JP6087872B2 - 光学フィルム、バリアフィルム、光変換部材、バックライトユニットおよび液晶表示装置 - Google Patents
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Description
非特許文献1には、LCDの色再現性を改善するため量子ドットを用いた光変換シート(QDEF)を組合せた方式が提案されている。
なお、光透過率の改善を直接意図したものではないが、量子ドットを用いた光変換シートに、バリアフィルムを積層した例も知られている(特許文献3参照)。
また、特許文献2に記載のバリアフィルムの全光透過率を高める方法は、可視光領域380〜800nmの範囲内における全光透過率の平均値を高める方法に過ぎず、また同文献実施例で得られた光学フィルム部材の全光透過率の平均値は高々90%であるため、更なる光透過率の改善が求められるものであった。
本発明が解決しようとする課題は、光透過率が高く、色再現域が高い液晶表示装置を提供することにある。
光変換部材が、蛍光材料を含む光変換層と前述の蛍光材料を含む光変換層の両面に配置された光学フィルムを含み;
光学フィルムが、空気界面を形成する光学薄膜と、前述の光学薄膜に直接隣接する層とを有し;
下記式(1)を満たし;
下記式(2−1)、(2−2)および(2−3)のいずれか1つを満たし;
光学フィルムの波長430〜470nm、波長515〜555nmおよび波長600〜650nmにおけるXYZ表色系のY値での透過率がいずれも、波長470nmを超えて515nm未満および波長555nmを超えて600nm未満におけるXYZ表色系のY値での透過率よりも大きく;
バックライトユニットが430〜480nmの波長帯域に発光中心波長を有し、半値幅が100nm以下である発光強度のピークを有する青色光と、
500〜600nmの波長帯域に発光中心波長を有し、半値幅が100nm以下である発光強度のピークを有する緑色光と、
600〜650nmの波長帯域に発光中心波長を有し、半値幅が100nm以下である発光強度のピークを有する赤色光と、を発光する;
液晶表示装置。
式(1) n(535)<nu(535)
(式(1)中、n(535)は波長535nmにおける光学薄膜の屈折率を表し、nu(535)は波長535nmにおける光学薄膜と直接隣接する層の屈折率を表す。)
式(2−1) 1.15μm≦n(535)×d≦1.25μm
式(2−2) 1.42μm≦n(535)×d≦1.52μm
式(2−3) 1.69μm≦n(535)×d≦1.79μm
(式(2−1)、(2−2)および(2−3)中、n(535)は波長535nmにおける光学薄膜の屈折率を表し、dは光学薄膜の厚さ(単位:μm)を表す。)
[2] [1]に記載の液晶表示装置は、光学フィルムが、少なくとも第1の有機膜、基材、無機膜および第2の有機膜がこの順に積層された光学フィルムであり、
光学薄膜が第1の有機膜であり、かつ、基材が光学薄膜と直接隣接する層であることが好ましい。
[3] [1]に記載の液晶表示装置は、光学フィルムが、少なくとも基材、無機膜および有機膜がこの順に積層された光学フィルムであり、
光学薄膜が有機膜であり、かつ、無機膜が光学薄膜と直接隣接する層であることが好ましい。
[4] [2]または[3]に記載の液晶表示装置は、無機膜が酸化ケイ素膜または酸化窒化ケイ素膜であることが好ましい。
[5] [1]〜[4]のいずれか一つに記載の液晶表示装置は、光学薄膜が、カルドポリマーを有することが好ましい。
[6] [1]〜[5]のいずれか一つに記載の液晶表示装置は、下記式(2−1A)、(2−2A)および(2−3A)のいずれか1つを満たすことが好ましい。
式(2−1A) 1.16μm≦n(535)×d≦1.24μm
式(2−2A) 1.46μm≦n(535)×d≦1.51μm
式(2−3A) 1.70μm≦n(535)×d≦1.78μm
(式(2−1A)、(2−2A)および(2−3A)中、n(535)は波長535nmにおける光学薄膜の屈折率を表し、dは光学薄膜の厚さ(単位:μm)を表す。)
[7] [6]に記載の液晶表示装置は、式(2−2A)を満たすことが好ましい。
[8] [1]〜[7]のいずれか一つに記載の液晶表示装置は、光学薄膜および前述の光学薄膜に直接隣接する層の積層体の波長430〜470nm、波長515〜555nmおよび波長600〜650nmにおけるXYZ表色系のY値での透過率がいずれも97%以上であることが好ましい。
[9] [1]〜[8]のいずれか一つに記載の液晶表示装置は、光学薄膜および前述の光学薄膜に直接隣接する層の積層体の波長470nmを超えて515nm未満および波長555nmを超えて600nm未満におけるXYZ表色系のY値での透過率がいずれも97%未満であることが好ましい。
[10] [1]〜[9]のいずれか一つに記載の液晶表示装置は、バックライトユニットが導光板を含み、
光変換部材が、導光板と液晶セルの間に配置されたことが好ましい。
[11] [1]〜[9]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導光板と光源を含み、
光変換部材が、導光板と光源の間に配置されたことが好ましい。
[12] [1]〜[11]のいずれか一つに記載の液晶表示装置は、光学フィルムがバリアフィルムであり、
バリアフィルムが蛍光材料を含む光変換部材用であり、
バリアフィルムの酸素透過率が0.5cm3/m2/day/atm以下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、蛍光材料が量子ドットであることが好ましい。
[14] 蛍光材料を含む光変換部材用であり、
空気界面を形成する光学薄膜と、前述の光学薄膜に直接隣接する層とを有し;
下記式(1)を満たし;
下記式(2−1)、(2−2)および(2−3)のいずれか1つを満たし;
波長430〜470nm、波長515〜555nmおよび波長600〜650nmにおけるXYZ表色系のY値での透過率がいずれも、波長470nmを超えて515nm未満および波長555nmを超えて600nm未満におけるXYZ表色系のY値での透過率よりも大きい;
光学フィルム。
式(1) n(535)<nu(535)
(式(1)中、n(535)は波長535nmにおける光学薄膜の屈折率を表し、nu(535)は波長535nmにおける光学薄膜と直接隣接する層の屈折率を表す。)
式(2−1) 1.15μm≦n(535)×d≦1.25μm
式(2−2) 1.42μm≦n(535)×d≦1.52μm
式(2−3) 1.69μm≦n(535)×d≦1.79μm
(式(2−1)、(2−2)および(2−3)中、n(535)は波長535nmにおける光学薄膜の屈折率を表し、dは光学薄膜の厚さ(単位:μm)を表す。)
[15] [14]に記載の光学フィルムは、光学フィルムが、少なくとも第1の有機膜、基材、無機膜および第2の有機膜がこの順に積層された光学フィルムであり、
光学薄膜が第1の有機膜であり、かつ、基材が光学薄膜と直接隣接する層であることが好ましい。
[16] [14]に記載の光学フィルムは、光学フィルムが、少なくとも基材、無機膜および有機膜がこの順に積層された光学フィルムであり、
光学薄膜が有機膜であり、かつ、無機膜が光学薄膜と直接隣接する層であることが好ましい。
[17] [15]または[16]に記載の光学フィルムは、無機膜が酸化ケイ素膜または酸化窒化ケイ素膜であることが好ましい。
[18] [14]〜[17]のいずれか一つに記載の光学フィルムは、光学薄膜が、カルドポリマーを有することが好ましい。
[19] [14]〜[18]のいずれか一つに記載の光学フィルムは、下記式(2−1A)、(2−2A)および(2−3A)のいずれか1つを満たすことが好ましい。
式(2−1A) 1.16μm≦n(535)×d≦1.24μm
式(2−2A) 1.46μm≦n(535)×d≦1.51μm
式(2−3A) 1.70μm≦n(535)×d≦1.78μm
(式(2−1A)、(2−2A)および(2−3A)中、n(535)は波長535nmにおける光学薄膜の屈折率を表し、dは光学薄膜の厚さ(単位:μm)を表す。)
[20] [19]に記載の光学フィルムは、式(2−2A)を満たすことが好ましい。[21] [14]〜[20]のいずれか一つに記載の光学フィルムは、光学薄膜および前述の光学薄膜に直接隣接する層の積層体の波長430〜470nm、波長515〜555nmおよび波長600〜650nmにおけるXYZ表色系のY値での透過率がいずれも97%以上であることが好ましい。
[22] [14]〜[21]のいずれか一つに光学フィルムは、光学薄膜および前述の光学薄膜に直接隣接する層の積層体の波長470nmを超えて515nm未満および波長555nmを超えて600nm未満におけるXYZ表色系のY値での透過率がいずれも97%未満であることが好ましい。
[23] [14]〜[22]のいずれか一つに記載の光学フィルムは、蛍光材料が量子ドットであることが好ましい。
[24] [13]〜[23]のいずれか一つに記載の光学フィルムを含み、
蛍光材料を含む光変換部材用であり、
酸素透過率が0.5cm3/m2/day/atm以下である、バリアフィルム。
[25] 蛍光材料を含む光変換層と、前述の蛍光材料を含む光変換層の両面にそれぞれ独立に配置された[14]〜[23]のいずれか一つに記載の光学フィルムまたは[24]に記載のバリアフィルムとを含む、光変換部材。
[26] [25]に記載の光変換部材を含み、
430〜480nmの波長帯域に発光中心波長を有し、半値幅が100nm以下である発光強度のピークを有する青色光と、
500〜600nmの波長帯域に発光中心波長を有し、半値幅が100nm以下である発光強度のピークを有する緑色光と、
600〜650nmの波長帯域に発光中心波長を有し、半値幅が100nm以下である発光強度のピークを有する赤色光と、を発光する、バックライトユニット。
[27] [26]に記載のバックライトユニットは、導光板を含み、
光変換部材が、導光板から出射された光の経路上に配置されたことが好ましい。
[28] [26]に記載のバックライトユニットは、導光板と光源を含み、
光変換部材が、導光板と光源の間に配置されたことが好ましい。
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、光変換部材を含むバックライトユニットと、液晶セルとを有し;光変換部材が、蛍光材料を含む光変換層と蛍光材料を含む光変換層の両面に配置された光学フィルムを含み;光学フィルムが、空気界面を形成する光学薄膜と、光学薄膜に直接隣接する層とを有し;下記式(1)を満たし;下記式(2−1)、(2−2)および(2−3)のいずれか1つを満たし;光学フィルムの波長430〜470nm、波長515〜555nmおよび波長600〜650nmにおけるXYZ表色系のY値での透過率がいずれも、波長470nmを超えて515nm未満および波長555nmを超えて600nm未満におけるXYZ表色系のY値での透過率よりも大きく;バックライトユニットが430〜480nmの波長帯域に発光中心波長を有し、半値幅が100nm以下である発光強度のピークを有する青色光と、500〜600nmの波長帯域に発光中心波長を有し、半値幅が100nm以下である発光強度のピークを有する緑色光と、600〜650nmの波長帯域に発光中心波長を有し、半値幅が100nm以下である発光強度のピークを有する赤色光と、を発光する。
式(1) n(535)<nu(535)
(式(1)中、n(535)は波長535nmにおける光学薄膜の屈折率を表し、nu(535)は波長535nmにおける光学薄膜と直接隣接する層の屈折率を表す。)
式(2−1) 1.15μm≦n(535)×d≦1.25μm
式(2−2) 1.42μm≦n(535)×d≦1.52μm
式(2−3) 1.69μm≦n(535)×d≦1.79μm
(式(2−1)、(2−2)および(2−3)中、n(535)は波長535nmにおける光学薄膜の屈折率を表し、dは光学薄膜の厚さ(単位:μm)を表す。)
また、本発明の光学フィルムは、蛍光材料を含む光変換部材用であり、空気界面を形成する光学薄膜と、光学薄膜に直接隣接する層とを有し;下記式(1)を満たし;下記式(2−1)、(2−2)および(2−3)のいずれか1つを満たし;波長430〜470nm、波長515〜555nmおよび波長600〜650nmにおけるXYZ表色系のY値での透過率がいずれも、波長470nmを超えて515nm未満および波長555nmを超えて600nm未満におけるXYZ表色系のY値での透過率よりも大きい。
式(1) n(535)<nu(535)
(式(1)中、n(535)は波長535nmにおける光学薄膜の屈折率を表し、nu(535)は波長535nmにおける光学薄膜と直接隣接する層の屈折率を表す。)
式(2−1) 1.15μm≦n(535)×d≦1.25μm
式(2−2) 1.42μm≦n(535)×d≦1.52μm
式(2−3) 1.69μm≦n(535)×d≦1.79μm
(式(2−1)、(2−2)および(2−3)中、n(535)は波長535nmにおける光学薄膜の屈折率を表し、dは光学薄膜の厚さ(単位:μm)を表す。)
このような構成により、本発明の光学フィルムを有する本発明の液晶表示装置は、光透過率が高く、色再現域が高い。いかなる理論に拘泥するものでもないが、以下の理由でこのような効果が得られる。
本発明の光学フィルム(上述の、光学薄膜及び光学薄膜に直接隣接する層の積層体)の光透過率の波長依存性は、最表面すなわち空気界面の光学薄膜の膜厚と屈折率に大きく依存する。なぜなら、空気の屈折率(1.0)と光学フィルム中の光学薄膜に直接隣接する層の屈折率(一般的には1.3〜1.7位)の差が大きな反射が生じるからである。この反射を抑え、光透過率を上げる方法として、光の干渉を利用することが知られており、以下の式
nd=(2m−1)*λ/4
を満たす条件のときに光透過率は最大になる(ここで、nは光学薄膜の屈折率、dは光学膜厚の膜厚(単位:μm)、mは干渉の次数であり自然数、λは反射する波長である。但し光学薄膜に直接隣接する層の屈折率nuは光学薄膜の屈折率nより大きい)。
光学フィルムの波長λでの光透過率Tは近似的に、以下の式
T=A * sin2(2π*d/λ*(2m−1)) + C
と表される(ここでA、Cは定数であり、光学フィルムの光学薄膜に直接隣接する層およびその下層の層の構成によって決まる)。
本発明者らは試行錯誤を繰り返した結果、上記の透過率Tの式においてmを5〜7(好ましくはm=6)にすることで、3波長バックライトの発光強度のピークにちょうど合った形で光学フィルムの光透過率のピークを合わせることが出来、最大透過率を得られることがわかった。この方法だと、従来の特開2005−96108号公報に記載があるような多層膜による方法と異なり、1層だけ光学薄膜を設けることで光透過率を高めることができ、好ましい。また、従来あるような多層膜では0.1μm前後の薄い膜が必要で塗工性悪い、膜厚制御も難しかったが、本発明では光学厚み1μm前後と比較的厚い光学薄膜を用いるため、例えば塗布により製造する場合は塗工性が良くなるなど、光学薄膜の膜厚制御も容易となり、光透過率が最大となるピークを確実にバックライトの発光強度のピークに合わせることができる。
以下、本発明の液晶表示装置の好ましい態様について説明する。
まず、図1〜図7をもとに、本発明の液晶表示装置の好ましい構成を説明する。ただし、本発明の液晶表示装置は図面によって限定して解釈されるものではない。
図1に示した光学フィルム10は、図6および図7に示された光学フィルム10と同じ構成である。図1では、光学薄膜及び光学薄膜に直接隣接する層の積層体3は、光学薄膜1と基材2との積層体に相当する。
図2に示した光学フィルム10は、第1の有機膜4、基材2、無機膜5および第2の有機膜4がこの順に積層された構成である。図2では、光学薄膜1が第1の有機膜4であり、かつ、基材2が光学薄膜と直接隣接する層である。すなわち、図2では、光学薄膜及び光学薄膜に直接隣接する層の積層体3は、第1の有機膜4を兼ねる光学薄膜1と、基材2との積層体に相当する。
図3に示した光学フィルム10は、基材2、無機膜5および有機膜4がこの順に積層された光学フィルム構成である。図3では、光学薄膜1が有機膜4であり、かつ、無機膜5が光学薄膜と直接隣接する層である。図3では、光学薄膜及び光学薄膜に直接隣接する層の積層体3は、有機膜4を兼ねる光学薄膜1と、無機膜5との積層体に相当する。
図4に示した光変換部材17は、蛍光材料を含む光変換層16と、蛍光材料を含む光変換層16の両面に配置された図2に記載の本発明の光学フィルム10を含む構成である。
図5に示した光変換部材17は、蛍光材料を含む光変換層16と、蛍光材料を含む光変換層16の両面に配置された図3に記載の本発明の光学フィルム10を含む構成である。
本発明の光変換部材17は、蛍光材料を含む光変換層16の両面に配置された2枚の光学フィルムが同じ構成(図4および図5に示す構成)であっても、異なる構成(不図示)であってもよい。
本発明の液晶表示装置51のバックライト側偏光板14は、バックライト側偏光子12のバックライト側の表面に、偏光板保護フィルム11を含んでいても、含んでいなくてもよいが、含んでいることが好ましい。
バックライト側偏光板14は、偏光子12が、2枚の偏光板保護フィルム11および13で挟まれた構成であることが好ましい。
本明細書中、偏光子に対して液晶セルに近い側の偏光板保護フィルムをインナー側偏光板保護フィルムと言い、偏光子に対して液晶セルから遠い側の偏光板保護フィルムをアウター側偏光板保護フィルムと言う。図6および図7では、偏光板保護フィルム13がインナー側偏光板保護フィルムであり、偏光板保護フィルム11がアウター側偏光板保護フィルムである。
本発明の液晶表示装置は、光変換部材を含むバックライトユニットを有する。
光変換部材が、蛍光材料を含む光変換層と蛍光材料を含む光変換層の両面に配置された光学フィルムを含む。
上述の光学フィルムが、空気界面を形成する光学薄膜と、光学薄膜に直接隣接する層とを有する。
上述の光学薄膜と光学薄膜に直接隣接する層の積層体は、下記式(1)を満たす。
上述の光学薄膜は、下記式(2−1)、(2−2)および(2−3)のいずれか1つを満たす。
上述の光学フィルムは、光学フィルムの波長430〜470nm、波長515〜555nmおよび波長600〜650nmにおけるXYZ表色系のY値での透過率がいずれも、波長470nmを超えて515nm未満および波長555nmを超えて600nm未満におけるXYZ表色系のY値での透過率よりも大きい。
式(1) n(535)<nu(535)
(式(1)中、n(535)は波長535nmにおける光学薄膜の屈折率を表し、nu(535)は波長535nmにおける光学薄膜と直接隣接する層の屈折率を表す。)
式(2−1) 1.15μm≦n(535)×d≦1.25μm
式(2−2) 1.42μm≦n(535)×d≦1.52μm
式(2−3) 1.69μm≦n(535)×d≦1.79μm
(式(2−1)、(2−2)および(2−3)中、n(535)は波長535nmにおける光学薄膜の屈折率を表し、dは光学薄膜の厚さ(単位:μm)を表す。)
St(λ)は分光エネルギー密度、
y(λ)は緑色成分の等色関数
で定義される。
また、分光光度計V−550(日本分光(株)社製)でフィルムの透過率波長依存性T(λ)を測定し、分光放射計SR−3でQDOTを含む変換部材を透過した光の分光エネルギー密度Si(λ)を測定する。これを用いてフィルムの透過光の分光エネルギー密度
St(λ)=T(λ)×Si(λ)を得ることにより、Y値の透過率を計算することも
可能である。上記した内容は、シンテック社のLCDマスターの解説書p19に記載されている。
以下、光学薄膜および光学薄膜に直接隣接する層の積層体について説明する。
式(1) n(535)<nu(535)
(式(1)中、n(535)は波長535nmにおける光学薄膜の屈折率を表し、nu(535)は波長535nmにおける光学薄膜と直接隣接する層の屈折率を表す。)
光学薄膜の屈折率n(535)が、光学薄膜と直接隣接する層の屈折率nu(535)より小さければ本発明の効果を得られる。n(535)={nu(535)}1/2の場合が透過率を高める観点からは好ましいが、光学薄膜と直接隣接する層の屈折率nuは実際には、材料のコスト、塗工性などを考慮して材料を選択することができる。
光学薄膜および光学薄膜に直接隣接する層の積層体の波長440〜460nm、波長525〜545nmおよび波長610〜640nmにおけるXYZ表色系のY値での透過率がいずれも97%以上であることが好ましい。光学薄膜および光学薄膜に直接隣接する層の積層体の波長525〜545nmにおけるXYZ表色系のY値での透過率が98%以上であることがより好ましく、光学薄膜および光学薄膜に直接隣接する層の積層体の波長440〜460nm、波長525〜545nmおよび波長610〜640nmにおけるXYZ表色系のY値での透過率がいずれも98%以上であることが特に好ましい。
光学薄膜および光学薄膜に直接隣接する層の積層体の波長480nmを超えて505nm未満および波長565nmを超えて590nm未満におけるXYZ表色系のY値での透過率がいずれも97%未満であることが好ましい。光学薄膜および光学薄膜に直接隣接する層の積層体の波長480nmを超えて505nm未満および波長565nmを超えて590nm未満におけるXYZ表色系のY値での透過率がいずれも96%以下であることがより好ましい。
バリアフィルムが蛍光材料を含む光変換部材用であることが好ましく、量子ドットを含む光変換部材用であることがより好ましい。
バリアフィルムの酸素透過率が0.5cm3/m2/day/atm以下であることが好ましい。バリアフィルムのガスバリア性能の好ましい範囲については後述する。
光学薄膜は、波長535nmにおける光学薄膜の屈折率n(535)が、光学薄膜と直接隣接する層の屈折率nu(535)よりも屈折率の低い低屈折率層である。
式(2−1) 1.15μm≦n(535)×d≦1.25μm
式(2−2) 1.42μm≦n(535)×d≦1.52μm
式(2−3) 1.69μm≦n(535)×d≦1.79μm
(式(2−1)、(2−2)および(2−3)中、n(535)は波長535nmにおける光学薄膜の屈折率を表し、dは光学薄膜の厚さ(単位:μm)を表す。)
本発明の液晶表示装置は、光学薄膜が、下記式(2−1A)、(2−2A)および(2−3A)のいずれか1つを満たすことが好ましい。
式(2−1A) 1.16μm≦n(535)×d≦1.24μm
式(2−2A) 1.46μm≦n(535)×d≦1.51μm
式(2−3A) 1.70μm≦n(535)×d≦1.78μm
(式(2−1A)、(2−2A)および(2−3A)中、n(535)は波長535nmにおける光学薄膜の屈折率を表し、dは光学薄膜の厚さ(単位:μm)を表す。)
本発明の液晶表示装置は、光学薄膜が、上述の式(2−2A)を満たすことが好ましい。
なお、光学薄膜の厚さdとしては、上述の光学厚みの範囲を満たす限りは特に制限はないが、0.5〜2μmとすることが好ましく、0.7〜1.5μmとすることがより好ましい。
水蒸気透過率が、0.5g/m2/day以下、中でも0.1g/m2/day以下、特に0.05g/m2/day以下であることが好ましい。光学フィルムの酸素透過率および水蒸気透過率が、上述した範囲内であることにより、ガスバリア性の高いものとすることができ、酸素や水蒸気等に弱い部材を有する、例えば液晶表示素子に用いることも可能とすることができるからである。
本発明の液晶表示装置は、光学フィルムが、少なくとも第1の有機膜、基材、無機膜および第2の有機膜がこの順に積層された光学フィルムであり、光学薄膜が第1の有機膜であり、かつ、基材が光学薄膜と直接隣接する層であることが好ましい。
また、本発明の液晶表示装置は、光学フィルムが、少なくとも基材、無機膜および有機膜がこの順に積層された光学フィルムであり、光学薄膜が有機膜であり、かつ、無機膜が光学薄膜と直接隣接する層であることが好ましい。
光学フィルムを形成する各層の好ましい積層態様については特に制限はないが、少なくとも1層の無機膜が基材と直接隣接することが好ましい。また、無機膜は少なくとも1層の有機膜と直接隣接することが好ましい。その他の積層態様の例については、特開2005−96108号公報、特開2007−290369号公報、US2012/0113672 A1号公報に記載の積層態様を挙げることができる。
以下、光学フィルムを形成する各層の好ましい態様について説明する。
基材が光学薄膜と直接隣接する層であるとき、基材の屈折率nu(535)は、1.46を超え1.70以下であることが好ましく、1.47〜1.60であることがより好ましく、1.47〜1.55であることが特に好ましく、1.47〜1.50であることがより特に好ましい。
有機膜としては、特に限定されるものではなく、無機膜との密着性がよく、平坦な膜を形成できるものであればよい。また、第1の有機膜と第2の有機膜は同じ構成であっても、異なる構成であってもよいが、同じ構成であることが好ましい。
有機膜がカルドポリマーを有することにより、無機膜との密着性が良好となり、ガスバリア性を高くすることができるからである。
さらに、有機膜が光学薄膜であるとき、有機膜の膜厚dは上述の光学薄膜の好ましい膜厚の範囲であることが好ましい。
無機膜の光学的膜厚(膜厚×屈折率)は、10nm〜1000nm、中でも10nm〜200nmの範囲内であることが好ましい。上記無機膜の膜厚および屈折率が、上述した範囲内であることにより、光学フィルムにおける反射を抑制することができ、全光線透過率が低下することを抑制することができるからである。
無機膜の屈折率は、無機膜が光学薄膜と直接隣接する層であるとき、無機膜の屈折率nu(535)は、1.46を超え2.0以下、中でも1.7〜2.0、特に1.8〜2.0の範囲内であることが好ましい。本発明においては、上述したように無機膜の膜厚および屈折率を制御することにより、光学フィルムにおける光の反射を効果的に抑制することができるからである。
光変換部材に含まれる、蛍光材料を含む光変換層は、バックライトユニットが430〜480nmの波長帯域に発光中心波長を有し、半値幅が100nm以下である発光強度のピークを有する青色光と、500〜600nmの波長帯域に発光中心波長を有し、半値幅が100nm以下である発光強度のピークを有する緑色光と、600〜650nmの波長帯域に発光中心波長を有し、半値幅が100nm以下である発光強度のピークを有する赤色光と、を発光するものであれば、特に制限はなく、公知のものを用いることができる。
このような態様を満たす態様としては特に制限はないが、本発明では、バックライトユニットは、青色光を発光する青色発光ダイオードと、青色発光ダイオードの青色光が入射したときに緑色光と赤色光を発光する蛍光材料を有する態様であってもよい。バックライトユニットが、青色光を発光する青色レーザーと、緑色光を発光する緑色レーザーと、赤色光を発光する赤色レーザーと、を有する態様であってもよい。バックライトユニットの光源が、青色光を発光する青色発光ダイオードと、緑色光を発光する緑色発光ダイオードと、赤色光を発光する赤色発光ダイオードとを用いる態様であってもよい。また、バックライトユニットが、紫外光を発光する紫外光発光ダイオードと、紫外光発光ダイオードの紫外光が入射したときに青色光と緑色光と赤色光を発光する蛍光材料を用いてもよい。
これらの中でも本発明では、バックライトユニットは、青色光を発光する青色発光ダイオードと、青色発光ダイオードの青色光が入射したときに緑色光と赤色光を発光する蛍光材料を有することが好ましく、青色光を発光する青色発光ダイオードと、青色発光ダイオードの青色光が入射したときに緑色光と赤色光を発光する量子ドットを有することがより好ましい。すなわち、蛍光材料を含む光変換層が、青色光が入射したときに緑色光と赤色光を発光する蛍光材料を有することが好ましく、青色光が入射したときに緑色光と赤色光を発光する量子ドットを有することがより好ましい。
本発明の液晶像表示装置は、バックライトユニットが、青色光を発光する青色発光ダイオードと、青色発光ダイオードの青色光が入射したときに緑色光と赤色光を発光する蛍光材料を含む層を含むことが好ましい。青色発光ダイオードの青色光が入射したときに緑色光と赤色光を発光する蛍光材料を含む層が量子ドット部材(例えば、量子ドットシートやバー形状の量子ドットバー)であることが好ましい。このような量子ドット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るが、例えば特開2012−169271号公報、SID’12 DIGEST p.895、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。また、このような量子ドットシートとしては、QDEF(Quantum Dot Enhancement Film、ナノシス社製)を用いることができる。バー形状の量子ドットバーとしては、ソニー社製の市販の液晶テレビ、KDL46W200Aのバックライトユニットに含まれる、QDOT波長変換バーなどを用いることができる。
本発明の液晶表示装置は、バックライトユニットが430〜480nmの波長帯域に発光中心波長を有し、半値幅が100nm以下である発光強度のピークを有する青色光と、500〜600nmの波長帯域に発光中心波長を有し、半値幅が100nm以下である発光強度のピークを有する緑色光と、600〜650nmの波長帯域に発光中心波長を有し、半値幅が100nm以下である発光強度のピークを有する赤色光と、を発光する。
バックライトユニットが発光する青色光の波長帯域は、450〜480nmであることが好ましく、460〜470nmであることがより好ましい。
バックライトユニットが発光する緑色光の波長帯域は、520〜550nmであることが好ましく、530〜540nmであることがより好ましい。
バックライトユニットが発光する赤色光の波長帯域は、610〜650nmであることが好ましく、620〜640nmであることがより好ましい。
バックライトユニットの構成としては、導光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、エッジライト方式であることが好ましい。また、バックライトユニットが光源の後部に、反射部材を備えることが好ましい。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に用いられるバックライト側偏光板は、通常の液晶表示装置に用いられるバックライト側偏光板と同様、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)を有することが好ましい。
バックライト側偏光板の偏光板保護フィルムの基材としては、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、セルロースエステル系樹脂、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。基材としては、その中でも、セルロースエステル系樹脂、ポリエステル樹脂、(メタ)アクリル樹脂が好ましく、セルロースエステル系樹脂がより好ましい。
さらに、前述の基材の製造方法は、前述の基材(または高分子膜)を少なくともフィルムの搬送方向および幅方向の少なくとも一方に延伸する工程を含んでもよい。
偏光子の材料としては特に制限は無く、公知の材料を用いることができる。
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。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。
バックライト側偏光板は、液晶セル側のインナー側偏光板保護フィルムとして、位相差フィルムを有していてもよい。
上述の位相差フィルムはRe(535)が20〜90nmであることが好ましく、30〜80nmであることがより好ましく、40〜70nmであることが特に好ましい。
上述の位相差フィルムは膜厚方向のレターデーションRth(535)が80〜170nmであることが好ましく、90〜160nmであることがより好ましく、100〜150nmであることが特に好ましい。
位相差フィルムのRe、Rthの測定では、位相差フィルムの基材に用いられる熱可塑性樹脂がセルロースエステルの場合は、位相差フィルムの平均屈折率を1.48としてレターデーションの測定を行う。
位相差フィルムに用いられる添加剤の好ましい態様は、特開2012−068661号公報に記載の糖エステル化合物、固有複屈折が負の添加剤、含窒素芳香族化合物系可塑剤、微粒子、レターデーション発現剤の好ましい態様と同様であり、この公報の内容は本発明に組み込まれる。
位相差フィルムの製造方法の好ましい態様は、特開2012−068661号公報に記載のセルロースアシレートフィルムの製造方法の好ましい態様と同様であり、この公報の内容は本発明に組み込まれる。
偏光子と、偏光板保護フィルムの基材や位相差フィルムとの貼り合わせには、偏光子ならびに偏光板保護フィルムや位相差フィルムに応じて、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。
本発明の液晶表示装置が有する表示側偏光板は、偏光子を有することが好ましい。
偏光子を基準にして、液晶セルから遠い側の表面上にアウター側偏光板保護フィルムを有することが好ましい。
偏光子を基準にして、液晶セルに近い側に、インナー側偏光板保護フィルムを設けても良い。
表示側偏光板に含まれる偏光子の好ましい態様は、バックライト側偏光子の好ましい態様と同様である。
表示側偏光板の偏光板保護フィルムのうち液晶セル側の偏光板保護フィルムが位相差フィルムであってもよい。
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、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。
(カラーフィルター)
本発明における画素は、光源が500nm以下の青色光を用いている場合、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。
緑色を示すカラーフィルターにおいて、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。
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ことが好ましい。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。
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。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。
<バリアフィルムの作製>
(バリアフィルム1の作製)
透明基材として、PETフィルム(東洋紡社製コスモシャインA4300、100μm厚、屈折率1.62)を用い、マグネトロンスパッタリング装置のチャンバー内に配置した。ターゲットには窒化珪素を使用し、以下の成膜条件で、酸化窒化珪素の膜厚が25nmになるように無機膜の成膜を行った。
成膜圧力:2.5×10-1Paアルゴンガス流量:20sccm
窒素ガス流量:9sccm
周波数:13.56MHz
電力:1.2kW
バリアフィルム1の透明基材の無機膜および有機膜を塗工していない面に、以下の方法で光学薄膜を作製した。
フルオレンを骨格とするカルドポリマーを有する樹脂を含む光学薄膜形成用組成物を、バリアフィルム1の透明基材の無機膜および有機膜を塗工していない面にスピンコート法にて塗布し、160℃で1時間加熱することにより光学薄膜を作製した。
以上により得られた光学薄膜付きのバリアフィルムを、実施例1のバリアフィルムとした。
実施例1のバリアフィルムについて、光学薄膜の膜厚d、光学薄膜の屈折率n(535)、光学薄膜の屈折率と膜厚の積n(535)*d、光学薄膜に隣接する層の種類と屈折率nu(535)を下記表1に記載した。
なお、実施例1のバリアフィルムでは、光学薄膜に隣接する層はバリアフィルム1の透明基材である。
光変換部材の蛍光材料を含む光変換層として、特開2012−169271号公報を参考に、青色発光ダイオードの青色光が入射したときに中心波長535nm、半値幅40nmの緑色光と、中心波長630nm、半値幅30nmの赤色光の蛍光発光をする量子ドットシート1を形成した。
得られた量子ドットシート1に、上記実施例1で製造した光学薄膜つきバリアフィルムである実施例1のバリアフィルムを2枚用いて、光学薄膜が空気界面側となるように、かつ、量子ドットシート1を両側から挟むように、屈折率1.47のアクリル系接着剤を用いて貼り合わせた。
このようにして得られた、蛍光材料を含む光変換層の両面に実施例1のバリアフィルムが積層された光変換部材を、実施例1の光変換部材とした。
導光板の側面に配置されたエッジライト光源として青色発光ダイオード(日亜B−LED、主波長465nm、半値幅20nm)を備え、導光板の視認側に実施例1の光変換部材を備える3波長BLK(RGB狭帯域のバックライトユニット)を製造した。
得られたバックライトユニットを実施例1のバックライトユニットとした。
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、光変換部材を含むバックライトユニットを実施例1のバックライトユニットに変更した後、分解前と同じように再組み立てを行い、実施例1の液晶表示装置を製造した。
実施例1のバリアフィルムの製造において、バリアフィルム1に対して積層する光学薄膜の厚みdを下記表1に記載のように変更した以外は実施例1と同様にして、実施例2〜9および比較例4〜7のバリアフィルムを製造した。
その後、実施例1のバリアフィルムの代わりに実施例2〜9および比較例4〜7のバリアフィルムを用いた以外は実施例1と同様にして、実施例2〜9および比較例4〜7の光変換部材、バックライトユニットおよび液晶表示装置を製造した。
(パーフルオロオレフィン共重合体P−1の合成)
特開2010−152311号公報の[0271]〜[0274]に記載のパーフルオロオレフィン共重合体(1)と同様の方法で、下記の構造のパーフルオロオレフィン共重合体P−1を調製した。得られたパーフルオロオレフィン共重合体P−1の屈折率は1.422であった
特開2007−298974号公報の[0394]に記載の分散液(A−1)と同様の方法を用いて条件を調整し、平均粒子径60nm、シェル厚み10nm、シリカ粒子の屈折率1.31の中空シリカ粒子分散液A−1(固形分濃度18.2質量%)を調製した。
下記組成物をミキシングタンクに投入し、攪拌し、光学薄膜形成用組成物A−1(固形分濃度5質量%)とした。
パーフルオロオレフィン共重合体P−1 14.8質量部
エチルメチルケトン 157.7質量部
DPHA 3.0質量部
中空シリカ粒子分散液A−1 21.2質量部
イルガキュア127 1.3質量部
X22−164C 2.1質量部
その後、実施例1のバリアフィルムの代わりに実施例10のバリアフィルムを用いた以外は実施例10と同様にして、実施例10の光変換部材、バックライトユニットおよび液晶表示装置を製造した。
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、光変換部材を含むバックライトユニットを取り出した。
実施例1の光変換部材の製造において、光変換部材の蛍光材料を含む光変換層として市販の液晶表示装置(パナソニック社製、商品名TH−L42D2)に内蔵されていたものを分解して用い、かつ、実施例1のバリアフィルムの代わりに光学薄膜を積層する前のバリアフィルム1を用いた以外は実施例1と同様にして、比較例1の光変換部材を製造した。なお、透明基材/無機層/有機層の順の積層体であるバリアフィルム1の透明基材が空気界面側となるように、かつ、市販の液晶表示装置に内蔵されていた光変換部材の蛍光材料を含む光変換層を両側から挟むように、屈折率1.47のアクリル系接着剤を用いて貼り合わせた。
実施例1のバックライトユニットの製造において、実施例1の光変換部材の代わりに比較例1の光変換部材を用いた以外は実施例1と同様にして比較例1のバックライトユニットを製造した。
なお、比較例1や後述の比較例2、3、8、11〜13および18で用いた液晶表示装置に内蔵されていたバックライトユニットの光源は、青色光の発光ピーク波長450nmであった。比較例1で用いた液晶表示装置のバックライトユニットが、内蔵されていた光変換部材の蛍光材料を含む光変換層により発光する光は、緑〜赤領域では1つの発光ピークであり、ピーク波長は550nm、半値幅は100nmであった。すなわち、得られた比較例1や後述の比較例2、3、8のバックライトユニットはいわゆる(疑似)白色LEDであった。
分解した市販の液晶表示装置において、内蔵されていた光変換部材を含むバックライトユニットの代わりに、比較例1のバックライトユニットを用い、分解前と同じように再組み立てを行い、比較例1の液晶表示装置を製造した。
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、光変換部材を含むバックライトユニットを取り出した。
実施例1の光変換部材の製造において、光変換部材の蛍光材料を含む光変換層として市販の液晶表示装置(パナソニック社製、商品名TH−L42D2)に内蔵されていたものを分解して用い、かつ、実施例1のバリアフィルムの代わりに実施例2、5および8のバリアフィルムをそれぞれ用いた以外は実施例1と同様にして、比較例2、3および8の光変換部材を製造した。
実施例1のバックライトユニットの製造において、実施例1の光変換部材の代わりに比較例2、3および8の光変換部材を用いた以外は実施例1と同様にして比較例2、3および8のバックライトユニットを製造した。
分解した市販の液晶表示装置において、内蔵されていた光変換部材を含むバックライトユニットの代わりに、比較例2、3および8のバックライトユニットを用い、分解前と同じように再組み立てを行い、比較例2、3および8の液晶表示装置を製造した。
(バリアフィルム2〜4の作製)
バリアフィルム1の作製において、有機膜の厚さのみを変更し、バリアフィルム2〜4を作製した。バリアフィルム2〜4の有機膜の厚さはそれぞれ0.83μm、1.02μm、1.20μmとした。得られたバリアフィルム2〜4をそれぞれ実施例2A、5Aおよび8Aのバリアフィルムとした。なお、実施例2A、5Aおよび8Aのバリアフィルムでは、光学薄膜に隣接する層はバリアフィルム2〜4の無機膜である。バリアフィルム2〜4の酸素透過率および水蒸気透過率を下記表1に記載した。
実施例1の光変換部材の製造において、実施例1のバリアフィルムの代わりに実施例2A、5Aおよび8Aのバリアフィルムをそれぞれ無機膜と有機膜を塗工した面が空気界面側に来るように、透明基材の何も塗工していない面が量子ドットシート1を両側から挟んで用いた以外は実施例1と同様にして、実施例2A、5Aおよび8Aの光変換部材を製造した。この場合、有機膜が光学薄膜を兼用した構造になる。
実施例1のバックライトユニットの製造において、実施例1の光変換部材の代わりに実施例2A、5Aおよび8Aの光変換部材を用いた以外は実施例1と同様にして実施例2A、5Aおよび8Aのバックライトユニットを製造した。
分解した市販の液晶表示装置において、内蔵されていた光変換部材を含むバックライトユニットの代わりに、実施例2A、5Aおよび8Aのバックライトユニットを用い、分解前と同じように再組み立てを行い、実施例2A、5Aおよび8Aの液晶表示装置を製造した。
(バリアフィルム5の作製)
バリアフィルム1の作製において、無機膜に隣接する有機膜形成用組成物を上記光学薄膜形成用組成物A−1に変更し、有機膜の膜厚を1.32μmとし、さらに透明基材の無機膜および有機膜を塗工していない面に有機膜を設けない事以外はバリアフィルム1の作製法と同様にして、バリアフィルム5を作製した。バリアフィルム5では、光学薄膜に隣接する層はバリアフィルム5の無機膜である。バリアフィルム5の酸素透過率および水蒸気透過率を下記表1に記載した。
実施例10の光変換部材の製造において、実施例10のバリアフィルムの代わりに上記バリアフィルム5を用い、無機膜と有機膜を塗工した面が空気界面側に来るように、透明基材の何も塗工していない面が量子ドットシート1を両側から挟んで用いた以外は実施例10と同様にして、実施例10Aの光変換部材を製造した。この場合、有機膜が光学薄膜を兼用した構造になる。すなわち実施例10Aの光変換部材は、光学薄膜の厚みが1.32μmである。
実施例10のバックライトユニットの製造において、実施例10の光変換部材の代わりに実施例10Aの光変換部材を用いた以外は実施例10と同様にして実施例10Aのバックライトユニットを製造した。
分解した市販の液晶表示装置において、内蔵されていた光変換部材を含むバックライトユニットの代わりに、実施例10Aのバックライトユニットを用い、分解前と同じように再組み立てを行い、実施例10Aの液晶表示装置を製造した。
実施例1の光変換部材の製造において、実施例1のバリアフィルムの代わりに光学薄膜を積層する前のバリアフィルム1を用いた以外は実施例1と同様にして、比較例9の光変換部材を製造した。なお、透明基材/無機層/有機層の順の積層体であるバリアフィルム1の透明基材が空気界面側となるように、かつ、量子ドットシート1を両側から挟むように、屈折率1.47のアクリル系接着剤を用いて貼り合わせた。
その後、実施例1の光変換部材の代わりに比較例9の光変換部材を用いた以外は実施例1と同様にして、比較例9のバックライトユニットおよび液晶表示装置を製造した。
実施例1〜10、2A、5A、8A、10Aおよび比較例1〜9の液晶表示装置を以下の基準にしたがって評価した。
各実施例および比較例の液晶表示装置に含まれる光学薄膜および光学薄膜に直接隣接する層の積層体(以下、サンプルフィルムとも言う)の透過率測定は、分光光度計V−550(日本分光(株)製)で可視光380〜780nmの波長領域において行った。但し、本測定では、サンプルフィルムの空気界面側すなわち光学薄膜側での透過率を測定したい理由から、サンプルフィルムを2枚用意し、光学薄膜と反対側の面を屈折率マッチングオイルを介して密着させて両面とも光学薄膜側になるようにして透過率を測定し、その値から片面のみの光学薄膜のみの透過率に換算(全体の平方根を取る)して、サンプルフィルム透過率とした。
下記表1に記載の5波長におけるサンプルフィルム透過率の結果を下記表1に示す。
各実施例および比較例の液晶表示装置の透過率を測定した。透過率測定は、分光光度計V−550(日本分光(株)製)で全可視光波長において行った。透過率はXYZ表色系のY値での透過率とした。
得られた透過率について、比較例1の液晶表示装置の透過率を基準として、その他の比較例および各実施例の液晶表示装置の透過率の増分を、下記式に基づいて計算した。
式:
(その他の比較例および各実施例の液晶表示装置の透過率の増分)=100%×{(その他の比較例および各実施例の液晶表示装置の透過率)−(比較例1の液晶表示装置の透過率)}/(比較例1の液晶表示装置の透過率)
また、液晶表示装置の色再現域を、特開2012−3073号公報の〔0066〕に記載の方法で測定した。色再現域NTSC比は72%以上であることが実用上求められており、72%を超えることが好ましく、100%であることがより好ましい。
結果を下記表1に示す。
一方、光変換部材が空気界面に光学薄膜を有さない比較例1の液晶表示装置は、光透過率が低いことがわかった。バックライトユニットがRGBの3波長にピークを有さない白色LEDである比較例2、3および8の液晶表示装置は、光透過率が低いことがわかった。光変換部材が空気界面に光学薄膜を有しているものの、光学薄膜の透過率の波長依存性が本発明の範囲を満たさない比較例4〜7の液晶表示装置は、光透過率が低いことがわかった。光変換部材が空気界面に光学薄膜を有さない比較例9の液晶表示装置は、光透過率が低いことがわかった。
ソニー社製の市販の液晶テレビ、KDL46W200Aのバックライトユニットを分解し、QDOT波長変換バーを取り出した。この液晶テレビのバックライトユニットは、導光板の側面に配置されたエッジライト光源として青色発光ダイオードを備え、エッジライト光源と導光板の間に、青色発光ダイオードの青色光が入射したときに中心波長535nm、半値幅40nmの緑色光と、中心波長630nm、半値幅30nmの赤色光の蛍光発光をする光変換部材の蛍光材料を含む光変換層として、上記のQDOT波長変換バーが配置されたものであった。
このQDOT波長変換バーに、上記実施例1で製造した光学薄膜つきバリアフィルムである実施例1のバリアフィルムを2枚用いて、光学薄膜が空気界面側に来るようにかつQDOT波長変換バーを両側から挟むように、屈折率1.47のアクリル系接着剤を用いて貼り合わせた。得られた光変換部材を、実施例11の光変換部材とした。なお、下記表2に、実施例11の光変換部材に含まれる実施例1のバリアフィルムの特性を記載した。
その後、QDOT波長変換バーの代わりに、実施例11の光変換部材を分解前と同じように再組み立てを行い、実施例11のバックライトユニットを製造した。
さらに分解した市販の液晶表示装置において、内蔵されていたバックライトユニットの代わりに、実施例11のバックライトユニットを用い、実施例11の液晶表示装置を製造した。
実施例11において、実施例1のバリアフィルムの代わりに下記表2に記載のバリアフィルムを用いた以外は実施例11と同様にして、実施例12〜19および比較例14〜17の光変換部材、バックライトユニットおよび液晶表示装置を製造した。
実施例11の光変換部材の製造において、実施例1のバリアフィルムの代わりに実施例2A、5Aおよび8Aのバリアフィルムをそれぞれ無機膜と有機膜を塗工した面が空気界面側に来るように、透明基材の何も塗工していない面がQDOT波長変換バーを両側から挟んで用いた以外は実施例11と同様にして、実施例12A、15Aおよび18Aの光変換部材を製造した。この場合、有機膜が光学薄膜を兼用した構造になる。
実施例11のバックライトユニットの製造において、実施例11の光変換部材の代わりに実施例12A、15Aおよび18Aの光変換部材を用いた以外は実施例11と同様にして実施例12A、15Aおよび18Aのバックライトユニットを製造した。
実施例11の液晶表示装置の製造において、実施例11のバックライトユニットの代わりに、実施例12A、15Aおよび18Aのバックライトユニットを用いた以外は実施例11と同様にして、実施例12A、15Aおよび18Aの液晶表示装置を製造した。
実施例11の光変換部材の製造において、実施例1のバリアフィルムの代わりに光学薄膜を積層する前のバリアフィルム1を用いた以外は実施例11と同様にして、比較例19の光変換部材を製造した。なお、透明基材/無機層/有機層の順の積層体であるバリアフィルム1の透明基材が空気界面側となるように、かつ、QDOT波長変換バーを両側から挟むように、屈折率1.47のアクリル系接着剤を用いて貼り合わせた。
その後、実施例11の光変換部材の代わりに比較例19の光変換部材を用いた以外は実施例11と同様にして、比較例19のバックライトユニットおよび液晶表示装置を製造した。
実施例11〜19、12A、15A、18Aおよび比較例14〜17および19の液晶表示装置を実施例1と同様の基準にしたがって評価した。ただし、液晶表示装置の透過率増分は比較例19基準とした。
結果を下記表2に示す。
一方、光変換部材が空気界面に光学薄膜を有しているものの、光学薄膜の透過率の波長依存性が本発明の範囲を満たさない比較例14〜17の液晶表示装置は、光透過率が低いことがわかった。光変換部材が空気界面に光学薄膜を有さない比較例19の液晶表示装置は、光透過率が低いことがわかった。
2 基材
3 光学薄膜及び光学薄膜に直接隣接する層の積層体
4 有機膜
5 無機膜
10 光学フィルム(バリアフィルム)
11 偏光板保護フィルム
12 偏光子
13 偏光板保護フィルム
14 バックライト側偏光板
15 蛍光材料
16 蛍光材料を含む光変換層
17 光変換部材
21 液晶セル
31 バックライトユニット(R、G、B狭帯域のバックライトユニット)
32 青色光
33 緑色光
34 赤色光
41 偏光板保護フィルム
42 偏光子
43 偏光板保護フィルム
44 表示側偏光板
51 液晶表示装置
Claims (28)
- 光変換部材を含むバックライトユニットと、液晶セルとを有し;
前記光変換部材が、蛍光材料を含む光変換層と前記蛍光材料を含む光変換層の両面に配置された光学フィルムを含み;
前記光学フィルムが、空気界面を形成する光学薄膜と、前記光学薄膜に直接隣接する層とを有し;
下記式(1)を満たし;
下記式(2−1)、(2−2)および(2−3)のいずれか1つを満たし;
光学フィルムの波長430〜470nm、波長515〜555nmおよび波長600〜650nmにおけるXYZ表色系のY値での透過率がいずれも、波長470nmを超えて515nm未満および波長555nmを超えて600nm未満におけるXYZ表色系のY値での透過率よりも大きく;
前記バックライトユニットが430〜480nmの波長帯域に発光中心波長を有し、半値幅が100nm以下である発光強度のピークを有する青色光と、
500〜600nmの波長帯域に発光中心波長を有し、半値幅が100nm以下である発光強度のピークを有する緑色光と、
600〜650nmの波長帯域に発光中心波長を有し、半値幅が100nm以下である発光強度のピークを有する赤色光と、を発光する;
液晶表示装置;
式(1) n(535)<nu(535)
式(1)中、n(535)は波長535nmにおける光学薄膜の屈折率を表し、nu(535)は波長535nmにおける光学薄膜と直接隣接する層の屈折率を表す;
式(2−1) 1.15μm≦n(535)×d≦1.25μm
式(2−2) 1.42μm≦n(535)×d≦1.52μm
式(2−3) 1.69μm≦n(535)×d≦1.79μm
式(2−1)、(2−2)および(2−3)中、n(535)は波長535nmにおける光学薄膜の屈折率を表し、dは光学薄膜の厚さを表し、単位はμmである。 - 前記光学フィルムが、少なくとも第1の有機膜、基材、無機膜および第2の有機膜がこの順に積層された光学フィルムであり、
前記光学薄膜が前記第1の有機膜であり、かつ、前記基材が前記光学薄膜と直接隣接する層である、請求項1に記載の液晶表示装置。 - 前記光学フィルムが、少なくとも基材、無機膜および有機膜がこの順に積層された光学フィルムであり、
前記光学薄膜が前記有機膜であり、かつ、前記無機膜が前記光学薄膜と直接隣接する層である、請求項1に記載の液晶表示装置。 - 前記無機膜が酸化ケイ素膜または酸化窒化ケイ素膜である、請求項2または3に記載の液晶表示装置。
- 前記光学薄膜が、カルドポリマーを有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
- 下記式(2−1A)、(2−2A)および(2−3A)のいずれか1つを満たす、請求項1〜5のいずれか一項に記載の液晶表示装置;
式(2−1A) 1.16μm≦n(535)×d≦1.24μm
式(2−2A) 1.46μm≦n(535)×d≦1.51μm
式(2−3A) 1.70μm≦n(535)×d≦1.78μm式(2−1A)、(2−2A)および(2−3A)中、n(535)は波長535nmにおける光学薄膜の屈折率を表し、dは光学薄膜の厚さを表し、単位はμmである。 - 前記式(2−2A)を満たす、請求項6に記載の液晶表示装置。
- 前記光学薄膜および前記光学薄膜に直接隣接する層の積層体の波長430〜470nm、波長515〜555nmおよび波長600〜650nmにおけるXYZ表色系のY値での透過率がいずれも97%以上である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
- 前記光学薄膜および前記光学薄膜に直接隣接する層の積層体の波長470nmを超えて515nm未満および波長555nmを超えて600nm未満におけるXYZ表色系のY値での透過率がいずれも97%未満である、請求項1〜8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導光板を含み、
前記光変換部材が、前記導光板と前記液晶セルの間に配置された、請求項1〜9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導光板と光源を含み、
前記光変換部材が、前記導光板と前記光源の間に配置された、請求項1〜9のいずれか一項に記載の液晶表示装置。 - 前記光学フィルムがバリアフィルムであり、
前記バリアフィルムが蛍光材料を含む光変換部材用であり、
前記バリアフィルムの酸素透過率が0.5cm3/m2/day/atm以下である、請求項1〜11のいずれか一項に記載の液晶表示装置。 - 前記蛍光材料が量子ドットである、請求項1〜12のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
- 蛍光材料を含む光変換部材の面に配置用の光学フィルムであり、
前記光学フィルムが、空気界面を形成する光学薄膜と、前記光学薄膜に直接隣接する層とを有し;
下記式(1)を満たし;
下記式(2−1)、(2−2)および(2−3)のいずれか1つを満たし;
波長430〜470nm、波長515〜555nmおよび波長600〜650nmにおけるXYZ表色系のY値での透過率がいずれも、波長470nmを超えて515nm未満および波長555nmを超えて600nm未満におけるXYZ表色系のY値での透過率よりも大きい;
光学フィルム;
式(1) n(535)<nu(535)
式(1)中、n(535)は波長535nmにおける光学薄膜の屈折率を表し、nu(535)は波長535nmにおける光学薄膜と直接隣接する層の屈折率を表す;
式(2−1) 1.15μm≦n(535)×d≦1.25μm
式(2−2) 1.42μm≦n(535)×d≦1.52μm
式(2−3) 1.69μm≦n(535)×d≦1.79μm
式(2−1)、(2−2)および(2−3)中、n(535)は波長535nmにおける光学薄膜の屈折率を表し、dは光学薄膜の厚さを表し、単位はμmである。 - 前記光学フィルムが、少なくとも第1の有機膜、基材、無機膜および第2の有機膜がこの順に積層された光学フィルムであり、
前記光学薄膜が前記第1の有機膜であり、かつ、前記基材が前記光学薄膜と直接隣接する層である、請求項14に記載の光学フィルム。 - 前記光学フィルムが、少なくとも基材、無機膜および有機膜がこの順に積層された光学フィルムであり、
前記光学薄膜が前記有機膜であり、かつ、前記無機膜が前記光学薄膜と直接隣接する層である、請求項14に記載の光学フィルム。 - 前記無機膜が酸化ケイ素膜または酸化窒化ケイ素膜である、請求項15または16に記載の光学フィルム。
- 前記光学薄膜が、カルドポリマーを有する、請求項14〜17のいずれか一項に記載の光学フィルム。
- 下記式(2−1A)、(2−2A)および(2−3A)のいずれか1つを満たす、請求項14〜18のいずれか一項に記載の光学フィルム;
式(2−1A) 1.16μm≦n(535)×d≦1.24μm
式(2−2A) 1.46μm≦n(535)×d≦1.51μm
式(2−3A) 1.70μm≦n(535)×d≦1.78μm
式(2−1A)、(2−2A)および(2−3A)中、n(535)は波長535nmにおける光学薄膜の屈折率を表し、dは光学薄膜の厚さを表し、単位はμmである。 - 前記式(2−2A)を満たす、請求項19に記載の光学フィルム。
- 前記光学薄膜および前記光学薄膜に直接隣接する層の積層体の波長430〜470nm、波長515〜555nmおよび波長600〜650nmにおけるXYZ表色系のY値での透過率がいずれも97%以上である、請求項14〜20のいずれか一項に記載の光学フィルム。
- 前記光学薄膜および前記光学薄膜に直接隣接する層の積層体の波長470nmを超えて515nm未満および波長555nmを超えて600nm未満におけるXYZ表色系のY値での透過率がいずれも97%未満である、請求項14〜21のいずれか一項に光学フィルム。
- 前記蛍光材料が量子ドットである、請求項14〜22のいずれか一項に記載の光学フィルム。
- 請求項14〜23のいずれか一項に記載の光学フィルムを含み、
蛍光材料を含む光変換部材用であり、
酸素透過率が0.5cm3/m2/day/atm以下である、バリアフィルム。 - 蛍光材料を含む光変換層と、
前記蛍光材料を含む光変換層の両面にそれぞれ独立に配置された請求項14〜23のいずれか一項に記載の光学フィルムまたは請求項24に記載のバリアフィルムとを含む、光変換部材。 - 請求項25に記載の光変換部材を含み、
430〜480nmの波長帯域に発光中心波長を有し、半値幅が100nm以下である発光強度のピークを有する青色光と、
500〜600nmの波長帯域に発光中心波長を有し、半値幅が100nm以下である発光強度のピークを有する緑色光と、
600〜650nmの波長帯域に発光中心波長を有し、半値幅が100nm以下である発光強度のピークを有する赤色光と、を発光する、バックライトユニット。 - 導光板を含み、
前記光変換部材が、前記導光板から出射された光の経路上に配置された、請求項26に記載のバックライトユニット。 - 導光板と光源を含み、
前記光変換部材が、前記導光板と前記光源の間に配置された、請求項26に記載のバックライトユニット。
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