特許 6765422 視野角スイッチングシステムおよび表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6765422

(24)【登録日】2020年9月17日

(45)【発行日】2020年10月7日

(54)【発明の名称】視野角スイッチングシステムおよび表示装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 5/30 20060101AFI20200928BHJP

   G09F 9/00 20060101ALI20200928BHJP

   G02F 1/1335 20060101ALI20200928BHJP

【ＦＩ】

   G02B5/30

   G09F9/00 313

   G02F1/1335 510

【請求項の数】6

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2018-518316(P2018-518316)

(86)(22)【出願日】2017年5月16日

(86)【国際出願番号】JP2017018412

(87)【国際公開番号】WO2017199973

(87)【国際公開日】20171123

【審査請求日】2018年9月20日

(31)【優先権主張番号】特願2016-101060(P2016-101060)

(32)【優先日】2016年5月20日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】306037311

【氏名又は名称】富士フイルム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】特許業務法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】齊藤 之人

(72)【発明者】

【氏名】矢内 雄二郎

【審査官】 藤岡 善行

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−０６２６２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１３９６６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１５／０３３９３２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００８−１７５８５７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ５／３０

Ｇ０２Ｆ １／１３３５

Ｇ０２Ｆ １／１３３６３

Ｇ０９Ｆ ９／３０

Ｈ０１Ｌ ２７／３２

Ｈ０１Ｌ ５１／５０

Ｈ０５Ｂ ３３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の位相差領域および第２の位相差領域を交互に有する光学異方性層を有するパターン位相差フィルムであって、前記第１の位相差領域および前記第２の位相差領域が、チルト角の立ち上がり方向が互いに逆であるハイブリッド配向された棒状液晶またはディスコティック液晶を含有し、前記第１の位相差領域と前記第２の位相差領域との面内遅相軸の方向および面内位相差の絶対値が等しく、該面内位相差の絶対値は、５４〜７４ｎｍであり、前記第１の位相差領域と前記第２の位相差領域とが、前記棒状液晶を含有する場合には面内遅相軸、前記ディスコティック液晶を含有する場合には面内進相軸をｘ軸とし、フィルム面に垂直な方向をｚ軸としたとき、前記第１の位相差領域および前記第２の位相差領域のそれぞれにおいて、ｘｚ平面内の極角４０°における位相差の絶対値および極角−４０°における位相差の絶対値の一方が１３５〜３５３ｎｍであり、他方が８〜２８ｎｍであるパターン位相差フィルムと、
偏光子と、
が積層されてなる視野角スイッチング用偏光板であって、前記パターン位相差フィルムの前記第１の位相差領域と前記第２の位相差領域とが、前記棒状液晶を含有する場合には面内遅相軸、前記ディスコティック液晶を含有する場合には面内進相軸と、前記偏光子の吸収軸とが互いに平行である視野角スイッチング用偏光板を２枚備え、
該２枚の視野角スイッチング用偏光板が、互いの前記偏光子の吸収軸が平行に、前記パターン位相差フィルム同士が対向して配置され、かつ、第１の相対位置と第２の相対位置との間で相対移動可能に備えられており、
前記第１の相対位置が、前記対向して配置された前記パターン位相差フィルムの互いに異なる位相差領域同士が積層方向に一致する位置であり、
前記第２の相対位置が、前記対向して配置された前記パターン位相差フィルムの互いに同じ位相差領域同士が積層方向に一致する位置である視野角スイッチングシステム。

【請求項2】

前記第１の位相差領域と前記第２の位相差領域が同一のストライプ形状を有し、該ストライプ形状の幅方向に交互に配置されている、請求項１記載の視野角スイッチングシステム。

【請求項3】

前記第１の位相差領域と前記第２の位相差領域とが、前記棒状液晶を含有する場合には面内遅相軸、前記ディスコティック液晶を含有する場合には面内進相軸が、前記ストライプ形状の長さ方向と一致している、請求項２記載の視野角スイッチングシステム。

【請求項4】

前記第１の位相差領域と前記第２の位相差領域が同一の矩形状を有し、縦横に交互にチェック状に配置されている、請求項１記載の視野角スイッチングシステム。

【請求項5】

表示パネルと、該表示パネルの視認側面に配置された請求項１から４のいずれか１項記載の視野角スイッチングシステムとを備えた表示装置。

【請求項6】

前記表示パネルが液晶パネルであり、該液晶パネルの視認側の偏光子が、前記視野角スイッチングシステムを構成する２枚の前記視野角スイッチング用偏光板うち、前記液晶パネル側の視野角スイッチング用偏光板の偏光子を兼ねる請求項５記載の表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液晶表示装置や有機エレクトロルミネッセンス表示装置などの表示装置において、視野角を変更可能とするための視野角制御パネルに利用可能なパターン位相差フィルムに関する。また、そのパターン位相差フィルムを備えた視野角スイッチング用偏光板、視野角スイッチングシステムおよび表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

タブレットＰＣ（Personal Computer）、ノートＰＣ、スマートフォンなどの携帯電話など、個人使用の電子機器では、周囲の第三者に画面を覗き見られたくないという要望がある。そのため、これらの電子機器では、画面の視野角を狭くすることが行われている。

【0003】

画面の狭視野角化の方法としては、黒色のストライプが入ったフィルム（ルーバーフィルム）等を画面に貼着する方法が知られている。
ところが、この方法では、画面の視野角が狭い状態で固定されてしまう。そのため、例えば数人で画面を視認する場合など、斜め方向からも画面を視認する必要が有る場合には斜めからの視認性が悪くなってしまい、電子機器の使い勝手が悪くなってしまう。

【0004】

このような不都合を解決するために、タブレットＰＣやノートＰＣなどの電子機器において、横からの覗き見防止などのセキュリティと必要な場合における横からの十分な視認性とを実現するために、広視野角での表示と狭視野角での表示とを切り替える表示装置が、各種、提案されている。

【0005】

例えば、特許文献１には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）およびＷ（白）のサブピクセルに対応するゲート配線およびデータ配線を有する第１基板と、ゲート配線とデータ配線との交点に配置される薄膜トランジスタと、Ｒ、Ｇ、ＢおよびＷのサブピクセル内に備えられるプレート型の第１共通電極と、薄膜トランジスタに接続され、第１共通電極と絶縁されて複数のスリットを有する画素電極と、第１基板に対向合着される、第１基板との空間に液晶層が備えられる第２基板と、第２基板上にＷサブピクセルに対応するように形成されるプレート型の第２共通電極とを有する液晶表示装置が開示されている。
この液晶表示装置では、Ｗサブピクセルに対して、広視野角表示の場合には、Ｒ，ＧおよびＢの隣接サブピクセルと同様にＦＦＳモードで駆動して視野角を広め、かつ、Ｗ輝度も補償すると共に、狭視野角表示の場合には、Ｒ，ＧおよびＢの隣接サブピクセルとは異なる、垂直電界を形成するＥＣＢモードで駆動することにより、視野角を減少することを可能にしている。

【0006】

また、特許文献２には、視野角が一次元方向に制限された画面と、この画面に表示する画像の正立方向が視野角の制限方向に対して略直交するパーソナルビューモードと、画像の正立方向が視野角の制限方向に一致するマルチビューモードとを切り換える画像表示切替手段とを有する表示装置が開示されている。
すなわち、この表示装置では、マイクロプリズムシート等によって画面の視野角を一次元方向に制限すると共に、画像を９０°回転して、視野角の制限方向に画像の天地を一致させるか否かによって、広視野角表示と狭視野角表示との切り換えを可能にしている。

【0007】

これらの表示装置によれば、広視野角の表示と狭視野角の表示との切り換えにより、１台の表示装置で、横からの第三者の覗き見を防いだ状態での表示の視認と、数人での適正な表示の視認とを両立できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００７−１７８９７９号公報

【特許文献2】特開２００４−２７９８６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、特許文献１の表示装置では、複数の基板や、通常の表示装置は有さないＷサブピクセルが必要であり、装置構成が複雑になってしまう。
他方、特許文献２の表示装置では、広視野角の表示と狭視野角の表示とを切り換えるために、画像を９０°回転する必要があり、余分な画像処理が必要になってしまう。また、通常の表示装置では、画面の縦横比が異なるため、この表示装置では、広視野角の表示と狭視野角の表示とで、画像の縦横比が異なってしまう。

【0010】

本発明は、上記事情に鑑みて、タブレットＰＣやノートＰＣに用いられる表示装置において、簡易な構成で、画像処理などを行うことなく、通常の視野角表示と、視野角を制限した狭視野角表示とを切り換えることができる表示装置を提供することを目的とする。また、そのような表示装置を実現するためのパターン位相差フィルム、視野角スイッチング用偏光板および視野角スイッチングシステムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明のパターン位相差フィルムは、第１の位相差領域および第２の位相差領域を交互に有する光学異方性層を有するパターン位相差フィルムであって、
第１の位相差領域および第２の位相差領域が、チルト角の立ち上がり方向が互いに逆であるハイブリッド配向された棒状液晶またはディスコティック液晶を含有し、
第１の位相差領域と第２の位相差領域との面内遅相軸の方向および面内位相差の絶対値が等しく、その面内位相差の絶対値は、５４〜７４ｎｍであり、
第１の位相差領域と第２の位相差領域とが、棒状液晶を含有する場合には面内遅相軸、ディスコティック液晶を含有する場合には面内進相軸をｘ軸とし、フィルム面に垂直な方向をｚ軸としたとき、第１の位相差領域および第２の位相差領域のそれぞれにおいて、ｘｚ平面内の極角４０°における位相差の絶対値および極角−４０°における位相差の絶対値の一方が１３５〜３５３ｎｍであり、他方が８〜２８ｎｍである。

【0012】

本発明のパターン位相差フィルムは、第１の位相差領域と第２の位相差領域が同一のストライプ形状を有し、ストライプ形状の幅方向に交互に配置されていることが好ましい。
また、このとき、第１の位相差領域と第２の位相差領域とが、棒状液晶を含有する場合には面内遅相軸、ディスコティック液晶を含有する場合には面内進相軸が、ストライプ形状の長さ方向と一致していることが好ましい。

【0013】

本発明のパターン位相差フィルムは、第１の位相差領域と第２の位相差領域が同一の矩形状を有し、縦横に交互にチェック状に配置されていてもよい。

【0014】

本発明の視野角スイッチング用偏光板は、本発明のパターン位相差フィルムと、偏光子とが積層されてなり、パターン位相差フィルムの第１の位相差領域と第２の位相差領域とが、棒状液晶を含有する場合には面内遅相軸、ディスコティック液晶を含有する場合には面内進相軸と、偏光子の吸収軸とが互いに平行である視野角スイッチング用偏光板である。

【0015】

本発明の視野角スイッチングシステムは、上記視野角スイッチング用偏光板を２枚備え、この２枚の視野角スイッチング用偏光板が、互いの偏光子の吸収軸が平行に、そのパターン位相差フィルム同士が対向して配置され、かつ、第１の相対位置と第２の相対位置との間で相対移動可能に備えられており、
第１の相対位置が、互いに異なる位相差領域同士が積層方向に一致する位置であり、
第２の相対位置が、互いに同一の位相差領域同士が積層方向に一致する位置である視野角スイッチングシステムである。

【0016】

本発明の表示装置は、表示パネルと、表示パネルの視認側面に配置された上記視野角スイッチングシステムとを備えている。

【0017】

本発明の表示装置は、表示パネルが液晶パネルであり、液晶パネルの視認側の偏光子が、視野角スイッチングシステムを構成する２枚の視野角スイッチング用偏光板うち、液晶パネル側の視野角スイッチング用偏光板の偏光子を兼ねることができる。

【発明の効果】

【0018】

本発明のパターン位相差フィルムは、チルト角の立ち上がり方向が互いに逆向きにハイブリッド配向された棒状液晶またはディスコティック液晶を含有する、第１の位相差領域および第２の位相差領域を交互に有する光学異方性層を有し、第１の位相差領域と第２の位相差領域との面内遅相軸の方向および面内位相差が等しく、面内位相差は、５４〜７４ｎｍであり、第１の位相差領域と第２の位相差領域とが、棒状液晶を含有する場合には面内遅相軸、ディスコティック液晶を含有する場合には面内進相軸をｘ軸とし、フィルム面に垂直な方向をｚ軸としたとき、ｘｚ平面内の極角４０°における位相差の絶対値および極角−４０°における位相差の絶対値の一方が１３５〜３５３ｎｍであり、他方が８〜２８ｎｍである。係る構成のパターン位相差フィルムを２枚組み合せることにより、簡易な構成で、画像処理などを行うことなく、通常の視野角表示（広視野角表示）と、通常の視野角よりも狭い範囲に視野角を制限した狭視野角表示とを切り換えることができる表示装置を提供することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1A】第１の実施形態のパターン位相差フィルムの模式斜視図である。

【図1B】図１Ａのパターン位相差フィルムの上面および両側面を示す図である。

【図2A】第２の実施形態のパターン位相差フィルムの模式斜視図である。

【図2B】図２Ａのパターン位相差フィルムの上面および両側面を示す図である。

【図3】他の例のパターン位相差フィルムの平面模式図である。

【図4】さらに他の例のパターン位相差フィルムの断面模式図である。

【図5】本発明の視野角スイッチング用偏光板の一例を示す模式斜視図である。

【図6】本発明の表示装置の一例を示す模式斜視図である。

【図7】通常視野角表示モードおよび狭視野角表示モードにおける視野角スイッチシステムの一部を模式的に示す図である。

【図8】通常視野角表示モードにおける輝度分布を示す図である。

【図9】狭視野角表示モードにおける輝度分布を示すである。

【図10】通常視野角表示モードと狭視野角表示モードにおける輝度の水平角依存性を示す図である。

【図11】本発明の表示装置の他の例を示す断面模式図である。

【図12】パターン配向膜の作製方法を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明のパターン位相差フィルム、視野角スイッチング用偏光板、視野角スイッチングシステムおよび表示装置の実施形態について図面を参照して説明する。

【0021】

＜パターン位相差フィルム＞
本発明のパターン位相差フィルムは、面内遅相軸の方向および面内位相差が等しい第１の位相差領域および第２の位相差領域を交互に有する光学異方性層を備えてなる。本発明のパターン位相差フィルムは、光学異方性層のみの単層膜で構成されていてもよいし、支持体フィルムおよび配向膜などの他の層上に光学異方性層を備えた積層膜から構成されていてもよい。そして、第１の位相差領域および第２の位相差領域は、チルト角の立ち上がり方向が互いに逆向きにハイブリッド配向されたディスコティック液晶（Discotic Liquid Crystal：ＤＬＣ）もしくは棒状液晶を有している。ここで、チルト角とは、フィルムの主面（フィルム面）に対する、円盤状のＤＬＣ分子の進相軸（円盤の面に垂直な軸）Ｄ_ｆもしくは棒状液晶分子の遅相軸（棒の長軸）Ｄ_ｓの傾きである。ハイブリッド配向とはＤＬＣ分子あるいは棒状液晶分子が一方のフィルム面から他方のフィルム面に向かってチルト角が連続的に変化するように固定された状態をいう。

【0022】

本発明のパターン位相差フィルムは、面内位相差Ｒ（０）の絶対値が５４〜７４ｎｍであり、棒状液晶を含有する場合には面内遅相軸、ディスコティック液晶を含有する場合には面内進相軸をｘ軸とし、フィルム面の法線をｚ軸としたとき、第１の位相差領域および第２の位相差領域のそれぞれにおいて、ｘｚ平面内の極角４０°における位相差Ｒ（４０）の絶対値および極角−４０°における位相差Ｒ（−４０）の絶対値の一方が１３５〜３５３ｎｍであり、他方が８〜２８ｎｍである。なお、第１の位相差領域および第２の位相差領域における上記位相差の絶対値の一方同士および他方同士は略等しい。これは、第１の位相差領域と第２の位相差領域とで平均チルト角の絶対値が略等しいことを意味する。なお、ここで、位相差の絶対値が略等しいとは、絶対値が±５ｎｍの範囲で一致していることをいう。

【0023】

図１Ａに第１の実施形態のパターン位相差フィルム１の模式斜視図を示す。なお、図１Ａをはじめとした各模式図は、実際のフィルムの状態を、説明のため特徴を際立たせ模式化して記載したものである。
本実施形態のパターン位相差フィルム１は、ＤＬＣを含有する、第１の位相差領域１１および第２の位相差領域１２を交互に有する光学異方性層１０からなる。本実施形態においては、第１の位相差領域１１と第２の位相差領域１２が同一のストライプ形状を有し、ストライプ形状の幅方向に交互に配置されている。ここで、同一のストライプ形状とは、大きさおよび形が同じであることを意味している。

【0024】

図１Ａにおいて、パターン位相差フィルム１の面内進相軸ｆ_ａxisをｘ軸、これに直交する面内遅相軸Ｓ_axisをｙ軸、光学異方性層１０の主面１０ａ（以下においてフィルム面１０ａ）の法線をｚ軸と規定する。図１Ｂは、パターン位相差フィルム１の上面（ｘｙ平面）、第１および第２の位相差領域１１、１２の並び方向の側面（ｚｙ平面）および第１の位相差領域１１の長さ方向の側面（ｘｚ平面）をそれぞれ模式的に示す図である。

【0025】

図１Ａおよび図１Ｂに示すように、フィルム面１０ａに垂直、かつ、ストライプ形状の領域の長さ方向に沿った面（ｘｚ面）において、複数のＤＬＣ分子１４が、一方のフィルム面１０ａから他方のフィルム面１０ｂに向かって、進相軸Ｄ_ｆの傾きが徐々に傾きが変化するハイブリッド配向されて固定されている。そして、第１の位相差領域１１と第２の位相差領域１２とではチルト角の立ち上がり方向が互いに逆であり、平均的なチルト角の絶対値は同等である。以下において、第１の位相差領域１１のハイブリッド配向したＤＬＣ分子１４の群を第１のハイブリッド配向液晶群Ａ、第２の位相差領域１２のハイブリッド配向したＤＬＣ分子１４の群を第２のハイブリッド配向液晶群Ｂと称する。

【0026】

図１Ａに示すように、第１の位相差領域１１および第２の位相差領域１２において、各液晶群Ａ、ＢのＤＬＣ分子間ではいずれもｙ軸成分は変化せず、ｘ軸成分のみが変化している。これは、液晶群Ａを備えた第１の位相差領域１１および液晶群Ｂを備えた第２の位相差領域１２の面内遅相軸の方向が一致していることを意味する。

【0027】

なお、図１Ａに示すように、極角０°における位相差、すなわち面内位相差Ｒ（０）の絶対値は第１の位相差領域１１および第２の位相差領域で略等しく、その絶対値は５４〜７４ｎｍである。面内位相差Ｒ（０）の絶対値は６０〜７０ｎｍがより好ましく、６３〜６７ｎｍが特に好ましい。

【0028】

第１の位相差領域１１において、ｘｚ平面内の極角４０°における位相差Ｒ_１（４０）の絶対値および極角−４０°における位相差Ｒ_１（−４０）の絶対値の大きい方が１３５〜３５３ｎｍであり、小さい方が８〜２８ｎｍである。
同様に第２の位相差領域１２において、ｘｚ平面内の極角４０°における位相差Ｒ_２（４０）の絶対値および極角−４０°における位相差Ｒ_２（−４０）の絶対値の大きい方が１３５〜３５３ｎｍであり、小さい方が８〜２８ｎｍである。

【0029】

なお、第１の位相差領域と第２の位相差領域とのハイブリッド配向の程度は略同じであるため、Ｒ_１（４０）≒Ｒ_２（−４０）、Ｒ_１（−４０）≒Ｒ_２（４０）である。

【0030】

本発明において、位相差は特に記載がないときは、波長５５０ｎｍにおける位相差とする。
本発明において、面内位相差ＲｅはＡｘｏＳｃａｎ（Ａｘｏｍｅｔｒｉｃｓ社製）において、フィルム面の法線方向（上記ｘｙｚ軸を有する球面座標における極角０°）から波長５５０ｎｍの光を入射させて測定した値（＝Ｒ（０））である。また、位相差Ｒ（４０）、Ｒ（−４０）は、それぞれフィルム面に極角４０°、−４０°から波長５５０ｎｍの光を入射させて測定した値である。

【0031】

ＤＬＣを含有する、第１の位相差領域１１と第２の位相差領域１２を有する光学異方性層１０は、ＤＬＣを含む光学異方性層塗布液（ＤＬＣ組成物）を、後述のパターン配向膜上に塗布し、硬化させることにより作製することができる。

【0032】

図２Ａに第２の実施形態のパターン位相差フィルムの模式斜視図を示す。
本実施形態のパターン位相差フィルム２は、棒状液晶を含有する、第１の位相差領域２１および第２の位相差領域２２を交互に有する光学異方性層２０からなる。本実施形態においては、第１の位相差領域２１と第２の位相差領域２２が同一のストライプ形状を有し、ストライプ形状の幅方向に交互に配置されている点は第１の実施形態と同様である。

【0033】

図２Ａにおいて、パターン位相差フィルム２の面内遅相軸Ｓ_axisをｘ軸、これに直交する面内進相軸ｆ_ａxisをｙ軸、光学異方性層２０の主面２０ａ（以下においてフィルム面２０ａ）の法線をｚ軸と規定する。図２Ｂは、パターン位相差フィルム２の上面（ｘｙ平面）、第１および第２の位相差領域２１、２２の並び方向の側面（ｚｙ平面）および第１の位相差領域２１の長さ方向の側面（ｘｚ平面）をそれぞれ模式的に示す図である。

【0034】

図２Ａおよび図２Ｂに示すように、フィルム面２０ａに垂直、かつ、ストライプ形状の領域の長さ方向に沿った面（ｘｚ面）において、複数の棒状液晶分子１５が、一方のフィルム面２０ａから他方のフィルム面２０ｂに向かって、その長軸（棒状液晶分子における遅相軸）の傾きが徐々に変化するハイブリッド配向されて固定されている。そして、第１の位相差領域２１と第２の位相差領域２２とではチルト角の立ち上がり方向が互いに逆であり、平均的なチルト角の絶対値は同等である。また、フィルム法線方向ｚからみると、棒状液晶分子１５の遅相軸は、第１の位相差領域２１においても第２の位相差領域２２においても全てｘ軸方向に並んでいる。すなわち、第１の位相差領域２１および第２の位相差領域２２における面内遅相軸の方向は一致している。

【0035】

なお、以下において、第１の実施形態の場合と同様に、第１の位相差領域２１のハイブリッド配向した棒状液晶分子１５の群を第１のハイブリッド配向液晶群Ａ、第２の位相差領域２２のハイブリッド配向した棒状液晶分子１５の群を第２のハイブリッド配向液晶群Ｂと称する。

【0036】

本実施形態のパターン位相差フィルム２においても、面内位相差Ｒ（０）、極角４０°における位相差Ｒ（４０）、極角−４０°における位相差Ｒ（４０）については第１の実施形態のパターン位相差フィルム１の場合と同様である。

【0037】

棒状液晶を含有する、第１の位相差領域２１と第２の位相差領域２２を有する光学異方性層２０は、棒状液晶を含む光学異方性層塗布液（棒状液晶組成物）を、後述のパターン配向膜上に塗布し、硬化させることにより作製することができる。

【0038】

上記第１の実施形態のパターン位相差フィルム１においては、第１の位相差領域１１と第２の位相差領域１２との面内進相軸f_axisがストライプの長さ方向に一致した構成を説明したが、面内進相軸の方向は第１の位相差領域１１と第２の位相差領域１２とで一致していればよく、例えば、面内進相軸がストライプの長さ方向に直交するストライプ形状の幅方向となるようにＤＬＣ分子が配列されていてもよい。

【0039】

同様に、第２の実施形態のパターン位相差フィルム２においては、第１の位相差領域２１と第２の位相差領域２２との面内遅相軸Ｓ_axisがストライプの長さ方向に一致した構成を説明したが、面内遅相軸の方向は第１の位相差領域２１と第２の位相差領域２２とで一致していればよく、例えば、面内遅相軸がストライプの長さ方向に直交するストライプ形状の幅方向となるように棒状液晶分子が配列されていてもよい。

【0040】

さらに、パターン位相差フィルムにおける第１の位相差領域と第２の位相差領域の形状はストライプ形状に限るものではなく、図３に、平面模式図を示す他の例のパターン位相差フィルム３のように、第１のハイブリッド配向液晶群Ａを含む第１の位相差領域３１と第２のハイブリッド配向液晶群Ｂを含む第２の位相差領域３２とが同一の矩形状（ここでは正方形）を有し、縦横に交互にチェック状に配置されていてもよい。

【0041】

上記第１および第２の実施形態のパターン位相差フィルム１、２としては、第１の位相差領域と第２の位相差領域を有する光学異方性層のみからなる構成について説明したが、本発明のパターン位相差フィルムとしては、光学異方性層のみならず、支持体フィルムを備えたもの、あるいは支持体フィルムおよび配向膜をさらに備えたものであってもよい。

【0042】

図４は、支持体フィルム８上に配向膜９を備え、さらに配向膜９上に第１の位相差領域１１および第２の位相差領域１２を有する光学異方性層１０を備えてなるパターン位相差フィルム１Ａの断面模式図を示す。

【0043】

パターン位相差フィルム１Ａのように、支持体フィルム８および配向膜９など光学異方性層１０以外の層を含む場合には、上記面内位相差Ｒ（０）、極角４０°あるいは極角−４０°での位相差Ｒ（４０）、Ｒ（−４０）は、いずれも支持体フィルム８および配向膜９などの光学異方性層１０以外の層を含むパターン位相差フィルム１Ａ全体で測定した値とする。

【0044】

配向膜９は、例えば、配向膜上に形成される光学異方性層に含まれる液晶分子が、その長軸が同一方向に並び、かつハイブリッド配向する液晶分子のチルト角の立ち上がり方向（傾斜角の符号）を互いに異なるように制御可能な第１および第２の配向制御領域を有するパターン配向膜である。パターン配向膜は、例えば、一様な配向膜形成後にマスクラビング処理を行うことで形成することができる。

【0045】

また、仮支持体上にパターン配向膜を形成して利用して第１の位相差領域と第２の位相差領域を有する光学異方性層を形成し、その光学異方性層を、支持体フィルム上に転写することにより、支持体フィルム上に配向膜を備えず、直接、光学異方性層を備えたパターン位相差フィルムを得ることができる。

【0046】

支持体フィルムとしては、光透過性、機械的硬度、熱安定性、水分遮断性、等方性などに優れる重合体や樹脂を主成分とするフィルムが好ましい。また、支持体フィルムとしては、面内遅相軸の向きがランダムであり、面内位相差が小さいものが好ましい。例えば、国際公開２０１３／０４７２８２号等に記載の支持フィルムが好適である。

【0047】

＜視野角スイッチング用偏光板＞
本発明の視野角スイッチング用偏光板は、上述した本発明のパターン位相差フィルムと偏光子（直線偏光膜）とを少なくとも有する。偏光子は、パターン位相差フィルムの光異方性層の表面と貼合してもよいし、支持体フィルムの表面と貼合してもよい。また、偏光子とパターン位相差フィルムとの間に他のフィルム（例えば、偏光子の保護フィルム）が配置されていてもよい。間に挟まれるフィルムとしては、面内遅相軸がランダムでありかつ低位相差のフィルムであることが好ましい。

【0048】

図５は、視野角スイッチング用偏光板の一例の模式斜視図である。
図５に示すように、視野角スイッチング用偏光板５０は、パターン位相差フィルム１と偏光子４とが積層されてなる。このとき、パターン位相差フィルム１の面内進相軸方向（ｘ軸と一致）と偏光子４の吸収軸ａとが平行となるように積層される。

【0049】

なお、視野角スイッチング用偏光板が、図２Ａに示した棒状液晶を含むパターン位相差フィルム２を備える場合には、パターン位相差フィルム２の面内遅相軸方向（ｘ軸と一致）と偏光子の吸収軸とが平行となるように積層すればよい。

【0050】

＜視野角スイッチングシステムおよび表示装置＞
本発明の視野角スイッチングシステムは、上記の視野角スイッチング用偏光板を２枚組み合わせて構成される。以下に、本発明の視野角スイッチングシステムおよびそれを備えた表示装置について説明する。

【0051】

図６は、本発明の視野角スイッチングシステムの一例を備えた本発明の表示装置の一例を模式的に示す斜視図である。なお、図６においては、視野角スイッチングシステムによる（ｉ）通常視野角表示モードおよび（ｉｉ）狭視野角表示モードの状態を示している。

【0052】

本実施形態の視野角スイッチングシステム６０においては、２枚の視野角スイッチング用偏光板を区別するため、一方の視野角スイッチング用偏光板を５１、他方の視野角スイッチング用偏光板を５２とし、各偏光板５１、５２中の各構成要素の符号として、既述の視野角スイッチング用偏光板５０の対応する構成要素の符号に１００または２００を加算した３桁の符号を用いることとして、詳細な説明は省略する。

【0053】

視野角スイッチングシステム６０は、２枚の視野角スイッチング用偏光板５１、５２が、互いの偏光子１０４、２０４の吸収軸ａが平行に、パターン位相差フィルム１０１、２０１同士が対向して配置され、かつ、通常視野角モードのための第１の相対位置と狭視野角モードのための第２の相対位置との間で相対移動可能に備えられている。

【0054】

図６中（ｉ）に示すように、第１の相対位置は、パターン位相差フィルム１０１、２０１の互いに異なる位相差領域同士が積層方向に一致する位置である。すなわち、このとき、一方のパターン位相差フィルム１０１の第１の位相差領域１１１と、他方のパターン位相差フィルム２０１の第２の位相差領域２１２とが積層方向に一致し、かつ、一方のパターン位相差フィルム１０１の第２の位相差領域１１２と、他方のパターン位相差フィルム２０１の第１の位相差領域２１１とが積層方向に一致する。

【0055】

第２の相対位置は、パターン位相差フィルム１０１、２０１の互いに同じ位相差領域同士が積層方向に一致する位置である。すなわち、このとき、一方のパターン位相差フィルム１０１の第１の位相差領域１１１と他方のパターン位相差フィルム２０１の第１の位相差領域２１１とが積層方向に一致し、かつ、一方のパターン位相差フィルム１０１の第２の位相差領域１１２と他方のパターン位相差フィルム２０１の第２の位相差領域２１２とが積層方向に一致する。

【0056】

本実施形態の視野角スイッチングシステム６０は、一方の視野角スイッチング用偏光板５１を、第１および第２の位相差領域である１つのストライプ形状の幅（１ストライプ幅）分、図中矢印Ｍの方向に移動可能に構成されている。このＭ方向に視野角スイッチング用偏光板５１を１ストライプ分ずらすことにより、通常視野角と狭視野角とを切り替えることができる。

【0057】

なお、視野角スイッチングシステム６０は、上記の第１の相対位置と第２の相対位置となるように、少なくともいずれかの視野角スイッチング用偏光板を１ストライプ分幅方向にスライドさせるための、図示しない移動機構を備える。移動機構としては公知のスライド機構を適宜利用することができる。ユーザがダイヤルを回すことにより、視野角スイッチング用偏光板５１を１ストライプ幅分スライドさせ、再度ダイヤルを回すことにより逆向きに１ストライプ分スライドして元も位置に戻るスライド機構など機械的に第１の相対位置と第２の相対位置とを切り替えられるように構成すれば、電源不要であり好ましい。

【0058】

視野角スイッチングシステムに備えられるパターン位相差フィルムとしては、第１の実施形態のパターン位相差フィルム１に限らず第２の実施形態のパターン位相差フィルム２であってもよいことは言うまでもない。また、さらに、図３に示した第１の位相差領域と第２の位相差領域とがチェック状に配置されたパターン位相差フィルム３を用いてもよい。図３に示すようなチェックパターンのパターン位相差フィルム３を備えた場合、スライド方向は縦横いずれの方向としてもよい。

【0059】

本発明の表示装置は、表示パネルと、その表示パネルの視認側面に配置された、上記の視野角スイッチングシステムとを備えている。図６に示す通り、本実施形態の表示装置１００は、上記視野角スイッチングシステム６０が液晶パネル７０の視認側面に配置されてなる。

【0060】

液晶パネル７０は、液晶セル７１が互いに直交する偏光子７２、７３により挟まれた構成を有している。なお、バックライトは省略している。液晶パネル７０の視認側の偏光子７３は、視野角スイッチングシステム６０を構成する２枚の視野角スイッチング用偏光板５１、５２うち、液晶パネル７０側の視野角スイッチング用偏光板５２の偏光子２０４を兼ねている。

【0061】

図７は、（ｉ）通常視野角表示モード時、および（ｉｉ）狭視野角表示モード時における、対向するパターン位相差フィルムの一部を模式的に示している。

【0062】

通常視野角表示モード時には、図７の（ｉ）に示すように、一方のパターン位相フィルムの第２の位相差領域１１２と、他方のパターン位相フィルムの第１の位相差領域２１１とが対向し、積層方向に重なっている。このとき、全面に亘って互いに逆向きのハイブリッド配向である第１のハイブリッド配向液晶群Ａと第２のハイブリッド配向液晶群Ｂとが対向する。このとき、両者のハイブリッド配向の方向が逆であるので、積層方向に進む光に対し、互いに斜め方向における位相差を打ち消し合しあい、互いの位相差が補償される。そのため、視野角スイッチングシステムは、表示パネルから出射されてそのシステムを通過する光に対して影響を及ぼさず、表示パネルの有する通常の視野角が得られる。

【0063】

他方、狭視野角表示モード時には、図７の（ｉｉ）に示すように、２枚のパターン位相フィルムの、ハイブリッド配向の向きが同じである位相差領域同士１１１と２１１が対向し、積層方向に重なっている。このとき、全面に亘って、同一向きのハイブリッド配向である第１のハイブリッド配向液晶群Ａ同士、および第２のハイブリッド配向液晶群Ｂ同士が対向する。このとき、互いに同一の斜め方向における位相差を有しているため、位相差は補償されず、全体として斜め方向（フィルム面に対する法線方向からフィルム面側に傾いた方向）における位相差が生じ、結果として表示パネルの有する通常の視野角よりも視野角が狭められる。

【0064】

図８および図９はそれぞれ（ｉ）通常視野角表示モード、（ｉｉ）狭視野角表示モードにおける輝度分布を示す。発光点上に視野角スイッチングシステムを配置し、各モードに設定した場合における、視野角輝度分布（方位角、極角）をシミュレーションにより求め極座標で二次元表示したものである。図の左右が水平方位、上下が垂直方位になっており、右が方位角０度、上が方位角９０度、左が方位角１８０度、下が方位角２７０度である。また、円の中心からの距離が正面方向からの極角を表しており０度〜８０度の範囲になっている。

【0065】

ここでは、図６に示した視野角スイッチングシステムのストライプ長さ方向が０°から１８０°の軸と一致するように配置されている。狭視野角表示モードにおいては、０°から１８０°のラインにおける視野角が通常視野角と比較して大幅に狭まっていることが明らかである。

【0066】

図１０は、通常視野角表示モードおよび狭視野角表示モードのそれぞれの、水平角度−９０°から９０°における輝度分布を示すグラフである。水平角度の正の方向が図８および図９の方位角０度、負の方向が図８および図９の方位角１８０度に対応しており、角度の大きさが図８および図９の極角に対応している。図１０に示すように、狭視野角モードでは視認可能な角度領域が水平角度０度（すなわち正面）から離れると急激に小さくなっており、視野角が大きく減じられていることが分かる。

【0067】

したがって、視野角スイッチングシステムを通常の表示パネルに重ねて配置した表示装置では、通常の視野角での表示と視野角を制限した狭視野角での表示とを切り替えて、通常は横方向からでも適正な表示の視認を可能とし、必要に応じて狭視野角モードに切り替えることで、例えば周囲の第三者が表示を視認することを防止することができる。

【0068】

表示パネルとしては、タブレットＰＣ、ノートＰＣ、スマートフォンなどの携帯電話等に利用される、公知の表示装置で利用されている各種の表示素子（ディスプレイパネル）が利用可能である。具体的には、既述の液晶パネルの他、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示パネル、プラズマ表示パネル、電子ペーパ等が例示される。

【0069】

図１１は、表示パネルとして有機ＥＬパネル７５を備えた表示装置１００Ａの概略構成を示す。表示装置１００Ａは、有機ＥＬパネル７５の視認画面に、視野角スイッチングシステム６０を備えた構成である。
既述の通り、本構成の表示装置１００Ａにおいても液晶パネル７０を備えた場合と同様に、通常視野角モードでは、有機ＥＬパネル７５自体の通常の視野角で画面を視認することができ、かつ、狭視野角モードでは、水平方向の視野角を狭め、周囲の第三者からの画面視認性を低下させ、第三者による画面の覗き見を防止することができる。

【実施例】

【0070】

＜パターン位相差フィルムの作製法＞
実施例および比較例として、支持体フィルム上に配向膜を形成し、配向膜にパターンラビングを施した後に配向膜上に光学異方性層を形成することにより第１の位相差領域と第２の位相差領域を備えた光学異方性層を有するパターン位相差フィルムを作製した。

【0071】

支持体フィルムとして、セルロースアシレートフィルムを用いた。具体的には、富士フイルム社製のＺ−ＴＡＣ（商品名）を用いた。

【0072】

（配向膜の形成）
セルロースアシレートフィルムの表面に鹸化処理を施し、その鹸化処理した表面に、下記表１の組成の配向膜塗布液を＃１４のワイヤーバーを用いて塗布した。塗布膜を６０℃の温風で６０秒、さらに１００℃の温風で１２０秒乾燥し、配向膜を形成した。形成した膜にラビング処理を行った。

【表1】

【0073】

【化1】

【0074】

上記のようにして形成した配向膜をパターンラビングした。パターンラビングには、特開２００４−１６３４９５の方法を参考にマスクラビング法を用いた。図１２にパターンラビング法を説明するための模式図を示す。図１２に示すように、支持体フィルム８上に形成した一様な配向膜９上に、ストライプ形状の開口が平行にそのストライプの幅と同一幅間隔で複数配列されたストライプ状パターンのマスク９０を配置する。そして、図中右から左に向かう、ストライプの長さ方向の一方の向き（１）に平行にラビングし、その後、マスク９０をストライプ形状の開口の幅１つ分、ストライプの幅方向にずらして配置し、図中左から右に向かう、ストライプの長さ方向の他方の向き（２）にラビングする。この処理により、互いに逆向きにラビングされたストライプ状領域が交互に形成されたパターン配向膜を作製した。このとき、パターンの幅は５ｍｍであった。

【0075】

上記パターン配向膜上に、各実施例および比較例について下記表２に示す光学異方性層塗布液を塗布量調整して塗布し、紫外線硬化して固定化した。この光学異方性層は、第１の方向にラビング配向されたストライプ状領域に第１の位相差領域を、第２の方向にラビングされたストライプ状領域に第２の位相差領域を有するパターン位相差層である。
以上の手順で各実施例および比較例のパターン位相差フィルムを作製した。

【0076】

各実施例および比較例において、光学異方性層塗布液として、それぞれ実施例毎に次のＤ１〜Ｄ５、あるいはＲ１のいずれかの塗布液を用いて光学異方性層を作製した。

【表2】

【0077】

光学異方性塗布液Ｄ１〜Ｄ５の組成は下記表３に示す通りとした。単位はすべて質量部である。

【表3】

【0078】

【化2】

【化3】

【化4】

【化5】

【化6】

【0079】

光学異方性層塗布液Ｒ１の組成は下記表４に示す通りとした。単位はすべて質量部である。

【表4】

【0080】

【化7】

【化8】

【化9】

【0081】

＜位相差の測定＞
上記のようにして得られ各実施例および比較例のパターン位相差フィルムについて、Ａｘｏｍｅｔｒｉｃ社のＡｘｏｓｃａｎを用いてＲ（０）、Ｒ（４０）、Ｒ(−４０)の位相差を測定した。結果を表５に示す。なお、棒状液晶の位相差はＤＬＣの位相差と符号は反対になる。これは、棒状液晶がラビング方向に対し面内遅相軸が平行になるのに対し、ＤＬＣはラビング方向に対し面内進相軸が平行になるためである。本明細書ではリタデーションの絶対値が重要になるため、符号にはとらわれず絶対値で記述している。

【0082】

＜評価＞
各実施例および比較例のパターン位相差フィルムを２枚ずつ用い、異方性層が内側になるように重ね合わせ、第１の位相差領域同士、第２の位相差領域同士を重ねた場合を狭視野角表示モード、第１の位相差領域と第２の位相差領域とが重なる場合を通常視野角（広視野角）表示モード（図６参照）として以後の評価を行った。この２枚のフィルムを液晶表示装置（液晶モニター：ＨＰ社 ＬＰ２０６５）の液晶パネル上に、各ストライプの長さ方向が観察者に対して横方向（左右方向）となるように重ね、さらにその上に偏光板を重ねた。偏光板の吸収軸の向きは、液晶表示装置の視認側偏光板と同じ向きとした（図６参照）。

【0083】

液晶表示装置を白表示とし、狭視野角時の左右斜め６０度（極角６０°）における輝度（パターン位相差フィルムを備えない場合の輝度を１とした比較値）を測定した。測定はトプコン社のＢＭ−５Ａを用いた。輝度を下記基準で評価した結果を表５に示す。
Ａ:輝度０．１未満 （略黒となり十分な狭視野角効果あり）
Ｂ:輝度０．１以上０．２以下（やや黒となり十分な狭視野角効果あり（許容））
Ｃ:輝度０．２超０．５以下 （黒が不十分で狭視野角効果不十分（許容できない））
Ｂ:輝度０．５超 （黒とならず十分な狭視野角効果なし）

【0084】

また、広視野角と狭視野角のスイッチングの性能を液晶表示装置に画像を表示させて目視による下記表記基準Ａ〜Ｄの官能評価を行った。なお、ここでは広視野角と狭視野角の場合について、それぞれ左右斜め６０度（極角６０°）から観察した。評価結果を表５に示す。
Ａ：広視野角時には画像が鮮明に認識されたが、狭視野角時には完全に黒くなり全く画像が視認できない状態となり、十分なスイッチング効果あり
Ｂ：広視野角時には画像が鮮明に認識されたが、狭視野角時には略黒くなり画像がほぼ視認できない状態となり、実用上許容できる程度のスイッチング効果あり（許容）
Ｃ：広視野角時には画像が鮮明に認識されたが、狭視野角時にはやや黒くなったが画像がやや視認でき、スイッチング効果不十分（許容できない）
Ｄ:広視野角時には画像が鮮明に認識されたが、狭視野角時には黒くならず画像が視認できるままとなり、スイッチング効果なし

【0085】

【表5】

【0086】

表５に示すように、実施例１〜６はいずれの評価もＡもしくはＢであったのに対し、比較例１〜４はいずれの評価もＣであった。実施例１および実施例２で非常によい結果が得られた。

【産業上の利用可能性】

【0087】

本発明のパターン位相差フィルムは、既述のような、表示装置の視野角を制御する視野角スイッチング用偏光子、および視野角スイッチングシステムに利用される他、調光ウインドウ、光通信用のスイッチング素子、バックライトや照明の指向性切り替えスイッチ等にも用いることができる。

【0088】

本発明の表示装置は、タブレットＰＣ、ノートＰＣ、スマートフォン等の表示装置として、好適に利用可能である。

【符号の説明】

【0089】

１、１Ａ、２、３、１０１、２０１ パターン位相差フィルム
４、１０４、２０４ 偏光子
８ 支持体フィルム
９ 配向膜
１０、２０ 光学異方性層
１０ａ、１０ｂ、２０ａ、２０ｂ フィルム面
１１、２１、３１、１１１、２１１ 第１の位相差領域
１２、２２、３２、１１２、２１２ 第２の位相差領域
１４ ＤＬＣ分子
１５ 棒状液晶分子
５０、５１、５２ 視野角スイッチング用偏光板
６０ 視野角スイッチングシステム
７０ 液晶パネル
７１ 液晶セル
７２、７３ 偏光子
７５ 有機ＥＬパネル
９０ マスク
１００、１００Ａ 表示装置
Ａ 第１のハイブリッド配向液晶群
Ｂ 第２のハイブリッド配向液晶群

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】