CN105283783A - 光学片部件及使用该光学片部件的图像显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光学片部件及使用该光学片部件的图像显示装置。本发明的光学片部件具有:偏振片,包含偏振器;亮度强化膜,包含反射偏振器;及λ/4板,反射偏振器包含:第一光反射层,具有在430~480nm的波长范围具有反射中心波长且半宽度为100nm以下的反射率的峰,所述第一光反射层射出圆偏振光且将胆甾醇型液晶相固定而成;第二光反射层,具有在500~600nm的波长范围具有反射中心波长且半宽度为100nm以下的反射率的峰,所述第二光反射层射出圆偏振光且将胆甾醇型液晶相固定而成;及第三光反射层,具有在600~650nm的波长范围具有反射中心波长且半宽度为100nm以下的反射率的峰,所述第三光反射层射出圆偏振光且将胆甾醇型液晶相固定而成,亮度强化膜在偏振器与反射偏振器之间具有满足式(2)的λ/4板,当所述光学片部件组装于使用了RGB窄频带的背光的图像显示装置时,正面亮度、正面对比度及色再现域均得到提高,其中,Re(λ)为波长λnm下的面内方向的延迟。式(2)550nm/4-25nm<Re(550)<550nm/4+25nm。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学片部件及使用该光学片部件的图像显示装置。
背景技术
液晶显示装置(以下,也称为LCD)等平板显示器作为消耗电力较小、节省空间的图像显示装置而其用途逐年扩展。液晶显示装置成为依次设有背光(以下,也称为BL)、背光侧偏振片、液晶单元、视认侧偏振片等的结构。
近年来,在平板显示器市场中,作为LCD性能的改善方案,正在进行用于节省电力化、高精细化、色再现性的提高的开发,尤其在平板PC或智能手机等小型尺寸方面显著要求节省电力化、高精细化、色再现性的提高,在这种现状下,在大型尺寸中也正在进行现行TV规格(FHD、NTSC(NationalTelevisionSystemCommittee)比72%≈EBU(EuropeanBroadcastingUnion)比100%)的新一代高清晰(4K2K、EBU比100%以上)的开发。因此,更强烈要求液晶显示装置的节省电力化、高精细化、色再现性的提高。
随着背光的节省电力化,在背光与背光侧偏振片之间设置光学片部件,光学片部件是在所有的方向上一边振动一边入射的光中仅使在特定的偏振方向上振动的光透射而反射在其他偏振方向上振动的光的光学元件。作为伴随移动设备的增加及家电产品的低消耗电力化的低电力LCD的核心组件,期待解决LCD的较低的光效率来提高亮度(光源的每单位面积的明度的程度)。
针对于此,已知有如下技术:通过在背光与背光侧偏振片之间组合光学片部件(DBEF(DualBrightnessEnhancementFilm,双亮度强化膜)等),利用光循环来提高BL的光利用率,使背光节省电力化,同时提高其亮度(参考专利文献1)。同样地,专利文献2中记载有如下技术:通过层叠有λ/4板和将胆甾醇型液晶相固定而成的层的结构的偏振片、以及将胆甾醇型液晶相的间距不同的三层以上的胆甾醇型液晶相固定而成的层中的宽频带化,利用光循环提高BL的光利用率。
然而,这种光学片部件,其部件结构复杂,为了在市场中普及,必须通过进一步进行了部件的功能集成的部件件数的减少来实现低成本化。
另一方面,还已知从液晶显示装置的高精细化及色再现性提高的观点考虑,使背光的发光光谱变尖锐的方法。例如,专利文献3中记载有如下方法:通过在蓝色LED与导光板之间利用放出红色光及绿色光的量子点(QD)作为荧光体来体现白色光,从而实现高亮度和色彩再现性的提高。非专利文献1中提出有为了改善LCD的色再现性而将使用了量子点的光转换薄膜(QDEF,也称为量子点增强薄膜)进行组合的方式。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利3448626号公报
专利文献2:日本专利公开平1-133003号公报
专利文献3:日本专利公开2012-169271号公报
非专利文献
非专利文献1:SID’12DIGESTp.895
发明内容
发明要解决的技术课题
改善光利用率的专利文献1、2中,由于赋予针对白色光的宽频带的光循环功能,因此存在多层结构、考虑到部件的波长分散性的复杂的设计、以及制造成本较高的课题。并且,关于专利文献3、非专利文献1所示的荧光(PL)应用技术,其为利用量子点(QuantumDot,以下也称为QD)并通过白色光来实现高亮度、色彩再现性的提高的技术,若要进一步改善亮度,必须与专利文献1、2进行组合,存在与上述同样的课题。
节省电力化所需的BL光利用率的改善与高精细(开口率下降)及色再现性的提高(滤色器(以下,也称为CF)透射率下降)具有此消彼长的关系,课题在于兼顾光利用率的改善与色再现性。
本发明所要解决的课题在于提供一种当组装于使用了RGB窄频带的背光的图像显示装置时,正面亮度、正面对比度及色再现域均得到提高的光学片部件。
用于解决技术课题的手段
为了解决上述课题,本发明人等进行了深入研究,其结果发现,通过与使用了RGB波长区域的发光峰较窄的RGB的亮线光(半宽度为100nm以下,例如量子点BL)的光源相对应地使用在RGB波长区域具有较窄的反射峰的反射偏振器来提高光利用率,由此能够以简单的结构,将正面亮度、正面对比度及色再现域同时提高至以往未知的程度,并发现能够解决上述课题。
即,上述课题通过以下结构的本发明得到解决。
[1]一种光学片部件,其具有:
偏振片,包含偏振器(A);
亮度强化膜,包含反射偏振器(B);及
λ/4板(C),
所述反射偏振器(B)包含:
第一光反射层,具有在430~480nm的波长范围具有反射中心波长且半宽度为100nm以下的反射率的峰,所述第一光反射层射出圆偏振光且将胆甾醇型液晶相固定而成;
第二光反射层,具有在500~600nm的波长范围具有反射中心波长且半宽度为100nm以下的反射率的峰,所述第二光反射层射出圆偏振光且将胆甾醇型液晶相固定而成;及
第三光反射层,具有在600~650nm的波长范围具有反射中心波长且半宽度为100nm以下的反射率的峰,所述第三光反射层射出圆偏振光且将胆甾醇型液晶相固定而成,
亮度强化膜在偏振器(A)与反射偏振器(B)之间具有满足下述式(2)的λ/4板(C):
式(2)550nm/4-25nm<Re(550)<550nm/4+25nm
(式中,Re(λ)表示波长λnm下的面内方向的延迟(单位:nm)。)
[2]根据[1]所述的光学片部件优选为,λ/4板(C)进一步满足下述式(1)、(3)、(4)。
式(1)450nm/4-25nm<Re(450)<450nm/4+25nm
式(3)630nm/4-25nm<Re(630)<630nm/4+25nm
式(4)Re(450)<Re(550)<Re(630)
(式中,Re(λ)表示波长λnm下的面内方向的延迟(单位:nm)。)
[3]一种光学片部件,其具有:
偏振片,包含偏振器(A);及
亮度强化膜,包含反射偏振器(B),
反射偏振器(B)具有:在430~480nm的波长范围具有反射中心波长且半宽度为100nm以下的反射率的峰;在500~600nm的波长范围具有反射中心波长且半宽度为100nm以下的反射率的峰;及在600~650nm的波长范围具有反射中心波长且具有半宽度为100nm以下的反射率的峰,所述反射偏振器为射出直线偏振光的电介质多层膜。
[4]根据[1]至[3]中任一项所述的光学片部件优选为,偏振片及反射偏振器(B)直接接触而层叠或经由粘接层而层叠。
[5]根据[1]或[2]所述的光学片部件优选为,偏振片、λ/4板(C)及反射偏振器(B)依次直接接触而层叠或经由粘接层而层叠。
[6]根据[1]至[5]中任一项所述的光学片部件优选为,反射偏振器(B)与和反射偏振器(B)的偏振片侧相邻的层的折射率之差为0.15以下。
[7]根据[1]至[6]中任一项所述的光学片部件优选为,亮度强化膜的膜厚为5~10μm。
[8]一种图像显示装置,其具有:
[1]至[7]中任一项所述的光学片部件;及
背光单元,
背光单元具备光源,所述光源发出:
蓝色光,具有在430~480nm的波长范围具有发光中心波长且半宽度为100nm以下的发光强度的峰;
绿色光,具有在500~600nm的波长范围具有发光中心波长且半宽度为100nm以下的发光强度的峰;及
红色光,具有在600~650nm的波长范围具有发光中心波长且半宽度为100nm以下的发光强度的峰,
背光单元在光源的后部具备反射部件,所述反射部件进行从光源发出并由光学片部件反射的光的偏振状态的转换及反射。
[9]根据[8]所述的图像显示装置优选为,光源具有:蓝色发光二极管,发出前述蓝色光;及
荧光材料,在前述蓝色发光二极管的前述蓝色光入射时,发出前述绿色光和前述红色光。
[10]根据[9]所述的图像显示装置优选为,荧光材料为量子点部件,
量子点部件配置于光学片部件与蓝色光源之间。
[11]根据[10]所述的图像显示装置优选为,量子点部件发出至少保持有一部分入射光的偏振性的荧光。
[12]根据[8]至[11]中任一项所述的图像显示装置优选为,所述图像显示装置还具有液晶单元。
[13]根据[8]至[12]中任一项所述的图像显示装置优选为,背光单元具有蓝色用波长选择滤波器,所述蓝色用波长选择滤波器使前述蓝色光中短于460nm的短波长的光选择性地透射。
[14]根据[8]至[13]中任一项所述的图像显示装置优选为,背光单元具有红色用波长选择滤波器,所述红色用波长选择滤波器使前述红色光中长于630nm的长波长的光选择性地透射。
[15]根据[8]至[14]中任一项所述的图像显示装置优选为,所述图像显示装置还具有薄层晶体管,
薄层晶体管具有载体浓度小于1×1014/cm3的氧化物半导体层。
发明效果
根据本发明,能够提供一种当组装于使用了RGB窄频带的背光的图像显示装置时,正面亮度、正面对比度及色再现域均得到提高的光学片部件。
附图说明
图1是将三层的胆甾醇型液晶相固定而成的层用作反射偏振器的本发明的光学片部件的一例的剖面和与背光之间的位置关系组合而表示的示意图。
图2是将三层的胆甾醇型液晶相固定而成的层用作反射偏振器的本发明的光学片部件的另一例的剖面和与背光之间的位置关系组合而表示的示意图。
图3是将三层的胆甾醇型液晶相固定而成的层用作反射偏振器的本发明的光学片部件的另一例的剖面和与背光之间的位置关系组合而表示的示意图。
图4是将电介质多层膜用作反射偏振器的本发明的光学片部件的一例的剖面和与背光之间的位置关系组合而表示的示意图。
图5是将电介质多层膜用作反射偏振器的本发明的光学片部件的另一例的剖面和与背光之间的位置关系组合而表示的示意图。
图6是将电介质多层膜用作反射偏振器的本发明的光学片部件的另一例的剖面和与背光之间的位置关系组合而表示的示意图。
图7是表示作为本发明的图像显示装置的液晶显示装置的一例的剖面的示意图。
具体实施方式
以下,对本发明的光学片部件及图像显示装置进行详细说明。
以下所记载的构成要件的说明是根据本发明的代表性的实施方式来进行的,但本发明并不限定于这种实施方式。另外,本说明书中,用“~”表示的数值范围表示以“~”的前后所记载的数值作为最小值及最大值而包含的范围。
本说明书中,峰的“半宽度”是指峰高度1/2处的峰的宽度。
[光学片部件]
在(i)的方式中,本发明的光学片部件具有:偏振片,包含偏振器(A);亮度强化膜,包含反射偏振器(B);及λ/4板(C),前述反射偏振器(B)包含:第一光反射层,具有在430~480nm的波长范围具有反射中心波长且半宽度为100nm以下的反射率的峰,所述第一光反射层射出圆偏振光且将胆甾醇型液晶相固定而成;第二光反射层,具有在500~600nm的波长范围具有反射中心波长且半宽度为100nm以下的反射率的峰,所述第二光反射层射出圆偏振光且将胆甾醇型液晶相固定而成;及第三光反射层,具有在600~650nm的波长范围具有反射中心波长且半宽度为100nm以下的反射率的峰,所述第三光反射层射出圆偏振光且将胆甾醇型液晶相固定而成,前述亮度强化膜在前述偏振器(A)与前述反射偏振器(B)之间具有满足下述式(2)的λ/4板(C)。
式(2)550nm/4-25nm<Re(550)<550nm/4+25nm
(式中,Re(λ)表示波长λnm下的面内方向的延迟(单位:nm)。)
在(ii)的方式中,本发明的光学片部件具有:偏振片,包含偏振器(A);及亮度强化膜,包含反射偏振器(B),前述反射偏振器(B)具有:在430~480nm的波长范围具有反射中心波长且半宽度为100nm以下的反射率的峰;在500~600nm的波长范围具有反射中心波长且半宽度为100nm以下的反射率的峰;及在600~650nm的波长范围具有反射中心波长且半宽度为100nm以下的反射率的峰,所述反射偏振器为射出直线偏振光的电介质多层膜。
通过这种结构,当本发明的光学片部件组装于使用了RGB窄频带的背光的图像显示装置时,正面亮度、正面对比度及色再现域均得到提高。
在图1~图6中将本发明的光学片部件的示意图与背光单元31一起示出。本发明的光学片部件21包含偏振片1及亮度强化膜11。偏振片1及亮度强化膜11可经由粘接层20而层叠(参考图1、图2、图4、图5),也可以分离配置(参考图3、图6)。
<偏振片>
接着,对偏振片进行说明。
优选本发明的光学片部件所具有的偏振片通常与使用于液晶显示装置的偏振片同样地由偏振器(A)及配置于其两侧的两片偏振片保护膜(以下,也称为保护膜)构成。本发明中,在两片保护膜中,作为配置于液晶单元侧的保护膜,优选使用相位差膜。
图1~图6中,偏振片1包含偏振器2。优选偏振片1在偏振器2的视认侧的表面包含相位差膜2。偏振片1可以在偏振器2的背光单元31侧的表面包含偏振片保护膜3(参考图2、图3、图5、图6),但也可以不包含(参考图1、图4)。
(偏振器)
作为前述偏振器(A),优选使用碘吸附取向于聚合物薄膜而得到的偏振器。作为前述聚合物薄膜并没有特别限定,可以使用各种聚合物薄膜。例如,可以举出聚乙烯醇系薄膜、聚对苯二甲酸乙二酯系薄膜、乙烯-乙酸乙烯共聚物系薄膜、或它们的局部皂化薄膜、纤维素系薄膜等亲水性高分子薄膜、以及聚乙烯醇的脱水处理物或聚氯乙烯的脱盐酸处理物等聚烯系取向膜等。在这些之中,优选使用作为偏振器(A)的基于碘的染色性优异的聚乙烯醇系薄膜。
前述聚乙烯醇系薄膜的材料中可使用聚乙烯醇或其衍生物。作为聚乙烯醇的衍生物,可以举出聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩乙醛等,除此以外,还可以举出用乙烯、丙烯等烯烃、丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸等不饱和羧酸其烷基酯、丙烯酰胺等改性的物质。
作为前述聚合物薄膜的材料的聚合物的聚合度一般是500~10,000,优选在1000~6000的范围,更优选在1400~4000的范围。另外,在皂化薄膜的情况下,其皂化度例如从水中的溶解性的观点考虑,优选为75摩尔%以上,更优选为98摩尔%以上,更优选在98.3~99.8摩尔%的范围。
前述聚合物薄膜(未延伸膜)按照常规方法至少实施单轴拉伸处理、碘染色处理。可以进一步实施硼酸处理、清洗处理。并且,实施了前述处理的聚合物薄膜(延伸膜)按照常规方法进行干燥处理而成为偏振器(A)。
单轴拉伸处理中的拉伸方法并没有特别限制,可以采用湿润拉伸法和干式拉伸法中的任意一种。作为干式拉伸法的拉伸方法,例如可以举出辊间拉伸方法、加热辊拉伸方法、压缩拉伸方法等。拉伸还可以以多阶段进行。在前述拉伸方法中,未延伸膜通常成为加热状态。延伸膜的延伸倍率可根据目的适当设定,延伸倍率(总延伸倍率)设为2~8倍左右,优选设为3~7倍,进一步优选设为3.5~6.5倍。
碘染色处理例如通过将聚合物薄膜浸渍于含有碘及碘化钾的碘溶液中来进行。碘溶液通常是碘水溶液,含有碘及作为溶解助剂的碘化钾。碘浓度为0.01~1质量%左右,优选为0.02~0.5质量%,碘化钾浓度为0.01~10质量%左右,进一步优选以0.02~8质量%进行使用。
在进行碘染色处理时,碘溶液的温度通常是20~50℃左右,优选为25~40℃。浸渍时间通常是10~300秒钟左右,优选在20~240秒钟的范围。在进行碘染色处理时,通过调整碘溶液的浓度、聚合物薄膜在碘溶液中的浸渍温度、浸渍时间等条件来调整聚合物薄膜中的碘含量及钾含量在前述范围内。碘染色处理可以在单轴拉伸处理前、单轴拉伸处理中、单轴拉伸处理后中的任一阶段进行。
若考虑光学特性,则前述偏振器(A)的碘含量例如在2~5质量%的范围,优选在2~4质量%的范围。
优选前述偏振器(A)含有钾。钾含量优选在0.2~0.9质量%的范围,更优选在0.5~0.8质量%的范围。通过偏振器(A)含有钾,能够得到具有优选的复合弹性模量(Er)且偏振度较高的偏振膜。例如,能够通过将作为偏振器(A)的形成材料的聚合物薄膜浸渍于含钾的溶液中来使其含有钾。前述溶液可兼作含碘的溶液。
作为干燥处理工序,可以使用自然干燥、送风干燥、加热干燥等以往公知的干燥方法。例如,在加热干燥中,加热温度为20~80℃左右,干燥时间为1~10分钟左右。并且,在该干燥处理工序中也能够适当地进行拉伸。
作为偏振器(A)的厚度并没有特别限定,通常是5~300μm,优选为10~200μm,更优选为20~100μm。
作为偏振器(A)的光学特性,以偏振器(A)单体测定时的单体透射率优选为43%以上,更优选在43.3~45.0%的范围。并且,准备两片前述偏振器(A),以两片偏振器(A)的吸收轴相互成为90°的方式重叠而测定的正交透射率优选更小,实用上优选为0.00%以上且0.050%以下,更优选为0.030%以下。作为偏振度,实用上优选为99.90%以上且100%以下,尤其优选为99.93%以上且100%以下。优选作为偏振片进行测定时也能够得到几乎与此相等的光学特性的偏振器。
(偏振片保护膜)
本发明的光学片部件中,可以在偏振器的与液晶单元相反一侧具有偏振片保护膜,也可以不具有。当在偏振器的与液晶单元相反一侧不具有偏振片保护膜时,可以在偏振器直接或经由粘接剂设置后述的反射偏振器。
前述保护膜中,作为配置于与液晶单元相反一侧的保护膜,使用透明性、机械强度、热稳定性、水分阻断性、各向同性等优异的热塑性树脂。作为这种热塑性树脂的具体例,可以举出三乙酰基纤维素等纤维素树脂、聚酯树脂、聚醚砜树脂、聚砜树脂、聚碳酸酯树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、聚烯烃树脂、(甲基)丙烯酸树脂、环状聚烯烃树脂(降冰片烯系树脂)、聚芳酯树脂、聚苯乙烯树脂、聚乙烯醇树脂及它们的混合物。
纤维素树脂为纤维素与脂肪酸的酯。作为这种纤维素酯系树脂的具体例,可以举出三乙酰基纤维素、二乙酰基纤维素、三丙基纤维素、二丙基纤维素等。在这些之中,尤其优选三乙酰基纤维素。三乙酰基纤维素市售着很多产品,在获得容易性及成本这点上也有利。作为三乙酰基纤维素的市售品的例子,可以举出FujifilmCorporation制的商品名“UV-50”、“UV-80”、“SH-80”、“TD-80U”、“TD-TAC”、“UZ-TAC”及KonicaCo.,Ltd.制的“KC系列”等。
作为环状聚烯烃树脂的具体例,优选为降冰片烯系树脂。环状烯烃系树脂是将环状烯烃作为聚合单元而聚合的树脂的统称,例如可以举出日本专利公开平1-240517号公报、日本专利公开平3-14882号公报、日本专利公开平3-122137号公报等中所记载的树脂。作为具体例,可以举出环状烯烃的开环(共)聚合物、环状烯烃的加成聚合物、环状烯烃和乙烯、丙烯等α-烯烃及其共聚物(代表性的是无规共聚物)、以及将它们用不饱和羧酸或其衍生物改性而得到的接枝聚合物、以及它们的氢化物等。作为环状烯烃的具体例,可以举出降冰片烯系单体。
作为环状聚烯烃树脂,市售着各种产品。作为具体例,可以举出ZEONCORPORATION制的商品名“ZEONEX”、“ZEONOR”、JSRCorporation制的商品名“ARTON”、TICONACorporation制的商品名“TOPAS”、MitsuiChemicals,Inc.制的商品名“APEL”。
作为(甲基)丙烯酸系树脂,可以在不损害本发明效果的范围内采用任意的适当的(甲基)丙烯酸系树脂。例如,可以举出聚甲基丙烯酸甲酯等聚(甲基)丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯-(甲基)丙烯酸共聚合、甲基丙烯酸甲酯-(甲基)丙烯酸酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸酯-(甲基)丙烯酸共聚物、(甲基)丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物(MS树脂等)、具有脂环族烃基的聚合物(例如,甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸环己酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-(甲基)丙烯酸降冰片酯共聚物等)。优选可以举出聚(甲基)丙烯酸甲酯等聚(甲基)丙烯酸C1-6烷基酯。更优选可以举出将甲基丙烯酸甲酯作为主成分(50~100质量%,优选为70~100质量%)的甲基丙烯酸甲酯系树脂。
作为(甲基)丙烯酸系树脂的具体例,例如可以举出MitsubishiRayonCo.,Ltd.制的ACRYPETVH和ACRYPETVRL20A、日本专利公开2004-70296号公报中所记载的分子内具有环结构的(甲基)丙烯酸系树脂、通过分子内交联或分子内环化反应得到的高Tg(甲基)丙烯酸树脂系。
作为(甲基)丙烯酸系树脂,还可以使用具有内酯环结构的(甲基)丙烯酸系树脂。这是因为具有较高的耐热性、较高的透明性,并且通过双轴拉伸具有较高的机械强度。
保护膜的厚度可以适当地进行设定,从强度及操作等作业性、薄层性等的观点考虑,一般是1~500μm左右。尤其优选为1~300μm,更优选为5~200μm。保护膜为5~150μm时尤其适合。
Re(λ)、Rth(λ)分别表示波长λ下的面内延迟及厚度方向的延迟。Re(λ)是在KOBRA21ADH或WR(OjiScientificInstruments,Co.,Ltd.制)中使波长λnm的光沿薄膜法线方向入射而测定的。在选择测定波长λnm时,能够通过人工转换波长选择滤波器、或者利用程序等转换测定值来测定。当所测定的薄膜为以单轴或双轴的折射率椭球体表示的薄膜时,通过以下的方法计算Rth(λ)。另外,该测定方法的一部分还利用于后述的光学各向异性层中的盘状液晶分子的取向膜侧的平均倾斜角、其相反侧的平均倾斜角的测定。
相对于以面内的慢轴(通过KOBRA21ADH或WR进行判断)为倾斜轴(旋转轴)(在没有慢轴的情况下,以薄膜面内的任意方向为旋转轴)的薄膜法线方向,从法线方向起至单侧50°以10度步长分别从其倾斜的方向使波长λnm的光入射,共测定6个点的前述Re(λ),根据该测定的延迟值和平均折射率的假定值及输入的膜厚值,由KOBRA21ADH或WR计算出Rth(λ)。在上述中,当膜从法线方向起以面内的慢轴为旋转轴且具有在某一倾斜角度中延迟的值成为零的方向时,将比该倾斜角度大的倾斜角度下的延迟值的符号改变为负之后,由KOBRA21ADH或WR计算出。另外,还能够以慢轴为倾斜轴(旋转轴)(在没有慢轴的情况下,以薄膜面内的任意方向为旋转轴),从倾斜的任意两个方向测定延迟值,根据该值和平均折射率的假定值及输入的膜厚值,通过以下的式(A)及式(B)计算出Rth。
[数式1]
……式(A)
另外,上述的Re(θ)表示由法线方向倾斜角度θ的方向上的延迟值。并且,式(A)中的nx表示在面内的慢轴方向的折射率,ny表示在面内与nx正交的方向的折射率,nz表示与nx及ny正交的方向的折射率。d为膜厚。
Rth=((nx+ny)/2-nz)×d………式(B)
当所测定的薄膜为不能以单轴或双轴的折射率椭球体表现的所谓的没有光学轴(opticaxis)的薄膜时,通过以下的方法计算出Rth(λ)。以面内的慢轴(通过KOBRA21ADH或WR进行判断)为倾斜轴(旋转轴),相对于薄膜法线方向从-50°至+50°以10°步长分别从其倾斜的方向使波长λnm的光入射,测定11个点的前述Re(λ),根据该测定的延迟值和平均折射率的假定值及输入的膜厚值,由KOBRA21ADH或WR计算出Rth(λ)。并且,在上述测定中,平均折射率的假定值可使用聚合物手册(JOHNWILEY&SONS,INC)、各种光学膜的目录的值。对于平均折射率的值不是已知的情况,能够利用阿贝折射仪进行测定。以下,例示出主要的光学膜的平均折射率的值:纤维素酰化物(1.48)、环烯烃聚合物(1.52)、聚碳酸酯(1.59)、聚甲基丙烯酸甲酯(1.49)、聚苯乙烯(1.59)。通过输入这些平均折射率的假定值和膜厚,由KOBRA21ADH或WR计算出nx、ny、nz。根据该计算出的nx、ny、nz,进一步计算出Nz=(nx-nz)/(nx-ny)。
另外,本说明书中,“可见光”是指380nm~780nm的光。并且,本说明书中,在对测定波长没有特别附加记载的情况下,测定波长为550nm。
并且,本说明书中,关于角度(例如“90°”等角度)、以及其关系(例如“正交”、“平行”及“以45°交叉”等),设为包含在本发明所属的技术领域中所容许的误差的范围。例如,是指小于严格的角度±10°的范围内等,与严格的角度的误差优选为5°以下,更优选为3°以下。
本说明书中,相位差膜等的“慢轴”是指折射率最大的方向。
并且,本说明书中,对于相位差区域、相位差膜及表示液晶层等各部件的光学特性的数值、数值范围及定性表现(例如,“同等”、“相等”等表现),解释为显示出包含对液晶显示装置或使用于其的部件一般所容许的误差的数值、数值范围及性质。
并且,本说明书中,“正面”是指相对于显示面的法线方向,“正面对比度(CR)”是指由在显示面的法线方向上所测定的白色亮度及黑色亮度计算出的对比度,“视角对比度(CR)”是指由在从显示面的法线方向倾斜的倾斜方向(例如,相对于显示面在极角方向上以60度定义的方向)上所测定的白色亮度及黑色亮度计算出的对比度。
(粘接层)
在贴合前述偏振器(A)和保护膜时,可根据偏振器(A)及保护膜适当采用粘接剂或粘合剂等。作为该粘接剂及粘接处理方法并没有特别限定,例如,可经由由乙烯聚合物构成的粘接剂、或至少由硼酸或硼砂、戊二醛或三聚氰胺、草酸等乙烯醇系聚合物的水溶性交联剂构成的粘接剂等来进行。由这种粘接剂构成的粘接层能够作为水溶液的涂布干燥层等来形成,在制备该水溶液时,根据需要还可配合交联剂或其他添加剂、酸等催化剂。尤其,当使用聚乙烯醇系的聚合物薄膜作为偏振器(A)时,从粘接性的观点考虑,优选使用含有聚乙烯醇系树脂的粘接剂。进一步从提高耐久性的观点考虑,更优选含有具有乙酰乙酰基的聚乙烯醇系树脂的粘接剂。
前述聚乙烯醇系树脂并没有特别限定,从粘接性的观点考虑,优选平均聚合度为100~3000左右,平均皂化度为85~100摩尔%左右。并且,作为粘接剂水溶液的浓度并没有特别限定,优选为0.1~15质量%,更优选为0.5~10质量%。作为前述粘接层的厚度,干燥后的厚度优选为30~1000nm左右,更优选为50~300nm。若该厚度过薄,则粘接力变得不充分,若过厚,则外观上发生问题的概率升高。
作为其他粘接剂,可以使用(甲基)丙烯酸系、氨酯系、丙烯氨酯系、环氧系、硅酮系等热固化性树脂或紫外线固化型树脂。
<亮度强化膜>
亮度强化膜包含反射偏振器(B),亮度强化膜具有:在430~480nm的波长范围具有反射中心波长且半宽度为100nm以下的反射率的峰;在500~600nm的波长范围具有反射中心波长且半宽度为100nm以下的反射率的峰;及在600~650nm的波长范围具有反射中心波长且半宽度为100nm以下的反射率的峰。
通过这些结构的亮度强化膜,第一偏振状态的光基本上被反射偏振器反射,另一方面,第二偏振状态的光能够基本上透射前述反射偏振器,在后述的反射部件(有时也称为导光器、光学谐振腔)中,基本上被反射偏振器反射的第一偏振状态的光,其方向及偏振状态被无规则化而再循环,从而能够提高图像显示装置的明度。
从反射偏振器(B)射出的光即反射偏振器的透射光及反射光的偏振状态例如能够通过利用Axometrics,Co.,Ltd.的Axoscan对偏振光进行测定来测量。
本发明的光学片部件的亮度强化膜的膜厚优选为3~12μm,更优选为5~10μm,尤其优选为6~9μm。
作为前述亮度强化膜,优选以下的(i)或(ii)的方式。
方式(i):反射偏振器(B)具有:第一光反射层,具有在430~480nm的波长范围具有反射中心波长且半宽度为100nm以下的反射率的峰,所述第一光反射层射出圆偏振光且将胆甾醇型液晶相固定而成;第二光反射层,具有在500~600nm的波长范围具有反射中心波长且半宽度为100nm以下的反射率的峰,所述第二光反射层射出圆偏振光且将胆甾醇型液晶相固定而成;及第三光反射层,具有在600~650nm的波长范围具有反射中心波长且半宽度为100nm以下的反射率的峰,所述第三光反射层射出圆偏振光且将胆甾醇型液晶相固定而成,亮度强化膜在偏振器(A)与反射偏振器(B)之间具有满足下述式(2)的λ/4板(C)。优选前述λ/4板(C)还满足下述式(1)、(3)、(4)。
式(1)450nm/4-25nm<Re(450)<450nm/4+25nm
式(2)550nm/4-25nm<Re(550)<550nm/4+25nm
式(3)630nm/4-25nm<Re(630)<630nm/4+25nm
式(4)Re(450)<Re(550)<Re(630)
(式(1)~(4)中,Re(λ)表示波长λnm下的面内方向的延迟(单位:nm)。)
方式(ii):反射偏振器(B)具有:在430~480nm的波长范围具有反射中心波长且半宽度为100nm以下的反射率的峰;在500~600nm的波长范围具有反射中心波长且半宽度为100nm以下的反射率的峰;及在600~650nm的波长范围具有反射中心波长且半宽度为100nm以下的反射率的峰,所述反射偏振器为射出直线偏振光的电介质多层膜。
图1~图6中,在图1~图3中记载方式(i)的具体例,在图4~图6中记载方式(ii)的具体例。
首先,对方式(i)进行说明。
将胆甾醇型液晶相固定而成的光反射层能够在其反射中心波长附近的波长范围下反射右圆偏振光或左圆偏振光中的至少一者。并且,λ/4板能够将波长λnm的光由圆偏振光转换成直线偏振光。通过方式(i)的结构的亮度强化膜,第一偏振状态(例如,右圆偏振光)的光基本上被反射偏振器反射,另一方面,第二偏振状态(例如,左圆偏振光)的光基本上透射前述反射偏振器,透射前述反射偏振器的第二偏振状态(例如,左圆偏振光)的光通过满足式(2)、优选满足式(1)~(4)的λ/4板(C)转换成直线偏振光,从而能够基本上透射前述偏振片的偏振器(直线偏振器)。
方式(i)时,优选前述反射偏振器(B)具有前述第一光反射层、前述第二光反射层及前述第三光反射层。从减薄前述亮度强化膜的膜厚的观点考虑,优选前述反射偏振器(B)仅具有前述第一光反射层、前述第二光反射层及前述第三光反射层作为将胆甾醇型液晶相固定而成的层,即,优选不具有其他的将胆甾醇型液晶相固定而成的层。
在图1~图3中示出将胆甾醇型液晶相固定而成的第一光反射层14a、将胆甾醇型液晶相固定而成的第二光反射层14b、将胆甾醇型液晶相固定而成的第三光反射层14c这三层经由粘接层20而层叠于满足式(2)、优选满足式(1)~(4)的λ/4板12的方式。但是,本发明并不受这些具体例的限定,前述第一光反射层、前述第二光反射层及前述第三光反射层也可以直接接触于满足式(2)、优选满足式(1)~(4)的λ/4板。并且,满足式(2)、优选满足式(1)~(4)的λ/4板12可以是单层,也可以是两层以上的层叠体,优选为两层以上的层叠体。
第一光反射层具有在430~480nm的波长范围具有反射中心波长且半宽度为100nm以下的反射率的峰。
第一光反射层的反射中心波长优选位于430~470nm的波长范围。
第一光反射层的反射率的峰的半宽度优选为100nm以下,该反射率的峰的半宽度更优选为80nm以下,该反射率的峰的半宽度尤其优选为70nm以下。
第二光反射层具有在500~600nm的波长范围具有反射中心波长且半宽度为100nm以下的反射率的峰。
第二光反射层的反射中心波长优选位于520~560nm的波长范围。
第二光反射层的反射率的峰的半宽度优选为100nm以下,该反射率的峰的半宽度更优选为80nm以下,该反射率的峰的半宽度尤其优选为70nm以下。
第三光反射层具有在600~650nm的波长范围具有反射中心波长且半宽度为100nm以下的反射率的峰。
第三光反射层的反射中心波长优选位于610~640nm的波长范围。
第三光反射层的反射率的峰的半宽度优选为100nm以下,该反射率的峰的半宽度更优选为80nm以下,该反射率的峰的半宽度尤其优选为70nm以下。
赋予峰的波长(即反射中心波长)能够通过改变胆甾醇型液晶层的间距或折射率来进行调整,且间距的改变能够通过改变手性试剂的添加量来轻松地进行调整。具体而言,在Fujifilm研究报告No.50(2005年)pp.60-63中有详细记载。
对第一、第二、第三光反射层的层叠顺序进行说明。无论是哪一种顺序,都能提高正面亮度。然而,在倾斜方位上,因第一、第二、第三光反射层的影响而产生着色。其原因有以下两个。第一个原因是,在倾斜方位上,光反射层的反射率的峰值波长相对于正面的峰值波长向短波侧偏移。例如,在500~600nm的波长范围具有反射中心波长的光反射层在倾斜方位上中心波长向400~500nm的波长范围偏移。另一个原因是,光反射层在不进行反射的波长区域作为负的C板(在Rth下为正的相位差片)发挥作用,因此在倾斜方位上因延迟的影响而发生着色。本发明人等在本发明的结构中对这些着色的原因进行了详细研究,其结果发现根据第一、第二、第三光反射层的层叠顺序,存在对着色的抑制最优选的配置顺序。即,从背光单元(光源)侧观察时,使波长最小的第一光反射层位于光源侧(Blue层:B)、其次设置波长最大的第三光反射层(Red层:R)、其次设置中间波长的第二光反射层(Green层:G)时,最优选。即,成为从背光单元(光源)侧依次为BRG(第一光反射层、第三光反射层、第二光反射层)的顺序。
第一、第二、第三光反射层的层叠顺序是从背光单元侧依次为BRG(第一光反射层、第三光反射层、第二光反射层)、BGR(第一光反射层、第二光反射层、第三光反射层)、GBR(第二光反射层、第一光反射层、第三光反射层)、GRB(第二光反射层、第三光反射层、第一光反射层)、RBG(第三光反射层、第一光反射层、第二光反射层)或RGB(第三光反射层、第二光反射层、第一光反射层)这种配置顺序中的任意一种;
优选为从背光单元侧依次为BRG(第一光反射层、第三光反射层、第二光反射层)、BGR(第一光反射层、第二光反射层、第三光反射层)或GBR(第二光反射层、第一光反射层、第三光反射层)这种配置顺序;
更优选为从背光单元侧依次为BRG(第一光反射层、第三光反射层、第二光反射层)这种配置顺序。
作为方式(i)中所使用的将胆甾醇型液晶相固定而成的光反射层的制造方法并没有特别限制,例如可以利用日本专利公开平1-133003号公报、日本专利3416302号、日本专利3363565号、日本专利公开平8-271731号公报中所记载的方法,这些公报的内容并入本发明中。
以下,对日本专利公开平8-271731号公报中所记载的方法进行说明。
在重叠前述胆甾醇型液晶层时,优选以反射相同方向的圆偏振光的组合进行利用。由此,能够使在各层上反射的圆偏振光的位相状态一致来防止在各波长域成为不同的偏振状态,从而能够提高光的利用效率。
作为胆甾醇型液晶,可以使用适当的胆甾醇型液晶,并没有特别限定。从液晶层的重叠效率和薄膜化等的观点考虑,使用液晶聚合物是有利的。并且,越是双折射较大的胆甾醇型液晶分子,选择反射的波长域越宽,因此优选。
作为前述液晶聚合物,例如可以使用聚酯等主链型液晶聚合物、由丙烯酸主链或甲基丙烯酸主链、硅氧烷主链等构成的侧链型液晶聚合物、含低分子手性试剂的向列液晶聚合物、导入手性成分的液晶聚合物、向列系与胆甾醇系的混合液晶聚合物等适当的液晶聚合物。从操作性等的观点考虑,优选玻璃化转变温度为30~150℃的液晶聚合物。
胆甾醇型液晶层的形成能够利用以下适当的方式来进行:在偏振光分离片上根据需要经由聚酰亚胺或聚乙烯醇、SiO的斜方蒸镀层等适当的取向膜直接涂布的方式、在由透明膜等构成的液晶聚合物的取向温度下不会变质的支撑体上根据需要经由取向膜进行涂布的方式等。作为支撑体,从防止偏振光的状态变化的观点等考虑,可以优选使用相位差尽可能较小的支撑体。并且,也可以采用经由取向膜的胆甾醇型液晶层的重叠方式等。
另外,液晶聚合物的涂布能够通过将由溶剂形成的溶液或加热而形成的熔融液等液状物的物质利用辊涂方式或凹版印刷方式、旋涂方式等适当的方式展开的方法等来进行。从防止选择反射性、取向混乱及透射率下降等的观点考虑,所形成的胆甾醇型液晶层的厚度优选为0.5~100μm。
λ/4板(C)是用于将穿过了反射层的圆偏振光转换成直线偏振光的层。同时,能够通过调整厚度方向的延迟(Rth)来消除从倾斜方位观察时所产生的正的厚度方向的相位差。
因此,若λ/4板(C)的厚度方向的延迟(Rth)为接近0的值,则为优选,进一步优选具有负的值。优选的Rth值根据光反射层的层顺序而不同。这是因为,如上所述,光反射层在不进行反射的波长区域作为负的C板即正的Rth的相位差片发挥作用,因此光反射层的顺序会直接影响赋予优选的延迟的波长。与第一、第二及第三光反射层的配置顺序相对应的、优选的λ/4板(C)的Rth的范围如以下表1所示。
[表1]
方式(i)时,亮度强化膜在偏振器(A)与反射偏振器(B)之间具有满足下述式(1)~(4)的λ/4板(C)。
式(1)450nm/4-25nm<Re(450)<450nm/4+25nm
式(2)550nm/4-25nm<Re(550)<550nm/4+25nm
式(3)630nm/4-25nm<Re(630)<630nm/4+25nm
式(4)Re(450)<Re(550)<Re(630)
(式(1)~(4)中,Re(λ)表示波长λnm下的面内方向的延迟(单位:nm)。)
前述λ/4板(C)更优选满足下述式(1’)~(4’)。
式(1’)450nm/4-15nm<Re(450)<450nm/4+15nm
式(2’)550nm/4-15nm<Re(550)<550nm/4+15nm
式(3’)630nm/4-15nm<Re(630)<630nm/4+15nm
式(4’)Re(450)<Re(550)<Re(630)
前述λ/4板(C)尤其优选满足下述式(1”)~(4”)。
式(1”)450nm/4-5nm<Re(450)<450nm/4+5nm
式(2”)550nm/4-5nm<Re(550)<550nm/4+5nm
式(3”)630nm/4-5nm<Re(630)<630nm/4+5nm
式(4”)Re(450)<Re(550)<Re(630)
作为方式(i)中所使用的满足式(1)~(4)的λ/4板(C)的制造方法并没有特别限制,例如可以使用日本专利公开平8-271731号公报中所记载的方法,该公报的内容并入本发明中。
以下,对日本专利公开平8-271731号公报中所记载的方法进行说明。
作为由相位差膜的重叠体构成的1/4波长板,例如可以举出以对单色光赋予1/2波长的相位差的相位差膜与赋予1/4波长的相位差的相位差膜的组合使多个相位差膜以它们的光轴交叉的方式层叠而得到的波长板。
在前述情况下,通过将对单色光赋予1/2波长或1/4波长的相位差的多个相位差膜以它们的光轴交叉的方式层叠,能够将以双折射光的折射率差(Δn)与厚度(d)之积(Δnd)定义的延迟的波长分散进行重叠或加减来任意地进行控制,并且能够将整体的相位差控制成1/4波长的同时抑制波长分散来制成遍及较宽的波长域显示出1/4波长的相位差的波长板。
上述中,相位差膜的层叠数量是任意的。从光的透射率等的观点考虑,一般层叠2~5片。并且,赋予1/2波长的相位差的相位差膜和赋予1/4波长的相位差的相位差膜的配置位置也是任意的。
并且,当波长450nm的光中的延迟设为R450、将波长550nm的光中的延迟设为R550时,由相位差膜的重叠体构成的1/4波长板也能够通过将R450/R550为1.00~1.05的延迟较大的相位差膜和前述比为1.05~1.20的延迟较小的相位差膜以它们的光轴交叉的方式层叠等来得到。
在前述情况下,通过将不同延迟的相位差膜以光轴交叉尤其正交的方式层叠,能够将各相位差膜中的延迟的波长分散重叠或加减来进行控制,尤其,越靠短波长侧,越能减小延迟。
顺便说一下,作为基于前述的1/4波长板的具体例,可以举出将聚乙烯醇薄膜进行拉伸处理而成的相位差膜(波长550nm的光中的延迟:700nm)和将聚碳酸酯薄膜进行拉伸处理而成的相位差膜(波长550nm的光中的延迟:560nm)以它们的光轴正交的方式层叠而得到的波长板等。这种层叠物遍及波长450~650nm大致作为1/4波长板发挥作用。
如上所述,相位差膜能够通过例如将高分子薄膜利用单轴或双轴等进行拉伸处理的方法等来得到。对于该高分子的种类并没有特别限定,优选使用透明性优异的高分子。作为其例子,可以举出聚碳酸酯系高分子、聚酯系高分子、聚砜系高分子、聚醚砜系高分子、聚苯乙烯系高分子、聚烯烃系高分子、聚乙烯醇系高分子、乙酸纤维素系高分子、聚氯乙烯系高分子、聚甲基丙烯酸甲酯系高分子等。
尤其,R450/R550为1.00~1.05的相位差膜能够通过使用例如聚烯烃系高分子、聚乙烯醇系高分子、乙酸纤维素系高分子、聚氯乙烯系高分子、聚甲基丙烯酸甲酯系高分子那样吸收端位于200nm的波长附近的高分子等来形成。
并且,R450/R550为1.05~1.20的相位差膜能够通过使用例如聚碳酸酯系高分子、聚酯系高分子、聚砜系高分子、聚醚砜系高分子、聚苯乙烯系高分子那样吸收端位于比200nm更靠长波长侧的高分子等来形成。
另一方面,方式(i)中所使用的满足式(1)~(4)的λ/4板(C)还可以使用制备成以下的λ/2板与λ/4板的层叠体。
对用作前述λ/2板及λ/4板的光学各向异性层进行说明。本发明的相位差可包含光学各向异性层,光学各向异性层可以由以液晶化合物为主成分的固化性组合物的一种或多种形成,在液晶化合物中优选具有聚合性基团的液晶化合物,优选由一种前述固化性组合物形成。
满足式(1)~(4)的λ/4板(C)中所使用的λ/4板可以是支撑体本身具有目标λ/4功能的光学各向异性支撑体,也可以在由聚合物薄膜构成的支撑体上具有光学各向异性层等。即,在后者的情况下,通过在支撑体上层叠其他层来具备所希望的λ/4功能。对于光学各向异性层的构成材料并没有特别限制,可以是由含有液晶性化合物的组合物形成且显示出通过该液晶性化合物的分子的取向而显现的光学各向异性的层,也可以是具有拉伸聚合物薄膜使薄膜中的高分子取向而显现的光学各向异性的层,还可以具有这两个层。即,可以由一片或两片以上的双轴性薄膜构成,并且,也可以通过组合C板和A板等组合两片以上的单轴性薄膜来构成。当然,还可以通过组合一片以上的双轴性薄膜和一片以上的单轴性薄膜来构成。
在此,满足式(1)~(4)的λ/4板(C)中所使用的“λ/4板”是指特定的波长λnm下的面内延迟Re(λ)满足Re(λ)=λ/4的光学各向异性层。上式只要在可见光区域中的任一波长(例如,550nm)下实现即可,波长550nm下的面内延迟Re(550)优选为115nm≤Re(550)≤155nm,更优选为120nm~145nm。若在该范围,则在与后述的λ/2板组合时,能够将反射光的漏光降低至无法视认的程度,因此优选。
满足式(1)~(4)的λ/4板(C)中所使用的λ/2板可以是支撑体本身具有目标λ/2功能的光学各向异性支撑体,也可以在由聚合物薄膜构成的支撑体上具有光学各向异性层等。即,在后者的情况下,通过在支撑体上层叠其他层来具备所希望的λ/2功能。对于光学各向异性层的构成材料并没有特别限制,可以是由含有液晶性化合物的组合物形成且显示出通过该液晶性化合物的分子的取向而显现的光学各向异性的层,也可以是具有拉伸聚合物薄膜使薄膜中的高分子取向而显现的光学各向异性的层,还可以具有这两个层。即,可以由一片或两片以上的双轴性薄膜构成,并且,也可以通过组合C板和A板等组合两片以上的单轴性薄膜来构成。当然,还可以通过组合一片以上的双轴性薄膜和一片以上的单轴性薄膜来构成。
在此,满足式(1)~(4)的λ/4板(C)中所使用的“λ/2板”是指特定的波长λnm下的面内延迟Re(λ)满足Re(λ)=λ/2的光学各向异性层。上式只要在可见光区域中的任一波长(例如,550nm)下实现即可。另外,本发明中,λ/2板的面内延迟Re1相对于λ/4板的面内延迟Re2设定成基本上为2倍。
在此,“延迟基本上为2倍”是指
Re1=2×Re2±50nm。其中,更优选为
Re1=2×Re2±20nm,
进一步优选为
Re1=2×Re2±10nm。
上式只要在可见光区域的任一波长下实现即可,优选在波长550nm下实现。若在该范围,则在与前述λ/4板组合时,能够将反射光的漏光降低至无法视认的程度,因此优选。
以透射λ/4板(C)的直线偏振光的方向与背光侧偏振片的透射轴方向平行的方式进行层叠。
当λ/4板(C)为单层时,λ/4板(C)的慢轴方向与偏振片的吸收轴方向所成的角成为45°。
当λ/4板(C)为λ/4板与λ/2板的层叠体时,各自的慢轴方向与偏振片的吸收轴方向所成的角成为如下位置关系。
当前述λ/2板在波长550nm下的Rth为负时,该λ/2板的慢轴方向与前述偏振器层的吸收轴方向所成的角优选在75°±8°的范围,更优选在75°±6°的范围,进一步优选在75°±3°的范围。另外,此时前述λ/4板的慢轴方向与前述偏振器层的吸收轴方向所成的角优选在15°±8°的范围,更优选在15°±6°的范围,进一步优选在15°±3°的范围。若在上述的范围,则能够将反射光的漏光降低至无法视认的程度,因此优选。
并且,当前述λ/2板在波长550nm下的Rth为正时,该λ/2板的慢轴方向与前述偏振器层的吸收轴方向所成的角优选在15°±8°的范围,更优选在15°±6°的范围,进一步优选在15°±3°的范围。另外,此时前述λ/4板的慢轴方向与前述偏振器层的吸收轴方向所成的角优选在75°±8°的范围,更优选在75°±6°的范围,进一步优选在75°±3°的范围。若在上述的范围,则能够将反射光的漏光降低至无法视认的程度,因此优选。
对于本发明中所使用的光学各向异性支撑体的材料并没有特别限制。可以利用各种聚合物薄膜例如纤维素酰化物、聚碳酸酯系聚合物、聚对苯二甲酸乙二酯及聚萘二甲酸乙二酯等聚酯系聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯等丙烯酸系聚合物、聚苯乙烯及丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS树脂)等苯乙烯系聚合物等。并且,可以从聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃、如乙烯-丙烯共聚物之类的聚烯烃系聚合物、氯化乙烯系聚合物、尼龙及芳香族聚酰胺等酰胺系聚合物、酰亚胺系聚合物、砜系聚合物、聚醚砜系聚合物、聚醚醚酮系聚合物、聚亚苯基硫醚系聚合物、偏二氯乙烯系聚合物、乙烯醇系聚合物、乙烯醇缩丁醛系聚合物、丙烯酸酯系聚合物、聚甲醛系聚合物、环氧系聚合物、或混合前述聚合物而得到的聚合物等中选择一种或两种以上的聚合物,将其作为主成分进行使用来制作聚合物薄膜,并以满足上述特性的组合来利用于光学膜的制作中。
当λ/2板及λ/4板为聚合物薄膜(透明支撑体)与光学各向异性层的层叠体时,光学各向异性层优选包含至少一层由含有液晶性化合物的组合物形成的层。即,优选为聚合物薄膜(透明支撑体)与由含有液晶性化合物的组合物形成的光学各向异性层的层叠体。透明支撑体中可以使用光学各向异性较小的聚合物薄膜,也可以使用通过拉伸处理等而显现光学各向异性的聚合物薄膜。支撑体的透光率优选为80%以上。
对于前述λ/2板及λ/4板可具有的光学各向异性层的形成中所使用的液晶性化合物的种类并没有特别限制。例如,也可以使用使低分子液晶性化合物在液晶状态下向列取向地形成之后通过光交联或热交联固定化而得到的光学各向异性层、或使高分子液晶性化合物在液晶状态下向列取向地形成之后通过冷却使该取向固定化而得到的光学各向异性层。另外,本发明中,即使在光学各向异性层中使用液晶性化合物的情况下,光学各向异性层也是由该液晶性化合物通过聚合等固定而形成的层,在成为层之后已无需显示出液晶性。聚合性液晶性化合物可以是多官能性聚合性液晶,也可以是单官能性聚合性液晶性化合物。并且,液晶性化合物可以是盘状液晶性化合物,也可以是棒状液晶性化合物。
一般,液晶化合物根据其形状分为棒状类型和圆盘状类型。进一步分别有低分子和高分子类型。高分子一般是指聚合度为100以上的分子(高分子物理-相转移动力学,土井正男著,2页,岩波书店,1992)。本发明中,也可以使用任何液晶化合物,优选使用棒状液晶化合物或圆盘状液晶化合物。还可以使用两种以上的棒状液晶化合物、两种以上的圆盘状液晶化合物、或棒状液晶化合物与圆盘状液晶化合物的混合物。从能够减小温度变化或湿度变化的角度出发,更优选使用具有反应性基团的棒状液晶化合物或圆盘状液晶化合物来形成,进一步优选至少一种在一个液晶分子中具有两个以上的反应性基团。液晶化合物可以是两种以上的混合物,此时,优选至少一种具有两个以上的反应性基团。
作为棒状液晶化合物,例如可以优选使用日本专利公表平11-513019和日本专利公开2007-279688号中所记载的棒状液晶化合物,作为盘状液晶化合物,例如可以优选使用日本专利公开2007-108732号和日本专利公开2010-244038号中所记载的盘状液晶化合物,但并不限定于这些。
在前述光学各向异性层中,优选液晶化合物的分子以垂直取向、水平取向、混合取向及倾斜取向中的任意一种取向状态固定化。为了制作视角依赖性对称的相位差片,优选盘状液晶性化合物的圆盘面与薄膜面(光学各向异性层面)基本上垂直、或者棒状液晶性化合物的长轴与薄膜面(光学各向异性层面)基本上水平。盘状液晶性化合物基本上垂直是指薄膜面(光学各向异性层面)与盘状液晶性化合物的圆盘面所成的角度的平均值在70°~90°的范围内。更优选为80°~90°,进一步优选为85°~90°。棒状液晶性化合物基本上水平是指薄膜面(光学各向异性层面)与棒状液晶性化合物的指向矢所成的角度在0°~20°的范围内。更优选为0°~10°,进一步优选为0°~5°。
当前述λ/2板及λ/4板包含含有液晶性化合物的光学各向异性层时,该光学各向异性层可以仅由一层构成,也可以是两层以上的光学各向异性层的层叠体。
前述光学各向异性层能够通过将含有棒状液晶性化合物或盘状液晶性化合物等液晶性化合物且根据需要含有后述的聚合引发剂、取向控制剂或其他添加剂的涂布液涂布于支撑体上来形成。优选在支撑体上形成取向膜并在该取向膜表面涂布前述涂布液来形成。
本发明中,优选在取向膜的表面涂布前述组合物并使液晶性化合物的分子取向。由于取向膜具有规定液晶性化合物的取向方向的功能,因此优选在实现本发明的优选方式时进行利用。然而,若在使液晶性化合物取向之后将该取向状态固定,则取向膜会发挥其作用,因此作为本发明的构成要件并不一定是必须的。即,也能够仅将取向状态被固定的取向膜上的光学各向异性层转印到偏振层或支撑体上来制作本发明的偏振片。
优选通过聚合物的摩擦处理来形成取向膜。
聚合物的例子例如包含日本专利公开平8-338913号公报说明书中段落号[0022]所记载的丙烯酸甲酯系共聚物、苯乙烯系共聚物、聚烯烃、聚乙烯醇及改性聚乙烯醇、聚(N-羟甲基丙烯酰胺)、聚酯、聚酰亚胺、乙酸乙烯共聚物、羧甲基纤维素、聚碳酸酯等。可以将硅烷偶联剂用作聚合物。优选水溶性聚合物(例如,聚(N-羟甲基丙烯酰胺)、羧甲基纤维素、明胶、聚乙烯醇、改性聚乙烯醇),进一步优选明胶、聚乙烯醇及改性聚乙烯醇,最优选聚乙烯醇及改性聚乙烯醇。前述摩擦处理可以适用作为LCD的液晶取向处理工序而广泛采用的处理方法。即,可以利用将取向膜的表面使用纸或纱网、毛毡、橡胶或尼龙、聚酯纤维等沿一定方向揉搓来取得取向的方法。一般,可以通过使用平均地植毛的布等对长度及粗细均匀的纤维进行多次左右摩擦来实施。
在取向膜的摩擦处理面涂布前述组合物,使液晶性化合物的分子取向。其后,根据需要,使取向膜聚合物与光学各向异性层中所含的多官能单体进行反应、或者使用交联剂使取向膜聚合物进行交联,由此能够形成前述光学各向异性层。
取向膜的膜厚优选在0.1~10μm的范围。
支撑光学各向异性层的透明支撑体(聚合物薄膜)的面内延迟(Re)优选为0~50nm,更优选为0~30nm,进一步优选为0~10nm。若在上述的范围,则能够将反射光的漏光降低至无法视认的程度,因此优选。
并且,该支撑体的厚度方向的延迟(Rth)优选通过与设置于其上或其下的光学各向异性层的组合来进行选择。由此,能够减少从倾斜方向观察时的反射光的漏光及带有色泽。
聚合物的例子可以举出纤维素酰化物膜(例如,三乙酸纤维素膜(折射率1.48)、二乙酸纤维素膜、乙酸丁酸纤维素膜、乙酸丙酸纤维素膜)、聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃、聚对苯二甲酸乙二酯及聚萘二甲酸乙二酯等聚酯系树脂薄膜、聚醚砜薄膜、聚甲基丙烯酸甲酯等聚丙烯酸系树脂薄膜、聚氨酯系树脂薄膜、聚酯薄膜、聚碳酸酯薄膜、聚砜薄膜、聚醚薄膜、聚甲基戊烯薄膜、聚醚酮薄膜、(甲基)丙烯腈薄膜、聚烯烃、具有脂环式结构的聚合物(降冰片烯系树脂(ARTON:商品名,JSRCorporation制)、非晶质聚烯烃(ZEONEX:商品名,ZEONCORPORATION制))等。其中,优选三乙酰纤维素、聚对苯二甲酸乙二酯、具有脂环式结构的聚合物,尤其优选三乙酰纤维素。
透明支撑体可以使用厚度为10μm~200μm左右的透明支撑体,优选为10μm~80μm,更优选为20μm~60μm。并且,透明支撑体也可以由多片层叠而构成。抑制外光反射时优选较薄的透明支撑体,但若薄于10μm,则薄膜的强度变弱,具有不理想的倾向。为了改善透明支撑体与设置于其上的层(粘接层、垂直取向膜或相位差层)的粘接,可以对透明支撑体实施表面处理(例如,辉光放电处理、电晕放电处理、紫外线(UV)处理、火焰处理)。在透明支撑体之上可以设置粘接层(底涂层)。并且,为了对透明支撑体或长条的透明支撑体赋予传送工序中的光滑性或者防止卷取之后的背面与表面的贴附,优选使用将以固体成分重量比计混合有5%~40%的平均粒径为10~100nm左右的无机粒子的聚合物层通过涂布或与支撑体的共流延来形成于支撑体的一侧而得到的透明支撑体。
另外,上述中,对作为在支撑体上设有光学各向异性层的层叠体结构的λ/2板或λ/4板进行了说明,但本发明并不限定于该方式,可以在一片透明支撑体的单面层叠有λ/2板和λ/4板,或者可以在一片透明支撑体的单面层叠有λ/2板而在另一单面层叠有λ/4板。另外,λ/2板或λ/4板可以单独由延伸聚合物薄膜(光学各向异性支撑体)构成,也可以仅由含有液晶性化合物的组合物所形成的液晶薄膜构成。液晶薄膜的优选例子也与前述光学各向异性层的优选例子相同。
优选以长条状薄膜的状态连续制造前述λ/2板及λ/4板。此时,λ/2或λ/4的慢轴角相对于前述长条状薄膜的长度方向优选为15°±8°或75°。通过如此设定,在后述的光学层叠体的制造中,能够使前述长条状薄膜的长度方向与偏振膜的长度方向一致来进行卷对卷贴合,能够制造出贴合的轴角度的精度较高且生产率较高的圆偏振片或椭圆偏振片。另外,当光学各向异性层由液晶性化合物形成时,光学各向异性层的慢轴的角度能够利用摩擦的角度来进行调整。并且,当λ/2板或λ/4板由经拉伸处理的聚合物薄膜(光学各向异性支撑体)形成时,能够通过拉伸方向来调整慢轴的角度。
接着,对方式(ii)进行说明。
方式(ii)中所使用的电介质多层膜作为前述反射偏振器发挥作用,且构成亮度强化膜。亮度强化膜中,前述反射偏振器(B)具有:在430~480nm的波长范围具有反射中心波长且半宽度为100nm以下的反射率的峰;在500~600nm的波长范围具有反射中心波长且半宽度为100nm以下的反射率的峰;及在600~650nm的波长范围具有反射中心波长且半宽度为100nm以下的反射率的峰,所述反射偏振器射出直线偏振光。在上述所有的波长范围下大致恒定且对波长具有平坦的一个反射率的峰的情况也包含于该方式。
在图4~图6中示出使用电介质多层膜15作为反射偏振器(B)13的方式。但是,本发明并不受这种具体例的限定,为了方便起见,将电介质多层膜15作为三层的层叠体而记载于附图中,但为了实现作为目标的反射率可以适当地变更层叠数量。
方式(ii)中所使用的电介质多层膜优选仅具有:在430~480nm的波长范围具有反射中心波长且半宽度为100nm以下的反射率的峰;在500~600nm的波长范围具有反射中心波长且半宽度为100nm以下的反射率的峰;及在600~650nm的波长范围具有反射中心波长且半宽度为100nm以下的反射率的峰,即,优选除了上述反射率的峰以外,在可见光区域不具有反射率的峰。
方式(ii)中所使用的电介质多层膜优选膜厚较薄。方式(ii)中所使用的电介质多层膜的膜厚优选为5~100μm,更优选为10~50μm,尤其优选为5~20μm。
作为方式(ii)中所使用的电介质多层膜的制造方法并没有特别限制,例如可以参考日本专利3187821号、日本专利3704364号、日本专利4037835号、日本专利4091978号、日本专利3709402号、日本专利4860729号、日本专利3448626号等中所记载的方法进行制造,这些公报的内容并入本发明中。另外,电介质多层膜有时也称为电介质多层反射偏振片或交替多层膜的双折射干涉偏振器。
<粘接层(粘合剂层)>
本发明的光学片部件优选偏振片及反射偏振器(B)直接接触而层叠或经由粘接层而层叠。
本发明的光学片部件优选偏振片、λ/4板(C)及反射偏振器(B)依次直接接触而层叠或经由粘接层而层叠。
作为使这些部件彼此直接接触而层叠的方法,可以举出在各部件之上通过涂布来层叠其他部件的方法。
并且,在这些部件彼此之间可以配置粘接层(粘合剂层)。作为用于光学各向异性层与偏振片的层叠的粘合剂层,例如包含表示利用动态粘弹性测定装置测定的储存弹性模量G’与损失弹性模量G”之比(tanδ=G”/G’)为0.001~1.5的物质的所谓的粘合剂或容易蠕变的物质等。作为本发明中可以使用的粘合剂,例如可以举出丙烯酸系粘合剂及聚乙烯醇系粘接剂,但并不限定于此。
本发明的光学片部件中,反射偏振器(B)和与反射偏振器(B)的偏振片侧相邻的层的折射率之差优选为0.15以下,更优选为0.10以下,尤其优选为0.05以下。作为前述与反射偏振器(B)的偏振片侧相邻的层,可以举出上述粘接层。
作为这种粘接层的折射率的调整方法并没有特别限制,例如可以利用日本专利公开平11-223712号公报中所记载的方法。在日本专利公开平11-223712号公报中所记载的方法中,尤其优选以下方式。
作为前述粘接层中所使用的粘合剂的例子,可以举出聚酯系树脂、环氧系树脂、聚氨酯系树脂、硅酮系树脂、丙烯酸系树脂等树脂。它们可以单独使用或混合使用两种以上。尤其,丙烯酸系树脂其耐水性、耐热性、耐光性等可靠性优异且粘接力、透明性良好,并且容易将折射率调整为适合于液晶显示器等,因此优选。作为丙烯酸系粘合剂,可以举出丙烯酸及其酯、甲基丙烯酸及其酯、丙烯酰胺、丙烯腈等丙烯酸单体的均聚物或它们的共聚物、以及前述丙烯酸单体的至少一种与乙酸乙烯酯、马来酸酐、苯乙烯等芳香族乙烯单体的共聚物。尤其优选由显现粘合性的乙烯丙烯酸酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯等主单体、成为凝聚力成分的乙酸乙烯酯、丙烯腈、丙烯酰胺、苯乙烯、甲基丙烯酸酯、丙烯酸甲酯等单体、以及提高粘接力或赋予交联化起点的甲基丙烯酸、丙烯酸、衣康酸、甲基丙烯酸羟基乙酯、甲基丙烯酸羟基丙酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸缩水甘油酯、马来酸酐等含官能团单体构成且Tg(玻璃化转变温度)在-60℃~-15℃的范围且重均分子量在20万~100万的范围的共聚物。
作为固化剂,例如将金属螯合系、异氰酸酯系、环氧系的交联剂根据需要使用一种或混合使用两种以上。这种丙烯酸系粘合剂若以含有后述的填料的状态配合成粘合力在100~2000g/25mm的范围,则实用上优选。当粘接力小于100g/25mm时,耐环境性较差,尤其在高温高湿时可能会产生剥离,相反,若超过200g/25mm,则无法重新贴附,或者即使能够重新贴附也会发生粘合剂残留的问题。丙烯酸系粘合剂的折射率(基于JISK-7142的B法)优选在1.45~1.70的范围,尤其优选在1.5~1.65的范围。
为了调整折射率,粘合剂中含有填料。作为填料,可以举出二氧化硅、碳酸钙、氢氧化铝、氢氧化镁、粘土、滑石、二氧化钛等无机系白色颜料、丙烯酸树脂、聚苯乙烯树脂、聚乙烯树脂、环氧树脂、硅酮树脂等有机系的透明或白色颜料等。在选择丙烯酸系粘合剂时,硅酮珠、环氧树脂珠对丙烯酸系粘合剂的分散性优异、均匀且能够得到良好的折射率,因此优选。并且,填料优选光扩散均匀的球状的填料。
这种填料的粒径(JISB9921)优选在0.1~20.0μm的范围,优选在1.0~10.0μm的范围。尤其优选在0.5~10μm的范围。
本发明中,填料的折射率(基于JISK-7142的B法)相对于粘合剂的折射率优选有0.05~0.5的差,更优选为0.05~0.3。
扩散粘合层中的填料的含量优选为1.0~40.0质量%,尤其优选为3.0~20质量%。
[图像显示装置]
本发明的图像显示装置具有本发明的光学片部件及背光单元,背光单元具备光源,所述光源发出:蓝色光,具有在430~480nm的波长范围具有发光中心波长且半宽度为100nm以下的发光强度的峰;绿色光,具有在500~600nm的波长范围具有发光中心波长且半宽度为100nm以下的发光强度的峰;红色光,具有在600~650nm的波长范围具有发光中心波长且半宽度为100nm以下的发光强度的峰,背光单元在光源的后部还具有反射部件,所述反射部件进行从光源发出并由光学片部件反射的光的偏振状态的转换及反射。
赋予背光单元的蓝色光、绿色光及红色光的发光强度的峰的波长与赋予亮度强化膜中的各色的峰的波长之差优选在50nm以内,更优选在20nm以内。
<背光单元>
作为背光单元的结构,可以是将导光板或反射板等作为构成部件的侧光方式,也可以是直下型方式,优选背光单元在光源的后部具备进行从光源发出并由光学片部件反射的光的偏振状态的转换及反射的反射部件。作为这种反射部件并没有特别限制,可以使用公知的反射部件,其记载于日本专利3416302号、日本专利3363565号、日本专利4091978号、日本专利3448626号等中,这些公报的内容并入本发明中。
本发明中,优选背光单元的光源具有:蓝色发光二极管,发出前述蓝色光;及荧光材料,在前述蓝色发光二极管的前述蓝色光入射时发出前述绿色光和前述红色光。
另外,作为背光单元的光源,可以使用发出前述蓝色光的蓝色发光二极管、发出前述绿色光的绿色发光二极管及发出前述红色光的红色发光二极管。
作为荧光材料,有钇-铝-石榴石系的黄色荧光体或铽-铝-石榴石系的黄色荧光体等。荧光材料的荧光波长能够通过变更荧光体的粒径来控制。
本发明的图像显示装置中,发出前述蓝色光的蓝色发光二极管和前述蓝色发光二极管的前述蓝色光入射时发出前述绿色光和前述红色光的荧光材料为量子点部件(例如,量子点薄膜或棒形状的量子点棒),优选量子点部件配置于光学片部件与蓝色光源之间。作为这种量子点部件并没有特别限制,可以使用公知的量子点部件,例如记载于日本专利公开2012-169271号公报、SID’12DIGESTp.895等中,这些文献的内容并入本发明中。并且,作为这种量子点薄膜,可以使用QDEF(QuantumDotEnhancementFilm,Nanosys,Inc.制)。
本发明的光学片部件中,从改善亮度、低消耗电力的观点考虑,优选前述量子点部件发出至少保持有一部分入射光的偏振性的荧光。作为能够发出至少保持有一部分入射光的偏振性的荧光的前述量子点部件,可以使用量子点材料(包含量子点、量子杆型、量子四脚体型等的量子效果的粒子)。并且,从保持荧光的偏振性的观点考虑,更优选使用非专利文献(THEPHYSICALCHEMISTRYLETTERS2013,4,502-507)中所记载的量子杆类型。量子点部件“发出保持有至少一部分入射光的偏振性的荧光”是指偏振度为99.9%的光入射到量子点部件时该量子点部件所发出的荧光的偏振度不为0%,偏振度优选为10~80%,更优选为80~99%,进一步优选为99~99.9%。
本发明的图像显示装置优选背光单元具有使前述蓝色光中短于460nm的短波长的光选择性地透射的蓝色用波长选择滤波器。
本发明的图像显示装置优选背光单元具有使前述红色光中长于630nm的长波长的光选择性地透射的红色用波长选择滤波器。
作为这种蓝色用波长选择滤波器和红色用波长选择滤波器并没有特别限制,可以使用公知的波长选择滤波器,其记载于日本专利公开2008-52067号公报等中,该公报的内容并入本发明中。
还优选背光单元具备其他公知的扩散板或扩散片、棱镜片(例如,BEF等)、导光器。关于其他部件,也记载于日本专利3416302号、日本专利3363565号、日本专利4091978号、日本专利3448626号等中,这些公报的内容并入本发明中。
<显示面板>
作为前述图像显示装置,可以举出液晶显示器(LCD)、等离子体显示器(PDP)、电致发光显示器(OELD或IELD)、场发射显示器(FED)、触控面板、电子纸等。
前述图像显示装置的优选的显示面板的一例为透射模式的液晶面板,其具有一对偏振器及其之间的液晶单元。在各偏振器与液晶单元之间通常配置用于补偿视角的相位差膜。对于液晶单元的结构并没有特别限制,可以采用一般结构的液晶单元。液晶单元例如包含对置配置的一对基板和被夹持于该一对基板之间的液晶层,根据需要还可以包含滤色器层等。对于液晶单元的驱动模式并没有特别限制,可以利用扭转向列(TN)、超扭转向列(STN)、垂直取向(VA)、平面转换(IPS)、光学补偿弯曲排列(OCB)等各种模式。
本发明的液晶面板图像显示装置中所利用的液晶单元优选为VA模式、OCB模式、IPS模式或TN模式,但并不限定于这些。
TN模式的液晶单元中,未施加电压时棒状液晶性分子基本上水平取向,进一步以60~120°扭曲取向。TN模式的液晶单元作为彩色TFT液晶显示装置而利用的情况最多,很多文献中有记载。
VA模式的液晶单元中,未施加电压时棒状液晶性分子基本上垂直取向。VA模式的液晶单元除了(1)使棒状液晶性分子在未施加电压时基本上垂直取向,施加电压时基本上水平取向的狭义的VA模式的液晶单元(记载于日本专利公开平2-176625号公报)以外,还可以包含(2)为了扩大视角,将VA模式多域化的(MVA模式的)液晶单元(记载于SID97,Digestoftech.Papers(预稿集)28(1997)845)、(3)使棒状液晶性分子在未施加电压时基本上垂直取向,施加电压时扭曲多域取向的模式(n-ASM模式)的液晶单元(记载于日本液晶讨论会的预稿集58~59(1998))及(4)SURVIVAL模式的液晶单元(在LCDInternational98发表)。并且,可以是PVA(PatternedVerticalAlignment)型、光取向型(OpticalAlignment)及PSA(Polymer-SustainedAlignment)中的任意一种。关于这些模式的详细内容,在日本专利公开2006-215326号公报、及日本专利公表2008-538819号公报中有详细记载。
IPS模式的液晶单元中,棒状液晶分子相对于基板基本上平行取向,通过施加与基板面平行的电场,液晶分子进行平面响应。IPS模式以无电场施加状态进行黑色显示,上下一对偏振片的吸收轴正交。使用光学补偿片来减少倾斜方向上的黑色显示时的漏光并改善视角的方法公开于日本专利公开平10-54982号公报、日本专利公开平11-202323号公报、日本专利公开平9-292522号公报、日本专利公开平11-133408号公报、日本专利公开平11-305217号公报、日本专利公开平10-307291号公报等中。
液晶显示装置的一实施方式具有液晶单元,所述液晶单元在基板之间夹持有液晶层,对置的所述基板中的至少一个设有电极,该液晶单元优选构成为配置于两片偏振片之间。液晶显示装置具备在上下基板之间封入有液晶的液晶单元,通过电压施加使液晶的取向状态变化来进行图像的显示。根据需要,还具有偏振片保护膜或进行光学补偿的光学补偿部件、粘接层等附带的功能层。并且,本发明的图像显示装置还可以包含其他部件。例如,可以配置有滤色器基板、薄层晶体管基板、透镜膜、扩散片、硬涂层、防反射层、低反射层、防眩光层等、以及(或代替此的)前方散射层、底漆层、抗静电层、底涂层等表面层。
在图7中示出本发明的图像显示装置为液晶显示装置时的结构的一例。图7中,图像显示装置51依次层叠有背光单元31、本发明的光学片部件21(反射偏振器11与背光侧偏振片1的层叠体)、薄层晶体管基板41、液晶单元42、滤色器基板43及显示侧偏振片44。
另外,本发明的光学片部件21的结构以图2的结构为代表例在图7中进行了记载,但本发明的图像显示装置并不会因这种例子而限定于图2的结构。
(滤色器)
当使用光源为500nm以下的可见的B时,作为RGB像素形成方法,可以利用公知的各种方法来形成本发明中的像素。例如,也可以在玻璃基板上使用光罩及光刻胶来形成所希望的黑色矩阵及R、G、B的像素图案,并且,还能够使用R、G、B的像素用着色油墨,在以规定宽度的黑色矩阵及每隔n个比前述黑色矩阵的宽度宽的黑色矩阵来区分的区域内(被凸部包围的凹部),使用喷墨方式的印刷装置喷出油墨组合物直至成为所希望的浓度来制作出由R、G、B的图案构成的滤色器。图像着色后,可以通过烘烤等使各像素及黑色矩阵完全固化。
滤色器的优选特性记载于日本专利公开2008-083611号公报等中,该公报的内容并入本发明中。
例如,成为显示绿色的滤色器中成为最大透射率的一半透射率的波长优选一个为590nm以上且610nm以下,另一个为470nm以上且500nm以下。并且,显示绿色的滤色器中成为前述最大透射率的一半透射率的波长优选一个为590nm以上且600nm以下。另外,显示绿色的滤色器中的最大透射率优选为80%以上。显示绿色的滤色器中成为最大透射率的波长优选为530nm以上且560nm以下。
前述光源单元所具有的光源在600nm以上且700nm以下的波长区域中的发光峰的波长优选为620nm以上且650nm以下。前述光源单元所具有的光源在600nm以上且700nm以下的波长区域具有发光峰,显示前述绿色的滤色器中,前述发光峰的波长下的透射率优选为最大透射率的10%以下。
显示前述红色的滤色器中,在580nm以上且590nm以下的透射率优选为最大透射率的10%以下。
作为滤色器用颜料,蓝色在C.I.PigmentBlue15:6中使用补色颜料C.I.PigmentViolet23。红色在C.I.PigmentRed254中使用作为补色的C.I.PigmentYellow139。作为绿色用的颜料,通常在C.I.PigmentGreen36(溴化铜酞菁绿)、C.I.PigmentGreen7(氯化铜酞菁绿)中使用作为补色用颜料的C.I.PigmentYellow150或C.I.PigmentYellow138等。这些颜料的组成能够通过调整来进行控制。通过相对于比较例增加少量补色颜料的组成,能够将长波长侧的半值波长设定于590nm至600nm的范围内。另外,当前一般使用颜料,但只要是能够控制分光且能够确保工艺稳定性、可靠性的色素,则也可以是利用染料的滤色器。
(黑色矩阵)
本发明的图像显示装置在各像素之间配置有黑色矩阵。作为形成黑条的材料,可以举出使用铬等金属的溅射膜的材料、将感光性树脂和黑色着色剂等组合而得到的遮光性感光性组合物等。作为黑色着色剂的具体例,可以举出碳黑、碳钛、氧化铁、氧化钛、石墨等,其中,优选碳黑。
(薄层晶体管)
本发明的图像显示装置优选还具有具备薄层晶体管(以下,也称为TFT)的TFT基板。
前述薄层晶体管优选具有载体浓度小于1×1014/cm3的氧化物半导体层。关于前述薄层晶体管的优选方式,记载于日本专利公开2011-141522号公报中,该公报的内容并入本发明中。
<光学片部件贴合于图像显示装置的方法>
作为将本发明的光学片部件贴合于液晶显示装置等图像显示装置的方法,可以利用公知的方法。并且,还可以利用辊对面板制法,这在提高生产率、成品率的方面优选。辊对面板制法记载于日本专利公开2011-48381号公报、日本专利公开2009-175653号公报、日本专利4628488号公报、日本专利4729647号公报、WO2012/014602号、WO2012/014571号等中,但并不限定于这些。
实施例
以下,举出实施例和比较例,对本发明的特征进行进一步具体的说明。以下实施例所示的材料、使用量、比例、处理内容、处理顺序等只要不脱离本发明的宗旨,则可以适当进行变更。因此,本发明的范围不应解释为受以下所示的具体例的限定。
[制造例1]
<偏振片的准备>
使用市售的纤维素酰化物系薄膜“TD80UL”(FujifilmCorporation制)作为背光侧偏振片的前侧偏振片保护膜来准备相位差膜。
使用市售的纤维素酰化物系薄膜“TD80UL”(FujifilmCorporation制)作为背光侧偏振片的后侧偏振片保护膜。
与日本专利公开2006-293275号公报的[0219]~[0220]同样地制造出偏振器,并将上述相位差膜及偏振片保护膜分别贴合于偏振器的两面来制造出偏振片。
[实施例1]
<宽频带λ/4板的形成>
与日本专利公开2003-262727号公报的[0020]~[0033]同样地准备宽频带λ/4板。宽频带λ/4板是在基材之上涂布两层的液晶性材料并使其聚合之后,从基材剥离而得到的。
所得到的宽频带λ/4板的Re(450)为110nm,Re(550)为135nm,Re(630)为140nm,膜厚为1.6μm。
使用折射率1.47的丙烯酸系粘接剂,将所得到的宽频带λ/4板和上述中所制造的偏振片贴合。
<反射偏振器的形成>
参考日本专利公开2013-203827(〔0016〕-〔0148〕记载)及Fujifilm研究报告No.50(2005年)pp.60~63来变更所使用的手性试剂的添加量,通过涂布来在所得到的宽频带λ/4板之上形成将胆甾醇型液晶相固定而成的第一光反射层、将胆甾醇型液晶相固定而成的第二光反射层及将胆甾醇型液晶相固定而成的第三光反射层。
所得到的第一光反射层的最大反射率的峰的反射中心波长为450nm,半宽度为40nm,膜厚为1.8μm。
所得到的第二光反射层的最大反射率的峰的反射中心波长为550nm,半宽度为50nm,膜厚为2.0μm。
所得到的第三光反射层的最大反射率的峰的反射中心波长为630nm,半宽度为60nm,膜厚为2.1μm。
另外,第一光反射层、第二光反射层及第三光反射层的平均折射率为1.57。
并且,具有所得到的宽频带λ/4板及反射偏振器的亮度强化膜的总厚度为7.5μm。
将如此得到的偏振片与亮度强化膜的层叠体作为实施例1的光学片部件。
<液晶显示装置的制造>
分解市售的液晶显示装置(PanasonicCorporation制,商品名TH-L42D2),使用实施例1的光学片部件作为背光侧偏振片,并将背光单元变更为以下的RGB窄频带背光单元来制造出实施例1的液晶显示装置。
所使用的RGB窄频带背光单元具备蓝色发光二极管(NICHIAB-LED,主波长465nm、半宽度20nm)作为光源。并且,在光源的前部具备量子点部件,所述量子点部件在蓝色发光二极管的蓝色光入射时发出中心波长为535nm且半宽度为40nm的绿色光及中心波长为630nm且半宽度为40nm的红色光的荧光。并且,在光源的后部具备反射部件,所述反射部件进行从光源发出并由前述光学片部件反射的光的偏振状态的转换及反射。
(实施例1A、2A、3A、4A、5A及6A)
由实施例1仅变更以下的条件来制作出实施例1A、2A、3A、4A、5A及6A的光学片部件及液晶显示装置。
位于背光侧偏振片的偏振器与反射偏振器之间的λ/4板使用FujifilmCorporation制的“QL薄膜”。薄膜的Re(550)=125nm,Rth(550)=大致0nm。
不使用实施例1中所使用的背光侧偏振片的偏振片保护膜而将QL薄膜直接贴合于背光侧偏振片的偏振器来兼作λ/4板和偏振片保护膜。
关于光反射层的配置顺序(自光源侧的顺序。下述表2~表5中,将最大反射率的峰的反射中心波长450nm、半宽度40nm、膜厚1.8μm的上述第一光反射层标记为B,将最大反射率的峰的反射中心波长550nm、半宽度50nm、膜厚2.0μm的上述第二光反射层标记为G,将最大反射率的峰的反射中心波长630nm、半宽度60nm、膜厚2.1μm的第三光反射层标记为R),如下表那样变更涂布顺序来形成并配置各光反射层。除此以外,与实施例1相同地进行制作。
关于评价,除了实施例1中的评价以外,还进行后述的(4)倾斜方位的色偏的评价。
(实施例1B~2F)
由实施例1A仅变更QL薄膜的Rth,并与实施例1A同样地进行光学片部件及液晶显示装置的制作。关于Rth的变更,利用日本专利公表2012-517024号公报的实施例中所记载的方法,将BASFCorporation制的LC242作为棒状液晶(RLC)使其在QL薄膜上垂直取向来形成光学各向异性层,由此变更Rth。
(实施例2B~2F)
由实施例2A仅变更QL薄膜的Rth,并与实施例2A同样地进行光学片部件及液晶显示装置的制作。关于Rth的变更,利用日本专利公表2012-517024号公报的实施例中所记载的方法,将BASFCorporation制的LC242作为棒状液晶(RLC)使其在QL薄膜上垂直取向来形成光学各向异性层,由此变更Rth。
(实施例3B~3F)
由实施例3A仅变更QL薄膜的Rth,并与实施例3A同样地进行光学片部件及液晶显示装置的制作。关于Rth的变更,利用日本专利公表2012-517024号公报的实施例中所记载的方法,将BASFCorporation制的LC242作为棒状液晶(RLC)使其在QL薄膜上垂直取向来形成光学各向异性层,由此变更Rth。
(实施例4B~4F)
由实施例4A仅变更QL薄膜的Rth,并与实施例4A同样地进行光学片部件及液晶显示装置的制作。关于Rth的变更,利用日本专利公表2012-517024号公报的实施例中所记载的方法,将BASFCorporation制的LC242作为棒状液晶(RLC)使其在QL薄膜上垂直取向来形成光学各向异性层,由此变更Rth。
(实施例5B~5F)
由实施例5A仅变更QL薄膜的Rth,并与实施例5A同样地进行光学片部件及液晶显示装置的制作。关于Rth的变更,利用日本专利公表2012-517024号公报的实施例中所记载的方法,将BASFCorporation制的LC242作为棒状液晶(RLC)使其在QL薄膜上垂直取向来形成光学各向异性层,由此变更Rth。
(实施例6B~6F)
由实施例6A仅变更QL薄膜的Rth,并与实施例6A同样地进行光学片部件及液晶显示装置的制作。关于Rth的变更,利用日本专利公表2012-517024号公报的实施例中所记载的方法,将BASFCorporation制的LC242作为棒状液晶(RLC)使其在QL薄膜上垂直取向来形成光学各向异性层,由此变更Rth。
[实施例2及3]
实施例1中,变更第一光反射层、第二光反射层及第三光反射层的涂布厚度,如下述表5中所记载那样设定亮度强化膜的总厚度,除此以外,以与实施例1相同的方式制造出实施例2及3的光学片部件以及液晶显示装置。
[实施例4]
实施例1中,将粘接反射偏振器与偏振片的粘接剂变更为折射率1.55的粘接剂,除此以外,以与实施例1相同的方式制造出实施例4的光学片部件及液晶显示装置。
[实施例5]
对制造例1中所制造的偏振片,使用与实施例1相同的粘接剂贴合以下的方法中所制备的RGB窄频带的电介质多层膜1来制造出实施例5的光学片部件。
RGB窄频带的电介质多层膜1参考IDW/AD’12、p.985~988(2012),如下述表5中所记载那样变更亮度强化膜的总厚度来制造为与蓝色光相对应的波长范围下的最大反射率的峰的反射中心波长成为460nm且半宽度成为30nm、与绿色光相对应的波长范围下的最大反射率的峰的反射中心波长成为540nm且半宽度成为35nm、与红色光相对应的波长范围下的最大反射率的峰的反射中心波长成为630nm且半宽度成为40nm。
在实施例1的液晶显示装置的制造中,代替实施例1的光学片部件而使用实施例5的光学片部件,除此以外,以与实施例1相同的方式制造出实施例5的液晶显示装置。
[实施例6]
实施例1中,通过变更反射偏振器的手性试剂添加量来将第一光反射层的最大反射率的峰的中心波长设为490nm、将第二光反射层的最大反射率的峰的反射中心波长设为560nm、将第三光反射层的最大反射率的峰的反射中心波长设为655nm,除此以外,以与实施例1相同的方式制造出实施例6的光学片部件及液晶显示装置。
[实施例10]
由实施例1仅变更以下条件来制作出实施例10的光学片部件及液晶显示装置。
在位于背光侧偏振片的偏振器与反射偏振器之间的λ/4板使用聚碳酸酯λ/4薄膜。对于聚碳酸酯薄膜,将厚度50μm的聚碳酸酯薄膜在150℃下进行2.5%拉伸处理来制作出λ/4薄膜。薄膜的Re(550)=125nm,Rth(550)=63nm。
不使用实施例1中所使用的偏振片的保护膜而将上述聚碳酸酯λ/4薄膜直接贴合于背光侧偏振片的偏振器,兼作λ/4板和偏振片保护膜。除此以外,与实施例1相同地进行制作。
[比较例1]
分解市售的液晶显示装置(PanasonicCorporation制,商品名TH-L42D2),使用制造例1中所制造的偏振片作为背光侧偏振片,不设置粘接剂而分离电介质多层膜(商品名DBEF,3MCompany制,下述表2中记为现有DBEF)并将其配置于背光侧偏振片与背光单元之间,制造出比较例1的液晶显示装置。
电介质多层膜(商品名DBEF)在蓝~绿~红色区域的450~550~630nm为止为大致恒定且相对于波长而言为平坦的峰的反射率。
该液晶显示装置的背光光源的蓝色光的发光峰波长为450nm。绿~红色区域中为一个发光峰,峰波长为550nm,半宽度为100nm。
[比较例2]
实施例1中,代替第一光反射层、第二光反射层及第三光反射层而层叠五层的宽频带的胆甾醇型液晶相且如下述表2所记载那样变更亮度强化膜的总厚度,除此以外,以与实施例1相同的方式制造出比较例2的光学片部件。另外,下述表2中从光源侧依次记载五层的宽频带的胆甾醇型液晶相的峰波长。
并且,在实施例1的液晶显示装置的制造中,代替实施例1的光学片部件而使用比较例2的光学片部件,且不变更背光单元而使用与比较例1相同的背光单元,除此以外,以与实施例1相同的方式制造出比较例2的液晶显示装置。
[评价]
按照以下基准对各实施例及比较例的光学片部件及液晶显示装置进行评价。另外,实施例5以外的各实施例中以比较例2为基准,实施例5中以比较例1为基准。
(1)正面亮度
利用日本专利公开2009-93166号公报的〔0180〕中所记载的方法测定液晶显示装置的正面亮度。根据其结果,按以下基准进行评价。
5:与比较例1或2的液晶显示装置的正面亮度相比大于等于30%为良好。
4:与比较例1或2的液晶显示装置的正面亮度相比大于等于20%且小于30%为良好。
3:与比较例1或2的液晶显示装置的正面亮度相比大于等于10%且小于20%为良好。
2:与比较例1或2的液晶显示装置的正面亮度相比同等或为其以下。
将结果示于下表2~5。
(2)正面对比度
利用日本专利公开2009-93166号公报的〔0180〕中所记载的方法测定液晶显示装置的正面对比度。根据其结果,按以下基准进行评价。
4:与比较例1或2的液晶显示装置的正面对比度相比大于等于20%为良好。
3:与比较例1或2的液晶显示装置的正面对比度相比大于等于10%且小于20%为良好。
2:与比较例1或2的液晶显示装置的正面对比度相比同等或为其以下。
将结果示于下表2~5。
(3)色再现域
利用日本专利公开2012-3073号公报的〔0066〕中所记载的方法测定液晶显示装置的色再现域。根据其结果,按以下基准进行评价。
4:与比较例1或2的液晶显示装置的NTSC比相比大于等于20%为良好。
3:与比较例1或2的液晶显示装置的NTSC比相比大于等于10%且小于20%为良好。
2:与比较例1或2的液晶显示装置的NTSC比相比同等或为其以下。
将结果示于下表2~5。
(4)色偏评价
实施例1A~1F、2A~2F、3A~3F、4A~4F、5A~5F、6A~6F(即实施例1~6及10以外的实施例)中,进行液晶显示装置的倾斜方位上的色偏的评价。色偏评价中,从液晶显示装置显示白色时的正面和横向60度目视确认色偏,按以下4个阶段的基准进行评价。
4:几乎观测不到色偏。
3:稍微观察到颜色不均匀。
2:观测到一些颜色不均匀(可容许)。
1:颜色不均匀显眼。
将结果示于下表2~4。
由上述表2~5可知,在将本发明的光学片部件作为背光侧偏振片而组装于使用了RGB窄频带的背光的图像显示装置时,正面亮度、正面对比度及色再现域均得到提高。
另一方面,由比较例1可知,若将使用以往公知的DBEF作为反射偏振器的本发明的范围外的光学片部件作为背光侧偏振片而组装于将现有的LED用作背光的图像显示装置中,则正面亮度、正面对比度、色再现域均为要求改善的水平。
由比较例2可知,若将使用了层叠五层将反射峰为宽频带的胆甾醇型液晶固定而成的层的反射偏振器的本发明的范围外的光学片部件作为背光侧偏振片而组装于使用了RGB窄频带的背光的图像显示装置中,则正面亮度、正面对比度、色再现域均为要求改善的水平。
另外,利用本说明书中所记载的方法确认到在实施例1~4、6、10、1A~1F、2A~2F、3A~3F、4A~4F、5A~5F、6A~6F中反射偏振器射出(透射及反射)圆偏振光,在实施例5中反射偏振器射出(透射及反射)直线偏振光。
另外,在实施例1的液晶显示装置设置使短于460nm的短波长的光选择性地透射于背光单元的蓝色用波长选择滤波器,其结果,同样得到良好的评价结果。并且,在实施例1的液晶显示装置设置使长于630nm的长波长的光选择性地透射于背光单元的红色用波长选择滤波器,其结果同样得到良好的评价结果。
[实施例11]
接着,在制造日本专利公开2011-121327号公报的实施例1中所记载的纤维素酰化物膜时,使在蓝色发光二极管的蓝色光入射时发出中心波长为560nm且半宽度为40nm的绿色光和中心波长为640nm且半宽度为40nm的红色光的荧光的量子杆0.1质量%分散于纤维素酰化物中来制备量子杆分散延伸纤维素酰化物膜。该量子杆分散延伸纤维素酰化物膜的偏振度为80%。
实施例1中,将背光的种类设为具备蓝色发光二极管和上述量子杆分散延伸纤维素酰化物膜的背光,除此以外,以相同的方式得到实施例11的样品。
与实施例1同样地进行性能评价,其结果可知,正面亮度的评价为5,除此以外为相同的结果,若保持偏振度,则可以得到进一步良好的结果。
[实施例11A~11F、12A~12F、13A~13F、14A~14F、15A~51F、16A~11F]
接着,对于实施例1A~1F、2A~2F、3A~3F、4A~4F、5A~5F、6A~6F,将背光的种类设为具备蓝色发光二极管和前述量子杆分散延伸纤维素酰化物膜的背光,除此以外,以相同的方式得到实施例11A~11F、12A~12F、13A~13F、14A~14F、15A~51F、16A~16F的样品。与实施例1同样地进行性能评价,其结果可知,正面亮度的评价为4,除此以外为相同的结果,若保持偏振度,则可以得到进一步良好的结果。
符号说明
1-背光侧偏振片,2-相位差膜,3-偏振器(A),4-偏振片保护膜,11-亮度强化膜,12-λ/4板(C),13-反射偏振器(B),14、14a、14b、14c-将窄频带的胆甾醇型液晶相固定而成的层,15-电介质多层膜,20-粘接层(粘接剂),21-光学片部件,31-背光单元(R、G、B窄频带的背光单元),41-薄层晶体管基板,42-液晶单元,43-滤色器基板,44-显示侧偏振片,51-图像显示装置。
Claims (12)
1.一种光学片部件,其具有:
偏振片,包含偏振器(A);
亮度强化膜,包含反射偏振器(B);及
λ/4板(C),
所述反射偏振器(B)包含:
第一光反射层,具有在430~480nm的波长范围具有反射中心波长且半宽度为100nm以下的反射率的峰,所述第一光反射层射出圆偏振光且由胆甾醇型液晶相固定而成;
第二光反射层,具有在500~600nm的波长范围具有反射中心波长且半宽度为100nm以下的反射率的峰,所述第二光反射层射出圆偏振光且由胆甾醇型液晶相固定而成;及
第三光反射层,具有在600~650nm的波长范围具有反射中心波长且半宽度为100nm以下的反射率的峰,所述第三光反射层射出圆偏振光且由胆甾醇型液晶相固定而成,
所述亮度强化膜在所述偏振器(A)与所述反射偏振器(B)之间具有满足下述式(2)的λ/4板(C):
式(2)550nm/4-25nm<Re(550)<550nm/4+25nm
式中,Re(λ)表示波长λnm下的面内方向的延迟,其单位是nm。
2.根据权利要求1所述的光学片部件,其中,
所述λ/4板(C)进一步满足下述式(1)、(3)、(4):
式(1)450nm/4-25nm<Re(450)<450nm/4+25nm
式(3)630nm/4-25nm<Re(630)<630nm/4+25nm
式(4)Re(450)<Re(550)<Re(630)
式中,Re(λ)表示波长λnm下的面内方向的延迟,其单位是nm。
3.一种光学片部件,其具有:
偏振片,包含偏振器(A);及
亮度强化膜,包含反射偏振器(B),
所述反射偏振器(B)具有:在430~480nm的波长范围具有反射中心波长且半宽度为100nm以下的反射率的峰;在500~600nm的波长范围具有反射中心波长且半宽度为100nm以下的反射率的峰;及在600~650nm的波长范围具有反射中心波长且半宽度为100nm以下的反射率的峰,所述反射偏振器为射出直线偏振光的电介质多层膜。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的光学片部件,其中,
所述偏振片及所述反射偏振器(B)直接接触而层叠或经由粘接层而层叠。
5.根据权利要求1或2所述的光学片部件,其中,
所述偏振片、所述λ/4板(C)及所述反射偏振器(B)依次直接接触而层叠或经由粘接层而层叠。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的光学片部件,其中,
所述反射偏振器(B)与和所述反射偏振器(B)的所述偏振片侧相邻的层的折射率之差为0.15以下。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的光学片部件,其中,
所述亮度强化膜的膜厚为5~10μm。
8.一种图像显示装置,其具有:
权利要求1至7中任一项所述的光学片部件;及
背光单元,
所述背光单元具备光源,所述光源发出:
蓝色光,具有在430~480nm的波长范围具有发光中心波长且半宽度为100nm以下的发光强度的峰;
绿色光,具有在500~600nm的波长范围具有发光中心波长且半宽度为100nm以下的发光强度的峰;及
红色光,具有在600~650nm的波长范围具有发光中心波长且半宽度为100nm以下的发光强度的峰,
所述背光单元在所述光源的后部具备反射部件,所述反射部件进行从所述光源发出并由所述光学片部件反射的光的偏振状态的转换及反射。
9.根据权利要求8所述的图像显示装置,其中,
所述光源具有:发出所述蓝色光的蓝色发光二极管;及荧光材料,在所述蓝色发光二极管的所述蓝色光入射时,所述荧光材料发出所述绿色光和所述红色光。
10.根据权利要求9所述的图像显示装置,其中,
所述荧光材料为量子点部件,
所述量子点部件配置于所述光学片部件与所述蓝色光源之间。
11.根据权利要求10所述的图像显示装置,其中,
所述量子点部件发出至少保持有入射光的一部分偏振性的荧光。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的图像显示装置,其中,
所述图像显示装置还具有液晶单元。
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