JP2010078876A - 液晶表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】青色光源の利用により高い光利用効率でカラー表示でき、かつ、光漏れがなくコントラスト性能に優れた液晶表示装置を提供すること。
【解決手段】本発明の液晶表装置は、青色光を発光する青色光源と、液晶層及び前記液晶層を挟持する一対の偏向板を有する液晶素子と、少なくとも前記青色光により励起されて赤色の蛍光を発する蛍光体と前記青色光により励起されて緑色の蛍光を発する蛍光体とを有するカラーフィルターとが、この順に配されており、前記一対の偏光板の直交透過率が、波長を450nmとする光に対する直交透過率をTc450としたとき、下記(1)式を満たすことを特徴とする液晶表示装置である。
Tc450≦0.01%・・・(1)
【選択図】図2

Description

本発明は、青色光源の利用してカラー表示を行う液晶表示装置に関する。
液晶ディスプレイ(LCD)、プラズマディスプレイパネル(PDP)、CRT、EL等に代表される画像表示装置は、テレビやコンピュータをはじめとして様々な分野で使用されており、目覚しい発展を遂げている。特にLCDは薄く、軽量で、かつ汎用性に富むディスプレイとして、薄型テレビや携帯電話、パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、PDA、その他各種デバイス用の表示媒体として普及が著しい。
LCDの表示形式としては、TNモード、VAモード、IPSモード、OCBモード等の表示装置が開発されてきた。これらの液晶表示装置に表示形式は、液晶の配向形態が異なっており、それぞれの液晶の配向形態に特有の画像表示特性を示す。
液晶表示装置は、一般に、青色、赤色、緑色の3原色からなる表示画素を、加色混合することにより、カラー表示している。従来、液晶表示装置は、青色、赤色、緑色をそれぞれ選択的に透過させるカラーフィルターと、バックライトとしての白色光源とを用いて、3原色を表示する構成であった。
しかしながら、該白色光源を用いる構成によると、カラーフィルターは、可視光の波長のうち、青色、赤色、緑色のいずれかの波長に対応する領域の光のみを透過し、それ以外の光を透過させないため、光利用効率が悪いという問題があった。
そこで、青色光を発光する青色光源と、前記青色光により励起されて赤色の蛍光を発する蛍光体、及び、前記青色光により励起されて緑色の蛍光を発する蛍光体を有するカラーフィルターとを用いる構成が提案されている。
例えば、波長500nm以下のピーク波長を有する光源装置と、液晶の層と、該液晶の層を挟持する偏光板と、一方の偏光板の光源装置側に赤色、緑色、青色の画素毎に対応した蛍光体層を有する液晶表示装置が知られている(特許文献1参照)。
また、導光板と青色LEDからなるLED光源と、該導光板の表面に青色光によって励起される緑色と赤色を発光する蛍光体層とを有するLED光源が知られている(特許文献2参照)。
また、青色光を出射する光源部と、液晶層と、前記蛍光層から発散された光のうち、一部の光を前記蛍光層に反射させる反射−偏光部材と、青色光を可視光に発散する蛍光層と、を含む液晶表示装置が知られている(特許文献3参照)。
これらの構成によれば、青色光源から発光した青色光を、青色表示画素を通した青色発色のための光として使用するのみならず、緑色画素を通した緑色発色、赤色画素を通した赤色発色のための光として利用できるので、光利用効率を高くすることができる。
一方、液晶表示装置の高画質化とともに、高コントラストの画像表示が要求されており、特に、黒画像を表示したときの輝度、すなわち光漏れを抑えることが求められている。液晶表示装置において、光漏れには偏光板のクロスニコル時の透過率(直交透過率)が影響し、この直交透過率を低く抑えることが光漏れの低減、ひいてはコントラストの向上に寄与する。従来の液晶素子における偏光板の直交透過率は、青色、緑色、赤色の可視全域で低く抑えることが望ましいが、広帯域で直交透過率を抑えるのが難しく、特に、青色の直交透過率と、視覚に最も影響が大きい緑色光の直交透過率とを両立することが困難であるため、緑色光の直交透過率を抑えることを重視した設計の偏光板を使用することが通常である。そのため、従来の青色光源を利用した液晶表示装置においては、バックライトの光利用効率が良好であるものの、コントラストが十分でないという問題がある。
偏光子の直交透過率を広帯域で抑えることにより光漏れを改善する方法としては、ヨウ素を含むポリビニルアルコール系フィルムを延伸して形成され、クロスニコル時の透過率(直交透過率)が、波長を410nmとする光に対して0.001%以上0.1%以下である偏光子を用いることが知られている(特許文献4参照)。
しかしながら、青色光源を利用する液晶表示装置において、光漏れを改善する偏光子を備えるものは存在せず、青色光源を利用した場合に十分なコントラストを得ることは、困難であるという問題がある。
したがって、高い光利用効率とコントラスト性能とを両立させた液晶表示装置は、未だ満足できるものが提供されていないのが現状である。
特開2004−94039号公報 特開2005−353650号公報 特開2006−309225号公報 特開2005−49698号公報
本発明は、従来における前記問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、青色光源の利用により高い光利用効率でカラー表示でき、かつ、光漏れがなくコントラスト性能に優れた液晶表示装置を提供することを目的とする。
前記課題を解決するための手段としては以下の通りである。即ち、
<1> 青色光を発光する青色光源と、液晶セル及び前記液晶セルを挟持する一対の偏向板を有する液晶素子と、少なくとも前記青色光により励起されて赤色の蛍光を発する蛍光体と前記青色光により励起されて緑色の蛍光を発する蛍光体とを有するカラーフィルターとが、この順に配されており、前記一対の偏光板の直交透過率が、波長を450nmとする光に対する直交透過率をTc450としたとき、下記(1)式を満たすことを特徴とする液晶表示装置である。
Tc450≦0.01%・・・(1)
<2> 一対の偏光板の直交透過率が、波長を450nmとする光に対する直交透過率をTc450とし、波長を550nmとする光に対する直交透過率をTc550としたとき、下記(2)式を満たす前記<1>に記載の液晶表示装置である。
Tc450/Tc550≦0.8・・・(2)
<3> 一対の偏光板における偏光子が、ポリビニルアルコール系フィルムを延伸して形成されたものであり、かつ、ヨウ素を含有する前記<1>から<2>のいずれかに記載の液晶表示装置である。
<4> 一対の偏光板における偏光子が、水溶液における光の吸収スペクトルが300nm乃至500nmの波長域に極大を示す二色性染料を含有する前記<1>から<3>のいずれかに記載の液晶表示装置である。
<5> カラーフィルターが、透明部材及び青色以外の光を遮断するフィルターのいずれかにより形成される液晶素子の青色表示画素に対応する領域を有する前記<1>から<4>のいずれかに記載の液晶表示装置である。
<6> カラーフィルターにおける、液晶素子の青色表示画素、赤色表示画素及び緑色表示画素の少なくともいずれかに対応する領域が、それぞれの表示画素に対応する色の顔料を含む前記<1>から<5>のいずれかに記載の液晶表示装置である。
<7> カラーフィルターよりも観察面側に、少なくとも前記青色光を散乱させる光散乱フィルムを含む前記<1>から<6>のいずれかに記載の液晶表示装置である。
青色光を利用する液晶表示装置においては、前記赤色光及び緑色光と、青色光との指向性の違いによって、表示画像を斜めから見たときに黄色味に色づくことがあるが、本構成によれば、光散乱フィルムにより、前記青色光源から発光される前記青色光が、散乱されて液晶表示装置の観察面側から表示されることになり、前記表示画像を斜めから見たときに黄色味に色づくことが解消され、広視野角でカラー表示されることになる。
本発明によれば、従来における前記問題を解決し、前記目的を達成することができ、青色光源の利用により高い光利用効率でカラー表示でき、かつ、光漏れがなくコントラスト性能に優れた液晶表示装置を提供することができる。
(第一実施形態)
本発明の第一実施形態は、以下の通りである。
(液晶表示装置)
本発明の第1実施形態に係る液晶表示装置においては、青色光源と、液晶素子と、カラーフィルターとがこの順に配されて構成されている。また、その他の構成要素として、前記液晶表示装置の観察面側に、表面フィルムが配されている。青色光を各表示画素に対応したカラーフィルターで各色に変換して用いるため、高い光利用効率が得られる。また、この構成順を取ることにより、液晶素子で透過/遮断を行うバックライトからの光を青色光に限定することができるため、本発明の偏光板を液晶素子に使用することによって、より高いコントラストを得ることが可能となる。
<青色光源>
前記青色光源は、青色光を発光する光源である。
前記青色光源の発光ピーク波長としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、波長400nm〜500nmが好ましく、430nm〜480nmがより好ましい。液晶素子に使用される偏向板には偏向膜を保護するために紫外線吸収剤が添加されることがあり、前記発光ピーク波長が400nm未満であると、前記紫外線吸収剤により大部分の光が吸収されてしまい、光利用効率が低下することがある。前記ピーク波長が500nmを超えると、そのまま青色表示に利用できないことがある。
前記青色光源としては、特に制限はなく、例えば、LED(Light Emitting Diodes)、蛍光ランプ(冷陰極管、熱陰極管等)などが挙げられる。
前記蛍光ランプに使用する蛍光体としては、例えば、Sr10(POCl:Eu2+、(Sr,Ca)10(POCl:Eu2+、(Sr,Ca)10(POCl・nB:Eu2+等のハロ酸リン塩蛍光体、Sr:Eu2+等のリン酸塩蛍光体、(Sr,Ba)AlSi:Eu2+、BaMgSi:Eu2+等のケイ酸塩蛍光体、CaWO等のタングステン酸塩蛍光体、BaMgAl1627:Eu2+、SrMgAl1017:Eu2+等のアルミン酸塩蛍光体などが挙げられる。
前記蛍光体は、1種単独で使用してもよく、2種類以上を併用してもよい。
前記青色光源は、発光する光をそのまま青色表示に用いることができ、紫外線を含まないので、前記液晶表示装置の光源として使用したときに、白色光源に比べて光利用効率を上げることができる。前記青色光源は、発光する光の波長が短いので、赤色及び緑色の蛍光を発するための励起光として好適に利用できる。即ち、青色光源を用いることで、高い光利用効率で、RGBの3原色を画面に表示することができる。
<液晶素子>
前記液晶素子は、液晶セル及び前記液晶セルを挟持する一対の偏向板を有する。
−液晶層セル−
前記液晶セルは、2枚の電極基板の間に液晶を担持している。更に、液晶セルと一方の偏光板との間に、視野角補償を目的として光学異方性層が一枚配置されるか、又は、液晶セルと双方の偏光板との間に、光学異方性層が2枚配置されることもある。
前記液晶素子は、前記青色光源から発光する青色光を選択的に透過させる、光シャッターとしての機能を有する。
前記液晶素子においては、一般に、青色表示画素、赤色表示画素及び緑色表示画素が交互に配され、各色表示画素において別々に、青色光の透過/遮断が制御される。
前記各表示画素を交互に配列する方法としては、特に制限はなく、公知の配列方法の中から、目的に応じて適宜選択することができる。
前記液晶セルの種類としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、TNモード、VAモード、OCBモード、IPSモード、ECBモードなどが挙げられる。
−偏光板−
偏光板は、前記液晶セルを狭持する一対の偏光板として用いられ、偏光子と、保護膜とを含んで構成される。
−−偏光子−−
前記一対の偏光子の構成としては、ポリビニルアルコール(PVA)系フィルムを延伸して形成されるように構成するのが好ましい。
前記PVAとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリ酢酸ビニルをケン化したポリマー素材を用いることができる。
また、前記ポリマー素材は、例えば不飽和カルボン酸、不飽和スルホン酸、オレフィン類、ビニルエーテル類のような酢酸ビニルと共重合可能な成分を含有してもよい。また、アセトアセチル基、スルホン酸基、カルボキシル基、オキシアルキレン基等を含有する変性されたポリマー素材であってもよい。
前記PVAのケン化度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、溶解性等の観点から、80mol%〜100mol%が好ましく、90mol%〜100mol%がより好ましい。
また、前記酢酸ビニルと共重合させる場合のPVAの重合度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1,000〜10,000が好ましく、1,500〜5,000が特に好ましい。
前記PVAはフィルム化した後、該PVAフィルムに二色性分子を導入して偏光子を構成することが好ましい。
前記PVAフィルムの製造方法としては、PVA系樹脂を水又は有機溶媒に溶解した原液を流延して成膜する方法を用いることができる。原液中のポリビニルアルコール系樹脂の濃度としては、5質量%〜20質量%であり、この原液を流延法により製膜することによって、膜厚10μm〜200μmのPVAフィルムを製造できる。なお、PVAフィルムの製造としては、特許第3342516号明細書、特開平09−328593号公報、特開2001−302817号公報、特開2002−144401号公報を参考にして行うことができる。
前記PVAフィルムの結晶化度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、特許第3251073号明細書に記載されている平均結晶化度(Xc)50質量%〜75質量%とするのが好ましく、あるいは、面内の色相のバラツキを低減するために、特開2002−236214号公報に記載されている結晶化度38%以下とするのが好ましい。
前記PVAフィルムの複屈折(Δn)としては、小さいことが好ましく、特許第3342516号明細書に記載されている複屈折が1.0×10−3以下が好ましい。
ただし、特開2002−228835号公報に記載されているように、PVAフィルムの延伸時の切断を回避しながら高偏光度を得るために、PVAフィルムの複屈折を0.02〜0.01としてもよいし、特開2002−060505号公報に記載されているように、偏光状態を規定する(nx+ny)/2−nzの値を0.0003〜0.01としてもよい。
前記PVAフィルムのレターデーション(面内)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0nm〜100nmが好ましく、0nm〜50nmがより好ましい。
また、前記PVAフィルムのRth(膜厚方向)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0nm〜500nmが好ましく、0nm〜300nmがより好ましい。
この他、前記偏光板には、特許第3021494号明細書に記載されている、1,2−グリコール結合量が1.5モル%以下のPVAフィルム;特開2001−316492号公報に記載されている5μm以上の光学的異物が100cm当たり500個以下であるPVAフィルム;特開2002-030163号公報に記載されているフィルムのTD方向の熱水切断温度斑が1.5℃以下であるPVAフィルム;グリセリンなどの3価〜6価の多価アルコ−ルを1質量部〜100質量部添加し、あるいは、特開平06−289225号公報に記載されている可塑剤を15質量%以上混合した溶液から製膜したPVAフィルム;を好ましく用いることができる。
前記PVAフィルムの延伸前のフィルム膜厚としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、10μm〜200μmが好ましく、50μm〜150μmがより好ましい。
延伸前のフィルム膜厚が、200μmを超えると、延伸時の幅方向、厚み方向の延伸の不均一を生じやすく、10μm未満であると、フィルムのハンドリング性悪化や、延伸時の破断などの問題を生じることがある。
前記PVAフィルムの延伸後のフィルム膜厚としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、5μm〜80μmが好ましく、10μm〜40μmがより好ましい。
延伸後のフィルム膜厚が、80μmを超えると、偏光板の透過率不足による光利用効率の低下を招き、10μm未満であると、偏光子としての二色性が不足し、所望の偏光特性を得られなくなることがある。
また、特開2002−236212号公報に記載されているように、水中において4倍から6倍の延伸を行った時に発生する応力が10N以下となるような薄いPVAフィルムを使用してもよい。
前記偏光子としては、二色性分子を含有することが好ましい。
前記二色性分子としては、ヨウ素、水溶液における光の吸収スペクトルが300nm〜500nmの波長領域に極大を示す二色性染料が好ましい。
前記ヨウ素としては、I3−やI5−などの高次のヨウ素イオンが好ましい。500nm以下の青色光の波長域では、の発色が主に関与するため、I3−が特に好ましい。また、前記ヨウ素は、水溶液の吸収スペクトルが300nm乃至500nmの波長域に極大を示す二色性染料を組み合わせて使用することが好ましい。
3−の配向はI5−の配向より低いため、二色性の高い300nm〜500nmの波長域に極大を示す二色性染料と組み合わせて使用することにより、短波側の二色性や偏光度が高くなり、好ましい結果が得られる。
高次のヨウ素イオンは、「偏光板の応用」永田良編、CMC出版や工業材料、第28巻、第7号、p39〜p45に記載されているように、ヨウ素をヨウ化カリウム水溶液に溶解した液またはホウ酸水溶液にPVAを浸漬することにより、PVAに吸着し、かつ、配向した状態で生成することができる。
前記二色性染料としては、水溶液の吸収スペクトルが300nm乃至500nmの波長域に極大を示す二色性染料であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択して用いることができるが、ポリメチン色素、シアニン色素、メロシアニン色素、ロダシアニン色素、3核メロシアニン色素、アロポーラー色素、ヘミシアニン色素、スチリル色素、アゾ系色素が好ましく、中でも、アゾ系色素がより好ましい。
なお、これらは、一種単独で用いてもよく、2種以上を併用して用いてもよい。
前記ポリメチン色素としては、M.Okawara, T.Kitao, T.Hirashima, M.Matsuoka著のOrganic Colorants(Elsevier)に記載の化合物が好ましい。
前記シアニン色素、メロシアニン色素、ロダシアニン色素、3核メロシアニン色素、アロポーラー色素、ヘミシアニン色素及びスチリル色素については、F.M.Harmer著「Heterocyclic Compounds-Cyanine Dyes and Related Compounds」,John Wiley & Sons社,ニューヨーク,ロンドン,1964年刊、D.M.Sturmer著「Heterocyclic Compounds-Special Topics in Heterocyclic Chemistry」,第18章,第14節,482〜515頁、米国特許第5,340,694号等に記載の化合物が好ましい。
前記アゾ系色素としては、入江正浩監修「機能性色素の最新応用技術」シーエムシー、永田 良「偏光フィルムの応用」シーエムシー、特開昭62−70802号公報、特開平1−161202号公報、特開平1−172906号公報、特開平1−172907号公報、特開平1−183602号公報、特開2000-48105号公報、特開2000-65205号公報、特開平7−261024号公報、の各公報記載の二色性染料等が好ましい。
このような二色性染料の具体例としては、例えば、C.I.Direct Yellow 44のようなジフェニル尿素系、C.I.Direct Yellow 12のようなスチルベン系、これ以外にも、C.I.Direct Yellow 8、C.I.Direct Yellow 28、C.I.Direct Yellow 86、C.I.Direct Yellow 87、C.I.Direct Yellow 142、C.I.Direct Orange 26、C.I.Direct Orange 39、C.I.Direct Orange 72、C.I.Direct Orange 106、C.I.Direct Orange 107等を好ましく挙げることができる。
また、前記PVAにおける前記二色性染料の吸着厚としては、特開2002−082222号公報に記載されているように、4μm以上であってもよい。
前記二色性染料は、水溶性であることが好ましく、このため二色性分子にスルホン酸基、アミノ基、水酸基などの親水性置換基を導入し、遊離酸、そのアルカリ金属塩、アンモニウム塩、アミン類の塩の状態で用いるのが好ましい。
前記PVAフィルム中の前記二色性分子の含有量としては、偏光度及び単板透過率を適切な値に維持する観点から、フィルムのマトリックスを構成するポリビニルアルコール系重合体に対して、0.01質量%〜5質量%の範囲に調整される。
−−保護膜−−
前記偏光子は、両面あるいは片面に、透明なポリマーフィルムを保護膜として、接着剤あるいは粘着剤を用いて貼り合わせて使用されることが好ましい。
偏光子の液晶セル側に面した保護膜は、視野角補償のための光学異方性層の機能を合わせて持つことが表示性能の向上、および、部材点数削減の点で好ましく、液晶セルを挟む一方の偏光板、または、両方の偏光板について、前記光学異方性層の機能を合わせ持つ保護膜を使用することができる。
前記保護膜には、透明性、適度な屈折率、適度な剛性を与える厚みといった物性が求められる。
前記保護膜に用いる透明ポリマーフィルムの透過率としては、80%以上が好ましく、87%以上がより好ましい。
前記透明ポリマーフィルムのヘイズ値としては、2.0%以下が好ましく、1.0%以下がより好ましい。
前記透明ポリマーフィルムの屈折率としては、1.4〜1.7が好ましい。
前記保護膜の膜厚としては30μm〜120μmが好ましく、40μm〜100μmがより好ましく、40μm〜80μmが特に好ましい。
前記保護膜の透湿係数(25μm、25℃、90%RH)としては、0.0001g/m・day〜1000g/m・dayが好ましい。
前記保護膜の温度収縮率としては、2×10−5/℃〜9×10−5/℃が好ましく、湿度収縮率としては、7×10−5/%RH以下が好ましい。
また、特開2001−235625号公報に記載されているような、40℃、90%RHの透湿度が0.04g/cm・24h以下の透明ポリマーフィルムを保護膜に好ましく用いることもできる。
前記保護膜の引っ張り試験による抗張力値としては、50MPa〜1,000MPaが好ましく、破断点伸度としては、5%〜100%が好ましい。
前記保護膜には、特開平08−122525号公報に記載されているように長手方向の抗張力が15kg/mm以上、TD方向の抗張力が12.5kg/mm以上のセルロ−ス系フィルムを使用してもよいし、特開平09−251110号公報に記載されているように引張強度が13kgf/mm以上のセルロ−ス系フィルムを用いてもよい。
前記保護膜の光弾性係数としては、特開平07−294732号公報に記載されている25.0×10−13cm/dyne以下が好ましく、9×10−13cm/dyne以下がより好ましい。
前記透明ポリマーフィルムの素材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択して用いることができ、例えば、ノルボルネン樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリアリレート、ポリスルフォン、セルロースアシレート、セルロースアセテートを挙げることができる。
前記透明ポリマーフィルムの市販のポリマーフィルムとしては、例えば、日本ゼオン(株)製のゼオネックス、ゼオノアや、日本合成ゴム(株)製ARTONや、富士写真フィルム(株)製フジタックなどがあるが、中でもフジタック(富士写真フィルム(株)製)、ゼオノア(日本ゼオン(株)製)が好ましい。
前記偏光子の両面に配される透明ポリマーフィルムとしては、同じであっても異なっていてもよい。
なお、前記市販の透明ポリマーフィルムは、参考資料:特開昭63−218726号公報、特開平5−25220号公報、特開平9−183832号公報、特開20004051号公報、特開平5−97978号公報、特開平7−11055号公報、発明協会公開技法2001−1745などに記載されている。
前記光学異方性層の機能を合わせ持つ保護膜としては、特に制限はなく、組み合わせる液晶セルのモードに応じて適宜視野角補償フィルムを選択することができる。例えば「液晶TV用偏光板と構成部材の将来展望」(富士キメラ総研、2007年)p103〜p119に記載の各種フィルムを使用することができる。
なお、偏光板は、前述の偏光子や保護膜以外にも、粘着剤層、セパレートフィルム、保護フィルムを構成要素として有していても構わない。
−偏光板の製造工程−
前記偏光板の製造工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、膨潤工程、染色工程、硬膜工程、延伸工程、乾燥工程、保護膜貼り合わせ工程、貼り合わせ後の乾燥工程から構成されることが好ましい。また、膨潤工程、染色工程、硬膜工程、延伸工程、乾燥工程、保護膜貼り合わせ工程、貼り合わせ後乾燥工程を記載の順序で遂次行うことが好ましい。
ただし、目的に応じて、染色工程、硬膜工程、延伸工程の順序を任意に変えてもよく、また、いくつかの工程を組み合わせて同時に行ってもよい。また、特許第3331615号明細書に記載されているように、硬膜工程の後に水洗してもよい。また、前述の工程中あるいは後にオンライン面状検査工程を設けてもよい。
前記膨潤工程としては、水もしくは前記二色性染料を添加して行うことが好ましいが、特開平10−153709号公報に記載されているように、光学性能の安定化及び、製造ラインでの偏光板基材(原反)のシワ発生回避のために、偏光板基材をホウ酸水溶液により膨潤させて、偏光板基材の膨潤度を管理することもできる。
前記二色性染料を添加する場合の好ましい濃度としては、0.001質量%〜0.5質量%が好ましい。
また、膨潤工程の温度、時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、10℃〜60℃の温度で、5秒〜2,000秒の時間とするのが好ましい。
前記染色工程としては、特開2002−86554号公報に記載の方法を用いることができる。
また、染色方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ヨウ素乃至二色性染料溶液への浸漬、ヨウ素乃至二色性染料溶液の塗布、噴霧等が挙げられる。また、特開2001-290025号公報に記載されているように、ヨウ素の濃度、染色浴温度、浴中の延伸倍率、及び浴中の浴液を攪拌させながら染色させる方法を用いてもよい。
前記高次のヨウ素イオンの導入においては、高コントラストな偏光板を得るために、前記染色工程をヨウ素をヨウ化カリウム水溶液に溶解した染色用水溶液を用いて行うことが好ましい。
前記ヨウ素−ヨウ化カリウム水溶液におけるヨウ素の含有量としては、0.05質量%〜20質量%が好ましく、0.1質量%〜2質量%がより好ましい。
また、ヨウ化カリウムの含有量としては、1質量%〜200質量%が好ましく、2質量%〜120質量%がより好ましい。
また、ヨウ素とヨウ化カリウムの質量比(I/KI)は、I、Iに加え、これらの複合で生成するI3−やI5−等高次のヨウ素イオンとの間の化学平衡に関連する。500nm以下の青色光の波長域では、直交透過率はI3−の発色が主に関与するので、有効にI3−による染色を行うため、染色液のヨウ素とヨウ化カリウムの質量比(I/KI)を適切な値とすることが有効である。ヨウ素とヨウ化カリウムの質量比(I/KI)は、0.02〜0.15が好ましく、0.03〜0.08がより好ましい。
また、前記染色工程に前記二色性染料を添加する場合の水溶液中における含有量としては、0.001質量%〜0.5質量%が好ましい。
これらの水溶液を用いた染色時間としては、10秒〜1,200秒が好ましく、30秒〜600秒がより好ましい。
また、染色温度としては、10℃〜60℃が好ましく、20℃〜50℃がより好ましい。
また、特許第3145747号明細書に記載されているように、染色液にホウ酸、ホウ砂等のホウ素系化合物を添加してもよい。
前記硬膜工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、架橋剤溶液に浸漬すること、及び架橋剤溶液を塗布して架橋剤を含ませることが好ましい。
また、特開平11−52130号公報に記載されているように、前記硬膜工程は、数回に分けて行うこともできる。
前記架橋剤(硬膜剤)としては、米国再発行特許第232897号明細書に記載のものが使用でき、特許第3357109号明細書に記載されているように、寸法安定性を向上させるため、架橋剤として多価アルデヒドを使用することもできるが、中でも、ホウ酸類が好ましい。
また、前記硬膜工程に前記二色性染料を添加する場合の水溶液中の濃度としては、0.001質量%〜0.5質量%が好ましい。
前記硬膜工程に用いる架橋剤としてホウ酸を用いる場合には、ホウ酸−ヨウ化カリウム水溶液に金属イオンを添加してもよい。
前記金属イオンとしては、塩化亜鉛が好ましく、また、特開2000−35512号公報に記載されているように、ヨウ化亜鉛などのハロゲン化亜鉛、硫酸亜鉛、酢酸亜鉛などの亜鉛塩を用いることもできる。
前記硬膜工程においては、前記塩化亜鉛を添加したホウ酸−ヨウ化カリウム水溶液を作製し、前記PVAフィルムを浸漬させて硬膜を行うことが好ましい。
前記ホウ酸−ヨウ化カリウム水溶液におけるホウ酸の含有量としては、1質量%〜100質量%が好ましく、2質量%〜80質量%がより好ましい。
また、ヨウ化カリウムの含有量としては、1質量%〜120質量%が好ましく、2質量%〜100質量%がより好ましい。
また、塩化亜鉛の含有量としては、0.01質量%〜10質量%が好ましく、0.02質量%〜8質量%がより好ましい。
硬膜時間としては、10秒〜1,200秒が好ましく、30秒〜600秒がより好ましい。
硬膜温度としては、10℃〜60℃が好ましく、20℃〜50℃がより好ましい。
前記二色性染料の偏光子への導入方法としては、前記染色用水溶液に添加する方法の他に、前記膨潤工程、染色工程、硬膜工程の前後乃至中間に二色性染料の水溶液槽を別に設置し、浸漬する方法が挙げられる。
この場合の前記二色性染料の濃度としては、0.001質量%〜0.5質量%が好ましい。
前記延伸工程としては、例えば、米国特許2,454,515号明細書などに記載されているような、縦一軸延伸方式を用いることができる。
延伸倍率としては、5倍以上が好ましく、5倍〜12倍がより好ましく、6倍〜10倍が特に好ましい。
前期延伸倍率を5倍以上とすることにより、多ヨウ素イオンの配向が進行し好ましい光学性能が得られる。
延伸倍率と原反厚さと偏光子厚さの関係としては、特開2002-040256号公報に記載されている、次式、(保護膜貼合後の偏光子膜厚/原反膜厚)×(全延伸倍率)>0.17の関係とすることが好ましい。
また、最終浴を出た時の偏光子の幅と保護膜貼合時の偏光子幅の関係としては、特開2002−040247号公報に記載されている、次式、0.80≦(保護膜貼合時の偏光子幅/最終浴を出た時の偏光子の幅)≦0.95とすることが好ましい。
また、前記延伸工程は、硬膜液中で行うことが好ましい。
前記乾燥工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、特開2002−86554号公報に記載される方法を使用できる。
乾燥温度としては、30℃〜100℃が好ましい。
乾燥時間としては、30秒〜60分が好ましい。
また、特許第3148513号明細書に記載されているように、水中退色温度を50℃以上とする熱処理を行うこと、及び、特開平07-325215号公報や特開平07−325218号公報に記載されているように、温湿度管理した雰囲気でエージングすることが好ましい。
前記保護膜貼り合わせ工程は、前記乾燥工程を経た前記偏光子の両面を2枚の保護膜で貼合する工程である。
貼合方法としては、貼合直前に接着液を供給し、偏光子と保護膜を重ね合わせるように、一対のロールで貼り合わせる方法が好ましい。
また、特開2001−296426号公報及び特開2002−86554号公報に記載されているように、偏光子の延伸に起因するレコードの溝状の凹凸を抑制するため、貼り合わせ時の偏光子の水分率を調整することが好ましい。
前記水分率としては、0.1%〜30%が好ましい。
前記偏光子と前記保護膜とを接着する接着剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、PVA系樹脂(アセトアセチル基、スルホン酸基、カルボキシル基、オキシアルキレン基等の変性PVAを含む)、ホウ素化合物水溶液等を挙げることができるが、中でも、PVA系樹脂が好ましい。
接着剤層の厚みとしては、前記乾燥工程の後において、0.01μm〜5μmが好ましく、0.05μm〜3μmがより好ましい。
また、前記接着剤に前記二色性染料を添加する場合の濃度としては、0.001質量%〜0.5質量%が好ましい。
また、前記偏光子と前記保護膜の接着力を向上させるために、前記保護膜を表面処理して親水化してから接着することが好ましい。
前記表面処理の方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アルカリ水溶液を用いてケン化する方法、コロナ処理法などが挙げられる。また、表面処理後にゼラチン下塗り層等の易接着層を設けてもよい。
特開2002-267839号公報に記載されているように、前記保護膜表面の水との接触角としては、50°以下が好ましい。
貼り合わせ後の乾燥条件としては、例えば、特開2002−86554号公報に記載の方法が挙げられる。
乾燥温度としては、30℃〜100℃が好ましく、乾燥時間としては、30秒〜60分が好ましい。また、特開平07−325220号公報に記載されているように、温湿度管理をした雰囲気でエージングすることも好ましい。
−偏光板の特性−
−−450nmの波長の光に対する直交透過率−−
前記偏光板の450nmの波長の光に対する直交透過率(Tc450)としては、0.01%以下である。
前記直交透過率(Tc450)が0.01%を超えると、光源の青色光の遮断/透過のスイッチングが有効に行われず、光漏れが発生して液晶表示装置のコントラストが低下する。
なお、直交透過率とは、クロスニコル時の偏光板の透過率を示す。
−−450nmおよび550nmの波長の光に対する直交透過率の比−−
前記偏光板の450nmの波長の光に対する直交透過率(Tc450)と、前記偏光板の550nmの波長の光に対する直交透過率(Tc550)との比である、Tc450/Tc550としては、0.8以下であることが好ましい。
前記Tc450/Tc550が、0.8を超えると、青色光源の発光に微弱に含まれる、より長波長の成分に起因する光漏れが発生し、液晶表示装置のコントラストが低下する。
従来の偏光板と本発明の偏光板の直交透過率スペクトルの例を図1に示す。従来の偏光板の一例である偏光板(あ)は青色光の直交透過率が高く、このため青色光源からの光に対して光漏れが大きくなってしまうのに対し、本発明の偏光板の一例である偏光板(い)は、Tc450を含む500nm以下の直交透過率が低く、光漏れを良好に抑えることができる。
<カラーフィルター>
前記カラーフィルターは、少なくとも前記青色光により励起されて赤色の蛍光を発する蛍光体と、前記青色光により励起されて緑色の蛍光を発する蛍光体とを有し、また、透明の部材及び青色以外の光を遮断するフィルターを有する。
前記赤色の蛍光ピーク波長としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、波長600〜700nmが好ましく、620〜680nmがより好ましい。
前記緑色の蛍光ピーク波長としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、波長500〜600nmが好ましく、520〜580nmがより好ましい。
前記カラーフィルターは、表示画素毎に、その色に対応するフィルター(蛍光体を含む)が透明基材上にパターニングされることで形成される。
前記透明基材の材料としては、可視光を透過することができる限り、特に制限はなく、公知のものの中から目的に応じて選択することができ、例えば、ガラス板、樹脂板、樹脂フィルムなどが挙げられる。また、液晶パネルの積層構造のうち、カラーフィルターを形成する位置により、偏光板の部材、液晶セルのガラス基板、光散乱フィルムなどを前記透明基材として兼用し、その表面にフィルターをパターニングする構成も好ましく用いることができる。
前記カラーフィルターにおける、前記液晶素子の赤色表示画素に対応する領域には、青色光により励起されて、赤色の蛍光を発する赤色用蛍光体がパターニングされる。
前記カラーフィルターにおける、前記液晶素子の緑色表示画素に対応する領域には、青色光により励起されて、緑色の蛍光を発する緑色用蛍光体がパターニングされる。
前記カラーフィルターにおける、前記液晶素子の青色表示画素に対応する領域には、透明の部材及び青色以外の光を遮断するフィルターのいずれかがパターニングされる。
また、蛍光体により発する蛍光は拡散光であるので、異なる色の画素に対応する領域に光が漏れることがないように、異なる画素に対応するフィルターとの境に、可視光を吸収するブラックマトリクスを形成してもよい。
前記蛍光体としては、青色光を励起光として、赤色又は緑色の蛍光を発することができる限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、蛍光顔料;レーザー色素のような有機系の蛍光色素;などが挙げられる。
前記赤色用蛍光体としては、例えば、CaS:Eu2+、CaSiN:Eu2+、SrSi:Eu2+、(Sr,Ca)SiO:Eu2+、CaAlSiN:Eu2+等の無機蛍光体、ローダミンB、ベーシックレッド2等のローダミン系色素、4−ジシアノメチレン−2−メチル−6−(p−ジメチルアミノスチルリン)−4Hビラン等のシアニン系色素、1−エチル−2−[4−(p−ジメチルアミノフェニル)−1,3−ブタジエニル]−ピリジウム−パーコラレイト等のピリジン系色素、オキサジン系色素等の有機蛍光体などが挙げられる。
前記緑色用蛍光体としては、例えば、SrCa:Eu2+、(Ba,Sr)SO:Eu2+、YAl12:Ce3+、ベータサイアロン(β−sialon:Eu2+)等の無機蛍光体、(3−2’−ベンゾチアゾイル)−ジエチルアミノクマリン、2,3,5,6−1H,4H−テトラヒドロ−8−トリフルオロメチルキノリジン(9,9s,1−gh)クマリン、(3−2’−ベンゾチアゾイル)−7−N,N−ジエチルアミノクマリン等のクマリン色素やクマリン色素系染料であるベーシックイエロー51等の有機蛍光体などが挙げられる。
前記蛍光体は、1種単独で使用してもよく、2種類以上を併用してもよい。
前記透明の部材及び前記青色以外の光を遮断するフィルターとしては、少なくとも青色光を透過させることができる限り、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができる。前記透明の部材としては、例えば、前記透明基材と同様の部材を用いてもよく、前記透明基材により兼用されていてもよい。
また、赤色光及び緑色光の色純度を高めるために、赤色用蛍光体及び緑色蛍光体にそれぞれ赤色用顔料及び緑色用顔料の顔料を含む構成としたり、赤色又は緑色以外の波長光を遮断するフィルターを積層したりしてもよい。
同様に、前記透明の部材及び前記青色以外の光を遮断するフィルターを透過した青色光の色純度を高めるために、前記透明の部材及び前記青色以外の光を遮断するフィルターに青色用顔料を含む構成としてもよい。
上記顔料の併用、または上記フィルターの積層は、カラーフィルターを透過した光の色純度を高め、結果として液晶表示装置の色再現域が広がるので好ましい。
前記青色用顔料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、青色顔料のPB15:6が挙げられるが、PB15:6とPV23等の紫色顔料を併用して、青色用顔料として使用することも好ましい。
前記赤色用顔料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、赤色顔料のPR254、PR177等が挙げられるが、中でもPR254が好ましく、PY139等の黄色顔料を併用して、赤色用顔料として使用することも好ましい。
前記緑色用顔料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、緑色顔料のPG36、PG7等が挙げられるが、中でもPG36が好ましく、PY139等の黄色顔料を併用して、緑色用顔料として使用することも好ましい。
前記パターニングする方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、蛍光材料をインク基材に練りこんだインクを使用する印刷法;蛍光色素を液状のレジスト中に分散させ、これをスピンコート法などにより成膜したのちフォトリソグラフィ法でパターニングする方法;などが挙げられる。
前記カラーフィルターは、青色表示画素に対応する領域において青色光を透過し、赤色表示画素に対応する領域において赤色用蛍光体が青色光により励起されて赤色の蛍光を発し、緑色表示画素に対応する領域において緑色用蛍光体が青色光により励起されて緑色の蛍光を発するので、青色光源から発光した青色光を、高い光利用効率で3原色に変換することができる。
−表面フィルム−
前記表面フィルムは、第1実施形態に係る液晶表示装置の観察面側を保護するものである。
前記表面フィルムの材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ノルボルネン樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリアリレート、ポリスルフォン、セルロースアシレート、セルロースアセテート等の透明材料を挙げることができるが、中でも、セルロースアセテートが好ましい。
また、液晶表示装置の画面の耐擦傷性を確保する目的で、ハードコート層を表面に塗工等の方法で設けたフィルムや、画面表示の防眩性を向上する目的で、アンチグレア層や低反射率層を表面に塗工等の方法で設けたフィルムも好ましく用いることができる。
前記表面フィルムの厚みは、通常25μm〜1000μm程度であり、25μm〜250μmが好ましく、30μm〜90μmがより好ましい。
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態の構成として、第1実施形態の表面フィルムに代えて、光散乱フィルムを含む構成が好ましい。なお、第2実施形態の光散乱フィルム以外の構成については、第1実施形態と同様の構成とすることができるため、説明を省略する。
(光散乱フィルム)
前記光散乱フィルムは、少なくとも前記青色光を散乱させる光散乱フィルムであり、第1実施形態の表面フィルムに代わり、前記カラーフィルターの観察面側に配される。
前記光散乱フィルムは、支持体と、前記支持体上に、少なくとも1種の光散乱粒子(以下、透光性粒子と言うことがある。)及び透光性樹脂を有する層(以下、光散乱層ということがある)とを含み、必要に応じて、ハードコート層、高屈折率層、中屈折率層、低屈折率層、帯電防止層、防湿層、ガスバリア層などの、その他の層を含む。
〔光散乱フィルムの光学特性〕
以下に、前記光散乱フィルムの好適な光学特性を示す。
なお、光散乱フィルムの光学特性は、前記光散乱層の構成により規定されるものである。前記光散乱層の詳細な構成については、後記する。
前記光散乱フィルムは、特に短波長の青色光を効率的に散乱することが好ましい。
前記光散乱フィルムは、波長435nm及び545nmでの光透過率を、それぞれT435及びT545としたとき、下記(1)式を満たすことが好ましく、下記(2)式を満たすことがより好ましく、下記(3)式を満たすことが更に好ましい。
0.20<T435/T545<1.25 ・・・・(1)
0.20<T435/T545<0.85 ・・・・(2)
0.20<T435/T545<0.60 ・・・・(3)
前記(T435/T545)の値が、0.20以下であると、相対的に青色光を過度に散乱させることにより、正面透過光が黄〜赤色味を帯びることがある。前記(T435/T545)の値が、1.25以上であると、青色光の散乱が不足し、斜め視野での色味の改善効果が不足することがある。
光散乱の機能は、光散乱粒子と透光性樹脂との屈折率の差によって得られる。本発明における光散乱の効果は、(イ)光散乱粒子の方が透光性樹脂よりも屈折率が大きい場合、(ロ)透光性樹脂の方が光散乱粒子よりも屈折率が大きい場合、のいずれにおいても得ることができる。屈折率の差は、波長545nmにおいて、0.02〜0.15が好ましく、0.03〜0.13がより好ましい。
屈折率の波長に対する依存性を波長分散といい、屈折率の波長依存性が小さいとき屈折率の波長依存性が小さいとき屈折率の波長分散が小さいという。一般に、光散乱粒子や透光性樹脂に用いられる物質の屈折率の波長分散には、短波長になるに従って大きくなる傾向があるが、その程度は物質の種類により異なる。本発明の構成においては、特に短波長の青色光を散乱させることが効果的であり、前述のように、光散乱フィルムとして(1)式を満たすことが好ましい。これを満足するための手段としては、光散乱粒子及び透光性樹脂の2者について、下記(a)又は(b)の手段を単独で又は併用して用いることが好ましい。
(a)屈折率が小さい方を構成する物質として、波長分散がより平坦に近いものを選択する。
(b)屈折率の大きい方を構成する物質として、波長分散がより急峻であるものを選択する。
〔光散乱フィルムの構成〕
以下に光散乱フィルムを構成する各要素について詳述する。
−光散乱層−
前記光散乱層は、少なくとも1種の光散乱粒子及び透光性樹脂を有し、必要に応じて、無機フィラー、光重合開始剤、面状改良剤、塗布溶媒などのその他の成分を含む。
前記透光性樹脂は、前記光散乱粒子との関係で、屈折率について前記(イ)又は(ロ)の関係を満たす限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
後記の光散乱粒子を用いた場合に前記(イ)の関係を満たす、即ち、光散乱粒子よりも屈折率が小さい透光性樹脂としては、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、電離放射線硬化型樹脂などが挙げられる。
前記熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリ塩化ビニル(PVC)、シクロオレフィンコポリマー(COC)、含ノルボルネン樹脂、ポリエーテルスルホンなどが挙げられる。前記熱可塑性樹脂は、1種単独で使用してもよく、2種類以上を併用してもよい。
前記熱硬化型樹脂としては、フラン樹脂、ケトン・ホルムアルデヒド樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アルキド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられる。
前記熱硬化型樹脂は、1種単独で使用してもよく、2種類以上を併用してもよい。
前記電離放射線硬化型樹脂としては、硬化膜の硬度上昇の点から、多官能モノマー及び多官能オリゴマーが好ましい。前記電離放射線硬化型樹脂に含まれる重合性官能基としては、光重合性、電子線重合性、放射線重合性のものが好ましく、中でも光重合性官能基が好ましい。光重合性官能基としては、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、スチリル基、アリル基等の不飽和の重合性官能基等が挙げられ、中でも、(メタ)アクリロイル基が好ましい。
光重合性である2個以上のエチレン性不飽和基を有するモノマーとしては、例えば、多価アルコールと(メタ)アクリル酸とのエステル{例えば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ジクロヘキサンジアクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、1,3,5−シクロヘキサントリオールトリメタクリレート、ポリウレタンポリアクリレート、ポリエステルポリアクリレートなど}、ビニルスルホン(例えばジビニルスルホンなど)、アクリルアミド(例えば、メチレンビスアクリルアミドなど)などが挙げられる。中でも、膜硬度、即ち耐擦傷性の観点から、少なくとも3つの官能基を有するアクリレート又はメタアクリレートモノマーが好ましく、少なくとも5つの官能基を有するアクリレートモノマーがより好ましい。また、市販されているジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの混合物が特に好ましい。
また、アクリロイル基がウレタン結合を介して導入されている多官能モノマーが、屈折率の波長分散が大きい点で、特に好ましい。前記アクリロイル基がウレタン結合を介して導入されている多官能モノマーの市販品としては、ダイセルサイテック(株)の“Ebecryl”シリーズの脂肪族ウレタンアクリレート、芳香族ウレタンアクリレートなどが挙げられる。
上記の重合性不飽和基を有するモノマーの代わりに、又は該重合性不飽和基を有するモノマーに加えて、架橋性官能基をバインダーに導入してもよい。前記架橋性官能基としては、例えば、イソシアナート基、エポキシ基、アジリジン基、オキサゾリン基、アルデヒド基、カルボニル基、ヒドラジン基、カルボキシル基、メチロール基及び活性メチレン基などが挙げられる。他にも、前記架橋性官能基としては、ビニルスルホン酸、酸無水物、シアノアクリレート誘導体、メラミン、エーテル化メチロール、エステル及びウレタン、テトラメトキシシランのような金属アルコキシドも利用できる。また、前記架橋性官能基としては、ブロックイソシアナート基のように、分解反応の結果として架橋性を示す官能基を用いてもよい。即ち、前記架橋性官能基としては、すぐには反応を示すものではなくとも、分解した結果反応性を示すものであってもよい。前記架橋性官能基を有するバインダーは、塗布後に加熱することによって、架橋構造を形成することができる。
前記透光性樹脂のうち、前記(1)式を満足する前記(a)の手段として、構成する化合物に芳香族基を含まないものを使用すると、透光性樹脂の波長分散がより平坦化して好ましい。特に好ましい例として、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸メチルなどの汎用重合性モノマー、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(DPHA)、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレートなどの光重合性の多官能モノマーが挙げられる。
後記の光散乱粒子を用いた場合に前記(ロ)の関係を満たす、即ち、光散乱粒子よりも屈折率が大きい透光性樹脂としては、例えば、前記の熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、電離放射線硬化型樹脂に、高屈折率を有するモノマーを共重合する、又は、高屈折率を有する金属酸化物超微粒子を混合する、ことによって形成することができる。
前記高屈折率を有するモノマーとしては、例えば、ビス(4−メタクリロイルチオフェニル)スルフィド、ビニルナフタレン、ビニルフェニルスルフィド及び4−メタクリロキシフェニル−4’−メトキシフェニルチオエーテルが挙げられる。
前記高屈折率を有する金属酸化物超微粒子としては、例えば、粒径が100nm以下であることが好ましく、50nm以下であることがさらに好ましい。金属酸化物に用いる金属としては、ジルコニウム、チタン、アルミニウム、インジウム、亜鉛、錫又はアンチモンが好ましい。金属酸化物としては、例えば、ZrO、TiO、Al、In、ZnO、SnO、Sb、ITOなどが挙げられ、中でも、ZrOが特に好ましい。前記金属酸化物超微粒子の添加量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、透光性樹脂の10質量%〜90質量%が好ましく、20質量%〜80質量%がより好ましい。
前記透光性樹脂のうち、前記(1)式を満足する前記(b)の手段として、構成する化合物に芳香族基を含むものを使用する、又は、芳香族基を含まないものと併用すると、透光性樹脂の波長分散がより急峻となる、即ち、短波長でより大きくなるので好ましい。
構成する化合物に芳香族基を有する熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリカーボネート(PC)、フェノール樹脂、フラン樹脂、キシレン・ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、アニリン樹脂、芳香族基を有するエポキシ樹脂などが挙げられる。また、メラミン樹脂の原料であるメチロールメラミンやそのアルコール変性体と、分子内に水酸基を複数個含有する化合物との縮合物からなる樹脂は、両者の混合比や水酸基を有する化合物の選択の幅が広くできる点で好ましい。前記構成する化合物に芳香族基を有する熱可塑性樹脂は、1種単独で使用してもよく、2種類以上を併用してもよい。
光重合性であるエチレン性不飽和基を有するモノマーのうち、構成する化合物に芳香族基を有するものとしては、例えば、ビニルベンゼンの誘導体(例えば、ビニルベンゼン、p−ターシャリーブチルビニルベンゼン、1,4−ジビニルベンゼン、4−ビニル安息香酸−2−アクリロイルエチルエステル、1,4−ジビニルシクロヘキサノンなど)、芳香族基を有する(メタ)アクリレート誘導体(フェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート等)などが挙げられる。また、特にアクリロイル基がウレタン結合を介して導入されている芳香族基含有多官能モノマーは、屈折率の波長分散が大きく好ましい。市販されている化合物としては、“Ebecryl−204”、“Ebecryl−205”、“Ebecryl−210”、“Ebecryl−215”、“Ebecryl−220”、“Ebecryl−6202”、“KRM8098”、(以上ダイセルサイテック株式会社製)などが挙げられる。
−−光散乱粒子−−
前記光散乱粒子としては、前記透光性樹脂との関係で、屈折率について前記(イ)又は前記(ロ)の関係を満たす限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。前記光散乱粒子としては、例えば、以下の汎用の有機微粒子又は無機微粒子を使用することができる。
前記有機微粒子としては、例えば、ポリメチルメタクリレートビーズ(屈折率1.49)、アクリル−スチレン共重合体ビーズ(屈折率1.54)、メラミンホルムアルデヒドビーズ(屈折率1.65)、ポリカーボネートビーズ(屈折率1.57)、スチレンビーズ(屈折率1.60)、架橋ポリスチレンビーズ(屈折率1.61)、ポリ塩化ビニルビーズ(屈折率1.60)、ベンゾグアナミン−メラミンホルムアルデヒドビーズ(屈折率1.68)などが挙げられる。
前記無機微粒子としては、例えば、シリカビーズ(屈折率1.51)、アルミナビーズ(屈折率1.63)等が挙げられる。
前記光散乱粒子は、1種単独で使用してもよく、2種類以上を併用してもよい。透光性粒子を併用する場合には、少なくとも1種以上の粒子は光散乱に主として寄与するが、その他の粒子は散乱に寄与せずともよい。
適度な散乱性を得るための光散乱粒子の粒径としては、0.5μm〜6.0μmが好ましく、0.6μm〜5.0μmがより好ましく、0.7μm〜4.0μmが特に好ましい。
前記光散乱粒子の形状としては、特に制限はなく、球状、扁平状、紡錘状等様々な形状をとることができるが、中でも、球状が好ましい。
光散乱粒子の添加量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、透光性樹脂100質量部に対して5質量部〜30質量部含有させるとよい。
−−無機フィラー−−
上記のような透光性微粒子の場合には、樹脂組成物(透光性樹脂)中で透光性微粒子が沈降し易いので、沈降防止のためにシリカ等の無機フィラーを添加してもよい。なお、無機フィラーは添加量が増す程、透光性微粒子の沈降防止に有効であるが、塗膜の透明性に悪影響を与える。従って、好ましくは、粒径0.5μm以下の無機フィラーを、透光性樹脂に対して塗膜の透明性を損なわない程度に、0.1質量%未満含有させるとよい。
−−光重合開始剤−−
支持体上のいずれかの層を作製するのに用いる塗布液としては、光照射により透光性樹脂を硬化するための光重合開始剤を含むことが好ましく、光ラジカル重合開始剤を含むことがより好ましい。
前記光ラジカル重合開始剤としては、例えば、アセトフェノン類、ベンゾイン類、ベンゾフェノン類、ホスフィンオキシド類、ケタール類、アントラキノン類、チオキサントン類、アゾ化合物、過酸化物類(特開2001−139663号公報等)、2,3−ジアルキルジオン化合物類、ジスルフィド化合物類、フルオロアミン化合物類、芳香族スルホニウム類、ロフィンダイマー類、オニウム塩類、ボレート塩類、活性エステル類、活性ハロゲン類、無機錯体、クマリン類などが挙げられる。
前記重合開始剤は、1種単独で使用してもよく、2種類以上を併用してもよい。また、「最新UV硬化技術」、(株)技術情報協会、1991年,p.159、及び、「紫外線硬化システム」加藤清視著、平成元年、総合技術センター発行、p.65〜148にも種々の例が記載されており、これらを好適に利用できる。
市販の光ラジカル重合開始剤としては、例えば、日本化薬(株)製の「カヤキュアー(DETX−S,BP−100,BDMK,CTX,BMS,2−EAQ,ABQ,CPTX,EPD,ITX,QTX,BTC,MCAなど)」、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製の「イルガキュア(651,184,500,819,907,369,1173,1870,2959,4265,4263など)」、サートマー社製の“Esacure(KIP100F,KB1,EB3,BP,X33,KT046,KT37,KIP150,TZT)”などが挙げられる。前記市販の光ラジカル重合開始剤は、1種単独で使用してもよく、2種類以上を併用してもよい。
前記光重合開始剤の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、多官能モノマー100質量部に対して、0.1質量部〜15質量部が好ましく、1質量部〜10質量部がより好ましい。
−−面状改良剤−−
支持体上のいずれかの層を作製するのに用いる塗布液には、面状故障(塗布ムラ、乾燥ムラ、点欠陥など)を改良するために、フッ素系及びシリコーン系の少なくともいずれかの面状改良剤を添加することが好ましい。
−−塗布溶媒−−
各層を形成するための塗布組成物に用いられる溶媒としては、各成分を溶解又は分散可能であること、塗布工程、乾燥工程において均一な面状となり易いこと、液保存性が確保できること、適度な飽和蒸気圧を有すること等の観点で選ばれる各種の溶媒が使用できる。
溶媒は2種類以上のものを混合して用いることができる。特に、乾燥負荷の観点から、常圧室温における沸点が100℃以下の溶媒を主成分とし、乾燥速度の調整のために沸点が100℃以上の溶媒を少量含有することが好ましい。
沸点が100℃以下の溶媒としては、例えば、ヘキサン(沸点68.7℃)、ヘプタン(98.4℃)、シクロヘキサン(80.7℃)、ベンゼン(80.1℃)などの炭化水素類;ジクロロメタン(39.8℃)、クロロホルム(61.2℃)、四塩化炭素(76.8℃)、1,2−ジクロロエタン(83.5℃)、トリクロロエチレン(87.2℃)などのハロゲン化炭化水素類;ジエチルエーテル(34.6℃)、ジイソプロピルエーテル(68.5℃)、ジプロピルエーテル (90.5℃)、テトラヒドロフラン(66℃)などのエーテル類;ギ酸エチル(54.2℃)、酢酸メチル(57.8℃)、酢酸エチル(77.1℃)、酢酸イソプロピル(89℃)などのエステル類;アセトン(56.1℃)、2−ブタノン(メチルエチルケトンと同じ、79.6℃)などのケトン類;メタノール(64.5℃)、エタノール(78.3℃)、2−プロパノール(82.4℃)、1−プロパノール(97.2℃)などのアルコール類;アセトニトリル(81.6℃)、プロピオニトリル(97.4℃)などのシアノ化合物類;二硫化炭素(46.2℃)などがある。このうちケトン類、エステル類が好ましく、特に好ましくはケトン類である。ケトン類の中では2−ブタノンが特に好ましい。
沸点が100℃を以上の溶媒としては、例えば、オクタン(125.7℃)、トルエン(110.6℃)、キシレン(138℃)、テトラクロロエチレン(121.2℃)、クロロベンゼン(131.7℃)、ジオキサン(101.3℃)、ジブチルエーテル(142.4℃)、酢酸イソブチル(118℃)、シクロヘキサノン(155.7℃)、2−メチル−4−ペンタノン(MIBKと同じ、115.9℃)、1−ブタノール(117.7℃)、N,N−ジメチルホルムアミド(153℃)、N,N−ジメチルアセトアミド(166℃)、ジメチルスルホキシド(189℃)などがある。好ましくは、シクロヘキサノン、2−メチル−4−ペンタノンである。
前記光散乱層の厚みとしては、適度な散乱性を実現でき、かつフィルムとしての製品適性を保持する範囲である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。即ち、層厚が薄すぎると散乱性が少なく、満足な視覚改良効果を得られないが、層厚が厚すぎると著しくカールの発生を伴う場合がある。したがって、前記光散乱層の厚みとしては、3μm〜15μmが好ましく、4μm〜12μmが更に好ましく、5μm〜10μmが特に好ましい。
前記光散乱フィルムは、必要性に応じて、フィルム表面に凹凸形状をつけることで防眩性を付与することも可能である。画像の鮮明性を維持する目的で、クリアな表面を得るためには、表面粗さを示す特性のうち、例えば中心線平均粗さ(Ra)を0.08μm以下とすることが好ましい。Raとしては、0.07μm以下がより好ましく、0.06μm以下が更に好ましい。
前記光散乱層の形成方法としては、前記(1)式を満たす限り、特に制限はなく、公知の塗布方法により形成することができ、例えば、ディップコート法、エアーナイフコート法、カーテンコート法、ローラーコート法、ワイヤーバーコート法、グラビアコート法やエクストルージョンコート法(ダイコート法)(米国特許2681294号明細書参照)、マイクログラビアコート法などが挙げられる。中でも、マイクログラビアコート法、ダイコート法が好ましい。
前記マイクログラビアコート法としては、直径が約10mm〜100mm、好ましくは約20mm〜50mmで全周にグラビアパターンが刻印されたグラビアロールを支持体の下方に、かつ支持体の搬送方向に対してグラビアロールを逆回転させると共に、該グラビアロールの表面からドクターブレードによって余剰の塗布液を掻き落として、定量の塗布液を前記支持体の上面が自由状態にある位置におけるその支持体の下面に塗布液を転写させて塗工することが好ましい。
前記前記マイクログラビアコート法によると、ロール形態の透明支持体を連続的に巻き出し、該巻き出された支持体の一方の側に、光散乱層をマイクログラビアコート法によって塗工することができる。
前記マイクログラビアコート法による塗工条件としては、グラビアロールに刻印されたグラビアパターンの線数は50本/インチ〜800本/インチが好ましく、100本/インチ〜300本/インチがより好ましく、グラビアパターンの深度は1μm〜600μmが好ましく、5μm〜200μmがより好ましく、グラビアロールの回転数は3rpm〜800rpmであることが好ましく、5rpm〜200rpmであることがより好ましく、支持体の搬送速度は0.5m/分〜100m/分であることが好ましく、1m/分〜50m/分がより好ましい。
−支持体−
前記光散乱フィルムの支持体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、透明樹脂フィルム、透明樹脂板、透明樹脂シートや透明ガラスなどが挙げられる。
前記透明樹脂フィルムとしては、例えば、セルロースアシレートフィルム(例えば、セルローストリアセテートフィルム(屈折率1.48)、セルロースジアセテートフィルム、セルロースアセテートブチレートフィルム、セルロースアセテートプロピオネートフィルム)、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエーテルスルホンフィルム、ポリアクリル系樹脂フィルム、ポリウレタン系樹脂フィルム、ポリエステルフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリスルホンフィルム、ポリエーテルフィルム、ポリメチルペンテンフィルム、ポリエーテルケトンフィルム、(メタ)アクリルニトリルフィルムポリオレフィン、脂環式構造を有するポリマー[ノルボルネン系樹脂{「アートン」(商品名)、JSR(株)製}、非晶質ポリオレフィン{「ゼオネックス」(商品名)、日本ゼオン(株)製}]などが挙げられる。中でも、トリアセチルセルロース、ポリエチレンテレフタレート、脂環式構造を有するポリマーが好ましく、トリアセチルセルロースが特に好ましい。
前記支持体の厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、通常25μm〜1000μm程度であり、25μm〜250μmが好ましく、30μm〜90μmがより好ましい。
前記支持体の幅としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ハンドリング、得率、生産性の点から、通常は100mm〜5,000mmであり、800mm〜3,000mmが好ましく、1,000mm〜2,000mmがより好ましい。前記支持体はロール形態の長尺で取り扱うことができ、通常100m〜5,000mであり、500m〜3,000mが好ましい。
前記支持体の表面は平滑であることが好ましい。前記支持体の平均粗さRaとしては、1μm以下が好ましく、0.0001μm〜0.5μmが好ましく、0.001μm〜0.1μmが更に好ましい。
(液晶表示装置の構成例)
以下に、本発明の液晶表示装置の構成例を示すが、本発明の液晶表示装置はこれらに限定されるものではない。
なお、図2、3において、図面上では各構成要素の間隔が離れているが、実際には、粘着剤などを用いて密着させている。
−構成例1−
図2は、構成例1(第1実施形態)の液晶表示装置の断面模式図である。
図2に示す液晶表示装置100は、バックライトユニット1と、バックライト側偏光板2と、液晶セル3と、観察面側偏光板4と、カラーフィルター5とが、この順に配されてなる。
バックライトユニット1は、反射シート11、青色光源12、反射板13、導光板14、第1拡散シート15、プリズムシート16及び第2拡散シート17からなる。バックライト装置1とバックライト側偏光板2との間に、拡散板や輝度向上フイルムを配置してもよい。
バックライト側偏光板2は、バックライト側第2透明保護フィルム21、バックライト側偏光子22及びバックライト側第1透明保護フィルム23からなる。
液晶セル3は、バックライト側ガラス基板31、バックライト側透明電極32及びバックライト側配向膜33、液晶層34、観察面側配向膜35、観察面側透明電極36及び観察面側ガラス基板37からなる。
観察面側偏向板4は、観察面側第1透明保護フィルム41、観察面側偏光子42及び観察面側第2透明保護フィルム43からなる。
カラーフィルター5は、青色発色層51、緑色発色層52、赤色発色層53及びブラックマトリクス54からなる。
構成例1(第1実施形態)の液晶表示装置は、カラー表示の際に、バックライトから発光される青色光を、偏光板2、4が透過してカラーフィルター5に伝播させるので、高い光利用効率が得られるとともに、黒色表示の際に、偏光板2、4によって光漏れなく、表示することができるため、コントラスト性能に優れる点で有利である。
−構成例2−
図3は、構成例2(第2実施形態)の液晶表示装置の断面模式図である。
図3に示す液晶表示装置101は、バックライトユニット1と、バックライト側偏光板2と、液晶セル3と、観察面側偏光板4と、カラーフィルター5と、光散乱フィルム7とが、この順に配されてなる。
バックライトユニット1は、反射シート11、青色光源12、反射板13、導光板14、第1拡散シート15、プリズムシート16及び第2拡散シート17からなる。バックライト装置1とバックライト側偏光板2との間に、拡散板や輝度向上フィルムを配置してもよい。
バックライト側偏光板2は、バックライト側第2透明保護フィルム21、バックライト側偏光子22及びバックライト側第1透明保護フィルム23からなる。
液晶セル3は、バックライト側ガラス基板31、バックライト側透明電極32及びバックライト側配向膜33、液晶層34、観察面側配向膜35、観察面側透明電極36及び観察面側ガラス基板37からなる。
観察面側偏向板4は、観察面側第1透明保護フィルム41、観察面側偏光子42及び観察面側第2透明保護フィルム43からなる。
カラーフィルター5は、青色発色層51、緑色発色層52、赤色発色層53及びブラックマトリクス54からなる。
光散乱フィルム6は、ベースフィルム61、光散乱層62及び低屈折率層63からなる。
構成例2の液晶表示装置は、カラーフィルター5が、偏光板4と光散乱フィルム6との間に配されていることにより、液晶セル及び偏光板の組み合わせで行われる偏光制御の機能に対し、カラーフィルターによる光散乱の悪影響を及ぼすことがなく、かつ、光がカラーフィルターを透過することで生じる散乱性の色間差を直後の光散乱フィルムで効率よく補正できる点で有利である。
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるものではない。
(実施例1)
<構成例1の液晶表示装置の製造>
図2に示す構成例1の液晶表示装置100を、下記手順により製造した。
−バックライトユニット1の作製−
図4Aは、導光板の横断面図であり、図4Bは、導光板の縦断面図である。
図4A及び図4Bに示すように、青色発光ダイオード(光源)12を、ポリカーボネート製の楔形導光板(導光板)14の端面に配置した。スレンレス製の光源カバー(反射板)13を、光源を覆うようにセットした。底面側(観察面側の反対面)から順に、白色PET製の反射シート(反射シート)11、光源及び反射板を装着した導光板(導光板)14、拡散シート(第1拡散シート)15、プリズムシート16、拡散シート(第2拡散シート)17を順に積層し、固定することにより、バックライトユニット1を作製した。
−一対の偏光板(2、4)の作製−
<偏光板イの作製>
平均重合度2400、厚さ75μmのポリビニルアルコール(PVA)フィルムを30℃の温水で1分間膨潤させ、30℃の染色用水溶液に浸漬して2倍に縦一軸延伸した。染色用水溶液は、ヨウ素0.4質量%、ヨウ化カリウム4.0質量%とした。
次いで、50℃のホウ素化合物含有水溶液中で、総延伸倍率が6倍になるように縦一軸延伸した。染色用水溶液は、ヨウ素0.4質量%、ヨウ化カリウム4.0質量%とした。更に、30℃の水浴に浸漬して水洗し、50℃、4分間乾燥し、厚さ25μmの偏光子(22、42)を得た。
さらに、保護フィルム21、43として、市販のTACフィルムTD80(富士フイルム(株)製)を用意した。また、保護フィルム23、41として、市販のTNセル用の視野角補償フィルムWV−EA(富士フイルム(株)製)を用意した。同品は、セルロースアセテートフィルムに光学異方層を塗設したものである。
この後、PVA((株)クラレ製 PVA−124)4%水溶液を接着剤として、バックライト側の偏光子22の両面に保護フィルム21、23を、観察面側の偏光子42の両面に保護フィルム41、43を貼り合わせ、さらに70℃で30分間加熱して偏光板2および4として使用する同構成の偏光板イを2枚作製した。
−液晶セル3の作製−
ITO電極32,36付きのガラス基板31,37に、ポリイミド膜を配向膜33,35として設け、それぞれの配向膜にラビング処理を行った。得られた2枚のガラス基板をラビング方向が直行する配置で向かい合わせ、セルギャップを6μmに設定した。セルギャップに液晶性化合物MLC−9100(メルク社製)を注入して液晶層34を形成し、TNモードの液晶セル3を作成した。
−カラーフィルターA(5)の作製−
青色透過層51を作製するためのレジスト剤として、紫外線架橋性シリコン樹脂を用意した。
緑色発光層52を作製するためのレジスト剤として、SrSi:Eu2+を紫外線架橋性シリコン樹脂に35wt%分散させたものを用意した。
赤色発光層53を作製するためのレジスト剤として、CaSiN:Eu2+を紫外線架橋性シリコン樹脂に35wt%分散させたものを用意した。
ブラックマトリクス54を作製するためのレジスト剤として、カーボンブラックを紫外線架橋性シリコン樹脂に35wt%分散させたものを用意した。
観察面側偏光板4を基材として、観察面側第2透明保護フィルム43面上に、フォトレジストプロセスにより各レジスト剤を用いて、カラーフィルターA(5)を形成した。
具体的には、液晶セルの青色表示画素対応する領域に青色透過層51を形成し、液晶セルの緑色表示画素に対応する領域に緑色発光層52を形成し、液晶セルの赤色表示画素に対応する領域に赤色発光層53を形成し、各色間の境界にブラックマトリクス54を形成した。
−表面フィルム6−
表面フィルム6として市販のTACフィルムTD80(富士フイルム(株)製)を用意した。
−液晶表示装置の構成−
前記バックライトユニット1、液晶セル3を挟持する一対の偏光板2、4を有する液晶素子と、カラーフィルター5と、表面フィルム6とを、この順で配して、実施例1に係る液晶表示装置を作製した。
(実施例2)
<偏光板ロの作製>
染色用水溶液を、ヨウ素0.3質量%、ヨウ化カリウム6.0質量%としたこと以外は、偏光板イの作製と同様にして、偏光板ロを作製した。
実施例1の偏光板イに代えて、下記偏光板ロを用いること以外は、実施例1と同様にして、実施例2に係る液晶表装置を作製した。
(実施例3)
<偏光板ハの作製>
染色用水溶液を、ヨウ素0.2質量%、ヨウ化カリウム6.0質量%としたこと以外は、偏光板イの作製と同様にして、偏光板ハを作製した。
実施例1の偏光板イに代えて、偏光板ハを用いること以外は、実施例1と同様にして、実施例3に係る液晶表装置を作製した。
(実施例4)
<偏光板ニの作製>
染色用水溶液を、ヨウ素0.4質量%、ヨウ化カリウム4.0質量%、C.I.Direct Yellow 44(λmax=420nm)0.08質量%、芒硝0.8質量%としたこと以外は、偏光板イの作製と同様にして、偏光板ニを作製した。
実施例1の偏光板イに代えて、偏光板ニを用いること以外は、実施例1と同様にして、実施例4に係る液晶表装置を作製した。
(実施例5)
<偏光板ホの作製>
染色用水溶液を、ヨウ素0.3質量%、ヨウ化カリウム6.0質量%、C.I.Direct Yellow 44(λmax=420nm)0.08質量%、芒硝0.8質量%としたこと以外は、偏光板イの作製と同様にして、偏光板ホを作製した。
実施例1の偏光板イに代えて、偏光板ホを用いること以外は、実施例1と同様にして、実施例5に係る液晶表装置を作製した。
(比較例1)
<偏光板への作製>
染色用水溶液を、ヨウ素0.6質量%、ヨウ化カリウム4.0質量%としたこと以外は、偏光板イの作製と同様にして、偏光板ヘを作製した。
実施例1の偏光板イに代えて、偏光板ヘを用いること以外は、実施例1と同様にして、比較例1に係る液晶表示装置を作製した。
(比較例2)
<偏光板トの作製>
染色用水溶液を、ヨウ素1.0質量%、ヨウ化カリウム5.0質量%としたこと以外は、偏光板イの作製と同様にして、偏光板トを作製した。
実施例1の偏光板イに代えて、偏光板トを用いること以外は、実施例1と同様にして、比較例2に係る液晶表装置を作製した。
(偏光板の直交透過率の測定)
偏光板イ〜トを5×5cmにサンプルカットし、2枚の偏光板吸収軸を直交させて、島津自記分光光度計UV3100にて分光透過率を測定した。ここで、450nmにおける透過率の計測値をTc450、550nmにおける透過率の計測値をTc550とした。
(コントラスト(CR)の測定方法)
液晶表示装置について、55Hzの矩形波電圧を印加し、黒表示5Vのノーマリーホワイトモードとして、白表示、黒表示の2種の画像を表示した。それぞれの表示について、測定機“EZ−Contrast 1 60D”{ELDIM(株)製}を用いて輝度の測定を行った。正面における白表示の輝度と黒表示の輝度の比を、正面コントラスト「CR」とした。
前記実施例1〜5及び比較例1、2についての各測定結果を表1に示す。
(実施例6)
−カラーフィルターB(5)の作製−
青色透過層51を作製するためのレジスト剤として、紫外線架橋性シリコン樹脂にPB15:6を35質量%分散させたものを用意した。
緑色発光層52を作製するためのレジスト剤として、紫外線架橋性シリコン樹脂にSrSi:Eu2+を35質量%、緑色用顔料としてPG36を15質量%分散させたものを用意した。
赤色発光層53を作製するためのレジスト剤として、紫外線架橋性シリコン樹脂にCaSiN:Eu2+を35質量%、赤色用顔料としてPR254を15質量%分散させたものを用意した。
これらを用いてカラーフィルターAの作製と同様にして、カラーフィルターBを作製した。
カラーフィルターAの代わりにカラーフィルターBを用いたこと以外は、実施例2と同様にして、実施例6に係る液晶表示装置を作製した。
この実施例2と実施例6とについて、以下のように、コントラスト(CR)と色再現域を測定した。
液晶表示装置に、55Hzの矩形波電圧を印加し、黒表示5Vのノーマリーホワイトモードとして、白表示、黒表示、青表示、緑表示、赤表示の5種の画像を表示した。それぞれの表示について、測定機“EZ−Contrast 1 60D”{ELDIM(株)製}を用いて輝度および、色度(CIE x、y値)の測定を行った。正面における白表示の輝度と黒表示の輝度の比を、正面コントラスト「CR」とした。CIE xy座標上において、青表示、緑表示、赤表示の色度測定点に囲まれる面積を求め、National Television Standards Committee(全米テレビ標準化委員会)が定める各色の色度点に囲まれる面積に対する比を「NTSC比」とし、色再現域の広さの指標とした。
(実施例7)
<構成例2の液晶表示装置の製造>
図3に示す構成例2の液晶表示装置101を、下記手順により製造した。
−光散乱フィルム7の作製−
光散乱フィルム7は、ベースフィルム71上に、光散乱層72及び低屈折率層73を順次塗設、形成することで作製した。
ベースフィルム71としては、市販のTACフィルムTD−80U(富士フイルム製)を使用した。
光散乱層72は、ベースフィルム71の面上に、乾燥膜厚5.0μmとなるように下記組成の光散乱層用塗布液1を塗工、溶媒乾燥後、160W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス製)を用いて、照度1.5kW/cm2、照射量95mJ/cm2の紫外線を照射して硬化させ、光散乱層72を形成した。
[光散乱層用塗布液]
光散乱層を構成する透光性樹脂として、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート{日本化薬(株)製}を100質量部、透光性粒子としてメラミン樹脂粒子「オプトビーズ2000M」を9質量部、及び重合開始剤「イルガキュア184」6質量部を混合してメチルエチルケトン/メチルイソブチルケトン(30/70質量比)により固形分50質量%になるように調製した。
低屈折率層63は、ベースフィルム61の上に光散乱層62を塗設・形成した面上に、下記組成の低屈折率層用塗布液を、乾燥膜厚0.1μmとなるように塗工、溶媒乾燥後、160W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス製)を用いて、照度1.5kW/cm、照射量95mJ/cmの紫外線を照射して硬化させ、低屈折率層63を形成した。
−低屈折率層用塗布液の調製―
−−ゾル液aの調製−−
攪拌機、還流冷却器を備えた反応器に、メチルエチルケトン120部、アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン“KBM−5103”{信越化学工業(株)製}100部、ジイソプロポキシアルミニウムエチルアセトアセテート3部を加え混合したのち、イオン交換水30部を加え、60℃で4時間反応させたのち、室温まで冷却し、ゾル液aを得た。質量平均分子量は1600であり、オリゴマー成分以上の成分のうち、分子量が1000〜20000の成分は100%であった。また、ガスクロマトグラフィー分析から、原料のアクリロイルオキシプロピルトリメトキシシランは全く残存していなかった。
−−分散液の調製−−
中空シリカ微粒子ゾル(イソプロピルアルコールシリカゾル、平均粒子径60nm、シェル厚み10nm、シリカ濃度20質量%、シリカ粒子の屈折率1.31、特開2002−79616号公報の調製例4に準じ、サイズを変更して作製)500質量部に、“KBM−5103”(信越化学工業(株)製)30質量部、及びジイソプロポキシアルミニウムエチルアセテート1.5質量部を加え混合した後に、イオン交換水9質量部を加えた。60℃で8時間反応させた後に室温まで冷却し、アセチルアセトン1.8質量部を添加した。この分散液500質量部に、ほぼシリカの含量が一定となるようにシクロヘキサノンを添加しながら、減圧蒸留による溶媒置換を行った。分散液に異物の発生はなく、固形分濃度をシクロヘキサノンで調整し20質量%にした。このようにして分散液Aを調製した。
エチレン性不飽和基含有含フッ素ポリマー{特開2005−89536公報製造例3に記載のフッ素ポリマー(A−1)}固形分として45.0質量部を、メチルイソブチルケトン500質量部に溶解し、更に、分散液Aを195質量部(シリカ+表面処理剤固形分として39.0質量部)、コロイダルシリカ分散物{シリカ、“MEK−ST”の粒子径違い品、平均粒径45nm、固形分濃度30質量%、日産化学(株)製}30.0質量部(固形分として9.0質量部)、ゾル液a 17.0質量部(固形分として5.0質量部)、光重合開始剤“PM980M”{和光純薬(株)製}2.0質量部を添加した。塗布液全体の固形分濃度が6質量%になるようにメチルエチルケトンで希釈して、低屈折率用塗布液を調製した。
以上のようにして、光散乱フィルム7を作製した。
表面フィルム6(構成例1)に代えて、光散乱フィルム7(構成例2)を用いたこと以外は、実施例2と同様にして、実施例7に係る液晶表示装置を作製した。
[表示性能の計測評価]
実施例2、7の液晶表示装置について、55Hzの矩形波電圧を印加し、黒表示5Vのノーマリーホワイトモードとして、白表示、黒表示、青表示、緑表示、赤表示の5種の画像を表示した。それぞれの表示について、測定機“EZ−Contrast 1 60D”{ELDIM(株)製}を用いて輝度の測定を行った。正面における白表示の輝度と黒表示の輝度の比を、正面コントラスト「CR」とした。また、青表示、緑表示、赤表示のそれぞれについて、正面の輝度に対しての水平右方向で鉛直(正面)から60°方向の斜め視野の輝度比を計算し、視野角輝度比「R60」とした。更にR60(青)、R60(緑)、R60(赤)の3者の内の最大値/最小値の差をR60(緑)で除したものを「色間差Δ」とした。結果を表3に示す。
[表示性能の目視評価]
上記の白表示について、水平右方向で鉛直(正面)から60°方向の斜め視野から観察し、表示画像の色味の見えを目視で評価して以下の基準で評定した。結果を表3に示す。
◎:白色に見える。
○:僅かに黄色味を帯びた白色に見える。
△:黄色味を帯びた白色に見える。
×:著しく黄色着色を認める。
符号の説明
1 バックライトユニット
2 バックライト側偏光板
3 液晶セル
4 観察面側偏光板
5 カラーフィルター
6 表面フィルム
7 光散乱フィルム
11 反射シート
12 光源
13 反射板
14 導光板
15 第1拡散シート
16 プリズムシート
17 第2拡散シート
21 バックライト側第2透明保護フィルム
22 バックライト側偏光子
23 バックライト側第1透明保護フィルム
31 バックライト側ガラス基板
32 バックライト側透明電極
33 バックライト側配向膜
34 液晶層
35 観察面側配向膜
36 観察面側透明電極
37 観察面側ガラス基板
41 観察面側第1透明保護フィルム
42 観察面側偏光子
43 観察面側第2透明保護フィルム
51 青色透過層
52 緑色発光層
53 赤色発光層
54 ブラックマトリクス
71 ベースフィルム
72 光散乱層
73 低屈折率層
100,101,102 液晶表示装置
図1は、従来の偏光板(あ)と本発明の偏光板(い)の直交透過率スペクトルを示すものである。 図2は、構成例1の液晶表示装置の縦断面図である。 図3は、構成例2の液晶表示装置の縦断面図である。 図4Aは、導光板の横断面図である。 図4Bは、導光板の縦断面図である。

Claims (7)

  1. 青色光を発光する青色光源と、液晶セル及び前記液晶セルを挟持する一対の偏向板を有する液晶素子と、少なくとも前記青色光により励起されて赤色の蛍光を発する蛍光体と前記青色光により励起されて緑色の蛍光を発する蛍光体とを有するカラーフィルターとが、この順に配されており、
    前記一対の偏光板の直交透過率が、波長を450nmとする光に対する直交透過率をTc450としたとき、下記(1)式を満たすことを特徴とする液晶表示装置。
    Tc450≦0.01%・・・(1)
  2. 一対の偏光板の直交透過率が、波長を450nmとする光に対する直交透過率をTc450とし、波長を550nmとする光に対する直交透過率をTc550としたとき、下記(2)式を満たす請求項1に記載の液晶表示装置。
    Tc450/Tc550≦0.8・・・(2)
  3. 一対の偏光板における偏光子が、ポリビニルアルコール系フィルムを延伸して形成されたものであり、かつ、ヨウ素を含有する請求項1から2のいずれかに記載の液晶表示装置。
  4. 一対の偏光板における偏光子が、水溶液における光の吸収スペクトルが300nm乃至500nmの波長域に極大を示す二色性染料を含有する請求項1から3のいずれかに記載の液晶表示装置。
  5. カラーフィルターが、透明部材及び青色以外の光を遮断するフィルターのいずれかにより形成される液晶素子の青色表示画素に対応する領域を有する請求項1から4のいずれかに記載の液晶表示装置。
  6. カラーフィルターにおける、液晶素子の青色表示画素、赤色表示画素及び緑色表示画素の少なくともいずれかに対応する領域が、それぞれの表示画素に対応する色の顔料を含む請求項1から5のいずれかに記載の液晶表示装置。
  7. カラーフィルターよりも観察面側に、少なくとも前記青色光を散乱させる光散乱フィルムを含む請求項1から6のいずれかに記載の液晶表示装置。
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