(57)【要約】      （修正有）【課題】色再現領域が拡大され、かつ輝度が高い光変換フィルムおよびそれを備えた液晶表示素子を提供する。【解決手段】第一の基板２および第二の基板７が対向して設けられる一対の基板と、第一の基板２と第二の基板７と間に挟持された液晶層５と、第一の基板２または第二の基板７の少なくとも一方に設けられた画素電極と、第一の基板２または第二の基板７の少なくとも一方に設けられた共通電極と、ブラックマトリックスおよび赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の三原色画素部から構成されるカラーフィルタ６と、紫外または可視光を発光する発光素子を備えた光源部１０１と、前記発光素子からの光を吸収して赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の内少なくとも一色の光に変換して発光するペロブスカイト結晶構造を備えた量子ドットを含む光変換層１０２と、を有する。【選択図】図１
2018197782.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の基板および第二の基板が対向して設けられる一対の基板と、
前記第一の基板と第二の基板と間に挟持された液晶層と、
前記第一の基板または第二の基板の少なくとも一方に設けられた画素電極と、
前記第一の基板または第二の基板の少なくとも一方に設けられた共通電極と、
ブラックマトリックスおよび赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の三原色画素部から構成されるカラーフィルタと、
紫外または可視光を発光する発光素子を備えた光源部と、
前記発光素子からの光を吸収して赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の内少なくとも一色の光に変換して発光するペロブスカイト結晶構造を備えた量子ドットを含む光変換層と、を有することを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】
前記光変換層は、赤色（Ｒ）及び緑色（Ｇ）域に発光スペクトルを有し、前記発光素子が青色領域に発光スペクトルをする請求項１記載の液晶表示素子。
【請求項３】
前記光変換層は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）域に発光スペクトルを有し、前記発光素子が紫外領域に発光スペクトルをする請求項１記載の液晶表示素子。
【請求項４】
赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）域の少なくとも一つの発光スペクトルの半値幅が２０から６０ｎｍである請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
【請求項５】
前記光変換層は、前記光源部と液晶層との間に設けられる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
【請求項６】
前記光変換層は、シート状であり、前記第一の基板又は第二の基板の何れかで光源部側の基板に対して全面に配置した請求項１〜５のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
【請求項７】
光を吸収して赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の内少なくとも一色の光に変換して発光するペロブスカイト結晶構造を備えた量子ドットを含む光変換層フィルム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、光変換フィルムおよびそれを用いた液晶表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示品質が優れていることから、アクティブマトリクス形液晶表示装置が携帯端末、液晶テレビ、プロジェクタ、コンピューター等の市場に出されている。アクティブマトリクス表示方式は、画素毎にＴＦＴ（薄膜トランジスタ）あるいはＭＩＭ（メタル・インシュレータ・メタル）等が使われており、高電圧保持率を有する液晶組成物との組合せにおいて、ＴＮ型（ツイストネマチック）を初めとする一般的液晶表示素子として広く用いられている。また、更に広い視角特性を得るためにＶＡ（バーチカルアライメント：垂直配向）、ＩＰＳ（Ｉｎ  Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ：インプレーンスイッチング）、ＩＰＳの改良型であるＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ  Ｆｉｅｌｄ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ：フリンジフィールドスイッチング）等が用いられており、この様な表示素子に対応するために、現在も新しい液晶化合物あるいは液晶組成物の提案がなされている。
【０００３】
一方、液晶表示素子は自己発光型では無いため、発光するための光源が必須となり、ディスプレイとして求められる色再現領域に発光スペクトルを有する白色光源が使用される。また液晶表示素子においては、消費電力の低減が重要であり、先進各国が検討中の省電力プログラムに対応するためには、光源の発光効率が重視されている。そのため、現在では青色ＬＥＤと黄色蛍光体との組合せにより白色光を得ているのが主流である。
【０００４】
この方式は、発光効率的には優れるものの、赤色光の不足など白色光源としての特性的には劣り、色再現性に問題を有していた。特に液晶表示素子はカラー表示を実現するために液晶素子と合わせてカラーフィルタを用いることから、光源部を改良しても色再現性を向上させることは難しく、そのため色再現性を向上させるにはカラーフィルタ中の高顔料濃度化を図るか、或いは、着色膜厚を大きくすることにより色純度を高める必要があった。然しながら、この場合、透過率が低下し、光量を増加させなければならず消費電力が増加することとなる問題があった。
【０００５】
そこで、液晶表示素子の色再現性と発光効率を同時に解決するための技術として、発光用ナノ結晶の一例である量子ドット技術（特許文献１参照）が注目されている。当該量子ドット技術によれば半値幅の小さい三原色の光源を得ることが可能となるため、量子ドットをバックライトの構成部材として用いることにより、色再現性を向上させた広色域の液晶表示素子を構成できることが開示されている（特許文献２及び非特許文献１参照）。更に、光源として近紫外線または青色等の短波長可視光線を用いて、三色の量子ドットを従来のカラーフィルタの替わりに用いる提案がなされている（特許文献３参照）。これらの表示素子は、原理的には高い発光効率と色再現性を両立できるものである。また、特許文献４および非特許文献２に記載のように、量子ドットの種類によって偏光発光することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００１−５２３７５８号公報
【特許文献２】国際公開２００４／０７４７３９号パンフレット
【特許文献３】米国特許８６４８５２４号公報
【特許文献４】特開２０１６−１２０８４号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】ＳＩＤ  ２０１２  ＤＩＧＥＳＴ，ｐ８９５−８９６
【非特許文献２】ＳＩＤ  ２０１６  ＤＩＧＥＳＴ，ｐ１４５８−１４６１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１〜３および非特許文献１に記載の従来技術のように単純に量子ドットをバックライトの構成部材として用いる場合、量子ドットにより変換された光が近傍の量子ドットに吸収されることで消光したり、外部環境（酸素、湿度）により量子ドットが失活したりするため、外部量子効率を上げることができないという問題が生じる。また、特許文献４に記載の量子ロッドを使用する場合、偏光特性を発揮させるには特定の方向に量子ロッドを配向させる必要があると考えられるが配向度が低いため偏光特性が低く、輝度向上に寄与しないという問題がある。さらに、非特許文献１では量子ドット自体をフィルム化できていないためバックライトの構成部材として使用できないという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、色再現領域が拡大され、かつ輝度が高い光変換フィルムおよびそれを備えた液晶表示素子を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、ペロブスカイト結晶構造を備えた量子ドットを含む光変換層を用いることで、上記課題を解決できることを見出し本願発明の完成に至った。
【００１１】
すなわち、本発明は、第一の基板および第二の基板が対向して設けられる一対の基板と、前記第一の基板と第二の基板と間に挟持された液晶層と、前記第一の基板または第二の基板の少なくとも一方に設けられた画素電極と、前記第一の基板または第二の基板の少なくとも一方に設けられた共通電極と、ブラックマトリックスおよび赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の三原色画素部から構成されるカラーフィルタと、紫外または可視光を発光する発光素子と、前記発光素子からの入射光を赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の内少なくとも一色の光に変換して発光するペロブスカイト結晶構造を備えた量子ドットを含有する光変換層と、を含む液晶表示素子によって上記課題を解決する。
【００１２】
また、ペロブスカイト結晶構造の量子ドットを含む光変換層フィルムを用いることで上記課題を解決する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る液晶表示素子は、ペロブスカイト結晶構造の量子ドットを含む光変換層を備えることで色再現領域が従来の液晶表示素子より拡大され、かつ輝度が高い液晶表示素子を提供する。
【００１４】
本発明に係る光変換層フィルムは、色再現領域が広く、輝度が高い。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の液晶表示素子の実施形態を示す斜視図である。
【図２】本発明の液晶表示素子の他の実施形態を示す斜視図である。
【図３】図１のＩ−Ｉ線方向に液晶表示素子を切断した断面の模式図であり、本実施形態で用いられる液晶表示素子の構成を示すための一例の図である。
【図４】図２のＩ−Ｉ線方向に液晶表示素子を切断した断面の模式図であり、本実施形態で用いられる液晶表示素子の構成を示すための一例の図である。
【図５】本発明の液晶表示素子の画素部分を等価回路で示した模式図である。
【図６】本発明の画素電極の形状の一例を示す模式図である。
【図７】本発明の画素電極の形状の一例を示す模式図である。
【図８】本発明のＩＰＳ型の液晶表示素子の電極構造を示す模式図である。
【図９】図６または図７におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線方向に図１に示す液晶表示素子を切断した断面図の例の一つである。
【図１０】図８におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線方向にＩＰＳ型の液晶パネルを切断した断面図である。
【図１１】図２における基板上に形成された薄膜トランジスタを含む電極層３のＩＩ線で囲まれた領域を拡大した平面図である。
【図１２】図１１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線方向に図２に示す液晶表示素子を切断した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明は、第一の基板および第二の基板が対向して設けられる一対の基板と、前記第一の基板と第二の基板と間に挟持された液晶層と、前記第一の基板または第二の基板の少なくとも一方に設けられた画素電極と、前記第一の基板または第二の基板の少なくとも一方に設けられた共通電極と、ブラックマトリックスおよび赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の三原色画素部から構成されるカラーフィルタと、紫外または可視光を発光する発光素子と、前記発光素子からの入射光を赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の内少なくとも一色の光に変換して発光するペロブスカイト結晶構造を備えた量子ドットを含有する光変換層と、を含む液晶表示素子である。
【００１７】
液晶表示素子が光変換層を備えることで色再現領域が従来の液晶表示素子より拡大され、かつペロブスカイト結晶により輝度が高い液晶表示素子を提供する。
【００１８】
本発明に係る好適な液晶表示素子について図を用いて以下に説明する。
【００１９】
図１は、本実施形態で用いられる液晶表示素子の一例の全体を示す斜視図であり、説明のために便宜上各構成要素を離間して記載している。
【００２０】
本発明に係る液晶表示素子１０００は、バックライトユニット１００と、液晶パネル１０とを備えている。当該バックライトユニット１００は、発光素子Ｌを有する光源部１０１と、前記発光素子Ｌからの光を光変換層へ伝播する導光板を備えた導光部（図示せず）と、発光素子Ｌからの入射光を変換して発光する光変換層１０２と、を備える。
【００２１】
また、図１、２では、発光素子Ｌを有する光源部１０１からの光および液晶パネル１０からの光を矢印で表している。
【００２２】
図１に示すように、バックライトユニット１００の一形態は、複数の発光素子Ｌを含む光源部１０１が光変換層１０２の一側面側に配置されており、図１では、複数の発光素子Ｌが、液晶パネル１０の一側面側に一列に並べられている。複数の発光素子Ｌを含む光源部１０１を、液晶パネル１０の一側面側だけでなく、必要により、液晶パネル１０の他方の側面側（対向する両側面）に設けてもよく、また、導光部１０２の周囲を囲むように、複数の発光素子Ｌを含む光源部１０１が、前記光変換層１０２の３つ側面又は該光変換層１０２の全周囲を囲むように、４つの側面に設けられていてもよい。なお、光変換層１０２は必要に応じて導光板または光拡散板（図示せず）を備えてもよい。
【００２３】
上記液晶パネル１０は、一対の偏光板１，８の間に第一の基板２および第二の基板７が挟持され、さらに、対向に配置された第一の（透明絶縁）基板（透明基板とも称する）２と、第二の（透明絶縁）基板７との間に挟持された液晶組成物（または液晶層５）を有し、前記第一の（透明絶縁）基板２は、液晶層５側の面に電極層３が形成されている。また、液晶層５と、第一の（透明絶縁）基板２及び第二の（透明絶縁）基板７のそれぞれの間に、配向層４が設けられている。さらに、図１では、前記第二の基板７と配向層４との間にカラーフィルタ６が設けられている。またさらに、図１では特に好ましい形態として、偏光板１を設けているが、光変換層１０２にペロブスカイト結晶構造を備えた量子ドットを含有することによる偏光発光の観点から、偏光板１を省略してもよい。また、図１では、一対の偏光板１、８により前記第一の基板２および前記第二の基板７を挟持した形態を記載しているが、偏光板１，８を設ける位置はこの図に限定されない。
【００２４】
なお、図１では、電極層３として画素電極（図示せず）と共通電極（図示せず）とが第一の基板２側に設けられているが、別の実施形態では、画素電極を第一の基板２に設け、共通電極を第二の基板７に設けてもよい。
【００２５】
また、配向層４により電圧無印加時に該液晶組成物中の液晶分子が記基板２，７に対して所定方向に配向することができる。
【００２６】
さらに、図１では、前記第二の基板７と配向層４との間にカラーフィルタ６が設けられているが、本発明に係る液晶表示素子の他の実施形態としては、いわゆるカラーフィルタオンアレイ（ＣＯＡ）であってもよく、電極層３と液晶層５の間にカラーフィルタ６を設けても、または当該電極層３と第一の基板２との間にカラーフィルタを設けてもよい。また、必要により、オーバコート層（図示せず）を、カラーフィルタ層６を覆って設けることで、カラーフィルタ層に含まれる物質が液晶層へ流出することを防止してもよい。
【００２７】
本明細書では説明のため便宜上、バックライトユニット側の基板上に形成されている層（図１では電極層３、配向層４）およびバックライトユニット側の基板（第一の基板２）を第一の表示基板ＳＵＢ１と称し、前記バックライトユニット側の基板と対向する基板上に形成されている層（図１では、配向層４、カラーフィルター６）および前記バックライトユニット側の基板と対向する基板（第二の基板７）を第二の表示基板ＳＵＢ２と称しており、実施形態によって、バックライトユニット側の基板上に形成されている層や前記バックライトユニット側の基板と対向する基板上に形成されている層を構成するものが異なる場合がある。例えば、図２で示す本発明に係る液晶表示素子の形態では、第二の表示基板ＳＵＢ２における第二の基板側に設けられた層には、第二の電極層３’（例えば、共通電極）が設けられている。
【００２８】
また、図１〜２では説明上、本発明の液晶表示素子の好適な実施形態として、液晶層５と第一の基板２との間および液晶層５と前記第二の基板７との間にそれぞれの第一の基板および第二の基板上に配向層４が液晶層５と当接するように形成された例を記載しているが、本発明の液晶表示素子は、第一の基板２または第二の基板７上の少なくとも一方に配向層４が形成されていればよい。例えば、液晶層５と第一の基板２との間に配向層４が前記第一の基板２上に液晶層５と当接するように形成されている場合、他方の液晶層５と第二の基板７との間には、配向膜を設けなくてもよい。
【００２９】
すなわち、本発明に係る液晶パネル１０は、必要により設けられる第一の偏光板１と、第一の基板２と、電極層３と、配向層４と、液晶組成物を含む液晶層５と、配向層４と、カラーフィルタ６と、第二の基板７と、第二の偏光板８と、が順次積層された構成を含むことが好ましい。
【００３０】
図２は、本実施形態で用いられる液晶表示素子の他の一例の全体を示す斜視図であり、説明のために便宜上各構成要素を離間して記載している。本発明に係る液晶表示素子は、平板状のバックライトユニット１００と、液晶パネル１０とを備えている。図１では、複数の発光素子Ｌが平板状の光変換層１０２の一側面に配置されている形態であったが、図２の形態は、複数の発光素子Ｌが平板状の光変換層１０２に対して平面状に配置されている形態である。本実施形態では、液晶パネル１０に対して背面直下に光源部１０１を設けた直下型バックライト構造を採用している。この構造では、液晶パネル１０の背面のほぼ全体に対してほぼ均等に発光素子Ｌが配列されている。
【００３１】
この場合、発光素子Ｌからの光は面光であるため、前記導光板の形状は、図１とは異なりテーパー状にしなくてもよい。
【００３２】
図２においても、前記光変換層１０２は、液晶パネル１０と導光版との間に光拡散板を備えることが好ましい（後述に実施形態として記載する）。
【００３３】
図２における液晶パネル１０は、第一の電極層３を備えた第一の基板２と、第二の電極層３’（例えば、共通電極）を具備した第二の基板７と、前記第一の基板２と第二の基板７との間に挟持された液晶組成物（または液晶層５）を有し、前記第一の基板２と前記液晶層５との間に前記液晶層５と当接するように設けられた配向層４と、前記第二の基板７と前記液晶層５との間に前記液晶層５と当接するように設けられた配向層４と、を備えている。また、前記第二の基板７と第二の電極層３’との間にカラーフィルタ６が設けられており、前記第一の基板２および前記第二の基板８は、一対の偏光板１、８により挟持されている。
【００３４】
すなわち、本発明に係る液晶表示素子１０００は、第一の偏光板１と、第二の基板２０と、薄膜トランジスタを含む電極層（又は薄膜トランジスタ層とも称する）３と、光配向層４と、液晶組成物を含む層５と、光配向層４と、第二の電極層３’と、カラーフィルタ６と、第一の基板７と、第一の偏光板８と、が順次積層された構成である。
【００３５】
本発明に係る光変換層は、第一の基板又は第二の基板の何れかで発光素子側の基板と前記発光素子との間に設けられることが好ましい。
【００３６】
「光変換層」
本発明に係る光変換層は、ペロブスカイト結晶構造の量子ドットを必須に含む。一般的にペロブスカイト結晶構造は、イオンＡ、イオンＢおよびイオンＸを用いたＡＢＸ３の組成式で表され、８つの頂点にイオンＡが、６つの面の中心にイオンＸが、格子の中心部分にイオンＢが存在し、イオンＢがイオンＡより比較的小さいため、イオンＢが動きやすいことに起因して正負の電荷の重心が分かれた状態になることができる。本発明に係るペロブスカイト結晶構造の量子ドットにおいて、イオンＸはハロゲン原子（好ましくは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）であることが好ましく、イオンＡはＣｓであることが好ましく、イオンＢはＰｂであることが好ましい。
【００３７】
本発明に係るペロブスカイト結晶構造の量子ドットは、一般式（１）：ＣｓＰｂＹａＺｂ（上記一般式（１）中、ＹおよびＺはそれぞれ独立して、Ｆ、Ｃｌ、ＢｒまたはＩを表し、ａおよびｂはそれぞれ独立して、０以上３以下の実数を表し、ａ＋ｂ＝３である。）であることが好ましい。
【００３８】
本発明に係るペロブスカイト結晶構造の量子ドットは、赤色光を発光するペロブスカイト型量子ドット、緑色光を発光するペロブスカイト型量子ドットおよび青色光を発光するペロブスカイト型量子ドットからなる群から選択される少なくとも１種の量子ドットを含むことが好ましい。量子ドットなどの発光用ナノ結晶の発光色は、量子ドットの粒子径と発光用ナノ結晶が有するエネルギーギャップとに依存するため、使用するペロブスカイト型量子ドットの種類とその粒子径を調整することにより発光色を選択する。本発明に係る光変換層または光変換層フィルムは、緑色光を発光するペロブスカイト型量子ドットおよび赤色光を発光するペロブスカイト型量子ドットを有することが好ましい。
【００３９】
青色発光素子の青色と、ペロブスカイト型量子ドットから発光される緑色光および赤色とを合わせることで、色域の広い白色光を液晶に透過させることができる。
【００４０】
本発明において赤色光を発光するペロブスカイト型量子ドットの蛍光スペクトルの波長ピークの上限は、６６５ｎｍ、６６３ｎｍ、６６０ｎｍ、６５８ｎｍ、６５５ｎｍ、６５３ｎｍ、６５１ｎｍ、６５０ｎｍ、６４７ｎｍ、６４５ｎｍ、６４３ｎｍ、６４０ｎｍ、６３７ｎｍ、６３５ｎｍ、６３２ｎｍまたは６３０ｎｍであることが好ましく、前記波長ピークの下限は、６２８ｎｍ、６２５ｎｍ、６２３ｎｍ、６２０ｎｍ、６１５ｎｍ、６１０ｎｍ、６０７ｎｍまたは６０５ｎｍであることが好ましい。
【００４１】
本発明において緑色光を発光するペロブスカイト型量子ドットの蛍光スペクトルの波長ピークの上限は、５６０ｎｍ、５５７ｎｍ、５５５ｎｍ、５５０ｎｍ、５４７ｎｍ、５４５ｎｍ、５４３ｎｍ、５４０ｎｍ、５３７ｎｍ、５３５ｎｍ、５３２ｎｍまたは５３０ｎｍであることが好ましく、前記波長ピークの下限は、５２８ｎｍ、５２５ｎｍ、５２３ｎｍ、５２０ｎｍ、５１５ｎｍ、５１０ｎｍ、５０７ｎｍ、５０５ｎｍ、５０３ｎｍまたは５００ｎｍであることが好ましい。
【００４２】
本発明において青色光を発光するペロブスカイト型量子ドットの蛍光スペクトルの波長ピークの上限は、４８０ｎｍ、４７７ｎｍ、４７５ｎｍ、４７０ｎｍ、４６７ｎｍ、４６５ｎｍ、４６３ｎｍ、４６０ｎｍ、４５７ｎｍ、４５５ｎｍ、４５２ｎｍまたは４５０ｎｍであることが好ましく、前記波長ピークの下限は、４５０ｎｍ、４４５ｎｍ、４４０ｎｍ、４３５ｎｍ、４３０ｎｍ、４２８ｎｍ、４２５ｎｍ、４２２ｎｍまたは４２０ｎｍであることが好ましい。
【００４３】
本発明において赤色光を発光するペロブスカイト型量子ドットに使用される半導体材料は、発光のピーク波長が６３５ｎｍ±３０ｎｍの範囲に入っている事が望ましい。同じく、緑色光を発光するペロブスカイト型量子ドットに使用される半導体材料は、発光のピーク波長が５３０ｎｍ±３０ｎｍの範囲に入っている事が望ましく、青色光を発光するペロブスカイト型量子ドットに使用される半導体材料は、発光のピーク波長が４５０ｎｍ±３０ｎｍの範囲に入っている事が望ましい。
【００４４】
本発明に係るペロブスカイト型量子ドットの蛍光量子収率の下限値は、４０％以上、３０％以上、２０％以上、１０％以上の順で好ましい。
【００４５】
本発明に係るペロブスカイト型量子ドットの蛍光スペクトルの半値幅の上限値は、６０ｎｍ以下、５５ｎｍ以下、５０ｎｍ以下、４５ｎｍ以下の順で好ましい。
【００４６】
本発明に係るペロブスカイト型量子ドットの粒子径（１次粒子）の上限値は、５０ｎｍ以下、４０ｎｍ以下、３０ｎｍ以下、２０ｎｍ以下の順で好ましい
本発明に係る赤色光を発光するペロブスカイト型量子ドットの発光のピーク波長の上限値は６６５ｎｍ、下限値は６０５ｎｍであり、このピーク波長に合う様に化合物およびその粒径を選択する。同じく、緑色光を発光するペロブスカイト型量子ドットの発光のピーク波長の上限値は５６０ｎｍ、下限値は５００ｎｍ、青色発光用ペロブスカイト型量子ドットの発光のピーク波長の上限値は４８０ｎｍ、下限値は４２０ｎｍであり、それぞれこのピーク波長に合う様に化合物およびその粒径を選択する。
【００４７】
本発明に係る光変換層は、ペロブスカイト結晶構造の量子ドットと、透明樹脂とを含み、必要により公知のリガンド、公知の分散剤、公知の散乱剤、公知の添加剤（酸化防止剤）などを含んでもよい。
【００４８】
上記リガンドは、量子ドットに対して親和性のある官能基を有する低分子および高分子であり、量子ドットの表面原子を保護する有機基であることが好ましく、窒素、酸素、硫黄およびリンからなる群から選択される１種の元素を含む基であることがより好ましい。例えば、トリアルキルホスフィン類（トリプロピルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリヘキシルホスフィンまたはトリ−ｎ−オクチルホスフィン（ＴＯＰ））、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル類（ポリオキシエチレンｎ−オクチルフェニルエーテルまたはポリオキシエチレンｎ−ノニルフェニルエーテル）、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類（ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル）、アミン類（トリ（ｎ−ヘキシル）アミン、トリ（ｎ−オクチル）アミン、トリ（ｎ−デシル）アミン）、有機リン化合物類（トリプロピルホスフィンオキシド、トリブチルホスフィンオキシド、トリヘキシルホスフィンオキシド、トリオクチルホスフィンオキシド、トリデシルホスフィンオキシド）、ポリエチレングリコールジエステル類（ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート）、有機窒素化合物類（ピリジン、ルチジン、コリジン、キノリン）、アミノアルカン類（ヘキシルアミン、オクチルアミン、デシルアミン、ドデシルアミン、テトラデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミン）、有機硫黄化合物類（チオフェン）、高級脂肪酸類（パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、オレイルアミン）、アルコール類などが挙げられる。
【００４９】
上記透明樹脂としては、可視光領域（３６０ｎｍ〜８３０ｎｍ）において全光線透過率が８０％以上の透明樹脂が好ましく、アクリル樹脂がより好ましく、当該アクリル樹脂を形成するアクリルポリマーとしては、イソボルニルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、テトラヒドロフリルアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、アダマンチルアクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、トリペンタエリスリトールオクタ（メタ）アクリレート、テトラペンタエリスリトールデカ（メタ）アクリレート、イソシアヌル酸トリ（メタ）アクリレート、イソシアヌル酸ジ（メタ）アクリレート、ポリエステルトリ（メタ）アクリレート、ポリエステルジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールジ（メタ）アクリレート、ジグリセリンテトラ（メタ）アクリレート、アダマンチルジ（メタ）アクリレート、イソボロニルジ（メタ）アクリレート、ジシクロペンタンジ（メタ）アクリレート、トリシクロデカンジ（メタ）アクリレートまたはジトリメチロールプロパンテトラ（メタ）アクリレートなどのモノマーを繰り返し単位とするホモポリマーおよびこれらモノマーの共重合体、ならびにこれらホモポリマーや共重合体をＰＯ、ＥＯ、カプロラクトン等で変性したポリマーが挙げられる。
【００５０】
上記散乱剤としては、アルミナ、シリカ、酸化チタン、ゼオライトまたはジルコニアなどが挙げられる。上記分散剤としては、高分子分散剤が好ましく、その分子構造は特に限定されないが、ペロブスカイト結晶構造の量子ドットの安定性、量子効率維持の観点から、例えば疎水性モノマーに由来する繰り返し単位（疎水性単位）を有する高分子分散剤が好ましい。
【００５１】
本発明の第二は、光を吸収して赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の内少なくとも一色の光に変換して発光するペロブスカイト結晶構造を備えた量子ドットを含む光変換層フィルムである。
【００５２】
上記光変換層フィルムは、本発明に係る液晶表示素子の光変換層として使用することができる。本発明の光変換層フィルムを例えば液晶表示素子に搭載すると、輝度が向上する。また、ペロブスカイト結晶構造の量子ドットが配向したフィルムとして形成されていると、より高い偏光発光を行い、かつ色再現領域が広い光変換層フィルムを提供することができる。
【００５３】
本発明に係る光変換層フィルムの好適な実施形態は、ペロブスカイト結晶構造の量子ドットと、前記量子ドット表面を修飾するリガンドと、透明樹脂とを含む。
【００５４】
本発明に係る光変換層または光変換フィルムは、赤色光を発光する赤色発光用ペロブスカイト型量子ドットおよび緑色光を発光する緑色発光用ペロブスカイト型量子ドットを含むことが好ましい。
【００５５】
本発明に係る光変換層または光変換フィルムの製造方法を、ペロブスカイト結晶構造の量子ドットの調製工程と、フィルム化工程とに分けて以下に説明する。
【００５６】
（ぺロブスカイト結晶構造の量子ドットの調製工程）
ぺロブスカイト結晶構造の量子ドットは、１４５８  ＳＩＤ２０１６  ＤＩＧＥＳＴのＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌの欄に記載されている合成方法により調製される。具体的には、溶媒であるオクタデセン中、アルゴン下１５０℃に加熱して、オレイン酸とＣｓＣＯ３とを反応させて、Ｃｓ−オレイン酸塩溶液を調製する。次いで、溶媒であるオクタデセンと、ＰｂＩ２，ＰｂＢｒなどのＰｂＸ２（Ｘはハロゲン原子）と、オレイルアミンとオレイン酸とを、３首フラスコに投入し、真空中５０℃で３０分間加熱した後、１２０℃で１時間さらに加熱し、ＰｂＸ２塩の可溶化を完了した後、１８０℃に昇温して、Ｃｓ−オレイン酸塩溶液を投入し、５秒後反応混合物を急冷して室温状態にして粗溶液を得る。次いで粗溶液を遠心分離し、得られた上澄み液を除去し、沈殿物をヘキサンに溶解することで、ＣｓＰｂＸ３（Ｘ＝ハロゲン原子）溶液（溶媒シクロヘキサン）を調製する。
【００５７】
（フィルム化工程）
上記の方法で作製したペロブスカイト結晶構造を備えた量子ドットを、減圧乾燥または凍結乾燥で溶媒であるシクロヘキサンを留去し固体状にした後、ペロブスカイト結晶構造を備えた量子ドットをペレット加工してペレット状の量子ドットを得る。次いで、電極基板間に当該ペレット状の量子ドットを充填して、電圧を印加することで、残留分極を起こさせた後、分極状態のペレット状の量子ドットを粉砕し、上記アクリルモノマー含有のヘキサンに分散させて、光重合または熱によりアクリルモノマーを重合することで光変換層または光変換フィルムを製造することができる。
【００５８】
また、他のフィルム化工程としては、対向する一対の電極を備えたキャピラリーや平行平板電極間にＣｓＰｂＸ３（Ｘ＝ハロゲン原子）溶液を、電圧を印加した状態で流して、残留分極を起こさせた後、アクリルモノマーを添加して光重合または熱により上記アクリルモノマーを重合することで光変換層または光変換フィルムを製造することができる。
【００５９】
さらには、ＣｓＰｂＸ３（Ｘ＝ハロゲン原子）溶液を圧縮することで分極を起こさせた後、アクリルモノマーを添加して光重合または熱によりアクリルモノマーを重合することで光変換層または光変換フィルムを製造することができる。
【００６０】
上記製造方法により得られた光変換層または光変換フィルムは、分極させて結晶の方向や分極の方向が揃った状態で量子ドットを樹脂で固定化させるため、偏光発光フィルムとして使用できうる。
【００６１】
より詳細には、ペロブスカイト結晶が分極（ポーリング）をするための電圧を外部から印加して、結晶の中心構造を非対称性にさせて分極を起こさせると、電圧を切っても強誘電性の特性である残留分極が起こり結晶粒子表面に電荷が発生する。そして、（非極性）溶液中で、分極したペロブスカイト型量子ドットを均一分散させると、各粒子の＋−又は−＋の効果で結晶軸方向（または分極方向）が揃うため、量子ドットの偏光発光等により寄与すると考えられる。これにより、結晶軸方向（または分極方向）と平行、結晶軸方向（または分極方向）と直行する方向など結晶軸に対して特定の方向に偏光発光特性を示す光変換フィルムを提供することができる。また、偏光発光特性を示す光変換フィルムを液晶表示素子のバックライトに使用すると、偏光板による光の遮断がないまたは光の遮断を軽減することができるため、液晶表示素子の輝度および光源の利用効率を向上し、低消費電力の液晶表示素子を可能にすることができる。
【００６２】
「光源部」
光源部１０１の発光素子Ｌは点光源であり、具体的に光源部１０１は、発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む発光素子Ｌにより構成されている。発光ダイオードが、例えば、凹部容器内に封止されると共に光源基板に実装され、導光板１０４の光入射面に対向配置されている。
【００６３】
本発明に係る発光素子Ｌは、波長領域については光変換層に含まれる量子ドットに吸収される波長領域であれば特に制限されることはないが、青色領域に主発光ピークを有することが好ましい。例えば、４２０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の波長領域に主発光ピークを有する発光ダイオード（４２０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の波長領域に主発光ピークを有する青色発光ダイオードなど）を好適に使用できる。当該青色領域に主発光ピークを有する発光ダイオードは、公知のものを使用することができる。青色領域に主発光ピークを有する発光ダイオードとしては、例えば、サファイア基板の上に形成されるＡｌＮからなるシード層と、シード層上に形成される下地層と、ＧａＮを主体とする積層半導体層とを少なくとも備えたものなどが例示として挙げられる。また、積層半導体層は、基板（例えば、光源基板側から下地層、ｎ型半導体層、発光層およびｐ型半導体層の順に積層されて構成されたもの）が挙げられる。
【００６４】
紫外線の光源としては、例えば、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、カーボンアーク灯、無電極ランプ、メタルハライドランプ、キセノンアークランプ、ＬＥＤ等が挙げられるが、本発明に係る発光素子Ｌは、上記の４２０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の波長領域に主発光ピークを有するＬＥＤ以外として、紫外光を発生するＬＥＤが好ましい。
【００６５】
なお、本明細書において、４２０〜４８０ｎｍの波長帯域に発光中心波長を有する光を青色光と称し、５００〜５６０ｎｍの波長帯域に発光中心波長を有する光を緑色光と称し、６０５〜６６５ｎｍの波長帯域に発光中心波長を有する光を赤色光と称する。また、本明細書の紫外光とは、３００ｎｍ以上４２０ｎｍ未満の波長帯域に発光中心波長を有する光をいう。さらに本明細書において、「半値幅」とは、ピーク高さ１／２でのピークの幅のことを言う。
【００６６】
さらに、本発明に係る光変換層または光変換層フィルムにおいて、必要により、上記透明樹脂、上記量子ドットの他に、蛍光体、重合開始剤、触媒を有してもよい。
【００６７】
「液晶表示素子」
図３は、図１のＩ−Ｉ線方向に液晶表示素子を切断した断面図である。
【００６８】
図３に示すように、本実施形態の液晶表示素子は、導光板１０４と、当該導光板１０４の一方の面上に形成されたペロブスカイト結晶構造を有する量子ドットＱＤを含む光変換層１０２と、第一の偏光板１と、第一の表示基板ＳＵＢ１と、液晶層５と、第二の表示基板ＳＵＢ２と、第二の偏光板８とが順に積層され、前記導光板１０４の一側面側に光源部１０１が取り付けられた構造である。また、光変換層１０２の偏光特性の観点から第一の偏光板１を省略してもよい。さらに、必要により、光拡散板を光導光板１０４と液晶パネル１０（例えば偏光板１）との間に導光板１０４と当接するように設けてもよい。
【００６９】
さらに、発光素子Ｌを有する光源部１０１は、導光板１０４と接続されている。
【００７０】
図３で示すように、ペロブスカイト結晶構造を有する量子ドットＱＤを含む光変換層１０２は、シート状であり、この構造では、液晶パネル１０の背面のほぼ全体に対して当接するように光変換層１０２が配置されている。また、当該ペロブスカイト結晶構造を有する量子ドットＱＤを含む光変換層１０２は、コロイド状の量子ドットをフィルム中に分散させ、それを保護フィルム（図示せず）で挟み込んだ構造となっていることが好ましい。また、光変換層１０２としては、発光素子Ｌ（青色発光ダイオード）が発する光を吸収してより長波長の光を発する一種類以上、好ましくは２種以上のペロブスカイト結晶構造を有する量子ドットＱＤと、ペロブスカイト結晶構造を有する量子ドットＱＤを均一に分散させた状態で含有する透明樹脂とから構成されている。この場合において、本発明に係る発光素子Ｌは、他の実施形態と同様に、波長領域について特に制限されることはないが、青色領域に主発光ピークを有することが好ましい。例えば、４２０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の波長領域に主発光ピークを有する発光ダイオード１０５を好適に使用できる。
【００７１】
ペロブスカイト結晶構造を有する量子ドットＱＤは、発光素子Ｌが発する光（例えば、青色光）を吸収して青色光を発する青色ペロブスカイト結晶構造を有する量子ドットＱＤ、発光素子Ｌが発する光（例えば、青色光）を吸収して緑色光を発する緑色ペロブスカイト結晶構造を有する量子ドットＱＤおよび発光素子Ｌが発する光（例えば、青色光）を吸収して赤色光を発する赤色ペロブスカイト結晶構造を有する量子ドットＱＤからなる群から選択される少なくとも１種のペロブスカイト結晶構造を有する量子ドットＱＤを含んでいることが好ましく、緑色光を発する緑色ペロブスカイト結晶構造を有する量子ドットＱＤと、赤色光を発する赤色ペロブスカイト結晶構造を有する量子ドットＱＤとを含んでいることが特に好ましい。
【００７２】
図３に示すように、発光素子Ｌから導光板１０４を通過した面状の青色光が、ペロブスカイト結晶構造を有する量子ドットＱＤを含む光変換層１０２において、緑色ペロブスカイト結晶構造を有する量子ドットＱＤで緑色の光に変換され、赤色ペロブスカイト結晶構造を有する量子ドットＱＤで赤色の光に変換され、青色の光はそのまま透過されることが好ましい。そのため、本発明に係る液晶表示素子は、赤色、緑色および青色の鋭いピークを持った面状光源になることにより色再現領域が拡大して、画像に鮮やかな色彩を与えることができる。
【００７３】
図４は、複数の発光素子Ｌが液晶パネルに対して背面直下に平面状に配置された平板状のバックライトユニット１００を持ち、かつ、シート状の光変換層１０２を備えたバックライトユニットを持つ液晶表示素子を、図２のＩ−Ｉ線方向に液晶表示素子を切断した断面図の一例である。
【００７４】
本実施態様におけるバックライトユニット１００は、複数の発光素子Ｌが光拡散板１０６（または液晶パネル１０）に対して平面状に配置された光源部１０１と、当該光拡散板１０６および当該光拡散板１０６と当接するように設けられたペロブスカイト結晶構造を有する量子ドットＱＤを含む光変換層１０２と、を含む形態である。本実施態様における液晶表示素子は、複数の発光素子Ｌが平面状に配列された光源部１０１上に光拡散板１０６を備え、当該光拡散板１０６上に、図３で示した光変換層１０２と同様の光変換層１０２が設けられたバックライトユニット１００を有する。そのため、本実施態様における液晶表示素子は、複数の発光素子Ｌが平面状に配列された光源部１０１、光拡散板１０６および光拡散板１０６上に設けられたペロブスカイト結晶構造を有する量子ドットＱＤを含む光変換層１０２、第一の偏光板１、第一の表示基板ＳＵＢ１、液晶層５、第二の表示基板ＳＵＢ２及び第二の偏光板８が順に積層された構造である。
また、光変換層１０２の偏光特性の観点から第一の偏光板１を省略してもよい。光拡散板１０６は、発光素子Ｌからでた光を均一に散乱させる役割を備えている。
【００７５】
図４で示すように、ペロブスカイト結晶構造を有する量子ドットＱＤを含む光変換層１０２は、シート状であり、この構造は、図３と同様に液晶パネル１０の背面のほぼ全体に対して当接するように光変換層１０２が配置されており、図４で示す実施形態における光変換層１０２は図３と同様の構成である。
【００７６】
図４に示すように、複数の発光素子Ｌから光拡散板１０６で拡散された面状の光（例えば青色光）が、ペロブスカイト結晶構造を有する量子ドットＱＤを含む光変換層１０２において、緑色ペロブスカイト結晶構造を有する量子ドットＱＤで緑色の光に変換され、赤色ペロブスカイト結晶構造を有する量子ドットＱＤで赤色の光に変換され、光（例えば青色光）はそのまま透過される。そのため、本発明に係る液晶表示素子は、赤色、緑色および青色の鋭いピークを持った面状光源になることにより色再現領域が拡大して、画像に鮮やかな色彩を与えることができる。
【００７７】
（液晶パネル）
上述した通り、バックライトユニット側の基板上に形成されている層（図１では電極層３、配向層４）およびバックライトユニット側の基板（第一の基板２）を第一の表示基板ＳＵＢ１と称し、前記バックライトユニット側の基板と対向する基板上に形成されている層（図１では、配向層４、カラーフィルター６）および前記バックライトユニット側の基板と対向する基板（第二の基板７）を第二の表示基板ＳＵＢ２と称しており、本発明の実施形態によって、バックライトユニット側の基板上に形成されている層や前記バックライトユニット側の基板と対向する基板上に形成されている層を構成するものが異なる場合がある。そこで以下に、本発明に係る液晶表示素子における好ましい第一の表示基板ＳＵＢ１（バックライトユニット側の基板上に形成されている層およびバックライトユニット側の基板（第一の基板２））および第二の表示基板ＳＵＢ２（バックライトユニット側の基板と対向する基板上に形成されている層および前記バックライトユニット側の基板と対向する基板（第二の基板７））の実施形態、すなわち液晶表示素子の液晶パネル１０の構成について、図５〜１２を用いて説明する。
【００７８】
図５は、画素部分を等価回路で示した模式図であり、図６〜８は画素電極の形状の一例を示す模式図であり、そのうち図６〜図７は、ＦＦＳ型の液晶表示素子の電極構造を示す模式図であり、図９がＦＦＳ型の液晶表示素子の電極構造の断面図を示す。また、図８は、本実施形態の一例として、ＩＰＳ型の液晶表示素子の電極構造を示す模式図であり、図１０がＩＰＳ型の液晶表示素子の電極構造の断面図を示す。さらに、図１１は、本実施形態の一例として、ＶＡ型の液晶表示素子の電極構造を示す模式図であり、図１２がＶＡ型の液晶表示素子の断面図を示す。液晶表示素子のいずれの実施形態においても、図１や図２に示す液晶パネル１０に対して背面側から照明する照明手段として上記バックライトユニット、すなわち光源部および光変換層を設けることで液晶表示素子として駆動する。
【００７９】
図１、図２および図５において、本発明に係る電極層３は、共通電極および複数の画素電極を備えている。画素電極は、絶縁層（例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ）など）を介して共通電極上に配置されている。画素電極は表示画素毎に配置され、スリット状の開口部が形成されている。共通電極と画素電極とは、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）によって形成された透明電極であり、電極層３は、表示部において、複数の表示画素が配列する行に沿って延びるゲートバスラインＧＢＬ（ＧＢＬ１、ＧＢＬ２・・・ＧＢＬｍ）と、複数の表示画素が配列する列に沿って延びるソースバスラインＳＢＬ（ＳＢＬ１、ＳＢＬ２・・・ＳＢＬｍ）と、ゲートバスラインとソースバスラインとが交差する位置近傍に画素スイッチとして薄膜トランジスタを備えている。また、当該薄膜トランジスタのゲート電極は対応するゲートバスラインＧＢＬと電気的に接続されており、当該薄膜トランジスタのソース電極は対応する信号線ＳＢＬと電気的に接続されている。さらに、薄膜トランジスタのドレイン電極は、対応する画素電極と電気的に接続されている。
【００８０】
電極層３は、複数の表示画素を駆動する駆動手段として、ゲートドライバとソースドライバとを備えており、前記ゲートドライバおよび前記ソースドライバは、液晶表示部の周囲に配置されている。また、複数のゲートバスラインはゲートドライバの出力端子と電気的に接続され、複数のソースバスラインはソースドライバの出力端子と電気的に接続されている。
【００８１】
ゲートドライバは複数のゲートバスラインにオン電圧を順次印加して、選択されたゲートバスラインに電気的に接続された薄膜トランジスタのゲート電極にオン電圧を供給する。ゲート電極にオン電圧が供給された薄膜トランジスタのソース−ドレイン電極間が導通する。ソースドライバは、複数のソースバスラインのそれぞれに対応する出力信号を供給する。ソースバスラインに供給された信号は、ソース−ドレイン電極間が導通した薄膜トランジスタを介して対応する画素電極に印加される。ゲートドライバおよびソースドライバは、液晶表示素子の外部に配置された表示処理部（制御回路とも称する）により動作を制御される。
【００８２】
本発明に係る表示処理部は、通常駆動のほかに駆動電力低減のために低周波駆動の機能と間欠駆動の機能とを備えてもよく、ＴＦＴ液晶パネルのゲートバスラインを駆動するためのＬＳＩであるゲートドライバの動作およびＴＦＴ液晶パネルのソースバスラインを駆動するためのＬＳＩであるソースドライバの動作を制御するものである。また、共通電極に共通電圧ＶＣＯＭを供給し、バックライトの動作も制御している。例えば、本発明に係る表示処理部は、表示画面全体を複数の区画に分けて、それぞれの区画に映す画像の明るさに合わせてバックライトの光の強度を調整するローカルディミング手段を有してもよい。
【００８３】
図６は、画素電極の形状の一例として櫛形の画素電極を示した図であり、図１における基板２上に形成された電極層３のＩＩ線で囲まれた領域を拡大した平面図である。図１の第１の基板２の表面に形成されている薄膜トランジスタを含む電極層３は、走査信号を供給するための複数のゲートバスライン２６と表示信号を供給するための複数のソースバスライン２５とが、互いに交差してマトリクス状に配置されている。当該複数のゲートバスライン２６と当該複数のソースバスライン２５とにより囲まれた領域により、液晶表示装置の単位画素が形成され、該単位画素内には、画素電極２１及び共通電極２２が形成されている。ゲートバスライン２６とソースバスライン２５が互いに交差している交差部近傍には、ソース電極２７、ドレイン電極２４およびゲート電極２８を含む薄膜トランジスタが設けられている。この薄膜トランジスタは、画素電極２１に表示信号を供給するスイッチ素子として、画素電極２１と連結している。また、ゲートバスライン２６と並行して、共通ライン２９が設けられる。この共通ライン２９は、共通電極２２に共通信号を供給するために、共通電極２２と連結している。
【００８４】
画素電極２１の背面には絶縁層１８（図示せず）を介して共通電極２２が一面に形成されている。そして、隣接する共通電極と画素電極との最短離間距離は基板間の最短離間距離（セルギャップ）より短い。前記画素電極の表面には保護絶縁膜及び配向膜層によって被覆されていることが好ましい。ここで言う「最短離間経路の水平成分」とは、隣接する共通電極と画素電極とを結ぶ最短離間経路を、基板に対して水平方向と基板に対して垂直方向（＝厚み方向）とに分解した成分のうち、基板に対して水平方向の成分をいう。なお、前記複数のゲートバスライン２６と複数のソースバスライン２５とに囲まれた領域にはソースバスライン２５を介して供給される表示信号を保存するストレイジキャパシタ（図示せず）を設けてもよい。
【００８５】
また、図７は、図６の電極構造の変形例であり、画素電極の形状の一例としてスリット状の画素電極を示した図である。当該図７に示す画素電極２１は、略長方形の平板体の電極を、当該平板体の中央部および両端部が三角形状の切欠き部でくり抜かれ、その他の部分は略矩形枠状の切欠き部でくり抜かれた形状である。なお、切欠き部の形状は特に制限されるものではなく、楕円、円形、長方形状、菱形、三角形、または平行四辺形など公知の形状の切欠き部を使用できる。
【００８６】
なお、図６および図７には、一画素における一対のゲートバスライン２６及び一対のソースバスライン２５のみが示されている。
【００８７】
図９は、図６または図７におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線方向に図２に示す液晶表示素子を切断した断面図の例の一つである。配向層４および薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を含む電極層３が一方の面に形成され、かつ他方の面に第一の偏光層１が形成された第一の基板２と、配向層４、第二の偏光層８および光変換層６が一方の面に形成された第二の基板７と、が所定の間隔Ｇで配向層同士向かい合うよう離間しており、この第一の基板２と第二の基板７との間に液晶組成物を含む液晶層５が充填されている。第一の基板２の表面の一部にゲート絶縁膜１２、薄膜トランジスタ（１１、１３、１５、１６、１７）、パッシベーション膜１８、平坦化膜３３、共通電極２２、絶縁膜３５、画素電極２１および配向層４の順で積層されている。図９では、パッシベーション膜１８と平坦膜３３との２層を別々に設けた例を記載しているが、パッシベーション膜１８と平坦膜３３との機能を併せ持つ平坦化膜を一層設けてもよい。また、図９では、配向層４を備えている例を示しているが、上記図１で示した通り、配向層４を形成しなくてもよい。
【００８８】
薄膜トランジスタの構造の好適な一態様は、例えば、図９で示すように、基板２表面に形成されたゲート電極１１と、当該ゲート電極１１を覆い、且つ前記基板２の略全面を覆うように設けられたゲート絶縁層１２と、前記ゲート電極１１と対向するよう前記ゲート絶縁層１２の表面に形成された半導体層１３と、前記半導体層１３の表面の一部を覆うように設けられた保護膜１４と、前記保護層１４および前記半導体層１３の一方の側端部を覆い、かつ前記基板２表面に形成された前記ゲート絶縁層１２と接触するように設けられたドレイン電極１６と、前記保護膜１４および前記半導体層１３の他方の側端部を覆い、かつ前記基板２表面に形成された前記ゲート絶縁層１２と接触するように設けられたソース電極１７と、前記ドレイン電極１６および前記ソース電極１７を覆うように設けられた絶縁保護層１８と、を有している。ゲート電極１１の表面にゲート電極との段差を無くす等の理由により陽極酸化被膜（図示せず）を形成してもよい。
【００８９】
図１、図６、図７および図９に示すようなＦＦＳ型の液晶表示素子の実施形態では、共通電極２２はゲート絶縁層１２上のほぼ全面に形成された平板状の電極であり、一方、画素電極２１は共通電極２２を覆う絶縁保護層１８上に形成された櫛形の電極である。すなわち、共通電極２２は画素電極２１よりも第１の基板２に近い位置に配置され、これらの電極は絶縁保護層１８を介して互いに重なりあって配置される。画素電極２１と共通電極２２は、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）等の透明導電性材料により形成される。画素電極２１と共通電極２２が透明導電性材料により形成されるため、単位画素面積で開口される面積が大きくなり、開口率及び透過率が増加する。
【００９０】
また、画素電極２１と共通電極２２とは、これらの電極間にフリンジ電界を形成するために、画素電極２１と共通電極２２との間の電極間経路の水平成分（最小離間経路の水平成分とも称する）Ｒが、第一の基板２と第二の基板７との間の液晶層５の厚さＧより小さくなるように形成される。ここで、電極間経路の水平成分Ｒは各電極間の基板に水平方向の距離を表す。図９では、平板状の共通電極２２と櫛形の画素電極２１とが重なり合っているため、最小離間経路の水平成分（または電極間距離）：Ｒ＝０となる例が示されており、最小離間経路の水平成分Ｒが第一の基板２と第二の基板７との間の液晶層の厚さ（セルギャップとも称される）：Ｇよりも小さくなるため、フリンジの電界Ｅが形成される。したがって、ＦＦＳ型の液晶表示素子は、画素電極２１の櫛形を形成するラインに対して垂直な方向に形成される水平方向の電界と、放物線状の電界を利用することができる。画素電極２１の櫛状部分の電極幅：ｌ、及び、画素電極２１の櫛状部分の間隙の幅：ｍは、発生する電界により液晶層５内の液晶分子が全て駆動され得る程度の幅に形成することが好ましい。また、画素電極と共通電極との最小離間経路の水平成分Ｒは、絶縁膜３５の（平均）膜厚などで調整することができる。
【００９１】
本発明に係る液晶表示素子の液晶パネルのＦＦＳ型の変形例であるＩＰＳ型の液晶表示素子の例を図８および図１０を用いて説明する。ＩＰＳ型の液晶表示素子の液晶パネル１０の構成は、ＦＦＳ型と同様に片側の基板上に電極層３（共通電極と画素電極とＴＦＴを含む）が設けられた構造であり、第１の偏光板１と、第１の基板２と、電極層３と、配向層４と、液晶組成物を含む液晶層５と、配向層４と、カラーフィルタ６と、第２の基板７と、第２の偏光板８と、が順次積層された構成である。必要により第１の偏光板１を設けなくてもよい。
【００９２】
図８は、ＩＰＳ型の液晶表示部における図１の第１の基板２上に形成された電極層３のＩＩ線で囲まれた領域の一部を拡大した平面図である。図８に示すように、走査信号を供給するための複数のゲートバスライン２６と表示信号を供給するための複数のソースバスライン２５とにより囲まれた領域内（単位画素内）で、櫛歯形の第１の電極（例えば、画素電極）２１と櫛歯型の第２の電極（例えば、共通電極）２２とが互いに遊嵌した状態（両電極が一定距離を保った状態で離間して噛合した状態）で設けられている。該単位画素内には、ゲートバスライン２６とソースバスライン２５が互いに交差している交差部近傍には、ソース電極２７、ドレイン電極２４およびゲート電極２８を含む薄膜トランジスタが設けられている。この薄膜トランジスタは、第１の電極２１に表示信号を供給するスイッチ素子として、第１の電極２１と連結している。また、ゲートバスライン２６と並行して、共通ライン（Ｖｃｏｍ）２９が設けられる。この共通ライン２９は、第２の電極２２に共通信号を供給するために、第２の電極２２と連結している。
【００９３】
図１０は、図８におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線方向にＩＰＳ型の液晶パネルを切断した断面図である。第１の基板２上には、ゲートバスライン２６（図示せず）を覆い、且つ第１の基板２の略全面を覆うように設けられたゲート絶縁層３２と、ゲート絶縁層３２の表面に形成された絶縁保護層３１とが設けられ、絶縁保護膜３１上に、第１の電極（画素電極）２１及び第２の電極（共通電極）２２が離間して設けられる。絶縁保護層３１は、絶縁機能を有する層であり、窒化ケイ素、二酸化ケイ素、ケイ素酸窒化膜等で形成される。
【００９４】
図８及び図１０に示すような実施の形態では、第１の電極２１及び第２の電極２２は、絶縁保護層３１上に、すなわち同一の層上に形成された櫛形の電極であり、互いに離間して噛合した状態で設けられている。ＩＰＳ型の液晶表示部では、第１の電極２１と第２の電極２２との間の電極間距離Ｇと、第１の基板２と第２の基板７との間の液晶層の厚さ（基板間距離  セルギャップ）：Ｈは、Ｇ≧Ｈの関係を満たす。電極間距離：Ｇとは、第１の電極２１と第２の電極２２との間の、基板に水平方向の最短距離を表し、図８及び図１０で示す例においては、第１の電極２１と第２の電極２２とが遊嵌して交互に形成されたラインに対して、垂直方向の距離を表す。第１の基板２と第２の基板７との距離：Ｈとは、第１の基板２と第２の基板７との間の液晶層の厚さを表し、具体的には、第１の基板２及び第２の基板７のそれぞれに設けられた配向層４（最表面）間の距離（すなわちセルギャップ）、液晶層の厚みを表す。また、図１０では、配向層４を備えている例を示しているが、配向層４を形成しなくてもよい。
【００９５】
一方、先述のＦＦＳ型の液晶パネルでは、第一の基板２と第二の基板７との間の液晶層の厚さが、第一の電極２１と第二の電極２２との間の、基板に水平方向の最短距離以上であり、ＩＰＳ型の液晶表示部は、第一の基板２と第二の基板７との間の液晶層の厚さが、第一の電極２１と第二の電極２２との間の、基板に水平方向の最短距離未満である。
【００９６】
ＩＰＳ型の液晶パネルは、第一の電極２１及び第二の電極２２間に形成される基板面に対して水平方向の電界を利用して液晶分子を駆動させる。第一の電極２１の電極幅：Ｑ、及び第二の電極２２の電極幅：Ｒは、発生する電界により液晶層５内の液晶分子が全て駆動され得る程度の幅に形成することが好ましい。
【００９７】
本発明の好ましい液晶パネルの他の実施形態は、垂直配向型の液晶表示素子である。図１１は、当該図２における基板上に形成された薄膜トランジスタを含む電極層３（または薄膜トランジスタ層３とも称する。）のＩＩ線で囲まれた領域を拡大した平面図である。図１２は、図１１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線方向に図２に示す液晶表示素子を切断した断面図である。以下、図２および図１１〜１２を参照して、本発明に係る垂直配向型の液晶表示部を説明する。
【００９８】
本発明に係る液晶表示素子における液晶パネル１０の構成は、図２に記載するように透明導電性材料からなる透明電極（層）３’（または共通電極３’とも称する。共通電極２２に対応）を具備した第２の基板７と、画素電極および各画素に具備した前記画素電極を制御する薄膜トランジスタを形成した電極層３を含む第１の基板２と、前記第１の基板２と第２の基板７との間に挟持された液晶組成物（または液晶層５）を有し、該液晶組成物中の液晶分子の電圧無印加時の配向が前記基板２，７に対して略垂直である液晶表示素子であって、該液晶組成物として前記本発明の液晶組成物を用いたことに特徴を有するものである。また図１８に示すように、前記第１の基板２および前記第２の基板７は、一対の偏光板１，８により挟持されてもよい。さらに、図１８では、前記第２の基板７と共通電極３’との間にカラーフィルタ６が設けられている。またさらに、本発明に係る液晶層５と隣接し、かつ当該液晶層５を構成する液晶組成物と直接当接するよう一対の配向層４を透明電極（層）３，３’表面に形成してもよい。
【００９９】
図１１は、画素電極の形状の一例として逆Ｌ字型の画素電極を示した図であり、図２における基板２上に形成された電極層３（画素電極２１に対応）のＩＩ線で囲まれた領域を拡大した平面図である。前記画素電極は、上記図１２、１３および１４と同様に、ゲートバスライン２６とソースバスライン２５とに囲まれた領域の略全面に逆Ｌ字型に形成されているが、画素電極の形状は限定されるものではない。
【０１００】
垂直配向型の液晶表示素子の液晶表示部は、上記のＩＰＳ型やＦＦＳ型とは異なり、共通電極２２（図示せず）が画素電極２１と対向離間して形成されている。換言すると、画素電極２１と、共通電極２２とは別の基板上に形成されている。一方、先述のＦＦＳやＩＰＳ型の液晶表示素子は、画素電極２１および共通電極２２が同一基板上に形成されている。
【０１０１】
また、当該カラーフィルタ６は、光の漏れを防止する観点で、薄膜トランジスタおよびストレイジキャパシタ２３に対応する部分にブラックマトリックス（図示せず）を形成することが好ましい。
【０１０２】
図１２は、図１１おけるＩＩＩ−ＩＩＩ線方向に図２に示す液晶表示素子を切断した断面図である。すなわち、本発明に係る液晶表示素子の液晶パネル１０は、第１の偏光板１と、第１の基板２と、薄膜トランジスタを含む電極層（又は薄膜トランジスタ層とも称する）３と、配向層４と、液晶組成物を含む層５と、配向層４と、共通電極３’と、カラーフィルタ６と、第２の基板７と、第２の偏光板８と、が順次積層された構成である。また、上述した通り、第１の偏光板１を設けなくてもよい。本発明に係る液晶表示素子の薄膜トランジスタの構造（図１８のＩＶの領域）の好適な一態様は、上述した通りであるためここでは省略する。
【０１０３】
本発明に係る液晶表示素子は、バックライトユニット１００を液晶の画素数より少ない複数の区画毎に輝度を制御することで、コントラストを向上させるローカルディミングの手法を有していても良い。
【０１０４】
ローカルディミングの手法としては、複数存在する発光素子Ｌを液晶パネル上の特定の領域の光源として使用し、各発光素子Ｌを表示領域の輝度に応じて制御することが可能である。この場合、当該複数の発光素子Ｌが、平面状に配列された形態であっても、液晶パネル１０の一側面側に一列に並べられた形態であっても良い。
【０１０５】
本発明に係る液晶表示素子の偏光板は、特に制限されることは無く、公知の偏光板（偏光層）を使用することができる。例えば、二色性有機色素偏光子、塗布型偏光層、ワイヤーグリッド型偏光子、またはコレステリック液晶型偏光子などが挙げられる。
【０１０６】
本発明に係る液晶層は、公知のネマチック液晶組成物を使用することができ、電極構造などによって、正の誘電率異方性を示す液晶組成物（ＩＰＳ、ＦＦＳ）、負の誘電率異方性を示す液晶組成物（ＶＡ、ＦＦＳ）を適宜選択することができる。例えば、負の誘電率異方性を示す液晶組成物を使用する場合は、ジフルオロベンゼン環を備えた負の誘電率異方性を示す液晶化合物と、シクロヘキサン環を２つ備えた液晶化合物とを含む液晶組成物を液晶層に使用することが好ましい。また、例えば、正の誘電率異方性を示す液晶組成物を使用する場合は、トリフルオロベンゼン環を備えた正の誘電率異方性を示す液晶化合物と、シクロヘキサン環を２つ備えた液晶化合物とを含む液晶組成物を液晶層に使用することが好ましい。
【０１０７】
本発明に係る配向層は、ラビング配向膜（ポリイミド配向膜）、光配向膜（桂皮酸系光配向膜、アゾ系光配向膜、分解型光配向膜）など公知の配向膜を使用することができる。また、本発明の液晶表示素子は、前記した通り、配向層４を有するものであってもよいが、配向層を設けることなく、本発明に係る液晶層を構成する液晶組成物中に自発配向剤を含ませ、配向膜なしで液晶を自立させるか、溶剤可溶型の配向型ポリイミドを用いて配向させるか、或いは、光配向膜、とりわけ非ポリイミド系の光配向膜によって液晶を配向させることが液晶表示素子の製造が容易である点から好ましい。
【０１０８】
なお、本発明の範囲は、明細書に記載した実施形態に限定されるものでないことは言うまでもない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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