(57)【要約】【課題】偏光板、照明装置を備えた液晶表示装置において、材料費、液晶表示装置の厚みを上昇させることなく、また、機械的信頼性を損なうことなく、外部環境による液晶表示部の反りを抑制することを目的とする。【課題を解決するための手段】液晶表示部６と、液晶表示部６の表示面と反対面側に配置される背面照明装置１０とを備える液晶表示装置であって、液晶表示部６は、偏光板１，２を備え、背面照明装置１０はＮ個（Ｎ≧１）の光学部材を備え、前記Ｎ個の光学部材について、前記液晶表示部が配置された側から順に光学部材１、光学部材２、・・光学部材Ｎと整数番号を付けた場合、光学部材１は、液晶表示部６と粘着剤を介して密着され、−１０〜１０℃、もしくは４０〜７０℃の何れかにおける光学部材１の単位長さ当たりの歪みは、偏光板１，２の単位長さ当たりの歪みに対して１／５以下である。【選択図】図４
2010152167.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示部と、
前記液晶表示部の表示面と反対面側に配置される背面照明装置とを備える液晶表示装置であって、
前記液晶表示部は、偏光板を備え、
前記背面照明装置はＮ個（Ｎ≧１）の光学部材を備え、
前記Ｎ個の光学部材について、前記液晶表示部が配置された側から順に光学部材１、光学部材２、・・光学部材Ｎと整数番号を付けた場合、
前記光学部材１は、前記液晶表示部と粘着剤を介して密着され、−１０〜１０℃、もしくは４０〜７０℃の何れかにおける前記光学部材１の単位長さ当たりの歪みは、前記偏光板の単位長さ当たりの歪みに対して１／５以下である液晶表示装置。
【請求項２】
液晶表示部と、
前記液晶表示部の表示面と反対面側に配置される背面照明装置とを備える液晶表示装置であって、
前記液晶表示部は、偏光板を備え、
前記背面照明装置はＮ個（Ｎ≧２）の光学部材を備え、
前記Ｎ個の光学部材について、前記液晶表示部が配置された側から順に光学部材１、光学部材２、・・光学部材Ｎと整数番号を付けた場合、
前記光学部材１は、前記液晶表示部と粘着剤を介して密着され、
前記光学部材Ｍ（１＜Ｍ≦Ｎ）は、前記光学部材Ｍ−１と前記粘着剤を介して密着され、−１０〜１０℃、もしくは４０〜７０℃の何れかにおける前記Ｎ個の光学部材の内、曲げ剛性（縦弾性係数と断面二次モーメントの積）が最大の光学部材の単位長さ当たりの歪みは、前記偏光板の単位長さ当たりの歪みに対して１／５以下である液晶表示装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の液晶表示装置において、
前記Ｎ個の光学部材の内、少なくとも一つの光学部材は、凹凸が形成された面を有し、
前記凹凸が形成された面において、前記凹凸が形成された光学部材と前記凹凸が形成された光学部材に隣接する光学部材との間、あるいは、前記凹凸が形成された光学部材と前記液晶表示部との間に屈折率が１以上１．４以下の低屈折率層を有する液晶表示装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の液晶表示装置において、
前記Ｎ個の光学部材の内、少なくとも一つの光学部材は、前記背面照明装置の光源出射光を面方向に導光する導光板であり、
前記導光板の光出射面側において、前記導光板と前記導光板に隣接する光学部材との間、あるいは、前記導光板と前記液晶表示部との間に屈折率が１以上１．４以下の低屈折率層を有する液晶表示装置。
【請求項５】
請求項１または２に記載の液晶表示装置において、
前記Ｎ個の光学部材の内、曲げ剛性が最大の光学部材は、ガラスを主材料とする液晶表示装置。
【請求項６】
液晶表示部と、
前記液晶表示部の表示面と反対面側に配置される背面照明装置とを備える液晶表示装置であって、
前記液晶表示部は、光入射側に第一偏光板と光出射側に第二偏光板とを備え、
前記第一偏光板の光入射側に透明層が配置され、
ε、Ｅ、ｈをそれぞれ、前記液晶表示部の温度が−１０〜１０℃、もしくは４０〜７０℃の何れかの環境下における単位長さ当たりの歪み、縦弾性係数、部材の厚さとし、添え字ｐ１、ｐ２、ｇ、ｔがそれぞれ前記第一偏光板、前記第二偏光板、前記液晶表示部の基板、前記透明層に対応するとした場合、前記透明層の厚さｈｔが、
【数１】
2010152167.tif 000013
とした場合、０．５ｈｔ０≦ｈｔ≦１．５ｈｔ０である液晶表示装置。
【請求項７】
液晶表示部と、
前記液晶表示部の表示面と反対面側に配置される背面照明装置とを備える液晶表示装置であって、
前記液晶表示部は、光入射側に第一偏光板と光出射側に第二偏光板とを備え、
前記第二偏光板の光出射側に透明層が配置され、
ε、Ｅ、ｈをそれぞれ、前記液晶表示部の温度が−１０〜１０℃、もしくは４０〜７０℃の何れかの環境下における単位長さ当たりの歪み、縦弾性係数、部材の厚さとし、添え字ｐ１、ｐ２、ｇ、ｔがそれぞれ前記第一偏光板、前記第二偏光板、前記液晶表示部の基板、前記透明層に対応するとした場合、前記透明層の厚さｈｔが、
【数２】
2010152167.tif 000014
とした場合、０．５ｈｔ０≦ｈｔ≦１．５ｈｔ０である液晶表示装置。
【請求項８】
請求項６に記載の液晶表示装置において、
前記透明層が前記背面照明装置の光学部材であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項９】
請求項７に記載の液晶表示装置において、
前記透明層が前記第二偏光板の表面処理層である液晶表示装置。
【請求項１０】
請求項６に記載の液晶表示装置において、前記透明層が前記第一偏光板の前記背面照明装置側支持基材である液晶表示装置。
【請求項１１】
請求項７に記載の液晶表示装置において、前記透明層が前記第二偏光板の光出射側支持基材である液晶表示装置。
【請求項１２】
請求項１、２、６または７に記載の液晶表示装置において、
前記液晶表示部端部を光出射面側から押さえることで前記液晶表示部の位置を固定するフレーム材が配置され、
前記液晶表示部の光出射側最外面と前記フレーム材の間隙は１．５ｍｍ以下である液晶表示装置。
【請求項１３】
請求項６または７に記載の液晶表示装置において、
前記背面照明装置は、Ｎ個（Ｎ≧１）の光学部材を備え、
前記液晶表示部と前記背面照明装置間に間隙を設ける構造が無く、
前記Ｎ個の光学部材上に前記液晶表示部が直接置かれる液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶表示装置に関し、特に、外部環境により液晶表示部が反り、表示ムラが発生することを抑制できる液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、高い表示性能、低消費電力、薄型、軽量といった特長を有し、現在携帯電話、デジタルカメラ、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）用モニタ、テレビ（ＴＶ）と幅広く活用されている。
【０００３】
一般的な液晶表示装置の構成を図１、２に示す。図１において、液晶表示部６は、光入射側の第一偏光板１、光出射側の第二偏光板２を備え、第一基板３と第二基板４間に液晶層５が配置される。第一基板３、第二基板４の少なくとも一方には電極群が配置され、画素毎に液晶層５へ電圧を印加可能である。また、背面照明装置１０は、光源７、背面照明装置フレーム８、光学部材群９を備える。
【０００４】
一般的液晶表示装置では、基板３、４はガラスであり、偏光板１、２と外部環境（温度、湿度）依存の膨張率が大きく異なる。結果、特許文献１にあるように、液晶表示部６は背面照明装置の状態（電源オンオフ、投入電力）や外部環境（天候、地域）により反ってしまう。
【０００５】
図２において、一般的液晶表示装置は背面照明装置１０の上に液晶表示部６を載せ、フレーム材８−１により液晶表示部６を固定する。よって、液晶表示部６が大きく反れば、フレーム材８−１、あるいは光学部材群９と接触してしまう。このとき、液晶表示部６は局所的に前面、あるいは背面から押さえられた状態となり、液晶層５の液晶分子配向が乱れ、表示ムラが生じる。
【０００６】
特許文献２にて、背面照明装置のシート状光学部材撓み防止のため、背面照明装置と液晶表示部を接合する方法が開示されているが、この方法では光学部材の撓みや位置ずれを防止することは確かに可能であるが、発明者らの検討によれば、上述の液晶表示部の反りは逆に悪化してしまう。
【０００７】
従来、液晶表示部の反りが問題となる場合には、図２のように、フレーム材８−１および８−２を配置し、液晶表示部６とフレーム材８−１の間、もしくは液晶表示部２と光学部材群９の間に十分な間隔を設けていた。しかし、この間隔が大きすぎると、液晶表示部２が固定されず、位置ずれが起こるといった機械的信頼性の問題が生じてしまう。
【０００８】
また、特許文献３には、光学部材群と液晶表示部を接合した液晶表示装置が、特許文献４には、歪み量の小さい樹脂基板材料やガラス材料が、特許文献５には低屈折率層が、特許文献６には光学部材内の構成により必要な機能を発現する反射偏光子が記載されている。
【０００９】
液晶表示部の反りに伴う上述の問題は、近年の液晶表示装置の大画面化、高画質化に伴い、今後ますます顕在化することが予想される。
【特許文献１】特開２００３−２７９７４８号公報
【特許文献２】特開２００５−３０１１４７号公報
【特許文献３】特開２００８−２４３８０３号公報
【特許文献４】特開２００７−６５６４４号公報
【特許文献５】特開２００５−３０２３３６号公報
【特許文献６】特許第３４４８６２６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上述した問題に鑑みてなされたものであり、偏光板、照明装置を備えた液晶表示装置において、材料費、液晶表示装置の厚みを上昇させることなく、また、機械的信頼性を損なうことなく、外部環境による液晶表示部の反りを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本出願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【００１２】
（１）液晶表示部と、前記液晶表示部の表示面と反対面側に配置される背面照明装置とを備える液晶表示装置であって、前記液晶表示部は、偏光板を備え、前記背面照明装置はＮ個（Ｎ≧１）の光学部材を備え、前記Ｎ個の光学部材について、前記液晶表示部が配置された側から順に光学部材１、光学部材２、・・光学部材Ｎと整数番号を付けた場合、前記光学部材１は、前記液晶表示部と粘着剤を介して密着され、−１０〜１０℃、もしくは４０〜７０℃の何れかにおける前記光学部材１の単位長さ当たりの歪みは、前記偏光板の単位長さ当たりの歪みに対して１／５以下である液晶表示装置。
【００１３】
（２）液晶表示部と、前記液晶表示部の表示面と反対面側に配置される背面照明装置とを備える液晶表示装置であって、前記液晶表示部は、偏光板を備え、前記背面照明装置はＮ個（Ｎ≧２）の光学部材を備え、前記Ｎ個の光学部材について、前記液晶表示部が配置された側から順に光学部材１、光学部材２、・・光学部材Ｎと整数番号を付けた場合、前記光学部材１は、前記液晶表示部と粘着剤を介して密着され、前記光学部材Ｍ（１＜Ｍ≦Ｎ）は、前記光学部材Ｍ−１と前記粘着剤を介して密着され、−１０〜１０℃、もしくは４０〜７０℃の何れかにおける前記Ｎ個の光学部材の内、曲げ剛性（縦弾性係数と断面二次モーメントの積）が最大の光学部材の単位長さ当たりの歪みは、前記偏光板の単位長さ当たりの歪みに対して１／５以下である液晶表示装置。
【００１４】
（３）（１）または（２）において、前記Ｎ個の光学部材の内、少なくとも一つの光学部材は、凹凸が形成された面を有し、前記凹凸が形成された面において、前記凹凸が形成された光学部材と前記凹凸が形成された光学部材に隣接する光学部材との間、あるいは、前記凹凸が形成された光学部材と前記液晶表示部との間に屈折率が１以上１．４以下の低屈折率層を有する液晶表示装置。
【００１５】
（４）（１）または（２）において、前記Ｎ個の光学部材の内、少なくとも一つの光学部材は、前記背面照明装置の光源出射光を面方向に導光する導光板であり、前記導光板の光出射面側において、前記導光板と前記導光板に隣接する光学部材との間、あるいは、前記導光板と前記液晶表示部との間に屈折率が１以上１．４以下の低屈折率層を有する液晶表示装置。
【００１６】
（５）（１）または（２）において、前記Ｎ個の光学部材の内、曲げ剛性が最大の光学部材は、ガラスを主材料とする液晶表示装置。
【００１７】
（６）液晶表示部と、前記液晶表示部の表示面と反対面側に配置される背面照明装置とを備える液晶表示装置であって、前記液晶表示部は、光入射側に第一偏光板と光出射側に第二偏光板とを備え、前記第一偏光板の光入射側に透明層が配置され、ε、Ｅ、ｈをそれぞれ、前記液晶表示部の温度が−１０〜１０℃、もしくは４０〜７０℃の何れかの環境下における単位長さ当たりの歪み、縦弾性係数、部材の厚さとし、添え字ｐ１、ｐ２、ｇ、ｔがそれぞれ前記第一偏光板、前記第二偏光板、前記液晶表示部の基板、前記透明層に対応するとした場合、前記透明層の厚さｈｔが、
【数１】
2010152167.tif 000003
とした場合、０．５ｈｔ０≦ｈｔ≦１．５ｈｔ０である液晶表示装置。
【００１８】
（７）液晶表示部と、前記液晶表示部の表示面と反対面側に配置される背面照明装置とを備える液晶表示装置であって、前記液晶表示部は、光入射側に第一偏光板と光出射側に第二偏光板とを備え、前記第二偏光板の光出射側に透明層が配置され、ε、Ｅ、ｈをそれぞれ、前記液晶表示部の温度が−１０〜１０℃、もしくは４０〜７０℃の何れかの環境下における単位長さ当たりの歪み、縦弾性係数、部材の厚さとし、添え字ｐ１、ｐ２、ｇ、ｔがそれぞれ前記第一偏光板、前記第二偏光板、前記液晶表示部の基板、前記透明層に対応するとした場合、前記透明層の厚さｈｔが、
【数２】
2010152167.tif 000004
とした場合、０．５ｈｔ０≦ｈｔ≦１．５ｈｔ０である液晶表示装置。
【００１９】
（８）（６）において、前記透明層が前記背面照明装置の光学部材であることを特徴とする液晶表示装置。
【００２０】
（９）（７）において、前記透明層が前記第二偏光板の表面処理層である液晶表示装置。
【００２１】
（１０）（６）において、前記透明層が前記第一偏光板の前記背面照明装置側支持基材である液晶表示装置。
【００２２】
（１１）（７）において、前記透明層が前記第二偏光板の光出射側支持基材である液晶表示装置。
【００２３】
（１２）（１）、（２）、（６）または（７）において、前記液晶表示部端部を光出射面側から押さえることで前記液晶表示部の位置を固定するフレーム材が配置され、前記液晶表示部の光出射側最外面と前記フレーム材の間隙は１．５ｍｍ以下である液晶表示装置。
【００２４】
（１３）（６）または（７）において、前記背面照明装置は、Ｎ個（Ｎ≧１）の光学部材を備え、前記液晶表示部と前記背面照明装置間に間隙を設ける構造が無く、前記Ｎ個の光学部材上に前記液晶表示部が直接置かれる液晶表示装置。
【発明の効果】
【００２５】
上記発明の液晶表示装置によれば、材料費、液晶表示装置の厚みを上昇させることなく、また、機械的信頼性を損なうことなく、外部環境による液晶表示部の反りを抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
まず、液晶表示部の反りについて詳細に述べる。液晶表示部の反り量は辺の長さに比例する成分が支配的であるため、以下、長辺方向のみ考え１次元で解析した。
【００２７】
図３の液晶表示部６について、ある環境下において第一偏光板１の歪み（単位長さあたりの歪み）をεｐ１、第二偏光板２の歪みをεｐ２とする。
【００２８】
歪みεは線膨張率をαとすると、一般的にはε＝αΔＴ／Ｌ０で表される。ΔＴは、偏光板と基板接合時を基準とした温度変化、Ｌ０は温度変化０における長さである。金属材料等であれば、歪みは温度変化に対してほぼ線形に変化するが、特に偏光板の場合、温度変化による歪み以外に湿度変化による歪みもあり、歪みは温度変化に対して線形でない。よって、以下展開する本発明の効果に係る議論は、ある環境下において完全に成立しても別環境下では、完全に成立しないことがある。
【００２９】
例えば、偏光板と基板は、通常常温環境下で接合されるので、常温近傍の環境下では、当然液晶表示部の反りは大きな問題とならない。つまり、本発明に依らずとも液晶表示部は反らない。問題となるのは、液晶表示装置が置かれ得る常温以外、−１０〜１０℃、もしくは４０〜７０℃といった環境下である。液晶表示装置の用途により、重視される環境は異なる。例えば、赤道直下地域で車載用途の液晶表示装置の場合、７０℃前後の高温多湿環境において液晶表示部の反りを抑制することを重視しなければならない。この場合、本発明は７０℃における偏光板の歪みを想定して適用されなければならない。これにより、７０℃における液晶表示部反りが大幅改善され、常温〜７０℃範囲においても本発明適用前に比して改善されることとなる。
【００３０】
つまり、液晶表示装置が置かれ得る常温常湿以外の環境、−１０〜１０℃、もしくは４０〜７０℃といった環境の何れかで、本発明の議論が成立すれば十分本発明の目的を達成できる。本明細書においては、例えば、７０℃４０％ＲＨ環境下における偏光板の歪みとは、液晶表示装置を７０℃４０％ＲＨ環境下に１時間放置した際の、基準環境下に対する偏光板の単位長さ当たりの歪みとする。歪み０とする基準環境は、偏光板と基板接合時の環境である。
【００３１】
第一偏光板１、第二偏光板の厚さをそれぞれｈｐ１、ｈｐ２とする。液晶表示部６の長辺長さをＬ、短辺長さを１とする（以下の議論は、短辺長さに依らない）。また、液晶層５の影響を無視し、第一基板３、第二基板４の厚さ総和をｈｇとする。偏光板の歪みに対して、基板の歪みは非常に小さいので無視すると、偏光板と基板は密着されているため、液晶表示部断面には図３に示すような垂直力が生じる。これは、次式にて表される。ここで、基板の弾性率に対し、偏光板の弾性率は非常に小さく、さらに一般的液晶表示装置では、基板の厚さは偏光板の厚さより大きいもしくは同等のため、ｈｐ１Ｅｐ１＋ｈｇＥｇ＋ｈｐ２Ｅｐ２≒ｈｇＥｇとした。
【数３】
2010152167.tif 000005
ここで、Ｅｐ１、Ｅｐ２、Ｅｇはそれぞれ、第一偏光板１、第二偏光板２、基板３、４の縦弾性係数である。力のつり合い条件より、垂直力の総和は常に０である。
【００３２】
この垂直力により曲げモーメントＭが発生する。これは次式にて表される。液晶表示部を下に凸で反らせるモーメントを正方向とした。
【数４】
2010152167.tif 000006
第一偏光板１と第二偏光板２が全く同じもので、ｈｐ１＝ｈｐ２、εｐ１＝εｐ２であるなら、Ｐｐ１＝Ｐｐ２であり、力のつり合いよりＰｇ＝−２Ｐｐ１となり、Ｍ＝０となる。つまりこの場合、液晶表示部は反らない。
【００３３】
しかし、高表示性能を要求されるＴＶやデジタルカメラ、携帯電話等で、現在多く用いられる液晶表示装置では、第一偏光板１と第二偏光板２は、その吸収軸が直交状態で配置される。例えば、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ−Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードといった液晶表示モードを適用した液晶表示装置が、これに該当する。
【００３４】
発明者らの検討によれば、偏光板は延伸軸と平行方向、垂直方向によって歪み、弾性係数が大きく異なる。例えば、数３、数４において、εｐ１＝２εｐ２、ｈｐ１＝ｈｐ２、Ｅｐ１＝Ｅｐ２とすれば、曲げモーメントＭは次式で表される。つまり、液晶表示部は下に凸形状で反る。
【数５】
2010152167.tif 000007
【００３５】
このとき、液晶表示部端部の反り量は次式で表される。ここで、Ｌは液晶表示装置の長辺長さ、Ｉｐ１、Ｉｇ、Ｉｐ２はそれぞれ、第一偏光板、第一基板と第二基板積層板、第二偏光板の断面二次モーメントである。
【数６】
2010152167.tif 000008
【００３６】
以下、本発明の好適な実施形態を具体的に説明する。
【００３７】
数６によれば、液晶表示部の反りを軽減するには、構造部材の断面二次モーメントを大きくするか、曲げモーメントＭを小さくすればよい。
【００３８】
まず、構造部材の断面二次モーメントを大きくする手段について述べる。断面二次モーメントを向上するには、部材を厚くすればよい。断面二次モーメントは、およそ厚さの３乗に比例して大きくなる。一方、数３〜数５から分かる通り、曲げモーメントＭは、およそ厚さの２乗に比例して大きくなる量なので、有効な対策と言える。但し、偏光板のように歪みの大きい部材を厚くすると、歪みの程度によっては曲げモーメントＭが非常に大きくなり、逆に液晶表示装置の反りが悪化する可能性もある。最も単純な手段は、歪みの小さい基板を厚くすることである。しかしこれは、部材費、製造工程等を考慮すれば現実性に乏しい。
【００３９】
本発明の好適な実施形態に係る液晶表示装置の構造を図４に示す。
【００４０】
液晶表示部６と背面照明装置１０の光学部材群９が、粘着剤を介して密着接合される。一般的な背面照明装置には、厚さ数ｍｍの光学部材が備えられる。例えば、光源を背面照明装置の面内に敷き詰めた光源直下型背面照明装置で用いられる拡散板、光源を背面照明装置端部のみに配置し、光源出射光を面方向に導光させつつ光を前面に取り出す導光板である。ここで、Ｎ個の光学部材が存在する場合、液晶表示部６が配置された側から順に光学部材１、光学部材２、・・光学部材Ｎと整数番号をつけるものとする。
【００４１】
一般的な液晶表示装置では、偏光板の厚さは０．２ｍｍ程度、基板の厚さは０．７ｍｍ程度である。これに対し、拡散板や導光板の厚さは２〜５ｍｍ程度であり、液晶表示装置の曲げ剛性（断面二次モーメントと弾性係数の積）を大幅に向上させることが可能である。また、この手段をとれば、液晶表示装置の厚みを増加させることもなく、部材追加によるコスト上昇もない。
【００４２】
但し、一般的液晶表示装置において用いられる拡散板や導光板は、線膨張率が偏光板と同程度である。これでは、曲げモーメントが非常に大きくなり、高温あるいは低温環境下において、逆に反り量が大きくなってしまう。特許文献２や特許文献３においても図４と同じく、光学部材群と液晶表示部を接合するが、一般的な光学部材を液晶表示部と接合するのみでは、曲げモーメントが大きくなってしまい、逆に液晶表示部の反りは悪化する。液晶表示部と接合する光学部材の特性を選択することが非常に重要である。
【００４３】
発明者らの検討によれば、図４の構成において、少なくとも光学部材群９の中で最も曲げ剛性の高い部材は、その歪み量が偏光板に対して無視できる程に小さくなければならない。特許文献４に記載の樹脂基板材料やガラスであれば、この条件を満たすことができる。
【００４４】
光学部材の歪みを偏光板に対して、相対的に変化させた場合のある環境下における液晶表示部端部反り量を求めた結果を図５に示す。同図中横軸は偏光板の歪みを１とした時の光学部材の相対歪みｓを、縦軸は液晶表示部端部反り量ｗｅを示す。光学部材の厚さは２ｍｍとした。光学部材の弾性係数Ｅが１６００ＭＰａと小さい場合（樹脂基板材料を考慮）と、７０ＧＰａと大きい場合（ガラスを考慮）双方で求めた。光学部材を液晶表示部と接合しない場合、端部反り量は約６．５ｍｍであった。よって、光学部材の歪みが偏光板に対して１／５以下であれば、上記効果を発現できる。
【００４５】
もう一つの問題として、液晶表示装置の光学特性がある。光学部材群の中に、表面形状を有し、液晶表示装置に有意な特性を付与するものが配置されることがある。例えば、プリズムシートは輝度向上フィルムとも呼ばれ、表面にプリズム状の凹凸を有することで、背面照明装置の出射光に指向性を与え、液晶表示装置の正面輝度を向上させる。これらの光学部材は、光の透過、反射、屈折現象を利用するが、そのためには部材の屈折率と空気の屈折率差が前提となる。しかしながら、図４の構成のように液晶表示部６と光学部材群９を密着すると、一般的粘着剤の屈折率は光学部材の屈折率に近いため、光学部材内外で屈折率差が非常に小さくなってしまい、表面形状を有する光学部材は、その機能を発現できない。
【００４６】
そこで、図６のように表面形状を有する光学部材の凹凸側表面に、低屈折率層を配置する。図６において、９−１〜９−３は光学部材群であり、この中に光学部材の中で最も曲げ剛性の高い部材が含まれる。９−２はプリズムシート、９−３は低屈折率層である。光学部材９−１、９−２、９−３、液晶表示部６は全て粘着剤を介して密着される。低屈折率層としては、例えば特許文献５に記載のものが挙げられる。低屈折率層９−３の屈折率は、光学部材の屈折率にも依るが、一般的光学部材の屈折率は概ね１．５であるから、１．４以下であれば光学部材の機能発現可能であり、望ましくは１．２以下である。空気の屈折率との関係を考慮して、低屈折率層９−３の屈折率は１．０以上であることが望ましい。
【００４７】
表面形状を有しない光学部材であっても、導光板のように空気との屈折率差により透過、反射、屈折を起こす部材もある。このような部材においても上述の手段は有効である。一方で、特許文献６に記載の反射偏光子のように、その光学部材内の構成により必要な機能を発現する光学部材については、低屈折率層は不要である。
【００４８】
次に、曲げモーメントＭを小さくする手段について述べる。曲げモーメントＭを小さくするには、構造部材間の歪み差を小さくする、あるいは歪みの大きい構造部材について弾性係数や厚みを小さくするといった手段が考えられるが、特に偏光板はその光学特性が液晶表示装置の表示性能に大きく関わる部材であり、偏光板の特性を調整することは非常に難しい。
【００４９】
そこで、図７のように第一偏光板１あるいは第二偏光板２に、透明フィルムあるいは透明薄膜１１を追加する。数３、数４を用いて述べた通り、液晶表示部の反りを支配するのは、第一偏光板、第二偏光板断面に生じる垂直力の差である。よって、透明薄膜１１により、垂直力差を補うことができれば曲げモーメントを小さくできる。また、図７のように、偏光板の外側（液晶表示部６と反対側）に透明薄膜１１を配置すれば、液晶表示部６の複屈折性に影響することはなく、液晶表示装置の表示性能に影響を及ぼすこともない。つまり、透明薄膜１１の光学特性としては、界面反射抑制の観点から、屈折率１．５程度を満たせば十分である。この条件は、種々の有機材料で容易に満たすことができる。
【００５０】
一方、透明薄膜１１の機械物性である歪み、弾性係数について、仕様を定めるのは現実性に乏しい。部材費上昇を抑制するには、機械物性を選択することはできない。つまり、部材費、製造費の観点から望ましい材料が与えられたとして、この膜厚を設計因子とするのがよい。
【００５１】
透明薄膜１１の必要膜厚を求めるため、思考実験を行う。図８は、基板４に第二偏光板２を密着接合したものである。図９は、基板３に第一偏光板１、透明薄膜１１を密着接合したものである。図８、９の素子をある環境下に置いたとき、その反り形状が全く同じであれば、図７の液晶表示部６は反らない。
【００５２】
例えば、図８の素子が、ある環境下において上に凸形状で１０ｍｍ反り、透明薄膜１１が配置されない状態で、図９の素子が上に凸形状で５ｍｍ反った場合を考える。歪みが正値（この環境下で膨張する）の透明薄膜１１を図９のように配置し、徐々にその膜厚を大きくすれば、ある膜厚において図８と図９の素子は、全く同じ反り形状となるはずである。この状態で、図８と図９の素子を組み合わせ、液晶表示部を構成すれば、反らない。
【００５３】
この透明薄膜１１の最適膜厚を求める。透明薄膜１１が基板３、４に対して薄く、弾性係数も小さければ、図８、９の曲げモーメントを等しくすればよい。
【００５４】
まず、図８の曲げモーメントＭｐ２は、数３、数４により次式で表される。
【数７】
2010152167.tif 000009
【００５５】
図９の曲げモーメントＭｐ１は、次式で表される。ここで、εｔ、ｈｔ、Ｅｔは、それぞれ透明薄膜１１の歪み、厚さ、縦弾性係数である。前述の通り、εｔ、Ｅｔは既に与えられているものとする。
【数８】
2010152167.tif 000010
【００５６】
Ｍｐ２＝Ｍｐ１とするｈｔは次式で与えられる。ここでｈｔ２は、十分小さいとして無視した。
【数９】
2010152167.tif 000011
上式において、分子＞０の場合、εｔ＞０となる薄膜材料を選択する必要があり、分子＜０の場合、εｔ＜０となる薄膜材料を選択する必要がある。また、図９では第一偏光板１に透明薄膜１１を接合したが、第二偏光板２に接合してもよい。この場合、Ｍｐ２＝Ｍｐ１とするｈｔは次式で与えられる。
【数１０】
2010152167.tif 000012
【００５７】
図７の液晶表示部６において、第一偏光板１、第二偏光板２、ガラス基板３および４、透明薄膜１１の弾性係数をそれぞれ、２ＧＰａ、１．８ＧＰａ、７１ＧＰａ、１．６ＧＰａとし、第一偏光板１、第二偏光板２、ガラス基板３および４の厚さをそれぞれ、０．２ｍｍ、０．２ｍｍ、０．７ｍｍとし、第一偏光板１、第二偏光板２、透明薄膜１１の歪みをそれぞれ、０．００９５３、０．０１４２、０．００３とした場合、数９で与えられる透明薄膜１１の最適膜厚は０．２４ｍｍである。この最適膜厚を１とした透明薄膜１１の相対膜厚と液晶表示部端部反り量の関係を求めると、図１０のようになる。同図中、横軸は最適膜厚を１とした時の透明薄膜の相対膜厚ｔを、縦軸は液晶表示部端部反り量ｗｅを示す。確かに、最適膜厚近傍で反り量が最も抑制できること、また、最適膜厚の０．５〜１．５倍とすることで、反り量は半分以下となり、十分な効果が得られることが分かる。
【００５８】
以上述べた手段により、液晶表示部の反りを抑制できれば、図２で述べた液晶表示部６とフレーム材８−１間、および液晶表示部６と光学部材群９間の間隔は不要、あるいは縮小可能となり、機械的信頼性も向上できる。
【実施例】
【００５９】
以下に具体的な実施例を示して、本願発明の内容をさらに詳細に説明する。以下の実施例は本願発明の内容の具体例を示すものであり、本願発明がこれらの実施例に限定されるものではない。
【００６０】
以下の実施例において、液晶表示部の大きさは、対角長さ０．８１ｍ、長辺長さ：短辺長さ＝１６：９である。
【００６１】
［実施例１］
本実施例の構成を図１１に示す。同図において背面照明装置１０は、光源７を背面照明装置端部に配置し、光源出射光を導光板９−４で面方向に導光させつつ光を前面に取り出すサイドエッジ方式である。光源７として、白色ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ−Ｄｉｏｄｅ）を用いた。１２は、光源出射光を反射し導光板へ効率よく光を入射させるためのリフレクタである。導光板はガラスで形成されており、液晶表示装置出射光に指向性を与えるため、プリズムシート９−２が導光板９−４上に配置されている。また、プリズムシート９−２は屈折率１．１５の低屈折率層９−３で上下共に表面をコーティングされている。
【００６２】
第一偏光板１および第二偏光板２の厚さは０．２ｍｍ、第一偏光板１の吸収軸は液晶表示部短辺に平行、第二偏光板２の吸収軸は液晶表示部長辺に平行である。第一基板３および第二基板４の厚さは０．７ｍｍ、プリズムシート９−２の厚さは０．１５ｍｍ、導光板９−４の厚さは２ｍｍである。
【００６３】
従来技術に則り、液晶表示部６と背面照明装置１０を密着せず、液晶表示装置を７０℃８％ＲＨの高温環境下に置いたところ、長辺方向の反り形状は図１２のようになった。同図中、横軸は液晶表示部の長辺方向位置ｘを、縦軸は液晶表示部の反り量ｗを示す。一方、図１１のように液晶表示部６と光学部材群９−２、９−３、９−４を粘着剤を介して密着接合し、同じく７０℃８％ＲＨの高温環境下に置いたところ、長辺方向の反り形状は図１３のようになった。同図中、横軸は液晶表示部の長辺方向位置ｘを、縦軸は液晶表示部の反り量ｗを示す。端部反り量が、半分以下と大幅改善したことが理解できる。さらに、液晶表示装置の光学特性については、ほぼ同等であった。
【００６４】
［実施例２］
本実施例の構成を図１４に示す。本実施例では、実施例１と異なり、従来通り液晶表示部６と光学部材群９は接合されない。第一偏光板１にＰＥＴ（Ｐｏｌｙ−Ｅｔｈｙｌｅｎｅ−Ｔｅｒｅｐｈｔａｌａｔｅ）フィルム１３が密着接合される。
【００６５】
用いた第一偏光板１、第二偏光板２、ガラス基板３および４、ＰＥＴフィルム１３の弾性係数は、それぞれ２ＧＰａ、１．８ＧＰａ、７１ＧＰａ、１．６ＧＰａであった。第一偏光板１、第二偏光板２、ガラス基板３および４の厚さは、それぞれ０．２ｍｍ、０．２ｍｍ、０．７ｍｍであった。高温高湿環境下で、第一偏光板１、第二偏光板２、ＰＥＴフィルム１３の単位長さ当たりの歪みは、それぞれ０．００９５３、０．０１４２、０．００３であった。
【００６６】
ＰＥＴフィルムを配置しなかった場合、反り形状は図１５のようになった。これに対し、厚さ０．２４ｍｍのＰＥＴフィルムを図１４のように配置すると、同環境下の反り形状は図１６のようになり、大幅改善した。図１５及び１６において、横軸は液晶表示部の長辺方向位置ｘを、縦軸は液晶表示部の反り量ｗを示す。
【００６７】
［実施例３］
本実施例の構成を図１７に示す。９−２はプリズムシートであり、プリズム側表面は屈折率１．１５の低屈折率層９−３でコーティングされている。また、プリズムシート９−２、低屈折率層９−３、液晶表示部６は、粘着剤を介して密着接合されている。本実施例では、プリズムシート以外の光学部材群９は、液晶表示部６と接合されない。
【００６８】
第一偏光板１、第二偏光板２、ガラス基板３および４は、実施例２と同じものを用いた。プリズムシート９−２の支持基材はＰＥＴフィルムであり、その厚みは０．２５ｍｍであった。高温高湿環境下の液晶表示部反り形状を図１８に示す。同図中、横軸は液晶表示部の長辺方向位置ｘを、縦軸は液晶表示部の反り量ｗを示す。図１５と比較して、大幅改善していることが分かる。
【００６９】
［実施例４］
本実施例の構成を図１９に示す。液晶表示装置に用いられる一般的な偏光板は偏光層を支持基材で挟んだ形となっている。図１９において、１−ｐは第一偏光板の偏光層、１−ｓ１、１−ｓ２は第一偏光板の支持基材である。
【００７０】
支持基材１−ｓ１は、前述の通り液晶表示装置の表示性能に大きく関わる部材であり、厚み調整等は難しい。そこで、本実施例では支持基材１−ｓ２を実施例２におけるＰＥＴフィルムと同様に利用する。
【００７１】
この場合、数９における第一偏光板を図２０に示すように、偏光層１−ｐと支持基材１−ｓ２のみと見なして、歪み、弾性係数、厚さを求め、数９により支持基材１−ｓ１の厚さを決めればよい。
【００７２】
本実施例の形態をとれば、実施例２、３に比してさらに部材費上昇、部材追加による液晶表示部厚み上昇を抑制することが可能である。また、本実施例では第一偏光板の外側（液晶層と反対側）支持基材を調整したが、第二偏光板の外側支持基材を数１０に従って調整してもよい。
【００７３】
［実施例５］
本実施例の構成を図２１に示す。ここまで述べた方法の何れかにより、液晶表示部の反りが抑制されれば、図２で述べた液晶表示部６とフレーム材８−１、および液晶表示部６と光学部材群９の間隔は不要となる。
【００７４】
本実施例では、実施例３と同様の方法で液晶表示部反りを抑制する。９−２はプリズムシートであり、プリズム側表面は屈折率１．１５の低屈折率層９−３でコーティングされている。また、プリズムシート９−２、低屈折率層９−３、液晶表示部６は、粘着剤を介して密着接合されている。本実施例では、プリズムシート以外の光学部材群９−５は、液晶表示部６と接合されない。
【００７５】
本実施例では、図２のように液晶表示部６と光学部材群９の間に間隔を設ける必要がないため、背面照明装置のサイドフレーム材８−２が除去され、フレーム材８−１が背面照明装置サイドフレームと液晶表示装置の前面フレームを兼ねることで、部材削減している。
【００７６】
なお、発明者らの検討によれば、液晶表示部６とフレーム材８−１との間隔は１．５ｍｍ以下であれば対角０．６５ｍ以上の大画面液晶表示装置においても十分な機械的信頼性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】従来技術による液晶表示装置例を示した構成図である。
【図２】従来技術による液晶表示装置例を示した構成図である。
【図３】液晶表示装置の反り要因を説明した概念図である。
【図４】本発明の好適な実施形態による液晶表示装置例を示した構成図である。
【図５】本発明の好適な実施形態を説明する特性図である。
【図６】本発明の好適な実施形態による液晶表示装置例を示した構成図である。
【図７】本発明の好適な実施形態による液晶表示装置例を示した構成図である。
【図８】本発明の好適な実施形態を説明する構成図である。
【図９】本発明の好適な実施形態を説明する構成図である。
【図１０】本発明の好適な実施形態を説明する特性図である。
【図１１】本発明による液晶表示装置の一実施例を示した構成図である。
【図１２】従来技術による液晶表示装置の反り形状を示した特性図である。
【図１３】本発明の一実施例による液晶表示装置の反り形状を示した特性図である。
【図１４】本発明による液晶表示装置の一実施例を示した構成図である。
【図１５】従来技術による液晶表示装置の反り形状を示した特性図である。
【図１６】本発明の一実施例による液晶表示装置の反り形状を示した特性図である。
【図１７】本発明による液晶表示装置の一実施例を示した構成図である。
【図１８】本発明の一実施例による液晶表示装置の反り形状を示した特性図である。
【図１９】本発明による液晶表示装置の一実施例を示した構成図である。
【図２０】本発明の一実施例の偏光板について説明する構成図である。
【図２１】本発明の一実施例の偏光板について説明する構成図である。
【符号の説明】
【００７８】
１  第一偏光板、２  第二偏光板、３  第一基板、４  第二基板、５  液晶層、６  液晶表示部、７  光源、８  フレーム材、９  光学部材群、１０  背面照明装置、１１  透明薄膜、１２  リフレクタ、１３  ＰＥＴフィルム。
【図１】
2010152167.tif 000015
【図２】
2010152167.tif 000016
【図３】
2010152167.tif 000017
【図４】
2010152167.tif 000018
【図５】
2010152167.tif 000019
【図６】
2010152167.tif 000020
【図７】
2010152167.tif 000021
【図８】
2010152167.tif 000022
【図９】
2010152167.tif 000023
【図１０】
2010152167.tif 000024
【図１１】
2010152167.tif 000025
【図１２】
2010152167.tif 000026
【図１３】
2010152167.tif 000027
【図１４】
2010152167.tif 000028
【図１５】
2010152167.tif 000029
【図１６】
2010152167.tif 000030
【図１７】
2010152167.tif 000031
【図１８】
2010152167.tif 000032
【図１９】
2010152167.tif 000033
【図２０】
2010152167.tif 000034
【図２１】
2010152167.tif 000035