JP2005049764A - Light scattering film and liquid crystal display device mounting the same - Google Patents

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JP2005049764A JP2003283889A JP2003283889A JP2005049764A JP 2005049764 A JP2005049764 A JP 2005049764A JP 2003283889 A JP2003283889 A JP 2003283889A JP 2003283889 A JP2003283889 A JP 2003283889A JP 2005049764 A JP2005049764 A JP 2005049764A
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Kiichiro Hirose
喜一郎 広瀬
Hideaki Honma
英明 本間
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical film capable of suppressing a deterioration in contrast of a liquid crystal display device and forming the liquid crystal display device having an excellent viewing angle, and to provide the liquid crystal display device using the optical film. <P>SOLUTION: A light scattering film which changes the scattering characteristic according to the incident direction of light and has such a scattering property that scattering haze on the center of a screen is ≤50 and the scattering haze on the surrounding part is larger than the scattering haze on the center part by 5 to 20 is used on the observer side of a liquid crystal display element of the liquid crystal display device. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、液晶表示装置のコントラストの低下を抑制し、視野角に優れる液晶表示装置を形成しうる光学フィルムに関し、特にツイスト配向された液晶素子とディスコティック液晶とを用いた液晶表示装置により下方向以外の視野角を補償し、下方向については、入射角依存性を有する拡散フィルムを用いることにより、視域の広い液晶表示装置に関するものである。   The present invention relates to an optical film that can form a liquid crystal display device that suppresses a decrease in contrast of the liquid crystal display device and has an excellent viewing angle, and more particularly to a liquid crystal display device that uses a twist-aligned liquid crystal element and a discotic liquid crystal. The present invention relates to a liquid crystal display device having a wide viewing zone by compensating for a viewing angle other than the direction and using a diffusion film having an incident angle dependency for the downward direction.

液晶表示装置(LCD)のテレビやパソコンモニタ等への普及に伴い拡視野角化や高コントラスト化が望まれている。一般的に広く用いられているTN(ツイステッドネマティック)型における良視認の視野角の拡大やSTN−LCDにおける着色補償による白黒表示の達成のごとく、液晶の複屈折により位相差を位相差板で補償して視認特性を改善する提案がなされている。   With the widespread use of liquid crystal display devices (LCD) in televisions, personal computer monitors, etc., it is desired to increase the viewing angle and increase the contrast. The phase difference is compensated by the phase difference plate due to the birefringence of the liquid crystal as in the case of achieving a black-and-white display by expanding the viewing angle for good viewing in the commonly used TN (twisted nematic) type and color compensation in the STN-LCD. Thus, proposals have been made to improve the visual characteristics.

このような位相差補償フィルムとして、例えば、特許文献1から特許文献3にしめされるように、ディスコティック液晶フィルムを用い、液晶により複屈折性を補償するフィルムが知られている。   As such a retardation compensation film, for example, as disclosed in Patent Document 1 to Patent Document 3, a discotic liquid crystal film is used and a film that compensates birefringence with liquid crystal is known.

しかしながら、従来の補償板では、液晶の位相差特性に十分に対応できず、一方向以外では、十分に複屈折性を補償するが、一方向に対しては、十分に複屈折を補償することができず、その視認特性の改善に満足できない問題点があった。
このことは、例えば、特許文献2の表2等のように、一方向に対しては、視野角が45度までしか広げられないとされている。
However, the conventional compensator cannot sufficiently cope with the phase difference characteristics of the liquid crystal, and sufficiently compensates for birefringence in directions other than one direction, but sufficiently compensates for birefringence in one direction. Cannot be satisfied, and the improvement of the visual characteristics is not satisfactory.
For example, as shown in Table 2 of Patent Document 2, the viewing angle can be expanded only to 45 degrees in one direction.

そのため、このような複屈折を補償するようなディスコティック液晶を用いた液晶表示装置において、ノートパソコンなどは目線が斜め上からのため、正面から上側視域が優先されて、下側の視域は不十分であった。従来、この複屈折の補償されてない方向は、モニターではあまり観察しない方向である下縁の方向にもってきていた。したがって、このような、液晶表示装置では、下縁の方向の視野角は、通常30度程度までしか得られていない。30度より深い角度では階調の反転が起こり、画像の視認性が著しく悪化する。   Therefore, in a liquid crystal display device using a discotic liquid crystal that compensates for such birefringence, the notebook PC or the like is obliquely above, so the upper viewing area is given priority from the front, and the lower viewing area. Was insufficient. Conventionally, this uncompensated direction of birefringence has come to the direction of the lower edge, which is a direction that is hardly observed on a monitor. Therefore, in such a liquid crystal display device, the viewing angle in the direction of the lower edge is usually obtained only up to about 30 degrees. At angles deeper than 30 degrees, gradation inversion occurs, and the visibility of the image is significantly deteriorated.

しかし、最近では、液晶テレビなどの普及により画面を、例えば、寝転んで下側から観察できるようなニーズが高まってきている。   However, recently, with the spread of liquid crystal televisions and the like, there is an increasing need for observing the screen from the lower side, for example.

こうした課題に対して、従来の拡散フィルムだけを用いたようなものがあるが、このような拡散フィルムでは、中心の視認性が劣り、通常液晶テレビ(TN系)など30度より深い角度での視野拡大は不充分となる。   There are things that use only conventional diffusion films for such problems, but such diffusion films have poor central visibility and are usually at angles deeper than 30 degrees such as liquid crystal televisions (TN series). Enlarging the field of view is insufficient.

特に、最近LCDを用いたFA、ナビゲーション、タブレットPC、モニターなどの各種デイスプレイが普及してきている。このうち、テレビは最近の大型化にともない、LCDでも30インチ以上大きさの商品が開発されており、通常の家庭で使用する場合、台の上に置くことや寝転んで、下からからみるような場合がある。また、FAの場合も不特定多数の人が広告などで見るため、下方向に関しても、広い視域を有する事が切望されてきている。同時に単純な散乱では見かけのコントラストは大きくなるが文字、画像ボケが大きくなる。   In particular, various displays such as FA, navigation, tablet PC, monitor and the like using LCD have recently become widespread. Of these, as TVs have recently increased in size, products with a size of 30 inches or more have been developed for LCDs. When used in normal homes, they should be placed on a table or lie down, and viewed from below. There are cases. In addition, in the case of FA, an unspecified number of people view with advertisements and the like, so that it is desired to have a wide viewing area in the downward direction. At the same time, simple scattering increases the apparent contrast, but increases text and image blur.

更に、人間がデイスプレイを見る場合は、中心に垂線を下ろすようにして焦点を合わせて見る。この時、周辺部は角度が付いてしまい、斜め方向で見ることになるので、中心と周辺で焦点距離や角度が異なる。そのため中心で焦点を合わせて見る場合、周辺部はボケやすくなる。
特開平6−214116号公報 特開平6−222213号公報 特開平6−265728号公報。
Furthermore, when a human sees a display, he focuses with a perpendicular line down the center. At this time, the peripheral portion is angled and viewed in an oblique direction, so the focal length and angle are different between the center and the periphery. For this reason, when the focus is viewed at the center, the peripheral portion is easily blurred.
JP-A-6-214116 JP-A-6-222213 JP-A-6-265728.

そこで、本発明は、位相差を補償するフィルムと下方向の光のみを散乱する異方性散乱フィルムを併用し、特に中心部分のヘイズを低くめにし、周辺部のヘイズを高めにすることで、焦点距離及び角度のズレを補正して周辺部が見やすい画面表示を実現する光散乱フィルムおよびこのフィルムを用い、全面が均一に見る事ができる液晶表示装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention uses a film that compensates for the phase difference and an anisotropic scattering film that scatters only the light in the downward direction, particularly by lowering the haze at the center and increasing the haze at the periphery. An object of the present invention is to provide a light scattering film that realizes a screen display in which the peripheral portion is easy to see by correcting the deviation of the focal length and the angle, and a liquid crystal display device that can uniformly see the entire surface using this film.

請求項1に記載の発明は、液晶素子の観察者側に光の入射方向によって、散乱特性が変わり、かつ、画面の中心と周辺部で異なる散乱性を有することを特徴とする光散乱フィルムである。   The invention according to claim 1 is a light scattering film characterized in that the scattering characteristics vary depending on the direction of light incident on the viewer side of the liquid crystal element, and the light scattering film has different scattering properties at the center and the periphery of the screen. is there.

請求項2に記載の発明は、前記中心部の散乱性のヘイズが、50以下に対し、周辺部のヘイズは、中心部ヘイズより5〜20大きいことを特徴とする請求項1記載の光散乱フィルムである。   The invention according to claim 2 is characterized in that the scattering haze at the central portion is 50 or less, whereas the haze at the peripheral portion is 5 to 20 larger than the central portion haze. It is a film.

請求項3に記載の発明は、前記中心付近の最大散乱角度は、0〜40度、周辺部の最大散乱角度は、20〜50度であることを特徴とする請求項1記載の光散乱フィルムである。   The invention according to claim 3 is characterized in that the maximum scattering angle in the vicinity of the center is 0 to 40 degrees, and the maximum scattering angle in the peripheral portion is 20 to 50 degrees. It is.

請求項4に記載の発明は、前記光散乱フィルムのヘイズが、20〜70の範囲であることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の光散乱フィルムである。   Invention of Claim 4 is a light-scattering film in any one of Claim 1 to 3 whose haze of the said light-scattering film is the range of 20-70.

請求項5に記載の発明は、請求項1から4のいずれかに記載の光散乱フィルムを、液晶表示素子の観察者側に配置したことを特徴とする液晶表示装置である。   The invention according to claim 5 is a liquid crystal display device characterized in that the light scattering film according to any one of claims 1 to 4 is disposed on the viewer side of the liquid crystal display element.

請求項6に記載の発明は、前記液晶表示素子が、両側に位相差フィルム、さらに外側に偏光板が配置されていることを特徴とする請求項5記載の液晶表示装置である。   The invention according to claim 6 is the liquid crystal display device according to claim 5, wherein the liquid crystal display element has a retardation film on both sides and a polarizing plate on the outside.

この発明の液晶表示装置によれば、照明部からきた光が偏光板に入射し、液晶素子と2枚のディスコティック液晶フィルムにより偏光補償された光が透過することにより広い視野角を得ることができる。   According to the liquid crystal display device of the present invention, the light coming from the illumination unit is incident on the polarizing plate, and a wide viewing angle can be obtained by transmitting the light compensated for polarization by the liquid crystal element and the two discotic liquid crystal films. it can.

また、これら2枚のディスコティック液晶フィルムで補償されない方向については、射出側の偏光板の観察者側に配置されている拡散フィルムで、コントラストが反転する領域に対して、コントラストの反転のない領域の光を拡散することにより、ディスコティック液晶で補償されない領域でのコントラストの低下を抑制することができる。   In addition, in the direction not compensated by these two discotic liquid crystal films, in the diffusion film disposed on the viewer side of the exit side polarizing plate, the region where the contrast is not reversed, the region where the contrast is not reversed. By diffusing the light, it is possible to suppress a decrease in contrast in a region that is not compensated by the discotic liquid crystal.

そして、中心部分ヘイズを低めにすることで正面画像の解像度をより高めて、周辺部分ヘイズを高めに設定することで視認性をアップすることが可能となる。また、中心部に比べ、周辺部で最大散乱角度を小さめに設定することで見掛けヘイズが同じでも、周辺部の方が中心部よりヘイズが高いのと同じように視認性がアップする。   And it becomes possible to raise visibility by raising the resolution of a front image more by making center part haze low, and setting peripheral part haze high. Moreover, even if the apparent haze is the same by setting the maximum scattering angle to be smaller in the peripheral part than in the central part, the visibility is improved in the same way as the haze is higher in the peripheral part than in the central part.

一方、本発明の散乱フィルムは、入射角により、散乱性が異なるため、ディスコティック液晶フィルムで偏光の補償がされる領域に関しては、光をほとんど散乱しない。よって、ボケや輝度低下をあまり招かずに、視野角を広げたい領域についてのみ光を散乱させることができるため、ツイスト配向している液晶セルでありながら、十分なコントラストが得られ、この結果、階調の反転しない観察角範囲を大きくすることにより、広視野角化を実現することができる。   On the other hand, since the scattering film of the present invention has different scattering properties depending on the incident angle, it hardly scatters light in the region where the polarization is compensated by the discotic liquid crystal film. Therefore, it is possible to scatter light only in a region where the viewing angle is to be widened without incurring much blurring or lowering of luminance, so that a sufficient contrast can be obtained even though it is a twist-aligned liquid crystal cell. A wide viewing angle can be realized by increasing the observation angle range where the gradation is not inverted.

前記2枚のディスコティック液晶フィルムは、それぞれの液晶の屈折率異方性Δn’とフィルム厚d’との積が、前記液晶セルの液晶の屈折率異方性Δnとフィルム厚dとの積とほぼ同じであるものが望ましく、このようにすれば、ディスコチック液晶フィルムの複屈折作用が表示に悪影響を及ぼすことがない。   In the two discotic liquid crystal films, the product of the refractive index anisotropy Δn ′ of each liquid crystal and the film thickness d ′ is the product of the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal of the liquid crystal cell and the film thickness d. The birefringence effect of the discotic liquid crystal film does not adversely affect the display.

この発明の液晶表示装置によれば、照明部からきた光が偏光板に入射し、液晶素子と2枚のディスコティック液晶フィルムにより偏光補償された光が透過することにより広い視野角を得ることができる。   According to the liquid crystal display device of the present invention, the light coming from the illumination unit is incident on the polarizing plate, and a wide viewing angle can be obtained by transmitting the light compensated for polarization by the liquid crystal element and the two discotic liquid crystal films. it can.

また、これら2枚のディスコティック液晶フィルムで補償されない方向については、射出側の偏光板の観察者側に配置されている拡散フィルムで、コントラストが反転する領域に対して、コントラストの反転のない領域の光を拡散することにより、ディスコティック液晶で補償されない領域でのコントラストの低下を抑制することができる。   In addition, in the direction not compensated by these two discotic liquid crystal films, in the diffusion film disposed on the viewer side of the exit side polarizing plate, the region where the contrast is not reversed, the region where the contrast is not reversed. By diffusing the light, it is possible to suppress a decrease in contrast in a region that is not compensated by the discotic liquid crystal.

そして、中心部分ヘイズを低めにすることで正面画像の解像度をより高めて、周辺部分ヘイズを高めに設定することで視認性をアップすることが可能となる。また、中心部に比べ、周辺部で最大散乱角度を小さめに設定することで見掛けヘイズが同じでも、周辺部の方が中心部よりヘイズが高いのと同じように視認性がアップする。   And it becomes possible to raise visibility by raising the resolution of a front image more by making center part haze low, and setting peripheral part haze high. Moreover, even if the apparent haze is the same by setting the maximum scattering angle to be smaller in the peripheral part than in the central part, the visibility is improved in the same way as the haze is higher in the peripheral part than in the central part.

一方、本発明の散乱フィルムは、入射角により、散乱性が異なるため、ディスコティック液晶フィルムで偏光の補償がされる領域に関しては、光をほとんど散乱しない。よって、ボケや輝度低下をあまり招かずに、視野角を広げたい領域についてのみ光を散乱させることができるため、ツイスト配向している液晶セルでありながら、十分なコントラストが得られ、この結果、階調の反転しない観察角範囲を大きくすることにより、広視野角化を実現することができる。   On the other hand, since the scattering film of the present invention has different scattering properties depending on the incident angle, it hardly scatters light in the region where the polarization is compensated by the discotic liquid crystal film. Therefore, it is possible to scatter light only in a region where the viewing angle is to be widened without incurring much blurring or lowering of luminance, so that a sufficient contrast can be obtained even though it is a twist-aligned liquid crystal cell. A wide viewing angle can be realized by increasing the observation angle range where the gradation is not inverted.

前記2枚のディスコティック液晶フィルムは、それぞれの液晶の屈折率異方性Δn’とフィルム厚d’との積が、前記液晶セルの液晶の屈折率異方性Δnとフィルム厚dとの積とほぼ同じであるものが望ましく、このようにすれば、ディスコチック液晶フィルムの複屈折作用が表示に悪影響を及ぼすことがない。   In the two discotic liquid crystal films, the product of the refractive index anisotropy Δn ′ of each liquid crystal and the film thickness d ′ is the product of the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal of the liquid crystal cell and the film thickness d. The birefringence effect of the discotic liquid crystal film does not adversely affect the display.

<構造>
本発明で、用いられる液晶表示装置は、一対の電極を有する基板とその基板間に挟持した液晶層とを備えている液晶表示素子と、2枚のディスコティック液晶フィルムを液晶表示素子の両側に配置され、さらにその外側に偏光板が配置され、射出側偏光板の観察者側に、光の入射方向によって散乱特性が変わる光散乱フィルムを有するものである。
通常このような構成にバックライト等の照明部材が付加される。
<Structure>
The liquid crystal display device used in the present invention includes a liquid crystal display element including a substrate having a pair of electrodes and a liquid crystal layer sandwiched between the substrates, and two discotic liquid crystal films on both sides of the liquid crystal display element. The polarizing plate is further disposed on the outer side, and the light-scattering film whose scattering characteristics change depending on the incident direction of light is provided on the viewer side of the exit-side polarizing plate.
Usually, an illumination member such as a backlight is added to such a configuration.

液晶表示素子は、ガラス等からなる一対の透明基板の間に液晶層を介在したものであり、この液晶表示素子の両基板の内側には、電極が形成されるとともに、その上に配向膜が設けられている。なお、この一対の基板は枠状のシール材を介して接合されており、液晶は両基板の前記シール材で囲まれた領域に封入されている。   A liquid crystal display element has a liquid crystal layer interposed between a pair of transparent substrates made of glass or the like. Electrodes are formed inside both substrates of the liquid crystal display element, and an alignment film is formed thereon. Is provided. Note that the pair of substrates are bonded via a frame-shaped sealing material, and the liquid crystal is sealed in a region surrounded by the sealing material on both substrates.

この液晶は、誘電異方性が正のネマティック液晶であり、その液晶分子は、それぞれの基板の近傍における配向方向を前記配向膜で規制されて、前記基板間においてツイスト配向している。   This liquid crystal is a nematic liquid crystal having positive dielectric anisotropy, and the liquid crystal molecules are twisted between the substrates, with the alignment direction in the vicinity of each substrate being restricted by the alignment film.

また、上記偏光板のうち、入射方向の偏光板は、その吸収軸を液晶素子の入射側基板の近傍における液晶分子の配向方向と略平行にして設けられ、射出側の偏光板は、その吸収軸を液晶素子の射出側基板の近傍における液晶分子の配向方向と略平行にして設けられており、前記液晶素子とこれらの偏光板によって、TN型の液晶表示系が構成されている。
<液晶表示装置>
本発明の液晶表示装置において、位相差補償フィルムは、分子形状が円盤状をなしている高分子液晶からなる特殊なディスコティック液晶フィルムであって、円盤状の分子がフィルムの一方の面から他方の面に向かってほぼ水平に倒伏した状態からほぼ垂直にたち上がるように順次配向している。これら円盤状分子配向変化の中心軸線(円盤状分子直径方向のうちフィルム面に平行な方向)に沿った方向が、遅相軸、それと直行する方向が進相軸である。
Among the polarizing plates, the polarizing plate in the incident direction is provided with its absorption axis substantially parallel to the alignment direction of the liquid crystal molecules in the vicinity of the incident side substrate of the liquid crystal element, and the polarizing plate on the exit side absorbs the absorption. The axis is provided substantially parallel to the alignment direction of the liquid crystal molecules in the vicinity of the emission side substrate of the liquid crystal element, and the TN type liquid crystal display system is constituted by the liquid crystal element and these polarizing plates.
<Liquid crystal display device>
In the liquid crystal display device of the present invention, the retardation compensation film is a special discotic liquid crystal film composed of a polymer liquid crystal whose molecular shape is a disk shape, and the disk-shaped molecule is transferred from one surface of the film to the other. They are oriented sequentially so as to rise almost vertically from the state of lying down almost horizontally toward the surface. The direction along the central axis of these discotic molecular orientation changes (the direction parallel to the film surface in the discotic molecular diameter direction) is the slow axis, and the direction orthogonal thereto is the fast axis.

例えば、液晶セルの液晶分子ツイスト角がほぼ90度であるツイスト型液晶では、一方のディスコティック液晶フィルムを、その遅相軸を、液晶表示素子の、一方の基板の近傍における液晶分子の配向方向とほぼ平行に設け、他方のディスコティック液晶の配向方向を、他方液晶の近傍の液晶分子配向方向と略平行に設けるのが好ましい。   For example, in a twist type liquid crystal in which a liquid crystal cell has a twist angle of approximately 90 degrees, one discotic liquid crystal film has its slow axis as the orientation direction of liquid crystal molecules in the vicinity of one substrate of the liquid crystal display element. It is preferable that the orientation direction of the other discotic liquid crystal is substantially parallel to the orientation direction of the liquid crystal molecules in the vicinity of the other liquid crystal.

したがってツイスト型の液晶表示装置では、これら2枚のディスコティック液晶フィルムを円盤状の分子の配向状態が同じである面同士をむかえあわせるとともに、それぞれの遅相軸をお互いに略直行させて、液晶表示素子の両側に配置するのが望ましい。   Therefore, in a twist type liquid crystal display device, these two discotic liquid crystal films are arranged so that the planes in which the alignment states of the disc-like molecules are the same are brought together, and the respective slow axes are substantially perpendicular to each other, so that the liquid crystal It is desirable to arrange on both sides of the display element.

前記2枚のディスコティック液晶フィルムは、それぞれの液晶の屈折率異方性Δn’とフィルム厚d’との積が、前記液晶セルの液晶の屈折率異方性Δnとフィルム厚dとの積とほぼ同じであるものが望ましい。このようにすれば、ディスコチック液晶フィルムの複屈折作用が表示に悪影響を及ぼすことがない。   In the two discotic liquid crystal films, the product of the refractive index anisotropy Δn ′ of each liquid crystal and the film thickness d ′ is the product of the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal of the liquid crystal cell and the film thickness d. It is desirable that it is almost the same. In this way, the birefringence effect of the discotic liquid crystal film does not adversely affect the display.

本発明の液晶表示装置に使用する散乱性フィルムとして、屈折率の異なる筒状の微細な層が海島構造をなしており、厚み方向に対して筒状になっているようなものを用いている。図1、図2にこのようなフィルムの平面図(a)及び断面図(b)を示す。このようなフィルムの屈折率の異なる層状の領域の境界面と平行な方向に光が入射すると、その境界の屈折率の差により光が散乱される。一方屈折率の異なる層状の領域の境界面と垂直に近い角度で入射した光に対しては、境界での散乱がないため、そのまま透過する性質を有する。   As the scattering film used in the liquid crystal display device of the present invention, a cylindrical fine layer having a different refractive index has a sea-island structure and is in a cylindrical shape with respect to the thickness direction. . FIG. 1 and FIG. 2 show a plan view (a) and a sectional view (b) of such a film. When light is incident in a direction parallel to the boundary surface of the layered regions having different refractive indexes of the film, the light is scattered due to the difference in the refractive index of the boundary. On the other hand, light incident at an angle close to the perpendicular to the boundary surface of the layered regions having different refractive indices has a property of being transmitted as it is because there is no scattering at the boundary.

更に、本発明では、中心付近は正面でのコントラストや文字ボケ(不鮮明さ)の解消を優先して、ヘイズ50以下で設計され、外周部は、中心部より5〜20大きく設計されている。
また、散乱性を発生させる角度は特に指定はないが、中心で10〜40度の範囲、周辺部は、中心部より5〜20度大きくすることが好ましい。
<視域拡大効果>
このような、構成による液晶表示装置により、ツイスト型の液晶表示装置と、ディスコティック液晶のみの構成では、従来45°程度で、コントラストが低下し、画像が非常に見え難いものとなっていたが、本発明の構成によれば、このようなフィルムを付加する構成により、45〜60°までも、コントラストの低下を抑制でき、しかも広い視域を有する液晶表示装置を実現することができる。
Furthermore, in the present invention, the vicinity of the center is designed with a haze of 50 or less, giving priority to the elimination of contrast and character blur (unclearness) in the front, and the outer peripheral part is designed to be 5 to 20 larger than the center part.
The angle at which the scattering property is generated is not particularly specified, but it is preferably in the range of 10 to 40 degrees at the center and 5 to 20 degrees larger at the periphery than the center.
<Viewing area expansion effect>
With the liquid crystal display device having such a configuration, the twist type liquid crystal display device and the configuration of only the discotic liquid crystal have conventionally had a contrast of about 45 ° and the image is very difficult to see. According to the configuration of the present invention, a configuration in which such a film is added can suppress a decrease in contrast even from 45 to 60 °, and a liquid crystal display device having a wide viewing area can be realized.

この際、このフィルムの散乱性(ヘイズ)を高くすれば、より効果の高いものが得られる。しかし、ヘイズが高いと、正面でのコントラストが落ちてきてしまう。   At this time, if the scattering property (haze) of the film is increased, a more effective film can be obtained. However, if the haze is high, the contrast at the front will be reduced.

種々実験の結果、目を画面の中心に置いて、下側45度付近で観察したところ、中心付近のヘイズは50程度以下がより見やすく、周辺部は目との角度がついて焦点距離が異なるため、ヘイズが中心より5〜20度高い方が見やすい。一方ヘイズ中心において70以下の光拡散フィルムを用いたものでは、正面でのコントラストの高い液晶を用いても、後方散乱も大きくなるため、実用上十分なコントラストが得られない。また、正面から像を観察した際のボケも大きくなるため、満足な画質が得られなかった。このように、正面での画質を鑑みると、ヘイズは70以下、好ましくは50以下にするのが妥当であると共に、周辺部は、中心部より50〜20高い方が、目を中心に据えた場合角度が中心と異なり、
かつ焦点距離が合わないので良好である。
As a result of various experiments, when the eyes are placed in the center of the screen and observed at around 45 degrees below, the haze near the center is more easily less than about 50, and the peripheral part has an angle with the eyes and the focal length is different. It is easier to see when the haze is 5 to 20 degrees higher than the center. On the other hand, in the case of using a light diffusion film of 70 or less at the haze center, even if a liquid crystal with a high front contrast is used, the backscattering is increased, so that a practically sufficient contrast cannot be obtained. In addition, blurring when observing an image from the front also increases, and satisfactory image quality cannot be obtained. Thus, in view of the image quality at the front, it is reasonable to set the haze to 70 or less, preferably 50 or less, and the peripheral part is 50 to 20 higher than the central part, with the eye centered. If the angle is different from the center,
In addition, it is good because the focal length does not match.

また、下方向から観察されることが想定されないもの、例えば、パーソナルな液晶ディスプレイなどでは、正面での画質を最優先し、下方向から観察した画質を重視しないような用途であれば、さらに、ヘイズが低い光拡散フィルムを用いることもできる。このような光拡散フィルムを用いた場合には、下方向からは良い画質ではないが、正面の画質はより良いものが得られた。このような用途を想定したものに関しては、ヘイズが50以下のもので、良いものが得られた。この場合でも、周辺部は、中心部より5〜20程度高くすることで周辺画質の向上が計られた。
<フィルム構造>
次に、本発明の光散乱フィルム1の構造について詳細に説明する。上述したように、本発明の光散乱フィルム1の内部には、屈折率の異なる部分が不規則な形状・厚さで分布することにより、屈折率の高低からなる濃淡模様が形成されている。
In addition, in a case where it is not supposed to be observed from below, for example, a personal liquid crystal display, etc., if the application gives priority to the image quality at the front and does not place importance on the image quality observed from below, A light diffusion film having a low haze can also be used. When such a light diffusion film was used, the image quality from the lower direction was not good, but the front image quality was better. With respect to what was assumed to be used in this way, a good one having a haze of 50 or less was obtained. Even in this case, the peripheral image quality was improved by raising the peripheral portion by about 5 to 20 from the central portion.
<Film structure>
Next, the structure of the light scattering film 1 of the present invention will be described in detail. As described above, in the light scattering film 1 of the present invention, portions having different refractive indexes are distributed in irregular shapes and thicknesses, thereby forming a light and shade pattern having a high and low refractive index.

この屈折率の差異は、小さすぎると散乱性が悪くなり、逆に大きすぎるとどのような角度で光が入射しても光散乱が生じてしまうことになり、散乱性の入射角依存性を持たせることが困難となる。そのため、表面上の屈折率差だけでは光散乱が生じず、フィルムに厚みがあることで十分な散乱性を持つような最適な屈折率差である必要がある。   If the difference in refractive index is too small, the scattering property is deteriorated. On the other hand, if the difference is too large, light scattering occurs regardless of the incident angle of light. It becomes difficult to have. Therefore, light scattering does not occur only by the difference in refractive index on the surface, and it is necessary that the refractive index difference is optimal so as to have sufficient scattering properties due to the thickness of the film.

本発明の光散乱フィルムは、上記条件に当てはまるように、屈折率差が0.001から0.2の範囲で適宜選択し、同様にフィルム厚みも前記屈折率差に応じて1000μmから1μmの範囲で適宜選択している。   The light scattering film of the present invention is appropriately selected in the range of refractive index difference of 0.001 to 0.2 so that the above conditions are met, and the film thickness is similarly in the range of 1000 μm to 1 μm depending on the refractive index difference. Is selected as appropriate.

一例を挙げると、平均屈折率が1.52で厚みが20μmのフィルム中に、屈折率が1.56(屈折率差0.04)の部分を分布させて、濃淡模様を形成することで、十分な散乱性と入射角度選択性を持つ光散乱フィルムを得ることができた。   For example, in a film having an average refractive index of 1.52 and a thickness of 20 μm, a portion having a refractive index of 1.56 (refractive index difference of 0.04) is distributed to form a shading pattern. A light scattering film with sufficient scattering properties and incident angle selectivity could be obtained.

記録できる屈折率差は作成方法や記録材料などにより制限を受けるため、大きな屈折率差を持つ場合はフィルムを薄く、小さな屈折率差を持つ場合はフィルムを厚くすることで、本発明の光散乱フィルムを実現することが可能である。   Since the refractive index difference that can be recorded is limited by the production method and recording material, the light scattering of the present invention can be achieved by making the film thinner if it has a large refractive index difference and thicker if it has a small refractive index difference. It is possible to realize a film.

屈折率の異なる部分の大きさは、光散乱を生じさせるためにランダムで規則性はないが、必要な散乱性を持たせるために、その平均の大きさは直径で0.1μmから300μmの範囲内で、それぞれの用途での必要な散乱性に応じて適宜選択される。   The sizes of the portions having different refractive indexes are random and non-regular in order to cause light scattering, but the average size is in the range of 0.1 μm to 300 μm in diameter in order to have the necessary scattering properties. Of these, it is appropriately selected according to the required scattering property for each application.

一例として、12μmの平均の大きさを持つ屈折率の高低からなる濃淡模様とすることで、約±40度程度の散乱広がりをもつ散乱性が得られた。   As an example, by using a light and shade pattern consisting of high and low refractive indexes having an average size of 12 μm, a scattering property having a scattering spread of about ± 40 degrees was obtained.

また、屈折率の異なる部分のフィルム表面上での分布は、光散乱を生じさせるためにランダムで規則性はないが、必要な散乱性を持たせるために、フィルム全体の平均屈折率を<n>とすると、その確率分布は<n>を中心とする正規分布を呈する。あるいは屈折率nの最小値nmin で最大値をとり指数関数的に屈折率の最大値nmax まで単調減少するような確率分布、或いは単調増加する確率分布に従って分布していてもよい。   In addition, the distribution of portions having different refractive indexes on the film surface is random and non-regular in order to cause light scattering, but in order to have the necessary scattering properties, the average refractive index of the entire film is set to <n. When>, the probability distribution exhibits a normal distribution centered on <n>. Alternatively, it may be distributed according to a probability distribution that takes a maximum value at the minimum value nmin of the refractive index n and monotonically decreases to the maximum value nmax of the refractive index exponentially, or a probability distribution that monotonously increases.

<作製手段>
図3は、光散乱フィルムを、ランダムマスクパターンを利用して作製する光学系の一例を示す説明図である。UV光源15から出た紫外光をコリメート光学系16により平行光17とし、マスク原版18を照射する。マスク原版18は、ガラス基板20とランダムパターンであるクロムパターンとからなる。
<Production means>
FIG. 3 is an explanatory view showing an example of an optical system for producing a light scattering film using a random mask pattern. The ultraviolet light emitted from the UV light source 15 is converted into parallel light 17 by the collimating optical system 16 and irradiated on the mask original plate 18. The mask original plate 18 includes a glass substrate 20 and a chrome pattern which is a random pattern.

図3で用いられるランダムパターンを持つマスク原版18は、計算機を用いた乱数計算から作製した白黒パターンデータを、所謂フォトリソグラフィーの手法によりガラス基板20上の金属クロムパターン21としてエッチングしたものを用いた。もちろんマスク原版の作成方法としては、上記方式に限定されるものではなく、リス乾板を使った写真手法などにより作製しても同様なマスクを作製できる。   The mask original plate 18 having a random pattern used in FIG. 3 was obtained by etching the black and white pattern data produced from the random number calculation using a computer as the metal chromium pattern 21 on the glass substrate 20 by a so-called photolithography technique. . Of course, the method for producing the mask original plate is not limited to the above-described method, and a similar mask can be produced even if produced by a photographic technique using a squirrel plate.

この原版作製において、本発明の場合、スペックルパターンの密度を中心部と周辺部で意図的に調整することが行われる。この方法としては、例えば、原版撮影時にUV照射量を中心で強く、周辺部で弱くすることで可能となる。この他には、マスクブランクのクロム層21上のレジスト厚みを中心部で薄く、周辺部で厚くして、撮影することでも可能である。また、この技術は、原版に部分的な文字や絵柄をパターン化して挿入することも可能であり、配置を自由に設定できるなど、従来にない文字、絵柄入り散乱フィルムの作製も可能となる。図4にその1例を示す。   In the production of the original plate, in the case of the present invention, the density of the speckle pattern is intentionally adjusted between the central portion and the peripheral portion. As this method, for example, it is possible to make the UV irradiation amount strong at the center and weak at the peripheral part at the time of original plate photographing. In addition to this, it is also possible to take a picture with the resist thickness on the chromium layer 21 of the mask blank being thin at the central portion and thick at the peripheral portion. In addition, this technique can also insert partial characters and patterns into the original plate in a pattern, and the arrangement can be freely set. For example, it is possible to produce a scattering film containing characters and patterns that are not conventional. An example is shown in FIG.

一方この原版からの散乱フィルム作製方法については、マスク原版18のUV照射側とは反対の面には感光材料19を密着して配置しており、マスク原版18のパターンを感光材料19に露光照射する。この際、図示のようにUV平行光17とマスク原版18は所定角度αだけ傾いて配置されているため、パターン露光は感光材料19中で、所定角度傾いてなされることになる。この角度が、光散乱フィルム中の屈折率の異なる部分の傾斜角度(すなわち、入射角度依存性の散乱ピーク角度θ)に相当しすることになるので、前記角度は用途に応じて0から60度程度の範囲内で適宜選択される。   On the other hand, with respect to the method for producing a scattering film from the original plate, the photosensitive material 19 is disposed in close contact with the surface opposite to the UV irradiation side of the mask original plate 18, and the pattern of the mask original plate 18 is exposed to the exposure material 19. To do. At this time, the UV parallel light 17 and the mask original plate 18 are inclined at a predetermined angle α as shown in the figure, so that the pattern exposure is performed at a predetermined angle in the photosensitive material 19. Since this angle corresponds to the inclination angle of the portion having a different refractive index in the light scattering film (that is, the incident angle-dependent scattering peak angle θ), the angle is 0 to 60 degrees depending on the application. It is appropriately selected within a range of degree.

また、ここで使用する感光材料19は、UV光の露光部と未露光部との、屈折率の変化の形態で記録できる感光材料であり、記録しようとする濃淡模様より高い解像力を持ち、その厚みの方向にもパターンを記録できるような材料である必要がある。   The photosensitive material 19 used here is a photosensitive material that can be recorded in the form of a change in refractive index between the exposed portion and the unexposed portion of UV light, and has a higher resolving power than the gray pattern to be recorded. The material must be capable of recording a pattern in the thickness direction.

このような記録材料としては、体積型ホログラム用感光材料が利用でき、アグファ社製ホログラム用銀塩感光材料(商品名8E56乾板)、デュポン社製ホログラム用感光材料H(商品名RFフィルム)、あるいは重クロム酸ゼラチン,ポラロイド社製(商品名DMP−128記録材料)などが使用可能である。   As such a recording material, a photosensitive material for volume holograms can be used, a silver salt photosensitive material for holograms manufactured by Agfa (trade name 8E56 dry plate), a photosensitive material H for holograms manufactured by DuPont (trade name RF film), or Bichromated gelatin, manufactured by Polaroid (trade name DMP-128 recording material), etc. can be used.

(具体例1)
記録材料として、ポラロイド社の商品名DMP128を用い、中心部と周辺部の最大散乱角度を変化させた場合の画質の変化を観察した。
(Specific example 1)
Polaroid product name DMP128 was used as the recording material, and the change in image quality was observed when the maximum scattering angle was changed between the central part and the peripheral part.

下記は最大散乱角度を40度にした場合の中心部と周辺部のヘイズの違いによる画質への影響結果を表1に示す。   Table 1 shows the results of the effect on the image quality due to the difference in haze between the central part and the peripheral part when the maximum scattering angle is 40 degrees.

(具体例2)
具体例1と同じ記録材料を用い、ヘイズを50に固定した場合に、中心部と周辺部の最大散乱角度の違いにより、画質がどの様に変化するかを実験した結果を表2に示す。
(Specific example 2)
Table 2 shows the results of an experiment on how the image quality changes depending on the difference in the maximum scattering angle between the central part and the peripheral part when the same recording material as in Example 1 is used and the haze is fixed at 50.

本発明に係る光散乱フィルムの1例を示す説明図であり、(a)断面図、(b)平面図。It is explanatory drawing which shows one example of the light-scattering film which concerns on this invention, (a) Sectional drawing, (b) Plan view. 本発明の光散乱フィルムを用いた液晶表示装置の構成説明図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Structure explanatory drawing of the liquid crystal display device using the light-scattering film of this invention. 図1に示す光散乱フィルムを、ランダムマスクパターンを利用して作製する光学系の1例を示す説明図。Explanatory drawing which shows one example of the optical system which produces the light-scattering film shown in FIG. 1 using a random mask pattern. 本発明での入射角により散乱性の異なる拡散フィルムの中心と周辺で光学性能(ヘイズ、最大散乱角度)が異なる構成を示す平面図。The top view which shows the structure from which optical performance (haze, a maximum scattering angle) differs in the center and periphery of a diffusion film from which scattering property differs with the incident angle in this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…拡散フィルム
1a…拡散フィルム中の高屈折率領域
1b…拡散フィルム中の低屈折率領域
2a、2b…偏光板
3a、3b…ディスコティック液晶
4…液晶素子
6a…拡散フィルムへの垂直入射光
6b…拡散フィルムへの垂直に入射した光の射出光
6a…拡散フィルムへの斜めからの入射光
6b…拡散フィルムへの斜めからの入射した光の射出光
10…照明装置
31…感光材料
32…マスク原版
33…UV平行光
34…UV光源
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Diffusion film 1a ... High refractive index area | region 1b in a diffusion film ... Low refractive index area | region 2a, 2b in a diffusion film ... Polarizing plate 3a, 3b ... Discotic liquid crystal 4 ... Liquid crystal element 6a ... Normal incident light to a diffusion film 6b: Light emitted perpendicularly to the diffusion film 6a: Light incident obliquely on the diffusion film 6b: Light emitted obliquely incident on the diffusion film 10: Illumination device 31: Photosensitive material 32 ... Mask master 33 ... UV parallel light 34 ... UV light source

Claims (6)

液晶素子の観察者側に光の入射方向によって、散乱特性が変わり、かつ、画面の中心と周辺部で異なる散乱性を有することを特徴とする光散乱フィルム。   A light scattering film, characterized in that the scattering characteristics vary depending on the direction of light incident on the viewer side of the liquid crystal element and have different scattering properties at the center and the periphery of the screen. 前記中心部の散乱性のヘイズが、50以下に対し、周辺部のヘイズは、中心部ヘイズより5〜20大きいことを特徴とする請求項1記載の光散乱フィルム。   2. The light scattering film according to claim 1, wherein the central portion has a scattering haze of 50 or less, and the peripheral portion has a haze of 5 to 20 larger than that of the central portion. 前記中心付近の最大散乱角度は、0〜40度、周辺部の最大散乱角度は、20〜50度であることを特徴とする請求項1記載の光散乱フィルム。   The light scattering film according to claim 1, wherein the maximum scattering angle near the center is 0 to 40 degrees, and the maximum scattering angle in the peripheral portion is 20 to 50 degrees. 前記光散乱フィルムのヘイズが、20〜70の範囲であることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の光散乱フィルム。   4. The light scattering film according to claim 1, wherein the light scattering film has a haze in the range of 20 to 70. 5. 請求項1から4のいずれかに記載の光散乱フィルムを、液晶表示素子の観察者側に配置したことを特徴とする液晶表示装置。   5. A liquid crystal display device comprising the light scattering film according to claim 1 disposed on an observer side of a liquid crystal display element. 前記液晶表示素子が、両側に位相差フィルム、さらに外側に偏光板が配置されていることを特徴とする請求項5記載の液晶表示装置。   6. The liquid crystal display device according to claim 5, wherein the liquid crystal display element has a retardation film on both sides and a polarizing plate on the outer side.
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