(57)【要約】【課題】コントラスト比の視野角依存性による画質の低下を抑制する液晶表示装置を提供する。【解決手段】液晶層を挟持する２つの基板からなる液晶セル１５及び液晶セル１５の外側に配置された偏光板１１及び１２を備えた液晶パネルと、液晶パネルに向けて光を発光する光源ユニット１６と、を有し、液晶層における液晶分子は、液晶セル１５と平行な面方向に電界がかけられることにより回転させられる液晶表示装置であって、偏光板１２には、正面方向よりも斜め方向から入射する光の偏光度が高い第１偏光層と、斜め方向よりも正面方向から入射する光の偏光度が高い第２偏光層とを有する複合偏光層が形成されて、液晶層に封入された液晶材料の広がり弾性定数Ｋ１と、捻れ弾性定数Ｋ２と、曲がり弾性定数Ｋ３は、平均弾性定数が、１０×１０−１２Ｎ以上であって、Ｋ１／Ｋ２≦１．５の関係を満たす、ことを特徴とする液晶表示装置。【選択図】図１
2010230742.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶層を挟持する２つの基板及び該２つの基板の外側に配置された２つの偏光板を備えた液晶パネルと、前記液晶パネルに向けて光を発光する光源ユニットと、を有し、前記液晶層における液晶分子は、前記２つの基板と平行な面方向に電界がかけられることにより回転させられる液晶表示装置であって、
前記光源ユニットの側に配置された前記偏光板には、正面方向よりも斜め方向から入射する光の偏光度が高い第１偏光層と、斜め方向よりも正面方向から入射する光の偏光度が高い第２偏光層とを有する複合偏光層が形成されて、
前記液晶層に封入された液晶材料の広がり弾性定数Ｋ１と、捻れ弾性定数Ｋ２と、曲がり弾性定数Ｋ３は、
平均弾性定数が、１０×１０−１２Ｎ以上であって、
Ｋ１／Ｋ２≦１．５の関係を満たす、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
請求項１の液晶表示装置であって、
前記第１偏光層は、正の一軸性を示す偏光層によって構成されて、
前記第２偏光層は、負の一軸性を示す偏光層によって構成されて、
前記複合偏光層において、前記第１偏光層と前記第２偏光層における吸収軸は互いに平行になるように積層される、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
請求項２に記載の液晶表示装置であって、
前記広がり弾性定数Ｋ１と前記捻れ弾性定数Ｋ２と前記曲がり弾性定数Ｋ３は、
Ｋ１／Ｋ３≦２／３、Ｋ２／Ｋ３≦１／２の関係を満たす、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
請求項３に記載の液晶表示装置であって、
前記広がり弾性定数Ｋ１は、１２×１０−１２Ｎ以下であり、
前記捻れ弾性定数Ｋ２は、８×１０−１２Ｎ以下である、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
請求項４に記載の液晶表示装置であって、
前記広がり弾性定数Ｋ１は、１０×１０−１２Ｎ以下である、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
請求項５に記載の液晶表示装置であって、
前記広がり弾性定数Ｋ１は、９×１０−１２Ｎ以上１０×１０−１２Ｎ以下の範囲にあり、
前記捻れ弾性定数Ｋ２は、６×１０−１２Ｎ以上８×１０−１２Ｎ以下の範囲にあり、
前記曲がり弾性定数Ｋ３は、１５×１０−１２Ｎ以上である、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
請求項２に記載の液晶表示装置であって、
前記複合偏光層において、前記第２偏光層は前記第１偏光層よりも前記液晶層側に配置される、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】
請求項７に記載の液晶表示装置であって、
前記複合偏光層は、前記第１偏光層及び前記第２偏光層の間に、光学的に略等方な層を有する、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項９】
請求項２に記載の液晶表示装置であって、
前記光源ユニットの側に配置された前記偏光板は、その面内の偏光軸に対して方位角４５度及び極角方向４５度から入射される光に対する偏光度が９９．８以上となる、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１０】
請求項２に記載の液晶表示装置であって、
前記液晶材料の屈折率異方性が、０．０７以上０．０９以下である、
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、広視野角で、かつ高いコントラスト比を維持する表示性能を持つ液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイは、これまで表示装置の主流であったＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ、一般にブラウン管と称される）に比べて薄型軽量にできるという強みに加え、画質向上技術の進展に伴い、その用途、市場が拡大されてきた。
【０００３】
近年、デスクトップ型パーソナルコンピューター用のモニター、あるいは印刷やデザイン向け用途のモニター等のように、液晶テレビとしての用途拡大に伴って、良好な色再現性、及び、高いコントラスト比に対する要求が強まっている。液晶表示装置におけるコントラスト比は、黒表示における輝度がゼロでなく有限の値（以下、黒輝度と称する）を持つことから、液晶パネルの有効透過率で決まる白表示における輝度（以下、白輝度と称する）を黒輝度で除した値で定義される。
【０００４】
液晶表示装置の輝度は視野角に依存するため、上述のコントラスト比は正面コントラスト比と視野角コントラスト比で区別されることが多い。前者は、パネル正面への輝度値で定義される値であり、具体的には、２度視野で定義される輝度、すなわち輝度計で測定する際の輝度で求められる。後者の視野角コントラスト比は、液晶ディスプレイを斜め方向からみたときのコントラスト比であり、その値は、偏光板の視野角特性に強く依存する。
【０００５】
また、液晶表示モードによっても、視野角特性が影響を受ける。一般に、液晶を駆動する電界方向が、液晶層を挟持する一組の基板の相対する方向、すなわち、液晶表示装置の面（観察者が視聴する面）に対して、垂直、もしくは垂直に近い方向に印加される表示モードの場合、斜め方向のコントラスト比（視野角コントラスト比）が著しく低下する。特に、黒表示に於いて、斜め方向に光が強く漏れることにより斜め方向のコントラストが低下する。この斜め方向の光漏れを低減するために、一般的には、光学位相層が用いられると同時に、偏光板の視野角特性が補償される。
【０００６】
液晶表示モードには、一方の基板に複数の電極が形成され、その電極間に形成される電界で液晶を駆動するＩＰＳ（In Plane Switching）型液晶表示装置がある。このＩＰＳ型液晶表示装置では、液晶層を挟持する一組の基板と平行な面方向に電界がかけられることにより液晶分子が回転させられ、原理的には液晶層は広い視野角特性を有しているが、偏光板の視野角特性を補償するために位相補償技術が用いられる。
【０００７】
なお、視野角特性を改善するための一般的な技術として、下記特許文献１には、位相差フィルムを用いたＩＰＳ型液晶表示装置が開示されており、上偏光板及び下偏光板としては正の一軸性を有するものが用いられている。
【０００８】
また、コントラスト比を減少させる要因としては、上記の視野角特性のみならず、液晶パネル（バックライトユニットを除いた、偏光板、基板、それらの基板内に形成された各種層で形成されている）内の各部材による部分偏光解消も大きく影響する。特に、液晶テレビで一般に用いられているノーマリブラック型液晶表示装置（電界無印加時に黒表示）における黒表示は、バックライト側に配置された偏光板（以下、偏光子と称する）を経た偏光が、液晶パネル内を通過する際にその偏光が維持されて、相対する基板の外側に配置された偏光板（以下、検光子と称する。ノーマリブラック型液晶表示装置においては、検光子と偏光子の偏光軸がほぼ９０度の直交方向に配置される）で遮断される、ということで表示される。
【０００９】
偏光子を経た偏光が、液晶パネル内を通過する際に部分偏光解消させられると、偏光が解消された光が検光子からの光漏れとなって、黒表示における輝度が増大して、黒表示の品質を大きく損ねてしまう。なお、これらの部分偏光解消部材とその影響については、下記の非特許文献１〜３に報告されている。非特許文献１〜３には、カラーフィルター層内の顔料微粒子による散乱、液晶の配向乱れ等に起因する光漏れが記載されており、さらに非特許文献３には、液晶層の光漏れ強度と平均弾性定数（広がりの弾性定数Ｋ１、捻れの弾性定数Ｋ２、曲がりの弾性定数Ｋ３の平均値）との間には相関があって、平均弾性定数が増大することにより光漏れが低減されることが報告されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−１２８４９８号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】M． Yoneya et al．， J． Appl． Phys．，98(2005)， p．016106．
【非特許文献２】Y． Utsumi et al．， EuroDisplay’05， P-27．
【非特許文献３】Y． Utsumi et al．， IDW’07， LCTp7-12L．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
液晶テレビとして使用される液晶表示装置は、一般に、偏光を利用している。すなわち、液晶パネルの背面に配置された光源ユニット（バックライト）からの入射光が偏光に制御され、その入射偏光は、液晶層の配向状態によって変化し、所望の強度の光を出射することによって表示される。液晶の配向状態は、基板に形成された電極によって電界が印加され、その強度で制御される。電界が無印加の状態において、光を遮断し、電界印加によって光を透過させる表示方法をノーマリクローズモード、あるいはノーマリブラックモードと呼び、一般に液晶テレビはこのモードが適用される。
【００１３】
高コントラスト比は、テレビにおいて強く求められる画質であり、コントラスト比を向上させるために、光を遮断することにより表示する黒の輝度をいかに低減させるかが重要となる。高コントラスト比を実現するためには、電界無印加の状態の液晶配向状態で光を遮断するノーマリクローズモードの方が、電界印加により配向が変化した状態で光を遮断するノーマリホワイトモードよりも、より効果的に光を遮断することができる。
【００１４】
ノーマリクローズモードでは、電界無印加状態で黒を表示するので、入射する偏光の偏光度、すなわち、光源と液晶層の間に配置される偏光子による偏光度が非常に高いことが重要である。偏光子を経て液晶層に入射する偏光が、初期配向状態の液晶層を通過する際に完全に保持されれば、観察者側において偏光軸を直交に配置した検光子によって、偏光は遮断される。偏光子や検光子として通常用いられている偏光板は、ポリビニルアルコールをヨウ素や二色性色素で染色、延伸して得られる偏光板であり、その偏光度は一般的に十分に高いとされる。
【００１５】
ところが、上記偏光板では、一般に、観察者が視聴する面に対して鉛直方向、すなわち光が垂直に入射する場合においてのみ高い偏光度が発現し、斜め方向からの入射に対しては偏光度が著しく低下する。液晶表示装置に於いては、光源ユニット（バックライト）から液晶パネルの下偏光板に、全方位角、およびほぼ全極角から光が入射されるため、斜め方向の偏光度低下は、斜め方向の光漏れを増大する要因となる。なお、極角方向からの入射角は、鉛直方向を０度とすると、最大角はバックライトユニット表面と液晶パネルの距離によって決まるが、概ね８５度程度である。
【００１６】
ここで、上記の引用文献１には、位相差フィルムを用いて、視野角コントラスト比の改善、すなわち黒表示における斜め方向の光漏れを低減する旨が開示されているが、位相差フィルムの役割は、その複屈折性によって、入射偏光の位相を変換させることであり、屈折率の値が可視光の波長によって異なるという問題がある。例えば、波長５５０ｎｍ（人間の眼の視感度が最も高く、輝度に影響する緑の光）において、光漏れを抑制する位相差フィルムを用いた場合、その波長よりも短い青（例えば４３０から４８０ｎｍ）、長い波長の赤（６００から７００ｎｍ）の波長領域では、光漏れを十分に抑制できずに光が漏れることとなる。この結果、シアンやマゼンタの色みを生じさせることになり、斜め方向の黒表示品質を大きく損ねることとなる。
【００１７】
一方、上記の引用文献２、３、４においては、部分偏光解消による正面方向への光漏れについて記載されているが、視野角特性、すなわち斜め方向への光漏れを抑制する手段については、これまでにおいてほとんど論じられていない。これは前述したとおり、斜め方向への光漏れは、偏光板の視野角特性が最も支配的であって、位相差フィルムを用いる場合にも色づきという問題があるため、液晶パネル内の部材による部分偏光解消はあまり支配的にはなかったためである。
【００１８】
本発明は、斜め方向の偏光度を改善する偏光板を用いることによってクローズアップされてくる光漏れの要因である液晶層の斜め方向への光漏れを低減し、黒表示の視野角特性やコントラスト比の視野角特性を改善する液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題を解決するため、本発明に係る液晶表示装置は、液晶層を挟持する２つの基板及び該２つの基板の外側に配置された２つの偏光板を備えた液晶パネルと、前記液晶パネルに向けて光を発光する光源ユニットと、を有し、前記液晶層における液晶分子は、前記２つの基板と平行な面方向に電界がかけられることにより回転させられる液晶表示装置であって、前記光源ユニットの側に配置された前記偏光板には、正面方向よりも斜め方向から入射する光の偏光度が高い第１偏光層と、斜め方向よりも正面方向から入射する光の偏光度が高い第２偏光層とを有する複合偏光層が形成されて、前記液晶層に封入された液晶材料の広がり弾性定数Ｋ１と、捻れ弾性定数Ｋ２と、曲がり弾性定数Ｋ３は、平均弾性定数が、１０×１０−１２Ｎ以上であって、Ｋ１／Ｋ２≦１．５の関係を満たす、ことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明に係る液晶表示装置の一態様では、前記第１偏光層は、正の一軸性を示す偏光層によって構成されて、前記第２偏光層は、負の一軸性を示す偏光層によって構成されて、前記複合偏光層において、前記第１偏光層と前記第２偏光層における吸収軸は互いに平行になるように積層される、ことを特徴とする。
【００２１】
また、本発明に係る液晶表示装置の一態様では、前記広がり弾性定数Ｋ１と前記捻れ弾性定数Ｋ２と前記曲がり弾性定数Ｋ３は、Ｋ１／Ｋ３≦２／３、Ｋ２／Ｋ３≦１／２の関係を満たす、ことを特徴とする。
【００２２】
また、本発明に係る液晶表示装置の一態様では、前記広がり弾性定数Ｋ１は、１２×１０−１２Ｎ以下であり、前記捻れ弾性定数Ｋ２は、８×１０−１２Ｎ以下である、ことを特徴とする。
【００２３】
また、本発明に係る液晶表示装置の一態様では、前記広がり弾性定数Ｋ１は、１０×１０−１２Ｎ以下である、ことを特徴とする。
【００２４】
また、本発明に係る液晶表示装置の一態様では、前記広がり弾性定数Ｋ１は、９×１０−１２Ｎ以上１０×１０−１２Ｎ以下の範囲にあり、前記捻れ弾性定数Ｋ２は、６×１０−１２Ｎ以上８×１０−１２Ｎ以下の範囲にあり、前記曲がり弾性定数Ｋ３は、１５×１０−１２Ｎ以上である、ことを特徴とする。
【００２５】
また、本発明に係る液晶表示装置の一態様では、前記複合偏光層において、前記第２偏光層は前記第１偏光層よりも前記液晶層側に配置される、ことを特徴とする。
【００２６】
また、本発明に係る液晶表示装置の一態様では、前記複合偏光層は、前記第１偏光層及び前記第２偏光層の間に、光学的に略等方な層を有する、ことを特徴とする。
【００２７】
また、本発明に係る液晶表示装置の一態様では、前記光源ユニットの側に配置された前記偏光板は、その面内の偏光軸に対して方位角４５度及び極角方向４５度から入射される光に対する偏光度が９９．８以上となる、ことを特徴とする。
【００２８】
また、本発明に係る液晶表示装置の一態様では、前記液晶材料の屈折率異方性が、０．０７以上０．０９以下である、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、黒表示において斜め方向からの光漏れを抑制し、視野角特性の良好な液晶表示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の構成の一例を示す模式断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の一画素付近の模式断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置のアクティブマトリクス基板の一画素付近の構成を示す模式図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置のカラーフィルター基板の一絵素付近の模式図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の一画素の拡大平面図である。
【図６】偏光層の吸収軸の定義、および、方位角と極角の定義を表す図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る正の一軸性を示す第１偏光層を表した図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る負の一軸性を示す第２偏光層を表した図である。
【図９】弾性定数の温度依存性を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
次に、図面を参照して、本発明に係る液晶表示装置の実施形態及び実施例を説明するが、本発明はこれらの記載によっては限定されず、その技術的思想の範囲内において当業者によって様々な変更及び修正が可能である。
【００３２】
図１は、本実施形態に係る液晶表示装置を説明する模式断面図である。本実施形態に係る液晶表示装置は、液晶セル１５と、液晶セル１５の外側に形成される上偏光板（検光子）１１及び下偏光板（偏光子）１２と、光学シート１７と、光源ユニット１６を含んで構成される。光源ユニット１６は、光学シート１７を介して、液晶セル１５の外側に検光子１１及び偏光子１２を備えた液晶パネルに光を供給する。また、図２は、本実施形態に係る液晶表示装置の一画素付近の模式断面図である。図３は、本実施形態に係る液晶表示装置のアクティブマトリクス基板の一画素付近の構成を示す模式図であり、図４は、本実施形態に係る液晶表示装置のカラーフィルター基板の一絵素（本実施形態では、Ｒ、Ｇ、Ｂ画素による三原色構成となっている）付近の模式図である。
【００３３】
アクティブマトリクス基板３１上には、ＩＴＯ（インジウム−ティン−オキサイド）からなる共通電極（コモン電極）３３、Ｍｏ／Ａｌ（モリブデン／アルミニウム）からなる走査電極（ゲート電極）３４、および共通電極配線（コモン配線）４６がＩＴＯ共通電極３３に重なるように形成され、この共通電極３３、ゲート電極３４、および共通電極配線４６を被覆するように窒化珪素からなるゲート絶縁膜３７が形成されている。また、走査電極３４上には、ゲート絶縁膜３７を介してアモルファスシリコンまたはポリシリコンからなる半導体膜４１が配置され、アクティブ素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の能動層として機能する。また、半導体膜４１のパターンの一部に重畳するように、Ｃｒ／Ｍｏ（クロム／モリブデン）よりなる信号電極（ドレイン電極）３６と画素電極（ソース電極）配線４８が配置され、これらすべてを被覆するように窒化珪素からなる保護絶縁膜３８が形成されている。
【００３４】
また、図３に示すように、保護絶縁膜３８において形成されたスルーホール４５を介して、メタル（Ｃｒ／Ｍｏ）の画素電極（ソース電極）配線４８に接続するＩＴＯ画素電極（ソース電極）３５が保護絶縁膜３８上に配置されている。また、図５は、本実施形態に係る液晶表示装置の一画素の拡大平面図である。図５で示されるように、平面的には一画素の領域においてＩＴＯ共通電極（コモン電極）３３は平板状に形成されており、ＩＴＯ画素電極（ソース電極）３５が約８度傾いて櫛歯状に形成されている。本実施形態に係る液晶表示装置は、対角３２インチであってＷＸＧＡの画素数を有する。
【００３５】
次に、図４に示すように、カラーフィルター基板３２上に、東京応化工業（株）製のブラックレジストを用いて、定法であるフォトリソグラフィー法により、塗布、プリベーク、露光、現像、リンス、ポストベークの工程を経てブラックマトリクス４４が形成される。本実施形態では、膜厚を１．５μｍとしたが、膜厚は、光学濃度が概ね３以上になるように、用いるブラックレジストにあわせればよい。次に、カラーレジスト３色を用いて、定法であるフォトリソグラフィー法に従い、塗布、プリベーク、露光、現像、リンス、ポストベークの工程を経て、カラーフィルターを形成した。本実施形態では、青が３．０μｍ、緑が２．８μｍ、赤が２．７μｍとしているが、膜厚は所望の色純度、もしくは液晶層の厚みに対して適宜あわせればよい。本実施形態では、ブラックマトリクスは、１画素を取り囲むように形成したが、アクティブマトリクス基板３１の走査電極３４と重なる領域に形成される。また、一般にインクジェット方式と呼ばれる方法で作成したカラーフィルター基板３２を用いてもよい。
【００３６】
次に、平坦化とカラーフィルター層４２の保護を目的として、新日鐵化学Ｖ−２５９を用いて、オーバーコート層４３が形成される。露光は、高圧水銀ランプのｉ線により、２００ｍＪ／ｃｍ２の光量を照射し、次いで２００℃３０分加熱により形成した。膜厚は、画素上でほぼ１．２〜１．５μｍであった。なお、カラーフィルター層４２からの防汚が十分である場合には、オーバーコート層４３は形成しなくても構わない。次に、柱状スペーサー４７が、感光性樹脂を用いて、定法であるフォトリソグラフィー法とエッチング処理により、青画素同士に挟まれたブラックマトリクス上に、ほぼ３．９μｍの高さで形成される。なお、柱状スペーサー４７の位置は、必要に応じて任意の位置に形成でき、本実施形態に限定されない。また、柱状スペーサー４７を、球状のボールスペーサーとして印刷やインクジェット方式等により、選択配置する方法でもよい。
【００３７】
アクティブマトリクス基板３１、カラーフィルター基板３２のそれぞれには、ポリアミック酸ワニスが印刷形成され、２１０℃３０分の加熱処理を行い、約１００ｎｍの緻密なポリイミド膜からなる配向膜２２、２３が形成され、ラビング処理される。本実施形態の配向膜材料には特に限定はなく、たとえば、ジアミンとして２、２−ビス［４−（ｐ−アミノフェノキシ）フェニルプロパン］、酸無水物としてピロメリット酸二無水物を用いたポリイミドやアミン成分としてパラフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタンなどを用い、酸無水物成分として脂肪族テトラカルボン酸二無水物やピロメリット酸に無水物などを用いたポリイミドでもよい。なお、本実施形態ではラビング法を用いたが、これに限定されることなく、たとえば、光官能性の配向膜材料を用いて、偏光紫外線照射による配向膜形成であってもよいし、ダイヤモンドライクカーボンを用いたイオンビーム法であってもよい。液晶配向方向は、図５に示す走査電極３４の方向、すなわち図面の水平方向とした。
【００３８】
次に、これらの２枚の基板（アクティブマトリクス基板３１及びカラーフィルター基板３２）をそれぞれの液晶配向能を有する配向膜２２，２３を有する表面を相対させて、周辺部にシール剤を塗布することにより、液晶セル１５が組み立てられる。液晶セル１５の組み立ての際には、ネマティック液晶組成物が封入される。
【００３９】
光源ユニット１６の構成は、光源として三波長蛍光管を１２本用いる直下型であり、光源ユニット１６と液晶パネルとの間には、光学シート１７が配置される。光学シート１７は、本実施形態では拡散板及び拡散シート３枚を含み、バックライトの光学系を構成する。なお、光学シート１７の構成は、本実施形態に限定されず、拡散シートだけでなく、集光シートや偏光変換層による光利用効率向上シートを用いる構成であってもよい。また、光源ユニット１６は、熱陰極管、冷陰極管のどちらであってもかまわないし、発光ダイオードや、有機ＥＬ等を光源として用いてもよい。直下型でなくサイドライト型であってもよいし、この場合には導光板が用いられる。液晶パネルには、駆動回路（不図示）及び光源ユニット１６などが電気的に接続される。
【００４０】
特に偏光子１２は、本実施形態では複合偏光層を有して形成されて、複合偏光層の偏光軸を画面の横方向（図５の走査電極３４が延伸する方向）とし、検光子１１はヨウ素延伸型偏光層を用いて、偏光軸を画面の縦方向（図８の信号電極３６が延伸する方向）とする。偏光子１２が備える複合偏光層は、正の一軸性を有することにより斜め方向よりも正面方向から入射する光の偏光度を高くする第１偏光層と、負の一軸性を有することにより正面方向よりも斜め方向から入射する光の偏光度を高くする第２偏光層とによって構成される。また、液晶セル１５に封入される液晶層としては、フランクの弾性定数として定義される広がり弾性定数Ｋ１、捻れ弾性定数Ｋ２、曲がり弾性定数Ｋ３の３つの弾性定数による平均弾性定数が１０×１０−１２Ｎ以上であって、Ｋ１／Ｋ３及びＫ２／Ｋ３で示される広がり・曲がり弾性定数の比及び捻れ・曲がり弾性定数の比が２／３以下となる関係を有するネマティック液晶材料を用いる。以下、これらにつき詳細に説明する。
【００４１】
上記の正の一軸性を有する第１偏光層は、光の電場が分子長軸に平行である異常光屈折率が分子長軸に垂直である常光屈折率よりも大きい分子が、一方向に配向した層であって、分子の吸収軸が分子長軸とほぼ平行にある二色性分子からなる層のことである。また、負の一軸性を有する第２偏光層は、異常光屈折率が常光屈折率よりも小さい分子が一方向に配向した層であって、分子の吸収軸が分子長軸に対してラテラルな方向、もしくは垂直に近い角度にある分子からなる層のことである。
【００４２】
ここで、入射面内に振動面（電場ベクトル）があるＰ偏光は異常光屈折率に対応し、入射面内に垂直な振動（電場ベクトル）を持つＳ偏光は常光屈折率に対応する。Ｓ偏光は入射角に依存せず、電子雲を分子長軸に垂直な方向にひずませるため、偏光特性が入射角に依存しない。一方、Ｐ偏光は、入射光の角度に強く依存する。
【００４３】
Ｐ偏光が垂直に入射する場合（入射光角度が０度の場合）には、光の電場が分子長軸に平行なため、屈折率は異常光屈折率の値であるが、入射光角度が９０度になったとすると、光の電場が分子長軸と垂直方向になるため、屈折率が常光屈折率の値となる。そして、その中間の角度では、両方が混ざるという状態であり、結果として、屈折率は入射光の角度に強く依存することになる。
【００４４】
すなわち、分子長軸とほぼ平行な方向に吸収軸を有する二色性分子からなる偏光層（正の一軸性の偏光層）は、もっとも強い吸収を示すのが垂直入射光に対してのみであり、入射角が大きくなればなるほど、吸収が減じるのである。吸収の強さは、すなわち、偏光度であり、正の一軸性の偏光層のみで構成される偏光板において、斜め方向から入射する光の偏光度の低下を生じ、液晶表示装置の視野角特性の低下の原因となる。
【００４５】
一方、負の一軸性を示す偏光層を形成する二色性分子は、吸収軸が分子の常光屈折率方向であることから、偏光度の入射光角度依存性は強くない。しかしながら、負の一軸性を示す偏光層を形成する二色性分子の特徴として、平面的で、分子長軸周りに２回回転軸しか持たない構造を取ることが多い。このことは、分子分極率がｘｙｚの３方向で異なる値を示し、２つの常光屈折率を示すことを意味する。つまり、電子雲が２つの方向に対してひずむこととなり、結果として、光を吸収する度合いが若干低下し、特に、垂直入射光に対する偏光度は、正の一軸性を示す偏光層の偏光度に及ばない。
【００４６】
そこで、本実施形態では、垂直入射する光に対しては正の一軸性を示す第１偏光層で、斜めから入射する光に対しては負の一軸性を示す第２偏光層で、偏光を作ることにより偏光度の視野角依存性を改善した複合偏光層を、偏光子１２が備える。これにより、光源ユニット１６から偏光子１２に斜め方向に入射する光の偏光度を向上できる。
【００４７】
なお、偏光板における偏光度Ｐは、２枚の同一の偏光板を用いて、これらを直交配置した場合の輝度（Ｌ90）、平行配置した場合の輝度（Ｌ0）を測定し、式（１）により求める。
【数１】
2010230742.tif 000003
【００４８】
また、斜め方向の偏光度は、光源に対して傾けて斜めに光を入射して測定した。
【００４９】
正の一軸性を示す偏光層の代表例は、一般的に広く用いられているヨウ素延伸型偏光板である。これは、ポリビニルアルコール高分子をヨウ素分子で染色しながら延伸することによって、ポリビニルアルコールの主鎖を一方向に並べるとともにヨウ素分子を一方向に配向させて作られる。なお、この偏光板においては、ヨウ素が二色性を持つというよりも、ポリビニルアルコールの延伸され一方向に配向した主鎖方向と平行な光の電界が振動分極をもたらし、ヨウ素系色素に転写されて熱に変動し、吸収されると考えられている。また、アゾ系の棒状分子を示す二色性色素等を用いた偏光層は、染料系偏光層として知られているが、分子長軸方向に吸収軸を持つので、同様に正の一軸性を示す偏光層である。
【００５０】
一方、負の一軸性を示す偏光層としては、ＷＯ９７／３９３８０号公報による化合物、インダンスロン誘導体、ペリレンテトラカルボン酸のジベンズイミダゾール誘導体やナフタレンテトラカルボン酸誘導体をスルホン酸化した化合物等が挙げられる。また、クロモニック色素として知られるＣ．Ｉ．ダイクレクトブルー６７で代表される色素がある。これらは、色素の濃度が５〜３０重量％程度の水溶液において、リオトロピック液晶相を示すが、材料としてこれらに限定されない。これらは、色素の濃度が５〜３０重量％程度の水溶液において、リオトロピック液晶相を示すので、剪断応力をかけて塗布することによって色素分子を配向させて偏光層を形成できる。
【００５１】
なお、リオトロピック液晶相を示す二色性色素を塗布して作成した色素膜が必ずしも負の一軸性を示す偏光層になるのではない。たとえば、ジスアゾ系の色素では、剪断応力を用いた塗布方式の偏光板でも正の一軸性を示す偏光層になる場合もある。色素分子の構造と配向方向に依存するのであって、例えば、主鎖に対して側鎖方向に二色性を有する分子構造を持ち、異常光屈折率が常光屈折率よりも小さい分子構造とした重合性色素でもよいし、偏光紫外線を照射して得られるタイプの感光性色素膜でもよいし、配向膜を用いて配向させる方法でもよいし、配向膜を用いて配向させる場合には、必ずしもクロモニック液晶相でなくてもよい。
【００５２】
さらにまた、負の一軸性を示す偏光層としては、コマンドサーフェスによる自己組織化が挙げられる。たとえば、基板上に光活性分子を有する層（コマンドサーフェス）を形成し、これに光活性分子が吸収する直線偏光を照射すると、膜中の光活性分子は照射された偏光軸に対し、その分子長軸が直交するように再配向する。この上に、色素溶液を塗布すると、色素の配向が誘起される。あるいは、色素分子に光架橋性の官能基を付与するか、光官能性を有し、色素同様にクロモニック液晶相を示す化合物を添加する等により、偏光紫外線照射によって配向制御と架橋形成を同時に行う方法も挙げられ、成膜方法には限定されない。
【００５３】
本実施形態に係る液晶表示装置の偏光子１２としては、例えば、ヨウ素延伸型偏光層による正の一軸性を示す第１偏光層と、負の一軸性を示す第２偏光層（たとえば、Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー６７）とを、光学的に異方性を持たない接着剤を用いて貼り合わせた複合偏光層を備える。ここで、複合偏光層において、負の一軸性を示す第２偏光層は正の一軸性を示す第１偏光層よりも液晶セル１５側に積層される。第２偏光層が液晶セル１５側に形成される場合のほうが、第１偏光層が液晶セル１５側に形成される場合よりも、光源ユニット１６から斜め方向に入射する光の偏光度において優れる。また、第１偏光層は、第２偏光層と反対側に保護層（例えばトリアセチルセルロース、シクロオレフィンポリマー）を有し、第２偏光層は、第１偏光層の反対側に保護層として、面内・厚み方向の複屈折位相差が無視できるほどに小さい光学的に略等方なポリマーを有する。本願発明者らは、第２偏光層が液晶セル１５側に形成される場合のほうが、第１偏光層が液晶セル１５側に形成される場合よりも、光源ユニット１６から斜め方向に入射する光の優れた偏光度が得られることを見出している。
【００５４】
なお、液晶パネルの背面だけでなく観察者側の検光子として、偏光子１２と同様の複合偏光層を有した偏光板を用いてもよい。また、正の一軸性を示す偏光層としては、ヨウ素延伸型ではなく、染料を用いた偏光層でもよい。
【００５５】
また、別の構成として、正の一軸性を示す第１偏光層と負の一軸性を示す第２偏光層の間に、面内・厚み方向の複屈折位相差が無視できるほどに小さい光学的に略等方なポリマーを保護層として介在させてもよい。あるいは、第１偏光層および第２偏光層を別途形成し、厚み方向の複屈折位相差を有しない（無視できるほどに小さい）フィルムや板状の部材にそれぞれを貼り付けるようにしても良い。第１偏光層及び第２偏光層の間や、複合偏光膜及び液晶セル１５の間に、保護層や接着剤等の部材が介在する場合には、これらの部材としては、面内・厚み方向の複屈折位相差が無視できるほどに小さい光学的に略等方な部材が用いられる。これによって、より効果的に、複合偏光層を備えた偏光子１２による視野角特性の向上が可能となる。
【００５６】
上述したように、本実施形態における偏光子１２は、正の一軸性である第１偏光層と負の一軸性である第２偏光層で構成される複合偏光層を備えている。正の一軸性である第１偏光層は、偏光を発現させる分子の長軸方向である異常光屈折率が常光屈折率よりも大きく、吸収軸が分子長軸とほぼ平行である分子が一方向に配向する層であり、負の一軸性である第２偏光層は、偏光を発現させる分子の常光屈折率が異常光屈折よりも大きく、吸収軸が常光屈折率とほぼ平行である分子が一方向に配向する層である。第１偏光層および第２偏光層による二種類の偏光層の間に介在する媒体（接着剤、あるいは保護層）は、面内、厚み方向ともに光学的に略等方である。また、垂直入射に対する偏光度が高い正の一軸性を示す第１偏光層と、斜め入射（特に４５度以上の大角方向からの入射）に対する偏光度が高い負の一軸性を示す第２偏光層と、を複合させた複合偏光層を、光源ユニット１６と液晶セル１５との間に配置される偏光子１２に備えさせる。
【００５７】
これによって、正面方向のコントラスト比は、正の一軸性を示す第１偏光層によって高い値が得られ、斜め方向のコントラスト比に対しては、負の一軸性を示す第２偏光層によって偏光度が得られることにより、高いコントラスト比が維持される。
【００５８】
なお、４５度以上の大角では正の一軸性を示す偏光層の偏光度はほとんど無くなるが、４５度付近までは、正の一軸性を示す第１偏光層と負の一軸正を示す第２偏光層のそれぞれの偏光度の和が得られるため、高いコントラスト比が得られる。
【００５９】
次に、本実施形態に係る偏光子１２における複合偏光層について、具体的な光学特性についてさらに詳細に説明する。
【００６０】
図６に示すようにｘ、ｙ、ｚ軸を定義する。偏光層の吸収軸をｙ軸、偏光軸をｘ軸として、偏光層の面をｘｙ平面とし、ｘｙ平面の鉛直方向をｚ軸とする。すなわち、ｚ軸方向を正面とし、φ＝０度とし、極角と定義する。また、ｘｙ平面上、ｘ軸から反時計回りに開く角度をθとし、方位角と定義する。
【００６１】
垂直入射とは、図６におけるｚ軸方向φ＝０度からの入射光である。また、斜め方向の入射とは、図２における０度＜φ＜９０度の入射であり、全方位角方向に対して定義される。さらに、大角入射とは、φが大きい角度からの入射である。本実施形態では概ね、４５度以上が大角入射の範囲とする。
【００６２】
図７は、本実施形態に係る正の一軸性を示す偏光層を表したものである。偏光度を発現する分子は、図７に示すようにほぼ棒状に近い分子形状を示し、分子長軸方向が角度依存性を示す異常光屈折率方向である。また吸収軸は、異常光軸方向、ｙ軸に発現する。吸収軸が、角度依存性を示す異常光軸であるため、吸収度が角度に強く依存し、その結果、偏光度が角度依存性を示してしまう。
【００６３】
図８は、負の一軸性を示す偏光層を表したものである。偏光度を発現する分子は、図８に示すように、平たい円柱状、ペレット状の分子形状を示し、円柱の面内方向が常光、円柱の高さ方向が異常光軸を示す。光を吸収する官能基の遷移モーメントは、常光面ほぼ水平方向にある。常光軸がｚ軸方向をとるように配向した偏光層において、吸収軸は、ｘ、ｚ軸方向に発現する。そのため、この偏光層に於いては、ほぼ常に偏光がｙ軸方向にのみ発現することから、偏光度の角度依存性が抑制される。
【００６４】
なお、分子が１軸性である場合、ｘ軸とｚ軸方向の屈折率が等しくなり、偏光度の絶対値は比較的高くなる。分子が２軸性である場合、個々の分子のｘ軸とｚ軸方向が完全には揃った配向とはならず（分子内回転のヒンダーローテーションが発生するため）、偏光度の絶対値自体は、若干低くなる傾向にある。ただし、大角入射に対する偏光度は、正の一軸性を示す偏光層よりは高くできる。
【００６５】
本実施形態に係る偏光子１２に備えられた複合偏光層では、これらの二種類の偏光層である第１偏光層と第２偏光層について、それぞれの吸収軸が平行になるように積層されている。
【００６６】
例えば、負の一軸性を示す偏光層は、シクロオレフィンポリマーからなる透明なベースフィルムに作成するようにし、インダンスロン誘導体、ペリレンテトラカルボン酸のジベンズイミダゾール誘導体やナフタレンテトラカルボン酸誘導体をスルホン酸化し、クロモニック相を発現するリオトロピック液晶相として、剪断応力を用いて塗布、乾燥後、塩化バリウム水溶液によってイオン交換により不溶化して形成される。乾燥後の膜厚は約１５０μｍである。そして、この層と、正の一軸性を示すヨウ素偏光層（ポリビリニルアルーコールポリマーをヨウ素で染色・延伸したフィルムをトリアセチルセルロースに貼合したフィルム）を、アクリル系感圧接着剤を用いて、吸収軸が平行となるように貼り合わせて、複合偏光層が形成される。上記のシクロオレフィンポリマーは、面内、厚み方向ともに複屈折性をほとんど示さないものをベースフィルムとして用いる。
【００６７】
また、複合偏光層は、極角、方位角４５度方向の偏光度が９９．８以上であるものを用いる。負の一軸性を示す偏光層と正の一軸性を示す偏光層とを貼り合わせるには、粘着剤とも呼ばれる感圧接着剤を用いる。この感圧接着剤は、例えば、アクリル系ポリマーや、シリコーン系ポリマー、ポリエステル、ポリウレタン、ポリエーテルなどをベースポリマーとして構成される。感圧接着剤は、光学的な透明性に優れ、適度の濡れ性や凝集力を保持し、加熱や加湿条件化で浮きや剥がれ等、剥離を生じないものを選択して用いることが望ましい。また、熱による収縮率が、２つの偏光層や偏光層を保持するベースフィルムと著しく異ならないものを選択することが望ましい。なお、アクリル系感圧接着剤においては、一般に、メチル基やエチル基、ブチル基等の炭素数が２０以下のアルキル基を有するアクリル酸のアルキルエステルと、（メタ）アクリル酸や（メタ）アクリル酸ヒドロキシエチル等からなる官能基含有アクリル系モノマーとを、ガラス転移温度が好ましくは２５℃以下、さらに好ましくは０℃以下となるように配合した、重量平均分子量が１０万以上のアクリル系共重合体が、ベースポリマーとして有用とされる。
【００６８】
以上においては、複合偏光層を有する偏光子１２を用いて視野角特性を向上させることについて説明したが、このような偏光子１２を用いた場合にも、液晶セル１５に封入された液晶層の斜め方向への光散乱による光漏れが発生する。これは、偏光子１２において斜め入射光の偏光度が向上しても、液晶層に斜めから入射する光が部分偏光解消させられるためである。偏光子１２の斜め入射光に対する偏光度が低い場合には、液晶層の光散乱による光漏れよりも、偏光子１２の斜め入射光に対する偏光度が低いことによる光漏れの方が大きかった。しかし、複層偏光層によって、斜め方向の入射光が比較的高い偏光度を保持する場合には、液晶層の部分偏光解消が液晶パネルにおける光漏れの支配的な要因となる。
【００６９】
特に本実施形態では、斜め方向の入射光に対して比較的高い偏光度を有する偏光子１２を液晶表示装置において用いるとともに、液晶層の斜め方向の光漏れを低減することによって、黒表示における斜め方向の光漏れを抑制する。以下においては、液晶セル１５に封入される液晶層のネマティック液晶材料について詳細に説明する。
【００７０】
ネマティック液晶材料が有するフランクの弾性定数は、広がり、捻れ、曲がりのいずれの値も、液晶分子長さ（Ｌ）と幅（Ｗ）から定義される（Ｌ−Ｗ）／Ｗと、二次と四次のルジャンドル多項式（Ｐ2、Ｐ4）の関数で以下のように表現される。
【数２】
2010230742.tif 000004
【数３】
2010230742.tif 000005
【数４】
2010230742.tif 000006
なお、
【数５】
2010230742.tif 000007
【数６】
2010230742.tif 000008
【数７】
2010230742.tif 000009
【数８】
2010230742.tif 000010
【数９】
2010230742.tif 000011
【００７１】
傾向として、（Ｌ−Ｗ）／Ｗの値が大きいほど、すなわち液晶分子の長さが長いほど曲がりの弾性定数Ｋ３は増大するが、捻れの弾性定数Ｋ２は減少する傾向が認められる。また、秩序パラメータＳは温度に依存する。例えば、秩序パラメータは式（１０）で表現される。
【数１０】
2010230742.tif 000012
Ｖは分子のモル体積であり、ＴＮＩは、ネマティック液晶相と等方相（液体）の転移温度である。液晶相に現れる屈折率異方性、弾性定数、誘電率等異方性等の物性は、温度が転移温度から減少するに伴って増大する。弾性定数については、上式に従えば、温度依存性が最も強く表れるのはＫ３であることがわかる。すなわち、温度が低ければ低いほど、Ｋ３が著しく増大傾向を示す。
【００７２】
以上の関係を図示すると、図９の関係で表される。ネマティック−等方相転移温度にむかって、Ｋ１とＫ３の値は近づくが、温度が下がるに伴ってＫ３が著しく増大する。この温度変化を利用し、液晶表示装置が実用的に使われる温度、例えば３１３Ｋにおいて、Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３の値が好ましい範囲にある液晶材料を用いる。テレビのように室内で視聴するアプリケーションの場合、通常の室温範囲では、バックライトの熱により、液晶パネルは概ね一定の温度に保持されるため、必ずしも広範囲な温度で条件を満たす必要はないからである。
【００７３】
一般的に、液晶分子の長さ（Ｌ）は２から３ｎｍ、幅は０．４から０．５ｎｍと考えられる。液晶分子はメソゲン骨格（リジッドな環状骨格からなり、２環から４環が実用的なネマティック液晶。環状基と環状基の間は直結するかあるいは−ＣＨ２Ｏ−、エステル基、エチレン基等のスペーサ基で結合される。環状基は、シクロヘキシレン、フェニレン、ナフタレン基が一般的であるが、窒素や酸素が含まれ複素環構造が含まれる場合もある）と、その両端に結合する極性基やアルキル基で構成される。メソゲン骨格で分子の長さを長くすれば、ネマティック−アイソトロピック転移温度が上昇し、秩序パラメータが増大して、弾性定数は増大する。アルキル基で分子の長さを長くする場合には、炭素数が７を超えると、炭素−炭素の単結合間の自由回転運動が活発になり、それほど弾性定数が増大しない傾向がある。また、炭素数の偶奇効果も知られている。これらは、理論解析だけでなく、実験的でも検証されている。
【００７４】
実用的な液晶材料は、何種類もの化合物（液晶性を示す化合物が大部分であるが、必ずしも液晶性化合物だけで構成されるわけではない）の組成物であり、上記の物性値は加成則が成り立つとは限らない。各液晶化合物の極性基の種類、その向き、メソゲン骨格のどの位置（ラテラル方向か、分子長軸方向か）に導入されているか等、各液晶分子に作用する引力、斥力の影響が非常に大きいためである。上述のように、ネマティック液晶材料の弾性定数は、液晶分子の長さや幅、温度等の共通のパラメータによって拘束されて、一般的に用いられるネマティック液晶材料の弾性定数は、ほぼ、０．５＜Ｋ３／Ｋ１＜３．０、０．５＜Ｋ２／Ｋ１＜０．８という関係にある。
【００７５】
液晶層に起因する正面方向に対する光漏れ強度Ｌleakは、下記の式（１１）で表される。
【数１１】
2010230742.tif 000013
ここでｄは液晶層の厚みを表す。光漏れ強度を低減するには、広がり弾性定数Ｋ１、捻れ弾性定数Ｋ２、曲がり弾性定数Ｋ３の３つの弾性定数の平均値Ｋを大きくすること、あるいは、屈折率異方性（異常光屈折率ｎｅと常光屈折率ｎｏの差）を小さくすることが有効である。また、液晶層の斜め方向に対する黒表示時の光漏れを低減する上でも、同様に３つの弾性定数の平均値を大きくすること、あるいは、屈折率異方性（異常光屈折率と常光屈折率の差）を小さくすることが有効となる。具体的には、平均弾性定数Ｋが１０×１０−１２Ｎ以上となるようにする。また、屈折率異方性については、具体的には、０．０７以上０．０９以下となるようにするのが好適である。
【００７６】
一方、液晶の散乱強度を端的に表す微分散乱断面積は、式（１２）に示すように、散乱角φと広がりの弾性定数Ｋ１、捻れの弾性定数Ｋ２で表される。
【数１２】
2010230742.tif 000014
前述の関係から、最右辺の項Ｋ１／Ｋ２は、ほぼ１．２５から２．０の間にあると考えられるため、微分散乱断面積、すなわち液晶の散乱強度は、入射光線に対して、散乱角が概ね４０度以下の場合は散乱角の項が支配的であるが、それ以上の角度では、Ｋ１／Ｋ２の影響も大きくなる。
【００７７】
液晶の物理により、ネマティック相の光散乱強度は、偏光板を直交して配置したときに最大値を持つことが明らかとされている。斜め方向の入射光に対して、偏光度が高くない従来の偏光板を用いている場合には、散乱光よりも偏光度が高くないが故に漏れてくる光が支配的であるが、斜め方向の入射光の偏光度を高くした場合には、この散乱強度をできるだけ低減することが重要になる。そのため、Ｋ１／Ｋ２の値を低減することは効果的に作用する。広がり、捻れの弾性定数の比率のため、制御できる値の範囲は限られるが、液晶セルに入射する角度が最大８０度程度と考えられることから、その角度の入射光に対して、Ｋ１／Ｋ２の値を抑制するためには１．５以下とすることが有効である。
【００７８】
ところで、ＩＰＳ型液晶表示装置の場合は、しきい値電圧（Ｖｃ）は式（１３）に示すように、捻れの弾性定数Ｋ２が支配的に作用しているため、捻れ弾性定数Ｋ２の増大は好ましくない。
【数１３】
2010230742.tif 000015
【００７９】
上記の式（１３）においては、ε0は真空の誘電率、Δεは液晶の誘電率異方性を表している。また、具体的には、捻れ弾性定数Ｋ２が８×１０−１２Ｎを超えると、実用的な駆動電圧よりも大きな電圧が必要とされるので、捻れの弾性定数Ｋ２は８×１０−１２Ｎ以下となるようにする。広がり弾性定数Ｋ１は、捻れ弾性定数Ｋ２の１．５倍を超えない範囲であることから１２×１０−１２Ｎ以下となるようにする。曲がり弾性定数Ｋ３は、平均弾性定数Ｋを大きくするため、捻じり弾性定数Ｋ２の２倍以上の値（すなわちＫ２／Ｋ３≦１／２）とするのが望ましい。
【００８０】
一方、正面方向への光散乱強度は、非特許文献１に示されるように、
【数１４】
2010230742.tif 000016
曲がりの弾性定数Ｋ３の寄与が大きいため、正面方向への光漏れを低減するためには、曲がり弾性定数が高い液晶材料とすることが好ましい。
【００８１】
なお、曲がりの弾性定数と広がりの弾性定数の比であるＫ３／Ｋ１は、分子の長さと幅の比Ｌ／Ｄにほぼ等しい。液晶分子が長く剛直性を示すほど、Ｋ３は大きくなるので、十分に大きなＫ３を有する液晶分子とするためには、この値が３／２以上（すなわち、Ｋ１／Ｋ３≦２／３）となることが好ましい。また、曲がりの弾性定数Ｋ３が広がりの弾性定数Ｋ１の１．５倍以上の値となり、かつ、広がりの弾性定数Ｋ１も増大するような場合には、粘性係数を増大させてしまうことになり、液晶表示装置における応答速度に不利となる。したがって、広がりの弾性定数Ｋ１が１０×１０−１２Ｎ以下となる液晶材料を用いるのが好適である。このように弾性定数の上限値は、駆動電圧や応答速度の観点から定まる。
【００８２】
これらのことから、正面方向の光漏れを低減するには平均弾性定数を増大、ならびにＫ３の弾性定数を増大し、斜め方向の光漏れを低減するには、平均弾性定数を高くしながらも、Ｋ１の弾性定数を小さい液晶材料を用いればよい。具体的には、各弾性定数が取りうる実用的な値の中において斜め方向の光漏れを低減するために、３つの弾性定数による平均弾性定数が、１０×１０−１２Ｎ以上であって、Ｋ１は１０×１０−１２Ｎ以下であるという条件を満たす液晶材料を用いる。
【００８３】
各弾性定数が上記の各条件を満たす具体的な数値範囲としては、広がり弾性定数Ｋ１が９．０×１０−１２Ｎ以上１０．０×１０−１２Ｎ以下、捻じり弾性定数Ｋ２が６．０×１０−１２Ｎ以上８．０×１０−１２Ｎ以下、曲がり弾性定数Ｋ３が１５．０×１０−１２Ｎ以上となる。この曲がり弾性定数Ｋ３の上限としては、一般的なネマティック液晶材料としてとりうる曲がり弾性定数Ｋ３の上限と同様に２０．０×１０−１２Ｎである。なお、主に、曲がり弾性定数Ｋ３を大きくするには、ネマティック−アイソトロピック転移温度が少なくとも３６３Ｋ以上となる材料とすることが好ましい。これは、曲がり弾性定数Ｋ３が最も温度依存性が強いため、実用温度範囲が転移点から低ければ低くなるほど、曲がり弾性定数Ｋ３の増大が顕著に出来るからである。光源の熱により、液晶表示装置の実用温度が３１３Ｋ程度であるとすると、転移温度は５０Ｋ以上高い液晶材料が好ましい。
【００８４】
なお、弾性定数の測定には、電場法や磁場法（例えば、液晶基礎編２１６〜２２０ページ、岡野元治、小林駿介、培風館に記載）がある。測定法による若干の値のズレは許容されるが、測定セルの膜厚均一性の不備、液晶層とセル基板（配向膜）との界面の相関長、リファレンス材料等の影響によって大きく値が異なってしまう場合、本明細書においては、光散乱による光漏れを課題としているので、光散乱法（例えば、Physical Properties of Liquid Crystal Materials８１〜８６ページ、W. H. de Jeu、Gordon and Breach、1980に記載）による値を用いることが好ましい。
【００８５】
ここで、以上において説明した実施形態における液晶表示装置を用いた実施例１〜５について、以下説明する。なお、本明細書における上述の実施形態における弾性定数の数値、実施例及び比較例で記載されている各弾性定数の数値は、常温である３１３Ｋにおける数値を示している。
【００８６】
［実施例１］
実施例１では、上述の実施形態における液晶表示装置の液晶セル１５に、ネマティック−液体相の転移温度が３６８Ｋであり、屈折率異方性が０．０８５（波長５４６ｎｍ、３７３Ｋ）、Ｋ１が９．９×１０−１２Ｎ、Ｋ２が７．２×１０−１２Ｎ、Ｋ３が１５．８×１０−１２Ｎのネマティック液晶組成物を封入した。
【００８７】
実施例１における液晶表示装置のパネルコントラスト比は１５２０であり、偏光軸の面内方位角４５度、極角方向４５度のコントラスト比は１７０であった。
【００８８】
なお、パネルコントラスト比（正面コントラスト比）は、バックライト光源の調光がなく、同一光源強度における最小輝度と最大輝度から定義される液晶パネル固有のコントラスト比として定義する。測定方法としては、同一光源強度において、全画面最大輝度、最小輝度を表示させて最大輝度を最小輝度で除した値、もしくは、背景画面を最小輝度（最小階調）として、同一画面の一部に最大階調（最大輝度）のウィンドウを表示させ、その最大輝度を背景の最小輝度で除した値、として測定する。画面の表示輝度に合わせてγを補正する画像処理エンジンが作用する場合は、前者の全面表示を用いたコントラストによって測定し、画面の表示輝度に合わせた画像エンジンを作用させない場合は、前者及び後者のどちらで測定してもよい。また、画像エンジンを考慮した実用上のコントラストを評価する場合には、後者の方法で測定する。本明細書における各実施例及び比較例では、前者の方法によって測定したコントラスト比を用いる。なお、ＩＰＳ型液晶表示装置に於いては、パネルコントラスト比１５００：１以上であれば、非常に良好な画質を有する液晶表示装置を提供できる。これは、官能評価の結果、発明者らが目標とする値である。
【００８９】
［実施例２］
実施例２では、上述の実施形態における液晶表示装置の液晶セル１５に、屈折率異方性が０．０８４（波長５４６ｎｍ、３１３Ｋ）、Ｋ１が９．２×１０−１２Ｎ、Ｋ２が６．７×１０−１２Ｎ、Ｋ３が１７．４×１０−１２Ｎ、ネマティック−液体相転移温度が３８４Ｋであるネマティック液晶組成物を封入した。
【００９０】
実施例２の正面コントラスト比は１６１０であり、方位角、極角４５度方向のコントラスト比は２００であった。
【００９１】
［実施例３］
実施例３では、上述の実施形態における液晶表示装置の液晶セル１５に、屈折率異方性が０．０９１（波長５４６ｎｍ、３１３Ｋ）、Ｋ１が９．８×１０−１２Ｎ、Ｋ２が７．８×１０−１２Ｎ、Ｋ３が１７．６×１０−１２Ｎ、ネマティック−液体相転移温度が３９０Ｋであるネマティック液晶組成物を封入した。
【００９２】
実施例３の正面コントラスト比は１８００であり、方位角、極角４５度方向のコントラスト比は２１０であった。
【００９３】
［実施例４］
実施例４では、上述の実施形態における液晶表示装置の液晶セル１５に、屈折率異方性が０．０７８（波長５４６ｎｍ、３１３Ｋ）、Ｋ１が９．６×１０−１２Ｎ、Ｋ２が６．４×１０−１２Ｎ、Ｋ３が１５．６×１０−１２Ｎ、ネマティック−液体相転移温度が３６３Ｋであるネマティック液晶組成物を封入した。
【００９４】
実施例４の正面コントラスト比は１５６０であり、方位角、極角４５度方向のコントラスト比は１７５であった。
【００９５】
［実施例５］
実施例５では、上述の実施形態における液晶表示装置の液晶セル１５に、屈折率異方性が０．０８８（波長５４６ｎｍ、３１３Ｋ）、Ｋ１が９．７×１０−１２Ｎ、Ｋ２が７．０×１０−１２Ｎ、Ｋ３が１６．５×１０−１２Ｎ、ネマティック−液体相転移温度が３６９Ｋであるネマティック液晶組成物を封入した。
【００９６】
実施例５の正面コントラスト比は１６００であり、方位角、極角４５度方向のコントラスト比は１８０であった。
【００９７】
［比較例１］
また、比較例１として、実施例１におけるネマティック液晶組成物を用いつつ、複合偏光層を備えた偏光子１２を従来のヨウ素延伸型偏光層を備えた下偏光板に変えた液晶表示装置を作成した。正面コントラスト比が１３６０、方位角、極角４５度方向のコントラスト比が４０であった。なお、ヨウ素延伸型偏光子の方位角、極角４５度方向の偏光度は９８％である。ＩＰＳ型液晶表示装置の液晶層においては、斜め入射光に対する正面への光散乱強度が高いため、複合偏光層の斜め入射光の偏光度を高くすることは正面コントラスト比向上にも有効である。
【００９８】
［比較例２］
さらに比較例２として、上述の実施形態における液晶表示装置の液晶セル１５に、屈折率異方性が０．１０５（波長５４６ｎｍ、３１３Ｋ）、Ｋ１が８．５×１０−１２Ｎ、Ｋ２が４．３×１０−１２Ｎ、Ｋ３が９．８×１０−１２Ｎで、Ｋ３／Ｋ１が１．１５であり、ネマティック−液体相転移温度が３４３Ｋであるネマティック液晶組成物を封入した。比較例２における正面コントラスト比は８５０であり、方位角、極角４５度方向のコントラスト比は５０であった。
【００９９】
[比較例３]
さらに比較例３として、上述の実施形態における液晶表示装置の液晶セル１５に、屈折率異方性が０．０９１（波長５４６ｎｍ、３１３Ｋ）、Ｋ１が１１．２×１０−１２Ｎ、Ｋ２が９．０×１０−１２Ｎ、Ｋ３が１７．８×１０−１２Ｎであり、ネマティック−液体相転移温度が３４３Ｋであるネマティック液晶組成物を封入した。本比較例のパネルコントラストは１４００であり、方位角、極角４５度方向のコントラスト比は１００であった。
【符号の説明】
【０１００】
１１  上偏光板(検光子)、１２  下偏光板（偏光子）、１５  液晶セル、１６  光源ユニット、１７  光学シート、２１  液晶層、２２，２３  配向膜、３１  アクティブマトリクス基板、３２  カラーフィルター基板、３３  共通電極（コモン電極）、３４  走査電極（ゲート電極）、３５  画素電極(ソース電極)、３６  信号電極（ドレイン電極）、３７  絶縁膜、３８  保護絶縁膜、４１  半導体膜、４２  カラーフィルター（着色）層、４３  オーバーコート層、４４  ブラックマトリクス、４５  スルーホール、４６  共通電極配線、４７  柱状スペーサー、４８  画素電極配線。
【図１】
2010230742.tif 000017
【図２】
2010230742.tif 000018
【図３】
2010230742.tif 000019
【図４】
2010230742.tif 000020
【図５】
2010230742.tif 000021
【図６】
2010230742.tif 000022
【図７】
2010230742.tif 000023
【図８】
2010230742.tif 000024
【図９】
2010230742.tif 000025