JP2007225648A - 広視野角複合偏光板及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】横電界方式の液晶表示装置の視野角を広げるのに有用な、光学補償フィルムと直線偏光板とが一体化された複合偏光板を提供し、それを液晶表示装置に適用する。
【解決手段】フィルム面内で位相差を示す透明基材１１の片面に正の一軸性でフィルム法線方向に光学軸を有する光学異方性層１３が形成されている光学補償フィルム１５と、直線偏光板１７とを積層一体化して、広視野角複合偏光板１０とする。この際、光学補償フィルム１５の光学異方性層１３側を直線偏光板１７への接合面とする場合には、透明基材１１の遅相軸１２と直線偏光板１７の吸収軸１８を平行にし、一方で、光学補償フィルム１５の透明基材１１側を直線偏光板１７への接合面とする場合には、透明基材１１の遅相軸１２と直線偏光板１７の吸収軸１８を直交させる。光学補償フィルム１５側を横電界方式の液晶セルに貼合して、液晶表示装置とする。

【選択図】図２

Description

本発明は、横電界方式（ＩＰＳモード）の液晶表示装置の視野角を広げるのに有用な複合偏光板、及びそれを用いた横電界方式の液晶表示装置に関するものである。

近年、低消費電力、低電圧動作、軽量、薄型などのさまざまな利点から、液晶表示装置（ＬＣＤ）は、携帯電話、携帯情報端末（Personal Digital Assistant：ＰＤＡ）、パーソナルコンピュータやテレビなど、情報用表示デバイスとしての用途が急速に増加してきている。液晶及びその関連技術の発展に伴い、さまざまな方式の表示装置が提案されて、応答速度やコントラスト、狭視野角といった液晶表示装置の問題点が解消されつつある。また、位相差板を偏光板とガラス基板との間に狭持することで、より一層の視野角改善がなされてきた。

これらの液晶表示装置のなかで、横電界方式の液晶表示装置は、液晶を挟持する一対の透明基板を有する液晶セルとそのセルを挟んで両側に配置される一対の偏光板とを有し、液晶が基板面に平行でほぼ同じ向きに配向しており、そして、一対の透明基板のうち少なくとも一方の基板の内側（液晶層側）に平行な櫛歯状の電極を配置し、その電極間に印加される電圧の変化によって、液晶の分子長軸の向きを基板に平行な面内で変化させ、前面側偏光板を通る光を制御して表示を行うように構成されたものである。

かかる横電界方式の液晶表示装置の複屈折を補償して視野角を改善するためには、例えば、SID 00 DIGEST, p.1094-1097（非特許文献１）に記載されるように、厚み配向した位相差板が有効であることが知られている。一方、特開平 11-133408号公報（特許文献１）では、横電界方式の液晶表示装置に対して、正の一軸性の光学異方性を有し、基板面に垂直な方向に光学軸を有する補償層を配置することにより、視野角を改善することが提案されている。

また、液晶性化合物等の塗布により位相差を発現させることも知られている。例えば、特開 2004-264345号公報（特許文献２）には、延伸フィルムや塗工層からなる光学的異方性層の上に、配向した液晶性化合物を含む位相差層を直接積層した位相差フィルムが開示されており、横電界方式の液晶表示装置は記載されていないものの、その液晶性化合物は面方向に対して傾斜する方向に傾斜して配向しているのが好ましい旨の記載もある。さらに、特開 2005-165239号公報（特許文献３）には、透明基材上に垂直配向膜を形成し、その上に分子形状が棒状の重合性液晶をホメオトロピック配向させ、架橋させた構造の光学素子が開示されている。特許文献３では、液晶セルの基板ガラスにこのような光学素子を設けることが意図されている。

特開平１１−１３３４０８号公報 特開２００４−２６４３４５号公報 特開２００５−１６５２３９号公報 T. Ishinabe et al.,‘Novel Wide Viewing Angle Polarizer with High Achromaticity’, SID 00 DIGEST, p.1094-1097（2000年）（表１）

さて、先にも述べたように、液晶表示装置では一般に、液晶セルの両側に偏光板が配置される。そこで、上記の如き光学補償のためのフィルムを偏光板に積層し、光学補償フィルム一体型偏光板として供給することが望まれる。ところが、これまでに提案されている光学補償の構成では、カラーシフトや色調反転などの問題が十分に解消されるに至っておらず、さらなる最適化が望まれている。

本発明の目的の一つは、横電界方式の液晶表示装置の視野角を広げるのに有用な、光学補償フィルムと直線偏光板とが一体化された複合偏光板を提供することにある。本発明のもう一つの目的は、光学補償フィルムとして、正の一軸性でフィルム法線方向に光学軸を有する光学異方性層が形成されたものを採用し、これを直線偏光板と積層一体化した場合に、横電界方式の液晶表示装置の視野角を広げるのに有効な配置の複合偏光板を提供することにある。さらに、本発明のもう一つ別の目的は、これらの複合偏光板を横電界方式の液晶表示装置に適用して、視野角の拡大を図ることにある。

すなわち本発明によれば、フィルム面内で位相差を示す透明基材の片面に正の一軸性でフィルム法線方向に光学軸を有する光学異方性層が形成されている光学補償フィルムと、直線偏光板とが積層一体化されてなり、前記光学補償フィルムの光学異方性層側を接合面とする場合は、光学補償フィルムを構成する透明基材の遅相軸と前記直線偏光板の吸収軸とがほぼ平行になっており、前記光学補償フィルムの透明基材側を接合面とする場合は、その透明基材の遅相軸と前記直線偏光板の吸収軸とがほぼ直交している、広視野角複合偏光板が提供される。

この広視野角複合偏光板において、フィルム面内で位相差を示す透明基材は、セルロース系樹脂フィルム、環状ポリオレフィン系樹脂フィルム及びポリカーボネート系樹脂フィルムから選ばれる透明樹脂フィルムが延伸されたもので構成するのが好ましい。

また、光学異方性層は、例えば、棒状の液晶性化合物を含む塗布層から形成することができ、とりわけ、ネマチック液晶性化合物を含む塗布層から形成するのが好ましい。一方で光学異方性層は、側鎖型液晶性高分子化合物の側鎖がフィルム法線方向に配向したもので構成することもできる。

上記の広視野角複合偏光板を構成する直線偏光板は、偏光子の両面に透明保護フィルムが貼合されたもので構成することができるほか、偏光子の片面に透明保護フィルムが貼合されたもので構成し、その透明保護フィルムが貼合されていない偏光子面で光学補償フィルムに積層一体化することも有効である。また、光学補償フィルムと直線偏光板との間には、位相差フィルムを１枚又はそれ以上配置することができる。

さらに本発明によれば、上記いずれかの広視野角複合偏光板と横電界方式の液晶セルとを備える液晶表示装置も提供される。この液晶表示装置においては、横電界方式の液晶セルの片面に、前記広視野角複合偏光板をその光学補償フィルム側で貼合し、その広視野角複合偏光板の外側にはバックライトを配置し、前記液晶セルの他方の面には前面側偏光板を貼合し、その前面側偏光板を構成する偏光子から液晶セルまでの間では、面内位相差及び厚み方向位相差がともにほぼ０となるようにするのが有利である。

本発明の複合偏光板は、横電界方式の液晶表示装置の視野角を広げるのに有効である。また、この複合偏光板を適用した液晶表示装置は、視野角の広いものとなる。

以下、適宜添付の図面も参照しながら、本発明を詳細に説明する。本発明では、フィルム面内で位相差を示す透明基材の片面に、正の一軸性でフィルム法線方向に光学軸を有する光学異方性層が形成されたものを、光学補償フィルムとする。図１の（Ａ）に、この状態を模式的な斜視図で示した。すなわち、透明基材１１の片面に、上記のような光学特性を示す光学異方性層１３が形成されて、光学補償フィルム１５が構成されている。この図においては、光学補償フィルム１５が長尺のロール状で提供され、その長手方向をｘ軸、それに直行する方向（幅方向）をｙ軸、そして厚み方向をｚ軸としている。図１の（Ｂ）には、この光学異方性層１３の屈折率楕円体を斜視図で示した。図１の（Ｂ）において、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸は、同（Ａ）と同じ意味である。この図に示すように、光学異方性層１３は、正の一軸性でフィルム法線方向に光学軸を有するものとする。このような光学特性を示すものは、一般にポジティブＣ−プレートと呼ばれる。光学軸とは、複屈折を生じない方向であり、図１の（Ｂ）に示す屈折率楕円体では、ｚ軸方向から見たときの楕円体断面が円になることから、この方向（フィルム法線方向）が光学軸となる。

透明基材１１は、透明なものであればよいが、特に熱可塑性の樹脂フィルムが好ましく用いられる。透明基材１１となりうる熱可塑性樹脂としては、例えば、トリアセチルセルロースやジアセチルセルロース、セルロースアセテートブチレート、セルロースプロピオネートの如きセルロース系樹脂、ノルボルネンの如き環状オレフィンをモノマーとする環状ポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリサルフォン系樹脂などが挙げられる。なかでも、セルロース系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂及びポリカーボネート系樹脂は、コスト的に安価で、透明性や加工性に優れ、位相差の発現性がよいこと、また均一なフィルムが容易に入手できることから、好ましく用いられる。環状ポリオレフィン系樹脂の市販品としては、ＪＳＲ株式会社から入手できる“アートン”や、日本ゼオン株式会社から入手できる“ゼオネックス”及び“ゼオノア”などがある。

透明基材１１が実質的に面内で位相差を示さないもの、すなわち光学的に等方性のものであっても、そこに、正の一軸性でフィルム法線方向に光学軸を有する光学異方性層を形成して光学補償フィルムとし、そのいずれかの面に直線偏光板を積層一体化すれば、横電界方式の液晶表示装置の視野角拡大にある程度の効果が得られるが、本発明では、かかる視野角拡大効果を一層高めるために、透明基材１１を、フィルム面内で位相差を示すもので構成する。透明基材１１にフィルム面内の位相差を発現させるためには、上に例示した各種の熱可塑性樹脂を常法に従って延伸すればよい。

フィルム面内で位相差を示す透明基材１１の面内位相差は、５０〜３５０nm程度の範囲から、液晶表示装置に求められる特性に合わせて選択するのが好ましく、さらには９０〜１６０nm程度の範囲にあるのがより好ましい。また透明基材１１の厚さは、１０〜３００μm 程度が好ましく、さらには１０〜１５０μm 程度、とりわけ１０〜１００μm 程度であるのがより好ましい。

透明基材１１の片面には、正の一軸性でフィルム法線方向に光学軸を有する光学異方性層１３を形成する。このような光学特性を与える物質として、分子構造が棒状の液晶性化合物や、側鎖型液晶性高分子化合物を挙げることができる。

分子構造が棒状の液晶性化合物は、ある範囲の温度で液晶性を示し、かつ分子構造が細長い棒状のものである。このような棒状構造の長さ方向が透明基材１１の表面で法線方向に固定されるようにすればよい。また、側鎖型液晶性高分子化合物は、柔軟な主鎖に柔軟鎖を介して、液晶性を発現させる中核的単位であるメソゲン基が側鎖として結合したものであり、例えば、ポリアクリレートやポリメタクリレート、ポリシロキサン、ポリマロネート等を主鎖骨格とし、必要に応じて共役性の原子団からなるスペーサ部を介して、側鎖として、パラ置換の環状化合物等の残基であるメソゲン基を有するものなどを挙げることができる。棒状液晶性化合物と同様、側鎖であるメソゲン基の長さ方向が透明基材１１の表面で法線方向に固定されるようにすればよい。

分子構造が棒状の液晶性化合物のなかでも、ネマチック液晶性化合物が好ましい。ネマチック液晶性化合物を、例えばポリマー中に分散配向させて、光学異方性層１３とすることもできるが、配向の安定性等を考慮すれば、ある温度範囲でネマチック液晶相を示し、かつ分子内に重合性官能基を少なくとも二つ含む多官能化合物を用い、法線方向に配向させた状態で重合させ、光学異方性層１３とするのが好ましい。

多官能のネマチック液晶性化合物としては、例えば、次の（１）〜（５）に示すようなものを挙げることができる。これらの式において、ｎは２〜６の整数を表す。

次に、光学異方性層を配向させる方法について説明する。まず、ネマチック液晶性化合物など、棒状の液晶性化合物をフィルム法線方向に配向させるには、例えば、垂直配向膜を使用することができる。すなわち、まず、透明基材１１上に垂直配向膜を形成し、その上に、棒状の液晶性化合物を含有する塗工液を塗布し、乾燥させる。次に、その液晶性化合物が液晶相を示す温度に加熱すれば、棒状の液晶性化合物がフィルム法線方向に配向する。垂直配向膜としては、例えば、有機シラン膜、フッ素系シリコーン樹脂膜、ポリイミド樹脂膜などを用いることができる。

棒状の液晶性化合物を含有する塗工液を塗布し、光学異方性層１３を形成するにあたっては、それらの液晶性化合物を溶剤に溶解させて塗工液とし、これを透明基材１１上に塗布するのが好ましい。溶剤としては、これらの液晶性化合物を溶解しうる有機溶剤を適宜選択すればよい。

先にも述べたように、重合性のネマチック液晶性化合物を含む塗工液を、垂直配向膜が形成された透明基材１１上に塗布し、ネマチック液晶性化合物が垂直配向した状態で重合させ、その配向を固定することにより、正の一軸性で光学軸がフィルム法線方向となるようにすることができる。この場合は、重合性のネマチック液晶性化合物とともに、光重合開始剤を配合し、光照射、特に紫外線照射により重合させるのが好ましい。

このために用いる光重合開始剤としては、例えば、ベンジル（別名ビベンゾイル）、ベンジルジメチルケタール、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−メチル−１−〔４−（メチルチオ）フェニル〕−２−モルフォリノプロパン−１−オン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）ブタン−１−オン、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸メチル、４−ベンゾイル−４′−メチルジフェニルサルファイド、 ２−クロロチオキサントン、２，４−ジエチルチオキサントン、１−クロロ−４−プロポキシチオサントン、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイドなどが挙げられる。

また例えば、棒状の液晶性化合物、好ましくはネマチック液晶性化合物をポリマーとともに溶媒に溶かして液晶性化合物とポリマーを含む溶液とし、これを基板上に塗布し、垂直配向のための電場又は磁場を基板面に垂直な方向に印加しつつ乾燥させる方法によっても、正の一軸性でフィルム法線方向に光学軸を有する光学異方性層とすることができる。この場合、基板としてガラス板などの無機質基板を用い、その上にポリマー入りの光学異方性層を形成し、これを、フィルム面内で位相差を示す透明基材１１に転写するなどの方法をとることができる。

一方、側鎖型液晶性高分子化合物を用いる場合は、先に述べたような側鎖型液晶性高分子化合物をフィルムに成形し、これを二軸延伸することで、液晶性の側鎖を垂直配向させることが可能である。すなわち、側鎖型液晶性高分子化合物から、押出成形などによりフィルムを形成する。次いで、フィルム長手方向及び幅方向に同時に、又は逐次に延伸すれば、メソゲン基を含む側鎖が、フィルム法線方向に屈折率が大きくなるように配向する。このようにして形成された側鎖型液晶性高分子化合物からなる二軸延伸フィルムを、フィルム面内で位相差を示す透明基材１１に貼合すればよい。

以上のようにして、透明基材１１の片面に、正の一軸性でフィルム法線方向に光学軸を有する光学異方性層１３が形成されている光学補償フィルム１５が得られる。ここで、光学異方性層１３は、フィルム法線方向に光学軸があるので、その面内位相差はほぼ０となるが、厚み方向位相差は、−５０〜−２５０nm程度の範囲、とりわけ−５０〜−１６０nm程度の範囲から、液晶表示装置に求められる特性に合わせて選択するのが好ましい。なお面内位相差は、０±１０nm程度の範囲にあればよい。また、光学異方性層１３の厚みは、０.２〜２０μm程度の範囲、好ましくは０.２〜５μm程度、さらには０.５〜１.５μm 程度の範囲から、目的とする厚み方向位相差が発現できるように調整すればよい。

面内位相差（Ｒo とする）及び厚み方向位相差（Ｒthとする）は、対象とするフィルムないし層の面内遅相軸方向の屈折率をｎ_x 、面内で遅相軸と直交する方向（進相軸方向）の屈折率をｎ_y、厚み方向の屈折率をｎ_z、そして膜厚をｄとしたときに、それぞれ次の式（Ｉ）及び（II）で定義されるものである。

Ｒo ＝ (ｎ_x−ｎ_y)×ｄ （Ｉ）
Ｒth＝ [(ｎ_x＋ｎ_y)／２−ｎ_z]×ｄ （II）

透明基材１１、その片面に光学異方性層１３が形成された光学補償フィルム１５、さらにその光学異方性層１３の位相差は、次のようにして求めることができる。まず、測定対象のフィルムの面内位相差Ｒo は、市販の位相差測定装置、例えば、王子計測機器（株）製の“KOBRA-21ADH” などを用いて、直接測定することができる。具体的には例えば、測定対象のフィルムを、粘着剤を介してガラス板に貼合する。その状態で、上記の如き位相差測定装置を用い、波長５５９nmの単色光で回転検光子法により、そのフィルムの面内位相差Ｒo を測定する。一方、そのフィルムの面内遅相軸を傾斜軸として４０度傾斜させて測定した位相差値Ｒ₄₀、フィルムの厚みｄ及びフィルムの平均屈折率ｎ₀ を用いて、以下の式 (III)〜（Ｖ）から数値計算によりｎ_x、ｎ_y及びｎ_z を求め、これらを前記式（II）に代入して、厚み方向位相差Ｒthを算出することができる。

Ｒ₀ ＝（ｎ_x−ｎ_y）×ｄ （III）
Ｒ₄₀＝（ｎ_x−ｎ_y'）×ｄ／cos(φ) （IV）
(ｎ_x＋ｎ_y＋ｎ_z)／３＝ｎ₀ （Ｖ）
ここで、
φ＝sin^-1〔sin(４０°)／ｎ₀〕
ｎ_y'＝ｎ_y×ｎ_z／〔ｎ_y ²×sin²(φ)＋ｎ_z ²×cos²(φ)〕^1/2

そして、透明基材１１の面内位相差（Ｒo^baseとする） 及び厚み方向位相差（Ｒth^baseとする）、並びに、透明基材１１の片面に光学異方性層１３が形成された光学補償フィルム１５の面内位相差（Ｒo^totalとする）及び厚み方向位相差（Ｒth^totalとする） を、このようにして求め、それらから、光学異方性層１３の面内位相差（Ｒo^ocとする） 及び厚み方向位相差（Ｒth^ocとする）を次の式（VI）及び(VII) により算出することができる。

Ｒo^oc ＝Ｒo^total−Ｒo^base （VI）
Ｒth^oc＝Ｒth^total−Ｒth^base （VII）

以上のように構成される光学補償フィルム１５に、直線偏光板を積層して、本発明の広視野角複合偏光板とする。このとき、光学補償フィルム１５の直線偏光板への接合面を、透明基材１１側とするか光学異方性層１３側とするかによって、透明基材１１と直線偏光板の軸関係が重要になることが見出された。

図２の（Ａ）及び（Ｂ）には、フィルム面内で位相差を示す透明基材１１の片面に光学異方性層１３が形成された光学補償フィルム１５と直線偏光板１７を積層して、広視野角複合偏光板１０を構成した状態が、各々の軸関係とともに示されている。すなわち、本発明では、図２の（Ａ）に示すように、フィルム面内で位相差を示す透明基材１１の片面に光学異方性層１３が形成された光学補償フィルム１５の光学異方性層１３側を、直線偏光板１７への接合面とする場合は、光学補償フィルム１５を構成する透明基材１１の遅相軸１２と直線偏光板１７の吸収軸１８とをほぼ平行にする。一方、図２の（Ｂ）に示すように、フィルム面内で位相差を示す透明基材１１の片面に光学異方性層１３が形成された光学補償フィルム１５の透明基材１１側を、直線偏光板１７への接合面とする場合は、光学補償フィルム１５を構成する透明基材１１の遅相軸１２と直線偏光板１７の吸収軸１８とをほぼ直交させる。

この関係が逆になった場合、すなわち、光学補償フィルム１５の光学異方性層１３側を直線偏光板１７への接合面とし、光学補償フィルム１５を構成する透明基材１１の遅相軸１２と直線偏光板１７の吸収軸１８とを直交させた場合や、光学補償フィルム１５の透明基材１１側を直線偏光板１７への接合面とし、光学補償フィルム１５を構成する透明基材１１の遅相軸１２と直線偏光板１７の吸収軸１８とを平行にした場合には、横電界方式の液晶表示装置に対して十分な視野角拡大効果が得られにくい。

なお、本明細書において「ほぼ平行」とか「ほぼ直交」とかいうときの「ほぼ」は、実質的にそこに記載の配置（平行又は直交、すなわち０度又は９０度）であることが好ましいが、その角度を中心に、±１０度程度までのずれは許容されることを意味する。

図２に例を示す広視野角複合偏光板１０において、直線偏光板１７は、フィルム面内で直交する一方の向きに振動する直線偏光を透過し、他方の向きに振動する直線偏光を吸収するものであればよい。具体的には、偏光子の片面又は両面に透明保護フィルムが貼合されたものでありうる。偏光子は例えば、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムに二色性色素が吸着配向しているもので構成することができ、二色性色素としては一般に、ヨウ素又は二色性の有機染料が用いられる。透明保護フィルムとしては、例えば、トリアセチルセルロースやジアセチルセルロース、セルロースアセテートブチレート、セルロースプロピオネートの如きセルロース系樹脂、ノルボルネンの如き環状オレフィンをモノマーとする環状ポリオレフィン系樹脂などが好ましく用いられる。

特に本発明においては、直線偏光板１７を、偏光子の片面に透明保護フィルムが貼合されたもので構成し、その透明保護フィルムが貼合されていない偏光子面が光学補償フィルム１５側となるように積層一体化すれば、複合偏光板を薄くできること、偏光子と光学補償フィルム１５との間に存在する層の位相差（特に厚み方向位相差Ｒth）の影響がなくなることなどの点から、有利である。

光学補償フィルム１５と直線偏光板１７の積層には、接着剤が用いられる。接着剤は、例えば、ポリビニルアルコール系樹脂の水溶液の如き、水系のものであってもよいし、粘弾性を示す感圧接着剤であってもよい。

また、本発明の広視野角複合偏光板１０においては、光学補償フィルム１５と直線偏光板１７との間に、所望により位相差フィルムを配置することもできる。この場合、位相差フィルムは、１枚だけであってもよいし、必要に応じて２枚又はそれ以上用いてもよい。

さらに、本発明の広視野角複合偏光板には、その用途によって、反射防止層、防眩層、光拡散層、帯電防止層、輝度向上フィルムなど、この分野で公知の各種光学機能層を設けることもできる。

以上のように構成される広視野角複合偏光板は、横電界方式の液晶セルに適用して、その視野角を拡大するのに有効である。図３に、本発明の広視野角複合偏光板１０を配置した液晶表示装置の基本的な層構成を模式的な斜視図で示した。すなわち、本発明の液晶表示装置は、上で説明した広視野角複合偏光板１０と、横電解方式の液晶セル２０とを備えるものである。広視野角複合偏光板１０は、これまでに説明してきたとおり、透明基材の片面に光学異方性層が形成された光学補償フィルム１５と、直線偏光板１７とが積層一体化されたものであり、その光学補償フィルム１５側で、液晶セル２０に貼合される。液晶セル２０のもう一方の面には、別の偏光板３０が配置されている。

横電界方式の液晶セル２０それ自体は、背景技術の項でも述べた如く公知なので、その詳しい構造の説明は省略するが、セル内において電圧無印加状態では、液晶分子が基板面に平行でほぼ同じ向きに配向しており、上下一対の透明セル基板のうち少なくとも一方の基板の内側（液晶層側）に平行な櫛歯状の電極が配置され、その電極間に印加される電圧の変化によって、液晶の分子長軸の向きを基板に平行な面内で変化させ、前面側偏光板を通る光を制御して表示を行うように構成されたものである。そして、広視野角複合偏光板１０を構成する直線偏光板１７ともう一方の偏光板３０は、それぞれの吸収軸が直交するように配置するのが通例であり、また、いずれか一方の偏光板の吸収軸が、液晶セル２０内の液晶分子の電圧無印加状態における長軸方向（配向方向）とほぼ一致するように配置するのが通例である。

この液晶表示装置において、広視野角複合偏光板１０を背面側とするのが有利であり、その場合は、広視野角複合偏光板１０の外側（直線偏光板１７の外側）にバックライトが配置される。そして、もう一方の偏光板３０側で表示を見ることになる。

液晶セル２０を挟んで配置される一対の偏光板のうち、一方の偏光板３０（上の有利な例では前面側偏光板となる）は、先に図２を参照して直線偏光板１７について説明したのと同様、偏光子の片面又は両面に透明保護フィルムが貼合されたもので構成することができる。特に、この偏光板３０を構成する偏光子から液晶セル２０までの間では、透明保護フィルムが存在する場合であっても、面内位相差及び厚み方向位相差がともにほぼ０、具体的には０±１０nm程度となるようにするのが、広視野角化のうえで好ましい。セルロース系樹脂フィルムや環状ポリオレフィン系樹脂フィルムの市販品に、このような面内位相差及び厚み方向位相差がともにほぼ０のフィルムがある。

以下、実施例及び比較例を示して本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。

［比較例１］
（ａ）複合偏光板の作製
ノルボルネン系の樹脂フィルムが一軸延伸された透明基材の片面に、正の一軸性でフィルム法線方向に光学軸を有する塗布層からなる光学異方性層が形成された光学補償フィルムを、積水化学工業（株）から入手した。この光学補償フィルムは、全体で４３.２μmの厚みを有するものであった。また、メーカー測定値で透明基材の Ｒo＝１４０nm、Ｒth＝７０nm、光学異方性層のＲo＝０nm、Ｒth＝−１１４nm、そして積層状態でのＲo＝１４０nm、Ｒth＝−４４nmとして示されたものである。積層状態での位相差を、先に示した方法で測定したところ、ほぼ同じ結果が得られた。

別途、ポリビニルアルコールフィルムにヨウ素が吸着配向している偏光子の片面に、トリアセチルセルロースからなる透明保護フィルムが貼合された直線偏光板を用意した。そして、この直線偏光板のポリビニルアルコール偏光子側と、上記の光学補償フィルムの透明基材層側を接合面として、直線偏光板の吸収軸と光学補償フィルムの透明基材層遅相軸とが平行になるように、ポリビニルアルコール系接着剤を介して貼合し、複合偏光板とした。

（ｂ）液晶表示装置の作製及び評価
ポリビニルアルコールフィルムにヨウ素が吸着配向している偏光子の片面に、セルロース系樹脂からなる無配向の透明保護フィルム〔富士写真フイルム（株）製の“Z-TAC” 、Ｒo＝２nm 、Ｒth＝０nm〕が貼合され、もう一方の面にはトリアセチルセルロースからなる透明保護フィルムが貼合された直線偏光板を用意した。

横電界方式の液晶セル〔（株）日立製作所製の“WOOO 7000”〕 の前面（視認側）セル基板に、上で用意した両面に透明保護フィルムが貼合されている直線偏光板を、その無配向の保護フィルム側で、アクリル系感圧接着剤を介して貼り合わせた。背面（バックライト側）セル基板には、上記（ａ）で作製した複合偏光板を、セル基板側から光学補償フィルム及び直線偏光板の順となるように、やはりアクリル系感圧接着剤を介して貼り合わせた。この際、前面（視認側）では、直線偏光板の吸収軸が電圧無印加時の液晶分子の長軸方向（配向方向）と平行になるように配置し、また、前面側直線偏光板と背面側直線偏光板はそれぞれの吸収軸が直交するように配置した。

ここで作製した液晶表示装置の層構成及び軸関係を、図４に示す。すなわち、横電界方式液晶セル２０の前面には上偏光板３０が配置され、その吸収軸３１は、電圧無印加時の液晶分子の長軸方向（配向方向）２１と平行になっている。また、液晶セル２０の背面には、複合偏光板１０が配置されており、この複合偏光板１０は、面内で位相差を示す透明基材１１上に、正の一軸性でフィルム法線方向に光学軸を有する光学異方性層１３が形成されている光学補償フィルム１５と、片面に透明保護フィルムを有するポリビニルアルコール−ヨウ素系直線偏光板１７とが、前者の透明基材１１の面と後者のポリビニルアルコール偏光子面とを接合面として、かつ透明基材１１の遅相軸１２と直線偏光板１７の吸収軸１８とが平行になるように積層されたものである。そして、上偏光板３０の吸収軸３１と背面側直線偏光板１７の吸収軸１８とが直交するように配置されている。

この液晶表示装置の背面からバックライトを点灯し、視野角による輝度変化（光もれ）を目視で観察し、結果を表１に示した。

また、作製した液晶表示装置の視野角によるコントラスト変化を、ELDIM 社製の液晶視野角・色度特性測定装置“EZ Contrast” で測定し、その等コントラスト曲線を図８に示した。この等コントラスト曲線においては、画面の右方向を０度とし、反時計回りを正にして方位角を表示しており（０度から３１５度まで４５度おきに数字を表示）、また横軸に「１０」、「２０」……、「７０」とあるのは、それぞれ方位角における法線からの傾斜角度（仰角）を意味する。例えば、円の右端は、方位角が０度（画面の右側）で仰角が８０度の方向のコントラストを意味し、円の中心は、仰角が０度、すなわち画面の法線方向のコントラストを意味する。コントラストが１００である曲線に「ＣＲ＝１００」の表示を付しており、それより内側へ行くにつれて順次、コントラスト２００、３００……、７００のそれぞれ等コントラスト曲線となっている。以下に出てくる等コントラスト曲線を示す図９〜図１５も同様の意味なので、これらの図については詳しい説明を省略する。なお、ここでいうコントラストは、黒表示（液晶セルへの電圧無印加）時の輝度に対する白表示（液晶セルへの電圧印加）時の輝度の比である。

目視観察及び図８の等コントラスト曲線から、この液晶表示装置は、視野角による輝度変化が大きく、視野角依存性が高いものであることがわかった。

［比較例２］
（ａ）複合偏光板の作製
光学補償フィルムの光学異方性層側を接合面として、直線偏光板の吸収軸と光学補償フィルムの透明基材遅相軸が直交するように、ポリビニルアルコール系接着剤を介して直線偏光板と光学補償フィルムを貼合した以外は、比較例１の（ａ）と同様にして複合偏光板を作製した。

（ｂ）液晶表示装置の作製及び評価
液晶セル背面側の複合偏光板を上記（ａ）で作製したものに変えた以外は、比較例１の（ｂ）と同様にして液晶表示装置を作製した。この液晶表示装置の層構成及び軸関係を、図５に示す。すなわち、横電界方式液晶セル２０の前面には上偏光板３０が配置され、その吸収軸３１は、電圧無印加時の液晶分子の長軸方向（配向方向）２１と平行になっている。また、液晶セル２０の背面には、複合偏光板１０が配置されており、この複合偏光板１０は、面内で位相差を示す透明基材１１上に、正の一軸性でフィルム法線方向に光学軸を有する光学異方性層１３が形成されている光学補償フィルム１５と、片面に透明保護フィルムを有するポリビニルアルコール−ヨウ素系直線偏光板１７とが、前者の光学異方性層１３と後者のポリビニルアルコール偏光子面とを接合面として、かつ透明基材１１の遅相軸１２と直線偏光板１７の吸収軸１８とが直交するように積層されたものである。そして、上偏光板３０の吸収軸３１と背面側直線偏光板１７の吸収軸１８とが直交するように配置されている。

この液晶表示装置につき、背面からバックライトを点灯して、比較例１と同様の方法で評価した。目視での観察結果を表１に、また等コントラスト曲線を図９に示した。目視観察及び図９の等コントラスト曲線から、この液晶表示装置は、比較例１のものに比べれば視野角が若干広がるものの、視野角による輝度変化（視野角依存性）としてはほぼ同程度であることがわかった。

［実施例１］
（ａ）複合偏光板の作製
比較例１の（ａ）で用いたのと同じ直線偏光板及び光学補償フィルムを、直線偏光板のポリビニルアルコール偏光子側と光学補償フィルムの光学異方性層側を接合面として、偏光板の吸収軸と光学補償フィルムの透明基材遅相軸とが平行になるように、ポリビニルアルコール系接着剤を介して貼合し、複合偏光板とした。

（ｂ）液晶表示装置の作製及び評価
液晶セル背面側の複合偏光板を上記（ａ）で作製したものに変えた以外は、比較例１の（ｂ）と同様にして液晶表示装置を作製した。この液晶表示装置の層構成及び軸関係を、図６に示す。すなわち、横電界方式液晶セル２０の前面には、上偏光板３０が配置され、その吸収軸３１は、電圧無印加時の液晶分子の長軸方向（配向方向）２１と平行になっている。また、液晶セル２０の背面には、複合偏光板１０が配置されており、この複合偏光板１０は、面内で位相差を示す透明基材１１上に、正の一軸性でフィルム法線方向に光学軸を有する光学異方性層１３が形成されている光学補償フィルム１５と、片面に透明保護フィルムを有するポリビニルアルコール−ヨウ素系直線偏光板１７とが、前者の光学異方性層１３と後者のポリビニルアルコール偏光子面とを接合面として、かつ透明基材１１の遅相軸１２と直線偏光板１７の吸収軸１８とが平行になるように積層されたものである。そして、上偏光板３０の吸収軸３１と背面側直線偏光板１７の吸収軸１８とが直交するように配置されている。

この液晶表示装置につき、背面からバックライトを点灯して、比較例１と同様の方法で評価した。目視での観察結果を表１に、また等コントラスト曲線を図１０に示した。目視観察及び図１０の等コントラスト曲線から、この液晶表示装置は、比較例１及び比較例２のものに比べて、視野角による輝度変化が大幅に改善されていることが確認された。

［実施例２］
（ａ）複合偏光板の作製
光学補償フィルムの透明基材層側を接合面として、直線偏光板の吸収軸と光学補償フィルムの透明基材遅相軸が直交するように、ポリビニルアルコール系接着剤を介して直線偏光板と光学補償フィルムを貼合した以外は、実施例１の（ａ）と同様にして複合偏光板を作製した。

（ｂ）液晶表示装置の作製及び評価
液晶セル背面側の複合偏光板を上記（ａ）で作製したものに変えた以外は、実施例１の（ｂ）と同様にして液晶表示装置を作製した。この液晶表示装置の層構成及び軸関係を、図７に示す。すなわち、横電界方式液晶セル２０の前面には、上偏光板３０が配置され、その吸収軸３１は、電圧無印加時の液晶分子の長軸方向（配向方向）２１と平行になっている。また、液晶セル２０の背面には、複合偏光板１０が配置されており、この複合偏光板１０は、面内で位相差を示す透明基材１１上に、正の一軸性でフィルム法線方向に光学軸を有する光学異方性層１３が形成されている光学補償フィルム１５と、片面に透明保護フィルムを有するポリビニルアルコール−ヨウ素系直線偏光板１７とが、前者の透明基材１１の面と後者のポリビニルアルコール偏光子面とを接合面として、かつ透明基材１１の遅相軸１２と直線偏光板１７の吸収軸１８とが直交するように積層されたものである。そして、上偏光板３０の吸収軸３１と背面側直線偏光板１７の吸収軸１８とが直交するように配置されている。

この液晶表示装置につき、背面からバックライトを点灯して、実施例１と同様の方法で評価した。目視での評価結果を表１に、また等コントラスト曲線を図１１に示した。目視観察及び図１１の等コントラスト曲線から、この液晶表示装置は、視野角による輝度変化が少なく、実施例１のものに比べれば斜め方向の光もれが少し観察されるものの、ほぼ良好であることが確認された。

［比較例３］
（ａ）複合偏光板の作製
ポリビニルアルコールフィルムにヨウ素が吸着配向している偏光子の両面にトリアセチルセルロースからなる透明保護フィルム（透明保護層片面のＲo ＝１nm、Ｒth＝６５nm）が貼合された直線偏光板〔住友化学（株）製の“SRX842A” 〕を用意した。そして、この直線偏光板の一方の保護フィルム側に、比較例１の（ａ）で用いたのと同じ光学補償フィルムを、その透明基材層側を接合面として、直線偏光板の吸収軸と光学補償フィルムの透明基材遅相軸とが平行になるように、ポリビニルアルコール系接着剤を介して貼合し、複合偏光板とした。

（ｂ）液晶表示装置の作製及び評価
液晶セル背面側の複合偏光板を上記（ａ）で作製したものに変えた以外は、比較例１の（ｂ）と同様にして液晶表示装置を作製した。この液晶表示装置の層構成及び軸関係は、図４と同じである。ただしこの例では、上偏光板３０として、ポリビニルアルコール−ヨウ素系偏光子の両面にトリアセチルセルロースからなる透明保護フィルムが貼合されたものを用いている。この液晶表示装置につき、背面からバックライトを点灯して、比較例１と同様の方法で評価した。目視での観察結果を表１に、また等コントラスト曲線を図１２に示した。目視観察及び図１２の等コントラスト曲線から、この液晶表示装置も、視野角による輝度変化が大きく、視野角依存性が高く、比較例１及び２と同程度であることがわかった。

［比較例４］
（ａ）複合偏光板の作製
光学補償フィルムの光学異方性層側を接合面として、直線偏光板の吸収軸と光学補償フィルムの透明基材遅相軸が直交するように、ポリビニルアルコール系接着剤を介して直線偏光板と光学補償フィルムを貼合した以外は、比較例３の（ａ）と同様にして複合偏光板を作製した。

（ｂ）液晶表示装置の作製及び評価
液晶セル背面側の複合偏光板を上記（ａ）で作製したものに変えた以外は、比較例３の（ｂ）と同様にして液晶表示装置を作製した。この液晶表示装置の層構成及び軸関係は、図５と同じである。ただしこの例では、上偏光板３０として、ポリビニルアルコール−ヨウ素系偏光子の両面にトリアセチルセルロースからなる透明保護フィルムが貼合されたものを用いている。この液晶表示装置につき、背面からバックライトを点灯して、比較例１と同様の方法で評価した。目視での観察結果を表１に、また等コントラスト曲線を図１３に示した。目視観察及び図１３の等コントラスト曲線から、この液晶表示装置は、比較例３のものに比べれば視野角が若干広がるものの、視野角による輝度変化（視野角依存性）としてはほぼ同程度であることがわかった。

［実施例３］
（ａ）複合偏光板の作製
光学補償フィルムの光学異方性層側を接合面として、直線偏光板の吸収軸と光学補償フィルムの透明基材遅相軸とが平行になるように、ポリビニルアルコール系接着剤を介して直線偏光板と光学補償フィルムを貼合した以外は、比較例３の（ａ）と同様にして複合偏光板を作製した。

（ｂ）液晶表示装置の作製及び評価
液晶セル背面側の複合偏光板を上記（ａ）で作製したものに変えた以外は、比較例３の（ｂ）と同様にして液晶表示装置を作製した。この液晶表示装置の層構成及び軸関係は、図６と同じである。ただしこの例では、上偏光板３０として、ポリビニルアルコール−ヨウ素系偏光子の両面にトリアセチルセルロースからなる透明保護フィルムが貼合されたものを用いている。この液晶表示装置につき、背面からバックライトを点灯して、比較例１と同様の方法で評価した。目視での観察結果を表１に、また等コントラスト曲線を図１４に示した。目視観察及び図１４の等コントラスト曲線から、この液晶表示装置は、比較例３及び比較例４のものに比べて、視野角による輝度変化が大幅に改善されていることが確認された。

［実施例４］
（ａ）複合偏光板の作製
光学補償フィルムの透明基材層側を接合面として、直線偏光板の吸収軸と光学補償フィルムの透明基材遅相軸が直交するように、ポリビニルアルコール系接着剤を介して直線偏光板と光学補償フィルムを貼合した以外は、実施例３の（ａ）と同様にして複合偏光板を作製した。

（ｂ）液晶表示装置の作製及び評価
液晶セル背面側の複合偏光板を上記（ａ）で作製したものに変えた以外は、実施例３の（ｂ）と同様にして液晶表示装置を作製した。この液晶表示装置の層構成及び軸関係は、図７と同じである。ただしこの例では、上偏光板３０として、ポリビニルアルコール−ヨウ素系偏光子の両面にトリアセチルセルロースからなる透明保護フィルムが貼合されたものを用いている。この液晶表示装置につき、背面からバックライトを点灯して、比較例１と同様の方法で評価した。目視での観察結果を表１に、また等コントラスト曲線を図１５に示した。目視観察及び図１５の等コントラスト曲線から、この液晶表示装置も、視野角による輝度変化が少なく、実施例３と同程度であることが確認された。

以上の比較例１〜４及び実施例１〜４における主な条件と目視観察の結果を、表１にまとめた。

また、各実施例及び比較例において、コントラスト１００が得られる傾斜角度（仰角）を方位角４５度毎に読み取り、結果を表２に示した。実施例のものは比較例に比べ、方位角４５度−２２５度方向、及び１３５度−３１５度方向の視野角が、総じて広くなっていることがわかる。

光学補償フィルムの積層状態を表す斜視図（Ａ）及び光学異方性層の屈折率楕円体を表す斜視図（Ｂ）である。 複合偏光板の積層状態を表す斜視図である。 液晶表示装置の積層状態を表す斜視図である。 比較例１及び３の液晶表示装置の層構成と軸関係を表す斜視図である。 比較例２及び４の液晶表示装置の層構成と軸関係を表す斜視図である。 実施例１及び３の液晶表示装置の層構成と軸関係を表す斜視図である。 実施例２及び４の液晶表示装置の層構成と軸関係を表す斜視図である。 比較例１の等コントラスト曲線である。 比較例２の等コントラスト曲線である。 実施例１の等コントラスト曲線である。 実施例２の等コントラスト曲線である。 比較例３の等コントラスト曲線である。 比較例４の等コントラスト曲線である。 実施例３の等コントラスト曲線である。 実施例４の等コントラスト曲線である。

符号の説明

１０……複合偏光板、
１１……透明基材、
１２……透明基材の遅相軸、
１３……正の一軸性でフィルム法線方向に光学軸を有する光学異方性層、
１５……光学補償フィルム、
１７……直線偏光板、
１８……直線偏光板の吸収軸、
２０……横電界方式液晶セル、
２１……電圧無印加時の液晶の長軸方向（配向方向）、
３０……上（前面側）偏光板、
３１……上（前面側）偏光板の吸収軸。

Claims (9)

1. フィルム面内で位相差を示す透明基材の片面に正の一軸性でフィルム法線方向に光学軸を有する光学異方性層が形成されている光学補償フィルムと、直線偏光板とが積層一体化されてなり、
   前記光学補償フィルムの光学異方性層側を接合面とする場合は、該光学補償フィルムを構成する透明基材の遅相軸と前記直線偏光板の吸収軸とがほぼ平行になっており、
   前記光学補償フィルムの透明基材側を接合面とする場合は、該透明基材の遅相軸と前記直線偏光板の吸収軸とがほぼ直交していることを特徴とする、
   広視野角複合偏光板。
2. フィルム面内で位相差を示す透明基材は、セルロース系樹脂フィルム、環状ポリオレフィン系樹脂フィルム及びポリカーボネート系樹脂フィルムから選ばれる透明樹脂フィルムが延伸されたものである請求項１に記載の広視野角複合偏光板。
3. 光学異方性層は、棒状の液晶性化合物を含む塗布層から形成される請求項１又は２に記載の広視野角複合偏光板。
4. 光学異方性層は、ネマチック液晶性化合物を含む塗布層から形成される請求項３に記載の広視野角複合偏光板。
5. 光学異方性層は、側鎖型液晶性高分子化合物の側鎖がフィルム法線方向に配向したものである請求項１又は２に記載の広視野角複合偏光板。
6. 直線偏光板は、偏光子の片面に透明保護フィルムが貼合されたものであり、その透明保護フィルムが貼合されていない偏光子面が光学補償フィルム側となるように前記光学補償フィルムと積層一体化されている請求項１〜５のいずれかに記載の広視野角複合偏光板。
7. 光学補償フィルムと直線偏光板との間に位相差フィルムが挟まれている請求項１〜６のいずれかに記載の広視野角複合偏光板。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の広視野角複合偏光板と横電界方式の液晶セルとを備えることを特徴とする、液晶表示装置。
9. 横電界方式の液晶セルの片面に、前記広視野角複合偏光板がその光学補償フィルム側で貼合され、その広視野角複合偏光板の外側にはバックライトが配置され、前記液晶セルの他方の面には前面側偏光板が貼合され、該前面側偏光板を構成する偏光子から液晶セルまでの間では、面内位相差及び厚み方向位相差がともにほぼ０である、請求項８に記載の液晶表示装置。

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