(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光入射側の第一の偏光板を備えた第一基板ともう一方の第二の偏光板を備えた第二基板間に液晶分子が挟持され、前記第一の基板又は前記第二基板の少なくともいずれか一方の基板の前記液晶層に近い側に、前記液晶層に電界を印加するマトリクス駆動の電極群が設けられ、前記第一基板，第二基板のいずれか一方に３原色表示のためのカラーフィルタが備えられ、背面照明装置を有する液晶表示装置であって、
前記第一基板と前記背面照明装置間に反射型偏光板が配置され、前記反射型偏光板の分光反射率Ｒ（反射軸と平行の直線偏光を垂直入射させた際の分光反射率）が最大値を示す波長をλ０［ｎｍ］、とすると、λ０−５０［ｎｍ］からλ０＋５０［ｎｍ］まで分光反射率を波長λ［ｎｍ］で積分した値
0004602878.tif 000006
、前記分光反射率を波長４００ｎｍから７００ｎｍまで波長で積分した値
0004602878.tif 000007
について、Ｒ１／Ｒ２＞０.４であり、前記第一の偏光板吸収軸と前記反射型偏光板反射軸は略平行（小さい方のなす角度が０°〜１０°）であり、
前記反射型偏光板の分光反射率が最大値を示す波長λ０について、４５０ｎｍ≦λ０≦５００ｎｍであって、
前記背面照明装置は光源として、蛍光管が使用されることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
光入射側の第一の偏光板を備えた第一基板ともう一方の第二の偏光板を備えた第二基板間に液晶分子が挟持され、前記第一の基板又は前記第二基板の少なくともいずれか一方の基板の前記液晶層に近い側に、前記液晶層に電界を印加するマトリクス駆動の電極群が設けられ、前記第一基板，第二基板のいずれか一方に３原色表示のためのカラーフィルタが備えられ、背面照明装置を有する液晶表示装置であって、
前記第一基板と前記背面照明装置間に反射型偏光板が配置され、前記反射型偏光板の分光反射率Ｒ（反射軸と平行の直線偏光を垂直入射させた際の分光反射率）が最大値を示す波長をλ０［ｎｍ］、反射率最大値をＲ０とすると、波長７００ｎｍ以下で、Ｒ＝Ｒ０／２となる波長が少なくとも２つ存在し、この内λ０より大きくλ０との差が最小である波長をλ１［ｎｍ］、λ０より小さくλ０との差が最小である波長をλ２［ｎｍ］とすると、λ１−λ２＜１００ｎｍであり、前記第一の偏光板吸収軸と前記反射型偏光板反射軸は略平行（小さい方のなす角度が０°〜１０°）であり、
前記反射型偏光板の分光反射率が最大値を示す波長λ０について、４５０ｎｍ≦λ０≦５００ｎｍであって、
前記背面照明装置は光源として、蛍光管が使用される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において、前記第一の偏光板と前記第二の偏光板それぞれの吸収軸が略垂直（小さい方の成す角度が８８°〜９０°）で、前記液晶分子が前記基板に平行且つ、前記第一の偏光板の吸収軸に略垂直あるいは略平行（小さい方の成す角度が０°〜２°）方向に配向され、前記第一の基板に対して平行な方向に電界を印加することにより前記液晶分子が前記第一の基板に対して平行な面内で回転する液晶層と、前記第一基板又は前記第二基板のいずれか一方の基板の前記液晶層に近い側に、各画素に対向して一対の電極を有するマトリクス駆動の前記電極群が設けられ、前記液晶層の電圧無印加時のリタデーションが３００ｎｍ以上であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項において、２５４ｎｍの紫外光で励起した際、発光強度が波長６２０ｎｍ以上で最大となる蛍光体が、前記蛍光管に封入されることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項において、前記反射型偏光板は、屈折率異方性を有する薄膜（面内屈折率差が０.０５ 以上）と屈折率等方性薄膜を交互に積相することにより形成され、
前記屈折率異方性を有する薄膜の入射光波長５００ｎｍに対する２つの面内屈折率をｎｘＡ，ｎｙＡ、前記屈折率等方性薄膜の入射光波長５００ｎｍに対する屈折率をｎＢとすると、ｎｙＡ≒ｎＢであって、前記屈折率異方性を有する薄膜の厚さが５００／（４ｎｘＡ）より小さく、前記屈折率等方性薄膜の厚さが５００／（４ｎＢ）より小さいことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
光入射側の第一の偏光板を備えた第一基板ともう一方の第二の偏光板を備えた第二基板間に液晶分子が挟持され、前記第一の基板又は前記第二基板の少なくともいずれか一方の基板の前記液晶層に近い側に、前記液晶層に電界を印加するマトリクス駆動の電極群が設けられ、前記第一基板，第二基板のいずれか一方に３原色表示のためのカラーフィルタが備えられ、背面照明装置を有する液晶表示装置であって、
前記第一基板と前記背面照明装置間に反射型偏光板が配置され、前記反射型偏光板の分光反射率Ｒ（反射軸と平行の直線偏光を垂直入射させた際の分光反射率）が最大値を示す波長をλ０［ｎｍ］、とすると、λ０−５０［ｎｍ］からλ０＋５０［ｎｍ］まで分光反射率を波長λ［ｎｍ］で積分した値
0004602878.tif 000008
、前記分光反射率を波長４００ｎｍから７００ｎｍまで波長で積分した値
0004602878.tif 000009
について、Ｒ１／Ｒ２＞０.４ であり、前記第一の偏光板吸収軸と前記反射型偏光板反射軸は略平行（小さい方のなす角度が０°〜１０°）であり、
前記背面照明装置は光源として、蛍光管を使用し、２５４ｎｍの紫外光で励起した際、発光強度が波長６２０ｎｍ以上で最大となる蛍光体が、前記蛍光管に封入され、前記反射型偏光板の分光反射率が最大値を示す波長λ０について、６６０ｎｍ≧λ０＞６００ｎｍであることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
請求項６において、前記反射型偏光板は、屈折率異方性を有する薄膜（面内屈折率差が０.０５ 以上）と屈折率等方性薄膜を交互に積相することにより形成され、
前記屈折率異方性を有する薄膜の入射光波長６００ｎｍに対する２つの面内屈折率をｎｘＡ，ｎｙＡ、前記屈折率等方性薄膜の入射光波長６００ｎｍに対する屈折率をｎＢとすると、ｎｙＡ≒ｎＢであって、前記屈折率異方性を有する薄膜の厚さが６００／（４ｎｘＡ）より大きく、前記屈折率等方性薄膜の厚さが６００／（４ｎＢ）より大きいことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】
光入射側の第一の偏光板を備えた第一基板ともう一方の第二の偏光板を備えた第二基板間に液晶分子が挟持され、前記第一の基板又は前記第二基板の少なくともいずれか一方の基板の前記液晶層に近い側に、前記液晶層に電界を印加するマトリクス駆動の電極群が設けられ、前記第一基板，第二基板のいずれか一方に３原色表示のためのカラーフィルタが備えられ、背面照明装置を有する液晶表示装置であって、
前記第一基板と前記背面照明装置間に反射型偏光板が配置され、前記反射型偏光板の分光反射率Ｒ（反射軸と平行の直線偏光を垂直入射させた際の分光反射率）が最大値を示す波長をλ０［ｎｍ］、とすると、λ０−５０［ｎｍ］からλ０＋５０［ｎｍ］まで分光反射率を波長λ［ｎｍ］で積分した値
0004602878.tif 000010
、前記分光反射率を波長４００ｎｍから７００ｎｍまで波長で積分した値
0004602878.tif 000011
について、Ｒ１／Ｒ２＞０.４ であり、前記第一の偏光板吸収軸と前記反射型偏光板反射軸は略平行（小さい方のなす角度が０°〜１０°）であり、
前記背面照明装置は光源として３原色の発光ダイオード素子を用い、前記反射型偏光板の分光反射率が最大値を示す波長λ０について、５００ｎｍ＜λ０＜６００ｎｍであることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項９】
請求項８において、前記反射型偏光板は、屈折率異方性を有する薄膜（面内屈折率差が０.０５ 以上）と屈折率等方性薄膜を交互に積相することにより形成され、
前記屈折率異方性を有する薄膜の入射光波長５５０ｎｍに対する２つの面内屈折率をｎｘＡ，ｎｙＡ、前記屈折率等方性薄膜の入射光波長５５０ｎｍに対する屈折率をｎＢとすると、ｎｙＡ≒ｎＢであって、前記屈折率異方性を有する薄膜の厚さが５００／（４ｎｘＡ）より大きく６００／（４ｎｘＡ）より小さく、前記屈折率等方性薄膜の厚さが５００／（４ｎＢ）より大きく６００／（４ｎＢ）より小さいことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１０】
光入射側の第一の偏光板を備えた第一基板ともう一方の第二の偏光板を備えた第二基板間に液晶分子が挟持され、前記第一の基板又は前記第二基板の少なくともいずれか一方の基板の前記液晶層に近い側に、前記液晶層に電界を印加するマトリクス駆動の電極群が設けられ、前記第一基板，第二基板のいずれか一方に３原色表示のためのカラーフィルタが備えられ、背面照明装置を有する液晶表示装置であって、
前記第一基板と前記背面照明装置間に反射型偏光板が配置され、前記反射型偏光板の分光反射率Ｒ（反射軸と平行の直線偏光を垂直入射させた際の分光反射率）が最大値を示す波長をλ０［ｎｍ］、とすると、λ０−５０［ｎｍ］からλ０＋５０［ｎｍ］まで分光反射率を波長λ［ｎｍ］で積分した値
0004602878.tif 000012
、前記分光反射率を波長４００ｎｍから７００ｎｍまで波長で積分した値
0004602878.tif 000013
について、Ｒ１／Ｒ２＞０.４ であり、前記第一の偏光板吸収軸と前記反射型偏光板反射軸は略平行（小さい方のなす角度が０°〜１０°）であり、
前記背面照明装置は、光源として発光ダイオードの紫外〜青色光により蛍光体を励起することにより可視光を発光する素子を用い、前記反射型偏光板の分光反射率が最大値を示す波長λ０について、６２０ｎｍ≧λ０＞５５０ｎｍであることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１１】
請求項１０において、前記反射型偏光板は、屈折率異方性を有する薄膜（面内屈折率差が０.０５以上）と屈折率等方性薄膜を交互に積相することにより形成され、
前記屈折率異方性を有する薄膜の入射光波長５５０ｎｍに対する２つの面内屈折率をｎｘＡ，ｎｙＡ、前記屈折率等方性薄膜の入射光波長５５０ｎｍに対する屈折率をｎＢとすると、ｎｙＡ≒ｎＢであって、前記屈折率異方性を有する薄膜の厚さが５５０／（４ｎｘＡ）より大きく、前記屈折率等方性薄膜の厚さが５５０／（４ｎＢ）より大きいことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１２】
請求項２において、前記反射型偏光板の分光反射率Ｒが、波長５００ｎｍ以下で最大値を示す波長をλＢ［ｎｍ］、その反射率をＲＢ、波長６００ｎｍ以上で最大値を示す波長をλＤ［ｎｍ］、その反射率をＲＤとすると、波長５００ｎｍ以下でＲ＝ＲＢ／２となる波長が少なくとも２つ存在し、この内λＢより大きくλＢとの差が最小である波長をλＢ１［ｎｍ］，λＢより小さくλＢとの差が最小である波長をλＢ２［ｎｍ］とすると、λＢ１−λＢ２＜１００ｎｍであり、波長６００ｎｍ以上でＲ＝ＲＤ／２となる波長が少なくとも２つ存在し、この内λＤより大きくλＤとの差が最小である波長をλＤ１［ｎｍ］、λＤより小さくλＤとの差が最小である波長をλＤ２［ｎｍ］とすると、λＤ１−λＤ２＜１００ｎｍであることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１３】
光入射側の第一の偏光板を備えた第一基板ともう一方の第二の偏光板を備えた第二基板間に液晶分子が挟持され、前記第一の基板又は前記第二基板の少なくともいずれか一方の基板の前記液晶層に近い側に、前記液晶層に電界を印加するマトリクス駆動の電極群が設けられ、前記第一基板，第二基板のいずれか一方に３原色表示のためのカラーフィルタが備えられ、背面照明装置を有する液晶表示装置であって、
前記第一基板と前記背面照明装置間に反射型偏光板が配置され、前記反射型偏光板の分光反射率Ｒ（反射軸と平行の直線偏光を垂直入射させた際の分光反射率）が最大値を示す波長をλ０［ｎｍ］、反射率最大値をＲ０とすると、波長７００ｎｍ以下で、Ｒ＝Ｒ０／２となる波長が少なくとも２つ存在し、この内λ０より大きくλ０との差が最小である波長をλ１［ｎｍ］、λ０より小さくλ０との差が最小である波長をλ２［ｎｍ］とすると、λ１−λ２＜１００ｎｍであり、前記第一の偏光板吸収軸と前記反射型偏光板反射軸は略平行（小さい方のなす角度が０°〜１０°）であり、
前記背面照明装置は光源として、蛍光管を使用し、２５４ｎｍの紫外光で励起した際、発光強度が波長６２０ｎｍ以上で最大となる蛍光体が、前記蛍光管に封入され、前記反射型偏光板の分光反射率が最大値を示す波長λ０について、６６０ｎｍ≧λ０＞６００ｎｍであることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１４】
光入射側の第一の偏光板を備えた第一基板ともう一方の第二の偏光板を備えた第二基板間に液晶分子が挟持され、前記第一の基板又は前記第二基板の少なくともいずれか一方の基板の前記液晶層に近い側に、前記液晶層に電界を印加するマトリクス駆動の電極群が設けられ、前記第一基板，第二基板のいずれか一方に３原色表示のためのカラーフィルタが備えられ、背面照明装置を有する液晶表示装置であって、
前記第一基板と前記背面照明装置間に反射型偏光板が配置され、前記反射型偏光板の分光反射率Ｒ（反射軸と平行の直線偏光を垂直入射させた際の分光反射率）が最大値を示す波長をλ０［ｎｍ］、反射率最大値をＲ０とすると、波長７００ｎｍ以下で、Ｒ＝Ｒ０／２となる波長が少なくとも２つ存在し、この内λ０より大きくλ０との差が最小である波長をλ１［ｎｍ］、λ０より小さくλ０との差が最小である波長をλ２［ｎｍ］とすると、λ１−λ２＜１００ｎｍであり、前記第一の偏光板吸収軸と前記反射型偏光板反射軸は略平行（小さい方のなす角度が０°〜１０°）であり、
前記背面照明装置は光源として３原色の発光ダイオード素子を用い、前記反射型偏光板の分光反射率が最大値を示す波長λ０について、５００ｎｍ＜λ０＜６００ｎｍであることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１５】
光入射側の第一の偏光板を備えた第一基板ともう一方の第二の偏光板を備えた第二基板間に液晶分子が挟持され、前記第一の基板又は前記第二基板の少なくともいずれか一方の基板の前記液晶層に近い側に、前記液晶層に電界を印加するマトリクス駆動の電極群が設けられ、前記第一基板，第二基板のいずれか一方に３原色表示のためのカラーフィルタが備えられ、背面照明装置を有する液晶表示装置であって、
前記第一基板と前記背面照明装置間に反射型偏光板が配置され、前記反射型偏光板の分光反射率Ｒ（反射軸と平行の直線偏光を垂直入射させた際の分光反射率）が最大値を示す波長をλ０［ｎｍ］、反射率最大値をＲ０とすると、波長７００ｎｍ以下で、Ｒ＝Ｒ０／２となる波長が少なくとも２つ存在し、この内λ０より大きくλ０との差が最小である波長をλ１［ｎｍ］、λ０より小さくλ０との差が最小である波長をλ２［ｎｍ］とすると、λ１−λ２＜１００ｎｍであり、前記第一の偏光板吸収軸と前記反射型偏光板反射軸は略平行（小さい方のなす角度が０°〜１０°）であり、
前記背面照明装置は、光源として発光ダイオードの紫外〜青色光により蛍光体を励起することにより可視光を発光する素子を用い、前記反射型偏光板の分光反射率が最大値を示す波長λ０について、６２０ｎｍ≧λ０＞５５０ｎｍであることを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関するもので、特に電力輝度効率，表色範囲，コントラスト比を大幅改善するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の液晶表示装置に関する技術進歩は著しく、家庭用大型ＴＶ，パーソナルコンピュータ用モニタ，携帯情報端末等で既に広く実用化されている。用途拡大に伴い、画質向上，低消費電力化の必要性はさらに増している。
【０００３】
画質向上に関して要求されるのは、有効視角範囲拡大，コントラスト比向上，表色範囲拡大等がある。
【０００４】
例えば、有効視角範囲拡大に関して、広視角液晶表示モードの実用化が進んでいる。液晶に印加する電界の方向を基板に対して平行な方向にする方式（以下、横電界方式またはＩＰＳモード）として、１枚の基板上に設けた櫛歯電極を用いた方式が、特許文献１，特許文献２，特許文献３に提案されている。この方式により、液晶分子は主に基板に対して平行な面内で回転するので、斜めから見た場合の電界印加時と非印加時における複屈折率の度合の相違が小さく、視角が広いことが知られている。この他にも、電圧非印加時に液晶分子が基板に対し垂直配向となるＶＡモード(特許文献４)，ベンド配向を用いるＯＣＢモード（特許文献５）等がある。コントラスト比向上も、これら液晶表示モードに依るところが大きく、製造プロセスの大幅変更を必要とする。
【０００５】
表色範囲拡大については、照明装置の発光スペクトルやカラーフィルタの特性改善が行われている。現在、中〜大画面の液晶表示装置では、照明装置の光源として、蛍光ランプ（冷陰極管，熱陰極管等）が使用されるのが一般である。従って、液晶表示装置の表色範囲は、蛍光ランプに用いられる蛍光体の発光スペクトルで略決定される。近年、新規蛍光体を用いた高演色性蛍光ランプが開発され（特許文献６）、液晶表示装置の照明装置に一部適用されている。別の施策として、発光ダイオードを照明装置に適用する方法もある
（特許文献７）。一般に、発光ダイオードの発光スペクトルは、蛍光体発光スペクトルに比べ狭く、高演色性の照明装置が実現可能となる。しかし、これらの手段は何れも液晶表示装置の消費電力を上昇させてしまう。また、製造プロセスの大幅変更を必要とする。
【０００６】
一方、低消費電力化に関しては、液晶表示部の透過率向上，照明装置の効率向上が重要である。
【０００７】
照明装置の効率向上について、光源からの光を表示装置正面に集光するプリズム（特許文献８），反射型偏光板（特許文献９）等が実用化されている。
【０００８】
特許文献９で提示される反射型偏光板の一例を図２に示す。同図において、３０−Ａは、面（ｘｙ面）内において屈折率異方性を有する薄膜であり、ｘ方向の屈折率ｎｘＡ、ｙ方向の屈折率ｎｙＡについて、ｎｘＡ＞ｎｙＡである。一方、３０−Ｂは、屈折率等方性の薄膜であり、ｘ方向の屈折率ｎｘＢ、ｙ方向の屈折率ｎｙＢについて、ｎｘＢ＝ｎｙＢである。さらに、ｎｙＡ＝ｎｙＢの関係が満たされ、２つの薄膜が積層されている。この薄膜に垂直（ｚ方向）に、ｘ方向の直線偏光が入射した場合、３０−Ａと３０−Ｂの界面で反射が生じる。一方、ｙ方向の直線偏光が入射した場合、屈折率が異なる界面が存在しなくなり、光は全て透過する。これにより、反射型偏光板が実現される。以後、反射型偏光板において、反射率大の軸（図２の場合、ｘ方向）を反射軸、反射率小の方向（図２の場合、ｙ方向）を透過軸と表現する。また、反射型偏光板の反射率とは、反射軸と偏光方向が平行な直線偏光が垂直入射した際の反射率を指すこととする。
【０００９】
図３のように、薄膜の積層数を増加させることで、ある直線偏光に対する反射率を大きくすることが可能である。つまり、透過光の偏光度を大きくできる。
【００１０】
反射型偏光板の実現手段はこれに限らず、特許文献１０で提示されるワイヤグリッドを用いる手段、特許文献１１で提示されるコレステリック液晶を用いる手段等がある。
【００１１】
図４のように反射型偏光板３０を、照明装置５０と液晶表示部１０間に配置することで、液晶表示装置の効率向上，低消費電力化が可能である。同図において、反射型偏光板
３０の反射軸は、第一の偏光板１２の吸収軸と略平行である。反射型偏光板３０が配置されない場合、照明装置５０から無偏光が偏光板１２に入射し、約半分の光が吸収される。しかし、反射型偏光板３０が配置された場合、本来偏光板１２で吸収される偏光成分は反射され、照明装置５０へ戻る。この光が、再度反射型偏光板３０へ入射するまでに、一部は反射型偏光板を透過できる偏光となり、反射型偏光板３０および偏光板１２を透過し、これ以外の光は、再度反射型偏光板３０で反射される。この過程が繰り返され、反射型偏光板３０が配置されない場合に比べて、より多くの光が偏光板１２を透過する。
【００１２】
【特許文献１】特公昭６３−２１９０７号公報
【特許文献２】特開平９−８０４２４号公報
【特許文献３】特開２００１−０５６４７６号公報
【特許文献４】特開平１１−２４２２２５号公報
【特許文献５】特開平０７−０８４２５４号公報
【特許文献６】特開２００４−１０１７０５号公報
【特許文献７】特開２００４−２９１４１号公報
【特許文献８】特開平９−７３００４号公報
【特許文献９】特表平９−５０６８３７号公報
【特許文献１０】特開平２−３０８１０６号公報
【特許文献１１】特開２００３−２２７９３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
解決しようとする問題点は、表色範囲拡大，コントラスト比向上，低消費電力化を簡便な手段で、同時に実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の液晶表示装置は、光入射側の第一の偏光板を備えた第一基板ともう一方の第二の偏光板を備えた第二基板間に液晶分子が挟持され、前記第一の基板又は前記第二基板の少なくともいずれか一方の基板の前記液晶層に近い側に、前記液晶層に電界を印加するマトリクス駆動の電極群が設けられ、前記第一基板，第二基板のいずれか一方に３原色表示のためのカラーフィルタが備えられ、背面照明装置を有する液晶表示装置であって、
前記第一基板と前記背面照明装置間に反射型偏光板が配置され、前記反射型偏光板の分光反射率Ｒ（反射軸と平行の直線偏光を垂直入射させた際の分光反射率）が最大値を示す波長をλ０［ｎｍ］、とすると、λ０−５０［ｎｍ］からλ０＋５０［ｎｍ］まで分光反射率を波長λ［ｎｍ］で積分した値
0004602878.tif 000002
、前記分光反射率を波長４００ｎｍから７００ｎｍまで波長で積分した値
0004602878.tif 000003
について、Ｒ１／Ｒ２＞０.４ であり、前記第一の偏光板吸収軸と前記反射型偏光板反射軸は略平行（小さい方のなす角度が０°〜１０°）であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の液晶表示装置は、照明装置，反射型偏光板，偏光板，液晶層による構成、および照明装置の光源，反射型偏光板の反射スペクトル，液晶表示部の透過スペクトルを規定することにより、電力輝度効率，表色範囲，コントラスト比を同時に大幅改善するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の内容を具体的に説明する。
【００１７】
液晶ＴＶが台頭するなか、性能として次の項目を同時に満たすことが求められている。
・白表示時の高色温度（６０００Ｋ以上）
・白表示時の高輝度
・高コントラスト比
・広表色範囲
・低消費電力
しかし、従来から知られている手法を組み合わせるだけでは、これらを同時に満たすことは不可能である。
【００１８】
例えば、白表示時の色温度を高くするためには、照明装置の色温度を高くする必要がある。蛍光ランプの場合、青色蛍光体の混合比を増加させることになるが、青色蛍光体は通常用いられる赤色、緑色蛍光体と比較して発光効率が最も低く、消費電力が上昇してしまう。また、蛍光体の混合比率を変えても表色範囲は大きく変わらない。図５は、蛍光体混合比を変化させて、液晶表示装置の白表示時の色温度を変化させた場合の、色温度と照明装置輝度の相関（消費電力一定）例を示したものである。用いた液晶表示装置の液晶表示モードはＩＰＳモードであり、照明装置の光源として冷陰極管を用いた一般的な構成である。同図により、照明装置を高色温度とすると、効率が低下することが理解できる。
【００１９】
別の手段として、液晶表示部の青色透過率を上昇させることが考えられるが、特にIPSモードやＶＡモードのように、液晶層の複屈折性で白表示を実現する液晶表示モードにおいては、青色の分光透過率を上昇させると視感度透過率が低下する。つまり、白表示時の輝度が低下してしまう。図６はＩＰＳモードにおいて、液晶層のリタデーションΔｎｄ
（Δｎは液晶層の屈折率異方性、ｄは液晶層厚）と、液晶表示部の分光透過率の相関例を示したものである。液晶層のリタデーションが小さいと、青色の分光透過率は大きくなるが、緑〜赤色の分光透過率が低下することが分かる。一方、黒表示はＩＰＳモードやＶＡモードの場合、液晶層のリタデーションには依らない。よって、コントラスト比は、殆ど白表示時の視感度透過率で決定される。これを示したのが、図７である。液晶層のリタデーションを小さくして、白表示を高色温度とすると、コントラスト比が低下してしまうことが理解できる。
【００２０】
表色範囲を拡大するには、照明装置の演色性を向上させることが必要である。通常の蛍光ランプの場合、赤色蛍光体としてＹ2Ｏ3：Ｅｕ、緑色蛍光体としてＬａＰＯ4 ：Ｔｂ，Ｃｅ、青色蛍光体としてＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕが使用されるが、照明装置の演色性を向上させ、液晶表示装置の表色範囲を拡大させるためには、これらと異なる蛍光材料が必要となる。しかし、我々の検討によると、現状、蛍光材料で蛍光ランプの演色性を向上させると、電力輝度効率が大幅に低下する。例えば、赤色純度を向上させる蛍光材料は数種存在する。標準で使用されている赤色蛍光材料Ｙ2Ｏ3：Ｅｕが、波長６１０ｎｍにおいて、発光ピークを有するのに対し、例えば、ＭｇＯ・ＭｇＦ2・ＧｅＯ2：Ｍｎを用いた場合、６６０ｎｍに発光ピークが生じる。２種の蛍光体を２５４ｎｍの紫外線で励起した際の発光スペクトルを図８に示す。同図から分かるように、ＭｇＯ・ＭｇＦ2・ＧｅＯ2：Ｍｎは、Ｙ2Ｏ3：Ｅｕに対して発光効率が低い。また、視感度補正を行い輝度に変換すると、さらに低下する。従って、蛍光ランプで表色範囲を拡大する場合、液晶表示装置の消費電力が上昇、あるいは白表示時の輝度が低下してしまう。
【００２１】
本発明の液晶表示装置構成を図１右に示す。図１左は、比較対象として示したもので、一般的液晶表示装置である。図１左において、１２は光入射側に配置される第一の偏光板、１６は第一基板であり、液晶層１５−１に電界を印加するためのマトリクス電極群１７を含む。電極構造および液晶層１５−１は、特許文献３のＩＰＳモードと同様である。
１４は第二基板であり、１１は光出射側の第二の偏光板である。液晶表示部１０−１は、これらにより構成される。背面照明装置５０−１は、背面反射板および背面フレーム類
５２，冷陰極管５１−１，拡散板や集光シート等の光学シート群５３からなる。図１右に示される本発明の液晶表示装置は、冷陰極管５１−２に封入される蛍光体材料および比率が、５１−１と異なり、発光スペクトルも異なる。液晶層１５−２のリタデーションは、
１５−１より大きい。また、背面照明装置５０−２と液晶表示部１０−２間に反射型偏光板３０が配置される。
【００２２】
ここで、反射型偏光板３０の分光反射率は、図９に示すように５００ｎｍ以下の青色領域で最大値を示す。このような反射型偏光板は、例えば図３の反射型偏光板構成において、屈折率異方性を有する薄膜３０−Ａの異常光屈折率を１.６ 、膜厚を７０ｎｍ、屈折率等方性である薄膜の屈折率を１.５ 、膜厚を７０ｎｍ程度とし、それぞれ２０層程度積層することで得られる。
【００２３】
図１０に示すのは、背面照明装置５０−１と５０−２の発光スペクトル比較である。同図において、（１）は背面照明装置５０−１の発光スペクトル、（２）は背面照明装置
５０−２の発光スペクトルである。 (２)は、(１) に対して青色蛍光体比率が低く、その分緑色蛍光体比率，赤色蛍光体比率が多い。また、赤色蛍光体として、Ｙ2Ｏ3：Ｅｕと
ＭｇＯ・ＭｇＦ2・ＧｅＯ2：Ｍｎを混合しており、（１）より長波長域の発光を有する。
【００２４】
液晶層１５−１のリタデーションは、３８０ｎｍであり、液晶層１５−２のリタデーションは、４００ｎｍである。液晶表示部の分光透過率は、図６に示した通りである。
【００２５】
図１左の液晶表示装置は、白表示時の輝度は５１０cd／ｍ2 、白表示時の色温度は
１００００Ｋ、赤色表示時の色度は、ｘ＝０.６５３，ｙ＝０.３２６、青色表示時の色度は、ｘ＝０.１４３，ｙ＝０.０７８４、コントラスト比は８３０であった。これに対し、本発明を適用した図１右の液晶表示装置は、白表示時の輝度は５２０cd／ｍ2 、白表示時の色温度は１０２００Ｋ、赤色表示時の色度は、ｘ＝０.６６１，ｙ＝０.３１１、青色表示時の色度は、ｘ＝０.１３６，ｙ＝０.０８０１、コントラスト比は８７０であった。本発明により、要求される全性能が同時に向上していることが理解できる。
【００２６】
以下、本発明の原理について述べる。まず、図９のような青色、特に短波長域に分光反射率ピークを有する反射型偏光板を液晶表示装置に適用すると、適用前と比較して第一の偏光板を透過する短波長光が大幅に増加する。よって、液晶表示装置の青色純度向上が可能となる。特に、図１１に示すように、カラー表示に用いられるカラーフィルタの分光透過率は、波長５００ｎｍ近傍の青色と緑色で重なる領域があるため、緑色カラーフィルタの短波長側の透過端である４７０〜４８０ｎｍ以下の短波長のみを反射する反射型偏光板を適用すれば、青色純度向上効果を十分に得ることができる。
【００２７】
さらに、照明装置の青色光利用効率が実質向上するため、蛍光ランプに封入する青色蛍光体材料の混合比率を大幅に減じることが可能となる。この分だけ、緑色，赤色蛍光体材料をさらに封入することが可能となる。前述したように、青色蛍光体材料は、最も発光効率が低いため、この時点で蛍光ランプの電力輝度効率は大幅上昇することになる。また、液晶表示装置の赤色純度向上のために、長波長域に発光ピークを有する赤色蛍光体も消費電力上昇の副作用なく利用できる。
【００２８】
さらに、液晶表示部の分光透過率を短波長域低下，長波長域上昇としても白表示時に高色温度を実現できる。これは、前述したように、白表示時における液晶層の実効的リタデーションを増加することで可能である。結果として白表示時の輝度および、コントラスト比が向上する。今の場合、液晶表示部は、特許文献３のＩＰＳモードと同様であり、コントラスト比は図７に示した特性に略従う。
【００２９】
以上、述べたことから理解できるように、本発明は、白表示時の高色温度，白表示時の高輝度，高コントラスト比，広表色範囲，低消費電力といった、液晶表示装置に要求される性能間のトレードオフを解消するものである。ここで述べた実施例のように、本発明により全性能を同時に向上させることも可能であり、高輝度化あるいは低消費電力化を大幅向上させ、他性能は維持する方針をとってもよい。この性能向上の配分比率は、反射型偏光板の分光反射率，背面照明装置の発光スペクトル（蛍光ランプの場合、蛍光体材料および、その混合比率），液晶層の白表示時における実効リタデーションにより変更可能である。
【００３０】
また、本発明では反射型偏光板の分光反射率は、使用される光源の長所，短所に応じて決定されるが、我々の検討によると、本発明の効果を十分得るためには、反射型偏光板の分光反射率Ｒが最大値を示す波長をλ０［ｎｍ］としたとき、λ０−５０［ｎｍ］から
λ０＋５０［ｎｍ］まで分光反射率を波長λ［ｎｍ］で積分した値
0004602878.tif 000004
、分光反射率を波長４００ｎｍから７００ｎｍまで波長で積分した値
0004602878.tif 000005
について、Ｒ１／Ｒ２＞０．４であり、光入射側の第一の偏光板吸収軸と反射型偏光板反射軸が略平行（小さい方のなす角度が０°〜１０°）であればよい。あるいは、反射型偏光板の分光反射率最大値をＲ０としたとき、波長７００ｎｍ以下で、Ｒ＝Ｒ０／２となる波長が少なくとも２つ存在し、この内λ０より大きくλ０との差が最小である波長をλ１［ｎｍ］、λ０より小さくλ０との差が最小である波長をλ２［ｎｍ］とすると、λ１−λ２＜１００ｎｍであればよい。
【００３１】
また、本実施例では、蛍光ランプの蛍光体として赤色純度を向上させるＭｇＯ・ＭgＦ2・ＧｅＯ2：Ｍｎ を用いたが、緑色純度を向上させるＢａＭｇＡｌ00Ｏ17：Ｍｎ，Ｅｕや青色純度を向上させる (Ｓｒ，Ｃａ)x(ＰＯ4)yＣｌz ：Ｅｕを用い、反射型偏光板の分光反射率を適切に設定することで、緑色純度向上効果やさらなる青色純度向上効果を消費電力上昇を抑制しながら実現可能である。
【００３２】
以下に具体的な実施例を示して、本願発明の内容をさらに詳細に説明する。以下の実施例は本願発明の内容の具体例を示すものであり、本願発明がこれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００３３】
本実施例の構造を図１右に示す。図１左は、比較対象として示したもので、一般的液晶表示装置である。反射型偏光板３０の分光反射率は図１２のように、波長４５０ｎｍ前後で反射率最大値を示す。このような反射型偏光板は、例えば図３の反射型偏光板構成において、屈折率異方性を有する薄膜３０−Ａの異常光屈折率を１.６ 、膜厚を７０ｎｍ、屈折率等方性である薄膜の屈折率を１.５ 、膜厚を７０ｎｍ程度とし、それぞれ２０層程度積層することで得られる。図１３は、背面照明装置の発光スペクトル比較であり、（１）は従来背面照明装置５０−１、（２）は本発明における背面照明装置５０−２の発光スペクトルである。同図から分かる通り、本発明の照明装置では、反射型偏光板により青色光の利用効率が大幅に向上するため、蛍光ランプ５１−２に封入される蛍光体の青色蛍光体混合比率を低くすることが可能となり、その分緑色，赤色蛍光体を増加できる。この結果、白表示時の色温度は、従来の液晶表示装置と同等ながら、白表示時の輝度を向上させることが可能となる。あるいは、白表示時の輝度を同等とし、消費電力を大幅に低減できる。本実施例では、液晶層１５−１および１５−２は、特許文献３のＩＰＳモードであり、リタデーションを３８０ｎｍとした。結果、白表示時の色温度，消費電力は略同等で、図１右の本発明による液晶表示装置は、白表示時の輝度が略１.３ 倍となり大幅向上効果が得られた。
【実施例２】
【００３４】
本実施例の構造を図１右に示す。図１左は、比較対象として示したもので、一般的液晶表示装置である。反射型偏光板３０の分光反射率は図１２のように、波長４５０ｎｍ前後で反射率最大値を示す。図１４は、背面照明装置の発光スペクトル比較であり、（１）は従来背面照明装置５０−１、（２）は本発明における背面照明装置５０−２の発光スペクトルである。また、液晶層１５−１および１５−２は、特許文献３のＩＰＳモードであり、液晶層１５−１のリタデーションは３５０ｎｍ、液晶層１５−２のリタデーションは
４４０ｎｍである。結果、本発明による液晶表示装置は、白表示時の色温度，消費電力は略同等で、コントラスト比は１０％向上、白表示時の輝度も１０％向上した。
【実施例３】
【００３５】
本実施例の構造を図１右に示す。図１左は、比較対象として示したもので、一般的液晶表示装置である。反射型偏光板３０の分光反射率は図１５のように、波長６６０ｎｍ前後で反射率最大値を示す。このような反射型偏光板は、例えば図３の反射型偏光板構成において、屈折率異方性を有する薄膜３０−Ａの異常光屈折率を１.６ 、膜厚を１０５ｎｍ、屈折率等方性である薄膜の屈折率を１.５ 、膜厚を１０５ｎｍ程度とし、それぞれ２０層程度積層することで得られる。
【００３６】
図１６は、背面照明装置の発光スペクトル比較であり、(１)は従来背面照明装置５０−１、（２）は本発明における背面照明装置５０−２の発光スペクトルである。同図から分かるように、本実施例の冷陰極管５１−２は、赤色蛍光体として、Ｙ2Ｏ3：ＥｕとＭｇＯ・ＭｇＦ2・ＧｅＯ2：Ｍｎを混合しており、（１）より長波長域の発光を有する。また、液晶層１５−１および１５−２は、特許文献３のＩＰＳモードであり、リタデーションを３８０ｎｍとした。結果、本発明による液晶表示装置は、白表示時の色温度，消費電力は略同等で、赤色表示時の色度は、ｘ＝０.６５３，ｙ＝０.３２６からｘ＝０.６７０ ，ｙ＝０.２９５と大幅改善した。
【実施例４】
【００３７】
本実施例の構造を図１７右に示す。本実施例では、背面照明装置６０は、光源として発光ダイオード６１，背面反射板および背面フレーム類６２，拡散板や集光シート等の光学シート群６３からなる。ここで、発光ダイオード６１は、赤，青，緑色の３原色を独立に発光できる。また、背面照明装置６０と液晶表示部１０間に、反射型偏光板３０が配置される。図１７左は、比較対象として示したもので、３原色を独立発光可能な発光ダイオードを用いた同様の一般的背面照明装置を用いた液晶表示装置である。背面照明装置の発光スペクトルは、赤，青，緑色それぞれの発光ダイオードで、図１８に示す通りである。本実施例のように、発光ダイオードを照明装置として用いた場合、蛍光ランプを用いた場合と比較して表色範囲は十分広い。白表示時の色温度も赤，青，緑色それぞれの発光ダイオードへ投入する電力を制御することで調整可能である。しかし、光源として蛍光ランプを用いた場合に比べて、消費電力が高くなる。特に消費電力に影響するのは、緑色の発光ダイオードである。一般に、青および緑色の発光ダイオードにはＧａＮ系半導体が使用され、赤色の発光ダイオードとしては、ＧａＡｓやＧａＰ系半導体が使用される。この中で、緑色のＧａＮ系半導体を用いた発光ダイオードが最も光電変換効率が低い。よって、本実施例では反射型偏光板３０の分光反射率は図１９のように、波長５２０ｎｍ前後で反射率最大値を示す。結果、図１７右に示す本実施例の液晶表示装置では、消費電力は略同等で、白表示時の輝度は略１.３倍と大幅向上した。
【実施例５】
【００３８】
本実施例の構造を図２０右に示す。本実施例では、背面照明装置７０は、光源として発光ダイオード７１，側面にある光源からの光を表示装置正面へ均一に照射させるための導光体７４，背面反射板および背面フレーム類７２，拡散板や集光シート等の光学シート群７３からなる。ここで、発光ダイオード７１は、紫外〜青色光により蛍光体を励起し、青色〜赤色光を発光させる白色発光ダイオードである。背面照明装置の発光スペクトルは、図２１に示す通りである。背面照明装置７０と液晶表示部１０間に、反射型偏光板３０が配置され、その分光反射率は、図２２に示す通りである。図２０左は、比較対象として示したもので、同様の白色発光ダイオードを用いた一般的背面照明装置を用いた液晶表示装置である。本実施例に使用される白色発光ダイオードは、光電変換効率は冷陰極管と略同等であるが、演色性が悪く、液晶表示装置の光源として使用した場合、表示装置の電力輝度効率を低下させずに、表色範囲を広くすることが困難である。特に、図２１から理解できるように、一般的白色発光ダイオードは、赤色の演色性が悪い。そこで、本実施例では波長６２０ｎｍ前後に反射率最大値を有する反射型偏光板を適用する。これにより、赤色の演色性を向上させ、かつ、液晶表示装置の輝度を向上させることが可能となる。図２０左の液晶表示装置では、赤色表示時の色度は、ｘ＝０.６４５，ｙ＝０.３３６であったが、本発明を適用した図２０右の液晶表示装置では、赤色表示時の色度は、ｘ＝０.６５３，ｙ＝０.３３０ となった。また、白表示時の輝度は、略３％向上した。紫外〜青色光により蛍光体を励起する白色発光ダイオードは、本実施例で使用した以外にも多くあるが、本実施例と同様に演色性と発光効率の両立を図るのが課題である。よって、例えば、緑色の演色性が不足する場合は、図１９に示したような分光反射率特性を有する反射型偏光板を適用すればよい。
【実施例６】
【００３９】
本実施例の構造を図１右に示す。図１左は、比較対象として示したもので、一般的液晶表示装置である。反射型偏光板３０の分光反射率は図２３のように、波長４５０ｎｍ前後および波長６５０ｎｍ前後で反射率最大値を示す。このような反射型偏光板は、例えば図３の反射型偏光板構成を２種類形成し、これらを積相することで得られる。例えば、屈折率異方性を有する薄膜３０−Ａの異常光屈折率を１.６ 、膜厚を７０ｎｍ、屈折率等方性である薄膜の屈折率を１.５ 、膜厚を７０ｎｍ程度とし、それぞれ２０層程度積層した反射型偏光板と、屈折率異方性を有する薄膜３０−Ａの異常光屈折率を１.６ 、膜厚を105ｎｍ、屈折率等方性である薄膜の屈折率を１.５ 、膜厚を１０５ｎｍ程度とし、それぞれ２０層程度積層した反射型偏光板をさらに積層すればよい。結果、本実施例の液晶表示装置は、表色範囲は大幅向上し、白表示時の輝度も向上する。また、色純度を向上させる蛍光体を用いることで、表色範囲はさらに拡大する。本実施例では、光源として冷陰極管を用いたが、消費電力を維持したまま、簡便な手法により液晶表示装置の表色範囲を向上させる場合、光源によらず図２３のような反射型偏光板を用いればよい。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、液晶表示装置に関するもので、その画質，消費電力を同時に改善するものである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の液晶表示装置の一実施例を示した構成図である。
【図２】本発明の一実施例で使用される反射型偏光板の説明図である。
【図３】本発明の一実施例で使用される反射型偏光板の説明図である。
【図４】本発明の一実施例で使用される反射型偏光板の説明図である。
【図５】一般的蛍光ランプを用いた液晶表示装置における白表示時の色温度と照明装置輝度の相対関係を表した特性図である。
【図６】ＩＰＳモードを用いた一般的液晶表示装置における液晶層のリタデーションと分光透過率の相対関係を表した特性図である。
【図７】ＩＰＳモードを用いた一般的液晶表示装置における液晶層のリタデーションとコントラスト比の相対関係を表した特性図である。
【図８】蛍光ランプに使用される赤色蛍光体のスペクトル比較図である。
【図９】本発明の一実施例で使用される反射型偏光板の分光反射率である。
【図１０】本発明の一実施例で使用される背面照明装置の発光スペクトルである。
【図１１】一般的カラーフィルタの分光透過率である。
【図１２】本発明の一実施例で使用される反射型偏光板の分光反射率である。
【図１３】本発明の一実施例で使用される背面照明装置の発光スペクトルである。
【図１４】本発明の一実施例で使用される背面照明装置の発光スペクトルである。
【図１５】本発明の一実施例で使用される反射型偏光板の分光反射率である。
【図１６】本発明の一実施例で使用される背面照明装置の発光スペクトルである。
【図１７】本発明の液晶表示装置の一実施例を示した構成図である。
【図１８】本発明の一実施例で使用される背面照明装置の発光スペクトルである。
【図１９】本発明の一実施例で使用される反射型偏光板の分光反射率である。
【図２０】本発明の液晶表示装置の一実施例を示した構成図である。
【図２１】本発明の一実施例で使用される背面照明装置の発光スペクトルである。
【図２２】本発明の一実施例で使用される反射型偏光板の分光反射率である。
【図２３】本発明の一実施例で使用される反射型偏光板の分光反射率である。
【符号の説明】
【００４２】
１０…液晶表示部、１１…出射側偏光板、１２…入射側偏光板、１４…第二基板、
１５…液晶層、１６…第一基板、１７…電極群、３０…反射型偏光板、３０−Ａ…屈折率異方性薄膜、３０−Ｂ…屈折率等方性薄膜、５０…照明装置、５１…蛍光ランプ、５２，６２，７２…背面反射板および背面フレーム類、５３，６３，７３…光学シート群、６０，７０…背面照明装置、６１…発光ダイオード、７１…発光ダイオード、７４…導光体。
【図１】
0004602878.tif 000014
【図２】
0004602878.tif 000015
【図３】
0004602878.tif 000016
【図４】
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【図５】
0004602878.tif 000018
【図６】
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【図７】
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【図８】
0004602878.tif 000021
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
0004602878.tif 000024
【図１２】
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【図１３】
0004602878.tif 000026
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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