JPWO2009125515A1 - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、低コストかつ簡便に製造することができるとともに、広い視角範囲において高いコントスラト比を実現することができる液晶表示装置を提供する。本発明は、第一の偏光子、第一種の複屈折層、第一のλ／４板、液晶セル、第二のλ／４板、第二種の複屈折層、及び、上記第一の偏光子の吸収軸に対して吸収軸が直交する第二の偏光子をこの順に有する液晶表示装置であって、上記第一種の複屈折層は、Ｎｚ＞０．９を満たし、面内遅相軸が第一の偏光子の吸収軸に対して直交し、上記第一のλ／４板は、面内遅相軸が上記第一の偏光子の吸収軸に対して略４５°の角度をなし、上記液晶セルは、液晶セル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い、上記第二のλ／４板は、面内遅相軸が第一のλ／４板の面内遅相軸に対して直交し、上記第二種の複屈折層は、Ｎｚ＜０．１を満たし、面内遅相軸が第二の偏光子の吸収軸と平行である液晶表示装置である。

Description

本発明は、液晶表示装置に関する。より詳しくは、円偏光板を用いたＶＡ（垂直配向）モードの液晶表示装置に関するものである。

液晶表示装置は、コンピュータやテレビジョンをはじめとする様々な情報処理装置の表示装置として、広く用いられている。特にＴＦＴ方式の液晶表示装置（以下「ＴＦＴ−ＬＣＤ」ともいう）が広く普及し、市場の一層の拡大が期待されており、これに伴って、画質のより一層の向上が要望されている。以下、ＴＦＴ−ＬＣＤを例として説明するが、本発明は、ＴＦＴ−ＬＣＤに限定されるものではなく、液晶表示装置全般に適用可能であり、例えば単純マトリクス方式、プラズマアドレス方式等の液晶表示装置にも適用可能である。

現在まで、ＴＦＴ−ＬＣＤで最も広く使用されてきた方式は、正の誘電率異方性を有する液晶を、相互に対向する基板間に水平配向させた、いわゆるＴＮモードであった。ＴＮモードの液晶表示装置は、一方の基板に隣接する液晶分子の配向方向が、他方の基板に隣接する液晶分子の配向方向に対して９０°ツイストしていることを特徴とする。このようなＴＮモードの液晶表示装置では、安価な製造技術が確立され、産業的に成熟しているが、高いコントラスト比を実現することが難しかった。

これに対し、負の誘電率異方性を有する液晶を、相互に対向する基板間に垂直配向させた、いわゆるＶＡモードの液晶表示装置が知られている。ＶＡモードの液晶表示装置においては、電圧無印加時において、液晶分子が基板面に対し略垂直な方向に配向しているため、液晶セルはほとんど複屈折性及び旋光性を示さず、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。したがって、液晶セルの上下に一対の偏光子（直線偏光子）をその吸収軸が互いに直交するように配する（クロスニコル偏光子ともいう）ことにより、電圧無印加時において、略完全な黒表示を実現できる。電圧印加時には、液晶分子が傾斜して基板に略平行となり、大きな複屈折性を示して白表示となる。したがって、このようなＶＡモードの液晶表示装置は、非常に高いコントラスト比を容易に実現することができる。

このようなＶＡモードの液晶表示装置においては、電圧印加時の液晶分子の傾斜方向が一方向であると液晶表示装置の視野角特性に非対称性が発生してしまうため、例えば画素電極構造の工夫や、画素内に突起物等の配向制御手段を設ける方法により、液晶分子の傾斜方向を複数に分割した配向分割型のＶＡモード、いわゆるＭＶＡモード（マルチドメイン型ＶＡモード）が広く用いられている。白表示状態の透過率を最大化する観点から、通常は偏光子軸方位と電圧印加時の液晶分子の傾斜方位とが４５°の角度をなすように設定される。クロスニコル偏光子間に複屈折媒体を挟んだときの透過率は、偏光子の軸と複屈折媒体の遅相軸とのなす角をα（単位：ｒａｄ）とするとき、ｓｉｎ^２（２α）に比例するためである。典型的なＭＶＡモードでは、液晶分子の傾斜方位が４５°、１３５°、２２５°、３１５°の４つのドメインに分割され得る。このような４つのドメインに分割されたＭＶＡモードにおいても、ドメイン境界や配向制御手段の近傍で、シュリーレン配向や意図しない方向への配向が観察されることが多く、透過率ロスの原因となっている。

こうした問題を解決するために、円偏光板を用いたＶＡモードが検討されている（例えば、特許文献１〜３参照。）。そのような液晶表示装置によれば、互いに直交する左右円偏光板間に複屈折媒体を挟んだときの透過率は、偏光子の軸と複屈折媒体の遅相軸とのなす角に依存しないため、液晶分子の傾斜方位が４５°、１３５°、２２５°、３１５°以外であっても、液晶分子の傾きさえ制御できれば所望の透過率が確保できる。したがって、例えば、画素中央に円形の突起物を配置し、液晶分子を全方位に傾斜させるものであってもよいし、又は、傾斜方位を全く制御せずにランダムな方位に傾斜させるものであってもよい。なお、本明細書中、円偏光板を用いたＶＡモードを、円偏光ＶＡモード又は円偏光モードともいう。これに対して、直線偏光板を用いたＶＡモードを、直線偏光ＶＡモード又は直線偏光モードともいう。また、円偏光板は、よく知られているように、典型的には直線偏光板とλ／４板との組み合わせによって構成される。

しかしながら、通常の円偏光板ＶＡモードの液晶表示装置では斜め視角でのコントラスト比が低く、充分な視野角特性が得られないという点で改善の余地があった。これに対して位相差フィルムを用いた視野角特性の改良技術が種々提案されている。例えば、特許文献１には下記（Ａ）の方法が、特許文献２には下記（Ｂ）の方法が、特許文献３には下記（Ｃ）の方法が開示されている。
（Ａ）ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚの関係を満たすλ／４板を用いる方法
（Ｂ）ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係を満たすλ／４板とｎｘ＝ｎｙ＞ｎｚの関係を満たす位相差フィルム（いわゆるネガティブＣプレート）を組み合わせて用いる方法
（Ｃ）（Ｂ）の構成に加えて、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係を満たすλ／２板を１枚又は２枚組み合わせて用いる方法
特開２００２−４０４２８号公報 特開２００３−２０７７８２号公報 特開２００３−１８６０１７号公報

しかしながら、本発明者が検討した結果、上記（Ａ）及び（Ｂ）の方法でもまだ視野角特性に改善の余地があることがわかっている。また、上記（Ｂ）及び（Ｃ）の方法では、製造が難しく高コストなｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙ（０＜Ｎｚ＜１）の二軸性位相差フィルムが必要であるという点で改善の余地があった。

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、低コストかつ簡便に製造することができるとともに、広い視角範囲において高いコントスラト比を実現することができる液晶表示装置を提供することを目的とするものである。

本発明者らは、低コストかつ簡便に製造することができるとともに、広い視角範囲において高いコントスラト比を実現することができる液晶表示装置について種々検討したところ、クロスニコル配置された一対の偏光子（第一及び第二の偏光子）の間に配置される複屈折層の位相差条件に着目した。そして、第一の偏光子と第二の偏光子との間に、Ｎｚ＞０．９、好適にはＮｚ≧１．０を満たす（ｎｘ＞ｎｙ≧ｎｚの関係を満たす）第一種の複屈折層と、Ｎｚ＜０．１、好適にはＮｚ≦０．０を満たす（ｎｘ＜ｎｙ≦ｎｚの関係を満たす）第二種の複屈折層とを適切に配置することにより、正面方向における第一及び第二の偏光子の直交性を保持しつつ、斜め方向においても第一及び第二の偏光子の直交性を保持することができることを見いだした。更に、上記第一種及び第二種の複屈折層は、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙ（０＜Ｎｚ＜１）に制御された二軸性位相差フィルムとは異なり、適当な固有複屈折を持つ材料を用いることにより、簡便な方法で製造できることを見いだした。その結果、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、第一の偏光子、第一種の複屈折層、第一のλ／４板、液晶セル、第二のλ／４板、第二種の複屈折層、及び、上記第一の偏光子の吸収軸に対して吸収軸が直交する第二の偏光子をこの順に有する液晶表示装置であって、上記第一種の複屈折層は、Ｎｚ＞０．９を満たし、面内遅相軸が上記第一の偏光子の吸収軸に対して直交し、上記第一のλ／４板は、面内遅相軸が上記第一の偏光子の吸収軸に対して略４５°の角度をなし、上記液晶セルは、液晶セル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り、上記第二のλ／４板は、面内遅相軸が上記第一のλ／４板の面内遅相軸に対して直交し、上記第二種の複屈折層は、Ｎｚ＜０．１を満たし、面内遅相軸が上記第二の偏光子の吸収軸と平行である液晶表示装置である。
以下に本発明を詳述する。

本発明の液晶表示装置は、第一の偏光子、第一種の複屈折層、第一のλ／４板、液晶セル、第二のλ／４板、第二種の複屈折層、及び、上記第一の偏光子の吸収軸に対して吸収軸が直交する第二の偏光子をこの順に有するものである。本明細書で「偏光子」とは、自然光を直線偏光に変える機能を有する素子のことであり、偏光板、偏光フィルムと同義である。典型的に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等の異方性材料を吸着配向させたものが挙げられる。通常は、機械強度や耐湿熱性を確保するために、ＰＶＡフィルムの両側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をラミネートして実用に供されるが、特に断りのない限り、本明細書中で「偏光子」というときは保護フィルムを含まず、偏光機能を有する素子だけを指す。第一及び第二の偏光子は、いずれがポーラライザ（背面側の偏光子）であってもよく、アナライザ（観察面側の偏光子）であってもよい。本発明の液晶表示装置は、第一の偏光子、第一種の複屈折層、第一のλ／４板、液晶セル、第二のλ／４板、第二種の複屈折層、及び、上記液晶セルの基板面を平面視したときに上記第一の偏光子の吸収軸に対して吸収軸が直交する第二の偏光子をこの順に有するものでもよい。正面方向において略完全な黒表示状態を実現することができ、結果として正面方向で高いコントラスト比を実現する観点から、第一の偏光子の吸収軸と第二の偏光子の吸収軸とは、液晶セルの基板面を平面視したときに９０°の角度をなしていることが好ましいが、正面方向でのコントラスト比を低下させることなく、視野角補償を行うことができる範囲であれば、９０°から多少ずれていてもよい。具体的には、液晶セルの基板面を平面視したときに第一の偏光子の吸収軸と第二の偏光子の吸収軸とが９０°から±１°（８９〜９１°）の範囲内であれば本発明の作用効果が充分に得られる。本発明の液晶表示装置において積層される各構成（第一の偏光子、第一種の複屈折層、第一のλ／４板、液晶セル、第二のλ／４板、第二種の複屈折層、第二の偏光子等）は、単に載置した状態であってもよいが、光軸のズレ防止等の観点から、固定状態で積層されていることが好ましい。その積層法については特に限定されず、例えば、透明性に優れる接着剤や粘着剤等による接着方式等の適宜な方式を採ることができる。その接着剤や粘着剤等の種類についても特に限定されないが、光学的異方性を実質的に示さない材料が好ましい。また、その接着剤や粘着剤等は、円偏光板の光学特性の変化防止の観点から、硬化や乾燥の際に高温のプロセスを要しないものが好ましく、長時間の硬化処理や乾燥時間を要しないものが好ましい。

上記液晶セルは、通常、一対の基板と、該一対の基板間に挟まれた液晶層とを有するものである。本発明に係る液晶セルは、液晶セル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垂直配向（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ：ＶＡ）モードの液晶セルである。ＶＡモードには、Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ ＶＡ（ＭＶＡ）モード、Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｐｉｎｗｈｅｅｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ（ＣＰＡ）モード、Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ ＶＡ（ＰＶＡ）モード、Ｂｉａｓｅｄ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ（ＢＶＡ）モード、ＲｅｖｅｒｓｅＴＮモード等が含まれる。このように、本発明に係る液晶セルは、液晶分子を基板面に対して厳密に垂直に配向させる液晶セルである必要はなく、液晶分子を基板面に対して実質的に垂直に配向させる液晶セルでもよいし、液晶分子がプレチルト角を有してもよい。上記液晶セルは、電圧無印加状態で液晶分子を基板面に垂直に配向させるものであってもよい。

本発明の液晶表示装置は、第一の偏光子と第二の偏光子との間に、第一種の複屈折層と、第一のλ／４板と、第二のλ／４板と、第二種の複屈折層とを有する。本明細書で「複屈折層」とは、光学的異方性を有する層のことであり、位相差フィルム、位相差板、光学異方性層、複屈折媒体等と同義である。また、本明細書で「λ／４板」とは、少なくとも波長５５０ｎｍの光に対して略１／４波長（正確には１３７．５ｎｍであるが、１１５ｎｍよりも大きく、１６０ｎｍよりも小さければよい。）の光学的異方性を有する層のことであり、λ／４位相差フィルム、λ／４位相差板と同義である。

本発明の液晶表示装置においては、第一の偏光子に対して法線方向（正面方向）から入射した光は、第一の偏光子により直線偏光に変換され、第一種の複屈折層を偏光状態を維持したまま透過し、第一のλ／４板により直線偏光から円偏光に変換され、液晶セルを偏光状態を維持したまま透過し、第二のλ／４板により円偏光から直線偏光に再変換され、第二種の複屈折層を偏光状態を維持したまま透過し、第二の偏光子により再変換された直線偏光が遮断されることにより黒表示が行われる。すなわち、第一種及び第二種の複屈折層は、法線方向から入射した光に対して位相差を付与することを目的としたものではない。

一方、斜め方向においては、第一の偏光子の吸収軸と第二の偏光子の吸収軸とのなす角度が正面方向と見かけ上異なるが、この見かけ上の角度差を第一種及び第二種の複屈折層の位相差により補償する。すなわち、第一種及び第二種の複屈折層は、斜め方向から入射した光に対してのみ位相差を付与し、視野角補償を行うことを目的としている。

以上のように、本発明における第一種及び第二種の複屈折層は、正面方向における第一及び第二の偏光子の直交性を維持したままで、斜め方向における第一及び第二の偏光子の直交性を得ることを可能とするものであり、これにより斜め方向におけるコントラスト比を向上させ、視野角特性に優れた液晶表示装置を実現することができる。

本発明の液晶表示装置は、上述した第一の偏光子、第一種の複屈折層、第一のλ／４板、液晶セル、第二のλ／４板、第二種の複屈折層、及び、第二の偏光子を構成要素として備えるものである限り、その他の部材により特に限定されるものではない。

本発明における上述の表示原理は、本発明の各構成要素を以下のように設けることで実現される。

上記第一種の複屈折層は、Ｎｚ＞０．９を満たし、面内遅相軸が第一の偏光子の吸収軸に対して直交する。なお、本明細書で「Ｎｚ係数」とは、複屈折層（液晶セルやλ／４板を含む）の面内方向の主屈折率をｎｘ、ｎｙ（ｎｘ＞ｎｙ）とし、面外方向（厚み方向）の主屈折率をｎｚとしたとき、Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）で定義される。特に断りの無い限り、本明細書中で主屈折率や位相差の測定波長は５５０ｎｍとする。また、同じＮｚ係数をもつ複屈折層でも、複屈折層の平均屈折率＝（ｎｘ＋ｎｙ＋ｎｚ）／３が異なれば、屈折角の影響で斜め方向からの入射に対して複屈折層の実効的な位相差が異なり、設計指針が複雑になってしまう。この問題を避けるため、本明細書では特に断りのない限り、各複屈折層の平均屈折率を１．５に統一してＮｚ係数を算出している。実際の平均屈折率が１．５と異なる複屈折層についても平均屈折率１．５を想定して換算してある。後出の位相差Ｒｘｚについても同様の扱いをしている。

上記第一種の複屈折層のＮｚ係数が１．０未満であると、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係を満たすために、作製が困難になるおそれがある。一方、一般的に、１．０≦Ｎｚを満たす複屈折層は、通常の作製方法（例えば、横一軸延伸、縦横二軸延伸等）を用いて容易に作製することができる。しかしながら、１．０≦Ｎｚを満たす複屈折層を作製しようとするときに、図らずもＮｚ＝０．９程度の複屈折層ができてしまうことがある。したがって、Ｎｚ＞０．９を満たす第一種の複屈折層であれば容易に作製することができる。第一種の複屈折層は、１．１≦Ｎｚ≦４．０を満たすことがより好ましい。１．１≦Ｎｚ≦４．０を満たす第一種の複屈折層は、典型的には正の固有複屈折を持つ材料を用いて一般の横一軸延伸、又は、縦横二軸延伸を施すことにより作製することができることから、作製がより容易である。このような点から、上記第一種の複屈折層は、正の固有複屈折を持つ材料で構成されることが好ましい。そして、正の固有複屈折を持つ材料から、上記の延伸方法で１．１≦Ｎｚ≦４．０を満たす第一種の複屈折層を作製する場合、面内遅相軸がロール状位相差フィルムの長尺方向に対して９０°の方向（直交する方向）とすることが可能であるので、上記第一種の複屈折層と上記第一の偏光子とをロール・ツー（ｔｏ）・ロール貼合できるという点からも好ましい。一般に、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偏光子フィルムは長尺方向に平行な方向に吸収軸を持つロール状偏光子であるため、上記第一種の複屈折層の面内遅相軸が第一の偏光子の吸収軸に対して９０°の角度をなすように（直交するように）ロール・ツー・ロール貼合することが可能である。上記第一種の複屈折層は、Ｎｚ＞０．９を満たし、液晶セルの基板面を平面視したときに面内遅相軸が第一の偏光子の吸収軸に対して直交してもよい。

上記第二種の複屈折層は、Ｎｚ＜０．１を満たし、面内遅相軸が第二の偏光子の吸収軸と平行である。第二種の複屈折層のＮｚ係数が０．０よりも大きいと、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係を満たすために、作製が困難になるおそれがある。一方、一般的に、Ｎｚ≦０．０を満たす複屈折層は、通常の作製方法（例えば、横一軸延伸、縦横二軸延伸等）を用いて容易に作製することができる。しかしながら、Ｎｚ≦０．０を満たす複屈折層を作製しようとするときに、図らずもＮｚ＝０．１程度の複屈折層ができてしまうことがある。したがって、Ｎｚ＜０．１を満たす第二種の複屈折層であれば容易に作製することができる。第二種の複屈折層は、−３．０≦Ｎｚ≦−０．１を満たすことがより好ましい。−３．０≦Ｎｚ≦−０．１を満たす第二種の複屈折層は、典型的には負の固有複屈折を持つ材料を用いて一般の縦横二軸延伸を施すことにより作製することができることから、作製がより容易である。このような点から、上記第二種の複屈折層は、負の固有複屈折を持つ材料で構成されることが好ましい。そして、負の固有複屈折を持つ材料から、上記の延伸方法で−３．０≦Ｎｚ≦−０．１を満たす第二種の複屈折層を作製する場合、面内遅相軸がロール状位相差フィルムの長尺方向に対して０°の方向（平行な方向）とすることが可能であるので、上記第二種の複屈折層と上記第二の偏光子とをロール・ツー・ロール貼合できるという点からも好ましい。上記第二種の複屈折層は、Ｎｚ＜０．１を満たし、液晶セルの基板面を平面視したときに面内遅相軸が第二の偏光子の吸収軸と平行であってもよい。

なお、正面方向でのコントラスト比を低下させることなく、広い視角範囲において高いコントラスト比を実現する（視野角補償を行う）ためには、上記の通り、基本的には、第一種の複屈折層の面内遅相軸と第一の偏光子の吸収軸とは、９０°の角度をなし、かつ、第二種の複屈折層の面内遅相軸と第二の偏光子の吸収軸とは、０°の角度をなしている必要がある。その理由説明は次の通りである。

正面方向でのコントラスト比を低下させないためには、（１）複屈折層が正面方向で機能しないことが必要であり、視野角補償を行うためには、（２）複屈折層が斜め方向で有効に機能する必要がある。

上記（１）の条件を満足するためには、複屈折層と偏光子との軸関係は、（ａ）正面方向から観察したときに、偏光子１の光学軸と複屈折層２の光学軸とが平行であること（図１（ａ））、及び、（ｂ）正面方向から観察したときに、偏光子１の光学軸と複屈折層２の光学軸とが直交であること（図２（ａ））のいずれかの関係を満足する必要がある。なお、本明細書で「光学軸」とは、結晶光学分野でいう厳密な意味での光学軸とは異なり、次の定義に従うとする。すなわち、「光学軸」とは、複屈折層の三つの主屈折率のうち、それらの平均値との差の絶対値が最大である主屈折率に対応する主軸を意味する。そのため、複屈折層が光学的に二軸性を有するときも、該複屈折層の「光学軸」は二本ではなく一本である。このように、二軸性の複屈折層の「光学軸」は、それを一軸性の複屈折層に光学的に近似した場合の従来定義の光学軸に相当する。

一方、上記（２）の条件を満足するためには、（ａ）の関係ではなく、（ｂ）の関係を満足する必要がある。なぜなら、偏光子１と複屈折層２との積層体に光が斜め方向から入射する場合、該斜め方向から観察したときの偏光子１の実効的な透過軸と、該斜め方向からの入射光に対する複屈折層２の２つの固有振動モードの振動方向（電位変位ベクトルＤの振動方向）の一つとが平行であれば、複屈折層２は該斜め方向において実質的に全く寄与しない。すなわち、該斜め方向において複屈折層２が有効に機能するためには、該斜め方向から観察したときの偏光子１の実効的な透過軸と複屈折層の固有偏光モードの振動方向とが平行でも直交でもないことが必要である。（ａ）のように、偏光子１の光学軸と複屈折層２の光学軸とが平行であると、図１（ｂ）に示すように、どの方向から観察したときも、偏光子１の実効的な透過軸と、複屈折層２の２つの固有振動モードの振動方向の一つとが平行となるため、複屈折層２は有効に機能しない。これに対し、（ｂ）のように、偏光子１の光学軸と複屈折層２の光学軸とが直交していると、図２（ｂ）に示すように、斜め方向において、偏光子１の実効的な透過軸と複屈折層２の固有偏光モードの振動方向とが平行でも直交でもなくなるため、複屈折層２は有効に機能する。

本発明においては、偏光子として、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、いわゆるＯタイプ偏光子を用いることが好ましい。本明細書で「Ｏタイプ偏光子」とは、素子平面内の特定の方向（吸収軸と定義）に振動する光を吸収し、素子平面内で吸収軸に直交する方向（透過軸と定義）に振動する光、及び、素子平面に対し法線方向に振動する光を透過する偏光子のことである。すなわち、Ｏタイプ偏光子とは、１本の吸収軸と２本の透過軸とを有する偏光子のことであり、Ｏタイプ偏光子の光学軸は、吸収軸の方向を向いている。

第一種の複屈折層は、Ｎｚ＝１．０を満たすとき、一軸性の複屈折層となり、面内遅相軸が光学軸となるので、Ｎｚ＞１．０又は１．０＞Ｎｚ＞０．９を満たすときも、第一種の複屈折層の光学軸は、面内遅相軸と平行な方向を向いている。したがって、第一種の複屈折層の面内遅相軸と第一の偏光子の吸収軸とは、液晶セルの基板面を平面視したときに９０°の角度をなしていることが好ましいが、正面方向でのコントラスト比を低下させることなく、視野角補償を行うことができる範囲であれば、９０°から多少ずれていてもよい。具体的には、液晶セルの基板面を平面視したときに第一種の複屈折層の面内遅相軸と第一の偏光子の吸収軸とが９０°から±１°（８９〜９１°）の範囲内であれば本発明の作用効果が充分に得られる。

第二種の複屈折層は、Ｎｚ＝０．０を満たすとき、一軸性の複屈折層となり、面内遅相軸に直交する軸（面内進相軸）が光学軸となるので、Ｎｚ＜０．０又は０．０＜Ｎｚ＜０．１を満たすときも、第二種の複屈折層の光学軸は、面内進相軸と平行な方向を向いている。したがって、第二種の複屈折層の面内遅相軸と第二の偏光子の吸収軸とは、液晶セルの基板面を平面視したときに０°の角度をなしていることが好ましいが、正面方向でのコントラスト比を低下させることなく、視野角補償を行うことができる範囲であれば、０°から多少ずれていてもよい。具体的には、液晶セルの基板面を平面視したときに第二種の複屈折層の面内遅相軸と第二の偏光子の吸収軸とが０°から±１（−１〜１°）°の範囲内であれば本発明の作用効果が充分に得られる。

上記第一のλ／４板は、面内遅相軸が上記第一の偏光子の吸収軸に対して略４５°の角度をなし、上記第二のλ／４板は、面内遅相軸が上記第一のλ／４板の面内遅相軸に対して直交している。第一の偏光子と第二の偏光子とは、吸収軸が互いに直交するように配置（クロスニコル配置）されているため、言い換えると、上記第二のλ／４板は、面内遅相軸が第二の偏光子の吸収軸に対して略４５°の角度をなしている。このように第一及び第二のλ／４板を配置することで、第一の偏光子と第一のλ／４板の組み合わせが左（又は右）円偏光板、第二の偏光子と第二のλ／４板の組み合わせが右（又は左）円偏光板として機能するため、透過率の高い白表示状態が実現できる。そして、第一及び第二のλ／４板の面内遅相軸は互いに直交しているため、黒表示状態において、少なくとも正面方向では第一及び第二のλ／４板による位相差は互いに打ち消されてほとんど複屈折性を示さない。そのため、正面方向において略完全な黒表示状態を実現することができ、結果として正面方向で高いコントラスト比を実現することができる。上記のように、透過率の高い白表示状態と略完全な黒表示状態を実現する観点から、第一及び第二のλ／４板の面内遅相軸は、第一及び第二の偏光子の吸収軸と４５°の相対角度（＋４５°又は−４５°）をなしていることが最も好ましいが、正面方向のコントラスト比を低下させない範囲であれば、４５°から多少ずれていてもよい。具体的には、液晶セルの基板面を平面視したときに第一のλ／４板の面内遅相軸と第一の偏光子の吸収軸とのなす角、及び、第二のλ／４板の面内遅相軸と第二の偏光子の吸収軸とのなす角がそれぞれ、４５°から±２°（４３〜４７°）の範囲内であれば本発明の作用効果が充分に得られる。また同様に、液晶セルの基板面を平面視したときに第一のλ／４板の面内遅相軸と第二のλ／４板の面内遅相軸とのなす角が９０°から±１°（８９〜９１°）の範囲内であれば本発明の作用効果が充分に得られる。

本発明の液晶表示装置における好ましい形態について以下に詳しく説明する。

本発明の液晶表示装置の形態としては、第一種及び第二種の複屈折層の二軸性の度合いの差から、次のように分類することができる。第一種の複屈折層は、一軸性の複屈折層のとき、Ｎｚ＝１を満たし、第二種の複屈折層は、一軸性の複屈折層のとき、Ｎｚ＝０を満たすことから、第一種の複屈折層の二軸性パラメータΔＮｚ１を｜Ｎｚ−１｜と定義し、第二種の複屈折層の二軸性パラメータΔＮｚ２を｜Ｎｚ｜と定義する。なお、上記第一種の複屈折層は、Ｎｚ＞０．９を満たし、第二種の複屈折層は、Ｎｚ＜０．１を満たすため、上記液晶表示装置は、ΔＮｚ１≧０、かつ、ΔＮｚ２≧０を満たす。このとき、上記液晶表示装置の形態としては、（ａ）ΔＮｚ１＝ΔＮｚ２を満たす形態、（ｂ）ΔＮｚ１＜ΔＮｚ２を満たす形態、（ｃ）ΔＮｚ１＞ΔＮｚ２を満たす形態が挙げられる。なお、本明細書で「ΔＮｚ１＝ΔＮｚ２」とは、ΔＮｚ１とΔＮｚ２との差が０．２未満であることを意味する。

上記（ａ）の形態は、第一種及び第二種の複屈折層の二軸性の度合いが同一の形態である。この形態によれば、視野角特性の対称性が向上し、広い視角範囲においてコントラスト比が高い液晶表示を実現することができる。

図３及び下記表１は、ΔＮｚ１＝ΔＮｚ２を満たすときの、第一種の複屈折層のΔＮｚ１と最適なＲｘｙとの関係を示す図である（図中の■は、第一種の複屈折層を表し、△は、第二種の複屈折層を表す。）。最適なＲｘｙは、第一及び第二の偏光子の吸収軸のなす角を二等分する方向から上記液晶表示装置を観察したときにコントラスト比が最も高くなる値から求めた。なお、本明細書で「Ｒｘｙ」は、複屈折層（液晶セルやλ／４板を含む）の面内方向の主屈折率をｎｘ、ｎｙ（ｎｘ≧ｎｙ）とし、面外方向（厚み方向）の主屈折率をｎｚ、複屈折層の厚みをｄとしたとき、Ｒｘｙ＝（ｎｘ−ｎｙ）×ｄで定義される面内位相差（単位：ｎｍ）である。そして、「複屈折層の面内遅相軸」とは主屈折率ｎｘに対応する誘電主軸の方向（ｘ軸方向）のことである。また、後出のＲｘｚは、複屈折層（液晶セルやλ／４板を含む）の面内方向の主屈折率をｎｘ、ｎｙ（ｎｘ≧ｎｙ）とし、面外方向（厚み方向）の主屈折率をｎｚ、複屈折層の厚みをｄとしたとき、Ｒｘｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）×ｄで定義される面外（厚み方向）位相差（単位：ｎｍ）である。更に、後出の液晶セルの位相差Ｒｌｃは、｜Ｒｘｚ｜で定義する。特に断りの無い限り、本明細書中で主屈折率や位相差の測定波長は５５０ｎｍとする。

広い視角範囲においてコントラスト比が高い液晶表示を実現する観点から、上記第一種及び第二種の複屈折層のＲｘｙは、図３及び表１に示した最適値であることが最も好ましいが、斜め視角でのコントラスト比を低下させない範囲であれば、最適値から多少ずれていてもよい。本発明の作用効果を充分に奏する観点からは、最適値±１５ｎｍの範囲が好ましい。

図３及び表１よりわかるように、第一種の複屈折層のΔＮｚ１と最適なＲｘｙとの関係は一般に簡単ではないが、２．０≦Ｎｚ≦４．０（１．０≦ΔＮｚ１≦３．０）の範囲では、下記式（１）が充分によい近似を与える。図３中に示した直線（実線）がそれを表わしている。
Ｒｘｙ＝（７２−９．６×ΔＮｚ１） （１）

また、図３及び表１より２．０≦Ｎｚ≦４．０（１．０≦ΔＮｚ１≦３．０）の範囲では、第一種の複屈折層Ｒｘｙ、及び、第二種の複屈折層Ｒｘｙは、４５〜６４ｎｍの範囲内であることが好ましいと言える。

上記（ｂ）の形態は、第一種の複屈折層の二軸性パラメータが相対的に小さく、第二種の複屈折層の二軸性パラメータが相対的に大きい形態である。この形態によれば、上記（ａ）の形態に比べて、第一種の複屈折層に必要な位相差Ｒｘｙを小さくすることができるため、第一種の複屈折層が位相差発現性の小さい材料で構成される場合であっても、広い視角範囲において、コントラスト比が高い液晶表示を実現することができる。

図４及び下記表２は、ΔＮｚ１＝０かつΔＮｚ２＞０を満たすときの、ΔＮｚ２と最適なＲｘｙとの関係を示す図である（図中の■は、第一種の複屈折層を表し、△は、第二種の複屈折層を表す。）。最適なＲｘｙは、第一及び第二の偏光子の吸収軸のなす角を二等分する方向から上記液晶表示装置を観察したときにコントラスト比が最も高くなる値から求めた。広い視角範囲においてコントラスト比が高い液晶表示を実現する観点から、上記第一種及び第二種の複屈折層のＲｘｙは、図４及び表２に示した最適値であることが最も好ましいが、斜め視角でのコントラスト比を低下させない範囲であれば、最適値から多少ずれていてもよい。本発明の作用効果を充分に奏する観点からは、最適値±１５ｎｍの範囲が好ましい。また、本発明では、ΔＮｚ１＝０（Ｎｚ＝１．０）とは限らず、一般にはΔＮｚ１≧０（Ｎｚ＞０．９）であるが、ΔＮｚ１がΔＮｚ２に近づけば近づくほど、上記（ａ）の形態（ΔＮｚ１＝ΔＮｚ２）に近づく。したがって、上記（ｂ）の形態について、ΔＮｚ１及びΔＮｚ２に対する最適なＲｘｙは、表１から読み取れる最適Ｒｘｙと、表２から読み取れる最適Ｒｘｙとの間にあると考えられる。

上記（ｃ）の形態は、第一種の複屈折層の二軸性パラメータが相対的に大きく、第二種の複屈折層の二軸性パラメータが相対的に小さい形態である。この形態によれば、上記（ａ）の形態に比べて、第二種の複屈折層に必要な位相差Ｒｘｙを小さくすることができるため、第二種の複屈折層が位相差発現性の小さい材料で構成される場合であっても、広い視角範囲において、コントラスト比が高い液晶表示を実現することができる。

図５及び下記表３は、ΔＮｚ２＝０かつΔＮｚ１＞０を満たすときの、ΔＮｚ１と最適なＲｘｙとの関係を示す図である（図中の■は、第一種の複屈折層を表し、△は、第二種の複屈折層を表す。）。最適なＲｘｙは、第一及び第二の偏光子の吸収軸のなす角を二等分する方向から上記液晶表示装置を観察したときにコントラスト比が最も高くなる値から求めた。広い視角範囲においてコントラスト比が高い液晶表示を実現する観点から、上記第一種及び第二種の複屈折層のＲｘｙは、図５及び表３に示した最適値であることが最も好ましいが、斜め視角でのコントラスト比を低下させない範囲であれば、最適値から多少ずれていてもよい。本発明の作用効果を充分に奏する観点からは、最適値±１５ｎｍの範囲が好ましい。また、本発明では、ΔＮｚ２＝０（Ｎｚ＝０．０）とは限らず、一般には、ΔＮｚ２≧０（Ｎｚ＜０．１）であるが、ΔＮｚ２がΔＮｚ１に近づけば近づくほど、上記（ａ）の形態（ΔＮｚ１＝ΔＮｚ２）に近づく。したがって、上記（ｃ）の形態について、各ΔＮｚ１及びΔＮｚ２に対する最適なＲｘｙは、表１から読み取れる最適Ｒｘｙと、表３から読み取れる最適Ｒｘｙとの間にあると考えられる。

ここまで、第一種及び第二種の複屈折層の二軸性の度合いの差から、上記（ａ）〜（ｃ）の形態に分類して説明したが、斜め方向においても第一及び第二の偏光子の直交性を良好に保持し、広い視角範囲において、より高いコントラスト比を実現するために、第一種の複屈折層の二軸性パラメータΔＮｚ１と、第二種の複屈折層の二軸性パラメータΔＮｚ２とは略等しいことが好ましい。これによれば、斜め方向においても第一及び第二の偏光子の直交性を良好に保持することができるため、視野角特性の対称性が向上し、広い視角範囲においてコントラスト比が高い液晶表示装置を実現することができる。このような観点からは、｜ΔＮｚ１−ΔＮｚ２｜≦０．４であることがより好ましく、｜ΔＮｚ１−ΔＮｚ２｜≦０．２であることが更に好ましく、｜ΔＮｚ１−ΔＮｚ２｜≦０．１であることが特に好ましい。

そして、上記第一種の複屈折層は、２．０≦Ｎｚ≦４．０を満たすことが好ましく、２．３≦Ｎｚ≦３．３を満たすことがより好ましい。これによれば、広い視角範囲においてコントラスト比が高い液晶表示装置を低コストで実現することができる。その理由説明は次の通りである。

従来から、直線偏光板を用いたＶＡモード（以下、直線偏光ＶＡモード）においても、広い視角範囲において高いコントラスト比を実現するために位相差フィルムを用いた光学補償が提案されており、実際に２枚の二軸性位相差フィルムを用いた構成が実用化されている。二軸性位相差フィルムのＮｚ係数とＲｘｙの設計値は液晶セルの位相差Ｒｌｃ＝｜Ｒｘｚ｜に依存するが、典型的なＶＡモード液晶セルの位相差Ｒｌｃ＝２９０〜３７０ｎｍに対しては２．３≦Ｎｚ≦３．３、かつ、５０ｎｍ≦Ｒｘｙ≦６０ｎｍであり、本発明の上記（ａ）の形態で説明した第一種の複屈折層に相当する。すなわち本発明においても、広い視角範囲において高いコントラスト比を実現することができる範囲で、第一種の複屈折層及び第二種の複屈折層の位相差条件を調整し、第一種の複屈折層として、直線偏光ＶＡモードで実用化されている上記二軸性位相差フィルムと同じ位相差条件を選択することができれば、部材の共通化、低コスト化の観点から好ましい。上記二軸性位相差フィルムは大型ＴＶ用途等でも一般的に使用されているため、容易にそして低コストで入手が可能であるからである。本発明者が検討した結果、本発明に係る第一種の複屈折層として上記位相差条件の二軸性位相差フィルムを用いることで、広い視角範囲において高いコントラスト比を実現することができることがわかった。その原理はポアンカレ球を用いて次のように説明される。

ポアンカレ球による考え方は、複屈折層を通して変化する偏光状態の追跡に有用な手法として結晶光学等の分野で広く知られている（例えば、高崎宏著、「結晶光学」、森北出版、１９７５年、ｐ．１４６−１６３参照）。ポアンカレ球では、上半球には右周り偏光、下半球には左周り偏光が表され、赤道には直線偏光、上下両極には右円偏光及び左円偏光がそれぞれ表される。球の中心に対して対称な関係にある二つの偏光状態は、楕円率角の絶対値が等しくかつ極性が逆であることから、直交偏光の対を成している。また、ポアンカレ球上における複屈折層の効果は、複屈折層通過直前の偏光状態を表す点を、ポアンカレ球上での遅相軸（言い換えると、複屈折層の遅い方の固有振動モードの偏光状態を表わす点の位置。）を中心に（２π）×（位相差）／（波長）（単位:ｒａｄ）で決定される角度だけ反時計回りに回転移動させた点に変換することである（進相軸を中心に時計回りに回転移動させても同じことである。）。斜め方向から観察した場合の回転中心と回転角度は、その観察角度での遅相軸と位相差により決定される。詳しい説明は省略するが、これらは、例えばフレネルの波面法線方程式を解き、複屈折層中の固有振動モードの振動方向と波数ベクトルを知ることで計算でき、斜め方向から観察した場合の遅相軸は、観察角度と、（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）で定義されるＮｚ係数、又は上記定義の二軸性パラメータΔＮｚ１、ΔＮｚ２に依存し、斜め方向から観察した場合の位相差は、観察角度、二軸性パラメータΔＮｚ１、ΔＮｚ２、位相差Ｒｘｙ及びＲｘｚに依存する。

ここで、図６のように、第一の偏光子（吸収軸方位９０°）１１、第一の二軸性位相差フィルム（遅相軸方位０°）ｒ１、ＶＡモード液晶セル３１、第二の二軸性位相差フィルム（遅相軸方位９０°）ｒ２、第二の偏光子（吸収軸方位０°）が積層された構成を有し、２枚の二軸性位相差フィルムを用いて光学補償がなされた直線偏光ＶＡモードの液晶表示装置の偏光状態について考える。図６の液晶表示装置を、第一の偏光子１１の吸収軸方位９０°と、第二の偏光子１２の吸収軸方位０°を二等分する方位（以下、方位４５°と呼ぶこともある）に、法線方向から６０°傾斜した方向（以下、極６０°と呼ぶこともある）から観察した場合を考える。バックライト（図示せず。第一の偏光子１１の下にある。）から出射した光が第一の偏光子１１を透過した直後の偏光状態はポアンカレ球上で点Ｐ０に位置し、点Ｅで表わされる第二の偏光子１２が吸収できる偏光状態、すなわち、第二の偏光子１２の消光位（吸収軸方位）と一致しない。この様子をポアンカレ球のＳ１−Ｓ２平面で図示すると図７（ａ）のように、Ｓ１−Ｓ３平面で図示すると図７（ｂ）のようになる。各偏光状態を表す点は実際にはポアンカレ球面上にあるが、それらをＳ１−Ｓ２平面及びＳ１−Ｓ３平面に投影して図示している。

正面方向から観察した場合（図示せず）はＳ２軸上に重なっていたはずの点Ｐ０と点Ｅが、方位４５°極６０°の斜め方向から観察すると重ならなくなるため、仮に、ＶＡモード液晶セル３１も第一及び第二の二軸性位相差フィルムｒ１、ｒ２も無いとすると、このままでは斜め方向からの観察において光漏れが発生してしまう。ところが実際にはＶＡモード液晶セル３１と第一及び第二の二軸性位相差フィルムｒ１、ｒ２があるので、まず、第一の二軸性位相差フィルムｒ１を通過することにより、点Ｐ０にあった偏光状態は、ポアンカレ球上の点Ｒ１で表わされる第一の二軸性位相差フィルムｒ１の遅相軸を中心に特定角度の回転変換を受け、点Ｐ１に到達する。このときの回転方向は点Ｒ１から原点Ｏを向かうように見て反時計回りである。次に、ＶＡモード液晶セル３１を通過することにより、ポアンカレ球上の点ＬＣで表わされる液晶セルの遅相軸を中心に特定角度の回転変換を受け、点Ｐ２に到達する。このときの回転方向は点ＬＣから原点Ｏを向かうように見て反時計回りである。点Ｐ２はポアンカレ球の南半球上にあるので、図７（ａ）では点Ｐ２とその点への移動を示す矢印は点線で示した。最後に、第二の二軸性位相差フィルムｒ２を通過することにより、ポアンカレ球上の点Ｒ２（遅相軸）で表わされる第二の二軸性位相差フィルムｒ２の遅相軸を中心に特定角度の回転変換を受け、最終的に到達する点Ｐ３が点Ｅと重なる。このときの回転方向は点Ｒ２から原点Ｏを向かうように見て反時計回りである。なお、Ｓ１−Ｓ３平面上で図示した図７（ｂ）では、図示の都合上、点Ｐ２からＰ３への変換は、ポアンカレ球上の点Ｒ２（進相軸）で表わされる第二の二軸性位相差フィルムｒ２の進相軸を中心に時計回りの回転として表現した。このようにして、図６の液晶表示装置は、方位４５°極６０°から観察しても、正面方向からの観察と同様にバックライトからの光を遮断することができる。すなわち、図６の液晶表示装置は、第一の二軸性位相差フィルムｒ１、ＶＡモード液晶セル３１、第二の二軸性位相差フィルムｒ２の三つの複屈折媒体を用いて、ポアンカレ球上の点Ｐ０で表わされる偏光状態を、点Ｐ１、点Ｐ２を経由しつつ、最終的に点Ｅで表わされる偏光状態にまで変換している。

ここで、ＶＡモード液晶セル３１と第二の二軸性位相差フィルムｒ２を取り除き、これらに代えて、仮にポアンカレ球上の点Ｒ２´で表わされる遅相軸を持つ二軸性位相差フィルムｒ２´を配置した場合を考えてみる。このとき、点Ｐ１は、ポアンカレ球上の点Ｒ２´で表わされる二軸性位相差フィルムｒ２´の遅相軸を中心に点Ｒ２´から原点Ｏを向かうように見て時計回りではなく、反時計回りの回転変換を受けるので、適切な位相差Ｒｘｙを選択しておけば、変換後の点Ｐ２´を点Ｅに重ねることができる。本発明者が検討した結果、方位４５°極６０°からの観察において、遅相軸がポアンカレ球上の点Ｒ２´に位置するためには、Ｎｚ＜０．１を満たす第二種の複屈折層を、面内遅相軸が第二の偏光子１２の吸収軸に対して０°の角度をなすように配置すればよいことが判明した。この場合の全体構成を図８に示す。すなわち、図８の積層体は、第一の偏光子（吸収軸方位９０°）１１、第一の二軸性位相差フィルム（遅相軸方位０°）ｒ１、第二の二軸性位相差フィルム（遅相軸方位０°）ｒ２´、第二の偏光子（吸収軸方位０°）１２を積層した構成を有するものであり、第一の二軸性位相差フィルムｒ１、第二の二軸性位相差フィルムｒ２´の二つの複屈折媒体を用いて、ポアンカレ球上の点Ｐ０で表わされる偏光状態を、点Ｐ１を経由しつつ、最終的に点Ｅで表わされる偏光状態にまで変換している。これが、本発明の液晶表示装置が斜め方向においても第一及び第二の偏光子の直交性を良好に保持することができる原理である。この様子をポアンカレ球のＳ１−Ｓ２平面で図示すると図９（ａ）のように、Ｓ１−Ｓ３平面で図示すると図９（ｂ）のようになる。上記説明から、本発明の第一種の複屈折層として、直線偏光ＶＡモードで実用化されている上記二軸性位相差フィルムと同じ位相差条件を選択可能であることがわかる。そして、最終的な偏光状態を表す点Ｐ２´を点Ｅに重ねるためには、第一種の複屈折層の二軸性パラメータΔＮｚ１と第二種の複屈折層の二軸性パラメータΔＮｚ２とを略等しくすることで、点Ｒ２´がポアンカレ球のＳ２軸に対して点Ｒ１と対称な位置となるようにすることがより好ましい。点Ｒ１とＳ２軸との距離はΔＮｚ１に依存し、点Ｒ２´とＳ２軸との距離はΔＮｚ２に依存し、ΔＮｚ１＝ΔＮｚ２であればこれらの距離は等しいからである。また、最終的な偏光状態を表す点Ｐ２´を点Ｅに重ねるためには、第二種の複屈折層の位相差Ｒｘｙは、第一種の複屈折層の位相差Ｒｘｙと略同じであることが好ましい。

ここまでは、第一種の複屈折層（上記説明では第一の二軸性位相差フィルムｒ１）と第二種の複屈折層（上記説明では第二の二軸性位相差フィルムｒ２´）との間にその他の複屈折媒体を含まない形態において、広い視角範囲で高いコントラスト比が得られることを説明してきたが、実際には、本発明の液晶表示装置は第一種の複屈折層と第二種の複屈折層の間に第一のλ／４板、液晶セル、第二のλ／４板を含むものである。しかしこの場合でも、斜め方向において、これらの複屈折媒体の複屈折の影響を最小限に抑えることができれば、これらの複屈折媒体を含まない場合と同様の効果が得られる。

このような観点から、上記液晶表示装置は、第一及び第二のλ／４板のＮｚ係数を適切に制御することが好ましい。そして、上記液晶表示装置は、上記第一のλ／４板と上記液晶セルとの間、及び、上記液晶セルと上記第二のλ／４板との間の少なくとも一方に、Ｒｘｙ≦１０ｎｍかつＲｘｚ＞０ｎｍを満たす第三種の複屈折層を有することが好ましい。これらにより、斜め方向において、上記液晶層や上記第一及び第二のλ／４板による複屈折の影響を最小限に抑えることができるため、広い視角範囲において、より高いコントラスト比を実現することができる。第三種の複屈折層のＲｘｙが１０ｎｍよりも大きいと、正面方向のコントラスト比が低下するおそれがある。本発明の作用効果を効果的に得るためには、上記第三種の複屈折層は、液晶セルと隣接配置されていることが好ましい。本明細書で「隣接配置」とは、液晶セルと第三種の複屈折層との間に複屈折媒体が設けられないことを意味し、例えば、第三種の複屈折層と液晶セルとの間に等方性フィルムが配置された形態も含まれる。

上記第三種の複屈折層の最適な位相差Ｒｘｚ（複数の第三種の複屈折層を有する場合は、それぞれのＲｘｚの総和を意味する。）は、第一のλ／４板のＮｚ係数をＮｚｑ１、第二のλ／４板のＮｚ係数をＮｚｑ２、液晶セルの位相差Ｒｌｃを｜Ｒｘｚ｜と定義するとき、Ｎｚｑ１、Ｎｚｑ２及びＲｌｃに依存し、下記式（２）で表わされる。なお、（Ｎｚｑ１＋Ｎｚｑ２）が大きい場合には、Ｒｘｚの最適値がゼロと成り得るが、この場合は第三種の複屈折層が不要であることを意味している。
Ｒｘｚ＝Ｒｌｃ−１３７．５×（Ｎｚｑ１＋Ｎｚｑ２−１） （２）

広い視角範囲においてコントラスト比が高い液晶表示装置を実現する観点から、上記第三種の複屈折層のＲｘｚは上記式（２）を満たす最適値であることが最も好ましいが、斜め視角でのコントラスト比を低下させない範囲であれば、最適値から多少ずれていてもよい。本発明の作用効果を充分に奏する観点からは、最適値±５０ｎｍの範囲が好ましい。なお、上記最適位相差Ｒｘｚの算出根拠は次の通りである。

図１０に示すような、第一の偏光子（吸収軸方位９０°）１１、第一種の複屈折層（遅相軸方位０°）ｒ１、第一のλ／４板（遅相軸方位１３５°）ｑ１、ＶＡモード液晶セル３１、第三種の複屈折層ｒ３、第二のλ／４板（遅相軸方位４５°）ｑ２、第二種の複屈折層（遅相軸方位０°）ｒ２、及び、第二の偏光子（吸収軸方位０°）１２が順に積層されて構成される液晶表示装置を、方位４５°、極６０°の斜め方向から観察する場合を考える。上記斜め方向から観察した場合、ポアンカレ球上で第一のλ／４板ｑ１の遅相軸Ｑ１、ＶＡモード液晶セル３１の遅相軸ＬＣ、第三種の複屈折層ｒ３の遅相軸Ｒ３、第二のλ／４板ｑ２の遅相軸Ｑ２は、図１１に示すような位置関係にある。各複屈折媒体による偏光状態の変化をポアンカレ球上での偏光状態点の回転変換として考えるとき、全ての複屈折媒体による変換の回転中心は一致しており、回転方向と回転角度だけがそれぞれで異なる。回転角度は、上記斜め方向から観察した場合の、第一のλ／４板ｑ１、ＶＡモード液晶セル３１、第三種の複屈折層ｒ３、第二のλ／４板ｑ２のそれぞれの実効的な位相差に比例するが、それぞれをΓｑ１（４５、６０）、Γｌｃ（４５、６０）、Γｒ３（４５、６０）及びΓｑ２（４５、６０）と定義し、実際に計算すると下記式（３）〜（６）の通りとなる。ただし、計算を簡略化するために第三種の複屈折層ｒ３はＲｘｙ＝０ｎｍと仮定した。
Γｑ１（４５、６０）＝１４０＋５６．１×（Ｎｚｑ１−０．５） （３）
Γｌｃ（４５、６０）＝０．４０８×Ｒｌｃ （４）
Γｒ３（４５、６０）＝０．４０８×Ｒｘｚ （５）
Γｑ２（４５、６０）＝１４０−５６．１×（Ｎｚｑ２−０．５） （６）

ここで、上記液晶表示装置はΓｑ１（４５、６０）、Γｌｃ（４５、６０）、Γｒ３（４５、６０）及びΓｑ２（４５、６０）が下記式（７）の条件を満たしていると仮定する。
＋Γｑ１（４５、６０）−Γｌｃ（４５、６０）＋Γｒ３（４５、６０）−Γｑ２（４５、６０）＝０ （７）

このとき、バックライト（図示せず。第一の偏光子１１の下にある。）から出射した光が第一の偏光子１１、第一種の複屈折層ｒ１を順に通過してポアンカレ球上の点Ｐ１で表わされる偏光状態に到達した後、続いて第一のλ／４板ｑ１を通過して点Ｐ２で表わされる偏光状態に、ＶＡモード液晶セル３１を通過して点Ｐ３で表わされる偏光状態に、第三種の複屈折層ｒ３を通過して点Ｐ４で表わされる偏光状態に、第二のλ／４板ｑ２を通過して点Ｐ５で表わされる偏光状態に順に変換され、最終的な偏光状態を表わす点Ｐ５は点Ｐ１に重なり、第一のλ／４板ｑ１に入射する前の状態から全く動いていない。こうして、少なくとも方位４５°、極６０°の斜め方向からの観察において、図１０の液晶表示装置は図８の積層体と光学的に等価となり高いコントラスト比が得られることがわかる。このようにして、上記第三種の複屈折層の最適位相差Ｒｘｚは導かれたものである。すなわち、式（３）〜（６）を式（７）に代入し、整理したものが式（２）である。なお、図１１において点Ｐ２〜Ｐ５の位置はＲｌｃ、Ｎｚｑ１及びＮｚｑ２に依存するが、図１１では一例としてＲｌｃ＝３２０ｎｍ、Ｎｚｑ１＝Ｎｚｑ２＝１．０の形態を図示している。偏光状態の変換を分かりやすくするために、各点の位置は大まかに示されており、厳密には正確ではないものもある。また、図を明瞭に示すため、点Ｐ２〜Ｐ５の変換については軌跡を表す矢印を図示していない。

次に、上記液晶表示装置を、方位０°、極６０°の斜め方向から観察する場合を考える。上記斜め方向から観察した場合、ポアンカレ球上で第一のλ／４板ｑ１の遅相軸Ｑ１、ＶＡモード液晶セル３１の遅相軸ＬＣ、第三種の複屈折層ｒ３の遅相軸Ｒ３、第二のλ／４板ｑ２の遅相軸Ｑ２は、図１２に示すような位置関係にある。方位４５°、極６０°の斜め方向から観察する場合と異なり、方位０°、極６０°の斜め方向から観察する場合は、点Ｑ１及び点Ｑ２の位置はＮｚｑ１及びＮｚｑ２に依存するが、図１２では、一例としてＮｚｑ１＝Ｎｚｑ２＝１．０の形態を図示している。ＶＡモード液晶セル３１による変換の回転中心と第三種の複屈折層ｒ３による変換の回転中心は一致しているが、第一のλ／４板ｑ１による変換の回転中心と第二のλ／４板ｑ２による変換の回転中心とは先の二つと一致しない。このとき、バックライトから出射した光が第一の偏光子１１、第一種の複屈折層ｒ１を順に通過してポアンカレ球上の点Ｐ１（方位０°、極６０°の斜め方向からの観察においては、第一種の複屈折層ｒ１の影響を受けないため、点Ｐ１は点Ｐ０と重なっている。）で表わされる偏光状態に到達した後、続いて第一のλ／４板ｑ１を通過して点Ｐ２で表わされる偏光状態に、ＶＡモード液晶セル３１を通過して点Ｐ３で表わされる偏光状態に、第三種の複屈折層ｒ３を通過して点Ｐ４で表わされる偏光状態に、第二のλ／４板ｑ２を通過して点Ｐ５で表わされる偏光状態に順に変換され、最終的な偏光状態を表わす点Ｐ５は必ずしも点Ｐ１とは重ならない。すなわち、方位０°、極６０°の斜め方向からの観察において、図１０の液晶表示装置は図８の積層体と必ずしも光学的に等価ではなく、充分に高いコントラスト比が得られない場合がある。なお、図１２において点Ｐ２〜Ｐ５の位置はＲｌｃ、Ｎｚｑ１及びＮｚｑ２に依存するが、図１２では一例としてＲｌｃ＝３２０ｎｍ、Ｎｚｑ１＝Ｎｚｑ２＝１．０の形態を図示している。偏光状態の変換を分かりやすくするために、各点の位置は大まかに示されており、厳密には正確ではないものもある。

本発明の液晶表示装置は、方位０°、極６０°の斜め方向からの観察においても高いコントラスト比を得て、広い視角範囲においてコントラスト比が高い液晶表示を実現する観点から、上記第一のλ／４板及び上記第二のλ／４板は、０．８≦Ｎｚｑ１＋Ｎｚｑ２≦１．２を満たすことが好ましく、０．９≦Ｎｚｑ１＋Ｎｚｑ２≦１．１を満たすことがより好ましく、Ｎｚｑ１＋Ｎｚｑ２＝１．０を満たすことが更に好ましい。その理由説明は次の通りである。

Ｎｚｑ１＋Ｎｚｑ２＝１．０を満たすとき、ポアンカレ球上で第一のλ／４板ｑ１の遅相軸Ｑ１と第二のλ／４板ｑ２の遅相軸Ｑ２とは、観察方向によらず常に原点Ｏに対して対称な位置となる。また、方位Φ、極６０°の斜め方向から観察した場合の第一のλ／４板ｑ１の実効的な位相差Γｑ１（Φ、６０）と第二のλ／４板ｑ２の実効的な位相差Γｑ２（Φ、６０）とは、任意の方位Φに対して互いに略等しくなる。そして、上記式（２）によると、Ｎｚｑ１＋Ｎｚｑ２＝１．０を満たすとき、方位４５°、極６０°の斜め方向から高いコントラスト比を得るための第三種の複屈折層の最適位相差ＲｘｚはＲｌｃと同じである。したがって、Ｎｚｑ１＋Ｎｚｑ２＝１．０を満たす上記液晶表示装置を、方位０°、極６０°の斜め方向から観察した場合、ポアンカレ球上で第一のλ／４板ｑ１の遅相軸Ｑ１、ＶＡモード液晶セル３１の遅相軸ＬＣ、第三種の複屈折層ｒ３の遅相軸Ｒ３、第二のλ／４板ｑ２の遅相軸Ｑ２は、図１３に示すような位置関係にある。点Ｑ１及び点Ｑ２の位置はＮｚｑ１及びＮｚｑ２に依存するが、図１３では、一例としてＮｚｑ１＝１．０、Ｎｚｑ２＝０．０の形態を図示している。ＶＡモード液晶セル３１による変換と複屈折層ｒ３による変換は、回転中心と回転角度の大きさが一致し、回転角度の正負が互いに反対である。また、第一のλ／４板ｑ１による変換と第二のλ／４板ｑ２による変換は、回転中心と回転角度の大きさが一致し回転角度の正負が互いに反対である。このとき、バックライトから出射した光が第一の偏光子１１、第一種の複屈折層ｒ１を順に通過してポアンカレ球上の点Ｐ１（方位０°、極６０°の斜め方向からの観察においては、第一種の複屈折層ｒ１の影響を受けないため、点Ｐ１は点Ｐ０と重なっている。）で表わされる偏光状態に到達した後、続いて第一のλ／４板ｑ１を通過して点Ｐ２で表わされる偏光状態に、ＶＡモード液晶セル３１を通過して点Ｐ３で表わされる偏光状態に、第三種の複屈折層ｒ３を通過して点Ｐ４で表わされる偏光状態に、第二のλ／４板ｑ２を通過して点Ｐ５で表わされる偏光状態に順に変換され、最終的な偏光状態を表わす点Ｐ５は点Ｐ１に重なり、第一のλ／４板ｑ１に入射する前の状態から全く動いていない。こうして、Ｎｚｑ１＋Ｎｚｑ２＝１．０を満たす上記液晶表示装置は、方位０°、極６０°の斜め方向からの観察においても、図８の積層体と光学的に等価となり高いコントラスト比が得られることがわかる。なお、図１３において点Ｐ２〜Ｐ５の位置はＲｌｃ、Ｎｚｑ１及びＮｚｑ２に依存するが、図１３では一例としてＲｌｃ＝３２０ｎｍ、Ｎｚｑ１＝１．０、Ｎｚｑ２＝０．０の形態を図示している。偏光状態の変換を分かりやすくするために、各点の位置は大まかに示されており、厳密には正確ではないものもある。

なお、本発明では、液晶セルの一方の側に第一種の複屈折層を配置し、液晶セルの他方の側に第二種の複屈折層を配置している。この構成によれば、第一種の複屈折層により第一の偏光子を保護することができ、第二種の複屈折層により第二の偏光子を保護することができる。その結果、偏光子の保護フィルムとしてＴＡＣフィルム、等方性フィルム等を配置する必要がなくなり、液晶表示装置の薄型化、コストの低減が図れる。なお、λ／４板を偏光子の保護フィルムとして兼用することは、吸収軸の向きを４５°にするためにロール・ツー・ロール貼合を用いることができない等の製造面での困難がある。

また、第一種の複屈折層及び第二種の複屈折層を液晶セルに対して片側に配置しようとすると、偏光子、第一種の複屈折層及び第二種の複屈折層をロール・ツー・ロール貼合する際に、複屈折層のいずれか一方を縦延伸して、ロール長手方向に軸を向かせる必要が生じる。この場合、大型ＴＶで汎用されている複屈折層を効果的に活用することが難しくなる。

本発明の液晶表示装置によれば、Ｎｚ＞０．９を満たす第一種の複屈折層と、Ｎｚ＜０．１を満たす第二種の複屈折層とを組み合わせて用いることにより、低コストかつ簡便に製造することができるとともに、広い視角範囲において高いコントスラト比を実現することができる。このような本発明の液晶表示装置は、テレビジョン、モバイル機器等の表示装置に好適に用いることができるものである。

（複屈折層）
本発明に用いられる複屈折層としては、材料や光学的性能について特に限定されず、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。

複屈折層の形成方法としては特に限定されず、ポリマーフィルムの場合、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、複数の複屈折層を同時に形成する方法であってもよい。所望の位相差が発現してさえいれば、無延伸であってもよいし、延伸が施されていてもよい。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、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、液晶性材料の場合、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てさえいれば、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、非液晶性材料の場合も、液晶性材料と同様の形成方法を用いてもよい。以下、複屈折層の種類別に更に具体的に説明する。

（第一種の複屈折層）
第一種の複屈折層としては、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。このように、第一種の複屈折層は、２層以上の複屈折層が積層されたものであってもよいが、容易、かつ低コストに作製する観点からは、単層（単一のフィルムから形成されたもの）であることが好ましい。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等が挙げられる。

（第二種の複屈折層）
第二種の複屈折層としては、固有複屈折が負の材料を成分として含むフィルムを延伸加工したもの、固有複屈折が正の材料を成分として含むフィルムを熱収縮性フィルムの収縮力の作用下で延伸加工したもの等を適宜用いることができる。なかでも、製造方法の簡便化の観点からは、固有複屈折が負の材料を成分として含むフィルムを延伸加工したものが好ましい。このように、第二種の複屈折層は、２層以上の複屈折層が積層されたものであってもよいが、容易、かつ低コストに作製する観点からは、単層（単一のフィルムから形成されたもの）であることが好ましい。固有複屈折が負の材料としては、例えば、ポリスチレン、ポリビニルナフタレン、ポリビニルビフェニル、ポリビニルピリジン、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、Ｎ置換マレイミド共重合体、フルオレン骨格を有するポリカーボネート、トリアセチルセルロース（特にアセチル化度の小さいもの）等が挙げられる。

（第三種の複屈折層）
第三種の複屈折層としては、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、コレステリック（カイラルネマチック）液晶やディスコチック液晶等の液晶性材料を塗布したもの、ポリイミドやポリアミド等を含む非液晶性材料を塗布したもの等を適宜用いることができる。このように、第三種の複屈折層は、２層以上の複屈折層が積層されたものであってもよいが、容易、かつ低コストに作製する観点からは、単層（単一のフィルムから形成されたもの）であることが好ましい。

（第一及び第二のλ／４板）
第一及び第二のλ／４板については、第一種、第二種及び第三種の複屈折層と同様のものを適宜用いることができる。第一及び第二のλ／４板についても、２層以上の複屈折層が積層されたものであってもよいが、容易、かつ低コストに作製する観点からは、単層（単一のフィルムから形成されたもの）であることが好ましい。

（偏光子）
偏光子としては、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もの等を適宜用いることができる。

（液晶セル）
液晶セルとしては、液晶セル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さえあればよく、そのような液晶セルの表示モードとしては、例えば、ＶＡモード等が挙げられる。ＶＡモードには、ＭＶＡモード、ＣＰＡモード、ＰＶＡモード、ＢＶＡモード、ＲｅｖｅｒｓｅＴＮモード等が含まれる。また、液晶セ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。液晶セルの構成としては、例えば、それぞれに電極が形成された一対の基板間に液晶を狭持し、それぞれの電極間に電圧を印加することで表示を行うものが挙げられる。

（Ｒｘｙ、Ｒｘｚ、Ｎｚ、ｎｘ、ｎｙ、ｎｚの測定方法）
デュアル・リターダー・ローテート方式のポーラリメータ（Ａｘｏｍｅｔｒｉｃｓ社製、商品名：Ａｘｏ−ｓｃａｎ）を用いて測定した。Ｒｘｙは複屈折層の法線方向から実測した。ｎｘ、ｎｙ、ｎｚ、Ｒｘｚ及びＮｚは、複屈折層の法線方向、法線方向から−５０°〜５０°傾斜した各斜め方向から位相差を測定し、公知の屈折率楕円体式のカーブフィッティングにより算出した。傾斜方位は面内遅相軸と直交する方位とした。また、ｎｘ、ｎｙ、ｎｚ、Ｒｘｚ及びＮｚは、カーブフィッティングの計算条件として与える平均屈折率＝（ｎｘ＋ｎｙ＋ｎｚ）／３に依存するが、各複屈折層の平均屈折率を１．５に統一して計算した。実際の平均屈折率が１．５と異なる複屈折層についても平均屈折率１．５を想定して換算した。

（液晶表示装置のコントラスト視野角測定方法）
視野角測定装置（ＥＬＤＩＭ社製、商品名：ＥＺＣｏｎｔｒａｓｔ１６０）を用いて測定した。光源にはシャープ社製液晶テレビ（商品名：ＬＣ３７−ＧＨ１）搭載のバックライトを用いた。方位４５°、極６０°の斜め方向における白表示と黒表示の輝度を測定し、その比をＣＲ（４５、６０）とした。また、方位０°、極６０°の斜め方向における白表示と黒表示の輝度を測定し、その比をＣＲ（０、６０）とした。

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１４は、実施例１の液晶表示装置の構成を模式的に示す斜視図である。
本発明に係る実施例１の液晶表示装置は、図１４に示すように、ＴＡＣフィルム１０１、第一の偏光子１１１、第一種の複屈折層１５１、第一のλ／４板１８１、ＶＡモード液晶セル１３１、第三種の複屈折層１７１、第二のλ／４板１８２、第二種の複屈折層１６１、第二の偏光子１１２、ＴＡＣフィルム１０２をこの順に積層して得られたＶＡモードの液晶表示装置である。

本実施例の各種複屈折層１５１、１６１、１７１、λ／４板１８１、１８２、偏光子１１１、１１２、液晶セル１３１の光学特性及び軸設定については表４に示す通りである。なお、偏光子１１１、１１２の外側（液晶セル１３１に近い方を内側と定義し、遠い方を外側と定義する）のＴＡＣフィルム１０１、１０２は、透明でさえあれば液晶表示装置の性能に影響を与えないので、表４では光学特性の記載は省略してある。以下の各実施例、比較例及び参考例についても同様である。表中、各複屈折層１５１、１６１、１７１及びλ／４板１８１、１８２の軸は面内遅相軸の方位角で定義し、偏光子１１１、１１２の軸は吸収軸の方位角で定義してある。また、表中、各複屈折層１５１、１６１、１７１の材料名については、以下の略号を用いて示してある。
ＮＢ：ノルボルネン
ＰＣ：ポリカーボネート
ＰＭＭＡ：ポリメチルメタクリレート
ＮＭ：Ｎ置換マレイミド共重合体
ＣｈＬＣ：コレステリック液晶
ＰＩ：ポリイミド
ＴＡＣ：トリアセチルセルロース
Ｚ：等方性フィルム

（実施例２〜３）
本発明に係る実施例２〜３の液晶表示装置は、第一種及び第二種の複屈折層１５１、１６１の位相差Ｒｘｙ及びＮｚ係数を変更したことを除いては、実施例１と同様の液晶表示装置である。本実施例の各種複屈折層１５１、１６１、１７１、λ／４板１８１、１８２、偏光子１１１、１１２、液晶セル１３１の光学特性及び軸設定については表４に示す通りである。

（実施例４）
本発明に係る実施例４の液晶表示装置は、第一及び第二のλ／４板１８１、１８２のＮｚ係数を変更したことを除いては、実施例１と同様の液晶表示装置である。本実施例の各種複屈折層１５１、１６１、１７１、λ／４板１８１、１８２、偏光子１１１、１１２、液晶セル１３１の光学特性及び軸設定については表４に示す通りである。

（実施例５）
本発明に係る実施例５の液晶表示装置は、第二種の複屈折層１６１の材料を変更したことを除いては、実施例１と同様の液晶表示装置である。本実施例の各種複屈折層１５１、１６１、１７１、λ／４板１８１、１８２、偏光子１１１、１１２、液晶セル１３１の光学特性及び軸設定については表４に示す通りである。

（実施例６〜７）
本発明に係る実施例６〜７の液晶表示装置は、第三種の複屈折層１７１の材料を変更したことを除いては、実施例１と同様の液晶表示装置である。本実施例の各種複屈折層１５１、１６１、１７１、λ／４板１８１、１８２、偏光子１１１、１１２、液晶セル１３１の光学特性及び軸設定については表４に示す通りである。

（実施例８）
図１５は、実施例８の液晶表示装置の構成を模式的に示す斜視図である。
本発明に係る実施例８の液晶表示装置は、第一及び第二のλ／４板１８１、１８２の位相差Ｒｘｚ及びＮｚ係数を変更したことと、第三種の複屈折層１７１を省いたことを除いては、実施例１と同様の液晶表示装置である。本実施例の各種複屈折層１５１、１６１、λ／４板１８１、１８２、偏光子１１１、１１２、液晶セル１３１の光学特性及び軸設定については表５に示す通りである。

（実施例９）
本発明に係る実施例９の液晶表示装置は、第二のλ／４板１８２の位相差Ｒｘｚ及びＮｚ係数を０未満に変更したことと、第三種の複屈折層１７１の位相差Ｒｘｚを変更したことを除いては、実施例１と同様の液晶表示装置である。本実施例の各種複屈折層１５１、１６１、１７１、λ／４板１８１、１８２、偏光子１１１、１１２、液晶セル１３１の光学特性及び軸設定については表６に示す通りである。

（実施例１０）
本発明に係る実施例１０の液晶表示装置は、第二種の複屈折層１６１及び第二のλ／４板１８２の材料を変更したことを除いては、実施例９と同様の液晶表示装置である。本実施例の各種複屈折層１５１、１６１、１７１、λ／４板１８１、１８２、偏光子１１１、１１２、液晶セル１３１の光学特性及び軸設定については表６に示す通りである。

（実施例１１）
本発明に係る実施例１１の液晶表示装置は、第三種の複屈折層１７１の材料を変更したことを除いては、実施例９と同様の液晶表示装置である。本実施例の各種複屈折層１５１、１６１、１７１、λ／４板１８１、１８２、偏光子１１１、１１２、液晶セル１３１の光学特性及び軸設定については表６に示す通りである。

（実施例１２）
図１６は、実施例１２の液晶表示装置の構成を模式的に示す斜視図である。本発明に係る実施例１２の液晶表示装置は、第三種の複屈折層１７１を２層に分割し、液晶セルの一方の側に第一の第三種の複屈折層１７２を配置し、他方の側に第二の第三種の複屈折層１７３を配置したことを除いては、実施例７と同様の液晶表示装置である。本実施例の各種複屈折層１５１、１６１、１７２、１７３、λ／４板１８１、１８２、偏光子１１１、１１２、液晶セル１３１の光学特性及び軸設定については表７に示す通りである。

（実施例１３）
図１７は、実施例１３の液晶表示装置の構成を模式的に示す斜視図である。本発明に係る実施例１３の液晶表示装置は、第三種の複屈折層１７１を２層に分割し、液晶セルの一方の側に第一の第三種の複屈折層１７４を配置し、他方の側に第二の第三種の複屈折層１７５を配置したことを除いては、実施例１１と同様の液晶表示装置である。本実施例の各種複屈折層１５１、１６１、１７４、１７５、λ／４板１８１、１８２、偏光子１１１、１１２、液晶セル１３１の光学特性及び軸設定については表７に示す通りである。

（比較例１）
図１８は、比較例１の液晶表示装置の構成を模式的に示す斜視図である。
比較例１の液晶表示装置は、図１８に示すように、ＴＡＣフィルム１０３、第一の偏光子１１３、ＴＡＣフィルム１０５、第一のλ／４板１８３、ＶＡモード液晶セル１３２、第二のλ／４板１８４、ＴＡＣフィルム１０６、第二の偏光子１１４、ＴＡＣフィルム１０４をこの順に積層して得られたＶＡモードの液晶表示装置である。本比較例のＴＡＣフィルム１０５、１０６、λ／４板１８３、１８４、偏光子１１３、１１４、液晶セル１３２の光学特性及び軸設定については表８に示す通りである。本比較例のλ／４板１８３、１８４は、ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚの関係を満たす。また、本比較例の液晶表示装置は、第一の偏光子１１３の吸収軸を９０°と設定した場合は視野角の左右対称性が得られなかったため、吸収軸を７０°に設定し直した。この非対称性の原因は、第一の偏光子１１３と第二の偏光子１１４との間の複屈折媒体の円複屈折（旋光性）の視角依存が大きいためと考えられる。

（比較例２）
図１９は、比較例２の液晶表示装置の構成を模式的に示す斜視図である。
比較例２の液晶表示装置は、図１９に示すように、ＴＡＣフィルム１０３、第一の偏光子１１５、ＴＡＣフィルム１０５、第一のλ／４板１８５、ＶＡモード液晶セル１３２、第三種の複屈折層１７６、第二のλ／４板１８６、ＴＡＣフィルム１０６、第二の偏光子１１６、ＴＡＣフィルム１０４をこの順に積層して得られたＶＡモードの液晶表示装置である。本比較例のＴＡＣフィルム１０５、１０６、λ／４板１８５、１８６、偏光子１１５、１１６、液晶セル１３２の光学特性及び軸設定については表８に示す通りである。本比較例のλ／４板１８５、１８６は、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係を満たす。

（比較例３）
図２０は、比較例３の液晶表示装置の構成を模式的に示す斜視図である。
比較例３の液晶表示装置は、図２０に示すように、ＴＡＣフィルム１０３、第一の偏光子１１５、等方性フィルム１９１、λ／２板（ＨＷＰ）２０１、第一のλ／４板１８７、ＶＡモード液晶セル１３２、第三種の複屈折層１７７、第二のλ／４板１８８、等方性フィルム１９２、第二の偏光子１１６、ＴＡＣフィルム１０４をこの順に積層して得られたＶＡモードの液晶表示装置である。本比較例の第三種の複屈折層１７７、λ／２板２０１、λ／４板１８７、１８８、偏光子１１５、１１６、液晶セル１３２の光学特性及び軸設定については表８に示す通りである。本比較例のλ／４板１８７、１８８及びλ／２板２０１は、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係を満たす。

（比較例４）
図２１は、比較例４の液晶表示装置の構成を模式的に示す斜視図である。
比較例４の液晶表示装置は、図２１に示すように、ＴＡＣフィルム１０７、第一の偏光子１１７、第一の二軸性位相差フィルムｒ４、ＶＡモード液晶セル１３３、第二の二軸性位相差フィルムｒ５、第二の偏光子１１８、ＴＡＣフィルム１０８をこの順に積層して得られたＶＡモードの液晶表示装置である。本比較例の二軸性位相差フィルムｒ４、ｒ５、偏光子１１７、１１８、液晶セル１３３の光学特性及び軸設定については表９に示す通りである。本比較例の液晶表示装置は、直線偏光ＶＡモードの液晶表示装置である。

（比較例５〜６）
比較例５〜６の液晶表示装置は、二軸性位相差フィルムｒ４、ｒ５の位相差Ｒｘｙ、Ｎｚ係数、及び、液晶セルのＲｌｃを変更したことを除いては、比較例４と同様の液晶表示装置である。本比較例の二軸性位相差フィルムｒ４、ｒ５、偏光子１１７、１１８、液晶セル１３３の光学特性及び軸設定については表９に示す通りである。

（評価結果）
各例の液晶表示装置のコントラスト視野角を測定し、ＣＲ（４５、６０）及びＣＲ（０、６０）を下記表４〜９に整理した。
本発明に係る実施例１〜１３の液晶表示装置のＣＲ（４５、６０）は、比較例１〜２のＣＲ（４５、６０）よりも高い値が得られ、目視評価においても比較例１〜２よりも優れたコントラスト視野角を有していた。比較例３の液晶表示装置は、優れたコントラスト視野角を有していたが、製造の難しいｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙに制御された二軸性位相差フィルムを３枚も用いている。また、比較例４〜６の液晶表示装置は、優れたコントラスト視野角を有していたが、直線偏光ＶＡモードのため、白表示の輝度が本発明に係る実施例１〜１３の液晶表示装置のそれよりも１５％程度低かった。

本願は、２００８年４月７日に出願された日本国特許出願２００８−９９５２６号を基礎として、パリ条約ないし移行する国における法規に基づく優先権を主張するものである。該出願の内容は、その全体が本願中に参照として組み込まれている。

偏光子の光学軸と複屈折層の光学軸とが正面方向から見て平行に配置されたときの複屈折層と偏光子との軸関係を示す図であり、（ａ）は、正面方向から観察したときの複屈折層と偏光子との軸関係を示しており、（ｂ）は、斜め方向から観察したときの複屈折層と偏光子との軸関係を示している。 偏光子の光学軸と複屈折層の光学軸とが正面方向から見て直交して配置されたときの複屈折層と偏光子との軸関係を示す図であり、（ａ）は、正面方向から観察したときの複屈折層と偏光子との軸関係を示しており、（ｂ）は、斜め方向から観察したときの複屈折層と偏光子との軸関係を示している。 ΔＮｚ１＝ΔＮｚ２を満たすときの、第一種の複屈折層のΔＮｚ１と最適なＲｘｙとの関係を示す図である（図中の■は、第一種の複屈折層を表し、△は、第二種の複屈折層を表す。）。 ΔＮｚ１＝０かつΔＮｚ２＞０を満たすときの、ΔＮｚ２と最適なＲｘｙとの関係を示す図である（図中の■は、第一種の複屈折層を表し、△は、第二種の複屈折層を表す。）。 ΔＮｚ２＝０かつΔＮｚ１＞０を満たすときの、ΔＮｚ１と最適なＲｘｙとの関係を示す図である（図中の■は、第一種の複屈折層を表し、△は、第二種の複屈折層を表す。）。 ２枚の二軸性位相差フィルムを用いて光学補償がなされた直線偏光ＶＡモードの液晶表示装置を模式的に示した図である。 図６の液晶表示装置における偏光状態の変化をポアンカレ球上で示す図であり、（ａ）は、該偏光状態をＳ１−Ｓ２平面に投影した図であり、（ｂ）は、該偏光状態をＳ１−Ｓ３平面に投影した図である。 方位４５°極６０°からの観察において、２枚の二軸性位相差フィルムを用いて第一及び第二の偏光子の直交性を光学補償した積層体を模式的に示した図である。 図８の積層体における偏光状態の変化をポアンカレ球上で示す図であり、（ａ）は、該偏光状態をＳ１−Ｓ２平面に投影した図であり、（ｂ）は、該偏光状態をＳ１−Ｓ３平面に投影した図である。 本発明に係る液晶表示装置の構成の一例を模式的に示す図である。 方位４５°極６０°からの観察において、図１０の液晶表示装置（Ｒｌｃ＝３２０ｎｍ、Ｎｚｑ１＝Ｎｚｑ２＝１．０の場合）における偏光状態の変化をポアンカレ球のＳ１−Ｓ２平面に投影して示した図である。 方位０°極６０°からの観察において、図１０の液晶表示装置（Ｒｌｃ＝３２０ｎｍ、Ｎｚｑ１＝Ｎｚｑ２＝１．０の場合）における偏光状態の変化をポアンカレ球のＳ１−Ｓ２平面に投影して示した図である。 方位０°極６０°からの観察において、図１０の液晶表示装置（Ｒｌｃ＝３２０ｎｍ、Ｎｚｑ１＝１．０、Ｎｚｑ２＝０．０の場合）における偏光状態の変化をポアンカレ球のＳ１−Ｓ２平面に投影して示した図である。 実施例１の液晶表示装置の構成を模式的に示す図である。 実施例８の液晶表示装置の構成を模式的に示す図である。 実施例１２の液晶表示装置の構成を模式的に示す図である。 実施例１３の液晶表示装置の構成を模式的に示す図である。 比較例１の液晶表示装置の構成を模式的に示す図である。 比較例２の液晶表示装置の構成を模式的に示す図である。 比較例３の液晶表示装置の構成を模式的に示す図である。 比較例４の液晶表示装置の構成を模式的に示す図である。

符号の説明

１ 偏光子
２ 複屈折層
１１、１１１、１１３、１１５、１１７ 第一の偏光子
１２、１１２、１１４、１１６、１１８ 第二の偏光子
３１、１３１、１３２、１３３ ＶＡモード液晶セル
１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８ ＴＡＣフィルム
１５１ 第一種の複屈折層
１６１ 第二種の複屈折層
１７１、１７２、１７３、１７４、１７５、１７６、１７７ 第三種の複屈折層
１８１、１８３、１８５、１８７、ｑ１ 第一のλ／４板
１８２、１８４、１８６、１８８、ｑ２ 第二のλ／４板
１９１、１９２ 等方性フィルム
２０１ λ／２板
ｒ１、ｒ４ 第一の二軸性位相差フィルム
ｒ２、ｒ２’、ｒ５ 第二の二軸性位相差フィルム
ｒ３ 第三種の複屈折層

Claims (7)

1. 第一の偏光子、第一種の複屈折層、第一のλ／４板、液晶セル、第二のλ／４板、第二種の複屈折層、及び、該第一の偏光子の吸収軸に対して吸収軸が直交する第二の偏光子をこの順に有する液晶表示装置であって、
   該第一種の複屈折層は、Ｎｚ＞０．９を満たし、面内遅相軸が該第一の偏光子の吸収軸に対して直交し、
   該第一のλ／４板は、面内遅相軸が該第一の偏光子の吸収軸に対して略４５°の角度をなし、
   該液晶セルは、液晶セル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り、
   該第二のλ／４板は、面内遅相軸が該第一のλ／４板の面内遅相軸に対して直交し、
   該第二種の複屈折層は、Ｎｚ＜０．１を満たし、面内遅相軸が該第二の偏光子の吸収軸と平行である
   ことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記第一種の複屈折層の二軸性パラメータΔＮｚ１を｜Ｎｚ−１｜と定義し、前記第二種の複屈折層の二軸性パラメータΔＮｚ２を｜Ｎｚ｜と定義するとき、｜ΔＮｚ１−ΔＮｚ２｜≦０．４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. 前記第一種の複屈折層の二軸性パラメータΔＮｚ１を｜Ｎｚ−１｜と定義するとき、前記第一種の複屈折層は、２．０≦Ｎｚ≦４．０を満たし、かつ、−１５＋（７２−９．６×ΔＮｚ１）≦Ｒｘｙ≦１５＋（７２−９．６×ΔＮｚ１）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. 前記第一種の複屈折層は、２．３≦Ｎｚ≦３．３を満たすことを特徴とする請求項３記載の液晶表示装置。
5. 前記液晶表示装置は、前記第一のλ／４板と前記液晶セルとの間、及び、前記液晶セルと前記第二のλ／４板との間の少なくとも一方に、Ｒｘｙ≦１０ｎｍかつＲｘｚ＞０ｎｍを満たす第三種の複屈折層を有する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. 前記液晶セルの｜Ｒｘｚ｜をＲｌｃ、前記第一のλ／４板のＮｚ係数をＮｚｑ１、前記第二のλ／４板のＮｚ係数をＮｚｑ２と定義するとき、前記第三種の複屈折層は、−５０＋（Ｒｌｃ−１３７．５×（Ｎｚｑ１＋Ｎｚｑ２−１））≦Ｒｘｚ≦５０＋（Ｒｌｃ−１３７．５×（Ｎｚｑ１＋Ｎｚｑ２−１））を満たすことを特徴とする請求項５記載の液晶表示装置。
7. 前記第一のλ／４板のＮｚ係数をＮｚｑ１、前記第二のλ／４板のＮｚ係数をＮｚｑ２と定義するとき、前記第一のλ／４板及び前記第二のλ／４板は、０．８≦Ｎｚｑ１＋Ｎｚｑ２≦１．２を満たす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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