JP4976816B2

JP4976816B2 - 液晶表示装置

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Publication number: JP4976816B2
Application number: JP2006300329A
Authority: JP
Inventors: 昭佳金光; 基裕山原; 裕之熊澤
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 2006-11-06
Filing date: 2006-11-06
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2026-11-06
Also published as: SK51232007A3; CN101271221B; KR20080041133A; NL1034603A1; US7609336B2; CZ2007756A3; JP2008116725A; US20080106679A1; TW200835969A; NL1034603C2; PL383653A1; CN101271221A

Description

この発明は、正面方向は勿論のこと斜め方向から見た時も赤みを帯びることなく自然なカラー表示を実現できるＶＡ型液晶表示装置に関する。

液晶表示装置として、一対の透明電極間に封入された液晶分子を、電圧を印加しない状態時において略垂直方向に配向させる一方、電圧を印加した状態時において略水平方向に配向させる垂直配向（ＶｅｒｔｉｃａｌＡｌｉｇｎｍｅｎｔ）液晶セルを用いた構成のものが公知である（特許文献１参照）。この垂直配向液晶セル（ＶＡ型液晶セル）を用いた液晶表示装置は、コントラストが高く、応答速度が速いという利点を有する。
特開２００２−３６５６３６号公報

上記従来のＶＡ型液晶表示装置は、正面方向から見た時には自然なカラー表示となるものの、斜め方向から見た時には赤みを帯びたカラー表示となるという問題があった。即ち、斜め方向から見た画像表示は赤みを帯びていて高品位なものが得られないという問題があった。

この発明は、かかる技術的背景に鑑みてなされたものであって、正面方向は勿論のこと斜め方向から見た時も赤みを帯びることなく自然で高品位なカラー表示を実現できる液晶表示装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。

［１］光拡散板と、該光拡散板の背面側に配置された光源と、前記光拡散板の前面側に配置された液晶パネルとを備え、
前記液晶パネルは、相互に離間して配置された一対の透明電極の間に液晶が封入されてなる液晶セルを有し、前記液晶分子は、前記一対の透明電極間に電圧を印加しない状態時において、該透明電極に対して略垂直方向に配向するものであり、
前記光拡散板は、透明材料中に光拡散粒子が分散されてなり、
前記透明材料の屈折率と前記光拡散粒子の屈折率の差の絶対値を「Δｎ」とし、前記光拡散粒子の累積５０％粒子径を「Ｄ₅₀」（μｍ）としたとき、０．０１≦Δｎ×Ｄ₅₀≦０．２５の関係式が成立することを特徴とする液晶表示装置。

［２］光拡散板と、該光拡散板の背面側に配置された光源と、前記光拡散板の前面側に配置された液晶パネルとを備え、
前記液晶パネルは、相互に離間して配置された一対の透明電極の間に液晶が封入されてなる液晶セルを有し、前記液晶分子は、前記一対の透明電極間に電圧を印加しない状態時において、該透明電極に対して略垂直方向に配向するものであり、
前記光拡散板は、透明材料中に光拡散粒子が分散されてなり、
前記透明材料の屈折率と前記光拡散粒子の屈折率の差の絶対値を「Δｎ」とし、前記光拡散粒子の累積５０％粒子径を「Ｄ₅₀」（μｍ）としたとき、０．６１≦Δｎ×Ｄ₅₀≦０．７５の関係式が成立することを特徴とする液晶表示装置。

［１］の発明では、光拡散板において０．０１≦Δｎ×Ｄ₅₀≦０．２５の関係式が成立することにより光拡散板を斜め方向に透過する拡散光は青みを帯びたものとなるから、この後に光がＶＡ型の液晶パネルを斜め方向に透過することで赤みが付与される現象とで色合い（青・赤）が互いに相殺（補償）され、その結果、正面方向は勿論のこと斜め方向から見た時も赤みを帯びることなく自然で高品位なカラー表示が実現される。

［２］の発明では、光拡散板において０．６１≦Δｎ×Ｄ₅₀≦０．７５の関係式が成立することにより光拡散板を斜め方向に透過する拡散光は青みを帯びたものとなるから、この後に光がＶＡ型の液晶パネルを斜め方向に透過することで赤みが付与される現象とで色合い（青・赤）が互いに相殺（補償）され、その結果、正面方向は勿論のこと斜め方向から見た時も赤みを帯びることなく自然で高品位なカラー表示が実現される。

この発明に係る液晶表示装置（１）の一実施形態を図１に示す。この液晶表示装置（１）は、面光源装置（９）と、該面光源装置（９）の前面側に配置された液晶パネル（３０）とを備えている。

前記液晶パネル（３０）は、相互に離間して平行状に配置された上下一対の透明電極（１２）（１３）の間に液晶（１１）が封入されてなる液晶セル（２０）と、該液晶セル（２０）の上下両側に配置された偏光板（１４）（１５）とを備えてなる。これら構成部材（１１）（１２）（１３）（１４）（１５）によって画像表示部が構成されている。なお、前記透明電極（１２）（１３）の内面（液晶側の面）にはそれぞれ配向膜（図示しない）が積層されている。

前記液晶（１１）の分子は、前記一対の透明電極（１２）（１３）間に電圧を印加しない状態時においては該透明電極（１２）（１３）に対して略垂直方向（垂直方向を含む）に配向するものである一方、前記一対の透明電極（１２）（１３）間に電圧を印加した状態時においては該透明電極（１２）（１３）に対して略平行状（平行状を含む）に配向する（略水平方向に配向する）ものである。即ち、前記液晶セル（２０）として、垂直配向（ＶｅｒｔｉｃａｌＡｌｉｇｎｍｅｎｔ）液晶セルが用いられている。

前記面光源装置（９）は、前記下側の偏光板（１５）の下面側（背面側）に配置されている。この面光源装置（９）は、平面視矩形状で上面側（前面側）が開放された薄箱型形状のランプボックス（５）と、該ランプボックス（５）内に相互に離間して配置された複数の光源（２）と、これら複数の光源（２）の上方側（前面側）に配置された光拡散板（３）とを備えている。前記光拡散板（３）は、前記ランプボックス（５）に対してその開放面を塞ぐように載置されて固定されている。また、前記ランプボックス（５）の内面には光反射層（図示しない）が設けられている。

前記光拡散板（３）は、透明材料中に光拡散粒子が分散されてなる組成物の板状体からなる。

また、前記光拡散板（３）は、次のような関係式が成立するように構成されている。即ち、前記透明材料の屈折率と前記光拡散粒子の屈折率の差の絶対値を「Δｎ」とし、前記光拡散粒子の累積５０％粒子径を「Ｄ₅₀」（μｍ）としたとき、０．０１≦Δｎ×Ｄ₅₀≦０．２５または０．６１≦Δｎ×Ｄ₅₀≦０．７５の関係式が成立する。即ち、このような関係式を満足する透明材料および光拡散粒子により前記光拡散板（３）が構成されている。

上記構成に係るＶＡ型液晶表示装置（１）では、光拡散板（３）において０．０１≦Δｎ×Ｄ₅₀≦０．２５または０．６１≦Δｎ×Ｄ₅₀≦０．７５の関係式が成立する構成であることにより、光拡散板（３）を斜め方向に透過する拡散光は青みを帯びたものとなるから、この後に光が液晶パネル（３０）を斜め方向に透過することで赤みが付与される現象とで色合い（青・赤）が互いに相殺（補償）され、その結果、液晶パネル（３０）を斜め方向から見た時に赤みを帯びることなく自然で高品位なカラー表示が実現される。また、上記構成の光拡散板（３）を正面方向に透過する拡散光は白色であるから、液晶パネル（３０）を正面方向から見た時にも自然で高品位なカラー表示が実現される。

なお、Δｎ×Ｄ₅₀＜０．０１または０．２５＜Δｎ×Ｄ₅₀＜０．６１或いは０．７５＜Δｎ×Ｄ₅₀の関係式が成立する場合には、光拡散板を斜め方向に透過する拡散光は、青みを帯びる程度が不十分であるか、又は青みを帯びることなく通常の白色光となるから、液晶表示装置を斜め方向から見た時には赤みを帯びたカラー表示となる。

前記光拡散板（３）としては、透明材料中に光拡散粒子が分散されてなる組成物の板状体であれば特に限定されずどのようなものでも使用できる。

前記透明材料としては、特に限定されるものではないが、例えばガラス、透明樹脂等が挙げられる。前記透明樹脂としては、例えばポリカーボネート樹脂、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル−スチレン−ブタジエン共重合体樹脂）、メタクリル樹脂、ＭＳ樹脂（メタクリル酸メチル−スチレン共重合体樹脂）、ポリスチレン樹脂、ＡＳ樹脂（アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂）、ポリオレフィン樹脂（ポリエチレン、ポリプロピレン等）などが挙げられる。

前記光拡散粒子（光拡散剤）としては、光拡散板（３）を構成する透明材料と屈折率が相違する粒子であって透過光を拡散し得るものであれば特に限定されずどのようなものでも使用できる。例えば、ガラスビーズ、シリカ粒子、水酸化アルミニウム粒子、炭酸カルシウム粒子、硫酸バリウム粒子、酸化チタン粒子、タルク等の無機粒子や、スチレン系重合体粒子、アクリル系重合体粒子、シロキサン系重合体粒子等の樹脂粒子などが挙げられる。

前記光拡散粒子の添加量は、前記透明材料１００質量部に対して０．０１〜２０質量部の範囲に設定されるのが好ましい。０．０１質量部以上とすることで十分な光拡散機能を確保できると共に２０質量部以下であることで光拡散板を斜め方向に透過する拡散光の青みの程度が不十分になるのを防止できる。

前記光拡散粒子の累積５０％粒子径（Ｄ₅₀）は、通常１０μｍ以下であり、好ましくは０．３〜８μｍである。

前記透明材料の屈折率と前記光拡散粒子の屈折率の差の絶対値Δｎは、通常０．０１〜０．２０に設定されるが、好適な範囲は０．０２〜０．１８である。

前記光拡散板（３）には、例えば紫外線吸収剤、熱安定剤、酸化防止剤、耐候剤、光安定剤、蛍光増白剤、加工安定剤等の各種添加剤を添加含有せしめても良い。また、この発明の効果を阻害しない範囲であれば、前記特定の関係式を満足する光拡散粒子以外の他の光拡散粒子を添加することもできる。

前記光拡散板（３）の厚さは、特に限定されないが、通常は０．１〜１５ｍｍであり、好ましくは０．５〜１０ｍｍであり、より好ましくは１〜５ｍｍである。

また、この発明の効果を阻害しない範囲であれば、前記光拡散板（３）の表面にコーティング層を形成しても良い。前記コーティング層の厚さは、前記光拡散板（３）の厚さの２０％以下に設定されるのが好ましく、特に好ましいのは前記光拡散板（３）の厚さの１０％以下である。

前記光拡散板（３）の製造方法としては、樹脂板の成形方法として公知の成形法を用いることができ、特に限定されないが、例えば熱プレス法、溶融押出法、射出成形法等が挙げられる。

前記透明電極（１２）（１３）としては、特に限定されるものではないが、例えばＩＴＯ（酸化インジウム・スズ）等が挙げられる。

また、前記光源（２）としては、特に限定されないが、例えば蛍光管、ハロゲンランプ、タングステンランプ、発光ダイオード等が挙げられる。

また、隣り合う光源（２）（２）同士の間隔（Ｌ）は、省電力化の観点から、１０ｍｍ以上に設定されるのが好ましく、また前記光拡散板（３）と前記光源（２）との距離（ｄ）は、薄型化の観点から、５０ｍｍ以下に設定されるのが好ましい。また、ｄ：Ｌは１：５〜５：１であるのが好ましい。中でも、前記隣り合う光源（２）（２）同士の間隔（Ｌ）は、１０〜１００ｍｍに設定されるのがより好ましい。また、前記光拡散板（３）と前記光源（２）との距離（ｄ）は、１０〜５０ｍｍに設定されるのが特に好ましい。

この発明に係る液晶表示装置（１）は、上記実施形態のものに特に限定されるものではなく、請求の範囲内であれば、その精神を逸脱するものでない限りいかなる設計的変更をも許容するものである。

次に、この発明の具体的実施例について説明するが、本発明はこれら実施例のものに特に限定されるものではない。

＜実施例１＞
ポリスチレン樹脂１００質量部、シリコーン樹脂粒子（信越化学工業株式会社製の「ＸＣ９９−Ａ８８０８」）（光拡散粒子）０．１質量部をヘンシェルミキサーで混合した後、押出機で溶融混練して押出すことによって、厚さ２ｍｍの光拡散板（３）を製作した。前記ポリスチレン樹脂の屈折率は１．５９であり、前記シリコーン樹脂粒子の屈折率は１．４３であり、両者の屈折率差の絶対値（Δｎ）は０．１６であった。また、前記シリコーン樹脂粒子の累積５０％粒子径（Ｄ₅₀）は０．６（μｍ）であった。次に、この光拡散板（３）を用いて前述した図１に示す構成のＶＡ型液晶表示装置（１）を製作した。なお、光源（２）として蛍光管を用いた。

＜実施例２＞
ポリスチレン樹脂１００質量部、アクリル樹脂粒子（積水化成品工業株式会社製の「テクポリマーＢＭＸ−２Ｈ」）（光拡散粒子）１．０質量部をヘンシェルミキサーで混合した後、押出機で溶融混練して押出すことによって、厚さ２ｍｍの光拡散板（３）を製作した。前記ポリスチレン樹脂の屈折率は１．５９であり、前記アクリル樹脂粒子の屈折率は１．４９であり、両者の屈折率差の絶対値（Δｎ）は０．１０であった。また、前記アクリル樹脂粒子の累積５０％粒子径（Ｄ₅₀）は２．３（μｍ）であった。次に、この光拡散板（３）を用いて前述した図１に示す構成のＶＡ型液晶表示装置（１）を製作した。なお、光源（２）として蛍光管を用いた。

＜実施例３＞
ポリスチレン樹脂１００質量部、シリコーン樹脂粒子（東芝シリコーン株式会社製の「トスパール１４５」）（光拡散粒子）０．５質量部をヘンシェルミキサーで混合した後、押出機で溶融混練して押出すことによって、厚さ２ｍｍの光拡散板（３）を製作した。前記ポリスチレン樹脂の屈折率は１．５９であり、前記シリコーン樹脂粒子の屈折率は１．４３であり、両者の屈折率差の絶対値（Δｎ）は０．１６であった。また、前記シリコーン樹脂粒子の累積５０％粒子径（Ｄ₅₀）は３．９（μｍ）であった。次に、この光拡散板（３）を用いて前述した図１に示す構成のＶＡ型液晶表示装置（１）を製作した。なお、光源（２）として蛍光管を用いた。

＜比較例１＞
ポリスチレン樹脂１００質量部、シリコーン樹脂粒子（東芝シリコーン株式会社製の「トスパール１２０」）（光拡散粒子）０．３質量部をヘンシェルミキサーで混合した後、押出機で溶融混練して押出すことによって、厚さ２ｍｍの光拡散板（３）を製作した。前記ポリスチレン樹脂の屈折率は１．５９であり、前記シリコーン樹脂粒子の屈折率は１．４３であり、両者の屈折率差の絶対値（Δｎ）は０．１６であった。また、前記シリコーン樹脂粒子の累積５０％粒子径（Ｄ₅₀）は１．７（μｍ）であった。次に、この光拡散板（３）を用いて前述した図１に示す構成のＶＡ型液晶表示装置（１）を製作した。なお、光源（２）として蛍光管を用いた。

＜比較例２＞
ポリスチレン樹脂１００質量部、アクリル樹脂粒子（積水化成品工業株式会社製の「テクポリマーＭＢＸ−５」）（光拡散粒子）１．２質量部をヘンシェルミキサーで混合した後、押出機で溶融混練して押出すことによって、厚さ２ｍｍの光拡散板（３）を製作した。前記ポリスチレン樹脂の屈折率は１．５９であり、前記アクリル樹脂粒子の屈折率は１．４９であり、両者の屈折率差の絶対値（Δｎ）は０．１０であった。また、前記アクリル樹脂粒子の累積５０％粒子径（Ｄ₅₀）は４．２（μｍ）であった。次に、この光拡散板（３）を用いて前述した図１に示す構成のＶＡ型液晶表示装置（１）を製作した。なお、光源（２）として蛍光管を用いた。

＜比較例３＞
ポリスチレン樹脂１００質量部、アクリル樹脂粒子（積水化成品工業株式会社製の「テクポリマーＭＢＸ−８」）（光拡散粒子）２．０質量部をヘンシェルミキサーで混合した後、押出機で溶融混練して押出すことによって、厚さ２ｍｍの光拡散板（３）を製作した。前記ポリスチレン樹脂の屈折率は１．５９であり、前記アクリル樹脂粒子の屈折率は１．４９であり、両者の屈折率差の絶対値（Δｎ）は０．１０であった。また、前記アクリル樹脂粒子の累積５０％粒子径（Ｄ₅₀）は６．０（μｍ）であった。次に、この光拡散板（３）を用いて前述した図１に示す構成のＶＡ型液晶表示装置（１）を製作した。なお、光源（２）として蛍光管を用いた。

＜比較例４＞
ポリスチレン樹脂１００質量部、シリコーン樹脂粒子（東芝シリコーン株式会社製の「トスパール３１２０」）（光拡散粒子）０．８質量部をヘンシェルミキサーで混合した後、押出機で溶融混練して押出すことによって、厚さ２ｍｍの光拡散板（３）を製作した。前記ポリスチレン樹脂の屈折率は１．５９であり、前記シリコーン樹脂粒子の屈折率は１．４３であり、両者の屈折率差の絶対値（Δｎ）は０．１６であった。また、前記シリコーン樹脂粒子の累積５０％粒子径（Ｄ₅₀）は６．４（μｍ）であった。次に、この光拡散板（３）を用いて前述した図１に示す構成のＶＡ型液晶表示装置（１）を製作した。なお、光源（２）として蛍光管を用いた。

＜光拡散粒子の累積５０％粒子径の測定方法＞
光拡散粒子の累積５０％粒子径（Ｄ₅₀）は、日機装株式会社製マイクロトラック粒度分析計（モデル９２２０ＦＲＡ）を用いてレーザー光源前方散乱光のフラウンホーファ回折法により測定した。測定に際しては、０．１ｇ程度の光拡散粒子をメタノール中に分散させて分散液を得、この分散液に超音波を５分間照射した後、該分散液を前記マイクロトラック粒度分析計のサンプル投入口に投入して測定を行った。なお、累積５０％粒子径（Ｄ₅₀）は、全粒子の粒子径及び体積を測定し、小さい粒子径のものから順次体積を積算し、該積算体積が全粒子の合計体積に対して５０％となる粒子の粒子径である。

上記のようにして得られた各液晶表示装置について下記評価法に従い評価を行った。その結果を表１に示す。

＜正面方向の色合い評価法＞
各液晶表示装置について光源を点灯した状態で正面方向から液晶画像を目視し、視認される画像の色合いを調べた。自然なカラー表示が実現されているものを「○」とし、赤みを少し帯びているものを「△」とし、赤みが顕著であるものを「×」とした。

＜斜め方向の色合い評価法＞
各液晶表示装置について光源を点灯した状態で斜め４５度方向から液晶画像を目視し、視認される画像の色合いを調べた。自然なカラー表示が実現されているものを「○」とし、赤みを少し帯びているものを「△」とし、赤みが顕著であるものを「×」とした。

表１から明らかなように、この発明の実施例１〜３の液晶表示装置は、正面方向は勿論のこと斜め方向から見た時も赤みを帯びることなく自然で高品位なカラー表示を表示することができた。

これに対し、この発明の規定範囲を逸脱する比較例１〜４の液晶表示装置では、正面方向から見た時には自然なカラー表示となるものの、斜め方向から見た時には赤みを帯びたカラー表示となった。

この発明に係る液晶表示装置の一実施形態を示す模式的側面図である。

符号の説明

１…液晶表示装置
２…光源
３…光拡散板
９…面光源装置
１１…液晶
１２…透明電極
１３…透明電極
２０…液晶セル
３０…液晶パネル

Claims

光拡散板と、該光拡散板の背面側に配置された光源と、前記光拡散板の前面側に配置された液晶パネルとを備え、
前記液晶パネルは、相互に離間して配置された一対の透明電極の間に液晶が封入されてなる液晶セルを有し、前記液晶分子は、前記一対の透明電極間に電圧を印加しない状態時において、該透明電極に対して略垂直方向に配向するものであり、
前記光拡散板は、透明材料中に光拡散粒子が分散されてなり、
前記透明材料は、ポリカーボネート樹脂、アクリロニトリル−スチレン−ブタジエン共重合体樹脂、メタクリル樹脂、メタクリル酸メチル−スチレン共重合体樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂またはポリオレフィン樹脂であり、
前記光拡散粒子は、無機粒子または樹脂粒子であり、
前記光拡散粒子の添加量は、前記透明材料１００質量部に対して０．０１〜１．０質量部であり、
前記光拡散板の厚さが０．１〜１５ｍｍであり、
前記透明材料の屈折率と前記光拡散粒子の屈折率の差の絶対値を「Δｎ」とし、前記光拡散粒子の累積５０％粒子径を「Ｄ₅₀」（μｍ）としたとき、０．０１≦Δｎ×Ｄ₅₀≦０．２５の関係式が成立し、
前記光拡散粒子のＤ ₅₀ が、０．３〜３．９μｍであることを特徴とする液晶表示装置。
光拡散板と、該光拡散板の背面側に配置された光源と、前記光拡散板の前面側に配置された液晶パネルとを備え、
前記液晶パネルは、相互に離間して配置された一対の透明電極の間に液晶が封入されてなる液晶セルを有し、前記液晶分子は、前記一対の透明電極間に電圧を印加しない状態時において、該透明電極に対して略垂直方向に配向するものであり、
前記光拡散板は、透明材料中に光拡散粒子が分散されてなり、
前記透明材料は、ポリカーボネート樹脂、アクリロニトリル−スチレン−ブタジエン共重合体樹脂、メタクリル樹脂、メタクリル酸メチル−スチレン共重合体樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂またはポリオレフィン樹脂であり、
前記光拡散粒子は、無機粒子または樹脂粒子であり、
前記光拡散粒子の添加量は、前記透明材料１００質量部に対して０．０１〜１．０質量部であり、
前記光拡散板の厚さが０．１〜１５ｍｍであり、
前記透明材料の屈折率と前記光拡散粒子の屈折率の差の絶対値を「Δｎ」とし、前記光拡散粒子の累積５０％粒子径を「Ｄ₅₀」（μｍ）としたとき、０．６１≦Δｎ×Ｄ₅₀≦０．７５の関係式が成立し、
前記光拡散粒子のＤ ₅₀ が、０．３〜３．９μｍであることを特徴とする液晶表示装置。