WO2018230393A1 - 液晶表示装置及び反射シート - Google Patents

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WO2018230393A1
WO2018230393A1 PCT/JP2018/021526 JP2018021526W WO2018230393A1 WO 2018230393 A1 WO2018230393 A1 WO 2018230393A1 JP 2018021526 W JP2018021526 W JP 2018021526W WO 2018230393 A1 WO2018230393 A1 WO 2018230393A1
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liquid crystal
display device
light
crystal display
wavelength
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PCT/JP2018/021526
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Inventor
小間　徳夫
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株式会社ポラテクノ
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G—PHYSICS
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    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/30—Polarising elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors

Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal display device and a reflection sheet.
  • a general liquid crystal display device is a non-light-emitting display device, in which light from a backlight using a white LED or the like as a light source is light-modulated for each pixel by a liquid crystal layer, and red (R) and green (G). , Blue (B) is transmitted through each color filter layer to perform color display.
  • the white LED has features such as good luminous efficiency and long life.
  • the white LED has a large light loss due to a decrease in luminous efficiency of the phosphor due to heat generation (so-called temperature quenching).
  • the color filter layer separates the light from the white LED into red, green and blue, only about 1/3 of the backlight is actually used, and the light utilization efficiency of the entire liquid crystal display device Is low.
  • a liquid crystal display device of a type that uses an ultraviolet light source as a backlight and emits phosphor layers of red, green and blue colors using the ultraviolet light source as excitation light.
  • a blue LED is used as a backlight, and red and green phosphor layers are emitted by using the blue light output from the blue LED to obtain red and green light, and the blue light from the blue LED is used as it is.
  • a liquid crystal display device of a type that transmits blue light and displays it is disclosed.
  • a liquid crystal display device that includes a subpixel including a phosphor layer that emits light, and a filter layer that reflects or absorbs light having a wavelength of 420 nm or less on a surface opposite to the liquid crystal layer of the phosphor layer. Has been.
  • a reflective liquid crystal display device has been proposed as a display device with high visibility under external light, but there is a problem that visibility is low in a dark place.
  • an object of the present invention is to provide a new liquid crystal display device that has improved visibility under external light without reducing visibility in a dark place.
  • One aspect of the present invention includes a first polarizing plate disposed on the viewing side of the liquid crystal layer, a second polarizing plate disposed on the side opposite to the viewing side via the liquid crystal layer, and the second polarization
  • a wavelength conversion layer that receives light on the side opposite to the viewing side of the plate and outputs wavelength-converted light, a selective reflection layer on the side opposite to the viewing side of the wavelength conversion layer, and opposite to the viewing side of the wavelength conversion layer
  • the liquid crystal display device is characterized in that a backlight is provided on the side, and the selective reflection layer transmits light in a predetermined wavelength region and reflects light in other wavelength regions.
  • the liquid crystal display device 100 in the first embodiment includes a first polarizing plate 10, a counter substrate 12, a color filter 14, a common electrode 16, an alignment film 18, and a liquid crystal layer 20. , Alignment film 22, display electrode 24, TFT substrate 26, second polarizing plate 28, wavelength conversion layer 30, selective reflection layer 32, backlight 34 and reflection layer 36.
  • the liquid crystal display device 100 functions as a device that displays light by receiving light from the backlight 34 and outputting the light wavelength-converted by the wavelength conversion layer 30 from the first polarizing plate 10 side, as indicated by arrows. To do.
  • the liquid crystal display device 100 can positively utilize external light incident from the first polarizing plate 10 side, and can convert the external light by wavelength conversion in the wavelength conversion layer 30 and output it.
  • FIG. 1 is a schematic diagram, and the size and thickness of each component do not reflect actual values.
  • an active matrix liquid crystal display device is described as an example of the liquid crystal display device 100.
  • the scope of application of the present invention is not limited to this, and a liquid crystal display of another mode such as a simple matrix type is used. It is also applicable to the device.
  • the TFT substrate 26 is configured by arranging TFTs for each pixel on the substrate.
  • the substrate is a transparent substrate such as glass.
  • the substrate is used to mechanically support the liquid crystal display device 100 and to display an image by transmitting light.
  • the substrate may be a flexible substrate made of a resin such as an epoxy resin, a polyimide resin, an acrylic resin, or a polycarbonate resin.
  • a gate electrode 26a connected to the gate line is disposed at a lower portion (on the substrate) in the middle of the TFT.
  • a gate insulating film 26b is formed covering the gate electrode 26a, and a semiconductor layer 26c is formed covering the gate insulating film 26b.
  • the gate insulating film 26b is formed of an insulator such as SiO 2 .
  • the semiconductor layer 26c is formed of amorphous silicon or polysilicon, and a portion directly above the gate electrode 26a is a channel region having almost no impurities, and both sides are a source region and a drain region to which conductivity is given by impurity doping. Is done.
  • a contact hole is formed on the drain region of the TFT, and a metal (for example, aluminum) drain electrode is disposed (electrically connected) thereon, and a contact hole is formed on the source region, in which the metal is formed.
  • a source electrode for example, aluminum
  • the drain electrode is connected to a data line to which a data voltage is supplied.
  • the first polarizing plate 10 is disposed on the viewing side of the counter substrate 12, and the second polarizing plate 28 is disposed on the surface of the TFT substrate 26 where the TFT is not formed.
  • the first polarizing plate 10 and the second polarizing plate 28 include a dye-type polarizing element prepared by dyeing a PVA (polyvinyl alcohol) resin with a dichroic dye and further stretching it. It is.
  • the dye-based material preferably contains an azo compound and / or a salt thereof.
  • R1 and R2 each independently represent a hydrogen atom, a lower alkyl group, or a lower alkoxyl group, and n is an azo compound represented by 1 or 2, or a salt thereof.
  • R1 and R2 are each independently a hydrogen atom, a methyl group, or a methoxy group.
  • R1 and R2 are hydrogen atoms.
  • a material obtained in the following steps Add 13.7 parts of 4-aminobenzoic acid to 500 parts of water and dissolve with sodium hydroxide. The obtained material is cooled, 32 parts of 35% hydrochloric acid is added at 10 ° C. or lower, 6.9 parts of sodium nitrite is added, and the mixture is stirred at 5 to 10 ° C. for 1 hour. Thereto is added 20.9 parts of aniline- ⁇ -sodium methanesulfonate, and sodium carbonate is added to adjust the pH to 3.5 while stirring at 20-30 ° C. Furthermore, stirring is completed to complete the coupling reaction, and filtration is performed to obtain a monoazo compound. The obtained monoazo compound is stirred at 90 ° C. in the presence of sodium hydroxide to obtain 17 parts of a monoazo compound of the chemical formula (2).
  • An ordinary polarizing element is an iodine-based polarizing element formed of a material dyed with resin and iodine compound.
  • iodine and iodine compounds are vulnerable to heat, humidity, short wavelength light, and UV light.
  • a polarizing element using a dye is resistant to heat, humidity, short wavelength light, and UV light, and the polarizing element does not deteriorate even when light UV light having a short wavelength is incident.
  • external light incident from the first polarizing plate 10 side is actively used, and the wavelength conversion layer 30 converts the wavelength of the external light and outputs it.
  • a dye-based polarizing plate is suitable for the embodiment of the present invention because it has a short wavelength and hardly deteriorates even when UV light enters the polarizing element.
  • the first polarizing plate 10 and the second polarizing plate 28 increase the transmittance of light in the wavelength region of 460 nm or less.
  • the transmittance of at least one of the wavelength regions of 380 nm or less is 1% or more
  • the transmittance of at least any region of the wavelength region of 380 nm to 400 nm is 3% or more, 400 nm to
  • the transmittance of at least one of the wavelength regions of 430 nm satisfies at least one condition of 5% or more.
  • the transmittance of the first polarizing plate 10 and the second polarizing plate 28 at a wavelength of 410 nm is 30% or more.
  • the transmittance at a wavelength of 410 nm when the first polarizing plate 10 and the second polarizing plate 28 are arranged in parallel is 20% or more, and the transmittance when arranged at right angles is 5% or less.
  • permeability in wavelength 400nm of the 1st polarizing plate 10 and the 2nd polarizing plate 28 is 25% or more.
  • the transmittance at a wavelength of 400 nm when the first polarizing plate 10 and the second polarizing plate 28 are arranged in parallel is 15% or more, and the transmittance when arranged orthogonally is 5% or less.
  • the transmittance of the first polarizing plate 10 and the second polarizing plate 28 at a wavelength of 380 to 390 nm is 25% or more.
  • the transmittance at a wavelength of 380 to 390 nm when the first polarizing plate 10 and the second polarizing plate 28 are arranged in parallel is 15% or more, and the transmittance when arranged at right angles is 5% or less.
  • the dyed PVA 28a is sandwiched between base materials 28b and 28c made of short wavelength transmission TAC, acrylic, or COP.
  • the amount of the absorbent added to the light in the wavelength region of 460 nm or less may be reduced.
  • the TAC to be the base materials 28b and 28c of the second polarizing plate 28 contains an absorber for a short wavelength region such as an ultraviolet absorber, so that the wavelength is 460 nm or less by reducing the absorber. The light transmittance of the region can be increased.
  • permeability of the light of the wavelength range of 460 nm or less can be raised by using an acryl and COP as the base materials 28b and 28c.
  • the base materials 28b and 28c may be made of the same material, or may be made of different materials.
  • the short wavelength transmission TAC means that the UV absorber contained in the TAC used in the conventional polarizing plate is not included, or the addition amount thereof is reduced.
  • any one of a phosphor, a quantum dot, and a quantum rod that receives light from a backlight 34 to be described later and emits light in a specific wavelength region can be applied.
  • the phosphor is preferably mixed with a material that emits one of red (R), green (G), and blue (B) for each pixel.
  • Eu-activated sulfide-based red phosphor is used for the red phosphor
  • Eu-activated sulfide-based green phosphor is used for the green phosphor
  • Eu-activated phosphate-based blue phosphor is used for the blue phosphor. It can.
  • the wavelength conversion layer 30 may include a single phosphor or a plurality of phosphors depending on the color to be displayed.
  • any A liquid crystal display device capable of emitting colored light is obtained.
  • the wavelength conversion layer 30 can also be realized by a quantum dot structure in which a plurality of semiconductor materials having different characteristics are periodically arranged in a three-dimensional manner or a quantum rod in which two-dimensionally and periodically are arranged.
  • the quantum dots and quantum rods function as a material having a desired band gap by repeatedly arranging semiconductor materials having different bad gaps with a period of the nm order. It can be used as the wavelength conversion layer 30 that emits light in a wavelength region corresponding to the gap.
  • a quantum dot structure having a characteristic of absorbing light in the wavelength region of the output light of the backlight 34 and emitting any one of red (R), green (G), and blue (B) A quantum rod structure is formed.
  • the quantum dot may have a structure in which the central core (core) is formed of cadmium selenide (CdSe) and the outside thereof is covered with a zinc sulfide (ZnS) coating layer (shell).
  • the emission color can be controlled by changing the diameter. For example, when emitting red (R), the diameter may be 8.3 nm, when emitting green (G), the diameter may be 3 nm, and when emitting blue (B), the diameter may be further reduced.
  • the central core material indium phosphide (InP), indium copper sulfide (CuInS 2 ), carbon, graphene, or the like may be used.
  • FIG. 2 shows the wavelength dependence of the emission intensity of the wavelength conversion layer 30 that is constituted by quantum dots.
  • the wavelength conversion layer 30 causes light in the red (R) wavelength region having a peak near 630 nm, light in the green (G) wavelength region having a peak near 550 nm, and near the wavelength of 460 nm.
  • R red
  • G green
  • B blue
  • the selective reflection layer 32 is a layer that transmits light in a predetermined wavelength region and reflects light in other wavelength regions.
  • the selective reflection layer 32 has a lower reflectance in the wavelength region that is not wavelength-converted by the wavelength conversion layer 30 than the reflectance of light in at least a part of the wavelength region that is wavelength-converted by the wavelength conversion layer 30.
  • the selective reflection layer 32 has a reflectance of light in at least a part of the wavelength region of 380 nm or more and 460 nm or less than the reflectance of the wavelength region exceeding 460 nm that is wavelength-converted by the wavelength conversion layer 30. It is preferable to make it low.
  • the selective reflection layer 32 can include a cholesteric liquid crystal layer. Specifically, the selective reflection layer 32 can be configured by laminating a plurality of cholesteric liquid crystal layers having different chiral pitches.
  • the first cholesteric liquid crystal 32a having a chiral pitch of 430 nm to 490 nm
  • the second cholesteric liquid crystal 32b having a chiral pitch of 520 nm to 580 nm
  • a sheet made of the third cholesteric liquid crystal 32c may be laminated. More specifically, the chiral pitch of the first cholesteric liquid crystal 32a is preferably 460 nm, the chiral pitch of the second cholesteric liquid crystal 32b is 550 nm, and the chiral pitch of the third cholesteric liquid crystal 32c is preferably 630 nm.
  • FIG. 4 is a diagram showing transmission characteristics.
  • the transmittance in the wavelength region of 400 nm or more and less than 430 nm is higher than the transmittance in the wavelength region exceeding 430 nm.
  • the cholesteric liquid crystals 32a, 32b, and 32c are obtained by rubbing a material such as PET, applying a UV curable polymer liquid crystal to which a chiral material is added, and curing it by UV irradiation.
  • a material such as PET
  • a UV curable polymer liquid crystal to which a chiral material is added
  • curing it by UV irradiation examples include RM series manufactured by Merck.
  • a cholesteric liquid crystal is a liquid crystal having an arbitrary spiral pitch without applying power.
  • a cholesteric liquid crystal can be prepared by adding an additive called a chiral agent to a nematic liquid crystal. At this time, a desired chiral pitch can be obtained by adjusting the addition rate of the chiral agent.
  • the backlight 34 includes a light source that outputs light.
  • the light source is preferably an LED, for example.
  • the wavelength of the light output from the backlight 34 is preferably light in a wavelength region that can be effectively used for wavelength conversion in the wavelength conversion layer 30.
  • the backlight 34 is preferably a light source that outputs light in a wavelength region having a peak wavelength of 380 nm to 460 nm or a light source that outputs light in a wavelength region of 380 nm or less.
  • the light use efficiency can be increased by converting the wavelength of the light from the backlight 34 in the wavelength conversion layer 30 and using it. Accordingly, energy efficiency in the liquid crystal display device 100 can be improved, and the liquid crystal display device 100 with low power consumption can be realized.
  • the power consumption can be further reduced as compared with the case of using a phosphor.
  • the reflective layer 36 is a layer that reflects incident light.
  • the reflection layer 36 is preferably made of a material that reflects light in a wavelength region that can be used for wavelength conversion at least by the wavelength conversion layer 30.
  • the reflective layer 36 can be made of a material containing a metal such as silver, for example.
  • the display electrode 24 is provided on the surface of the TFT substrate 26 on which the TFT is formed.
  • the display electrode 24 is an individual electrode separated for each pixel, for example, a transparent electrode made of ITO (indium tin oxide) or the like.
  • the display electrode 24 is connected to a source electrode formed on the TFT substrate 26.
  • An alignment film 22 is formed to cover the display electrode 24 and to align the liquid crystal vertically.
  • the alignment film 22 is made of a resin material such as polyimide.
  • a resin material such as polyimide.
  • a 5 wt% solution of N-methyl-2-pyrrolidinone serving as a polyimide resin is printed on the display electrode 24, cured by heating at about 180 to 280 ° C., and then rubbed with a rubbing cloth. By performing the alignment treatment, it can be formed.
  • the pixel may be divided by changing the alignment direction in an area within one pixel by changing the light irradiation direction.
  • the alignment direction may be determined by an oblique electric field by providing a slit in one or both of the pixel electrode and the display electrode 24 without performing an alignment process such as rubbing or optical alignment (Japanese Patent Laid-Open No. 05-222282).
  • the orientation may be controlled by forming a projection (Japanese Patent Laid-Open No. 06-104044) on either or both of the display electrode 24 and the common electrode 16.
  • the counter substrate 12 is a transparent substrate such as glass.
  • the counter substrate 12 mechanically supports the liquid crystal display device 100 and is used to transmit external light such as sunlight from the outside and enter the wavelength conversion layer 30 and the like.
  • the counter substrate 12 may be a flexible substrate made of a resin such as an epoxy resin, a polyimide resin, an acrylic resin, or a polycarbonate resin.
  • a color filter 14 is formed on the side opposite to the viewing side of the counter substrate 12.
  • the three pixels of normal RGB are combined to function as a display pixel for color display, and a color filter of one of RGB colors is arranged for each pixel.
  • FIG. 6 shows an example of the wavelength dependence of the transmittance of the color filter 14.
  • the color filter 14 is a red (R) color filter that transmits a red (R) wavelength region having a wavelength of 560 nm or more, and a green (G) that transmits a wavelength region of 450 nm or more and 630 nm or less.
  • a color filter and a blue (B) color filter that transmits a wavelength region of 380 nm to 560 nm may be combined. Therefore, red (R), green (G), and blue (B) light emitted from the wavelength conversion layer 30 can be transmitted.
  • a common electrode 16 is formed on the color filter 14.
  • the common electrode 16 is a transparent electrode made of, for example, ITO (indium tin oxide).
  • the alignment film 18 is formed on the common electrode 16.
  • the alignment film 18 is made of a resin material such as polyimide.
  • a 5 wt% solution of N-methyl-2-pyrrolidinone serving as a polyimide resin is printed on the common electrode 16, cured by heating at about 110 to 280 ° C., and then rubbed with a rubbing cloth. By performing the alignment treatment, it can be formed.
  • the alignment direction of the alignment film 18 is a direction orthogonal to the alignment direction of the alignment film 22.
  • the pixel may be divided by changing the alignment direction in an area within one pixel by changing the light irradiation direction.
  • the alignment direction may be determined by an oblique electric field by providing a slit in one or both of the pixel electrode and the display electrode 24 without performing an alignment process such as rubbing or optical alignment (Japanese Patent Laid-Open No. 05-222282).
  • the orientation may be controlled by forming a projection (Japanese Patent Laid-Open No. 06-104044) on either or both of the display electrode 24 and the common electrode 16.
  • the liquid crystal layer 20 is sealed between the alignment film 18 and the alignment film 22 so that the alignment film 18 and the alignment film 22 face each other.
  • a spacer (not shown) is inserted between the alignment film 18 and the alignment film 22, a liquid crystal is injected between the alignment film 18 and the alignment film 22, and the periphery is sealed with a sealing material (not shown).
  • the liquid crystal layer 20 is formed.
  • the alignment of the liquid crystal layer 20 is controlled by the alignment film 18 and the alignment film 22, and the initial alignment state of the liquid crystal in the liquid crystal layer 20 (when no electric field is applied) is determined by the alignment film 18 and the alignment film 22. Then, by applying a voltage between the display electrode 24 and the common electrode 16, an electric field is generated between the display electrode 24 and the common electrode 16, and the orientation of the liquid crystal layer 20 is controlled so that light is transmitted / not transmitted. Is controlled.
  • the liquid crystal layer 20 is made of a liquid crystal having a negative dielectric anisotropy.
  • the transmittance of light in a wavelength region of 460 nm or less from the first polarizing plate 10 on the light incident side is 1% or more of the wavelength regions of 380 nm to 400 nm. It is preferable that the transmittance of at least one region is 3% or more and at least one of the transmittances of at least one of the wavelength regions of 400 nm to 430 nm is 5% or more.
  • the transmittance of at least one of the wavelength regions of 380 nm or less of the first polarizing plate 10 is 1% or more, and the transmittance of at least any region of the wavelength regions of 380 nm to 400 nm. Is preferably 3% or more, and satisfying at least one condition in which the transmittance in at least one of the wavelength regions of 400 nm to 430 nm is 5% or more.
  • the transmittance of at least one of the wavelength regions of 380 nm or less of the second polarizing plate 28 is 1% or more, and the transmittance of at least one of the wavelength regions of 380 nm to 400 nm. Is preferably 3% or more, and satisfying at least one condition in which the transmittance in at least one of the wavelength regions of 400 nm to 430 nm is 5% or more.
  • the thickness of the alignment film 18 and / or the alignment film 22 is preferably 50 nm or less, and more preferably 5 nm or less. Thereby, the absorption of light in the wavelength region of 460 nm or less in the alignment film 18 and / or the alignment film 22 can be suppressed, and the transmittance in the wavelength region can be increased.
  • the thickness of the liquid crystal layer 20 is preferably 4 ⁇ m or less, more preferably 3 ⁇ m or less, and even more preferably 2 ⁇ m or less.
  • the refractive index ⁇ n is 0.1 when the thickness of the liquid crystal layer 20 is 4 ⁇ m, and the refractive index ⁇ n is 0 when the thickness of the liquid crystal layer 20 is 3 ⁇ m.
  • the refractive index ⁇ n may be 0.2.
  • the thickness of the TFT substrate 26 is preferably 500 ⁇ m or less, and more preferably 200 ⁇ m or less. Further, it is also preferable to use borosilicate glass, quartz glass, sapphire glass, or the like with few impurities as the TFT substrate 26. Thereby, the transmittance of light in a wavelength region of 460 nm or less can be increased.
  • the display electrode 24 preferably has a film thickness of 50 nm or less, and more preferably 20 nm or less.
  • the common electrode 16 preferably has a film thickness of 50 nm or less, and more preferably 20 nm or less. Thereby, the transmittance of light in a wavelength region of 460 nm or less can be increased.
  • the external light incident from the first polarizing plate 10 side by increasing the transmittance of light in the wavelength region of 460 nm or less from the first polarizing plate 10 on the light incident side to the wavelength conversion layer 30, the external light incident from the first polarizing plate 10 side.
  • the short wavelength component of the light reaches the wavelength conversion layer 30 and the light emitted by the external light can be used efficiently.
  • the light transmitted through the blue filter of the color filter 14 can be used effectively.
  • the liquid crystal display device 100 having high contrast and excellent visibility even under outside light such as outdoors can be obtained.
  • liquid crystal display device 100 in the first embodiment is configured as an active liquid crystal display device using TFTs, the scope of application of the present invention is not limited to this.
  • a passive liquid crystal display device 200 will be described.
  • the liquid crystal display device 200 in the second embodiment includes the first polarizing plate 10, the counter substrate 12, the common electrode 16, the alignment film 18, the liquid crystal layer 20, and the alignment film 22. , The display electrode 24, the substrate 38, the second polarizing plate 28, the wavelength conversion layer 30, the selective reflection layer 32, the backlight 34 and the reflection layer 36.
  • the passive liquid crystal display device 200 is mainly different from the active liquid crystal display device 100 in that the TFT substrate 26 on which TFTs are formed is replaced with a substrate 38.
  • the substrate 38 is a transparent substrate such as glass.
  • the substrate 38 mechanically supports the liquid crystal display device 200 and is used to transmit external light such as sunlight from the outside.
  • the substrate 38 may be a flexible substrate made of a resin such as an epoxy resin, a polyimide resin, an acrylic resin, or a polycarbonate resin.
  • liquid crystal display device 200 by increasing the transmittance of light in the wavelength region of 460 nm or less from the first polarizing plate 10 on the light incident side to the wavelength conversion layer 30, the same as in the first embodiment.

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Abstract

液晶層の視認側に配置された第１の偏光板と、液晶層を介して視認側と反対側に配置された第２の偏光板と、第２の偏光板の視認側と反対側に光を受けて波長変換された光を出力する波長変換層と、波長変換層の視認側と反対側に選択反射層と、を備え、選択反射層は、コレステリック液晶からなるシートを含む液晶表示装置とする。

Description

液晶表示装置及び反射シート
　本発明は、液晶表示装置及び反射シートに関する。
　近年、液晶表示装置、有機エレクトロルミネセンス表示装置等の表示装置が普及してきている。一般的な液晶表示装置は、非発光型表示装置であって、白色ＬＥＤ等を光源とするバックライトからの光を液晶層にて画素ごとに光変調し、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各カラーフィルター層を透過させてカラー表示を行う。白色ＬＥＤは、発光効率がよく、寿命が長い等の特長がある。一方、白色ＬＥＤは、発熱による蛍光体の発光効率の低下（いわゆる温度消光）による光損失が大きい。また、カラーフィルター層によって白色ＬＥＤからの光を赤、緑及び青に分離する構造のため、バックライトの１／３程度の光しか実際には使用されず、液晶表示装置全体での光利用効率が低い。
　また、バックライトとして紫外光源を用い、この紫外光源を励起光として赤、緑及び青の各色の蛍光体層を発光させる形式の液晶表示装置が開示されている。また、バックライトとして青色ＬＥＤを用い、青色ＬＥＤから出力される青色光を利用して赤色及び緑色の蛍光体層を発光させて赤色及び緑色の光を得ると共に、青色ＬＥＤからの青色光をそのまま透過させて青色の光を表示させる形式の液晶表示装置が開示されている。
　また、液晶層が挟持された一対の基板と、一対の基板の一方側の背面に配置されたピーク波長３８０ｎｍ～４２０ｎｍの範囲の光を発する発光ダイオードと、一対の基板の他方側に形成された偏光板とを備え、一対の基板の他方側に形成された偏光板の液晶層と反対側には、単位ピクセル毎に、ピーク波長が３８０ｎｍ～４２０ｎｍの範囲の光を吸収して所定の色の光を発する蛍光体層を備えるサブピクセルを備え、蛍光体層の液晶層とは反対側の面には波長４２０ｎｍ以下の波長の光を反射又は吸収するフィルター層が形成された液晶表示装置が開示されている。
　ところで、いずれの表示装置も外光下での視認性が十分でないという問題がある。外光下での視認性が高い表示装置として反射型の液晶表示装置が提案されているが、暗所では視認性が低いという問題がある。
　そこで、本発明は、暗所での視認性を低下させることなく、外光下での視認性をも高めた新たな液晶表示装置を提供することを目的とする。
　本発明の１つの態様は、液晶層の視認側に配置された第１の偏光板と、液晶層を介して視認側と反対側に配置された第２の偏光板と、前記第２の偏光板の視認側と反対側に光を受けて波長変換された光を出力する波長変換層と、前記波長変換層の視認側と反対側に選択反射層と、前記波長変換層の視認側と反対側にバックライトを備え、前記選択反射層は、所定の波長領域の光を透過し、その他の波長領域の光を反射させることを特徴とする液晶表示装置である。
　本発明によれば、暗所での視認性を低下させることなく、外光下での視認性をも高めた新たな液晶表示装置を提供することができる。
第１の実施の形態における液晶表示装置の構成を示す図である。 波長変換層の発光強度の波長依存性を示す図である。 選択反射層の構成例を示す図である。 選択反射層の反射率の波長依存性を示す図である。 選択反射層の透過率の波長依存性を示す図である。 カラーフィルターの光の透過率の波長依存性を示す図である。 第２の実施の形態における液晶表示装置の構成を示す図である。 偏光板の光学特性を示す図である。
＜第１の実施の形態＞
　第１の実施の形態における液晶表示装置１００は、図１の断面模式図に示すように、第１の偏光板１０、対向基板１２、カラーフィルター１４、共通電極１６、配向膜１８、液晶層２０、配向膜２２、表示電極２４、ＴＦＴ基板２６、第２の偏光板２８、波長変換層３０、選択反射層３２、バックライト３４及び反射層３６を含んで構成される。
　液晶表示装置１００は、矢印で示すように、バックライト３４から光を受けて、波長変換層３０で波長変換された光を第１の偏光板１０側から出力して画像を表示する装置として機能する。また、液晶表示装置１００は、第１の偏光板１０側から入射する外光を積極的に利用して、波長変換層３０において外光を波長変換して出力することもできる。なお、図１は模式図であり、各構成要素の大きさ及び厚さは実際の値を反映していない。
　本実施の形態では、液晶表示装置１００としてアクティブマトリックス型液晶表示装置を例として説明するが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではなく、単純マトリックス型等の他の態様の液晶表示装置にも適用可能である。
　ＴＦＴ基板２６は、基板上にＴＦＴを画素毎に配置して構成される。基板は、ガラス等の透明な基板である。基板は、液晶表示装置１００を機械的に支持すると共に、光を透過して画像を表示するために用いられる。基板は、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の樹脂からなるフレキシブル基板としてもよい。
　図１では、ＴＦＴが２つ表されている。ＴＦＴのほぼ真ん中の下部（基板上）には、ゲートラインに接続されるゲート電極２６ａが配置される。ゲート電極２６ａを覆ってゲート絶縁膜２６ｂが形成され、このゲート絶縁膜２６ｂを覆って半導体層２６ｃが形成される。ゲート絶縁膜２６ｂは、例えばＳｉＯ２などの絶縁体で形成される。また、半導体層２６ｃは、アモルファスシリコンや、ポリシリコンで形成され、ゲート電極２６ａの直上部分が不純物のほとんどないチャネル領域とされ、両側が不純物ドープによって導電性が付与されたソース領域およびドレイン領域とされる。ＴＦＴのドレイン領域の上にはコンタクトホールが形成され、そこに金属（例えば、アルミニウム）のドレイン電極が配置（電気的に接続）され、ソース領域の上にはコンタクトホールが形成され、そこに金属（例えば、アルミニウム）のソース電極が配置（電気的に接続）される。ドレイン電極はデータ電圧が供給されるデータラインに接続される。
　対向基板１２の視認側には、第１の偏光板１０が配置され、ＴＦＴ基板２６のＴＦＴが形成されていない側の表面には、第２の偏光板２８が配置される。
　第１の偏光板１０及び第２の偏光板２８は、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）系樹脂に二色性染料によって染色がなされ、さらに延伸することにより作製した染色系の偏光素子を含むものとすることが好適である。ここで、染料系材料は、アゾ化合物及び／又はその塩を含有することが好適である。
　すなわち、以下の化学式を満たす染料系材料を用いることが好適である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 （１）式中Ｒ１、Ｒ２は各々独立に水素原子、低級アルキル基、低級アルコキシル基を示し、ｎは１又は２で示されるアゾ化合物及びその塩。
（２）Ｒ１、Ｒ２が各々独立に水素原子、メチル基、メトキシ基のいずれかである（１）記載のアゾ化合物及びその塩。
（３）Ｒ１、Ｒ２が水素原子である（１）記載のアゾ化合物及びその塩。
　例えば、以下に示す工程で得られる材料を用いることが好適である。４－アミノ安息香酸１３．７部を水５００部に加え、水酸化ナトリウムで溶解する。得られた物質を冷却して１０℃以下で３５％塩酸３２部を加え、次に亜硝酸ナトリウム６．９部を加え、５～１０℃で１時間攪拌する。そこへアニリン－ω－メタンスルホン酸ソーダ２０．９部を加え、２０～３０℃で攪拌しながら、炭酸ナトリウムを加えてｐＨ３．５とする。さらに、攪拌してカップリング反応を完結させ、濾過して、モノアゾ化合物を得る。得られたモノアゾ化合物を水酸化ナトリウム存在下、９０℃で攪拌し、化学式（２）のモノアゾ化合物１７部を得る。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
　化学式（２）のモノアゾ化合物１２部、４，４’－ジニトロスチルベン－２，２’－スルホン酸２１部を水３００部に溶解させた後、水酸化ナトリウム１２部を加え、９０℃で縮合反応させる。続いて、グルコース９部で還元し、塩化ナトリウムで塩析した後、濾過して化学式（３）で示されるアゾ化合物１６部を得る。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
　さらに、化合物（３）の染料を０．０１％、シー・アイ・ダイレクト・レッド８１を０．０１％、特許２６２２７４８号公報の実施例１において示されている下記構造式（４）で示される染料を０．０３％、特開昭６０－１５６７５９号公報の実施例２３において公開されている下記構造式（５）で示される染料０．０３％及び芒硝０．１％の濃度とした４５℃の水溶液に基板として厚さ７５μｍのポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を４分間浸漬する。このフィルムを３％ホウ酸水溶液中で５０℃で５倍に延伸し、緊張状態を保ったまま水洗、乾燥する。これによって、中性色（平行位ではグレーで、直交位では黒色）となる染料系材料を得ることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
　通常の偏光素子は、樹脂にヨウ素およびヨウ素化合物によって染色した材料で形成されたヨウ素系の偏光素子である。しかしながら、ヨウ素およびヨウ素化合物は熱、湿度、短波長光、ＵＶ光に弱い。一方、染料（二色性染料）を用いる偏光素子は、熱、湿度、短波長光、ＵＶ光に強く、短波長やの光ＵＶ光が入射しても偏光素子の劣化はない。本発明の実施の形態では、第１の偏光板１０側から入射する外光を積極的に利用して、波長変換層３０において外光を波長変換して出力する。屋外で使用する場合、外光には短波長の光やＵＶ光が多く含まれ、これらの光を透過させようとした場合、従来のヨウ素系の偏光板ではその特性から光学性能が劣化してしまうが、染料系偏光板では短波長、ＵＶ光が偏光素子に入射しても劣化しにくいので、本発明の実施の形態には好適である。
　図８（ａ）、（ｂ）は、第１の偏光板１０及び第２の偏光板２８に使用する偏光板の分光特性を示す。第１の偏光板１０及び第２の偏光板２８は、４６０ｎｍ以下の波長領域の光の透過率を高くする。具体的には、３８０ｎｍ以下の波長領域のうちの少なくともいずれかの領域の透過率が１％以上、３８０ｎｍ～４００ｎｍの波長領域のうちの少なくともいずれかの領域の透過率が３％以上、４００ｎｍ～４３０ｎｍの波長領域のうちの少なくともいずれかの領域の透過率が５％以上の少なくとも１つの条件を満たしている。
　ここで、第１の偏光板１０及び第２の偏光板２８の波長４１０ｎｍにおける透過率は、３０％以上である。第１の偏光板１０及び第２の偏光板２８を平行に配置したときの波長４１０ｎｍにおける透過率は２０％以上であり、直交に配置したときの透過率は５％以下である。また、第１の偏光板１０及び第２の偏光板２８の波長４００ｎｍにおける透過率は、２５％以上である。第１の偏光板１０及び第２の偏光板２８を平行に配置したときの波長４００ｎｍにおける透過率は１５％以上であり、直交に配置したときの透過率は５％以下である。また、第１の偏光板１０及び第２の偏光板２８の波長３８０－３９０ｎｍにおける透過率は、２５％以上である。第１の偏光板１０及び第２の偏光板２８を平行に配置したときの波長３８０－３９０ｎｍにおける透過率は１５％以上であり、直交に配置したときの透過率は５％以下である。
　さらに、具体的には、染色されたＰＶＡ２８ａを短波長透過ＴＡＣ、アクリル及びＣＯＰのいずれかからなる基材２８ｂ，２８ｃにより挟み込んだ構造とすることが好適である。第２の偏光板２８の４６０ｎｍ以下の波長領域の光の透過率を高めるためには、４６０ｎｍ以下の波長領域の光に対する吸収剤の添加量を減らせばよい。例えば、通常、第２の偏光板２８の基材２８ｂ，２８ｃとなるＴＡＣには紫外線吸収剤等の短波長領域に対する吸収剤が含まれているので、当該吸収剤を減らすことにより４６０ｎｍ以下の波長領域の光の透過率を高めることができる。また、基材２８ｂ，２８ｃとしてアクリルやＣＯＰを用いることにより４６０ｎｍ以下の波長領域の光の透過率を高めることができる。なお、基材２８ｂ，２８ｃを同じ材料で構成してもよいし、それぞれ別の材料で構成してもよい。また、短波長透過ＴＡＣとは、従来の偏光板に用いるＴＡＣに含まれるＵＶ吸収材を含まないようにするか、その添加量を少なくしたものである。
　波長変換層３０として、後述するバックライト３４からの光を受けて特定の波長領域の光を放出する蛍光体、量子ドット、量子ロッドのいずれかを適用することができる。
　蛍光体は、画素毎に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のいずれか一つの光を発する材料を混合することが好適である。赤色蛍光体にはＥｕ付活硫化物系赤色蛍光体、緑色蛍光体にはＥｕ付活硫化物系緑色蛍光体、青色蛍光体にはＥｕ付活リン酸塩系青色蛍光体を使用することができる。波長変換層３０は、表示させたい色に応じて単一又は複数の蛍光体を含んでいるものとすることができる。
　例えば、３８０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲のバックライト３４からの光や外光を吸収して、青色光及び黄色光を発する２種の蛍光体を含んでいる場合には、擬似的に白色光を得ることができる。また、赤色光、緑色光及び青色光の発する３種の蛍光体を含んでいる場合にも同様に白色光を得ることができる。また、ピーク波長が３８０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲のバックライト３４からの光や外光を吸収して任意の色の光を発する単一又は複数の蛍光体を適宜選択して用いることにより、任意の色の光を発することができる液晶表示装置が得られる。
　また、例えば、３８０ｎｍ以下の紫外光の波長範囲のバックライト３４からの光を吸収して、所望の波長領域の光を発する青色光及び黄色光を発する２種の蛍光体を含んでいる場合には、擬似的に白色光を得ることができる。また、赤色光、緑色光及び青色光の発する３種の蛍光体を含んでいる場合にも同様に白色光を得ることができる。また、ピーク波長が３８０ｎｍ以下の範囲のバックライト３４からの光を吸収して任意の色の光を発する単一又は複数の蛍光体を適宜選択して用いることにより、任意の色の光を発することができる液晶表示装置が得られる。
　また、波長変換層３０は、複数の異なる特性を有する半導体材料を３次元的に周期的に配置した量子ドット構造や２次元的に周期的に配置した量子ロッドによっても実現することができる。量子ドットや量子ロッドは、異なるバッドギャップを有する半導体材料をｎｍオーダーの周期で繰り返し配置することによって、所望のバンドギャップを有する材料として機能させるものであり、バックライト３４からの光を受けてバンドギャップに応じた波長領域の光を発する波長変換層３０として利用することができる。具体的には、バックライト３４の出力光の波長領域の光を吸収して、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のいずれか一つの光を発する特性を有する量子ドット構造や量子ロッド構造を形成する。
　量子ドットは、例えば、中心核（コア）を、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）で形成し、その外側を硫化亜鉛（ＺｎＳ）の被覆層（シェル）が覆う構造とすることができる。この直径を変えることで発光色をコントロールすることができる。たとえば赤（Ｒ）を発光させる場合は直径８．３ｎｍ、緑（Ｇ）を発光させる場合は直径３ｎｍ、青（Ｂ）を発光させる場合はさらに直径を小さくするとよい。また、中心核材料としては、リン化インジウム（ＩｎＰ）、硫化インジウム銅（ＣｕＩｎＳ２）、カーボン、グラフェン等を用いてもよい。
　図２は、量子ドットにより構成されて波長変換層３０の発光強度の波長依存性を示す。図２に示すように、波長変換層３０によって波長６３０ｎｍ付近にピークをもつ赤（Ｒ）の波長領域の光、波長５５０ｎｍ付近にピークをもつ緑（Ｇ）の波長領域の光、波長４６０ｎｍ付近にピークをもつ青（Ｂ）の波長領域の光を発光する特性を持たせることができる。
　選択反射層３２は、所定の波長領域の光を透過し、その他の波長領域の光を反射させる層である。選択反射層３２は、波長変換層３０によって波長変換される波長領域の少なくとも一部の波長領域の光の反射率よりも、波長変換層３０によって波長変換されない波長領域の反射率の方が低いものとする。具体的には、選択反射層３２は、３８０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の波長領域の少なくとも一部の波長領域の光の反射率が波長変換層３０によって波長変換される４６０ｎｍを超える波長領域の反射率よりも低いものとすることが好適である。
　選択反射層３２は、コレステリック液晶層を含んで構成することができる。具体的には、選択反射層３２は、カイラルピッチが異なる複数のコレステリック液晶層を積層して構成することができる。
　例えば、図３に示すように、カイラルピッチが４３０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下である第１のコレステリック液晶３２ａ、カイラルピッチが５２０ｎｍ以上５８０ｎｍ以下である第２のコレステリック液晶３２ｂ、及び、カイラルピッチが６００ｎｍ以上６６０ｎｍ以下である第３のコレステリック液晶３２ｃからなるシートを積層すればよい。より具体的には第１のコレステリック液晶３２ａのカイラルピッチは４６０ｎｍ、第２のコレステリック液晶３２ｂカイラルピッチは５５０ｎｍで、第３のコレステリック液晶３２ｃのカイラルピッチは６３０ｎｍであれば好適である。このような構成とすることによって、図４に示すように、４００ｎｍ以上４３０ｎｍ未満の波長領域の反射率が４３０ｎｍを超える波長領域の反射率より低い特性を得ることができる。図５は透過特性を示す図である。４００ｎｍ以上４３０ｎｍ未満の波長領域の透過率が４３０ｎｍを超える波長領域の透過率より高い特性である。
　コレステリック液晶３２ａ、３２ｂ、３２ｃはそれぞれ、ＰＥＴなどの機材をラビング処理し、カイラル材を添加したＵＶ硬化型の高分子液晶をその上に塗布、ＵＶ照射で硬化することで得られる。高分子液晶としてはメルク社製ＲＭシリーズなどがある。
　なお、コレステリック液晶とは、電力を加えることなく、任意の螺旋ピッチを有する液晶である。コレステリック液晶は、ネマチック液晶にカイラル剤と呼ばれる添加剤を加えて作成することができる。このとき、カイラル剤の添加率を調整することによって、所望のカイラルピッチを持たせることができる。
　バックライト３４は、光を出力する光源を含んで構成される。光源は、例えば、ＬＥＤとすることが好適である。バックライト３４から出力される光の波長は、波長変換層３０において波長変換に有効に利用され得る波長領域の光とすることが好適である。例えば、バックライト３４は、ピーク波長が３８０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の波長領域の光を出力する光源又は３８０ｎｍ以下の波長領域の光を出力する光源とすることが好適である。
　液晶表示装置１００によれば、バックライト３４からの光を波長変換層３０にて波長変換して利用することによって、光の利用効率を高めることができる。これに伴って、液晶表示装置１００におけるエネルギー効率を向上させることができ、低消費電力の液晶表示装置１００を実現することができる。なお、波長変換層３０として、量子ドット構造の半導体層を適用することにより、蛍光体を利用する場合に比べてさらに低消費電力とすることができる。
　反射層３６は、入射する光を反射する層である。反射層３６は、少なくとも波長変換層３０で波長変換に利用できる波長領域の光を反射する材料で構成することが好適である。反射層３６は、例えば、銀等の金属を含む材料で構成することができる。
　ＴＦＴ基板２６のＴＦＴが形成された側の面には、表示電極２４が設けられる。この表示電極２４は画素毎に分離された個別電極であり、例えばＩＴＯ（インジウム・チン・オキサイド）などによる透明電極である。表示電極２４は、ＴＦＴ基板２６に形成されたソース電極に接続される。
　表示電極２４を覆って、液晶を垂直に配向させる配向膜２２が形成される。配向膜２２は、ポリイミド等の樹脂材料によって構成される。配向膜２２は、例えば、ポリイミド樹脂となるＮ－メチル－２－ピロリジノンの５ｗｔ％溶液を表示電極２４上に印刷し、１８０℃から２８０℃程度の加熱により硬化させた後、ラビング布によってラビングを行うことにより配向処理して形成することができる。
　このとき光配向膜を用いることも可能で、光配向膜を用いれば１３０℃以下の低温プロセスが容易になる。また光配向では、視野角特性を向上させるため、光の照射方向を変えることで１画素内の領域で配向方向を変えて画素分割させてもよい。さらにラビング、光配向などの配向処理は行わず、画素電極と表示電極２４のいずれかまたは両方にスリットを設けることによる斜め電界で配向方向を決定させてもよい（特開平０５－２２２２８２号公報）。また表示電極２４と共通電極１６のいずれかまたは両方の上に突起（特開平０６－１０４０４４号公報）を形成して配向制御してもよい。
　次に、対向基板１２側の構成及び製造方法について説明する。対向基板１２は、ガラス等の透明な基板である。対向基板１２は、液晶表示装置１００を機械的に支持すると共に、外部から太陽光等の外光を透過して波長変換層３０等に入射させるために用いられる。対向基板１２は、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の樹脂からなるフレキシブル基板としてもよい。
　一方、対向基板１２の視認側の反対側には、カラーフィルター１４が形成される。カラー表示の場合、通常ＲＧＢの３つの画素を合わせて、カラー表示の表示画素と機能し、各画素毎にＲＧＢいずれかの色のカラーフィルターが配置される。
　図６は、カラーフィルター１４の透過率の波長依存性の例を示す。図６に示すように、カラーフィルター１４は、波長５６０ｎｍ以上の赤（Ｒ）の波長領域を透過する赤（Ｒ）のカラーフィルター、波長４５０ｎｍ以上６３０ｎｍ以下の波長領域を透過する緑（Ｇ）のカラーフィルター、波長３８０ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の波長領域を透過する青（Ｂ）のカラーフィルターを組み合わせたものとすることができる。したがって、波長変換層３０から発光される赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の光をそれぞれ透過させることができる。
　カラーフィルター１４上には、共通電極１６が形成される。共通電極１６は、例えばＩＴＯ（インジウム・チン・オキサイド）などによる透明電極である。
　共通電極１６上には、配向膜１８が形成される。配向膜１８は、ポリイミド等の樹脂材料によって構成される。配向膜１８は、例えば、ポリイミド樹脂となるＮ－メチル－２－ピロリジノンの５ｗｔ％溶液を共通電極１６上に印刷し、１１０℃から２８０℃程度の加熱により硬化させた後、ラビング布によってラビングを行うことにより配向処理して形成することができる。配向膜１８の配向方向は、配向膜２２の配向方向と直交する方向とする。
　このとき光配向膜を用いることも可能で、光配向膜を用いれば１３０℃以下の低温プロセスが容易になる。また光配向では、視野角特性を向上させるため、光の照射方向を変えることで1画素内の領域で配向方向を変えて画素分割させてもよい。さらにラビング、光配向などの配向処理は行わず、画素電極と表示電極２４のいずれかまたは両方にスリットを設けることによる斜め電界で配向方向を決定させてもよい（特開平０５－２２２２８２号公報）。また表示電極２４と共通電極１６のいずれかまたは両方の上に突起（特開平０６－１０４０４４号公報）を形成して配向制御してもよい。
　さらに、配向膜１８と配向膜２２とを向かい合わせるようにして、配向膜１８と配向膜２２との間に液晶層２０が封止される。配向膜１８と配向膜２２との間にスペーサ（図示しない）を挿入し、配向膜１８と配向膜２２との間に液晶を注入して周囲を封止材（図示しない）によって封止することにより液晶層２０が形成される。
　液晶層２０は、配向膜１８と配向膜２２とによって配向が制御され、液晶層２０の液晶の初期（電界非印加時）の配向状態は配向膜１８と配向膜２２とによって決定される。そして、表示電極２４と共通電極１６との間に電圧を印加することによって、表示電極２４と共通電極１６との間に電界が生じて液晶層２０の配向が制御されて光の透過／不透過が制御される。ここで、液晶層２０は、誘電率異方性が負の液晶からなる。
　ここで、光入射側である第１の偏光板１０から波長変換層３０の直前までの４６０ｎｍ以下の波長領域の光の透過率を高くすることが好適である。具体的には、第１の偏光板１０から波長変換層３０の直前までの３８０ｎｍ以下の波長領域のうちの少なくともいずれかの領域の透過率が１％以上、３８０ｎｍ～４００ｎｍの波長領域のうちの少なくともいずれかの領域の透過率が３％以上、４００ｎｍ～４３０ｎｍの波長領域のうちの少なくともいずれかの領域の透過率が５％以上の少なくとも１つの条件を満たすことが好適である。
　そこで、液晶表示装置１００では、上記のように、第１の偏光板１０における４６０ｎｍ以下の波長領域の光の透過率を高くすることが好適である。具体的には、第１の偏光板１０の３８０ｎｍ以下の波長領域のうちの少なくともいずれかの領域の透過率が１％以上、３８０ｎｍ～４００ｎｍの波長領域のうちの少なくともいずれかの領域の透過率が３％以上、４００ｎｍ～４３０ｎｍの波長領域のうちの少なくともいずれかの領域の透過率が５％以上の少なくとも１つの条件を満たすことが好適である。また、第２の偏光板２８における４６０ｎｍ以下の波長領域の光の透過率を高くすることが好適である。具体的には、第２の偏光板２８の３８０ｎｍ以下の波長領域のうちの少なくともいずれかの領域の透過率が１％以上、３８０ｎｍ～４００ｎｍの波長領域のうちの少なくともいずれかの領域の透過率が３％以上、４００ｎｍ～４３０ｎｍの波長領域のうちの少なくともいずれかの領域の透過率が５％以上の少なくとも１つの条件を満たすことが好適である。
　また、配向膜１８及び／又は配向膜２２の膜厚を薄くすることにより４６０ｎｍ以下の波長領域の光の透過率を高くすることが好適である。配向膜１８及び／又は配向膜２２の膜厚は、５０ｎｍ以下にすることが好適であり、５ｎｍ以下にすることがより好適である。これにより、配向膜１８及び／又は配向膜２２における４６０ｎｍ以下の波長領域の光の吸収を抑えることができ、当該波長領域における透過率を高めることができる。
　また、液晶層２０を薄くすることにより４６０ｎｍ以下の波長領域の光の透過率を高くすることが好適である。液晶層２０の厚さは、４μｍ以下にすることが好適であり、３μｍ以下にすることがより好適であり、２μｍ以下にすることがさらに好適である。このとき、液晶層２０におけるレターデーションを好適な値にするために、液晶層２０の膜厚に合わせて液晶層２０の屈折率Δｎを調整することが好適である。例えば、レターデーションを０．４μｍにするためには、液晶層２０の厚さを４μｍにしたときには屈折率Δｎを０．１とし、液晶層２０の厚さを３μｍにしたときには屈折率Δｎを０．１５とし、液晶層２０の厚さを２μｍにしたときには屈折率Δｎを０．２とするようにすればよい。
　また、ＴＦＴ基板２６は、その厚さを５００μｍ以下とすることが好適であり、さらに２００μｍ以下にすることがより好適である。また、ＴＦＴ基板２６として、不純物の少ないホウケイ酸ガラス、石英ガラス、サファイアガラス等を使用することも好適である。これにより、４６０ｎｍ以下の波長領域の光の透過率を高くすることができる。
　また、表示電極２４は、その膜厚を５０ｎｍ以下とすることが好適であり、さらには２０ｎｍ以下とすることがより好適である。また、共通電極１６は、その膜厚を５０ｎｍ以下とすることが好適であり、さらには２０ｎｍ以下とすることが好適である。これにより、４６０ｎｍ以下の波長領域の光の透過率を高くすることができる。
　なお、４６０ｎｍ以下の波長領域の光の透過率を高くするためのこれらの構成は単独で採用してもよいし、複数を組み合わせてもよい。
　このように、光入射側である第１の偏光板１０から波長変換層３０までの４６０ｎｍ以下の波長領域の光の透過率を高くすることによって、第１の偏光板１０側から入射する外光の短波長成分を波長変換層３０まで到達させ、外光による発光を効率的に利用することができる。特に、カラーフィルター１４の青色のフィルターを透過する光を有効利用することができる。これにより、屋外等の外光下においてもコントラストの高い、視認性に優れた液晶表示装置１００とすることができる。
＜第２の実施の形態＞
　第１の実施の形態における液晶表示装置１００は、ＴＦＴを用いたアクティブ型の液晶表示装置の構成としたが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。第２の実施の形態では、パッシブ型の液晶表示装置２００について説明する。
　第２の実施の形態における液晶表示装置２００は、図７の断面模式図に示すように、第１の偏光板１０、対向基板１２、共通電極１６、配向膜１８、液晶層２０、配向膜２２、表示電極２４、基板３８、第２の偏光板２８、波長変換層３０、選択反射層３２、バックライト３４及び反射層３６を含んで構成される。
　パッシブ型の液晶表示装置２００では、アクティブ型の液晶表示装置１００と比べてＴＦＴが形成されるＴＦＴ基板２６が基板３８に置き換えられている点で主に異なる。基板３８は、ガラス等の透明な基板である。基板３８は、液晶表示装置２００を機械的に支持すると共に、外部から太陽光等の外光を透過させるために用いられる。基板３８は、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の樹脂からなるフレキシブル基板としてもよい。
　液晶表示装置２００においても、光入射側である第１の偏光板１０から波長変換層３０までの４６０ｎｍ以下の波長領域の光の透過率を高くすることにより、第１の実施の形態と同様に、暗所での視認性を低下させることなく、外光下での視認性をも高めた新たな液晶表示装置を提供することができる。

Claims (14)

  1. 　液晶層の視認側に配置された第１の偏光板と、液晶層を介して視認側と反対側に配置された第２の偏光板と、前記第２の偏光板の視認側と反対側に光を受けて波長変換された光を出力する波長変換層と、前記波長変換層の視認側と反対側に選択反射層と、前記波長変換層の視認側と反対側にバックライトを備え、
    　前記選択反射層は、所定の波長領域の光を透過し、その他の波長領域の光を反射させることを特徴とする液晶表示装置。
  2. 　請求項１記載の液晶表示装置であって、
    　前記選択反射層は、前記波長変換層によって波長変換される波長領域の少なくとも一部の波長領域の光の反射率よりも、前記波長変換層によって波長変換されない波長領域の反射率の方が低いことを特徴とする液晶表示装置。
  3. 　請求項１に記載の液晶表示装置であって、
    　前記選択反射層は、３８０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の波長領域の少なくとも一部の波長領域の光の反射率が前記波長変換層によって波長変換される４６０ｎｍを超える波長領域の反射率よりも低いことを特徴とする液晶表示装置。
  4. 　請求項２に記載の液晶表示装置であって、
    　前記選択反射層は、３８０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の波長領域の少なくとも一部の波長領域の光の反射率が前記波長変換層によって波長変換される４６０ｎｍを超える波長領域の反射率よりも低いことを特徴とする液晶表示装置。
  5. 　請求項１に記載の液晶表示装置であって、
    　前記選択反射層は、コレステリック液晶からなるシートを含むことを特徴とする液晶表示装置。
  6. 　請求項２に記載の液晶表示装置であって、
    　前記選択反射層は、コレステリック液晶からなるシートを含むことを特徴とする液晶表示装置。
  7. 　請求項３に記載の液晶表示装置であって、
    　前記選択反射層は、コレステリック液晶からなるシートを含むことを特徴とする液晶表示装置。
  8. 　請求項４に記載の液晶表示装置であって、
    　前記選択反射層は、コレステリック液晶からなるシートを含むことを特徴とする液晶表示装置。
  9. 　請求項５に記載の液晶表示装置であって、
    　前記選択反射層は、コレステリック液晶からなるシートを積層したものであることを特徴とする液晶表示装置。
  10. 　請求項９に記載の液晶表示装置であって、
    　前記選択反射層は、カイラルピッチが４３０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下である第１のコレステリック液晶、カイラルピッチが５２０ｎｍ以上５８０ｎｍ以下である第２のコレステリック液晶、及び、カイラルピッチが６００ｎｍ以上６６０ｎｍ以下である第３のコレステリック液晶からなるシートを積層したものであることを特徴とする液晶表示装置。
  11. 　請求項１に記載の液晶表示装置の前記選択反射層として使用される反射シートであって、
    　コレステリック液晶からなるシートを含むことを特徴とする反射シート。
  12. 　請求項１１に記載の反射シートであって、
    　コレステリック液晶からなるシートを積層したものであることを特徴とする反射シート。
  13. 　請求項１１に記載の反射シートであって、
    　カイラルピッチが４３０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下である第１のコレステリック液晶、カイラルピッチが５２０ｎｍ以上５８０ｎｍ以下である第２のコレステリック液晶、及び、カイラルピッチが６００ｎｍ以上６６０ｎｍ以下である第３のコレステリック液晶からなるシートを積層したものであることを特徴とする反射シート。
  14. 　請求項１２に記載の反射シートであって、
    　カイラルピッチが４３０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下である第１のコレステリック液晶、カイラルピッチが５２０ｎｍ以上５８０ｎｍ以下である第２のコレステリック液晶、及び、カイラルピッチが６００ｎｍ以上６６０ｎｍ以下である第３のコレステリック液晶からなるシートを積層したものであることを特徴とする反射シート。
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