JP6437854B2 - 液晶パネルおよび液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶セルと偏光子との間に光学異方性素子とを備える液晶パネルに関する。また、本発明は、上記液晶パネルを用いた液晶表示装置に関する。

液晶パネルは、一対の偏光子の間に、液晶セルを備える。インプレーンスイッチング（ＩＰＳ）方式の液晶セルは、無電界状態において液晶分子が基板面と略平行な方向にホモジニアス配向しており、横方向の電界印加により液晶分子を基板面に平行な面内で回転させ、光の透過（白表示）と遮蔽（黒表示）を制御している。ＩＰＳ方式のように、無電界状態で液晶分子がホモジニアス配向した液晶セルを用いた液晶パネルは、中間色のカラーシフトが小さく、視野角特性に優れている。

しかしながら、ＩＰＳ方式の液晶パネルは、偏光子の吸収軸に対して４５度の角度（方位角４５度、１３５度、２２５度、３１５度）において斜め方向から視認した場合に、黒表示の光漏れが大きく、コントラストの低下やカラーシフトが生じ易いとの問題がある。そこで、斜め方向から視認時のコントラスト向上やカラーシフト低減を目的として、液晶セルと偏光子との間に光学異方性素子（位相差板）を配置する方法が提案されている。

例えば、特許文献１では、複数の光学異方性素子を用いて、ＩＰＳ方式液晶パネルの斜め方向の黒輝度やカラーシフトを低減する方法について、方位角４５°、極角（パネル面の法線方向に対する角度）６０°の場合を例として、ポアンカレ球を用いた説明がなされている。特許文献２では、ｎｚ≧ｎｘ＞ｎｙの屈折率異方性を有する光学異方性素子（ネガティブＡプレートまたはポジティブＢプレート）とｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚの屈折率異方性を有する光学異方性素子（ネガティブＢプレート）の組み合わせにより、ＩＰＳ方式液晶パネルの方位角４５度方向におけるカラーシフトを低減する方法が提案されている。

特開２００５−２０８３５６号公報 ＷＯ２００８／１５６０１１号国際公開パンフレット

上記のように、液晶セルと偏光子との間に複数の光学異方性素子を配置することにより、斜め方向のコントラストやカラーシフトを改善することができる。しかしながら、特許文献１のように、特定の角度（方位角４５°、極角６０°）におけるコントラストが最大となるように光学設計を行うと、他の角度での光漏れ（黒輝度）が大きくなる場合がある。そのため、全方向の黒輝度を低減し、視認性を高めるには、さらなる改善の余地がある。特許文献２では、方位角４５°方向におけるカラーシフトが小さくなるように光学設計が行われているが、コントラストの改善は十分とはいえない。

このように、従来の構成では、全方向のコントラストを高めることによる視認性の改善に関する検討が必ずしも十分とはいえず、改善の余地がある。かかる現状に鑑み、本発明は、斜め方向のいずれの角度から視認した場合でもコントラストが高く、視認性がさらに改善された液晶パネルおよび液晶表示装置の提供を目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決すべく、鋭意検討した結果、液晶セルと偏光子との間に、所定の光学特性を満たすネガティブＡプレートおよびネガティブＢプレートを配置することにより、上記目的を達成できることを見出し、本発明に至った。

本発明の液晶パネルは、無電界状態でホモジニアス配向した液晶分子を含む液晶層を備える液晶セルと、液晶セルの第一の主面側に配置された第一の偏光子と、液晶セルの第二の主面側に配置された第二の偏光子と、液晶セルと第一の偏光子との間に配置された第一の光学異方性素子と、第一の光学異方性素子と液晶セルとの間に配置された第二の光学異方性素子と、を備える。第一の偏光子の吸収軸方向と第二の偏光子の吸収軸方向とは直交している。第一の光学異方性素子の遅相軸方向は第一の偏光子の吸収軸方向と平行である。第二の光学異方性素子の遅相軸方向は第一の偏光子の吸収軸方向と直交している。

第一の光学異方性素子は、正面レターデーションＲｅ_１と厚み方向レターデーションＲｔｈ_１の比Ｒｔｈ_１／Ｒｅ_１（＝Ｎｚ_１）が−０．１５〜０．１５である。第二の光学異方性素子は、正面レターデーションＲｅ_２と厚み方向レターデーションＲｔｈ_２の比Ｒｔｈ_２／Ｒｅ_２（＝Ｎｚ_２）が１．５〜２．０である。第二の異方性光学素子の厚み方向レターデーションＲｔｈ_２は１７５ｎｍ〜２９０ｎｍである。第一の光学異方性素子の正面レターデーションＲｅ_１と第二の光学異方性素子の正面レターデーションＲｅ_２との差（Ｒｅ_１−Ｒｅ_２）は、３５ｎｍ〜８５ｎｍである。

第一の光学異方性素子の正面レターデーションＲｅ_１は、好ましくは１５０ｎｍ〜２２０ｎｍである。第一の光学異方性素子の厚み方向レターデーションＲｔｈ_１は、好ましくは−２５ｎｍ〜２５ｎｍである。第二の光学異方性素子の正面レターデーションＲｅ_２は、好ましくは１００ｎｍ〜１７０ｎｍである。

第一の光学異方性素子の厚み方向レターデーションＲｔｈ_１と第二の光学異方性素子の厚み方向レターデーションＲｔｈ_２の和（Ｒｔｈ_１＋Ｒｔｈ_２）は、好ましくは１７５ｎｍ〜２９０ｎｍである。また、（Ｒｔｈ_１＋Ｒｔｈ_２）／（Ｒｅ_１−Ｒｅ_２）は、好ましくは、２〜８である。

なお、第一の光学異方性素子および第二の光学異方性素子それぞれの、面内の遅相軸方向の屈折率をｎｘ_１およびｎｘ_２；面内の進相軸方向の屈折率をｎｙ_１およびｎｙ_２；厚み方向の屈折率をｎｚ_１およびｎｚ_２；厚みをｄ_１、およびｄ_２とした場合に、正面レターデーションＲｅ_１およびＲｅ_２、ならびに厚み方向レターデーションＲｔｈ_１およびＲｔｈ_２は、以下で定義される。
Ｒｅ_１＝（ｎｘ_１−ｎｙ_１）×ｄ_１
Ｒｔｈ_１＝（ｎｘ_１−ｎｚ_１）×ｄ_１
Ｒｅ_２＝（ｎｘ_２−ｎｙ_２）×ｄ_２
Ｒｔｈ_２＝（ｎｘ_２−ｎｚ_２）×ｄ_２

本発明の液晶パネルは、液晶セルの無電界状態における液晶分子の配向方向（初期配向方向）と、第一の偏光子の吸収軸方向とが直交することが好ましい。

さらに、本発明は、上記の液晶パネルの第一の主面側（第一の偏光子側）または第二の主面側（第二の偏光子側）のいずれかに、光源を備える液晶表示装置に関する。第一の主面側に光源を備える場合、液晶表示装置はＥモードである。第二の主面側に光源を備える場合、液晶表示装置はＯモードである。本発明の液晶パネルは、Ｅモード、Ｏモードのいずれの液晶表示装置にも適用可能である。第二の主面側に光源が配置されたＯモードの液晶表示装置は、よりコントラストが高く視認性に優れる。

本発明の液晶パネルは、液晶セルと第一の偏光子との間に、液晶セル側から、第二の光学異方性素子（ネガティブＢプレート）および第一の光学異方性素子（ネガティブＡプレート）を備えるため、液晶表示装置の黒表示時の斜め方向の光漏れが低減される。そのため、斜め方向から視認した場合もコントラストが高く、視認性に優れる。

本発明の一実施形態による液晶パネルの構成概念図である。 本発明の一実施形態による液晶表示装置の模式的断面図である。

［液晶パネル全体の概略］
図１は、本発明の一実施形態の液晶パネルにおける各光学素子の配置を表す構成概念図である。液晶パネルは、第一の主面および第二の主面を有する液晶セル１０を備える。液晶セル１０の第一の主面側に第一の偏光子３０が配置され、第二の主面側に第二の偏光子４０が配置される。液晶セル１０と第一の偏光子３０との間には、第一の偏光子３０側から、第一の光学異方性素子６０および第二の光学異方性素子７０が配置されている。すなわち、本発明の液晶パネルは、第一の主面側から、第一の偏光子３０、第一の光学異方性素子６０、第二の光学異方性素子７０、液晶セル１０、および第二の偏光子４０を、この順に備える。

［液晶セル］
液晶セル１０は、一対の基板間に液晶層を備える。一般的な構成では、一方の基板にカラーフィルター及びブラックマトリクスが設けられており、他方の基板に液晶の電気光学特性を制御するスイッチング素子等が設けられている。

液晶層は、無電界状態でホモジニアス配向した液晶分子を含む。無電界状態における液晶分子の配向方向１１を、「初期配向方向」と称する。ホモジニアス配向した液晶分子とは、液晶分子の配向ベクトルが基板平面に対して、平行かつ一様に配向した状態のものをいう。なお、液晶分子の配向ベクトルが基板平面に対し、わずかに傾いている場合、すなわち液晶分子がプレチルトをもつ場合も、ホモジニアス配向に包含される。コントラストを高く保ち、良好な表示特性を得るために、液晶のプレチルト角は２０°以下であることが好ましい。

このような液晶層を含む液晶セルとしては、インプレーンスイッチング（ＩＰＳ）モード、フリンジフィールドスイッチング（ＦＦＳ）モード、強誘電性液晶（ＦＬＣ）モード等が挙げられる。液晶分子としては、ネマチック液晶やスメクチック液晶等が用いられる。一般には、ＩＰＳモード、およびＦＦＳモードの液晶セルには、ネマチック液晶が用いられ、ＦＬＣモードの液晶セルにはスメクチック液晶が用いられる。

［偏光子］
液晶セル１０の第一の主面側には第一の偏光子３０が配置され、第二の主面側には第二の偏光子４０が配置される。偏光子は、自然光や任意の偏光を直線偏光に変換するものである。本発明の液晶パネルにおいて、第一の偏光子３０および第二の偏光子４０としては、目的に応じて任意の適切な偏光子が採用され得る。例えば、ポリビニルアルコール系フィルム、部分ホルマール化ポリビニルアルコール系フィルム、エチレン・酢酸ビニル共重合体系部分ケン化フィルム等の親水性高分子フィルムに、ヨウ素や二色性染料等の二色性物質を吸着させて一軸延伸したもの、ポリビニルアルコールの脱水処理物やポリ塩化ビニルの脱塩酸処理物等のポリエン系配向フィルム等が挙げられる。また、米国特許５，５２３，８６３号等に開示されている二色性物質と液晶性化合物とを含む液晶性組成物を一定方向に配向させたゲスト・ホストタイプの偏光子や、米国特許６，０４９，４２８号等に開示されているリオトロピック液晶を一定方向に配向させたＥ型偏光子等も用いることができる。

これらの偏光子の中でも、高い偏光度を有するという観点から、ポリビニルアルコールや、部分ホルマール化ポリビニルアルコール等のポリビニルアルコール系フィルムに、ヨウ素や二色性染料等の二色性物質を吸着させて所定方向に配向させたポリビニルアルコール（ＰＶＡ）系偏光子が好ましく用いられる。例えば、ポリビニルアルコール系フィルムに、ヨウ素染色および延伸を施すことにより、ＰＶＡ系偏光子が得られる。

ＰＶＡ系偏光子として、厚みが１０μｍ以下の薄型の偏光子を用いることもできる。薄型の偏光子としては、例えば、特開昭５１−０６９６４４号公報、特開２０００−３３８３２９号公報、ＷＯ２０１０／１００９１７号パンフレット、特許第４６９１２０５号明細書、特許第４７５１４８１号明細書等に記載されている薄型偏光膜を挙げることができる。このような薄型偏光子は、例えば、ＰＶＡ系樹脂層と延伸用樹脂基材とを積層体の状態で延伸する工程と、ヨウ素染色する工程とを含む製法により得られる。

本発明の液晶パネルにおいて、第一の偏光子３０と第二の偏光子４０は、両者の吸収軸方向３５，４５が直交するように配置される。また、第一の偏光子３０の吸収軸方向３５と液晶セル１０の初期配向方向１１は、平行または直交となるように配置される。好ましくは、図１に示すように、第一の偏光子３０の吸収軸方向３５と液晶セル１０の初期配向方向１１は直交する。

なお、本明細書および特許請求の範囲において、「直交」とは、完全に直交する場合のみならず、実質的に直交することを包含し、その角度は一般に９０±２°の範囲であり、好ましくは９０±１°、より好ましくは９０±０．５の範囲である。同様に、「平行」とは、完全に平行であるもののみならず、実質的に平行であることを包含し、その角度は一般に±２°以内であり、好ましくは±１°以内、より好ましくは±０．５°以内である。

［第一の光学異方性素子および第二の光学異方性素子］
本発明の液晶パネルは、液晶セル１０と第一の偏光子３０との間に、第一の偏光子３０側から、第一の光学異方性素子６０および第二の光学異方性素子７０を備える。第一の光学異方性素子６０の遅相軸方向６３は、第一の偏光子３０の吸収軸方向３５と平行である。第二の光学異方性素子７０の遅相軸方向７３は、第一の偏光子３０の吸収軸方向３５と直交する。そのため、第一の光学異方性素子６０と第二の光学異方性素子７０は、遅相軸方向６３，７３が互いに直交する。

第一の光学異方性素子６０は、面内の遅相軸方向の屈折率をｎｘ_１、面内の進相軸方向の屈折率をｎｙ_１、厚み方向の屈折率をｎｚ_１、とした場合に、ｎｘ_１＝ｎｚ_１＞ｎｙ_１を満たすネガティブＡプレートである。なお、ネガティブＡプレートにおける「ｎｘ_１＝ｎｚ_１」の記載は、面内の遅相軸方向の屈折率ｎｘ_１と厚み方向の屈折率ｎｚ_１が必ずしも完全に一致する必要はなく、正面レターデーションＲｅ_１と厚み方向レターデーションＲｔｈ_１の比Ｒｔｈ_１／Ｒｅ_１で表されるＮｚ_１が、−０．１５〜０．１５の範囲内であればよい。Ｎｚ_１は、−０．１〜０．１が好ましく、−０．０５〜０．０５がより好ましい。Ｎｚ_１が０に近いほど、液晶パネルを斜め方向から視認した場合の黒輝度が小さくなる傾向がある。

第一の光学異方性素子６０の正面レターデーションＲｅ_１は、１５０ｎｍ〜２２０ｎｍが好ましく、１５５ｎｍ〜２１０ｎｍがより好ましく、１６０ｎｍ〜２００ｎｍがさらに好ましい。Ｒｅ_１がこの範囲内であれば、Ｒｅ_１−Ｒｅ_２を後述の範囲内に調整できるため、斜め方向の光漏れの少ない液晶パネルが得られる。なお、本明細書において、屈折率やレターデーションの値は、波長５９０ｎｍにおける値である。

第一の光学異方性素子は、ｎｘ_１とｎｚ_１の差（ｎｘ_１−ｎｚ_１）と厚みｄ_１との積で表される厚み方向レターデーションＲｔｈ_１が−２５ｎｍ〜２５ｎｍの範囲でることが好ましい。Ｒｔｈ_１は−２０ｎｍ〜２０ｎｍがより好ましく、−１５ｎｍ〜１５ｎｍがさらに好ましく、−１０ｎｍ〜１０ｎｍが特に好ましい。

第二の光学異方性素子７０は、面内の遅相軸方向の屈折率をｎｘ_２、面内の進相軸方向の屈折率をｎｙ_２、厚み方向の屈折率をｎｚ_２、とした場合に、ｎｘ_２＞ｎｙ_２＞ｎｚ_２を満たすネガティブＢプレートである。第二の光学異方性素子は、正面レターデーションＲｅ_２と厚み方向レターデーションＲｔｈ_２の比Ｎｚ_２＝Ｒｔｈ_２／Ｒｅ_２が、１．５〜２．０である。本発明においては、第一の光学異方性素子としてのネガティブＡプレートと、所定範囲のＮｚ_２を有する第二の光学異方性素子としてのネガティブＢプレートを、両者の遅相軸方向が直交するように配置することにより、斜め方向の光漏れが小さい液晶パネルが得られる。Ｎｚ_２は１．５５〜１．９５が好ましく、１．６〜１．９がより好ましい。

第二の光学異方性素子７０の厚み方向レターデーションＲｔｈ_２は、１７５ｎｍ〜２９０ｎｍである。Ｒｔｈ_２は１８０ｎｍ〜２７０ｎｍが好ましい。第二の光学異方性素子７０正面レターデーションＲｅ_２は９５ｎｍ〜１７５ｎｍが好ましく、１００ｎｍ〜１７０ｎｍがより好ましい。Ｒｅ_２がこの範囲内であれば、第二の光学異方性素子のＮｚ_２を上記範囲内とし、かつＲｅ_１−Ｒｅ_２を後述の範囲内に調整できるため、斜め方向の光漏れの少ない液晶パネルが得られる。

第一の光学異方性素子６０の正面レターデーションＲｅ_１と第二の光学異方性素子７０の正面レターデーションＲｅ_２の差（Ｒｅ_１−Ｒｅ_２）は、３５ｎｍ〜８５ｎｍである。第一の光学異方性素子６０と第二の光学異方性素子７０は、遅相軸方向６３，７３が互いに直交するため、両者の正面レターデーションの差（Ｒｅ_１−Ｒｅ_２）は、第一の光学異方性素子と第二の光学異方性素子との積層体を１つの光学素子とみなした場合、当該積層光学素子の見かけ上の正面レターデーションに相当する。この値が上記範囲内であることにより、斜め方向の光漏れが小さい液晶パネルが得られる。Ｒｅ_１−Ｒｅ_２は、４０ｎｍ〜８５ｎｍが好ましく、４５ｎｍ〜８０ｎｍがさらに好ましい。

第一の光学異方性素子６０の厚み方向レターデーションＲｔｈ_１と第二の光学異方性素子７０の厚み方向レターデーションＲｔｈ_２の和（Ｒｔｈ_１＋Ｒｔｈ_２）は、１７５ｎｍ〜２９０ｎｍが好ましく、１８０ｎｍ〜２７０ｎｍがより好ましい。Ｒｔｈ_１＋Ｒｔｈ_２は、第一の光学異方性素子と第二の光学異方性素子との積層体を１つの光学素子とみなした場合、当該積層光学素子の見かけ上の厚み方向レターデーションに相当する。なお、第一の光学異方性素子６０はネガティブＡプレートであり、Ｒｔｈ_１は略ゼロであるから、Ｒｔｈ_１＋Ｒｔｈ_２はＲｔｈ_２に略等しい。

第一の光学異方性素子６０と第二の光学異方性素子７０の正面レターデーションの差（Ｒｅ_１−Ｒｅ_２）と、厚み方向レターデーションの和（Ｒｔｈ_１＋Ｒｔｈ_２）の比（Ｒｔｈ_１＋Ｒｔｈ_２）／（Ｒｅ_１−Ｒｅ_２）は、２〜８が好ましく、２．５〜７がより好ましい。

本発明においては、液晶セル１０と偏光子３０との間に配置される、第一の光学異方性素子および第二の光学異方性素子の光学異方性を上記範囲とすることにより、斜め方向、特に、偏光子の吸収軸に対して４５度の角度（方位角４５度、１３５度、２２５度、３１５度）における黒輝度を低減し、コントラストを高めることができる。

第一の光学異方性素子および第二の光学異方性素子は、上記の光学特性を満足するものであれば、材料や製造方法は特に制限されない。第一の光学異方性素子および第二の光学異方性素子の材料としては、ポリマー材料や液晶材料等が好ましく用いられる。

光学異方性素子の材料としてポリマー材料が用いられる場合、透明性、機械的強度、熱安定性に優れるポリマーが好ましく用いられる。ポリマーフィルムを延伸し、特定の方向の分子配向性を高めることにより、光学異方性素子（位相差フィルム）を形成できる。ポリマーフィルムの延伸方法としては、縦一軸延伸法、横一軸延伸法、縦横逐次二軸延伸法、縦横同時二軸延伸法等が挙げられる。延伸手段としては、ロール延伸機、テンター延伸機やパンタグラフ式あるいはリニアモーター式の二軸延伸機等、任意の適切な延伸機を用いることができる。

第一の光学異方性素子は、ｎｘ_１＝ｎｚ_１＞ｎｙ_１を満たすネガティブＡプレートであるため、その材料としては、負の複屈折を有するポリマーを用いることが好ましい。「負の複屈折を有する」とは、ポリマーを延伸等により配向させた場合に、その配向方向の屈折率が相対的に小さくなる、換言すると、配向方向と直交する方向の屈折率が大きくなるものをいう。このようなポリマーとしては、例えば、芳香族やカルボニル基などの分極異方性の大きい化学結合や官能基が、ポリマーの側鎖に導入されているものが挙げられる。具体的には、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、マレイミド系樹脂、フマル酸エステル類等が挙げられる。

第二の光学異方性素子は、ｎｘ_２＞ｎｙ_２＞ｎｚ_２を満たすネガティブＢプレートであるため、その材料としては、正の複屈折を有するポリマーを用いることが好ましい。「正の複屈折を有する」とは、ポリマーを延伸等により配向させた場合に、その配向方向の屈折率が相対的に大きくなるものをいい、多くのポリマーがこれに該当する。正の複屈折を有するポリマーとしては、例えば、アセチルセルロース等のセルロース系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレンテレフタレート又はポリエチレンナフタレートのようなポリエステル系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリイミド系樹脂、環状ポリオレフィン系（ポリノルボルネン系）樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレン又はポリプロピレンのようなポリオレフィン系樹脂等が挙げられる。

光学異方性素子の材料として液晶材料が用いられる場合、液晶材料（液晶モノマーおよび／または液晶ポリマー）を基材上に塗布し、必要に応じて、液晶モノマーの重合、液晶材料の配向処理、溶媒除去（乾燥）等を行い、液晶層を形成することにより、光学異方性素子が得られる。液晶モノマーとしては、ネマチック性やスメクチック性等の配向性を示し、末端に、アクリロイル基、メタクリロイル基、ビニル基等の不飽和二重結合やエポキシ基等の重合性官能基を少なくとも１つ有する液晶性化合物が用いられる。液晶モノマーを含有する液晶材料は、液晶モノマーに加えて、重合開始剤を含有してもよい。重合性液晶モノマーの重合方法としては、たとえば、熱重合や紫外線重合等が挙げられ、重合方法に応じて適宜の重合開始剤が用いられる。液晶ポリマーとしては、ネマチック性やスメクチック性等の液晶配向を示す、主鎖型液晶ポリマーもしくは側鎖型液晶ポリマー、またはこれらの複合型の液晶性化合物が用いられる。液晶ポリマーの分子量は特に制限されないが、重量平均分子量が２０００〜１０００００程度のものが好ましい。

基材上に液晶層が形成されたものは、そのまま光学異方性素子として用いてもよい。例えば、第二の光学異方性素子上に、第一の光学異方性素子としてディスコティック液晶等の負の屈折率異方性を有する液晶層を形成することにより、第二の光学異方性素子（ネガティブＢプレート）と第一の光学異方性素子（ネガティブＡプレート）とが一体積層された積層光学異方性素子が得られる。また、基材上に形成された液晶層（光学異方性素子）を、他の光学異方性素子上に転写することにより、積層光学異方性素子を得ることもできる。

第一の光学異方性素子および第二の光学異方性素子の厚みｄ_１，ｄ_２は、光学異方性素子を構成する材料等に応じて適宜選択され得る。ポリマー材料が用いられる場合、各光学異方性素子の厚みは、一般に３μｍ〜２００μｍ程度である。液晶材料が用いられる場合、各光学異方性素子の厚み（液晶層の厚み）は、一般に０.１μｍ〜２０μｍ程度である。

［各光学部材の配置］
本発明の液晶パネルは、液晶セル１０の第一の主面側に、第二の光学異方性素子７０、第一の光学異方性素子６０および第一の偏光子３０を配置し、液晶セル１０の第二の主面側に第二の偏光子４０を配置することにより作製できる。

第一の偏光子３０と第一の光学異方性素子６０との間や、第二の偏光子４０と液晶セル１０との間には、偏光子保護フィルムとして光学等方性フィルムを設けることもできる。偏光子の表面に偏光子保護フィルムを設けることにより、偏光子の耐久性を高めることができる。偏光子保護フィルムとして用いられる光学等方性フィルムは、法線方向及び斜め方向のいずれの方向を透過する光に対しても、その偏光状態を実質的に変換しないものを指す。具体的には、光学等方性フィルムは、正面レターデーションＲｅが１０ｎｍ以下であることが好ましく、厚み方向レターデーションＲｔｈが２０ｎｍ以下であることが好ましい。光学等方性フィルムの正面レターデーションは５ｎｍ以下がより好ましい。光学等方性フィルムの厚み方向レターデーションは１０ｎｍ以下がより好ましく、５ｎｍ以下がさらに好ましい。

本発明の液晶パネルは、上記以外の光学層やその他の部材を含むこともできる。例えば、第一の偏光子３０および第二の偏光子４０の外面（液晶セル１０と対向しない面）には、偏光子保護フィルムが設けられることが好ましい。偏光子の外面に設けられる偏光子保護フィルムは、光学等方性でもよく、光学異方性を有するものでもよい。一方、第一の偏光子３０の液晶セル１０側の面、および第二の偏光子４０の液晶セル１０側に設けられる偏光子保護フィルムは、上記のように光学等方性であることが求められる。また、本発明の液晶パネルは、第一の偏光子３０と液晶セル１０との間には、第一の光学異方性素子および第二の光学異方性素子以外に光学異方性素子を含まないことが好ましく、第二の偏光子４０と液晶セル１０との間には、光学異方性素子を含まないことが好ましい。

液晶セルと上記の各光学部材を積層することにより液晶パネルが形成される。その形成過程においては、液晶セル上に各部材順次別個に積層してもよく、予めいくつかの部材を積層したものを用いることもできる。これらの光学部材の積層順序は特に制限されない。第一の偏光子３０、第一の光学異方性素子６０、および第二の光学異方性素子７０を積層して予め積層偏光板８０を形成し、この積層偏光板８０を、粘着剤（不図示）を介して、液晶セル１０と貼り合わせることが好ましい。なお、前述のように、第一の偏光子３０と第一の光学異方性素子６０との間には、偏光子保護フィルムとして光学等方性フィルムが含まれていてもよい。

各部材の積層には、接着剤や粘着剤が好ましく用いられる。接着剤や粘着剤としては、アクリル系重合体、シリコーン系ポリマー、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルエーテル、酢酸ビニル／塩化ビニルコポリマー、変性ポリオレフィン、エポキシ系ポリマー、フッ素系ポリマー、ゴム系ポリマー等をベースポリマーとするものを適宜に選択して用いることができる。

［液晶表示装置］
上記の液晶パネルの第一の主面側（第一の偏光子３０側）または第二の主面側（第二の偏光子４０側）のいずれかに光源を配置することにより、液晶表示装置が形成される。第一の主面側に光源が配置される場合、光源側の偏光子（第一の偏光子３０）の吸収軸方向３５と液晶セル１０の初期配向方向１１とが直交となるため、液晶表示装置はＥモードとなる。図２に示すように、第二の主面側に光源１０５が配置される場合、光源側の偏光子（第二の偏光子４０）の吸収軸方向４５と液晶セル１０の初期配向方向１１とが平行となるため、液晶表示装置はＯモードとなる。

本発明の液晶パネル１００は、ＥモードおよびＯモードのいずれで用いることもできる。Ｏモードでは、第二の偏光子４０を透過した直線偏光が、光学異方性素子の影響を受けることなくそのまま液晶セル１０に入射するため、コントラストがより高められる傾向がある。

液晶パネルと光源との間には、輝度向上フィルム（不図示）を設けることもできる。輝度向上フィルムは、光源側の偏光子と一体で設けてもよい。例えば、Ｏモードの液晶表示装置では、光源側の第二偏光子の外面に、接着剤層を介して輝度向上フィルムを貼り合わせたものを用いることができる。また、偏光子と輝度向上フィルムとの間に、偏光子保護フィルムが設けられていてもよい。

以下、実施例と比較例の対比により、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。

［実施例１〜１１、比較例１〜２０］
光源側から、偏光子、ＩＰＳ液晶セル（正面レターデーション：３２２ｎｍ、プレチルト角：０．１°）、第二の光学異方性素子、第一の光学異方性素子、および偏光子をこの順に備えるＯモードの液晶表示装置をシミュレーションモデルとして、シミュレーションを実施した。各光学異方性素子の配置は図１に示す通りとした。第一の光学異方性素子のレターデーションの波長分散波長は、Ｒ４５０／Ｒ５５０（波長４５０ｎｍにおけるレターデーションと波長５５０ｎｍにおけるレターデーションの比）＝１．１１、Ｒ６５０／Ｒ５５０（波長６５０ｎｍにおけるレターデーションと波長５５０ｎｍにおけるレターデーションの比）＝０．９７とし、第二の光学異方性素子のレターデーションの波長分散は、Ｒ４５０／Ｒ５５０＝１．０１、Ｒ６５０／Ｒ５５０＝１．００とし、各光学異方性素子のＲｅおよびＲｔｈを変化させ、評価を行った。

シミュレーションには、シンテック社製、液晶表示器用シミュレーター「ＬＣＤ ＭＡＳＴＥＲ Ｖｅｒ．６．０８４」を用いた。ＬＣＤ Ｍａｓｔｅｒの拡張機能を使用して、方位角４５°、１３５°、２２５°および３１５°のそれぞれにおいて、極角６０°での黒表示時の輝度（黒輝度）を算出し、その最大値を求めた。

［比較例２１］
上記実施例１の第一の光学異方性素子と第二の光学異方性素子の配置を入れ替え、視認側偏光子側から、第二の光学異方性素子（遅相軸方向が視認側偏光子の吸収軸方向と直交するネガティブＢプレート）、第一の光学異方性素子（遅相軸方向が視認側偏光子の吸収軸方向と平行であるネガティブＡプレート）、液晶セル、光源側偏光子の順に配置された構成として、シミュレーションを実施した。

［比較例２２］
第一の光学異方性素子および第二の光学異方性素子のいずれも用いず、視認側偏光子側、液晶セル、光源側偏光子の順に配置された構成として、シミュレーションを実施した。

［評価結果］
各実施例および比較例における光学異方性素子の光学特性および配置方向、ならびにシミュレーション結果（黒輝度の最大値）を表１に示す。

表１に示す通り、比較例１〜２２では、黒輝度の最大値が０．５を超えているのに対して、実施例１〜１１はいずれも０．５未満であり、斜め方向から視認した場合でも黒輝度が小さくコントラストの高い表示を実現できることが分かる。

実施例１，８，９と比較例１０〜１３との対比から、偏光子側に配置される第一の光学素子が、Ｎｚが０に近い、すなわちｎｚ≒ｎｘ＞ｎｙの屈折率異方性を有するネガティブＡプレートの場合に、斜め方向の黒輝度が低減していることが分かる。また、実施例１，４，５と比較例３〜７との対比から、セル側に配置される第二の光学素子が、ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚの屈折率の屈折率異方性を有し、かつＮｚが所定範囲のネガティブＢプレートの場合に、斜め方向の黒輝度が低減していることが分かる。

ネガティブＡプレートとネガティブＢプレートの配置を入れ替えた比較例２１では、光学異方性素子を有していない比較例２２よりも、斜め方向の黒輝度が大きいことが分かる。これらの結果から、偏光子側の第一の光学異方性素子としてネガティブＡプレートを配置し、液晶セル側の第二の光学異方性素子としてネガティブＢプレートを配置することにより、斜め方向から視認した場合の黒輝度を低減でき、その積層順も重要であることが分かる。

実施例１〜３と比較例１，２との対比、および実施例１，６，７と比較例８，９との対比から、第一の光学異方性素子と第二の光学異方性素子の正面レターデーションの差（Ｒｅ_１−Ｒｅ_２）、すなわち遅相軸方向が直交する２枚の光学異方性素子を一体とみなした場合の正面レターデーションの値が所定範囲内である場合に、黒輝度が低減していることが分かる。

以上の結果から、液晶セル側からネガティブＢプレートとネガティブＡプレートを、両者の遅相軸方向が直交するように配置し、それぞれの光学特性を所定範囲内とし、かつ両者の正面レターデーションの差を所定範囲とすることにより、斜め方向から視認した場合の黒輝度が小さい液晶パネルが得られることが分かる。

１００ 液晶パネル
１０ 液晶セル
１１ 初期配向方向
３０，４０ 偏光子
３５，４５
６０，７０ 光学異方性素子（位相差板）
６３，７３ 遅相軸方向
８０ 積層偏光板
１０５ 光源

Claims (8)

1. 無電界状態でホモジニアス配向した液晶分子を含む液晶層を備える液晶セルと；前記液晶セルの第一の主面側に配置された第一の偏光子と；前記液晶セルの第二の主面側に配置された第二の偏光子と；前記液晶セルと前記第一の偏光子との間に配置された第一の光学異方性素子と；前記第一の光学異方性素子と前記液晶セルとの間に配置された第二の光学異方性素子と、を備え、
   前記第一の偏光子の吸収軸方向と前記第二の偏光子の吸収軸方向とが直交しており、
   前記第一の光学異方性素子は、その遅相軸方向が前記第一の偏光子の吸収軸方向と平行であり、正面レターデーションＲｅ_１と厚み方向レターデーションＲｔｈ_１の比Ｒｔｈ_１／Ｒｅ_１が−０．１５〜０．１５であり、
   前記第二の光学異方性素子は、その遅相軸方向が前記第一の偏光子の吸収軸方向と直交しており、厚み方向レターデーションＲｔｈ_２が１７５ｎｍ〜２９０ｎｍであり、正面レターデーションＲｅ_２と厚み方向レターデーションＲｔｈ_２の比Ｒｔｈ_２／Ｒｅ_２が１．５〜２．０であり、
   Ｒｅ_１−Ｒｅ_２が３５ｎｍ〜８５ｎｍである、
   液晶パネル：
   ただし、第一の光学異方性素子および第二の光学異方性素子それぞれの、面内の遅相軸方向の屈折率をｎｘ_１およびｎｘ_２；面内の進相軸方向の屈折率をｎｙ_１およびｎｙ_２；厚み方向の屈折率をｎｚ_１およびｎｚ_２；厚みをｄ_１およびｄ_２とした場合に、
   Ｒｅ_１＝（ｎｘ_１−ｎｙ_１）×ｄ_１
   Ｒｔｈ_１＝（ｎｘ_１−ｎｚ_１）×ｄ_１
   Ｒｅ_２＝（ｎｘ_２−ｎｙ_２）×ｄ_２
   Ｒｔｈ_２＝（ｎｘ_２−ｎｚ_２）×ｄ_２
   である。
2. 前記第一の光学異方性素子の正面レターデーションＲｅ_１が１５０ｎｍ〜２２０ｎｍである、請求項１に記載の液晶パネル。
3. 前記第二の光学異方性素子の正面レターデーションＲｅ_２が１００ｎｍ〜１７０ｎｍである、請求項１または２に記載の液晶パネル。
4. 前記第一の光学異方性素子の厚み方向レターデーションＲｔｈ_１が−２５ｎｍ〜２５ｎｍである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶パネル。
5. Ｒｔｈ_１＋Ｒｔｈ_２が１７５ｎｍ〜２９０ｎｍである、請求項１〜４のいずれか１項に記載の液晶パネル。
6. （Ｒｔｈ_１＋Ｒｔｈ_２）／（Ｒｅ_１−Ｒｅ_２）が、２〜８である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の液晶パネル。
7. 前記液晶セルの無電界状態における液晶分子の配向方向と、前記第一の偏光子の吸収軸方向とが直交する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の液晶パネル。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の液晶パネルと、前記液晶パネルの第一の主面側または第二の主面側のいずれかに配置された光源と、を備える、液晶表示装置。

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