(57)【要約】【課題】  互いに直交する1対の偏光層を備える液晶表示装置を斜め方向から観察した際に生じる光漏れを抑制することでコントラスト比を向上し、広視野角な液晶表示装置を実現する。【解決手段】互いに直交する１対のＯ型偏光層の間にＥ型偏光層を設け、液晶層の遅相軸とＥ型偏光層の吸収軸が互いに直交するように配置する。【選択図】  図１
2011059266.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と、第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟持される液晶層と、前記第１もしくは第２の基板に形成され、前記液晶層を駆動する画素電極及び共通電極とを有する液晶表示パネルを備えた液晶表示装置であって、
前記液晶層の前記第１の基板側に第１の偏光層を有し、
前記液晶層の前記第２の基板側に第２の偏光層を有し、
前記第１の偏光層と前記第２の偏光層の吸収軸は互いに直交しており、
前記第１の偏光層と前記第２の偏光層は共にＯ型偏光層であり、
前記第１の偏光層と液晶層との間に第３の偏光層を有し、
前記第３の偏光層の吸収軸は前記第１の偏光層の吸収軸と平行であり、さらに前記第３の偏光層はＥ型偏光層であり、
前記液晶層を構成する液晶分子は、少なくとも前記第１の基板または第２の基板の基板面に対して平行に配向しており、さらにその分子長軸が前記第３の偏光層の吸収軸と直交することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
第１の基板と、第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟持される液晶層と、前記第１もしくは第２の基板に形成され、前記液晶層を駆動する画素電極及び共通電極とを有する液晶表示パネルを備えた液晶表示装置であって、
前記液晶層の前記第１の基板側に第１の偏光層を有し、
前記液晶層の前記第２の基板側に第２の偏光層を有し、
前記第１の偏光層と前記第２の偏光層の吸収軸は互いに直交しており、
前記第１の偏光層と前記第２の偏光層は共にＯ型偏光層であり、
前記第２の偏光層と前記液晶層との間に第３の偏光層を有し、
前記第３の偏光層の吸収軸は前記第２の偏光層の吸収軸と平行であり、さらに前記第３の偏光層はＥ型偏光層であり、
前記液晶層を構成する液晶分子は、少なくとも前記第１の基板または第２の基板の基板面に対して平行に配向しており、さらにその分子長軸が前記第３の偏光層の吸収軸と直交することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
第１の基板と、第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟持される液晶層と、前記第１もしくは第２の基板に形成され、前記液晶層を駆動する画素電極及び共通電極とを有する液晶表示パネルを備えた液晶表示装置であって、
前記液晶層の前記第１の基板側に第１の偏光層を有し、
前記液晶層の前記第２の基板側に第２の偏光層を有し、
前記第１の偏光層と前記第２の偏光層の吸収軸は互いに直交しており、
前記第１の偏光層と前記第２の偏光層は、一方がＯ型偏光層、他方がＥ型偏光層であり、
前記液晶層を構成する液晶分子は、少なくとも前記第１の基板または前記第２の基板の基板面に対して、平行に配向しており、さらにその分子長軸が前記第１または第２の偏光層のうち、Ｅ型偏光層から構成されるどちらか一方の偏光層の吸収軸と直交することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
第１の基板と、第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟持される液晶層と、前記第１もしくは第２の基板に前記液晶層を駆動する画素電極及び共通電極とを有する液晶表示パネルを備えた液晶表示装置であって、
前記液晶層の前記第１の基板側に第１の偏光層を有し、
前記液晶層の前記第２の基板側に第２の偏光層を有し、
前記第１の偏光層と第２の偏光層の吸収軸は互いに直交しており、
前記第１の偏光層と前記第２の偏光層は共にＯ型偏光層であり、
前記第１の偏光層と前記液晶層との間に第３の偏光層を有し、
前記第３の偏光層の吸収軸は前記第１の偏光層の吸収軸と平行であり、さらに前記第３の偏光層はＥ型偏光層であり、
前記液晶層は、光学的等方の状態から電圧印加により光学的異方性が生じる性質を有するものであることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
第１の基板と、第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟持される液晶層と、前記第１もしくは第２の基板に前記液晶層を駆動する画素電極及び共通電極とを有する液晶表示パネルを備えた液晶表示装置であって、
前記液晶層の前記第１の基板側に第１の偏光層を有し、
前記液晶層の前記第２の基板側に第２の偏光層を有し、
前記第１の偏光層と第２の偏光層の吸収軸は互いに直交しており、
前記第１の偏光層と前記第２の偏光層は共にＯ型偏光層であり、
前記第２の偏光層と前記液晶層との間に第３の偏光層を有し、
前記第３の偏光層の吸収軸は前記第２の偏光層の吸収軸と平行であり、さらに前記第３の偏光層はＥ型偏光層であり、
前記液晶層は、光学的等方の状態から電圧印加により光学的異方性が生じる性質を有するものであることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
第１の基板と、第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟持される液晶層と、前記第１もしくは前記２の基板に前記液晶層を駆動する画素電極及び共通電極とを有する液晶表示パネルを備えた液晶表示装置であって、
前記液晶層の前記第１の基板側に第1の偏光層を有し、
前記液晶層の前記第２の基板側に第２の偏光層を有し、
前記第1の偏光層と前記第２の偏光層の吸収軸は互いに直交しており、
前記第１の偏光層と前記第２の偏光層は、一方がＯ型偏光層、他方がＥ型偏光層であり、
前記液晶層は、光学的等方の状態から電圧印加により光学的異方性が生じる性質を有するものであることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
請求項１又は、請求項２、又は、請求項４又は請求項５の何れか１項に記載の液晶表示装置において、
前記第３の偏光層の面内における吸収軸方向の消衰係数をｋｘ、これと直交する面内方向の消衰係数をｋｙ、厚さ方向の消衰係数をｋｚとすると、ｋｘ＝ｋｚ＞ｋｙの関係を満たすことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】
請求項３又は請求項６の何れか１項に記載の液晶表示装置において、
前記第１の偏光層と前記第２の偏光層のうち、Ｅ型偏光層である偏光層の面内における吸収軸方向の消衰係数をｋｘ、これと直交する面内方向の消衰係数をｋｙ、厚さ方向の消衰係数をｋｚとすると、ｋｘ＝ｋｚ＞ｋｙの関係を満たすことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項９】
請求項１又は、請求項２又は、請求項４又は請求項５の何れか１項に記載の液晶表示装置において、
前記第３の偏光層の面内における吸収軸方向の消衰係数をｋｘ、これと直交する面内方向の消衰係数をｋｙ、厚さ方向の消衰係数をｋｚとすると、ｋｘ／ｋｙ≧５の場合は１．３≧ｋｘ／ｋｚ≧０．５、ｋｘ／ｋｙ≧１０の場合はｋｘ／ｋｚ≦２．０の条件を満たすことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１０】
請求項３乃至請求項６の何れか１項に記載の液晶表示装置において、
前記第１の偏光層と前記第２の偏光層のうち、Ｅ型偏光層である偏光層の面内における吸収軸方向の消衰係数をｋｘ、これと直交する面内方向の消衰係数をｋｙ、厚さ方向の消衰係数をｋｚとすると、ｋｘ／ｋｙ≧５の場合は１．３≧ｋｘ／ｋｚ≧０．５、ｋｘ／ｋｙ≧１０の場合はｋｘ／ｋｚ≦２．０の条件を満たすことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１１】
請求項１又は請求項４に記載の液晶表示装置において、
前記第１の偏光層は、前記第１の基板の前記液晶層側の面とは反対側の面に形成され、
前記第２の偏光層は、前記第２の基板の前記液晶層側の面とは反対側の面に形成され、
前記第３の偏光層は、前記第１の偏光層と前記第１の基板との間に形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１２】
請求項２又は請求項５に記載の液晶表示装置において、
前記第１の偏光層は、前記第１の基板の前記液晶層側の面とは反対側の面に形成され、
前記第２の偏光層は、前記第２の基板の前記液晶層側の面とは反対側の面に形成され、
前記第３の偏光層は、前記第２の偏光層と前記第１の基板との間に形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１３】
請求項３又は請求項６に記載の液晶表示装置において、
前記第１の偏光層は、前記第１の基板の前記液晶層側の面とは反対側の面に形成され、
前記第２の偏光層は、前記第２の基板の前記液晶層側の面とは反対側の面に形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１４】
請求項１１乃至請求項１３の何れか１項に記載の液晶表示装置において、
前記第１の基板の前記液晶層側の面とは反対側の面が観察者側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、液晶表示装置に関し、特に、視野角を拡大するために光学特性が異なる少なくとも２種類の偏光層を備える液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示装置は情報を視覚的に人間に伝えるメディアであり、高度な情報社会となった現代では、人間、社会にとって重要な存在となっている。液晶表示装置は近年性能が著しく向上し、携帯電話からパーソナルコンピューターさらには大画面テレビ等の表示装置として採用されている。液晶表示装置は一般に液晶表示パネルと、その背面に配置して液晶表示パネルに光を照射するバックライト（照明装置）とから構成される。
液晶表示パネルは１対の透明基板と、これら透明基板の間に挟持される液晶層と、各透明基板の液晶層とは反対側の面にそれぞれ配置した１対の偏光板とを有し、液晶層に入射する光の偏光状態を変化させることで光の透過量を制御して画像を表示するものである。
【０００３】
液晶表示パネルの視野角特性には、主として偏光板の視野角特性と液晶層の視野角特性が関与している。
液晶表示装置に用いられる偏光板は、一般にヨウ素系ポリマー偏光板である。このような偏光板は、例えばポリビニルアルコールをヨウ素で染色し、延伸することで得られる。ヨウ素系ポリマー偏光板のように色素分子の配列方向と吸収軸が平行であり、常光屈折率が異常光屈折率よりも小さく、常光線（Ordinary wave）の透過が異常光線（Extraordinary wave）よりも大きい偏光板のことをＯ型偏光層と呼ぶ。
Ｏ型偏光層は特に吸収軸と平行な方位において、斜め方向から入射する光に対する偏光度が正面方向よりも低くなる。このため、液晶表示装置の斜め方向でのコントラスト比の低下の一因となっている。
【０００４】
この課題に対し、Ｅ型偏光層をＯ型偏光層と組み合わせることで液晶表示装置の視野角特性を改善する試みが非特許文献１などに記載されている。ここで、Ｅ型偏光層とは色素分子の配列方向に対し、垂直な方向に吸収軸を有するものであり、異常光屈折率が常光屈折率よりも小さく、異常光線（Extraordinary wave）の透過率が常光線（Ordinary wave）よりも大きい偏光層のことである。Ｅ型偏光層は例えば、非特許文献２や特許文献１、特許文献２、特許文献３などに記載の色素を配向することで実現できる。
【０００５】
一方、液晶層に起因する視野角特性を改善した液晶表示装置としてＩＰＳ（In Plane Switching）方式が知られている。ＩＰＳ方式の液晶表示装置は、ＶＡ（Vertical Alignment）方式やTN（Twisted Nematic）方式など、他の方式とは異なり液晶を駆動するための画素電極と共通電極が同一の基板上に形成されており、これら電極間に電位差を与え、電界を生じさせることで液晶分子の動きを制御するものである。光の透過量は液晶分子が主として基板面に対して平行な面内で回転することで制御されるため、斜め方向から画面を見た際に液晶層が主因となるコントラスト比の低下や、濃淡の反転はほとんど発生せず広い視野角が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−３８６４号公報
【特許文献２】特表２００６−５１８８７１号公報
【特許文献３】特開２００６−２８５２１９号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】P. Lazarev et al., ”Thin Crystal Films (TCF) for LCD Contrast Enhancement”, SID 03 DIGEST, p669-671, 2003
【非特許文献２】玉置敬：日本液晶学会誌  第１１巻  第１号  ２００７  ｐ37-45
【非特許文献３】菊池裕嗣、アドバンスド・マテリアルズ、17巻、96-98頁、2005年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＩＰＳ方式の液晶表示装置では、液晶層に起因する視野角特性の劣化は小さく、その主たる原因は偏光板の視野角特性にある。なお、ここで着目する視野角特性の劣化とは、黒表示の際、斜め方向から観察すると生じる光漏れにより、画像のコントラスト比が低下することである。
ＩＰＳ方式の液晶表示装置では、１対（２枚）の偏光層を正面方向（視野角０°）から観察した際に互いの吸収軸が直交するように配置する。また、液晶層は１対の偏光層の間に、液晶分子の長軸（遅相軸）がどちらか一方の偏光層の吸収軸と平行となるように配置する。
【０００９】
図２８は正面方向から観察する際、互いの吸収軸が直交するように配置した１対の偏光層の視野角特性の劣化の原因を説明するための図である。尚、液晶表示装置の偏光層は、現在、その大部分がヨウ素系ポリマー偏光板であり、Ｏ型偏光層である。このため、図２８は偏光層としてＯ型偏光層を用いる場合の説明図である。
図２８（ａ）に示す通り、正面方向（視野角０°）から観察した場合、上側（観察者側）に配置する第１の偏光層の吸収軸２００Ａと下側に配置する第２の偏光層の吸収軸２１０Ａは直交し、第２の偏光層の透過軸２１０Ｔと第１の偏光層の吸収軸２００Ａは平行となり一致する。このため、第２の偏光層を透過する光は第１の偏光層で吸収される。つまり、黒表示の際、正面方向では偏光層に起因する光漏れは理想的には生じない。
【００１０】
一方、図２８（ｂ）に示す通り、第１の偏光層の吸収軸に対し、時計回りに４５°（または１３５°）ずれた方位において、斜め方向から観察した場合には第１の偏光層の吸収軸２００Ａと第２の偏光層の吸収軸２１０Ａは直交せず、第２の偏光層の透過軸２１０Ｔと第１の偏光層の吸収軸２００Ａはずれるため光漏れが生じる。
このため、例えば第１の偏光層の吸収軸に対し、方位角４５°、極角４５°（視野角４５°）の斜め方向から観察する場合には、第２の偏光層の透過軸２１０Ｔと第１の偏光層の吸収軸２００Ａは角度α＝約１９．５°ずれてしまい光漏れが発生する。
つまり、１対のＯ型偏光層を使用する液晶表示装置の場合、斜め方向から観察すると偏光層の吸収軸が直交状態からずれるため、黒表示の際、光漏れが生じてコントラスト比が低下する。このことが、ＩＰＳ方式の液晶表示装置において視野角特性が劣化する大きな原因である。
【００１１】
一方、Ｅ型偏光層を新たに追加することで液晶表示装置の視野角特性を改善する試みが非特許文献１に記載されている。図２９は視野角特性の改善を図るためＥ型偏光層を追加した液晶表装置の主要部の概略構成図である。この従来技術では、図示の通り、Ｏ型偏光板から構成される上側の偏光層１２００の上部（観察者側）に、Ｅ型偏光層１２５０をその吸収軸が上側の偏光層１２００の吸収軸と平行になるように配置するものである。この場合、偏光層を新たに追加したことによる実効的な偏光度の向上により正面方向を含む広い範囲でコントラスト比が向上する。
【００１２】
特に上側の偏光層１２００の吸収軸、すなわち、Ｅ型偏光層１２５０の吸収軸と平行な方位角においては斜め方向から観察した際のコントラスト比が向上する。これは以下の理由によると考えられる。
Ｏ型偏光層の場合、吸収軸と平行な方位において斜め方向から入射する光に対する偏光度は正面方向よりも低くなる。これに対し、Ｅ型偏光層では、理想的には吸収軸と平行な方位において斜め方向から入射する光に対する偏光度は正面方向と変わらない。このため、Ｅ型偏光層を追加することで、Ｅ型偏光層１２５０の吸収軸と平行な方位角においては斜め方向から観察した際のコントラスト比が向上する。
【００１３】
このように、Ｅ型偏光層を利用することで液晶表示装置の視野角特性を改善する試みは既になされているが、この方法では、上記課題、つまり、互いの吸収軸が直交する１対のＯ型偏光層において、斜め方向から観察した際に起きる吸収軸のずれを原因とする光漏れを解消することはできない。
【００１４】
本発明はこのような状況を鑑み、従来技術の課題を解決するためになされたものであり、その目的は互いの吸収軸が直交する１対の偏光層を備える液晶表示装置において、斜め方向から観察した際に生じる光漏れを抑制し、より高いコントラスト比を実現することにある。
【００１５】
尚、本明細書では画素電極と共通電極を異なる層に形成し、少なくとも液晶層に近い側の電極を櫛歯形状またはスリットを有する形状とし、フリンジ電界を形成して液晶を駆動する方式についても液晶分子の一部は面内で回転することからＩＰＳ方式と呼ぶこととする。
また、本発明のその他の目的や課題と新規な特徴については本明細書の記述及び添付図面を参照して明らかにする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
【００１７】
（１）第１の基板と、第２の基板と、これら基板の間に挟持される液晶層と、前記第１もしくは第２の基板に前記液晶層を駆動する画素電極及び共通電極とを有する液晶表示パネルを備えた液晶表示装置であって、
前記液晶層の前記第１の基板側に第１の偏光層を有し、
前記液晶層の前記第２の基板側に第２の偏光層を有し、
前記第１の偏光層と第２の偏光層の吸収軸は互いに直交しており、
前記第１の偏光層と第２の偏光層は共にＯ型偏光層であって、前記第１の偏光層と前記液晶層との間、もしくは、前記第２の偏光層と前記液晶層との間のいずれか一方に第３の偏光層を有し、
前記第３の偏光層が第１の偏光層と液晶層との間に配置される場合は、第３の偏光層の吸収軸は第１の偏光層の吸収軸と平行であり、第３の偏光層が第２の偏光層と液晶層との間に配置される場合は、第３の偏光層の吸収軸は第２の偏光層の吸収軸と平行であり、さらに前記第３の偏光層はＥ型偏光層であって、前記液晶層を構成する液晶分子は、少なくとも前記第１の基板または第２の基板の基板面に対して平行に配向しており、さらにその分子長軸が第３の偏光層の吸収軸と直交することを特徴とする液晶表示装置である。
【００１８】
（２）第１の基板と、第２の基板と、これら基板の間に挟持される液晶層と、前記第１もしくは２の基板に前記液晶層を駆動する画素電極及び共通電極とを有する液晶表示パネルを備えた液晶表示装置であって、
前記液晶層の前記第１の基板側に第１の偏光層を有し、
前記液晶層の前記第２の基板側に第２の偏光層を有し、
前記第１の偏光層と前記第２の偏光層の吸収軸は互いに直交しており、
前記第１の偏光層と前記第２の偏光層は、一方がＯ型偏光層、他方がＥ型偏光層であり、
前記液晶層を構成する液晶分子は、少なくとも前記第１の基板または第２の基板の基板面に対して、平行に配向しており、さらにその分子長軸が前記第１または第２の偏光層のうち、Ｅ型偏光層から構成されるどちらか一方の偏光層の吸収軸と直交することを特徴とする液晶表示装置である。
【００１９】
（３）第１の基板と、第２の基板と、これら基板の間に挟持される液晶層と、前記第１もしくは２の基板に前記液晶層を駆動する画素電極及び共通電極とを有する液晶表示パネルを備えた液晶表示装置であって、
前記液晶層の前記第１の基板側に第１の偏光層を有し、
前記液晶層の前記第２の基板側に第２の偏光層を有し、
前記第１の偏光層と前記第２の偏光層の吸収軸は互いに直交しており、
前記第１の偏光層と前記第２の偏光層は共にＯ型偏光層であって、前記第１の偏光層と液晶層との間、もしくは、第２の偏光層と液晶層との間のいずれか一方に第３の偏光層を有し、
前記第３の偏光層が前記第１の偏光層と前記液晶層との間に配置される場合は前記第３の偏光層の吸収軸は前記第１の偏光層の吸収軸と平行であり、前記第３の偏光層が前記第２の偏光層と前記液晶層との間に配置される場合は前記第３の偏光層の吸収軸は前記第２の偏光層の吸収軸と平行であり、さらに前記第３の偏光層はＥ型偏光層であって、前記液晶層は光学的等方の状態から電圧印加により光学的異方性が生じる性質を有するものであることを特徴とする液晶表示である。
【００２０】
（４）第１の基板と、第２の基板と、これら基板の間に挟持される液晶層と、前記第１もしくは第２の基板に前記液晶層を駆動する画素電極及び共通電極とを有する液晶表示パネルを備えた液晶表示装置であって、
前記液晶層の前記第１の基板側に第１の偏光層を有し、
前記液晶層の前記第２の基板側に第２の偏光層を有し、
前記第１の偏光層と前記第２の偏光層の吸収軸は互いに直交しており、
前記第１の偏光層と前記第２の偏光層は、一方がＯ型偏光層、他方がＥ型偏光層であり、
前記液晶層は、光学的等方の状態から電圧印加により光学的異方性が生じる性質を有するものであることを特徴とする液晶表示装置である。
【発明の効果】
【００２１】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
本発明によれば、正面方向から観察する場合に互いの吸収軸を直交するように配置した１対の偏光層を斜め方向から観察したときに生じる光漏れを抑制することができる。さらに１対の偏光層の間に液晶層を備える液晶表示パネル及び液晶表示装置において、斜め方向から観察した際のコントラスト比を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の液晶表示装置の説明図であり、本発明の主要部である１対のＯ型偏光層、液晶層、及びＥ型偏光層の位置と光学軸（吸収軸と液晶分子長軸）の関係の一例を示す図である。
【図２】Ｏ型偏光層を示す吸収楕円体の模式図である。
【図３】Ｏ型偏光層を斜めから観察したときの吸収軸の説明図である。
【図４】Ｅ型偏光層を示す吸収楕円体の模式図である。
【図５】Ｅ型偏光層を斜めから観察したときの吸収軸の説明図である。
【図６】斜め方向から観察したときの、各偏光層の吸収軸角度の定義の説明図である。
【図７】第１の偏光層の吸収軸角度と第２の偏光層の透過軸角度の差の視野角依存性を示す図である。
【図８】第３の偏光層の吸収軸角度と第２の偏光層の透過軸角度の差の視野角依存性を示す図である。
【図９】第３の偏光層として用いるＥ型偏光層の消衰係数の比と第３の偏光層の吸収軸角度と第２の偏光層の透過軸角度との差の関係を示す図である。
【図１０】ｋｘ／ｋｙ＝１０のときにｋｘ／ｋｚと第３の偏光層の吸収軸角度と第２の偏光層の透過軸角度との差との関係を示す図である。
【図１１】ｋｘ／ｋｙ＝５のときにｋｘ／ｋｚと第３の偏光層の吸収軸角度と第２の偏光層の透過軸角度との差との関係を示す図である。
【図１２】本発明の液晶表示装置の黒表示時の透過率の視野角依存性を示す図である。
【図１３】本発明の液晶表示装置のコントラスト比の視野角依存性を示す図である。
【図１４】本発明の液晶表示装置が黒表示のときの偏光状態をポアンカレ球を用いて模式的に示した説明図である。
【図１５】本発明とは液晶層の遅相軸の方向が異なる液晶表示装置が黒表示のときの偏光状態をポアンカレ球を用いて模式的に示した説明図である。
【図１６】本発明の液晶表示装置の他の実施形態を示すための説明図であり、本発明の主要部である１対のＯ型偏光層、液晶層、及びＥ型偏光層の位置と光学軸（吸収軸と液晶分子長軸）の関係の一例を示す図である。
【図１７】本発明の液晶表示装置の方位角０度、及び９０度におけるコントラスト比の視野角依存性を示す図である。
【図１８】本発明の液晶表示装置の他の実施形態を示すための説明図であり、本発明の主要部であるＯ型偏光層、液晶層、及びＥ型偏光層の位置と光学軸（吸収軸と液晶分子長軸）の関係の一例を示す図である。
【図１９】本発明の液晶表示装置の他の実施形態を示すための説明図であり、本発明の主要部であるＯ型偏光層、液晶層、及びＥ型偏光層の位置と光学軸（吸収軸と液晶分子長軸）の関係の一例を示す図である。
【図２０】本発明の液晶表示装置に係る液晶表示パネルの画素１の主要部の概略構成を示す断面図である。
【図２１】本発明の液晶表示装置に係る液晶表示パネルの画素１の主要部の概略構成を示す平面図である。
【図２２】本発明の液晶表示装置に係る液晶表示パネルの全体のレイアウトの一例を模式的に示すブロック図である。
【図２３】本発明の液晶表示装置に係る液晶表示パネルの表示領域に構成されたアクティブマトリクスの等価回路図である。
【図２４】本発明の液晶表示装置の主要部の構成を示す概略断面図である。
【図２５】本発明の液晶表示装置を構成する液晶表示パネルの画素の主要部の概略構成を示す断面図である。
【図２６】本発明の液晶表示パネルの画素の主要部の概略構成を示す平面図である。
【図２７】本発明の液晶表示装置を正面からみたときの第１の偏光板の吸収軸と、第２の偏光板の吸収軸と、第３の偏光層の吸収軸と、データ線の延在長手方向の関係の一例を示す説明図である。
【図２８】吸収軸が直交する１対のＯ型偏光層の視野角特性が劣化する原因の説明図である。
【図２９】従来技術の液晶表示装置の主要部の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明するが、種々の変更は可能であり、また、下記実施形態同士の組み合わせは本発明に包含されるものである。
本発明は偏光層を斜め方向から観察した際にＯ型偏光層とＥ型偏光層とで、吸収軸の変化の仕方に違いがあることを利用することで、斜め方向から観察した時の液晶表示装置のコントラスト比を効果的に向上するものである。さらに単にＯ型偏光層とＥ型偏光層を組み合わせるだけでは逆効果となる条件があることも考慮して、Ｅ型偏光層の吸収軸及びその配置位置と液晶層の状態を規定することで最も効果的な手段を実現するものである。
【００２４】
本発明の液晶表示装置は、互いの吸収軸が直交する１対のＯ型偏光層と、この１対のＯ型偏光層の間に配置する液晶層とを有し、さらにどちらか一方のＯ型偏光層と液晶層との間にＥ型偏光層を備えるものである。この際、Ｅ型偏光層の吸収軸は正面方向から観察した際、近接するＯ型偏光層の吸収軸と平行となるように構成する。さらに本発明の液晶表示装置では、液晶層を構成する液晶分子はホモジニアス配向しており、その分子長軸がＥ型偏光層の吸収軸と直交するように構成する。
【００２５】
図１は本発明の液晶表示装置の第１の実施形態を示すための説明図であり、本発明の主要部である１対のＯ型偏光層、液晶層、及びＥ型偏光層の位置と光学軸（吸収軸と液晶分子長軸）の関係の一例を示す図である。
【００２６】
図１に例示するように、本発明の液晶表示装置は、観察者側に配置する第１の偏光層２００及び照明装置（バックライト）側に配置する第２の偏光層２１０とを備える。第１の偏光層２００と第２の偏光層２１０は共にＯ型偏光層であり、これらの間には液晶層３００を備え、さらに液晶層３００と第１の偏光層２００との間に第３の偏光層２５０を備える。
【００２７】
ここで、観察者が液晶表示装置を観察する際の水平方向（左右方向）を基準とし、向かって右側方向を方位角０度とし、時計回りに方位角を規定すると、第１の偏光層２００の吸収軸は０度（及び１８０度）、第２の偏光層２１０の吸収軸は第１の偏光層２００と直交する角度、即ち９０度（及び２７０度）である。尚、偏光層の吸収軸や液晶の分子長軸（液晶層の遅相軸）の方位角は互いに１８０度ずれた２つの角度で定義できるが、以下の説明ではひとつの方位角のみを用いて説明する。
【００２８】
第３の偏光層２５０の吸収軸は近接する第１の偏光層２００の吸収軸と平行な０度とする。また、液晶層３００の遅相軸、即ち液晶層３００を構成する液晶分子の分子長軸の方向はＥ型偏光層である第３の偏光層２５０と直交する方位角９０度とする。
ここで、Ｏ型偏光層とＥ型偏光層について、面内方向で直交する２つの主軸（ｘ軸及びｙ軸）、及びこれらの軸と直交する厚み方向の軸（ｚ軸）で構成する直交座標系において、各軸方向の消衰係数ｋを用いて説明する。尚、消衰係数ｋと吸収係数ａとの間には、波長をλとすると式（１）の関係が有る。
【００２９】
[式１]
ａ＝４πｋ／λ    …  式（１）
【００３０】
つまり、波長を固定すれば消衰係数ｋと吸収係数ａは同じ様に取り扱うことができる。ここで、複屈折性を有する物質を取り扱う際に用いる屈折率楕円体と同様に、偏光層のように吸収に異方性のある物質を、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸に対する消衰係数ｋｘ、ｋｚ、ｋｙで表現する楕円体（以下、吸収楕円体と呼ぶ）を用いて検討する。
【００３１】
図２は、ｘ軸方向に吸収軸を有するＯ型偏光層を示す吸収楕円体の模式図である。本願明細書におけるＯ型偏光層の定義は、常光屈折率が異常光屈折率よりも小さく、常光線（Ordinary wave）の透過が異常光線（Extraordinary wave）よりも大きい偏光層のことである。また、Ｏ型偏光層は吸収軸の方向、即ちｘ軸方向の吸収係数ｋｘが、面内で吸収軸と直交する方向、即ちｙ軸方向の吸収係数ｋｙ、及び、厚み方向、即ちｚ軸方向の吸収係数ｋｚよりも大きく、ｋｙとｋｚが等しい、または実質的に等しいものである。
【００３２】
図３はＯ型偏光層を斜めから観察したときの吸収軸の説明図であり、吸収軸（ｘ軸）に対し時計回りに４５°傾いた方位において、斜め方向から観察したときの吸収楕円体を模式的に示す図である。偏光層を斜め方向から観察したときの吸収軸ＯＡの方向は吸収楕円体を、観察方向から見たときの原点を含む断面形状から判断できる。つまり、観察方向から見たときの原点を含む断面の形状は楕円となり、この楕円の長軸方向を吸収軸ＯＡと考える。例えばヨウ素系ポリマー偏光板のように、ｋｘ＞＞ｋｙ≒ｋｚであるＯ型偏光層の場合、斜め方向から観察したときの吸収軸ＯＡの方向はｘ軸方向と一致する。
【００３３】
図４はｘ軸方向に吸収軸を有するＥ型偏光層を示す吸収楕円体の模式図である。本願明細書におけるＥ型偏光層の定義は、色素分子の配列方向に対し、垂直な方向に吸収軸を有するものであり、異常光屈折率が常光屈折率よりも小さく、異常光線（Extraordinary wave）の透過率が常光線（Ordinary wave）よりも大きい偏光層のことである。また、Ｅ型偏光層は、吸収軸の方向、即ちｘ軸方向の吸収係数ｋｘと、厚み方向、即ちｚ軸方向の吸収係数ｋｚとが共に、面内で吸収軸と直交する方向、即ちｙ軸方向の吸収係数ｋｙよりも大きいものである。
【００３４】
図５はＥ型偏光層を斜めから観察したときの吸収軸の説明図であり、吸収軸（ｘ軸）に対し４５°傾いた方位において、斜め方向から観察したときの吸収楕円体を模式的に示す図である。偏光層を斜め方向から観察したときの吸収軸ＥＡの方向は吸収楕円体を観察方向から見たときの原点を含む断面の形状から判断できる。つまり、観察方向から見たときの原点を含む断面の形状は楕円となり、この楕円の長軸方向を吸収軸ＥＡと考えることができる。例えば、ｋｘ，ｋｚ＞ｋｙであるＥ型偏光層の場合、斜め方向から観察したときの吸収軸ＥＡの方向はｘ軸に対し、時計回りに角度βずれる。
【００３５】
つまり、Ｅ型偏光層とＯ型偏光層は、正面方向から観察した際に同じ方向に吸収軸（ＥＡ，ＯＡ）があっても、斜め方向から観察した場合には吸収軸（ＥＡ，ＯＡ）の方向が異なる。本発明はこの特性を利用するもので、Ｅ型偏光層のｋｘ、ｋｙ、ｋｚの大小関係を調整することで、角度βを制御し、互いの吸収軸が直交する一対のＯ型偏光層を斜め方向から観察したときの光漏れを抑制するものである。
【００３６】
ここで、図２８を参照して上記で説明したように、正面から観察したとき吸収軸が直交する一対のＯ型偏光層は、偏光層の吸収軸と平行な方位と異なる方位において、斜め方向から観察する場合、第１の偏光層の吸収軸２００Ａと第２の偏光層の吸収軸２１０Ａは直交の状態からずれてしまう（図２８（ｂ）参照）。このため、第２の偏光層の透過軸２１０Ｔと第１の偏光層の吸収軸２００Ａもずれてしまい光漏れが生じる。例えば、偏光層の吸収軸に対して方位角４５°（時計回り）、極角４５°（視野角４５°）の斜め方向から観察する場合、第２の偏光層の透過軸２１０Ｔと第１の偏光層の吸収軸２００Ａは角度α＝約１９．５°ずれて光漏れが生じる。この値は偏光層と空気の屈折率の違いを考慮していないが、例えば、偏光層の屈折率を１．５とすれば光の屈折により、偏光層内部での極角は２８．１°となり、第２の偏光層の透過軸２１０Ｔと第１の偏光層の吸収軸２００Ａは角度α＝約７．２°ずれることになる。
【００３７】
本発明はこの軸ずれをＥ型偏光層とＯ型偏光層を適切に組み合わせることで補償し、光漏れの抑制を実現するものである。つまり、Ｅ型偏光層を斜め方向から観察したときにその吸収軸がｘ軸となす角度β（図５参照）を、吸収軸が直交する一対のＯ型偏光層を斜め方向から観察したときの軸ずれ角度α（図２８（ｂ）参照）に少しでも近づける、より望ましくは角度βと角度αを一致させることで斜め方向での光漏れを抑制するものである。
換言すると、斜め方向から観察したときに、Ｅ型偏光層から構成される第３の偏光層（２５０）の吸収軸の角度がＯ型偏光層から構成される第２の偏光層（２１０）の透過軸角度に近づく、より望ましくは、第３の偏光層（Ｅ型，２５０）の吸収軸の角度が第２の偏光層（Ｏ型，２１０）の透過軸の角度と一致することで、第２の偏光層（Ｏ型，２１０）を透過した光は第３の偏光層（Ｅ型，２５０）で効率よく吸収されるため、斜め方向から観察した際の光漏れを抑制できる。
【００３８】
図６は、正面方向から観察した際、第１の偏光層及び第３の偏光層の吸収軸がｘ軸方向にあり、第２の偏光層の吸収軸がｙ軸方向にある場合に、ｘ軸に対し、時計回りに４５度傾いた方位において斜め方向から観察したときの、各偏光層の吸収軸角度の定義を説明するための図である。尚、ここでは、ｘ軸とｙ軸との中心軸、すなわち正面方向から観察した際、ｘ軸に対し、反時計回りに４５度傾いた軸を基準軸Ｍとし、図示のように、この軸を基準として時計回りに角度を定義する。具体的には第１の偏光層（Ｏ型，２００）の吸収軸の角度をθ１Ａ、第２の偏光層（Ｏ型，２１０）の透過軸の角度をθ２Ｔ、第３の偏光層（Ｅ型，２５０）の吸収軸の角度をθ３Ａとし、第１の偏光層（Ｏ型，２００）の吸収軸の角度と第２の偏光層（Ｏ型，２１０）の透過軸の角度の差をΔθ１２、第３の偏光層（Ｅ型，２５０）の吸収軸の角度と第２の偏光層（Ｏ型，２１０）の透過軸の角度の差をΔθ２３とする。
【００３９】
図７は第１の偏光層（Ｏ型，２００）の吸収軸をｘ軸と一致させたとき、ｘ軸に対して時計回りに４５度傾いた方位における第１の偏光層（Ｏ型，２００）の吸収軸角度θ１Ａ、第２の偏光層（Ｏ型，２１０）の透過軸の角度θ２Ｔ、及び、第１の偏光層（Ｏ型，２００）の吸収軸角度と第２の偏光層（Ｏ型，２１０）の透過軸角度の差Δθ１２の視野角（極角）依存性を示す図である。
図示のように、一対のＯ型偏光層の場合、視野角が大きくなると、第１の偏光層（Ｏ型，２００）の吸収軸角度θ１Ａは減少し、第２の偏光層（Ｏ型，２１０）の透過軸の角度θ２Ｔは増加する。このため、その差Δθ１２は大きくなる。つまり、視野角が大きくなると第２の偏光層（Ｏ型，２１０）を透過した光が第１の偏光層（Ｏ型，２００）で吸収される割合が低下して光漏れが大きくなる。
【００４０】
これに対し、本発明では第３の偏光層としてその吸収軸が、第１の偏光層（Ｏ型，２００）の吸収軸と平行なＥ型偏光層（２５０）を用いる。図８は第３の偏光層として、消衰係数が、ｋｘ＝ｋｚ＞ｋｙの関係を満足するＥ型偏光層を用いる場合に、ｘ軸に対し４５°（時計回り）の方位角における第３の偏光層（Ｅ型，２５０）の吸収軸角度θ３Ａ、第２の偏光層（Ｏ型，２１０）の透過軸の角度θ２Ｔ、及び、第３の偏光層（Ｅ型，２５０）の吸収軸角度と第２の偏光層（Ｏ型，２１０）の透過軸角度の差Δθ２３の視野角（極角）依存性を示す図である。
【００４１】
図示のように、視野角が大きくなると、第２の偏光層（Ｏ型，２１０）の透過軸の角度θ２Ｔは増加する。同様に、第３の偏光層としてＥ型偏光層を用いる場合、視野角が大きくなると第３の偏光層（Ｅ型，２５０）の吸収軸角度θ３Ａも増加し、特に消衰係数が、ｋｘ＝ｋｚ＞ｋｙの関係を満足する場合、第３の偏光層（Ｅ型，２５０）の吸収軸角度θ３Ａは第２の偏光層（Ｏ型，２１０）の透過軸の角度θ２Ｔとほぼ一致するため、その差Δθ２３は視野角によらずほぼ０度となる。このため、視野角が大きくなっても第２の偏光層（Ｏ型，２１０）を透過した光は第３の偏光層（Ｅ型，２５０）で効率よく吸収されるため、斜め方向から観察した際の光漏れを抑制することができる。
【００４２】
図９は、第３の偏光層として用いるＥ型偏光層の消衰係数の比と第３の偏光層の吸収軸角度と第２の偏光層の透過軸との差Δθ２３の関係を示す図である。
ｋｘ＝ｋｚの場合、つまり、ｋｘ／ｋｚ＝１．０の場合はｋｘ／ｋｙ、つまり、第３の偏光層の面内方向での吸収係数の比に関わらずΔθ２３は０度となり斜め方向から観察した際、効率よく光漏れを抑制できる。
但し、実際には消衰係数の関係が完全にｋｘ＝ｋｚ＞ｋｙとなるＥ型偏光層を実現することは容易ではない。ここで、ｋｘ／ｋｚ＝１．０の場合に対し、光漏れの増加割合が１％以内であれば、ｋｘ＝ｋｚの場合と同等の高い光漏れ抑制効果が得られると考えると、Δθ２３の絶対値が０．５７度以下であれば良い。具体的には、図９に示すように第３の偏光層の消衰係数がｋｘ／ｋｚ＝０．５の場合にはｋｘ／ｋｙ≧５、ｋｘ／ｋｚ＝２．０の場合にはｋｘ／ｋｙ≧１０の条件を満たせばよい。
【００４３】
尚、ｋｘ／ｋｙの値が大きくなるとΔθ２３の値は小さくなる傾向がある。このため、より高い光漏れ効果を得るためには、ｋｘ／ｋｙの値が高いこと具体的には５以上、より望ましくは１０以上とすることが望ましい。
また、ｋｘ／ｋｚ＝１．０以外の条件を考えると、ｋｘ／ｋｚの値は１．０よりも小さくする方がΔθ２３の値は小さくなり、斜め方向から観察した際により高い光漏れの抑制効果が得られる。つまり、ｋｘ／ｋｚ＝１．０とすることが困難な場合には、面内方向の消衰係数ｋｘよりも厚み方向の消衰係数ｋｚが大きくなるような偏光層を選択すれば、斜め方向から観察した際により高い光漏れ抑制の効果を得ることができる。
【００４４】
図１０及び図１１はそれぞれｋｘ／ｋｙ＝１０及びｋｘ／ｋｙ＝５のときの、ｋｘ／ｋｚと軸ずれ角度Δθ２３との関係を示す図である。上記のとおり、いずれの場合もｋｘ／ｋｚ＝１．０のとき、Δθ２３は０度となり、斜め方向から観察した際により高い光漏れ抑制の効果を得ることができる。
ここで、ｋｘ／ｋｚ＝１．０の場合と比べて光漏れの増加割合が１％以下に抑えられれば、ｋｘ＝ｋｚの場合と同等の高い光漏れ抑制効果が得られると考えると、Δθ２３の絶対値は０．５７度以下であれば良い。この場合、第３の偏光層（Ｅ型，２５０）の消衰係数がｋｘ／ｋｙ≧５であれば１．３≧ｋｘ／ｋｚ≧０．５、ｋｘ／ｋｙ≧１０であればｋｘ／ｋｚ≦２．０の条件を満たせばよい。
つまり、ｋｘ／ｋｙの値が大きくなればｋｘ／ｋｚの条件範囲は広くなる。
【００４５】
次に、液晶層の遅相軸の影響について説明する。上記のとおり、互いの吸収軸が直交する一対のＯ型偏光層（２００，２１０）において、斜め方向から観察した際に生じる光漏れは、吸収の異方性を上記のように消衰係数の比で規定したＥ型偏光層を適用することで抑制できる。このため、液晶層３００として、電圧無印加のときに光学的に等方な液晶、例えばブルー相とよばれる等方性液晶を用いれば、黒表示のときに斜め方向における光漏れが抑制される。このため、斜め方向のコントラスト比が高く広視野角な液晶表示装置を実現できる。
【００４６】
しかしながら、ＩＰＳ方式のように液晶層が電圧無印加のときに一軸性の屈折率異方性を有する場合には、液晶層３００の遅相軸、すなわち、液晶分子長軸の配向方向（液晶配向方向）と第３の偏光層２５０の吸収軸との関係を考慮する必要がある。
【００４７】
図１２は、本発明の液晶表示装置、即ち、第１の偏光層２００と第３の偏光層２５０の吸収軸を共に０度とし、第２の偏光層２１０の吸収軸を９０度、液晶層３００の遅相軸を９０度とする場合の黒表示の際の透過率の視野角依存性を示す図である。また、図１２は、第１の偏光層２００の吸収軸に対し、４５°傾いた方位角における視野角依存性を計算した結果であり、比較のため、液晶層３００の遅相軸角度を０度に変更し、第３の偏光層２１０の吸収軸と平行にする場合と、第３の偏光層２５０は設けない状態で液晶層３００の遅相軸角度を０度にする場合と９０度にする場合の結果についても併記した。尚、第３の偏光層２５０は、消衰係数がｋｘ／ｋｚ＝１．０、即ちｋｘ＝ｋｚで、なおかつ、ｋｘ／ｋｙ＝１０の関係を有する場合である。
【００４８】
本発明と第３の偏光層を設けない従来技術とを比較すると、第３の偏光層２５０を設ける本発明では、特に視野角が２０度以上の範囲で光漏れが抑制されて透過率が低くなっている。これは、第３の偏光層２５０が第２の偏光層２１０を通過した光を効果的に吸収するためである。
一方、本発明と同様に第３の偏光層を設ける場合であっても、液晶層３００の遅相軸を第３の偏光層２５０の吸収軸と平行とする条件では、第３の偏光層２５０を設けない条件よりも寧ろ斜め方向における光漏れは増加して透過率が高くなってしまう。
【００４９】
図１３は、図１２と同じ条件でコントラスト比の視野角依存性を計算した結果である。本発明と第３の偏光層を設けない従来技術とを比較すると、第３の偏光層２５０を設ける本発明では、特に斜め方向でのコントラスト比が向上し、より広視野角な液晶表示装置を実現できる。これは、黒表示の際、従来は漏れていた光を第３の偏光層２５０が効果的に吸収するためである。
一方、本発明と同様に第３の偏光層を設ける場合であっても、液晶層３００の遅相軸を第３の偏光層２５０の吸収軸と平行とする条件では、第３の偏光層を設けない条件よりも斜め方向におけるコントラスト比が低下してしまう。これは、黒表示の際に第３の偏光層を設けているにも関わらず斜め方向での光漏れが増加し透過率が高くなるからである。
【００５０】
このように本発明の重要な点のひとつは、斜め方向での光の漏れを抑制し、高いコントラスト比を得るためには正面から観察したときの液晶層の遅相軸をＥ型偏光層の吸収軸と直交させることである。
【００５１】
次に、この理由について簡単に説明する。図１４及び図１５は、液晶表示装置が黒表示のときの偏光状態をポアンカレ球を用いて模式的に示した説明図である。図１４は、本発明の液晶表示装置を第１の偏光層の吸収軸に対して４５°傾いた方位において斜め方向から観察したときの偏光状態を定性的に示す図である。また、図１５は、本発明と同様に第３の偏光層は備えるが、液晶層の遅相軸が第３の偏光層の吸収軸と平行な液晶表示装置を図１４と同様に斜め方向から観察したときの偏光状態を定性的に示す図である。
図中、第１の偏光層２００の吸収軸を１Ａ（●）、第２の偏光層２１０の透過軸を２Ｔ（○）、第３の偏光層２５０の吸収軸を３Ａ（■）で示し、液晶層通過後の偏光状態（□）についても併記した。尚、図１４及び図１５は、定性的な説明を目的としており、ポアンカレ球上の座標を厳密に示すものではない。
【００５２】
図１４に示すように、本発明の液晶表示装置では、第２の偏光層２１０を透過する光は液晶層３００を通過する際、その作用を受けず、第３の偏光層２５０に入射する。第３の偏光層２５０の吸収軸と第２の偏光層２１０の透過軸は一致しているため、第２の偏光層２１０を透過し、液晶層３００を通過する光は第３の偏光層２５０で効果的に吸収される。このように斜め方向における光漏れは減少し、高いコントラスト比が得られる。
【００５３】
一方、図１５に示すように、液晶層３００の遅相軸を第３の偏光層２５０の吸収軸と平行とする場合には第２の偏光層２１０を透過する光は液晶層３００を通過する際、その作用を受けて偏光状態が変化する（図中（１）で示す矢印の動き）。このため、第３の偏光層２５０に入射する光の偏光状態は第３の偏光層２５０の吸収軸とずれてしまい、第３の偏光層２５０で十分に吸収されない。第３の偏光層２５０を通過した光は第１の偏光層２００の吸収軸とも一致しないので、第１の偏光層２００でも十分に吸収されず光漏れとなる。
【００５４】
このように、斜め方向における光漏れを抑制するには、正面から観察したときの液晶層３００の遅相軸を第３の偏光層２５０、即ち、Ｅ型偏光層の吸収軸と直交するように配置することが極めて重要である。
【００５５】
尚、Ｏ型偏光層としてヨウ素系ポリマー偏光板を用いる場合、保護層としてトリアセチルセルロースフィルムを使用することがある。この場合、トリアセチルセルロースフィルムは面内方向の屈折率異方性は無視できる程小さいが厚み方向の屈折率は面内方向の屈折率と比べると有意な差がある。偏光層の保護層に複屈折性がある場合にも、その複屈折性が小さければ本発明の概念は有効であり定性的には上記効果と同様な効果を得ることができる。しかしながら、より高い効果を得るには偏光層の保護層として光学的に等方な透明体を用いる、もしくは、保護層の複屈折性をも考慮した光学設計を実施するとよい。
【００５６】
なお、本実施形態の液晶表示装置は、液晶表示パネルを備える。液晶表示パネルは、図１に示す、第１乃至第３の偏光層（２００，２１０，２５０）及び液晶層３００を有し、更に図示していないが、間に液晶層３００を挟持する第１及び第２の透明基板を有する。本実施形態において、第１の偏光層２００は第１の透明基板の液晶層側の面とは反対側の面に配置され、第２の偏光層２１０は第２の透明基板の液晶層３００側の面とは反対側（バックライト側）の面に配置され、第３の偏光層２５０は第１の透明基板と第１の偏光層２００との間に配置される。
なお、上記のように、各偏光層は透明基板の液晶層側の面とは反対側の面に配置されることが現実的ではあるが、本発明はこれに限定されるものではなく、各偏光層と液晶層との位置および光学軸（吸収軸と液晶分子長軸）の関係が図１に示す条件であれば効果が得られるものである。
【００５７】
図１６は、本発明の液晶表示装置の他の実施形態（第２の実施形態）を示すための説明図であり、本発明の主要部である１対のＯ型偏光層、液晶層、及びＥ型偏光層の位置と光学軸（吸収軸と液晶分子長軸）の関係の一例を示す図である。図１６に例示する液晶表示装置は、図１を参照して説明した液晶表示装置において、第３の偏光層２５０の配置位置を第１の偏光層２００と液晶層３００との間から、第２の偏光層２１０と液晶層３００との間に変更したものである。このため、図１を参照して説明した液晶表示装置と同様の部分については説明を省略する。
【００５８】
図１６に示す液晶表示装置では本発明の特徴を満たすため、Ｅ型偏光層からなる第３の偏光層２５０の吸収軸を近接する第２の偏光層２１０の吸収軸と平行な９０度とし、液晶層３００の遅相軸は第３の偏光層２５０の吸収軸と直交するよう０度とする。この場合も上記説明と同様、斜め方向において光漏れが抑制され、コントラスト比が向上するという効果が得られる。つまり、正面方向からみると吸収軸が直交している１対のＯ型偏光層（２００，２１０）を斜め方向から観察するときに生じる光漏れを第３の偏光層２５０として上記と同じ消衰係数の関係を持つＥ型偏光層によって抑制することができる。この際、液晶層３００の遅相軸は第３の偏光層２５０の吸収軸と直交する条件としているため、液晶層３００の複屈折性の影響を受けて効果を損なうことがない。
【００５９】
なお、本実施形態の液晶表示装置は、液晶表示パネルを備える。液晶表示パネルは、図１６に示す、第１乃至第３の偏光層（２００，２１０，２５０）及び液晶層３００を有し、更に図示していないが、間に液晶層３００を挟持する第１及び第２の透明基板を有する。本実施形態において、第１の偏光層２００は第１の透明基板の液晶層側の面とは反対側の面に配置され、第２の偏光層２１０は第２の透明基板の液晶層３００側の面とは反対側（バックライト側）の面に配置され、第３の偏光層２５０は第２の透明基板と第２の偏光層２００との間に配置される。
なお、上記のように、各偏光層は透明基板の液晶層側の面とは反対側の面に配置されることが現実的ではあるが、本発明はこれに限定されるものではなく、各偏光層と液晶層との位置および光学軸（吸収軸と液晶分子長軸）の関係が図１６に示す条件であれば効果が得られるものである。
【００６０】
このように、図１を参照して説明した第１の実施形態の液晶表示装置と図１６を参照して説明した第２の実施形態の液晶表示装置では基本的な効果は同じだが、本発明では用途に応じてより効果が高い条件を選択することが可能である。そこで、次に、本発明の液晶表示装置において、第３の偏光層２５０の吸収軸とコントラスト比の視野角依存性との関係について説明する。
【００６１】
図１７は、本発明の液晶表示装置のコントラスト比の視野角依存性を示す図であり、具体的には第１の偏光層２００と第３の偏光層２５０の吸収軸を共に０度とし、第２の偏光層２１０の吸収軸を９０度、液晶層３００の遅相軸を９０度としたとき、すなわち、図１を参照して説明した第１の実施形態において、方位角０度、及び９０度におけるコントラスト比の視野角依存性の計算結果である。比較のため、第３の偏光層を設けない場合についても併記した。尚、第３の偏光層２５０は、消衰係数がｋｘ／ｋｚ＝１．０、即ちｋｘ＝ｋｚで、なおかつ、ｋｘ／ｋｙ＝１０の関係を有する場合についての計算結果である。
【００６２】
図示のように、方位角０度では、方位角９０度の場合よりも斜め方向においてより高いコントラスト比が得られる。つまり、第３の偏光層２５０の吸収軸と平行な方位では、第３の偏光層２５０の吸収軸と直交する方位よりも広い視野角が得られる。このため、特に水平方向（左右方向）において広い視野角が求められる車載用表示装置やテレビなどの用途に対しては、第３の偏光層２５０の吸収軸を画面の水平方向と平行にする構造が望ましいことになる。つまり、より広い視野角が求められる方位に対し、第３の偏光層２５０の吸収軸が平行になる構造を選択すればよい。
【００６３】
次に、本発明の液晶表示装置の他の実施形態について説明する。図１８は、本発明の液晶表示装置の他の実施形態（第３の実施形態）を示すための説明図であり、本発明の主要部であるＯ型偏光層、液晶層、及びＥ型偏光層の位置と光学軸（吸収軸と液晶分子長軸）の関係の一例を示す図である。図１８に例示する液晶表示装置は、図１を参照して説明した第１の実施形態の液晶表示装置において、第１の偏光層をＥ型偏光層に変更し、第３の偏光層を除去したものである。このため図１を参照して説明した第１の実施形態の液晶表示装置と同じ部分については同じ符号を用い説明は省略する。
【００６４】
図１８に示す第３の実施形態の液晶表示装置は、換言すると図１を参照して説明した液晶表示装置において、第１の偏光層２００を取り除き、第３の偏光層２５０を第１の偏光層２０１と読み替えたものである。このためＥ型偏光層からなる第１の偏光層２０１はその吸収軸が０度であり、液晶層３００の遅相軸と第２の偏光層２１０の吸収軸はＥ型偏光層である第１の偏光層２０１の吸収軸と直交する９０度である。この場合も上記説明と同様、斜め方向において光漏れが抑制され、コントラスト比が向上するという効果が得られる。つまり、正面方向からみると吸収軸が直交している１対のＯ型偏光層を斜め方向から観察するときに生じる光漏れは、どちらか一方の偏光層をＥ型偏光層に変更する、すなわち、第１の偏光層２０１を上記第３の偏光層２５０と同じ消衰係数の関係を持つＥ型偏光層に置き換えることで抑制される。この際、液晶層３００の遅相軸をＥ型偏光層である第１の偏光層２０１の吸収軸と直交する条件としているため、液晶層３００の複屈折性の影響を強く受けて効果を損なうことがない。これらの原理は図１を参照して説明した液晶表示装置と同様である。
【００６５】
なお、本実施形態の液晶表示装置は、液晶表示パネルを備える。液晶表示パネルは、図１８に示す、第１乃至第２の偏光層（２０１，２１０）及び液晶層３００を有し、更に図示していないが、間に液晶層３００を挟持する第１及び第２の透明基板を有する。本実施形態において、第１の偏光層２０１は第１の透明基板の液晶層側の面とは反対側の面に配置され、第２の偏光層２１０は第２の透明基板の液晶層３００側の面とは反対側（バックライト側）の面に配置される。
なお、上記のように、各偏光層は透明基板の液晶層側の面とは反対側の面に配置されることが現実的ではあるが、本発明はこれに限定されるものではなく、各偏光層と液晶層との位置および光学軸（吸収軸と液晶分子長軸）の関係が図１８に示す条件であれば効果が得られるものである。
【００６６】
次に、本発明の液晶表示装置の他の実施形態について説明する。図１９は、本発明の液晶表示装置の他の実施形態（第４の実施形態）を示すための説明図であり、本発明の主要部であるＯ型偏光層、液晶層、及びＥ型偏光層の位置と光学軸（吸収軸と液晶分子長軸）の関係の一例を示す図である。図１９に例示する液晶表示装置は、図１６を参照して説明した第２の実施形態の液晶表示装置において、第２の偏光層をＥ型偏光層に変更し、第３の偏光層を除去したものである。このため、図１６を参照して説明した第２の実施形態の液晶表示装置と同じ部分については同じ符号を用い説明は省略する。
【００６７】
図１９に示す液晶表示装置は、換言すると図１６を参照して説明した第２の実施形態の液晶表示装置において、第２の偏光層２１０を取り除き、第３の偏光層２５０を第２の偏光層２１１と読み替えたものである。このためＥ型偏光層からなる第２の偏光層２１１はその吸収軸が９０度であり、液晶層３００の遅相軸と第１の偏光層２００の吸収軸はＥ型偏光層である第２の偏光層２１１の吸収軸と直交する０度である。この場合も上記説明と同様、斜め方向において光漏れが抑制され、コントラスト比が向上するという効果が得られる。つまり、正面方向からみると吸収軸が直交している１対のＯ型偏光層を斜め方向から観察するときに生じる光漏れは、どちらか一方の偏光層をＥ型偏光層に変更する、すなわち、第２の偏光層２１１を上記第３の偏光層２５０と同じ消衰係数の関係を持つＥ型偏光層に置き換えることで抑制される。この際、液晶層３００の遅相軸はＥ型偏光層である第２の偏光層２１１の吸収軸と直交する条件としているため、液晶層３００の複屈折性の影響を受けて効果を損なうことがない。これらの原理は図１や図１６を参照して説明した上記液晶表示装置と同様である。
【００６８】
なお、本実施形態の液晶表示装置は、液晶表示パネルを備える。液晶表示パネルは、図１９に示す、第１乃至第２の偏光層（２００，２１１）及び液晶層３００を有し、更に図示していないが、間に液晶層３００を挟持する第１及び第２の透明基板を有する。本実施形態において、第１の偏光層２００は第１の透明基板の液晶層側の面とは反対側の面に配置され、第２の偏光層２１１は第２の透明基板の液晶層３００側の面とは反対側（バックライト側）の面に配置される。
なお、上記のように、各偏光層は透明基板の液晶層側の面とは反対側の面に配置されることが現実的ではあるが、本発明はこれに限定されるものではなく、各偏光層と液晶層との位置および光学軸（吸収軸と液晶分子長軸）の関係が図１９に示す条件であれば効果が得られるものである。
【００６９】
表１に、ＩＰＳ方式の液晶表示装置のように黒表示のとき、液晶層が一軸異方性の光学特性を示す液晶表示装置において、Ｅ型偏光層を適用する場合の組み合わせと視野角拡大効果との関係を示す。上記説明のようにＥ型偏光層を液晶層の観察者側、もしくはバックライト側のどちらか一方に配置し、正面方向から観察した際、Ｅ型偏光層の吸収軸に対して液晶層の遅相軸が直交するように構成することで斜め方向の光漏れが低減し、コントラスト比が向上して広い視野角が得られる。
【００７０】
【表１】
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【００７１】
尚、上記説明ではいずれの場合においても観察者側に配置する偏光層の吸収軸が０度、つまり、水平方向（左右方向）の場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわちＯ型偏光層の吸収軸とＥ型偏光層の吸収軸、及び液晶層の遅相軸との相対的な関係が本発明と一致していれば、上記以外の条件においても、斜め方向の光漏れが抑制され、コントラスト比が向上するという本発明の効果が得られることは自明である。
【００７２】
以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明するが、種々の変更は可能であり、上記実施の形態や下記実施例の組み合わせは、本発明に包含されるものである。
【００７３】
〔実施例１〕
図２０は、本発明の液晶表示装置に係る液晶表示パネルの画素１の主要部の概略構成を示す断面図である。また、図２１は、本発明の液晶表示装置に係る液晶表示パネルの画素１の主要部の概略構成を示す平面図である。尚、図２０は、図２１のＡ−Ａ’線に沿った断面構造を模式的に示す図である。また、図２２は、本発明の液晶表示装置に係る液晶表示パネル１００の全体のレイアウトの一例を模式的に示すブロック図である。
【００７４】
本発明の液晶表示装置は、図２２に示す液晶表示パネル１００を備える。図２２に示すように、液晶表示パネル１００は、第２の透明基板１１１の中央部を含む領域に表示領域２が設けられる。図２２の図面に向かって、表示領域２の上側には、データ線（信号線）７に対して画像信号を出力するデータ駆動回路３、左側には、ゲート線（走査線）８に対して走査信号を出力する走査駆動回路４が設置されている。これらの駆動回路３，４は、Ｎチャネル型とＰチャネル型の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Thin Film Transistor）による相補型回路から構成されるシフトレジスタ回路，レベルシフタ回路，アナログスイッチ回路などから構成される。液晶表示パネル１００は、従来のアクティブマトリクス駆動型の液晶表示パネルと同様、複数のゲート線８と、該ゲート線８の延在方向に対して交差する方向に延在させた複数のデータ線７が設けられており、ゲート線８とデータ線７とが交差するところにマトリクス状に副画素（サブピクセル）が配置される。
【００７５】
ここで、文字やグラフィックを表示する最小単位のものをドットと呼ぶが、この最小単位のドット（ピクセル）を本願明細書では画素と呼ぶ。カラー表示においては、一般的に、画素を（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の３色に分割するためにＲＧＢの３色を一まとめにして画素（ピクセル）と呼び、ＲＧＢで分割した３分の１（１／３）ドットをサブ画素（副画素，サブピクセル）と呼ぶが、本願明細書ではＲＧＢで分割した３分の１（１／３）ドットも単に画素と呼ぶ。
【００７６】
図２０に示すとおり、本発明に係る液晶表示パネル１００は、絶縁性を有し、平坦かつ透明で光学的に等方な透明体からなる第１の透明基板１１０および第２の透明基板１１１と、これら基板の間に挟持される液晶層３００とを有する。第１の透明基板１１０および第２の透明基板１１１としてはガラスが一般的であり、上記要件を満たし、さらに耐熱性や耐久性を改良した高分子フィルムを用いることができる。
【００７７】
第１の透明基板１１０は、液晶層３００側の面に、カラーフィルターや、配向膜（いずれも不図示）が積層されている。カラーフィルターは、個々の画素が担当する色、例えば赤色、緑色、青色などの加法混色の３原色、あるいは、黄色、マゼンタ色、シアン色など減法混色の３原色、あるいは青緑色や黄緑色など、その副画素に所望の色を透過するものを用いる。
【００７８】
第２の透明基板１１１は、液晶層３００側の面に、スイッチング素子１２０を備える。スイッチング素子１２０は、ポリシリコンやアモルファスシリコンあるいは有機物からなる半導体層を備える薄膜トランジスタから構成される。ここでは１例としてポリシリコンからなる薄膜トランジスタの場合を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。ポリシリコン薄膜トランジスタからなるスイッチング素子１２０は、ソース・ドレイン領域やチャネル領域となる半導体層１２１などを含むポリシリコン層の上にゲート絶縁層１２２、ゲート電極１２３、第１の層間絶縁層１２４、電極層１２５Ａ、電極層１２５Ｂ、第２の層間絶縁層１２６を有する。
【００７９】
ゲート絶縁層１２２、第１の層間絶縁層１２４は例えばＳｉＯｘ（酸化シリコン）からなり、第２の層間絶縁層１２６は例えばＳｉＮｘ（窒化シリコン）からなる。
電極層１２５Ａおよび電極層１２５Ｂとしては金属電極材料を用いればよく、例えばアルミニウム層の上下をチタン（Ｔｉ）やタングステン（Ｗ）などでサンドイッチした三層積層構造の膜を用いることができるが、これに限定されるものではない。電極層１２５Ａおよび電極層１２５Ｂは、第１の層間絶縁層１２４に形成した開口を通して、半導体層１２１のソース領域とドレイン領域とそれぞれ電気的に接続される。
【００８０】
尚、スイッチング素子１２０と第２の透明基板１１１との間には、透明基板１１１から半導体層１２１やゲート絶縁層１２２へのＮａやＫなどのイオンの混入をブロックするために下地膜１１３を設けると良い。下地膜１１３は、透明基板１１１側から順にＳｉＮｘなどからなる層とＳｉＯｘなどからなる層を積層した構造とする。
【００８１】
スイッチング素子１２０の上には絶縁層１２７が設けられる。この絶縁層１２７は絶縁のほか、スイッチング素子１２０や配線などによる段差を平坦化する機能を有する。段差を平坦化するには溶液状態で層形成可能な材料が望ましい。従って、絶縁層１２７としては有機系の材料、あるいは溶剤に分散させ塗布成膜を可能とした無機材料を用いることができる。絶縁層１２７はバックライトからの光を効率よく通過させるために可視光に対する吸収が小さい透明な材料が望ましい。従って、絶縁層１２７としては感光性のポリイミドやアクリル系樹脂などの有機材料が望ましい。
【００８２】
絶縁層１２７の上には共通電極１７０が形成される。共通電極１７０は透明な導電材料で構成する。共通電極１７０としては例えばＩＴＯ（Indium tin oxide）が好適であり、ＩｎＺｎＯなどその他の透明な導電材料を使用することも出来る。
【００８３】
共通電極１７０の上層には絶縁層１８０が形成され、さらにその上に画素電極１９０が形成される。絶縁層１８０としては可視光に対して透明な絶縁材料が良く、ポリイミド系やアクリル系などの透明樹脂材料、あるいはＳｉＯｘ（酸化シリコン）やＳｉＮｘ（窒化シリコン）などの透明な無機材料が使用できる。
【００８４】
画素電極１９０は透明な導電材料で構成することが望ましく、共通電極１７０と同様、例えばＩＴＯ（Indium tin oxide）が好適であり、ＩｎＺｎＯなどその他の透明な導電材料を使用することも出来る。また、画素電極１９０は絶縁膜１８０、共通電極１７０、絶縁層１２７、絶縁層１２６を貫通する開口（スルーホール）１９５を介して、スイッチング素子１２０を構成する電極層１２５Ａと電気的に接続される。スルーホール１９５は、直接、画素電極と同じ導電材料で充填する、或いは、電極層１２５Ａと画素電極１９０を構成する電極材料の接触性を高めるために図示しない中間層を設けても良い。
【００８５】
尚、共通電極１７０は、スルーホール１９５の部分に画素電極１９０と接触することがない十分な大きさの開口を設け、絶縁層を介して完全に分離する。
画素電極１９０は、図２１に例示するとおり、櫛歯状に形成される。また、電極層１２５Ｂはデータ線７と接続され、ゲート電極１２３はゲート線８と接続されるが、それぞれデータ線７を引き出して電極層１２５Ｂとし、ゲート線８を引き出してゲート電極１２３としても良い。
【００８６】
絶縁層１８０及び画素電極１９０の上にはこれらを被覆する配向膜（不図示）が形成される。配向膜は、第１の透明基板１１０に形成される配向膜と同様、ポリイミド系高分子、あるいはダイヤモンドライクカーボンなどを用いる。
【００８７】
第１の透明基板１１０と第２の透明基板１１１は配向膜形成面を向かい合わせ、図示しないスペーサ−により一定の間隙を設けた状態で枠状のシール材で周囲を接着することで内部に空間を形成する。この空間に誘電異方性が正のネマチック液晶を封入し、封止することで液晶層３００が設けられる。液晶層３００は、第１の透明基板１１０と第２の透明基板１１１上に形成された配向膜に施される配向処理により、その液晶分子長軸の配向方向が規定される。液晶層３００の液晶配向方向は、２枚の透明基板１１０，１１１間で捩じれのない、いわゆるホモジニアス配向とする。
【００８８】
液晶層３００の厚さｄは液晶材料の屈折率異方性をΔｎとすると、リタデーションΔｎｄが１／２波長、つまり、波長５５０ｎｍの光に対してはΔｎｄが２７５ｎｍとなる厚さｄを選択すると良い。但し、実際の液晶表示パネルでは、液晶層に電圧を印加した際、液晶分子は一様に配向変化しないため、より明るい表示を得るためには液晶層３００のリタデーションΔｎｄは１／２波長よりも多少多め、例えば、波長５５０ｎｍの光に対しては２７５ｎｍ≦Δｎｄ≦４００ｎｍの範囲内から適切な厚さｄを選択するとよい。
【００８９】
第１の透明基板１１０と第２の透明基板１１１の液晶層３００とは反対側の面には、それぞれ第１の偏光層２００と第２の偏光層２１０が配置される。
第１の偏光層２００及び第２の偏光層２１０はＯ型偏光層であり、例えば延伸したポリビニルアルコールにヨウ素を吸着させることにより偏光機能を付与した膜の両面に、トリアセチルセルロースの保護層を施したものを用いることができる。
【００９０】
第１の偏光層２００と第１の透明基板１１０との間には、第３の偏光層２５０が形成される。
第３の偏光層２５０はＥ型偏光層である。第３の偏光層２５０としては、例えば特許文献２や特許文献３、あるいは非特許文献２に記載されているような２色性色素からなるリオトロピック液晶を第１の偏光層、もしくは、第１の透明基板上に塗布し形成することで実現きる。例えば、第３の偏光層の材料として２色性色素からなるリオトロピック液晶を用いる場合、塗膜に応力を加えながら塗布できる塗布装置を用いると良い。例えば、スリットダイコーターは溶液状態の偏光層材料を塗布面に供給しつつ、当該材料へ圧力を加えながら塗布方向に引き伸ばすことができる。この工程により染料は配向し、固定化することでＥ型偏光層を形成することができる。この場合、偏光層の吸収軸は塗布方向と直交する方向となる。
【００９１】
尚、偏光層を塗布する面に色素の配向性を高めるために、配向膜などを用いて下地処理を施すようにしてもよい。配向膜としては、ポリイミド系高分子、あるいはダイヤモンドライクカーボンなどを用いることができる。配向膜がポリイミド系高分子の場合は、ラビング処理、あるいは偏光紫外線の照射により、所望の方向に配向規制力を発生させるようにするとよい。また、偏光層としては、それ自身に直線偏光を照射することで２色性を発現するような材料を用いても良い。
【００９２】
尚、本発明は第３の偏光層２５０の材料やプロセスを限定するものではなく、どのような方法であっても、消衰係数が上記説明のようにｋｘ／ｋｙ≧５の場合には１．３≧ｋｘ／ｋｚ≧０．５、ｋｘ／ｋｙ≧１０であればｋｘ／ｋｚ≦２．０の条件を満たすＥ型偏光層であれば良い。
また、上記理由からより望ましくは、ｋｘ＝ｋｚ＞ｋｙの関係を満たすＥ型偏光層となればよい。
【００９３】
第１の偏光層２００に第３の偏光層２５０を形成した場合は、第３の偏光層２５０と第１の透明基板１１０を透明な接着剤を用いて接着する。あるいは、第３の偏光層２５０を第１の透明基板１１０に形成した場合は、第１の偏光層２００と第３の偏光層２５０を透明な接着剤を用いて接着する。また、第２の偏光層２１０は第２の透明基板１１１に透明な接着剤により接着する。
【００９４】
図２１には、正面からみたときの第１の偏光層２００の直線偏光の吸収軸２００Ａと、第２の偏光層２１０の直線偏光の吸収軸２１０Ａと、第３の偏光層２５０の吸収軸２５０Ａと、液晶層３００の液晶分子長軸の方向（液晶配向方向）３００Ａと、データ線の延在方向７Ａとの関係の一例を示す説明図を併記した。すなわち、本液晶表示装置では、第１の偏光層（Ｏ型，２００）と第２の偏光層（Ｏ型，２１０）の吸収軸（２００Ａ，２１０Ａ）は直交しており、第３の偏光層（Ｅ型，２５０）の吸収軸２５０Ａは第１の偏光層（Ｏ型，２００）の吸収軸２００Ａと平行で、さらに液晶層３００の遅相軸（液晶分子長軸の方向、即ち、液晶配向方向３００Ａ）は第３の偏光層（Ｅ型，２５０）の吸収軸２５０Ａと直交する。
【００９５】
本実施例の液晶表示装置では、櫛歯状の画素電極１９０の線状部分をデータ線７の延在方向７Ａに対して傾けている。具体的には画素の上部と下部とで異なる回転方向に同じ角度γだけ傾けている。データ線７の延在方向７Ａに対する画素電極１９０の屈曲角度、すなわち液晶配向方向３００Ａに対する画素電極１９０（線状部分）の傾き角度γは５度から３０度の範囲内に設定されるが、液晶分子の配向の安定性や表示の明るさを考慮すると角度γは７度から１５度の範囲から選ぶことが望ましい。
【００９６】
また、無効な領域を減らすために図示の通り、画素電極の屈曲形状に対応してデータ線７も画素電極と同じように角度γで屈曲させることが望ましい。
尚、本実施例では、第３の偏光層２５０の吸収軸２５０Ａはデータ線７の延在長手方向７Ａと直交する方向である。このため第３の偏光層２５０が２色性色素からなるリオトロピック液晶であり、第１の透明基板１１０上にせん断応力を掛けながら塗布することで実現する場合にはその塗布方向をデータ線の延在方向と平行な方向、つまり、第１の透明基板１１０の辺に平行な方向とすればよい。この場合は、例えばスリットダイコーターなどで第３の偏光層材料を塗布することを考慮すると、基板上に偏光層材料が塗布できない無効な領域が小さくできるという利点がある。また、第１の透明基板１１０を１枚の大きなマザー基板から切り出す場合は、マザー基板上において偏光層材料を塗布できない無効な領域を小さくできる。このため１枚のマザー基板からより多くの第１の透明基板を効率よく取得できるためコストを下げられるという効果がある。
【００９７】
図２３は、本発明の液晶表示装置に係る液晶表示パネル１００の表示領域２に構成されたアクティブマトリクスの等価回路図である。液晶表示パネル１００は、従来のアクティブマトリクス駆動型の液晶表示パネルと同様、複数のゲート線８と、該ゲート線８の延在方向に対して交差する方向に延在させた複数のデータ線７が設けられており、図２３に示すようにｍ本のゲート線Ｇ１，Ｇ２，…，Ｇｍとｎ本のデータ線Ｄ１，Ｄ２，…，Ｄｎとの交差するところにマトリクス状に画素１が配置される。また、共通電極は少なくともゲート線８と同じ方向に延在するように形成すればよく、図２３では便宜上、ｍ本の共通電極ＣＴ１，ＣＴ２，…，ＣＴｍと表記している。あるいはゲート線８と同じ方向に延在する共通電位配線をｍ本設けて、各画素１に形成する共通電極を接続するようにしても良い。あるいは、共通電極はスルーホールなど不要な部分を除いて表示領域の全域を覆うように形成しても良い。いずれにしても共通電極は所定の電位に制御できるように接続する。
【００９８】
各画素１は等価回路図では画素電極と共通電極とこれら電極に挟まれた絶縁層１８０により形成される容量素子（蓄積容量）Ｃｓｔと、液晶層により形成される容量素子Ｃｌｃと、スイッチング素子１２０を有する。
画素１の駆動は１行目のゲート線Ｇ１からターンオン電圧を順次供給し、１フレーム期間内にｍ行のゲート線に対して順次この電圧（走査信号）を供給する。走査信号によってスイッチング素子１２０がオン状態になると、データ線７から画像信号に応じた電圧がスイッチング素子１２０を介して画素電極に供給される。つまり、あるゲート線にターンオン電圧が供給されている間はそのデータ線に接続されたスイッチング素子は全てオン状態となり、それに同期してｎ列のデータ線にデータ電圧が供給される。すなわち、液晶表示パネル１の駆動方法は従来のアクティブマトリクス駆動型のＩＰＳ方式の液晶表示装置と同じであるので詳細な説明は省略する。
【００９９】
図２４は、本発明の液晶表示装置の主要部の構成を示す概略断面図である。この液晶表示装置は液晶表示パネル１００と、その背面に配置するバックライト１０とから構成される。液晶表示パネル１００は上記説明の通り、第１の透明基板１１０と第２の透明基板１１１を有する。
【０１００】
一般に第２の透明基板１１１は第１の透明基板１１０よりも大きな基板とし、第２の透明基板１１１の第１の透明基板１１０側の面上であって、第１の透明基板１１０に覆われない領域に画像信号などの映像情報を電気的信号として外部と接続する領域を有する。つまり、液晶表示パネル１００は第２の透明基板１１１上であって、第１の透明基板１１０が重なっていない領域にフレキシブルプリント回路板（ＦＰＣ）５０を備え、このＦＰＣ５０を介して外部と電気的に接続する。また、この領域には必要に応じてドライバとして機能する半導体チップ（不図示）を実装してもよい。
【０１０１】
バックライト１０は、液晶表示パネル１００の表示領域２をその背面側から照明するものである。バックライト１０としては、エッジライト方式（導光体方式）、直下方式（反射板方式）、面状光源方式などがある。バックライト１０は、これらの方式やその他の方式の中から用途や目的、表示領域の大きさに合わせて最適な方式を選べばよい。ここでは、エッジライト方式のバックライトについて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【０１０２】
バックライト１０は、裏面に白色顔料によるドット印刷、或いは微細な凹凸形状やレンズ形状等の光の進行方向を変える手段を形成した透明な樹脂からなる導光体１２と、導光体１２の端面に配置した光源１１と、導光体１２の裏面側に配置した反射シート１３と、導光体１２の表面側に配置したプリズムシートや、拡散シートなどの光学フィルム類１４とを有する。
【０１０３】
光源１１としては冷陰極管や熱陰極管などの線状光源や発光ダイオード（ＬＥＤ）などの点状光源を使用することができる。ここでは以下、光源１１としてＬＥＤを使用する場合を説明するが本発明はこれに限定されるものではない。光源１１としてＬＥＤを用いる場合は、光源からの光を導光体１２に効率よく入射させるため、図示しない反射体を設けたり、ＬＥＤの発光部の周囲に形成するモールド樹脂の形状を工夫すると良い。
【０１０４】
この構成において、光源１１から出射し、導光体１２に入射する光は全反射しながら導光体１２内を伝播する。導光体１２内を伝播する光のうち導光体裏面に施された、光の進行方向を変える手段に至った光は、その進行方向が変わり、導光体１２の表面側から出射する。導光体１２から出射する光は、プリズムシートや拡散シートなどの光学フィルム類１４により出射角度の分布や、面内での輝度分布が調整された後、液晶表示パネル１００に照射される。
【０１０５】
バックライト１０から出射し、液晶表示パネル１００に照射される光は第２の偏光層２１０を通過した後、液晶層３００を通過して、第３の偏光層２５０に入射する。
この際、映像情報発生部（不図示）から伝えられる映像情報に対応した駆動電圧を画素電極１９０に印加し、画素電極１９０と共通電極１７０との間に電位差を生じさせ電界を形成することで液晶分子の配向方向を変えることが出来る。この作用により液晶層３００を通過する光の偏光状態を変化させて、第３の偏光層２５０及び、第１の偏光層２１０を透過する光の量を制御することができる。
【０１０６】
例えば、駆動電圧が０Ｖ、つまり、画素電極１９０と共通電極１７０とに電位差がなく電界が形成されない場合、液晶分子の配向方向は変わらないので液晶層３００を通過する光の偏光状態は維持される。このため、液晶層３００を通過する光は、第３の偏光層２５０と第１の偏光層２１０で吸収されて黒（暗）表示となる。
【０１０７】
一方、所定の駆動電圧を画素電極１９０に印加し、共通電極１７０との間に所定の電界を形成すると、液晶の配向方向が変わり、液晶層３００を通過する光の偏光状態は変化する。このため、液晶層３００を通過する光はその偏光状態の変化に応じて第３の偏光層２５０及び第１の偏光層２１０を透過して所定の明るさの表示となる。つまり、駆動電圧が零の場合に黒（暗）表示となり、所定の駆動電圧が印加されると明表示となる、所謂、ノーマリーブラック型となる。
【０１０８】
本実施例の液晶表示装置は、第３の偏光層２５０の消衰係数が上記条件を満たすＥ型偏光層であり、正面から観察したときに第３の偏光層２５０の吸収軸２５０Ａと液晶層３００の遅相軸が直交する。このため、図１を参照して説明したように、黒表示の際に斜め方向における光漏れが減少するため高いコントラスト比が得られる。つまり、広視野角な液晶表示装置を実現できる。
【０１０９】
〔実施例２〕
次に、本発明の他の実施例について説明する。図２５は、本発明の液晶表示装置を構成する液晶表示パネルの画素の主要部の概略構成を示す断面図である。また、図２６は、本発明の液晶表示パネルの画素１の主要部の概略構成を示す平面図である。なお、図２５は、図２６のＢ−Ｂ’線に沿った断面構造を模式的に示す図である。また、図２７は、この液晶表示装置を正面からみたときの第１の偏光板２００の吸収軸２００Ａと、第２の偏光板２１０の吸収軸２１０Ａと、第３の偏光層２５０の吸収軸２５０Ａと、データ線７の延在長手方向７Ａの関係の一例を示す説明図である。本実施例においても、第１の偏光層と第２の偏光層の吸収軸は直交しており、第３の偏光層の吸収軸は第１の偏光層の吸収軸と平行である。
なお、前記実施例に記載の液晶表示パネルと同一機能を有するものには同じ符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【０１１０】
本実施例では、図２５に示すように、共通電極１７０と画素電極１９０とが同じ層に形成される。このため、前述の実施例１における絶縁層１８０は不要となる。また、共通電極１７０と画素電極１９０は共に櫛歯状であり、互い違いになるように配置する。また、液晶層３１０としては等方性液晶を用いる。
【０１１１】
第１の透明基板１１０と第２の透明基板１１１は、図示しないスペーサにより一定の間隙を設けた状態で、枠状のシール材で周囲を接着することで、内部に空間を形成する。この空間に等方性液晶を充填することで液晶層３１０が設けられる。液晶層３１０を構成する液晶材料については後述するが、ベントコア構造の２次元の等方性液晶にあっては、初期配向として、基板に対して縦配向を有するが、３次元の等方性液晶は初期配向を持たないため、液晶層の両面に配向膜を配置する必要はない。配向膜が必要な場合は配向膜としてポリイミド系高分子などを用いることができる。
【０１１２】
液晶層３１０の厚さｄは、液晶層に電界を印加した際に誘起される複屈折性から決定する。つまり、所定の電圧を画素電極及び共通電極に印加して液晶層に電界を形成したときに、基板面と平行な方向に誘起される複屈折性、すなわち、屈折率異方性をΔｎとすると、位相差（リタデーション）Δｎｄがλ／２となるように厚さｄを選択すればよい。ここで、λは光の波長であり、例えば、波長５５０ｎｍの光に対してはΔｎｄが２７５ｎｍとなるように厚さｄを選択すればよい。
ただし、実際の液晶表示パネルでは、面内で一様な電界分布とならず、それにより誘起される複屈折性も一様ではないため、より明るい表示を得るためには、液晶層３１０のリタデーションΔｎｄはλ／２よりも多少多め、例えば、波長５５０ｎｍの光に対しては、２７５ｎｍ≦Δｎｄ≦４００ｎｍの範囲内から選択するとよい。
【０１１３】
等方性液晶は、液晶層に印加する電界の強さに依存した屈折率異方性を生じるものであり、電界の強さが大きくなると屈折率異方性も大きくなる。電界の強さと屈折率異方性の関係は材料により異なるが、例えば、非特許文献３には、電界の強さ（Ｅ／Ｖ）の２乗と屈折率異方性Δｎが比例するとのデータが開示されている。
また、上記実施例と同様、本実施例においても第１の偏光層２００及び第２の偏光層２１０はＯ型偏光層であり、例えば延伸したポリビニルアルコールにヨウ素を吸着させることにより偏光機能を付与した膜の両面に、トリアセチルセルロースの保護層を施したものを用いることができる。
【０１１４】
第１の偏光層２００と第１の透明基板１１０との間には第３の偏光層２５０が形成される。第３の偏光層２５０はＥ型偏光層である。第３の偏光層２５０としては、例えば特許文献２や特許文献３、あるいは非特許文献２に記載されているような２色性色素からなるリオトロピック液晶を第１の偏光層、もしくは、第１の透明基板上に塗布することで実現きる。例えば、第３の偏光層の材料として２色性色素からなるリオトロピック液晶を用いる場合、塗膜に応力を加えながら塗布できる塗布装置を用いると良い。例えば、スリットダイコーターは溶液状態の偏光層材料を塗布面に供給しつつ、当該材料へ圧力を加えながら塗布方向に引き伸ばすことができる。この工程により染料は配向し、固定化することでＥ型偏光層を形成することができる。この場合、偏光層の吸収軸は塗布方向と直交する方向となる。
【０１１５】
尚、偏光層を塗布する面に色素の配向性を高めるために、配向膜などを用いて下地処理を施すようにしてもよい。配向膜としては、ポリイミド系高分子、あるいはダイヤモンドライクカーボンなどを用いることができる。配向膜がポリイミド系高分子の場合は、ラビング処理、あるいは偏光紫外線の照射により、所望の方向に配向規制力を発生させるようにするとよい。また、偏光層としてはそれ自身に直線偏光を照射することで２色性が発現するような材料を用いても良い。
【０１１６】
尚、本発明は第３の偏光層の材料やプロセスを限定するものではなく、どのような方法であっても、上記説明のように、第３の偏光層の消衰係数がｋｘ／ｋｙ≧５の場合には１．３≧ｋｘ／ｋｚ≧０．５、ｋｘ／ｋｙ≧１０の場合にはｋｘ／ｋｚ≦２．０の条件を満たすＥ型偏光層であれば良い。また、上記理由からより望ましくは、ｋｘ＝ｋｚ＞ｋｙの関係を満たすＥ型偏光層となればよい。
【０１１７】
図２６に示す液晶表示装置では、画素電極１９０と共通電極１７０を、くの字型に屈曲している。この画素電極１９０と共通電極１７０のデータ線の延在方向（長手方向）７Ａに対する傾きを、それぞれ図示のとおりα＝４５度とβ＝１３５度とすることで、電極の屈曲角度は９０度となる。この際、開口部の面積を増やすため、図示のようにデータ線７についても、画素電極１９０及び共通電極１７０と同様に、９０度屈曲することが望ましい。このように画素電極１９０及び共通電極１７０を９０度屈曲することで、駆動電圧を印加した際、液晶層に形成される電界により誘起される屈折率異方性の方向は、互いに９０度の角度をなす。このため方位角の違いによる着色は１画素内で平均化され、視角特性が改善する。
【０１１８】
なお、電極の屈曲角度の誤差は±２度以内の範囲に収まっていれば概ね同様の効果を得ることができる。
また、本実施例では、図２７に示すように、第３の偏光層２５０の吸収軸２５０Ａはデータ線７の延在長手方向７Ａと直交する方向である。
このため、第３の偏光層２５０として、２色性色素からなるリオトロピック液晶を用い、第１の透明基板１１０上にせん断応力を掛けながら塗布することで実現する場合には、その塗布方向をデータ線の延在方向と平行な方向、つまり、第１の透明基板１１０の辺に平行な方向とすればよい。この場合は、例えばスリットダイコーターなどで第３の偏光層材料を塗布することを考慮すると、基板上に偏光層材料が塗布できない無効な領域が小さくできるという利点がある。また、第１の透明基板１１０を１枚の大きなマザー基板から切り出す場合は、マザー基板上において偏光層材料を塗布できない無効な領域を小さくできる。このため１枚のマザー基板からより多くの第１の透明基板を効率よく取得できるためコストを下げられるという効果がある。
【０１１９】
尚、本実施例の液晶表示装置は、図２４を参照して説明した上記実施例と同様、液晶表示パネルと、その背面に配置するバックライトとから構成される。この構成において、バックライトから出射し、液晶表示パネルに照射される光は、第２の偏光層２１０を透過した後、液晶層３１０を通過して、第３の偏光層２５０に入射する。
この際、映像情報発生部から伝えられる映像情報に対応した駆動電圧を画素電極に印加すると、画素電極１９０と共通電極１７０との間に電圧差が生じ、液晶層３１０に電界が形成されて複屈折性が誘起される。この作用により液晶層３１０を通過する光の偏光状態は変化するため、第３の偏光層２５０及び第１の偏光層２００を透過する光の量を制御することができる。
例えば、駆動電圧が０Ｖ、つまり、画素電極１９０と共通電極１７０とに電圧差がなく液晶層３１０に電界が形成されない場合、液晶層３１０は、光学的に等方な状態であるため、これを通過する光の偏光状態は維持される。このため、液晶層３１０を通過した光の大部分は、第３の偏光層２５０及び第１の偏光層２００で吸収されるため黒（暗）表示となる。
【０１２０】
一方、所定の駆動電圧を印加し、画素電極１９０と共通電極１７０との間に所定の電界を形成すると、液晶層３１０に複屈折性が誘起され、液晶層３１０を通過する光の偏光状態が変化する。このため、液晶層３１０を通過した光は、その偏光状態の変化に応じた量の光が第３の偏光層２５０及び第１の偏光層２００を透過するため所定の明るさの表示となる。例えば、液晶層３１０に誘起される複屈折性によって、基板面に平行な方向の位相差Δｎｄが実効的にλ／２になる駆動電圧を印加したときは、液晶層３１０を通過した光は、第３の偏光層２５０及び第１の偏光層２００の吸収軸とは直交する直線偏光成分が多い光に変換され、その大部分が第３の偏光層２５０及び第１の偏光層２００を通過するため、最大の明るさの表示となる。
【０１２１】
本実施例の液晶表示装置は、第３の偏光層２５０の消衰係数が上記条件を満たすＥ型偏光層であり、黒表示の際に液晶層３１０は光学的に等方性であるため、液晶層３１０を通過する光の偏光状態は変化しない。このため、黒表示の際に斜め方向における光漏れが減少し、高いコントラスト比が得られる。つまり、広視野角な液晶表示装置を実現できる。
【符号の説明】
【０１２２】
１…画素、２…表示領域、３…データ駆動回路、４…走査駆動回路
７…データ線、７Ａ…データ線の延在方向
８…ゲート線
１０…バックライト、１１…光源、１２…導光体、１３…反射シート、１４…光学フィルム類、２０…観察者
５０…フレキシブルプリント回路板（ＦＰＣ）
１００…液晶表示パネル
１１０…第１の透明基板
１１１…第２の透明基板
１１３…下地膜
１２０…スイッチング素子
１２１…半導体層
１２２…ゲート絶縁層
１２３…ゲート電極
１２４…層間絶縁層
１２５Ａ，１２５Ｂ…電極層
１２６…絶縁層
１２７…絶縁層
１７０…共通電極
１８０…絶縁層
１９０…画素電極
１９５…スルーホール
２００…第１の偏光層（Ｏ型）、２００Ａ…第１の偏光層の吸収軸
２１０…第２の偏光層（Ｏ型）、２１０Ａ…第２の偏光層の吸収軸
２５０…第３の偏光層（Ｅ型）、２５０Ａ…第３の偏光層の吸収軸
３００…液晶層、３００Ａ…液晶配向方向、ｄ…厚さ、
３１０…液晶層
【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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【手続補正書】
【提出日】平成21年10月16日(2009.10.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
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【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
2011059266.tif 000034
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１１】
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