WO2020196897A1 - 液晶表示装置 - Google Patents

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WO2020196897A1
WO2020196897A1 PCT/JP2020/014378 JP2020014378W WO2020196897A1 WO 2020196897 A1 WO2020196897 A1 WO 2020196897A1 JP 2020014378 W JP2020014378 W JP 2020014378W WO 2020196897 A1 WO2020196897 A1 WO 2020196897A1
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light
liquid crystal
light scattering
display device
crystal display
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PCT/JP2020/014378
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吉田　幸生
温子 川端
伸明 池中
近藤　克己
俊弘 山下
中川　英樹
すみれ 本保
竹場　光弘
山田　晋太郎
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堺ディスプレイプロダクト株式会社
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    • G02F1/133507—Films for enhancing the luminance

Definitions

  • This disclosure relates to a liquid crystal display device.
  • the VA type liquid crystal display device is in the case of "front view” in which the liquid crystal display device is viewed from the front, and in the case of “oblique view” in which the liquid crystal display device is viewed from a position off the front.
  • the contrast ratio front contrast ratio
  • the color and brightness in oblique view are significantly changed from the color and brightness in front view, and as a result, the image quality is deteriorated.
  • Patent Document 1 discloses that a focused light source is used as a backlight and the viewing angle of a VA liquid crystal display device is widened by scattering the light after passing through the liquid crystal panel.
  • the light of the backlight is focused so as not to spread, and then the light enters the liquid crystal panel. Then, the light transmitted through the liquid crystal panel is spread by the light diffusion layer.
  • This light diffusion layer has a structure in which a translucent polymer contains a scatterer, and the incoming light is scattered by the scatterer. Since the light that passes through the light diffusing layer has already passed through the liquid crystal panel, the light diffusing layer produces light in an oblique direction without causing color mixing with adjacent pixels on the liquid crystal panel, resulting in a wide field of view. You can get the horns.
  • Patent Document 1 in order to reduce such return of external light, a colorant is added to the light diffusion layer, or a colorant layer obtained by adding a colorant to a translucent polymer is added together with a light scattering film. It is proposed to provide.
  • the return of external light in the light scattering film can be reduced.
  • the light diffusing layer or the colored layer to which the colorant is added has a problem that the light transmittance is lowered because it absorbs the external light and the transmitted light of the liquid crystal panel at the same time, and as a result, the front luminance is lowered.
  • the present disclosure has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a liquid crystal display device in which the return of external light in a light scattering film is reduced with almost no reduction in front luminance. There is.
  • the liquid crystal display device is a liquid crystal panel having a condensing type backlight, a first linear polarizing element into which light from the backlight is incident, and a second linear polarizing element in which the light is emitted.
  • the light scattering film is provided with a light scattering film facing the second linear polarizing element and a third linear polarizing film facing the light scattering film, and the light scattering film is made of an organic polymer compound and the organic polymer compound.
  • the third linear polarizing element includes a functional layer containing the contained light-scattering particles, and has a configuration having a polarization axis in the same direction as the polarization axis direction of the second linear polarizer.
  • the liquid crystal display device while widening the viewing angle, the return of external light is suppressed with almost no reduction in the front luminance of the display screen, whereby the liquid crystal display device having excellent visibility characteristics is suppressed. Can be obtained.
  • FIG. 1A It is a figure which shows the light scattering film in one Embodiment of this disclosure. It is a figure which shows the light scattering film in one Embodiment of this disclosure. It is a figure which shows the structure of the backlight in one Embodiment of this disclosure. It is a figure which shows the definition about the angle (pole angle and azimuth) in one Embodiment of this disclosure. It is a figure which shows the definition about the angle (polar angle) in one Embodiment of this disclosure.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present disclosure.
  • the liquid crystal display device 10 according to the present embodiment includes a backlight 1, a liquid crystal panel 2, and a light scattering film 3, and the light from the backlight 1 is liquid crystal in these members.
  • the panel 2 and the light scattering film 3 are arranged so as to transmit in this order.
  • the liquid crystal panel 2 has a first polarizing element 21 which is a back polarizing plate and a second polarizing element 23 which is a front polarizing plate, and is a liquid crystal layer containing a liquid crystal composition. 22 is held between the first polarizing element 21 and the second polarizing element 23.
  • the liquid crystal panel 2 is arranged so that its back surface 2a faces the light emitting surface 1a of the backlight 1 in order to transmit the light from the backlight (FIG. 1A).
  • the liquid crystal panel 2 has the same configuration as a general liquid crystal display panel, and the liquid crystal layer 22 is sandwiched between a pair of transparent substrates (not shown).
  • a first polarizer 21 and a second polarizer 23 are provided on the outer surface of each of the transparent substrates.
  • Electrodes (not shown) are formed on the pair of transparent substrates, and the director of the liquid crystal composition contained in the liquid crystal layer 22 is controlled by the TFT formed on one of the transparent substrates.
  • the backlight 1 emits white light toward the first polarizer 21, the light transmitted through the first polarizer 21 enters the liquid crystal layer 22, and then the light is transmitted through the second polarizer 23.
  • the transmittance of white light from the backlight 1 is controlled by changing the director of the liquid crystal composition.
  • the director of the liquid crystal composition contained in the liquid crystal layer 22 is controlled so as to be substantially perpendicular to the display surface of the liquid crystal panel 2 when no voltage is applied and to be greatly inclined with respect to the display surface of the liquid crystal panel 2 when a voltage is applied. (Normally black).
  • the expression "the director of the liquid crystal composition is substantially vertical” is arranged in a state where the director of the liquid crystal composition has a constant inclination (pre-tilt angle) with respect to the vertical direction of the substrate. Including what you are doing.
  • the directors of the liquid crystal composition can be arranged in a state of being pre-tilted at 0.5 ° or more and 5 ° or less with respect to the direction perpendicular to the substrate when no voltage is applied.
  • the backlight 1 is arranged so as to face the first polarizer 21 of the liquid crystal panel 2, and has an exit surface 1a that emits white light toward the first polarizer 21.
  • the backlight 1 includes a light emitting unit 11 such as an LED or a cold cathode fluorescent lamp, a diffuser plate 12 for equalizing the light of the light emitting unit 11, and a prism 13 for condensing the light. It has.
  • the light emitting unit 11 is a plurality of LEDs, a difference in brightness may occur between the portion where the LED is present and the portion where the LED is not present in the backlight 1.
  • the backlight 1 is provided with a diffuser plate 12.
  • the path of the light emitted from the diffuser plate 12 is expanded.
  • a backlight having a polar angle greater than 32 ° on the surface of the diffuser is a non-condensing light source. Therefore, the backlight 1 is used as a condensing light source by arranging the prism 13 on the surface of the diffuser plate 12. That is, in the liquid crystal display device according to the present disclosure, a condensing type backlight is used.
  • the backlight 1 is a planar light source that emits planar white light, and has a normalized luminance of 0.5 or more in the luminance distribution of the emitted light having an azimuth angle ⁇ of 0 degrees or 180 degrees with respect to the light emitting direction. It is preferable to use a condensing light source in which light exhibiting (normalized brightness with the maximum brightness as 1) is detected only within the range of the polar angle ( ⁇ ) ⁇ 32 ° to + 32 °. As described above, it is preferable that the backlight 1 is focused with white light so that its optical axis approaches the normal of the exit surface of the light source, and the light incident on the liquid crystal panel 2 from the backlight 1 is regular. It is preferable that the light having a brightness of 0.5 or more is incident at an incident angle of 32 ° or less, and more preferably it is configured to be incident at an incident angle of 12.5 ° or less. However, it is not limited to this.
  • the light source exhibits the above-mentioned normalized brightness of 0.5 or more and is detected only within the range of the polar angle ( ⁇ ) ⁇ 32 ° to + 32 °, the light diagonally crossing the liquid crystal composition is emitted. It is rarely done.
  • a light source is called a condensing light source, and a light source in which light exhibiting a normalized brightness of 0.5 or more is detected as light having a polar angle ( ⁇ ) of an angle of less than ⁇ 32 ° or more than + 32 ° is detected. It is called a non-condensing light source.
  • Examples of the member used for condensing include, but are not limited to, a prism sheet, a light guide plate, a microlens sheet, a louver film, and the like.
  • the LED may be a white LED, the light of the blue LED may be transmitted through the phosphor layer to be white, or LEDs of the three primary colors of red, green, and blue may be arranged to generate white.
  • the term "extreme angle” is perpendicular to the xy plane defined by the front-back direction (horizontal direction (x direction) and vertical direction (y direction) of the liquid crystal panel) of the liquid crystal display device when viewed from the viewer.
  • An angle ⁇ at which the vector indicating the state of oblique viewing is inclined toward the xy plane with respect to the z direction) is intended. That is, the normal direction of the liquid crystal panel is a polar angle of 0 °.
  • the term "azimuth” is intended to be an angle ⁇ in which an image of the vector projected onto the xy plane is rotated from the positive direction of the x-axis, and the positive direction of the x-axis is an azimuth of 0 °. Further, when the azimuth is referred to with respect to the light source, the azimuth of the light source incorporated in the liquid crystal display device in a state parallel to the liquid crystal panel is intended.
  • FIGS. 4A and 4B The polar angles and azimuths intended herein are shown in FIGS. 4A and 4B.
  • the polar angle in the ⁇ ° direction is defined as + (plus) ⁇
  • the polar angle in the ⁇ + 180 ° direction is defined as ⁇ (minus) ⁇ .
  • the light from the backlight 1 is converted into linearly polarized light by the first polarizer 21, the direction of the linearly polarized light is controlled by the liquid crystal layer 22, and the transmission / non-transmission is controlled by the second polarizer 23.
  • the control method of the liquid crystal layer 22 includes a TN method, a VA method, an IPS method, and the like, and any method may be used, but the VA method is particularly effective in the present disclosure.
  • the VA type liquid crystal display device has advantages that the contrast ratio is high, the response is fast, and the image is less colored, and a liquid crystal composition having a negative dielectric anisotropy is used as the liquid crystal composition.
  • a liquid crystal composition may be a mixture of a compound having a negative dielectric anisotropy and a compound having a neutral dielectric anisotropy.
  • Examples of compounds in which the dielectric anisotropy shows a negative value include, for example.
  • a compound in which a functional group in which an atom having a high electronegativity such as an F atom is substituted in the minor axis direction of the molecule is introduced in the center of the molecular skeleton can be mentioned.
  • a compound having a neutral dielectric anisotropy is preferably used for lowering the viscosity and increasing the liquid crystallinity at a low temperature.
  • examples of such compounds include the following structural formulas. In the formula, R and R'are ⁇ C n H 2n + 1 (alkyl group) or ⁇ OC n H 2n + 1 (alkoxy group).
  • the above-mentioned compound is only an example of a compound having a negative dielectric anisotropy, and the compound used in the liquid crystal composition in the present disclosure is not limited thereto.
  • the light scattering film 3 has a light receiving surface 3a facing the second polarizer 23 and an demitsu surface 3b opposite to the light receiving surface 3a.
  • the light scattering film 3 internally converts the light received by the light receiving surface 3a into scattered light, and then emits the scattered light from the light emitting surface 3b to the outside (toward the viewer located in front of the liquid crystal display device 10). To do.
  • the light scattering film 3 has a translucent composition containing light scattering particles 31 and an organic polymer compound 32 as a medium as a functional layer 30.
  • the functional layer 30 has a light receiving surface that receives the light emitted from the liquid crystal panel 2 and a light emitting surface that emits isotropic scattered light generated inside to the outside, each of which has a base material. It corresponds to the light receiving surface 3a and the light emitting surface 3b of the light scattering film 3 which is not used.
  • the functional layer 30 preferably includes a particle layer that extends along the light receiving surface, and the particle layer is preferably 1 to 80% of the total thickness of the functional layer 30. It is concentrated in the region of 10-80%, more preferably 30-80%, even more preferably 50-80%.
  • the light scattering film 3 may have a translucent polymer film 33 that holds the functional layer 30 as a base material (FIGS. 2A and 2B).
  • a film using a resin having birefringence as a base material such as polyethylene terephthalate (PET)
  • PET polyethylene terephthalate
  • interference color iridescent unevenness
  • the display quality is lowered. If the polymer film 33 has high birefringence, interference colors may occur in the oblique direction, so that the polymer film 33 preferably has low birefringence.
  • the polymer film 33 is preferably a zero retardation film in which a phase difference does not occur between the x-axis direction and the y-axis direction.
  • examples of such a polymer film 33 include, but are not limited to, a film made of a triacetyl cellulose (TAC) resin.
  • TAC triacetyl cellulose
  • FIG. 1A only this functional layer 30 may be directly attached to the second polarizer 23 of the liquid crystal panel 2 as the light scattering film 3.
  • the light scattering film 3 formed by bonding the functional layer 30 and the polymer film 33 may be attached to the second polarizer 23, in which case the polymer film 33 or the functional layer may be attached. Any of 30 may be attached to the second polarizer 23.
  • the above-mentioned zero retardation film is suitably used as a base material when the film having a light scattering function is arranged on the viewer side of the liquid crystal panel.
  • a film is difficult to handle and expensive when it is enlarged.
  • the functional layer in the present disclosure is arranged on the viewer side of the film having high birefringence (for example, PET substrate) as shown in FIGS. 1 and 2A, a rainbow shape caused by birefringence is formed. It is possible to avoid unevenness.
  • the light scattering film 3 has a function of scattering incoming light internally and emitting isotropic scattered light generated inside to the outside, and includes a functional layer 30 that bears the function.
  • the functional layer 30 is a translucent composition containing the organic polymer compound 32 and the light scattering particles 31 contained in the organic polymer compound 32.
  • the functional layer 30 is a layer that scatters light isotropically, and the light scattering film 3 does not have a layer that scatters light isotropically (anisotropic light scattering layer).
  • Examples of the material of the light scattering particles 31 include alumina (aluminum oxide), hollow silica, aluminum, barium sulfate, silicon oxide, titanium oxide, white lead (basic lead carbonate), zinc oxide, zinc, melamine resin, and acrylic. Examples thereof include, but are not limited to, resins and polystyrene-based resins.
  • a material having a refractive index different from that of the light scattering particles 31 is used, for example, polymethylmethacrylate (PMMA), polyvinyl alcohol (PVA), polyvinylidene chloride (PVC), polycarbonate. (PC), polyethylene (PE), polystyrene (PS), polyamide (PA), silicone (SI), urea (UF), epoxy (EP), polypropylene (PP), cellulose acetate (CA), polyvinylidene chloride (PVdC) ), But not limited to these.
  • PMMA polymethylmethacrylate
  • PVA polyvinyl alcohol
  • PVC polyvinylidene chloride
  • PC polycarbonate.
  • PE polyethylene
  • PS polystyrene
  • PA polyamide
  • SI silicone
  • UF urea
  • EP epoxy
  • PP polypropylene
  • CA cellulose acetate
  • PVdC polyvinylidene chloride
  • the difference between the refractive index of the organic polymer compound 32 and the refractive index of the light scattering particles 31 is preferably 0.15 or more and 1.0 or less, preferably 0.15 or more and 0. It is more preferably .30 or less, and further preferably 0.20 or more and 0.30 or less.
  • the refractive index of the organic polymer compound 32 may be larger or smaller than the refractive index of the light scattering particles 31, and the absolute value of the refractive index difference may satisfy the above range. If the absolute value of the refractive index difference is too small, it becomes difficult to obtain a wide viewing angle, and if the absolute value of the refractive index difference is too large, it is necessary to reduce the particle concentration or thin the light scattering film 3. Become.
  • the organic polymer compound 32 is preferably PMMA, PVA, PVC, PC, PB, PP, CA, and PMMA, PVA, PVC, PB, PP, CA. Is more preferable.
  • the organic polymer compound 32 is preferably PMMA, PVA, PVC, PC, PB, PP, CA, and more preferably PVA, PVC, PC, PB. preferable.
  • the organic polymer compound 32 is preferably PMMA, PVA, PP, or CA, and more preferably CA.
  • the average particle size of the light scattering particles 31 is preferably 1.5 ⁇ m or more and 6.0 ⁇ m or less, more preferably 1.5 ⁇ m or more and 4.5 ⁇ m or less, and 1.5 ⁇ m or more and 3.5 ⁇ m or less. It is even more preferably 2.0 ⁇ m or more and 3.0 ⁇ m or less.
  • the mode of the particle size of the light scattering particles 31 is preferably 1.75 ⁇ m or more and 3.5 ⁇ m or less, more preferably 1.75 ⁇ m or more and 3.0 ⁇ m or less, and 2.0 ⁇ m or more. , 3.0 ⁇ m or less, and even more preferably 2.25 ⁇ m or more and 2.75 ⁇ m or less.
  • the thickness of the particle layer is preferably 1.0 to 5.0 times, more preferably 1.0 to 4.0 times, the above-mentioned average particle size of the light-scattering particles. It is more preferably 0 to 3.0 times.
  • the thickness of the particle layer formed on the light scattering film is preferably about 2.0 to 10.0 ⁇ m. It is more preferably about 2.0 to 8.0 ⁇ m, and even more preferably about 2.0 to 6.0 ⁇ m.
  • the particle layer is formed proximal to the light receiving surface 3a of the light scattering film 3 (FIG. 1A) or proximal to the light emitting surface 3b (FIG. 2B), the light receiving surface 3a and the light emitting surface 3b Although it may be formed at a position away from either of the above, it is preferable that it is not in contact with the light emitting surface 3b in order to reduce the return light.
  • the volume of the fraction having the above-mentioned average particle size is 60% or more and 96% or less of the total volume of the light-scattering particles contained in the light-scattering film 3. It is preferably 65% or more and 96% or less, more preferably 75% or more and 96% or less, and may be 80% or more and 92% or less.
  • the fraction having an average particle size of 0.1 ⁇ m or more and 1.5 ⁇ m or less has a volume of the entire light-scattering particles 31 included in the functional layer 30. It is preferably 4% or more and 40% or less, more preferably 4% or more and 35% or less, still more preferably 4% or more and 25% or less, and 8% or more and 20% or less. There may be.
  • the mode of the particle size of the light scattering particles is 1.75 ⁇ m or more and 2.5 ⁇ m or less, and 75 volumes of the fraction having a particle size of 1.5 ⁇ m or more and 3.5 ⁇ m or less among them. % Or more, and the fraction having a particle size of 0.1 ⁇ m or more and less than 1.5 ⁇ m is 25% or less.
  • the light scattering film 3 hardly reduces the front luminance. Further, it is preferable that the light scattering film 3 reduces the amount of external light from the viewer side that returns to the viewer side (return light). In particular, it is preferable that not only the reflected light of the external light but also the scattered light of the external light caused by the light scattering particles 31 contained in the light scattering film 3 is suppressed from returning to the viewer side.
  • the term "front brightness” refers to the brightness when viewed from a polar angle of 0 ° with respect to the liquid crystal display device.
  • the light scattering film is formed by applying a liquid organic polymer compound containing light scattering particles on the main surface of the base material and then drying it.
  • Preferred base materials for producing the light scattering film in the present disclosure include, but are not limited to, TAC, PET, COP and the like.
  • the coating method on the substrate is not particularly limited as long as it can form a film with a desired thickness with high accuracy.
  • a gravure coating method a reverse coating method, a knife coating method, a dip coating method, etc.
  • Spray coating method air knife coating method, spin coating method, roll coating method, printing method, immersion pulling method, curtain coating method, die coating method, casting method, bar coating method, extrusion coating method, E-type coating method, etc. Be done.
  • the coating amount of the light scattering particles is preferably 0.01 to 2.0 mg, more preferably 0.015 to 1.75 mg, and 0.03 to 1.0 mg per 1 cm 2 of the base material. Is even more preferable.
  • the average film thickness of the light scattering film is preferably 4 to 220 ⁇ m, more preferably 4 to 50 ⁇ m, and even more preferably 4 to 15 ⁇ m. If it is too thin, sufficient hardness cannot be obtained, and if it is too thick, processing becomes difficult.
  • the ratio of the light scattering particles 31 to the light scattering film 3 after drying is preferably 10 to 50% by volume, more preferably 10 to 30% by volume. If the amount of light scattering particles 31 contained in the light scattering film 3 after drying is too small, the scattering in the light scattering film 3 is reduced, and a wide viewing angle cannot be obtained. Further, if the number of light scattering particles 31 contained in the light scattering film 3 after drying is too large, the degree of scattering increases more than necessary, and as a result, the front luminance decreases and the return light increases.
  • the contact surface 1m of the dried light scattering film 3 with the second polarizer 23 The total volume of the light scattering particles 31 contained in the particle layer corresponding to 2 is preferably 4.5 ⁇ 10 -7 m 3 to 3.6 ⁇ 10 -6 m 3 , preferably 6.0 ⁇ 10 -7 m 3 to. 2.3 ⁇ 10 -6 m 3 is more preferable, and 7.5 ⁇ 10 -7 m 3 to 1.5 ⁇ 10 -6 m 3 is even more preferable.
  • the term "particle” is intended to have a particle size (also referred to as particle size) of 0.1 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less.
  • the shape of the particles may be spherical or non-spherical.
  • spherical is intended to have a shape in which the ratio of the longest dimension to the shortest dimension of a particle in three-dimensional space is less than 1.2, and “non-spherical” is the longest in three-dimensional space of a particle. A shape in which the ratio of the dimension to the shortest dimension exceeds 1.2 is intended.
  • particle size is used equivalently to "particle size", and for spherical particles, the particle size is intended, and for non-spherical particles, the longest or shortest dimension in the three-dimensional space of the particles is used. Intended.
  • the "particle size" is measured by the following method. First, using a microscope, the scattering film (inside) is imaged from the normal direction of the surface (light receiving surface or light emitting surface) of the scattering film in a dark field, and then the captured image is taken as a personal computer (hereinafter referred to as "PC"). Store in. At this time, the actual scale is also saved in the captured image. Next, the outer edge of the particle in the captured image is traced using software installed on the PC (such as PowerPoint (registered trademark) of Microsoft Corporation). When the traced particle regions overlap, the position of each particle region is shifted to obtain an object in which the overlap is eliminated. Next, by reading an electronic file containing the above objects into image analysis software (such as ImageJ published by the National Institutes of Health), the maximum and minimum dimensions of the objects are output.
  • image analysis software such as ImageJ published by the National Institutes of Health
  • the light scattering particles are preferably light-transmitting, but their size can be uniform or non-uniform as long as the plane of polarization of light transmitted through the light scattering film is hardly changed, and the shape thereof.
  • the shape and average particle size of the light-scattering particles can be appropriately changed by controlling the stirring speed and time of the mixture containing the light-scattering particles, the organic polymer compound and the solvent.
  • the stirring speed and time of the mixture containing the light-scattering particles, the organic polymer compound and the solvent For example, to obtain spherical particles, it is necessary to successfully separate the individual particles without the agglomerated particles being crushed.
  • in the dispersion using a bead mill it is sufficient to realize a gentle dispersion in which the kinetic energy of the beads is suppressed.
  • fine beads may be used as the beads to be added to the mixture, or the mixture (including beads) may be agitated at a low peripheral speed, and the mixture containing the fine beads may be low. It is more preferable to stir at a peripheral speed, and it is more preferable to appropriately add a dispersant in order to uniformly disperse the solid particles in the binder solution.
  • the light scattering film is formed by performing the following steps (i)-(iv): (I) Light scattering particles and organic polymer compounds are added to the solvent; (Ii) The resulting mixture is stirred to perform gentle dispersion to prepare a uniform dispersion; (Iii) The obtained dispersion is applied to a base material and spread over the entire surface; (Iv) Place the coated substrate in a constant temperature bath (eg, 60 ° C. for 20 minutes).
  • a constant temperature bath eg, 60 ° C. for 20 minutes.
  • a light scattering film containing a particle layer of spherical light diffusing particles can be obtained in a dried state on a substrate.
  • a small amount of dispersant may be added to the dispersion when the dispersion is carried out.
  • the dispersion liquid does not contain an inorganic filler (for example, silica) that suppresses precipitation.
  • Drying may be performed at room temperature, but when drying is performed in an environment higher than room temperature, the drying temperature should be set lower than the melting point of the base material to avoid deformation of the base material (for example, polymer film). Is preferable.
  • a solvent having a boiling point lower than the melting point of the base material is preferably used in the present disclosure.
  • PMMA is used as the base material
  • solvents having a boiling point lower than the melting point of PMMA are known in the art.
  • the drying temperature is preferably lower than 100 ° C., more preferably room temperature to 80 ° C., and further preferably room temperature to 60 ° C. ..
  • the particle layer is formed from either the light receiving surface 3a or the light emitting surface 3b regardless of whether the particle layer is formed proximal to the light receiving surface 3a of the light scattering film 3 or proximal to the light emitting surface 3b. May be formed at distant positions.
  • a light scattering film containing the concentrated particle layer is made as thin as possible on the substrate and then removed from the substrate and a separately prepared polymer layer (eg, for example).
  • a layer made of an organic polymer compound constituting a light scattering film may be laminated.
  • the light scattering film removed from the base material may be attached to another member (for example, a polarizing film attached to a liquid crystal panel). Alternatively, the light scattering film may be formed directly on the polarizing film.
  • a translucent polymer film may be used as the base material, and the base material is removed from the base material.
  • a glass substrate, a metal plate, or the like may be adopted as a base material.
  • a release layer may be provided between the light scattering film and the base material in order to remove the light scattering film from the base material, but the light scattering film from the base material
  • the separation method of is not limited to this.
  • a glass substrate is used as the base material, it is preferable, but not limited to, a laser lift-off method is used for peeling the light scattering film from the base material.
  • the light scattering film may be peeled off immediately after being formed on the base material (without going through other steps), the adhesion between the light scattering film and the base material does not have to be strong.
  • the adhesion between the light scattering film and the base material is not strong, it can be mechanically peeled off using a knife edge or the like. Such a mechanical peeling procedure is applicable regardless of whether the substrate is glass, metal or polymer film.
  • the adhesion between the light scattering film and the base material can be adjusted by adjusting the formation conditions of the light scattering film or by subjecting the base material to a surface treatment (water repellent treatment or the like).
  • the liquid crystal display device has a wide viewing angle (color viewing angle and luminance viewing angle) because it has the above-described configuration.
  • the color viewing angle and the luminance viewing angle are both defined as follows.
  • the color viewing angle is the color when viewed from a polar angle of 0 ° with respect to the display device (front view) and the color when viewed from a direction tilted with respect to the display device (polar angle ⁇ ⁇ 0 °) (oblique view).
  • the difference from the color is evaluated by the color difference ⁇ u'v'.
  • the color viewing angle is measured using a two-dimensional Fourier transform optical goniometer (manufactured by ELDIM Co., Ltd., product number: Ezcontrast) under the condition that light from other than the measurement part is not incident. It can be evaluated by the calculated color difference ⁇ u'v'.
  • the color difference ⁇ u'v' is defined by the following equation.
  • the luminance viewing angle is the brightness when viewed from a polar angle of 0 ° with respect to the display device (front view) and when viewed from a direction tilted with respect to the display device (polar angle ⁇ ⁇ 0 °) (oblique view). This is an evaluation of the difference from the brightness. Specifically, the brightness viewing angle is set to the front (0) under the condition that light from other than the measurement part is not incident using a two-dimensional Fourier conversion optical goniometer (manufactured by ELDIM Co., Ltd., product number: Ezcontrast). It can be evaluated by measuring the angle of oblique viewing (extreme angle), which is 1/3 of the brightness measured at °).
  • the luminance viewing angle in the present disclosure is preferably a value with reference to the above-mentioned literature (the above-mentioned angle exhibiting 1/3 of the luminance is ⁇ 42.5 ° or more).
  • the liquid crystal display device When the condensing light source is used as the backlight 1, most of the light emitted from the backlight 1 diagonally crosses the liquid crystal composition contained in the liquid crystal panel 2. Thus, none of the liquid crystal compositions transmit light, resulting in a frontal view of complete black. Although the viewing angle is narrowed when a condensing backlight is used, the liquid crystal display device according to the present disclosure includes the light scattering film 3, and therefore, despite the fact that the condensing backlight is used. A wide viewing angle can be obtained.
  • the light scattering film 3 is arranged so that its back surface (light receiving surface) 3a faces the liquid crystal panel.
  • Alumina particles having a volume of 9.0 ⁇ 10 -7 m 3 are dispersed as light scattering particles 31 in the particle layer 30 per plane 1 m 2 parallel to the light receiving surface 3 a of the light scattering film 3.
  • a VA type liquid crystal display device provided with such a light scattering film 3 is manufactured, and a polar angle is obtained when the azimuth angle with respect to the right direction of the liquid crystal panel is 0 ° or 45 ° when viewed from a viewer located in front.
  • the black brightness was measured while changing from ⁇ 90 ° to 90 °.
  • the black brightness was constant regardless of whether the azimuth was 0 ° or 45 °.
  • the black brightness was measured in the same manner in the liquid crystal display device not provided with the light scattering film 3.
  • the change in black brightness was remarkable when the azimuth was 45 °.
  • the backlight to be adopted may be focused so that the light transmitted through the liquid crystal composition contained in the liquid crystal panel 2 does not cause a change in black brightness and color. It has been confirmed that when the angle is within the range of ⁇ 32 ° to + 32 °, the influence of light diagonally crossing the liquid crystal composition contained in the liquid crystal panel 2 is eliminated.
  • the liquid crystal display device 10 according to the present embodiment is provided with a further polarizing plate (third polarizing element 4) in front of the second polarizing element 23 (on the viewer side), and the light scattering film 3 is a second. It is provided between the polarizing element 23 and the third polarizing element 4. That is, the liquid crystal display device 10 according to the present embodiment further includes a third polarizing element 4, and after the light from the backlight 1 has passed through the liquid crystal panel 2 and the light scattering film 3, the third polarizing element 4 is used. It is configured to be transparent.
  • the first to third polarizers are all linear polarizers.
  • the light scattering film 3 is a layer that scatters light isotropically, and a layer that isotropically scatters light is not provided between the second polarizing element 23 and the third polarizing element 4.
  • the third polarizer 4 receives the light emitted from the light emitting surface 3b of the light scattering film 3 and emits the light toward the viewer located in front of the liquid crystal display device 10.
  • the present inventors have repeated studies based on their own viewpoints, and the polarization characteristics (direction of the polarization axis) of light hardly change when the light from the backlight 1 passes through the light scattering film 3, that is, light scattering. It has been found that the characteristics of linearly polarized light before passing through the film are generally maintained even after passing through the light scattering film. That is, in the liquid crystal display device 10 of the present disclosure, the linearly polarized light after passing through the liquid crystal panel 2 maintains its vibration direction even after passing through the light scattering film 3.
  • a polarizing film in which a dye (dichroic dye) having a property that a color from a certain direction and a color from a vertical direction are different when oriented in a medium is oriented is known (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-43685).
  • Dichroic dyes include organic dyes and non-organic dyes (so-called iodine dyes).
  • a dichroic dye is a compound that exhibits polarization by arranging itself or an aggregate in a certain direction, and examples of such a dichroic dye include an azo dye, a stelvene dye, and a pyrazolone dye. Examples thereof include dye compounds such as triphenylmethane dyes, quinoline dyes, oxazine dyes, thiazine dyes, and anthraquinone dyes.
  • the third polarizer one type of dichroic dye may be used alone, or two or more types may be used in combination.
  • the third polarizer includes a resin sheet as a base material and a dye layer of a dichroic dye formed on the surface thereof.
  • the third polarizer is produced by adsorbing and orienting a dye composition containing a dichroic dye on a resin sheet.
  • the resin sheet is stretched and dyed with the dye composition.
  • the stretching may be performed before the dipping treatment in the dye composition, may be carried out during the dipping treatment, may be carried out after the dipping treatment, or may be carried out in combination of these. Stretching is usually carried out by uniaxial stretching, the method of which is not particularly limited, and may be wet stretching or dry stretching.
  • a desired third polarizer (polarizing film) can be obtained by treating the resin sheet in which the dye is adsorbed and oriented with boric acid, washing with water, and drying.
  • the third polarizer is a resin sheet containing a dichroic dye.
  • the resin sheet containing the dichroic dye is the dye layer.
  • the third polarizer is produced by impregnating a swollen resin sheet with a dye composition and then stretching it.
  • the resin sheet is swelled by immersing it in water at 10 to 50 ° C.
  • the temperature of water is preferably 20 ° C. or higher, and preferably 40 ° C. or lower. By immersing in a solution within such a temperature range, the resin sheet can be efficiently and uniformly swelled.
  • the resin sheet is impregnated with the dichroic dye by immersing it in a solution containing the dichroic dye at 10 to 50 ° C., and the total draw ratio is increased to 2 to 3 times. It is uniaxially stretched so as to become.
  • the resin sheet is impregnated with the dichroic dye, and the molecular chains of the dichroic dye in the sheet are oriented.
  • a desired polarizing film can be obtained by washing the resin sheet in which the dye is oriented with water and drying it.
  • the dye layer of the third polarizing element 4 in which the dichroic dye is used is bonded to the light emitting surface 3b of the light scattering film 3.
  • the light scattering film 3 has a structure composed of the functional layer 30 (FIG. 1A). That is, it is preferable that the light scattering film composed of the functional layer is directly attached to the dye layer of the third linear polarizer.
  • the resin used for the resin sheet is not particularly limited, and may be, for example, TAC or PET.
  • the thickness of the dye layer described above is preferably, for example, 0.001 to 10 ⁇ m, and more preferably 0.05 to 2 ⁇ m. Further, in order to obtain such a dye layer, the thickness of the coating film made of the above-mentioned dye composition is preferably, for example, 2 to 10 ⁇ m, and more preferably 3 to 5 ⁇ m.
  • the same procedure as for coating the light scattering film may be used.
  • the solvent constituting the dye composition is not particularly limited as long as it can dissolve the dichromatic dye, and is, for example, water and various organic solvents (for example, alcohols, ethers, pyridine, dimethylformamide (DMF)). , Dimethyl sulfoxide (DMSO), N-methylpyrrolidinone (NMP), dimethylacetamide (DMAC), dimethylimidazoline (DMI), etc.).
  • the dye composition may contain only one of these solvents or may contain a plurality of these solvents. In particular, when a water-soluble dichroic dye is used, water or a mixed solvent of water and the above organic solvent is preferable.
  • the organic polymer compound constituting the resin sheet is different from the organic polymer compound contained in the light scattering film (functional layer).
  • the third polarizer may be a laminate composed of a base material and a dye layer, or a laminate in which a protective film or the like is further laminated on the surface of the dye layer.
  • the protective film include a polyester film, a cellulose acetate film, an acrylic film, a cyclic polyolefin film having a norbornene structure, a polycarbonate film, a polyarylate film, and a polyether sulfone film.
  • the third polarizing element 4 whose transmission axis is oriented substantially the same as the transmission axis of the second polarizer 23 is configured to cover the light receiving surface 3a of the light scattering film 3.
  • the liquid crystal display device 10 does not have a structure (for example, a prism) that anisotropically scatters light between the second polarizing element 23 and the third polarizing element 4.
  • the external light from the front is halved, and as a result, the return light is also halved. Further, such a configuration does not reduce the brightness (hereinafter, also referred to as front brightness) when viewed from a polar angle of 0 ° with respect to the liquid crystal display device 10.
  • a further polarizing plate is provided further in front of the front polarizing plate, and a quarter of two sheets are provided between these two polarizing plates.
  • a configuration is known in which a wave plate is arranged to form a circularly polarizing plate (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-281538).
  • the return light (including the reflected light of the external light) is reduced without using a circular polarizing element.
  • No configuration is known in the art to reduce the return light in the light scattering film while maintaining the characteristics of linearly polarized light without generating circularly polarized light.
  • a configuration in which a diffusion layer is provided between the color filter and the surface polarizing plate is also known for the purpose of reducing external light reflection and improving the contrast ratio of the color filter (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-208647).
  • This document merely discloses a configuration in which one polarizing plate is used on the visual side of the panel. Further, the technique described in this document utilizes the fact that the plane of polarization of transmitted light changes by passing through the provided diffusion layer.
  • liquid crystal display device 10 in the liquid crystal display device 10 according to the present embodiment, two polarizing plates are used on the visual side of the liquid crystal panel 2, and a light scattering film that does not change the plane of polarization of transmitted light is adopted. It is not known at all in the art to adopt such a configuration for the purpose of reducing the return light in the light scattering film.
  • such a light diffusing element For the purpose of reducing the blurring of the display caused by the light diffusing element arranged on the viewer side of the liquid crystal panel, such a light diffusing element has a structure that scatters light anisotropically like a prism. It is also known to adopt the provided one (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-71916).
  • a light diffusing element having three-dimensional anisotropy in the light diffusing characteristics is indispensable for the technique disclosed in this document.
  • the liquid crystal display device 10 does not have a structure that anisotropically scatters light on the viewer side of the liquid crystal panel.
  • the light scattering film 3 in this embodiment does not have an anisotropic light scattering layer. Such a configuration is neither described nor suggested in the literature described above.
  • the amount of light detected hardly changes regardless of the presence or absence of the third polarizer 4.
  • a light amount detection camera is arranged on the visual side of the liquid crystal display device 10, and the light amount (luminance) of the light transmitted through the liquid crystal panel 2 and the light scattering film 3 (and the third polarizing element 4) is detected by the light amount detection camera. It can be confirmed by doing.
  • the third polarizer 4 may be appropriately selected according to the second polarizer 23. Even if the transmission axis of the second polarizer 23 is unknown, the linear polarizer arranged in place of the third polarizer 4 is rotated as necessary to maximize the amount of light detected by the photodetector.
  • the third polarizer 4 to be used can be determined based on the position.
  • the light scattering film 3 is arranged between the liquid crystal panel 2 and the third polarizer 4, and includes the light scattering particles 31 and the light scattering particles 31 that scatter light. It is provided with an organic polymer compound 32 for this purpose.
  • the light emitted from the light source 1 is input from the light receiving surface 3a into the light scattering film 3, and is expanded from the angular distribution when transmitted through the liquid crystal panel 2 from the light emitting surface 3b. It is output to the outside of the light scattering film 3.
  • the third polarizer 4 is arranged so as to face the light emitting surface 3b of the light scattering film 3.
  • the third polarizer 4 transmits light having the same polarization axis as the light transmitted through the second polarizer 23.
  • the second polarizer 23 and the third polarizer 4 have a transmission axis in the same direction.
  • the light transmitted through the second polarizer 23 passes through the light scattering film 3 and then passes through the third polarizer 4 with almost no decrease in its intensity.
  • liquid organic polymer compound (precursor of acrylic resin) 32 containing alumina powder For example, by applying and drying a liquid organic polymer compound (precursor of acrylic resin) 32 containing alumina powder to a thickness of 30 ⁇ m, the film thickness after drying is 6 ⁇ m and the particle concentration is 15 to 18% by volume.
  • a functional layer 30 is formed.
  • such a functional layer 30 is directly attached to the second polarizer 23 of the liquid crystal panel 2, and further, the third polarized light is formed on the light emitting surface 3b of the light scattering film 3.
  • a child 4 is provided.
  • the return light is remarkably suppressed, and as a result, the front contrast ratio in a bright place is very good.
  • this liquid crystal display device had a wide viewing angle.
  • the light scattering film having such a particle layer by using a light scattering film having such a particle layer, not only the decrease in front luminance is suppressed, but also the return light is reduced. Moreover, since the light scattering film having such a configuration is used, the light emitting surface of the light scattering film 3 causes the third polarizing element 4 whose transmission axis is substantially the same as the transmission axis of the second polarizer 23. It is possible to arrange it in front of 3b, and the return light is suppressed with almost no decrease in front brightness. Such effects cannot be derived solely from the perspective of forward scatter and backscatter.
  • the liquid crystal display device includes a condensing type backlight, a first linear polarizing element into which light from the backlight is incident, and a second linear polarizing element in which the light is emitted.
  • the liquid crystal panel includes, a light scattering film facing the second linear polarizing element, and a third linear polarizing film facing the light scattering film, and the light scattering film is an organic polymer compound and the organic height.
  • a functional layer containing light-scattering particles contained in a molecular compound is provided, and the third linear polarizing element has a polarization axis in the same direction as the polarization axis of the second linear polarizer.
  • the light scattering film is provided so as to face the second linear polarizer of the liquid crystal panel, a wide viewing angle can be obtained. Moreover, since a condensing backlight is used, there is almost no light that diagonally crosses the liquid crystal composition contained in the liquid crystal panel, and as a result, black brightness and black brightness between front view and oblique view are achieved. The color hardly changes. Further, since a polarizer having a polarization axis in the same direction as the polarization axis of the second linear polarizer is provided as a third linear polarizer that transmits the light transmitted through the light scattering film, the light from the liquid crystal panel is provided.
  • the average particle size of the light scattering particles is 1.5 ⁇ m or more and 6.0 ⁇ m or less.
  • the thickness of the light scattering film is preferably 4 ⁇ m or more and 220 ⁇ m or less. This is because if it is too thin, the light is not diffused sufficiently, and if it is too thick, the transmitted light may be attenuated.
  • the volume of the fraction having a particle size of 1.5 ⁇ m or more and 4.5 ⁇ m or less among the light scattering particles is 60 of the volume of the entire light scattering particles included in the functional layer. % Or more, preferably 96% or less.
  • the volume of the fraction having a particle size of 0.1 ⁇ m or more and less than 1.5 ⁇ m among the light scattering particles is 4 of the volume of the entire light scattering particles contained in the functional layer. It is preferably% or more and 40% or less.
  • the total volume of the light scattering particles contained in the functional layer corresponding to the contact surface 1 cm 2 of the light scattering film with the second linear polarizer is 0.5 cm 3 or more. It is preferably 10.0 cm 3 or less.
  • the difference between the refractive index of the light scattering particles and the refractive index of the organic polymer compound is preferably 0.15 or more and 1.0 or less.
  • the functional layer is a particle in which 60% by volume or more and 100% by volume or less of the light scattering particles contained in the functional layer spread along a surface that receives light emitted from the liquid crystal panel. It has a layer, and the particle layer is preferably concentrated in a region of 1 to 80% of the total thickness of the functional layer in a direction perpendicular to the contact surface.
  • the organic polymer compound is derived from polymethylmethacrylate, polyvinyl alcohol, polyvinyl chloride, polycarbonate, polyethylene, polystyrene, polyamide, silicone, urea, epoxy, polypropylene, cellulose acetate and polyvinylidene chloride. It is preferable that the light scattering particles are at least one selected from the group consisting of alumina, melamine resin and hollow silica.
  • the backlight is configured so that, of the light incident on the first linear polarizer, light having a normalized luminance of 0.5 or more is incident at an incident angle of 32 ° or less. Is preferable. The light emitted from such a backlight rarely crosses the liquid crystal composition at an angle, and thus does not result in black luminance and color changes.

Abstract

液晶表示装置（１０）は、集光型のバックライト（１）と、バックライト（１）からの光が入射する第１直線偏光子（２１）およびその光が出射する第２直線偏光子（２３）を有する液晶パネル（２）と、第２直線偏光子（２３）と対向する光散乱膜（３）と、光散乱膜（３）と対向する第３直線偏光子（４）とを備え、光散乱膜（３）は、有機高分子化合物（３２）および有機高分子化合物（３２）に含有された光散乱粒子（３１）を含む機能層（３０）を備え、第３直線偏光子（４）は、第２直線偏光子（２３）の偏光軸の向きと同じ向きの偏光軸を有している。

Description

液晶表示装置
　本開示は、液晶表示装置に関する。
　現在、普及している液晶表示装置の表示モードとして、ＶＡ（Vertical Alignment）方式およびＩＰＳ（In-Plane Switching）方式がある。ＶＡ方式の液晶表示装置は、ＩＰＳ方式の液晶表示装置と比べて、液晶表示装置を正面から視た「正面視」では、正面から外れた位置から液晶表示装置を視た「斜め視」の場合と比較してコントラスト比（正面コントラスト比）が高いが、斜め視での色および輝度が正面視での色および輝度から大きく変化しており、その結果、画質が低下する。
　特許文献１には、集光した光源をバックライトとして用い、液晶パネルを透過した後の光を散乱させることによって、ＶＡ方式の液晶表示装置の視野角を広げることが開示されている。特許文献１に記載の技術では、バックライトの光を、拡がらないように集光させた後に液晶パネルに入光させる。そして、液晶パネルを透過した光は光拡散層で拡げられる。
　この光拡散層は、透光性ポリマーに散乱子が含まれる構成を有しており、入光した光が散乱子によって散乱される。光拡散層を透過する光は液晶パネルをすでに透過しているので、光拡散層では液晶パネルでの隣接する画素との混色を生じることなく斜め方向への光が生成され、その結果、広い視野角を得ることができる。
　しかし、このような光拡散層は視認者側から液晶パネルに入った外光が視認者側へ戻ってしまうので、表示画面の視認が難しくなり、明所での正面コントラスト比が低下するという問題を生じさせる。そのため、特許文献１では、このような外光の戻りを低減するために、光拡散層の中に着色剤を添加するか、透光性ポリマーに着色剤を添加した着色層を光散乱膜と共に設けることが提案されている。
特許第５３２３１９０号公報
　特許文献１に記載の技術を用いれば光散乱膜での外光の戻りを少なくすることができる。しかし、着色剤を添加した光拡散層または着色層は、外光を吸収すると同時に液晶パネルの透過光も吸収するために光透過率を低下させ、その結果、正面輝度が低下するという問題を生じさせる。
　このように、正面輝度の低下を抑制しつつ光散乱膜での外光の戻りを低減させる技術として実用化されているものはない。
　本開示は、このような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、正面輝度をほとんど低下させることなく光散乱膜での外光の戻りが低減された液晶表示装置を提供することにある。
　本開示の一実施形態に係る液晶表示装置は、集光型のバックライトと、前記バックライトからの光が入射する第１直線偏光子および前記光が出射する第２直線偏光子を有する液晶パネルと、前記第２直線偏光子と対向する光散乱膜と、前記光散乱膜と対向する第３直線偏光子と、を備え、前記光散乱膜は、有機高分子化合物および該有機高分子化合物に含有された光散乱粒子を含む機能層を備え、前記第３直線偏光子は、前記第２直線偏光子の偏光軸の向きと同じ向きの偏光軸を有する構成を有している。
　本開示の一実施形態に係る液晶表示装置によれば、視野角を広げながら、表示画面の正面輝度をほとんど低下させることなく外光の戻りを抑制し、これによって視認特性の優れた液晶表示装置を得ることができる。
本開示の一実施形態に係る液晶表示装置の構成を示す図である。 図１Ａの変形例を示す図である。 本開示の一実施形態における光散乱膜を示す図である。 本開示の一実施形態における光散乱膜を示す図である。 本開示の一実施形態におけるバックライトの構成を示す図である。 本開示の一実施形態における角度（極角と方位角）に関する定義を示す図である。 本開示の一実施形態における角度（極角）に関する定義を示す図である。
　図面を参照しながら本開示の一実施形態に係る液晶表示装置が説明される。
　図１Ａは、本開示の一実施形態に係る液晶表示装置の断面図である。図１Ａに示されるように、本実施形態に係る液晶表示装置１０は、バックライト１と、液晶パネル２と、光散乱膜３とを備え、これらの部材は、バックライト１からの光が液晶パネル２および光散乱膜３の順で透過するように配置されている。
　液晶表示装置の液晶パネルには、通常二枚の偏光板が貼り付けられており、前方の（視認者に近い）ものは表偏光板、後方の（バックライトに近い）ものは裏偏光板とも称される。本実施形態に係る液晶表示装置１０において、液晶パネル２は、裏偏光板である第１偏光子２１と表偏光板である第２偏光子２３を有しており、液晶組成物を含む液晶層２２が第１偏光子２１と第２偏光子２３との間に保持されている。
　液晶パネル２は、バックライトからの光を透過させるために、その背面２ａがバックライト１の出光面１ａと対向するように配置されている（図１Ａ）。図１Ａでは簡略化されているが、液晶パネル２は、一般的な液晶表示パネルと同様の構成を有しており、図示しない一対の透明基板で液晶層２２が挟持されており、その一対の透明基板のそれぞれの外面に第１偏光子２１と第２偏光子２３とが設けられている。一対の透明基板には、図示しない電極が形成されており、一方の透明基板に形成されたＴＦＴによって、液晶層２２に含まれる液晶組成物のダイレクタが制御される。
　バックライト１は、白色光を第１偏光子２１へ向けて出射し、第１偏光子２１を透過した光は液晶層２２へ入り、次いで、第２偏光子２３を透過する。液晶層２２では、液晶組成物のダイレクタを変化させることによってバックライト１からの白色光の透過度が制御される。
　液晶層２２に含まれる液晶組成物のダイレクタは、電圧無印加時に液晶パネル２の表示面に対して、ほぼ垂直となり、電圧印加時に液晶パネル２の表示面に対して大きく傾斜するように制御される（ノーマリーブラック）。
　なお、本実施形態において、「液晶組成物のダイレクタがほぼ垂直である」との表現は、液晶組成物のダイレクタが基板に鉛直な方向に対して一定の傾斜（プレチルト角）を有する状態で配列していることを含む。液晶組成物のダイレクタは、電圧無印加時に基板に鉛直な方向との間で０．５°以上、５°以下でプレチルトした状態で配列し得る。
　バックライト１は、液晶パネル２の第１偏光子２１と対向するように配置されており、第１偏光子２１へ向けて白色光を出射する出射面１ａを有している。バックライト１は、例えば図３に示されるように、ＬＥＤまたは冷陰極管のような発光部１１と、その発光部１１の光を均一化する拡散板１２と、光を集光させるプリズム１３とを備えている。発光部１１が複数個のＬＥＤの場合、バックライト１においてＬＥＤが存在する部分と存在しない部分との間で輝度の差が生じ得る。このような差を無くすためにバックライト１には拡散板１２が設けられている。この拡散板１２から出光される光は、進路が拡げられている。拡散板の表面での極角が３２°よりも大きくなるバックライトは、非集光光源である。そこで、拡散板１２の表面にプリズム１３を配置することによってバックライト１を集光光源にしている。すなわち、本開示に係る液晶表示装置では、集光型のバックライトが用いられている。
　バックライト１は、面状の白色光を出射する面状光源であり、光の出射方向に関する方位角φが０度または１８０度である出射光の輝度分布において、０．５以上の正規化輝度（最大輝度を１とする正規化された輝度）を呈する光が極角（θ）－３２°～＋３２°の範囲内のみで検出される集光光源であることが好ましい。このように、バックライト１は、その光軸が光源の出射面の法線に近付くように白色光が集光されていることが好ましく、バックライト１から液晶パネル２に入射する光のうち正規化輝度０．５以上の光を入射角３２°以下で入射するように構成されていることが好ましく、入射角１２．５°以下で入射するように構成されていることがより好ましい。しかし、これに限定されない。
　上述したような０．５以上の正規化輝度を呈する光が極角（θ）－３２°～＋３２°の範囲内でのみ検出される光源であれば、液晶組成物を斜めに横切る光が出射されることがほとんどない。このような光源を集光光源といい、０．５以上の正規化輝度を呈する光が極角－３２°未満または＋３２°を超える角度の極角（θ）を有する光として検出される光源を非集光光源という。
　集光に用いられる部材としては、プリズムシート、導光板、マイクロレンズシート、ルーバーフィルム等が挙げられるがこれらに限定されない。
　ＬＥＤは白色ＬＥＤでもよいし、青色ＬＥＤの光を、蛍光体層を透過させて白色にしてもよいし、赤、緑、青の３原色のＬＥＤを配置して白色を生成させてもよい。
　本明細書中において、用語「極角」は、視認者から視て液晶表示装置の前後方向（液晶パネルの左右方向（ｘ方向）および上下方向（ｙ方向）によって規定されるｘｙ平面に垂直なｚ方向）を基準に、斜め視の状態を示すベクトルが上記ｘｙ平面へ向けて傾斜した角度θが意図される。すなわち、液晶パネルの法線方向は極角０°である。
　また、用語「方位角」は、上記ベクトルを上記ｘｙ平面上に射影した像がｘ軸正方向から回転した角度φが意図され、ｘ軸正方向は方位角０°である。また、光源に関して方位角に言及される場合、液晶パネルと平行な状態で液晶表示装置に組み込まれた光源の出射面における方位が意図される。
　本明細書中で意図される極角および方位角を、図４Ａおよび図４Ｂに示す。ここでは、極角θ＝０°を基準として、φ°方向における極角を＋（プラス）θで規定し、φ＋１８０°方向における極角を－（マイナス）θと規定する。
　バックライト１からの光は、第１偏光子２１によって直線偏光に変換され、液晶層２２によってその直線偏光の向きが制御され、第２偏光子２３によってその透過／不透過が制御される。これにより、所望の表示が実現される。液晶層２２の制御方法としては、ＴＮ方式、ＶＡ方式、ＩＰＳ方式などがあり、どの方式でもよいが、特にＶＡ方式の場合に本開示の効果が大きい。
　ＶＡ方式の液晶表示装置は、コントラスト比が高く、応答が速く、画像に着色が少ないという利点があり、液晶組成物として、誘電異方性が負の値を示す液晶組成物が使用される。このような液晶組成物は、誘電異方性が負の値を示す化合物と、誘電異方性がニュートラルである化合物との混合物であってもよい。
　誘電異方性が負の値を示す化合物としては、例えば、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 のように、分子骨格の中央に、Ｆ原子のような電気陰性度の大きい原子が分子短軸方向に置換されている官能基を導入した化合物が挙げられる。
　誘電異方性がニュートラルである化合物は、粘度を下げたり低温での液晶性を高めたりするために好適に使用される。このような化合物の例としては、下記構造式が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 　式中、Ｒ、Ｒ’は、－ＣnＨ2n+1（アルキル基）または－Ｏ－ＣnＨ2n+1（アルコキシ基）である。
　上述した化合物は、誘電異方性が負の値を示す化合物としての一例に過ぎず、本開示での液晶組成物に用いられる化合物はこれらに限定されない。
　光散乱膜３は、第２偏光子２３と対向する受光面３ａとその受光面３ａの反対面である出光面３ｂとを有している。光散乱膜３は、受光面３ａで受け取った光を内部で散乱光に変換し、次いで該散乱光を出光面３ｂから外部へ（液晶表示装置１０の前方に位置する視認者へ向けて）出光する。
　光散乱膜３は、例えば図２Ａおよび２Ｂに示されるように、光散乱粒子３１と媒体としての有機高分子化合物３２とを含む透光性組成物を機能層３０として有している。機能層３０は、液晶パネル２から出た光を受け取る受光面および内部で生成された等方性の散乱光が外部へ放出される出光面を有しており、これらはそれぞれ、基材を有していない光散乱膜３の受光面３ａおよび出光面３ｂに該当する。
　機能層３０において、等方的に光を散乱させる限り、光散乱粒子３１は、有機高分子化合物３２に均一に分散されていても、特定の位置に濃縮されていてもよいが、外光の戻り（戻り光）を回避するには、機能層３０は、受光面に沿って拡がる粒子層を備えていることが好ましく、粒子層は機能層３０全体の厚さの１～８０％、好ましくは１０～８０％、より好ましくは３０～８０％、さらに好ましくは５０～８０％の領域内に濃縮している。
　光散乱膜３は、機能層３０を保持する透光性のポリマーフィルム３３を基材として有していてもよい（図２Ａおよび図２Ｂ）。ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のように複屈折性を有する樹脂を基材として用いたフィルムを液晶パネルよりも視認者側に配置すると、複屈折に起因して虹状のムラ（干渉色）が発生して表示品位を低下させることが知られている。ポリマーフィルム３３は、複屈折性が高いと斜め方向において干渉色が生じる可能性があるため、複屈折性が低いことが好ましい。また、ポリマーフィルム３３は、ｘ軸方向とｙ軸方向との間で位相差が生じないゼロ位相差フィルムであることが好ましい。このようなポリマーフィルム３３としては、例えば、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）系樹脂からなるフィルムが挙げられるが、これに限定されない。図１Ａに示されるように、この機能層３０のみが光散乱膜３として、液晶パネル２の第２偏光子２３に直接貼り付けられてもよい。また、図１Ｂに示されるように、機能層３０およびポリマーフィルム３３が貼り合わされてなる光散乱膜３が、第２偏光子２３に貼り付けられてもよく、この場合、ポリマーフィルム３３または機能層３０のいずれが第２偏光子２３に貼り付けられてもよい。
　このように、上述したゼロ位相差フィルムは、光散乱機能を有するフィルムを液晶パネルよりも視認者側に配置する場合の基材に好適に用いられる。しかし、このようなフィルムは、大型化した際のハンドリングが困難でありかつ高価である。
　本開示において、上述した構成の機能層を有している光散乱膜を用いれば、ＰＥＴ等を基材に用いた場合であっても、複屈折に起因する虹状のムラの発生を抑制することができる。具体的には、図１および図２Ａのように、複屈折性が高いフィルム（例えばＰＥＴ基材）よりも視認者側に、本開示における機能層を配置すれば、複屈折に起因する虹状のムラを回避することができる。
　このように、光散乱膜３は、入光を内部で散乱させ、内部で生じた等方性の散乱光を外部へ出光する機能を有しており、その機能を担う機能層３０を備えている。機能層３０は、有機高分子化合物３２および該有機高分子化合物３２に含有された光散乱粒子３１を含む透光性組成物である。なお、機能層３０は等方的に光を散乱させる層であり、光散乱膜３は異方的に光を散乱させる層（異方性の光散乱層）を備えていない。
　光散乱粒子３１の材料としては、例えば、アルミナ（酸化アルミニウム）、中空シリカ、アルミニウム、硫酸バリウム、酸化ケイ素、酸化チタン、鉛白（塩基性炭酸鉛）、酸化亜鉛、亜鉛、メラミン樹脂、アクリル系樹脂、ポリスチレン系樹脂等が挙げられるが、これらに限定されない。
　有機高分子化合物３２の材料としては、その屈折率が光散乱粒子３１のものと異なる材料が用いられ、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリアミド（ＰＡ）、シリコーン（ＳＩ）、ユリア（ＵＦ）、エポキシ（ＥＰ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、酢酸セルローズ（ＣＡ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶｄＣ）などの有機高分子化合物が挙げられるがこれらに限定されない。
　本開示の光散乱膜３において、有機高分子化合物３２の屈折率と光散乱粒子３１の屈折率との差が０．１５以上、１．０以下であることが好ましく、０．１５以上、０．３０以下であることがより好ましく、０．２０以上、０．３０以下であることがさらに好ましい。なお、有機高分子化合物３２の屈折率は光散乱粒子３１の屈折率よりも大きくても小さくてもよく、屈折率差の絶対値が上記範囲を満たしていればよい。屈折率差の絶対値が小さすぎると広い視野角を得ることが困難になり、屈折率差の絶対値が大きすぎると粒子濃度を下げたり、光散乱膜３を薄くしたりすることが必要になる。
　例えば、光散乱粒子３１としてアルミナが用いられる場合、有機高分子化合物３２は、ＰＭＭＡ、ＰＶＡ、ＰＶＣ、ＰＣ、ＰＢ、ＰＰ、ＣＡであることが好ましく、ＰＭＭＡ、ＰＶＡ、ＰＶＣ、ＰＢ、ＰＰ、ＣＡであることがより好ましい。光散乱粒子３１として中空シリカが用いられる場合、有機高分子化合物３２は、ＰＭＭＡ、ＰＶＡ、ＰＶＣ、ＰＣ、ＰＢ、ＰＰ、ＣＡであることが好ましく、ＰＶＡ、ＰＶＣ、ＰＣ、ＰＢであることがより好ましい。光散乱粒子３１としてメラミン樹脂が用いられる場合、有機高分子化合物３２は、ＰＭＭＡ、ＰＶＡ、ＰＰ、ＣＡであることが好ましく、ＣＡであることがより好ましい。
　光散乱粒子３１の平均粒子サイズは１．５μｍ以上、６．０μｍ以下であることが好ましく、１．５μｍ以上、４．５μｍ以下であることがより好ましく、１．５μｍ以上、３．５μｍ以下であることがさらに好ましく、２．０μｍ以上、３．０μｍ以下であることがさらにより好ましい。そして、光散乱粒子３１の粒子サイズの最頻値は、１．７５μｍ以上、３．５μｍ以下であることが好ましく、１．７５μｍ以上、３．０μｍ以下であることがより好ましく、２．０μｍ以上、３．０μｍ以下であることがさらに好ましく、２．２５μｍ以上、２．７５μｍ以下であることがさらにより好ましい。また、粒子層の厚さは、光散乱粒子の上述した平均粒子サイズの１．０～５．０倍であることが好ましく、１．０～４．０倍であることがより好ましく、１．０～３．０倍であることがさらに好ましい。
　例えば、光散乱膜に含まれる光散乱粒子の平均粒子サイズが約２．０μｍの場合、光散乱膜に形成される粒子層の厚さは約２．０～１０．０μｍであることが好ましく、約２．０～８．０μｍであることがより好ましく、約２．０～６．０μｍであることがさらに好ましい。
　粒子層は、光散乱膜３の受光面３ａの近位に形成されていても（図１Ａ）、出光面３ｂの近位に形成されていても（図２Ｂ）、受光面３ａおよび出光面３ｂのどちらからも離れた位置に形成されていてもよいが、戻り光を低減するには出光面３ｂに接していないことが好ましい。
　このような粒子層に含まれる光散乱粒子のうち、上述した平均粒子サイズを有する画分は、その容積が、光散乱膜３に含まれる光散乱粒子全体の容積の６０％以上、９６％以下であることが好ましく、より好ましくは６５％以上、９６％以下であり、さらに好ましくは７５％以上、９６％以下であり、８０％以上、９２％以下であってもよい。
　また、このような粒子層に含まれる光散乱粒子のうち、平均粒子サイズが０．１μｍ以上、１．５μｍ以下である画分は、その容積が、機能層３０に含まれる光散乱粒子３１全体の容積の４％以上、４０％以下であることが好ましく、より好ましくは４％以上、３５％以下であり、さらに好ましくは４％以上、２５％以下であり、８％以上、２０％以下であってもよい。
　一実施形態において、光散乱粒子の粒子サイズの最頻値は、１．７５μｍ以上、２．５μｍ以下であり、そのうち、１．５μｍ以上、３．５μｍ以下の粒子サイズを有する画分が７５容積％以上であり、０．１μｍ以上、１．５μｍ未満の粒子サイズを有する画分が２５％以下である。
　本実施形態に係る液晶表示装置１０において、光散乱膜３は、正面輝度をほとんど低下させないことが好ましい。また、光散乱膜３は、視認者側からの外光のうち視認者側へ戻る光（戻り光）を低減させることが好ましい。特に、外光の反射光だけでなく、光散乱膜３に含まれる光散乱粒子３１に起因する外光の散乱光が視認者側へ戻ることが抑制されていることが好ましい。なお、用語「正面輝度」は、液晶表示装置に対して極角０°から視た場合の輝度をいう。
　正面輝度の低下を回避するには、光散乱膜での前方散乱を多くして後方散乱を少なくすることが好ましく、光の波長（４００ｎｍ～８００ｎｍ）と同程度以上のサイズを有する光散乱粒子を用いれば、前方散乱を多くして後方散乱を少なくすることができることが知られている。このことは、前方散乱を行う粒子を用いた特許文献１の実施例において、平均粒径が１μｍ程度である微粒子が用いられていることからも容易に理解し得る。しかし、このような知見からでは本開示の構成に容易に想到することができない。
　光散乱膜は、光散乱粒子を含んだ液状の有機高分子化合物を基材の主面上に塗布し、その後に乾燥させることによって形成される。本開示における光散乱膜の作製に好ましい基材としては、ＴＡＣ、ＰＥＴ、ＣＯＰ等が挙げられるがこれらに限定されない。
　基材上への塗布方法としては、所望の厚みで精度良く成膜することが可能な方法であれば特に限定されず、例えば、グラビアコート法、リバースコート法、ナイフコート法、ディップコート法、スプレーコート法、エアーナイフコート法、スピンコート法、ロールコート法、プリント法、浸漬引き上げ法、カーテンコート法、ダイコート法、キャスティング法、バーコート法、エクストルージョンコート法、Ｅ型塗布方法などが挙げられる。
　光散乱粒子の塗布量は、基材１ｃｍ2あたり０．０１～２．０ｍｇであることが好ましく、０．０１５～１．７５ｍｇであることがより好ましく、０．０３～１．０ｍｇであることがさらに好ましい。また、光散乱膜の平均膜厚は、４～２２０μｍであることが好ましく、４～５０μｍであることがより好ましく、４～１５μｍであることがさらに好ましい。薄すぎると十分な硬度が得られず、厚すぎると加工が困難になる。
　このような塗布量に基づけば、乾燥後の光散乱膜３に対する光散乱粒子３１の割合は、１０～５０容積％であることが好ましく、１０～３０容積％であることがより好ましい。乾燥後の光散乱膜３に含まれる光散乱粒子３１が少なすぎると、光散乱膜３での散乱が少なくなり、広い視野角を得ることができない。また、乾燥後の光散乱膜３に含まれる光散乱粒子３１が多すぎると、必要以上に散乱度が上がり、その結果、正面輝度が下がるとともに戻り光が増える。
　なお、乾燥した光散乱膜３に対する光散乱粒子３１の割合や、光散乱膜３の平均膜厚が上述した範囲である場合、乾燥した光散乱膜３の第２偏光子２３との接触面１ｍ2に対応する粒子層に含まれる光散乱粒子３１の総容積は、４．５×１０-7ｍ3～３．６×１０-6ｍ3が好ましく、６．０×１０-7ｍ3～２．３×１０-6ｍ3がより好ましく、７．５×１０-7ｍ3～１．５×１０-6ｍ3がさらに好ましい。
　本明細書中で使用される場合、用語「粒子」は０．１μｍ以上、２０μｍ以下の粒子サイズ（粒子の寸法ともいう。）を有するものが意図される。粒子の形状は球形であっても非球形であってもよい。本明細書中において、「球形」は、粒子の三次元空間における最長寸法と最短寸法との比が１．２未満である形状が意図され、「非球形」は、粒子の三次元空間における最長寸法と最短寸法との比が１．２を超える形状が意図される。なお、本明細書中において用語「粒径」は「粒子サイズ」と等価に用いられ、球形の粒子では粒子径が意図され、非球形の粒子では粒子の三次元空間における最長寸法または最短寸法が意図される。
　また、「粒子サイズ」は、以下の方法により測定される。まず、顕微鏡を用いて、暗視野において散乱膜の表面（受光面または出光面）の法線方向から散乱膜（の内部）を撮像した後、撮像画像をパーソナルコンピュータ（以下、「ＰＣ」という）に格納する。この際、撮像画像中には、実際のスケールも併せて保存される。次に、ＰＣにインストールされたソフトウェア（マイクロソフト社のPOWERPOINT（登録商標）など）を用いて、撮像画像における粒子の外縁をトレースする。トレースした粒子領域が重なっている場合は、各粒子領域の位置をずらすことによって、重なりが解消されたオブジェクトを得る。次に、画像解析ソフトウェア（米国国立衛生研究所により公開されたImageJなど）に上記したオブジェクトを含む電子ファイルを読み込むことによって、オブジェクトの最大寸法および最小寸法などが出力される。
　また、本開示において、光散乱粒子は、透光性であることが好ましいが、光散乱膜を透過する光の偏光面をほとんど変化させない限り、そのサイズは均一または不均一であり得、その形状は、例えば、球形、楕円球形、平板形、多角形立方体などであり得るが、球形であることが最も好ましい。
　なお、光散乱粒子の形状および平均粒子サイズは、光散乱粒子、有機高分子化合物および溶剤を含む混合物の撹拌速度および時間を制御することによって適宜変更し得る。例えば、球形の粒子を得るには、凝集した粒子が破砕されることなく個々の粒子を首尾よく分離させることが必要である。そのためには、ビーズミルを用いた分散において、ビーズの運動エネルギーを抑制した穏やかな分散を実現してやればよい。この穏やかな分散には、例えば、混合物に投入するビーズとして微小なビーズを用いたり、混合物（ビーズを含む。）を低周速で撹拌したりすればよく、微小なビーズを投入した混合物を低周速で撹拌することがより好ましく、固体粒子をバインダー溶液に均一に分散させるために分散剤を適宜添加することがより好ましい。
　一実施形態において、光散乱膜は以下の工程（ｉ）～（iv）が行われることによって生成される：
（ｉ）光散乱粒子および有機高分子化合物を溶剤に添加する；
（ii）得られた混合物を撹拌して穏やかな分散を実行して、均一な分散液を調製する；
（iii）得られた分散液を基材に塗布して面全体に拡げる；
（iv）塗布後の基材を恒温槽に配置する（例えば６０℃で２０分間）。
　このような手順によって、球形の光拡散粒子による粒子層を含む光散乱膜を、基材上に乾燥された状態で得ることができる。なお、分散を実行する際に、分散液に少量の分散剤が加えられてもよい。
　上述した粒子層（沈殿層）を首尾よく形成させるには、乾燥が完了するまでに光散乱粒子を沈殿させることが必要である。そのために、沈殿を速やかに完了させることが可能な粒子および溶剤がこれらの比重（密度）に基づいて適宜選択される。なお、沈殿を抑制する無機フィラー（例えばシリカ）を分散液中に含有させないことが好ましい。
　乾燥は室温で行われればよいが、室温よりも高い環境下で乾燥が行われる場合、基材（例えばポリマーフィルム）の変形を避けるために乾燥温度を基材材料の融点よりも低く設定することが好ましい。
　また、このような温度範囲で乾燥を行うために、基材材料の融点よりも低い沸点を有する溶剤が本開示において好適に用いられる。基材としてＰＭＭＡが用いられる場合、ＰＭＭＡの融点よりも低い沸点を有する溶剤は当該分野で公知である。例えば、基材および溶剤としてそれぞれＰＭＭＡおよび水系溶剤が用いられる場合、乾燥温度は１００℃よりも低いことが好ましく、室温～８０℃であることがより好ましく、室温～６０℃であることがさらに好ましい。
　本開示では、このような粒子層を有した光散乱膜を用いることによって、正面輝度の低下が抑制されているだけでなく、戻り光が低減されている。このような効果は、前方散乱および後方散乱の観点のみから導き出せることではない。
　上述したように、粒子層は、光散乱膜３の受光面３ａの近位に形成されていても、出光面３ｂの近位に形成されていても、受光面３ａおよび出光面３ｂのどちらからも離れた位置に形成されていてもよい。粒子層を光散乱膜の所望の位置に形成させるには、濃縮された粒子層を含む光散乱膜を基材上に可能な限り薄く作製した後に基材から取り外し、別途作製したポリマー層（例えば、光散乱膜を構成する有機高分子化合物からなる層）に積層すればよい。また、基材から取り外された光散乱膜は、別の部材（例えば液晶パネルに貼り付けられた偏光フィルム）に取り付けられてもよい。あるいは、光散乱膜は、偏光フィルム上に直接的に作製されてもよい。
　光散乱膜を生成する際に用いられる基材は、光散乱膜の一部として液晶表示装置で用いられる場合、透光性のポリマーフィルムが基材として用いられればよく、基材から取り外された光散乱膜が液晶表示装置で用いられる場合、ガラス基板、金属板等が基材として採用されてもよい。
　基材としてポリマーフィルムが用いられた場合は、光散乱膜を基材から取り外すために、光散乱膜と基材との間に剥離層が設けられてもよいが、基材からの光散乱膜の分離手法はこれに限定されない。基材としてガラス基板が用いられた場合は、基材からの光散乱膜の剥離のために、レーザリフトオフ法を用いることが好ましいがこれに限定されない。特に、光散乱膜が基材上に形成された後すぐに（他の工程を経ることなく）剥離されてもよい場合は、光散乱膜と基材との密着力は強くなくてもよい。光散乱膜と基材との密着力が強くない場合には、ナイフエッジなどを用いて機械的に剥離することもできる。このような機械的な剥離手順は、基材がガラスであっても金属であってもポリマーフィルムであっても適用可能である。光散乱膜と基材との密着力は、光散乱膜の形成条件を調整したり、基材に表面処理（撥水処理等）を行ったりすることによって調整することができる。
　本開示に係る液晶表示装置は、上述した構成を有していることにより、視野角（色視野角および輝度視野角）が広い。なお、本明細書中において、色視野角および輝度視野角は、いずれも以下のとおり定義付けられる。
　色視野角は、表示装置に対して極角０°から視た場合（正面視）の色と表示装置に対して傾いた方向（極角θ≠０°）から視た場合（斜め視）の色との差異（色変化量）を色差Δｕ‘ｖ’で評価したものである。具体的には、色視野角は、二次元フーリエ変換式光学ゴニオメーター（ＥＬＤＩＭ（株）製、品番：Ezcontrast）を用いて、測定部分以外からの光が入射しないという条件下での測定値から算出された色差Δｕ‘ｖ’で評価することができる。本開示における色視野角は、文献（S. Ochi, et al., "Development of Wide Viewing VA-LCD System by Utilizing Microstructure Film" IDW16, 472-475 (2016)）を参考にした値（Δｕ‘ｖ’＝０．０２０）を満たすことが好ましく、その角度は極角が±３２．５°である。また色差Δｕ‘ｖ’は以下の式で規定される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　輝度視野角は、表示装置に対して極角０°から視た場合（正面視）の輝度と表示装置に対して傾いた方向（極角θ≠０°）から視た場合（斜め視）の輝度との差異を評価したものである。具体的には、輝度視野角は、二次元フーリエ変換式光学ゴニオメーター（ＥＬＤＩＭ（株）製、品番：Ezcontrast）を用いて、測定部分以外からの光が入射しないという条件下で、正面（０°）にて測定される輝度の１／３の輝度となる斜め視の角度（極角）を測定することによって評価し得る。本開示における輝度視野角は、上記文献を参考にした値（１／３の輝度を呈する上記角度が±４２．５°以上）であることが好ましい。
　集光光源がバックライト１として用いられる場合、バックライト１から出射される光のうちで、液晶パネル２に含まれる液晶組成物を斜めに横切るものがほとんどない。よって、液晶組成物はいずれも光を透過させず、その結果、正面視で完全な黒を表示する。
　なお、集光型のバックライトを用いると視野角が狭くなるが、本開示に係る液晶表示装置は光散乱膜３を備えているので、集光型のバックライトを用いているにもかかわらず広い視野角を得ることができる。
　光散乱膜３は、図１Ａに示されるように、その背面（受光面）３ａが液晶パネルと対向するように配置されている。光散乱膜３の受光面３ａと平行な平面１ｍ2当たりの粒子層３０中に９．０×１０-7ｍ3の容積のアルミナ粒子を光散乱粒子３１として分散させている。このような光散乱膜３を設けたＶＡ方式の液晶表示装置を製造し、正面に位置する視認者からみて液晶パネルの右方向を基準とした方位角が０°または４５°のときに極角を－９０°から９０°まで変化させながら黒輝度を測定した。方位角が０°であっても４５°であっても黒輝度は一定であった。
　一方、光散乱膜３を設けない液晶表示装置において、同様に黒輝度を測定した。方位角が４５°の場合の黒輝度の変化が著しかった。
　また、カラー表示の場合であっても、液晶パネル２に含まれる液晶組成物を斜めに横切る光がほとんど存在しないので、色変化が抑制される。
　このように、集光型のバックライト１と光散乱膜３とを組み合わせて用いることによって、黒輝度および色の変化を低減させることができる。すなわち、採用されるべきバックライトは、液晶パネル２に含まれる液晶組成物を透過する光が黒輝度および色の変化を生じさせない程度に集光されていればよく、本発明者らは、極角が－３２°～＋３２°の範囲内であれば、液晶パネル２に含まれる液晶組成物を斜めに横切る光の影響が排除されることを確認している。
　本実施形態に係る液晶表示装置１０には、第２偏光子２３よりも前方（視認者側）にさらなる偏光板（第３偏光子４）が備えられており、光散乱膜３は、第２偏光子２３と第３偏光子４との間に設けられている。すなわち、本実施形態に係る液晶表示装置１０は、第３偏光子４をさらに備えており、バックライト１からの光が、液晶パネル２および光散乱膜３を透過した後に第３偏光子４を透過するように構成されている。なお、本開示において、第１偏光子～第３偏光子はいずれも直線偏光子である。また、光散乱膜３は等方的に光を散乱させる層であり、第２偏光子２３と第３偏光子４との間には異方的に光を散乱させる層が備えられていない。
　第３偏光子４は、光散乱膜３の出光面３ｂから出光した光を受け取り、液晶表示装置１０の前方に位置する視認者へ向けて出光する。
　本発明者らは独自の観点に基づく検討を重ね、バックライト１からの光が光散乱膜３を透過する際に光の偏光特性（偏光軸の向き）がほとんど変化しないこと、すなわち、光散乱膜を透過する前の直線偏光の特性が光散乱膜を透過した後も概ね維持されることが実現することを見出した。すなわち、本開示の液晶表示装置１０において、液晶パネル２を透過した後の直線偏光は光散乱膜３を透過した後もその振動方向を維持する。これにより、第２偏光子２３の透過軸の向きとほぼ一致した透過軸を有する偏光板を光散乱膜３の正面側に配置したとしても、液晶パネル２を透過した光をほとんど減衰させることなく上記第３偏光子から出光することができる。
　媒質中で配向させた際にある方向からの色と垂直方向からの色とが異なる、という性質を有する色素（二色性色素）を配向させた偏光フィルムが知られている（例えば、特開２０１１－４３６８５号参照）。二色性色素には、有機系色素および非有機系色素（いわゆるヨウ素系色素）がある。
　二色性色素は、それ自身又は集合体で一定方向に配列することにより偏光性を示す化合物であり、このような二色性色素として、例えば、アゾ系色素、スチルベン系色素、ピラゾロン系色素、トリフェニルメタン系色素、キノリン系色素、オキサジン系色素、チアジン系色素、アントラキノン系色素等の色素系化合物等が挙げられる。第３偏光子には、二色性色素が、一種類が単独で使用されてもよく、二種類以上が併用されてもよい。
　一実施形態において、第３偏光子は、基材としての樹脂シートとその表面上に形成された二色性色素の色素層を備えている。本実施形態において、第３偏光子は、二色性色素を含有する色素組成物を樹脂シートに吸着配向させることによって作製される。例えば、樹脂シートに対して、延伸および色素組成物の染色が行われる。延伸は、色素組成物への浸漬処理の前に行ってもよく、浸漬処理しながら行ってもよく、また浸漬処理後に行ってもよく、これらを組み合わせて行ってもよい。延伸は通常、一軸延伸によって行われ、その方法は特に限定されず、湿式延伸または乾式延伸であり得る。色素が吸着配向された樹脂シートをホウ酸処理、水洗、乾燥することによって所望の第３偏光子（偏光フィルム）が得られる。
　一実施形態において、第３偏光子は、二色性色素を含む樹脂シートである。この場合、二色性色素を含む樹脂シートが色素層である。本実施形態において、第３偏光子は、膨潤させた樹脂シートに色素組成物を含侵させた後に延伸することによって作製される。
　膨潤工程では、１０～５０℃の水に浸漬して樹脂シートを膨潤させる。水の温度は、２０℃以上であることが好ましく、４０℃以下であることが好ましい。このような温度範囲内の溶液に浸漬することで、樹脂シートを効率良く均一に膨潤させることができる。膨潤工程の後に供される染色工程では、例えば、二色性色素を含む１０～５０℃の溶液に浸漬して二色性色素を樹脂シートに含浸させるとともに、総延伸倍率が２～３倍になるように一軸延伸する。これにより、樹脂シートに二色性色素を含ませるとともに、シート中の二色性色素の分子鎖が配向される。色素が配向された樹脂シートを、水洗、乾燥することによって所望の偏光フィルムが得られる。
　二色性色素が用いられた第３偏光子４は、その色素層が光散乱膜３の出光面３ｂに貼り合わせられる。このとき、光散乱膜３が機能層３０からなる構成を有していることが好ましい（図１Ａ）。すなわち、機能層からなる光散乱膜が第３直線偏光子の色素層に直接的に貼りつけられていることが好ましい。このような構成では、第２偏光子２３と第３偏光子４の色素層との間にＰＥＴ等の基材が存在しないので、光散乱膜３と第３偏光子４とを貼り合わせた多層膜に生じ得る反りの可能性が大きく低減されている。このような反り低減効果は、上述した文献に記載も示唆もされていない。
　また、光散乱膜３が基材３３を備えている場合であっても（例えば、図１Ｂ）、二色性色素が用いられた第３偏光子４と組み合わせられれば、第２偏光子２３と第３偏光子４との間に存在する基材の量を低減することができるので、基材の吸湿性に起因して発生し得る多層膜の反りを低減することができる。そのため、樹脂シートに用いられる樹脂は特に限定されず、例えば、ＴＡＣであってもＰＥＴであってもよい。
　偏光特性に優れた偏光子を得るために、上述した色素層の厚さは、例えば、０．００１～１０μｍであることが好ましく、０．０５～２μｍであることがより好ましい。また、このような色素層を得るために、上述した色素組成物による塗布膜の厚さは、例えば、２～１０μｍであることが好ましく、３～５μｍであることがより好ましい。なお、塗布には、光散乱膜の塗布と同様の手順を用いられればよい。
　色素組成物を構成する溶媒は、二色性色素を溶解し得るものであれば特に限定されず、例えば、水および種々の有機溶剤（例えば、アルコール類、エーテル類、ピリジン、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルスルフォキシド（ＤＭＳＯ）、Ｎ－メチルピロリジノン（ＮＭＰ）、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡＣ）、ジメチルイミダゾリン（ＤＭＩ）等）が挙げられる。色素組成物には、これらの溶媒の１種のみが含まれていても複数種が含まれていてもよい。特に、水溶性の二色性色素が用いられる場合、水または水と上記有機溶剤との混合溶媒が好ましい。
　一実施形態において、樹脂シートを構成する有機高分子化合物は、光散乱膜（機能層）に含まれる有機高分子化合物と異なる。
　第３偏光子は、基材と色素層からなる積層体であっても、色素層の表面にさらに保護フィルム等が積層された積層体であってもよい。保護フィルムとしては、例えば、ポリエステル系フィルム、セルロースアセテート系フィルム、アクリル系フィルム、ノルボルネン構造を有する環状ポリオレフィンのフィルム、ポリカーボネート系フィルム、ポリアリレート系フィルム、ポリエーテルサルフォン系フィルムなどが挙げられる。
　上述したような偏光子を用いることによって、戻り光に起因する表示品位の低下を効率よく防止することができる。
　本実施形態に係る液晶表示装置１０では、その透過軸が第２偏光子２３の透過軸とほぼ同じ向きになる第３偏光子４が光散乱膜３の受光面３ａを覆うように構成されている。なお、液晶表示装置１０は、第２偏光子２３と第３偏光子４との間に、異方的に光を散乱させる構造（例えばプリズム）を備えていない。
　このような構成を有することにより、本実施形態に係る液晶表示装置１０では、前方からの外光が半減されており、その結果、戻り光も半減される。また、このような構成は、液晶表示装置１０に対して極角０°から視た場合の輝度（以下、正面輝度ともいう。）を低下させない。
　視認者側からの外光の反射に起因する視認性の低下を抑制する技術として、表偏光板よりもさらに前方にさらなる偏光板を設けて、これら２枚の偏光板の間に２枚の１／４波長板を配置して円偏光板を形成する構成が知られている（例えば、特開平５－２８１５３８号公報）。
　これに対して、本実施形態に係る液晶表示装置１０では、円偏光子を用いることなく戻り光（外光の反射光を含む）の低減を実現している。円偏光を生成させることなく直線偏光の特性を維持したまま光散乱膜での戻り光を低減させる構成は当該分野において一切知られていない。
　カラーフィルタでの外光反射の低減やコントラスト比の向上を目的として、カラーフィルタと表偏光板との間に拡散層を設ける構成も知られている（例えば、特開２００６－２０８６４７号公報）。この文献は、パネルの視認側に偏光板を１枚使用する構成を開示するに過ぎない。また、この文献に記載された技術では、設けられた拡散層を通ることによって透過光の偏光面が変化することを利用している。
　これに対して、本実施形態に係る液晶表示装置１０では、液晶パネル２の視認側に偏光板を２枚使用しており、透過光の偏光面を変化させない光散乱膜を採用している。光散乱膜での戻り光の低減を目的としてこのような構成を採用することは当該分野において一切知られていない。
　液晶パネルよりも視認者側に配置された光拡散素子に起因する表示のぼやけを低減させることを目的として、このような光拡散素子として、プリズムのように異方的に光を散乱させる構造が設けられたものを採用することも知られている（例えば、特開２００７－７１９１６号公報）。この文献に開示される技術には、光拡散特性に三次元的な異方性を有する光拡散素子が不可欠である。
　これに対して、液晶表示装置１０は、異方的に光を散乱させる構造を液晶パネルよりも視認者側に備えていない。もちろん、本実施形態における光散乱膜３は、異方性の光散乱層を備えていない。このような構成は、上述した文献に記載も示唆もされていない。
　第３偏光子４の透過軸の方向が、第２偏光子２３の透過軸の方向とほぼ一致しているので、検出される光量は、第３偏光子４の有無にかかわらずほとんど変化しない。このことは、液晶表示装置１０の視認側に光量検出カメラを配置し、液晶パネル２および光散乱膜３（ならびに第３偏光子４）を透過した光の光量（輝度）を光量検出カメラで検出することによって確認することができる。
　第３偏光子４は、第２偏光子２３に応じて適宜選択されればよい。仮に、第２偏光子２３の透過軸が不明であったとしても、第３偏光子４の代わりに配置した直線偏光子を必要に応じて回転させ、光量検出カメラで検出される光量が最大になる位置に基づいて、用いられるべき第３偏光子４を決定することができる。
　本実施形態に係る液晶表示装置１０において、光散乱膜３は、液晶パネル２と第３偏光子４との間に配置されており、光を散乱させる光散乱粒子３１と光散乱粒子３１を内包するための有機高分子化合物３２とを備えている。光源１から出射された光は、液晶パネル２を透過した後に、受光面３ａから光散乱膜３の内部へインプットされ、液晶パネル２を透過した際の角度分布よりも拡げられて出光面３ｂから光散乱膜３の外部へアウトプットされる。
　第３偏光子４は、光散乱膜３の出光面３ｂと対向するように配置されている。第３偏光子４は第２偏光子２３を透過した光と同じ偏光軸を有する光を透過させる。換言すると、第２偏光子２３と第３偏光子４は同じ方向の透過軸を有している。第２偏光子２３を透過した光は光散乱膜３を透過した後にその強度をほとんど低下させることなく第３偏光子４を透過する。
　一方、外光が第３偏光子４に入光する場合は第３偏光子４によってその透過軸を通る直線偏光に変換され、入光される外光の１／２が第３偏光子４によって吸収される。そのため、視認者側からの外光は、その半分が第３偏光子４を透過し、その戻り光が視認者側へ向かう。
　例えば、アルミナ粉末を含む液状の有機高分子化合物（アクリル樹脂の前駆体）３２を３０μｍの厚さで塗布および乾燥させることによって、乾燥後の膜厚が６μｍで粒子濃度が１５～１８容積％である機能層３０が形成される。一実施形態に係る液晶表示装置１０では、このような機能層３０が液晶パネル２の第２偏光子２３に直接的に貼り付けられており、さらに光散乱膜３の出光面３ｂに第３偏光子４が設けられている。このような液晶表示装置１０では、戻り光が著しく抑制されており、その結果、明所での正面コントラスト比は非常に良好であった。また、この液晶表示装置は広い視野角を有していた。
　本開示では、このような粒子層を有した光散乱膜を用いることによって、正面輝度の低下が抑制されているだけでなく、戻り光が低減されている。しかも、このような構成を有する光散乱膜が用いられていることによって、その透過軸が第２偏光子２３の透過軸とほぼ同じ向きになる第３偏光子４を光散乱膜３の出光面３ｂの前方に配置することを可能にし、正面輝度をほとんど低下させることなく戻り光の抑制を実現している。このような効果は、前方散乱および後方散乱の観点のみから導き出せることではない。
　（まとめ）
　（１）本開示の一実施形態に係る液晶表示装置は、集光型のバックライトと、前記バックライトからの光が入射する第１直線偏光子および前記光が出射する第２直線偏光子を有する液晶パネルと、前記第２直線偏光子と対向する光散乱膜と、前記光散乱膜と対向する第３直線偏光子と、を備え、前記光散乱膜は、有機高分子化合物および該有機高分子化合物に含有された光散乱粒子を含む機能層を備え、前記第３直線偏光子は、前記第２直線偏光子の偏光軸の向きと同じ向きの偏光軸を有する構成になっている。
　本開示の一実施形態によると、液晶パネルの第２直線偏光子と対向させて光散乱膜が設けられているので、広い視野角を得ることができる。しかも、集光型のバックライトを用いているので、液晶パネルに含まれている液晶組成物を斜めに横切る光はほとんど存在せず、その結果、正面視と斜め視との間で黒輝度および色がほとんど変化しない。さらに、光散乱膜を透過した光を透過させる第３直線偏光子として第２直線偏光子の偏光軸の向きと同じ向きの偏光軸を有する偏光子が設けられているので、液晶パネルからの光を第３直線偏光子で減衰させることなく前方へ向けて出光することができる。しかも、前方からの外光が第３直線偏光子を介して液晶パネルへ向けて入光したとしても、この外光は第３直線偏光子によって半分に減衰されているので、戻り光に起因する明所での正面コントラスト比の低下を抑制することができる。
　（２）上記液晶表示装置において、前記光散乱粒子の平均粒子サイズが１．５μｍ以上、６．０μｍ以下であることが好ましい。
　（３）上記液晶表示装置において、前記光散乱膜の厚さが、４μｍ以上、２２０μｍ以下であることが好ましい。薄すぎると光の拡散が不十分であり、厚すぎると、透過光を減衰させる可能性があるからである。
　（４）上記液晶表示装置において、前記光散乱粒子のうち、１．５μｍ以上、４．５μｍ以下の粒子サイズを有する画分の容積が、前記機能層に含まれる光散乱粒子全体の容積の６０％以上、９６％以下であることが好ましい。
　（５）上記液晶表示装置において、前記光散乱粒子のうち、０．１μｍ以上、１．５μｍ未満の粒子サイズを有する画分の容積が、前記機能層に含まれる光散乱粒子全体の容積の４％以上、４０％以下であることが好ましい。
　（６）上記液晶表示装置において、前記光散乱膜の前記第２直線偏光子との接触面１ｃｍ2に対応する前記機能層に含まれる前記光散乱粒子の総容積が、０．５ｃｍ3以上、１０．０ｃｍ3以下であることが好ましい。
　（７）上記液晶表示装置において、前記光散乱粒子の屈折率と前記有機高分子化合物の屈折率との差が、０．１５以上、１．０以下であることが好ましい。
　（８）上記液晶表示装置において、前記機能層は、該機能層に含まれる前記光散乱粒子の６０容積％以上、１００容積％以下が、液晶パネルから出た光を受け取る面に沿って拡がる粒子層を有しており、前記粒子層は、前記接触面と垂直な向きで前記機能層全体の厚さの１～８０％の領域に濃縮されていることが好ましい。
　（９）上記液晶表示装置において、前記有機高分子化合物は、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリアミド、シリコーン、ユリア、エポキシ、ポリプロピレン、酢酸セルローズおよびポリ塩化ビニリデンからなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましく、前記光散乱粒子は、アルミナ、メラミン樹脂および中空シリカからなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましい。
　（１０）上記液晶表示装置において、前記バックライトは、前記第１直線偏光子に入射する光のうち正規化輝度０．５以上の光が入射角３２°以下で入射するように構成されていることが好ましい。このようなバックライトから出射される光は、液晶組成物を斜めに横切ることがほとんどないので、黒輝度および色の変化をもたらすことがない。
　１　　バックライト
　２　　液晶パネル
　２１　第１偏光子
　２２　液晶層
　２１ａ　液晶組成物
　２３　第２偏光子
　３　　光散乱膜
　３０　機能層
　３１　光散乱粒子
　３２　有機高分子化合物
　４　　第３偏光子

Claims (14)

  1. 　集光型のバックライトと、前記バックライトからの光が入射する第１直線偏光子および前記光が出射する第２直線偏光子を有する液晶パネルと、前記第２直線偏光子と対向する光散乱膜と、前記光散乱膜と対向する第３直線偏光子とを備え、
    　前記光散乱膜は、有機高分子化合物および該有機高分子化合物に含有された光散乱粒子を含む機能層を備え、
    　前記第３直線偏光子は、前記第２直線偏光子の偏光軸の向きと同じ向きの偏光軸を有する、液晶表示装置。
  2. 　前記光散乱粒子の平均粒子サイズが１．５μｍ以上、６．０μｍ以下である、請求項１に記載の液晶表示装置。
  3. 　前記光散乱膜の厚さが、４μｍ以上、２２０μｍ以下である、請求項１または２に記載の液晶表示装置。
  4. 　前記光散乱粒子のうち、１．５μｍ以上、４．５μｍ以下の粒子サイズを有する画分の容積が、前記機能層に含まれる光散乱粒子全体の容積の６０％以上、９６％以下である、請求項３に記載の液晶表示装置。
  5. 　前記光散乱粒子のうち、０．１μｍ以上、１．５μｍ未満の粒子サイズを有する画分の容積が、前記機能層に含まれる光散乱粒子全体の容積の４％以上、４０％以下である、請求項４に記載の液晶表示装置。
  6. 　前記光散乱膜の前記第２直線偏光子との接触面１ｃｍ2に対応する前記機能層に含まれる前記光散乱粒子の総容積が、０．５ｃｍ3以上、１０．０ｃｍ3以下である、請求項１～５のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
  7. 　前記光散乱粒子の屈折率と前記有機高分子化合物の屈折率との差が、０．１５以上、１．０以下である、請求項１～６のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
  8. 　前記機能層は、該機能層に含まれる前記光散乱粒子の６０容積％以上、１００容積％以下が、液晶パネルから出た光を受け取る面に沿って拡がる粒子層を有しており、
    　前記粒子層は、前記接触面と垂直な向きで前記機能層全体の厚さの１～８０％の領域に濃縮されている、請求項１～７のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
  9. 　前記有機高分子化合物が、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリアミド、シリコーン、ユリア、エポキシ、ポリプロピレン、酢酸セルローズおよびポリ塩化ビニリデンからなる群より選択される少なくとも１種であり、
    　前記光散乱粒子が、アルミナ、メラミン樹脂および中空シリカからなる群より選択される少なくとも１種である、請求項１～８のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
  10. 　前記バックライトは、前記第１直線偏光子に入射する光のうち正規化輝度０．５以上の光を入射角３２°以下で入射するように構成されている、請求項１～９のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
  11. 　前記第２直線偏光子と前記第３直線偏光子との間に、異方的に光を散乱させる構造を備えていない、請求項１～１０のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
  12. 　前記光散乱膜は、等方的に光を散乱させる前記機能層からなる、請求項１１に記載の液晶表示装置。
  13. 　前記第３直線偏光子は、二色性色素が配向した色素層を備えている、請求項１～１１のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
  14. 　前記第３直線偏光子は、二色性色素が配向した色素層を備えており、
    　前記機能層が前記色素層に直接的に貼りつけられている、請求項１２に記載の液晶表示装置。
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