JP2015036733A - 液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】バックライトユニット、光変換部材、選択反射部材、液晶セルおよび表示側偏光子がこの順で配置され;バックライトユニットが、300nm以上430nm未満に発光中心波長を有する無偏光の光を発光する光源を備え;選択反射部材が、入射する前記無偏光の光の60〜100%を反射し、430〜650nmの光を透過し;光変換部材が、該光変換部材に入射する前記無偏光の光により、430〜480nmに発光中心波長を有し、かつ表示側偏光子の吸収軸と平行な直線偏光である青色光、500〜600nmに発光中心波長を有し、かつ表示側偏光子の吸収軸と平行な直線偏光である緑色光、および、600〜650nmに発光中心波長を有し、かつ表示側偏光子の吸収軸と平行な直線偏光である赤色光、を発光する配向した蛍光材料を含む;液晶表示装置。
【選択図】図4
Description
近年の液晶表示装置において、LCD性能改善として省電力化、高精細化、色再現性向上のための開発が進んでおり、特にタブレットPCやスマートフォンなどの小型サイズで顕著に省電力化、高精細化、色再現性向上が求められているのが現状だが、大型サイズにおいても現行のTV規格(FHD、NTSC(National Television System Committee)比72%≒(EBUEuropean Broadcasting Union)比100%)の次世代ハイビジョン(4K2K、EBU比100%以上)の開発が進められている。そのため、液晶表示装置の省電力化、高精細化、色再現性向上がますます求められている。
このような光学シート部材として、バックライトとバックライト側偏光板の間に特定の光学シート部材(DBEF(Dual Brightness Enhancement Film、二重輝度向上フィルム)など)を設ける事で、光リサイクルによりBLの光利用効率を向上させ、バックライトを省電力化しつつ、その輝度を向上させる技術が知られている(特許文献1参照)。同様に特許文献2には、λ/4板とコレステリック液晶相を積層した構成の偏光板が記載されている。コレステリック液晶相のピッチの異なる3層以上のコレステリック液晶相を固定してなる層で広帯域化することにより、光リサイクルでBLの光利用効率を向上させることができる。
しかし、このような光学シート部材は部材構成が複雑であり、市場に普及するためには、より部材の機能統合を進めた部材点数低減での低コスト化が必須となっている。
また、特許文献4には、紫色LEDまたは青色LEDが照射する光の経路上に、量子ドットからなる蛍光体を含む蛍光体層を配置することで、カラーフィルターでのエネルギー損失を少なくし、液晶ディスプレイのエネルギー効率を高くする方法が提案されている。
省電力化に必要なBL光利用率改善を含めて正面輝度を向上することができる、新規な部材構成の液晶表示装置を提供することが本発明の解決しようとする課題である。また、より部材の機能統合を進めた部材点数低減による低コスト化も本発明の目的である。
すなわち、上記課題は、以下の構成の本発明によって解決される。
バックライトユニットが、300nm以上430nm未満の波長帯域に発光中心波長を有する無偏光の光を発光する光源を備え;
選択反射部材が、該選択反射部材に入射する前記無偏光の光の60〜100%を反射し、430nmを超え650nm以下の波長帯域のうち少なくとも一部の光を透過し;
光変換部材が、該光変換部材に入射する前記無偏光の光により、
430〜480nmの波長帯域に発光中心波長を有し、かつ表示側偏光子の吸収軸と平行な振動方向の直線偏光である青色光、
500〜600nmの波長帯域に発光中心波長を有し、かつ表示側偏光子の吸収軸と平行な振動方向の直線偏光である緑色光、および、
600〜650nmの波長帯域に発光中心波長を有し、かつ表示側偏光子の吸収軸と平行な振動方向の直線偏光である赤色光、
を発光する配向した蛍光材料を含む;
液晶表示装置。
[2] [1]に記載の液晶表示装置は、前記無偏光の光が第1の偏光状態の光および第2の偏光状態の光からなり;
選択反射部材が、バックライト側から順に第1の選択反射領域と第2の選択反射領域とを含み、
第1の選択反射領域が、第1の選択反射領域に入射する前記無偏光の光のうち前記第1の偏光状態の光を反射し、前記第2の偏光状態の光をその偏光状態を維持したまま透過し、430nmを超え650nm以下の波長帯域の光を透過し、
第2の選択反射領域が、第1の選択反射領域を通過して第2の選択反射領域に入射する前記第2の偏光状態の光を反射し、430nmを超え650nm以下の波長帯域の光を透過することが好ましい。
[3] [1]または[2]に記載の液晶表示装置は、選択反射部材が、第1の誘電体多層膜および第2の誘電体多層膜をこの順に有し、
第1の誘電体多層膜が300〜430nmの波長帯域に反射中心波長を有し、反射中心波長において第1の方向の直線偏光を反射し、該第1の方向に直交する第2の方向の直線偏光を透過し、430nmを超え650nm以下の波長帯域のうち少なくとも一部の光を透過し;
第2の誘電体多層膜が300〜430nmの波長帯域に反射中心波長を有し、反射中心波長において前記第2の方向の直線偏光を反射し、430nmを超え650nm以下の波長帯域のうち少なくとも一部の光を透過することが好ましい。
[4] [1]または[2]に記載の液晶表示装置は、選択反射部材が、第1のコレステリック液晶相を固定してなる光反射層および第2のコレステリック液晶相を固定してなる光反射層をこの順に有し、
第1のコレステリック液晶相を固定してなる光反射層が300〜430nmの波長帯域に反射中心波長を有し、反射中心波長において右円偏光および左円偏光のうち一方を反射し、他の一方を透過し、430nmを超え650nm以下の波長帯域のうち少なくとも一部の光を透過し;
第2のコレステリック液晶相を固定してなる光反射層が300〜430nmの波長帯域に反射中心波長を有し、反射中心波長において第1のコレステリック液晶相を固定してなる光反射層とは異なる方向の円偏光を反射し、430nmを超え650nm以下の波長帯域のうち少なくとも一部の光を透過することが好ましい。
[5] [1]〜[4]のいずれか一つに記載の液晶表示装置は、選択反射部材と液晶セルとの間にバックライト側偏光子を有し、
バックライト側偏光子と表示側偏光子の吸収軸が直交することが好ましい。
[6] [5]に記載の液晶表示装置は、バックライト側偏光子の両表面に2枚の偏光板保護フィルムを有し、
2枚の偏光板保護フィルムのうち少なくとも選択反射部材側の偏光板保護フィルムがセルロースアシレートフィルムであることが好ましい。
[7] [1]〜[6]のいずれか一つに記載の液晶表示装置は、蛍光材料が少なくとも量子ドットを含むことが好ましい。
[8] [7]に記載の液晶表示装置は、量子ドットが、楕円体形状または直方体形状の量子ロッドであることが好ましい。
[9] [8]に記載の液晶表示装置は、量子ロッドの長軸方向が、表示側偏光子の吸収軸と平行な方向に配向されてなることが好ましい。
[10] [1]〜[9]のいずれか一つに記載の液晶表示装置は、光変換部材が、蛍光材料を分散させた後に延伸されてなる配向蛍光シートであることが好ましい。
[11] [1]〜[10]のいずれか一つに記載の液晶表示装置は、光変換部材が発光する前記青色光と前記緑色光と前記赤色光が、いずれも半値幅が100nm以下である発光強度のピークを有することが好ましい。
[12] [1]〜[11]のいずれか一つに記載の液晶表示装置は、バックライトユニット全体が面光源であることが好ましい。
[13] [1]〜[12]のいずれか一つに記載の液晶表示装置は、バックライトユニットが発光する前記無偏光の光の発光中心波長が300〜380nmの波長帯域にあることが好ましい。
[14] [1]〜[13]のいずれか一つに記載の液晶表示装置は、バックライトユニットが発光する前記無偏光の光が、半値幅が30nm以下である発光強度のピークを有することが好ましい。
[15] [1]〜[14]のいずれか一つに記載の液晶表示装置は、バックライトユニットが、300〜430nmの波長帯域の一部または全部の光を反射できる反射部材を備えることが好ましい。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
本明細書中、ピークの「半値幅」とは、ピーク高さ1/2でのピークの幅のことを言う。
本発明の液晶表示装置は、バックライトユニット、光変換部材、選択反射部材、液晶セルおよび表示側偏光子がこの順で配置され;
バックライトユニットが、300nm以上430nm未満の波長帯域に発光中心波長を有する無偏光の光を発光する光源を備え;
選択反射部材が、該選択反射部材に入射する前記無偏光の光の60〜100%を反射し、430nmを超え650nm以下の波長帯域のうち少なくとも一部の光を透過し;
光変換部材が、該光変換部材に入射する前記無偏光の光により、
430〜480nmの波長帯域に発光中心波長を有し、かつ表示側偏光子の吸収軸と平行な振動方向の直線偏光である青色光、
500〜600nmの波長帯域に発光中心波長を有し、かつ表示側偏光子の吸収軸と平行な振動方向の直線偏光である緑色光、および、
600〜650nmの波長帯域に発光中心波長を有し、かつ表示側偏光子の吸収軸と平行な振動方向の直線偏光である赤色光、
を発光する配向した蛍光材料を含む;ことを特徴とする。
このような構成により、本発明の液晶表示装置は正面輝度が改善され、部材点数の削減による部材厚さの薄膜化もできる。紫外光〜青色の一部の領域のバックライトの光の大部分を反射でき、かつ、可視光を透過することができる選択反射部材と、紫外光〜短波長の青色の光が入射すると青色と緑色と赤色の直線偏光を発光する配向した蛍光材料(有機、無機、量子ドットなど)を含む光変換部材とを組み合わせて用いることにより、バックライトの光の液晶セルよりもバックライト側での吸収を抑制して光利用率を高めることができる。
また、表示側偏光子の透過軸が、上述の青色光、上述の緑色光および上述の赤色光の振動方向と平行であるため、上述の青色光、上述の緑色光および上述の赤色光はいずれもバックライト側偏光板がなくとも偏光状態が揃って液晶セルに入射することができる。
図1〜図5に、本発明の液晶表示装置の概略図を示した。
図1に示した本発明の液晶表示装置51は、バックライトユニット31、光変換部材16、選択反射部材5、液晶セル42および表示側偏光板44を含む。
本発明の液晶表示装置は、図1や図2に示すように後述のバックライト側偏光子3や、後述のバックライト側偏光板1を含まない構成としてもよい。その場合、図1に示すように液晶セル42と選択反射部材5が直接接していたり、または不図示の接着剤層を介して積層していたりしてもよく、図2に示すように液晶セル42と分離して(空気層を介して)選択反射部材5を配置してもよい。
選択反射部材5の具体的な構成としては、図1〜図5に示した第1の選択反射領域5aおよび第2の選択反射領域5bをバックライト側からこの順に有する構成が好ましい。第1の選択反射領域5aとしては、誘電体多層膜やコレステリック液晶相を固定してなる光反射層を用いることができる。第2の選択反射領域5bとしては、第1の選択反射領域5aに用いた誘電体多層膜とは反射できる直線偏光の方向が直交する別の誘電体多層膜や、第1の選択反射領域5aに用いたコレステリック液晶相を固定してなる光反射層とは反射できる円偏光の方向が逆のコレステリック液晶相を固定してなる光反射層を用いることができる。但し、選択反射部材5は、図1〜図5に示した構成に限定されるものではない。
バックライトユニット31に進んだ選択反射部材で反射された光33、すなわち300nm以上430nm未満の波長帯域である第1の方向の直線偏光および第2の方向の直線偏光は、バックライトユニット31を構成する任意の部材、例えば導光板31Bの界面や図4や図5に示した任意に設けられる反射部材31C、によって反射または散乱されて、300nm以上430nm未満の波長帯域の再帰反射された光37として、光変換部材16または選択反射部材5に向かう。
一方、第1の選択反射領域5aである第1の誘電体多層膜は、430nmを超え650nm以下の波長帯域の少なくとも一部の光、具体的には後述の光変換部材が発光する直線偏光の青色光34、緑色光35および赤色光36の一部または全部を透過するため、第1の選択反射領域5aである第1の誘電体多層膜を通過した光変換部材が発光する直線偏光の青色光34、緑色光35および赤色光36は、第2の選択反射領域5bに進む。第2の選択反射領域5bである第2の誘電体多層膜も430nmを超え650nm以下の波長帯域の少なくとも一部の光、具体的には後述の光変換部材が発光する直線偏光の青色光34、緑色光35および赤色光36の一部または全部も透過するため、第2の選択反射領域5bである第2の誘電体多層膜に入射した光変換部材が発光した直線偏光の青色光34、緑色光35および赤色光36は、第2の選択反射領域5bも通過して、液晶セル42または任意に設けられたバックライト側偏光子1に向かう。
バックライトユニット31に進んだ選択反射部材で反射された光33、すなわち300nm以上430nm未満の波長帯域である右円偏光および左円偏光は、バックライトユニット31を構成する任意の部材、例えば導光板31Bの界面や図4や図5に示した任意に設けられる反射部材31C、によって反射または散乱されて、300nm以上430nm未満の波長帯域の再帰反射された光37として、光変換部材16または選択反射部材5に向かう。
一方、第1の選択反射領域5aである第1のコレステリック液晶相を固定してなる光反射層は、あわせて430nmを超え650nm以下の波長帯域の少なくとも一部の光、具体的には後述の光変換部材が発光する直線偏光の青色光34、緑色光35および赤色光36の一部または全部も透過するため、第1の選択反射領域5aである第1のコレステリック液晶相を固定してなる光反射層を通過した光変換部材が発光する直線偏光の青色光34、緑色光35および赤色光36は、第2の選択反射領域5bに進む。第2の選択反射領域5bである第2のコレステリック液晶相を固定してなる光反射層も430nmを超え650nm以下の波長帯域の少なくとも一部の光、具体的には後述の光変換部材が発光する直線偏光の青色光34、緑色光35および赤色光36の一部または全部も透過するため、第2の選択反射領域5bである第2のコレステリック液晶相を固定してなる光反射層に入射した光変換部材が発光した直線偏光の青色光34、緑色光35および赤色光36は、第2の選択反射領域5bも通過して、液晶セル42または任意に設けられたバックライト側偏光子1に向かう。
すなわち、上述の青色光34と、上述の緑色光35と、上述の赤色光36の振動方向は同じ方向となる。
光変換部材16に入射する無偏光の光としては、バックライトユニットが発光した300nm以上430nm未満の波長帯域に発光中心波長を有する無偏光の光32と;300nm以上430nm未満の波長帯域に発光中心波長を有する、選択反射部材で反射された光33と;300nm以上430nm未満の波長帯域に発光中心波長を有する、バックライトユニット31を構成する任意の部材によって再帰反射された光37を挙げることができる。
バックライト側偏光子3の少なくともどちらか一方の面に偏光板保護フィルムを積層配置したものをバックライト側偏光板1と呼び、バックライト側偏光板の構成としては特に制限はなく公知の構成を採用することができ、例えば、偏光板保護フィルム(インナー側)2、偏光子3および偏光板保護フィルム(アウター側)4の積層体の構成とすることができる。また、例えば、インナー側には偏光板保護フィルムを設けず、偏光子の上に直接粘着剤や、塗膜を設けるインナーレス構成とすることができる。また更に、アウター側の偏光板保護フィルムとして、またはアウター側の偏光板保護フィルム4の代わりに、前述の選択反射部材5を用いる事ができる。すなわち、選択反射部材5が、バックライト側偏光板中に含まれるアウター側の偏光板保護フィルム4を兼用することができる。
表示側偏光子46を含む表示側偏光板44としては特に制限はなく公知の構成を採用することができ、例えば、図1〜図5に示したように偏光板保護フィルム(アウター側)45、表示側偏光子46および偏光板保護フィルム(インナー側)47の積層体の構成とすることができる。
本発明の液晶表示装置は、バックライトユニットが300nm以上430nm未満の波長帯域に発光中心波長を有する無偏光の光を発光する光源を備える。
バックライトとしては、導光板や反射板などを構成部材とするエッジライト方式であっても、直下型方式であっても構わないが、本発明の液晶表示装置は、バックライトユニット全体が面光源であることが好ましい。本発明の液晶表示装置は、バックライトユニットが光源またはエッジライト方式の場合は導光板の後部に、光源から発光されて選択反射部材で反射された光の反射(繰り返しの再帰反射)をする反射部材を備えることが好ましい。反射部材は、液晶表示装置の明るさを向上させることができればよく、光源から発光されて選択反射部材で反射された光の偏光状態がその方向および偏光状態をランダム化され再循環されるものであってもよい。このような反射部材としては特に制限は無く、公知のものを用いることができ、特許3416302号、特許3363565号、特許4091978号、特許3448626号などに記載されており、これらの公報の内容は本発明に組み込まれる。
本発明の液晶表示装置は、バックライトユニットの光源は、前記300nm以上430nm未満の波長帯域に発光中心波長を有する光を発光するUV発光ダイオートや青色発光ダイオードを有することが好ましく、UV発光ダイオートを有することがより好ましい。
本発明の液晶表示装置は、バックライトユニットが発光する無偏光の光が、半値幅が100nm以下である発光強度のピークを有することが好ましく、半値幅が80nm以下である発光強度のピークを有することがより好ましく、半値幅が70nm以下である発光強度のピークを有することが特に好ましく、半値幅が30nm以下である発光強度のピークを有することがより特に好ましく、半値幅が10nm以下である発光強度のピークを有することがさらにより特に好ましい。
本発明の液晶表示装置は、バックライトユニットが発光する無偏光の光の発光中心波長と、選択反射部材の反射中心波長が一致することが好ましい。具体的には、バックライトユニットが発光する無偏光の光の発光中心波長と、選択反射部材に含まれる第1の選択反射領域と第2の選択反射領域の反射中心波長が一致することが好ましい。より具体的には、バックライトユニットが発光する無偏光の光の発光中心波長と、第1の選択反射領域として用いられる第1の誘電体多層膜の反射中心波長と、第2の選択反射領域として用いられる第2の誘電体多層膜の反射中心波長とが一致することが好ましい。または、バックライトユニットが発光する無偏光の光の発光中心波長と、第1の選択反射領域として用いられる第1のコレステリック液晶相を固定してなる光反射層の反射中心波長と、第2の選択反射領域として用いられる第2のコレステリック液晶相を固定してなる光反射層の反射中心波長とが一致することが好ましい。本明細書中、2つの波長が「一致」するとは、2つの波長が完全に波長が一致する場合に限定されるものではなく、2つの波長が光学的に許容し得る程度のズレを有している場合も含む。バックライトユニットが発光する無偏光の光の発光中心波長と、選択反射部材の反射中心波長との差は、50nm以内であることが好ましく、20nm以内であることがより好ましく、10nm以内であることが特に好ましい。また、本明細書中、発光中心波長とは、発光強度のスペクトルのピークが最大値をとる波長のことをいう。また、本明細書中、反射中心波長とは、反射率のスペクトルのピークが最大値をとる波長のことをいう。
本発明の液晶表示装置は光変換部材を含み、該光変換部材に入射する前記無偏光の光により、430〜480nmの波長帯域に発光中心波長を有し、かつ表示側偏光子の吸収軸と平行な振動方向の直線偏光である青色光;500〜600nmの波長帯域に発光中心波長を有し、かつ表示側偏光子の吸収軸と平行な振動方向の直線偏光である緑色光;および、600〜650nmの波長帯域に発光中心波長を有し、かつ表示側偏光子の吸収軸と平行な振動方向の直線偏光である赤色光、を発光する配向した蛍光材料を含む。
本発明の液晶表示装置は光変換部材が直線偏光を出射するために、光変換部材が配向した蛍光材料を含むことを特徴とし、すなわち光変換部材が配向されてなる。光変換部材が発光する光の偏光状態は、例えばAxometrics社のAxoscanで偏光測定することで計測することができる。
本発明の液晶表示装置は、光変換部材が発光する上述の青色光と上述の緑色光と上述の赤色光が、いずれも半値幅が100nm以下である発光強度のピークを有することが好ましく、半値幅が80nm以下である発光強度のピークを有することがより好ましく、半値幅が70nm以下である発光強度のピークを有することが特に好ましい。
また、有機の蛍光材料も用いることができ、例えば、特開2001−174636号公報、特開2001−174809号公報などに記載蛍光材料を用いることができる。
有機または無機の蛍光材料、例えば染料や顔料、を有する光変換部材としては、これらの蛍光材料が配向したシート、これらの蛍光材料を分散させた後に延伸されてなる熱可塑性フィルム、または、これらの蛍光材料を分散させて配向させた接着層であることが好ましい。
このような楕円体形状または直方体形状の量子ロッドとしては特に制限は無く、米国特許7303628号、論文(Peng, X. G.; Manna, L.; Yang, W. D.; Wickham, j.; Scher, E.; Kadavanich, A.; Alivisatos, A. P. Nature 2000, 404, 59−61)及び論文(Manna, L.; Scher, E. C.; Alivisatos, A. P. j. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 12700−12706)などに記載の楕円体形状または直方体形状の量子ロッドを用いることができ、これらの文献の内容は本発明に組み込まれる。量子ロッドの形状の確認方法としては特に制限は無く、透過型電子顕微鏡を用いて確認することができる。
本発明の液晶表示装置は、量子ロッドの長軸方向がバックライト側偏光子の透過軸と平行な方向に配向されてなることが、光変換部材への入射光の直線偏光の振動方向によらず一定の所望の振動方向(表示側偏光子の吸収軸と平行な方向、かつ、好ましくはバックライト側偏光子の透過軸と平行な方向)の直線偏光の光を発光でき、好ましい。量子ロッドの長軸方向の確認方法としては特に制限は無く、透過型電子顕微鏡を用いて確認することができる。
量子ロッドの長軸方向を表示側偏光子の吸収軸と平行な方向またはバックライト側偏光子の透過軸と平行な方向に配向させる方法としては特に制限はないが、例えば以下の方法を挙げることができる。
前記蛍光材料を有する光変換部材が、量子ロッド材料を分散させた後に延伸されてなる熱可塑性フィルムを用いることができ、このような熱可塑性フィルムとしては特に制限は無く、公知のものを用いることができるが、例えば特開2001−174636号公報、特開2001−174809号公報などに記載されており、これらの文献の内容は本発明に組み込まれる。
前記蛍光材料が、量子ロッドである場合、前記光変換部材に以下の含有量で含まれることが好ましい。
単位面積あたりの量子ロッドの質量が0.000001〜2g/m2の範囲にあることが好ましく、0.000005〜0.02g/m2の範囲にあることがより好ましく、0.00001〜0.01g/m2の範囲にあることがもっとも好ましい。
本発明の液晶表示装置は、前記選択反射部材が、該選択反射部材に入射する無偏光の光の60〜100%を反射し、430nmを超え650nm以下の波長帯域のうち少なくとも一部の光を透過する。すなわち、バックライトユニットから発光された300nm以上430nm未満の波長帯域に発光中心波長を有する無偏光の光や、バックライトユニットで再帰反射された光に対して選択的に反射機能を奏し、430nmを超え650nm以下の波長帯域の少なくとも一部の光に対して反射機能を奏さないことが好ましい。
前記選択反射部材は、該選択反射部材に入射する300nm以上430nm未満の波長帯域の無偏光の光の80〜100%を反射することが好ましく、90〜100%を反射することがより好ましく、95〜100%を反射することが特に好ましく、99〜100%を反射することがより特に好ましい。
選択反射部材は、300〜430nmの波長帯域に反射中心波長を有し、反射中心波長が300〜380nmの波長帯域にあることが好ましく、350〜380nmの波長帯域にあることがより好ましい。
300〜430nmの波長帯域に反射中心波長を有する反射率のピークは、半値幅が100nm以下である反射率のピークであることが好ましく、半値幅が80nm以下である反射率のピークであることがより好ましく、半値幅が70nm以下である反射率のピークであることが特に好ましく、半値幅が20nm以下である反射率のピークであることがより特に好ましく、く、半値幅が10nm以下である反射率のピークであることがさらにより特に好ましい。
具体的には、前記選択反射部材が、光変換部材から発光された430〜480nmの波長帯域に発光中心波長を有し、かつ表示側偏光子の吸収軸と平行な振動方向の直線偏光である青色光の少なくとも一部を透過することが好ましく、上述の青色光の発光中心波長の光を透過することがより好ましく、上述の青色光の発光ピークの全部を透過することが特に好ましい。前記選択反射部材は、430〜480nmの波長帯域において最大の反射率のピークが20%以下であることが好ましく、430〜480nmの波長帯域において最大の反射率のピークが10%以下であることがより好ましく、430〜480nmの波長帯域において最大の反射率のピークが5%以下であることが特に好ましい。
また、前記選択反射部材が、光変換部材から発光された500〜600nmの波長帯域に発光中心波長を有し、かつ表示側偏光子の吸収軸と平行な振動方向の直線偏光である緑色光の少なくとも一部を透過することが好ましく、上述の緑色光の発光中心波長の光を透過することがより好ましく、上述の緑色光の発光ピークの全部を透過することが特に好ましい。前記選択反射部材は、500〜600nmの波長帯域において最大の反射率のピークが20%以下であることが好ましく、500〜600nmの波長帯域において最大の反射率のピークが10%以下であることがより好ましく、500〜600nmの波長帯域において最大の反射率のピークが5%以下であることが特に好ましい。
前記選択反射部材が、光変換部材から発光された600〜650nmの波長帯域に発光中心波長を有し、かつ表示側偏光子の吸収軸と平行な振動方向の直線偏光である赤色光の少なくとも一部を透過することが好ましく、上述の赤色光の発光中心波長の光を透過することがより好ましく、上述の赤色光の発光ピークの全部を透過することが特に好ましい。前記選択反射部材は、600〜650nmの波長帯域において最大の反射率のピークが20%以下であることが好ましく、600〜650nmの波長帯域において最大の反射率のピークが10%以下であることがより好ましく、600〜650nmの波長帯域において最大の反射率のピークが5%以下であることが特に好ましい。
前記選択反射部材は、該選択反射部材に入射した430nmを超え650nm以下の波長帯域の光の偏光状態と該選択反射部材から出射される430nmを超え650nm以下の波長帯域の光の偏光状態が実質的に同じとなることが好ましく、具体的には該選択反射部材に入射した430nmを超え650nm以下の波長帯域の直線偏光の振動方向と該選択反射部材から出射される430nmを超え650nm以下の波長帯域の直線偏光の振動方向が平行であることが好ましい。ただし、前記選択反射部材に入射した光と出射される光の偏光状態が実質的に同じとなれば、前記選択反射部材を通過している途中で該選択反射部材に入射した430nmを超え650nm以下の波長帯域の光の偏光状態が変化してもよく、例えば前記選択反射部材の内部で遅相軸が直交する2枚のλ/4板を通過させてもよい。
本発明の液晶表示装置の態様(i)では、前記選択反射部材が、第1の誘電体多層膜および第2の誘電体多層膜をこの順に有し、第1の誘電体多層膜が300〜430nmの波長帯域に反射中心波長を有し、反射中心波長において第1の方向の直線偏光を反射し、該第1の方向に直交する第2の方向の直線偏光を透過し、430nmを超え650nm以下の波長帯域のうち少なくとも一部の光を透過し;第2の誘電体多層膜が300〜430nmの波長帯域に反射中心波長を有し、反射中心波長において前記第2の方向の直線偏光を反射し、430nmを超え650nm以下の波長帯域のうち少なくとも一部の光を透過することが好ましい。
この態様(i)に用いられる誘電体多層膜は、該誘電体多層膜に入射した300〜430nmの波長帯域の無偏光の光に対して、直線偏光を反射または透過(出射)する。300〜430nmの波長帯域のうち、すべての波長帯域においてほぼ一定で波長に対しフラットな1つの反射率のピークを有する場合もこの態様(i)に含まれる。
なお、図1〜図5では第1の選択反射領域5aまたは第2の選択反射領域5bは図面作成の便宜上、単層として描かれているが、本発明に用いられる誘電体多層膜はこのような具体例によって限定されるものではなく、誘電体多層膜の積層数は目的とする反射率や反射中心波長を達成するために適宜変更することができる。
300〜430nmの波長帯域に反射中心波長を有し、反射中心波長において第1の方向の直線偏光を反射し、該第1の方向に直交する第2の方向の直線偏光を透過する第1の誘電体多層膜と、300〜430nmの波長帯域に反射中心波長を有し、反射中心波長において前記第2の方向の直線偏光を反射する第2の誘電体多層膜の組み合わせとしては特に制限は無い。例えば、第1の誘電体多層膜と同じ誘電体多層膜を、第1の誘電体多層膜とは90°回転させて積層することで、第2の誘電体多層膜として用いることができる。
300〜430nmの波長帯域に反射中心波長を有し、反射中心波長において第1の方向の直線偏光を反射し、該第1の方向に直交する第2の方向の直線偏光を透過する第1の誘電体多層膜と、300〜430nmの波長帯域に反射中心波長を有し、反射中心波長において前記第2の方向の直線偏光を反射する第2の誘電体多層膜の積層方法としては特に制限は無い。例えば、第1の誘電体多層膜と同じ誘電体多層膜を、第1の誘電体多層膜とは90°回転させて積層したものを第2の誘電体多層膜とし、両者の間を後述の接着剤や粘着材で貼り合わせることで本発明の光反射部材とすることができる。
本発明の液晶表示装置の態様(ii)では、前記選択反射部材が、第1のコレステリック液晶相を固定してなる光反射層および第2のコレステリック液晶相を固定してなる光反射層をこの順に有し、第1のコレステリック液晶相を固定してなる光反射層が300〜430nmの波長帯域に反射中心波長を有し、反射中心波長において右円偏光および左円偏光のうち一方を反射し、他の一方を透過し、430nmを超え650nm以下の波長帯域のうち少なくとも一部の光を透過し;第2のコレステリック液晶相を固定してなる光反射層が300〜430nmの波長帯域に反射中心波長を有し、反射中心波長において第1のコレステリック液晶相を固定してなる光反射層とは異なる方向の円偏光を反射し、430nmを超え650nm以下の波長帯域のうち少なくとも一部の光を透過することが好ましい。
この態様(ii)に用いられるコレステリック液晶相を固定してなる光反射層は、該コレステリック液晶相を固定してなる光反射層に入射した300〜430nmの波長帯域の無偏光の光に対して、右円偏光および左円偏光の一方を反射または透過(出射)する。300〜430nmの波長帯域のうち、一部の波長帯域(例えば360〜400nm)においてほぼ一定で波長に対し最大値がフラットかつ立ち上がりが急峻な1つの反射率のピークを有し、その他の波長(例えば300〜360nmや400〜430nm)は反射率0%であるような反射スペクトルであるコレステリック液晶相を固定してなる光反射層もこの態様(ii)に含まれる。
300〜430nmの波長帯域に反射中心波長を有し、反射中心波長において第1の方向の直線偏光を反射し、該第1の方向に直交する第2の方向の直線偏光を透過する第1のコレステリック液晶相を固定してなる光反射層と、300〜430nmの波長帯域に反射中心波長を有し、反射中心波長において前記第2の方向の直線偏光を反射する第2のコレステリック液晶相を固定してなる光反射層の積層方法としては特に制限は無い。例えば、右旋回性のキラル剤を用いた第1のコレステリック液晶相を固定してなる光反射層の上に、左旋回性のキラル剤を用いた第2のコレステリック液晶相を固定してなる光反射層を塗布し、必要に応じて乾燥、硬化することで本発明の光反射部材とすることができる。
以下、特開平8−271731号公報に記載の方法について説明する。
本発明の液晶表示装置は、選択反射部材と、液晶セルまたはバックライト側偏光子とが、直接、接着層を介して、または、偏光板保護フィルムを介して隣接して配置されたことが好ましい。
また、選択反射部材は、第1の選択反射領域および第2の選択反射領域がこの順で、直接接触して、または、接着層を介して積層したことが好ましい。
部材統合により、部材膜厚の薄層化や部材間隙の空気層での界面反射ロス低減、液晶表示装置製造時や製造後に発生する可能性がある部材間への異物混入による表示不良をなくすことができる。
粘着剤層としては、例えば、動的粘弾性測定装置で測定した貯蔵弾性率G’と損失弾性率G”との比(tanδ=G”/G’)が0.001〜1.5である物質のことを表し、いわゆる、粘着剤やクリープしやすい物質等が含まれる。本発明に用いることのできる粘着剤としては、例えば、アクリル系粘着剤や、ポリビニルアルコール系接着剤が挙げられるが、これに限定されない。
このようなフィラーの粒子径(JIS B9921)は、0.1〜20.0μm、好ましくは1.0〜10.0μmの範囲が望ましい。特に、0.5〜10μmの範囲が好ましい。
フィラーの屈折率(JIS K−7142によるB法)は、粘着剤の屈折率に対して0.05〜0.5の差があることが好ましく、より好ましくは0.05〜0.3が良い。
拡散粘着層におけるフィラーの含有量は、1.0〜40.0質量%、特に、3.0〜20質量%であることが望ましい。
次に、バックライト側偏光板および表示側偏光板について説明する。
本発明の液晶表示装置が有する偏光板は、偏光子およびそのどちらか一方の面に配置された偏光板保護フィルムを含むことが好ましく、偏光子およびその両側に配置された二枚の偏光板保護フィルム(以下、保護フィルムとも言う)からなることがより好ましいが、バックライト側偏光板のアウター側の偏光板保護フィルムとして前述の選択反射部材を用いてもよく、バックライト側偏光板のインナー側の偏光板保護フィルムは使用しなくてもよい。前述の選択反射部材をバックライト側偏光板のアウター側の偏光板保護フィルムとして用いず、選択反射部材を偏光板保護フィルムとは独立した部材として用いる場合、本発明ではより薄膜化するために保護フィルムをより薄く(60μm以下、好ましくは40μm以下、より好ましくは25μm以下)することが好ましい。アクリル樹脂などの保護レジンを塗布、乾燥、硬化したハードコート(20μm以下、好ましくは10μm以下、より好ましくは5μm以下)を使用することがより好ましい。
保護層を設けない偏光子を用いることがより薄手化の実現にはさらに好ましい。
本発明においては、二枚の偏光板保護フィルムの内、液晶セル側に配置されるインナー側の偏光板保護フィルムとして、VA、IPS、TN、OCBモードの液晶表示装置の場合位相差フィルムが用いられることがより好ましいが、IPSモードの場合は位相差が略ない光学補償フィルムを使用することが好ましく、インナー側の偏光板保護フィルムを使用しないことが、より薄手化の実現には好ましい。
前記偏光子としては、ポリマーフィルムにヨウ素が吸着配向されたものを用いることが好ましい。前記ポリマーフィルムとしては、特に限定されず各種のものを使用できる。例えば、ポリビニルアルコール系フィルム、ポリエチレンテレフタレート系フィルム、エチレン・酢酸ビニル共重合体系フィルムや、これらの部分ケン化フィルム、セルロース系フィルム等の親水性高分子フィルムに、ポリビニルアルコールの脱水処理物やポリ塩化ビニルの脱塩酸処理物等ポリエン系配向フィルム等が挙げられる。これらの中でも、偏光子としてのヨウ素による染色性に優れたポリビニルアルコール系フィルムを用いることが好ましい。
前記保護フィルムのうち、液晶セルと反対側に配置される保護フィルムとしては、透明性、機械的強度、熱安定性、水分遮断性、等方性等に優れる熱可塑性樹脂が用いられる。この様な熱可塑性樹脂の具体例としては、トリアセチルセルロース等のセルロース樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、(メタ)アクリル樹脂、環状ポリオレフィン樹脂(ノルボルネン系樹脂)、ポリアリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、及びこれらの混合物が挙げられる。
特に本発明の液晶表示装置は、バックライト側偏光板が、偏光子と該偏光子の両表面に配置された2枚の偏光板保護フィルムを有し、バックライト側偏光板のアウター側の偏光板保護フィルムとして前述の選択反射部材を用いない場合は、2枚の偏光板保護フィルムのうち少なくとも選択反射部材側(液晶セルと反対側)の偏光板保護フィルムがセルロースアシレートフィルムであることが好ましい。
名「アートン」、TICONA社製の商品名「トーパス」、三井化学株式会社製の商品律
「APEL」が挙げられる。
Rth(λ)は、前記Re(λ)を、面内の遅相軸(KOBRA 21ADH、又はWRにより判断される)を傾斜軸(回転軸)として(遅相軸がない場合には、フィルム面内の任意の方向を回転軸とする)のフィルム法線方向に対して法線方向から片側50°まで10度ステップで各々その傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて全部で6点測定し、その測定されたレターデーション値と平均屈折率の仮定値及び入力された膜厚値を基にKOBRA 21ADH又はWRが算出する。上記において、法線方向から面内の遅相軸を回転軸として、ある傾斜角度にレターデーションの値がゼロとなる方向をもつフィルムの場合には、その傾斜角度より大きい傾斜角度でのレターデーション値はその符号を負に変更した後、KOBRA 21ADH、又はWRが算出する。なお、遅相軸を傾斜軸(回転軸)として(遅相軸がない場合には、フィルム面内の任意の方向を回転軸とする)、任意の傾斜した2方向からレターデーション値を測定し、その値と平均屈折率の仮定値、及び入力された膜厚値を基に、以下の式(A)、及び式(B)よりRthを算出することもできる。
Rth=((nx+ny)/2−nz)×d・・・・・・・・・・・式(B)
また、本明細書において、角度(例えば「90°」等の角度)、及びその関係(例えば「直交」、「平行」、及び「45°で交差」等)については、本発明が属する技術分野において許容される誤差の範囲を含むものとする。例えば、厳密な角度±10°未満の範囲内であることなどを意味し、厳密な角度との誤差は、5°以下であることが好ましく、3°以下であることがより好ましい。
また、本明細書において、位相差領域、位相差フィルム、及び液晶層等の各部材の光学特性を示す数値、数値範囲、及び定性的な表現(例えば、「同等」、「等しい」等の表現)については、液晶表示装置やそれに用いられる部材について一般的に許容される誤差を含む数値、数値範囲及び性質を示していると解釈されるものとする。
また、本明細書で「正面」とは、表示面に対する法線方向を意味し、「正面コントラスト(CR)」は、表示面の法線方向において測定される白輝度及び黒輝度から算出されるコントラストをいい、「視野角コントラスト(CR)」は、表示面の法線方向から傾斜した斜め方向(例えば、表示面に対して、極角方向60度で定義される方向)において測定される白輝度及び黒輝度から算出されるコントラストをいうものとする。
前記偏光子と保護フィルムの貼り合わせには、偏光子ならびに保護フィルムに応じて、接着剤や粘着剤等を適宜採用することができる。この接着剤および接着処理方法としては特に限定されるものではないが、例えば、ビニルポリマーからなる接着剤、あるいは、少なくともホウ酸やホウ砂、グルタルアルデヒドやメラミン、シュウ酸などのビニルアルコール系ポリマーの水溶性架橋剤からなる接着剤などを介して行うことができる。このような接着剤からなる接着層は、水溶液の塗布乾燥層などとして形成しうるが、その水溶液の調製に際しては、必要に応じて、架橋剤や他の添加剤、酸等の触媒も配合することができる。特に偏光子としてポリビニルアルコール系のポリマーフィルムを用いる場合には、ポリビニルアルコール系樹脂を含有する接着剤を用いることが、接着性の点から好ましい。さらには、アセトアセチル基を有するポリビニルアルコール系樹脂を含む接着剤が耐久性を向上させる点からより好ましい。
キシ系、シリコーン系等の熱硬化性樹脂又は紫外線硬化型樹脂を用いることができる。
液晶セルの構成については特に制限はなく、一般的な構成の液晶セルを採用することができる。液晶セルは、例えば、対向配置された一対の基板と、該一対の基板間に挟持された液晶層とを含み、必要に応じて、カラーフィルター層などを含んでいてもよい。液晶セルの駆動モードについても特に制限はなく、ツイステットネマチック(TN)、スーパーツイステットネマチック(STN)、バーティカルアライメント(VA)、インプレインスイッチング(IPS)、オプティカリーコンペンセイテットベンドセル(OCB)等の種々のモードを利用することができる。
TNモードの液晶セルでは、電圧無印加時に棒状液晶性分子が実質的に水平配向し、更に60〜120゜にねじれ配向している。TNモードの液晶セルは、カラーTFT液晶表示装置として最も多く利用されており、多数の文献に記載がある。
VAモードの液晶セルでは、電圧無印加時に棒状液晶性分子が実質的に垂直に配向している。VAモードの液晶セルには、(1)棒状液晶性分子を電圧無印加時に実質的に垂直に配向させ、電圧印加時に実質的に水平に配向させる狭義のVAモードの液晶セル(特開平2−176625号公報記載)に加えて、(2)視野角拡大のため、VAモードをマルチドメイン化した(MVAモードの)液晶セル(SID97、Digest of tech.Papers(予稿集)28(1997)845記載)、(3)棒状液晶性分子を電圧無印加時に実質的に垂直配向させ、電圧印加時にねじれマルチドメイン配向させるモード(n−ASMモード)の液晶セル(日本液晶討論会の予稿集58〜59(1998)記載)及び(4)SURVIVALモードの液晶セル(LCDインターナショナル98で発表)が含まれる。また、PVA(Patterned Vertical Alignment)型、光配向型(Optical Alignment)、及びPSA(Polymer−Sustained Alignment)のいずれであってもよい。これらのモードの詳細については、特開2006−215326号公報、及び特表2008−538819号公報に詳細な記載がある。
IPSモードの液晶セルは、棒状液晶分子が基板に対して実質的に平行に配向しており、基板面に平行な電界が印加することで液晶分子が平面的に応答する。IPSモードは電界無印加状態で黒表示となり、上下一対の偏光板の吸収軸は直交している。光学補償シートを用いて、斜め方向での黒表示時の漏れ光を低減させ、視野角を改良する方法が、特開平10−54982号公報、特開平11−202323号公報、特開平9−292522号公報、特開平11−133408号公報、特開平11−305217号公報、特開平10−307291号公報などに開示されている。
また、本発明の液晶表示装置は、他の部材を含んでいてもよい。例えば、カラーフィルター基板、薄層トランジスタ基板、レンズフィルム、拡散シート、ハードコート層、反射防止層、低反射層、アンチグレア層等とともに(又はそれに替えて)、前方散乱層、プライマー層、帯電防止層、下塗り層等の表面層が配置されていてもよい。
本発明における画素は、光源が500nm以下の可視のBを用いている場合、RGB画素形成方法としては、公知の種々の方法を用いて形成させることができる。例えば、ガラス基板上にフォトマスク、およびフォトレジストを用いて所望のブラックマトリックス、およびR、G、Bの画素パターンを形成することもできるし、また、R、G、Bの画素用着色インクを用いて、所定の幅のブラックマトリクス、及びn個置きに前記ブラックマトリクスの幅よりも広いブラックマトリックスで区分された領域内(凸部で囲まれた凹部)に、インクジェット方式の印刷装置を用いて所望の濃度になるまでインク組成物の吐出を行い、R、G、Bのパターンからなるカラーフィルターを作製することもできる。画像着色後は、ベーク等することで各画素及びブラックマトリックスを完全に硬化させてもよい。
カラーフィルターの好ましい特性は特開2008−083611号公報などに記載されており、この公報の内容は本発明に組み込まれる。
例えば、緑色を示すカラーフィルターにおける最大透過率の半分の透過率となる波長は、一方が590nm以上610nm以下であり、他方が470nm以上500nm以下であることが好ましい。また、緑色を示すカラーフィルターにおいて前記最大透過率の半分の透過率となる波長は、一方が590nm以上600nm以下であることが好ましい。さらに緑色を示すカラーフィルターにおける最大透過率は80%以上であることが好ましい。緑色を示すカラーフィルターにおいて最大透過率となる波長は530nm以上560nm以下であることが好ましい。
前記光源ユニットが有する光源は、600nm以上700nm以下の波長領域における発光ピークの波長が620nm以上650nm以下であることが好ましい。前記光源ユニットが有する光源は、600nm以上700nm以下の波長領域に発光ピークを有し、前記緑色を示すカラーフィルターにおいて、前記発光ピークの波長における透過率は、最大透過率の10%以下であることが好ましい。
前記赤色を示すカラーフィルターは、580nm以上590nm以下における透過率が最大透過率の10%以下であることが好ましい。
本発明の液晶表示装置は、各画素の間にブラックマトリックスが配置される。ブラックストライプを形成する材料としては、クロム等の金属のスパッタ膜を用いたもの、感光性樹脂と黒色着色剤等を組み合わせた遮光性感光性組成物などが挙げられる。黒色着色剤の具体例としては、カーボンブラック、チタンカーボン、酸化鉄、酸化チタン、黒鉛などが挙げられ、中でも、カーボンブラックが好ましい。
本発明の液晶表示装置は、さらに薄層トランジスタ(以下、TFTとも言う)を有するTFT基板を有することが好ましい。
前記薄層トランジスタが、キャリア濃度が1×1014/cm3未満である酸化物半導体層を有することが好ましい。前記薄層トランジスタの好ましい態様については特開2011−141522号公報に記載されており、この公報の内容は本発明に組み込まれる。
<偏光板1の準備>
バックライト側偏光板のフロント側偏光板保護フィルムとして市販のセルロースアシレート系フィルム「TD60」(富士フイルム社製)を用いた。
バックライト側偏光板のリア側偏光板保護フィルムとして、セルロースアシレート系フィルム「TD60」(富士フイルム社製)を用いた。
特開2006−293275号公報の[0219]〜[0220]と同様にして、偏光子を製造し、上記2枚の偏光板保護フィルムを偏光子の両面にそれぞれ貼り合わせて、偏光板1を製造した。
(誘電体多層膜の形成)
UV狭帯域のUV反射誘電体多層膜2−Aは、IDW/AD ’12、p.985〜988(2012)を参考にトータル厚さを5μmとなるように変更し、UV光に対応する波長帯域における最大反射率のピークの反射中心波長は365nm、半値幅は30nmとなるように製造した。
UV狭帯域のUV反射誘電体多層膜1−Aは、UV反射誘電体多層膜2−Aを90°回転させたものを、UV反射誘電体多層膜2−Aと同じサイズに切り出して製造した。
偏光板1の上に、UV反射誘電体多層膜2−AおよびUV反射誘電体多層膜1−Aをこの順にそれぞれ屈折率1.47のアクリル系接着剤を用いて貼り合わせた。
UV反射誘電体多層膜2−AおよびUV反射誘電体多層膜1−Aを有する選択反射部材に入射した無偏光のUV光の反射率として、波長365nmにおける反射率を、分光光度計“V−550”(日本分光(株)製)で測定した。その結果を下記表1に記載した。
光変換部材として、米国特許7303628、論文(Peng, X. G.; Manna, L.; Yang, W. D.; Wickham, j.; Scher, E.; Kadavanich, A.; Alivisatos, A. P. Nature 2000, 404, 59−61)及び論文(Manna, L.; Scher, E. C.; Alivisatos, A. P. j. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 12700−12706)を参考に、UV発光ダイオードの無偏光のUV光が入射したときに、中心波長450nm、半値幅40nmの青色光の蛍光発光をする量子ロッド1と、中心波長540nm、半値幅40nmの緑色光の蛍光発光をする量子ロッド2と、中心波長645nm、半値幅30nmの赤色光の蛍光発光をする量子ロッド3を形成した。量子ロッド1、2、3の形状は直方体形状であり、量子ロッドの長軸の長さの平均は30nmであった。なお、量子ロッドの長軸の長さの平均は、透過型電子顕微鏡で確認した。次に、量子ロッドを分散した量子ロッドシート1を以下の方法で作製した。
基材として、イソフタル酸を6mol%共重合させたイソフタル酸共重合ポリエチレンテレフタレート(以下、「非晶性PET」という)のシートを作製した。非晶性PETのガラス転移温度は75℃である。非晶性PET基材と量子ロッド配向層からなる積層体を以下のように作製した。ここで量子ロッド配向層はポリビニルアルコール(以下、「PVA」という)をマトリクスとして、作製した量子ロッド1、2、3を含む。ちなみにPVAのガラス転移温度は80℃である。
重合度1000以上、ケン化度99%以上のPVA粉末4〜5%濃度、及び上記で作製した量子ロッド1、2、3それぞれ1%濃度を水に溶解した、量子ロッド含有PVA水溶液を準備した。また厚み200μmの非晶性PET基材を準備した。次に、上記した厚み200μmの非晶性PET基材に量子ロッド含有PVA水溶液を塗布し、50〜60℃の温度で乾燥し、非晶性PET基材上に厚み25μmの量子ロッド含有PVA層を製膜した。この非晶性PETと量子ロッド含有PVAの積層体を量子ロッドシート1と呼ぶ。
市販の液晶表示装置(パナソニック社製、商品名TH−L42D2)を分解し、バックライト側偏光板を上記にて製造したUV反射誘電体多層膜2−Aおよび1−Aをリア側に配した偏光板1に変更し、UV反射誘電体多層膜1−Aとバックライトユニットの間に上記にて製造した量子ロッド配向シート1を蛍光材料の配向方向が表示側偏光板(市販品)の吸収軸と平行になるように配置し、バックライトユニットを以下のUV狭帯域バックライトユニットに変更し、実施例1の液晶表示装置を製造した。
用いたUV狭帯域バックライトユニットは、光源としてUV発光ダイオード(日亜UV−LED:NC4U133A、主波長365nm、半値幅9nm、以下UV光源とも言う)と導光板を備える面光源であった。また、光源の後部に光源から発光されて前記光学シート部材で反射された光の反射をする反射部材を備える。
<選択反射部材の形成>
IDW/AD ’12、p.985〜988(2012)を参考にトータル厚さを3μmとなるように変更した以外は実施例1で用いた誘電体多層膜2−Aの製造と同様にして、誘電体多層膜2−Bを形成した。実施例1で用いた誘電体多層膜1−Aの製造と同様にして、誘電体多層膜1−Bを形成した。
偏光板1の上に、UV反射誘電体多層膜2−BおよびUV反射誘電体多層膜1−Bをこの順に実施例1と同様にして貼り合わせた。
実施例1において、UV反射誘電体多層膜2−Aおよび1−Aをリア側に配した偏光板1の代わりに、上記にて形成したUV反射誘電体多層膜2−Bおよび1−Bをリア側に配した偏光板1を用いた以外は実施例1と同様にして、実施例2の液晶表示装置を製造した。
<選択反射部材の形成>
(コレステリック液晶相を固定してなる光反射層の形成)
支持体の上に、富士フイルム研究報告 No.50(2005年)pp.60−63を参考に、用いたキラル剤の添加量を変更して、コレステリック液晶相を固定してなる光反射層を塗布により1層形成した。得られたコレステリック液晶相を固定してなる光反射層をUV反射CLC1(左円偏光反射)とした。
UV反射CLC1(左円偏光反射)の上に、用いたキラル剤の種類を左螺旋のコレステリック液晶構造を形成できるものに変更した以外はUV反射CLC1(左円偏光反射)の形成と同様にして、コレステリック液晶相を固定してなる光反射層を塗布により1層形成した。得られたコレステリック液晶相を固定してなる光反射層をUV反射CLC2(右円偏光反射)とした。
UV反射CLC1(左円偏光反射)およびUV反射CLC2(右円偏光反射)の最大反射率のピークの反射中心波長はいずれも365nm、半値幅はいずれも40nm、膜厚はいずれも3μm、液晶のΔnはいずれも0.12、平均屈折率はいずれも1.57であった。また、Δn=0.17の液晶を用いた場合、反射中心波長は365nm、半値幅は100nm、膜厚は3μmを実現できた。
支持体上にUV反射CLC2(右円偏光反射)およびUV反射CLC1(左円偏光反射)を有する積層体に入射した無偏光のUV光の反射率を、分光光度計“V−550”(日本分光(株)製)で測定した。その結果を下記表1に記載した。
実施例1において、以下の点を変更した以外は実施例1と同様にして、実施例3の液晶表示装置を製造した。
偏光板1の上にUV反射誘電体多層膜2−AおよびUV反射誘電体多層膜1−Aを有する選択反射部材の代わりに、偏光板1の上にUV反射CLC2(右円偏光反射)およびUV反射CLC1を有する選択反射部材を用いた。
実施例3において、支持体上にUV反射CLC2(右円偏光反射)およびUV反射CLC1(左円偏光反射)を有する積層体から、UV反射CLC2(右円偏光反射)およびUV反射CLC1(左円偏光反射)を偏光板1の上に転写する代わりに、液晶セルの上に転写した以外は実施例3と同様にして、実施例4の液晶表示装置を製造した。
実施例3の液晶表示装置の製造において、偏光板1とUV反射CLC2とUV反射CLC1の積層体の代わりに、上記に製造した偏光板1を用いた以外は実施例3と同様にして、比較例1の液晶表示装置を製造した。
実施例3の液晶表示装置の製造において、誘電体多層膜(商品名DBEF、スリーエム・カンパニー社製、下記表1には従来DBEFと記載)をバックライト側偏光板とバックライトユニットの間に接着剤層を設けずに分離して配置し、比較例2の液晶表示装置を製造した。
誘電体多層膜(商品名DBEF)は、紫外〜青〜緑〜赤領域の300〜450〜550〜630nmまでほぼ一定で波長に対しフラットなピークの反射率であった。
各実施例および比較例の液晶表示装置を以下の基準にしたがって評価した。
液晶表示装置の正面輝度(白色輝度)を、特開2009−93166号公報に記載の方法で測定した。その結果を下記表1に記載した。
なお、液晶表示装置の正面輝度は実用上、200cd/m2以上であることが必要であり、210cd/m2以上であることが好ましく、220cd/m2以上であることがより好ましい。
液晶表示装置の色再現域(NTSC比)を、特開2012−3073号公報に記載の方法で測定した。その結果を下記表1に記載した。
なお、液晶表示装置の色再現域(NTSC比)は80%以上であることが好ましく、90%以上であることがより好ましく、100%であることが特に好ましい。
液晶表示装置の外光反射率を、特開2009−186605号公報に記載の方法に従い、測色計(ミノルタ社製、CM−2022)で測定した。その結果を下記表1に記載した。
なお、液晶表示装置の外光反射率は10%以下であることが好ましく、6%以下であることがより好ましく、5%以下であることが特に好ましい。
液晶表示装置の正面コントラストを、特開2009−93166号公報に記載の方法で測定した。
その結果を下記表1に記載した。
なお、液晶表示装置の正面コントラストは300以上であることが好ましく、1000以上であることがより好ましく、1100以上であることが特に好ましい。
一方、比較例1および2より、本発明の構成を満たす選択反射部材を用いない場合は、正面輝度が低いことがわかった。具体的には、比較例1より、選択反射部材を全く用いない場合は、正面輝度が著しく低いことがわかった。比較例2より、本発明の構成を満たす選択反射部材の代わりに、UV狭帯域の誘電体多層膜(DBEF)を1種のみ用い、反射率が本発明で規定する下限値を下回る選択反射部材を用いた場合は、正面輝度が低いことがわかった。
なお、上記表1より、本発明の液晶表示装置の好ましい態様では、色再現域、外光反射率、正面コントラストも良好となることもわかった。
なお、光変換部材が表示側偏光板の偏光子の吸収軸と平行な方向に振動方向を有する直線偏光を出射していることを本明細書中に記載の方法で確認した。
2 偏光板保護フィルム(インナー側)
3 バックライト側偏光子
4 偏光板保護フィルム(アウター側)
5 選択反射部材
5a 第1の選択反射領域
5b 第2の選択反射領域
16 光変換部材(無偏光の光から、直線偏光の青色光、直線偏光の緑色光および直線偏光の赤色光へ変換)
17B、17G、17R 配向した蛍光材料
31 バックライトユニット
31A 光源
31B 導光板
31C 反射部材
32 無偏光の光(バックライトユニットからの入射光)
33 選択反射部材で反射された光
34 青色光(光変換部材が発光した直線偏光の青色光)
35 緑色光(光変換部材が発光した直線偏光の緑色光)
36 赤色光(光変換部材が発光した直線偏光の赤色光)
37 再帰反射された光
42 液晶セル
44 表示側偏光板
45 偏光板保護フィルム(アウター側)
46 表示側偏光子
47 偏光板保護フィルム(インナー側)
51 液晶表示装置
Claims (15)
- バックライトユニット、光変換部材、選択反射部材、液晶セルおよび表示側偏光子がこの順で配置され;
前記バックライトユニットが、300nm以上430nm未満の波長帯域に発光中心波長を有する無偏光の光を発光する光源を備え;
前記選択反射部材が、該選択反射部材に入射する前記無偏光の光の60〜100%を反射し、430nmを超え650nm以下の波長帯域のうち少なくとも一部の光を透過し;
前記光変換部材が、該光変換部材に入射する前記無偏光の光により、
430〜480nmの波長帯域に発光中心波長を有し、かつ前記表示側偏光子の吸収軸と平行な振動方向の直線偏光である青色光、
500〜600nmの波長帯域に発光中心波長を有し、かつ前記表示側偏光子の吸収軸と平行な振動方向の直線偏光である緑色光、および、
600〜650nmの波長帯域に発光中心波長を有し、かつ前記表示側偏光子の吸収軸と平行な振動方向の直線偏光である赤色光、
を発光する配向した蛍光材料を含む;
ことを特徴とする液晶表示装置。 - 前記無偏光の光が第1の偏光状態の光および第2の偏光状態の光からなり;
前記選択反射部材が、バックライト側から順に第1の選択反射領域と第2の選択反射領域とを含み、
前記第1の選択反射領域が、前記第1の選択反射領域に入射する前記無偏光の光のうち前記第1の偏光状態の光を反射し、前記第2の偏光状態の光をその偏光状態を維持したまま透過し、430nmを超え650nm以下の波長帯域の光を透過し、
前記第2の選択反射領域が、前記第1の選択反射領域を通過して前記第2の選択反射領域に入射する前記第2の偏光状態の光を反射し、430nmを超え650nm以下の波長帯域の光を透過する、請求項1に記載の液晶表示装置。 - 前記選択反射部材が、第1の誘電体多層膜および第2の誘電体多層膜をこの順に有し、
前記第1の誘電体多層膜が300〜430nmの波長帯域に反射中心波長を有し、前記反射中心波長において第1の方向の直線偏光を反射し、該第1の方向に直交する第2の方向の直線偏光を透過し、430nmを超え650nm以下の波長帯域のうち少なくとも一部の光を透過し;
前記第2の誘電体多層膜が300〜430nmの波長帯域に反射中心波長を有し、前記反射中心波長において前記第2の方向の直線偏光を反射し、430nmを超え650nm以下の波長帯域のうち少なくとも一部の光を透過する、請求項1または2に記載の液晶表示装置。 - 前記選択反射部材が、第1のコレステリック液晶相を固定してなる光反射層および第2のコレステリック液晶相を固定してなる光反射層をこの順に有し、
前記第1のコレステリック液晶相を固定してなる光反射層が300〜430nmの波長帯域に反射中心波長を有し、前記反射中心波長において右円偏光および左円偏光のうち一方を反射し、他の一方を透過し、430nmを超え650nm以下の波長帯域のうち少なくとも一部の光を透過し;
前記第2のコレステリック液晶相を固定してなる光反射層が300〜430nmの波長帯域に反射中心波長を有し、前記反射中心波長において前記第1のコレステリック液晶相を固定してなる光反射層とは異なる方向の円偏光を反射し、430nmを超え650nm以下の波長帯域のうち少なくとも一部の光を透過する、請求項1または2に記載の液晶表示装置。 - 前記選択反射部材と前記液晶セルとの間にバックライト側偏光子を有し、
前記バックライト側偏光子と前記表示側偏光子の吸収軸が直交する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の液晶表示装置。 - 前記バックライト側偏光子の両表面に2枚の偏光板保護フィルムを有し、
前記2枚の偏光板保護フィルムのうち少なくとも前記選択反射部材側の偏光板保護フィルムがセルロースアシレートフィルムである、請求項5に記載の液晶表示装置。 - 前記蛍光材料が少なくとも量子ドットを含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
- 前記量子ドットが、楕円体形状または直方体形状の量子ロッドである、請求項7に記載の液晶表示装置。
- 前記量子ロッドの長軸方向が、前記表示側偏光子の吸収軸と平行な方向に配向されてなる、請求項8に記載の液晶表示装置。
- 前記光変換部材が、前記蛍光材料を分散させた後に延伸されてなる配向蛍光シートである、請求項1〜9のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
- 前記光変換部材が発光する前記青色光と前記緑色光と前記赤色光が、いずれも半値幅が100nm以下である発光強度のピークを有する、請求項1〜10のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
- 前記バックライトユニット全体が面光源である、請求項1〜11のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
- 前記バックライトユニットが発光する前記無偏光の光の発光中心波長が300〜380nmの波長帯域にある、請求項1〜12のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
- 前記バックライトユニットが発光する前記無偏光の光が、半値幅が30nm以下である発光強度のピークを有する、請求項1〜13のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
- 前記バックライトユニットが、300〜430nmの波長帯域の一部または全部の光を反射できる反射部材を備える、請求項1〜14のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
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