JP2011133878A - 液晶表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】画角内の全領域にわたって高いコントラストおよび優れた画質の均一性を有し、かつ、モアレやギラツキのような微小な不均一表示が抑制された液晶表示装置を提供すること。
【解決手段】本発明の液晶表示装置は、液晶セルと、該液晶セルの両側に配置された偏光板と、視認側の偏光板の外側に設けられた光拡散素子と、視認側と反対側の偏光板の外側に設けられたバックライトユニットと、を備える。バックライトユニットは、液晶セルに向かって輝度半値角が3°〜35°であるコリメート光を出射する平行光光源装置であり、光拡散素子の光拡散半値角Fw(FD)とコリメート光の輝度半値角Fw(BL)との比Fw(BL)/Fw(FD)は、0.5以下である。
【選択図】図1

Description

本発明は、液晶表示装置に関する。より詳細には、本発明は、画角内の全領域にわたって高いコントラストおよび優れた画質の均一性を有し、かつ、モアレやギラツキのような微小な不均一表示が抑制された、コリメートバックライトフロント拡散システムを採用した液晶表示装置に関する。
液晶表示装置の正面コントラスト比を向上するために、これまで、カラーフィルターの顔料分散性の向上、液晶材料およびスペーサー材料の最適化、TFT配線の位置およびMVAの配向突起の最適化等により、液晶セル内での偏光解消散乱を極力減らす手法がとられている(例えば、特許文献1、特許文献2)。液晶セル以外の部材としては、防眩処理の散乱性を少なくするなどの検討が行われている。また、バックライトについても、集光性を高めて正面コントラスト比を向上する技術がある(例えば、特許文献3)。しかし、これらの技術を用いてもなお、十分に高い正面コントラスト比を示す液晶表示装置は得られていない。
また、液晶表示装置の大画面化に伴い、正面コントラストのみならず、画角コントラスト(人間が鑑賞する画角内の平均コントラスト)が重要な特性となってきている。例えば、ハイビジョン映像で推奨される鑑賞距離は画面高さHの3倍程度であり、これは水平画角約30°に相当する(例えば、非特許文献1)。従来の液晶表示装置では、画角コントラストは正面コントラストに比べて20%〜30%程度低下する。さらに、画角内における画質の均一性も重要視されるようになってきている。
特開2008−216315号公報 特開2002−23170号公報 特開2008−197652号公報
IEEJ Journal Vol.125, No.9, 2005
本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、画角内の全領域にわたって高いコントラストおよび優れた画質の均一性を有し、かつ、モアレやギラツキのような微小な不均一表示が抑制された液晶表示装置を提供することにある。
本発明者らは、液晶表示装置の各方向からのコントラストについて鋭意検討した結果、液晶表示装置にコリメートバックライトフロント拡散システムを採用し、かつ、そのようなシステムにおけるバックライトおよび光拡散素子の光学特性を特定の範囲に制御することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明の液晶表示装置は、液晶セルと、該液晶セルの両側に配置された偏光板と、視認側の偏光板の外側に設けられた光拡散素子と、視認側と反対側の偏光板の外側に設けられたバックライトユニットと、を備え、該バックライトユニットが、該液晶セルに向かって輝度半値角が3°〜35°であるコリメート光を出射する平行光光源装置であり、該光拡散素子の光拡散半値角Fw(FD)と該コリメート光の輝度半値角Fw(BL)との比Fw(BL)/Fw(FD)が、0.5以下である。
好ましい実施形態においては、上記液晶表示装置は、パネルサイズが32インチ以上である。
好ましい実施形態においては、上記液晶セルはVAモードまたはIPSモードである。
本発明によれば、コリメートバックライトフロント拡散システムを採用し、ならびに、コリメート光の輝度半値角を制御し、かつ、光拡散素子の光拡散半値角Fw(FD)とコリメート光の輝度半値角Fw(BL)との比Fw(BL)/Fw(FD)を最適化することにより、画角内の全領域にわたって高いコントラストおよび優れた画質の均一性を有し、かつ、モアレやギラツキのような微小な不均一表示が抑制された液晶表示装置を得ることができる。
本発明の好ましい実施形態による液晶表示装置の概略断面図である。 輝度半値角を算出する方法を説明するための模式図である。 光拡散半値角を算出する方法を説明するための模式図である。 実施例および比較例のVAモードの液晶表示装置について、光拡散素子の光拡散半値角Fw(FD)とコリメート光の輝度半値角Fw(BL)との比Fw(BL)/Fw(FD)と、画角コントラストおよび画質の均一性との関係をそれぞれ示すグラフである。 実施例および比較例のIPSモードの液晶表示装置について、光拡散素子の光拡散半値角Fw(FD)とコリメート光の輝度半値角Fw(BL)との比Fw(BL)/Fw(FD)と、画角コントラストおよび画質の均一性との関係をそれぞれ示すグラフである。
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれらの具体的な実施形態には限定されない。
A.液晶表示装置の全体構成
図1は、本発明の好ましい実施形態による液晶表示装置の概略断面図である。液晶表示装置100は、液晶セル110と、液晶セル110の両側に配置された偏光板120および130と、偏光板130の外側に設けられたバックライトユニット140と、偏光板120の外側(視認側)に設けられた光拡散素子150とを備える。バックライトユニット140は、液晶セル110に向かってコリメート光を出射する平行光光源装置である。すなわち、液晶表示装置100は、コリメートバックライトフロント拡散システムを採用する。なお、コリメートバックライトフロント拡散システムとは、液晶表示装置において、コリメートバックライト光(一定方向に集光された、輝度半値幅の狭いバックライト光)を用い、上側偏光板の視認側にフロント光拡散素子を設けたシステムをいう。偏光板120および130は、それぞれの偏光子の吸収軸が互いに直交または平行となるように配置されている。目的に応じて任意の適切な光学補償板(位相差板)が、液晶セル110と偏光板120および/または130との間に配置され得る(図示せず)。光学補償板の光学特性、配置枚数、配置位置等は、液晶表示装置の駆動モードや所望される特性に応じて適切に設定され得る。液晶セル110は、一対の基板(代表的には、ガラス基板)111および112と、基板111および112間に配された、表示媒体としての液晶を含む液晶層113とを有する。
本発明においては、バックライトユニット140から出射されたコリメート光の輝度半値角(以下、バックライト半値角ともいう)は、3°〜35°であり、好ましくは4°〜20°であり、より好ましくは4°〜11°である。バックライト半値角がこのような範囲であれば、モアレやギラツキが良好に防止され得る。半値角が3°未満である場合には、コリメートバックライトにおける各々の集光素子またはレンズから出射される光が、液晶セルに進入するまで互いに混じり合わず平均化されないために、画素のパターンと集光素子またはレンズの配列またはプリズム素子のピッチとが干渉しあい、モアレやギラツキなどの画質の劣化を引き起こしてしまう場合がある。半値角が35°を超えると、偏光解消散乱の少ない正面からの入射光の量が少なくなってしまい、コントラストが不十分となる場合がある。
さらに、本発明においては、光拡散素子150の光拡散半値角Fw(FD)と上記コリメート光の輝度半値角Fw(BL)との比Fw(BL)/Fw(FD)は、0.5以下であり、好ましくは0.025〜0.5であり、より好ましくは0.04〜0.2である。Fw(BL)/Fw(FD)をこのような範囲とすることにより、正面の輝度を高い値に保持し、かつ、斜め方向の輝度を十分に高くすることができる。その結果、正面コントラスト、画角コントラストおよび画角内の画質の均一性のいずれにも優れる液晶表示装置を得ることができる。本明細書において「コリメート光の輝度半値角」とは、バックライトユニットからコリメート光を出射させた際の出射面内の所定の方向において出射角度に対する輝度を測定し、図2に示すように、輝度の最大値(出射角度0°の輝度)から半分となる出射角度を両側で測定し、当該両側の角度を足したもの(図2の角度a+角度a´)をいう。また、特に明記しない限り、「コリメート光の輝度半値角」は、垂直方向(パネル画面の上下方向)の輝度半値角と水平方向(パネル画面の左右方向)の輝度半値角との平均を意味する。
上記液晶表示装置の白輝度半値角は好ましくは75°以下であり、より好ましくは70°以下である。また、当該白輝度半値角よりも大きい角度の範囲に配される光量(以下、配光量または配光比率という)は、白表示の出射光の全量に対して好ましくは40%〜55%の範囲であり、より好ましくは42%〜52%の範囲であり、さらに好ましくは44%〜50%の範囲である。白輝度半値角および配光量をこのような範囲に制御することにより、正面コントラスト、画角コントラストおよび画角内の画質の均一性にさらに優れた液晶表示装置を得ることができる。なお、「白輝度半値角」は、上記コリメート光の輝度半値角と同様に定義される。「配光量」は、模式的には、図2においてバックライトから出射される光のうち角度aおよび角度a´よりも外側に配される光の量をいう。配光量(配光比率)は、方位角Φ、極角θにおける輝度をIとすると、下記式から求められる。
液晶層の液晶の駆動モードとしては、任意の適切な駆動モードが採用され得る。具体例としては、VA(垂直配向)モード(例えば、MVA(マルチドメイン垂直配向)モード、PVA(パターンVA)モード)、TN(ツイスティッドネマティック)モード、ECB(電界制御複屈折)モード、OCB(光学補償型ベンド)モード、IPS(インプレーンスイッチング)モード(例えば、櫛形電極IPSモード、フリンジフィールドシーケンシャル(FFS)モード)が挙げられる。好ましくは、VAモード、IPSモードである。
B.偏光板
上記偏光板120および130としては、それぞれ、任意の適切な偏光板が採用され得る。偏光板は、代表的には、偏光子と、偏光子の片側または両側に配置された保護層とを有する。偏光子と保護層とは、任意の適切な粘着剤層または接着剤層を介して積層されている。
B−1.偏光子
上記偏光子としては、目的に応じて任意の適切な偏光子が採用され得る。例えば、ポリビニルアルコール系フィルム、部分ホルマール化ポリビニルアルコール系フィルム、エチレン・酢酸ビニル共重合体系部分ケン化フィルム等の親水性高分子フィルムに、ヨウ素や二色性染料等の二色性物質を吸着させて一軸延伸したもの、ポリビニルアルコールの脱水処理物やポリ塩化ビニルの脱塩酸処理物等ポリエン系配向フィルム等が挙げられる。これらのなかでも、ポリビニルアルコール系フィルムにヨウ素などの二色性物質を吸着させて一軸延伸した偏光子が、偏光二色比が高く特に好ましい。これら偏光子の厚さは特に制限されないが、一般的に、1〜80μm程度である。
ポリビニルアルコール系フィルムにヨウ素を吸着させて一軸延伸した偏光子は、例えば、ポリビニルアルコールをヨウ素の水溶液に浸漬することによって染色し、元長の3〜7倍に延伸することで作製することができる。必要に応じてホウ酸や硫酸亜鉛、塩化亜鉛等を含んでいてもよいし、ヨウ化カリウムなどの水溶液に浸漬することもできる。さらに必要に応じて染色の前にポリビニルアルコール系フィルムを水に浸漬して水洗してもよい。
ポリビニルアルコール系フィルムを水洗することでポリビニルアルコール系フィルム表面の汚れやブロッキング防止剤を洗浄することができるだけでなく、ポリビニルアルコール系フィルムを膨潤させることで染色のムラなどの不均一を防止する効果もある。延伸はヨウ素で染色した後に行ってもよいし、染色しながら延伸してもよいし、また延伸してからヨウ素で染色してもよい。ホウ酸やヨウ化カリウムなどの水溶液中や水浴中でも延伸することができる。
B−2.保護層
上記保護層は、偏光板の保護層として使用できる任意の適切なフィルムで形成される。当該フィルムの主成分となる材料の具体例としては、トリアセチルセルロース(TAC)等のセルロース系樹脂や、ポリエステル系、ポリビニルアルコール系、ポリカーボネート系、ポリアミド系、ポリイミド系、ポリエーテルスルホン系、ポリスルホン系、ポリスチレン系、ポリノルボルネン系、ポリオレフィン系、ラクトン変性アクリル樹脂のような(メタ)アクリル系、アセテート系等の透明樹脂等が挙げられる。また、(メタ)アクリル系、ウレタン系、(メタ)アクリルウレタン系、エポキシ系、シリコーン系等の熱硬化型樹脂または紫外線硬化型樹脂等も挙げられる。この他にも、例えば、シロキサン系ポリマー等のガラス質系ポリマーも挙げられる。また、特開2001−343529号公報(WO01/37007)に記載のポリマーフィルムも使用できる。このフィルムの材料としては、例えば、側鎖に置換または非置換のイミド基を有する熱可塑性樹脂と、側鎖に置換または非置換のフェニル基ならびにニトリル基を有する熱可塑性樹脂を含有する樹脂組成物が使用でき、例えば、イソブテンとN−メチルマレイミドからなる交互共重合体と、アクリロニトリル・スチレン共重合体とを有する樹脂組成物が挙げられる。当該ポリマーフィルムは、例えば、上記樹脂組成物の押出成形物であり得る。
C.バックライトユニット
上記バックライトユニット140は、上記所定のコリメート光を出射し得る任意の適切な構成を有し得る。例えば、バックライトユニットは、光源と、光源から出射された光をコリメートする集光素子とを有する(いずれも図示せず)。この場合、集光素子としては、光源から出射された光をコリメートし得る任意の適切な集光素子が採用され得る。光源自体がコリメート光を出射し得る場合には、集光素子は省略され得る。バックライトユニット(平行光光源装置)の具体的構成としては、例えば、以下のようなものが挙げられる:(1)レンチキュラーレンズまたは砲弾型レンズの平坦面側のレンズの焦点以外の部分に遮光層または反射層を設けた集光素子を、光源(例えば、冷陰極蛍光ランプ)の液晶セル側に配置した構成(例えば、特開2008−262012号公報);(2)サイドライト型LED光源と、その導光板と、導光板側に凸面が形成され、該導光板の液晶セル側に配置された変角プリズムとを有する構成(本構成においては、必要に応じて異方性拡散素子がさらに用いられ得る;例えば、特許第3442247号);(3)光吸収性樹脂と透明性樹脂が交互にストライプ状に形成されたルーバー層をバックライトとバックライト側偏光板との間に配置した構成(例えば、特開2007−279424号公報);(4)光源として砲弾型LEDを用いた構成(例えば、特開平6−130255号公報);(5)フレネルレンズと必要に応じて拡散板とを用いた構成(例えば、特開平1−126627号公報)。これらの詳細な構成を記載した上記公報は、本明細書に参考として援用される。
上記のように、バックライトユニットから出射されたコリメート光の輝度半値角(バックライト半値角)は、3°〜35°であり、好ましくは4°〜20°であり、さらに好ましくは4°〜11°である。
本発明の液晶表示装置において、モアレやギラツキを防止するその他の手段としては、例えば、バックライトユニット(実質的には、集光素子、集光レンズまたはプリズム素子)と液晶セル中のカラーフィルターとの距離を制御することが挙げられる。より具体的には、本発明の液晶表示装置において、バックライトの視認側表面と液晶セルのバックライト側偏光板のバックライト側表面との距離は、好ましくは1000μm〜1mmに設定される。このような範囲に当該距離を設定することにより、バックライトユニットから出射された光(コリメート光)が画素にいたるまでに十分に平均化されるので、集光素子等との干渉が防止され、その結果、モアレやギラツキを防止することができる。
別の手段としては、集光素子、集光レンズまたはプリズム素子のピッチP1、ならびに、P1と画素ピッチP2との比率P1/P2を制御することが挙げられる。P1は、好ましくは25μm〜1000μmである。P1/P2は、好ましくは0.1〜2である。さらに別の手段としては、集光素子、集光レンズまたはプリズム素子の方向と同一色カラーフィルター画素の配列方向とが所定の角度を規定するよう配置することが挙げられる。当該角度は、好ましくは15°〜90°であり、さらに好ましくは45°〜90°である。ここで、例えば、プリズム素子の方向とは、当該プリズム素子における各プリズムが延びる方向をいう。同一色カラーフィルター画素の配列方向とは、例えばR、G、Bの各画素が直線状に配列されている場合(すなわち、カラーフィルターがストライプ状のパターンを有する場合)には、当該直線が延びる方向をいう。
D.光拡散素子
上記光拡散素子150は、液晶セルを通過した光(代表的には、上記のようなコリメート光)を透過および拡散させる。本発明においては、光拡散素子として、例えば、表面が平滑な光拡散素子、表面反射率が低い光拡散素子、後方散乱が小さい光拡散素子、拡散半値角が75°以下である光拡散素子、あるいはこれらの特性を組み合わせて有する光拡散素子を用いることにより、正面コントラストが高い液晶表示装置を実現することができる。このような光拡散素子を用いることにより、光拡散素子内部または光拡散素子と空気との界面における所望でない拡散光回帰および当該回帰に起因する迷光の発生ならびに当該迷光による「黒の浮き」を防止し、その結果、コントラストの低下を防止することができる。
上記表面が平滑な光拡散素子は、代表的には、内部拡散方式の(例えば、内部に光拡散性微粒子を含む)光拡散素子である。このような光拡散素子の表面粗さRaは、好ましくは0.10μm以下であり、さらに好ましくは0.05μm以下であり、特に好ましくは0.01μm以下である。このような平滑な表面を有する光拡散素子であれば、表面の凹凸を利用する光拡散素子のように空気との界面の全反射による拡散光回帰が生じず、コントラストを低下させることがないので好ましい。
上記表面反射率が低い光拡散素子は、代表的には、反射防止層が設けられた光拡散素子である。反射防止層を設けることにより、光拡散素子と空気との界面における反射による拡散光回帰を防止することができる。反射防止層としては、例えば、フッ素樹脂層、ナノ粒子(代表的には中空ナノ粒子、例えば中空ナノシリカ粒子)を含む樹脂層、または、ナノ構造(例えばモスアイ構造)を有する反射防止層が挙げられる。反射防止層の厚みは、好ましくは0.05μm〜1μmである。上記樹脂層の形成方法としては、例えば、ゾルゲル法、イソシアネートを用いた熱硬化法、架橋性モノマー(例えば多官能アクリレート)と光重合開始剤とを用いた電離放射線硬化法(代表的には光硬化法)が挙げられる。光反射防止層の屈折率は、好ましくは1.30〜1.50である。反射防止層が設けられた光拡散素子の表面反射率は、好ましくは0.1%〜3.5%である。
上記後方散乱が小さい光拡散素子は、代表的には、光拡散微粒子がマトリクスに分散した光拡散素子において、光拡散微粒子とマトリクスの界面近傍に屈折率の変調層(GRIN層)が存在する光拡散素子である。そのような光拡散素子の製造方法としては、GRIN微粒子をマトリクスに分散する方法、光拡散微粒子の周辺のマトリクスに屈折率変調層を形成する方法などが挙げられる。また、上記後方散乱が小さい別の光拡散素子としては、マトリクスもしくは光拡散微粒子に光吸収剤(例えば、顔料、染料)を分散した光拡散素子が挙げられる。
光拡散素子150の拡散特性は、光拡散半値角で示すならば、上記いずれの実施形態においても、好ましくは75°以下であり、より好ましくは10°〜75°であり、さらに好ましくは40°〜75°である。光拡散半値角が10°未満である場合には、画角内での均一な明るさを確保できなくなるおそれがある。光拡散半値角が75°を超えると、光拡散素子と空気との界面における全反射により光拡散素子表面から出射できない広角散乱光成分が発生し、これが他の画素やパネル内部へ反射・拡散することにより、画質の劣化を引き起こすおそれがある。光拡散半値角の定義は、図3に示すように最大輝度の定義が異なることを除けば、上記液晶表示装置の白輝度半値角および上記バックライトから出射されたコリメート光の輝度半値角と実質的に同様である。
光拡散素子150は、ヘイズが高ければ高いほど好ましく、具体的には、好ましくは90%〜99%であり、より好ましくは92%〜99%であり、さらに好ましくは95%〜99%であり、特に好ましくは97%〜99%である。ヘイズが90%以上であることにより、コリメートバックライトフロント拡散システムにおけるフロント光拡散素子として好適に用いることができる。
光拡散素子150における配光量(光拡散半値角よりも大きい角度の範囲に配される光量)は、光拡散素子に入射する光の全量に対して好ましくは40%〜60%の範囲である。配光量をこのような範囲とすることにより、光拡散素子と空気との界面における全反射により光拡散素子表面から出射できない広角散乱光成分の発生を抑制することができる。
光拡散素子150の厚みは、目的や所望の拡散特性に応じて適切に設定され得る。具体的には、上記光拡散素子の厚みは、好ましくは4μm〜50μm、より好ましくは4μm〜20μmである。光拡散素子がその内部に光拡散性微粒子を含む場合、光拡散素子の厚みは、光拡散性微粒子の直径に対して好ましくは2倍〜50倍である。光拡散素子の厚みと光拡散性微粒子の直径がこのような関係を有することにより、光拡散素子の厚み方向に複数の光拡散性微粒子を分散または配列させることができるので、光拡散素子内部で多重散乱を発生させることができる。その結果、バックライトユニットから出射されるコリメート光(集光され不均一な状態となっている)を光拡散素子中の多重散乱により均一化することができ、上記バックライト半値角を適切に設定することとあいまって、モアレ・ギラツキをさらに抑制することができる。光拡散素子の厚みが光拡散性微粒子の直径に対して2倍未満の場合には、多重散乱が不十分となり、その結果、バックライトユニットから出射されるコリメート光の均一化が不十分となる場合がある。50倍を超えると、過度の多重散乱による画素間の混色が発生し、文字・画像ボケが発生する場合がある。
光拡散素子150は、単独でフィルム状または板状部材として提供してもよく、任意の適切な基材や偏光板に貼り付けて複合部材として提供してもよい。また、光拡散素子の上に反射防止層が積層されてもよい。また、偏光板保護膜上に上記光拡散素子を塗工形成し、その保護膜を用いて偏光板を作製することにより、偏光板と一体化してもよい。
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。実施例における評価方法は下記の通りである。また、特に明記しない限り、実施例における「部」および「%」は重量基準である。
(1)白輝度半値角およびバックライト半値角
白表示した液晶表示装置またはバックライトを角度−輝度計(Autronic Melcher製Conoscope)上に、長辺方向を水平方向、短辺方向を垂直方向にセットし、垂直方向、水平方向に角度−輝度を計測し、最大輝度から半分の輝度になる左右の角度を足したものをそれぞれ垂直、水平方向の半値角とした。
(2)光拡散素子の光拡散半値角
光拡散素子の正面からレーザー光(緑色、波長532nm)を照射し、拡散した光の拡散角度に対する拡散輝度を、ゴニオフォトメーターで1°おきに測定し、レーザーの直進透過光を除く光拡散輝度の最大値から半分の輝度となる拡散角度を、拡散の両側で測定し、それを足したものを半値角とした。また、照射前の0°のレーザー強度に対するレーザーの直進透過光の比率をす抜け透過率とした。
(3)配光量
光拡散素子の光拡散半値角、白輝度半値角またはバックライト半値角の測定において、垂直、水平の半値角の平均を平均半値角とし、輝度を方位角Φ、極角θそれぞれ1°おきに出力後(=I(Φ,θ) )、次式で計算される比率を配光量(配光比率)とした。
(4)画角コントラスト
表示画面の中心から画面の垂線方向に画面高さの3倍(画面が32インチならば1.23m、46インチならなら1.77m)に離した位置に、コニカ・ミノルタ社製CA−1500をセットし、画面をそれぞれ黒、白表示し、面内白輝度分布、面内黒輝度分布を測定し、接続したソフトウェアに保存する。その後、白輝度のデータから黒輝度のデータを割ることにより、面内コントラスト分布を算出した。画面内を等間隔(縦10領域×横10領域)に分割したそれぞれの領域内のコントラストのうち、最もコントラストの低い値を最低コントラスト(通常は、画面4すみのいずれかの領域の値)、最もコントラストの高い値を最高コントラスト(通常は、画面中央部近傍のいずれかの領域の値)、コントラストの算術数平均値を平均コントラストとする。本実施例においては、角度−輝度計(Autronic Melcher製Conoscope)で視野角を測定したのちに、ハイビジョン画角に相当する角度範囲のコントラストを抽出して、最大値、最小値、平均値を求めた。さらに、(最大値−最小値)/平均値を画角内の画質の均一性の指標とした。すなわち、この値が小さいほど、画角内の画質の均一性に優れると評価した。
(5−1)文字ボケ
得られた液晶表示装置に3種類の画像(1ドットおきの縦ストライプ、1ドットおきの横ストライプ、10×10ピクセルでの漢字)を出力し、50cm離れた距離から目視観察した。3種類の画像すべてが明瞭に視認できた場合を○、1〜2種類がぼけて見えると感じたら△、いずれもが明らかにぼけていたら×とした。
(5−2)文字・画像にじみ
得られた液晶表示装置に自然画および文字を出力し、1m離れた距離から目視観察した。ボケ(にじみ)が認められない場合を○、ボケ(にじみ)が認められる場合を△、ボケ(にじみ)が著しい場合を×とした。
(6)モアレ・ギラツキ
得られた液晶表示装置を緑一色で表示し、斜めや横に縞模様が見えないか(モアレの有無)、また、画素ごとの輝度が異なっていないか(ギラツキの有無)を、目視にて観察した。モアレまたはギラツキのいずれもが認められない場合を○、モアレまたはギラツキがかすかに認められるが実用上問題ない場合を○△、モアレまたはギラツキが1つでも明確に認められた場合には×とした。
(7)表面粗さ
JIS B 0601−2004に準じて算術平均表面粗さRaを測定した。測定装置および測定条件は以下のとおりである:
(i)測定装置:株式会社小坂研究所製、型番ET4000
(ii)表面粗さ検出部の触針:先端曲率半径2μm、頂角90°、材質ダイヤモンド
(iii)測定条件
基準長さ(粗さ曲線のカットオフ値λc):2.5mm
評価長さ(基準長さ(カットオフ値λc)×5):12.5mm
触針の送り速さ:0.5mm/s
(8)表面反射率および後方散乱率
参考例で得られた光拡散素子と基材との積層体を、透明粘着剤を介して黒アクリル板(住友化学社製、商品名「SUMIPEX」(登録商標)、厚み2mm)の上に貼り合わせ、測定試料とした。この測定試料の積分反射率を分光光度計(日立計測器社製、商品名「U4100」)にて測定した。一方、上記光拡散素子用塗工液から微粒子を除去した塗工液を用いて、基材と透明塗工層との積層体を作製して対照試料とし、上記と同様にして積分反射率(すなわち、表面反射率)を測定した。上記測定試料の積分反射率から上記対照試料の積分反射率(表面反射率)を差し引くことにより、光拡散素子の後方散乱率を算出した。
(9)ヘイズ
JIS 7136で定める方法により、ヘイズメーター(村上色彩科学研究所社製、商品名「HN−150」)を用いて測定した。
(10)厚み
マイクロゲージ式厚み計(ミツトヨ社製)にて基材と光拡散素子との合計厚みを測定し、当該合計厚みから基材の厚みを差し引き、光拡散素子の厚みを算出した。
<参考例1:光拡散素子の作製>
ハードコート用樹脂(JSR社製、商品名「オプスターKZ6661」(MEK/MIBK含有))100部に、ペンタエリスリトールトリアクリレート(大阪有機化学工業社製、商品名「ビスコート#300」、屈折率1.52)を11部、光重合開始剤(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製、商品名「イルガキュア907」)を0.5部、レベリング剤(DIC社製、商品名「GRANDIC PC 4100」)を0.5部、および、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)微粒子(積水化成品社製、商品名「XX131AA」、平均粒径2.5μm、屈折率1.49)を15部添加し、固形分が55%となるように希釈溶剤としてMIBKを加えた。この混合物を5分間超音波処理し、上記の各成分が均一に分散した塗工液を調製した。当該塗工液を、バーコーターを用いてTACフィルム(コニカ・ミノルタ社製、商品名「KC4UY」、厚み40μm)上に塗工し、100℃にて1分間乾燥後、積算光量300mJの紫外線を照射し、厚み10.5μmの光拡散素子を得た。この光拡散素子は、マトリクス中に光拡散性微粒子(PMMA微粒子)が分散したものであった。得られた光拡散素子の特性を下記表1に示す。
<反射防止層の作製>
シロキサンオリゴマー(コルコート株式会社製、商品名「コルコートN103」、固形分2%、実測したエチレングリコール換算による数平均分子量:950)を500部、フルオロアルキル構造およびポリシロキサン構造を有する硬化性フッ素樹脂(JSR社製、商品名「オプスターJTA105」、固形分5%、実測したポリスチレン換算による数平均分子量:8000)を100部、硬化剤(JSR社製、商品名「JTA105A」)を1部、およびメチルエチルケトン(MEK)を160.5部混合し、反射防止層形成材料を調製した。上記で得られた光拡散素子の表面に、この反射防止層形成材料を、光拡散素子と同じ幅となるようにバーコーターで塗布し、次いで120℃で3分間加熱することにより硬化および乾燥させて反射防止層(低屈折率層、屈折率1.42、厚み0.11μm)を形成した。このようにして、反射防止層付光拡散素子Aを得た。
<参考例2:光拡散素子の作製>
厚みが10μmとなるように参考例1の塗工液を塗工したこと以外は参考例1と同様にして、反射防止層付光拡散素子Bを得た。得られた光拡散素子の特性を下記表1に示す。
<参考例3:光拡散素子の作製>
厚みが17.5μmとなるように参考例1の塗工液を塗工したこと以外は参考例1と同様にして、反射防止層付光拡散素子Cを得た。得られた光拡散素子の特性を下記表1に示す。
<参考例4:光拡散素子の作製>
フルオレン系アクリレート(大阪ガスケミカル社製、商品名「オグソールEA−0200」、50%MEK溶液)25部に、光重合開始剤(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製、商品名「イルガキュア907」)を0.068部、レベリング剤(DIC社製、商品名「GRANDIC PC 4100」)を0.625部、および、PMMA微粒子(根上工業社製、商品名「アートパールJ4P」、平均粒径2.1μm、屈折率1.49)を2.5部添加し、5分間超音波処理し、上記の各成分が均一に分散した塗工液を調製した。当該塗工液を、バーコーターを用いてTACフィルム(コニカ・ミノルタ社製、商品名「KC4UY」、厚み40μm)上に塗工し、100℃のオーブンにて1分間乾燥後、積算光量300mJの紫外線を照射し、厚み25μmの光拡散素子Dを得た。この光拡散素子は、マトリクス中に光拡散性微粒子(PMMA微粒子)が分散したものであった。得られた光拡散素子の特性を下記表1に示す。
<参考例5:光拡散素子の作製>
表面の凹凸を利用した光拡散シートE(Physical Optics Corporation社製、Holographic Diffusers LSD5PE 50deg)を用いた。この光拡散シートの特性を下記表1に示す。
<参考例6:光拡散素子の作製>
ハードコート用樹脂(三菱瓦斯化学社製、商品名「ルミプラスLPB−1101」)100部に、光重合開始剤(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製、商品名「イルガキュア907」)を1.0部、レベリング剤(DIC社製、商品名「GRANDIC PC 4100」)を0.5部、および、PMMA微粒子(積水化成品社製、商品名「XX123AA」、平均粒径1.5μm、屈折率1.49)を25部添加し、固形分が55%となるように希釈溶剤としてMIBKを加えた。この混合物を5分間超音波処理し、上記の各成分が均一に分散した塗工液を調製した。当該塗工液を、バーコーターを用いてTACフィルム(コニカ・ミノルタ社製、商品名「KC4UY」、厚み40μm)上に塗工し、100℃にて1分間乾燥後、積算光量300mJの紫外線を照射し、厚み3.5μmの光拡散素子Fを得た。得られた光拡散素子の特性を下記表1に示す。
<参考例7:光拡散素子付偏光板の作製>
厚み60μmのポリビニルアルコール系樹脂を主成分とする高分子フィルム(クラレ(株)製 商品名「VF−PE#6000」)を、下記(1)〜(5)の条件の5浴に、フィルム長手方向に張力を付与しながら浸漬し、最終的な延伸倍率がフィルム元長に対して、6.2倍となるように延伸した。この延伸フィルムを40度の空気循環式乾燥オーブン内で1分間乾燥させて、偏光子を作製した。この偏光子の片面に、厚み40μmのセルロース系樹脂を含有する高分子フィルム(コニカ・ミノルタ社製KC4UY)を、ポリビニルアルコール系樹脂を主成分とする水溶性接着剤(日本合成化学工業社製、商品名「ゴーセファイマーZ200」)を介して貼着した。この偏光子の反対側の面には、参考例1で得られた光拡散素子Aを、ポリビニルアルコール系樹脂を主成分とする水溶性接着剤(日本合成化学工業社製、商品名「ゴーセファイマーZ200」)を介して貼着した。その後、上記セルロース系樹脂を含有する高分子フィルムの表面(偏光板の光拡散素子とは反対側の表面)にアクリル系粘着剤20μmを塗布した。このようにして、光拡散素子付偏光板Aを得た。
<条件>
(1)膨潤浴:30度の純水。
(2)染色浴:水100重量部に対し、0.035重量部のヨウ素と、水100重量部に対し、0.2重量部のヨウ化カリウムとを含む、30度の水溶液。
(3)第1の架橋浴:3重量%のヨウ化カリウムと、3重量%のホウ酸とを含む、40度の水溶液。
(4)第2の架橋浴:5重量%のヨウ化カリウムと、4重量%のホウ酸とを含む、60度の水溶液。
(5)水洗浴:3重量%のヨウ化カリウムを含む、25度の水溶液。
<参考例8:光拡散素子付偏光板の作製>
参考例2で得られた光拡散素子Bを用いたこと以外は参考例7と同様にして、光拡散素子付偏光板Bを得た。
<参考例9:光拡散素子付偏光板の作製>
参考例3で得られた光拡散素子Cを用いたこと以外は参考例7と同様にして、光拡散素子付偏光板Cを得た。
<参考例10:光拡散素子付偏光板の作製>
参考例4で得られた光拡散素子Dを用いたこと以外は参考例7と同様にして、光拡散素子付偏光板Dを得た。
<参考例11:光拡散素子付偏光板の作製>
参考例5の光拡散シートEを用いたこと以外は参考例7と同様にして、光拡散素子付偏光板Eを得た。
<参考例12:光拡散素子付偏光板の作製>
参考例6の光拡散素子Fを用いたこと以外は参考例7と同様にして、光拡散素子付偏光板Fを得た。
<参考例13:偏光板(視認側偏光板)の作製>
光拡散素子の代わりに厚み40μmのセルロース系樹脂を含有する高分子フィルム(コニカ・ミノルタ社製KC4UY)を用いたこと以外は参考例7と同様にして、視認側偏光板Gを得た。
<参考例14:偏光板(バックライト側偏光板)の作製>
参考例7と同様にして偏光子を作製した。この偏光子の片面に、厚み40μmのセルロース系樹脂を含有する高分子フィルム(コニカ・ミノルタ社製KC4UY)を、ポリビニルアルコール系樹脂を主成分とする水溶性接着剤(日本合成化学工業社製、商品名「ゴーセファイマーZ200」)を介して貼着した。この偏光子の反対側の面には、富士フィルム社製V−TAC(Ro=55nm、Rth=197nm)を、ポリビニルアルコール系樹脂を主成分とする水溶性接着剤(日本合成化学工業社製、商品名「ゴーセファイマーZ200」)を介して貼着した。このようにして、バックライト側偏光板Iを得た。
<参考例15:偏光板(バックライト側偏光板)の作製>
富士フィルム社製V−TAC(Ro=55nm、Rth=197nm)の代わりにセルロース系樹脂を含有する位相差フィルム(KC4CR−1、厚み41μm、Ro=55nm、Rth=130nm)を用いたこと以外は参考例14と同様にして、バックライト側偏光板Jを得た。
<参考例16:バックライトユニットの作製>
市販のラップトップパソコン(東芝社製、商品名「ダイナブックRX−1」)のバックライトユニットから下プリズムシートを取り出し、非プリズム面の表面を酢酸エチルで拭き取ることにより当該表面のマット加工を除去し平滑表面とした。なお、下プリズムのプリズムピッチは150μmであった。一方、平行光光源装置として、中央精機社製の平行光光源装置(半値角2°)を用いた。この光源からの光が65°の角度で上記の下プリズムシートに入射するように構成して、バックライトユニットMを得た。このバックライトユニットのバックライト半値角は、水平方向2°、垂直方向3°、平均2.5°であった。
<参考例17:バックライトユニットの作製>
市販のラップトップパソコン(東芝社製、商品名「ダイナブックRX−1」)のバックライトユニットから導光板を取り出した。この導光板の片側(平滑面側)に、厚み5mmで端面が垂直かつ平滑である透明アクリル板を、アクリル系粘着剤を介して貼り付けた。このアクリル板の平滑端面に沿って、砲弾型LED(日亜化学社製、NSPW500CS-b1、Φ5mm、半値角15°)を配列した。一方、上記ラップトップパソコンのバックライトユニットから下プリズムシートを取り出し、非プリズム面の表面を酢酸エチルで拭き取ることにより当該表面のマット加工を除去し平滑表面とした。この下プリズムシートを、導光板の上側(アクリル板の導光板とは反対側)に配置し、バックライトユニットNを得た。このバックライトユニットのバックライト半値角は、水平方向10°、垂直方向6°、平均8°であった。
<参考例18:バックライトユニットの作製>
集光性を高めるべく、砲弾型LEDをアクリル板の平滑端面から50mm離して配列したこと以外は参考例19と同様にして、バックライトユニットOを得た。このバックライトユニットのバックライト半値角は、水平方向7°、垂直方向3°、平均5°であった。
<参考例19:バックライトユニットの作製>
集光性は多少落としても光取り出し効率を高めるべく、アクリル板の厚みを10mmとしたこと以外は参考例17と同様にして、バックライトユニットPを得た。このバックライトユニットのバックライト半値角は、水平方向10°、垂直方向11°、平均10.5°であった。
<参考例20:バックライトユニットの作製>
市販の液晶表示装置(ソニー社製、Bravia KDL32F1)から取り出したバックライトユニットQをそのまま用いた。このバックライトユニットは、コリメート光を出射しない通常の光源を備えている。このバックライトユニットのバックライト半値角は、水平方向109°、垂直方向68°、平均88.5°であった。
<参考例21:バックライトユニットの作製>
市販の液晶表示装置(シャープ社製、AQUOS RX46)から取り出したバックライトユニットRをそのまま用いた。このバックライトユニットは、コリメート光を出射しない通常の光源を備えている。このバックライトユニットのバックライト半値角は、水平方向96°、垂直方向69°、平均82.5°であった。
<参考例22:液晶セルの作製>
市販の液晶表示装置(ソニー社製、Bravia KDL32F1、VAモード、画素ピッチ:500μm)から液晶セルを取り出し、上下のガラス基板表面を洗浄し、液晶セルXとした。
<実施例1〜4および比較例1〜2>
下記表2に示す組み合わせで部材を用いて、液晶表示装置を作製した。なお、バックライトの視認側表面と液晶パネルのバックライト側偏光板のバックライト側表面との距離は1000μmとし、同一色カラーフィルターの配列方向とプリズムの方向とは90°となるようにした。それぞれの液晶表示装置を上記(1)〜(6)の評価に供した。評価結果を併せて表2に示す。
<比較例3>
ハードコート樹脂(JSR社製、商品名オプスターKZ6661)18.2部に、ペンタエリスリトールトリアクリレート(大阪有機化学工業社製、商品名ビスコート#300)の50wt%MEK溶液を6.8部、光重合開始剤(チバスペシャリティ・ケミカル社製、商品名イルガキュア907)0.068部、シリコーン樹脂製光拡散性粒子(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製、商品名トスパール120、平均粒径2.0μm、屈折率1.43)2.5部を加え、この混合物を超音波処理し、上記各成分が均一に分散した塗工液を調製した。この塗工液を、バーコーターを用いて高分子フィルム(コニカミノルタ社製、商品名KC4UY)上に塗工し、80℃にて1分間乾燥後、積算光量300mJ/cmの紫外線(メタルハライドランプ)を照射し、厚み14μmの光拡散素子を得た。この光拡散素子に、参考例1と同様にして反射防止層を設け、反射防止層付光拡散素子を得た。この反射防止層付光拡散素子を用いたこと、および、厚み40μmのセルロース系樹脂を含有する高分子フィルム(KC4UY)の代わりに、厚み41μmのセルロース系樹脂を含有する位相差フィルム(KC4CR−1、正面位相差55nm、厚み位相差130nm)を用いたこと以外は参考例7と同様にして、光拡散素子/偏光子(吸収軸0°方向)/位相差フィルム(KC4CR−1、遅相軸90°方向)の構成を有する光拡散素子付偏光板を得た。この光拡散素子の光拡散半値角は60°であった。
この光拡散素子付偏光板を用いたこと、さらに、バックライト側偏光板として参考例15の偏光板J(吸収軸90°方向)を用いたこと、および、ソニー社製、KDL−40W5(40インチ、53ppi、VAモード)から取り出した液晶セルを用いたこと以外は比較例2と同様にして、液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置を上記(1)〜(6)の評価に供した。評価結果を表3に示す。
<実施例5>
平行光光源装置の光出射部と下プリズムとの間に、市販のラップトップパソコン(東芝社製、商品名「ダイナブックRX−1」)のバックライトユニットから取り出した光拡散シート(ヘイズ29.0%、光拡散半値角5°)を1枚挿入したこと以外は参考例16と同様にしてバックライトユニットを作製した。このバックライトユニットのバックライト半値角は、水平方向6°、垂直方向6°、平均6°であった。このバックライトユニットを用いたこと以外は比較例3と同様にして、液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置を上記(1)〜(6)の評価に供した。評価結果を表3に示す。
<実施例6>
平行光光源装置の光出射部と下プリズムとの間に実施例5で用いた光拡散シートを3枚積層して挿入したこと以外は実施例5と同様にしてバックライトユニットを作製した。このバックライトユニットのバックライト半値角は、水平方向10°、垂直方向11°、平均10.5°であった。このバックライトユニットを用いたこと以外は比較例3と同様にして、液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置を上記(1)〜(6)の評価に供した。評価結果を表3に示す。
<実施例7>
塗工厚みを変更して光拡散素子の厚みを12μmとしたこと以外は比較例3と同様にして、光拡散素子付偏光板を得た。この光拡散素子の光拡散半値角は57°であった。さらに、平行光光源装置の光出射部と下プリズムとの間に実施例5で用いた光拡散シートを4枚積層して挿入したこと以外は実施例5と同様にしてバックライトユニットを作製した。このバックライトユニットのバックライト半値角は、水平方向13°、垂直方向13°、平均13°であった。この光拡散素子付偏光板およびバックライトユニットを用いたこと以外は比較例3と同様にして、液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置を上記(1)〜(6)の評価に供した。評価結果を表3に示す。
<実施例8>
平行光光源装置の光出射部と下プリズムとの間に実施例5で用いた光拡散シートを5枚積層して挿入したこと以外は実施例5と同様にしてバックライトユニットを作製した。このバックライトユニットのバックライト半値角は、水平方向16°、垂直方向16°、平均16°であった。このバックライトユニットを用いたこと以外は実施例7と同様にして、液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置を上記(1)〜(6)の評価に供した。評価結果を表3に示す。
<実施例9>
平行光光源装置の光出射部と下プリズムとの間に実施例5で用いた光拡散シートを6枚積層して挿入したこと以外は実施例5と同様にしてバックライトユニットを作製した。このバックライトユニットのバックライト半値角は、水平方向18°、垂直方向19°、平均18.5°であった。このバックライトユニットを用いたこと以外は実施例7と同様にして、液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置を上記(1)〜(6)の評価に供した。評価結果を表3に示す。
<実施例10>
平行光光源装置の光出射部と下プリズムとの間に実施例5で用いた光拡散シートを7枚積層して挿入したこと以外は実施例5と同様にしてバックライトユニットを作製した。このバックライトユニットのバックライト半値角は、水平方向22°、垂直方向21°、平均21.5°であった。このバックライトユニットを用いたこと以外は実施例7と同様にして、液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置を上記(1)〜(6)の評価に供した。評価結果を表3に示す。
<実施例11>
実施例5で用いた光拡散シート1枚と下記光拡散粘着剤層を2層積層した透明フィルム(富士フイルム社製、TD80UL)とを積層して下プリズムの上に配置したこと以外は実施例5と同様にしてバックライトユニットを作製した。このバックライトユニットのバックライト半値角は、水平方向24°、垂直方向23°、平均23.5°であった。このバックライトユニットを用いたこと以外は実施例7と同様にして、液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置を上記(1)〜(6)の評価に供した。評価結果を表3に示す。
光拡散粘着剤層:アクリル系粘着剤と溶剤とを含む粘着剤溶液(固形分濃度11%)100部に、シリコーン樹脂製微粒子(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製、商品名トスパール140、体積平均粒子径4.2μm)3.8部を加え、混合液を1時間攪拌した。次いで、この混合液を、離型処理したポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムの表面に塗布し、120℃で乾燥させた後、PETフィルムを剥離して、厚み23μmの光拡散粘着剤層を形成した。得られた光拡散粘着剤層のヘイズは80%であった。
<実施例12>
実施例5で用いた光拡散シート2枚と実施例11の光拡散粘着剤層を2層積層した透明フィルム(富士フイルム社製、TD80UL)とを積層して下プリズムの上に配置したこと以外は実施例5と同様にしてバックライトユニットを作製した。このバックライトユニットのバックライト半値角は、水平方向26°、垂直方向27°、平均26.5°であった。このバックライトユニットを用いたこと以外は実施例7と同様にして、液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置を上記(1)〜(6)の評価に供した。評価結果を表3に示す。
<実施例13>
実施例5で用いた光拡散シート3枚と実施例11の光拡散粘着剤層を2層積層した透明フィルム(富士フイルム社製、TD80UL)とを積層して下プリズムの上に配置したこと以外は実施例5と同様にしてバックライトユニットを作製した。このバックライトユニットのバックライト半値角は、水平方向28°、垂直方向28°、平均28°であった。このバックライトユニットを用いたこと以外は実施例7と同様にして、液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置を上記(1)〜(6)の評価に供した。評価結果を表3に示す。
<実施例14>
実施例11の光拡散粘着剤層を3層積層した透明フィルム(富士フイルム社製、TD80UL)を下プリズムの上に配置したこと以外は実施例5と同様にしてバックライトユニットを作製した。このバックライトユニットのバックライト半値角は、水平方向30°、垂直方向29°、平均29.5°であった。このバックライトユニットを用いたこと以外は実施例7と同様にして、液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置を上記(1)〜(6)の評価に供した。評価結果を表3に示す。
<比較例4>
塗工厚みを変更して光拡散素子の厚みを11μmとしたこと以外は比較例3と同様にして、光拡散素子付偏光板を得た。この光拡散素子の光拡散半値角は53°であった。さらに、実施例11の光拡散粘着剤層を4層積層した透明フィルム(富士フイルム社製、TD80UL)を下プリズムの上に配置したこと以外は実施例5と同様にしてバックライトユニットを作製した。このバックライトユニットのバックライト半値角は、水平方向37°、垂直方向37°、平均37°であった。この光拡散素子付偏光板およびバックライトユニットを用いたこと以外は比較例3と同様にして、液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置を上記(1)〜(6)の評価に供した。評価結果を表3に示す。
<比較例5>
塗工厚みを変更して光拡散素子の厚みを9μmとしたこと以外は比較例3と同様にして、光拡散素子付偏光板を得た。この光拡散素子の光拡散半値角は45°であった。さらに、実施例11の光拡散粘着剤層を5層積層した透明フィルム(富士フイルム社製、TD80UL)を下プリズムの上に配置したこと以外は実施例5と同様にしてバックライトユニットを作製した。このバックライトユニットのバックライト半値角は、水平方向44°、垂直方向45°、平均44.5°であった。この光拡散素子付偏光板およびバックライトユニットを用いたこと以外は比較例3と同様にして、液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置を上記(1)〜(6)の評価に供した。評価結果を表3に示す。
<比較例6>
アクリル系粘着剤と溶剤とを含む粘着剤溶液(固形分濃度11%)100部に、シリコーン樹脂製微粒子(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製、商品名トスパール140、体積平均粒子径4.2μm)3.8部を加え、混合液を1時間攪拌した。次いで、この混合液を、離型処理したPETフィルムの表面に塗布し、120℃で乾燥させた後、PETフィルムを剥離して、厚み23μmの光拡散粘着剤層を形成した。得られた光拡散粘着剤層のヘイズは80%であった。一方、富士フィルム社製V−TACの代わりに厚み41μmのセルロース系樹脂を含有する位相差フィルム(KC4CR−1、正面位相差55nm、厚み位相差130nm)を用いたこと以外は参考例15と同様にして、高分子フィルム(KC4UY)/偏光子(吸収軸0°方向)/位相差フィルム(KC4CR−1、遅相軸90°方向)の構成を有する偏光板を得た。この偏光板の高分子フィルムの外側に上記光拡散粘着剤層を4層積層し、その上に透明フィルム(富士フイルム社製、TD80UL)を貼り合わせ、透明フィルム(TD80UL)/光拡散粘着剤層4層/高分子フィルム(KC4UY)/偏光子(吸収軸0°方向)/位相差フィルム(KC4CR−1、遅相軸90°方向)の構成を有する光拡散粘着剤層付偏光板を得た。この光拡散素子の光拡散半値角は37°であった。
さらに、実施例11の光拡散粘着剤層を6層積層した透明フィルム(富士フイルム社製、TD80UL)を下プリズムの上に配置したこと以外は実施例5と同様にしてバックライトユニットを作製した。このバックライトユニットのバックライト半値角は、水平方向52°、垂直方向53°、平均52.5°であった。この光拡散粘着剤層付偏光板およびバックライトユニットを用いたこと以外は比較例3と同様にして、液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置を上記(1)〜(6)の評価に供した。評価結果を表3に示す。
<比較例7>
光拡散粘着剤層を3層積層したこと以外は比較例6と同様にして、透明フィルム(TD80UL)/光拡散粘着剤層3層/高分子フィルム(KC4UY)/偏光子(吸収軸0°方向)/位相差フィルム(KC4CR−1、遅相軸90°方向)の構成を有する光拡散粘着剤層付偏光板を得た。この光拡散素子の光拡散半値角は30°であった。
さらに、実施例11の光拡散粘着剤層を7層積層した透明フィルム(富士フイルム社製、TD80UL)を下プリズムの上に配置したこと以外は実施例5と同様にしてバックライトユニットを作製した。このバックライトユニットのバックライト半値角は、水平方向59°、垂直方向59°、平均59°であった。この光拡散粘着剤層付偏光板およびバックライトユニットを用いたこと以外は比較例3と同様にして、液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置を上記(1)〜(6)の評価に供した。評価結果を表3に示す。
<比較例8>
光拡散粘着剤層を2層積層したこと以外は比較例6と同様にして、透明フィルム(TD80UL)/光拡散粘着剤層2層/高分子フィルム(KC4UY)/偏光子(吸収軸0°方向)/位相差フィルム(KC4CR−1、遅相軸90°方向)の構成を有する光拡散粘着剤層付偏光板を得た。この光拡散素子の光拡散半値角は20°であった。
さらに、実施例11の光拡散粘着剤層を8層積層した透明フィルム(富士フイルム社製、TD80UL)を下プリズムの上に配置したこと以外は実施例5と同様にしてバックライトユニットを作製した。このバックライトユニットのバックライト半値角は、水平方向65°、垂直方向65°、平均65°であった。この光拡散粘着剤層付偏光板およびバックライトユニットを用いたこと以外は比較例3と同様にして、液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置を上記(1)〜(6)の評価に供した。評価結果を表3に示す。
<比較例9>
光拡散粘着剤層を1層積層したこと以外は比較例6と同様にして、透明フィルム(TD80UL)/光拡散粘着剤層/高分子フィルム(KC4UY)/偏光子(吸収軸0°方向)/位相差フィルム(KC4CR−1、遅相軸90°方向)の構成を有する光拡散粘着剤層付偏光板を得た。この光拡散素子の光拡散半値角は12°であった。
さらに、実施例11の光拡散粘着剤層を9層積層した透明フィルム(富士フイルム社製、TD80UL)を下プリズムの上に配置したこと以外は実施例5と同様にしてバックライトユニットを作製した。このバックライトユニットのバックライト半値角は、水平方向71°、垂直方向73°、平均72°であった。この光拡散粘着剤層付偏光板およびバックライトユニットを用いたこと以外は比較例3と同様にして、液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置を上記(1)〜(6)の評価に供した。評価結果を表3に示す。
<比較例10>
光拡散粘着剤層を積層しなかったこと以外は比較例6と同様にして、高分子フィルム(KC4UY)/偏光子(吸収軸0°方向)/位相差フィルム(KC4CR−1、遅相軸90°方向)の構成を有する視認側偏光板を得た。
さらに、実施例11の光拡散粘着剤層を10層積層した透明フィルム(富士フイルム社製、TD80UL)を下プリズムの上に配置したこと以外は実施例5と同様にしてバックライトユニットを作製した。このバックライトユニットのバックライト半値角は、水平方向75°、垂直方向77°、平均76°であった。この視認側偏光板およびバックライトユニットを用いたこと以外は比較例3と同様にして、液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置を上記(1)〜(6)の評価に供した。評価結果を表3に示す。
<比較例11>
ハードコート樹脂(JSR社製、商品名オプスターKZ6661)18.2部に、ペンタエリスリトールトリアクリレート(大阪有機化学工業社製、商品名ビスコート#300)の50wt%MEK溶液を6.8部、光重合開始剤(チバスペシャリティ・ケミカル社製、商品名イルガキュア907)0.068部、シリコーン樹脂製光拡散性粒子(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製、商品名トスパール120、平均粒径2.0μm、屈折率1.43)2.5部を加え、混合物を超音波処理し、上記各成分が均一に分散した塗工液を調整した。この塗工液を、バーコーターを用いて高分子フィルム(コニカミノルタ社製、商品名KC4UY)上に塗工し、80℃にて1分間乾燥後、積算光量300mJ/cmの紫外線(メタルハライドランプ)を照射し、厚み14μmの光拡散素子を得た。この光拡散素子に、参考例1と同様にして反射防止層を設け、反射防止層付光拡散素子を得た。この反射防止層付光拡散素子を用いたこと以外は参考例7と同様にして、光拡散素子/偏光子(吸収軸0°方向)/高分子フィルム(KC4UY)の構成を有する光拡散素子付偏光板を得た。この光拡散素子の光拡散半値角は60°であった。
この光拡散素子付偏光板を用いたこと、さらに、バックライト側偏光板として、この光拡散素子付偏光板の光拡散素子の代わりに高分子フィルム(KC4UY)を用いて、高分子フィルム(KC4UY)/偏光子(吸収軸90°方向)/高分子フィルム(KC4UY)の構成を有する偏光板を用いたこと、および、東芝レグザ42型Z−1(IPSモード)から取り出した液晶セルを用いたこと以外は比較例3と同様にして、液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置を上記(1)〜(6)の評価に供した。評価結果を表4に示す。
<実施例15>
実施例5のバックライトユニットを用いたこと以外は比較例11と同様にして、液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置を上記(1)〜(6)の評価に供した。評価結果を表4に示す。
<実施例16>
実施例6のバックライトユニットを用いたこと以外は比較例11と同様にして、液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置を上記(1)〜(6)の評価に供した。評価結果を表4に示す。
<実施例17>
塗工厚みを変更して光拡散素子の厚みを12μmとしたこと以外は比較例11と同様にして、光拡散素子付偏光板を得た。この光拡散素子の光拡散半値角は57°であった。この光拡散素子付偏光板を用いたこと、および、実施例7のバックライトユニットを用いたこと以外は比較例11と同様にして、液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置を上記(1)〜(6)の評価に供した。評価結果を表4に示す。
<実施例18>
実施例8のバックライトユニットを用いたこと以外は実施例17と同様にして、液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置を上記(1)〜(6)の評価に供した。評価結果を表4に示す。
<実施例19>
実施例9のバックライトユニットを用いたこと以外は実施例17と同様にして、液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置を上記(1)〜(6)の評価に供した。評価結果を表4に示す。
<実施例20>
実施例10のバックライトユニットを用いたこと以外は実施例17と同様にして、液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置を上記(1)〜(6)の評価に供した。評価結果を表4に示す。
<実施例21>
実施例11のバックライトユニットを用いたこと以外は実施例17と同様にして、液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置を上記(1)〜(6)の評価に供した。評価結果を表4に示す。
<実施例22>
実施例12のバックライトユニットを用いたこと以外は実施例17と同様にして、液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置を上記(1)〜(6)の評価に供した。評価結果を表4に示す。
<実施例23>
実施例13のバックライトユニットを用いたこと以外は実施例17と同様にして、液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置を上記(1)〜(6)の評価に供した。評価結果を表4に示す。
<比較例12>
塗工厚みを変更して光拡散素子の厚みを11μmとしたこと以外は比較例11と同様にして、光拡散素子付偏光板を得た。この光拡散素子の光拡散半値角は53°であった。この光拡散素子付偏光板を用いたこと、および、比較例4のバックライトユニットを用いたこと以外は比較例11と同様にして、液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置を上記(1)〜(6)の評価に供した。評価結果を表4に示す。
<比較例13>
塗工厚みを変更して光拡散素子の厚みを9μmとしたこと以外は比較例11と同様にして、光拡散素子付偏光板を得た。この光拡散素子の光拡散半値角は45°であった。この光拡散素子付偏光板を用いたこと、および、比較例5のバックライトユニットを用いたこと以外は比較例11と同様にして、液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置を上記(1)〜(6)の評価に供した。評価結果を表4に示す。
<比較例14>
アクリル系粘着剤と溶剤とを含む粘着剤溶液(固形分濃度11%)100部に、シリコーン樹脂製微粒子(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製、商品名トスパール140、体積平均粒子径4.2μm)3.8部を加え、混合液を1時間攪拌した。次いで、この混合液を、離型処理したPETフィルムの表面に塗布し、120℃で乾燥させた後、PETフィルムを剥離して、厚み23μmの光拡散粘着剤層を形成した。得られた光拡散粘着剤層のヘイズは80%であった。参考例15の偏光板の一方の側に上記光拡散粘着剤層を4層積層し、その上に透明フィルム(富士フイルム社製、TD80UL)を貼り合わせ、透明フィルム(TD80UL)/光拡散粘着剤層4層/高分子フィルム(KC4UY)/偏光子(吸収軸0°方向)/高分子フィルム(KC4UY)の構成を有する光拡散粘着剤層付偏光板を得た。この光拡散素子の光拡散半値角は37°であった。この光拡散素子付偏光板を用いたこと、および、比較例6のバックライトユニットを用いたこと以外は比較例11と同様にして、液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置を上記(1)〜(6)の評価に供した。評価結果を表4に示す。
<比較例15>
光拡散粘着剤層を3層積層したこと以外は比較例14と同様にして、透明フィルム(TD80UL)/光拡散粘着剤層3層/高分子フィルム(KC4UY)/偏光子(吸収軸0°方向)/高分子フィルム(KC4UY)の構成を有する光拡散粘着剤層付偏光板を得た。この光拡散素子の光拡散半値角は30°であった。この光拡散素子付偏光板を用いたこと、および、比較例7のバックライトユニットを用いたこと以外は比較例11と同様にして、液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置を上記(1)〜(6)の評価に供した。評価結果を表4に示す。
<比較例16>
光拡散粘着剤層を2層積層したこと以外は比較例14と同様にして、透明フィルム(TD80UL)/光拡散粘着剤層2層/高分子フィルム(KC4UY)/偏光子(吸収軸0°方向)/高分子フィルム(KC4UY)の構成を有する光拡散粘着剤層付偏光板を得た。この光拡散素子の光拡散半値角は20°であった。この光拡散素子付偏光板を用いたこと、および、比較例8のバックライトユニットを用いたこと以外は比較例11と同様にして、液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置を上記(1)〜(6)の評価に供した。評価結果を表4に示す。
<比較例17>
光拡散粘着剤層を1層積層したこと以外は比較例14と同様にして、透明フィルム(TD80UL)/光拡散粘着剤層/高分子フィルム(KC4UY)/偏光子(吸収軸0°方向)/高分子フィルム(KC4UY)の構成を有する光拡散粘着剤層付偏光板を得た。この光拡散素子の光拡散半値角は12°であった。この光拡散素子付偏光板を用いたこと、および、比較例9のバックライトユニットを用いたこと以外は比較例11と同様にして、液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置を上記(1)〜(6)の評価に供した。評価結果を表4に示す。
<比較例18>
光拡散粘着剤層を積層しなかったこと以外は比較例14と同様にして、高分子フィルム(KC4UY)/偏光子(吸収軸0°方向)/高分子フィルム(KC4UY)の構成を有する視認側偏光板を得た。この視認側偏光板を用いたこと、および、比較例10のバックライトユニットを用いたこと以外は比較例11と同様にして、液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置を上記(1)〜(6)の評価に供した。評価結果を表4に示す。
<評価>
表2〜4から明らかなように、本発明の実施例の液晶表示装置は、VAモードおよびIPSモードのいずれにおいても、画角内の全領域にわたって高いコントラストおよび優れた画質の均一性を有し、文字ボケやにじみがなく、かつ、モアレやギラツキのような微小な不均一表示が抑制されている。例えば、比較例2、3および11のように、バックライト半値角が小さすぎると、モアレやギラツキが認められる。また例えば、比較例4〜8および12〜16のように、Fw(BL)/Fw(FD)が0.5を超えると、文字ボケやにじみが認められ、さらに、画角内の画質の均一性が顕著に低下する。さらに、実施例5〜14および比較例3〜9について、Fw(BL)/Fw(FD)と画角コントラストおよび画角内の画質の均一性との関係をそれぞれ説明するグラフを、図4に示す。実施例15〜23および比較例11〜17について、Fw(BL)/Fw(FD)と画角コントラストおよび画角内の画質の均一性との関係をそれぞれ説明するグラフを、図5に示す。図4に示すように、VAモードにおいては、画角コントラストおよび画質の均一性の両方が、Fw(BL)/Fw(FD)が0.5を境に臨界的に変化することがわかる。図5に示すように、IPSモードにおいては、画角コントラストが、Fw(BL)/Fw(FD)が0.5を境に臨界的に変化することがわかる。
本発明の液晶表示装置は、例えば、パソコンモニター、ノートパソコン、コピー機などのOA機器、携帯電話、時計、デジタルカメラ、携帯情報端末(PDA)、携帯ゲーム機などの携帯機器、ビデオカメラ、テレビ、電子レンジなどの家庭用電気機器、バックモニター、カーナビゲーションシステム用モニター、カーオーディオなどの車載用機器、商業店舗用インフォメーション用モニターなどの展示機器、監視用モニターなどの警備機器、介護用モニター、医療用モニターなどの介護・医療機器等に好適に用いられ得る。
100 液晶表示装置
110 液晶セル
111 基板
112 基板
113 液晶層
120 偏光板
130 偏光板
140 バックライトユニット
150 光拡散素子

Claims (3)

  1. 液晶セルと、該液晶セルの両側に配置された偏光板と、視認側の偏光板の外側に設けられた光拡散素子と、視認側と反対側の偏光板の外側に設けられたバックライトユニットと、を備え、
    該バックライトユニットが、該液晶セルに向かって輝度半値角が3°〜35°であるコリメート光を出射する平行光光源装置であり、
    該光拡散素子の光拡散半値角Fw(FD)と該コリメート光の輝度半値角Fw(BL)との比Fw(BL)/Fw(FD)が、0.5以下である
    液晶表示装置。
  2. パネルサイズが32インチ以上である、請求項1に記載の液晶表示装置。
  3. 前記液晶セルがVAモードまたはIPSモードである、請求項1または2に記載の液晶表示装置。
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