１０ｎｍ、好ましくは４００ｎｍ±５ｎｍである。さらに、前記第１の位相差板１３の遅相軸１３ａと前記液晶セル１の前記第１の位相差板１３に隣接する前基板２の近傍の液晶分子配向方向２ａとのずれ角は、５°±２°、好ましくは５°±１°であり、前記第２の位相差板１４の遅相軸１４ａと前記液晶セル１の前記第２の位相差板１４に隣接する後基板３の近傍の液晶分子配向方向３ａとのずれ角は、５°±２°、好ましくは５°±１°である。
【００５４】
この液晶表示素子は、上述したように、液晶分子を実質的に９０°のツイスト角でツイスト配向させ、Δｎｄの値を実質的に４７０ｎｍに設定した液晶層を有する液晶セル１と、前記液晶セル１を挟んでその前側と後側とに配置された一対の偏光板１１，１２と、前側の偏光板１１と前記液晶セル１との間に配置された実質的に６５０ｎｍのリタデーションを有する第１の位相差板１３と、後側の偏光板１２と前記液晶セル１との間に配置された実質的に４００ｎｍのリタデーションを有する第２の位相差板１４とを備え、前記第１の位相差板１３の遅相軸１３ａを、前記液晶セル１の前記第１の位相差板１３に隣接する前基板２の近傍の液晶分子配向方向２ａに対し、前記第１の位相差板１３に隣接する前基板２から他方の後基板３に向かう液晶分子のツイスト方向と同方向に実質的に５°ずらし、前記第２の位相差板１４の遅相軸１４ａを、前記液晶セル１の前記第２の位相差板１４に隣接する後基板３の近傍の液晶分子配向方向３ａに対し、前記前記第２の位相差板１４に隣接する後基板３から他方の前基板２に向かう液晶分子のツイスト方向とは逆方向に実質的に５°ずらしたものであるため、明るく、しかも帯色の無い高品質の表示を得ることができる。
【００５５】
図１０は、前記第３の実施例についてカラーフィルタを省略した試験素子を製作し、その波長―透過率特性を測定した結果を、上述した比較例１，２の波長―透過率特性と比較して示している。
【００５６】
図１０のように、前記第３の実施例は、透過率が、青の波長域（４５０ｎｍ付近）から赤の波長域（６５０ｎｍ付近）にわたって高く、しかも略一定であり、したがって、上述した第１及び第２の実施例よりもさらに高輝度でしかも帯色の無い白表示が得られる。
【００５７】
したがって、前記第３の実施例の液晶表示素子は、さらに明るく、しかも、より色相の良い高品質のカラー画像を表示することができる。
【００５８】
なお、前記第３の実施例では、前側の偏光板１１と液晶セル１との間に実質的に６５０ｎｍのリタデーションを有する第１の位相差板１３を配置し、後側の偏光板１２と液晶セル１との間に実質的に４００ｎｍのリタデーションを有する第２の位相差板１４を配置しているが、それと反対に、前記第１の位相差板１３を後側の偏光板１２と液晶セル１との間に配置し、前記第２の位相差板１４を前側の偏光板１１と液晶セル１との間に配置してもよい。
【００５９】
その場合は、前記第１の位相差板１３を、その遅相軸１３ａを前記液晶セル１の前記第１の位相差板１３に隣接する後基板３の近傍の液晶分子配向方向３ａに対し、前記第１の位相差板１３に隣接する後基板３から他方の前基板２に向かう液晶分子のツイスト方向（図の破線矢印の方向）と同方向に実質的に５°ずらして配置し、前記第２の位相差板１４を、その遅相軸１４ａを前記液晶セル１の前記第２の位相差板１４に隣接する前基板２の近傍の液晶分子配向方向２ａに対し、前記第２の位相差板１４に隣接する前基板２から他方の後基板３に向かう液晶分子のツイスト方向とは逆方向（図の破線矢印の向きとは逆のツイスト方向）に実質的に５°ずらして配置すればよい。
【００６０】
また、この発明において、液晶セルの液晶層のΔｎｄと位相差板のリタデーションは、上述した第１〜第３の実施例の値に限らず、前記液晶層のΔｎｄの値が３５０〜５００ｎｍの範囲、位相差板のリタデーションが実質的に６５０ｎｍまたは４００ｎｍであればよく、その場合も、前記液晶セルの位相差板に隣接する基板の近傍の液晶分子配向方向と前記位相差板の遅相軸とのずれ角を実質的に５°にし、且つ、前記液晶層のΔｎｄ値と、位相差板のリタデーション値と、前記液晶分子配向方向に対する前記位相差板の遅相軸のずれ方向とを適正に設定することにより、明るく、しかも帯色の無い高品質の表示を得ることができる。
【００６１】
さらに、上記実施例の液晶表示素子、液晶セル１に、複数の画素にそれぞれ対応する赤、緑、青の３色のカラーフィルタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂを備えさせたものであるが、この発明は、カラーフィルタを備えないフィールドシーケンシャル液晶表示装置用の液晶表示素子や、白黒画像を表示する液晶表示素子にも適用することができる。
【００６２】
【発明の効果】
この発明の液晶表示素子は、液晶分子を実質的に９０°のツイスト角でツイスト配向させ、Δｎｄの値を３５０〜５００ｎｍの範囲に設定した液晶層を有する液晶セルと、前記液晶セルを挟んで配置された一対の偏光板と、前記一対の偏光板の少なくとも一方と前記液晶セルとの間に配置された実質的に６５０ｎｍまたは４００ｎｍのリタデーションを有する位相差板とを備え、前記位相差板の遅相軸と前記液晶セルの前記位相差板に隣接する基板の近傍の液晶分子配向方向とのずれ角を実質的に５°に設定したものであるため、明るく、しかも帯色の無い高品質の表示を得ることができる。
【００６３】
この発明の液晶表示素子は、前記液晶層のΔｎｄを実質的に５００ｎｍに設定し、前記一対の偏光板の一方と前記液晶セルとの間に、実質的に６５０ｎｍのリタデーションを有する位相差板を、その遅相軸を前記液晶セルの前記位相差板に隣接する基板の近傍の液晶分子配向方向に対し、前記位相差板に隣接する基板から他方の基板に向かう液晶分子のツイスト方向と同方向に実質的に５°ずらして配置した構成とするのが望ましく、このような構成とすることにより、明るく、しかも帯色の無い高品質の表示を得ることができる。
【００６４】
また、この発明の液晶表示素子は、前記液晶層のΔｎｄを実質的に４００ｎｍに設定し、前記一対の偏光板の一方と前記液晶セルとの間に、実質的に４００ｎｍのリタデーションを有する位相差板を、その遅相軸を前記液晶セルの前記位相差板に隣接する基板の近傍の液晶分子配向方向に対し、前記位相差板に隣接する基板から他方の基板に向かう液晶分子のツイスト方向とは逆方向に実質的に５°ずらして配置した構成とするのが望ましく、このような構成とすることにより、明るく、しかも帯色の無い高品質の表示を得ることができる。
【００６５】
さらに、この発明の液晶表示素子は、前記液晶層のΔｎｄを実質的に４７０ｎｍに設定し、前記一対の偏光板の一方と前記液晶セルとの間に、実質的に６５０ｎｍのリタデーションを有する第１の位相差板を、その遅相軸を前記液晶セルの前記第１の位相差板に隣接する基板の近傍の液晶分子配向方向に対し、前記第１の位相差板に隣接する基板から他方の基板に向かう液晶分子のツイスト方向と同方向に実質的に５°ずらして配置し、他方の偏光板と前記液晶セルとの間に、実質的に４００ｎｍのリタデーションを有する第２の位相差板を、その遅相軸を前記液晶セルの前記第２の位相差板に隣接する基板の近傍の液晶分子配向方向に対し、前記第２の位相差板に隣接する基板から他方の基板に向かう液晶分子のツイスト方向とは逆方向に実質的に５°ずらして配置した構成とするのが望ましく、このような構成とすることにより、さらに明るく、しかも、より帯色の無い高品質の表示を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施例を示す液晶表示素子の分解斜視図。
【図２】第１の実施例の液晶表示素子の一部分の断面図。
【図３】第１の実施例における液晶セルの前後の基板の近傍の液晶分子配向方向及び液晶分子のツイスト方向と位相差板の遅相軸の向きを示す図。
【図４】第１の実施例と比較例の波長―透過率特性図。
【図５】この発明の第２の実施例を示す液晶表示素子の分解斜視図。
【図６】第２の実施例における液晶セルの前後の基板の近傍の液晶分子配向方向及び液晶分子のツイスト方向と位相差板の遅相軸の向きを示す図。
【図７】第２の実施例と比較例の波長―透過率特性図。
【図８】この発明の第３の実施例を示す液晶表示素子の分解斜視図。
【図９】第３の実施例における液晶セルの前後の基板の近傍の液晶分子配向方向及び液晶分子のツイスト方向と位相差板の遅相軸の向きを示す図。
【図１０】第３の実施例と比較例の波長―透過率特性図。
【符号の説明】
１…液晶セル、２，３…基板、２ａ，３ａ…基板近傍の液晶分子配向方向、４，５…電極、６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ…カラーフィルタ、７，８…配向膜、１０…液晶層、１１，１２…偏光板、１１ａ，１２ａ…透過軸、１３，１４…位相差板、１３ａ，１４ａ…遅相軸。
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＴＮ（ツイステッドネマティック）型の液晶表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示素子としては、互いに対向する面にそれぞれ電極が形成された一対の基板間に、液晶分子を前記基板間において実質的に９０°のツイスト角でツイスト配向させた液晶層を設けてなる液晶セルと、前記液晶セルを挟んで配置された一対の偏光板とにより構成されたＴＮ型液晶表示素子が広く利用されている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平０６−２０２０６８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記ＴＮ型液晶表示素子の表示特性は、液晶の屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積Δｎｄの値によって決まる。
【０００５】
しかし、従来のＴＮ型液晶表示素子は、明るい表示が得られるようにΔｎｄ値を設定したものは表示に帯色を生じ、また、帯色を生じないようにΔｎｄ値を設定したものは明るい表示が得られないという問題をもっている。
【０００６】
この発明は、明るく、しかも帯色の無い高品質の表示を得ることができるＴＮ型の液晶表示素子を提供することを目的としたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明の液晶表示素子は、互いに対向する面にそれぞれ電極が形成された一対の基板間に、液晶分子を前記基板間において実質的に９０°のツイスト角でツイスト配向させ、液晶の屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積Δｎｄの値を３５０〜５００ｎｍの範囲に設定した液晶層を設けてなる液晶セルと、前記液晶セルを挟んで配置された一対の偏光板と、前記一対の偏光板の少なくとも一方と前記液晶セルとの間に配置された実質的に６５０ｎｍまたは４００ｎｍのリタデーションを有する位相差板とを備え、前記位相差板の遅相軸と前記液晶セルの前記位相差板に隣接する基板の近傍の液晶分子配向方向とのずれ角を、実質的に５°に設定したことを特徴とする。
【０００８】
この液晶表示素子は上記のような構成であるため、明るく、しかも帯色の無い高品質の表示を得ることができる。
【０００９】
このように、この発明の液晶表示素子は、液晶分子を実質的に９０°のツイスト角でツイスト配向させ、Δｎｄの値を３５０〜５００ｎｍの範囲に設定した液晶層を有する液晶セルと、前記液晶セルを挟んで配置された一対の偏光板と、前記一対の偏光板の少なくとも一方と前記液晶セルとの間に配置された実質的に６５０ｎｍまたは４００ｎｍのリタデーションを有する位相差板とを備え、前記位相差板の遅相軸と前記液晶セルの前記位相差板に隣接する基板の近傍の液晶分子配向方向とのずれ角を実質的に５°に設定することにより、明るく、しかも帯色の無い高品質の表示を得ることができるようにしたものである。
【００１０】
この発明の液晶表示素子は、前記液晶層のΔｎｄを実質的に５００ｎｍに設定し、前記一対の偏光板の一方と前記液晶セルとの間に、実質的に６５０ｎｍのリタデーションを有する位相差板を、その遅相軸を前記液晶セルの前記位相差板に隣接する基板の近傍の液晶分子配向方向に対し、前記位相差板に隣接する基板から他方の基板に向かう液晶分子のツイスト方向と同方向に実質的に５°ずらして配置した構成とするのが望ましい。
【００１１】
また、この発明の液晶表示素子は、前記液晶層のΔｎｄを実質的に４００ｎｍに設定し、前記一対の偏光板の一方と前記液晶セルとの間に、実質的に４００ｎｍのリタデーションを有する位相差板を、その遅相軸を前記液晶セルの前記位相差板に隣接する基板の近傍の液晶分子配向方向に対し、前記位相差板に隣接する基板から他方の基板に向かう液晶分子のツイスト方向とは逆方向に実質的に５°ずらして配置した構成とするのが望ましい。
【００１２】
さらに、この発明の液晶表示素子は、前記液晶層のΔｎｄを実質的に４７０ｎｍに設定し、前記一対の偏光板の一方と前記液晶セルとの間に、実質的に６５０ｎｍのリタデーションを有する第１の位相差板を、その遅相軸を前記液晶セルの前記第１の位相差板に隣接する基板の近傍の液晶分子配向方向に対し、前記第１の位相差板に隣接する基板から他方の基板に向かう液晶分子のツイスト方向と同方向に実質的に５°ずらして配置し、他方の偏光板と前記液晶セルとの間に、実質的に４００ｎｍのリタデーションを有する第２の位相差板を、その遅相軸を前記液晶セルの前記第２の位相差板に隣接する基板の近傍の液晶分子配向方向に対し、前記第２の位相差板に隣接する基板から他方の基板に向かう液晶分子のツイスト方向とは逆方向に実質的に５°ずらして配置した構成とするのが望ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１〜図４はこの発明の第１の実施例を示しており、図１及び図２は液晶表示素子の分解斜視図及び一部分の断面図である。
【００１４】
この液晶表示素子はＴＮ型のものであり、図１及び図２に示したように、液晶セル１と、前記液晶セル１を挟んでその前側と後側とに配置された一対の偏光板１１，１２と、前記一対の偏光板１１，１２の一方と前記液晶セル１との間に配置された位相差板１３とを備えている。
【００１５】
前記液晶セル１は、図２に示したように、互いに対向する面にそれぞれ透明な電極４，５が形成された一対の透明基板２，３間に、液晶分子を前記基板２，３間において実質的に９０°のツイスト角でツイスト配向させた液晶層１０を設けたものであり、その液晶の屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積Δｎｄの値は３５０〜５００ｎｍの範囲に設定されている。
【００１６】
この液晶セル１は、例えばＴＦＴ（薄膜トランジスタ）をアクティブ素子とするアクティブマトリックス型のものであり、一対の基板２，３の対向面にそれぞれ形成された電極４，５のうち、一方の基板、例えば表示の観察側である前側（図において上側）の基板（以下、前基板と言う）１に形成された電極４は、基板１面の略全体にわたる一枚膜状の対向電極、他方の基板（以下、後基板と言う）３に形成された電極５は、行方向及び列方向にマトリックス状に配列する複数の画素電極である。
【００１７】
なお、図では省略しているが、前記後基板３の前基板２に対向する面には、前記複数の画素電極５にそれぞれ接続された複数のＴＦＴと、各行のＴＦＴにゲート信号を供給する複数のゲート配線と、各列のＴＦＴにデータ信号を供給する複数のデータ配線が設けられている。
【００１８】
また、この液晶セル１は、前記複数の画素電極５と対向電極４とが互いに対向する領域からなる複数の画素にそれぞれ対応する複数の色、例えば赤、緑、青の３色のカラーフィルタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂを備えており、このカラーフィルタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂは、前基板２の後基板３に対向する面に形成され、その上に前記対向電極４が形成されている。
【００１９】
そして、前記一対の基板２，３は、前記複数の画素の配列領域（表示エリア）を囲む枠状のシール材９（図１参照）を介して接合されており、これらの基板２，３間の前記シール材９により囲まれた領域に液晶層１０が設けられている。
【００２０】
前記液晶層１０の液晶分子は、前記一対の基板２，３の対向面にそれぞれ前記電極４，５を覆って形成された配向膜７，８により両基板２，３の近傍の配向方向を規定され、前記基板２，３間において実質的に９０°のツイスト角でツイスト配向している。
【００２１】
この実施例では、図１に示したように、前基板２の近傍の液晶分子を画面の横軸ｘに対し前側から見て左回りに実質的に４５°ずれた方向２ａに配向させ、後基板３の近傍の液晶分子を前記横軸ｘに対し前側から見て右回りに実質的に４５°ずれた方向３ａに配向させ、前記液晶層１０の液晶分子を、そのツイスト方向を破線矢印で示したように、後基板３から前基板２に向かい、前側から見て右回りに実質的に９０°のツイスト角でツイスト配向させている。
【００２２】
また、この実施例の液晶表示素子はノーマリーホワイトモードのものであり、前記液晶セル１を挟んでその前側と後側とに配置された一対の偏光板１１，１２は、それぞれの透過軸１１ａ，１２ａを実質的に互いに直交させるとともに、前側の偏光板１１の透過軸１１ａを前記液晶セル１の前基板２の近傍の液晶分子配向方向２ａと実質的に直交させるか或いは実質的に平行にし、後側の偏光板１２の透過軸１２ａを前記液晶セル１の後基板３の近傍の液晶分子配向方向３ａと実質的に直交させるか或いは実質的に平行にして配置されている。
【００２３】
なお、前記液晶セル１の液晶分子のツイスト角と、一対の偏光板１１，１２の透過軸１１ａ，１２ａの交差角は、いずれも９０°±１０°であり、好ましくは９０°±５°、より好ましくは９０°±３°である。
【００２４】
さらに、前記位相差板１３は、実質的に６５０ｎｍまたは４００ｎｍのリタデーションを有する位相差板であり、この位相差板１３は、前記一対の偏光板１１，１２の一方と前記液晶セル１との間に、前記位相差板１３の遅相軸１３ａと前記液晶セル１の前記位相差板１３に隣接する前基板の近傍の液晶分子配向方向２ａとのずれ角を実質的に５°に設定して配置されている。
【００２５】
この実施例では、前記液晶セル１の液晶層１０のΔｎｄを実質的に５００ｎｍに設定し、実質的に６５０ｎｍのリタデーションを有する位相差板１３を、前側の偏光板１１と前記液晶セル１との間に、前記位相差板１３の遅相軸１３ａを前記液晶セル１の前記位相差板１３に隣接する前基板２の近傍の液晶分子配向方向２ａに対し、前記前基板２から後基板３に向かう液晶分子のツイスト方向と同方向に実質的に５°ずらして配置している。
【００２６】
図３は、この実施例における前側から見た液晶セル１の前後の基板２，３の近傍の液晶分子配向方向２ａ，３ａ及び液晶分子のツイスト方向と位相差板１３の遅相軸１３ａの向きを示しており、この図では、前記位相差板１３の遅相軸１３ａを一点鎖線で示している。
【００２７】
なお、上述したように、前記液晶セル１の前基板２の近傍の液晶分子配向方向２ａは、画面の横軸ｘに対し前側から見て左回りに実質的に４５°ずれた方向であり、液晶分子は、後基板３から前基板２に向かい、前側から見て右回りにツイスト配向している。
【００２８】
そして、この実施例では、前記位相差板１３を前側の偏光板１１と液晶セル１との間に配置しているため、前記液晶セル１の前記位相差板１３に隣接する前基板２から他方の後基板３に向かう液晶分子のツイスト方向は、図に破線矢印で示した方向とは逆の左回り方向である。
【００２９】
そのため、この実施例では、前記位相差板１３を図１のように、その遅相軸１３ａを前記画面の横軸ｘに対し前側から見て左回りに実質的に５０°ずらして配置し、この位相差板１３の遅相軸１３ａを、前記液晶セル１の前記位相差板１３に隣接する前基板２の近傍の液晶分子配向方向２ａに対し、前記前基板２から後基板３に向かう液晶分子のツイスト方向（図の破線矢印の向きとは逆のツイスト方向）と同方向に実質的に５°ずらしている。
【００３０】
なお、この実施例において、前記液晶セル１の液晶層１０のΔｎｄは、５００ｎｍ±１０ｎｍであり、好ましくは５００ｎｍ±５ｎｍである。また、前記位相差板１３のリタデーションは、６５０ｎｍ±１０ｎｍであり、好ましくは６５０ｎｍ±５ｎｍである。さらに、前記位相差板１３の遅相軸１３ａと前記液晶セル１の前記位相差板１３に隣接する前基板２の近傍の液晶分子配向方向２ａとのずれ角は、５°±２°であり、好ましくは５°±１°である。
【００３１】
この液晶表示素子は、上述したように、液晶分子を実質的に９０°のツイスト角でツイスト配向させ、Δｎｄの値を実質的に５００ｎｍに設定した液晶層１０を有する液晶セル１と、前記液晶セル１を挟んでその前側と後側とに配置された一対の偏光板１１，１２と、前側の偏光板１１と前記液晶セル１との間に配置された実質的に６５０ｎｍのリタデーションを有する位相差板１３とを備え、前記位相差板１３の遅相軸１３ａを、前記液晶セル１の前記位相差板１３に隣接する前基板２の近傍の液晶分子配向方向２ａに対し、前記位相差板１３に隣接する前基板２から他方の後基板３に向かう液晶分子のツイスト方向と同方向に実質的に５°ずらしたものであるため、明るく、しかも帯色の無い高品質の表示を得ることができる。
【００３２】
図４は、前記第１の実施例についてカラーフィルタを省略した試験素子を製作し、その波長―透過率特性を測定した結果を、前記位相差板１３を備えない比較例１，２の波長―透過率特性と比較して示している。
【００３３】
なお、前記比較例１，２はいずれも、カラーフィルタを備えないノーマリーホワイトモードのＴＮ型液晶表示素子であり、比較例１はΔｎｄを４７０ｎｍに設定したもの、比較例２はΔｎｄを４００ｎｍに設定したものである。
【００３４】
図４のように、Δｎｄを４７０ｎｍに設定した比較例１は、可視光帯域の中間付近（５５０ｎｍ付近）の波長光の透過率が高く、明るい表示が得られるが、人間の眼による感度が弱い青の波長域（４５０ｎｍ付近）の光の透過率が低いため、白表示が黄緑色に帯色する。
【００３５】
また、Δｎｄを４００ｎｍに設定した比較例２は、透過率が最大となる波長域が前記比較例１よりも青の波長側にシフトするため、白表示の帯色は改善されるが、可視光帯域の中間付近の波長光の透過率が低く、明るい表示が得られない。
【００３６】
それに対し、前記第１の実施例は、透過率が、青の波長域（４５０ｎｍ付近）から赤の波長域（６５０ｎｍ付近）にわたって高く、したがって、高輝度でしかも帯色の無い白表示が得られる。
【００３７】
そして、前記第１の実施例の液晶表示素子は、液晶セル１に、複数の画素にそれぞれ対応する赤、緑、青の３色のカラーフィルタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂを備えさせたものであり、これらの画素から色純度の良い赤、緑、青の光を出射させることができるため、明るく、しかも色相の良い高品質のカラー画像を表示することができる。
【００３８】
なお、前記第１の実施例では、前側の偏光板１１と液晶セル１との間に位相差板１３を配置しているが、前記位相差板１３は、後側の偏光板１２と液晶セル１との間に配置してもよく、その場合は、前記位相差板１３を、その遅相軸１３ａを前記液晶セル１の前記位相差板１３に隣接する後基板３の近傍の液晶分子配向方向３ａに対し、前記位相差板１３に隣接する後基板３から他方の前基板２に向かう液晶分子のツイスト方向（図の破線矢印の方向）と同方向に実質的に５°ずらして配置すればよい。
【００３９】
図５はこの発明の第２の実施例を示す液晶表示素子の分解斜視図であり、この液晶表示素子は、液晶セル１の液晶層のΔｎｄを実質的に４００ｎｍに設定し、前側の偏光板１１と前記液晶セル１との間に、実質的に４００ｎｍのリタデーションを有する位相差板１４を、その遅相軸１４ａを前記液晶セル１の前記位相差板１４に隣接する前基板２の近傍の液晶分子配向方向２ａに対し、前記前基板２から後基板３に向かう液晶分子のツイスト方向とは逆方向に実質的に５°ずらして配置したものである。
【００４０】
なお、この実施例の液晶表示素子は、液晶セル１の液晶層のΔｎｄと位相差板１４のリタデーション及びその遅相軸１４ａの向きが上述した第１の実施例と異なるが、他の構成は同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【００４１】
図６は、この実施例における前側から見た液晶セル１の前後の基板２，３の近傍の液晶分子配向方向２ａ，３ａ及び液晶分子のツイスト方向と位相差板１４の遅相軸１４ａの向きを示しており、この図では、前記位相差板１４の遅相軸１４ａを二点鎖線で示している。
【００４２】
図６のように、この実施例では、前記位相差板１４を、その遅相軸１４ａを画面の横軸ｘに対し前側から見て左回りに実質的に４０°ずらして配置し（図５参照）、この位相差板１４の遅相軸１４ａを、前記液晶セル１の前記位相差板１４に隣接する前基板２の近傍の液晶分子配向方向（画面の横軸ｘに対し前側から見て左回りに実質的に４５°ずれた方向）２ａに対し、前記前基板２から後基板３に向かう液晶分子のツイスト方向（図の破線矢印の向きとは逆のツイスト方向）とは逆方向に実質的に５°ずらしている。
【００４３】
なお、この実施例において、前記液晶セル１の液晶層のΔｎｄは、４００ｎｍ±１０ｎｍであり、好ましくは４００ｎｍ±５ｎｍである。また、前記位相差板１４のリタデーションは、４００ｎｍ±１０ｎｍであり、好ましくは４００ｎｍ±５ｎｍである。さらに、前記位相差板１４の遅相軸１４ａと前記液晶セル１の前記位相差板１４に隣接する前基板２の近傍の液晶分子配向方向２ａとのずれ角は、５°±２°であり、好ましくは５°±１°である。
【００４４】
この液晶表示素子は、上述したように、液晶分子を実質的に９０°のツイスト角でツイスト配向させ、Δｎｄの値を実質的に４００ｎｍに設定した液晶層を有する液晶セル１と、前記液晶セル１を挟んでその前側と後側とに配置された一対の偏光板１１，１２と、前側の偏光板１１と前記液晶セル１との間に配置された実質的に４００ｎｍのリタデーションを有する位相差板１４とを備え、前記位相差板１４の遅相軸１４ａを、前記液晶セル１の前記位相差板１４に隣接する前基板２の近傍の液晶分子配向方向２ａに対し、前記位相差板１４に隣接する前基板２から他方の後基板３に向かう液晶分子のツイスト方向とは逆方向に実質的に５°ずらしたものであるため、明るく、しかも帯色の無い高品質の表示を得ることができる。
【００４５】
図７は、前記第２の実施例についてカラーフィルタを省略した試験素子を製作し、その波長―透過率特性を測定した結果を、上述した比較例１，２の波長―透過率特性と比較して示している。
【００４６】
図７のように、前記第２の実施例は、透過率が、可視光帯域の中間付近である緑の波長域（４５０ｎｍ付近）から青の波長域（４５０ｎｍ付近）にわたって高くしかも略一定で、また赤の波長域（６５０ｎｍ付近）においても充分に高く、高輝度でしかも帯色の無い白表示が得られる。
【００４７】
したがって、前記第２の実施例の液晶表示素子は、明るく、しかも色相の良い高品質のカラー画像を表示することができる。
【００４８】
なお、前記第２の実施例では、前側の偏光板１１と液晶セル１との間に位相差板１４を配置しているが、前記位相差板１４は、後側の偏光板１２と液晶セル１との間に配置してもよく、その場合は、前記位相差板１４を、その遅相軸１４ａを前記液晶セル１の前記位相差板１４に隣接する後基板３の近傍の液晶分子配向方向３ａに対し、前記位相差板１４に隣接する後基板３から他方の前基板２に向かう液晶分子のツイスト方向（図の破線矢印の方向）とは逆方向に実質的に５°ずらして配置すればよい。
【００４９】
図８はこの発明の第３の実施例を示す液晶表示素子の分解斜視図であり、この液晶表示素子は、液晶セル１の液晶層のΔｎｄを実質的に４７０ｎｍに設定し、前側の偏光板１１と前記液晶セル１との間に、実質的に６５０ｎｍのリタデーションを有する第１の位相差板（第１の実施例における位相差板）１３を、その遅相軸１３ａを前記液晶セル１の前記第１の位相差板１３に隣接する前基板２の近傍の液晶分子配向方向２ａに対し、前記前基板２から後基板３に向かう液晶分子のツイスト方向と同方向に実質的に５°ずらして配置し、後側の偏光板１２と前記液晶セル１との間に、実質的に４００ｎｍのリタデーションを有する第２の位相差板（第２の実施例における位相差板）１４を、その遅相軸１４ａを前記液晶セル１の前記第２の位相差板１４に隣接する後基板３の近傍の液晶分子配向方向３ａに対し、前記後基板３から前基板２に向かう液晶分子のツイスト方向とは逆方向に実質的に５°ずらして配置したものである。
【００５０】
なお、この実施例において、前記液晶セル１は、その液晶層のΔｎｄの値が上述した第１の実施例と異なるが、他の構成は同じであり、また、前後の偏光板１１，１２の配置状態も第１の実施例と同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【００５１】
図９は、この実施例における前側から見た液晶セル１の前後の基板２，３の近傍の液晶分子配向方向２ａ，３ａ及び液晶分子のツイスト方向と第１及び第２の位相差板１３，１４の遅相軸１３ａ，１４ａの向きを示しており、この図では、第１の位相差板１３の遅相軸１３ａを一点鎖線で示し、第２の位相差板１４の遅相軸１４ａを二点鎖線で示している。
【００５２】
図９のように、この実施例では、前記第１の位相差板１３を、その遅相軸１３ａを画面の横軸ｘに対し前側から見て左回りに実質的に５０°ずらして配置し（図８参照）、この第１の位相差板１３の遅相軸１３ａを、前記液晶セル１の前記第１の位相差板１３に隣接する前基板２の近傍の液晶分子配向方向（画面の横軸ｘに対し前側から見て左回りに実質的に４５°ずれた方向）２ａに対し、前記前基板２から後基板３に向かう液晶分子のツイスト方向（図の破線矢印の向きとは逆のツイスト方向）と同方向に実質的に５°ずらし、前記第２の位相差板１４を、その遅相軸１４ａを前記画面の横軸ｘに対し前側から見て右回りに実質的に４０°ずらして配置し（図８参照）、この第２の位相差板１４の遅相軸１４ａを、前記液晶セル１の前記第２の位相差板１４に隣接する後基板３の近傍の液晶分子配向方向（画面の横軸ｘに対し前側から見て右回りに実質的に４５°ずれた方向）３ａに対し、前記後基板３から前基板２に向かう液晶分子のツイスト方向（図の破線矢印の方向）とは逆方向に実質的に５°ずらしている。
【００５３】
なお、この実施例において、前記液晶セル１の液晶層のΔｎｄは、４７０ｎｍ±１０ｎｍであり、好ましくは５００ｎｍ±５ｎｍである。また、前記第１の位相差板１３のリタデーションは、６５０ｎｍ±１０ｎｍ、好ましくは６５０ｎｍ±５ｎｍであり、第２の位相差板１４のリタデーションは、４００ｎｍ±１０ｎｍ、好ましくは４００ｎｍ±５ｎｍである。さらに、前記第１の位相差板１３の遅相軸１３ａと前記液晶セル１の前記第１の位相差板１３に隣接する前基板２の近傍の液晶分子配向方向２ａとのずれ角は、５°±２°、好ましくは５°±１°であり、前記第２の位相差板１４の遅相軸１４ａと前記液晶セル１の前記第２の位相差板１４に隣接する後基板３の近傍の液晶分子配向方向３ａとのずれ角は、５°±２°、好ましくは５°±１°である。
【００５４】
この液晶表示素子は、上述したように、液晶分子を実質的に９０°のツイスト角でツイスト配向させ、Δｎｄの値を実質的に４７０ｎｍに設定した液晶層を有する液晶セル１と、前記液晶セル１を挟んでその前側と後側とに配置された一対の偏光板１１，１２と、前側の偏光板１１と前記液晶セル１との間に配置された実質的に６５０ｎｍのリタデーションを有する第１の位相差板１３と、後側の偏光板１２と前記液晶セル１との間に配置された実質的に４００ｎｍのリタデーションを有する第２の位相差板１４とを備え、前記第１の位相差板１３の遅相軸１３ａを、前記液晶セル１の前記第１の位相差板１３に隣接する前基板２の近傍の液晶分子配向方向２ａに対し、前記第１の位相差板１３に隣接する前基板２から他方の後基板３に向かう液晶分子のツイスト方向と同方向に実質的に５°ずらし、前記第２の位相差板１４の遅相軸１４ａを、前記液晶セル１の前記第２の位相差板１４に隣接する後基板３の近傍の液晶分子配向方向３ａに対し、前記前記第２の位相差板１４に隣接する後基板３から他方の前基板２に向かう液晶分子のツイスト方向とは逆方向に実質的に５°ずらしたものであるため、明るく、しかも帯色の無い高品質の表示を得ることができる。
【００５５】
図１０は、前記第３の実施例についてカラーフィルタを省略した試験素子を製作し、その波長―透過率特性を測定した結果を、上述した比較例１，２の波長―透過率特性と比較して示している。
【００５６】
図１０のように、前記第３の実施例は、透過率が、青の波長域（４５０ｎｍ付近）から赤の波長域（６５０ｎｍ付近）にわたって高く、しかも略一定であり、したがって、上述した第１及び第２の実施例よりもさらに高輝度でしかも帯色の無い白表示が得られる。
【００５７】
したがって、前記第３の実施例の液晶表示素子は、さらに明るく、しかも、より色相の良い高品質のカラー画像を表示することができる。
【００５８】
なお、前記第３の実施例では、前側の偏光板１１と液晶セル１との間に実質的に６５０ｎｍのリタデーションを有する第１の位相差板１３を配置し、後側の偏光板１２と液晶セル１との間に実質的に４００ｎｍのリタデーションを有する第２の位相差板１４を配置しているが、それと反対に、前記第１の位相差板１３を後側の偏光板１２と液晶セル１との間に配置し、前記第２の位相差板１４を前側の偏光板１１と液晶セル１との間に配置してもよい。
【００５９】
その場合は、前記第１の位相差板１３を、その遅相軸１３ａを前記液晶セル１の前記第１の位相差板１３に隣接する後基板３の近傍の液晶分子配向方向３ａに対し、前記第１の位相差板１３に隣接する後基板３から他方の前基板２に向かう液晶分子のツイスト方向（図の破線矢印の方向）と同方向に実質的に５°ずらして配置し、前記第２の位相差板１４を、その遅相軸１４ａを前記液晶セル１の前記第２の位相差板１４に隣接する前基板２の近傍の液晶分子配向方向２ａに対し、前記第２の位相差板１４に隣接する前基板２から他方の後基板３に向かう液晶分子のツイスト方向とは逆方向（図の破線矢印の向きとは逆のツイスト方向）に実質的に５°ずらして配置すればよい。
【００６０】
また、この発明において、液晶セルの液晶層のΔｎｄと位相差板のリタデーションは、上述した第１〜第３の実施例の値に限らず、前記液晶層のΔｎｄの値が３５０〜５００ｎｍの範囲、位相差板のリタデーションが実質的に６５０ｎｍまたは４００ｎｍであればよく、その場合も、前記液晶セルの位相差板に隣接する基板の近傍の液晶分子配向方向と前記位相差板の遅相軸とのずれ角を実質的に５°にし、且つ、前記液晶層のΔｎｄ値と、位相差板のリタデーション値と、前記液晶分子配向方向に対する前記位相差板の遅相軸のずれ方向とを適正に設定することにより、明るく、しかも帯色の無い高品質の表示を得ることができる。
【００６１】
さらに、上記実施例の液晶表示素子、液晶セル１に、複数の画素にそれぞれ対応する赤、緑、青の３色のカラーフィルタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂを備えさせたものであるが、この発明は、カラーフィルタを備えないフィールドシーケンシャル液晶表示装置用の液晶表示素子や、白黒画像を表示する液晶表示素子にも適用することができる。
【００６２】
【発明の効果】
この発明の液晶表示素子は、液晶分子を実質的に９０°のツイスト角でツイスト配向させ、Δｎｄの値を３５０〜５００ｎｍの範囲に設定した液晶層を有する液晶セルと、前記液晶セルを挟んで配置された一対の偏光板と、前記一対の偏光板の少なくとも一方と前記液晶セルとの間に配置された実質的に６５０ｎｍまたは４００ｎｍのリタデーションを有する位相差板とを備え、前記位相差板の遅相軸と前記液晶セルの前記位相差板に隣接する基板の近傍の液晶分子配向方向とのずれ角を実質的に５°に設定したものであるため、明るく、しかも帯色の無い高品質の表示を得ることができる。
【００６３】
この発明の液晶表示素子は、前記液晶層のΔｎｄを実質的に５００ｎｍに設定し、前記一対の偏光板の一方と前記液晶セルとの間に、実質的に６５０ｎｍのリタデーションを有する位相差板を、その遅相軸を前記液晶セルの前記位相差板に隣接する基板の近傍の液晶分子配向方向に対し、前記位相差板に隣接する基板から他方の基板に向かう液晶分子のツイスト方向と同方向に実質的に５°ずらして配置した構成とするのが望ましく、このような構成とすることにより、明るく、しかも帯色の無い高品質の表示を得ることができる。
【００６４】
また、この発明の液晶表示素子は、前記液晶層のΔｎｄを実質的に４００ｎｍに設定し、前記一対の偏光板の一方と前記液晶セルとの間に、実質的に４００ｎｍのリタデーションを有する位相差板を、その遅相軸を前記液晶セルの前記位相差板に隣接する基板の近傍の液晶分子配向方向に対し、前記位相差板に隣接する基板から他方の基板に向かう液晶分子のツイスト方向とは逆方向に実質的に５°ずらして配置した構成とするのが望ましく、このような構成とすることにより、明るく、しかも帯色の無い高品質の表示を得ることができる。
【００６５】
さらに、この発明の液晶表示素子は、前記液晶層のΔｎｄを実質的に４７０ｎｍに設定し、前記一対の偏光板の一方と前記液晶セルとの間に、実質的に６５０ｎｍのリタデーションを有する第１の位相差板を、その遅相軸を前記液晶セルの前記第１の位相差板に隣接する基板の近傍の液晶分子配向方向に対し、前記第１の位相差板に隣接する基板から他方の基板に向かう液晶分子のツイスト方向と同方向に実質的に５°ずらして配置し、他方の偏光板と前記液晶セルとの間に、実質的に４００ｎｍのリタデーションを有する第２の位相差板を、その遅相軸を前記液晶セルの前記第２の位相差板に隣接する基板の近傍の液晶分子配向方向に対し、前記第２の位相差板に隣接する基板から他方の基板に向かう液晶分子のツイスト方向とは逆方向に実質的に５°ずらして配置した構成とするのが望ましく、このような構成とすることにより、さらに明るく、しかも、より帯色の無い高品質の表示を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施例を示す液晶表示素子の分解斜視図。
【図２】第１の実施例の液晶表示素子の一部分の断面図。
【図３】第１の実施例における液晶セルの前後の基板の近傍の液晶分子配向方向及び液晶分子のツイスト方向と位相差板の遅相軸の向きを示す図。
【図４】第１の実施例と比較例の波長―透過率特性図。
【図５】この発明の第２の実施例を示す液晶表示素子の分解斜視図。
【図６】第２の実施例における液晶セルの前後の基板の近傍の液晶分子配向方向及び液晶分子のツイスト方向と位相差板の遅相軸の向きを示す図。
【図７】第２の実施例と比較例の波長―透過率特性図。
【図８】この発明の第３の実施例を示す液晶表示素子の分解斜視図。
【図９】第３の実施例における液晶セルの前後の基板の近傍の液晶分子配向方向及び液晶分子のツイスト方向と位相差板の遅相軸の向きを示す図。
【図１０】第３の実施例と比較例の波長―透過率特性図。
【符号の説明】
１…液晶セル、２，３…基板、２ａ，３ａ…基板近傍の液晶分子配向方向、４，５…電極、６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ…カラーフィルタ、７，８…配向膜、１０…液晶層、１１，１２…偏光板、１１ａ，１２ａ…透過軸、１３，１４…位相差板、１３ａ，１４ａ…遅相軸。
Claims (4)
- 互いに対向する面にそれぞれ電極が形成された一対の基板間に、液晶分子を前記基板間において実質的に９０°のツイスト角でツイスト配向させ、液晶の屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積Δｎｄの値を３５０〜５００ｎｍの範囲に設定した液晶層を設けてなる液晶セルと、
前記液晶セルを挟んで配置された一対の偏光板と、
実質的に６５０ｎｍまたは４００ｎｍのリタデーションを有し、前記一対の偏光板の少なくとも一方と前記液晶セルとの間に配置された位相差板とを備え、
前記位相差板の遅相軸と前記液晶セルの前記位相差板に隣接する基板の近傍の液晶分子配向方向とのずれ角を、実質的に５°に設定したことを特徴とする液晶表示素子。 - 液晶層のΔｎｄは実質的に５００ｎｍであり、一対の偏光板の一方と液晶セルとの間に、実質的に６５０ｎｍのリタデーションを有する位相差板が、その遅相軸を、前記液晶セルの前記位相差板に隣接する基板の近傍の液晶分子配向方向に対し、前記位相差板に隣接する基板から他方の基板に向かう液晶分子のツイスト方向と同方向に実質的に５°ずらして配置され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。
- 液晶層のΔｎｄは実質的に４００ｎｍであり、一対の偏光板の一方と液晶セルとの間に、実質的に４００ｎｍのリタデーションを有する位相差板が、その遅相軸を、前記液晶セルの前記位相差板に隣接する基板の近傍の液晶分子配向方向に対し、前記位相差板に隣接する基板から他方の基板に向かう液晶分子のツイスト方向とは逆方向に実質的に５°ずらして配置され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。
- 液晶層のΔｎｄは実質的に４７０ｎｍであり、一対の偏光板の一方と液晶セルとの間に、実質的に６５０ｎｍのリタデーションを有する第１の位相差板が、その遅相軸を、前記液晶セルの前記第１の位相差板に隣接する基板の近傍の液晶分子配向方向に対し、前記第１の位相差板に隣接する基板から他方の基板に向かう液晶分子のツイスト方向と同方向に実質的に５°ずらして配置され、他方の偏光板と前記液晶セルとの間に、実質的に４００ｎｍのリタデーションを有する第２の位相差板が、その遅相軸を、前記液晶セルの前記第２の位相差板に隣接する基板の近傍の液晶分子配向方向に対し、前記第２の位相差板に隣接する基板から他方の基板に向かう液晶分子のツイスト方向とは逆方向に実質的に５°ずらして配置され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。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009186830A (ja) * | 2008-02-07 | 2009-08-20 | Nitto Denko Corp | 液晶パネルおよび位相差層付偏光板 |
| US10768461B2 (en) | 2017-04-28 | 2020-09-08 | Lg Chem, Ltd. | Light modulation device |
-
2003
- 2003-05-29 JP JP2003152936A patent/JP2004354750A/ja active Pending
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