JP2010250311A - 液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明の液晶表示装置100は、平行光線を出射する光源装置14と、裏面側偏光子16と、液晶セル13と、表示面側偏光子11と、光拡散層15とがこの順に積層されてなる液晶表示装置であって、前記表示面側偏光子11と前記光拡散層15との間に、前記液晶セル13で偏光解消散乱されて発生した前記平行光線とは異なる方向に進行する光を遮る選択遮光層12を備えることを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
平行光線を出射する光源装置と、裏面側偏光子と、液晶セルと、表示面側偏光子と、光拡散層とがこの順に積層されてなる液晶表示装置であって、
前記液晶表示装置は、前記表示面側偏光子と前記光拡散層との間に、前記液晶セルで偏光解消散乱されて発生した前記平行光線とは異なる方向に進行する光を遮る選択遮光層を備えることを特徴とする。
図1の模式断面図に、本発明の液晶表示装置の構成の一例を示す。図示のとおり、この液晶表示装置100は、液晶セル13と、表示面側偏光子11と、裏面側偏光子16と、平行光線を出射する光源装置14と、光拡散層15とを主要な構成部材として備える。前記光拡散層15は、前記液晶セル13の表示面側(同図において上側)に配置されている。前記光源装置14は、前記液晶セル13の裏面側(同図において下側)に配置されている。前記表示面側偏光子11は、前記光拡散層15と前記液晶セル13との間に配置されている。前記裏面側偏光子16は、前記液晶セル13と前記光源装置14との間に配置されている。本発明の液晶表示装置100は、選択遮光層12を含む。前記選択遮光層12は、前記表示面側偏光子11と前記光拡散層15との間に配置されている。
本発明に用いられる光源装置は、平行光線を出射する光源装置である。前記平行光線を出射する光源装置としては、例えば、拡散光を出射する面光源と、前記面光源よりも表示面側に配置され、前記拡散光を平行光線に変換する部材とを備える光源装置(以下、「第1の光源装置」ということがある)があげられる。また、前記平行光線を出射する光源装置としては、例えば、平行光線を出射する面光源を備える光源装置(以下、「第2の光源装置」ということがある)があげられる。
本発明に用いられる偏光子は、自然光や偏光から任意の偏光に変換し得る。前記偏光子は、好ましくは、自然光または偏光を直線偏光に変換するものである。このような偏光子は、入射する光を直交する2つの偏光成分に分けたとき、そのうちの一方の偏光成分を透過させる機能を有し、且つ、他方の偏光成分を、吸収、反射、および散乱等によって透過させないものである。
本発明に用いられる液晶セルとしては、任意の適切なものが採用され得る。前記液晶セルとしては、例えば、薄膜トランジスタを用いたアクティブマトリクス型のもの、単純マトリクス型のもの等があげられる。前記液晶セルは、通常、一対の基板と、前記一対の基板に挟持された表示媒体としての液晶層とを含む。
前記選択遮光層は、前記表示面側偏光子と前記光拡散層との間に配置される。これにより、前記液晶セルを通過する光のうち、前記液晶セルでの偏光解消散乱により発生した前記光源装置から出射された平行光線とは異なる方向に進行して表示面側偏光子から漏れてきた光を遮ることができる。この結果、液晶表示装置の正面方向の黒輝度を低く抑えることができ、正面方向のコントラスト比を向上させることが可能である。なお、前記選択遮光層は、少なくとも一部(背面側部分)が前記表示面側偏光子と前記光拡散層との間に配置される限り、残りの部分(表示面側部分)が前記光拡散層内に配置されていてもよい(図4(c)〜(f)等)。
本発明に用いられる光拡散層は、従来公知のものを用いることができる。前記光拡散層は、例えば、基材フィルム上に、ポリマー微粒子、シリカ微粒子、シリコーン微粒子等の微粒子を分散させたハードコート形成材料を塗工して得た形態であってもよいし、前記選択遮光層の表面等に前記微粒子が分散された複合部材の形態等であってもよい。
本発明の液晶表示装置は、その他の構成部材として、例えば、位相差板を含んでもよい。前記位相差板は、特に制限されず、例えば、従来公知のものを使用することができる。
23℃の暗室で光源装置を点灯させてから30分経過した後、コノスコープ(AUTRONIC−MELCHERS社製)を用いて、白画像および黒画像を表示した場合の、正面方向のXYZ表示系のY値を測定した。白画像におけるY値(YW:白輝度)と、黒画像におけるY値(YB:黒輝度)とから、コントラスト比「YW/YB」を算出した。
23℃の暗室で光源装置を点灯させてから30分経過した後、コノスコープ(AUTRONIC−MELCHERS社製)を用いて、白画像および黒画像を表示した場合の、極角60°方向で方位角を0°〜360°に変化させ、方位角45°、135°、225°、315°におけるXYZ表示系のY値を測定した。白画像におけるY値(YW:白輝度)と、黒画像におけるY値(YB:黒輝度)とから、斜め方向のコントラスト比「YW/YB」を算出し、方位角45°、135°、225°、315°における斜め方向のコントラスト比の平均値を求めた。なお、方位角および極角は、図5に示すとおりであり、方位角0°は、3時の方向を表す。
コノスコープ(AUTRONIC−MELCHERS社製)を用いて、光源装置から出射される光の全方位(極角0°〜80°)における輝度を測定した。この測定結果から、最大輝度の1/2の値を示す2点(左右方向または上下方向の2点)の角度の和を、光源装置が出射する平行光線の半値角とした。
まず、半値角が100°程度の拡散光源の上方に選択遮光層を配置し、コノスコープ(AUTRONIC−MELCHERS社製)を用いて、前記選択遮光層の上面における透過光の全方位(極角0°〜80°)における輝度を測定した(L1)。ついで、前記拡散光源のみの輝度を測定した(L2)。両者の輝度測定の結果から、透過率を算出し(L1/L2)、最大透過率の1/2の値を示す2点(暗色層(遮光部)の長さ方向に対して直交する向きの2点)の角度(極角)の和の値を、選択遮光層の遮光角とした。なお、前記暗色層(遮光部)の長さ方向に対して直交する向きでの遮光角が、後述の実施例においては、全方位における遮光角のうち最小の値を示している。
光拡散層に緑色レーザー光を照射し、コノスコープ(AUTRONIC−MELCHERS社製)を用いて、発生した拡散光の全方位(極角0°〜80°)における輝度を測定した。この測定結果から、正面拡散輝度の1/2の値を示す2点(左右方向または上下方向の2点)の角度の和を、光拡散層の拡散半値角とした。
〔平行光線を出射する光源装置の作製〕
図2(a)に示す構成の光源装置を作製した。この例の光源装置において、前記光源34は、100Wのメタルハライドランプ光源を用いた。前記スポット状スリット36は、スリット幅φが20mmのものを用いた。前記アルミ鏡面反射板37は、反射率が90%のものを用いた。前記フレネルレンズ32は、アクリル製、サイズが対角20インチ、焦点距離fが40cmのものを用いた。前記拡散シート33は、Physical Optics Corporation社製の商品名「Holographic Diffusers LSD5PE5−10」を用いた。この光源装置が出射する平行光線の半値角は、13°であった。
VAモードの液晶セルを含む市販の液晶表示装置(ソニー(株)製、商品名「ブラビアKDL20J」)から液晶パネルを取り出し、液晶セルの上下に配置されていた偏光板等の光学フィルムを全て取り除いた。この液晶セルのガラス板の表裏を洗浄し、液晶セルを準備した。
(1)表示面側偏光板の準備
偏光板(日東電工(株)製、商品名「SEG1423DU」)を準備した。この偏光板は、離型フィルム、粘着層、背面保護膜、偏光子、前面保護膜および表面保護層が、この順に積層されたものである。前記偏光子が、本発明における表示面側偏光子に相当する。
図6を参照して、選択遮光層の製造過程を説明する。まず、セルロースアセテートブチレート(CAB、イーストマンケミカル社製)95重量部に、カーボンブラック(Degussa社製、商品名「SPECIAL BLACK250」)5重量部を添加して、220℃にて混練することにより樹脂組成物を得た。ついで、この樹脂組成物と前記CABとを220℃にて共押出しすることにより、前記樹脂組成物を含む暗色層(遮光部)12aと前記CABを含む透明層(透光部)12bとが積層された二層積層シート111(総厚み:0.132mm、暗色層(遮光部)の厚み/透明層(透光部)の厚み=1/10)を作製した(図6(a))。ついで、この二層積層シート111を裁断して短冊状にし、約5000枚を垂直方向に積層した。ついで、この積層物の側面部および上部から圧力(200N/m2)を加えながら160℃に加熱することにより、各二層積層シート同士を融着させ、積層融着体112を作製した(図6(b))。ついで、この積層融着体112の積層断面を、厚み0.25mmにスライスする(図6(b)における二点鎖線)ことにより、選択遮光層12を作製した(図6(c))。この選択遮光層12における暗色層(遮光部)12aの厚み(X)は、透明層(透光部)12bの幅(Y)の2.08倍であった。また、この選択遮光層12の遮光角は、25°であった。これは、前記光源装置から出射される平行光線の半値角の1.9倍である。この選択遮光層12の一方の面には、さらに、アクリル系粘着層113(厚み23μm)を転着させた(図6(d))。
まず、ハードコートモノマー液(DIC(株)製、商品名「PC1070」)100重量部に、シリコーン微粒子(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン社製、商品名「トスパール120」)35重量部を添加して、1時間攪拌することで混合した。脱泡後の前記混合物を、トリアセチルセルロース(TAC)フィルム(富士フイルム(株)製、商品名「TD80UZ」)の一方の面に塗工した。ついで、前記塗工フィルムを、100℃にて2分間乾燥させた後、高圧水銀ランプを用いて、塗工面に、前記高圧水銀ランプの紫外線365nmでの積算光量が300mJ/cm2となるように照射して、45μmの塗工厚みを有する光拡散ハードコートTACフィルムを作製した。光拡散層の表面は平滑であり、表面粗さRaは0.01μmであった。なお、表面粗さRaは、次のようにして測定した。前記TACフィルムの光拡散層が形成されていない面に、MATSUNAMI社製のガラス板(厚み1.3mm)を粘着剤で貼り合わせ、高精度微細形状測定器(商品名;サーフコーダET4000、(株)小坂研究所製)を用いて前記光拡散層の表面形状を測定し、算術平均表面粗さRaを求めた。なお、前記高精度微細形状測定器は、前記算術平均表面粗さRaを自動算出する。前記算術平均表面粗さRaは、JIS B 0601(1994年版)に基づくものである。この光拡散ハードコートTACフィルムの拡散半値角は、60°であった。この光拡散ハードコートTACフィルムには、さらに、アクリル系粘着層(厚み23μm)を転着させた。
まず、前記表示面側偏光板の前記表面保護層側の面に、前記偏光子の吸収軸と前記選択遮光層の前記暗色層(遮光部)の長さ方向とが平行となるように、前記選択遮光層を、前記選択遮光層の粘着層を介して、貼着した。ついで、前記選択遮光層の前記偏光子とは反対側の面に、前記光拡散層を、前記光拡散層の粘着層を介して、貼着した。このようにして、光拡散層が一体化された本実施例で用いる複合偏光板を作製した。
前記表示面側偏光板と同様の偏光板で、前記表面保護層を除いたものを準備した。
二軸性位相差板(日東電工(株)製、商品名「NZB 55−240」)を準備した。これを位相差板とした。
前記液晶セルの表示面側に、前記表示面側複合偏光板を、前記表示面側偏光子の吸収軸方向が前記液晶セルの長辺方向と平行となるように、前記複合偏光板の粘着層を介して、貼着した。ついで、前記液晶セルの裏面側に、前記位相差板を、前記位相差板の遅相軸方向が前記液晶セルの長辺方向と平行となるように、アクリル系粘着剤(厚み:20μm)を介して、貼着した。ついで、前記位相差板の液晶セルとは反対側の面に、前記裏面側偏光板を、前記裏面側偏光子の吸収軸方向が、前記液晶セルの長辺方向と直交するように、前記裏面側偏光板の粘着層を介して、貼着した。このとき、前記表示面側偏光子の吸収軸と前記裏面側偏光子の吸収軸とは直交していた。このようにして得た液晶表示パネルの背面側に、前記光源装置を配置し、本実施例の液晶表示装置を作製した。本実施例の液晶表示装置の特性を、下記表1に示す。
〔複合偏光板の作製〕
前記表示面側偏光板の前記表面保護層側の面に、前記選択遮光層を介することなく、前記光拡散層を前記光拡散層の粘着層を介して貼着した。このようにして、本比較例で用いる複合偏光板を作製した。
前記液晶セルの表示面側に、前記複合偏光板を、前記表示面側偏光子の吸収軸方向が前記液晶セルの長辺方向と平行となるように、前記複合偏光板の粘着層を介して、貼着したこと以外は、実施例1と同様にして、本比較例の液晶表示装置を作製した。本比較例の液晶表示装置の特性を、下記表1に示す。
〔液晶表示装置の作製〕
裏面側偏光板の前記液晶セルとは反対側の面に、前記裏面側偏光子の吸収軸と前記選択遮光層の前記暗色層(遮光部)の長さ方向とが直交となるように、前記選択遮光層を、前記選択遮光層の粘着層を介して、貼着したこと以外は、比較例1と同様にして、本比較例の液晶表示装置を作製した。本比較例の液晶表示装置の特性を、下記表1に示す。
実施例1 比較例1 比較例2
正面方向の白輝度 300 430 290
正面方向の黒輝度 0.14 0.39 0.25
正面方向のコントラスト比 2143 1103 1160
斜め方向の白輝度 60 75 55
斜め方向の黒輝度 0.029 0.300 0.149
斜め方向のコントラスト比 2068 250 369
12 選択遮光層
12a 遮光部、暗色層
12b 透光部、透明層
13 液晶セル
14 平行光線を出射する光源装置
15 光拡散層
16 裏面側偏光子
31、41、51、61 面光源
32 フレネルレンズ
33 拡散シート
34 光源
35 プロジェクションレンズ
36 スポット状スリット
37 アルミ鏡面反射板
42 第一集光素子
43 第二集光素子
44 レンチキュラーレンズまたは砲弾型レンズ
45 遮光層または反射層
52 変角プリズム
53 サイドライト型LED
54 導光板
62 ルーバー
63 光吸収樹脂
64 光透過樹脂
71 砲弾型LED
100 液晶表示装置
111 二層積層シート
112 積層融着体
113 粘着層
120 液晶表示装置
121 表示面側偏光子
122 選択遮光層
122a 遮光部
122b 透光部
123 ホメオトロピック配列に配向させた液晶分子
126 裏面側偏光子
A 裏面側偏光子の吸収軸
B 表示面側偏光子の吸収軸
C 遮光部の長さ方向
D 遮光部の幅方向
X 遮光部の厚み
Y 透光部の幅
Claims (10)
- 平行光線を出射する光源装置と、裏面側偏光子と、液晶セルと、表示面側偏光子と、光拡散層とがこの順に積層されてなる液晶表示装置であって、
前記液晶表示装置は、前記表示面側偏光子と前記光拡散層との間に、前記液晶セルで偏光解消散乱されて発生した前記平行光線とは異なる方向に進行する光を遮る選択遮光層を備えることを特徴とする液晶表示装置。 - 前記選択遮光層の遮光角が、前記光源装置から出射される平行光線の半値角の0.7倍〜3.0倍の範囲である、請求項1記載の液晶表示装置。
- 前記選択遮光層の遮光角が1〜100°の範囲である、請求項1または2記載の液晶表示装置。
- 前記光拡散層の拡散半値角が10〜100°の範囲である、請求項1から3のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
- 前記光拡散層の表面粗さRaが0.1μm以下である、請求項1から4のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
- 前記裏面側偏光子の吸収軸と前記表示面側偏光子の吸収軸とが直交している、請求項1から5のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
- 前記選択遮光層は、ストライプ状に配置された遮光部と透光部とを有し、
前記遮光部および前記透光部のストライプ幅方向に直交する方向と、前記表示面側偏光子の吸収軸とが平行となるように配置される、請求項1から6のいずれか一項に記載の液晶表示装置。 - 前記遮光部の厚み(X)が、前記透光部の幅(Y)よりも大きい、請求項7記載の液晶表示装置。
- 前記遮光部の厚み(X)が、前記透光部の幅(Y)の1.5倍以上である、請求項8記載の液晶表示装置。
- 前記液晶セルが、ホメオトロピック配列に配向させた液晶分子を含む、請求項1から9のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
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