(57)【要約】      （修正有）【課題】白を表示した時に黄色みを帯びるのを抑制すること。【解決手段】カラーフィルタ１３７であって、第１のヨウ素系偏光板１３７、４００ｎｍ〜４５０ｎｍの光を偏光する第１の色補正層１１２、前記カラーフィルタ１３７、４００ｎｍ〜４５０ｎｍの光を偏光する第２の色補正層１５１、及び第２のヨウ素系偏光板１４２を前記第１のヨウ素系偏光板１２２、前記第１の色補正層１１２、前記第２の色補正層１４２、及び前記第２のヨウ素系偏光板１４２の光の透過軸が同じになるように、重ね合わせ、輝度が１９３７ｃｄ／ｍ2、ＸＹＺ表色系色度図における色度座標（ｘ，ｙ）が（0.316, 0.301）、色温度が６５２５Ｋ、色度偏差ｄｕｖ＝−０．０１３６の特性の光を透過させた場合、透過した光のＸＹＺ表色系色度図における色度座標（ｘ，ｙ）が（0.312, 0.297)、(0.312, 0.305)、(0.320, 0.305)、及び(0.320, 0.297)の４点で囲まれる領域内に位置。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも赤色、緑色、及び青色のフィルタセグメントが平面上に配置されたカラーフィルタであって、
第１のヨウ素系偏光板、４００ｎｍ〜４５０ｎｍの光を偏光する第１の色補正層、前記カラーフィルタ、４００ｎｍ〜４５０ｎｍの光を偏光する第２の色補正層、及び第２のヨウ素系偏光板を前記第１のヨウ素系偏光板、前記第１の色補正層、前記第２の色補正層、及び前記第２のヨウ素系偏光板の光の透過軸が同じになるように、重ね合わせ、光源からの光を透過させた場合、前記光源のＸＹＺ表色系色度図における色度座標（ｘ，ｙ）に対し、前記透過光のＸＹＺ表色系色度図における色度座標（ｘ，ｙ）が、それぞれ−０．００４〜＋０．００４の範囲内であることを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項２】
少なくとも赤色、緑色、及び青色のフィルタセグメントが平面上に配置されたカラーフィルタであって、
第１のヨウ素系偏光板、４００ｎｍ〜４５０ｎｍの光を偏光する第１の色補正層、前記カラーフィルタ、４００ｎｍ〜４５０ｎｍの光を偏光する第２の色補正層、及び第２のヨウ素系偏光板を前記第１のヨウ素系偏光板、前記第１の色補正層、前記第２の色補正層、及び前記第２のヨウ素系偏光板の光の透過軸が同じになるように、重ね合わせ、輝度が１９３７ｃｄ／ｍ2、ＸＹＺ表色系色度図における色度座標（ｘ，ｙ）が（0.316, 0.301）、色温度が６５２５Ｋ、色度偏差ｄｕｖ＝−０．０１３６の特性の光を透過させた場合、透過した光のＸＹＺ表色系色度図における色度座標（ｘ，ｙ）が（0.312, 0.297)、(0.312, 0.305)、(0.320, 0.305)、及び(0.320, 0.297)の４点で囲まれる領域内に位置していることを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項３】
請求項１または２の何れかに記載の第１のヨウ素系偏光板、請求項１または２の何れかに記載の第１の色補正層、請求項１または２の何れかに記載のカラーフィルタを有する液晶セル、請求項１または２の何れかに記載の第２の色補正層、及び請求項１または２の何れかに記載の第２のヨウ素系偏光板から構成される液晶表示パネル。
【請求項４】
前記第１及び第２の色補正層は、二色性色素を用いたリオトロピック液晶性インキにより形成されることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示パネル。
【請求項５】
請求項３記載の液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルを照明する光源と、前記液晶表示装置を駆動するための駆動回路とを具備することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
ＮＴＳＣ比が７２％以上であることを特徴とする請求項５記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヨウ素系偏光板を用いた表示装置に用いられるカラーフィルタ、このカラーフィルタを用いた液晶表示パネル、及びこの液晶表示パネルを用いた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置において、カラー表示を行うために、カラーフィルタと偏光板とを組み合わせている。偏光板として、基材にヨウ素を染色・延伸したヨウ素系偏光板が広く用いられていが、黒表示が青みがかるという問題があった。この青みがかる原因はヨウ素系偏光板が４００〜４５０ｎｍの光を偏光しきれていないためである。なお、ここでは、液晶表示装置において、黒表示とは光を遮断する状態、白表示とは光を透過する状態を示す。
【０００３】
そこで、この解決方法として、二色性色素を用いたリオトロピック液晶性インキ（Optiva Inc.製Y105）を配向塗布した４００〜５００ｎｍの光を偏光する色補正層をヨウ素系偏光板と組み合わせることが提案されている（非特許文献１）。ヨウ素系偏光板、及び色補正層を組み合わせることで、黒表示が青みがかるという問題を大幅に改善できることが報告されている。
【非特許文献１】L. D. Silverstein, "Thin Crystal Films (TCF) for LCD Color Correction", SID 03 DIGEST, 824-827.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ヨウ素系偏光板に４００〜４５０ｎｍの光を偏光する色補正層を組み合わせると、黒表示が青みがかるという問題を解決することができるが、白表示が黄色にずれてしまうという新たな問題が発生する。
【０００５】
本発明の目的は、偏光板、及び４００〜４５０ｎｍの光を偏光する色補正層と併用した場合に、白表示が黄色みを帯びるのを抑制し得るカラーフィルタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一例に係わるカラーフィルタは、少なくとも赤色、緑色、及び青色のフィルタセグメントが平面上に配置されたカラーフィルタであって、第１のヨウ素系偏光板、４００ｎｍ〜４５０ｎｍの光を偏光する第１の色補正層、前記カラーフィルタ、４００ｎｍ〜４５０ｎｍの光を偏光する第２の色補正層、及び第２のヨウ素系偏光板を前記第１のヨウ素系偏光板、前記第１の色補正層、前記第２の色補正層、及び前記第２のヨウ素系偏光板の光の透過軸が同じになるように、重ね合わせ、輝度が１９３７ｃｄ／ｍ2、ＸＹＺ表色系色度図における色度座標（ｘ，ｙ）が（0.316, 0.301）、色温度が６５２５Ｋ、色度偏差ｄｕｖ＝−０．０１３６の特性の光を透過させた場合、透過した光のＸＹＺ表色系色度図における色度座標（ｘ，ｙ）が（0.312, 0.297)、(0.312, 0.305)、(0.320, 0.305)、及び(0.320, 0.297)の４点で囲まれる領域内に位置していることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、白表示が黄色みを帯びるのを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の実施の形態を以下に図面を参照して説明する。
【０００９】
図１は、本発明の一実施形態に係わる液晶表示装置の構成を示す断面図である。
【００１０】
図１に示す液晶表示装置は、光源を具備したバックライトユニット２０、バックライトユニット２０によって照明される液晶表示パネル１０、及び液晶表示パネル１０を駆動し画像を表示するための駆動回路３０から構成されている。
【００１１】
バックライトユニット２０の光源は、輝度が１９３７ｃｄ／ｍ2、ＸＹＺ表色系色度図における色度座標（ｘ，ｙ）が（０．３１６，０．３０１）、色温度が６５２５Ｋ、色度偏差ｄｕｖ＝−０．０１３６の特性の光を発する。
【００１２】
液晶表示パネル１０の構成について図２を参照して説明する。図２は、本発明の一実施形態に係わる液晶表示パネルの構成を示す断面図である。
【００１３】
液晶表示パネル１０は、バックライトユニット２０に対向するバックライト側色補正フィルタ１１０、バックライト側偏光板１２０、液晶セル１３０、視認側偏光板１４０、及び視認側色補正フィルタ１５０が順番に配置されて構成されている。
【００１４】
バックライト側色補正フィルタ１１０は、透明なフィルム基材１１１と、フィルム基材１１１上に配向塗布された色補正層１１２とが順番に積層されて構成されている。
【００１５】
バックライト側偏光板１２０は、透明なフィルム基材１２１、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）フィルムにヨウ素を染色させ、延伸等を施すことで得られた偏光膜１２２、透明なフィルム基材１２３が順番に積層されて構成されている。
【００１６】
液晶セル１３０は、下側透明基板１３１、下側透明導電膜１３２、下側配向膜１３３、液晶層１３４、上側配向膜１３５、上側透明導電膜１３６、カラーフィルタ１３７、及び上側透明基板１３８が順番に積層されて構成されている。カラーフィルタ１３７は、平面上に赤色のフィルタセグメント（Ｒ領域）１３７Ｒ、緑色のフィルタセグメント（Ｇ領域）１３７Ｇ、青色のフィルタセグメント（Ｂ領域）１３７Ｂ、およびそれらを区分するブラックマトリックス１３７Ｉが配置されている。
【００１７】
視認側偏光板１４０は、透明なフィルム基材１４１、ＰＶＡフィルムにヨウ素を染色させ、延伸等を施すことで得られた偏光膜１４２、透明なフィルム基材１４３を有する。
【００１８】
視認側色補正フィルタ１５０は、色補正層１５１と、透明なフィルム基材１５２とを有する。色補正層１５１はフィルム基材１５２に配向塗布されている。
【００１９】
色補正層１１２，１５１は、少なくとも４００〜４５０ｎｍの光を偏光させるために設けられている。
【００２０】
色補正フィルタ１１０，１５０は、既存の光学フィルム製造工程を用いて作成される。光学フィルム製造工程では、フィルム基材１１１，１５２は送出機により送られ、ガイドロールによって支持されながらリオトロピック液晶性インキ（Optiva Inc.社製Y105）が塗布される。その後、乾燥ゾーンを経て巻き取り機によって巻き取るのが基本工程である。フィルム基材１１１，１５２に塗布液を塗布する前に、フィルム基材１１１，１５２に対してケン化処理が行われている。塗布速度は１６ｍ／ｍｉｎとした。フィルム基材１１１，１５２には厚み８０μｍのトリアセチルセルロースフィルム（富士写真フィルム（株）製）が用いられている。リオトロピック液晶性インキを塗布したフィルム基材１１１，１５２を、３０℃に設定した乾燥ゾーンを通過させて乾燥を行って、色補正層１１２，１５１を形成する。塗布工程では、インキが液晶性を有するためせん断配向され、これに伴いインキの組成物である二色性色素分子がせん断配向される。続く乾燥工程により配向が固定化されることで、得られた色補正層は偏光性能を有する。
【００２１】
従来の、リオトロピック液晶性インキを配向塗布した色補正フィルタを用いた液晶表示装置では、白表示が黄色みを帯びていたが、図１に示す液晶表示装置は、カラーフィルタのＲ領域１３７Ｒ、Ｇ領域１３７Ｇ、及びＢ領域１３７Ｂの何れか一つ以上を調整することで、バックライトユニット２０の光源として、輝度が１９３７ｃｄ／ｍ2、ＸＹＺ表色系色度図における色度座標（ｘ，ｙ）が（０．３１６，０．３０１）、色温度が６５２５Ｋ、色度偏差ｄｕｖ＝−０．０１３６の特性（特性１）を有するものを用いた時の白表示での透過光のＸＹＺ表色系色度図における色度座標（ｘ，ｙ）が、(0.312, 0.297)、(0.312, 0.305)、(0.320, 0.305)、及び(0.320, 0.297)の４点で囲まれる領域内に位置するようにする。前述した特性１を有する光源を用いて色度測定をした時にこの領域にあると、一般的に白と認識することができる。
【００２２】
上述したバックライトユニット２０の光源のＸＹＺ表色系色度図における色度座標（ｘ，ｙ）と液晶表示パネルを透過した透過光のＸＹＺ表色系色度図における色度座標（ｘ，ｙ）との関係は、前記光源の色度座標（ｘ，ｙ）に対し、前記透過光の色度座標（ｘ，ｙ）が、それぞれ−０．００４〜＋０．００４の範囲内であると言える。なお、バックライト光源として用いることができる光源は、特性１の特性を有するものには限らない。
【００２３】
白表示での透過光のＸＹＺ表色系色度図における色度座標（ｘ，ｙ）を、上述した領域に位置させるために、本実施形態の液晶表示装置では従来と異なるカラーフィルタを用いている。即ち、本実施形態のカラーフィルタ１３７は、従来のフィルタに比べて、青色の赤色・緑色に対する相対的強度を強くするように、Ｒ領域１３７Ｒ、Ｇ領域１３７Ｇ、及びＢ領域１３７Ｂの何れか一つ以上が調整されている。
【００２４】
青色の赤色、緑色に対する相対的強度を強めるための手法を以下に示す。
【００２５】
・Ｒ領域及びＧ領域に黒顔料を添加し、赤及び緑の明度を下げる。
【００２６】
・従来のカラーフィルタに比べて、Ｂ領域の膜厚を薄くする。
【００２７】
・従来のカラーフィルタに比べて、Ｒ領域及びＧ領域の膜厚を厚くする。
【００２８】
・従来のカラーフィルタに比べて、Ｒ領域及びＧ領域の膜厚をやや厚くし、Ｂ領域の膜厚をやや薄くする。
【００２９】
このような効果は、カラーフィルタの各フィルタセグメントを構成する成分の一つである各着色成分の濃度を各々調整する、または従来のカラーフィルタを用いた液晶表示装置のバックライトユニットの光源に比べて青色の赤色・緑色に対する相対的強度を強くすることでも得られる。
【００３０】
本実施形態のカラーフィルタを偏光板及び色補正フィルタと組み合わせた時の特性を評価した。
【００３１】
色補正層の膜厚が４４０ｎｍ，２９０ｎｍの色補正フィルタに対して、偏光板と各領域の膜厚が等しい従来のカラーフィルタと、または偏光板と色補正フィルタに対応させたカラーフィルタとを組み合わせて色度及び色再現範囲（ＮＴＳＣ比）を測定した。膜厚が４４０ｎｍ及び２９０ｎｍの色補正層を得るために、リオトロピック液晶性インキを塗布した時の湿潤膜厚は２．６μｍ及び１．７μｍであった。なお、参考例として偏光板とカラーフィルタとを組み合わせた状態で色度及び色再現範囲（ＮＴＳＣ比）を測定した。
【００３２】
また、偏光板として日東電工製ＮＰＦ−ＳＥＧ１２２４ＤＵを用いた。
【００３３】
光の透過軸が同一になるように偏光板と色補正フィルタとを粘着材によって貼り合わせた光学基板を２枚用意し、２枚の光学基板でカラーフィルタを挟み込んで光学板を作成した。この状態で色度及び色再現範囲（ＮＴＳＣ比）を測定した。
【００３４】
測定は光学板の一方の面に対して白色光を照明し、他方の面に設置された色彩輝度計（トプコン社製ＢＭ−５Ａ）によって透過光の色度座標の測定を行った。２枚の光学基板の光の透過軸が平行な状態を白表示として色度座標（ホワイト点）の測定を行なった。
【００３５】
ＮＴＳＣ比とは、アメリカテレビジョン標準化委員会（National Television Standards Committee）が定めたＮＴＳＣ規格に規定されている色度域の面積に対する、赤、緑、青単色の色度を結んで得られる三角形の面積比のことである。
【００３６】
白色光の光源は、図３に示すような発光スペクトルを有し、輝度＝１９３７ｃｄ／ｍ2、ＸＹＺ表色系色度図における色度座標（ｘ, ｙ）が（0.316, 0.301）、色温度＝６５２５Ｋ、色度偏差ｄｕｖ＝−０．０１３６の特性のものを用いた。
【００３７】
測定結果を表１に示す。
【表１】
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【００３８】
表１において、No. 1は、乾燥膜厚４４０ｎｍの色補正層を有する色補正フィルタに対して、ホワイト点を補正するためにＲ領域１３７Ｒ及びＧ領域１３７Ｇの膜厚を調整したカラーフィルタと偏光板を用いた試料である。No. 2は、乾燥膜厚４４０ｎｍの色補正層を有する色補正フィルタに対して、従来のカラーフィルタと偏光板を用いた試料である。No. 3は、乾燥膜厚２９０ｎｍの色補正層を有する色補正フィルタに対して、ホワイト点を補正するためにＲ領域１３７Ｒ及びＧ領域１３７Ｇの膜厚を調整したカラーフィルタと偏光板を用いた試料である。No. 4は、乾燥膜厚２９０ｎｍの色補正層を有する色補正フィルタに対して、従来のカラーフィルタと偏光板を用いた試料である。No. 5は、参考用に、色補正フィルタが用いられていない試料である。
【００３９】
色補正フィルタに対してＲ領域（Ｒ）及びＧ領域（Ｇ）の膜厚を調整したＮｏ．１及びＮｏ．３の試料は、ホワイト点のＸＹＺ表色系色度図における色度座標（ｘ，ｙ）が（0.312, 0.297）、（0.312, 0.305）、（0.320, 0.305）、及び（0.320, 0.297）の４点で囲まれる領域内に位置している。また、No. 1およびNo. 3の試料のＮＴＳＣ比は８４．１％及び８３．４％であり高い色再現範囲を示した。ＮＴＳＣ規格では、ディスプレイに対して７２％以上のＮＴＳＣ比を要求しているが、No. 1およびNo. 3はＮＴＳＣ規格を要求を満たしている。
【００４０】
それに対し、No. 2，及びNo. 4の試料のホワイト点のＸＹＺ表色系色度図における色度座標（ｘ，ｙ）は、（0.312, 0.297）、（0.312, 0.305）、（0.320, 0.305）、及び（0.320, 0.297）の４点で囲まれる領域外に位置している。また、また、No. 2，及びNo. 4の試料のＮＴＳＣ比は、No. 1およびNo. 3の試料のＮＴＳＣ比に比較すると低い。
【００４１】
上移したように、色補正層１１２，１５１の膜厚に応じてカラーフィルタのＲ領域１３７Ｒ及びＧ領域１３７Ｇの膜厚を補正することで白表示が黄色みを帯びるのを抑制することができる。
【００４２】
なお、液晶セルの上下に偏光板と色補正フィルタが配置されていればよいので、図４に示すように、バックライト側偏光板１２０の液晶セル１３０に対向する面に色補正フィルタ１２４を設け、液晶セル１３０の上側透明基板１３８に色補正フィルタ１３９を設けても良い。
【００４３】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係わる液晶表示装置の概略構成を示す図。
【図２】本発明の第１の実施形態に係わる液晶表示パネルの概略構成を示す図。
【図３】色度座標の測定に用いた光源の発光スペクトルを示す図。
【図４】本発明の第１の実施形態に係わる液晶表示パネルの概略構成を示す図。
【符号の説明】
【００４５】
１０…液晶表示パネル，２０…バックライトユニット，３０…駆動回路，１１０…バックライト側色補正フィルタ，１１１…フィルム基材，１１２…色補正層，１２０…バックライト側偏光板，１２１…フィルム基材，１２２…偏光膜，１２３…フィルム基材，１２４…色補正フィルタ，１３０…液晶セル，１３１…下側透明基板，１３２…下側透明導電膜，１３３…下側配向膜，１３４…液晶層，１３５…上側配向膜，１３６…上側透明導電膜，１３７…カラーフィルタ，１３７Ｒ…Ｒ領域，１３７Ｇ…Ｇ領域，１３７Ｂ…Ｂ領域，１３７Ｉ…ブラックマトリックス，１３８…上側透明基板，１３９…色補正フィルタ，１４０…視認側偏光板，１４１…フィルム基材，１４２…偏光膜，１４３…フィルム基材，１５０…視認側色補正フィルタ，１５１…色補正層，１５２…フィルム基材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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