TW202217403A - 視角控制膜、背光單元及液晶顯示裝置 - Google Patents

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武本博之
平井真理子
大塚雅德
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日商日東電工股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種能夠於切換視角寬窄時抑制圖像之色相變化，並且能夠實現高亮度之視角控制膜。本發明之視角控制膜依序具備：第1附透明電極層之基材；高分子分散型液晶層，其包含高分子基質及分散於該高分子基質中之液晶化合物之液滴；以及第2附透明電極層之基材；且該高分子分散型液晶層之厚度為2 μm～15 μm，於自垂直於該視角控制膜之主面之方向觀察之情形時，該液滴之平均粒徑d為2 μm～9 μm，該高分子分散型液晶層之厚度D相對於該液滴之平均粒徑d之比率[D/d]為0.3～3.0。

Description

視角控制膜、背光單元及液晶顯示裝置
本發明係關於一種視角控制膜、以及使用該視角控制膜之背光單元及液晶顯示裝置。
通常，對於液晶顯示裝置，於用於視認者之位置不固定且自各個角度視認之場景(例如：電子廣告、通常使用之電視、電腦等)之情形時，要求廣視角。另一方面，於視認者之位置限定於較窄範圍內之情形時，為了防止窺視等，亦要求能夠實現以窄視角之圖像顯示之液晶顯示裝置(例如：用於行動電話、公共場所中所使用之筆記型電腦、自動存取款機、交通工具之座椅監視器等之液晶顯示裝置)。
作為可於廣視角與窄視角間切換之液晶顯示裝置，提出有一種自視認側依序具備液晶面板、包含液晶調光層之視角控制機構、及導光板之液晶顯示裝置。於此種液晶顯示裝置中，可藉由視角控制機構改變自導光板出射之光之散射狀態，而控制視角之寬窄，另一方面，於切換視角之寬窄時，存在圖像之色相發生變化之問題。
對此，據專利文獻1所載，藉由使液晶調光層中含有對光之吸收具有各向異性之二色性色素，抑制圖像之色相之變化。然而，於目前之液晶顯示裝置中，要求例如於施加電壓時及未施加電壓時，均為低耗電且高亮度，而利用吸收光之色素之專利文獻1之技術難以兼顧圖像之色相變化之抑制及高亮度化。又，根據業界近來對於顯示器薄型化之要求，而期望液晶調光層亦為薄型。進而，業界對於低耗電化之要求亦有所提高，就實現低驅動電壓之觀點而言，液晶調光層亦以薄型為佳。 先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特開2007-334344號公報
[發明所欲解決之問題]
本發明係為了解決上述課題所完成者，其主要目的在於，提供一種能夠於切換視角寬窄時抑制圖像之色相變化，並且能夠實現高亮度之視角控制膜；以及使用該視角控制膜之背光單元及液晶顯示裝置。進而，以薄型液晶調光層解決該課題亦為目的之一。 [解決問題之技術手段]
根據本發明之一態樣，提供一種視角控制膜，其依序具備：第1附透明電極層之基材；高分子分散型液晶層，其包含高分子基質及分散於該高分子基質中之液晶化合物之液滴；以及第2附透明電極層之基材；且該高分子分散型液晶層之厚度為2 μm～15 μm，於自垂直於該視角控制膜之主面之方向觀察之情形時，該液滴之平均粒徑d為2 μm～9 μm，該高分子分散型液晶層之厚度D相對於該液滴之平均粒徑d之比率[D/d]為0.3～3.0。 於一實施方式中，上述液滴之平均粒徑d之CV(Coefficient of Variation，變異係數)值未達0.40。 於一實施方式中，上述第1附透明電極層之基材及上述第2附透明電極層之基材中之至少一者依序具有透光性基材、折射率調整層及透明電極層。 於一實施方式中，上述視角控制膜於未施加電壓時之霧度為70%～92%。 根據本發明之另一態樣，提供一種液晶顯示裝置，其自視認側依序具備液晶面板、上述視角控制膜、及面光源裝置。 根據本發明之又一態樣，提供一種背光單元，其具備面光源裝置、及配置於該面光源裝置之出光面側之上述視角控制膜。 [發明之效果]
於本發明中，將高分子分散型液晶層之厚度D、液晶化合物之液滴之平均粒徑d及該等之比率(D/d)分別控制為特定之範圍。藉此，於視角控制膜中，透明狀態下之透過光之波長光譜與散射狀態下之透過光之波長光譜之差減少，其結果，切換視角之寬窄時，色相之變化得到抑制，從而能夠實現中性之色相顯示。又，高分子分散型液晶層內之透過光之多重散射得到抑制，從而亮度可得到提昇。
以下，對本發明之較佳之實施方式進行說明，但本發明並不限定於該等實施方式。再者，於本說明書中中，表示數值範圍之「～」包括其上限及下限之數值。
A.視角控制膜 本發明之視角控制膜依序具備：第1附透明電極層之基材；高分子分散型液晶層，其包含高分子基質及分散於該高分子基質中之液晶化合物之液滴；以及第2附透明電極層之基材。
圖1及圖2分別為本發明之一實施方式中之視角控制膜之概略剖視圖。圖1所示之視角控制膜100a依序具備：第1附透明電極層之基材10、高分子分散型液晶層20、及第2附透明電極層之基材30，第1附透明電極層之基材10及第2附透明電極層之基材30各自具有透光性基材12、32、及設置於透光性基材之一側(高分子分散型液晶層20側)之透明電極層14、34。根據驅動模式，亦可於透明電極層14、34之表面設置配向膜(未圖示)。
圖2所示之視角控制膜100b依序具備：第1附透明電極層之基材10、高分子分散型液晶層20、及第2附透明電極層之基材30。視角控制膜100b與視角控制膜100a之不同之處在於，視角控制膜100b之第1附透明電極層之基材10及第2附透明電極層之基材30各自於透光性基材12、32之兩面具有硬塗層16a、16b、36a、36b，以及各自於透光性基材12、32與透明電極層14、34之間具有折射率調整層18、38。
視角控制膜之整體厚度例如為30 μm～250 μm，較佳為50 μm～150 μm。
視角控制膜可根據所施加之電壓改變透過光之擴散程度(結果體現為霧度)。於一實施方式中，可將視角控制膜之霧度為特定之值以上之情形設為散射狀態，將該霧度未達特定之值之情形稱為透明狀態。為了控制透過光之擴散程度，對視角控制膜施加之電壓(驅動電壓)例如為100 V以下，較佳為50 V以下。
視角控制膜於散射狀態下可具有例如70%～92%、更佳為75%～90%之霧度。於散射狀態下之霧度處於上述範圍內之情形時，由於在視角控制膜組裝至液晶顯示裝置時，可使來自光源之光充分散射，故可較好地實現廣視角顯示。另一方面，若霧度過大，則可能引起多重散射，而使亮度降低。
視角控制膜於透明狀態下可具有例如未達30%、較佳為15%以下、更佳為0.1%～12%之霧度。於透明狀態下之霧度處於上述範圍內之情形時，視角控制膜組裝至液晶顯示裝置時，可較好地實現狹窄視角顯示。
視角控制膜於透明狀態及散射狀態兩種狀態下，較佳為具有85%～99%之全光線透過率，更佳為具有86%～95%之全光線透過率。
A-1.第1附透明電極層之基材 如圖1或圖2所示，第1附透明電極層之基材10具有第1透光性基材12、及設置於該第1透光性基材12之一側之第1透明電極層14。第1附透明電極層之基材10可視需要於第1透光性基材12之單面或雙面具有硬塗層，又，可於第1透光性基材12與第1透明電極層14之間具有折射率調整層。
第1附透明電極層之基材之表面電阻值較佳為1 Ω/□～1000 Ω/□，更佳為5 Ω/□～300 Ω/□，進而較佳為10 Ω/□～200 Ω/□。
第1附透明電極層之基材之霧度值較佳為20%以下，更佳為10%以下，進而較佳為0.1%～10%。
第1附透明電極層之基材之全光線透過率較佳為30%以上，更佳為60%以上，進而較佳為80%以上。
A-1-1.第1透光性基材 第1透光性基材可使用任意適當之材料而形成。作為形成材料，可較佳地使用膜或塑膠基材等高分子基材。
上述高分子基材具代表性的是以熱塑性樹脂為主成分之高分子膜。作為熱塑性樹脂，例如可例舉：聚降𦯉烯等環烯烴系樹脂；丙烯酸系樹脂；聚對苯二甲酸乙二酯等聚酯系樹脂；聚碳酸酯樹脂；纖維素系樹脂等。其中，可較佳地使用聚降𦯉烯樹脂、聚對苯二甲酸乙二酯樹脂或聚碳酸酯樹脂。上述熱塑性樹脂可單獨使用，亦可組合使用兩種以上。
第1透光性基材之厚度較佳為20 μm～200 μm，更佳為30 μm～100 μm。
A-1-2.第1透明電極層 第1透明電極層例如可使用銦錫氧化物(ITO)、氧化鋅(ZnO)、氧化錫(SnO 2)等金屬氧化物而形成。於此情形時，金屬氧化物可為非晶質金屬氧化物，亦可為結晶化金屬氧化物。
又，第1透明電極層可藉由銀奈米線(AgNW)等金屬奈米線、奈米碳管(CNT)、有機導電膜、金屬層或該等之積層體而形成。
第1透明電極層可視需要圖案化為所需之形狀。
第1透明電極層之厚度較佳為0.01 μm～0.10 μm，更佳為0.01 μm～0.045 μm。
第1透明電極層例如藉由濺鍍而設置於第1透光性基材之一面。可藉由濺鍍形成金屬氧化物層後，藉由退火進行結晶化。退火例如藉由120℃～300℃、10分鐘～120分鐘之熱處理而進行。
A-1-3.硬塗層 硬塗層可賦予視角控制膜耐擦傷性及表面平滑性，並有助於提昇操作性。硬塗層例如可為任意適當之紫外線硬化型樹脂之硬化層。作為紫外線硬化型樹脂，例如可例舉：丙烯酸系樹脂、矽酮系樹脂、聚酯系樹脂、胺基甲酸酯系樹脂、醯胺系樹脂、環氧系樹脂等。
硬塗層可藉由下述方式而形成：將包含紫外線硬化型樹脂之單體或低聚物及視需要之光聚合起始劑等之塗佈液塗佈於第1透光性基材並進行乾燥，對經乾燥之塗佈層照射紫外線使其硬化。
硬塗層之厚度較佳為0.4 μm～40 μm，更佳為1 μm～10 μm。
A-1-4.折射率調整層 折射率調整層可抑制透光性基材與透明電極層之間之界面反射。折射率調整層可包含單層，亦可為2層以上之積層體。
折射率調整層之折射率較佳為1.3～1.8，更佳為1.35～1.7，進而較佳為1.40～1.65。藉此，可較好地減少透光性基材與透明電極層之間之界面反射。
折射率調整層可藉由無機物、有機物、或者無機物與有機物之混合物而形成。作為形成折射率調整層之材料，可例舉：NaF、Na 3AlF 6、LiF、MgF 2、CaF 2、SiO 2、LaF 3、CeF 3、Al 2O 3、TiO 2、Ta 2O 5、ZrO 2、ZnO、ZnS、SiO x(x為1.5以上且未達2)等無機物；或丙烯酸樹脂、環氧樹脂、胺基甲酸酯樹脂、三聚氰胺樹脂、醇酸樹脂、矽氧烷系聚合物等有機物。作為有機物，特佳為使用包含三聚氰胺樹脂、醇酸樹脂以及有機矽烷縮合物之混合物之熱硬化型樹脂。
折射率調整層可包含平均粒徑為1 nm～100 nm之奈米微粒子。藉由折射率調整層中含有奈米微粒子，可容易地對折射率調整層本身之折射率進行調整。
折射率調整層中之奈米微粒子之含量較佳為0.1重量%～90重量%。又，折射率調整層中之奈米微粒子之含量更佳為10重量%～80重量%，進而較佳為20重量%～70重量%。
作為形成奈米微粒子之無機氧化物，例如可例舉：氧化矽(二氧化矽)、中空奈米二氧化矽、氧化鈦、氧化鋁、氧化鋅、氧化錫、氧化鋯、氧化鈮等。其中，較佳為氧化矽(二氧化矽)、氧化鈦、氧化鋁、氧化鋅、氧化錫、氧化鋯、氧化鈮。該等可單獨使用一種，亦可併用兩種以上。
折射率調整層之厚度較佳為10 nm～200 nm，更佳為20 nm～150 nm，進而較佳為30 nm～130 nm。若折射率調整層之厚度過小，則不易實現連續覆膜。又，若折射率調整層之厚度過大，則會呈現出透光狀態下之視角控制膜之透明性降低，或容易產生裂縫之趨勢。
折射率調整層可使用上述材料，藉由下述方法而形成：濕式法；凹版塗佈法或棒式塗佈法等塗佈法；真空蒸鍍法；濺鍍法；離子鍍覆法等。
A-2.第2附透明電極層之基材 如圖1或圖2所示，第2附透明電極層之基材30具有第2透光性基材32、及設置於該第2透光性基材32之一側之第2透明電極層34。第2附透明電極層之基材30可視需要於第2透光性基材32之單面或雙面具有硬塗層，又，可於第2透光性基材32與第2透明電極層34之間具有折射率調整層。第2附透明電極層之基材可具有與第1附透明電極層之基材相同之構成，亦可具有與其不同之構成。
第2附透明電極層之基材之表面電阻值較佳為1 Ω/□～1000 Ω/□，更佳為5 Ω/□～300 Ω/□，進而較佳為10 Ω/□～200 Ω/□。
第2附透明電極層之基材之霧度值較佳為20%以下，更佳為10%以下，進而較佳為0.1%～10%。
第2附透明電極層之基材之全光線透過率較佳為30%以上，更佳為60%以上，進而較佳為80%以上。
構成第2附透明電極層之基材之各構件(具體而言為第2透光性基材、第2透明電極層、硬塗層及折射率調整層)適用與構成第1附透明電極層之基材之各構件同樣之說明。
A-3.高分子分散型液晶層 圖3(a)係可用於本發明之視角控制膜之高分子分散型液晶層(以下有時稱為「PDLC層」)之概略剖視圖，圖3(b)係自垂直於視角控制膜之主面之方向觀察時，圖3(a)所示之PDLC層之概略俯視圖。
如圖3(a)及(b)所示，PDLC層20包含作為母材之高分子基質22及分散於高分子基質22中之液晶化合物之液滴(以下有時稱為「液晶液滴」)24。
於一實施方式中，PDLC層於施加電壓之狀態下為透明狀態，於未施加電壓之狀態下為散射狀態(常規(normal)模式)。於該實施方式中，未施加電壓時，由於液晶化合物未配向，故為散射狀態；藉由施加電壓，液晶化合物配向而液晶化合物之折射率與高分子基質之折射率一致，結果成為透明狀態。
於另一實施方式中，PDLC層於施加電壓之狀態下為散射狀態，於未施加電壓之狀態下為透明狀態(反向(reverse)模式)。於該實施方式中，藉由設置於透明電極層表面之配向膜，而於未施加電壓時，液晶化合物配向而成為透明狀態；藉由施加電壓，液晶化合物之配向紊亂而成為散射狀態。
於自垂直於視角控制膜之主面之方向觀察之情形時，上述液晶液滴之平均粒徑d為2 μm以上，較佳為2.5 μm以上。又，液晶液滴之平均粒徑d為9 μm以下，較佳為8 μm以下。若液晶液滴之平均粒徑過小，則透明狀態下之透過光中之長波長之光之比率變大，可變成橙色系色相。又，若該平均粒徑過大，則透明狀態下之透過光中之短波長之光之比率變大，可變成藍色系色相。再者，液晶液滴之平均粒徑d為體積平均粒徑。又，於圖3(a)中，圖示出液滴為球形之實施方式，但只要液滴滿足上述平均粒徑d，則亦可為不同於該圖示例之厚度方向較短之扁平形狀。
上述液晶液滴之平均粒徑d較佳為具有相對較窄之粒度分佈。藉由提昇粒徑之均勻性，而不含透過率之波長相依性較大之粒徑(例如未達2 μm或超過9 μm之粒徑)之液滴，因此可獲得可實現透過率對於所有可見光波長均固定之光散射之效果。上述平均粒徑d之變異係數(CV值)例如可未達0.40，較佳可為0.35以下，更佳可為0.30以下。於一實施方式中，可使用實質上不包含上述平均粒徑d未達2 μm或超過9 μm之液晶液滴之PDLC層(例如，平均粒徑d未達2 μm或超過9 μm之液晶液滴之體積占液晶液滴之總體積之比率為10%以下之PDLC層)。
作為上述液晶化合物，可較佳地使用對於波長589 nm具有0.08～0.30之雙折射Δn(＝n e－n o；n e為液晶化合物分子之長軸方向之折射率，n o為液晶化合物分子之短軸方向之折射率)之非聚合型液晶化合物。於液晶化合物之雙折射處於上述範圍內之情形時，可抑制透明狀態下之斜方向與正面方向上之色相變化。液晶化合物之雙折射Δn更佳為0.10～0.20。
作為上述液晶化合物，例如可例舉：向列型、層列型、膽固醇型液晶化合物。就於透明狀態下實現優異之透明性之觀點而言，較佳為使用向列型液晶化合物。作為上述向列型液晶化合物，可例舉：聯苯系化合物、苯甲酸苯酯系化合物、環己基苯系化合物、氧化偶氮苯系化合物、偶氮苯系化合物、次甲偶氮系化合物、聯三苯系化合物、苯甲酸聯苯酯系化合物、環己基聯苯系化合物、苯基吡啶系化合物、環己基嘧啶系化合物、膽固醇系化合物等。
PDLC層中之液晶化合物之含有比率例如為20重量%～80重量%，較佳為30重量%～70重量%。
作為形成上述高分子基質之樹脂，可根據透光率、上述液晶化合物之折射率、與附透明電極層之基材之密接力等進行適當選擇。例如可例舉：胺基甲酸酯系樹脂、聚乙烯醇系樹脂、聚乙烯系樹脂、聚丙烯系樹脂、丙烯酸系樹脂等水溶性樹脂或水分散性樹脂及液晶聚合物；(甲基)丙烯酸系樹脂、矽酮系樹脂、環氧系樹脂、氟系樹脂、聚酯系樹脂、聚醯亞胺樹脂等硬化型樹脂。其中，可較佳地使用水溶性或水分散性之胺基甲酸酯系樹脂及丙烯酸系樹脂。
PDLC層中之高分子基質形成用樹脂之含有比率例如為20重量%～80重量%，較佳為30重量%～70重量%。
PDLC層之厚度D為2 μm～15 μm，較佳為3 μm～12 μm。
PDLC層之厚度D相對於上述液晶液滴之平均粒徑d之比率[D/d]為0.3以上，較佳為0.8以上，更佳為1.0以上，進而較佳為1.2以上。又，[D/d]為3.0以下，較佳為未達3.0，更佳為2.8以下，進而較佳為2.6以下。
藉由將PDLC層之厚度D設為15 μm以下，且將[D/d]設為特定之範圍，於光通過PDLC層時，通過液晶液滴之次數變少(例如未達3次)，而多重散射得到抑制，結果可實現於擴散狀態(例如未施加電壓時)之高亮度化。另一方面，若上述厚度D過小，則有時於高分子基質與液晶化合物之相分離中，會產生透明電極層界面之物理及/或化學影響，難以實現均勻之相分離，而無法獲得目標之平均粒徑，或會變成變異係數(CV值)較大之粒徑分佈。
PDLC層可藉由任意適當之方法而製作。作為具體例，可例舉：乳化方式及聚合誘導相分離方式之製作方法。
乳化方式之PDLC層之製作方法例如包括：於第1附透明電極層之基材之透明電極層面塗佈包含高分子基質形成用樹脂及液晶化合物之乳化塗佈液而形成塗佈層；及使該塗佈層乾燥而於該高分子基質形成用樹脂形成高分子基質。該乳化塗佈液較佳為連續相中含有高分子基質形成用樹脂，且分散相中含有液晶化合物之乳液，例如可為連續相中含有高分子基質形成用樹脂與塗佈溶劑(水、水性有機溶劑或該等之混合液等)之混合液，且分散相中含有液晶化合物之乳液。藉由塗佈經乳化之塗佈液並進行乾燥，可形成具有高分子基質中分散有液晶液滴之構成之PDLC層。具代表性的是，藉由於所形成之PDLC層上積層第2附透明電極層之樹脂基材，而獲得視角控制膜。
於使用上述乳化方式之情形時，可製作包含藉由膜乳化法等預先控制為特定之粒徑及粒徑分佈之液晶化合物之膠囊(液晶化合物之乳化粒子，以下有時稱為「液晶膠囊」)之液晶分散液，將該液晶分散液與高分子基質形成用樹脂混合，而製備乳化塗佈液。由於藉由膜乳化法，可製備具有特定之粒徑，且粒度分佈一致之液晶膠囊，故可防止會給散射光帶來色差之粒徑之液晶膠囊混入。
上述液晶膠囊之平均粒徑d'例如為2 μm以上，較佳為2.5 μm以上。又，液晶膠囊之平均粒徑d'為9 μm以下，較佳為8 μm以下。若液晶膠囊之平均粒徑d'過小，則PDLC層中之液晶液滴之平均粒徑過小，而透明狀態下之透過光中之長波長之光之比率變大，可變成橙色系色相。又，若該平均粒徑d'過大，則同樣地於PDLC層中，液晶液滴之平均粒徑過大，而透明狀態下之透過光中之短波長之光之比率變大，可變成藍色系色相。再者，液晶膠囊之平均粒徑d'為體積平均粒徑。
上述乳化塗佈液中之上述液晶膠囊之平均粒徑d'較佳為具有相對較窄之粒度分佈。藉由提昇粒徑之均勻性，而於PDLC層中不含透過率之波長相依性較大之粒徑(例如未達2 μm或超過9 μm之粒徑)之液晶液滴，故可獲得可實現透過率對於所有可見光波長均固定之光散射之效果。上述乳化塗佈液中之液晶膠囊之平均粒徑d'之變異係數(CV值)例如可未達0.40，較佳可為0.35以下，更佳可為0.30以下。於一實施方式中，可使用實質上不包含上述平均粒徑d'未達2 μm或超過9 μm之液晶膠囊之乳化塗佈液(例如平均粒徑d'未達2 μm或超過9 μm之液晶膠囊之體積相對於液晶膠囊之總體積之比率為10%以下之乳化塗佈液)。
於上述膜乳化法中，可藉由使具有貫通孔之多孔膜複數次通過液晶化合物與分散介質之混合液，獲得包含具有所需粒徑之液晶膠囊之液晶分散液。使多孔膜通過之次數例如可設為10次以上。多孔膜之孔徑較佳為與液晶膠囊所需之直徑大致同等倍數～大致3倍左右。又，使多孔膜通過時之分散液之流速例如可為10 mL/分鐘/cm 2～150 mL/分鐘/cm 2，較佳為30 mL/分鐘/cm 2～90 mL/分鐘/cm 2。再者，於藉由乳化塗佈液之乾燥所形成之PDLC層中，液晶液滴之粒徑可比塗佈液中之液晶膠囊之粒徑大或者小1 μm左右。膜乳化法之詳情可參照日本專利特開平4-355719號公報、日本專利特開2015-40994號公報(該等作為參考引用至本說明書中)等之揭示。
聚合誘導相分離方式之PDLC層之製作方法例如包括：於第1附透明電極層之基材之透明電極層面塗佈包含放射線硬化型之高分子基質形成用樹脂及液晶化合物之塗佈液而形成塗佈層；於塗佈層上積層第2附透明電極層之樹脂基材而形成積層體；以及對該積層體照射放射線，使高分子基質形成用樹脂聚合，藉此使高分子基質與液晶化合物進行相分離。塗佈液較佳為均相狀態。可以如下操作代替：於介隔間隔件積層之第1附透明電極層之基材與第2附透明電極層之基材之間填充塗佈液，隨後，藉由放射線照射進行相分離。
於使用上述聚合誘導相分離方式之情形時，可藉由對透明電極層之表面進行表面處理，防止透明電極層界面對於聚合誘導相分離產生化學影響，將液晶液滴之粒徑及/或粒度分佈調整至所需之範圍。作為表面處理，可例舉：薄膜塗佈(coating)；矽烷偶合劑等之樹脂塗佈(coat)；氧化矽、氮化矽、氧化鈦等之濺鍍；電漿處理；紫外線臭氧處理；電暈處理等。
B.液晶顯示裝置 B-1.液晶顯示裝置之整體構成 圖4係對本發明之一實施方式之液晶顯示裝置1進行說明之概略圖。本實施方式之液晶顯示裝置1自視認側依序具備：液晶面板200；視角控制膜100；及面光源裝置300。雖未圖示，液晶顯示裝置1中，此外可具備：作為液晶顯示裝置進行運作所需之通常之配線、電路、構件等機器。
於上述液晶顯示裝置1中，視角控制膜100為A項所記載之視角控制膜。
B-2.液晶面板 液晶面板200具代表性的是具備：液晶單元210、配置於液晶單元210之視認側之視認側偏光板220、及配置於液晶單元210之視認側之相反側(即背面側)之背面側偏光板230者。視認側偏光板及背面側偏光板可以各自之吸收軸實質上正交或平行之方式配置。
液晶單元具有一對基板、及夾持於該基板間之作為顯示介質之液晶層。於一般構成中，於一基板設置有彩色濾光片及黑矩陣，於另一基板設置有控制液晶之電光特性之開關元件、給該開關元件提供閘信號之掃描線及提供源信號之信號線、以及像素電極及對向電極。上述基板之間隔(單元間隙)可藉由間隔件等進行控制。在與上述基板之液晶層相接之側例如可設置包含聚醯亞胺之配向膜等。
於一實施方式中，液晶層包含於不存在電場之狀態下以沿面排列之方式配向之液晶分子。此種液晶層(結果成為液晶單元)具代表性的是顯示nx＞ny＝nz之三維折射率。再者，於本說明書中，ny＝nz不僅指ny與nz完全相同之情形，亦包含ny與nz實質上相同之情形。作為使用顯示此種三維折射率之液晶層之驅動模式之代表例，可例舉：橫向電場效應(IPS)模式、邊緣場切換(FFS)模式等。再者，上述IPS模式包含採用了V字型電極或Z字型電極等之超級橫向電場效應(S-IPS)模式或者先進超級橫向電場效應(AS-IPS)模式。又，上述FFS模式包含採用了V字型電極或Z字型電極等之先進邊緣場切換(A-FFS)模式或者超級邊緣場切換(U-FFS)模式。
於另一實施方式中，液晶層包含於不存在電場之狀態下以垂直排列之方式配向之液晶分子。此種液晶層(結果成為液晶單元)具代表性的是顯示nz＞nx＝ny之三維折射率。作為使用於不存在電場之狀態下以垂直排列之方式配向之液晶分子之驅動模式，例如可例舉垂直配向(VA)模式。VA模式包含多疇VA(MVA)模式。
視認側偏光板及背面側偏光板分別具代表性的是具有偏光元件、及至少配置於偏光元件單側之保護層。偏光元件具代表性的是吸收型偏光元件。
上述吸收型偏光元件對於波長589 nm之透過率(亦稱為單體透過率)較佳為41%以上，更佳為42%以上。再者，單體透過率之理論上限為50%。又，偏光度較佳為99.5%～100%，進而較佳為99.9%～100%。若為上述範圍，則可在用於液晶顯示裝置時，更進一步提高正面方向之對比度。
上述偏光元件可使用任意適當之偏光元件。例如可例舉：使碘或二色性染料等二色性物質吸附於聚乙烯醇系膜、部分縮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親水性高分子膜並進行單軸延伸而成者；聚乙烯醇之脫水處理物或聚氯乙烯之脫氯化氫處理物等多烯系配向膜等。其中，使碘等二色性物質吸附於聚乙烯醇系膜並進行單軸延伸而成之偏光元件之偏光二色比較高，故特佳。偏光元件之厚度較佳為0.5 μm～80 μm。
上述保護層可使用任意適當之膜。作為成為此種膜之主成分之材料之具體例，可例舉：三乙醯纖維素(TAC)等纖維素系樹脂；(甲基)丙烯酸系、聚酯系、聚乙烯醇系、聚碳酸酯系、聚醯胺系、聚醯亞胺系、聚醚碸系、聚碸系、聚苯乙烯系、聚降𦯉烯系、聚烯烴系、乙酸酯系等透明樹脂等。又，亦可例舉：丙烯酸系、胺基甲酸酯系、胺基甲酸酯丙烯酸酯系、環氧系、矽酮系等熱硬化型樹脂或紫外線硬化型樹脂等。此外，例如亦可例舉：矽氧烷系聚合物等矽酸鹽纖維增強系聚合物。又，亦可使用日本專利特開2001-343529號公報(WO01/37007)所記載之聚合物膜。作為該膜之材料，例如可使用含有側鏈具有經取代或未經取代之亞胺基之熱塑性樹脂、及側鏈具有經取代或未經取代之苯基以及腈基之熱塑性樹脂之樹脂組合物，例如可例舉：具有包含異丁烯及N-甲基順丁烯二醯亞胺之交替共聚物、以及丙烯腈-苯乙烯共聚物之樹脂組合物。上述聚合物膜例如可為上述樹脂組合物之擠出成形物。
B-3.面光源裝置 面光源裝置300較佳為可出射與視角控制膜100相對向之出光面之大致法線方向上具有指向性之光。藉由使用可出射具有此種指向性之光之面光源裝置，於視角控制膜為透明狀態之情形時，可使具有指向性之光維持其指向性並透過視角控制膜，其結果，可較好地實現窄視角顯示、或者正面為高亮度之顯示，即可較好地以較低耗電實現明亮顯示。又，藉由將視角控制膜設為散射狀態，可使透過光散射而切換成廣視角顯示。此處，「大致法線方向」包含自法線方向起特定角度內之方向，例如包含自法線方向起±10°之範圍內之方向。又，「於大致法線方向上具有指向性之光」係指在與出光面正交之一個平面中，亮度之強度分佈之最大強度之波峰具有相對於該出光面處於大致法線方向之強度分佈之光，例如較佳為極角40°以上之亮度相對於法線方向(極角0°)之亮度為2%以下，更佳為極角50°以上之亮度相對於法線方向(極角0°)之亮度為1%以下。再者，極角係指液晶顯示裝置之法線方向(正面方向)與自液晶顯示裝置出射之光所成之角。
圖示例之面光源裝置300較佳為具有導光板310、及配置於該導光板310之側面側之光源部320之邊緣照明方式之面光源裝置。邊緣照明方式之面光源裝置就薄型化之觀點而言較佳。亦可為不同於圖示例之被稱為二燈式之面光源裝置，該二燈式之面光源裝置係沿導光板之相對向之兩個側面分別配置有光源部。
光源部可由沿導光板之側面排列之複數個點光源構成。作為點光源，較佳為出射指向性較高之光之光源，例如可使用LED(Light Emitting Diode，發光二極體)。
導光板可具有可出射具有上述指向性之光之構成。作為此種導光板，例如可使用日本專利特開2000-171798號公報、日本專利特開2005-128363號公報等所記載之導光板。或者，如美國專利第5396350號、美國專利第5555329號、日本專利特開2001-305306號公報、日本專利3071538號等所示，導光板可製成可與稜鏡片、遮光片等其他光學構件(未圖示)協作而出射具有上述指向性之光之構成。
雖未圖示，但出於亮度提昇等目的，面光源裝置可進而包含反射板等任意適當之光學構件。反射板具代表性的是配置於導光板之背面側。
B-4.液晶顯示裝置之製作方法 上述液晶顯示裝置例如可藉由下述方式而製作：將液晶面板、視角控制膜、面光源裝置等光學構件以成為特定構成之方式配置於殼體內。再者，於液晶顯示裝置之製作中，各光學構件可接近或接觸而進行配置，無需介隔接著層而彼此貼合。或者，相鄰之光學構件亦可視需要介隔接著層而貼合。接著層具代表性的是接著劑層或黏著劑層。
C.背光單元 本發明之一實施方式中之背光單元具備：面光源裝置、及配置於該面光源裝置之出光面側之視角控制膜。作為面光源裝置，可較佳地使用B-3項所記載之具有導光板、及配置於該導光板之側面側之光源部之面光源裝置。作為視角控制膜，可使用A項所記載之視角控制膜。
於一實施方式中，視角控制膜可介隔接著層貼合於面光源裝置之出光面。於另一實施方式中，視角控制膜可接近或接觸面光源裝置之出光面側而配置，無需介隔接著層。 實施例
以下，藉由實施例具體地對本發明進行說明，但本發明不受該等實施例之任何限定。各特性之測定方法如下所述。又，只要無特別聲明，則實施例及比較例中之「份」及「%」為重量基準。
(1)厚度 使用數位式測微計(安立(Anritsu)公司製造，製品名「KC-351C」)進行測定。 (2)PDLC層中之液晶液滴之體積平均粒徑及體積變異係數(CV值) 將視角控制膜之第2附透明電極層之基材剝離而使PDLC層露出後，藉由穿透型光學顯微鏡，於物鏡100倍、100 μm見方之視野下，一面緩慢改變焦點一面觀察露出之PDLC層之表面，於焦點與各液晶液滴最匹配之焦點位置處，以0.1 μm單位測量粒徑，以體積基準進行統計處理，藉此計算體積平均粒徑及以下所計算之體積變異係數(CV值)。 CV值＝體積基準之粒子分佈之標準偏差/體積平均粒徑 (3)膜乳化分散液中之液晶膠囊之體積平均粒徑及CV值 向電解質水溶液(庫爾特公司製造之「ISOTON II」)200 ml中添加分散液0.1重量%，將所得之混合液設為測定試樣，對其實施自0.4 μm至12 μm以對數基準等間距地分割成256個之離散化，使用粒子計數/粒徑分析器3(庫爾特公司製造，孔徑＝20 μm)，獲得每個粒徑之體積之統計，計算體積平均粒徑及以下所計算之體積變異係數(CV值)。再者，於存在12 μm以上之粒子之情形時，進行自0.6 μm至18 μm以對數基準等間距地分割成256個之離散化，將孔徑設為30 μm，獲得每個粒徑之體積統計，藉此計算體積平均粒徑及CV值。 CV值＝體積基準之粒子分佈之標準偏差/體積平均粒徑 (4)全光線透過率 使用日本電色公司製造之製品名「NDH4000」，基於JIS K 7361進行測定。
[實施例1] (第1及第2附透明電極層之基材之製作) 對環烯烴系透明基材(日本瑞翁公司製造，降𦯉烯系樹脂膜，製品名「ZF-16」，厚度：40 μm，Re[590]：5 nm)之雙面實施電暈處理。隨後，將UV(Ultraviolet，紫外線)丙烯酸塗佈液(DIC公司製造之UNIDIC 8-17)塗佈於各面，使溶劑乾燥後，以300 mJ/m 2照射高壓水銀UV，藉此形成1 μm厚之硬塗層。進而，藉由濺鍍法，依序形成厚度3 nm之SiO x(x＝1.5)層、及形成於SiO x層上之厚度17 nm之SiO 2層，設置折射率調整層。繼而，藉由濺鍍法，於該折射率調整層上形成厚度25 nm之透明電極層(ITO層)，隨後於150℃下退火10分鐘，進行結晶化。藉此，獲得具有[硬塗層/COP(Cycloolefin Polymer，環烯烴聚合物)基材/硬塗層/折射率調整層/透明電極層]之構成之第1及第2附透明電極層之基材。
(液晶化合物之製作) 於150℃下將下述組成之化合物混合20分鐘，隨後徐冷至室溫，藉此獲得Δn＝0.20、黏度＝21 cP、Δε＝10.1、液晶溫度＝3℃～52℃之液晶化合物(1)。 [化1]
Figure 02_image001
(液晶化合物之膜乳化) 將液晶化合物(1)60份、純水40份、及分散劑(第一工業製藥公司製造，「Noigen ET159」)0.5份混合，藉由均質機，以100 rpm攪拌10分鐘，進行粗分散。於室溫下，使粗分散液以流速80 mL/分鐘/cm 2之速度，以自膜外向內通過之方式，透過粒度分佈一致之分離膜(SPG Technology公司製造，「SPG Pumping Connector」，細孔徑5 μm)。該操作實施10次。藉由粒子計數/粒徑分析器3(庫爾特公司製造)分析所得之分散液，其結果，確認到形成了體積平均粒徑為2.5 μm，CV值為0.20，且粒度分佈一致之液晶膠囊。
(塗佈液之製作) 於藉由上述膜乳化所得之液晶分散液50份中混合胺基甲酸酯乳化溶液(楠本化成公司製造，製品名「Neo Rez R967」，溶劑＝水，固形物成分濃度40%)50份，製作乳化塗佈液。
(PDLC層之製作) 將上述乳化塗佈液塗佈於第1附透明電極層之基材之透明電極層側表面並進行乾燥，形成6 μm厚之PDLC層。隨後，藉由以透明導電層側表面與PDLC層相對向之方式積層第2附透明電極層之基材，獲得視角控制膜(厚度88 μm)。再者，利用光學顯微鏡，一面緩慢改變焦點一面觀察所得之PDLC層，其結果，確認到形成了體積平均粒徑為2.8 μm，且CV值為0.20之粒度一致之液晶液滴。
[實施例2] 使用Δn為0.15之液晶化合物，及於膜乳化時將流速設為40 mL/分鐘/cm 2，除此以外與實施例1同樣地製備液晶化合物之分散液。所得之分散液中之液晶膠囊之體積平均粒徑為3.6 μm，CV值為0.19。使用該分散液，及將PDLC層之膜厚設為8 μm，除此以外與實施例1同樣地獲得視角控制膜。所得之視角控制膜之PDLC層中之液晶液滴之體積平均粒徑為3.9 μm、CV值為0.19。
[實施例3] 使用Δn為0.10之液晶化合物，將SPG Pumping Connector之細孔徑設為10 μm，及於膜乳化時將流速設為60 mL/分鐘/cm 2，除此以外與實施例1同樣地製備液晶化合物之分散液。所得之分散液中之液晶膠囊之體積平均粒徑為5.6 μm，CV值為0.18。使用該分散液，及將PDLC層之膜厚設為12 μm，除此以外與實施例1同樣地獲得視角控制膜。所得之視角控制膜之PDLC層中之液晶液滴之體積平均粒徑為6.1 μm，CV值為0.18。
[比較例1] 於膜乳化時將流速設為90 mL/分鐘/cm 2，及將膜透過次數設為20次，除此以外與實施例1同樣地製備液晶化合物之分散液。所得之分散液中之液晶膠囊之體積平均粒徑為1.5 μm，CV值為0.21。使用該分散液，及將PDLC層之膜厚設為4 μm，除此以外與實施例1同樣地獲得視角控制膜。所得之視角控制膜之PDLC層中之液晶液滴之體積平均粒徑1.8 μm，CV值為0.20。
≪視角控制膜之光學特性≫ 使用NF迴路設計公司製造之交流電源「EC750SA」，對上述實施例及比較例中所製作之視角控制膜施加交流電壓使其升壓至50 V，觀察施加電壓時、及未施加時之全光線透過率。又，於分光光度計(日立高新技術公司製造，「U4100」)中，將樣品配置於通常之樣品位置前20 cm處，測定直進光之色相。
≪背光單元之製作及光學特性≫ 自筆記型電腦(HP公司製造，製品名「EliteBook x360」)中抽出導光板；沿該導光板之長邊方向之一個側面，以特定之間隔配置之複數個LED光源；以及配置於導光板之背面側之反射板；以稜鏡形狀向背面側(換言之為導光板側)凸起之方式將稜鏡片配置於該導光板之視認側，製作面光源裝置。關於稜鏡片，使用PET膜(東洋紡公司製造，「A4300」，厚度：100 μm)之延伸膜(Re[590]：6000 nm)作為基材部膜，向特定之模具中填充作為稜鏡用材料之紫外線硬化型胺基甲酸酯丙烯酸酯樹脂，照射紫外線，於該基材部膜之單面上使稜鏡用材料硬化，藉此製作稜鏡片。單位稜鏡為三角柱稜鏡，平行於排列方向且平行於厚度方向之截面形狀為非等邊三角形。所得之面光源裝置自出光面(稜鏡片之視認側表面)至該出光面之大致法線方向具有指向性。 於所得之面光源裝置之出光面(稜鏡片之視認側表面)上配置上述實施例及比較例中所製作之視角控制膜，製作背光單元。 使用正面亮度計(TOPCON TECHNOHOUSE公司製造，「UA200」)測定如上所述所製作之背光單元之正面亮度及色相。
將上述實施例及比較例中所得之視角控制膜之構成及其光學特性、以及使用該視角控制膜之背光單元之光學特性彙總於表1中。再者，表中，Δxy1表示施加電壓時，實施例或比較例之背光單元之色相與面光源裝置之單獨色相之差，Δxy2表示各實施例或比較例之背光單元於施加電壓時與未施加時之色相之差。
[表1]
   分散液 視角控制膜 背光單元
液晶膠囊 液晶∆n 液晶液滴 PDLC層之膜厚D (μm) D/d 全光線透過率(%) 色相b * 亮度 (cd/m 2) ∆xy1 ∆xy2
平均粒徑d'(μm) CV值 平均粒徑d(μm) CV值 50 V 0 V 50 V 0 V 50 V 0 V PDLC無(電壓施加)/PDLC有(電壓施加) PDLC電壓施加/無施加
實施例1 2.5 0.20 0.20 2.8 0.20 6 2.1 87 87 1.8 2.3 5960 4100 0.005 0.003
實施例2 3.6 0.19 0.15 3.9 0.19 8 2.1 87 87 2.7 1.2 5890 4140 0.003 0.003
實施例3 5.6 0.18 0.10 6.1 0.18 12 2.0 87 87 2.6 2.8 6020 4290 0.006 0.004
比較例1 1.5 0.21 0.20 1.8 0.20 4 2.2 87 86 3.8 12.6 5880 3660 0.011 0.009
如表1所示，實施例之視角控制膜於未施加電壓時(散射狀態)及施加電壓時(透明狀態)兩狀態下，均顯示87%之較高之全光線透過率，並且施加電壓時與未施加時之色相b ＊之差較小。又，可知此種視角控制膜配置於面光源裝置之出光面上之背光單元於未施加電壓時亦維持了超過4000 cd/m 2之高亮度，又，與面光源裝置單獨之色相比較時，僅有少許色相差(Δxy1)，故色相得到了維持。進而，可知於切換視角之寬窄時，色相之變化(Δxy2)得到了抑制。 [產業上之可利用性]
本發明之視角控制膜可較佳地用於液晶顯示裝置。
1:液晶顯示裝置 10:第1附透明電極層之基材 12:透光性基材 14:透明電極層 16a:硬塗層 16b:硬塗層 18:折射率調整層 20:高分子分散型液晶層(PDLC層) 22:高分子基質 24:液晶液滴 30:第2附透明電極層之基材 32:透光性基材 34:透明電極層 36a:硬塗層 36b:硬塗層 38:折射率調整層 100:視角控制膜 100a:視角控制膜 100b:視角控制膜 200:液晶面板 210:液晶單元 220:視認側偏光板 230:背面側偏光板 300:面光源裝置 310:導光板 320:光源部 d:平均粒徑 D:厚度
圖1係本發明之一實施方式中之視角控制膜之概略剖視圖。 圖2係本發明之另一實施方式中之視角控制膜之概略剖視圖。 圖3(a)係可用於本發明之一實施方式中之視角控制膜之高分子分散型液晶層之概略剖視圖，(b)係自垂直於視角控制膜之主面之方向觀察時，(a)所示之PDLC層之概略俯視圖。 圖4係對本發明之一實施方式之液晶顯示裝置進行說明之概略圖。
10:第1附透明電極層之基材
12:透光性基材
14:透明電極層
20:高分子分散型液晶層(PDLC層)
30:第2附透明電極層之基材
32:透光性基材
34:透明電極層
100a:視角控制膜

Claims (8)

  1. 一種視角控制膜，其依序具備：第1附透明電極層之基材；高分子分散型液晶層，其包含高分子基質及分散於該高分子基質中之液晶化合物之液滴；以及第2附透明電極層之基材；且 該高分子分散型液晶層之厚度為2 μm～15 μm， 於自垂直於該視角控制膜之主面之方向觀察之情形時，該液滴之平均粒徑d為2 μm～9 μm， 該高分子分散型液晶層之厚度D相對於該液滴之平均粒徑d之比率[D/d]為0.3～3.0。
  2. 如請求項1之視角控制膜，其中上述液滴之平均粒徑d之CV值未達0.40。
  3. 如請求項1或2之視角控制膜，其中上述第1附透明電極層之基材及上述第2附透明電極層之基材中之至少一者依序具有透光性基材、折射率調整層及透明電極層。
  4. 如請求項1或2之視角控制膜，其中未施加電壓時之霧度為70%～92%。
  5. 如請求項3之視角控制膜，其中未施加電壓時之霧度為70%～92%。
  6. 一種液晶顯示裝置，其自視認側依序具備液晶面板、如請求項1至5中任一項之視角控制膜、及面光源裝置。
  7. 一種背光單元，其具備面光源裝置、及配置於該面光源裝置之出光面側之如請求項1至5中任一項之視角控制膜。
  8. 一種視角控制膜之製造方法，其係如請求項1至5中任一項之視角控制膜之製造方法，且包括如下步驟： 於第1附透明電極層之基材之透明電極層面塗佈包含高分子基質形成用樹脂及液晶化合物之乳化塗佈液而形成塗佈層； 使該塗佈層乾燥而形成包含高分子基質及分散於該高分子基質中之液晶化合物之液滴之高分子分散型液晶層；及 使第2附透明電極層之基材貼合於該高分子分散型液晶層； 該乳化塗佈液係連續相中含有高分子基質形成用樹脂，且分散相中含有液晶化合物之乳液， 該液晶化合物之膠囊之平均粒徑為2 μm～9 μm， 該液晶化合物之膠囊之平均粒徑之CV值未達0.4。
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