JP4471014B2 - 液晶表示装置、バックライト光源および光学フィルム - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置、バックライト光源および光学フィルムに関する。

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。

しかしながら、かかる液晶は、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。

そこで、特許文献１では、液晶パネルとバックライト光源との間に、二色性色素を含有するシートを設けることにより、白表示における広角から観察した際の色相変化の補償を行っている。

特開平１０−２９３２９９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の二色性色素を含有するシートは、二色性色素および液晶分子の双方について配向制御を行いながら形成する必要があり、製造が容易ではないという問題があった。

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抑制することができ、容易に製造することが可能な、新規かつ改良された液晶表示装置、バックライト光源および光学フィルムを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、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、前記液晶パネルと前記バックライト光源との間に配置される光学フィルムと、を備え、前記光学フィルムは、前記バックライト光源から照射された前記白色光を透過する基材と、前記基材の前記液晶パネル側の一面に部分的に設けられる着色層と、前記基材の前記バックライト光源側の一面に前記着色層と対向するように設けられ、前記白色光を反射する反射層と、を有する、液晶表示装置が提供される。

前記基材における前記着色層が形成されている部分の面積は、前記着色層が形成されていない部分の面積よりも小さくてもよい。

前記基材における前記反射層が形成されている部分の面積は、前記反射層が形成されていない部分の面積よりも小さくてもよい。

前記基材における前記着色層が形成されている部分の面積は、前記基材における前記反射層が形成されている部分の面積よりも小さくてもよい。

前記着色層は、５８０ｎｍ以上の可視光領域に最大吸収波長が存在する化合物を用いて形成されるようにしてもよい。

前記着色層は、島状に複数設けられており、一の前記着色層は、略矩形状を有し、前記反射層は、島状に複数設けられており、一の前記反射層は、対応する前記一の着色層よりも大きな面積を有する略円形状であってもよい。

前記着色層および前記反射層は、前記基材上に格子状に設けられてもよい。また、それぞれの前記着色層および前記反射層は、前記基材の端辺に対して斜行する格子形状であってもよい。また、前記着色層および前記反射層は、前記基材上に縞状に設けられてもよい。

また、前記光学フィルムと前記液晶パネルとの間には、前記光学フィルム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。

上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、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上に配置される光学フィルムと、を備え、前記光学フィルムは、前記バックライト光源から照射された前記白色光を透過する基材と、前記基材の前記バックライト光源側の一面に部分的に設けられ、前記白色光を反射する反射層と、前記バックライト光源側の面と対向する面に、前記反射層と対向するように設けられる着色層と、を有する、バックライト光源が提供される。

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、白色光を透過する基材と、前記基材の一側の面に部分的に設けられ、前記白色光を反射する反射層と、前記基材の他側の面に、前記反射層と対向するように設けられる着色層と、を備える、光学フィルムが提供される。

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抑制することが可能である。

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。

＜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１０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１０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。

＜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１１〜図１３を参照しながら詳細に説明する。図１１は、従来の液晶表示装置を説明するための模式図である。

従来の液晶表示装置９００は、例えば図１１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。

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。

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。かかる液晶パネル９０３は、図１０に示したように、例えば、偏光フィルム９０５，９１５と、ガラス基板９０７，９１３と、液晶物質層９０９と、光学フィルタ９１１と、を主に備える。液晶パネル９０３には、画素が平面的に並んで構成されており、液晶パネル９０３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。

図１０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。

次に、上述の問題について、図１１を参照しながら、さらに詳細に説明する。図１１は、従来の液晶表示装置における色相の極角依存性について説明するためのグラフ図である。

図１１は、画素が４つのドメインに分割された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１０における基板１とし、視線の向きを図１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１１の横軸は波長を表しており、図１１の縦軸は透過率を表している。また、図１１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６０度まで１０度ごとに変化させて測定している。なお、θが０度の場合のスペクトルと、θが１０度の場合のスペクトルは、スペクトルに大きな変化は見られず、ほぼ重なっている。

図１１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低下しており、黄色の色づきが大きくなっていることがわかる。また、極角θが５０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。

このような問題を解決するために、上述の特許文献１に記載の液晶表示装置では、バックライト光源９０１と、液晶パネル９０３との間に、二色性色素を含有するシート９５１を配置している。このシート９５１を配置することで、シート９５１に垂直に入射した白色光は、白色光のまま液晶パネル９０３を透過するが、シート９５１に斜め方向から入射した白色光は、シート９５１に含まれる二色性色素によって青色光となる。そのため、液晶パネル９０３に入射した青色光は、白色光となって液晶パネル９０３から出射する。

上述の二色性色素を含有するシート９５１は、例えば、二色性色素と液晶分子とを用いて製造することが可能であるが、製造に際して二色性色素と液晶分子の配向を制御する必要があり、シート９５１の製造が容易ではないという問題があった。

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、バックライト光源および光学フィルムに想到した。

（第１の実施形態）
＜液晶表示装置の構成について＞
まず、図１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について、詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る液晶表示装置を説明するための説明図である。

本実施形態に係る液晶表示装置１０は、例えば図１に示したように、光学フィルム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。

光学フィルム１００は、後述するバックライト光源２００と液晶パネル３００との間に配設される部材である。光学フィルム１００は、バックライト光源２００から射出された白色光の一部を吸収して、光学フィルム１００の上面に配置されている液晶パネル３００に、一部が吸収された白色光を透過させる。かかる光学フィルム１００については、以下で詳細に説明する。

バックライト光源２００は、光学フィルム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、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）等を使用することが可能である。また、本実施形態に係るバックライト光源２００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。

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および光学フィルム１００を透過した光の透過・遮断を制御する。かかる液晶パネル３００は、図１に示したように、例えば、偏光フィルム３０１，３１１と、ガラス基板３０３，３０９と、液晶物質層３０５と、光学フィルタ３０７と、を主に備える。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。

偏光フィルム３０１は、光学フィルム１００を透過した光の偏光を制御するフィルムであり、偏光フィルム３１１は、液晶パネル３００から射出する光の偏光を制御するフィルムである。これらの偏光フィルム３０１，３１１は、後述する液晶物質層３０５に用いられている液晶物質の配向の仕方に応じて、それぞれの偏光フィルムにおける偏光軸の向きが決定される。

また、偏光フィルム３０１，３１１と、後述するガラス基板３０３，３０９との間には、後述する液晶物質層３０５の電圧印加状態での着色を補償するための位相差フィルムが、１または２以上設けられていてもよい。かかる位相差フィルムとして、例えば光学１軸性フィルムを使用することが可能である。各光学１軸性フィルムの偏光軸と、図３に示したｘ軸とのなす角は、所定の角度とすることが可能である。

ガラス基板３０３，３０９は、後述する液晶物質層３０５の上下に設けられ、液晶物質層３０５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３０３，３０９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３０３，３０９と、液晶物質層３０５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。

なお、後述する液晶物質層３０５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３０３，３０９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３０３，３０９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３０３，３０９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３０３，３０９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。

液晶物質層３０５は、所定の液晶物質を用いて形成される膜である。かかる液晶物質層３０５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。以降、かかる平均の配向方向（より詳細には、平均の配向方向を表す単位ベクトル）を、ダイレクターと称する。

本実施形態に係る液晶表示装置１０は、液晶物質層３０５の液晶物質のダイレクターが垂直方向（図１におけるｚ軸方向）と略平行であるＶＡモードの液晶表示装置であることが好ましい。また、本実施形態に係る液晶物質層３０５を形成する液晶物質は、液晶物質の分子長軸方向の誘電率が分子短軸方向の誘電率よりも小さい液晶物質（いわゆる、負の誘電異方性を有する液晶物質）であることが好ましい。

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、液晶物質層３０５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。液晶物質層３０５の配向分割は、ガラス基板３０３，３０９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。

光学フィルタ３０７は、液晶物質層３０５の上方（図１におけるｚ軸正方向側）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。かかる光学フィルタ３０７は、図１に示したように、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。かかる光学フィルタ３０７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。

なお、光学フィルム１００と液晶パネル３００との間には、光学フィルム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、光学フィルム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。

＜光学フィルム１００の構成について＞
続いて、図１〜図５を参照しながら、本実施形態に係る光学フィルム１００の構成について、詳細に説明する。

本実施形態に係る光学フィルム１００は、例えば図１に示したように、基材１０１と、着色層１０５と、反射層１０９と、を主に備える。

基材１０１は、光学フィルム１００の基板となるものであり、可視光領域で概ね透明であり、丈夫であり、複屈折性のない材料を用いて形成される。可視光領域で概ね透明であるとは、例えば３６０ｎｍ〜８３０ｎｍ程度の波長領域全域において光の透過率が一様であり、入射した光が散乱されないことを表す。基材１０１の中に散乱が存在すると、斜め方向に進行して後述する着色層１０５を通過すべき光線の進路を妨げてしまうこととなり、所望の色相補正が得られなくなる。このような基材１０１として、例えば、アクリル樹脂や、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルムやノルボルネン系の化合物を用いたフィルム等のプラスチック樹脂を用いることが可能である。また、プラスチック樹脂以外にも、可視光領域で概ね透明である材料であれば、任意のものを使用することが可能である。

なお、この基材１０１の厚みは、本実施形態に係る光学フィルム１００が実装される液晶表示装置１０やバックライト光源２００の設計条件等に応じて変更することが可能であるが、例えば、１０００μｍ程度の厚みとすることができる。

着色層１０５は、基材１０１の液晶パネル３００側の面１０３に形成されており、入射した白色光から所定波長の光を吸収する。この着色層１０５は、面１０３に部分的に形成されており、その厚みは、例えば２μｍ程度とすることが可能である。この着色層１０５は、例えば、５５０ｎｍ超過７８０ｎｍ未満の帯域に最大吸収波長が存在し、可視光帯域における長波長側の光を強く吸収する、青系の色素であることが好ましい。５５０ｎｍという波長は最大比視感度近傍の波長であり、かかる波長の光を多く吸収する色素を用いると、光の吸収に伴い液晶表示装置の明るさを犠牲にすることとなるため、好ましくない。他方、最大吸収波長が７８０ｎｍ超過である場合には、可視光帯域の光を効果的に吸収することが困難となるため、好ましくない。また、色素の最大吸収波長は、黄色やオレンジ色の光を効率よく吸収するように、例えば、５８０ｎｍ以上とすることが更に好ましい。

このような色素は、染料であってもよく、顔料であってもよい。このような色素の具体例として、例えば、キサンテン系、スクアリリウム系、シアニン系、オキソノール系、アゾ系、ピロメテン系、ポルフィリン系の化合物等がある。

着色層１０５が形成されている部分の面積は、着色層１０５が形成されていない部分の面積よりも小さいことが好ましい。着色層１０５を形成した部分の面積が、形成されていない部分の面積よりも大きい場合には、光学フィルム１００を透過した白色光の多くが青みを帯びてしまうとともに、液晶表示装置１０の正面輝度が急激に低下することとなる。そのため、着色層１０５が形成されている部分の面積は、面１０３の全体面積の約５０％未満であることが好ましい。

斜め方向から着色層１０５に入射して着色層１０５を透過した白色光は、着色層１０５を形成する色素によって、所定の波長帯域の光が吸収され、青みを帯びた色となる。斜め方向に進行する青みを帯びた光は、液晶パネル３００に入射して、液晶パネル３００によって色相が黄色みを帯びるようになる。その結果、液晶パネル３００に入射した青みを帯びた光は、白色光となって液晶パネル３００から射出されることとなる。そのため、観測者が液晶表示装置１０を広角方向から見た場合であっても、観測者は白色光を観測することとなる。

反射層１０９は、基材１０１のバックライト光源２００側の面１０７に形成されており、反射層１０９の法線方向（すなわち、図１におけるｚ軸負方向側）から入射した白色光を散乱反射する。この反射層１０９は、着色層１０５と平面的に重なり合うように（すなわち、着色層１０５と対向するように）、面１０７に部分的に形成されている。この反射層１０９は、白色塗料を用いた拡散反射板を用いて形成することが可能であり、その厚みは、例えば２μｍ程度とすることが可能である。

なお、反射層１０９で散乱反射された白色光は、バックライト光源２００側で再び反射され光学フィルム１００に入射するため、光の利用効率が低下することはない。

反射層１０９が形成されている部分の面積は、反射層１０９が形成されていない部分の面積よりも小さいことが好ましい。反射層１０９を形成した部分の面積が、形成されていない部分の面積よりも大きい場合には、光学フィルム１００に入射する白色光の割合が減ってしまうため、液晶表示装置１０の正面輝度が急激に低下することとなる。そのため、反射層１０９が形成されている部分の面積は、面１０７の全体面積の約５０％未満であることが好ましい。

また、反射層１０９が形成されている部分の面積は、着色層１０５が形成されている部分の面積よりも大きいことが好ましい。着色層１０５が形成されている部分の面積が、反射層１０９が形成されている部分の面積よりも大きい場合には、光学フィルム１００の法線方向側（図１におけるｚ軸負方向側）から入射した白色光の色相が青色に変化してしまい、液晶パネル３００を透過する光が青みを帯びてしまうため、好ましくない。

＜着色層１０５および反射層１０９の具体例について＞
続いて、図２Ａ〜図５を参照しながら、本実施形態に係る着色層１０５および反射層１０９の具体例について、詳細に説明する。図２Ａ〜図５は、本実施形態に係る着色層および反射層の一例を説明するための説明図である。

まず、図２Ａ〜図２Ｃを参照しながら、着色層１０５および反射層１０９の一具体例について、詳細に説明する。

図２Ａは、本実施形態に係る光学フィルム１００を、液晶パネル３００側（図１におけるｚ軸正方向側）から見た場合の平面図を示している。なお、図２Ａでは、バックライト光源２００側の面１０７に形成されている反射層１０９を、点線で図示している。

本具体例では、それぞれの着色層１０５は、面１０３上に島状に形成されており、それぞれの反射層１０９は、面１０７状に島状に形成されている。また、個々の着色層１０５は、略矩形状を有しており、個々の反射層１０９は、略円形状を有している。図２Ａに示した例では、着色層１０５および反射層１０９の形状がそれぞれ正方形および円形である場合を図示しているが、着色層１０５の形状は、長方形であってもよく、五角形や六角形等の多角形であってもよく、反射層１０９の形状は、楕円形であってもよい。しかしながら、着色層１０５の形状は正方形が好ましく、反射層１０９の形状は、円形であることが好ましい。また、図２Ａおよび図２Ｂに示したように、一つの反射層１０９の径の大きさは、着色層１０５を内包可能な大きさとなっており、個々の反射層１０９は、対応する着色層１０５にほぼ外接する径を有することが好ましい。

また、着色層１０５の矩形の頂点は、偏光板吸収軸または透過軸と一致しない方位に位置することが好ましい。また、着色層１０５の矩形の頂点は、偏光板吸収軸または透過軸に対して約４５°の方位に位置することがより好ましい。そのため、着色層１０５の矩形の各辺の方向を、偏光板吸収軸または透過軸の方向とほぼ一致させることで、着色層１０５の矩形の頂点を、偏光板吸収軸または透過軸に対して約４５°の方位とすることができる。

次に、図２Ｂおよび図３を参照しながら、本実施形態に係る着色層１０５および反射層１０９の機能について、詳細に説明する。図２Ｂは、一つの反射層１０９と、この反射層１０９に対応する位置に設けられた着色層１０５を拡大して示した図であり、図３は、図２Ａを図中に示した切断線で接続した場合を示す断面図である。

図２Ｂのように着色層１０５および反射層１０９を形成すると、図３に示したように、反射層１０９に鉛直方向から入射する白色光Ｌ１は、反射層１０９で反射され、着色層１０５に入射することはない。また、反射層１０９が形成されていない部分に入射した白色光Ｌ１は、着色層１０５を透過することなく白色光のまま光学フィルム１００を透過する。

また、図３に示したように、光学フィルム１００に斜め方向から入射する白色光Ｌ２の一部は、基材１０１により屈折して、着色層１０５を通過することとなる。この着色層１０５では所定の波長帯域の光が吸収され、青みを帯びた光（青色光）Ｌ４となって着色光１０５から射出される。

また、図２Ｂにおける着色層１０５の対角線方向で着色層１０５および反射層１０９を切断した場合を考えると、着色層１０５の対角線方向（すなわち、方位角４５度の方向）では、着色層１０５の幅と反射層１０９の幅は、同じ長さとなっている。そのため、着色層１０５の対角線方向から入射した白色光Ｌ３が反射層１０９により反射される割合は低くなり、白色光Ｌ３が着色層１０５を透過する割合は高くなる。他方、ＶＡモードを採用している液晶パネルでは、方位角４５度の方向から液晶パネルを見た場合に色相変化が最も大きくなることが知られている。図２Ａおよび図２Ｂに示した例では、この方位角４５度の方向から入射した白色光Ｌ３は、高い割合で着色層１０５を透過することとなるため、ＶＡモードを採用した液晶パネルにおいて色相変化が最も大きい白色光を、最も効率良く色相補正することができる。

なお、図２Ａでは、着色層１０５および反射層１０９は、それぞれ１６個ずつ図示しているが、基材１０１に設けられる着色層１０５および反射層１０９の個数は、図示した例に限定されるわけではない。また、着色層１０５および反射層１０９は、図２Ａに示したように配列されていてもよく、千鳥配置となっていてもよい。また、図２Ａでは、着色層１０５および反射層１０９は、均一に配置されているが、配置のちらばり具合に疎密があってもよい。

また、図２Ａおよび図２Ｂでは、ＶＡモードを採用した液晶パネルを例にとって説明を行ったが、ＩＰＳ液晶モードを採用した液晶パネルに対しても、図２Ａおよび図２Ｂに示した着色層１０５および反射層１０９を設けることで、色相補正することができる。また、ＴＮ液晶モードを採用した液晶パネルに対しては、例えば図２Ｃに示したような着色層１０５および反射層１０９を設けることで、同様に色相補正をすることが可能である。

また、図２Ａ〜図２Ｃでは、個々の着色層１０５と反射層１０９とが異なる形状を有する場合について説明したが、個々の着色層１０５と反射層１０９とは、略矩形状や略円形状など、同一の形状を有していても良い。

続いて、図４を示しながら、着色層１０５および反射層１０９の他の具体例について、詳細に説明する。図４では、着色層１０５は、面１０３上に、面１０３の端辺に対して斜行するような格子状に形成されている。同様に、反射層１０９は、面１０７上に、面１０７の端辺に対して斜行するような格子状に形成されている。

基材１０１の対角線に対して平行に基材１０１を切断すると、図４に示した着色層１０５および反射層１０９は、同一の幅を有していることがわかる。従って、図４に示した着色層１０５および反射層１０９は、図２Ａに示した着色層１０５および反射層１０９と同様に、ＶＡモードを採用した液晶パネルにおいて色相変化が最も大きい白色光（すなわち、方位角４５度の方向から入射する白色光）を、最も効率良く色相補正することができる。

また、本実施形態に係る着色層１０５および反射層１０９は、図５に示したように基板１０１に格子状に形成されていてもよく、図６に示したように、縞状に形成されていてもよい。

＜着色層１０５および反射層１０９の幅について＞
続いて、図７および図８を参照しながら、着色層１０５および反射層１０９の幅について、詳細に説明する。図７は、本実施形態に係る着色層および反射層について説明するための説明図であり、図８は、本実施形態に係る着色層と反射層のズレ量を説明するための説明図である。

本実施形態に係る着色層１０５の幅Ｗ（Ａ）および隣接する着色層１０５間の幅Ｇ（Ａ）、ならびに、反射層１０９の幅Ｗ（Ｂ）および隣接する反射層１０９間の幅Ｇ（Ｂ）は、着色層１０５および反射層１０９を形成する物質の屈折率等の光学特性や、基材１０１を形成する物質の光学特性や、光学フィルム１００の実装条件等に応じて決定することができる。

より詳細には、着色層１０５の幅Ｗ（Ａ）については、基材１０１の大きさや、光学フィルム１００の実装条件に基づいて設定することが可能である。また、図８に示したように、着色層１０５の端部と反射層１０９の端部とのズレをΔＷとすると、ΔＷの最大値Ｍａｘ（ΔＷ）は、以下のように決定することが可能である。

ここで、図８に示したように、反射層１０９が形成されている雰囲気の屈折率をｎ_１とし、基材１０１の屈折率をｎ_２とする。また、基材１０１の法線方向と入射光Ｌ２のなす角を、それぞれθ_１およびθ_２とし、基材１０１の厚みをｄｍｍとする。

角度θ_１およびθ_２の間には、以下の式１に示すスネル（Ｓｎｅｌｌ）の法則が成立しており、ΔＷとｄとθ_２の間には、以下の式２に示す関係が成立している。これより、ΔＷの最大値Ｍａｘ（ΔＷ）は、式３のように表すことができる。ここで、式１を用いて角度θ_２を角度θ_１で表すことにすると、Ｍａｘ（ΔＷ）は、ｄとθ_１とに応じて、以下の表１に示したような値となる。なお、ｎ_１は空気の屈折率である１．０とし、ｎ_２は、アクリル基材の屈折率である１．５を用いている。

このように、光学フィルム１００を適用する液晶パネル３００の極角依存性に応じて、色相補正が最も必要な角度θ１を決定し、光学フィルム１００の基材１０１の厚みを考慮することで、着色層１０５の端部と反射層１０９の端部とのズレの最大値を決定することが可能である。

なお、基材１０１上に、着色層１０５および反射層１０９を形成する方法は、微細なパターンを実現することが可能な方法であれば、任意の方法を用いて形成することが可能である。

なお、上述の説明では、本実施形態に係る光学フィルム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。本実施形態に係る光学フィルム１００は、バックライト光源２００と一体に形成され、本実施形態に係る光学フィルム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、本実施形態に係る光学フィルム１００は、液晶パネル３００と一体に形成され、本実施形態に係る光学フィルム１００を備えた液晶パネル３００として実現されてもよい。

次に、本実施形態に係る光学フィルム１００を備えた液晶表示装置１０について、以下のような条件を設定して、正面輝度および色差についてシミュレーションを実施した。なお、色差については、極角６０度、方位角４５度から観察した場合の色差Δｘｙを計算した。

まず、図９に示したような、最大吸収波長が約６２０ｎｍである青色色素を仮定し、１０００μｍの厚みを有する基材１０１上に、表２に示したような条件で、着色層１０５および反射層１０９が形成されていると設定した。この際、着色層１０５および反射層１０９は、それぞれ円形であり、基材１０１上に島状に形成されているとした。

また、従来例として、本実施形態に係る光学フィルム１００を配置しなかった場合における液晶表示装置の正面輝度および色差について、同様にしてシミュレーションを行った。

その結果、表２に示したように、正面輝度は、従来例よりも１０ｃｄ／ｍ^２程度低下したものの、斜め方向の色相変化（正面から観察した場合のズレ）は、従来例の１／２以下にすることが可能であることが明らかとなった。

このように、本実施形態に係る光学フィルム１００を用いることで、白表示において広角から観察した際の色相変化を、大幅に抑制することが可能である。

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。

例えば、上述した実施形態においては、着色層１０５および反射層１０９が均等に重なり合うように設けられた場合について説明したが、基材１０１上の配置位置にあわせて、着色層１０５が反射層１０９のいずれかの端辺に偏るように設けられていてもよい。

本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置を説明するための説明図である。 同実施形態に係る着色層および反射層の一例を説明するための説明図である。 同実施形態に係る着色層および反射層の一例を説明するための説明図である。 同実施形態に係る着色層および反射層の一例を説明するための説明図である。 同実施形態に係る着色層および反射層について説明するための説明図である。 同実施形態に係る着色層および反射層の一例を説明するための説明図である。 同実施形態に係る着色層および反射層の一例を説明するための説明図である。 同実施形態に係る着色層および反射層の一例を説明するための説明図である。 同実施形態に係る着色層および反射層について説明するための説明図である。 同実施形態に係る着色層と反射層のズレ量を説明するための説明図である。 同実施形態に係る青色色素の吸収特性の一例を示す分光スペクトルである。 座標系の定義について説明するための説明図である。 従来の液晶表示装置を説明するための説明図である。 従来の液晶表示装置における色相の極角依存性について説明するためのグラフ図である。 従来の液晶表示装置を説明するための説明図である。

符号の説明

１０ 液晶表示装置
１００ 光学フィルム
１０１ 基材
１０５ 着色層
１０９ 反射層
２００ バックライト光源
３００ 液晶パネル

Claims (12)

1. 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、
   前記液晶パネルと前記バックライト光源との間に配置される光学フィルムと、
   を備え、
   前記光学フィルムは、
   前記バックライト光源から照射された前記白色光を透過する基材と、
   前記基材の前記液晶パネル側の一面に部分的に設けられる着色層と、
   前記基材の前記バックライト光源側の一面に前記着色層と対向するように設けられ、前記白色光を反射する反射層と、
   を有する、液晶表示装置。
2. 前記基材における前記着色層が形成されている部分の面積は、前記着色層が形成されていない部分の面積よりも小さい、請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記基材における前記反射層が形成されている部分の面積は、前記反射層が形成されていない部分の面積よりも小さい、請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 前記基材における前記着色層が形成されている部分の面積は、前記基材における前記反射層が形成されている部分の面積よりも小さい、請求項１に記載の液晶表示装置。
5. 前記着色層は、５８０ｎｍ以上の可視光領域に最大吸収波長が存在する化合物を用いて形成される、請求項１に記載の液晶表示装置。
6. 前記着色層は、島状に複数設けられており、一の前記着色層は、略矩形状を有し、
   前記反射層は、島状に複数設けられており、一の前記反射層は、対応する前記一の着色層よりも大きな面積を有する略円形状である、請求項１に記載の液晶表示装置。
7. 前記着色層および前記反射層は、前記基材上に格子状に設けられる、請求項１に記載の液晶表示装置。
8. 前記着色層および前記反射層は、前記基材の端辺に対して斜行している、請求項７に記載の液晶表示装置。
9. 前記着色層および前記反射層は、前記基材上に縞状に設けられる、請求項１に記載の液晶表示装置。
10. 前記光学フィルムと前記液晶パネルとの間には、前記光学フィルム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。
11. 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上に配置される光学フィルムと、
    を備え、
    前記光学フィルムは、
    前記バックライト光源から照射された前記白色光を透過する基材と、
    前記基材の前記バックライト光源側の一面に部分的に設けられ、前記白色光を反射する反射層と、
    前記バックライト光源側の面と対向する面に、前記反射層と対向するように設けられる着色層と、
    を有する、バックライト光源。
12. 白色光を透過する基材と、
    前記基材の一側の面に部分的に設けられ、前記白色光を反射する反射層と、
    前記基材の他側の面に、前記反射層と対向するように設けられる着色層と、
    を備える、光学フィルム。