JP2022185403A - 液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】VHRの低下を抑制し、かつ、応答速度を高めることができる液晶表示装置を提供する。【解決手段】液晶組成物を含有する液晶層を備える液晶パネルと、上記液晶パネルに光を照射する光源と、を備え、上記液晶組成物は、フェニル基及び上記フェニル基と連続した共役系を形成する共役結合基を有する第一の液晶化合物、並びに、共役系を形成しないアルケニル基を有する第二の液晶化合物の少なくとも一方の液晶化合物を含有し、上記光源は、半値幅が50nm未満の緑色光を発する液晶表示装置。【選択図】 図1
Description
本発明は、液晶表示装置に関する。
液晶表示装置は、表示のために液晶組成物を利用する表示装置であり、その代表的な表示方式は、薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor)基板と対向基板との間に封入された液晶組成物に対して電圧を印加し、印加した電圧に応じて液晶組成物中の液晶化合物の配向状態を変化させることにより、光の透過量を制御するものである。このような液晶表示装置は、薄型、軽量及び低消費電力といった特長を活かし、幅広い分野で用いられている。
液晶表示装置に関する技術として、例えば、特許文献1には、液晶化合物の安定剤に適した2,6-ジ-tert-ブチルフェノール化合物が開示されている。
ところで、本発明者らの検討によれば、液晶表示装置の応答速度を高めるために、フェニル基及び上記フェニル基と連続した共役系を形成する共役結合基を有する液晶化合物(以下、第一の液晶化合物ともいう。)を液晶組成物に対してわずかに添加し、液晶組成物の粘性を低下させることができる。しかしながら、第一の液晶化合物の少なくとも一種を含む液晶組成物は、光照射によりVHR(Voltage Holding Ratio、電圧保持率)が低下しやすい。
また、本発明者らの検討によれば、液晶組成物の低粘性化を目的として、共役系を形成しないアルケニル基を有する液晶化合物(以下、第二の液晶化合物ともいう。)を液晶組成物に添加することができる。しかしながら、第二の液晶化合物を含む液晶組成物についても光照射によりVHRが低下しやすい。
そのため、第一の液晶化合物や第二の液晶化合物を液晶組成物に使用できない、又は、使用する濃度に制約があり、液晶表示装置の応答速度を充分に高めることができない。
本発明は上記現状に鑑みてなされたものであり、VHRの低下を抑制し、かつ、応答速度を高めることができる液晶表示装置を提供することを目的とするものである。
(1)本発明の一実施形態は、液晶組成物を含有する液晶層を備える液晶パネルと、上記液晶パネルに光を照射する光源と、を備え、上記液晶組成物は、フェニル基及び上記フェニル基と連続した共役系を形成する共役結合基を有する第一の液晶化合物、並びに、共役系を形成しないアルケニル基を有する第二の液晶化合物の少なくとも一方の液晶化合物を含有し、上記光源は、半値幅が50nm未満の緑色光を発する、液晶表示装置。
(2)また、本発明のある実施形態は、上記(1)の構成に加え、上記光源は、半値幅が40nm以下の緑色光を発する、液晶表示装置。
(3)また、本発明のある実施形態は、上記(2)の構成に加え、上記光源は、半値幅が25nm以下の緑色光を発する、液晶表示装置。
(4)また、本発明のある実施形態は、上記(1)、上記(2)又は上記(3)の構成に加え、上記光源は、青色光を出射する青色光源と、緑色光を発光する緑色量子ドットと、を備える、液晶表示装置。
(5)また、本発明のある実施形態は、上記(1)、上記(2)、上記(3)又は上記(4)の構成に加え、上記液晶組成物は、上記第一の液晶化合物を2重量%以上含有する、液晶表示装置。
(6)また、本発明のある実施形態は、上記(5)の構成に加え、上記液晶組成物は、上記第一の液晶化合物を20重量%以上含有する、液晶表示装置。
(7)また、本発明のある実施形態は、上記(1)、上記(2)、上記(3)、上記(4)、上記(5)又は上記(6)の構成に加え、上記液晶組成物は、上記第二の液晶化合物を51重量%以上含有する、液晶表示装置。
(8)また、本発明のある実施形態は、上記(7)の構成に加え、上記液晶組成物は、上記第二の液晶化合物を70重量%以上含有する、液晶表示装置。
(9)また、本発明のある実施形態は、上記(1)、上記(2)、上記(3)、上記(4)、上記(5)、上記(6)、上記(7)又は上記(8)の構成に加え、上記第一の液晶化合物は、下記一般式(L1)~(L5)で表される部分構造のうち少なくとも一種の部分構造を有する、液晶表示装置。
(10)また、本発明のある実施形態は、上記(1)、上記(2)、上記(3)、上記(4)、上記(5)、上記(6)、上記(7)、上記(8)又は上記(9)の構成に加え、上記第二の液晶化合物は、下記一般式(L6)及び(L7)で表される部分構造のうち少なくとも一種の部分構造を有する、液晶表示装置。
(11)また、本発明のある実施形態は、上記(1)、上記(2)、上記(3)、上記(4)、上記(5)、上記(6)、上記(7)、上記(8)、上記(9)又は上記(10)の構成に加え、上記液晶パネルは、青色カラーフィルタを備え、上記青色カラーフィルタは、400nm以上、500nm未満の波長帯域における最大透過率が75%以上である、液晶表示装置。
(12)また、本発明のある実施形態は、上記(1)、上記(2)、上記(3)、上記(4)、上記(5)、上記(6)、上記(7)、上記(8)、上記(9)又は上記(10)の構成に加え、上記液晶パネルは、緑色カラーフィルタを備え、上記緑色カラーフィルタは、波長450nmにおける透過率が5%以上である、液晶表示装置。
本発明によれば、VHRの低下を抑制し、かつ、応答速度を高めることができる液晶表示装置を提供することができる。
以下に実施形態を掲げ、本発明について図面を参照して更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。
<用語の定義>
本明細書中、「観察面側」とは、液晶表示装置の画面(表示面)に対してより近い側を意味し、「背面側」とは、液晶表示装置の画面(表示面)に対してより遠い側を意味する。
本明細書中、「観察面側」とは、液晶表示装置の画面(表示面)に対してより近い側を意味し、「背面側」とは、液晶表示装置の画面(表示面)に対してより遠い側を意味する。
<実施形態1>
図1は、実施形態1に係る液晶表示装置の断面模式図である。図1に示すように、本実施形態の液晶表示装置1は、液晶パネル10と、液晶パネル10の背面側に配置されたバックライト20と、を備える。液晶パネル10は、背面側から観察面側に向かって順に、第一の偏光板410と、第一の基板100と、第一の配向膜と、液晶層300と、第二の配向膜と、第二の基板200と、第二の偏光板420とを備える。バックライト20は、光源21を備える。
図1は、実施形態1に係る液晶表示装置の断面模式図である。図1に示すように、本実施形態の液晶表示装置1は、液晶パネル10と、液晶パネル10の背面側に配置されたバックライト20と、を備える。液晶パネル10は、背面側から観察面側に向かって順に、第一の偏光板410と、第一の基板100と、第一の配向膜と、液晶層300と、第二の配向膜と、第二の基板200と、第二の偏光板420とを備える。バックライト20は、光源21を備える。
第一の基板100は、支持基板110と、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)120と、画素電極130と、を備える。第二の基板200は、支持基板210と、支持基板210の液晶層300側に設けられたカラーフィルタ層220と、カラーフィルタ層220の液晶層300側に設けられた共通電極230と、を備える。カラーフィルタ層220は、赤色カラーフィルタ220R、緑色カラーフィルタ220G及び青色カラーフィルタ220Bを有する。
液晶層300は、フェニル基及び上記フェニル基と連続した共役系を形成する共役結合基を有する第一の液晶化合物、並びに、共役系を形成しないアルケニル基を有する第二の液晶化合物の少なくとも一方の液晶化合物を含有する。このような態様とすることにより、液晶層300の粘性を低下させることが可能となり、液晶表示装置1の応答速度を高めることができる。
図2は、実施形態1に係る液晶表示装置が備えるバックライトの断面模式図である。図2に示すように、バックライト20は、光源21、導光板22及び反射板23を備える。
光源21は、半値幅が50nm未満の緑色光LGを発する。ここで、液晶層に第一の液晶化合物及び第二の液晶化合物の少なくとも一方が含まれる場合、青色光の波長以下の光に起因して、当該液晶化合物のラジカル化及びイオン化が起こり、液晶表示装置のVHRが低下してしまう。しかしながら、本実施形態では、光源21が、半値幅が50nm未満の緑色光LGを発することにより、カラーフィルタ層220の透過率等を調整すれば、青色光LBの強度を削減しても色域を維持することが可能となるため、光源21から照射される青色光LBの強度を抑えることができる。その結果、液晶層300に含まれる液晶化合物のラジカル化及びイオン化を抑制することが可能となり、液晶表示装置1のVHRの低下を抑制することができる。なお、半値幅とは、半値全幅(FWHM:Full Width at Half Maximum)を意味する。
このように、本実施形態では、VHR低下の原因となる青色光LBの強度そのものを、色域を維持しながら削減し、VHRの低下を抑制することができる。その結果、第一の液晶化合物及び第二の液晶化合物のような耐光性に課題のある化合物を使用することができる、または、これらの液晶化合物の液晶組成物中での濃度を上げることが可能となるため、液晶表示装置1の応答速度を改善することができる。
また、液晶層300に第一の液晶化合物及び第二の液晶化合物の少なくとも一方が含まれる場合、青色光LBの波長以下の光に起因して、液晶層300の透明点が低下してしまう。しかしながら、本実施形態では、光源21が、半値幅が50nm未満の緑色光LGを発することにより、カラーフィルタ層220の透過率等を調整すれば、青色光LBの強度を削減しても色域を維持することが可能となるため、光源21から照射される青色光LBの強度を抑えることができる。その結果、液晶層300に含まれる液晶化合物のラジカル化及びイオン化を抑制することが可能となり、液晶層300の透明点の低下を抑制することができる。ここで、透明点とは、液晶相が等方性液体へ変化する温度である。
上記特許文献1の安定剤を用いる場合、アルケニル化合物の濃度とディスプレイの用途によっては、光に対する信頼性が問題となり、例えば、VHRが低下する場合がある。特許文献1は材料の耐光性を高めることを目的としているが、液晶表示装置のVHRの低下を抑制することについては検討されていない。
以下、本実施形態の液晶表示装置の各構成要素について説明する。
図1に示すように、第一の基板100は、支持基板110上に、互いに平行に延設された複数のゲート線と、ゲート絶縁膜を介して各ゲート線と交差する方向に互いに平行に延設され複数のソース線と、を備える。複数のゲート線及び複数のソース線は、各画素を区画するように全体として格子状に形成されている。各ゲート線と各ソース線との交点にはTFT120が配置されている。
各TFT120は、複数のゲート線及び複数のソース線のうちの対応するゲート線及びソース線に接続され、対応するゲート線から突出した(ゲート線の一部である)ゲート電極、対応するソース線から突出した(ソース線の一部である)ソース電極、複数の画素電極130のうちの対応する画素電極130と接続されたドレイン電極、及び、薄膜半導体層を有する三端子スイッチである。ソース電極及びドレイン電極は、ソース線と同じソース配線層に設けられる電極であり、ゲート電極はゲート線と同じゲート配線層に設けられる電極である。
各TFT120の薄膜半導体層は、例えば、アモルファスシリコン、ポリシリコン等からなる高抵抗半導体層と、アモルファスシリコンにリン等の不純物をドープしたn+アモルファスシリコン等からなる低抵抗半導体層とによって構成される。また、薄膜半導体層として、酸化亜鉛等の酸化物半導体層を用いてもよい。
支持基板110、210は、透明基板であることが好ましく、例えば、ガラス基板、プラスチック基板等が挙げられる。
ゲート絶縁膜は、例えば、無機絶縁膜である。無機絶縁膜としては、例えば、窒化珪素(SiNx)、酸化珪素(SiO2)等の無機膜(比誘電率ε=5~7)や、それらの積層膜を用いることができる。
ゲート配線層及びソース配線層は、例えば、銅、チタン、アルミニウム、モリブデン、タングステン等の金属、又は、それらの合金の、単層又は複数層である。ゲート線、ソース線及びTFT120を構成する各種配線及び電極は、スパッタリング法等により、銅、チタン、アルミニウム、モリブデン、タングステン等の金属、又は、それらの合金を、単層又は複数層で成膜し、続いて、フォトリソグラフィ法等でパターニングを行うことで形成することができる。これら各種配線及び電極は、同じ層に形成されるものについては、それぞれ同じ材料を用いることで製造が効率化される。
画素電極130は、互いに隣接する2本のゲート線と互いに隣接する2本のソース線とに囲まれた各領域(画素領域)に配置された電極である。各画素電極130は、対応する画素領域と重畳するように配置されている。画素電極130は、TFT120が備える薄膜半導体層を介して対応するソース線と電気的に接続されている。画素電極130は、対応するTFT120を介して供給されるデータ信号に応じた電位に設定される。
画素電極130の材料としては、例えば、酸化インジウム錫(ITO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)等が挙げられる。
カラーフィルタ層220は、赤色カラーフィルタ220R、緑色カラーフィルタ220G及び青色カラーフィルタ220Bが面内に並べられた構成を有する。赤色カラーフィルタ220R、緑色カラーフィルタ220G及び青色カラーフィルタ220Bは、例えば、顔料を含有する透明樹脂で構成されている。通常、すべての画素に赤色カラーフィルタ220R、緑色カラーフィルタ220G及び青色カラーフィルタ220Bの組み合わせが配置され、赤色カラーフィルタ220R、緑色カラーフィルタ220G及び青色カラーフィルタ220Bを透過する色光の量を制御しつつ混色させることで各画素において所望の色が得られる。
例えば、CIE1931の色空間に対して、光源21から出射される緑色光の半値幅が広ければ、青色カラーフィルタを高透過率化した場合に青色カラーフィルタを透過する緑色光成分も増加するため色域を維持することができない。一方、光源21から出射される緑色光LGの半値幅を50nm未満に狭半値幅化した本実施形態では、青色カラーフィルタ220Bを高透過率化しても青色カラーフィルタ220Bを透過する緑色光成分の増加を抑えることができ、色域を維持することができる。このように、光源21から出射される緑色光LGの半値幅を50nm未満に狭半値幅化した本実施形態では、青色カラーフィルタ220Bを高透過率化しても色域を維持することができるため、光源21から照射される青色光LBの強度を抑えることが可能になる。その結果、液晶層300に含まれる第一の液晶化合物及び第二の液晶化合物の少なくとも一方の液晶化合物のラジカル化及びイオン化を抑制することが可能となり、液晶表示装置1のVHRの低下を抑制することができる。
青色カラーフィルタ220Bの、400nm以上、500nm未満の波長帯域における最大透過率は、75%以上であることが好ましく、80%以上であることがより好ましく、85%以上であることが更に好ましい。このような態様とすることにより、光源21から照射される青色光LBの強度をより抑えることが可能となり、液晶表示装置1のVHRの低下をより抑制することができる。
青色カラーフィルタ220Bの、400nm以上、500nm未満の波長帯域における最大透過率は、例えば、100%以下である。
共通電極230は、画素の境界に関わらず、特定部分を除いて、ほぼ一面に形成された電極である。共通電極230に対しては一定値に保たれた共通信号が供給され、共通電極230は一定の電位に保たれる。
共通電極230の材料としては、例えば、酸化インジウム錫(ITO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)等が挙げられる。
液晶層300は、液晶組成物を含んでおり、液晶層300に対して電圧を印加し、印加した電圧に応じて液晶組成物中の液晶化合物の配向状態を変化させることにより、光の透過量を制御するものである。液晶層300は、電圧無印加状態において第一の基板100及び第二の基板200に対して垂直方向に配向する液晶化合物を含有する。
液晶化合物は、下記式(L)で定義される誘電率異方性(Δε)が正の値を有するものであってもよく、負の値を有するものであってもよい。なお、正の誘電率異方性を有する液晶化合物はポジ型液晶ともいい、負の誘電率異方性を有する液晶化合物はネガ型液晶ともいう。なお、液晶化合物の長軸方向が遅相軸の方向となる。また、液晶化合物は、電圧が印加されていない状態(電圧無印加状態)で、ホモジニアス配向するものであり、電圧無印加状態における液晶化合物の長軸の方向は、液晶化合物の初期配向の方向ともいう。
Δε=(液晶分子の長軸方向の誘電率)-(液晶分子の短軸方向の誘電率) (L)
Δε=(液晶分子の長軸方向の誘電率)-(液晶分子の短軸方向の誘電率) (L)
液晶組成物は、第一の液晶化合物及び第二の液晶化合物の少なくとも一方の液晶化合物を含有する。ここで、液晶化合物とは、低温(例えば、70°C)にすると、例えばネマチック相やスメクチック相といった液晶相が出現する化合物である。液晶化合物は、液晶性を発現するような剛直な部位(メソゲン基)を有する。
第一の液晶化合物は、液晶組成物の屈折率異方性(Δn)を高める観点、誘電率異方性を高める観点、ネマチック相温度範囲を拡大させる観点、及び、粘度を低下させる観点から有用であるものの、青色光に対する安定性が特に悪く、高いVHRを求められる、TFTを用いた液晶表示装置への使用がされていないか、極めて限定的であった。本発明者らは、半値幅が50nm未満の緑色光LGを発する光源21を用いることにより、特に、CIE1931色空間(CIE1931(L*a*b*)表色系)及びCIE1976色空間(CIE1976(L*a*b*)表色系)において色域を落とさず、青色光LBを削減できることを見出した。そして、この青色光削減効果により、第一の液晶化合物を用いた液晶組成物のVHRが改善することを見出した。ここで、本明細書に記載の実施形態はいずれの色空間に対しても適用可能であるが、本実施形態は、CIE1931色空間に対して特に好ましい態様であり、後述する実施形態2は、CIE1976色空間に対して特に好ましい態様である。CIE1976色空間は、カラーフィルタが通常使用しない青色光LBをある程度透過する特性を有するため、青色光削減効果をより効果的に得ることができる。
また、第二の液晶化合物には、液晶組成物の粘度を低減させる効果があるため、既に多くの液晶表示装置に使用されている。しかしながら、第二の液晶化合物の含有率が多すぎると、液晶組成物の青色光によるVHRの低下度合いが大きくなり、TFTを用いた液晶表示装置への使用が困難となる。したがって、第二の液晶化合物をより多く含有させるには、上述の通り、半値幅が50nm未満の緑色光LGを発する光源21を使用することが有効である。
第一の液晶化合物は、例えば、フェニル基及びフェニル基と連続した共役二重結合基や共役三重結合基を有する液晶化合物である。第一の液晶化合物は、液晶層300の屈折率異方性を高めることができる。
第一の液晶化合物は、具体的には、下記一般式(L1)~(L5)で表される部分構造の少なくとも一種を有していてもよい。第一の液晶化合物は、1種の化合物中に下記一般式(L1)~(L5)で表される部分構造を2種以上含んでいてもよく、また、下記一般式(L1)~(L5)で表される部分構造の少なくとも一種を有する化合物を2種以上含んでいてもよい。
上記一般式(L1)で表される部分構造を有する第一の液晶化合物の具体例としては、下記一般式(L1-1)で表される構造を有する液晶化合物が挙げられる。
一般式(L1-1)における一価の有機基は、炭素数1~12の一価の有機基であることが好ましく、炭素数1~12のアルキル基であることがより好ましい。上記一価の有機基は、炭素原子及び水素原子を含んでいればよく、その他の原子(例えば、酸素原子、ハロゲン原子等)を含んでいてもよい。上記アルキル基は、1個の-CH2-CH2-が-CH=CH-に置き換わってもよく、また、少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子に置換されていてもよい。上記アルキル基は、直鎖状であっても、分岐状であっても、環状であっても、これらの組み合わせであってもよい。
上記一般式(L2)で表される部分構造を有する第一の液晶化合物の具体例としては、下記一般式(L2-1)~(L2-3)で表される構造を有する液晶化合物が挙げられる。
一般式(L2-1)~(L2-3)における一価の有機基は、炭素数1~12の一価の有機基であることが好ましく、炭素数1~12のアルキル基であることがより好ましい。上記一価の有機基は、炭素原子及び水素原子を含んでいればよく、その他の原子(例えば、酸素原子、ハロゲン原子等)を含んでいてもよい。上記アルキル基は、1個の-CH2-CH2-が-CH=CH-に置き換わってもよく、また、少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子に置換されていてもよい。上記アルキル基は直鎖状であっても、分岐状であっても、環状であっても、これらの組み合わせであってもよい。
上記一般式(L3)で表される部分構造を有する第一の液晶化合物の具体例としては、下記一般式(L3-1)で表される構造を有する液晶化合物が挙げられる。
一般式(L3-1)における一価の有機基は、炭素数1~12の一価の有機基であることが好ましく、炭素数1~12のアルキル基であることがより好ましい。上記一価の有機基は、炭素原子及び水素原子を含んでいればよく、その他の原子(例えば、酸素原子、ハロゲン原子等)を含んでいてもよい。上記アルキル基は、1個の-CH2-CH2-が-CH=CH-に置き換わってもよく、また、少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子に置換されていてもよい。上記アルキル基は直鎖状であっても、分岐状であっても、環状であっても、これらの組み合わせであってもよい。
上記一般式(L4)で表される部分構造を有する第一の液晶化合物の具体例としては、下記一般式(L4-1)で表される構造を有する液晶化合物が挙げられる。
一般式(L4-1)における一価の有機基は、炭素数1~12の一価の有機基であることが好ましく、炭素数1~12のアルキル基であることがより好ましく、炭素数3のアルキル基であることが更に好ましい。上記一価の有機基は、炭素原子及び水素原子を含んでいればよく、その他の原子(例えば、酸素原子、ハロゲン原子等)を含んでいてもよい。上記アルキル基は、1個の-CH2-CH2-が-CH=CH-に置き換わってもよく、また、少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子に置換されていてもよい。上記アルキル基は直鎖状であっても、分岐状であっても、環状であっても、これらの組み合わせであってもよい。
上記一般式(L5)で表される部分構造を有する第一の液晶化合物の具体例としては、下記一般式(L5-1)で表される構造を有する液晶化合物が挙げられる。
一般式(L5-1)における一価の有機基は、炭素数1~12の一価の有機基であることが好ましく、炭素数1~12のアルキル基であることがより好ましく、炭素数3のアルキル基であることが更に好ましい。上記一価の有機基は、炭素原子及び水素原子を含んでいればよく、その他の原子(例えば、酸素原子、ハロゲン原子等)を含んでいてもよい。上記アルキル基は、1個の-CH2-CH2-が-CH=CH-に置き換わってもよく、また、少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子に置換されていてもよい。上記アルキル基は直鎖状であっても、分岐状であっても、環状であっても、これらの組み合わせであってもよい。
第二の液晶化合物は、具体的には、下記一般式(L6)及び(L7)で表される部分構造のうち少なくとも一種の部分構造を有していてもよい。第二の液晶化合物は、1種の化合物中に下記一般式(L6)及び(L7)で表される部分構造を2種含んでいてもよく、また、下記一般式(L6)及び(L7)で表される部分構造の少なくとも一種を有する化合物を2種以上含んでいてもよい。
一般式(L7)における炭素数1~3のアルキル基は、少なくとも1個の水素原子がハロゲン原子に置換されていてもよい。炭素数1~3のアルキル基は直鎖状であっても、分岐状であっても、環状であってもよい。
上記一般式(L6)で表される部分構造を有する第二の液晶化合物の具体例としては、下記一般式(L6-1)で表される構造を有する液晶化合物が挙げられる。
一般式(L6-1)における一価の有機基は、炭素数1~12の一価の有機基であることが好ましく、炭素数1~12のアルキル基であることがより好ましく、炭素数3のアルキル基であることが更に好ましい。上記一価の有機基は、炭素原子及び水素原子を含んでいればよく、その他の原子(例えば、酸素原子、ハロゲン原子等)を含んでいてもよい。上記アルキル基は、1個の-CH2-CH2-が-CH=CH-に置き換わってもよく、また、少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子に置換されていてもよい。上記アルキル基は直鎖状であっても、分岐状であっても、環状であっても、これらの組み合わせであってもよい。
上記一般式(L7)で表される部分構造を有する第二の液晶化合物の具体例としては、下記一般式(L7-1)で表される構造を有する液晶化合物が挙げられる。
一般式(L7-1)における一価の有機基は、炭素数1~12の一価の有機基であることが好ましく、炭素数1~12のアルキル基であることがより好ましく、炭素数3のアルキル基であることが更に好ましい。上記一価の有機基は、炭素原子及び水素原子を含んでいればよく、その他の原子(例えば、酸素原子、ハロゲン原子等)を含んでいてもよい。上記アルキル基は、1個の-CH2-CH2-が-CH=CH-に置き換わってもよく、また、少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子に置換されていてもよい。上記アルキル基は直鎖状であっても、分岐状であっても、環状であっても、これらの組み合わせであってもよい。
一般式(L7-1)におけるR1は、一般式(L7)におけるR1と同様である。
液晶組成物は、第一の液晶化合物及び第二の液晶化合物の少なくとも一方の液晶化合物を含有していればよく、第一の液晶化合物のみを含有していても、第二の液晶化合物のみを含有していても、第一の液晶化合物及び第二の液晶化合物の両者を含有していてもよい。また、液晶組成物は、第一の液晶化合物及び第二の液晶化合物以外の液晶化合物を含有していてもよい。
液晶組成物が第一の液晶化合物を含有する場合、液晶層300に含まれる第一の液晶化合物は、一種であっても、二種以上であってもよい。同様に、液晶層300が第二の液晶化合物を含有する場合、液晶層300に含まれる第二の液晶化合物は、一種であっても、二種以上であってもよい。
液晶組成物は、第一の液晶化合物を2重量%以上含有することが好ましく、20重量%以上含有することがより好ましく、30重量%以上含有することが更に好ましい。このような態様とすることにより、液晶表示装置の応答速度をより高めることができる。また、液晶組成物に含有される第一の液晶化合物は、70重量%以下であることが好ましい。このような態様とすることにより、VHRの低下を効果的に抑制することができる。
液晶組成物は、第二の液晶化合物を51重量%以上含有することが好ましく、60重量%以上含有することがより好ましく、70重量%以上含有することが更に好ましい。このような態様とすることにより、液晶表示装置の応答速度をより高めることができる。また、液晶組成物に含有される第二の液晶化合物は、90重量%以下であることが好ましい。このような態様とすることにより、VHRの低下を効果的に抑制することができる。
液晶組成物は、第一の液晶化合物を含有することが好ましい。このような態様とすることにより、VHRの低下を効果的に抑制することができる。
液晶層300は、高分子ネットワークを含んでいてもよい。このような態様とすることにより、VHR悪化の原因とされるイオンが高分子ネットワークによって遮蔽され、電極へ到達しにくくなり、VHRが向上し得る。
第一の配向膜及び第二の配向膜は、液晶層300に含まれる液晶化合物の配向を制御する機能を有する。第一の配向膜及び第二の配向膜は、それぞれ、液晶層300への印加電圧が閾値電圧未満(電圧無印加を含む)のとき、画素領域において、液晶層300中の液晶化合物を第一の基板100及び第二の基板200の主面に対して垂直方向に配向するよう制御する垂直配向膜である。ここで、液晶化合物が基板の主面に対して垂直方向に配向するとは、液晶化合物のプレチルト角が、基板の主面に対して86°~90°であることを意味し、好ましくは87°~89°、より好ましくは87.5°~89°であることを意味する。液晶化合物のプレチルト角は、液晶層300への電圧無印加時に、液晶化合物の長軸が各基板の主面に対して傾斜する角度を意味する。
第一の配向膜及び第二の配向膜は、液晶化合物の配向を制御するための配向処理がなされた層であり、ポリイミド等の液晶表示装置の分野で一般的な配向膜を用いることができる。第一の配向膜及び第二の配向膜の材料としては、例えば、ポリイミド、ポリアミック酸、ポリシロキサン等の主鎖を有するポリマーが挙げられ、主鎖又は側鎖に光反応部位(官能基)を有する光配向膜材料が好適に用いられる。
また、第一の配向膜及び第二の配向膜は、脂肪族系の配向膜であってもよい。すなわち、第一の配向膜及び第二の配向膜は、脂肪族基を有する配向膜であってもよい。このような態様とすることにより、配向膜からのエネルギー移動や配向膜のラジカル化が抑制され、液晶化合物のラジカル化やイオン化を防ぐことができるため、VHRが向上し得る。
第一の偏光板410及び第二の偏光板420は、吸収型直線偏光板である。第一の偏光板410及び第二の偏光板420としては、例えば、ポリビニルアルコール(PVA)フィルムにヨウ素錯体(又は染料)等の異方性材料を、染色及び吸着させてから延伸配向させた偏光子(吸収型偏光板)等を用いることができる。なお、通常は、機械強度や耐湿熱性を確保するために、PVAフィルムの両側にトリアセチルセルロース(TAC)フィルム等の保護フィルムをラミネートして実用に供される。
第一の偏光板410の吸収軸と第二の偏光板420の吸収軸とは、直交することが好ましい。このような構成によれば、第一の偏光板410と第二の偏光板420とがクロスニコルに配置されるため、電圧無印加状態において、良好な黒表示状態を実現することができる。
本明細書中、2つの軸(方向)が直交するとは、両者のなす角度(絶対値)が90±3°の範囲内であることを指し、好ましくは90±1°の範囲内であり、より好ましくは90±0.5°の範囲内であり、特に好ましくは90°(完全に直交)である。
液晶表示装置1は、ソース線に電気的に接続されたソースドライバ、及び、ゲート線に電気的に接続されたゲートドライバ、及び、コントローラを更に備える。ゲートドライバは、コントローラによる制御に基づいて、ゲート線に走査信号を順次供給する。ソースドライバは、TFT120が走査信号によって電圧印加状態となるタイミングで、コントローラによる制御に基づいてソース線にデータ信号を供給する。画素電極130は各々、対応するTFT120を介して供給されるデータ信号に応じた電位に設定され、画素電極130と共通電極230との間で縦電界が発生し、液晶層300中の液晶化合物の配向が制御される。そして、液晶表示装置1では、各画素において、液晶層300に印加する電圧の大きさによって液晶化合物の配向状態を変えることにより、液晶層300での光透過率を調整して画像が表示される。
本実施形態の液晶表示装置1は、縦電界モードであるVA(Vertical Alignment)モードの液晶表示装置であるが、本実施形態の特徴は他のモードにおいても有効であり、例えば、その他の縦電界モードであるTN(Twisted Nematic)モード、並びに、横電界モードであるFFS(Fringe Field Switching)モード及びIPS(In-Plane-Switching)モード等の液晶表示装置にも適用することができる。
液晶表示装置1が横電界モードである場合、液晶層300は、電圧無印加状態において第一の基板100及び第二の基板200に対して水平方向に配向する液晶化合物を含有する。
液晶表示装置1が横電界モードである場合、第一の配向膜及び第二の配向膜は、それぞれ、液晶層300への印加電圧が閾値電圧未満(電圧無印加を含む)のとき、画素領域において、液晶層300中の液晶化合物を第一の基板100及び第二の基板200の主面に対して水平方向に配向するよう制御する水平配向膜である。ここで、液晶化合物が基板の主面に対して水平方向に配向するとは、液晶化合物のプレチルト角が、基板の主面に対して0°~5°であることを意味し、好ましくは0°~2°、より好ましくは0°~1°であることを意味する。
バックライト20は、液晶パネル10に対して光を照射するものであれば特に限定されず、直下型やエッジ型やその他のどの方式でもよい。本実施形態のバックライト20は、図2に示すように、光源21、導光板22及び反射板23を備える。
光源21は、半値幅が50nm未満の緑色光LGを発する。このように、狭半値幅の緑色光LGを発する光源21を用いることにより、色域を悪化させずに青色光LBの強度を削減することが可能となり、液晶層300に含まれる液晶化合物(第一の液晶化合物及び/又は第二の液晶化合物)のラジカル化及び/又はイオン化を抑制することができる。その結果、液晶表示装置のVHRの低下を抑制することができる。
このため、液晶層300中に含まれる第一の液晶化合物及び第二の液晶化合物の上限濃度を高めることが可能となり、液晶表示装置1の応答速度を改善することができ、また、液晶組成物の屈折率異方性を高めることができる。
また、半値幅が50nm未満の緑色光LGを発する光源21を用いることにより、液晶層300の透明点の低下を抑制することができる。例えば、上記一般式(L1-1)で表される構造を有する液晶化合物は、青色光により引き起こされるラジカル化及びイオン化により、トランス二重結合からシス二重結合への異性化反応が起こり、透明点が低下すると考えられる。しかしながら、本実施形態では、半値幅が50nm未満の緑色光LGを発する光源21を用いることにより、青色光LBの強度を削減することが可能となり、液晶層300に含まれる液晶化合物のラジカル化及び/又はイオン化を抑制することができる。その結果、液晶表示装置の透明点の低下を抑制することができる。
光源21が発する緑色光LGは、半値幅が40nm以下であることが好ましく、半値幅が25nm以下であることがより好ましい。このような態様とすることにより、液晶表示装置1のVHRの低下をより抑制することができる。
光源21が発する緑色光LGは、半値幅が5nm以上であることが好ましい。このような態様とすることにより、例えば、緑色光LGを発する量子ドットを用いる場合、当該量子ドットを安定的に製造することができる。
光源21としては、青色光LBを出射する青色光源21Bと、青色光LBを励起光として緑色光LGを発光する緑色量子ドット21GQDと、青色光LBを励起光として赤色光LRを発光する赤色量子ドット21RQDと、を有するものを用いることができる。ここで、量子ドットはQD(Quantum Dot)ともいう。
光源21は、青色光源21Bから発せられる青色光LBと、青色光LBが緑色量子ドット21GQDを通過することにより発せられる緑色光LGと、青色光LBが赤色量子ドット21RQDを通過することにより発せられる赤色光LRと、を含む白色光を、導光板22へと出射する。これにより、導光板22から観察面側に向けて白色光が出射される。
青色光源21Bは、導光板22の側面に配置され、かつ、緑色量子ドット21GQD及び赤色量子ドット21RQDは、青色光源21Bの導光板22側の側面に配置されたQDシート(量子ドットシート)21Qに含まれる。本実施形態のバックライト20は、光を出射する光源(青色光源21B)が導光板22の側面に配置されたエッジ型のバックライトである。
青色光源21Bは、青色光LBを出射する機能を有する。青色光LBのピーク波長は、400nm以上、500nm未満である。青色光源21Bは、具体的には、青色LED(Light Emitting Diode)から構成される。
青色光LBのピーク波長は、453nm以上、480nm未満であることが好ましい。このような態様とすることにより、青色光LBを長波長化することが可能となり、青色光LBにより液晶化合物のラジカル化及びイオン化を抑制することができる。その結果、液晶表示装置1のVHRの低下を抑制することが可能となる。そのため、第一の液晶化合物及び第二の液晶化合物の液晶組成物中の濃度を高めることも可能となる。
緑色量子ドット21GQDは、青色光源21Bから出射された青色光LBを励起光として緑色光LGを発光する機能を有する。緑色光LGのピーク波長は、500nm以上、600nm未満である。緑色量子ドット21GQDは、青色光源21Bである青色LEDのチップ上に設けられたQDシート21Q内に含有されている。
緑色光LGの半値幅は、例えば、緑色量子ドット21GQDのサイズばらつきを変更することにより調整することができる。
赤色量子ドット21RQDは、青色光源21Bから発せられた青色光LBを励起光として赤色光LRを発光する機能を有する。赤色光LRのピーク波長は、600nm以上、700nm未満である。赤色量子ドット21RQDは、青色光源21Bである青色LEDのチップ上に設けられたQDシート21Q内に含有されている。
導光板22は、端面より入射した光を均一に面発光させる機能を有していればよく、液晶表示装置の分野において通常使用されるものを用いることができる。反射板23は、光源21から出射された光を、液晶層300側に反射する機能を有していればよく、液晶表示装置の分野において通常使用されるものを用いることができる。
バックライト20は、更に、拡散板、プリズムシート等の光学シートを適宜用いることができる。
本実施形態の液晶表示装置1は、液晶パネル10及びバックライト20の他、TCP(テープ・キャリア・パッケージ)、PCB(プリント配線基板)等の外部回路;視野角拡大フィルム、輝度向上フィルム等の光学フィルム;ベゼル(フレーム)等の複数の部材により構成されるものであり、部材によっては、他の部材に組み込まれていてもよい。既に説明した部材以外の部材については特に限定されず、液晶表示装置の分野において通常使用されるものを用いることができるので、説明を省略する。
<実施形態2>
本実施形態では、本実施形態に特有の特徴について主に説明し、上記実施形態1と重複する内容については説明を省略する。上記実施形態では、光源21が、半値幅が50nm未満の緑色光LGを発することにより、例えば、青色カラーフィルタ220Bの透過率が高い場合に青色光LBの強度を抑制可能であることについて説明したが、光源21が、半値幅が50nm未満の緑色光LGを発することにより、例えば、緑色光LGのピーク波長が短波長化され、かつ、緑色カラーフィルタ220Gの透過率が高い場合にも青色光LBの強度を抑えることができる。
本実施形態では、本実施形態に特有の特徴について主に説明し、上記実施形態1と重複する内容については説明を省略する。上記実施形態では、光源21が、半値幅が50nm未満の緑色光LGを発することにより、例えば、青色カラーフィルタ220Bの透過率が高い場合に青色光LBの強度を抑制可能であることについて説明したが、光源21が、半値幅が50nm未満の緑色光LGを発することにより、例えば、緑色光LGのピーク波長が短波長化され、かつ、緑色カラーフィルタ220Gの透過率が高い場合にも青色光LBの強度を抑えることができる。
具体的には、光源21から発せられる緑色光LGを短波長化し、かつ、緑色カラーフィルタ220Gの透過率を高めることにより、緑色画素において青色光成分の透過率が上がり、青色光漏れを発生させることができる。当該青色光漏れが発生した液晶表示装置のホワイトポイントをリファレンスの液晶表示装置に合わせる場合、青色光LBの強度は小さくて済むため、光源21から発せられる青色光LBの強度を削減することができる。しかしながら、緑色カラーフィルタ220Gの透過率を高めることにより、緑色画素における青色光漏れ及び赤色光漏れと、緑色光の緑色カラーフィルタ220G透過後の半値幅増大とにより、色域の悪化を引き起こしてしまう。本実施形態では、半値幅が50nm未満の緑色光LGを発する光源21を用いることにより、当該色域の悪化を抑制することができる。以上のように、本実施形態においても、色域を維持しながら光源21から発せられる青色光LBの強度を削減することが可能であるため、液晶表示装置のVHRの低下を抑制することができる。その結果、第一の液晶化合物及び第二の液晶化合物のような耐光性に課題のある化合物を使用することができる、または、これらの液晶化合物の液晶組成物中での濃度を上げることが可能となるため、液晶表示装置1の応答速度を改善することができる。
緑色カラーフィルタ220Gの、波長450nmにおける透過率は、5%以上であることが好ましく、20%以上であることがより好ましく、30%以上であることが更に好ましい。このような態様とすることにより、より効果的に青色光漏れを発生させることが可能となる。その結果、光源21から照射される青色光LBの強度を効果的に抑えることが可能となり、液晶表示装置1のVHRの低下を効果的に抑制することができる。
緑色カラーフィルタ220Gの、波長450nmにおける透過率は、60%以下であることが好ましく、55%以下であることがより好ましく、50%以下であることが更に好ましい。このような態様とすることにより、色域を悪化させ過ぎることを抑制することができる。
緑色カラーフィルタ220Gの、500nm以上、600nm未満の波長帯域における最大透過率は、70%以上であることが好ましく、80%以上であることがより好ましく、90%以上であることが更に好ましい。このような態様とすることにより、液晶表示装置の輝度を高くすることができる。
緑色カラーフィルタ220Gの、500nm以上、600nm未満の波長帯域における最大透過率は、例えば、100%以下である。
緑色カラーフィルタ220Gの、波長650nmにおける透過率は、例えば、0%以上である。
緑色カラーフィルタ220Gの、波長650nmにおける透過率は、40%以下であることが好ましく、30%以下であることがより好ましく、5%以下であることが更に好ましい。このような態様とすることにより、色域を維持し易くなる。
このように、本実施形態では、緑色カラーフィルタ220Gの透過率を高めるため、白輝度を向上させることができる。
緑色光LGのピーク波長は、510nm以上、550nm以下であること好ましく、520nm以上、540nm以下であることがより好ましい。このような態様とすることにより、より効果的に青色光漏れを発生させることが可能となる。その結果、光源21から照射される青色光LBの強度を効果的に抑えることが可能となり、液晶表示装置1のVHRの低下を効果的に抑制することができる。
CIE1976色空間における緑の面積は、CIE1931色空間における緑の面積より狭いため、CIE1976色空間での色域は、相対的に緑の色度変化に対して鈍感である。そのため、CIE1976色空間では、緑色画素の青色光漏れの色域に対するインパクトは小さいため、半値幅が50nm未満である狭半値幅の緑色光LGを発する光源21を用いれば、緑色カラーフィルタ220Gを高透過率化しても色域を維持することができる。
<変形例1>
図3は、変形例1の液晶表示装置が備えるバックライトの断面模式図である。上記実施形態では、赤色量子ドット21RQD及び緑色量子ドット21GQDを含むQDシート21Qが青色光源21Bである青色LEDのチップ上に設けられる態様について説明したが、QDシート21Qは、図3に示すように導光板22のエッジ部に接するように設けられてもよい。
図3は、変形例1の液晶表示装置が備えるバックライトの断面模式図である。上記実施形態では、赤色量子ドット21RQD及び緑色量子ドット21GQDを含むQDシート21Qが青色光源21Bである青色LEDのチップ上に設けられる態様について説明したが、QDシート21Qは、図3に示すように導光板22のエッジ部に接するように設けられてもよい。
<変形例2>
図4は、変形例2の液晶表示装置が備えるバックライトの断面模式図である。上記実施形態では、QDシート21Qが青色光源21Bである青色LEDのチップ上に設けられる態様について説明したが、QDシート21Qは、図4に示すように導光板22の観察面側の面に設けられてもよい。この場合、導光板22から観察面側に向けて青色光LBが出射される。更に、導光板22から観察面側に出射された青色光LBを励起光として、導光板22の観察面側の面に設けられた赤色量子ドット21RQDが赤色光LRを発光し、赤色光LRが観察面側へ出射される。また、導光板22から観察面側に出射された青色光LBを励起光として、導光板22の観察面側の面に設けられた緑色量子ドット21GQDが緑色光LGを発光し、緑色光LGが観察面側へ出射される。このようにして、導光板22から観察面側へ向かって、青色光LB、赤色光LR及び緑色光LGを含む白色光が出射される。
図4は、変形例2の液晶表示装置が備えるバックライトの断面模式図である。上記実施形態では、QDシート21Qが青色光源21Bである青色LEDのチップ上に設けられる態様について説明したが、QDシート21Qは、図4に示すように導光板22の観察面側の面に設けられてもよい。この場合、導光板22から観察面側に向けて青色光LBが出射される。更に、導光板22から観察面側に出射された青色光LBを励起光として、導光板22の観察面側の面に設けられた赤色量子ドット21RQDが赤色光LRを発光し、赤色光LRが観察面側へ出射される。また、導光板22から観察面側に出射された青色光LBを励起光として、導光板22の観察面側の面に設けられた緑色量子ドット21GQDが緑色光LGを発光し、緑色光LGが観察面側へ出射される。このようにして、導光板22から観察面側へ向かって、青色光LB、赤色光LR及び緑色光LGを含む白色光が出射される。
<変形例3>
上記実施形態では、カラーフィルタ層220が第二の基板200に設けられる態様について説明したが、カラーフィルタ層220は第一の基板100に設けられていてもよい。このように、カラーフィルタ層220が光源21と液晶層300との間に配置される態様によっても、液晶表示装置1のVHRの低下を抑制し、かつ、応答速度を高めることができる。
上記実施形態では、カラーフィルタ層220が第二の基板200に設けられる態様について説明したが、カラーフィルタ層220は第一の基板100に設けられていてもよい。このように、カラーフィルタ層220が光源21と液晶層300との間に配置される態様によっても、液晶表示装置1のVHRの低下を抑制し、かつ、応答速度を高めることができる。
<変形例4>
上記実施形態では、背面側に第一の基板100が設けられ、観察面側に第二の基板200が設けられる態様について説明したが、第一の基板100が観察面側に配置され、第二の基板200が背面側に配置されてもよい。このように、カラーフィルタ層220が光源21と液晶層300との間に配置される態様によっても、液晶表示装置1のVHRの低下を抑制し、かつ、応答速度を高めることができる。
上記実施形態では、背面側に第一の基板100が設けられ、観察面側に第二の基板200が設けられる態様について説明したが、第一の基板100が観察面側に配置され、第二の基板200が背面側に配置されてもよい。このように、カラーフィルタ層220が光源21と液晶層300との間に配置される態様によっても、液晶表示装置1のVHRの低下を抑制し、かつ、応答速度を高めることができる。
<変形例5>
バックライト20は、光の射出方向を制御して指向性を持たせたバックライト、いわゆる指向性バックライトであってもよい。このような態様とすることにより、液晶表示装置1の輝度を向上させることができる。指向性バックライトは、導光板22内に形成する反射パターンの形状や配置等を最適化することで実現できる。
バックライト20は、光の射出方向を制御して指向性を持たせたバックライト、いわゆる指向性バックライトであってもよい。このような態様とすることにより、液晶表示装置1の輝度を向上させることができる。指向性バックライトは、導光板22内に形成する反射パターンの形状や配置等を最適化することで実現できる。
<変形例6>
液晶表示装置1は、更に、第一の配向膜及び第二の配向膜の液晶層300側の表面に配向制御層を備えてもよい。配向制御層は、電圧無印加状態において液晶化合物にチルト角度を付与する機能を有する層である。配向制御層を設けて液晶組成物に事前傾斜角(プレチルト)を持たせるPSA(Polymer Sustained Alignment)技術では、配向膜を形成した第一の基板100と第二の基板200との間に液晶化合物、重合性化合物等を含む液晶組成物を充填した液晶セルを作製し、所定電圧を印加した状態で光照射を行い、液晶組成物中の重合性化合物を重合させることにより、配向膜上に配向制御層を形成し、電圧無印加状態において液晶化合物にチルト角を付与することができる。
液晶表示装置1は、更に、第一の配向膜及び第二の配向膜の液晶層300側の表面に配向制御層を備えてもよい。配向制御層は、電圧無印加状態において液晶化合物にチルト角度を付与する機能を有する層である。配向制御層を設けて液晶組成物に事前傾斜角(プレチルト)を持たせるPSA(Polymer Sustained Alignment)技術では、配向膜を形成した第一の基板100と第二の基板200との間に液晶化合物、重合性化合物等を含む液晶組成物を充填した液晶セルを作製し、所定電圧を印加した状態で光照射を行い、液晶組成物中の重合性化合物を重合させることにより、配向膜上に配向制御層を形成し、電圧無印加状態において液晶化合物にチルト角を付与することができる。
PSA技術ではVHRの低下が発生し易い。PSA技術においては配向制御層形成のために光照射を行うが、液晶化合物の中には紫外光に対する耐性が低く、光曝露により開裂等の劣化を起こすものが存在するためと考えられている。しかしながら、光源21が、半値幅が50nm未満の緑色光LGを発することにより液晶表示装置1のVHRの低下を抑制することができるため、液晶表示装置1に配向制御層を形成することができる。液晶表示装置1に配向制御層を形成することにより、液晶表示装置1の応答速度を高めることができる。
以下に実施例及び比較例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
(実施例1)
図5は、実施例1及び比較例1の液晶表示装置が備える光源の波長特性を示すグラフである。実施形態1の液晶表示装置1と同様の構成を有する実施例1の液晶表示装置を作製した。
図5は、実施例1及び比較例1の液晶表示装置が備える光源の波長特性を示すグラフである。実施形態1の液晶表示装置1と同様の構成を有する実施例1の液晶表示装置を作製した。
実施例1の液晶組成物は、第二の液晶化合物(ネガ型液晶、上記一般式(L6-1)におけるR61がノルマルプロピル基である液晶化合物)を51重量%含有していた。青色カラーフィルタの、400nm以上、500nm未満の波長帯域における最大透過率は、92%であった。光源には、540nmにピーク波長を有し、半値幅が24nmである緑色光を発するQDシートを用いた。光源は、図5の実施例1の波長特性を有していた。
バックライトの輝度は10,000cd/m2に設定した。液晶パネルは配向膜付き液晶セルと偏光板とを有していた。実施例1の液晶表示装置では、CIE1931色空間をターゲットの色域とした。
(比較例1)
図5の比較例1の波長特性を有する光源、及び、400nm以上、500nm未満の波長帯域における最大透過率が73%である青色カラーフィルタを使用したこと以外は、実施例1と同様にして比較例1の液晶表示装置を作製した。比較例1の光源には、540nmにピーク波長を有し、半値幅が54nmである緑色光を発するβサイアロン蛍光体を用いた。
図5の比較例1の波長特性を有する光源、及び、400nm以上、500nm未満の波長帯域における最大透過率が73%である青色カラーフィルタを使用したこと以外は、実施例1と同様にして比較例1の液晶表示装置を作製した。比較例1の光源には、540nmにピーク波長を有し、半値幅が54nmである緑色光を発するβサイアロン蛍光体を用いた。
(実施例1及び比較例1の評価)
実施例1の液晶表示装置では、緑色光の狭半値幅化により、青色カラーフィルタの透過率を高くしても色域維持が可能となり、下記表1に示すように、比較例1の液晶表示装置に対して青色光の強度を17%削減することができた。これにより、液晶組成物のVHRの悪化が抑制されるため、液晶組成物の成分として、青色光照射によりVHRが悪化し易いが、高速応答化及び高Δn化を実現することができる第一の液晶化合物及び第二の液晶化合物を液晶組成物中に導入することができた。
実施例1の液晶表示装置では、緑色光の狭半値幅化により、青色カラーフィルタの透過率を高くしても色域維持が可能となり、下記表1に示すように、比較例1の液晶表示装置に対して青色光の強度を17%削減することができた。これにより、液晶組成物のVHRの悪化が抑制されるため、液晶組成物の成分として、青色光照射によりVHRが悪化し易いが、高速応答化及び高Δn化を実現することができる第一の液晶化合物及び第二の液晶化合物を液晶組成物中に導入することができた。
図6は、実施例1及び比較例1の液晶表示装置のVHRを示すグラフである。実施例1及び比較例1の液晶表示装置を常温、1V、30Hzで駆動させ、エージング時間に対するVHRを測定した。結果を図6に示す。
実施例1の液晶表示装置は、図6に示すように、比較例1に比べて、エージング1000時間後のVHRが1.0%改善された。実施例1より、半値幅が24nmである緑色光を発する光源を用いることにより、NTSC面積比を同じにしても、液晶表示装置の1000時間後のVHRを比較例1に対して1.0%改善することができることが確認された。
(実施例2)
図7は、実施例2及び比較例2の液晶表示装置が備える光源の波長特性を示すグラフである。実施例2の液晶表示装置は、実施形態2の液晶表示装置1と同様の構成を有する液晶表示装置であり、光源及びカラーフィルタ層の波長特性が異なること以外は、実施例1と同様にして実施例2の液晶表示装置を作製した。
図7は、実施例2及び比較例2の液晶表示装置が備える光源の波長特性を示すグラフである。実施例2の液晶表示装置は、実施形態2の液晶表示装置1と同様の構成を有する液晶表示装置であり、光源及びカラーフィルタ層の波長特性が異なること以外は、実施例1と同様にして実施例2の液晶表示装置を作製した。
実施例2で用いた緑色カラーフィルタの波長450nmにおける透過率は31%であり、500nm以上、600nm未満の波長帯域における最大透過率は96%であり、波長650nmにおける透過率は29%であった。青色カラーフィルタの、400nm以上、500nm未満の波長帯域における最大透過率は、72%であった。光源には、528nmにピーク波長を有し、半値幅が24nmである緑色光を発するQDシートを用いた。光源は、図7の実施例2の波長特性を有していた。
バックライトの輝度は10,000cd/m2に設定した。液晶パネルは配向膜付き液晶セルと偏光板とを有していた。実施例2の液晶表示装置では、ターゲットの色域をCIE1976色空間に変更した。
(比較例2)
図7の比較例2の波長特性を有する光源を用い、かつ、青色カラーフィルタ及び緑色カラーフィルタを変更したこと以外は、実施例2と同様にして比較例2の液晶表示装置を作製した。
図7の比較例2の波長特性を有する光源を用い、かつ、青色カラーフィルタ及び緑色カラーフィルタを変更したこと以外は、実施例2と同様にして比較例2の液晶表示装置を作製した。
比較例2で用いた緑色カラーフィルタの波長450nmにおける透過率は3.6%であり、500nm以上、600nm未満の波長帯域における最大透過率は91%であり、波長650nmにおける透過率は2.7%であった。青色カラーフィルタの、400nm以上、500nm未満の波長帯域における最大透過率は、78%であった。光源には、540nmにピーク波長を有し、半値幅が54nmである緑色光を発するβサイアロン蛍光体を用いた。
(実施例2及び比較例2の評価)
実施例2の液晶表示装置では、緑色光を狭半値幅化及び短波長化し、かつ、緑色カラーフィルタの透過率を高くした。これにより、緑色画素において青色光漏れが発生した。上記青色光漏れにより、実施例2のホワイトポイントを比較例2に合わせる場合に実施例2の光源から出射される青色光の強度は小さくて済むため、下記表2に示すように、実施例2では、比較例2の液晶表示装置に対して青色光の強度を22%削減することができた。一方で、CIE1976色空間の場合、緑色画素の青色光漏れの色域に対するインパクトが小さいため、狭半値幅の緑色光を用いれば、緑色カラーフィルタの透過率を高めても色域を維持することが可能であった。
実施例2の液晶表示装置では、緑色光を狭半値幅化及び短波長化し、かつ、緑色カラーフィルタの透過率を高くした。これにより、緑色画素において青色光漏れが発生した。上記青色光漏れにより、実施例2のホワイトポイントを比較例2に合わせる場合に実施例2の光源から出射される青色光の強度は小さくて済むため、下記表2に示すように、実施例2では、比較例2の液晶表示装置に対して青色光の強度を22%削減することができた。一方で、CIE1976色空間の場合、緑色画素の青色光漏れの色域に対するインパクトが小さいため、狭半値幅の緑色光を用いれば、緑色カラーフィルタの透過率を高めても色域を維持することが可能であった。
これにより、液晶組成物のVHRの悪化が抑制されるため、液晶組成物の成分として、青色光照射によりVHRが悪化し易いが、高速応答化及び高Δn化を実現することができる第一の液晶化合物及び第二の液晶化合物を液晶組成物中に導入することができた。
図8は、DCI-P3カバー率の求め方について説明する図である。下記表における「DCI-P3カバー率(u’v’)(%)」は次のようにして求めた。CIE1976表色系において、DCI-P3は図8における白線三角形で表される。液晶表示装置の色を測定し、図8の座標中にRGBそれぞれ3点をプロットした。この3点を結んだ黒線三角形の面積のうち、DCI-P3の白線三角形に包含される面積を算出した(この面積をAとする)。更に、DCI-P3の白線三角形の面積をBとし、面積Aを面積Bで除して、DCI-P3カバー率(u’v’)(%)を求めた。
図9は、実施例2及び比較例2の液晶表示装置のVHRを示すグラフである。実施例1と同様にして実施例2及び比較例2の液晶表示装置のVHRを測定した。結果を図9に示す。
実施例2の液晶表示装置では、図9に示すように、比較例2に比べて、エージング1000時間後のVHRが1.5%改善された。実施例2より、半値幅が24nmである緑色光を発する光源を用いることにより、NTSC面積比を同じにしても、液晶表示装置の1000時間後のVHRを比較例2に対して1.5%改善することができることが確認された。
(実施例3)
528nmにピーク波長を有し、半値幅が30nmである緑色光を発するQDシートを用いること以外は、実施例2と同様にして実施例3の液晶表示装置を作製した。なお、色域が実施例2と同じになるように、また、青色光強度の削減率がなるべく高くなるように実施例3のカラーフィルタ層の膜厚を調整した。
528nmにピーク波長を有し、半値幅が30nmである緑色光を発するQDシートを用いること以外は、実施例2と同様にして実施例3の液晶表示装置を作製した。なお、色域が実施例2と同じになるように、また、青色光強度の削減率がなるべく高くなるように実施例3のカラーフィルタ層の膜厚を調整した。
(実施例4)
528nmにピーク波長を有し、半値幅が40nmである緑色光を発するQDシートを用いること以外は、実施例2と同様にして実施例4の液晶表示装置を作製した。なお、色域が実施例2と同じになるように、また、青色光強度の削減率がなるべく高くなるように実施例4のカラーフィルタ層の膜厚を調整した。
528nmにピーク波長を有し、半値幅が40nmである緑色光を発するQDシートを用いること以外は、実施例2と同様にして実施例4の液晶表示装置を作製した。なお、色域が実施例2と同じになるように、また、青色光強度の削減率がなるべく高くなるように実施例4のカラーフィルタ層の膜厚を調整した。
(比較例3)
528nmにピーク波長を有し、半値幅が51nmである緑色光を発するQDシートを用いること以外は、実施例2と同様にして比較例3の液晶表示装置を作製した。
528nmにピーク波長を有し、半値幅が51nmである緑色光を発するQDシートを用いること以外は、実施例2と同様にして比較例3の液晶表示装置を作製した。
(実施例2~4、比較例2~3の評価)
下記表3に示すように、半値幅が40nm以下の緑色光を発する光源を用いることにより、より大きな青色光強度削減率を実現できることが確認された。
下記表3に示すように、半値幅が40nm以下の緑色光を発する光源を用いることにより、より大きな青色光強度削減率を実現できることが確認された。
1:液晶表示装置
10:液晶パネル
20:バックライト
21:光源
21B:青色光源
21GQD:緑色量子ドット
21Q:QDシート(量子ドットシート)
21RQD:赤色量子ドット
22:導光板
23:反射板
100:第一の基板
110、210:支持基板
120:薄膜トランジスタ(TFT)
130:画素電極
200:第二の基板
220:カラーフィルタ層
220B:青色カラーフィルタ
220G:緑色カラーフィルタ
220R:赤色カラーフィルタ
230:共通電極
300:液晶層
410:第一の偏光板
420:第二の偏光板
LB:青色光
LG:緑色光
LR:赤色光
10:液晶パネル
20:バックライト
21:光源
21B:青色光源
21GQD:緑色量子ドット
21Q:QDシート(量子ドットシート)
21RQD:赤色量子ドット
22:導光板
23:反射板
100:第一の基板
110、210:支持基板
120:薄膜トランジスタ(TFT)
130:画素電極
200:第二の基板
220:カラーフィルタ層
220B:青色カラーフィルタ
220G:緑色カラーフィルタ
220R:赤色カラーフィルタ
230:共通電極
300:液晶層
410:第一の偏光板
420:第二の偏光板
LB:青色光
LG:緑色光
LR:赤色光
Claims (12)
- 液晶組成物を含有する液晶層を備える液晶パネルと、
前記液晶パネルに光を照射する光源と、を備え、
前記液晶組成物は、フェニル基及び前記フェニル基と連続した共役系を形成する共役結合基を有する第一の液晶化合物、並びに、共役系を形成しないアルケニル基を有する第二の液晶化合物の少なくとも一方の液晶化合物を含有し、
前記光源は、半値幅が50nm未満の緑色光を発することを特徴とする液晶表示装置。 - 前記光源は、半値幅が40nm以下の緑色光を発することを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
- 前記光源は、半値幅が25nm以下の緑色光を発することを特徴とする請求項2に記載の液晶表示装置。
- 前記光源は、青色光を出射する青色光源と、緑色光を発光する緑色量子ドットと、を備えることを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の液晶表示装置。
- 前記液晶組成物は、前記第一の液晶化合物を2重量%以上含有することを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載の液晶表示装置。
- 前記液晶組成物は、前記第一の液晶化合物を20重量%以上含有することを特徴とする請求項5に記載の液晶表示装置。
- 前記液晶組成物は、前記第二の液晶化合物を51重量%以上含有することを特徴とする請求項1~6のいずれかに記載の液晶表示装置。
- 前記液晶組成物は、前記第二の液晶化合物を70重量%以上含有することを特徴とする請求項7に記載の液晶表示装置。
- 前記液晶パネルは、青色カラーフィルタを備え、
前記青色カラーフィルタは、400nm以上、500nm未満の波長帯域における最大透過率が75%以上であることを特徴とする請求項1~10のいずれかに記載の液晶表示装置。 - 前記液晶パネルは、緑色カラーフィルタを備え、
前記緑色カラーフィルタは、波長450nmにおける透過率が5%以上であることを特徴とする請求項1~10のいずれかに記載の液晶表示装置。
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