(57)【要約】      （修正有）【課題】水平配向インプレーンスイッチング（ＩＰＳ）モードの液晶表示装置で、黒表示における斜め方向の輝度上昇及び色付きを低減する。【解決手段】光入射側偏光板１２と光出射側偏光板１１を有し、それぞれの吸収軸が互いに略垂直で、液晶分子の光軸が光出射側偏光板に平行、且つ、光入射側偏光板の吸収軸に略平行となるよう配向され、いずれか一方の基板の液晶層に近い側に、画素電極と共通電極がマトリクス状に設けられおり、基板に対して平行な方向に電界を印加することにより液晶分子が基板に平行な面内で回転する液晶層１５を有し、光入射側偏光板と光出射側偏光板は、偏光層と指示基材からなり、偏光層の少なくとも前記液晶層側に支持基材を有し、光入射側偏光板の支持基材は複屈折性を有し、そのＮｚ係数が4以上であり、光出射側偏光板１１の支持基材は光学的等方性を有する（面内および厚さ方向のリタデーションが１０ｎｍより小さい）。【選択図】図１
2009104016.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光入射側の第一の偏光板を備えた第一基板と、第二の偏光板を備えた第二基板との間のそれぞれの吸収軸が互いに略垂直で、液晶分子がその光軸が前記基板に平行且つ、前記第一の偏光板吸収軸に略平行となるよう配向され、前記第一の基板に対して平行な方向に電界を印加することにより前記液晶分子が前記第一の基板に対して主に平行な面内で回転する液晶層と、前記第一の基板又は前記第二基板のいずれか一方の基板の前記液晶層に近い側に、各画素ごとの画素電極、および共通電極が配置されるマトリクス駆動の電極群と、背面照明装置を有する液晶表示装置であって、
前記第一の偏光板および前記第二の偏光板は、その偏光層の少なくとも前記液晶層側に支持基材あるいは偏光層保護層の何れかを有し、
前記第一の支持基材は、面内あるいは厚さ方向のリタデーションが１０ｎｍ以上の複屈折性を有し、且つ、そのＮｚ係数が４以上であり、
前記第二の支持基材は、面内および厚さ方向のリタデーションが１０ｎｍより小さい光学的等方性を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
光入射側の第一の偏光板を備えた第一基板と、第二の偏光板を備えた第二基板との間のそれぞれの吸収軸が互いに略垂直で、液晶分子がその光軸が前記基板に平行且つ、前記第一の偏光板吸収軸に略垂直となるよう配向され、前記第一の基板に対して平行な方向に電界を印加することにより前記液晶分子が前記第一の基板に対して主に平行な面内で回転する液晶層と、前記第一の基板又は前記第二基板のいずれか一方の基板の前記液晶層に近い側に、各画素に画素電極、共通電極が配置されるマトリクス駆動の電極群が設けられ、背面照明装置を有する液晶表示装置であって、
前記第一の偏光板および前記第二の偏光板は、その偏光層の少なくとも前記液晶層側に支持基材あるいは偏光層保護層を有し、
前記第二の支持基材は、面内あるいは厚さ方向のリタデーションが１０ｎｍ以上の複屈折性を有し、且つ、そのＮｚ係数が４以上であり、
前記第一の支持基材は、面内および厚さ方向のリタデーションが１０ｎｍより小さい光学的等方性を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記画素電極及び前記共通電極の一方は櫛歯状に形成され、他方は平板状に形成され、前記画素電極と前記共通電極との間に生じる電位差により前記液晶層に電界を印加することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかにおいて、
前記液晶層は、波長５５０ｎｍにおけるリタデーションが３４０ｎｍ以上であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかにおいて、
前記複屈折性を有する偏光板支持基材が、トリアセチルセルロースを主原料とすることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れかにおいて、
前記第一基板あるいは前記第二基板に、Ｎ色（Ｎ≧２）のカラーフィルタが設けられ、各々の前記カラーフィルタの透過率最大値を示す波長が短波長側から順にλＭ（Ｍ＝１，２，・・・，Ｎ）であるとき、
透過率最大値を示す波長がλＭの前記カラーフィルタに対応する前記液晶層のλＭにおける厚さをｄＬＣＭとしたとき、少なくともＭ＝Ｋ（２≦Ｋ≦Ｎ）の場合において、
ｄＬＣＫ＞ｄＬＣＫ−１
を満たし、Ｍが前記Ｋ以外の場合については、
ｄＬＣＭ≧ｄＬＣＭ−１
であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
光入射側の第一の偏光板を備えた第一基板ともう一方の第二の偏光板を備えた第二基板間のそれぞれの吸収軸が互いに略垂直で、液晶分子がその光軸が前記基板に平行、且つ、前記第一の偏光板吸収軸に略平行となるよう配向され、前記第一の基板に対して平行な方向に電界を印加することにより前記液晶分子が前記第一の基板に対して主に平行な面内で回転する液晶層と、前記第一の基板又は前記第二基板のいずれか一方の基板の前記液晶層に近い側に、各画素に画素電極、共通電極が配置されるマトリクス駆動の電極群が設けられ、背面照明装置を有する液晶表示装置であって、
前記第一の偏光板および前記第二の偏光板は、偏光層の少なくとも前記液晶層側に第一の支持基材および第二の支持基材を有する偏光板であり、
前記第一の支持基材および前記第二の支持基材は、波長５５０ｎｍにおける面内あるいは厚さ方向のリタデーションが１０ｎｍ以上の複屈折性を有し、
前記第一の支持基材は、そのＮｚ係数が４以上で、前記第二の支持基材は、素子のＮｚ係数が１以上で１．５より小さいことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】
光入射側の第一の偏光板を備えた第一基板ともう一方の第二の偏光板を備えた第二基板間のそれぞれの吸収軸が互いに略垂直で、液晶分子がその光軸が前記基板に平行、且つ、前記第一の偏光板吸収軸に略平行となるよう配向され、前記第一の基板に対して平行な方向に電界を印加することにより前記液晶分子が前記第一の基板に対して主に平行な面内で回転する液晶層と、前記第一の基板又は前記第二基板のいずれか一方の基板の前記液晶層に近い側に、各画素に画素電極、共通電極が配置されるマトリクス駆動の電極群が設けられ、背面照明装置を有する液晶表示装置であって、
前記第一の偏光板および前記第二の偏光板は、偏光層の少なくとも前記液晶層側に第一の支持基材および第二の支持基材を有する偏光板であって、
前記第一の支持基材および第二の支持基材は、面内あるいは厚さ方向のリタデーションが１０ｎｍ以上の複屈折性を有し、
前記第一の支持基材は、そのＮｚ係数が１以上で、１．５より小さく、
前記第二の支持基材は、そのＮｚ係数が４以上であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項９】
請求項７、８において、
前記液晶層のリタデーションと、前記Ｎｚ係数が１以上１．５より小さい偏光板支持基材の前記基板平行面内の波長５５０ｎｍにおけるリタデーションの和が３４０ｎｍ以上であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１０】
請求項７乃至９の何れかにおいて、
前記Ｎｚ係数が４以上である偏光板支持基材がトリアセチルセルロースを主原料とすることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１１】
請求項７乃至１０の何れかにおいて、
前記第一基板あるいは前記第二基板に、Ｎ色（Ｎ≧２）のカラーフィルタが設けられ、各々の前記カラーフィルタの透過率最大値を示す波長が短波長側から順にλＭ（Ｍ＝１，２，・・・，Ｎ）であるとき、
透過率最大値を示す波長がλＭの前記カラーフィルタに対応する前記液晶層のλＭにおける厚さをｄＬＣＭとしたとき、少なくともＭ＝Ｋ（２≦Ｋ≦Ｎ）の場合において、
ｄＬＣＫ＞ｄＬＣＫ−１
を満たし、Ｍが前記Ｋ以外の場合については、
ｄＬＣＭ≧ｄＬＣＭ−１
であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１２】
請求項７乃至１１の何れかにおいて、
前記Ｎｚ係数が１以上１．５より小さい偏光板支持基材について、前記基板平行面内、厚み方向のリタデーションの少なくとも一方が逆波長分散特性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、液晶表示装置に係り、特に、黒表示時に液晶分子がホモジニアス配向であり、これに横方向の電界を印加することにより光の透過・遮断を制御するインプレーンスイッチングモード（ＩＰＳモード）の液晶表示装置に関し、その視野角特性（特に黒表示及び低階調）の大幅な改善に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置（液晶ディスプレイとも称する）は、基本的には一対の基板の間に液晶（液晶分子の層：液晶層）を挟持して構成される。液晶に印加する電界の方向を基板に平行な方向とする方式（以下、横電界方式またはＩＰＳモードとも言う）の液晶表示装置として、１枚の基板上に設けた櫛歯電極を用いた方式が、特許文献１、特許文献２、特許文献３に提案されている。この方式は、電界の印加で液晶分子が主に基板に対して平行な面内で回転するので、斜めから見た場合の電界印加時と非印加時における複屈折率の度合の相違が小さく、視野角が広いことが知られている。
【０００３】
しかしながら、ＩＰＳモードの液晶表示装置は、液晶自体の複屈折率の変化は小さいものの、基板に積層する偏光板の特性により、該偏光板の吸収軸からずれた方位の斜め方向から見た場合光が漏れることが分かっている。このような偏光板の斜め方向の光漏れを無くすために位相差板を用いる方法が特許文献４に開示されている。しかしながら、特許文献４に開示の方法は、基本的には偏光板のみの視野角改善であり、ＶＡモードについては液晶の影響を考慮しているが、ＩＰＳモードについては液晶層による影響を補償する方式について特許文献４は何ら開示しない。
【０００４】
更に、特許文献５には、黒表示の視野角特性を改善するために、偏光板の一方の内側に位相差板を配置する発明が開示されている。特許文献５に開示の発明は、黒表示時の斜め視角における色付きや偏光板支持基材の影響も考慮されており、良好性能が期待できる。しかし、必要とされる位相差板が、光学的二軸異方性媒体、正のＣ−Ｐｌａｔｅ（ｘｙ面内の屈折率について、ｎｘ＝ｎｙ、厚さ方向ｚの屈折率ｎｚについて、ｎｚ＞ｎｘ）、負のＡ−Ｐｌａｔｅ等（ｎｘ＞ｎｙ、ｎｘ＝ｎｚ）生産性の低いものであり、コスト高となる。
【特許文献１】特公昭６３−２１９０７号公報
【特許文献２】特開平９−８０４２４号公報
【特許文献３】特開２００１−０５６４７６号公報
【特許文献４】特開２００１−３５００２２号公報
【特許文献５】特開２００５−２０８３５６号公報
【非特許文献１】応用物理学会光学懇話会編「結晶光学」森北出版株式会社出版  １９８４年第１版第４刷発行、第５章ｐ１０２〜ｐ１６３
【非特許文献２】ＳＩＤ ０６ Ｄｉｇｅｓｔ， "Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｌｏｗ−Ｒｅｔａｒｄａｔｉｏｎ ＴＡＣ Ｆｉｌｍ ｆｏｒ Ｃｏｌｏｒ−Ｓｈｉｆｔ Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｉｎ ＬＣＤｓ",ｐｐ．１１６９−１１７２，（２００６）
【非特許文献３】ＳＩＤ ０５ Ｄｉｇｅｓｔ，"Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ ＩＰＳ−ＬＣＤ ｆｏｒ ＴＶ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，"ｐｐ．１１６０−１１６３（２００５）
【非特許文献４】IＤＷ'０３ Ｐｒｏｃ．，"Ｓｔｕｄｙ  ｏｎ  Ｐｈａｓｅ Ｒｅｔａｒｄａｉｏｎ ｏｆ Ｆｒｉｎｇｅ−Ｆｉｅｌｄ Ｄｒｉｖｅｎ Ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓｌｙ Ａｌｉｇｎｅｄ ＬＣ Ｃｅｌｌ"，ｐｐ．１１３−１１６，（２００３）
【非特許文献５】Ｊ．Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．"Ｏｐｔｉｃａｌ ｉｎ Ｓｔｒａｔｉｆｉｅｄ ａｎｄ Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｍｅｄｉａ:４×４−Ｍａｔｒｉｘ Ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ"Ｄ．Ｗ．Ｂｅｒｒｅｍａｎ著１９７２年、ｖｏｌｕｍｅ６２、Ｎｏ.４、Ｐ５０２〜ｐ５１０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
黒表示時において液晶分子がホモジニアス配向で、主として横方向電界による液晶分子のツイストを利用して光の透過・遮断を制御するインプレーンスイッチング（ＩＰＳ）モードの液晶表示装置においては、上記したように、黒表示時の斜め方向での輝度上昇と色付きが生じる。本発明の目的は、このような黒表示時の斜め方向での輝度上昇と色付きを従来のような特殊な位相差板に依らずに低コストで解消した液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明による液晶表示装置の代表的構成では、第一の偏光板を備えた光入射側の第一基板と第二の偏光板を備えた光出射側の第二基板間のそれぞれの吸収軸が互いに略垂直（小さい方の成す角度が８８°〜９０°）で、液晶分子がその光軸が前記基板に平行、且つ、前記第一の偏光板吸収軸に略平行（小さい方の成す角度が０度〜２度）となるよう配向される。本発明の液晶表示装置は、前記第一の基板に対して平行な方向に電界を印加することにより前記液晶分子が前記第一の基板に対して主に平行な面内で回転する液晶層を有する。また、前記第一の基板と前記第二基板の何れか一方の前記液晶層に近い側に、各画素ごとの画素電極と共通電極が配置されるマトリクス駆動の電極群が設けられる。光入射側の第一基板側に背面照明装置を有する。そして、前記第一の基板と前記第二基板のそれぞれに偏光板を備える。偏光板は偏光層とその支持基材（偏光層保護層を兼ねる）から構成される。、さらに偏光層保護層を有するものもある。前記第一の偏光板と前記第二の偏光板は、その一方の偏光層の少なくとも前記液晶層側に第一の支持基材（又は偏光層保護層）、あるいは前記第一の支持基材（又は偏光層保護層）とは光学特性が異なる第二の支持基材（又は偏光層保護層）を有する偏光板である。前記第一の支持基材（又は偏光層保護層）は複屈折性を有し（面内あるいは厚さ方向のリタデーションが１０ｎｍ以上）、そのＮｚ係数が４以上で、前記第二の支持基材（又は偏光層保護層）は光学的等方性（面内および厚さ方向のリタデーションが１０ｎｍより小さい）を有せしめたことを特徴とする。なお、以下では、支持基材に本発明の特徴を付与したものとして説明するが、支持基材に代えて偏光層保護層に本発明の特徴を付与したものも発明の本質としては同様であるので、繰り返しの説明はしない。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の液晶表示装置は、上記の構成としたことにより、偏光層と支持基材から成る偏光板、液晶層、光学位相補償部材による構成、およびそれぞれの光学部材の位相差を規定することで、黒表示時の斜め視角における輝度および色付きの低減を特殊な位相差板に依らず実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
液晶ＴＶが台頭するなか、自発光でない液晶ディスプレイは、白表示時は、如何に照明装置からの光を透過し、黒表示時は如何に光を遮断すするかが重要である。本発明は、特に黒表示の斜めから見たときに輝度低減と同時に如何に色付きを無くすかに関するものであり、以下、本発明の基本原理を説明し、その後本発明の最良の実施形態について、実施例により詳細に説明する。
【０００９】
図３は、本発明を説明するための視覚定義の概念図である。また、図４は、偏光子の視角特性を説明する概念図である。そして、図５は、ポアンカレ球の説明図である。背出射側の偏光板を１１、入射側の偏光板を１２とする。まず、図３において、照明装置からの光６０が入射し、液晶層で光が変調され、表示面１０Ｄから光が出射するとき、表示面１０Ｄの法線方向８０Ｎ、左右方向を７０Ｈ、上下方向を７０Ｖ、視認方向８０Ｖ、視野角８２をθ、視認方向８０Ｖの表示面１０Ｄへの射影を８０Ａ、水平方向７０Ｈとの成す角を方位角８１としてΦで示す。
【００１０】
直交する一対の偏光板において、方位角Φを、θ≠０°かつΦ≠９０n°（n＝０、１、２、３）として、光漏れの理由について考える。図４の左図に示すように２枚の偏光板の吸収軸１１ＣＡと１２ＣＡ（又は透過軸１１ＣＴ、１２ＣＴ）を直交させた場合、偏光板の法線方向から入射した光は、入射側の偏光板で直線偏光になり、出射側の偏光板により吸収され、黒表示をすることができる。一方、図４の右図に示すように、斜め方向から見た場合（θ≠０°かつΦ≠９０n°（n＝０、１、２、３））は、反対側の偏光板の透過軸と平行な成分を有し、反対側の偏光板で光が完全には遮断されずに光漏れを生じる。更に、直交する偏光板間に平行配向の液晶層が配置された場合、液晶層の配向軸が入射側偏光板の吸収軸に平行であれば液晶層の影響を受けないが、液晶層の配向軸がずれる若しくは２枚の偏光板が直交からずれると液晶層の影響を受けることが本発明者等の検討で判明した。
【００１１】
これらの偏光状態を理解するためには、ポアンカレ球表示を使用すると非常に分かり易い。ポアンカレ球表示については、非特許文献１に開示されている。ストークスパラメータＳ０、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、光の進行方向に対し垂直な面でｘ、ｙ軸をとり、その電界振幅をそれぞれＥｘ、Ｅｙとし、ＥｘとＥｙの相対的位相差をδ（＝δｙ−δｘ）とすると、
Ｓ０＝〈｜Ｅｘ｜2〉＋〈｜Ｅｙ｜2〉
Ｓ１＝〈｜Ｅｘ｜2〉−〈｜Ｅｙ｜2〉
Ｓ２＝〈２ＥｘＥｙｃｏｓδ〉
Ｓ３＝〈２ＥｘＥｙｓｉｎδ〉
と表され、完全偏光の場合Ｓ０2＝Ｓ１2＋Ｓ２2＋Ｓ３2となる。また、これをポアンカレ球上に表示すると、図５に示すようになる。つまり、空間直交座標系の各軸にＳ１、Ｓ２、Ｓ３軸を取り、偏光状態を表すＳ点は、強度Ｓ０の半径とする球面上に位置する。ある偏光状態Ｓの点をとり、緯度Ｌａ及び経度Ｌｏを用いて表示すると、完全偏光の場合、Ｓ０2＝Ｓ１2＋Ｓ２2＋Ｓ３2であるため、半径１の球を考え、
Ｓ１＝ｃｏｓＬａ・ｃｏｓＬｏ
Ｓ２＝ｃｏｓＬａ・ｓｉｎＬｏ
Ｓ３＝ｃｏｓＬａ
となる。ここで、ポアンカレ球上では、上半球は右回りの偏光、下半球は左回りの偏光、赤道上は直線偏光、上下両極はそれぞれ右円偏光、左円偏光が配置される。
【００１２】
図４の状態をポアンカレ球上で考えると図６に示すようになる。図６は、偏光子の視角特性をポアンカレ球により表現した説明図である。ここで、図６は、方位角Φ＝４５°、θ＝６０°で見た場合で、右図はＳ１―Ｓ２面への射影を、左図はＳ１―Ｓ３面への射影を示す。光の入射側の偏光板透過軸１２ＣＴの偏光状態は２００Ｔ、吸収軸１２ＣＡに偏光成分を持つ直線偏光は２００Ａ、出射側の偏光板透過軸１１ＣＴは２０１Ｔ、吸収軸１１ＣＡに偏光成分を有する直線偏光は２０１Ａで示される。つまり、２００Ｔと２０１Ａの距離３１１が光漏れとなる。従って、２００Ｔの偏光状態を２０１Ａの偏光状態へ、変換３００を行うことで光漏れをなくすことができることが分かる。
【００１３】
図６は偏光層のみの理想状態を考えたが、通常の偏光板は、偏光層の両側に支持基材（又は、偏光層保護層）が配置されており、その支持基材が通常トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）からなり、面内の位相差が殆ど無いが、厚み方向にリタデーションＲ・ｈをもっている。ここで、支持基材の面内の遅相軸をｘ軸方向に平行とし、ｘ、ｙ軸方向それぞれの屈折率をｎｘ、ｎｙ、厚さ方向の屈折率をｎｚ、厚さｈとすると、
Ｒ・ｈ＝（（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ）・ｈ
として表される。ＴＡＣから成る一般的偏光板支持基材の場合、この値は正値となり、光学的には所謂負のＣ−Ｐｌａｔｅ（ネガティブＣ−Ｐｌａｔｅ）に近い特性を有することが知られている。このリタデーションＲ・ｈにより、垂直入射では偏光状態に影響を受けないが斜め入射時に支持基材の影響を受けて偏光状態が変化する。
【００１４】
ここで、図７に示す光学的な層構成で偏光状態の変化を考える。図７は、ＩＰＳ方式液晶表示装置に従来用いられてきた一般的光学構成図である。液晶層１５の両側に第一の偏光板（入射側偏光板）１１、第二の偏光板（出射側偏光板）１２が配置され、入射側偏光板（第一の偏光板）１２、出射側偏光板（第二の偏光板）１１それぞれの内側に、ＴＡＣから成る一般的な支持基材（第一の支持基材）１２Ｂ、支持基材（第二の支持基材）１１Ｂが配置されている。ここで、液晶の配向軸１５Ｓは、入射側偏光板１２の吸収軸１２ＣＡに平行、透過軸１２ＣＴに垂直で、出射側偏光板１１の吸収軸１１ＣＡに垂直、透過軸１１ＣＴに平行に配置し、これをｏ−ｍｏｄｅと呼ぶ。そして、図７に示すように上、下偏光板の軸が９０°回転している場合、つまり、液晶の配向軸１５Ｓが、入射側偏光板１２の吸収軸１２ＣＡに垂直、透過軸１２ＣＴに平行で、出射側偏光板１１の吸収軸１１ＣＡに平行、透過軸１１ＣＴに垂直に配置した場合をｅ−ｍｏｄｅと呼ぶ。また、通常は、偏光層１１Ｃ、１２Ｃの外側に後述する図１、２に示すように支持基材１１Ａ、１２Ａが配置されるが偏光状態を考える上では必要ないために省略した。
【００１５】
この図7の構成について、ポアンカレ球上で偏光状態の変化を図８の左図を用いて考える。ここで、液晶層１５の屈折率異方性ΔｎＬＣ、そのギャップをｄＬＣとし、その積ΔｎＬＣ・ｄＬＣをリタデーションと称する。特許文献２記載のＩＰＳ方式を想定し、液晶層１５のリタデーションを３００ｎｍとする。また、以下では、特にことわりが無い場合には、各物性値は波長５５０ｎｍ光の値として考える。図６と同様に方位角Φ＝４５°、視野角θ＝６０°から見た場合の光について考えると、偏光層１２Ｃの透過軸１２ＣＴを透過した光の偏光状態はＰ in Ｔで示す２００Ｔとなり、支持基材１２ＢのリタデーションＲ１・ｈ１によりＳ１軸を−１側から見て時計回りにリタデーションＲ１・ｈ１分回転し、偏光状態２０２の左回りの楕円偏光に変換される。更に、液晶層１５により、２００Ｔの点を中心に時計回りに液晶層のリタデーションΔｎＬＣ・ｄＬＣ分回転（矢印３０１）し、偏光状態２０３の右回りの楕円偏光に変換される。更に、出射側偏光板１１の支持基材１１ＢのリタデーションＲ２・ｈ２により、Ｓ１軸を−１側から見て時計回りにリタデーションＲ２・ｈ２分回転し、偏光状態２０４の右回りの楕円偏光に変換される。ここで、出射側の偏光層１１Ｃの吸収軸１１ＣＡに一致する偏光状態（Ｐ out Ａと表記）は２０１Ａであり、偏光状態２０４と２０１Ａの距離３１０分だけ光が漏れることになる。
【００１６】
更には、図８の左図では、５５０ｎｍの光について考えたが、図８の右図で可視光領域と略等価である４００ｎｍ〜７００ｎｍの光について考える。図６と同様に方位角Φ＝４５°、視野角θ＝６０°から見た場合の光について考えると、偏光層１２Ｃの透過軸１２ＣＴを透過した光の偏光状態は２００Ｔとなり、支持基材１２ＢのリタデーションＲｈ１によりＳ１軸を−１側から見て時計回りにリタデーションＲ１・ｈ１分回転し、偏光状態２１２の左回りの楕円偏光に変換される。ここで、偏光状態２１２の直線の長さは、波長によりリタデーションが異なるため、光の波長より異なる偏光状態に変換されることを示す。更に、液晶層１５により、２００Ｔの点を中心に時計回りに略液晶層のリタデーションΔｎＬＣ・ｄＬＣ分回転し、波長により広がりのある偏光状態２１３の楕円偏光に変換される。
【００１７】
図８の右図からも分かるように短波長では左回りの楕円偏光で、長波長では右回りの楕円偏光となる。更に出射側偏光板１１の支持基材１１ＢのリタデーションＲ２・ｈ２により、Ｓ１軸を−１側から見て時計回りにリタデーションＲ２・ｈ２分回転し、偏光状態２１４の楕円偏光に変換される。ここで、出射側の偏光層１１Ｃの吸収軸１１ＣＡに一致する偏光状態は２０１Ａであり、偏光状態２１４と２０１Ａの距離の分だけ光が漏れ、波長により光の漏れ量が異なることが分かった。従って、斜めから見た場合色付きが生じることが理解できる。
【００１８】
以上より、ＩＰＳモード液晶表示装置の黒表示時における斜め視角の光漏れ、色付きは、直交配置の偏光板におけるものとは大きく異なることが分かる。
【００１９】
図７では、偏光板支持基材として、一般的ＬＣＤに用いられる標準的ＴＡＣフィルムを想定したが、非特許文献２において、あらゆる角度の透過光に対して略光学等方性を有する偏光板支持基材が提示されている。更に非特許文献２において、図９の光学構成が提示されている。偏光板支持基材１１Ｄ及び１２Ｄが光学等方性を有する偏光板支持基材である。
【００２０】
図９の光学構成をとることで、黒表示時の斜め視角における色付きが大幅改善される。この構成では、黒表示時、斜め透過光は複屈折性媒体の影響を受けず、従って波長毎の偏光状態分離も生じないためである。黒表示時の視角特性は、互いの吸収軸が直交した２枚の偏光板と略同等となる。
【００２１】
しかしながら、図９の光学構成では、黒表示時の斜め視角における光漏れを低減することは不可能である。前述した通り、偏光層そのものが斜め透過光に対して光漏れを生じる視角特性を有し、図９の構成では、この偏光層の視角特性がそのまま液晶表示装置の視角特性として反映されるからである。
【００２２】
以下、本発明について詳述する。図１０に、本発明のｏ−ｍｏｄｅにおける光学構成を示す。下側（入射光側）偏光板内側の支持基材１２Ｂは、ＴＡＣから成る一般的偏光板支持基材であって、前述の通り光学的には略ネガティブＣ−Ｐｌａｔｅとして作用するものである。上側偏光板内側の支持基材１１Ｄは、光学等方性を有する偏光板支持基材である。この構成では、ＩＰＳ型式における液晶層を所謂ポジティブＡ−Ｐｌａｔｅとして利用できる。
【００２３】
図１０の光学構成について、黒表示時の斜め視角における偏光状態変化をポアンカレ球上に示すと、図１１のようになる。特許文献２に開示されるような櫛歯電極を有するＩＰＳ型式の場合、液晶層リタデーションは３００ｎｍ前後であるため、液晶層による偏光状態変化は、図１１のように上側偏光層にて吸収され得る偏光状態２０１Ａには遠い。これを補うため、二軸性位相差板を用いる手法が非特許文献３に提示されているが、前述の通りコスト高である。
【００２４】
特許文献３に開示されているフリンジ電界を用いるＩＰＳ方式について、非特許文献
４において、液晶層リタデーションを４００ｎｍ程度と、櫛歯電極を用いるＩＰＳ方式より大きくすることで、白表示時の透過率向上や生産性向上といった利点が生じることが開示されている。このフリンジ電界を用いるＩＰＳ方式を想定し、図１０の光学構成について、黒表示時の斜め視角における偏光状態変化をポアンカレ球上に示すと、図１２のようになる。液晶層リタデーション増加のため、図１１入力比して黒表示時の斜め光漏れが低減することが理解できる。
【００２５】
ここまでの説明から分かるように、図１０の光学構成において、黒表示時の視角特性に影響するのは、液晶層のリタデーションおよび下側偏光板内側支持基材の厚み方向のリタデーションである。そこで、これらの最適組合せをシミュレーションにより求めた。ここで、シミュレーションにおいては、通常のバックライトに使用されている３波長冷陰極間の分光特性、Ｒ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタの分光透過特性、偏光板偏光層としては、日東電工製１２２４ＤＵの分光特性を使用した。液晶層に含まれる液晶分子としては、異常光屈折率１．５７３、常光屈折率１．４８４のネマティック液晶を想定し、液晶層リタデーションを変化させるにあたっては、セルギャップを変化させることとした。また、下側偏光板支持基材としては、ＴＡＣから成る一般的偏光板支持基材の分光特性を適用した。
【００２６】
視角性能指標として、全視角最大透過率を用いた。図１３に定義を示す。同図は、仕様が異なる三種類のＩＰＳ方式の液晶表示装置において、黒表示時の透過率視角特性を評価したもので、方位角を固定して、極角のみを変化させた場合である。図１３により、仕様３が最も黒表示時の視角性能が良好であることが分かる。ここで、それぞれの仕様における透過率最大値を比較しても同様の結果が得られることが分かる。４５１Ｔ１、４５１Ｔ２、４５１Ｔ３はそれぞれ仕様１、２、３の透過率最大値である。このように、透過率最大値が小さいならば、視野角変化に伴う輝度変化も小さいと言える。
【００２７】
図１４にシミュレーション結果を示す。図７の光学構成の場合、全視角最大透過率は２．２％程度であり、本発明によってこれの半分以下を達成することを考えると、下側偏光板支持基材の厚み方向リタデーションについては、３０〜７０ｎｍ程度、液晶層リタデーションについては、３４０〜４２０ｎｍ程度が適することが分かる。これは、それぞれＴＡＣから成る一般的偏光板支持基材の厚み方向リタデーション、フリンジ電界を用いるIPS方式の最適液晶層リタデーション範囲に合致するものである。
【００２８】
図１０の光学構成により、特殊な位相差板に依らずともＩＰＳ方式液晶表示装置の黒表示時、斜め視角における光漏れを低減できることが分かったが、黒表示時の斜め視角における色付きが課題として残る。要因は、特許文献５に開示の通り、ポアンカレ球上の冗長な偏光状態変化にある。
【００２９】
この改善策としては、液晶層リタデーションの波長分散を低減することが有効である。光学異方性の波長分散が小さい液晶材料を選択することが可能であれば、これが最も単純な対策である。しかしながら、一般に液晶材料選択は、動画表示性能等、液晶表示装置の多くの表示性能に影響するので、要求特性を全て兼ね備えた液晶材料選択は困難である。
【００３０】
そこで、液晶セルをマルチギャップ化することが現実的改善策となる。一般的３原色液晶表示装置の場合、セルギャップを赤色表示画素≧緑色表示画素＞青色表示画素とすれば良い。赤緑青各色光の代表波長λＲ、λＧ、λＢを選択したとき（バックライト仕様や白表示時色温度の設計により異なる）、液晶材料の光学異方性波長依存ΔｎＬＣ(λ)を考慮し、
((ΔｎＬＣ(λ)ＤＲ）/λＲ）〜((ΔｎＬＣ（λ）ＤＧ）/λＧ)〜((ΔｎＬＣ(λ)ＤＢ)/λＢ）
が満たされるよう、赤緑青各表示画素のセルギャップＤＲ、ＤＧ、ＤＢが設定されることが理想である。液晶材料が正の波長分散を有する限り、代表波長近傍では正の波長分散が残るが、後述のように十分な効果が得られる。背面照射装置光源として、3原色LEDを用いるなどし、背面照射装置の発光スペクトルを急峻とすれば、効果が更に向上する。
【００３１】
一般的赤緑青３原色液晶表示装置について、液晶セルのマルチギャップ化による黒表示時斜め色付き低減効果をシミュレーションにより確認した。黒表示時斜め色付き指標として、全視角最大色変化Δｕ'ｖ'を用いた。定義を図１５に示す。当然、Δｕ'ｖ'が小さい方が性能良好である。
【００３２】
また、次式により定義されるＭ値をマルチギャップの程度指標とした。Ｍ＝０が理想的マルチギャップであり、通常の均一セルギャップの場合、Ｍ〜−２程度である。
Ｍ＝(Δｎｄ(λ＝０．４６μｍ)―Δｎｄ（λ＝０．５５μｍ)/(０．４６−０．５５)
【００３３】
シミュレーション結果を図１６及び図１７に示す。図１６は、Ｍ値と全視角最大色変化Δｕ'ｖ'の相関、図１７は、各Ｍ値の場合の黒表示時全視各色度変化をｘｙ色度図上にプロットしたものである。シミュレーション条件は、図１４と同じであり、下側偏光板内側支持基材の厚み方向リタデーションを５０ｎｍ、緑色画素の液晶層リタデーションを３６０ｎｍとした。図１６、図１７から分かる通り、液晶セルをマルチギャップ化することにより、黒表示時斜め色付きは大幅改善し得ることが分かる。
【００３４】
ここまで、ＴＡＣから成る一般的偏光板支持基材の複屈折性をネガティブＣ−Ｐｌａｔｅとしてきたが、完全なネガティブＣ−Ｐｌａｔｅでなくても（実際一般的支持基材は微小な正面方向のリタデーションを有しており、完全なネガティブＣ−Ｐｌａｔｅではない）Ｎｚ係数が４以上であれば、本発明の効果を十分得ることが可能である。Ｎｚ係数とは屈折率に関して二軸異方性を有する媒体の複屈折性を表現する際、頻繁に用いられる量であり、面内の遅相軸をｘ軸方向に平行とし、ｘ、ｙ軸方向の屈折率をそれぞれｎｘ、ｎｙ、ｚ軸方向つまり厚さ方向の屈折率をｎｚとすると、次式で表される。
ｎｚ＝(ｎｘ−ｎｚ)/(ｎｘ−ｎｙ)
【００３５】
また、ここまでｏ−ｍｏｄｅの場合を考えてきたが、ｅ−ｍｏｄｅの場合は図１８に示す通り、下側偏光板内側支持基材が光学等方性となり、上側偏光板内側支持基材がＴＡＣから成る一般的偏光板支持基材となる。偏光状態変化および視角特性はｏ−ｍｏｄｅの場合と等価である。
【００３６】
以上の基本原理に基づく実施例を以下に説明する。なお、本発明は以下に説明する実施例に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱することなく、種々の変更が可能であることは言うまでもない。なお、本実施例においては、非特許文献５に開示されている４×４マトリクス方法を用いた光学シミュレーションを用いて数値計算し検討した結果も含まれる。現状一般的な赤緑青の３原色カラーフィルタを備え、背面照射装置として冷陰極蛍光管を光源とした液晶表示装置を想定した。また、公称対角３０インチ以上の大型液晶ＴＶに使用されている一般的３波長冷陰極管の分光特性、赤緑青のカラーフィルタの分光透過特性、偏光板偏光層としては、日東電工製１２２４ＤＵの分光特性を使用した。さらに、液晶層に含まれる液晶分子としては、異常光屈折率１．５７３、常光屈折率１．４８４のネマティック液晶を想定した。
【００３７】
また、偏光板支持基材や光学位相補償部材の波長分散はトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチレン、ノルボルネン系材料等、あるいは液晶性高分子材料のものを用いたがこれらに限定されるものではない。また、実施例中で用いる垂直、９０度といった表現は、完全な垂直を意味しているわけではなく、略垂直あるいは小さい方のなす角度が８８〜９０度と読み替えても本発明の本質には何ら影響するものではない。平行といった表現についても同様である。
【００３８】
液晶セルや電極構造、基板、偏光板の偏光層、及び照明装置はＩＰＳ方式として従来から用いられるものがそのまま適用できる。なお、第一の偏光板を備えた光入射側偏光板を有する基板が前記した第一基板、第二の偏光板を備えた光出射側偏光板を有する基板が前記した第二基板である。
【００３９】
更に、液晶層に対して電圧無印加時における液晶層光軸の基板に対する小さい方の角度(プレティルト角)は、実施例において示すシミュレーションでは、特に断らない限り０度と下が、±３度の範囲では以下の実施例で示した傾向に大きな差は生じなかった。ただし、プレティルト角０度の場合が最も良好な特性を示した。
【００４０】
以上説明した基本的原理に基づいて、本発明の特徴を整理すれば以下のとおりである。すなわち、
本発明の液晶表示装置は、光入射側の第一の偏光板を備えた第一基板と、第二の偏光板を備えた第二基板との間のそれぞれの吸収軸が互いに略垂直で、液晶分子がその光軸が前記基板に平行且つ、前記第一の偏光板吸収軸に略平行となるよう配向され、前記第一の基板に対して平行な方向に電界を印加することにより前記液晶分子が前記第一の基板に対して主に平行な面内で回転する液晶層と、前記第一の基板又は前記第二基板のいずれか一方の基板の前記液晶層に近い側に、各画素ごとの画素電極、および共通電極が配置されるマトリクス駆動の電極群が設けられ、その背面照明装置を有する。そして、前記第一の偏光板および前記第二の偏光板は、その偏光層の少なくとも前記液晶層側に支持基材あるいは偏光層保護層の何れかを有し、前記第一の支持基材は、面内あるいは厚さ方向のリタデーションが１０ｎｍ以上の複屈折性を有し、且つ、そのＮｚ係数が４以上であり、前記第二の支持基材は、面内および厚さ方向のリタデーションが１０ｎｍより小さい光学的等方性を有する。
【００４１】
また、本発明の液晶表示装置は、光入射側の第一の偏光板を備えた第一基板と、第二の偏光板を備えた第二基板との間のそれぞれの吸収軸が互いに略垂直で、液晶分子がその光軸が前記基板に平行且つ、前記第一の偏光板吸収軸に略垂直となるよう配向され、前記第一の基板に対して平行な方向に電界を印加することにより前記液晶分子が前記第一の基板に対して主に平行な面内で回転する液晶層と、前記第一の基板又は前記第二基板のいずれか一方の基板の前記液晶層に近い側に、各画素に画素電極、共通電極が配置されるマトリクス駆動の電極群が設けられ、その背面照明装置を有する。そして、前記第一の偏光板および前記第二の偏光板は、その偏光層の少なくとも前記液晶層側に支持基材あるいは偏光層保護層を有し、前記第二の支持基材は、面内あるいは厚さ方向のリタデーションが１０ｎｍ以上の複屈折性を有し、且つ、そのＮｚ係数が4以上であり、前記第一の支持基材は、面内および厚さ方向のリタデーションが１０ｎｍより小さい光学的等方性を有する。
【００４２】
また、本発明の液晶表示装置は、前記画素電極及び前記共通電極の一方は櫛歯状に形成され、他方は平板状に形成され、前記画素電極と前記共通電極との間に生じる電位差により前記液晶層に電界を印加することで表示を行う。前記液晶層は、波長５５０ｎｍにおけるリタデーションが３４０ｎｍ以上とする。前記複屈折性を有する偏光板支持基材は、トリアセチルセルロースを主原料とする。
【００４３】
また、本発明の液晶表示装置は、前記第一基板あるいは前記第二基板に、Ｎ色（Ｎ≧２）のカラーフィルタを設け、各々の前記カラーフィルタの透過率最大値を示す波長が短波長側から順にλＭ（Ｍ＝１，２，・・・，Ｎ）であるとき、透過率最大値を示す波長がλＭの前記カラーフィルタに対応する前記液晶層のλＭにおける厚さをｄＬＣＭとしたとき、少なくともＭ＝Ｋ（２≦Ｋ≦Ｎ）の場合において、ｄＬＣＫ＞ｄＬＣＫ−１を満たし、Ｍが前記Ｋ以外の場合については、ｄＬＣＭ≧ｄＬＣＭ−１である。
【００４４】
また、本発明の液晶表示装置は、光入射側の第一の偏光板を備えた第一基板ともう一方の第二の偏光板を備えた第二基板間のそれぞれの吸収軸が互いに略垂直で、液晶分子がその光軸が前記基板に平行、且つ、前記第一の偏光板吸収軸に略平行となるよう配向され、前記第一の基板に対して平行な方向に電界を印加することにより前記液晶分子が前記第一の基板に対して主に平行な面内で回転する液晶層と、前記第一の基板又は前記第二基板のいずれか一方の基板の前記液晶層に近い側に、各画素に画素電極、共通電極が配置されるマトリクス駆動の電極群が設けられ、その背面照明装置を有する。そして、前記第一の偏光板および前記第二の偏光板は、偏光層の少なくとも前記液晶層側に第一の支持基材および第二の支持基材を有する偏光板であり、前記第一の支持基材および前記第二の支持基材は、波長５５０ｎｍにおける面内あるいは厚さ方向のリタデーションが１０ｎｍ以上の複屈折性を有し、前記第一の支持基材は、そのＮｚ係数が４以上で、前記第二の支持基材は、素子のＮｚ係数が１以上で１．５より小さい。
【００４５】
また、本発明の液晶表示装置は、光入射側の第一の偏光板を備えた第一基板ともう一方の第二の偏光板を備えた第二基板間のそれぞれの吸収軸が互いに略垂直で、液晶分子がその光軸が前記基板に平行、且つ、前記第一の偏光板吸収軸に略平行となるよう配向され、前記第一の基板に対して平行な方向に電界を印加することにより前記液晶分子が前記第一の基板に対して主に平行な面内で回転する液晶層と、前記第一の基板又は前記第二基板のいずれか一方の基板の前記液晶層に近い側に、各画素に画素電極、共通電極が配置されるマトリクス駆動の電極群が設けられ、その背面照明装置を有する。そして、前記第一の偏光板および前記第二の偏光板は、偏光層の少なくとも前記液晶層側に第一の支持基材および第二の支持基材を有する偏光板であって、前記第一の支持基材および第二の支持基材は、面内あるいは厚さ方向のリタデーションが１０ｎｍ以上の複屈折性を有し、前記第一の支持基材は、そのＮｚ係数が１以上で、１．５より小さく、前記第二の支持基材は、そのＮｚ係数が４以上である。
【００４６】
また、本発明は、前記液晶層のリタデーションと、前記Ｎｚ係数が１以上１．５より小さい偏光板支持基材の前記基板平行面内の波長５５０ｎｍにおけるリタデーションの和が３４０ｎｍ以上である。前記Ｎｚ係数が４以上である偏光板支持基材がトリアセチルセルロースを主原料とする。
【００４７】
また、本発明は、前記第一基板あるいは前記第二基板に、Ｎ色（Ｎ≧２）のカラーフィルタが設けられ、各々の前記カラーフィルタの透過率最大値を示す波長が短波長側から順にλＭ（Ｍ＝１，２，・・・，Ｎ）であるとき、透過率最大値を示す波長がλＭの前記カラーフィルタに対応する前記液晶層のλＭにおける厚さをｄＬＣＭとしたとき、少なくともＭ＝Ｋ（２≦Ｋ≦Ｎ）の場合において、ｄＬＣＫ＞ｄＬＣＫ−１を満たし、Ｍが前記Ｋ以外の場合については、ｄＬＣＭ≧ｄＬＣＭ−１である。また、前記Ｎｚ係数が１以上１．５より小さい偏光板支持基材について、前記基板平行面内、厚み方向のリタデーションの少なくとも一方が逆波長分散特性である。
【実施例１】
【００４８】
図１は、本発明による液晶表示装置の実施例を説明する模式断面図であり、図１の左側に示したものが本発明の実施例１、３、を説明する模式断面図である（なお、図１の右側に示したものが後述する本発明の実施例２を説明する模式断面図である）。実施例１における光学的構成は図１０に示すとおりである。本実施例では、下側偏光板内側支持基材１２Ｂとして、ＴＡＣから成る一般的偏光板支持基材、上側偏光板内側支持基材１１Ｄとして、同じくＴＡＣから成る光学等方性を有した偏光板支持基材を用いる。また、下側偏光板支持基材１２Ｂの厚み方向のリタデーションは５０ｎｍ、Ｎｚ係数は９．１である。液晶セルギャップは4μｍ、つまり液晶層リタデーションは３５６ｎｍとなる。画素内の電極構造については、画素電極は櫛歯状、共通電極は平板状に形成され、フリンジ電界を利用する特許文献３に記載されたものと同様のＩＰＳ方式である。
【００４９】
極角６０度において、方位角を変化させた際の、黒表示時透過率依存性を図１９に示す。比較として、偏光板支持基材のみを変え、光学構成を図７、図9とした際の特性も示す。図７は、ｏ−ｍｏｄｅにおいて最も一般的な光学構成である。図１９より、本実施例により黒表示時の斜め視角における光漏れを大幅に低減できることが理解される。
【実施例２】
【００５０】
本実施例の構造を図1の右に本発明の実施例２の構造を、その光学的構成を図１８に示す。実施例２では、下側偏光板内側支持基材１２Ｄとして、ＴＡＣから成る光学等方性を有した偏光板支持基材、上側偏光板内側支持基材１１Ｂとして、同じくＴＡＣから成る一般的偏光板支持基材を用いる。また上側偏光板支持基材１１Ｂの厚み方向のリタデーションは５０ｎｍ、Ｎｚ係数は９．１である。液晶セルギャップは４μｍ、つまり液晶層リタデーションは３５６ｎｍとなる。画素内の電極構造については、画素電極は櫛歯状、共通電極は平板状に形成され、フリンジ電界を利用する特許文献３に記載のものと同様のＩＰＳ方式である。さらに、本実施例では、液晶プレティルト角を２度とした。
【００５１】
極角６０度において、方位角を変化させた際の、黒表示時透過率依存性を図２０に示す。比較として、偏光板支持基材のみを変え、光学構成を図２１、図２２とした際の特性も示す。図２１は、ＩＰＳ方式液晶表示装置に従来用いられてきた一般的光学構成図であり、ｅ−ｍｏｄｅにおいて最も一般的な構成である。図２２は、従来技術におけるＩＰＳ方式液晶表示装置の光学構成図である。
【００５２】
図２０より、本実施例により黒表示時の斜め視角における光漏れを大幅に低減できることが理解される。
【実施例３】
【００５３】
本実施例の構造を図1左に、光学的構成を図１０に示す。本実施例では、下側偏光板内側支持基材１２Ｂとして、ＴＡＣから成る一般的偏光板支持基材、上側偏光板内側支持基材１１Ｄとして、同じくＴＡＣから成る光学等方性を有した偏光板支持基材を用いる。また、下側偏光板支持基材１２Ｂの厚み方向のリタデーションは５０ｎｍ、Ｎｚ係数は９．１である。液晶セルギャップは赤画素４．６μｍ、緑画素４．２μｍ、青画素２．９μｍのマルチギャップとした。画素内の電極構造については、画素電極は櫛歯状、共通電極は平板状に形成され、フリンジ電界を利用する特許文献３と同様のＩＰＳ方式である。
【００５４】
黒表示時の斜め視角における輝度については、実施例１と同等であった。極角６０度において、方位角を変化させた際の、黒表示時色度変化を図２３に示す。図１７（ａ）等と比較すると、本実施例により黒表示時の斜め視角における光漏れおよび色付きが大幅に改善されることが理解される。
【実施例４】
【００５５】
本発明の実施例４の構造を図２左に、光学的構成を図２４に示す。本実施例では、下側偏光板内側支持基材１２Ｂとして、ＴＡＣから成る一般的偏光板支持基材、上側偏光板内側支持基材１１Ｅとして、ノルボルネン系樹脂から成るフィルムを用いた。本支持基材は、複屈折性媒体として最も一般的なポジティブＡ−ｐｌａｔｅの特性を有しており、その基板平行面内遅相軸１１Ｅ−Ｓは、液晶層１５の光軸１５Ｓと平行関係にある。
【００５６】
画素内電極構造としては、特許文献２に記載のものと同様であり、画素電極、共通電極共に櫛歯状電極で、液晶層リタデーションは約３００ｎｍである。また、下側偏光板支持基材１２Ｂの厚み方向のリタデーションは５０ｎｍ、Ｎｚ係数は９．１である。
【００５７】
液晶層リタデーションが３００ｎｍの場合、図１４から分かるように、実施例１と同様に図１０の光学構成をとっても黒表示時の斜め視角における光漏れ低減が不十分である。そこで、上側偏光板内側支持基材をポジティブＡ−ｐｌａｔｅとして、黒表示時の液晶層リタデーション不足分を補うのが本実施例の光学構成である。ポジティブＡ−ｐｌａｔｅの複屈折性媒体は、最も一般的であるため、大きなコスト高とならない。
【００５８】
本実施例では、上側偏光板内側支持基材１１Ｅの面内におけるリタデーションを７０ｎｍとした。極角６０度において、方位角を変化させた際の、黒表示時透過率依存性を図２５に示す。比較として、偏光板支持基材のみを変え、光学構成を図９、図１０とした際の特性も示す。画素電極、共通電極共に櫛歯状としたＩＰＳ方式の場合、前述の通り、正面方向における白表示時透過率の観点から最適化すると、液晶層リタデーションは３００ｎｍ程度となり、図１０の光学構成をとっても黒表示時の斜め視角における光漏れ低減効果は小さい。白表示時透過率向上と黒表示時の斜め視角における光漏れ低減を単純構成にて両立方法としては、本実施例の構成が有効である。
【００５９】
また、本実施例では厳密な意味でのポジティブＡ−ｐｌａｔｅを支持基材１１Ｅとして用いたが、Ｎｚ係数が1〜1.5程度の範囲内では、本実施例と同等の効果が得られる。
【００６０】
本実施例は、ｏ−ｍｏｄｅについて述べたが、ｅ−ｍｏｄｅの場合は構成を図２の右側の断面構成とし、光学構成を図２６に示したものとし、偏光板内側支持基材１１ＢをネガティブＣ−ｐｌａｔｅに近い複屈折性を有する媒体、下側偏光板内側支持基材１２ＥをポジティブＡ−ｐｌａｔｅに近い複屈折性を有する媒体とし、その面内における遅相軸１２Ｅ−Ｓを液晶層光軸１５Ｓと平行とすれば、本実施例と同等の効果を得ることができる。
【実施例５】
【００６１】
本発明の実施例５の構造を図２左に示したものとし、光学的構成を図２４に示す。本実施例では、下側偏光板内側支持基材１２Ｂとして、ＴＡＣから成る一般的偏光板支持基材、上側偏光板内側支持基材１１Ｅとして、ノルボルネン系樹脂から成るフィルムを用いた。本実施例の支持基材は、複屈折性媒体として最も一般的なポジティブＡ−ｐｌａｔｅの特性を有しており、その基板平行面内遅相軸１１Ｅ−Ｓは、液晶層１５の光軸１５Ｓと平行関係にある。
【００６２】
画素内電極構造としては、特許文献２に記載のものと同様であり、画素電極、共通電極共に櫛歯状電極で、液晶層リタデーションは約３００ｎｍである。また、下側偏光板支持基材１２Ｂの厚み方向のリタデーションは５０ｎｍ、Ｎｚ係数は９．１である。また、本実施例では、液晶セルギャップは赤画素３．８μｍ、緑画素３．４μｍ、青画素２．６μｍのマルチギャップとした。
【００６３】
実施例５における黒表示時の斜め視角における光漏れについては、実施例４と同等であった。極角６０度において、方位角を変化させた際の黒表示時色度変化を図２７に示す。図１７（ａ）等と比較すると、本実施例により黒表示時の斜め視角における光漏れおよび色付きが大幅改善されることが理解される。
【００６４】
また、本実施例によれば、液晶層をマルチギャップとすることで、偏光状態変化の波長分散を抑制したが、上側偏光板支持基材１１Ｅのリタデーションを逆（負の）波長分散とすることでも同様の効果を得ることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、特に水平方向に配向した液晶分子を横方向の電界を印加することにより光を透過・遮断を制御するインプレーンスイッチングモード（ＩＰＳ）の液晶表示装置に関し、その視野角特性(黒表示及び低階調)を簡易構成により改善するものであり、ＩＰＳモードの全ての液晶ディスプレイに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の液晶表示装置の一実施例を示した構成図である。
【図２】本発明の液晶表示装置の一実施例を示した構成図である。
【図３】本明細書中の視角定義を示した概念図である。
【図４】偏光子の視角特性を説明した概念図である。
【図５】ポアンカレ球の説明図である。
【図６】偏光子の視角特性をポアンカレ球により表現した説明図である。
【図７】ＩＰＳ方式液晶表示装置に従来用いられてきた一般的光学構成図である。
【図８】従来ＩＰＳ方式液晶表示装置について、黒表示時斜め視角における偏光状態変化のポアンカレ球表示である。
【図９】従来技術によるＩＰＳ方式液晶表示装置の光学構成図である。
【図１０】本発明の液晶表示装置の光学構成図である。
【図１１】本発明の液晶表示装置を説明するためのポアンカレ球表示である。
【図１２】本発明の液晶表示装置を説明するためのポアンカレ球表示である。
【図１３】全視角最大透過率指標を説明するための概念図である。
【図１４】本発明の効果を示す特性図である。
【図１５】全視角最大色変化指標を説明するための概念図である。
【図１６】本発明の効果を示す特性図である。
【図１７】本発明の効果を示す特性図である。
【図１８】本発明の液晶表示装置の光学構成図である。
【図１９】本発明の液晶表示装置の一実施例の特性図である。
【図２０】本発明の液晶表示装置の一実施例の特性図である。
【図２１】IPS方式液晶表示装置に従来用いられてきた一般的光学構成図である。
【図２２】従来技術によるIPS方式液晶表示装置の光学構成図である。
【図２３】本発明の液晶表示装置の一実施例の特性図である。
【図２４】本発明の液晶表示装置の光学構成図である。
【図２５】本発明の液晶表示装置の一実施例の特性図である。
【図２６】本発明の液晶表示装置の光学構成図である。
【図２７】本発明の液晶表示装置の一実施例の特性図である。
【符号の説明】
【００６７】
１０・・・液晶表示素子、１０Ｄ・・・表示面、１１・・・出射側偏光板、１１Ａ.１１Ｂ,１１Ｄ,１１Ｅ・・・支持基材、１１Ｃ・・・偏光層、１１ＣＴ,１２ＣＴ・・・偏光透過軸、１１ＣＡ,１２ＣＡ・・・吸収軸、１２・・・入射側偏光板、１２Ａ,１２Ｂ,１２Ｄ,１２Ｅ・・・支持基材、１２Ｃ・・・偏光層、１５・・・液晶層、１５Ｓ・・・液晶層光軸(液晶層遅相軸)、５０・・・照明装置、５１・・・ランプ、５２・・・反射板、５３・・・拡散板、６０・・・入射光、７０Ｖ・・・表示面垂直方向、７０Ｈ・・・表示面水平方向、８０Ｎ・・・表示面法線、８０Ｖ・・・視認方向、８０Ａ・・・視認方向の表示面への射影方向、８１・・・方位角、８２・・・視野角。
【図１】
2009104016.tif 000003
【図２】
2009104016.tif 000004
【図３】
2009104016.tif 000005
【図４】
2009104016.tif 000006
【図５】
2009104016.tif 000007
【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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