JPH07209637A

JPH07209637A - 液晶表示素子用フィルタ

Info

Publication number: JPH07209637A
Application number: JP6003236A
Authority: JP
Inventors: Taku Honda; 卓本多; Shigeo Hozumi; 滋郎穂積; Shinichiro Kitayama; 慎一郎北山
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 1994-01-17
Filing date: 1994-01-17
Publication date: 1995-08-11

Abstract

(57)【要約】【目的】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。【構成】（１）相互に屈折率の異なる２種以上の光重合
可能なモノマーあるいはオリゴマーを含有する組成物、
（２）硬化前後で屈折率の異なる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または（３）光重
合可能なモノマーあるいはオリゴマーとこれらと屈折率
が異なる光重合性を有しない化合物を含有する組成物、
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ことを特徴とする液晶表
示素子用フィルタ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【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ものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶表示装置は、薄型、軽量、高
画質の特徴を有し、ＣＲＴ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、ＴＮ、
ＳＴＮ、強誘電性、高分子分散型等が考案され、マルチ
カラー、高精細の液晶ディスプレイ等が上市されてい
る。

【０００３】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、コンピューター
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。

【０００４】現在使用されている液晶表示装置は、Ｔ
Ｎ、ＳＴＮ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ト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
ト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、拡散シートの透過率は一般
に８０％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、拡散シートによ
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、
散乱角の広いシートが求められている。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。

【０００５】また、液晶表示素子には、画素周囲にバス
電極、ＴＦＴ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。この問題については、特開平５
−２３２４６０号公報、特開平５−２７３５４０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ー法などによっ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やすく、製造時の精度を高く
する必要がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】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。

【０００７】

【課題を解決するための手段】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、本発明は次のとおりであ
る。

【０００８】（１）相互に屈折率の異なる２種以上の光
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ことを特徴とする液晶
表示素子用フィルタ。

【０００９】（２）硬化前後で屈折率の異なる光重合可
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ことを特徴とする液晶表示素
子用フィルタ。（３）光重合可能なモノマーあるいはオリゴマーと、こ
れらと屈折率が異なる光重合性を有しない化合物を含有
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ことを特徴と
する液晶表示素子用フィルタ。

【００１０】上記（１）の発明で使用する、光重合可能
なモノマーの具体例としては、テトラヒドロフルフリル
アクリレート、エチルカルビトールアクリレート、ジシ
クロペンテニルオキシエチルアクリレート、フェニルカ
ルビトールアクリレート、ノニルフェノキシエチルアク
リレート、2 −ヒドロキシ−3 −フェノキシプロピルア
クリレート、ω−ヒドロキシヘキサノイルオキシエチル
アクリレート、アクリロイルオキシエチルサクシネー
ト、アクリロイルオキシエチルフタレート、トリブロム
フェノキシエチルアクリレート、イソボルニルアクリレ
ート、2 −エチルヘキシルアクリレート、ラウリルアク
リレート、2,2,3,3 −テトラフルオロプロピルアクリレ
ート、ならびにこれらのアクリレートに対応するメタク
リレート、およびＮ−ビニルピロリドン、Ｎ−アクリロ
イルモルフォリンなどがあげられる。

【００１１】上記（１）の発明で使用する、光重合可能
なオリゴマーの具体例としては、ポリオールポリアクリ
レート、変性ポリオールポリアクリレート、イソシアヌ
ル酸骨格のポリアクリレート、メラミンアクリレート、
ヒダントイン骨格のポリアクリレート、ポリブタジエン
アクリレート、エポキシアクリレート、ウレタンアクリ
レートなどがあげられる。

【００１２】上記（１）の発明において、光重合可能な
モノマーおよびオリゴマーは、相互に屈折率の異なる２
種以上が使用される。例えば、その組合せは、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１種以上のモノマーまたはオリゴマーを
加えたものがあげられる。これらの組合せにおいて、そ
の少なくとも２種は屈折率差が０．０１以上の組合わせ
が好ましい。

【００１３】上記（２）の発明で使用する、硬化前後で
屈折率が異なる光重合可能なモノマーまたはオリゴマー
の具体例としては、トリエチレングリコールジアクリレ
ート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ネオペ
ンチルグリコールジアクリレート、1,6 −ヘキサンジオ
ールジアクリレート、水添ジシクロペンタジエニルジア
クリレート、エチレンオキサイド変性ビスフェノールＡ
ジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレ
ート、ペンタエリスリトールヘキサアクリレート、トリ
スアクリロキシイソシアヌレート、多官能のエポキシア
クリレート、多官能のウレタンアクリレートや、これら
のアクリレートに対応するメタクリレートおよびジビニ
ルベンゼン、トリアリルイソシアヌレート、ジエチレン
グリコールビスアリルカーボネートなどがあげられる。

【００１４】上記（２）の発明において、硬化前後で屈
折率が異なる光重合可能なモノマーまたはオリゴマーの
硬化前後の屈折率の差は０．０１以上が好ましい。

【００１５】上記（３）の発明で使用する、光重合可能
なモノマーまたはオリゴマーの具体例としては、上記の
（１）または（２）の発明で使用されるものとしてあげ
たものから選ばれる１種または２種以上が使用される。
また、上記（３）の発明で使用する、光重合性を有しな
い化合物の具体例としては、ポリスチレン、ポリメタク
リル酸メチル、ポリエチレンオキシド、ポリビニルピロ
リドン、ポリビニルアルコール、ナイロン等のポリマー
類や有機ハロゲン化合物、有機ケイ素化合物、可塑剤、
安定剤等のプラスチック添加剤などがあげられる。上記
（３）の発明で使用する、光重合可能なモノマーまたは
オリゴマーの少なくとも１種と、光重合性を有しない化
合物の屈折率の差は０．０１以上が好ましい。

【００１６】上記（１）〜（３）の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、光重合開始剤を使用
することが好ましい。光重合開始剤として例えばベンゾ
フェノン、ベンジル、ミヒラーズケトン、2 −クロロチ
オキサントン、2,4 −ジエチルチオキサントン、ベンゾ
インエチルエーテル、ジエトキシアセトフェノン、ベン
ジルジメチルケタール、2 −ヒドロキシ−2 −メチルプ
ロピオフェノン、1 −ヒドロキシシクロヘキシルフェニ
ルケトンなどが例示される。

【００１７】上記（１）〜（３）の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０．０５〜２０μｍの充填材を０．０１
〜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。

【００１８】上記（１）〜（３）の発明において、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
は、例えば、基板上に塗布するか、またはセル中に封入
して膜状に形成される。つ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。

【００１９】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って、紫外線を発するラン
プは好ましい光源の一つである。光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
であるような光源であれば同等の性能を発揮することが
できる。

【００２０】本発明の光散乱板からなるフィルタの厚み
は特に制限されないが、光散乱能発現のためには１０μ
ｍ以上であることが好ましい。光散乱板の厚みとして
は、単層であれば１０〜３００μｍ、多層化するのであ
れば単層における厚みを多層化した枚数倍したものが好
ましい。

【００２１】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
光重合硬化すること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
イン間隔が１〜２０μｍ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、マスクを用いない、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。

【００２２】本発明の光散乱板からなるフィルタは、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、ＰＥＴ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。

【００２３】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。

【００２４】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、ＴＮ及びＳＴＮ型液晶を用い
た単純マトリックス駆動のもの、ＴＮ型液晶を用いたＴ
ＦＴ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。

【００２５】一例として、図２にＴＦＴ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、ＴＦＴ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
ＦＴ駆動液晶表示素子の場合、ＴＮモードがよく用いら
れる。ＴＮモードでは、液晶のねじれ角が９０度である
ため、視野角は約３０度しかない。図３にＴＦＴ基板の
例を示す。ＴＦＴ基板上には、ＴＦＴ素子８及びＴＦＴ
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１０が配置されている。図４にカラーフィルタの例を
示す。カラーフィルタには液晶表示素子において色を発
現するための画素１２と、画素間の光の漏れを防ぎＴＦ
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）１３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、ＴＦＴ素子８、バス電極９、１０、遮光部１３等の
不透明部により遮られて画像が粗くなる。

【００２６】図１に本発明の光散乱板からなるフィルタ
１４を観察者側の偏光板７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。

【００２７】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。

【００２８】

【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。実施例１ポリプロピレングリコールとヘキサメチレンジイソシア
ネート及び2 −ヒドロキシエチルアクリレートの反応に
より得られた平均分子量約６０００のポリエーテルウレ
タンアクリレート（屈折率１．４６０）４０部に対し
て、2,4,6-トリブロムフェニルアクリレート３０部、2
−ヒドロキシ−3 −フェノキシプロピルアクリレート３
０部（屈折率１．５２６）及び、光重合開始剤として2
−ヒドロキシ−2 −メチルプロピオフェノン１．５部を
添加混合した光重合性組成物を調製した。該組成物をガ
ラス板上に約１３０μｍ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５ｃｍ×５ｃｍ、ランプ入力１２０Ｗ／ｃｍ、コン
ベア速度０．４ｍ／ｍｉｎ．のコンベア式紫外線照射装
置を用いて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。

【００２９】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
り散乱され出射する。その散乱光の角度分布を光強度検
出器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５５０ｎｍ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。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φは、それぞれの入射光に対する直進透過光
方向を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、１５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１５度からの入射光は、１
８に示すように直進透過光と散乱角約２７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１５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２７度散乱される。

【００３０】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１４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。

【００３１】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ユニットを、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。

【００３２】

【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い。ま
た、この光散乱板の製造法は簡便である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における本発明の液晶表示素子
用フィルタを装着したＴＦＴ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】従来のＴＦＴ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】ＴＦＴ基板の平面図である。

【図４】カラーフィルタの平面図である。

【図５】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】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。

【符号の説明】

１．バックライト２．偏光板３．ＴＦＴ基板４．液晶セル５．カラーフィルタ６．対向基板７．偏光板８．ＴＦＴ素子９．ソースバス電極１０．ゲートバス電極１１．画素電極１２．画素１３．遮光部（ブラックマトリックス）１４．液晶表示素子用フィルタ１５．液晶表示素子用フィルタに法線方向から光を入射
した際の散乱光角度分布を示すスペクトル。１６．液晶表示素子用フィルタに法線方向に対して５度
の角度から光を入射した際の散乱光角度分布を示すスペ
クトル。１７．液晶表示素子用フィルタに法線方向に対して１０
度の角度から光を入射した際の散乱光角度分布を示すス
ペクトル。１８．液晶表示素子用フィルタに法線方向に対して１５
度の角度から光を入射した際の散乱光角度分布を示すス
ペクトル。１９．検出器。２０．入射光。２１．散乱光。２２．直進透過光。２３．入射角。２４．散乱角。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】相互に屈折率の異なる２種以上の光重合可
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ことを特徴とする液晶表示素
子用フィルタ。
【請求項２】硬化前後で屈折率の異なる光重合可能なモ
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ことを特徴とする液晶表示素子用フ
ィルタ。
【請求項３】光重合可能なモノマーあるいはオリゴマー
と、これらと屈折率が異なる光重合性を有しない化合物
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ことを
特徴とする液晶表示素子用フィルタ。