WO2018225631A1 - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、光の利用効率を高くすることで、輝度が高く、消費電力が抑制された液晶表示装置を提供する。本発明は、第一の吸収型偏光板（１０）と、上記第一の吸収型偏光板側から順に、第一基板（２０）と、液晶層（３０）と、第二基板（４０）とを有する液晶パネル（１００）と、第二の偏光板（５０）と、反射板（６０）を有するバックライトユニット（２００）とをこの順に備え、上記第二基板は、上記第二の偏光板と対向するように配置された反射層（４６）を有し、上記第二の偏光板の透過軸と平行方向に振動する偏光の透過率は、上記第一の吸収型偏光板の透過軸と平行方向に振動する偏光の透過率よりも大きい液晶表示装置である。

Description

液晶表示装置

本発明は、液晶表示装置に関する。より詳しくは、偏光板を有する液晶表示装置に関するものである。

液晶表示装置は、テレビ用途のみならず、スマートフォン、タブレットＰＣ、カーナビゲーション等の用途で利用されている。特に、近年、スマートフォンの普及率が著しく伸びており、高速データ通信網の整備により、高解像度の動画データの送受信が可能となったこともあり、スマートフォン用の液晶表示装置の高精細度化が進んでいる。

液晶表示装置を高精細化すると、液晶パネルを構成するゲート配線やソース配線のパネル占有面積が増加するため、画素の開口率が低下する傾向がある。例えば、５．５型ＷＱＨＤ（Ｗｉｄｅ　Ｑｕａｄ－Ｈｉｇｈ　Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ）機種では、開口率が３０％程度である。開口率が低下すると液晶表示装置の輝度が低下する。上記輝度の低下は、バックライトユニットから射出する光（以下、バックライト光ともいう）の輝度を上げることで補うことができるが、バックライト光の輝度を上げると、消費電力の増加を招くおそれがある。

そこで、バックライト光の利用効率を高める技術として、液晶パネル内に反射層を設けることで、バックライト光をリサイクルする技術が提案されている（例えば、特許文献１及び２等参照）。

特許文献１には、透過型の液晶表示装置や透過型と反射型とを併用した液晶表示装置において、画素電極側ガラス基板上面の遮光領域部分（ゲート配線、ソース配線、ＴＦＴ、画素反射電極等のある部分）に、該遮光領域に入射した光源からの光を光源側に反射させる反射膜をパターンとして設け、その上に絶縁膜をパターンとして設け、この絶縁膜の上にＴＦＴ、配線等を構築することが開示されている。このような構成により、光源から液晶表示装置に入射し、その中の画素電極のある透過領域に入射しなかった入射光が、反射膜で反射されて光源側に戻り、光源側の反射板で反射されて再び液晶表示装置に入射することで、光の利用効率が向上すると共に、光源の見かけの発光量を増加させることが可能となることが開示されている。　

特許文献２には、薄膜トランジスタ基板の上面に形成された第１反射膜と、前記第１反射膜を含む前記薄膜トランジスタ基板を覆って設けられた絶縁膜と、前記絶縁膜上に設けられ、ゲート電極、ソース電極およびドレイン電極を有する薄膜トランジスタと、前記絶縁膜上に設けられ、前記ゲート電極に接続された走査ラインと、前記絶縁膜上に設けられ、前記ドレイン電極に接続されたデータラインと、前記絶縁膜上に設けられ、前記ソース電極に接続された画素電極とを備え、前記第１反射膜は、少なくとも前記走査ライン下および前記データライン下に設けられるとともに、互いに分離して設けられている液晶表示装置が開示されている。

特開２００３－２９２９５号公報 特許第５０６６９４３号明細書

従来の透過型液晶表示装置では、バックライト光の多くが薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）基板上に形成されたゲート配線、ソース配線等で吸収されており、光利用効率を改善するためには、検討の余地があった。特に、画素の開口率が低いほど、バックライト光の吸収量が大きいため光利用効率が悪く、消費電力増加を招いていた。

特許文献１及び２では、反射膜で反射されたバックライト光の偏光板での吸収を削減する施策がなされていないため、光の利用効率を充分に向上させることができず、更なる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、光の利用効率を高くすることで、輝度が高く、消費電力が抑制された液晶表示装置を提供することを目的とするものである。

液晶表示装置において、液晶パネルの観察者側に設けられる偏光板（以下、表側偏光板ともいう）と、液晶パネルの背面側に設けられる偏光板（以下、裏側偏光板ともいう）は、それぞれの透過軸と平行方向に振動する偏光の透過率（以下、透過率ｋ１ともいう）が等しい偏光板を用いることが一般的である。しかしながら、本発明者らの検討によると、液晶パネルのバックライトユニットと対向する基板に設けられた反射層で反射されたリサイクル光の内、裏側偏光板の透過軸に平行な偏光であっても、その一部が裏側偏光板で吸収されるため、上記一般的な構成では、光利用効率が充分でないことを見出した。

本発明者らは、光利用効率を向上させる方法を検討し、液晶パネルの両面に配置される偏光板の構成に着目した。そして、裏側偏光板の透過率ｋ１を、表側偏光板の透過率ｋ１よりも高くすることで、上記反射層で反射されたリサイクル光が、裏側偏光板で吸収されることを抑制し、リサイクル効果を最大限に引き出すことができることを見出した。以上により、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、本発明の一形態は、第一の吸収型偏光板と、上記第一の吸収型偏光板側から順に、第一基板と、液晶層と、第二基板とを有する液晶パネルと、第二の偏光板と、反射板を有するバックライトユニットとをこの順に備え、上記第二基板は、上記第二の偏光板と対向するように配置された反射層を有し、上記第二の偏光板の透過軸と平行方向に振動する偏光の透過率は、上記第一の吸収型偏光板の透過軸と平行方向に振動する偏光の透過率よりも大きい液晶表示装置である。

本発明によれば、光の利用効率を高くすることで、輝度が高く、消費電力が抑制された液晶表示装置を提供することができる。

実施形態１に係る液晶表示装置の断面模式図である。 実施形態１に係る液晶表示装置の平面模式図である。 実施形態１に係る液晶表示装置の液晶分子の配向方位の一例を示した平面模式図である。 実施形態２に係る液晶表示装置の断面模式図である。 実施形態３に係る液晶表示装置の断面模式図である。 実施形態４に係る液晶表示装置の断面模式図である。 実施形態４に係る液晶表示装置の液晶分子の配向方位の一例を示した平面模式図である。 実施形態５に係る液晶表示装置の断面模式図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態及び実施例を説明するが、本発明は、以下の実施形態及び実施例に限定されるものではない。また、各実施形態及び実施例の構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜組み合わされてもよいし、変更されてもよい。なお、各図面において、同様の機能を発揮する部材には同じ符号を付している。

（実施形態１）
図１及び図２を用いて、実施形態１に係る液晶表示装置１０００を説明する。実施形態１は、第一基板が対向基板であり、第二基板が薄膜トランジスタ基板である。図１は、実施形態１に係る液晶表示装置の断面模式図である。図２は、実施形態１に係る液晶表示装置の平面模式図である。図１は、図２のＡ－Ａ’線に沿った断面模式図である。

図１に示したように、液晶表示装置１０００は、第一の吸収型偏光板１０と、第一の吸収型偏光板１０側から順に、対向基板２０と、液晶層３０と、薄膜トランジスタ基板（ＴＦＴ基板）４０と有する液晶パネル１００と、第二の吸収型偏光板５０と、反射板６０を有するバックライトユニット２００とをこの順に備える。実施形態１では、第二の偏光板は、第二の吸収型偏光板５０である。実施形態１に係る液晶表示装置は、透過型の液晶表示装置である。また、液晶表示装置１０００は、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ　Ｆｉｅｌｄ　Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードの液晶パネル１００を備える。本明細書中、液晶パネル１００のバックライトユニット２００と対向する面を「背面側」、液晶パネル１００の上記背面側と反対側の面を「観察者側」ともいう。

［第一の吸収型偏光板］
偏光板とは、入射された光の中から、特定の偏光成分を取り出すことができる光学素子である。第一の吸収型偏光板１０は、透過軸と吸収軸を有しており、透過軸と吸収軸は直交している。吸収型偏光板は、透過軸と平行な方向に振動する光を透過し、吸収軸と平行な方向に振動する光を吸収する。本明細書中、第一の吸収型偏光板の透過軸と平行方向に振動する偏光の透過率を、「第一の吸収型偏光板の透過率ｋ１」もいう。上記第一の吸収型偏光板の透過率ｋ１は、例えば、日本分光製紫外可視分光光度計Ｖ－７１００により測定することができる。

第一の吸収型偏光板１０としては、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）フィルムに二色性を有するヨウ素錯体や染料等の異方性材料を吸着配向させたもの等を用いることができる。

第一の吸収型偏光板１０が、ヨウ素を含浸させて延伸したＰＶＡフィルムを有する場合、第一の吸収型偏光板１０の透過率ｋ１は、ＰＶＡフィルム中のヨウ素濃度を調整することで調整することができる。

上記ＰＶＡフィルムは、両面に保護層を有することが好ましい。上記保護層としては、例えば、ジアセチルセルロース、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）等のセルロース系樹脂；（メタ）アクリル系樹脂；シクロオレフィン系樹脂；ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂；ポリエチレンテレフタレート系樹脂等のエステル系樹脂；ポリアミド系樹脂；ポリカーボネート系樹脂；これらの共重合体樹脂等を含有するフィルムが挙げられる。ＰＶＡにヨウ素を含浸させ、延伸したフィルムの両面に、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルムを貼り付けた偏光板が好適に用いられる。

［対向基板］
対向基板２０は、例えば、液晶表示装置１０００がカラー表示を行う場合、透明基板２１側から順に、透明基板２１と、透明基板２１上に形成されたカラーフィルタ層２２とブラックマトリクス２３を有する。透明基板２１としては、ガラス基板や、プラスチック基板等の透明な基板が用いられる。対向基板２０は、カラーフィルタ基板ともいう。カラーフィルタ層２２には、各サブピクセルに対応して赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）のうち、いずれか一色の着色層が設けられ、各着色層の間に、ブラックマトリクス２３が設けられる。カラーフィルタ層２２の色の組み合わせは特に限定されず、例えば、赤色、緑色、青色及び、黄色の組み合わせ、赤色、緑色、青色、及び、透明の組み合わせであってもよい。液晶表示装置１０００が白黒表示のみを行う場合、カラーフィルタ層２２は有さなくてもよい。

［液晶層］
液晶層３０は、平面視において、シール材等に囲まれた領域に形成される。液晶層３０は、液晶材料を含有する。上記液晶材料としては、特に限定されず、液晶表示装置の分野において通常用いるものを適用することができる。上記液晶材料としては、例えば、電気光学特性を有するネマチック液晶が挙げられる。ＦＦＳモードでは、上記液晶材料は、正の誘電率異方性を有してもよいし、負の誘電率異方性を有してもよい。液晶層３０と対向基板２０との間、及び、液晶層３０とＴＦＴ基板４０との間には、それぞれ、配向膜（図示せず）が形成されてもよい。

［薄膜トランジスタ基板］
ＴＦＴ基板４０は、例えば、図１に示したように、透明基板４１側から順に、透明基板４１と、ソース配線Ｓと、第一層間絶縁層４２と、共通電極４３と、第二層間絶縁層４４と、画素電極４５とを有する。ＦＦＳモードでは、共通電極４３と画素電極４５とは、第二層間絶縁層４４を介して積層される。共通電極４３と画素電極４５との間に、フリンジ電界が形成され、液晶層３０中の液晶分子が配向する。

また、図２に示したように、液晶表示装置１０００は、平面視において、透明基板（図示せず）上に、互いに平行に伸びる複数のゲート配線Ｇと、互いに平行に伸びる複数のソース配線Ｓとを備える。ソース配線Ｓは、ゲート配線Ｇとは異なる方向に延び、複数のゲート配線Ｇと複数のソース配線Ｓとは交差する。図２に示したように、ソース配線Ｓの延伸方向に隣接する画素ごとに、ゲート配線Ｇに対するソース配線Ｓの形成方位を異ならせてもよい。ゲート配線Ｇとソース配線Ｓとの各交差部には、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）が設けられる。また、一対のゲート配線Ｇ及びソース配線Ｓで囲われる各サブピクセルには、各ＴＦＴに対応して、画素電極４５が設けられる。

上記ＴＦＴは、ゲート配線Ｇから延伸されたゲート電極Ｇ１と、ソース電極Ｓから延伸されたソース電極Ｓ１と、半導体層４８と、半導体層４８上に設けられ、ソース電極Ｓ１と対向するように配置されたドレイン電極Ｄから構成される。ドレイン電極Ｄは、画素電極４５に設けられたコンタクトホールＣＨを介して、画素電極４５と電気的に接続される。

半導体層４８は、酸化物半導体を含有する酸化物半導体層であってもよい。酸化物半導体は、電子の移動度が高く、かつ、リーク電流量が少ないため、ＴＦＴを構成する半導体層４８に用いることで、液晶表示装置１０００を高速化し、かつ、電力消費を抑制することができる。上記酸化物半導体層は、例えば、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）、又は、カドミウム（Ｃｄ）の少なくとも一つを含むものが挙げられる。なかでも、上記酸化物半導体層は、インジウム、ガリウム及び亜鉛を含む酸化物半導体（Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系半導体）を含むことが好ましい。

ＴＦＴ基板４０は、第二の吸収型偏光板５０と対向するように配置された反射層４６を有する。反射層４６は、バックライトユニット２００と対向するように設けられる。反射層４６を有することで、液晶パネル１００に入射したバックライト光のうち、ゲート配線Ｇ等の遮光領域に入射した光は、反射層４６で反射し、バックライトユニット２００側に戻される。反射層４６で反射された光は、バックライトユニット２００が備える反射板６０で反射し、再度、液晶パネル１００に向かって射出されるため、バックライト光の利用効率を向上させることができる。

反射層４６は、ＴＦＴ基板４０の最もバックライトユニット２００側に形成されることが好ましい。透明基板４１の直上に形成されることが好ましいが、透明基板４１と反射層４６との間に、層間絶縁層を介してもよい。図１では、反射層４６は、ソース電極Ｓよりも透明基板４１と近い位置に形成されている。平面視において、反射層４６は、ゲート電極Ｇ及びソース配線Ｓと重なる領域に形成されることが好ましい。図２中、反射層４６が設けられた領域をグレーで着色した。また、図示されていないが、ＴＦＴと重なる領域にも反射層４６を設けてもよい。

反射層４６の材料としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、銀とパラジウム（Ｐｄ）と銅（Ｃｕ）との合金（ＡＰＣ）等の高反射金属を用いることができる。また、Ｔａ_２Ｏ_３等の高屈折率層とＭｇＦ_２等の低屈折率層とを積層した誘電体多層膜（増反射膜）や、上記高反射金属と増反射膜とを積層したものも用いることができる。反射層４６は、例えば、蒸着法、スパッタリング法等によって金属膜を形成した後、パターニングすることにより形成することができる。

共通電極４３は、サブピクセルごと、又は、複数のサブピクセルに渡って、面状に形成されてもよい。ＦＦＳモードでは、画素電極４５には、サブピクセルごとに少なくとも１つの開口部（スリット）４７又は切り欠き部が設けられる。図２に示したように、ソース配線Ｓの延伸方向に隣接する画素同士で、ゲート配線Ｇに対するスリット４７の形成方位が異なってもよい。このようにすることで、ソース配線Ｓの延伸方向に隣接する画素同士で、電圧印加時における液晶分子の配向方位を異ならせることができるため、視野角特性を向上させることができる。

共通電極４３及び画素電極４５は、透明電極であり、例えば、酸化インジウムスズ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ：ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｚｉｎｃ　Ｏｘｉｄｅ：ＩＺＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の酸化物半導体が挙げられる。

［第二の吸収型偏光板］
第二の吸収型偏光板５０は、透過軸と吸収軸を有しており、透過軸と吸収軸は直交している。吸収型偏光板は、透過軸と平行な方向に振動する光を透過し、吸収軸と平行な方向に振動する光を吸収する。以下、第二の偏光板の透過軸と平行方向に振動する偏光の透過率を、「第二の偏光板の透過率ｋ１」もいう。第二の吸収型偏光板としては、第一の吸収型偏光板１０よりも透過率ｋ１が大きいものであれば特に限定されない。上記第二の吸収型偏光板の透過率ｋ１は、上記第一の吸収型偏光板の透過率ｋ１と同様の方法で測定することができる。

第二の吸収型偏光板５０としては、ヨウ素や染料を含浸させて延伸したＰＶＡフィルムを有する偏光板を用いることが好ましい。具体的には、ＰＶＡにヨウ素や染料を含浸させ、延伸したフィルムの両面に、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルムを貼り付けた偏光板が好適に用いられる。

第一の吸収型偏光板１０と第二の吸収型偏光板５０とは、互いの吸収軸が直交するようにクロスニコルに配置される。このように配置することで、液晶層３０中の液晶分子の配向を制御して、液晶パネル１００を透過する光の量を調整し表示を行うことができる。

図３は、実施形態１に係る液晶表示装置の液晶分子の配向方位の一例を示した平面模式図である。図３では、誘電率異方性が正の液晶分子を用いた場合の配向状態を例示した。図３中、Ｘは、第一の吸収型偏光板１０の透過軸方向を示し、Ｙは、第二の吸収型偏光板５０の透過軸方向を示す。また、電圧無印加時の液晶分子３１を実線で示し、電圧印加時の液晶分子３１を破線で示した。上記透過軸方向及び液晶分子３１の配向方位はいずれも観察者側から見た場合を示す。図３に示したように、電圧無印加時は、液晶分子３１の配向方位が第二の吸収型偏光板５０の透過軸方向Ｙと一致しており、位相差が発生しないため、黒表示となる。一方、電圧印加時は、液晶分子３１が左回りに４５°回転し、第一の吸収型偏光板１０の透過軸方向Ｘ、及び、第二の吸収型偏光板５０の透過軸方向Ｙに対して４５°を成すように配向変化することで、位相差が発生し、白表示となる。

第二の吸収型偏光板５０の透過軸と平行方向に振動する偏光の透過率は、第一の吸収型偏光板１０の透過軸と平行方向に振動する偏光の透過率よりも大きい。第二の偏光板と、ＴＦＴ基板４０に設けられた反射層４６とは、対向するように配置されている。バックライトユニット２００の出射光の内、第二の吸収型偏光板５０の透過軸方向に振動する光のみが第二の吸収型偏光板５０を透過する。第二の吸収型偏光板５０を透過した偏光は、その偏光状態を維持した状態で反射層４６にて反射され、再度、第二の吸収型偏光板５０の透過軸を通過する。従来、第一の吸収型偏光板１０と、第二の吸収型偏光板５０には、透過軸と平行方向に振動する偏光の透過率が同じ偏光板を用いられるのが一般的であったが、本発明では、ＴＦＴ基板４０側に、対向基板２０側に配置される第一の吸収型偏光板１０よりも、透過率ｋ１が高い第二の吸収型偏光板５０を配置することで、反射層４６によってバックライトユニット２００側に反射された光が、従来の構成と比べて、第二の吸収型偏光板５０で吸収されることを抑制することができるため、バックライト光の利用効率を高めることができる。そのため、液晶表示装置１０００の輝度を高くし、かつ、消費電力を低減することができる。

［バックライトユニット］
バックライトユニット２００は反射板６０を有する。本実施形態に用いられるバックライトユニット２００は、液晶パネル１００に対して光を照射し、かつ、反射板６０を有するものであれば特に限定されず、直下型でもよいし、エッジライト型でもよい。バックライトユニット２００の光源としては、一般的なバックライト光源、例えば、冷陰極管（ＣＣＦＬ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の光源を使用することができる。

エッジライト型の場合を例に挙げると、図１に示すように、エッジライト６１、導光板６２、反射板６０を有する構成が挙げられる。エッジライト６１は、導光板６２の端面に配置され、反射板６０は、導光板６２の背面に配置される。導光板６２は、液晶表示装置の分野において通常使用されるものを用いることができる。反射板６０としては、例えば、アルミ板、白色ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム、反射フィルム（例えば、３Ｍ社製、ＥＳＲ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ　Ｓｐｅｃｕｌａｒ　Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）フィルム））等が挙げられる。

バックライトユニット２００は、更に、プリズムシート、拡散シート等の光学シートを適宜用いることができる。この場合、上記光学シートの下面に隣接して導光板を設けてもよい。エッジライト６１から照射された光は、導光板６２に入射され、導光板６２により照明すべき方向（観察者側）に向かって出射される。

（実施形態２）
図４を用いて、実施形態２に係る液晶表示装置２０００を説明する。実施形態２は、第一基板が対向基板であり、第二基板が薄膜トランジスタ基板である。図４は、実施形態２に係る液晶表示装置の断面模式図である。なお、液晶パネル１００は実施形態１で説明したものと同様であり、液晶表示装置２０００の平面模式図は図２と同様であるため説明を省略する。図４は、図２のＡ－Ａ’線に沿った断面模式図に対応する。

実施形態２では、第二の偏光板は、第二の吸収型偏光板５０である。図４に示したように、液晶表示装置２０００は、更に、第二の吸収型偏光板５０とバックライトユニット２００との間に、反射型偏光板７０を有する。第一の吸収型偏光板１０と第二の吸収型偏光板５０とは、互いの吸収軸が直交するようにクロスニコルに配置される。

第二の吸収型偏光板５０の透過率ｋ１は、第一の吸収型偏光板１０の透過率ｋ１よりも大きい。そのため、実施形態１と同様に、ＴＦＴ基板４０に設けられた反射層４６によってバックライトユニット２００側に反射された光が、第二の吸収型偏光板５０で吸収されることを抑制することができるため、バックライト光の利用効率を高めることができる。そのため、液晶表示装置２０００の輝度を高くし、かつ、消費電力を低減することができる。

液晶パネル１００のＴＦＴ基板４０側に複数の偏光板が設けられる場合、ＴＦＴ基板４０側の偏光板の透過軸と平行方向に振動する偏光の透過率は、最もＴＦＴ基板４０に近い位置に設けられた偏光板の透過軸と平行方向に振動する偏光の透過率を基準とする。すなわち、実施形態２では、第二の吸収型偏光板５０の透過率ｋ１が、第一の吸収型偏光板１０の透過率ｋ１よりも大きければよい。

実施形態２では、第二の吸収型偏光板５０とバックライトユニット２００との間に、反射型偏光板７０を配置することで、第二の吸収型偏光板５０の吸収軸で吸収されていた光を、反射型偏光板７０により、バックライトユニット２００側に反射して再利用できるため、バックライト光の利用効率をより高めることができる。

更に、吸収型偏光板と反射型偏光板とを併用することで、液晶表示装置２０００のコントラストを向上させることができる。上記液晶表示装置のコントラストは、後述するように、液晶表示装置の最大輝度（白輝度）と最小輝度（黒輝度）とをそれぞれ測定し、白輝度の値を黒輝度の値で除して求めることができる。液晶表示装置に用いる偏光板のコントラストを算出することで、上記液晶表示装置のコントラストに対する、液晶層等の他の構成を除いた偏光板のみの影響を検討することができる。以下に、偏光板のコントラストに着目して、吸収型偏光板と反射型偏光板との併用によるコントラストの向上効果を説明する。

偏光板のコントラスト（ＣＲ）は、下記式（１）により求められる。
ＣＲ＝（平行透過率Ｔｐ）÷（直交透過率Ｔｃ）　　（１）

平行透過率Ｔｐ及び直交透過率Ｔｃはともに、液晶パネルの観察者側に少なくとも一つの偏光板（表側偏光板）を配置し、液晶表示装置の背面側に少なくとも一つの偏光板（裏側偏光板）を配置した場合の透過率である。本明細書中、液晶パネルの観察者側又は背面側に複数の偏光板が設けられる場合、液晶パネルの観察者側に設けられた全ての偏光板を「表側偏光板」といい、液晶パネルの背面側に設けられた全ての偏光板を「裏側偏光板」という。上記平行透過率Ｔｐは、表側偏光板及び裏側偏光板の透過軸が互いに平行になる様に配置した場合の透過率である。上記直交透過率Ｔｃは、表側偏光板及び裏側偏光板の透過軸が互いに直交する様に配置した場合の透過率である。直交透過率Ｔｃが小さいほど、偏光板のコントラストは高くなる。

偏光板の透過軸と平行方向に振動する偏光の透過率は透過率ｋ１、偏光板の透過軸と直交する偏光の透過率は透過率ｋ２と表される。ここで、第一の吸収型偏光板の透過率ｋ１、ｋ２をそれぞれｋ１ａ、ｋ２ａとし、第二の偏光板の透過率ｋ１、ｋ２をそれぞれｋ１ｂ、ｋ２ｂとし、他の偏光板の透過率ｋ１、ｋ２をｋ１ｃ、ｋ２ｃとすると、平行透過率Ｔｐは下記式（２）、直交透過率Ｔｃは下記式（３）により求められる。
Ｔｐ＝（１／２）×（ｋ１ａ×ｋ１ｂ×ｋ１ｃ＋ｋ２ａ×ｋ２ｂ×ｋ２ｃ）　　（２）
Ｔｃ＝（１／２）×（ｋ１ａ×ｋ２ｂ×ｋ２ｃ＋ｋ２ａ×ｋ１ｂ×ｋ１ｃ）　　（３）

上記式（１）、（２）及び（３）より、偏光板のコントラストは、下記式（４）で表される。
　　ＣＲ＝（ｋ１ａ×ｋ１ｂ×ｋ１ｃ＋ｋ２ａ×ｋ２ｂ×ｋ２ｃ）÷（ｋ１ａ×ｋ２ｂ×ｋ２ｃ＋ｋ２ａ×ｋ１ｂ×ｋ１ｃ）　　（４）

実施形態２では、表側偏光板として第一の吸収型偏光板１０を配置し、裏側偏光板として第二の吸収型偏光板５０及び反射型偏光板７０を配置する。第二の吸収型偏光板５０が上記「第二の偏光板」に対応し、反射型偏光板７０が上記「他の偏光板」に対応する。実施形態１及び３のように、裏側偏光板が吸収型偏光板のみ又は反射型偏光板のみである場合には、上記他の偏光板を有さないため、上記ｋ１ｃ＝１００％、ｋ２ｃ＝１００％として計算する。

以下に、後述する実施例で用いた吸収型偏光板Ｃ（ｋ１＝８４．０％、ｋ２＝０．００２％）、吸収型偏光板Ｈ（ｋ１＝８９．０％、ｋ２＝０．０８３％）、反射型偏光板Ａ（ｋ１＝８６．０％、ｋ２＝１．７６５％）を例に挙げて、偏光板コントラストを具体的に算出する。実施形態２に対応する例として、表側偏光板として吸収型偏光板Ｃを配置し、裏側偏光板として吸収型偏光板Ｈ及び反射型偏光板７０を配置する場合を挙げると、偏光板コントラストは下記式（５）により算出される。
ＣＲ＝（８４．０×８９．０×８６．０＋０．００２×０．０８３×１．７６５）÷（８４．０×０．０８３×１．７６５＋０．００２×８９．０×８６．０）
＝６４２９３６÷２７．６１４
　　　≒２３２８３　　（５）

一方で、実施形態３に対応する例として、表側偏光板として吸収型偏光板Ｃを配置し、裏側偏光板として反射型偏光板７０を配置する場合を挙げると、偏光板コントラストは下記式（６）により算出される。
ＣＲ＝（８４．０×８６．０×１００＋０．００２×１．７６５×１００）÷（８４．０×１．７６５×１００＋０．００２×８６．０×１００）
　　＝７２２４００÷１４８４３
　　　　≒４９　　（６）

上記式（５）と（６）の比較から明らかなように、裏側偏光板として第二の吸収型偏光板と反射型偏光板とを配置した方が、裏側偏光板として反射型偏光板のみを配置した場合と比較して、偏光板コントラストが高くなる。これは、式（４）の分母中の「ｋ２ｂ×ｋ２ｃ」の部分が、裏側偏光板として第二の吸収型偏光板及び反射型偏光板を配置した場合には、裏側偏光板として反射型偏光板のみを配置した場合よりも３桁小さい値になるためである。以上のように、吸収型偏光板と反射型偏光板とを併用することで偏光板のコントラストが向上する。

［反射型偏光板］
反射型偏光板は、透過軸と反射軸を有しており、透過軸と反射軸は直交している。反射型偏光板は、透過軸と平行な方向に振動する光を透過し、反射軸と平行な方向に振動する光を反射する。第二の吸収型偏光板５０の吸収軸と、反射型偏光板７０の反射軸とが平行になるように配置することが好ましい。これにより、第二の吸収型偏光板５０の吸収軸と平行な偏光を、反射型偏光板７０により、バックライトユニット２００側に反射することができる。

反射型偏光板７０としては、例えば、多層型反射型偏光板、ワイヤグリッド偏光板、コレステリック液晶の選択反射を用いた反射型偏光板を用いることができる。上記多層型反射型偏光板としてはスリーエム社製の反射型偏光板（商品名：ＤＢＥＦ）が挙げられる。上記コレステリック液晶の選択反射を用いた反射型偏光板は、コレステリック液晶フィルムとλ／４板を組み合わせたものであり、日東電工社製の反射型偏光板（商品名：ＰＣＦ）が挙げられる。

（実施形態３）
図５を用いて、実施形態３に係る液晶表示装置３０００を説明する。実施形態３は、第一基板が対向基板であり、第二基板が薄膜トランジスタ基板である。図５は、実施形態３に係る液晶表示装置の断面模式図である。なお、液晶パネル１００は実施形態１で説明したものと同様であり、液晶表示装置３０００の平面模式図は図２と同様であるため説明を省略する。図５は、図２のＡ－Ａ’線に沿った断面模式図に対応する。

実施形態３では、第二の偏光板は、反射型偏光板７０である。反射型偏光板７０としては、実施形態２で挙げたものを用いることができる。第一の吸収型偏光板１０と反射型偏光板７０とは、互いの吸収軸が直交するようにクロスニコルに配置される。

反射型偏光板７０の透過率ｋ１は、第一の吸収型偏光板１０の透過率ｋ１よりも大きい。そのため、ＴＦＴ基板４０に設けられた反射層４６によってバックライトユニット２００側に反射された光が、反射型偏光板７０で反射されることを抑制することができるため、バックライト光の利用効率を高めることができる。そのため、液晶表示装置３０００の輝度を高くし、かつ、消費電力を低減することができる。

実施形態３では、液晶パネル１００のＴＦＴ基板４０側に、吸収型偏光板を設けず、反射型偏光板７０のみを配置することで、バックライト光の吸収を抑制できるため、バックライト光の利用効率をより高めることができる。

（実施形態４）
図６を用いて、実施形態４に係る液晶表示装置４０００を説明する。実施形態４は、第一基板が対向基板であり、第二基板が薄膜トランジスタ基板である。図６は、実施形態４に係る液晶表示装置の断面模式図である。なお、液晶パネル１００は実施例１で説明したものと同様であり、液晶表示装置４０００の平面模式図は図２と同様であるため説明を省略する。図６は、図２のＡ－Ａ’線に沿った断面模式図に対応する。

実施形態４では、第二の偏光板は、第二の吸収型偏光板５０である。第一の吸収型偏光板１０と第二の吸収型偏光板５０とは、互いの吸収軸が直交するようにクロスニコルに配置される。第二の吸収型偏光板５０の透過率ｋ１は、第一の吸収型偏光板１０の透過率ｋ１よりも大きい。そのため、実施形態１と同様に、ＴＦＴ基板４０に設けられた反射層４６によってバックライトユニット２００側に反射された光が、第二の吸収型偏光板５０で吸収されることを抑制することができるため、バックライト光の利用効率を高めることができる。そのため、液晶表示装置４０００の輝度を高くし、かつ、消費電力を低減することができる。

図６に示したように、液晶表示装置４０００は、更に、第一の吸収型偏光板１０と液晶パネル１００との間に第一の位相差板８１を有し、液晶パネル１００と第二の偏光板との間に、第二の位相差板８２を有する。

［位相差板］
位相差板は、直交する偏光成分の間に位相差を生じさせる複屈折素子である。上記位相差板としては、位相差が２７５ｎｍであるλ／２板、位相差が１３８ｎｍであるλ／４板等が挙げられる。

上記位相差板としては、液晶表示装置の分野で一般的に用いられる延伸処理された高分子フィルム、透明基材上に形成された液晶フィルム等を用いることができる。

上記高分子フィルムの材料としては、例えば、シクロオレフィンポリマー、ポリカーボネート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリビニルアルコール、ノルボルネン、トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース等が挙げられ、中でも、シクロオレフィンポリマーが好ましい。シクロオレフィンポリマーで形成された位相差板は、耐久性に優れ、高温環境や高温高湿環境に長期間曝したときの位相差の変化が小さいという利点がある。シクロオレフィンポリマーのフィルムとしては、日本ゼオン社製の「ゼオノアフィルム（登録商標）」、ＪＳＲ社製の「ＡＲＴＯＮ（登録商標）フィルム」等が知られている。

上記液晶フィルムは、例えば、透明基材上に重合性液晶化合物を塗布した後、紫外線照射や加熱処理などの硬化処理を行うことで、製造できる。また、必要に応じて、重合性液晶化合物を塗布する前に、透明基材上に下地配向膜を形成してもよい。

上記重合性液晶化合物としては、光反応性基を有する液晶性ポリマーが好適に用いられる。光反応性基を有する液晶性ポリマーとしては、例えば、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフタレン基、フェニルベンゾエート基、アゾベンゼン基、これらの誘導体などの置換基（メソゲン基）と、シンナモイル基、カルコン基、シンナミリデン基、β－（２－フェニル）アクリロイル基、桂皮酸基、これらの誘導体などの光反応性基を併せ有する構造の側鎖を有し、アクリレート、メタクリレート、マレイミド、Ｎ－フェニルマレイミド、シロキサンなどの構造を主鎖に有するポリマーを挙げることができる。かかるポリマーは、単一の繰り返し単位からなるホモポリマーであってもよく、側鎖の構造の異なる２以上の繰り返し単位からなるコポリマーであってもよい。かかるコポリマーとしては、交互型、ランダム型、クラフト型などのいずれをも含む。また、かかるコポリマーにおいては、少なくとも一の繰り返し単位に係る側鎖が、上記の如きメソゲン基と光反応性基を併せ有する構造の側鎖であり、他の繰り返し単位に係る側鎖が、かかるメソゲン基や光反応性基を有さないものであってよい。

上記重合性液晶化合物の塗布に用いられる溶媒としては、例えば、トルエン、エチルベンゼン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテル、ジブチルエーテル、アセトン、メチルエチルケトン、エタノール、プロパノール、シクロヘキサン、シクロペンタノン、メチルシクロヘキサン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、シクロヘキサノン、ｎ－ヘキサン、酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、メトキシブチルアセテート、Ｎ－メチルピロリドン、ジメチルアセトアミドなどが挙げられる。これらはいずれかを単独で用いることもでき、２種以上を併用することもできる。

上記下地配向膜としては、ポリイミド等の液晶表示パネルの分野で一般的な配向膜を用いることができる。上記下地配向膜の配向処理は、ラビング、光照射等を用いることができる。

上記液晶フィルム及び上記下地配向膜は、上記透明基材上に形成した後、接着剤層を介して第一の吸収型偏光板１０上、及び、第二の偏光板上に転写してもよい。

上記透明基材としては、例えば、ガラス基板、プラスチック基板等が挙げられる。上記透明基材としては、面内及び厚み方向の位相差をほぼゼロにすることが可能であることから、例えば、富士フイルム社製の「Ｚ－ＴＡＣ」等のゼロ位相差フィルムが好適に用いられる。

第一の位相差板８１は、少なくとも波長５５０ｎｍの光に対して１／４波長の面内位相差を付与することが好ましく、具体的には、少なくとも波長５５０ｎｍの光に対して１００ｎｍ以上、１６０ｎｍ以下の面内位相差を付与するものであることが好ましい。第一の位相差板８１は、例えばλ／４板である。

第一の位相差板８１がλ／４板であることで、第一の吸収型偏光板１０と組み合わせて、円偏光板として機能させることができる。これにより、液晶パネル１００の観察者側から入射された外光の内部反射（映り込み）を抑制できるため、液晶表示装置４０００のコントラストを向上させ、良好な黒表示を実現できる。

第二の位相差板８２は、少なくとも波長５５０ｎｍの光に対して１／２波長の面内位相差を付与することが好ましく、具体的には、少なくとも波長５５０ｎｍの光に対して２００ｎｍ以上、３６０ｎｍ以下の面内位相差を付与するものであることが好ましい。第二の位相差板８２は、例えばλ／２板である。液晶層の面内位相差（Δｎ・ｄ）は、第一の位相差板８１と第二の位相差板８２の面内位相差の合計に等しくなるように、液晶材料のΔｎ及びセル厚ｄによって調節される。

図７は、実施形態４に係る液晶表示装置の液晶分子の配向方位の一例を示した平面模式図である。図７では、誘電率異方性が正の液晶分子を用いた場合の配向状態を例示した。図７中、Ｘは、第一の吸収型偏光板１０の透過軸方向を示し、Ｙは、第二の吸収型偏光板５０の透過軸方向を示し、Ｗ１は、第一の位相差板８１の遅相軸方向を示し、Ｗ２は、第二の位相差板８２の遅相軸方向を示す。また、電圧無印加時の液晶分子３１を実線で示し、電圧印加時の液晶分子３１を破線で示した。上記透過軸方向、透過軸方向及び液晶分子３１の配向方位はいずれも観察者側から見た場合を示す。

図７に示したように、第一の吸収型偏光板１０の透過軸方向Ｘと第二の吸収型偏光板５０の透過軸方向Ｙとはクロスニコルに配置される。第一の位相差板８１の遅相軸Ｗ１と第二の位相差板８２の遅相軸Ｗ２とは、互いに平行に、かつ、上記Ｘ方向及び上記Ｙ方向と４５°の角度を成すように配置される。電圧無印加時における液晶分子３１の配向方位は、上記Ｘ方向及び上記Ｙ方向と４５°の角度を成し、かつ、上記Ｗ１方向及び上記Ｗ２方向と直交する。このように配置することで、液晶層の持つ面内位相差が、第一の位相差板８１及びと第二の位相差板８２の位相差でキャンセルされるため、黒表示とすることができる。

一方、電圧印加時には、液晶分子３１が左回りに４５°回転することにより、第二の吸収型偏光板５０の透過軸方向Ｙと揃うため液晶層３０の位相差は消失するが、第一の位相差板８１及び第二の位相差板８２の位相差が残るため、白表示とすることができる。

電圧無印加時において、液晶層３０の位相差を充分にキャンセルするためには、第一の位相差板８１及び第二の位相差板８２の波長分散特性を液晶材料に揃えることが好ましい。そのため、第一の位相差板８１及び第二の位相差板８２は、上述した液晶フィルムを含むことが好ましい。

第二の位相差板８２がλ／２板であると、λ／２板の遅相軸と第二の吸収型偏光板５０の透過軸のなす角が４５°であるため、第二の吸収型偏光板５０を通過したバックライト光は、偏光方向が９０°回転する。その後、偏光状態を維持したまま反射層４６で反射された後、再びλ／２板を透過する際に－９０度回転し、第二の吸収型偏光板５０の透過軸を透過するため、バックライト光をリサイクルすることができる。

（実施形態５）
図８を用いて、実施形態５に係る液晶表示装置５０００を説明する。実施形態５は、第一基板が薄膜トランジスタ基板であり、第二基板が対向基板である。図８は、実施形態５に係る液晶表示装置の断面模式図である。液晶表示装置５０００のＴＦＴ基板の平面模式図は、図２と同様であるため説明を省略する。

図８に示したように、液晶表示装置５０００は、第一の吸収型偏光板１０と、第一の吸収型偏光板１０側から順に、ＴＦＴ基板５０４０と、液晶層３０と、対向基板５０２０とを有する液晶パネル５１００と、第二の吸収型偏光板５０と、反射板６０を有するバックライトユニット２００とをこの順に備える。

実施形態５では、対向基板５０２０は、第二の吸収型偏光板５０と対向するように配置された反射層５０４６を有する。反射層５０４６は、バックライトユニット２００と対向するように設けられる。反射層５０４６は、対向基板５０２０の最もバックライトユニット２００側に形成されることが好ましい。透明基板２１の直上に形成されることが好ましいが、透明基板２１と反射層５０４６との間に、層間絶縁層を介してもよい。反射層５０４６は、対向基板５０２０に設けられ、ブラックマトリクス２３よりも透明基板２１と近く、ブラックマトリクス２３と重なる領域に形成されてもよい。

反射層５０４６の材料としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、銀とパラジウム（Ｐｄ）と銅（Ｃｕ）との合金（ＡＰＣ）等の高反射金属を用いることができる。また、Ｔａ_２Ｏ_３等の高屈折率層とＭｇＦ_２等の低屈折率層とを積層した誘電体多層膜（増反射膜）や、上記高反射金属と増反射膜とを積層したものも用いることができる。

反射層５０４６は、例えば、蒸着法、スパッタリング法等によって金属膜等を形成した後、パターニングすることにより形成することができる。ブラックマトリクス２３と重なる領域に形成する場合は、反射層形成用の金属膜等を形成し、上記金属膜等上にブラックマトリクス２３形成用の金属膜又は樹脂層を形成し、一括してパターニングすることもできる。

ブラックマトリクス２３としては、ブラックレジスト、クロム（Ｃｒ）と酸化クロム（ＣｒＯｘ）との二層膜等が挙げられる。ブラックマトリクス２３がブラックレジストである場合は、金属膜等を形成した後、金属膜等の上にポジ型レジストを塗布し、ポジ型レジストを用いたフォトリソグラフィーにより反射層５０４６を形成する。次いで、ネガ型ブラックレジストを塗布し、フォトリソグラフィーにより反射層５０４６上にブラックマトリクス２３を形成することで、ブラックマトリクスパターンが得られる。一方、ブラックマトリクス２３がクロムと酸化クロムとの二層膜である場合は、反射層５０４６のブラックマトリクスパターンを形成した後に、ＣｒとＣｒＯｘをスパッタリング装置で成膜し、ポジ型レジストを用いてエッチングすることで得られる。

第二の吸収型偏光板５０の透過率ｋ１は、第一の吸収型偏光板１０の透過率ｋ１よりも大きい。そのため、実施形態５では、対向基板５０２０に設けられた反射層５０４６によってバックライトユニット２００側に反射された光が、第二の吸収型偏光板５０で吸収されることを抑制することができるため、バックライト光の利用効率を高めることができる。そのため、液晶表示装置５０００の輝度を高くし、かつ、消費電力を低減することができる。

実施形態１～５は、ＦＦＳモードについて説明したが、ＩＰＳ（Ｉｎ－Ｐｌａｎｅ　Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードにも適用可能である。更に、実施形態１～３及び５は、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ　Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードにも適用可能である。また、実施形態５では、上記実施形態１に記載の偏光板構成を有する場合を例に挙げて説明したが、上記実施形態２～４に記載の偏光板構成を適用することも可能である。

［実施例］
以下に、実際に液晶表示装置を作製した実施例及び比較例を示す。なお、実施例及び比較例で用いた吸収型偏光板Ａ～Ｉ、及び、反射型偏光板Ａは、すべて直線偏光板である。また、吸収型偏光板Ａ～Ｉは、すべて、ＰＶＡにヨウ素を含浸させた延伸フィルムの両面に、ＴＡＣフィルムを貼り付けた偏光板を用いた。

（実施例１）
実施例１では、透過型ＦＦＳモードの液晶表示装置を作製した。実施例１は、実施形態２の具体例であり、図２及び図４に示した構成を有する。実施例１に係る液晶表示装置の開口率は３５％であった。上記開口率とは、一つのサブピクセル当たりの透過表示に寄与する領域の割合をいう。実施例１に係る液晶表示装置は、電圧無印加時に黒表示となるノーマリーブラックモードの液晶表示装置とした。液晶分子の配向方位は、図３と同様とした。

まず、ガラス基板上に、スパッタリング法にてＡｌ膜とゲート配線用金属膜を形成し、フォトリソグラフィー、エッチング工程を経て上記Ａｌ膜とゲート配線用金属膜を格子状にパターニングし、下層にＡｌ反射層を有するゲート配線、及び、ソース配線位置にＡｌ反射層とゲート配線用金属膜の積層体を形成した。上記ゲート配線上にゲート絶縁層を形成し、続けて、半導体層、ソース配線及びソース電極、ドレイン電極をパターニングした。ソース配線は、上記Ａｌ反射層とゲート配線用金属膜との積層体のソース配線パターンと重複するように形成した。その後、層間絶縁層を形成し、サブピクセル毎にＩＴＯを用いて面状の共通電極を形成し、更に、上記共通電極上に層間絶縁層を介して画素電極を形成した。上記画素電極には、ＩＴＯを用い、複数の開口部を設けた。以上により、ＴＦＴ基板を作製した。

次に、ガラス基板上にブラックマトリクス及びカラーフィルタ層を形成し、対向基板を作製した。

得られたＴＦＴ基板及び対向基板の液晶層側の表面に、それぞれ水平配向膜を形成し、ラビングにより配向処理を行った。その後、ＴＦＴ基板及び対向基板の一方に液晶材料を滴下し、シール材を用いて他方の基板を貼り合わせて液晶層を形成し、ＦＦＳモードの液晶パネルを作製した。上記液晶材料として、誘電率異方性が正であるものを用いた。上記液晶分子の初期配向方位は、上記配向処理により制御することができる。

得られた液晶パネルの観察者側に吸収型偏光板Ａを貼り付けた。液晶パネルの背面側に、液晶パネル、吸収型偏光板Ｅ、反射型偏光板Ａの順で貼り付けた。反射型偏光板Ａとしては、スリーエム社製の反射型偏光板（商品名：ＤＢＥＦ）を用いた。図２に示したゲート配線Ｇの延伸方向を０°とすると、図３に示したように、液晶表示装置を観察者側から見た場合に、吸収型偏光板Ａの透過軸Ｘが、上記０°方向となるように配置し、吸収型偏光板Ｅの透過軸Ｙが、上記０°方向から左回りに９０°方向となるように配置した。電圧無印加時の液晶分子の初期配向方位が９０°方向となるように配向処理を行った。電圧印加時には、液晶分子３１が上記９０°方向から左回りに４５°（＋４５°）回転して白表示を行う。なお、図２では、ソース配線Ｓの延伸方向に隣接する画素同士で、スリット４７の形成方位が異なるため、ソース配線Ｓの延伸方向に隣接する画素では、電圧印加時に、液晶分子３１が右回りに４５°（－４５°）回転して白表示を行う。

その後、上記液晶パネルの背面側にバックライトユニットを配置して、実施例１に係る液晶表示装置が完成した。上記バックライトユニットとしては、反射板としてスリーエム社製の反射フィルム（商品名：ＥＳＲ）を有するエッジライト式のバックライトユニットを用いた。

実施例１では、液晶パネルの対向基板（ＣＦ基板）側に設けられた吸収型偏光板Ａが、第一の吸収型偏光板である。液晶パネルのＴＦＴ基板側に設けられた偏光板のうち、最もＴＦＴ基板に近い位置に設けられた吸収型偏光板Ｅが、第二の偏光板である。表１に示す通り、吸収型偏光板Ｅの透過率ｋ１は、吸収型偏光板Ａの透過率ｋ１よりも大きかった。なお、以下の表１～表１４中、「ｋ２」は、吸収型偏光板である場合は、吸収軸と平行方向に振動する偏光の透過率を表し、反射型偏光板の場合は、反射軸と平行方向に振動する偏光の透過率を表す。

（実施例２）
実施例２は、液晶パネルのＣＦ基板側に配置した吸収型偏光板Ａの代わりに吸収型偏光板Ｂを用い、ＴＦＴ基板側に配置した吸収型偏光板Ｅの代わりに吸収型偏光板Ｆを用いたこと以外は、実施例１と同様の構成を有する。表２に示す通り、吸収型偏光板Ｆの透過率ｋ１は、吸収型偏光板Ｂの透過率ｋ１よりも大きかった。

（実施例３）
実施例３は、液晶パネルのＣＦ基板側に配置した吸収型偏光板Ａの代わりに吸収型偏光板Ｃを用い、ＴＦＴ基板側に配置した吸収型偏光板Ｅの代わりに吸収型偏光板Ｇを用いたこと以外は、実施例１と同様の構成を有する。表３に示す通り、吸収型偏光板Ｇの透過率ｋ１は、吸収型偏光板Ｃの透過率ｋ１よりも大きかった。　

（実施例４）
実施例４は、液晶パネルのＣＦ基板側に配置した吸収型偏光板Ａの代わりに吸収型偏光板Ｃを用い、ＴＦＴ基板側に配置した吸収型偏光板Ｅの代わりに吸収型偏光板Ｈを用いたこと以外は、実施例１と同様の構成を有する。表４に示す通り、吸収型偏光板Ｈの透過率ｋ１は、吸収型偏光板Ｃの透過率ｋ１よりも大きかった。

（実施例５）
実施例５は、実施形態１に係る透過型ＦＦＳモードの液晶表示装置の具体例であり、図１及び図２に示した構成を有する。実施例５は、液晶パネルのＣＦ基板側に配置した吸収型偏光板Ａの代わりに吸収型偏光板Ｃを用い、ＴＦＴ基板側に反射型偏光板Ａを配置せず、吸収型偏光板Ｅの代わりに吸収型偏光板Ｈを用いたこと以外は、実施例１と同様の構成を有する。表５に示す通り、吸収型偏光板Ｈの透過率ｋ１は、吸収型偏光板Ｃの透過率ｋ１よりも大きかった。　

（実施例６）
実施例６は、実施形態３に係る透過型ＦＦＳモードの液晶表示装置の具体例であり、図２及び図５に示した構成を有する。実施例６は、液晶パネルのＣＦ基板側に配置した吸収型偏光板Ａの代わりに吸収型偏光板Ｃを用い、ＴＦＴ基板側に反射型偏光板Ａのみを用いたこと以外は、実施例１と同様の構成を有する。表６に示す通り、反射型偏光板Ａの透過率ｋ１は、吸収型偏光板Ｃの透過率ｋ１よりも大きかった。　

（実施例７）
実施例７は、ＴＦＴ基板に設ける反射層として、ＡＰＣ膜を用いたこと以外は、実施例６と同様の構成を有する。

（実施例８）
実施例８は、ＴＦＴ基板に設ける反射層として、ＡＰＣ膜を用いたこと以外は、実施例３と同様の構成を有する。

（実施例９）
実施例９は、ＴＦＴ基板に設ける反射層として、ＡＰＣ膜を用いたこと以外は、実施例４と同様の構成を有する。

（実施例１０）
実施例１０は、実施形態４に係る透過型ＦＦＳモードの液晶表示装置の具体例であり、図２及び図６に示した構成を有する。実施例１０に係る液晶表示装置は、電圧無印加時に黒表示となるノーマリーブラックモードの液晶表示装置とした。液晶分子の配向方位は、図７と同様とした。実施例１０は、第一の吸収型偏光板と液晶パネルとの間に、第一の位相差板を有すること、液晶パネルと第二の偏光板との間に、第二の位相差板を有すること、第一の吸収型偏光板と第二の偏光板の透過軸方位が異なること以外は、実施例４と同様の構成を有する。

実施例１と同様にしてＦＦＳモードの液晶パネルを作製し、上記液晶パネルの観察者側に、第一の位相差板としてλ／４板（リタデーション：１３８ｎｍ）を貼り付け、上記λ／４板上に吸収型偏光板Ｃを貼り付けた。上記液晶パネルの背面側に、第二の位相差板としてλ／２板（リタデーション：２７５ｎｍ）を貼り付け、上記λ／２板上に吸収型偏光板Ｈ、反射型偏光板Ａの順で貼り付けた。

図２に示したゲート配線Ｇの延伸方向を０°とすると、図７に示したように、液晶表示装置を観察者側から見た場合に、吸収型偏光板Ｃの透過軸Ｘが、上記０°方向から左回りに４５°方向となるように配置し、λ／４板の遅相軸Ｗ１及びλ／２板の遅相軸Ｗ２が、上記０°方向となるように配置し、吸収型偏光板Ｈの透過軸Ｙが上記０°方向から左回りに１３５°方向となるように配置した。また、電圧無印加時の液晶分子３１の初期配向方位が上記９０°方向となるように配向処理を行った。電圧印加時には、液晶分子３１が上記９０°方向から左回りに４５°（＋４５°）回転して白表示を行う。なお、図２では、ソース配線Ｓの延伸方向に隣接する画素同士で、スリット４７の形成方位が異なるため、ソース配線Ｓの延伸方向に隣接する画素では、電圧印加時に、液晶分子３１が右回りに４５°（－４５°）回転して白表示を行う。

更に、電圧無印加時に黒表示となるように、セル厚を変えることで液晶層のリタデーションを調整した。実施例１０では、液晶層の位相差（Δｎ・ｄ）を４１３ｎｍとした。

（実施例１１）
実施例１１は、第二の位相差板として、λ／２板の代わりに位相差板Ａ（リタデーション：２３８ｎｍ）を挿入したこと、液晶層の厚みを変えた以外は、実施例１０と同様の構成を有する。実施例１１では、液晶層の位相差（Δｎ・ｄ）を３７６ｎｍとした。

（比較例１）
比較例１は、液晶パネルのＣＦ基板側に配置した吸収型偏光板Ａの代わりに吸収型偏光板Ｅを用い、ＴＦＴ基板側に配置した吸収型偏光板Ｅの代わりに吸収型偏光板Ａを用いたこと以外は、実施例１と同様の構成を有する。表７に示す通り、吸収型偏光板Ａの透過率ｋ１は、吸収型偏光板Ｅの透過率ｋ１よりも低かった。

（比較例２）
比較例２は、液晶パネルのＣＦ基板側に配置した吸収型偏光板Ａの代わりに吸収型偏光板Ｃを用い、ＴＦＴ基板側に配置した吸収型偏光板Ｅの代わりに吸収型偏光板Ｃを用いたこと以外は、実施例１と同様の構成を有する。表８に示す通り、第二の偏光板及び第一の吸収型偏光板として、ともに吸収型偏光板Ｃを用いたため、第二の偏光板の透過率ｋ１と第一の吸収型偏光板の透過率ｋ１とは等しかった。

（比較例３）
比較例３は、液晶パネルのＣＦ基板側に配置した吸収型偏光板Ａの代わりに吸収型偏光板Ｆを用い、ＴＦＴ基板側に配置した吸収型偏光板Ｅの代わりに吸収型偏光板Ｂを用いたこと以外は、実施例１と同様の構成を有する。表９に示す通り、吸収型偏光板Ｂの透過率ｋ１は、吸収型偏光板Ｆの透過率ｋ１よりも低かった。

（比較例４）
比較例４は、液晶パネルのＣＦ基板側に配置した吸収型偏光板Ａの代わりに吸収型偏光板Ｄを用い、ＴＦＴ基板側に配置した吸収型偏光板Ｅの代わりに吸収型偏光板Ｄを用いたこと以外は、実施例１と同様の構成を有する。表１０に示す通り、第二の偏光板及び第一の吸収型偏光板として、ともに吸収型偏光板Ｄを用いたため、第二の偏光板の透過率ｋ１と第一の吸収型偏光板の透過率ｋ１とは等しかった。

（比較例５）
比較例５は、液晶パネルのＣＦ基板側に配置した吸収型偏光板Ａの代わりに吸収型偏光板Ｇを用い、ＴＦＴ基板側に配置した吸収型偏光板Ｅの代わりに吸収型偏光板Ｃを用いたこと以外は、実施例１と同様の構成を有する。表１１に示す通り、吸収型偏光板Ｃの透過率ｋ１は、吸収型偏光板Ｇの透過率ｋ１よりも低かった。

（比較例６）
比較例６は、液晶パネルのＣＦ基板側に配置した吸収型偏光板Ａの代わりに吸収型偏光板Ｅを用いたこと以外は、実施例１と同様の構成を有する。表１２に示す通り、第二の偏光板及び第一の吸収型偏光板として、ともに吸収型偏光板Ｅを用いたため、第二の偏光板の透過率ｋ１と第一の吸収型偏光板の透過率ｋ１とは等しかった。

（比較例７）
比較例７は、液晶パネルのＣＦ基板側に配置した吸収型偏光板Ａの代わりに吸収型偏光板Ｈを用い、ＴＦＴ基板側に配置した吸収型偏光板Ｅの代わりに吸収型偏光板Ｃを用いたこと以外は、実施例１と同様の構成を有する。表１３に示す通り、吸収型偏光板Ｃの透過率ｋ１は、吸収型偏光板Ｈの透過率ｋ１よりも低かった。

（比較例８）
比較例８は、液晶パネルのＴＦＴ基板側に配置する偏光板として、吸収型偏光板Ｈの代わりに吸収型偏光板Ｃを用いたこと以外は、実施例５と同様の構成を有する。表１４に示す通り、第二の偏光板及び第一の吸収型偏光板として、ともに吸収型偏光板Ｃを用いたため、第二の偏光板の透過率ｋ１と第一の吸収型偏光板の透過率ｋ１とは等しかった。

実施例及び比較例に関し、下記方法で液晶表示装置の輝度及びコントラストを測定し、輝度の向上効果、及び、コントラストの向上効果を検討した。
＜輝度の測定＞
輝度の測定は、測定装置としてトプコン社製、ＳＲ－ＵＬ１を用い、暗室内で行った。
＜コントラストの測定＞
液晶表示装置のコントラストは、暗室内で液晶表示装置の最大輝度（白輝度）と、最小輝度（黒輝度）を測定し、下記式により算出した。輝度の測定は、トプコン社製、ＳＲ－ＵＬ１を用いて行った。
液晶表示装置のコントラスト＝白輝度÷黒輝度

＜輝度の向上効果の検討１＞
実施例１、比較例１及び比較例２（組み合わせ１）、実施例２、比較例３及び比較例４（組み合わせ２）、実施例３、比較例５及び比較例６（組み合わせ３）、実施例４と比較例７（組み合わせ４）の輝度を比較した。組み合わせ１～４の検討結果を表１５に示した。

表１５に示した通り、組み合わせ１～４の検討結果から、第一の吸収型偏光板の透過率ｋ１と第二の偏光板の透過率ｋ１との平均値は、８４％から８７％へと段階的に上昇し、上記偏光板の透過率ｋ１の平均値の上昇に伴い、パネル輝度も段階的に上昇している。

一方、各組み合わせにおいて、実施例と比較例とでは、第一の吸収型偏光板の透過率ｋ１と第二の偏光板の透過率ｋ１の大小関係が異なる。例えば、組み合わせ３では、比較例５は第一の吸収型偏光板の透過率ｋ１の方が第二の偏光板の透過率ｋ１よりも大きく、比較例６は第一の吸収型偏光板と第二の偏光板の透過率ｋ１が等しく、実施例３は第二の偏光板の透過率ｋ１の方が第一の吸収型偏光板の透過率ｋ１よりも大きい。一般的な液晶表示装置では、比較例６のように、液晶パネルの表裏に透過率ｋ１が等しい吸収型偏光板が配置される。比較例５、比較例６及び実施例３は、上記偏光板の透過率ｋ１は８６％と同じであるが、第二の偏光板の透過率ｋ１の方が大きい実施例３のパネル輝度が最も大きい。この傾向は、他の組み合わせでも同様である。

この結果は、第一の吸収型偏光板の透過率ｋ１よりも第二の偏光板の透過率ｋ１を大きくすることが、ＴＦＴ基板の反射層で反射されたバックライト光の利用効率を向上させる上で重要であること裏付けている。上記反射層で反射されるリサイクル光は第二の偏光板の透過軸に平行な方向に振動する偏光であるため、第二の偏光板の透過率ｋ１が大きいほど、リサイクル光を効率的にバックライトユニット側に戻すことができる。そのため、実施例３は、比較例５及び比較例６に比べて輝度が上昇したと考えられる。

また、実施例１～４、比較例１～７では、第二の吸収型偏光板とバックライトユニットとの間に、更に反射型偏光板を有する。反射型偏光板を用いることで、吸収型偏光板のみでは吸収されていたバックライト光（第二の偏光板の吸収軸に平行な偏光）の吸収を抑えることができるため、より高い輝度向上効果が得られた。

＜輝度の向上効果の検討２＞
ＴＦＴ基板側に第二の偏光板のみを配置した実施例５、実施例６及び比較例８について、輝度比較を行った。検討結果を表１６に示した。

表１６に示した通り、実施例５、実施例６及び比較例８を比較すると、実施例５及び実施例６はともに、比較例８よりも輝度が高く、比較例８に対して１．０７～１．８５倍の輝度向上効果が得られた。比較例８は、第一の吸収型偏光板及び第二の偏光板ともに、吸収型偏光板Ｃを使用している。一方、実施例５及び実施例６は、第一の吸収型偏光板として吸収型偏光板Ｃを使用し、第二の偏光板として吸収型偏光板Ｃよりも透過率ｋ１が大きい吸収型偏光板Ｈ又は反射型偏光板を使用している。実施例５、実施例６及び比較例８の比較から、ＴＦＴ基板側に第二の偏光板のみを配置した場合であっても、第一の吸収型偏光板の透過率ｋ１よりも第二の偏光板の透過率ｋ１が大きくなるようにすることで、反射層でのバックライト光のリサイクル効果が高まり、輝度が上昇することが確認できた。

＜輝度の向上効果の検討３＞
実施例６、実施例３及び実施例４と、実施例７、実施例８及び実施例９の輝度比較を行った。実施例６、実施例３及び実施例４の反射層の材質はＡｌであり、実施例７～９の反射層の材質はＡＰＣである。検討結果を表１７に示した。

ＡｌとＡＰＣのガラス媒質中の反射率は、Ａｌが８５％、ＡＰＣが９３％であり、ＡＰＣの方が高い反射率である。表１７に示した通り、第二の偏光板の構成が同じである実施例同士（例えば、実施例６と実施例７）を比較すると、反射層がＡＰＣである実施例の方が高い白輝度であった。これは、反射層の反射率が高いほど、反射層でのバックライト光の反射光量が増加することに起因する。なお、上記ガラス媒質中の反射率は、コニカミノルタ社製分光測色計ＣＭ－２６００）にてＡｌ及びＡＰＣが形成されたガラス基板の反射率を測定し、その実測値からガラスと空気界面の反射率を差し引くことにより求めた数値である。

＜液晶表示装置のコントラストの比較＞
実施例３～実施例９と比較例２及び比較例８に係る液晶表示装置のコントラスト比較を行った。検討結果を表１８に示した。

まずは、反射層にＡｌ膜を用いた実施例３～実施例６、及び、比較例２及び比較例８について、液晶表示装置のコントラストの比較を行った。表１８に示した通り、ＴＦＴ基板側に吸収型偏光板と反射型偏光板の両方を用いた実施例３、４の方が、吸収型偏光板のみを用いた実施例５、及び、反射型偏光板のみを用いた実施例６よりもコントラストが高かった。また、第一の吸収型偏光板と第二の偏光板の透過率ｋ１が等しい比較例８及び比較例２と比べても、高いコントラストであった。

次に、反射層にＡＰＣ膜を用いた実施例７～９について、液晶表示装置のコントラストの比較を行った。表１８に示した通り、ＴＦＴ基板側に吸収型偏光板と反射型偏光板の両方を用いた実施例８、９の方が、反射型偏光板のみを用いた実施例７よりもコントラストが高かった。

これらの結果から、反射層がＡｌ膜であっても、ＡＰＣ膜であっても、ＴＦＴ基板側に透過率ｋ１が高い第二の吸収型偏光板を配置し、更に、上記第二の吸収型偏光板とバックライトユニットとの間に反射型偏光板を配置することで、光の利用効率とコントラストの両方が高くなるため、低消費電力で表示品位のよい液晶表示装置が得られることが確認された。

＜輝度の向上効果の検討４／屋外視認性の検討＞
実施例４、実施例１０及び実施例１１の輝度比較を行った。更に、屋外視認性についても比較を行った。屋外視認性は、実施例４、実施例１０及び実施例１１に係る液晶表示装置を、屋外で表示させ、目視にて視認性を確認した。実施例４に係る液晶表示装置を基準とし、実施例４よりも外光反射が低減されていれば、〇とした。検討結果を表１９に示した。

表１９に示した通り、実施例１０及び実施例１１は、第一の吸収型偏光板（吸収型偏光板Ｃ）と液晶パネルとの間に、第一の位相差板（λ／４板）が挿入されている。そのため、第一の吸収型偏光板と第一の位相差板との積層体は、円偏光板として機能する。実施例１０及び実施例１１は、液晶パネル内の内部反射がカットされるため、位相差板を有さない実施例４と比較して、いずれも屋外での視認性がよかった。

実施例１０は、吸収型偏光板Ｈと第二の位相差板（λ／２板）の遅相軸との透過軸のなす角が４５°であるため、吸収型偏光板Ｈを通過したバックライト光（直線偏光）は９０°偏光方向が回転する。その後、偏光状態を維持したままＡｌ反射層で反射された後、再び第二の位相差板を透過する際に－９０度回転し、吸収型偏光板Ｈの透過軸を透過するため、バックライト光をリサイクルすることができる。そのため、屋外視認性を改善しつつ、実施例４と同等の輝度が得られた。

実施例１１では、位相差板Ａを通過した後の偏光状態は楕円偏光であるため、円偏光板のような反射防止効果が働き、反射層で反射されたリサイクル光がわずかにカットされる。しかしながら、直線偏光に近い（楕円率が０に近い）楕円偏光であるため、実施例４及び実施例１０に近い輝度が得られた。

円偏光モードの液晶表示装置に限らず、液晶層や偏光板の視角補償を目的として、実施例１０及び実施例１１と同様に、液晶パネルとＴＦＴ基板側の偏光板との間に、位相差板を配置する場合がある。このような場合でも、上記実施例１０及び実施例１１のように、バックライト光の楕円率を大きく変えない（バックライト光の楕円率が０に近くなるような）程度のリタデーションを有する位相差板を用いることが、リサイクル効果を高める上で重要であることが分かった。

上記実施例では、第一基板が対向基板であり、第二基板がＴＦＴ基板である場合を例示したが、液晶パネルのバックライトユニットと対向する面に配置された偏光板（第二偏光板）の透過率ｋ１が、液晶パネルの他方の面に配置された第一の吸収型偏光板の透過率ｋ１よりも大きければ、ＴＦＴ基板と対向基板のどちらがバックライトユニット側に配置されても効果は変わらない。第一基板をＴＦＴ基板とし、第二基板を対向基板とする場合には、バックライト光を反射するための反射層は、対向基板（ＣＦ基板）に設けられる。

［付記］
本発明の一形態は、第一の吸収型偏光板と、上記第一の吸収型偏光板側から順に、第一基板と、液晶層と、第二基板とを有する液晶パネルと、第二の偏光板と、反射板を有するバックライトユニットとをこの順に備え、上記第二基板は、上記第二の偏光板と対向するように配置された反射層を有し、上記第二の偏光板の透過軸と平行方向に振動する偏光の透過率は、上記第一の吸収型偏光板の透過軸と平行方向に振動する偏光の透過率よりも大きい液晶表示装置である。上記第二基板が上記反射層を有することで、ゲート配線等の遮光領域に入射したバックライト光を、バックライトユニット側に反射させ、バックライト光の利用効率を向上させることができる。更に、上記第二の偏光板の透過軸と平行方向に振動する偏光の透過率を、上記第一の吸収型偏光板の透過軸と平行方向に振動する偏光の透過率よりも大きくすることで、上記反射層によってバックライトユニット側に反射された光が、上記第二の偏光板で吸収されることを抑制することができるため、バックライト光の利用効率をより高めることができる。

上記第二の偏光板は、第二の吸収型偏光板であってもよい。

更に、上記第二の吸収型偏光板と上記バックライトユニットとの間に、反射型偏光板を有してもよい。これにより、上記第二の吸収型偏光板で吸収されていた光を、上記バックライトユニット側に反射して再利用できるため、よりバックライト光の利用効率を高めることができる。

上記第二の偏光板は、反射型偏光板であってもよい。これにより、バックライト光の吸収を抑制できるため、よりバックライト光の利用効率を高めることができる。

更に、上記第一の吸収型偏光板と上記液晶パネルとの間に、第一の位相差板を有してもよい。また、上記液晶パネルと上記第二の偏光板との間に、第二の位相差板を有してもよい。これにより、液晶表示装置の屋外視認性と、バックライト光の利用効率の両方を向上さることができる。

上記液晶表示装置は、透過型の液晶表示装置であってもよい。

１０：第一の吸収型偏光板
２０、５０２０：対向基板
３０：液晶層
３１：液晶分子
２１、４１：透明基板
２２：カラーフィルタ層
２３：ブラックマトリクス
４０、５０４０：薄膜トランジスタ基板（ＴＦＴ基板）
４２：第一層間絶縁層
４３、５０４３：共通電極
４４、５０４４：第二層間絶縁層
４５、５０４５：画素電極
４６、５０４６：反射層
４７：開口部（スリット）
４８：半導体層
５０：第二の吸収型偏光板
６０：反射板
６１：エッジライト
６２：導光板
７０：反射型偏光板
８１：第一の位相差板
８２：第二の位相差板
１００、５１００：液晶パネル
２００：バックライトユニット
１０００、２０００、３０００、４０００、５０００：液晶表示装置
ＣＨ：コンタクトホール
Ｄ：ドレイン電極
Ｇ：ゲート配線
Ｇ１：ゲート電極
Ｓ：ソース配線
Ｓ１：ソース電極
ＴＦＴ：薄膜トランジスタ
Ｐｉｘ：サブピクセル

Claims (7)

1. 第一の吸収型偏光板と、
   前記第一の吸収型偏光板側から順に、第一基板と、液晶層と、第二基板とを有する液晶パネルと、
   第二の偏光板と、
   反射板を有するバックライトユニットとをこの順に備え、
   前記第二基板は、前記第二の偏光板と対向するように配置された反射層を有し、
   前記第二の偏光板の透過軸と平行方向に振動する偏光の透過率は、前記第一の吸収型偏光板の透過軸と平行方向に振動する偏光の透過率よりも大きいことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記第二の偏光板は、第二の吸収型偏光板であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 更に、前記第二の吸収型偏光板と前記バックライトユニットとの間に、反射型偏光板を有することを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記第二の偏光板は、反射型偏光板であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
5. 更に、前記第一の吸収型偏光板と前記液晶パネルとの間に、第一の位相差板を有することを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の液晶表示装置。
6. 更に、前記液晶パネルと前記第二の偏光板との間に、第二の位相差板を有することを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の液晶表示装置。
7. 前記液晶表示装置は、透過型の液晶表示装置であることを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載の液晶表示装置。

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