JP4553702B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置及び円偏光フィルムに関する。より詳しくは、モバイル機器向け液晶モジュールとして好適に用いられる液晶表示装置及びそれに搭載される円偏光フィルムに関するものである。

液晶表示装置（以下「ＬＣＤ」ともいう。）は、薄型・軽量・低消費電力といった特長を活かし、様々な分野で用いられている。現在までに、ＬＣＤで最も広く使用されてきた液晶モードは、ＴＮモードである。ＴＮモードは、相互に対向配置された一対の基板間に正の誘電率異方性を有する液晶を水平配向させたものであり、電圧無印加時において、全ての液晶分子が基板面に対し略平行な方向に配向し、かつ一方の基板から他方の基板に向かって９０°ツイストするように配向していることを特徴とするものである。ＴＮモードのＬＣＤについては、安価な製造技術が確立され、産業的にも成熟しているものの、高いコントラストを実現することが難しいという点で改善の余地を有している。

これに対し、相互に対向配置された一対の基板間に負の誘電率異方性を有する液晶を垂直配向させた液晶モード、いわゆるＶＡモード（垂直配向モード）が注目されつつある。ＶＡモードによれば、電圧無印加時において、全ての液晶分子が基板面に対し略垂直な方向に配向するため、液晶セルは屈折率異方性（複屈折性）をほとんど示さず、光はその偏光状態をほとんど変化させることなく液晶セルを通過する。従って、一対の直線偏光フィルムをその偏光軸（吸収軸）が互いに直交するように液晶セルの上下に配することにより、電圧無印加時において、略完全な黒表示を行うことができる。一方、電圧印加時には、印加電圧に応じて液晶分子が傾斜するため、液晶セルは複屈折性を示し、白表示を行うことができる。
このような表示モードとしてノーマリーブラック（ＮＢ）モードを採用したＶＡモードのＬＣＤによれば、ＴＮモードでは達成し得ない非常に高いコントラストを容易に実現することができる。

しかしながら、従来のＶＡモード・ＮＢモードのＬＣＤでは、以下に示すように、直線偏光が液晶セルを通過する際に、液晶分子の配向方向の如何に関わらず、表示に寄与しない部分が発生していた。
図８（ａ）は、ＶＡモードの液晶セルの白表示状態における液晶分子の配向状態を模式的に示す断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す液晶セルを上面から見たときの液晶分子の配向状態を模式的に示す平面図である。この液晶セルに対し、その両側に図８（ｃ）に示すようなクロスニコルの状態で２枚の直線偏光板を配置した場合には（ＮＢモード）、図８（ｂ）中の横方向又は縦方向に配向している液晶分子３（丸で囲んだ部分）は、白表示に常に寄与することができない。すなわち、液晶セルを上面から見たときに、直線偏光板の吸収軸と平行又は直交する方向に光軸を持つ液晶分子３は、どのような配向状態にあっても直線偏光の偏光状態を変えることができず、このような液晶分子が存在する部分は、常に黒表示となってしまう。

そこで、ＶＡモード・ＮＢモードのＬＣＤでは、直線偏光板と液晶セルとの間にλ／４板（円偏光フィルム）を配置することにより、液晶セルを通過する光の偏光状態を円偏光にする技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。これにより、直線偏光を通過させる場合には表示に寄与しなかった部分での白表示が可能となるため、白表示の輝度を向上させることができる。
しかしながら、特許文献１で開示されているようなＶＡモード・ＮＢモードを採用したＬＣＤの場合、視野角の向上に関し、改善の余地があった。通常のＶＡモード・ＮＢモードのＬＣＤでは、液晶セルは電圧無印加時にも斜め方向から入射する光に対して複屈折性を示し、直線偏光フィルムもまた、斜め方向から入射する光に対して偏光軸の直交性（クロスニコルの状態）が保持されなくなるからであり、総じて黒表示状態における斜め方向の光学特性が補償されないからである。

なお、黒表示状態における斜め方向の光学特性を補償する技術としては、これまでに、各種の位相差板を液晶セルの片側又は両側に配する技術等が開示されている（例えば、特許文献２〜４参照。）。しかしながら、これらの技術をＶＡモード・ＮＢモードのＬＣＤにおいて、円偏光フィルムと組み合わせて適用した場合、液晶セルには、円偏光フィルムを含めた多数の光学フィルムが積層されることとなるため、ＬＣＤの厚型化・生産性の低下・コストアップ等をもたらしてしまう。

これに対し、液晶セルの両側に二軸性の円偏光フィルムを配する技術が開示されている（例えば、特許文献５参照。）。これによれば、光学フィルムの積層枚数を増加させることなく、上述した円偏光への変換による白表示の輝度の向上や、液晶セルについて斜め方向の位相差の補償を実現することができる。しかしながら、直線偏光フィルムの偏光軸の直交性が斜め方向において保持されないことや、円偏光フィルム自体により視野角依存性が発生することにより、液晶表示装置全体として、斜め方向の光学特性が充分に補償された黒表示状態は、未だ実現されておらず、円偏光フィルムの設計の最適化について、未だ改善の余地があった。
特開２００１−３４３６５３号公報（第５、１２頁、第１図） 特開平１１−１３３４１３号公報（第２、１１頁、第４図） 特開２０００−１９５１８号公報（第２頁） 特開平１０−１５３８０２号公報（第２頁） 特開平５−１１３５６１号公報（第２、６頁、第４図）

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、斜め方向の光学特性が充分に補償され、広い視野角の範囲で高いコントラストを実現することができ、かつ表示装置の薄型軽量化、生産性の向上及びコストダウンを図ることができる垂直配向モードの液晶表示装置及びそれに好適に搭載される円偏光フィルムを提供することを目的とするものである。

本発明者らは、垂直配向（ＶＡ）モード・ノーマリーブラック（ＮＢ）モードの液晶表示装置（ＬＣＤ）の表示品位を向上させる手法について種々検討したところ、電圧無印加時の黒表示状態における斜め方向の光学特性を補償するための構成に着目した。すなわち、ＶＡモード・ＮＢモードのＬＣＤにおいては、直線偏光フィルムと液晶セルとの間に円偏光フィルムを配置することで、白表示の輝度を向上させることができるが、従来の円偏光フィルムは、主として面内方向に位相差を有する一軸性の光学フィルムであったため、黒表示状態における斜め方向の光学特性を補償するためには、主屈折率についてｎｘ＝ｎｙ＞ｎｚを満たす一軸性の光学フィルム、いわゆるネガティブＣプレートを更に積層させる必要があり、これにより、ＬＣＤの厚型化・生産性の低下・コストアップが起こってしまう点に着目した。

これを解決する手段としては、直線偏光を円偏光に変換するという一軸性の円偏光フィルムの機能、及び、斜め方向の光学特性を補償するというネガティブＣプレートの機能を兼ね備えた二軸性の円偏光フィルムを設計することが容易に類推される。このような二軸性の円偏光フィルムは、定性的には一軸性の円偏光フィルムにネガティブＣプレートを加えたものであるが、その最適設計は、従来技術から容易に導くことができない。この理由について、図９〜１１を参照しながら説明する。

図９に示すＬＣＤモデルは、ＶＡモード液晶セルの半分（Ｒｌｃ＝１８５ｎｍ）１０ａの片側に、ネガティブＣプレート（Ｒｅ＝０ｎｍ，Ｒｔｈ＝１４０ｎｍ）５２ａ、一軸性のλ／４板（円偏光フィルム、遅相軸４５°、Ｒｅ＝１４０ｎｍ，Ｒｔｈ＝７０ｎｍ）５１ａ及び直線偏光板（吸収軸９０°）１１ａをＶＡモード液晶セルの側から順に積層したものである。なお、一軸性のλ／４板５１ａの面内の両矢印は遅相軸を示しており、直線偏光板１１ａの面内の両矢印は偏光軸を示している。図９に示すＬＣＤモデルでは、直線偏光板１１ａは、その偏光軸が他方の直線偏光板（図示せず）の偏光軸に対し、９０°の角度をなすように配置されており、一軸性のλ／４板５１ａは、その遅相軸が直線偏光板１１ａの偏光軸に対し、４５°の角度をなすように配置されている。
また、図１０に示すＬＣＤモデルは、図９に示すネガティブＣプレート５２ａ及び一軸性のλ／４板５１ａを１枚の二軸性のλ／４板（円偏光フィルム、遅相軸４５°、Ｎｚ＝２．０、Ｒｅ＝１４０ｎｍ，Ｒｔｈ＝２１０ｎｍ）１２ａに置き換えたこと以外は、図９に示すＬＣＤモデルと同様の構成であり、これら２種類の構成では、Ｒｅ及びＲｔｈの向き及び合計の値は同じになるように設計されている。なお、二軸性のλ／４板１２ａの面内の両矢印は遅相軸を示している。また、図１０に示すＬＣＤモデルでも、直線偏光板１１ａは、その偏光軸が他方の直線偏光板（図示せず）の偏光軸に対し、９０°の角度をなすように配置されており、二軸性のλ／４板１２ａは、その遅相軸が直線偏光板１１ａの偏光軸に対し、４５°の角度をなすように配置されている。

図９及び１０に示すＬＣＤモデルに対し、それぞれ白抜き矢印の向きに波長５５０ｎｍの光を照射したと仮定し、各光学フィルムを通過した直後の光の偏光状態について、ポアンカレ球上に示した。そのシミュレーション結果を図１２及び１３にそれぞれ示す。なお、図１１に示すように、図１２及び１３中の○印は、正面から観察したときの光の偏光状態を示しており、×印は、画面の手前側に視角を８０°倒して観察したときの光の偏光状態を示している。
ＶＡモード液晶セルに達する直前の光の偏光状態について、図１２（ｃ）と図１３（ｂ）とを対比することにより、図９に示すＬＣＤモデルと図１０に示すＬＣＤモデルとで、仰角８０°の位置から観察したときの偏光状態（×印の位置）が互いに大きく異なっていることが分かる。これにより、偏光板の構成が異なる場合、面内方向及び厚み方向の位相差について、加成性（加法性）は一般的に成立しないことが分かる。

これを踏まえ、本発明者らは、ＶＡモード液晶セルの両側に配する２枚の二軸性の円偏光フィルム（第１及び第２の円偏光フィルム）の最適設計について鋭意検討を行った。そして、黒表示状態におけるＶＡモード液晶セルの厚み方向の位相差をＲｌｃとしたときに、第１及び第２の円偏光フィルムの面内方向の位相差Ｒｅ（１）及びＲｅ（２）が、それぞれ１２５ｎｍ≦Ｒｅ（１）≦１５５ｎｍ、１２５ｎｍ≦Ｒｅ（２）≦１５５ｎｍを満たし、かつ第１及び第２の円偏光フィルムの厚み方向の位相差の合計（Ｒｔｈ（１）＋Ｒｔｈ（２））が│Ｒｔｈ（１）＋Ｒｔｈ（２）│≧Ｒｌｃ−１３０を満たすことにより、黒表示状態における液晶セルの斜め方向の位相差を補償し、かつ黒表示状態における直線偏光フィルムの偏光軸の直交性を斜め方向でも保持することができることを見いだした。また、上述したような関係式を満たす設計の第１及び第２の円偏光フィルムによれば、円偏光フィルム自体に起因する視野角特性の低下も改善されるため、設計の最適化により、ＬＣＤの視野角特性の更なる改善を図ることができることを見いだした。更に、光学フィルムの積層枚数の減少により、ＬＣＤの薄型軽量化・生産性の向上・コストダウンも同時に図ることができることを見いだし、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。

すなわち、本発明は、垂直配向型の液晶セルと、その両側にクロスニコルの関係で対向配置された一対の直線偏光フィルムと、液晶セルと一方の直線偏光フィルムとの間に配置された第１の円偏光フィルムと、液晶セルと他方の直線偏光フィルムとの間に配置された第２の円偏光フィルムとを有してなる液晶表示装置であって、上記第１及び第２の円偏光フィルムは、面内方向の位相差Ｒｅ（１）及びＲｅ（２）が、１２５ｎｍ≦Ｒｅ（１）≦１５５ｎｍ、及び、１２５ｎｍ≦Ｒｅ（２）≦１５５ｎｍを満たし、かつ厚み方向の位相差Ｒｔｈ（１）及びＲｔｈ（２）が、液晶セルの厚み方向の位相差Ｒｌｃに対し、│Ｒｔｈ（１）＋Ｒｔｈ（２）│≧Ｒｌｃ−１３０を満たす液晶表示装置である。

本発明は、垂直配向（ＶＡ）型の液晶セルを介して一対の直線偏光フィルムがクロスニコルの関係で配置された液晶表示装置（ＬＣＤ）、すなわちＶＡモード・ＮＢモードのＬＣＤに関するものである。このようなＶＡモード・ＮＢモードのＬＣＤは、正面方向において、ＴＮ方式では達成し得ない非常に高いコントラストを容易に実現することができる。本発明のＬＣＤは、特にバックライト光を利用することで表示を行う透過型ＬＣＤに好適に用いることができ、バックライト光及び外光を併用することで表示を行う半透過型ＬＣＤにも適用することができるものである。
また、本発明のＬＣＤでは、液晶セルと直線偏光フィルムとの間にそれぞれ第１及び第２の円偏光フィルムが配置される。これにより、直線偏光フィルムにより取り出された直線偏光を一方の円偏光フィルムにより円偏光又は楕円偏光に変換して液晶セルに入射させることができ、液晶セルを透過した円偏光又は楕円偏光を他方の円偏光フィルムにより再び直線偏光に変換して表示に用いることができるので、白表示の輝度向上を図ることができる。

上記第１及び第２の円偏光フィルムは、面内方向の位相差について１２５ｎｍ≦Ｒｅ（１）≦１５５ｎｍ、及び、１２５ｎｍ≦Ｒｅ（２）≦１５５ｎｍを満たし、かつ厚み方向の位相差の合計について│Ｒｔｈ（１）＋Ｒｔｈ（２）│≧Ｒｌｃ−１３０を満たすものである。Ｒｅ（１）及びＲｅ（２）が１２５〜１５５ｎｍの範囲であることにより、白表示の輝度向上を充分に図り、光の利用効率を向上させることができる。また、Ｒｅ（１）及びＲｅ（２）を上述の範囲内としたうえで、│Ｒｔｈ（１）＋Ｒｔｈ（２）│≧Ｒｌｃ−１３０を満たすことにより、液晶セルの斜め方向の位相差が補償され、直線偏光フィルムの偏光軸の直交性が斜め方向でも保持され、円偏光フィルム自体の視野角依存性が小さくなるため、電圧無印加時において、略完全な黒表示状態を実現することができる。従来の技術により、このような作用効果を得るためには、主として面内方向に位相差を有する一軸性の円偏光フィルム及びネガティブＣプレートを液晶セルの両側に積層配置するといったように、複数の光学フィルムを配置する必要があった。本発明のＬＣＤでは、液晶セルの両側に配される複数の光学フィルムが、好適設計された１枚の二軸性の円偏光フィルムに置き換えられていることから、表示特性の劣化を招くことなく、ＬＣＤの薄型軽量化・生産性の向上・コストダウンを図ることができる。
なお、上記Ｒｅ（１）及びＲｅ（２）の好ましい下限としては、１３０ｎｍであり、好ましい上限としては、１４５ｎｍである。

上記Ｒｅ及びＲｔｈはそれぞれ、面内方向（フィルム面に対して平行方向）及び厚み方向（フィルム面に対して法線方向）の位相差を表す。従って、面内方向の主屈折率ｎｘ、ｎｙ（ｎｘ＞ｎｙ）、厚み方向の主屈折率をｎｚとし、厚みをｄとしたときに、Ｒｅ＝（ｎｘ−ｎｙ）×ｄ、Ｒｔｈ＝−｛（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ｝×ｄで表される。なお、Ｒｅ（ｋ）及びＲｔｈ（ｋ）のｋは、Ｒｅ及びＲｔｈが第ｋの円偏光フィルムのパラメータであることを示している。また、Ｒｌｃは、波長５５０ｎｍにおける液晶セルの厚み方向の位相差を表し、液晶分子の異常光屈折率をｎｅ、常光屈折率をｎｏ、セル厚をｄｌｃとしたときに、Ｒｌｃ＝（ｎｅ−ｎｏ）×ｄｌｃで表される。
本発明において、上記Ｒｅ及びＲｔｈはそれぞれ、人間の視感度のピークに近い波長５５０ｎｍの光を用いて測定された値が適用されるが、波長３８０〜７８０ｎｍの可視光を用いて測定されたＲｅ及びＲｔｈについても、本発明の関係式が成り立つことが好ましい。
また、上記第１及び第２の円偏光フィルムは、主屈折率についてｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚを満たす二軸性の光学フィルムであることが好ましい。

本発明において、上記第１及び第２の円偏光フィルムは、厚み方向の位相差の合計について│Ｒｔｈ（１）＋Ｒｔｈ（２）│≧Ｒｌｃ−１１８を満たすことが好ましい。また、上記第１及び第２の円偏光フィルムは、│Ｒｔｈ（１）＋Ｒｔｈ（２）│≦Ｒｌｃを満たすことが好ましく、│Ｒｔｈ（１）＋Ｒｔｈ（２）│≦Ｒｌｃ−４８を満たすことがより好ましい。これらの範囲を満たすことにより、本発明の作用効果をより充分に得ることが可能となる。

上記第１及び第２の円偏光フィルムは、面内方向の位相差についてＲｅ（１）＝Ｒｅ（２）を満たし、かつ厚み方向の位相差についてＲｔｈ（１）＝Ｒｔｈ（２）を満たすことが好ましい。このような円偏光フィルムによって構成されるＬＣＤは、液晶セルの両側に同一の円偏光フィルムが配置されることから、液晶セルの両側の光学経路を同一にすることが可能となり、本発明の作用効果を特に効果的に得ることができる。また、同一の円偏光フィルムを用いることで、生産性の向上及び製造コストの更なる削減を図るのに好適である。
なお、光学フィルムの光学特性を表すパラメータとしてＮｚ値がしばしば用いられる。Ｎｚ値は、Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）＝−Ｒｔｈ／Ｒｅ＋１／２で表されるので、上述したような第１及び第２の円偏光フィルムは、Ｎｚ値が互いに等しくなる。

本発明はまた、垂直配向型の液晶セルと、その両側にクロスニコルの関係で対向配置された一対の直線偏光フィルムと、液晶セルと一方の直線偏光フィルムとの間に配置された第１の円偏光フィルムと、液晶セルと他方の直線偏光フィルムとの間に液晶セル側から順に配置された複屈折フィルム及び第２の円偏光フィルムとを有してなる液晶表示装置であって、上記液晶表示装置は、複屈折フィルムの面内方向の主屈折率ｎｘ，ｎｙ及び面外方向の主屈折率ｎｚが、ｎｘ＝ｎｙ＞ｎｚを満たし、かつ第１及び第２の円偏光フィルムにおける面内方向の位相差Ｒｅ（１）及びＲｅ（２）が、１２５ｎｍ≦Ｒｅ（１）≦１５５ｎｍ、及び、１２５ｎｍ≦Ｒｅ（２）≦１５５ｎｍを満たし、厚み方向の位相差Ｒｔｈ（１）及びＲｔｈ（２）が、液晶セル及び複屈折フィルムの厚み方向の位相差Ｒｌｃ及びＲｔｈ’に対し、│Ｒｔｈ（１）＋Ｒｔｈ（２）＋Ｒｔｈ’│≧Ｒｌｃ−１１０を満たす液晶表示装置でもある。このような本発明の液晶表示装置（ＬＣＤ）は、液晶セルの片側に配される複数の光学フィルムが好適設計された１枚の二軸性の円偏光フィルム（第１の円偏光フィルム）に置き換えられたものであり、このような構成の場合にも、本発明の作用効果を得ることができ、表示特性の劣化を招くことなく、ＬＣＤの薄型軽量化・生産性の向上・コストダウンを図ることができる。

なお、上記Ｒｅ、Ｒｔｈ及びＲｌｃについては、上述したものと同様である。Ｒｔｈ’は、複屈折フィルムの厚み方向の位相差を表し、複屈折フィルムの厚みをｄ’としたときに、Ｒｔｈ’＝｛（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ｝×ｄ’で表される。
上記第１の円偏光フィルムは、主屈折率についてｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚを満たす二軸性の光学フィルムであることが好ましい。上記第２の円偏光フィルムは、主屈折率についてｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚを満たす一軸性の光学フィルムであることが好ましいが、主屈折率についてｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚを満たす二軸性の光学フィルムであってもよい。上記複屈折フィルムは、主屈折率についてｎｘ＝ｎｙ＞ｎｚを満たす一軸性の光学フィルムである。

本発明において、上記第１及び第２の円偏光フィルムは、厚み方向の位相差の合計について│Ｒｔｈ（１）＋Ｒｔｈ（２）＋Ｒｔｈ’│≧Ｒｌｃ−９８を満たすことが好ましい。また、上記第１及び第２の円偏光フィルムは、│Ｒｔｈ（１）＋Ｒｔｈ（２）＋Ｒｔｈ’│≦Ｒｌｃ＋２０を満たすことが好ましく、│Ｒｔｈ（１）＋Ｒｔｈ（２）＋Ｒｔｈ’│≦Ｒｌｃ−２８を満たすことがより好ましい。これらの範囲を満たすことにより、本発明の作用効果をより充分に得ることが可能となる。

上記第１及び第２の円偏光フィルムは、その遅相軸と、近接する側の直線偏光フィルムの吸収軸とがなす角度について４０°≦θ≦５０°を満たすことが好ましい。これにより、液晶セルを通過する偏光の楕円率が約８５％以上となり、白表示の輝度向上を充分に図り、光の利用効率を向上させることができる。また、黒表示状態における斜め方向の光学特性を補償するという本発明の作用効果を充分に発揮することができる。なお、第１及び第２の円偏光フィルムの遅相軸と、近接する側の直線偏光フィルムの吸収軸とがなす角度のより好ましい下限は、４４°であり、より好ましい上限は、４６°である。

上記液晶セルは、厚み方向の位相差について３００ｎｍ≦Ｒｌｃ≦４２０ｎｍを満たすことが好ましい。これにより、ＶＡモードの利点を充分に生かしつつ、本発明の作用効果を充分に発揮することができる。なお、Ｒｌｃのより好ましい下限は、３５０ｎｍであり、より好ましい上限は、４００ｎｍである。この範囲内であれば、液晶表示装置として好ましい輝度で表示することができる。
なお、本発明において、液晶セルに充填される液晶分子としては、負の誘電率異方性を有するものが好ましい。また、液晶の駆動方式としては、対向配置された一対の基板間で、電圧無印加時において垂直配向させた液晶分子を電圧印加時において放射上に傾斜配向させる方式が好ましい。これにより、応答速度、視野角特性及びコントラストといったＬＣＤの表示特性の更なる向上を図ることができる。

本発明のＬＣＤの構成としては、上述の構成要素を必須とし、更にＬＣＤが通常有する構成要素を適宜備えたものであればよく、その他の構成により特に限定されるものではない。このような本発明のＬＣＤは、携帯電話、ＰＤＡ（携帯情報端末）等のモバイル機器向けの液晶モジュールとして好適に用いることができる。

本発明は更に、面内方向の主屈折率ｎｘ，ｎｙ及び面外方向の主屈折率ｎｚがｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚを満たす円偏光フィルムであって、上記円偏光フィルムは、面内方向の位相差Ｒｅについて、１２５ｎｍ≦Ｒｅ≦１５５ｎｍを満たし、かつ厚み方向の位相差Ｒｔｈについて、−２１０ｎｍ≦Ｒｔｈ≦−８５ｎｍを満たす円偏光フィルムでもある。本発明の円偏光フィルムは、直線偏光を円偏光に変換する基本性能を有するとともに、ＶＡモードの液晶表示装置における斜め方向の光学特性を補償することができ、かつそれ自体の視野角依存性が改善されるように設計の最適化が図られた二軸性の光学フィルムである。したがって、上述の本発明の液晶表示装置（ＬＣＤ）に好適に用いられるものであり、ＬＣＤの薄型軽量化・生産性の向上・コストダウンを図るのに好適なものである。本発明の円偏光フィルムは、Ｎｚ値について１．０７≦Ｎｚ≦２．１８を満たすものである。
なお、上記Ｒｅの好ましい下限は、１３０ｎｍであり、好ましい上限は、１４５ｎｍである。上記Ｒｔｈの好ましい下限は、−１１９ｎｍ（Ｒｅ＝１４０ｎｍのとき、Ｎｚ＝１．３５）であり、より好ましい下限は、−１２６ｎｍ（Ｒｅ＝１４０ｎｍのとき、Ｎｚ＝１．４０）である。また、上記Ｒｔｈの好ましい上限は、−１８２ｎｍ（Ｒｅ＝１４０ｎｍのとき、Ｎｚ＝１．８０）であり、より好ましい上限は、−１６１ｎｍ（Ｒｅ＝１４０ｎｍのとき、Ｎｚ＝１．６５）である。これらの範囲を満たすことにより、フィルムの品質を確保しつつ、本発明の作用効果をより充分に得ることが可能となる。
また、ｎｘ、ｎｙ、ｎｚ、Ｒｅ及びＲｔｈについては、上述したものと同様である。

本発明の液晶表示装置によれば、黒表示状態において、液晶セルの斜め方向における位相差の補償と、直線偏光フィルムの偏光軸の斜め方向における直交性の保持とを同時に可能とする二軸性の円偏光フィルムを備えることから、表示特性の向上を図りつつ、装置の薄型軽量化、生産性の向上及びコストダウンを図ることができる。

以下に実施例を掲げ、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。

〔実施例１〕
図１は、実施例１の液晶表示装置（ＬＣＤ）モデルを模式的に示す斜視図である。
実施例１のＬＣＤモデルでは、図１に示すように、垂直配向（ＶＡ）モード液晶セル１０の裏側（下側）には、２軸性λ／４板（第１の円偏光フィルム）１２ａ及び直線偏光板１１ａがＶＡ液晶セル１０側から順に積層配置されており、ＶＡモード液晶セル１０の表側（上側）には、２軸性λ／４板（第２の円偏光フィルム）１２ｂ及び直線偏光板１１ｂがＶＡ液晶セル１０側から順に積層配置されている。

ＶＡモード液晶セル１０は、相互に対向配置されたＴＦＴアレイ基板１とカラーフィルタ基板２との間に、液晶分子３（波長５５０ｎｍにおける複屈折性Δｎ＝ｎｅ−ｎｏ＝０．１１）によって構成される液晶層５（厚さｄ_ＬＣ＝３．４μｍ）が狭持されてなる。本実施例のＬＣＤモデルは、電圧無印加時を想定したものであり、液晶分子３は、セル面に対し垂直に配向している。従って、ＶＡモード液晶セル１０を構成する液晶層５の波長５５０ｎｍにおける厚み方向の位相差Δｎｄ_ＬＣは、Δｎｄ_ＬＣ＝３７０ｎｍと計算される。なお、ＴＦＴアレイ基板１及びカラーフィルタ基板２については、それぞれを１枚のガラス基板とみなし、偏光による反射率の違いを考慮し、面内方向にそれぞれが−２０ｎｍの位相差を持つと仮定している。

また、直線偏光板１１ａ及び直線偏光板１１ｂは、それらの吸収軸が互いに直交するように配置されており、２軸性λ／４板１２ａ及び１２ｂは、それらの遅相軸が互いに直交し、かつ、それぞれが隣接する直線偏光板１１ａ及び１１ｂの吸収軸と４５°をなすように配置されている。なお、本実施例のＬＣＤモデルでは、２軸性λ／４板１２ａ及び１２ｂとして、波長５５０ｎｍにおける面内方向の位相差Ｒｅが１４０ｎｍ、厚み方向の位相差Ｒｔｈが−１５４ｎｍ、Ｎｚ係数が１．６であるものを用いている。

〔比較例１〕
図２は、比較例１のＬＣＤモデルを模式的に示す斜視図である。
比較例１のＬＣＤモデルは、図２に示すように、図１に示す二軸性λ／４板１２ａが一軸性λ／４板５１ａ及び光学補償フィルム５２ａに置き換えられ、かつ二軸性λ／４板１２ｂが一軸性λ／４板５１ｂ及び光学補償フィルム５２ｂに置き換えられていること以外は、図１に示す実施例１のＬＣＤモデルと同様に構成されている。
なお、一軸性λ／４板５１ａ及び５１ｂは、それらの遅相軸が互いに直交し、かつそれぞれが隣接する直線偏光板１１ａ及び１１ｂの吸収軸と約４５°をなすように配置されている。本比較例のＬＣＤモデルでは、一軸性λ／４板５１ａ及び５１ｂとして、波長５５０ｎｍにおける面内方向の位相差Ｒｅが１４０ｎｍ、厚み方向の位相差Ｒｔｈが−７０ｎｍ、Ｎｚ係数が１．０のものを用い、かつ光学補償フィルム５２ａ及び５２ｂとして、波長５５０ｎｍにおける面内方向の位相差Ｒｅが０ｎｍ、厚み方向の位相差Ｒｔｈが−１１０ｎｍのものを用いている。

〔視野角特性のシミュレーション測定〕
実施例１及び比較例１のＬＣＤモデルについて、視野角特性のシミュレーション測定を行った。これらの測定結果をそれぞれ図３及び４に示す。
図３及び４に示すように、実施例１及び比較例１のＬＣＤモデルの視野角特性は、互いに略同等であった。すなわち、シミュレーション上では、視野角特性をほとんど劣化させることなく、光学フィルムの積層枚数を減少させることができることが分かった。

〔視野角特性の実測〕
実施例１及び比較例１のＬＣＤモデルについて、それぞれに対応するＬＣＤを実際に作製し、作製したＬＣＤについて視野角特性の測定を行った。これらの測定結果を図５及び６に示す。
図５及び６に示すように、実施例１及び比較例１のＬＣＤの視野角特性は、互いに略同等であった。また、正面方向のコントラスト比については、実施例１のＬＣＤで５２０：１、比較例１のＬＣＤで５３０：１であり、両者にはほとんど差がないことが確認された。すなわち、視野角特性等をほとんど劣化させることなく、光学フィルムの積層枚数を減少させることができることが実際に確認された。

〔実施例２〕
図７（ａ）は、実施例２のＬＣＤモジュールの構成を模式的に示す断面図である。
実施例２のＬＣＤモジュールの基本構成は、図７（ａ）に示すように、実施例１のＬＣＤモデルと同様である。
本実施例では、様々なＮｚ係数の２軸性λ／４板（波長５５０ｎｍにおける面内方向の位相差Ｒｅは１４０ｎｍに統一）１２ａ及び１２ｂをそれぞれ直線偏光板１１ａ及び１１ｂに貼り付け、ＶＡモード液晶セル１０の両側に配置することでＬＣＤを作製し、それぞれのＬＣＤの視野角特性を実測した。視野角特性の測定方法としては、各ＬＣＤについて、図７（ｂ）に示すように、仰角６０°の全方位におけるコントラストを測定し、コントラストが最大になる方位（最適方位）におけるコントラストとＮｚ係数との関係を調べた。その結果を図７（ｃ）に示す。
図７（ｃ）より、Ｎｚ係数が１．３５以上（−１１９ｎｍ≦Ｒｔｈ）のときに、コントラストが２５より大きくなり、Ｎｚ係数が１．４０以上（−１２６ｎｍ≦Ｒｔｈ）のときに、コントラストが３５より大きくなり、Ｎｚ係数が１．５〜１．６（−１５４ｎｍ≦Ｒｔｈ≦−１４０ｎｍ）の範囲のときに、ＬＣＤモジュールの視野角特性が最も良くなることが分かった。なお、Ｎｚ係数が１．７０を超えるフィルムについては、製造が困難であったため、評価を行っていない。

実施例１の液晶表示装置（ＬＣＤ）モデルを模式的に示す斜視図である。 比較例１のＬＣＤモデルを模式的に示す斜視図である。 実施例１のＬＣＤモデルについて、視野角特性のシミュレーション測定の結果を示す図である。 比較例１のＬＣＤモデルについて、視野角特性のシミュレーション測定の結果を示す図である。 実施例１のＬＣＤについて、視野角特性の測定結果を示す図である。 比較例１のＬＣＤについて、視野角特性の測定結果を示す図である。 （ａ）は、実施例２のＬＣＤモジュールの構成を模式的に示す断面図である。（ｂ）は、実施例２の視野角特性の測定方法に関する説明図である。（ｃ）は、実施例２の視野角特性の測定結果を示す図である。 （ａ）は、垂直配向（ＶＡ）モードの液晶セルの白表示状態における液晶分子の配向状態を模式的に示す断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す液晶セルを上面から見たときの液晶分子の配向状態を示す模式的に示す平面図である。（ｃ）は、ノーマリーブラックモードにおいて、（ａ）に示す液晶セルの両側に配置される直線偏光板の偏光軸を模式的に示す平面図である。 ＶＡモード液晶セルの片側に、ネガティブＣプレート、略一軸性のλ／４板及び直線偏光板を順に配してなるＬＣＤモデルを模式的に示す斜視図である。 ＶＡモード液晶セルの片側に、二軸性のλ／４板及び直線偏光板を順に配してなるＬＣＤモデルを模式的に示す斜視図である。 図９及び１０に示すＬＣＤモデルのシミュレーションにおける光の偏光状態の観察方向について説明するための模式図である。 図９に示すＬＣＤモデルに対し、白抜き矢印の向きに光を照射したときの、各光学フィルムを通過した直後の光の偏光状態を示す図である。なお、（ａ）は、直線偏光フィルム１１ａを通過した直後、（ｂ）は、一軸性の円偏光フィルム５１ａを通過した直後、（ｃ）は、ネガティブＣプレート５２ａを通過した直後、（ｄ）は、ＶＡ液晶セルの半分１０ａを通過した直後の偏光状態をそれぞれ示す。 図１０に示すＬＣＤモデルに対し、白抜き矢印の向きに光を照射したときの、各光学フィルムを通過した直後の光の偏光状態を示す図である。なお、（ａ）は、直線偏光フィルム１１ａを通過した直後、（ｂ）は、二軸性の円偏光フィルム１２ａを通過した直後、（ｃ）は、ＶＡ液晶セルの半分１０ａを通過した直後の偏光状態をそれぞれ示す。

符号の説明

１：ＴＦＴアレイ基板（ガラス基板）
２：カラーフィルタ基板 （ガラス基板）
３：液晶分子
５：液晶層
１０：垂直配向（ＶＡ）モード液晶セル
１０ａ：ＶＡモード液晶セルの半分
１１ａ、１１ｂ：直線偏光フィルム
１２ａ、１２ｂ：二軸性の円偏光フィルム
５１ａ、５１ｂ：一軸性の円偏光フィルム
５２ａ、５２ｂ：ネガティブＣプレート
６０：配向制御用突起構造物
６１：ＴＦＴアレイ基板側ＩＴＯ電極
６２：カラーフィルタ基板側ＩＴＯ電極

Claims (7)

1. 垂直配向型の液晶セルと、その両側にクロスニコルの関係で対向配置された一対の直線偏光フィルムと、液晶セルと一方の直線偏光フィルムとの間に配置された第１の円偏光フィルムと、液晶セルと他方の直線偏光フィルムとの間に液晶セル側から順に配置された複屈折フィルム及び第２の円偏光フィルムとを有してなる液晶表示装置であって、
   該液晶表示装置は、複屈折フィルムの面内方向の主屈折率ｎｘ，ｎｙ及び面外方向の主屈折率ｎｚが、ｎｘ＝ｎｙ＞ｎｚを満たし、かつ第１及び第２の円偏光フィルムにおける面内方向の位相差Ｒｅ（１）及びＲｅ（２）が、１２５ｎｍ≦Ｒｅ（１）≦１５５ｎｍ、及び、１２５ｎｍ≦Ｒｅ（２）≦１５５ｎｍを満たし、厚み方向の位相差Ｒｔｈ（１）及びＲｔｈ（２）が、液晶セル及び複屈折フィルムの厚み方向の位相差Ｒｌｃ及びＲｔｈ’に対し、Ｒｌｃ＋２０≧│Ｒｔｈ（１）＋Ｒｔｈ（２）＋Ｒｔｈ’│≧Ｒｌｃ−１１０を満たすことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記第１及び第２の円偏光フィルムは、厚み方向の位相差Ｒｔｈが液晶セル及び複屈折フィルムの厚み方向の位相差Ｒｌｃ及びＲｔｈ’に対し、│Ｒｔｈ（１）＋Ｒｔｈ（２）＋Ｒｔｈ’│≧Ｒｌｃ−９８を満たすことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 前記第１及び第２の円偏光フィルムは、厚み方向の位相差Ｒｔｈが液晶セル及び複屈折フィルムの厚み方向の位相差Ｒｌｃ及びＲｔｈ’に対し、│Ｒｔｈ（１）＋Ｒｔｈ（２）＋Ｒｔｈ’│≦Ｒｌｃ−２８を満たすことを特徴とする請求項１又は２記載の液晶表示装置。
4. 前記第１及び第２の円偏光フィルムは、その遅相軸と、近接する側の直線偏光フィルムの吸収軸とがなす角度θについて、４０°≦θ≦５０°を満たす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. 前記液晶セルは、厚み方向の位相差Ｒｌｃについて、３００ｎｍ≦Ｒｌｃ≦４２０ｎｍを満たすことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液晶表示装置。
6. 前記第１及び第２の円偏光フィルムの少なくとも一方は、面内方向の主屈折率ｎｘ，ｎｙ及び面外方向の主屈折率ｎｚがｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚを満たす円偏光フィルムであり、
   該円偏光フィルムは、面内方向の位相差Ｒｅについて、１２５ｎｍ≦Ｒｅ≦１５５ｎｍを満たし、かつ厚み方向の位相差Ｒｔｈについて、−２１０ｎｍ≦Ｒｔｈ≦−８５ｎｍを満たすことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の液晶表示装置。
7. 前記第１の円偏光フィルムは、二軸性の光学フィルムであり、かつ前記第２の円偏光フィルムは、一軸性の光学フィルムであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の液晶表示装置。

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