JP7354097B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置に関する。

通常、液晶表示装置は、視認者の位置が固定されずあらゆる角度から視認される場面（例えば、電子広告、通常使用のテレビ、パソコン等）で用いられる場合、広視野角が求められる。広視野角の実現のため、拡散シート、プリズムシート、広視野角液晶パネル、広視野角偏光板等を用いた様々な技術が検討されている。その一方で、視認者の位置が狭い範囲に限定されている場合、のぞき見を防止する等の目的から、狭い視野角での画像表示が可能な液晶表示装置（例えば携帯電話、公共の場で用いるノートパソコン、現金自動預け払い機、乗り物のシートモニター等に用いられる液晶表示装置）も求められている。

広視野角と狭視野角とを切り替え可能な液晶表示装置として、特許文献１では、液晶パネルと、視野角制御手段と、プリズムシートと、導光板とを視認側からこの順に備える液晶表示装置が提案されている。特許文献１の液晶表示装置においては、プリズムシートが導光板から出光した光を視野角制御手段に集光し、かつ、視野角制御手段が光の透過状態を変化させることにより、視野角の広狭を制御することができる。

上記視野角制御手段としては、一対の透明電極層付基材とその間に挟持された高分子マトリクスと液晶化合物とを含む複合体層とを含む調光層が用いられ得る（例えば、特許文献２）。

一方、液晶表示装置全般に対する要望として、さらなる薄型化が求められている。特に、ノートパソコン等に対しては携帯性向上の観点から、薄型化の要望が強まっている。

特開２００６－３１００８５号公報 特開２００６－２７７９９９号公報

本発明者らが広視野角と狭視野角とを切り替え可能な液晶表示装置において、構成部材である調光層（視野角制御手段）の薄型化を介してさらなる薄型化を試みたところ、狭視野角設定時に色ムラが発生する場合があることがわかった。

本発明は広視野角と狭視野角とを切り替え可能な液晶表示装置において新たに見出された上記課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、広視野角と狭視野角とを切り替え可能な液晶表示装置であって、薄型化と狭視野角設定時における色ムラの抑制とを両立し得る液晶表示装置を提供することにある。

本発明によれば、液晶パネルと、調光層と、面光源装置と、を視認側からこの順に備える液晶表示装置が提供される。該液晶表示装置においては、該液晶パネルが、液晶セルと、該液晶セルの視認側に配置された視認側偏光板と、該液晶セルの視認側と反対側に配置された背面側偏光板と、を備え；該調光層が、第１の透明基材と、第１の透明電極層と、高分子マトリクスと液晶化合物との複合体層と、第２の透明電極層と、第２の透明基材と、を視認側からこの順に備え；該第１の透明基材および第２の透明基材の厚みがそれぞれ独立して、７０μｍ以下であり；該第１の透明基材および第２の透明基材の波長５９０ｎｍにおける正面位相差がそれぞれ独立して、１００ｎｍ以下であり；該面光源装置が、該調光層に対向する出光面から略法線方向に指向性を有し、かつ、特定方向に振動する直線偏光成分を高い比率で含む光を出射し；該直線偏光成分の振動方向が、該背面側偏光板の透過軸と略平行である。
１つの実施形態によれば、上記第１の透明基材および第２の透明基材の形成材料が、シクロオレフィン系樹脂を含む。
１つの実施形態によれば、上記液晶セルの駆動モードが、ＩＰＳモードまたはＦＦＳモードである。
１つの実施形態によれば、上記面光源装置が、光源部と、該光源部からの光を、該光源部に対向する側面から入射させ、視認側表面から出射する導光板と、を備え、上記直線偏光成分が、該導光板の光の導光方向と略平行な面内で振動する。

本発明によれば、所定の値以下の正面位相差値を有する薄型透明基材を備えた調光層を用いることにより、広視野角と狭視野角とを切り替え可能な液晶表示装置であって、薄型でありながら狭視野角設定時における色ムラの問題が抑制された液晶表示装置が得られる。

本発明の１つの実施形態による液晶表示装置の概略断面図である。 本発明の１つの実施形態による液晶表示装置に用いられ得る調光層を説明する概略断面図である。 本発明の１つの実施形態による液晶表示装置に用いられ得る面光源装置を説明する概略図である。 狭視野角設定時の液晶表示装置の白表示時の表示画面を撮影した写真である。 狭視野角設定時の液晶表示装置Ａに関して、表示画面の水平方向において極角度を変化させた際の色相ｘ値、ｙ値の変化を示すグラフである。 狭視野角設定時の液晶表示装置Ｂに関して、表示画面の水平方向において極角度を変化させた際の色相ｘ値、ｙ値の変化を示すグラフである。 狭視野角設定時の液晶表示装置Ｃに関して、表示画面の水平方向において極角度を変化させた際の色相ｘ値、ｙ値の変化を示すグラフである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。なお、本明細書において、第１の透明基材および第２の透明基材を透明基材と総称すること、および、第１の透明電極層および第２の透明電極層を透明電極層と総称することがある。また、透明基材と透明電極層とを含む積層体を、透明導電性フィルムと称することもある。

（用語および記号の定義）
本明細書における用語および記号の定義は下記の通りである。
（１）屈折率（ｎｘ、ｎｙ、ｎｚ）
「ｎｘ」は面内の屈折率が最大となる方向（すなわち、遅相軸方向）の屈折率であり、「ｎｙ」は面内で遅相軸と直交する方向、「ｎｚ」は厚み方向の屈折率である。
（２）正面位相差値
正面位相差値（Ｒｅ［λ］）は、２３℃、波長λ（ｎｍ）におけるフィルムの面内の位相差値をいう。Ｒｅ［λ］は、フィルムの厚みをｄ（ｎｍ）としたとき、Ｒｅ［λ］＝（ｎｘ－ｎｙ）×ｄによって求められる。
（３）本明細書において「実質的に平行」または「略平行」とは、特段の記載がない限り、０°±５．０°である場合を包含し、好ましくは０°±３．０°、さらに好ましくは０°±１．０°である。
（４）本明細書において「実質的に直交」または「略直交」とは、特段の記載がない限り、９０°±５．０°である場合を包含し、好ましくは９０°±３．０°、さらに好ましくは９０°±１．０°である。
（５）本明細書において単に「直交」または「平行」というときは、実質的に直交または実質的に平行な状態を含み得るものとする。

Ａ．液晶表示装置の全体構成
図１は、本発明の１つの実施形態による液晶表示装置１を説明する図である。本実施形態の液晶表示装置１は、液晶パネル２００と、調光層１００と、面光源装置３００と、を視認側からこの順に備える。なお、液晶表示装置１には、説明等は省略するが、この他に、液晶表示装置として動作するために必要とされる通常の配線、回路、部材などの機器が備えられている。

液晶表示装置１においては、調光層１００が、面光源装置３００からの光の散乱状態を変化させて視野角の広狭を制御する。

Ｂ．液晶パネル
液晶パネル２００は、代表的には、液晶セル２１０と、該液晶セルの視認側に配置された視認側偏光板２２０と、該液晶セルの視認側と反対側（背面側）に配置された背面側偏光板２３０とを備える。視認側偏光板および背面側偏光板は、それぞれの吸収軸が実質的に直交または平行となるようにして配置され得る。

液晶セルは、一対の基板と、当該基板間に挟持された表示媒体としての液晶層とを有する。一般的な構成においては、一方の基板に、カラーフィルター及びブラックマトリクスが設けられており、他方の基板に、液晶の電気光学特性を制御するスイッチング素子と、このスイッチング素子にゲート信号を与える走査線及びソース信号を与える信号線と、画素電極及び対向電極とが設けられている。上記基板の間隔（セルギャップ）は、スペーサー等によって制御できる。上記基板の液晶層と接する側には、例えば、ポリイミドからなる配向膜等を設けることができる。

１つの実施形態においては、液晶層は、電界が存在しない状態でホモジニアス配列に配向させた液晶分子を含む。このような液晶層（結果として、液晶セル）は、代表的には、ｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚの３次元屈折率を示す。なお、本明細書において、ｎｙ＝ｎｚとは、ｎｙとｎｚが完全に同一である場合だけでなく、ｎｙとｎｚとが実質的に同一である場合も包含する。このような３次元屈折率を示す液晶層を用いる駆動モードの代表例としては、インプレーンスイッチング（ＩＰＳ）モード、フリンジフィールドスイッチング（ＦＦＳ）モード等が挙げられる。なお、上記のＩＰＳモードは、Ｖ字型電極又はジグザグ電極等を採用した、スーパー・インプレーンスイッチング（Ｓ－ＩＰＳ）モードや、アドバンスド・スーパー・インプレーンスイッチング（ＡＳ－ＩＰＳ）モードを包含する。また、上記のＦＦＳモードは、Ｖ字型電極又はジグザグ電極等を採用した、アドバンスド・フリンジフィールドスイッチング（Ａ－ＦＦＳ）モードや、ウルトラ・フリンジフィールドスイッチング（Ｕ－ＦＦＳ）モードを包含する。

別の実施形態においては、液晶層は、電界が存在しない状態でホメオトロピック配列に配向させた液晶分子を含む。このような液晶層（結果として、液晶セル）は、代表的には、ｎｚ＞ｎｘ＝ｎｙの３次元屈折率を示す。電界が存在しない状態でホメオトロピック配列に配向させた液晶分子を用いる駆動モードとしては、例えば、バーティカル・アライメント（ＶＡ）モードが挙げられる。ＶＡモードは、マルチドメインＶＡ（ＭＶＡ）モードを包含する。

視認側偏光板および背面側偏光板はそれぞれ、代表的には、偏光子と、その少なくとも片側に配置された保護層とを有する。偏光子は、代表的には吸収型偏光子である。

上記吸収型偏光子の波長５８９ｎｍの透過率（単体透過率ともいう）は、好ましくは４１％以上であり、より好ましくは４２％以上である。なお、単体透過率の理論的な上限は５０％である。また、偏光度は、好ましくは９９．５％～１００％であり、更に好ましくは９９．９％～１００％である。上記の範囲であれば、液晶表示装置に用いた際に正面方向のコントラストをより一層高くすることができる。

上記偏光子としては、任意の適切な偏光子が用いられる。例えば、ポリビニルアルコール系フィルム、部分ホルマール化ポリビニルアルコール系フィルム、エチレン・酢酸ビニル共重合体系部分ケン化フィルム等の親水性高分子フィルムに、ヨウ素や二色性染料等の二色性物質を吸着させて一軸延伸したもの、ポリビニルアルコールの脱水処理物やポリ塩化ビニルの脱塩酸処理物等ポリエン系配向フィルム等が挙げられる。これらの中でも、ポリビニルアルコール系フィルムにヨウ素等の二色性物質を吸着させて一軸延伸した偏光子が、偏光二色比が高く、特に好ましい。偏光子の厚みは、好ましくは、０．５μｍ～８０μｍである。

ポリビニルアルコール系フィルムにヨウ素を吸着させて一軸延伸した偏光子は、代表的には、ポリビニルアルコールをヨウ素の水溶液に浸漬することによって染色し、元長の３倍～７倍に延伸することで作製される。延伸は染色した後に行ってもよいし、染色しながら延伸してもよいし、延伸してから染色してもよい。延伸、染色以外にも、例えば、膨潤、架橋、調整、水洗、乾燥等の処理が施されて作製される。

上記保護層としては、任意の適切なフィルムが用いられる。このようなフィルムの主成分となる材料の具体例としては、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）等のセルロース系樹脂や、（メタ）アクリル系、ポリエステル系、ポリビニルアルコール系、ポリカーボネート系、ポリアミド系、ポリイミド系、ポリエーテルスルホン系、ポリスルホン系、ポリスチレン系、ポリノルボルネン系、ポリオレフィン系、アセテート系等の透明樹脂等が挙げられる。また、アクリル系、ウレタン系、アクリルウレタン系、エポキシ系、シリコーン系等の熱硬化型樹脂または紫外線硬化型樹脂等も挙げられる。この他にも、例えば、シロキサン系ポリマー等のガラス質系ポリマーも挙げられる。また、特開２００１－３４３５２９号公報（ＷＯ０１／３７００７）に記載のポリマーフィルムも使用できる。このフィルムの材料としては、例えば、側鎖に置換または非置換のイミド基を有する熱可塑性樹脂と、側鎖に置換または非置換のフェニル基ならびにニトリル基を有する熱可塑性樹脂を含有する樹脂組成物が使用でき、例えば、イソブテンとＮ－メチルマレイミドからなる交互共重合体と、アクリロニトリル・スチレン共重合体とを有する樹脂組成物が挙げられる。上記ポリマーフィルムは、例えば、前記樹脂組成物の押出成形物であり得る。

Ｃ．調光層
図２は、本発明の１つの実施形態における液晶表示装置に用いられる調光層の概略断面図である。調光層１００は、第１の透明基材１０ａと、第１の透明電極層２０ａと、複合体層３０と、第２の透明電極層２０ｂと、第２の透明基材１０ｂと、を視認側からこの順に備える。図示しないが、第１の透明基材１０ａと第１の透明電極層２０ａとの間および第２の透明基材１０ｂと第２の透明電極層２０ｂとの間にそれぞれ、屈折率調整層を設けてもよい。同様に、第１の透明基材１０ａの外側（換言すれば、第１の透明電極層２０ａが配置される側と反対側）および／または第２の透明基材１０ｂの外側（換言すれば、第２の透明電極層２０ｂが配置される側と反対側）に、反射防止層を設けてもよい。屈折率調整層および／または反射防止層を設けることにより、高い透過率を有する調光層が得られ得る。

調光層は、光透過状態において、好ましくは１５％以下、より好ましくは１０％以下のヘイズを有し得る。光透過状態におけるヘイズが上記範囲内であれば、背面側から入射した指向性を有する光がその指向性を維持したまま透過できるので、狭視野角を好適に実現することができる。

調光層は、光散乱状態において、好ましくは３０％以上、より好ましくは５０％～９９％のヘイズを有し得る。光散乱状態におけるヘイズが上記範囲内であれば、背面側から入射した指向性を有する光が散乱するので、広視野角を好適に実現することができる。

後述するとおり、調光層を透過する光の散乱状態（結果として、ヘイズ）は、印加される電圧に応じて変化する。本明細書においては、調光層のヘイズが所定の値以上（例えば３０％以上、好ましくは５０％以上）である場合を光散乱状態とし、該ヘイズが所定の値未満（例えば１５％以下、好ましくは１０％以下）である場合を光透過状態ということができる。

調光層は、光透過状態において、好ましくは８０％～９９％の平行光線透過率、より好ましくは８３％～９９％の平行光線透過率を有する。光透過状態における平行光線透過率が上記範囲内である場合、背面側から入射した指向性を有する光をその指向性を維持したまま透過させることができるので、狭視野角を好適に実現することができる。

調光層は、代表的には、光透過状態において８５％～９９％の全光線透過率を有する。また、調光層は、光透過状態および光散乱状態の両方において、好ましくは８５％～９９％の全光線透過率、より好ましくは８８％～９５％の全光線透過率を有する。全光線透過率が上記範囲内である場合、調光層が高精細（例えば、解像度１５０ｐｐｉ以上）の液晶表示装置に組み込まれた場合であっても、輝度の低下を抑制しつつ、広視野角と狭視野角とを切り替えることができる。

調光層の全体厚みは、例えば２０μｍ～１８０μｍ、好ましくは４０μｍ～１５０μｍである。

上記透明基材１０ａ、１０ｂの波長５９０ｎｍにおける正面位相差Ｒｅ［５９０］は、１００ｎｍ以下である。透明基材の正面位相差Ｒｅ［５９０］が１００ｎｍ以下であれば、当該基材の厚みを小さくした場合であっても、色ムラの発生を抑制することができる。このような効果が奏される理由は定かではないが、以下のように推測され得る。すなわち、液晶表示装置の表示画面を正面方向から斜め方向に向かって視角を変えながら観察すると、位相差も正面位相差から徐々に変化する。ここで、上述のとおり、面光源装置から出射される光は偏光性を有していることから、斜め方向に向かって視角を変えながら観察した際には、上記透明基材の位相差の変化に起因して調光層を透過した光の偏光状態も徐々に変化する。その結果、異なる偏光状態の光が背面側偏光板を通過することになり、これが色ムラとして見えてしまうと推測される。このような色ムラの発生原因に対して、本発明では、正面位相差Ｒｅ［５９０］が１００ｎｍ以下である透明基材を用いる。これにより、面光源装置から出射された偏光または部分偏光を、その偏光状態を大きく変化させることなく背面側偏光板に入射させることができるので、色ムラの発生を抑制できると推測される。なお、透明基材１０ａ、１０ｂの正面位相差Ｒｅ［５９０］はそれぞれ、１００ｎｍ以下である限りにおいて、同じであってもよく、異なっていてもよい。

上記透明基材の正面位相差Ｒｅ［５９０］は、好ましくは５０ｎｍ以下であり、より好ましくは２０ｎｍ以下であり、さらに好ましくは１０ｎｍ以下である。透明基材が上記範囲の正面位相差Ｒｅ［５９０］を有する場合、色ムラを好適に抑制でき、さらには、より高い輝度が得られ得る。

透明基材を構成する材料は、代表的には熱可塑性樹脂を主成分とする高分子フィルムである。上記熱可塑性樹脂としては、色ムラの抑制効果を好適に得る観点から、ポリノルボルネン等のシクロオレフィン系樹脂、ポリカーボネート樹脂等が好ましく用いられる。なかでもシクロオレフィン系樹脂が好ましい。

上記ポリノルボルネンとは、出発原料（モノマー）の一部または全部に、ノルボルネン環を有するノルボルネン系モノマーを用いて得られる（共）重合体をいう。当該ノルボルネン系モノマーとしては、例えば、ノルボルネン、およびそのアルキルおよび／またはアルキリデン置換体、例えば、５－メチル－２－ノルボルネン、５－ジメチル－２－ノルボルネン、５－エチル－２－ノルボルネン、５－ブチル－２－ノルボルネン、５－エチリデン－２－ノルボルネン等、これらのハロゲン等の極性基置換体；ジシクロペンタジエン、２，３－ジヒドロジシクロペンタジエン等；ジメタノオクタヒドロナフタレン、そのアルキルおよび／またはアルキリデン置換体、およびハロゲン等の極性基置換体、例えば、６－メチル－１，４：５，８－ジメタノ－１，４，４ａ，５，６，７，８，８ａ－オクタヒドロナフタレン、６－エチル－１，４：５，８－ジメタノ－１，４，４ａ，５，６，７，８，８ａ－オクタヒドロナフタレン、６－エチリデン－１，４：５，８－ジメタノ－１，４，４ａ，５，６，７，８，８ａ－オクタヒドロナフタレン、６－クロロ－１，４：５，８－ジメタノ－１，４，４ａ，５，６，７，８，８ａ－オクタヒドロナフタレン、６－シアノ－１，４：５，８－ジメタノ－１，４，４ａ，５，６，７，８，８ａ－オクタヒドロナフタレン、６－ピリジル－１，４：５，８－ジメタノ－１，４，４ａ，５，６，７，８，８ａ－オクタヒドロナフタレン、６－メトキシカルボニル－１，４：５，８－ジメタノ－１，４，４ａ，５，６，７，８，８ａ－オクタヒドロナフタレン等；シクロペンタジエンの３～４量体、例えば、４，９：５，８－ジメタノ－３ａ，４，４ａ，５，８，８ａ，９，９ａ－オクタヒドロ－１Ｈ－ベンゾインデン、４，１１：５，１０：６，９－トリメタノ－３ａ，４，４ａ，５，５ａ，６，９，９ａ，１０，１０ａ，１１，１１ａ－ドデカヒドロ－１Ｈ－シクロペンタアントラセン等が挙げられる。

上記ポリノルボルネンとしては、種々の製品が市販されている。具体例としては、日本ゼオン社製の商品名「ゼオネックス」、「ゼオノア」、ＪＳＲ社製の商品名「アートン（Ａｒｔｏｎ）」、ＴＩＣＯＮＡ社製の商品名「トーパス」、三井化学社製の商品名「ＡＰＥＬ」が挙げられる。

透明基材の厚みは、７０μｍ以下であり、好ましくは１０μｍ～７０μｍ、より好ましくは１５μｍ～６５μｍ、さらに好ましくは２０μｍ～６０μｍである。透明基材が当該範囲の厚みを有することにより、複合体層の支持基材としての機能を果たしつつ、液晶表示装置の薄型化に寄与し得る。

上記透明電極層は、例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化錫（ＳｎＯ_２）等の金属酸化物を用いて形成され得る。あるいは、透明電極層は、銀ナノワイヤ（ＡｇＮＷ）等の金属ナノワイヤ、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、有機導電膜、金属層またはこれらの積層体によって形成され得る。透明電極層は、目的に応じて、所望の形状にパターニングされ得る。

透明電極層は、代表的にはスパッタ法を用いて形成される。

上記複合体層は、代表的には、高分子マトリクスと該マトリクス中に分散された液晶化合物とを含む。該複合体層においては、電圧の印加量に対応する液晶化合物の配向度の変化を介して透過光の散乱状態を変化させ、これにより、光透過状態と光散乱状態とを切り替えることができる。

１つの実施形態において、複合体層は、電圧が印加されることにより光透過状態となり、電圧が印加されていない状態で光散乱状態となる（ノーマルモード）。この実施形態においては、電圧無印加時においては液晶化合物が配向していないために光散乱状態となり、電圧の印加によって液晶化合物が配向して液晶化合物の屈折率と高分子マトリクスの屈折率とが揃う結果、光透過状態となる。

別の実施形態において、複合体層は、電圧が印加されることにより光散乱状態となり、電圧が印加されていない状態で光透過状態となる（リバースモード）。この実施形態においては、透明電極層表面に設けられた配向膜によって電圧無印加時に液晶化合物が配向して光透過状態となり、電圧の印加によって液晶化合物の配向が乱れて光散乱状態となる。

上記のような複合体層としては、高分子分散型液晶を含む複合体層、高分子ネットワーク型液晶を含む複合体層等が挙げられる。高分子分散型液晶は、高分子マトリクス中に液滴状の液晶化合物が分散された構造を有する。高分子ネットワーク型液晶は、高分子ネットワーク中に液晶化合物が分散された構造を有しており、高分子ネットワーク中の液晶は、連続相を有する。

上記液晶化合物としては、任意の適切な非重合型の液晶化合物が用いられる。液晶化合物の誘電異方性は、正でも負でもよい。液晶化合物は、例えば、ネマティック型、スメクティック型、コレステリック型液晶化合物であり得る。光透過状態において優れた透明性を実現できることから、ネマティック型液晶化合物を用いることが好ましい。上記ネマティック型液晶化合物としては、ビフェニル系化合物、フェニルベンゾエート系化合物、シクロヘキシルベンゼン系化合物、アゾキシベンゼン系化合物、アゾベンゼン系化合物、アゾメチン系化合物、ターフェニル系化合物、ビフェニルベンゾエート系化合物、シクロヘキシルビフェニル系化合物、フェニルピリジン系化合物、シクロヘキシルピリミジン系化合物、コレステロール系化合物、フッ素系化合物等が挙げられる。

高分子マトリクスを形成する樹脂は、光透過率、上記液晶化合物の屈折率等に応じて適切に選択され得る。光等方性樹脂であってもよく、光異方性樹脂であってもよい。１つの実施形態において、当該樹脂は、活性エネルギー線硬化型樹脂であり、例えば、重合型液晶化合物の硬化によって得られる液晶ポリマー、（メタ）アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂、フッ素系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリイミド樹脂等が好ましく用いられ得る。

上記調光層は、任意の適切な方法により形成され得る。例えば、透明基材とその片側に設けられた透明電極層および必要に応じて屈折率調整層および／または反射防止層とを有する一対の透明導電性フィルムを準備し、一方の透明導電性フィルムの透明電極層面に、複合体層形成用組成物を塗布して塗布層を形成し、該塗布層上に他方の透明導電性フィルムを透明電極層が塗布層に対向するようにして積層して積層体を形成し、活性エネルギー線ないし熱により塗布層を硬化させることにより、調光層を得ることができる。このとき、複合体層形成用組成物は、例えば、高分子マトリクスを形成するためのモノマー（好ましくは、活性エネルギー線硬化型モノマー）および液晶化合物を含む。

あるいは、高分子マトリクスとなる樹脂と液晶化合物とを共通溶媒に溶解して複合体層形成用溶液を作製し、上記と同様の透明導電性フィルムの透明電極層面に、該複合体形成用溶液を塗布し、乾燥により溶媒を除去して高分子マトリクスと液晶とを相分離させること（溶媒乾燥相分離）により複合体層を形成し、その後、該複合体層上に別途の透明導電性フィルムを透明電極層が複合体層に対向するように積層することにより、調光層を得ることができる。なお、上記複合体層形成用溶液の代わりに、高分子マトリクス樹脂を溶媒に溶解した樹脂溶液もしくは高分子マトリクスをエマルション化した水系樹脂エマルション液中に液晶化合物を分散させた液晶エマルション液を用いてもよい。

Ｄ．面光源装置
面光源装置としては、出光面から略法線方向に指向性を有する光であって、特定方向に振動する直線偏光成分を高い比率で含む光を出射する面光源装置が用いられる。このように指向性を有する偏光または部分偏光を、その振動方向（電場の振動方向）が背面側偏光板の透過軸と平行となるように液晶パネルに入射させることにより、光の利用効率を向上させることができるとともに、狭視野角設定時の視野角をより狭くすることができる。ここで、「略法線方向」とは、法線方向から所定の角度内の方向、例えば、法線方向から±１０°の範囲内の方向を包含する。また、「略法線方向に指向性を有する」光は、出光面に直交する１つの平面において輝度の強度分布の最大強度のピークが該出光面に対して略法線方向にある強度分布を有する光であって、例えば、極角４０°以上の輝度が、法線方向（極角０°）の輝度に対して２％以下であることが好ましく、極角５０°以上の輝度が法線方向（極角０°）の輝度に対して１％以下であることがより好ましい。なお、極角とは液晶表示装置の法線方向（正面方向）と液晶表示装置からの出射光とのなす角をいう。

面光源装置から出射される光は、上記特定方向に振動する直線偏光成分を好ましくは５２％以上、より好ましくは５５％以上含んでもよい。該直線偏光成分の比率の上限は、理想的には１００％であり、１つの実施形態においては６０％であり、別の実施形態においては５７％であり得る。なお、面光源装置から出射される光における上記直線偏光成分の割合は、例えば、特開２０１３－１９０７７８号公報に記載の方法に従って求めることができる。

図３は、出光面から該出光面の略法線方向に指向性を有し、かつ、特定方向に振動する直線偏光成分を高い比率で含む光を出射する面光源装置の一例を説明する概略図である。図３に例示する面光源装置３００は、側面から光を入射させ、視認側表面から出射する導光板３１０と、導光板３１０の側面（入光面）に沿って所定の間隔で配置されている複数の点光源３２１を含む光源部３２０と、導光板３１０の視認側に配置され、背面側に凸部を有するプリズムシート３３０と、導光板３１０の背面側に配置される反射板３４０と、を備える。上記面光源装置３００においては、導光板３１０が、横方向からの光を厚さ方向に偏向するとともに、特定方向に振動する直線偏光成分を高い比率で含む光として出射し、背面側に凸部を有するプリズムシート３３０が、該光の偏光状態を実質的に変化させることなく、その進行方向を出光面の法線方向に近づけることができる。

上記特定方向に振動する直線偏光成分は、例えば、導光板の光の導光方向と略平行な面内で振動する偏光成分（例えば、Ｐ偏光成分）または該面に垂直な方向に振動する偏光成分（例えば、Ｓ偏光成分）であり得、Ｐ偏光成分であることがより好ましい。上記指向性を有し、かつ、Ｐ偏光成分を高い比率で含む光を、Ｐ偏光成分の振動方向と背面側偏光板の透過軸方向とを一致させて液晶パネルに入射させることにより、Ｓ偏光成分を高い比率で含む光を用いる場合に比べて狭視野角設定時の視野角をさらに狭くすることができる。なお、本発明においては、正面位相差が小さく、かつ、薄い透明基材を用いて構成された調光層を用いることから、面光源装置から出射される光を、その偏光状態を大きく変化させることなく液晶パネルに入射させることができる。これにより、薄型化と狭視野角設定時における色ムラの抑制とを両立することができる。

なお、図３において、導光板の光の導光方向と直交する方向（光源の配列方向）をＸ方向、導光板の光の導光方向をＹ方向、出光面の法線方向をＺ方向とすると、ＹＺ面内で振動する偏光成分をＰ偏光成分、ＹＺ面に垂直な方向に振動する偏光成分をＳ偏光成分ということができる。

導光板３１０は、例えば、光源部３２０からの光を、光源部３２０に対向する側面（入光面）から入射させ、視認側表面（出光面）から光の導光方向と略平行な面内において該出光面の法線方向から所定の角度をなす第１の方向に最大強度の指向性を有し、かつ、該面内で振動する偏光成分の比率が高い偏光光である第１指向性光を出射するように構成されている。なお、図示例においては、導光板の背面側および視認側に柱状のレンズパターンが形成されているが、所望の光を出射できる限りにおいて、いずれか一方の側だけにレンズパターンが形成されてもよい。また、レンズパターンも、柱状に限定されず、例えば、柱状、錐体状、半球状等の突起が点在したパターンであり得る。

光源部３２０は、例えば、導光板の側面に沿って配列された複数の点光源３２１から構成されている。点光源としては、指向性の高い光を出射する光源が好ましく、例えば、ＬＥＤを用いることができる。

プリズムシート３３０は、例えば、上記第１指向性光を、その偏光状態を実質的に維持しつつプリズムシートの出光面の略法線方向に指向性を有する第２指向性光として出光するように構成されている。図示例において、プリズムシート３３０は、導光板側に凸となる柱状の単位プリズムが複数配列されたプリズム部を備える。

反射板３４０は、導光板の背面側等から放出される光を反射して、導光板内に戻す機能を有する。反射板は、例えば、金属等の高い反射率を有する材料により形成されたシート（例えば、正反射性の銀箔シート、薄い金属板にアルミニウム等を蒸着したもの）、高い反射率を有する材料により形成された薄膜（例えば金属薄膜）を表面層として含んだシート（例えば、ＰＥＴ基材に銀を蒸着したもの）、屈折率の異なる２種類以上の薄膜を多層積層することにより鏡面反射性を有するシート、拡散反射性の白色の発泡ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）シート等を用いることができる。反射板としては、集光性や、光の利用効率を向上させるという観点からいわゆる鏡面反射を可能とする反射板が好ましく使用される。

導光板３１０、光源部３２０およびプリズムシート３３０の詳細については、例えば特開２０１３－１９０７７８号公報および特開２０１３－１９０７７９号公報の記載を参照することができる。当該公報は、その全体の記載が本明細書に参考として援用される。

また、出光面から該出光面の略法線方向に指向性を有し、かつ、特定方向に振動する直線偏光成分を高い比率で含む光を出射する面光源装置としては、上記図示例に限定されず、任意の適切な面光源装置を用いることができる。例えば、特開平９－５４５５６号公報に記載の面光源装置、偏光ビームスプリッター、偏光変換素子等を用いた面光源装置（例えば、特開２０１３－１６４４３４号公報、特開２００５－１１５３９号公報、特開２００５－１２８３６３号公報、特開平０７－２６１１２２号公報、特開平０７－２７０７９２ 号公報、特開平０９－１３８４０６号公報、特開２００１－３３２１１５号公報等に記載のもの）等を用いることができる。

Ｅ．液晶表示装置の作製方法
上記液晶表示装置は、例えば、液晶パネル、調光層、面光源装置等の光学部材を所定の構成となるように筐体内に配置することによって作製され得る。代表的には、出光面から該出光面の略法線方向に指向性を有し、かつ、特定方向に振動する直線偏光成分を高い比率で含む光を出射する面光源装置は、該直線偏光成分（好ましくはＰ偏光成分）の振動方向が液晶パネルの背面側偏光板の透過軸と平行になるように配置される。これにより、光利用効率の向上および更なる狭視野角表示が実現され得る。具体的には、図３に例示した面光源装置は、好ましくは導光板の光の導光方向（換言すれば、出射されるＰ偏光成分の振動方向またはＹ方向）が液晶表示パネルの背面側偏光板の透過軸と平行になるように配置される。

なお、液晶表示装置の作製において、各光学部材は、接着層を介して互いに貼り合わせられることなく、近接または接触して配置され得る。あるいは、隣接する光学部材は、必要に応じて接着層を介して貼り合わせられていてもよい。接着層は、代表的には、接着剤層または粘着剤層である。

１つの実施形態においては、予め面光源装置の視認側に調光層を配置してバックライトユニットを作製し、該バックライトユニットの視認側（調光層側）に液晶パネルを配置することにより、液晶表示装置を得ることができる。

別の実施形態においては、予め液晶パネルの背面側に調光層を貼り合わせて一体化しておき、該調光層一体型液晶パネルの背面側（調光層側）に面光源装置を配置することにより、液晶表示装置を得ることができる。

Ｆ．液晶表示装置の表示特性
１つの実施形態において、上記液晶表示装置は、狭視野角設定時において、斜め方向の輝度が正面方向の輝度に対して３％未満であることが望ましく、さらには２％未満であることが望ましく、さらには１％未満であることが望ましい。例えば、液晶表示装置の出射面（表示画面）に関して、導光板の光の導光方向と平行な方向（図３におけるＹ方向）を垂直方向、導光板の光の導光方向と直交する方向（図３におけるＸ方向）を水平方向とした場合、出射面内の水平・垂直方向のいずれかもしくは両方の方向において、極角４０°以上の輝度が、正面方向（極角０°）の輝度に対して２％以下となることが好ましく、出射面内の水平方向において、極角５０°以上の輝度が正面方向（極角０°）の輝度に対して１％以下となることがより好ましい。一方、広視野角設定時には、極角４０°における輝度が、正面方向の輝度に対して、５％以上であることが好ましく、さらには、狭視野角設定時の２倍以上２０倍以下であることがより好ましい。広視野角設定時の輝度がこのような範囲であれば、覗き見等を考慮しなくてよい状況において実用上許容可能な視認性および広視野角特性を確保することができる。

Ｇ．バックライトユニット
バックライトユニットは、上記面光源装置を含む。１つの実施形態においては、バックライトユニットは、調光層をさらに含み、面光源装置の出光面側に調光層が配置された構成を有する。このとき、調光層は、面光源装置の出光面（例えば、プリズムシートの視認側表面）に接着層を介して貼り合わせられていてもよい。

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例には限定されない。実施例における試験および評価方法は以下のとおりである。また、特に明記しない限り、実施例における「部」および「％」は重量基準である。

（１）正面位相差
Ａｘｏｍｅｔｒｉｃｓ社製 製品名「Ａｘｏｓｃａｎ」を用いて、波長５９０ｎｍ、２３℃で測定した。
（２）厚み
デジタルマイクロメーター（アンリツ社製、製品名「ＫＣ－３５１Ｃ」）を用いて測定した。

［実施例１］
（調光層）
シクロオレフィン系透明基材（ノルボルネン系樹脂フィルム（日本ゼオン社製、製品名「ＺＦ－１６」）、厚み：４０μｍ、Ｒｅ［５９０］：５ｎｍ）の一方の面に、スパッタ法により透明電極層（ＩＴＯ層）を形成して、［ＣＯＰ基材／透明電極層］の構成を有する透明導電性フィルムを得た。
第１の透明導電性フィルムの透明電極層側表面に、液晶化合物（ＨＣＣＨ社製、製品名「ＨＰＣ８５４６００－１００」） ４０部と、ＵＶ硬化型樹脂（Ｎｏｒｌａｎｄ社製、製品名「ＮＯＡ６５」） ６０部（固形分）とを含む塗工液を塗布して塗布層を形成した。次いで、塗布層上に、透明電極層が塗布層に対向するように第２の透明導電性フィルムを積層した。得られた積層体に紫外線を照射してＵＶ硬化型樹脂を硬化させ、これにより、約９０μｍの厚みを有するノーマルモードの調光層Ａ（構成：第１のＣＯＰ基材／第１の透明電極層／複合体層／第２の透明電極層／第２のＣＯＰ基材）を得た。

（液晶パネル）
ノートパソコン（Ｄｅｌｌ社製、製品名「ｉｎｓｐｉｒｏｎ１３ ７０００」）に搭載されていた液晶パネル（構成：視認側偏光板／ＩＰＳモードの液晶セル／背面側偏光板）を用いた。

（面光源装置）
ノートパソコン（ＨＰ社製、製品名「ＥｌｉｔｅＢｏｏｋ ｘ３６０」）から導光板と該導光板の長辺方向の１つの側面に沿って所定の間隔で配置されている複数のＬＥＤ光源と導光板の背面側に配置されている反射板とを抜き出し、該導光板の視認側にプリズム形状が背面側（換言すると、導光板側）に向かって凸となるようにプリズムシートを配置して、図３に示すような面光源装置を作製した。プリズムシートとしては、基材部フィルムとしてＰＥＴフィルム（東洋紡社製、「Ａ４３００」、厚み：１００μｍ、）の延伸フィルム（Ｒｅ［５９０］：６０００ｎｍ）を用いて、所定の金型にプリズム用材料としての紫外線硬化型ウレタンアクリレート樹脂を充填し、紫外線を照射して該基材部フィルムの片面上でプリズム用材料を硬化させることにより、図３に示すようなプリズムシートを作製した。単位プリズムは、三角柱プリズムであり、配列方向に平行かつ厚み方向に平行な断面形状が不等辺三角形状であり、プリズムの稜線と、基材部フィルムの遅相軸のなす角は８０°であった。
得られた面光源装置は、出光面（プリズムシートの視認側表面）から該出光面の略法線方向に指向性を有し、かつ、導光板の光の導光方向（ＬＥＤ光源の配列方向と直交する方向）と平行な方向（正面方向の出射光の場合はＹ方向）に振動する直線偏光成分（Ｐ偏光成分）を５６％以上の比率で含む光を出射した。

（液晶表示装置）
上記液晶パネルと、調光層と、面光源装置とを視認側からこの順に配置して液晶表示装置Ａを作製した。このとき、液晶パネルの背面側偏光板の透過軸と面光源装置からの出射光に５６％以上の比率で含まれる直線偏光成分の振動方向とが互いに平行となるように各部材を配置した。

［比較例１］
（調光層の作製）
透明基材としてポリエステル系樹脂基材（ＰＥＴフィルム、（東洋紡社製、製品名「Ａ４３００」）、厚み：５０μｍ、Ｒｅ［５９０］：２５００ｎｍ）を用いたこと以外は実施例１と同様にして、約１１０μｍの厚みを有するノーマルモードの調光層Ｂ（構成：第１のＰＥＴ基材／第１の透明電極層／複合体層／第２の透明電極層／第２のＰＥＴ基材）を得た。

（液晶表示装置）
調光層Ａの代わりに調光層Ｂを用いたこと以外は実施例１と同様にして液晶表示装置Ｂを作製した。

［参考例１］
（調光層の作製）
透明基材としてポリエステル系樹脂基材（ＰＥＴフィルム、東洋紡社製、製品名「Ａ４３００」、厚み：１８８μｍ、Ｒｅ［５９０］：１２０００ｎｍ）を用いたこと以外は実施例１と同様にして、約３９０μｍの厚みを有するノーマルモードの調光層Ｃ（構成：第１のＰＥＴ基材／第１の透明電極層／複合体層／第２の透明電極層／第２のＰＥＴ基材）を得た。

（液晶表示装置の作製）
調光層Ａの代わりに調光層Ｃを用いたこと以外は実施例１と同様にして液晶表示装置Ｃを作製した。

≪表示特性評価≫
上記液晶表示装置において、調光層を光透過状態とすることにより狭視野角設定にしたときの表示画面（白表示）の写真（横１５ｃｍ×縦１４ｃｍ、撮影距離＝６０ｃｍ）を図４に示す。図４（ａ）が実施例１で得られた液晶表示装置Ａであり、図４（ｂ）が比較例１で得られた液晶表示装置Ｂであり、図４（ｃ）が参考例１で得られた液晶表示装置Ｃである。

図４に示されるように、比較例１の液晶表示装置Ｂでは、画面の水平方向に延びる縞状の色ムラが発生しているのに対し、実施例１の液晶表示装置Ａでは、色ムラの発生は確認されなかった。また、厚みの大きい透明基材を用いた参考例１の液晶表示装置Ｃにおいても、色ムラの発生は確認されなかった。

また、上記液晶表示装置において、調光層を光透過状態とすることにより狭視野角設定にしたときの表示画面（白表示）の中心位置で、正面方向から水平方向に極角度を変えたとき（画面の長辺方向に沿って極角度を変えたとき）の色相ｘ値、ｙ値の変化を図５Ａ～５Ｃに示す。図５Ａが実施例１で得られた液晶表示装置Ａであり、図５Ｂが比較例１で得られた液晶表示装置Ｂであり、図５Ｃが参考例１で得られた液晶表示装置Ｃである。なお、色相ｘ値およびｙ値は、角度‐輝度計（ＡＵＴＲＯＮＩＣ－ＭＥＬＣＨＥＲＳ社製、商品名「Ｃｏｎｏｓｃｏｐｅ」）を用いて測定した。

図５Ａ～５Ｃに示されるように、比較例１の液晶表示装置Ｂでは、角度の変化に対して色相の急激な変化が発生しているのに対し、実施例１の液晶表示装置Ａでは、色相の急激な変化は見られなかった。また、厚みの大きい透明基材を用いた参考例１の液晶表示装置Ｃにおいても、色相の急激な変化は発生しなかった。このことより、比較例１の液晶表示装置Ｂは、視角を変えると画面の色相が変化し、これがムラとして観察されるのに対して、実施例１の液晶表示装置Ａではそのような課題が解決されていることがわかる。

１ 液晶表示装置
１００ 調光層
２００ 液晶パネル
３００ 面光源装置
３１０ 導光板
３２０ 光源部
３３０ プリズムシート
３４０ 反射板

Claims (4)

1. 液晶パネルと、調光層と、面光源装置と、を視認側からこの順に備える液晶表示装置であって、
   該液晶パネルが、液晶セルと、該液晶セルの視認側に配置された視認側偏光板と、該液晶セルの視認側と反対側に配置された背面側偏光板と、を備え、
   該調光層が、第１の透明基材と、第１の透明電極層と、高分子マトリクスと液晶化合物との複合体層と、第２の透明電極層と、第２の透明基材と、を視認側からこの順に備え、
   該複合体層は、電圧が印加されることにより光透過状態となり、電圧が印加されていない状態で光散乱状態となり、
   該第１の透明基材および第２の透明基材の厚みがそれぞれ独立して、２０μｍ～６０μｍであり、
   該第１の透明基材および第２の透明基材の波長５９０ｎｍにおける正面位相差がそれぞれ独立して、２０ｎｍ以下であり、
   該第１の透明基材および該第２の透明基材の形成材料が、シクロオレフィン系樹脂を含み、
   該面光源装置が、該調光層に対向する出光面から略法線方向に指向性を有し、かつ、特定方向に振動する直線偏光成分を高い比率で含む光を出射し、
   該直線偏光成分の振動方向が、該背面側偏光板の透過軸と略平行である、液晶表示装置。
2. 前記調光層の全体厚みが、４０μｍ～１５０μｍである、請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記液晶セルの駆動モードが、ＩＰＳモードまたはＦＦＳモードである、請求項１または２に記載の液晶表示装置。
4. 前記面光源装置が、光源部と、該光源部からの光を、該光源部に対向する側面から入射させ、視認側表面から出射する導光板と、を備え、
   前記直線偏光成分が、該導光板の光の導光方向と略平行な面内で振動する、請求項１から３のいずれかに記載の液晶表示装置。

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