JP4931929B2 - 偏光制御システム及び表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、偏光制御システム及び表示装置に関する。より詳しくは、液晶表示装置等の表示装置に好適に用いられる偏光制御システム及び表示装置に関するものである。

液晶表示装置には、種々の方式（一般に「表示モード」と呼ばれる。）のものが存在するが、クロスニコル配置された一対の偏光素子の間に液晶セルを配したものが最も一般的である。このような液晶表示装置においては、液晶セルが位相差を持たないように液晶分子を基板に対して略垂直に配向させる、又は、液晶セルは位相差を持つがその光学軸方位が偏光素子の偏光軸方位（透過軸方位又は吸収軸方位）に対して略平行又は略垂直になるように液晶分子を面内回転させて位相差が効かない状態を実現すること等により、一対の偏光素子を実質的にクロスニコル状態（暗状態）にして黒表示を行うという方式が、高コントラストを実現する観点から見て有効である。したがって、垂直配向（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ：ＶＡ）モード及び横電界スイッチング（Ｉｎ−ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ：ＩＰＳ）モード等の多くの表示モードの液晶表示装置においては、この方式が採用されている。

図４Ａ〜７Ａは、４種類の偏光制御システム（ｉ）〜（ｉｖ）の直交透過率の視野角特性を示す図である。後で説明するが、偏光制御システム（ｉ）は、二枚のＯタイプ偏光素子からなるものであり、（ｉｉ）は（ｉ）に位相差フィルムを加えたものであり、（ｉｉｉ）は二枚のＥタイプ偏光素子からなるものであり、（ｉｖ）は一枚のＯタイプ偏光素子と一枚のＥタイプ偏光素子とからなるものである。また、図４Ａは、各偏光制御システムの直交透過率の極角６０°における方位角依存性を示す図であり、図５Ａ〜７Ａはそれぞれ、各偏光制御システムの直交透過率の方位角０°、４５°及び９０°における極角依存性を示す図である。

液晶表示装置に用いられる一般的な偏光素子としては、例えば、ポリビニルアルコール系フィルムにヨウ素錯体等を吸着させて一軸延伸し、配向させたもの（以下「従来型ヨウ素偏光素子」ともいう。）が知られている。ところが、この従来型ヨウ素偏光素子を二枚用いて黒表示を行おうとすると、図４Ａ〜７Ａの（ｉ）のグラフが示すように、正面方向（極角０°）では良好な黒表示が得られるものの、斜め方向では光漏れが発生してしまう。これは後で説明するように、従来型ヨウ素偏光素子がいわゆるＯタイプ偏光素子であり、Ｏタイプ偏光素子を二枚用いた場合、斜め方向では背面側偏光素子の透過軸方位と観察面側偏光素子の吸収軸方位とが平行とならない（クロスニコル状態を実現することができない）からである。

これを解決するために、従来は位相差フィルムが用いられていた。すなわち、位相差フィルムを用いる（表示モードによっては、斜め方向で液晶セルが位相差を持つことがあり、このとき液晶セルも位相差フィルムとして用いられることがある。）ことにより、斜め方向においても背面側偏光素子の透過軸方位と観察面側偏光素子の吸収軸方位とが見かけ上平行となるように補正していた。なお、偏光素子の透過軸及び吸収軸は、素子に固定されているため、それらの軸方位を回転させることは物理的に不可能である。したがって、実際には、背面側偏光素子から出射した直線偏光（電場ベクトルの振動方向（振動面）が背面側偏光素子の透過軸方位に平行な直線偏光）をその楕円率を保ったままその振動方向だけを回転させることにより、電場ベクトルの振動方向が観察面側偏光素子の吸収軸方位に平行な直線偏光に変換している。

ところが、このような変換を行うのに必要な位相差値は、観察方位や視角（視線と表示装置の画面との交点における視線と液晶表示装置の画面法線とのなす角度。画面を見る方向（角度）。）によって異なる。したがって、位相差フィルムを用いる方法は、図４Ａ〜７Ａの（ｉｉ）のグラフが示すように、特定の方位及び視角では光漏れを低減することができるものの、全ての方位及び視角で光漏れを低減することができないという点で改善の余地があった。

これに対しては、Ｏタイプ偏光素子に代えて、いわゆるＥタイプ偏光素子を用いる方法や、一対の偏光素子の一方のみをＥタイプ偏光素子とする方法が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照。）。
ここで、Ｏタイプ偏光素子及びＥタイプ偏光素子の光学特性について説明する。
従来型ヨウ素偏光素子は、延伸方向が吸収軸となり、それに直交する方向が透過軸となる。このように偏光素子の吸収軸及び透過軸は、素子平面内だけで考えられることが多いが、偏光素子に対して素子法線方向以外の方向（斜め方向）から光が入射したときの偏光特性を考える場合、偏光素子の素子法線方向の偏光軸が吸収軸及び透過軸のどちらになるのか、言い換えれば、偏光素子に入射した光のうち電場ベクトルの振動方向が偏光素子の素子法線方向に平行な成分が、その偏光素子を透過するのか、その偏光素子によって吸収されるのかが重要となることはあまり知られていない。

従来型ヨウ素偏光素子の場合、図８Ａに示すように、素子法線方向は透過軸となる。すなわち、偏光素子の素子平面内の吸収軸方位に振動する光に対する複素屈折率の虚数部（別名「消衰係数」ともいう。）をＫａと定義し、素子平面内の透過軸方位に振動する光に対する複素屈折率の虚数部をＫｔと定義し、素子法線方向に振動する光に対する複素屈折率の虚数部をＫｚと定義するとき、従来型ヨウ素偏光素子は、Ｋａ＞＞Ｋｔ≒Ｋｚの関係を満たす。このタイプの偏光素子が、いわゆるＯタイプ偏光素子である。

一方、図８Ｂに示すように、素子法線方向が吸収軸となる偏光素子、すなわちＫｚ≒Ｋａ＞＞Ｋｔの関係を満たす偏光素子が存在する。このタイプの偏光素子が、いわゆるＥタイプ偏光素子である（例えば、特許文献１及び２参照。）。Ｅタイプ偏光素子は、図４Ａ〜７Ａの（ｉｉｉ）のグラフが示すように、Ｏタイプ偏光素子よりも広い方位及び視角でクロスニコル状態を実現することができるという特徴を有することが知られている。また、Ｅタイプ偏光素子とＯタイプ偏光素子とを組み合わせた場合には、図４Ａ〜７Ａの（ｉｖ）のグラフが示すように、更に広い方位及び視角でクロスニコル状態を実現することができることが知られている（例えば、特許文献３参照。）。

Ｅタイプ偏光素子がＯタイプ偏光素子よりも広い方位及び視角でクロスニコル状態を実現することができる理由は次の通りである。光（光周波数の電場）は、偏光素子に対して斜め方向から入射する場合、電場ベクトルの振動方向が偏光素子の素子法線方向と平行な成分を持つ。Ｅタイプ偏光素子は、素子法線方向が吸収軸であるため、光が斜め方向から入射した場合に、電場ベクトルの振動方向が素子法線方向と平行な成分を吸収することができる。一方、Ｏタイプ偏光素子は、素子法線方向が透過軸であるため、該成分を吸収することなく透過させてしまう。

また、Ｅタイプ偏光素子とＯタイプ偏光素子とを組み合わせることにより、更に広い方位及び視角でクロスニコル状態を実現することができる理由は次の通りである。同じタイプの偏光素子を二枚用いてクロスニコル状態を実現しようとする場合、Ｅタイプ偏光素子及びＯタイプ偏光素子のいずれについても、偏光軸方位以外の方位において斜め方向から観察すると、二枚の偏光素子の透過軸方位と吸収軸方位とが幾何学的に平行でなくなるため、光漏れが発生してしまう。一方、Ｅタイプ偏光素子とＯタイプ偏光素子とを組み合わせた場合には、Ｅタイプ偏光素子の透過軸方位とＯタイプ偏光素子の吸収軸方位とは、斜め方向から観察しても平行であるため、光漏れが発生しない。

これについて、図９Ａ、９Ｂ、１０Ａ及び１０Ｂを参照しながら更に詳細に説明すると次の通りである。
図９Ａは、ポーラライザ（背面側偏光素子）及びアナライザ（観察面側偏光素子）の両方にＯタイプ偏光素子を用いてクロスニコル配置した場合に、偏光素子の素子法線方向から観察したときの各偏光軸の配置関係を示す概略平面図である。図９Ｂは、図９Ａと同じ場合に、４５°方位（吸収軸方位及び透過軸方位の両方と４５°の角度をなす方位）に視角を倒して（大きくして）観察したときの各偏光軸の配置関係を示す概略平面図である。この場合、図９Ａに示すように、偏光素子の素子法線方向ではクロスニコル状態が実現されている（ポーラライザの透過軸方位１１とアナライザの吸収軸方位１３とが平行となる）ものの、図９Ｂに示すように、斜め方向ではクロスニコル状態が実現されていない（ポーラライザの透過軸方位１１とアナライザの吸収軸方位１３とが平行とならない）。したがって、斜め方向ではポーラライザを透過した直線偏光は、アナライザで吸収されないことが分かる。

図１０Ａは、ポーラライザにＥタイプ偏光素子を用い、アナライザにＯタイプ偏光素子を用いてクロスニコル配置した場合に、偏光素子の素子法線方向から観察したときの各偏光軸の配置関係を示す概略平面図である。図１０Ｂは、図１０Ａと同じ場合に、４５°方位に視角を倒して観察したときの各偏光軸の配置関係を示す概略平面図である。この場合、図１０Ａに示すように、偏光素子の素子法線方向だけでなく、図１０Ｂに示すように、斜め方向でもクロスニコル状態が実現されている（ポーラライザの透過軸方位１１とアナライザの吸収軸方位１３とが平行となる）。また、図示されていないが、４５°方位以外の方位に視角を倒して観察した場合にも、クロスニコル状態は維持されている。すなわち、Ｅタイプ偏光素子とＯタイプ偏光素子とを組み合わせた場合には、原理的には全ての方位及び視角でクロスニコル状態を実現することができる。以上の説明の通り、Ｅタイプ偏光素子とＯタイプ偏光素子とを組み合わせることにより、広い方位及び視角でクロスニコル状態を実現することができる。
特表２００１−５０４２３８号公報 特開２００１−２４２３２０号公報 特表２００３−５３２１４１号公報

しかしながら、Ｅタイプ偏光素子を用いた場合には、広い方位又は視角でパラレルニコル状態（明状態）を実現することができないという点で改善の余地があった。図４Ｂ〜７Ｂは、図４Ａ〜７Ａに対応して、各偏光制御システムの平行透過率の視野角特性を示す図である。例えば、Ｅタイプ偏光素子を二枚用いる場合、Ｅタイプ偏光素子の吸収軸方位と平行な方位に視角を倒して観察したときは、素子法線方向から観察したときと同様に、パラレルニコル状態を実現することができるため、図７Ｂの（ｉｉｉ）のグラフが示すように、良好な明状態を得ることができる。しかしながら、Ｅタイプ偏光素子の透過軸方位と平行な方位や４５°方位（吸収軸方位及び透過軸方位の両方と４５°の角度をなす方位）に視角を倒して観察したときは、図５Ｂ及び６Ｂの（ｉｉｉ）のグラフが示すように、素子法線方向から観察したときよりも暗くなってしまう。これは、図５Ｂ〜７Ｂの（ｉｖ）のグラフが示すように、Ｅタイプ偏光素子とＯタイプ偏光素子とを組み合わせた場合についても同様である。

なお、二枚の偏光素子をパラレルニコル状態にして明状態を得る場合の他に、クロスニコル配置された二枚の偏光素子の間に液晶層を挿入し、液晶層の電気光学効果を用いてパラレルニコル状態を実現しようとする液晶表示装置についても、Ｅタイプ偏光素子を用いた場合に、同様の点で改善の余地があった。

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、広い方位及び視角で良好な暗状態及び明状態を実現することができる偏光制御システム及びそれを用いた表示装置を提供することを目的とするものである。

本発明者は、複数の偏光素子を用いて構成された偏光制御システムについて種々検討したところ、まずＥタイプ偏光素子は、電場ベクトルの振動方向が素子法線方向と平行な光を吸収することができるため、Ｅタイプ偏光素子を用いることにより、広い方位及び視角で良好な暗状態を実現することができることに着目した。しかしながら、Ｅタイプ偏光素子は、素子平面内の吸収軸方位と平行な方位に視角を倒して観察したときには、電場ベクトルの振動方向が素子平面方向と平行な光を透過させるため、素子法線方向から観察したときと同様に良好な明状態を実現することができるものの、素子平面内の透過軸方位と平行な方位に視角を倒して観察したときには、電場ベクトルの振動方向が素子平面方向と平行な光だけでなく素子法線方向と平行な光も吸収してしまうため、素子法線方向から観察したときよりも暗くなってしまい、その結果、広い方位又は視角で良好な明状態を実現することができないことを見いだした。更に検討したところ、Ｅタイプ偏光素子は、素子平面内の透過軸方位と平行な方位に視角を倒して観察したときに、電場ベクトルの振動方向に関わらず光を吸収してしまうため、光の電場ベクトルの振動方向のみを制御する位相差フィルムを用いる方法によっては、上述の課題を解決することができないことを見いだした。

そこで、Ｅタイプ偏光素子を透過した光の進行方向を制御する視角制御素子を用いることにより、Ｅタイプ偏光素子を透過した光の一部を、Ｅタイプ偏光素子の素子平面内の透過軸方位と平行な方位等、Ｅタイプ偏光素子を充分に透過することができない方位に進行する光に変換することができるため、広い方位及び視角で良好な明状態を実現することができることを見いだし、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。

すなわち、本発明は、複数の偏光素子を用いて構成された偏光制御システムであって、上記偏光制御システムは、Ｅタイプ偏光素子と、上記Ｅタイプ偏光素子を透過した光の進行方向を制御する視角制御素子とを有する偏光制御システム（以下「第１偏光制御システム」ともいう。）である。
以下に本発明を詳述する。

本発明の第１偏光制御システムは、複数の偏光素子を用いて構成されたものである。したがって、本発明の第１偏光制御システムは、表示装置等に用いることができ、例えば、液晶表示装置は、通常、二枚の偏光素子を用いて構成されることから、本発明の第１偏光制御システムを適用することができる。本明細書で「偏光素子」とは、自然光を直線偏光に変換することができる光学素子をいう。偏光素子は、通常は、素子平面内に吸収軸及び透過軸の両方を有している。偏光素子の素子平面内の吸収軸とは、偏光素子の素子平面方向のうち、複素屈折率の虚数部が最大となる方向をいう。また、偏光素子の素子平面内の透過軸とは、偏光素子の素子平面方向のうち、複素屈折率の虚数部が最小となる方向をいう。したがって、一般的に、偏光素子は、入射光のうち、電場ベクトルの振動方向が素子平面内の透過軸方向と平行な成分を透過させ、該成分以外の成分を吸収又は反射することにより、自然光を直線偏光に変換する。

なお、複素屈折率は、下記式（Ａ）で表される。
Ｎ＝ｎ＋ｉＫ （Ａ）
式中、複素屈折率の実数部ｎは屈折率を表し、虚数部Ｋは吸収指数（消衰係数）を表す。偏光素子の複素屈折率の測定方法としては、偏光素子の透過率及び素子厚みを測定し、電場の式から逆算する方法がある。透過率は、例えば分光光度計等を用いた一般的な方法により測定することができる。また、素子厚みは、マイクロメータにより測定することができる。
一般に、真空中での波長λの光が複素屈折率Ｎの媒質中をｚ方向に進行する場合、光の電場の式は、下記式（Ｂ）のように書かれる。
Ｅ（ｚ）＝Ｅ_０×ｅｘｐ｛ｉ（ωｔ−（２π／λ）N×ｚ＋Φ）｝＝Ｅ_０×ｅｘｐ｛ｉ（ωｔ−（２π／λ）（ｎ＋ｉＫ）×ｚ＋Φ）｝ （Ｂ）
式中、Ｅ_０は振幅を表し、ωは角振動数を表し、ｔは時間を表し、Φは初期位相を表す。
なお、素子の透過率を考えるとき、電場の時間発展及び初期位相には興味がないので、それぞれゼロと置いても差し支えない。光の強度はポインティングベクトルの長時間平均として求められるが、絶対値を問題にしない場合は電場の絶対値の２乗に比例すると考えればよい。素子厚みをｄとすると、素子通過後の透過率Ｔは、下記式（Ｃ）で表される。
Ｔ＝｜Ｅ（ｄ）｜^２／｜Ｅ（０）｜^２＝[ｅｘｐ｛−（２π／λ）Ｋ×ｄ｝]^２ （Ｃ）
したがって、これから透過率Ｔと消衰係数Ｋとの関係は、下記式（Ｄ）のように求まる。
Ｋ＝−λ／（４π×ｄ）×ｌｎ（Ｔ） （Ｄ）
なお、複素屈折率は、波長依存性を有するが、本明細書でいう複素屈折率は、波長５５０ｎｍにおける複素屈折率をいう。

上記偏光素子の素子平面内の透過軸及び吸収軸の数や配置関係は特に限定されないが、通常は、素子平面ごとに１つずつあり、それらは互いに直交している。偏光素子は、素子平面内の吸収軸方向に振動する光に対する複素屈折率の虚数部をＫａと定義し、素子厚みをｄと定義したとき、１００ｎｍ≦Ｋａ×ｄの関係を満たすことが好ましい。Ｋａ×ｄが１００ｎｍ未満であると、良好な暗状態を実現することができなくなるおそれがある。また、偏光素子は、素子平面内の透過軸方向に振動する光に対する複素屈折率の虚数部をＫｔと定義したとき、Ｋｔ×ｄ≦５０ｎｍの関係を満たすことが好ましい。Ｋｔ×ｄが５０ｎｍを超えると、良好な明状態を実現することができなくなるおそれがある。
なお、偏光素子は、波長λの透過光について電場ベクトルの振動方向が互いに垂直な２つの偏光成分の間にλ／４やλ／２等の光路差が生ずるように作られた光学的異方性を持つ位相差フィルム等と組み合わされることにより、円偏光子や楕円偏光子等を構成していてもよい。

上記第１偏光制御システムは、Ｅタイプ偏光素子を有する。本発明で「Ｅタイプ偏光素子」とは、偏光素子の素子法線方向に振動する光に対する複素屈折率の虚数部をＫｚと定義したとき、下記式（Ｅ）の関係を満たす光学素子をいう。
｜Ｋａ−Ｋｚ｜＜｜Ｋｔ−Ｋｚ｜ （Ｅ）
これによれば、Ｅタイプ偏光素子は、電場ベクトルの振動方向が素子法線方向と平行な光を吸収することができるため、広い方位及び視角で良好な暗状態を実現することができる。

上記Ｅタイプ偏光素子は、１００ｎｍ≦Ｋｚ×ｄの関係を満たすことが好ましい。Ｋｚ×ｄが１００ｎｍ未満であると、良好な暗状態を実現することができなくなるおそれがある。また、Ｅタイプ偏光素子は、式（Ｅ）の関係を満たす限り、Ｋａ＜Ｋｚの関係を満たしてもよく、Ｋｚ＜Ｋａの関係を満たしてもよいが、吸収率及び／又は透過率の視角依存を低減する観点から、「Ｋａ×ｄ」と「Ｋｚ×ｄ」との差は小さいほど好ましく、｜Ｋａ×ｄ−Ｋｚ×ｄ｜≦２５ｎｍを満たすことが好ましい。更に、Ｅタイプ偏光素子の素子平面外の吸収軸は、素子平面に対して垂直であってもよいし、傾斜していてもよい。なお、偏光素子の素子平面外の吸収軸とは、偏光素子の素子平面と平行でない方向のうち、複素屈折率の虚数部が最大となる方向をいう。

上記第１偏光制御システムは、上記Ｅタイプ偏光素子を透過した光の進行方向を制御する視角制御素子を有する。Ｅタイプ偏光素子は、電場ベクトルの振動方向が素子法線方向と平行な光を吸収するため、Ｅタイプ偏光素子が設けられる場合には、通常は、狭い方位及び視角でしか良好な明状態を得ることができない。なお、通常、Ｅタイプ偏光素子の素子平面内の透過軸と吸収軸とは、互いに直交している。したがって、Ｅタイプ偏光素子の素子平面内の透過軸方位と平行な方位に進行する光は、電場ベクトルの振動方向が素子法線方向と平行な成分だけでなく、電場ベクトルの振動方向が素子平面方向と平行な成分も吸収されるため、特に、Ｅタイプ偏光素子の素子平面内の透過軸方位において、広い視角で暗くなりやすい。しかしながら、本発明によれば、視角制御素子を用いることにより、Ｅタイプ偏光素子を透過した光の一部を、例えばＥタイプ偏光素子の素子平面内の透過軸方位と平行な方位等、Ｅタイプ偏光素子を充分に透過することができない方位に進行する光に変換することができるため、広い方位及び視角で良好な明状態を実現することができる。

上記視角制御素子は、Ｅタイプ偏光素子を透過した全ての光の進行方向を制御する必要はなく、Ｅタイプ偏光素子を透過した光の少なくとも一部の進行方向を制御すればよい。また、視角制御素子は、いずれかの偏光素子と一体的に形成されていてもよく、例えば、最も出射面側に配置された偏光素子と一体的に形成されていてもよい。なお、本発明の作用効果を得る観点から、通常は、視角制御素子は、複数の偏光素子を透過した光の進行方向を制御するものであり、第１偏光制御システムにおいて複数の偏光素子よりも出射面側に配置されるが、Ｅタイプ偏光素子による視野角特性を改善する観点からは、視角制御素子は、その制御対象であるＥタイプ偏光素子よりも出射面側に配置されていればよい。同様の観点から、視角制御素子は、最も出射面側に配置されたＥタイプ偏光素子よりも出射面側に配置されていることが好ましく、この場合、該Ｅタイプ偏光素子と一体的に形成されていてもよい。

本発明の第１偏光制御システムは、Ｅタイプ偏光素子を含む複数の偏光素子、及び、視角制御素子を構成要素として有するものである限り、その他の構成要素を有していても有していなくてもよく、特に限定されるものではない。

本発明の第１偏光制御システムにおける好ましい形態について以下に詳しく説明する。
上記視角制御素子は、Ｅタイプ偏光素子の素子平面内の吸収軸方位と平行な方位から入射した光の一部を、上記Ｅタイプ偏光素子の素子平面内の透過軸方位と略平行な方位に出射させることが好ましい。通常、Ｅタイプ偏光素子の素子平面内の吸収軸と透過軸とは、互いに直交していることから、Ｅタイプ偏光素子の素子平面内の吸収軸方位と平行な方位における透過光強度が最も大きく、Ｅタイプ偏光素子の素子平面内の透過軸方位と平行な方位における透過光強度が最も小さい。したがって、視角制御素子が上述の機能を有することにより、各方位における透過光強度を均一化することができるため、広い方位及び視角でより良好な明状態を実現することができる。なお、本明細書で「略平行」とは、完全に平行である状態だけでなく、本発明の作用効果に鑑みて平行である状態と同視し得るような状態をも含むものである。上記視角制御素子は、Ｅタイプ偏光素子の素子平面内の吸収軸方位と平行な方位から入射した光の一部を、上記Ｅタイプ偏光素子の素子平面内の透過軸方位と４５〜７０°の角度をなす方位に出射させることがより好ましく、Ｅタイプ偏光素子の素子平面内の吸収軸方位と平行な方位から入射した光の一部を、上記Ｅタイプ偏光素子の素子平面内の透過軸方位と平行な方位と４５〜９０°の角度をなす方位に出射させることが更に好ましい。

上記視角制御素子は、レンズフィルム、散乱フィルム、光回折フィルム及び防眩フィルムからなる群より選択された少なくとも一つの光学素子であることが好ましい。これらの光学素子は、光の進行方向を制御することができることから、本発明の作用効果を効果的に奏することができる。

上記レンズフィルムとは、入射した光の放射特性を変更させることができる光学素子をいい、別名レンズシート、プリズムフィルム、プリズムシート等ともいう。レンズフィルムとしては、通常のレンズフィルムを用いることができ、例えば、微少なレンズ単位を多数配列したマイクロレンズアレイフィルム、凸レンズの屈折する傾斜面だけを同心円状に並べたフレネルレンズ、断面形状が蒲鉾型の縦方向に長いレンズを横方向に並べたレンチキュラーレンズフィルム等が挙げられる。

上記散乱フィルムとは、入射光を拡散させ、明るさを均一にするために用いられる光学素子をいい、別名拡散シート、拡散フィルム等ともいう。散乱フィルムとしては、通常の散乱フィルムを用いることができ、例えば、散乱性能が等方性のもの（等方性散乱フィルム）、所定の方位で散乱性能が入射角依存性を示すもの（異方性散乱フィルム）等が挙げられる。

上記光回折フィルムとは、光の回折を用いて進行方向の異なる波を生じさせる光学素子をいう。
上記防眩フィルムとは、明室における表示素子の最表面への（蛍光管や観察者自身等）の映り込みを防止することができる光学素子をいう。このような映り込みを防止するもの、特にヘイズの高いものを用いることによっても、一定の効果を得ることができる。

本発明はまた、複数の偏光素子を用いて構成された偏光制御システムであって、上記偏光制御システムは、Ｅタイプ偏光素子と、上記Ｅタイプ偏光素子の素子平面内の吸収軸方位に対して不透明状態となる方位が平行となるように配置された視角制御素子とを有する偏光制御システム（以下「第２偏光制御システム」ともいう。）でもある。このように視角制御素子を配置することにより、Ｅタイプ偏光素子の素子平面内の吸収軸方位に平行な方位に進行する光、すなわちＥタイプ偏光素子を透過した光の進行方向を効率よく制御することができるため、広い方位及び視角で良好な明状態を効率よく実現することが可能となる。一方、このように視角制御素子を配置しないと、Ｅタイプ偏光素子を透過した光の一部しか進行方向を制御することができず、広い方位及び視角で良好な明状態を実現できないおそれがある。本明細書で「不透明状態となる方位」とは、視角を３０°以上倒して観察したときに、光が拡散されるために不透明性を発揮する方位のことである。上記視角制御素子の不透明状態となる方位は、Ｅタイプ偏光素子の素子平面内の吸収軸方位と完全に平行である必要はないが、視角制御素子の不透明状態となる方位とＥタイプ偏光素子の素子平面内の吸収軸方位とのなす角度は、４０°以下であることが好ましく、２０°以下であることがより好ましい。なお、本明細書で「不透明状態」とは、平行光線透過率が８５％以下となる状態をいう。本発明の作用効果をより効果的に得る観点から、不透明状態とは平行光線透過率が８０％以下となる状態であることが好ましく、７５％以下となる状態がより好ましい。本明細書でいう「平行光線透過率」は、大塚電子製変角光度計（ＬＣＤ５２００）を用いて、視角を３０°倒した状態で測定する。

本発明の第２偏光制御システムは、Ｅタイプ偏光素子を含む複数の偏光素子、及び、視角制御素子を構成要素として有するものである限り、その他の構成要素を有していても有していなくてもよく、特に限定されるものではない。

本発明の第２偏光制御システムにおける好ましい形態について以下に詳しく説明する。
上記視角制御素子の拡散透過性は、等方性を示してもよく、異方性を示してもよいが、異方性を示すことが好ましく、この場合、視角制御素子の拡散主軸方位がＥタイプ偏光素子の素子平面内の吸収軸方位に対して平行であることが好ましい。すなわち、上記視角制御素子は、透過拡散性が異方性を示すものであり、拡散主軸方位がＥタイプ偏光素子の素子平面内の吸収軸方位に対して平行となるように配置されることが好ましい。本明細書で「拡散主軸方位」とは、視角制御素子の素子平面内の方向（方位）のうち、不透明状態が最も高い方位（平行光線透過率が最も小さい方位）のことである。よって、上述したように視角制御素子を配置することにより、Ｅタイプ偏光素子を透過した光の進行方向をより効率よく制御することができるため、広い方位及び視角で良好な明状態をより効率よく実現することが可能となる。透過拡散性が異方性を示す視角制御素子としては、マイクロレンズアレイシート等が挙げられる。拡散主軸方位は、単数であってもよく、複数であってもよいが、Ｅタイプ偏光素子を透過した光の進行方向制御の効率性の観点からは、単数であることが好ましい。

上記視角制御素子は、入射光線の出射方向を制御する光学素子単位が面状に配列されたものであり、その配列方向がＥタイプ偏光素子の素子平面内の吸収軸方位に対して平行又は直交となるように配置されることが好ましい。このように視角制御素子を配置することにより、Ｅタイプ偏光素子を透過した光の進行方向をより効率よく制御することができるため、広い方位及び視角で良好な明状態をより効率よく実現することが可能となる。上記光学素子単位が面状に配列された視角制御素子としては、マイクロレンズアレイフィルム、レンチキュラーレンズフィルム及び光回折フィルムが好適に用いられる。すなわち、上記視角制御素子は、マイクロレンズアレイフィルム、レンチキュラーレンズフィルム及び光回折フィルムからなる群より選択された少なくとも一つの光学素子であることが好ましい。なお、本明細書で「光学素子単位」とは、入射光線の出射方向を制御する微小な構造単位をいい、例えば、マイクロレンズアレイフィルムに形成された凸レンズ、レンチキュラーレンズフィルムに形成された蒲鉾型の細長いレンズ等が挙げられる。

上記第１又は第２偏光制御システムは、複数の偏光素子として、Ｅタイプ偏光素子のみを有していてもよいが、更にＯタイプ偏光素子を有することが好ましい。例えば、同じタイプの偏光素子を二枚用いてクロスニコル状態を実現しようとする場合、透過軸方位及び吸収軸方位以外の方位において斜め方向から観察すると、二枚の偏光素子の透過軸方位と吸収軸方位とが幾何学的に平行でなくなるため、光漏れが発生してしまうおそれがある。これに対し、Ｅタイプ偏光素子とＯタイプ偏光素子とを組み合わせてクロスニコル状態を実現しようとする場合には、Ｅタイプ偏光素子の透過軸方位とＯタイプ偏光素子の吸収軸方位とは、斜め方向から観察しても平行となるため、光漏れが発生しない。すなわち、Ｅタイプ偏光素子とＯタイプ偏光素子とを組み合わせることにより、広い方位及び視角でより良好な暗状態を実現することができる。また、Ｏタイプ偏光素子は、電場ベクトルの振動方向が素子法線方向と平行な光を透過させることができるため、Ｅタイプ偏光素子とＯタイプ偏光素子とを組み合わせることにより、Ｅタイプ偏光素子のみを組み合わせた構成よりも広い方位及び視角でより良好な明状態を実現することができる。

本発明で「Ｏタイプ偏光素子」とは、下記式（Ｆ）の関係を満たす光学素子をいう。
｜Ｋａ−Ｋｚ｜＞｜Ｋｔ−Ｋｚ｜ （Ｆ）
上記Ｏタイプ偏光素子は、Ｋｚ×ｄ≦５０ｎｍの関係を満たすことが好ましい。Ｋｚ×ｄが５０ｎｍを超えると、良好な明表示をすることができなくなるおそれがある。また、Ｏタイプ偏光素子は、式（Ｆ）の関係を満たす限り、Ｋｔ＜Ｋｚの関係を満たしてもよく、Ｋｚ＜Ｋｔの関係を満たしてもよいが、吸収率及び／又は透過率の視角依存を低減する観点から、「Ｋｔ×ｄ」と「Ｋｚ×ｄ」との差は小さいほど好ましく、｜Ｋｔ×ｄ−Ｋｚ×ｄ｜≦２５ｎｍを満たすことが好ましい。更に、Ｏタイプ偏光素子の素子平面外の透過軸は、素子平面に対して垂直であってもよいし、傾斜していてもよい。なお、偏光素子の素子平面外の透過軸とは、偏光素子の素子平面と平行でない方向のうち、複素屈折率の虚数部が最大となる方向をいう。

上記Ｅタイプ偏光素子及びＯタイプ偏光素子の積層順序は、特に限定されない。すなわち、Ｅタイプ偏光素子がＯタイプ偏光素子よりも出射面側に配置されていてもよいし、Ｏタイプ偏光素子がＥタイプ偏光素子よりも出射面側に配置されていてもよい。

上記Ｅタイプ偏光素子とＯタイプ偏光素子とは、クロスニコル配置されていることが好ましい。すなわち、本発明の第１又は第２偏光制御システムを偏光素子の素子法線方向から観察したときに、Ｅタイプ偏光素子の素子平面内の吸収軸方位とＯタイプ偏光素子の素子平面内の透過軸方位とが平行となっていることが好ましい。このような形態は、Ｅタイプ偏光素子とＯタイプ偏光素子との間に液晶層が挟まれた構造を有する液晶表示装置等に好適に用いることができる。

本発明はまた、上記第１又は第２偏光制御システムを用いた表示装置でもある。本発明の表示装置は、広い方位及び視角で良好な暗状態及び明状態を実現することができる偏光制御システムを用いて構成されているため、広い方位で視野角特性が改善された高表示品位の表示装置を提供することができる。なお、表示装置としては特に限定されず、透過型、透過反射両用型（半透過型）の液晶表示装置等が挙げられる。

上記表示装置は、少なくとも一方がＥタイプ偏光素子である一対の偏光素子間に液晶層を含んで構成される液晶表示パネルを有し、かつ上記液晶表示パネルの観察面側に視角制御素子を有することが好ましい。これによれば、液晶層の電気光学効果を用いて表示を行う表示装置についても広い方位で視野角特性を改善することができる。上記液晶表示パネルは、背面側偏光素子、背面側基板、液晶層、観察面側基板及び観察面側偏光素子をこの順に積層した構造を有するが、積層数を減らす、又は、偏光素子を機械的損傷から保護する観点からは、背面側偏光素子は、背面側基板よりも液晶層側に配置されていることが好ましく、観察面側偏光素子は、観察面側基板よりも液晶層側に配置されていることが好ましい。また、視角制御素子は、観察面側偏光素子よりも観察面側に配置されている限り、他の部材よりも背面側に配置されていてもよい。

上記一対の偏光素子は、一方がＥタイプ偏光素子であり、他方がＯタイプ偏光素子であることが好ましい。上述したように、Ｅタイプ偏光素子とＯタイプ偏光素子とを組み合わせることにより、斜め方向における光漏れを低減することができるため、広い方位及び視角でより良好な黒輝度を実現することができる。また、Ｏタイプ偏光素子は、電場ベクトルの振動方向が素子法線方向と平行な光を透過させることができるため、Ｅタイプ偏光素子とＯタイプ偏光素子とを組み合わせることにより、広い方位及び視角でより良好な白輝度を実現することができる。すなわち、Ｅタイプ偏光素子とＯタイプ偏光素子とを組み合わせることにより、広い方位で視野角特性が改善されたより高表示品位の表示装置を提供することができる。

上記Ｅタイプ偏光素子とＯタイプ偏光素子とは、クロスニコル配置されていることが好ましい。すなわち、本発明の表示装置を素子法線方向から観察したときに、Ｅタイプ偏光素子の素子平面内の吸収軸方位とＯタイプ偏光素子の素子平面内の透過軸方位とは、平行となっていることが好ましい。このような形態は、高コントラストを実現する観点から、クロスニコル配置された二枚の偏光素子の間に液晶層を挿入し、液晶層の電気光学効果を用いてパラレルニコル状態を実現しようとする液晶表示装置等に好適に用いることができる。表示装置の表示モードは特に限定されないが、ＶＡモード、ＩＰＳモード等が好ましい。

上記表示装置は、Ｅタイプ偏光素子の素子平面内の透過軸方位と平行な方位への出射光量よりもＥタイプ偏光素子の素子平面内の吸収軸方位と平行な方位への出射光量が大きい光源装置を用いて表示を行うことが好ましい。Ｅタイプ偏光素子は、素子平面内の透過軸方位と平行な方位に進行する光をほとんど吸収してしまう。したがって、上記機能を有する光源装置を用いることにより、Ｅタイプ偏光素子で吸収される光量を低減することができることから、光利用効率を向上させることができ、その結果、広視野角でコントラスト比が高く、明るい表示装置を提供することができる。

上記光源装置は、通常、液晶表示パネルの背面側に配置される。上記光源装置の形態としては、（１）光源を有する形態、（２）光源及び指向性制御部材を有する形態が挙げられる。（１）の形態は、光源が指向性のある光を出射するものであり、指向性のある光を出射する光源としては、特に限定されず、レーザー光源、点状光源等が挙げられる。（２）の形態は、光源から出射された指向性の小さい光に、指向性制御部材により上述の指向性を付与して出射するものである。指向性の小さい光を出射する光源としては、特に限定されず、冷陰極蛍光管（ＣＣＦＬ）、熱陰極蛍光管（ＨＣＦＬ）等の蛍光管、発光ダイオード（ＬＥＤ）等が挙げられる。指向性制御部材としては、集光機能を有するプリズムフィルム、方向により拡散度の異なる異方拡散シート等が挙げられる。光源の配置形態は特に限定されず、直下型であってもよく、サイドライト型であってもよい。

本発明の偏光制御システムによれば、Ｅタイプ偏光素子を用いることにより、広い方位及び視角で良好な暗状態を実現することができ、かつ、上記Ｅタイプ偏光素子を透過した光の進行方向を制御する視角制御素子を用いることにより、広い方位及び視角で良好な明状態を実現することができる。

＜実施形態＞
図１は、本発明の実施形態に係る液晶表示装置を示す概略斜視図である。
本実施形態に係る液晶表示装置は、図１に示すように、拡散照明手段（光源装置）１１０と、Ｏタイプ偏光素子１１５、液晶セル１２０及びＥタイプ偏光素子１２５からなる液晶表示パネル１３０と、視角制御フィルム（視角制御素子）１４０とをこの順に積層した構造を有する。本実施形態に係る液晶表示装置１００は、従来公知の方法に準じて形成することができる。すなわち、液晶表示装置１００は、拡散照明手段１１０、液晶表示パネル１３０、視角制御フィルム１４０及び、必要に応じて位相差フィルム等の構成部品を適宜に組み合わせ、駆動回路を組み込むこと等により形成することができる。

本発明の液晶表示装置の構成としては、少なくとも一方の偏光素子としてＥタイプ偏光素子を用いること、及び、視角制御フィルムを用いることを除いては特に限定はなく、従来公知の液晶表示装置の構成に準じる。例えば、本実施形態では、Ｏタイプ偏光素子１１５が液晶セル１２０よりも背面側に配置され、Ｅタイプ偏光素子１２５が液晶セル１２０よりも観察面側に配置されているが、Ｅタイプ偏光素子１２５が液晶セル１２０よりも背面側に配置され、Ｏタイプ偏光素子１１５が液晶セル１２０よりも観察面側に配置されていてもよい。また、本実施形態では、視角制御フィルム１４０は、液晶表示パネル１３０を構成する部材ではない（液晶表示パネル１３０の一部ではない）が、液晶表示パネル１３０を構成する部材であってもよく（液晶表示パネル１３０の一部であってもよく）、例えば、Ｅタイプ偏光素子１２５と一体的に形成されていてもよい。
以下、各部材について説明する。

拡散照明手段１１０は、光反射シート１１１、複数の光源１１２、光拡散板１１３及び指向性制御手段（指向性制御部材）１１４から構成されている。光源１１２としては、従来公知のものを用いることができ、例えば冷陰極蛍光管（ＣＣＦＬ）、熱陰極蛍光管（ＨＣＦＬ）等の蛍光管、発光ダイオード（ＬＥＤ）等を用いることができる。指向性制御手段１１４としては、本発明の効果を効果的に得るためには、例えば、集光機能を有するプリズムフィルム（住友スリーエム社製、商品名：輝度上昇フィルムＢＥＦ）や、方向により拡散度の異なる異方拡散シート（例えば、特開平４−３１４５２２号公報参照。）を用いることができる。

本実施形態においては、図１に示すように、拡散照明手段１１０は、ｘ軸方位と平行な方位への出射光量よりもｙ軸方位と平行な方位への出射光量が大きい拡散光を出射することが好ましい。すなわち、複数の光源１１２からは、輝度の角度依存性が小さい低指向性の拡散光が出射されるが、指向性制御手段１１４は、該拡散光に上述の指向性を付与するものであることが好ましい。なぜなら、Ｅタイプ偏光素子１２５は、透過軸ｔの軸方位と平行な方位において斜め方向から入射した光を、Ｏタイプ偏光素子１１５の透過軸ｔの軸方位と平行な方位よりも多く吸収してしまう。したがって、Ｅタイプ偏光素子１２５の透過軸ｔの軸方位と平行な方位へ入射する光を減らすために、あらかじめ拡散照明手段１１０からその方位への出射光を減らし、Ｅタイプ偏光素子１２５の吸収軸ａの軸方位と平行な方位への出射光の相対量を増やしておくことが、光利用効率の観点から有利である。また、拡散照明手段１１０を視角制御フィルム１４０と組み合わせて最適設計することにより、最終的に観察面側に出射される光の強度分布を任意に調整することが可能となる。

液晶表示パネル１３０は、Ｏタイプ偏光素子１１５、液晶セル１２０及びＥタイプ偏光素子１２５をこの順に積層した構造を有する。
Ｏタイプ偏光素子１１５は、ｘ軸方向に素子平面内の吸収軸ａを有し、ｙ軸方向に素子平面内の透過軸ｔを有するように配置されている。本発明に用いられるＯタイプ偏光素子１１５について、その材料や形成方法は特に限定されず、例えば二色性を有するヨウ素錯体等をポリビニルアルコール系フィルムに吸着させて、ある一定方向に延伸し、配向させたものが挙げられる。このＯタイプ偏光素子については、市販品も多く、例えば偏光素子（日東電工社製、商品名：ＳＥＧ１２２４ＤＵ）等も用いることができる。

液晶セル１２０は、背面側基板１２１、液晶層１２２及び観察面側基板１２３をこの順に積層した構造を有する。液晶セル１２０は、クロスニコル配置された一対のＯタイプ偏光素子１１５とＥタイプ偏光素子１２５との間に挟まれており、液晶層１２２の電気光学効果を用いて、入射光の偏光状態を所望の偏光状態に変調させることができる。本発明に用いられる液晶セル１２０については、Ｏタイプ偏光素子１１５の吸収軸ａとＥタイプ偏光素子１２５の透過軸ｔとがなす角度を観察方向によらず一定として視野角を拡大させる観点から、ＴＮモード、ＶＡモード、ＩＰＳモード等、クロスニコル配置された偏光素子を用いるものであることが好ましいが、任意のものを用いることができる。本実施形態では、液晶セル１２０としてＶＡモード液晶セルが用いられている。ＶＡモード液晶セル１２０では、液晶層１２２は、電圧オフ状態で基板に対して垂直に配向した液晶分子から構成される。

Ｅタイプ偏光素子１２５は、ｘ軸方向に素子平面内の透過軸ｔを有し、ｙ軸方向に素子平面内の吸収軸ａを有するように配置されている。本発明に用いられるＥタイプ偏光素子１２５についても、その材料や形成方法に特に限定はなく、例えば二色性色素をリオトロピック液晶から流動配向で配向させたもの等が知られている。このＥタイプ偏光素子についても、市販品が多く、例えば、偏光素子（Ｏｐｔｉｖａ社製、商品名：ＬＣ Ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）等が挙げられる。

視角制御フィルム１４０について、透過光の進行方向を制御することが可能であれば、その材料や形成方法に特に制限されないが、例えば、レンズフィルム（例えば、特開平５−２４９４５３号公報参照。）、散乱フィルム（例えば、特開平６−８２７７６号公報参照。）、光回折フィルム（例えば、特開平９−１２７３３１号公報参照。）等が挙げられる。また、液晶表示装置の観察面側偏光素子の表面処理として実用化されている防眩フィルム（例えば、日東電工社製、商品名：ＡＧ１５０）でもよい。このような視角制御フィルム１４０を用いて透過光の進行方向を制御することにより、明状態の視野角特性を改善することが可能となる。

本実施形態では、視角制御フィルム１４０としては、従来公知のレンチキュラーレンズシート等を用いることができ、例えばレンズシート（大日本印刷社製、商品名：ＵＣＳシート）を用いることができる。なお、レンチキュラーレンズシートよりも薄く、他の光学部材と一体的に形成され得るレンチキュラーレンズフィルムを用いてもよい。なお、Ｅタイプ偏光素子１２５は、その吸収軸ａの軸方位と平行な方位と比べて、透過軸ｔの軸方位と平行な方位への透過光量が小さい。したがって、各方位における透過光強度を均一化し、広い方位及び視角でより良好な明状態を実現する観点からは、図１に示すように、視角制御フィルム１４０は、ｙ軸方位と平行な方位からの入射光の一部をｘ軸方位と平行な方位へ出射させる機能を有することが好ましい。すなわち、視角制御フィルム１４０は、Ｅタイプ偏光素子１２５の吸収軸ａの軸方位と平行な方位からの入射光の一部を、透過軸ｔの方位と平行な方位へ出射させる機能を有するものであることが好ましい。

以下に実施例を掲げ、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。

＜参考例１＞
まず、市販のノーマリブラックＶＡモードの液晶表示装置（シャープ社製、商品名：ＬＣ２０ＡＸ−５）の液晶表示パネルの両側（観察面側及び背面側）の偏光素子及び位相差フィルムを剥がすことにより、液晶セルを準備した。次に、トリアセチル・セルロースフィルム（富士写真フイルム社製、商品名：ＴＤ−８０Ｕ）をベースフィルムとし、固形分濃度が１６．７重量％の二色性色素含有のリオトロピック液晶水溶液（Ｏｐｔｉｖａ社製、商品名：ＬＣ ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）をワイヤーバーで厚さ４μｍにコーティングした後、４０℃で乾燥させてＥタイプ偏光素子を作製し、液晶セルの背面側に配置した。このとき、ベースフィルムが液晶セルの外側（コーティング面が液晶セル側）になるようにした。

また、液晶セルの観察面側には、Ｏタイプ偏光素子（日東電工社製、商品名：ＳＥＧ１２２４ＤＵ）を、Ｏタイプ偏光素子の素子平面内の吸収軸方位がＥタイプ偏光素子の素子平面内の吸収軸方位と直交するような相対関係で配置した。また、液晶セルと背面側偏光素子との間には、ネガ型Ｃプレートを配置した。このネガ型Ｃプレートの機能は、斜め視角（斜め方向）からの観察で発生する液晶セルの液晶の位相差をキャンセルすることであり、ＶＡモードの液晶表示装置の場合、最適位相差が選択されたネガ型Ｃプレートを用いれば、全方位でその目的は達成される。本実施例では、ノルボルネン系透明フィルム（ＪＳＲ社製、商品名：ＡＲＴＯＮ（登録商標））を逐次２軸延伸することにより、（ｎｘ−ｎｚ）×ｄ＝２６０ｎｍのネガ型Ｃプレートを用いた。更に、Ｏタイプ偏光素子の観察面側に、シリカ微粒子を紫外線硬化性樹脂に分散混合したものを硬化することによりヘイズ６５％に調整した拡散シート（視角制御素子）を配置した。

本実施例では、屈折率及び位相差を、ＰＥＭ式分光エリプソメーター（商品名：Ｍ−２２０、日本分光社製）を用いて測定した。（ｎｘ−ｎｚ）×ｄの値は、位相差フィルム法線方向、法線方向から４０°傾斜した斜め方向、及び、法線方向から−４０°傾斜した斜め方向のそれぞれの方向から位相差を測定し、一般的な屈折率楕円式のカーブフィッティング（曲線近似）から算出した。なお、傾斜方位は、面内遅相軸と直交する方位とした。

このようにして得られた液晶表示パネルを、市販のＴＶ用のノーマリブラックＶＡモードの液晶表示装置（シャープ社製、商品名：ＬＣ２０ＡＸ−５）の拡散バックライトシステムからプリズムシートと輝度向上フィルム（反射型偏光フィルム）とを取り外したもの（以下「標準バックライト」という。）で照明し、参考例１の液晶表示装置とした。

本実施例で使用したＯタイプ偏光素子のＫａ×ｄ、Ｋｔ×ｄ及びＫｚ×ｄはそれぞれ、３８５ｎｍ、５ｎｍ及び５ｎｍであった。また、本実施例で作製したＥタイプ偏光素子のＫａ×ｄ、Ｋｔ×ｄ及びＫｚ×ｄはそれぞれ、１９５ｎｍ、２５ｎｍ及び１９０ｎｍであった。なお、Ｋａ×ｄ及びＫｔ×ｄは、従来の方法で透過率の測定結果から逆算して算出し、Ｋｚ×ｄは、斜め視角における透過率の測定結果から逆算して算出した。

＜実施例２＞
本実施例に係る液晶表示装置は、視角制御素子として、凸レンズ群（材質：紫外線硬化型アクリル樹脂、レンズ底面は正六角形で散乱強度：１５°、レンズの配列ピッチ：６４μｍ）を、透明なベースフィルム（材質：ポリエステル、厚さ：１８８μｍ）の片面に形成したマイクロレンズアレイシート（特開平５−２４９４５３号公報の実施例１を参照。）を、凸レンズ群が形成された面を液晶セル側に、反対の面を観察面側にし、その拡散主軸方位がＯタイプ偏光素子の素子平面内の透過軸方位（Ｅタイプ偏光素子の素子平面内の吸収軸方位）と平行となるように配置したことを除いては、参考例１と同様の構成とした。

＜実施例３＞
本実施例に係る液晶表示装置は、視角制御素子として、光回折フィルム（住友化学社製、商品名：ルミスティー（登録商標）、品番：ＭＦＸ−１５１５）を、その不透明状態が得られる方位がＯタイプ偏光素子の素子平面内の透過軸方位（Ｅタイプ偏光素子の素子平面内の吸収軸方位）と平行となるように配置したことを除いては、参考例１と同様の構成とした。

＜参考例２＞
本実施例に係る液晶表示装置は、標準バックライトと液晶表示パネルとの間に、プリズムシート（住友スリーエム社製、商品名：輝度上昇フィルムＢＥＦ ＩＩＩ）を、Ｅタイプ偏光素子の素子平面内の吸収軸方位と平行な方位への拡散出射光を集光するような相対関係で配置したことを除いては、参考例１と同様の構成とした。

＜比較例１＞
本比較例に係る液晶表示装置は、液晶セルの両側に、Ｏタイプ偏光素子（日東電工社製、商品名：ＳＥＧ１２２４ＤＵ）を背面側Ｏタイプ偏光素子の吸収軸方位と観察面側Ｏタイプ偏光素子の吸収軸方位とが直交となるような関係で配置した。また、背面側Ｏタイプ偏光素子と液晶セルとの間には、暗状態を広視野角化するための２軸性位相差フィルムを配置した。この２軸性位相差フィルムは、方位角４５°視角４０°の方向における光漏れを最小にするように最適設計し、ノルボルネン系透明フィルム（ＪＳＲ社製、商品名：ＡＲＴＯＮ）を逐次２軸延伸することで、（ｎｘ−ｎｙ）×ｄ＝６０ｎｍ、（ｎｘ−ｎｚ）×ｄ＝２６０ｎｍの２軸性位相差フィルムとした。このようにして得られた液晶表示パネルを、標準バックライトで照明し、比較例１の液晶表示装置とした。

本比較例では、屈折率及び位相差を、ＰＥＭ式分光エリプソメーター（商品名：Ｍ−２２０、日本分光社製）を用いて測定した。（ｎｘ−ｎｚ）×ｄの値は、位相差フィルム法線方向、法線方向から４０°傾斜した斜め方向、及び、法線方向から１４０°傾斜した斜め方向の３つの方向から位相差を測定し、一般的な屈折率楕円式のカーブフィッティング（曲線近似）から算出した。なお、傾斜方位は、面内遅相軸と直交する方位とした。

＜比較例２＞
本比較例に係る液晶表示装置は、拡散シート（視角制御素子）を配置しなかったこと以外は、参考例１と同様の構成とした。

＜評価＞
視野角測定装置（ＥＬＤＩＭ社製、商品名：Ｅｚ−Ｃｏｎｔｒａｓｔ１６０）を用いて、各例の液晶表示装置の白輝度、及び、コントラスト比（白輝度／黒輝度）を測定した。なお、測定方向は、観察面側の偏光素子の透過軸方位を基準（方位角０°）として、素子平面内で測定される方位角０、２０、４５、７０及び９０°の各方位において、素子法線方向から４０°倒した方向とした。測定結果を下記表１、図２及び３に示す。

表１及び図２より、参考例１、実施例２、３及び比較例２は、Ｏタイプ偏光素子とＥタイプ偏光素子とを組み合わせて用いることにより、二枚のＯタイプ偏光素子を用いた比較例１と比べて、方位角２０、４５及び７０°の方位において４０°視角におけるコントラスト比が高く、しかも全方位でほぼ一定の値となっていることが分かった。すなわち、コントラスト比の視野角特性が改善されていることが分かった。また、表１及び図３より、参考例１、実施例２、３は、視角制御フィルムを用いることにより、比較例２と比べて、白輝度の視野角特性が改善されていることが分かった。更に、参考例２は、標準バックライトにプリズムシートを追加することにより、拡散照明手段をＥタイプ偏光素子の透過軸方位と平行な方位よりも吸収軸方位と平行な方位への出射光の相対量が大きくなるようなものとしたため、参考例１と比べて、白輝度の絶対値が広い方位及び視角で上昇していることが分かった。
なお、本明細書中、特に断りのない限り、偏光素子の透過軸及び吸収軸はそれぞれ、偏光素子の素子平面内の透過軸及び吸収軸を指すものとする。

本願明細書における「以上」、「以下」は、当該数値（境界値）を含むものである。

なお、本願は、２００６年９月７日に出願された日本国特許出願２００６−２４３２８４号を基礎として、パリ条約ないし移行する国における法規に基づく優先権を主張するものである。該出願の内容は、その全体が本願中に参照として組み込まれている。

本発明の実施形態に係る液晶表示装置を示す概略斜視図である。 参考例１、２、実施例２、３、比較例１及び２に係る液晶表示装置のコントラスト比の視野角特性を示すグラフである。 参考例１、２、実施例２、３、比較例１及び２に係る液晶表示装置の白輝度の視野角特性を示すグラフである。 ４種類の偏光制御システム（ｉ）〜（ｉｖ）について、直交透過率の極角６０°における方位角依存性を示す図である。 ４種類の偏光制御システム（ｉ）〜（ｉｖ）について、平行透過率の極角６０°における方位角依存性を示す図である。 ４種類の偏光制御システム（ｉ）〜（ｉｖ）について、直交透過率の方位角０°における極角依存性を示す図である。 ４種類の偏光制御システム（ｉ）〜（ｉｖ）について、平行透過率の方位角０°における極角依存性を示す図である。 ４種類の偏光制御システム（ｉ）〜（ｉｖ）について、直交透過率の方位角４５°における極角依存性を示す図である。 ４種類の偏光制御システム（ｉ）〜（ｉｖ）について、平行透過率の方位角４５°における極角依存性を示す図である。 ４種類の偏光制御システム（ｉ）〜（ｉｖ）について、直交透過率の方位角９０°における極角依存性を示す図である。 ４種類の偏光制御システム（ｉ）〜（ｉｖ）について、平行透過率の方位角９０°における極角依存性を示す図である。 Ｏタイプ偏光素子の偏光特性を示す概略斜視図である。矢印の長さは、消衰係数の大きさを表す。 Ｅタイプ偏光素子の偏光特性を示す概略斜視図である。矢印の長さは、消衰係数の大きさを表す。 ポーラライザ及びアナライザに同じタイプの偏光素子を用いてクロスニコル配置した場合に、偏光素子の素子法線方向から観察したときの各偏光軸の配置関係を示す概略平面図である。 図９Ａと同じ場合に、４５°方位に視角を倒して観察したときの各偏光軸の配置関係を示す概略平面図である。 ポーラライザにＥタイプ偏光素子を用い、アナライザにＯタイプ偏光素子を用いてクロスニコル配置した場合に、偏光素子の素子法線方向から観察したときの各偏光軸の配置関係を示す概略平面図である。 図１０Ａと同じ場合に、４５°方位に視角を倒して観察したときの各偏光軸の配置関係を示す概略平面図である。

符号の説明

ａ：吸収軸
ｔ：透過軸
１１：ポーラライザの透過軸
１２：ポーラライザの吸収軸
１３：アナライザの吸収軸
１００：液晶表示装置
１１０：拡散照明手段（光源装置）
１１１：光反射シート
１１２：光源
１１３：光拡散板
１１４：指向性制御手段
１２０：液晶セル
１２１：背面側基板
１２２：液晶層
１２３：観察面側基板
１３０：液晶表示パネル
１４０：視角制御フィルム（視角制御素子）

Claims (18)

1. 複数の偏光素子を用いて構成された偏光制御システムであって、
   該偏光制御システムは、Ｅタイプ偏光素子と、該Ｅタイプ偏光素子を透過した光の進行方向を制御する視角制御素子とを有し、
   該視角制御素子は、Ｅタイプ偏光素子の素子平面内の吸収軸方位と平行な方位から入射した光の一部を、該Ｅタイプ偏光素子の素子平面内の透過軸方位と略平行な方位へ出射させ、
   該視角制御素子は、レンズフィルム及び光回折フィルムからなる群より選択された少なくとも一つの光学素子であることを特徴とする偏光制御システム。
2. 前記偏光制御システムは、更にＯタイプ偏光素子を有することを特徴とする請求項１記載の偏光制御システム。
3. 前記Ｅタイプ偏光素子とＯタイプ偏光素子とは、クロスニコル配置されていることを特徴とする請求項２記載の偏光制御システム。
4. 請求項１記載の偏光制御システムを用いたことを特徴とする表示装置。
5. 前記表示装置は、少なくとも一方がＥタイプ偏光素子である一対の偏光素子間に液晶層を含んで構成される液晶表示パネルを有し、かつ該液晶表示パネルの観察面側に視角制御素子を有することを特徴とする請求項４記載の表示装置。
6. 前記一対の偏光素子は、一方がＥタイプ偏光素子であり、他方がＯタイプ偏光素子であることを特徴とする請求項５記載の表示装置。
7. 前記Ｅタイプ偏光素子とＯタイプ偏光素子とは、クロスニコル配置されていることを特徴とする請求項６記載の表示装置。
8. 前記表示装置は、Ｅタイプ偏光素子の素子平面内の透過軸方位と平行な方位への出射光量よりもＥタイプ偏光素子の素子平面内の吸収軸方位と平行な方位への出射光量が大きい光源装置を用いて表示を行うことを特徴とする請求項４記載の表示装置。
9. 複数の偏光素子を用いて構成された偏光制御システムであって、
   該偏光制御システムは、Ｅタイプ偏光素子と、該Ｅタイプ偏光素子の素子平面内の吸収軸方位に対して不透明状態となる方位が平行となるように配置された視角制御素子とを有し、
   該視角制御素子は、マイクロレンズアレイフィルム、レンチキュラーレンズフィルム及び光回折フィルムからなる群より選択された少なくとも一つの光学素子であることを特徴とする偏光制御システム。
10. 前記視角制御素子は、透過拡散性が異方性を示すものであり、拡散主軸方位がＥタイプ偏光素子の素子平面内の吸収軸方位に対して平行となるように配置されることを特徴とする請求項９記載の偏光制御システム。
11. 前記視角制御素子は、入射光線の出射方向を制御する光学素子単位が面状に配列されたものであり、その配列方向がＥタイプ偏光素子の素子平面内の吸収軸方位に対して平行又は直交となるように配置されることを特徴とする請求項１０記載の偏光制御システム。
12. 前記偏光制御システムは、更にＯタイプ偏光素子を有することを特徴とする請求項９記載の偏光制御システム。
13. 前記Ｅタイプ偏光素子とＯタイプ偏光素子とは、クロスニコル配置されていることを特徴とする請求項１２記載の偏光制御システム。
14. 請求項９記載の偏光制御システムを用いたことを特徴とする表示装置。
15. 前記表示装置は、少なくとも一方がＥタイプ偏光素子である一対の偏光素子間に液晶層を含んで構成される液晶表示パネルを有し、かつ該液晶表示パネルの観察面側に視角制御素子を有することを特徴とする請求項１４記載の表示装置。
16. 前記一対の偏光素子は、一方がＥタイプ偏光素子であり、他方がＯタイプ偏光素子であることを特徴とする請求項１５記載の表示装置。
17. 前記Ｅタイプ偏光素子とＯタイプ偏光素子とは、クロスニコル配置されていることを特徴とする請求項１６記載の表示装置。
18. 前記表示装置は、Ｅタイプ偏光素子の素子平面内の透過軸方位と平行な方位への出射光量よりもＥタイプ偏光素子の素子平面内の吸収軸方位と平行な方位への出射光量が大きい光源装置を用いて表示を行うことを特徴とする請求項１４記載の表示装置。

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