(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶パネルと、
ＮＴＳＣ比９０％以上の光源を有し、前記液晶パネルの背面側に配置されたバックライトユニットと、
第１の屈折率材料層と前記第１の屈折率材料層よりも低い屈折率を有する第２の屈折率材料層とが交互に複数積層された誘電体多層膜と、前記誘電体多層膜を支持する透明プラスチックフィルム製の透明支持体とを有し、前記液晶パネルの前面側に配置された光学フィルタとを具備し、
前記光学フィルタは、前記バックライトユニットから出射する波長６００ｎｍ以上の可視光について、前記液晶パネルから正面方向に出射する場合よりも斜め方向に出射する場合の透過率を低下させ、前記バックライトユニットから出射する波長４００〜４５０ｎｍの可視光について、当該光学フィルタへ入射角０°で入射する場合よりも入射角１０°以上３０°以下で入射する場合の透過率の平均値を高める液晶表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液晶表示装置であって、
前記光学フィルタは、入射角６０°で入射する可視光について、波長６００ｎｍから６５０ｎｍの可視光の透過率の平均値が、波長６００ｎｍ未満の可視光の透過率の平均値よりも低い液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、斜めから見たときの画面の着色を抑制し視角特性の改善を図った液晶表示装置用光学フィルム、液晶パネル及び液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）は、ブラウン管（ＣＲＴ：Cathode Ray Tube）と比較して低消費電力かつ小型化、薄型化が可能であり、現在では携帯電話、デジタルカメラ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）等の小型機器から、大型サイズの液晶テレビに至るまで、様々なサイズのものが幅広く使用されている。
【０００３】
液晶表示装置は透過型、反射型等に分類され、特に透過型液晶表示装置は、液晶層を一対の透明基板で挟んだ液晶パネルのほか、バックライトユニットを備えている。また、バックライトユニットからの光源光を液晶パネルの全面に効率良く照射するための拡散シートやプリズムシート等の機能性シートを液晶パネルとバックライト間に挿入したり、液晶層に入射する光に偏光性を与える偏光板やカラー画像表示のためのカラーフィルタ等を液晶パネルに配置する構成が一般的である。
【０００４】
一方、液晶表示装置の表示方式には、液晶層を構成する液晶分子の種類に応じて、ＴＮ（ねじれネマティック）、ＶＡ（垂直配列）、ＩＰＳ（In-Plane Switching）等の種々の方式が知られている。これらの方式はいずれも、画素単位で液晶分子の配向状態を変え、液晶層に入射する光の偏光状態あるいは透過率を制御することで、液晶パネル前面に所望の画像を表示させている。
【０００５】
ところが、液晶パネルを透過する光の偏光状態は液晶分子の配向角度に大きく依存するため、液晶パネルへ垂直に入射する光の偏光状態と斜め方向に入射する光の偏光状態とでは光の透過率に差が生じる。また、液晶層の屈折率異方性と厚さとの積で表されるリタデーションが波長分散性を有し、波長の大きさで光の透過率が変化する。その結果、液晶パネルを見る方向によって特定の波長領域の光が強度が変化することにより映像の色温度が変化し、また、表示コントラストや表示色が見る方向で異なる等、視角特性が悪くなるという問題を有している（下記特許文献１参照）。一般的には、見る方向が斜めになるに従い、青色系の強度は減少し、赤色系の強度が増加する場合が多く、その結果、映像の色温度が低下する傾向がある。
【０００６】
このような視角特性に関わる問題を解消するために、従来の液晶表示装置においては、液晶パネルに位相差板や色補償板等の補償フィルムを配置し、液晶層の複屈折性を相殺することで、液晶パネルの視角特性の改善を図るようにしている（例えば下記特許文献２，３参照）。また、一定の偏光成分のみを抽出する偏光分離素子に、色補償機能を持たせたものもある（下記特許文献４参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−２８２４９８号公報
【特許文献２】特開平８−１５６９５号公報
【特許文献３】特開平１１−２４０６６号公報
【特許文献４】特開２００４−３０９６１８号公報
【特許文献５】特開平８−１５５２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、液晶パネルの視角特性は、液晶層の複屈折性だけが原因ではなく、液晶パネルに配置された偏光板やカラーフィルタの光学特性が液晶パネルの視角特性に強く影響している。また、液晶パネル以外の他の構成部品、例えば拡散シートやプリズムシート、偏光分離素子等の輝度向上フィルムの構成や組合せ方によっても視角特性に違いが生じる。
【０００９】
従って、液晶層の複屈折性のみに着目して視野角補償をするには限界がある。また、液晶層以外の構成部品による影響をも含めた補償フィルムの光学設計は複雑性、困難性が増し、生産性も優れない。
【００１０】
なお最近では、表示色の再現性をより高めるため、光源にＲＧＢ３原色の発光ダイオードを使用したＬＥＤ（Light Emitting Diode）バックライトや、蛍光体の改善により広色域化されたＣＣＦＬ（Cold Cathode Fluorescent Lamp）バックライトが、液晶表示装置に用いられ始めている。この場合、光源の赤色の発光スペクトルはより長波長側へシフトするため、液晶パネルを斜めから見たときの赤色化は顕著となる。
【００１１】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、液晶パネルを斜めから見たときの画面の色度変化を抑制することができる液晶表示装置用光学フィルム、液晶パネル及び液晶表示装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
以上の課題を解決するに当たり、本発明は、液晶パネルの光出射面から出射する所定波長領域の光について、光出射面から正面方向に出射する場合よりも斜め方向に出射する場合の透過率を変化させる液晶表示装置用光学フィルムを備えている。また、本発明は、液晶パネルと、ＮＴＳＣ比９０％以上の光源を有し、前記液晶パネルの背面側に配置されたバックライトユニットと、第１の屈折率材料層と前記第１の屈折率材料層よりも低い屈折率を有する第２の屈折率材料層とが交互に複数積層された誘電体多層膜と、前記誘電体多層膜を支持する透明プラスチックフィルム製の透明支持体とを有し、前記液晶パネルの前面側に配置された光学フィルタとを具備し、前記光学フィルタは、前記バックライトユニットから出射する波長６００ｎｍ以上の可視光について、前記液晶パネルから正面方向に出射する場合よりも斜め方向に出射する場合の透過率を低下させ、前記バックライトユニットから出射する波長４００〜４５０ｎｍの可視光について、当該光学フィルタへ入射角０°で入射する場合よりも入射角１０°以上３０°以下で入射する場合の透過率の平均値を高める液晶表示装置を備えている。さらに、本発明は、前記光学フィルタは、入射角６０°で入射する可視光について、波長６００ｎｍから６５０ｎｍの可視光の透過率の平均値が、波長６００ｎｍ未満の可視光の透過率の平均値よりも低い液晶表示装置を備えている。
【００１３】
この光学フィルムは、第１の屈折率材料と、この第１の屈折率材料と屈折率が異なる第２の屈折率材料とが積層された多層膜からなり、所定波長領域の光について、当該多層膜の法線方向に出射する場合よりも斜め方向に出射する場合の透過率が大きく変化するという特性を有している。
【００１４】
例えば液晶パネルを斜めから見たときに画面全体が赤みを呈するような場合には、光出射面から斜め方向に出射する赤色波長領域（波長６００ｎｍ以上）の光について選択的に透過率減衰機能を発揮させることで、表示色の視角依存性を解消することができる。またこれと同時に、あるいは別に、青色波長領域の一部（４００〜４５０ｎｍ）の光について選択的に透過率増幅機能を発揮させても同様な効果が得られ、色温度の視角依存性を解消することができる。
【００１５】
また、正面方向に出射される光の透過率が高ければ、上記光学フィルムを用いることによるディスプレイの輝度の低下を抑制することができる。この透過率は、波長４００ｎｍから６５０ｎｍにおける可視光の最小透過率が９０％以上であり、かつ平均値が９５％以上であることが望ましい。
【００１６】
また、広（高）色域光源を採用した際に斜め方向から見たときの特定波長成分による画面の着色を効果的に抑制できるので、表示色の再現性を損なうことなく視角特性の改善を図ることができる。なお、ここでいう広色域光源とは、ＮＴＳＣ比９０％以上の光源をいう。
【００１７】
上記構成の光学フィルムを用いて液晶パネルあるいは液晶表示装置を構成することにより、従来用いられていた色補償フィルム等のように液晶層や偏光板等の複屈折性を考慮した面倒な色補償設計を必要とすることなく、斜め方向から見たときの特定色による画面の着色を抑え、所望の視角特性を容易に実現することができる。
【００１８】
本発明に係る光学フィルムは、液晶パネルの出射面側（前面あるいは正面側）および入射面側（背面側）を問わず、配置することができる。特に本発明の液晶パネルは、液晶層を挟んで対向する一対の透明基板のうち光出射面側に配置している。この構成により、要求される液晶パネルの画像品位に応じて最適な光学フィルムの設計が可能となる。
【００１９】
本発明に係る光学フィルムを液晶パネルとバックライトユニットとの間に配置する構成例では、当該光学フィルムをバックライトユニットの光出射面に配置する構成を採用することができる。これにより、光源側から特定波長領域の光の強度を減衰させた状態で後段へ導くことができる。また、例えば一定の偏光成分のみを抽出する偏光分離素子や、拡散シート、プリズムシートその他の光学的機能素子と一体的に当該光学フィルムを構成してもよい。さらに、本発明に係る光学フィルムの設置個所は一カ所に限らず、例えば上記光学的機能素子を挟む位置に二カ所以上設置してもよい。
【発明の効果】
【００２０】
以上述べたように、本発明によれば、液晶パネルを斜めから見たときの画像の色度変化を抑制できるので、視角特性の改善を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の各実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２２】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態による液晶表示装置１０の一構成例を示す概略図である。図示する液晶表示装置１０は、例えば大型液晶テレビ用に構成され、液晶パネル（液晶セル）１１と、この液晶パネル１１の背面側（図１において下方側）に配置されたバックライトユニット１２とを有している。液晶パネル１１とバックライトユニット１２との間には、拡散板１３、プリズムシート１４、拡散シート１５、偏光分離素子１６等が適宜組み合わされて配置されている。
【００２３】
図２は液晶パネル１１の拡大断面図である。液晶パネル１１は、液晶層１を挟んで対向する一対の透明基板２ａ，２ｂと、これらの透明基板２ａ，２ｂの外面側に各々配置された一対の偏光板３ａ，３ｂと、光出射面側にある透明基板２ａの上に偏光板３ａを介して配置された光学フィルタ４とを備えている。なお必要に応じて、透明基板２ａ，２ｂと偏光板３ａ，３ｂとの間に位相差板等の光学補償フィルムを介在させてもよい。
【００２４】
液晶層１の構成は特に限定されず、誘電異方性が正で電界印加時に分子長軸が電界方向と略平行になるネマティック型液晶材料や、誘電異方性が負で電界印加時に分子長軸が電界方向と略直交する垂直配向型液晶材料が用いられる。
【００２５】
透明基板２ａ，２ｂにはガラス基板が用いられるが、ポリマーフィルム基板が用いられてもよい。透明基板２ａの内面側にはカラーフィルタ１７、透明電極膜１８ａ及び配向膜１９ａが順に積層されている。また、透明基板２ｂの内面側には透明電極膜１８ｂ及び配向膜１９ｂが順に積層されている。一対の透明電極膜１８ａ，１８ｂは、例えば、一方がデータ線、他方が走査線として、それぞれ互いに直交する複数本の線状に配列され、それぞれの交差領域に画素を形成している。
【００２６】
光学フィルタ４は、本発明に係る「液晶表示装置用光学フィルム」として構成され、透明基板２ａ及び偏光板３ａを透過するバックライトユニット１２からの特定波長領域の光について、液晶パネル１１から正面方向に出射する場合よりも斜め方向に出射する場合の透過率を変化させる機能を有している。
【００２７】
図３は、光学フィルタ４の一構成例を示している。光学フィルタ４は、透過率９０％以上の透明プラスチックフィルム（例えばＰＥＴフィルム）製の透明支持体５の上に高屈折率材料層６と低屈折率材料層７とを交互に複数積層した誘電体多層膜で構成されている。そして、光学フィルタ４は、波長６００ｎｍ以上の赤色系の光について、上記誘電体多層膜の法線方向に出射する場合よりも斜め方向に出射する場合の透過率が低く、また、波長４００〜４５０ｎｍの青色系の光については、逆に透過率が高くなるという特性を有している。
【００２８】
なお、高屈折率材料層６は本発明の「第１の屈折率材料」に相当し、低屈折率材料層７は本発明の「第２の屈折率材料」に相当する。また、これらの屈折率材料層６，７とは更に異なる屈折率を有する材料を積層してもよい。これら高屈折率材料層６及び低屈折率材料層７は、真空蒸着法やスパッタ法等のドライプロセスあるいはディップコート等のウェットプロセスによって作製することができる。そして、最下層の低屈折率材料層７の上に粘着層（図示略）を介して偏光板３ａに貼り付けられる。
【００２９】
本実施の形態では、液晶パネル１１から斜め方向に出射する光のうち、波長６００ｎｍ以上の可視光について、その透過率を光学フィルタ４で低下させるようにしている。この光学フィルタ４の構成例として、高屈折率材料層６はＴｉＯ2 膜（屈折率２．４）、低屈折率材料層７はＳｉＯ2 膜（屈折率１．５）とされる。なお、高屈折率材料層６は、ＴｉＯ2 膜の代わりにＮｂ2Ｏ5膜、Ｔａ2Ｏ5膜、ＺｒＯ2膜等としてもよい。
【００３０】
ある透明基板上にそれと屈折率の異なる物質による薄膜を塗布すると、その膜厚に応じてある波長域に透過率ピークと透過率ボトムが現れる。これは光の干渉効果によるものである。透明基板の法線方向に対する光の入射角が０°から高角度側にシフトした場合、図４Ａに示すように透過率ピークおよび透過率ボトムは短波長側にシフトする。また、この透過率ピーク間距離およびピーク幅は膜厚が薄くなるほど大きくなる。
【００３１】
本発明はこのことを利用し、図４Ｂに示すように透過率ピークを可視波長領域内に設定し、透過率ボトムが可視領域よりも長波長側に位置するように設定することで、入射角が大きくなるに従い可視領域の長波長側は反射率が増大していき、短波長側は減少する光学素子を作製するようにしている。即ち、長波長側の反射率の増大は映像の赤色化の軽減に寄与し、短波長側の反射率の減少は色温度変化の抑制に寄与する。従って、長波長側の反射率の増大と短波長側の減少が同時に起こるような特性が望ましいが、膜厚設計によってはこの片方の条件のみ満たせる場合もある。この場合は、長波長側の反射率の増大を優先させる方が望ましい。これは一般に人間の目が色温度の変化よりも赤色化の変化の方に敏感であるためである。さらに、屈折率が異なる複数の物質による多層膜を用いることで、入射角０°における透過率を透明基板そのものの透過率よりも高く設定することができる。
【００３２】
本実施の形態において、波長６００ｎｍ以上の光および波長４００〜４５０ｎｍの光の入射角θと透過率との間の関係は、主として、屈折率材料層６，７の膜厚、積層数、各層の膜厚の組み合わせ方等によって調整することができる。本例では、透明支持体５に形成した１層目の高屈折率材料層６の膜厚を約８５ｎｍ、２層目の低屈折率材料層７の膜厚を約１６５ｎｍ、３層目の高屈折率材料層６の膜厚を約８０ｎｍ、４層目の低屈折率材料層７の膜厚を約７５ｎｍとしている。
【００３３】
以上のように構成される光学フィルタ４は、入射角θ（図３）が大きくなるにつれて波長６００ｎｍ以上の光の透過率を小さくし、特に本実施の形態では、後述するように、入射角６０°で入射する可視光について、波長６００ｎｍから６５０ｎｍの可視光の透過率の平均値が、波長６００ｎｍ未満の可視光の透過率の平均値よりも低くなるように構成されている。
【００３４】
バックライトユニット１２は、液晶パネル１１の背面側から照明光を照射する直下型バックライトユニットで構成され、複数のＬＥＤ光源８と、ＬＥＤ光源８の背面側及び側面側を覆う反射板９で構成されている。ＬＥＤ光源８はＲＧＢ（赤、緑、青）の３原色の単色光源であってもよいし、白色光源であってもよい。なおバックライトユニット１２は、直下型だけに限らず、エッジライト型としてもよい。
【００３５】
また、ＬＥＤ光源に代えて、広色域蛍光管（ＣＣＦＬ）等のＮＴＳＣ比９０％以上の光源を用いることができる。ＬＥＤや広色域ＣＣＦＬをバックライト光源に用いることで、液晶パネル１１に表示される画像の色再現性が向上し、より高精細、高画質の映像を表示できるようになる。
【００３６】
ここで、ＮＴＳＣ比は、ＮＴＳＣ（National Television System Committee）規格で提案されているＸＹ色度域に対する色再現範囲を面積比で表したものをいう。図５はＣＩＥ（国際照明委員会）標準表色系色度図である。あるディスプレイにおいてＲＧＢ単色の色度を測定し色度図上にプロットして得られる三角形の面積を、ＮＴＳＣ方式で規定されたＲＧＢの色度点によって得られる三角形の面積で割った値が、ＮＴＳＣ比として用いられている。
【００３７】
一方、このような広色域光源は、従来の光源（ＮＴＳＣ比６５〜７５％）に比べて特に赤色系の発光スペクトルが長波長側にシフトしている。従って、従来の液晶パネルあるいは液晶表示装置においてこの種の広色域光源を用いると、パネルから斜め方向に出射する６００ｎｍ以上の長波長領域の可視光がこれより短波長領域の可視光に比べて出射強度が大きくなる。その結果、視角依存性がより高まることになり、特にパネルを斜め方向から見たときに画面全体が赤色化する傾向にある。また、青色成分の出射強度は斜め方向にいくほど減少するため、赤色化に加えて、色温度も低下する傾向にある。
【００３８】
図６は、従来の低ＮＴＳＣ比ＣＣＦＬ光源（ＮＴＳＣ比６５〜７５％）と、ＬＥＤ光源（ＮＴＳＣ比９０％以上）の視角特性を比較する実験データである。縦軸は色差Δｘｙ、横軸は液晶パネルの法線方向に対する視角φ（図２参照）をそれぞれ示している。色差Δｘｙは二方向間における画像の色調変化を意味し、下記の式で算出される。
Δｘｙ＝√｛（ｘ０−ｘ１）2＋（ｙ０−ｙ１）2｝
ここで、ｘ０，ｙ０は正面方向（φ＝０°）における色度座標、ｘ１，ｙ１は角度φにおける色度座標をそれぞれ示している。なお、実験にはＥＬＤＩＭ社製視野角測定器「ＥＺ−ＣＯＮＴＲＡＳＴ」を用いた。
【００３９】
図６の例から明らかなように、曲線２で示す従来の低ＮＴＳＣ比光源を備えた液晶表示装置に比べて、曲線１で示す広色域光源を備えた液晶表示装置は、視角に対する色差Δｘｙの変化量が大きくパネルに対する視角依存性が高い。
そして、このような特性を有する広色域光源を備えた液晶表示装置の液晶パネル前面に上記構成の光学フィルタ４を設けることで、曲線３で示したように、従来の光源に比べて視角φに対するΔｘｙの変化量を抑えられることが確認された。
なお、視角φ＝８０°における色差Δｘｙは、従来の低ＮＴＳＣ比光源で０．０２３、広色域光源で０．０３２、本発明の光学フィルタ４を備えた広色域光源で０．０２１であった。
【００４０】
以下、本実施の形態の作用について説明する。
【００４１】
図１を参照して、バックライトユニット１２から出射したＬＥＤ光源８の光は、拡散板１３、プリズムシート１４、拡散シート１５及び偏光分離素子１６を介して液晶パネル１１へ入射される。
【００４２】
拡散板１３は、入射したバックライト光を散乱出射させて、液晶パネル１１の前面からバックライトユニット１２の輝線を見えなくする働きをする。プリズムシート１４は拡散板１３で散乱された光源光を集光し、拡散シート１５は集光された光源光を所定の角度範囲で拡散出射する。偏光分離素子１６は、入射光に含まれる一定の直線偏光成分（例えばＰ波）を透過させ他の直線偏光成分（例えばＳ波）を反射する。これにより、一定の偏光光のみが液晶パネル１１へ入射される。
【００４３】
偏光分離素子１６から出射した偏光光は、その偏光方向と平行な透過軸を有する偏光板３ｂを介して液晶層１へ入射する。液晶層１を構成する液晶分子は、透明電極膜１８ａ，１８ｂ（図２）間に挟まれた画素領域毎に電圧駆動されることで配向制御され、入射偏光光に旋光性を与える。その結果、カラーフィルタ１７を通過し、液晶パネル前面側の偏光板３ａを透過する光と透過しない光とが画素毎に制御され、液晶パネル１１の前面にカラー画像を形成する。
【００４４】
液晶パネル１１の最前面に位置する光学フィルタ４は、画像を形成する光のうち、波長６００ｎｍ以上の赤色系波長領域の可視光について、正面方向（図２においてφ＝０）に出射する場合よりも斜め方向に出射する場合の透過率を低下させる機能を果たす。特に、当該可視光について、光学フィルタ４に対する入射角θ（図３）にほぼ比例した透過率の減衰作用が得られ、図５の曲線３で示したように視角φに対する色差Δｘｙの変化量を低く抑えることができる。
【００４５】
図７は、バックライト光及びパネル出射光の発光スペクトルを模式的に示している。
バックライトユニット１２から出射したＲＧＢ各色の光はともに同一レベルであるとする（図７Ａ）。バックライトユニット１２から出射した光は、液晶パネル１１を透過するまでの間に拡散板１３、プリズムシート１４、拡散シート１５、偏光分離素子１６、偏光板３ａ，３ｂ、カラーフィルタ１７等によって輝度（強度）が低下する。
また、これら各種光学シートあるいは液晶層１の屈折率異方性等を原因として、パネル正面方向に出射する光とパネル斜め方向に出射する光との間で発光スペクトルが異なる。バックライトにＬＥＤ等の広色域光源が用いられている場合、パネル斜め方向に出射する可視光は、Ｂ及びＧに比べてＲの方が輝度が高い（図７Ｂ）。光学フィルタ４は、斜め方向から出射する可視光のうちＲ成分の透過率を選択的に抑えて、ＲＧＢ各色の輝度の均一性を高める働きをする（図７Ｃ）。
【００４６】
従って本実施の形態によれば、光学フィルタ４により、出射角度に応じて波長６００ｎｍ以上の長波長光の透過量を選択的に減じることができるので、斜め方向から見たときの画面全体の赤系色での着色を効果的に抑えることができる。また、光学フィルタ４によって光の出射角にほぼ比例した透過率減衰作用が得られるので、液晶パネル１１を見る角度の違いによる色差を少なくでき、表示色や表示コントラスト等の視角特性を改善できる。
【００４７】
また、本実施の形態によれば、液晶層１を挟んで対向する一対の透明基板２ａ，２ｂのうち光出射面側に光学フィルタ４を配置しているので、液晶パネルに表示される画像品位に応じた光学フィルタ４の設計を容易に行うことが可能となる。
【００４８】
本発明者らは、図８Ａ，Ｂに示す透過率特性を示す光学フィルタを最前面に貼り付けた液晶パネルの視角特性を確認した。図８Ａは入射角０°における透過率と波長との関係を示しており、図８Ｂは入射角６０°における透過率と波長との関係を示している。
この光学フィルタは、入射角０°で波長４００〜６５０ｎｍの可視光の透過率が７０％以上であり、入射角６０°で波長６００ｎｍ以上の可視光の透過率が波長４５０〜５５０ｎｍの可視光の平均透過率の約７０％に設計されている。実験の結果、正面方向と斜め方向での色差は良好であり、斜め方向から見たときの画面の赤色化も見られなかった。
【００４９】
（第２の実施の形態）
図９は本発明の第２の実施の形態による液晶表示装置用光学フィルムとしての光学フィルタ４’の構成例を示している。本実施の形態の光学フィルタ４’は、透過率９０％以上の透明プラスチックフィルム（例えばＰＥＴフィルム）製の透明支持体５の両面に高屈折率材料層６と低屈折率材料層７を順にそれぞれ積層した誘電体多層膜で構成されている。
【００５０】
本実施の形態では、高屈折率材料層６はＴｉＯ2微粒子含有塗膜（屈折率１．９４）で形成され、低屈折率材料層７はフッ素系樹脂膜（屈折率１．３５）で形成されている。なお、高屈折率材料６は、Ｎｂ2Ｏ5やＴａ2Ｏ5、ＺｒＯ2等の微粒子を含有する塗膜で形成されてもよい。なお図９の構成例では、透明支持体５の各面に各々同一層数の多層膜を形成したが、各面において層数を異ならせてもよい。
【００５１】
上記構成の光学フィルタ４’において、波長６００ｎｍ以上の光の入射角と透過率との間の関係は、屈折率材料層６，７の膜厚、積層数、各層の膜厚の組み合わせ方等によって調整することができる。本例では、透明支持体５に形成した１層目の高屈折率材料層６の膜厚を約１２８ｎｍ、２層目の低屈折率材料層７の膜厚を約９３ｎｍとしている。
【００５２】
以上のように構成される光学フィルタ４’は、入射角が大きくなるにつれて波長６００ｎｍ以上の可視光の透過率を小さくし、特に、入射角６０°で入射する可視光について、波長６００ｎｍから６５０ｎｍの可視光の透過率の平均値をこれよりも短波長側の可視光の透過率の平均値よりも低下させる機能を有する。
【００５３】
また、この光学フィルタ４’は、入射角０°で入射する可視光について、波長４００ｎｍから６５０ｎｍにおける可視光の最小透過率が９０％以上であり、かつ、透過率の平均値が９５％以上の特性を有している。
【００５４】
本実施の形態の光学フィルタ４’によっても上述の第１の実施の形態と同様な効果を得ることができ、液晶パネルを斜め方向から見たときの画面全体の赤系色での着色を効果的に抑えることができる。また、正面方向に出射される光の透過率が極めて高いので、ディスプレイの輝度の低下を抑えることができる。
【００５５】
上記構成の光学フィルタ４’の光学特性を図１０Ａ，Ｂに示す。図１０Ａは入射角０°における透過率と波長との関係を示しており、図１０Ｂは入射角６０°における透過率と波長との関係を示している。この光学フィルタ４’は、入射角０°で波長４００〜６５０ｎｍの可視光の透過率が９７％以上であり、入射角６０°で波長６００ｎｍ以上の可視光の透過率が波長４５０〜６００ｎｍの可視光の平均透過率よりも低く設定されている。このような光学特性を有する光学フィルタ４’を最前面に貼り付けた液晶パネルの視角特性を確認する実験を行った結果、正面方向と斜め方向での色差は良好であり、斜め方向から見たときの画面の赤色化も見られなかった。
【００５６】
（第３の実施の形態）
図１１は、本発明の第３の実施の形態による液晶表示装置２０を示している。なお、図において上述の第１の実施の形態と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００５７】
本実施の形態において、液晶パネル２１は、液晶層１を挟んで対向する一対の透明基板２ａ，２ｂと、これらの透明基板２ａ，２ｂの外面側に各々配置された偏光板３ａ，３ｂとを備えている。なお必要に応じて、透明基板２ａ，２ｂと偏光板３ａ，３ｂとの間に位相差板等の光学補償フィルムを介在させてもよい。
【００５８】
本発明に係る液晶表示装置用光学フィルムとしての光学フィルタ２４は、バックライトユニット１２と拡散板１３との間に配置されている。この光学フィルタ２４は、上述の第１，第２の実施の形態における光学フィルタ４，４’と同様な構成を有し、バックライトユニット１２から出射した光のうち波長６００ｎｍ以上の可視光について、液晶パネル２１の正面方向に出射する場合よりも斜め方向に出射する場合の透過率を低下させる機能を有している。
【００５９】
本実施の形態では、光学フィルタ２４をバックライトユニット１２の光出射面に配置して、光源側から長波長領域の光の強度を選択的に減衰させた状態で後段の拡散板１３、プリズムシート１４、拡散シート１５、偏光分離素子１６及び液晶パネル２１へ導くようにしている。これにより、液晶パネル２１の前面から斜め方向に出射される長波長領域の光の強度を光学フィルタ２４であらかじめ減じ、液晶パネル２１を斜め方向から見たときの画面の赤色化を抑制している。
【００６０】
光学フィルタ２４は、第１，第２の実施の形態で説明した光学フィルタ４，４’と同一の構成とすることも可能であるが、液晶パネル２１に表示される画像特性に合わせて最適化することが好ましい。本発明者らは、光学フィルム２４を構成する屈折率材料層の膜厚を変更して、入射角０°で波長６００ｎｍ以上の可視光の透過率が、波長４５０〜５５０ｎｍの可視光の平均透過率の９０％となるフィルタを作製し、液晶パネル２１の視角特性を確認する実験を行った。実験の結果、正面方向と斜め方向での色差は良好であり、斜め方向から見たときの画面の赤色化も見られなかった。
【００６１】
（第４の実施の形態）
図１２は、本発明の第４の実施の形態による液晶表示装置３０を示している。なお、図において上述の第３の実施の形態と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００６２】
本実施の形態の液晶表示装置３０においては、本発明に係る液晶表示装置用光学フィルムとしての光学フィルタ３４が、液晶パネル２１とバックライトユニット１２との間に配置された偏光分離素子３６一体的に設けられている。
【００６３】
偏光分離素子３６は、図１３に模式的に示すように、反射性偏光子３７を複数積層して構成されており、バックライトユニット１２から出射された光のうち、例えばＰ波偏光成分は透過させＳ波偏光成分は反射する光学的機能素子である。本実施の形態では、この偏光分離素子３６の光出射面に光学フィルタ３４を一体的に設けている。
【００６４】
光学フィルタ３４は、上述の第１，第２の実施の形態における光学フィルタ４，４’と同様な構成を有し、偏光分離素子３６から出射される光のうち、波長６００ｎｍ以上の可視光について、液晶パネル２１の正面方向に出射する場合よりも斜め方向に出射する場合の透過率を低下させる機能を有している。
【００６５】
以上のように構成される本実施の形態によっても、上述の各実施の形態と同様な効果を得ることができる。特に本実施の形態によれば、本発明に係る光学フィルタ３４を偏光分離素子３６等の光学的機能素子と一体的に設けているので、部品点数を増大することなく当該液晶表示装置を構成することができる。
【００６６】
なお、偏光分離素子３６は図１３に示した構成のものに限らず、例えば、断面三角形状の溝が連続して形成された構造面を有する第１及び第２のプリズム基板が誘電体層を介してそれぞれの山部と谷部とが一致するように対向配置された構成のものを採用してもよい。また、光学フィルタ３４に一体的に設けられる光学的機能素子は、偏光分離素子に限らず、プリズムシート１４や拡散シート１５等であってもよい。
【実施例】
【００６７】
以下、本発明の実施例について説明する。なお、以下の実施例は例示であり、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００６８】
本発明に係る液晶表示装置用光学フィルムとしての光学フィルタの幾つかのサンプルを作製した。そして、光学フィルタを構成する屈折率材料層の膜厚、積層数、積層構造を変えて、入射角０°および６０°における透過率と波長との関係を測定した。
【００６９】
サンプル作製に用いた高屈折率材料層は、ＴｉＯ2微粒子を含有する塗膜とした。当該塗膜を形成する塗料Ａの構成は以下の通りである。
【００７０】
（塗料Ａ）
・顔料微粒子：ＴｉＯ2微粒子  １００重量部
（石原産業社製、平均粒径約２０ｎｍ、屈折率２．４８）
・結合剤：ＳＯ3Ｎａ基含有ウレタンアクリレート  ９．２重量部
（数平均分子量：３５０、ＳＯ3Ｎａ濃度：１×１０-1ｍｏｌ／ｇ）
・分散剤：ポリオキシエチレンリン酸エステル  ７．５重量部
・有機溶媒：メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）  ４８００重量部
・紫外性（ＵＶ）硬化性樹脂：ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートとジペンタエリスリトールペンタアクリレートとの混合物  ２２重量部
（日本化薬社製、商品名ＤＰＨＡ）
【００７１】
上記顔料微粒子、分散剤、結合剤、有機溶媒を所定量混合し、ペイントシェーカーで分散処理を行い微粒子分散液を得た。次に、ＵＶ硬化性樹脂を添加し、撹拌機にて撹拌処理を行い、塗料Ａとした。なお、当該塗料Ａより成膜した光学膜について、フィルメトリックス（松下インターテクノ社製）を用いて膜の屈折率を測定したところ、可視領域で平均１．９４であった。
【００７２】
一方、サンプル作製に用いた低屈折率材料層は、フッ素樹脂膜とした。当該樹脂膜を形成する塗料Ｂの構成は以下の通りである。
【００７３】
（塗料Ｂ）
・結合剤：末端カルボキシル基をもつパーフルオロブテニルビニルエーテルの重合体  １００重量部
・有機溶媒：含フッ素アルコール（Ｃ6Ｆ13Ｃ2Ｈ4ＯＨ）とパーフルオロブチルアミンとの混合溶媒（混合比９５：５）  １６６６重量部
【００７４】
上記結合剤と有機溶媒とを混合し、十分撹拌して塗料Ｂとした。なお、当該塗料Ｂより成膜した光学膜について、フィルメトリックス（松下インターテクノ社製）を用いて膜の屈折率を測定したところ、可視領域で平均１．３４であった。
【００７５】
（実施例１）
上述の塗料Ａ，Ｂを用いて以下のようにして光学フィルムのサンプルを作製した。
【００７６】
ＰＥＴフィルム（厚み１８８μｍ、東レ社製、商品名Ｕ４２６）の主面に塗料Ａをディッピング方式で塗布した。塗料Ａの塗布量は基板の引き上げ速度を調整して行い、目標膜厚１２８ｎｍとなる量とした。塗料Ａの塗膜を８０℃で乾燥後、ＵＶ硬化させ（１０００ｍＪ／ｃｍ２）、高屈折率材料層を形成した。
【００７７】
次いで、作製した高屈折率材料層の上に塗料Ｂをディッピング方式で塗布した。塗料Ｂの塗布量は基板の引き上げ速度を調整して行い、目標膜厚９３ｎｍとなる量とした。塗料Ｂの塗膜を室温で乾燥後、９０℃で熱硬化を行い、低屈折率材料層を形成した。以上のようにして、ＰＥＴフィルムの両面に合計４層の膜を積層した。
【００７８】
得られたサンプルの評価として、分光反射率測定器により、入射角０°および６０°における透過率を測定し、波長４００〜６００ｎｍにおける透過率の平均値および最小透過率、波長６００〜６５０ｎｍにおける透過率の平均値を求めた。また、入射角が０°、１０°、２０°および３０°における透過率を測定し、波長４００〜４５０ｎｍにおける透過率の平均値を求めた。
【００７９】
（実施例２〜６）
実施例２〜６における各サンプルの屈折率材料層の膜厚、積層数、積層形態を表１にまとめて示す。実施例２では、低屈折率材料層のみを形成した（この場合、ＰＥＴ基材が高屈折率材料層（屈折率１．６５程度）に相当）。実施例３〜５では、（２層目の）低屈折率材料層の上に更に高屈折率材料層および低屈折率材料層を形成した。
【００８０】
【表１】
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【００８１】
各実施例によるサンプルの透過率測定結果を表２、表３、図１４および図１５に示す。各サンプルのいずれもが、入射角０°で入射する可視光について、波長４００ｎｍから６５０ｎｍにおける可視光の最小透過率が９０％以上であり、かつ透過率の平均値が９５％以上であることがわかる。また、入射角６０°で入射する可視光について、波長６００ｎｍから６５０ｎｍの可視光の透過率の平均値が、波長４００ｎｍから６００ｎｍの可視光の透過率の平均値よりも低くすることができる。また同時に、０°入射時の波長４００〜４５０ｎｍの透過率平均値よりも１０°、２０°、３０°入射時の透過率の平均値の方を高くすることができる。
【００８２】
【表２】
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【００８３】
【表３】
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【００８４】
また、実施例５については、実際にＬＥＤバックライトを用いた液晶テレビにおいて、液晶パネルとプリズムシートとの間に当該光学フィルムのサンプルを設置し、観察角度によるディスプレイの色度変化を分光放射輝度計（コニカミノルタ社製ＣＡ１０００）により測定した。その結果を図１６に示す。実施例５におけるフィルムを設置しない場合に比べ、設置した場合の観察角度の変化によるディスプレイの色度変化量Δｘｙが小さくなり、また、色度変化方向がｙが高くなる方向、即ち赤みを消す方向にシフトしていることがわかる。即ち、本発明により色温度の変化と赤色化の両方を抑制できることがわかる。
【００８５】
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれらに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【００８６】
例えば以上の各実施の形態では、波長６００ｎｍ以上の可視光を対象とした透過率減衰作用を行わせるように光学フィルタを構成したが、これに限られない。例えば、広色域光源を用いていないバックライトユニットを備えた液晶表示装置においては、赤以外の黄色や橙色、緑色等の過剰な透過率をもつ出射光が問題となる場合がある。この場合、本発明によれば、これらの波長領域を対象とした光学フィルタの設計を行うことにより、画面を斜めから見たときの特定色による着色を抑制することができる。
【００８７】
また、以上の第１の実施の形態において、液晶パネル１１の最前面に位置する光学フィルタ４の前面側（図３において透明支持体５の上面側）に比較的低屈折率の誘電体層、あるいは高屈折率材料と低屈折率材料層の誘電多層膜を形成することにより、外光に対する反射防止機能を付加してもよい。
【００８８】
更に、図１７に示すように、光学フィルタ４の前面側に単層あるいは多層構造の誘電体膜（光学層）４１を形成した光学素子４０を構成し、光学フィルタ４を透過する特定波長領域（例えば波長６００ｎｍ以上）の光を、誘電体膜４１で反射した外光の特定波長成分（例えば波長６００ｎｍ以上）との干渉作用で減衰させるようにしてもよい。この場合、誘電体層４１は、光学フィルタ４を透過する特定波長領域の光の位相と逆位相となるような光学的設計がなされる。
【００８９】
更にまた、本発明に係る液晶表示装置用光学フィルムは、液晶パネルの前面側やバックライトユニットの光照射面に配置したり、偏光分離素子１６と一体的に構成する例に限らず、拡散シートやプリズムシート等の光学シートの種類、構造、組合せ等に応じて、要求される画像品位が得られる最適な位置に当該光学素子を配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の第１の実施の形態による液晶表示装置１０の概略構成図である。
【図２】液晶パネル１１の構成を説明する断面図である。
【図３】光学フィルタ４の構成を説明する断面図である。
【図４】光学フィルタ４の一作用を説明する透過率−波長特性図である。
【図５】光源のＮＴＳＣ比を説明する色度座標図である。
【図６】従来の光源と、広色域光源と、光学フィルタ４を備えた広色域光源の色差Δｘｙを比較した実験結果を示す図である。
【図７】本発明に係る光学フィルタ４の一作用を説明するバックライト光の発光スペクトル図である。
【図８】光学フィルタ４の一実施例を説明する透過率−波長特性図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態による光学フィルタ４’の構成を説明する断面図である。
【図１０】光学フィルタ４’の一実施例を説明する透過率−波長特性図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態による液晶表示装置２０の概略構成図である。
【図１２】本発明の第４の実施の形態による液晶表示装置３０の概略構成図である。
【図１３】偏光分離素子３６の一構成例を示す断面図である。
【図１４】本発明の実施例１〜３の各サンプルにおける透過率−波長特性を示す図である。
【図１５】本発明の実施例４〜６の各サンプルにおける透過率−波長特性を示す図である。
【図１６】本発明の実施例５に係るサンプルの設置前と設置後における色度変化の様子を示す実験結果である。
【図１７】本発明に係る液晶表示装置用光学フィルムの構成の変形例を説明する図である。
【符号の説明】
【００９１】
１…液晶層、２ａ，２ｂ…透明基板、３ａ，３ｂ…偏光板、４，４’，２４，３４…光学フィルタ（液晶表示装置用光学フィルム）、６…高屈折率材料層、７…低屈折率材料層、８…光源、１０、２０，３０…液晶表示装置、１１，２１…液晶パネル、１２…バックライトユニット、１３…拡散板、１４…プリズムシート、１５…拡散シート、１６，３６…偏光分離素子、１７…カラーフィルタ、１８ａ，１８ｂ…透明電極膜、１９ａ，１９ｂ…配向膜、３８ａ，３８ｂ…プリズム基板、４０…光学素子、４１…誘電体層（光学層）。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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