JP2009014950A - 液晶装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】コントラスト変化量の、偏光板透過軸角度のずれ方向に対する依存性を均一に近付けることが可能な液晶装置及び電子機器を提供すること。
【解決手段】液晶装置は、対向して配置されたガラス基板１１，２１と、ガラス基板１１上に配置された共通電極１８及び画素電極１６と、ガラス基板１１，２１の間に配置され、ガラス基板１１に平行な方向に配向した液晶分子５１を有する液晶層５０と、液晶層５０を挟んで配置された一対の偏光板５３，５５と、を備えている。液晶分子５１は、共通電極１８と画素電極１６との間の電位差に起因して生じた、ガラス基板１１に平行な成分を有する電界により駆動される。液晶層５０のリタデーションは、波長λが５５５ｎｍである光に対して０．６６λ以上０．８３λ以下である。
【選択図】図５

Description

本発明は、液晶装置及び当該液晶装置を搭載した電子機器に関する。

液晶装置のモードの１つに、横電界（基板に平行な電界）によって液晶分子を駆動する、ＦＦＳ（Fringe Field Switching）モード、ＩＰＳ（In Plane Switching）モードと呼ばれるものがある。これらの液晶装置では、液晶分子を基板に対して平行に配向させるとともに、基板を挟んで配置される一対の偏光板の透過軸を、それぞれラビング軸（電圧非印加時の液晶分子の配向方向）に対して平行、直交とすることにより、ノーマリーブラック表示とするのが一般的である。このとき、偏光板の透過軸角度が最適配置からずれると、そのずれが大きくなるにしたがって黒表示時の光漏れが大きくなり、コントラストが低下してしまうことが知られている。ここで、コントラストの低下の程度は、最適配置の状態から偏光板の透過軸角度が正負どちらの方向にずれたかに依存する。すなわち、コントラスト変化が緩やかな方向に透過軸がずれた場合にはコントラストの低下が少ないものの、コントラスト変化が急峻な方向に透過軸がずれた場合にはコントラストが著しく低下してしまう。

コントラスト低下を抑制するための手段の１つとして、偏光板の貼り付け位置精度を向上させるものが知られている。特許文献１には、偏光板及び液晶パネルにアライメントマークを持たせることによって、偏光板の貼り付け位置精度の向上を図る技術が開示されている。

特開２００１−１２５０９２号公報

しかしながら、こうした技術によっても、偏光板の透過軸とアライメントマーク位置との誤差や、偏光板貼り付け工程における機械的な誤差は完全には解消されない。このため、偏光板の透過軸角度のずれに起因するコントラスト低下も完全には解消されず、特にコントラスト変化が急峻な方向にずれた場合にはコントラストが著しく低下してしまう。そこで、コントラスト変化量の、上記透過軸角度のずれ方向に対する依存性を均一に近付ける技術、すなわち上記ずれ方向に依存して生じるコントラスト変化の緩急を是正する技術が求められている。

本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］対向して配置された第１の基板及び第２の基板と、前記第１の基板の前記第２の基板に対向する面に配置された第１の電極及び第２の電極と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置され、前記第１の基板に平行な方向に配向した液晶分子を有する液晶層と、前記液晶層を挟んで配置された一対の偏光素子と、を備え、前記液晶分子は、前記第１の電極と前記第２の電極との間の電位差に起因して生じた、前記第１の基板に平行な成分を有する電界により駆動され、前記液晶層のリタデーションは、波長λが５５５ｎｍである光に対して０．６６λ以上０．８３λ以下である液晶装置。

このような構成によれば、液晶装置への入射光は、一方の偏光素子と液晶層とを透過した段階で、液晶分子の配向方向と平行又は垂直な長軸を有する楕円偏光に近くなる。このため、他方の偏光素子の透過軸角度が液晶分子の配向方向（又はこれに直交する方向）を中心に変動した場合の、液晶装置のコントラストの変化は、上記透過軸角度が正負いずれの方向に変動したかに依存しにくくなる。したがって、偏光素子の透過軸角度のばらつきに起因する液晶装置の特性ばらつきを低減することができる。ここで、液晶層のリタデーションは、液晶分子の屈折率異方性Δｎと、液晶層の厚さｄとの積である。

［適用例２］上記液晶装置であって、前記液晶層のリタデーションは、波長λが５５５ｎｍである光に対して０．７０λ以上０．７７λ以下である液晶装置。

このような構成によれば、液晶装置への入射光は、一方の偏光素子と液晶層とを透過した段階で、液晶分子の配向方向と平行又は垂直な長軸を有する楕円偏光に略一致する。このため、他方の偏光素子の透過軸角度が液晶分子の配向方向（又はこれに直交する方向）を中心に変動した場合の、液晶装置のコントラストの変化は、上記透過軸角度が正負いずれの方向に変動したかにほとんど依存ない。したがって、偏光素子の透過軸角度のばらつきに起因する液晶装置の特性ばらつきを低減することができる。

［適用例３］上記液晶装置であって、前記液晶層のリタデーションは、波長λが５５５ｎｍである光に対して０．７５λである液晶装置。

このような構成によれば、液晶装置への入射光は、一方の偏光素子と液晶層とを透過した段階で、液晶分子の配向方向と平行又は垂直な長軸を有する楕円偏光となる。このため、他方の偏光素子の透過軸角度が液晶分子の配向方向（又はこれに直交する方向）を中心に変動した場合の、液晶装置のコントラストの変化は、上記透過軸角度が正負いずれの方向に変動したかに依存しない。したがって、偏光素子の透過軸角度のばらつきに起因する液晶装置の特性ばらつきを低減することができる。

［適用例４］上記液晶装置であって、前記第１の電極は、前記第１の基板と前記第２の電極との間の層に形成され、前記第２の電極には、複数のスリットが形成されている液晶装置。

このような構成によれば、偏光素子の透過軸角度のばらつきに起因する特性ばらつきの少ないＦＦＳモードの液晶装置が得られる。

［適用例５］上記液晶装置であって、前記第１の電極及び前記第２の電極は、櫛歯状をなす部分を有するとともに同一の層に形成されており、前記櫛歯状をなす部分が互い違いになるように対向して配置されている液晶装置。

このような構成によれば、偏光素子の透過軸角度のばらつきに起因する特性ばらつきの少ないＩＰＳモードの液晶装置が得られる。

［適用例６］上記液晶装置を備える電子機器。

このような構成によれば、液晶装置による表示について特性ばらつきが少ない電子機器が得られる。

以下、図面を参照し、液晶装置及び電子機器の実施形態について説明する。なお、以下に示す各図においては、各構成要素を図面上で認識され得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法や比率を実際のものとは適宜に異ならせてある。

（第１の実施形態）
＜Ａ．液晶装置の構成＞
図１は、液晶装置１の模式図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ線における断面図である。液晶装置１は、枠状のシール材５８を介して対向して貼り合わされた素子基板１０及び対向基板２０を有している。素子基板１０には、第１の基板としてのガラス基板１１が含まれており、対向基板２０には、第２の基板としてのガラス基板２１が含まれている。素子基板１０、対向基板２０、シール材５８によって囲まれた空間には、液晶分子５１（図５）を含む液晶層５０が配置されている。素子基板１０は、対向基板２０より大きく、一部が対向基板２０に対して張り出した状態で貼り合わされている。この張り出した部位には、液晶層５０を駆動するためのドライバＩＣ５７が実装されている。また、液晶装置１は、液晶層５０を挟んで対向して配置された一対の偏光素子としての偏光板５３，５５を有している。本実施形態では、素子基板１０の外側に偏光板５３が、また対向基板２０の外側に偏光板５５が、それぞれ貼り付けられている。

液晶層５０が封入された領域には、表示に寄与するサブ画素４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ（図２）がマトリクス状に多数配置されている。以下では、サブ画素４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの集合からなる領域を画素領域５とも呼ぶ。

図２は、画素領域５の拡大平面図である。画素領域５には、矩形のサブ画素４Ｒ，４Ｇ，４Ｂが多数配置されている。サブ画素４Ｒ，４Ｇ，４Ｂは、それぞれ赤、緑、青のいずれかの色の表示に寄与する。以下では、サブ画素４Ｒ，４Ｇ，４Ｂについて、色を区別しない場合には、単にサブ画素４とも呼ぶ。サブ画素４Ｒ，４Ｇ，４Ｂには、それぞれ赤、緑、青に対応するカラーフィルタ２３（図５）が配置されている。カラーフィルタ２３は、入射した光の特定の波長成分を吸収することによって透過光を所定の色とすることができる。隣接するサブ画素４の間には、カラーフィルタ２３と同一層に形成された遮光層２２が配置されている。

サブ画素４は、マトリクス状に配置されており、ある列に配置されるサブ画素４の色はすべて同一である。換言すれば、サブ画素４は、対応する色がストライプ状に並ぶように配置されている。また、行方向に並んだ隣り合う３つのサブ画素４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの集合によって画素３が構成される。画素３は、表示の最小単位（ピクセル）となる。液晶装置１は、各画素３において、サブ画素４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの輝度バランスを調節することによって、種々の色の表示を行うことができる。

図３は、画素領域５を構成する複数のサブ画素４における各種素子、配線等の等価回路図である。画素領域５においては、複数の走査線１２と複数のデータ線１３とが交差するように配線され、走査線１２とデータ線１３との交差に対応して、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）素子３０、第２の電極としての画素電極１６を含むサブ画素４が形成されている。画素電極１６は、ＴＦＴ素子３０のドレイン領域に電気的に接続されている。また、サブ画素４には、第１の電極としての共通電極１８が配置されている。各共通電極１８は、共通線１８ａを介して等電位に保たれている。

ＴＦＴ素子３０は、走査線１２から供給される走査信号Ｇ１，Ｇ２，…，Ｇｍに含まれるＯＮ信号によってオンとなり、このときデータ線１３に供給された画像信号Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓｎを画素電極１６に供給する。そして、画素電極１６と、共通電極１８との間の電位差に応じた電界が液晶層５０にかかると、液晶層５０の配向状態が変化する。液晶装置１は、素子基板１０側から入射した光を、液晶層５０の配向状態に応じた偏光変換機能と、偏光板５３，５５の偏光選択機能とによって変調して対向基板２０側から取り出すことで表示を行う装置である。

次に、サブ画素４の構成要素を、図４及び図５を用いて詳述する。図４は、素子基板１０のうち、１つのサブ画素４に対応する部分を抽出して示す平面図である。また、図５は、図４中のＢ−Ｂ線の位置における断面図である。以下の説明において「上層」又は「下層」とは、図５において相対的に上又は下に形成された層を指す。

図４に示すように、各サブ画素４には、走査線１２とデータ線１３とが交差するように配置されており、この交差に対応してＴＦＴ素子３０が形成されている。また、ＴＦＴ素子３０には、略長方形の画素電極１６が電気的に接続されている。画素電極１６には、多数の平行なスリット（開口部）１６ａが等間隔で設けられている。スリット１６ａは、細長い長方形又は平行四辺形をなしており、その長辺は、Ｘ軸方向に対して所定の角度に傾いている。本実施形態では、当該角度は５度となっている。画素電極１６の下層側には、共通電極１８が形成されている。共通電極１８は、＋Ｚ方向から見て、画素電極１６の略全面に重なる位置に形成されている。

図５に示すように、ガラス基板１１のうち、ガラス基板２１に対向する面上には、半導体層３１が積層されている。半導体層３１は、例えばポリシリコン層から構成することができ、ゲート電極としての走査線１２からの電界によりチャネルが形成されるチャネル領域と、これを挟むソース領域及びドレイン領域とを有して構成される。また、リーク電流をさらに低減させるために、半導体層３１は、ソース領域及びドレイン領域の一部に低濃度領域を設けたＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造とすることが好ましい。半導体層３１とガラス基板１１との間には、さらに下地絶縁膜や遮光層等が形成されていてもよい。

半導体層３１の上層には、酸化シリコン等からなるゲート絶縁膜４２を挟んで、チタン、クロム、タングステン、タンタル、モリブデン等の高融点金属又はこれらを含む合金等からなる走査線１２が積層されている。半導体層３１、ゲート絶縁膜４２、走査線１２等から、ＴＦＴ素子３０が構成される。本実施形態の半導体層３１は、ガラス基板１１の法線方向（＋Ｚ方向）から見てＵ字型をなしており、走査線１２は、半導体層３１のＵ字を横切る方向に形成されている。したがって、ＴＦＴ素子３０は、走査線１２と半導体層３１とが異なる２箇所で対向するダブルゲート構造を有している。これにより、不要なリーク電流を低減することができる。なお、ＴＦＴ素子３０は、必要に応じてトリプルゲート構造としてもよいし、シングルゲート構造としてもよい。また、ＴＦＴ素子３０の構成は上記のようなトップゲート構造に限られず、必要に応じてボトムゲート構造としたり、アモルファスシリコンを用いて構成したりすることも可能である。

走査線１２の上層には、酸化シリコン等からなる層間絶縁膜４３を挟んでデータ線１３が積層されている。データ線１３は、アルミニウム、クロム、タングステン等の金属又はこれらを含む合金等から構成され、遮光性を有する。データ線１３は、図４に示すように走査線１２と直交するように配置され、半導体層３１のＵ字の一方の先端において半導体層３１と電気的に接続されている。より詳しくは、データ線１３は、ゲート絶縁膜４２及び層間絶縁膜４３を貫通して設けられたコンタクトホール３４を介して、半導体層３１のソース領域と電気的に接続されている。

データ線１３と同一層には、データ線１３と同一の材料からなる中継電極１５が形成されている。中継電極１５は、半導体層３１のＵ字の他方の先端において、ゲート絶縁膜４２及び層間絶縁膜４３を貫通して設けられたコンタクトホール３５を介して半導体層３１のドレイン領域と電気的に接続されている。

データ線１３及び中継電極１５の上層には、酸化シリコン等からなる層間絶縁膜４４を挟んで、透光性を有するＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる共通電極１８が積層されている。

共通電極１８の上層には、絶縁層としての層間絶縁膜４５を挟んでＩＴＯからなる透光性を有する画素電極１６が形成されている。層間絶縁膜４５は、例えば酸化シリコンにより構成することができる。画素電極１６は、サブ画素４ごとに独立して設けられている。画素電極１６は、層間絶縁膜４４，４５を貫通して設けられたコンタクトホール３６を介して中継電極１５に電気的に接続されている。したがって、画素電極１６は、中継電極１５を介して半導体層３１のドレイン領域に電気的に接続されている。画素電極１６には、上記したように多数のスリット１６ａが設けられている。ここで、画素電極１６、共通電極１８及びこれに挟まれた層間絶縁膜４５は、蓄積容量としても機能する。

共通電極１８は定電位に保たれている一方で、画素電極１６にはデータ線１３、ＴＦＴ素子３０を介して画像信号が書き込まれるため、共通電極１８と画素電極１６との間には、画像信号の大きさに応じた駆動電圧が印加される。駆動電圧は、黒表示に対応するオフ電圧と、白表示に対応するオン電圧との間で設定される。以下では、共通電極１８と画素電極１６との間にオフ電圧が印加された状態をオフ状態、オン電圧が印加された状態をオン状態とも呼ぶ。

共通電極１８上には、ポリイミドからなる配向膜４８が積層されている。配向膜４８は、液晶層５０に接する部材であり、配向膜４８をラビングすることで、液晶層５０の液晶分子５１を当該ラビングの方向に沿って配向させることができる。本実施形態では、配向膜４８は、走査線１２の延在方向に平行で、かつＸ軸（図４）の負方向に向けてラビングがなされている。素子基板１０は、上記したガラス基板１１から配向膜４８までを構成要素として含んでいる。

一方、ガラス基板２１のうち、ガラス基板１１に対向する面上には、カラーフィルタ２３、配向膜２８がこの順に積層されている。カラーフィルタ２３が形成されている層には、より詳しくは、赤、緑、青に対応する３種のカラーフィルタ２３と、これら各色のカラーフィルタ２３の間に配置された遮光層２２（図２）とが形成されている。配向膜２８はポリイミドからなり、素子基板１０側の配向膜４８と同様の性質を有している。本実施形態では、配向膜２８は、走査線１２の延在方向に平行で、かつＸ軸（図４）の正方向に向けてラビングがなされている。対向基板２０は、上記したガラス基板２１から配向膜２８までを構成要素として含んでいる。

素子基板１０と対向基板２０との間の領域、すなわち配向膜２８と配向膜４８とによって挟まれた領域には、液晶分子５１を有する液晶層５０が配置されている。液晶分子５１の屈折率異方性Δｎは０．１０であり、また本実施形態においては液晶層５０の厚さｄは３．７μｍに設定されている。したがって、屈折率異方性Δｎと厚さｄとの積で決まる液晶層５０のリタデーションは、０．３７μｍである。

素子基板１０、対向基板２０の外側には、それぞれ偏光板５３，５５が貼り付けられている。偏光板５３，５５は、透過軸と平行な偏光軸を有する直線偏光を透過させる光学素子である。偏光板５３，５５としては、例えばヨウ素を吸着させたポリビニルアルコールを延伸させて製造される吸収型偏光板を用いることができる。当該吸収型偏光板においては、延伸方向と垂直な方向が透過軸となる。偏光板５３，５５としては、吸収偏光板の他にも、反射型偏光板、ワイヤーグリッド偏光素子等、偏光選択機能を有する各種の素子を用いることができる。

偏光板５３の下側には、バックライト等の光源（不図示）が適宜配置される。このバックライトからの光は、偏光変換や変調を受けながら偏光板５３、素子基板１０、液晶層５０、対向基板２０、偏光板５５を透過し、表示に寄与する。

図６は、偏光板５３，５５の透過軸５３ａ，５５ａ、配向膜４８のラビング方向５０ａ、配向膜２８のラビング方向５０ｂを示す模式図である。ここで、透過軸５３ａは図のＹ軸に平行になっており、透過軸５５ａは図のＸ軸に平行になっている。したがって、透過軸５３ａ，５５ａは、互いに直交している。

また、素子基板１０に形成された配向膜４８のラビング方向５０ａは−Ｘ方向であり、対向基板２０に形成された配向膜２８のラビング方向５０ｂは＋Ｘ方向となっている。したがって、ラビング方向５０ａ，５０ｂは、互いに平行である。また、ラビング方向５０ａ，５０ｂは、透過軸５３ａに対して直交するとともに、透過軸５５ａに対して平行である。

液晶層５０の液晶分子５１は、電圧非印加時又はオフ状態においては、ラビング方向５０ａ，５０ｂに沿って配向する。ラビング方向５０ａ，５０ｂは、上記したように平行かつ逆方向であるため、液晶層５０はいわゆるアンチパラレル配向となっている。液晶層５０の液晶分子５１は、駆動電圧の大きさ（電界の大きさ）に関わらず、ガラス基板１１に対して平行に配向する。

このような構成、すなわち透過軸５５ａ、ラビング方向５０ａ，５０ｂが互いに平行であり、かつ透過軸５３ａがこれと直交するような構成を、以下では「最適配置」とも呼ぶ。

なお、ラビング方向５０ａ，５０ｂは、偏光板５３の透過軸５３ａと平行、かつ偏光板５５の透過軸５５ａと直交するような構成としてもよい。この構成によっても、上記実施形態と同様の光学的作用により表示を行うことができる。

＜Ｂ．液晶装置の動作＞
続いて、上記のような構成を有する液晶装置１の動作について説明する。図４及び図５に示す共通電極１８と画素電極１６との間に駆動電圧が印加され、電位差が生じると、画素電極１６の上面から出てスリット１６ａを通り共通電極１８の上面に至る電気力線を有するような電界が生じる。このとき、画素電極１６の上部、すなわち液晶層５０が配置された層においては、ガラス基板１１と平行な電界（横電界）が生じる。換言すれば、当該電界は、ガラス基板１１に平行な成分を有している。そして、この横電界の方向は、スリット１６ａの長辺の方向に直交する方向である。液晶層５０に含まれる液晶分子５１は、この横電界の大きさに応じて、ガラス基板１１に平行な面内で配向方向を変える。

ここで、ラビング方向５０ａ，５０ｂはＸ軸と平行であり、電圧非印加時又はオフ状態においては液晶分子５１はＸ軸に沿って配向する。また、スリット１６ａ（図４）の長軸方向とＸ軸とがなす角は約５度である。よって、電圧非印加時又はオフ状態の液晶分子５１は、スリット１６ａの長軸方向に対して約５度の角度をなす。したがって、電圧非印加時又はオフ状態における液晶分子５１の配向方向と、オン状態等において印加される横電界の方向（スリット１６ａの長軸方向に直交する方向）とのなす角は約８５度となる。このようにすれば、横電界が印加された際の、液晶分子５１の回転方向を一様にすることができる。これにより、上記回転方向の不均一に起因するドメインの発生を抑制することができる。

次に、液晶装置１の表示原理について図６を参照しながら説明する。上記のように、オフ状態の場合は、液晶層５０の液晶分子５１は、図６のラビング方向５０ａ，５０ｂに沿って配向する。このとき、偏光板５３を透過した直線偏光は、その偏光軸が液晶分子５１の配向方向と直交するため、液晶層５０によっては位相差を与えられずに直線偏光のまま液晶層５０を透過し、偏光板５５によって吸収される。したがって、オフ状態では、偏光板５５からは表示光が取り出されず、黒表示が行われる。

一方、オン状態の場合は、液晶層５０の液晶分子５１は、横電界によって駆動され、配向方向がラビング方向５０ａ，５０ｂから変化する。このとき、偏光板５３を透過した直線偏光は、その偏光軸が液晶分子５１の配向方向とは直交しないため、液晶層５０によって位相差を与えられ、偏光状態が変化する。この偏光状態の変化量は、液晶層５０のリタデーション（本実施形態では０．３７μｍ）及び液晶分子５１の回転角度に依存する。液晶層５０を透過して偏光状態の変化を受けた光は、偏光板５５の透過軸５５ａに平行な成分を有して偏光板５５に入射するため、一部又は全部が偏光板５５を透過し、観察者に視認される。こうして、オン状態では白表示が行われる。

なお、オフ電圧とオン電圧の中間の電圧が印加されている場合（すなわちオン状態とオフ状態の中間の状態となっている場合）は、液晶分子５１の配向方向が、その電圧の大きさに応じた角度だけ変化する。よって、液晶層５０において透過光が受ける偏光状態の変化の量が変わる。したがって、印加される電圧の大きさに応じて偏光板５５を透過する光量が変化し、中間調表示が行われる。

このような液晶モードは、ＦＦＳモードと呼ばれる。ＦＦＳモードは、常に液晶分子がガラス基板１１に略平行に保たれるため、視角によるリタデーションの変化が少なく、広視野角な表示を行うことができる。

上記は、偏光板５３，５５の透過軸５３ａ，５５ａ及びラビング方向５０ａ，５０ｂが最適配置となっている場合の作用である。実際には、偏光板５３，５５の貼り付け精度等に起因して、透過軸５３ａ，５５ａがラビング方向５０ａ，５０ｂに対して平行又は垂直からずれてしまう場合がある。以下では、こうした場合における光学的作用と、特に表示のコントラストへの影響について説明する。

図７は、偏光板５３の透過軸５３ａの方向と、液晶層５０を透過した後の光の偏光状態との関係を示す図である。図７（ａ）〜（ｄ）中の下図は、偏光板５３の透過軸５３ａの方向を示しており、上図は、偏光板５３及び液晶層５０を透過した後の光の偏光状態を示している。なお、ここではオフ状態を想定し、液晶分子５１はＸ軸に平行に配向しているものとする。オフ状態（黒表示）について検討するのは、表示のコントラストには、黒表示の輝度が特に大きく影響するためである。

図７（ｄ）は、最適配置の場合に対応する。この図に示すように、透過軸５３ａをＹ軸に平行に配置した場合は、偏光板５３を透過した直線偏光は液晶層５０によっては位相差を与えられないため、液晶層５０を透過した後も同一の直線偏光のままである。よって、この光はＸ軸に平行な透過軸５５ａを有する偏光板５５によって吸収され、黒表示の輝度が低く維持される結果、高いコントラストが得られる。

これに対し、図７（ａ）〜（ｃ）では、透過軸５３ａがＹ軸と非平行になっており、より詳しくは、負方向（右回り）の角度にずれている。これは、偏光板５３の貼り付け工程における貼り付け角度のばらつき等によって生じる。このとき、偏光板５３を透過した直線偏光は、その偏光軸が液晶分子５１とは直交しなくなるため、液晶層５０によって位相差を与えられる。よって、液晶層５０を透過した後の光は楕円偏光となる。このため、偏光板５５をどのように置いても、偏光板５５の透過軸５５ａに平行な偏光成分が存在することとなる。この成分が偏光板５５を透過することによって、黒表示の輝度が上がり、コントラストが低下する。コントラストの低下を最も良く防止できる構成は、偏光板５５の透過軸５５ａが楕円偏光の楕円の長軸に対して垂直となる構成である。

ここで、上記楕円偏光の楕円の長軸方向は、液晶層５０のリタデーションによって決まる。液晶層５０のリタデーションが３λ／４（すなわち０．７５λ）より小さい場合は、上記楕円の長軸は、Ｙ軸に対して正方向（左回り）の角度にずれる（図７（ａ））。液晶層５０のリタデーションが３λ／４に等しい場合は、上記楕円の長軸は、Ｙ軸に平行となる（図７（ｂ））。液晶層５０のリタデーションが３λ／４より大きい場合は、上記楕円の長軸は、Ｙ軸に対して負方向の角度にずれる（図７（ｃ））。ここで、上記におけるλは、入射光の波長を表す。白色のバックライト光など、広い波長域を有する光を入射させる場合のλは、例えば最大視感度を示す５５５ｎｍで代表させることができる。又は、可視光域の中で最も強度の高い波長で代表させてもよい。

液晶層５０のリタデーションが３λ／４より小さい場合（図７（ａ））は、液晶層５０を透過する楕円偏光の楕円の長軸がＹ軸から正方向の角度にずれる。よって、透過軸５５ａがＸ軸から正方向の角度にずれるように偏光板５５を配置すると、透過軸５５ａの方向が楕円の短軸方向に近付く。このように構成すれば、偏光板５５を透過する光量を抑えることができ、コントラストが得られやすい。逆に、透過軸５５ａがＸ軸から負方向の角度にずれると、偏光板５５を透過する光が増えて黒表示の輝度が上がり、コントラストが大きく低下する。以上から、偏光板５３，５５が同一方向（例えば負方向）の角度にずれるとコントラストが大きく低下し、互いに逆方向の角度（正方向と負方向）にずれるとコントラストが低下しにくくなる。したがって、例えば図８（ａ）に示すような傾向を有するコントラスト分布となる。図８（ａ）〜（ｅ）は、偏光板５３の透過軸５３ａ及び偏光板５５の透過軸５５ａが最適配置から±１度の範囲でずれた場合の液晶装置１のコントラストを示すグラフである。

液晶層５０のリタデーションが３λ／４に等しい場合（図７（ｂ））は、液晶層５０を透過する楕円偏光の楕円の長軸がＹ軸に一致する。よって、透過軸５５ａがＸ軸と平行となるように偏光板５５を配置すると、透過軸５５ａの方向が楕円の短軸方向に一致する。このように構成すれば、偏光板５５を透過する光量を抑えることができ、コントラストが得られやすい。また、透過軸５５ａがＸ軸から正又は負のいずれの方向の角度にずれたとしても、コントラストの落ち方には差が生じない。したがって、例えば図８（ｅ）に示すような等方的なコントラスト分布となる。

液晶層５０のリタデーションが３λ／４より大きい場合（図７（ｃ））は、液晶層５０を透過する楕円偏光の楕円の長軸がＹ軸から負方向の角度にずれる。よって、透過軸５５ａがＸ軸から負方向の角度にずれるように偏光板５５を配置すると、透過軸５５ａの方向が楕円の短軸方向に近付く。このように構成すれば、偏光板５５を透過する光量を抑えることができ、コントラストが得られやすい。逆に、透過軸５５ａがＸ軸から正方向の角度にずれると、偏光板５５を透過する光が増えて黒表示の輝度が上がり、コントラストが大きく低下する。つまり、偏光板５３，５５が互いに逆方向の角度にずれるとコントラストが大きく低下し、同一方向の角度にずれるとコントラストが低下しにくくなる。したがって、例えば図８（ｂ）に示すような傾向を有するコントラスト分布となる。

以上のように、液晶層５０のリタデーションが３λ／４と異なる場合には、偏光板５３，５５の透過軸５３ａ，５５ａの角度が同一方向にずれるか逆方向にずれるかで、コントラスト変化の感度が異なる。感度の高い方向、すなわちコントラスト変化が急峻な方向に透過軸５３ａ，５５ａがずれた場合には、コントラストが大きく低下するため、これを回避するために偏光板５３，５５の貼り付け工程において高い器械精度が要求される。一方で、液晶層５０のリタデーションが３λ／４に等しい場合には、コントラスト変化量は、透過軸５３ａ，５５ａの角度のずれ方向に依存しない。したがって、偏光板５３，５５の貼り付け角度がどのようにばらついてもコントラストが低下しにくいと言える。なお、液晶層５０のリタデーションが３λ／４と異なる場合であっても、リタデーションを３λ／４に近付けることで、透過軸５３ａ，５５ａの角度のずれ方向に対するコントラスト変化の依存性を均一に近付けることができる。すなわち、上記ずれ方向に依存して生じるコントラスト変化の緩急を是正することができる。

上記のように、液晶層５０のリタデーションは３λ／４に近付けることが好ましい。本実施形態では、液晶層５０のリタデーションは０．３７μｍとなっている。これは、λ＝５５５ｎｍとした場合の０．６６λに略相当する。このとき、液晶装置１への入射光は、偏光板５３と液晶層５０とを透過した段階で、液晶分子５１の配向方向と垂直な長軸を有する楕円偏光に近くなる。このため、透過軸５３ａ，５５ａの角度のずれ方向に対するコントラスト変化の依存性を低く抑えることができる。本実施形態の構成における、透過軸５３ａ，５５ａのずれに対するコントラスト分布は、図８（ａ）のようになる。この図に示すように、透過軸５３ａ，５５ａが±１度の範囲でばらついた場合であっても、最低コントラストを約６００に抑えることができた。

なお、一般にＦＦＳモードの液晶装置では、高い透過効率を得ることを目的の１つとして、リタデーションを０．６５λ又はこれより小さい値とすることが多い。しかしながら、こうした一般的な構成では、液晶層のリタデーションが３λ／４（０．７５λ）から大きく異なっているため、偏光板の偏光軸角度が±１度の範囲でずれると、そのずれ方向によってはコントラストが激しく低下する。上記角度範囲において、場合によってはコントラストが３００以下にまで低下してしまう。本実施形態は、これを回避するために、あえてリタデーションを０．６６λ又はこれより大きい値に設定するものである。

（第２の実施形態）
続いて、第２の実施形態について説明する。本実施形態に係る液晶装置１は、第１の実施形態から、液晶層５０のリタデーションを変更したものであり、その他の点は第１の実施形態と共通である。以下、主に変更点について説明する。

本実施形態では、液晶層５０に含まれる液晶分子５１の屈折率異方性Δｎは０．１０であり、液晶層５０の厚さｄ（図５）は４．６μｍに設定されている。したがって、屈折率異方性Δｎと厚さｄとの積で決まる液晶層５０のリタデーションは、０．４６μｍである。これは、λ＝５５５ｎｍとした場合の０．８３λに略相当する。このとき、液晶装置１への入射光は、偏光板５３と液晶層５０とを透過した段階で、液晶分子５１の配向方向と垂直な長軸を有する楕円偏光に近くなる。このため、透過軸５３ａ，５５ａの角度のずれ方向に対するコントラスト変化の依存性を低く抑えることができる。本実施形態の構成における、透過軸５３ａ，５５ａのずれに対するコントラスト分布は、図８（ｂ）のようになる。この図に示すように、透過軸５３ａ，５５ａが±１度の範囲でばらついた場合であっても、最低コントラストを約６００に抑えることができた。

（第３の実施形態）
続いて、第３の実施形態について説明する。本実施形態に係る液晶装置１は、第１の実施形態から、液晶層５０のリタデーションを変更したものであり、その他の点は第１の実施形態と共通である。

本実施形態では、液晶層５０に含まれる液晶分子５１の屈折率異方性Δｎは０．１０であり、液晶層５０の厚さｄ（図５）は３．９μｍに設定されている。したがって、屈折率異方性Δｎと厚さｄとの積で決まる液晶層５０のリタデーションは、０．３９μｍである。これは、λ＝５５５ｎｍとした場合の０．７０λに略相当する。このとき、液晶装置１への入射光は、偏光板５３と液晶層５０とを透過した段階で、液晶分子５１の配向方向と垂直な長軸を有する楕円偏光に略一致する。このため、透過軸５３ａ，５５ａの角度のずれ方向に対するコントラスト変化の依存性を第１の実施形態より低く抑えることができる。本実施形態の構成における、透過軸５３ａ，５５ａのずれに対するコントラスト分布は、図８（ｃ）のようになる。この図に示すように、透過軸５３ａ，５５ａが±１度の範囲でばらついた場合であっても、最低コントラストを約７００に抑えることができた。

（第４の実施形態）
続いて、第４の実施形態について説明する。本実施形態に係る液晶装置１は、第１の実施形態から、液晶層５０のリタデーションを変更したものであり、その他の点は第１の実施形態と共通である。

本実施形態では、液晶層５０に含まれる液晶分子５１の屈折率異方性Δｎは０．１０であり、液晶層５０の厚さｄ（図５）は４．３μｍに設定されている。したがって、屈折率異方性Δｎと厚さｄとの積で決まる液晶層５０のリタデーションは、０．４３μｍである。これは、λ＝５５５ｎｍとした場合の０．７７λに略相当する。このとき、液晶装置１への入射光は、偏光板５３と液晶層５０とを透過した段階で、液晶分子５１の配向方向と垂直な長軸を有する楕円偏光に略一致する。このため、透過軸５３ａ，５５ａの角度のずれ方向に対するコントラスト変化の依存性を第１の実施形態より低く抑えることができる。本実施形態の構成における、透過軸５３ａ，５５ａのずれに対するコントラスト分布は、図８（ｄ）のようになる。この図に示すように、透過軸５３ａ，５５ａが±１度の範囲でばらついた場合であっても、最低コントラストを約７００に抑えることができた。

（第５の実施形態）
続いて、第５の実施形態について説明する。本実施形態に係る液晶装置１は、第１の実施形態から、液晶層５０のリタデーションを変更したものであり、その他の点は第１の実施形態と共通である。

本実施形態では、液晶層５０に含まれる液晶分子５１の屈折率異方性Δｎは０．１０であり、液晶層５０の厚さｄ（図５）は４．２μｍに設定されている。したがって、屈折率異方性Δｎと厚さｄとの積で決まる液晶層５０のリタデーションは、０．４２μｍである。このリタデーションは、λ＝５５５ｎｍとした場合の０．７５λ、すなわち３λ／４に略相当する。このとき、液晶装置１への入射光は、偏光板５３と液晶層５０とを透過した段階で、液晶分子５１の配向方向と垂直な長軸を有する楕円偏光となる。このため、コントラスト変化量は、透過軸５３ａ，５５ａの角度のずれ方向に依存せず、角度のずれに対するコントラスト分布は、図８（ｅ）に示すように等方的になる。したがって、偏光板５３，５５の貼り付け角度がどのようにばらついてもコントラストが低下しにくい。本実施形態の構成によれば、透過軸５３ａ，５５ａが±１度の範囲でばらついた場合であっても、最低コントラストを７７８に抑えることができた。

（第６の実施形態）
上記実施形態の液晶装置１は、ＦＦＳモードを採用しているが、これに限定する趣旨ではなく、液晶分子５１が横電界によって駆動されるモードであればどのようなモードであってもよい。本実施形態は、このようなモードのうちＩＰＳモードを適用した液晶装置１に係るものである。

図９は、ＩＰＳモードを適用した液晶装置１の素子基板１０のうち、１つのサブ画素４に対応する部分を抽出して示す平面図である。また、図１０は、図９中のＣ−Ｃ線の位置における断面図である。以下では、図４及び図５と共通する構成要素については説明を省略する。

図９に示すように、第１の電極としての共通電極１８と、ＴＦＴ素子３０に電気的に接続された第２の電極としての画素電極１６とは、いずれも櫛歯状をなす部分を有し、当該櫛歯状をなす部分が互い違いになるように対向して配置されている。

図１０に示すように、ガラス基板１１のうち、ガラス基板２１に対向する面上には、ＴＦＴ素子３０が形成されている。ＴＦＴ素子３０の上層には、酸化シリコン等からなる層間絶縁膜４３を挟んでデータ線１３が積層されている。

データ線１３の上層には、酸化シリコン等からなる層間絶縁膜４４を挟んで、透光性を有するＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる共通電極１８及び画素電極１６が積層されている。すなわち、本実施形態では、共通電極１８と画素電極１６とは同一の層に形成されている。画素電極１６は、ゲート絶縁膜４２及び層間絶縁膜４３，４４を貫通して設けられたコンタクトホール３７を介してＴＦＴ素子３０のドレイン領域に電気的に接続されている。図１０の断面においては、共通電極１８と画素電極１６とは、電極の櫛状の部分が交互に配置されている。

共通電極１８及び画素電極１６の上には、ポリイミドからなる配向膜４８が積層されている。素子基板１０は、上記したガラス基板１１から配向膜４８までを構成要素として含んでいる。

なお、対向基板２０の構成、配向膜２８，４８のラビング方向５０ａ，５０ｂ、偏光板５３，５５の構成及び透過軸５３ａ，５５ａの方向、液晶層５０のリタデーション及び厚さｄについては、上記実施形態のＦＦＳモードの液晶装置１と同様である。

上記構成において、共通電極１８は定電位に保たれている一方で、画素電極１６にはデータ線１３、ＴＦＴ素子３０を介して画像信号が書き込まれるため、共通電極１８と画素電極１６との間には、画像信号の大きさに応じた駆動電圧が印加される。駆動電圧は、黒表示に対応するオフ電圧と、白表示に対応するオン電圧との間で設定される。上記駆動電圧が印加され、電位差が生じると、画素電極１６の表面から出て共通電極１８の表面に至る電気力線を有するような電界が生じる。このとき、共通電極１８及び画素電極１６の上部、すなわち液晶層５０が配置された層においては、ガラス基板１１と平行な電界（横電界）が生じる。換言すれば、当該電界は、ガラス基板１１に平行な成分を有している。そして、この横電界の方向は、共通電極１８及び画素電極１６の櫛歯状電極の延在方向に直交する方向である。液晶層５０に含まれる液晶分子５１は、この横電界の大きさに応じて、ガラス基板１１に平行な面内で配向方向を変える。

ＩＰＳモードを適用した上記構成の液晶装置１は、ＦＦＳモードと同様の光学的作用によって表示を行う。そして、液晶層５０のリタデーションを０．６６λ以上０．８３λ以下とすれば、透過軸５３ａ，５５ａの角度のずれ方向に対するコントラスト変化の依存性を低く抑えることができる。また、液晶層５０のリタデーションを０．７０λ以上０．７７λ以下とすれば、透過軸５３ａ，５５ａの角度のずれ方向に対するコントラスト変化の依存性をさらに低く抑えることができる。また、液晶層５０のリタデーションを０．７５λ、すなわち３λ／４とすれば、コントラスト変化量を、透過軸５３ａ，５５ａの角度のずれ方向に依存しないようにすることができる。すなわち、偏光板５３，５５の貼り付け角度がどのようにばらついてもコントラストが低下しにくい構成となる。

（電子機器）
以上に説明した液晶装置１は、例えば、携帯電話機等の電子機器に搭載して用いることができる。図１１は、電子機器としての携帯電話機１００の斜視図である。携帯電話機１００は、表示部１１０及び操作ボタン１２０を有している。表示部１１０は、内部に組み込まれた液晶装置１によって、操作ボタン１２０で入力した内容や着信情報を始めとする様々な情報について、コントラストの高い、高品位な表示を行うことができる。

なお、液晶装置１は、上記携帯電話機１００の他、モバイルコンピュータ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、車載機器、オーディオ機器などの各種電子機器に用いることができる。また、プロジェクタにライトバルブとして組み込んで用いることができる。

なお、上記実施形態に対しては、様々な変形を加えることが可能である。変形例としては、例えば以下のようなものが考えられる。

（変形例１）
上記第１の実施形態、第２の実施形態は、それぞれ液晶層５０のリタデーションが０．６６λ、０．８３λとなる構成であるが、これに限定する趣旨ではない。液晶層５０のリタデーションが０．６６λ以上０．８３λ以下の範囲にあれば、液晶層５０を透過する光は、液晶分子５１の配向方向と垂直な長軸を有する楕円偏光に近くなる。このため、第１の実施形態及び第２の実施形態と同様に、透過軸５３ａ，５５ａの角度のずれ方向に対するコントラスト変化の依存性を低く抑えることができる。このとき、透過軸５３ａ，５５ａが±１度の範囲でばらついた場合に、最低コントラストを約６００以上に抑えることができる。

（変形例２）
上記第３の実施形態、第４の実施形態は、それぞれ液晶層５０のリタデーションが０．７０λ、０．７７λとなる構成であるが、これに限定する趣旨ではない。液晶層５０のリタデーションが０．７０λ以上０．７７λ以下の範囲にあれば、液晶層５０を透過する光は、液晶分子５１の配向方向と垂直な長軸を有する楕円偏光に略一致する。このため、第３の実施形態及び第４の実施形態と同様に、透過軸５３ａ，５５ａの角度のずれ方向に対するコントラスト変化の依存性を低く抑えることができる。このとき、透過軸５３ａ，５５ａが±１度の範囲でばらついた場合に、最低コントラストを約７００以上に抑えることができる。

液晶装置の模式図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ線における断面図。 画素領域の拡大平面図。 画素領域を構成する複数のサブ画素における各種素子、配線等の等価回路図。 素子基板のうち、１つのサブ画素に対応する部分を抽出して示す平面図。 図４中のＢ−Ｂ線の位置における断面図。 偏光板の透過軸及びラビング方向を示す模式図。 偏光板の透過軸の方向と、液晶層を透過した後の光の偏光状態との関係を示す図。 （ａ）〜（ｅ）は、偏光板の透過軸が最適配置から±１度の範囲でずれた場合の液晶装置のコントラストを示すグラフ。 ＩＰＳモードを適用した液晶装置の素子基板のうち、１つのサブ画素に対応する部分を抽出して示す平面図。 図９中のＣ−Ｃ線の位置における断面図。 電子機器としての携帯電話機の斜視図。

符号の説明

１…液晶装置、４…サブ画素、５…画素領域、１０…素子基板、１１…第１の基板としてのガラス基板、１２…走査線、１３…データ線、１６…第２の電極としての画素電極、１６ａ…スリット、１８…第１の電極としての共通電極、２０…対向基板、２１…第２の基板としてのガラス基板、２３…カラーフィルタ、２８，４８…配向膜、３０…ＴＦＴ素子、５０…液晶層、５０ａ，５０ｂ…ラビング方向、５１…液晶分子、５３，５５…偏光板、５３ａ，５５ａ…透過軸、１００…電子機器としての携帯電話機。

Claims (6)

1. 対向して配置された第１の基板及び第２の基板と、
   前記第１の基板の前記第２の基板に対向する面に配置された第１の電極及び第２の電極と、
   前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置され、前記第１の基板に平行な方向に配向した液晶分子を有する液晶層と、
   前記液晶層を挟んで配置された一対の偏光素子と、
   を備え、
   前記液晶分子は、前記第１の電極と前記第２の電極との間の電位差に起因して生じた、前記第１の基板に平行な成分を有する電界により駆動され、
   前記液晶層のリタデーションは、波長λが５５５ｎｍである光に対して０．６６λ以上０．８３λ以下であることを特徴とする液晶装置。
2. 請求項１に記載の液晶装置であって、
   前記液晶層のリタデーションは、波長λが５５５ｎｍである光に対して０．７０λ以上０．７７λ以下であることを特徴とする液晶装置。
3. 請求項２に記載の液晶装置であって、
   前記液晶層のリタデーションは、波長λが５５５ｎｍである光に対して０．７５λであることを特徴とする液晶装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の液晶装置であって、
   前記第１の電極は、前記第１の基板と前記第２の電極との間の層に形成され、
   前記第２の電極には、複数のスリットが形成されていることを特徴とする液晶装置。
5. 請求項１から３のいずれか一項に記載の液晶装置であって、
   前記第１の電極及び前記第２の電極は、櫛歯状をなす部分を有するとともに同一の層に形成されており、前記櫛歯状をなす部分が互い違いになるように対向して配置されていることを特徴とする液晶装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の液晶装置を備えることを特徴とする電子機器。

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