JP2023168875A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】正面方向において高輝度及び高ＣＲを達成でき、例えばヘッドマウント型液晶表示装置として特に有用な液晶表示装置を提供する。【解決手段】観察面側から、液晶パネル、光学素子及びバックライトをこの順に備える液晶表示装置であって、上記光学素子は、第一偏光子、位相差層及び第二偏光子を備え、上記第一偏光子、上記位相差層及び上記第二偏光子は、観察面側からこの順に配置されており、上記第一偏光子及び上記第二偏光子は、反射型偏光子であり、上記第一偏光子の反射軸と、上記第二偏光子の反射軸とは、互いに平行であり、極角６０°、かつ方位０°、方位４５°及び方位９０°の斜め方向において、上記第一偏光子に入射する光の偏光状態が楕円偏光である、液晶表示装置。【選択図】図５

Description

以下の開示は、液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、表示のために液晶材料を利用する表示装置であり、通常、液晶パネル及びバックライトとともに、偏光板や位相差板等の光学素子を含んで構成される。液晶表示装置は、その優れた表示特性や、薄型、軽量及び低消費電力といった特長を活かして、幅広い分野で利用されている。

液晶表示装置の分野では、偏光板や位相差板等の光学素子を用いてバックライトから放射される光の視野角特性を制御する技術が知られている。例えば特許文献１には、液晶パネル、第一偏光子、複屈折率層、第二偏光子及びバックライトがこの順に配置された液晶表示装置であって、第一偏光子の透過軸と第二偏光子の透過軸とが互いに平行であり、複屈折率層の２軸性パラメータ値が所定範囲に限定され、更に、複屈折率層の厚み方向位相差又は第一偏光子の透過軸と複屈折率層の面内遅相軸とがなす角度が、所定範囲に限定された液晶表示装置が開示されている。

国際公開第２０１２／０９０７６９号

近年、ユーザの体に装着するウェラブルデバイスの開発及び改良が進められており、ウェラブルデバイスの一例として、ヘッドマウントディスプレイ（Ｈｅａｄ Ｍｏｕｎｔｅｄ Ｄｉｓｐｌａｙ；ＨＭＤとも称す）が知られている。ＨＭＤは、ユーザの頭部に装着された状態でユーザが画像を見ることができるように画像を出力する表示装置であり、例えば、片眼の眼前に画像出力部が設けられ、画像出力部からの画像と外部の景色とが同時に視野に入る片眼型ＨＭＤと、両眼を完全に覆い、ユーザの視野にＨＭＤの表示のみが見えるようにした両眼型ＨＭＤとがある。なお、ＨＭＤのうち、液晶を用いたＨＭＤを、ヘッドマウント型液晶表示装置とも称する。

ＨＭＤは、ユーザの眼球の至近距離に映像を表示させるため、他の液晶表示装置（例えばテレビ等）ほどの広い視野角特性は求められない。その反面、ユーザの眼球に対応する正面方向（例えば極角±３０°内）において、輝度が高く、かつコントラスト比（ＣＲとも略す）が高いことが求められる。しかしながら、従来の液晶表示装置では、正面方向における輝度及びＣＲが充分ではなかった。

図６は、偏光板ルーバーを有しない構成の液晶表示装置の一例（比較例１に係る液晶表示装置１００Ｒ）を示す断面模式図と、各光学素子の軸方位を示す概念図である。図６に示す通り、液晶表示装置１００Ｒは、観察面側から順に、第一吸収型偏光板４０と、液晶パネル１０と、該第一吸収型偏光板４０とクロスニコルに配置された第二吸収型偏光板２４と、該第二吸収型偏光板２４とパラレルニコルに配置された反射型偏光板２３と、バックライト３０とを備える。この装置では、まずバックライト３０から、反射型偏光板２３及び第二吸収型偏光板２４を透過して液晶パネル１０へ斜めに入射する斜め光が、液晶パネル１０が有する液晶層等で楕円偏光に変調される。その後、液晶パネル１０が有する一対の基板や液晶層での散乱により、進行方向が法線方向に変わる（散乱前後で偏光状態は殆ど変化しない）。そして、楕円偏光のまま第一吸収型偏光板４０を透過するため、楕円率に応じて光漏れとして観測される。従って、正面方向のＣＲ（正面ＣＲとも称す）が充分とならず、また正面方向の輝度（正面輝度とも称す）も充分に得られない。

図８は、偏光板ルーバーを有する構成の液晶表示装置の一例（比較例２に係る液晶表示装置１００Ｒ）を示す断面模式図、及び、各光学素子の軸方位を示す概念図である。図８に示す通り、液晶表示装置１００Ｒは、観察面側から順に、第一吸収型偏光板４０と、液晶パネル１０と、該第一吸収型偏光板４０とクロスニコルに配置された第二吸収型偏光板２４と、厚み方向に位相差を有する位相差板２２と、該第二吸収型偏光板２４とパラレルニコルに配置された反射型偏光板２３と、バックライト３０とを備える。位相差板２２の面内遅相軸は、第二吸収型偏光板２４の吸収軸及び反射型偏光板２３の反射軸と直交している。この装置では、バックライト３０から反射型偏光板２３を透過した斜め光が、位相差板２２によってその偏光軸を回転させられ、第二吸収型偏光板２４によって吸収される。そのため、上述した比較例１に係る液晶表示装置に比べて、正面ＣＲは改善される反面、全光束量が小さくなる。即ち、バックライト３０から出射された光を効率よく表示光として利用できない。従って、正面輝度が充分なものとならない。なお、第二吸収型偏光板２４から反射型偏光板２３までの部分は、光学的なルーバーとして機能するため、偏光板ルーバーとも称す。

図１０は、上述した比較例２に係る液晶表示装置よりも、偏光板ルーバーの絞りを大きくした構成の液晶表示装置の一例（比較例３に係る液晶表示装置１００Ｒ）を示す断面模式図、及び、各光学素子の軸方位を示す概念図である。この装置では、上述した比較例２に係る液晶表示装置よりも、正面ＣＲを更に向上することはできるが、正面輝度がやはり充分でない。

特許文献１に記載の液晶表示装置は、生産性に優れ、かつ高ＣＲを実現でき、よって各種用途に有用なものである。この装置は特に、テレビ等の広い視野角特性が求められる用途では非常に有用である。だが、正面方向における輝度及びＣＲを更に向上させて、ＨＭＤにもより好適なものとするための工夫の余地があった。

本発明は上記現状に鑑みてなされたものであり、正面方向において高輝度及び高ＣＲを達成でき、例えばヘッドマウント型液晶表示装置として特に有用な液晶表示装置を提供することを目的とする。

（１）本発明の一実施形態は、観察面側から、液晶パネル、光学素子及びバックライトをこの順に備える液晶表示装置であって、上記光学素子は、第一偏光子、位相差層及び第二偏光子を備え、上記第一偏光子、上記位相差層及び上記第二偏光子は、観察面側からこの順に配置されており、上記第一偏光子及び上記第二偏光子は、反射型偏光子であり、上記第一偏光子の反射軸と、上記第二偏光子の反射軸とは、互いに平行であり、極角６０°、かつ方位０°、方位４５°及び方位９０°の斜め方向において、上記第一偏光子に入射する光の偏光状態が楕円偏光である、液晶表示装置。

（２）また、本発明のある実施形態は、上記（１）の構成に加え、上記光学素子は、更に、吸収型偏光子を備え、上記吸収型偏光子は、上記第一偏光子の観察面側に配置され、上記吸収型偏光子の吸収軸と、上記第一偏光子の反射軸と、上記第二偏光子の反射軸とは、互いに平行である、液晶表示装置。

（３）また、本発明のある実施形態は、上記（２）の構成に加え、上記吸収型偏光子、上記第一偏光子、上記位相差層及び上記第二偏光子からなる構造体の極角６０°における透過率が、方位０°、方位４５°及び方位９０°の３方位でそれぞれ６０％以下である（但し正面透過率を１００％とする）、液晶表示装置。

（４）また、本発明のある実施形態は、上記（１）、（２）又は（３）の構成に加え、上記位相差層の遅相軸と、上記第一偏光子の反射軸とがなす角度は、３０°以上、６０°以下である、液晶表示装置。

（５）また、本発明のある実施形態は、上記（１）、（２）、（３）又は（４）の構成に加え、上記位相差層は、第一位相差層と第二位相差層との２層を含んで構成され、上記第一位相差層及び上記第二位相差層は、面内位相差Ｒ０と厚さ方向位相差Ｒｔｈとを含む２軸位相差層であり、上記第一偏光子側に上記第一位相差層が配置されており、上記第一位相差層の遅相軸は、上記第一偏光子の反射軸に対して３０°以上、６０°以下であり、上記第二位相差層の遅相軸は、上記第一位相差層の遅相軸に対して直交する、液晶表示装置。

（６）また、本発明のある実施形態は、上記（５）の構成に加え、上記第一位相差層及び上記第二位相差層は、下記（１）、（２）又は（３）のいずれかの形態である、液晶表示装置。
（１）ＮＺ係数が１．４≦ＮＺ＜１．６であり、かつ面内位相差Ｒ０の絶対値｜Ｒ０｜が下記式（１－１）及び（１－２）を満たす形態。
｜Ｒ０｜≧－３２５×ＮＺ＋７１０ （１－１）
｜Ｒ０｜≦２２５×ＮＺ－５０ （１－２）
（２）ＮＺ係数が１．６≦ＮＺ＜３．０であり、かつ面内位相差Ｒ０の絶対値｜Ｒ０｜が下記式（２－１）及び（２－２）を満たす形態。
｜Ｒ０｜≧－５７×ＮＺ＋２８１ （２－１）
｜Ｒ０｜≦－１１４×ＮＺ＋４９３ （２－２）
（３）ＮＺ係数が３．０≦ＮＺ≦４．０であり、かつ面内位相差Ｒ０の絶対値｜Ｒ０｜が下記式（３－１）及び（３－２）を満たす形態。
｜Ｒ０｜≧－１０×ＮＺ＋１４０ （３－１）
｜Ｒ０｜≦－４０×ＮＺ＋２７０ （３－２）

（７）また、本発明のある実施形態は、上記（１）、（２）、（３）、（４）、（５）又は（６）の構成に加え、上記液晶パネルの観察面側に、更に、吸収型偏光子を備える、液晶表示装置。

（８）また、本発明のある実施形態は、上記（１）、（２）、（３）、（４）、（５）、（６）又は（７）の構成に加え、ヘッドマウント型液晶表示装置である、液晶表示装置。

本発明によれば、正面方向において高輝度及び高ＣＲを達成でき、例えばヘッドマウント型液晶表示装置として特に有用な液晶表示装置を提供することができる。

実施形態１に係る液晶表示装置の一例を示す断面模式図である。 実施形態１に係る液晶表示装置の別の一例を示す断面模式図である。 実施形態１に係る液晶表示装置をＨＭＤとして使用したときの外観の一例を示す斜視模式図である。 実施形態２に係る液晶表示装置の一例を示す断面模式図である。 実施形態３に係る液晶表示装置の一例を示す断面模式図である。 比較例１に係る液晶表示装置の構成を示す断面模式図及び各光学素子の軸方位を示す概念図である。 比較例１に係る液晶表示装置が有する２０Ｘで表される部分について、透過率視野角を計算した結果である。 比較例２に係る液晶表示装置の構成を示す断面模式図及び各光学素子の軸方位を示す概念図である。 比較例２に係る液晶表示装置が有する２０Ｘで表される部分について、透過率視野角を計算した結果である。 比較例３に係る液晶表示装置の構成を示す断面模式図及び各光学素子の軸方位を示す概念図である。 比較例３に係る液晶表示装置が有する２０Ｘで表される部分について、透過率視野角を計算した結果である。 実施例１～４に係る液晶表示装置の構成を示す断面模式図及び各光学素子の軸方位を示す概念図である。 実施例１に係る液晶表示装置が有する２０Ｘで表される部分について、透過率視野角を計算した結果である。 実施例１に係る液晶表示装置が有する２０Ｘで表される部分についての透過率視野角の計算結果に基づいて、極角６０°又は極角８０°における方位角０°及び方位角４５°それぞれの透過率を縦軸とし、面内位相差Ｒ０を横軸としたときのグラフである。 実施例２に係る液晶表示装置が有する２０Ｘで表される部分について、透過率視野角を計算した結果である。 実施例２に係る液晶表示装置が有する２０Ｘで表される部分についての透過率視野角の計算結果に基づいて、極角６０°又は極角８０°における方位角０°及び方位角４５°それぞれの透過率を縦軸とし、面内位相差Ｒ０を横軸としたときのグラフである。 実施例３に係る液晶表示装置が有する２０Ｘで表される部分について、透過率視野角を計算した結果である。 実施例３に係る液晶表示装置が有する２０Ｘで表される部分についての透過率視野角の計算結果に基づいて、極角６０°又は極角８０°における方位角０°及び方位角４５°それぞれの透過率を縦軸とし、面内位相差Ｒ０を横軸としたときのグラフである。 実施例４に係る液晶表示装置が有する２０Ｘで表される部分について、透過率視野角を計算した結果である。 実施例４に係る液晶表示装置が有する２０Ｘで表される部分についての透過率視野角の計算結果に基づいて、極角６０°又は極角８０°における方位角０°及び方位角４５°それぞれの透過率を縦軸とし、面内位相差Ｒ０を横軸としたときのグラフである。 参考例１に係る液晶表示装置の構成を示す断面模式図及び各光学素子の軸方位を示す概念図である。 参考例１に係る液晶表示装置が有する２０Ｘで表される部分について、透過率視野角を計算した結果である。 参考例２に係る液晶表示装置の構成を示す断面模式図及び各光学素子の軸方位を示す概念図である。 参考例２に係る液晶表示装置が有する２０Ｘで表される部分について、透過率視野角を計算した結果である。

（用語の定義）
本明細書中、観察面側とは、液晶表示装置の画面（表示面）に対してより近い側を意味し、背面側とは、液晶表示装置の画面（表示面）に対してより遠い側を意味する。

偏光子とは、無偏光（自然光）、部分偏光又は偏光から、特定方向にのみ振動する偏光（直線偏光）を取り出す機能を有するものを意味し、円偏光子（円偏光板）とは区別される。吸収型偏光子とは、特定方向に振動する光を吸収し、それに垂直な方向に振動する偏光（直線偏光）を透過する機能を有する偏光子である。反射型偏光子とは、特定方向に振動する光を反射し、それに垂直な方向に振動する偏光（直線偏光）を透過する機能を有する偏光子である。

位相差層とは、面内位相差Ｒ０の絶対値｜Ｒ０｜と、厚み方向位相差（厚さ方向位相差とも称す）Ｒｔｈの絶対値｜Ｒｔｈ｜とのいずれか一方が、１０ｎｍ以上の値を有するものを意味する。好ましくは、２０ｎｍ以上の値を有するものを意味する。

面内位相差Ｒ０は、Ｒ０＝（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。ＮＺ係数（２軸性パラメータ）は、ＮＺ＝（ｎｚ－ｎｘ）／（ｎｙ－ｎｘ）＝（Ｒｔｈ／Ｒ０）＋０．５で定義される。
ここで、ｎｓはｎｘ、ｎｙのうち大きい方を、ｎｆは小さい方を指す。ｎｘ及びｎｙは、位相差層の面内方向の主屈折率を示す。ｎｚは、面外方向、即ち位相差層の面に対して垂直方向の主屈折率を示す。ｄは、位相差層の厚みを示す。
なお、主屈折率、位相差、ＮＺ係数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。

極角θとは、対象となる方向（例えば測定方向）と、液晶パネルの画面の法線方向とのなす角度を意味する。方位φとは、対象となる方向を液晶パネルの画面上に射影したときの方向を意味し、基準となる方位との間のなす角度（方位角）で表現される。ここで、基準となる方位（φ＝０°）は、液晶パネルの画面の水平右方向に設定される。角度及び方位角は、基準となる方位から反時計回りを正の角度、基準となる方位から時計回りを負の角度とする。反時計回り及び時計回りは、いずれも液晶パネルの画面を観察面側（正面）から見たときの回転方向を表す。また、角度は、液晶パネルを平面視した状態で測定された値を表し、２つの直線（軸、方向及び稜線を含む）が互いに直交するとは、液晶パネルを平面視した状態で直交することを意味する。

軸方位とは、特に断りのない限り、偏光子の吸収軸（反射軸）又は位相差層の遅相軸の方位を意味する。位相差層の遅相軸とは、面内遅相軸を意味する。

以下、本発明の実施形態に係る液晶表示装置について説明する。本発明は、以下の実施形態に記載された内容に限定されるものではなく、本発明の構成を充足する範囲内で、適宜設計変更を行うことが可能である。

（実施形態１）
図１は、本実施形態に係る液晶表示装置の一例を示す断面模式図である。図１に示す通り、液晶表示装置１００は、観察面側から、液晶パネル１０、光学素子２０及びバックライト３０をこの順に備える。光学素子２０は、観察面側から、第一偏光子２１、位相差層２２及び第二偏光子２３をこの順に備える。第一偏光子２１及び第二偏光子２３は共に、反射型偏光子である。以下では、第一偏光子を「第一反射型偏光子」とも称し、第二偏光子を「第二反射型偏光子」とも称す。

（光学素子）
第一反射型偏光子２１、位相差層２２及び第二反射型偏光子２３を備える光学素子２０は、光学的なルーバーとして機能するため、偏光板ルーバーとも称す。光学素子２０は通常、粘着層（図示せず）により液晶パネル１０に貼付されている。

第一偏光子２１の反射軸と第二偏光子２３の反射軸とは、互いに平行になるように配置される。即ち第一偏光子２１及び第二偏光子２３は、パラレルニコルに配置される。より詳細には、第一偏光子２１の反射軸と第二偏光子２３の反射軸とが、０°±１０°の範囲内の角度をなす。この角度は、０°±５°の範囲内であることが好ましい。

極角６０°、かつ方位０°、方位４５°及び方位９０°の斜め方向において、第一偏光子２１に入射する光の偏光状態は、楕円偏光である。「第一偏光子２１に入射する光」とは、バックライト３０から、少なくとも第二偏光子２３及び位相差層２２を経て、第一偏光子２１に入射する直前の光である。
なお、楕円偏光は、右回りであるか左回りであるかを問わない。偏光状態としては、必ずしも完全偏光であることを要さず、一部偏光していない状態を含む部分偏光であってもよい。

本実施形態の液晶表示装置では、偏光板ルーバー機能を付与するための位相差層２２を、１対の反射型偏光子２１、２３で挟む構成の光学素子２０を有することで、従来の偏光板ルーバー（例えば後述する比較例２の液晶表示装置が有するような、第二吸収型偏光板２４と反射型偏光板２３との間に、厚さ方向に位相差を有する位相差板２２を配置する構成の偏光板ルーバー）において吸収されてしまっていた斜め光を吸収せずに、バックライト３０側に反射させることを可能にしている。バックライト３０側に反射された光は、バックライト３０中のレンズシート、導光板、反射板等によって再度液晶パネル１０側に反射され、反射光の一部は多重反射を繰り返すうちに、液晶パネル１０の正面方向に再出射（即ちリサイクル）されるようになる。つまり、積極的に斜め光をバックライト３０側へ回帰させ、バックライト３０内での多重反射により正面方向へ救済しており、これによって光束量を損なうことなく、バックライト３０からの光の利用効率を高めることで、効率的に正面輝度の向上を実現している。このような構成に加えて更に、上述したように、極角６０°、かつ方位０°、方位４５°及び方位９０°の斜め方向において、それぞれ第一偏光子２１に入射する光の偏光状態が楕円偏光となる構成とすることで、ＨＭＤが要求するような高いレベルの正面輝度及び正面ＣＲを実現している。

第一反射型偏光子２１は、透過軸と、当該透過軸と直交する反射軸とを有する。第二反射型偏光子２３は、透過軸と、当該透過軸と直交する反射軸とを有する。これら偏光子は、反射型偏光子である限り、材料や光学的性能は特に限定されない。具体的には例えば、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（例えば日東電工社製のＡＰＣＦ、３Ｍ社製のＤＢＥＦ等）、金属ワイヤーの細線を周期的に配列させた反射型偏光子（いわゆるワイヤーグリッド偏光子）等を適宜用いることができる。

本発明の液晶表示装置が有する各偏光子（反射型偏光子及び吸収型偏光子）は、板状のもの（偏光板と称す）であってもよい。即ち各偏光子は、偏光板であることが好ましい。偏光板として具体的には、例えば、機械強度や耐湿熱性等を確保するために、偏光機能を有する素子の観察面側及び背面側のうち少なくとも一方に、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルム等の保護フィルム（図示せず）がラミネートされたものが挙げられる。保護フィルムは、任意の適切な接着層（図示せず）を介して、上記素子に貼り付けられる。

本明細書中、接着層とは、隣り合う光学素子の面と面とを接合し、実用上充分な接着力と接着時間で一体化させるものをいう。接着層を形成する材料としては、例えば、接着剤、アンカーコート剤が挙げられる。接着層は、被着体の表面にアンカーコート層が形成され、その上に接着剤層が形成されたような、多層構造であってもよい。また、肉眼的に認知できないような薄い層であってもよい。

第一反射型偏光子２１及び第二反射型偏光子２３の軸方位は適宜設定することができるが、例えば、０°±１０°又は９０°±１０°の範囲内に設定されることが好ましい。中でも、０°±５°又は９０°±５°の範囲内に設定されることがより好ましく、実質的に０°又は９０°に設定されることが更に好ましい。これにより、法線方向と上下左右方向で明るい表示を得ることができる。

位相差層２２の遅相軸と第一反射型偏光子２１の反射軸とがなす角度は、３０°以上、６０°以下であることが好ましい。これにより、正面輝度及び正面ＣＲをより高めることができる。より好ましくは４５°±１０°であり、更に好ましくは４５°±５°である。例えば、第一反射型偏光子２１の軸方位が９０°である場合、位相差層２２の遅相軸は、３０～６０°又は１２０～１５０°であることが好ましい。より好ましくは４５°±１０°又は１３５°±１０°であり、更に好ましくは４５°±５°又は１３５°±５°であり、特に好ましくは４５°±１°又は１３５°±１°である。

位相差層２２は、上述した通り、面内位相差Ｒ０の絶対値｜Ｒ０｜と、厚み方向位相差Ｒｔｈの絶対値｜Ｒｔｈ｜とのいずれか一方が、１０ｎｍ以上（好ましくは２０ｎｍ以上）の値を有するが、面内位相差Ｒ０と厚み方向位相差Ｒｔｈとを含む２軸位相差層であることが好適である。具体的には、｜Ｒ０｜及び｜Ｒｔｈ｜の両方が１０ｎｍ以上であることが好ましく、２０ｎｍ以上であることがより好ましい。

位相差層２２は、上述した通り２軸位相差層であることが好ましい。中でも、２軸性パラメータの指標となるＮＺ係数が、１≦ＮＺ＜１０を満たすことが好適である。これにより、第一反射型偏光子２１に入射する光の偏光状態を制御することが容易になる。即ち、極角６０°、かつ方位０°、方位４５°及び方位９０°の各斜め方向において、第一偏光子２１に入射する光の偏光状態を、第一偏光子２１の吸収軸と平行な直線偏光に近づけることが容易になる。より好ましくは１．２≦ＮＺ≦５．０、更に好ましくは１．４≦ＮＺ≦４．０を満たすことである。

ここで、位相差層２２が２層以上の層から構成される場合（下記（Ｂ）の場合）は、位相差層２２の少なくとも一つが上記範囲を満たすことが好ましいが、偏光状態をより制御しやすくする観点からは、第一反射型偏光子２１と第二反射型偏光子２３との間の全ての位相差層２２のＮＺ係数が、それぞれ１≦ＮＺ＜１０を満たすことがより好ましい。

位相差層２２の面内位相差Ｒ０の絶対値｜Ｒ０｜は、５０ｎｍ以上であることが好適である。より好ましくは８０ｎｍ以上、更に好ましくは１００ｎｍ以上である。また、５００ｎｍ以下であることが好ましい。より好ましくは４００ｎｍ以下、更に好ましくは３５０ｎｍ以下である。また、位相差層２２の厚み方向位相差Ｒｔｈの絶対値｜Ｒｔｈ｜は、ＮＺ係数が上記範囲になるように設定することが好適である。

位相差層２２は、（Ａ）図１に示すように１つだけ設けられてもよい（即ち位相差層２２が、単層から構成されてもよい）し、（Ｂ）図２に示すように複数設けられてもよい（即ち位相差層２２が、２層以上の層から構成されてもよい）。

上記（Ｂ）の場合、複数の位相差層２２（２２ａ、２２ｂ等）は、各遅相軸がそれぞれ、第一反射型偏光子２１の反射軸と３０°以上、６０°以下の角度をなすことが好適である。当該角度のより好ましい範囲は、上述した通りである。また、隣り合う位相差層の遅相軸同士は、互いに直交することが好適である。即ち位相差層２２ａの遅相軸が位相差層２２ｂの遅相軸に対して直交しすることが好適である。ここでの「直交する」とは、９０°±１０°の範囲内の角度をなすことを意味する。より好ましくは９０°±５°の範囲内の角度をなすことである。

位相差層２２はまた、逆波長分散特性を有することが好ましい。これにより、斜め方向から液晶表示装置を観察したときに、表示色（特に白表示）が着色するのを抑制することが可能である。具体的には、波長５５０ｎｍでの面内位相差Ｒ０に対する波長４５０ｎｍでの面内位相差Ｒ０の比率である（Ｒ４５０／Ｒ５５０）が０．８０以上、０．９９以下であることが好ましく、０．８２以上、０．９０以下であることがより好ましい。また、波長５５０ｎｍでの面内位相差Ｒ０に対する波長６５０ｎｍでの面内位相差Ｒ０の比率である（Ｒ６５０／Ｒ５５０）が１．０１以上、１．２０以下であることが好ましく、１．０２以上、１．１８以下であることがより好ましい。
なお、上記（Ｂ）の場合、位相差層２２の少なくとも一つが逆波長分散特性を有すれば着色抑制効果を多少なりとも得られるが、着色抑制の観点からは、第一偏光子２１と第二偏光子２３との間の全ての位相差層２２が逆波長分散特性を有することがより好ましい。

複数の位相差層２２（２２ａ、２２ｂ等）は、実質的に同じもの（実質的に同じ材料及び工程で作製された実質的に同じ特性を発揮するもの）であることが好ましい。その理由は、第一に、経済合理性である。位相差層２２が板状（位相差板）である場合は、一般に、ロール状に長尺で一度に大量に製造されるため、なるべく少品種にして、同じものを使用することで製造コストを抑えることができる。第二に、技術的には、同じ位相差層を使用することで、製造バラつきを考慮して、残留位相差がゼロになる可能性が高まるというメリットがある。

図２は、位相差層２２が、第一位相差層２２ａと第二位相差層２２ｂとの２層を含んで構成される場合の構成例を示す断面模式図である。第一位相差層２２ａと第二位相差層２２ｂとは、面内位相差Ｒ０と厚み方向位相差Ｒｔｈとを含む２軸位相差層である。第一位相差層２２ａ及び第二位相差層２２ｂのうち、第一位相差層２２ａが、第一反射型偏光子２１側、即ち観察面側に配置されている。第一位相差層２２ａの遅相軸は、第一反射型偏光子２１の反射軸に対して３０°以上、６０°以下であるが、好ましくは４５°±１０°であり、より好ましくは４５°±５°である。また、第二位相差層２２ｂの遅相軸は、第一位相差層２２ａの遅相軸に対して直交している。即ち第一位相差層２２ａの遅相軸と第二位相差層２２ｂの遅相軸とのなす角度が９０°±１０°（好ましくは９０°±５°）の範囲内である。

図２で示されるように位相差層２２が第一位相差層２２ａと第二位相差層２２ｂとの２層を含んで構成される場合について、上述した通り第一位相差層２２ａと第二位相差層２２ｂとは実質的に同じものであることが好ましく、第一位相差層２２ａ及び第二位相差層２２ｂのＮＺ係数がいずれも、上述したように１．４≦ＮＺ≦４．０を満たすことが特に好適である。中でも、（１）第一位相差層２２ａ及び第二位相差層２２ｂのＮＺ係数が、１．４≦ＮＺ＜１．６である場合、面内位相差Ｒ０の絶対値｜Ｒ０｜は、下記式（１－１）及び（１－２）を満たすことが好ましい。これにより、正面方向における輝度及びＣＲをより一層高めることが可能になる。
｜Ｒ０｜≧－３２５×ＮＺ＋７１０ （１－１）
｜Ｒ０｜≦２２５×ＮＺ－５０ （１－２）

また（２）第一位相差層２２ａ及び第二位相差層２２ｂのＮＺ係数が、１．６≦ＮＺ＜３．０である場合、面内位相差Ｒ０の絶対値｜Ｒ０｜は、下記式（２－１）及び（２－２）を満たすことが好ましい。これにより、正面方向における輝度及びＣＲをより一層高めることが可能になる。
｜Ｒ０｜≧－５７×ＮＺ＋２８１ （２－１）
｜Ｒ０｜≦－１１４×ＮＺ＋４９３ （２－２）

更に（３）第一位相差層２２ａ及び第二位相差層２２ｂのＮＺ係数が、３．０≦ＮＺ≦４．０である場合、面内位相差Ｒ０の絶対値｜Ｒ０｜は、下記式（３－１）及び（３－２）を満たすことが好ましい。これにより、正面方向における輝度及びＣＲをより一層高めることが可能になる。
｜Ｒ０｜≧－１０×ＮＺ＋１４０ （３－１）
｜Ｒ０｜≦－４０×ＮＺ＋２７０ （３－２）

位相差層２２の材料としては特に限定されず、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。位相差層２２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、複数の位相差層２２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場合も、液晶性材料から形成される場合と同様の形成方法を用いてもよい。

位相差層２２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、シクロオレフィンポリマー等が挙げられる。

（液晶パネル）
液晶パネル１０の液晶モードは特に限定されず、液晶層中の液晶分子を基板面に垂直に配向させることで黒表示を行うものであってもよいし、液晶層中の液晶分子を基板面に平行又は垂直でも平行でもない方向に配向させることで黒表示を行うものであってもよい。また、液晶パネルの駆動形式としては、ＴＦＴ方式（アクティブマトリクス方式）のほか、単純マトリクス方式（パッシブマトリクス方式）、プラズマアドレス方式等であってもよい。

液晶パネル１０の構成としては、例えば、一方の基板に画素電極及び共通電極が形成された一対の基板間に液晶層を狭持し、画素電極及び共通電極の間に電圧を印加して液晶層に横電界（フリンジ電界を含む）を印加することで表示を行うもの、一方の基板に画素電極、他方の基板に共通電極が形成された一対の基板間に液晶層を狭持し、画素電極及び共通電極の間に電圧を印加して液晶層に縦電界を印加することで表示を行うものが挙げられる。より具体的には、横電界方式としては、電圧無印加時に液晶層中の液晶分子が基板面に対して平行に配向する、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードやＩＰＳ（Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードが挙げられ、縦電界方式としては、電圧無印加時に液晶層中の液晶分子が基板面に対して垂直に配向する、垂直配向（ＶＡ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）が挙げられる。

（バックライト）
バックライト３０は、光を照射するものであれば特に限定されず、直下型やエッジ型やその他のどの方式でもよい。具体的には、例えば、バックライト３０は、導光板及び光源を含む光源ユニットと、反射シートと、拡散シートとを備えるものが好ましい。光源としては、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いることができる。

（その他の部材）
本実施形態の液晶表示装置は、上述した部材の他、ＴＣＰ（テープ・キャリア・パッケージ）、ＰＣＢ（プリント配線基板）等の外部回路；視野角拡大フィルム、輝度向上フィルム等の光学フィルム；ベゼル（フレーム）；等の複数の部材により構成されるものであり、部材によっては、他の部材に組み込まれていてもよい。既に説明した部材以外の部材については特に限定されず、液晶表示装置の分野において通常使用されるものを用いることができるので、説明を省略する。

（ＨＭＤ）
図３は、本実施形態に係る液晶表示装置をヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）として使用したとき、即ちヘッドマウント型液晶表示装置として使用したときの外観の一例を示す斜視模式図である。図３に示すように、ヘッドマウントディスプレイ１０００は、画像を表示する液晶パネル１０Ｐと、光学素子２０と、バックライト（図示せず）とを備え、ユーザＵの頭部に装着可能な表示装置である。この図３では両眼型ＨＭＤを例示したが、本発明の液晶表示装置は片眼型ＨＭＤとしても好適に使用することができる。

本実施形態に係る液晶表示装置をＨＭＤとして使用する場合、表示方式は特に限定されず、水平配向モード、垂直配向モード等の各種表示モードが好ましく採用される。例えば、水平配向モードを利用したＨＭＤとしては、特開２０１９－１１３５８４号公報に記載のように、フリンジ電界の形成に用いる電極の開口形状に特徴を持たせた技術を採用することが好適である。

（実施形態２）
本実施形態では、本実施形態に特有の特徴について主に説明し、上記実施形態１と重複する内容については説明を省略する。実施形態２は、光学素子２０が更に、第一反射型偏光子２１の観察面側に、吸収型偏光子２４を有する形態について説明する。なお、後述する、液晶パネルの観察面側に有してもよい吸収型偏光子４０と区別するために、この吸収型偏光子２４を「第二吸収型偏光子」とも称す。

図４は、本実施形態に係る液晶表示装置の一例を示す断面模式図である。より詳細には、図２で示される液晶表示装置が有する光学素子２０が、更に吸収型偏光子２４を備える場合の構成例を示す断面模式図である。図４に示す通り、液晶表示装置１００は、観察面側から、液晶パネル１０、光学素子２０及びバックライト３０をこの順に備え、該光学素子２０は、観察面側から、吸収型偏光子２４、第一反射型偏光子２１、位相差層２２（第一、第二位相差層２２ａ、２２ｂ）及び第二反射型偏光子２３をこの順に備える。

第二吸収型偏光子２４の吸収軸と、第一反射型偏光子２１の反射軸と、第二反射型偏光子２３の反射軸とは、互いに平行になるように配置される。即ち第二吸収型偏光子２４、第一反射型偏光子２１及び第二反射型偏光子２３は、パラレルニコルに配置される。より詳細には、第二吸収型偏光子２４の吸収軸と、第一反射型偏光子２１の反射軸とが、０°±１０°の範囲内（好ましくは０°±５°）の角度をなし、かつ第一反射型偏光子２１の反射軸と、第二反射型偏光子２３の反射軸とが、０°±１０°の範囲内（好ましくは０°±５°）の角度をなす。

第二吸収型偏光子２４は、吸収型偏光子である限り、材料や光学的性能は特に限定されない。具体的には例えば、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等を適宜用いることができる。

ここで、吸収型偏光子２４、第一反射型偏光子２１、位相差層２２及び第二反射型偏光子２３からなる構造体（即ち、液晶パネル１０よりも背面側のパーツからなる部分）の極角６０°における透過率は、方位０°、方位４５°及び方位９０°の３方位でそれぞれ６０％以下であることが好適である。但し、正面透過率を１００％とする。これによって、正面輝度及び正面ＣＲの向上をより実現することができる。中でも、正面ＣＲをより高める観点から、方位４５°における上記透過率が、４０％以下であることが好ましく、３０％以下であることがより好ましく、２５％以下であることが更に好ましい。
正面透過率とは、上記構造体が位相差層を有さない場合の正面方向（極角±３０°内）の透過率を意味する。

上記透過率は、上記構造体について透過率視野角（透過率視野角特性とも称す）を計算することで求めることができる。計算には、シンテック社製の「ＬＣＤ Ｍａｓｔｅｒ」を用いる。上記構造体は、液晶パネルよりも背面側に位置するため、透過率視野角特性を求めることにより、液晶パネルに入射するバックライト光の配光分布を把握することができる。

（実施形態３）
本実施形態では、本実施形態に特有の特徴について主に説明し、上記実施形態１と重複する内容については説明を省略する。実施形態３は、液晶表示装置が更に、液晶パネル１０の観察面側に、吸収型偏光子４０を備える場合形態について説明する。なお、この吸収型偏光子４０を「第一吸収型偏光子」とも称す。

図５は、本実施形態に係る液晶表示装置の一例を示す断面模式図である。より詳細には、図４で示される液晶表示装置（実施形態２）が、液晶パネル１０の観察面側に更に第一吸収型偏光子４０を備える場合の構成例を示す断面模式図である。図５に示す通り、液晶表示装置１００は、観察面側から、第一吸収型偏光子４０、液晶パネル１０、光学素子２０及びバックライト３０をこの順に備え、該光学素子２０は、観察面側から、吸収型偏光子２４、第一反射型偏光子２１、位相差層２２（第一、第二位相差層２２ａ、２２ｂ）及び第二反射型偏光子２３をこの順に備える。

第一吸収型偏光子４０の吸収軸の軸方位は特に限定されないが、例えば、第一反射型偏光子２１及び第二反射型偏光子の反射軸と、互いに直行になるように配置されることが好適である。即ち第一吸収型偏光子４０と、第一、第二反射型偏光子２１、２３とは、クロスニコルに配置されることが好ましい。より詳細には、吸収型偏光子２４の吸収軸と、第一反射型偏光子２１の反射軸とが、９０°±１０°の範囲内（好ましくは９０°±５°）の角度をなし、かつ第一反射型偏光子２１の反射軸と、第二反射型偏光子２３の反射軸とが、０°±１０°の範囲内（好ましくは０°±５°）の角度をなす。

第一吸収型偏光子４０は、吸収型偏光子である限り、材料や光学的性能は特に限定されない。具体的には例えば、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等を適宜用いることができる。

以下に実施例及び比較例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、図６、８、１０、１２、２１、２３において、各断面模式図の各層の右に示した角度は、吸収型偏光板であれば吸収軸の方位角を、反射型偏光板であれば反射軸の方位角を、位相差板であれば遅相軸の方位角を、液晶パネルであれば遅相軸の方位角を、それぞれ意味する。

（比較例１）
比較例１の液晶表示装置は、図３に示すようなヘッドマウント型液晶表示装置である。その構成は、図６に示す通り、観察面側から順に、第一吸収型偏光板４０と、液晶パネル１０と、該第一吸収型偏光板４０とクロスニコルに配置された第二吸収型偏光板２４と、該第二吸収型偏光板２４とパラレルニコルに配置された反射型偏光板２３と、バックライト３０とを備える。図６は、比較例１の液晶表示装置の構成を説明するための図である。液晶パネル１０とバックライト３０との間の各光学素子の軸方位も図６に記載した。吸収型偏光板４０、２４としては、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を吸着配向させた吸収型偏光板を用いた。反射型偏光板２３としては、３Ｍ社製の反射型偏光子ＡＰＦを用いた。液晶パネル１０としては、ヘッドマウント用途の高解像度液晶パネル（２．５型、１２００ｐｐｉ）を使用した。バックライト３０としては、レンズシート２枚を斜めに交差させるクロスＢＥＦ（Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｆｉｌｍ）バックライトを使用した。

比較例１の液晶パネルに入射するバックライト光の配光分布を把握するために、液晶パネルよりも背面側のパーツだけ、即ち第二吸収型偏光板２４と反射型偏光板２３とからなる部分２０Ｘの透過率視野角を計算した。その際、シンテック社製の「ＬＣＤ Ｍａｓｔｅｒ」を用いた。結果を、図７に示す（図７（ａ））。図７には、本例において計算した透過率視野角の結果を、比較例１の当該結果で除すことで規格化したチャート（図７（ｂ））も示す。比較例１は対比基準であるため、図７（ｂ）は、全面において透過率視野角が「１．００００００」であることが示されている。

比較例１の液晶表示装置（ヘッドマウント型液晶表示装置）を実際に試作し、ＴＯＰＣＯＮ社製の「ＳＲ－ＵＬ１」を用いて正面方向の白輝度及び黒輝度を測定し、その比を正面方向のコントラスト比（ＣＲ＝白輝度／黒輝度）とした。正面方向の白輝度（正面輝度と称す）及び正面方向のＣＲ（正面ＣＲと称す）を表１に示す。いずれも実測値である。表１に示されるように、比較例１の液晶表示装置では正面輝度及び正面ＣＲともに充分ではないが、その理由については上述した通りである。

（比較例２）
比較例２の液晶表示装置は、第二吸収型偏光板２４と反射型偏光板２３との間に、位相差板２２を、その遅相軸が第二吸収型偏光板２４の吸収軸と９０°の角度をなすように配置したことを除いて、比較例１の液晶表示装置と同じ構成である。その構成を、図８に示す。図８は、比較例２の液晶表示装置の構成を説明するための図である。液晶パネル１０とバックライト３０との間の各光学素子の軸方位も図８に記載した。位相差板２２として、ＮＺ係数＝１．６、面内位相差Ｒ０＝２６０ｎｍ、厚み方向位相差Ｒｔｈ＝２８６ｎｍである２軸位相差フィルムを使用した。

比較例１と同様に、液晶パネルよりも背面側のパーツだけ、即ち第二吸収型偏光板２４から反射型偏光板２３までの部分２０Ｘ（偏光板ルーバー）の透過率視野角を計算した。結果を図９に示す（図９（ａ））。併せて、本比較例において計算した透過率視野角の結果を、比較例１の当該結果で除すことで規格化したチャートも図９に示す（図９（ｂ））。このチャート中の極角６０°における方位角０°、方位角４５°及び方位角９０°の相対的な透過率を、表１に記載した。また、比較例１と同様に、正面輝度及び正面ＣＲを測定した。結果を表１に示す。

図９及び表１に示されるように、比較例２では、比較例１に比べて、斜め方位４５°、－２２５°、１３０°及び－３１５°において、極角４０°以上で透過率が小さくなっている。それゆえ、偏光板ルーバーによる効果があることが分かる。また、表１に示されるように、比較例２では、比較例１よりも正面ＣＲは向上したが、正面輝度は変わらなかった。これは、偏光板ルーバーによって絞られる斜め方位（４５°、－２２５°、１３０°及び－３１５°）の斜め光が、第二吸収型偏光板２４によって吸収され、リサイクルされなかったためと考えられる。

（比較例３）
比較例３の液晶表示装置は、比較例２よりも斜め光の絞りが大きな偏光板ルーバーを用いた構成である。具体的には、第二吸収型偏光板２４と反射型偏光板２３との間に、観察面側から第一位相差板２２ａと第二位相差板２２ｂとを配置したことを除いて、比較例２の液晶表示装置と同じ構成である。その構成を、図１０に示す。図１０は、比較例３の液晶表示装置の構成を説明するための図である。液晶パネル１０とバックライト３０との間の各光学素子の軸方位も図１０に記載した。第一、第二位相差板２２ａ、２２ｂは、これらの遅相軸がそれぞれ第二吸収型偏光板２４の吸収軸と４５°の角度をなし、かつ第一位相差板２２ａの遅相軸と第二位相差板２２ｂの遅相軸とがなす角度が９０°になるように配置した。位相差板として、比較例１で用いた２軸位相差フィルムを２枚使用した（第一、第二位相差板２２ａ、２２ｂ）。

比較例１と同様に、液晶パネルよりも背面側のパーツだけ、即ち第二吸収型偏光板２４から反射型偏光板２３までの部分２０Ｘ（偏光板ルーバー）の透過率視野角を計算した。結果を図１１に示す（図１１（ａ））。併せて、本例において計算した透過率視野角の結果を、比較例１の当該結果で除すことで規格化したチャートも図１１に示す（図１１（ｂ））。このチャート中の極角６０°における方位角０°、方位角４５°及び方位角９０°の相対的な透過率を、表１に記載した。また、比較例１と同様に、正面輝度及び正面ＣＲを測定した。結果を表１に示す。

図１１及び表１に示されるように、比較例３では、比較例１に比較して全方位で透過率が小さくなっている。それゆえ、比較例３の偏光板ルーバー（図１０の２０Ｘ部分）は、比較例２の偏光板ルーバーよりも絞りが大きいことが分かる。また、表１に示されるように、比較例３では、比較例１及び比較例２よりも正面ＣＲは向上したが、正面輝度は変わらなかった。これは、比較例１と同様に、偏光板ルーバーによって絞られる斜め方位（４５°、－２２５°、１３０°及び－３１５°）の斜め光が、第二吸収型偏光板２４によって吸収され、リサイクルされなかったためと考えられる。

（実施例１）
実施例１の液晶表示装置は、第二吸収型偏光板２４と第一位相差板２２ａとの間に、反射型偏光板（第一反射型偏光板２１）を配置したことを除いて、比較例３の液晶表示装置と同じ構成である。その構成を、図１２に示す。図１２は、実施例１及び後述する実施例２～４の液晶表示装置の構成を説明するための図である。液晶パネル１０とバックライト３０との間の各光学素子の軸方位も図１２に記載した。第一反射型偏光板２１としては、３Ｍ社製の反射型偏光子ＡＰＦを用いた。反射型偏光板２３を第二反射型偏光板２３とも称す。

比較例１と同様に、液晶パネルよりも背面側のパーツだけ、即ち第二吸収型偏光板２４から第二反射型偏光板２３までの部分２０Ｘ（偏光板ルーバー）の透過率視野角を計算した。第一、第二位相差板２２ａ、２２ｂともに、ＮＺ係数＝１．６、面内位相差Ｒ０＝２６０ｎｍ、厚み方向位相差Ｒｔｈ＝２８６ｎｍである場合の計算結果を、図１３に示す（図１３（ａ））。併せて、本例において計算した透過率視野角の結果を、比較例１の当該結果で除すことで規格化したチャートも図１３に示す（図１３（ｂ））。このチャート中の極角６０°における方位角０°、方位角４５°及び方位角９０°の相対的な透過率を、表１に記載した。また、比較例１と同様に、正面輝度及び正面ＣＲを測定した。この測定には、面内位相差Ｒ０＝２６０ｎｍの構成を用いた。結果を表１に示す。

測定に使用した「ＬＣＤ Ｍａｓｔｅｒ」での計算では、液晶パネル１０からバックライト３０側に多重反射されて正面方向に光がリサイクルされる効果を考慮することができないため、透過率視野角の結果（図１３及び表１）は、比較例３と同じ計算結果となる。

ここで、透過率の面内位相差Ｒ０への依存性を検討するために、第一、第二位相差板２２ａ、２２ｂともに、ＮＺ係数を１．６とし、面内位相差Ｒ０を１００～３８０ｎｍの間で変化させて透過率を検討した。図１４は、この計算結果のうち、極角６０°における方位角０°及び方位角４５°それぞれの透過率を縦軸とし、面内位相差Ｒ０を横軸としたときのグラフ（図１４（ａ））、並びに、極角８０°における方位角０°及び方位角４５°それぞれの透過率を縦軸とし、面内位相差Ｒ０を横軸としたときのグラフ（図１４（ｂ））である。図１４中、縦軸に示す透過軸（縦軸）は、比較例１の透過率を１００％としたときの相対値である。比較例１の透過率は、正面方向の透過率（正面透過率とも称す）に該当する。

図１４（ａ）より、Ｒ０＝２６０ｎｍのときに、極角６０°、かつ方位角０°の透過率が最小値となることが分かる。それゆえ、正面輝度及び正面ＣＲの測定には、極角６０°、かつ方位角０°の透過率が最小値となった面内位相差Ｒ０＝２６０ｎｍの構成を用いた。また、図１４（ａ）より、方位角０°で透過率が６０％となるときのＲ０は、１９０ｎｍ（ｙ１）及び３１０ｎｍ（ｙ２）であり、図１４（ｂ）より、方位角０°で透過率が６０％となるときのＲ０は１４８ｎｍ（ｘ１）及び３２３ｎｍ（ｘ２）である。従って、Ｒ０＝１９０～３１０ｎｍの範囲内（ｙ１からｙ２まで）であれば、極角６０°以上、かつ方位角０°及び方位角４５°の透過率が６０％以下となることが分かる。

表１に示されるように、実施例１では、比較例１に対して正面ＣＲ及び正面輝度のいずれも向上する結果となった。

（実施例２）
実施例２の液晶表示装置は、第一、第二位相差層２２ａ、２２ｂのＮＺ係数を１．４に変更したことを除いて、実施例１の液晶表示装置と同じ構成である。その構成を、図１２に示す。

比較例１と同様に、液晶パネルよりも背面側のパーツだけ、即ち第二吸収型偏光板２４から第二反射型偏光板２３までの部分２０Ｘ（偏光板ルーバー）の透過率視野角を計算した。第一、第二位相差板２２ａ、２２ｂともに、ＮＺ係数＝１．４、面内位相差Ｒ０＝２６０ｎｍ、厚み方向位相差Ｒｔｈ＝２３４ｎｍである場合の計算結果を、図１５に示す（図１５（ａ））。併せて、本例において計算した透過率視野角の結果を、比較例１の当該結果で除すことで規格化したチャートも図１５に示す（図１５（ｂ））。このチャート中の極角６０°における方位角０°、方位角４５°及び方位角９０°の相対的な透過率を、表１に記載した。また、比較例１と同様に、正面輝度及び正面ＣＲを測定した。この測定には、面内位相差Ｒ０＝２６０ｎｍの構成を用いた。結果を表１に示す。

ここで、透過率の面内位相差Ｒ０への依存性を検討するために、第一、第二位相差板２２ａ、２２ｂともに、ＮＺ係数を１．４とし、面内位相差Ｒ０を１００～３８０ｎｍの間で変化させて透過率を検討した。図１６は、この計算結果のうち、極角６０°における方位角０°及び方位角４５°それぞれの透過率を縦軸とし、面内位相差Ｒ０を横軸としたときのグラフ（図１６（ａ））、並びに、極角８０°における方位角０°及び方位角４５°それぞれの透過率を縦軸とし、面内位相差Ｒ０を横軸としたときのグラフ（図１６（ｂ））である。図１６中、縦軸に示す透過軸（縦軸）は、比較例１の透過率を１００％としたときの相対値である。

図１６（ａ）より、Ｒ０＝２６０ｎｍのときに、極角６０°、かつ方位角０°の透過率が最小値となることが分かる。それゆえ、正面輝度及び正面ＣＲの測定には、極角６０°、かつ方位角０°の透過率が最小値となった面内位相差Ｒ０＝２６０ｎｍの構成を用いた。また、図１６（ａ）より、方位角０°で透過率が６０％となるときのＲ０は、２５５ｎｍ（ｙ１）及び２６５ｎｍ（ｙ２）であり、図１６（ｂ）より、方位角０°で透過率が６０％となるときのＲ０は１７０ｎｍ（ｘ１）及び３２３ｎｍ（ｘ２）である。従って、Ｒ０＝２５５～２６５ｎｍの範囲内（ｙ１からｙ２まで）であれば、極角６０°以上、かつ方位角０°及び方位角４５°の透過率が６０％以下となることが分かる。

表１に示されるように、実施例２では、比較例１に対して正面ＣＲ及び正面輝度のいずれも向上する結果となった。なお、図１５及び表１の透過率視野角の結果並びに上記実施例１の結果を考慮すると、ＮＺ係数が１．４よりも小さくなると、方位０°、方位４５°及び方位９０°の透過率が高くなる、即ち絞りが弱くなるため、輝度向上効果は頭打ちになると考えられる。

（実施例３）
実施例３の液晶表示装置は、第一、第二位相差層２２ａ、２２ｂのＮＺ係数を３．０に変更したことを除いて、実施例１の液晶表示装置と同じ構成である。その構成を、図１２に示す。

比較例１と同様に、液晶パネルよりも背面側のパーツだけ、即ち第二吸収型偏光板２４から第二反射型偏光板２３までの部分２０Ｘ（偏光板ルーバー）の透過率視野角を計算した。第一、第二位相差板２２ａ、２２ｂともに、ＮＺ係数＝３．０、面内位相差Ｒ０＝１４０ｎｍ、厚み方向位相差Ｒｔｈ＝３５０ｎｍである場合の計算結果を、図１７に示す（図１７（ａ））。併せて、本例において計算した透過率視野角の結果を、比較例１の当該結果で除すことで規格化したチャートも図１７に示す（図１７（ｂ））。このチャート中の極角６０°における方位角０°、方位角４５°及び方位角９０°の相対的な透過率を、表１に記載した。また、比較例１と同様に、正面輝度及び正面ＣＲを測定した。この測定には、面内位相差Ｒ０＝１４０ｎｍの構成を用いた。結果を表１に示す。

ここで、透過率の面内位相差Ｒ０への依存性を検討するために、第一、第二位相差板２２ａ、２２ｂともに、ＮＺ係数を３．０とし、面内位相差Ｒ０を１００～３８０ｎｍの間で変化させて透過率を検討した。図１８は、この計算結果のうち、極角６０°における方位角０°及び方位角４５°それぞれの透過率を縦軸とし、面内位相差Ｒ０を横軸としたときのグラフ（図１８（ａ））、並びに、極角８０°における方位角０°及び方位角４５°それぞれの透過率を縦軸とし、面内位相差Ｒ０を横軸としたときのグラフ（図１８（ｂ））である。図１８中、縦軸に示す透過軸（縦軸）は、比較例１の透過率を１００％としたときの相対値である。

図１８（ａ）より、Ｒ０＝１４０ｎｍのときに、極角６０°、かつ方位角４５°の透過率が最小値となることが分かる。それゆえ、正面輝度及び正面ＣＲの測定には、極角６０°、かつ方位角４５°の透過率が最小値となった面内位相差Ｒ０＝１４０ｎｍの構成を用いた。また、図１８（ａ）より、方位角０°で透過率が６０％となるときのＲ０は、１１５ｎｍ（ｙ１）であり、図１８（ｂ）より、方位角０°で透過率が６０％となるときのＲ０は、測定下限である１００ｎｍ（ｘ１）及び２２５ｎｍ（ｙ２）であり、方位角４５°で透過率が６０％となるときのＲ０は、１５０ｎｍ（ｘ２）である。従って、Ｒ０＝１１５～１５０ｎｍの範囲内（ｙ１からｘ２まで）であれば、極角６０°以上、かつ方位角０°及び方位角４５°の透過率が６０％以下となることが分かる。

表１に示されるように、実施例３では、比較例１に対して正面ＣＲ及び正面輝度のいずれも向上する結果となった。

（実施例４）
実施例４の液晶表示装置は、第一、第二位相差層２２ａ、２２ｂのＮＺ係数を４．０に変更したことを除いて、実施例１の液晶表示装置と同じ構成である。その構成を、図１２に示す。

比較例１と同様に、液晶パネルよりも背面側のパーツだけ、即ち第二吸収型偏光板２４から第二反射型偏光板２３までの部分２０Ｘ（偏光板ルーバー）の透過率視野角を計算した。第一、第二位相差板２２ａ、２２ｂともに、ＮＺ係数＝４．０、面内位相差Ｒ０＝１００ｎｍ、厚み方向位相差Ｒｔｈ＝３５０ｎｍである場合の計算結果を、図１９に示す（図１９（ａ））。併せて、本例において計算した透過率視野角の結果を、比較例１の当該結果で除すことで規格化したチャートも図１９に示す（図１９（ｂ））。このチャート中の極角６０°における方位角０°、方位角４５°及び方位角９０°の相対的な透過率を、表１に記載した。また、比較例１と同様に、正面輝度及び正面ＣＲを測定した。この測定には、面内位相差Ｒ０＝１００ｎｍの構成を用いた。結果を表１に示す。

ここで、透過率の面内位相差Ｒ０への依存性を検討するために、第一、第二位相差板２２ａ、２２ｂともに、ＮＺ係数を４．０とし、面内位相差Ｒ０を１００～３８０ｎｍの間で変化させて透過率を検討した。図２０は、この計算結果のうち、極角６０°における方位角０°及び方位角４５°それぞれの透過率を縦軸とし、面内位相差Ｒ０を横軸としたときのグラフ（図２０（ａ））、並びに、極角８０°における方位角０°及び方位角４５°それぞれの透過率を縦軸とし、面内位相差Ｒ０を横軸としたときのグラフ（図２０（ｂ））である。図２０中、縦軸に示す透過軸（縦軸）は、比較例１の透過率を１００％としたときの相対値である。

図２０（ａ）より、Ｒ０＝１００ｎｍのときに、極角６０°、かつ方位角４５°の透過率が最小値となることが分かる。それゆえ、正面輝度及び正面ＣＲの測定には、極角６０°、かつ方位角４５°の透過率が最小値となった面内位相差Ｒ０＝１４０ｎｍの構成を用いた。また、図２０（ａ）より、方位角０°（及び４５°）で透過率が６０％となるときのＲ０は、測定下限である１００ｎｍ（ｙ１）及び１５３ｎｍ（ｙ２）であり、図２０（ｂ）より、方位角０°（及び４５°）で透過率が６０％となるときのＲ０は、測定下限である１００ｎｍ（ｘ１）及び１１０ｎｍ（ｘ２）である。従って、Ｒ０＝１００～１１０ｎｍの範囲内（ｙ１（＝ｘ１）からｘ２まで）であれば、極角６０°以上、かつ方位角０°及び方位角４５°の透過率が６０％以下となることが分かる。

表１に示されるように、実施例４では、比較例１に対して正面ＣＲ及び正面輝度のいずれも向上する結果となった。なお、図１９及び表１の透過率視野角の結果並びに上記実施例３の結果を考慮すると、ＮＺ係数が４．０よりも大きくなると、方位０°、方位４５°及び方位９０°の透過率が高くなる、即ち絞りが弱くなるため、輝度向上効果は頭打ちになると考えられる。

（参考例１）
参考例１の液晶表示装置は、第二吸収型偏光板２４と位相差板２２との間に、反射型偏光板（第一反射型偏光板２１）を、その反射軸が、第二吸収型偏光板２４の吸収軸と平行になるように配置したことを除いて、比較例２の液晶表示装置と同じ構成である。その構成を、図２１に示す。図２１は、参考例１の液晶表示装置の構成を説明するための図である。液晶パネル１０とバックライト３０との間の各光学素子の軸方位も図２１に記載した。第一反射型偏光板２１としては、３Ｍ社製の反射型偏光子ＡＰＦを用いた。反射型偏光板２３を第二反射型偏光板２３とも称す。

比較例１と同様に、液晶パネルよりも背面側のパーツだけ、即ち第二吸収型偏光板２４から第二反射型偏光板２３までの部分２０Ｘ（偏光板ルーバー）の透過率視野角を計算した。結果を図２２に示す（図２２（ａ））。併せて、本例において計算した透過率視野角の結果を、比較例１の当該結果で除すことで規格化したチャートも図２２に示す（図２２（ｂ））。このチャート中の極角６０°における方位角０°、方位角４５°及び方位角９０°の相対的な透過率を、表１に記載した。また、比較例１と同様に、正面輝度及び正面ＣＲを測定した。結果を表１に示す。

本例は、液晶表示装置を図２１で示される構成とすることで、比較例２の構成では第二吸収型偏光板２４によって吸収されていた斜め方位（４５°、－２２５°、１３０°及び－３１５°）の斜め光を、新たに配置した第一反射型偏光板２１によって反射させ、バックライト３０との間で反射を繰り返すうちに一部が正面方向に再出射されることを目的とした例である。だが、測定に使用した「ＬＣＤ Ｍａｓｔｅｒ」での計算では、液晶パネル１０からバックライト３０側に多重反射されて正面方向に光がリサイクルされる効果を考慮することができないため、透過率視野角の結果（図２２及び表１）は、比較例２と同じ計算結果となる。

表１に示されるように、参考例１では、比較例１に対して、正面ＣＲ及び正面輝度のいずれも向上する結果となった。だが、実施例１～４に比べるとその向上効果は小さい。

（参考例２）
参考例２の液晶表示装置は、位相差層２２として、ＮＺ係数＝１０、面内位相差Ｒ０＝５０ｎｍ、厚み方向位相差Ｒｔｈ＝４７５ｎｍである２軸位相差フィルムを使用したことを除いて、参考例１の液晶表示装置と同じ構成である。その構成を、図２３に示す。図２３は、参考例２の液晶表示装置の構成を説明するための図である。液晶パネル１０とバックライト３０との間の各光学素子の軸方位も図２３に記載した。

比較例１と同様に、液晶パネルよりも背面側のパーツだけ、即ち第二吸収型偏光板２４から第二反射型偏光板２３までの部分２０Ｘ（偏光板ルーバー）の透過率視野角を計算した。結果を図２４に示す（図２４（ａ））。併せて、本例において計算した透過率視野角の結果を、比較例１の当該結果で除すことで規格化したチャートも図２４に示す（図２４（ｂ））。このチャート中の極角６０°における方位角０°、方位角４５°及び方位角９０°の相対的な透過率を、表１に記載した。また、比較例１と同様に、正面輝度及び正面ＣＲを測定した。結果を表１に示す。

図２４及び表１に示されるように、参考例２では、参考例１よりも、斜め方位（４５°、－２２５°、１３０°及び－３１５°）の斜め光が絞られてはいるが、方位０°、１８０°、９０°及び－２７０°の絞りが全くない。

表１に示されるように、参考例２では、比較例１に対して、正面ＣＲ及び正面輝度のいずれも向上する結果となった。だが、実施例１～４に比べるとその向上効果は小さい。

以上に示した本発明の各態様は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜組み合わされてもよい。

１０、１０Ｐ：液晶パネル
２０：光学素子
２０Ｘ：液晶パネルよりも背面側のパーツ
２１：第一偏光子、（第一）反射型偏光子、（第一）反射型偏光板
２２：位相差層、位相差板
２２ａ：（第一）位相差層、（第一）位相差板
２２ｂ：（第二）位相差層、（第二）位相差板
２３：第二偏光子、（第二）反射型偏光子、（第二）反射型偏光板
２４：（第二）吸収型偏光子、（第二）吸収型偏光板
２１Ａ、２２Ａ、２２ａＡ、２２ｂＡ、２３Ａ、２４Ａ：偏光子の吸収軸若しくは反射軸、又は、位相差層の遅相軸
３０：バックライト
４０：（第一）吸収型偏光子、（第一）吸収型偏光板
１００、１００Ｒ：液晶表示装置
１０００：ヘッドマウントディスプレイ
Ｕ：ユーザ

Claims (8)

1. 観察面側から、液晶パネル、光学素子及びバックライトをこの順に備える液晶表示装置であって、
   前記光学素子は、第一偏光子、位相差層及び第二偏光子を備え、
   前記第一偏光子、前記位相差層及び前記第二偏光子は、観察面側からこの順に配置されており、
   前記第一偏光子及び前記第二偏光子は、反射型偏光子であり、
   前記第一偏光子の反射軸と、前記第二偏光子の反射軸とは、互いに平行であり、
   極角６０°、かつ方位０°、方位４５°及び方位９０°の斜め方向において、前記第一偏光子に入射する光の偏光状態が楕円偏光である
   ことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記光学素子は、更に、吸収型偏光子を備え、
   前記吸収型偏光子は、前記第一偏光子の観察面側に配置され、
   前記吸収型偏光子の吸収軸と、前記第一偏光子の反射軸と、前記第二偏光子の反射軸とは、互いに平行であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記吸収型偏光子、前記第一偏光子、前記位相差層及び前記第二偏光子からなる構造体の極角６０°における透過率が、方位０°、方位４５°及び方位９０°の３方位でそれぞれ６０％以下である（但し正面透過率を１００％とする）ことを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記位相差層の遅相軸と、前記第一偏光子の反射軸とがなす角度は、３０°以上、６０°以下であることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の液晶表示装置。
5. 前記位相差層は、第一位相差層と第二位相差層との２層を含んで構成され、
   前記第一位相差層及び前記第二位相差層は、面内位相差Ｒ０と厚さ方向位相差Ｒｔｈとを含む２軸位相差層であり、
   前記第一偏光子側に前記第一位相差層が配置されており、
   前記第一位相差層の遅相軸は、前記第一偏光子の反射軸に対して３０°以上、６０°以下であり、
   前記第二位相差層の遅相軸は、前記第一位相差層の遅相軸に対して直交することを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の液晶表示装置。
6. 前記第一位相差層及び前記第二位相差層は、下記（１）、（２）又は（３）のいずれかの形態であることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
   （１）ＮＺ係数が１．４≦ＮＺ＜１．６であり、かつ面内位相差Ｒ０の絶対値｜Ｒ０｜が下記式（１－１）及び（１－２）を満たす形態。
   ｜Ｒ０｜≧－３２５×ＮＺ＋７１０ （１－１）
   ｜Ｒ０｜≦２２５×ＮＺ－５０ （１－２）
   （２）ＮＺ係数が１．６≦ＮＺ＜３．０であり、かつ面内位相差Ｒ０の絶対値｜Ｒ０｜が下記式（２－１）及び（２－２）を満たす形態。
   ｜Ｒ０｜≧－５７×ＮＺ＋２８１ （２－１）
   ｜Ｒ０｜≦－１１４×ＮＺ＋４９３ （２－２）
   （３）ＮＺ係数が３．０≦ＮＺ≦４．０であり、かつ面内位相差Ｒ０の絶対値｜Ｒ０｜が下記式（３－１）及び（３－２）を満たす形態。
   ｜Ｒ０｜≧－１０×ＮＺ＋１４０ （３－１）
   ｜Ｒ０｜≦－４０×ＮＺ＋２７０ （３－２）
7. 前記液晶パネルの観察面側に、更に、吸収型偏光子を備えることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の液晶表示装置。
8. ヘッドマウント型液晶表示装置であることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の液晶表示装置。
   
   

Images