JP7361683B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Description
1つの実施形態においては、上記液晶セルの駆動モードが、IPSモードまたはFFSモードである。
1つの実施形態においては、上記調光層が、第1の透明基材と;第1の透明電極層と;高分子マトリクスと液晶化合物との複合体層と;第2の透明電極層と;第2の透明基材と;をこの順に備え、該第1の透明基材および第2の透明基材の形成材料が、シクロオレフィン系樹脂を含む。
1つの実施形態においては、上記導光板の主面の形状が、略長方形であり、上記導光板の上記光源部に対向する側面が、長辺側の側面である。
1つの実施形態においては、上記調光層が、第1の透明基材と;第1の透明電極層と;高分子マトリクスと液晶化合物との複合体層と;第2の透明電極層と;第2の透明基材と;をこの順に備え、該第1の透明基材の正面位相差が、50nm以下であり、該第2の透明基材の正面位相差が、50nm以下である。
1つの実施形態においては、上記調光層が、第1の透明基材と;第1の透明電極層と;高分子マトリクスと液晶化合物との複合体層と;第2の透明電極層と;第2の透明基材と;をこの順に備え、該第1の透明基材の正面位相差が、50nmを超え、該第1の透明基材の遅相軸と上記視認側偏光板の透過軸とが、実質的に直交または平行である。
1つの実施形態においては、上記調光層が、第1の透明基材と;第1の透明電極層と;高分子マトリクスと液晶化合物との複合体層と;第2の透明電極層と;第2の透明基材と;をこの順に備え、該第2の透明基材の正面位相差が、50nmを超え、該第2の透明基材の遅相軸と上記視認側偏光板の透過軸とが、実質的に直交または平行である。
1つの実施形態においては、上記第1の透明基材の正面位相差が、50nmを超え、上記第2の透明基材の正面位相差が、50nmを超え、上記第1の透明基材の遅相軸と上記第2の透明基材の遅相軸とが、実質的に直交または平行である。
本明細書における用語および記号の定義は下記の通りである。
(1)屈折率(nx、ny、nz)
「nx」は面内の屈折率が最大となる方向(すなわち、遅相軸方向)の屈折率であり、「ny」は面内で遅相軸と直交する方向、「nz」は厚み方向の屈折率である。
(2)正面位相差値
正面位相差値(Re[λ])は、23℃、波長λ(nm)におけるフィルムの面内の位相差値をいう。Re[λ]は、フィルムの厚みをd(nm)としたとき、Re[λ]=(nx-ny)×dによって求められる。
(3)本明細書において「実質的に平行」または「略平行」とは、特段の記載がない限り、0°±20°である場合を包含し、好ましくは0°±10°、さらに好ましくは0°±5°である。
(4)本明細書において「実質的に直交」または「略直交」とは、特段の記載がない限り、90°±20°である場合を包含し、好ましくは90°±10°、さらに好ましくは90°±5°である。
(5)本明細書において単に「直交」または「平行」というときは、実質的に直交または実質的に平行な状態を含み得るものとする。
図1は、本発明の1つの実施形態による液晶表示装置1を説明する図である。本実施形態の液晶表示装置1は、液晶セル210と、液晶セル210の視認側に配置された視認側偏光板220と、液晶セル210の視認側と反対側(背面側)に配置された背面側偏光板230とを備える液晶パネル200と;透過光の散乱状態を変化させ得る調光層100と;光源部320と、光源部320からの光を、光源部320に対向する側面から入射させ、調光層100に対向する視認側表面から出射する導光板310と、を備える面光源装置300と;を、視認側からこの順に備える。図示例においては、面光源装置300は、導光板310の視認側に配置され、背面側に凸部を有するプリズムシート330と、導光板310の背面側に配置された反射板340と、をさらに備える。なお、液晶表示装置1には、説明等は省略するが、この他に、液晶表示装置として動作するために必要とされる通常の配線、回路、部材などの機器が備えられている。
上述のとおり、液晶パネルは、代表的には、液晶セルと、該液晶セルの視認側に配置された視認側偏光板と、該液晶セルの背面側に配置された背面側偏光板とを備える。
図3は、本発明の1つの実施形態における液晶表示装置に用いられる調光層の概略断面図である。調光層100は、第1の透明基材10aと、第1の透明電極層20aと、複合体層30と、第2の透明電極層20bと、第2の透明基材10bと、を視認側からこの順に備える。図示しないが、第1の透明基材10aと第1の透明電極層20aとの間および第2の透明基材10bと第2の透明電極層20bとの間にそれぞれ、屈折率調整層を設けてもよい。同様に、第1の透明基材10aの外側(換言すれば、第1の透明電極層20aが配置される側と反対側)および/または第2の透明基材10bの外側(換言すれば、第2の透明電極層20bが配置される側と反対側)に、反射防止層を設けてもよい。屈折率調整層および/または反射防止層を設けることにより、高い透過率を有する調光層が得られ得る。
面光源装置は、光源部と、該光源部からの光を、該光源部に対向する側面から入射させ、該調光層に対向する視認側表面から出射する導光板と、を備える。該面光源装置は、該視認側表面の略法線方向に指向性を有する光であって、導光板の光の導光方向と略平行な面内で振動する直線偏光成分を高い比率で含む光を出射する。このように指向性を有する偏光または部分偏光を、その振動方向(電場の振動方向)が背面側偏光板の透過軸と平行となるように液晶パネルに入射させることにより、光の利用効率を向上させることができるとともに、狭視野角設定時の視野角をより狭くすることができる。ここで、「略法線方向」とは、法線方向から所定の角度内の方向、例えば、法線方向から±10°の範囲内の方向を包含する。また、「略法線方向に指向性を有する」光は、出光面に直交する1つの平面において輝度の強度分布の最大強度のピークが該出光面に対して略法線方向にある強度分布を有する光であって、例えば、極角40°以上の輝度が、法線方向(極角0°)の輝度に対して2%以下であることが好ましく、極角50°以上の輝度が法線方向(極角0°)の輝度に対して1%以下であることがより好ましい。なお、極角とは液晶表示装置の法線方向(正面方向)と液晶表示装置からの出射光とのなす角をいう。
上記液晶表示装置は、例えば、液晶パネル、調光層、面光源装置等の光学部材を所定の構成となるように筐体内に配置することによって作製され得る。代表的には、視認側表面の略法線方向に指向性を有し、かつ、導光板の光の導光方向と略平行な面内で振動する直線偏光成分を高い比率で含む光を出射する面光源装置は、該直線偏光成分の振動方向が液晶パネルの背面側偏光板の透過軸と平行になるように配置される。これにより、光利用効率の向上および更なる狭視野角表示が実現され得る。具体的には、図4に例示した面光源装置は、好ましくは導光板の光の導光方向(Y方向)が液晶表示パネルの背面側偏光板の透過軸と平行になるように配置される。
1つの実施形態において、上記液晶表示装置は、狭視野角設定時において、斜め方向の輝度が正面方向の輝度に対して3%未満であることが望ましく、さらには2%未満であることが望ましく、さらには1%未満であることが望ましい。例えば、液晶表示装置の出射面(表示画面)に関して、導光板の光の導光方向と平行な方向(図1におけるY方向)を垂直方向、導光板の光の導光方向と直交する方向(図1におけるX方向)を水平方向とした場合、出射面内の水平・垂直方向のいずれかもしくは両方の方向において、極角40°以上の輝度が、正面方向(極角0°)の輝度に対して2%以下となることが好ましく、出射面内の水平方向において、極角50°以上の輝度が正面方向(極角0°)の輝度に対して1%以下となることがより好ましい。一方、広視野角設定時には、極角40°における輝度が、正面方向の輝度に対して、5%以上であることが好ましく、さらには、狭視野角設定時の2倍以上20倍以下であることがより好ましい。広視野角設定時の輝度がこのような範囲であれば、覗き見等を考慮しなくてよい状況において実用上許容可能な視認性および広視野角特性を確保することができる。
バックライトユニットは、上記面光源装置を含む。1つの実施形態においては、バックライトユニットは、調光層をさらに含み、面光源装置の出光面側に調光層が配置された構成を有する。このとき、調光層は、面光源装置の出光面(例えば、プリズムシートの視認側表面)に接着層を介して貼り合わせられていてもよい。
実施例および比較例で得られた液晶表示装置に白画面を表示し、輝度計(AUTRONIC-MELCHERS社製、商品名「Conoscope」)を用いて測定した。
(2)正面位相差
Axometrics社製 製品名「Axoscan」を用いて、波長590nm、23℃で測定した。
(3)厚み
デジタルマイクロメーター(アンリツ社製、製品名「KC-351C」)を用いて測定した。
(調光層)
シクロオレフィン系透明基材(ノルボルネン系樹脂フィルム(日本ゼオン社製、製品名「ZF-16」)、厚み:40μm、Re[590]:5nm)の一方の面に、スパッタ法により透明電極層(ITO層)を形成して、[COP基材/透明電極層]の構成を有する透明導電性フィルムを得た。
第1の透明導電性フィルムの透明電極層側表面に、液晶化合物(HCCH社製、製品名「HPC854600-100」) 40部と、UV硬化型樹脂(Norland社製、製品名「NOA65」) 60部(固形分)とを含む塗工液を塗布して塗布層を形成した。次いで、塗布層上に、透明電極層が塗布層に対向するように第2の透明導電性フィルムを積層した。得られた積層体に紫外線を照射してUV硬化型樹脂を硬化させ、これにより、約90μmの厚みを有するノーマルモードの調光層A(構成:第1のCOP基材/第1の透明電極層/複合体層/第2の透明電極層/第2のCOP基材)を得た。
ノートパソコン(Dell社製、製品名「inspiron13 7000」)に搭載されていた液晶パネル(構成:視認側偏光板/IPSモードの液晶セル/背面側偏光板)を用いた。
ノートパソコン(HP社製、製品名「EliteBook x360」)から導光板と該導光板の長辺方向の1つの側面に沿って所定の間隔で配置されている複数のLED光源と導光板の背面側に配置されている反射板とを抜き出し、該導光板の視認側にプリズム形状が背面側(換言すると、導光板側)に向かって凸となるようにプリズムシートを配置して、図4に示すような面光源装置を作製した。プリズムシートとしては、基材部フィルムとしてPETフィルム(東洋紡社製、「A4300」、厚み:100μm、)の延伸フィルム(Re[590]:6000nm)を用いて、所定の金型にプリズム用材料としての紫外線硬化型ウレタンアクリレート樹脂を充填し、紫外線を照射して該基材部フィルムの片面上でプリズム用材料を硬化させることにより、図4および図5に示すようなプリズムシートを作製した。単位プリズムは、三角柱プリズムであり、配列方向に平行かつ厚み方向に平行な断面形状が不等辺三角形状であり、プリズムの稜線と、基材部フィルムの遅相軸のなす角は80°であった。
得られた面光源装置は、出光面(プリズムシートの視認側表面)から該出光面の略法線方向に指向性を有し、かつ、導光板の光の導光方向(LED光源の配列方向と直交する方向)と平行な面内で振動する直線偏光成分(P偏光成分)を56%以上の比率で含む光を出射した。
上記液晶パネルと、調光層と、面光源装置とを視認側からこの順に配置して液晶表示装置Aを作製した。このとき、液晶パネルの背面側偏光板の透過軸と面光源装置からの出射光に56%以上の比率で含まれる直線偏光成分の振動方向とが互いに平行となるように各部材を配置した。
液晶パネルの背面側偏光板の透過軸方向と面光源装置からの出射光に56%以上の比率で含まれる直線偏光成分の振動方向とが互いに直交するように各部材を配置したこと以外は実施例1と同様にして、液晶パネルと、調光層と、面光源装置とを視認側からこの順に配置して液晶表示装置Bを作製した。液晶表示装置Bにおいては、S偏光成分の振動方向と液晶パネルの背面側偏光板の透過軸方向とが互いに平行となっている。
100 調光層
200 液晶パネル
300 面光源装置
310 導光板
320 光源部
330 プリズムシート
340 反射板
Claims (5)
- 液晶セルと、該液晶セルの視認側に配置された視認側偏光板と、該液晶セルの視認側と反対側に配置された背面側偏光板とを備える液晶パネルと;
透過光の散乱状態を変化させ得る調光層と;
光源部と、該光源部からの光を、該光源部に対向する側面から入射させ、該調光層に対向する視認側表面から出射する導光板と、を備える面光源装置と;を、視認側からこの順に備え、
該面光源装置が、該視認側表面の略法線方向に指向性を有し、かつ、導光板の光の導光方向と略平行な面内で振動する直線偏光成分を高い比率で含む光を出射し、
該直線偏光成分の振動方向が、該背面側偏光板の透過軸と略平行であり、
該調光層が、第1の透明基材と;第1の透明電極層と;高分子マトリクスと液晶化合物との複合体層と;第2の透明電極層と;第2の透明基材と;をこの順に備え、
該第1の透明基材の正面位相差が、50nm以下であり、
該第2の透明基材の正面位相差が、50nm以下である、液晶表示装置。 - 前記液晶セルの駆動モードが、IPSモードまたはFFSモードである、請求項1に記載の液晶表示装置。
- 前記第1の透明基材および前記第2の透明基材の形成材料が、シクロオレフィン系樹脂を含む、請求項1または2に記載の液晶表示装置。
- 前記導光板の主面の形状が、略長方形であり、
前記導光板の前記光源部に対向する側面が、長辺側の側面である、請求項1から3のいずれかに記載の液晶表示装置。 - 前記導光板の光の導光方向と平行な方向を垂直方向、導光板の光の導光方向と直交する方向を水平方向とした場合、表示画面内の水平方向および垂直方向の両方において、狭視野角設定時の極角40°以上の輝度が、正面方向(極角0°)の輝度に対して2%以下である、請求項1から4のいずれかに記載の液晶表示装置。
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