液晶表示装置およびそれに用いられる負の略１軸性光学フィルム
【課題】本発明の目的は広視野角かつ広帯域性を有する、ＩＰＳモードの新規な液晶表示装置を提供することにある。
【解決手段】第１の偏光板、面内に光学軸を有する第１の負の略１軸性光学フィルム、液晶セル、面内に光学軸を有する第２の負の略１軸性光学フィルム、第２の偏光板の順でこれらが特定の関係で積層されてなるノーマリブラックモードのインプレーンスイッチングモードの液晶表示装置であって、第１の負の略１軸性光学フィルム、黒状態における液晶セル、第２の負の略１軸性光学フィルムの面内位相差値の波長依存性が特定の関係を満足する。
【解決手段】第１の偏光板、面内に光学軸を有する第１の負の略１軸性光学フィルム、液晶セル、面内に光学軸を有する第２の負の略１軸性光学フィルム、第２の偏光板の順でこれらが特定の関係で積層されてなるノーマリブラックモードのインプレーンスイッチングモードの液晶表示装置であって、第１の負の略１軸性光学フィルム、黒状態における液晶セル、第２の負の略１軸性光学フィルムの面内位相差値の波長依存性が特定の関係を満足する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は視野角特性に優れた液晶表示装置、およびそれに用いる光学フィルムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置の性能は向上し、特に垂直配向モードとインプレーンスイッチング(以下ＩＰＳと称する)モードは性能に優れているため、これらを用いた液晶テレビは従来のブラウン管テレビに置き換わる可能性を秘めている。光学的異方性を有する光学フィルムである位相差フィルムは、これらの液晶表示装置の性能向上、特に視野角拡大に対して重要な役割を演じている。ＩＰＳモードは、従来から視野角拡大のための位相差フィルムを使用しなくても視野角が広いことが１つの特長であったものの、昨今の位相差フィルムを用いた光学設計技術に基づいた広視野角化技術の進歩により、他のモードとの差別化が困難になってきている。そのような背景の中で、ＩＰＳモードにおいてもより一層の視野角拡大を目指した、位相差フィルムを用いた光学設計技術の開発の必要性が高まっている。例えば、２軸性の位相差フィルムを用いて光学補償を行う方式が非特許文献１に記載されている。
【０００３】
また、正の１軸性のＡプレートと正の１軸性のＣプレートを組み合わせることによる下記の非特許文献２に記載の偏光板の視野角拡大技術を、ＩＰＳの視野角拡大に用いることも知られている。
【０００４】
【非特許文献１】Yukita Saitoh, Shinichi Kimura, Kaoru Kusafuka, Hidehisa Shimizu著、Japanese Journal of Applied Physics 37巻 1998年 4822〜4828頁
【非特許文献２】J. Chen, K. -H. Kim, J.-J. Jyu, J. H. Souk, J. R. Kelly, P. J. Bos著Society for Information Display ’98 Digest, 1998年 315頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
非特許文献１および２に記載された技術を検討した結果、これらの方法をＩＰＳモードの液晶表示装置の視野角拡大に利用した場合、黒表示の斜め入射時における透過光のカラーシフトが１つの問題であることがわかった。ここでいう黒表示の斜め入射時における透過光のカラーシフトとは、黒表示時の液晶表示装置を法線方向ではなく、斜め方向から観察した場合に、透過率に波長依存性が存在し、その結果見る角度によって黒の色調が変化することを意味する。一般に黒表示の斜め入射時におけるカラーシフトを生じるものは、中間調表示でもカラーシフト問題を引き起こす。 ノーマリブラックモードのインプレーンスイッチングモードにおける液晶セルの位相差値は、視野角だけではなく透過率や応答速度等も勘案して設計されるため、最適な位相差値は必ずしも２分の１波長とはならない。ここで液晶セルの位相差値とは液晶を含んだ液晶セルの位相差値のことである。したがって、ノーマリブラックモードのインプレーンスイッチングモードにおける液晶表示装置の視野角は、主として位相差フィルムと液晶セルとの光学異方性により決定される。上記非特許文献１では２軸性光学フィルムが記載されているが、液晶セルの位相差値と２軸性光学フィルムの位相差値の関係が開示されていない。同様に、上記非特許文献２においても、液晶セルと位相差フィルムの関係が開示されていない。
【０００６】
さらに、上記非特許文献１および２に記載されている２軸性光学フィルムや正の1軸性のＣプレートは製法が複雑であるために、光学軸精度や位相差精度を大面積で得ることが難しいといった問題点を有している。その結果、これらを液晶表示装置に用いた場合には、表示ムラ等の欠陥が生じ易く、表示品位を高めることが難しいといった問題もある。
【０００７】
本発明の目的は広視野角かつ広帯域性を有する、ＩＰＳモードの新規な液晶表示装置を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、光学軸精度や位相差精度が得られる面内に光学軸を有する特定の負の略1軸性光学フィルムを用いて、ＩＰＳモードの液晶表示装置の設計を行い、広視野角かつ広帯域である液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
面内に光学軸を有する負の略１軸性光学フィルムは、例えば、分子分極率異方性が負の高分子材料をフィルム化し、通常の１軸延伸工程により得ることが可能であり、フィルム製造工程が非常に簡便であり、液晶テレビ等に要求される光学異方性の均一性に優れる。
【００１０】
この光学フィルムを用いて光学設計を行い、ＩＰＳモード液晶表示装置の視野角拡大の方式について鋭意検討したところ、液晶セルの位相差値が設計の都合により変化しても、広視野角かつ広帯域であるＩＰＳモードの液晶表示装置が実現できることを見出した。
【００１１】
具体的には、第１の偏光板、面内に光学軸を有する第１の負の略１軸性光学フィルム、液晶セル、面内に光学軸を有する第２の負の略１軸性光学フィルム、第２の偏光板の順でこれらが積層されてなるノーマリブラックモードのインプレーンスイッチングモードの液晶表示装置であって、第１の偏光板の吸収軸と第１の負の略１軸性光学フィルムの遅相軸とのなす角が略０°、第１の負の略１軸性光学フィルムの遅相軸と黒状態における液晶セルの面内遅相軸とのなす角が略９０°、黒状態における液晶セルの面内遅相軸と第２の負の略１軸性光学フィルムとのなす角が略０°、かつ第２の負の略１軸性光学フィルムと第２の偏光板の吸収軸とのなす角が略０°であり、かつ、
第１の負の略１軸性光学フィルム、黒状態における液晶セル、第２の負の略１軸性光学フィルムの面内位相差値をそれぞれ、Γ1(λ)、ΓLC(λ)、Γ2（λ）(ｎｍ)とした場合、下記式（１）および/または（２）の関係を満足することを特徴とする液晶表示装置、によって達成される。
｜Γ2（λ1）｜<｜Γ2（λ2）｜ （１）
｜ΓLC(λ1)+Γ１（λ1）｜<｜ΓLC(λ2)+Γ１（λ2）｜ （２）
（ただし、λは測定波長を表しており、４００ｎｍ≦λ1＜λ2≦７００ｎｍである。）
好ましくは、上記式（１）および（２）の関係を同時に満足することである。
【００１２】
本発明では屈折率の異方性を有する光学的異方性フィルムのことを、位相差フィルムと称している。１軸性光学フィルム、２軸性光学フィルムはその３次元屈折率によりそれぞれ分類されるが、これらも位相差フィルムの範疇である。位相差フィルムは屈折率楕円体で表現されるものとし、３つの主屈折率の方位はフィルム面内に平行か垂直である場合のみをここでは考えている。ここでは図３のように座標軸がフィルムの表面に平行または直交である直交座標系を考え、その座標の方位に対応した３つの屈折率をｎｘ、ｎｙ、ｎｚと定義する。また、光学軸は面内に存在する場合はｘ軸に、膜厚方向に存在する場合はｚ軸方向に設定すると、面内に光学軸を有する負の略１軸性光学フィルムは、３つの屈折率を用いて、ｎｚ≒ｎｙ＞ｎｘとなり、ｎｙがフィルム面内における遅相軸となる。２軸性光学フィルムは３つとも屈折率が異なる状態と定義される。先述した正の１軸性のＡプレートとは、面内に光学軸を有する正の１軸性媒体（フィルムの場合は１軸性光学フィルム）のことであり、この定義ではｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚとなる。一方、正の１軸性のＣプレートとは、厚さ方向に光学軸を有する正の１軸性媒体（フィルムの場合は１軸性光学フィルム）のことであり、この定義ではｎｘ＝ｎｙ＜ｎｚとなる。
【００１３】
また、本発明における面内に光学軸を有する負の略１軸性光学フィルムおよび正の略１軸性光学フィルムの位相差値Γは、いずれも下記式（１７）で定義されるものとする。
Γ＝（ｎｘ−ｎｙ）×ｄ （１７）
ここでｄはフィルムの厚さ（ｎｍ）である。
【００１４】
本発明における面内に光学軸を有する負の略１軸性光学フィルムは、厳密にはｎｚ＝ｎｙ＞ｎｘの関係を満足するものが好ましいが、ｎｚ≒ｎｙ＞ｎｘであれば現実的には問題なく使用できる。また、実際の位相差フィルムには屈折率のばらつきもあるので、この３つの屈折率を用いた下記式（１８）を用いて負の略１軸性という用語の範囲を定義する。
Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ） （１８）
【００１５】
本発明における面内に光学軸を有する負の略１軸性光学フィルムとは
０．９０＜Ｎｚ＜１．４０ （１９）
であると定義され、好ましくは、
０．９５＜Ｎｚ＜１．３５ （２０）
であり、より好ましくは
０．９７＜Ｎｚ＜１．２０ （２１）
であり、さらに好ましくは、
０．９８＜Ｎｚ＜１．１０ （２２）
である。
【００１６】
光学軸は負の略１軸性光学フィルムであるので、面内の進相軸が光学軸と一致するものとする。
【００１７】
また、Ｒｔｈは下記式（２３）で定義される。
Ｒｔｈ＝{（ｎｘ+ｎｙ）/２-ｎｚ}×ｄ （２３）
上記式（２３）でｄは光学フィルムの厚さ(ｎｍ)である。本発明で位相差値ΓやＲｔｈ，Ｎｚ値は特に断りがない限り、５５０ｎｍの波長で測定したものとする。
【００１８】
また、光学異方性素子間の光学軸の合わせ角度の前記した角度であることが必要だが、許容範囲は、上記設定角度を中心として、±３°以内であり、好ましくは±２°以内、より好ましくは±１°以内、さらに好ましくは±０．５°以内である。すなわち、前記の略９０°という表現は、９０°±３°と定義される。
【００１９】
本発明における黒状態とは、階調表示において最も暗い状態であり、具体的には、液晶表示装置の表面の法線方向から光を入射して測定した透過率が最も低くなる状態を黒状態と定義する。
【００２０】
本発明でいう液晶表示装置の広視野角化とは、見る角度によってコントラストが変化する現象を改善し、コントラストの高い角度領域が広がることを指す。一般に液晶表示装置の広視野角化は、黒表示時の透過率が液晶表示装置への入射角度によらずにできるだけ０に近づけることが目標となる。さらに広帯域化とは波長が変化しても入射角度によらずにこの透過率ができるだけ０に近づけることを意味し、これにより先述のカラーシフトを抑制することができる。
【００２１】
本発明により広視野角かつ広帯域化が実現できる理由を以下に記す。
本発明における液晶表示装置の好ましい構成例を図１に記す。この図１を用いて本発明の広視野角化かつ広帯域化が可能となる原理を説明する。なお、図１では第２の偏光板が光源側にあるが、光源は第１または第２の偏光板のいずれの側に配置されていても良い。図１の構成は、ある条件の下では、図２と光学的にほぼ等価とみなすことができる。まず、本発明における液晶表示装置はＩＰＳモードであるため、液晶セルは黒表示時において面内に光学軸を有する正の１軸性媒体とみなすことができる。そして、面内に光学軸を有する第１の負の略１軸性光学フィルムと液晶セルの光学軸方位が一致し、かつ、液晶セルの面内位相差値の絶対値の方が、面内に光学軸を有する第１の負の略１軸性光学フィルムの位相差値の絶対値よりも大きいという条件の下では、２つの素子の組み合わせは、図２に示す面内に光学軸を有する正の略１軸性光学フィルム（１１）と光学的にほぼ等価とみなしうる。
【００２２】
したがって、本発明の液晶表示装置における広視野角化は、図２の構成において広視野角かつ広帯域化をまず検討し、その結果に基づいて、本発明において用いられる光学的異方性媒体の最適な位相差値およびその関係を求めればよいということになる。
【００２３】
図２で広視野角化かつ広帯域化を実現するということは、あらゆる入射角を有する可視光帯域の入射光に対して、透過率をできるだけ０に近づけることである。広帯域化については、検討の結果、驚くべきことに図２の２枚の略１軸性光学フィルムは、それぞれの位相差の波長分散が互いに補償されないので、これらの略１軸性光学フィルムの位相差値の波長分散は、少なくとも一方が、好ましくは両方が広帯域化している必要があることがわかった。特に断りがない場合には位相差値は、長さの単位であるナノメートルで定義するものとする。ここでいう位相差値の広帯域化とは、位相差値を角度表示した際に、波長に依存せずに位相差値が一定となる状態に近づけるものと定義される。位相差値を長さの単位に換算して考えた場合には、波長に対して位相差値Γ（λ）が単調増加になる状態となることが少なくとも必要で、好ましくは、下記式（５）の状態に近づけることと言い換えることができる。
Γ（λ）/λ＝Ｃ （５）
ここで、Γ（λ）は測定波長λにおける位相差値(ｎｍ)であり、λは４００〜７００ｎｍの範囲で、Ｃは定数である。
【００２４】
したがって、図２における面内に光学軸を有する負の略１軸性光学フィルムと面内に光学軸を有する正の略１軸性光学フィルムの位相差値をそれぞれ、Γ3（λ）、Γ4（λ）とした場合、下記式（６）および/または(７）を満足することが必要である。
【００２５】
｜Γ３（λ1）｜<｜Γ３（λ2）｜ （６）
｜Γ４（λ1）｜<｜Γ４（λ2）｜ （７）
ここで、λは測定波長を表しており、４００ｎｍ≦λ1＜λ2≦７００ｎｍとする。
好ましくは下記式（６）および(７)を同時に満足することである。
【００２６】
次に最適な位相差値を検討したところ、下記式（８）、（９）を同時に満足していることが好ましいことがわかった。下記式（８）、（９）を満足することにより、入射光の入射角が、極角０〜８０°、方位角０〜３６０°の範囲において、透過率を１％未満にすることができる。なお、一対の直交した偏光板の場合には、同条件で求めた透過率は最大で３％程度であり、また、一対の直交した偏光板の間にＩＰＳ液晶セルがその光学軸と偏光板の吸収軸が一致した構成においては、最大で約２％程度の透過率となる。
−１５５＜Γ3（λ）＜−４５ｎｍ （８）
４５＜Γ4（λ）＜１５５ｎｍ （９）
ここで、λ＝５５０ｎｍとする。
【００２７】
より好ましくは、下記式（１０）、（１１）を同時に満足することであり、この場合には入射光の入射角が、極角０〜８０°、方位角０〜３６０°の範囲において、透過率を約１．５％未満にすることができる。
−１３０＜Γ3（λ）＜−６０ｎｍ （１０）
６０＜Γ4（λ）＜１３０ｎｍ （１１）
ただし、λ＝５５０ｎｍとする。
【００２８】
さらに好ましくは、下記式（１２）、（１３）を同時に満足することであり、この場合には入射光の入射角が、極角０〜８０°、方位角０〜３６０°の範囲において、透過率を約０．５％未満にすることができる。
−１２０＜Γ3（λ）＜−７０ｎｍ （１２）
７０＜Γ4（λ）＜１２０ｎｍ （１３）
ただし、λ＝５５０ｎｍとする。
【００２９】
さらにより好ましくは、下記式（１４）、（１５）を同時に満足することであり、この場合には入射光の入射角が、極角０〜８０°、方位角０〜３６０°の範囲において、透過率を約０．２％未満にすることができる。
−１１０＜Γ3（λ）＜−８０ｎｍ （１４）
８０＜Γ4（λ）＜１１０ｎｍ （１５）
ただし、λ＝５５０ｎｍとする。
【００３０】
最も好ましくは、下記式（１６）、（１７）を同時に満足することであり、この場合には入射光の入射角が、極角０〜８０°、方位角０〜３６０°の範囲において、透過率を約０．１％未満にすることができる。
−１０５＜Γ3（λ）＜−８５ｎｍ （１６）
８５＜Γ4（λ）＜１０５ｎｍ （１７）
ただし、λ＝５５０ｎｍとする。
【００３１】
用いる光学フィルムの屈折率によって最適な値は多少変動するが、上記関係を満足することが好ましい。
【００３２】
先述したように、図１と図２の構成の比較から、両者が等価になるためには、下記式（１８）および（１９）を満足すればよいことが新たに見出される。
Γ3（λ）＝Γ2（λ） （１８）
Γ4（λ）＝ΓLC（λ）+Γ1（λ） （１９）
【００３３】
先述したように上記式（１９）が成立する根拠は、液晶セルと面内に光学軸を有する第１の負の略１軸性光学フィルムは、いずれも光学的に略1軸性であり、かつ、光学軸が互いに平行配置であるため、光学的に両者は１つの1軸性媒体とみなすことができるためである。ここで、全ての異方性媒質の屈折率が等しい場合には上記式（１８）、（１９）は完全に等号となるが、一般に液晶表示装置において光学異方性媒体として使用する材料は有機物であり、材料が異なっても屈折率は大きく違わないのでほぼ等しいとみなしても実用上は問題が少なく、上記式（１８）、（１９）を同時に満足すれば図１と図２の構成は光学的に等価であるとみなし得る。
【００３４】
一方、本発明における偏光板は、偏光層のみ、または偏光層の片面もしくは両面に接して偏光層の保護のために偏光層用の保護フィルムが設置された形態を含む。偏光層用保護フィルムが偏光層の少なくとも片面に設置されておりかつ液晶セル側に当該偏光層用保護フィルムが存在する場合、この偏光層用保護フィルムは、一般に、面内の異方性については無視しうるほど小さいが、後述する厚さ方向の位相差Ｒｔｈは、液晶表示装置の設計において無視することができない。そこでこの偏光層用保護フィルムの影響について検討した。その結果、図１と図２が光学的にほぼ等しくなるためには、上記式（１８）、（１９）の関係は概ね下記式（２０）および（２１）を満たすことがわかった。
Γ3（λ）≒Γ2（λ）＋Ｒｔｈ２（λ） （２０）
Γ4（λ）≒ΓLC（λ）+Γ1（λ）＋Ｒｔｈ１（λ） （２１）
【００３５】
ここでＲｔｈ１（λ）、Ｒｔｈ２（λ）はそれぞれ、図１において第１の偏光板における（偏光層用の）保護フィルムの厚さ方向の位相差値、第２の偏光板における（偏光層用の）保護フィルムの厚さ方向の位相差値を表す。後述する本発明の光学異方性の定義によれば、該保護フィルムのＲｔｈ（λ）の値は正である。一方、面内に光学軸を有する負の略１軸性光学フィルムの異方性は負である。したがって、両者は互いに異方性を打ち消し合うために、ΓLC（λ）が一定の条件でこの保護フィルムが無い場合と比較して、Γ1（λ）、Γ2（λ）の値は、絶対値でＲｔｈ（λ）分だけ大きくする必要があることを、上記式（１８）と上記式（２０）の関係、および上記式（１９）と上記式（２１）の関係がそれぞれ示している。なお、偏光板に偏光層用保護フィルムがない場合はＲｔｈ１（λ）やＲｔｈ２（λ）は０と考える。
【００３６】
したがって、上記式（８）、（９）および上記式（２０）、（２１）の関係から、本発明における液晶表示装置において広視野角化を実現するためには、下記式（３）、（４）を同時に満足することが好ましいことが導出される。
−１５５＜Γ２（λ）＋Ｒｔｈ２（λ）＜−４５ｎｍ （３）
４５＜ΓＬＣ（λ）＋Γ１（λ）＋Ｒｔｈ１（λ）＜１５５ｎｍ （４）
（ただし、λ＝５５０ｎｍとする。）
【００３７】
一般にノーマリブラックモードのインプレーンスイッチングモードの液晶表示装置における液晶セルの位相差は通常、２分の１波長程度以上のものが使用され、それらは、輝度や応答速度等も勘案して決定される。本発明の液晶表示装置は、すべて面内に光学軸を有する１軸性媒体からなるとみなすことができるため、設計の都合により液晶セルの位相差が変化しても、上記式（３）、（４）を満足すれば広視野角かつ広帯域の液晶表示装置を得ることが可能であるという点も他の方法には無い優れた点である。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、ノーマリブラックモードのインプレーンスイッチングモード（ＩＰＳ）の液晶表示装置において、（１）面内に光学軸を有する負の略１軸性光学フィルム１枚の位相差値とＩＰＳ液晶セルの黒状態における面内の位相差値との合計の位相差絶対値が、波長が大きくなるにしたがって増加する関係を満足すること、（２）面内に光学軸を有する負の略１軸性光学フィルムの１枚が波長が大きくなるにしたがって面内位相差絶対値が大きい特性を有すること、の少なくともいずれか一方を満足するので、広視野角でかつ広帯域性を有する液晶表示装置を提供できる。したがって、２軸性光学フィルムを用いなくとも、面内に光学軸を有する負の略１軸性光学フィルムを用いて光学設計された本発明の液晶表示装置は、高画質、高品質といった優れた性能を発現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
前記発明の効果を得るためには、第１の偏光板、面内に光学軸を有する第１の負の略１軸性光学フィルム、液晶セル、面内に光学軸を有する第２の負の略１軸性光学フィルム、第２の偏光板の順でこれらが積層されてなるノーマリブラックモードのインプレーンスイッチングモードの液晶表示装置において、第１の偏光板の吸収軸と面内に光学軸を有する第１の負の略１軸性光学フィルムの遅相軸とのなす角が略０°、面内に光学軸を有する第１の負の略１軸性光学フィルムの遅相軸と黒状態における液晶セルの面内遅相軸とのなす角が略９０°、黒状態における液晶セルの面内遅相軸と面内に光学軸を有する第２の負の略１軸性光学フィルムとのなす角が略０°、面内に光学軸を有する第２の負の略１軸性光学フィルムと第２の偏光板の吸収軸とのなす角が略０°であり、かつ、
面内に光学軸を有する第１の負の略１軸性光学フィルム、黒状態における液晶セル、面内に光学軸を有する第２の負の略１軸性光学フィルムの面内位相差値をそれぞれ、Γ1(λ)、ΓLC(λ)、Γ2（λ）(ｎｍ)とした場合、下記式（１）および/または（２）の関係を満足することが必要である。
｜Γ2（λ1）｜＜｜Γ2（λ2）｜ （１）
｜ΓLC(λ1)+Γ１（λ1）｜＜｜ΓLC(λ2)+Γ１（λ2）｜ （２）
ここでλは測定波長を表しており、４００ｎｍ≦λ1＜λ2≦７００ｎｍとする。
好ましくは、上記式（１）および（２）の関係を同時に満足することである。
【００４０】
面内に光学軸を有する第２の負の略１軸性光学フィルムの位相差絶対値の波長分散は、上記式（１）については好ましくは、下記式（２９）かつ（３０）を満足する。
０．４＜Γ2（４５０）/Γ2（５５０）＜０．９８ （２９）
１．０１＜Γ2（６５０）/Γ2（５５０）＜１．５０ （３０）
【００４１】
より好ましくは、下記式（３１）かつ（３２）を満足する。
０．６＜Γ2（４５０）/Γ2（５５０）＜０．９５ （３１）
１．０３＜Γ2（６５０）/Γ2（５５０）＜１．４０ （３２）
【００４２】
上記式（２９）〜（３２）において、Γの後ろの（）内の数字は、測定波長（ｎｍ）を表す。
【００４３】
上記式（２）については好ましくは、下記式（３３）かつ（３４）を満足する。
0.4<(ΓLC(450)+Γ1(450))/(ΓLC(550)+Γ1(550)) <0.98 （３３）
1.01<(ΓLC(650)+Γ1(650))/(ΓLC(550)+Γ1(550)) <1.50 （３４）
【００４４】
より好ましくは、下記式（３５）かつ（３６）を満足する。
0.6<(ΓLC(450)+Γ1(450))/(ΓLC(550)+Γ1(550)) <0.95 （３５）
1.03<(ΓLC(650)+Γ1(650))/(ΓLC(550)+Γ1(550)) <1.40 （３６）
【００４５】
上記式（３３）〜（３６）において、Γの後ろの（）内の数字は、位相差値の測定波長（ｎｍ）を表す。
【００４６】
一般に液晶セルの位相差値は波長増大に伴い減少し、正の位相差値を有する。したがって、上記式（２）、（３３）〜（３６）を満足するためには、面内に光学軸を有する第１の負の略１軸性光学フィルムの位相差絶対値は波長増大に伴い減少するものであることが好ましい。より具体的には、上記式（２）の関係を満足するために、下記式（３７）および（３８）を満足することが好ましい。
ΓLC(４５０)/ΓLC(５５０)＜Γ１（４５０）/Γ１（５５０） （３７）
ΓLC(６５０)/ΓLC(５５０)＞Γ１（６５０）/Γ１（５５０） （３８）
【００４７】
位相差値としては、好ましくは、下記式（３）および（４）を満足することである。
−１５５＜Γ2（λ）＋Ｒｔｈ２（λ）＜−４５ｎｍ （３）
４５＜ΓＬＣ（λ）＋Γ１（λ）＋Ｒｔｈ１（λ）＜１５５ｎｍ （４）
（ただし、λ＝５５０ｎｍとする。）
【００４８】
より好ましくは、下記式（３９）および（４０）を満足する。
１３０＜Γ2（λ）＋Rth２（λ）＜−６０ｎｍ （３９）
６０＜ΓLC（λ）+Γ1（λ）＋Rth1（λ）＜１３０ｎｍ （４０）
（ただし、λ＝５５０ｎｍとする。）
【００４９】
さらに好ましくは、下記式（４１）および（４２）を満足する。
−１２０＜Γ2（λ）＋Ｒｔｈ２（λ）＜−７０ｎｍ （４１）
７０＜ΓＬＣ（λ）＋Γ１（λ）＋Ｒｔｈ１（λ）＜１２０ｎｍ （４２）
（ただし、λ＝５５０ｎｍとする。）
【００５０】
さらにより好ましくは、下記式（４３）および（４４）を満足する。
−１１０＜Γ2（λ）＋Ｒｔｈ２（λ）＜−８０ｎｍ （４３）
８０＜ΓＬＣ（λ）＋Γ１（λ）＋Ｒｔｈ１（λ）＜１１０ｎｍ （４４）
（ただし、λ＝５５０ｎｍとする。）
【００５１】
最も好ましくは、下記式（４５）および（４６）を満足することである。
−１０５＜Γ2（λ）＋Rth２（λ）＜−８５ｎｍ （４５）
８５＜ΓLC（λ）+Γ1（λ）＋Rth1（λ）＜１０５ｎｍ （４６）
（ただし、λ＝５５０ｎｍとする。）
【００５２】
上記第１、第２の負の略１軸性光学フィルムは、それぞれ、必要な特性を有していれば、１枚単独または２枚以上のフィルムを積層させて構成されていてもよいが、それぞれ１枚からなるものの方が液晶表示装置全体の厚さが薄くでき、フィルム同士の積層工程も不要であり生産性の点からも好ましい。
【００５３】
ＩＰＳは横電界により液晶ダイレクターが面内で変化するモードである。電圧が非印加状態で黒表示となるノーマリブラックモードと、印加状態で黒表示となるノーマリホワイトモードが考えられるが、ＩＰＳモードにおいては電圧印加時の液晶配向の乱れを制御することが困難であることから、高コントラストを得るためにはノーマリブラックモードである必要がある。
【００５４】
本発明における液晶セルの位相差値としては、２００〜４５０ｎｍであることが好ましく、より好ましくは２５０〜４００ｎｍ、さらに好ましくは２７０〜３９０ｎｍである。液晶セルの位相差値は黒状態における正面入射時の値（面内の値）である。液晶セルの位相差値は、セル構造、駆動条件や目的の透過率の設定等により変化するが、これらの値を満足することが好ましい。液晶に用いる材料は公知の誘電率異方性が正で屈折率異方性も正のネマチック液晶、スメクチック液晶等が用いられるが、好ましくはネマチック液晶である。また、ＩＰＳモードにおいて液晶を駆動させるためには、面内に横電界を発生させる必要があるが、公知の櫛型電極配置や電極形成方法等が利用できる。
【００５５】
本発明における面内に光学軸を有する負の１軸性光学フィルムの材料としては、例えばポリカーボネート、ポリスチレン、シンジオタクチックポリスチレン、アモルファスポリオレフィン、ノルボルネン骨格を有するポリマー、有機酸置換セルロース系、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリエステル、オレフィンマレイミド、フェニル基を有する共重合オレフィンマレイミド、液晶性高分子などの熱可塑または硬化性ポリマー、あるいは重合性液晶を配向させた後硬化させた硬化性ポリマー等のうち、分子分極率異方性が負であるポリマーが好適に用いられる。これらのポリマー材料は、例えばフィルム化したのちそれを１軸延伸することにより面内に光学軸を有する負の１軸性光学フィルムが得られる。材料として好ましいのはフルオレン骨格を有するポリカーボネートである。フルオレン骨格は延伸操作等により高分子主鎖に対して垂直に配向するため、大きな負の分子分極率異方性を取りうる。
【００５６】
フルオレン骨格を有するポリカーボネートの好ましい化学構造としては、（Ａ）下記式（Ｉ）
【化１】
（ここで、Ｒ１〜Ｒ８は、互いに独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数１〜６の炭化水素基および炭素数１〜６の炭化水素−Ｏ−基よりなる群から選ばれる基であり、そしてＸは下記式（１）−１
【化２】
で表わされる基であり、Ｒ３０およびＲ３１は、互いに独立に、ハロゲン原子または炭素数１〜３のアルキル基であり、そしてｎおよびｍは互いに独立に、０〜４の整数である、
で表わされる基である、）
で表わされる繰返し単位を含有するポリマーまたはポリマー混合物からなり、ここで該ポリマーおよびポリマー混合物は上記式（Ｉ）で表される繰返し単位をそれぞれポリマーまたはポリマー混合物の全繰返し単位の５０〜９５モル％含有するものが好ましく、より好ましくは６０〜９５モル％、さらに好ましくは７０〜９０モル％である。
【００５７】
これらのフルオレン骨格を有するポリカーボネート材料は高いガラス転移点温度、ハンドリングや延伸成形性等の点で、負の１軸性光学フィルムとして優れた物性を有する。
【００５８】
より好ましいポリカーボネート材料としては、上記式（Ｉ）で示される繰返し単位および下記式（ＩＩ）
【化３】
で示される繰返し単位からなり、かつ上記式（Ｉ）および（ＩＩ）の合計に基づき上記式（Ｉ）で表される繰返し単位は５０〜９５モル％含有するものが好ましく、より好ましくは６０〜９５モル％、さらに好ましくは７０〜９０モル％である。
【００５９】
上記式（ＩＩ）において、Ｒ９〜Ｒ１６は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子および炭素数１〜２２の炭化水素基よりなる群から選ばれる少なくとも一種の基であり、Ｙは下記式のそれぞれで表わされる基：
【００６０】
【化４】
よりなる群から選ばれる少なくとも一種の基である。ここで、Ｙ中のＲ１７〜Ｒ１９、Ｒ２１およびＲ２２は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、またはアルキル基、アリール基の如き炭素数１〜２２の炭化水素基であり、Ｒ２０およびＲ２３はアルキル基、アリール基の如き炭素数１〜２０の炭化水素基であり、また、Ａｒ１〜Ａｒ３は、それぞれ独立に、フェニル基の如き炭素数６〜１０のアリール基である。
【００６１】
また、光学的に負の１軸性であって、かつその位相差絶対値が波長増大に伴い増大するものとしては、下記式（III）で表わされる繰返し単位を含有するポリマーまたはポリマー混合物であるものも挙げることができる。ここで該ポリマーおよびポリマー混合物は上記式（Ｉ）で表される繰返し単位をそれぞれポリマーまたはポリマー混合物の全繰返し単位の５０〜９５モル％含有するものが好ましく、より好ましくは６０〜９５モル％、さらに好ましくは７０〜９０モル％である。さらに好ましくは下記式（III）および上記式（II）で示される繰返し単位からなり、かつ上記式（III）および（II）の合計に基づき下記式（III）で表される繰返し単位は５０〜９５モル％含有するものが好ましく、より好ましくは６０〜９５モル％、さらに好ましくは７０〜９０モル％である。
【００６２】
【化５】
ここでＲ４０、Ｒ４１は炭素数１〜３のアルキル基またはアルコキシ基、またはニトロ基またはハロゲン原子を表し、そしてｌおよびｋは互いに独立に、０〜３の整数である、
【００６３】
上記したポリマーおよびポリマー混合物は公知の方法によって製造し得る。ポリカーボネートはジヒドロキシ化合物とホスゲンとの重縮合による方法、溶融重縮合法、固相重合法等により好適に製造される。ブレンドの場合は、相溶性ブレンドが好ましいが、完全に相溶しなくても成分間の屈折率を合わせれば成分間の光散乱を抑え、透明性を向上させることが可能である。
【００６４】
面内に光学軸を有する第２の負の１軸性光学フィルムの好ましい材料としては、上記したもののほか、ポリフェニレンオキサイドとポリスチレンのブレンド物が挙げられる。ポリスチレンの立体規則性はアタクチック、シンジオタクチック、アイソタクチックのいずれでもよい。ポリフェニレンオキサイドとポリスチレンのブレンド物はそのブレンド比率により、光学的に負の1軸性でかつ位相差絶対値が波長に対して単調に増加するものを作製することが可能である。
【００６５】
面内に光学軸を有する負の略１軸性光学フィルム中にはさらに、フェニルサリチル酸、２−ヒドロキシベンゾフェノン、トリフェニルフォスフェート等の紫外線吸収剤や、色味を変えるためのブルーイング剤、酸化防止剤等を含有してもよい。
【００６６】
面内に光学軸を有する負の略１軸性光学フィルムの厚さとしては、１μｍから４００μｍであることが好ましい。なお、本発明における光学フィルムおよび位相差フィルムは「シート」、「板」といわれるいずれのものも含む意味で用いられている。フィルムのハンドリングを含めて考えると、厚さは２０〜１３０μｍが好ましく、より好ましくは３０〜１００μｍ、さらに好ましくは４０〜９０μｍである。
【００６７】
偏光板は一般に、前記したように偏光層を保護するために該偏光層に接して用いるフィルム（以下偏光層用保護フィルムまたは単に保護フィルムということがある）が具備され、かかる偏光層用保護フィルムとしてセルロースアセテート等からなる一対のフィルムの間に、偏光層を挟持した構成のものが好適に用いられている。偏光板を構成する偏光層としては、所定の偏光状態の光を得ることができる適宜なものを用いうる。就中、直線偏光状態の透過光を得ることのできるものが好ましい。偏光層の例としては、ポリビニルアルコール系フィルムや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の如き親水性高分子フィルムにヨウ素および／または二色性染料を吸着させて延伸したもの、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の如きポリエン配向フィルム等からなる偏光層などがあげられる。
【００６８】
偏光層用保護フィルムが存在する場合には、その光学異方性はできるだけ小さいことが好ましく、具体的には面内位相差で１０ｎｍ以下、より好ましくは７ｎｍ以下であり、最も好ましくは５ｎｍ以下である。また、Ｒｔｈは７０ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは５０ｎｍ以下、最も好ましくは４０ｎｍ以下である。さらに、偏光層用保護フィルムのフィルム面内における遅相軸は偏光板の吸収軸と直交または平行であることが好ましく、平行であることが偏光板の連続生産を行う上でより好ましい。偏光層用保護フィルムとしは、ポリカーボネート類、ポリスチレン類、シンジオタクチックポリスチレン、アモルファスポリオレフィン類、ノルボルネン骨格を有するポリマー類、有機酸置換セルロース類、ポリエーテルスルホン類、ポリアリレート類、ポリエステル類、オレフィンマレイミド類、フェニル基を有する共重合オレフィンマレイミド系有機酸置換セルロース類等が用いられるが、好ましくはセルロースアセテートである。
【００６９】
本発明においては、前述の、面内に光学軸を有する負の略１軸性光学フィルムが偏光板と一体となり、かつ面内に光学軸を有する負の略１軸性フィルムの面内遅相軸と偏光板の吸収軸が平行となるように積層された積層偏光板が提供される。
【００７０】
かかる積層偏光板においては、負の１軸性光学フィルムに接する側の偏光層用保護フィルムを省き、負の１軸性光学フィルムが偏光層用保護フィルムを兼ねてもよい。このようにすることでより光学設計が容易になるといった利点も有する。この場合には上記式（３）、（４）においてＲｔｈは０とすれば良い。また、本来、上記式（１）、（２）についても偏光層用保護フィルムのＲｔｈを考慮すべきであるが、Ｒｔｈの値が小さいため、このフィルムの位相差値の分散の影響はあまり大きくないために考慮していない。
【００７１】
本発明の積層偏光板の形成は液晶表示装置の製造過程で位相差フィルムと偏光板を順次別個に積層する方式や、予め積層物としてそれを用いる方式などの適宜な方式で行うことができる。後者の事前積層化方式が、品質の安定性や積層作業性に優れて液晶表示装置の製造効率を向上させうる利点などがある。
【００７２】
面内に光学軸を有する負の１軸性光学フィルムの製造方法としては、分子分極率異方性が負の材料を縦または横方向に１軸延伸することにより製造することが好ましい。より好ましくはポリマーの未延伸フィルムを横１軸延伸により製造することが好ましい。分子分極率異方性が負の材料からなる光学フィルムを横１軸延伸の連続生産をすることにより、フィルム幅方向に対して面内の平行方向に光学軸が、それに直交する方位に遅相軸が存在することになる。一般に偏光板は縦１軸延伸により連続製造され、吸収軸がフィルム面内においてフィルム幅方向に垂直方向に存在する。したがって、上記製造方法により製造される偏光板および面内に光学軸を有する負の略１軸性光学フィルムはロールツウロールにより貼りあわせることにより、本発明の液晶表示装置を形成する積層偏光板において、好ましい軸配置である、偏光板の吸収軸と負の１軸性光学フィルムの遅相軸を平行にして貼り合せた積層偏光板を容易に形成することができる。また、分子分極率異方性が負の材料を例えば高分子液晶とし、配向処理を施したものや、重合性液晶を配向させた後、硬化させたものも本発明の負の１軸性光学フィルムとして使用してもよい。
【００７３】
偏光板と光学フィルムの積層に際しては、必要に応じて接着剤等を介して固定することができる。軸関係のズレ防止等の点からは接着固定することが好ましい。接着には、例えばポリビニルアルコール類、変性ポリビニルアルコール類、有機シラノール類、アクリル系やシリコーン類、ポリエステル類やポリウレタン類、ポリエーテル類やゴム類等の透明な接着剤を用いることができ、その種類については特に限定はない。光学特性の変化を防止する点などからは、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処理を要しないものが望ましい。また、加熱や加湿条件下に剥離等を生じないものが好ましい。
【００７４】
偏光層用保護フィルムとしてトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）を用いた場合、ＴＡＣと光学フィルムの接着剤としては、（メタ）アクリル酸ブチルや（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチルや（メタ）アクリル酸の如きモノマーを成分とする質量平均分子量が１０万以上で、ガラス転移温度が０℃以下のアクリル系ポリマーからなるアクリル系感圧接着剤が特に好ましく用いうる。またアクリル系感圧接着剤は、透明性や耐候性や耐熱性などに優れる点からも好ましい。
【００７５】
接着剤には、必要に応じて例えば天然物や合成物の樹脂類、ガラス繊維やガラスビーズ、金属粉やその他の無機粉末等からなる充填材や顔料、着色剤や酸化防止剤などの適宜な添加剤を配合することもできる。なお、上記の偏光子、光学フィルム、偏光層用保護フィルム、接着剤層などの各層は、例えばサリチル酸エステル系化合物、ベンゾフェノール系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、シアノアクリレート系化合物、ニッケル錯塩系化合物等の紫外線吸収剤で処理する方式などにより紫外線吸収機能をもたせることもできる。
【００７６】
本発明の液晶表示装置を製造する方法は通常の方法でよい。すなわち、液晶表示装置は一般に、液晶セルと偏光板と光学フィルム、および必要に応じての照明システム等の構成部品を適宜に組み立てて駆動回路を組み込むことなどにより形成される。
【００７７】
液晶表示装置の形成部品は、積層一体化されていてもよいし、分離状態にあってもよい。また液晶表示装置の形成に際しては、例えば拡散板やアンチグレア層、反射防止膜、保護層や保護板、カラーフィルタなどの適宜な光学素子を適宜に配置することができる。
【００７８】
以下に実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【実施例】
【００７９】
（評価法）
本明細書中に記載の材料特性値等は以下の評価法によって得られたものである。
（１）位相差値（Γ＝Δｎ・ｄ（ｎｍ））、Ｒｔｈ、Ｎｚ値の測定
複屈折Δｎと膜厚ｄの積である位相差Γ値、Ｒｔｈ値およびＮｚ値は、分光エリプソメータである日本分光（株）製の商品名『Ｍ１５０』により測定した。Γ値は入射光線とフィルム表面が直交する状態で測定した。また、Ｎｚ、Ｒｔｈ値（ｎｍ）は入射光線とフィルム表面の角度を変えることにより、各角度での位相差値を測定し、公知の屈折率楕円体の式でカーブフィッチングすることにより三次元屈折率であるｎｘ，ｎｙ，ｎｚを求め、下記式（１８）、（２３）に代入することにより求めた。
Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ） （１８）
Ｒｔｈ＝{（ｎｘ+ｎｙ）/２-ｎｚ}×ｄ （２３）
【００８０】
（２）面内に光軸を有する負の略１軸性光学フィルムの作製方法１
面内に光軸を有する第１の負の略１軸性光学フィルムの樹脂材料としては、フルオレン骨格を有するポリカーボネート共重合体を用いた。ポリカーボネートの重合は公知のホスゲンを用いた界面重縮合法によって行われた。攪拌機、温度計および還流冷却器を備えた反応槽に水酸化ナトリウム水溶液およびイオン交換水を仕込み、これに上記構造を有するモノマー［Ａ］と［Ｂ］を８６対１４のモル比で溶解させ、少量のハイドロサルファイトを加えた。次にこれに塩化メチレンを加え、２０℃でホスゲンを約６０分かけて吹き込んだ。さらに、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノールを加えて乳化させた後、トリエチルアミンを加えて３０℃で約３時間攪拌して反応を終了させた。反応終了後有機相分取し、塩化メチレンを蒸発させてポリカーボネート共重合体を得た。得られた共重合体の組成比は仕込み量比とほぼ同様であった。
【００８１】
この共重合体をメチレンクロライドに溶解させ、固形分濃度１８重量％のドープ溶液を作製した。このドープ溶液からキャストフィルムを作製し未延伸フィルムを得た。この未延伸フィルムの残留溶媒量は０．９重量％であった。このフィルムを延伸温度２２５℃とし、表１記載の位相差値が得られるように延伸倍率を設定して1軸延伸することにより、面内に光軸を有する第１の負の略１軸性光学フィルムを得た。
【００８２】
【化６】
【００８３】
（３）面内に光軸を有する負の略１軸性光学フィルムの作製方法２
ポリスチレンとポリフェニレンオキサイドをそれぞれ重量比で２５．５対７４．５とし、クロロホルム溶媒に溶解して濃度２３重量％のドープ溶液を作製した。このドープ溶液からキャストフィルムを作製し未延伸フィルムを得た。この未延伸フィルムの残留溶媒量は１．４重量％であった。このフィルムを延伸温度１３０℃とし、延伸倍率を２．１倍として1軸延伸することにより、面内に光軸を有する第２の負の略１軸性光学フィルムを得た。
【００８４】
[実施例１]
図４に示した構造を有する液晶表示装置において、上記作製方法１で作製した面内に光学軸を有する第１の負の略１軸性光学フィルム、黒状態における液晶セル、上記作製方法２で作製した面内に光学軸を有する第２の負の略１軸性光学フィルムの面内位相差値をそれぞれ、Γ1、ΓLC、Γ2、そして、第１および第２の偏光板の液晶セル側に偏光層用保護フィルムが存在する場合には、それら偏光層用保護フィルムの膜厚方向の位相差値をそれぞれ、Ｒｔｈ１、Ｒｔｈ２として、それぞれの値を表１のようにし、ノーマリブラックモードのＩＰＳ液晶セルの黒状態における、波長４５０、５５０、６５０ｎｍの透過率（漏光程度）の入射角依存性を計算し、実際の液晶表示装置と比較した。負の略１軸性光学フィルムのＮｚはいずれも１とした。なお、ここでは広視野角、広帯域性の液晶表示装置を得ることが目的であり、その効果を示すため、極角６０°で方位角を変えた場合の、黒表示における透過率の波長依存性を、斜め入射光にも対応したジョーンズ行列法にて計算した結果を図５に示す。ここで、方位角とは液晶表示装置表面内において設定される角度である。一方、極角は液晶表示装置の表面の法線を０°として設定される角度であり、したがって、入射角は極角と方位角で定義される。
【００８５】
また、表１でＲｔｈが０のものは偏光層用保護フィルムを用いていない場合である（実施例１，２）。本計算においては、この光学フィルムの位相差波長分散は上記にて作製した光学フィルムの測定データを使用した。また、液晶セルの位相差波長依存性については、市販のノーマリブラックモードでＩＰＳモードの液晶テレビである株式会社日立製作所製の商品名『W３２-L７０００』の液晶セルの位相差波長分散を実測し、それらを計算に用いた。また、計算においては偏光板の偏光度は１００％、各偏光板の透過率は５０％とした。方位角の定義は図４に記す。
【００８６】
実施例の結果から、最も人間の目の視感度が高い５５０ｎｍの透過率はいずれも０．１％未満と低く、また、その３波長における透過率が、すべて０．２％未満であり、広視野角かつ広帯域化が実現できていることがわかる。市販の液晶テレビである株式会社日立製作所製の商品名『W３２-Ｌ７０００』の液晶セルを用いて、表１記載の各構成、各位相差値を有する液晶表示装置を作製し、目視にて黒状態の視野角およびカラーシフトを確認したが、後述する比較例と比べて計算結果とほぼ同様に広い視野角を持ちかつ着色も少なく広帯域化も実現されていることを確認した。また、これらの液晶表示装置は中間調、白表示においてもカラーシフトの入射角依存性が極めて少ないことがわかった。
【００８７】
[実施例２]
面内に光学軸を有する第２の負の略１軸性光学フィルムとして、上記作製方法１で作製したものを利用した以外は実施例１と同様に、表１に基づいて光学計算および実際の液晶表示装置を作製し、視野角の確認を行った。計算結果は図６に記す。図６から実施例１よりは劣るものの、後述の比較例に比べて視野角が広く、広帯域性にも優れていることがわかる。また、市販の液晶テレビである株式会社日立製作所製の商品名『W３２-Ｌ７０００』の液晶セルを用いて、表１記載の各構成、各位相差値を有する液晶表示装置を作製し、目視にて黒状態の視野角およびカラーシフトを確認したが、後述する比較例と比べて計算結果とほぼ同様に広い視野角を持ちかつ着色も少なく広帯域化も実現されていることを確認した。また、これらの液晶表示装置は中間調、白表示においてもカラーシフトの入射角依存性が少ないことがわかった。
【００８８】
[実施例３]
液晶セルとしては市販の液晶テレビである株式会社日立製作所製の商品名『Ｗ２８-Ｌ５０００』を用い、かつトリアセチルセルロースからなる面内位相差が３ｎｍであるフィルムを偏光層用保護フィルムとして用いた以外は、実施例１と同様に、表１に基づいて光学計算および実際の液晶表示装置を作製し、視野角の確認を行った。なお、この液晶表示装置の光学素子の配置図を図９に示す。計算結果は図１０に記す。図９から実施例１よりは劣るものの、後述の比較例に比べて視野角が広く、広帯域性にも優れていることがわかる。また、市販の液晶テレビである株式会社日立製作所製の商品名『W２８-Ｌ５０００』の液晶セルを用いて、表１記載の各構成、各位相差値を有する液晶表示装置を作製し、目視にて黒状態の視野角およびカラーシフトを確認したが、後述する比較例と比べて計算結果とほぼ同様に広い視野角を持ちかつ着色も少なく広帯域化も実現されていることを確認した。また、これらの液晶表示装置は中間調、白表示においてもカラーシフトの入射角依存性が少ないことがわかった。
【００８９】
［比較例］
図７の構成を有する市販の液晶テレビである株式会社日立製作所製の商品名『W２８-Ｌ５０００』において用いられている液晶セル、位相差フィルムを実測し、これらの物性値を用いて実施例と同様に計算で求めた透過率の波長依存性の結果を図８に示す。方位角の定義は図７に記す。計算において、位相差フィルムは該商品に使用されている位相差フィルムとほぼ同様にＮｚが0.3で、面内位相差値を１３５ｎｍとした２軸性光学フィルムを用いた。波長によって透過率の最大値の方位角依存性が大きく異なっており、方位角によって、色調が異なることがわかる。この市販品を目視にて黒状態の視野角およびカラーシフトを確認した。斜め方向から見た際に、方位角によっては黒が、青味がかかった黒や赤味がかかった黒に変化し、カラーシフトが前記実施例１〜３に比べて極めて大きいことがわかった。
【００９０】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明の液晶表示装置は、表示品位に優れており、例えば液晶テレビ、液晶モニター、携帯端末用デイスプレイ、携帯電話用デイスプレイ、カーナビゲーション用デイスプレイ等にとって有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明のノーマリブラックモードインプレーンスイッチング方式の液晶表示装置の概略図の一例である。
【図２】本発明のノーマリブラックモードインプレーンスイッチング方式の液晶表示装置と光学的にほぼ等価な構成体の一例である。
【図３】本発明における位相差フィルムの三次元屈折率の定義のための直交座標を説明した図である。
【図４】実施例１および２における液晶表示装置の光学素子の配置図である。
【図５】実施例１における極角６０°の入射光の透過率の方位角および波長依存性を示した図である。
【図６】実施例２における極角６０°の入射光の透過率の方位角および波長依存性を示した図である。
【図７】比較例における液晶表示装置の光学素子の配置図である。
【図８】比較例における極角６０°の入射光の透過率の方位角および波長依存性を示した図である。
【図９】実施例３における液晶表示装置の光学素子の配置図である。
【図１０】実施例３における極角６０°の入射光の透過率の方位角および波長依存性を示した図である。
【符号の説明】
【００９３】
１ 第１の偏光板
２ 面内に光学軸を有する第１の負の略１軸性光学フィルム
３ ＩＰＳモードの液晶セル
４ 面内に光学軸を有する第２の負の略１軸性光学フィルム
５ 第２の偏光板
６ 偏光板の吸収軸
７ 負の略１軸性光学フィルムの面内における遅相軸
８ 黒状態におけるＩＰＳモードの液晶セルの面内の遅相軸
９ 光源から出射されて液晶表示装置に入射される光
１０ 第１の偏光板
１１ 面内に光学軸を有する第１の負の略１軸性光学フィルムとＩＰＳモードの液晶セルとの組み合わせと等価にみなせる面内に光学軸を有する正の略一軸性光学フィルム
１２ 面内に光学軸を有する負の略１軸性光学フィルム
１３ 第２の偏光板
１４ 偏光板の吸収軸
１５ 略１軸性光学フィルムの面内における遅相軸
１６ 光源から出射されて構成体に入射される光
３０ 光学フィルム
３１ 光学フィルムの表面
４１ 実施例における第２の偏光板
４３ 実施例における面内に光学軸を有する第２の負の略１軸性光学フィルム
４４ 実施例におけるＩＰＳ液晶セル
４５ 実施例における面内に光学軸を有する第１の負の略１軸性光学フィルム
４７ 実施例における第１の偏光板
４８ 実施例における光源から出射されて液晶表示装置に入射される光
４９ 偏光板の吸収軸
５１ 負の略１軸性光学フィルムの面内における遅相軸
５２ 黒状態におけるＩＰＳ液晶セルの面内の遅相軸
５５ 実施例１の液晶表示装置の黒状態における極角６０°、波長４５０ｎｍにおける透過率
５６ 実施例１の液晶表示装置の黒状態における極角６０°、波長５５０ｎｍにおける透過率
５７ 実施例１の液晶表示装置の黒状態における極角６０°、波長６５０ｎｍにおける透過率
６５ 実施例２の液晶表示装置の黒状態における極角６０°、波長４５０ｎｍにおける透過率
６６ 実施例２の液晶表示装置の黒状態における極角６０°、波長５５０ｎｍにおける透過率
６７ 実施例２の液晶表示装置の黒状態における極角６０°、波長６５０ｎｍにおける透過率
９１ 実施例３における第１の偏光板
９２ 実施例３における面内に光学軸を有する第１の負の略１軸性光学フィルム側の偏光層用保護フィルム
９３ 実施例３における面内に光学軸を有する第１の負の略１軸性光学フィルム
９４ 実施例３におけるIPS液晶セル
９５ 実施例３における面内に光学軸を有する第２の負の略１軸性光学フィルム
９６ 実施例３における面内に光学軸を有する第２の負の略１軸性光学フィルム側の偏光層用保護フィルム
９７ 実施例３における第２の偏光板
９８ 実施例３における光源から出射されて液晶表示装置に入射される光
９９ 偏光板の吸収軸
１００ 偏光層用保護フィルムの面内の遅相軸
１０１ 負の略１軸性光学フィルムの面内における遅相軸
１０２ 黒状態におけるIPS液晶セルの面内の遅相軸
１１１ 実施例３の液晶表示装置の黒状態における極角６０°、波長４５０nmにおける透過率
１１２ 実施例３の液晶表示装置の黒状態における極角６０°、波長５５０nmにおける透過率
１１３ 実施例３の液晶表示装置の黒状態における極角６０°、波長６５０nmにおける透過率
１４１ 比較例における第１の偏光板
１４２ 比較例における液晶セル側の偏光層用保護フィルム
１４３ 比較例における２軸性光学フィルム
１４４ 比較例におけるＩＰＳ液晶セル
１４５ 比較例における液晶セル側の偏光層用保護フィルム
１４６ 比較例における第２の偏光板
１４７ 比較例における光源から出射されて液晶表示装置に入射される光
１４８ 偏光板の吸収軸
１４９ 偏光層用保護フィルムの面内の遅相軸
１５０ ２軸性光学フィルムの面内における遅相軸
１５１ 黒状態におけるＩＰＳ液晶セルの面内の遅相軸
１６１ 比較例の液晶表示装置の黒状態における極角６０°、波長４５０ｎｍにおける透過率
１６２ 比較例の液晶表示装置の黒状態における極角６０°、波長５５０ｎｍにおける透過率
１６３ 比較例の液晶表示装置の黒状態における極角６０°、波長６５０ｎｍにおける透過率
【技術分野】
【０００１】
本発明は視野角特性に優れた液晶表示装置、およびそれに用いる光学フィルムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置の性能は向上し、特に垂直配向モードとインプレーンスイッチング(以下ＩＰＳと称する)モードは性能に優れているため、これらを用いた液晶テレビは従来のブラウン管テレビに置き換わる可能性を秘めている。光学的異方性を有する光学フィルムである位相差フィルムは、これらの液晶表示装置の性能向上、特に視野角拡大に対して重要な役割を演じている。ＩＰＳモードは、従来から視野角拡大のための位相差フィルムを使用しなくても視野角が広いことが１つの特長であったものの、昨今の位相差フィルムを用いた光学設計技術に基づいた広視野角化技術の進歩により、他のモードとの差別化が困難になってきている。そのような背景の中で、ＩＰＳモードにおいてもより一層の視野角拡大を目指した、位相差フィルムを用いた光学設計技術の開発の必要性が高まっている。例えば、２軸性の位相差フィルムを用いて光学補償を行う方式が非特許文献１に記載されている。
【０００３】
また、正の１軸性のＡプレートと正の１軸性のＣプレートを組み合わせることによる下記の非特許文献２に記載の偏光板の視野角拡大技術を、ＩＰＳの視野角拡大に用いることも知られている。
【０００４】
【非特許文献１】Yukita Saitoh, Shinichi Kimura, Kaoru Kusafuka, Hidehisa Shimizu著、Japanese Journal of Applied Physics 37巻 1998年 4822〜4828頁
【非特許文献２】J. Chen, K. -H. Kim, J.-J. Jyu, J. H. Souk, J. R. Kelly, P. J. Bos著Society for Information Display ’98 Digest, 1998年 315頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
非特許文献１および２に記載された技術を検討した結果、これらの方法をＩＰＳモードの液晶表示装置の視野角拡大に利用した場合、黒表示の斜め入射時における透過光のカラーシフトが１つの問題であることがわかった。ここでいう黒表示の斜め入射時における透過光のカラーシフトとは、黒表示時の液晶表示装置を法線方向ではなく、斜め方向から観察した場合に、透過率に波長依存性が存在し、その結果見る角度によって黒の色調が変化することを意味する。一般に黒表示の斜め入射時におけるカラーシフトを生じるものは、中間調表示でもカラーシフト問題を引き起こす。 ノーマリブラックモードのインプレーンスイッチングモードにおける液晶セルの位相差値は、視野角だけではなく透過率や応答速度等も勘案して設計されるため、最適な位相差値は必ずしも２分の１波長とはならない。ここで液晶セルの位相差値とは液晶を含んだ液晶セルの位相差値のことである。したがって、ノーマリブラックモードのインプレーンスイッチングモードにおける液晶表示装置の視野角は、主として位相差フィルムと液晶セルとの光学異方性により決定される。上記非特許文献１では２軸性光学フィルムが記載されているが、液晶セルの位相差値と２軸性光学フィルムの位相差値の関係が開示されていない。同様に、上記非特許文献２においても、液晶セルと位相差フィルムの関係が開示されていない。
【０００６】
さらに、上記非特許文献１および２に記載されている２軸性光学フィルムや正の1軸性のＣプレートは製法が複雑であるために、光学軸精度や位相差精度を大面積で得ることが難しいといった問題点を有している。その結果、これらを液晶表示装置に用いた場合には、表示ムラ等の欠陥が生じ易く、表示品位を高めることが難しいといった問題もある。
【０００７】
本発明の目的は広視野角かつ広帯域性を有する、ＩＰＳモードの新規な液晶表示装置を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、光学軸精度や位相差精度が得られる面内に光学軸を有する特定の負の略1軸性光学フィルムを用いて、ＩＰＳモードの液晶表示装置の設計を行い、広視野角かつ広帯域である液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
面内に光学軸を有する負の略１軸性光学フィルムは、例えば、分子分極率異方性が負の高分子材料をフィルム化し、通常の１軸延伸工程により得ることが可能であり、フィルム製造工程が非常に簡便であり、液晶テレビ等に要求される光学異方性の均一性に優れる。
【００１０】
この光学フィルムを用いて光学設計を行い、ＩＰＳモード液晶表示装置の視野角拡大の方式について鋭意検討したところ、液晶セルの位相差値が設計の都合により変化しても、広視野角かつ広帯域であるＩＰＳモードの液晶表示装置が実現できることを見出した。
【００１１】
具体的には、第１の偏光板、面内に光学軸を有する第１の負の略１軸性光学フィルム、液晶セル、面内に光学軸を有する第２の負の略１軸性光学フィルム、第２の偏光板の順でこれらが積層されてなるノーマリブラックモードのインプレーンスイッチングモードの液晶表示装置であって、第１の偏光板の吸収軸と第１の負の略１軸性光学フィルムの遅相軸とのなす角が略０°、第１の負の略１軸性光学フィルムの遅相軸と黒状態における液晶セルの面内遅相軸とのなす角が略９０°、黒状態における液晶セルの面内遅相軸と第２の負の略１軸性光学フィルムとのなす角が略０°、かつ第２の負の略１軸性光学フィルムと第２の偏光板の吸収軸とのなす角が略０°であり、かつ、
第１の負の略１軸性光学フィルム、黒状態における液晶セル、第２の負の略１軸性光学フィルムの面内位相差値をそれぞれ、Γ1(λ)、ΓLC(λ)、Γ2（λ）(ｎｍ)とした場合、下記式（１）および/または（２）の関係を満足することを特徴とする液晶表示装置、によって達成される。
｜Γ2（λ1）｜<｜Γ2（λ2）｜ （１）
｜ΓLC(λ1)+Γ１（λ1）｜<｜ΓLC(λ2)+Γ１（λ2）｜ （２）
（ただし、λは測定波長を表しており、４００ｎｍ≦λ1＜λ2≦７００ｎｍである。）
好ましくは、上記式（１）および（２）の関係を同時に満足することである。
【００１２】
本発明では屈折率の異方性を有する光学的異方性フィルムのことを、位相差フィルムと称している。１軸性光学フィルム、２軸性光学フィルムはその３次元屈折率によりそれぞれ分類されるが、これらも位相差フィルムの範疇である。位相差フィルムは屈折率楕円体で表現されるものとし、３つの主屈折率の方位はフィルム面内に平行か垂直である場合のみをここでは考えている。ここでは図３のように座標軸がフィルムの表面に平行または直交である直交座標系を考え、その座標の方位に対応した３つの屈折率をｎｘ、ｎｙ、ｎｚと定義する。また、光学軸は面内に存在する場合はｘ軸に、膜厚方向に存在する場合はｚ軸方向に設定すると、面内に光学軸を有する負の略１軸性光学フィルムは、３つの屈折率を用いて、ｎｚ≒ｎｙ＞ｎｘとなり、ｎｙがフィルム面内における遅相軸となる。２軸性光学フィルムは３つとも屈折率が異なる状態と定義される。先述した正の１軸性のＡプレートとは、面内に光学軸を有する正の１軸性媒体（フィルムの場合は１軸性光学フィルム）のことであり、この定義ではｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚとなる。一方、正の１軸性のＣプレートとは、厚さ方向に光学軸を有する正の１軸性媒体（フィルムの場合は１軸性光学フィルム）のことであり、この定義ではｎｘ＝ｎｙ＜ｎｚとなる。
【００１３】
また、本発明における面内に光学軸を有する負の略１軸性光学フィルムおよび正の略１軸性光学フィルムの位相差値Γは、いずれも下記式（１７）で定義されるものとする。
Γ＝（ｎｘ−ｎｙ）×ｄ （１７）
ここでｄはフィルムの厚さ（ｎｍ）である。
【００１４】
本発明における面内に光学軸を有する負の略１軸性光学フィルムは、厳密にはｎｚ＝ｎｙ＞ｎｘの関係を満足するものが好ましいが、ｎｚ≒ｎｙ＞ｎｘであれば現実的には問題なく使用できる。また、実際の位相差フィルムには屈折率のばらつきもあるので、この３つの屈折率を用いた下記式（１８）を用いて負の略１軸性という用語の範囲を定義する。
Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ） （１８）
【００１５】
本発明における面内に光学軸を有する負の略１軸性光学フィルムとは
０．９０＜Ｎｚ＜１．４０ （１９）
であると定義され、好ましくは、
０．９５＜Ｎｚ＜１．３５ （２０）
であり、より好ましくは
０．９７＜Ｎｚ＜１．２０ （２１）
であり、さらに好ましくは、
０．９８＜Ｎｚ＜１．１０ （２２）
である。
【００１６】
光学軸は負の略１軸性光学フィルムであるので、面内の進相軸が光学軸と一致するものとする。
【００１７】
また、Ｒｔｈは下記式（２３）で定義される。
Ｒｔｈ＝{（ｎｘ+ｎｙ）/２-ｎｚ}×ｄ （２３）
上記式（２３）でｄは光学フィルムの厚さ(ｎｍ)である。本発明で位相差値ΓやＲｔｈ，Ｎｚ値は特に断りがない限り、５５０ｎｍの波長で測定したものとする。
【００１８】
また、光学異方性素子間の光学軸の合わせ角度の前記した角度であることが必要だが、許容範囲は、上記設定角度を中心として、±３°以内であり、好ましくは±２°以内、より好ましくは±１°以内、さらに好ましくは±０．５°以内である。すなわち、前記の略９０°という表現は、９０°±３°と定義される。
【００１９】
本発明における黒状態とは、階調表示において最も暗い状態であり、具体的には、液晶表示装置の表面の法線方向から光を入射して測定した透過率が最も低くなる状態を黒状態と定義する。
【００２０】
本発明でいう液晶表示装置の広視野角化とは、見る角度によってコントラストが変化する現象を改善し、コントラストの高い角度領域が広がることを指す。一般に液晶表示装置の広視野角化は、黒表示時の透過率が液晶表示装置への入射角度によらずにできるだけ０に近づけることが目標となる。さらに広帯域化とは波長が変化しても入射角度によらずにこの透過率ができるだけ０に近づけることを意味し、これにより先述のカラーシフトを抑制することができる。
【００２１】
本発明により広視野角かつ広帯域化が実現できる理由を以下に記す。
本発明における液晶表示装置の好ましい構成例を図１に記す。この図１を用いて本発明の広視野角化かつ広帯域化が可能となる原理を説明する。なお、図１では第２の偏光板が光源側にあるが、光源は第１または第２の偏光板のいずれの側に配置されていても良い。図１の構成は、ある条件の下では、図２と光学的にほぼ等価とみなすことができる。まず、本発明における液晶表示装置はＩＰＳモードであるため、液晶セルは黒表示時において面内に光学軸を有する正の１軸性媒体とみなすことができる。そして、面内に光学軸を有する第１の負の略１軸性光学フィルムと液晶セルの光学軸方位が一致し、かつ、液晶セルの面内位相差値の絶対値の方が、面内に光学軸を有する第１の負の略１軸性光学フィルムの位相差値の絶対値よりも大きいという条件の下では、２つの素子の組み合わせは、図２に示す面内に光学軸を有する正の略１軸性光学フィルム（１１）と光学的にほぼ等価とみなしうる。
【００２２】
したがって、本発明の液晶表示装置における広視野角化は、図２の構成において広視野角かつ広帯域化をまず検討し、その結果に基づいて、本発明において用いられる光学的異方性媒体の最適な位相差値およびその関係を求めればよいということになる。
【００２３】
図２で広視野角化かつ広帯域化を実現するということは、あらゆる入射角を有する可視光帯域の入射光に対して、透過率をできるだけ０に近づけることである。広帯域化については、検討の結果、驚くべきことに図２の２枚の略１軸性光学フィルムは、それぞれの位相差の波長分散が互いに補償されないので、これらの略１軸性光学フィルムの位相差値の波長分散は、少なくとも一方が、好ましくは両方が広帯域化している必要があることがわかった。特に断りがない場合には位相差値は、長さの単位であるナノメートルで定義するものとする。ここでいう位相差値の広帯域化とは、位相差値を角度表示した際に、波長に依存せずに位相差値が一定となる状態に近づけるものと定義される。位相差値を長さの単位に換算して考えた場合には、波長に対して位相差値Γ（λ）が単調増加になる状態となることが少なくとも必要で、好ましくは、下記式（５）の状態に近づけることと言い換えることができる。
Γ（λ）/λ＝Ｃ （５）
ここで、Γ（λ）は測定波長λにおける位相差値(ｎｍ)であり、λは４００〜７００ｎｍの範囲で、Ｃは定数である。
【００２４】
したがって、図２における面内に光学軸を有する負の略１軸性光学フィルムと面内に光学軸を有する正の略１軸性光学フィルムの位相差値をそれぞれ、Γ3（λ）、Γ4（λ）とした場合、下記式（６）および/または(７）を満足することが必要である。
【００２５】
｜Γ３（λ1）｜<｜Γ３（λ2）｜ （６）
｜Γ４（λ1）｜<｜Γ４（λ2）｜ （７）
ここで、λは測定波長を表しており、４００ｎｍ≦λ1＜λ2≦７００ｎｍとする。
好ましくは下記式（６）および(７)を同時に満足することである。
【００２６】
次に最適な位相差値を検討したところ、下記式（８）、（９）を同時に満足していることが好ましいことがわかった。下記式（８）、（９）を満足することにより、入射光の入射角が、極角０〜８０°、方位角０〜３６０°の範囲において、透過率を１％未満にすることができる。なお、一対の直交した偏光板の場合には、同条件で求めた透過率は最大で３％程度であり、また、一対の直交した偏光板の間にＩＰＳ液晶セルがその光学軸と偏光板の吸収軸が一致した構成においては、最大で約２％程度の透過率となる。
−１５５＜Γ3（λ）＜−４５ｎｍ （８）
４５＜Γ4（λ）＜１５５ｎｍ （９）
ここで、λ＝５５０ｎｍとする。
【００２７】
より好ましくは、下記式（１０）、（１１）を同時に満足することであり、この場合には入射光の入射角が、極角０〜８０°、方位角０〜３６０°の範囲において、透過率を約１．５％未満にすることができる。
−１３０＜Γ3（λ）＜−６０ｎｍ （１０）
６０＜Γ4（λ）＜１３０ｎｍ （１１）
ただし、λ＝５５０ｎｍとする。
【００２８】
さらに好ましくは、下記式（１２）、（１３）を同時に満足することであり、この場合には入射光の入射角が、極角０〜８０°、方位角０〜３６０°の範囲において、透過率を約０．５％未満にすることができる。
−１２０＜Γ3（λ）＜−７０ｎｍ （１２）
７０＜Γ4（λ）＜１２０ｎｍ （１３）
ただし、λ＝５５０ｎｍとする。
【００２９】
さらにより好ましくは、下記式（１４）、（１５）を同時に満足することであり、この場合には入射光の入射角が、極角０〜８０°、方位角０〜３６０°の範囲において、透過率を約０．２％未満にすることができる。
−１１０＜Γ3（λ）＜−８０ｎｍ （１４）
８０＜Γ4（λ）＜１１０ｎｍ （１５）
ただし、λ＝５５０ｎｍとする。
【００３０】
最も好ましくは、下記式（１６）、（１７）を同時に満足することであり、この場合には入射光の入射角が、極角０〜８０°、方位角０〜３６０°の範囲において、透過率を約０．１％未満にすることができる。
−１０５＜Γ3（λ）＜−８５ｎｍ （１６）
８５＜Γ4（λ）＜１０５ｎｍ （１７）
ただし、λ＝５５０ｎｍとする。
【００３１】
用いる光学フィルムの屈折率によって最適な値は多少変動するが、上記関係を満足することが好ましい。
【００３２】
先述したように、図１と図２の構成の比較から、両者が等価になるためには、下記式（１８）および（１９）を満足すればよいことが新たに見出される。
Γ3（λ）＝Γ2（λ） （１８）
Γ4（λ）＝ΓLC（λ）+Γ1（λ） （１９）
【００３３】
先述したように上記式（１９）が成立する根拠は、液晶セルと面内に光学軸を有する第１の負の略１軸性光学フィルムは、いずれも光学的に略1軸性であり、かつ、光学軸が互いに平行配置であるため、光学的に両者は１つの1軸性媒体とみなすことができるためである。ここで、全ての異方性媒質の屈折率が等しい場合には上記式（１８）、（１９）は完全に等号となるが、一般に液晶表示装置において光学異方性媒体として使用する材料は有機物であり、材料が異なっても屈折率は大きく違わないのでほぼ等しいとみなしても実用上は問題が少なく、上記式（１８）、（１９）を同時に満足すれば図１と図２の構成は光学的に等価であるとみなし得る。
【００３４】
一方、本発明における偏光板は、偏光層のみ、または偏光層の片面もしくは両面に接して偏光層の保護のために偏光層用の保護フィルムが設置された形態を含む。偏光層用保護フィルムが偏光層の少なくとも片面に設置されておりかつ液晶セル側に当該偏光層用保護フィルムが存在する場合、この偏光層用保護フィルムは、一般に、面内の異方性については無視しうるほど小さいが、後述する厚さ方向の位相差Ｒｔｈは、液晶表示装置の設計において無視することができない。そこでこの偏光層用保護フィルムの影響について検討した。その結果、図１と図２が光学的にほぼ等しくなるためには、上記式（１８）、（１９）の関係は概ね下記式（２０）および（２１）を満たすことがわかった。
Γ3（λ）≒Γ2（λ）＋Ｒｔｈ２（λ） （２０）
Γ4（λ）≒ΓLC（λ）+Γ1（λ）＋Ｒｔｈ１（λ） （２１）
【００３５】
ここでＲｔｈ１（λ）、Ｒｔｈ２（λ）はそれぞれ、図１において第１の偏光板における（偏光層用の）保護フィルムの厚さ方向の位相差値、第２の偏光板における（偏光層用の）保護フィルムの厚さ方向の位相差値を表す。後述する本発明の光学異方性の定義によれば、該保護フィルムのＲｔｈ（λ）の値は正である。一方、面内に光学軸を有する負の略１軸性光学フィルムの異方性は負である。したがって、両者は互いに異方性を打ち消し合うために、ΓLC（λ）が一定の条件でこの保護フィルムが無い場合と比較して、Γ1（λ）、Γ2（λ）の値は、絶対値でＲｔｈ（λ）分だけ大きくする必要があることを、上記式（１８）と上記式（２０）の関係、および上記式（１９）と上記式（２１）の関係がそれぞれ示している。なお、偏光板に偏光層用保護フィルムがない場合はＲｔｈ１（λ）やＲｔｈ２（λ）は０と考える。
【００３６】
したがって、上記式（８）、（９）および上記式（２０）、（２１）の関係から、本発明における液晶表示装置において広視野角化を実現するためには、下記式（３）、（４）を同時に満足することが好ましいことが導出される。
−１５５＜Γ２（λ）＋Ｒｔｈ２（λ）＜−４５ｎｍ （３）
４５＜ΓＬＣ（λ）＋Γ１（λ）＋Ｒｔｈ１（λ）＜１５５ｎｍ （４）
（ただし、λ＝５５０ｎｍとする。）
【００３７】
一般にノーマリブラックモードのインプレーンスイッチングモードの液晶表示装置における液晶セルの位相差は通常、２分の１波長程度以上のものが使用され、それらは、輝度や応答速度等も勘案して決定される。本発明の液晶表示装置は、すべて面内に光学軸を有する１軸性媒体からなるとみなすことができるため、設計の都合により液晶セルの位相差が変化しても、上記式（３）、（４）を満足すれば広視野角かつ広帯域の液晶表示装置を得ることが可能であるという点も他の方法には無い優れた点である。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、ノーマリブラックモードのインプレーンスイッチングモード（ＩＰＳ）の液晶表示装置において、（１）面内に光学軸を有する負の略１軸性光学フィルム１枚の位相差値とＩＰＳ液晶セルの黒状態における面内の位相差値との合計の位相差絶対値が、波長が大きくなるにしたがって増加する関係を満足すること、（２）面内に光学軸を有する負の略１軸性光学フィルムの１枚が波長が大きくなるにしたがって面内位相差絶対値が大きい特性を有すること、の少なくともいずれか一方を満足するので、広視野角でかつ広帯域性を有する液晶表示装置を提供できる。したがって、２軸性光学フィルムを用いなくとも、面内に光学軸を有する負の略１軸性光学フィルムを用いて光学設計された本発明の液晶表示装置は、高画質、高品質といった優れた性能を発現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
前記発明の効果を得るためには、第１の偏光板、面内に光学軸を有する第１の負の略１軸性光学フィルム、液晶セル、面内に光学軸を有する第２の負の略１軸性光学フィルム、第２の偏光板の順でこれらが積層されてなるノーマリブラックモードのインプレーンスイッチングモードの液晶表示装置において、第１の偏光板の吸収軸と面内に光学軸を有する第１の負の略１軸性光学フィルムの遅相軸とのなす角が略０°、面内に光学軸を有する第１の負の略１軸性光学フィルムの遅相軸と黒状態における液晶セルの面内遅相軸とのなす角が略９０°、黒状態における液晶セルの面内遅相軸と面内に光学軸を有する第２の負の略１軸性光学フィルムとのなす角が略０°、面内に光学軸を有する第２の負の略１軸性光学フィルムと第２の偏光板の吸収軸とのなす角が略０°であり、かつ、
面内に光学軸を有する第１の負の略１軸性光学フィルム、黒状態における液晶セル、面内に光学軸を有する第２の負の略１軸性光学フィルムの面内位相差値をそれぞれ、Γ1(λ)、ΓLC(λ)、Γ2（λ）(ｎｍ)とした場合、下記式（１）および/または（２）の関係を満足することが必要である。
｜Γ2（λ1）｜＜｜Γ2（λ2）｜ （１）
｜ΓLC(λ1)+Γ１（λ1）｜＜｜ΓLC(λ2)+Γ１（λ2）｜ （２）
ここでλは測定波長を表しており、４００ｎｍ≦λ1＜λ2≦７００ｎｍとする。
好ましくは、上記式（１）および（２）の関係を同時に満足することである。
【００４０】
面内に光学軸を有する第２の負の略１軸性光学フィルムの位相差絶対値の波長分散は、上記式（１）については好ましくは、下記式（２９）かつ（３０）を満足する。
０．４＜Γ2（４５０）/Γ2（５５０）＜０．９８ （２９）
１．０１＜Γ2（６５０）/Γ2（５５０）＜１．５０ （３０）
【００４１】
より好ましくは、下記式（３１）かつ（３２）を満足する。
０．６＜Γ2（４５０）/Γ2（５５０）＜０．９５ （３１）
１．０３＜Γ2（６５０）/Γ2（５５０）＜１．４０ （３２）
【００４２】
上記式（２９）〜（３２）において、Γの後ろの（）内の数字は、測定波長（ｎｍ）を表す。
【００４３】
上記式（２）については好ましくは、下記式（３３）かつ（３４）を満足する。
0.4<(ΓLC(450)+Γ1(450))/(ΓLC(550)+Γ1(550)) <0.98 （３３）
1.01<(ΓLC(650)+Γ1(650))/(ΓLC(550)+Γ1(550)) <1.50 （３４）
【００４４】
より好ましくは、下記式（３５）かつ（３６）を満足する。
0.6<(ΓLC(450)+Γ1(450))/(ΓLC(550)+Γ1(550)) <0.95 （３５）
1.03<(ΓLC(650)+Γ1(650))/(ΓLC(550)+Γ1(550)) <1.40 （３６）
【００４５】
上記式（３３）〜（３６）において、Γの後ろの（）内の数字は、位相差値の測定波長（ｎｍ）を表す。
【００４６】
一般に液晶セルの位相差値は波長増大に伴い減少し、正の位相差値を有する。したがって、上記式（２）、（３３）〜（３６）を満足するためには、面内に光学軸を有する第１の負の略１軸性光学フィルムの位相差絶対値は波長増大に伴い減少するものであることが好ましい。より具体的には、上記式（２）の関係を満足するために、下記式（３７）および（３８）を満足することが好ましい。
ΓLC(４５０)/ΓLC(５５０)＜Γ１（４５０）/Γ１（５５０） （３７）
ΓLC(６５０)/ΓLC(５５０)＞Γ１（６５０）/Γ１（５５０） （３８）
【００４７】
位相差値としては、好ましくは、下記式（３）および（４）を満足することである。
−１５５＜Γ2（λ）＋Ｒｔｈ２（λ）＜−４５ｎｍ （３）
４５＜ΓＬＣ（λ）＋Γ１（λ）＋Ｒｔｈ１（λ）＜１５５ｎｍ （４）
（ただし、λ＝５５０ｎｍとする。）
【００４８】
より好ましくは、下記式（３９）および（４０）を満足する。
１３０＜Γ2（λ）＋Rth２（λ）＜−６０ｎｍ （３９）
６０＜ΓLC（λ）+Γ1（λ）＋Rth1（λ）＜１３０ｎｍ （４０）
（ただし、λ＝５５０ｎｍとする。）
【００４９】
さらに好ましくは、下記式（４１）および（４２）を満足する。
−１２０＜Γ2（λ）＋Ｒｔｈ２（λ）＜−７０ｎｍ （４１）
７０＜ΓＬＣ（λ）＋Γ１（λ）＋Ｒｔｈ１（λ）＜１２０ｎｍ （４２）
（ただし、λ＝５５０ｎｍとする。）
【００５０】
さらにより好ましくは、下記式（４３）および（４４）を満足する。
−１１０＜Γ2（λ）＋Ｒｔｈ２（λ）＜−８０ｎｍ （４３）
８０＜ΓＬＣ（λ）＋Γ１（λ）＋Ｒｔｈ１（λ）＜１１０ｎｍ （４４）
（ただし、λ＝５５０ｎｍとする。）
【００５１】
最も好ましくは、下記式（４５）および（４６）を満足することである。
−１０５＜Γ2（λ）＋Rth２（λ）＜−８５ｎｍ （４５）
８５＜ΓLC（λ）+Γ1（λ）＋Rth1（λ）＜１０５ｎｍ （４６）
（ただし、λ＝５５０ｎｍとする。）
【００５２】
上記第１、第２の負の略１軸性光学フィルムは、それぞれ、必要な特性を有していれば、１枚単独または２枚以上のフィルムを積層させて構成されていてもよいが、それぞれ１枚からなるものの方が液晶表示装置全体の厚さが薄くでき、フィルム同士の積層工程も不要であり生産性の点からも好ましい。
【００５３】
ＩＰＳは横電界により液晶ダイレクターが面内で変化するモードである。電圧が非印加状態で黒表示となるノーマリブラックモードと、印加状態で黒表示となるノーマリホワイトモードが考えられるが、ＩＰＳモードにおいては電圧印加時の液晶配向の乱れを制御することが困難であることから、高コントラストを得るためにはノーマリブラックモードである必要がある。
【００５４】
本発明における液晶セルの位相差値としては、２００〜４５０ｎｍであることが好ましく、より好ましくは２５０〜４００ｎｍ、さらに好ましくは２７０〜３９０ｎｍである。液晶セルの位相差値は黒状態における正面入射時の値（面内の値）である。液晶セルの位相差値は、セル構造、駆動条件や目的の透過率の設定等により変化するが、これらの値を満足することが好ましい。液晶に用いる材料は公知の誘電率異方性が正で屈折率異方性も正のネマチック液晶、スメクチック液晶等が用いられるが、好ましくはネマチック液晶である。また、ＩＰＳモードにおいて液晶を駆動させるためには、面内に横電界を発生させる必要があるが、公知の櫛型電極配置や電極形成方法等が利用できる。
【００５５】
本発明における面内に光学軸を有する負の１軸性光学フィルムの材料としては、例えばポリカーボネート、ポリスチレン、シンジオタクチックポリスチレン、アモルファスポリオレフィン、ノルボルネン骨格を有するポリマー、有機酸置換セルロース系、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリエステル、オレフィンマレイミド、フェニル基を有する共重合オレフィンマレイミド、液晶性高分子などの熱可塑または硬化性ポリマー、あるいは重合性液晶を配向させた後硬化させた硬化性ポリマー等のうち、分子分極率異方性が負であるポリマーが好適に用いられる。これらのポリマー材料は、例えばフィルム化したのちそれを１軸延伸することにより面内に光学軸を有する負の１軸性光学フィルムが得られる。材料として好ましいのはフルオレン骨格を有するポリカーボネートである。フルオレン骨格は延伸操作等により高分子主鎖に対して垂直に配向するため、大きな負の分子分極率異方性を取りうる。
【００５６】
フルオレン骨格を有するポリカーボネートの好ましい化学構造としては、（Ａ）下記式（Ｉ）
【化１】
（ここで、Ｒ１〜Ｒ８は、互いに独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数１〜６の炭化水素基および炭素数１〜６の炭化水素−Ｏ−基よりなる群から選ばれる基であり、そしてＸは下記式（１）−１
【化２】
で表わされる基であり、Ｒ３０およびＲ３１は、互いに独立に、ハロゲン原子または炭素数１〜３のアルキル基であり、そしてｎおよびｍは互いに独立に、０〜４の整数である、
で表わされる基である、）
で表わされる繰返し単位を含有するポリマーまたはポリマー混合物からなり、ここで該ポリマーおよびポリマー混合物は上記式（Ｉ）で表される繰返し単位をそれぞれポリマーまたはポリマー混合物の全繰返し単位の５０〜９５モル％含有するものが好ましく、より好ましくは６０〜９５モル％、さらに好ましくは７０〜９０モル％である。
【００５７】
これらのフルオレン骨格を有するポリカーボネート材料は高いガラス転移点温度、ハンドリングや延伸成形性等の点で、負の１軸性光学フィルムとして優れた物性を有する。
【００５８】
より好ましいポリカーボネート材料としては、上記式（Ｉ）で示される繰返し単位および下記式（ＩＩ）
【化３】
で示される繰返し単位からなり、かつ上記式（Ｉ）および（ＩＩ）の合計に基づき上記式（Ｉ）で表される繰返し単位は５０〜９５モル％含有するものが好ましく、より好ましくは６０〜９５モル％、さらに好ましくは７０〜９０モル％である。
【００５９】
上記式（ＩＩ）において、Ｒ９〜Ｒ１６は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子および炭素数１〜２２の炭化水素基よりなる群から選ばれる少なくとも一種の基であり、Ｙは下記式のそれぞれで表わされる基：
【００６０】
【化４】
よりなる群から選ばれる少なくとも一種の基である。ここで、Ｙ中のＲ１７〜Ｒ１９、Ｒ２１およびＲ２２は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、またはアルキル基、アリール基の如き炭素数１〜２２の炭化水素基であり、Ｒ２０およびＲ２３はアルキル基、アリール基の如き炭素数１〜２０の炭化水素基であり、また、Ａｒ１〜Ａｒ３は、それぞれ独立に、フェニル基の如き炭素数６〜１０のアリール基である。
【００６１】
また、光学的に負の１軸性であって、かつその位相差絶対値が波長増大に伴い増大するものとしては、下記式（III）で表わされる繰返し単位を含有するポリマーまたはポリマー混合物であるものも挙げることができる。ここで該ポリマーおよびポリマー混合物は上記式（Ｉ）で表される繰返し単位をそれぞれポリマーまたはポリマー混合物の全繰返し単位の５０〜９５モル％含有するものが好ましく、より好ましくは６０〜９５モル％、さらに好ましくは７０〜９０モル％である。さらに好ましくは下記式（III）および上記式（II）で示される繰返し単位からなり、かつ上記式（III）および（II）の合計に基づき下記式（III）で表される繰返し単位は５０〜９５モル％含有するものが好ましく、より好ましくは６０〜９５モル％、さらに好ましくは７０〜９０モル％である。
【００６２】
【化５】
ここでＲ４０、Ｒ４１は炭素数１〜３のアルキル基またはアルコキシ基、またはニトロ基またはハロゲン原子を表し、そしてｌおよびｋは互いに独立に、０〜３の整数である、
【００６３】
上記したポリマーおよびポリマー混合物は公知の方法によって製造し得る。ポリカーボネートはジヒドロキシ化合物とホスゲンとの重縮合による方法、溶融重縮合法、固相重合法等により好適に製造される。ブレンドの場合は、相溶性ブレンドが好ましいが、完全に相溶しなくても成分間の屈折率を合わせれば成分間の光散乱を抑え、透明性を向上させることが可能である。
【００６４】
面内に光学軸を有する第２の負の１軸性光学フィルムの好ましい材料としては、上記したもののほか、ポリフェニレンオキサイドとポリスチレンのブレンド物が挙げられる。ポリスチレンの立体規則性はアタクチック、シンジオタクチック、アイソタクチックのいずれでもよい。ポリフェニレンオキサイドとポリスチレンのブレンド物はそのブレンド比率により、光学的に負の1軸性でかつ位相差絶対値が波長に対して単調に増加するものを作製することが可能である。
【００６５】
面内に光学軸を有する負の略１軸性光学フィルム中にはさらに、フェニルサリチル酸、２−ヒドロキシベンゾフェノン、トリフェニルフォスフェート等の紫外線吸収剤や、色味を変えるためのブルーイング剤、酸化防止剤等を含有してもよい。
【００６６】
面内に光学軸を有する負の略１軸性光学フィルムの厚さとしては、１μｍから４００μｍであることが好ましい。なお、本発明における光学フィルムおよび位相差フィルムは「シート」、「板」といわれるいずれのものも含む意味で用いられている。フィルムのハンドリングを含めて考えると、厚さは２０〜１３０μｍが好ましく、より好ましくは３０〜１００μｍ、さらに好ましくは４０〜９０μｍである。
【００６７】
偏光板は一般に、前記したように偏光層を保護するために該偏光層に接して用いるフィルム（以下偏光層用保護フィルムまたは単に保護フィルムということがある）が具備され、かかる偏光層用保護フィルムとしてセルロースアセテート等からなる一対のフィルムの間に、偏光層を挟持した構成のものが好適に用いられている。偏光板を構成する偏光層としては、所定の偏光状態の光を得ることができる適宜なものを用いうる。就中、直線偏光状態の透過光を得ることのできるものが好ましい。偏光層の例としては、ポリビニルアルコール系フィルムや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の如き親水性高分子フィルムにヨウ素および／または二色性染料を吸着させて延伸したもの、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の如きポリエン配向フィルム等からなる偏光層などがあげられる。
【００６８】
偏光層用保護フィルムが存在する場合には、その光学異方性はできるだけ小さいことが好ましく、具体的には面内位相差で１０ｎｍ以下、より好ましくは７ｎｍ以下であり、最も好ましくは５ｎｍ以下である。また、Ｒｔｈは７０ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは５０ｎｍ以下、最も好ましくは４０ｎｍ以下である。さらに、偏光層用保護フィルムのフィルム面内における遅相軸は偏光板の吸収軸と直交または平行であることが好ましく、平行であることが偏光板の連続生産を行う上でより好ましい。偏光層用保護フィルムとしは、ポリカーボネート類、ポリスチレン類、シンジオタクチックポリスチレン、アモルファスポリオレフィン類、ノルボルネン骨格を有するポリマー類、有機酸置換セルロース類、ポリエーテルスルホン類、ポリアリレート類、ポリエステル類、オレフィンマレイミド類、フェニル基を有する共重合オレフィンマレイミド系有機酸置換セルロース類等が用いられるが、好ましくはセルロースアセテートである。
【００６９】
本発明においては、前述の、面内に光学軸を有する負の略１軸性光学フィルムが偏光板と一体となり、かつ面内に光学軸を有する負の略１軸性フィルムの面内遅相軸と偏光板の吸収軸が平行となるように積層された積層偏光板が提供される。
【００７０】
かかる積層偏光板においては、負の１軸性光学フィルムに接する側の偏光層用保護フィルムを省き、負の１軸性光学フィルムが偏光層用保護フィルムを兼ねてもよい。このようにすることでより光学設計が容易になるといった利点も有する。この場合には上記式（３）、（４）においてＲｔｈは０とすれば良い。また、本来、上記式（１）、（２）についても偏光層用保護フィルムのＲｔｈを考慮すべきであるが、Ｒｔｈの値が小さいため、このフィルムの位相差値の分散の影響はあまり大きくないために考慮していない。
【００７１】
本発明の積層偏光板の形成は液晶表示装置の製造過程で位相差フィルムと偏光板を順次別個に積層する方式や、予め積層物としてそれを用いる方式などの適宜な方式で行うことができる。後者の事前積層化方式が、品質の安定性や積層作業性に優れて液晶表示装置の製造効率を向上させうる利点などがある。
【００７２】
面内に光学軸を有する負の１軸性光学フィルムの製造方法としては、分子分極率異方性が負の材料を縦または横方向に１軸延伸することにより製造することが好ましい。より好ましくはポリマーの未延伸フィルムを横１軸延伸により製造することが好ましい。分子分極率異方性が負の材料からなる光学フィルムを横１軸延伸の連続生産をすることにより、フィルム幅方向に対して面内の平行方向に光学軸が、それに直交する方位に遅相軸が存在することになる。一般に偏光板は縦１軸延伸により連続製造され、吸収軸がフィルム面内においてフィルム幅方向に垂直方向に存在する。したがって、上記製造方法により製造される偏光板および面内に光学軸を有する負の略１軸性光学フィルムはロールツウロールにより貼りあわせることにより、本発明の液晶表示装置を形成する積層偏光板において、好ましい軸配置である、偏光板の吸収軸と負の１軸性光学フィルムの遅相軸を平行にして貼り合せた積層偏光板を容易に形成することができる。また、分子分極率異方性が負の材料を例えば高分子液晶とし、配向処理を施したものや、重合性液晶を配向させた後、硬化させたものも本発明の負の１軸性光学フィルムとして使用してもよい。
【００７３】
偏光板と光学フィルムの積層に際しては、必要に応じて接着剤等を介して固定することができる。軸関係のズレ防止等の点からは接着固定することが好ましい。接着には、例えばポリビニルアルコール類、変性ポリビニルアルコール類、有機シラノール類、アクリル系やシリコーン類、ポリエステル類やポリウレタン類、ポリエーテル類やゴム類等の透明な接着剤を用いることができ、その種類については特に限定はない。光学特性の変化を防止する点などからは、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処理を要しないものが望ましい。また、加熱や加湿条件下に剥離等を生じないものが好ましい。
【００７４】
偏光層用保護フィルムとしてトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）を用いた場合、ＴＡＣと光学フィルムの接着剤としては、（メタ）アクリル酸ブチルや（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチルや（メタ）アクリル酸の如きモノマーを成分とする質量平均分子量が１０万以上で、ガラス転移温度が０℃以下のアクリル系ポリマーからなるアクリル系感圧接着剤が特に好ましく用いうる。またアクリル系感圧接着剤は、透明性や耐候性や耐熱性などに優れる点からも好ましい。
【００７５】
接着剤には、必要に応じて例えば天然物や合成物の樹脂類、ガラス繊維やガラスビーズ、金属粉やその他の無機粉末等からなる充填材や顔料、着色剤や酸化防止剤などの適宜な添加剤を配合することもできる。なお、上記の偏光子、光学フィルム、偏光層用保護フィルム、接着剤層などの各層は、例えばサリチル酸エステル系化合物、ベンゾフェノール系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、シアノアクリレート系化合物、ニッケル錯塩系化合物等の紫外線吸収剤で処理する方式などにより紫外線吸収機能をもたせることもできる。
【００７６】
本発明の液晶表示装置を製造する方法は通常の方法でよい。すなわち、液晶表示装置は一般に、液晶セルと偏光板と光学フィルム、および必要に応じての照明システム等の構成部品を適宜に組み立てて駆動回路を組み込むことなどにより形成される。
【００７７】
液晶表示装置の形成部品は、積層一体化されていてもよいし、分離状態にあってもよい。また液晶表示装置の形成に際しては、例えば拡散板やアンチグレア層、反射防止膜、保護層や保護板、カラーフィルタなどの適宜な光学素子を適宜に配置することができる。
【００７８】
以下に実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【実施例】
【００７９】
（評価法）
本明細書中に記載の材料特性値等は以下の評価法によって得られたものである。
（１）位相差値（Γ＝Δｎ・ｄ（ｎｍ））、Ｒｔｈ、Ｎｚ値の測定
複屈折Δｎと膜厚ｄの積である位相差Γ値、Ｒｔｈ値およびＮｚ値は、分光エリプソメータである日本分光（株）製の商品名『Ｍ１５０』により測定した。Γ値は入射光線とフィルム表面が直交する状態で測定した。また、Ｎｚ、Ｒｔｈ値（ｎｍ）は入射光線とフィルム表面の角度を変えることにより、各角度での位相差値を測定し、公知の屈折率楕円体の式でカーブフィッチングすることにより三次元屈折率であるｎｘ，ｎｙ，ｎｚを求め、下記式（１８）、（２３）に代入することにより求めた。
Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ） （１８）
Ｒｔｈ＝{（ｎｘ+ｎｙ）/２-ｎｚ}×ｄ （２３）
【００８０】
（２）面内に光軸を有する負の略１軸性光学フィルムの作製方法１
面内に光軸を有する第１の負の略１軸性光学フィルムの樹脂材料としては、フルオレン骨格を有するポリカーボネート共重合体を用いた。ポリカーボネートの重合は公知のホスゲンを用いた界面重縮合法によって行われた。攪拌機、温度計および還流冷却器を備えた反応槽に水酸化ナトリウム水溶液およびイオン交換水を仕込み、これに上記構造を有するモノマー［Ａ］と［Ｂ］を８６対１４のモル比で溶解させ、少量のハイドロサルファイトを加えた。次にこれに塩化メチレンを加え、２０℃でホスゲンを約６０分かけて吹き込んだ。さらに、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノールを加えて乳化させた後、トリエチルアミンを加えて３０℃で約３時間攪拌して反応を終了させた。反応終了後有機相分取し、塩化メチレンを蒸発させてポリカーボネート共重合体を得た。得られた共重合体の組成比は仕込み量比とほぼ同様であった。
【００８１】
この共重合体をメチレンクロライドに溶解させ、固形分濃度１８重量％のドープ溶液を作製した。このドープ溶液からキャストフィルムを作製し未延伸フィルムを得た。この未延伸フィルムの残留溶媒量は０．９重量％であった。このフィルムを延伸温度２２５℃とし、表１記載の位相差値が得られるように延伸倍率を設定して1軸延伸することにより、面内に光軸を有する第１の負の略１軸性光学フィルムを得た。
【００８２】
【化６】
【００８３】
（３）面内に光軸を有する負の略１軸性光学フィルムの作製方法２
ポリスチレンとポリフェニレンオキサイドをそれぞれ重量比で２５．５対７４．５とし、クロロホルム溶媒に溶解して濃度２３重量％のドープ溶液を作製した。このドープ溶液からキャストフィルムを作製し未延伸フィルムを得た。この未延伸フィルムの残留溶媒量は１．４重量％であった。このフィルムを延伸温度１３０℃とし、延伸倍率を２．１倍として1軸延伸することにより、面内に光軸を有する第２の負の略１軸性光学フィルムを得た。
【００８４】
[実施例１]
図４に示した構造を有する液晶表示装置において、上記作製方法１で作製した面内に光学軸を有する第１の負の略１軸性光学フィルム、黒状態における液晶セル、上記作製方法２で作製した面内に光学軸を有する第２の負の略１軸性光学フィルムの面内位相差値をそれぞれ、Γ1、ΓLC、Γ2、そして、第１および第２の偏光板の液晶セル側に偏光層用保護フィルムが存在する場合には、それら偏光層用保護フィルムの膜厚方向の位相差値をそれぞれ、Ｒｔｈ１、Ｒｔｈ２として、それぞれの値を表１のようにし、ノーマリブラックモードのＩＰＳ液晶セルの黒状態における、波長４５０、５５０、６５０ｎｍの透過率（漏光程度）の入射角依存性を計算し、実際の液晶表示装置と比較した。負の略１軸性光学フィルムのＮｚはいずれも１とした。なお、ここでは広視野角、広帯域性の液晶表示装置を得ることが目的であり、その効果を示すため、極角６０°で方位角を変えた場合の、黒表示における透過率の波長依存性を、斜め入射光にも対応したジョーンズ行列法にて計算した結果を図５に示す。ここで、方位角とは液晶表示装置表面内において設定される角度である。一方、極角は液晶表示装置の表面の法線を０°として設定される角度であり、したがって、入射角は極角と方位角で定義される。
【００８５】
また、表１でＲｔｈが０のものは偏光層用保護フィルムを用いていない場合である（実施例１，２）。本計算においては、この光学フィルムの位相差波長分散は上記にて作製した光学フィルムの測定データを使用した。また、液晶セルの位相差波長依存性については、市販のノーマリブラックモードでＩＰＳモードの液晶テレビである株式会社日立製作所製の商品名『W３２-L７０００』の液晶セルの位相差波長分散を実測し、それらを計算に用いた。また、計算においては偏光板の偏光度は１００％、各偏光板の透過率は５０％とした。方位角の定義は図４に記す。
【００８６】
実施例の結果から、最も人間の目の視感度が高い５５０ｎｍの透過率はいずれも０．１％未満と低く、また、その３波長における透過率が、すべて０．２％未満であり、広視野角かつ広帯域化が実現できていることがわかる。市販の液晶テレビである株式会社日立製作所製の商品名『W３２-Ｌ７０００』の液晶セルを用いて、表１記載の各構成、各位相差値を有する液晶表示装置を作製し、目視にて黒状態の視野角およびカラーシフトを確認したが、後述する比較例と比べて計算結果とほぼ同様に広い視野角を持ちかつ着色も少なく広帯域化も実現されていることを確認した。また、これらの液晶表示装置は中間調、白表示においてもカラーシフトの入射角依存性が極めて少ないことがわかった。
【００８７】
[実施例２]
面内に光学軸を有する第２の負の略１軸性光学フィルムとして、上記作製方法１で作製したものを利用した以外は実施例１と同様に、表１に基づいて光学計算および実際の液晶表示装置を作製し、視野角の確認を行った。計算結果は図６に記す。図６から実施例１よりは劣るものの、後述の比較例に比べて視野角が広く、広帯域性にも優れていることがわかる。また、市販の液晶テレビである株式会社日立製作所製の商品名『W３２-Ｌ７０００』の液晶セルを用いて、表１記載の各構成、各位相差値を有する液晶表示装置を作製し、目視にて黒状態の視野角およびカラーシフトを確認したが、後述する比較例と比べて計算結果とほぼ同様に広い視野角を持ちかつ着色も少なく広帯域化も実現されていることを確認した。また、これらの液晶表示装置は中間調、白表示においてもカラーシフトの入射角依存性が少ないことがわかった。
【００８８】
[実施例３]
液晶セルとしては市販の液晶テレビである株式会社日立製作所製の商品名『Ｗ２８-Ｌ５０００』を用い、かつトリアセチルセルロースからなる面内位相差が３ｎｍであるフィルムを偏光層用保護フィルムとして用いた以外は、実施例１と同様に、表１に基づいて光学計算および実際の液晶表示装置を作製し、視野角の確認を行った。なお、この液晶表示装置の光学素子の配置図を図９に示す。計算結果は図１０に記す。図９から実施例１よりは劣るものの、後述の比較例に比べて視野角が広く、広帯域性にも優れていることがわかる。また、市販の液晶テレビである株式会社日立製作所製の商品名『W２８-Ｌ５０００』の液晶セルを用いて、表１記載の各構成、各位相差値を有する液晶表示装置を作製し、目視にて黒状態の視野角およびカラーシフトを確認したが、後述する比較例と比べて計算結果とほぼ同様に広い視野角を持ちかつ着色も少なく広帯域化も実現されていることを確認した。また、これらの液晶表示装置は中間調、白表示においてもカラーシフトの入射角依存性が少ないことがわかった。
【００８９】
［比較例］
図７の構成を有する市販の液晶テレビである株式会社日立製作所製の商品名『W２８-Ｌ５０００』において用いられている液晶セル、位相差フィルムを実測し、これらの物性値を用いて実施例と同様に計算で求めた透過率の波長依存性の結果を図８に示す。方位角の定義は図７に記す。計算において、位相差フィルムは該商品に使用されている位相差フィルムとほぼ同様にＮｚが0.3で、面内位相差値を１３５ｎｍとした２軸性光学フィルムを用いた。波長によって透過率の最大値の方位角依存性が大きく異なっており、方位角によって、色調が異なることがわかる。この市販品を目視にて黒状態の視野角およびカラーシフトを確認した。斜め方向から見た際に、方位角によっては黒が、青味がかかった黒や赤味がかかった黒に変化し、カラーシフトが前記実施例１〜３に比べて極めて大きいことがわかった。
【００９０】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明の液晶表示装置は、表示品位に優れており、例えば液晶テレビ、液晶モニター、携帯端末用デイスプレイ、携帯電話用デイスプレイ、カーナビゲーション用デイスプレイ等にとって有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明のノーマリブラックモードインプレーンスイッチング方式の液晶表示装置の概略図の一例である。
【図２】本発明のノーマリブラックモードインプレーンスイッチング方式の液晶表示装置と光学的にほぼ等価な構成体の一例である。
【図３】本発明における位相差フィルムの三次元屈折率の定義のための直交座標を説明した図である。
【図４】実施例１および２における液晶表示装置の光学素子の配置図である。
【図５】実施例１における極角６０°の入射光の透過率の方位角および波長依存性を示した図である。
【図６】実施例２における極角６０°の入射光の透過率の方位角および波長依存性を示した図である。
【図７】比較例における液晶表示装置の光学素子の配置図である。
【図８】比較例における極角６０°の入射光の透過率の方位角および波長依存性を示した図である。
【図９】実施例３における液晶表示装置の光学素子の配置図である。
【図１０】実施例３における極角６０°の入射光の透過率の方位角および波長依存性を示した図である。
【符号の説明】
【００９３】
１ 第１の偏光板
２ 面内に光学軸を有する第１の負の略１軸性光学フィルム
３ ＩＰＳモードの液晶セル
４ 面内に光学軸を有する第２の負の略１軸性光学フィルム
５ 第２の偏光板
６ 偏光板の吸収軸
７ 負の略１軸性光学フィルムの面内における遅相軸
８ 黒状態におけるＩＰＳモードの液晶セルの面内の遅相軸
９ 光源から出射されて液晶表示装置に入射される光
１０ 第１の偏光板
１１ 面内に光学軸を有する第１の負の略１軸性光学フィルムとＩＰＳモードの液晶セルとの組み合わせと等価にみなせる面内に光学軸を有する正の略一軸性光学フィルム
１２ 面内に光学軸を有する負の略１軸性光学フィルム
１３ 第２の偏光板
１４ 偏光板の吸収軸
１５ 略１軸性光学フィルムの面内における遅相軸
１６ 光源から出射されて構成体に入射される光
３０ 光学フィルム
３１ 光学フィルムの表面
４１ 実施例における第２の偏光板
４３ 実施例における面内に光学軸を有する第２の負の略１軸性光学フィルム
４４ 実施例におけるＩＰＳ液晶セル
４５ 実施例における面内に光学軸を有する第１の負の略１軸性光学フィルム
４７ 実施例における第１の偏光板
４８ 実施例における光源から出射されて液晶表示装置に入射される光
４９ 偏光板の吸収軸
５１ 負の略１軸性光学フィルムの面内における遅相軸
５２ 黒状態におけるＩＰＳ液晶セルの面内の遅相軸
５５ 実施例１の液晶表示装置の黒状態における極角６０°、波長４５０ｎｍにおける透過率
５６ 実施例１の液晶表示装置の黒状態における極角６０°、波長５５０ｎｍにおける透過率
５７ 実施例１の液晶表示装置の黒状態における極角６０°、波長６５０ｎｍにおける透過率
６５ 実施例２の液晶表示装置の黒状態における極角６０°、波長４５０ｎｍにおける透過率
６６ 実施例２の液晶表示装置の黒状態における極角６０°、波長５５０ｎｍにおける透過率
６７ 実施例２の液晶表示装置の黒状態における極角６０°、波長６５０ｎｍにおける透過率
９１ 実施例３における第１の偏光板
９２ 実施例３における面内に光学軸を有する第１の負の略１軸性光学フィルム側の偏光層用保護フィルム
９３ 実施例３における面内に光学軸を有する第１の負の略１軸性光学フィルム
９４ 実施例３におけるIPS液晶セル
９５ 実施例３における面内に光学軸を有する第２の負の略１軸性光学フィルム
９６ 実施例３における面内に光学軸を有する第２の負の略１軸性光学フィルム側の偏光層用保護フィルム
９７ 実施例３における第２の偏光板
９８ 実施例３における光源から出射されて液晶表示装置に入射される光
９９ 偏光板の吸収軸
１００ 偏光層用保護フィルムの面内の遅相軸
１０１ 負の略１軸性光学フィルムの面内における遅相軸
１０２ 黒状態におけるIPS液晶セルの面内の遅相軸
１１１ 実施例３の液晶表示装置の黒状態における極角６０°、波長４５０nmにおける透過率
１１２ 実施例３の液晶表示装置の黒状態における極角６０°、波長５５０nmにおける透過率
１１３ 実施例３の液晶表示装置の黒状態における極角６０°、波長６５０nmにおける透過率
１４１ 比較例における第１の偏光板
１４２ 比較例における液晶セル側の偏光層用保護フィルム
１４３ 比較例における２軸性光学フィルム
１４４ 比較例におけるＩＰＳ液晶セル
１４５ 比較例における液晶セル側の偏光層用保護フィルム
１４６ 比較例における第２の偏光板
１４７ 比較例における光源から出射されて液晶表示装置に入射される光
１４８ 偏光板の吸収軸
１４９ 偏光層用保護フィルムの面内の遅相軸
１５０ ２軸性光学フィルムの面内における遅相軸
１５１ 黒状態におけるＩＰＳ液晶セルの面内の遅相軸
１６１ 比較例の液晶表示装置の黒状態における極角６０°、波長４５０ｎｍにおける透過率
１６２ 比較例の液晶表示装置の黒状態における極角６０°、波長５５０ｎｍにおける透過率
１６３ 比較例の液晶表示装置の黒状態における極角６０°、波長６５０ｎｍにおける透過率
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の偏光板、面内に光学軸を有する第１の負の略１軸性光学フィルム、液晶セル、面内に光学軸を有する第２の負の略１軸性光学フィルム、第２の偏光板の順でこれらが積層されてなるノーマリブラックモードのインプレーンスイッチングモードの液晶表示装置であって、第１の偏光板の吸収軸と第１の負の略１軸性光学フィルムの遅相軸とのなす角が略０°、第１の負の略１軸性光学フィルムの遅相軸と黒状態における液晶セルの面内遅相軸とのなす角が略９０°、黒状態における液晶セルの面内遅相軸と第２の負の略１軸性光学フィルムとのなす角が略０°、かつ第２の負の略１軸性光学フィルムと第２の偏光板の吸収軸とのなす角が略０°であり、かつ、
第１の負の略１軸性光学フィルム、黒状態における液晶セル、第２の負の略１軸性光学フィルムの面内位相差値をそれぞれ、Γ1(λ)、ΓLC(λ)、Γ2（λ）(ｎｍ)とした場合、下記式（１）および/または（２）の関係を満足することを特徴とする液晶表示装置。
｜Γ2（λ1）｜<｜Γ2（λ2）｜ （１）
｜ΓLC(λ1)+Γ１（λ1）｜<｜ΓLC(λ2)+Γ１（λ2）｜ （２）
（ただし、λは測定波長を表しており、４００ｎｍ≦λ1＜λ2≦７００ｎｍである。）
【請求項２】
第１および第２の偏光板が、偏光層または偏光層と該偏光層に接する保護フィルムとからなり、保護フィルムを有する場合には液晶セル側の該保護フィルムの厚さ方向の位相差値をそれぞれ、Ｒｔｈ１（λ）、Ｒｔｈ２（λ）とした場合、下記式（３）および（４）の関係を満足することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
−１５５＜Γ２（λ）＋Ｒｔｈ２（λ）＜−４５ｎｍ （３）
４５＜ΓＬＣ（λ）＋Γ１（λ）＋Ｒｔｈ１（λ）＜１５５ｎｍ （４）
（ただし、λ＝５５０ｎｍとする。）
【請求項３】
請求項１または２記載の液晶表示装置に用いられることを特徴とする面内に光学軸を有する負の略１軸性光学フィルム。
【請求項４】
面内に光学軸を有する負の略１軸性光学フィルムが、フルオレン骨格を有するポリカーボネートからなることを特徴とする請求項３に記載の負の略１軸性光学フィルム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の面内に光学軸を有する負の略１軸性光学フィルムと偏光板が一体となった積層偏光板であって、該負の略１軸性フィルムの面内遅相軸と偏光板の吸収軸が略平行であることを特徴とする積層偏光板。
【請求項１】
第１の偏光板、面内に光学軸を有する第１の負の略１軸性光学フィルム、液晶セル、面内に光学軸を有する第２の負の略１軸性光学フィルム、第２の偏光板の順でこれらが積層されてなるノーマリブラックモードのインプレーンスイッチングモードの液晶表示装置であって、第１の偏光板の吸収軸と第１の負の略１軸性光学フィルムの遅相軸とのなす角が略０°、第１の負の略１軸性光学フィルムの遅相軸と黒状態における液晶セルの面内遅相軸とのなす角が略９０°、黒状態における液晶セルの面内遅相軸と第２の負の略１軸性光学フィルムとのなす角が略０°、かつ第２の負の略１軸性光学フィルムと第２の偏光板の吸収軸とのなす角が略０°であり、かつ、
第１の負の略１軸性光学フィルム、黒状態における液晶セル、第２の負の略１軸性光学フィルムの面内位相差値をそれぞれ、Γ1(λ)、ΓLC(λ)、Γ2（λ）(ｎｍ)とした場合、下記式（１）および/または（２）の関係を満足することを特徴とする液晶表示装置。
｜Γ2（λ1）｜<｜Γ2（λ2）｜ （１）
｜ΓLC(λ1)+Γ１（λ1）｜<｜ΓLC(λ2)+Γ１（λ2）｜ （２）
（ただし、λは測定波長を表しており、４００ｎｍ≦λ1＜λ2≦７００ｎｍである。）
【請求項２】
第１および第２の偏光板が、偏光層または偏光層と該偏光層に接する保護フィルムとからなり、保護フィルムを有する場合には液晶セル側の該保護フィルムの厚さ方向の位相差値をそれぞれ、Ｒｔｈ１（λ）、Ｒｔｈ２（λ）とした場合、下記式（３）および（４）の関係を満足することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
−１５５＜Γ２（λ）＋Ｒｔｈ２（λ）＜−４５ｎｍ （３）
４５＜ΓＬＣ（λ）＋Γ１（λ）＋Ｒｔｈ１（λ）＜１５５ｎｍ （４）
（ただし、λ＝５５０ｎｍとする。）
【請求項３】
請求項１または２記載の液晶表示装置に用いられることを特徴とする面内に光学軸を有する負の略１軸性光学フィルム。
【請求項４】
面内に光学軸を有する負の略１軸性光学フィルムが、フルオレン骨格を有するポリカーボネートからなることを特徴とする請求項３に記載の負の略１軸性光学フィルム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の面内に光学軸を有する負の略１軸性光学フィルムと偏光板が一体となった積層偏光板であって、該負の略１軸性フィルムの面内遅相軸と偏光板の吸収軸が略平行であることを特徴とする積層偏光板。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−２７６２１２（Ｐ２００６−２７６２１２Ａ）
【公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−９１９２６（Ｐ２００５−９１９２６）
【出願日】平成１７年３月２８日（２００５．３．２８）
【出願人】（０００００３００１）帝人株式会社 (1,209)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月２８日（２００５．３．２８）
【出願人】（０００００３００１）帝人株式会社 (1,209)
【Ｆターム（参考）】
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