(57)【要約】負の位相差を持つ保護層で構成される偏光板（１０Ａ），（１０Ｂ）を用いる場合にその負の位相差値に合わせて最適化した位相差板を液晶板（２０）と出射側偏光板（１０Ａ）との間の位置Ｐ１又は入射側偏光板（１０Ａ）と液晶板（２０）との間の位置Ｐ２あるいは両方に挿入することにより、４５°方位の黒レベル光抜けを低減する。このようにして、インプレーンスイッチングモードの液晶表示装置において、黒表示における視野角を改善するための光学補償を行う。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１．それぞれ偏光子に保護層を積層してなり透過軸が互いに直交する一対の偏光板の間に、一方の偏光板吸収軸方位と液晶分子が平行に配向された液晶層を持つ液晶板を挟持した構造の液晶表示装置であって、
上記一対の偏光板の保護層は、少なくとも上記液晶層の側に積層され、厚さ方向に光軸を持ちその厚さ方向と直交する面内には概ね等方的な１軸性の位相差板であって、厚さ方向の屈折率が面内の方向の屈折率より小さい負の位相差板としての特性を示し、
上記液晶板と各偏光板との間の少なく一方に、視角方向に角度をなす入射光に対する上記保護層による視野角依存性を補償する２軸性の位相差板が配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
２．上記２軸性の位相差板は、その厚さ方向と直交する面内の屈折率が異なり、当該面内に最大の屈折率を示す方位を有する２軸性位相差板であり、
上記位相差板における上記最大の屈折率と、上記方位と面内にて直交する方位における屈折率との差及び上記位相差板の厚さの積を位相差板の面内光路長差とし、上記保護層における厚さ方向の屈折率と面内の方向の屈折率との差及び上記保護層の積を上記保護層の光路長差としたとき、
可視光領域の所定の波長において、上記位相差板の面内光路長差が、上記保護層の光路長差及び上記波長に基づき、視角方向に角度をなす入射光に対する視野角依存性を補償するように設定されていることを特徴とする請求の範囲第１項記載の液晶表示装置。
【請求項３】
３．上記一方の偏光板吸収軸の方位と上記液晶層の異常光屈折率方位が一致していることを特徴とする請求の範囲第１項記載の液晶表示装置。
【請求項４】
４．上記液晶板はインプレーンスイッチング（ＩＰＳ）モードにて動作するように構成され、上記保護層はトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）にて形成されていることを特徴とする請求の範囲第１項記載の液晶表示装置。
【請求項５】
５．上記一対の偏光板の保護層は、その各々の厚さがｄＴＡＣ０であり、厚さ方向に光軸を持ちその厚さ方向と直交する面内には概ね等方的な１軸性の位相差板であって、厚さ方向の屈折率ｎｚｔが面内の方向の屈折率ｎｘｙより小さい負の位相差板としての特性を示し、
上記２軸性の位相差板は、厚さがｄＲＦの２軸性位相差板であり、厚さ方向の屈折率をｎｚ、当該厚さ方向と直交する面内で最大の屈折率をｎｘとし、上記最大の屈折率ｎｘを示す方向及び上記厚さ方向と直交する方向の屈折率をｎｙとして、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの順の屈折率を示し、ｎｚ＝（ｎｘ＋ｎｙ）／２の関係を概ね満たし、
可視光領域の所定の波長λにおいて、上記位相差板の面内光路長差ΔｎｄＲＦを（ｎｘ＋ｎｙ）・ｄＲＦとし、上記保護層の負の光路長差の絶対値ΔｎｄＴＡＣ０を（ｎｘｙ＋ｎｚｔ）・ｄＴＡＣ０としたとき、上記位相差板の上記最大の屈折率ｎｘを示す方向が上記液晶層の配向された上記液晶分子の異常光屈折率方位と一致し、上記位相差板の面方向の光路長差ΔｎｄＲＦは概ね下式で示されることを特徴とする請求の範囲第２項記載の液晶表示装置。
2005015297.tif 000011
【請求項６】
６．上記液晶板の液晶層の厚さをｄＬＣ、上記液晶層の液晶分子の異常光屈折率をｎｅ、上記液晶層の液晶分子の常光屈折率をｎｏとし、上記液晶板の液晶層の光路長差ΔｎｄＬＣを（ｎｅ＋ｎｏ）・ｄＬＣとしたとき、可視光領域の所定の波長λにおいて、上記液晶板の液晶層の光路長差ΔｎｄＬＣは概ねλ／２を示すことを特徴とする請求の範囲第５項記載の液晶表示装置。
【請求項７】
７．上記液晶板の液晶層の基板界面における液晶分子のプレチルト角は０〜２°の範囲であることを特徴とする請求の範囲第５項記載の液晶表示装置。
【請求項８】
８．それぞれ偏光子に保護層を積層してなり透過軸が互いに直交する一対の偏光板の間に、その一方の偏光板吸収軸方位と液晶分子が平行に配向された液晶層を持つ液晶板を挟持した構造の液晶表示装置であって、
上記液晶板と各偏光板との間の少なく一方に位相差板を配置してなり、
上記位相差板は、厚さがｄＲＦの２軸性位相差板であり、厚さ方向の屈折率をｎｚ、当該厚さ方向と直交する面内で最大の屈折率をｎｘとし、上記最大の屈折率ｎｘを示す方向及び上記厚さ方向と直交する方向の屈折率をｎｙとして、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの順の屈折率を示し、ｎｚ＝（ｎｘ＋ｎｙ）／２の関係を概ね満たし、
可視光領域の所定の波長λにおいて、上記位相差板の面内光路長差ΔｎｄＲＦを（ｎｘ＋ｎｙ）・ｄＲＦとし、上記保護層の負の光路長差の絶対値ΔｎｄＴＡＣ０を（ｎｘｙ＋ｎｚｔ）・ｄＴＡＣ０としたとき、上記位相差板の上記最大の屈折率ｎｘを示す方向が上記液晶層の配向された上記液晶分子の異常光屈折率方位と一致し、上記位相差板の面方向の光路長差ΔｎｄＲＦは概ね下式で示されることを特徴とする請求の範囲第２項記載の液晶表示装置。
2005015297.tif 000012
【請求項９】
９．上記液晶板の液晶層の厚さをｄＬＣ、上記液晶層の液晶分子の異常光屈折率をｎｅ、上記液晶層の液晶分子の常光屈折率をｎｏとし、上記液晶板の液晶層の光路長差ΔｎｄＬＣを（ｎｅ＋ｎｏ）・ｄＬＣとしたとき、可視光領域の所定の波長λにおいて、上記液晶板の液晶層の光路長差ΔｎｄＬＣは概ねλ／２を示すことを特徴とする請求の範囲第８項記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
１０．上記液晶板の液晶層の基板界面における液晶分子のプレチルト角は０〜２°の範囲であることを特徴とする請求の範囲第８項記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
１１．偏光子の透過軸が互いに直交する一対の偏光板の間に、一方の偏光板吸収軸方位と液晶分子が平行に配向された液晶層を持つ液晶板を挟持した構造の液晶表示装置であって、
上記一対の偏光板には、その各々の上記液晶層の側に、負の位相差を有する１軸性位相差板としての特性を示す同じ厚さの一対の保護層が積層され、
上記液晶板と各偏光板との間双方に第１の位相差板及び第２の位相板を各々配置してなり、
上記第１の位相差板は、その光路長差が上記液晶層を光が通過する前の偏光状態になるように設定され、
上記第２の位相差板は、その厚さ方向と直交する面内の屈折率が異なり、当該面内に最大の屈折率を示す方位を有する２軸性位相差板であり、
上記最大の屈折率と、上記方位と面内にて直交する方位における屈折率との差及び上記位相差板の厚さの積として規定される位相差板の面内光路長差が概ねλ／２となるように設定され、
上記第１及び第２の位相差板により、上記一対の保護層を通過した光の偏光状態の変化を光学補償することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１２】
１２．上記第２の位相差板はｎｚ＝（ｎｘ＋ｎｙ）／２の関係を概ね満たすことを特徴とする請求の範囲第１１項記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
１３．上記第１の液晶板は、２軸性位相差板又は正の１軸性位相差板であることを特徴とする請求の範囲第１１項記載の液晶表示装置。
【請求項１４】
１４．上記液晶板の液晶層の液晶層の基板界面のプレチルト角は０〜２°の範囲であることを特徴とする請求の範囲第１１項記載の液晶表示装置。
【請求項１５】
１５．上記第１の位相差板は、厚さがｄＲＦ１の２軸性位相差板であり、厚さ方向の屈折率をｎｚ、当該厚さ方向と直交する面内で最大の屈折率をｎｘとし、上記最大の屈折率ｎｘを示す方向及び上記厚さ方向と直交する方向の屈折率をｎｙとして、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの順の屈折率を示し、
上記保護層は、その各々の厚さがｄＴＡＣ０であり、厚さ方向に光軸を持ちその厚さ方向と直交する面内には概ね等方的な１軸性の位相差板であって、厚さ方向の屈折率ｎｚｔが面内の方向の屈折率ｎｘｙより小さい負の位相差板としての特性を示し、
上記波長λにおいて、上記位相差板の面方向の光路長差（ｎｘ＋ｎｙ）・ｄＲＦ１をΔｎｄＲＦ１、上記保護層の負の光路長差の絶対値（ｎｘｙ＋ｎｚｔ）・ｄＴＡＣ０をΔｎｄＴＡＣ０としたとき、上記位相差板の上記最大の屈折率ｎｘを示す方向が上記液晶層の配向された上記液晶分子の異常光屈折率方位と一致し、上記位相差板の面方向の光路長差ΔｎｄＲＦ１は概ね下式で示されることを特徴とする請求の範囲第１１項記載の液晶表示装置。
2005015297.tif 000013
【請求項１６】
１６．上記液晶板の液晶層の厚さをｄＬＣ、上記液晶層の液晶分子の異常光屈折率をｎｅ、上記液晶層の液晶分子の常光屈折率をｎｏとし、上記液晶板の液晶層の光路長差ΔｎｄＬＣを（ｎｅ＋ｎｏ）・ｄＬＣとしたとき、可視光領域の所定の波長λにおいて、上記液晶板の液晶層の光路長差ΔｎｄＬＣは概ねλ／２を示すことを特徴とする請求の範囲第１１項記載の液晶表示装置。
【請求項１７】
１７．上記第１の位相差板は、厚さがｄＲＦ１の２軸性位相差板であり、厚さ方向の屈折率をｎｚ、当該厚さ方向と直交する面内で最大の屈折率をｎｘとし、上記最大の屈折率ｎｘを示す方向及び上記厚さ方向と直交する方向の屈折率をｎｙとして、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの順の屈折率を示し、
上記保護層は、その各々の厚さがｄＴＡＣ０であり、厚さ方向に光軸を持ちその厚さ方向と直交する面内には概ね等方的な１軸性の位相差板であって、厚さ方向の屈折率ｎｚｔが面内の方向の屈折率ｎｘｙより小さい負の位相差板としての特性を示し、
上記波長λにおいて、上記位相差板の面方向の光路長差（ｎｘ＋ｎｙ）・ｄＲＦ１をΔｎｄＲＦ１、上記保護層の負の光路長差の絶対値（ｎｘｙ＋ｎｚｔ）・ｄＴＡＣ０をΔｎｄＴＡＣ０としたとき、上記位相差板の上記最大の屈折率ｎｘを示す方向が上記液晶層の配向された上記液晶分子の異常光屈折率方位と直交し、上記位相差板の面方向の光路長差ΔｎｄＲＦ１は概ね下式で示されることを特徴とする請求の範囲第１１項記載の液晶表示装置。
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【請求項１８】
１８．上記第１の位相差板は、厚さがｄＲＦ１の１軸性位相差板であり、厚さ方向の屈折率をｎｚ、当該厚さ方向と直交する面内で最大の屈折率をｎｘとし、上記最大の屈折率ｎｘを示す方向及び上記厚さ方向と直交する方向の屈折率をｎｙとして、ｎｘ＞ｎｚ＝ｎｙの順の屈折率を示し、
可視光領域の所定の波長λにおいて、上記位相差板の面方向の光路長差（ｎｘ＋ｎｙ）・ｄＲＦ１をΔｎｄＲＦ１とし、上記液晶板の液晶層の厚さをｄＬＣ、上記液晶層の液晶分子の異常光屈折率をｎｅ、上記液晶層の液晶分子の常光屈折率をｎｏとし、上記液晶板の液晶層の光路長差（ｎｅ＋ｎｏ）・ｄＬＣをΔｎｄＬＣとしたとき、上記最大の屈折率ｎｘを示す方位が上記液晶層の配向された上記液晶分子の異常光屈折率方位と一致し、ΔｎｄＲＦ１と上記液晶層の光路長差ΔｎｄＬＣとの和が概ねλとなることを特徴とする請求の範囲第１１項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、直交する一対の偏光子とそれを保護する保護層からなる偏光板とその間に一方の偏光板吸収軸方位と平行に配向された液晶層を持つ液晶表示装置に関する。
本出願は、日本国において２００３年８月１１日に出願された日本特許出願番号２００３−２９１８５９を基礎として優先権を主張するものであり、この出願は参照することにより、本出願に援用される。
【背景技術】
【０００２】  液晶表示装置は、低電圧、低消費電力でＩＣと直結でき、表示機能が多様で且つ軽量化、小型化が容易であるなど多くの特長を有することから、ワードプロセッサやパーソナルコンピュータなどのＯＡ機器やテレビジョン、カーナビゲーションモニタや航空機コックピット用モニタなど、種々の表示手段として広く普及している。
液晶表示装置には液晶の配向の変化を可視化させるために、偏光板が用いられている。偏光板は、通常、偏光子に透明保護膜（ＴＡＣ）を積層して構成されている。偏光子は入射光を互いに直交する２つの偏光成分に分け、その一方（振動方向が偏光子の透過軸と平行な成分）のみを通過させ、他の成分（振動方向が偏光子の吸収軸と平行な成分）を吸収又は分散する光学素子である。
透過型の液晶表示装置は、液晶セルをその厚さ方向の両側から偏光板で挟んで構成される。両側の偏光子は互いの透過軸を直交させて配置されるのが一般的である。透過軸を直交させた一対の偏光子を直交偏光子と言う。一般に、偏光子の特性には視角依存性があり、偏光子に対して斜め方向から光が入射すると透過軸の方向が変化する。したがって、垂直入射光に対して２枚の偏光子を各々の透過軸が互いに直交するように重ね合わせても、斜め入射光に対しては交差角度が直角からずれてしまい、第１の偏光子を通過した偏光は第２の偏光子の透過軸と平行な方向の成分を有し、この成分が第２の偏光子２を通過して漏光を生じる。
このような偏光子の視角依存性は、液晶表示装置の画面の明るさ、コントラスト、色合いなどを良好に視認できる視角範囲（視野角）を狭くする原因となる。視野角の広い液晶表示装置を実現するには、偏光子の視角依存性を軽減して漏光のほとんど生じない視角範囲（視野角）を広くした偏光板、すなわち広視野角偏光板の開発が必須であり、これまでに、いつかのものが提案されている。
例えば、特開２００１−３５００２２号公報には、偏光子の視角依存性を軽減して視角範囲（視野角）を広くした液晶表示装置を実現するために、偏光子の光学補償に２軸性位相差板を用いることが記述されている。
ところで、基板に平行な電界により液晶分子を動作させるいわゆるインプレーンスイッチングモードの液晶表示装置は、広い視角において画像階調反転、色変化がなくＣＲＴに置き換わる画像表示装置として有望である。
しかしながら、インプレーンスイッチングモードの液晶表示装置においても、黒表示レベルの視野角、特に表示装置を構成する一対の偏光板偏光軸から４５°の方位の視角において光抜けが起こり、コントラスト低下を招いていた。
また、偏光板は所定方向の光を透過させる偏光子に保護層を積層して形成されるが、その保護層は、保護材料としてＴＡＣ等を用い、偏光子を両側から挟み込むように積層されるのが一般的である。したがって、偏光子を通過した入射光は、偏光子と液晶セル間に介在する保護層を通過して、液晶層に至ることになる。
図１は黒表示レベルの視野角特性を示している。ここで、下側偏光板（バックライト側）吸収軸９０°、上側偏光板吸収軸０°、液晶配向方位角９０°（下側基板上配向方位９０°方向に開く方向）、基板プレチルト角２°に設定してある。液晶層の光路長差ΔｎｄＬＣは２７５ｎｍ（波長５５０ｎｍ）に設定してある。偏光板を形成している保護層材料はＴＡＣで基板に垂直な方向に光軸を持つ１軸性の位相差板として機能している。下側偏光板、上側偏光板について、その偏光子と液晶層の間に介在する各々の保護層基板の光路長ΔｎｄＴＡＣ０は５０ｎｍである。図中ａ〜ｅは入射光に対する漏れ光の比率が、同じ図中の欄に掲載した値となる等高線を示し、４５°方向の光抜けが大きいことがわかる。
図２は視角Ｐｏｌａ（仰角）７０°で方位角Ａｚｉｍを１５°、３０°、４５°、６０°、７５°の場合の黒レベル分光透過率を示し、図３は視角Ｐｏｌａ（仰角）７０°で方位角Ａｚｉｍが３４５°、３３０°、３１５°、３００°、２８５°の場合の黒レベル分光透過率を示している。ここで、方位角Ａｚｉｍは向かって右方向からの視角を０°として反時計周りの角度で示している。
偏光板偏光軸から４５°の方位からの視角（４５°、１３５°、２２５°、３１５°）で透過率が高く、黄色味を帯びた分光透過率となっているため、表示品位を低下させている。
そして、上記特許文献１には、偏光子の光学補償に２軸性位相差板を用いることが開示されているが、偏光板の偏光子と液晶層の間に負の位相差を有する保護層が介在する場合については述べられておらず、さらに、保護層が介在し、且つ、インプレーンスイッチングモードの液晶層を用いた場合についても述べられていない。したがって、上記特許文献１野開示技術を用いても、この表示品位を低下させる問題を解消し、視角依存性を補償することが困難であった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  そこで、本発明は、上述の如き従来の実情に鑑み、直交する一対の偏光子とそれを保護する保護層からなる一対の偏光板の間に、一方の偏光板吸収軸方位と平行に配向された液晶層を持つ液晶表示装置、例えば基板に平行な電界により液晶分子を動作させるいわゆるインプレーンスイッチングモードの液晶表示装置において、特に負の位相差を持つ保護層が偏光子と液晶板の間に介在する構成の偏光板を用いる場合に、黒表示における視野角を改善するための光学補償を行い、その負の位相差値に合わせて最適化した位相差板の構成を提案することを目的とする。
第１の観点による本発明の液晶表示装置は、それぞれ偏光子に保護層を積層してなり透過軸が互いに直交する一対の偏光板の間に、一方の偏光板吸収軸方位と液晶分子が平行に配向された液晶層を持つ液晶板を挟持した構造の液晶表示装置であって、上記一対の偏光板の保護層は、少なくとも上記液晶層の側に積層され、厚さ方向に光軸を持ちその厚さ方向と直交する面内には概ね等方的な１軸性の位相差板であって、厚さ方向の屈折率が面内の方向の屈折率より小さい負の位相差板としての特性を示し、上記液晶板と各偏光板との間の少なく一方に、視角方向に角度をなす入射光に対する上記保護層による視野角依存性を補償する２軸性の位相差板が配置されていることを特徴とする。
さらに、本発明の液晶表示装置は、上記構成に加え、位相差板がその厚さ方法と直交する面内の屈折率が異なり、その面内に最大の屈折率ｎｘを示す方位を有する２軸性位相差板であり、屈折率ｎｘを示す方位と面内にて直交する方位の屈折率をｎｙとして、その屈折率の（ｎｘ＋ｎｙ）と位相差板の厚さの積を位相差板の面内光路差長とし、保護層における厚さ方向の屈折率と面内の方向の屈折率との差及び上記保護層の厚さの積を保護層の光路長差としたとき、可視光領域の所定の波長において、位相差板の面内光路長差が保護層の光路長差及び波長の値に基づき、視角方向に角度をなす入射光に対する視野角依存性を補償するように設定されていることを特徴とする。
また、第２の観点による本発明の液晶表示装置は、偏光子の透過軸が互いに直交する一対の偏光板の間に、一方の偏光板吸収軸方位と液晶分子が平行に配向された液晶層を持つ液晶板を挟持した構造の液晶表示装置であって、一対の偏光板には、その各々の上記液晶層の側に、負の位相差を有する１軸性の位相差板としての特性を示す同じ厚さの一対の保護層が積層され、液晶板と各偏光板との間双方に第１の位相差板及び第２の位相板を各々配置してなり、第１の位相差板は、その光路長差が液晶層を光が通過する前の偏光状態になるように設定され、第２の位相差板は、その厚さ方向と直交する面内の屈折率が異なり、その面内に最大の屈折率ｎｘを示す方位を有する２軸性位相差板であり、屈折率ｎｘを示す方位と直交する方位における屈折率をｎｙとして、その屈折率の差（ｎｘ＋ｎｙ）と位相差板の厚さの積として規定される位相差板の面内光路長差が概ねλ／２となるように設定され、第１及び第２の位相差板により、一対の保護層を通過した光の偏光状態の変化を光学補償することを特徴とする。
第１の位相差板により液晶層を光が通過する前の偏光状態とされ、面内光路長差が概ねλ／２となる第２の位相差板により光の偏光状態を１８０°変化させ、同じ厚さの一対の保護層の互いの偏光状態を相殺することにより視野角によらず黒レベルを良好に保つことができる。
さらに、第１の位相差板は、所定の光路長差を有する２軸位相差板又は正の１軸位相差板により構成することが好適である。
本発明の更に他の目的、本発明によって得られる具体的な利点は、以下に説明される実施の形態の説明から一層明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００４】［図１］図１は、従来の液晶表示装置の黒表示レベルの視野角特性を示す図である。
［図２］図２は、従来の液晶表示装置において、視角Ｐｏｌａ（仰角）７０°で方位角Ａｚｉｍを１５°、３０°、４５°、６０°、７５°の場合の黒レベル分光透過率を示す図である。
［図３］図３は、従来の液晶表示装置において、視角Ｐｏｌａ（仰角）７０°で方位角Ａｚｉｍを３４５°、３３０°、３１５°、３００°、２８５°の場合の黒レベル分光透過率を示す図である。
［図４］図４は、本発明が適用される液晶表示装置の要部構成を示す模式的な端面図である。
［図５］図５は、上記液晶表示装置における偏光板軸角度を示す図であり、図５Ａは正面から見た場合の偏光板軸角度を示し、図５Ｂは斜めから見た場合の偏光板軸角度を示している。
［図６］図６は、上記液晶表示装置において、４５°方位に入射した光の各部材通過後の偏光状態をポアンカレ球表示で示した図であり、図６Ａは入射側偏光板の偏光子を通過後の偏光状態を示し、図６Ｂは入射側偏光板の保護層を通過後の偏光状態を示し、図６Ｃは液晶板のＩＰＳ液晶層を通過後の偏光状態を示し、図６Ｄは出射側偏光板の保護層を通過後の偏光状態を示している。
［図７］図７は、上記液晶表示装置において、４５°方位での入射偏光軸ズレ量と偏光板保護層の位相差の入射角依存性を示した図である。
［図８］図８は、本発明に係る液晶表示装置の要部構成例を示す模式的な端面図である。
［図９］図９は、図８に示した構成の液晶表示装置において、４５°方位に入射した光の各部材通過後の偏光状態をポアンカレ球表示で示した図であり、図９Ａは入射側偏光板の偏光子を通過後の偏光状態を示し、図９Ｂは入射側偏光板の保護層を通過後の偏光状態を示し、図９Ｃは液晶板のＩＰＳ液晶層を通過後の偏光状態を示し、図９Ｄは２軸位相差板を通過後の偏光状態を示し、図９Ｅは出射側偏光板の保護層を通過後の偏光状態を示している。
［図１０］図１０は、上記液晶表示装置における２軸位相差板の最適Δｎｄと入射角の関係を説明するための図である。
［図１１］図１１は、上記液晶表示装置における保護層のΔｎｄと２軸位相差板のΔｎｄの関係を示す図である。
［図１２］図１２は、上記液晶表示装置における４５°方位視角における黒レベルを改善するための位相差板の第１の最適化手法をポアンカレ球上で示す図であり、図１２Ａは入射側偏光板の偏光子を通過後の偏光状態を示し、図１２Ｂは入射側偏光板の保護層を通過後の偏光状態を示し、図１２Ｃは液晶板のＩＰＳ液晶層を通過後の偏光状態を示し、図１２Ｄは２軸位相差板を通過後の偏光状態を示し、図１２Ｅは出射側偏光板の保護層を通過後の偏光状態を示している。
［図１３］図１３は、上記液晶表示装置における４５°方位視角における黒レベルを改善するための位相差板の第２の最適化手法をポアンカレ球上で示す図であり、図１３Ａは入射側偏光板の偏光子を通過後の偏光状態を示し、図１３Ｂは入射側偏光板の保護層を通過後の偏光状態を示し、図１３Ｃは液晶板のＩＰＳ液晶層を通過後の偏光状態を示し、図１３Ｄは２軸位相差板を通過後の偏光状態を示し、図１３Ｅは出射側偏光板の保護層を通過後の偏光状態を示している。
［図１４］図１４は、図８に示した構成の液晶表示装置の実施例１における黒表示レベルの視野角特性を示す図である。
［図１５］図１５は、上記実施例１における視角Ｐｏｌａ（仰角）７０°で方位角Ａｚｉｍを１５°、３０°、４５°、６０°、７５°の場合の黒レベル分光透過率を示す図である。
［図１６］図１６は、上記実施例１における視角Ｐｏｌａ（仰角）７０°で方位角Ａｚｉｍを３４５°、３３０°、３１５°、３００°、２８５°の場合の黒レベル分光透過率を示す図である。
［図１７］図１７は、図８に示した構成の液晶表示装置の実施例２における黒表示レベルの視野角特性を示す図である。
［図１８］図１８は、上記実施例２における視角Ｐｏｌａ（仰角）７０°で方位角Ａｚｉｍを１５°、３０°、４５°、６０°、７５°の場合の黒レベル分光透過率を示す図である。
［図１９］図１９は、上記実施例２における視角Ｐｏｌａ（仰角）７０°で方位角Ａｚｉｍを３４５°、３３０°、３１５°、３００°、２８５°の場合の黒レベル分光透過率を示す図である。
［図２０］図２０は、図８に示した構成の液晶表示装置の実施例３における黒表示レベルの視野角特性を示す図である。
［図２１］図２１は、上記実施例３における視角Ｐｏｌａ（仰角）７０°で方位角Ａｚｉｍを１５°、３０°、４５°、６０°、７５°の場合の黒レベル分光透過率を示す図である。
［図２２］図２２は、上記実施例３における視角Ｐｏｌａ（仰角）７０°で方位角Ａｚｉｍを３４５°、３３０°、３１５°、３００°、２８５°の場合の黒レベル分光透過率を示す図である。
［図２３］図２３は、図８に示した構成の液晶表示装置の実施例４における黒表示レベルの視野角特性を示す図である。
［図２４］図２４は、上記実施例４における視角Ｐｏｌａ（仰角）７０°で方位角Ａｚｉｍを１５°、３０°、４５°、６０°、７５°の場合の黒レベル分光透過率を示す図である。
［図２５］図２５は、上記実施例４における視角Ｐｏｌａ（仰角）７０°で方位角Ａｚｉｍを３４５°、３３０°、３１５°、３００°、２８５°の場合の黒レベル分光透過率を示す図である。
［図２６］図２６は、図８に示した構成の液晶表示装置の実施例５における黒表示レベルの視野角特性を示す図である。
［図２７］図２７は、上記実施例５における視角Ｐｏｌａ（仰角）７０°で方位角Ａｚｉｍを１５°、３０°、４５°、６０°、７５°の場合の黒レベル分光透過率を示す図である。
［図２８］図２８は、上記実施例５における視角Ｐｏｌａ（仰角）７０°で方位角Ａｚｉｍを３４５°、３３０°、３１５°、３００°、２８５°の場合の黒レベル分光透過率を示す図である。
［図２９］図２９は、図８に示した構成の液晶表示装置の実施例６における黒表示レベルの視野角特性を示す図である。
［図３０］図３０は、上記実施例６における視角Ｐｏｌａ（仰角）７０°で方位角Ａｚｉｍを１５°、３０°、４５°、６０°、７５°の場合の黒レベル分光透過率を示す図である。
［図３１］図３１は、上記実施例６における視角Ｐｏｌａ（仰角）７０°で方位角Ａｚｉｍを３４５°、３３０°、３１５°、３００°、２８５°の場合の黒レベル分光透過率を示す図である。
［図３２］図３２は、図８に示した構成の液晶表示装置の実施例７における黒表示レベルの視野角特性を示す図である。
［図３３］図３３は、上記実施例７における視角Ｐｏｌａ（仰角）７０°で方位角Ａｚｉｍを１５°、３０°、４５°、６０°、７５°の場合の黒レベル分光透過率を示す図である。
［図３４］図３４は、上記実施例７における視角Ｐｏｌａ（仰角）７０°で方位角Ａｚｉｍを３４５°、３３０°、３１５°、３００°、２８５°の場合の黒レベル分光透過率を示す図である。
［図３５］図３５は、図８に示した構成の液晶表示装置の実施例８における黒表示レベルの視野角特性を示す図である。
［図３６］図３６は、上記実施例８における視角Ｐｏｌａ（仰角）７０°で方位角Ａｚｉｍを１５°、３０°、４５°、６０°、７５°の場合の黒レベル分光透過率を示す図である。
［図３７］図３７は、上記実施例８における視角Ｐｏｌａ（仰角）７０°で方位角Ａｚｉｍを３４５°、３３０°、３１５°、３００°、２８５°の場合の黒レベル分光透過率を示す図である。
［図３８］図３８は、図８に示した構成の液晶表示装置の実施例９における黒表示レベルの視野角特性を示す図である。
［図３９］図３９は、上記実施例９における視角Ｐｏｌａ（仰角）７０°で方位角Ａｚｉｍを１５°、３０°、４５°、６０°、７５°の場合の黒レベル分光透過率を示す図である。
［図４０］図４０は、上記実施例９における視角Ｐｏｌａ（仰角）７０°で方位角Ａｚｉｍを３４５°、３３０°、３１５°、３００°、２８５°の場合の黒レベル分光透過率を示す図である。
［図４１］図４１は、本発明に係る液晶表示装置の他の要部構成例を示す模式的な端面図である。
［図４２］図４２は、本発明に係る液晶表示装置のさらに他の要部構成例を示す模式的な端面図である。
［図４３］図４３は、図４２に示した液晶表示装置における４５°方位視角における黒レベルを改善するための位相差板の第３の最適化手法をポアンカレ球上で示す図であり、図４３Ａは入射側偏光板の偏光子を通過後の偏光状態を示し、図４３Ｂは入射側偏光板の保護層を通過後の偏光状態を示し、図４３Ｃは位相差板を通過後の偏光状態を示し、図４３Ｄは液晶板のＩＰＳ液晶層を通過後の偏光状態を示し、図４３Ｅは２軸位相差板を通過後の偏光状態を示し、図４３Ｆは出射側偏光板の保護層を通過後の偏光状態を示している。
［図４４］図４４は、図４２に示した液晶表示装置における４５°方位視角における黒レベルを改善するための位相差板の第４の最適化手法をポアンカレ球上で示す図であり、図４４Ａは入射側偏光板の偏光子を通過後の偏光状態を示し、図４４Ｂは入射側偏光板の保護層を通過後の偏光状態を示し、図４４Ｃは位相差板を通過後の偏光状態を示し、図４４Ｄは液晶板のＩＰＳ液晶層２１を通過後の偏光状態を示し、図４４Ｅは２軸位相差板を通過後の偏光状態を示し、図４４Ｆは出射側偏光板の保護層を通過後の偏光状態を示している。
［図４５］図４５は、図４２に示した液晶表示装置の実施例１２における黒表示レベルの視野角特性を示す図である。
［図４６］図４６は、上記実施例１２における視角Ｐｏｌａ（仰角）７０°で方位角Ａｚｉｍを１５°、３０°、４５°、６０°、７５°の場合の黒レベル分光透過率を示す図である。
［図４７］図４７は、上記実施例１２における視角Ｐｏｌａ（仰角）７０°で方位角Ａｚｉｍを３４５°、３３０°、３１５°、３００°、２８５°の場合の黒レベル分光透過率を示す図である。
［図４８］図４８は、図４２に示した液晶表示装置の実施例１３における黒表示レベルの視野角特性を示す図である。
［図４９］図４９は、上記実施例１３における視角Ｐｏｌａ（仰角）７０°で方位角Ａｚｉｍを１５°、３０°、４５°、６０°、７５°の場合の黒レベル分光透過率を示す図である。
［図５０］図５０は、上記実施例１３における視角Ｐｏｌａ（仰角）７０°で方位角Ａｚｉｍを３４５°、３３０°、３１５°、３００°、２８５°の場合の黒レベル分光透過率を示す図である。
［図５１］図５１は、図４２に示した液晶表示装置の実施例１４における黒表示レベルの視野角特性を示す図である。
［図５２］図５２は、上記実施例１４における視角Ｐｏｌａ（仰角）７０°で方位角Ａｚｉｍを１５°、３０°、４５°、６０°、７５°の場合の黒レベル分光透過率を示す図である。
［図５３］図５３は、上記実施例１４における視角Ｐｏｌａ（仰角）７０°で方位角Ａｚｉｍを３４５°、３３０°、３１５°、３００°、２８５°の場合の黒レベル分光透過率を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】  以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
本発明は、例えば図４に示すような構成の液晶表示装置１００に適用される。この図４には、黒レベル透過率を支配する部材を簡略化して示してある。
この図４に示す液晶表示装置１００は、互いの透過軸を直交させて配置された一対の偏光板１０Ａ，１０Ｂと、その間に配置され、一方の偏光板の吸収軸方位と平行に配向された液晶層２１を持つ液晶板２０からなる。
上記一対の偏光板１０Ａ，１０Ｂは、互いの透過軸が直交する一対の偏光子１１Ａ、１１Ｂとそれを保護する保護層１２Ａ，１３Ａ，１２Ｂ，１３Ｂからなる。
また、上記液晶板２０は、一方の偏光板の吸収軸方位と平行に配向された液晶層２１をガラス基板２２，２３で封入してなる。この液晶板２０は、上記ガラス基板２２，２３に平行な電界により液晶分子を動作させるいわゆるインプレーンスイッチング（ＩＰＳ）モードの液晶表示装置１００を構成している。
まず、このような構成の液晶表示装置１００おいて、光学補償していない場合の４５°方位の黒レベル光抜けの現象について説明する。
偏光板偏光軸から４５°方位の視角における黒レベルは最も光抜けが大きくなるため、４５°方位の視角に関して特に着目する。
以下、４５°方位とは偏光板偏光軸に対して具体的記述がない場合に関しては４５°，１３５°，２２５°，３１５°の方位を示すものとする。
一般的に偏光板１０は延伸したＰＶＡ（ポリビニールアルコール）フィルムにヨウ素等吸着配向させた偏光子１１をＴＡＣ（トリアセチルセルロース）からなる保護層１２，１３で挟持した構造であるが、光学補償を考える上では異常光屈折率方向に吸収を持つＯ型偏光子と基板に垂直な方向に光軸を持つ負の位相差板とみなせる。
ＩＰＳモードの場合の黒表示状態の液晶層２１は１軸性の位相差板とみなせ、一般的には緑色Ｇの所定の波長においてλ／２板として機能する。つまり、偏光子と保護層からなる互いの透過軸が直交する一対の偏光板の間にＩＰＳモードの液晶層を有する液晶表示装置を位相差板とみなした場合の黒表示状態におけるモデルは、Ｏ型偏光子（吸収軸９０°）−負位相差板−１軸性位相差板（遅相軸９０°）−負位相差板−Ｏ型偏光子（吸収軸０°）となる。
理解を容易にするためにまず、Ｏ型偏光子がクロスニコルに配置された場合を考えると図５に示すように、基板に垂直に光が入射した場合は互いの偏光子吸収軸が直交していても入射角度が大きくなるに従い、互いの吸収軸がなす角度は直交からのズレが大きくなる。よってＯ型偏光子のみをクロスニコルに設定した場合は偏光軸から４５°方位に入射した光は出射側偏光子を通過し、光抜けが起こる。なお、図５Ａは正面から見た場合の偏光板軸角度を示し、図５Ｂは斜めから見た場合の偏光板軸角度を示している。
近似的に、４５°方位から入射した場合に偏光軸の０°入射の場合からの偏光板角度のズレ量φは、媒質中での視角方向からの入射角をθとして、次の（１）式にて示される。
2005015297.tif 000003
偏光子１１Ａに入射して偏光子１１Ｂから出射されるまでの光の経路にある偏光板保護層１３Ａ，１２Ｂは先述したように負の位相差板として機能し、遅相軸は入射面に垂直となる。媒質中入射角θに対する光路の変化を求めると、光路長差ΔｎｄＴＡＣ０を偏光板保護層１３Ａ，１２Ｂが持つ負のリターデーションとしたとき、媒質中入射角θにおける光路長差ΔｎｄＴＡＣは、近似的に次の（２）式にて示される。
2005015297.tif 000004
ここに偏光板保護層１３Ａ，１２Ｂは、その各々の厚さがｄＴＡＣ０であり、厚さ方向に光軸を持ち、その厚さ方向と直交する面内には概ね等方的な１軸性の位相差板であって、厚さ方向の屈折率ｎｘｔが面内の方向の屈折率ｎｘｙより小さい負の位相差板としての特性を示す。また、上述の保護層の光路長差ΔｎｄＴＡＣ０は、負の光路長差の絶対値（ｎｘｙ＋ｎｚｔ）・ｄＴＡＣ０として規定されるものである。
液晶層２１は先述したように１軸性位相差板として機能し、概ね偏光子吸収軸と同じ方位に遅相軸を持つ。また、４５°方位では位相差変化はない。
図６は４５°方位に入射した光の各部材通過後の偏光状態をポアンカレ球表示で示している。図６Ａは入射側偏光板１０Ａの偏光子１１Ａを通過後の偏光状態を示し、図６Ｂは入射側偏光板１０Ａの保護層１３Ａを通過後の偏光状態を示し、図６Ｃは液晶板２０のＩＰＳ液晶層２１を通過後の偏光状態を示し、図６Ｄは出射側偏光板１０Ｂの保護層１３Ｂを通過後の偏光状態を示している。
液晶層２１は緑色Ｇの所定の波長では概ねλ／２板として機能する。ポアンカレ球表示でわかるようにＩＰＳモードの場合、液晶層２１は偏光板保護層１３Ａの負の位相差の影響を低減する働きを持っている。しかしながら先述したように偏光子のみでも４５°方位の視角では出射側偏光板保護層１３Ｂを通過後の偏光状態は出射側偏光子１１Ｂの吸収軸からずれており光抜けが起こる。また、波長により偏光状態が違うため色付きが起こる。これは主に液晶層２１の光路長差ΔｎｄＬＣの波長依存性による。
本発明では、図４に示した液晶表示装置１００のように、負の位相差を持つ保護層で構成される偏光板１０Ａ，１０Ｂを用いる場合にその負の位相差値に合わせて最適化した位相差板を液晶板２０と出射側偏光板１０Ａとの間の位置Ｐ１又は入射側偏光板１０Ａと液晶板２０との間の位置Ｐ２あるいは両方に挿入することにより、４５°方位の黒レベル光抜けを低減する。
上述の如き構成の液晶表示装置１００おいて、４５°方位視角における黒レベルを改善するための位相差板の第１の最適化手法について説明する。
４５°方位視角における黒レベルを改善するためには、偏光子の偏光軸ズレを打ち消す位相差板が必要になる。また、偏光板保護層の位相差を考慮する必要がある。
ところで、４５°方位での入射偏光軸ズレ量と偏光板保護層の位相差の入射角依存性を示したのが図７である。
この図７からわかるように入射角変化に対して入射偏光軸ズレ量と偏光板保護層保護層の位相変化との比率は概ね一定である。これについては後述する。また、前述したように液晶層２１は１軸性位相差板とみなせ４５°方位ではその位相差は一定とみなせる。４５°方位の入射光に関して出射側の偏光子１１Ｂの吸収方向に対して偏光軸を直交にするためには、入射角によらずに遅相軸が一定である位相差板で入射角に依存しない位相差を持つ位相差板が必要となる。
座標軸ｘｙｚを考え、厚さ方向の屈折率をｎｚ、厚さ方向と直交する面内で最大の屈折率をｎｘとし、その最大の屈折率ｎｘとなる方向、及び、屈折率ｎｚとなる厚さ方向と直交する方向の屈折率をｎｙとして、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの順の屈折率を示し、ｎｚ＝（ｎｘ＋ｎｙ）／２となる２軸性位相差板の光軸はｘｙ平面でｘ軸から±４５°方位になる（ここで光軸とは位相差板が複屈折を示さない光の方向を言う。）。このような位相差板をｘｙ平面を基板面となるように配置する。ｘ軸から４５°方位を入射面とした場合にこの位相差板の遅相軸は入射角によらずに４５°方位となる。また、位相差は入射角によらずに一定となる。
本発明では、例えば図８に示す液晶表示装置１００Ａのように、厚さ方向の屈折率をｎｚ、厚さ方向と直交する面内で最大の屈折率をｎｘとし、その最大の屈折率ｎｘとなる方向、及び、屈折率ｎｚとなる厚さ方向と直交する方向の屈折率をｎｙとして、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの順の屈折率を示し、ｎｚ＝（ｎｘ＋ｎｙ）／２となる２軸性位相差板３０を液晶板２０と偏光板保護層１２Ｂの間に配置し、液晶層２１の配向方位に平行にｎｘを設定する。
２軸位相差板３０の厚さをｄＲＦとし、２軸位相差板３０の面方向の光路長差ΔｎｄＲＦを（ｎｘ＋ｎｙ）・ｄＲＦと規定したとき、２軸位相差板３０の面方向の光路長差ΔｎｄＲＦが偏光板保護層１３Ａ，１２Ｂの光路長差ΔｎｄＴＡＣ０に基づき調整される。
図９は、この図８に示した構成の液晶表示装置１００Ａにおいて、４５°方位に入射した光の各部材通過後の偏光状態をポアンカレ球表示で示している。図９Ａは入射側偏光板１０Ａの偏光子１１Ａを通過後の偏光状態を示し、図９Ｂは入射側偏光板１０Ａの保護層１３Ａを通過後の偏光状態を示し、図９Ｃは液晶板２０のＩＰＳ液晶層２１を通過後の偏光状態を示し、図９Ｄは２軸位相差板３０を通過後の偏光状態を示している。図９Ｅは出射側偏光板１０Ｂの保護層１３Ｂを通過後の偏光状態を示している。
この液晶表示装置１００Ａにおいて、厚さ方向の屈折率をｎｚ、厚さ方向と直交する面内で最大の屈折率をｎｘとし、その最大の屈折率ｎｘとなる方向、及び、屈折率ｎｚとなる厚さ方向と直交する方向の屈折率をｎｙとして、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの順の屈折率を示し、ｎｚ＝（ｎｘ＋ｎｙ）／２となる２軸位相差板３０の遅相軸は図９に示すポアンカレ球上ではＳ２座標軸となる。よって、２軸位相差板３０の位相差を適当に調整することによりＳ２−Ｓ３座標軸を通る平面対して対称な点に偏光状態を変換することができる。その後出射側偏光板保護層１３Ｂの負の位相差によって偏光状態を赤道上に戻し、出射側偏光板偏光子１１Ｂの吸収軸方向になる。
２軸位相差板３０の最適ΔｎｄＲＦは偏光板保護層１３Ａ，１２Ｂの光路長差ΔｎｄＴＡＣ０の関数として次の（３）式にて示すことができる。
2005015297.tif 000005
ここで、（１）式、（２）式より、上記（３）式は次の（４）式のように変形することができる。
2005015297.tif 000006
この（４）式においてｓｉｎ２（θ）／（２ｃｏｓ（θ）（π／４−ｔａｎ（ｃｏｓ（θ）））の部分について入射角θとの関係を調べると図１０となり、入射角θに拘わらず概ね一定でθ＝０で近似的に２となる。この値を（３）式に代入すると、２軸位相差板３０の最適な面方向の光路長差Δｎｄは入射角θに拘わらない値となり、次の式（５）となる。
2005015297.tif 000007
ここで、偏光板保護層１３Ａ，１２Ｂの光路長差ΔｎｄＴＡＣ０と２軸位相差板３０の光路長差ΔｎｄＲＦ最適値との関係を図１１に示してある。このように、視角方向に角度をなす入射光θに対する偏光板保護層１３Ａ，１２Ｂによる視野角依存性を、２軸位相差板３０を適用することにより光学的に補償することができる。
次に、上述の如き構成の液晶表示装置１００おいて、４５°方位視角における黒レベルを改善するための位相差板の第２の最適化手法について説明する。
いままで説明した第１の最適化手法では４５°方位の特定波長において黒レベルを改善するための位相差板３０を最適化することを目的とした。さらに、広い波長範囲で黒レベルを改善するための位相差板３０の最適化手法を次に示す。
以下の説明に際し、液晶層２１の液晶分子の異常光屈折率をｎｅ、常光屈折率をｎｏ、液晶層２１の屈折率差Δｎを（ｎｅ＋ｎｏ）、そして、液晶層２１の光路長差ΔｎｄＬＣを（ｎｅ＋ｎｏ）・ｄＬＣと規定する。
先述したように、液晶層２１は特定波長ではλ／２板として機能するが、液晶材料（液晶分子）は屈折率差Δｎの波長分散がある。波長が短いほど屈折率差Δｎは大きくなる傾向にある。位相差は２π／λ・ΔｎｄＬＣで示されるので波長が短いほど位相差は大きくなる。つまり、例えば緑色Ｇの所定の波長で位相差がπに設定してある場合には青色Ｂの波長ではπよりも大きく赤色Ｒの波長ではπよりも小さくなる。
位相差板２０の波長分散も多くは液晶と同様の傾向にある。
上記第１の最適化手法の条件において、ポアンカレ球上で考えてみると、図１２に示すように、入射偏光板保護層１３Ａを通過した後の偏光状態は北半球に位置するが、液晶層２１を通過後、赤道上の遅相軸を中心として右回りに位相差がπとなる波長においては１８０°回転、南半球の対称な位置に変化する。それよりも短い波長では１８０°より大きく、長い波長では１８０°より小さくなる。
ここで、図１２Ａは入射側偏光板１０Ａの偏光子１１Ａを通過後の偏光状態を示し、図１２Ｂは入射側偏光板１０Ａの保護層１３Ａを通過後の偏光状態を示し、図１２Ｃは液晶板２０のＩＰＳ液晶層２１を通過後の偏光状態を示し、図１２Ｄは２軸位相差板３０を通過後の偏光状態を示している。図１２Ｅは出射側偏光板１０Ｂの保護層１３Ｂを通過後の偏光状態を示している。
次に２軸位相差板３０を通過後の偏光状態を考える。液晶層２１の配向方向とｎｘ（屈折率最大）の方向を同じくしてあるため、Ｓ２座標軸を中心としてやはり右回りに回転する。設計波長においては、Ｓ２−Ｓ３面を対称軸として対称位置に回転するが、設計波長より短い波長では回転角が大きく、長い波長では回転角が小さくなる。設計波長からずれた場合に液晶層２１通過後の偏光状態のズレに２軸位相差板３０通過後のズレが加わることで、結果的に光り抜けが大きくなる。
広い波長範囲で補償するためには、液晶層２１の配向方向に対して直交する方向に屈折率ｎｘとなるように２軸位相差板３０を設定する。この場合における２軸位相差板最適値は、次の（６）式となる。
2005015297.tif 000008
この第２の最適化手法をポアンカレ球上で示すと図１３に示すようになる。ここで、図１３Ａは入射側偏光板１０Ａの偏光子１１Ａを通過後の偏光状態を示し、図１３Ｂは入射側偏光板１０Ａの保護層１３Ａを通過後の偏光状態を示し、図１３Ｃは液晶板２０のＩＰＳ液晶層２１を通過後の偏光状態を示し、図１３Ｄは２軸位相差板３０を通過後の偏光状態を示している。図１３Ｅは出射側偏光板１０Ｂの保護層１３Ｂを通過後の偏光状態を示している。
すなわち、液晶層２１を通過した後の偏光状態は設計波長ではπ回転した位置となるが、設計波長より短い場合にはπより大きく回転した位置、設計波長より長い波長の場合にはπより小さく回転した位置となる。次に２軸位相差板３０の進相軸がＳ２座標軸となるため、液晶層２１と反対に左周りに回転する。設計波長の場合には第１の最適化手法と同じ位置となるが、設計波長より短い波長の場合には回転量が大きく、設計波長より長い場合には回転量が小さくなるため、液晶層２１通過後のズレ量を補正する。よって、広い波長範囲で補償が可能となる。
ここで、偏光板保護層の厚さと視野角の関係について説明する。
偏光板保護層１３Ａ，１２Ｂの光路長差ΔｎｄＴＡＣ０が大きくても、小さくても特定波長で４５°方位のみの補償であれば可能である。しかしながら４５°方位以外での視角でも改善を望む場合、広い波長で改善を望む場合には偏光板保護層の光路長差ΔｎｄＴＡＣ０は小さいほうが望ましい。大型ＬＣＤ用途では８０μｍ厚さ（Δｎｄ５０ｎｍ）が広く使われているが、ディスプレイの薄さ、重さを重視する用途で４０μｍの厚さ（Δｎｄ３０ｎｍ）の保護層も使われている。薄い保護層の偏光板を使うことで特性は改善する。
また、液晶層プレチルトとの関係について説明する。
液晶層２１の液晶分子のプレチルト角の大きさと方位によって特性は変化する。９０°−２７０°方位に配向方位が設定されている場合には第１象限、第２象限がほぼ同じ特性、第３象限、第４象限がほぼ同じ特性となる。全方位の特性を改善するためにはプレチルト角は小さいほうが望ましい。
さらに、液晶層の光路長差ΔｎｄＬＣとの関係について説明する。
液晶層２１の光路長差ΔｎｄＬＣに関して、黒レベルとの関係は、設計波長以外での黒レベルに影響する。黒レベルの分光透過率は設計波長を短波長側にすることで長波長側の分光透過率を相対的に高く、短波長側の分光透過率を相対的に低くすることで黒レベルの色度を調整可能である。設計波長とは液晶層２１の光路長差ΔｎｄＬＣがλ／２の条件を満たす波長である。
次に、第１の最適化手法と第２の最適化手法２の選定について説明する。
一般的には、これまでに説明してきたように第２の最適化手法を用いたほうが第１の最適化手法を用いるより広い波長範囲で補償が可能となる。しかしながら実際の設計に際しては、位相差板３０の製造の容易さ、位相差板３０と偏光板１０Ｂの貼り合せ工程の容易さを考慮して行うべきものである。
一般的には２軸位相差板３０の光路長差ΔｎｄＲＦが大きくなるほど製造が困難になる。第２の最適化手法を用いた場合には第１の最適化手法と比べ光路長差ΔｎｄＲＦが大きくなるため位相差板３０の製造上困難になるか光路長差ΔｎｄＲＦのムラが生じる可能性がある。
一方、２軸位相差板３０と偏光板１０Ｂの貼合工程を考えると第２の最適化手法の場合には偏光板１０Ｂと位相差板３０の延伸方向が一致するが、第１の最適化手法の場合には直交する。そのため貼合工程に関しては第２の最適化手法を用いたほうが製造上望ましいと言える。２軸位相差板３０の光路長差ΔｎｄＲＦが目的とする値より小さい値でしか製造できない場合には複数の位相差板を組合せて目的とする光路長差に調整することも可能である。
ここで、上述の図８に示した構造、すなわち、入射側偏光板１０Ａ、液晶板２０、位相差板３０、出射側偏光板１０Ｂの順に配置された液晶表示装置１００Ａについて、以下に具体的な実施例（＜実施例１＞〜＜実施例９＞）を示す。
【実施例１】  次の条件にて液晶表示装置１００Ａを構成した。
入射側偏光板吸収軸方位：９０°
液晶層配向方位：９０°
２軸位相差板ｎｘ方位：９０°
出射偏光板吸収軸：０°
設計波長：５５０ｎｍ
液晶層ΔｎｄＬＣ：２７５ｎｍ
液晶層プレチルト角：２°（下側基板上で９０°方位に開く方向）
２軸位相差板ΔｎｄＲＦ：１２６ｎｍ（ＺＥＯＮＯＲ）
２軸位相差板屈折率比：ｎｚ＝（ｎｘ＋ｎｙ）／２
偏光板保護層材質：ＴＡＣ
保護層ΔｎｄＴＡＣ０：５０ｎｍ（面に垂直に光軸、面方向Δｎｄ＞厚さ方向Δｎｄ）
この実施例１は、黒表示レベルの視野角特性を図１４に示し、視角Ｐｏｌａ（仰角）７０°で方位角Ａｚｉｍが１５°、３０°、４５°、６０°、７５°の場合の黒レベル分光透過率を図１５に示し、視角Ｐｏｌａ（仰角）７０°で方位角Ａｚｉｍが３４５°、３３０°、３１５°、３００°、２８５°の場合の黒レベル分光透過率を図１６に示すような各特性を呈する。ここで、方位角Ａｚｉｍは向かって右方向からの視角Ｐｏｌａを０°として反時計周りの角度で示している。
【実施例２】  次の条件にて液晶表示装置１００Ａを構成した。
入射側偏光板吸収軸方位：９０°
液晶層配向方位：９０°
２軸位相差板ｎｘ方位：０°
出射偏光板吸収軸：０°
設計波長：５５０ｎｍ
液晶層ΔｎｄＬＣ：２７５ｎｍ
液晶層プレチルト角：２°（下側基板上で９０°方位に開く方向）
２軸位相差板ΔｎｄＲＦ：４２３ｎｍ（ＺＥＯＮＯＲ）
２軸位相差板屈折率比：ｎｚ＝（ｎｘ＋ｎｙ）／２
偏光板保護層材質：ＴＡＣ
保護層ΔｎｄＴＡＣ０：５０ｎｍ（面に垂直に光軸、面方向Δｎｄ＞厚さ方向Δｎｄ）
この実施例２は、黒表示レベルの視野角特性を図１７に示し、視角Ｐｏｌａ（仰角）７０°で方位角Ａｚｉｍが１５°、３０°、４５°、６０°、７５°の場合の黒レベル分光透過率を図１８に示し、視角Ｐｏｌａ（仰角）７０°で方位角Ａｚｉｍが３４５°、３３０°、３１５°、３００°、２８５°の場合の黒レベル分光透過率を図１９に示すような各特性を呈する。ここで、方位角Ａｚｉｍは向かって右方向からの視角Ｐｏｌａを０°として反時計周りの角度で示している。
【実施例３】  次の条件にて液晶表示装置１００Ａを構成した。
入射側偏光板吸収軸方位：９０°
液晶層配向方位：９０°
２軸位相差板ｎｘ方位：９０°
出射偏光板吸収軸：０°
設計波長：５５０ｎｍ
液晶層ΔｎｄＬＣ：２７５ｎｍ
液晶層プレチルト角：２°（下側基板上で９０°方位に開く方向）
２軸位相差板ΔｎｄＲＦ：１８４ｎｍ（ＺＥＯＮＯＲ）
２軸位相差板屈折率比：ｎｚ＝（ｎｘ＋ｎｙ）／２
偏光板保護層材質：ＴＡＣ
保護層ΔｎｄＴＡＣ０：３０ｎｍ（面に垂直に光軸、面方向Δｎｄ＞厚さ方向Δｎｄ）
この実施例３は、黒表示レベルの視野角特性を図２０に示し、視角Ｐｏｌａ（仰角）７０°で方位角Ａｚｉｍが１５°、３０°、４５°、６０°、７５°の場合の黒レベル分光透過率を図２１に示し、視角Ｐｏｌａ（仰角）７０°で方位角Ａｚｉｍが３４５°、３３０°、３１５°、３００°、２８５°の場合の黒レベル分光透過率を図２２に示すような各特性を呈する。ここで、方位角Ａｚｉｍは向かって右方向からの視角Ｐｏｌａを０°として反時計周りの角度で示している。
【実施例４】  次の条件にて液晶表示装置１００Ａを構成した。
入射側偏光板吸収軸方位：９０°
液晶層配向方位：９０°
２軸位相差板ｎｘ方位：０°
出射偏光板吸収軸：０°
設計波長：５５０ｎｍ
液晶層ΔｎｄＬＣ：２７５ｎｍ
液晶層プレチルト角：２°（下側基板上で９０°方位に開く方向）
２軸位相差板ΔｎｄＲＦ：３６６ｎｍ（ＺＥＯＮＯＲ）
２軸位相差板屈折率比：ｎｚ＝（ｎｘ＋ｎｙ）／２
偏光板保護層材質：ＴＡＣ
保護層ΔｎｄＴＡＣ０：３０ｎｍ（面に垂直に光軸、面方向Δｎｄ＞厚さ方向Δｎｄ）
この実施例４は、黒表示レベルの視野角特性を図２０に示し、視角Ｐｏｌａ（仰角）７０°で方位角Ａｚｉｍが１５°、３０°、４５°、６０°、７５°の場合の黒レベル分光透過率を図２４に示し、視角Ｐｏｌａ（仰角）７０°で方位角Ａｚｉｍが３４５°、３３０°、３１５°、３００°、２８５°の場合の黒レベル分光透過率を図２５に示すような各特性を呈する。ここで、方位角Ａｚｉｍは向かって右方向からの視角Ｐｏｌａを０°として反時計周りの角度で示している。
【実施例５】  次の条件にて液晶表示装置１００Ａを構成した。
入射側偏光板吸収軸方位：９０°
液晶層配向方位：９０°
２軸位相差板ｎｘ方位：０°
出射偏光板吸収軸：０°
設計波長：５５０ｎｍ
液晶層ΔｎｄＬＣ：２７５ｎｍ
液晶層プレチルト角：０．５°（下側基板上で９０°方位に開く方向）
２軸位相差板ΔｎｄＲＦ：３６６ｎｍ（ＺＥＯＮＯＲ）
２軸位相差板屈折率比：ｎｚ＝（ｎｘ＋ｎｙ）／２
偏光板保護層材質：ＴＡＣ
保護層ΔｎｄＴＡＣ０：３０ｎｍ（面に垂直に光軸、面方向Δｎｄ＞厚さ方向Δｎｄ）
この実施例５は、黒表示レベルの視野角特性を図２６に示し、視角Ｐｏｌａ（仰角）７０°で方位角Ａｚｉｍが１５°、３０°、４５°、６０°、７５°の場合の黒レベル分光透過率を図２７に示し、視角Ｐｏｌａ（仰角）７０°で方位角Ａｚｉｍが３４５°、３３０°、３１５°、３００°、２８５°の場合の黒レベル分光透過率を図２８に示すような各特性を呈する。ここで、方位角Ａｚｉｍは向かって右方向からの視角Ｐｏｌａを０°として反時計周りの角度で示している。
【実施例６】  次の条件にて液晶表示装置１００Ａを構成した。
入射側偏光板吸収軸方位：９０°
液晶層配向方位：９０°
２軸位相差板ｎｘ方位：０°
出射偏光板吸収軸：０°
設計波長：５２０ｎｍ
液晶層ΔｎｄＬＣ：２６０ｎｍ
液晶層プレチルト角：０．５°（下側基板上で９０°方位に開く方向）
２軸位相差板ΔｎｄＲＦ：３６４ｎｍ（ＺＥＯＮＯＲ）
２軸位相差板屈折率比：ｎｚ＝（ｎｘ＋ｎｙ）／２
偏光板保護層材質：ＴＡＣ
保護層ΔｎｄＴＡＣ０：３０ｎｍ（面に垂直に光軸、面方向Δｎｄ＞厚さ方向Δｎｄ）
この実施例６は、黒表示レベルの視野角特性を図２９に示し、視角Ｐｏｌａ（仰角）７０°で方位角Ａｚｉｍが１５°、３０°、４５°、６０°、７５°の場合の黒レベル分光透過率を図３０に示し、視角Ｐｏｌａ（仰角）７０°で方位角Ａｚｉｍが３４５°、３３０°、３１５°、３００°、２８５°の場合の黒レベル分光透過率を図３１に示すような各特性を呈する。ここで、方位角Ａｚｉｍは向かって右方向からの視角Ｐｏｌａを０°として反時計周りの角度で示している。
【実施例７】  次の条件にて液晶表示装置１００Ａを構成した。
入射側偏光板吸収軸方位：９０°
液晶層配向方位：９０°
２軸位相差板ｎｘ方位：０°
出射偏光板吸収軸：０°
設計波長：５５０ｎｍ
液晶層ΔｎｄＬＣ：２７５ｎｍ
液晶層プレチルト角：２°（下側基板上で９０°方位に開く方向）
２軸位相差板ΔｎｄＲＦ：４２４ｎｍ（ポリカーボネートｏｒ変性ポリカーボネート）
２軸位相差板屈折率比：ｎｚ＝（ｎｘ＋ｎｙ）／２
偏光板保護層材質：ＴＡＣ
保護層ΔｎｄＴＡＣ０：５０ｎｍ（面に垂直に光軸、面方向Δｎｄ＞厚さ方向Δｎｄ）
この実施例７は、黒表示レベルの視野角特性を図３２に示し、視角Ｐｏｌａ（仰角）７０°で方位角Ａｚｉｍが１５°、３０°、４５°、６０°、７５°の場合の黒レベル分光透過率を図３３に示し、視角Ｐｏｌａ（仰角）７０°で方位角Ａｚｉｍが３４５°、３３０°、３１５°、３００°、２８５°の場合の黒レベル分光透過率を図３４に示すような各特性を呈する。ここで、方位角Ａｚｉｍは向かって右方向からの視角Ｐｏｌａを０°として反時計周りの角度で示している。
【実施例８】  次の条件にて液晶表示装置１００Ａを構成した。
入射側偏光板吸収軸方位：９０°
液晶層配向方位：９０°
２軸位相差板ｎｘ方位：９０°
出射偏光板吸収軸：０°
設計波長：５５０ｎｍ
液晶層ΔｎｄＬＣ：２７５ｎｍ
液晶層プレチルト角：２°（下側基板上で９０°方位に開く方向）
２軸位相差板ΔｎｄＲＦ：１７０ｎｍ（ポリカーボネートｏｒ変性ポリカーボネート）
２軸位相差板屈折率比：ｎｚ＝（ｎｘ＋ｎｙ）／２
偏光板保護層材質：ＴＡＣ
保護層ΔｎｄＴＡＣ０：５０ｎｍ（面に垂直に光軸、面方向Δｎｄ＞厚さ方向Δｎｄ）
この実施例８は、黒表示レベルの視野角特性を図３５に示し、視角Ｐｏｌａ（仰角）７０°で方位角Ａｚｉｍが１５°、３０°、４５°、６０°、７５°の場合の黒レベル分光透過率を図３６に示し、視角Ｐｏｌａ（仰角）７０°で方位角Ａｚｉｍが３４５°、３３０°、３１５°、３００°、２８５°の場合の黒レベル分光透過率を図３７に示すような各特性を呈する。ここで、方位角Ａｚｉｍは向かって右方向からの視角Ｐｏｌａを０°として反時計周りの角度で示している。
【実施例９】  次の条件にて液晶表示装置１００Ａを構成した。
入射側偏光板吸収軸方位：９０°
液晶層配向方位：９０°
２軸位相差板ｎｘ方位：０°
出射偏光板吸収軸：０°
設計波長：５５０ｎｍ
液晶層ΔｎｄＬＣ：２７５ｎｍ
液晶層プレチルト角：２°（下側基板上で９０°方位に開く方向）
２軸位相差板ΔｎｄＲＦ：３８０ｎｍ（ポリカーボネートｏｒ変性ポリカーボネート）
２軸位相差板屈折率比：ｎｚ＝（ｎｘ＋ｎｙ）／２
偏光板保護層材質：ＴＡＣ
保護層ΔｎｄＴＡＣ０：３０ｎｍ（面に垂直に光軸、面方向Δｎｄ＞厚さ方向Δｎｄ）
この実施例９は、黒表示レベルの視野角特性を図３８に示し、視角Ｐｏｌａ（仰角）７０°で方位角Ａｚｉｍが１５°、３０°、４５°、６０°、７５°の場合の黒レベル分光透過率を図３９に示し、視角Ｐｏｌａ（仰角）７０°で方位角Ａｚｉｍが３４５°、３３０°、３１５°、３００°、２８５°の場合の黒レベル分光透過率を図４０に示すような各特性を呈する。ここで、方位角Ａｚｉｍは向かって右方向からの視角Ｐｏｌａを０°として反時計周りの角度で示している。
以上の構成に関して、位相差板位置と方位の関係は相対的に同じであれば同じ結果を得ることが可能である。つまり表裏反対とした場合にも同じ結果が得られ、その場合位相差板位置は入射側偏光板と液晶層の間に位置する。また、全体の方位を９０°回転しても同じ結果が得られる。
また、以上に関して基板に平行な電界により液晶分子を動作させるいわゆるインプレーンスイッチングモードの液晶表示装置のみ有効ではなく、基板に垂直な電界においても強誘電性液晶を用いた液晶表示装置等インプレーンスイッチングする液晶動作モードを用いる場合には同様の光学補償が可能である。さらに偏光板の光学補償として液晶層の代わりに位相差板を用いても同様の効果を得ることが可能である。
例えば図４１に示す液晶表示装置１００Ｂのように入射側偏光板１０Ａ、位相差板３０、液晶板２０、出射側偏光板１０Ｂの順に配置された構成とすることができる。この液晶表示装置１００Ｂの具体的な実施例１０を以下に示す。
【実施例１０】  次の条件にて液晶表示装置１００Ｂを構成した。
入射側偏光板吸収軸方位：０°
液晶層配向方位：９０°
２軸位相差板ｎｘ方位：０°
出射偏光板吸収軸：９０°
設計波長：５５０ｎｍ
液晶層ΔｎｄＬＣ：２７５ｎｍ
液晶層プレチルト角：２°（下側基板上で９０°方位に開く方向）
２軸位相差板ΔｎｄＲＦ：３８０ｎｍ（ポリカーボネートｏｒ変性ポリカーボネート）
２軸位相差板屈折率比：ｎｚ＝（ｎｘ＋ｎｙ）／２
偏光板保護層材質：ＴＡＣ
保護層ΔｎｄＴＡＣ０：３０ｎｍ（面に垂直に光軸、面方向Δｎｄ＞厚さ方向Δｎｄ）
また、上記実施例９における全体の方位を９０°回転したものを実施例１１として以下に示す。
【実施例１１】  次の条件にて液晶表示装置１００Ａを構成した。
入射側偏光板吸収軸方位：０°
液晶層配向方位：０°
２軸位相差板ｎｘ方位：９０°
出射偏光板吸収軸：９０°
設計波長：５５０ｎｍ
液晶層ΔｎｄＬＣ：２７５ｎｍ
液晶層プレチルト角：２°（下側基板上で０°方位に開く方向）
２軸位相差板ΔｎｄＲＦ：３８０ｎｍ（ポリカーボネートｏｒ変性ポリカーボネート）
２軸位相差板屈折率比：ｎｚ＝（ｎｘ＋ｎｙ）／２
偏光板保護層材質：ＴＡＣ
保護層ΔｎｄＴＡＣ０：３０ｎｍ（面に垂直に光軸、面方向Δｎｄ＞厚さ方向Δｎｄ）
ここで、２軸位相差板３０の屈折率に関して、ｎｚ＝（ｎｘ＋ｎｙ）／２を完全に満たすことは製造上容易ではない。この条件は最も最適な条件を示しているに過ぎず、この関係からたとえずれているとしても本発明の趣旨と違いがなければ本発明と同一とみなせるべきものである。また、先述した２軸位相差板３０の最適Δｎｄを示す関係式についても同様である。
次に、４５°方位視角における黒レベルを改善するための位相差板の第３の最適化手法について説明する。
両側に２軸位相差板を各１枚配置する場合の最適化手法を示す。
すなわち、図４２に示すように、入射側偏光板１０Ａ、２軸位相差板３０Ａ、液晶板２０、２軸位相差板３０Ｂ、出射偏光板１０Ｂの順に配置した構成の液晶表示装置１００Ｃとする。その時の２軸位相差板３０Ａ及び２軸位相差板３０Ｂの方位、光路長差、及び角方位の屈折率（ｎｘ、ｎｙ、ｎｚ）の比率の組合せは必ずしも一通りに限らない。以下に示す方法はその一つを示すにすぎない。
両側に２軸位相差板を配置することによる最適化手法の考え方として、液晶層２１通過後の偏光状態を等価的に入射偏光板保護層１３Ａ通過後の偏光状態になるように２軸位相差板３０Ａの光路長差ΔｎｄＲＦ１を設定する。そうすることにより、ｎｚ＝（ｎｘ＋ｎｙ）／２となる２軸性位相差板３０Ｂの光路長差ΔｎｄＲＦを設計波長においてλ／２に固定する議論が可能となる。
すなわち、第１の位相差板として２軸位相差板３０Ａを用いて液晶層２１を光が通過することによる偏光状態の変化をキャンセルして入射偏光保護層１３Ａ通過後の偏光状態とし、第２の位相差板としてλ／２板として作用する２軸性位相差板３０Ｂを用いて偏光状態を１８０°変化させ、出射偏光板保護層１２Ｂを通過することによる偏光状態の変化が入射偏光板保護層１３Ａにより相殺される。ｎｚ＝（ｎｘ＋ｎｙ）／２となる条件で２軸性位相差板３０ＡのΔｎｄＲＦ１は（５）式から次の（７）式にて示される。
2005015297.tif 000009
この第３の最適化手法をポアンカレ球上で示すと図４３のようになる。図４３Ａは入射側偏光板１０Ａの偏光子１１Ａを通過後の偏光状態を示し、図４３Ｂは入射側偏光板１０Ａの保護層１３Ａを通過後の偏光状態を示し、図４３Ｃは位相差板３０Ａを通過後の偏光状態を示し、図４３Ｄは液晶板２０のＩＰＳ液晶層２１を通過後の偏光状態を示し、図４３Ｅは２軸位相差板３０Ｂを通過後の偏光状態を示し、図４３Ｆは出射側偏光板１０Ｂの保護層１３Ｂを通過後の偏光状態を示している。
ここで、入射側偏光板１０Ａ、位相差板３０Ａ１、液晶板２０、位相差板３０Ｂ、出射側偏光板１０Ｂは、入射側偏光板１０Ａの吸収軸を９０°、位相差板３０Ａのｎｘ方位を９０°、液晶層２１の配向方位を９０°、位相差板３０Ｂのｎｘ方位を０°、出射側偏光板１０Ｂの吸収軸０°に設定した場合である。
位相差板３０Ｂの方位は９０°も可能であるが、第２の最適化手法で述べたように複数の位相差板を同じ方位に設定した場合、設計波長から外れた場合の位相ズレ量が大きくなり、結果的に黒レベル光漏れを広い範囲で抑えることは困難になる。
次に、４５°方位視角における黒レベルを改善するための位相差板の第４の最適化手法について説明する。
両側に２軸位相差板を各１枚配置する場合の最適化手法で第１及び第２の最適化手法の関係同様、第３の最適化手法における２軸位相差板３０Ａの光路長差ΔｎｄＲＦ１は、次の（８）式にて示される。
2005015297.tif 000010
この第４の最適化手法をポアンカレ球上で示すと図４４のようになる。図４４Ａは入射側偏光板１０Ａの偏光子１１Ａを通過後の偏光状態を示し、図４４Ｂは入射側偏光板１０Ａの保護層１３Ａを通過後の偏光状態を示し、図４４Ｃは位相差板３０Ａを通過後の偏光状態を示し、図４４Ｄは液晶板２０のＩＰＳ液晶層２１を通過後の偏光状態を示し、図４４Ｅは２軸位相差板３０Ｂを通過後の偏光状態を示し、図４４Ｆは出射側偏光板１０Ｂの保護層１３Ｂを通過後の偏光状態を示している。
ここで、入射側偏光板１０Ａ、位相差板３０Ａ、液晶板２０、位相差板３０Ｂ、出射側偏光板１０Ｂは、入射側偏光板１０Ａの吸収軸を９０°、位相差板３０Ａのｎｘ方位を０°、液晶層２１の配向方位を９０°、位相差板３０Ｂのｎｘ方位を０°、出射側偏光板１０Ｂの吸収軸を０°に設定した場合である。
なお、位相差板３０Ｂの方位は９０°も可能であるが波長依存性が大きくなる。
次に、４５°方位視角における黒レベルを改善するための位相差板の第５の最適化手法について説明する。
両側に位相差板を各１枚配置する場合の最適化手法では必ずしもｎｚ＝（ｎｘ＋ｎｙ）／２に限らないで補償できる。特に一方の位相差板（位相差板３０Ｂ）をｎｚ＝（ｎｘ＋ｎｙ）／２で且つ、設計波長において光路長差をλ／２とするならば、他方の位相差板（位相差板３０Ａ）は１軸性での補償も可能となる。
設計波長において１軸性位相差板（位相差板３０Ａ）の光路長差Δｎｄを液晶層２１の光路長差ΔｎｄＬＣとの和がλとなるように設定する。また、１軸性位相差板（位相差板３０Ａ）の屈折率がｎｘとなる方位（ここでｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚ）と液晶層２１の配向方位を一致させる。つまり、設計波長においては、位相差板通過後の偏光状態は液晶層２１がない場合と同じ偏光状態になる。よって、位相差板３０Ｂをｎｙ＝（ｎｘ＋ｎｙ）／２で且つ、設計波長においてλ／２とすることで、出射側偏光板１０Ｂの保護層１３Ｂを通過後の偏光状態は出射側偏光板１０Ａの保護層１３Ａの光路長差ΔｎｄＴＡＣ０の値に拘わらず出射側偏光板１０Ｂの吸収軸に一致する。
また、広い範囲で黒の光抜けを防止するためには２軸性位相差板の屈折率がｎｘとなる方位と液晶層配向方向と直交させる。
ここで、上述の図４２に示した構造、すなわち、入射側偏光板１０Ａ、位相差板３０Ａ、液晶板２０、位相差板３０Ｂ、出射側偏光板１０Ｂの順に配置された液晶表示装置１００Ｃについて、以下に具体的な実施例（＜実施例１２＞〜＜実施例１４＞）を示す。
【実施例１２】  次の条件にて液晶表示装置１００Ｃを構成した。
入射側偏光板吸収軸方位：９０°
２軸位相差板１ｎｘ方位：９０°
液晶層配向方位：９０°
２軸位相差板２ｎｘ方位：０°
出射偏光板吸収軸：０°
設計波長：５２０ｎｍ
液晶層ΔｎｄＬＣ：２６０ｎｍ
液晶層プレチルト角：２°（下側基板上で９０°方位に開く方向）
２軸位相差板１ΔｎｄＲＦ１：１０４ｎｍ（ポリカーボネートｏｒ変性ポリカーボネート）
２軸位相差板屈折率比：ｎｚ＝（ｎｘ＋ｎｙ）／２
２軸位相差板２ΔｎｄＲＦ２：２６０ｎｍ（ポリカーボネートｏｒ変性ポリカーボネート）
２軸位相差板屈折率比：ｎｚ＝（ｎｘ＋ｎｙ）／２
偏光板保護層材質：ＴＡＣ
保護層ΔｎｄＴＡＣ０：３０ｎｍ（面に垂直に光軸、面方向Δｎｄ＞厚さ方向Δｎｄ）
この実施例１２は、黒表示レベルの視野角特性を図４５に示し、視角Ｐｏｌａ（仰角）７０°で方位角Ａｚｉｍが１５°、３０°、４５°、６０°、７５°の場合の黒レベル分光透過率を図４６に示し、視角Ｐｏｌａ（仰角）７０°で方位角Ａｚｉｍが３４５°、３３０°、３１５°、３００°、２８５°の場合の黒レベル分光透過率を図４７に示すような各特性を呈する。ここで、方位角Ａｚｉｍは向かって右方向からの視角Ｐｏｌａを０°として反時計周りの角度で示している。
【実施例１３】  次の条件にて液晶表示装置１００Ｃを構成した。
入射側偏光板吸収軸方位：９０°
２軸位相差板１ｎｘ方位：０°
液晶層配向方位：９０°
２軸位相差板２ｎｘ方位：０°
出射偏光板吸収軸：０°
設計波長：５２０ｎｍ
液晶層ΔｎｄＬＣ：２６０ｎｍ
液晶層プレチルト角：０．５°（下側基板上で９０°方位に開く方向）
２軸位相差板１ΔｎｄＲＦ１：４１６ｎｍ（ポリカーボネートｏｒ変性ポリカーボネート）
２軸位相差板屈折率比：ｎｚ＝（ｎｘ＋ｎｙ）／２
２軸位相差板２ΔｎｄＲＦ２：２６０ｎｍ（ポリカーボネートｏｒ変性ポリカーボネート）
２軸位相差板屈折率比：ｎｚ＝（ｎｘ＋ｎｙ）／２
偏光板保護層材質：ＴＡＣ
保護層ΔｎｄＴＡＣ０：３０ｎｍ（面に垂直に光軸、面方向Δｎｄ＞厚さ方向Δｎｄ）
この実施例１３は、黒表示レベルの視野角特性を図４８に示し、視角Ｐｏｌａ（仰角）７０°で方位角Ａｚｉｍが１５°、３０°、４５°、６０°、７５°の場合の黒レベル分光透過率を図４９に示し、視角Ｐｏｌａ（仰角）７０°で方位角Ａｚｉｍが３４５°、３３０°、３１５°、３００°、２８５°の場合の黒レベル分光透過率を図５０に示すような各特性を呈する。ここで、方位角Ａｚｉｍは向かって右方向からの視角Ｐｏｌａを０°として反時計周りの角度で示している。
【実施例１４】  次の条件にて液晶表示装置１００Ｃを構成した。
入射側偏光板吸収軸方位：９０°
１軸位相差板１ｎｘ方位：９０°
液晶層配向方位：９０°
２軸位相差板２ｎｘ方位：０°
出射偏光板吸収軸：０°
設計波長：５２０ｎｍ
液晶層ΔｎｄＬＣ：２６０ｎｍ
液晶層プレチルト角：０．５°（下側基板上で９０°方位に開く方向）
１軸位相差板１ΔｎｄＲＦ１：２６０ｎｍ（アートン）
１軸位相差板屈折率比：ｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚ
２軸位相差板２ΔｎｄＲＦ２：２６０ｎｍ（ポリカーボネートｏｒ変性ポリカーボネート）
２軸位相差板屈折率比：ｎｚ＝（ｎｘ＋ｎｙ）／２
偏光板保護層材質：ＴＡＣ
保護層ΔｎｄＴＡＣ０：３０ｎｍ（面に垂直に光軸、面方向Δｎｄ＞厚さ方向Δｎｄ）
この実施例１４は、黒表示レベルの視野角特性を図５１に示し、視角Ｐｏｌａ（仰角）７０°で方位角Ａｚｉｍが１５°、３０°、４５°、６０°、７５°の場合の黒レベル分光透過率を図５２に示し、視角Ｐｏｌａ（仰角）７０°で方位角Ａｚｉｍが３４５°、３３０°、３１５°、３００°、２８５°の場合の黒レベル分光透過率を図５３に示すような各特性を呈する。ここで、方位角Ａｚｉｍは向かって右方向からの視角Ｐｏｌａを０°として反時計周りの角度で示している。
なお、本発明は、図面を参照して説明した上述の実施例に限定されるものではなく、添付の請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な変更、置換又はその同等のものを行うことができることは同業者にとって明らかである。
【図１】
2005015297.tif 000015
【図２】
2005015297.tif 000016
【図３】
2005015297.tif 000017
【図４】
2005015297.tif 000018
【図５】
2005015297.tif 000019
【図６】
2005015297.tif 000020
【図７】
2005015297.tif 000021
【図８】
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【図９】
2005015297.tif 000023
【図１０】
2005015297.tif 000024
【図１１】
2005015297.tif 000025
【図１２】
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【図１３】
2005015297.tif 000027
【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】
2005015297.tif 000036
【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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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【国際調査報告】
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