JPWO2018151295A1 - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、フロントガラス等に対する表示画面の映り込みを抑制でき、正面コントラストに優れ、偏光サングラスを介して確認される表示画面の視認性に優れる液晶表示装置の提供を課題とする。視認側から、視認側偏光子と、液晶セルと、非視認側偏光子と、厚さ方向に吸収軸を有する異方性光吸収層とを、この順に備える液晶表示装置であって、さらに偏光制御層を少なくとも１層有し、偏光制御層が視認側偏光子より視認側、又は、非視認側偏光子より非視認側に、配置される液晶表示装置。

Description

本発明は、液晶表示装置に関する。

カーナビ等の車載用ディスプレイを用いる場合、表示画面から上方向に出射される光がフロントガラスなどに映り込み、運転時に妨げになるという問題がある。このような問題を解決する目的で、例えば、特許文献１には、二色性物質を垂直配向させたフィルムを視認側偏光子側に配置する方法が提案されている。

特許第４９０２５１６号公報

二色性物質を垂直配向させたフィルム（すなわち、二色性物質の吸収軸がフィルムの厚さ方向にあるフィルム）を使用した視角制御方法は、液晶表示装置に使用されている偏光子の吸収軸の方向によって、視角制御できる方向が決まってしまう問題がある。

例えば、一般的な液晶表示装置では、観察者が偏光サングラス（一般的に、レンズの表面に対して透過軸が縦方向の偏光サングラス）等をかけて表示画面を見る場合を想定して、視認側偏光子の吸収軸は、表示画面に対して横方向（すなわち、偏光サングラスの透過軸と直交する方向）になるように設定されている。そのため、表示画面から上方向（縦方向）に出射される光を制御するためには、特許文献１に示されているように、視認側偏光子側に二色性物質を垂直配向させたフィルム（異方性光吸収層）を配置する必要がある。

しかしながら、本発明者らは、特許文献１に示されている視認側偏光子側に二色性物質を垂直配向させたフィルムを配置して、液晶表示装置の表示画面を正面から見た場合、コントラストが不充分であること（すなわち、正面コントラストに劣ること）を見出した。
このように、車両（例えば、自動車、電車等）等のフロントガラス等に対する液晶表示装置の表示画面の映り込みを抑制することと、液晶表示装置の表示画面の正面コントラストに優れることは、トレードオフの関係にある。

そこで、本発明は、フロントガラス等に対する表示画面の映り込みを抑制でき、正面コントラストに優れ、偏光サングラスを介して確認される表示画面の視認性に優れる液晶表示装置を提供することを課題とする。

本発明者らは、視認側から、視認側偏光子と、液晶セルと、非視認側偏光子と、厚さ方向に吸収軸を有する異方性光吸収層とを、この順に備える液晶表示装置において、視認側偏光子よりも視認側、又は、非視認側偏光子よりも非視認側に、偏光制御層を配置すれば、上記課題を解決できることを見出し、本発明に至った。

すなわち、以下の構成により上記課題を達成することができることを見出した。

［１］ 視認側から、視認側偏光子と、液晶セルと、非視認側偏光子と、厚さ方向に吸収軸を有する異方性光吸収層とを、この順に備える液晶表示装置であって、さらに偏光制御層を少なくとも１層有し、偏光制御層が視認側偏光子より視認側、又は、非視認側偏光子より非視認側に、配置される液晶表示装置。
［２］ 視認側偏光子の吸収軸が縦方向、非視認側偏光子の吸収軸が横方向であって、偏光制御層が視認側偏光子よりも視認側に配置され、偏光制御層が、偏光制御層の面内に対して垂直に入射された直線偏光を８０〜１００°回転させる偏光制御層である［１］に記載の液晶表示装置。
［３］ 視認側偏光子の吸収軸が縦方向、非視認側偏光子の吸収軸が横方向であって、偏光制御層が視認側偏光子よりも視認側に配置され、偏光制御層が、偏光制御層の面内に対して垂直に入射された直線偏光の偏光軸を変換する偏光制御層である［１］に記載の液晶表示装置。
［４］ 視認側偏光子の吸収軸が縦方向、非視認側偏光子の吸収軸が横方向であって、偏光制御層が視認側偏光子よりも視認側に配置され、偏光制御層が、偏光制御層の面内に対して垂直に入射された直線偏光を円偏光に変換する偏光制御層である［１］に記載の液晶表示装置。
［５］ 視認側偏光子の吸収軸が縦方向、非視認側偏光子の吸収軸が横方向であって、偏光制御層が視認側偏光子よりも視認側に配置され、偏光制御層が、偏光を偏光解消させる偏光制御層である［１］に記載の液晶表示装置。
［６］ 視認側偏光子の吸収軸が横方向、非視認側偏光子の吸収軸が縦方向であって、偏光制御層が非視認側偏光子よりも非視認側に配置され、偏光制御層が、偏光制御層の面内に対して垂直に入射された直線偏光を８０〜１００°回転させる偏光制御層である［１］に記載の液晶表示装置。
［７］ 視認側偏光子の吸収軸が横方向、非視認側偏光子の吸収軸が縦方向であって、偏光制御層が非視認側偏光子よりも非視認側に配置され、偏光制御層が、偏光制御層の面内に対して垂直に入射された直線偏光の偏光軸を変換する偏光制御層である［１］に記載の液晶表示装置。

本発明によれば、フロントガラス等に対する表示画面の映り込みを抑制でき、正面コントラストに優れ、偏光サングラスを介して確認される表示画面の視認性に優れる液晶表示装置を提供できる。

本発明の液晶表示装置の一例を模式的に示す上面図である。 本発明の液晶表示装置の一例を模式的に示す上面図である。 本発明の液晶表示装置の一例を模式的に示す上面図である。 本発明の液晶表示装置の一例を模式的に示す上面図である。

以下、本発明について詳細に説明する。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施形態に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施形態に限定されるものではない。
なお、本明細書において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
また、本明細書において、平行、直交とは厳密な意味での平行、直交を意味するのではなく、平行又は直交から±５°の範囲を意味する。

本発明において、Ｒｅ（λ）およびＲｔｈ（λ）は各々、波長λにおける面内のレタデーションおよび厚さ方向のレタデーションを表す。特に記載がないときは、波長λは、５５０ｎｍとする。
本発明において、Ｒｅ（λ）およびＲｔｈ（λ）はＡｘｏＳｃａｎ ＯＰＭＦ−１（オプトサイエンス社製）において、波長λで測定した値である。ＡｘｏＳｃａｎにて平均屈折率（（ｎｘ＋ｎｙ＋ｎｚ）／３）と膜厚（ｄ（μｍ））を入力することにより、
遅相軸方向（°）
Ｒｅ（λ）＝Ｒ０（λ）
Ｒｔｈ（λ）＝（（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ）×ｄ
が算出される。
なお、Ｒ０（λ）は、ＡｘｏＳｃａｎ ＯＰＭＦ−１で算出される数値として表示されるものであるが、Ｒｅ（λ）を意味している。

本明細書において、屈折率ｎｘ、ｎｙ、および、ｎｚは、アッベ屈折率（ＮＡＲ−４Ｔ、アタゴ（株）製）を使用し、光源にナトリウムランプ（λ＝５８９ｎｍ）を用いて測定する。また、波長依存性を測定する場合は、多波長アッベ屈折計ＤＲ−Ｍ２（アタゴ（株）製）にて、干渉フィルタとの組み合わせで測定できる。
また、ポリマーハンドブック（ＪＯＨＮ ＷＩＬＥＹ＆ＳＯＮＳ，ＩＮＣ）、および、各種光学フィルムのカタログの値を使用できる。主な光学フィルムの平均屈折率の値を以下に例示する：セルロースアシレート（１．４８）、シクロオレフィンポリマー（１．５２）、ポリカーボネート（１．５９）、ポリメチルメタクリレート（１．４９）、および、ポリスチレン（１．５９）。

また、本明細書において、液晶性化合物とは、硬化等により、もはや液晶性を示さなくなったものも概念として含まれる。

［液晶表示装置］
本発明の液晶表示装置は、視認側から、視認側偏光子と、液晶セルと、非視認側偏光子と、厚さ方向に吸収軸を有する異方性光吸収層とを、この順に備える液晶表示装置である。また、本発明の液晶表示装置は、さらに偏光制御層を少なくとも１層有し、上記偏光制御層が上記視認側偏光子より視認側、又は、上記非視認側偏光子より非視認側に、配置される。
本発明の液晶表示装置によれば、フロントガラス等に対する表示画面の映り込みを抑制でき、正面コントラストに優れ、偏光サングラスを介して確認される表示画面の視認性に優れる。この理由の詳細は、明らかになっていないが、以下の理由によるものと推測される。

なお、本発明において、液晶表示装置を所定の使用状態に配置した場合において、表示画面における鉛直方向に沿う方向を縦方向、表示画面における鉛直方向と直交する方向（水平方向）に沿う方向を横方向という。液晶表示装置の表示画面は、通常、鉛直方向と略平行に配置されることが好ましい。本明細書において、略平行とは、平行から±１０°の範囲を含むことを意味する。
また、本発明において、偏光子の吸収軸が縦方向であるとは、偏光子の吸収軸が表示画面の縦方向に沿った方向にあることを意味し、偏光子の吸収軸が横方向であるとは、偏光の吸収軸方向が表示画面の横方向に沿った方向にあることを意味する。
また、本発明において、非視認側とは、液晶表示装置の視認側に対する反対側（裏側）を意味する。

まず、後述の比較例２の態様（上述した特許文献１の態様）を例にして、従来の液晶表示装置が、サングラスを介して確認される表示画面の視認性に優れ、かつ、フロントガラスに対する表示画面の映り込みを抑制できる理由を説明する。

後述の比較例２の液晶表示装置は、視認側から、異方性光吸収層（吸収軸：層の厚さ方向）、視認側偏光子（吸収軸：横方向）、液晶セル、非視認側偏光子（吸収軸：縦方向）、がこの順に配置されている。
まず、非視認側偏光子の非視認側の光源から出射した光のうち、フロントガラスに向う光について説明する。
非視認側偏光子の非視認側の光源から出射され、非視認側偏光子に対して斜め方向に入射した光（つまり、フロントガラスに向う光）が、非視認側偏光子、液晶セル、および、視認側偏光子を通過する際に、視認側偏光子（吸収軸：横方向）を透過した光は、縦方向に平行な直線偏光となる。
ここで、異方性光吸収層の吸収軸は、異方性光吸収層に対して斜め方向から入射した光（つまり、フロントガラスに向う光）に対して、見かけ上、縦方向となっている。そのため、視認側偏光子を透過したフロントガラスに向う光（縦方向に平行な直線偏光）は、異方性光吸収層に吸収される。そのため、フロントガラスに向う光は、表示画面に映り込みにくくなる。

次に、非視認側偏光子の非視認側の光源から出射した光のうち、非視認側偏光子の正面方向に向かう光（以下、「正面方向の光」ともいう。）について説明する。
非視認側偏光子の非視認側の光源から出射され、非視認側偏光子の正面方向に向かう光が、非視認側偏光子、液晶セル、および、視認側偏光子を通過する際に、視認側偏光子（吸収軸：横方向）を透過した光は、縦方向に平行な直線偏光となる。
また、異方性光吸収層は厚み方向に吸収軸を持つので、視認側偏光子を透過した正面方向の光（縦方向に平行な直線偏光）は、異方性光吸収層を透過しても、縦方向に平行な直線偏光のまま維持される。したがって、正面方向の光がサングラス（一般的に、レンズの表面に対して透過軸が縦方向である）を透過するので、サングラスを介して確認される表示画面の視認性が優れる。

このように、視認側偏光子よりも視認側に異方性光吸収層を配置した場合（比較例２の態様）、サングラスを介して確認される表示画面の視認性に優れ、かつ、フロントガラスに対する表示画面の映り込みを抑制できる。しかしながら、この態様では、正面コントラストが劣ることが判明した。
この問題に対して、本発明者らが鋭意検討したところ、異方性光吸収層を、非視認側偏光子よりも視認側に配置してみると、正面コントラストが優れることを見出した。
ここで、コントラストは、白表示の輝度を黒表示の輝度で割った値である。そのため、異方性光吸収層を液晶表示装置のいずれの位置に配置したとしても、白表示の輝度と黒表示の輝度の両方の輝度が同じ割合で小さくなるため、正面コントラストは変わらないと考えていた。しかしながら、驚くべきことに、異方性光吸収層を非視認側偏光子よりも非視認側に配置すれば、視認側偏光子よりも視認側に配置した場合と比較して、正面コントラストが優れることを見出した。

ただし、後述の比較例３に示すように、正面コントラストの観点から、単に、非視認側偏光子よりも非視認側に異方性光吸収層を配置しただけでは、フロントガラスに対する表示画面の映り込みを抑制できない場合がある。
そこで、本発明者らは、さらに検討を重ねたところ、偏光制御層を液晶表示装置の所定位置に配置すれば、フロントガラス等に対する表示画面の映り込みを抑制と、優れた正面コントラストとを両立でき、偏光サングラスを介して確認される表示画面の視認性にも優れた液晶表示装置が得られることを見出した。

以下において、本発明の液晶表示装置の構造を実施形態毎に図面を用いて詳細に説明した後、液晶表示装置を構成する各部材について説明する。

〔第１実施形態〕
図１は、本発明の液晶表示装置の一例（第１実施形態）を模式的に示す上面図である。 図１において、方向Ｘは液晶表示装置１０の表示画面の横方向を表し、方向Ｙは液晶表示装置１０の表示画面の縦方向を表し、方向Ｚは液晶表示装置１０の厚さ方向（各部材の積層方向）を意味する。
図１に示すように、液晶表示装置１０は、視認側から、偏光制御層１と、縦方向（方向Ｙ）に吸収軸を有する視認側偏光子２と、液晶セル３と、横方向（方向Ｘ）に吸収軸を有する非視認側偏光子４と、厚さ方向（方向Ｚ）に吸収軸を有する異方性光吸収層５とを、この順に備える。
偏光制御層１は、偏光制御層１の面内に対して垂直に入射された直線偏光を８０〜１００°回転させる層、または、偏光制御層１の面内に対して垂直に入射された直線偏光の偏光軸を変換する層である。

第１実施形態の液晶表示装置１０が上述の効果を奏する理由について説明する。
まず、異方性光吸収層５の非視認側の光源（図示せず）から出射した光のうち、フロントガラスに向う光について説明する。
異方性光吸収層５の吸収軸は、異方性光吸収層５に対して斜め方向から入射した光（つまり、フロントガラスに向う光）に対して、見かけ上、縦方向となっている。そのため、フロントガラスに向う光は、異方性光吸収層５を透過後、横方向に平行な直線偏光となっている。
続いて、異方性光吸収層５を透過したフロントガラスに向う光（横方向に平行な直線偏光）は、非視認側偏光子４（吸収軸：横方向）に吸収される。そのため、フロントガラスに向う光は、表示画面に映り込みにくくなる。

次に、異方性光吸収層５の非視認側の光源から出射した光のうち、異方性光吸収層の正面方向に向かう光（以下、「正面方向の光」ともいう。）について説明する。
異方性光吸収層５は厚さ方向に対して吸収軸を持つので、異方性光吸収層５を透過した正面方向の光は無偏光である。
続いて、異方性光吸収層５を透過した正面方向の光は、非視認側偏光子４（吸収軸：横方向）に吸収される。したがって、非視認側偏光子４を透過した正面方向の光は、主に縦方向に平行な直線偏光である。
続いて、非視認側偏光子４を透過した正面方向の光（縦方向に平行な直線偏光）の振動方向が液晶セル３によって変換されて、横方向に平行な直線偏光となる。
液晶セル３を透過した正面方向の光（横方向に平行な直線偏光）は、視認側偏光子２（吸収軸：縦方向）を透過して、偏光制御層１（偏光制御層１の面内に対して垂直に入射された直線偏光を８０〜１００°回転させる層、または、偏光制御層１の面内に対して垂直に入射された直線偏光の偏光軸を変換する層）によって縦方向に平行な直線偏光となる。したがって、正面方向の光がサングラス（一般的に、レンズの表面に対して透過軸が縦方向である）を透過するので、サングラスを介して確認される表示画面の視認性が優れる。

＜変形例１＞
図２は、第１実施形態の変形例（以下、「変形例１」ともいう。）であって、液晶表示装置１０Ａを模式的に示す上面図である。液晶表示装置１０Ａは、液晶表示装置１０の偏光制御層１の代わりに、偏光制御層１Ａを用いた以外は、液晶表示装置１０と同様の構造を持つ。
偏光制御層１Ａは、偏光制御層１Ａの面内に対して垂直に入射された直線偏光を円偏光に変換する層である。

液晶表示装置１０Ａが、上述の効果を奏する理由について説明する。
異方性光吸収層５の非視認側の光源（図示せず）から出射した光のうち、フロントガラスに向う光は、第１実施形態と同様の理由によってフロントガラスに映り込みにくくなる。
次に、異方性光吸収層５の非視認側の光源から出射した光のうち、正面方向の光について説明する。
正面方向の光は、第１実施形態と同様の理由により、液晶セル３の透過後、横方向に平行な直線偏光となる。
液晶セル３の透過した正面方向の光（横方向に平行な直線偏光）は、視認側偏光子２（吸収軸：縦方向）および偏光制御層１Ａ（偏光制御層１Ａの面内に対して垂直に入射された直線偏光を円偏光に変換する層）を透過するので、円偏光となる。これにより、正面方向の光の一部がサングラス（一般的に、レンズの表面に対して透過軸が縦方向である。以下、同様。）を透過するので、サングラスを介して確認される表示画面の視認性が良好となる。

＜変形例２＞
図３は、第１実施形態の変形例（以下、「変形例２」ともいう。）であって、液晶表示装置１０Ｂを模式的に示す上面図である。液晶表示装置１０Ｂは、液晶表示装置１０の偏光制御層１の代わりに、偏光制御層１Ｂを用いた以外は、液晶表示装置１０と同様の構造を持つ。
偏光制御層１Ｂは、偏光を偏光解消させる偏光制御層である。

液晶表示装置１０Ｂが、上述の効果を奏する理由について説明する。
異方性光吸収層５の非視認側の光源（図示せず）から出射した光のうち、フロントガラスに向う光は、第１実施形態と同様の理由によってフロントガラスに映り込みにくくなる。
次に、異方性光吸収層５の非視認側の光源から出射した光のうち、正面方向の光について説明する。
正面方向の光は、第１実施形態と同様の理由により、液晶セル３の透過後、横方向に平行な直線偏光となる。
液晶セル３を透過した正面方向の光（横方向に平行な直線偏光）は、視認側偏光子２（吸収軸：縦方向）を透過して、偏光制御層１Ｂ（偏光を偏光解消させる層）によって無偏光となる。したがって、正面方向の光がサングラスを透過するので、サングラスを介して確認される表示画面の視認性が優れる。

〔第２実施形態〕
図４は、本発明の液晶表示装置の一例（第２実施形態）を模式的に示す上面図である。 図４において、方向Ｘ、方向Ｙおよび方向Ｚの定義はそれぞれ、図１の方向Ｘ、方向Ｙおよび方向Ｚと同様である。
図４に示すように、液晶表示装置２０は、視認側から、横方向（方向Ｘ）に吸収軸を有する視認側偏光子１２と、液晶セル１３と、縦方向（方向Ｙ）に吸収軸を有する非視認側偏光子１４と、偏光制御層１１と、厚さ方向（方向Ｚ）に吸収軸を有する異方性光吸収層１５とを、この順に備える。
偏光制御層１１は、偏光制御層１１の面内に対して垂直に入射された直線偏光を８０〜１００°回転させる層、または、偏光制御層１１の面内に対して垂直に入射された直線偏光の偏光軸を変換する層である。

第２実施形態の液晶表示装置２０が上述の効果を奏する理由について説明する。
まず、異方性光吸収層１５の非視認側の光源（図示せず）から出射した光のうち、フロントガラスに向う光について説明する。
異方性光吸収層１５の吸収軸は、異方性光吸収層１５に対して斜め方向から入射した光（つまり、フロントガラスに向う光）に対して、見かけ上、縦方向となっている。そのため、フロントガラスに向う光は、異方性光吸収層１５を透過後、横方向に平行な直線偏光となっている。
続いて、異方性光吸収層１５を透過したフロントガラスに向う光（横方向に平行な直線偏光）は、偏光制御層１１（偏光制御層１１の面内に対して垂直に入射された直線偏光を８０〜１００°回転させる層、または、偏光制御層１１の面内に対して垂直に入射された直線偏光の偏光軸を変換する層）を透過後、縦方向に平行な直線偏光となる。
続いて、偏光制御層１１を透過したフロントガラスに向う光（縦方向に平行な直線偏光）は、非視認側偏光子１４（吸収軸：縦方向）に吸収される。そのため、フロントガラスに向う光は、表示画面に映り込みにくくなる。

次に、異方性光吸収層１５の非視認側の光源から出射した光のうち、正面方向の光について説明する。
異方性光吸収層１５は厚さ方向に対して吸収軸を持つので、異方性光吸収層１５を透過した正面方向の光は無偏光である。
続いて、異方性光吸収層１５を透過した正面方向の光（無偏光）は、偏光制御層１１を透過した後、非視認側偏光子１４（吸収軸：縦方向）によって、横方向に平行な直線偏光となる。
続いて、非視認側偏光子１４を透過した正面方向の光（横方向に平行な直線偏光）の振動方向が液晶セル１３によって変換されて、縦方向に平行な直線偏光となる。
続いて、液晶セル１３を透過した正面方向の光（縦方向に平行な直線偏光）は、視認側偏光子１２（吸収軸：横方向）を透過する。したがって、正面方向の光がサングラス（一般的に、レンズの表面に対して透過軸が縦方向である）を透過するので、サングラスを介して確認される表示画面の視認性が優れる。

〔液晶表示装置を構成する部材〕
次に、本発明の液晶表示装置を構成する各部材について詳細に説明する。

＜厚さ方向に吸収軸を有する異方性光吸収層＞
本発明の液晶表示装置は、厚さ方向に吸収軸を有する異方性光吸収層（以下、単に「異方性光吸収層」ともいう。）を備える。
異方性光吸収層を構成する材料については特に制限はない。
一例としては、少なくとも一種の二色性物質を面内に対して垂直に配向させた異方性光吸収層が挙げられる。

二色性物質を所望の配向とする技術は、二色性物質を利用した偏光子の作製技術や、ゲストホスト型液晶セルの作製技術などを参考にすることができる。例えば、特開２００２−９０５２６号公報に記載の二色性偏光素子の作製方法、および特開２００２−９９３８８号公報に記載のゲストホスト型液晶表示装置の作製方法で利用されている技術を、本発明における異方性光吸収層の作製にも利用することができる。

二色性物質は、その分子の形状が棒状であるものと、円盤状であるものとに分類することができる。本発明における異方性光吸収層の作製にはいずれを使用してもよい。分子が棒状の二色性物質の例には、アゾ色素、アントラキノン色素、ペリレン色素、または、メリシアニン色素が好ましく、例えば、アゾ色素としては、特開平１１−１７２２５２号公報に記載の例、アントラキノン色素としては、特開平８−６７８２２号公報に記載の例、ペリレン色素としては、特開昭６２−１２９３８０号公報等に記載の例、メリシアニン色素としては特開２００２−２４１７５８号公報に記載の例が挙げられる。これらは単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。

分子が円盤状の二色性物質の例には、ＯＰＴＩＶＡ Ｉｎｃ．に代表されるリオトロピック液晶が挙げられ、“Ｅ−Ｔｙｐｅ偏光子”として用いられるものが知られている。例えば、特開２００２−９０５４７号公報に記載の材料が挙げられる。また、同様に円盤状に光を吸収する化学構造として紐状ミセル型の構造を利用したビスアゾ系二色性物質を用いた例もあり、特開２００２−９０５２６号公報に記載の材料が挙げられる。これらは単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。

本発明における異方性光吸収層の材料としては、本発明の効果がより発揮される点から、棒状の二色性物質を用いることが好ましい。

例えば、ゲストホスト型液晶セルの技術を利用して、ホスト液晶の配向に付随させて二色性物質の分子を、上記のような所望の配向にすることができる。具体的には、ゲストとなる二色性物質と、ホスト液晶となる棒状液晶性化合物とを混合し、ホスト液晶を配向させるとともに、その液晶分子の配向に沿って二色性物質の分子を配向させて、その配向状態を固定することで、本発明における異方性光吸収層を作製できる。

本発明における異方性光吸収層の光吸収特性の使用環境による変動を防止するために、二色性物質の配向を、化学結合の形成によって固定するのが好ましい。例えば、ホスト液晶、二色性物質、又は所望により添加される重合性成分の重合を進行させることで、配向を固定できる。

また、一対の基板に、二色性物質とホスト液晶とを少なくとも含む液晶層を有するゲストホスト型液晶セルそのものを、本発明における異方性光吸収層として利用してもよい。ホスト液晶の配向（およびそれに付随する二色性物質分子の配向）は、基板内面に形成された配向膜によって制御することができ、電界等の外部刺激を与えない限り、その配向状態は維持され、本発明における異方性光吸収層の光吸収特性を一定にできる。

また、ポリマーフィルム中に二色性物質を浸透させて、ポリマーフィルム中のポリマー分子の配向に沿って二色性物質を配向させることで、本発明における異方性光吸収層に要求される光吸収特性を満足するポリマーフィルムを作製できる。具体的には、二色性物質の溶液をポリマーフィルムの表面に塗布して、フィルム中に浸透させることで作製できる。二色性物質の配向は、ポリマーフィルム中のポリマー鎖の配向、その性質（ポリマー鎖又はそれが有する官能基等の化学的および物理的性質）、塗布方法、などによって調整できる。この方法の詳細については、特開２００２−９０５２６号公報に記載されている。

＜偏光制御層＞
本発明の液晶表示装置は、偏光制御層を備える。
本発明における偏光制御層としては、偏光制御層の面内に対して垂直に入射された直線偏光を回転させる偏光制御層、偏光制御層の面内に対して垂直に入射された直線偏光の偏光軸を変換する偏光制御層、偏光制御層の面内に対して垂直に入射された直線偏光を円偏光に変換する偏光制御層、および、偏光を偏光解消させる偏光制御層が挙げられる。

（直線偏光を回転させる偏光制御層）
本発明に用いられる直線偏光を回転させる偏光制御層としては、偏光制御層の面内に対して垂直に入射された直線偏光を回転させる偏光制御層であれば特に限定はない。直線偏光を回転させる角度としては、８０〜１００°が好ましく、８５〜９５°がより好ましい。

直線偏光を回転させる偏光制御層としては、旋光フィルムが挙げられる。
旋光フィルムとは、旋光性を有する光学素子であって、本発明において、旋光性を有するとは、直線偏光が媒質中を略直線偏光のまま回転して伝播することを意味する。特開２００６−７２２７３号公報などに製造方法が記載されている。

（直線偏光の偏光軸を変換する偏光制御層）
本発明に用いられる直線偏光の偏光軸を変換する偏光制御層としては、λ／２フィルムが挙げられる。
λ／２フィルムは、支持体自身で目的のλ／２機能を有する光学異方性支持体であってもよいし、ポリマーフィルムからなる支持体上に光学異方性層等を有していてもよい。すなわち、後者の場合、支持体上に他の層を積層させることで所望のλ／２機能を持たせる。光学異方性層の構成材料については特に制限されず、液晶性化合物を含有する組成物から形成され、上記液晶性化合物の分子の配向によって発現された光学異方性を示す層であっても、ポリマーフィルムを延伸してフィルム中の高分子を配向させて発現させた光学異方性を有する層であっても、双方の層を有していてもよい。すなわち、１枚又は２枚以上の二軸性フィルムによって構成することができるし、またＣプレートとＡプレートとの組合せ等、一軸性フィルムを２枚以上組合せることでも構成することができる。勿論、１枚以上の二軸性フィルムと、１枚以上の一軸性フィルムとを組み合わせることによっても構成することもできる。

ここで、λ／２フィルムとは、特定の波長λｎｍにおける面内レタデーションＲｅ（λ）が「Ｒｅ（λ）≒λ／２」を満たす光学異方性層のことをいう。上式は可視光域のいずれかの波長（例えば、５５０ｎｍ）において達成されていればよい。なかでも、λ／２フィルムのＲｅ（５５０）は、２００〜３２０ｎｍが好ましい。

（直線偏光を円偏光に変換する偏光制御層）
本発明に用いられる直線偏光を円偏光に変換する偏光制御層としては、偏光制御層の面内に対して垂直に入射された直線偏光を円偏光に変換する偏光制御層であれば特に限定はない。

直線偏光を円偏光に変換する偏光制御層の一例としては、λ／４フィルムが挙げられる。λ／４フィルムは、単層であっても、２層以上の積層体であってもよく、２層以上の積層体であることが好ましい。

λ／４フィルムは、透明フィルムからなる支持体上に、配向膜、および液晶性化合物を利用して形成された光学異方性層を有する態様であってもよい。

λ／４フィルムの厚さ方向のレタデーション（Ｒｔｈ）は、０に近い値であれば好ましく、負の値を有することがさらに好ましい。

λ／４フィルムの製造方法としては特に制限はないが、例えば、特開平８−２７１７３１号公報に記載の方法を用いることができ、この公報の内容は本発明に組み込まれる。

λ／４フィルムの遅相軸と、偏光制御層に近い側の偏光子の吸収軸とのなす角は、４５°であることが好ましい。

ここで、λ／４フィルムとは、特定の波長λｎｍにおける面内レタデーションＲｅ（λ）がＲｅ（λ）＝λ／４を満たす光学異方性層のことをいう。上式は可視光域のいずれかの波長（例えば、５５０ｎｍ）において達成されていればよい。なかでも、λ／４フィルムのＲｅ（５５０）は、１００〜１６０ｎｍが好ましい。

（偏光を偏光解消させる偏光制御層）
本発明に用いられる偏光を偏光解消させる偏光制御層としては、特に限定はない。なお、本発明において偏光解消とは、偏光度が５０％以上低下することを表わす。

偏光を偏光解消させる偏光制御層については、偏光解消フィルムとして、特開２０１２−０２７２５９号公報、および特開２０１１−２５７４７９公報などに詳細な記載がある。

＜偏光子＞
本発明の液晶表示装置は、視認側偏光子と、非視認側偏光子とを備える。以下の説明において、単に「偏光子」という場合には、本発明における視認側偏光子および非視認側偏光子の両方に適用できることを意味する。
本発明における偏光子は、光を特定の直線偏光に変換する機能を有する部材であれば特に限定されず、従来公知の吸収型偏光子および反射型偏光子を利用できる。

吸収型偏光子としては、ヨウ素系偏光子、二色性染料を利用した染料系偏光子、およびポリエン系偏光子などが用いられる。ヨウ素系偏光子および染料系偏光子には、塗布型偏光子と延伸型偏光子があり、いずれも適用できるが、ポリビニルアルコールにヨウ素又は二色性染料を吸着させ、延伸して作製される偏光子が好ましい。
また、基材上にポリビニルアルコール層を形成した積層フィルムの状態で延伸および染色を施すことで偏光子を得る方法として、特許第５０４８１２０号公報、特許第５１４３９１８号公報、特許第５０４８１２０号公報、特許第４６９１２０５号公報、特許第４７５１４８１号公報、特許第４７５１４８６号公報を挙げることができ、これらの偏光子に関する公知の技術も好ましく利用できる。
反射型偏光子としては、複屈折の異なる薄膜を積層した偏光子、ワイヤーグリッド型偏光子、選択反射域を有するコレステリック液晶と１／４波長板とを組み合わせた偏光子などが用いられる。

なかでも、他の層との密着性がより優れる点で、ポリビニルアルコール系樹脂（−ＣＨ_２−ＣＨ（ＯＨ）−を繰り返し単位として含むポリマー。特に、ポリビニルアルコールおよびエチレン−ビニルアルコール共重合体からなる群から選択される少なくとも１つ）を含む偏光子が好ましい。

本発明においては、偏光子の厚さは特に限定されないが、３〜６０μｍが好ましく、５〜３０μｍがより好ましく、５〜１５μｍがさらに好ましい。

＜液晶セル＞
本発明の液晶表示装置は、液晶セルを備える。
本発明における液晶セルは、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｅｎｄ）モード、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、又はＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モードであることが好ましいが、これらに限定されるものではない。
ＴＮモードの液晶セルでは、電圧無印加時に棒状液晶性分子が実質的に水平配向し、更に６０〜１２０゜にねじれ配向している。ＴＮモードの液晶セルは、カラーＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）液晶表示装置として最も多く利用されており、多数の文献に記載がある。
ＶＡモードの液晶セルでは、電圧無印加時に棒状液晶性分子が実質的に垂直に配向している。ＶＡモードの液晶セルには、（１）棒状液晶性分子を電圧無印加時に実質的に垂直に配向させ、電圧印加時に実質的に水平に配向させる狭義のＶＡモードの液晶セル（特開平２−１７６６２５号公報記載）に加えて、（２）視野角拡大のため、ＶＡモードをマルチドメイン化した（ＭＶＡモードの）液晶セル（ＳＩＤ９７、Ｄｉｇｅｓｔ ｏｆ ｔｅｃｈ．Ｐａｐｅｒｓ（予稿集）２８（１９９７）８４５記載）、（３）棒状液晶性分子を電圧無印加時に実質的に垂直配向させ、電圧印加時にねじれマルチドメイン配向させるモード（ｎ−ＡＳＭモード）の液晶セル（日本液晶討論会の予稿集５８〜５９（１９９８）記載）および（４）ＳＵＲＶＩＶＡＬモードの液晶セル（ＬＣＤインターナショナル９８で発表）が含まれる。また、ＰＶＡ（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）型、光配向型（Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）、およびＰＳＡ（Ｐｏｌｙｍｅｒ−Ｓｕｓｔａｉｎｅｄ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）のいずれであってもよい。これらのモードの詳細については、特開２００６−２１５３２６号公報、および特表２００８−５３８８１９号公報に詳細な記載がある。
ＩＰＳモードの液晶セルは、棒状液晶性分子が基板に対して実質的に平行に配向しており、基板面に平行な電界が印加することで液晶分子が平面的に応答する。ＩＰＳモードは電界無印加状態で黒表示となり、上下一対の偏光板の吸収軸は直交している。光学補償シートを用いて、斜め方向での黒表示時の漏れ光を低減させ、視野角を改良する方法が、特開平１０−５４９８２号公報、特開平１１−２０２３２３号公報、特開平９−２９２５２２号公報、特開平１１−１３３４０８号公報、特開平１１−３０５２１７号公報、特開平１０−３０７２９１号公報などに開示されている。

以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、試薬、物質量とその割合、操作等は本発明の趣旨から逸脱しない限り適宜変更することができる。従って、本発明の範囲は以下の具体例に制限されるものではない。

＜配向膜の作製＞
（１） 配向膜１の作製
透明基材フィルムとして、市販のセルロースアシレート系フィルム、商品名「フジタック ＴＧ４０ＵＬ」（富士フイルム社製）を準備し、ケン化処理により表面を親水化した後、下記の配向膜形成用組成物１を＃１２のバーを用いて塗布し、１１０℃で２分間乾燥し、透明基材フィルム上に配向膜１を形成した。

＜配向膜形成用組成物１の組成＞
・下記変性ポリビニルアルコール ２．００質量部
・水 ７４．０８質量部
・メタノール ２３．７６質量部
・光重合開始剤
（イルガキュア２９５９、ＢＡＳＦ社製） ０．０６質量部

（変性ポリビニルアルコール）

上記式中、繰り返し単位に付された数値は、各繰り返し単位のモル比率を表す。

＜異方性光吸収層の作製＞
（１） 異方性光吸収層１の作製
得られた配向膜上に、下記の組成物１を＃２７のバーを用いて塗布して、塗布膜を形成した。塗布膜を室温で３０秒間乾燥させた後、１４０℃まで加熱して３０秒間保持し、塗布膜を室温になるまで冷却した。次いで、塗布膜を８０℃まで再加熱して３０秒保持して後に室温まで冷却した。このようにして作製した層を異方性光吸収層１とした。

＜組成物１の組成＞
・二色性物質Ｄ１ １０．５９質量部
・二色性物質Ｄ２ ８．７１質量部
・液晶性化合物Ｐ１ ４４．１３質量部
・界面改良剤Ｆ１ ０．８０質量部
・界面改良剤Ｆ２ ０．８０質量部
・界面改良剤Ｆ３ ０．９６質量部
・テトラヒドロフラン ７９３．９質量部
・シクロペンタノン １４０．１質量部

得られた異方性光吸収層１の配向度、正面透過率を測定した結果、配向度０．９２、正面透過率７６％であった。また、吸収軸は異方性光吸収層１の厚さ方向であった。

＜偏光板１の作製＞
国際公開第２０１５／１６６９９１号記載の片面保護膜付偏光板０２と同様の方法で、偏光子の厚さが８μｍで、偏光子の片面がむき出しの偏光板１を作製した。

〔液晶表示装置１の作製〕
ＩＰＳモードの液晶表示装置であるｉＰａｄ Ａｉｒ Ｗｉ−Ｆｉモデル １６ＧＢ （ＡＰＰＬＥ社製）を分解し、液晶セルを取り出した。液晶セルから非視認側偏光板を剥離し、非視認側偏光板を剥離した面に、上記作製した偏光板１（非視認側偏光子）を、偏光子がむき出しの面が液晶セル側になるようにして、市販の粘着剤ＳＫ２０５７（綜研化学製）を用いて貼合した。このとき、偏光板１の吸収軸の方向は、製品に貼合されていた非視認側偏光板の吸収軸と同じになるように貼合した。貼合後、組み立て直し、液晶表示装置１を作製した。

〔液晶表示装置２の作製〕
液晶表示装置１の視認側偏光板（視認側偏光子）側に、粘着剤ＳＫ２０５７（綜研化学製）を用いて、異方性光吸収層１を貼合した以外は、液晶表示装置１と同様にして、液晶表示装置２を作製した。

〔液晶表示装置３の作製〕
液晶表示装置１の偏光板１（非視認側偏光子）側に、粘着剤ＳＫ２０５７（綜研化学製）を用いて、異方性光吸収層１を貼合した以外は、液晶表示装置１と同様にして、液晶表示装置３を作製した。

〔液晶表示装置４の作製〕
液晶表示装置１の偏光板１（非視認側偏光子）側に、粘着剤ＳＫ２０５７（綜研化学製）を用いて、ピュアエースＷＲ Ｗ１４２（λ/４）（帝人製）を２枚重ねて貼合した。このとき、偏光板１の吸収軸とピュアエースＷＲの遅相軸が４５°になるように貼合した。貼合後、ピュアエースＷＲ側に、粘着剤ＳＫ２０５７（綜研化学製）を用いて、異方性光吸収層１を貼合した。貼合後、組み立て直して、液晶表示装置４を作製した。

〔液晶表示装置５の作製〕
液晶表示装置３の視認側偏光板（視認側偏光子）側に、粘着剤ＳＫ２０５７（綜研化学製）を用いて、ピュアエースＷＲ Ｗ１４２（λ/４）（帝人製）を貼合した。このとき、視認側偏光板の吸収軸とピュアエースＷＲの遅相軸が４５°になるように貼合した。貼合後、組み立て直して、液晶表示装置５を作製した。

〔液晶表示装置６の作製〕
液晶表示装置３の視認側偏光板（視認側偏光子）側に、粘着剤ＳＫ２０５７（綜研化学製）を用いて、ピュアエースＷＲ Ｗ１４２（λ/４）（帝人製）を２枚重ねて貼合した。このとき、視認側偏光板の吸収軸とピュアエースＷＲの遅相軸が４５°になるように貼合した。貼合後、組み立て直して、液晶表示装置６を作製した。

〔液晶表示装置７の作製〕
液晶表示装置３の視認側偏光板（視認側偏光子）側に、粘着剤ＳＫ２０５７（綜研化学製）を用いて、コスモシャイン 超複屈折タイプ（ＳＲＦ）（東洋紡社製）を貼合した。この時、視認側偏光板の吸収軸とコスモシャインの遅相軸が４５°になるように貼合した。貼合後、組み立て直して、液晶表示装置７を作製した。

〔性能の評価〕
（１）配向度および正面透過率評価
得られた異方性光吸収層を用い、ＡｘｏＳｃａｎ ＯＰＭＦ−１（オプトサイエンス社製）において、波長λにおける、異方性光吸収層のミューラーマトリックスを極角を−５０°〜５０°まで１０°毎に計測した。表面反射の影響を除去した後、スネルの式やフレネルの式を考慮した下記理論式にフィッティングすることにより、ｋｏ[λ]、ｋｅ[λ]が算出される。特に記載がないときは、波長λは、５５０ｎｍとする。
ｋ＝−ｌｏｇ（Ｔ）×λ／（４πｄ）
この得られたｋｏ[λ]、ｋｅ[λ]より、面内方向および厚さ方向の吸光度、二色比を算出し、最終的に垂直配向度を求めた。
また、表面反射の影響を除去した極角０°での測定結果を正面透過率として用いた。

（２）正面コントラスト（正面ＣＲ）評価および映り込み評価
作製した液晶表示装置について、測定機“ＥＺ−Ｃｏｎｔｒａｓｔ ＸＬ８８”（ＥＬＤＩＭ社製）を用いて、方位角０°（水平方向）から反時計方向に３５９°まで１°刻み、および極角０゜（正面方向）から８８゜までの１゜刻みの白表示における輝度（Ｙｗ）および黒表示における輝度（Ｙｂ）を測定した。正面コントラストとして、極角０°におけるコントラスト比（Ｙｗ０／Ｙｂ０）を算出した。
ＣＲ０（正面コントラスト）＝Ｙｗ０／Ｙｂ０
比較例１の液晶表示装置１の正面コントラストＣＲ１を基準にして、下記式を用いて、正面コントラスト比を算出した。
正面コントラスト比＝ＣＲ０／ＣＲ１

下記の基準で正面コントラストを評価した。
Ａ：正面コントラスト比が１．１以上の場合
Ｂ：正面コントラスト比が１．１より小さい場合

比較例１の液晶表示装置１の、方位角９０°（表示画面から上方向）、極角４５°の白表示における輝度Ｙｗ１を基準にして、下記式を用いて上方向白輝度比を算出した。
上方向白輝度比＝Ｙｗ／Ｙｗ１

下記の基準で映り込みを評価した。
Ａ：上方向白輝度比が０．５以下の場合
Ｂ：上方向白輝度比が０．５より大きい場合

（３）偏光サングラス対応評価
作製した液晶表示装置に映像ソースを表示し、液晶表示装置の正面から観測し、下記の基準で、偏光サングラスを介して確認される表示画面の視認性（偏光サングラス対応）を評価した。なお、偏光サングラスは、レンズの表面に対して透過軸が縦方向であるものを用いた。
Ａ ：表示画面の明るさが、ほとんど変化しない。
Ａ−：表示画面が少し暗くなるが、許容できる範囲。
Ｂ ：表示画面が暗くなり、映像が見えにくくなる。

上記評価の結果を表１および表２に示す。
なお、表中の「液晶表示装置における各部材の配置」は、液晶表示装置の上面からみた場合における各部材の配置を示す。視認側偏光子、非視認側偏光子および異方性光吸収層に付した記号は、各部材の吸収軸方向を意味する。例えば、実施例１では、視認側偏光子は、表示画面の横方向に吸収軸を有しており、非視認側偏光子は、非視認側偏光子の縦方向に吸収軸を有しており、異方性光吸収層は、厚さ方向に吸収軸を有している。

表２に示すように、視認側から、視認側偏光子と、液晶セルと、非視認側偏光子と、厚さ方向に吸収軸を有する異方性光吸収層とを、この順に備え、視認側偏光子よりも視認側、又は、非視認側偏光子より非視認側に、偏光制御層が配置されている液晶表示装置を用いれば、フロントガラスに対する表示画面の映り込みを抑制でき、正面コントラストに優れ、偏光サングラスを介して確認される表示画面の視認性に優れることが確認できた（実施例１〜４）。
実施例２と実施例３との対比から、視認側偏光子の吸収軸が縦方向、非視認側偏光子の吸収軸が横方向であって、偏光制御層が上記視認側偏光子よりも視認側に配置される場合、偏光制御層が偏光制御層の面内に対して垂直に入射された直線偏光の偏光軸を変換する偏光制御層（λ／２フィルム）であれば（実施例３）、偏光制御層が偏光制御層の面内に対して垂直に入射された直線偏光を円偏光に変換する偏光制御層（λ／４フィルム）である場合（実施例２）よりも、偏光サングラスを介して確認される表示画面の視認性により優れることが確認できた。

これに対して、表１に示すように、偏光制御層を備えていない液晶表示装置を用いると、フロントガラスに対する表示画面の映り込み、正面コントラスト、偏光サングラスを介して確認される表示画面の視認性、のうち少なくとも１つが劣ることが確認できた。

１，１Ａ，１Ｂ，１１ 偏光制御層
２，１２ 視認側偏光子
３，１３ 液晶セル
４，１４ 非視認側偏光子
５，１５ 異方性光吸収層
１０，１０Ａ，１０Ｂ，２０ 液晶表示装置
Ｘ，Ｙ，Ｚ 方向

Claims (7)

1. 視認側から、視認側偏光子と、液晶セルと、非視認側偏光子と、厚さ方向に吸収軸を有する異方性光吸収層とを、この順に備える液晶表示装置であって、
   さらに偏光制御層を少なくとも１層有し、前記偏光制御層が前記視認側偏光子より視認側、又は、前記非視認側偏光子より非視認側に、配置される液晶表示装置。
2. 前記視認側偏光子の吸収軸が縦方向、前記非視認側偏光子の吸収軸が横方向であって、
   前記偏光制御層が前記視認側偏光子よりも視認側に配置され、
   前記偏光制御層が、前記偏光制御層の面内に対して垂直に入射された直線偏光を８０〜１００°回転させる偏光制御層である請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記視認側偏光子の吸収軸が縦方向、前記非視認側偏光子の吸収軸が横方向であって、
   前記偏光制御層が前記視認側偏光子よりも視認側に配置され、
   前記偏光制御層が、前記偏光制御層の面内に対して垂直に入射された直線偏光の偏光軸を変換する偏光制御層である請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 前記視認側偏光子の吸収軸が縦方向、前記非視認側偏光子の吸収軸が横方向であって、
   前記偏光制御層が前記視認側偏光子よりも視認側に配置され、
   前記偏光制御層が、前記偏光制御層の面内に対して垂直に入射された直線偏光を円偏光に変換する偏光制御層である請求項１に記載の液晶表示装置。
5. 前記視認側偏光子の吸収軸が縦方向、前記非視認側偏光子の吸収軸が横方向であって、
   前記偏光制御層が前記視認側偏光子よりも視認側に配置され、
   前記偏光制御層が、偏光を偏光解消させる偏光制御層である請求項１に記載の液晶表示装置。
6. 前記視認側偏光子の吸収軸が横方向、前記非視認側偏光子の吸収軸が縦方向であって、
   前記偏光制御層が前記非視認側偏光子よりも非視認側に配置され、
   前記偏光制御層が、前記偏光制御層の面内に対して垂直に入射された直線偏光を８０〜１００°回転させる偏光制御層である請求項１に記載の液晶表示装置。
7. 前記視認側偏光子の吸収軸が横方向、前記非視認側偏光子の吸収軸が縦方向であって、
   前記偏光制御層が前記非視認側偏光子よりも非視認側に配置され、
   前記偏光制御層が、前記偏光制御層の面内に対して垂直に入射された直線偏光の偏光軸を変換する偏光制御層である請求項１に記載の液晶表示装置。