JP2011133879A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】正面コントラストおよび画角コントラストのいずれにも優れる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、該バックライトユニットが、該液晶セル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り、該液晶表示装置の偏光解消比率Ｒが１．１０以上であり、かつ、該コリメート光の輝度半値角Ｆｗ（ＢＬ）と偏光解消比率との比Ｆｗ（ＢＬ）／Ｒが２０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、正面コントラストに優れる、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。

特開２００８−２１６３１５号公報 特開２００２−２３１７０号公報 特開２００８−１９７６５２号公報

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、正面コントラストに優れる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を有する液晶パネルと、該液晶パネルの視認側に設けられた光拡散素子と、該液晶パネルの視認側と反対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、該液晶パネル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り、該液晶パネルの偏光解消比率Ｒが１．１０以上であり、かつ、該コリメート光の輝度半値角Ｆｗ（ＢＬ）と偏光解消比率との比Ｆｗ（ＢＬ）／Ｒが２０以下である。
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、かつ、偏光解消比率および偏光解消比率とバックライト半値角との比を特定の範囲に制御することにより、非常に高い正面コントラストを有する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。

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１２１および１２２とを有する液晶パネル１３０と、液晶パネル１３０の外側に設けられたバックライトユニット１４０と、液晶パネル１３０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、液晶パネル１３０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１２１および１２２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１２１および／または１２２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、上記液晶パネルの偏光解消比率Ｒは１．１０以上であり、好ましくは１．１５以上であり、さらに好ましくは１．２０以上である。上記偏光解消比率の実用的な上限は、好ましくは２．０である。液晶パネルの偏光解消比率をこのような範囲に制御することにより、コリメートバックライトとの組み合わせにおいて黒輝度の上昇の原因となる偏光解消散乱量を抑制できるので、コントラストの高い液晶表示装置を得ることができる。本明細書において「偏光解消比率」とは、法線方向からコリメートバックライト光を入射させたときの極角４０°方向の散乱輝度Ａと、極角４０°方向からコリメートバックライト光を入射させたときの法線方向の散乱輝度Ｂとの比Ｂ／Ａをいう。具体的な測定方法については、後述の実施例で詳細に説明する。

さらに、本発明においては、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Ｆｗ（ＢＬ）と偏光解消比率との比Ｆｗ（ＢＬ）／Ｒは２０以下であり、好ましくは１〜２０であり、より好ましくは２〜１６である。偏光解消比率Ｒを上記のような範囲とし、かつ、Ｆｗ（ＢＬ）／Ｒをこのような範囲とすることにより、偏光解消散乱量をさらに抑制することができ、非常にコントラストの高い液晶表示装置を得ることができる。上記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、好ましくは２°〜３５°であり、より好ましくは２°〜３０°であり、さらに好ましくは２°〜２０°であり、特に好ましくは２°〜８°であり、とりわけ好ましくは２°〜５°である。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。

液晶層１１３は、好ましくは、黒表示時に垂直配向した液晶分子を含む。このような液晶層の液晶の駆動モードとしては、ＶＡ（垂直配向）モード、ＭＶＡ（マルチドメイン垂直配向）モード、ＰＶＡ（パターンＶＡ）モード、ＯＣＢ（光学補償型ベンド）モードが挙げられる。垂直配向液晶の偏光解消散乱量は、正面入射のときに極小化することから、このような駆動モードを採用することにより、上記偏光解消比率を１．１０以上に制御しやすくなる。より好ましくは、ＶＡモードである。ＶＡモードにおける液晶分子においては、ツイストモードの熱ゆらぎが小さい液晶分子が好ましい。液晶弾性理論によれば、垂直に配向した液晶分子には３つ（スプレイ、ツイスト、ベンド）の熱ゆらぎのモードが存在する。このような液晶セルに正面から平行化した偏光を入射したとき、スプレイモードとツイストモードの熱ゆらぎに起因する光散乱が発生する。そのうち、スプレイモードに起因する光散乱は入射偏光を乱さず、ツイストモードに起因する光散乱のみが偏光解消を起こす。一方、斜めから偏光が入射したときは、スプレイモードとツイストモード、ベンドモードすべてに起因する光散乱が発生し、かつ、いずれのモードに起因する光散乱が全て偏光解消を起こす。したがって、ツイストモードの熱ゆらぎの小さい液晶分子を用いることにより、パネルの偏光解消比率を大きくすることができる。特に好ましくは、液晶分子の弾性乗数は、Ｋ１１とＫ２２の和が１．５×１０^−１１以上である。

液晶層１１３の厚みはスペーサーによって制御される。スペーサーは、好ましくは柱状である。球状スペーサーに比べて散乱光が発生しにくいので、液晶セル自体の散乱性を小さくすることができ、結果として、偏光解消比率を大きくすることができる。さらに、ＶＡモードの液晶セルにおいて柱状スペーサーを用いると、柱状スペーサーと液晶分子の屈折率が正面入射光に対してマッチしやすいので、散乱光がさらに抑制され、偏光解消比率をさらに大きくすることができる。

液晶パネルの画素ピッチは、好ましくは２５０μｍ以上である。このような画素ピッチを有する液晶パネルは、代表的には１００ｐｐｉ以下の解像度を有する。このような解像度（画素ピッチ）であれば、カラーフィルターやＴＦＴの配列に起因する散乱が抑制され、結果として、液晶セルの散乱性を小さくすることができる。したがって、偏光解消比率を大きくすることができる。

Ｂ．偏光板
上記偏光板１２１および１２２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、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。

上記のとおり、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（以下、バックライト半値角ともいう）は、好ましくは２°〜３５°であり、より好ましくは２°〜３０°であり、さらに好ましくは２°〜２０°であり、特に好ましくは２°〜８°であり、とりわけ好ましくは２°〜５°である。半値角が２°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。

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、好ましくは１０°〜７５°であり、より好ましくは３０°〜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。本明細書において「光拡散半値角」とは、液晶表示装置を白表示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３に示すような輝度の最大値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３の角度Ａ＋角度Ａ´）をいう。

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）バックライト半値角
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）コントラスト
液晶表示装置を角度−輝度計（Autronic Melcher製Conoscope）にセットし、白、黒をそれぞれ表示し、角度−輝度／色分布を測定した。斜め色変化は、黒輝度の極角６０°以内、全方位角でのx、ｙ色度を計測し、色度座標ｘｙ空間内で、最も距離が離れている２点間の距離を斜め色変化Δｘｙとした。また、正面の白輝度を正面の黒輝度で割ったものを正面コントラスト（ＣＲ）とした。

（４）偏光解消比率
平行光光源装置（中央精機社製、半値角２°）を用いて、黒表示状態の液晶パネルに光を照射することにより偏光解消比率を測定した。具体的には以下のとおりである：液晶パネルの法線方向から平行光光源装置で光を照射し、極角４０°方向の散乱輝度を角度−輝度計（Autronic Melcher製Conoscope）で測定した。散乱輝度を入射の方位角０°から３６０°まで４５°おきに８点で測定し、その平均をとったものを正面入射の偏光解消散乱輝度（散乱輝度Ａ）とした。一方、液晶パネルの極角４０°方向から平行光光源装置で光を照射し、法線方向の散乱輝度を角度−輝度計で測定した。散乱輝度を入射の方位角０°から３６０°まで４５°おきに８点で測定し、その平均をとったものを４０°入射の偏光解消散乱輝度（散乱輝度Ｂ）とした。Ｂ／Ａを偏光解消比率とした。

（５）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。

（６）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

（７）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。

（８）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。

＜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半値角は６２°、ヘイズは９８．０％であった。

＜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を得た。

＜参考例２：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４１μｍのセルロース系樹脂を含有する位相差フィルム（コニカ・ミノルタ社製ＫＣ４ＣＲ−１、正面位相差５５ｎｍおよび厚み位相差１３０ｎｍ）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３：偏光板の作製＞
参考例１の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２と同様にして、偏光板Ｂを得た。

＜参考例４：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５：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１０ｍｍ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１１°、平均１０．５°であった。

＜参考例６：バックライトユニットの作製＞
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５枚積層して挿入したこと以外は参考例４と同様にしてバックライトユニットＯ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。

＜参考例７：バックライトユニットの作製＞
平行光光源装置の光出射部（メタルハライドランプ）先端に直径１ｃｍの光ファイバーの束を取り付け、さらに、当該光ファイバーの束の光出射側にコリメーションレンズおよびインテグレータレンズを取り付けて出射光の平行度を高めたこと以外は参考例４と同様にしてバックライトユニットＰ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１°、垂直方向２°、平均１．５°であった。

＜参考例８：バックライトユニットの作製＞
参考例６で用いた光拡散シート２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参考例６と同様にしてバックライトユニットＱ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。
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。

＜参考例９：バックライトユニットの作製＞
参考例８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参考例６と同様にしてバックライトユニットＲ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。

＜参考例１０：液晶セルの作製＞
市販の液晶表示装置（ソニー社製、ブラビアＫＤＬ−３２Ｊ１、ＶＡモード、解像度：５０ｐｐｉ）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Ｗとした。

＜参考例１１：液晶セルの作製＞
市販の携帯電話（シャープ社製、ＳＨ−０８Ｂ、ＶＡモード、解像度：３００ｐｐｉ）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。

＜参考例１２：液晶セルの作製＞
市販の携帯ゲーム機器（ソニー社製、ＰＳＰ−３０００、ＶＡモード、解像度：１２５ｐｐｉ）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Ｙとした。

＜参考例１２：液晶セルの作製＞
市販の液晶モニター（ＡＣＥＲ社製、Ｖ２２３ＷＢ、ＴＮモード、解像度：６８ｐｐｉ）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Ｚとした。

＜参考例１３：光拡散素子付偏光板の作製＞
セルロース系樹脂を含有する位相差フィルム（ＫＣ４ＣＲ−１)の代わりに、ＴＮ用ディスコティック液晶分子系位相差フィルム（富士フィルム社製ＷＶ−ＥＡ）を用いたこと以外は参考例２と同様にして、光拡散素子付偏光板Ｃを作製した。

＜参考例１４：偏光板の作製＞
参考例１の光拡散素子の代わりに厚み６０μｍのセルロース系樹脂を含有する高分子フィルム（富士フィルム社製ＴＤ６０ＵＬ）を用いたこと以外は参考例１３と同様にして、偏光板Ｄを作製した。

＜実施例１〜３および比較例１〜４＞
下記表１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の正面コントラストを上記（３）のようにして測定した。さらに、それぞれの液晶表示装置について、対応する従来構成の液晶表示装置の正面コントラスト（ＣＲ）を上記（３）のようにして測定し、正面コントラスト（ＣＲ）比＝（実施例および比較例の液晶表示装置の正面コントラスト）／（従来構成の液晶表示装置の正面コントラスト）を求めた。これらの結果もすべて表１に示す。なお、実施例および比較例の液晶表示装置は、視認側から順に光拡散素子／偏光板／液晶セル／偏光板／バックライトユニットの構成であり、従来構成の液晶表示装置は、視認側から順に偏光板／液晶セル／偏光板／光拡散素子／バックライトユニットの構成である。

＜評価＞
表１から明らかなように、本発明の実施例の液晶表示装置は、正面コントラストに優れる。さらに、本発明の実施例の液晶表示装置は、従来構成の液晶表示装置に比べて正面コントラストが改善されているのに対し、比較例の液晶表示装置は、従来構成の液晶表示装置よりも正面コントラストが低下している。このように、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、かつ、偏光解消比率および偏光解消比率とバックライト半値角との比を特定の範囲に制御することにより、非常に高い正面コントラストを有する液晶表示装置を得ることができることがわかる。

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
１２１ 偏光板
１２２ 偏光板
１３０ 液晶パネル
１４０ バックライトユニット
１５０ 光拡散素子

Claims (2)

1. 液晶セルと該液晶セルの両側に配置された偏光板とを有する液晶パネルと、該液晶パネルの視認側に設けられた光拡散素子と、該液晶パネルの視認側と反対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、該液晶パネル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り、
   該液晶パネルの偏光解消比率Ｒが１．１０以上であり、かつ、該コリメート光の輝度半値角Ｆｗ（ＢＬ）と偏光解消比率との比Ｆｗ（ＢＬ）／Ｒが２０以下である
   液晶表示装置。
2. 前記液晶セルがＶＡモードである、請求項１に記載の液晶表示装置。
   
   

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