JP2011197656A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶表示装置において、広視野角で色再現性の高い表示を実現するとともに、優れたコントラストを得る。また、位相差板を用いることなく視野角の拡大を図る。
【解決手段】液晶セル１と、バックライト装置２と、第１光拡散層３と、第１偏光板４と、第２光拡散層５とを設ける。第１光拡散層３は、光拡散板３１とプリズムシート３２とを有し、その配光特性を、液晶セルの光入射面の法線に対して７０°方向の輝度値が法線方向の輝度値に対して２０％以下となるようにする。第２光拡散層５は、第２偏光板５１と、光拡散膜５２とから構成する。そして、バックライト装置２を複数の領域に分割し、各領域ごとに輝度の制御が可能であるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は液晶表示装置に関し、より詳細には、視野角特性に優れた液晶表示装置に関するものである。

近年、液晶表示装置は、携帯電話機やＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等の携帯用小型電子機器から、パーソナルコンピュータやテレビなどの大型電気機器に至るまで広く使用されており、その用途は益々拡大している。

液晶表示装置は、ＣＲＴやＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）などの自発光型の表示装置とは異なり、表示素子自体は発光しない。このため、透過型の液晶表示装置では、液晶表示素子の背面側にバックライト装置が設けられており、このバックライト装置からの照明光の透過光量を液晶表示素子が画素ごとに制御することによって画像の表示が行われる。

液晶表示装置には、ＴＮ（Twisted Nematic）方式、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）方式、ＶＡ（Vertical Alignmen）方式、ＩＰＳ（In-plane Switching）方式などのさまざまな方式があるが、これらの方式には、液晶分子が位相差値を持つことによる光漏れや、偏光板における斜視時の軸角度のずれなどに起因して、それぞれに視野角の狭い方向（方位角）が存在する。

そこで、視野角を拡大する方法として、位相差板による、液晶セルや偏光板への光学補償という方法が広く採用されている（例えば、特許文献１及び特許文献２を参照）。

特開平4-229828号公報 特開平4-258923号公報

本発明は、広視野角を実現できるとともに、優れたコントラストが得られる液晶表示装置を提供することを目的とする。

また、本発明の目的は、位相差板を用いることなく、すなわち部品点数を増やすことなく視野角の拡大が図れる液晶表示装置を提供することにある。

本発明に係る液晶表示装置は、一対の基板の間に液晶層が設けられてなる液晶セルと、液晶セルの背面側に設けられたバックライト装置と、バックライト装置と液晶セルとの間に配置された第１光拡散層と、第１光拡散層と液晶セルとの間に配置された第１偏光板と、液晶セルの前面側に配置された第２光拡散層とを備え、前記第１光拡散層は、光拡散機能と光偏向機能との両機能又はいずれか一方の機能を有し、前記第１光拡散層からの出射光は、液晶セルの光入射面の法線に対して７０°方向の輝度値が該法線方向の輝度値に対して２０％以下である配光特性を有し、前記第２光拡散層は、第２偏光板と、第２偏光板の前面側に設けられた光拡散膜とから構成され、前記バックライト装置は複数の領域に分割され、各領域ごとに輝度の制御が可能であることを特徴とする。なお、本明細書において、液晶表示装置の表示画面となる側を「前面側」と称し、それとは反対側を「背面側」と称するものとする。

ここで、前記バックライト装置としてＬＥＤを用いたものを用いるのが好ましい。

前記第１光拡散層からの出射光が非平行光を含むのが好ましい。

前記第１光拡散層は、光拡散機能と光偏向機能との両機能を有していてもよい。

また、前記第１光拡散層は、前記光拡散機能を奏する光拡散板と、前記光偏向機能を奏する光偏向構造板とを有し、前記光拡散板の前面側に前記光偏向構造板が設けられた構成であってもよい。

前記液晶セルとしては、ＴＮ方式液晶、ＩＰＳ方式液晶、ＶＡ方式液晶のいずれかであるのが好ましい。

また、視野角特性及び色再現性のさらなる向上の観点からは、前記液晶セルの背面側及び／又は前面側に位相差板をさらに配置するのが好ましい。

一方、部品点数を少なくして、装置の組み立て性を向上させ生産性を上げる観点から、位相差板を具備しないようにしてもよい。

そしてまた、前記液晶セルとしてＴＮ方式液晶とし、且つ、位相差板を具備しないようにしてもよい。

前記光拡散膜は、前記光拡散膜の背面の法線方向から入射する波長５４３．５ｎｍのレーザ光の強度に対する、前記光拡散膜の背面の法線方向に対して４０°傾いた方向に出射するレーザ光の、前記光拡散膜の前面から２８０ｍｍの位置での相対強度が０．０００２％以上である光拡散特性を有するのが好ましい。

本発明の液晶表示装置では、広視野角、高表示品位および優れたコントラストが得られる。また、カラーディミング制御技術を用いれば、優れた色再現性が得られる。さらには、位相差板を用いなくても実使用上支障のない視野角特性が得られる。

本発明に係る液晶表示装置の一例を示す概説図である。 バックライト装置の一例を示す正面図である。 バックライト装置の他の例を示す正面図である。 バックライト装置のさらに他の例を示す正面図である。 第１光拡散層の一例を示す概説図である。 第１光拡散層の他の例を示す概説図である。 第１光拡散層について、液晶セルの光入射面の法線に対して７０°方向の輝度値を測定する方法の一例である。 非平行光の定義を説明する図である。 第２光拡散層の構成例を示す概説図である。 第２光拡散層におけるレーザ光の入射方向と出射方向とを模式的に表した図である。 第２光拡散層から出射するレーザ光の相対強度を、出射角に対してプロットしたグラフの一例である。 本発明に係る液晶表示装置の他の例を示す概説図である。 実施例におけるバックライト装置の配光特性の測定方法を説明する図である。 視角０°における各ブロックの輝度を示すグラフである。 視角３０°、方位角４５における各ブロックの輝度を示すグラフである。 視角３０°、方位角１３５°における各ブロックの輝度を示すグラフである。 視角７０°、方位角４５°における各ブロックの輝度を示すグラフである。 視角７０°、方位角１３５°における各ブロックの輝度を示すグラフである。

以下、本発明に係る液晶表示装置について図に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。

図１に、本発明に係る液晶表示装置の一実施形態を示す概説図を示す。図１の液晶表示装置はノーマリホワイトモードのＴＮ方式の液晶表示装置であって、一対の透明基板１１ａ，１１ｂの間に液晶層１２が設けられてなる液晶セル１と、液晶セル１の背面側に設けられた、複数個のＬＥＤ２１がマトリックス状に設置されてなる直下型のバックライト装置２と備える。バックライト装置２と液晶セル１との間には、バックライト装置側から順に第１光拡散層３、第１偏光板４が配置され、液晶セル１の前側面には第２光拡散層５が配置されている。第１光拡散層３は、光拡散機能を奏する光拡散板３１と、光拡散板３１の前側面に設けられた、光偏向機能を奏するプリズムシート（光偏向構造板）３２とから構成される。また第２光拡散層５は、第２偏光板５１と、第２偏光板５１の前側面に設けられた光拡散膜５２とから構成される。

このような構成の液晶表示装置において、バックライト装置２から放射された光は、第１光拡散層３の光拡散板３１によって拡散された後、プリズムシート３２によって液晶セル１の光入射面の法線方向に対する所定の指向性が付与される。そして、所定の指向性が付与された光は、第１偏光板４によって直線偏光とされて液晶セル１に入射する。液晶セル１に入射した光は、電場によって制御された液晶層１２の配向によって画素ごとに偏光面が制御されて液晶セル１から出射する。そして、液晶セル１から出射した光は、第２光拡散層５によって画像化されると共に拡散される。

このように、本発明の液晶表示装置では、第１光拡散層３における、液晶セル１に入射する光の法線方向への指向性を従来よりも高くする、すなわち液晶セル１への入射光を従来よりも拡散されていないものとするとともに、液晶セル１からの出射光を第２光拡散層５によって十分な視野角が確保される程度まで拡散させる。これによって、従来の装置に比べて優れた広視野角特性が得られるようになる。さらにカラーディミング制御技術を用いれば優れた色再現性が得られるようになる。

以下、本発明の液晶表示装置の各部材について説明する。まず、本発明で使用する液晶セル１は、不図示のスペーサにより所定距離を隔てて対向配置された一対の透明基板１１ａ，１１ｂと、この一対の透明基板１１ａ，１１ｂの間に液晶を封入されてなる液晶層１２とを備える。この図では図示していないが、一対の透明基板１１ａ，１１ｂには、それぞれ透明電極や配向膜が積層形成されており、透明電極間に表示データに基づいた電圧が印加されることによって液晶が配向する。液晶セル１の表示方式は、ＴＮ方式、ＩＰＳ方式、ＶＡ方式などの表示方式が採用される。

図２に、バックライト装置２の平面図を示す。この図に示すバックライト装置２は、複数個のＬＥＤ（Light Emitting Diode）２１がマトリックス状に配設されている。そして、これらのＬＥＤ２１は所定個数ごとに複数のブロックＢに分けられ、各ブロックごとにＬＥＤ２１に通電する電流値が調整され、各ブロックごとに輝度が制御される（ローカルディミング制御）。ＬＥＤ２１の輝度は、通電する電流値におおよそ比例する。

このようなローカルディミング制御によれば、例えば、液晶セル１の階調の低い画素の多い部分に光を照射するブロックの輝度を低くする一方、階調の高い画素の多い部分に光を照射するブロックの輝度を高くすることにより、表示領域に表示された映像又は画像の局所的なコントラスト感を高めることができる。

本発明で使用するＬＥＤ２１は、例えば、赤色・青色・緑色のそれぞれ色を発光する３つのＬＥＤチップを備えた１つの白色発光のＬＥＤであってもよいし、赤色・青色・緑色のそれぞれの色を発光する３つのＬＥＤを接続して一体化したＬＥＤであってもよい。さらには、青色発光ＬＥＤチップ又は近紫外発光ＬＥＤチップと蛍光体との組み合わせにより白色発光するＬＥＤであってもよい。

本発明で使用するバックライト装置２は、図２に示す直下型のものに限定されるものではなく、導光板の側面に光源を配置したいわゆるサイドライト型であっても構わない。図３にサイドライト型のバックライト装置の一例を示す。図３に示すサイドライト型のバックライト装置２ａは、導光板２２の向かい合う両側面に複数個のＬＥＤ２１が配置され、導光板２２は複数のブロック２２ａ〜２２ｊに分割されている。導光板２２のそれぞれブロック２２ａ〜２２ｊに対応してＬＥＤ２１もそれぞれ分けられ、ブロック２２ａ〜２２ｊごとにＬＥＤ２１への通電制御が可能となっている。これによりローカルディミング制御が行われる。特に、上記ローカルディミング制御において、赤色・青色・緑色のそれぞれの色を発光する３つのＬＥＤを接続して一体化したＬＥＤを用いて、それぞれの色を単独で映像信号の色に合わせて発光させる通電制御をカラーディミング制御技術という。

導光板２２は透光性部材から構成され、例えば、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、環状ポリオレフィン樹脂などから構成される。導光板２２の底面には、複数の不図示の凸条が互いに接して光入射面に平行に配列されている。この凸条の大きさを漸次調整することにより、出射面から出射される光の光量分布が調整される。この凸条の断面形状としては、三角形、楔状、その他の多角形、波状、半楕円状などが挙げられる。ここで、凸条の配列は、光入射面から離れるに従って形成間隔を狭めるように配列する、あるいは、光入射面から離れるに従って凸条の高さを高くするのが好ましい。また、光入射面から離れるに従って凸条の形状を異なるようにしても構わない。導光板２２の底面の下方に不図示の反射シートを配置し、導光板２２の底面側から出射した光を、導光板２２の出射面側に反射させるようにしてもよい。

なお、ＬＥＤ２１からの光は、導光板２２の側面から導光板内に入射し、導光板内を全反射を繰り返しながら進み、前記凸条構造により、順次出射面（上面）から出射するが、各ブロック２２ａ〜２２ｊの接触側面で光は全反射されるので、他のブロックに光が漏れ出すことはない。

また、本発明で使用するバックライト装置は、導光板と光源との組み合わせを直列に配置したいわゆるタンデム型であっても構わない。図４に、タンデム型のバックライト装置の一例を示す。図４に示すタンデム型のバックライト装置２ｂは、光源としてのＬＥＤ２１と、ＬＥＤ２１と対向する光入射面を有し、光入射面から離れるに従って厚みが薄くなるくさび形状の導光板２３，２４との組み合わせが、直列に配置されてなる。前記と同様に、導光板２３，２４は複数のブロック２３ａ〜２３ｃ，２４ａ〜２４ｃに分割され、それぞれブロック２３ａ〜２３ｃ，２４ａ〜２４ｃに対応してＬＥＤ２１もそれぞれ分けられ、ブロック２３ａ〜２３ｃ，２４ａ〜２４ｃごとにＬＥＤ２１への通電制御が可能となっている。これにより、ローカルディミング制御が行われる。

このようなタンデム型のバックライト装置２ｂによれば、発光面積を大きくできるとともに、ＬＥＤ２１を配置するための空間を無理なく確保できる。なお、導光板２３，２４の材質及び構成等は、サイドライト型の導光板と同様のものがここでも例示される。

以上、説明した各バックライト装置では光源としてＬＥＤを用いていたが、これに限定されるものではなく、冷陰極管など従来公知の光源も用いることができる。ただし、省エネルギーや装置の薄型化等の観点からはＬＥＤが望ましい。

第１光拡散層３は、通常、光拡散板３１とプリズムシート３２とを有する。具体的には、図５に示すように、第１光拡散層３は光拡散板３１の前面側にプリズムシート３２が設けられた構成である。光拡散板３１の基材３１１としては、ポリカーボネート、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、アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂、メタクリル酸−スチレン共重合体樹脂、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン、環状ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアリレート、ポリイミド等が使用できる。また、基材３１１に混合分散させる拡散剤３１２は、基材３１１となる材料と屈折率が異なる物質からなる微粒子であって、具体例には、基材の材料とは異なる種類のアクリル樹脂、メラミン樹脂、ポリエチレン、ポリスチレン、有機シリコーン樹脂、アクリル−スチレン共重合体等の有機微粒子、及び炭酸カルシウム、シリカ、酸化アルミニウム、炭酸バリウム、硫酸バリウム、酸化チタン、ガラス等の無機微粒子等が挙げられ、これらの中の１種又は２種類以上を混合して使用する。また、有機重合体のバルーンやガラス中空ビーズも拡散剤３１２として使用できる。拡散剤３１２の平均粒径は０．５μｍ〜３０μｍの範囲が好適である。また、拡散剤３１２の形状としては、球状のみならず偏平状、板状、針状であってもよい。

一方、プリズムシート３２は、光入射面が平坦面で、光出射面は、Ｖ字状の直線溝が平行に配列形成してなるプリズム面となっている。プリズムシート３２の材料としては、例えば、ポリカーボネート樹脂やＡＢＳ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、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂などが挙げられる。プリズムシート３２の作製方法としては、通常の熱可塑性樹脂の成形法を用いることができ、例えば、金型を用いた熱プレス成形によって作製すればよい。あるいは、透明基材フィルムの片面に、紫外線硬化性樹脂と金型を用いてプリズム層を形成するフォトポリマー法を用いてもよい。プリズムシート３２には光拡散剤を分散してもよい。プリズムシート３２の厚みとしては、通常は０．１〜１５ｍｍであり、好ましくは０．５〜１０ｍｍである。

光拡散板３１とプリズムシート３２とは一体に成形してもよいし、別体で作製した後一体化させてもよい。また、別体として作製し一体化させる場合、光拡散板３１とプリズムシート３２との間に空気層や接着剤層等の他の層を介してもよいし、他の層を介さずに両者を接触させてもよい。

第１光拡散層３の異なる実施態様としては、図６に示すように、光偏向機能を奏するプリズムシート３２に拡散剤３１２を分散混合させて、光拡散機能をも奏させるようにしたものであってもよい。

第１光拡散層３を通過した光の配光特性は、液晶セル１の光入射面の法線に対して７０°方向の輝度値が、正面輝度値、すなわち、液晶セル１の光入射面の法線方向の輝度値に対して２０％以下であることが重要である。より好ましい配光特性は、液晶セル１の光入射面の法線に対して６０°を超える光がないようにすることである。また、前記第１光拡散層からの出射光は非平行光を含むのが好ましい。通常、図１に示すように、第１光拡散層３の背面と、液晶セル１の光入射面とは平行に配置されるので、液晶セル１の光入射面の法線に対して７０°方向の輝度値とは、例えば、図７に示すように、第１光拡散層３の長手方向をｘ方向とし、第１光拡散層３の背面に平行な面をｘｙ面としたときに、このｘｙ面に対する法線であるｚ軸に対して７０°方向の輝度値となり、好ましくは、ｘｚ面上においてｚ軸となす角が７０°となる方向の輝度値である。このような配光特性とするには、例えば、プリズムシート３２の断面三角形のプリズム部分の形状を調整すればよい。断面三角形のプリズム部分の頂角θ（図５に図示）は、６０〜１２０°の範囲が好ましく、三角形の形状は、等辺、不等辺は任意であるが、液晶セル１の法線方向に集光しようとすると二等辺三角形が好ましく、頂角に相対した底辺に隣接して隣の二等辺三角形を順次配置し、頂角の列が長軸となり互いにほぼ平行になるように配列した構造とするのが好ましい。この場合、集光能力が著しく減退しない限り、頂角及び底角が曲率を持ってもよい。頂角間の距離ｄ（図５に図示）は、通常、１０μｍ〜５００μｍの範囲であり、好ましくは、３０μｍ〜２００μｍの範囲である。ここで、非平行光とは、図８に示すように、第１光拡散層３の入射面における直径１ｃｍの円内から出射された光を、該出射面の法線方向に１ｍ離れた、該出射面に平行な観察面における投影像として観察したとき、その投影像の面内輝度分布の最小半値幅が３０ｃｍ以上であるような出射特性を有する光である。

本発明で使用する第１偏光板４としては、通常は、偏光子の両面に支持フィルムを貼り合わせたものが使用される。偏光子としては、例えば、ポリビニルアルコール系の樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、エチレン／酢酸ビニル（ＥＶＡ）樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂等の偏光子基板に、二色性染料又はヨウ素を吸着配向させたもの、分子的に配向したポリビニルアルコールフィルム中に、ポリビニルアルコールの二色性脱水生成物（ポリビニレン）の配向した分子鎖を含有するポリビニルアルコール／ポリビニレンコポリマーなどが挙げられる。特に、ポリビニルアルコール系樹脂の偏光子基板に二色性染料又はヨウ素を吸着配向させたものが偏光子として好適に使用される。偏光子の厚さに特に限定はないが、一般には偏光板の薄型化等を目的に、１００μｍ以下が好ましく、より好ましくは１０〜５０μｍの範囲、さらに好ましくは２５〜３５μｍの範囲である。

偏光子を支持・保護する支持フィルムとしては、低複屈折性で、透明性や機械的強度、熱安定性や水分遮蔽性などに優れるポリマーからなるフィルムが好ましい。このようなフィルムとしては、例えば、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）などのセルロースアセテート系樹脂やアクリル系樹脂、四フッ化エチレン／六フッ化プロピレン系共重合体のようなフッ素系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリオレフィン樹脂もしくはポリアミド系樹脂等の樹脂をフィルム状に成形加工したものが挙げられる。これらの中でも、偏光特性や耐久性などの点から、表面をアルカリなどでケン化処理したトリアセチルセルロースフィルムやノルボルネン系熱可塑性樹脂フィルムが好ましく使用できる。ノルボルネン系熱可塑性樹脂フィルムは、フィルムが熱や湿熱からの良好なバリアーとなるので偏光板４の耐久性が大幅に向上するとともに、吸湿率が少ないため寸法安定性が大幅に向上し、特に好適に使用できる。フィルム状への成形加工は、キャスティング法、カレンダー法、押出し法の従来公知の方法を用いることができる。支持フィルムの厚さに限定はないが、偏光板４の薄型化等の観点から、通常は、５００μｍ以下が好ましく、より好ましくは５〜３００μｍの範囲、さらに好ましくは５〜１５０μｍの範囲である。

第２光拡散層５は、通常、第２偏光板５１と、第２偏光板５１の前側面に設けられた光拡散膜５２とから構成される。ここで使用される第２偏光板５１は、液晶セル１の背面側に配置された第１偏光板４と対となるものであって、第１偏光板４で例示したものがここでも好適に使用できる。ただし、第２偏光板５１は、その偏光面が、第１偏光板４の偏光面と直交するように配置されている。液晶表示装置をノーマリーブラックとする場合には、第１偏光板と第２偏光板の偏光面が平行になるように設置すればよい。

図９に、第２光拡散層５の概説図を示す。図９（ａ）の第２光拡散層５は、図１の液晶表示装置に配置されているものであって、通常、微小なフィラー５２２を分散させた樹脂溶液５２１を、第２偏光板５１上に塗布し、塗布膜厚を調整してフィラー５２２が塗布膜表面に現れるようにして、微細な凹凸を基材表面に形成したものである。光拡散膜５２の表面には、通常、細かな凹凸があるが、細かな凹凸はなくてもよい。また、光拡散膜５２の表面に細かな凹凸がある場合は、フィラー５２２を用いなくてもよい。即ち、光拡散膜５２は、内部拡散（内部ヘイズ）だけによる光拡散でもよいし、内部拡散（内部ヘイズ）と表面拡散（外部ヘイズ・凹凸）との両方による光拡散でもよいし、表面拡散（外部ヘイズ・凹凸）だけによる光拡散でもよい。

図９（ｂ）は、フィラー５２２が基材フィルム５２３の表面に露出しないようにしたものである。光拡散膜５２としての基材フィルム５２３を作製した場合には、基材フィルム５２３と第２偏光板５１とを貼り合わせて第２光拡散層５とする。基材フィルム５２３と第２偏光板５１との貼り合わせは、接着剤層を介さずに直接接触させるのが好ましい。

また、光拡散膜５２の構造は、例えば図９（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）に示すように、フィラー５２２を基材フィルム５２３中に分散混合させると共に、基材フィルム５２３の表面に微細な凹凸を形成した構造としてもよい。図９（ｃ）の光拡散膜５２は、フィラー５２２を分散混合した基材フィルム５２３の表面に、サンドブラスト等によって微細な凹凸を形成したものである。図９（ｄ）の光拡散膜５２は、フィラー５２２を分散混合した基材フィルム５２３ａに、表面に微細な凹凸が形成された基材フィルム５２３ｂを接合したものである。図９（ｅ）の光拡散膜５２は、フィラー５２２を分散混合し、且つその表面に微細な凹凸が形成された基材フィルム５２３ｂを、基材フィルム５２３ａに接合したものである。また、図９（ｆ）に示すように、フィラーを用いることなく、基材フィルム５２３ｂの表面に微細な凹凸を形成した構造としてもよい。なお、第２偏光板５１としては、通常は、偏光子の両面に支持フィルムを貼り合わせたものが使用されるので、図９（ｅ）及び図９（ｆ）の基材フィルム５２３ａとして、偏光子の支持フィルムを用いるようにしても構わない。

このような構成の光拡散膜５２は、その光拡散特性が、光拡散膜５２の背面の法線方向から入射する波長５４３．５ｎｍのレーザー光の強度Ｌ１に対する、光拡散膜側の背面の法線方向に対して４０°傾いた方向に出射するレーザー光の、前記光拡散膜の前面から２８０ｍｍの位置での強度Ｌ２の比Ｌ２／Ｌ１（相対強度）が、好ましくは０．０００２％以上（より好ましくは０．００１％以下）である。すなわち、図１０を参照して、第２光拡散層の光拡散膜５２の背面から、光拡散膜５２の法線９３方向に波長が５４３．５ｎｍであり強度がＬ１であるレーザー光（Ｈｅ−Ｎｅレーザーの平行光）を入射し、光拡散膜５２側の法線９２方向からθ（出射角度）＝４０°傾いた方向９４に透過するレーザー光の、光拡散膜５２の前面から２８０ｍｍの位置での強度Ｌ２を測定することにより得られる相対強度Ｌ２／Ｌ１が、好ましくは０．０００２％以上（より好ましくは０．００１％以下）とされる。透過するレーザー光の強度の測定方向である光拡散膜５２側の法線９２方向から４０°傾いた方向９４は、光拡散膜５２の法線（法線９２および９３）方向を含む平面内における一方向である。これにより、液晶セル１から前面側に透過する光が前方散乱され、正面方向の透過光の画像の鮮明性が高く維持されたまま、斜め方向から見た際の画像の着色が抑えられ視野角が広くなる。光拡散膜５２の光拡散特性をこのように制御するには、例えば、フィラー５２２を分散混合した場合には、フィラー５２２の形状・粒径・添加量、そしてフィラー５２２と光拡散膜の基材フィルム５２３との屈折率差などを調整すればよい。フィラー５２２を用いない場合は、光拡散膜５２の材質や表面の凹凸の形状などを調整すればよい。通常、液晶セル１の光出射面と、光拡散膜の背面とは平行に配置される。

光拡散膜５２の基材フィルム５２３としては、例えば、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）などのセルロースアセテート系樹脂やアクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂等が挙げられる。フィラー５２２としては、基材フィルム５２３と屈折率が異なる材質からなる微粒子であって、例えば、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ポリエチレン、ポリスチレン、有機シリコーン樹脂、アクリル−スチレン共重合体等の有機微粒子、及び炭酸カルシウム、シリカ、酸化アルミニウム、炭酸バリウム、硫酸バリウム、酸化チタン、ガラス等の無機微粒子等が挙げられ、これらの中の１種又は２種類以上を混合して使用する。また、有機重合体のバルーンやガラス中空ビーズも使用できる。フィラー５２２の平均粒径は１μｍ〜２５μｍの範囲が好適である。フィラー５２２の形状は、球状、偏平状、板状、針状等いずれであってもよいが、特に球状が望ましい。

以下、光拡散膜５２の背面の法線方向からレーザ光が入射したときの、光拡散膜５２から出射するレーザ光（波長５４３．５ｎｍ）の相対強度の測定方法について説明する。なお、「光拡散膜５２の背面の法線方向」とは、光拡散膜５２の平坦な背面に対する法線方向をいい、光拡散膜５２が図９の（ｂ）〜（ｅ）のように基材フィルム５２３、５２３ａ、５２３ｂを有する場合には、基材フィルム５２３の法線と重なる方向をいう。

図１０は、光拡散膜５２の背面の法線方向からレーザ光が入射し、光拡散膜から出射するレーザ光の相対強度を測定するときの、レーザ光の入射方向と出射方向とを模式的に示した斜視図である。図１０において、光拡散膜９１の背面側（光拡散膜９１の下方側）からその法線方向９２に入射したレーザ光９３に対し、この法線方向９２から角度θの方向に出射するレーザ光９４の強度を測定する。それぞれの角度での測定強度を入射したレーザ光の強度で割ったものが相対強度となる。なお、出射光９４と、法線方向９２と、光拡散膜５２の背面側から入射した光９３とは、全て同一平面（図１０における平面９５）上となるように測定される。

次に、このようにして測定される相対強度を角度に対してプロットすることによって、光拡散膜５２の背面の法線方向に対して４０°傾いた方向に出射するレーザ光の相対強度を求める。図１１は、光拡散膜５２から出射するレーザ光の相対強度を光出射角度に対してプロットしたグラフの一例である。このグラフに示した如く、相対強度は光出射角度が０゜すなわち光拡散膜５２の背面の法線方向９２がピークであり、この法線方向９２から角度がずれるほど相対強度は低下する傾向にある。図１１に示す例では、光拡散膜５２の背面の法線方向に対して４０°傾いた方向に出射するレーザ光の相対強度は、０．０００４７％であることがわかる。

図１２に、本発明の液晶表示装置の他の実施形態を示す。図１２の液晶表示装置が、図１の液晶表示装置と異なる点は、第１偏光板４と液晶セル１との間に位相差板６を配置した点である。この位相差板６は、液晶セル１の表面に対して垂直な方向に位相差がほぼゼロのものであり、真正面からは何ら光学的な作用を及ぼさず、斜めから見たときに位相差が発現し、液晶セル１で生じる位相差を補償しようというものである。これによって、より広い視野角が得られ、より優れた表示品位及び色再現性が得られるようになる。位相差板６は、第１偏光板４と液晶セル１との間及び第２光拡散層５と液晶セル１との間の一方又は両方に配置することができる。

位相差板６としては、例えば、ポリカーボネート樹脂や環状オレフィン系重合体樹脂をフィルムにし、このフィルムを更に二軸延伸したものや、液晶性モノマーを光重合反応で分子配列を固定化したもの等が挙げられる。位相差板６は、液晶の配列を光学的に補償するものであるから、液晶配列と逆の屈折率特性のものを用いる。具体的にはＴＮモードの液晶表示セルには、例えば「ＷＶフィルム」（富士フィルム社製）、ＳＴＮモードの液晶表示セルには、例えば「ＬＣフィルム」（新日本石油社製）、ＩＰＳモードの液晶セルには、例えば二軸性位相差フィルム、ＶＡモードの液晶セルには、例えばＡプレートおよびＣ−プレートを組み合わせた位相差板、二軸性位相差フィルム、πセルモードの液晶セルには例えば「ＯＣＢ用ＷＶフィルム」（富士フィルム社製）などが好適に使用できる。

［第１光拡散層の製造例］
（１）光拡散板の作製
スチレン−メタクリル酸メチル共重合体樹脂（屈折率１．５７）７４．５質量部、架橋ポリメタクリル酸メチル樹脂粒子（屈折率１．４９、重量平均粒子径３０μｍ）を２５質量部、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤（住友化学株式会社製の「スミソーブ２００」）０．５質量部、ヒンダードフェノール系酸化防止剤（熱安定剤）（チバ・スペシャリティー・ケミカルズ株式会社製の「ＩＲＧＡＮＯＸ１０１０」）０．２質量部をヘンシェルミキサーで混合した後、第２押出機で溶融混練して、フィードブロックに供給した。
一方、スチレン樹脂（屈折率１．５９）９９．５質量部、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤（住友化学株式会社製の「スミソーブ２００」）０．０７質量部、光安定剤（チバ・スペシャリティー・ケミカルズ株式会社製の「チヌビン７７０」）０．１３質量部をヘンシェルミキサーで混合した後、架橋シロキサン系樹脂粒子（東レダウコーニングシリコーン株式会社製の「トレフィルＤＹ３３−７１９」、屈折率１．４２、重量平均粒子径２μｍ）と共に、第１押出機で溶融混練して、フィードブロックに供給した。架橋シロキサン系樹脂粒子の添加量を調節することで、拡散板の全光線透過率Ｔｔを調節し、全光線透過率Ｔｔが６５％の光拡散板を作製した。
なお、前記光拡散板は、前記第１押出機からフィードブロックに供給される樹脂が中間層（基層）となり、前記第２押出機からフィードブロックに供給される樹脂が表層（両面）となるように共押出成形を行い、厚さ２ｍｍ（中間層１．９０ｍｍ、表層０．０５ｍｍ×２）の３層からなる積層板となっている。また、全光線透過率ＴｔはＪＩＳ Ｋ ７３６１に準拠して、ヘイズ透過率計（村上色彩技術研究所製ＨＲ−１００）を用いて測定した。

（２）プリズムシート（光偏向構造板）の作製
スチレン樹脂（屈折率１．５９）をプレス成形することで厚さ１ｍｍの平板を作製した。さらに断面が頂角θ（図５に図示）が９５°、頂角間の距離ｄ（図５に図示）が５０μｍの二等辺三角形であるＶ字状の直線溝が平行に配列形成されている金属製金型を用いて、前記スチレン樹脂板を再プレス成形することにより、プリズムシートを作製した。

［第２光拡散層用の光拡散膜の製造例］
（１）鏡面金属製ロールの作製
直径２００ｍｍの鉄ロール（ＪＩＳによるＳＴＫＭ１３Ａ）の表面に工業用クロムめっき加工を行ない、ついで表面を鏡面研磨して鏡面金属製ロールを作製した。得られた鏡面金属製ロールのクロムめっき面のビッカース硬度は１０００であった。なお、ビッカース硬度は、超音波硬度計ＭＩＣ１０（Ｋｒａｕｔｋｒａｍｅｒ社製）を用い、ＪＩＳ Ｚ ２２４４に準拠して測定した（以下の例においてもビッカース硬度の測定法は同じ）。

（２）光拡散フィルムの作製
ペンタエリスリトールトリアクリレート６０重量部、および多官能ウレタン化アクリレート（ヘキサメチレンジイソシアネートとペンタエリスリトールトリアクリレートの反応生成物）４０重量部をプロピレングリコールモノメチルエーテル溶液に混合し、固形分濃度６０重量％となるように調整して紫外線硬化性樹脂組成物を得た。なお、該組成物からプロピレングリコールモノメチルエーテルを除去して紫外線硬化した後の硬化物の屈折率は１.５３であった。

次に、上記紫外線硬化性樹脂組成物の固形分１００重量部に対して、第１の透光性微粒子として重量平均粒径が３．０μｍ、標準偏差が０．３９μｍのポリスチレン系粒子を１７．２重量部、第２の透光性微粒子として重量平均粒径が７．２μｍ、標準偏差が０．７３μｍのポリスチレン系粒子を２５．８重量部、および光重合開始剤である「ルシリン ＴＰＯ」（ＢＡＳＦ社製、化学名：２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド）を５重量部添加し、固形分率が６０重量％になるようにプロピレングリコールモノメチルエーテルで希釈して塗布液を調製した。

この塗布液を、厚さ８０μｍのトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルム（基材フィルム）上に塗布し、８０℃に設定した乾燥機中で１分間乾燥させた。乾燥後の基材フィルムを、上記（１）で作製した鏡面金属製ロールの鏡面に、紫外線硬化性樹脂組成物層がロール側となるようにゴムロールで押し付けて密着させた。この状態で基材フィルム側より、強度２０ｍＷ／ｃｍ^２の高圧水銀灯からの光をｈ線換算光量で３００ｍＪ／ｃｍ^２となるように照射して、紫外線硬化性樹脂組成物層を硬化させ、平坦な表面を有する光拡散層と基材フィルムとからなる、図９（ｂ）に示す構造の光拡散フィルムを得た。

（３）光拡散膜の光拡散特性の測定
光学的に透明な粘着剤を用いて、（２）で得られた光拡散フィルムを、その基材フィルム側でガラス基板に貼合した測定用サンプルを用いて測定を行なった。測定用サンプルのガラス基板面側から、光拡散フィルムの法線方向にＨｅ−Ｎｅレーザーの平行光（波長５４３．５ｎｍ）を入射し、光拡散膜側の法線方向から４０°傾いた方向に透過するレーザー光の強度Ｌ２を測定し、透過したレーザー光の強度Ｌ２を光源の光強度Ｌ１で除した値として相対強度Ｌ２／Ｌ１を算出した。測定には、横河電機株式会社製の「３２９２ ０３ オプティカルパワーセンサー」および同社製の「３２９２ オプティカルパワーメーター」を用いた。
この測定を行うに当たり、Ｈｅ−Ｎｅレーザーを照射する光源は、前記ガラス基板から４３０ｍｍの位置に配置した。受光器である前記パワーメーターは、レーザー光の出射点から２８０ｍｍの位置に配置し、このパワーメーターを前記所定角度になるように動かして、出射されるレーザー光の強度を測定した。
また、光拡散フィルムに照射されたレーザー光の強度、すなわち、前記光源から照射されたレーザー光の強度は、光拡散膜を貼合したガラス基板を設置せずに、前記光源から直接前記パワーメーターに入射した光の強度を測定することで求めた。なお、当該強度の測定は、前記光源から７１０ｍｍ（＝４３０ｍｍ＋２８０ｍｍ）の位置に前記パワーメーターを配置して行った。
結果を図１１に示す。図１１から、光拡散膜５２の背面の法線方向に対して４０°傾いた方向に出射するレーザ光の相対強度は、０．０００４７％であった。

（実施例１）
光源に直下型の白色ＬＥＤバックライトを用いたＶＡモードのＴＯＳＨＩＢＡ社製４６型液晶テレビ４６ＺＸ８０００のバックライトシステムとして、前記作製した拡散板の前面に、前記作製した頂角９５°であるプリズムシート２枚を各々バックライトの短辺と長辺に平行で、かつプリズムシートの溝どうしが直角となるように配置してバックライトシステムを作製し、ブロックごとに下記の配光特性を測定した。

（配光特性）
図１３（ａ）に示すようにブロックに番号をつけ、中心のブロックＢ０のみを白表示とし、残るブロックＢ１〜Ｂ１２はすべて黒表示に設定する。そして、ブロックＢ１〜Ｂ１２のそれぞれについて、同図（ｂ）に示す法線方向からの視角が０°、３０°、７０°の場合の、ブロックの中心の真上を基準方向として、同図（ｃ）に示す方位角４５°及び方位角１３５°の輝度をそれぞれ測定した。なお、輝度測定は、ＴＯＰＣＯＮ社製「ＢＭ−５」を用いて行った。測定結果を図１４〜図１８に示す。

（比較例１）
市販されているＶＡモードのＴＯＳＨＩＢＡ社製４６型液晶テレビ４６ＺＸ８０００（ランプ側から、拡散板、拡散フィルム２枚、Ｄ−ＢＥＦの構成）のものを用いて、実施例１と同様の測定を行った。その結果を図１４〜図１８に合わせて示す。

図１４〜図１８から明らかなように、実施例１及び比較例１のバックライトシステムのいずれも、ブロック０の白表示に近いブロックほど光漏れが生じ、また視角が大きいほど、光漏れが多くなっていたが、比較例１と比較して、実施例１の光漏れが格段に改善されていた。

本発明の液晶表示装置では、広視野角、高表示品位および優れた色再現性が得られる。また、優れたコントラストが得られる。さらには、位相差板を用いなくても視野角の拡大が図れ、部品点数を減らすことができる。

１ 液晶セル
２，２ａ，２ｂ バックライト装置
３ 第１光拡散層
４ 第１偏光板
５ 第２光拡散層
６ 位相差板
２１ ＬＥＤ
３１ 光拡散板
３２ プリズムシート（光偏向構造板）
５１ 第２偏光板
５２ 光拡散膜
５２２ フィラー

Claims (10)

1. 一対の基板の間に液晶層が設けられてなる液晶セルと、液晶セルの背面側に設けられたバックライト装置と、バックライト装置と液晶セルとの間に配置された第１光拡散層と、第１光拡散層と液晶セルとの間に配置された第１偏光板と、液晶セルの前面側に配置された第２光拡散層とを備え、
   前記第１光拡散層は、光拡散機能と光偏向機能との両機能又はいずれか一方の機能を有し、前記第１光拡散層からの出射光は、液晶セルの光入射面の法線に対して７０°方向の輝度値が該法線方向の輝度値に対して２０％以下である配光特性を有し、
   前記第２光拡散層は、第２偏光板と、第２偏光板の前面側に設けられた光拡散膜とから構成され、
   前記バックライト装置は複数の領域に分割され、各領域ごとに輝度の制御が可能であることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記バックライト装置が、ＬＥＤを用いたものであることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 前記第１光拡散層からの出射光が非平行光を含む請求項１又は２記載の液晶表示装置。
4. 前記第１光拡散層が、光拡散機能と光偏向機能との両機能を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載の液晶表示装置。
5. 前記第１光拡散層は、前記光拡散機能を奏する光拡散板と、前記光偏向機能を奏する光偏向構造板とを有し、前記光拡散板の前面側に前記光偏向構造板が設けられた構成であることを特徴とする請求項４記載の液晶表示装置。
6. 前記液晶セルが、ＴＮ方式液晶、ＩＰＳ方式液晶、及び、ＶＡ方式液晶のいずれかであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか記載の液晶表示装置。
7. 前記液晶セルの背面側及び／又は前面側に位相差板がさらに配置されたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか記載の液晶表示装置。
8. 位相差板を具備しない請求項１〜６のいずれか記載の液晶表示装置。
9. 前記液晶セルがＴＮ方式液晶であり、且つ、位相差板を具備しない請求項１〜５のいずれか記載の液晶表示装置。
10. 前記光拡散膜は、前記光拡散膜の背面の法線方向から入射する波長５４３．５ｎｍのレーザ光の強度に対する、前記光拡散膜の背面の法線方向に対して４０°傾いた方向に出射するレーザ光の、前記光拡散膜の前面から２８０ｍｍの位置での相対強度が０．０００２％以上である光拡散特性を有する請求項１〜９のいずれかに記載の液晶表示装置。