(57)【要約】【課題】水平方向に配向した液晶分子を横方向の電界を印加することにより光の透過、遮断を制御するＩＰＳモードの液晶表示装置において、黒表示時の斜め方向の輝度上昇及び色付きを簡略構成で低減する。【解決手段】下側偏光板の液晶層側支持基材と液晶層間に、偏光板支持基材の複屈折性を打ち消す光学位相補償部材を配置する構成を採る。又は、上側偏光板の液晶層側支持基材と液晶層間に、偏光板支持基材の複屈折性を打ち消す光学位相補償部材を配置する構成を採る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光入射側の第一の偏光板を備えた第一基板ともう一方の第二の偏光板を備えた第二基板間のそれぞれの吸収軸が略垂直（小さい方の成す角度が８８°〜９０°）で、液晶分子が前記基板に平行且つ、前記第一の偏光板の吸収軸に略垂直あるいは略平行（小さい方の成す角度が０°〜２°）方向に配向され、前記第一の基板に対して平行な方向に電界を印加することにより前記液晶分子が前記第一の基板に対して平行な面内で回転する液晶層と、前記第一の基板又は前記第二基板のいずれか一方の基板の前記液晶層に近い側に、各画素に対向して一対の電極を有するマトリクス駆動の電極群が設けられ、背面照明装置を有する液晶表示装置であって、
前記第一，第二の偏光板は、偏光層の両側にそれぞれ支持基材を有する偏光板であって、前記支持基材は複屈折性を有し(面内および厚さ方向のリタデーションが１０ｎｍ以上)、前記第一，第二の偏光板それぞれの液晶層側に配置される支持基材は、略同等の複屈折性を示し（面内および厚さ方向それぞれのリタデーション差が２０ｎｍ以下）、前記第一基板と前記液晶層間に、複屈折性を有する（面内あるいは厚さ方向のリタデーションが２０ｎｍ以上）光学位相補償部材が配置されることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
光入射側の第一の偏光板を備えた第一基板ともう一方の第二の偏光板を備えた第二基板間のそれぞれの吸収軸が略垂直（小さい方の成す角度が８８°〜９０°）で、液晶分子が前記基板に平行且つ、前記第一の偏光板の吸収軸に略垂直あるいは略平行（小さい方の成す角度が０°〜２°）方向に配向され、前記第一の基板に対して平行な方向に電界を印加することにより前記液晶分子が前記第一の基板に対して平行な面内で回転する液晶層と、前記第一の基板又は前記第二基板のいずれか一方の基板の前記液晶層に近い側に、各画素に対向して一対の電極を有するマトリクス駆動の電極群が設けられ、背面照明装置を有する液晶表示装置であって、
前記第一，第二の偏光板は、偏光層の両側にそれぞれ支持基材を有する偏光板であって、前記支持基材は複屈折性を有し(面内および厚さ方向のリタデーションが１０ｎｍ以上)、前記第一，第二の偏光板それぞれの液晶層側に配置される支持基材は、略同等の複屈折性を示し（面内および厚さ方向それぞれのリタデーション差が２０ｎｍ以下）、前記液晶層と前記第二基板間に、複屈折性を有する（面内あるいは厚さ方向のリタデーションが２０ｎｍ以上）光学位相補償部材が配置されることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
請求項１において、前記第一および第二の偏光板の液晶層側に配置される支持基材は、面内における遅相軸方向の屈折率ｎ１，面内における進相軸方向の屈折率ｎ２，厚さ方向の屈折率ｎ３に対して、ｎ１≒ｎ３＞ｎ２を満たし、前記第一基板と前記液晶層間に配置される光学位相補償部材は、ｎ１＞ｎ２≒ｎ３を満たし、前記第一および第二の偏光板の液晶層側に配置される支持基材および、前記第一基板と前記液晶層間に配置される光学位相補償部材の面内の遅相軸は、前記第一の偏光板の吸収軸と略平行（小さい方の成す角度が０°〜２°）あるいは略垂直（小さい方の成す角度が８８°〜９０°）であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
請求項１において、前記第一および第二の偏光板の液晶層側に配置される支持基材は、面内における遅相軸方向の屈折率ｎ１，面内における進相軸方向の屈折率ｎ２，厚さ方向の屈折率ｎ３に対して、ｎ１≒ｎ３＞ｎ２を満たし、前記第一基板と前記液晶層間に配置される光学位相補償部材は、ｎ１≒ｎ３＞ｎ２を満たし、前記第一および第二の偏光板の液晶層側に配置される支持基材および、前記第一基板と前記液晶層間に配置される光学位相補償部材の面内の遅相軸は、前記第一の偏光板の吸収軸と略平行（小さい方の成す角度が０°〜２°）あるいは略垂直（小さい方の成す角度が８８°〜９０°）であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
請求項２において、前記第一および第二の偏光板の液晶層側に配置される支持基材は、面内における遅相軸方向の屈折率ｎ１，面内における進相軸方向の屈折率ｎ２，厚さ方向の屈折率ｎ３に対して、ｎ１≒ｎ３＞ｎ２を満たし、前記液晶層と前記第二基板間に配置される光学位相補償部材は、ｎ１＞ｎ２≒ｎ３を満たし、前記第一および第二の偏光板の液晶層側に配置される支持基材および、前記液晶層と前記第二基板間に配置される光学位相補償部材の面内の遅相軸は、前記第一の偏光板の吸収軸と略平行（小さい方の成す角度が０°〜２°）あるいは略垂直（小さい方の成す角度が８８°〜９０°）であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
請求項２において、前記第一および第二の偏光板の液晶層側に配置される支持基材は、面内における遅相軸方向の屈折率ｎ１，面内における進相軸方向の屈折率ｎ２，厚さ方向の屈折率ｎ３に対して、ｎ１≒ｎ３＞ｎ２を満たし、前記液晶層と前記第二基板間に配置される光学位相補償部材は、ｎ１≒ｎ３＞ｎ２を満たし、前記第一および第二の偏光板の液晶層側に配置される支持基材および、前記液晶層と前記第二基板間に配置される光学位相補償部材の面内の遅相軸は、前記第一の偏光板の吸収軸と略平行（小さい方の成す角度が０°〜２°）あるいは略垂直（小さい方の成す角度が８８°〜９０°）であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
光入射側の第一の偏光板を備えた第一基板ともう一方の第二の偏光板を備えた第二基板間のそれぞれの吸収軸が略垂直（小さい方の成す角度が８８°〜９０°）で、液晶分子が前記基板に平行且つ、前記第一の偏光板の吸収軸に略垂直あるいは略平行（小さい方の成す角度が０°〜２°）方向に配向され、前記第一の基板に対して平行な方向に電界を印加することにより前記液晶分子が前記第一の基板に対して平行な面内で回転する液晶層と、前記第一の基板又は前記第二基板のいずれか一方の基板の前記液晶層に近い側に、各画素に対向して一対の電極を有するマトリクス駆動の電極群が設けられ、背面照明装置を有する液晶表示装置であって、
前記第一基板と第二基板間に、前記液晶層以外に複屈折性を有する光学位相補償部材が配置され、前記液晶層の光軸と前記光学位相補償部材の遅相軸が略平行であり、前記光学位相補償部材は、面内における遅相軸方向の屈折率ｎ１，面内における進相軸方向の屈折率ｎ２，厚さ方向の屈折率ｎ３に対して、ｎ１＞ｎ２≒ｎ３を満たし、前記液晶層と前記光学位相補償部材の面内リタデーションの和が４５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】
請求項７において、前記液晶層の光軸および前記光学位相補償部材の遅相軸の前記第一基板に対するチルト角が略等しい（角度差が±１度以内）ことを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイに関するもので、特に黒表示時に液晶分子がホモジニアス配向であり、これに横方向の電界を印加することにより光の透過・遮断を制御するインプレーンスイッチングモード（ＩＰＳ）の液晶表示装置に関し、その視野角特性（特に黒表示及び低階調）の大幅な改善に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶に印加する電界の方向を基板に対して平行な方向にする方式（以下、横電界方式またはＩＰＳモード）として、１枚の基板上に設けた櫛歯電極を用いた方式が、〔特許文献１〕特公昭６３−２１９０７号公報，〔特許文献２〕特開平９−８０４２４号公報，〔特許文献３〕特開２００１−０５６４７６号公報に提案されている。この方式により、液晶分子は主に基板に対して平行な面内で回転するので、斜めから見た場合の電界印加時と非印加時における複屈折率の度合の相違が小さく、視野角が広いことが知られている。
【０００３】
しかしながら、ＩＰＳモードは、液晶自体の複屈折率の変化は小さいものの、偏光板の特性により偏光板の吸収軸からずれた方位の斜め方向から見た場合光が漏れることがわかっている。このような偏光板の斜め方向の光漏れを無くすために位相差板を用いる方式が〔特許文献４〕特開２００１−３５００２２号公報に開示されている。しかしながら、この文献は、基本的には偏光板のみの視野角改善で、ＶＡモードについては液晶の影響を考慮しているが、ＩＰＳモードについては液晶層による影響を補償する方式については何ら開示されていない。
【０００４】
また、〔特許文献５〕特許公報３２０４１８２号には、観察方向により白の色変化が生じるのを解決する手段が開示されている。しかしながら、黒表示特性改善については言及されていない。
【０００５】
更に、〔特許文献６〕特許公報２９８２８６９号には、黒表示の視野角特性を改善するために、偏光板の一方の内側に位相差板を配置する構成が開示されている。この方式は、偏光板の両側に配置された支持基材ＴＡＣの影響も考慮しているが、片側に１枚の位相補償では斜め視野角において、十分に黒が沈まないばかりか、液晶層の波長分散による色付きを低減する構成にはなっていないことが、我々の検討で判明した。また、我々の本発明である黒表示時の液晶分子の配向軸（遅相軸）が入射側の偏光板の吸収軸に平行か、垂直かによる位相補償の違いについては開示されていない。前述した公知例では、視野角特性を輝度特性のみで議論しており、この色変化への対処法は何ら開示されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公昭６３−２１９０７号公報
【特許文献２】特開平９−８０４２４号公報
【特許文献３】特開２００１−０５６４７６号公報
【特許文献４】特開２００１−３５００２２号公報
【特許文献５】特許公報３２０４１８２号
【特許文献６】特許公報２９８２８６９号
【特許文献７】特開平２００５−３７３３号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】応用物理学会光学懇話会編  「結晶光学」森北出版株式会社出版  １９８４年第１版第４刷発行、第５章ｐ１０２〜ｐ１６３
【非特許文献２】J. Opt.Soc.Am. の論文タイトル“Opticalin Stratified and Anisotropic Media：4×4-Matrix Formulation”D. W.Berreman著  1972年、volume62、NO4、p502〜p510
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
解決しようとする問題点は、黒表示時において液晶分子がホモジニアス配向であり、これに横方向の電界を印加することにより光の透過・遮断を制御するインプレーンスイッチング（ＩＰＳ）モードの液晶表示装置において、斜め方向において輝度上昇と色付きが生じる点である。
【０００９】
ＩＰＳモードは、水平方向にホモジニアスな配向をした液晶分子と、吸収軸が画面正面に対して上下と左右の方向をさして直交するように配置した２枚の偏光板を用いており、上下左右方向から画面を斜めに見るときには、２枚の偏光板の吸収軸は直交して見る位置関係にあり、ホモジニアス配向の液晶分子と一方の偏光板吸収軸は平行であるため、十分に黒輝度を小さくできる。これに対して方位角４５°の方向から画面を斜めに見ると、２枚の偏光板の吸収軸の成す角度が９０°からずれるため、透過光が複屈折を生じ光が漏れるために十分に黒輝度を小さくできない。更には、波長により斜め方向の光漏れ量が異なり、色付きを生じる。そこで、本発明は、ＩＰＳモードにおいて黒表示についても、全方位のあらゆる角度で良好な表示を得るために、斜め方向から見た際の黒表示の輝度上昇と色付きを共に低減する手段を提供することを目的とする。さらに、ＩＰＳモードは、正面から見た際、特に黒表示時において、面内表示むらやコントラスト比低下が生じやすい問題を有する。本発明は、光学位相補償技術を用いてこれらを改善する手段も提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、光入射側の第一の偏光板を備えた第一基板ともう一方の第二の偏光板を備えた第二基板間のそれぞれの吸収軸が略垂直（小さい方の成す角度が８８°〜９０°）で、液晶分子が前記基板に平行且つ、前記第一の偏光板の吸収軸に略垂直あるいは略平行（小さい方の成す角度が０°〜２°）方向に配向され、前記第一の基板に対して平行な方向に電界を印加することにより前記液晶分子が前記第一の基板に対して平行な面内で回転する液晶層と、前記第一の基板又は前記第二基板のいずれか一方の基板の前記液晶層に近い側に、各画素に対向して一対の電極を有するマトリクス駆動の電極群が設けられ、背面照明装置を有する液晶表示装置であって、前記第一，第二の偏光板は、偏光層の両側にそれぞれ支持基材を有する偏光板であって、前記支持基材は複屈折性を有し（面内および厚さ方向のリタデーションが１０ｎｍ以上）、前記第一あるいは第二基板の前記液晶層側に複屈折性を有する光学部材あるいは膜が配置され、前記光学部材あるいは膜が配置された基板に接する前記偏光板支持基材と、前記光学部材あるいは膜を積層すると、屈折率が略等方性（面内および厚さ方向のリタデーションが１０ｎｍ以下）であること、あるいは、光入射側の第一の偏光板を備えた第一基板ともう一方の第二の偏光板を備えた第二基板間のそれぞれの吸収軸が略垂直（小さい方の成す角度が８８°〜９０°）で、液晶分子が前記基板に平行且つ、前記第一の偏光板の吸収軸に略垂直あるいは略平行（小さい方の成す角度が０°〜２°）方向に配向され、前記第一の基板に対して平行な方向に電界を印加することにより前記液晶分子が前記第一の基板に対して平行な面内で回転する液晶層と、前記第一の基板又は前記第二基板のいずれか一方の基板の前記液晶層に近い側に、各画素に対向して一対の電極を有するマトリクス駆動の電極群が設けられ、背面照明装置を有する液晶表示装置であって、前記第一，第二の偏光板は、偏光層の両側にそれぞれ支持基材を有する偏光板であって、前記支持基材は複屈折性を有し（面内および厚さ方向のリタデーションが１０ｎｍ以上）、前記第一，第二の偏光板それぞれの液晶層側に配置される支持基材は、略同等の複屈折性を示し（面内および厚さ方向それぞれのリタデーション差が２０ｎｍ以下）、前記液晶層と前記第二基板間に、複屈折性を有する（面内あるいは厚さ方向のリタデーションが２０ｎｍ以上）光学位相補償部材が配置されることを特徴とする。
【００１１】
その他の手段は、実施例で詳細に説明する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の液晶表示装置は、偏光板，液晶層，光学位相補償部材による構成、およびそれぞれの光学位相補償部材の位相差を規定することにより、斜め視野における液晶層の影響を低減し、斜め方向の黒輝度および色付きの低減を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の液晶表示装置の一実施例を示した構成図である。
【図２】本発明の液晶表示装置の一実施例を示した構成図である。
【図３】本発明の液晶表示装置の一実施例を示した構成図である。
【図４】本発明の液晶表示装置の一実施例を示した構成図である。
【図５】本発明の液晶表示装置の一実施例を示した構成図である。
【図６】本発明の液晶表示装置の一実施例を示した構成図である。
【図７】本発明の液晶表示装置を説明するための定義図である。
【図８】本発明の液晶表示装置を説明するための一般的なポアンカレ球表示である。
【図９】本発明の液晶表示装置を説明するための概念図である。
【図１０】本発明の液晶表示装置を説明するためのポアンカレ球表示である。
【図１１】本発明の液晶表示装置を説明するためのポアンカレ球表示である。
【図１２】本発明の液晶表示装置を説明するためのポアンカレ球表示である。
【図１３】本発明の液晶表示装置を説明するためのポアンカレ球表示である。
【図１４】本発明の液晶表示装置を説明するためのポアンカレ球表示である。
【図１５】本発明の液晶表示装置を説明するためのポアンカレ球表示である。
【図１６】本発明の液晶表示装置の一実施例を示した構成図である。
【図１７】本発明の液晶表示装置の一実施例を説明するためのポアンカレ球表示である。
【図１８】本発明に用いた光学シミュレーション手法を説明するための概念図である。
【図１９】本発明に用いた光学シミュレーション手法を説明するための概念図である。
【図２０】本発明の液晶表示装置の一実施例の特性図である。
【図２１】本発明の液晶表示装置の一実施例の特性図である。
【図２２】本発明の液晶表示装置の一実施例の特性図である。
【図２３】本発明の液晶表示装置の一実施例の特性図である。
【図２４】本発明の液晶表示装置を説明するためのポアンカレ球表示である。
【図２５】本発明の液晶表示装置の一実施例の特性図である。
【図２６】本発明の液晶表示装置の一実施例の特性図である。
【図２７】本発明の液晶表示装置の一実施例を示した構成図である。
【図２８】本発明の液晶表示装置の一実施例を説明するためのポアンカレ球表示である。
【図２９】本発明の液晶表示装置の一実施例の特性図である。
【図３０】本発明の液晶表示装置の一実施例の特性図である。
【図３１】本発明の液晶表示装置の一実施例を示した構成図である。
【図３２】本発明の液晶表示装置の一実施例を説明するためのポアンカレ球表示である。
【図３３】本発明の液晶表示装置の一実施例の特性図である。
【図３４】本発明の液晶表示装置の一実施例の特性図である。
【図３５】本発明の液晶表示装置の一実施例を示した構成図である。
【図３６】本発明の液晶表示装置の一実施例を説明するためのポアンカレ球表示である。
【図３７】本発明の液晶表示装置の一実施例を説明するためのポアンカレ球表示である。
【図３８】本発明の液晶表示装置の一実施例を示した構成図である。
【図３９】本発明の液晶表示装置の一実施例を説明するためのポアンカレ球表示である。
【図４０】本発明の液晶表示装置の一実施例を示した構成図である。
【図４１】本発明の液晶表示装置の一実施例を説明するためのポアンカレ球表示である。
【図４２】本発明の液晶表示装置の一実施例を示した構成図である。
【図４３】本発明の液晶表示装置の一実施例を説明するためのポアンカレ球表示である。
【図４４】本発明の液晶表示装置の一実施例を説明するためのポアンカレ球表示である。
【図４５】本発明の液晶表示装置の一実施例を示した構成図である。
【図４６】本発明の液晶表示装置の一実施例を説明するためのポアンカレ球表示である。
【図４７】本発明の液晶表示装置の一実施例を説明するためのポアンカレ球表示である。
【図４８】本発明の液晶表示装置の一実施例を説明するためのポアンカレ球表示である。
【図４９】本発明の液晶表示装置の一実施例を説明するためのポアンカレ球表示である。
【図５０】本発明の液晶表示装置の一実施例の特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の内容を具体的に説明する。
【００１５】
液晶ＴＶが台頭するなか、自発光でない液晶ディスプレイは、白表示時は、如何に照明装置からの光を透過し、黒表示時は如何に光を遮断するかが重要である。本発明は、特に黒表示の斜めから見たときに輝度低減と同時に如何に色付きを無くすかに関するものである。
【００１６】
まず、黒表示時に斜め方向から見た場合、なぜ輝度が上昇し、色付きが生じるかについて説明する前に、図７を用いて定義を示す。照明装置からの光６０が入射し、液晶素子で光が変調され、表示面１０Ｄから光が出射するとき、表示面１０Ｄの法線方向８０Ｎ、水平方向を７０Ｈ、垂直上下方向を７０Ｖとし、視認方向８０Ｖをとると、視野角８２をθ、視認方向８０Ｖの表示面１０Ｄへの射影を８０Ａとすると、水平方向７０Ｈとの成す角を方位角８１として、Φで示す。
【００１７】
次に、直交する一対の偏光板において、視野角θ，方位角Φを、θ≠０°Φ≠０°，１８０°±９０°として、光漏れの理由について考える。図９の左図に示すように２枚の偏光板の吸収軸１１ＣＡと１２ＣＡ（又は透過軸１１ＣＴ，１２ＣＴ）を直交させた場合、偏光板の法線方向から入射した光は、入射側の偏光板で直線偏光になり、出射側の偏光板により吸収され、黒表示をすることができる。一方、図９の右図に示すように、斜め方向から見た場合（θ≠０°Φ≠０°，１８０°±９０°）は、反対側の偏光板の透過軸と平行な成分を有し、反対側の偏光板で光が完全には遮断されずに光漏れを生じる。更に、直交する偏光板間に平行配向の液晶層が配置された場合、液晶層の配向軸が入射側偏光板の吸収軸に平行であれば液晶層の影響を受けないが、液晶層の配向軸がずれる若しくは２枚の偏光板が直交からずれると液晶層の影響を受けることが我々の検討で判明した。
【００１８】
これらの偏光状態を理解するためには、ポアンカレ球表示を使用すると非常に分かり易い。ポアンカレ球表示については、〔非特許文献１〕応用物理学会光学懇話会編  「結晶光学」森北出版株式会社出版  １９８４年第１版第４刷発行、第５章ｐ１０２〜ｐ１６３に開示されている。ストークスパラメータＳ０，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３は、光の進行方向に対し垂直な面でｘ，ｙ軸をとり、その電界振幅をそれぞれＥｘ，Ｅｙとし、ＥｘとＥｙの相対的位相差をδ（＝δｙ−δｘ）とすると、
（数１）
Ｓ０＝＜｜Ｅｘ｜2＞＋＜｜Ｅｙ｜2＞
Ｓ１＝＜｜Ｅｘ｜2＞−＜｜Ｅｙ｜2＞
Ｓ２＝＜２ＥｘＥｙcosδ＞
Ｓ３＝＜２ＥｘＥｙsinδ＞
と表され、完全偏光の場合Ｓ０2＝Ｓ１2＋Ｓ２2＋Ｓ３2となる。また、これをポアンカレ球上に表示すると、図８に示すようになる。つまり、空間直交座標系の各軸にＳ１，Ｓ２，Ｓ３軸を取り、偏光状態を表すＳ点は、強度Ｓ０の半径とする球面上に位置する。ある偏光状態Ｓの点をとり、緯度Ｌａ及び経度Ｌｏを用いて表示すると、完全偏光の場合、Ｓ０2＝Ｓ１2＋Ｓ２2＋Ｓ３2であるため、半径１の球を考え、
（数２）
Ｓ１＝cosＬａcosＬｏ
Ｓ２＝cosＬａsinＬｏ
Ｓ３＝cosＬａ
となる。ここで、ポアンカレ球上では、上半球は右回りの偏光、下半球は左回りの偏光、赤道上は直線偏光、上下両極はそれぞれ右円偏光，左円偏光が配置される。
【００１９】
図９の状態をポアンカレ球上で考えると図１０に示すようになる。ここで、図１０は、方位角Φ＝４５°，θ＝６０°で見た場合で、右図はＳ１−Ｓ２面への、左図はＳ１−Ｓ３面への射影を示す。光の入射側の偏光透過軸１２ＣＴの偏光状態は２００Ｔ、吸収軸１２ＣＡに偏光成分を持つ直線偏光は２００Ａ、出射側の偏光透過軸１１ＣＴは２０１Ｔ、吸収軸１１ＣＡに偏光成分を有する直線偏光は２０１Ａで示される。つまり、２００Ｔと２０１Ａの距離３１１が光漏れとなる。従って、２００Ｔの偏光状態を２０１Ａの偏光状態へ、変換３００を行うことで光漏れをなくすことができる事がわかる。
【００２０】
図１０は、偏光層のみの理想状態を考えたが、通常の偏光板は、偏光層の両側に支持基材が配置されており、その支持基材が通常トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）からなり、面内の位相差が殆ど無いが、厚み方向にリタデーションＲ・ｈをもっている。ここで、支持基材の面内の遅相軸をｘ軸方向に平行とし、ｘ，ｙ軸方向それぞれの屈折率をｎｘ，ｎｙ、厚さ方向の屈折率をｎｚ、厚さｈとすると、
（数３）
Ｒ・ｈ＝（(ｎｘ＋ｎｙ)／２−ｎｚ）・ｈ
として表される。
【００２１】
このリタデーションＲ・ｈにより、垂直入射では偏光状態に影響を受けないが斜め入射時に支持基材の影響を受けて偏光状態が変化する。ここで、図３に示す光学的な層構成で偏光状態の変化を考える。液晶層１５の両側に偏光板１１，１２が配置され、入射側偏光板１２の内側には支持基材１２Ｂ、出射側偏光板１１は内側に支持基材１１Ｂが配置されている。ここで、液晶の配向軸１５Ｓは、入射側偏光板１２の吸収軸１２ＣＡに平行、透過軸１２ＣＴに垂直で、出射側偏光板１１の吸収軸１１ＣＡに垂直、透過軸１１ＣＴに平行に配置し、これをｏ−modeと呼び、図５に示すように上下偏光板の軸が９０°回転している場合、つまり、液晶の配向軸１５Ｓは、入射側偏光板１２の吸収軸１２ＣＡに垂直、透過軸１２ＣＴに平行で、出射側偏光板１１の吸収軸１１ＣＡに平行、透過軸１１ＣＴに垂直に配置した場合をｅ−modeと呼ぶ。また、通常は、偏光層１１Ｃ，１２Ｃの外側に図１，図２に示すように支持基材１１Ａ，１２Ａが配置されるが偏光状態を考える上では必要ないために省略した。この図３の構成について、ポアンカレ球上で偏光状態の変化を図１１の左図を用いて考える。ここで、液晶層１５の屈折率異方性ΔｎＬＣ、そのギャップをｄＬＣとし、その積ΔｎＬＣ・ｄＬＣをリタデーションと称する。また、以下断りが無い場合には、各物性値は波長５５０ｎｍ光の値として考える。図１０と同様に方位角Φ＝４５°，視野角θ＝６０°から見た場合の光について考えると、偏光層１２Ｃの透過軸１２ＣＴを透過した光の偏光状態は２００Ｔとなり、支持基材１２ＢのリタデーションＲ１・ｈ１によりＳ１軸を−１側から見て時計回りにリタデーションＲ１・ｈ１分回転し、偏光状態２０２の左回りの楕円偏光に変換される。更に、液晶層１５により、２００Ｔの点を中心に時計回りに液晶層のリタデーションΔｎＬＣ・ｄＬＣ分回転３０１し、偏光状態２０３の右回りの楕円偏光に変換される。更に出射側偏光板１１の支持基材１１ＢのリタデーションＲ２・ｈ２により、Ｓ１軸を−１側から見て時計回りにリタデーションＲ２・ｈ２分回転し、偏光状態２０４の右回りの楕円偏光に変換される。ここで、出射側の偏光層１１Ｃの吸収軸１１ＣＡに一致する偏光状態は２０１Ａであり、偏光状態２０４と２０１Ａの距離３１０分だけ光が漏れることになる。
【００２２】
更には、図１１の左図では、５５０ｎｍの光について考えたが、図１１の右図で図４の構成について、可視光領域は３８０ｎｍ〜７８０ｎｍであるので、略等価である４００ｎｍ〜７００ｎｍの光について考える。図１０と同様に方位角Φ＝４５°，視野角θ＝６０°から見た場合の光について考えると、偏光層１２Ｃの透過軸１２ＣＴを透過した光の偏光状態は２００Ｔとなり、支持基材１２ＢのリタデーションＲｈ１によりＳ１軸を−１側から見て時計回りにリタデーションＲ１・ｈ１分回転し、偏光状態２１２の左回りの楕円偏光に変換される。ここで、偏光状態２１２の直線の長さは、波長によりリタデーションが異なるため、光の波長より異なる偏光状態に変換される事を示す。更に、液晶層１５により、２００Ｔの点を中心に時計回りに液晶層のリタデーションΔｎＬＣ・ｄＬＣ分回転し、波長により広がりのある偏光状態２１３の楕円偏光に変換される。図からも分かるように短波長では左回りの楕円偏光で、長波長では右回りの楕円偏光となる。更に出射側偏光板１１の支持基材１１ＢのリタデーションＲ２・ｈ２により、Ｓ１軸を−１側から見て時計回りにリタデーションＲ２・ｈ２分回転し、偏光状態２１４の楕円偏光に変換される。ここで、出射側の偏光層１１Ｃの吸収軸１１ＣＡに一致する偏光状態は２０１Ａであり、偏光状態２１４と２０１Ａの距離の分だけ光が漏れ、波長により光の漏れ量が異なることが分かった。従って、斜めから見た場合色付きが生じることが理解できる。
【００２３】
以上より、ＩＰＳモード液晶表示装置の黒表示時における斜め視角の光漏れ，色付きは、直交配置の偏光板におけるものとは大きく異なることが分かる。
【００２４】
また、この考え方に基づくと、色付きに最も寄与するのは液晶層による偏光状態変化であることが分かる。つまり、光学位相補償部材により、黒表示時の斜め視角における液晶層の影響を低減しながら、斜め方向における光漏れを低減することが課題となる。本発明は、この課題を解決するものである。
【００２５】
本発明を説明する。本発明の液晶表示装置の構成を図１に示す。光入射側の第一の偏光板１２を備えた第一基板１６ともう一方の第二の偏光板１１を備えた第二基板１４間のそれぞれの吸収軸が略垂直（小さい方の成す角度が８８°〜９０°）に配置し、液晶層１５の液晶分子が前記基板１４、１６に平行な方向に配向され、第一の基板１６に対して平行な方向に電界を印加することにより液晶分子が前記第一の基板１６に対して平行な面内で回転する液晶層１５が２枚の基板１４，１６間に挟持されている。また、偏光板１１および１２の液晶層側の支持基材１１Ｂ，１２Ｂは複屈折性を有する。更に、第一の基板１６又は第二基板１４のいずれか一方の基板の液晶層１５に近い側に、各画素に対向して一対の電極を有するマトリクス駆動の電極群が設けられ、背面に照明装置５０が配置されている。図１左は、液晶層１５の光軸が入射側偏光板１２の吸収軸に平行、透過軸に垂直なｏ−modeの場合を示している。この場合、図１左のように光学位相補償部材１３が液晶層１５と第二の偏光板１１間に挟持される。また、第一の偏光板の液晶層側の支持基材12Ｂと液晶層１５間に光学位相補償部材１７が配置される。さらに、偏光板支持基材１２Ｂと光学位相補償部材１７を積層すると、屈折率は略等方性となる。
【００２６】
図１は偏光板支持基材１１Ａ，１２Ａおよび基板１４，１６を含むが、これらは偏光状態を考える場合、無視できる。これらを省略し、各部材の軸方向を明示した光学的構成図を考えると図４のようになる。このような光学的構成において、斜め方向からの光漏れを光学位相補償部材１３および１７により低減する方法を考える。
【００２７】
図１２，図１３にポアンカレ球を用いて偏光状態変化を示す。第一の偏光板１２に対し斜め入射した光の偏光状態は、前述した通り２００Ｔのように表される。図４の構成では、偏光板支持基材１２Ｂが複屈折性を有するが、この影響は光学位相補償部材１７により打ち消されるため、入射光は偏光状態２００Ｔを保ったまま、液晶層１５に入射する。ここで、液晶層１５に封入される液晶分子の面内における遅相軸をｘ軸方向に平行とし、ｘ，ｙ軸方向の屈折率をそれぞれｎｘ，ｎｙ、厚さ方向の屈折率をｎｚ、面内リタデーションをΔｎ・ｄｒとすると、
（数４）
ｎｘ＞ｎｙ≒ｎｚ
Δｎ・ｄｒ＝（ｎｘ−ｎｙ）・ｄｒ
であり、このように面内においてのみ屈折率異方性を持ち、厚さ方向の屈折率が面内屈折率の小さいものと略等しい媒体をポジティブａ−plate と呼ぶことにし、今後ポジティブａ−plate のリタデーションとは面内のリタデーションを指すことにする。ポジティブａ−plate に直線偏光が入射した場合の偏光状態変化は、ポアンカレ球上では、屈折率が大きい主軸（今の場合ｙ方向）、つまり遅相軸を軸とした回転変換で表される。今考えている図４の光学的構成では、第一の偏光板１２の吸収軸と液晶層１５の遅相軸１５Ｓが一致しているため、ポアンカレ球上の回転変換は図１２のように考えられる。つまり、第一の偏光板１２透過後の偏光状態２００Ｔに対して、液晶層１５の遅相軸４０１を軸として回転変換３０１がなされる。よって、第一の偏光板吸収軸１２ＣＡと液晶層１５の遅相軸１５Ｓの方向が高精度で一致していれば、液晶層１５透過前後で偏光状態は変化しない。
【００２８】
次に、光学位相補償部材１３および第二の偏光板支持基材１１Ｂ透過前後の偏光状態変化について考える。図１３に示すように、液晶層１５透過後の偏光状態２００Ｔを第二の偏光板吸収軸方向１１ＣＡの直線偏光状態２０１Ａに変換すればよいことが理解できる。
【００２９】
つまり、ｏ−modeの場合、図４のように、第一の偏光板支持基材１２Ｂの複屈折性を第一の偏光板支持基材１２Ｂと液晶層１５間に配置した光学位相補償部材１７により打ち消し、液晶層１５と第二の偏光板の偏光層１１Ｃ間に光学位相補償部材１３を配置することにより、斜め入射光に対し液晶層の影響を排し、光漏れを低減することが可能となる。液晶層の影響がないため前述したように、斜め入射光に対し、色付きと光漏れ双方を低減できることとなる。
【００３０】
次に、図１右のｅ−modeの場合を考える。この場合、図１右のように光学位相補償部材１３が第一の偏光板１２と液晶層１５間に挟持される。また、液晶層１５と第二の偏光板の液晶層側の支持基材１１Ｂ間に光学位相補償部材１７が配置される。さらに、偏光板支持基材１１Ｂと光学位相補償部材１７を積層すると、屈折率は略等方性となる。
【００３１】
図６に光学的構成を示す。この場合の偏光状態変化をポアンカレ球により図１４，図１５に示す。図１４は、第一の偏光板支持基材１２Ｂおよび光学位相補償部材１３透過前後の偏光状態変化を示している。このようにｅ−modeの場合、液晶層１５に光が入射する前に、第一の偏光板１２透過後の偏光状態２００Ｔから第二の偏光板吸収軸方向１１ＣＡの直線偏光状態２０１Ａへ変換する。これにより、液晶層の遅相軸１５Ｓ方向と液晶層１５に入射する光の偏光方向を一致させることができる。この場合、前述したように液晶層１５透過前後の偏光状態変化は図１５に示すようになる。つまり、液晶層１５の影響を排したことになる。
【００３２】
つまり、ｅ−modeの場合、図６のように、第二の偏光板支持基材１１Ｂの複屈折性を液晶層１５と第二の偏光板支持基材１１Ｂ間に配置した光学位相補償部材１７により打ち消し、第一の偏光板の偏光層１２Ｃと液晶層１５間に光学位相補償部材１３を配置することにより、斜め入射光に対し液晶層の影響を排し、光漏れを低減することが可能となる。液晶層の影響がないため前述したように、斜め入射光に対し、色付きと光漏れ双方を低減できることとなる。
【００３３】
更に、図１３および図１４から、光学位相補償部材１３による偏光状態変化は、方向を逆とするだけで良い。よって、ｏ−mode，ｅ−modeそれぞれの場合に対して、図１のように適切な層構成をとり、更に光学位相補償部材１３それぞれの軸を適切に設定すると、光学位相補償部材１３の仕様（光学位相補償部材の種類，構成，リタデーション）が同じならば、ｏ−modeの場合とｅ−modeの場合で黒表示時の視野角特性は略等しくなる。
【００３４】
図４および図６では、偏光板支持基材および光学位相補償部材の軸配置に関しては、特に規定していないが、正面から液晶表示装置を見た際のコントラスト比を考えると、これらの遅相軸は、偏光板の吸収軸と垂直あるいは平行が望ましい。また、図１では、偏光板支持基材の複屈折性を打ち消す光学位相補償部材１７は、液晶層と基板間に配置されているが、図４および図６の光学的構成が満たされれば、偏光板と基板間に配置されてもよい。
【００３５】
図１を用いてここまで述べた考え方は、斜め視角における液晶層の影響を完全に排することができ、視角特性は良好であるが、第一基板１６側の光学部材構成と第二基板１４側の光学部材（偏光板，光学位相補償部材）構成が異なり、構成が複雑となる欠点を有する。通常、偏光板と光学位相補償部材は貼り合わせた状態で用いる。例えば、図１左の構成では、まず第二の偏光板と光学位相補償部材１３を貼り合わせたものを製造し、これを第二基板１４に貼り合わせる。よって、図１のように第一の偏光板と第一基板、あるいは、第二基板と第二の偏光板間に光学位相補償部材１３が配置される構成では、光学部材の貼り合わせ工程が増加する。また、第一基板１６側と第二基板１４側で光学部材構成が異なるため、それぞれを独立に製造することとなり、生産性も悪い。これらを解決する構成を図２に示す。
【００３６】
図２において、第一および第二の偏光板の液晶層側の支持基材１２Ｂと１１Ｂは、略同等の光学特性を有する。図１と異なり、第一の偏光板１２と第一基板１６間、あるいは、第二基板１４と第二の偏光板１１間に光学位相補償部材が配置されない。図２左のように、第一基板１６と液晶層１５間、あるいは図２右のように、液晶層１５と第二基板１４間に配置された光学位相補償部材１７と、第一および第二の偏光板の液晶層側の支持基材１２Ｂおよび１１Ｂの光学特性により、前述した偏光状態変化を成すものである。当然、光学位相補償部材１７は、第一基板１６と液晶層１５間、液晶層１５と第二基板１４間双方に配置されてもよい。特に、偏光板支持基材１２Ｂおよび１１Ｂとして、斜め視角における液晶層の複屈折性を打ち消す光学特性を有する媒体を選択すると、図１を用いて前述した考え方も実現でき、視角特性良好となる。
【００３７】
以上述べた考え方の詳細な例は、以下実施例に示す。
【００３８】
［実施例］
以下に具体的な実施例を示して、本発明の内容をさらに詳細に説明する。以下の実施例は本発明の内容の具体例を示すものであり、本発明がこれらの実施例に限定されるものではない。なお、本実施例においては、〔非特許文献２〕J. Opt. Soc.Am. の論文タイトル“Optical in Stratified and Anisotropic Media:4×4-Matrix Formulation”D. W.Berreman著 1972年、volume 62、NO4、p502〜p510 に開示されている４４マトリクス方法を用いた光学シミュレーションを用いて数値計算し検討した結果も含まれる。ここで、シミュレーションにおいては、通常のバックライトに使用されている３波長冷陰極間の分光特性、Ｒ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタの分光透過特性，偏光板偏光層としては、日東電工製１２２４ＤＵの分光特性を使用した。さらに、液晶層に含まれる液晶分子としては、異常光屈折率１.５７３，常光屈折率１.４８４のネマティック液晶を想定し、液晶層の厚みは３.９μｍ とした。また、光学位相補償部材の波長分散はポリカーボネート（ＰＣ），ポリスチレン，ノルボルネン系材料等、あるいは液晶性高分子材料のものを用いたがこれらに限定されるものではない。また、本発明では、第一基板と第二基板間に光学位相補償部材を配置することも想定しているが、このような技術は例えば、〔特許文献７〕特開平２００５−３７３３号公報等において開示されている。我々の検討によると、このような技術の課題の一つは表面の平坦性にある。第一基板と第二基板間に光学位相補償部材を配置した場合、光学位相補償部材の表面に凹凸があると、これが液晶層厚みのばらつきとなり、面内表示むらやコントラスト低下を招く。しかし、我々の検討によると、〔特許文献３〕特開２００１−０５６４７６号公報で提案されているようなフリンジフィールド電界を用いたＩＰＳモードでは、液晶層厚みばらつきに対して、面内表示むらやコントラスト低下が生じにくいため、第一基板と第二基板間に光学位相補償部材を配置する技術と容易に組み合わせることが可能である。
【００３９】
また、実施例中で用いる垂直，９０°といった表現は、完全な垂直を意味しているわけではなく、略垂直あるいは小さい方のなす角度が８８°〜９０°と読み替えても話の本質には何ら影響するものではない。平行といった表現についても同様である。
【００４０】
液晶セルや電極構造，基板，偏光板の偏光層、及び照明装置はＩＰＳとして従来から用いられるものがそのまま適用できる。本発明は、光学部材の仕様，構成に関するものである。
【００４１】
更に、液晶層に対して電圧無印加時における液晶層光軸の基板に対する小さい方の角度(プレティルト角)は、実施例において示すシミュレーションでは０°としたが、±３°の範囲では本実施例で示した傾向に大きな差は生じなかった。ただし、プレティルト角０°の場合が最も良好な特性を示した。
【実施例１】
【００４２】
本実施例の構造を図１に、ｏ−modeの光学的構成を図１６に示す。本実施例では、光学位相補償部材１３として、Ｎｚ係数が０より大きく１より小さい二軸異方性光学位相補償フィルムを１枚用いる。Ｎｚ係数とは屈折率に関して二軸異方性を有する媒体の複屈折性を表現する際、頻繁に用いられる量であり、面内の遅相軸をｘ軸方向に平行とし、ｘ，ｙ軸方向の屈折率をそれぞれｎｘ，ｎｙ、ｚ軸方向つまり厚さ方向の屈折率をｎｚとすると、次式で表される。
（数５）
Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）
【００４３】
ここで、面内屈折率が大きい主軸方向を二軸異方性光学位相補償フィルムの遅相軸と呼ぶこととする。図１６において、１３Ｓが二軸異方性光学位相補償フィルム１３の遅相軸方向を表している。本実施例では、液晶層１５の光軸１５Ｓと平行としている。また、今後単に二軸異方性媒体のリタデーションと呼ぶ場合、面内リタデーションを指すこととする。
【００４４】
また、第一および第二の偏光板の液晶層側支持基材１２Ｂおよび１１Ｂは、トリアセチルセルロースで形成されており、面内リタデーションが１ｎｍ、厚さ方向のリタデーションが５０ｎｍとする。我々の検討によると、この複屈折性は、厚さ方向のリタデーション５０ｎｍを有するポジティブｃ−plate により、打ち消すことが可能である。そこで、第一基板１６と液晶層１５間に配置される光学位相補償部材１７として、同特性のポジティブｃ−plate を選択した。
【００４５】
ここで、面内で屈折率が等方性であり、厚さ方向の屈折率が大きいものをポジティブｃ−plate と呼ぶこととする。数３に従いリタデーションＲ・ｈを式で表すと、次のようになる。
（数６）
ｎｚ＞ｎｘ≒ｎｙ
Ｒ・ｈ＝（ｎｚ−（ｎｘ＋ｎｙ）／２）・ｈ
【００４６】
今後、ポジティブｃ−plate のリタデーションとは、この厚さ方向のリタデーションを指すものとする。
【００４７】
この構成により、図１３で示した偏光状態変換が可能となる。ポアンカレ球上で偏光状態変化を表すと図１７のようになる。１３Ｐが二軸異方性光学位相補償フィルム１３による偏光状態変化、１１ＢＰが第二の偏光板の液晶層側支持基材１１Ｂによる偏光状態変化である。
【００４８】
ここで、二軸異方性光学位相補償フィルム１３のリタデーションにより黒表示時の視野角特性は大きく変化するため、光学シミュレーションによりリタデーションを決定する必要がある。ここで、評価指標を定める必要がある。本発明は、黒表示時に視野角を変化させたときの輝度変化と色変化低減が目的であるため、それぞれの評価指標を導入する。
【００４９】
輝度変化の指標としては、視野角を変化させたときの透過率最大値を導入する。ここで透過率とは、入射光波長４００〜７００ｎｍにおいて視感度を考慮して求めたものである。図１８によりこれを説明する。同図は、光学位相補償フィルムの仕様が異なる三種類の液晶表示装置において、黒表示時の透過率視野角特性を評価したもので、方位角を固定して、極角のみを変化させた場合である。同図により、仕様３が最も輝度変化の特性が良好となる。ここで、それぞれの仕様における透過率最大値を比較しても同様の結果が得られることが分かる。４５１Ｔ１，４５１Ｔ２，４５１Ｔ３はそれぞれ仕様１，２，３の透過率最大値である。このように、透過率最大値が小さいならば、視野角変化に伴う輝度変化も小さいと言える。
【００５０】
次に、色変化の指標としてはΔｘｙを導入する。図１９に説明図を示す。図１９はある光学位相補償フィルム仕様において、黒表示時の色をＣＩＥ１９３１ｘｙ色度座標上にプロットしたものであり、全方位角，全極角方向から見た全ての色度座標をプロットしている。結果として、同図に示す楕円領域が得られる。視野角変化に伴う色変化を低減することは、同図における楕円領域を小さくすることに相当する。そこで、この楕円長軸の長さを評価指標とする。これがΔｘｙである。
【００５１】
まず、図１６において、光学位相補償部材１７が配置されず、第一の偏光板の液晶層側の支持基材１２Ｂの複屈折性が打ち消されていない場合について、二軸異方性光学位相補償フィルム１３のリタデーションを１００ｎｍから３００ｎｍまで、Ｎｚ係数を−０.３から１まで変化させたときの最大透過率変化を図２０，Δｘｙの変化を図２１に示す。次に、図１６において、光学位相補償部材１７が上記の通り、第一の偏光板の液晶層側の支持基材１２Ｂの複屈折性を打ち消すように配置された場合について、同様に最大透過率、Δｘｙの変化をそれぞれ図２２および図２３に示す。図２０と図２２および図２１と図２３を比較すると、光学位相補償部材１７により第一の偏光板の液晶層側の支持基材12Ｂの複屈折性を打ち消したことによる視野角特性向上効果が理解できる。光学位相補償部材が配置されない場合のＩＰＳ液晶表示装置において、黒表示時の最大透過率が２％前後であることを考えると、図２２および図２３に示した光学位相補償フィルム範囲は、性能良好であると言える。また、本実施例では、図１６において、光学位相補償部材１７として偏光板支持基材１２Ｂの複屈折性を略完全に打ち消すものを選択したが、両者の面内リタデーションおよび厚さ方向のリタデーション差が３０ｎｍ以内であれば、光学位相補償部材１７を配置しない場合と比較した際の視野角特性向上効果は得られた。
【００５２】
前述したように、図１左に示すｏ−modeの場合の構成と、図１右に示すｅ−modeの場合の構成をとることで、ここで求めた光学位相補償フィルム１３のリタデーションに対する黒表示時の視野角特性変化の傾向は略同じである。
【実施例２】
【００５３】
本実施例の構造を図１、ｏ−modeの光学的構成を図１６に示す。本実施例では、光学位相補償部材１３として、Ｎｚ係数が０より大きく１より小さい二軸異方性光学位相補償フィルムを１枚用いる。図１６において、１３Ｓが二軸異方性光学位相補償フィルム１３の遅相軸方向を表している。本実施例では、液晶層１５の光軸１５Ｓと平行としている。
【００５４】
また、第一の偏光板の液晶層側支持基材１２Ｂは、トリアセチルセルロースで形成されており、面内リタデーションが１ｎｍ、厚さ方向のリタデーションが５０ｎｍとする。そこで、実施例１と同様に、第一基板１６と液晶層１５間に配置される光学位相補償部材１７として、リタデーション５０ｎｍを有するポジティブｃ−plate を選択した。また、本実施例では第二の偏光板の液晶層側支持基材１１Ｂは、複屈折性が無視できるほど小さいものとする。この構成により、図１３で示した偏光状態変換が可能となる。ポアンカレ球上で偏光状態変化を表すと図２４のようになる。１３Ｐが二軸異方性光学位相補償フィルム１３による偏光状態変化である。光学位相補償フィルムのリタデーションおよびＮｚ係数に対する最大透過率およびΔｘｙの変化をそれぞれ、図２５および図２６に示す。図２０と図２５、図２１と図２６を比較すると、本実施例で良好な視野角特性が得られることが理解できる。
【００５５】
本実施例では、図１左の構成としたが、図１６の光学的構成が満足されれば、略同様の結果が得られる。つまり、光学位相補償フィルム１３は、同等の複屈折性を示す塗布膜として液晶層１５と第二基板１４間に配置されてもよい。また、第二の偏光板の液晶層側の支持基材１１Ｂを略等方性としたため、図１６の光学的構成においては、支持基材１１Ｂが存在しないのと略等価に考えることができる。つまり、本実施例の光学位相補償フィルム１３が、そのまま偏光板支持基材１１Ｂとなってもよい。
【００５６】
また、図１６では、光学位相補償フィルム１３の遅相軸１３Ｓが、液晶層１５の光軸１５Ｓと平行としたが、本実施例の構成では垂直であっても略同様の結果が得られる。ｅ−modeに関しても、前述の通りである。
【実施例３】
【００５７】
本実施例の構造を図１、ｏ−modeの光学的構成を図２７に示す。本実施例では、図１における光学位相補償部材１３として、Ｎｚ係数＜０.５ の光学位相補償フィルムを１枚用いる。また、第二の偏光板の液晶層側支持基材１１Ｂとして、Ｎｚ係数＞０.５ の複屈折性を示す媒体を用いる。図２７において、１３がＮｚ係数＜０.５の光学位相補償フィルムであり、１３Ｓが同光学位相補償フィルムの遅相軸方向である。さらに、１１Ｂが第二の偏光板の液晶層側支持基材であり、Ｎｚ係数＞０.５ であり、１１ＢＳが遅相軸方向である。それぞれの遅相軸方向は、液晶層１５の遅相軸方向１５Ｓと平行に配置されている。また、第一の偏光板の液晶層側支持基材１２Ｂは、トリアセチルセルロースで形成されており、面内リタデーションが１ｎｍ、厚さ方向のリタデーションが５０ｎｍとする。そこで、実施例１と同様に、第一基板１６と液晶層１５間に配置される光学位相補償部材１７として、リタデーション５０ｎｍを有するポジティブｃ−plate を選択した。
【００５８】
この構成により、図１３で示した偏光状態変換が可能となる。ポアンカレ球上で偏光状態変化を表すと図２８のようになる。１３Ｐが光学位相補償フィルム１３による偏光状態変化であり、１１ＢＰが第二の偏光板の液晶層側支持基材１１Ｂによる偏光状態変化である。我々の検討によると、光学位相補償部材１３がＮｚ係数＜０.５ の複屈折性を有し、第二の偏光板の液晶層側支持基材１１Ｂが、Ｎｚ係数＞０.５の複屈折性を有する条件が満たされれば、図２８のような偏光状態変化が生じる。両者のＮｚ係数の組み合わせにより、最適リタデーションが異なることは、図２８から理解できる。我々の検討によると、両者の最適リタデーションは２０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲に含まれることが分かった。
【００５９】
一例として、図２７において、光学位相補償部材１３をＮｚ＝−１，第二の偏光板の液晶層側支持基材１１ＢをＮｚ＝１とした場合の最大透過率、Δｘｙのリタデーション依存をそれぞれ図２９，図３０に示す。上記のリタデーション範囲で良好な視野角特性が得られることが理解できる。
【００６０】
本実施例では、図２７のように、光学位相補償フィルム１３および偏光板支持基材11Ｂの遅相軸１３Ｓ，１１ＢＳを液晶層の光軸１５Ｓと平行としたが、我々の検討によると、遅層軸１３Ｓ，１１ＢＳは液晶層の光軸１５Ｓと直交関係にあっても図２８と等価な偏光状態変化が可能である。ただしこの場合、光学位相補償フィルム１３がＮｚ係数＞０.５、偏光板支持基材１１ＢがＮｚ係数＜０.５ である必要がある。ｅ−modeの場合は、前述したようにこれらの関係が逆となる。
【００６１】
また本実施例では、図２８の偏光状態変換を光学位相補償フィルム１３と第二の偏光板支持基材１１Ｂの複屈折性により実現したが、二枚の光学位相補償フィルムにより実現してもよい。第二の偏光板支持基材１１Ｂが光学的に略等方性であれば、光学的には本実施例と全く同様と考えてよい。また、一般に偏光板支持基材が有する複屈折性は小さいため、実施例のように本斜め視角における液晶層の複屈折性の影響を排した場合は、図１における光学位相補償部材１３が満たすべき特性は、略同等である。
【実施例４】
【００６２】
本実施例の構造を図１、ｏ−modeの光学的構成を図３１に示す。本実施例では、図１における光学位相補償部材１３として、Ｎｚ係数＝０.７５ の光学位相補償フィルムを１枚用いる。また、第二の偏光板の液晶層側支持基材１１Ｂとして、Ｎｚ係数＝０.２５ の複屈折性を示す媒体を用いる。図３１において、１３がＮｚ係数＝０.７５の光学位相補償フィルムであり、１３Ｓが同光学位相補償フィルムの遅相軸方向である。さらに、１１Ｂが第二の偏光板の液晶層側支持基材であり、Ｎｚ係数＝０.２５ であり、１１ＢＳが遅相軸方向である。それぞれの遅相軸方向は、液晶層１５の遅相軸方向１５Ｓと平行に配置されている。また、第一の偏光板の液晶層側支持基材１２Ｂは、トリアセチルセルロースで形成されており、面内リタデーションが１ｎｍ、厚さ方向のリタデーションが５０ｎｍとする。そこで、実施例１と同様に、第一基板１６と液晶層１５間に配置される光学位相補償部材１７として、リタデーション５０ｎｍを有するポジティブｃ−plate を選択した。
【００６３】
この構成により、図１３で示した偏光状態変換が可能となる。ポアンカレ球上で偏光状態変化を表すと図３２のようになる。１３Ｐが光学位相補償フィルム１３による偏光状態変化であり、１１ＢＰが第二の偏光板の液晶層側支持基材１１Ｂによる偏光状態変化である。我々の検討によると、光学位相補償部材１３が０.６＜Ｎｚ＜０.９の複屈折性を有し、第二の偏光板の液晶層側支持基材１１Ｂが、０.１＜Ｎｚ＜０.４の複屈折性を有する条件が満たされれば、図３２のような偏光状態変化が生じる。両者の最適リタデーションは２７０ｎｍ近傍であることは、図３２から理解できる。
【００６４】
本実施例における光学位相補償フィルム１３および第二の偏光板支持基材１１Ｂのリタデーションと最大透過率、Δｘｙの関係をそれぞれ、図３３および図３４に示す。リタデーション２７０ｎｍ近傍で良好な視野角特性が得られることが理解できる。
【００６５】
本実施例では、図３１のように、光学位相補償フィルム１３および偏光板支持基材11Ｂの遅相軸１３Ｓ，１１ＢＳを液晶層の光軸１５Ｓと平行としたが、我々の検討によると、遅層軸１３Ｓ，１１ＢＳは液晶層の光軸１５Ｓと直交関係にあっても図３２と等価な偏光状態変化が可能である。ただしこの場合、光学位相補償フィルム１３がＮｚ係数≒0.25、偏光板支持基材１１ＢがＮｚ係数≒０.７５である必要がある。ｅ−modeの場合は、前述したようにこれらの関係が逆となる。
【００６６】
また本実施例では、図３２の偏光状態変換を光学位相補償フィルム１３と第二の偏光板支持基材１１Ｂの複屈折性により実現したが、二枚の光学位相補償フィルムにより実現してもよい。第二の偏光板支持基材１１Ｂが光学的に略等方性であれば、光学的には本実施例と全く同様と考えてよい。また、一般に偏光板支持基材が有する複屈折性は小さいため、実施例のように本斜め視角における液晶層の複屈折性の影響を排した場合は、図１における光学位相補償部材１３が満たすべき特性は、略同等である。
【実施例５】
【００６７】
本実施例の構造を図２左、光学的構成を図３５に示す。本実施例は、ｏ−modeであり、第一および第二の偏光板の液晶層側支持基材１２Ｂおよび１１Ｂが、ネガティブａ−plate と同等の複屈折性を有し、両者のリタデーションは略等しい。また、第一基板１６と液晶層１５間に、ポジティブａ−plate と同等の複屈折性を有する光学位相補償部材１７が配置され、第一の偏光板の液晶層側支持基材１２Ｂと第一基板１６間、および第二基板１４と第二の偏光板の液晶層側支持基材１１Ｂ間には複屈折性を有する光学部材は配置されない。さらに、第一の偏光板の液晶層側支持基材１２Ｂの遅相軸１２ＢＳは第一の偏光板吸収軸１２ＣＡに平行であり、第二の偏光板の液晶層側支持基材１１Ｂの遅相軸１１ＢＳは第一の偏光板吸収軸１２ＣＡに垂直であり、光学位相補償部材１７の遅相軸１７Ｓは第一の偏光板吸収軸１２ＣＡに垂直である。
【００６８】
ここで、面内に屈折率異方性を持ち、厚さ方向の屈折率が面内屈折率の大きいものと略等しいものをネガティブａ−plate と呼ぶこととする。数４に従い、リタデーションを式で表すと、次のようになる。今後、ネガティブａ−plate のリタデーションとは次の面内リタデーションを指すとする。
（数７）
ｎｙ≒ｎｚ＞ｎｘ
Δｎ・ｄｒ＝（ｎｙ−ｎｘ）・ｄｒ
【００６９】
ネガティブａ−plate には、屈折率が大きい主軸が二つあるが、今後ネガティブａ−plate の遅相軸と述べる場合、面内屈折率の大きい方向を指すものとする（数７ではｎｙの方向）。
【００７０】
この構成により、図１３で示した偏光状態変換が可能となる。ポアンカレ球上で偏光状態変化を表すと図３６のようになる。１２ＢＰが第一の偏光板の液晶層側支持基材１２Ｂによる偏光状態変化であり、１７Ｐが第一基板１６と液晶層１５間に配置される光学位相補償部材１７による偏光状態変化であり、１５Ｐが液晶層１５による偏光状態変化であり、１１ＢＰが第二の偏光板の液晶層側支持基材１１Ｂによる偏光状態変化である。これらの偏光状態変化が互いに打ち消し合い、実質、図１３と同等の偏光状態変換がなされる。また、我々の検討によると、偏光板支持基材は必ずしもネガティブａ−plate である必要はなく、−０.３＜Ｎｚ＜０.３であれば本発明の効果は得られる。同様に、光学位相補償部材１７についても、必ずしもポジティブａ−plate である必要はなく、０.７＜Ｎｚ＜１.３であれば本発明の効果は得られる。
【００７１】
偏光板支持基材１２Ｂおよび１１Ｂのリタデーションを２６０ｎｍ、光学位相補償部材１７のリタデーションを１７０ｎｍとした場合、最大透過率は０.０８２１％ 、Δｘｙは０.１３３となった。本構成で良好な視野角特性が得られることが理解できる。
【００７２】
図３６から分かるように、偏光板支持基材や光学位相補償部材の最適リタデーションは、液晶層のリタデーションやそれぞれの光学部材の波長分散に依存する。
【００７３】
本実施例では、偏光状態変換を簡略構成により実現するため、図２に示した構成をとったが、偏光板支持基材と基板間に光学位相補償部材を配置した構成においても、本実施例で述べたものと同等の偏光状態変化が可能である。
【実施例６】
【００７４】
本実施例の構造を図２左、光学的構成を図３５に示す。本実施例は、ｏ−modeであり、第一および第二の偏光板の液晶層側支持基材１２Ｂおよび１１Ｂが、ネガティブａ−plate と同等の複屈折性を有し、両者のリタデーションは略等しい。また、第一基板１６と液晶層１５間に、ネガティブａ−plate と同等の複屈折性を有する光学位相補償部材１７が配置され、第一の偏光板の液晶層側支持基材１２Ｂと第一基板１６間、および第二基板１４と第二の偏光板の液晶層側支持基材１１Ｂ間には複屈折性を有する光学部材は配置されない。さらに、第一の偏光板の液晶層側支持基材１２Ｂの遅相軸１２ＢＳは第一の偏光板吸収軸１２ＣＡに平行であり、第二の偏光板の液晶層側支持基材１１Ｂの遅相軸１１ＢＳは第一の偏光板吸収軸１２ＣＡに垂直であり、光学位相補償部材１７の遅相軸１７Ｓは第一の偏光板吸収軸１２ＣＡに垂直である。
【００７５】
この構成により、図１３で示した偏光状態変換が可能となる。ポアンカレ球上で偏光状態変化を表すと図３７のようになる。１２ＢＰが第一の偏光板の液晶層側支持基材１２Ｂによる偏光状態変化であり、１７Ｐが第一基板１６と液晶層１５間に配置される光学位相補償部材１７による偏光状態変化であり、１５Ｐが液晶層１５による偏光状態変化であり、１１ＢＰが第二の偏光板の液晶層側支持基材１１Ｂによる偏光状態変化である。これらの偏光状態変化が互いに打ち消し合い、実質、図１３と同等の偏光状態変換がなされる。また、我々の検討によると、偏光板支持基材は必ずしもネガティブａ−plate である必要はなく、−０.３＜Ｎｚ＜０.３であれば本発明の効果は得られる。同様に、光学位相補償部材１７についても、必ずしもネガティブａ−plateである必要はなく、−０.３＜Ｎｚ＜０.３であれば本発明の効果は得られる。
【００７６】
図３６と図３７を比較すると理解できるように、本実施例においてなされる偏光状態変換は、実施例５と本質的に等価である。よって、良好な視野角特性が得られることが理解できる。
【００７７】
図３７から分かるように、偏光板支持基材や光学位相補償部材の最適リタデーションは、液晶層のリタデーションやそれぞれの光学部材の波長分散に依存する。
【００７８】
本実施例では、偏光状態変換を簡略構成により実現するため、図２に示した構成をとったが、偏光板支持基材と基板間に光学位相補償部材を配置した構成においても、本実施例で述べたものと同等の偏光状態変化が可能である。
【実施例７】
【００７９】
本実施例の構造を図２右、光学的構成を図３８に示す。本実施例は、ｏ−modeであり、第一および第二の偏光板の液晶層側支持基材１２Ｂおよび１１Ｂが、ネガティブａ−plate と同等の複屈折性を有し、両者のリタデーションは略等しい。また、液晶層１５と第二基板１４間に、ネガティブａ−plate と同等の複屈折性を有する光学位相補償部材１７が配置され、第一の偏光板の液晶層側支持基材１２Ｂと第一基板１６間、および第二基板１４と第二の偏光板の液晶層側支持基材１１Ｂ間には複屈折性を有する光学部材は配置されない。さらに、第一の偏光板の液晶層側支持基材１２Ｂの遅相軸１２ＢＳは第一の偏光板吸収軸１２ＣＡに平行であり、第二の偏光板の液晶層側支持基材１１Ｂの遅相軸１１ＢＳは第一の偏光板吸収軸１２ＣＡに垂直であり、光学位相補償部材１７の遅相軸１７Ｓは第一の偏光板吸収軸１２ＣＡに垂直である。
【００８０】
この構成により、図１３で示した偏光状態変換が可能となる。ポアンカレ球上で偏光状態変化を表すと図３９のようになる。１２ＢＰが第一の偏光板の液晶層側支持基材１２Ｂによる偏光状態変化であり、１７Ｐが液晶層１５と第二基板１４間に配置される光学位相補償部材１７による偏光状態変化であり、１５Ｐが液晶層１５による偏光状態変化であり、１１ＢＰが第二の偏光板の液晶層側支持基材１１Ｂによる偏光状態変化である。これらの偏光状態変化が互いに打ち消し合い、実質、図１３と同等の偏光状態変換がなされる。また、我々の検討によると、偏光板支持基材は必ずしもネガティブａ−plate である必要はなく、−０.３＜Ｎｚ＜０.３であれば本発明の効果は得られる。同様に、光学位相補償部材１７についても、必ずしもネガティブａ−plate である必要はなく、−０.３ ＜Ｎｚ＜０.３であれば本発明の効果は得られる。
【００８１】
図３６と図３９を比較すると理解できるように、本実施例においてなされる偏光状態変換は、実施例５と本質的に等価である。よって、良好な視野角特性が得られることが理解できる。
【００８２】
図３９から分かるように、偏光板支持基材や光学位相補償部材の最適リタデーションは、液晶層のリタデーションやそれぞれの光学部材の波長分散に依存する。
【００８３】
本実施例では、偏光状態変換を簡略構成により実現するため、図２に示した構成をとったが、偏光板支持基材と基板間に光学位相補償部材を配置した構成においても、本実施例で述べたものと同等の偏光状態変化が可能である。
【実施例８】
【００８４】
本実施例の構造を図２左、光学的構成を図４０に示す。本実施例は、ｅ−modeであり、第一および第二の偏光板の液晶層側支持基材１２Ｂおよび１１Ｂが、ネガティブａ−plate と同等の複屈折性を有し、両者のリタデーションは略等しい。また、第一基板１６と液晶層１５間に、ネガティブａ−plate と同等の複屈折性を有する光学位相補償部材１７が配置され、第一の偏光板の液晶層側支持基材１２Ｂと第一基板１６間、および第二基板１４と第二の偏光板の液晶層側支持基材１１Ｂ間には複屈折性を有する光学部材は配置されない。さらに、第一の偏光板の液晶層側支持基材１２Ｂの遅相軸１２ＢＳは第一の偏光板吸収軸１２ＣＡに平行であり、第二の偏光板の液晶層側支持基材１１Ｂの遅相軸１１ＢＳは第一の偏光板吸収軸１２ＣＡに垂直であり、光学位相補償部材１７の遅相軸１７Ｓは第一の偏光板吸収軸１２ＣＡに垂直である。
【００８５】
この構成により、図１４で示した偏光状態変換が可能となる。ポアンカレ球上で偏光状態変化を表すと図４１のようになる。１２ＢＰが第一の偏光板の液晶層側支持基材１２Ｂによる偏光状態変化であり、１７Ｐが第一基板１６と液晶層１５間に配置される光学位相補償部材１７による偏光状態変化であり、１５Ｐが液晶層１５による偏光状態変化であり、１１ＢＰが第二の偏光板の液晶層側支持基材１１Ｂによる偏光状態変化である。これらの偏光状態変化が互いに打ち消し合い、実質、図１４と同等の偏光状態変換がなされる。また、我々の検討によると、偏光板支持基材は必ずしもネガティブａ−plate である必要はなく、−０.３＜Ｎｚ＜０.３であれば本発明の効果は得られる。同様に、光学位相補償部材１７についても、必ずしもネガティブａ−plateである必要はなく、−０.３＜Ｎｚ＜０.３であれば本発明の効果は得られる。
【００８６】
図３６と図４１を比較すると理解できるように、本実施例においてなされる偏光状態変換は、実施例５と本質的に等価である。よって、良好な視野角特性が得られることが理解できる。
【００８７】
図４１から分かるように、偏光板支持基材や光学位相補償部材の最適リタデーションは、液晶層のリタデーションやそれぞれの光学部材の波長分散に依存する。
【００８８】
本実施例では、偏光状態変換を簡略構成により実現するため、図２に示した構成をとったが、偏光板支持基材と基板間に光学位相補償部材を配置した構成においても、本実施例で述べたものと同等の偏光状態変化が可能である。
【実施例９】
【００８９】
本実施例の構造を図２右、光学的構成を図４２に示す。本実施例は、ｅ−modeであり、第一および第二の偏光板の液晶層側支持基材１２Ｂおよび１１Ｂが、ネガティブａ−plate と同等の複屈折性を有し、両者のリタデーションは略等しい。また、液晶層１５と第二基板１４間に、ポジティブａ−plate と同等の複屈折性を有する光学位相補償部材１７が配置され、第一の偏光板の液晶層側支持基材１２Ｂと第一基板１６間、および第二基板１４と第二の偏光板の液晶層側支持基材１１Ｂ間には複屈折性を有する光学部材は配置されない。さらに、第一の偏光板の液晶層側支持基材１２Ｂの遅相軸１２ＢＳは第一の偏光板吸収軸１２ＣＡに平行であり、第二の偏光板の液晶層側支持基材１１Ｂの遅相軸１１ＢＳは第一の偏光板吸収軸１２ＣＡに垂直であり、光学位相補償部材１７の遅相軸１７Ｓは第一の偏光板吸収軸１２ＣＡに平行である。
【００９０】
この構成により、図１４で示した偏光状態変換が可能となる。ポアンカレ球上で偏光状態変化を表すと図４３のようになる。１２ＢＰが第一の偏光板の液晶層側支持基材１２Ｂによる偏光状態変化であり、１７Ｐが液晶層１５と第二基板１４間に配置される光学位相補償部材１７による偏光状態変化であり、１５Ｐが液晶層１５による偏光状態変化であり、１１ＢＰが第二の偏光板の液晶層側支持基材１１Ｂによる偏光状態変化である。これらの偏光状態変化が互いに打ち消し合い、実質、図１４と同等の偏光状態変換がなされる。また、我々の検討によると、偏光板支持基材は必ずしもネガティブａ−plate である必要はなく、−０.３＜Ｎｚ＜０.３であれば本発明の効果は得られる。同様に、光学位相補償部材１７についても、必ずしもポジティブａ−plateである必要はなく、０.７＜Ｎｚ＜１であれば本発明の効果は得られる。
【００９１】
図３６と図４３を比較すると理解できるように、本実施例においてなされる偏光状態変換は、実施例５と本質的に等価である。よって、良好な視野角特性が得られることが理解できる。
【００９２】
図４３から分かるように、偏光板支持基材や光学位相補償部材の最適リタデーションは、液晶層のリタデーションやそれぞれの光学部材の波長分散に依存する。
【００９３】
本実施例では、偏光状態変換を簡略構成により実現するため、図２に示した構成をとったが、偏光板支持基材と基板間に光学位相補償部材を配置した構成においても、本実施例で述べたものと同等の偏光状態変化が可能である。
【実施例１０】
【００９４】
本実施例の構造を図２右、光学的構成を図４２に示す。本実施例は、ｅ−modeであり、第一および第二の偏光板の液晶層側支持基材１２Ｂおよび１１Ｂが、ネガティブａ−plate と同等の複屈折性を有し、両者のリタデーションは略等しい。また、液晶層１５と第二基板１４間に、ネガティブａ−plate と同等の複屈折性を有する光学位相補償部材１７が配置され、第一の偏光板の液晶層側支持基材１２Ｂと第一基板１６間、および第二基板１４と第二の偏光板の液晶層側支持基材１１Ｂ間には複屈折性を有する光学部材は配置されない。さらに、第一の偏光板の液晶層側支持基材１２Ｂの遅相軸１２ＢＳは第一の偏光板吸収軸１２ＣＡに平行であり、第二の偏光板の液晶層側支持基材１１Ｂの遅相軸１１ＢＳは第一の偏光板吸収軸１２ＣＡに垂直であり、光学位相補償部材１７の遅相軸１７Ｓは第一の偏光板吸収軸１２ＣＡに平行である。
【００９５】
この構成により、図１４で示した偏光状態変換が可能となる。ポアンカレ球上で偏光状態変化を表すと図４４のようになる。１２ＢＰが第一の偏光板の液晶層側支持基材１２Ｂによる偏光状態変化であり、１７Ｐが液晶層１５と第二基板１４間に配置される光学位相補償部材１７による偏光状態変化であり、１５Ｐが液晶層１５による偏光状態変化であり、１１ＢＰが第二の偏光板の液晶層側支持基材１１Ｂによる偏光状態変化である。これらの偏光状態変化が互いに打ち消し合い、実質、図１４と同等の偏光状態変換がなされる。また、我々の検討によると、偏光板支持基材は必ずしもネガティブａ−plate である必要はなく、−０.３＜Ｎｚ＜０.３であれば本発明の効果は得られる。同様に、光学位相補償部材１７についても、必ずしもネガティブａ−plateである必要はなく、−０.３＜Ｎｚ＜０.３であれば本発明の効果は得られる。
【００９６】
図３６と図４４を比較すると理解できるように、本実施例においてなされる偏光状態変換は、実施例５と本質的に等価である。よって、良好な視野角特性が得られることが理解できる。
【００９７】
図４４から分かるように、偏光板支持基材や光学位相補償部材の最適リタデーションは、液晶層のリタデーションやそれぞれの光学部材の波長分散に依存する。
【００９８】
本実施例では、偏光状態変換を簡略構成により実現するため、図２に示した構成をとったが、偏光板支持基材と基板間に光学位相補償部材を配置した構成においても、本実施例で述べたものと同等の偏光状態変化が可能である。
【実施例１１】
【００９９】
本実施例の構造を図１左、ｏ−modeの光学的構成を図４５に示す。本実施例では、第一基板１６と液晶層１５間に配置される光学位相補償部材１７が、ポジティブａ−plate と同等の複屈折性を有し、液晶層１５と光学位相補償部材１７のリタデーションをそれぞれ加えると、５５０ｎｍとなる。また、液晶層１５の遅相軸１５Ｓと光学位相補償部材１７の遅相軸１７Ｓは互いに平行である。本構成により、面内表示むらが小さく、コントラスト比が高い、さらに視角特性良好なＩＰＳモードの液晶表示装置が実現できる。
【０１００】
以下、本実施例について説明する。ＩＰＳモード液晶表示装置は、通常液晶層のリタデーションを２７０ｎｍ〜４００ｎｍ程度とする。これは、十分明るい白表示を得るためである。第一および第二の偏光板の吸収軸と液晶層の光軸が、平行あるいは垂直の関係を完全に満たす場合、面内表示むらは小さく、十分なコントラスト比が得られる。しかし、生産上、微小な軸ずれが生じることを避けるのは困難である。液晶層のリタデーションが前述の範囲内にあり、液晶層光軸に軸ずれが生じた場合を考える。黒表示を正面から見た場合をポアンカレ球上で考えると、図４６のようになる。正面から見る場合、第一の偏光板と第二の偏光板の吸収軸が直交関係にあれば、偏光状態２００Ｔと２０１Ａは一致する。しかし、液晶層光軸に軸ずれが生じた場合、液晶層により偏光状態変化１５Ｐが生じ、光漏れが生じる。これが、面内表示むらやコントラスト比低下要因となる。
【０１０１】
本実施例では、図４５のように、液晶層１５と光学位相補償部材１７のリタデーションをそれぞれ加えると、５５０ｎｍとなる。この場合、黒表示を正面から見た場合をポアンカレ球上で考えると、図４７のようになる。同図から、本構成では、液晶層光軸１５Ｓおよび光学位相補償部材１７の遅相軸１７Ｓに、偏光板吸収軸１２ＣＡおよび１１ＣＡに対する軸ずれが生じた場合にも良好な黒表示が得られることが理解できる。白表示時は、複屈折性が変化するのが液晶層１５のみであるため、本構成は白表示時には何ら影響を及ぼすものではない。
【０１０２】
我々の検討によると、液晶層１５と光学位相補償部材１７のリタデーションをぞれぞれ加えて、４５０〜６００ｎｍ程度であれば、本発明の効果が得られる。また、本実施例では、光学位相補償部材１７を第一基板１６と液晶層１５間に配置したが、図４７を考えれば理解できるように、光学位相補償部材１７は第一の偏光板の液晶層側支持基材１２Ｂと第一基板１６間に配置されてもよい。つまり、図４５の光学的構成が満たされればよい。さらに、光学位相補償部材１７は、液晶層１５と第二の偏光板の液晶層側支持基材１１Ｂ間に配置されてもよい。
【０１０３】
ｅ−modeの場合は、液晶層光軸１５Ｓおよび遅相軸１７Ｓの偏光板吸収軸に対する相対関係が本実施例と逆となる。
【０１０４】
また、我々の検討によると光学位相補償部材１７が、ネガティブａ−plate と同等の複屈折性を有しても本発明と同様の効果が得られる。
【０１０５】
本実施例では、図１に示したように光学位相補償部材１３を用いたが、面内表示むら低減，コントラスト比向上の効果は、光学位相補償部材１３を配置しなくても、前述した条件を満たすことで得られる。これに、光学位相補償部材１３を配置する、あるいは、偏光板支持基材１２Ｂおよび１１Ｂの複屈折性を制御し、実施例１〜１０の構成を組み合わせることで、さらに、視角特性も良好となる。
【実施例１２】
【０１０６】
本実施例の構造を図１左、ｏ−modeの光学的構成を図４５に示す。本実施例では、第一基板１６と液晶層１５間に配置される光学位相補償部材１７が、ポジティブａ−plate と同等の複屈折性を有し、液晶層１５と光学位相補償部材１７のリタデーションをそれぞれ加えると、５５０ｎｍとなる。また、液晶層１５の遅相軸１５Ｓと光学位相補償部材１７の遅相軸１７Ｓは互いに平行である。さらに、これら二つの軸は、第一基板１６に対して法線方向に傾いており、いわゆるチルト角を有する。本構成により、面内表示むらが小さく、コントラスト比が高く、さらに視角特性良好なＩＰＳモードの液晶表示装置が実現できる。本実施例では、簡単のため、偏光板の液晶層側支持基材１２Ｂおよび１１Ｂは光学的に等方性であるとする。また、光学位相補償部材１３として、Ｎｚ＝０.５ ，リタデーション２７０ｎｍの二軸異方性光学位相補償フィルムを用いた。
【０１０７】
以下、本実施例について説明する。ＩＰＳモード液晶表示装置を作成する際、液晶層はホモジニアス配向とする必要があるため、一般にラビング手法が用いられる。この場合、液晶分子は基板に対して僅かに傾き、プレチルト角が生じるのが一般的である。我々の検討によると、この液晶層プレチルト角がＩＰＳモード液晶表示装置の視角特性を悪化させる。これをポアンカレ球により、図４８で説明する。ｏ−modeであり、第一の偏光板の液晶層側支持基材１２Ｂが光学的に等方性であるため、前述したように、斜め視角における液晶層の影響は抑制される。しかし、液晶層がプレチルト角を有する場合、厳密には斜め視角において液晶層の影響が残る。さらに、この影響は液晶分子のチルトアップ方向とチルトダウン方向で非対称である。図４８に示す２つの偏光状態変化１５−１Ｐ，１５−２Ｐは、何れも液晶層１５による偏光状態変化であるが、２方向で偏光状態変化が異なることを示している。この非対称性は、液晶層のプレチルト角が大きいほど顕著である。このため、入射光が液晶層１５を透過した後、光学位相補償部材１３や偏光板支持基材11Ｂにより図１３に示した偏光状態変化がなされたとしても、ここで示した非対称性が残り、ＩＰＳモード液晶表示装置の視角特性に影響を及ぼす。特に、黒表示時に斜め視角において光漏れ，色付きが生じてしまう。
【０１０８】
本構成によると、この液晶層プレチルトの影響を軽減できる。これを図４９を用いて説明する。本構成のＩＰＳモード液晶表示装置について、黒表示時の斜め視角における偏光状態変化を光学位相補償部材１７および液晶層１５によるもののみ表すと、図４９のようになる。本実施例では、光学位相補償部材１７が液晶層１５と同じプレチルト角を有し、両者のリタデーション和が５５０ｎｍ程度であるため、同図に示すように、入射光が光学位相補償部材１７および液晶層１５を透過した後の偏光状態は、ほぼ一致する。
【０１０９】
本構成において、光学位相補償部材１７と液晶層１５のリタデーション和を変化させた場合の最大透過率、Δｘｙの変化を図５０に示す。両者のリタデーション和が５５０ｎｍに近づくにつれ、視角特性が向上することが理解できる。本実施例では、実施例１１の条件も満たすため、面内表示むらも低減され、コントラスト比向上効果も得られる。
【０１１０】
また、本実施例では光学位相補償部材１３としてＮｚ＝０.５，リタデーション２７０ｎｍの二軸異方性光学位相補償フィルムを用いたが、入射光が液晶層１５および光学位相補償部材１７を透過した後の偏光状態変化が、光学位相補償部材１３および偏光板支持基材１１Ｂにより図１３のように実現されれば良好な視角特性が得られる(ｏ−modeの場合)。また、我々の検討によると、液晶層１５と光学位相補償部材１７のリタデーション和が４５０〜６００ｎｍ程度であれば、本発明の効果が得られる。また、本実施例では、光学位相補償部材１７を第一基板１６と液晶層１５間に配置したが、図４７を考えれば理解できるように、光学位相補償部材１７は第一の偏光板の液晶層側支持基材１２Ｂと第一基板１６間に配置されてもよい。つまり、図４５の光学的構成が満たされればよい。さらに、光学位相補償部材１７は、液晶層１５と第二の偏光板の液晶層側支持基材１１Ｂ間に配置されてもよい。
【０１１１】
ｅ−modeの場合は、液晶層光軸１５Ｓおよび遅相軸１７Ｓの偏光板吸収軸に対する相対関係が本実施例と逆となる。
【０１１２】
また、我々の検討によると光学位相補償部材１７が、ネガティブａ−plate と同等の複屈折性を有しても本発明と同様の効果が得られる。但しこの場合、液晶層１５のリタデーションと光学位相補償部材１７のリタデーションは略等しくする必要があり、液晶層１５の光軸１５Ｓと光学位相補償部材１７の遅相軸１７Ｓは直交関係である必要がある。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明は、液晶ディスプレイに関するもので、特に水平方向に配向した液晶分子を横方向の電界を印加することにより光を透過・遮断を制御するインプレーンスイッチングモード（ＩＰＳ）の液晶表示装置に関し、その視野角特性（黒表示及び低階調）の大幅な改善に関するものであり、ＩＰＳモードの全ての液晶ディスプレイに適用できる。
【符号の説明】
【０１１４】
１０  液晶表示素子、１０Ｄ  表示面、１１  出射側偏光板、１１Ａ，１１Ｂ，１２Ａ，１２Ｂ  支持基材、１１Ｃ，１２Ｃ  偏光層、１１ＣＴ，１２ＣＴ  偏光透過軸、11CA，１２ＣＡ  吸収軸、１２  入射側偏光板、１３，１７  光学位相補償部材、１５  液晶層、１５Ｓ  液晶層光軸（液晶層遅相軸）、５０  照明装置、５１  ランプ、５２  反射板、５３  拡散板、６０  入射光、７０Ｖ  表示面垂直方向、７０Ｈ  表示面水平方向、８０Ｎ  表示面法線、８０Ｖ  視認方向、８０Ａ  視認方向の表示面への射影方向、８１  方位角、８２  視野角。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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