(57)【要約】  カラーシフトを低減した液晶表示モジュール。液晶表示モジュールは、入射する照明光に対する透過率が照明光の入射角度および波長の双方に応じて異なる波長依存性を有する液晶パネルと、液晶パネルを背面から照明する光源と、液晶パネルと光源との間に設置され、波長依存性を有する波長分散性拡散シートと、を備え、波長分散性拡散シートは、波長依存性が液晶パネルの波長依存性を緩和する特性を有する。
2007123134.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射する照明光に対する透過率が前記照明光の入射角度および波長の双方に応じて異なる波長依存性を有する液晶パネルと、
液晶パネルを背面から照明する光源と、
前記液晶パネルと前記光源との間に設置され、波長依存性を有する波長分散性拡散シートと、を備え、
前記波長分散性拡散シートは、前記波長依存性が前記液晶パネルの波長依存性を緩和する特性を有する、
液晶表示モジュール。
【請求項２】
前記波長分散性拡散シートの波長依存性は、可視光の波長域において、前記液晶パネルの波長依存性と逆の特性を有する、
請求項１に記載の液晶表示モジュール。
【請求項３】
前記波長分散性拡散シートは、波長が短いほど前記照明光が広く拡散する特性を有する、
請求項１に記載の液晶表示モジュール。
【請求項４】
前記波長分散性拡散シートは、透明な基材中に基材の屈折率とは異なる屈折率を有する光拡散体を透明な基材中の厚さ方向に分散配置してなり、複数回屈折させ、前記波長依存性を与えて前記照明光を出射させる、
請求項１に記載の液晶表示モジュール。
【請求項５】
前記波長分散性拡散シートは、透明な基材中に基材の屈折率とは異なる屈折率を有する光拡散微粒子を分散してなり、前記基材と前記光拡散微粒子の屈折率差Δｎは波長によって異なり、波長が短いほど屈折率差Δｎが大きい、
請求項１に記載の液晶表示モジュール。
【請求項６】
前記波長分散性拡散シートの前記基材と光拡散微粒子との屈折率差Δｎ１と前記光拡散微粒子の平均粒径ｄ１との積Δｎ１・ｄ１が、Δｎ１・ｄ１≦０．３μmの関係式を満たす、
請求項５に記載の液晶表示モジュール。
【請求項７】
前記液晶パネルは、前記波長依存性が左右方向と上下方向とで異なる異方性を有し、
前記光源の指向性、前記波長分散性拡散シートの拡散特性、または、前記波長分散性拡散シートの波長依存性の少なくともいずれか１つに異方性を有し、波長依存性に異方性を有する照明光により前記液晶パネルを照明するものであって、
前記照明光に付与された波長依存性の異方性は前記液晶パネルの波長依存性の異方性を緩和するように設定されている、
請求項１に記載の液晶表示モジュール。
【請求項８】
前記光源は、特定の方位に指向性を有し、それと直交する方位には相対的に拡散性の大きな異方性を有する面状発光を行い、
前記波長分散性拡散シートは、前記特定の方位に大きな拡散性を示し、その拡散性に波長依存性を有する、
請求項７に記載の液晶表示モジュール。
【請求項９】
前記波長分散性拡散シートでは、透明な基材中に基材の屈折率とは異なる屈折率の略円断面の微細ファイバーがその長手方向がほぼ一致するように配向分散されている、
請求項８に記載の液晶表示モジュール。
【請求項１０】
前記波長分散性拡散シートの前記基材と前記微細ファイバーとの屈折率差Δｎ２と前記微細ファイバーの平均径ｄ２との積Δｎ２・ｄ２が、Δｎ２・ｄ２≦０．３μmの関係式を満たす、
請求項９に記載の液晶表示モジュール。
【請求項１１】
入射する照明光に対する透過率が前記照明光の入射角度および波長の双方に応じて異なる波長依存性を有し、さらに前記波長依存性が左右方向と上下方向とで異なる異方性を有する液晶パネルとの間に設置可能な波長分散性拡散シートであって、
透明な基材中に基材の屈折率とは異なる屈折率の略円断面の微細ファイバーがその長手方向がほぼ一致するように配向分散されている、
波長分散性拡散シート。
【請求項１２】
前記基材と前記微細ファイバーとの屈折率差Δｎ２と前記微細ファイバーの平均径ｄ２との積Δｎ２・ｄ２が、Δｎ２・ｄ２≦０．３μmの関係式を満たす、
請求項１１に記載の波長分散性拡散シート。
【請求項１３】
入射する照明光に対する透過率が前記照明光の入射角度および波長の双方に応じて異なる波長依存性を有する液晶パネルと、
液晶パネルをその背面から照明する光源と、
前記液晶パネルと前記光源との間に設置され、波長依存性を有し、前記波長依存性が前記液晶パネルの波長依存性を緩和するように設定されている波長分散性拡散シートと、
前記液晶パネルを駆動し画像を表示させる表示制御回路と、
を有する液晶表示装置。
【請求項１４】
前記波長分散性拡散シートは、透明な基材中に基材の屈折率とは異なる屈折率を有する光拡散体を透明な基材中の厚さ方向に分散配置してなり、複数回屈折させ、波長依存性を与えて照明光を出射させる、
請求項１３記載の液晶表示装置。
【請求項１５】
前記波長分散性拡散シートの光拡散体は、光拡散微粒子、又は、その長手方向がほぼ一致するように配向分散された略円断面の微細ファイバーである、
請求項１３記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示モジュール、波長分散性拡散シートおよび液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄型軽量で画像表示が可能な液晶表示装置は、製造技術の進展による価格低減や高画質化技術開発によって急速に普及し、パーソナルコンピュータのモニターやＴＶ受像機などに広く用いられている。【０００３】
液晶表示装置としては透過型液晶表示装置が一般的に用いられている。透過型液晶表示装置は、バックライトと呼ばれる面状光源を備え、そこからの照明光を液晶パネルによって空間変調して画像を形成する。【０００４】
この液晶表示装置の性能上の課題の一つに観察方向によって色調が変化するという現象（カラーシフト）がある。これは液晶パネルの透過率に角度依存性があり、更に、波長依存性（波長分散特性）に異方性を有することに起因する。また、他の課題として、バックライトの配光特性に異方性がある。【０００５】
図１はＴＮ液晶を用いた液晶表示装置で赤、青、緑の単色を表示し、水平方向（液晶パネルの左右方向）の配光特性を測定した結果である。この様に波長の長い赤の光は相対的に広い配光分布を示し、波長の短い青の光は相対的に狭い配光分布を示している。【０００６】
図２は図１の測定に用いた液晶表示装置の液晶パネルを外してバックライトを点灯し、赤、青、緑の色フィルターを介して配光特性を評価した結果である。図２から明らかなように、バックライトからの照明光には特段の波長分散特性は認められず、図１に認められる顕著な波長分散特性は液晶パネルの特性に起因することが分かる。【０００７】
上記配光特性の結果、白色表示した画面を観察した場合、相対的に正面方向は青っぽく角度の大きい方向（斜め方向）からは赤っぽく見える。図３は液晶パネルを一般的な波長分散の無い光源で照明した際のカラーシフトの発生状態を示す模式図である。【０００８】
図４は観察角度による液晶表示装置の白色表示の色調の変化（カラーシフト）をＣＩＥ色度図上の色度軌跡としてプロットした図である。図４から明らかなように、色度座標上の色調はほぼ黒体輻射軌跡に沿って変化している。つまり、観察角度により色温度の変化が大きく、偏差ｄｕｖの変化は殆ど無い。以上のことから、上記カラーシフト現象の一元化定量化指標として色温度を用い得ると判断される。色度座標表示ではｘおよびｙの二元、図１の配光特性表示では赤、青、緑の三元が必要であるので、後者に対し、前者は便利である。【０００９】
図５は図４に示した白色表示のカラーシフトを観察角度（計測角度）と色温度の関係で示したグラフである。図５で横軸は計測角度、縦軸は色温度である。液晶パネルの正面から観察した場合、相対的に青みが強く色温度が高くなっている。そして、観察角度が大きくなるほど赤みの成分が増して色温度が低くなっている。【００１０】
上記カラーシフト現象を軽減するために、それぞれ単色の３原色の光源を用い、それらを異なる配光特性で導光板側面に入射する方法や、白色光源を用い、導光板から出射する光を、波長によって出射角度の異なるホログラムを介して液晶パネルに入射する方法が提案されている（特許文献１参照）。【００１１】
【特許文献１】特開２００４−６１６９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、それぞれ単色の３原色の光源を用い、それらを異なる配光特性で導光板側面に入射する方法では、色ムラを発生しやすいという問題がある。【００１３】
導光板は、側端面から入射された光を対向する主面間で全反射を繰り返して入射端と対向する端面方向に伝播するとともに、その光の一部を対向する主面の一方に設けた拡散手段または導光板内部に分散した拡散材によって出射する。【００１４】
導光板の全面から均一な照明を得るためには、前記拡散手段の形成濃度、パターンの大きさ分布および拡散材の分散濃度分布を適切に設定する必要がある。しかし、光の伝播、出射の状況は入射する光の配光パターンによって変化する。具体的には、入射光の配光が広いと導光板の入射面近傍から出射する光の割合が大きく、導光板の入射端側が明るく、その反対側が暗くなる。逆に、入射光の指向性が鋭いと、導光板の入射端側が暗く、反対側が明るくなる。【００１５】
例えば、特許文献１の実施例のように、ある相対光強度において相対的に青の光の配光パターンを広くして導光板に入射すると、導光板の入射端近傍は青みを帯び、その反対側が赤みを帯びるという色ムラを発生する。【００１６】
従って、配光パターンを変化する方法では、観察角度に関するカラーシフト現象の低減と、画面全体で色ムラのない均一な表示を両立させることが困難になる。【００１７】
一方、白色光源を用いて、導光板から光を出射した後にそれぞれ特定の波長の光を拡散するホログラムシートを３枚用いて、赤、青、緑に異なる指向性を与える方法がある。この方法では、面内均一性と配光特性制御をそれぞれ独立に行うことが出来、上記色ムラの問題は軽減されるが、３枚のホログラムシートを用いているため、その分装置が厚くなり、また、価格が高くなるという課題があった。【００１８】
本発明の目的は、かかる点に鑑みてなされたものであり、色ムラを発生を低減し、また、極めて簡便な構成で正確で観察角度による色変動の少ない液晶表示モジュール、波長分散性拡散シートおよび液晶表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の液晶表示モジュールは、入射する照明光に対する透過率が照明光の入射角度および波長の双方に応じて異なる波長依存性を有する液晶パネルと、液晶パネルを背面から照明する光源と、液晶パネルと光源との間に設置され、波長依存性を有する波長分散性拡散シートと、を備え、波長分散性拡散シートは、波長依存性が液晶パネルの波長依存性を緩和する特性を有する。【００２０】
また、本発明の波長分散性拡散シートでは、透明な基材中に基材とは異なる屈折率の略円断面の微細ファイバーがその長手方向がほぼ一致するように配向分散されている。【００２１】
また、本発明の液晶表示装置は、入射する照明光に対する透過率が照明光の入射角度および波長の双方に応じて異なる波長依存性を有する液晶パネルと、液晶パネルをその背面から照明する光源と、液晶パネルと光源との間に設置され、波長依存性を有し、波長依存性が液晶パネルの波長依存性を緩和するように設定されている波長分散性拡散シートと、液晶パネルを駆動し画像を表示させる表示制御回路と、を有する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、簡単な構成で、入射する照明光に対する透過率が照明光の入射角度および波長の双方に応じて異なる波長依存性を補正して、観察角度による色変化の小さな画像表示が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】ＴＮ液晶表示装置を単色表示した場合の水平方向の配光特性を示すグラフ
【図２】図１の表示装置のバックライトにおける単色の配光特性を示すグラフ
【図３】液晶パネルを一般的な波長分散の無い光源で照明した際のカラーシフトの発生状態を示す模式図
【図４】観察角度による液晶表示装置の白色表示のカラーシフトをＣＩＥ色度図上の色度軌跡としてプロットした図
【図５】液晶表示装置の視野角カラーシフトを観察角度と測定色温度の関係で示したグラフ
【図６】本発明の液晶表示装置の実施の形態１の構成を示す断面図
【図７】図７Ａは、ＰＭＭＡとＭＳの屈折率の波長依存性を示すグラフ、図７Ｂは、ＰＭＭＡ、ＭＳ、空気の各媒体組み合わせ時の相対屈折力（∝屈折率差）の波長依存性を示すグラフ
【図８】試作拡散板を白色平行光で照明した場合の透過光の色温度の観察角度依存性を示すグラフ
【図９】試作拡散板の拡散微粒子と基材との屈折率差Δｎ１と拡散微粒子の平均粒径ｄ１との積Δｎ・ｄと色温度シフト（照明→輝度１／３減衰角）の相関を示すグラフ
【図１０】波長分散照明による液晶表示装置のカラーシフト低減効果を示すグラフ
【図１１】ＴＮ液晶表示装置を単色表示した場合の垂直方向の配光特性を示すグラフ
【図１２】本発明の液晶表示装置の実施の形態２における照明部の構成を示す斜視図
【図１３】本発明の液晶表示装置の実施の形態２における照明部の構成を示す断面図
【図１４】マトリクス型液晶表示装置の一例を示す図
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。【００２５】
（実施の形態１）
図６は本発明の液晶表示モジュールの実施の形態１を示す断面図である。液晶表示モジュールはその法線方向に指向性を有する面状光源２２０からの指向光を波長分散性拡散シート２３０で拡散して液晶パネル２１０を照明するように構成されている。【００２６】
冷陰極線管２２１からの光はリフレクタ２２２の作用で出射領域が線状に規定され、導光板２２３の側端面から入射される。側端面から入射された光は対向する２つの主面間を全反射を繰り返しながら入射端と対向する端面方向に伝播する。【００２７】
導光板２２３の主面の一方には、光を微拡散する微拡散要素が局所的に設けられている。この微拡散要素の部分に入射した光は全反射条件から外れるため出射する。この際、導光板全面からほぼ均一な光強度で出射するように、前記微拡散要素の大きさ、密度を適切に設定する。【００２８】
出射する光は、微拡散により全反射条件から僅かに外れるだけなので、主面に平行に近い角度で出射する。プリズムシート２４０はその光の指向性を保存したまま、主指向方向を導光板の法線方向に変換する。【００２９】
波長分散性拡散シート２３０は上記指向性の強い光（指向光）を屈折することにより拡散して、広い配光特性の照明光に変換する。その際、波長の短い光ほど強く屈折し拡散するように設定されている。【００３０】
その結果、波長の短い青の光は相対的に広く拡散され（図中破線）、波長の長い赤の光は相対的に狭く拡散される（図中実線）。その結果、液晶パネル２１０は、正面近傍には赤みが強く、大きな角度方向には青みが強いという、配光特性に波長分散性を有する波長分散照明によって照明される。【００３１】
液晶パネル２１０は、入射する照明光に対する透過率が照明光の入射角度および波長（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の双方に応じて異なる波長依存性を有する。液晶パネル２１０は図１、図３に示したように法線方向（計測角度０度）に入射する光に対しては相対的に波長の短い光に対する透過率が高く、大きな角度で入射する光に対しては、相対的に長い波長の光に対する透過率が高い。言い換えると、法線方向から入射された照明光に対する出射光の光強度は、計測角度が０度のときに最も強くなる傾向にあり、計測角度が大きくなる程光強度が低下する傾向がある（透過率の入射角依存性）。更に、光強度は出射光の計測角度毎に且つ波長毎に異なる（波長依存性）。液晶パネルの波長依存性は、法線方向に指向光を入射した場合に計測角度が大きくなるほど相対的に長い波長を透過する特性を有する。そのため、正面から見た場合青みを帯び、大きな角度から観察すると赤みを帯びる傾向にある。上記波長分散照明は液晶パネル２１０の波長依存性を緩和する。その結果、観察方向による色変化の小さな画像表示が可能になる。【００３２】
ここで、一例として、本発明に特徴的な波長分散性拡散シート２３０について詳述する。【００３３】
波長分散性拡散シート２３０は、波長依存性を有する。波長分散性拡散シート２３０の波長依存性は、可視光の波長域において、液晶パネルの波長依存性と逆の特性を有する。波長分散性拡散シート２３０の波長依存性は、波長が短いほど照明光が広く拡散する特性を有する。そのため、異方性拡散シート２３０を透過した照明光を正面から見た場合、赤みを帯び、大きな角度から観察すると青みを帯びる傾向にある。波長分散性拡散シート２３０に液晶パネル２１０と逆の特性を与えることにより、波長分散性拡散シート２３０の波長依存性は、液晶パネルの波長依存性を緩和する。これにより、観察角度による色ムラの発生を低減できる。【００３４】
異方性拡散シート２３０は透明材料からなる基材２３１の中に、基材２３１の屈折率とは異なる屈折率の材料からなる拡散微粒子２３２（光拡散体）が厚さ方向に分散配置されており、両者の界面での屈折作用により光を複数回屈折させる。その結果として、入射光が拡散され、拡散した光が出射される。即ち、波長分散性拡散シート２３０は、入射光を複数回屈折させ、入射光に波長依存性を与えて出射する。そして、拡散微粒子２３２の屈折率と基材２３１の屈折率の差Δｎ１と拡散微粒子の平均粒径ｄ１の積Δｎ１・ｄ１は約０．１μmに設定されている。なお、平均粒径はコールカウンター法で測定する。【００３５】
光を拡散するだけなら、すりガラスのように透明基板の表面に微細な凹凸を設けても良い。しかしながら、この様に空気との界面での屈折作用を利用すると、図１に示したような特性を補正するほどの大きな波長分散特性を得ることは困難である。【００３６】
図７Ａは透明樹脂材料として一般的なＰＭＭＡ（アクリル）およびＭＳ（アクリルとスチレンの共重合体）の屈折率の波長依存性を示すグラフである。図７Ａでは、一点鎖線がＰＭＭＡの屈折率を示し、実線がＭＳの屈折率を示し、点線がＰＭＭＡとＭＳとの屈折率差を示す。横軸は波長であり、縦軸は屈折率および屈折率差である。図７Ａに示されるように、屈折率は一定ではなく波長依存性がある（このような波長依存現象を波長分散と呼ぶ）。そして一般の光学材料は、波長が短いほど屈折率が高い傾向にある。言い換えると、波長が短いほど照明光が広く拡散する。なお、透明樹脂材料同士の界面では絶対屈折力が小さいため、複数回の屈折が必要となる。そのため、拡散微粒子２３２を基材２３１の中に厚さ方向に分散配置する方法が有効である。【００３７】
ある媒体から異なる屈折率の他の媒体へ光が入射すると、その界面でスネルの法則に従って屈折するが、その屈折力は両媒体の屈折率差に比例する。【００３８】
図７Ｂは上記ＰＭＭＡおよびＭＳが空気（波長によらず屈折率１）との界面で屈折する場合と、ＰＭＭＡとＭＳの界面で屈折する場合の屈折力の波長依存性を示すグラフである。図７Ｂでは、一点鎖線がＰＭＭＡと空気との相対屈折力を示し、実線がＭＳと空気との相対屈折力を示し、点線がＰＭＭＡとＭＳとの相対屈折力を示す。横軸は波長であり、縦軸は相対屈折力である。縦軸は屈折率差を測定波長５４６ｎｍでの値で規格化した相対値を示す。【００３９】
この様に、ＰＭＭＡ／空気、ＭＳ／空気の界面での屈折作用よりＰＭＭＡ／ＭＳの界面での屈折作用の方が格段に波長分散が大きい。従って、両者の界面の屈折作用を利用することにより、相対的に短い波長について波長分散性の大きな拡散を実現することが期待できる。【００４０】
ここで、両者の屈折率差は小さいため、空気との界面の場合のように一つの凹凸面を界面とするＰＭＭＡとＭＳからなる２層構造では十分な拡散を行うことが困難になる。そこで、一方の材料を媒体として他方の材料からなる微粒子を分散することにより、屈折作用を受ける機会が増加する。【００４１】
ただし、同様な材料構成を用いても、分散する微粒子の粒径や屈折率差の設定によって異なる波長分散特性を示す。図８はいずれもＰＭＭＡを基材としてＭＳ樹脂からなる拡散微粒子を厚み方向に分散した３種の拡散板Ａ、Ｂ、Ｃに対し、白色の平行光を入射したときの拡散光を測定した結果を示すグラフである。横軸は観察角度を輝度１／３減衰角で規格化した規格化角度であり、縦軸は色温度である。ここで、横軸を観察角度の絶対値ではなく輝度１／３減衰角で規格化した相対値で表示しているのは、拡散の大小による影響を排除するためである。【００４２】
図７Ｂに示したＰＭＭＡ／ＭＳ界面の屈折力の波長分散では、波長が短いほど広く拡散されるので、正面方向は相対的に赤みを帯び、従って色温度が低く、角度が大きいほど青みを帯び色温度が高くなる。図７Ｂの特性に用いた白色光のスペクトルを加味して算出すると、ほぼ拡散板Ａの測定値と一致する。【００４３】
拡散板Ｂおよび拡散板Ｃでは「媒体と拡散微粒子の界面でスネルの屈折則に基づく屈折が生じることにより拡散する」という幾何光学的拡散とは異なるメカニズムの拡散が作用して、上記幾何光学的波長分散特性を打ち消していると思われる。【００４４】
我々は屈折率、平均粒径の異なる種々の拡散微粒子を用いて拡散シートを試作し、評価した結果、平均粒径ｄ１と屈折率差Δｎ１の積Δｎ１・ｄ１と拡散の波長分散特性との間に強い相関が認められることを見出した。その模様を図９に示す。【００４５】
図９で横軸は試作拡散シートに用いた拡散微粒子の平均粒径と媒体との屈折率差の積を示し、縦軸は試作拡散シートに白色の平行光を照射した透過光の正面方向の色温度と輝度１／３減衰角での色温度の差（色温度シフト）であり、拡散の波長分散の程度を示す。【００４６】
図９から明らかなように、平均粒径と屈折率差の積が小さいほど、拡散に大きな波長分散特性を示している。波長に依存しない特性が求められる一般的な用途では、平均粒径ｄ１と屈折率差Δｎ１の積Δｎ１・ｄ１は０．６μm近傍が望ましいが、大きな波長分散特性を得るためには０．３μm以下、好ましくは０．１μm近傍が望ましい。【００４７】
上記試作評価は、材料としてＰＭＭＡ、スチレン、およびその共重合体であるＭＳ樹脂を用いて行っているが、ポリカーボネートなども含めた一般的な光学用樹脂の屈折率と波長分散の傾向は一定であり、どの材料も屈折率とアッベ数関係はほぼ１つの直線上にのる。従って、図９に示した相関関係はスチレン／アクリル系の材料のみならず、一般的光学材料全般についてほぼ成り立つ。【００４８】
波長分散性の無い一般的な照明を行った場合に図５のような特性を示す液晶パネルに対して、Δｎ１・ｄ１＝０．１μmに設定した拡散板Ａを用いて波長分散性の照明を行い、液晶パネル透過光を測定した。その測定結果を図１０に示す。図１０で横軸は観察角度であり、縦軸は色温度である。図１０では、
(1)一般照明での液晶パネル透過光
(2)波長分散性拡散シートを用いた波長分散照明光
(3)上記(2)の波長分散照明光を用いて(1)液晶パネルを照明したときの液晶パネル透過光を併記している。【００４９】
図１０から明らかなように、波長分散性の照明を行うことにより、観察角度による色変化を大きく低減している。【００５０】
このように、本発明の液晶表示装置では、ホログラムシートと言った特殊で比較的高価な部材を用いることなく、液晶パネルの有する波長分散特性を補正（緩和）して、観察角度による色変わりの小さな液晶表示モジュールを実現することが出来る。【００５１】
なお、上記実施の形態では、指向性の高い面状光源を得るために、導光板と下向きプリズムシートの組み合わせを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。【００５２】
指向性の高い面光源を得る方法は種々提案されており、例えば上向きプリズムシートを用いて出射光に指向性を持たせ、一部の光は導光板側に反射して再利用する方法、あるいは、光源に略点光源のＬＥＤを用い、これを導光板の角部に配置し導光板を伝播する光の一部を導光板主面の法線方向に出射するような微細構造体を配置する方法などがあり、これらの方法を用いても良い。【００５３】
また、上記実施の形態では波長分散性拡散シートの基材および光拡散微粒子の材料として樹脂を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、何れか一方にガラス材料を用いても良い。【００５４】
（実施の形態２）
液晶パネルの種類によっては、波長依存性が左右方向と上下方向とで異なる異方性を有する場合がある。我々の評価した範囲では垂直配向型液晶の波長依存性はほぼ等方であり、ＴＮ液晶の波長依存性は異方性が大きい。【００５５】
図１は前述のように、ＴＮ型の液晶パネルを用いた液晶表示装置を赤、緑、青の単色表示してその配光特性を測定した結果であるが、その観察角度の測定方向は液晶表示装置を通常使用状態に設置した状態での水平方向である。図１１に観察角度の測定方向を垂直方向として同様の測定をした結果を示す。この様に、垂直方向については実用視野角範囲±４０°の範囲で有意な波長分散特性を示していない。図１に示した水平方向の配光特性と比べて、垂直方向の配光特性は計測角度が大きくなるほど透過率が著しく低下している（配光特性の異方性）。ただし、この配光特性の異方性はバックライトの特性である。【００５６】
バックライトによる照明は、水平、垂直ともに波長分散性は無く、上記液晶表示装置の配光の波長分散特性の異方性は、液晶パネルの特性である。【００５７】
この場合、図１０に示すような波長分散性照明を等方に行うと、水平方向については液晶パネルの波長分散特性を補正して、カラーシフトを低減することが出来るが、垂直方向については通常の波長分散性の無い照明では発生しないカラーシフトを新たに発生させてしまう。【００５８】
本発明の実施の形態２は、上記波長分散特性に異方性がある液晶パネルを用いた液晶表示モジュールに適用するものであり、その構成を図１２、図１３に示す。【００５９】
図６に示した実施の形態１と同様に、冷陰極線管３２１、リフレクタ３２２、導光板３２３、プリズムシート３２４によって指向性光源３２０を構成する。図６の構成と異なるのは、プリズムシート３２４の出射側に図１２のｘ方向に光を拡散するレンチキュラレンズアレイが設けられている点である。その結果、ｙ方向には指向性が高く、ｘ方向には拡散性が大きな光が出射される。ｘ方向の拡散はレンチキュラレンズ表面での空気と基材との界面の屈折作用によって発生するため、前述のように波長分散が小さい状態で入射光を拡散できる。液晶パネルのｘ方向に拡散性を大きくすることにより配光特性の異方性を緩和できる。なお、ｘ方向の拡散性を更に大きくしたい場合には、レンチキュラレンズアレイを複数の層としてもよい。レンチキュラレンズアレイを複数の層とする場合には高精度に拡散性を大きくできる。【００６０】
３３０は異方性を有する波長分散性拡散シートであり、基材３３１中に微細ファイバー３３２（光拡散体）をその長手方向がｘ方向になるように配向分散している。微細ファイバー３３２と基材３３１との界面形状は、ｙｚ平面に平行な断面では円形であり、ｘｚ平面に平行な断面では平面であるため、光はｙ方向にのみ拡散作用を受ける。【００６１】
基材３３１の屈折率と微細ファイバー３３２の屈折率の差Δｎ２には波長依存性があり、微細ファイバーの平均径ｄ２との積Δｎ２・ｄ２は約０．１μmに設定している。波長に依存しない特性が求められる一般的な用途では、平均径ｄ２と屈折率差Δｎ２の積Δｎ２・ｄ２は０．６μm近傍が望ましいが、大きな波長分散特性を得るためには０．３μm以下、好ましくは０．１μm近傍が望ましい。【００６２】
上記構成により、ｘ方向には波長分散が小さく、ｙ方向には波長分散の大きな照明光を得ることが出来、波長分散に異方性のある液晶パネルを効果的に照明して、あらゆる観察角度に対してカラーシフトの小さな液晶表示モジュールを実現することができる。更に、バックライトの配光特性の異方性を補正（緩和）できる。【００６３】
なお、上記実施の形態では波長分散性に異方性のある照明を行うために、指向性に異方性のある光源と波長分散性に異方性を有する拡散シートを用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、指向性の高い光源を用いて一方向にのみ光を拡散する異方性の波長分散性拡散シートを透過させた後に、レンチキュラレンズアレイシートなど波長分散性の無い異方性拡散を行っても良い。【００６４】
以上のように、本発明の構成によれば、複数のホログラムシートを用いることなく簡便な方法で、液晶パネルの透過率の入射角依存性の波長分散特性を補正して、観察角度による色変わりの軽微な表示品位の高い液晶表示装置を実現することが出来る。【００６５】
＜マトリクス型液晶表示装置＞
図１４にマトリクス型液晶表示装置の一例を示す。このマトリクス型液晶表示装置１０００は、マトリクス型液晶表示モジュール１０１０と、表示信号線駆動回路１０２０と、走査信号線駆動回路１０３０とから構成される。マトリクス型液晶表示モジュール１０１０は、液晶パネル２１０と、液晶パネル２１０をその背面から照明する面状光源２２０と、液晶パネル２１０と面状光源２２０との間に設置される波長分散性拡散シート２３０とからなる。本発明の表示制御回路は、表示信号線駆動回路１０２０と、走査信号線駆動回路１０３０とに相当する。表示信号線駆動回路１０２０と、走査信号線駆動回路１０３０とを駆動することにより、マトリクス型液晶表示装置は画像を表示できる。【００６６】
液晶パネル２１０には、ｐ本の表示信号線１０１１とｎ本の走査信号線１０１２がマトリクス状に配置され、各交点の信号電極と走査電極との間に液晶表示素子１０１３が形成されている。表示信号線駆動回路１０２０は表示信号線１０１１を介して表示信号（駆動信号）を出力する。走査信号線駆動回路１０３０は走査信号線１０１２を介して走査信号を出力する。液晶表示素子１０１３は、表示信号と走査信号との電位差により駆動する。駆動電源装置１０４０は表示信号線駆動回路１０２０と走査信号線駆動回路１０３０とに電力を供給する。【００６７】
前記表示信号線駆動回路１０２０と走査信号線駆動回路１０３０は液晶駆動用コントローラ集積回路（ＩＣ）から形成される。【００６８】
表示信号線駆動回路１０２０と走査信号線駆動回路１０３０によるこのマトリクス型液晶表示装置１０００の駆動方法としては、前記各走査信号線１０１２に順次走査信号を出力し、各走査信号線１０１２を選択する期間にその選択走査信号線１０１２上の液晶表示素子１０１３の選択・非選択データに応じて、表示信号線１０１１から選択電圧・非選択電圧（走査信号）を印加して液晶駆動を行う時分割駆動方法がある。この時分割駆動方法では、垂直同期信号周期Ｔを１走査信号線を選択する期間で割った数は走査信号線数ｎと同一となるように設定されている。【００６９】
また、液晶は直流で駆動すると液晶自身の劣化を引き起こし、表示品質の低下および寿命に重大な影響を与えるために、液晶は交流駆動を行うことが必要で、上記一般的なマトリクス型液晶表示装置１０００の時分割駆動方法では、走査信号線数ｎよりも小さな自然数ｋ本の走査信号線１０３０を選択する毎に、極性が反転する極性反転（交流化）信号で駆動させて交流化を行っている。【００７０】
２００６年４月１７日出願の特願２００６−１１３１４５の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明によれば、少ない部品点数、シンプルな構造で観察角度による色変わりの少ない映像表示を実現することが出来、液晶テレビや液晶モニターなど、高品位な映像を必要と映像表示装置の表示性能向上に貢献できる。
【図１】
2007123134.tif 000003
【図２】
2007123134.tif 000004
【図３】
2007123134.tif 000005
【図４】
2007123134.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2007123134.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成20年9月17日(2008.9.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射する照明光に対する透過率が前記照明光の入射角度および波長の双方に応じて異なる波長依存性を有する液晶パネルと、
液晶パネルを背面から照明する光源と、
前記液晶パネルと前記光源との間に設置され、波長依存性を有する波長分散性拡散シートと、を備え、
前記波長分散性拡散シートは、前記波長依存性が前記液晶パネルの波長依存性を緩和する特性を有する、
液晶表示モジュール。
【請求項２】
前記波長分散性拡散シートの波長依存性は、可視光の波長域において、前記液晶パネルの波長依存性と逆の特性を有する、
請求項１に記載の液晶表示モジュール。
【請求項３】
前記波長分散性拡散シートは、波長が短いほど前記照明光が広く拡散する特性を有する、
請求項１に記載の液晶表示モジュール。
【請求項４】
前記波長分散性拡散シートは、透明な基材中に基材の屈折率とは異なる屈折率を有する光拡散体を透明な基材中の厚さ方向に分散配置してなり、複数回屈折させ、前記波長依存性を与えて前記照明光を出射させる、
請求項１に記載の液晶表示モジュール。
【請求項５】
前記波長分散性拡散シートは、透明な基材中に基材の屈折率とは異なる屈折率を有する光拡散微粒子を分散してなり、前記基材と前記光拡散微粒子の屈折率差Δｎは波長によって異なり、波長が短いほど屈折率差Δｎが大きい、
請求項１に記載の液晶表示モジュール。
【請求項６】
前記波長分散性拡散シートの前記基材と光拡散微粒子との屈折率差Δｎ１と前記光拡散微粒子の平均粒径ｄ１との積Δｎ１・ｄ１が、
Δｎ１・ｄ１≦０．３μm
の関係式を満たす、
請求項５に記載の液晶表示モジュール。
【請求項７】
前記液晶パネルは、前記波長依存性が左右方向と上下方向とで異なる異方性を有し、
前記光源の指向性、前記波長分散性拡散シートの拡散特性、または、前記波長分散性拡散シートの波長依存性の少なくともいずれか１つに異方性を有し、波長依存性に異方性を有する照明光により前記液晶パネルを照明するものであって、
前記照明光に付与された波長依存性の異方性は前記液晶パネルの波長依存性の異方性を緩和するように設定されている、
請求項１に記載の液晶表示モジュール。
【請求項８】
前記光源は、特定の方位に指向性を有し、それと直交する方位には相対的に拡散性の大きな異方性を有する面状発光を行い、
前記波長分散性拡散シートは、前記特定の方位に大きな拡散性を示し、その拡散性に波長依存性を有する、
請求項７に記載の液晶表示モジュール。
【請求項９】
前記波長分散性拡散シートでは、透明な基材中に基材の屈折率とは異なる屈折率の略円
断面の微細ファイバーがその長手方向がほぼ一致するように配向分散されている、
請求項８に記載の液晶表示モジュール。
【請求項１０】
前記波長分散性拡散シートの前記基材と前記微細ファイバーとの屈折率差Δｎ２と前記微細ファイバーの平均径ｄ２との積Δｎ２・ｄ２が、
Δｎ２・ｄ２≦０．３μm
の関係式を満たす、
請求項９に記載の液晶表示モジュール。
【請求項１１】
入射する照明光に対する透過率が前記照明光の入射角度および波長の双方に応じて異なる波長依存性を有し、さらに前記波長依存性が左右方向と上下方向とで異なる異方性を有する液晶パネルとの間に設置可能な波長分散性拡散シートであって、
透明な基材中に基材の屈折率とは異なる屈折率の略円断面の微細ファイバーがその長手方向がほぼ一致するように配向分散されている、
波長分散性拡散シート。
【請求項１２】
前記基材と前記微細ファイバーとの屈折率差Δｎ２と前記微細ファイバーの平均径ｄ２との積Δｎ２・ｄ２が、
Δｎ２・ｄ２≦０．３μm
の関係式を満たす、
請求項１１に記載の波長分散性拡散シート。
【請求項１３】
入射する照明光に対する透過率が前記照明光の入射角度および波長の双方に応じて異なる波長依存性を有する液晶パネルと、
液晶パネルをその背面から照明する光源と、
前記液晶パネルと前記光源との間に設置され、波長依存性を有し、前記波長依存性が前記液晶パネルの波長依存性を緩和するように設定されている波長分散性拡散シートと、
前記液晶パネルを駆動し画像を表示させる表示制御回路と、
を有する液晶表示装置。
【請求項１４】
前記波長分散性拡散シートは、透明な基材中に基材の屈折率とは異なる屈折率を有する光拡散体を透明な基材中の厚さ方向に分散配置してなり、複数回屈折させ、波長依存性を与えて照明光を出射させる、
請求項１３記載の液晶表示装置。
【請求項１５】
前記波長分散性拡散シートの光拡散体は、光拡散微粒子、又は、その長手方向がほぼ一致するように配向分散された略円断面の微細ファイバーである、
請求項１３記載の液晶表示装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示モジュール、波長分散性拡散シートおよび液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄型軽量で画像表示が可能な液晶表示装置は、製造技術の進展による価格低減や高画質化技術開発によって急速に普及し、パーソナルコンピュータのモニターやＴＶ受像機などに広く用いられている。
【０００３】
液晶表示装置としては透過型液晶表示装置が一般的に用いられている。透過型液晶表示装置は、バックライトと呼ばれる面状光源を備え、そこからの照明光を液晶パネルによって空間変調して画像を形成する。
【０００４】
この液晶表示装置の性能上の課題の一つに観察方向によって色調が変化するという現象（カラーシフト）がある。これは液晶パネルの透過率に角度依存性があり、更に、波長依存性（波長分散特性）に異方性を有することに起因する。また、他の課題として、バックライトの配光特性に異方性がある。
【０００５】
図１はＴＮ液晶を用いた液晶表示装置で赤、青、緑の単色を表示し、水平方向（液晶パネルの左右方向）の配光特性を測定した結果である。この様に波長の長い赤の光は相対的に広い配光分布を示し、波長の短い青の光は相対的に狭い配光分布を示している。
【０００６】
図２は図１の測定に用いた液晶表示装置の液晶パネルを外してバックライトを点灯し、赤、青、緑の色フィルターを介して配光特性を評価した結果である。図２から明らかなように、バックライトからの照明光には特段の波長分散特性は認められず、図１に認められる顕著な波長分散特性は液晶パネルの特性に起因することが分かる。
【０００７】
上記配光特性の結果、白色表示した画面を観察した場合、相対的に正面方向は青っぽく角度の大きい方向（斜め方向）からは赤っぽく見える。図３は液晶パネルを一般的な波長分散の無い光源で照明した際のカラーシフトの発生状態を示す模式図である。
【０００８】
図４は観察角度による液晶表示装置の白色表示の色調の変化（カラーシフト）をＣＩＥ色度図上の色度軌跡としてプロットした図である。図４から明らかなように、色度座標上の色調はほぼ黒体輻射軌跡に沿って変化している。つまり、観察角度により色温度の変化が大きく、偏差ｄｕｖの変化は殆ど無い。以上のことから、上記カラーシフト現象の一元化定量化指標として色温度を用い得ると判断される。色度座標表示ではｘおよびｙの二元、図１の配光特性表示では赤、青、緑の三元が必要であるので、後者に対し、前者は便利である。
【０００９】
図５は図４に示した白色表示のカラーシフトを観察角度（計測角度）と色温度の関係で示したグラフである。図５で横軸は計測角度、縦軸は色温度である。液晶パネルの正面から観察した場合、相対的に青みが強く色温度が高くなっている。そして、観察角度が大きくなるほど赤みの成分が増して色温度が低くなっている。
【００１０】
上記カラーシフト現象を軽減するために、それぞれ単色の３原色の光源を用い、それらを異なる配光特性で導光板側面に入射する方法や、白色光源を用い、導光板から出射する光を、波長によって出射角度の異なるホログラムを介して液晶パネルに入射する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【００１１】
【特許文献１】特開２００４−６１６９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、それぞれ単色の３原色の光源を用い、それらを異なる配光特性で導光板側面に入射する方法では、色ムラを発生しやすいという問題がある。
【００１３】
導光板は、側端面から入射された光を対向する主面間で全反射を繰り返して入射端と対向する端面方向に伝播するとともに、その光の一部を対向する主面の一方に設けた拡散手段または導光板内部に分散した拡散材によって出射する。
【００１４】
導光板の全面から均一な照明を得るためには、前記拡散手段の形成濃度、パターンの大きさ分布および拡散材の分散濃度分布を適切に設定する必要がある。しかし、光の伝播、出射の状況は入射する光の配光パターンによって変化する。具体的には、入射光の配光が広いと導光板の入射面近傍から出射する光の割合が大きく、導光板の入射端側が明るく、その反対側が暗くなる。逆に、入射光の指向性が鋭いと、導光板の入射端側が暗く、反対側が明るくなる。
【００１５】
例えば、特許文献１の実施例のように、ある相対光強度において相対的に青の光の配光パターンを広くして導光板に入射すると、導光板の入射端近傍は青みを帯び、その反対側が赤みを帯びるという色ムラを発生する。
【００１６】
従って、配光パターンを変化する方法では、観察角度に関するカラーシフト現象の低減と、画面全体で色ムラのない均一な表示を両立させることが困難になる。
【００１７】
一方、白色光源を用いて、導光板から光を出射した後にそれぞれ特定の波長の光を拡散するホログラムシートを３枚用いて、赤、青、緑に異なる指向性を与える方法がある。この方法では、面内均一性と配光特性制御をそれぞれ独立に行うことが出来、上記色ムラの問題は軽減されるが、３枚のホログラムシートを用いているため、その分装置が厚くなり、また、価格が高くなるという課題があった。
【００１８】
本発明の目的は、かかる点に鑑みてなされたものであり、色ムラを発生を低減し、また、極めて簡便な構成で正確で観察角度による色変動の少ない液晶表示モジュール、波長分散性拡散シートおよび液晶表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の液晶表示モジュールは、入射する照明光に対する透過率が照明光の入射角度および波長の双方に応じて異なる波長依存性を有する液晶パネルと、液晶パネルを背面から照明する光源と、液晶パネルと光源との間に設置され、波長依存性を有する波長分散性拡散シートと、を備え、波長分散性拡散シートは、波長依存性が液晶パネルの波長依存性を緩和する特性を有する。
【００２０】
また、本発明の波長分散性拡散シートでは、透明な基材中に基材とは異なる屈折率の略円断面の微細ファイバーがその長手方向がほぼ一致するように配向分散されている。
【００２１】
また、本発明の液晶表示装置は、入射する照明光に対する透過率が照明光の入射角度および波長の双方に応じて異なる波長依存性を有する液晶パネルと、液晶パネルをその背面から照明する光源と、液晶パネルと光源との間に設置され、波長依存性を有し、波長依存性が液晶パネルの波長依存性を緩和するように設定されている波長分散性拡散シートと、
液晶パネルを駆動し画像を表示させる表示制御回路と、を有する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、簡単な構成で、入射する照明光に対する透過率が照明光の入射角度および波長の双方に応じて異なる波長依存性を補正して、観察角度による色変化の小さな画像表示が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２４】
（実施の形態１）
図６は本発明の液晶表示モジュールの実施の形態１を示す断面図である。液晶表示モジュールはその法線方向に指向性を有する面状光源２２０からの指向光を波長分散性拡散シート２３０で拡散して液晶パネル２１０を照明するように構成されている。
【００２５】
冷陰極線管２２１からの光はリフレクタ２２２の作用で出射領域が線状に規定され、導光板２２３の側端面から入射される。側端面から入射された光は対向する２つの主面間を全反射を繰り返しながら入射端と対向する端面方向に伝播する。
【００２６】
導光板２２３の主面の一方には、光を微拡散する微拡散要素が局所的に設けられている。この微拡散要素の部分に入射した光は全反射条件から外れるため出射する。この際、導光板全面からほぼ均一な光強度で出射するように、前記微拡散要素の大きさ、密度を適切に設定する。
【００２７】
出射する光は、微拡散により全反射条件から僅かに外れるだけなので、主面に平行に近い角度で出射する。プリズムシート２４０はその光の指向性を保存したまま、主指向方向を導光板の法線方向に変換する。
【００２８】
波長分散性拡散シート２３０は上記指向性の強い光（指向光）を屈折することにより拡散して、広い配光特性の照明光に変換する。その際、波長の短い光ほど強く屈折し拡散するように設定されている。
【００２９】
その結果、波長の短い青の光は相対的に広く拡散され（図中破線）、波長の長い赤の光は相対的に狭く拡散される（図中実線）。その結果、液晶パネル２１０は、正面近傍には赤みが強く、大きな角度方向には青みが強いという、配光特性に波長分散性を有する波長分散照明によって照明される。
【００３０】
液晶パネル２１０は、入射する照明光に対する透過率が照明光の入射角度および波長（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の双方に応じて異なる波長依存性を有する。液晶パネル２１０は図１、図３に示したように法線方向（計測角度０度）に入射する光に対しては相対的に波長の短い光に対する透過率が高く、大きな角度で入射する光に対しては、相対的に長い波長の光に対する透過率が高い。言い換えると、法線方向から入射された照明光に対する出射光の光強度は、計測角度が０度のときに最も強くなる傾向にあり、計測角度が大きくなる程光強度が低下する傾向がある（透過率の入射角依存性）。更に、光強度は出射光の計測角度毎に且つ波長毎に異なる（波長依存性）。液晶パネルの波長依存性は、法線方向に指向光を入射した場合に計測角度が大きくなるほど相対的に長い波長を透過する特性を有する。そのため、正面から見た場合青みを帯び、大きな角度から観察すると赤みを帯びる傾向にある。上記波長分散照明は液晶パネル２１０の波長依存性を緩和する。その結果、観察方向による色変化の小さな画像表示が可能になる。
【００３１】
ここで、一例として、本発明に特徴的な波長分散性拡散シート２３０について詳述する。
【００３２】
波長分散性拡散シート２３０は、波長依存性を有する。波長分散性拡散シート２３０の波長依存性は、可視光の波長域において、液晶パネルの波長依存性と逆の特性を有する。波長分散性拡散シート２３０の波長依存性は、波長が短いほど照明光が広く拡散する特性を有する。そのため、異方性拡散シート２３０を透過した照明光を正面から見た場合、赤みを帯び、大きな角度から観察すると青みを帯びる傾向にある。波長分散性拡散シート２３０に液晶パネル２１０と逆の特性を与えることにより、波長分散性拡散シート２３０の波長依存性は、液晶パネルの波長依存性を緩和する。これにより、観察角度による色ムラの発生を低減できる。
【００３３】
異方性拡散シート２３０は透明材料からなる基材２３１の中に、基材２３１の屈折率とは異なる屈折率の材料からなる拡散微粒子２３２（光拡散体）が厚さ方向に分散配置されており、両者の界面での屈折作用により光を複数回屈折させる。その結果として、入射光が拡散され、拡散した光が出射される。即ち、波長分散性拡散シート２３０は、入射光を複数回屈折させ、入射光に波長依存性を与えて出射する。そして、拡散微粒子２３２の屈折率と基材２３１の屈折率の差Δｎ１と拡散微粒子の平均粒径ｄ１の積Δｎ１・ｄ１は約０．１μmに設定されている。なお、平均粒径はコールカウンター法で測定する。
【００３４】
光を拡散するだけなら、すりガラスのように透明基板の表面に微細な凹凸を設けても良い。しかしながら、この様に空気との界面での屈折作用を利用すると、図１に示したような特性を補正するほどの大きな波長分散特性を得ることは困難である。
【００３５】
図７Ａは透明樹脂材料として一般的なＰＭＭＡ（アクリル）およびＭＳ（アクリルとスチレンの共重合体）の屈折率の波長依存性を示すグラフである。図７Ａでは、一点鎖線がＰＭＭＡの屈折率を示し、実線がＭＳの屈折率を示し、点線がＰＭＭＡとＭＳとの屈折率
差を示す。横軸は波長であり、縦軸は屈折率および屈折率差である。図７Ａに示されるように、屈折率は一定ではなく波長依存性がある（このような波長依存現象を波長分散と呼ぶ）。そして一般の光学材料は、波長が短いほど屈折率が高い傾向にある。言い換えると、波長が短いほど照明光が広く拡散する。なお、透明樹脂材料同士の界面では絶対屈折力が小さいため、複数回の屈折が必要となる。そのため、拡散微粒子２３２を基材２３１の中に厚さ方向に分散配置する方法が有効である。
【００３６】
ある媒体から異なる屈折率の他の媒体へ光が入射すると、その界面でスネルの法則に従って屈折するが、その屈折力は両媒体の屈折率差に比例する。
【００３７】
図７Ｂは上記ＰＭＭＡおよびＭＳが空気（波長によらず屈折率１）との界面で屈折する場合と、ＰＭＭＡとＭＳの界面で屈折する場合の屈折力の波長依存性を示すグラフである。図７Ｂでは、一点鎖線がＰＭＭＡと空気との相対屈折力を示し、実線がＭＳと空気との相対屈折力を示し、点線がＰＭＭＡとＭＳとの相対屈折力を示す。横軸は波長であり、縦軸は相対屈折力である。縦軸は屈折率差を測定波長５４６ｎｍでの値で規格化した相対値を示す。
【００３８】
この様に、ＰＭＭＡ／空気、ＭＳ／空気の界面での屈折作用よりＰＭＭＡ／ＭＳの界面での屈折作用の方が格段に波長分散が大きい。従って、両者の界面の屈折作用を利用することにより、相対的に短い波長について波長分散性の大きな拡散を実現することが期待できる。
【００３９】
ここで、両者の屈折率差は小さいため、空気との界面の場合のように一つの凹凸面を界面とするＰＭＭＡとＭＳからなる２層構造では十分な拡散を行うことが困難になる。そこで、一方の材料を媒体として他方の材料からなる微粒子を分散することにより、屈折作用を受ける機会が増加する。
【００４０】
ただし、同様な材料構成を用いても、分散する微粒子の粒径や屈折率差の設定によって異なる波長分散特性を示す。図８はいずれもＰＭＭＡを基材としてＭＳ樹脂からなる拡散微粒子を厚み方向に分散した３種の拡散板Ａ、Ｂ、Ｃに対し、白色の平行光を入射したときの拡散光を測定した結果を示すグラフである。横軸は観察角度を輝度１／３減衰角で規格化した規格化角度であり、縦軸は色温度である。ここで、横軸を観察角度の絶対値ではなく輝度１／３減衰角で規格化した相対値で表示しているのは、拡散の大小による影響を排除するためである。
【００４１】
図７Ｂに示したＰＭＭＡ／ＭＳ界面の屈折力の波長分散では、波長が短いほど広く拡散されるので、正面方向は相対的に赤みを帯び、従って色温度が低く、角度が大きいほど青みを帯び色温度が高くなる。図７Ｂの特性に用いた白色光のスペクトルを加味して算出すると、ほぼ拡散板Ａの測定値と一致する。
【００４２】
拡散板Ｂおよび拡散板Ｃでは「媒体と拡散微粒子の界面でスネルの屈折則に基づく屈折が生じることにより拡散する」という幾何光学的拡散とは異なるメカニズムの拡散が作用して、上記幾何光学的波長分散特性を打ち消していると思われる。
【００４３】
我々は屈折率、平均粒径の異なる種々の拡散微粒子を用いて拡散シートを試作し、評価した結果、平均粒径ｄ１と屈折率差Δｎ１の積Δｎ１・ｄ１と拡散の波長分散特性との間に強い相関が認められることを見出した。その模様を図９に示す。
【００４４】
図９で横軸は試作拡散シートに用いた拡散微粒子の平均粒径と媒体との屈折率差の積を示し、縦軸は試作拡散シートに白色の平行光を照射した透過光の正面方向の色温度と輝度
１／３減衰角での色温度の差（色温度シフト）であり、拡散の波長分散の程度を示す。
【００４５】
図９から明らかなように、平均粒径と屈折率差の積が小さいほど、拡散に大きな波長分散特性を示している。波長に依存しない特性が求められる一般的な用途では、平均粒径ｄ１と屈折率差Δｎ１の積Δｎ１・ｄ１は０．６μm近傍が望ましいが、大きな波長分散特性を得るためには０．３μm以下、好ましくは０．１μm近傍が望ましい。
【００４６】
上記試作評価は、材料としてＰＭＭＡ、スチレン、およびその共重合体であるＭＳ樹脂を用いて行っているが、ポリカーボネートなども含めた一般的な光学用樹脂の屈折率と波長分散の傾向は一定であり、どの材料も屈折率とアッベ数関係はほぼ１つの直線上にのる。従って、図９に示した相関関係はスチレン／アクリル系の材料のみならず、一般的光学材料全般についてほぼ成り立つ。
【００４７】
波長分散性の無い一般的な照明を行った場合に図５のような特性を示す液晶パネルに対して、Δｎ１・ｄ１＝０．１μmに設定した拡散板Ａを用いて波長分散性の照明を行い、液晶パネル透過光を測定した。その測定結果を図１０に示す。図１０で横軸は観察角度であり、縦軸は色温度である。
図１０では、
(1)一般照明での液晶パネル透過光
(2)波長分散性拡散シートを用いた波長分散照明光
(3)上記(2)の波長分散照明光を用いて(1)液晶パネルを照明したときの液晶パネル透過光
を併記している。
【００４８】
図１０から明らかなように、波長分散性の照明を行うことにより、観察角度による色変化を大きく低減している。
【００４９】
このように、本発明の液晶表示装置では、ホログラムシートと言った特殊で比較的高価な部材を用いることなく、液晶パネルの有する波長分散特性を補正（緩和）して、観察角度による色変わりの小さな液晶表示モジュールを実現することが出来る。
【００５０】
なお、上記実施の形態では、指向性の高い面状光源を得るために、導光板と下向きプリズムシートの組み合わせを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００５１】
指向性の高い面光源を得る方法は種々提案されており、例えば上向きプリズムシートを用いて出射光に指向性を持たせ、一部の光は導光板側に反射して再利用する方法、あるいは、光源に略点光源のＬＥＤを用い、これを導光板の角部に配置し導光板を伝播する光の一部を導光板主面の法線方向に出射するような微細構造体を配置する方法などがあり、これらの方法を用いても良い。
【００５２】
また、上記実施の形態では波長分散性拡散シートの基材および光拡散微粒子の材料として樹脂を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、何れか一方にガラス材料を用いても良い。
【００５３】
（実施の形態２）
液晶パネルの種類によっては、波長依存性が左右方向と上下方向とで異なる異方性を有する場合がある。我々の評価した範囲では垂直配向型液晶の波長依存性はほぼ等方であり、ＴＮ液晶の波長依存性は異方性が大きい。
【００５４】
図１は前述のように、ＴＮ型の液晶パネルを用いた液晶表示装置を赤、緑、青の単色表
示してその配光特性を測定した結果であるが、その観察角度の測定方向は液晶表示装置を通常使用状態に設置した状態での水平方向である。図１１に観察角度の測定方向を垂直方向として同様の測定をした結果を示す。この様に、垂直方向については実用視野角範囲±４０°の範囲で有意な波長分散特性を示していない。図１に示した水平方向の配光特性と比べて、垂直方向の配光特性は計測角度が大きくなるほど透過率が著しく低下している（配光特性の異方性）。ただし、この配光特性の異方性はバックライトの特性である。
【００５５】
バックライトによる照明は、水平、垂直ともに波長分散性は無く、上記液晶表示装置の配光の波長分散特性の異方性は、液晶パネルの特性である。
【００５６】
この場合、図１０に示すような波長分散性照明を等方に行うと、水平方向については液晶パネルの波長分散特性を補正して、カラーシフトを低減することが出来るが、垂直方向については通常の波長分散性の無い照明では発生しないカラーシフトを新たに発生させてしまう。
【００５７】
本発明の実施の形態２は、上記波長分散特性に異方性がある液晶パネルを用いた液晶表示モジュールに適用するものであり、その構成を図１２、図１３に示す。
【００５８】
図６に示した実施の形態１と同様に、冷陰極線管３２１、リフレクタ３２２、導光板３２３、プリズムシート３２４によって指向性光源３２０を構成する。図６の構成と異なるのは、プリズムシート３２４の出射側に図１２のｘ方向に光を拡散するレンチキュラレンズアレイが設けられている点である。その結果、ｙ方向には指向性が高く、ｘ方向には拡散性が大きな光が出射される。ｘ方向の拡散はレンチキュラレンズ表面での空気と基材との界面の屈折作用によって発生するため、前述のように波長分散が小さい状態で入射光を拡散できる。液晶パネルのｘ方向に拡散性を大きくすることにより配光特性の異方性を緩和できる。なお、ｘ方向の拡散性を更に大きくしたい場合には、レンチキュラレンズアレイを複数の層としてもよい。レンチキュラレンズアレイを複数の層とする場合には高精度に拡散性を大きくできる。
【００５９】
３３０は異方性を有する波長分散性拡散シートであり、基材３３１中に微細ファイバー３３２（光拡散体）をその長手方向がｘ方向になるように配向分散している。微細ファイバー３３２と基材３３１との界面形状は、ｙｚ平面に平行な断面では円形であり、ｘｚ平面に平行な断面では平面であるため、光はｙ方向にのみ拡散作用を受ける。
【００６０】
基材３３１の屈折率と微細ファイバー３３２の屈折率の差Δｎ２には波長依存性があり、微細ファイバーの平均径ｄ２との積Δｎ２・ｄ２は約０．１μmに設定している。波長に依存しない特性が求められる一般的な用途では、平均径ｄ２と屈折率差Δｎ２の積Δｎ２・ｄ２は０．６μm近傍が望ましいが、大きな波長分散特性を得るためには０．３μm以下、好ましくは０．１μm近傍が望ましい。
【００６１】
上記構成により、ｘ方向には波長分散が小さく、ｙ方向には波長分散の大きな照明光を得ることが出来、波長分散に異方性のある液晶パネルを効果的に照明して、あらゆる観察角度に対してカラーシフトの小さな液晶表示モジュールを実現することができる。更に、バックライトの配光特性の異方性を補正（緩和）できる。
【００６２】
なお、上記実施の形態では波長分散性に異方性のある照明を行うために、指向性に異方性のある光源と波長分散性に異方性を有する拡散シートを用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、指向性の高い光源を用いて一方向にのみ光を拡散する異方性の波長分散性拡散シートを透過させた後に、レンチキュラレンズアレイシートなど波長分散性の無い異方性拡散を行っても良い。
【００６３】
以上のように、本発明の構成によれば、複数のホログラムシートを用いることなく簡便な方法で、液晶パネルの透過率の入射角依存性の波長分散特性を補正して、観察角度による色変わりの軽微な表示品位の高い液晶表示装置を実現することが出来る。
【００６４】
＜マトリクス型液晶表示装置＞
図１４にマトリクス型液晶表示装置の一例を示す。このマトリクス型液晶表示装置１０００は、マトリクス型液晶表示モジュール１０１０と、表示信号線駆動回路１０２０と、走査信号線駆動回路１０３０とから構成される。マトリクス型液晶表示モジュール１０１０は、液晶パネル２１０と、液晶パネル２１０をその背面から照明する面状光源２２０と、液晶パネル２１０と面状光源２２０との間に設置される波長分散性拡散シート２３０とからなる。本発明の表示制御回路は、表示信号線駆動回路１０２０と、走査信号線駆動回路１０３０とに相当する。表示信号線駆動回路１０２０と、走査信号線駆動回路１０３０とを駆動することにより、マトリクス型液晶表示装置は画像を表示できる。
【００６５】
液晶パネル２１０には、ｐ本の表示信号線１０１１とｎ本の走査信号線１０１２がマトリクス状に配置され、各交点の信号電極と走査電極との間に液晶表示素子１０１３が形成されている。表示信号線駆動回路１０２０は表示信号線１０１１を介して表示信号（駆動信号）を出力する。走査信号線駆動回路１０３０は走査信号線１０１２を介して走査信号を出力する。液晶表示素子１０１３は、表示信号と走査信号との電位差により駆動する。駆動電源装置１０４０は表示信号線駆動回路１０２０と走査信号線駆動回路１０３０とに電力を供給する。
【００６６】
前記表示信号線駆動回路１０２０と走査信号線駆動回路１０３０は液晶駆動用コントローラ集積回路（ＩＣ）から形成される。
【００６７】
表示信号線駆動回路１０２０と走査信号線駆動回路１０３０によるこのマトリクス型液晶表示装置１０００の駆動方法としては、前記各走査信号線１０１２に順次走査信号を出力し、各走査信号線１０１２を選択する期間にその選択走査信号線１０１２上の液晶表示素子１０１３の選択・非選択データに応じて、表示信号線１０１１から選択電圧・非選択電圧（走査信号）を印加して液晶駆動を行う時分割駆動方法がある。この時分割駆動方法では、垂直同期信号周期Ｔを１走査信号線を選択する期間で割った数は走査信号線数ｎと同一となるように設定されている。
【００６８】
また、液晶は直流で駆動すると液晶自身の劣化を引き起こし、表示品質の低下および寿命に重大な影響を与えるために、液晶は交流駆動を行うことが必要で、上記一般的なマトリクス型液晶表示装置１０００の時分割駆動方法では、走査信号線数ｎよりも小さな自然数ｋ本の走査信号線１０３０を選択する毎に、極性が反転する極性反転（交流化）信号で駆動させて交流化を行っている。
【００６９】
２００６年４月１７日出願の特願２００６−１１３１４５の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明によれば、少ない部品点数、シンプルな構造で観察角度による色変わりの少ない映像表示を実現することが出来、液晶テレビや液晶モニターなど、高品位な映像を必要と映像表示装置の表示性能向上に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】ＴＮ液晶表示装置を単色表示した場合の水平方向の配光特性を示すグラフ
【図２】図１の表示装置のバックライトにおける単色の配光特性を示すグラフ
【図３】液晶パネルを一般的な波長分散の無い光源で照明した際のカラーシフトの発生状態を示す模式図
【図４】観察角度による液晶表示装置の白色表示のカラーシフトをＣＩＥ色度図上の色度軌跡としてプロットした図
【図５】液晶表示装置の視野角カラーシフトを観察角度と測定色温度の関係で示したグラフ
【図６】本発明の液晶表示装置の実施の形態１の構成を示す断面図
【図７】図７Ａは、ＰＭＭＡとＭＳの屈折率の波長依存性を示すグラフ、図７Ｂは、ＰＭＭＡ、ＭＳ、空気の各媒体組み合わせ時の相対屈折力（∝屈折率差）の波長依存性を示すグラフ
【図８】試作拡散板を白色平行光で照明した場合の透過光の色温度の観察角度依存性を示すグラフ
【図９】試作拡散板の拡散微粒子と基材との屈折率差Δｎ１と拡散微粒子の平均粒径ｄ１との積Δｎ・ｄと色温度シフト（照明→輝度１／３減衰角）の相関を示すグラフ
【図１０】波長分散照明による液晶表示装置のカラーシフト低減効果を示すグラフ
【図１１】ＴＮ液晶表示装置を単色表示した場合の垂直方向の配光特性を示すグラフ
【図１２】本発明の液晶表示装置の実施の形態２における照明部の構成を示す斜視図
【図１３】本発明の液晶表示装置の実施の形態２における照明部の構成を示す断面図
【図１４】マトリクス型液晶表示装置の一例を示す図
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2007123134.tif 000028
【図１３】
2007123134.tif 000029
【図１４】
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【国際調査報告】
2007123134.tif 000031
2007123134.tif 000032
2007123134.tif 000033
2007123134.tif 000034
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