KR20210002488A

KR20210002488A - 액정 표시 장치

Info

Publication number: KR20210002488A
Application number: KR1020207029931A
Authority: KR
Inventors: 마리코 히라이; 히로유키 다케모토; 진 요시카와; 마사노리 오츠카
Original assignee: 닛토덴코 가부시키가이샤
Priority date: 2018-04-27
Filing date: 2019-04-12
Publication date: 2021-01-08
Also published as: US20210240037A1; JP7361683B2; JPWO2019208260A1; TW201945805A; WO2019208260A1; CN112088331A

Abstract

본 발명은, 루버 필름을 사용하는 일 없이, 광시야각과 협시야각을 전환 가능하고, 또한, 협시야각 설정 시에 시야각을 충분히 좁게 할 수 있는 액정 표시 장치를 제공한다. 본 발명의 액정 표시 장치는, 액정 셀 (210) 과, 그 액정 셀 (210) 의 시인 측에 배치된 시인 측 편광판 (220) 과, 그 액정 셀 (210) 의 시인 측과 반대 측에 배치된 배면 측 편광판 (230) 을 구비하는 액정 패널 (200) 과 ; 투과광의 산란 상태를 변화시킬 수 있는 조광층 (100) 과 ; 광원부 (320) 와, 그 광원부 (320) 로부터의 광을, 그 광원부에 대향하는 측면으로부터 입사시키고, 그 조광층 (100) 에 대향하는 시인 측 표면으로부터 출사하는 도광판 (310) 을 구비하는 면광원 장치를, 시인 측으로부터 이 순서로 구비하고, 그 면광원 장치 (300) 가, 그 시인 측 표면의 대략 법선 방향으로 지향성을 갖고, 또한, 도광판 (310) 의 광의 도광 방향과 대략 평행한 면내에서 진동하는 직선 편광 성분을 높은 비율로 포함하는 광을 출사하고, 그 직선 편광 성분의 진동 방향이, 그 배면 측 편광판 (230) 의 투과축과 대략 평행이다.

Description

액정 표시 장치

본 발명은, 액정 표시 장치에 관한 것이다.

통상, 액정 표시 장치는, 시인자의 위치가 고정되지 않고 모든 각도로부터 시인되는 장면 (예를 들어, 전자 광고, 통상 사용의 텔레비전, 퍼스널 컴퓨터 등) 에서 사용되는 경우, 광시야각이 요구된다. 광시야각의 실현을 위해, 확산 시트, 프리즘 시트, 광시야각 액정 패널, 광시야각 편광판 등을 사용한 여러 가지 기술이 검토되고 있다. 그 한편으로, 시인자의 위치가 좁은 범위로 한정되어 있는 경우, 엿봄을 방지하는 등의 목적으로부터, 좁은 시야각에서의 화상 표시가 가능한 액정 표시 장치 (예를 들어 휴대전화, 공공 장소에서 사용하는 노트북 컴퓨터, 현금 자동 입출금기, 승용물의 시트 모니터 등에 사용되는 액정 표시 장치) 도 요구되고 있다.

또한 최근에는, 표시 화면의 프레임 협소화 및 박형화에 수반하여, 표시 화면의 한 변을 따라 (예를 들어, 장변 방향을 따라) LED 광원을 배치하는 구성이 주류가 되고 있어, 협시야각 설정 시에 LED 광원의 배열 방향과 평행한 방향에 있어서의 시야각을 충분히 좁게 하는 것도 요구되고 있다.

상기 서술한 요망에 대해, 광시야각과 협시야각을 전환 가능하고, 협시야각 설정 시에 LED 광원의 배열 방향과 평행한 방향에 있어서의 시야각을 좁게 할 수 있는 액정 표시 장치로서, 프리즘 시트를 포함하는 백라이트부, 루버 필름, 투명/산란 전환 소자, 및 액정 패널을 시인 측을 향해 이 순서로 구비하는 액정 표시 장치가 제안되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 1).

일본 특허 제4311366호

상기 루버 필름은, 입사광의 일부 (특히 입사각이 큰 광) 를 차단함으로써, 시야각을 제어할 수 있다. 그러나, 루버 필름을 사용하면, 정면 방향에 있어서의 투과율도 저하하는 점에서, 저소비 전력의 점에 있어서 바람직하지 않다. 또, 루버 필름은, 화소와의 사이에서 간섭 불균일을 발생시키는 경우가 있다. 또한, 액정 표시 장치 전반에 공통되는 과제로서, 박형화의 문제가 있다.

본 발명은 상기 종래의 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 점은, 루버 필름을 사용하는 일 없이, 광시야각과 협시야각을 전환 가능하고, 또한 협시야각 설정 시에 광원의 배열 방향과 평행한 방향에 있어서의 시야각을 실용상 충분히 좁게 할 수 있는 액정 표시 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 하나의 실시형태에 의하면, 액정 셀과, 그 액정 셀의 시인 측에 배치된 시인 측 편광판과, 그 액정 셀의 시인 측과 반대 측에 배치된 배면 측 편광판을 구비하는 액정 패널과 ; 투과광의 산란 상태를 변화시킬 수 있는 조광층과 ; 광원부와, 그 광원부로부터의 광을, 그 광원부에 대향하는 측면으로부터 입사시키고, 그 조광층에 대향하는 시인 측 표면으로부터 출사하는 도광판을 구비하는 면광원 장치를, 시인 측으로부터 이 순서로 구비하는 액정 표시 장치가 제공된다. 그 액정 표시 장치에 있어서는, 그 면광원 장치가, 그 시인 측 표면의 대략 법선 방향으로 지향성을 갖고, 또한, 도광판의 광의 도광 방향과 대략 평행한 면내에서 진동하는 직선 편광 성분을 높은 비율로 포함하는 광을 출사하고, 그 직선 편광 성분의 진동 방향이, 그 배면 측 편광판의 투과축과 대략 평행이다.

하나의 실시형태에 있어서는, 상기 액정 셀의 구동 모드가, IPS 모드 또는 FFS 모드이다.

하나의 실시형태에 있어서는, 상기 조광층이, 제 1 투명 기재와 ; 제 1 투명 전극층과 ; 고분자 매트릭스와 액정 화합물의 복합체층과 ; 제 2 투명 전극층과 ; 제 2 투명 기재를 이 순서로 구비하고, 그 제 1 투명 기재 및 제 2 투명 기재의 형성 재료가, 시클로올레핀계 수지를 포함한다.

하나의 실시형태에 있어서는, 상기 도광판의 주면의 형상이, 대략 장방형이며, 상기 도광판의 상기 광원부에 대향하는 측면이, 장변 측의 측면이다.

하나의 실시형태에 있어서는, 상기 조광층이, 제 1 투명 기재와 ; 제 1 투명 전극층과 ; 고분자 매트릭스와 액정 화합물의 복합체층과 ; 제 2 투명 전극층과 ; 제 2 투명 기재를 이 순서로 구비하고, 그 제 1 투명 기재의 정면 위상차가, 50 nm 이하이며, 그 제 2 투명 기재의 정면 위상차가, 50 nm 이하이다.

하나의 실시형태에 있어서는, 상기 조광층이, 제 1 투명 기재와 ; 제 1 투명 전극층과 ; 고분자 매트릭스와 액정 화합물의 복합체층과 ; 제 2 투명 전극층과 ; 제 2 투명 기재를 이 순서로 구비하고, 그 제 1 투명 기재의 정면 위상차가, 50 nm 를 초과하고, 그 제 1 투명 기재의 지상축과 상기 시인 측 편광판의 투과축이, 실질적으로 직교 또는 평행이다.

하나의 실시형태에 있어서는, 상기 조광층이, 제 1 투명 기재와 ; 제 1 투명 전극층과 ; 고분자 매트릭스와 액정 화합물의 복합체층과 ; 제 2 투명 전극층과 ; 제 2 투명 기재를 이 순서로 구비하고, 그 제 2 투명 기재의 정면 위상차가, 50 nm 를 초과하고, 그 제 2 투명 기재의 지상축과 상기 시인 측 편광판의 투과축이, 실질적으로 직교 또는 평행이다.

하나의 실시형태에 있어서는, 상기 제 1 투명 기재의 정면 위상차가, 50 nm 를 초과하고, 상기 제 2 투명 기재의 정면 위상차가, 50 nm 를 초과하고, 상기 제 1 투명 기재의 지상축과 상기 제 2 투명 기재의 지상축이, 실질적으로 직교 또는 평행이다.

본 발명의 액정 표시 장치에 의하면, 지향성과 편광성을 갖는 광을 출사하는 광원 장치와, 광원 장치로부터의 광의 산란 상태를 변화시킬 수 있는 조광층과, 액정 패널을 사용하고, 그 광원 장치로부터 광의 편광 방향과 액정 패널의 배면 측 편광판의 투과축 방향의 관계를 적절히 설정함으로써, 루버 필름을 사용하지 않는 경우여도, 광시야각과 협시야각을 양호하게 전환할 수 있고, 나아가서는, 협시야각 설정 시에 광원의 배열 방향과 평행한 방향에 있어서의 시야각을 실용상 충분히 좁게 할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 하나의 실시형태에 의한 액정 표시 장치의 개략 단면도이다.
도 2 는 도 1 에 나타내는 액정 표시 장치를 법선 방향 (Z 방향) 으로부터 관찰했을 때의 시인 측 편광판의 투과축 방향 (a), 배면 측 편광판의 투과축 방향 (b), 및 면광원 장치 (300) 로부터 출사되는 광에 높은 비율로 포함되는 직선 편광 성분의 진동 방향 (c) 의 관계를 설명하는 개략도이다.
도 3 은 본 발명의 하나의 실시형태에 의한 액정 표시 장치에 사용될 수 있는 조광층을 설명하는 개략 단면도이다.
도 4 는 본 발명의 하나의 실시형태에 의한 액정 표시 장치에 사용될 수 있는 면광원 장치를 설명하는 개략도이다.
도 5 는 본 발명의 하나의 실시형태에 의한 액정 표시 장치에 사용될 수 있는 프리즘 시트를 설명하는 개략 사시도이다.
도 6 은 실시예 1 및 비교예 1 의 액정 표시 장치에 있어서의 수직 방향의 휘도의 극각 의존성 (규격화된 것) 을 나타내는 그래프이다.
도 7 은 실시예 1 및 비교예 1 의 액정 표시 장치에 있어서의 수평 방향의 휘도의 극각 의존성 (규격화된 것) 을 나타내는 그래프이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 대해 설명하지만, 본 발명은 이들 실시형태에는 한정되지 않는다. 또한, 본 명세서에 있어서, 제 1 투명 기재 및 제 2 투명 기재를 투명 기재로 총칭하는 경우, 및, 제 1 투명 전극층 및 제 2 투명 전극층을 투명 전극층으로 총칭하는 경우가 있다. 또, 투명 기재와 투명 전극층을 포함하는 적층체를, 투명 도전성 필름으로 칭하는 경우도 있다.

(용어 및 기호의 정의)

본 명세서에 있어서의 용어 및 기호의 정의는 하기와 같다.

(1) 굴절률 (nx, ny, nz)

「nx」 는 면내의 굴절률이 최대가 되는 방향 (즉, 지상축 방향) 의 굴절률이며, 「ny」 는 면내에서 지상축과 직교하는 방향, 「nz」 는 두께 방향의 굴절률이다.

(2) 정면 위상차값

정면 위상차값 (Re[λ]) 은, 23 ℃, 파장 λ (nm) 에 있어서의 필름의 면내의 위상차값을 말한다. Re[λ] 는, 필름의 두께를 d (nm) 로 했을 때, Re[λ] = (nx - ny) × d 에 의해 구해진다.

(3) 본 명세서에 있어서 「실질적으로 평행」 또는 「대략 평행」 이란, 특별한 기재가 없는 한, 0°±20°인 경우를 포함하고, 바람직하게는 0°±10°, 더욱 바람직하게는 0°±5°이다.

(4) 본 명세서에 있어서 「실질적으로 직교」 또는 「대략 직교」 란, 특별한 기재가 없는 한, 90°±20°인 경우를 포함하고, 바람직하게는 90°±10°, 더욱 바람직하게는 90°±5°이다.

(5) 본 명세서에 있어서 간단히 「직교」 또는 「평행」이라고 할 때는, 실질적으로 직교 또는 실질적으로 평행한 상태를 포함할 수 있는 것으로 한다.

A. 액정 표시 장치의 전체 구성

도 1 은, 본 발명의 하나의 실시형태에 의한 액정 표시 장치 (1) 를 설명하는 도면이다. 본 실시형태의 액정 표시 장치 (1) 는, 액정 셀 (210) 과, 액정 셀 (210) 의 시인 측에 배치된 시인 측 편광판 (220) 과, 액정 셀 (210) 의 시인 측과 반대 측 (배면 측) 에 배치된 배면 측 편광판 (230) 을 구비하는 액정 패널 (200) 과 ; 투과광의 산란 상태를 변화시킬 수 있는 조광층 (100) 과 ; 광원부 (320) 와, 광원부 (320) 로부터의 광을, 광원부 (320) 에 대향하는 측면으로부터 입사시키고, 조광층 (100) 에 대향하는 시인 측 표면으로부터 출사하는 도광판 (310) 을 구비하는 면광원 장치 (300) 를, 시인 측으로부터 이 순서로 구비한다. 도시예에 있어서는, 면광원 장치 (300) 는, 도광판 (310) 의 시인 측에 배치되고, 배면 측에 볼록부를 갖는 프리즘 시트 (330) 와, 도광판 (310) 의 배면 측에 배치된 반사판 (340) 을 추가로 구비한다. 또한, 액정 표시 장치 (1) 에는, 설명 등은 생략하지만, 이 밖에, 액정 표시 장치로서 동작하기 위해서 필요로 되는 통상적인 배선, 회로, 부재 등의 기기가 구비되어 있다.

상기 도시예에 있어서, 액정 패널 (200), 조광층 (100), 면광원 장치 (300) 는, 평면에서 볼 때에 있어서 대략 장방 형상이며, 서로 직교하는 X 방향 및 Y 방향에 각각 평행한 변을 갖는다. 이때, 액정 표시 장치 (1) 의 출사면 (표시면) 은, XY 평면에 평행한 평면이며, XY 평면에 수직인 방향 (Z 방향) 이 두께 방향이 된다.

D 항에서 설명하는 바와 같이, 상기 면광원 장치 (300) 는, 시인 측 표면의 대략 법선 방향으로 지향성을 갖고, 또한, 도광판의 광의 도광 방향과 대략 평행한 면내에서 진동하는 직선 편광 성분을 높은 비율로 포함하는 광을 출사한다. 액정 표시 장치 (1) 에 있어서는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 시인 측 편광판 (220) 및 배면 측 편광판 (230) 은, 각각의 투과축 방향 (화살표 a 방향 및 화살표 b 방향) 이 이루는 각도가 대표적으로는 90°±3.0°, 바람직하게는 90°±1.0°, 보다 바람직하게는 90°±0.5°가 되도록 배치되고, 또한, 면광원 장치 (300) 로부터 출사되는 광에 높은 비율로 포함되는 직선 편광 성분의 진동 방향 (화살표 c 방향) 이, 배면 측 편광판의 투과축 (화살표 b 방향) 과 대략 평행이 되도록 배치된다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 조광층 (100) 을 사용한 광의 산란 상태의 제어를 통하여 광시야각과 협시야각을 양호하게 전환할 수 있고, 나아가서는, 협시야각 설정 시에 광원의 배열 방향과 평행한 방향 (X 방향) 에 있어서의 시야각을 실용상 충분히 좁게 할 수 있다. 또한, 도시예와는 달리, 시인 측 편광판 (220) 및 배면 측 편광판 (230) 은, 각각의 투과축 방향 (화살표 a 방향 및 화살표 b 방향) 이 이루는 각도가 대표적으로는 0°±3.0°, 바람직하게는 0°±1.0°, 보다 바람직하게는 0°±0.5°가 되도록 배치되어도 된다.

B. 액정 패널

상기 서술한 바와 같이, 액정 패널은, 대표적으로는, 액정 셀과, 그 액정 셀의 시인 측에 배치된 시인 측 편광판과, 그 액정 셀의 배면 측에 배치된 배면 측 편광판을 구비한다.

액정 셀은, 1 쌍의 기판과, 당해 기판 사이에 협지된 표시 매체로서의 액정층을 갖는다. 일반적인 구성에 있어서는, 일방의 기판에, 컬러 필터 및 블랙 매트릭스가 형성되어 있고, 타방의 기판에, 액정의 전기 광학 특성을 제어하는 스위칭 소자와, 이 스위칭 소자에 게이트 신호를 주는 주사선 및 소스 신호를 주는 신호선과, 화소 전극 및 대향 전극이 형성되어 있다. 상기 기판의 간격 (셀 갭) 은, 스페이서 등에 의해 제어할 수 있다. 상기 기판의 액정층과 접하는 측에는, 예를 들어, 폴리이미드로 이루어지는 배향막 등을 형성할 수 있다.

하나의 실시형태에 있어서는, 액정층은, 전계가 존재하지 않는 상태에서 호모지니어스 배열로 배향시킨 액정 분자를 포함한다. 이와 같은 액정층 (결과적으로, 액정 셀) 은, 대표적으로는, nx ＞ ny = nz 의 3 차원 굴절률을 나타낸다. 또한, 본 명세서에 있어서, ny = nz 란, ny 와 nz 가 완전히 동일한 경우뿐만 아니라, ny 와 nz 가 실질적으로 동일한 경우도 포함한다. 이와 같은 3 차원 굴절률을 나타내는 액정층을 사용하는 구동 모드의 대표예로는, 인플레인 스위칭 (IPS) 모드, 프린지 필드 스위칭 (FFS) 모드 등을 들 수 있다. 또한, 상기 IPS 모드는, V 자형 전극 또는 지그재그 전극 등을 채용한, 슈퍼 인플레인 스위칭 (S-IPS) 모드나, 어드밴스드 슈퍼 인플레인 스위칭 (AS-IPS) 모드를 포함한다. 또, 상기 FFS 모드는, V 자형 전극 또는 지그재그 전극 등을 채용한, 어드밴스드 프린지 필드 스위칭 (A-FFS) 모드나, 울트라 프린지 필드 스위칭 (U-FFS) 모드를 포함한다.

다른 실시형태에 있어서는, 액정층은, 전계가 존재하지 않는 상태에서 호메오트로픽 배열로 배향시킨 액정 분자를 포함한다. 이와 같은 액정층 (결과적으로, 액정 셀) 은, 대표적으로는, nz ＞ nx = ny 의 3 차원 굴절률을 나타낸다. 전계가 존재하지 않는 상태에서 호메오트로픽 배열로 배향시킨 액정 분자를 사용하는 구동 모드로는, 예를 들어, 버티컬 얼라인먼트 (VA) 모드를 들 수 있다. VA 모드는, 멀티 도메인 VA (MVA) 모드를 포함한다.

시인 측 편광판 및 배면 측 편광판은 각각, 대표적으로는, 편광자와, 그 적어도 편측에 배치된 보호층을 갖는다. 편광자는, 대표적으로는 흡수형 편광자이다.

상기 흡수형 편광자의 파장 589 nm 의 투과율 (단체 투과율이라고도 한다) 은, 바람직하게는 41 ％ 이상이며, 보다 바람직하게는 42 ％ 이상이다. 또한, 단체 투과율의 이론적인 상한은 50 ％ 이다. 또, 편광도는, 바람직하게는 99.5 ％ ∼ 100 ％ 이며, 더욱 바람직하게는 99.9 ％ ∼ 100 ％ 이다. 상기 범위이면, 액정 표시 장치에 사용했을 때에 정면 방향의 콘트라스트를 보다 한층 높게 할 수 있다.

상기 편광자로는, 임의의 적절한 편광자가 사용된다. 예를 들어, 폴리비닐알코올계 필름, 부분 포르말화 폴리비닐알코올계 필름, 에틸렌·아세트산비닐 공중합체계 부분 비누화 필름 등의 친수성 고분자 필름에, 요오드나 이색성 염료 등의 이색성 물질을 흡착시켜 1 축 연신한 것, 폴리비닐알코올의 탈수 처리물이나 폴리염화비닐의 탈염산 처리물 등 폴리엔계 배향 필름 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 폴리비닐알코올계 필름에 요오드 등의 이색성 물질을 흡착시켜 1 축 연신한 편광자가, 편광 이색비가 높아, 특히 바람직하다. 편광자의 두께는, 바람직하게는, 0.5 ㎛ ∼ 80 ㎛ 이다.

폴리비닐알코올계 필름에 요오드를 흡착시켜 1 축 연신한 편광자는, 대표적으로는, 폴리비닐알코올을 요오드의 수용액에 침지함으로써 염색하고, 원길이의 3 배 ∼ 7 배로 연신함으로써 제작된다. 연신은 염색한 후에 실시해도 되고, 염색하면서 연신해도 되고, 연신하고 나서 염색해도 된다. 연신, 염색 이외에도, 예를 들어, 팽윤, 가교, 조정, 수세, 건조 등의 처리가 실시되어 제작된다.

상기 보호층으로는, 임의의 적절한 필름이 사용된다. 이와 같은 필름의 주성분이 되는 재료의 구체예로는, 트리아세틸셀룰로오스 (TAC) 등의 셀룰로오스계 수지나, (메트)아크릴계, 폴리에스테르계, 폴리비닐알코올계, 폴리카보네이트계, 폴리아미드계, 폴리이미드계, 폴리에테르술폰계, 폴리술폰계, 폴리스티렌계, 폴리노르보르넨계, 폴리올레핀계, 아세테이트계 등의 투명 수지 등을 들 수 있다. 또, 아크릴계, 우레탄계, 아크릴우레탄계, 에폭시계, 실리콘계 등의 열 경화형 수지 또는 자외선 경화형 수지 등도 들 수 있다. 이 밖에도, 예를 들어, 실록산계 폴리머 등의 유리질계 폴리머도 들 수 있다. 또, 일본 공개특허공보 2001-343529호 (WO01/37007) 에 기재된 폴리머 필름도 사용할 수 있다. 이 필름의 재료로는, 예를 들어, 측사슬에 치환 또는 비치환의 이미드기를 갖는 열가소성 수지와, 측사슬에 치환 또는 비치환의 페닐기 그리고 니트릴기를 갖는 열가소성 수지를 함유하는 수지 조성물을 사용할 수 있고, 예를 들어, 이소부텐과 N-메틸말레이미드로 이루어지는 교호 공중합체와, 아크릴로니트릴·스티렌 공중합체를 갖는 수지 조성물을 들 수 있다. 상기 폴리머 필름은, 예를 들어, 상기 수지 조성물의 압출 성형물일 수 있다.

C. 조광층

도 3 은, 본 발명의 하나의 실시형태에 있어서의 액정 표시 장치에 사용되는 조광층의 개략 단면도이다. 조광층 (100) 은, 제 1 투명 기재 (10a) 와, 제 1 투명 전극층 (20a) 과, 복합체층 (30) 과, 제 2 투명 전극층 (20b) 과, 제 2 투명 기재 (10b) 를 시인 측으로부터 이 순서로 구비한다. 도시하지 않지만, 제 1 투명 기재 (10a) 와 제 1 투명 전극층 (20a) 사이 및 제 2 투명 기재 (10b) 와 제 2 투명 전극층 (20b) 사이에 각각, 굴절률 조정층을 형성해도 된다. 동일하게, 제 1 투명 기재 (10a) 의 외측 (바꾸어 말하면, 제 1 투명 전극층 (20a) 이 배치되는 측과 반대 측) 및/또는 제 2 투명 기재 (10b) 의 외측 (바꾸어 말하면, 제 2 투명 전극층 (20b) 이 배치되는 측과 반대 측) 에, 반사 방지층을 형성해도 된다. 굴절률 조정층 및/또는 반사 방지층을 형성함으로써, 높은 투과율을 갖는 조광층이 얻어질 수 있다.

조광층은, 광 투과 상태에 있어서, 바람직하게는 15 ％ 이하, 보다 바람직하게는 10 ％ 이하의 헤이즈를 가질 수 있다. 광 투과 상태에 있어서의 헤이즈가 상기 범위 내이면, 배면 측으로부터 입사한 지향성을 갖는 광이 그 지향성을 유지한 채 투과할 수 있으므로, 협시야각을 바람직하게 실현할 수 있다.

조광층은, 광 산란 상태에 있어서, 바람직하게는 30 ％ 이상, 보다 바람직하게는 50 ％ ∼ 99 ％ 의 헤이즈를 가질 수 있다. 광 산란 상태에 있어서의 헤이즈가 상기 범위 내이면, 배면 측으로부터 입사한 지향성을 갖는 광이 산란하므로, 광시야각을 바람직하게 실현할 수 있다.

후술하는 바와 같이, 조광층을 투과하는 광의 산란 상태 (결과적으로, 헤이즈) 는, 인가되는 전압에 따라 변화한다. 본 명세서에 있어서는, 조광층의 헤이즈가 소정의 값 이상 (예를 들어 30 ％ 이상, 바람직하게는 50 ％ 이상) 인 경우를 광 산란 상태로 하고, 그 헤이즈가 소정의 값 미만 (예를 들어 15 ％ 이하, 바람직하게는 10 ％ 이하) 인 경우를 광 투과 상태로 할 수 있다.

조광층은, 광 투과 상태에 있어서, 바람직하게는 80 ％ ∼ 99 ％ 의 평행 광선 투과율, 보다 바람직하게는 83 ％ ∼ 99 ％ 의 평행 광선 투과율을 갖는다. 광 투과 상태에 있어서의 평행 광선 투과율이 상기 범위 내인 경우, 배면 측으로부터 입사한 지향성을 갖는 광을 그 지향성을 유지한 채 투과시킬 수 있으므로, 협시야각을 바람직하게 실현할 수 있다.

조광층은, 대표적으로는, 광 투과 상태에 있어서 85 ％ ∼ 99 ％ 의 전광선 투과율을 갖는다. 또, 조광층은, 광 투과 상태 및 광 산란 상태의 양방에 있어서, 바람직하게는 85 ％ ∼ 99 ％ 의 전광선 투과율, 보다 바람직하게는 88 ％ ∼ 99 ％ 의 전광선 투과율을 갖는다. 전광선 투과율이 상기 범위 내인 경우, 조광층이 고정세 (예를 들어, 해상도 150 ppi 이상) 의 액정 표시 장치에 설치된 경우여도, 휘도의 저하를 억제하면서, 광시야각과 협시야각을 전환할 수 있다.

조광층의 전체 두께는, 예를 들어 50 ㎛ ∼ 250 ㎛, 바람직하게는 80 ㎛ ∼ 200 ㎛ 이다.

하나의 실시형태에 있어서, 투명 기재 (10a, 10b) 의 파장 590 nm 에 있어서의 정면 위상차 Re[590] 은, 50 nm 이하일 수 있고, 바람직하게는 0 nm ∼ 30 nm, 보다 바람직하게는 0 nm ∼ 20 nm 이다. 투명 기재의 Re[590] 이 50 nm 이하인 경우, 표시색의 불균일이 적은 것 외에, 협시야각 설정 시에 있어서 시야각을 좁게 할 수 있다.

다른 실시형태에 있어서, 투명 기재 (10a, 10b) 의 파장 590 nm 에 있어서의 정면 위상차 Re[590] 은, 50 nm 를 초과하고, 예를 들어 50 nm 를 초과하고 50000 nm 이하일 수 있다. 투명 기재의 Re[590] 이 50 nm 를 초과하는 경우, 협시야각 또한 표시색의 불균일의 관점에서, 투명 기재의 지상축 방향과 액정 패널의 편광판 (예를 들어, 시인 측 편광판) 의 투과축 방향이 실질적으로 직교 또는 실질적으로 평행이 되도록 배치하는 것이 바람직하다. 또, 제 1 투명 기재 및 제 2 투명 기재의 Re[590] 이 모두 50 nm 를 초과하는 경우, 제 1 투명 기재의 지상축과 제 2 투명 기재의 지상축이, 실질적으로 직교 또는 평행이 되도록 배치하는 것이 바람직하다.

투명 기재를 구성하는 재료는, 대표적으로는 열가소성 수지를 주성분으로 하는 고분자 필름이다. 열가소성 수지로는, 예를 들어, 폴리에스테르계 수지 ; 폴리노르보르넨 등의 시클로올레핀계 수지 ; 아크릴계 수지 ; 폴리카보네이트 수지 ; 셀룰로오스계 수지 등을 들 수 있다. 그 중에서도 바람직하게는, 폴리에스테르계 수지, 시클로올레핀계 수지 또는 아크릴계 수지이다. 이들 수지는, 투명성, 기계적 강도, 열안정성, 수분 차폐성 등이 우수하다. 또, 시클로올레핀계 수지는, 정면 위상차가 50 nm 이하인 투명 기재의 재료로서 바람직하다. 상기 열가소성 수지는, 단독으로, 또는 2 종 이상 조합하여 사용해도 된다. 또, 편광판에 사용되는 광학 필름, 예를 들어, 저위상차 기재, 고위상차 기재, 위상차판, 휘도 향상 필름 등을 사용하는 것도 가능하다.

투명 기재의 두께는, 바람직하게는 150 ㎛ 이하이며, 보다 바람직하게는 5 ㎛ ∼ 100 ㎛ 이며, 더욱 바람직하게는 20 ㎛ ∼ 80 ㎛ 이다.

상기 투명 전극층은, 예를 들어, 인듐주석산화물 (ITO), 산화아연 (ZnO), 산화주석 (SnO₂) 등의 금속 산화물을 사용하여 형성될 수 있다. 혹은, 투명 전극층은, 은 나노 와이어 (AgNW) 등의 금속 나노 와이어, 카본 나노 튜브 (CNT), 유기 도전막, 금속층 또는 이들의 적층체에 의해 형성될 수 있다. 투명 전극층은, 목적에 따라, 원하는 형상으로 패터닝될 수 있다.

투명 전극층은, 대표적으로는 스퍼터법을 사용하여 형성된다.

상기 복합체층은, 대표적으로는, 고분자 매트릭스와 그 매트릭스 중에 분산된 액정 화합물을 포함한다. 그 복합체층에 있어서는, 전압의 인가량에 대응하는 액정 화합물의 배향도의 변화를 통하여 투과광의 산란 상태를 변화시키고, 이로써, 광 투과 상태와 광 산란 상태를 전환할 수 있다.

하나의 실시형태에 있어서, 복합체층은, 전압이 인가됨으로써 광 투과 상태가 되고, 전압이 인가되어 있지 않은 상태에서 광 산란 상태가 된다 (노멀 모드). 이 실시형태에 있어서는, 전압 무인가 시에 있어서는 액정 화합물이 배향하고 있지 않기 때문에 광 산란 상태가 되고, 전압의 인가에 의해 액정 화합물이 배향하여 액정 화합물의 굴절률과 고분자 매트릭스의 굴절률이 가지런한 결과, 광 투과 상태가 된다.

다른 실시형태에 있어서, 복합체층은, 전압이 인가됨으로써 광 산란 상태가 되고, 전압이 인가되어 있지 않은 상태에서 광 투과 상태가 된다 (리버스 모드). 이 실시형태에 있어서는, 투명 전극층 표면에 형성된 배향막에 의해 전압 무인가 시에 액정 화합물이 배향하여 광 투과 상태가 되고, 전압의 인가에 의해 액정 화합물의 배향이 흐트러져 광 산란 상태가 된다.

상기와 같은 복합체층으로는, 고분자 분산형 액정을 포함하는 복합체층, 고분자 네트워크형 액정을 포함하는 복합체층 등을 들 수 있다. 고분자 분산형 액정은, 고분자 매트릭스 중에 액적상의 액정 화합물이 분산된 구조를 갖는다. 고분자 네트워크형 액정은, 고분자 네트워크 중에 액정 화합물이 분산된 구조를 가지고 있고, 고분자 네트워크 중의 액정은, 연속상을 갖는다.

상기 액정 화합물로는, 임의의 적절한 비중합형의 액정 화합물이 사용된다. 액정 화합물의 유전 이방성은, 정 (正) 이어도 되고 부 (負) 여도 된다. 액정 화합물은, 예를 들어, 네마틱형, 스멕틱형, 콜레스테릭형 액정 화합물일 수 있다. 광 투과 상태에 있어서 우수한 투명성을 실현할 수 있는 점에서, 네마틱형 액정 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 네마틱형 액정 화합물로는, 비페닐계 화합물, 페닐벤조에이트계 화합물, 시클로헥실벤젠계 화합물, 아족시벤젠계 화합물, 아조벤젠계 화합물, 아조메틴계 화합물, 터페닐계 화합물, 비페닐벤조에이트계 화합물, 시클로헥실비페닐계 화합물, 페닐피리딘계 화합물, 시클로헥실피리미딘계 화합물, 콜레스테롤계 화합물, 불소계 화합물 등을 들 수 있다.

고분자 매트릭스를 형성하는 수지는, 광 투과율, 상기 액정 화합물의 굴절률 등에 따라 적절히 선택될 수 있다. 광 등방성 수지여도 되고, 광 이방성 수지여도 된다. 하나의 실시형태에 있어서, 당해 수지는, 활성 에너지선 경화형 수지이며, 예를 들어, 중합형 액정 화합물의 경화에 의해 얻어지는 액정 폴리머, (메트)아크릴계 수지, 실리콘계 수지, 에폭시계 수지, 불소계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리이미드 수지 등이 바람직하게 사용될 수 있다.

상기 조광층은, 임의의 적절한 방법에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 투명 기재와 그 편측에 형성된 투명 전극층 및 필요에 따라 굴절률 조정층 및/또는 반사 방지층을 갖는 1 쌍의 투명 도전성 필름을 준비하고, 일방의 투명 도전성 필름의 투명 전극층면에, 복합체층 형성용 조성물을 도포해 도포층을 형성하고, 그 도포층 상에 타방의 투명 도전성 필름을 투명 전극층이 도포층에 대향하도록 하여 적층해 적층체를 형성하고, 활성 에너지선 내지 열에 의해 도포층을 경화시킴으로써, 조광층을 얻을 수 있다. 이때, 복합체층 형성용 조성물은, 예를 들어, 고분자 매트릭스를 형성하기 위한 모노머 (바람직하게는, 활성 에너지선 경화형 모노머) 및 액정 화합물을 포함한다.

혹은, 고분자 매트릭스가 되는 수지와 액정 화합물을 공통 용매에 용해하여 복합체층 형성용 용액을 제조하고, 상기와 동일한 투명 도전성 필름의 투명 전극층면에, 그 복합체 형성용 용액을 도포하고, 건조에 의해 용매를 제거하여 고분자 매트릭스와 액정을 상분리시키는 것 (용매 건조 상분리) 에 의해 복합체층을 형성하고, 그 후, 그 복합체층 상에 별도의 투명 도전성 필름을 투명 전극층이 복합체층에 대향하도록 적층함으로써, 조광층을 얻을 수 있다. 또한, 상기 복합체층 형성용 용액 대신에, 고분자 매트릭스 수지를 용매에 용해한 수지 용액 혹은 고분자 매트릭스를 에멀션화한 수계 수지 에멀션액 중에 액정 화합물을 분산시킨 액정 에멀션액을 사용해도 된다.

D. 면광원 장치

면광원 장치는, 광원부와, 그 광원부로부터의 광을, 그 광원부에 대향하는 측면으로부터 입사시키고, 그 조광층에 대향하는 시인 측 표면으로부터 출사하는 도광판을 구비한다. 그 면광원 장치는, 그 시인 측 표면의 대략 법선 방향으로 지향성을 갖는 광이고, 도광판의 광의 도광 방향과 대략 평행한 면내에서 진동하는 직선 편광 성분을 높은 비율로 포함하는 광을 출사한다. 이와 같이 지향성을 갖는 편광 또는 부분 편광을, 그 진동 방향 (전장의 진동 방향) 이 배면 측 편광판의 투과축과 평행이 되도록 액정 패널에 입사시킴으로써, 광의 이용 효율을 향상시킬 수 있음과 함께, 협시야각 설정 시의 시야각을 보다 좁게 할 수 있다. 여기서, 「대략 법선 방향」이란, 법선 방향으로부터 소정의 각도 내의 방향, 예를 들어, 법선 방향으로부터 ±10°의 범위 내의 방향을 포함한다. 또, 「대략 법선 방향으로 지향성을 갖는」광은, 출광면에 직교하는 하나의 평면에 있어서 휘도의 강도 분포의 최대 강도의 피크가 그 출광면에 대해 대략 법선 방향에 있는 강도 분포를 갖는 광이고, 예를 들어, 극각 40°이상의 휘도가, 법선 방향 (극각 0°) 의 휘도에 대해 2 ％ 이하인 것이 바람직하고, 극각 50°이상의 휘도가 법선 방향 (극각 0°) 의 휘도에 대해 1 ％ 이하인 것이 보다 바람직하다. 또한, 극각이란 액정 표시 장치의 법선 방향 (정면 방향) 과 액정 표시 장치로부터의 출사광이 이루는 각을 말한다.

면광원 장치로부터 출사되는 광은, 상기 도광판의 광의 도광 방향과 대략 평행한 면내에서 진동하는 직선 편광 성분을 바람직하게는 52 ％ 이상, 보다 바람직하게는 55 ％ 이상 포함해도 된다. 그 직선 편광 성분의 비율의 상한은, 이상적으로는 100 ％ 이며, 하나의 실시형태에 있어서는 60 ％ 이며, 다른 실시형태에 있어서는 57 ％ 일 수 있다. 또한, 면광원 장치로부터 출사되는 광에 있어서의 상기 직선 편광 성분의 비율은, 예를 들어, 일본 공개특허공보 2013-190778호에 기재된 방법에 따라 구할 수 있다.

도 4 는, 본 발명의 하나의 실시형태에 의한 액정 표시 장치에 이용될 수 있는 면광원 장치를 설명하는 개략도이다. 도 4 에 예시하는 면광원 장치 (300) 는, 측면으로부터 광을 입사시키고, 시인 측 표면으로부터 출사하는 도광판 (310) 과, 도광판 (310) 의 측면 (입광면) 을 따라 소정의 간격으로 배치되어 있는 복수의 점광원 (321) 을 포함하는 광원부 (320) 와, 도광판 (310) 의 시인 측에 배치되고, 배면 측에 볼록부를 갖는 프리즘 시트 (330) 와, 도광판 (310) 의 배면 측에 배치되는 반사판 (340) 을 구비한다. 상기 면광원 장치 (300) 에 있어서는, 도광판 (310) 이, 횡 방향으로부터의 광을 두께 방향으로 편향함과 함께, 특정 방향으로 진동하는 직선 편광 성분을 높은 비율로 포함하는 광으로서 출사하고, 배면 측에 볼록부를 갖는 프리즘 시트 (330) 가, 그 광의 편광 상태를 실질적으로 변화시키는 일 없이, 그 진행 방향을 출광면의 법선 방향에 근접시킬 수 있다.

도 4 에 있어서, 도광판의 광의 도광 방향과 직교하는 방향 (광원의 배열 방향) 을 X 방향, 도광판의 광의 도광 방향을 Y 방향, 출광면의 법선 방향을 Z 방향으로 하면, 면광원 장치 (300) 는, YZ 면내에서 진동하는 직선 편광 성분 (P 편광 성분) 을 높은 비율로 포함하는 광을 출사한다. 상기 지향성을 갖고, 또한, YZ 면내에서 진동하는 직선 편광 성분을 높은 비율로 포함하는 광을, 그 직선 편광 성분의 진동 방향 (Y 방향) 과 배면 측 편광판의 투과축 방향을 일치시켜 액정 패널에 입사시킴으로써, YZ 면에 수직으로 진동하는 직선 편광 성분 (S 편광 성분) 을 사용하는 경우에 비해 협시야각 설정 시의 시야각을 더욱 좁게 할 수 있다.

도광판 (310) 은, 예를 들어, 광원부 (320) 로부터의 광을, 광원부 (320) 에 대향하는 측면 (입광면) 으로부터 입사시키고, 시인 측 표면 (출광면) 으로부터 광의 도광 방향과 대략 평행한 면내에 있어서 그 출광면의 법선 방향으로부터 소정의 각도를 이루는 제 1 방향으로 최대 강도의 지향성을 갖고, 또한, 그 면내에서 진동하는 편광 성분의 비율이 높은 편광광인 제 1 지향성 광을 출사하도록 구성되어 있다. 또한, 도시예에 있어서는, 도광판의 배면 측 및 시인 측에 기둥상의 렌즈 패턴이 형성되어 있지만, 원하는 광을 출사할 수 있는 한에 있어서, 어느 일방의 측에만 렌즈 패턴이 형성되어도 된다. 또, 렌즈 패턴도, 기둥상으로 한정되지 않고, 예를 들어, 기둥상, 뿔체상, 반구상 등의 돌기가 점재한 패턴일 수 있다. 또, 도광판의 형상도 특별히 한정되는 것이 아니고, 예를 들어, 도 2 에 예시된 바와 같이, 대략 장방형의 주면 형상을 갖고, 그 장변 측의 측면이 광원부에 대향한다.

광원부 (320) 는, 예를 들어, 도광판의 측면을 따라 배열된 복수의 점광원 (321) 으로 구성되어 있다. 점광원으로는, 지향성이 높은 광을 출사하는 광원이 바람직하고, 예를 들어, LED 를 사용할 수 있다.

프리즘 시트 (330) 는, 예를 들어, 상기 제 1 지향성 광을, 그 편광 상태를 실질적으로 유지하면서 프리즘 시트 (330) 의 출광면의 대략 법선 방향으로 지향성을 갖는 제 2 지향성 광으로서 출광하도록 구성되어 있다.

도 4 및 도 5 에 예시되는 실시형태에 있어서, 프리즘 시트 (330) 는, 기재부 (331) 와 도광판 (310) 측으로 볼록하게 되는 기둥상의 단위 프리즘 (333) 이 복수 배열된 프리즘부 (332) 를 갖는다. 또한, 기재부 (331) 는, 인접하는 부재에 따라 생략해도 된다.

프리즘 시트 (330) 는, 임의의 적절한 접착층 (예를 들어, 접착제층, 점착제층 : 도시 생략) 을 개재하여 인접하는 부재에 첩합 (貼合) 될 수 있다.

상기한 바와 같이, 프리즘부 (332) 는, 시인 측과는 반대 측 (배면 측) 으로 볼록하게 되는 복수의 단위 프리즘 (333) 이 병렬되어 구성될 수 있다. 단위 프리즘 (333) 을 배면 측을 향하여 배치함으로써, 프리즘 시트 (330) 를 투과하는 광이 집광되기 쉬워진다. 또, 단위 프리즘 (333) 을 배면 측을 향하여 배치하면, 시인 측을 향하여 배치하는 경우와 비교해, 프리즘 시트 (330) 에 입사하지 않고 반사하는 광이 적어, 휘도가 높은 액정 표시 장치를 얻을 수 있다.

바람직하게는, 단위 프리즘은 기둥상이다. 도시예의 프리즘 시트는, X 방향으로 연장되는 능선을 갖고, Y 방향으로 배열되는 복수의 기둥상의 단위 프리즘으로 구성된다. 그 프리즘 시트는, 단위 프리즘의 배열 방향 Y, 즉, 단위 프리즘의 길이 방향 (능선 방향) X 와 실질적으로 직교하는 방향에 있어서, 투과광을 집광한다. 단위 프리즘의 단면 형상은, 본 발명의 효과가 얻어지는 한에 있어서 임의의 적절한 형상이 채용될 수 있다. 단위 프리즘은, 그 배열 방향에 평행 또한 두께 방향에 평행한 단면에 있어서, 그 단면 형상이, 삼각형상 (즉, 단위 프리즘이 삼각기둥상) 이어도 되고, 그 밖의 형상 (예를 들어, 삼각형의 일방 또는 양방의 사면 (斜面) 이 경사각이 상이한 복수의 평탄면을 갖는 형상) 이어도 된다. 삼각형상으로는, 단위 프리즘의 정점을 통과하고 시트면에 직교하는 직선에 대해 비대칭인 형상 (예를 들어, 부등변 삼각형) 이어도 되고, 당해 직선에 대해 대칭인 형상 (예를 들어, 이등변 삼각형) 이어도 된다. 또한, 단위 프리즘의 정점은, 모따기된 곡면상으로 되어 있어도 되고, 선단이 평탄면이 되도록 컷되어 단면 사다리꼴상으로 되어 있어도 된다. 단위 프리즘의 상세한 형상은, 목적에 따라 적절히 설정될 수 있다. 예를 들어, 단위 프리즘으로서, 일본 공개특허공보 평11-84111호에 기재된 구성이 채용될 수 있다. 상기 단위 프리즘의 설명에 있어서, 「실질적으로 직교」 및 「대략 직교」라는 표현은, 2 개의 방향이 이루는 각도가 90°±10°인 경우를 포함하고, 바람직하게는 90°±7°이며, 더욱 바람직하게는 90°±5°이다. 「실질적으로 평행」 및 「대략 평행」이라는 표현은, 2 개의 방향이 이루는 각도가 0°±10°인 경우를 포함하고, 바람직하게는 0°±7°이며, 더욱 바람직하게는 0°±5°이다.

바람직하게는, 단위 프리즘의 길이 방향 (능선 방향) 은, 배면 측 편광판의 투과축과 대략 직교 방향을 향하고 있다. 또한, 프리즘 시트는, 단위 프리즘의 능선 방향과 배면 측 편광판의 투과축이 소정의 각도를 형성하도록 하여 배치 (이른바 경사 배치) 해도 된다. 경사 배치의 범위로는, 바람직하게는 20°이하이며, 보다 바람직하게는 15°이하이다.

프리즘 시트에 기재부를 형성하는 경우에는, 단일의 재료를 압출 성형 등 함으로써 기재부와 프리즘부를 일체적으로 형성해도 되고, 기재부용 필름 상에 프리즘부를 부형해도 된다. 기재부의 두께는, 바람직하게는 25 ㎛ ∼ 150 ㎛ 이다.

기재부를 구성하는 재료로는, 목적 및 프리즘 시트의 구성에 따라 임의의 적절한 재료를 채용할 수 있다. 기재부용 필름 상에 프리즘부를 부형하는 경우에는, 기재부용 필름의 구체예로는, 3아세트산셀룰로오스 (TAC), 폴리메타크릴산메틸 (PMMA) 등의 (메트)아크릴계 수지, 폴리카보네이트 (PC) 수지, 노르보르넨 수지에 의해 형성된 필름을 들 수 있다. 당해 필름은 바람직하게는 미연신 필름이다.

단일 재료로 기재부와 프리즘부를 일체 형성하는 경우, 당해 재료로서, 기재부용 필름 상에 프리즘부를 부형하는 경우의 프리즘부 형성용 재료와 동일한 재료를 사용할 수 있다. 프리즘부 형성용 재료로는, 예를 들어, 에폭시아크릴레이트계나 우레탄아크릴레이트계의 반응성 수지 (예를 들어, 전리 방사선 경화성 수지) 를 들 수 있다. 일체 구성의 프리즘 시트를 형성하는 경우에는, PC, PET 등의 폴리에스테르 수지, PMMA, MS 등의 아크릴계 수지, 고리형 폴리올레핀 등의 광 투과성의 열가소성 수지를 사용할 수 있다.

기재부는, 바람직하게는, 실질적으로 광학적으로 등방성을 갖는다. 본 명세서에 있어서 「실질적으로 광학적으로 등방성을 갖는다」란, 위상차값이 액정 표시 장치의 광학 특성에 실질적으로 영향을 주지 않을 정도로 작은 것을 말한다. 예를 들어, 기재부의 정면 위상차 Re[590] 은, 바람직하게는 20 nm 이하이며, 보다 바람직하게는 10 nm 이하이다.

다른 실시형태에 있어서, 기재부의 정면 위상차 Re[590] 은, 20 nm 를 초과하고, 예를 들어 20 nm ∼ 50000 nm 이하일 수 있다. 기재부의 Re[590] 이 20 nm 를 초과하는 경우, 협시야각 또한 표시색의 불균일의 관점에서, 기재부의 지상축 방향과 액정 패널의 편광판의 투과축 방향이 실질적으로 직교 또는 실질적으로 평행이 되도록 배치하는 것이 바람직하다.

또한, 기재부의 광 탄성 계수는, 바람직하게는 -10 × 10^-12 ㎡/N ∼ 10 × 10^-12 ㎡/N 이며, 보다 바람직하게는 -5 × 10^-12 ㎡/N ∼ 5 × 10^-12 ㎡/N 이며, 더욱 바람직하게는 -3 × 10^-12 ㎡/N ∼ 3 × 10^-12 ㎡/N 이다.

반사판 (340) 은, 도광판의 배면 측 등으로부터 방출되는 광을 반사하여, 도광판 내로 되돌리는 기능을 갖는다. 반사판은, 예를 들어, 금속 등의 높은 반사율을 갖는 재료에 의해 형성된 시트 (예를 들어, 정반사성의 은박 시트, 얇은 금속판에 알루미늄 등을 증착한 것), 높은 반사율을 갖는 재료에 의해 형성된 박막 (예를 들어 금속 박막) 을 표면층으로서 포함한 시트 (예를 들어, PET 기재에 은을 증착한 것), 굴절률이 상이한 2 종류 이상의 박막을 다층 적층함으로써 경면 반사성을 갖는 시트, 확산 반사성의 백색의 발포 PET (폴리에틸렌테레프탈레이트) 시트 등을 사용할 수 있다. 반사판으로는, 집광성이나, 광의 이용 효율을 향상시킨다는 관점에서 이른바 경면 반사를 가능하게 하는 반사판이 바람직하게 사용된다.

도광판 (310), 광원부 (320) 및 프리즘 시트 (330) 의 상세한 것에 대하여는, 예를 들어 일본 공개특허공보 2013-190778호 및 일본 공개특허공보 2013-190779호의 기재를 참조할 수 있다. 당해 공보는, 그 전체의 기재가 본 명세서에 참고로서 원용된다.

또, 광원부와, 그 광원부로부터의 광을, 그 광원부에 대향하는 측면으로부터 입사시키고, 그 조광층에 대향하는 시인 측 표면으로부터 출사하는 도광판을 구비하고, 그 시인 측 표면의 대략 법선 방향으로 지향성을 갖고, 또한, 도광판의 광의 도광 방향과 대략 평행한 면내에서 진동하는 직선 편광 성분을 높은 비율로 포함하는 광을 출사하는 면광원 장치로는, 상기 도시예로 한정되지 않고, 임의의 적절한 면광원 장치를 사용할 수 있다. 예를 들어, 일본 공개특허공보 평9-54556호에 기재된 면광원 장치, 편광 빔 스플리터, 편광 변환 소자 등을 사용한 면광원 장치 (예를 들어, 일본 공개특허공보 2013-164434호, 일본 공개특허공보 2005-11539호, 일본 공개특허공보 2005-128363호, 일본 공개특허공보 평07-261122호, 일본 공개특허공보 평07-270792호, 일본 공개특허공보 평09-138406호, 일본 공개특허공보 2001-332115호 등에 기재된 것) 등을 사용할 수 있다.

E. 액정 표시 장치의 제작 방법

상기 액정 표시 장치는, 예를 들어, 액정 패널, 조광층, 면광원 장치 등의 광학 부재를 소정의 구성이 되도록 케이싱 내에 배치함으로써 제작될 수 있다. 대표적으로는, 시인 측 표면의 대략 법선 방향으로 지향성을 갖고, 또한, 도광판의 광의 도광 방향과 대략 평행한 면내에서 진동하는 직선 편광 성분을 높은 비율로 포함하는 광을 출사하는 면광원 장치는, 그 직선 편광 성분의 진동 방향이 액정 패널의 배면 측 편광판의 투과축과 평행이 되도록 배치된다. 이로써, 광 이용 효율의 향상 및 추가적인 협시야각 표시가 실현될 수 있다. 구체적으로는, 도 4 에 예시한 면광원 장치는, 바람직하게는 도광판의 광의 도광 방향 (Y 방향) 이 액정 표시 패널의 배면 측 편광판의 투과축과 평행이 되도록 배치된다.

또한, 액정 표시 장치의 제작에 있어서, 각 광학 부재는, 접착층을 개재하여 서로 첩합되는 일 없이, 근접 또는 접촉해 배치될 수 있다. 혹은, 인접하는 광학 부재는, 필요에 따라 접착층을 개재하여 첩합되어 있어도 된다. 접착층은, 대표적으로는, 접착제층 또는 점착제층이다.

하나의 실시형태에 있어서는, 미리 면광원 장치의 시인 측에 조광층을 배치해 백라이트 유닛을 제작하고, 그 백라이트 유닛의 시인 측 (조광층 측) 에 액정 패널을 배치함으로써, 액정 표시 장치를 얻을 수 있다.

다른 실시형태에 있어서는, 미리 액정 패널의 배면 측에 조광층을 첩합하여 일체화해 두고, 그 조광층 일체형 액정 패널의 배면 측 (조광층 측) 에 면광원 장치를 배치함으로써, 액정 표시 장치를 얻을 수 있다.

F. 액정 표시 장치의 표시 특성

하나의 실시형태에 있어서, 상기 액정 표시 장치는, 협시야각 설정 시에 있어서, 경사 방향의 휘도가 정면 방향의 휘도에 대해 3 ％ 미만인 것이 바람직하고, 나아가서는 2 ％ 미만인 것이 바람직하고, 나아가서는 1 ％ 미만인 것이 바람직하다. 예를 들어, 액정 표시 장치의 출사면 (표시 화면) 에 관해서, 도광판의 광의 도광 방향과 평행한 방향 (도 1 에 있어서의 Y 방향) 을 수직 방향, 도광판의 광의 도광 방향과 직교하는 방향 (도 1 에 있어서의 X 방향) 을 수평 방향으로 한 경우, 출사면 내의 수평·수직 방향의 어느 혹은 양방의 방향에 있어서, 극각 40°이상의 휘도가, 정면 방향 (극각 0°) 의 휘도에 대해 2 ％ 이하가 되는 것이 바람직하고, 출사면 내의 수평 방향에 있어서, 극각 50°이상의 휘도가 정면 방향 (극각 0°) 의 휘도에 대해 1 ％ 이하가 되는 것이 보다 바람직하다. 한편, 광시야각 설정 시에는, 극각 40°에 있어서의 휘도가, 정면 방향의 휘도에 대해, 5 ％ 이상인 것이 바람직하고, 나아가서는, 협시야각 설정 시의 2 배 이상 20 배 이하인 것이 보다 바람직하다. 광시야각 설정 시의 휘도가 이와 같은 범위이면, 엿봄 등을 고려하지 않아도 되는 상황에 있어서 실용상 허용 가능한 시인성 및 광시야각 특성을 확보할 수 있다.

G. 백라이트 유닛

백라이트 유닛은, 상기 면광원 장치를 포함한다. 하나의 실시형태에 있어서는, 백라이트 유닛은, 조광층을 추가로 포함하고, 면광원 장치의 출광면 측에 조광층이 배치된 구성을 갖는다. 이때, 조광층은, 면광원 장치의 출광면 (예를 들어, 프리즘 시트의 시인 측 표면) 에 접착층을 개재하여 첩합되어 있어도 된다.

실시예

이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에는 한정되지 않는다. 실시예에 있어서의 시험 및 평가 방법은 이하와 같다. 또, 특별히 명기하지 않는 한, 실시예에 있어서의 「부」 및 「％」는 중량 기준이다.

(1) 휘도

실시예 및 비교예에서 얻어진 액정 표시 장치에 백 (白) 화면을 표시하고, 휘도계 (AUTRONIC-MELCHERS 사 제조, 상품명 「Conoscope」) 를 사용하여 측정하였다.

(2) 정면 위상차

Axometrics 사 제조 제품명 「Axoscan」을 사용하여, 파장 590 nm, 23 ℃ 에서 측정하였다.

(3) 두께

디지털 마이크로미터 (안리츠사 제조, 제품명 「KC-351C」) 를 사용하여 측정하였다.

[실시예 1]

(조광층)

시클로올레핀계 투명 기재 (노르보르넨계 수지 필름 (닛폰 제온사 제조, 제품명 「ZF-16」), 두께 : 40 ㎛, Re[590] : 5 nm) 의 일방의 면에, 스퍼터법에 의해 투명 전극층 (ITO 층) 을 형성하여, [COP 기재/투명 전극층] 의 구성을 갖는 투명 도전성 필름을 얻었다.

제 1 투명 도전성 필름의 투명 전극층 측 표면에, 액정 화합물 (HCCH 사 제조, 제품명 「HPC854600-100」) 40 부와, UV 경화형 수지 (Norland 사 제조, 제품명 「NOA65」) 60 부 (고형분) 를 포함하는 도공액을 도포하여 도포층을 형성하였다. 이어서, 도포층 상에, 투명 전극층이 도포층에 대향하도록 제 2 투명 도전성 필름을 적층하였다. 얻어진 적층체에 자외선을 조사하여 UV 경화형 수지를 경화시키고, 이로써, 약 90 ㎛ 의 두께를 갖는 노멀 모드의 조광층 A (구성 : 제 1 COP 기재/제 1 투명 전극층/복합체층/제 2 투명 전극층/제 2 COP 기재) 를 얻었다.

(액정 패널)

노트북 컴퓨터 (Dell 사 제조, 제품명 「inspiron13 7000」) 에 탑재되어 있던 액정 패널 (구성 : 시인 측 편광판/IPS 모드의 액정 셀/배면 측 편광판) 을 사용하였다.

(면광원 장치)

노트북 컴퓨터 (HP 사 제조, 제품명 「EliteBook x360」) 로부터 도광판과 그 도광판의 장변 방향의 하나의 측면을 따라 소정의 간격으로 배치되어 있는 복수의 LED 광원과 도광판의 배면 측에 배치되어 있는 반사판을 발출하고, 그 도광판의 시인 측에 프리즘 형상이 배면 측 (환언하면, 도광판 측) 을 향해 볼록하게 되도록 프리즘 시트를 배치하여, 도 4 에 나타내는 바와 같은 면광원 장치를 제작하였다. 프리즘 시트로는, 기재부 필름으로서 PET 필름 (토요보사 제조, 「A4300」, 두께 : 100 ㎛) 의 연신 필름 (Re[590] : 6000 nm) 을 사용하여, 소정의 금형에 프리즘용 재료로서의 자외선 경화형 우레탄아크릴레이트 수지를 충전하고, 자외선을 조사하여 그 기재부 필름의 편면 상에서 프리즘용 재료를 경화시킴으로써, 도 4 및 도 5 에 나타내는 바와 같은 프리즘 시트를 제작하였다. 단위 프리즘은, 삼각기둥 프리즘이며, 배열 방향에 평행 또한 두께 방향에 평행한 단면 형상이 부등변 삼각형상이며, 프리즘의 능선과, 기재부 필름의 지상축이 이루는 각은 80°였다.

얻어진 면광원 장치는, 출광면 (프리즘 시트의 시인 측 표면) 으로부터 그 출광면의 대략 법선 방향으로 지향성을 갖고, 또한, 도광판의 광의 도광 방향 (LED 광원의 배열 방향과 직교하는 방향) 과 평행한 면내에서 진동하는 직선 편광 성분 (P 편광 성분) 을 56 ％ 이상의 비율로 포함하는 광을 출사하였다.

(액정 표시 장치)

상기 액정 패널과, 조광층과, 면광원 장치를 시인 측으로부터 이 순서로 배치하여 액정 표시 장치 A 를 제작하였다. 이때, 액정 패널의 배면 측 편광판의 투과축과 면광원 장치로부터의 출사광에 56 ％ 이상의 비율로 포함되는 직선 편광 성분의 진동 방향이 서로 평행이 되도록 각 부재를 배치하였다.

[비교예 1]

액정 패널의 배면 측 편광판의 투과축 방향과 면광원 장치로부터의 출사광에 56 ％ 이상의 비율로 포함되는 직선 편광 성분의 진동 방향이 서로 직교하도록 각 부재를 배치한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여, 액정 패널과, 조광층과, 면광원 장치를 시인 측으로부터 이 순서로 배치하여 액정 표시 장치 B 를 제작하였다. 액정 표시 장치 B 에 있어서는, S 편광 성분의 진동 방향과 액정 패널의 배면 측 편광판의 투과축 방향이 서로 평행이 되어 있다.

실시예 및 비교예에서 얻어진 액정 표시 장치에 대해, 협시야각 설정 시에 있어서의 액정 표시 장치의 표시 화면에 있어서의 휘도를 측정하였다. 구체적으로는, 100 V 의 전압 인가 시에 있어서의 정면 방향 (극각 0°) 의 휘도를 100 ％ 로 했을 때의 수직 방향 (도 1 에 있어서의 Y 방향) 에 있어서의 휘도의 극각 의존성을 도 6 에 나타낸다. 또, 100 V 의 전압 인가 시에 있어서의 정면 방향 (극각 0°) 의 휘도를 100 ％ 로 했을 때의 수평 방향 (도 1 에 있어서의 X 방향) 에 있어서의 휘도의 극각 의존성을 도 7 에 나타낸다. 또한, 도 6 및 도 7 에 있어서, (b) 는, (a) 의 주요부를 확대한 도면이다.

도 6 및 도 7 에 나타내는 바와 같이, 실시예 1 의 액정 표시 장치는, 협시야각 설정 시에 있어서, 비교예 1 의 액정 표시 장치보다 좁은 시야각을 달성할 수 있다. 특히, LED 광원의 배열 방향과 평행한 방향 (수평 방향) 에 있어서의 시야각 표시는, 종래에는 달성할 수 없는 레벨이었다.

1 : 액정 표시 장치
100 : 조광층
200 : 액정 패널
300 : 면광원 장치
310 : 도광판
320 : 광원부
330 : 프리즘 시트
340 : 반사판

Claims

액정 셀과, 상기 액정 셀의 시인 측에 배치된 시인 측 편광판과, 상기 액정 셀의 시인 측과 반대 측에 배치된 배면 측 편광판을 구비하는 액정 패널과 ;
투과광의 산란 상태를 변화시킬 수 있는 조광층과 ;
광원부와, 상기 광원부로부터의 광을, 상기 광원부에 대향하는 측면으로부터 입사시키고, 상기 조광층에 대향하는 시인 측 표면으로부터 출사하는 도광판을 구비하는 면광원 장치를, 시인 측으로부터 이 순서로 구비하고,
상기 면광원 장치가, 상기 시인 측 표면의 대략 법선 방향으로 지향성을 갖고, 또한, 도광판의 광의 도광 방향과 대략 평행한 면내에서 진동하는 직선 편광 성분을 높은 비율로 포함하는 광을 출사하고,
상기 직선 편광 성분의 진동 방향이, 상기 배면 측 편광판의 투과축과 대략 평행인, 액정 표시 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 액정 셀의 구동 모드가, IPS 모드 또는 FFS 모드인, 액정 표시 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 조광층이, 제 1 투명 기재와 ; 제 1 투명 전극층과 ; 고분자 매트릭스와 액정 화합물의 복합체층과 ; 제 2 투명 전극층과 ; 제 2 투명 기재를 이 순서로 구비하고,
상기 제 1 투명 기재 및 제 2 투명 기재의 형성 재료가, 시클로올레핀계 수지를 포함하는, 액정 표시 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 도광판의 주면의 형상이, 대략 장방형이며,
상기 도광판의 상기 광원부에 대향하는 측면이, 장변 측의 측면인, 액정 표시 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조광층이, 제 1 투명 기재와 ; 제 1 투명 전극층과 ; 고분자 매트릭스와 액정 화합물의 복합체층과 ; 제 2 투명 전극층과 ; 제 2 투명 기재를 이 순서로 구비하고,
상기 제 1 투명 기재의 정면 위상차가, 50 nm 이하이며,
상기 제 2 투명 기재의 정면 위상차가, 50 nm 이하인, 액정 표시 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조광층이, 제 1 투명 기재와 ; 제 1 투명 전극층과 ; 고분자 매트릭스와 액정 화합물의 복합체층과 ; 제 2 투명 전극층과 ; 제 2 투명 기재를 이 순서로 구비하고,
상기 제 1 투명 기재의 정면 위상차가, 50 nm 를 초과하고,
상기 제 1 투명 기재의 지상축과 상기 시인 측 편광판의 투과축이, 실질적으로 직교 또는 평행인, 액정 표시 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 조광층이, 제 1 투명 기재와 ; 제 1 투명 전극층과 ; 고분자 매트릭스와 액정 화합물의 복합체층과 ; 제 2 투명 전극층과 ; 제 2 투명 기재를 이 순서로 구비하고,
상기 제 2 투명 기재의 정면 위상차가, 50 nm 를 초과하고,
상기 제 2 투명 기재의 지상축과 상기 시인 측 편광판의 투과축이, 실질적으로 직교 또는 평행인, 액정 표시 장치.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 제 1 투명 기재의 정면 위상차가, 50 nm 를 초과하고,
상기 제 2 투명 기재의 정면 위상차가, 50 nm 를 초과하고,
상기 제 1 투명 기재의 지상축과 상기 제 2 투명 기재의 지상축이, 실질적으로 직교 또는 평행인, 액정 표시 장치.