CN112088331A - 液晶显示装置 - Google Patents

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CN112088331A
CN112088331A CN201980028513.4A CN201980028513A CN112088331A CN 112088331 A CN112088331 A CN 112088331A CN 201980028513 A CN201980028513 A CN 201980028513A CN 112088331 A CN112088331 A CN 112088331A
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light
liquid crystal
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crystal display
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平井真理子
武本博之
吉川仁
大塚雅德
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Nitto Denko Corp
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Abstract

本发明可提供一种液晶显示装置，其不用格栅膜即能够切换广视角与窄视角，并能够在窄视角设定时充分缩窄视角。本发明的液晶显示装置自可视侧起依次具备：液晶面板(200)，具备液晶单元(210)、配置在该液晶单元(210)的可视侧的可视侧偏振板(220)、与配置在该液晶单元(210)的与可视侧相反的一侧的背面侧偏振板(230)；调光层(100)，其可改变透射光的散射状态；及面光源装置(300)，具备光源部(320)与导光板(310)，该导光板(310)可使来自该光源部(320)的光从与该光源部(320)相对向的侧面入射并从与该调光层(100)相对向的可视侧表面射出；该面光源装置(300)射出如下的光，即，于该可视侧表面的大致法线方向上具有指向性、且以高比率含有在与导光板(310)的光的导光方向大致平行的面内振动的直线偏振光成分的光；并且该直线偏振光成分的振动方向与该背面侧偏振板(230)的透射轴大致平行。

Description

液晶显示装置
技术领域
本发明涉及一种液晶显示装置。
背景技术
通常，液晶显示装置在观看者位置不固定而可从各个角度观看的状态(例如电子广告、一般使用的电视机、个人计算机等)下使用时，要求广视角。为了实现广视角，使用了扩散片、棱镜片、广视角液晶面板、广视角偏振板等的各种技术进行着研究。另一方面，当观看者位置被限定在狭窄范围时，为了预防窥视等情况，能够在窄视角显示图像的液晶显示装置(例如，移动电话、在公共场所使用的笔记本型个人计算机、自动柜员机、交通工具的座前屏幕(seat monitor)等使用的液晶显示装置)亦有其需求在。
此外，近几年伴随显示画面的窄边框化及薄型化，沿着显示画面的一边(例如沿着长边方向)配置LED光源的构成已成为主流，并且要求在窄视角设定时充分缩窄与LED光源的排列方向平行的方向上的视角。
针对上述需求，针对能够切换广视角与窄视角且能够在窄视角设定时缩窄与LED光源的排列方向平行的方向上的视角的液晶显示装置，已提出一种朝可视侧依次具备包含棱镜片的背光部、格栅膜(louver film)、透明/散射切换元件及液晶面板的液晶显示装置(例如专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4311366号
发明内容
发明欲解决的课题
上述格栅膜可通过遮蔽部分入射光(尤其是入射角大的光)来控制视角。然而，若使用格栅膜，正面方向的透光率也会降低，因此在低耗电的观点上不优选。而且，格栅膜与像素之间有时会发生干涉不均。此外，作为所有液晶显示装置共同的课题，有薄型化问题。
本发明为了解决上述现有课题所进行，其目的在于提供一种液晶显示装置，其不用格栅膜即能够切换广视角与窄视角，而且能够在窄视角设定时于实用上充分缩窄与光源的排列方向平行的方向上的视角。
用以解决课题的手段
根据本发明的一个实施方式可提供一种液晶显示装置，其自可视侧起依次具备：液晶面板，具备液晶单元、配置在该液晶单元的可视侧的可视侧偏振板、与配置在该液晶单元的与可视侧相反的一侧的背面侧偏振板；调光层，其可改变透射光的散射状态；及面光源装置，具备光源部与导光板，该导光板可使来自该光源部的光从与该光源部相对向的侧面入射并从与该调光层相对向的可视侧表面射出。在该液晶显示装置中，该面光源装置射出如下的光，即，于该可视侧表面的大致法线方向上具有指向性、且以高比率含有在与导光板的光的导光方向大致平行的面内振动的直线偏振光成分，并且该直线偏振光成分的振动方向与该背面侧偏振板的透射轴大致平行。
在一个实施方式中，上述液晶单元的驱动模式为IPS模式或FFS模式。
在一个实施方式中，上述调光层依次具备：第1透明基材；第1透明电极层；高分子基质与液晶化合物的复合体层；第2透明电极层；及第2透明基材；并且，该第1透明基材及第2透明基材的形成材料含有环烯烃系树脂。
在一个实施方式中，上述导光板的主面形状为近似长方形，上述导光板的与上述光源部相对向的侧面为长边侧的侧面。
在一个实施方式中，上述调光层依次具备：第1透明基材；第1透明电极层；高分子基质与液晶化合物的复合体层；第2透明电极层；及第2透明基材；并且，该第1透明基材的正面相位差为50nm以下，该第2透明基材的正面相位差为50nm以下。
在一个实施方式中，上述调光层依次具备：第1透明基材；第1透明电极层；高分子基质与液晶化合物的复合体层；第2透明电极层；及第2透明基材；该第1透明基材的正面相位差大于50nm，并且该第1透明基材的慢轴与上述可视侧偏振板的透射轴实质上正交或平行。
在一个实施方式中，上述调光层依次具备：第1透明基材；第1透明电极层；高分子基质与液晶化合物的复合体层；第2透明电极层；及第2透明基材；该第2透明基材的正面相位差大于50nm，并且该第2透明基材的慢轴与上述可视侧偏振板的透射轴实质上正交或平行。
在一个实施方式中，上述第1透明基材的正面相位差大于50nm，上述第2透明基材的正面相位差大于50nm，并且上述第1透明基材的慢轴与上述第2透明基材的慢轴实质上正交或平行。
发明效果
根据本发明的液晶显示装置，使用射出具有指向性与偏振性的光的光源装置、可改变来自光源装置的光的散射状态的调光层与液晶面板，并适当设定来自该光源装置的光的偏振方向与液晶面板的背面侧偏振板的透射轴方向的关系，由此即使不用格栅膜，也能够良好切换广视角与窄视角，并且能够在窄视角设定时于实用上充分缩窄与光源的排列方向平行的方向上的视角。
附图说明
图1为本发明的一个实施方式的液晶显示装置的示意截面图。
图2为说明从法线方向(Z方向)观察图1所示液晶显示装置时，可视侧偏振板的透射轴方向(a)、背面侧偏振板的透射轴方向(b)及从面光源装置300射出的光中以高比率所含直线偏振光成分的振动方向(c)的关系的示意图。
图3为说明本发明一个实施方式的液晶显示装置可使用的调光层的示意截面图。
图4为说明本发明一个实施方式的液晶显示装置可使用的面光源装置的示意图。
图5为说明本发明一个实施方式的液晶显示装置可使用的棱镜片的示意立体图。
图6为显示在实施例1及比较例1的液晶显示装置中，垂直方向的亮度的极角依赖性(经过标准化)的图表。
图7为显示在实施例1及比较例1的液晶显示装置中，水平方向的亮度的极角依赖性(经过标准化)的图表。
具体实施方式
以下参照附图说明本发明的实施方式，但本发明不受这些实施方式限定。另外，在本说明书中，有时会将第1透明基材及第2透明基材统称为透明基材，及将第1透明电极层及第2透明电极层统称为透明电极层。另外，包含透明基材与透明电极层的层叠体有时会称为透明导电性膜。
(用语及符号的定义)
本说明书中的用语及符号的定义如下。
(1)折射率(nx、ny、nz)
“nx”为面内的折射率呈最大的方向(即，慢轴方向)的折射率，“ny”为在面内与慢轴正交的方向的折射率，“nz”为厚度方向的折射率。
(2)正面相位差值
正面相位差值(Re[λ])是指在23℃、波长λ(nm)处的膜的面内相位差值。Re[λ]可于令膜的厚度为d(nm)时，通过Re[λ]＝(nx-ny)×d求得。
(3)在本说明书中，“实质上平行”或“大致平行”在未特别记载的前提下，包含0°±20°的情况，且优选为0°±10°，更优选为0°±5°。
(4)在本说明书中，“实质上正交”或“大致正交”在未特别记载的前提下，包含90°±20°的情况，且优选为90°±10°，更优选为90°±5°。
(5)在本说明书中，仅称“正交”或“平行”时，可包含实质上正交或实质上平行的状态。
A.液晶显示装置的整体构成
图1为本发明的一个实施方式的液晶显示装置1的说明图。本实施方式的液晶显示装置1从可视侧起依次具备：液晶面板200，其具备液晶单元210、配置在液晶单元210的可视侧的可视侧偏振板220、及配置在液晶单元210的与可视侧相反的一侧(背面侧)的背面侧偏振板230；调光层100，其可改变透射光的散射状态；及面光源装置300，其具备光源部320与导光板310，该导光板310可使来自光源部320的光从与光源部320相对向的侧面入射并从与调光层100相对向的可视侧表面射出。在图示例中，面光源装置300进一步具备棱镜片330与配置在导光板310的背面侧的反射板340，该棱镜片330配置在导光板310的可视侧且于背面侧具有凸部。另外，于液晶显示装置1还具备其他作为液晶显示装置工作所需的一般布线、电路、构件等设备，但这些省略说明等。
在上述图示例中，液晶面板200、调光层100、面光源装置300在俯视下呈近似长方形，且具有与彼此正交的X方向及Y方向分别平行的边。此时，液晶显示装置1的出射面(显示面)为与XY平面平行的平面，与XY平面垂直的方向(Z方向)为厚度方向。
如D项说明，上述面光源装置300射出如下的光，即，于可视侧表面的大致法线方向上具有指向性、且以高比率含有在与导光板的光的导光方向大致平行的面内振动的直线偏振光成分。在液晶显示装置1中，如图2所示，可视侧偏振板220及背面侧偏振板230配置成各自的透射轴方向(箭头a方向及箭头b方向)所夹角度代表性地为90°±3.0°，优选为90°±1.0°，更优选为90°±0.5°，并且配置成从面光源装置300射出的光中以高比率所含直线偏振光成分的振动方向(箭头c方向)与背面侧偏振板的透射轴(箭头b方向)大致平行。通过所述构成，能够通过控制使用了调光层100的光的散射状态而良好地切换广视角与窄视角，此外能够在窄视角设定时于实用上充分缩窄与光源的排列方向平行的方向(X方向)上的视角。另外，有别于图示例，可视侧偏振板220及背面侧偏振板230亦可配置成各自的透射轴方向(箭头a方向及箭头b方向)所夹角度代表性地为0°±3.0°，优选为0°±1.0°，更优选为0°±0.5°。
B.液晶面板
如上述，液晶面板代表性地具备液晶单元、配置在该液晶单元的可视侧的可视侧偏振板与配置在该液晶单元的背面侧的背面侧偏振板。
液晶单元具有一对基板、及被夹持在该基板间作为显示介质的液晶层。在一般的构成中，于一个基板设有彩色滤光片及黑矩阵，而于另一基板设有：控制液晶的电光学特性的切换元件、赋予该切换元件闸控信号的扫瞄线及赋予该切换元件源信号的信号线、以及像素电极及对置电极。上述基板的间隔(单元间隙)可通过间隔件等来控制。在上述基板的与液晶层接触的一侧，举例而言可设置包含聚酰亚胺的取向膜等。
在一个实施方式中，液晶层包含在电场不存在的状态下取向成沿面排列的液晶分子。所述液晶层(结果为液晶单元)代表性地展现nx＞ny＝nz的三维折射率。另外，本说明书中，所谓ny＝nz不只包含ny与nz完全相同的情形，亦包含ny与nz在实质上相同的情形。使用展现所述三维折射率的液晶层的驱动模式的代表例可举如平面内切换(IPS)模式、边缘电场切换(FFS)模式等。另外，上述IPS模式包含采用了V字型电极或锯齿形电极等的超级平面内切换(S-IPS)模式、进阶超级平面内切换(AS-IPS)模式。另外，上述FFS模式包含采用了V字型电极或锯齿形电极等的进阶边缘电场切换(A-FFS)模式、极端边缘电场切换(U-FFS)模式。
在另一个实施方式中，液晶层包含在电场不存在的状态下取向成垂面排列的液晶分子。所述液晶层(结果为液晶单元)代表性地展现nz＞nx＝ny的三维折射率。使用在电场不存在的状态下取向成垂面排列的液晶分子的驱动模式可举例如垂直取向(VA)模式。VA模式包含多域VA(MVA)模式。
可视侧偏振板及背面侧偏振板代表性地各自具有偏振片及配置在其至少单侧的保护层。偏振片代表性地为吸收型偏振片。
上述吸收型偏振片的波长589nm的透射率(亦称单体透射率)优选为41％以上，更优选为42％以上。另外，单体透射率的理论上限为50％。而且偏振度优选为99.5％～100％，更优选为99.9％～100％。若为上述范围，用于液晶显示装置时可进一步提高正面方向的对比度。
上述偏振片可采用任意且适当的偏振片。作为偏振片，可举如使聚乙烯醇系膜、部分缩甲醛化聚乙烯醇系膜、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物系部分皂化膜等亲水性高分子膜吸附碘或二色性染料等二色性物质并进行单轴拉伸者；聚乙烯醇的脱水处理物、聚氯乙烯的脱盐酸处理物等多烯系取向膜等。它们中，使聚乙烯醇系膜吸附碘等二色性物质并经单轴拉伸的偏振片的偏振二向色性比高，特别优选。偏振片的厚度优选为0.5μm～80μm。
使聚乙烯醇系膜吸附碘并经单轴拉伸的偏振片代表性地通过将聚乙烯醇浸渍于碘的水溶液中来进行染色，并拉伸成原长的3倍～7倍来制成。拉伸可以在染色后进行，亦可边染色边进行拉伸，又亦可进行拉伸之后再染色。除拉伸、染色外，亦可施行例如溶胀、交联、调整、水洗、干燥等处理来制作。
上述保护层可采用任意且适当的膜。作为所述膜的主成分的材料的具体例，可举出三乙酰纤维素(TAC)等纤维素系树脂、(甲基)丙烯酸系、聚酯系、聚乙烯醇系、聚碳酸酯系、聚酰胺系、聚酰亚胺系、聚醚砜系、聚砜系、聚苯乙烯系、聚降冰片烯系、聚烯烃系、乙酸酯系等的透明树脂等。另外，亦可举出丙烯酸系、氨基甲酸酯系、丙烯酸氨基甲酸酯系、环氧系、硅酮系等热固化型树脂或紫外线固化型树脂等。其他亦可举出例如硅氧烷系聚合物等的玻璃质系聚合物。并且，亦可使用日本特开2001-343529号公报(WO01/37007)所记载的聚合物膜。作为该膜的材料，例如可以使用含有在侧链具有取代或非取代的酰亚胺基的热塑性树脂、及在侧链具有取代或非取代的苯基及腈基的热塑性树脂的树脂组合物，且例如可举出具有包含异丁烯与N-甲基马来酰亚胺的交替共聚物及丙烯腈-苯乙烯共聚物的树脂组合物。上述聚合物膜例如可为所述树脂组合物的挤出成形物。
C.调光层
图3为本发明一个实施方式的液晶显示装置所用调光层的示意截面图。调光层100自可视侧起依次具备第1透明基材10a、第1透明电极层20a、复合体层30、第2透明电极层20b及第2透明基材10b。虽未图示，不过在第1透明基材10a与第1透明电极层20a之间及第2透明基材10b与第2透明电极层20b之间可分别设置折射率调整层。同样地，亦可于第1透明基材10a的外侧(换言之，与配置第1透明电极层20a的一侧相反的一侧)和/或第2透明基材10b的外侧(换言之，与配置第2透明电极层20b的一侧相反的一侧)设置防反射层。通过设置折射率调整层和/或防反射层，可获得具有高透射率的调光层。
调光层在光透射状态下优选具有15％以下的雾度，更优选具有10％以下的雾度。在光透射状态下的雾度若在上述范围内，从背面侧入射的具有指向性的光可维持其指向性地直接透射，因此能够适合地实现窄视角。
调光层在光散射状态下优选具有30％以上的雾度，更优选具有50％～99％的雾度。在光散射状态下的雾度若在上述范围内，从背面侧入射的具有指向性的光便会散射，故能够适合地实现广视角。
诚如后述，透射调光层的光的散射状态(就结果论为雾度)会随施加电压而改变。在本说明书中，可将调光层的雾度为规定值以上(例如30％以上，且优选为50％以上)的情况视为光散射状态，并将该雾度低于规定值(例如15％以下，且优选为10％以下)的情况视为光透射状态。
调光层在光透射状态下，优选具有80％～99％的平行光线透射率，更优选具有83％～99％的平行光线透射率。在光透射状态下的平行光线透射率在上述范围内时，从背面侧入射的具有指向性的光即可维持其指向性地直接透射，因此能够适合地实现窄视角。
调光层代表性地在光透射状态下具有85％～99％的总光线透射率。而且，调光层在光透射状态及光散射状态的两状态下，优选具有85％～99％的总光线透射率，更优选具有88％～99％的总光线透射率。总光线透射率在上述范围内时，即使将调光层安装在高画质(例如分辨率150ppi以上)的液晶显示装置中，仍可抑制亮度降低的情况，同时能够切换广视角与窄视角。
调光层的整体厚度例如为50μm～250μm，优选为80μm～200μm。
在一个实施方式中，透明基材10a、10b在波长590nm处的正面相位差Re[590]可为50nm以下，优选为0nm～30nm，更优选为0nm～20nm。透明基材的Re[590]若在50nm以下，除了显示颜色少有不均，且能够在窄视角设定时缩窄视角。
在另一个实施方式中，透明基材10a、10b在波长590nm处的正面相位差Re[590]大于50nm，例如可大于50nm且在50000nm以下。透明基材的Re[590]大于50nm时，从窄视角且显示颜色不均的观点来看，透明基材的慢轴方向与液晶面板的偏振板(例如，可视侧偏振板)的透射轴方向优选配置成实质上正交或实质上平行。另外，第1透明基材及第2透明基材的Re[590]皆大于50nm时，第1透明基材的慢轴与第2透明基材的慢轴优选配置成实质上正交或平行。
构成透明基材的材料代表性地为以热塑性树脂为主成分的高分子膜。热塑性树脂可举如聚酯系树脂；聚降冰片烯等环烯烃系树脂；丙烯酸系树脂；聚碳酸酯树脂；纤维素系树脂等。其中又以聚酯系树脂、环烯烃系树脂或丙烯酸系树脂为优选。这些树脂具优异的透明性、机械强度、热稳定性、水分隔绝性等。而且，环烯烃系树脂适合作为正面相位差为50nm以下的透明基材的材料。上述热塑性树脂可单独或可将2种以上组合使用。而且，可用于偏振板的光学膜例如亦可使用低相位差基材、高相位差基材、相位差板、增亮膜等。
透明基材的厚度优选为150μm以下，更优选为5μm～100μm，进一步优选为20μm～80μm。
上述透明电极层例如可用铟锡氧化物(ITO)、氧化锌(ZnO)、氧化锡(SnO2)等金属氧化物形成。或是，透明电极层可通过银纳米线(AgNW)等金属纳米线、纳米碳管(CNT)、有机导电膜、金属层或它们的层叠体形成。透明电极层可根据目的图案化成期望的形状。
透明电极层代表性地可用溅射法形成。
上述复合体层代表性地含有高分子基质、和分散在该基质中的液晶化合物。在该复合体层中，可通过液晶化合物的取向度根据电压施加量的变化来改变透射光的散射状态，由此切换光透射状态与光散射状态。
在一个实施方式中，复合体层通过施加电压而成为光透射状态，且在未施加电压的状态下为光散射状态(常态模式)。在本实施方式中，在未施加电压时，由于液晶化合物无取向，所以为光散射状态，通过施加电压使液晶化合物取向让液晶化合物的折射率与高分子基质的折射率一致而成为光透射状态。
在另一个实施方式中，复合体层通过施加电压而成为光散射状态，且在未施加电压的状态下为光透射状态(逆向模式)。在本实施方式中通过设置在透明电极层表面的取向膜，于未施加电压时使液晶化合物取向而成为光透射状态，并通过施加电压打乱液晶化合物的取向而成为光散射状态。
如上述的复合体层，可举含有高分子分散型液晶的复合体层、含有高分子网状物型液晶的复合体层等。高分子分散型液晶具有于高分子基质中分散有液滴状液晶化合物的结构。高分子网状物型液晶具有于高分子网状物中分散有液晶化合物的结构，且高分子网状物中的液晶具有连续相。
上述液晶化合物可使用任意且适当的非聚合型液晶化合物。液晶化合物的介电各向异性可为正亦可为负。液晶化合物例如可为向列型、近晶型、胆甾醇型液晶化合物。从能够在光透射状态下实现优异透明性的观点来看，优选使用向列型液晶化合物。上述向列型液晶化合物可举联苯系化合物、苯甲酸苯酯系化合物、环己基苯系化合物、氧化偶氮苯系化合物、偶氮苯系化合物、偶氮甲碱系化合物、三联苯系化合物、苯甲酸联苯酯系化合物、环己基联苯系化合物、苯基吡啶系化合物、环己基嘧啶系化合物、胆甾醇系化合物、氟系化合物等。
形成高分子基质的树脂可根据透光率、上述液晶化合物的折射率等适当选择。可为光各向同性树脂，亦可为光各向异性树脂。在一个实施方式中，该树脂为活性能量射线固化型树脂，例如能够优选使用通过聚合型液晶化合物固化而制得的液晶聚合物、(甲基)丙烯酸系树脂、硅酮系树脂、环氧系树脂、氟系树脂、聚酯系树脂、聚酰亚胺树脂等。
上述调光层可利用任意且适当的方法形成。举例而言，准备一对透明导电性膜，该透明导电性膜具有透明基材、和设在其单侧的透明电极层及视需求的折射率调整层和/或防反射层，于一个透明导电性膜的透明电极层面涂布复合体层形成用组合物形成涂布层，再于该涂布层上以透明电极层与涂布层相对向的方式层叠另一个透明导电性膜而形成层叠体后，利用活性能量射线或热使涂布层固化，即可制得调光层。此时，复合体层形成用组合物含有例如用以形成高分子基质的单体(优选为活性能量射线固化型单体)及液晶化合物。
或者，将成为高分子基质的树脂与液晶化合物溶解于同一溶剂中，做出复合体层形成用溶液后，将该复合体层形成用溶液涂布至与上述相同的透明导电性膜的透明电极层面上，通过干燥去除溶剂后使高分子基质与液晶相分离(溶剂干燥相分离)而形成复合体层，然后于该复合体层上以透明电极层与复合体层相对向的方式层叠另一个透明导电性膜，即可制得调光层。另外，作为上述复合体层形成用溶液的替代物，亦可使用将高分子基质树脂溶解至溶剂中的树脂溶液，或是使高分子基质乳化而成的水系树脂乳液中分散有液晶化合物的液晶乳液。
D.面光源装置
面光源装置具备光源部与导光板，该导光板使来自该光源部的光从与该光源部相对向的侧面入射并从与该调光层相对向的可视侧表面射出。该面光源装置可射出如下的光，即，于该可视侧表面的大致法线方向上具有指向性、且以高比率含有在与导光板的光的导光方向大致平行的面内振动的直线偏振光成分。如所述使具有指向性的偏振光或部分偏振光以其振动方向(电场的振动方向)与背面侧偏振板的透射轴平行的方式入射液晶面板，由此可提升光的利用效率，同时可进一步缩窄窄视角设定时的视角。此处的“大致法线方向”包含自法线方向起规定角度内的方向，例如包含自法线方向起±10°范围内的方向。另外，“于大致法线方向上具有指向性”的光是指该光在与出光面正交的一个平面中，具有亮度强度分布的最大强度峰相对于该出光面位于大致法线方向的强度分布，例如，极角40°以上的亮度优选相对于法线方向(极角0°)的亮度为2％以下，极角50°以上的亮度相对于法线方向(极角0°)的亮度为1％以下更优选。另外，极角是指液晶显示装置的法线方向(正面方向)与来自液晶显示装置的出射光所构成的夹角。
从面光源装置射出的光优选含有52％以上的上述在与导光板的光的导光方向大致平行的面内振动的直线偏振光成分，且更优选含有55％以上。该直线偏振光成分的比率上限理想上为100％，在一个实施方式中为60％，在另一个实施方式中可为57％。另外，从面光源装置射出的光中的上述直线偏振光成分比率例如可依照日本特开2013-190778号公报中记载的方法求算。
图4为说明本发明一个实施方式的液晶显示装置可使用的面光源装置的示意图。图4中例示的面光源装置300具备：导光板310，使光从侧面入射并从可视侧表面射出；光源部320，其包含多个沿着导光板310的侧面(入光面)以规定间隔配置的点光源321；棱镜片330，配置在导光板310的可视侧且于背面侧具有凸部；及反射板340，配置在导光板310的背面侧。在上述面光源装置300中，导光板310可使来自横向的光偏向厚度方向，并且作为以高比率含有沿特定方向振动的直线偏振光成分的光射出；于背面侧具有凸部的棱镜片330能够在该光的偏振状态实质不变的情况下，使其行进方向接近出光面的法线方向。
在图4中，若令与导光板的光的导光方向正交的方向(光源的排列方向)为X方向、导光板的光的导光方向为Y方向、出光面的法线方向为Z方向，则面光源装置300射出以高比率含有在YZ面内振动的直线偏振光成分(P偏振光成分)的光。使上述具有指向性且以高比率含有在YZ面内振动的直线偏振光成分的光以使该直线偏振光成分的振动方向(Y方向)与背面侧偏振板的透射轴方向一致地入射液晶面板，由此比起使用与YZ面垂直地振动的直线偏振光成分(S偏振光成分)的情况，更能缩窄窄视角设定时的视角。
导光板310例如构成为可使来自光源部320的光从与光源部320相对向的侧面(入光面)入射，并从可视侧表面(出光面)射出第1指向性光，该第1指向性光为在与光的导光方向大致平行的面内对与该出光面的法线方向构成规定角度的第1方向具有最大强度的指向性，且在该面内振动的偏振光成分比率高的偏振光。另外，在图示例中，于导光板的背面侧及可视侧形成有柱状透镜图案，但在可射出期望的光的前提下，亦可仅在其任一侧形成透镜图案。而且透镜图案也不限于柱状，例如可为柱状、锥体状、半球状等的突起散布的图案。另外，导光板的形状也无特别限定，例如可如图2所例示，具有近似长方形的主面形状，且其长边侧的侧面与光源部相对。
光源部320例如由多个沿着导光板的侧面排列的点光源321构成。点光源优选为可射出指向性高的光的光源，例如可用LED。
棱镜片330构成为例如可使上述第1指向性光在实质上维持其偏振状态的情况下，作为于棱镜片330的出光面的大致法线方向上具有指向性的第2指向性光射出。
在图4及图5中例示的实施方式中，棱镜片330具有基材部331与棱镜部332，该棱镜部332于导光板310侧排列有多个呈凸起的柱状单元棱镜333。另外，基材部331可根据相邻的构件加以省略。
棱镜片330可通过任意且适当的粘接层(例如，粘接剂层、粘合剂层：未图示)而贴合至相邻的构件。
诚如上述，棱镜部332可通过多个呈凸起的单元棱镜333并列在与可视侧相反的一侧(背面侧)而构成。通过将单元棱镜333朝向背面侧地配置，更容易汇集透射棱镜片330的光。而且，若将单元棱镜333朝向背面侧地配置，比起朝向可视侧地配置的情况，未入射棱镜片330而反射的光较少，可获得亮度高的液晶显示装置。
单元棱镜优选为柱状。图示例的棱镜片由多个柱状单元棱镜所构成，该单元棱镜具有向X方向延伸的棱线且在Y方向上排列。该棱镜片在单元棱镜的排列方向Y上、也就是与单元棱镜的长边方向(棱线方向)X实质上正交的方向上，汇集透射光。单元棱镜的截面形状能够在可获得本发明效果的前提下，采用任意且适当的形状。关于单元棱镜，在与其排列方向平行且与厚度方向平行的截面中，其截面形状可为三角形(即，单元棱镜为三角柱状)，亦可为其他形状(例如，三角形的一个或两个斜面具有倾角不同的多个平坦面的形状)。三角形可以是相对于通过单元棱镜的顶点与底面正交的直线呈非对称的形状(例如，不等边三角形)，亦可为相对于该直线呈对称的形状(例如，等腰三角形)。此外，单元棱镜的顶点可以是经倒角的曲面状，亦可为使前端呈平坦面地被裁切使截面呈梯形。单元棱镜的详细形状可视目的适当设定。例如，单元棱镜可采用日本特开平11-84111号公报中记载的构成。在上述单元棱镜的说明中，“实质上正交”及”大致正交”的表述包含两方向所夹角度为90°±10°的情况，优选为90°±7°，更优选为90°±5°。“实质上平行”及“大致平行”的表述包含两方向所夹角度为0°±10°的情况，优选为0°±7°，更优选为0°±5°。
优选地，单元棱镜的长边方向(棱线方向)朝向与背面侧偏振板的透射轴大致正交的方向。另外，棱镜片亦可配置成单元棱镜的棱线方向与背面侧偏振板的透射轴形成规定角度(所谓的倾斜配置)。倾斜配置的范围优选为20°以下，更优选为15°以下。
于棱镜片设置基材部时，可将单一材料进行挤出成型等以使基材部与棱镜部一体形成，或可于基材部用膜上成型棱镜部。基材部的厚度优选为25μm～150μm。
构成基材部的材料可视目的及棱镜片的构成采用任意且适当的材料。于基材部用膜上成型棱镜部时，基材部用膜的具体例可举通过三乙酸纤维素(TAC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等(甲基)丙烯酸系树脂、聚碳酸酯(PC)树脂、降冰片烯树脂所形成的膜。该膜优选为未拉伸膜。
以单一材料将基材部与棱镜部一体形成时，该材料可使用与于基材部用膜上成型棱镜部时的棱镜部形成用材料相同的材料。棱镜部形成用材料可举如环氧丙烯酸酯系或氨基甲酸酯丙烯酸酯系的反应性树脂(例如，电离辐射线固化性树脂)。形成一体构成的棱镜片时，能够使用PC、PET等聚酯树脂、PMMA、MS等丙烯酸系树脂、环状聚烯烃等透光性的热塑性树脂。
基材部优选实质上具有光学各向同性。在本说明书中，“实质上具有光学各向同性”是指相位差值小到实质上不会影响液晶显示装置的光学特性的程度。举例而言，基材部的正面相位差Re[590]优选为20nm以下，更优选为10nm以下。
在另一个实施方式中，基材部的正面相位差Re[590]大于20nm，例如可为20nm～50000nm以下。基材部的Re[590]大于20nm时，从窄视角且显示颜色不均的观点来看，基材部的慢轴方向与液晶面板的偏振板的透射轴方向优选配置成实质上正交或实质上平行。
此外，基材部的光弹性系数优选为-10×10-12m2/N～10×10-12m2/N，更优选为-5×10-12m2/N～5×10-12m2/N，更优选为-3×10-12m2/N～3×10-12m2/N。
反射板340具有反射从导光板的背面侧等释放的光，并使其折返回导光板内的功能。反射板例如可使用：由金属等具有高反射率的材料形成的片(例如，正反射性的银箔片、于薄的金属板上蒸镀有铝等的物体)、包含由具有高反射率的材料形成的薄膜(例如金属薄膜)作为表面层的片(例如于PET基材蒸镀有银的物体)、通过层叠多层折射率不同的2种以上薄膜而具有镜面反射性的片、扩散反射性的白色发泡PET(聚对苯二甲酸乙二酯)片等。反射板若从提升集光性、光的利用效率的观点来看，优选使用能够进行所谓的镜面反射的反射板。
关于导光板310、光源部320及棱镜片330的详细，可参阅例如日本特开2013-190778号公报及日本特开2013-190779号公报的记载。本说明书中援用该公报的其整体的记载作为参考。
另外，下述面光源装置不限于上述图示例，能够使用任意且适当的面光源装置，即，具备光源部与导光板，该导光板可使来自该光源部的光从与该光源部相对向的侧面入射并从与该调光层相对向的可视侧表面射出，并且该面光源装置可射出于该可视侧表面的大致法线方向上具有指向性且以高比率含有在与导光板的光的导光方向大致平行的面内振动的直线偏振光成分的光。例如，能够使用日本特开平9-54556号公报中记载的面光源装置、使用了偏振分束器(polarization beam splitter)、偏振转换元件等的面光源装置(例如日本特开2013-164434号公报、日本特开2005-11539号公报、日本特开2005-128363号公报、日本特开平07-261122号公报、日本特开平07-270792号公报、日本特开平09-138406号公报、日本特开2001-332115号公报等中记载的装置)等。
E.液晶显示装置的制作方法
上述液晶显示装置例如可将液晶面板、调光层、面光源装置等光学构件以规定构成配置在壳体内来制得。代表性地，可射出于可视侧表面的大致法线方向上具有指向性且以高比率含有在与导光板的光的导光方向大致平行的面内振动的直线偏振光成分的光的面光源装置，配置成该直线偏振光成分的振动方向与液晶面板的背面侧偏振板的透射轴平行。由此可提升光利用效率及实现进一步的窄视角显示。具体而言，图4中例示的面光源装置优选配置成导光板的光的导光方向(Y方向)与液晶显示面板的背面侧偏振板的透射轴平行。
另外，在制作液晶显示装置时，各光学构件不用通过粘接层彼此贴合，相互近接或接触配置即可。或者，相邻的光学构件可视需求通过粘接层贴合。粘接层代表性地为粘接剂层或粘合剂层。
在一个实施方式中，可通过预先于面光源装置的可视侧配置调光层而制作背光单元，并于该背光单元的可视侧(调光层侧)配置液晶面板，而获得液晶显示装置。
在另一个实施方式中，则可通过预先于液晶面板的背面侧贴合调光层而一体化，然后于该调光层一体型液晶面板的背面侧(调光层侧)配置面光源装置，而获得液晶显示装置。
F.液晶显示装置的显示特性
在一个实施方式中，上述液晶显示装置在窄视角设定时，斜角方向亮度相对于正面方向的亮度优选低于3％，更优选低于2％，进一步优选低于1％。举例而言，针对液晶显示装置的出射面(显示画面)，令与导光板的光的导光方向平行的方向(图1的Y方向)为垂直方向、与导光板的光的导光方向正交的方向(图1的X方向)为水平方向时，在出射面内的水平、垂直方向的任一方向或两方向上，极角40°以上的亮度优选相对于正面方向(极角0°)的亮度为2％以下；在出射面内的水平方向上，极角50°以上的亮度相对于正面方向(极角0°)的亮度为1％以下更优选。另一方面，在广视角设定时，在极角40°的亮度优选相对于正面方向的亮度在5％以上，更优选为窄视角设定时的2倍以上且20倍以下。广视角设定时的亮度若在所述范围内，能够在无需考虑窥视等的状况下确保实用上能够允许的可视性及广视角特性。
G.背光单元
背光单元包含上述面光源装置。在一个实施方式中，背光单元还包含调光层，具有于面光源装置的出光面侧配置有调光层的构成。此时，调光层亦可通过粘接层贴合在面光源装置的出光面(例如，棱镜片的可视侧表面)上。
实施例
以下，以实施例来具体说明本发明，但本发明不受这些实施例限定。实施例中的试验及评价方法如下。另外，只要无特别注记，实施例中的“份”及“％”即为重量基准。
(1)亮度
于实施例及比较例中所得液晶显示装置显示白画面，并用亮度计(AUTRONIC-MELCHERS公司制，商品名“Conoscope”)进行测定。
(2)正面相位差
使用Axometrics公司制的制品名“Axoscan”，在波长590nm且23℃下进行测定。
(3)厚度
使用数字测微器(Anritsu公司制，产品名“KC-351C”)测定。
[实施例1]
(调光层)
于环烯烃系透明基材(降冰片烯系树脂膜(日本ZEON公司制，制品名“ZF-16”)，厚度：40μm，Re[590]：5nm)的一面利用溅射法形成透明电极层(ITO层)，而获得具有[COP基材/透明电极层]的构成的透明导电性膜。
于第1透明导电性膜的透明电极层侧表面涂布含有液晶化合物(HCCH公司制，制品名“HPC854600-100”)40份与UV固化型树脂(Norland公司制，制品名“NOA65”)60份(固体成分)的涂敷液，形成涂布层。接着于涂布层上以透明电极层与涂布层相对向的方式层叠第2透明导电性膜。对所得层叠体照射紫外线使UV固化型树脂固化，由此获得具有约90μm的厚度的常态模式的调光层A(构成：第1COP基材/第1透明电极层/复合体层/第2透明电极层/第2COP基材)。
(液晶面板)
使用笔记本型个人计算机(Dell公司制，制品名“inspiron13 7000”)中搭载的液晶面板(构成：可视侧偏振板/IPS模式的液晶单元/背面侧偏振板)。
(面光源装置)
从笔记本型个人计算机(HP公司制，制品名“EliteBook x360”)拆下导光板、沿着该导光板的长边方向的一个侧面以规定间隔配置的多个LED光源、及配置在导光板的背面侧的反射板，于该导光板的可视侧配置棱镜片以使棱镜形状朝向背面侧(换言之，导光板侧)呈凸起，而制作出如图4所示的面光源装置。棱镜片使用PET膜(东洋纺公司制，“A4300”，厚度：100μm)的拉伸膜(Re[590]：6000nm)作为基材部膜，于规定模具中填充作为棱镜用材料的紫外线固化型氨基甲酸酯丙烯酸酯树脂，照射紫外线，在该基材部膜的单面上使棱镜用材料固化，而制作出如图4及图5所示的棱镜片。单元棱镜为三角柱棱镜，与排列方向平行且与厚度方向平行的截面形状为不等边三角形，棱镜的棱线与基材部膜的慢轴所夹角度为80°。
所得面光源装置从出光面(棱镜片的可视侧表面)射出于该出光面的大致法线方向上具有指向性且以56％以上的比率含有直线偏振光成分(P偏振光成分)的光，该直线偏振光成分在与导光板的光的导光方向(与LED光源的排列方向正交的方向)平行的面内振动。
(液晶显示装置)
从可视侧起依次配置上述液晶面板、调光层与面光源装置而制作出液晶显示装置A。此时，将各构件配置成液晶面板的背面侧偏振板的透射轴与以56％以上的比率含在来自面光源装置的出射光中的直线偏振光成分的振动方向相互平行。
[比较例1]
将各构件配置成液晶面板的背面侧偏振板的透射轴方向与以56％以上的比率含在来自面光源装置的出射光中的直线偏振光成分的振动方向相互正交，除此以外以与实施例1同样方式，从可视侧起依次配置液晶面板、调光层与面光源装置，而制作出液晶显示装置B。在液晶显示装置B中，S偏振光成分的振动方向与液晶面板的背面侧偏振板的透射轴方向相互平行。
针对实施例及比较例中所得液晶显示装置，测定液晶显示装置在窄视角设定时的显示画面的亮度。具体地，于图6显示在施加100V电压时，令正面方向(极角0°)的亮度为100％时，在垂直方向(图1的Y方向)上的亮度的极角依赖性。并且，于图7显示在施加100V电压时，令正面方向(极角0°)的亮度为100％时，在水平方向(图1的X方向)上的亮度的极角依赖性。另外，在图6及图7中，(b)为(a)的主要部位的放大图。
如图6及图7所示，实施例1的液晶显示装置在窄视角设定时与比较例1的液晶显示装置相比能达成更窄视角。尤其，在与LED光源的排列方向平行的方向(水平方向)上的视角显示为以往无法达成的等级。
符号说明
1…液晶显示装置
100…调光层
200…液晶面板
300…面光源装置
310…导光板
320…光源部
330…棱镜片
340…反射板

Claims (8)

1.一种液晶显示装置，自可视侧起依次具备：
液晶面板，具备液晶单元、配置在该液晶单元的可视侧的可视侧偏振板、以及配置在该液晶单元的与可视侧相反的一侧的背面侧偏振板；
调光层，其可改变透射光的散射状态；及
面光源装置，具备光源部与导光板，该导光板使来自该光源部的光从与该光源部相对向的侧面入射并从与该调光层相对向的可视侧表面射出；
该面光源装置射出如下的光，即，于该可视侧表面的大致法线方向上具有指向性、且以高比率含有在与导光板的光的导光方向大致平行的面内振动的直线偏振光成分；并且
该直线偏振光成分的振动方向与该背面侧偏振板的透射轴大致平行。
2.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中，
所述液晶单元的驱动模式为IPS模式或FFS模式。
3.如权利要求1或2所述的液晶显示装置，其中，
所述调光层依次具备：第1透明基材、第1透明电极层、高分子基质与液晶化合物的复合体层、第2透明电极层及第2透明基材，
该第1透明基材及第2透明基材的形成材料含有环烯烃系树脂。
4.如权利要求1至3中任一项所述的液晶显示装置，其中，
所述导光板的主面形状为近似长方形，
所述导光板的与所述光源部相对向的侧面为长边侧的侧面。
5.如权利要求1至4中任一项所述的液晶显示装置，其中，
所述调光层依次具备：第1透明基材、第1透明电极层、高分子基质与液晶化合物的复合体层、第2透明电极层及第2透明基材，
该第1透明基材的正面相位差为50nm以下，
该第2透明基材的正面相位差为50nm以下。
6.如权利要求1至4中任一项所述的液晶显示装置，其中，
所述调光层依次具备：第1透明基材、第1透明电极层、高分子基质与液晶化合物的复合体层、第2透明电极层及第2透明基材，
该第1透明基材的正面相位差大于50nm，
该第1透明基材的慢轴与所述可视侧偏振板的透射轴实质上正交或平行。
7.如权利要求6所述的液晶显示装置，其中，
所述调光层依次具备：第1透明基材、第1透明电极层、高分子基质与液晶化合物的复合体层、第2透明电极层及第2透明基材，
该第2透明基材的正面相位差大于50nm，
该第2透明基材的慢轴与所述可视侧偏振板的透射轴实质上正交或平行。
8.如权利要求6或7所述的液晶显示装置，其中，
所述第1透明基材的正面相位差大于50nm，
所述第2透明基材的正面相位差大于50nm，
所述第1透明基材的慢轴与所述第2透明基材的慢轴实质上正交或平行。
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