JP3416302B2 - 液晶ディスプレイ用バックライト装置およびそれを用いた液晶表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶表示素子などに用い
られるバックライト装置およびそれを用いた液晶表示装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】バックライト装置は、非発光性である液
晶表示装置の視認性を向上させるために広く使用されて
おり、テレビモニターやパーソナルコンピュータなど高
精細の表示では必須のものである。近年、液晶表示装置
のカラー化が進み、液晶表示装置の光の透過率が低下す
るに伴い、液晶表示装置の表面輝度を視認性の良好な水
準に保つ必要が生じ、輝度の高いバックライトが用いら
れる傾向にある。バックライトには、蛍光放電管などの
線状の光源とその光を表示面に伝える導光板、および輝
度を均一にする光拡散板からなるもの（エッジライト
式）と、複数本の蛍光放電管を並べ、光拡散板を通して
液晶表示装置を照射するもの（直下式）とがある。

【０００３】液晶表示装置のカラー化は、カラーフィル
ターに白色光を入射させることで実現しているため、バ
ックライトは白色であることが必要である。一方、ツイ
ストネマチック（ＴＮ）モードやスーパーツイストネマ
チック（以下、ＳＴＮということがある。）モードでの
表示が一般的であるので、光源からの光は偏光板を通し
て直線偏光とし、液晶表示装置に入射させる必要があ
る。したがって、偏光板を通過することにより、光源か
らの光量は半分以下になってしまうという問題があっ
た。

【０００４】光量を増加するために、導光板の裏面に反
射板を設置し、光源からの光を表面に反射させることが
行われている。さらに、光拡散板（以下、拡散板と称す
る。）の替わりにフレネルレンズやマイクロアレイレン
ズのような集光板を設置し、表示装置の正面輝度を増加
させることも行われている。また、バックライトの輝度
をさらに高めることも考えられるが、消費電力の増加や
それに伴うバックライトからの発熱が生じ、電池を使用
したときの駆動時間の短縮や表示品質の低下などの問題
が指摘されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の液
晶表示装置では、光源から発する光量を充分に利用でき
ていなかったので、光源からの光の利用効率を高めるこ
とが求められていた。本発明の目的は、光源から発する
光量の利用効率を高めた液晶表示用バックライト装置お
よびこれを用いた高輝度の液晶表示装置を提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記の問題
を解決するために鋭意検討した結果、４００〜７００ｎ
ｍの範囲で選択反射を示すコレステリック液晶層と１／
４波長板とを組み合わせることで、光源から発せられる
光量の利用効率を高められることを見出し、さらにこれ
らを液晶パネルと組み合わせることで、高輝度の液晶表
示装置が得られることを見出し、本発明を完成するに至
った。

【０００７】すなわち本発明は、次に記す発明からな
る。 （１）反射板、光源を側面に有する導光板、４００〜７
００ｎｍの範囲で選択反射を示すコレステリック液晶層
からなる円偏光板、１／４波長板、および拡散板もしく
は集光板が、この順に配置されてなることを特徴とする
液晶ディスプレイ用バックライト装置。 （２）反射板、光源を側面に有する導光板、４００〜７
００ｎｍの範囲で選択反射を示すコレステリック液晶層
からなる円偏光板、拡散板もしくは集光板、および１／
４波長板が、この順に配置されてなることを特徴とする
液晶ディスプレイ用バックライト装置。

【０００８】（３）反射板、４００〜７００ｎｍの範囲
で選択反射を示すコレステリック液晶層からなる円偏光
板と光源とを側面に有し該円偏光板が該光源と導光板の
間に配置されてなる導光板、１／４波長板、および拡散
板もしくは集光板が、この順に配置されてなることを特
徴とする液晶ディスプレイ用バックライト装置。 （４）反射板、光源、４００〜７００ｎｍの範囲で選択
反射を示すコレステリック液晶層からなる円偏光板、１
／４波長板、および拡散板もしくは集光板が、この順に
配置されてなることを特徴とする液晶ディスプレイ用バ
ックライト装置。 （５）反射板、光源、４００〜７００ｎｍの範囲で選択
反射を示すコレステリック液晶層からなる円偏光板、拡
散板もしくは集光板、および１／４波長板が、この順に
配置されてなることを特徴とする液晶ディスプレイ用バ
ックライト装置。

【０００９】（６）配向した液晶層が電極を有する基板
に挟持され、さらに外側の２枚の偏光板に挟持された液
晶セルと、（１）〜（５）のいずれかに記載の液晶ディ
スプレイ用バックライト装置とを用い、該バックライト
装置から出射される直線偏光の振動面と、該バックライ
ト装置が接する偏光板の透過軸とがなす角がほぼ０であ
ることを特徴とする液晶表示装置。 （７）配向した液晶層が電極を有する基板に挟持され、
液晶相を挟持する基板の一方の外側に偏光板が配置され
てなる液晶セルと、液晶層を挟持する基板の他方の外側
に配置された（１）〜（５）のいずれかに記載の液晶デ
ィスプレイ用バックライト装置とを用いることを特徴と
する液晶表示装置。

【００１０】次に、本発明を詳細に説明する。本発明で
用いられるコレステリック液晶層からなる円偏光板とし
ては、高分子液晶、液晶オリゴマー重合体、透明な高分
子に低分子液晶を混合したもの、または透明な高分子に
高分子液晶もしくは液晶オリゴマーを混合したものをフ
ィルム状あるいは板状に成型したものが利用できる。用
いる液晶材料はコレステリック相を示すことが必要であ
り、可視光の領域で選択反射を生じるコレステリック相
のピッチを有するものを利用する。可視光の範囲で選択
反射を生じるためにはピッチの異なるコレステリック液
晶材料を２種類以上利用してもよく、このためには液晶
材料を混合して用いても、２層以上の液晶層を積層して
用いてもよい。本発明で用いられる光源としては、特に
制限はないが、線状光源または平面光源が好ましく用い
られ、蛍光放電管である冷陰極管や熱陰極管の利用が一
般的である。また、光源の光の利用効率を上げるために
これら光源のまわりに反射カバーを付けることが好まし
い。

【００１１】該反射カバーとしては、反射率の高い金属
であるアルミニウム、銀、ステンレス鋼などの金属シー
トや金属箔を単独で利用でき、またはこれらを表面に有
する成型体を利用できる。該成型体の構造材としては、
金属材料またはポリエチレンテレフタレートなどの高分
子などを利用できる。該反射カバーの形状は光源からの
光を反射させ、導光板に導入できるように、適宜設計し
て用いることができる。

【００１２】本発明で用いられる導光板としては、透明
な高分子板や高分子シートが利用できる。該高分子とし
てはポリメタクリレート、ポリカーボネート、ポリエチ
レンテレフタレート等が例示される。該導光板の形状と
しては、上下面が平行な板、シートもしくはフィルムま
たは上下面が平行でなく、テーパー状になったものなど
が挙げられる。該導光板の寸法も使用する液晶セルの面
積に適合した大きさに適宜設計することができる。

【００１３】本発明で用いられる反射板としては、反射
カバーと同様に反射率の高い金属であるアルミニウム、
銀、ステンレス鋼などの金属シートや金属箔を単独で利
用でき、またはこれらを表面に有する成型体を利用でき
る。該成型体の構造材としては、金属材料またはポリエ
チレンテレフタレートなどの高分子などを利用できる。
また、必要に応じて、導光板への反射効率を高めるため
に、パターン化して用いてもよい。本発明で用いられる
拡散板としては、ポリメタクリレート、ポリカーボネー
ト、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂板にＢａＳＯ
₄、ＴｉＯ₂などの粉末や気泡を分散させて光拡散性を付
与した高分子シートやフィルムが利用できる。また、拡
散板の代わりに表面にフレネルレンズやマイクロアレイ
レンズ、微小なピラミッド状突起物などを有する集光板
を用いてもよい。本発明で用いられる１／４波長板は、
複屈折率異方性を有する高分子フィルムを一軸に延伸し
て得た高分子フィルムであって、そのレターデーション
が１００ｎｍ〜１７５ｎｍのものが使用できる。可視光
の範囲で１／４波長板として作用させるために、屈折率
の波長分散の異なる位相差板を２枚光軸をずらせて貼合
したものを１／４波長板として使用することもできる。

【００１４】本発明の液晶表示用バックライト装置の例
を図１から図５に示した。サイドライト式では図１から
図３に示すように、導光板の側面に配置された光源（例
えば、蛍光放電管）１から出た光は、導光板３に入射す
る。この場合、導光板３への集光の効率を高めるため
に、光源１の後部に反射カバー２を設置することが好ま
しい。導光板３から前面に光を放射させるために、導光
板３底部に反射板４を設ける。また、導光板３の片端に
達した光を有効に利用するために、光源１と反対側にも
反射カバー６を設けることが好ましい。導光板３から放
射された光は拡散板５で拡散され、図示を略した液晶セ
ルに導入される。図１に示す本発明の液晶表示用バック
ライト装置では、円偏光板７と１／４波長板８は導光板
と拡散板の間に設置される。また、図２に示す液晶表示
用バックライト装置では円偏光板７は導光板３と拡散板
５との間に、１／４波長板８は拡散板５の上部に設置さ
れる。さらに、図３に示すように、円偏光板３は光源１
と導光板３の間に設置することもできる。この場合、１
／４波長板８は導光板３と拡散板５との間に設置するこ
とが好ましい。図１に示すように、円偏光板７と１／４
波長板８を接して導光板３と拡散板５の間に設置するこ
とが好ましい。

【００１５】次いで、直下式の液晶表示用バックライト
装置では、図４、図５に示すように、下部に反射シート
を有する光源１の上部に円偏光板７を有する。１／４波
長板８は図４のように、円偏光板７と拡散板５との間に
でも、または図５に示すように拡散板５の上部に設置し
てもよいが、図４のように円偏光板７と接して設置する
方が好ましい。なお、前記の説明において拡散板の代わ
りに集光板を用いてもよい。

【００１６】本発明で用いられる４００〜７００ｎｍの
範囲で選択反射を示すコレステリック液晶層からなる円
偏光板の製造方法としては特に限定されないが、コレス
テリック液晶材料を成膜した後、熱処理を行い、コレス
テリック配向の螺旋軸をフィルム法線方向にほぼ平行と
した後、重合性基を重合する方法が、良好な特性の円偏
光板を得る観点から好ましい。このためには平滑な基材
上に水平配向処理を行なったのち、コレステリック液晶
層を成膜することが好ましい。用いる基材としては透明
または半透明の基材が好ましく、具体的には無機質基板
や、高分子フィルムなどが挙げられる。

【００１７】無機質基板としては、透明もしくは半透明
のガラス板、または液晶セルに使用されるガラス板の外
側や、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｒなどの酸化物やフッ化物
などの無機化合物やセラミックスの基板が例示される。

【００１８】高分子フィルムとしては、ポリカーボネー
ト、ポリスルホン、ポリアリレート、ポリエーテルスル
ホン、２酢酸セルロース、３酢酸セルロース、ポリスチ
レン、エチレンビニルアルコール共重合体、ポリエチレ
ンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどが例
示され、より好ましくはポリカーボネート、ポリスルホ
ン、ポリエチレンテレフタレートが例示される。

【００１９】また、基材が高分子フィルムの場合は、側
鎖型高分子液晶の熱処理を行うに際し、用いる基材のガ
ラス転移温度、または添加材が添加されている基材では
基材の流動温度以上では基材の変形が生じるなどの製法
上の問題を避けるために、熱処理温度に応じた基材を選
択することが好ましい。

【００２０】水平配向処理法としては、ラビング法や斜
方蒸着法など公知の方法を用いることができるが、工業
化の点からラビング法がより好ましい。ラビング法を用
いる場合、液晶オリゴマーを成膜する前の基材を直接ラ
ビングするか、基材上に配向膜を形成した後ラビング処
理を行なう。

【００２１】配向膜としては液晶分子を水平配向させる
ものであれば公知のものが使用可能である。例えば、ポ
リイミド、ポリアミド、ポリビニルアルコールなどの膜
が例示される。該配向膜の塗布法としては、ロールコー
ト法、グラビアコート法、バーコート法、スピンコート
法、スプレーコート法、プリント法、ディッピング法な
どが例示される。配向膜の膜厚については、一般的に
０．０１μｍ以上であれば配向性能を発揮するが、配向
膜が厚すぎると作業性が悪くなることから、０．０１〜
５．０μｍが好ましく、さらに好ましくは０．０２〜
３．０μｍである。

【００２２】次いで、塗布した配向膜の種類に応じて、
乾燥、硬化などの後処理を行ったのち、配向膜のラビン
グ、または基板を直接ラビングする場合には、直接基板
のラビングを行う。ラビング方法としては特に制限はな
く、公知の方法を用いることができる。例えばラビング
ローラーを用いる場合は、ラビングローラーの材質や、
ラビングローラーの配向膜への押し込み量、基材に対す
るローラーの移動速度、ラビング回数などに特に制限は
なく、配向膜の種類や基板の種類、液晶オリゴマーの種
類などに応じて、最適な条件を選択すればよい。

【００２３】斜方蒸着法としては無機物の斜法蒸着膜を
使う方法が例示され、無機物としては蒸着時に柱状成長
することが好ましく、通常の方法で成膜される。該無機
物としては、ＳｉＯ、ＳｉＯ₂ 、ＳｉＯ_x （式中、１＜
ｘ＜２）、ＭｇＯ、ＭｇＯ_y（式中、０＜ｙ＜１）、Ｍ
ｇＦ₂ 、Ｐｔ、ＺｎＯ、ＭｏＯ₃ 、ＷＯ₃ 、Ｔａ
₂ Ｏ ₅ 、ＳｎＯ₂ 、ＣｅＯ₂ 、ＬｉＮｂＯ₃ 、ＬｉＴａ
Ｏ₃ 、ＺｒＯ₂ 、Ｂｉ₂ Ｏ₃、ＴｉＺｒＯ₄ 、ＨｆＯ₂
などが例示される。

【００２４】次いで、水平配向処理を施した基材上にコ
レステリック液晶層または高分子マトリックスに分散し
た層を成膜する。成膜方法としては、液晶組成物を溶液
状態で塗布する方法、等方相状態で塗布する方法が例示
され、得られるフィルムの膜質の観点から溶液状態で塗
布する方法が好ましい。塗布方法としては、通常のロー
ルコート法、グラビアコート法、バーコート法、スピン
コート法、スプレーコート法、プリント法、デッピング
法などが例示される。得られるフィルムの厚みとしては
０. １〜１００μｍが好ましい。０. １μｍより薄いと
光学的な特性の発現が小さくなり、１００μｍを超える
と経済的に好ましくない。

【００２５】次いで、コレステリック液晶層またはコレ
ステリック液晶を含有する高分子層の熱処理を行うこと
が好ましい。熱処理温度をＴ_t 、液晶組成物の結晶相ま
たはガラス相から液晶相への転移温度をＴ_g 、基材や配
向膜の変形が生じる温度をＴ _k と書くことにすると、熱
処理温度としてはＴ_g ＋３０℃≦Ｔ_t ≦Ｔ_k −３０℃が
好ましく、Ｔ_g ＋４０℃≦Ｔ_t ≦Ｔ_k −４０℃の範囲で
熱処理することがより好ましく、製造の容易さを考える
と６０〜２００℃の範囲で行うことが好ましい。熱処理
時間はあまり短いと配向が実現せず、あまり長いと工業
的に好ましくないので、０．２分以上２０時間以下が好
ましく、１分以上１時間以下がさらに好ましい。以上の
熱処理により、液晶組成物は、フィルム法線方向に平行
な螺旋軸を有する配向をするようになる。熱処理におけ
る加熱速度、冷却速度については特に制限はない。

【００２６】本発明で用いられる４００〜７００ｎｍの
範囲で選択反射を示すコレステリック液晶層からなる円
偏光板としては、４００ｎｍ以上５００ｎｍ未満、５０
０ｎｍ以上６００ｎｍ未満、６００ｎｍ以上７００ｎｍ
未満のそれぞれの範囲で選択反射を示す少なくとも３層
のコレステリック液晶層が積層されてなるものを用いる
ことができる。また、該円偏光板としては、コレステリ
ック液晶材料を高分子に分散した層からなるものを用い
ることができる。この場合、４００ｎｍ以上５００ｎｍ
未満、５００ｎｍ以上６００ｎｍ未満、６００ｎｍ以上
７００ｎｍ未満のそれぞれの範囲で選択反射を示すコレ
ステリック液晶材料の少なくとも３種類を高分子中に分
散してもよいし、４００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲で選択
反射を示す少なくとも１種類のコレステリック液晶材料
を高分子中に分散してもよい。また、コレステリック液
晶材料を高分子中に分散した後、電界を印加しコレステ
リック液晶材料のピッチを調整してもよい。コレステリ
ック液晶材料を高分子マトリックス中に分散する方法と
しては、液晶材料と高分子化合物を適当な方法で混合し
た後、成膜し液晶材料と高分子化合物を相分離させる方
法や、カプセル化した液晶材料をマトリックス中に分散
する方法などが挙げられる。

【００２７】液晶材料と高分子化合物の相分離によりコ
レステリック層を製造する場合、マトリックスとして用
いられる高分子化合物は特に限定されないが、好適な高
分子化合物としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、
ポリブチレンなどのポリオレフィン類；ポリスチレンな
どのポリ芳香族ビニル類；ポリ酢酸ビニル；ポリ塩化ビ
ニル；ポリ塩化ビニリデン；ポリメチルアクリレートな
どのポリアクリル酸エステル類；ポリメチルメタクリレ
ートなどのポリメタクリル酸エステル類；ポリアクリロ
ニトリル；ポリメチルビニルエーテルなどのポリビニル
エーテル類；ポリビニルケトン類；ポリプロピレンオキ
シド、ポリエチレンオキシドなどのポリアルキレンオキ
シド類；ポリカーボネート類；ポリエチレンテレフタレ
ートやポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル
類；エポキシ樹脂などが挙げられる。これら高分子化合
物は共重合体であってもよく、また単独で、または混合
して使用することも可能である。

【００２８】液晶材料と高分子化合物を混合する方法
は、液晶材料や高分子化合物の特性を損なわない方法で
あれば特に限定されない。例えば、液晶材料と高分子化
合物をバルク状態で溶融して混合する方法、ロール混練
などにより混合する方法、両者を溶剤に溶かして混合す
る方法などが挙げられる。

【００２９】本発明に用いられるコレステリック層は、
成膜後、液晶材料と高分子化合物が相分離構造をとる必
要がある。相分離構造を誘起する方法としては、液晶材
料と高分子化合物の混合物を成膜した後温度を下げて相
分離させる方法、液晶材料と高分子化合物の溶液を基板
上にキャストした後、溶媒を蒸発させることで相分離さ
せる方法などが挙げられる。これらの相分離構造は、液
晶材料と高分子化合物の混合比、成膜後の降温速度、溶
媒の蒸発速度などを変えることにより制御することがで
きる。また、コレステリック液晶材料と重合性のモノマ
ーを混合し、成膜後モノマーを重合することにより、層
分離構造を誘起することもできる。さらに、カプセル化
した液晶材料をマトリックス中に分散する方法により、
コレステリック層を形成する場合の例としては、ポリビ
ニルアルコール水溶液中に液晶材料を混合、攪拌するこ
とで得られる懸濁液をキャストし溶媒を蒸発する方法な
どが挙げられる。

【００３０】本発明で用いられるコレステリック相を示
す高分子液晶や液晶オリゴマーとしては、ポリエステル
系、ポリカーボネート系等の主鎖型高分子液晶のメソゲ
ンをつなぐ屈曲鎖に光学活性成分を導入したもの、また
はポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸エステ
ル、ポリシロキサン等の骨格主鎖にメチレン鎖のような
屈曲鎖を介して、側鎖としてコレステリン誘導体および
／または不斉炭素原子を含む光学活性なメソゲンを結合
した側鎖型高分子液晶や側鎖型液晶オリゴマー等のう
ち、サーモトロピック液晶材料が適する。該サーモトロ
ピック液晶材料の中でも、融解後コレステリック液晶相
を示したのちに等方相に転移するものより、ガラス転移
温度以上でコレステリック液晶相を示したのち、等方相
に転移するものの方がコレステリック相の固定化にとっ
て好ましい。

【００３１】これらの中で側鎖型高分子液晶や側鎖型液
晶オリゴマー（以下、これら二つの液晶材料を側鎖型高
分子液晶材料と総称する。）が配向性や成膜性の観点か
ら好ましい。これらの側鎖型高分子液晶材料としては、
一般式（Ｉ）および（ＩＩ）で示される反復単位を有す
る側鎖型高分子液晶または側鎖型液晶オリゴマーが例示
される。

【００３２】

【化１】

【化２】 〔式中、Ａは下式（ＩＩＩ）または（ＩＶ）で表される
基であり、式（ＩＩＩ）において−Ｓｉ−Ｏ−は式
（Ｉ）または（ＩＩ）の主鎖であり、式（ＩＶ）におい
て−Ｃ−ＣＨ₂ −は式（Ｉ）または（ＩＩ）の主鎖であ
り、ＣＯＯ基は側鎖のＲ₁ またはＲ₂ ではない側鎖に位
置する。式（Ｉ）においてＡが式（ＩＩＩ）のとき、お
よび式（ＩＩ）においてＡが式（ＩＩＩ）のとき、Ｒ₁
およびＲ₂ はそれぞれ独立に水素、炭素数１〜６のアル
キル基またはフェニル基である。式（Ｉ）においてＡが
式（ＩＶ）のとき、および式（ＩＩ）においてＡが式
（ＩＶ）のとき、Ｒ₁ 、Ｒ₂ はそれぞれ独立に水素また
は炭素数１〜６のアルキル基である。

【００３３】

【化３】

【化４】 ｋとｋ’はそれぞれ独立に２〜１０の整数を表し、ｍと
ｍ’はそれぞれ独立に０または１であり、Ａｒ₁ 、Ａｒ
₂ およびＡｒ₃ はそれぞれ独立に１，４−フェニレン
基、１，４−シクロヘキシレン基、ピリジン−２，５−
ジイル基、ピリミジン−２、５−ジイル基であり、Ｌ’
は−ＣＨ₂ −Ｏ−、−Ｏ−ＣＨ₂ −、−ＣＯＯ−、−Ｏ
ＣＯ−、−ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −、−ＣＨ＝Ｎ−、−Ｎ＝Ｃ
Ｈ−または

【００３４】

【化５】 で示される２価の基であり、ｐ’は０または１であり、
Ｒは光学活性基を示し、Ｒ’は水素または炭素数１〜５
のアルキル基である。〕

【００３５】反復単位（Ｉ）および（ＩＩ）からなる側
鎖型高分子液晶材料は、液晶状態でコレステリック相を
とる側鎖型高分子液晶または側鎖型液晶オリゴマーであ
る。該側鎖型高分子液晶材料の、骨格鎖はポリ−１−ア
ルキルアクリル酸エステル、ポリシロキサンなどが例示
され、直鎖または環状のものが利用できるが、側鎖型高
分子液晶材料の化学的安定性の観点から、環状の構造が
好ましい。ポリ−１−アルキルアクリル酸エステルでは
ポリメタクリル酸エステルまたはポリアクリル酸エステ
ルが好ましく、より好ましくはポリメタクリル酸エステ
ルである。これらの中で、特にポリシロキサン系の側鎖
型高分子液晶材料が好ましい。液晶性を与える基（以
下、メソゲン基ということがある。）は屈曲鎖（以下、
スペーサーということがある。）を介して、主鎖と結合
したものが一般的に使用できる。

【００３６】側鎖型高分子液晶材料は、使用温度すなわ
ち室温から６０℃程度で液晶状態であることが必要であ
る。基材との積層時の乾燥や配向処理のために、液晶相
から等方相への転移温度（以下、液晶相／等方相の転移
温度と記すことがある。）が２００℃以下になるよう
に、好ましくは１７０℃以下となるように、さらに好ま
しくは１５０℃以下となるようにスペーサーの長さやメ
ソゲン基の種類、重合度を選択することが好ましい。

【００３７】本発明で用いる側鎖型高分子液晶材料は、
コレステリック相の螺旋ピッチを可視光の選択反射を生
じ、しかも選択反射の波長範囲が温度により変化しない
ように制御することが必要であるが、そのために側鎖型
高分子液晶の反復単位の数が重要である。反復単位の数
が大きいと粘度が高く、また液晶転移温度が高いため
に、配向に高温や長時間が必要になり、また反復単位の
数が小さいと配向が室温状態で緩和するので好ましくな
い。高分子液晶の重合度として反復単位の総数が２０〜
５０、０００が好ましく、より好ましくは１００〜２
０、０００である。 側鎖型液晶オリゴマーの場合は、
反復単位（Ｉ）と反復単位（ＩＩ）の数をそれぞれｎと
ｎ’とすると、それぞれ独立に１〜２０の整数であり、
ｎとｎ’の合計が４〜２１となるように選ばれる。さら
に、該側鎖型液晶高分子材料は配向後、反復単位（Ｉ
Ｉ）の末端を重合することにより配向を固定することが
できる。反復単位の比率は高分子液晶の配向性と重合後
の配向の固定の観点から、反復単位（Ｉ）と反復単位
（ＩＩ）との比は１：５〜５：１の範囲であり、より好
ましくは１：３〜３：１である。これらの比の制御は後
述のようにこれら高分子液晶を合成するときに行なうこ
とができる。

【００３８】側鎖型高分子液晶は、主鎖とメソゲン基を
結ぶスペーサーによっても、液晶転移温度、配向性が影
響される。短いスペーサーではメソゲン基の配向性が良
好でなく、また長いスペーサーではメソゲン基の配向後
の緩和が起こりやすいことから、スペーサーとして、炭
素数２〜１０のアルキレン基またはアルキレンオキシ基
が好ましい。特に、高配向性の観点から炭素数２〜６の
アルキレン基またはアルキレンオキシ基が好ましい。ま
た、合成の容易さから、アルキレンオキシ基がより好ま
しい。具体的には好ましい基として、−（ＣＨ₂ ）
₂ −、−（ＣＨ₂ ）₃ −、−（ＣＨ₂ ）₄ −、−（ＣＨ
₂ ）₅ −、−（ＣＨ₂ ）₆ −、−（ＣＨ₂ ）₃ −Ｏ−、
−（ＣＨ₂ ）₄ −Ｏ−、−（ＣＨ₂ ）₅ −Ｏ−、−（Ｃ
Ｈ₂ ）₆ −Ｏ−が例示される。

【００３９】反復単位（Ｉ）におけるＲ基は、液晶オリ
ゴマーのコレステリック相の発現に寄与することから、
光学活性基であることが必須であり、コレステリック相
の安定化の観点から、下記構造を有する基が好ましい。

【化６】 または

【化７】 （式中、Ｒ₃は−Ｈまたは下式を示し、

【化８】 Ｒ₄は−Ｈまたはメチル基を示し、Ｒ₅は−ＨまたはＲ₆
を示し、Ｒ₆は直鎖または分岐を有する炭素数１〜２０
のアルキル基または直鎖または分岐を有する炭素数１〜
２０のアルカノイル基を示し、分岐している場合は不斉
炭素を有していてもよい。）

【００４０】側鎖型高分子液晶材料の合成方法として
は、特公昭６３―４１４００号公報や特公昭６３―４７
７５９号公報や特開平２―１４９５４４号公報に記載の
方法が採用できる。例えば、ポリシロキサン鎖に該側鎖
のメソゲン基を付加させる方法やメソゲン基を屈曲性の
スペーサー基を介して有するアクリル酸エステルやメタ
クリル酸エステルを重合する方法が例示される。反復単
位（ＩＩ）における末端基は、液晶オリゴマーの配向を
重合により固定する基である。重合基としては−ＯＣＯ
−Ｃ（Ｒ’）＝ＣＨ₂ （式中、Ｒ’は水素または炭素数
１〜５のアルキル基を示す。）であり、アクリレート
基、メタアクリレート基が例示される。これらの基の重
合方法には特に制限はないが、ラジカル開始剤による光
重合や熱重合が例示され、操作の簡便さや配向の固定の
効率の観点から、光重合が好ましい。光重合の開始剤と
しては公知のものが利用できる。

【００４１】ポリシロキサン鎖にメソゲン基を付加する
場合には、反復単位（Ｉ）または（ＩＩ）の側鎖のメソ
ゲン基と同じ構造を有し、スペーサーであるアルキレン
オキシ基を生成する末端に不飽和二重結合を有するω−
アルケニルオキシ基を有する反応原料をポリシロキサン
と白金触媒下に反応させることで得られる。該反応時
に、非重合性のメソゲン基と重合性のメソゲン基とに対
応する反応原料仕込み比率で２種類のメソゲン基の結合
比率を制御することができる。同様に、主鎖がアクリル
酸エステル系、またはα−アルキルーアクリル酸エステ
ル系では、相当するメソゲン基を有する２種類のモノマ
ーを共重合する際に、モノマーの仕込み比率を制御する
ことで重合性メソゲン基と非重合性のメソゲン基の比率
を制御できる。このようにして得られた側鎖型高分子液
晶材料は、コレステリック相を示すものが好ましく用い
られる。

【００４２】また、コレステリック液晶材料として、側
鎖型高分子液晶材料に他の高分子液晶、液晶オリゴマー
や低分子化合物を混合してピッチを調整したものを用い
てもよい。この場合、コレステリック液晶層の製造にお
いて、側鎖型高分子液晶材料を配向後重合させるため、
重合後の相溶性が重要である。このため、用いる低分子
化合物は重合性基を有しているものが好ましい。

【００４３】また、側鎖型高分子液晶材料に添加する他
の高分子液晶、液晶オリゴマーや重合性の低分子化合物
としては、均一に混合するために、液晶相を示すものが
好ましく、特にネマチック相やコレステリック相を示す
ものが好ましい。

【００４４】側鎖型高分子液晶材料に混合する低分子化
合物の添加量は側鎖型高分子液晶材料の０〜５０ｗｔ％
が好ましく、より好ましくは０〜４０ｗｔ％である。さ
らに、低分子化合物の添加量が５０％を超えると、成膜
性や配向の安定性が損なわれる可能性がある。

【００４５】

【実施例】以下、実施例により本発明を詳細に説明する
が、本発明はこれに限定されるものではない。液晶オリ
ゴマーの相転移温度は示差走査熱量計（ＤＳＣ）および
偏光顕微鏡によるテクスチャー観察により決定した。

【００４６】実施例１ 洗浄したガラス基板にポリビニルアルコール配向膜をス
ピンコート法により成膜し、１００℃で１時間熱処理し
た。次いで、配向膜をラビングマシーンを用いてラビン
グした。特公昭６３−４１４００号公報記載の方法と同
様にして、下記に示すビニルモノマー（１）と（２）を
反応物が２８０ｎｍの選択反射を示すような混合比でペ
ンタメチルシクロペンタシロキサンと反応させ環状ペン
タシロキサン液晶オリゴマー（イ）を得た。

【００４７】

【化９】

【化１０】 該液晶オリゴマーのガラス転移温度は１４℃、等方相へ
の転移温度は１１４℃であり、１４℃〜１１４℃でコレ
ステリック相を示した。

【００４８】同様に、式（１）のジヒドロコレステリル
基の替わりにコレステリル基として、メソゲン基の仕込
み比率を反応物の選択反射が６８０ｎｍとなるように加
える以外は液晶オリゴマー（イ）と同様に反応させ液晶
オリゴマー（ロ）を得る。得られた液晶オリゴマー
（イ）および液晶オリゴマー（ロ）を６６／３４（重量
比）で混合し、トルエンに４０ｗｔ％になるよう溶解す
る。さらに、光重合開始剤として、商品名イルガキュア
―９０７（チバガイギー社製）を液晶オリゴマーに対し
て２．０ｗｔ％になるように添加する。得られた溶液を
ポリビニルアルコール配向膜付きガラス基板にスピンコ
ートし、８０℃で５分加熱した後、高圧水銀ランプを用
いて積算光量が０．２Ｊ／ｃｍ ² になるように紫外線を
照射する。得られた液晶オリゴマー重合物フィルムの膜
厚は、５５０ｎｍで選択反射を示す。液晶オリゴマー
（イ）および液晶オリゴマー（ロ）を７４／２６（重量
比）の比率で混合し、上記と同じ条件で成膜したとこ
ろ、選択反射波長４５０ｎｍのフィルムを得る。さら
に、液晶オリゴマー（ロ）を単独で用いて成膜して、選
択反射波長６８０ｎｍのフィルムを得る。

【００４９】これら３層のコレステリック液晶フィルム
を積層したものを円偏光板として、１４０ｎｍのレター
デーションを有する１／４波長板とを積層し、図４に示
す配置でバックライトの導光板と光拡散板との間に設置
した。光拡散板上部に偏光フィルム（商品名スミカラン
ＳＫ―１８４２ＡＰ、住友化学工業株式会社製）を積層
した場合の光の透過率を測定したところ、コレステリッ
ク液晶相がない場合に比べ、光の透過率が増大する。ま
た、これら３層のコレステリック液晶フィルムを積層し
て作製した円偏光板と１４０ｎｍのレターデーションを
有する１／４波長板とを積層し、ワードプロセッサに取
付けたところ、コレステリック液晶層のないところと比
較して、表面輝度の向上が見られる。

【００５０】次に、本発明のバックライト装置を用いた
液晶表示装置について説明する。該液晶表示装置の例を
図６および図７に示す。図中、番号９は本発明のバック
ライト装置、１０、１１は偏光板、１２は液晶セルを示
す。図６、図７において、液晶表示装置の光学特性をよ
り改良するために偏光板と液晶セルの間に位相差フィル
ムなどが配置されていてもよい。また、図６の配置にお
いてはバックライト装置から出射される直線偏光の振動
面と偏光板１０の透過軸とのなす角がほぼ０になるよう
に配置することが必須である。

【００５１】

【発明の効果】本発明の液晶ディスプレイ用バックライ
ト装置は、コレステリック液晶層からなる円偏光板をバ
ックライト装置に組み込むことで、光源からの光の一部
を円偏光として直接透過させ、逆方向の円偏光は反射シ
ートや反射カバーで反射させることで透過できる円偏光
とし、光源からの直接透過する円偏光に加えることか
ら、これを直線偏光に変換することができ、光源から発
する光量の利用効率を高めることができ、さらにこれを
用いた液晶表示装置は高輝度であり、工業的価値が大き
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶ディスプレイ用バックライト装置
の積層状態を示す図。

【図２】本発明の液晶ディスプレイ用バックライト装置
の積層状態を示す図。

【図３】本発明の液晶ディスプレイ用バックライト装置
の積層状態を示す図。

【図４】本発明の液晶ディスプレイ用バックライト装置
の積層状態を示す図。

【図５】本発明の液晶ディスプレイ用バックライト装置
の積層状態を示す図。

【図６】本発明の液晶表示装置の積層状態を示す図。

【図７】本発明の液晶表示装置の積層状態を示す図。

【符号の説明】

１：光源。 ２：反射カバー。 ３：導光板。 ４：反射板。 ５：拡散板または集光板。 ６：反射カバー。 ７：円偏光板。 ８：１／４波長板。 ９：本発明のバックライト装置。 １０、１１：偏光板。 １２：液晶セル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−250169（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−230223（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−160840（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−100114（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−133003（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−281814（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−324333（ＪＰ，Ａ) 特公 昭49−44666（ＪＰ，Ｂ１) 欧州特許出願公開606939（ＥＰ，Ａ １) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/13357 G02F 1/13363 G02F 1/1335 G02F 1/1333 F21V 8/00

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 反射板、光源を側面に有する導光板、４
   ００〜７００ｎｍの範囲で選択反射を示すコレステリッ
   ク液晶層からなる円偏光板、１／４波長板、および拡散
   板もしくは集光板が、この順に配置されてなることを特
   徴とする液晶ディスプレイ用バックライト装置。
2. 【請求項２】 反射板、光源を側面に有する導光板、４
   ００〜７００ｎｍの範囲で選択反射を示すコレステリッ
   ク液晶層からなる円偏光板、拡散板もしくは集光板、お
   よび１／４波長板が、この順に配置されてなることを特
   徴とする液晶ディスプレイ用バックライト装置。
3. 【請求項３】 反射板、４００〜７００ｎｍの範囲で選
   択反射を示すコレステリック液晶層からなる円偏光板と
   光源と光源の後部に配置される反射カバーとを側面に有
   し該円偏光板が該光源と導光板の間に配置されてなる導
   光板、１／４波長板、および拡散板もしくは集光板、こ
   の順に配置されてなることを特徴とする液晶ディスプレ
   イ用バックライト装置。
4. 【請求項４】 反射板、光源、４００〜７００ｎｍの範
   囲で選択反射を示すコレステリック液晶層からなる円偏
   光板、１／４波長板、および拡散板もしくは集光板が、
   この順に配置されてなることを特徴とする液晶ディスプ
   レイ用バックライト装置。
5. 【請求項５】 反射板、光源、４００〜７００ｎｍの範
   囲で選択反射を示すコレステリック液晶層からなる円偏
   光板、拡散板もしくは集光板、および１／４波長板が、
   この順に配置されてなることを特徴とする液晶ディスプ
   レイ用バックライト装置。
6. 【請求項６】 １／４波長板が、波長分散の異なる光学
   的異方体を２枚以上光軸をずらせて貼合されていること
   を特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の液晶ディ
   スプレイ用バックライト装置。
7. 【請求項７】 ４００〜７００ｎｍの範囲で選択反射を
   示すコレステリック液晶層からなる円偏光板が、４００
   ｎｍ以上５００ｎｍ未満、５００ｎｍ以上６００ｎｍ未
   満、６００ｎｍ以上７００ｎｍ未満のそれぞれの範囲で
   選択反射を示す少なくとも３層のコレステリック液晶層
   が積層されてなることを特徴とする請求項１〜６のいず
   れかに記載の液晶ディスプレイ用バックライト装置。
8. 【請求項８】 ４００〜７００ｎｍの範囲で選択反射を
   示すコレステリック液晶層からなる円偏光板が、４００
   ｎｍ以上５００ｎｍ未満の範囲で選択反射を示す少なく
   とも１種類のコレステリック液晶材料を高分子に分散し
   た層、５００ｎｍ以上６００ｎｍ未満の範囲で選択反射
   を示す少なくとも１種類のコレステリック液晶材料を高
   分子に分散した層、および６００ｎｍ以上７００ｎｍ未
   満の範囲で選択反射を示す少なくとも１種類のコレステ
   リック液晶材料を高分子に分散した層が積層されてなる
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の液晶
   ディスプレイ用バックライト装置。
9. 【請求項９】 ４００〜７００ｎｍの範囲で選択反射を
   示すコレステリック液晶層からなる円偏光板が、４００
   ｎｍ以上５００ｎｍ未満、５００ｎｍ以上６００ｎｍ未
   満、６００ｎｍ以上７００ｎｍ未満のそれぞれの範囲で
   選択反射を示す少なくとも３種類のコレステリック液晶
   材料を高分子に分散した層からなることを特徴とする請
   求項１〜６のいずれかに記載の液晶ディスプレイ用バッ
   クライト装置。
10. 【請求項１０】 ４００〜７００ｎｍの範囲で選択反射
    を示すコレステリック液晶層からなる円偏光板が、４０
    ０〜５００ｎｍの範囲で選択反射を示す少なくとも１種
    類のコレステリック液晶材料を高分子に分散した層から
    なることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の
    液晶ディスプレイ用バックライト装置。
11. 【請求項１１】 配向した液晶層が電極を有する基板に
    挟持され、さらに外側の２枚の偏光板に挟持された液晶
    セルと、請求項１〜１０のいずれかに記載の液晶ディス
    プレイ用バックライト装置とを用い、該バックライト装
    置から出射される直線偏光の振動面と、該バックライト
    装置が接する偏光板の透過軸とがなす角がほぼ０である
    ことを特徴とする液晶表示装置。
12. 【請求項１２】 配向した液晶層が電極を有する基板に
    挟持され、液晶相を挟持する基板の一方の外側に偏光板
    が配置されてなる液晶セルと、液晶層を挟持する基板の
    他方の外側に配置された請求項１〜１０のいずれかに記
    載の液晶ディスプレイ用バックライト装置とを用いるこ
    とを特徴とする液晶表示装置。