(57)【要約】【課題】表示の品質を向上させた液晶表示装置を提供する。【解決手段】液晶層２０の視認側に配置された第１の偏光板１０と、液晶層２０を介して視認側と反対側に配置された第２の偏光板２８と、第２の偏光板２８の視認側と反対側に光を受けて波長変換された光を出力する波長変換層３０と、波長変換層３０の視認側と反対側に選択反射層３２と、を備え、選択反射層３２は、コレステリック液晶からなるシートを含む液晶表示装置１００とする。【選択図】図１
2019002961.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶層の視認側に配置された第１の偏光板と、液晶層を介して視認側と反対側に配置された第２の偏光板と、前記第２の偏光板の視認側と反対側に光を受けて波長変換された光を出力する波長変換層と、前記波長変換層の視認側と反対側に選択反射層と、前記波長変換層の視認側と反対側にバックライトを備え、
前記選択反射層は、所定の波長領域の光を透過し、その他の波長領域の光を反射させることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
請求項１記載の液晶表示装置であって、
前記選択反射層は、前記波長変換層によって波長変換される波長領域の少なくとも一部の波長領域の光の反射率よりも、前記波長変換層によって波長変換されない波長領域の反射率の方が低いことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の液晶表示装置であって、
前記選択反射層は、３８０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の波長領域の少なくとも一部の波長領域の光の反射率が前記波長変換層によって波長変換される４６０ｎｍを超える波長領域の反射率よりも低いことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶表示装置であって、
前記選択反射層は、コレステリック液晶からなるシートを含むことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
請求項４に記載の液晶表示装置であって、
前記選択反射層は、コレステリック液晶からなるシートを積層したものであることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
請求項５に記載の液晶表示装置であって、
前記選択反射層は、カイラルピッチが４３０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下である第１のコレステリック液晶、カイラルピッチが５２０ｎｍ以上５８０ｎｍ以下である第２のコレステリック液晶、及び、カイラルピッチが６００ｎｍ以上６６０ｎｍ以下である第３のコレステリック液晶からなるシートを積層したものであることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の液晶表示装置の前記選択反射層として使用される反射シートであって、
コレステリック液晶からなるシートを含むことを特徴とする反射シート。
【請求項８】
請求項７に記載の反射シートであって、
コレステリック液晶からなるシートを積層したものであることを特徴とする反射シート。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の反射シートであって、
カイラルピッチが４３０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下である第１のコレステリック液晶、カイラルピッチが５２０ｎｍ以上５８０ｎｍ以下である第２のコレステリック液晶、及び、カイラルピッチが６００ｎｍ以上６６０ｎｍ以下である第３のコレステリック液晶からなるシートを積層したものであることを特徴とする反射シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置及び反射シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置、有機エレクトロルミネセンス表示装置等の表示装置が普及してきている。一般的な液晶表示装置は、非発光型表示装置であって、白色ＬＥＤ等を光源とするバックライトからの光を液晶層にて画素ごとに光変調し、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各カラーフィルター層を透過させてカラー表示を行う。白色ＬＥＤは、発光効率がよく、寿命が長い等の特長がある。一方、白色ＬＥＤは、発熱による蛍光体の発光効率の低下（いわゆる温度消光）による光損失が大きい。また、カラーフィルター層によって白色ＬＥＤからの光を赤、緑及び青に分離する構造のため、バックライトの１／３程度の光しか実際には使用されず、液晶表示装置全体での光利用効率が低い。
【０００３】
また、バックライトとして紫外光源を用い、この紫外光源を励起光として赤、緑及び青の各色の蛍光体層を発光させる形式の液晶表示装置が開示されている（特許文献１）。また、バックライトとして青色ＬＥＤを用い、青色ＬＥＤから出力される青色光を利用して赤色及び緑色の蛍光体層を発光させて赤色及び緑色の光を得ると共に、青色ＬＥＤからの青色光をそのまま透過させて青色の光を表示させる形式の液晶表示装置が開示されている（特許文献２）。
【０００４】
また、液晶層が挟持された一対の基板と、一対の基板の一方側の背面に配置されたピーク波長３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光を発する発光ダイオードと、一対の基板の他方側に形成された偏光板とを備え、一対の基板の他方側に形成された偏光板の液晶層と反対側には、単位ピクセル毎に、ピーク波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光を吸収して所定の色の光を発する蛍光体層を備えるサブピクセルを備え、蛍光体層の液晶層とは反対側の面には波長４２０ｎｍ以下の波長の光を反射又は吸収するフィルター層が形成された液晶表示装置が開示されている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０８−０３６１５８号公報
【特許文献２】特開２００３−００５１８２号公報
【特許文献３】特開２０１０−２５０２５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、いずれの表示装置も外光下での視認性が十分でないという問題がある。外光下での視認性が高い表示装置として反射型の液晶表示装置が提案されているが、暗所では視認性が低いという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、暗所での視認性を低下させることなく、外光下での視認性をも高めた新たな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】
【０００８】
本発明の１つの態様は、液晶層の視認側に配置された第１の偏光板と、液晶層を介して視認側と反対側に配置された第２の偏光板と、前記第２の偏光板の視認側と反対側に光を受けて波長変換された光を出力する波長変換層と、前記波長変換層の視認側と反対側に選択反射層と、前記波長変換層の視認側と反対側にバックライトを備え、前記選択反射層は、所定の波長領域の光を透過し、その他の波長領域の光を反射させることを特徴とする液晶表示装置である。
【０００９】
ここで、前記選択反射層は、前記波長変換層によって波長変換される波長領域の少なくとも一部の波長領域の光の反射率よりも、前記波長変換層によって波長変換されない波長領域の反射率の方が低いことが好適である。
【００１０】
また、前記選択反射層は、３８０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の波長領域の少なくとも一部の波長領域の光の反射率が前記波長変換層によって波長変換される４６０ｎｍを超える波長領域の反射率よりも低いことが好適である。
【００１１】
また、前記選択反射層は、コレステリック液晶からなるシートを含むことが好適である。さらに、前記選択反射層は、コレステリック液晶からなるシートを積層したものとすることが好適である。
【００１２】
また、前記選択反射層は、カイラルピッチが４３０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下である第１のコレステリック液晶、カイラルピッチが５２０ｎｍ以上５８０ｎｍ以下である第２のコレステリック液晶、及び、カイラルピッチが６００ｎｍ以上６６０ｎｍ以下である第３のコレステリック液晶からなるシートを積層したものであることが好適である。
【００１３】
また、本発明の別の態様は、上記液晶表示装置の前記選択反射層として使用される反射シートであって、コレステリック液晶からなるシートを含むことが好適である。
【００１４】
ここで、前記コレステリック液晶からなるシートを積層したものであることが好適である。
【００１５】
また、カイラルピッチが４３０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下である第１のコレステリック液晶、カイラルピッチが５２０ｎｍ以上５８０ｎｍ以下である第２のコレステリック液晶、及び、カイラルピッチが６００ｎｍ以上６６０ｎｍ以下である第３のコレステリック液晶からなるシートを積層したものであることが好適である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、暗所での視認性を低下させることなく、外光下での視認性をも高めた新たな液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施の形態における液晶表示装置の構成を示す図である。
【図２】波長変換層の発光強度の波長依存性を示す図である。
【図３】選択反射層の構成例を示す図である。
【図４】選択反射層の反射率の波長依存性を示す図である。
【図５】選択反射層の透過率の波長依存性を示す図である。
【図６】カラーフィルターの光の透過率の波長依存性を示す図である。
【図７】第２の実施の形態における液晶表示装置の構成を示す図である。
【図８】偏光板の光学特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
＜第１の実施の形態＞
第１の実施の形態における液晶表示装置１００は、図１の断面模式図に示すように、第１の偏光板１０、対向基板１２、カラーフィルター１４、共通電極１６、配向膜１８、液晶層２０、配向膜２２、表示電極２４、ＴＦＴ基板２６、第２の偏光板２８、波長変換層３０、選択反射層３２、バックライト３４及び反射層３６を含んで構成される。
【００１９】
液晶表示装置１００は、矢印で示すように、バックライト３４から光を受けて、波長変換層３０で波長変換された光を第１の偏光板１０側から出力して画像を表示する装置として機能する。また、液晶表示装置１００は、第１の偏光板１０側から入射する外光を積極的に利用して、波長変換層３０において外光を波長変換して出力することもできる。なお、図１は模式図であり、各構成要素の大きさ及び厚さは実際の値を反映していない。
【００２０】
本実施の形態では、液晶表示装置１００としてアクティブマトリックス型液晶表示装置を例として説明するが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではなく、単純マトリックス型等の他の態様の液晶表示装置にも適用可能である。
【００２１】
ＴＦＴ基板２６は、基板上にＴＦＴを画素毎に配置して構成される。基板は、ガラス等の透明な基板である。基板は、液晶表示装置１００を機械的に支持すると共に、光を透過して画像を表示するために用いられる。基板は、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の樹脂からなるフレキシブル基板としてもよい。
【００２２】
図１では、ＴＦＴが２つ表されている。ＴＦＴのほぼ真ん中の下部（基板上）には、ゲートラインに接続されるゲート電極２６ａが配置される。ゲート電極２６ａを覆ってゲート絶縁膜２６ｂが形成され、このゲート絶縁膜２６ｂを覆って半導体層２６ｃが形成される。ゲート絶縁膜２６ｂは、例えばＳｉＯ2などの絶縁体で形成される。また、半導体層２６ｃは、アモルファスシリコンや、ポリシリコンで形成され、ゲート電極２６ａの直上部分が不純物のほとんどないチャネル領域とされ、両側が不純物ドープによって導電性が付与されたソース領域およびドレイン領域とされる。ＴＦＴのドレイン領域の上にはコンタクトホールが形成され、そこに金属（例えば、アルミニウム）のドレイン電極が配置（電気的に接続）され、ソース領域の上にはコンタクトホールが形成され、そこに金属（例えば、アルミニウム）のソース電極が配置（電気的に接続）される。ドレイン電極はデータ電圧が供給されるデータラインに接続される。
【００２３】
対向基板１２の視認側には、第１の偏光板１０が配置され、ＴＦＴ基板２６のＴＦＴが形成されていない側の表面には、第２の偏光板２８が配置される。
【００２４】
第１の偏光板１０及び第２の偏光板２８は、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）系樹脂に二色性染料によって染色がなされ、さらに延伸することにより作製した染色系の偏光素子を含むものとすることが好適である。ここで、染料系材料は、アゾ化合物及び／又はその塩を含有することが好適である。
【００２５】
すなわち、以下の化学式を満たす染料系材料を用いることが好適である。
【化１】
2019002961.tif 000003
（１）式中Ｒ１、Ｒ２は各々独立に水素原子、低級アルキル基、低級アルコキシル基を示し、ｎは１又は２で示されるアゾ化合物及びその塩。
（２）Ｒ１、Ｒ２が各々独立に水素原子、メチル基、メトキシ基のいずれかである（１）記載のアゾ化合物及びその塩。
（３）Ｒ１、Ｒ２が水素原子である（１）記載のアゾ化合物及びその塩。
【００２６】
例えば、以下に示す工程で得られる材料を用いることが好適である。４−アミノ安息香酸１３．７部を水５００部に加え、水酸化ナトリウムで溶解する。得られた物質を冷却して１０℃以下で３５％塩酸３２部を加え、次に亜硝酸ナトリウム６．９部を加え、５〜１０℃で１時間攪拌する。そこへアニリン−ω−メタンスルホン酸ソーダ２０．９部を加え、２０〜３０℃で攪拌しながら、炭酸ナトリウムを加えてｐＨ３．５とする。さらに、攪拌してカップリング反応を完結させ、濾過して、モノアゾ化合物を得る。得られたモノアゾ化合物を水酸化ナトリウム存在下、９０℃で攪拌し、化学式（２）のモノアゾ化合物１７部を得る。
【化２】
2019002961.tif 000004
【００２７】
化学式（２）のモノアゾ化合物１２部、４，４'−ジニトロスチルベン−２，２'−スルホン酸２１部を水３００部に溶解させた後、水酸化ナトリウム１２部を加え、９０℃で縮合反応させる。続いて、グルコース９部で還元し、塩化ナトリウムで塩析した後、濾過して化学式（３）で示されるアゾ化合物１６部を得る。
【化３】
2019002961.tif 000005
【００２８】
さらに、化合物（３）の染料を０．０１％、シー・アイ・ダイレクト・レッド８１を０．０１％、特許２６２２７４８号公報の実施例１において示されている下記構造式（４）で示される染料を０．０３％、特開昭６０−１５６７５９号公報の実施例２３において公開されている下記構造式（５）で示される染料０．０３％及び芒硝０．１％の濃度とした４５℃の水溶液に基板として厚さ７５μｍのポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を４分間浸漬する。このフィルムを３％ホウ酸水溶液中で５０℃で５倍に延伸し、緊張状態を保ったまま水洗、乾燥する。これによって、中性色（平行位ではグレーで、直交位では黒色）となる染料系材料を得ることができる。
【化４】
2019002961.tif 000006
【化５】
2019002961.tif 000007
【００２９】
通常の偏光素子は、樹脂にヨウ素およびヨウ素化合物によって染色した材料で形成されたヨウ素系の偏光素子である。しかしながら、ヨウ素およびヨウ素化合物は熱、湿度、短波長光、ＵＶ光に弱い。一方、染料（二色性染料）を用いる偏光素子は、熱、湿度、短波長光、ＵＶ光に強く、短波長やの光ＵＶ光が入射しても偏光素子の劣化はない。本発明の実施の形態では、第１の偏光板１０側から入射する外光を積極的に利用して、波長変換層３０において外光を波長変換して出力する。屋外で使用する場合、外光には短波長の光やＵＶ光が多く含まれ、これらの光を透過させようとした場合、従来のヨウ素系の偏光板ではその特性から光学性能が劣化してしまうが、染料系偏光板では短波長、ＵＶ光が偏光素子に入射しても劣化しにくいので、本発明の実施の形態には好適である。
【００３０】
図８（ａ）、（ｂ）は、第１の偏光板１０及び第２の偏光板２８に使用する偏光板の分光特性を示す。第１の偏光板１０及び第２の偏光板２８は、４６０ｎｍ以下の波長領域の光の透過率を高くする。具体的には、３８０ｎｍ以下の波長領域のうちの少なくともいずれかの領域の透過率が１％以上、３８０ｎｍ〜４００ｎｍの波長領域のうちの少なくともいずれかの領域の透過率が３％以上、４００ｎｍ〜４３０ｎｍの波長領域のうちの少なくともいずれかの領域の透過率が５％以上の少なくとも１つの条件を満たしている。
【００３１】
ここで、第１の偏光板１０及び第２の偏光板２８の波長４１０ｎｍにおける透過率は、３０％以上である。第１の偏光板１０及び第２の偏光板２８を平行に配置したときの波長４１０ｎｍにおける透過率は２０％以上であり、直交に配置したときの透過率は５％以下である。また、第１の偏光板１０及び第２の偏光板２８の波長４００ｎｍにおける透過率は、２５％以上である。第１の偏光板１０及び第２の偏光板２８を平行に配置したときの波長４００ｎｍにおける透過率は１５％以上であり、直交に配置したときの透過率は５％以下である。また、第１の偏光板１０及び第２の偏光板２８の波長３８０−３９０ｎｍにおける透過率は、２５％以上である。第１の偏光板１０及び第２の偏光板２８を平行に配置したときの波長３８０−３９０ｎｍにおける透過率は１５％以上であり、直交に配置したときの透過率は５％以下である。
【００３２】
さらに、具体的には、染色されたＰＶＡ２８ａを短波長透過ＴＡＣ、アクリル及びＣＯＰのいずれかからなる基材２８ｂ，２８ｃにより挟み込んだ構造とすることが好適である。第２の偏光板２８の４６０ｎｍ以下の波長領域の光の透過率を高めるためには、４６０ｎｍ以下の波長領域の光に対する吸収剤の添加量を減らせばよい。例えば、通常、第２の偏光板２８の基材２８ｂ，２８ｃとなるＴＡＣには紫外線吸収剤等の短波長領域に対する吸収剤が含まれているので、当該吸収剤を減らすことにより４６０ｎｍ以下の波長領域の光の透過率を高めることができる。また、基材２８ｂ，２８ｃとしてアクリルやＣＯＰを用いることにより４６０ｎｍ以下の波長領域の光の透過率を高めることができる。なお、基材２８ｂ，２８ｃを同じ材料で構成してもよいし、それぞれ別の材料で構成してもよい。また、短波長透過ＴＡＣとは、従来の偏光板に用いるＴＡＣに含まれるＵＶ吸収材を含まないようにするか、その添加量を少なくしたものである。
【００３３】
波長変換層３０として、後述するバックライト３４からの光を受けて特定の波長領域の光を放出する蛍光体、量子ドット、量子ロッドのいずれかを適用することができる。
【００３４】
蛍光体は、画素毎に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のいずれか一つの光を発する材料を混合することが好適である。赤色蛍光体にはＥｕ付活硫化物系赤色蛍光体、緑色蛍光体にはＥｕ付活硫化物系緑色蛍光体、青色蛍光体にはＥｕ付活リン酸塩系青色蛍光体を使用することができる。波長変換層３０は、表示させたい色に応じて単一又は複数の蛍光体を含んでいるものとすることができる。
【００３５】
例えば、３８０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲のバックライト３４からの光や外光を吸収して、青色光及び黄色光を発する２種の蛍光体を含んでいる場合には、擬似的に白色光を得ることができる。また、赤色光、緑色光及び青色光の発する３種の蛍光体を含んでいる場合にも同様に白色光を得ることができる。また、ピーク波長が３８０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲のバックライト３４からの光や外光を吸収して任意の色の光を発する単一又は複数の蛍光体を適宜選択して用いることにより、任意の色の光を発することができる液晶表示装置が得られる。
【００３６】
また、例えば、３８０ｎｍ以下の紫外光の波長範囲のバックライト３４からの光を吸収して、所望の波長領域の光を発する青色光及び黄色光を発する２種の蛍光体を含んでいる場合には、擬似的に白色光を得ることができる。また、赤色光、緑色光及び青色光の発する３種の蛍光体を含んでいる場合にも同様に白色光を得ることができる。また、ピーク波長が３８０ｎｍ以下の範囲のバックライト３４からの光を吸収して任意の色の光を発する単一又は複数の蛍光体を適宜選択して用いることにより、任意の色の光を発することができる液晶表示装置が得られる。
【００３７】
また、波長変換層３０は、複数の異なる特性を有する半導体材料を３次元的に周期的に配置した量子ドット構造や２次元的に周期的に配置した量子ロッドによっても実現することができる。量子ドットや量子ロッドは、異なるバッドギャップを有する半導体材料をｎｍオーダーの周期で繰り返し配置することによって、所望のバンドギャップを有する材料として機能させるものであり、バックライト３４からの光を受けてバンドギャップに応じた波長領域の光を発する波長変換層３０として利用することができる。具体的には、バックライト３４の出力光の波長領域の光を吸収して、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のいずれか一つの光を発する特性を有する量子ドット構造や量子ロッド構造を形成する。
【００３８】
量子ドットは、例えば、中心核（コア）を、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）で形成し、その外側を硫化亜鉛（ＺｎＳ）の被覆層（シェル）が覆う構造とすることができる。この直径を変えることで発光色をコントロールすることができる。たとえば赤（Ｒ）を発光させる場合は直径８．３ｎｍ、緑（Ｇ）を発光させる場合は直径３ｎｍ、青（Ｂ）を発光させる場合はさらに直径を小さくするとよい。また、中心核材料としては、リン化インジウム（ＩｎＰ）、硫化インジウム銅（ＣｕＩｎＳ2）、カーボン、グラフェン等を用いてもよい。
【００３９】
図２は、量子ドットにより構成されて波長変換層３０の発光強度の波長依存性を示す。図２に示すように、波長変換層３０によって波長６３０ｎｍ付近にピークをもつ赤（Ｒ）の波長領域の光、波長５５０ｎｍ付近にピークをもつ緑（Ｇ）の波長領域の光、波長４６０ｎｍ付近にピークをもつ青（Ｂ）の波長領域の光を発光する特性を持たせることができる。
【００４０】
選択反射層３２は、所定の波長領域の光を透過し、その他の波長領域の光を反射させる層である。選択反射層３２は、波長変換層３０によって波長変換される波長領域の少なくとも一部の波長領域の光の反射率よりも、波長変換層３０によって波長変換されない波長領域の反射率の方が低いものとする。具体的には、選択反射層３２は、３８０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の波長領域の少なくとも一部の波長領域の光の反射率が波長変換層３０によって波長変換される４６０ｎｍを超える波長領域の反射率よりも低いものとすることが好適である。
【００４１】
選択反射層３２は、コレステリック液晶層を含んで構成することができる。具体的には、選択反射層３２は、カイラルピッチが異なる複数のコレステリック液晶層を積層して構成することができる。
【００４２】
例えば、図３に示すように、カイラルピッチが４３０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下である第１のコレステリック液晶３２ａ、カイラルピッチが５２０ｎｍ以上５８０ｎｍ以下である第２のコレステリック液晶３２ｂ、及び、カイラルピッチが６００ｎｍ以上６６０ｎｍ以下である第３のコレステリック液晶３２ｃからなるシートを積層すればよい。より具体的には第１のコレステリック液晶３２ａのカイラルピッチは４６０ｎｍ、第２のコレステリック液晶３２ｂカイラルピッチは５５０ｎｍで、第３のコレステリック液晶３２ｃのカイラルピッチは６３０ｎｍであれば好適である。このような構成とすることによって、図４に示すように、４００ｎｍ以上４３０ｎｍ未満の波長領域の反射率が４３０ｎｍを超える波長領域の反射率より低い特性を得ることができる。図５は透過特性を示す図である。４００ｎｍ以上４３０ｎｍ未満の波長領域の透過率が４３０ｎｍを超える波長領域の透過率より高い特性である。
【００４３】
コレステリック液晶３２ａ、３２ｂ、３２ｃはそれぞれ、ＰＥＴなどの機材をラビング処理し、カイラル材を添加したＵＶ硬化型の高分子液晶をその上に塗布、ＵＶ照射で硬化することで得られる。高分子液晶としてはメルク社製ＲＭシリーズなどがある。
【００４４】
なお、コレステリック液晶とは、電力を加えることなく、任意の螺旋ピッチを有する液晶である。コレステリック液晶は、ネマチック液晶にカイラル剤と呼ばれる添加剤を加えて作成することができる。このとき、カイラル剤の添加率を調整することによって、所望のカイラルピッチを持たせることができる。
【００４５】
バックライト３４は、光を出力する光源を含んで構成される。光源は、例えば、ＬＥＤとすることが好適である。バックライト３４から出力される光の波長は、波長変換層３０において波長変換に有効に利用され得る波長領域の光とすることが好適である。例えば、バックライト３４は、ピーク波長が３８０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の波長領域の光を出力する光源又は３８０ｎｍ以下の波長領域の光を出力する光源とすることが好適である。
【００４６】
液晶表示装置１００によれば、バックライト３４からの光を波長変換層３０にて波長変換して利用することによって、光の利用効率を高めることができる。これに伴って、液晶表示装置１００におけるエネルギー効率を向上させることができ、低消費電力の液晶表示装置１００を実現することができる。なお、波長変換層３０として、量子ドット構造の半導体層を適用することにより、蛍光体を利用する場合に比べてさらに低消費電力とすることができる。
【００４７】
反射層３６は、入射する光を反射する層である。反射層３６は、少なくとも波長変換層３０で波長変換に利用できる波長領域の光を反射する材料で構成することが好適である。反射層３６は、例えば、銀等の金属を含む材料で構成することができる。
【００４８】
ＴＦＴ基板２６のＴＦＴが形成された側の面には、表示電極２４が設けられる。この表示電極２４は画素毎に分離された個別電極であり、例えばＩＴＯ（インジウム・チン・オキサイド）などによる透明電極である。表示電極２４は、ＴＦＴ基板２６に形成されたソース電極に接続される。
【００４９】
表示電極２４を覆って、液晶を垂直に配向させる配向膜２２が形成される。配向膜２２は、ポリイミド等の樹脂材料によって構成される。配向膜２２は、例えば、ポリイミド樹脂となるＮ−メチル−２−ピロリジノンの５ｗｔ％溶液を表示電極２４上に印刷し、１８０℃から２８０℃程度の加熱により硬化させた後、ラビング布によってラビングを行うことにより配向処理して形成することができる。
【００５０】
このとき光配向膜を用いることも可能で、光配向膜を用いれば１３０℃以下の低温プロセスが容易になる。また光配向では、視野角特性を向上させるため、光の照射方向を変えることで１画素内の領域で配向方向を変えて画素分割させてもよい。さらにラビング、光配向などの配向処理は行わず、画素電極と表示電極２４のいずれかまたは両方にスリットを設けることによる斜め電界で配向方向を決定させてもよい（特開平０５−２２２２８２号公報）。また表示電極２４と共通電極１６のいずれかまたは両方の上に突起（特開平０６−１０４０４４号公報）を形成して配向制御してもよい。
【００５１】
次に、対向基板１２側の構成及び製造方法について説明する。対向基板１２は、ガラス等の透明な基板である。対向基板１２は、液晶表示装置１００を機械的に支持すると共に、外部から太陽光等の外光を透過して波長変換層３０等に入射させるために用いられる。対向基板１２は、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の樹脂からなるフレキシブル基板としてもよい。
【００５２】
一方、対向基板１２の視認側の反対側には、カラーフィルター１４が形成される。カラー表示の場合、通常ＲＧＢの３つの画素を合わせて、カラー表示の表示画素と機能し、各画素毎にＲＧＢいずれかの色のカラーフィルターが配置される。
【００５３】
図６は、カラーフィルター１４の透過率の波長依存性の例を示す。図６に示すように、カラーフィルター１４は、波長５６０ｎｍ以上の赤（Ｒ）の波長領域を透過する赤（Ｒ）のカラーフィルター、波長４５０ｎｍ以上６３０ｎｍ以下の波長領域を透過する緑（Ｇ）のカラーフィルター、波長３８０ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の波長領域を透過する青（Ｂ）のカラーフィルターを組み合わせたものとすることができる。したがって、波長変換層３０から発光される赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の光をそれぞれ透過させることができる。
【００５４】
カラーフィルター１４上には、共通電極１６が形成される。共通電極１６は、例えばＩＴＯ（インジウム・チン・オキサイド）などによる透明電極である。
【００５５】
共通電極１６上には、配向膜１８が形成される。配向膜１８は、ポリイミド等の樹脂材料によって構成される。配向膜１８は、例えば、ポリイミド樹脂となるＮ−メチル−２−ピロリジノンの５ｗｔ％溶液を共通電極１６上に印刷し、１１０℃から２８０℃程度の加熱により硬化させた後、ラビング布によってラビングを行うことにより配向処理して形成することができる。配向膜１８の配向方向は、配向膜２２の配向方向と直交する方向とする。
【００５６】
このとき光配向膜を用いることも可能で、光配向膜を用いれば１３０℃以下の低温プロセスが容易になる。また光配向では、視野角特性を向上させるため、光の照射方向を変えることで1画素内の領域で配向方向を変えて画素分割させてもよい。さらにラビング、光配向などの配向処理は行わず、画素電極と表示電極２４のいずれかまたは両方にスリットを設けることによる斜め電界で配向方向を決定させてもよい（特開平０５−２２２２８２号公報）。また表示電極２４と共通電極１６のいずれかまたは両方の上に突起（特開平０６−１０４０４４号公報）を形成して配向制御してもよい。
【００５７】
さらに、配向膜１８と配向膜２２とを向かい合わせるようにして、配向膜１８と配向膜２２との間に液晶層２０が封止される。配向膜１８と配向膜２２との間にスペーサ（図示しない）を挿入し、配向膜１８と配向膜２２との間に液晶を注入して周囲を封止材（図示しない）によって封止することにより液晶層２０が形成される。
【００５８】
液晶層２０は、配向膜１８と配向膜２２とによって配向が制御され、液晶層２０の液晶の初期（電界非印加時）の配向状態は配向膜１８と配向膜２２とによって決定される。そして、表示電極２４と共通電極１６との間に電圧を印加することによって、表示電極２４と共通電極１６との間に電界が生じて液晶層２０の配向が制御されて光の透過／不透過が制御される。ここで、液晶層２０は、誘電率異方性が負の液晶からなる。
【００５９】
ここで、光入射側である第１の偏光板１０から波長変換層３０の直前までの４６０ｎｍ以下の波長領域の光の透過率を高くすることが好適である。具体的には、第１の偏光板１０から波長変換層３０の直前までの３８０ｎｍ以下の波長領域のうちの少なくともいずれかの領域の透過率が１％以上、３８０ｎｍ〜４００ｎｍの波長領域のうちの少なくともいずれかの領域の透過率が３％以上、４００ｎｍ〜４３０ｎｍの波長領域のうちの少なくともいずれかの領域の透過率が５％以上の少なくとも１つの条件を満たすことが好適である。
【００６０】
そこで、液晶表示装置１００では、上記のように、第１の偏光板１０における４６０ｎｍ以下の波長領域の光の透過率を高くすることが好適である。具体的には、第１の偏光板１０の３８０ｎｍ以下の波長領域のうちの少なくともいずれかの領域の透過率が１％以上、３８０ｎｍ〜４００ｎｍの波長領域のうちの少なくともいずれかの領域の透過率が３％以上、４００ｎｍ〜４３０ｎｍの波長領域のうちの少なくともいずれかの領域の透過率が５％以上の少なくとも１つの条件を満たすことが好適である。また、第２の偏光板２８における４６０ｎｍ以下の波長領域の光の透過率を高くすることが好適である。具体的には、第２の偏光板２８の３８０ｎｍ以下の波長領域のうちの少なくともいずれかの領域の透過率が１％以上、３８０ｎｍ〜４００ｎｍの波長領域のうちの少なくともいずれかの領域の透過率が３％以上、４００ｎｍ〜４３０ｎｍの波長領域のうちの少なくともいずれかの領域の透過率が５％以上の少なくとも１つの条件を満たすことが好適である。
【００６１】
また、配向膜１８及び／又は配向膜２２の膜厚を薄くすることにより４６０ｎｍ以下の波長領域の光の透過率を高くすることが好適である。配向膜１８及び／又は配向膜２２の膜厚は、５０ｎｍ以下にすることが好適であり、５ｎｍ以下にすることがより好適である。これにより、配向膜１８及び／又は配向膜２２における４６０ｎｍ以下の波長領域の光の吸収を抑えることができ、当該波長領域における透過率を高めることができる。
【００６２】
また、液晶層２０を薄くすることにより４６０ｎｍ以下の波長領域の光の透過率を高くすることが好適である。液晶層２０の厚さは、４μｍ以下にすることが好適であり、３μｍ以下にすることがより好適であり、２μｍ以下にすることがさらに好適である。このとき、液晶層２０におけるレターデーションを好適な値にするために、液晶層２０の膜厚に合わせて液晶層２０の屈折率Δｎを調整することが好適である。例えば、レターデーションを０．４μｍにするためには、液晶層２０の厚さを４μｍにしたときには屈折率Δｎを０．１とし、液晶層２０の厚さを３μｍにしたときには屈折率Δｎを０．１５とし、液晶層２０の厚さを２μｍにしたときには屈折率Δｎを０．２とするようにすればよい。
【００６３】
また、ＴＦＴ基板２６は、その厚さを５００μｍ以下とすることが好適であり、さらに２００μｍ以下にすることがより好適である。また、ＴＦＴ基板２６として、不純物の少ないホウケイ酸ガラス、石英ガラス、サファイアガラス等を使用することも好適である。これにより、４６０ｎｍ以下の波長領域の光の透過率を高くすることができる。
【００６４】
また、表示電極２４は、その膜厚を５０ｎｍ以下とすることが好適であり、さらには２０ｎｍ以下とすることがより好適である。また、共通電極１６は、その膜厚を５０ｎｍ以下とすることが好適であり、さらには２０ｎｍ以下とすることが好適である。これにより、４６０ｎｍ以下の波長領域の光の透過率を高くすることができる。
【００６５】
なお、４６０ｎｍ以下の波長領域の光の透過率を高くするためのこれらの構成は単独で採用してもよいし、複数を組み合わせてもよい。
【００６６】
このように、光入射側である第１の偏光板１０から波長変換層３０までの４６０ｎｍ以下の波長領域の光の透過率を高くすることによって、第１の偏光板１０側から入射する外光の短波長成分を波長変換層３０まで到達させ、外光による発光を効率的に利用することができる。特に、カラーフィルター１４の青色のフィルターを透過する光を有効利用することができる。これにより、屋外等の外光下においてもコントラストの高い、視認性に優れた液晶表示装置１００とすることができる。
【００６７】
＜第２の実施の形態＞
第１の実施の形態における液晶表示装置１００は、ＴＦＴを用いたアクティブ型の液晶表示装置の構成としたが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。第２の実施の形態では、パッシブ型の液晶表示装置２００について説明する。
【００６８】
第２の実施の形態における液晶表示装置２００は、図７の断面模式図に示すように、第１の偏光板１０、対向基板１２、共通電極１６、配向膜１８、液晶層２０、配向膜２２、表示電極２４、基板３８、第２の偏光板２８、波長変換層３０、選択反射層３２、バックライト３４及び反射層３６を含んで構成される。
【００６９】
パッシブ型の液晶表示装置２００では、アクティブ型の液晶表示装置１００と比べてＴＦＴが形成されるＴＦＴ基板２６が基板３８に置き換えられている点で主に異なる。基板３８は、ガラス等の透明な基板である。基板３８は、液晶表示装置２００を機械的に支持すると共に、外部から太陽光等の外光を透過させるために用いられる。基板３８は、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の樹脂からなるフレキシブル基板としてもよい。
【００７０】
液晶表示装置２００においても、光入射側である第１の偏光板１０から波長変換層３０までの４６０ｎｍ以下の波長領域の光の透過率を高くすることにより、第１の実施の形態と同様に、暗所での視認性を低下させることなく、外光下での視認性をも高めた新たな液晶表示装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１０  第１の偏光板、１０ａ  染色ＰＶＡ、１０ｂ，１０ｃ  基材、１２  対向基板、１４  カラーフィルター、１６  共通電極、１８  配向膜、２０  液晶層、２２  配向膜、２４  表示電極、２６  ＴＦＴ基板、２６ａ  ゲート電極、２６ｂ  ゲート絶縁膜、２６ｃ  半導体層、２８  第２の偏光板、２８ａ  染色ＰＶＡ、２８ｂ，２８ｃ  基材、３０  波長変換層、３２  選択反射層、  ３４  バックライト、３６  反射層、３８  基板、１００，２００  液晶表示装置。
【図１】
2019002961.tif 000008
【図２】
2019002961.tif 000009
【図３】
2019002961.tif 000010
【図４】
2019002961.tif 000011
【図５】
2019002961.tif 000012
【図６】
2019002961.tif 000013
【図７】
2019002961.tif 000014
【図８】
2019002961.tif 000015