JP2008129040A - 液晶映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
黒が浮いた感じを受けしまりのない感じとなったり、暗い部分の質感や立体感が損なわれることのない液晶映像表示装置を提供することを課題とする。
【解決手段】
観察者側から、可視光に対して後方散乱が少なく、散乱角度が広く、波長依存性を有するようなＭｉｅ散乱を起こす内面拡散体、検光子、二軸性位相差光学素子、垂直配向型液晶セル、二軸性位相差光学素子、偏光子を有し、垂直液晶セルの欠点である黒表示時の斜めからの光モレを二軸性を有する位相差補償素子で液晶セルの位相差を補償し、さらに前記拡散体で黒輝度を平均化させ、前記黒輝度を視聴環境の照度に応じて黒浮きもなくかつ黒潰れもない様に黒表示時の輝度を変化させる事を特徴とする液晶映像表示装置を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば電圧を印加していない状態で液晶分子が垂直配向した垂直配向型液晶セルを備える液晶テレビ等の液晶映像表示装置に関する。

近年、ＣＲＴ方式のテレビから、薄く大画面で高解像度のテレビが容易に実現できることから液晶テレビが広く用いられるようになってきている。テレビにおいては、映像を表示するという性質から諧調をうまく再現するという事が非常に重要である。特に暗部をよく再現できていない場合、例えば暗すぎる場合には、全体が暗い印象となり、黒が潰れた印象を受け、立体感が損なわれる。逆に暗部が明るすぎる場合には、全体として、もやがかったような印象を受け、しまりのない印象を受けてしまう。

このように、暗部を中心とした諧調の再現は、非常に重要である。このことをよくあらわした文献としては、非特許文献１の論文がある。これは、様々は環境したでの人間の主観的に感じる明るさと実際の輝度との関係を表したものである。

これを見ると、暗部の認識しうる輝度は、周辺の照度に応じて変化していくのがわかる。また従来のＣＲＴ方式のテレビでは、表示装置の輝度内部からの輝度は、十分に低く外部からの光を適度に散乱反射するため、自然と外部の環境に応じて黒の輝度レベルがあがっていた。つまり、暗い環境では、十分に黒の輝度は低く明るい環境では、適度な黒のレベルをたもっていた。そのため、参考文献にあるような輝度再現が比較的自然に行えていた。

一方、従来の液晶では、視野角の依存性が強すぎて、このような理論を十分に適用することができなかった。そこで、液晶表示装置において、バックライトの明るさを周囲の環境に応じて、変えて明るさを変える装置が提案されている（特許文献１〜５）。また、バックライトの調光方法として、車載用ディスプレイにおいてバックライトの明るさをインパネのランプ等と連動させたものが提案されている（特許文献６）。これは、夜間の運転では、暗く、昼間は明るくするものである。この際に調整方式としては、ＰＷＭ方式を用いている。

しかし、いずれの特許においても、映像における黒レベルを適切に保つ事に関する記述はなく、また、視聴角度によるこの黒レベルの変化を考慮にいれたものではないため、特に据え置き型の液晶テレビのようなどのような角度からでも、適切な映像が視聴できることを望まれるような表示装置においては、通常の液晶テレビにおいて黒のレベルが変化してしまうため、前記特許文献に記述があるような単にバックライトの明るさを変えるだけでは、明らかに不十分であった。

また、垂直配向型液晶では、斜めから黒表示を見ると位相差が生じる事によって黒の輝度が上昇してしまうため、それを位相差補償フィルムで、位相差を補償することによって、それを抑制する方法がしられている。しかし、位相差は、波長依存性があるため、可視光全域で補償することは難しく、十分に補償しようすると、黒の色づきが生じてしまうという問題があった。

特許文献等は以下の通り。
J.C.Stevens and S. S. Stevebs "Brightness Function: Effects of Adaption", Journal of Optical Society of America, 53,375-385 (1963) 特開昭６２−２３５８８３号公報 特開昭６２−２７６５２７号公報 特開平３−２９３３２０号公報 特開平４−２５４８２０号公報 特開平４−２０９２４号公報 特開平６−３１５１２７号公報

暗部の輝度は、微妙な変化でも敏感に認識され、映像の立体感や、締まりに深く関連するため暗部の輝度レベルは非常に重要である。黒の輝度が明るすぎると黒が浮いた感じを受けしまりのない感じとなってしまい、逆に暗すぎると潰れてしまい、暗い部分の質感や立体感が損なわれる。このため最適な黒の輝度に設定する必要がある。

また、同時にこの最適な黒の輝度は、人間の目が周辺環境に適応することにより、周辺の環境の照度に依存するため、つねに周辺の環境に合わせる必要がある。これら、液晶表示装置で実現するためには、黒の輝度が視聴する角度によって変わってしまうという欠点及び、周辺の環境に光に応じて、ディスプレイの表面反射等により自動的に適切な明るさにならないという問題があった。

本発明では、このような理論に適用しうるような映像表示デバイスを液晶表示素子を用いて実現する事によって、良好が映像表現が得られるようなデバイスを提供するものである。本発明は、映像表示装置（特に、液晶テレビ）の視覚にあたって、人間の眼が環境の明るさに応じて適応する性質に合わせて、画像を適切に自動的に調節することによって、様々な環境下で視聴されるテレビをリビングのような環境下、店頭での環境下でも、黒の浮き、黒の潰れがないような、見る角度による階調の変化，色変化を抑制する色補正可能な拡散体を適用した好適な画質（色）の表示が可能な映像表示装置を提供し、ユーザーの購買意欲の向上を促そうとするものである。

本発明の請求項１に係る発明は、観察者側から、可視光に対して後方散乱が少なく、散乱角度が広く、波長依存性を有するようなＭｉｅ散乱を起こす内面拡散体、検光子、二軸性位相差光学素子、垂直配向型液晶セル、二軸性位相差光学素子、偏光子を有し、垂直液晶セルの欠点である黒表示時の斜めからの光モレを二軸性を有する位相差補償素子で液晶セルの位相差を補償し、さらに前記拡散体で黒輝度を平均化させ、
前記黒輝度を視聴環境の照度に応じて黒浮きもなくかつ黒潰れもない様に黒表示時の輝度を変化させる事を特徴とする液晶映像表示装置である。

本発明の請求項２に係る発明は、観察者側から、上記液晶表示素子、と視聴環境に応じて、バックライトの照度を変化させる事を特徴とする請求項１記載の液晶映像表示装置である。

本発明の請求項３に係る発明は、正面から４５°の範囲で黒表示時の輝度が３倍以内である事を特徴とする請求項１または２記載の液晶映像表示装置である。

本発明の請求項４に係る発明は、視聴環境の照度を計測できる計測器を備えており、計測された照度に応じて、バックライトの照度を変化させる手段を備えることを特徴とする請求項１ないし３何れか記載の液晶映像表示装置である。

一般に人間の目の感度は、周囲の明るさに順応するため、映像表示装置の全体的な明る
さも周囲の明るさに適時合わせるのが望ましい。

また、輝度を一定とするために、Ｍｉｅ散乱するような拡散フィルム等で均一化する事によって、黒のレベルを一定とする事ができる。

その際、液晶パネルでは、比較的暗い環境下では、黒の輝度が比較的低くする必要があり、一方でそのような環境下では、白の輝度も低くて良いため、バックライトの照度を低下させる事によって、より締まりのある良い映像を表示する事が可能となり、同時に消費電力も押させる事が可能である。

弁別できる黒の閾値となる輝度は、周囲の明るさに依存する。どんな照明環境でも、諧調を表現できるためには、あらかじめ黒の輝度を弁別できる閾値より高く設定しておけば、良い。しかし、このような画像では、黒が浮いて見えてしまうため、画像が眠たくなってしまう。

そこで、適切な範囲に暗部のレベルをそろえる必要がある。そのために、Ｍｉｅ散乱を用いた拡散層を前側偏光板に設置することによって、その輝度レベルをそろえ、環境の照度に応じて黒のレベルを最適化する事により上記目的を達成する。

また、範囲に限定する事によって、低反射層や、高コントラストの液晶セル、偏光板を用いずに、最適な映像を表示できるためコストを低減でき、かつ、リビング環境でバックライトの明るさを店頭で明るさより抑える事により原理的には、消費電力を１／３〜１／６に抑える事が可能である。

また、暗室下，間接照明下，明室下，店頭表示など、該拡散体が可視光に対して後方散乱が少なく、散乱角度が広く、波長依存性を有するようなＭｉｅ散乱を起こす内面拡散体を有する光散乱フィルムを用い、上記フィルムを偏光フィルムと組み合わせて液晶表示素子に適用して、観察者側の偏光層のさらに前面に配置し、映像表示装置（液晶テレビ）を見る角度に応じた黒の輝度変化を均一化する事によって黒潰れや黒の浮きがない、特に垂直配向型液晶で特筆される、暗部の表現力，低コストなどの特徴を一層生かした液晶テレビが実現される。

以下、図１から図１４を参照し、本発明の一実施形態に係る液晶映像表示装置について説明する。本実施形態は、液晶分子を垂直配向したＶＡ型の液晶パネルを備える例えば液晶テレビなどの液晶映像表示装置に関し、特に見る角度による色変化を抑制した液晶映像表示装置に関するものである。

本実施形態の液晶映像表示装置Ａには、図１に示すように、液晶パネル１及びこの液晶パネル１に光を照射するバックライト（バックライトユニット）２を備えて構成されている。また、液晶パネル１は、画像を表示する液晶映像表示装置Ａの正面Ａ１側から、可視光に対してＭｉｅ散乱を起こす内面拡散体を有する拡散層３ａを備えた拡散体３、検光子４、第一の二軸性位相差光学素子５、垂直配向型液晶セル６、第二の二軸性位相差光学素子７、偏光子８、偏光子保護フィルム９がこの順に積層配置されて構成されており、偏光子８とバックライト２の間に、輝度向上フィルム１０が配置されている。

拡散体３は、例えば、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルム、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム、シクロオレフィン系フィルムなどの透明なプラスチック基材フィルム３ｂ上に、放射線硬化型樹脂に内面拡散体を分散配置して形成した拡散層３
ａが積層されて形成されている。このとき、拡散層３ａは、３〜５０μｍ、好ましくは３〜３０μｍの厚さでプラスチック基材フィルム３ｂに塗工して形成されることが望ましい。また、内面拡散体は、放射線硬化型樹脂の光の屈折率と異なる屈折率を有しており、このような内面拡散体がバインダーの放射線硬化型樹脂に分散配置されることで、拡散層３ａ内には、内面拡散体からなる屈折率の異なる複数の微細な領域が形成されている。そして、この内面拡散体により、内面拡散体の粒子径に応じて、バックライト２から照射されて輝度向上フィルム１０、保護フィルム９、偏光子８、第二の二軸性位相差光学素子７、垂直配向型液晶セル６、第一の二軸性位相差光学素子５、検光子４を通じてこの拡散層３ａを透過する可視光の波長範囲のうち短波長の光がより強く（選択的に）散乱（Ｍｉｅ散乱）される。なお、内面拡散体は、放射線硬化型樹脂中（拡散層３ａ中）に均一に分散配置されていても、偏在していてもよい。

放射線硬化型樹脂は、好ましくはアクリレート系官能基を持つもの、さらに好ましくは、ポリエステルアクリレート、或いはウレタン（メタ）アクリレートである。ここで、ポリエステルアクリレートは、好ましくは、ポリエステル系ポリオールのオリゴマーのアクリレートまたはメタアクリレート（本明細書においては以下アクリレート及び／又はメタアクリレートを単に（メタ）アクリレートと記載する）あるいはその混合物から構成される。また、ウレタンアクリレートは、ポリオール化合物をジイソシアネート化合物からなるオリゴマーをアクリレート化したものから構成される。また、酢酸ビニル系樹脂、エポキシ（メタ）アクリレート、フェノキシ樹脂、ブチラール樹脂、シリコン（メタ）アクリレート、スチレン系樹脂、セルロース誘導体、脂環式オレフィン系樹脂などであってもよい。

アクリレートを構成する単量体としては、好ましくは、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、メトキシエチル（メタ）アクリレート、ブトキシエチル（メタ）アクリレート、フェニル（メタ）アクリレートなどがある。

また、多官能モノマーを併用してもよく、例えば、多官能モノマーとしては、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ヘキサンジオール（メタ）アクリレート、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、メトキシエチル（メタ）アクリレート、ブトキシエチル（メタ）アクリレート、フィニル（メタ）アクリレートなどが挙げられる。

ポリエステル系オリゴマーとしては、例えば、アジピン酸とグリコール（エチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、ブチレングリコール、ポリブチレングリコールなど）やトリオール（グリセリン、トリメチロールプロパンなど）、セバシン酸とグリコールやトリオールとの縮合生成物であるポリアジペートポリオールや、ポリセバシエートポリオールなどが挙げられる。

また、放射線硬化型樹脂の重合を効率良く進行させるために、重合開始剤（Ｉ）を配合してもよく、この重合開始剤（Ｉ）は、特に限定を必要とするものではなく、活性エネルギーを照射した際に、ラジカルを発生する化合物であればよい。例えば、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパンー１−オン、２−メチル［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルフォリノプロパン−１−オン、２，２−ジメトキシー１，２−ジフェニルエタン−１−オン、ベンゾフェノン、
１−［４−（２−ヒドロキシエトキシ）フェニル］−２−ヒドロキシ−２−メチル１−プロパン−１−オン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）ブタン−１−オン、ビス（２，６−ジメトキシベンゾイル）−２，４，４−トリメチルペンチルフォスフィンオキサイド等が使用できる。 重合開始剤（Ｉ）の配合量は、放射線硬化型樹脂１００重量部に対して０．１〜１０重量部、好ましくは１〜７重量部、更に好ましくは１〜５重量部である。

溶媒には、例えば、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、アセトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類、トルエン、キシレンなどの芳香族化合物、ジエチルエーテル、テトラヒドロフランなどのエーテル類、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）等のアルコール類などを例示することができ、適時、ポリマーに適した溶剤を選択して用いることができる。そして、放射線硬化型樹脂と原料モノマーと溶剤は、それぞれ１種用いても複数種用いてもよい。

一方、本実施形態の内面拡散体は、例えば、シリカ粒子、スチレン粒子、メラミン粒子、アクリル粒子、アルミナ粒子、酸化チタン粒子、これらの中空粒子または複合粒子などを用いることができる。また、これら粒子を単独で単分散で用いてもよいし、複数組み合わせてもよい。なお、この内面拡散体の含有量は、質量（拡散層３ａの質量）で、３％〜５０％であることが好ましい。

ここで、放射線硬化型樹脂の光の屈折率と異なる屈折率を有する内面拡散体が、その粒子径に応じて可視光の波長範囲のうち短波長をより強く散乱（Ｍｉｅ散乱）し、後方散乱も少なく、広い範囲に散乱（Ｍｉｅ散乱）する際に、可視光の波長範囲のうち、どの程度の波長の光が散乱し、どの程度の波長の光が散乱されないかは、散乱断面積によって規定されるものであり、これは、内面拡散体の粒子径と散乱因子に比例して規定されるものである。

なお、粒子径は、内面拡散体は、短波長領域を強く散乱させる、且つ散乱角度を大きくして階調、色補正の効果を得ることなどを考慮して、その粒子径が０．５〜１．０μｍ程度であることが望ましい。

また、内面拡散体と媒体との屈折率差が０．０５以下であると、極端に全散乱因子が小さくなることが確認され、屈折率差が０．６〜０．８以上になると、後方散乱が急激に増大することが確認される。このため、屈折率差が０．０５以下の場合には、拡散層３ａによる光の拡散効果が得られなくなり、屈折率差が０．６〜０．８以上の場合には、画像のコントラストが低下することになる。よって、内面拡散体と媒体との屈折率差は、０．０５〜０．６とすることが、視野角を拡大しつつ画像のコントラストの低下を抑制する点から望ましい。

そして、上記の放射線硬化型樹脂と内面拡散体からなる拡散層３ａを備えた拡散体３は、可視光のうち、短波長の青色の光をより多く散乱することによって、液晶パネル１の色変化及び黒浮きを低減させ、ギラツキを抑制する層となる。

一方、検光子４及び偏光子８は、図２に示すように、クロスニコルに配置されている。また、液晶セル６は、カラーフィルターを備えた一方の基板６ａとＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を備えた他方の基板６ｂとで液晶分子（液晶）６ｃを挟むように形成されており、図３に示すように、電圧が印加されていない状態で、液晶分子６ｃが垂直に配向され、図４に示すように、電圧が印加された状態で、液晶分子６ｃが倒れる。この液晶セル６においては、図３の液晶分子６ｃが垂直配向した状態で、液晶セル６で偏光が影響を受けず透過率が低い状態となり、液晶映像表示装置Ａの画面（正面Ａ１）には、黒が表示される。
また、図４の電圧を印加して液晶分子６ｃが倒れた状態では、偏光が回転して液晶映像表示装置Ａの画面（正面Ａ１）に白が表示される。なお、図３と図４の液晶分子６ｃの状態の中間、すなわち図６よりも液晶分子６ｃの傾斜が小さい状態で、中間階調が画面に表示される。

また、本実施形態において、第一の二軸性位相差光学素子５は、検光子保護フィルム兼位相差補償フィルム等から構成され、第二の二軸性位相差光学素子７は、位相差保護フィルム兼偏光子保護フィルム等から構成されている。さらに、第一及び第二の二軸性位相差光学素子５、７は、同じ位相差を備えるように形成されるとともに、図２に示すように、それぞれの遅相軸を検光子４（または偏光子８）の吸収軸と直交（または平行）させて配置されている。さらに、本実施形態において、第二の二軸性位相差光学素子７は、遅相軸が偏光子８の吸収軸と直交するように配置されている。

バックライト２は、冷陰極管とされ、この上に、すなわち液晶パネル１との間に集光性を付与するための輝度向上フィルム（ＢＥＦ：Brightness Enhancement Filmや、粒子を塗布したもの、位相差フィルムを利用したもの等）１０が設けられている。この輝度向上フィルム１０によって、バックライト２から照射した光を集光し、すなわち、斜め方向の光を少なくして、液晶映像表示装置Ａの正面Ａ１における輝度を高めることができる。

ついで、上記の構成からなる液晶映像表示装置Ａの作用及び効果について説明する。

一般にテレビは、部屋の隅に置かれる事もあり、リビング等の様々位置から絵を見る。その範囲としては、上記を考えると視野角範囲は４５度程度と考えるのが妥当だと考えられる。そこでこの範囲で、きれいな映像が見られることが重要である。

通常のリビングを考えると、照明は、部屋の中心部分にあり、テレビは壁際にあり、多くの場合、部屋の大きさ、天井の高さにもよるが、４５度程度からの照明方向を考えるのが妥当性があると考えられる。

ここで、図５は、ＶＡ型の液晶セル（ＶＡ）６に斜めから光が入射した際の偏光の状態を、ポアンカレ球状での挙動として示した図である。この図において、Ｐ１は、バックライト２から照射した光が輝度向上フィルム１０を透過した状態で偏光している入射光の偏光状態を示し、Ｐ２は、液晶セル（ＶＡ）６を透過した後の偏光状態を示している。また、Ｅは、検光子４と直交する光の座標を表しており、Ｐ２とＥとのずれの分だけ黒表示の時に光モレが生じることを示している。この図に示すように、液晶セル６に斜めから入射した光は、液晶セル６を透過することによって偏光が回り、検光子４と直交する状態から大きく変化する（ずれる）ため、多くの光モレが生じ黒を表示した画面を斜めから見た際に黒浮きが生じてしまう。

これに対し、第一及び第二の二軸性位相差光学素子５、７を設けた場合には、図５と同様に偏光の状態をポアンカレ球状での挙動として示した図６に示すように、光の状態を検光子４と直交するように偏光状態を補償して、黒の光モレを低減することが可能になる。このとき、第一及び第二の二軸性位相差光学素子５、７が、それぞれ、二軸性を有するとともに同じ位相差を備えるように形成され、且つそれぞれの遅相軸を検光子４または偏光子８の吸収軸と直交（または平行）させて配置されていることによって、上記のように、黒の光モレを低減することが可能になる。さらに、第二の二軸性位相差光学素子７の遅相軸を、偏光子８の吸収軸と直交させることにより、確実に黒の光モレを低減することが可能になる。

また、従来の液晶パネルに設けられる位相差フィルムは、液晶セルの基板６ａ、６ｂ面
に対して、平行で且つ互いに直交する軸ｘ、ｙに沿った屈折率をそれぞれｎｘ、ｎｙとし、軸ｘ、ｙに直交する軸ｚに沿った屈折率をｎｚとした場合に、位相差比Ｎｚ（Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ））が２以上とされ、通常は５〜１０程度とされている。この従来の位相差フィルムでは、図７に示すように、透過する光の波長（三原色Ｂ、Ｒ、Ｇ）に応じて位相差フィルムでの偏光の程度が異なって波長により色付きが生じることを抑制する目的で、位相差比Ｎｚを２以上、もしくは５〜１０程度としており、すなわち、図８に示すように、位相差フィルムの補償効果を弱めることで、色付きを抑制している。

一方、本実施形態の液晶映像表示装置Ａのように、第一及び第二の二軸性位相差光学素子５、７に加えて、拡散体（拡散層３ａ、拡散フィルム）３を設けることによって、図９に示すように、画面に黒を表示した状態において、見る角度によって黒のカラーシフトが抑制される。また、本実施形態の液晶映像表示装置Ａでは、このとき、図１０に示すように、黒を表示した状態で斜めから見た際の透過率（黒輝度）を、可視光の中心波長付近で２度視野での比視感度の最も高い５５５ｎｍ近辺を中心に、この感度の半分になる、４１０ｎｍから６１０ｎｍまでの範囲で、透過率の極小値を持つことにより、黒輝度を特に低下させることが可能である。そして、拡散層３ａによって黒の色付きが強くなっても、黒の光モレが少ない位相差比Ｎｚとなる第一及び第二の二軸性位相差光学素子５、７を備えることが望ましく、このような第一及び第二の二軸性位相差光学素子５、７のそれぞれの位相差比Ｎｚは、２に近い値、好ましくは１．５〜３であることが望ましい。このとき、観察者側と、観察者と反対側の位相差補償フィルム位相差の位相差をあわせることによって、波長による位相差の影響をある程度抑制することが可能となる。

したがって、本実施形態の液晶映像表示装置Ａにおいては、垂直配向型液晶に特有の斜めから画像を見た際の色変化（カラーシフト）を観察者（観察面、正面Ａ１）側に配置した拡散層３ａで抑制し、さらに第一及び第二の二軸性位相差光学素子５、７によって、垂直配向型液晶セル６を備えた液晶映像表示装置の欠点である斜めの光モレを補償することができ、斜めから見た際の色変化を抑え、特に黒浮きをある程度抑えた高いコントラストを得ることが可能になる。

また、拡散層３ａとして広い拡散範囲に光を拡散（散乱）できるものを用いた場合には、外光も散乱してしまい、特に明室下で液晶映像表示装置を使用した際に、黒の浮きが目立ってしまうが、本実施形態の液晶映像表示装置Ａにおいては、この拡散層３ａが、Ｍｉｅ散乱を起こす内面拡散体を備えて形成されているため、後方散乱が少なく、散乱角度が広く、波長依存性を有するような内面拡散体を用いることで、広い拡散範囲を備えつつ黒の浮きをある程度抑制することが可能になる。

さらに、バックライト２側に配置される輝度向上フィルム１０を備えることによって、最も液晶パネル１の性能のでる正面方向に光を集光させることができ、このように集光した光を拡散層３ａで拡散させることで、より性能の高い液晶映像表示装置Ａを得ることができる。一般に、液晶パネルの正面ではコントラストが高いため正面方向により光をバックライト側で集光して液晶パネル前面で拡散させることにより、全体としてより高いコントラストを得ることができる。

また、液晶セル６の一方の基板（前面ガラス）６ａに配置されたブラックマトリクスは、この集光度を高めることにより、隣接する液晶セルからの色のにじみを増加させることなく、細線化することが可能となるため、より開口率を上げることができる。また、同様に斜めからの光が、フォトスペーサー等により散乱される割合も減るため、全体としてコントラストを高める効果が期待できる。

なお、拡散層３ａが放射線硬化型樹脂と内面拡散体とで構成されているものとして内面
拡散体は粒子状物質である必要はなく、例えば液状の内面拡散体が分散されるように放射線硬化型樹脂と混ぜ合わせ、この混合液をプラスチック基材フィルム３ｂ上に塗布して硬化させた状態で、拡散層３ａ内に内面拡散体からなる屈折率が異なる微細な領域を形成するようにしてもよい。この場合には、内面拡散体が粒子状すなわち球状に形成される必要がなく、その大きさ（平均径）に応じて可視光の波長範囲のうち短波長がより強く散乱（Ｍｉｅ散乱）することになる。これに加えて、内面拡散体が分散配置される媒体は、放射線硬化型樹脂に限定する必要はなく、透明性を備えていれば他の物質でもよい。

さらに、拡散層３ａ（拡散体３）の表面（画面、正面Ａ１）を凹凸状に形成、すなわちこの表面にアンチグレア処理を施すことによって、表面に例えば外光が照射された場合においても、外光が反射することを防止する防眩性を付与するようにしてもよい。

しかし、これだけでは黒浮きや黒潰れを防止するのには十分ではない。すなわち、黒の輝度レベルとしては、非特許文献１に記載されている明るさの単位でいう１ｂｒｉｌ〜２ｂｒｉｌが妥当である。また３ｂｒｉｌまでなら何とか許容範囲内である。これより暗いレベルにすると弁別しうる閾値に達しない。またこれより明るくなってくると、黒が浮いた印象を受けるようになってくる。

この値は、例えば、リビングなみの照度の下１００ｌｘでの明るさを求める式は、輝度をＬとし、明るさをψとしたとき、ψ［ｂｒｉｌ］＝３．７×（Ｌ［ｃｄ／ｍ²］／３．１８−０．０３７）^0.38であるから、このとき１ｂｒｉｌ及び、２ｂｒｉｌ相当の明るさは、０．２ｃｄ／ｍ²及び０．７ｃｄ／ｍ²であり、リビング環境においては、黒の輝度レベルをこの範囲に収めるのがよい。

外光の影響で黒が浮いてしまうような場合でも、２ｂｒｉｌから３ｂｒｉｌ相当の明るさ、０．７ｃｄ／ｍ²及び２ｃｄ／ｍ²の、黒の輝度レベルに収めるのがよい。現実的には、表面の反射等の影響も考慮するとこの範囲が妥当であると考えられる。

白のレベルとしては、ハイライト等を考慮すると１５ｂｒｉｌを中心として１３〜１７ｂｒｉｌ程度がのぞましい。 そのため輝度としては、８５ｃｄ／ｍ²から１７５ｃｄ／ｍ²程度となる。

肌色のレベルとしては、１０ｂｒｉｌ程度を中心とするの妥当であり、このときの輝度は、約４５ｃｄ／ｍ²である。なおこのときの肌色としては、例えば、マクベスの色票で指定している肌色を用いることができる。このとき、コントラストは４３から２５０の間にある事となる。

店頭では、同様に店頭での一般的な照度の１０００ｌｘ下での明るさを求める式は、ψ＝２．２×（Ｌ／３．１８−０．１６）^0.41であるから、このとき１ｂｒｉｌ及び、２ｂｒｉｌ相当の明るさは、１ｃｄ／ｍ²及び３ｃｄ／ｍ²であり、店頭環境においては、黒の輝度レベルをこの範囲に収めるのがよい。

外光の影響で黒が浮いてしまうような場合でも、２ｂｒｉｌから３ｂｒｉｌ相当の明るさは、３ｃｄ／ｍ²及び７ｃｄ／ｍ²であり、店頭環境においては、黒の輝度レベルをこの範囲に収めるのがよい。現実的には、表面の反射等の影響も考慮するとこの範囲が妥当であると考えられる。

白のレベルとしては、ハイライト等を考慮すると１５ｂｒｉｌを中心として１３〜１７ｂｒｉｌ程度がのぞましい。

そのため輝度としては、２５０から４５０ｃｄ／ｍ²程度となる。

肌色のレベルとしては、１０ｂｒｉｌ程度を中心とするの妥当であり、このときの輝度は、約１３０ｃｄ／ｍ²である。

このとき、コントラストは８３から１５０の間に事となる。つまり、視野角が変化しても、黒のレベルとしては、４５度の範囲内でも、約３倍以内に収まっている必要がある。

ちなみに、垂直配置向き型液晶では、ちょうど中間付近での諧調は、変化しづらいので、暗部が安定すれば、全体として変化のすくない映像とする事が可能である。

このようなディスプレイでは、繊細な表現が可能となり、自然であり、かつ眠くならない映像表現が可能となってくる。

また、場合によっては、入力信号そのものの最低レベルの信号が、０のレベルになっていないものもあり、このようなものをそのまま、出力してしまうと黒が浮いてしまう結果となる。そのためそのような映像においては、信号の最低レベルが最適な黒となるように自動的に調整されるのが望ましい。

環境によって、ディスプレイの輝度を調整するにあたり、直接環境の照度を計測する機器を備えてその計測された照度から輝度を最適化してもよい。
また、店頭で販売するときのモードと、買い取ってからリビングに設置する際のモードをそれぞれ設けておいても、現実的な解となりうる。

なお、表１は発明で提示しているそれぞれの信号レベルでの最適な輝度の例である。

なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

本発明の一実施形態に係る液晶映像表示装置を示す概念断面図である。 本発明の一実施形態に係る液晶映像表示装置の検光子、偏光子、第一及び第二の二軸性位相差光学素子の配置状態を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る液晶映像表示装置が具備する垂直配向型液晶セルに電圧を印加していない状態を示す図である。 本発明の一実施形態に係る液晶映像表示装置が具備する垂直配向型液晶セルに電圧を印加した状態を示す図である。 ＶＡ型液晶セルに斜めから光が入射した際の偏光の状態をポアンカレ球状での挙動として示した図である。 第一及び第二の二軸性位相差光学素子を備えた液晶パネルに斜めから光が入射した際の偏光の状態をポアンカレ球状での挙動として示した図である。 従来の位相差フィルムを備えた液晶パネルに斜めから光が入射した際の偏光の状態をポアンカレ球状での挙動として示した図である。 位相差比を調整した従来の位相差フィルムを備えた液晶パネルに斜めから光が入射した際の偏光の状態をポアンカレ球状での挙動として示した図である。 本発明の一実施形態に係る液晶映像表示装置の拡散層の有無に対する黒のカラーシフトの状態を示す図である。 本発明の一実施形態に係る液晶映像表示装置に対し、黒を表示した状態で斜めから見た際の波長と黒輝度の関係を示す図である。 従来の液晶映像表示装置に対し、黒を表示した状態で斜めから見た際の波長と黒輝度の関係を示す図である。

符号の説明

１ 液晶パネル
２ バックライト
３ 拡散体
３ａ 拡散層
３ｂ プラスチック基材フィルム
４ 検光子
５ 第一の二軸性位相差光学素子（二軸性位相差光学素子）
６ 液晶セル
６ａ 一方の基板
６ｂ 他方の基板
６ｃ 液晶分子（液晶）
７ 第二の二軸性位相差光学素子（二軸性位相差光学素子）
８ 偏光子
９ 偏光子保護フィルム
１０ 輝度向上フィルム
Ａ 液晶映像表示装置

Claims (4)

1. 観察者側から、可視光に対して後方散乱が少なく、散乱角度が広く、波長依存性を有するようなＭｉｅ散乱を起こす内面拡散体、検光子、二軸性位相差光学素子、垂直配向型液晶セル、二軸性位相差光学素子、偏光子を有し、垂直液晶セルの欠点である黒表示時の斜めからの光モレを二軸性を有する位相差補償素子で液晶セルの位相差を補償し、さらに前記拡散体で黒輝度を平均化させ、
   前記黒輝度を視聴環境の照度に応じて黒浮きもなくかつ黒潰れもない様に黒表示時の輝度を変化させる事を特徴とする液晶映像表示装置。
2. 観察者側から、上記液晶表示素子、と視聴環境に応じて、バックライトの照度を変化させる事を特徴とする請求項１記載の液晶映像表示装置。
3. 正面から４５°の範囲で黒表示時の輝度が３倍以内である事を特徴とする請求項１または２記載の液晶映像表示装置。
4. 視聴環境の照度を計測できる計測器を備えており、計測された照度に応じて、バックライトの照度を変化させる手段を備えることを特徴とする請求項１ないし３何れか記載の液晶映像表示装置。

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