(57)【要約】【課題】黒表示における光漏れを防ぐとともに、白表示時の視野角特性を向上させ、更に、厚み増加及びコストアップを抑制することが可能な液晶表示装置を提供する。【解決手段】集光バックライト及び液晶表示パネルを備え、該液晶表示パネルは、一対の基板と、該一対の基板に挟持された液晶層とを有し、該液晶層は、高分子分散液晶で構成されている液晶表示装置である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
集光バックライト及び液晶表示パネルを備え、
該液晶表示パネルは、一対の基板と、該一対の基板に挟持された液晶層とを有し、
該液晶層は、高分子分散液晶で構成されている
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記一対の基板のそれぞれは、液晶層側の面上に配向膜を備えることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記一対の基板のそれぞれは、液晶層側と反対側の面上に偏光板を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記偏光板の一方は第一偏光子を有し、他方は第二偏光子を有し、
該第一偏光子と前記液晶表示パネルとの間には、第一の複屈折層が設けられており、
前記液晶表示パネルと該第二偏光子との間には、第二の複屈折層が設けられており、
該第一及び第二の複屈折層の二軸性パラメータＮＺは、いずれも１以上である
ことを特徴とする請求項３記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記第一偏光子と前記第一の複屈折層との間には、更に第三の複屈折層が設けられており、
該第三の複屈折層の二軸性パラメータＮＺは、０以下である
ことを特徴とする請求項４記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関する。より詳しくは、バックライトユニットからの光を集光及び拡散させる機能を有する液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、薄型、軽量及び低消費電力を特徴とし、様々な分野で広く用いられている。液晶表示装置内には通常、表示に用いるための光を出射するバックライト（ＢＬ）ユニットと、一対の基板及び該一対の基板間に挟持された液晶層を備える液晶表示パネルとが備え付けられる（例えば、特許文献１参照。）。光源として太陽光を反射させて表示に利用することも可能であるが、ワードプロセッサ、ノート型パーソナルコンピュータ、車載用ディスプレイ等の主に室内で使用される液晶表示装置、又は、屋外で使用されるが常に一定量の明るさが要求される液晶表示装置には、自発光源を備えるバックライトユニットが必要となる。
【０００３】
バックライトユニットの種類としては、エッジライト型及び直下型が一般的に知られている。小型の画面を備える液晶表示装置では、少ない数の光源により低消費電力で表示を行うことが可能であり、かつ薄型化にも適したエッジライト型が広く利用されている。
【０００４】
バックライトユニットを構成する部材としては、光源の他、反射シート、拡散シート、プリズムシート、導光板等が挙げられる。エッジライト型のバックライトユニットでは、光源から出射された光は、導光板の側面から導光板内に入射し、反射、拡散等されて導光板の主面から面状の光となり、更にプリズムシート等を通過し、表示光として出射される。直下型のバックライトユニットでは、導光板は設けられず、光源から出射された光は、拡散シート、プリズムシート等を通過し、表示光として出射される。
【０００５】
バックライトユニットから出射された光（以下、バックライト光ともいう。）を制御する液晶表示パネルには、高いコントラスト比（以下、「ＣＲ」ともいう。また、特に断りがなければ、上記「ＣＲ」は、液晶表示パネルの基板面に対して法線方向から見たときのＣＲをいう。）を得るために、黒表示における光漏れを抑制することが求められる。製品化されている液晶表示パネルの単体のＣＲ（以下、「ネイティブＣＲ」ともいう。）は、直線偏光板を用いたもので３０００〜５０００、円偏光板を用いたもので５００〜１５００である。
【０００６】
これに対し、近年、映像の明暗に合わせてバックライト光の輝度の明暗をダイナミックに調整するディミングバックライトの開発が進んでおり、ＣＲが１００００を超える機種も見られつつある。
【０００７】
しかしながら、ディミングバックライトによるＣＲの改善は、映像の種類によっては充分に得ることができず、全く改善効果が得られない場合もある。例えば、星空、映画の字幕、白黒の市松模様等、同一フレーム内に真黒と真白が混在する映像を表示する場合、白表示における白さが犠牲になるため、バックライト光の輝度を低減させることができない。表示エリアを、バックライト光の輝度が独立に制御される複数のブロックに分割し、ブロック毎に調光を行うローカルディミングバックライトにより、この問題は多少改善されるが、各ブロック内部では同様の現象が起こるため、根本的な改善とはならない。また、ディミングバックライトの導入にはコストアップを伴うため、現在では、液晶表示パネルのネイティブＣＲの改善が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−１４２８１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、ネイティブＣＲの改善点について詳しく検討する。ＣＲが低下する原因としては、（ｉ）偏光板性能が完全ではないことによる光漏れ、及び、（ｉｉ）液晶表示パネル内部（下基板、液晶層及び上基板）を透過する際の光散乱による光漏れが考えられる。ただし、現在の液晶表示パネルに使用される典型的な偏光板のＣＲは５０００〜３００００であるので、液晶表示パネルのＣＲが５００〜５０００であることの主要因は上記（ｉｉ）にあると考えてよい。
【００１０】
図９は、従来の液晶表示パネルにおいて光漏れが生じる原因を示す断面模式図である。円偏光板を備える液晶表示パネルは通常、観察面側から、第一の偏光子６１１、第一の複屈折層６１２、カラーフィルタ基板６２２、液晶層６２３、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板６２１、第二の複屈折層６１４、及び、第二の偏光子６１５をこの順に備える。第一の偏光子６１１及び第一の複屈折層６１２の組み合わせ、並びに、第二の偏光子６１５及び第二の複屈折層６１４の組み合わせは、それぞれ円偏光板として機能するように軸設定がなされている。図９に示すように、背面側（バックライトユニット側）から液晶表示パネル面に対して斜め方向に入射した光は、背面側の円偏光板を通過する際に楕円偏光（ａ）へと変調される。その後、楕円偏光（ａ）はＴＦＴ基板６２１を通過する際に一部の成分（ｂ）が散乱して基板面に対して垂直の方向に進行する。その後、上記成分（ｂ）は、偏光状態が変化することなく液晶層６２３及びカラーフィルタ基板６２２を通り抜けるが、観察面側の円偏光板を通過する時点で楕円偏光のままであるので、一部の成分が遮断されず、漏れ光成分（ｃ）として外部に出射される。なお、このときの光漏れの程度は、透過時の楕円偏光の楕円率に依存する。また、図９に示すように、仮に斜め方向に入射した光がＴＦＴ基板６２１を直進したとしても、カラーフィルタ基板６２２を透過する際に同様の現象が起こる。
【００１１】
このように、光漏れは、液晶表示パネル面に対して斜め方向に入射した光が内部散乱により法線方向へと進行方向を変え、更にその光が観察面側の円偏光板によって完全に遮断されないことによって起こる。そのため、バックライトユニットの種類を拡散光が出射されるタイプ（すなわち、液晶表示パネル面に対して斜め方向に光を出射するタイプ）ではなく、平行光が出射される集光タイプ（すなわち、液晶表示パネル面に対して法線方向に光を出射するタイプ）に変更することで、上記のような漏れ光を減らすことは可能である。
【００１２】
しかしながら、この方法では、黒表示における光漏れを低減することができる一方で、斜め方向から白表示を観察したときに、画面が暗く見えるというデメリットも引き起こす。これに対して、液晶表示パネルの観察面の外側に更に拡散素子を配置し、いわゆる集光拡散システムとすることも考えられるが、その場合、液晶表示パネル全体の厚みが増加し、コストも余分にかかってしまうため好ましくない。また、液晶表示パネルの観察面の外側に拡散素子を配置した場合、バックライト光の平行度が完全でない場合に上記拡散素子が光漏れを引き起こすことがあり、光漏れを低減する効果を阻害する要因にもなり得る。
【００１３】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、黒表示における光漏れを防ぐとともに、白表示時の視野角特性を向上させ、更に、厚み増加及びコストアップを抑制することが可能な液晶表示装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者らは、黒表示における光漏れの防止、白表示時の視野角特性の向上、並びに、厚み増加及びコストアップの抑制の全てを同時に実現するための手段について種々検討を行ったところ、液晶表示パネルに拡散素子の機能を統合し、更に、その拡散機能の度合いをアクティブに制御可能なものとすることで上記課題を解決することができることを見出した。具体的には、黒表示時には光の拡散度を低く、白表示時には光の拡散度を高くするようなアクティブ拡散機能を備えた拡散素子に対し、集光されたバックライト光を入光することで、黒表示においては光漏れを十分に低減してＣＲを改善し、白表示においては斜め方向から見たときであっても十分に明るい液晶表示装置を実現することができることを見出した。また、拡散度合いをアクティブに制御可能な拡散素子として、高分子分散液晶（ＰＤＬＣ：Polymer Dispersed Liquid Crystal）型の液晶表示パネルを利用することで、拡散素子と液晶表示パネルの機能を容易に複合化することができ、更に、厚みの増加を抑え、コストアップを防ぐことができることを見出した。
【００１５】
すなわち、本発明の一側面は、集光バックライト及び液晶表示パネルを備え、該液晶表示パネルは、一対の基板と、該一対の基板に挟持された液晶層とを有し、該液晶層は、高分子分散液晶で構成されている液晶表示装置である。
【００１６】
本発明において集光バックライトとは、一般的なバックライトユニットに対し、集光特性を付与する部材（以下、集光素子ともいう。）を配したものを指す。上記集光素子は、バックライトユニットの構成要素の一つであっても、別部材であってもよい。すなわち、上記集光バックライトは、集光素子とバックライトユニットとを積層させたものであってもよいし、集光素子を内部に含み、集光機能を兼ね備えたバックライトユニットそのものであってもよい。バックライト光を一旦集光させることで、黒表示における光漏れを大きく低減することができる。
【００１７】
本発明において高分子分散液晶（ＰＤＬＣ）とは、ネマチック液晶と高分子とから構成される複合体であって、液晶が微小粒滴として高分子マトリクス中に分散しているものをいい、該複合体の光散乱効果を利用して光の散乱及び透過を制御することができる。このような材料で構成された液晶層を備える液晶表示パネルによれば、拡散素子と液晶素子とを一体化することができるので、厚みの低減に大きく寄与し、コストアップも防ぐことができる。また、ピクセル毎に液晶層に電圧を印加することが可能であり、液晶層を通過する光の拡散度合いをピクセル毎に制御することが可能であるため、黒表示におけるＣＲ特性の向上と白表示時の視野角特性の向上とを両立させる上で非常に好適である。
【００１８】
上記液晶表示装置の構成としては、このような構成要素を必須として形成されるものである限り、その他の構成要素により特に限定されるものではない。
【００１９】
以下、上記液晶表示パネルの好ましい形態について詳述する。なお、以下に記載される個々の好ましい形態を２つ以上組み合わせた形態も上記液晶表示パネルの好ましい形態である。
【００２０】
上記一対の基板のそれぞれは、液晶層側の面上に配向膜を備えることが好ましい。高分子分散液晶（ＰＤＬＣ）型では、配向膜の存在は必ずしも必要ないが、配向膜を設けることでよりＣＲを向上させることができるので、上述の本発明の特徴と組み合わせることにより、効率的なＣＲ改善効果を得ることができる。
【００２１】
上記一対の基板のそれぞれは、液晶層側と反対側の面上に偏光板を備えることが好ましい。高分子分散液晶（ＰＤＬＣ）型では、偏光板の存在は必ずしも必要ないが、偏光板を設けることでよりＣＲを向上させることができるので、上述の本発明の特徴と組み合わせることにより、効率的なＣＲ改善効果を得ることができる。
【００２２】
上記偏光板の一方は第一偏光子を有し、他方は第二偏光子を有し、上記第一偏光子と上記液晶表示パネルとの間には、第一の複屈折層が設けられており、上記液晶表示パネルと上記第二偏光子との間には、第二の複屈折層が設けられており、上記第一及び第二の複屈折層の二軸性パラメータＮＺは、いずれも１以上であることが好ましい。このような第一及び第二の複屈折層を配置することで、第一の偏光子と第一の複屈折層との組み合わせ、及び、第二の偏光子と第二の複屈折層との組み合わせをそれぞれ円偏光板とすることができる。本発明で採用しているＰＤＬＣ型は、いわゆるランダム配向タイプであるため、円偏光板と組み合わせることで、透過率を最大化することができる。
【００２３】
上記第一偏光子と上記第一の複屈折層との間には、更に第三の複屈折層が設けられており、上記第三の複屈折層の二軸性パラメータＮＺは、０以下であることが好ましい。このような第三の複屈折層を配置することで、集光バックライトの集光特性が完全でない場合であっても、ＣＲを更に改善することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、黒表示における光漏れを防ぐとともに、白表示の視野角特性を向上させ、更に、厚み増加及びコストアップを抑制することが可能な液晶表示装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施形態１の液晶表示装置の積層構造を示す模式図である。
【図２】実施形態２の液晶表示装置の積層構造を示す模式図である。
【図３】実施例１、２の液晶表示装置の積層構造を示す模式図である。
【図４】実施例３、４の液晶表示装置の積層構造を示す模式図である。
【図５】比較例１の液晶表示装置の積層構造を示す模式図である。
【図６】比較例２の液晶表示装置の積層構造を示す模式図である。
【図７】比較例３の液晶表示装置の積層構造を示す模式図である。
【図８】本発明と従来の積層構造の比較、及び、効果の違いをまとめた図である。
【図９】従来の液晶表示パネルにおいて光漏れが生じる原因を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本明細書において各用語は以下のように定義される。
【００２７】
「偏光子」とは、無偏光（自然光）、部分偏光、又は、直線偏光から、特定方向にのみ振動する成分（直線偏光）を取り出す機能を有する素子をいう。特に断りのない限り、本明細書中で「偏光子」というときは保護フィルムを含まず、偏光機能を有する素子だけを指す。また、偏光子の「偏光軸」とは、吸収型偏光子であれば「吸収軸」を、反射型偏光子であれば「反射軸」を指す。
【００２８】
「面内位相差Ｒ」は、Ｒ＝（ｎｓ−ｎｆ）×ｄで定義される。「厚み方向位相差Ｒｔｈ」は、Ｒｔｈ＝（ｎｚ−（ｎｘ＋ｎｙ）／２）×ｄで定義される。「二軸性パラメータＮＺ」は、ＮＺ＝（ｎｓ−ｎｚ）／（ｎｓ−ｎｆ）で定義される。ｎｘ及びｎｙは、複屈折層の面内方向の主屈折率を示す。ｎｚは、面外方向の主屈折率、すなわち、複屈折層の面に対して垂直な方向の主屈折率を示す。ｎｓは、ｎｘ及びｎｙのうち値の大きい方を指す。ｎｆは、ｎｘ及びｎｙのうち値の小さい方を指す。ｄは、複屈折層の厚みを示す。なお、本明細書中で主屈折率、位相差、Ｎｚ等の光学パラメータの測定波長は、特に断りのない限り５５０ｎｍとする。
【００２９】
「複屈折層」とは、光学的異方性を有する層のことであり、面内位相差Ｒ及び厚み方向位相差Ｒｔｈの絶対値の少なくとも一方が、１０ｎｍ以上の値を有するものを意味する。「位相差フィルム」についても同義である。また、本明細書では、ＮＺ≧１の複屈折層（位相差フィルム）を第一種の複屈折層と呼び、ＮＺ≦０の複屈折層（位相差フィルム）を第二種の複屈折層と呼ぶ。
【００３０】
「軸角度」とは、特に断りのない限り、偏光子であれば偏光軸（吸収軸又は反射軸）を表し、複屈折層であれば遅相軸を表す。
【００３１】
以下に実施形態を掲げ、本発明について図面を参照して更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。
【００３２】
実施形態１
図１は、実施形態１の液晶表示装置の積層構造を示す模式図である。実施形態１の液晶表示装置は、図１に示すように、観察面側から順に、第一の偏光子１１１、第一の複屈折層（第一種の複屈折層）１１２、液晶表示パネル（ＰＤＬＣ型）１１３、第二の複屈折層（第一種の複屈折層）１１４、第二の偏光子１１５、集光素子１１６、及び、バックライトユニット１１７をこの順に積層して得られる液晶表示装置である。上記液晶表示パネル１１３は、ＴＦＴ基板１２１及びカラーフィルタ基板１２２からなる一対の基板と、該一対の基板１２１，１２２間に挟持された液晶層１２３とを備え、該液晶層１２３は、高分子分散液晶（ＰＤＬＣ）で構成されている。
【００３３】
第一の偏光子１１１及び第二の偏光子１１５は、互いの偏光軸が直交するよう（クロスニコル）に配置される。より詳細には、第一の偏光子１１１及び第二の偏光子１１５の互いの偏光軸のなす角度は、９０±２°の範囲内（好適には９０±１°の範囲内）に設定される。なお、第一の偏光子１１１及び第二の偏光子１１５は、互いの偏光軸が平行になるよう（パラレルニコル）に配置されてもよいが、高ＣＲを得る観点からは、クロスニコルに配置されることが好ましい。
【００３４】
第一の複屈折層１１２及び第二の複屈折層１１４は、「第一種の複屈折層」に属し、ＮＺ≧１を満たす。好ましくは、ＮＺ≧１．５である。これにより、液晶表示パネル自身の視野角を拡大し、さらにＣＲを改善する効果を得ることができる。
【００３５】
図１に示す例では、第一の複屈折層１１２及び第二の複屈折層１１４が単一の複屈折層からなるものが示されているが、第一の複屈折層１１２及び第二の複屈折層１１４のいずれも、それぞれが複数の複屈折層から構成されたものであってもよい。例えば、複屈折層を３枚積層することで全体として１つの複屈折層として機能するような構成を採用してもよい
【００３６】
以下、実施形態１の液晶表示装置を構成する各構成要素について詳述する。
【００３７】
（複屈折層）
実施形態１に用いられる複屈折層の材料及び製造方法は特に限定されず、例えば、ポリマーフィルムを延伸したもの、液晶性材料の配向を固定したもの、無機材料から構成される薄板等を用いることができる。複屈折層の形成方法としては特に限定されない。ポリマーフィルムから形成される複屈折層の場合、例えば、溶剤キャスト法、溶融押出し法等を用いることができる。共押出し法により、複数の複屈折層を同時に形成する方法を用いてもよい。所望の位相差が発現しさえすれば、無延伸であってもよいし、延伸が施されてもよい。延伸方法も特に限定されず、ロール間引張り延伸法、ロール間圧縮延伸法、テンター横一軸延伸法、斜め延伸法、縦横二軸延伸法の他、熱収縮性フィルムの収縮力の作用下に延伸を行う特殊延伸法等を用いることができる。また、液晶性材料から形成される複屈折層の場合、例えば、配向処理を施した基材フィルムの上に液晶性材料を塗布し、配向固定する方法等を用いることができる。所望の位相差が発現しさえすれば、基材フィルムに特別な配向処理を行わない方法や、配向固定した後、基材フィルムから剥がして別のフィルムに転写加工する方法等であってもよい。更に、液晶性材料の配向を固定しない方法を用いてもよい。また、非液晶性材料から形成される複屈折層の場合も、液晶性材料から形成される複屈折層と同様の形成方法を用いてもよい。
【００３８】
（第一種の複屈折層）
第一種の複屈折層としては、固有複屈折が正の材料を成分として含むフィルムを延伸加工したもの等を適宜用いることができる。固有複屈折が正の材料としては、例えば、ポリカーボネート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリビニルアルコール、ノルボルネン、トリアセチルセルロース、ジアチルセルロース等が挙げられる。
【００３９】
（偏光子）
実施形態１に用いられる偏光子の種類は特に限定されず、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）フィルムに二色性を有するヨウ素錯体等の異方性材料を吸着配向させた吸収型偏光子、二種類の樹脂からなる共押出しフィルムを１軸延伸して得られる反射型偏光子（例えば、３Ｍ社製、ＤＢＥＦ）等を適宜用いることができる。また、吸収型偏光子と反射型偏光子とを積層したものを用いることもできる。
【００４０】
（集光素子）
実施形態１に用いられる集光素子の種類は特に限定されず、例えば、プリズムフィルム（３Ｍ社製、ＢＥＦフィルム）、ライトコントロールフィルム（３Ｍ社製、ルーバーフィルム）等を用いることができる。上記集光素子は、複数枚が組み合わされて用いられてもよい。また、上記集光素子は、バックライトユニット内部に備え付けられたものであってもよい。更に、上記集光素子は、偏光子及び複屈折層を組み合わせ、光漏れが顕著となる特定方位での斜め方向への入射を制限する異方的コリメート（集光）を行うものであってもよい。
【００４１】
（液晶表示パネル）
実施形態１に用いられる液晶表示パネルは、ＰＤＬＣ型の液晶表示パネルであり、拡散素子の機能を兼用している。ＰＤＬＣ型の液晶表示パネルの作製方法としては、例えば、ネマチック液晶材料（すなわち低分子液晶組成物）と光硬化性樹脂（モノマー及び／又はオリゴマー）とを相溶させてなる混合物を一対の基板間に封止した後、該混合物に光を照射して光硬化性樹脂を重合させる方法が挙げられる。光硬化性樹脂の種類は特に限定されないが、好ましくは紫外線硬化性樹脂である。紫外線硬化性樹脂を用いると、重合を行う際に上記混合物を加熱する必要がないので、他の部材への熱による悪影響を防止できる。上記モノマー及びオリゴマーは単官能でも多官能でもよい。なお、ＰＤＬＣ型の液晶表示装置では、一般に、配向処理を施した配向膜や偏光板を必要としない。ＰＤＬＣ型は、液晶層に対する電圧の印加により散乱状態と透過状態との間で光学特性を切り換えることができるので、偏光板及び配向膜を使用せずに表示を行うことができる。これに対し、本実施形態では、従来のＰＤＬＣと同様の材料を用いるが、配向処理を施した配向膜及び偏光板を使用している。これにより、より高いコントラストでの表示を行うことが可能となる。本実施形態では、配向膜は垂直配向膜であっても水平配向膜であってもよいが、垂直配向膜を使用する場合はネガ型の液晶材料と直交偏光板（偏光軸が互いに直交する一対の偏光板）とを組み合わせて用いることで、電圧無印加状態では黒表示が得られ、電圧印加状態では液晶が様々な方位を向いて横に倒れつつ散乱するため白表示が得られるため、いわゆるノーマリーブラック型の液晶表示装置が実現できる。一方、水平配向膜を使用する場合は、従来のラビング工程を省略し、ポジ型の液晶材料と直交偏光板とを組み合わせて用いることで、電圧印加状態では液晶が基板面に対して水平に配向したまま様々な方位を向いて散乱するため白表示が得られ、電圧無印加状態では液晶が垂直配向をして散乱もしないため黒表示が得られるため、いわゆるノーマリーホワイト型の液晶表示装置を実現することができる。液晶表示パネルの両面に貼り付けされる各偏光板は直線偏光板であっても円偏光板であってもよいが、本実施形態の液晶表示パネルは、白表示時に液晶が様々な方位に配向する、いわゆるランダム配向タイプであるので、透過率を最大化する観点から、偏光板として円偏光板を用いている。円偏光板の構成については特に限定されず、広視野角タイプの円偏光板を用いてもよい。
【００４２】
（バックライトユニット）
実施形態１に用いられるバックライトユニットの種類は特に限定されず、冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ：Cold Cathode Fluorescent Lamp）、熱陰極管（ＨＣＦＬ：Hot Cathode Fluorescent Lamp）、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）等の光源を少なくとも含むものを適宜用いることができる。ただし、光源から出射された点状又は線状の光を面状に均一化するために、拡散板、拡散シート等の拡散層を備えることが好ましい。実施形態１の液晶表示装置では、液晶表示パネルに入射する前に光を集光（コリメート）させるための集光素子が設けられているため、バックライトユニット自身が必ずしも集光機能を備えている必要はないが、バックライトユニットの構成要素として、レンズシート、プリズムシート等の、集光機能を備える光学シートを含んでいてもよい。
【００４３】
実施形態２
実施形態２の液晶表示装置は、第一の偏光子と第一の複屈折層との間に、更に、第三の複屈折層が配置されることによって偏光板が広視野角偏光板に変更されていること以外は、実施形態１の液晶表示装置と同じである。上記第三の複屈折層は、「第二種の複屈折層」に属する。
【００４４】
図２は、実施形態２の液晶表示装置の積層構造を示す模式図である。実施形態２の液晶表示装置は、図２に示すように、観察面側から順に、第一の偏光子２１１、第三の複屈折層（第二種の複屈折層）２１８、第一の複屈折層（第一種の複屈折層）２１２、液晶表示パネル（ＰＤＬＣ型）２１３、第二の複屈折層（第一種の複屈折層）２１４、第二の偏光子２１５、集光素子２１６、及び、バックライトユニット２１７をこの順に積層して得られる液晶表示装置である。上記液晶表示パネル２１３は、ＴＦＴ基板２２１及びカラーフィルタ基板２２２からなる一対の基板と、該一対の基板２２１，２２２間に挟持された液晶層２２３とを備え、該液晶層２２３は、高分子分散液晶（ＰＤＬＣ）で構成されている。
【００４５】
（第二種の複屈折層）
第二種の複屈折層としては、固有複屈折が負の材料を成分として含むフィルムを延伸加工したもの、固有複屈折が正の材料を成分として含むフィルムを熱収縮性フィルムの収縮力の作用下で延伸加工したもの等を適宜用いることができる。なかでも、製造方法の簡便化の観点からは、固有複屈折が負の材料を成分として含むフィルムを延伸加工したものが好ましい。固有複屈折が負の材料としては、例えば、アクリル系樹脂及びスチレン系樹脂を含む樹脂組成物、ポリスチレン、ポリビニルナフタレン、ポリビニルビフェニル、ポリビニルピリジン、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、Ｎ置換マレイミド共重合体、フルオレン骨格を有するポリカーボネート、トリアセチルセルロース（特にアセチル化度の小さいもの）等が挙げられる。なかでも、光学特性、生産性及び耐熱性の観点からは、アクリル系樹脂及びスチレン系樹脂を含む樹脂組成物が好適である。
【００４６】
本発明の液晶表示装置は、実施形態１及び実施形態２で述べた複屈折層以外に、他の複屈折層を含んでいてもよく、そのような形態を他の実施形態として挙げることもできる。
【００４７】
評価試験
以下に、実施形態１、２の液晶表示装置の特性を検証した結果を示す。なお、下記実施例及び比較例では、特に断りのない限り、シャープ社製液晶テレビ（商品名：ＬＣ４０−ＳＥ１）搭載のバックライトユニットを使用した。このバックライトユニットは、ＬＥＤ光源、拡散板、拡散シート及びレンズシートがこの順に積層された構造を有する。
【００４８】
（実施例１、２）
実施形態１の液晶表示装置を実際に試作して実施例１、２とした。実施例１と２の違いは、ＰＤＬＣの初期配向状態だけである。実施例１は垂直配向膜を使用したノーマリーブラック型の液晶表示装置であり、実施例２は水平配向膜を使用したノーマリーホワイト型の液晶表示装置である。
【００４９】
図３は、実施例１、２の液晶表示装置の積層構造を示す模式図である。図３に示すように、第一の偏光子１１１の軸角度は０°になるように設定されており、第二の偏光子１１５の軸角度は９０°になるように設定されている。第一の複屈折層（第一種の複屈折層）１１２の軸角度は４５°になるように設定されており、第二の複屈折層（第一種の複屈折層）１１４の軸角度は１３５°になるように設定されている。第一の複屈折層の面内位相差Ｒは１３８ｎｍであり、厚み方向位相差Ｒｔｈは２８９．８ｎｍであり、ＮＺ係数は１．６である。第二の複屈折層の面内位相差Ｒは１３８ｎｍであり、厚み方向位相差Ｒｔｈは２８９．８ｎｍであり、ＮＺ係数は１．６である。
【００５０】
ＴＦＴ基板１２１及びカラーフィルタ基板１２２は、それぞれ配向膜（垂直配向膜又は水平配向膜）を有する。
【００５１】
バックライトユニット１１７と集光素子１１６とは、別個の部材として設けられている。実施例１、２では、集光素子として２枚のルーバーフィルム（３Ｍ社製）を重ねあわせて用いた。
【００５２】
（実施例３、４）
実施形態２の液晶表示装置を実際に試作して実施例３、４とした。実施例３と４の違いは、ＰＤＬＣの初期配向状態だけである。実施例３は垂直配向膜を使用したノーマリーブラック型の液晶表示装置であり、実施例４は水平配向膜を使用したノーマリーホワイト型の液晶表示装置である。
【００５３】
図４は、実施例３、４の液晶表示装置の積層構造を示す模式図である。図４に示すように、第一の偏光子２１１の軸角度は０°になるように設定されており、第二の偏光子２１５の軸角度は９０°になるように設定されている。第一の複屈折層（第一種の複屈折層）２１２の軸角度は４５°になるように設定されており、第二の複屈折層（第一種の複屈折層）２１４の軸角度は１３５°になるように設定されており、第三の複屈折層（第二種の複屈折層）２１８の軸角度は０°になるように設定されている。第一の複屈折層の面内位相差Ｒは１３８ｎｍであり、厚み方向位相差Ｒｔｈは２４８．４ｎｍであり、ＮＺ係数は２．３である。第二の複屈折層の面内位相差Ｒは１３８ｎｍであり、厚み方向位相差Ｒｔｈは２８９．８ｎｍであり、ＮＺ係数は１．６である。第三の複屈折層の面内位相差Ｒは１００ｎｍであり、厚み方向位相差Ｒｔｈは−１００ｎｍであり、ＮＺ係数は−０．５である。
【００５４】
実施例１、２の液晶表示装置であっても、集光機能及び散乱機能の両方を有する集光拡散方式が採用されているため法線方向のＣＲの改善効果は得られているが、バックライト光の集光度が完全でない場合には、更に偏光板にも工夫を加えて液晶表示パネル自身の視野角を拡大しておくことが好ましい。これは、集光拡散方式においては、斜め方向に液晶を透過する光の一部が、拡散によって法線方向に進行方向が変化するため、視野角の狭い偏光板（液晶表示パネル）を使用していると、法線方向で高いＣＲが得られにくくなる点に着目したものであり、上記第二種の位相差層を配置することで、これが低減される。
【００５５】
バックライトユニット及び集光素子は、それぞれ別個の部材として設けられている。実施例３、４では、集光素子として２枚のルーバーフィルム（３Ｍ社製）を重ねあわせて用いた。
【００５６】
（比較例１）
図５は、比較例１の液晶表示装置の積層構造を示す模式図である。ＰＤＬＣ型の液晶表示パネルをＶＡ型の液晶表示パネルに変更したことを除いては実施例１と同様にして、比較例１の液晶表示装置を作製した。すなわち、比較例１の液晶表示装置は、図５に示すように、観察面側から順に、第一の偏光子３１１、第一の複屈折層（第一種の複屈折層）３１２、液晶表示パネル（ＶＡ型）３１３、第二の複屈折層（第一種の複屈折層）３１４、第二の偏光子３１５、集光素子３１６、及び、バックライトユニット３１７をこの順に積層して得られる液晶表示装置である。上記液晶表示パネル３１３は、ＴＦＴ基板３２１及びカラーフィルタ基板３２２からなる一対の基板と、該一対の基板３２１，３２２間に挟持された液晶層３２３とを備える。各偏光子及び各複屈折層の軸角度及び位相差値は、実施例１と同様に設定されている。
【００５７】
（比較例２）
図６は、比較例２の液晶表示装置の積層構造を示す模式図である。第一の偏光子の更に観察面側に、拡散度の高い拡散フィルムを設けたことを除いては比較例１と同様にして、比較例２の液晶表示装置を作製した。すなわち、比較例２の液晶表示装置は、図６に示すように、観察面側から順に、拡散フィルム４１９、第一の偏光子４１１、第一の複屈折層（第一種の複屈折層）４１２、液晶表示パネル（ＶＡ型）４１３、第二の複屈折層（第一種の複屈折層）４１４、第二の偏光子４１５、集光素子４１６、及び、バックライトユニット４１７をこの順に積層して得られる液晶表示装置である。上記液晶表示パネル４１３は、ＴＦＴ基板４２１及びカラーフィルタ基板４２２からなる一対の基板と、該一対の基板４２１，４２２間に挟持された液晶層４２３とを備える。各偏光子及び各複屈折層の軸角度及び位相差値は、実施例１と同様に設定されている。なお、比較例２では、上記拡散フィルム４１９として、バックライトシートとして汎用されているヘイズ８５％の拡散シートを用い、透明な光学用粘着剤を用いて第一の偏光子４１１上に貼り合わせた。拡散シートと粘着剤とを足し合わせた厚みは、約１０５μｍであった。
【００５８】
（比較例３）
図７は、比較例３の液晶表示装置の積層構造を示す模式図である。集光素子を省略したことを除いては比較例１と同様にして、比較例３の液晶表示装置を作製した。すなわち、比較例３の液晶表示装置は、図７に示すように、観察面側から順に、第一の偏光子５１１、第一の複屈折層（第一種の複屈折層）５１２、液晶表示パネル（ＶＡ型）５１３、第二の複屈折層（第一種の複屈折層）５１４、第二の偏光子５１５、及び、バックライトユニット５１７をこの順に積層して得られる液晶表示装置である。上記液晶表示パネル５１３は、ＴＦＴ基板５２１及びカラーフィルタ基板５２２からなる一対の基板と、該一対の基板５２１，５２２間に挟持された液晶層５２３とを備える。各偏光子及び各複屈折層の軸角度及び位相差値は、実施例１と同様に設定されている。
【００５９】
実際に試作した実施例１〜４及び比較例１〜３の液晶表示装置を用いて、法線方向ＣＲ（法線方向から見たときのＣＲ）と、白表示視野角（斜め方向から見たときの白表示の輝度）の評価を行った。
【００６０】
（法線方向から見たときのＣＲの測定方法）
超低輝度分光放射計（ＴＯＰＣＯＮ社製、商品名：ＳＲ−Ｕｌ１）を用いて測定した。法線方向における白表示の輝度（白輝度）と黒表示の輝度（黒輝度）とを測定し、その比をＣＲとした。
【００６１】
（斜め方向から見たときの白表示の輝度の測定方法）
視野角測定装置（ＥＬＤＩＭ社製、商品名：ＥＺＣｏｎｔｒａｓｔ１６０）を用いて測定した。方位４５°、極６０°の斜め方向における白表示の輝度Ｌ（４５，６０）と法線方向の白表示の輝度Ｌ（０，０）を測定し、その比が高いほど、斜め視角からの表示が暗くならず、白表示時の視野角特性が良いと判断した。
【００６２】
（評価結果）
各実施例及び比較例の液晶表示装置の、法線方向ＣＲと白表示視野角とを評価し、下記表１に整理した。実施例１〜４の液晶表示装置は、比較例２、３の液晶表示装置と比べて高いＣＲが得られ、白表示時の視野角特性は比較例１よりも良好であった。また、比較例２のように観察面側偏光子のさらに観察面側に拡散度の高い拡散フィルムを設けていない分、より厚みの薄い液晶表示パネルを作製することができた。
【００６３】
【表１】
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【００６４】
また、以上の結果をもとに、本発明と従来の積層構造の比較、及び、効果の違いをよりわかりやすくまとめたものが、図８である。比較例１〜３においても、法線方向ＣＲ特性、白表示時の視野角特性、全体の厚み等について、個別には良好な結果が得られているが、これら全ての特性について良好な数値を得るためには、実施例１〜４のような構成が必要であることがわかる。
【００６５】
なお、特許文献１に記載の液晶表示装置では、一旦集光させた光を拡散させる集光拡散システムを採用しており、黒ベタ表示（広範囲で黒色を表示）及び白ベタ表示（広範囲で白色を表示）では優れた表示が得られるものの、ピクセル毎に光の拡散度を制御することができないため、その他の一般画像を表示するような場合に、視認性を改善することはできなかった。また、特許文献１に記載の液晶表示装置は、実施例１〜４と比べると厚みが増大してしまうというデメリットがあることがわかった。
【符号の説明】
【００６６】
１１１，２１１，３１１，４１１，５１１，６１１：第一の偏光子
１１２，２１２，３１２，４１２，５１２，６１２：第一の複屈折層（第一種の複屈折層）
１１３，２１３：液晶表示パネル（ＰＤＬＣ型）
１１４，２１４，３１４，４１４，５１４，６１４：第二の複屈折層（第一種の複屈折層）
１１５，２１５，３１５，４１５，５１５，６１５：第二の偏光子
１１６，２１６，３１６，４１６：集光素子
１１７，２１７，３１７，４１７，５１７：バックライトユニット
１２１，２２１，３２１，４２１，５２１，６２１：ＴＦＴ基板
１２２，２２２，３２２，４２２，５２２，６２２：カラーフィルタ基板
１２３，２２３，３２３，４２３，５２３，６２３：液晶層
２１８：第三の複屈折層（第二種の複屈折層）
３１３，４１３，５１３，６１３：液晶表示パネル（ＶＡ型）
４１９：拡散フィルム
【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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