JP7139161B2 - 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。液晶セルは、一対の基板間に液晶層を備え、一般的な液晶セルでは、液晶層の視認側に配置される基板（カラーフィルタ基板）にカラーフィルタが設けられており、光源側に配置される基板（ＴＦＴ基板）に画素電極やＴＦＴ素子等が設けられている。

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横電界方式の液晶パネルは、視野角特性に優れている。

ＩＰＳ方式の液晶表示装置は、液晶セルの無電界状態における液晶分子の配向方向（以下、「初期配向方向」と記載する場合がある）と、液晶用セルの表裏に配置された偏光子の吸収軸方向との関係に基づいて、ＯモードとＥモードに大別される。Ｏモードでは、液晶セルの光源側に配置された偏光子の吸収軸方向と、液晶の初期配向方向とが平行である。Ｅモードでは、液晶セルの光源側に配置された偏光子の吸収軸方向と、液晶の初期配向方向とが直交している。

ＩＰＳ方式の液晶表示装置は、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。この光漏れは、斜め方向から視認した場合には、液晶セルの表裏に配置された偏光子の「見かけ上の吸収軸方向」のなす角度が、９０°からズレることに起因している。

斜め方向からの視認時の光漏れの低減を目的として、液晶セルと偏光子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、液晶セルと一方の偏光子の間に、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの屈折率異方性を有する光学異方性素子を配置することが提案されている。ｎｘは面内遅相軸方向の屈折率、ｎｙは面内進相軸方向の屈折率、ｎｚは厚み方向（法線方向）の屈折率である。

偏光子の見かけ上の吸収軸方向の角度のズレを補償する観点において、光学異方性素子は、レターデーションが波長の１／２であり、Ｎｚ＝（ｎｘ－ｎｚ）／（ｎｘ－ｎｙ）で表されるＮｚ係数が０．５であるものが理想的である（図５のポアンカレ球参照）。光学異方性素子のレターデーションは波長により異なる。光学異方性素子を用いた液晶表示装置の光学補償では、一般に、比視感度の高い緑色の光（波長５５０ｎｍ付近）の光漏れが小さくなるように光学設計が行われる。そのため、偏光子の見かけ上の軸方向の角度のズレを補償するためには、波長５５０ｎｍにおけるレターデーションが２７５ｎｍ程度の光学異方性素子を用いればよい。

偏光子の見かけ上の軸方向のズレに加えて、他の光学素子の特性も、黒表示時の光漏れの原因となり得る。例えば、特許文献２では、偏光子の液晶セル側の表面に、保護フィルムとして設けられるトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルムの複屈折を考慮して、光学補償のための光学異方性素子の光学特性を調整することが提案されている。特許文献３では、偏光子の表面に設ける保護フィルムとして、ノルボルネン系樹脂フィルム等の低複屈折フィルムを用いることが提案されている。

特開平４－３７１９０３号公報 特開２００１－２５８０４１号公報 特開２００４－４６４１号公報

液晶セルの基板に設けられているカラーフィルタは、面内のレターデーションは略０であるが、厚み方向に数ｎｍ～数十ｎｍのレターデーションを有している。上記のように、偏光子と液晶セルの間に配置される光学素子が複屈折を有している場合は、その光学特性を考慮して光学異方性素子の光学特性を調整することにより、斜め方向から視認した際の光漏れをさらに低減できる。

上記のように、液晶パネルの光学補償は、比視感度の高い緑色（波長５５０ｎｍ付近）の光に対して最適化されている。そのため、黒表示時には、最適値からの光学設計のズレが大きい波長の光が漏れて、画面が着色して視認される。光学設計上、斜め方向から視認した際の色相を完全なニュートラルとすることは困難であるため、黒表示時には、光漏れを生じた光の波長に応じて画面がわずかに着色して視認される。青（波長４５０ｎｍ付近）は赤（波長６５０ｎｍ付近）よりも比視感度低いため、黒表示の色相は青系が好まれる傾向がある。

本発明者らの検討によれば、特定の構成の液晶パネルでは、カラーフィルタの厚み方向レターデーションの影響を考慮して、緑色の光漏れが最小となるように光学異方性素子の設計を行った場合に、赤色の光の光漏れが大きく、斜め方向から視認した際の黒表示の画面が赤系の色相で視認される傾向があることが判明した。具体的には、液晶セルの光源側に配置される偏光子の吸収軸方向と、光学異方性素子の遅相軸方向とが直交する場合は、カラーフィルタの厚み方向レターデーションの影響を考慮して緑色の光漏れが小さくなるように光学設計を行えば、赤色の光漏れも抑制される傾向がある。一方、液晶セルの光源側に配置される偏光子の吸収軸方向と、光学異方性素子の遅相軸方向とが平行である場合は、カラーフィルタの厚み方向レターデーションの影響を考慮して緑色の光漏れが最小となるように光学設計を行うと、赤色の光漏れが大きく、黒表示が赤系の色相となりやすいとの課題が見出された。

本発明は、光源側偏光子の吸収軸方向と光学異方性素子の遅相軸方向とが平行に配置された液晶パネルにおいて、カラーフィルタの影響を考慮して、斜め方向から視認した際の黒表示の光漏れを低減するとともに、黒表示時の赤色の着色を低減し、視認性に優れる画像表示装置を提供すること目的とする。

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と、液晶層の第一主面（視認側）に配置されたカラーフィルタとを備える液晶セル、液晶セルの第一主面（視認側）に配置された第一偏光子、および液晶セルの第二主面（光源側）に配置された第二偏光子を備える。第一偏光子の吸収軸方向と、第二偏光子の吸収軸方向は直交している。

カラーフィルタは、少なくとも緑色透過領域および赤色透過領域を有する。カラーフィルタの緑色透過領域は、波長５５０ｎｍにおける厚み方向レターデーションＣｔ_５５０が５０ｎｍ以下であることが好ましい。カラーフィルタの赤色領域は、波長６５０ｎｍにおける厚み方向レターデーションＣｔ_６５０が５０ｎｍ以下であることが好ましい。Ｃｔ_５５０およびＣｔ_６５０は、いずれも０より大きい。Ｃｔ_５５０およびＣｔ_６５０は、例えば、１ｎｍ以上、３ｎｍ以上または５ｎｍ以上であり得る。

本発明の液晶パネルは、第一偏光子と第二偏光子の間に配置された光学異方性素子を備える。光学異方性素子の遅相軸方向は、第二偏光子の吸収軸方向と平行である。光学異方性素子は、波長６５０ｎｍにおける正面レターデーションＲｅ_６５０と厚み方向レターデーションＲｔ_６５０の比Ｒｔ_６５０／Ｒｅ_６５０が０．２～０．８である。

光学異方性素子の波長６５０ｎｍにおける厚み方向レターデーションＲｔ_６５０（ｎｍ）とカラーフィルタの赤色透過領域の波長６５０ｎｍにおける厚み方向レターデーションＣｔ_６５０（ｎｍ）は、下記式（１ａ）または（２ａ）を満たすことが好ましい。
Ｒｔ_６５０≧０．３７（Ｃｔ_６５０）＋１１６ …（１ａ）
Ｒｔ_６５０≦－０．４４（Ｃｔ_６５０）＋１１６ …（２ａ）

本発明の第一実施形態の液晶パネルは、Ｏモードであり、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、第二偏光子の吸収軸方向とが平行である。Ｏモードの液晶パネルでは、液晶セルと第一偏光子の間、すなわち、液晶セルの視認側に、光学異方性素子が配置される。

第一実施形態では、光学異方性素子の波長５５０ｎｍにおける厚み方向レターデーションＲｔ_５５０（ｎｍ）とカラーフィルタの緑色透過領域の波長５５０ｎｍにおける厚み方向レターデーションＣｔ_５５０（ｎｍ）が、下記式（３ａ）を満たすことが好ましい。
０.９７（Ｃｔ_５５０）＋７３≦Ｒｔ_５５０≦０．４９（Ｃｔ_５５０）＋２０５ …（３ａ）

本発明の第二実施形態の液晶パネルは、Ｅモードであり、液晶セルの液晶分子の初期配向方向と、第二偏光子の吸収軸方向とが直交している。Ｅモードの液晶パネルでは、液晶セルと第二偏光子の間、すなわち、液晶セルの光源側に、光学異方性素子が配置される。

第二実施形態では、光学異方性素子の波長５５０ｎｍにおける厚み方向レターデーションＲｔ_５５０（ｎｍ）とカラーフィルタの緑色透過領域の波長５５０ｎｍにおける厚み方向レターデーションＣｔ_５５０（ｎｍ）が、下記式（８ａ）を満たすことが好ましい。
０．６９（Ｃｔ_５５０）＋７０≦Ｒｔ_５５０≦１．３５（Ｃｔ_５５０）＋２００ …（８ａ）

本発明の液晶表示装置は、上記の液晶パネルの第二主面側に配置された光源を備える。

本発明によれば、カラーフィルタの複屈折を考慮して光学設計を行うことにより、斜め方向から視認した際の黒輝度を低減できるとともに、黒表示の赤色の着色を抑制し、視認性に優れる液晶表示装置を提供できる。

第一実施形態の液晶パネル（Ｏモード）の構成概念図である。 第一実施形態の液晶表示装置（Ｏモード）の模式的断面図である。 第二実施形態の液晶パネル（Ｅモード）の構成概念図である。 第二実施形態の液晶表示装置（Ｅモード）の模式的断面図である。 光学異方性素子により偏光子の見かけ上の軸方向のズレの光学補償の様子のポアンカレ球による説明図である。 参考例の液晶パネル（Ｏモード）の構成概念図である。 参考例の液晶パネル（Ｅモード）の構成概念図である。 Ｏモードの液晶パネルにおける光学補償の様子のポアンカレ球による説明図である。 Ｅモードの液晶パネルにおける光学補償の様子のポアンカレ球による説明図である。 Ｏモードの液晶表示装置の黒表示の色度のシミュレーション結果である。 Ｅモードの液晶表示装置の黒表示の色度のシミュレーション結果である。 Ｏモードの液晶表示装置の黒表示の色度ｕ’が所定値となる条件をプロットしたグラフである。 Ｏモードの液晶表示装置の黒表示の輝度が所定値となる条件をプロットしたグラフである。 Ｅモードの液晶表示装置の黒表示の色度ｕ’が所定値となる条件をプロットしたグラフである。 Ｅモードの液晶表示装置の黒表示の輝度が所定値以下となる条件をプロットしたグラフである。

［液晶パネル全体の概略］
図１は、第一実施形態の液晶パネル１０１における光学素子の配置を表す構成概念図である。図２は、液晶パネル１０１と光源１１０とを含む液晶表示装置２０１の模式断面図である。図３は、第二実施形態の液晶パネル１０２における光学素子の配置を表す構成概念図である。図４は、液晶パネル１０２と光源１１０とを含む液晶表示装置２０２の模式断面図である。

液晶パネルは、液晶セル２０の第一主面（視認側）に配置された第一偏光子３０、および液晶セル２０の第二主面（光源側）に配置された第二偏光子４０を備える。第一偏光子３０の吸収軸方向３５と第二偏光子４０の吸収軸方向４５は直交している。

第一実施形態の液晶パネル１０１および液晶表示装置２０１はＯモードであり、液晶セル２０の光源１１０側に配置された第二偏光子４０の吸収軸方向４５と、液晶層１０における液晶分子の初期配向方向１１とが平行である。第二実施形態の液晶パネル１０２および液晶表示装置２０２はＥモードであり、液晶セル２０の光源１１０側に配置された第二偏光子４０の吸収軸方向４５と、液晶層１０における液晶分子の初期配向方向１１とが直交している。

本発明の液晶パネルは、第一偏光子３０と第二偏光子４０の間に光学異方性素子を備える。第一実施形態のＯモードの液晶パネル１０１は、液晶セル２０と第一偏光子３０の間に光学異方性素子５０を備える。第二実施形態のＥモードの液晶パネル１０２は、液晶セル２０と第二偏光子４０の間に光学異方性素子６０を備える。いずれの形態においても、第二偏光子４０の吸収軸方向４５と、光学異方性素子５０，６０の遅相軸方向５３，６３とが平行である。

なお、本明細書において、「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。

［液晶セル］
液晶セル２０は、第一基板２１と第二基板２５の間に液晶層１０を備える。液晶層の視認側に配置される第一基板２１（カラーフィルタ基板）にはカラーフィルタ２２が設けられている。カラーフィルタ２２は、少なくとも緑色透過領域２２Ｇおよび赤色透過領域２２Ｒを有している。液晶層１０の光源側に配置される第二基板２５（ＴＦＴ基板）には、液晶の配向方向を制御するためのスイッチング素子（一般にはＴＦＴ素子）等が設けられている。

カラーフィルタ２２の緑色透過領域２２Ｇには、波長５００～６００ｎｍ付近の光に対して相対的に高い透過率を有する緑色フィルタが設けられている。緑色フィルタは、波長５００～６００ｎｍ付近に透過率の極大を有していることが好ましい。緑色透過領域における波長５５０ｎｍの透過率は、例えば３０％以上である。緑色透過領域における波長４５０ｎｍの透過率は１０％以下が好ましい。緑色透過領域における波長６５０ｎｍの透過率は１０％以下が好ましく、５％以下がより好ましい。

赤色透過領域２２Ｒには、波長６００ｎｍよりも長波長の可視光に対して相対的に高い透過率を有する赤色フィルタが設けられている。赤色透過領域における波長６５０ｎｍの透過率は、例えば３０％以上である。赤色透過領域における波長５５０ｎｍの透過率および波長４５０ｎｍの透過率は、いずれも１０％以下が好ましく、５％以下がより好ましい。

カラーフィルタ２２は、緑色透過領域２２Ｇおよび赤色透過領域２２Ｒ以外の領域を含んでいてもよく、一般には、青色透過領域２２Ｂを含む。青色透過領域２２Ｂは、波長５００ｎｍよりも短波長の可視光に対して相対的に高い透過率を有する青色フィルタが設けられている。青色透過領域における波長４５０ｎｍの透過率は、例えば３０％以上である。青色透過領域における波長５５０ｎｍの透過率および波長６５０ｎｍの透過率は、いずれも１０％以下が好ましく、５％以下がより好ましい。

カラーフィルタは、上記以外の特定の波長領域に対して相対的に高い光透過率を有する光透過領域をさらに有していてもよい。隣接する透過領域の境界には、ブラックマトリクスが設けられていることが好ましい。

液晶層１０は、無電界状態でホモジニアス配向した液晶分子を含む。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は基板平面に対してわずかに傾いていてもよい（プレチルト）。液晶セルのプレチルト角は、一般には３°以下であり、好ましくは１°以下、より好ましくは０．５°以下である。

無電解状態でホモジニアス配向した液晶分子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２０の第一主面側には第一偏光子３０が配置され、第二主面側には第二偏光子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。第一偏光子３０および第二偏光子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。

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。

［光学異方性素子］
光学異方性素子５０，６０は、面内の遅相軸方向の屈折率ｎｘ、面内の進相軸方向の屈折率ｎｙ、および厚み方向の屈折率ｎｚが、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙを満たす位相差フィルムである。液晶セル２０の上下に配置される偏光子３０，４０は、吸収軸方向３５，４５が直交するように配置されているが、液晶パネルを斜め方向から視認すると、偏光子３０，４０の見かけ上の吸収軸方向のなす角が９０°よりも大きくなる（クロスニコルからのズレが生じる）ため、光漏れが生じる。

液晶セル２０と偏光子３０，４０の間にｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙを満たす位相差フィルムを配置することにより、偏光子の見かけ上の軸のズレを補償して、画面を斜め方向から視認した際の光漏れが低減される。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）における黒輝度が低減し、コントラストが向上する。

第一実施形態のＯモードの液晶パネル１０１では、液晶セル２０と視認側の第一偏光子３０の間に光学異方性素子５０が配置される。第二実施形態のＥモードの液晶パネル１０２では、液晶セル２０と光源側の第二偏光子４０の間に光学異方性素子６０が配置される。

光学異方性素子５０，６０の波長５５０ｎｍにおける正面レターデーションＲｅ_５５０は、１５０～４００ｎｍが好ましく、１８０～３７０ｎｍがより好ましく、２００～３５０ｎｍがさらに好ましい。光学異方性素子の波長５５０ｎｍにおける厚み方向レターデーションＲｔ_５５０は、７５～２００ｎｍが好ましく、９０～１８５ｎｍがより好ましく、１００～１７５ｎｍがさらに好ましい。なお、正面レターデーションＲｅ、および厚み方向レターデーションＲｔは、面内の遅相軸方向の屈折率ｎｘ、面内の進相軸方向の屈折率ｎｙ、および厚み方向の屈折率ｎｚを用いて、以下で定義される。
Ｒｅ＝（ｎｘ－ｎｙ）×ｄ
Ｒｔ＝（ｎｘ－ｎｚ）×ｄ

カラーフィルタの厚み方向レターデーションを考慮した光学異方性素子のＲｅおよびＲｔの範囲については後に詳述する。

光学異方性素子５０，６０は、好ましくは、Ｎｚ＝（ｎｘ－ｎｚ）／（ｎｘ－ｎｙ）で定義されるＮｚ係数が０．２～０．８である。上記のＲｅおよびＲｔの定義に基づいて、Ｎｚ＝Ｒｔ／Ｒｅと表すこともできる。本明細書において、Ｎｚ係数は、波長６５０ｎｍの屈折率に基づいて算出される。すなわち、Ｎｚ係数は、波長６５０ｎｍにおける正面レターデーションＲｅ_６５０と厚み方向レターデーションＲｔ_６５０の比Ｒｔ_６５０／Ｒｅ_６５０である。したがって、光学異方性素子は、Ｒｔ_６５０／Ｒｅ_６５０が０．２～０．８であることが好ましい。なお、ポリマーフィルムの延伸により作製した位相差フィルムでは、一般には、波長５５０ｎｍの屈折率に基づいて算出したＮｚ係数と、波長６５０ｎｍの屈折率に基づいて算出したＮｚ係数は略同一である。

光学異方性素子のＮｚ係数は、０．３～０．７がより好ましく、０．４～０．６がさらに好ましい。Ｎｚ係数が０．５に近いほど、広い視野角範囲において、光漏れが低減する傾向がある。

光学異方性素子を構成する材料としては、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン等のサルホン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド等のスルフィド系樹脂、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、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、セルロースエステル類等が挙げられる。光学異方性素子の材料として液晶材料を用いることもできる。

ポリマー材料が用いられる場合、ポリマーフィルムを少なくとも一方向に延伸または収縮させることにより、所定方向の分子配向性を高めて、光学異方性素子（位相差フィルム）を作製できる。ポリマーフィルムと熱収縮性フィルムとを積層した状態で、一方向に延伸しながら、熱収縮性フィルムの収縮力を利用して延伸方向と直交する方向にフィルムを収縮させることにより、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの屈折率異方性を有する光学異方性素子が得られる。

光学異方性素子の厚みは、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、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、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。

光学異方性素子は、所定のＲｅおよびＲｔを有していればよく、光学異方性素子の材料、厚みおよび作製方法は上記に限定されない。

［光学異方性素子による光学補償原理］
本発明においては、カラーフィルタの複屈折に応じて光学異方性素子の光学特性を設定することにより、偏光子の見かけ上の軸方向のズレと、カラーフィルタの複屈折による影響の両方を光学的に補償して、斜め方向から視認した際の光漏れが少なく、かつ黒表示の色相がニュートラルな液晶表示装置が得られる。具体的には、カラーフィルタ２２の緑色透過領域２２Ｇにおける波長５５０ｎｍの厚み方向ターデーションＣｔ_５５０と光学異方性素子５０，６０の波長５５０ｎｍにおける厚み方向ターデーションＲｔ_５５０とが所定の関係を満たし；かつ、カラーフィルタ２２の赤色透過領域２２Ｒにおける波長６５０ｎｍの厚み方向ターデーションＣｔ_６５０と光学異方性素子５０，６０の波長６５０ｎｍにおける厚み方向ターデーションＲｔ_６５０とが所定の関係を満たすように、光学異方性素子の光学特性が設定される。

＜カラーフィルタの複屈折を考慮しない場合の光学補償＞
まず、図５を参照して、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの屈折率異方性を有する光学異方性素子を用いて、偏光子の見かけ上の軸方向のズレを補償する原理について説明する。図５では、図１に示すＯモードの液晶パネル１０１における偏光子３０，４０の見かけ上の軸方向のズレを、光学異方性素子５０により補償する様子を、ポアンカレ球を用いて説明している。

光源側偏光子４０を透過した光は直線偏光であり、液晶表示装置を正面から視認する場合、偏光子を透過した光は、ポアンカレ球の赤道上の点Ｐ_０で表される。視認側偏光子３０の吸収軸方向３５と光源側偏光子４０の吸収軸方向４５とは直交しているため、視認側偏光子３０を透過する光は、ポアンカレ球の赤道上の点Ｐ_１で表される。

液晶セル２０における液晶分子の初期配向方向１１は、偏光子４０の吸収軸方向４５と平行であるから、偏光子４０を透過した光の偏光状態は、液晶セルを透過後も変化しない。すなわち、液晶セルを透過した光の偏光状態は、ポアンカレ球上の点Ｐ_０から移動しない。液晶セル２０を透過した光Ｐ_０と、視認側偏光子３０を透過する光Ｐ_１とが互いに直交する直線偏光であるため、液晶セル２０を透過した光の全てが視認側偏光子３０により吸収され、黒表示を実現できる。

液晶表示装置を、偏光子の吸収軸方向を基準として方位角４５°、画面の法線方向を基準とした傾き（極角）θの方向から視認すると、光源側偏光子４０の見かけ上の軸方向は、Ｐ_０からＰ’_０に移動し、視認側偏光子３０の見かけ上の軸方向は、Ｐ_１からＰ’_１に移動する。極角θが大きいほど、偏光子の見かけ上の軸方向の変化が大きくなる。

光源側偏光子４０を透過した光Ｐ’_０と視認側偏光子３０を透過する光Ｐ’_１とが直交関係にないため、黒表示の光漏れが生じる。このような見かけ上の軸方向のズレに起因する光漏れを防止するためには、液晶セル２０を透過後の光の偏光状態を、視認側偏光子３０が透過する光Ｐ’_１と直交する直線偏光Ｐ_Ａとする必要がある。

図１に示すＯモードの液晶パネル１０１では、光源側偏光子４０の吸収軸方向４５と、液晶セル２０の初期配向方向１１とが平行であるため、斜め方向から視認した際の見かけ上の初期配向方向１１は、光源側偏光子の吸収軸方向４５と同様に移動する。そのため、偏光子４０を透過した光の偏光状態は、液晶セルを透過後も変化せず、ポアンカレ球上の点Ｐ’_０から移動しない。

液晶セル２０を透過した光は、光学異方性素子５０に入射する。Ｎｚ係数が０．５である光学異方性素子５０は、どの角度から視認しても見かけ上の光学軸方向は変化せず、Ｐ_０とＰ_１を結んだ線上に遅相軸が存在する。光学異方性素子５０の正面レターデーション（法線方向の光に対するレターデーション）Ｒｅは波長λの１／２である。Ｎｚ＝０．５の場合は、光の透過方向が変化しても見かけ上のレターデーションは変化せず、λ／２で一定である。λ／２のレターデーションは位相差πに対応するから、液晶セル２０を透過した光Ｐ’_０は、光学異方性素子５０を透過することにより、軸Ｐ_０－Ｐ_１を中心としてポアンカレ球上を時計回りに１８０°回転し、点Ｐ_Ａに移動する。

上記のように、直線偏光Ｐ_Ａは、視認側偏光子３０が透過する光Ｐ’_１と直交する直線偏光であるから、光学異方性素子５０により偏光状態が変化した光Ｐ_Ａは、視認側偏光子３０により吸収され、黒表示を実現できる。

図６に示すように、第二偏光子４０の吸収軸方向４５と光学異方性素子５０の遅相軸方向５３とが直交するＯモードの液晶パネル１０６では、光学異方性素子５０による偏光状態の変換が、ポアンカレ球上で半時計回りとなるため、図５の一点鎖線で示すように、ポアンカレ球上の軌跡が南半球を通る。回転角度は１８０°であるため、図１に示す液晶パネルの場合と同様、光学異方性素子５０を透過した光の偏光状態は、ポアンカレ球上の点Ｐ_Ａで表され、視認側偏光子３０により吸収されるため、黒表示を実現できる。

図３に示すＥモードの液晶パネル１０２では、液晶セル２０における液晶分子の初期配向方向１１が、光源側偏光子４０の吸収軸方向４５と直交しているため、斜め方向から視認した際の見かけ上の初期配向方向１１と光源側偏光子４０の吸収軸方向４５とは９０°からのズレが生じる。そのため、光源側偏光子４０と液晶セル２０の間に光学異方性素子６０を配置し、光源側偏光子４０を透過した直線偏光Ｐ’_０を、光学異方性素子６０によりポアンカレ球上の点Ｐ_Ａに移動させる。このように、光源側偏光子４０からの直線偏光Ｐ’_０を、光学異方性素子６０により直線偏光Ｐ_Ａに変換した後に液晶セル２０に入射させることにより、液晶セルを透過した光の偏光状態はＰ_Ａから変化せず、視認側偏光子３０により吸収されるため、黒表示を実現できる。

図７に示すように、第二偏光子４０の吸収軸方向４５と光学異方性素子６０の遅相軸方向６３とが直交するＥモードの液晶パネル１０７では、光学異方性素子６０による偏光状態の変換のポアンカレ球上での軌跡が北半球となるか南半球となるかとの点において相違するが、光学補償の原理は、図３に示す液晶パネル１０２と同様である。

上記のように、カラーフィルタの複屈折の影響を考慮しない場合は、光学異方性素子の光学設計は、光学異方性素子の光軸方向と偏光子の光軸方向とのなす角（平行であるか直交であるか）、および液晶セルの初期配向方向と偏光子の光軸方向とのなす角（ＯモードであるかＥモードであるか）には依存しない。

＜カラーフィルタの厚み方向レターデーション＞
前述のように、液晶セル２０において液晶層１０の視認側に設けられるカラーフィルタ２２は、面内のレターデーションは略０であるが、厚み方向に数ｎｍ～数十ｎｍのレターデーションを有している。緑色透過領域２２Ｇでは、透過率が最も高い波長５５０ｎｍ付近の光に対する厚み方向レターデーションが視認性に影響を与える。同様の理由で、赤色透過領域２２Ｒでは、透過率が高い波長６５０ｎｍ付近の光に対する厚み方向レターデーションが視認性に影響を与える。そのため、カラーフィルタの厚み方向レターデーションを評価する際には、緑色透過領域（緑のカラーフィルタ）については、波長５５０ｎｍの厚み方向ターデーションＣｔ_５５０を用い、赤透過領域（赤のカラーフィルタ）については、波長６５０ｎｍの厚み方向ターデーションＣｔ_６５０を用いて評価を行うことが適切である。

斜め方向から視認した際の光漏れを抑制するためには、カラーフィルタの厚み方向レターデーションは小さい方が好ましい。緑色透過領域の波長５５０ｎｍにおける厚み方向レターデーションＣｔ_５５０は、５０ｎｍ以下が好ましく、４０ｎｍ以下がより好ましく、３５ｎｍ以下がさらに好ましく、３０ｎｍ以下が特に好ましい。カラーフィルタの赤色領域の波長６５０ｎｍにおける厚み方向レターデーションＣｔ_６５０は、５０ｎｍ以下が好ましく、４０ｎｍ以下がより好ましく、３５ｎｍ以下がさらに好ましく、３０ｎｍ以下が特に好ましい。カラーフィルタの厚み方向レターデーションは理想的には０であるが、カラーフィルタの厚み方向レターデーションを完全に０とすることは、困難である。したがって、Ｃｔ_５５０およびＣｔ_６５０は、０より大きい。Ｃｔ_５５０およびＣｔ_６５０は、例えば、１ｎｍ以上、３ｎｍ以上または５ｎｍ以上であり得る。

＜カラーフィルタの複屈折を考慮した光学補償の原理＞
まず、図８Ａを参照して、図１に示すＯモードの液晶パネル１０１におけるカラーフィルタの厚み方向レターデーションの影響、およびこれを考慮した光学補償について説明する。斜め方向から視認した場合に、液晶セル２０の液晶層１０を透過後の光の偏光状態がポアンカレ球上の点Ｐ’_０で表されることは、カラーフィルタの複屈折を考慮しない場合（図５）と同様である。

液晶層を透過した光はカラーフィルタ２２に入射する。カラーフィルタは、正面レターデーションが略０であり、所定の厚み方向レターデーションを有するから、ｎｘ＝ｎｙ＞ｎｚの屈折率異方性を有するネガティブＣプレートとして近似できる。斜め方向の光は、ネガティブＣプレートの厚み方向レターデーションの影響により、偏光状態が変化し、ポアンカレ球上の経線に沿って点Ｐ’_０から南下して、点Ｐ_Ｃに移動する。

図５の場合と同様に、光学異方性素子の位相差がπである場合（ポアンカレ球上で１８０°回転する場合）、光学異方性素子を透過した光の偏光状態は図８Ａの点Ｐ’_Ａで表され、ポアンカレ球の北半球に位置している。光学異方性素子５０を透過後の光を、赤道上の点Ｐ_Ａで表される直線偏光とするためには、光学異方性素子によるポアンカレ球上の回転角度を１８０°よりも大きくする必要がある。すなわち、カラーフィルタの複屈折の影響を考慮すると、図１に示すＯモードの液晶パネル１０１において、光学異方性素子５０を透過後の光を直線偏光とするためには、光学異方性素子５０の位相差をπよりも大きくする必要がある。

図８Ｂは、第二偏光子４０の吸収軸方向４５と光学異方性素子５０の遅相軸方向５３とが直交する図６のＯモードの液晶パネル１０６における光学補償の様子を表している。ネガティブＣプレートとして近似されるカラーフィルタ２２を透過後の光の偏光状態は、図８Ａの場合と同様、ポアンカレ球の南半球の点Ｐ_Ｃで表される。光学異方性素子の位相差がπである場合、点Ｐ_Ｃからポアンカレ球上で半時計回りに１８０°回転させると、赤道を通り過ぎて北半球の点Ｐ’_Ａに到達する。光学異方性素子５０を透過後の光を、赤道上の点Ｐ_Ａで表される直線偏光とするためには、光学異方性素子によるポアンカレ球上の回転角度を１８０°よりも小さくする必要がある。すなわち、カラーフィルタの複屈折の影響を考慮すると、図６に示すＯモードの液晶パネル１０６において、光学異方性素子５０を透過後の光を直線偏光とするためには、光学異方性素子５０の位相差をπよりも小さくする必要がある。

図９Ａは、第二偏光子４０の吸収軸方向４５と光学異方性素子６０の遅相軸方向６３とが直交する図７のＥモードの液晶パネル１０７における光学補償の様子を表している。図８Ａおよび図８Ｂの場合と同様、液晶セルを透過後の光Ｐ_ＬがネガティブＣプレートとして近似されるカラーフィルタ２２を透過すると、偏光状態が変化して、ポアンカレ球上の経線に沿って南下する。カラーフィルタを透過後の光を直線偏光Ｐ_Ａとして、視認側偏光子３０により吸収させるためには、液晶セルを透過後の光Ｐ_Ｌがポアンカレ球上の北半球に位置している必要がある。

図５の場合と同様に、光学異方性素子の位相差がπであり、光源側偏光子を透過した直線偏光Ｐ’_０を、光学異方性素子によりポアンカレ球上の点Ｐ_Ａに移動させると、液晶セルを透過した光の偏光状態はＰ_Ａから変化しない。しかし、液晶セルを透過後の光は、カラーフィルタの厚み方向レターデーションの影響により、ポアンカレ球上の経線に沿って南下するため、カラーフィルタを透過後の光は、南半球に位置する楕円偏光となり、視認側偏光子３０により吸収されない光が光漏れとして視認される。

図７に示すＥモードの液晶パネル１０７では、図９Ａに示すように、光学異方性素子６０の位相差をπよりも小さくする（光学異方性素子によるポアンカレ球上の回転角度を１８０°よりも小さくする）ことにより、適切な光学補償が可能となる。位相差がπよりも小さい光学異方性素子を透過した光の偏光状態は、ポアンカレ球の南半球上の点Ｐ_Ｒで表される。液晶層１０の位相差の影響により偏光状態が変換され、軸Ｐ_Ａ－Ｐ’_１を中心としてポアンカレ球上を時計回りに回転するため、液晶層１０を透過後の光の偏光状態は、ポアンカレ球の北半球上の点Ｐ_Ｌで表される。上述のように、液晶セルを透過後の光Ｐ_Ｌがカラーフィルタ２２を透過すると、ポアンカレ球上の経線に沿って南下して、赤道上の点Ｐ_Ａに到達する。そのため、カラーフィルタを透過後の光Ｐ_Ａは、視認側偏光子３０により適切に吸収され、光漏れを防止できる。

図９Ｂは、第二偏光子４０の吸収軸方向４５と光学異方性素子６０の遅相軸方向６３とが平行である図３のＥモードの液晶パネル１０２における光学補償の様子を表している。液晶パネル１０２では、光学異方性素子６０の位相差をπよりも大きく（光学異方性素子によるポアンカレ球上の回転角度を１８０°よりも大きく）すれば、光学異方性素子を透過した光の偏光状態は、ポアンカレ球の南半球上の点Ｐ_Ｒに位置する。以降は、図９Ａの場合と同様、液晶層１０を透過することにより、北半球上の点Ｐ_Ｌに移動し、カラーフィルタ２２を透過することにより、赤道上の点Ｐ_Ａに到達するため、カラーフィルタを透過後の光Ｐ_Ａは、視認側偏光子３０により適切に吸収される。

上記のように、光学異方性素子によってカラーフィルタの複屈折による影響を打ち消すように光学補償を行うためには、カラーフィルタの厚み方向レターデーションの大きさに応じて、光学異方性素子の位相差を調整する必要がある。光源側偏光子の吸収軸方向と光学異方性素子の遅相軸方向とが平行である場合、すなわち、図１に示すＯモードの液晶パネル１０１（図８Ａ参照）、および図３に示すＥモードの液晶パネル１０２（図９Ｂ参照）では、適切な光学補償を行うためには、光学異方性素子の位相差をπよりも大きく（レターデーションをλ／２よりも大きく）する必要がある。一方、光源側偏光子の吸収軸方向と光学異方性素子の遅相軸方向とが直交する場合、すなわち、図６に示すＯモードの液晶パネル１０６（図８Ｂ参照）、および図７に示すＥモードの液晶パネル１０７（図９Ａ参照）では、適切な光学補償を行うためには、光学異方性素子の位相差をπよりも小さく（レターデーションをλ／２よりも小さく）する必要がある。

［光学異方性素子の光学設計］
以下では、液晶セルのカラーフィルタの厚み方向レターデーションに応じた光学異方性素子の好ましい光学特性について、光学シミュレーションによる検討結果を交えて説明する。

光学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．８．１．０．３」を用い、ＬＣＤ Ｍａｓｔｅｒの拡張機能を使用して、方位角４５°、極角６０°の方向における、黒表示の輝度、および黒表示のＣＩＥ１９７６色空間における色度（ｕ’，ｖ’）を求めた。

Ｏモードの液晶表示装置のシミュレーションでは、図２に示すように、光源１１０側から、光源側偏光子４０、液晶層１０の視認側にカラーフィルタ２２を備えるＩＰＳ液晶セル２０、光学異方性素子５０、および視認側偏光子３０を順に積層したものを、シミュレーションモデルとした。Ｅモードの液晶表示装置のシミュレーションでは、図４に示すように、光源１１０側から、光源側偏光子４０、光学異方性素子６０、液晶層１０の視認側にカラーフィルタ２２を備えるＩＰＳ液晶セル２０、および視認側偏光子３０を順に積層したものを、シミュレーションモデルとした。

シミュレーションにおいて、ＩＰＳ液晶セルの液晶層の正面レターデーションは３３９ｎｍ、プレチルト角は０°とした。光学異方性素子は、Ｎｚ係数が０．５、レターデーションの波長分散は、Ｒｅ_６５０／Ｒｅ_５５０＝Ｒｔ_６５０／Ｒｔ_５５０＝０．９５とし、Ｒｔ_６５０を種々の値に変更した。カラーフィルタは、緑色透過領域の波長５５０ｎｍにおける厚み方向レターデーションＣｔ_５５０、および赤色透過領域の波長６５０ｎｍにおける厚み方向レターデーションＣｔ_６５０を、０～６０ｎｍの範囲において５ｎｍ刻みで変更した。

Ｏモードの液晶パネルにおいて、Ｃｔ_６５０およびＲｔ_６５０を種々の値に変更した際の黒表示の色度を図１０Ａおよび図１０Ｂに示す。Ｅモードの液晶パネルにおいて、Ｃｔ_６５０およびＲｔ_６５０を種々の値に変更した際の黒表示の色度を図１１Ａおよび図１１Ｂに示す。

図１０Ａは、図１に示すように光源側偏光子４０の吸収軸方向４５と光学異方性素子５０の遅相軸方向５３が平行である液晶パネル１０１（光学補償原理について図８Ａ参照）のシミュレーション結果である。図１０Ｂは、図６に示すように光源側偏光子４０の吸収軸方向４５と光学異方性素子５０の遅相軸方向５３が直交する液晶パネル１０６（光学補償原理について図８Ｂ参照）のシミュレーション結果である。図１１Ａは、図７に示すように光源側偏光子４０の吸収軸方向４５と光学異方性素子６０の遅相軸方向６３が直交する液晶パネル１０７（光学補償原理について図９Ａ参照）のシミュレーション結果である。図１１Ｂは、図３に示すように光源側偏光子４０の吸収軸方向４５と光学異方性素子６０の遅相軸方向６３が平行である液晶パネル１０２（光学補償原理について図９Ｂ参照）のシミュレーション結果である。

図１０Ｂおよび図１１Ａに示すように、光源側偏光子の吸収軸方向と光学異方性素子の遅相軸方向が直交する場合は、カラーフィルタの赤色透過領域の厚み方向レターデーションＣｔ_６５０が大きくなるにしたがって、光学異方性素子の厚み方向レターデーションＲｔ_６５０を変化させた際のｕ’の最大値が小さくなる傾向がみられた。また、Ｃｔ_６５０が０～６０ｎｍの範囲では、光学異方性素子の厚み方向レターデーションＲｔ_６５０の値に関わらず、ｕ’が０．３５を超えることはなかった。すなわち、光源側偏光子の吸収軸方向と光学異方性素子の遅相軸方向が直交する場合は、図６に示すＯモードの液晶パネル１０６および図７に示すＥモードの液晶パネル１０７のいずれにおいても、斜め方向から視認した際に、黒表示の画面が赤色に著しく着色することはないことが分かる。

一方、図１０Ａおよび図１１Ｂに示すように、光源側偏光子の吸収軸方向と光学異方性素子の遅相軸方向が平行である場合は、カラーフィルタの赤色透過領域の厚み方向レターデーションＣｔ_６５０が大きくなるにしたがって、光学異方性素子の厚み方向レターデーションＲｔ_６５０を変化させた際のｕ’の最大値が大きくなる傾向がみられた。また、図１０Ａおよび図１１Ｂでは、図１０Ｂおよび図１１Ａに比べて、カラーフィルタの赤色透過領域の厚み方向レターデーションＣｔ_６５０および光学異方性素子の厚み方向レターデーションＲｔ_６５０に依存して、ｕ’が大きく変化しており、０．３５を超える場合もみられた。

これらの結果から、光源側偏光子の吸収軸方向と光学異方性素子の遅相軸方向が平行である場合は、図１に示すＯモードの液晶パネル１０１および図３に示すＥモードの液晶パネル１０２のいずれにおいても、カラーフィルタの赤色透過領域の複屈折の影響により、斜め方向からの視認時に、黒表示が赤色に着色することが分かる。すなわち、光源側偏光子の吸収軸方向と光学異方性素子の遅相軸方向が平行である液晶パネルにおいて、カラーフィルタの複屈折の影響を考慮して光学補償を行う場合は、緑色の光漏れを小さくしてコントラストを向上することに加えて、赤色の光漏れに起因する黒表示の着色を低減するように、光学異方性素子の光学設計を行う必要があることが分かる。

＜第一実施形態：Ｏモードの液晶パネルの光学設計＞
（色度の調整）
図１２は、図１に示すＯモードの液晶パネル１０１のシミュレーション結果に基づいて、黒表示の色度が所定値となる条件をプロットしたグラフである。横軸はカラーフィルタの赤色透過領域における波長６５０ｎｍの厚み方向レターデーションＣｔ_６５０であり、縦軸は光学異方性素子の波長６５０ｎｍにおける厚み方向レターデーションＲｔ_６５０である。それぞれのＣｔ_６５０において、方位角４５°、極角６０°の方向における、黒表示の色度ｕ’が０．３５となる点を、黒塗りの丸印および黒塗りの三角印で示している。Ｒｔ_６５０が、黒塗りの丸印と黒塗りの三角印の間にある場合は、ｕ’が０．３５を上回り、黒表示が赤色に着色して視認される。Ｒｔ_６５０が、黒塗りの丸印よりも上側、または黒塗りの三角印よりも下側である場合は、ｕ’が０．３５未満であり、黒表示の赤色の着色が抑制される。

図１２から理解できるように、ｕ’＝０．３５の境界は、上限側および下限側ともに、直線で近似可能である。グラフ中の直線は、下記の式（１）および式（２）で表される。
Ｒｔ_６５０＝０．３７（Ｃｔ_６５０）＋１１６ …（１）
Ｒｔ_６５０＝－０．４４（Ｃｔ_６５０）＋１１６ …（２）

したがって、カラーフィルタ２２の赤色透過領域２２Ｒにおける波長６５０ｎｍの厚み方向ターデーションＣｔ_６５０と、光学異方性素子５０の波長６５０ｎｍにおける厚み方向レターデーションＲｔ_６５０とが、下記式（１ａ）または（２ａ）を満たす場合に、ｕ’が０．３５以下となり、赤味の低減された黒表示を実現できる。
Ｒｔ_６５０≧０．３７（Ｃｔ_６５０）＋１１６ …（１ａ）
Ｒｔ_６５０≦－０．４４（Ｃｔ_６５０）＋１１６ …（２ａ）

図１２における白塗りの丸印および白塗りの三角印は、黒表示の色度ｕ’が０．３１４となる点を示している。Ｒｔ_６５０が、白塗りの丸印と黒塗りの丸印の間にある場合は、ｕ’が０．３１４～０．３５であり、白塗りの丸印よりも上側にある場合は、ｕ’が０．３１４よりも小さい。同様に、Ｒｔ_６５０が、白塗りの三角印と黒塗りの三角印の間にある場合は、ｕ’が０．３１４～０．３５であり、白塗りの三角印よりも下側にある場合は、ｕ’が０．３１４よりも小さい。

白塗りの丸印で示すｕ’＝０．３１４の境界は、上記の式（１）と平行な直線：Ｒｔ_６５０＝０．３７（Ｃｔ_６５０）＋１２１で近似可能である。白塗りの三角印で示すｕ’＝０．３１４の境界は、上記の式（２）と平行な直線：Ｒｔ_６５０＝－０．４４（Ｃｔ_６５０）＋１０８で近似可能である。

したがって、カラーフィルタの赤色透過領域における波長６５０ｎｍの厚み方向ターデーションＣｔ_６５０と、光学異方性素子の波長６５０ｎｍにおける厚み方向レターデーションＲｔ_６５０とが、下記式（１ｂ）または（２ｂ）を満たす場合に、ｕ’が０．３１４以下となり、赤味がさらに低減された黒表示を実現できる。
Ｒｔ_６５０≧０．３７（Ｃｔ_６５０）＋１２１ …（１ｂ）
Ｒｔ_６５０≦－０．４４（Ｃｔ_６５０）＋１０８ …（２ｂ）

上記の結果から、図１に示すＯモードの液晶パネルでは、Ｃｔ_６５０とＲｔ_６５０とが、下記式（１ｃ）または（２ｃ）を満たす場合に、赤味が低減された黒表示を実現できるといえる。
Ｒｔ_６５０≧０．３７（Ｃｔ_６５０）＋Ｃ_１ …（１ｃ）
Ｒｔ_６５０≦－０．４４（Ｃｔ_６５０）＋Ｃ_２ …（２ｃ）

上記のように、ｕ’＝０．３５を境界とする場合、式（１ｃ）におけるＣ_１は１１６ｎｍであり、式（２ｃ）におけるＣ_２は１１６ｎｍである。換言すれば、ｕ’≦０．３５を満たすように条件を設定する場合は、上記の式（１ａ）および式（２ａ）のように、Ｃ_１＝１１６ｎｍ、Ｃ_２＝１１６ｎｍとすればよい。同様の観点から、ｕ’≦０．３１４を満たすように条件を設定する場合は、上記の式（１ｂ）および式（２ｂ）のように、Ｃ_１＝１２１ｎｍ、Ｃ_２＝１０８ｎｍとすればよい。黒表示のｕ’をさらに小さくするためには、Ｃ_１を大きく設定し、Ｃ_２を小さく設定すればよい。

式（１ｃ）におけるＣ_１は１１６以上の任意の数であり得る。Ｃ_１は、１１６ｎｍ、１２１ｎｍ、１２４ｎｍ、１２６ｎｍ、１２８ｎｍ、１３０ｎｍ、１３２ｎｍ、１３４ｎｍ、１３６ｎｍ、１３８ｎｍ、または１４０ｎｍであってもよい。同様に、式（２ｃ）におけるＣ_２は１１６以下の任意の数であり得る。Ｃ_２は、１１６ｎｍ、１１２ｎｍ、１０８ｎｍ、１０５ｎｍ、１０２ｎｍ、１００ｎｍ、９８ｎｍ、９６ｎｍ、９４ｎｍ、９２ｎｍ、または９０ｎｍであってもよい。

斜め方向からの視認時の黒表示の色度ｕ’を小さくする観点において、光学異方性素子５０の波長６５０ｎｍにおけるＲｔ_６５０は、上記の式（１ｃ）または（２ｃ）を満たしていれば、その上限または下限は特に限定されない。ただし、後述のように、黒輝度を低減させるためのＲｔ_５５０の範囲、および光学異方性素子５０のレターデーションの波長分散Ｒｔ_６５０／Ｒｔ_５５０を考慮すると、Ｒｔ_６５０の上限および下限は自ずと定められる。

（輝度の調整）
上記のように、カラーフィルタの厚み方向レターデーションＣｔ_６５０に応じて、光学異方性素子のＲｔ_６５０を調整することにより、赤色の光漏れを抑制し、黒表示のｕ’を低減できる。一方、黒表示時における光漏れ量（黒輝度）を低減させるためには、比視感度の高い緑色の光の光漏れが小さくなるように、光学設計を行うことが好ましい。

図１３は、図１に示すＯモードの液晶パネル１０１のシミュレーション結果に基づいて、黒輝度が所定値となる条件をプロットしたグラフである。横軸はカラーフィルタの緑色透過領域における波長５５０ｎｍの厚み方向レターデーションＣｔ_５５０であり、縦軸は光学異方性素子の波長５５０ｎｍにおける厚み方向レターデーションＲｔ_５５０である。それぞれのＣｔ_５５０において、方位角４５°、極角６０°の方向における黒輝度が、同一のＣｔ_５５０を有し、光学異方性素子を用いない液晶表示装置の半分となる点を、黒塗りの丸印および黒塗りの三角印で示している。Ｒｔ_５５０が、黒塗りの丸印と黒塗りの三角印の間にある場合は、光学異方性素子を有していない場合に比べて、斜め方向から視認した際の黒輝度が半分以下に低減される。

図１３から理解できるように、光学異方性素子を用いない場合と比較して黒輝度が１／２となる領域の境界は、上限側および下限側ともに、直線で近似可能である。グラフ中の直線は、下記の式（３）および式（４）で表される。
Ｒｔ_５５０＝０．９７（Ｃｔ_５５０）＋７３ …（３）
Ｒｔ_５５０＝０．４９（Ｃｔ_５５０）＋２０５ …（４）

したがって、カラーフィルタ２２の緑色透過領域２２Ｇにおける波長５５０ｎｍの厚み方向ターデーションＣｔ_５５０と、光学異方性素子５０の波長５５０ｎｍにおける厚み方向レターデーションＲｔ_５５０とが、下記式（３ａ）を満たす場合に、光学異方性素子を用いない場合に比べて斜め方向の黒輝度が１／２以下となる。
０．９７（Ｃｔ_５５０）＋７３≦Ｒｔ_５５０≦０．４９（Ｃｔ_５５０）＋２０５ …（３ａ）

図１３における白塗りの丸印および白塗りの三角印は、黒輝度が、光学異方性素子を用いない液晶表示装置の黒輝度の１／５となる点を示している。Ｒｔ_５５０が、白塗りの丸印と白塗りの三角印の間にある場合は、光学異方性素子を有していない場合に比べて、黒輝度が１／５以下に低減される。

白塗りの丸印で示す境界は、上記の式（３）と平行な直線：Ｒｔ_５５０＝０．９７（Ｃｔ_５５０）＋９８で近似可能である。白塗りの三角印で示す境界は、上記の式（４）と平行な直線：Ｒｔ_５５０＝０．４９（Ｃｔ_５５０）＋１８０で近似可能である。したがって、カラーフィルタの緑色透過領域における波長５５０ｎｍの厚み方向ターデーションＣｔ_５５０と、光学異方性素子の波長５５０ｎｍにおける厚み方向レターデーションＲｔ_５５０とが、下記式（３ｂ）を満たす場合に、光学異方性素子を用いない場合と比較して黒輝度を１／５以下に低下させ、コントラストの高い表示を実現できる。
０．９７（Ｃｔ_５５０）＋９８≦Ｒｔ_５５０≦０．４９（Ｃｔ_５５０）＋１８０ …（３ｂ）

上記の結果から、図１に示すＯモードの液晶パネルでは、Ｃｔ_５５０とＲｔ_５５０とが、下記式（３ｃ）を満たす場合に、カラーフィルタの複屈折の影響をキャンセルして、斜め方向の黒輝度が低減された表示を実現できるといえる。
０．９７（Ｃｔ_５５０）＋Ｃ_３≦Ｒｔ_５５０≦０．４９（Ｃｔ_５５０）＋Ｃ_４ …（３ｃ）

上記のように、黒輝度を、光学異方性素子を用いない液晶表示装置の黒輝度の１／２以下とする場合は、上記の式（３ａ）のように、Ｃ_３＝７３ｎｍ、Ｃ_４＝２０５ｎｍとすればよい。同様の観点から、黒輝度を、光学異方性素子を用いない液晶表示装置の黒輝度の１／５以下とする場合は、上記の式（３ｂ）のように、Ｃ_３＝９８、Ｃ_４＝１８０ｎｍとすればよい。斜め方向の黒輝度をさらに小さくするためには、Ｃ_３を大きく設定し、Ｃ_４を小さく設定すればよい。式（３ｃ）におけるＣ_３は７３以上の任意の数であり得る。Ｃ_３は、７３ｎｍ、８８ｎｍ、９８ｎｍ、１０８ｎｍ、１１３ｎｍ、１１８ｎｍ、１２３ｎｍ、または１２８ｎｍであってもよい。同様に、式（３ｃ）におけるＣ_４は２０５以下の任意の数であり得る。Ｃ_４は、２０５ｎｍ、１９０ｎｍ、１８０ｎｍ、１７３ｎｍ、１６８ｎｍ、１６３ｎｍ、１５８ｎｍ、１５３ｎｍ、または１４８ｎｍであってもよい。

図１３に示されるように、カラーフィルタの厚み方向レターデーションＣｔ_５５０が大きいほど、斜め方向から視認した際の黒輝度を低減させるための光学異方性素子のＲｔ_５５０の最適値が大きくなる。これは、図８Ａに示す光学補償の原理からも理解可能である。カラーフィルタの厚み方向レターデーションＣｔ_５５０が大きいことは、図８Ａにおいて、Ｐ’_０とＰｃの距離が大きいこと（Ｐ_Ｃの南緯が大きいこと）に対応している。Ｐ_Ｃの南緯が大きく赤道から外れているほど、光学異方性素子５０を透過後の光をポアンカレ球の赤道上に移動させるために、光学異方性素子の位相差を大きくする必要がある。そのため、図１３に示すように、Ｃｔ_５５０が大きいほど、黒輝度を低減させるためにはＲｔ_５５０を大きくする必要がある。

（黒輝度低減と色度の両立）
斜め方向から視認した際の黒輝度を低減するためには、カラーフィルタの厚み方向レターデーションＣｔ_５５０に応じて、上記の式（３ｃ）を満たすように光学異方性素子のＲｔ_５５０を設定し、かつ上記の式（１ｃ）または（２ｃ）を満たすように光学異方性素子のＲｔ_６５０を設定すればよい。ただし、Ｒｔ_５５０およびＲｔ_６５０は、それぞれを個別に設定できるわけではなく、Ｒｔ_６５０／Ｒｔ_５５０は、光学異方性素子のレターデーションの波長分散に応じた一定の値である。

例えば、カラーフィルタの緑色透過領域における厚み方向レターデーションＣｔ_５５０が１０ｎｍである場合、光学異方性素子のＲｔ_５５０が１３０ｎｍであれば、斜め方向から視認した際の黒輝度が小さく、高コントラストの表示を実現可能である。上記シミュレーションにて設定したように、光学異方性素子がＲｔ_６５０／Ｒｔ_５５０＝０．９５の波長分散を有している場合、Ｒｔ_５５０＝１３０ｎｍであれば、Ｒｔ_６５０＝１２４ｎｍである。

赤色カラーフィルタと緑色カラーフィルタは材料が異なるため、両者のＲｔｈは異なり、赤色カラーフィルタのＣｔ_６５０は緑色カラーフィルタのＣｔ_５５０よりも大きい場合がある。例えば、カラーフィルタ２２の赤色透過領域２２Ｒにおける厚み方向レターデーションＣｔ_６５０が３０ｎｍであると、Ｒｔ_６５０＝１２４ｎｍの場合は、上記の式（１ａ）および式（１ｂ）のいずれも満たさず、斜め方向から視認した際の色度ｕ’が０．３５を上回り、黒表示が赤色に着色されて視認される。

上記の例から理解できるように、図１に示すＯモードの液晶パネルでは、黒輝度が小さくなるように光学異方性素子の光学設計を行っても、黒表示の色度ｕ’が大きくなり、黒表示が赤色に着色する場合がある。これに対して、カラーフィルタの厚み方向レターデーションＣｔ_５５０およびＣｔ_６５０、ならびに光学異方性素子のレターデーションの波長分散Ｒｔ_６５０／Ｒｔ_５５０を考慮して、上記の式（３ｃ）を満たし（ただし、Ｃ_３は７３ｎｍ以上であり、Ｃ_４は２０５ｎｍ以下である）、かつ上記の式（１ｃ）または（２ｃ）を満たすように（ただし、Ｃ_１は１１６ｎｍ以上であり、Ｃ_２は１１６ｎｍ以下である）、光学異方性素子の厚み方向レターデーションを設定すればよい。

なお、位相差フィルムの厚み方向レターデーションの波長分散Ｒｔ_６５０／Ｒｔ_５５０は、一般に、正面レターデーションの波長分散Ｒｅ_６５０／Ｒｅ_５５０と略等しく、０．８～１．２の範囲内である。一般的な波長分散の範囲を考慮すると、Ｃｔ_６５０が１０ｎｍ以上の場合は、Ｒｔ_５５０が式（３ｃ）を満たし、かつＲｔ_６５０が式（２ｃ）を満たすことは少ない。そのため、Ｒｔ_５５０が上記の式（３ｃ）を満たし、かつＲｔ_６５０が上記の式（１ｃ）を満たすように、光学異方性素子のレターデーションを設定することが好ましい。

光学異方性素子５０の正面レターデーションＲｅ_５５０およびＲｅ_６５０は、Ｒｔ_５５０およびＲｔ_６５０が上記範囲となるように設定すればよい。上記のように、光学異方性素子５０は正面レターデーションＲｅに対する厚み方向レターデーションＲｔの比Ｎｚ＝Ｒｔ／Ｒｅが０．２～０．８であるから、この拘束条件の下で、光学異方性素子の厚み方向レターデーションＲｔ_５５０およびＲｔ_６５０、ならびにＮｚ係数に応じて、正面レターデーションＲｅ_５５０およびＲｅ_６５０が定められる。

具体的には、光学異方性素子５０の波長６５０ｎｍにおける正面レターデーションＲｅ_６５０は、Ｒｔ_６５０の２倍程度が好ましい。したがって、Ｒｅ_６５０は、下記式（１ｄ）または（２ｄ）を満たすことが好ましい。
Ｒｅ_６５０≧０．７４（Ｃｔ_６５０）＋Ｃ_１１ …（１ｄ）
Ｒｅ_６５０≦－０．８８（Ｃｔ_６５０）＋Ｃ_１２ …（２ｄ）

Ｃ_１１はＣ_１の２倍であり、具体的にはＣ_１１は２３２ｎｍ以上である。Ｃ_１１は、２３２ｎｍ、２３６ｎｍ、２４２ｎｍ、２４８ｎｍ、２５２ｎｍ、２５６ｎｍ、２６０ｎｍ、２６４ｎｍ、２６８ｎｍ、２７２ｎｍ、２７６ｎｍ、または２８０ｎｍであってもよい。Ｃ_１２はＣ_２の２倍であり、具体的にはＣ_１２は２３２ｎｍ以下である。Ｃ_１２は、２３２ｎｍ、２２４ｎｍ、２１６ｎｍ、２１０ｎｍ、２０４ｎｍ、２００ｎｍ、１９６ｎｍ、１９２ｎｍ、１８８ｎｍ、１８４ｎｍ、または１８０ｎｍであってもよい。光学異方性素子のレターデーションの波長分散を考慮すると、光学異方性素子５０のＲｅ_６５０は、上記の式（１ｄ）を満たすことが好ましい。

光学異方性素子５０の波長５５０ｎｍにおける正面レターデーションＲｅ_５５０は、Ｒｔ_５５０の２倍程度が好ましい。したがって、Ｒｅ_５５０は、下記式（３ｄ）を満たすことが好ましい。
１．９４（Ｃｔ_５５０）＋Ｃ_１３≦Ｒｅ_５５０≦０．９８（Ｃｔ_５５０）＋Ｃ_１４ …（３ｄ）

Ｃ_１３はＣ_３の２倍であり、具体的にはＣ_１３は１４６ｎｍ以上である。Ｃ_１３は、１４５ｎｍ、１７５ｎｍ、１８５ｎｍ、２１５ｎｍ、２２５ｎｍ、２３５ｎｍ、２４５ｎｍ、または２５５ｎｍであってもよい。Ｃ_１４はＣ_４の２倍であり、具体的にはＣ_１４は４１０ｎｍ以下である。Ｃ_１４は、４１０ｎｍ、３８０ｎｍ、３６０ｎｍ、３４５ｎｍ、３３５ｎｍ、３２５ｎｍ、３１５ｎｍ、３０５ｎｍ、または２９５ｎｍであってもよい。

＜第二実施形態：Ｅモードの液晶パネルの光学設計＞
図１４は、図３に示すＥモードの液晶パネル１０２のシミュレーション結果に基づいて、黒表示の色度が所定値となる条件をプロットしたグラフである。図１２と同様、方位角４５°、極角６０°の方向における、黒表示の色度ｕ’が０．３５となる点を、黒塗りの丸印および黒塗りの三角印で示し、黒表示の色度ｕ’が０．３１４となる点を白塗りの丸印および白塗りの三角印で示している。

図１２の場合と同様、図１４においてもｕ’＝０．３５の境界は、下記の式（６）および式（７）で表される直線で近似可能である。
Ｒｔ_６５０＝０．３７（Ｃｔ_６５０）＋１１６ …（６）
Ｒｔ_６５０＝－０．４４（Ｃｔ_６５０）＋１２０ …（７）

したがって、液晶パネル１０２では、カラーフィルタ２２の赤色透過領域２２Ｒにおける波長６５０ｎｍの厚み方向ターデーションＣｔ_６５０と、光学異方性素子５０の波長６５０ｎｍにおける厚み方向レターデーションＲｔ_６５０とが、下記式（６ａ）または（７ａ）を満たす場合に、ｕ’が０．３５以下となり、赤味の低減された黒表示を実現できる。
Ｒｔ_６５０≧０．３７（Ｃｔ_６５０）＋１１６ …（６ａ）
Ｒｔ_６５０≦－０．４４（Ｃｔ_６５０）＋１２０ …（７ａ）

なお、式（６）は、Ｏモードの液晶パネル１０１に関する式（１）と同一である。式（７）はＯモードの液晶パネル１０１に関する式（２）と平行な直線で表される。図１４においては、参考として、式（２）の直線を点線で示している。

白塗りの丸印で示すｕ’＝０．３１４の境界は、上記の式（６）と平行な直線：Ｒｔ_６５０＝０．３７（Ｃｔ_６５０）＋１２１で近似可能である。白塗りの三角印で示すｕ’＝０．３１４の境界は、上記の式（２）と平行な直線：Ｒｔ_６５０＝－０．４４（Ｃｔ_６５０）＋１０８で近似可能である。

したがって、カラーフィルタの赤色透過領域における波長６５０ｎｍの厚み方向ターデーションＣｔ_６５０と、光学異方性素子の波長６５０ｎｍにおける厚み方向レターデーションＲｔ_６５０とが、下記式（６ｂ）または（７ｂ）を満たす場合に、ｕ’が０．３１４以下となり、赤味がさらに低減された黒表示を実現できる。
Ｒｔ_６５０≧０．３７（Ｃｔ_６５０）＋１２１ …（６ｂ）
Ｒｔ_６５０≦－０．４４（Ｃｔ_６５０）＋１０８ …（７ｂ）

上記の結果から、図３に示すＥモードの液晶パネル１０２では、Ｃｔ_６５０とＲｔ_６５０とが、下記式（６ｃ）または（７ｃ）を満たす場合に、赤味が低減された黒表示を実現できるといえる。
Ｒｔ_６５０≧０．３７（Ｃｔ_６５０）＋Ｃ_６ …（６ｃ）
Ｒｔ_６５０≦－０．４４（Ｃｔ_６５０）＋Ｃ_７ …（７ｃ）

ｕ’≦０．３５を満たすように条件を設定する場合は、上記の式（６ａ）および式（７ａ）のように、Ｃ_６＝１１６ｎｍ、Ｃ_７＝１２０ｎｍとすればよく、ｕ’≦０．３１４を満たすように条件を設定する場合は、上記の式（６ｂ）および式（７ｂ）のように、Ｃ_６＝１２１ｎｍ、Ｃ_７＝１０８ｎｍとすればよい。黒表示のｕ’をさらに小さくするためには、Ｃ_６を大きく設定し、Ｃ_７を小さく設定すればよい。

式（６ｃ）におけるＣ_６は１１６以上の任意の数であり得る。Ｃ_６は、前述のＣ_１と同等の数値であってもよく、Ｃ_６は、１１６ｎｍ、１１８ｎｍ、１２１ｎｍ、１２４ｎｍ、１２６ｎｍ、１２８ｎｍ、１３０ｎｍ、１３２ｎｍ、１３４ｎｍ、１３６ｎｍ、１３８ｎｍ、または１４０ｎｍであってもよい。同様に、式（７ｃ）におけるＣ_７は１２０以下の任意の数であり得る。Ｃ_７前述のＣ_２と同等の数値であってもよく、１２１ｎｍ、１１６ｎｍ、１１２ｎｍ、１０８ｎｍ、１０５ｎｍ、１０２ｎｍ、１００ｎｍ、９８ｎｍ、９６ｎｍ、９４ｎｍ、９２ｎｍ、または９０ｎｍであってもよい。光学異方性素子のレターデーションの波長分散を考慮すると、光学異方性素子６０のＲｔ_６５０は、上記の式（６ｃ）を満たすことが好ましい。

斜め方向からの視認時の黒表示の色度ｕ’を小さくする観点において、光学異方性素子６０の波長６５０ｎｍにおけるＲｔ_６５０は、上記の式（６ｃ）または（７ｃ）を満たしていれば、その上限または下限は特に限定されない。ただし、第一実施形態に関して前述した通り、黒輝度を低減させるためのＲｔ_５５０の範囲、および光学異方性素子６０のレターデーションの波長分散Ｒｔ_６５０／Ｒｔ_５５０を考慮すると、Ｒｔ_６５０の上限および下限は自ずと定められる。

図１５は、図３に示すＥモードの液晶パネル１０２のシミュレーション結果に基づいて、黒輝度が所定値となる条件をプロットしたグラフである。図１３と同様、方位角４５°、極角６０°の方向における黒輝度が、光学異方性素子を用いない液晶表示装置の半分となる点を、黒塗りの丸印および黒塗りの三角印で示し、黒輝度が光学異方性素子を用いない液晶表示装置の１／５となる点を白塗りの丸印および白塗りの三角印で示している。

図１３の場合と同様、図１５においても、光学異方性素子を用いない場合と比較して黒輝度が１／２となる領域の境界は直線で近似可能であり、グラフ中の直線は、下記の式（８）および式（９）で表される。
Ｒｔ_５５０＝０．６９（Ｃｔ_５５０）＋７０ …（８）
Ｒｔ_５５０＝１．３５（Ｃｔ_５５０）＋２００ …（９）

したがって、液晶パネル１０２では、カラーフィルタ２２の緑色透過領域２２Ｇにおける波長５５０ｎｍの厚み方向ターデーションＣｔ_５５０と、光学異方性素子５０の波長５５０ｎｍにおける厚み方向レターデーションＲｔ_５５０とが、下記式（８ａ）を満たす場合に、光学異方性素子を用いない場合に比べて黒輝度が１／２以下となる。
０．６９（Ｃｔ_５５０）＋７０≦Ｒｔ_５５０≦１．３５（Ｃｔ_５５０）＋２００ …（８ａ）

白塗りの三角印で示す点は、上記の式（８）と平行な直線：Ｒｔ_５５０＝０．６９（Ｃｔ_５５０）＋９８で近似可能である。白塗りの丸印で示点は、上記の式（９）と平行な直線Ｒｔ_５５０＝１．３５（Ｃｔ_５５０）＋１８０で近似可能である。したがって、Ｃｔ_５５０とＲｔ_５５０が下記式（８ｂ）を満たす場合に、光学異方性素子を用いない場合に比べて黒輝度が１／５以下となる。
０．６９（Ｃｔ_５５０）＋９８≦Ｒｔ_５５０≦１．３５（Ｃｔ_５５０）＋１７１ …（８ｂ）

上記の結果から、図３に示すＥモードの液晶パネル１０２では、Ｃｔ_５５０とＲｔ_５５０とが、下記式（８ｃ）を満たす場合に、カラーフィルタの複屈折の影響をキャンセルして、斜め方向から視認した際の黒輝度が低減された表示を実現できるといえる。
０．６９（Ｃｔ_５５０）＋Ｃ_８≦Ｒｔ_５５０≦１．３５（Ｃｔ_５５０）＋Ｃ_９ …（８ｃ）

斜め方向の黒輝度を、光学異方性素子を用いない場合の１／２以下とする場合は、上記の式（８ａ）のように、Ｃ_８＝７０ｎｍ、Ｃ_９＝２００ｎｍとすればよい。同様の観点から、斜め方向の黒輝度を、光学異方性素子を用いない場合の１／５以下とする場合は、上記の式（８ｂ）のように、Ｃ_３＝９８、Ｃ_４＝１７１ｎｍとすればよい。斜め方向の黒輝度をさらに小さくするためには、Ｃ_８を大きく設定し、Ｃ_９を小さく設定すればよい。

式（８ｃ）におけるＣ_８は７０以上の任意の数であり得る。Ｃ_８は、７８ｎｍ、８８ｎｍ、９８ｎｍ、１０８ｎｍ、１１３ｎｍ、１１８ｎｍ、１２３ｎｍ、または１２８ｎｍであってもよい。同様に、式（８ｃ）におけるＣ_９は２００以下の任意の数であり得る。Ｃ_９は、２００ｎｍ、１９０ｎｍ、１８０ｎｍ、１７３ｎｍ、１６８ｎｍ、１６３ｎｍ、１５８ｎｍ、１５３ｎｍ、または１４８ｎｍであってもよい。

図１５に示されるように、カラーフィルタの厚み方向レターデーションＣｔ_５５０が大きいほど、斜め方向から視認した際の黒輝度を低減させるための光学異方性素子のＲｔ_５５０の最適値が大きくなる。これは、図９Ｂに示す光学補償の原理からも理解可能である。

図３に示すＥモードの液晶パネル１０２において、斜め方向から視認した際の黒輝度を低減するためには、カラーフィルタの厚み方向レターデーションＣｔ_５５０に応じて、上記の式（８ｃ）を満たすように光学異方性素子のＲｔ_５５０を設定し、かつ上記の式（６ｃ）または（７ｃ）を満たすように光学異方性素子のＲｔ_６５０を設定すればよい。

Ｏモードの液晶パネルの例について説明したのと同様、光学異方性素子の波長分散Ｒｔ_６５０／Ｒｔ_５５０を考慮すると、Ｃｔ_６５０が１０ｎｍ以上の場合は、Ｒｔ_５５０が式（８ｃ）を満たし、かつＲｔ_６５０が式（７ｃ）を満たすことは少ない。そのため、Ｒｔ_５５０が上記の式（８ｃ）を満たし、かつＲｔ_６５０が上記の式（６ｃ）を満たすように、光学異方性素子６０のレターデーションを設定することが好ましい。

光学異方性素子６０の正面レターデーションＲｅ_５５０およびＲｅ_６５０は、Ｒｔ_５５０およびＲｔ_６５０が上記範囲となるように設定すればよい。光学異方性素子６０の波長６５０ｎｍにおける正面レターデーションＲｅ_６５０は、Ｒｔ_６５０の２倍程度が好ましい。したがって、Ｒｅ_６５０は、下記式（６ｄ）または（７ｄ）を満たすことが好ましい。
Ｒｅ_６５０≧０．７４（Ｃｔ_６５０）＋Ｃ_１６ …（６ｄ）
Ｒｅ_６５０≦－０．８８（Ｃｔ_６５０）＋Ｃ_１７ …（７ｄ）

Ｃ_１６はＣ_６の２倍であり、具体的にはＣ_１６は２３２ｎｍ以上である。Ｃ_１６は、２３２ｎｍ、２３６ｎｍ、２４２ｎｍ、２４８ｎｍ、２５２ｎｍ、２５６ｎｍ、２６０ｎｍ、２６４ｎｍ、２６８ｎｍ、２７２ｎｍ、２７６ｎｍ、または２８０ｎｍであってもよい。Ｃ_１７はＣ_７の２倍であり、具体的にはＣ_１７は２４０ｎｍ以下である。Ｃ_１２は、２４０ｎｍ、２３２ｎｍ、２２４ｎｍ、２１６ｎｍ、２１０ｎｍ、２０４ｎｍ、２００ｎｍ、１９６ｎｍ、１９２ｎｍ、１８８ｎｍ、１８４ｎｍ、または１８０ｎｍであってもよい。光学異方性素子のレターデーションの波長分散を考慮すると、光学異方性素子６０のＲｅ_６５０は、上記の式（６ｄ）を満たすことが好ましい。

光学異方性素子６０の波長５５０ｎｍにおける正面レターデーションＲｅ_５５０は、Ｒｔ_５５０の２倍程度が好ましい。したがって、Ｒｅ_５５０は、下記式（８ｄ）を満たすことが好ましい。
１．３８（Ｃｔ_５５０）＋Ｃ_１８≦Ｒｅ_５５０≦２．７０（Ｃｔ_５５０）＋Ｃ_１９ …（８ｄ）

Ｃ_１８はＣ_８の２倍であり、具体的にはＣ_１８は１４０ｎｍ以上である。Ｃ_１８は、１５５ｎｍ、１７５ｎｍ、１８５ｎｍ、２１５ｎｍ、２２５ｎｍ、２３５ｎｍ、２４５ｎｍ、または２５５ｎｍであってもよい。Ｃ_１９はＣ_９の２倍であり、具体的にはＣ_１９は４００ｎｍ以下である。Ｃ_１９は、４００ｎｍ、３８０ｎｍ、３６０ｎｍ、３４５ｎｍ、３３５ｎｍ、３２５ｎｍ、３１５ｎｍ、３０５ｎｍ、または２９５ｎｍであってもよい。

［各光学部材の配置］
上記の通り、第一実施形態の液晶パネル１０１は、カラーフィルタ２２の厚み方向レターデーションＣｔ_５５０およびＣｔ_６５０に対応して、液晶セル２０の視認側に配置される光学異方性素子５０が所定の光学特性を有するように光学設計が行われる。第二実施形態の液晶パネル１０２は、Ｃｔ_５５０およびＣｔ_６５０に対応して、液晶セル２０の光源側に配置される光学異方性素子６０が所定の光学特性を有するように光学設計が行われる。

第一実施形態の液晶パネル１０１は、視認側偏光子３０と光学異方性素子５０との間、または光源側偏光子４０と液晶セル２０との間に、偏光子保護フィルムとして光学等方性フィルムを備えていてもよい。第二実施形態の液晶パネル１０２は、視認側偏光子３０と液晶セル２０との間、または光源側偏光子４０と光学異方性素子６０との間に、偏光子保護フィルムとして光学等方性フィルムを備えていてもよい。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Ｒｔ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。

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、偏光子３０，４０の外面（液晶セル２０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、視認側偏光子３０の液晶セル２０側の面、および光源側偏光子４０の液晶セル２０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。

第一実施形態の液晶パネル１０１は、視認側偏光子と液晶セル２０の間には、光学異方性素子５０以外に光学異方性素子を含まないことが好ましく、光源側偏光子４０と液晶セル２０の間には、光学異方性素子を含まないことが好ましい。第二実施形態の液晶パネル１０２は、光源側偏光子と液晶セル２０の間には、光学異方性素子６０以外に光学異方性素子を含まないことが好ましく、視認側偏光子３０と液晶セル２０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を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。偏光子と光学異方性素子を積層して予め積層偏光板を形成し、この積層偏光板を、粘着剤（不図示）を介して、液晶セルと貼り合わせてもよい。前述のように、偏光子の表面には偏光子保護フィルムが設けられていてもよい。偏光子と光学異方性素子の間には、偏光子保護フィルムとして光学等方性フィルムが設けられていてもよい。

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二主面側（偏光子４０側）に光源１１０を配置することにより、液晶表示装置が形成される。液晶パネルと光源の間には、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、光源側偏光子と一体で設けてもよい。例えば、第二偏光子の外面（光源側の面）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の間に、偏光子保護フィルムが設けられていてもよい。

２０ 液晶セル
２１ カラーフィルタ基板
２２ ＴＦＴ基板
１０ 液晶層
１１ 初期配向方向
３０，４０ 偏光子
３５，４５ 吸収軸（方向）
５０，６０ 光学異方性素子（位相差板）
５３，６３ 遅相軸（方向）
１０１，１０２ 液晶パネル
１１０ 光源
２０１，２０２ 液晶表示装置

Claims (4)

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と、前記液晶層の第一主面に配置され、少なくとも緑色透過領域および赤色透過領域を有するカラーフィルタとを備える液晶セル；
   前記液晶セルの第一主面に配置された第一偏光子；
   前記液晶セルの第二主面に配置された第二偏光子；および
   前記第一偏光子と第二偏光子の間に配置された光学異方性素子を備える液晶パネルであって、
   前記液晶セルのプレチルト角が１°以下であり、
   前記第一偏光子の吸収軸方向と、前記第二偏光子の吸収軸方向とが直交しており、
   前記光学異方性素子の遅相軸方向と、前記第二偏光子の吸収軸方向とが平行であり、
   前記光学異方性素子は、波長６５０ｎｍにおける正面レターデーションＲｅ_６５０と厚み方向レターデーションＲｔ_６５０の比Ｒｔ_６５０／Ｒｅ_６５０が０．４～０．６であり、
   前記カラーフィルタの緑色透過領域は、波長５５０ｎｍにおける厚み方向レターデーションＣｔ_５５０が０より大きく５０ｎｍ以下であり、
   前記カラーフィルタの赤透過領域は、波長６５０ｎｍにおける厚み方向レターデーションＣｔ_６５０が０より大きく５０ｎｍ以下であり、
   前記液晶セルの無電界状態における前記液晶分子の配向方向と、前記第二偏光子の吸収軸方向とが平行であり、
   前記光学異方性素子は、前記液晶セルと前記第一偏光子の間に配置されており、
   前記光学異方性素子の波長５５０ｎｍにおける厚み方向レターデーションＲｔ_５５０（ｎｍ）と前記Ｃｔ_５５０（ｎｍ）とが、下記式（３ａ）を満たし、
   ０．９７（Ｃｔ_５５０）＋７３≦Ｒｔ_５５０≦０．４９（Ｃｔ_５５０）＋２０５ …（３ａ）
   前記Ｒｔ_６５０（ｎｍ）と前記Ｃｔ_６５０（ｎｍ）とが、下記式（１ａ）または（２ａ）を満たす、液晶パネル。
   Ｒｔ_６５０≧０．３７（Ｃｔ_６５０）＋１１６ …（１ａ）
   Ｒｔ_６５０≦－０．４４（Ｃｔ_６５０）＋１１６ …（２ａ）
2. 前記Ｒｔ_５５０と前記Ｃｔ_５５０とが、下記式（３ｂ）を満たす、請求項１に記載の液晶パネル。
   ０．９７（Ｃｔ_５５０）＋９８≦Ｒｔ_５５０≦０．４９（Ｃｔ_５５０）＋１８０ …（３ｂ）
3. 前記Ｒｔ_６５０と前記Ｃｔ_６５０とが、下記式（１ｂ）または（２ｂ）を満たす、請求項１または２に記載の液晶パネル。
   Ｒｔ_６５０≧０．３７（Ｃｔ_６５０）＋１２１ …（１ｂ）
   Ｒｔ_６５０≦－０．４４（Ｃｔ_６５０）＋１０８ …（２ｂ）
4. 請求項１～３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二主面側に配置された光源と、を備える、液晶表示装置。

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