WO1995006267A1 - Filtres pour ecrans a cristaux liquides - Google Patents

Filtres pour ecrans a cristaux liquides Download PDF

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light
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display element
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Masaru Honda
Shigeo Hozumi
Shinichiro Kitayama
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Sumitomo Chemical Company, Limited
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Definitions

  • the present invention relates to a filter for a liquid crystal display element, which can be mounted on a liquid crystal display element to increase a viewing angle and reduce a decrease in image quality due to an opaque portion of the element.
  • liquid crystal display devices have been greatly expected as display devices that can compete with CRTs due to their features of thinness, light weight, and high image quality.
  • TN As the driving principle, TN, STN, ferroelectricity, polymer dispersion type, and the like have been devised, and multi-color, high-definition liquid crystal displays and the like are commercially available.
  • liquid crystal display devices In addition, with the demand for larger screens and the development of high-definition technology, magnified projection image display devices using liquid crystal projectors are becoming widespread. Furthermore, by increasing the processing speed of the computer, a virtual reality display device that creates images on a computer and makes it appear as if there is a real object. A liquid crystal display device is used. Most of currently used liquid crystal display devices have a driving principle of TN or STN. These driving principles are based on an upward and downward angle, and / or a left and right direction with respect to a display screen. When viewed from an angle, the brightness and contrast of the image are significantly reduced, so that there is a problem that the viewing angle that can satisfy the image quality is narrow. Methods for improving the viewing angle characteristics have been studied for many years.
  • a method of correcting a pretild angle of liquid crystal molecules using a liquid crystal orientation division technique has been studied.However, since the manufacturing process is complicated, a significant increase in manufacturing cost can be avoided. Absent.
  • a simple method there is a method in which a diffusion sheet is mounted on a liquid crystal display panel to scatter light at a wide angle.However, since the transmittance of the diffusion sheet is generally less than 80%, the liquid crystal display screen is The brightness is reduced. The effect of widening the viewing angle is more effective as the angle distribution of light scattered by the diffusion sheet is wider, but the scattered light angle distribution of the diffusion sheet currently used is narrower and the scattering angle is wider. Are required.
  • Liquid crystal display devices based on other driving principles are currently in the development stage, and have not yet achieved sufficient commercial performance.
  • an opaque portion such as a bus electrode and TFT is formed around the pixel.
  • These opaque parts particularly in the case of a display device such as a liquid crystal projector or a virtual reality display device, which magnify a liquid crystal display screen, are magnified and projected and cast shadows on the display screen. .
  • phase grating examples include a form modulation type phase grating obtained by a photolithography method or the like, and a refractive index modulation type phase grating obtained by dispersing monomers having different refractive indices in a resin and then polymerizing the same. Have been. Because of the regular structure of the phase grating, moiré fringes tend to be generated, and it is necessary to increase the manufacturing precision.
  • An object of the present invention is to mount a liquid crystal display element on the light emitting side of light, thereby expanding a viewing angle of a liquid crystal display screen, reducing shadows of opaque portions of the element,
  • An object of the present invention is to provide a filter which is free from the possibility of generation of moire fringes on the screen and has a simple manufacturing method.
  • a filter formed of a light-scattering plate formed by forming a specific photopolymerizable composition into a film and irradiating the film-like composition with ultraviolet light has the above object. They found that they were satisfied, and reached the present invention.
  • the present invention forms a film-containing composition containing at least two kinds of photopolymerizable monomers or oligomers having mutually different refractive indices of at least 0.01, and then forms the film-like composition
  • a liquid crystal display element filter comprising a light scattering plate obtained by irradiating ultraviolet rays.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of a TFT-view direct-view type liquid crystal display device to which an embodiment of the liquid crystal display device filter of the present invention is mounted.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional TFT drive direct-view type liquid crystal display element.
  • FIG. 3 is a plan view of the TFT substrate.
  • FIG. 4 is a plan view of the color filter.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a method for measuring the scattered light angle distribution characteristic of a liquid crystal display element filter.
  • FIG. 6 is a graph showing the scattered light intensity angle distribution characteristics of the liquid crystal display element filter.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the configuration of the ultraviolet irradiation device.
  • FIG. 8 is a perspective view showing an outline of the ultraviolet irradiation device.
  • At least two types of photopolymerizable monomers and / or oligomers having mutually different refractive indices are used.
  • Examples of the combination include two types selected from monomers, a combination of one type of monomer and one type of oligomer, two types selected from oligomers, or a combination of these types and at least one type of monomer or oligomer. Is mentioned.
  • the difference in refractive index between at least two types of components is at least 0.01. At least one of them preferably has at least two photopolymerizable functional groups.
  • photopolymerizable monomers or oligomers used in the present invention include 2,4,6—tribromophenylacrylate, tripromoxyphenol acrylate, nonylphenyloxylate, and the like. Chillacrylate,
  • oligomers such as monomeric ethylene oxide-modified bisphenol A diepoxy acrylates such as 2-hydroxy-1-phenoxypropyl acrylate, phenyl carbitol acrylate, and phenolic acrylate
  • at least one monomer such as triethylene glycol diacrylate, polyethylene glycol diacrylate, neopentyl glycol diacrylate, and 1,6-hexanediol diacrylate.
  • Examples include at least one combination selected from oligomers such as acrylates, modified polyol polyacrylates, polybutadiene acrylates, and polyether polyurethane acrylates.
  • monomers or oligomers are not limited to the compounds described above, but may be used as long as at least two types of monomers or oligomers used in combination have a refractive index difference of 0.01 or more. It is also possible to use photopolymerizable monomers or oligomers.
  • the compounding ratio of two types of photopolymerizable monomers or oligomers having a difference in refractive index is determined by the weight of the high refractive index compound and the low refractive index compound.
  • the ratio is in the range from 9: 1 to 1: 9.
  • composition containing a photopolymerizable monomer or oligomer in the present invention is preferably blended with a conventional photopolymerization initiator in order to improve the curability.
  • photopolymerization initiators include benzophenone, benzyl, Michler's ketone, 2-chlorothioxanthone, 2,4-getylthioxanthone, benzoinethyl ether, diethoxyacetophenone, benzyldimethylketal, and 2-hydroxy-2-ether.
  • photopolymerization initiators include benzophenone, benzyl, Michler's ketone, 2-chlorothioxanthone, 2,4-getylthioxanthone, benzoinethyl ether, diethoxyacetophenone, benzyldimethylketal, and 2-hydroxy-2-ether.
  • examples thereof include methylpropiophenone, 11-hydroxycyclohexylphenylketone, and the like.
  • composition containing a photopolymerizable monomer or oligomer according to the present invention may contain 0.01 to 5 parts by weight of a filler having an average particle diameter of 0.05 to 20 or may contain an ultraviolet absorber. It is also possible to add.
  • filler examples include polymethyl methacrylate, polyethylene, polystyrene, and silicic acid.
  • a composition containing a photopolymerizable monomer or oligomer is coated on a substrate or sealed in a cell to form a film.
  • the film-shaped composition is irradiated with ultraviolet rays to be photopolymerized and cured, thereby obtaining a light scattering plate.
  • the light source used in the photopolymerization may be any one that emits light rays that contribute to photopolymerization, and a lamp that emits ultraviolet light is one of the preferable light sources.
  • the shape of the light source is selected according to the viewing angle characteristics of the liquid crystal display device, which is the object to which the filter including the light scattering plate of the present invention is attached, and the purpose of use of the filter.
  • the viewing angle characteristics of the liquid crystal display device to be mounted are not sufficient in the vertical and horizontal directions of the screen, and it is necessary to improve the viewing angle in all directions.
  • the light scattering direction of the light scattering plate is equal in all directions.
  • the light is scattered anisotropically.
  • a rod-shaped light source with a height ratio of 2: 1 or less can achieve the same performance.
  • the light scattering direction of the light scattering plate Is preferably only in the vertical direction from the viewpoint of effective use of light emitted from the liquid crystal display device.
  • the photopolymerization curing by irradiating membranous composition with ultraviolet light using a linear or bar-like light source can create a filter made of a light-scattering plate having a directionality to the scattering of light c This The viewing angle can be widened by adjusting the light scattering direction of the filter to the direction in which the viewing angle of the liquid crystal display device is desired to be improved.
  • the selective scattering ability of the light scattering plate with respect to the light incident angle is defined by the haze value of the light scattering plate with respect to the light incident angle.
  • the light scattering plate used in the present invention has a property of changing the haze value according to the light incident angle, a light incident angle range (scattering angle range) having a light scattering ability of a haze value of 30% or more, and a light scattering ability. It is preferable to have a combination with other light incident angle ranges that do not have the above. If the maximum haze value in the scattering angle range is less than 30%, the effect of expanding the viewing angle is negligible, and if it exceeds 85%, the image becomes unclear. , 30 to 85%.
  • the thickness of the filter made of the light-scattering plate of the present invention is not particularly limited, but it is required to be not less than 1 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ for light scattering ability to be exhibited, and it is preferably 50 to 300 (/ m). .
  • phase separation occurs.
  • This method uses the property of photopolymerization and curing, and according to this method, a smooth refractive index modulation type with a domain interval of 1 to 20 /! ⁇ without using a mask when irradiating ultraviolet rays.
  • a filter made of a light scattering plate can be manufactured. Since this phase separation is continuous at the interface, if light is transmitted through the obtained filter, no reflection occurs at the interface and the light transmittance does not decrease. Also, unlike the phase grating, this filter does not have a regular structure, so no moiré fringes occur.
  • the filter made of is formed as a laminate by being interposed between the outer surface of the element and the transparent substrate when the filter is mounted on the light emission side of the liquid crystal display element.
  • the transparent substrate used for the laminate is not particularly limited as long as it is transparent, and examples thereof include a polycarbonate resin, a methacrylic resin, a PET resin, a polystyrene resin, and transparent glass. Further, these transparent substrates can be subjected to at least one treatment selected from an antireflection treatment, an antiglare treatment and a hard coat treatment on the outer surface. Furthermore, the method of laminating the transparent substrate and the light scattering plate is not particularly limited, and a known method can be used.
  • the filter be as close as possible to the screen.
  • a polarizing plate and a light scattering plate used outside the liquid crystal panel may be integrated, and the light scattering plate may be directly bonded to the liquid crystal display element for use.
  • the liquid crystal used for the liquid crystal display element suitable for mounting the filter comprising the light scattering plate of the present invention and the driving method thereof include simple matrix driving using TN and STN type liquid crystals. Thing, TFT method using TN type liquid crystal All types are available, such as the active matrix driving type.
  • Fig. 2 shows the configuration of a TFT-driven direct-view liquid crystal display device.
  • a direct-view type liquid crystal display device light emitted from the backlight 1 passes through the polarizing plate 2, the TFT substrate 3, the liquid crystal cell 4, the color filter 5, the counter substrate 6, and the polarizing plate 7, and is emitted. Come into your eyes.
  • the TN mode is often used. In the TN mode, the liquid crystal twist angle is 90 degrees, so the viewing angle is only about 60 degrees.
  • FIG. 3 shows an example of a TFT substrate.
  • a source bus electrode 9 and a gate bus electrode 10 for supplying a voltage to the TFT element 8 and the TFT element are arranged on the TFT substrate.
  • reference numeral 11 denotes a pixel electrode.
  • Figure 4 shows an example of a color filter.
  • the color filter pixels 12 for expressing colors in the liquid crystal display element and a light-shielding part (black matrix) for preventing light leakage between pixels and suppressing reflection of external light by TFT elements and bus electrodes Box) 13 are patterned. Therefore, the light emitted from the backlight is blocked by the opaque portions such as the TFT element 8, the bus electrodes 9, 10 and the light shielding portion 13, so that the image becomes coarse.
  • FIG. 1 shows a configuration of a direct-view type liquid crystal display device in which a filter 14 comprising the light scattering plate of the present invention is mounted on the light-emitting side of the polarizing plate on the observer side.
  • a light source lamp is used instead of the backlight 1 in Fig. 1, and a projector screen is arranged at the position of the observer.
  • the upward or downward angle in the embodiment indicates the upward or downward angle with respect to the normal of the liquid crystal television screen used in the embodiment.
  • “parts” is “parts by weight”.
  • polyether urethane acrylate (refractive index: 1.460) with an average molecular weight of about 6000, obtained by the reaction of polypropylene glycol with hexamethylene diisocyanate and 2-hydroxyhexyl acrylate.
  • 30 parts of 2,4,6-tribromophenylacrylate (refractive index: 1.576), 30 parts of 2-hydroxy-13-phenoxypropylacrylate (refractive index: 1) 526) and 1.5 parts of 2-hydroxy-2-methylpropiophenone as a photopolymerization initiator were added and mixed to prepare a photopolymerizable composition.
  • the composition was applied on a glass plate to a thickness of about 13 O to form a film of the photopolymerizable composition.
  • the film-like body and the glass plate are passed through a conveyor-type ultraviolet irradiation device having a lamp opening of 5 cm x 5 cni, a lamp input of 120 W / cm, and a conveyor speed of 0.4 raZniin.
  • a filter for a liquid crystal display element was manufactured.
  • the scattered light intensity angle distribution of the liquid crystal display element filter was measured using a scattered light intensity angle distribution measuring device manufactured by Shimadzu Corporation.
  • Figure 5 shows a schematic diagram of the device.
  • Light 20 incident at an incident angle 23 ( ⁇ ) with respect to the normal direction of the liquid crystal display element filter 14 is scattered by the liquid crystal display element filter 14 and emitted at a scattering angle 24 ( ⁇ ).
  • ⁇ incident angle 23
  • ⁇ scattering angle 24
  • FIG. 6 shows light scattering characteristics when light having a wavelength of 550 nm is incident on the liquid crystal display element filter in this embodiment.
  • the distribution curves 15 to 18 are the intensity distributions of the scattered light at the incident angles of 0, 5, 10, and 15 degrees, respectively.
  • the scattering angle ⁇ is defined as 0 degrees in the direction of the straight transmitted light 22 for each incident light, and The light emitted in the normal direction has a positive angle.
  • the incident light from the normal direction to the liquid crystal display element filter gives a scattered light intensity angular distribution characteristic having a Gaussian distribution with a half-value width of about 8 degrees as shown by a distribution curve 1 ⁇ .
  • the incident light from 15 degrees with respect to the normal direction has a scattered light intensity angular distribution characteristic with a maximum at a scattering angle of about 27 degrees, as shown in the distribution curve 18. give.
  • the light incident at 15 degrees in the normal direction is scattered about 27 degrees by the liquid crystal display element filter 14.
  • FIG. 1 which shows a configuration in which the liquid crystal display element filter of the present invention is mounted on a direct-view type liquid crystal display element
  • light that has passed through the output light-side polarizing plate 7 passes through the liquid crystal display element filter 14. Then, it is scattered and bent to the wide angle side.
  • the light emitted from the liquid crystal display element has a higher contrast as it is closer to the normal direction of the liquid crystal display element. Therefore, if the light emitted near the normal direction is scattered toward the wide angle side by the liquid crystal display element filter, it becomes wider. The contrast on the angle side is improved.
  • the emitted light since the emitted light is scattered, the light wraps around the shadow portion formed by the opaque portion of the liquid crystal display element to make the shadow portion inconspicuous, thereby improving the image quality.
  • the image quality can be improved by scattering the emitted light by the liquid crystal display device filter and illuminating the shadow portion of the opaque portion to start illuminating.
  • a liquid crystal color television 4E-L1 manufactured by Sharp Corporation was used as the liquid crystal display device.
  • Sony Corporation Digital Pattern Generator MT SG-1 A window pattern is projected on the liquid crystal color television screen by means of “0 0 0”, and a white luminance in a white window and a black luminance in a black window are measured by a luminance meter LS-100 manufactured by Minolta Camera Co., Ltd. The screen was measured up to an angle of 60 degrees in the Byeon direction.
  • the maximum white luminance was 122. 6 nt at a downward angle of 15 degrees.
  • the definition of the viewing angle based on the brightness was defined as the viewing angle range in which the value of 13 or more (42.9 nt) of the maximum brightness of white was taken.
  • the viewing angle range that satisfies both luminance and contrast was defined as the viewing angle of the LCD TV screen. Table 1 shows the results.
  • a polyether urethane having an average molecular weight of about 600,000 obtained by the reaction of polypropylene glycol with hexamethylene diisocyanate and 2-hydroxyshetyl acrylate.
  • the resin composition was applied to a PET film having a thickness of 188, and was irradiated with ultraviolet rays at an irradiation angle of 17 degrees by the apparatus shown in FIGS. 7 and 8 to obtain a light scattering plate having a thickness of 205 // m.
  • 25 is a rod-shaped high-pressure mercury lamp of 8 OWZcm
  • 26 is a light-shielding plate
  • 27 is a conveyor
  • 28 is a resin composition coated with a light-scattering plate.
  • Reference numeral 29 denotes an ultraviolet ray irradiation angle in this embodiment.
  • Table 2 shows the scattering angle range defined by the maximum haze value and haze value of 30% or more of the light scattering plate. Show.
  • This light scattering plate was mounted on the liquid crystal television screen used in the comparative example so that the scattering angle range was at a downward angle, and the same measurement as in the comparative example was performed. Table 1 shows the results.
  • Example 2 Using the resin composition for a light-scattering plate used in Example 2 and irradiating ultraviolet rays at an irradiation angle of 22 degrees with the apparatus shown in FIGS. 7 and 8, a light-scattering plate having a thickness of 205 was obtained. Produced.
  • Table 2 shows the maximum haze value of the light scattering plate, and the scattering angle range defined by the haze value of 30% or more.
  • This light scattering plate was mounted on the liquid crystal television screen used in the comparative example so that the scattering angle range was at a downward angle, and the same measurement as in the comparative example was performed. Table 1 shows the results.
  • the light-scattering plate having a thickness of 205 was prepared by irradiating the resin composition for a light-scattering plate used in Example 2 with ultraviolet rays at an irradiation angle of 27 degrees using the apparatus shown in FIGS. 7 and 8. did.
  • Table 2 shows the maximum haze value of the light scattering plate, and the scattering angle range defined by the haze value of 30% or more.
  • This light scattering plate was mounted on the liquid crystal television screen used in the comparative example so that the scattering angle range was at a downward angle, and the same measurement as in the comparative example was performed. Table 1 shows the results.
  • the resin composition for a light-scattering plate used in Example 2 was irradiated with ultraviolet rays at an irradiation angle of 31 degrees using the apparatus shown in FIGS. 7 and 8 to obtain a thickness of 205 iim. Was produced.
  • Table 2 shows the maximum haze value of the light scattering plate, and the scattering angle range defined by the haze value of 30% or more.
  • This light scattering plate was mounted on the liquid crystal television screen used in the comparative example so that the scattering angle range was at a downward angle, and the same measurement as in the comparative example was performed. Table 1 shows the results.
  • the light scattering plate manufactured in Example 2 was mounted on the liquid crystal television screen used in Comparative Example so that the scattering angle range was in the upward angle, and the same measurement as in Comparative Example was performed. Table 1 shows the results.
  • the light scattering plate manufactured in Example 3 was mounted on the liquid crystal television screen used in Comparative Example so that the scattering angle range was in the upward angle, and the same measurement as in Comparative Example was performed. Table 1 shows the results.
  • the light scattering plate manufactured in Example 4 was mounted on the liquid crystal television screen used in Comparative Example so that the scattering angle range was at an upward angle, and the same measurement as in Comparative Example was performed. Result 3 ⁇ 4 ⁇ Table 1 missing.
  • the light scattering plate manufactured in Example 5 was mounted on the liquid crystal television screen used in the comparative example so that the scattering angle range was downward, and the light scattering plate manufactured in Example 4 was further mounted thereon. Is mounted so that the scattering angle range is at the upward angle, and the same measurement as in the comparative example is performed. Table 1 shows the results. Viewing angle
  • the viewing angle of the liquid crystal display screen can be increased, the shadow of the opaque portion can be reduced, and there is no possibility of occurrence of moire fringes. Also, the manufacturing method of this light scattering plate is simple,

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Description

明 細 書
液晶表示素子用フィルタ
産業上の利用分野
本発明は、 液晶表示素子に装着することにより、 視野角を拡大し、 その 素子の不透明部に起因する画質の低下を低減することのできる、 液晶表示 素子用フィルタに関する。
従来の技術
近年、 液晶表示装置は、 その薄型、 軽量、 高画質という特徴から、 C R Tに対抗し得る表示装置として大いに期待されている。 その駆動原理とし ては、 T N、 S T N、 強誘電性、 高分子分散型等が考案され、 マルチカラ 一、高精細の液晶ディスプレイ等が市販されている。
また、 大画面化の要求やハイビジョン技術の開発にともない、 液晶プロ ジェクタによる拡大投影映像表示装置が普及しつつある。 さらに、 コンビュ 一ターの演算処理速度向上により、 コンピューター上で映像を作製しあた かも現実にものが存在するかのようにみせる仮想現実視表示装置において、 ゴーグル状に頭にかぶる型の表示装置に液晶表示装置が用いられている。 現在使用されている液晶表示装置は、 T N、 S T Nを駆動原理とするも のが大半を占めるが、 これらの駆動原理は、 表示画面に対し、 上及び下方 向角度、 ならびに/または左及び右方向角度から見ると、 画像の輝度及び コントラス卜が著しく低下するため、 画質を満足できる視野角が狭いとい う問題点を有している。 この視野角特性については、 長年改善方法が検討 されてきた。
この改善方法としては、 例えば、 液晶の配向分割技術を用い液晶分子の プレチルド角を補正する方法等が研究されているが、 製造工程が複雑にな るため製造コス卜の大幅な上昇が避けられない。 また、 簡便な方法として、 拡散シートを液晶表示パネル上に装着し光を 広角度に散乱させる方法があるが、 拡散シー卜の透過率は一般に 8 0 %以 下であるため、 液晶表示画面の輝度が低下してしまう。 また、 視野角の拡 大効果は、 拡散シー卜により散乱される光の角度分布が広いほど有効であ るが、 現在用いられている拡散シートの散乱光角度分布は狭く、 散乱角の 広いシー卜が求められている。
他の駆動原理に基づく液晶表示装置は現在開発段階であり、 商業的に十 分な性能を発揮するに至っていない。
液晶表示素子には、 画素周囲にバス電極、 T F T等の不透明部が形成さ れている。 これらの不透明部は、 特に液晶プロジェクタや仮想現実視表示 装置等のような液晶表示画面を拡大視する表示装置の場合には、 拡大投影 され表示画面上に影を映し出すため、 画質を著しく低下させる。
この問題に対処するため、 特開平 5— 2 3 2 4 6 0号公報、 特開平 5— 2 7 3 5 4 0号公報に透過型液晶表示素子の光の出射側基板に位相格子を 設ける方法が提案されている。 これらの方法は、 位相格子のもつ光の回折 効果により液晶表示素子の画素を通過した光を曲げ、 不透明部に起因する 影の部分に光をもっていくことにより画質の低下を抑えている。 位相格子 としては、 フォ トリソグラフィ一法などによつて得られる形態変調型位相 格子と、 樹脂中に屈折率の異なるモノマーを分布させてから重合する方法 によって得られる屈折率変調型位相格子が例示されている。 位相格子はそ の規則的な構造ゆえにモアレ縞が発生しゃすく、 製造時の精度を高くする 必要がある。
発明の概要
本発明の目的は、 液晶表示素子の光の出射光側に装着することにより、 液晶表示画面の視野角を拡大でき、 その素子の不透明部の影を低減でき、 その画面にモアレ縞の発生のおそれがなく、 また製造法の簡便なフィルタ を提供することである。
本発明者らは、 鋭意研究を行った結果、 特定の光重合性組成物を膜状に 形成し、 ついでこの膜状組成物に紫外線を照射してなる光散乱板からなる フィルタが上記目的を満足することを見出し、 本発明に到達した。
• すなわち、 本発明は、 相互に屈折率が少なくとも 0. 0 1異なる少なく とも 2種の光重合可能なモノマーあるいはォリゴマ一を含有する組成物を 膜状に形成し、 ついでこの膜状組成物に紫外線を照射して得られる光散乱 板からなる液晶表示素子用フィルタを提供する。
図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の液晶表示素子用フィルタの一実施例を装着した T F T 駆動直視型液晶表示素子の構成を示す断面図である。
図 2は、 従来の T F T駆動直視型液晶表示素子の構成を示す断面図であ る。
図 3は、 T F T基板の平面図である。
図 4は、 カラーフィルタの平面図である。
図 5は、 液晶表示素子用フィルタの散乱光角度分布特性測定法を示す概 略図である。
図 6は、 液晶表示素子用フィルタの有する散乱光強度角度分布特性を示 すグラフである。
図 7は、 紫外線照射装置の構成を示す断面図である。
図 8は、 紫外線照射装置の概要を示す斜視図である。
発明の詳細な説明
本発明において、 相互に屈折率の異なる少なくとも 2種の光重合可能な モノマーおよび またはォリゴマーが使用される。 その組合せとしては、 例えば、 モノマーから選ばれる 2種、 モノマー 1 種とオリゴマー 1種の組合せ、 オリゴマーから選ばれる 2種、 あるいはこ れらの組合せにさらに少なくとも 1種のモノマーまたはオリゴマーを加え たものが挙げられる。
これらの組合せにおいて、 少なくとも 2種の成分間の屈折率差は少なく とも 0. 0 1とする。 また、 その内の少なくとも 1種は、 光重合性官能基 を少なぐとも 2個有するものであることが好ましい。
本発明で使用する光重合可能なモノマーあるいはオリゴマーの組合せの 具体例としては、 2 , 4 , 6 —トリブロムフヱニルァクリレート、 トリプロ ムフヱノキシェチルァクリレート、 ノニルフヱノキシェチルァクリレート、
2—ヒドロキシ一 3—フエノキシプロピルァクリレート、 フヱニルカルビ トールァクリレート、 フヱノキシェチルァクリレー卜などのモノマーゃェ チレンォキサイ ド変性ビスフヱノール Aジエポキシァクリレートなどのォ リゴマーから選ばれる少なくとも 1種と、 トリエチレングリコールジァク リレート、 ポリエチレングリコールジァクリレート、 ネオペンチルグリコ ールジァクリレート、 1 , 6—へキサンジオールジァクリレートなどのモ ノマーゃポリォ一ルポリアクリレート、 変性ポリオールポリアクリレート、 ポリブタジェンァクリレート、 ポリエーテルゥレタンァクリレ一トなどの ォリゴマーから選ばれる少なくとも 1種の組み合わせがあげられる。
これらのモノマ一あるいはオリゴマ一は、 上記記載の化合物に限定され るものではなく、 組み合わせて使用する少なくとも 2種のモノマーあるい はオリゴマーの屈折率差が 0. 0 1以上であれば、 他の光重合可能なモノ マーあるいはオリゴマーを使用することも可能である。
本発明において、 屈折率差を有する 2種の光重合可能なモノマーあるい はオリゴマーの配合比に関しては、 高屈折率化合物と低屈折率化合物の重 量比が 9 ： 1から 1 ： 9の範囲内にあるのが好ましい。
本発明における光重合可能なモノマーまたはオリゴマーを含有する組成 物には、 その硬化性を向上させるため、 常用の光重合開始剤を配合するこ とが好ましい。 光重合開始剤として例えばベンゾフヱノ ン、 ベンジル、 ミ ヒラーズケトン、 2—クロ口チォキサン トン、 2 , 4—ジェチルチオキサ ントン、 ベンゾインェチルエーテル、 ジエトキシァセトフエノン、 ベンジ ルジメチルケタール、 2—ヒ ドロキシー 2—メチルプロピオフヱノ ン、 1 一ヒ ドロキシシクロへキシルフヱ二ルケトンなどが例示される。
本発明における光重合可能なモノマーまたはオリゴマーを含有する組成 物には、 平均粒径が 0. 0 5〜2 0 の充填材を 0. 0 1〜5重量部配合 することや、 紫外線吸収剤を添加することも可能である。
充填材としては、 ポリメチルメタクリレート、 ポリエチレン、 ポリスチ レンおよびシリ力等を例示することができる。
本発明において、 光重合可能なモノマーまたはオリゴマ一を含有する組 成物を、 例えば、 基板上に塗布するか、 またはセル中に封入して膜状に形 成する。 次いで、 この膜状の組成物に紫外線を照射して光重合硬化させ、 光散乱板を得る。
光重合において用いる光源は、 光重合に寄与する光線を発するものであ ればよく、 紫外線を発するランプは好ましい光源の一つである。 光源の形 状は、 本発明の光散乱板からなるフィルタの被装着体である液晶表示装置 の視角特性、 およびフィルタの使用目的により選択する。
被装着体である液晶表示装置の視角特性が、 画面上下方向ならびに左右 方向に対しても十分なものではなく視野角を全方位にわたり改善する必要 がある場合、 あるいはフィル夕の使用目的が液晶表示素子の不透明部に起 因する影を低減することである場合、 光散乱板の光散乱方向は全方位に等 方的に散乱するのが好ましい。 このような場合には、 光重合硬化時に照射 する紫外線は、 太陽光のような平行光線を用いるのが最も好ましいが、 球 状または箱状、 ランプの長軸方向の長さと短軸方向の長さの比が 2 ： 1以 下であるような棒状光源であれば同等の性能を発揮することができる。 被装着体である液晶表示装置の視角特性が、 例えば画面左右方向に対し ては十分なものであり画面上下方向に対しては狭く視野角を広げる必要が ある場合、 光散乱板の光散乱方向が上下方向のみである方が、 液晶表示素 子からの出射光の有効利用という観点から好ましい。 このような場合には、 線状もしくは棒状の光源を用いて紫外線を照射し膜状組成物を光重合硬化 すれば、 光の散乱に方向性をもつ光散乱板からなるフィルタを作成できる c このフィルタの光の散乱方向を液晶表示装置の視角を改善したい方向に合 わせることにより、 視野角を広げることができる。
光散乱板の光線入射角に対する選択的散乱能は、 光散乱板の光線入射角 に対する曇価により規定される。 本発明で用いられる光散乱板は、 光線入 射角により曇価を変化させる特性をもち、 曇価 3 0 %以上の光線散乱能を 有する光線入射角度域 （散乱角度域） と、 光線散乱能を有しないそれ以外 の光線入射角度域とを併せ持つものが好ましい。 散乱角度域の最大曇価が 3 0 %未満の場合には視野角拡大の効果が希薄であり、 8 5 %を越える場 合には画像が不鮮明になるため、 光散乱板の最大曇価が、 3 0〜8 5 %の 範囲内であることが好ましい。
本発明の光散乱板からなるフィル夕の厚みは特に制限されないが、 光散 乱能発現のためには 1 Ο ίίΐη以上が必要であり、 5 0〜3 0 0 (/mであること が好ましい。
本発明の光散乱板からなるフィルタは、 特定の光重合可能なモノマーま たはオリゴマーを含有する組成物に、 紫外線を照射すると、 相分離を起こ しながら光重合硬化する性質を利用して作製するものであり、 この方法に よれば紫外線照射の際マスクを用いずとも ドメィン間隔が 1〜2 0 /!πιの平 滑なる屈折率変調型の光散乱板からなるフィルタを作製できる。 この相分 離は界面が連続的であるため、 得られるフィルタに光を透過させると界面 で反射が起きず光の透過率を落とさない。 また、 このフィルタは位相格子 と異なり規則性のある構造をもたないため、 モアレ縞は生じない。 さらに、 このフィルタは、 製造の際、 マスクを用いず、 膜状組成物に紫外線を照射 する工程しかないことから、 製造法が簡便であり、 大量生産に適している c 本発明の光散乱板からなるフィ 7ルタは、 液晶表示素子の光の出射光側に 装着される際、 素子外面と透明基材の間に介在させ積層体として構成させ ることが好ましい。
この積層体に使用される透明基材としては、 透明であれば特に限定され ないが、 例えばポリカーボネート樹脂、 メタアクリル樹脂、 P E T樹脂、 ポリスチレン樹脂、 または透明ガラス等が挙げられる。 また、 これらの透 明基材は、 外側表面に反射防止処理、 防眩処理及びハードコート処理から 選ばれる少なくとも一つの処理を施すことができる。 さらに、 透明基材と 光散乱板とを積層させる方法は特に限定されず、 公知の方法を用いること ができる。
上記液晶表示素子の光の出射光側に光散乱板からなるフィルタを装着す る際にはできるだけ画面に密着させることが好ましい。 その際、 例えば液 晶パネル外側に使用される偏光板と光散乱板を一体化し、 光散乱板を液晶 表示素子に直接貼合し使用することも可能である。
また、 本発明の光散乱板からなるフィルタを装着するのに適した液晶表 示素子に用いられる液晶及びその駆動方式としては、 T N及び S T N型液 晶を用いた単純マ卜リ ックス駆動の.もの、 T N型液晶を用いた T F T方式 のアクティブマトリックス駆動のもの等、 全ての方式が挙げられる。
—例として、 図 2に T F T駆動直視型液晶表示素子の構成を示す。 直視 型液晶表示素子の場合、 バックライ ト 1より照射された光は、 偏光板 2、 T F T基板 3、 液晶セル 4、 カラーフィルタ 5、 対向基板 6、 偏光板 7を 通過して出射され、 観察者の目に入ってくる。 T F T駆動液晶表示素子の 場合、 T Nモードがよく用いられる。 T Nモードでは、 液晶のねじれ角が 9 0度であるため、 視野角は約 6 0度しかない。
図 3に T F T基板の例を示す。 T F T基板上には、 T F T素子 8及び T F T素子に電圧を供給するソースバス電極 9、 ゲートバス電極 1 0が配置 されている。 図 3中、 1 1は画素電極である。
図 4にカラーフィルタの例を示す。 カラーフィル夕には液晶表示素子に おいて色を発現するための画素 1 2と、 画素間の光の漏れを防ぎ T F T素 子及びバス電極による外光の反射を抑えるための遮光部 （ブラックマトリッ クス） 1 3がパターニングされている。 したがって、 バックライ トから照 射された光は、 T F T素子 8、 バス電極 9、 1 0、 遮光部 1 3等の不透明 部により遮られて画像が粗くなる。
図 1に本発明の光散乱板からなるフィルタ 1 4を観察者側の偏光板 Ίの 光の出射光側に装着した直視型液晶表示素子の構成を示す。
液晶プロジェクタの場合は、 図 1のバックライ ト 1のかわりに光源ラン プを、 観察者の位置にプロジェクタスクリーンを配置した構成になる。
実施例
以下に実施例にもとづき本発明の内容を説明するが、 本発明はこれら実 施例に限定されるものではない。
なお、 実施例における上または下方向角度とは、 本実施例で用いた液晶 テレビ画面の法線に対する画面上または下方向角度を示す。 実施例中、 「部」 は 「重量部」 である。
実施例 1
ポリプロピレングリコールとへキサメチレンジイソシァネー ト及び 2— ヒ ドロキシェチルァクリレー卜の反応により得られた平均分子量約 600 0のポリエーテルウレタンアタリ レート （屈折率 1. 460) 40部に対 して、 2, 4， 6—トリブロムフエニルァク リ レー ト （屈折率 1. 576) 30部、 2—ヒ ドロキシ一 3 —フエノキシプロピルァクリ レー ト 30部 （屈 折率 1. 526) 及び、 光重合開始剤として 2 —ヒ ドロキシー 2 —メチル プロピオフエノン 1. 5部を添加混合して光重合性組成物を調製した。 該組成物をガラス板上に約 1 3 O の厚みに塗布し、 光重合性組成物の 膜状体を形成した。 該膜状体とガラス板を、 ランプ開口部 5cmx 5cni、 ラ ンプ入力 120W/cm、 コンベア速度 0. 4raZniin.のコンベア式紫外線 照射装置に通して該組成物を光重合させることにより、 光散乱板からなる 液晶表示素子用フィルタを作製した。
該液晶表示素子用フィルタの散乱光強度角度分布を （株） 島津製作所製 の散乱光強度角度分布測定装置を用いて測定した。 装置の概略図を図 5に 示す。 液晶表示素子用フィルタ 14の法線方向に対して入射角 23 (Θ で入射する光 20は、 液晶表示素子用フィルタ 14により散乱され、 散乱 角 24 (ø) で出射する。 その散乱光 21の角度分布を光強度検出器 19 により測定することにより、 液晶表示素子用フィルタの光散乱特性が測定 できる。
図 6に波長 550 n mの光が本実施例における液晶表示素子用フィルタ に入射した際の光散乱特性を示す。 分布曲線 15〜18は、 それぞれ入射 角 0、 5、 10、 15度の光の散乱光の強度分布である。 散乱角 øは、 そ れぞれの入射光に対する直進透過光方向 22を 0度とし、 直進透過光から 法線方向出射光側を正の角度とする。
液晶表示素子用フィルタに対して法線方向からの入射光は、 分布曲線 1 δに示すように、 半値幅約 8度のガウス分布をとる散乱光強度角度分布特 性を与える。 それに対して、 法線方向に対して 1 5度からの入射光は、 分 布曲線 1 8に示すように、 直進透過光と散乱角約 2 7度に極大をもつ散乱 光強度角度分布特性を与える。 換言すれば、 法線方向 1 5度で入射する光 は、 液晶表示素子用フィルタ 1 4により約 2 7度散乱される。
したがって、 直視型液晶表示素子に本発明の液晶表示素子用フィルタを 装着した構成を示す図 1において、 出射光側偏光板 7を通過した光は、 液 晶表示素子用フィルタ 1 4を通過することで、 散乱され広角度側に曲げら れることになる。 液晶表示素子から出射される光は、 液晶表示素子の法線 方向に近いほどコントラストが高く、 ゆえに、 液晶表示素子用フィルタに より法線方向近辺の出射光を広角度側に散乱すれば、 広角度側におけるコ ントラストが向上する。 また、 出射光が散乱されることにより、 液晶表示 素子の不透明部による影の部分に光が回り込み影の部分を目立たなくする ため、 画質を改善できる。
液晶プロジェクタの場合は、 図 1のバックライ ト 1のかわりに光源ラン プュニッ トを、 観察者の位置にプロジェクタスクリーンを配置することに より、 不透明部の影を低減する効果をだすことが可能になる。 この場合も 直視型液晶表示素子の場合と同様に液晶表示素子用フィルタによる出射光 の散乱により、 不透明部の影の部分に光が回り込み照らしだすことで画質 が改善できる。
比較例
液晶表示装置としてシャープ （株） 製液晶カラ一テレビ 4 E— L 1を用 いた。 ソニー （株） 製デジタル ·パターン · ジエネレーター MT S G - 1 0 0 0により該液晶カラーテレビ画面にウインドウパターンを映し、 白色 ウィンドウにおける白色輝度及び黒色ゥィンドウにおける黒色輝度をミノ ルタカメラ （株） 製輝度計 L S— 1 0 0により、 画面上方向角度 5 0度か ら画面卞方向角度 6 0度まで測定した。
その結果、 白色最大輝度は、 下方向角度 1 5度における 1 2 8. 6 ntで あった。 輝度による視野角の定義を、 白色最大輝度の 1 3値（4 2. 9 nt) 以上をと.る視角域とした。 また、 コントラストによる視野角の定義を白色 輝度：黒色輝度 = 5 ： 1以上である視角域とした。 そして、 輝度及びコン トラスト双方を満たす視角域を液晶テレビ画面の視野角と定義した。 結果 を表 1に示す。
実施例 2
光散乱板用樹脂組成物として、 ポリプロピレングリコールとへキサメチ レンジイソシァネート及び 2—ヒ ドロキシェチルァクリレー卜の反応によつ て得られた平均分子量約 6 0 0 0のポリエーテルウレタンァクリレート 4 0部に対して、 2， 4， 6—トリブロムフエニルァクリレート 3 0部、 2 ーヒ ドロキシー 3—フヱノキシプロピルァクリレート 3 0部、 及び、 光重 合開始剤として 2—ヒ ドロキシ一 2—メチルプロピオフヱノン 1 . 5部を 添加混合して光重合性組成物を使用した。
該樹脂組成物を 1 8 8 厚 P E Tフィルムに塗布し、 図 7及び図 8で示 される装置により紫外線を照射角 1 7度で照射することにより、 厚み 2 0 5 //mの光散乱板を作製した。 図中、 2 5は 8 O WZcmの棒状高圧水銀ラン プ、 2 6は遮光板、 2 7はコンベア一、 2 8は光散乱板用樹脂組成物を塗 布した 1 8 8 //m厚 P E Tフィルムであり、 2 9は本実施例における紫外線 照射角度を示している。
該光散乱板の最大曇価、 曇価 3 0 %以上で定義する散乱角度域を表 2に 示す。
この光散乱板を、 比較例で用いた液晶テレビ画面上に下方向角度に散乱 角度域がくるように装着し、 比較例と同様の測定を行った。 結果を表 1に 示す。
実施例 3
■ 実施例 2で用いた光散乱板用樹脂組成物を用い、 図 7及び図 8で示され る装置により紫外線を照射角 2 2度で照射することにより、 厚み 2 0 5 の光散乱板を作製した。
該光散乱板の最大曇価、 曇価 3 0 %以上で定義する散乱角度域を表 2に 示す。
この光散乱板を、 比較例で用いた液晶テレビ画面上に下方向角度に散乱 角度域がくるように装着し、 比較例と同様の測定を行った。 結果を表 1に 示す。
実施例 4
実施例 2で用いた光散乱板用樹脂組成物を用い、 図 7及び図 8で示され る装置により紫外線を照射角 2 7度で照射することにより、 厚み 2 0 5 の光散乱板を作製した。
該光散乱板の最大曇価、 曇価 3 0 %以上で定義する散乱角度域を表 2に 示す。
この光散乱板を、 比較例で用いた液晶テレビ画面上に下方向角度に散乱 角度域がくるように装着し、 比較例と同様の測定を行った。 結果を表 1に 示す。
実施例 5
実施例 2で用いた光散乱板用樹脂組成物を用 、、 図 7及び図 8で示され る装置により紫外線を照射角 3 1度で照射することにより、 厚み 2 0 5 iim の光散乱板を作製した。
該光散乱板の最大曇価、 曇価 3 0 %以上で定義する散乱角度域を表 2に 示す。
この光散乱板を、 比較例で用いた液晶テレビ画面上に下方向角度に散乱 角度域がくるように装着し、 比較例と同様の測定を行った。 結果を表 1に 示す。
実施例 6
実施例 2で作製した光散乱板を、 比較例で用いた液晶テレビ画面上に上 方向角度に散乱角度域がくるように装着し、 比較例と同様の測定をした。 結果を表 1に示す。
実施例 7
実施例 3で作製した光散乱板を、 比較例で用いた液晶テレビ画面上に上 方向角度に散乱角度域がくるように装着し、 比較例と同様の測定をした。 結果を表 1に示す。
実施例 8
実施例 4で作製した光散乱板を、 比較例で用いた液晶テレビ画面上に上 方向角度に散乱角度域がくるように装着し、 比較例と同様の測定をした。 結果 ¾■表 1レ不す。
実施例 9
実施例 5で作製した光散乱板を、 比較例で用いた液晶テレビ画面上に下 方向角度に散乱角度域がくるように装着し、 その上に更に、 実施例 4で作 製した光散乱板を上方向角度に散乱角度域がくるように装着し、 比較例と 同様の測定をする。 結果を表 1に示す。 視野角
上方向 下方向 視野角幅 比較例 3 2度 3 3度 6 5度
¾±y mi
実施例 2 3 1度 4 1度 7 2度
実施例 3 3 2度 4 3度 7 5度
芙施例 4 3 2度 5 2度 8 4度
実施例 5 3 2度 5 5度 8 7度
実施例 6 3 4度 3 4度 6 8度
実施例 7 3 7度 3 4度 7 1度
実施例 8 4 0度 3 3度 7 3度
実施例 9 4 0度 5 5度 9 5度 表 2
Figure imgf000016_0001
発明の効果
本発明の光散乱板からなるフィルタを用いると、 液晶表示画面の視野角 を拡大でき、 不透明部の影を低減でき、 またモアレ縞の発生のおそれがな また、 この光散乱板の製造法は簡便である,

Claims

請求の範囲
1 . 相互に屈折率が少なくとも 0. 0 1異なる少なくとも 2種の光重合 可能なモノマーあるいはオリゴマーを含有する組成物を膜状に形成し、 つ いで紫外線を照射して得られる光散乱板からなる液晶表示素子用フィルタ c
2. 光散乱板が、 ドメイン間隔 l〜2 0 //mの屈折率変調型である請求の 範囲 1記載の液晶表示素子用フィルタ。
3. 紫外線照射を、 球状光源、 箱状光源、 およびランプの長軸方向の長 さと短軸方向の長さの比が 2 ： 1以下である棒状光源からなる群から選択 された光源により行う請求の範囲 1記載の液晶表示素子用フィルタ。
4. 光散乱板が、 特定角度範囲からの光線入射に対しては曇価 3 0 %以 上の光線散乱能を有し、 それ以外の角度範囲からの光線入射に対しては光 線散乱能を有さない請求の範囲 1記載の液晶表示素子用フィルタ。
5. 光散乱板が、 線状または棒状の光源からの紫外線照射により得られ る請求の範囲 4記載の液晶表示素子用フィルタ。
.
6. 光線散乱能を有する光線入射角度域の最大曇価が 3 0〜8 5 %であ る請求の範囲 4記載の液晶表示素子用フィルタ。
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