CN101551565A - Va模式液晶装置用光学补偿薄膜、及va模式液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种有助于改善VA模式液晶显示装置的灰度性的光学补偿薄膜，以及提供视野角特性、对比度及灰度性都具有良好平衡性的高显示特性的VA模式液晶显示装置。所述VA模式液晶显示装置用光学补偿薄膜的特征在于，波长550nm处的面内延迟Re(550)为20～100nm、及波长550nm处的厚度方向延迟Rth(550)为60～120nm；所述VA模式液晶显示装置的特征在于，具有：一对偏振镜(14a、14b)；配置在该一对偏振镜之间的液晶单元(LC)；及配置在该一对偏振镜各自与所述液晶单元之间的所述光学补偿薄膜(18a、18b)。

Description

VA模式液晶装置用光学补偿薄膜、及VA模式液晶显示装置
技术领域
本发明涉及VA模式液晶显示装置用光学补偿薄膜、及采用了该光学补偿薄膜的VA模式液晶显示装置。
背景技术
以往，对VA(垂直取向)模式液晶显示装置提出了多种改进。例如，在专利文献1中，提出了在视野角特性及对比度的方面最优化的VA模式液晶显示装置。
可是，对于液晶显示器的显示特性，不仅希望从视野角特性及对比度的观点出发最优化、而且也希望从灰度性的观点出发也可以最优化。灰度性是左右颜色再现性的因子，在彩色显示中是判断显示特性的优劣的重要特性。关于以往的VA模式液晶显示装置的显示特性的改善，重点主要放在如何降低黑色亮度、即对比度的改善上，关于从灰度性的观点出发的显示特性的最优化几乎没有研究。
专利文献1：日本特开平10-153802号公报
发明内容
本发明者的研究结果表明，在对VA模式液晶显示装置从视野角特性及对比度的观点出发进行最优化的方向性和从灰度性的观点出发进行最优化的方向性未必一致，在以往的光学补偿薄膜中，不能在不损害视野角特性及对比度的情况下改善灰度性。
本发明的目的是提供一种新型光学补偿薄膜，其能在不损害视野角特性及对比度的情况下有助于VA模式液晶显示装置的灰度性的改善。
此外，本发明的目的是提供一种在视野角特性、对比度及灰度性的任一方面都具有良好的平衡性的高显示特性的VA模式液晶显示装置。
用于解决上述问题的手段如下：
[1]一种VA模式液晶显示装置用光学补偿薄膜，其特征在于：波长550nm处的面内延迟Re(550)为20～100nm、及波长550nm处的厚度方向延迟Rth(550)为60～120nm。
[2]根据上述[1]的光学补偿薄膜，其特征在于：波长630nm处的面内延迟Re(630)和波长450nm处的面内延迟Re(450)的差ΔRe630-450为-10～10nm、及波长630nm处的厚度方向延迟Rth(630)和波长450nm处的厚度方向延迟Rth(450)的差ΔRth630-450为-12～12nm。
[3]一种VA模式液晶显示装置，其特征在于，具有：一对偏振镜、配置在该一对偏振镜之间的液晶单元、及配置在该一对偏振镜各自与上述液晶单元之间的上述[1]或[2]中所述的光学补偿薄膜。
[4]根据上述[3]中所述的VA模式液晶显示装置，其特征在于：所述液晶单元是多象限(multi-domain)的液晶单元。
[5]根据上述[3]中所述的VA模式液晶显示装置，其特征在于：所述液晶单元是一个像素由8象限构成的多象限的液晶单元。
[6]根据上述[3]～[5]中的任何一项所述的VA模式液晶显示装置，其特征在于：所述液晶单元是多隙(multi-gap)结构的液晶单元。
[7]根据上述[3]～[6]中的任何一项所述的VA模式液晶显示装置，其特征在于：在所述一对偏振镜中的一方的外侧具备背光组件；该背光组件是在发光面下配置有多个光源的正下型的背光组件，并具备发光光谱设定机构，用于个别地设定成为上述发光面的法线方向的正面方向、和从上述法线方向以规定角度倾斜的斜方向的发光光谱。
[8]根据上述[7]中所述的VA模式液晶显示装置，其特征在于：所述背光组件的所述多个光源由发光色不同的多个LED光源构成，每个所述发光色分别具备将所述正面方向作为出射光光轴的第1光源、和将所述斜方向作为出射光光轴的第2光源，上述发光光谱设定机构按每一发光色而变更相对于所述第2光源的发光强度。
[9]根据上述[8]中所述的VA模式液晶显示装置其特征在于：所述背光组件的所述第2光源在与所述正面方向平行的面内、且在从所述正面方向倾斜规定角度的方向上分别设有出射光光轴。
[10]根据上述[8]或[9]中所述的VA模式液晶显示装置，其特征在于：所述背光组件的由所述第1光源和所述第2光源的LED元件形成为一体的多方向照射组件被分散地配置在所述发光面下的多个部位。
[11]根据上述[10]中所述的VA模式液晶显示装置，其特征在于：各发光色的所述多方向照射组件分别被配置成格子状。
[12]根据上述[7]～[11]中的任何一项所述的VA模式液晶显示装置，其特征在于：所述发光面由多个区间(block)构成，所述发光光谱设定机构使含在所述多个区间各自中的所述第1光源及所述第2光源按每个区间而独立地设定发光强度。
附图说明
图1是本发明的VA模式液晶显示装置的一例子的概念构成图。
图2是本发明中可使用的背光组件的光源部的概念立体图。
图3是图2所示的多方向照射组件的一例子的立体图。
图4(a)是表示利用图3所示的多方向照射组件照射一个颜色时照射状况的说明图，(b)是表示发光亮度分布的说明图。
图5是个别地配置第1光源和第2光源的LED元件的变形例的立体图。
图6是表示相对于液晶显示装置的显示面的斜方向的光轴的说明图。
图7是将LED元件配置在正交方向的变形例的立体图。
图8是表示使棱镜载置在斜方向的LED元件的光出射侧的构成的立体图。
图9是表示光透射特性与VA模式液晶面板的极角的关系的曲线图。
图10是表示在VA模式液晶面板中使用的多方向照射组件的光轴的说明图。
图11是表示向4个斜方向和正面方向的合计5个方向射出光的多方向照射组件的具体构成例的立体图。
图12是按每个区间对发光面进行发光控制的构成图。
符号说明
10a、10b-液晶单元基板，12-液晶层(液晶分子)，14a、14b-偏振镜，16a、16b-偏振镜的透射轴，18a、18b-光学补偿薄膜(本发明)，20a、20b-光学补偿薄膜的面内滞相轴，47-发光面，53-发光亮度设定部(发光光谱设定机构)，57-正面方向，59-斜方向，61-多方向照射组件，63-第1光源，65-第2光源，71-与正面方向平行的面，83-区间，200-背光组件
具体实施方式
以下，对本发明进行说明。另外，在本说明书中所谓“～”以包含其前后记载的数值作为下限值及上限值的意思而使用。
首先，本说明书中的Re(λ)及Rth(λ)的详细情况如以下所述。
(Re、Rth的测定)
在本说明书中，Re(λ)及Rth(λ)分别表示波长λ处的面内延迟(nm)及厚度方向延迟(nm)。Re(λ)可在KOBRA21ADH或WR(王子计测机器株式会社制)中通过使波长λnm的光向薄膜法线方向入射来测定。
在测定的薄膜是以1轴或2轴的折射率椭圆体表示的薄膜的情况下，可用以下的方法计算Rth(λ)。
关于Rth(λ)，以面内的滞相轴(可通过KOBRA 21ADH或WR来判断)作为倾斜轴(旋转轴)(在无滞相轴时以薄膜面内的任意方向作为旋转轴)，相对于薄膜法线方向，从法线方向到单侧50度按10度间隔，分别从其倾斜的方向使波长λnm的光入射，全部在6个点测定上述Re(λ)，以该测定的延迟值和平均折射率的假设值及输入的膜厚值为基础，由KOBRA21ADH或WR进行计算。
在上述中，在具有从法线方向将面内的滞相轴作为旋转轴、在某一倾斜角度延迟值为零的方向的薄膜的情况下，比该倾斜角度大的倾斜角度处的延迟值在将其符号变更为负后，由KOBRA 21ADH或WR进行计算。
另外，以滞相轴作为倾斜轴(旋转轴)(在无滞相轴时以薄膜面内的任意方向作为旋转轴)，从任意的倾斜的2个方向测定延迟值，以该值和平均折射率的假设值及输入的膜厚值为基础，也能由下式(1)及式(2)计算Rth。
[数式1]
式(1)
Re ( θ ) = [ nx - ny × nz { ny sin ( sin - 1 ( sin ( - θ ) nx ) ) } 2 + { nz cos ( sin - 1 ( sin ( - θ ) nx ) ) } 2 ] × d cos { sin - 1 ( sin ( - θ ) nx ) }
式(2)
Rth＝((nx+ny)/2-nz)×d
注解：
上述式中，Re(θ)表示从法线方向以角度θ倾斜的方向上的延迟值。nx表示面内的滞相轴方向的折射率，ny表示在面内与nx正交的方向的折射率，nz表示与nx及ny正交的方向的折射率，d表示膜厚。
在测定的薄膜是不能用1轴或2轴的折射率椭圆体表现的所谓没有光学轴(optic axis)的薄膜的情况下，用以下的方法计算Rth(λ)。
关于Rth(λ)，以面内的滞相轴(通过KOBRA 21ADH或WR来判断)作为倾斜轴(旋转轴)，相对于薄膜法线方向，从-50度到+50度按10度间隔，分别从其倾斜的方向使波长λnm的光入射，在11个点测定上述Re(λ)，将该测定的延迟值和平均折射率的假设值及输入的膜厚值为基础，由KOBRA 21ADH或WR进行计算。
在上述的测定中，作为平均折射率的假设值，能够使用聚合物手册(JOHN WILEY&SONS，INC)、各种光学薄膜的产品目录中的值。对于不知道平均折射率值的，可用阿贝折射计测定。以下例示出主要的光学薄膜的平均折射率的值，为：
纤维素酰化物(1.48)、环烯烃聚合物(1.52)、聚碳酸酯(1.59)、聚甲基丙烯酸甲酯(1.49)、聚苯乙烯(1.59)。
通过输入这些平均折射率的假设值和膜厚，KOBRA 21ADH或WR计算nx、ny、nz。由该计算出的nx、ny、nz再计算Nz＝(nx-nz)/(nx-ny)。
[光学补偿薄膜]
本发明涉及Re(550)为20～100nm、及Rth(550)为60～120nm的光学补偿薄膜。本发明的光学补偿薄膜可在不损害视野角特性及对比度的情况下有助于改善VA模式液晶显示装置的灰度性。从此观点出发，Re(550)优选为30～90nm，更优选为40～80nm，此外，Rth(550)优选为70～110nm、更优选为80～100nm。
另外，从减轻VA模式液晶显示装置的在斜方向上在黑显示时产生的色移(color shift)的观点出发，作为本发明的光学补偿薄膜，关于Re及Rth，优选相对于可见光区的光的波长分散性不依赖波长地固定，具体是，优选Re(630)和Re(450)的差ΔRe630-450为-10～10nm，及Rth(630)和Rth(450)的差ΔRth630-450为-12～12nm。而且，ΔRe630-450更优选为-7～7nm、进一步优选为-5～5nm。此外，ΔRth630-450更优选为-10～10nm、进一步优选为-8～8nm。
对本发明的光学补偿薄膜的材料没有特别的限制。由熔融制膜法及溶液制膜法等任一制膜法制作的薄膜都能够使用。优选采用光学性能、透明性、机械强度、热稳定性、水分遮蔽性、各向同性等优良的聚合物，但只要是可制作满足上述光学特性的薄膜，采用哪种材料都可以。例如，可列举出：聚碳酸酯系聚合物、聚对苯二甲酸乙二酯或聚萘二甲酸乙二酯等聚酯系聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯等丙烯系聚合物、聚苯乙烯或丙烯腈/苯乙烯共聚物(AS树脂)等苯乙烯系聚合物等。此外，还可列举出：聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃、乙烯/丙烯共聚物这样的聚烯烃系聚合物、氯乙烯系聚合物、尼龙或芳香族聚酰胺等酰胺系聚合物、酰亚胺系聚合物、砜系聚合物、聚醚砜系聚合物、聚醚醚酮系聚合物、聚苯硫醚系聚合物、偏氯乙烯系聚合物、乙烯醇系聚合物、聚乙烯醇缩丁醛系聚合物、丙烯酸酯系聚合物、聚甲醛系聚合物、环氧系聚合物、或混合上述聚合物而成的聚合物。
此外，作为形成上述聚合物薄膜的材料，能够优选采用热塑性降冰片烯系树脂。作为热塑性降冰片烯系树脂的例子，可列举出日本Zeon株式会社制的ゼオネツクス、ゼオノア、及JSR株式会社制的ア一トン等。
此外，作为形成上述聚合物薄膜的材料，特别优选采用以往作为偏振片的透明保护薄膜而使用的纤维素系聚合物(以下称为纤维素酰化物)。作为纤维素酰化物的代表例，可列举出三醋酸纤维素。作为纤维素酰化物原料的纤维素，有棉花短绒或木材纸浆(阔叶树纸浆，针叶树纸浆)等，无论是从哪种原料纤维素得到的纤维素酰化物都能使用，也可以根据情况混合使用。有关这些原料纤维素的详细记载，例如，可使用丸泽、宇田著：“塑料材料讲座(17)纤维素系树脂”日刊工业新闻社(1970年发行)及发明协会公开技报公技编号2001-1745号(7页～8页)中所述的纤维素，对于上述纤维素酰化物薄膜没有特别限定。
纤维素酰化物的取代度表示在纤维素的构成单位((β)1，4-糖苷结合的葡萄糖)中存在的、3个羟基被酰化的比例。关于取代度(酰化度)，可通过测定纤维素的每单位构成单位质量的结合脂肪酸量来算出。测定方法按照“ASTM D817-91”实施。
在本发明中，在第1及第2的光学各向异性层的形成中所使用的纤维素酰化物，优选为乙酰取代度为2.50～3.00的醋酸纤维素。上述乙酰取代度更优选为2.70～2.97。
上述纤维素酰化物优选具有350～800的质均聚合度，更优选具有370～600的质均聚合度。此外本发明中所使用的纤维素酰化物优选具有70000～230000的数均分子量，更优选具有75000～230000的数均分子量，进一步优选具有78000～120000的数均分子量。
上述纤维素酰化物可采用酸酐或酰卤化物作为酰化剂来合成。在工业上最普通的合成方法中，将从棉花短绒及木材纸浆等中得到的纤维素，用含有与乙酰基及其它酰基对应的有机酸(乙酸、丙酸、丁酸)或它们的酸酐(乙酸酐、丙酸酐、丁酸酐)的混合有机酸成分进行酯化来合成纤维素酯。
优选用溶剂流延(solvent cast)法制造上述纤维素酰化物薄膜。关于利用了溶剂流延法的纤维素酰化物薄膜的制造例，可参考美国专利第2336310号、美国专利第2367603号、美国专利第2492078号、美国专利第2492977号、美国专利第2492978号、美国专利第2607704号、美国专利第2739069号及美国专利第2739070号的各说明书、英国专利第640731号及英国专利第736892号的各说明书、以及日本特公昭45-4554号、特公昭49-5614号、特开昭60-176834号、特开昭60-203430号及特开昭62-115035号等中的记载。此外，也可以对上述纤维素酰化物薄膜实施拉伸处理。关于拉伸处理的方法及条件，例如，可参照特开昭62-115035号、特开平4-152125号、特开平4-284211号、特开平4-298310号、特开平11-48271号等中记载的例子。
为了制作满足本发明的光学补偿薄膜所要求的光学特性的薄膜，能够在聚合物材料中添加Re实现剂及/或Rth实现剂。Re实现剂及Rth实现剂分别指的是具有实现薄膜面内及薄膜厚度方向的双折射的性质的化合物。作为在本发明中可使用的实现Re及Rth的化合物，可优选采用棒状化合物或圆盘状化合物，它们记载于日本特开2004-50516号公报、及特开2007-86748号公报中。
此外，为了调整本发明的光学补偿薄膜的Re及Rth的波长分散性，能够添加波长分散调整剂。作为波长分散调整剂的例子，包括氧化二苯甲酮(oxybenzophenone)系化合物、苯并三唑系化合物、水杨酸酯系化合物、二苯甲酮系化合物、氰基丙烯酸酯系化合物、镍络合物系化合物等紫外线吸收剂。关于波长分散调整剂，优选从对波长370nm以下的紫外线的吸收能力优良、且对波长400nm以上的可见光的吸收少的紫外线吸收剂之中选择。优选为着色少的苯并三唑系化合物。此外，还优选采用特开平10-182621号公报、特开平8-337574号公报中记载的紫外线吸收剂、及特开平6-148430号公报中记载的高分子紫外线吸收剂。
此外，本发明的光学补偿薄膜也可以是作为由多个层构成的层叠体满足上述光学特性的光学补偿薄膜。可以是聚合物薄膜的层叠体，也可以是将聚合物薄膜作为支持体、在其上具有通过使液晶组成物固化而形成的光学各向异性层的聚合物薄膜与液晶光学各向异性层的层叠体。该光学各向异性层可由盘状化合物形成。盘状化合物一般在光学上具有负的单轴性。在光学各向异性层中，优选盘状化合物的圆盘面与透明支持体面形成的角在光学各向异性层的深度方向变化(混合取向)。盘状化合物的光轴存在于圆盘面的法线方向。关于盘状化合物，其圆盘面方向的折射率与光轴方向的折射率相比，具有大的双折射性。关于光学各向异性层，优选通过使盘状化合物在由聚合物构成的支持体表面(由根据要求形成于其上的聚乙烯醇等构成的取向膜表面)取向、并固定该取向状态的盘状化合物而形成。优选通过聚合反应来固定盘状化合物。
盘状化合物记载于在多种文献中，如：C.Destrade et al.，Mol.Crysr.Liq.Cryst.，vol.71，p111(1981)；日本化学会编，季刊化学总论，No.22，液晶的化学、第5章、第10章第2节(1994)；B.Kohne et al.，Angew.Chem.Soc.Chem.Comm.，p1794(1985)；J.Zhang et al.，J.Am.Chem.Soc.，vol.116，p2655(1994))。更优选的盘状化合物记载于特开平8-50286号公报中。关于盘状化合物的聚合，在特开平8-27284公报中有记载。
光学各向异性层可通过在取向膜上涂布含有盘状化合物及根据需要而含有的聚合性引发剂或任意成分的涂布液来形成。光学各向异性层的厚度优选为0.5～100μm、更优选为0.5～30μm。
将取向了的盘状化合物维持取向状态而固定。优选通过聚合反应来实施固定化。聚合反应包括采用热聚合引发剂的热聚合反应和采用光聚合引发剂的光聚合反应。优选为光聚合反应。
作为光聚合引发剂的例子，包括：α-羰基化合物(在美国专利第2367661号、美国专利第2367670号的各说明书中有记载)、偶姻醚(在美国专利第2448828号说明书中有记载)、α-烃基置换芳香族偶姻化合物(在美国专利2722512号说明书中有记载)、多核苯醌化合物(在美国专利第3046127号、美国专利第2951758号的各说明书中有记载)、三芳基咪唑二聚物和p-氨基苯酮的组合(在美国专利第3549367号说明书中有记载)、吖啶及吩嗪化合物(在特开昭60-105667号公报、美国专利第4239850号说明书中有记载)及噁二唑化合物(在美国专利第4212970号说明书中有记载)。
光聚合引发剂的使用量优选为涂布液的固体成分的0.01～20质量％、更优选为0.5～5质量％。
用于使盘状化合物聚合的光照射优选采用紫外线。
照射能量优选为20～5000mJ/cm2、更优选为100～800mJ/cm2。此外，为了促进光聚合反应，也可以在加热条件下实施光照射。也可以将保护层设在光学各向异性层之上。
[VA模式液晶显示装置]
本发明还涉及具有本发明的光学补偿薄膜的VA模式液晶显示装置。图1中示出了本发明的VA模式液晶显示装置的一例子的剖面概念图。图1所示的液晶显示装置具有VA模式液晶单元LC(10a、12、10b)、和夹持液晶单元LC地配置的一对的上侧偏光膜P1及下侧偏光膜P2。另外，偏光膜一般作为在两个表面具有保护薄膜的偏振片而组装在液晶显示装置中，但在图1中，为简化图面而省略了偏光膜的外侧保护薄膜。在上侧基板10a和上侧偏光膜14a之间、及下侧基板10b和下侧偏光膜14b之间，分别配置有光学补偿薄膜18a及18b。光学补偿薄膜18a及18b满足上述光学特性，各自的Re及Rth实质上相互相等。光学补偿薄膜18a及18b被配置成使其面内滞相轴20a及20b与上侧偏光膜14a及下侧偏光膜14b的吸收轴16a及16b平行。也就是说，光学补偿薄膜18a及18b被配置成使各自的面内滞相轴20a及20b成正交方向。在光学补偿薄膜18a及18b由聚合物薄膜构成或包含聚合物薄膜层时，也可以分别兼作偏光膜14a及14b的保护薄膜。当然，也可以分别在光学补偿薄膜18a及18b和偏光膜14a及14b之间另外配置保护薄膜，但在配置保护薄膜的情况下，例如，优选采用特开2005-138375号公报中记载的纤维素酰化物薄膜等延迟大致为0的各向同性的薄膜。
对于本发明的液晶显示装置中使用VA模式液晶单元不特别限定。能够采用普通的VA模式液晶单元。其中，如果采用多象限的VA模式液晶单元，则可更加改进广视野角特性，因此是优选的。在VA模式液晶单元中，在黑色状态下为垂直取向，但在多象限的VA模式液晶单元中，在通过外加电压使液晶分子向基板面方向倾倒时，不是向一个方向倾倒，而是在一像素内向不同的多个方向倾倒。例如，已知有在相互不同的2个方向取向的2象限结构、向4个方向取向的4象限结构、及向8个方向取向的8象限结构等。其中，优选在特开2004-302267号公报等中公开的、实现半色调级数(HT)法的多象限(更优选8象限)结构。具体来说，优选的多象限结构是：通过在基板表面形成将各像素分割成多个象限的多个结构体，使该结构体的间隔具有差别，在各象限内的液晶分子从垂直取向朝基板面方向倾倒而进行倾斜取向时，朝多个方向取向，并且使开始倾斜取向的阈值电压具有高低差，可实现半色调级数法。
此外，优选上述VA模式液晶单元是多隙结构。如果利用多隙结构的液晶单元，则能够根据单元间隙的差异来减轻液晶单元的双折射性的波长分散性，能够减轻黑显示时的色移。特别是在光学补偿薄膜中，由于有时难以将Re及/或Rth的波长分散性调整成上述优选的特性，因此以利用上述光学补偿薄膜的方式，采用多隙液晶单元是特别有效的。多隙液晶单元的优选的例子是越是短波长的像素区域、单元厚度越薄的液晶单元，更具体地讲，在RGB像素的液晶单元的例子中，是按R像素、G像素及B像素的顺序，与此对应的单元厚度加大的液晶单元。关于液晶单元间隙，能够通过使形成于例如滤色器等基板表面上的层的厚度具有厚度差来形成。在具有RGB滤色器的液晶单元中，通过按B层、G层及R层的顺序来减薄厚度，由此成为上述多隙液晶单元的优选例子。
本发明的液晶显示装置也可以在背面侧偏振片(例如图1中的偏振片PL2)的更外侧具备背光组件。作为背光，是在发光面下配置有多个光源的正下型的背光组件，优选为具备发光光谱设定机构的背光组件，该发光光谱设定机构能个别地设定成为上述发光面的法线方向的正面方向的发光光谱、和从上述法线方向按规定角度倾斜的斜方向的发光光谱。如果采用如此的背光组件，则能够通过发光光谱设定机构来个别地设定正面方向和斜方向的发光光谱，可按每个RGB色来个别地控制指向性和发光强度，可在正面方向和斜方向进行色度(光谱)的调整，能够更加改善液晶显示装置的灰度特性。
本发明中可利用的背光组件的一例子是图2所示的背光，其具备在印刷布线基板上的XY方向相互不同地配置有红色LED31R、绿色LED31G、蓝色LED31B的光源部33。在光源部33的光出射侧设有扩散板、扩散片、棱镜片。因此，在背光组件中，从光源部33具备的红色LED31R、绿色LED31G、蓝色LED31B中分别射出红色光、绿色光、蓝色光，从各LED31射出的红色光、绿色光、蓝色光一边向设有扩散板、扩散片的方向前进，一边自然地被混色，成为白色光，对液晶面板进行照明。
背光组件具备用于个别地设定成为显示面的法线方向的正面方向的发光光谱、和从法线方向按规定角度倾斜的斜方向的发光光谱的发光光谱设定机构。也就是说，可通过控制部和发光亮度设定部来个别地设定正面方向和斜方向的发光光谱，按每个RGB色来个别地控制指向性和发光强度，可在正面方向和斜方向进行色度(光谱)的调整。在此例中，控制部和发光亮度设定部构成发光光谱设定机构。
在背光组件中，多个光源由发光色不同的多个LED光源构成，按每个发光色而分别具备以正面方向作为出射光光轴的第1光源、和以斜方向作为出射光光轴的第2光源。而且，发光光谱设定机构可按每一发光色而变更相对于各第2光源的发光强度。也就是说，相对于朝向正面方向的LED光源，可按每一发光色来调整朝向斜方向的LED光源的发光强度，可相对地调整正面方向和斜方向的色度(光谱)。
第1光源和第2光源成为一体的多方向照射组件如图2所示，按各发光色而被配置成例如格子状。形成可通过各个多方向照射组件61调整在正面方向57和斜方向59的色度(光谱)、同时在发光面整面能够实现均等的光量分布的结构。除此以外，多方向照射组件61的配置也可以是随机配置或交错配置。在随机配置的情况下，能够减轻周期性的亮度不均，在交错配置中，能够在同一照度下削减单位面积中的配置个数。此外，多方向照射组件61也可以形成以同心圆状配列的构成。另外，如后所述，也可以形成通过分解组件而将各色的LED光源分散配置的构成。
下面对该多方向照射组件的一个具体构成例进行说明。
图3是作为图2所示的多方向照射组件的一例子的立体图。另外，图3中，将x方向看作相当于显示面的上下方向，将y方向看作相当于显示面的左右方向。
第1光源63由将出射光光轴(主轴)朝向正面方向57配置的炮弹型LED元件构成。此外，第2光源65A、65B由两个炮弹型LED元件构成，该两个炮弹型LED元件在与正面方向57平行的面(zx平面)内，且在从正面方向57分别倾斜规定的倾斜角度θ的方向设定有出射光光轴(主轴)。炮弹型LED元件的元件顶端部为透镜，具有炮弹型的顶端方向为高亮度的指向性并发光。因此，如果从光出射的最正面看，放出非常明亮的光，相反，在横方向几乎不放射光。
在本实施方式中，第1光源63和第2光源65的LED元件成为一体的多方向照射组件61被分散配置在发光面下的多个部位。在该多方向照射组件61中，能夹着正面方向57的出射光光轴，将两个第2光源65A、65B以规定的倾斜角度θ倾斜并配置在同一面内，可以以正面方向57为中心在两端侧进行对称的颜色分配的调整。由此，例如在zx平面内，可对称地控制以正面方向57为中心的任意的倾斜角度θ的方向的色度(光谱)，容易进行色平衡的调整。
此外，根据成为一体的多方向照射组件61，可将朝向正面方向57的第1光源63、及朝向斜方向59的一对第2光源65，65的电源供给集中，从而能使布线结构紧凑简单。
多方向照射组件61中的第2光源65A、65B的倾斜面方位优选朝一个方向一致。也就是说，角度θ张开的方向在整个组件中最好向相同的方向一致。此外，倾斜角度θ也不一定在所有位置都恒定，如果在规定的角度范围内使其分散，则亮度分布被平均化，难以产生不均。
作为使第2光源65A、65B倾斜的构成，如图所示，有在具有倾斜面的基座67上安装光源的构成，但除此以外，也可以是使印刷电路板倾斜配置而成的构成，或通过刻蚀处理使印刷电路板的铜膜的厚度倾斜或改变基板自身的形状。
基本构成是朝向斜方向59的第2光源65A、65B为两个光源，但也可以将光源规定为一个。在此种情况下，视角被限制，但在液晶显示装置的显示画面中，一般可确定经常被观察的方向，只要使光轴向画面中央侧倾斜，就能得到当观察者左右摇头时在画面中央侧将亮度变化降低的效果。另外，在大大偏离画面中央地从左右侧观看这样的、大大超出通常状态的情况下，需要朝向两方向的光源。
下面，对多方向照射组件的发光度分布进行说明。
图4中，(a)是表示利用图3所示的多方向照射组件照射一个颜色时的照射状况的说明图，(b)是表示发光亮度分布的说明图。
在多方向照射组件61中，相对于第1光源63，第2光源65A、65B分别按规定角度θ倾斜，如图4(a)所示，在正面方向57(也就是说，与Z轴平行的方向)，对于第1光源63，以通常的图像显示所需的亮度使其发光。此外，使第2光源65A、65B以第1光源63的亮度的大约一半左右的亮度发光。在此种情况下，单色的多方向照射组件61中的被合成的发光亮度分布在图4(b)中用实线表示。也就是说，成为在极角0°亮度最大、随着极角增大或减小亮度也减小的亮度分布。
在VA模式液晶面板中，在黑显示时，在画面斜上方向及斜下方向的极角倾斜中可观察到蓝色调(blue tint)。在此种情况下，通过调整朝向斜方向出射的RGB各色的光量，有可能消除色调。
具体是，在各色的多方向照射组件61中，通过发光亮度设定部进行第2光源65A(左侧)点亮、65B(右侧)点亮，设定蓝色(B)的发光亮度低于红色R及绿色G的发光亮度(例如大致80％左右)。由此，能够减轻x方向、即画面斜上方向及斜下方向的蓝色调。另一方面，如果点亮第1光源63(中央)，则将各色RGB的发光亮度部都设为100％。
关于发光亮度比，可通过对光源部的外加电流值(恒电压驱动)、外加电压值(低电流驱动)的控制等，根据任意的参数进行调整。
作为背光组件整体，通过第1光源63将各色100％点亮，照射白色，另外，在由第2光源65A及65B产生的画面上下斜方向的成分中，B色的亮度与RG色相比低面积AB部分，其结果是，画面上下方向的极角倾斜的光成为蓝色发光强度被抑制了的照射光。也就是说，在VA模式液晶面板中，虽然有画面斜上方向及斜下方向的极角倾斜的蓝色调，但通过抑制同方向的蓝光的发光强度，可减轻该色调变化。
根据本实施方式的液晶显示装置，其主要构成大致分为背光组件、液晶面板和控制机构。背光组件在发光面下配置有多个光源，通过使用分别发出光的三原色即红色光、绿色光及蓝色光的LED作为光源，将从各LED射出的红色光、绿色光和蓝色光混色，生成白色光。在本方式中，液晶面板具有下述光透射特性，即关于其画面上下斜方向(极角θ)上的透射率，B色的透射率比RG色高。因此，在背光组件的光源部，在该斜方向射出减弱了B色成分的照射光。由此，可观察到消除了来自该斜方向的蓝色调的白色光。
这样，在本实施方式的液晶显示装置中，通过按每个RGB色而个别地控制起因于液晶面板的光学补偿薄膜的固有的光透射特性，例如相对于在斜方向不足的色成分，按每个RGB色而个别地控制斜方向的发光光谱，由此可调整色的分配。由此，可改善显示图像的色调的视角依存性，其结果是，即使在因液晶面板的视角特性而产生色调的情况下，也能取消该色调变化，显示高质量的图像。
这里，对替代上述的背光组件而将各光源按光出射方向各自分散配置的变形例进行说明。
图5是个别地配置有第1光源和第2光源的LED元件的变形例的立体图。另外，图中，将x方向看作相当于画面上下方向，将y方向看作相当于画面左右方向。
第1光源63、第2光源65A、65B不局限于上述一体的多方向照射组件61，也能够个别地配设。根据该构成，由于可更细地分散配置各光源，因此各光源间的距离缩短，能够得到更均匀的照明光。
以上说明的背光组件的构成中，所有第2光源65A、65B都配置成从正面方向具有规定倾斜角度θ的开角。
图6是表示VA模式液晶中使用的斜方向的光轴的说明图。另外，图中，将x方向看作相当于画面上下方向，将y方向看作相当于画面左右方向。
关于VA模式液晶面板的样式，如图6所示，得知，相对于法线方向N，在画面上下方向以极角45°倾斜的方向容易产生色调变化。因此，通过将所述第2光源65A、65B的倾斜角度θ设定为45°(或使其具有角度范围，为40°～50°)，能够使起因于VA模式的液晶面板的光学补偿薄膜的显示画面的色调的视角依赖性有效地改善。
也就是说，只要将多方向照射组件形成为第2光源65A、65B至少包含2个LED光源的构成就可以，这2个LED光源在与正面方向57(法线方向N)平行的面71内、且在以正面方向57为中心的倾斜角度θ相互大致相等的方向P1、P2上分别设有出射光光轴。由此，能够将起因于VA模式液晶面板的光学补偿薄膜的、在特有的黑显示时的画面斜上方向及斜下方向两端侧的蓝色调的现象消除。
接着，对增设了朝向斜方向的光出射方向的变形例进行说明。
图7是将LED元件配置在正交方向的变形例的立体图。
在上述的图3所示的多方向照射组件的构成例中，相对于第1光源63，将第2光源65A、65B在与正面方向57平行的1个面71(参照图6)内倾斜地设置，但除此以外，图7所示的多方向照射组件61A是一体地具备合计5个LED元件而成的构成，其中第1光源63以正交的2平面的交叉线作为光轴73，一对第2光源65A、65B、及65C、65D以该第1光源63为中心，在各自的正交平面按倾斜角θ倾斜。通过将该多方向照射组件61A用于背光组件200，除了改善相对于显示画面的水平方向的视角差的色调变化以外，还能够改善相对于垂直方向的视角差的色调变化，可显示更高质量的图像。另外，关于65A～65C，如果将画面左右方向的方位角规定为0°，则优选将它们分别配置在方位角45°、135°、225°及315°的方向。
这里，对LED元件的种类进行说明。
上述例中，示出了采用炮弹型LED元件的例子，但本发明也不局限于此，即使是其它种类的LED元件也能采用。作为LED元件，除了炮弹型以外，还有透镜部小的帽子型、将透镜顶端部分切割了的凹型等附加了导程的类型、可得到高亮度的芯片型的LED元件等种类。无论哪种类型都能用作本发明的LED光源。
此外，向斜方向出射光的LED元件，除了使用2个LED元件以外，如图8的立体图所示，也可以是在1个LED元件的光出射侧载置有向二个方向分配光的棱镜75的构成。在此种情况下，能够减少LED元件的数量，同时光出射方向的设定只要配置棱镜就可以进行，可简化组装工序。另外，在图示例中将LED元件规定为芯片型LED元件。
图9是表示具备上述背光组件的VA模式液晶面板的光透射特性与极角的关系的曲线图，图10是表示VA模式液晶面板中采用的多方向照射组件的光轴的立体图。
在VA模式的液晶面板的情况下，如图9所示，起因于光学补偿薄膜，相对于极角在各色RGB中分别具有不同的透射特性。因此，VA型的液晶面板中所采用的多方向照射组件61B，如图10所示，第2光源在与正面方向57平行的第1面71内将合计4个方向作为出射光光轴，这4个方向可通过使分别设定于以正面方向57为中心的倾斜角度θ相互大致相等的方向上的2个方向，以第1面71为中心，向与第1面71正交的方向以相互大致相等的角度φ倾斜来得到。
也就是说，只要第2光源在夹着与正面方向57(法线方向N)平行的面71以角度φ倾斜的各倾斜面77、79内，将在倾斜角度θ相互大致相等的方向分别设有出射光光轴的至少4个方向(P1-1、P1-2、P2-1、P2-2)作为光出射方向就可以。由此，可将在VA模式液晶面板时出现的在黑显示时的斜方向的蓝色调的现象消除。
图11中示出了向上述倾斜的4个方向和正面方向的合计5个方向出射光的多方向照射组件的具体构成例。
VA型的液晶面板中所采用的多方向照射组件61B的构成是：将第1光源63配设在圆板状基座67A的顶面81上，并具备合计为4个的第2光源65E、65F、65G、65H，这些第2光源在由从正面方向57出发在同一平面内以角度φ倾斜的两个假想线62开始，在与角度φ的倾斜方向正交的方向上按倾斜角度θ在相互大致相等的方向上分别设有出射光光轴。另外，关于65E～65H，如果将画面左右方向的方位角规定为0°，则优选将其分别配置在方位角45°、135°、225°及315°的方向。
接着，对背光组件的控制方法进行说明。
作为显示画面的显示内容，在画面的一部分有白色的明亮部分和树下阴影等暗的部分时，对明亮的部分和暗的部分进行控制，分别达到不同的背光亮度。也就是说，在VA模式液晶面板的情况下，在黑显示时，有时因画面斜上方向及斜下方向的极角倾斜而产生蓝色调，因此通过加强红色及绿色而照明可取消蓝色调。这样的特性在白、黑显示中也可控制，但由于最实用地在半色调中也有这样的特性，因此以根据亮度进行修正的方式来控制背光组件，。
此外，背光组件也可以将发光面分割成多个区间，对各区间分别进行发光控制。
图12是按每个区间对发光面进行发光控制的构成图。
该背光组件200通过按每一像素(或每个区间)来变更亮度，从而可以进行更细的控制。也就是说，背光组件200的发光面47被分割成多个区间83，发光光谱设定机构即发光亮度设定部按每个区间83而对分别包含在该区间83中的第1光源63及第2光源65独立地设定发光强度。通过背光区间驱动部85来驱动控制将规定数量单位的区间83一齐驱动的垂直驱动控制部V1～V3、水平驱动控制部H1～H4。通过形成这样的构成，可根据发光面47的各位置而使发光光谱特性不同。由此，能够有选择地重点修正发光面内的着色显著的部位。
这样，可按区间83单位而控制发光光谱的背光组件200，当色调在发光面47的每一处不同时，可按区间单位进行与其相应的色调控制，与对画面整体进行均等地处理时相比，可进行更细的控制，能够提高显示图像质量。此外，在显示映像的情况下，能够根据时序上变化的图像的色彩、亮度等信息，使背光组件200的各区间同步且分别地适当控制。
接着，对通过液晶显示面板的光学补偿薄膜来修正色调变化的构成进行说明。
在上述实施方式中，作为个别地设定正面方向和斜方向的发光光谱的发光光谱设定机构，说明了具备多方向照射组件及发光亮度设定部的构成例，但作为发光光谱设定机构，除此以外，也能够通过配设在液晶显示面板的显示面侧的光学补偿薄膜本身来进行设定，此外也能够并用。此时的光学补偿薄膜具有波长依赖性，可根据发光面(画面)位置而设定为不同的透射率。也就是说，将与包含RGB色的大致1像素对应的多个区域分开，对各个区域的透射率进行设定，例如在VA模式液晶面板的情况下，在显示画面的中央部使RGB各色的透射率大致同等，在显示画面的上下部较低地设定B色的透射率。由此，按每个RGB色而个别地控制指向性和发光强度，在正面方向和斜方向使色度(光谱)不同，能够改善显示画面的色调变化的视角依存性。
接着，对根据温湿度变化的色调变化的修正进行说明。
一般，如果温湿度变化，液晶显示装置中的光学补偿薄膜因薄膜本身的膨胀及收缩或来自偏振片、粘结剂等的应力变化，其相位差也变化，其结果是，显示出的色调也产生变化。
因而，通过在液晶面板上设置温湿度传感器，根据该温湿度传感器所检测的温度、湿度及其双方的值，使LED的BGR发光强度比变化，从而能够对发生的色调变化进行修正。
另外，在上述实施方式中，说明了作为第1光源、第2光源只采用LED元件的构成，但本发明的背光组件也可以是除了LED元件、还装入荧光灯的混合构成。
此外，在上述实施方式中，对黑、白显示时的调整例进行了说明，但本发明的背光组件即使对于半色调中不同的特性也能调整，也能得到与上述相同的效果。
实施例
以下，通过列举实施例对本发明进行更具体的说明。以下的实施例中示出的构成、材料等可在不脱离本发明的宗旨的范围内进行适宜变更。因此，本发明的范围不受以下的具体例的限制。
在液晶显示装置的光学模拟中，使用LCD Master(Shintech公司制)。
作为模拟的对象模型，假设为8象限的透射型VA模式液晶单元。构成设定为在液晶单元的两侧各配置一片相同的相位差薄膜的“对称2片型”。设定对置的2片的相位差薄膜的滞相轴的角度相互形成约90°。设定偏振镜具有制品中使用的普通偏振镜的分光特性。设定液晶单元内部的液晶层的厚度为3.65μm。
显示性能的评价指标为：“黑亮度”、“灰度性γ(总灰度平均)”、及“黑色调(离D65的距离Δu′v′)”。
此外，组合以下4个因数，研究了上述项目的改善效果。
1.LC单元(有无采用多隙MG)
2.薄膜Re(550)及Rth(550)
3.薄膜波长分散
平坦：        ΔRe630-450＝ΔRth630-450＝0nm
逆波长分散：  ΔRe630-450＝+4.2nm、ΔRth630-450＝+8.4nm
顺波长分散：  ΔRe630-450＝-4.2nm、ΔRth630-450＝-8.4nm
4.有无采用LED背光
该LED背光是将画面上下方向的极角倾斜60°的方向的蓝色光的强度调整在绿色光及红色光的5～500％的范围内而得到的LED背光。
下表中示出了结果。另外，表中的判定符号的意思如下。
◎：比标准好得多
○：比标准好
△：与标准同等
×：比标准差
表1
Figure A20091013291900231
表1(续)
Figure A20091013291900241
*1：ΔRe630-450
逆：逆波长分散的意思ΔRe630-450＝+4.2nm
顺：顺波长分散的意思ΔRe630-450＝-4.2nm
*2：ΔRth630-450
逆：逆波长分散的意思ΔRth630-450＝+8.4nm
顺：顺波长分散的意思ΔRth630-450＝-8.4nm
*3：多隙结构LC的采用的有(○)无(×)
*4：关于B色的发光亮度，具有指向性的LED背光组件的采用的有(○)无(×)。

Claims (12)

1、一种VA模式液晶显示装置用光学补偿薄膜，其特征在于：波长550nm处的面内延迟Re(550)为20～100nm、及波长550nm处的厚度方向延迟Rth(550)为60～120nm。
2、根据权利要求1所述的光学补偿薄膜，其特征在于：波长630nm处的面内延迟Re(630)和波长450nm处的面内延迟Re(450)的差ΔRe630- 450为-10～10nm、及波长630nm处的厚度方向延迟Rth(630)和波长450nm处的厚度方向延迟Rth(450)的差ΔRth630-450为-12～12nm。
3、一种VA模式液晶显示装置，其特征在于，具有：一对偏振镜、配置在该一对偏振镜之间的液晶单元、及配置在该一对偏振镜各自与上述液晶单元之间的权利要求1或2中所述的光学补偿薄膜。
4、根据权利要求3所述的VA模式液晶显示装置，其特征在于：所述液晶单元是多象限的液晶单元。
5、根据权利要求3所述的VA模式液晶显示装置，其特征在于：所述液晶单元是一个像素由8象限构成的多象限的液晶单元。
6、根据权利要求3所述的VA模式液晶显示装置，其特征在于：所述液晶单元是多隙结构的液晶单元。
7、根据权利要求3所述的VA模式液晶显示装置，其特征在于：在所述一对偏振镜中的一方的外侧具备背光组件；该背光组件是在发光面下配置有多个光源的正下型的背光组件，并具备发光光谱设定机构，用于个别地设定成为上述发光面的法线方向的正面方向和从所述法线方向以规定角度倾斜的斜方向的发光光谱。
8、根据权利要求7所述的VA模式液晶显示装置，其特征在于：所述背光组件的所述多个光源由发光色不同的多个LED光源构成，每个所述发光色分别具备将所述正面方向作为出射光光轴的第1光源、和将所述斜方向作为出射光光轴的第2光源；所述发光光谱设定机构按每一发光色而变更相对于所述第2光源的发光强度。
9、根据权利要求8所述的VA模式液晶显示装置，其特征在于：所述背光组件的所述第2光源在与所述正面方向平行的面内、且在从所述正面方向倾斜规定角度的方向上分别设有出射光光轴。
10、根据权利要求8所述的VA模式液晶显示装置，其特征在于：所述背光组件的由所述第1光源和所述第2光源的LED元件形成为一体的多方向照射组件被分散地配置在所述发光面下的多个部位。
11、根据权利要求10所述的VA模式液晶显示装置，其特征在于：各发光色的所述多方向照射组件分别被配置成格子状。
12、根据权利要求7所述的VA模式液晶显示装置，其特征在于：所述发光面由多个区间构成，所述发光光谱设定机构使含在所述多个区间各自中的所述第1光源及所述第2光源按每个区间而独立地设定发光强度。
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