JP2008158426A - 液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

【課題】ラビングキズによる表示ムラの改善されたＶＡモード液晶表示素子を提供する。
【解決手段】ＶＡモードの液晶表示素子１において、負の誘電異方性を有する液晶層の液晶はカイラル剤を含有し、挟持される一対の基板の間で９０°±５°の捩れ角を有している。これらの基板は、配向層のラビング処理による垂直配向性の配向層を具備している。偏光板３，４の吸収軸と、偏光板３，４に隣接する各基板のラビング処理の方向とのなす角度が、何れも０度以上で７度以下の大きさとなるように設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示素子に関し、特に、情報表示端末やスピードメータ等の車載用途にも使用可能なＶＡモード液晶表示素子に関する。

一般に、透過型の液晶表示素子は、所定の方向に配向した数μｍ程度の極薄い液晶層と、この液晶層を挟持する透明な一対の薄い基板と、さらに、この基板を挟持して偏光子および検光子を構成する一対の偏光板とを有する。ここで、液晶層が設けられる側の基板面には、所定の形状にパターニングされた電極が形成されている。そして、この電極を介して液晶層に電圧を印加すると、液晶の配向が変化して、液晶表示素子を透過する光の量または波長が変わる。これにより、所望の表示を行うことが可能となる。

このように、液晶表示素子は、比較的単純な構造からなっている。また、構成部材の選択によって薄型化および軽量化が容易であり、また、低電圧での駆動も可能であることから、近年では、薄型テレビや携帯情報端末等の民生用のみならず、例えばスピードメータ用途などの車載用の表示素子としても盛んに利用されている。

そして、液晶表示素子は、液晶層の初期配向状態並びに電圧印加時の動作状態および配向状態などから、いくつかのモードに分類される。例えば、液晶テレビや携帯映像機器ビューワー、自動車などの車両のインストルメントパネルなどいわゆる車載用に利用される液晶表示素子には、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードが用いられる（例えば、特許文献１および２参照。）。ＶＡモードは、正面から見たときのコントラスト比が高く、また、視野角が広いことから、視認性に優れたモードである。

ＶＡモードは、一対の基板間に、初期配向状態が基板と概ね垂直（垂直配向）な負の誘電率異方性（Δε）を有する液晶層を挟持し、さらに、この基板を、通常はクロスニコルを構成するように配置した一対の偏光板で挟持することによって構成される。そして、基板面に形成された電極を介して液晶層に電圧を印加すると、液晶の配向が変化して、液晶層が電界に対して垂直、すなわち、液晶の配向方向が基板と平行になる。これにより、電圧を印加した部分と印加していない部分とで、液晶の屈折率異方性（Δｎ）と上記一対の基板間の距離に等しい液晶層厚（ｄ）との積（Δｎ・ｄ）によって定まる光の透過特性、特に、色味に違いが生じる。この違いを利用することによって、所望の表示を行うことができる。

特開平３−２１５８３０号公報 特開平９−３２５３３９号公報

上述したように、ＶＡモードでは、電圧無印加時に、液晶層がそれを挟持する一対の基板に対し略垂直な配向をしている。そのため、液晶セルの法線方向に平行な視角方向については良好な黒表示が得られ、正面から見たときのコントラスト比が高く、また、視野角も広い。そのため、薄型テレビや携帯情報端末の情報表示素子としての利用が、さらに自動車などの車両のインストルメントパネルなどいわゆる車載用への利用が盛んに検討されている。

また、ＶＡモードでは、上述したように、電圧無印加時の液晶層の初期配向が完全な垂直配向ではなく、略垂直な配向となるように工夫が施されている。液晶層の初期配向が完全な垂直配向であると、電圧印加時の液晶の傾斜動作の方向が定まらず、液晶セルの面内で異なる方向に傾斜する領域が混在する状況が発生してしまう。この状況は、所謂ドメインとして視認者に認識され、液晶表示素子の表示品位を著しく損なう結果となる。

そこで、液晶層を、液晶層の厚み方向である法線方向から所定角度のプレチルト角を有して略一様な垂直配向をするような配向状態にすることが多い。これにより、電圧を印加した際に、液晶の傾斜動作の方向を所望とする一方向に定めることができる。その結果、液晶表示素子の表示面内の均一性が保たれるので、ＶＡモードが本来有する高い表示品位を高レベルで実現することが可能となる。

ここで、液晶層が所定角度のプレチルト角を有して略一様に垂直配向する状態の形成方法としては、垂直配向性の配向層、例えば、垂直配向性の液晶配向膜（以下、配向膜と称する。）と、ラビング処理との併用による配向処理の方法がある。

具体的には、ＶＡモードの液晶セルにおいて、まず、液晶層を挟持する基板の表面に垂直配向性の配向膜を設け、次いで、所望とする液晶の傾斜動作の方向に配向膜の表面をラビング処理する。これにより、上記の配向状態を実現することができる。

ところで、ＶＡモードにおいては、ラビング処理の適用により、表示の均一性について問題が生じる場合がある。ラビング処理は、例えば、所定径の金属製筒状のラビングロールの表面をベルベット製などのラビング布で覆い、これを高速で回転させながら、配向膜の表面をラビング布で擦ることによって行われる。このとき、ラビング布で配向膜の表面を擦る強度と方向によって、液晶層のプレチルト角の形成方向と大きさが決まる。つまり、ラビング処理では、ラビングの強度と方向によって、液晶層の初期配向状態、すなわち、プレチルト角の形成状況が制御される。

しかしながら、ラビング処理では、布を用いているために、布を構成する毛の一本一本に起因するレベルでの問題を生じうる。つまり、ラビング布で表面が覆われた金属ロールを高速で回転することによって、マクロ的には概ね均一な処理を行うことができるが、よりミクロなレベルで見た場合、完全な均一性の実現は困難である。すなわち、ラビング布を構成する毛の一本一本について、特性が微妙に異なっており、また、力の加わり方にも違いが生じるために、配向膜を擦る際のラビング強度やラビングの方向が不均一なものとなってしまう。その結果、こうした微細なバラツキに起因して、ＶＡモードにおいては、所謂ラビングキズの問題が発生する場合がある。

ラビングキズは、ラビング処理時におけるラビング強度の微細なバラツキに起因して発生する。そして、ラビングキズがある一定のレベルを超えると、液晶表示装置の状態で視認者にキズや表示ムラとして認識される。

ラビングキズが発生した箇所では、正常な領域に対して、液晶層のプレチルト角の大きさが異なり、また、プレチルト角の形成方向にもずれが生じている。ここで、プレチルト角の形成方向のずれとは、液晶の初期配向状態における基板面内方向での方位角のずれのことである。このうち、キズや表示ムラの主要因となるのは、液晶層のプレチルト角の大きさの違いである。

液晶層において、プレチルト角の異なる異常領域が発生すると、その領域における液晶層の厚み方向の位相差と、他の正常領域の位相差とに違いが発生する。そして、この違いが電圧無印加時における透過率の差異となって現れるために、キズや表示ムラなどとして認識される。

図５は、従来のＶＡモードの構造と光学仕様を説明するための模式的な構成図である。ＶＡモード１００においては、図５に示すように、負の誘電異方性を有する液晶からなる液晶層(図示されない)を、表面がそれぞれ垂直配向処理された一対の基板（図示されない）で挟持して液晶セル１０１を構成する。そして、液晶セル１０１を、一方の偏光板の吸収軸と他方の偏光板の吸収軸との交差角が９０°±５°になるように配置された一対の偏光板１０２，１０３で挟持することによって、液晶表示素子が構成される。これにより、電圧無印加時には、初期垂直配向に由来してＯＦＦ表示である黒表示が実現される。電圧印加により、液晶セル１０１内の液晶層が傾斜動作をすると、液晶セル１０１を挟持する一対の偏光板１０２，１０３の間を光が透過するようになって、ＯＮ表示が実現される。

図５で、偏光板１０２に示された矢印は、偏光板１０２の吸収軸の方向を示す。また、同様に、偏光板１０３に示された矢印は、偏光板１０３の吸収軸の方向を示している。そして、液晶セル１０１を挟持し、互いにクロスニコル配置されている。尚、クロスニコル配置とは、一方の偏光板の吸収軸と他方の偏光板の吸収軸との交差角が９０°±５°になるような配置を言う（以下、本明細書において同じ。）。また、付記される数字は、偏光板１０２，１０３の吸収軸の設置角度を示す。この場合、図の水平方向は、液晶表示素子の正面左右方向に対応しており、この方向を基準として反時計回りを正方向としている。

また、図５で、液晶セル１０１に示された実線からなる矢印は、液晶層を挟持する視認者側の基板における液晶配向処理の方向であり、具体的には、この基板上に設けられた垂直配向性の配向膜に対して行うラビング処理の方向を示す。そして、このラビング方向にＶＡモード１００のプレチルト角が形成される。同様に、液晶セル１０１に示された点線からなる矢印は、液晶層を挟持する反視認者側の基板における液晶配向処理の方向であり、具体的には、この基板上に設けられた垂直配向膜に対するラビング処理の方向を示す。

液晶層を挟持する上下基板のラビング処理の方向は、互いに反平行方向となっている。また、付記される数字は、上基板のラビング処理の方向の設置角度を示す。この場合、図の水平方向は、液晶表示素子の正面左右方向に対応しており、この方向を基準として反時計回りを正方向としている。

ＶＡモード１００では、液晶セル１０１を構成する基板のラビング処理の方向が、偏光板１０２，１０３の吸収軸のそれぞれに対して略４５°の方向となっている。この構成は、ラビング処理におけるラビング強度のバラツキによって、液晶セルの面内で位相差のバラツキが発生した場合、特に、ラビング強度が他より強く、若干位相差が大きい微小領域が発生した場合、ＯＦＦ表示時における光抜け表示不良の要因として作用しやすい構成となっている。このため、従来のＶＡモードでは、ラビング処理に由来するわずかな表示面内の位相差のバラツキも表示不良の原因となってしまう。

このように、従来のＶＡモードでは、ラビングキズに起因した表示不良が発生しやすく、表示の均一性を確保することが困難であった。そのため、表示ムラが問題となる場合があった。

本発明は、こうした問題点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、ＶＡモード液晶表示素子における表示性能の改善にある。より具体的には、表示ムラが目立たず、表示視角の広いＶＡモード液晶表示素子を提供することにある。

本発明の他の目的および利点は以下の記載から明らかとなるであろう。

本発明は、負の誘電異方性を有する液晶からなる液晶層を、前記液晶が所定角度のプレチルト角を有して略一様に垂直配向するよう配向処理された一対の基板で挟持する液晶セルと、
前記液晶セルを挟持し、一方の偏光板の吸収軸と他方の偏光板の吸収軸との交差角が９０°±５°になるように配置された一対の偏光板とを備えた液晶表示素子において、
前記液晶は、カイラル剤を含有し、前記基板間で９０°±５°の捩れ角を有して前記液晶層を構成するカイラルネマチック液晶であり、
前記配向処理は、前記基板の表面に形成された配向層に対するラビング処理であり、
前記偏光板の一方の吸収軸と、該偏光板に隣接する前記基板の一方におけるラビング処理の方向とのなす角度、および、前記偏光板の他方の吸収軸と、該偏光板に隣接する前記基板の他方におけるラビング処理の方向とのなす角度が、何れも０度以上で７度以下であることを特徴とするものである。

本発明において、前記偏光板の一方の吸収軸と、該偏光板に隣接する前記基板の一方におけるラビング処理の方向とのなす角度、および、前記偏光板の他方の吸収軸と、該偏光板に隣接する前記基板の他方におけるラビング処理の方向とのなす角度は、何れも０度以上で３度以下であることが好ましい。

本発明において、前記液晶の自然捩れピッチｐと、前記基板間の距離ｄとの間に
０＜ｄ／ｐ≦０．４
の関係が成立することが好ましい。

本発明において、前記液晶の自然捩れピッチｐと、前記基板間の距離ｄとの間に
０＜ｄ／ｐ≦０．２
の関係が成立することがさらに好ましい。

本発明において、前記偏光板の少なくとも一方と前記液晶セルとの間に、該液晶セルの厚み方向に負のリタデーション値をもつ少なくとも１つの位相差フィルムを有することが好ましい。

本発明において、前記液晶表示素子は、パッシブマトリクス型の液晶表示素子とすることができる。

本発明によれば、ＶＡモード液晶表示素子において、電圧無印加時に見出されるラビングキズが目立たないよう、表示性能の改善を可能とすることができる。

実施の形態１．
本実施の形態における液晶表示素子１は、従来ＶＡモードが液晶層を挟持する上下基板のラビング方向が互いに反平行方向の略垂直配向型液晶セルを一対の直線偏光板で挟持して構成されるのに対し、液晶層を挟持する上下基板間で当該液晶層が９０°ツイストする構造を持った９０°ツイスト略垂直配向型液晶セルを一対の直線偏光板で挟持した構成という特徴を有する。

そして、略垂直配向型液晶セルを挟持する一対の偏光板のうちの一方の偏光板の吸収軸と、当該偏光板に隣接する前記一対の基板のうちの一方におけるラビング処理の方向、およびもう一方の偏光板と当該偏光板に隣接する前記一対の基板のうちの一方におけるラビング処理の方向とが、いずれも概略平行方向となるという特徴を有する。
本実施の形態における液晶表示素子１は構造が比較的単純でありながら、優れた視野角特性とラビングキズに起因する表示ムラ耐性を同時に高レベルで実現することできる。

すなわち、本実施の形態における液晶表示素子１は、液晶セルを挟持する偏光板の吸収軸と液晶セルを構成する一対の基板のうちの隣接する基板でのラビング方向とがそれぞれ概略平行方向であり、それぞれが互いに概略４５°をなす従来ＶＡモードと異なり、ラビング方向と一致する方向のラビングキズ表示ムラが目立たないようになり、同時に視野角の拡大を実現しながら表示均一性の性能を改善することが可能となる。

図１は、本実施の形態における液晶表示素子１の構造と光学仕様を説明するための模式的な構成図である。

図１に示すＶＡモード液晶表示素子１は、表面がそれぞれ垂直配向処理された一対の基板（図示せず）に挟持され、カイラル剤を含有して負の誘電異方性を有するカイラルネマチック液晶からなる液晶層を有する垂直配向型の液晶セル２と、液晶セル２を挟持し、互いにクロスニコル配置された一対の視認者側偏光板３（以下、Ｆ偏光板と称する。）および反視認者側偏光板４（以下、Ｒ偏光板と称する。）とを有する。尚上記したように、クロスニコル配置とは、一方の偏光板の吸収軸と他方の偏光板の吸収軸との交差角が９０°±５°になるような配置を言う。このとき、液晶セルはモノドメイン配向であることが好ましい。

液晶セル２は、液晶層を挟持する上下基板間で当該液晶層が９０°ツイストする構造を持った９０°ツイスト略垂直配向型の構成を有する。液晶セル２を挟持するＦ偏光板３の吸収軸と、液晶セルを構成する一対の基板のうちの隣接する上側基板におけるラビング処理の方向とが、互いに平行であり、同様に、Ｒ偏光板４の吸収軸と、液晶セル２を構成する一対の基板のうちの隣接する下側基板におけるラビング処理の方向とが、互いに平行である。

次に、液晶表示素子１の製造方法の一例について説明する。

図１で、Ｆ偏光板３に示された矢印は、Ｆ偏光板３の吸収軸の方向を示す。また、同様に、Ｒ偏光板４に示された矢印は、Ｒ偏光板４の吸収軸の方向を示している。そして、液晶セル２を挟持し、互いにクロスニコル配置されている。また、付記される数字は、偏光板３，４の吸収軸の設置角度を示す。この場合、図の水平方向は、液晶表示素子の正面左右方向に対応しており、この方向を基準として反時計回りを正方向としている。

また、図１で、液晶セル２に示された実線からなる矢印は、液晶層を挟持する視認者側の上側基板における液晶配向処理の方向であり、具体的には、この基板上に設けられた垂直配向膜に対して行うラビングの方向を示す。そして、このラビング方向に液晶表示素子１のプレチルト角が形成される。同様に、液晶セル２に示された点線からなる矢印は、液晶層を挟持する反視認者側の下側基板における液晶配向処理の方向であり、具体的には、この基板上に設けられた垂直配向膜に対するラビングの方向を示す。液晶層を挟持する上下基板のラビング方向は、互いに９０°の角度をなすように設定されている。

電圧を印加すると、液晶は、プレチルト角を有して略一様に形成された９０°のツイスト角度を持った概略垂直配向の状態から、プレチルト角の形成方向に従って、液晶セル２を構成する面と平行になる方向に傾斜動作をする。

液晶表示素子１の製造について説明する。製造方法は、まず、一対のガラス基板の上に、所望の画像表示ができるようにストライプ状にパターニングされた電極層を設ける。電極層は、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）電極とすることができる。

次いで、ガラス基板の上に、電極層を被覆するようにして絶縁膜を設ける。絶縁膜は、例えば、ゾル−ゲル法によって形成されたＳｉＯ_２−ＴｉＯ_２からなる膜とすることができる。

次に、液晶層において、液晶が初期配向状態として垂直に配向するように配向膜を形成する。例えば、ＪＳＲ株式会社製の配向膜材料（商品名：ＪＡＬＳ−２０２１）をフレキソ印刷法にて成膜し、基板を１８０℃で焼成することによって、厚さ６００Å程度の配向膜を形成することができる。次いで、配向膜の表面にラビング処理を施して、上記した電界印加時の液晶の動作方向を定める。

次に、配向膜の形成工程までを終えた一対の基板を用い、互いにのラビング処理方向が９０°の角度をなすように設定し、液晶層にツイスト構造を導入できるようカイラル剤を含有して負の誘電異方性を有する液晶を挟み込み、液晶層を形成する。この際、例えば、樹脂スペーサを用いることによって、基板の間の距離（ｄ）を一定に保つことができる。また、液晶層としては、例えば、メルク株式会社製の屈折率異方性（Δｎ）が０．０８９１８であるものを用いることができる。この場合、ｄ＝６．０μｍとすると、液晶表示素子１のリタデーション（Δｎ・ｄ）は５３５ｎｍとなる。

尚、上記液晶の自然捩れピッチｐと液晶セル２を構成する一対の基板間の距離ｄとが、０＜ｄ／ｐ≦０．２の関係を有するよう、具体的にはｄ／ｐ＝０．０１となるよう、液晶に含有させるカイラル剤の量を調整する。

次に、偏光板３，４の設置を行う。具体的には、一対の所定形状の日東電工株式会社製の偏光板ＮＰＦ−ＳＥＧ−１４２５ＤＵを使用し、液晶セル２を挟持して、偏光板３，４がクロスニコル配置となるように貼り付ける。

液晶表示素子１の構造と光学仕様は、図１に示すように、最上層のＦ偏光板３の吸収軸を図１の矢印が示す方向、すなわち、水平方向から４５度の角度を有するように設定する。すると、Ｆ偏光板３の吸収軸は、液晶セルを構成する基板のうちの隣接する上側基板のラビング処理の方向と平行になり、互いのなす角度は０度となる。同様に、Ｒ偏光板４の吸収軸は、隣接する液晶セルの下側基板のラビング処理方向と平行になり、互いのなす角度は０度となる。

液晶セル２は、上記の垂直配向型である。図１の直線矢印で示されたラビング方向（通常矢印は、Ｆ側基板のラビング方向。点線矢印は、Ｒ側基板のラビング方向。）により決められた液晶のプレチルト角の方向、すなわち、電圧印加により傾斜動作する方向は、各矢印の示す方向である。尚、図１の液晶セル２に示された二本の直線矢印を結ぶ曲線矢印は、液晶セル２の液晶層がツイスト構造を有することを示している。このときのツイスト角は、９０°とすることができる。

尚、詳細は図示されないが、本実施の形態における液晶表示素子１は、パッシブマトリクス構造である。すなわち、画像表示を構成する各画素部分には、ＴＦＴ等のスイッチング素子は設けられておらず、電極層を用いたパッシブ駆動によって目的の画像が表示される。

次に、本実施の形態の第一の比較例である液晶表示素子を製造した。構造と光学仕様は、上記した図５に示す従来ＶＡモード１００と同様である。よって、便宜上、対応する構成については同じ符号を使用する。そしてさらに具体的構成については、液晶セル１０１を構成する液晶がカイラル剤を含有しないメルク株式会社製の屈折率異方性（Δｎ）が０．０８９１８であるものであること以外は、上記した本実施の形態における液晶表示素子１と全く製造方法や使用した材料が同様である。

こうして得られた本実施の形態における液晶表示素子１と、第一の比較例である液晶表示素子１００とを用いて、電圧ＯＦＦ時におけるラビングキズ表示不良発生状況の顕微鏡使用による拡大観察比較評価を行った。その結果、従来のＶＡモードである第一の比較例１０１ではラビングキズが目立ち、ラビングキズ表示不良が発生しているのに対し、本実施の形態における液晶表示素子１ではラビングキズがほとんど確認できず、ラビングキズ表示不良の発生は無いことが分かった。したがって、本実施の形態における液晶表示素子１によれば、ラビングキズは発生しないか、または、発生しても軽微であり、ラビングキズに由来する表示不良は視認されないことが分かった。

次に、本実施の形態の第二の比較例である液晶表示素子２０を製造した。

図２は、本実施の形態の第二の比較例である液晶表示素子２０の構造と光学仕様を説明するための模式的な構成図である。

液晶表示素子２０においては、図２に示すように、負の誘電異方性を有する液晶からなる液晶層(図示されない)を、表面がそれぞれ垂直配向処理された一対の基板（図示されない）で挟持して液晶セル２１を構成し、この液晶セル２１を、一方の偏光板の吸収軸と他方の偏光板の吸収軸との交差角が９０°±５°になるように配置された一対の偏光板２２，２３で挟持し液晶表示素子が構成される。したがって、電圧無印加時では、初期垂直配向に由来するＯＦＦ表示である黒表示が実現される。

図２で、偏光板２２に示された矢印は、偏光板２２の吸収軸の方向を示す。また、同様に、偏光板２３に示された矢印は、偏光板２３の吸収軸の方向を示している。そして、液晶セル２１を挟持し、互いにクロスニコル配置されている。また、付記される数字は、偏光板２２，２３の吸収軸の設置角度を示す。この場合、図の水平方向は、液晶表示素子の正面左右方向に対応しており、この方向を基準として反時計回りを正方向としている。

また、図１で、液晶セル２１に示された実線からなる矢印は、液晶層を挟持する視認者側の基板における液晶配向処理の方向であり、具体的には、この基板上に設けられた垂直配向性の配向膜に対して行うラビング処理の方向を示す。そして、このラビング方向に液晶表示素子２０のプレチルト角が形成される。同様に、液晶セル２１に示された点線からなる矢印は、液晶層を挟持する反視認者側の基板における液晶配向処理の方向であり、具体的には、この基板上に設けられた垂直配向膜に対するラビング処理の方向を示す。そして、液晶層を挟持する上下基板のラビング処理の方向は互いに反平行方向となっている。

上記のように、比較例である液晶表示素子２０では、液晶セル２１を構成する一対の基板のラビング処理の方向が、具備する偏光板２２，２３の吸収軸それぞれに対し、視認者側の上側基板が平行方向、反視認者側の下側基板が９０°の方向となっている。

尚、液晶表示素子２０に使用される材料および液晶表示素子２０の製造方法については、液晶セル２１を構成する液晶がカイラル剤を含有しないメルク株式会社製の屈折率異方性（Δｎ）が０．０８９１８であるものであること以外は、上記した本実施の形態における液晶表示素子１と同様である。

本実施の形態における液晶表示素子１と、第二の比較例である液晶表示素子２１とを用いて、電圧ＯＦＦ時におけるラビングキズ表示不良発生状況の顕微鏡による拡大観察比較評価を行った。その結果、本実施の形態における液晶表示素子１に比べ、第二の比較例である液晶表示素子２１ではラビングキズが目立ち、ラビングキズ表示不良が発生していることが分かった。

次に、本実施の形態における液晶表示素子１と、第二の比較例である液晶表示素子２１とを用いて、電圧２．５Ｖ、周波数７０Ｈｚの矩形波を印加してスタティック駆動を行い、ＯＮ表示である明表示を行った際の各液晶表示素子の透過率を評価し、比較した。その結果、本実施の形態における液晶表示素子１では、ＯＮ表示時６．７％の高い透過率が達成され、明確な明表示が実現されているに対し、第二の比較例である液晶表示素子２１ではＯＮ表示時の透過率が０．１％を示し、明確な明表示が達成できないことが確認された。したがって、第二の比較例である液晶表示素子２１の光学仕様では、十分なコントラスト比を示す液晶表示素子は提供できないことが分かる。

尚、本実施の形態における液晶表示素子において、一対の偏光板３，４の少なくとも一方と液晶セル２との間に、液晶セル２の厚み方向に負のリタデーション値を有する少なくとも一枚の位相差フィルムを具備することも可能である。かかる構成とすることにより、本実施の形態における液晶表示素子はより優れた視野角特性を実現可能となる。

実施の形態２．
本実施の形態では、実施の形態１の液晶表示素子において、偏光板の吸収軸と、液晶セルを構成する基板上でのラビング処理の方向とのなす角度の好ましい範囲について述べる。

まず、液晶セルにおいて使用する液晶の屈折率異方性（Δｎ）が０．１３６３であって、液晶表示素子のリタデーション（Δｎ・ｄ）が８１８ｎｍであること以外は、上記した液晶表示素子１と全く同様の構造の液晶表示素子を準備する。

次に、上下一対の偏光板の配置がクロスニコル配置を保ったままであり、Ｆ偏光板の吸収軸は、液晶セルを構成する基板のうちの隣接する上側基板のラビング処理方向と互いの間のなす角度、すなわち、ずれ角は１度であり、同様に、Ｒ偏光板の吸収軸は隣接する液晶セルの下側基板のラビング処理方向と互いの間のなす角度が同じ値である１度であること以外は前記液晶表示セルと全く同様の構造の液晶表示素子を準備する。

次に、偏光板の吸収軸と隣接する基板のラビング処理方向のなす角度、すなわち、ずれ角が、２度、３度、４度、５度、６度、７度、８度、９度、１０度とそれぞれ異なる値である以外は、前記液晶表示素子と全く同様の構造の９種の液晶表示素子を準備する。

以上のようにして、偏光板の吸収軸と基板のラビング処理方向の角度が０度から１０度と異なる値である以外は、全く同様の構造の液晶表示素子を１１種準備し、ラビングキズ表示ムラの評価を行った。

具体的には、顕微鏡を用いて、ＯＦＦ表示時に各液晶表示素子で見出される複数のラビングキズ領域を確認し、各領域の透過率を測定して平均値を求め、この値をキズ領域の透過率とする。次に、同じ液晶表示素子について、正常領域の透過率を測定する。そして、計算式：ＣＲ＝（キズ領域の透過率）／（正常領域の透過率）
にしたがって、キズ領域と正常領域との透過率比であるＣＲ（コントラスト）値を算出する。この結果と、目視によるラビングキズの評価結果とを合わせて、許容できるＣＲ値のレベルを求めた。

評価の結果、ＣＲ値が１０より大きい場合は、ラビングキズが視認者に目視で確認される可能性があり、表示不良の発生が懸念されることが分かった。一方、ＣＲ値が３以下の場合は、ラビングキズはほとんど観察されず、表示不良として問題となる可能性はほとんど無いことが分かった。

次に、上記の各液晶表示素子におけるずれ角とＣＲ値の関係を調べた。

図３は、本実施の形態における液晶表示素子におけるずれ角に対して求められたＣＲ値をプロットした図である。図３においては、グラフがより有用なものとなるよう、評価結果の各プロットを直線で結び、グラフ化してある。

図３に示す評価結果より、偏光板の吸収軸と基板のラビング処理の方向のずれ角が７度より大きくなるとＣＲ値は１０より大きくなることが分かる。また、偏光板の吸収軸と基板のラビング処理の方向のずれ角が３度以下では、ＣＲ値は３以下となることが分かる。

以上をまとめると、偏光板の吸収軸と基板のラビング処理の方向のずれ角が７度より大きくなると、ラビングキズが視認者に目視確認される可能性があり、表示不良の発生が懸念される。これに対して、偏光板の吸収軸と基板のラビング処理の方向のずれ角が３度以下では、ラビングキズはほとんど観察されず、表示不良として問題となる可能性はほとんど無い。よって、偏光板の吸収軸と基板のラビング処理の方向のずれ角は、０度以上で７度以下であることが、ラビングキズの発生を低くする点から好ましい。さらに、偏光板の吸収軸と基板のラビング処理の方向のずれ角は、０度以上で３度以下であることが、ラビングキズの発生がほとんど無く、表示不良を起こすおそれが小さくなる点からより好ましい。

実施の形態３．
本実施の形態では、実施の形態１の液晶表示素子において、液晶の自然捩れ特性を考慮した、液晶の自然捩れピッチｐと、液晶セルを構成する上下基板間の距離ｄとの関係（ｄ／ｐ値）の好ましい範囲について述べる。

まず、液晶セルにおいて使用する液晶の屈折率異方性（Δｎ）が０．１３６３であって、液晶表示素子のリタデーション（Δｎ・ｄ）が８１８ｎｍであること以外は、上記した液晶表示素子１と全く同様の構造の液晶表示素子を準備する。このとき、液晶セルを構成する液晶層の液晶のｄ／ｐ値は、上記したように０．０１となる。

次に、液晶セルを構成する液晶層の液晶が含有するカイラル剤の量のみが異なり、結果としてｄ／ｐ値が０．０２であること以外は前記液晶表示セルと全く同様の構造の液晶表示素子を準備する。

次に、液晶セルを構成する液晶層の液晶が含有するカイラル剤の量のみが異なり、結果としてｄ／ｐ値が、０．０５、０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６５とそれぞれ異なる値である以外は、前記液晶表示素子と全く同様の構造の７種の液晶表示素子を準備する。

最後に、液晶セルを構成する液晶層の液晶がカイラル剤を含有せず、結果としてｄ／ｐ値が０であること以外は前記液晶表示セルと全く同様の構造の液晶表示素子を準備する。

以上のようにして、液晶の自然捩れピッチｐと、液晶セルを構成する上下基板間の距離ｄとの関係（ｄ／ｐ値）が、０から０．６５の範囲で異なる以外は、全く同様の構造の液晶表示素子を１０種準備した。

評価は、上記１０種の液晶表示素子に対し、周波数７０Ｈｚ、デューティ比１／３２Ｄ、バイアス比１／６Ｂの時分割駆動を行い、最大コントラスト比（最大ＣＲ）を算出して比較した。

次に、上記の各液晶表示素子におけるｄ／ｐ値と最大ＣＲの関係を調べた。

図４は、本実施の形態における液晶表示素子のｄ／ｐ値に対して求められた最大ＣＲ値をプロットした図である。図４においては、グラフがより有用なものとなるよう、評価結果の各プロットを直線で結び、グラフ化してある。

図４に示す評価結果より、液晶の自然捩れピッチｐと、液晶セルを構成する上下基板間の距離ｄとの関係（ｄ／ｐ値）が、０．２以下の値になると最大ＣＲの値は２００に近い値、または、それを超える値となることが分かる。また、ｄ／ｐ値が０．６以下の値になると、最大ＣＲの値は１００に近い値、または、それを超える値となることが分かる。

以上より、ｄ／ｐ値が０．６以下の値になると、液晶表示素子において高いコントラスト特性が実現され、優れた表示性能の液晶表示素子の提供が可能となる。さらに、ｄ／ｐ値が０．２以下の値になると、液晶表示素子において非常に高いコントラスト特性が実現され、非常に優れた表示性能の液晶表示素子の提供が可能となる。よって、ｄ／ｐ値は、０以上０．６以下とすることが好ましく、０．２以下とすることがより好ましい。

尚、以上の表示性能の評価において、液晶セルを構成する液晶層の液晶がカイラル剤を含有せず、結果として、ｄ／ｐ値が０である液晶表示素子では、液晶層の具備する螺旋捩れ構造の掌性が反転したドメイン（表示の不均一）発生の懸念があること、すなわち、右旋と左旋のねじれ構造が液晶表示素子の表示面内で混在する懸念があることも併せて分かった。よって、ドメイン発生防止による表示品位の確保の点からは、ｄ／ｐ値の範囲にｄ／ｐ＝０は含まれないことが好ましい。

また、ｄ／ｐ値が０．４より大きい構造の液晶表示素子では、カイラル剤を比較的に多く含有することとなり、カイラル剤の含有量が増大したことによるドメインの発生が懸念されることも分かった。よって、ドメイン発生防止による表示品位の確保の点からは、ｄ／ｐ値の範囲にｄ／ｐ＞０．４の範囲は含まれないことが好ましい。

したがって、高いコントラスト比の表示を実現すること、およひ、ドメインの発生を抑えて表示品位の確保をすることを考慮すると、液晶セルの液晶の自然捩れピッチｐと液晶セルを構成する一対の基板間の距離ｄとが、
０＜ｄ／ｐ≦０．４
の関係を満足することが好ましく、
０＜ｄ／ｐ≦０．２
の関係を満足することがより好ましい。

以上述べたように、本発明の液晶表示素子によれば、ラビングキズに起因する表示ムラがほとんど無く、表示品位および見栄えに優れ、また、高コントラスト比での表示が可能となる。したがって、優れた表示性能の液晶表示素子とすることができる。

尚、本発明は、上記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々変形して実施することができる。

実施の形態１における液晶表示素子の構造と光学仕様を説明するための模式的な構成図である。 実施の形態１の第二の比較例である液晶表示素子の構造と光学仕様を説明するための模式的な構成図である。 実施の形態２で、液晶表示素子におけるずれ角に対して求められたＣＲ値をプロットした図である。 実施の形態３で、液晶表示素子におけるｄ／ｐ値に対して求められた最大ＣＲの値をプロットした図である。 従来のＶＡモードの構造と光学仕様を説明するための模式的な構成図である。

符号の説明

１，２０ 液晶表示素子
２，２１ 液晶セル
３，４，２２，２３ 偏光板
１００ ＶＡモード液晶表示素子
１０１ 液晶セル
１０２，１０３ 偏光板

Claims (6)

1. 負の誘電異方性を有する液晶からなる液晶層を、前記液晶が所定角度のプレチルト角を有して略一様に垂直配向するよう配向処理された一対の基板で挟持する液晶セルと、
   前記液晶セルを挟持し、一方の偏光板の吸収軸と他方の偏光板の吸収軸との交差角が９０°±５°になるように配置された一対の偏光板とを備えた液晶表示素子において、
   前記液晶は、カイラル剤を含有し、前記基板間で９０°±５°の捩れ角を有して前記液晶層を構成するカイラルネマチック液晶であり、
   前記配向処理は、前記基板の表面に形成された配向層に対するラビング処理であり、
   前記偏光板の一方の吸収軸と、該偏光板に隣接する前記基板の一方におけるラビング処理の方向とのなす角度、および、前記偏光板の他方の吸収軸と、該偏光板に隣接する前記基板の他方におけるラビング処理の方向とのなす角度が、何れも０度以上で７度以下であることを特徴とする液晶表示素子。
2. 前記偏光板の一方の吸収軸と、該偏光板に隣接する前記基板の一方におけるラビング処理の方向とのなす角度、および、前記偏光板の他方の吸収軸と、該偏光板に隣接する前記基板の他方におけるラビング処理の方向とのなす角度が、何れも０度以上で３度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。
3. 前記液晶の自然捩れピッチｐと、前記基板間の距離ｄとの間に
   ０＜ｄ／ｐ≦０．４
   の関係が成立することを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示素子。
4. 前記液晶の自然捩れピッチｐと、前記基板間の距離ｄとの間に
   ０＜ｄ／ｐ≦０．２
   の関係が成立することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
5. 前記偏光板の少なくとも一方と前記液晶セルとの間に、該液晶セルの厚み方向に負のリタデーション値をもつ少なくとも１つの位相差フィルムを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
6. 前記液晶表示素子は、パッシブマトリクス型の液晶表示素子であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の液晶表示素子。

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