特許 5719343 複合構成偏光板セット及びこれを備えたＩＰＳモード液晶表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5719343

(24)【登録日】2015年3月27日

(45)【発行日】2015年5月20日

(54)【発明の名称】複合構成偏光板セット及びこれを備えたＩＰＳモード液晶表示装置

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/13363 20060101AFI20150430BHJP

   G02F 1/1335 20060101ALI20150430BHJP

   G02B 5/30 20060101ALI20150430BHJP

【ＦＩ】

   G02F1/13363

   G02F1/1335 510

   G02B5/30

【請求項の数】2

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2012-501924(P2012-501924)

(86)(22)【出願日】2010年3月18日

(65)【公表番号】特表2012-521578(P2012-521578A)

(43)【公表日】2012年9月13日

(86)【国際出願番号】KR2010001663

(87)【国際公開番号】WO2010110549

(87)【国際公開日】20100930

【審査請求日】2013年1月11日

(31)【優先権主張番号】10-2009-0025074

(32)【優先日】2009年3月24日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】503454506

【氏名又は名称】東友ファインケム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100100158

【弁理士】

【氏名又は名称】鮫島 睦

(74)【代理人】

【識別番号】100068526

【弁理士】

【氏名又は名称】田村 恭生

(74)【代理人】

【識別番号】100138863

【弁理士】

【氏名又は名称】言上 惠一

(72)【発明者】

【氏名】キム・ボンチョン

【審査官】 廣田 かおり

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−３０９１１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００６−５２１５７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−３１００６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３０９３８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２３３７５４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｆ １／１３３６３

Ｇ０２Ｆ １／１３３５

Ｇ０２Ｂ ５／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

上側偏光板と下側偏光板との間に液晶セルが配置された面内切替式液晶表示装置を製造する方法であって、
上から、第一保護フィルム、第一偏光子、及び第一位相差フィルムの順で積層し、前記第一位相差フィルムの遅相軸と前記第一偏光子の吸収軸をフィルムのＭＤ方向に存在させた状態で、ロール・ツ・ロール工程で接合することにより、前記第一位相差フィルムの遅相軸が前記第一偏光子の吸収軸と平行である上側偏光板を製造する工程と、
上から、第二位相差フィルム、第二偏光子、及び第二保護フィルムの順で積層し、前記第二位相差フィルムの遅相軸をフィルムのＴＤ方向に存在させ且つ前記第二偏光子の吸収軸をフィルムのＭＤ方向に存在させた状態で、ロール・ツ・ロール工程で接合することにより、前記第二位相差フィルムの遅相軸が前記第二偏光子の吸収軸と直交する下側偏光板を製造する工程と、
液晶セルの上側に前記上側偏光板を、前記液晶セルの下側に前記下側偏光板を各々積層させ、前記液晶セルの液晶配向方向を、隣接する前記第一位相差フィルムの遅相軸及び前記第二位相差フィルムの遅相軸と直交するように配置して面内切替式液晶表示装置を得る工程と、を含み、
前記第一位相差フィルムは、正面位相差値（Ｒ０）が５０〜２００ｎｍであり、屈折率比（ＮＺ）が−１〜−０.０１であり、
前記第二位相差フィルムは、正面位相差値（Ｒ０）が５０〜２５０ｎｍであり、屈折率比（ＮＺ）が−２〜−０.５であり、
前記第一位相差フィルムの正面位相差値（Ｒ０）と前記第二位相差フィルムの正面位相差値（Ｒ０）との和が２００〜３５０ｎｍであることを特徴とする面内切替式液晶表示装置の製造方法。

【請求項2】

前記液晶セルは、５８９ｎｍの波長で、位相差が３００〜３３０ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＩＰＳモード（面内切替式：In-Plane-Switching mode）液晶表示装置に適用時に、色の歪み現象の最小化とともに、広視野角の確保が可能な複合構成偏光板セット(coupled polarizing plate set)と、これを備えたＩＰＳモード液晶表示装置とに関する。

【背景技術】

【0002】

液晶表示装置（liquid crystal display; LCD）は一般的な画像表示装置として広く使われている。しかし、その様々な優れた特性にもかかわらず、短所として狭い視野角が指摘されていた。

【0003】

液晶表示装置のモードは、液晶の初期配列、電極構造及び液晶の物性によって分けられており、現在、最も多く使われている液晶表示装置のモードとしては、ツイステッドネマチック（ＴＮ）、垂直配向（ＶＡ）、面内スイッチング（ＩＰＳ）がある。さらに、電圧無印加の時に光を透過するか否かによって、ノーマルブラックモード又はノーマルホワイトモードに分類され、そして、液晶のドメイン及び初期配列によって、ＶＡモードはＰＶＡ（Patterned VA）モード、ＳＰＶＡ（Super PVA）モード及びＭＶＡ（Multidomain VA）モードに、ＩＰＳモードはＳ−ＩＰＳモード又はＦＦＳモードに分類される。

【0004】

ＩＰＳモードは、液晶分子が非駆動状態のときに、基板表面に実質的に水平で、且つ均一な配列を有する。よって、下側偏光板の透過軸と液晶分子の進相軸（Fast axis）との方向が正面で一致するとき、液晶の光学特性によって透過軸と液晶の進相軸との方向が斜め方向でも一致するので、光は、下側偏光板を通過した後に液晶を通過したとしても偏光状態が変化せず、もとの状態のまま液晶層を通過することができる。その結果、基板の上面と下面との上の偏光板の配列によって、非駆動状態において所定の暗状態(black state)を表示することができる。このようなＩＰＳモード液晶表示装置は、一般的に光学フィルムを使用しなくても広い視野角を得ることができるため、当然ながら透過率を保障しつつ、画面全体で均一な画質及び視野角を提供できるという長所を有する。従って、ＩＰＳモード液晶表示装置は１８インチ以上の高級ディスプレイで主に使われている。

【0005】

従来のＩＰＳモードを適用した液晶表示装置は、液晶が含まれている液晶セルの外側には光を偏光させるための偏光板が要求され、上記偏光板の片面又は両面には三酢酸セルロース（ＴＡＣ、Triacetate Cellulose）フィルムからなる保護フィルムが、偏光子（ＰＶＡ）を保護するために備えられる。この構成では、液晶が暗（Black）状態を表示する時に、下側偏光板に備えられた偏光子によって偏光された光は、三酢酸セルロースにより正面では楕円偏向されずに斜め方向では楕円偏光され、この楕円偏光された光は液晶セル内で偏光が増幅されて、その結果、光漏れ（光の透過）とともに光が多様な色を有する。

【0006】

さらに、近年では、ＩＰＳモード方式を用いた大型ＴＶなどの大型画像表示装置に対する需要により、広い視野角特性が要求されてきている。これにより、ＩＰＳモード液晶表示装置（ＩＰＳ−ＬＣＤ）では、広い視野角を確保するために、液晶セルとその液晶セルの一方の偏光板の偏光子（ＰＶＡ）との間に、ＴＡＣフィルムの代わりに等方性保護層を配置し、液晶セルと他方の偏光板の偏光子（ＰＶＡ）との間に、光学特性の異なる２つ以上の位相差層を積層させるか又は１枚のＺ軸配向（厚み方向配向）フィルムを積層させることにより、液晶表示装置を製造してきた。

【0007】

従来技術において、視野角補償のために提示されたＩＰＳ液晶表示装置の詳細な構成は次のとおりである。ＩＰＳモードを有する液晶表示装置の構造によれば、正面から見たときに、電圧無印加時の液晶の配向方向は垂直方向（９０°）であり、バックライト側の下側偏光板に含まれた偏光子の吸収軸は９０°であり、その偏光板と液晶セルとの間には等方性保護フィルムが位置する。また、視認側(display-sided)の（上側）偏光板に含まれた偏光子の吸収軸は０°であり、液晶セル側において、上記偏光子と液晶セルとの間に後述する光学フィルムが構成されている。

【0008】

ネガティブＣプレートとポジティブ二軸性プレートを備えた液晶表示装置［韓国特許出願第２００８−１１８５３１号］、ポジティブＡプレートとポジティブ二軸性プレートを備えた液晶表示装置［韓国特許出願第２００８−１１８５３２号］、ネガティブ二軸性プレートとポジティブ二軸性プレートを備えた液晶表示装置［韓国特許出願第２００８−１２３００２号］、ポジティブＡプレートとポジティブＣプレートを備えた液晶表示装置、ネガティブ二軸性プレートとポジティブＣプレートを備えた液晶表示装置、ポジティブＣプレートとネガティブ二軸性プレートを備えた液晶表示装置、ネガティブＡプレートとネガティブ二軸性プレートを備えた液晶表示装置［韓国特許出願第２００８−２７１０７号］、ポジティブ二軸性プレートとネガティブ二軸性プレートを備えた液晶表示装置［韓国特許出願第２００８−４３４１４号］、ネガティブＡプレートとネガティブＣプレートを備えた液晶表示装置［韓国特許出願第２００８−２１９０号］、ポジティブ二軸性プレートとネガティブＣプレートを備えた液晶表示装置［韓国特許出願第２００８−２６８３１号］、Ｚ軸配向とポジティブＣプレートを備えた液晶表示装置、１枚のＺ軸配向を含む液晶表示装置などがある。

【0009】

これらの構成は、大量生産に有利なロール・ツー・ロール(roll-to-roll)方式による製造が可能である。

【0010】

しかし、従来技術で提示されていた液晶表示装置は、液晶層の片面に光学的性質の異なる２層を積層して形成した位相差フィルム３枚型（下側等方性フィルム１枚＋上側位相差層２枚）の複合構成偏光板を使用するか、又は、製造工程で、収縮フィルムを使っているので経済性が低く、収縮工程が必ず含まれていて、そのため大面積を有するのが容易ではないＺ軸配向フィルムを使用していた。

【0011】

よって、従来技術では、３枚型の位相差フィルムが積層された複合構成偏光板を使用していたので薄型製品の製造が困難であり、液晶セルの両方の厚みが不均一なので温度や湿度の変化で曲がりが発生する可能性が高く、そして高価な位相差フィルムの使用で価格競争力が低いため高価なＩＰＳモード液晶表示装置への利用に限定されていた。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

本発明は、ＩＰＳモードにおいて、どの視角(視認方向：viewing direction)からの色の歪み現象も最小化するとともに、広視野角を確保するために、特定の光学特性を有するように設計された位相差フィルムを備えた複合構成偏光板セットと、このような複合構成偏光板セットを備え、ポアンカレ球上での偏光状態の分散の程度が少ないので、色の歪み現象を最小化して高品質の画像を提供でき、同時に広視野角の確保できる経済的な薄型ＩＰＳモード液晶表示装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明は、上から、保護フィルム、偏光子、及び第一位相差フィルムの順で積層された上側偏光板と、上から、第二位相差フィルム、偏光子、及び保護フィルムの順で積層された下側偏光板と、を含み、第一位相差フィルムは正面位相差値（又は面内位相差：in-plane retardation)（Ｒ０）が５０〜２００ｎｍで、屈折率比（ＮＺ）が−１〜−０.０１であり、第一の位相差フィルムの遅相軸が下側偏光板内の偏光子の吸収軸と平行であり、第二位相差フィルムは正面位相差値（Ｒ０）が５０〜２５０ｎｍであり、屈折率比（ＮＺ）が−２〜−０.５であり、第二位相差フィルムの遅相軸が下側偏光板内の偏光子の吸収軸と直交しており、第一位相差フィルムの正面位相差値（Ｒ０）と第二位相差フィルムの正面位相差値（Ｒ０）との和が２００〜３５０ｎｍである複合構成偏光板セットを提供する。

【0014】

また、本発明は、上記複合構成偏光板セットを備えた面内切替式（ＩＰＳモード）液晶表示装置を提供する。

【発明の効果】

【0015】

本発明による複合構成偏光板セットは、ＩＰＳモード液晶表示装置に用いられる場合、ポアンカレ球上の偏光状態の分散の程度が少ないので、視角による色の歪み現象の最小化が可能であるとともに、従来の３枚型の位相差フィルムを用いて達成される水準に匹敵する広視野角の確保が可能である。さらに、上側偏光板及び下側偏光板にそれぞれ１枚ずつだけの位相差フィルムによって広視野角を確保することができるため、薄型液晶表示装置を高歩留り（異物、不純物による不良率の減少）での大量生産を実現することができる。

【0016】

上述した本発明の目的、特徴及び利点は、添付の図面を伴って、当業者にとってより明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明に係るＩＰＳ液晶表示装置（ＩＰＳ-ＬＣＤ）の構造を示す斜視図である。

【図2】本発明に係る位相差フィルムの屈折率を説明するための模式図である。

【図3】本発明に係る位相差フィルムと偏光板の展開方向(unrolled direction)を説明するために製造過程での機械方向（ＭＤ）を示す模式図である。

【図4】本発明の座標系におけるΦ、θの表現を説明するための模式図である。

【図5】Φ＝４５゜、θ＝６０゜の視角において、本発明に係る第一位相差フィルム、液晶セル、第二位相差フィルムによる偏光状態の変化領域をポアンカレ球（Poincare Sphere）上に示す図である。

【図6】本発明の実施例１の全ての視角からの透過率をシミュレーションした結果である。

【図7】本発明に係る実施例１において、Φ＝４５゜、θ＝６０゜の視角での偏光状態の変化をポアンカレ球上に示す図である。

【図8】本発明に係る実施例１の３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの範囲の可視光線領域内で１０ｎｍ間隔の光に対する偏光状態を示す図である。

【図9】本発明に係る実施例１の暗状態における全ての視角での色座標を示す図である。

【図10】本発明の実施例２の全ての視角からの透過率をシミュレーションした結果である。

【図11】本発明に係る実施例２において、Φ＝４５゜、θ＝６０゜の視角で、５５０ｎｍの短波長での偏光状態の変化の範囲及び本発明の範囲に属するポアンカレ球上の偏光状態の範囲を示す図である。

【図12】本発明に係る実施例２の３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの範囲の可視光線領域内で１０ｎｍ間隔の光に対する偏光状態を示す図である。

【図13】本発明の実施例３の全ての視角からの透過率をシミュレーションした結果である。

【図14】本発明に係る実施例３において、Φ＝４５゜、θ＝６０゜の視角で、５５０ｎｍの短波長での偏光状態の変化の範囲及び本発明の範囲に属するポアンカレ球上の偏光状態の範囲を示す図である。

【図15】本発明に係る実施例３の３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの範囲の可視光線領域内で１０ｎｍ間隔の光に対する偏光状態を示す図である。

【図16】本発明の比較例１の全ての視角からの透過率をシミュレーションした結果である。

【図17】本発明に係る比較例１において、Φ＝４５゜、θ＝６０゜の視角で、５５０ｎｍの短波長での偏光状態の変化の範囲及び本発明の範囲に属するポアンカレ球上の偏光状態の範囲を示す図である。

【図18】本発明の比較例１の３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの範囲の可視光線領域内で１０ｎｍ間隔の光に対する偏光状態を示す図である。

【図19】本発明の比較例１の暗状態における全ての視角での色座標を示す図である。

【図20】本発明の比較例２の全ての視角からの透過率をシミュレーションした結果である。

【図21】本発明の比較例２の暗状態における全ての視角での色座標を示す図である。

【図22】本発明の比較例３の全ての視角からの透過率をシミュレーションした結果である。

【図23】本発明の比較例４の全ての視角からの透過率をシミュレーションした結果である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

本発明は、ＩＰＳモード液晶表示装置に用いた場合に、画像の鮮やかさとともに広視野角を確保するために、特定の光学特性を有するように設計された位相差フィルムを備えた複合構成偏光板セットと、この複合構成偏光板セットを備えたＩＰＳモード液晶表示装置に関する。

【0019】

本発明の複合構成偏光板セットは、上から、保護フィルム、偏光子、及び第一位相差フィルムの順で積層された下側偏光板と、上から、第二位相差フィルム、偏光子、及び保護フィルムの順で積層された下側偏光板とを含んでなる。

【0020】

第一位相差フィルムは、正面位相差値（又は面内位相差値：in-plane retardation)（Ｒ０）が５０〜２００ｎｍで、屈折率比（ＮＺ）が−１〜−０.０１の光学特性を有し、第二位相差フィルムは正面位相差値（Ｒ０）が５０〜２５０ｎｍで、屈折率比（ＮＺ）が−２〜−０.５である光学特性を有しており、第一位相差フィルムの正面位相差値（Ｒ０）と第二位相差フィルムの正面位相差値（Ｒ０）との和は２００〜３５０ｎｍである。また、第一位相差フィルムは、上側偏光板内の偏光子の吸収軸と平行な遅相軸を有し、第二位相差フィルムは下側偏光板内の偏光子の吸収軸と直交する遅相軸を有する。

【0021】

本発明において、位相差フィルムの光学特性は可視光線領域内の全波長に対して、下記の数式１〜３で定義される。

【0022】

光源の波長に対する言及がない場合は、波長５８９ｎｍの光に対する光学特性である。ここで、Ｎｘは、面内方向で屈折率が最大である軸方向の屈折率であり、Ｎｙは、面内方向でＮｘと垂直方向の屈折率であり、Ｎｚは、厚み方向の屈折率であり、それらは以下に説明するように図２に示される。

【0023】

【数1】

（ここで、Ｎｘ、Ｎｙは面内屈折率であってＮｘ≧Ｎｙであり、Ｎｚはフィルムの厚み方向で振動する光のの屈折率、ｄはフィルムの厚みを示す。）

【0024】

【数2】

（ここで、Ｎｘ、Ｎｙは位相差フィルムの面内屈折率であり、ｄはフィルムの厚みを示し、Ｎｘ≧Ｎｙである。）

【0025】

【数3】

（ここで、Ｎｘ、Ｎｙは面内屈折率であってＮｘ≧Ｎｙであり、Ｎｚはフィルムの厚み方向で振動する光の屈折率、ｄはフィルムの厚みを示す。）

【0026】

本明細書では、上記Ｒthは厚み方向の位相差(遅延:retardation)であり、厚み方向における面内平均屈折率との差を示すものであって、実質的な位相差と言えない参考値であり、上記Ｒ０は正面位相差(又は面内位相差値：in-plane retardation)であり、光がフィルムをノーマル方向（垂直方向）で通過したときの実質的な位相差である。

【0027】

また、ＮＺは屈折率比であり、位相差フィルムのプレートの種類を区分することができる。位相差フィルムのプレートの種類は、フィルムの面内方向に光軸（光は位相差が存在せずに伝搬する）を有するＡプレート、面と垂直方向の光軸を有するＣプレート、及び光軸が２つ存在する場合は二軸性プレートと呼ばれる。

【0028】

具体的に、ＮＺ＝１の場合は、屈折率はＮｘ＞Ｎｙ＝Ｎｚの関係を満たし、「ポジティブＡプレート（POSITIVE A PLATE）」と呼ばれ、１＜ＮＺの場合は、屈折率はＮｘ＞Ｎｙ＞Ｎｚを満たし、「ネガティブ二軸性Ａプレート（NEGATIVE BIAXIAL A PLATE）」と呼ばれ、０＜ＮＺ＜１の場合は、屈折率はＮｘ＞Ｎｚ＞Ｎｙの関係を有し、「Ｚ軸配向フィルム」と呼ばれ、ＮＺ＝０の場合は、屈折率はＮｘ＝Ｎｚ＞Ｎｙの関係を有し、「ネガティブＡプレート（NEGATIVE A PLATE）」と呼ばれ、ＮＺ＜０の場合は、屈折率はＮｚ＞Ｎｘ＞Ｎｙの関係を有し、「ポジティブ二軸性Ａプレート（POSITIVE BIAXIAL A PLATE）」と呼ばれ、ＮＺ＝∞の場合は、屈折率はＮｘ＝Ｎｙ＞Ｎｚの関係を有し、「ネガティブＣプレート（NEGATIVE C PLATE）」と呼ばれ、ＮＺ＝−∞の場合は、屈折率はＮｚ＞Ｎｘ＝Ｎｙの関係を有し、「ポジティブＣプレート（POSITIVE C PLATE）」と呼ばれる。

【0029】

しかし、上記の理論的定義に完璧に一致するＡプレート及びＣプレートを作ることは実際の工程では不可能である。そのため、一般的な工程では、Ａプレートの場合は屈折率比のおよその範囲を設定し、Ｃプレートの場合は正面位相差の範囲内の所定値を設定することにより、ＡプレートとＣプレートとを区分している。この所定値の設定は、延伸に依存して異なる屈折率を有するすべての他の材料への適用では限られている。よって、本発明の上側及び下側偏光板に含まれる位相差フィルムは、屈折率等方性によるプレート（偏光板）の種類ではなく、プレートの光学特性であるＮＺ、Ｒ０及びＲthなどを数値として示している。

【0030】

これらの位相差フィルムは、延伸によって位相差を与えられるが、そのうちで、延伸方向に増加した屈折率を有するフィルムは、「正（＋）の屈折率特性」を有しており、延伸方向に減少した屈折率を有するフィルムは、「負（−）の屈折率特性」を有している。正（＋）の屈折率特性を有する位相差フィルムは、三酢酸セルロース（ＴＡＣ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）及びポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）からなる群から選ばれたもので製造することができ、負（−）の屈折率特性を有する位相差フィルムは、具体的には変性ポリスチレン（ＰＳ）又は変性ポリカーボネート（ＰＣ）で製造することができる。

【0031】

また、位相差フィルムに光学特性を与える延伸方法は、固定端延伸と自由端延伸に分けられ、ここで固定端延伸とは、フィルムを延伸する間に延伸する方向以外の長さを固定する方式であり、自由端延伸とは、フィルムを延伸する間に延伸方向以外の方向に対して自由度を付与する方式である。一般的に、フィルムを延伸すると、延伸方向以外の方向は収縮するが、Ｚ軸配向フィルムは、延伸以外に特定の収縮工程が要求される。

【0032】

図３は巻いた状態の原料フィルムの方向を示すものであって、巻いたフィルムの展開方向(unrolled direction)をＭＤ（機械方向：Machine Direction）方向と呼び、これに垂直な方向をＴＤ（横断方向：Transverse Direction）方向と呼ぶ。このとき、工程でフィルムをＭＤ方向の延伸を自由端延伸と呼び、ＴＤ方向の延伸を固定端延伸と呼ぶ。

【0033】

（１次工程だけを適用したとき）延伸方法によってＮＺとプレートの種類を整理すると、ポジティブＡプレートは、正（＋）の屈折率特性を有するフィルムを自由端延伸して製造することができ、ネガティブ二軸性Ａプレートは、正（＋）の屈折率特性を有するフィルムを固定端延伸して製造することができ、Ｚ軸配向フィルムは、正（＋）の屈折率特性又は負（−）の屈折率特性を有するフィルムを、自由端延伸した後に固定端収縮させて製造することができ、ネガティブＡプレートは、負（−）の屈折率特性を有するフィルムを自由端延伸して製造することができ、そしてポジティブ二軸性Ａプレートは、負（−）の屈折率特性を有するフィルムを固定端延伸して製造することができる。

【0034】

上記延伸方法以外の追加工程を適用することにより、遅相軸（Slow Axis）の方向、位相差値(phase difference)及びＮＺの値を制御することができ、この追加工程は当分野において一般的に適用されている工程であれば特に限定されない。

【0035】

本発明の複合構成偏光板セットは、上から、保護フィルム、偏光子、第一位相差フィルムの順で積層された上側偏光板と、上から、第二位相差フィルム、偏光子、保護フィルムの順で積層された下側偏光板とからなる。

【0036】

第一位相差フィルムは、正面位相差値（Ｒ０）が５０〜２００ｎｍで、屈折率比（ＮＺ）が−１〜−０.０１であり、第二位相差フィルムは、正面位相差値（Ｒ０）が５０〜２５０ｎｍで、屈折率比（ＮＺ）が−２〜−０.５である。

【0037】

本発明に係る第一及び第二位相差フィルムは、それらの位相差フィルムを含むＩＰＳ液晶表示装置の広視野角の確保とともに、全ての視角において色の歪み現象を最小化するために、図５に示すように、ポアンカレ球上での偏光状態が赤色円の内側の領域内で変化するような光学特性を有していなければならない。この構成では、赤色円は、Φ＝４５゜、θ＝６０゜の視角(visual angle)で５５０ｎｍの短波長の光が、下側偏光子を通過したときのポアンカレ球上での偏光状態から、上側偏光板の吸収軸に光が最大に吸収される偏光状態までの距離で規定された半径を有する。

【0038】

従って、第一及び第二位相差フィルムは、赤色円の内側の領域を維持するために、一方の位相差フィルムの光学特性を他方の位相差フィルムに対して調節して、偏光状態を制御する。本発明は、赤色円の内側の領域内にすべての偏光状態が維持されるように、第二位相差フィルムに対して、第一位相差フィルムを選択して使用する。

【0039】

具体的に図５を参考して説明すると、第二位相差フィルムの正面位相差値（Ｒ０）の下限(minimum limit)である５０ｎｍは、位相差フィルムの製造工程で高歩留りを達成可能な値であって、このとき、本発明の目的（赤色円）を満たす液晶表示装置の最小屈折率比（ＮＺ）は−２（赤色円の４番）である。以後、屈折率比（ＮＺ）が−２から増加して−０.７になるまでは、赤色円と接点が生じ、そのときの最大正面位相差値は２５０ｎｍである（赤色円の３、２及び１番）。また、屈折率比（ＮＺ）が−０.７を超過する場合には、円との接点が生じないが、液晶セルとの補償条件を満たすためには右円偏光が生じない−０.５未満を維持しなければならず、この場合、正面位相差値は、ポアンカレ球上での第二位相差フィルムによる偏光状態が上半球［Ｓ３が正（＋）］に入らない範囲である２５０ｎｍを維持しなければならない。

【0040】

結果的に、図５に示すように第一位相差フィルムは本発明での使用に選ばれ、その偏光状態は、ポアンカレ球上での偏光状態の最大変化領域（赤色）内で第二位相差フィルムの光学特性によって決定された偏光状態［赤色１、２、３及び４番］と液晶［青色１、２、３及び４番］とを通過するときに、本発明の補償条件を満たすことができ、黒色Ｆ点に近接する。黒色Ｆ点に近接することができる光学特性を有するものであれば第一位相差フィルムとして使用可能であるが、ポアンカレ球上へのシミュレーションを容易に行うために、屈折率比（ＮＺ）は−１〜−０.０１の範囲内に維持するのが好ましく、このような屈折率比の範囲内でＦ点に近接することができる正面位相差値（Ｒ０）は５０〜２００ｎｍである。

【0041】

上記で提示された光学特性を満たすものであれば上記第一位相差フィルム及び第二位相差フィルムとして使用可能であるが、第一位相差フィルムは、負（−）の屈折率特性を有するフィルムを１回以上の固定端延伸を適用し、そして遅相軸の方向がＭＤ方向に存在するように、ＭＤ方向よりＴＤ方向での延伸を多く適用して製造されるのが好ましい。これはロール・ツー・ロール工程に適用するためであり、その工程中に上側偏光板の吸収軸がＭＤ方向にある。よって、第一位相差フィルムの遅相軸はＭＤ方向に維持されなければならない。また、上記第二位相差フィルムは、負（−）の屈折率特性を有するフィルムを１回以上の固定端延伸を適用し、そして遅相軸の方向がＴＤ方向に存在するように、ＴＤ方向よりＭＤ方向での延伸を多く適用して製造される。これはロール・ツー・ロール工程に容易に適用するためであり、その工程中に下側偏光板の偏光子の吸収軸がＭＤ方向にある。よって、第二位相差フィルムの遅相軸はＴＤ方向に維持されなければならない。

【0042】

上記第一位相差フィルムは、その遅相軸が上側偏光板内の偏光子の吸収軸と平行になるように配置され、第二位相差フィルムは、その遅相軸が下側偏光板内の偏光子の吸収軸と直交するように配置される。

【0043】

一方、液晶と位相差フィルムを含む大抵の光学系は光源の波長によって位相差（単位：ラジアン）が異なるので、光学系を通過した後の偏光状態は波長によって変わる。大抵の光学系は、短波長で位相差（単位：ラジアン）が大きく、長波長で位相差（単位：ラジアン）が小さいことから、短波長での偏光状態の変化は長波長より大きく、よって分散性が発生する。分散性は視角による色の歪み現象を起こすので、液晶表示装置の画質に影響を及ぼす。本発明は、分散性を制御して色の歪み現象を最小化したものであって、このような分散性をポアンカレ球上での偏光状態の変化を通じて制御する。

【0044】

液晶の配向方向と位相差フィルムの遅相軸の方向はポアンカレ球上での偏光状態の変化方向を示す。液晶の配向方向と位相差フィルムの遅相軸の方向が水平であれば、これらの偏光状態が同じ偏向になって光の分散性が大きくなり、またそれらが直交していれば、これらの偏光状態が反対方向の偏向になって分散性が抑制される。分散性が大きくなるということは、視角による色の変化が大きくなるということであり、この場合、色の歪み現象が発生することになるので、分散性は可能な限り小さいのが有利である。本発明では、液晶の配向方向と位相差フィルムの遅相軸の方向が直交しており、これらの偏光状態が反対方向の偏向になるので、軸が水平の場合に比べて分散性が小さい。

【0045】

また、液晶の配向方向と位相差フィルムの遅相軸とによる偏光状態の変化が互いに反対方向である場合、第一位相差フィルムの正面位相差値と第二位相差フィルムの正面位相差値との和を液晶の位相差値の範囲と類似範囲内に維持すれば、より優れた分散性の抑制効果を得ることができる。正面位相差値は、各視角での偏光状態の変化に影響を与える因子であるので、正面位相差値の範囲を液晶と類似範囲内に限定することで光の分散性を最小化することができる。具体的に、本発明で用いられる液晶の位相差（△ｎ×ｄ）が、５８９ｎｍの波長において３００〜３３０ｎｍの範囲にあるので、第一位相差フィルムの正面位相差値と第二位相差フィルムの正面位相差値との和を上記の３００〜３３０ｎｍの範囲に維持すれば、分散性は最小化される。しかし、本発明は広視野角の確保とともに分散性を最小化することに目的があるので、これらの目的を同時に満たすためには第一位相差フィルムと第二位相差フィルムの正面位相差値の和を２００〜３５０ｎｍにすべきである。

【0046】

一般的に位相差フィルムは入射される波長によって異なる位相差値を有する。短波長で大きい位相差値を有し、長波長で小さい位相差値を有するが、このような特性を有する位相差フィルムを、正波長分散性を有する位相差フィルムと呼ぶ。また短波長で小さい位相差値を有し、長波長で大きい位相差値を有するフィルムを、逆波長分散性を有する位相差フィルムと呼ぶ。このような位相差フィルムの分散性は、当分野において一般的に使われている７８０ｎｍの光源に対する位相差値と、３８０ｎｍの光源に対する位相差値との比で示す。参考までに、全ての波長に対して同じ偏光状態にすることができる完璧な逆波長分散性を有する位相差フィルムの場合は、[Ｒ０（３８０ｎｍ）/Ｒ０（７８０ｎｍ）]＝０.４８７２の値を有する。

【0047】

本発明は、分散性に関係なく全ての位相差フィルムを使用可能であるが、上側偏光板の偏光子を通過する直前の偏光状態の波長依存性を少なくするためには［Ｒ０（３８０ｎｍ）/Ｒ０（７８０ｎｍ）]＞１の位相差フィルムを使用するのが好ましい。具体的に、上記上側偏光板の偏光子を通過する直前の偏光状態の波長依存性が少ないということは、暗状態で視角による色の変化が小さいということを意味する。このような光学特性を満たす材料であれば、本発明に適用可能である。

【0048】

上側偏光板及び下側偏光板の偏光子の上には、延伸と染色を通じて偏光機能が与えられた偏光子であるポリビニルアルコール（ＰＶＡ）層が位置し、下側偏光板のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）層の上と上側偏光板のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）層の上には、液晶セルと対向する側に、それぞれ保護フィルムが位置されている。上記上側及び下側偏光板は当分野において一般的に適用されている工程で製造することができ、具体的にはロール・ツー・ロール（Roll-To-Roll）工程、シート・ツー・シート（Sheet-to-Sheet）工程を適用することができる。歩留り及び製造工程上の効率性などを考慮して、ロール・ツー・ロール工程を適用するのが好ましく、特にＰＶＡ偏光子の吸収軸の方向が常にＭＤ方向に固定されるので、この適用が効果的である。

【0049】

この構成では、下側偏光板の保護フィルム及び上側偏光板の保護フィルムでは、屈折率差による光学的特性が視野角に影響を及ぼさないので、本発明では屈折率が特に制限されない。上記上側及び下側偏光板の保護フィルムの材料としては、当分野において一般的に使われているものを適用することができ、具体的には三酢酸セルロース（ＴＡＣ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）及びポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）からなる群から選ばれたものを使用することができる。

【0050】

また、本発明は、上記複合構成偏光板セットを備えた面内切替式（ＩＰＳモード）液晶表示装置に関するものである。上記上側偏光板の吸収軸は下側偏光板内の偏光子の吸収軸と直交している。

【0051】

液晶セルは電圧無印加状態で液晶配向が９０゜であるＩＰＳ液晶であり、下記の数式４で定義されるパネル位相差値（△ｎ×ｄ）が、５８９ｎｍの波長において３００ｎｍ〜３３０ｎｍの範囲であり、本発明の構成において、約３１０〜３２０ｎｍであるのが好ましい。これはＩＰＳ−ＬＣＤパネルに電圧印加時、下側偏光板を通過した後に水平方向に線偏光された光が、液晶セルを通過した後に垂直方向に線偏光されて明状態(white state)になるためには、ＩＰＳ−ＬＣＤパネルの液晶セルの位相差値が、波長５８９ｎｍ（人間が感じる最も明るい単色光）の半波長にならなければならないためである。このとき、白色（White Color）になるように、半波長より少し長いか、少し短くなるように調節することができる。

【0052】

【数4】

（ここで、ｎｅは液晶の異常光線屈折率(extraordinary ray refractive index)、ｎｏは常光線屈折率(ordinary ray refractive index)、ｄはセルギャップを示す。△ｎ、ｄはベクトルではなくスカラーである。）

【0053】

本発明の液晶表示装置は、暗（Black）状態では、全方位からの光の最大透過率が０.２％以下、好ましくは０.０５％以下の光学補償を有する。

【0054】

本発明において、斜め方向(inclined surface)の補償原理は、ポアンカレ球（Poincare Sphere）上に各光学層を通過したときの偏光状態の変化を示すことで理解することができる。図７は、Φ＝４５゜、θ＝６０゜の視角での、本発明に係る液晶表示装置の偏光状態を示すものである。具体的に、Φ方向の面を、正面のΦ＋９０゜の軸の周りで視認側にθだけ回転させたときに、正面方向から出る光に対する偏光状態の変化をポアンカレ球上に示したものである。ポアンカレ球上で、Ｓ３軸の座標が正（＋）を示すときに右円偏光を示し、ここで右円偏光とは、とある偏光水平成分をＥｘ、偏光垂直成分をＥｙとしたときに、光のＥｘ成分のＥｙ成分に対する位相の遅れ（位相遅延）が０より大きく、半波長より小さいことを言う。また、本発明に係る液晶表示装置は、Φ＝４５゜、θ＝６０゜の視角で５５０ｎｍの短波長の光が各光学層を通過するときに、ポアンカレ球上でのそれぞれの偏光状態は、光が下側偏光板内の偏光子を通過した後の偏光状態から、上側偏光板の吸収軸に光が最大限に吸収される偏光状態までの距離を半径とした円の内側で変化する。これは図５に示した赤色円の内側の領域であり、各偏光状態のいずれか１つでもこの範囲から外れる場合には、本発明が目的とする全視角からの透過率の具現は可能であるが、視角による色の変化が非常に大きくなり、斜め方向での液晶表示装置の色が歪曲される。

【0055】

図１は本発明に係るＩＰＳモード液晶表示装置の基本構造を示す斜視図であって、これを以下に説明する。

【0056】

本発明に係るＩＰＳモード液晶表示装置は、バックライトユニット４０側から下側偏光板１０、ＩＰＳ液晶セル３０及び上側偏光板２０で構成されている。上記下側偏光板１０は、上から、第二位相差フィルム１４、偏光子１１、及び保護フィルム１３の順で積層され、上側偏光板２０は、上から、保護フィルム２３、偏光子２１、及び第一位相差フィルム２４の順で積層される。上側偏光板の偏光子２１と下側偏光板の偏光子１１の吸収軸２２、１２は互いに直交しており、下側偏光板の偏光子１１の吸収軸１２は正面から見たときに垂直方向に位置しなければならない。

【0057】

具体的に、バックライトユニットから近い下側偏光板の吸収軸が垂直方向であると、下側偏光板を通過した光は水平方向に偏光され、パネルの電圧が印加された液晶セルを通過して明状態になったときに、光は垂直方向に進んで、吸収軸が水平方向である視認側の上側偏光板を通過する。このとき、視認側で吸収軸が水平方向である偏光サングラス（偏光サングラスの吸収軸は水平方向）を掛けている人も、液晶表示装置から出た光を認知することができる。もしバックライトユニットから近い下側偏光板の吸収軸が水平方向である場合には、偏光サングラスを掛けた人には画像が見えなくなる。

【0058】

また、大型の液晶表示装置の場合、視認側で画像がよく見えるようにするためには、人間の主視野角(main visual angle)は垂直方向より水平方向が広いことを考慮して、広告用などの特殊目的の液晶表示装置を除いた一般的な液晶表示装置では４:３タイプ又は１６:９タイプで製作されるのである。従って、視認側から見たとき、下側偏光板の吸収軸は垂直方向に、上側偏光板の吸収軸は平行方向に位置する。

【0059】

上側偏光板では、第一位相差フィルム２４の遅相軸２５と偏光子２１の吸収軸２２は互いに平行に配置され、下側偏光板では、第二位相差フィルム１４の遅相軸１５と偏光子１１の吸収軸１２は互いに直交するように配置される。

【0060】

本発明の視野角補償の効果はポアンカレ球を通じて説明することができる。ポアンカレ球は特定視角における偏光状態の変化を表現するのにとても有用な方法であるため、ポアンカレ球は、偏光を利用して画像を表示する液晶表示装置の中を特定視角に沿って進行する光が、液晶表示装置の内部のそれぞれの光学素子を通過するときの偏光状態の変化を示すことができる。本発明において「特定視角」とは、図４に示した半円座標系でΦ＝４５゜、θ＝６０゜の方向であり、この方向に出る光の偏光状態の変化を全波長に対してポアンカレ球上に示すことで波長分散性を確認することができる。

【0061】

以下、上記構成において、電圧非印加時の全視野角における暗状態の具現に対する効果を、実施例と比較例を通して記述する。本発明は下記の実施例によってより理解しやすくなるが、下記の実施例は本発明の単なる例示を提供するものであり、添付された特許請求の範囲によって請求される保護範囲を制限するものではない。

【0062】

＜実施例＞
下記の実施例１〜実施例３、及び比較例１〜比較例４では、ＬＣＤシミュレーションシステムであるＴＥＣＨ ＷＩＺ ＬＣＤ １Ｄ（サナイシステム社、韓国）を用いたシミュレーションを通して広視野角の効果を比べた。

【実施例1】

【0063】

＜実施例１＞
本発明に係る各光学フィルム、液晶セル及びバックライトなどの実測データを、図１に示すような積層構造と共に、ＴＥＣＨ ＷＩＺ ＬＣＤ １Ｄ（サナイシステム、韓国）に使用した。図１の構造を以下に具体的に説明する。

【0064】

バックライトユニット４０側から、下側偏光板１０と、電圧無印加状態で視認側の正面から見たときに液晶配向が９０゜であるＩＰＳモード液晶セル３０と、上側偏光板２０とが配置され、ここで上記下側偏光板１０は、バックライトユニット４０側から、保護フィルム１３、偏光子１１及び第二位相差フィルム１４を積層して構成され、上側偏光板２０は、ＩＰＳモード液晶セル３０側から、第一位相差フィルム２４、偏光子２１、及び保護フィルム２３を積層して構成した。

【0065】

液晶セルはＬＧ Ｄｉｓｐｌａｙ社製の４２インチパネルＬＣ４２０ＷＵ５に適用されたものを使用した。

【0066】

一方、本発明の実施例で使われたそれぞれの光学フィルム及びバックライトは、下記のような光学的物性を有している。

【0067】

まず、下側偏光板１０及び上側偏光板２０の偏光子１１、２１は延伸されたＰＶＡをヨウ素で染色して偏光子機能を付与しており、このような偏光子の偏光性能は、３７０〜７８０ｎｍの可視光線領域では、視感度の偏光度(luminance degree of polarization)９９.９％以上、視感度のグループ透過率(luminance group transmittance)４１％以上である。視感度の偏光度と視感度のグループ透過率は、波長による透過軸の透過率をＴＤ（λ）、波長による吸収軸の透過率をＭＤ（λ）、ＪＩＳ Ｚ ８７０１：１９９９に定義された視感度の補償値(luminance compensation value)を

としたとき、下記の数式５〜９で定義される。ここで、Ｓ（λ）は光源スペクトラムであり、光源はＣ光源である。

【0068】

【数5】

【0069】

【数6】

【0070】

【数7】

【0071】

【数8】

【0072】

【数9】

【0073】

各フィルムの方向による内部屈折率の差によって生じる光学特性について、５８９.３ｎｍの光源で、第一位相差フィルム２４は、正面位相差（Ｒ０）が１５０ｎｍ、屈折率比（ＮＺ）が−０.１であるものを、第二位相差フィルム１４は、正面位相差（Ｒ０）が７０ｎｍ、屈折率比（ＮＺ）が−１.２であるものを使用した。このとき、上側偏光板２０中で偏光子２１の吸収軸２２と第一位相差フィルム２４の遅相軸２５は平行であり、下側偏光板１０中で偏光子１１の吸収軸１２と第二位相差フィルム１４の遅相軸１５は直交している。上記第一位相差フィルム２４の正面位相差（Ｒ０）と第二位相差フィルム１４の正面位相差（Ｒ０）との和は２２０ｎｍであった。

【0074】

上記第一位相差フィルム２４及び第二位相差フィルム１４は、２枚のポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）間に負の屈折率特性を有するポリスチレン（ＰＳ）層が配置されるように３重共押出した後、延伸を通じて位相差フィルム（I-Film、Optes社製、日本）を順次に配置させた。

【0075】

また、上側偏光板１０及び下側偏光板２０の外側の保護フィルム１３、２３として、入射光５８９.３ｎｍに対してＲthが５０ｎｍである光学特性を有する三酢酸セルロース（ＴＡＣ）を使用した。バックライトユニット４０としては、３２インチＴＶ ＬＣ３２０ＷＸ４ モデル（LG. PHILIPS LCD社製）に搭載された実測データを使用した。

【0076】

上記の光学素子を図１に示すように積層した後、全方位からの光の透過率のシミュレーションを実施した結果を図６に示す。図６は、暗（BLACK）状態を画面に表示したときの、全方位からの光の透過率の分布を示したものであり、スケール上の範囲は透過率０％〜０.２％であり、暗状態を表示したときに透過率０.０２％を超過した部分は赤色、透過率が低い部分は青色で表示する。このとき、中央の青色範囲が広いほど、広視野角の確保が可能であることが確認できた。これは、ポアンカレ球上の偏光状態の変化が、光が最大に漏れる（透過する）視角（Φ＝４５゜、θ＝６０゜の方向）で、図７に示されているからである。

【0077】

上記実施例１では、視角Φ＝４５゜、θ＝６０゜の方向で、５５０ｎｍの短波長の光に対する偏光状態の変化を図７に示した。上記図７で、右側(right)の出発点である第一の偏光状態１は下側偏光板の偏光子を通過したときの偏光状態であり、第二の偏光状態２は下側偏光板の第二位相差フィルムを通過したときの偏光状態、第三の偏光状態３は液晶セルを通過したときの偏光状態、第四の偏光状態４は上側偏光板の第一位相差フィルムを通過したときの偏光状態である。実施例１では、上記条件下での層の全ての偏光状態が赤色円内に入ることから、本発明の範囲内に入ることになる。

【実施例2】

【0078】

＜実施例２＞
上記実施例１と同様に構成されるが、第一位相差フィルム２４は、正面位相差（Ｒ０）が１００ｎｍ、屈折率比（ＮＺ）が−０.１であるものを、第二位相差フィルム１４は、正面位相差（Ｒ０）が１５０ｎｍ、屈折率比（ＮＺ）が−０.７であるものを使用した。上記第一位相差フィルム２４の正面位相差（Ｒ０）と第二位相差フィルム１４の正面位相差（Ｒ０）との和は２５０ｎｍであった。

【0079】

全方位からの光の透過率のシミュレーションを実施した結果、図１０に示すような結果を得た。図１０は、暗（BLACK）状態を画面に表示したときの、全方位からの光の透過率分布を示したものであって、スケール上の範囲は透過率０％〜０.２％であり、暗状態を表示したときに透過率０.０２％を超過した部分は赤色、透過率が低い部分は青色で表示する。このとき、中央の青色範囲が広いほど広視野角の確保が可能であることが確認できた。これは、ポアンカレ球上の偏光状態の変化が、光が最大に漏れる（透過する）視角（Φ＝４５゜、θ＝６０゜の方向）で、図１１に示されているからである。

【0080】

上記実施例２において、視角Φ＝４５゜、θ＝６０゜の方向で、５５０ｎｍの短波長の光に対する偏光状態の変化を図１１に示した。上記図１１で右側の出発点である第一の偏光状態は下側偏光板の偏光子を通過したときの偏光状態であり、第二の偏光状態は下側偏光板の第二位相差フィルムを通過したときの偏光状態であり、第三の偏光状態は液晶セルを通過したときの偏光状態であり、第四の偏光状態は上側偏光板の第一位相差フィルムを通過したときの偏光状態である。

【0081】

また、上記実施例２による液晶表示装置の３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの範囲の可視光線領域内で１０ｎｍ間隔の光に対する偏光状態を図１２に示した。

【0082】

このように、実施例２から、本発明による効果を具現するためには図１１のように５５０ｎｍの短波長での偏光状態は、本明細書内に記述した範囲を有するポアンカレ球上の円（赤色円）内で変化されなければならないことが確認できた。

【0083】

上記実施例１及び実施例２に係る図７及び図１１における５５０ｎｍの光源に対する偏光状態の変化のように、偏光状態の変化が赤色円内に入ることを満たす第一及び第二位相差フィルムの光学条件は、数学的に無数ある。即ち、本発明の第一及び第二位相差フィルムには、本発明で提示した特定の光学特性を満たしながら、これらを適用した液晶表示装置の偏光状態の変化が下側偏光板の偏光子を通過した後の偏光状態から上側偏光板の吸収軸に光が最大限に吸収される偏光状態までの距離を半径とした円の内側に入るものであれば、全て使用可能である。

【実施例3】

【0084】

＜実施例３＞
上記実施例１と同様に構成されるが、第一位相差フィルム２４は、正面位相差（Ｒ０）が５０ｎｍ、屈折率比（ＮＺ）が−０.１であるものを、第二位相差フィルム１４は、正面位相差（Ｒ０）が２５０ｎｍ、屈折率比（ＮＺ）が−０.７であるものを使用した。上記第一位相差フィルム２４の正面位相差（Ｒ０）と第二位相差フィルム１４の正面位相差（Ｒ０）のと和は３００ｎｍであった。

【0085】

全方位からの光の透過率のシミュレーションを実施した結果、図１３に示すような結果を得た。図１３は、暗（BLACK）状態を画面に表示したときの、全方位からの光の透過率分布を示したものであって、スケール上の範囲は透過率０％〜０.２％であり、暗状態を表示したときに透過率０.２％を超過した部分は赤色、透過率が低い部分は青色で表示される。このとき、中央の青色範囲が広いほど広視野角の確保が可能であることが確認できた。これは、ポアンカレ球上の偏光状態の変化が、光が最大に漏れる（透過する）視角（Φ＝４５゜、θ＝６０゜の方向）で、図１４に示されているからである。

【0086】

上記実施例３において、視角Φ＝４５゜、θ＝６０゜の方向で、５５０ｎｍの短波長の光に対する偏光状態の変化を図１４に示した。上記図１４で右側の出発点である第一の偏光状態は下側偏光板の偏光子を通過したときの偏光状態であり、第二の偏光状態は下側偏光板の第二位相差フィルムを通過したときの偏光状態であり、第三の偏光状態は液晶セルを通過したときの偏光状態であり、第四の偏光状態は上側偏光板の第一位相差フィルムを通過したときの偏光状態である。

【0087】

また、上記実施例３による液晶表示装置の３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの範囲の可視光線領域内で１０ｎｍ間隔の光に対する偏光状態を図１５に示した。

【0088】

このように、実施例３から、本発明による効果を具現するためには図１４のように５５０ｎｍの短波長での偏光状態は、本明細書内に記述した範囲を有するポアンカレ球上の円（赤色円）内で変化されなければならないことが確認できた。

【0089】

＜比較例１＞
上記実施例１と同様に構成されるが、液晶表示装置は、正面位相差（Ｒ０）が６０ｎｍ、屈折率比（ＮＺ）が−１.３であるポジティブ二軸性Ａプレート、正面位相差（Ｒ０）が７０ｎｍ、屈折率比（ＮＺ）が１.７であるポジティブ一軸性Ａプレート、偏光子及び保護フィルムを積層して形成した上側偏光板と、正面位相差（Ｒ０）が０ｎｍであり、厚み方向位相差（Ｒth）が０ｎｍである等方性保護層、偏光子及び保護フィルムを積層して形成した下側偏光板と、を積層して製造された。この構成では、ポジティブ一軸性Ａプレートとポジティブ二軸性Ａプレートの各遅相軸（Slow Axis）は、偏光板内の偏光子の吸収軸と平行である。

【0090】

上記ＩＰＳ液晶表示装置の全方位からの光の透過率のシミュレーションを実施した結果、図１６に示すような結果を得た。

【0091】

上記比較例１において、視角Φ＝４５゜、θ＝６０゜の方向における５５０ｎｍの短波長の光に対する偏光状態の変化を図１７に示した。上記図１７で、右側の出発点である第一の偏光状態は下側偏光板の偏光子を通過したときの偏光状態であり、第二の偏光状態は下側偏光板の第二位相差フィルムを通過したときの偏光状態であり、第三の偏光状態は液晶セルを通過したときの偏光状態であり、第四の偏光状態は上側偏光板の第一位相差フィルム（ＮＺ＝−１．３のポジティブ二軸性Ａプレート）を通過したときの偏光状態であり、第五の偏光状態は上側偏光板の２つ目の第一位相差フィルム（ＮＺ＝１．７のポジティブ一軸性Ａプレート）を通過した時の偏光状態である。

【0092】

また、上記実施例１及び比較例１による液晶表示装置の３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの範囲の可視光線領域内で１０ｎｍ間隔の光に対する偏光状態を図８と図１８に示した。一般的に、上側偏光板を通過する直前の偏光状態が各波長で全て等しく、液晶ディスプレイは視角による色の変化が少なく、それなのでこの可視光線領域内の全波長に対するポアンカレ球上の偏光状態の分散程度で色の変化を予測することができる。即ち、実施例１の図８と比較例１の図１８を比較すると、色の分散程度は実施例１の方が小さく、色の変化が少ないことが分かる。

【0093】

色の変化を具体的に確認するために、実施例１及び比較例１の液晶表示装置についてブラック状態での全視角の色座標（CIE 1931、XY）を図９及び図１９に示した。図９及び図１９のように、本発明に係る実施例１の色の変化は、既存のＩＰＳ液晶表示装置である比較例１に比べて、顕著に少ないことが確認できた。

【0094】

このように、実施例１から、本発明による効果を具現するためには、図７のように、５５０ｎｍの短波長での偏光状態は本明細書内に記述した範囲を有する円（赤色円）内で変化されなければならないことが確認できた。

【0095】

＜比較例２＞
上記実施例１と同様に構成されるが、上側偏光板と下側偏光板の２つ目の位相差フィルムとしてＮｏｒｍａｌ ＴＡＣ（入射光５８９.３ｎｍに対してＲthが５０ｎｍである三酢酸セルロース）を使用してＩＰＳ液晶表示装置を製造した。

【0096】

上記ＩＰＳ液晶表示装置の全方位からの光の透過率を図２０、色座標（CIE 1931、XY）を図２１に示した。その結果、実施例１に比べて、斜め方向での光漏れが多く、色の変化も大きいことが確認できた。

【0097】

＜比較例３＞
上記実施例１と同様に構成されるが、上側偏光板と下側偏光板の２つ目の位相差フィルムとして等方性保護フィルム（正面位相差（Ｒ０）は０ｎｍで、厚み方向位相差（Ｒth）は０ｎｍである）を使用してＩＰＳ液晶表示装置を製造した。

【0098】

上記ＩＰＳ液晶表示装置の全方位からの光の透過率を図２２に示した。その結果、実施例１に比べて斜め方向で明暗比が低いので、画面が鮮明ではないことが分かった。

【0099】

＜比較例４＞
上記実施例１と同様に構成されるが、第一位相差フィルム２４は正面位相差（Ｒ０）が１５０ｎｍ、屈折率比（ＮＺ）が−０.１であり、第二位相差フィルム１４は正面位相差（Ｒ０）が２５０ｎｍ、屈折率比（ＮＺ）が−０.７であった。上記第一位相差フィルム２４の正面位相差（Ｒ０）と第二位相差フィルム１４の正面位相差（Ｒ０）との和は４００ｎｍであった。

【0100】

上記ＩＰＳ液晶表示装置の全方位からの光の透過率は図２３に示した。その結果、実施例１に比べて斜め方向で明暗比が低いので、画面が鮮明ではないことが分かった。
本明細書の開示内容は、以下の態様を含み得る。
（態様１）
上から、保護フィルム、偏光子、及び第一位相差フィルムの順で積層された上側偏光板と、
上から、第二位相差フィルム、偏光子、及び保護フィルムの順で積層された下側偏光板と、を含み、
前記第一位相差フィルムは、正面位相差値（Ｒ０）が５０〜２００ｎｍであり、屈折率比（ＮＺ）が−１〜−０.０１であり、前記第一の位相差フィルムの遅相軸が、前記上側偏光板内の前記偏光子の吸収軸と平行であり、
前記第二位相差フィルムは、正面位相差値（Ｒ０）が５０〜２５０ｎｍであり、屈折率比（ＮＺ）が−２〜−０.５であり、第二位相差フィルムの遅相軸が、下側偏光板内の偏光子の吸収軸と直交しており、
前記第一位相差フィルムの正面位相差値（Ｒ０）と前記第二位相差フィルムの正面位相差値（Ｒ０）との和が２００〜３５０ｎｍであることを特徴とする複合構成偏光板セット。
（態様２）
前記第一位相差フィルム及び前記第二位相差フィルムは、三酢酸セルロース（ＴＡＣ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）及びポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）からなる群から選ばれたものから、独立して製造されたものであることを特徴とする態様１に記載の複合構成偏光板セット。
（態様３）
前記上側偏光板の前記位相差フィルム及び前記下側偏光板の前記位相差フィルムの各々は、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）層、ポリスチレン（ＰＳ）層及びポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）層をこの順で含んでいることを特徴とする態様１記載の複合構成偏光板セット。
（態様４）
態様１乃至３のいずれか１項に記載の複合構成偏光板セットを備えた面内切替式液晶表示装置。
（態様５）
液晶セルは、５８９ｎｍの波長で、位相差が３００〜３３０ｎｍであることを特徴とする態様４に記載の液晶表示装置。
（態様６）
液晶セルは、液晶の配向方向が下側偏光板の吸収軸と平行になるように構成された態様４に記載の面内切替式液晶表示装置。
（態様７）
ブラックモードにおける全視角からの最大透過率が０.２％以下であることを特徴とする態様４に記載の面内切替式液晶表示装置。
（態様８）
Φ＝４５゜、θ＝６０゜の視角で、５５０ｎｍの短波長の光が各光学層を通過するときに、ポアンカレ球上でのそれぞれの偏光状態は、光が下側偏光板内の前記偏光子を通過した直後の偏光状態から、前記上側偏光板内の前記偏光子の吸収軸に光が最大限に吸収される偏光状態までの距離を半径とした円の内側にあることを特徴とする態様４に記載の面内切替式液晶表示装置。

【産業上の利用可能性】

【0101】

以上のように、本発明に係るＩＰＳ液晶表示装置は全ての視角に対して優秀な画質を提供することができるので、高い視野角特性が要求される液晶ディスプレイに適用することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】