(57)【要約】【課題】白表示において、広角から観察した際の色相変化を効果的に抑制する。【解決手段】本発明に係る液晶表示装置は、所定の液晶層を有する液晶セルと、当該液晶セルを挟持する偏光板と、を有する液晶パネルと、液晶パネルの背面に配置され、液晶パネルに白色光を照射するバックライト光源と、バックライト光源と液晶セルとの間に設けられ、白色光から、液晶パネルの法線に対して斜行する方向に液晶パネルのみを透過した際に白色光が変化する色光に対応した波長帯域の光を反射する反射層と、を備える。【選択図】図２
2009251527.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の液晶層を有する液晶セルと、当該液晶セルを挟持する偏光板と、を有する液晶パネルと、
前記液晶パネルの背面に配置され、前記液晶パネルに白色光を照射するバックライト光源と、
前記バックライト光源と前記液晶セルとの間に設けられ、前記白色光から、前記液晶パネルの法線に対して斜行する方向に前記液晶パネルのみを透過した際に前記白色光が変化する色光に対応した波長帯域の光を反射する反射層と、
を備える、液晶表示装置。
【請求項２】
前記反射層は、コレステリック液晶により形成される、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記コレステリック液晶のらせん軸は、前記反射層内で一様となっていない、請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記反射層は、黄色〜赤色の色光に対応した波長帯域の光を反射する、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記反射層は、５６０ｎｍ〜７８０ｎｍの波長帯域の光を反射する、請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記反射層の層法線方向の透過率は、可視光領域において６０％以上である、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記反射層は、前記白色光の経路上に配設される光学フィルムである、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記反射層は、前記液晶セルと前記偏光板とを接着する粘着層として設けられる、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記反射層は、前記バックライト光源内に設けられる、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記反射層と前記液晶パネルとの間には、前記反射層を透過した光を散乱させる散乱部材が存在しない、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
液晶表示装置用の偏光板であって、
入射光の偏光を制御する偏光層と、
前記入射光の経路上に設けられ、当該入射光から、前記液晶表示装置が備える液晶パネルの法線に対して斜行する方向に前記液晶パネルを透過した際に白色光が変化する色光に対応した波長帯域の光を反射する反射層と、
を備える、偏光板。
【請求項１２】
液晶表示装置用のバックライト光源であって、
白色光を照射する光源部と、
前記白色光を散乱させる散乱層と、
前記白色光の経路上に設けられ、当該白色光から、前記液晶表示装置が備える液晶パネルの法線に対して斜行する方向に前記液晶パネルを透過した際に前記白色光が変化する色光に対応した波長帯域の光を反射する反射層と、
を備える、バックライト光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置、偏光板およびバックライト光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、低電圧・低消費電力であり、薄膜化や小型化や大画面化が可能である等の様々な利点から、パーソナルコンピュータや携帯機器のモニタや、テレビ用途に広く用いられている。このような液晶表示装置は、液晶物質層の液晶の配列状態により、様々なモードが提案されており、その一例として、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒｙ  Ｂｅｎｄ）モード、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ  Ａｌｉｇｎｅｄ：垂直配向）モード等がある。このような各モードのうち特にＶＡモードの液晶は、コントラストが高く、近年、注目されている。
【０００３】
しかしながら、かかるＶＡモードの液晶は、白表示をしている際に、法線方向から液晶を観察した場合の色相と広角方向から液晶を観察した場合の色相とが異なるという問題があった。
【０００４】
そこで、特許文献１では、バックライト光源から出射される波長６００ｎｍ以上の可視光について、液晶パネルの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低下させる光学素子を設けることにより、液晶パネルを斜めから見た場合の画面の着色を抑制するようにしている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３１６１５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、視角を斜めに傾けた際の透過率の変化は、液晶表示装置の変化と同程度でなくてはならないが、特許文献１に記載の光学素子は、屈折率の異なる層が積層されているために、透過率の変化の挙動が異なることとなる。そのため、液晶表示装置を見る方向によって効果の程度が異なったり、かえって色の変化が目立つようになったりする可能性があるという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的は、白表示において、広角から観察した際の色相変化を効果的に抑制することが可能な、新規かつ改良された液晶表示装置、偏光板およびバックライト光源を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、所定の液晶層を有する液晶セルと、当該液晶セルを挟持する偏光板と、を有する液晶パネルと、前記液晶パネルの背面に配置され、前記液晶パネルに白色光を照射するバックライト光源と、前記バックライト光源と前記液晶セルとの間に設けられ、前記白色光から、前記液晶パネルの法線に対して斜行する方向に前記液晶パネルのみを透過した際に前記白色光が変化する色光に対応した波長帯域の光を反射する反射層と、を備える、液晶表示装置が提供される。
【０００９】
かかる構成によれば、反射層は、バックライト光源から射出された白色光から、液晶パネルの法線に対して斜行する方向に液晶パネルのみを透過した際に白色光が変化する色光に対応した波長帯域の光を反射する。
【００１０】
前記反射層は、コレステリック液晶により形成されことが好ましい。また、前記コレステリック液晶のらせん軸は、前記反射層内で一様となっていなくてもよい。
【００１１】
前記吸収層は、黄色〜赤色の色相に対応した波長帯域の光を吸収するようにしてもよい。
【００１２】
また、前記吸収層は、５６０ｎｍ〜７８０ｎｍの波長帯域の光を反射するように形成してもよい。
【００１３】
前記吸収層の層法線方向の透過率は、可視光領域において６０％以上であってもよい。
【００１４】
前記吸収層は、前記白色光の経路上に配設される光学フィルムとして設けられてもよく、前記液晶セルと前記偏光板とを接着する粘着層として設けられてもよい。また、前記吸収層は、前記バックライト光源内に設けられてもよい。
【００１５】
また、前記吸収層と前記液晶パネルとの間には、前記吸収層を透過した光を散乱させる散乱部材が存在しないことが好ましい。
【００１６】
上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、液晶表示装置用の偏光板であって、入射光の偏光を制御する偏光層と、前記入射光の経路上に設けられ、当該入射光から、前記液晶表示装置が備える液晶パネルの法線に対して斜行する方向に前記液晶パネルを透過した際に白色光が変化する色光に対応した波長帯域の光を反射する反射層と、を備える偏光板が提供される。
【００１７】
上記課題を解決するために、本発明の更に別の観点によれば、液晶表示装置用のバックライト光源であって、白色光を照射する光源部と、前記白色光を散乱させる散乱層と、前記白色光の経路上に設けられ、当該白色光から、前記液晶表示装置が備える液晶パネルの法線に対して斜行する方向に前記液晶パネルを透過した際に前記白色光が変化する色光に対応した波長帯域の光を反射する反射層と、を備えるバックライト光源が提供される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、白表示において、広角から観察した際の色相変化を効果的に抑制することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２０】
＜座標系の定義について＞
まず、本明細書において使用する座標系の定義について説明する。本明細書では、図１に示したような座標系を採用し、ある基板１の平面をｘｙ平面とし、基板１の鉛直方向をｚ軸方向とする。また、あるベクトル３が定義される場合に、ベクトル３とｚ軸とのなす角θを極角と定義し、ベクトル３のｘｙ平面への射影とｙ軸とのなす角φを方位角と定義する。ここで、図１におけるベクトル３の向きは、便宜的なものであり、ｚ軸正方向側から負方向側に向かうベクトルであってもよく、ｚ軸負方向側から正方向側に向かうベクトルであってもよい。ここで、ベクトル３は、液晶物質や色素の分子長軸方向であってもよく、基板１を液晶表示装置の表示面として液晶表示装置を斜視する場合の視線の向きであってもよい。
【００２１】
＜従来の液晶表示装置について＞
続いて、本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の説明に先立ち、従来の液晶表示装置の問題点について、図６および図７を参照しながら詳細に説明する。図６は、従来の液晶表示装置における色相変化を説明するための説明図である。
【００２２】
従来の液晶表示装置９００は、例えば図６に示したように、バックライト光源９０１と、液晶パネル９０３と、を主に備える。
【００２３】
バックライト光源９０１は、後述する液晶パネル９０３に対して、例えば白色光を照射する照射部である。
【００２４】
液晶パネル９０３は、当該液晶パネル９０３に設けられた電極（図示せず。）に印加される電圧のオン・オフに応じて、バックライト光源９０１により照射された光の透過・遮断を制御する。
【００２５】
図６に示したような従来の液晶表示装置９００では、液晶パネル９０３に垂直に入射した白色光は白色光のまま液晶パネル９０３を透過するものの、液晶パネル９０３に斜めに入射した白色光は、液晶パネル９０３を透過した際には、黄色味を帯びてしまうという問題があった。
【００２６】
次に、上述の問題について、図７を参照しながら、さらに詳細に説明する。図７は、従来の液晶表示装置における分光透過率を示したグラフ図である。
【００２７】
図７は、垂直配向液晶モード（ＶＡモード）を採用した液晶表示装置の表示面を図２における基板１とし、視線の向きを図２におけるベクトル３とした場合に、液晶表示装置を方位角φ＝４５度から斜視した際の白表示の分光スペクトルである。図７の横軸は波長を表しており、図７の縦軸は透過率を表している。また、図７に示したスペクトルでは、視線と液晶表示装置の法線方向とのなす角（すなわち、極角θ）を０度から８０度まで２０度ごとに変化させて測定している。
【００２８】
図７を参照すると、極角θが大きくなるにつれて、青色の波長帯域の透過率が黄色〜赤色の波長帯域（長波長側の波長帯域）の透過率よりも低くなっていることがわかる。これは、極角θが大きくなるにつれて、正面方向から見た場合の色である白色から黄色〜赤色に変化していくことがわかる。また、極角θが６０度のスペクトルでは、この傾向が顕著であることがわかる。この結果は、垂直配向液晶モードの液晶表示装置を広角側から観察すると、白表示をしている場合であっても、観測者には黄色を帯びた画像として認識されてしまうこと、すなわち、液晶表示装置を広角から観察した際に色相変化が生じてしまうことを示唆している。
【００２９】
このような視角特性に関わる問題を解消するために、上述の特許文献１では、バックライト光源から出射される波長６００ｎｍ以上の可視光について、液晶パネルの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相対的に低下させる光学素子を設けている。特許文献１に記載の液晶表示装置は、この光学素子を設けることで、液晶パネルを斜めから見たときの画面の着色を抑制している。
【００３０】
しかしながら、液晶表示装置の設計によっては、必ずしも斜めから見た際の画面は、黄色〜赤色になるわけではない。そのため、より良い効果を得るためには、液晶表示装置にあわせた設計、すなわち液晶表示装置を斜めから見た際に起こる色つきと同系色の波長の可視光を制御することが必要になる。また、視角を斜めに傾けた際の透過率の変化は、液晶表示装置の変化と同程度でなくてはならないが、上述の特許文献１に記載の光学素子は、屈折率の異なる層が積層されているために、透過率の変化の挙動が異なることとなる。そのため、液晶表示装置を見る方向によって効果の程度が異なったり、かえって色の変化が目立つようになったりする可能性があるという問題があった。
【００３１】
そこで、本願発明者らは、このような問題を解決するために鋭意研究を行い、以下に説明するような液晶表示装置、偏光板およびバックライト光源に想到した。
【００３２】
（第１の実施形態）
＜液晶表示装置の概要について＞
まず、図２を参照しながら、本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の概要について、詳細に説明する。図２は、本実施形態に係る反射層を備えた液晶表示装置の概要を説明するための説明図である。
【００３３】
本実施形態に係る反射層１００は、例えば図２（ａ）に示したように、バックライト光源２００から出射された白色光のうち、所定の波長帯域を有する光を反射する。先に図６を参照しながら説明したように、液晶パネルの法線に対して斜行する方向に液晶パネルを透過した白色光は、色相に変化が生じる。そこで、本実施形態に係る反射層１００は、白色光が液晶パネルを斜め方向に透過した際に白色光が変化した色光に対応した波長帯域を反射するように形成される。例えば、図６で示したように、白色光が液晶パネルを斜め方向に透過した際に、色が白色から黄色〜赤色に変化する場合には、本実施形態に係る反射層１００は、黄色や赤色に対応する波長帯域である、例えば５６０ｎｍ〜７８０ｎｍの波長帯域の光を反射する。
【００３４】
反射層１００が、上述のような波長帯域の光を反射すると、白色光は、反射された波長帯域に対応する色と補色の関係にある色光に変化する。例えば、反射層１００が上述のように黄色〜赤色に対応する波長帯域を反射した場合には、反射層１００自体は黄色〜赤色を呈しているように見え、反射層１００を透過した白色光は、青色光に変化する。
【００３５】
この際、白色光が青色光に変化する度合いは、光が反射層１００の構造と反射層１００の法線と光の進行方向がなす角に依存する。これらの反射層は、光が斜め方法に入射するほど、より短い波長を強く反射するようになる。そのため、反射層１００の垂直方向に透過した光のうち、赤〜近赤外の領域を反射するような反射層１００をもちいれば、反射層１００を垂直方向に透過した白色光は、図２（ａ）に示したように、光源そのままの白色光、もしくはわずかに青みを帯びた白色光となり、反射層１００を斜め方向に透過する光は、反射層１００の法線と光の進行方向がなす角が大きくなる程、反射波長領域が短波長側にシフトするとともに反射強度が増し、青みを帯びた光となる。
【００３６】
そのため、例えば図２（ｂ）に示したように、バックライト光源２００と液晶パネル３００との間に、本実施形態に係る反射層１００を配置すると、斜め方向に進む白色光は、反射層１００を透過した時点で青色光となり、液晶パネル３００に入射する。液晶パネル３００を斜め方向に透過する光は、黄色味を帯びることとなるため、入射した青色光は、結果として白色光となって液晶パネル３００から出射する。
【００３７】
＜液晶表示装置の構成について＞
次に、図３を参照しながら、本実施形態に係る液晶表示装置について、詳細に説明する。図３は、本実施形態に係る反射層を備えた液晶表示装置を説明するための説明図である。
【００３８】
本実施形態に係る液晶表示装置１０は、例えば図３に示したように、反射層１００と、バックライト光源２００と、液晶パネル３００と、を主に備える。
【００３９】
［反射層１００について］
反射層１００は、後述するバックライト光源２００から出射された白色光の経路上（例えば、バックライト光源２００と、後述する液晶セルとの間のいずれかの場所）に配設される部材である。図３に示した例では、反射層１００は、バックライト光源２００と液晶パネル３００との間に設けられている。反射層１００は、バックライト光源２００から射出された白色光のうち、所定の波長帯域を反射して、反射層１００の上面に配置されている液晶パネル３００に、一部の波長帯域が反射された光を透過させる。かかる反射層１００については、以下で詳細に説明する。
【００４０】
［バックライト光源２００について］
バックライト光源２００は、反射層１００および液晶パネル３００に対して、例えば白色光を照射する照射部である。本実施形態に係るバックライト光源２００は、例えば図３に示したように、光源部２０１と、拡散層２０３と、を主に備える。
【００４１】
光源部２０１は、例えば、冷陰極管（Ｃｏｌｄ−Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ  Ｌａｍｐ：ＣＣＦＬ）や、フラット蛍光ランプ（Ｆｌａｔ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ  Ｌａｍｐ：ＦＦＬ）や、電界発光（ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ：ＥＬ）素子や発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）等の光源を備える。また、本実施形態に係る光源部２０１は、上述のものに限定されるわけではなく、白色光を照射可能な光源であれば、任意のものを使用することが可能である。
【００４２】
拡散層２０３は、光源部２０１から出射された白色光を拡散させ、反射層１００や後述する液晶パネル３００に対して、均一に白色光が照射されるようにする。この拡散層２０３は、例えば、屈折率が異なる界面における光の反射を利用したものである。拡散層２０３は、例えば、透明な樹脂に樹脂と異なる屈折率を有する材料（フィラー）を混入したり、透明な基板に幾何学的な凹凸を設けたりすることで、形成することが可能である。この拡散層２０３のヘイズ値については、例えば、５０〜９９．９％とすることが可能である。
【００４３】
［液晶パネル３００について］
液晶パネル３００は、当該液晶パネル３００に設けられた電極（図示せず。）に印加される電圧のオン・オフに応じて、バックライト光源２００および反射層１００を透過した光の透過・遮断を制御する。液晶パネル３００には、画素が平面的に並んで構成されており、液晶パネル３００は、各画素に所定の電圧を印加するための電極（図示せず。）も備える。かかる液晶パネル３００は、図３に示したように、例えば、２つの偏光板３０１と、これらの偏光板３０１に挟持される液晶セル３５１と、を主に備える。
【００４４】
偏光板３０１は、例えば図３に示したように、表面処理／ハードコート層３０３と、保護層３０５と、偏光層３０７と、保護層／位相差層３０９と、粘着層３１１と、を主に備える。
【００４５】
表面処理／ハードコート層３０３は、液晶パネル３００の最外面に位置する層であり、偏光板３０１をコーティングして所定の強度を担保している。この表面処理／ハードコート層３０３は、バーコーター、ブレードコーター、スピンコーター、リバースコーター、ダイコーターまたはスプレー等の一般的に用いられる各種装置を利用して形成される。
【００４６】
保護層３０５は、後述する偏光層３０７を支持するとともに、偏光層３０７を熱や水分から保護し、偏光層３０７の劣化を防止する。この保護層３０５は、光学異方性がない物質を用いて形成されることが好ましく、このような物質の例として、例えばトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）を挙げることができる。
【００４７】
偏光層３０７は、偏光板３０１に入射した光の偏光を制御し、所定の偏光成分を有する光のみを透過させる。この偏光層３０７は、例えば、配向制御された樹脂等を用いて形成される。このような樹脂の例として、例えば、一軸延伸されたポリビニルアルコール樹脂等を挙げることができる。なお、このような偏光層３０７の偏光軸の向きは、後述する液晶セル３５１に用いられている液晶物質の配向の仕方に応じて決定される。
【００４８】
保護層／位相差層３０９は、偏光層３０７を保護するとともに、入射する光の位相差を制御する層である。保護層／位相差層３０９は、入射する光に所定の位相差を付加することで、入射した光に生じていた位相差を補正する。この保護層／位相差層３０９は、例えば、配向制御された樹脂等を用いて形成することが可能である。このような樹脂の例として、例えば、一軸延伸されたポリカーボネート樹脂等を挙げることができる。この保護層／位相差層３０９を設けることで、液晶パネル３００のコントラストや視野角を向上させることが可能である。
【００４９】
粘着層３１１は、偏光板３０１と液晶セル３０３とを接着させるための粘着剤を含む層である。このような粘着剤の例として、例えば、アクリル系樹脂、シリコン系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、エチレン−酢酸ビニル系樹脂、ポリビニルエーテル樹脂、飽和無定形ポリエステル、メラミン樹脂等を挙げることができる。
【００５０】
液晶セル３５１は、例えば図３に示したように、ガラス基板３５３と、液晶層３５５と、カラーフィルタ層３５７と、を主に備える。
【００５１】
ガラス基板３５３は、後述する液晶層３５５の上下に設けられ、液晶層３５５を形成する液晶物質を担持する基板である。かかるガラス基板３５３は、所定の成分を含有するガラスを用いて形成される。また、かかるガラス基板３５３と、液晶層３５５との間には、所定の金属や、インジウム−スズ酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ：ＩＴＯ）等を用いて、パターニングされた電極（図示せず。）が形成される。
【００５２】
なお、後述する液晶層３５５を構成する液晶物質の配向を制御するために、ガラス基板３５３の表面に、いわゆる配向処理が施されていてもよい。配向処理の一例としては、例えば、ガラス基板３５３の表面にポリイミド等を用いて配向膜を形成した後に、形成した薄膜を所定の方向にこする処理（いわゆる、ラビング処理）や、ガラス基板３５３の表面に光配向膜を形成した後に、所定波長の光を照射する処理等を挙げることができる。また、かかる配向処理は、ガラス基板３５３の表面に形成された電極（図示せず。）に対して実施してもよい。
【００５３】
液晶層３５５は、所定の液晶物質を用いて形成される膜である。かかる液晶層３５５を形成する液晶物質は、所定の方向に配向している。ここで、液晶物質は、全てが完全に同一の方向に配向しているわけではなく、それぞれの液晶物質が平均的に所定の方向に配列している。
【００５４】
また、視野角特性を改善して斜めから見ても表示品位の低下が生じないように、液晶層３５５を構成する各画素は、２つまたは４つの領域（ドメイン）に配向分割されていてもよい。液晶層３５５の配向分割は、ガラス基板３５３に設けられている電極に、所定のスリットを形成したり、所定形状のリブを形成したりすることで実現可能である。
【００５５】
カラーフィルタ層３５７は、液晶層３５５の上方に設けられ、可視光帯域におけるバンドパスフィルタの役割を果たす。かかるカラーフィルタ層３５７は、それぞれ赤色光だけ、緑色光だけ、青色光だけを透過する三種類の微小カラーフィルタが、所定の平面配列構造となるように設けられる。かかるカラーフィルタ層３５７は、それぞれ所定波長の光を吸収する色素、顔料、染料等を用いて形成される。
【００５６】
なお、反射層１００と液晶パネル３００との間には、反射層１００を透過した光を散乱させる散乱フィルタ等の散乱部材を設けないことが好ましい。かかる散乱部材を設けると、反射層１００を透過した広角方向に進む青色光が散乱部材によって散乱されてしまい、広角方向へと進行しなくなってしまうからである。
【００５７】
＜反射層１００の詳細について＞
次に、本実施形態に係る反射層１００について、より詳細に説明する。
【００５８】
上述のように、本実施形態に係る反射層１００は、白色光から、白色光が液晶パネルを斜め方向に透過した際に白色光が変化した色光に対応した波長帯域を反射するように形成される。この反射層１００は、例えば、所定の基材上に、上述のような波長帯域を反射するコレステリック液晶物質を含む溶液をコーティングし、硬化させることで製造する。
【００５９】
上述のコレステリック液晶物質の例として、例えば、層状の構造を持たずに平行配列しているネマチック液晶に、液晶分子にねじれを付与するキラル化合物などの添加剤を加え、旋光性を持たせたものや、光学活性基を含有するモノマー成分から構成されるコレステリック液晶ポリマー等を挙げることができる。
【００６０】
コレステリック液晶は、キラルネマチック液晶とも呼ばれ、棒状の分子であるコレステリック液晶物質が幾重にも重なる層状の構造を有している。各層内では、それぞれのコレステリック液晶物質が一定方向に配列しており、互いの層は分子の配列方向がらせん状になるように集積している。通常は、基板に対して垂直方向をらせん軸としており、一定周期のらせん構造を有する。コレステリック液晶は、らせんの周期と波長が等しく、かつ、らせんの巻き方向と同じ向きの円偏光を選択的に反射する。
【００６１】
コレステリック液晶物質の選択反射特性を示す選択中心波長λ（ｎｍ）は、コレステリック液晶物質の平均屈折率をｎと表し、コレステリック液晶のらせん周期をＰ（ｎｍ）と表した場合に、以下の式１で表される。また、コレステリック液晶物質の選択反射波長帯域幅Δλは、コレステリック液晶物質の複屈折をΔｎと表した場合に、以下の式２で表される。
【００６２】
【数１】
2009251527.tif 000003
・・・（式１）
2009251527.tif 000004
・・・（式２）
【００６３】
上記式１および式２から明らかなように、コレステリック液晶物質を選択し、らせんの周期を制御することで、所望の波長帯域の光を反射させることができる。
【００６４】
このようなコレステリック液晶物質の例として、コレステリルノナノエート、コレステリルミリステート、コレステリルオレイルカーボネート、コレステリルアセテート、コレステリルフェニルカーボネート、コレステリルオレエート、コレステリルクロトネート、コレステリルプロピオネート、コレステリルブチレート、コレステリル−３−フェニルプロピオネート、コレステリルシンナメート等のコレステロール誘導体の他に、ネマチック液晶として用いられる液晶物質に光学活性基を有するキラル化合物を添加した誘起コレステリック等がある。より具体的には、例えば、特開２０００−１６９７４７号公報、特開２００１−３１８２２５号公報、特開２００７−３３４３６３号公報等に記載のコレステリック液晶物質や、これらの物質の誘導体等を挙げることができる。
【００６５】
例えば、白色光が液晶パネルを透過すると、色相が黄色〜赤色に変化してしまうという問題を解決するためには、本実施形態に係る反射層１００として、白色光が変化した色相（この場合では、黄色〜赤色）と同系色の光を反射するようなものを使用する。ある波長帯域の光を反射するということは、本実施形態に係る反射層１００は、反射した波長帯域に対応した色を呈するように見えることを意味する。そのため、黄色〜赤色の光を反射するような反射層１００は、反射層１００自体は黄色〜赤色に見え、黄色〜赤色に対応する波長帯域以外の光は、反射層１００を透過することとなる。
【００６６】
また、反射層１００の最小透過率は、６０％以上であることが好ましい。層法線方向の透過率が６０％未満である場合には、反射層１００を透過する光量が減少して、液晶表示装置１０の明るさが減少するとともに、層法線方向に透過した白色光自体が極度に青みを帯びてしまうため、好ましくない。
【００６７】
さらに、本実施形態に係る反射層１００は、以下で詳細に説明するように、紫外線を照射して膜の硬化を行うが、膜形成から紫外線照射までの時間を短くして、コレステリック液晶物質が十分に配向する前に膜を硬化させるようにしてもよい。このような処理を行うと、反射層１００内に含まれるコレステリック液晶物質は均一な配向状態にならず、本実施形態に係る反射層１００の透過スペクトルの形状をブロード化することができる。その結果、本実施形態に係る反射層１００を斜めから見た際の最小透過率を示す波長の変化を弱めることができるため、液晶表示装置の色付きを効率よく抑制することができる。
【００６８】
＜反射層１００の製造方法＞
本実施形態に係る反射層１００は、コレステリック液晶物質が固定されたものである。コレステリック液晶物質の固定方法として、例えば、以下のような方向がある。
【００６９】
まず、コレステリック液晶物質（コレステリック液晶分子）の両末端にアクリル基を導入し、アクリル基の導入された液晶分子を生成する。次に、このアクリル基の導入された液晶分子を所定の基材上に塗布して、塗布膜を生成する。続いて、生成した塗布膜を、コレステリック液晶相を形成し得る温度まで加熱し、コレステリック液晶相とする。その後、このコレステリック液晶相に紫外線照射をすることで、コレステリック液晶分子を架橋させ、コレステリック液晶相を固定して反射層１００とする。
【００７０】
上述のような処理を行うことで、温度等の環境が変化しても、コレステリック液晶は安定して存在することが可能となる。
【００７１】
ここで、コレステリック液晶物質を塗布するために利用する塗布液は、溶剤を用いて調整してもよく、溶剤を用いずに調整したものであってもよい。
【００７２】
溶剤を用いる場合には、溶剤として、例えば、ＭＥＫ（メチルエチルケトン）、ＭＩＢＫ（メチルイソブチルケトン）等のケトン類や、トルエンや、酢酸エチル等を用いることが可能である。また、コレステリック液晶分子等の固形分濃度は、特に制限はないが、例えば、２５〜６７質量％程度とすることが好ましい。２５質量％未満の場合には、コレステリック液晶層を形成できなくなるおそれがあり、乾燥に要する時間が長くなる。また、６７質量％を超えると塗液を加熱しないと固体が析出するおそれがある。また、塗布液からの溶剤の蒸発等による固体の析出のおそれをなくすために、塗布液を加熱しながら塗布するようにしてもよい。
【００７３】
溶剤を用いずに調整する場合には、コレステリック液晶物質およびコレステリック液晶相の形成に要する他の化合物（例えば、光重合開始剤等）を含む組成物を、コレステリック液晶相を形成する最低温度以上、好ましくはコレステリック液晶相を形成する温度領域の温度に加熱しながら塗布を行う。
【００７４】
溶剤を用いるか否かにかかわらず、形成されたコレステリック液晶相の固定を行うため、コレステリック液晶を形成する温度範囲に塗布液を保ったまま、架橋処理等を行う。これにより、コレステリック液晶相は、温度環境等が変わっても、安定的に維持される。
【００７５】
また、反射層１００の基材は、例えば、透明性の高い樹脂を用いることが好ましい。このような樹脂の例として、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリスチレン、ポリエチレンナフタレート、ポリアリレート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリシクロオレフィン、ナイロン６等のポリアミド、ポリイミド、トリアセチルセルロース等のセルロース系の樹脂、ポリウレタン、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂、ポリ塩化ビニル等のビニル化合物、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸エステル、ポリアクリルニトリル、ビニル化合物の付加重合体、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸エステル、ポリ塩化ビニリデン等のビニリデン化合物、フッ化ビニリデン／トリフルオロエチレン共重合体、エチレン／酢酸ビニル共重合体等のビニル化合物またはフッ素系化合物の共重合体、ポリエチレンオキシド等のポリエーテル、エポキシ樹脂、ポリビニルアルコール、ポリブチルブチラール等を挙げることができる。しかしながら、本実施形態に係る基材に用いられる樹脂は、上述のような樹脂に限定されるわけではない。
【００７６】
また、コレステリック液晶相の形成に先立ち、上述の基材表面を疎水性にしたうえで、水平配向性ポリイミド等の配向膜を成膜しておいてもよい。かかる配向膜を基材上に形成することで、コレステリック液晶の配向制御を、より効果的に行うことが可能となる。
【００７７】
また、上述の方法以外にも、コレステリック液晶分子と一般的に用いられるバインダーとを混合して混合物を調整し、調整した混合物を塗布してもよい。次いで、コレステリック液晶相を形成し得る温度に塗布膜を加熱し、コレステリック液晶相を形成した上で乾燥し、バインダーでコレステリック液晶相を固定してもよい。
【００７８】
なお、上述の図３では、本実施形態に係る反射層１００が、バックライト光源２００または液晶パネル３００と独立して存在している場合について説明しているが、かかる例には限定されない。
【００７９】
例えば、本実施形態に係る反射層１００は、バックライト光源２００と一体に形成され、本実施形態に係る反射層１００を備えたバックライト光源として実現されてもよい。また、バックライト光源２００の拡散層２０３に本実施形態に係る色素を混合し、拡散層２０３が本実施形態に係る反射層１００を兼ねるようにしてもよい。
【００８０】
また、本実施形態に係る反射層１００を、液晶パネル３５１と偏光板３０１との間に粘着剤を用いて貼り付けてもよい。
【００８１】
さらに、偏光板３０１の表面処理層３０３、保護層３０５、位相差層３０９、粘着層３１１等に本実施形態に係る色素を混合し、上述の各層が本実施形態に係る反射層１００を兼ねるようにしてもよい。
【実施例】
【００８２】
続いて、具体例を示しながら、本実施形態に係る反射層１００を備えた液晶表示装置１０について詳細に説明するが、本発明が以下に示す例に限定されるわけではない。
【００８３】
以下に示す例では、バックライト光源２００と液晶パネル３００との間に、本実施形態に係る反射層１００を光学シートとして配置した液晶表示装置を製造し、その色相変化について検討を行った。
【００８４】
（実施例１）
まず、以下に示すような反射層１００、バックライト光源２００および液晶パネル３００を備える液晶表示装置１０を製造した。
【００８５】
［バックライト光源２００］
バックライト光源２００として、３波長タイプの冷陰極管を使用した。
【００８６】
［偏光板３０１］
偏光板３０１は、ＴＶ用のニュートラルグレイを使用した。この偏光板３０１の単体透過率は４０〜４２％であり、偏光度は９９．９％以上であった。
【００８７】
［液晶セル３５１］
液晶層３５５として、屈折率の波長分散がＲ（４５０ｎｍ）／Ｒ（５９０ｎｍ）＝１．０８であるネマチック液晶を用い、液晶層３５５の厚みは、液晶の複屈折率Δｎと液晶層の厚みｄとの積であるｄ・Δｎが０．２８〜０．３５μｍとなるように調整した。
【００８８】
［反射層１００］
バックライト光源２００の拡散層２０３と、上述の液晶パネル３００との間に、この液晶パネル３００を透過した白色光を斜めから見た際に示す色（黄色〜赤色）と同系色の光を反射する光学シートを配置し、反射層１００とした。
【００８９】
この光学シートは、両末端にアクリル基が導入されたネマチック液晶ＢＡＳＦ社のＰａｌｉｏｃｏｌｏｒ  ＬＣ２４２を５５質量％と、キラル化合物であるＢＡＳＦ社のＰａｌｉｏｃｏｌｏｒ  ＬＣ７５６を３質量％と、紫外線重合開始剤２質量％と、溶媒であるメチルエチルケトン（ＭＥＫ）を４０質量％と、を混合した塗布液を用いて、以下の手順により製造した。
【００９０】
まず、反射層１００の基材である高分子フィルム（ＰＥＴフィルム）の表面を疎水性にした上で、水平配向性のポリイミドを用いてフィルム表面に配向膜を形成し、配向処理を行った。次に、配向処理の終了した基材に対して、上述のように調整した塗布液をコーティングし、コレステリック液晶の膜を形成した。このコレステリック液晶膜を、１１０〜１２０℃程度の温度で乾燥させた後に、紫外線照射を行い、硬化処理を行った。このような処理により、高分子フィルムの表面に対して水平であり、かつ、フィルム膜厚方向にらせん状に配向した反射層１００を得た。なお、反射層１００の膜厚は、およそ１．４μｍであった。
【００９１】
このようにして製造された液晶表示装置１０について、正面から見た場合（すなわち、極角θ＝０°の場合）の色座標（ｘ，ｙ）と、斜め６０度方向（すなわち、極角θ＝６０°の方向）から見た場合の色座標（ｘ，ｙ）との差Δｘｙを計測した。
【００９２】
（従来例）
また、実施例１で使用したバックライト光源２００と、液晶パネル３００とから構成される液晶表示装置について、同様に、正面から見た場合（すなわち、極角θ＝０°の場合）の色座標（ｘ，ｙ）と、斜め６０度方向（すなわち、極角θ＝６０°の方向）から見た場合の色座標（ｘ，ｙ）との差Δｘｙを計測し、従来例とした。
【００９３】
（実施例２）
次に、配向処理の終了した基材に対して、調整した塗布液をコーティングして、コレステリック液晶の膜を形成し、紫外線の照射により膜を硬化させる際に、コレステリック液晶膜の形成から、紫外線照射までの時間を短くし、十分に液晶分子が配向する前に膜を硬化させた反射膜１００を作製した。バックライト光源２００および液晶セル３５１については、実施例１と同様のものを使用した。この液晶表示装置について、実施例１と同様に色座標の変化を計測した。
【００９４】
（実施例３）
次に、反射層１００を独立して設けるのではなく、バックライト光源２００側に配置された偏光板３０１の表面に、実施例２と同様に製造した反射層１００を形成した。この偏光板と、実施例１と同様の液晶パネル３００を使用して、液晶表示装置を製造した。この液晶表示装置について、実施例１と同様に色座標の変化を計測した。
【００９５】
（実施例４）
続いて、実施例１と同様の光学シートを、バックライト光源２００の光源部２０１と拡散層２０３との間に配置し、実施例１に用いた液晶パネル３００を用いて、液晶表示装置を作製した。この液晶表示装置について、実施例１と同様に色座標の変化を計測した。
【００９６】
上述の従来例および実施例１〜４について、計測結果を以下の表１に示す。また、実施例１で製造した反射層１００および実施例２で製造した反射層１００の分光透過率を測定したグラフ図を、図４に示した。
【００９７】
【表１】
2009251527.tif 000005
【００９８】
表１の従来例と実施例１との結果を比較すると明らかなように、本実施形態に係る反射層を備えた液晶表示装置の色座標の変化は、従来の液晶表示装置の色座標の変化よりも小さな値を有していることがわかる。これは、液晶表示装置を正面から見た場合の色座標と、斜め方向から見た場合の色座標との違いが小さくなっていることを意味しており、従来の液晶表示装置における色相の変化が実施例１では改善されたことを表している。
【００９９】
次に、図４の実施例１で作製した反射層１００のスペクトルに着目すると、実施例１の反射層１００を０°から見た場合のスペクトルと、６０°から見た場合のスペクトルでは、最小透過率を示す波長が大きく変化していることがわかる。具体的には、０°から見た場合のスペクトルでは、最小透過率を示す波長は７３０〜７４０ｎｍ近傍であるが、６０°から見た場合のスペクトルは、最小透過率を示す波長は５００ｎｍ近傍に存在している。
【０１００】
他方、実施例２の反射層１００を０°から見た場合のスペクトルと、６０°から見た場合のスペクトルでは、最小透過率を示す波長は大きく変化していない。具体的には、０°から見た場合のスペクトルでは、最小透過率を示す波長は７１０〜７２０ｎｍ近傍であり、６０°から見た場合のスペクトルでは、最小透過率を示す波長は６７０〜６８０ｎｍ近傍に存在している。
【０１０１】
また、実施例１のスペクトルの形状と、実施例２のスペクトルの形状とを比較すると、実施例２のスペクトルの方が、スペクトルの形状がブロード化していることがわかる。
【０１０２】
さらに、表１の実施例１と実施例２とを比較すると、最小透過率を示す波長の変化が少なくなり、スペクトルの形状がブロード化したために、実施例２の結果では、色座標の変化が実施例１の結果よりも小さくなっている。
【０１０３】
また、表１の実施例２と実施例３との結果を比較すると明らかなように、反射層１００を偏光板３０１上に設けた場合でも、反射層１００を独立して設けた場合と同様の結果を示すことがわかった。
【０１０４】
また、表１の実施例２と実施例４とを比較すると明らかなように、実施例４における色座標の変化は、実施例２における変化よりも大きな値を有していることがわかる。これは、反射層１００によって黄色〜赤色の光が反射された光が、散乱層２０３によって散乱されたために、本実施形態に係る反射層の効果が弱くなったことを示唆している。この結果から明らかなように、本実施形態に係る反射層と、液晶層との間には、拡散性の強い部材や、構造等が配置されない方が、得られる効果が大きいことがわかる。
【０１０５】
（実施例５）
次に、実施例２に示した液晶表示装置において、反射層の最小透過率を示す波長はほぼ同一の値としたままで、コレステリック液晶の厚みとねじれ角を４段階に調整した反射層＃１〜＃４を準備した。これら４種類の反射層１００の透過率と、本実施形態に係る反射層１００の効果との関係について、目視評価を行った。図５は、評価に用いた吸収層の正面透過率であり、以下に示した表２は、各反射層を用いた液晶表示装置の目視評価の結果である。
【０１０６】
本実施例では、図５および表２に示したように、＃１が最小透過率が一番高いものであり、＃４が最小透過率が一番低いものである。
【０１０７】
【表２】
2009251527.tif 000006
【０１０８】
図５および表２を参照すると、最小透過率が６０％以上となっている＃２〜＃４では、表面から液晶表示装置を見た場合の目視評価は良好であり、斜めから見た場合の目視評価についても、色変化の度合いは小さく、吸収層の効果が大きいことがわかる。
【０１０９】
また、最小透過率が６０％未満となった＃１では、正面から液晶表示装置を見た場合でも輝度の低下が激しく、正面から見た場合よりも光路長が長くなる斜めから見た場合では、反射層の効果が強くなりすぎ、適切な色補正ができていないことがわかった。
【０１１０】
この結果からも明らかなように、反射層１００の最小透過率は、６０％以上であることが好ましい。
【０１１１】
以上説明したように、液晶表示装置を斜めから見た場合の色付きは、不必要な色の光が液晶パネルを透過してくることが原因であるが、本実施形態に係る反射層１００により上述の不必要な光を反射させることによって、色付きを改善することが可能となる。
【０１１２】
また、本実施形態に係る反射層を斜めに透過する光の透過経路を考えると、光路や反射層内の屈折率の周期が短く変化することとなる。そのため、本実施形態に係る反射層を斜めから見ると、最小透過率を示す波長が短くなり、正面から見た場合と斜めから見た場合とで、透過光の割合が変化する。これを利用して、液晶表示装置が元来有している斜め方向の色付きと、反射層が反射する光に対応する色とを同じ色相にすることで、液晶パネルによる色付きを改善することができる。
【０１１３】
また、均一でない配向状態を有するコレステリック液晶をあえて実現することで、反射層の透過スペクトルの形状がブロード化し、反射層を斜めから見た際の最小透過率を示す波長の変化が弱くなる。そのため、液晶表示装置の色付きを、より効率よく抑制することができる。
【０１１４】
このように、本実施形態に係る反射層を用いることで、白表示における広角から観察したときの色相変化を抑制することができる。
【０１１５】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】座標系の定義について説明するための説明図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る反射層を備えた液晶表示装置の概要を説明するための説明図である。
【図３】同実施形態に係る反射層を備えた液晶表示装置について説明するための説明図である。
【図４】本実施例で用いた反射層の正面透過率を示したグラフ図である。
【図５】本実施例で用いた反射層および反射型光学素子の分光透過率を示したグラフ図である。
【図６】従来の液晶表示装置における色相変化を説明するための説明図である。
【図７】従来の液晶表示装置における分光透過率を示したグラフ図である。
【符号の説明】
【０１１７】
１０    液晶表示装置
１００    反射層
２００    バックライト光源
２０１    光源部
２０３    拡散層
３００    液晶パネル
３０１    偏光板
３０３    表面処理／ハードコート層
３０５    保護層
３０７    偏光層
３０９    保護層／位相差層
３１１    粘着層
３５１    液晶セル
３５３    ガラス基板
３５５    液晶層
３５７    カラーフィルタ層
【図１】
2009251527.tif 000007
【図３】
2009251527.tif 000008
【図４】
2009251527.tif 000009
【図５】
2009251527.tif 000010
【図７】
2009251527.tif 000011
【図２】
2009251527.tif 000012
【図６】
2009251527.tif 000013