(57)【要約】【課題】  ノーマリクローズ型液晶表示装置においては、黒を表示する際、液晶表示パネルの部材に起因して部分的な偏光解消による不要な漏れ光が発生し、黒の輝度を増大させ、メリハリのない表示品質となってしまう。【解決手段】  黒表示の際に生じる特異的な漏れ光を選択的に吸収する部材を備える。  液晶表示装置における黒を表示する際に生じる部分的な偏光解消による特異的な漏れ光選択的に吸収する部材を備え、黒の表示性能を改善し、メリハリのある表示を実現する液晶表示装置を提供する。【選択図】図１
2005189569.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏光子を具備する一対の基板と、該一対の基板に挟持された液晶層と、
波長４００から５００ｎｍにおいて偏光面で吸収と透過が異なる二色性を有する色素からなる吸収部材と、
前記液晶層に光を供給する手段とを有する
液晶表示装置。
【請求項２】
偏光子及びカラーフィルター層を具備する一対の基板と、
該一対の基板に挟持された液晶層と、
前記液晶層に光を供給する手段とを有する液晶表示装置であって、
前記カラーフィルター層は青，緑，赤を表示する３つのフィルターからなり、
前記３つのフィルターのうち緑のフィルターにのみ選択的に吸収部材を含有する
液晶表示装置。
【請求項３】
偏光子及びカラーフィルター層を具備する一対の基板と、
該一対の基板に挟持された液晶層と、
前記液晶層に光を供給する手段とを有する液晶表示装置であって、
前記カラーフィルター層は青，緑，赤を表示する３つのフィルターからなり、
前記３つのフィルターのうち緑のフィルターの上部又は下部にのみ選択的にスペクトル吸収層を配置する
液晶表示装置。
【請求項４】
偏光子を具備する一対の基板に挟持された液晶層を有するノーマリクローズ型液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの背面に配置される光源から成る透過型の液晶表示装置であって、
前記光源から前記液晶パネルに入射した前記光源の入射光が、前記液晶パネルを透過する際に、該液晶パネルの構成部材によって部分的に偏光が解消され、黒を表示する際に特異的に強度が強められて出射される光を選択的に吸収する部材が、前記光源から観察者側に向かって最上面の光路間に配置されることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
一対の基板に挟持された液晶層を有するノーマリクローズ型液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの背面に配置される光源から成る透過型の液晶表示装置であって、
前記光源から前記液晶パネルに入射した該光源の入射光が、該液晶パネルを透過する際に、該液晶パネルを構成する部材によって部分的に偏光が解消されることによって出射される光を選択的に吸収する部材が、観察者側に配置された偏光子の外側に配置されることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
一対の基板に挟持された液晶層を有するノーマリクローズ型液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの背面に配置される光源ユニットから成る透過型の液晶表示装置であって、前記光源から前記液晶パネルに入射した該光源の入射光が、該液晶パネルを透過する際に、該液晶パネルを構成する部材によって部分的に偏光が解消されることによって出射される光を選択的に吸収する部材が、前記光源ユニットに配置されることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
一対の基板に挟持された液晶層を有するノーマリクローズ型液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの背面に配置される光源ユニットから成る透過型の液晶表示装置であって、前記光源から前記液晶パネルに入射した該光源の入射光が、該液晶パネルを透過する際に、該液晶パネルを構成する部材によって部分的に偏光が解消されることによって出射される光を選択的に吸収する部材が、前記液晶表示パネルを構成するカラーフィルター層の所定の画素に構成されることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】
前記光を選択的に吸収する部材は、前記光源から前記液晶パネルに入射した該光源の入射光が、該液晶パネルを透過する際に、該液晶パネルを構成する部材に含まれる可視光の長さよりも短い径を有する粒子によって散乱されて出射される光を選択的に吸収する部材であることを特徴とする請求項４乃至７に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記光を選択的に吸収する部材は、波長４８０から５００ｎｍを中心とする吸収特性を有する色素を含有することを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記光を選択的に吸収する部材が、偏光面で吸収と透過が異なる二色性を有する色素であることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記光を選択的に吸収する部材が、波長４００から５００ｎｍにおいて、偏光面で吸収と透過が異なる二色性を有する色素であることを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記液晶表示パネルが、一対の基板と、該一対の基板の少なくとも一方に配置される複数の信号電極と、該複数の信号電極に交差するよう形成された複数の走査電極と、前記信号電極及び前記走査電極との交差に対応して形成される薄膜トランジスタ素子、画素電極及び共通電極と、前記一対の基板の間に挟持される液晶層と一対の偏光子、前記一対の基板の少なくとも一方に配置されるカラーフィルター層を有する横電界方式のノーマリクローズ型の液晶パネルであることを特徴とする請求項８及び１０に記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
前記液晶表示パネルが、電極を有する一対の基板と、前記一対の基板の間に挟持される液晶層と一対の偏光子、前記一対の基板の少なくとも一方に配置されるカラーフィルター層を有する垂直配向方式ノーマリクローズ型の液晶パネルであることを特徴とする請求項８及び１０に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、特定波長の光を吸収する部材を有する液晶表示装置，液晶パネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイは、従来から表示装置の主流であるＣＲＴ（Cathode Ray Tube、一般にブラウン管と称されることが多い）に比べて薄型軽量にできるという強みと、さらに、視野角拡大技術，動画技術の開発，進歩に伴い、用途が拡大されてきた。
【０００３】
近年、デスクトップ型パーソナルコンピューター用のモニタ、あるいは印刷やデザイン向け用のモニタ、液晶テレビとしての用途拡大に伴い、青・緑・赤の色純度への要求度はもとより、人の肌の色のような中間調に対する色再現性への要求が高まっている。このことにより、色再現の基本となる３原色の色純度を高めるカラーフィルターが適用されるようになった。カラーフィルターを用いる技術については、下記特許文献１において、色純度向上のために、バックライトが発する不要発光を抑えるための選択的波長吸収フィルターを用いる技術が記載されている。
【０００４】
一方、液晶テレビでは高輝度が要求されるため、一般に高輝度のバックライトが用いられるが、液晶ディスプレイにおいてはバックライトを高輝度にすればするほど、メリハリのきいた黒の表示に課題を生じる。すなわち、液晶表示パネルは、バックライトの光を調節する光シャッターの役割を担うため、黒を表示するときに完全に光を遮断することは後述の理由からほぼ不可能であり、ある有限な値である透過率を有している。その有限な値である透過率とバックライトの輝度の積が、黒を表示するときの有限な値である輝度を生じさせる。従って、高輝度であるバックライトを適用すれば、黒を表示するときの輝度もまた上昇する。このことは、例えば、映画等のコンテンツで、夜の場面等の比較的低輝度を中心とした画面では、メリハリのある黒を表示できない課題を生む。
【０００５】
白を表示する際には高輝度、黒を表示する際には低輝度であって高コントラストが必要とされる液晶表示装置において、白表示の輝度を低下させずに黒表示の輝度を抑制する技術としては、第３の偏光板を用いる下記特許文献２がある。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−４０２３３号公報
【特許文献２】特開２００３−８４２７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のごとく、液晶ディスプレイではメリハリのある黒を表示することが重要となる。特に、大画面テレビでホームシアターのように暗めの部屋で鑑賞する場合には、黒浮きが非常に気になる。これは、暗い環境に置いては輝度に対して非常に敏感になる人間の視機能の特性による。
【０００８】
発明者達は研究の結果、実際の液晶表示装置における黒表示、液晶パネルの黒の透過率について、光源側の偏光板を透過した偏光光は、液晶パネルを構成する種々の部材を透過する際に部分的に偏光が解消される場合があることを発見した。また、偏光が解消された光の成分は、出射側の偏光板の偏光軸で吸収されなくなるため、透過光として、出射されてしまうことが分かった。すなわち、黒の透過率が増大するため、黒を表示するときの輝度が増すため、コントラスト比が低下し、黒がはっきりしないメリハリのない表示となってしまうことがおきる。偏光度を解消させる要因としては、たとえば、顔料を用いたカラーフィルター層において、顔料粒子による散乱，液晶の配向秩序度の乱れ，透明電極や絶縁膜層などの屈折率が異なる部材での界面反射，金属電極における反射，透明電極や絶縁膜層や配向膜層等、光学的な薄膜層による干渉等などの影響があると考えられる。また、直交偏光板という構成は、垂直入射の垂直出射の関係を指す構成であり、たとえば、これを斜め方向から見ると、直交、すなわち９０度の関係が崩れることになる。これは、すなわち、偏光板は斜め方向、特に４５度方向からの光を遮断することができないことを意味する。このことは、液晶表示装置においては、視野角特性という観点からだけでなく、黒の輝度についても影響を与える。つまり、液晶表示装置に用いられる光源は、平行光ではないからである。一般的には、プリズムシート等をある程度の指向性を付与しているが、斜めから入射する光が、前記に列挙した部材の影響で散乱や屈折を起こし、それらによって解消された偏光光が正面方向に出射されることになるからである。
【０００９】
さらには、偏光板の偏光度について詳細に検討した結果、いわゆる可視波長領域である３８０−７８０ｎｍ、実用的には４００−７００ｎｍの領域において同じような偏光度を示すものではないことがわかった。このことが、液晶パネルの部材によって部分的に偏光を解消された場合の黒透過率増大にも影響することがわかった。
【００１０】
かくして、黒の表示は、偏光板の偏光度で決まる理想的，原理的な黒を表示する際の輝度よりも、大幅に高い輝度を有することになってしまうのである。
【００１１】
上記に示した特許文献１，２はそれぞれ、色純度の向上、直交偏光板を通り抜ける偏光光の吸収によるコントラストの向上の点で優れているが、本願発明特有の課題である偏光の解消による光漏れを制御するものではない。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
図１は、本発明の原理的説明の構成図である。この図１を参照して本発明における課題を解決する手段を説明する。図１において、実線１０１は、液晶表示装置の黒を表示しているときの出射光強度のスペクトル例、実線１０２は白を表示しているときの出射光強度のスペクトル例を示している。この例においては、光源は冷陰極管の三波長蛍光管を用いているので、三波長蛍光管の緑の蛍光体の主たる発光波長、５４５ｎｍの強度を１として相対的に示す。黒を表示しているときと白を表示しているときでは、特に４９０ｎｍの出射光強度が大きく異なることがわかる。この４９０ｎｍ付近の黒表示における特異的な発光が、黒表示の輝度増大の主たる要因である。そこで、黒表示の特異的な発光波長に対応する、図１の実線１０３に示すような吸収特性を有する色素を光源、もしくは光源から液晶表示パネルの出射側偏光板の間、液晶表示パネルの出射側偏光板の上面のいずれかに備えることが、本発明の原理である。
【００１３】
なお、本発明はパーソナルコンピューターのモニタよりもより高い輝度が要求される液晶テレビとして用いられる場合にさらに効果がある。さらに、黒を表示する際には低輝度であるノーマリクローズ型液晶表示装置においては上記光漏れの影響が高いため、ノーマリクローズ型液晶表示装置に用いるとより効果が高い。
【００１４】
また本発明はＩＰＳ方式，ＶＡ方式等の液晶表示方式にかかわらず、課題とする偏光の解消による光漏れが問題となる場合は適用することにより効果を得ることができる。
【００１５】
本発明の具体的構成を以下に説明する。
【００１６】
本発明の形態の一例として、偏光子を具備する一対の基板と、該一対の基板に挟持された液晶層と、波長４００から５００ｎｍにおいて偏光面で吸収と透過が異なる二色性を有する色素からなる吸収部材と、前記液晶層に光を供給する手段とを有する液晶表示装置を提案する。
【００１７】
なお、「液晶層に光を供給する手段」とは、例えばバックライトの光源等がある。
【００１８】
また、偏光子及びカラーフィルター層を具備する一対の基板と、該一対の基板に挟持された液晶層と、前記液晶層に光を供給する手段とを有する液晶表示装置であって、前記カラーフィルター層は青，緑，赤を表示する３つのフィルターからなり、前記３つのフィルターのうち緑のフィルターにのみ選択的に吸収部材を含有する液晶表示装置を提供する。
【００１９】
また、偏光子及びカラーフィルター層を具備する一対の基板と、該一対の基板に挟持された液晶層と、前記液晶層に光を供給する手段とを有する液晶表示装置であって、前記カラーフィルター層は青，緑，赤を表示する３つのフィルターからなり、前記３つのフィルターのうち緑のフィルターの上部又は下部にのみ選択的にスペクトル吸収層を配置する液晶表示装置を提供する。
【００２０】
また、少なくとも一方が透明で所定間隔を隔てて重ねられた一対の基板間に液晶層を封止し、各基板の外側に偏光板をそれぞれ配置した液晶表示装置において、黒表示における特異的な漏れ光の波長を選択的に吸収するスペクトル吸収手段を光源ユニットから液晶表示パネル上面までのいずれかの位置に備えた液晶表示装置を提案する。
【００２１】
また、少なくとも一方が透明で所定間隔を隔てて重ねられた一対の基板間に液晶層を封止し、各基板の外側に偏光板をそれぞれ配置したノーマリクローズ型液晶表示パネルと、光源ユニットと、液晶表示パネルの下に配置され光源ユニットの発光を液晶表示パネルに均一に入射させるライトガイドとを含む液晶表示装置において、ノーマリクローズ型液晶表示パネルが、主として一方の基板に電極群およびアクティブ素子を形成され、アクティブ素子から液晶層に印加される電界が基板とほぼ平行な方向である横電界方式液晶表示パネルであり、黒表示における特異的な漏れ光の波長を選択的に吸収するスペクトル吸収手段を光源ユニットから液晶表示パネル上面までのいずれかの位置に備えた液晶表示装置を提案する。
【００２２】
本発明は、さらに少なくとも一方が透明で所定間隔を隔てて重ねられた一対の基板間に液晶層を封止し各基板の外側に偏光板をそれぞれ配置したノーマリクローズ型液晶表示パネルと、光源ユニットと、液晶表示パネルの下に配置され光源ユニットの発光を均一に入射させるライトガイドとを含む液晶表示装置であって、電界が一対の基板にそれぞれ形成された電極によって形成されるノーマリクローズ型液晶表示パネルにおいて、電圧無印加時に液晶分子の長軸の配向がほぼ基板に垂直に、電界印加に伴って液晶分子の長軸が基板の方向に向かって斜めに倒れていく、垂直配向モードの液晶表示パネルであり、黒表示における特異的な漏れ光の波長を選択的に吸収するスペクトル吸収手段ｗの光源ユニットから液晶表示パネル上面までのいずれかの位置に備えた液晶表示装置を提案する。
【００２３】
光を供給する手段に用いる光源、及び光源ユニットの光源としては、蛍光体の発光を利用する冷陰極管，狭帯域蛍光体の発光を利用する冷陰極管，ＬＥＤ，有機ＥＬ等を採用できる。これらは複数の光源をライトガイドの側面、背面に並べることができる。あるいは、面上の発光体として採用しても良い。
【００２４】
スペクトル吸収手段は、光源ユニットの光源とライトガイドとの間に配置されたスペクトル吸収体とする。
【００２５】
ライトガイドの背面に拡散板が設けられている場合は、スペクトル吸収手段は、ライトガイドと拡散板との間に配置されたスペクトル吸収層とする。
【００２６】
スペクトル吸収手段は、ライトガイドの光路面に高分子膜を塗布しても実現できる。
【００２７】
スペクトル吸収手段を光源ユニットに形成する場合は、光源に高分子膜を塗布しても実現できる。
【００２８】
スペクトル吸収手段は、スペクトル吸収剤を添加した樹脂層を偏光板の支持層として備えてもよい。すなわち、偏光板の支持体として一般に用いられるトリアセチルセルロース樹脂層、あるいはそれを代替できる樹脂層にスペクトルを吸収する色素等を添加する。
【００２９】
液晶表示パネルが備えているカラーフィルターの緑の光を透過させる部位に４８０から
５００ｎｍの間にほぼ吸収ピークを有する色素を添加しても上記目的を達成できる。この色素は、カラーフィルター層全体に添加しても良いし、カラーフィルター層のオーバーコート層に添加しても良い。また、カラーフィルター層の色を発色させる顔料と同層としてもよいし、異なる層として、吸収層を１層設けても良い。
【００３０】
色素としては、たとえば、ＮＫ２０７１やＮＫ３９８１（林原生物科学研究所）などが挙げられる。色素は、黒表示の際に特異的に強度が強くなる波長領域に吸収帯が存在し、かつ、中間調から白表示に必要な波長領域には吸収がないことが望ましい。具体的な例を緑のカラーフィルターの分光特性から説明する。緑のカラーフィルターの透過分光は、緑の高色純度を達成するため、通常、５２０から５５０ｎｍの領域に設定される。光源としても、この領域に発光があるものが選ばれ、蛍光管でもＬＥＤでも、望まれる発光波長領域は同様となる。一方、黒を表示する場合、カラーフィルターの透過特性よりも、レイリー散乱による偏光解消された光が優勢となるため、緑のカラーフィルターからは、５２０ｎｍよりも短波長領域の光が漏れ光として出てくることとなる。レイリー散乱光の偏光解消による漏れ光の波長は、カラーフィルターに用いられる有機顔料の種類，サイズ，形状等によって異なり、４９０ｎｍ付近にピークを有するもの、４５０ｎｍ付近に強い漏れ光を示すもの等がある。従って、レイリー散乱によって偏光解消された短波長シフトした漏れ光を吸収し、かつ、本来の緑色を表示するための光を吸収しない色素を用いることが望ましい。例えば、４９０ｎｍに波長がシフトするカラーフィルターを用いる場合には、
４９０ｎｍ近辺に吸収極大を有する色素を用いたスペクトル吸収体を形成する。このとき、色素の吸収波長が緑を表示する際の波長、５４０〜５５０ｎｍ付近にできるだけかからないように選択する必要がある。実際には吸収波長の末端が５５０ｎｍ付近にまで延びる場合もあり、この場合は、色素の５４０〜５５０ｎｍ付近における吸光度が、４９０ｎｍにおける吸光度に対して、概ね２５％以下であるように色素濃度を決定すればよい。490ｎｍ付近の吸光度が５４０〜５５０ｎｍの吸光度よりも高ければ、漏れ光をカットする効果は得られるが、４９０ｎｍの吸光度が高ければ高いほど、漏れ光をカットし、高コントラストを得る効果が顕著となる。吸収スペクトルの末端が５４０〜５５０ｎｍ付近にかからない色素を用いるのであれば、４９０ｎｍの吸光度が高いほど漏れ光をカットする効果が得られるので、色素濃度を高濃度として、４９０ｎｍ付近の漏れ光を効率よく吸収することが可能となり、高コントラスト化の効果が顕著となる。
【００３１】
また、４５０ｎｍ付近に漏れ光を発生するカラーフィルターの場合には、青色の波長と重複していることから、色素は緑のフィルター部分に選択的に形成するか、フィルター内に共存させるような構成が必要である。吸収極大が４５０ｎｍ付近に存在する色素は、多くの場合、その吸収末端が５４０〜５５０ｎｍまでかかることは少ない。従って、４５０ｎｍの吸光度が０.６ 以上となるような高濃度の設定も可能となる。ただし、吸収末端が５４０〜５５０ｎｍにかかる場合には、前述と同様に、色素の５４０〜５５０ｎｍ付近における吸光度が、４９０ｎｍにおける吸光度に対して、概ね２５％以下であるように色素濃度を決定すればよい。
【００３２】
また、本発明の別の構成を図２を用いて原理を説明する。図２において、実線１０４は液晶表示装置の黒を表示しているときの出射光強度のスペクトル例、実線１０５は白を表示しているときの出射光強度のスペクトル例を示している。この例においては、光源は冷陰極管の三波長蛍光管を用いているので、三波長蛍光管の緑の蛍光体の主たる発光波長、５４５ｎｍの強度を１として相対的に示す。黒を表示しているときと白を表示しているときでは、４３５ｎｍから４９０ｎｍの波長領域において、出射光強度が大きく異なることがわかる。そこで、黒表示の特異的な発光波長に対応する、図２の実線１０６及び１０７で示されるような二色性を有する色素を液晶表示パネル上面に備える構成である。例えば二色性を有する色素を含有する一軸性のポリビニルアルコール高分子膜などを、その二色性色素の吸収軸と出射側偏光板の吸収軸とを直交させて配置する。黒を表示する際の吸収特性は、図２の実線１０６で示され、黒表示の際に特異的に発光強度が高くなる波長の光をよく吸収する。一方、白を表示する際には、液晶表示パネルの偏光板の作用と同様、吸収の度合いが著しく弱くなる。例えば、図２における実線１０７の特性で示される。これにより、黒表示においては、黒の輝度を上昇させる漏れ光を効率よく吸収し、中間長から白表示にかけては、光の吸収が低減され、液晶表示パネルの出射光をほぼ保持するようになり、輝度低下を抑制することができる。
【００３３】
本発明の別の構成として、上記目的を達成するために、少なくとも一方が透明で所定間隔を隔てて重ねられた一対の基板間に液晶層を封止し、各基板の外側に偏光板をそれぞれ配置したノーマリクローズ型液晶表示装置であって、黒表示における特異的な漏れ光の波長を選択的に吸収するスペクトル吸収手段を液晶表示パネル上面に備えた液晶表示装置において、そのスペクトル吸収手段が二色性を有する液晶表示装置を提案する。
【００３４】
本発明は、また、ノーマリクローズ型液晶表示パネルが、主として一方の基板に電極群およびアクティブ素子を形成され、アクティブ素子から液晶層に印加される電界が基板とほぼ平行な方向である横電界方式液晶表示パネルである液晶表示装置を提案する。
【００３５】
本発明は、さらに少なくとも一方が透明で所定間隔を隔てて重ねられた一対の基板間に液晶層を封止し各基板の外側に偏光板をそれぞれ配置したノーマリクローズ型液晶表示パネルと、光源ユニットと、液晶表示パネルの下に配置され光源ユニットの発光を均一に入射させるライトガイドとを含む液晶表示装置において、ノーマリクローズ型液晶表示パネルが、電圧無印加時に液晶の配向がほぼ基板に垂直に、所定の電圧を印加したときにほぼ水平となり、該所定の電圧より小さい電圧を印加したときには斜めになる配向の液晶表示パネルである液晶表示装置を提案する。
【００３６】
光源ユニットの光源としては、蛍光体の発光を利用する冷陰極管，狭帯域蛍光体の発光を利用する冷陰極管，ＬＥＤ，有機ＥＬ等を採用できる。これらは複数の光源をライトガイドの側面，背面に並べることができる。あるいは、面上の発光体として採用しても良い。
【００３７】
スペクトル吸収手段として、ある一定の方向にのみ吸収を示す二色性を有する色素であって、その色素分子をある一定の方向に配向させる高分子支持体に含有されてなる場合、該高分子膜は、二色性色素が吸収を示す方向と、液晶表示パネル上面、すなわち観察者側に配置された偏光板の吸収軸と直交するように配置される。該高分子膜は出射側偏光板の外側に配置、あるいは、外光分子膜を偏光板の最上層の支持体として用いても良い。
【００３８】
二色比を有する二色性色素であれば、たとえば、三菱化学株式会社のYellow系二色性色素  ＬＳＹ３１０，３２２，１１６，１２０，４２３，１０８等が挙げられる。
【発明の効果】
【００３９】
液晶表示パネルに入射された偏光光は、液晶パネルを透過する際に部分的に偏光を解消され、不要な漏れ光となって出射されるため、黒の輝度が増大しコントラスト比を低下させる。この黒表示における特異的な漏れ光を選択的に吸収する部材を備えることで、黒の表示性能を改善し、高コントラスト化を実現した液晶表示装置を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
次に、図１〜図１４を参照して、本発明による液晶表示装置の実施形態を説明する。
【実施例１】
【００４１】
図３は、本発明による液晶表示装置の断面構造の一例を示す模式図である。
【００４２】
実施形態１の液晶表示パネルの背面に設けられる光源ユニットは、光源１とライトカバー２と、ライトガイド３と、拡散板４と、反射板５とからなる。図示していないが、ライトガイド３と拡散板４との間の空気層による光の損失を防ぐために、粘着層が形成されている。拡散板４と後述の偏光板１２との間に集光シートを設けてもよい。また、図示していないが、偏光板１１，１２とそれに接する基板１３，１４の間に光学位相差フィルムが配置される構成でもよい。光学位相差フィルムは、液晶表示装置の画質向上のために用いられることがあり、その仕様は、それぞれの目的によって決められる。本発明の効果，目的には、光学位相差フィルム配置の有無は関与しない。従って、本発明は、光学位相差フィルムの有無に限定されない。
【００４３】
実施形態１では、光源ユニットの光源１とライトガイド３の間に、スペクトル吸収体
４０を配置した。スペクトル吸収体４０は、図１の実線１０３で示す、４９０ｎｍに吸収ピークを有する色素を含有するポリビニルアルコール高分子膜である。スペクトル吸収体
４０は、たとえば以下の方法で作成できる。色素ＮＫ２０７１と平均分子量１５００のポリビニアルコールの１重量％水溶液とメタノールを０.０２５：１：１ で混ぜ、ＵＶオゾン処理によって清浄かつ親水性表面としたガラス基板（厚さ０.５mm）にスピンナー
（３５０rpmで約３秒、１５００rpmで２５秒）で塗布する。その基板をホットプレート上で１５０℃３分乾燥させることで、厚さ約０.３μｍ の色素含有ＰＶＡ膜が塗布されたスペクトル吸収体４０ができる。なお、本方法はスペクトル吸収体作成手段の一例であり、用いる材料，プロセス等は本実施例の方法に限定されない。例えば、高分子膜をガラス基板を支持体としないフィルム状に形成してもよい。
【００４４】
実施形態１では、複屈折を利用したノーマリクローズ型液晶表示パネルとして、液晶層に印加される電界が基板に対してほぼ平行となる横電界方式液晶表示パネルを採用したが、本発明は、液晶表示パネルの画素構成，電極構成等の限定を受けない。
【００４５】
液晶表示パネルにおいては、透明な一対の基板１３，１４の間に複数の化合物を組成化した液晶層１０が挟まれている。一対の基板の外側には、偏光板１１，１２が配置されている。ここでは、液晶を駆動するための電極群や絶縁層，配向膜層などは図示していないが、これらは基板上に形成される。
【００４６】
横電界方式液晶表示パネルについて図４を用いて説明する。一方の基板１４のパネル内側の面上には、ストライプ状の電極２２，２３が形成され、さらにその上に配向制御層
１６が形成されている。電極２２は、画像信号に依らない所定波形の電圧を印加する共通電極であり、電極２３は、画像信号に応じて波形が変わる電圧を印加する画素電極である。画素電極２３と同じ高さに映像信号電極２４が配置されている。絶縁膜２１は、窒化シリコン膜からなる。これらの電極や絶縁膜などは、通常用いられている方法で形成すればよい。なお、ここでは、アモルファスシリコンや多結晶シリコン等を用いて形成される薄膜トランジスタ素子等は省略しているが、実施形態１で用いた横電界方式液晶表示パネルはアクティブマトリクス駆動による液晶表示パネルである。
【００４７】
対向する他方の基板１３には、カラー表示のためのカラーフィルター層１５が形成されている。なお、実施形態１では、電極２２，２３，２４が形成されている基板１４とは対向する基板１３にカラーフィルターを形成した。別の形成方式として、電極２２，２３，２４と同じ側の基板１４上にカラーフィルター層１５を形成してもよい。
【００４８】
配向制御層１６は、ポリアミック酸の濃度３％の溶液を塗布し、２００℃，３０分間焼成し、イミド化して得られるポリイミド膜をラビン区処理した。実施形態１では、ポリイミドか及びラビング処理により液晶の配向を制御している。別の制御方法として、偏光紫外線を照射し、液晶を配向させる機能を有する配向膜を形成してもよい。
【００４９】
図５は、電界方向に対する液晶分子長軸の配向方向と偏光板の偏光透過軸とが、おのおのなす角を示す図である。実施形態１の横電界方式液晶表示パネルにおいて、電界方向は、図５の９３で示す方向であり、電界が印加されたときの液晶分子長軸方向は、図５の
９２で示す方向である。その角度ΦＰは、印加される電界によって制御される。得られた配向状態における液晶分子長軸方向は、図５の９１で定義される角度ΦＬＣが７５度の方向である。複屈折を利用したノーマリクローズ型とするために、偏光板１１と偏光板１２は直交させ、一方の偏光板の透過軸を液晶分子長軸の配向方向９１に直交させる。
【００５０】
液晶層１０を形成する液晶組成物は、誘電率異方性が正のネマティック液晶であり、誘電率異方性は１０.２、屈折率異方性は０.０７３である。
【００５１】
図６は、実施形態１の横電界液晶表示装置の機構的構成を示す斜視図である。インバータ回路基板６４を伴った下側ケース６３の上下両端に光源１が配置されている。下側ケース６３内には、反射板５，ライトガイド３，拡散板４，液晶表示パネル７０が、順次格納され、液晶表示窓を有するシールドケース６１により、上面を保護される。
【００５２】
本発明の効果は、４９０ｎｍ近傍の波長を吸収することによって達成されている。ノーマリクローズ型液晶表示パネルの分光特性は、黒表示においては図１の実線１０１で示すように４９０ｎｍ近傍の透過光強度が非常に強く、高輝度時には弱くなって、５４５ｎｍの透過光強度が強くなる。視感度特性では５５０ｎｍ付近の光が最も高いものの、図１の実線１０１のように大きな違いがあれば、黒表示における透過光強度は４９０ｎｍ近傍の透過光強度が支配的である。従って、黒表示の際に、透過光強度を支配している４９０
ｎｍ近傍の光を吸収するスペクトル吸収体を、光源から液晶表示パネルの上面の間、もしくは液晶表示パネルの上面に配置させることによって、黒表示における漏れ光を低減し、良好なメリハリのある黒を実現できる。この４９０ｎｍ近傍の光を吸収するスペクトル吸収体は、黒表示だけでなく全階調に渡って吸収することになるが、４９０ｎｍ近傍の光は、液晶表示装置において、必要不可欠な波長帯ではない。一般に、液晶表示装置は青，緑，赤の光の３原色を用いてカラー表示する。中間色は、３原色それぞれの透過強度の割合で決まるが、青，緑，赤の純色は、カラーフィルターの透過光と、用いる光源の発光帯域の組合せにより、その純色の度合い、いわゆる彩度が決まる。一般に、液晶表示装置における、青，緑，赤の純色は、青は４６０ｎｍ近傍、緑は５５０ｎｍ近傍、赤は６２０ｎｍ近傍で考えられる。ひとつの例が、図１の実線１０２で示される分光特性である。つまり、４９０ｎｍ近傍の光は、液晶表示装置において光学的に設計されて出射される光ではない。例えば、光源として、３波長蛍光管を用いれば、４９０ｎｍ付近に緑の蛍光体による副発光が認められることはわかっているが、黒表示においてのみ、特異的に輝度を支配する現象には関与しない。この黒表示における特異的な４９０ｎｍの透過光に関し、我々が検討した結果、明らかになった原因を図７を用いて説明する。
【００５３】
図７に示す分光特性は、実線１０８，１０９，１１０がカラーフィルター層の緑，青，赤表示部の透過率に相当する透過スペクトルの例である。なお、カラーフィルター自身の特性を示すため、光源の発光スペクトルの影響を排除している。それぞれ、前述の純色を表示するための波長で透過率が高いことがわかる。ところが、黒表示においては、直交偏光板を透過するスペクトルは、図７中、太い実線１１１，１１２，１１３で示される特性になってしまう。３色の強度比を比べると、特に、緑のスペクトルの強度が著しく強く、４９０ｎｍにピーク強度を有することがわかる。これが、液晶表示装置における黒表示の特異的な分光特性、例えば図１の実線１０１で示される特性をもたらす原因である。主たる要因は、カラーフィルター層に、色を発現させるために存在する顔料粒子によって、光源から入射する、主に斜めからの偏光光が散乱され、部分的に偏光を解消された光の成分が出射側偏光板を透過してくる漏れ光である。この漏れ光は、図７では、透過光強度を任意で比較しているが、実際には、カラーフィルター自身の透過光強度よりも遙かに小さいので、中間調から白表示に至っては、ほとんど影響がないと見なせるものの、黒表示においては、もともと透過光を遮断する設定となっているために、この散乱による漏れ光によって黒が表示されていることになるのである。このことは、液晶表示装置において、黒表示の輝度のみならず、色の変化まで引き起こす場合さえあり、黒を表示させる能力を著しく低下させる。
【００５４】
従って、黒表示において特異的に発光強度が高くなる４９０ｎｍ近傍の漏れ光を吸収するスペクトル吸収体を備えることは、黒表示の透過率を低減し、高いコントラスト比を有する液晶表示装置を提供できるのである。
【００５５】
ここで、比較例Ｉとして、実施形態１において、図３中、光源と偏光板１２の間に配置したスペクトル吸収体４０を省いた構成のノーマリクローズ型横電界方式液晶表示装置における黒表示と実施形態１の黒表示を比較すると、図８に示す細い実線１１４が比較例Ｉ、太い実線１１５が実施形態１における、それぞれ黒表示時の出射光の分光特性である。比較例Ｉにおいて黒表示の際の輝度が０.７ｃｄ／ｍ2であるのに対し、実施形態１では黒表示の輝度が０.５７ｃｄ／ｍ2となり、実施形態１により、黒表示の際の画質性能が向上した。
【実施例２】
【００５６】
図９は、本発明による液晶表示装置の断面構造の一例を示す模式図である。
【００５７】
実施形態２の液晶表示パネルの背面に設けられる光源ユニットは、光源１と光源１を格納する格納ユニット６と、拡散板４と、反射板５とからなる。図示していないが、拡散板４と後述の偏光板１２との間に集光シートを設けてもよい。また、図示していないが、偏光板１１，１２とそれに接する基板１３，１４の間に光学位相差フィルムが配置される構成でもよい。光学位相差フィルムは、液晶表示装置の画質向上のために用いられることがあり、その仕様は、それぞれの目的によって決められる。本発明の効果，目的には、光学位相差フィルム配置の有無は関与しない。従って、本発明は、光学位相差フィルムの有無に限定されない。
【００５８】
実施形態２では、光源ユニットの光源１と拡散板４の間に、スペクトル吸収体４０を配置した。スペクトル吸収体４０は、実施形態１に準ずる。
【００５９】
実施形態２では、複屈折を利用したノーマリクローズ型液晶表示パネルとして、液晶層に印加される電界が基板に対してほぼ平行となる横電界方式液晶表示パネルを採用したが、本発明は、液晶表示パネルの画素構成，電極構成等の限定を受けない。
【００６０】
液晶表示パネルにおいては、透明な一対の基板１３，１４の間に複数の化合物を組成化した液晶層１０が挟まれている。一対の基板の外側には、偏光板１１，１２が配置されている。ここでは、液晶を駆動するための電極群や絶縁層，配向膜層などは図示していないが、これらは基板上に形成される。基板は、実施形態２ではガラス基板を採用しているが、透明で、電極形成プロセスに耐えるものであれば、特に制限はない。
【００６１】
実施形態２で採用した横電界方式液晶表示パネルについて図１０を用いて説明する。
【００６２】
一方の基板１４のパネル内側の面上には、ゲート配線電極２５とここでは図示していない共通電極が配置され、それらを覆うように絶縁膜（窒化シリコン膜）２１が形成されている。ゲート配線電極２５上には、絶縁膜２１を介してアモルファスシリコンあるいはポリシリコン等から成るアクティブ素子２６が配置され、その一部に重畳するように映像信号電極が配置される。これらを被覆するように窒化シリコンからなる保護膜２８が形成される。この保護膜２８の上には、例えばアクリル樹脂などの透明な材料から成る有機保護膜２７が配置されている。また、画素電極２３は、ＩＴＯなどの透明電極から構成される。また、共通電極２２は、ガラス基板１４上に形成された図示してない共通電極と図示していないスルーホールを介してつながるように形成されている。これらの電極や絶縁膜などは、通常用いられている方法で形成すればよい。液晶層１０の液晶分子は、画素電極
２３と共通電極２２の間に形成される電界によって配向方向を制御される。これにより、表示が可能となる。特に図示していないが、横電界液晶表示パネルの画素構造においては、画素電極２３と共通電極２２がお互いに平行に配置されたジグザグな屈曲構造からなり、一画素が２つ以上の副画素を形成する構成を取ることもある。実施形態２は、実施形態１の構成よりも表示領域を広く取れるため、特に高輝度が必要とされる液晶テレビなどに適している。実施形態２では、光源を液晶表示パネル直下に複数配置していることも、高輝度には有利であるが、一方、黒表示の輝度を増大させることにつながる。
【００６３】
対向する他方の基板１３には、カラー表示のためのカラーフィルター層１５が形成されている。実施形態２では、アクティブ素子上に遮光部を設けている。カラーフィルターには、適宜このような遮光部を形成することで、非表示領域から不要な漏れ光を防止することが一般的である。
【００６４】
配向制御層１６は、実施形態１に準ずる。この場合においても、別の制御方法として、偏光紫外線を照射し、液晶を配向させる機能を有する配向膜を形成してもよい。
【００６５】
液晶層１０を形成する液晶組成物は、誘電率異方性が正のネマティック液晶であり、誘電率異方性は１０.１、屈折率異方性は０.０８１ である。液晶層の厚みは、ほぼ３.７
μｍである。なお、別の構成として、誘電率異方性が負のネマティック液晶を用いる構成もある。その場合は、偏光板の偏光軸と液晶の配向方向とを最適化すればよい。本実施形態のスペクトル吸収体の効果は同様に得られる。
【００６６】
比較例IIとして、実施形態２の構成からスペクトル吸収体４０を配置しない構成の液晶表示装置を用い、黒表示の輝度を比較する。比較例IIでは、黒表示の輝度は１.１ｃｄ／ｍ2あった。一方、実施形態２の黒表示の輝度は、０.９ｃｄ／ｍ2となり１ｃｄ／ｍ2以下を達成することができた。
【実施例３】
【００６７】
実施形態３は、実施形態２と同構成の液晶表示パネルと光源ユニットを用いている。相違点は、スペクトル吸収体の配置である。実施形態３では、スペクトル吸収体４０を図９の偏光板１１の上面に配置した。この場合、たとえば以下の方法で作成できる。色素ＮＫ２０７１と平均分子量１０００のポリビニアルコールの１重量％水溶液とメタノールを
０.０２５：０.８：１で混ぜ、偏光板の上面にスピンナー(３５０rpmで約３秒、１５００rpmで２５秒)で塗布する。その基板をホットプレート上で１００℃５分乾燥させることで、厚さ約０.２μｍ の色素含有ＰＶＡ膜が塗布されたスペクトル吸収体４０が形成される。なお、本方法はスペクトル吸収体作成手段の一例であり、用いる材料，プロセス等は本実施例の方法に限定されない。例えば、実施形態３では、スピンナーによる塗布工程を実施したが、ロッドコーター等を用いた印刷法でもよい。
【００６８】
また、偏光板の一般的な構成は、保護層，偏光子層，保護層，粘着層である。実施形態３では、最上面の保護層に塗布してスペクトル吸収層を形成したが、保護層に均一にスペクトル吸収層を形成するために、例えば界面活性剤等の前処理により、保護層（例えばトリアセチルセルロース等）表面を親水性にしておくことも有効である。また、この保護層に予め色素を含有させ、スペクトル吸収体と一体構成としてもよい。偏光板の上面にスペクトル吸収層を形成する構成では、出射してくる偏光を解消された漏れ光のみを吸収するため、光利用効率がよくなる効果が期待でき、コントラスト向上にはより効果的である。実施形態３の黒表示の輝度は、０.８１ｃｄ／ｍ2であった。
【実施例４】
【００６９】
実施形態４は、実施形態２とほぼ同構成の液晶表示パネルと光源ユニットを用いている。相違点は、スペクトル吸収の機能を図１０に示すカラーフィルター層１５に付与したことである。
【００７０】
例えば、以下の方法で作成できる。カラーフィルター層は一般にレジストの塗布，露光，リンスを繰り返して形成される。レジストは、有機溶媒，ポリマー，モノマー，開始剤，架橋剤，界面活性剤，顔料等で構成される。ベースとなるポリマー及びモノマーには、アクリル酸，メタアクリル酸，アクリル酸エステル系，メタアクリル酸エステル系，ポリアクリル系，ノボラック型フェノールエポキシ樹脂系，ノボラック型クレゾールエポキシ樹脂系，多官能ポリエステルアクリレート系，ポリイミド系，多官能ポリオールアクリレート系，ポリビニルアルコール系，多官能ウレタンアクリレート系、およびこれらの混合系が挙げられる。開始剤としては、感光性を有するケトン系，トリアジン系等が挙げられる。架橋剤としては、光重合性を有する多官能性アルコール，多官能性アクリレート，エポキシ基含有多官能性化合物等が挙げられる。顔料は、青，緑，赤、それぞれの色に対して選択する。例えば、青にはＰＢ１５：６＋ＰＶ２３、緑にはＰＧ３６＋ＰＹ１５０、赤にはＰＲ１７７＋ＰＹ８３などが知られている。
【００７１】
このレジストに、色素を添加してカラーフィルター層内にスペクトル吸収機能を付与する。本構成の長所は、緑のフィルター層、あるいは青のフィルター層、というように、独立した色の画素のみにスペクトル吸収機能を付与できることである。光の損失を防ぎ、効果的に漏れ光を吸収する点で好ましい。また、色素のみで固体薄膜とするよりも会合等の影響による吸収波長のブロード化を防ぐ効果も期待できる。
【００７２】
また、本手段が最も好ましいのは、図１５に示すような漏れ光の特性を示すカラーフィルターを用いる場合である。これは、緑のカラーフィルターにおいて、黒表示の際にどの波長に特異的な漏れ光を発生するかを示す図である。この例においては、４５０ｎｍに大きな漏れ光を発生することがわかる。この場合は、青の表示をする波長領域に不要光を発生することになるため、緑からの不要光のみを選択的に吸収する手段が好ましい。
【００７３】
実施形態４では、緑のレジストに色素ＮＫ３９８２を０.２重量％添加し、よく分散させ、通常の方法でカラーフィルターを形成した。これによって、黒表示の輝度は、0.79
ｃｄ／ｍ2を得ることができた。
【実施例５】
【００７４】
実施形態５は、実施形態２とほぼ同構成の液晶表示パネルと光源ユニットを用いている。相違点は、スペクトル吸収層を図１０に示すカラーフィルター層１５に形成したことである。
【００７５】
図１１を用いて説明する。ガラス基板１３上に、定法によりカラーフィルター３３を形成し、平坦化層あるいは保護層としても機能するオーバーコート層１８を形成する。実施形態５では、スペクトル吸収体４０を、平坦化層１８を形成する前にスペクトルを吸収させたい色の画素のみに形成する。この構造では、青，緑，赤の３つのフィルターのうち、緑のフィルターにのみ選択的にスペクトル吸収体を設置している。先に説明したように緑からの不要光のみ選択的に吸収する必要がある場合は、この構成は特に必要となる。また、緑、あるいは青、あるいは緑と青に形成することで黒表示における不要な漏れ光を効率よく吸収することができる。作成にあたっては、カラーフィルター形成と同様のレジストを用いて、色素を添加する。なお、実施形態５では、カラーフィルター層の上部に基板
１３側にスペクトル吸収層を形成したが、順番はこの逆でもよい。つまり３つのフィルターから選択したフィルターの上部又は下部にスペクトル吸収体を設置することとなる。ただし、散乱体となるカラーフィルター層を通過した後にスペクトル吸収層を形成する実施形態５は、散乱光を効率よく吸収でき、有利である。
【００７６】
なお、本実施例ではカラーフィルター層とスペクトル吸収体とは異なる層となっているが、このスペクトル吸収体を構成する吸収部材をカラーフィルター層自身に含有させても良い。また、図１１は、遮光部（ブラックマトリクス）や、電極群、及び配向膜等は省略している。実施形態５における黒表示の輝度は、０.７８ｃｄ／ｍ2を得ることができた。
【実施例６】
【００７７】
実施形態６は、実施形態２とほぼ同構成の液晶表示パネルと光源ユニットを用いている。相違点は、スペクトル吸収体４０をガラス基板１３の上面に形成したことである。
【００７８】
スペクトル吸収体４０は、たとえば以下の方法で作成できる。色素ＮＫ２０７１と平均分子量１５００のポリビニアルコールの１重量％水溶液とメタノールを０.０２５ ：１：１で混ぜ、ＵＶオゾン処理によって清浄かつ親水性表面とした基板１３上にスピンナー
（３５０rpmで約３秒、１５００rpmで２５秒）で塗布する。その基板をホットプレート上で１５０℃３分乾燥させることで、厚さ約０.３μｍ の色素含有ＰＶＡ膜が塗布されたスペクトル吸収体４０ができる。なお、本方法はスペクトル吸収体作成手段の一例であり、用いる材料，プロセス等は本実施例の方法に限定されない。例えば、実施形態１のようにスペクトル吸収体を形成して配置してもよいし、フィルム上に形成して、基板１３上に貼り付してもよい。なお、液晶表示パネル表面にスペクトル吸収体を配置するので、特に、使用時の擦過による傷や剥離，清掃時の薬品等による汚染等からスペクトル吸収体を保護するために、通常偏光板表面に施されているような保護層、あるいは、透明なアクリル板を配置する等の構成としてもよい。
【００７９】
実施形態６の黒表示の輝度は、０.８４ｃｄ／ｍ2であった。
【実施例７】
【００８０】
実施形態７の液晶表示装置の断面構造の模式図を図１２に示す。液晶表示パネル，光源ユニットは実施形態２とほぼ同構成である。用いる液晶組成物の屈折率異方性を0.073 、液晶層の厚みをほぼ４.２μｍとした。
【００８１】
実施形態７では、二色性スペクトル吸収層４１を偏光板１１の上面に配置する。また、二色性スペクトル吸収層４１の波長吸収は、二色性を示すことを特徴としている。二色性の吸収特性は、図２に示すように、黒表示においては実線１０６、白表示においては実線１０７である。二色性スペクトル吸収層は、偏光板を作成するプロセスと同様の方法を用いて作成できる。例えば、延伸して一軸性を付与したＰＶＡ樹脂層に二色性色素ＬＳＹ−１２０を含浸させ、その後、保護層と貼合する。延伸した軸を、偏光板１１の吸収軸と直交させることで、黒表示においては、液晶表示パネルを透過する際に部分的に偏光が解消されて出射される漏れ光を吸収し、液晶が電界印加により初期の配向方向を変化させることによって透過してくる光の吸収は抑制するという二色性スペクトル吸収層を形成できる。従って、黒においてのみ漏れ光を強く吸収することになるので、白などの明るい表示の輝度を低下させることを防ぎ、コントラスト向上に大変効果的である。この効果を比較例III と比較して明らかにする。
【００８２】
比較例III として、実施形態７からスペクトル吸収層を形成しない液晶表示装置を作成した。比較例III の黒表示の輝度は１.３ｃｄ／ｍ2である。比較例III の黒表示における透過スペクトルを図１３の実線１１８、白表示の透過スペクトルを図１３の実線１１９で示す。比較例III の黒表示では、４３５ｎｍから４９０ｎｍの範囲に渡って、特異的に透過光強度が高くなる。そのため、黒表示の輝度は高くなり、また、青みを帯びた黒になるという課題も有する。これは、カラーフィルター起因の漏れ光だけでなく、例えば偏光板の偏光度が短波長領域で低くなっていることや、液晶層の散乱によって偏光が解消される光の強度が短波長側で高いことが原因としてあげられる。用いる偏光板の偏光度特性によっても影響を受けるし、液晶の散乱強度が強くなれば顕著になる。
【００８３】
このような広範囲に渡って特異的に透過光強度が強く成ってしまう場合には、一律に光を吸収してしまうと、中間調や白表示の際に青の強度が弱くなるという弊害を生じる。実施形態７で用いた二色性スペクトル吸収層は、黒表示の漏れ光を効率よく吸収することができ効果的である。実施形態７の黒表示の分光特性を図１３の太実線１１６、白表示の分光特性を太実線１１７で示す。実施形態７の黒表示の輝度は０.７８ｃｄ／ｍ2、コントラスト比は比較例III に対して約５０％向上の効果を得ることができた。また、黒表示における著しい青色の変調も低減できた。このように、波長４００から５００ｎｍ、特に上記のように特異的に透過光強度が強くなる領域において、二色性を有する吸収部材を設けることにより、黒表示を向上することができる。
【００８４】
なお、本実施形態においては、二色性スペクトル吸収層を偏光板と同様のプロセスで作成したフィルムとして用いた。このフィルム表面に、使用時の擦過による傷や剥離，清掃時の薬品等による汚染等からスペクトル吸収体を保護するために、通常偏光板表面に施されているような保護層、あるいは、透明なアクリル板を配置する等の構成としてもよい。また、使用する二色性色素を、例えば自発的に配向するような液晶性のものを用いて、ロッドコーター等による塗布方式で作成する化合物を選択した場合には、偏光板上に直接形成する方法でもよい。二色性スペクトル吸収層は、出射側偏光子の外側に形成することが効果的である。
【実施例８】
【００８５】
実施形態８では、液晶表示パネルとして、垂直配向型液晶表示パネルを用いた。
【００８６】
垂直配向型液晶表示パネルは、一般に、電圧無印加時に液晶分子が基板面にほぼ垂直に配向し、電圧印加とともに液晶分子が基板面に対して傾く。いわゆるＶＡ方式と呼ばれるものである。ＶＡ方式には、視野角を拡大するために、基板上に突起状の構造物を設けて、液晶分子が傾く方向を一方向でなく複数の方向、一般的には２から４方向に倒れるようにし、複数の配向状態を共存させる構成、あるいは、電極をスリット状に形成し、液晶分子が傾く方向を制御し、複数の配向状態を共存させる構成等がある。
【００８７】
実施形態８に用いた構成を図１４を参照しながら説明する。なお、垂直配向型液晶表示パネルの構成は本実施例に限定されるものではない。なぜならば、液晶表示パネルを偏光光が透過する際に部分的に偏光が解消されて生じる黒表示の際の特異的な波長は、画素構成に影響されず共通する課題であり、したがって、それを解決する手段もまたいずれの構成においても有効だからである。
【００８８】
実施形態８の液晶表示パネルの背面に設けられる光源ユニットは、実施形態２と同様の構成である。
【００８９】
実施形態８では、偏光板１１の上面にスペクトル吸収体４０を配置した。スペクトル吸収体４０は、実施形態２に準ずる。
【００９０】
液晶表示パネルにおいては、透明な一対の基板１３，１４の間に複数の化合物を組成化した液晶層１０が挟まれている。一対の基板の外側には、偏光板１１，１２が配置されている。偏光板１１，１２と基板１３，１４の間には視野角補償，拡大を目的とした光学フィルムを配置する。
【００９１】
一方の基板１４のパネル内側の面上には、透明電極２９と電極２９上に誘電体で形成される線状構造物３２が形成されている。基板１３のパネル内側の面上には、透明電極２９と電極２９上に誘電体によって形成される線状構造物３１が形成されている。基板は垂直配向層（図示していない）を有し、液晶層１０は負の誘電異方率を有する。基板１３の電極２９と基板１４の電極２９の一方は共通電極で、他方はアクティブ素子（図示していない）とともに形成された画素電極である。線状構造物３２の一方側に位置する液晶分子
３０は、その配向方向が線状構造物３２の他方側に位置する液晶分子３０の配向方向とは逆になる。偏光板１１，１３は偏光軸が電圧印加時の液晶分子のダイレクタに対して４５度方向に配置される。なお、線状構造物３１，３２の代わりにスリット状電極という構成でもよい。
【００９２】
比較例IVして、上記構成の液晶表示装置から、スペクトル吸収体４０を省いた液晶表示装置を作成した。比較例IVの黒表示の輝度は０.９ｃｄ／ｍ2であり、実施形態８において黒表示の輝度は０.６９ｃｄ／ｍ2であり、効果を確認した。
【実施例９】
【００９３】
実施形態９は、実施形態７とほぼ同構成である液晶表示パネルと、二色性スペクトル吸収層からなる。相違点は、光源にＬＥＤを用いていることである。ＬＥＤは、三波長型蛍光管とは異なり、青，緑，赤それぞれ、非常に半値幅が狭い発光が可能であるという特徴を有する。例えば４９０ｎｍにおける発光を光源で抑制することが可能である。しかし、４３０から４９０ｎｍの広範囲な領域で漏れ光が発生する場合には、黒表示の特性は二色性スペクトル吸収層で改善することができる。二色性スペクトル吸収層を用いない構成と、用いる実施形態９とを比較すると、二色性スペクトル吸収層を用いない構成では、0.9
ｃｄ／ｍ2、実施形態９では、０.８１ｃｄ／ｍ2 であり、効果を確認した。なお、ＬＥＤ光源からなる光源ユニットは、液晶表示パネル直下に複数のＬＥＤを前面に並べる構成、あるいは、ライン状に配置しライトガイドで液晶表示パネル前面に光を入射する構成がある。また、ＬＥＤとしては、青，緑，赤のＬＥＤを１つのＬＥＤとした白色ＬＥＤを用いる構成、青，緑，赤の独立したＬＥＤを用いる構成がある。また、独立したＬＥＤを用いる場合には、必ずしも１対１対１の構成とする必要はないし、独立した発光制御が可能であれば、液晶表示装置全体の表示を考えたときカラーマッチングをとりやすいという特徴がある。これら種々の構成において、実施形態９で用いた二色性スペクトル吸収層は黒表示の表示性能を向上することができる。
【００９４】
以上のように、液晶表示パネルにおいて、黒表示の際の特異的な波長ピークを有する漏れ光に着目し、この波長領域を選択的に吸収するスペクトル吸収体を備えることで、黒表示の輝度を低減し、コントラスト向上を可能とする液晶表示装置を提案する。スペクトル吸収体は、上記実施形態の他にも、例えば樹脂基板を用いることができれば、基板内にスペクトル吸収化合物を添加したり、配向膜内に添加したり、所定の波長を吸収する官能基を配向膜の高分子構造に置換したり、カラーフィルター層のオーバーコート層に添加したり等々、液晶表示装置内のいずれかの構成部材に存在させることで効果が得られるものである。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
液晶表示装置全般。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の原理的構成を示す例。
【図２】本発明の原理的構成を示す例。
【図３】本発明における液晶表示装置断面の一例を示す模式図。
【図４】本発明における液晶表示パネル断面の一例を示す模式図。
【図５】横電界方式液晶表示パネルにおいて液晶分子長軸の配向方向と偏光板の偏光透過軸とがおのおのなす角を示す図。
【図６】本発明における液晶表示装置（モジュール）の構成の一例を示す斜視図。
【図７】本発明が解決する課題を示す図。
【図８】本発明の効果を示す一例。
【図９】本発明における液晶表示装置断面の一例を示す模式図。
【図１０】本発明における液晶表示パネル断面の一例を示す模式図。
【図１１】本発明における一実施形態を示す模式図。
【図１２】本発明における液晶表示装置断面の一例を示す模式図。
【図１３】本発明の効果を示す一例。
【図１４】本発明における液晶表示パネル断面の一例を示す模式図。
【図１５】緑のカラーフィルターにおいて、黒表示の際に偏光を解消させ、漏れ光を発生する分光特性を示す図。
【符号の説明】
【００９７】
１…光源、２…ライトカバー、３…ライトガイド、４…拡散板、５…反射板、６…光源格納ユニット、１０…液晶層、１１，１２…偏光板、１３，１４…基板、１５…カラーフィルター層、１６…配向制御層、１７…遮光部、１８…オーバーコート層、１９，２０…光学位相差フィルム、２１…絶縁膜、２２…共通電極、２３…画素電極、２４…映像信号電極、２５…走査電極（ゲート配線電極）、２６…アクティブ素子及び映像信号電極、
２７…有機保護膜、２８…保護膜、２９…電極、３０…液晶分子、３１，３２…線状構造物、３３…カラーフィルター、４０…スペクトル吸収体、４１…二色性スペクトル吸収層、６１…シールドケース、６２…液晶表示窓、６３…下側ケース、６４…インバータ回路基板、７０…液晶表示パネル、９１…液晶分子長軸の配向方向、９２…偏光透過軸方向、９３…電界方向、１０１，１０４…ノーマリブラック型液晶表示パネルにおける黒表示の分光特性、１０２，１０５…ノーマリブラック型液晶表示パネルにおける白表示の分光特性、１０３…本発明におけるスペクトル吸収体の分光特性、１０６…本発明における二色性スペクトル吸収体が黒表示の際に示す分光特性、１０７…本発明における二色性スペクトル吸収体が白表示の際に示す分光特性、１０８…カラーフィルター層の緑表示部の透過率、１０９…カラーフィルター層の青表示部の透過率、１１０…カラーフィルター層の赤表示部の透過率、１１１…カラーフィルター層の緑表示部における黒表示時の漏れ光を示す分光特性、１１２…カラーフィルター層の素表示部における黒表示時の漏れ光を示す分光特性、１１３…カラーフィルター層の赤表示部における黒表示時の漏れ光を示す分光特性、１１４…比較例Ｉの黒表示の分光特性、１１５…実施形態１の黒表示の分光特性、
１１６…実施形態７の黒表示の分光特性、１１７…実施形態７の白表示の分光特性、118…比較例IIIの黒表示の分光特性、１１９…比較例IIIの白表示の分光特性。
【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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