JP6255395B2 - 光学シート部材及びそれを用いた画像表示装置 - Google Patents

光学シート部材及びそれを用いた画像表示装置 Download PDF

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Description

本発明は、光学シート部材及びそれを用いた画像表示装置に関する。
液晶表示装置(以下、LCDとも言う)などのフラットパネルディスプレイは、消費電力が小さく、省スペースの画像表示装置として年々その用途が広がっている。液晶表示装置は、バックライト(以下、BLとも言う)、バックライト側偏光板、液晶セル、視認側偏光板などをこの順で設けられた構成となっている。
近年のフラットパネルディスプレイ市場において、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%≒EBU(European 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。
バックライトの省電力化に伴い、バックライトとバックライト側偏光板の間に光学シート部材を設け、光学シート部材は、あらゆる方向に振動しながら入射する光のうち、特定の偏光方向に振動する光のみ透過させて、他の偏光方向に振動する光は反射する光学素子である。モバイル機器の増加と家電製品の低消費電力化に伴う低電力LCDの核心部品として、LCDの低い光効率を解決して輝度(光源の単位面積当たりの明るさの程度)を高めることが期待されている。
これに対し、バックライトとバックライト側偏光板の間に光学シート部材(DBEF(Dual Brightness Enhancement Film、二重輝度向上フィルム)など)を組合せる事で、光リサイクルによりBLの光利用率を向上させ、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、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の広帯域化により、光リサイクルでBLの光利用率を向上させる技術が記載されている。
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。
一方、液晶表示装置の高精細化および色再現性向上の観点から、バックライトの発光スペクトルをシャープにする方法も知られてきている。例えば特許文献3には、青色LEDと導光板間に蛍光体として赤色光及び緑色光を放出する量子点(QD)を利用して白色光を具現することで高輝度と色彩再現性向上を実現する方法が記載されている。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、量子ドットシートとも言う)を組合せた方式が提案されている。
特許3448626号公報 特開平1−133003号公報 特開2012−169271号公報
SID ’12 DIGEST p.895
光利用率を改善する特許文献1、2は白色光に対する広帯域の光リサイクル機能を付与するため、多層構成、部材の波長分散性を考慮した複雑な設計の上、製造コストが高い課題がある。また、特許文献3、非特許文献1に示す蛍光(PL)応用技術に関しては、量子ドット(Quantum Dot、以下、QDとも言う)を利用して白色光により高輝度、色彩再現性向上を実現するものであるが、更なる輝度改善には特許文献1、2との組み合わせが必須であり、上記同様の課題がある。
省電力化に必要なBL光利用率改善と、高精細(開口率低下)及び色再現性向上(カラーフィルター(以下、CFとも言う)透過率低下)がトレードオフの関係であり、光利用率改善と色再現性を両立することが課題である。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及び、部材統合による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、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も本発明の目的である。
本発明の解決しようとする課題は、UV狭帯域またはB狭帯域のバックライトを用いた画像表示装置に組み込んだときに、部材の薄手、一体化により、正面輝度、正面コントラスト、色再現域改善および斜め方位の色ムラも低減できる光学シート部材を提供することである。
上記課題を解決するために本発明者らが鋭意検討した結果、B波長領域の発光ピークが狭い単色の輝線光(半値幅100nm以下で、例えば430〜470nm青色光源、例えば465nmB−LED)や、UV波長領域の発光ピークが狭いUV光源(300〜430nmに発光スペクトルを有するUV−LEDなど)の波長領域を有するバックライト光源ユニットで機能し、狭い反射ピークを有する反射偏光子により光利用率を上げた上で、量子ドット(量子ドット、量子ロッド型、量子テトラポッド型など量子効果の粒子を含む)やPL材料(有機、無機)を利用して光変換することで、シンプルな構成で、正面輝度、正面コントラスト、色再現域および斜め方向の色ムラを同時に、改善し、上記課題を解決できることを見出した。
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。
[1] 偏光子(A)を含む偏光板と、
光変換部材(D)と、
反射偏光子(B)を含む輝度向上フィルムを有し、
前述の輝度向上フィルムが、400〜500nmの波長帯域に反射中心波長を有し、半値幅が100nm以下である反射率のピークを有し、
前述の光変換部材(D)が、
前述の反射偏光子(B)を透過して前述の光変換部材(D)に入射する400〜500nm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の一部を、
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、
600〜700nm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に変換し、
かつ、
前述の青色光の一部を透過する、
光学シート部材。
[2] [1]に記載の光学シート部材は、輝度向上フィルムが、430〜480nmの波長帯域に反射中心波長を有し、半値幅が100nm以下である反射率のピークを有し、
光変換部材(D)が、
反射偏光子(B)を透過して光変換部材(D)に入射する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の一部を、
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に変換し、
かつ、
前述の青色光の一部を透過することが好ましい。
[3] 偏光子(A)を含む偏光板と、
光変換部材(D)と、
反射偏光子(B)を含む輝度向上フィルムを有し、
前述の輝度向上フィルムが、300〜430nmの波長帯域に反射中心波長を有し、半値幅が100nm以下である反射率のピークを有し、
前述の光変換部材(D)が、
前述の反射偏光子(B)を透過して前述の光変換部材(D)に入射する300〜430nm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UV光の一部または全部を、
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、600〜700nm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に変換する、
光学シート部材。
[4] [3]に記載の光学シート部材は、光変換部材(D)が、反射偏光子(B)を透過して光変換部材(D)に入射する300〜430nm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UV光の一部または全部を、
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に変換することが好ましい。
[5] [1]に記載の光学シート部材は、反射偏光子(B)が、400〜500nmの波長帯域に反射中心波長を有し、半値幅が100nm以下である反射率のピークを有するコレステリック液晶相を固定してなる第一の光反射層を含み、
輝度向上フィルムが、光変換部材(D)と反射偏光子(B)の間に下記式(1)を満たすλ/4板(C)を有することが好ましい。さらに、λ/4板(C)の波長分散は順分散「Re(450)>Re(550)」でよく、好ましくはフラット分散「Re(450)≒Re(550)」、より好ましくは逆分散「Re(450)<Re(550)」が使用できる。
式(1) 450nm/4−60nm<Re(450)<450nm/4+60nm
(式(1)中、Re(λ)は波長λnmにおける面内方向のレターデーション(単位:nm)を表す。)
[6] [1]、[2]および[5]のいずれか一つに記載の光学シート部材は、反射偏光子(B)が、430〜480nmの波長帯域に反射中心波長を有し、半値幅が100nm以下である反射率のピークを有するコレステリック液晶相を固定してなる第一の光反射層を含み、
輝度向上フィルムが、偏光子(A)と反射偏光子(B)の間に下記式(1’)を満たすλ/4板(C)を有することが好ましい;
式(1’) 450nm/4−25nm<Re(450)<450nm/4+25nm
式(1’)中、Re(λ)は波長λnmにおける面内方向のレターデーションを表し、単位はnmである。
[7] [1]に記載の光学シート部材は、反射偏光子(B)が、400〜500nmの波長帯域に反射中心波長を有し、半値幅が100nm以下である反射率のピークを有する誘電体多層膜であることが好ましい。
[8] [3]または[4]に記載の光学シート部材は、反射偏光子(B)が、300〜430nmの波長帯域に反射中心波長を有し、半値幅が100nm以下である反射率のピークを有するコレステリック液晶相を固定してなる第一の光反射層を含み、
輝度向上フィルムが、光変換部材(D)と反射偏光子(B)の間に下記式(2)を満たすλ/4板(C)を有することが好ましい。さらに、λ/4板(C)の波長分散は順分散「Re(380)>Re(450)」でよく、好ましくはフラット分散「Re(380)≒Re(450)」、より好ましくは逆分散「Re(380)<Re(450)」が使用できる。
式(2) 380nm/4−60nm<Re(380)<380nm/4+60nm
(式(2)中、Re(λ)は波長λnmにおける面内方向のレターデーション(単位:nm)を表す。)
[9] [3]、[4]および[8]のいずれか一つに記載の光学シート部材は、反射偏光子(B)が、300〜430nmの波長帯域に反射中心波長を有し、半値幅が100nm以下である反射率のピークを有するコレステリック液晶相を固定してなる第一の光反射層を含み、
輝度向上フィルムが、光変換部材(D)と反射偏光子(B)の間に下記式(2’)を満たすλ/4板(C)を有することが好ましい;
式(2’) 380nm/4−25nm<Re(380)<380nm/4+25nm
式(2’)中、Re(λ)は波長λnmにおける面内方向のレターデーションを表し、単位はnmである。
[10] [3]または[4]に記載の光学シート部材は、反射偏光子(B)が、300〜430nmの波長帯域に反射中心波長を有し、半値幅が100nm以下である反射率のピークを有する誘電体多層膜であることが好ましい。
[11] [1]〜[10]のいずれか一つに記載の光学シート部材は、光変換部材(D)および反射偏光子(B)が、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。
[12] [5]、[6]、[8]および[9]のいずれか一つに記載の光学シート部材は、偏光板、光変換部材(D)、λ/4板(C)および反射偏光子(B)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。
[13] [1]〜[12]のいずれか一つに記載の光学シート部材は、反射偏光子(B)と、反射偏光子(B)の偏光板側に隣接する層との屈折率の差が0.15以下であることが好ましい。
[14] [1]〜[13]のいずれか一つに記載の光学シート部材は、輝度向上フィルムの膜厚が3〜10μmであることが好ましい。
[15] [1]または[2]に記載の光学シート部材は、光変換部材(D)が、前述の青色光が入射したときに前述の緑色光と前述の赤色光を発光する蛍光材料を有することが好ましい。
[16] [3]または[4]に記載の光学シート部材は、光変換部材(D)が、前述の300〜430nm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光が入射するときに前述の青色光、前述の緑色光および前述の赤色光を発光する蛍光材料を有することが好ましい。
[17] [15]または[16]に記載の光学シート部材は、光変換部材(D)が量子ドットシート、量子ロッドまたは量子ドット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、量子ロッドまたは量子ドット材料を分散させた接着層であることが好ましい。
[18] [1]〜[17]のいずれか一つに記載の光学シート部材は、光変換部材が入射光の偏光性を少なくとも一部保持した蛍光を発光することが好ましい。
[19] [18]に記載の光学シート部材は、光変換部材は、偏光度99.9%の光が前述の光変換部材に入射したときに前述の光変換部材が発光する蛍光の偏光度が10〜99%であることが好ましい。
[20] [1]〜[19]のいずれか一つに記載の光学シート部材は、光変換部材が、光変換部材から出射される光が直線偏光および円偏光を含む光となる蛍光材料を有することが好ましい。
[21] [1]〜[20]のいずれか一つに記載の光学シート部材は、前述の光変換部材から出射される光が直線偏光を含み、前述の偏光板がさらに直線偏光反射偏光子を有する、または、前述の偏光板と前述の光変換部材の間にさらに直線偏光反射偏光子を有することが好ましい。
[22] [21]に記載の光学シート部材は、前述の直線偏光反射偏光子が300〜500nmの波長帯域の少なくとも一部を反射する誘電体多層膜であることが好ましい。
[23] [21]に記載の光学シート部材は、前述の直線偏光反射偏光子が300〜500nmの波長帯域の少なくとも一部を反射するコレステリック液晶相を固定してなる光反射層の両側にλ/4板を有する直線偏光反射偏光子であることが好ましい。
[24] [1]〜[20]のいずれか一つに記載の光学シート部材は、前述の光変換部材から出射される光が円偏光を含み、前述の偏光板がさらに円偏光反射偏光子を有する、または、前述の偏光板と前述の光変換部材の間にさらに円偏光反射偏光子を有することが好ましい。
[25] [24]に記載の光学シート部材は、前述の反射偏光子が300〜500nmの波長帯域の少なくとも一部を反射する誘電体多層膜の両側にλ/4板を有する円偏光反射偏光子であることが好ましい。
[26] [24]に記載の光学シート部材は、前述の反射偏光子が300〜500nmの波長帯域の少なくとも一部を反射するコレステリック液晶相を固定してなる光反射層と、この光反射層と前述の偏光板との間に配置されたλ/4板とを有する円偏光反射偏光子であることが好ましい。
[27] [1]〜[26]のいずれか一つに記載の光学シート部材は、光変換部材が、少なくとも2種類以上の蛍光波長ごとにパターン形成されていることが好ましい。
[28] [1]または[2]に記載の光学シート部材と、
バックライトユニットとを有し、
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を発光する光源を備え、
バックライトユニットが光源の後部に、光源から発光されて光学シート部材で反射された光の偏光状態の変換および反射をする反射部材を備える、画像表示装置。
[29] [3]または[4]に記載の光学シート部材と、
バックライトユニットとを有し、
バックライトユニットが300〜430nm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UV光を発光する光源を備え、
バックライトユニットが光源の後部に、光源から発光されて光学シート部材で反射された光の偏光状態の変換および反射をする反射部材を備える、画像表示装置。
[30] [28]または[29]に記載の画像表示装置は、バックライトユニットの青色光またはUV光の発光強度のピークを与える波長と、輝度向上フィルムにおける反射率のピークを与える波長との差が、5〜70nmであることが好ましい。
[31] [28]〜[30]のいずれか一つに記載の画像表示装置は、さらに液晶セルを有することが好ましい。
[32] [28]に記載の画像表示装置は、バックライトユニットが、前述の青色光のうち480nmよりも短波長の光を選択的に透過する青色用波長選択フィルタを有することが好ましい。
[33] [28]〜[32]のいずれか一つに記載の画像表示装置は、さらに薄層トランジスタを有し、
前述の薄層トランジスタが、キャリア濃度が1×1014/cm未満である酸化物半導体層を有することが好ましい。
本発明によれば、UV狭帯域またはB狭帯域のバックライトを用いた画像表示装置に組み込んだときに、部材点数の削減による部材厚さの薄膜化、表示装置内部への異物混入による輝度ムラ発生の抑制、正面輝度、正面コントラスト、色再現域改善および斜め方位の色ムラも低減できる光学シート部材を提供することができる。
図1は、B狭帯域のコレステリック液晶相を固定してなる層を反射偏光子として用い、BをGおよびRへ変換できる量子ドット材料を光変換部材として用いた本発明の光学シート部材の一例の断面を、バックライトとの位置関係とあわせて示した概略図である。 図2は、B狭帯域のコレステリック液晶相を固定してなる層を反射偏光子として用い、BをGおよびRへ変換できる量子ドット材料を光変換部材として用いた本発明の光学シート部材の他の一例の断面を、バックライトとの位置関係とあわせて示した概略図である。 図3は、B狭帯域のコレステリック液晶相を固定してなる層を反射偏光子として用い、BをGおよびRへ変換できる量子ドット材料を光変換部材として用いた本発明の光学シート部材の他の一例の断面を、バックライトとの位置関係とあわせて示した概略図である。 図4は、B狭帯域のコレステリック液晶相を固定してなる層を反射偏光子として用い、BをGおよびRへ変換できる量子ドット材料を分散した接着層を光変換部材として用いた本発明の光学シート部材の他の一例の断面を、バックライトとの位置関係とあわせて示した概略図である。 図5は、UV狭帯域のコレステリック液晶相を固定してなる層を反射偏光子として用い、UVを、B、GおよびRへ変換できる量子ドット材料を光変換部材として用いた本発明の光学シート部材の他の一例の断面を、バックライトとの位置関係とあわせて示した概略図である。 図6は、B狭帯域の誘電体多層膜を反射偏光子として用い、BをGおよびRへ変換できる量子ドット材料を光変換部材として用いた本発明の光学シート部材の一例の断面を、バックライトとの位置関係とあわせて示した概略図である。 図7は、B狭帯域の誘電体多層膜を反射偏光子として用い、BをGおよびRへ変換できる量子ドット材料を光変換部材として用いた本発明の光学シート部材の他の一例の断面を、バックライトとの位置関係とあわせて示した概略図である。 図8は、B狭帯域の誘電体多層膜を反射偏光子として用い、BをGおよびRへ変換できる量子ドット材料を光変換部材として用いた本発明の光学シート部材の他の一例の断面を、バックライトとの位置関係とあわせて示した概略図である。 図9は、B狭帯域の誘電体多層膜を反射偏光子として用い、BをGおよびRへ変換できる量子ドット材料を分散した接着層を光変換部材として用いた本発明の光学シート部材の他の一例の断面を、バックライトとの位置関係とあわせて示した概略図である。 図10は、UV狭帯域の誘電体多層膜を反射偏光子として用い、UVを、B、GおよびRへ変換できる量子ドット材料を光変換部材として用いた本発明の光学シート部材の他の一例の断面を、バックライトとの位置関係とあわせて示した概略図である。 図11は、本発明の画像表示装置である液晶表示装置の一例の断面を示した概略図である。 図12は、コレステリック液晶相を固定してなる層の螺旋構造が右螺旋であるときの、バックライト側偏光子の吸収軸方向と、λ/4板の遅相軸方向の好ましい関係を示した概略図である。 図13は、コレステリック液晶相を固定してなる層の螺旋構造が左螺旋であるときの、バックライト側偏光子の吸収軸方向と、λ/4板の遅相軸方向の好ましい関係を示した概略図である。 図14−Aは、本発明の画像表示装置である液晶表示装置の他の一例の断面を示した概略図である。 図14−Bは、本発明の画像表示装置である液晶表示装置の他の一例の断面を示した概略図である。 図15は、本発明の画像表示装置である液晶表示装置の他の一例の断面を示した概略図である。 図16は、本発明の画像表示装置である液晶表示装置の他の一例の断面を示した概略図である。 図17は、本発明の画像表示装置である液晶表示装置の他の一例の断面を示した概略図である。
以下、本発明の光学シート部材および画像表示装置について詳細に説明する。
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。
[光学シート部材]
本発明の光学シート部材の第1の態様は、偏光子(A)を含む偏光板と、
光変換部材(D)と、
反射偏光子(B)を含む輝度向上フィルムを有し、
前述の輝度向上フィルムが、400〜500nmの波長帯域(好ましくは430〜480nmの波長帯域)に反射中心波長を有し、半値幅が100nm以下である反射率のピークを有し、
前述の光変換部材(D)が、
前述の反射偏光子(B)を透過して前述の光変換部材(D)に入射する400〜500nmの波長帯域(好ましくは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の一部を、
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、
600〜700nmの波長帯域に発光中心波長を有し(より好ましくは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に変換し、
かつ、
前述の青色光の一部を透過することを特徴とする。
本発明の光学シート部材の第2の態様は、偏光子(A)を含む偏光板と、
光変換部材(D)と、
反射偏光子(B)を含む輝度向上フィルムを有し、
前述の輝度向上フィルムが、300〜430nmの波長帯域に反射中心波長を有し、半値幅が100nm以下である反射率のピークを有し、
前述の光変換部材(D)が、
前述の反射偏光子(B)を透過して前述の光変換部材(D)に入射する300〜430nm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UV光の一部または全部を、
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、
600〜700nmの波長帯域に発光中心波長を有し(より好ましくは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に変換することを特徴とする。
このような構成により、本発明の光学シート部材はUV帯域に半値幅100nm以下の輝線またはB帯域に半値幅100nm以下の輝線があるバックライトを用いた画像表示装置に組み込んだときに、部材点数の削減による部材厚さの薄膜化、表示装置内部への異物混入による輝度ムラ発生の抑制、正面輝度、正面コントラスト、色再現域改善および斜め方位の色ムラも低減できる。
図1〜図10に、本発明の光学シート部材の概略図を、バックライトユニット31とともに示した。本発明の光学シート部材21は、偏光板1と、輝度向上フィルム11を含む。偏光板1と、輝度向上フィルム11は、接着層20を介して積層されていてもよく(図1、図2など参照)、分離して配置されていてもよい(図3など参照)。
<偏光板>
次に、偏光板について説明する。
本発明の光学シート部材が有する偏光板は、通常、液晶表示装置に用いられる偏光板と同様、偏光子(A)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)からなるが、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(40μm以下、好ましくは25μm以下、より好ましくは15μm以下)することが好ましく、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)使用することがより好ましく、保護層を設けない偏光子を用いることがより薄手の光学シート部材実現にはさらに好ましい。本発明においては、二枚の保護フィルムの内、液晶セル側に配置される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、使用しないことが、より薄手の光学シート部材実現には好ましい。
図1〜図10中、偏光板1は、偏光子2を含む。偏光板1は、偏光子2の視認側の表面に位相差フィルム2を含んでいてもよく、偏光板1は、偏光子2のバックライトユニット31側の表面に、偏光板保護フィルム3を含んでいてもよい(図2、図3、図7、図8など参照)が、含んでいなくてもよい(図1、図6参照)。
(偏光子)
前述の偏光子(A)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。前述の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(A)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。
前述のポリビニルアルコール系フィルムの材料には、ポリビニルアルコールまたはその誘導体が用いられる。ポリビニルアルコールの誘導体としては、ポリビニルホルマール、ポリビニルアセタール等があげられる他、エチレン、プロピレン等のオレフィン、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸等の不飽和カルボン酸そのアルキルエステル、アクリルアミド等で変性したものがあげられる。
前述のポリマーフィルムの材料であるポリマーの重合度は、一般に500〜10,000であり、1000〜6000の範囲であることが好ましく、1400〜4000の範囲にあることがより好ましい。更に、ケン化フィルムの場合、そのケン化度は、例えば、水への溶解性の点から、75モル%以上が好ましく、より好ましくは98モル%以上であり、98.3〜99.8モル%の範囲にあることがより好ましい。
前述のポリマーフィルム(未延伸フィルム)は、常法に従って、一軸延伸処理、ヨウ素染色処理が少なくとも施される。さらには、ホウ酸処理、洗浄処理、を施すことができる。また前述の処理の施されたポリマーフィルム(延伸フィルム)は、常法に従って乾燥処理されて偏光子(A)となる。
一軸延伸処理における延伸方法は特に制限されず、湿潤延伸法と乾式延伸法のいずれも採用できる。乾式延伸法の延伸手段としては、たとえば、ロール間延伸方法、加熱ロール延伸方法、圧縮延伸方法等があげられる。延伸は多段で行うこともできる。前述の延伸手段において、未延伸フィルムは、通常、加熱状態とされる。延伸フィルムの延伸倍率は目的に応じて適宜に設定できるが、延伸倍率(総延伸倍率)は2〜8倍程度、好ましくは3〜7倍、さらに好ましくは3.5〜6.5倍とするのが望ましい。
ヨウ素染色処理は、例えば、ポリマーフィルムをヨウ素およびヨウ化カリウムを含有するヨウ素溶液に浸漬することにより行われる。ヨウ素溶液は、通常、ヨウ素水溶液であり、ヨウ素および溶解助剤としてヨウ化カリウムを含有する。ヨウ素濃度は0.01〜1質量%程度、好ましくは0.02〜0.5質量%であり、ヨウ化カリウム濃度は0.01〜10質量%程度、さらには0.02〜8質量%で用いるのが好ましい。
ヨウ素染色処理にあたり、ヨウ素溶液の温度は、通常20〜50℃程度、好ましくは25〜40℃である。浸漬時間は通常10〜300秒間程度、好ましくは20〜240秒間の範囲である。ヨウ素染色処理にあたっては、ヨウ素溶液の濃度、ポリマーフィルムのヨウ素溶液への浸漬温度、浸漬時間等の条件を調整することによりポリマーフィルムにおけるヨウ素含有量およびカリウム含有量が前述の範囲になるように調整する。ヨウ素染色処理は、一軸延伸処理前、一軸延伸処理中、一軸延伸処理後の何れの段階で行ってもよい。
前述の偏光子(A)のヨウ素含有量は、光学特性を考慮すると、例えば、2〜5質量%の範囲であり、好ましくは、2〜4質量%の範囲である。
前述の偏光子(A)は、カリウムを含有するのが好ましい。カリウム含有量は、好ましくは0.2〜0.9質量%の範囲であり、より好ましくは0.5〜0.8質量%の範囲である。偏光子(A)が、カリウムを含有することによって、好ましい複合弾性率(Er)を有し、偏光度の高い偏光フィルムを得ることができる。カリウムの含有は、例えば、偏光子(A)の形成材料であるポリマーフィルムを、カリウムを含む溶液に浸漬することにより可能である。前述の溶液は、ヨウ素を含む溶液を兼ねていてもよい。
乾燥処理工程としては、自然乾燥、送風乾燥、加熱乾燥等の従来公知の乾燥方法を用いることができる。例えば加熱乾燥では、加熱温度は20〜80℃程度であり、乾燥時間は1〜10分間程度である。また、この乾燥処理工程においても適宜延伸することができる。
偏光子(A)の厚さとしては特に限定されず、通常は5〜300μm、好ましくは5〜100μm、より好ましくは、5〜50μmである。
偏光子(A)の光学特性としては、偏光子(A)単体で測定したときの単体透過率が43%以上であることが好ましく、43.3〜45.0%の範囲にあることがより好ましい。また、前述の偏光子(A)を2枚用意し、2枚の偏光子(A)の吸収軸が互いに90°になるように重ね合わせて測定する直交透過率は、より小さいことが好ましく、実用上、0.00%以上0.050%以下が好ましく、0.030%以下であることがより好ましい。偏光度としては、実用上、99.90%以上100%以下であることが好ましく、99.93%以上100%以下であることが特に好ましい。偏光板として測定した際にもほぼこれと同等の光学特性が得られるものが好ましい。
(偏光板保護フィルム)
本発明の光学シート部材は、偏光子の液晶セルと反対側に偏光板保護フィルムを有していてもよく、有さなくてもよい。偏光子の液晶セルと反対側に偏光板保護フィルムを有さない場合は、偏光子に直接または接着剤を介して、後述の光変換材料が設けられていてもよい。
前述の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。
セルロース樹脂は、セルロースと脂肪酸のエステルである。このようセルロースエステル系樹脂の具体例としでは、トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース、トリプロピルセルロース、ジプロピルセルロース等が挙げられる。これらのなかでも、トリアセチルセルロースが特に好ましい。トリアセチルセルロースは多くの製品が市販されており、入手容易性やコストの点でも有利である。トリアセチルセルロースの市販品の例としては、富士フィルム社製の商品名「UV−50」、「UV−80」、「SH−80」、「TD−80U」、「TD−TAC」、「UZ−TAC」や、コニカ社製の「KCシリーズ」等が挙げられる。
環状ポリオレフィン樹脂の具体的としては、好ましくはノルボルネン系樹脂である。環状オレフィン系樹脂は、環状オレフィンを重合単位として重合される樹脂の総称であり、例えば、特開平1−240517号公報、特開平3−14882号公報、特開平3−122137号公報等に記載されている樹脂が挙げられる。具体例としては、環状オレフィンの開環(共)重合体、環状オレフィンの付加重合体、環状オレフィンとエチレン、プロピレン等のα−オレフィンとその共重合体(代表的にはランダム共重合体)、及び、これらを不飽和カルボン酸やその誘導体で変性したグラフト重合体、ならびに、それらの水素化物等が挙げられる。環状オレフィンの具体例としては、ノルボルネン系モノマーが挙げられる。
環状ポリオレフィン樹脂としては、種々の製品が市販されている。具体例としては、日本ゼオン株式会社製の商品名「ゼオネックス」、「ゼオノア」、JSR株式会社製の商品名「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。
(メタ)アクリル系樹脂としては、本発明の効果を損なわない範囲内で、任意の適切な(メタ)アクリル系樹脂を採用し得る。例えば、ポリメタクリル酸メチル等のポリ(メタ)アクリル酸エステル、メタクリル酸メチル−(メタ)アクリル酸共重合、メタクリル酸メチル−(メタ)アクリル酸エステル共重合体、メタクリル酸メチル−アクリル酸エステル−(メタ)アクリル酸共重合体、(メタ)アクリル酸メチル−スチレン共重合体(MS樹脂等)、脂環族炭化水素基を有する重合体(例えば、メタクリル酸メチル−メタクリル酸シクロヘキシル共重合体、メタクリル酸メチル−(メタ)アクリル酸ノルボルニル共重合体等)が挙げられる。好ましくは、ポリ(メタ)アクリル酸メチル等のポリ(メタ)アクリル酸C1−6アルキルが挙げられる。より好ましくはメタクリル酸メチルを主成分(50〜100質量%、好ましくは70〜100質量%)とするメタクリル酸メチル系樹脂が挙げられる。
(メタ)アクリル系樹脂の具体例として、例えば、三菱レイヨン株式会社製のアクリペットVHやアクリペットVRL20A、特開2004−70296号公報に記載の分子内に環構造を有する(メタ)アクリル系樹脂、分子内架橋や分子内環化反応により得られる高Tg(メタ)アクリル樹脂系が挙げられる。
(メタ)アクリル系樹脂として、ラクトン環構造を有する(メタ)アクリル系樹脂を用いることもできる。高い耐熱性、高い透明性、二軸延伸することにより高い機械的強度を有するからである。
保護フィルムの厚さは適宜に設定し得るが、一般には強度や取扱い等の作業性、薄層性等の点より1〜200μm程度である。特に1〜100μmが好ましく、5〜80μmがより好ましい。保護フィルムは、5〜40μmの場合に特に好適である。
Re(λ)、Rth(λ)は、各々、波長λにおける面内のレターデーション、及び厚さ方向のレターデーションを表す。Re(λ)はKOBRA 21ADH、又はWR(王子計測機器(株)製)において、波長λnmの光をフィルム法線方向に入射させて測定される。測定波長λnmの選択にあたっては、波長選択フィルターをマニュアルで交換するか、または測定値をプログラム等で変換して測定することができる。測定されるフィルムが、1軸又は2軸の屈折率楕円体で表されるものである場合には、以下の方法によりRth(λ)が算出される。なお、この測定方法は、後述する光学異方性層中のディスコティック液晶分子の配向膜側の平均チルト角、その反対側の平均チルト角の測定においても一部利用される。
Rth(λ)は、前述の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。
Figure 0006255395
なお、上記のRe(θ)は法線方向から角度θ傾斜した方向におけるレターデーション値を表す。また、式(A)におけるnxは、面内における遅相軸方向の屈折率を表し、nyは、面内においてnxに直交する方向の屈折率を表し、nzは、nx及びnyに直交する方向の屈折率を表す。dは膜厚である。
Rth=((nx+ny)/2−nz)×d・・・・・・・・・・式(B)
測定されるフィルムが、1軸や2軸の屈折率楕円体で表現できないもの、いわゆる光学軸(optic axis)がないフィルムの場合には、以下の方法により、Rth(λ)は算出される。Rth(λ)は、前述の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、フィルム法線方向に対して−50°から+50°まで10°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11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。また、上記の測定において、平均屈折率の仮定値は、ポリマーハンドブック(JOHN WILEY&SONS,INC)、各種光学フィルムのカタログの値を使用することができる。平均屈折率の値が既知でないものについては、アッベ屈折計で測定することができる。主な光学フィルムの平均屈折率の値を以下に例示する:セルロースアシレート(1.48)、シクロオレフィンポリマー(1.52)、ポリカーボネート(1.59)、ポリメチルメタクリレート(1.49)、ポリスチレン(1.59)である。これら平均屈折率の仮定値と膜厚を入力することで、KOBRA 21ADH又はWRはnx、ny、nzを算出する。この算出されたnx、ny、nzよりNz=(nx−nz)/(nx−ny)が更に算出される。
なお、本明細書では、「可視光」とは、380nm〜780nmのことをいう。また、本明細書では、測定波長について特に付記がない場合は、測定波長は550nmである。
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。
本明細書において、位相差フィルム等の「遅相軸」は、屈折率が最大となる方向を意味する。
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。
(接着層)
前述の偏光子(A)と保護フィルムの貼り合わせには、偏光子(A)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(A)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。
前述のポリビニルアルコール系樹脂は、特に限定されるものではないが、接着性の点から平均重合度100〜3000程度、平均ケン化度は85〜100モル%程度が好ましい。また、接着剤水溶液の濃度としては特に限定されるものではないが、0.1〜15質量%であることが好ましく、0.5〜10質量%であることがより好ましい。前述の接着層の厚みとしては、乾燥後の厚みにおいて30〜1000nm程度が好ましく、50〜300nmがより好ましい。この厚みが薄すぎると接着力が不十分となり、厚すぎると外観に問題が発生する確率が高くなる。
その他の接着剤として、(メタ)アクリル系、ウレタン系、アクリルウレタン系、エポキシ系、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。
<輝度向上フィルム>
本発明の光学シート部材の第1の態様では、前述の輝度向上フィルムは400〜500nmの波長帯域(好ましくは430〜480nmの波長帯域)に反射中心波長を有し、半値幅が100nm以下である反射率のピークを有する。
本発明の光学シート部材の第2の態様では、300〜430nmの波長帯域に反射中心波長を有し、半値幅が100nm以下である反射率のピークを有する。
これらのような構成の輝度向上フィルムにより、第一の偏光状態の光が反射偏光子によって実質的に反射され、一方第二の偏光状態の光が実質的に前述の反射偏光子を透過できるようになり、後述の反射部材(導光器、光共振器と言われることもある)で反射偏光子によって実質的に反射された第一の偏光状態の光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、画像表示装置の明るさを向上させることができる。
本発明の光学シート部材は、昨今の携帯機器の薄手化ニーズの観点から、輝度向上フィルム自体の膜厚は1〜30μmであることが好ましく、1〜10μmであることがより好ましく、1〜9μmであることが特に好ましい。
前述の輝度向上フィルムとしては、本発明の光学シート部材の第1の態様と、本発明の光学シート部材の第2の態様のそれぞれにおいて、以下の(i)または(ii)の態様が好ましい。
・本発明の光学シート部材の第1の態様の態様(i):反射偏光子(B)が、400〜500nmの波長帯域(好ましくは430〜480nmの波長帯域)に反射中心波長を有し、半値幅が100nm以下である反射率のピークを有するコレステリック液晶相を固定してなる光反射層を含み、
輝度向上フィルムが、光変換部材(D)と反射偏光子(B)の間に下記式(1)〜(2)を少なくともひとつ満たすλ/4板(C)を有することが好ましい。さらに、λ/4板(C)の波長分散は順分散「Re(450)>Re(550)」でよく、好ましくはフラット分散「Re(450)≒Re(550)」、より好ましくは逆分散「Re(450)<Re(550)」が使用できる。
式(1) 450nm/4−60nm<Re(450)<450nm/4+60nm
(式(1)中、Re(λ)は波長λnmにおける面内方向のレターデーション(単位:nm)を表す。)
・本発明の光学シート部材の第1の態様の態様(ii):反射偏光子(B)が、400〜500nmの波長帯域(好ましくは430〜480nmの波長帯域)に反射中心波長を有し、半値幅が100nm以下である反射率のピークを有する誘電体多層膜である。
・本発明の光学シート部材の第2の態様の態様(i):反射偏光子(B)が、300〜430nmの波長帯域に反射中心波長を有し、半値幅が100nm以下である反射率のピークを有するコレステリック液晶相を固定してなる光反射層を含み、
輝度向上フィルムが、光変換部材(D)と反射偏光子(B)の間に下記式(2を満たすλ/4板(C)を有することが好ましい。さらに、λ/4板(C)の波長分散は順分散「Re(380)>Re(450)」でよく、好ましくはフラット分散「Re(380)≒Re(450)」、より好ましくは逆分散「Re(380)<Re(450)」が使用できる。
式(2) 380nm/4−60nm<Re(380)<380nm/4+60nm
(式(2)中、Re(λ)は波長λnmにおける面内方向のレターデーション(単位:nm)を表す。)
・本発明の光学シート部材の第1の態様の態様(ii):反射偏光子(B)が、300〜430nmの波長帯域に反射中心波長を有し、半値幅が100nm以下である反射率のピークを有する誘電体多層膜であることが好ましい。
図1〜図10中、図1〜図5に態様(i)の具体例を記載し、図6〜図10に態様(ii)の具体例を記載した。
まず、態様(i)について説明する。
コレステリック液晶相を固定してなる光反射層は、右円偏光または左円偏光の少なくとも一方をその反射中心波長の近傍の波長帯域において反射することができる。また、λ/4板は、波長λnmの光を円偏光から直線偏光に変換することができる。態様(i)のような構成の輝度向上フィルムにより、第一の偏光状態(例えば、右円偏光)の光が反射偏光子によって実質的に反射され、一方第二の偏光状態(例えば、左円偏光)の光が実質的に前述の反射偏光子を透過し、前述の反射偏光子を透過した第二の偏光状態(例えば、左円偏光)の光は式(1)を満たすλ/4板(C)、あるいは、式(2)を満たすλ/4板(C)によって直線偏光に変換され、前述の偏光板の偏光子(直線偏光子)を実質的に透過することができる。
態様(i)のとき、前述の輝度向上フィルムの膜厚を薄くする観点から、前述の反射偏光子(B)はコレステリック液晶相を固定してなる光反射層を一層のみ有することが好ましく、すなわちその他のコレステリック液晶相を固定してなる層を有さないことが好ましい。
図1〜図4に、コレステリック液晶相を固定してなる光反射層14Bが、接着層20を介して、式(1)を満たすλ/4板12に積層している態様を示した。図5に、コレステリック液晶相を固定してなる光反射層14UVが、接着層20を介して、式(2)を満たすλ/4板12に積層している態様を示した。ただし、本発明はこのような具体例によって限定されるものではなく、光反射層14Bは式(1)を満たすλ/4板12に直接接触していてもよく、光反射層14UVは式(2)を満たすλ/4板12に直接接触していてもよい。また、式(1)を満たすλ/4板12および式(2)を満たすλ/4板12は、単層であっても、2層以上の積層体であってもよく、2層以上の積層体の場合、複屈折の波長分散の制御の観点でより好ましい。
本発明に用いられるλ/4板を透過した直線偏光の方向は、バックライト側偏光板の透過軸方向と平行となるよう積層される。
λ/4板が単層の場合には、λ/4板の遅相軸方向と偏光板の吸収軸方向のなす角は30〜60°であり、35〜55°であることが好ましく、40〜50°であることがより好ましく、45°になることが特に好ましい。
また、コレステリック液晶相の螺旋構造定義、光の偏光状態に関しては各種定義があるが、本発明では光が、コレステリック液晶相を固定してなる光反射層、λ/4板層、偏光板層の順で透過した場合、輝度が最大になる配置が好ましい。
よって、コレステリック液晶相を固定してなる光反射層の螺旋構造の方向が右螺旋(本明細書の実施例に記載の右カイラル材料を使用したコレステリック液晶相を固定してなる光反射層など)の場合には、コレステリック液晶相を固定してなる光反射層から出射した光がバックライト側偏光板の透過軸と一致する必要がある。このため、本明細書の実施例におけるコレステリック液晶相を固定してなる光反射層の螺旋構造の方向が右螺旋の場合図12に示すように、λ/4板の遅相軸方向12slが、バックライト側から見たときに偏光子の吸収軸方向3abから時計回りに上記の角をなす必要がある。一方、コレステリック液晶相を固定してなる光反射層の螺旋構造の方向が左螺旋の場合には、図13に示すように、λ/4板の遅相軸方向12slが、バックライト側から見たときに偏光子の吸収軸方向3abから時計回りに上記の角をなす必要がある。
光反射層14Bは、430〜480nmの波長帯域に反射中心波長を有し、半値幅が100nm以下である反射率のピークを有する。
光反射層14Bの反射中心波長は、430〜470nmの波長帯域にあることが好ましい。
光反射層14Bの反射率のピークの半値幅は100nm以下であることが好ましく、この反射率のピークの半値幅が80nm以下であることがより好ましく、この反射率のピークの半値幅が70nm以下であることが特に好ましい。
光反射層14UVは、300〜430nmの波長帯域に反射中心波長を有し、半値幅が100nm以下である反射率のピークを有する。
光反射層14UVの反射中心波長は、300〜380nmの波長帯域にあることが好ましい。
光反射層14UVの反射率のピークの半値幅は100nm以下であることが好ましく、この反射率のピークの半値幅が80nm以下であることがより好ましく、この反射率のピークの半値幅が70nm以下であることが特に好ましい。
ピークを与える波長は、コレステリック液晶層のピッチまたは屈折率を変えることにより調整することができるが、ピッチを変えることはキラル剤の添加量を変えることによって容易に調整可能である。具体的には富士フイルム研究報告No.50(2005年)pp.60−63に詳細な記載がある。
前述のキラル剤は、公知の種々のキラル剤(例えば、液晶デバイスハンドブック、第3章4−3項、TN、STN用カイラル剤、199頁、日本学術振興会第一42委員会編、1989に記載)から選択することができる。キラル剤は、一般に不斉炭素原子を含むが、不斉炭素原子を含まない軸性不斉化合物あるいは面性不斉化合物もキラル剤として用いることができる。軸性不斉化合物または面性不斉化合物の例には、ビナフチル、ヘリセン、パラシクロファンおよびこれらの誘導体が含まれる。キラル剤は、重合性基を有していてもよい。キラル剤が重合性基を有するとともに、併用する棒状液晶化合物も重合性基を有する場合は、重合性基を有するキラル剤と重合性棒状液晶合物との重合反応により、棒状液晶化合物から誘導される繰り返し単位と、キラル剤から誘導される繰り返し単位とを有するポリマーを形成することができる。この態様では、重合性基を有するキラル剤が有する重合性基は、重合性棒状液晶化合物が有する重合性基と、同種の基であることが好ましい。従って、キラル剤の重合性基も、不飽和重合性基、エポキシ基又はアジリジニル基であることが好ましく、不飽和重合性基であることがさらに好ましく、エチレン性不飽和重合性基であることが特に好ましい。
また、前述のキラル剤は、液晶化合物であってもよい。
強い捩れ力を示すキラル剤としては、例えば、特開2010−181852号公報、特開2003−287623号公報、特開2002−80851号公報、特開2002−80478号公報、特開2002−302487号公報、に記載のキラル剤が挙げられ、本発明に好ましく用いることができる。さらに、これらの公開公報に記載されているイソソルビド化合物類については対応する構造のイソマンニド化合物類を用いることもでき、これらの公報に記載されているイソマンニド化合物類については対応する構造のイソソルビド化合物類を用いることもできる
態様(i)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の製造方法としては特に制限はないが、例えば、特開平1−133003号公報、特許3416302号、特許3363565号、特開平8−271731号公報に記載の方法を用いることができ、これらの公報の内容は本発明に組み込まれる。
以下、特開平8−271731号公報に記載の方法について説明する。
前述のコレステリック液晶層の重畳に際しては、同じ方向の円偏光を反射する組合せで用いることが好ましい。これにより各層で反射される円偏光の位相状態を揃えて各波長域で異なる偏光状態となることを防止でき、光の利用効率を高めることができる。
コレステリック液晶としては、この液晶性化合物が重合等によって固定されて形成された層であり、層となった後はもはや液晶性を示す必要はない。重合性液晶性化合物は、多官能性重合性液晶でもよいし、単官能性重合性液晶性化合物でもよい。また、液晶性化合物は、後述するディスコティック液晶性化合物でもよいし、棒状液晶性化合物でもよい。
−棒状液晶化合物−
棒状液晶化合物としては、アゾメチン類、アゾキシ類、シアノビフェニル類、シアノフェニルエステル類、安息香酸エステル類、シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル類、シアノフェニルシクロヘキサン類、シアノ置換フェニルピリミジン類、アルコキシ置換フェニルピリミジン類、フェニルジオキサン類、トラン類およびアルケニルシクロヘキシルベンゾニトリル類が好ましく用いられる。以上のような低分子液晶性分子だけではなく、高分子液晶性分子も用いることができる。
棒状液晶化合物を重合によって配向を固定することがより好ましく、重合性棒状液晶化合物としては、Makromol. Chem., 190巻、2255頁(1989年)、Advanced Materials 5巻、107頁(1993年)、米国特許4683327号、同5622648号、同5770107号、WO95/22586号、同95/24455号、同97/00600号、同98/23580号、同98/52905号、特開平1−272551号、同6−16616号、同7−110469号、同11−80081号、および特願2001−64627号などに記載の化合物を用いることができる。さらに棒状液晶化合物としては、例えば、特表平11−513019号公報や特開2007−279688号公報に記載のものも好ましく用いることができる。
−円盤状液晶化合物−
以下、円盤状液晶化合物をコレステリック液晶材料として用いたコレステリック液晶相を固定してなる光反射層について説明する。
円盤状液晶化合物としては、例えば、特開2007−108732号や特開2010−244038号に記載のものを好ましく用いることができるが、これらに限定されない。
以下に、円盤状液晶化合物の好ましい例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
Figure 0006255395
−その他の成分−
コレステリック液晶相を固定してなる光反射層を形成するために用いられる組成物は、コレステリック液晶材料の他、キラル剤、配向制御剤、重合開始剤、配向助剤などのその他の成分を含有していてもよい。
前述の配向制御剤の例には、特開2005−99248号公報の[0092]及び[0093]中に例示されている化合物、特開2002−129162号公報の[0076]〜[0078]及び[0082]〜[0085]中に例示されている化合物、特開2005−99248号公報の[0094]及び[0095]中に例示されている化合物、特開2005−99248号公報の[0096]中に例示されている化合物が含まれる。
フッ素系配向制御剤として、下記一般式(I)で表される化合物も好ましい。
Figure 0006255395
一般式(I)において、L11、L12、L13、L14、L15、L16はおのおの独立して単結合、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−COS−、−SCO−、−NRCO−、−CONR−(一般式(I)中におけるRは水素原子または炭素数が1〜6のアルキル基を表す)を表し、−NRCO−、−CONR−は溶解性を減ずる効果があり、膜作成時にヘイズ値が上昇する傾向があることからより好ましくは−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−COS−、−SCO−であり、化合物の安定性の観点からさらに好ましくは−O−、−CO−、−COO−、−OCO−である。上記のRがとりうるアルキル基は、直鎖状であっても分枝状であってもよい。炭素数は1〜3であることがより好ましく、メチル基、エチル基、n−プロピル基を例示することができる。
光重合開始剤の例には、α−カルボニル化合物(米国特許第2367661号、同2367670号の各明細書記載)、アシロインエーテル(米国特許第2448828号明細書記載)、α−炭化水素置換芳香族アシロイン化合物(米国特許第2722512号明細書記載)、多核キノン化合物(米国特許第3046127号、同2951758号の各明細書記載)、トリアリールイミダゾールダイマーとp−アミノフェニルケトンとの組み合わせ(米国特許第3549367号明細書記載)、アクリジンおよびフェナジン化合物(特開昭60−105667号公報、米国特許第4239850号明細書記載)およびオキサジアゾール化合物(米国特許第4212970号明細書記載)、アシルフォスフィンオキシド化合物(特公昭63−40799号公報、特公平5−29234号公報、特開平10−95788号公報、特開平10−29997号公報記載)等が挙げられる。
溶媒:
各光反射層を形成するための組成物の溶媒としては、有機溶媒が好ましく用いられる。有機溶媒の例には、アミド(例、N、N−ジメチルホルムアミド)、スルホキシド(例、ジメチルスルホキシド)、ヘテロ環化合物(例、ピリジン)、炭化水素(例、ベンゼン、ヘキサン)、アルキルハライド(例、クロロホルム、ジクロロメタン)、エステル(例、酢酸メチル、酢酸ブチル)、ケトン(例、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン)、エーテル(例、テトラヒドロフラン、1、2−ジメトキシエタン)が含まれる。アルキルハライドおよびケトンが好ましい。二種類以上の有機溶媒を併用してもよい。
また、コレステリック液晶としては、適宜なものを用いてよく、特に限定はなく、液晶ポリマーを使用することも可能である。また複屈折の大きいコレステリック液晶分子ほど選択反射の波長域が広くなって好ましい。
この観点では、特表2011−510915号公報の〔0153〕〜〔0171〕段落に記載の高Δn液晶記載の材料を使用することができる。
前述の液晶ポリマーとしては、例えばポリエステル等の主鎖型液晶ポリマー、アクリル主鎖やメタクリル主鎖、シロキサン主鎖等からなる側鎖型液晶ポリマー、低分子カイラル剤含有のネマチック液晶ポリマー、キラル成分導入の液晶ポリマー、ネマチック系とコレステリック系の混合液晶ポリマーなどの適宜なものを用いうる。取扱性等の点よりは、ガラス転移温度が30〜150℃のものが好ましい。
コレステリック液晶層の形成は、偏光分離板に必要に応じポリイミドやポリビニルアルコール、SiOの斜方蒸着層等の適宜な配向膜を介して直接塗布する方式、透明フィルムなどからなる液晶ポリマーの配向温度で変質しない支持体に必要に応じ配向膜を介して塗布する方式などの適宜な方式で行うことができる。支持体としては、偏光の状態変化を防止する点などより位相差が可及的に小さいものが好ましく用いうる。また配向膜を介したコレステリック液晶層の重畳方式なども採ることができる。
なお液晶ポリマーの塗布は、溶剤による溶液や加熱による溶融液等の液状物としたものを、ロールコーティング方式やグラビア印刷方式、スピンコート方式などの適宜な方式で展開する方法などにより行うことができる。
重合反応には、熱重合開始剤を用いる熱重合反応と光重合開始剤を用いる光重合反応とが含まれる。光重合反応が好ましい。液晶性分子の重合のための光照射は、紫外線を用いることが好ましい。照射エネルギーは、20mJ/cm2〜50J/cm2であることが好ましく、100〜800mJ/cm2であることがさらに好ましい。光重合反応を促進するため、加熱条件下で光照射を実施してもよい。形成するコレステリック液晶相を固定してなる光反射層の厚さは、選択反射性、配向乱れや透過率低下の防止等の点より、0.1〜100μmが好ましく、0.5〜50μmであることが好ましく、1〜30μmであることがさらに好ましく、2〜20μmであることが最も好ましい。
本発明の輝度向上フィルムの各光反射層を塗布により形成する場合、前述の塗布液を塗布後、公知の方法で乾燥して、固化し、各光反射層を形成することが好ましい。乾燥方法としては、加熱による乾燥が好ましい。
本発明の光学シート部材の第1の態様が態様(i)のとき、輝度向上フィルムが、光変換部材(D)と反射偏光子(B)の間に下記式(1)を満たすλ/4板(C)を有する。さらに、λ/4板(C)の波長分散は順分散「Re(450)>Re(550)」でよく、好ましくはフラット分散「Re(450)≒Re(550)」、より好ましくは逆分散「Re(450)<Re(550)」が使用できる。
式(1) 450nm/4−60nm<Re(450)<450nm/4+60nm
(式(1)中、Re(λ)は波長λnmにおける面内方向のレターデーション(単位:nm)を表す。)
前述の式(1)を満たすλ/4板(C)は、下記式(1’)を満たすことがより好ましい。
式(1’) 450nm/4−25nm<Re(450)<450nm/4+25nm
前述の式(1)を満たすλ/4板(C)は、下記式(1’’)を満たすことが特に好ましい。
式(1’’) 450nm/4−15nm<Re(450)<450nm/4+15nm
本発明の光学シート部材の第2の態様が態様(i)のとき、輝度向上フィルムが、光変換部材(D)と反射偏光子(B)の間に下記式(2)を満たすλ/4板(C)を有する。さらに、λ/4板(C)の波長分散は順分散「Re(380)>Re(450)」でよく、好ましくはフラット分散「Re(380)≒Re(450)」、より好ましくは逆分散「Re(380)<Re(450)」が使用できる。
式(2) 380nm/4−60nm<Re(380)<380nm/4+60nm
(式(2)中、Re(λ)は波長λnmにおける面内方向のレターデーション(単位:nm)を表す。)
前述の式(2)を満たすλ/4板(C)は、下記式(2’)を満たすことがより好ましい。
式(2’) 380nm/4−25nm<Re(380)<380nm/4+25nm
前述の式(2)を満たすλ/4板(C)は、下記式(2’’)を満たすことが特に好ましい。
式(2’’) 380nm/4−15nm<Re(380)<380nm/4+15nm
態様(i)に用いられる式(1)を満たすλ/4板(C)および式(2)を満たすλ/4板の製造方法としては特に制限はないが、例えば、特開平8−271731号公報に記載の方法を用いることができ、この公報の内容は本発明に組み込まれる。
以下、特開平8−271731号公報に記載の方法について説明する。
位相差フィルムの重畳体からなる1/4波長板としては、例えば単色光に対して1/2波長の位相差を与えるものと、1/4波長の位相差を与えるものとの組合せで複数の位相差フィルムをそれらの光軸を交差させて積層したものがあげられる。
前述の場合、単色光に対して1/2波長又は1/4波長の位相差を与える位相差フィルムの複数枚をそれらの光軸を交差させて積層することにより、複屈折光の屈折率差(△n)と厚さ(d)の積(△nd)で定義されるリタデーションの波長分散を重畳ないし加減できて任意に制御でき、全体としての位相差を1/4波長に制御しつつ波長分散を抑制して、広い波長域にわたり1/4波長の位相差を示す波長板とすることができる。
上記において位相差フィルムの積層数は任意である。光の透過率などの点より2〜5枚の積層が一般的である。また、1/2波長の位相差を与える位相差フィルムと1/4波長の位相差を与える位相差フィルムの配置位置も任意である。
また位相差フィルムの重畳体からなる1/4波長板は、波長450nmの光におけるリタデーションをR450、波長550nmの光におけるリタデーションをR550とした場合に、R450/R550が1.00〜1.05でリタデーションが大きい位相差フィルムと、前述の比が1.05〜1.20でリタデーションが小さい位相差フィルムとを、それらの光軸を交差させて積層したものなどとしても得ることができる。
前述の場合もリタデーションが異なる位相差フィルムを光軸を交差させて、就中、直交させて積層することにより、各位相差フィルムにおけるリタデーションの波長分散を重畳ないし加減できて制御でき、特にリタデーションを短波長側ほど小さくすることができる。
ちなみに前述による1/4波長板の具体例としては、ポリビニルアルコールフィルムを延伸処理してなる位相差フィルム(波長550nmの光におけるリタデーション:700nm)と、ポリカーボネートフィルムを延伸処理してなる位相差フィルム(波長550nmの光におけるリタデーション:560nm)を、それらの光軸が直交するように積層したものなどがあげられる。かかる積層物は、波長450〜650nmにわたってほぼ1/4波長板として機能する。
λ/4板は、支持体自身で目的のλ/4機能を有する光学異方性支持体であってもよいし、ポリマーフィルムからなる支持体上に光学異方性層等を有していてもよい。
λ/4板が、支持体自身で目的のλ/4機能を有する光学異方性支持体である場合、例えば高分子フィルムを一軸、ないし二軸等で延伸処理する方法などにより光学異方性支持体を得ることができる。その高分子の種類については特に限定はなく、透明性に優れるものが好ましく用いられる。その例としては、上述のλ/4板に用いられる材料や、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、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂フィルム、ポリエーテルスルホンフィルム、ポリメチルメタクリレート等の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社製、非晶質ポリオレフィン(ゼオネックス:商品名、日本ゼオン社製))、などが挙げられる。このうち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、特にトリアセチルセルロースが好ましい。
後述のように、λ/4板の遅相軸方向と偏光板の吸収軸方向のなす角は30〜60°であり、35〜55°であることが好ましく、40〜50°であることがより好ましく、45°になることが特に好ましい。偏光板はロールトゥロールで作製する場合には、通常は長手方向(搬送方向)が吸収軸方向となるため、λ/4板の遅相軸方向と長手方向のなす角は30〜60°であることが好ましい。遅相軸方向と長手方向のなす角が30〜60°のλ/4板の製造方法としては、その長手方向に対して30〜60°の方向に連続的に延伸して、ポリマーの配向軸を所望の角度に傾斜させるものであれば特に制約されず、公知の方法を採用することができる。また、斜め延伸に用いる延伸機は特に制限されず、横または縦方向に左右異なる速度の送り力若しくは引張り力または引取り力を付加できるようにした従来公知のテンター延伸機を使用することができる。また、テンター式延伸機には、横一軸延伸機、同時二軸延伸機などがあるが、長尺のフィルムを連続的に斜め延伸処理することができるものであれば、特に制約されず、種々のタイプの延伸機を使用することができる。
斜め延伸の方法としては、例えば、特開昭50−83482号公報、特開平2−113920号公報、特開平3−182701号公報、特開2000−9912号公報、特開2002−86554号公報、特開2002−22944号公報、国際公開第2007/111313号に記載された方法を用いることができる。
λ/4板が、ポリマーフィルムからなる支持体上に光学異方性層等を有している場合、支持体上に他の層を積層させることで所望のλ/4機能を持たせる。光学異方性層の構成材料については特に制限されず、液晶性化合物を含有する組成物から形成され、この液晶性化合物の分子の配向によって発現された光学異方性を示す層であっても、ポリマーフィルムを延伸してフィルム中の高分子を配向させて発現させた光学異方性を有する層であっても、双方の層を有していてもよい。すなわち、1枚又は2枚以上の二軸性フィルムによって構成することができるし、またCプレートとAプレートとの組合せ等、一軸性フィルムを2枚以上組合せることでも構成することができる。勿論、1枚以上の二軸性フィルムと、1枚以上の一軸性フィルムとを組み合わせることによっても構成することもできる。
特に、R450/R550が1.00〜1.05の位相差フィルムは、例えばポリオレフィン系高分子、ポリビニルアルコール系高分子、酢酸セルロース系高分子、ポリ塩化ビニル系高分子、ポリメチルメタクリレート系高分子の如く、吸収端が200nmの波長付近にある高分子などを用いて形成することができる。
またR450/R550が1.05〜1.20の位相差フィルムは、例えばポリカーボネート系高分子、ポリエステル系高分子、ポリスルホン系高分子、ポリエーテルスルホン系高分子、ポリスチレン系高分子の如く、吸収端が200nmよりも長波長側にある高分子などを用いて形成することができる。
一方、態様(i)に用いられる式(1)を満たすλ/4板(C)および式(2)を満たすλ/4板は、以下のλ/2板及びλ/4板の積層体として調製したものも用いることができる。
前述のλ/2板及びλ/4板として用いられる光学異方性層について説明する。本発明の位相差は、光学異方性層を含んでもよく、光学異方性層は液晶化合物を主成分とする硬化性組成物の1種又は複数種から形成することができ、液晶化合物のうち、重合性基を有する液晶化合物が好ましく、前述の硬化性組成物の1種から形成されているのが好ましい。
式(1)を満たすλ/4板(C)および式(2)を満たすλ/4板に使用されるλ/4板は、支持体自身で目的のλ/4機能を有する光学異方性支持体であってもよいし、ポリマーフィルムからなる支持体上に光学異方性層等を有していてもよい。すなわち、後者の場合、支持体上に他の層を積層させることで所望のλ/4機能を持たせる。光学異方性層の構成材料については特に制限されず、液晶性化合物を含有する組成物から形成され、この液晶性化合物の分子の配向によって発現された光学異方性を示す層であっても、ポリマーフィルムを延伸してフィルム中の高分子を配向させて発現させた光学異方性を有する層であっても、双方の層を有していてもよい。すなわち、1枚又は2枚以上の二軸性フィルムによって構成することができるし、またCプレートとAプレートとの組合せ等、一軸性フィルムを2枚以上組合せることでも構成することができる。勿論、1枚以上の二軸性フィルムと、1枚以上の一軸性フィルムとを組み合わせることによっても構成することもできる。
ここで、式(1)を満たすλ/4板(C)および式(2)を満たすλ/4板「λ/4板」とは、特定の波長λnmにおける面内レターデーションRe(λ)が
Re(λ)=λ/4
を満たす光学異方性層のことをいう。上式は可視光域のいずれかの波長(例えば、550nm)において達成されていれば良いが、波長550nmにおける面内レターデーションRe(550)が
115nm≦Re(550)≦155nm
であることが好ましく、120nm〜145nmであることがより好ましい。この範囲であると、後述するλ/2板と組み合わせたときに、反射光の光漏れを視認されない程度まで低減できるため好ましい。
式(1)を満たすλ/4板(C)および式(2)を満たすλ/4板に使用されるλ/2板は、支持体自身で目的のλ/2機能を有する光学異方性支持体であってもよいし、ポリマーフィルムからなる支持体上に光学異方性層等を有していてもよい。すなわち、後者の場合、支持体上に他の層を積層させることで所望のλ/2機能を持たせる。光学異方性層の構成材料については特に制限されず、液晶性化合物を含有する組成物から形成され、この液晶性化合物の分子の配向によって発現された光学異方性を示す層であっても、ポリマーフィルムを延伸してフィルム中の高分子を配向させて発現させた光学異方性を有する層であっても、双方の層を有していてもよい。すなわち、1枚又は2枚以上の二軸性フィルムによって構成することができるし、またCプレートとAプレートとの組合せ等、一軸性フィルムを2枚以上組合せることでも構成することができる。勿論、1枚以上の二軸性フィルムと、1枚以上の一軸性フィルムとを組み合わせることによっても構成することもできる。
ここで、式(1)を満たすλ/4板(C)および式(2)を満たすλ/4板「λ/2板」とは、特定の波長λnmにおける面内レターデーションRe(λ)が
Re(λ)=λ/2
を満たす光学異方性層のことをいう。上式は可視光域のいずれかの波長(例えば、550nm)において達成されていれば良い。さらに、本発明ではλ/2板の面内レターデーションRe1がλ/4板の面内レターデーションRe2に対し実質的に2倍であるように設定される。
ここで、「レターデーションが実質的に2倍である」とは、
Re1=2×Re2±50nm
であることを意味する。ただし、
Re1=2×Re2±20nm
であることがより好ましく、
Re1=2×Re2±10nm
であることがさらに好ましい。上式は可視光域のいずれかの波長において達成されていれば良いが、波長550nmにおいて達成されていることが好ましい。この範囲であると、前述したλ/4板と組み合わせたときに、反射光の光漏れを視認されない程度まで低減できるため好ましい。
λ/4板(C)を透過した直線偏光の方向は、バックライト側偏光板の透過軸方向と平行となるよう積層される。
λ/4板(C)が単層の場合には、λ/4板(C)の遅相軸方向と偏光板の吸収軸方向のなす角は45°になる。
λ/4板(C)がλ/4板とλ/2板の積層体の場合には、夫々の遅相軸方向と偏光板の吸収軸方向のなす角は、次のような位置関係となる。
前述のλ/2板の波長550nmにおけるRthが負である場合には、このλ/2板の遅相軸方向と前述の偏光子層の吸収軸方向とのなす角が75°±8°の範囲であることが好ましく、75°±6°の範囲であることがより好ましく、75°±3°の範囲であることがさらに好ましい。さらにこのとき、前述のλ/4板の遅相軸方向と前述の偏光子層の吸収軸方向とのなす角が15°±8°の範囲であることが好ましく、15°±6°の範囲であることがより好ましく、15°±3°の範囲であることがさらに好ましい。上記の範囲であると、反射光の光漏れを視認されない程度まで低減できるため好ましい。
また、前述のλ/2板の波長550nmにおけるRthが正である場合には、このλ/2板の遅相軸方向と前述の偏光子層の吸収軸方向とのなす角が15°±8°の範囲であることが好ましく、15°±6°の範囲であることがより好ましく、15°±3°の範囲であることがさらに好ましい。さらにこのとき、前述のλ/4板の遅相軸方向と前述の偏光子層の吸収軸方向とのなす角が75°±8°の範囲であることが好ましく、75°±6°の範囲であることがより好ましく、75°±3°の範囲であることがさらに好ましい。上記の範囲であると、反射光の光漏れを視認されない程度まで低減できるため好ましい。
本発明に使用される光学異方性支持体の材料について特に制限はない。種々のポリマーフィルム、例えば、セルロースアシレート、ポリカーボネート系ポリマー、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート等のポリエステル系ポリマー、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系ポリマー、ポリスチレンやアクリロニトリル・スチレン共重合体(AS樹脂)等のスチレン系ポリマー等を利用することができる。また、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、エチレン・プロピレン共重合体の如きポリオレフィン系ポリマー、塩化ビニル系ポリマー、ナイロンや芳香族ポリアミド等のアミド系ポリマー、イミド系ポリマー、スルホン系ポリマー、ポリエーテルスルホン系ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン系ポリマー、ポリフェニレンスルフィド系ポリマー、塩化ビニリデン系ポリマー、ビニルアルコール系ポリマー、ビニルブチラール系ポリマー、アリレート系ポリマー、ポリオキシメチレン系ポリマー、エポキシ系ポリマー、又は前述のポリマーを混合したポリマー等から1種又は2種以上のポリマーを選択し、主成分として用いてポリマーフィルムを作製し、上記特性を満足する組合せで、光学フィルムの作製に利用することができる。
λ/2板及びλ/4板がポリマーフィルム(透明支持体)と光学異方性層との積層体である場合、光学異方性層は、液晶性化合物を含有する組成物から形成された層を少なくとも一層含んでいることが好ましい。即ち、ポリマーフィルム(透明支持体)と液晶性化合物を含有する組成物から形成された光学異方性層との積層体であることが好ましい。透明支持体には光学異方性が小さいポリマーフィルムを用いてもよいし、延伸処理などにより光学異方性を発現させたポリマーフィルムを用いてもよい。支持体は光透過率が80%以上であることが好ましい。
前述のλ/2板及びλ/4板が有してもよい光学異方性層の形成に用いられる液晶性化合物の種類については特に制限されない。例えば、低分子液晶性化合物を液晶状態においてネマチック配向に形成後、光架橋や熱架橋によって固定化して得られる光学異方性層や、高分子液晶性化合物を液晶状態においてネマチック配向に形成後、冷却することによってこの配向を固定化して得られる光学異方性層を用いることもできる。なお本発明では、光学異方性層に液晶性化合物が用いられる場合であっても、光学異方性層は、この液晶性化合物が重合等によって固定されて形成された層であり、層となった後はもはや液晶性を示す必要はない。重合性液晶性化合物は、多官能性重合性液晶でもよいし、単官能性重合性液晶性化合物でもよい。また、液晶性化合物は、ディスコティック液晶性化合物でもよいし、棒状液晶性化合物でもよい。
一般的に、液晶化合物はその形状から、棒状タイプと円盤状タイプに分類できる。さらにそれぞれ低分子と高分子タイプがある。高分子とは一般に重合度が100以上のものを指す(高分子物理・相転移ダイナミクス,土井 正男 著,2頁,岩波書店,1992)。本発明では、いずれの液晶化合物を用いることもできるが、棒状液晶化合物または円盤状液晶化合物を用いるのが好ましい。2種以上の棒状液晶化合物、2種以上の円盤状液晶化合物、又は棒状液晶化合物と円盤状液晶化合物との混合物を用いてもよい。温度変化や湿度変化を小さくできることから、反応性基を有する棒状液晶化合物または円盤状液晶化合物を用いて形成することがより好ましく、少なくとも1つは1液晶分子中の反応性基が2以上あることがさらに好ましい。液晶化合物は二種類以上の混合物でもよく、その場合少なくとも1つが2以上の反応性基を有していることが好ましい。
棒状液晶化合物としては、例えば、特表平11−513019や特開2007−279688号に記載のものを好ましく用いることができ、ディスコティック液晶化合物としては、例えば、特開2007−108732号や特開2010−244038号に記載のものを好ましく用いることができるが、これらに限定されない。
前述の光学異方性層において、液晶化合物の分子は、垂直配向、水平配向、ハイブリッド配向及び傾斜配向のいずれかの配向状態に固定化されていることが好ましい。視野角依存性が対称である位相差板を作製するためには、ディスコティック液晶性化合物の円盤面がフィルム面(光学異方性層面)に対して実質的に垂直であるか、又は、棒状液晶性化合物の長軸がフィルム面(光学異方性層面)に対して実質的に水平であることが好ましい。ディスコティック液晶性化合物が実質的に垂直とは、フィルム面(光学異方性層面)とディスコティック液晶性化合物の円盤面とのなす角度の平均値が70°〜90°の範囲内であることを意味する。80°〜90°がより好ましく、85°〜90°が更に好ましい。棒状液晶性化合物が実質的に水平とは、フィルム面(光学異方性層面)と棒状液晶性化合物のダイレクターとのなす角度が0°〜20°の範囲内であることを意味する。0°〜10°がより好ましく、0°〜5°が更に好ましい。
前述のλ/2板及びλ/4板が、液晶性化合物を含有する光学異方性層を含む場合、この光学異方性層は一層のみからなっていてもよいし、棒状液晶化合物2層以上、円盤状液晶化合物ニ層以上、または棒状液晶化合物と円盤状液晶化合物の組み合わせで二層以上の光学異方性層の積層体であってもよい。
前述の光学異方性層は、棒状液晶性化合物又はディスコティック液晶性化合物等の液晶性化合物と、所望により、後述する重合開始剤や配向制御剤や他の添加剤を含む塗布液を、支持体上に塗布することで形成することができる。支持体上に配向膜を形成し、この配向膜表面に前述の塗布液を塗布して形成することが好ましい。
本発明では、配向膜の表面に前述の組成物を塗布して、液晶性化合物の分子を配向させるのが好ましい。配向膜は液晶性化合物の配向方向を規定する機能を有するため、本発明の好ましい態様を実現する上で利用するのが好ましい。しかし、液晶性化合物を配向後にその配向状態を固定してしまえば、配向膜はその役割を果たしているために、本発明の構成要素としては必ずしも必須のものではない。即ち、配向状態が固定された配向膜上の光学異方性層のみを偏光層や支持体上に転写して本発明の偏光板を作製することも可能である。
配向膜は、ポリマーのラビング処理により形成することが好ましい。
ポリマーの例には、例えば特開平8−338913号公報明細書中段落番号[0022]記載のメタクリレート系共重合体、スチレン系共重合体、ポリオレフィン、ポリビニルアルコール及び変性ポリビニルアルコール、ポリ(N−メチロールアクリルアミド)、ポリエステル、ポリイミド、酢酸ビニル共重合体、カルボキシメチルセルロース、ポリカーボネート等が含まれる。シランカップリング剤をポリマーとして用いることができる。水溶性ポリマー(例、ポリ(N−メチロールアクリルアミド)、カルボキシメチルセルロース、ゼラチン、ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール)が好ましく、ゼラチン、ポリビニルアルコール及び変性ポリビニルアルコールが更に好ましく、ポリビニルアルコール及び変性ポリビニルアルコールが最も好ましい。前述のラビング処理は、LCDの液晶配向処理工程として広く採用されている処理方法を適用することができる。即ち、配向膜の表面を、紙やガーゼ、フェルト、ゴムあるいはナイロン、ポリエステル繊維などを用いて一定方向に擦ることにより、配向を得る方法を用いることができる。一般的には、長さ及び太さが均一な繊維を平均的に植毛した布などを用いて数回程度ラビングを行うことにより実施される。
配向膜のラビング処理面に前述の組成物を塗布して、液晶性化合物の分子を配向させる。その後、必要に応じて、配向膜ポリマーと光学異方性層に含まれる多官能モノマーとを反応させるか、あるいは、架橋剤を用いて配向膜ポリマーを架橋させることで、前述の光学異方性層を形成することができる。
配向膜の膜厚は、0.1〜10μmの範囲にあることが好ましい。
光学異方性層を支持する透明支持体(ポリマーフィルム)の面内のレターデーション(Re)は0〜150nmであることが好ましく、0〜50nmであることがより好ましく、0〜10nmであることがさらに好ましい。上記の範囲であると、反射光の光漏れを視認されない程度まで低減できるため好ましい。
また、この支持体の厚さ方向のレターデーション(Rth)はその上または下に設けられる光学異方性層との組み合わせによって選択することが好ましい。それによって、斜め方向から観察したときの反射光の光漏れ、及び色味付きを低減することができる。
ポリマーの例には、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、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂フィルム、ポリエーテルスルホンフィルム、ポリメチルメタクリレート等の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社製、非晶質ポリオレフィン(ゼオネックス:商品名、日本ゼオン社製))、などが挙げられる。このうち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、特にトリアセチルセルロースが好ましい。
透明支持体の厚さは10μm〜200μm程度のものを用いることができるが、好ましくは10μm〜80μmであり、20μm〜60μmであることがより好ましい。また、透明支持体は複数枚の積層からなっていてもよい。外光反射の抑制には薄い方が好ましいが、10μmより薄いと、フィルムの強度が弱くなり、好ましくない傾向がある。透明支持体とその上に設けられる層(接着層、垂直配向膜あるいは位相差層)との接着を改善するため、透明支持体に表面処理(例、グロー放電処理、コロナ放電処理、紫外線(UV)処理、火炎処理)を実施してもよい。透明支持体の上に、接着層(下塗り層)を設けてもよい。また、透明支持体や長尺の透明支持体には、搬送工程でのすべり性を付与したり、巻き取った後の裏面と表面の貼り付きを防止するために、平均粒径が10〜100nm程度の無機粒子を固形分重量比で5%〜40%混合したポリマー層を支持体の片側に塗布や支持体との共流延によって形成したものを用いることが好ましい。
なお上記では、支持体上に光学異方性層を設けた積層体構造であるλ/2板またはλ/4板について説明したが、本発明はこの態様に限定されるものではなく、1枚の透明支持体の片面にλ/2板とλ/4板が積層されたものであってもよく、または1枚の透明支持体の片面にλ/2板が積層され、もう一方の片面にλ/4板が積層されたものであってもよい。さらに、λ/2板またはλ/4板は、延伸ポリマーフィルム(光学異方性支持体)単独からなっていても、液晶性化合物を含有する組成物から形成された液晶フィルムのみからなっていてもよい。液晶フィルムの好ましい例も、前述の光学異方性層の好ましい例と同様である。
前述のλ/2板及びλ/4板は長尺状フィルムの状態で連続的に製造されることが好ましい。このとき、λ/2またはλ/4の遅相軸角は、前述の長尺状フィルムの長手方向に対して15°±8°、または75°であることが好ましい。このようにすることで、後述する光学積層体の製造において、前述の長尺状フィルムの長手方向と偏光膜の長手方向を一致させてロールトゥロールによる貼り合せを行うことが可能になり、貼り合せの軸角度の精度が高く、生産性の高い円偏光板や楕円偏光板の製造が可能になる。なお、光学異方性層が液晶性化合物から形成される場合には、光学異方性層の遅相軸の角度はラビングの角度で調整できる。また、λ/2板またはλ/4板が延伸処理したポリマーフィルム(光学異方性支持体)から形成される場合は、延伸方向によって遅相軸の角度が調整できる。
次に、態様(ii)について説明する。
本発明の光学シート部材の第1の態様の態様(ii)に用いられる反射偏光子(B)は、430〜480nmの波長帯域に反射中心波長を有し、半値幅が100nm以下である反射率のピークを有する誘電体多層膜である。
本発明の光学シート部材の第2の態様の態様(ii)に用いられる反射偏光子(B)は、300〜430nmの波長帯域に反射中心波長を有し、半値幅が100nm以下である反射率のピークを有する誘電体多層膜である。
図6〜図10に、反射偏光板15として、誘電体多層膜11を用いた態様を示した。ただし、本発明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11は便宜上3層の積層体として図面に記載されているが、積層数は目的とする反射率を達成するために適宜変更することができる。
本発明の光学シート部材の第1の態様の態様(ii)に用いられる誘電体多層膜は、430〜480nmの波長帯域に反射中心波長を有し、半値幅が100nm以下である反射率のピークのみを有することが好ましく、すなわち上記の反射率のピーク以外に可視光領域において反射率のピークを有さないことが好ましい。
本発明の光学シート部材の第2の態様の態様(ii)に用いられる誘電体多層膜は、300〜430nmの波長帯域に反射中心波長を有し、半値幅が100nm以下である反射率のピークのみを有することが好ましく、すなわち上記の反射率のピーク以外に可視光領域において反射率のピークを有さないことが好ましい。
態様(ii)に用いられる誘電体多層膜は、膜厚が薄い方が好ましい。態様(ii)に用いられる誘電体多層膜の膜厚は、5〜100μmであることが好ましく、5〜50μmであることがより好ましく、5〜20μmであることが特に好ましい。
態様(ii)に用いられる誘電体多層膜の製造方法としては特に制限はないが、例えば、特許3187821号、特許3704364号、特許4037835号、特許4091978号、特許3709402号、特許4860729号、特許3448626号などに記載の方法を参考に製造することができ、これらの公報の内容は本発明に組み込まれる。なお、誘電体多層膜は、誘電体多層反射偏光板や、交互多層膜の複屈折干渉偏光子と言われることもある。
<光変換部材(D)>
本発明の光学シート部材の第1の態様は、光変換部材(D)として、前述の反射偏光子(B)を透過して前述の光変換部材(D)に入射する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の一部を、
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、
600〜700nmの波長帯域に発光中心波長を有し(より好ましくは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に変換し、
かつ、
前述の青色光の一部を透過する光変換部材(D)を有する。
本発明の光学シート部材の第2の態様は、光変換部材(D)として、前述の反射偏光子(B)を透過して前述の光変換部材(D)に入射する300〜430nm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UV光の一部または全部を、
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、
600〜700nmの波長帯域に発光中心波長を有し(より好ましくは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に変換する光変換部材(D)を有する。
本発明の光学シート部材の第1の態様は、光変換部材(D)が、前述の青色光が入射したときに前述の緑色光と前述の赤色光を発光する蛍光材料を有することが好ましい。
本発明の光学シート部材の第2の態様は、光変換部材(D)が、前述の300〜430nm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光が入射するときに前述の青色光、前述の緑色光および前述の赤色光を発光する蛍光材料を有することが好ましい。
無機の蛍光材料としては、イットリウム・アルミニウム・ガーネット系の黄色蛍光体やテルビウム・アルミニウム・ガーネット系の黄色蛍光体等がある。蛍光材料の蛍光波長は、蛍光体の粒子径を変更することによって、制御することができる。その他、特表2010−532005号公報に記載の蛍光材料を用いることができる。
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。
本発明の光学シート部材は、蛍光材料を有する光変換部材(D)が量子ドットシート、量子ドット材料(量子ドット、量子ロッド)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、量子ドット材料を分散させた接着層であることが好ましい。
また、前述の量子ドット材料を分散後、延伸された本発明の光学シートに用いられる材料について特に制限はない。種々のポリマーフィルム、例えば、セルロースアシレート、ポリカーボネート系ポリマー、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート等のポリエステル系ポリマー、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系ポリマー、ポリスチレンやアクリロニトリル・スチレン共重合体(AS樹脂)等のスチレン系ポリマー等を利用することができる。また、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、エチレン・プロピレン共重合体の如きポリオレフィン系ポリマー、塩化ビニル系ポリマー、ナイロンや芳香族ポリアミド等のアミド系ポリマー、イミド系ポリマー、スルホン系ポリマー、ポリエーテルスルホン系ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン系ポリマー、ポリフェニレンスルフィド系ポリマー、塩化ビニリデン系ポリマー、ビニルアルコール系ポリマー、ビニルブチラール系ポリマー、アリレート系ポリマー、ポリオキシメチレン系ポリマー、エポキシ系ポリマー、又は前述のポリマーを混合したポリマー等から1種又は2種以上のポリマーを選択し、主成分として用いてポリマーフィルムを作製し、上記特性を満足する組合せで、光学シートの作製に利用することができる。
前述の蛍光材料を有する光変換部材(D)が量子ドットシートである場合、このような量子ドットシート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、特表2010−532005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。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。
前述の蛍光材料を有する光変換部材(D)が、量子ドット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である場合、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。また、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。
前述の蛍光材料を有する光変換部材(D)が、量子ドット材料を分散させた接着層である場合、このような接着層としては特に制限は無く、特開2012−169271号公報、SID’12 DIGEST p.895、特開2001−174636号公報、特開2001−174809号公報、特表2010−532005号公報などに記載の量子ドット材料などを公知の接着層に分散させたものを用いることができる。
本発明の光学シート部材は、光変換部材が入射光の偏光性を少なくとも一部保持した蛍光を発光することが輝度改善、低消費電力の観点から好ましい。入射光の偏光性を少なくとも一部保持した蛍光を発光することができる光変換部材としては、上述の量子ドット材料を使用できる。また、蛍光の偏光性保持の観点から非特許文献(THE PHYSICAL CHEMISTRYLETTERS 2013,4,502−507)記載の量子ロッドタイプを使用することがより好ましい。入射光の偏光性を一部保持した蛍光を発光するとは、偏光度99.9%の励起光が光変換部材に入射したときにその光変換部材が発光する蛍光の偏光度が0%ではないことであり、好ましくは偏光度が10〜80%であり、より好ましくは80〜99%であり、更に好ましくは99〜99.9%である。
本発明の光学シート部材は、光変換部材が、光変換部材から出射される光が直線偏光および円偏光を含む光となる蛍光材料を有することが輝度改善、低消費電力の観点から好ましい。光変換部材から出射される光が直線偏光および円偏光を含む光となる蛍光材料としては、上述の量子ドット材料を挙げることができる。また、円偏光発光する蛍光材料に、前述の態様(i)に用いられる式(1)及び式(2)を満たすλ/4板(C)を用いて直線偏光にすることで、輝度向上の観点で優れた光学シート部材が実現できる。
また、光変換部材から出射される光が直線偏光を含む場合においては、BL側の偏光板がさらに直線偏光反射偏光子を有する、または、前述の偏光板(BL側の偏光板、吸収型偏光板)と前述の光変換部材の間にさらに直線偏光反射偏光子を有し、光変換部材から出射される光(直線偏光)と反射偏光子及びBL側偏光子の透過軸が一致することが輝度改善の点でさらに好ましい。前述の直線偏光反射偏光子は全波長域300〜780nmの機能するものでもよく、300〜500nmの波長帯域の少なくとも一部を反射する直線偏光反射偏光子であることが好ましく、300〜480nmの波長帯域の全部または一部を反射する直線偏光反射偏光子であることがより好ましい。
前述の直線偏光反射偏光子は全波長域300〜780nmの波長帯域を反射する誘電体多層膜であることが好ましく、300〜500nmの波長帯域の少なくとも一部を反射する誘電体多層膜であることがより好ましく、少なくとも300〜480nmの波長帯域(の全部または一部)を反射する誘電体多層膜であるであることが特に好ましい。
また、前述の直線偏光反射偏光子は全波長域300〜780nmの波長帯域を反射するコレステリック液晶相を固定してなる光反射層の両側にλ/4板を有する直線偏光反射偏光子でもよく、300〜500nmの波長帯域の少なくとも一部を反射するコレステリック液晶相を固定してなる光反射層の両側にλ/4板を有する直線偏光反射偏光子であることが好ましく、少なくとも300〜480nmの波長帯域の(全部または一部)を反射するコレステリック液晶相を固定してなる光反射層の両側にλ/4板を有する直線偏光反射偏光子であることがより好ましい。図14−Aに、光変換部材11から出射される光が直線偏光を含み、BL側の偏光板1がさらに直線偏光反射偏光子17を有する態様のうち、前述の直線偏光反射偏光子17がコレステリック液晶相を固定してなる光反射層14Bの両側にλ/4板12を有する直線偏光反射偏光子である態様を示した。図15に、BL側偏光板1と光変換部材11の間にさらに直線偏光反射偏光子17を有する態様のうち、前述の直線偏光反射偏光子17がコレステリック液晶相を固定してなる光反射層14Bの両側にλ/4板12を有する直線偏光反射偏光子である態様を示した。また、図14−Bは、直線偏光反射偏光子17がB狭帯域の誘電体多層膜反射偏光子、または広帯域の誘電多層膜反射偏光子に置き換えた態様であり、前述の直線偏光子同様の発明効果が得られる。
一方、光変換部材から出射される光が円偏光を含む場合、BL側の偏光板がさらに円偏光反射偏光子を有する、または、前述の偏光板(BL側の偏光板、吸収型偏光板)と前述の光変換部材の間に円偏光反射偏光子を有することが輝度改善の点でさらに好ましい。この場合、反射偏光子は全波長域300〜780nmで機能するものでもよく、300〜500nmの波長帯域の少なくとも一部を反射する円偏光反射偏光子であることが好ましく、少なくとも300〜480nmの波長帯域の全部または一部を反射する円偏光反射偏光子であることがより好ましい。
前述の円偏光反射偏光子は全波長域300〜780nmの波長帯域を反射する誘電体多層膜の両側にλ/4板を有する円偏光反射偏光子であることが好ましく、300〜500nmの波長帯域の少なくとも一部を反射する誘電体多層膜の両側にλ/4板を有する円偏光反射偏光子であることがより好ましく、少なくとも300〜480nmの波長帯域(の全部または一部)を反射する誘電体多層膜の両側にλ/4板を有する円偏光反射偏光子であることが特に好ましい。
また、前述の円反射偏光子が全波長域300〜780nmで機能するコレステリック液晶相を固定してなる光反射層と、この光反射層と前記偏光板の間に配置されたλ/4板とを有する円偏光反射偏光子でもよく、300〜500nmの波長帯域の少なくとも一部を反射するコレステリック液晶相を固定してなる光反射層と、この光反射層と前述の偏光板との間に配置されたλ/4板とを有する円偏光反射偏光子であることが好ましく、少なくとも300〜480nmの波長帯域(の全部または一部)を反射するコレステリック液晶相を固定してなる光反射層と、この光反射層と前述の偏光板との間に配置されたλ/4板とを有する円偏光反射偏光子であることがより好ましい。図16に、光変換部材11から出射される光が円偏光を含み、BL側の偏光板1がさらに円偏光反射偏光子18を有する態様のうち、前述の円偏光反射偏光子18がコレステリック液晶相を固定してなる光反射層14Bと、この光反射層14Bと前述の偏光板1の間に配置されたλ/4板12とを有する円偏光反射偏光子である態様を示した。図17に、前述のBL側偏光板1と前述の光変換部材11の間にさらに円偏光反射偏光子18を有する態様のうち、前述の円偏光反射偏光子18がコレステリック液晶相を固定してなる光反射層14Bと、この光反射層14Bと前述の偏光板1の間に配置されたλ/4板12とを有する円偏光反射偏光子である態様を示した。
本発明の光学シート部材は、光変換部材が、少なくとも2種類以上の蛍光波長ごとにパターン形成されていることが光利用効率の観点から好ましい。
光変換部材が、少なくとも2種類以上の蛍光波長ごとにパターン形成されている態様としては、以下の態様を好ましく挙げることができる。
光変換部材をパターン形成する場合、有機蛍光材料、無機蛍光材料、好ましくは量子ドット材料(たとえば、R及びG)をアクリル系、エポキシ系等のバインダーやフォトレジスト材料中に分散後、ベースフィルム上にグラビア印刷、インクジェット印刷または、フォトリソグラフィーを用いたパターン形成により、液晶パネルの画素ピッチ以下のライン幅でストライプ状(またはドット状)に形成することで実現できる。また、画素ピッチで周期的な蛍光体のパターン形状をしたものを用いた本発明の光学シート部材を、液晶パネルのCF画素に対応してパターンを整合さることで、光利用率を向上することができる。パターンのアライメントに関しては、3DTV用に用いているパターン位相差(FPR)を貼り合せるために使用するアライメント付パネル貼り合せ装置等を用いる事ができる。また、蛍光体パターンとパネル画素間に光りのコリメート性を改善する仕組み(レンズシート、ファイバーレンズのような異方性屈折率層、ルーバーなど)を用いると輝度改善効果がさらに高まる。
また、少なくとも2種類以上の蛍光波長ごとにパターン形成されている態様としては、特開2010−138523号公報に記載の態様も好ましく用いることができ、この公報に記載の内容も本発明に組み込まれる。
<接着層(粘着剤層)>
本発明の光学シート部材は、光変換部材(D)および反射偏光子(B)が、直接接触して、または、接着層を介して積層されていることが好ましい。
本発明の光学シート部材は、偏光板、光変換部材(D)、λ/4板(C)および反射偏光子(B)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。
これらの部材どうしを直接接触して積層させる方法としては、各部材の上に他の部材を塗布により積層する方法を挙げることができる。
また、これらの部材どうしの間には、接着層(粘着剤層)が配置されていてもよい。光学異方性層と偏光板との積層のために用いられ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。
本発明の光学シート部材は、反射偏光子(B)と、反射偏光子(B)の偏光板側に隣接する層との屈折率の差が0.15以下であることが好ましく、0.10以下であることがより好ましく、0.05以下であることが特に好ましい。前述の反射偏光子(B)の偏光板側に隣接する層としては、上述の接着層を挙げることができる。
このような接着層の屈折率の調整方法としては特に制限はないが、例えば特開平11−223712号公報に記載の方法を用いることができる。特開平11−223712号公報に記載の方法の中でも、以下の態様が特に好ましい。
前述の接着層に用いられる粘着剤の例としては、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリウレタン系樹脂、シリコン系樹脂、アクリル系樹脂等の樹脂をあげることができる。これらは単独もしくは2種以上混合して使用しても良い。特に、アクリル系樹脂は、耐水性、耐熱性、耐光性等の信頼性に優れ、接着力、透明性が良く、更に、屈折率を液晶ディスプレイに適合するように調整し易い等から好ましい。アクリル系粘着剤としては、アクリル酸及びそのエステル、メタクリル酸及びそのエステル、アクリルアミド、アクリルニトリル等のアクリルモノマーの単独重合体もしくはこれらの共重合体、更に、前述のアクリルモノマーの少なくとも1種と、酢酸ビニル、無水マレイン酸、スチレン等の芳香族ビニルモノマーとの共重合体をあげることができる。特に、粘着性を発現するエチレンアクリレート、ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート等の主モノマー、凝集力成分となる酢酸ビニル、アクリルニトリル、アクリルアミド、スチレン、メタクリレート、メチルアクリレートなどのモノマー、さらに接着力向上や、架橋化起点を付与するメタクリル酸、アクリル酸、イタコン酸、ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、アクリルアミド、メチロールアクリルアミド、グリシジルメタクリレート、無水マレイン酸等の官能基含有モノマーからなる共重合体で、Tg(ガラス転移点)が−60℃〜−15℃の範囲にあり、重量平均分子量が20万〜100万の範囲にあるものが好ましい。
硬化剤として、例えば金属キレート系、イソシアネート系、エポキシ系の架橋剤が必要に応じて1種あるいは2種以上混合されて用いられる。このようなアクリル系粘着剤は、後述するフィラーを含有した状態で、粘着力が100〜2000g/25mmの範囲になるよう配合されると実用上好ましい。接着力が100g/25mm未満では耐環境性が悪く、特に、高温高湿時に剥離の生じる恐れがあり、逆に、200g/25mmを超えると貼り直しができなかったり、できても粘着剤が残るという問題が生じる。アクリル系粘着剤の屈折率(JIS K−7142によるB法)は、1.45〜1.70の範囲、特に、1.5〜1.65の範囲が好ましい。
粘着剤には、屈折率の調整のためにフィラーが含有される。フィラーとしてはシリカ、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、クレー、タルク、二酸化チタン等の無機系白色顔料、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂等有機系の透明または白色顔料等をあげることができる。アクリル系粘着剤を選択したときは、シリコンビーズ、エポキシ樹脂ビーズがアクリル系粘着剤に対する分散性が優れ、均一で良好な屈折率が得られることから好ましい。また、フィラーは、光拡散が均一な球状のフィラーが好ましい。
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。
本発明では、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。
[画像表示装置]
本発明の画像表示装置の第1の態様は、本発明の第1の態様の光学シート部材と、バックライトユニットとを有し、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を発光する光源を備え、バックライトユニットが光源の後部に、光源から発光されて光学シート部材で反射された光の偏光状態の変換および反射をする反射部材を備えることを特徴とする。
本発明の画像表示装置の第2の態様は、本発明の第2の態様の光学シート部材と、バックライトユニットとを有し、バックライトユニットが300〜430nm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UV光を発光する光源を備え、バックライトユニットが光源の後部に、光源から発光されて光学シート部材で反射された光の偏光状態の変換および反射をする反射部材を備えることを特徴とする。
バックライトユニットの青色光またはUV光の発光強度のピークを与える波長と、輝度向上フィルムにおける反射率のピークを与える波長との差は、光源の光線の指向性が高い(正面に集光)場合は、なくても良いが、光源の指向性が低い(集光性が低い拡散光源)場合には、反射偏光子の傾斜方向での反射帯域の短波シフトを考慮し、0〜100nm以内であることが好ましく、より好ましくは5〜70nm以内、より好ましくは10〜50nm以内であることがより好ましい。
<バックライトユニット>
バックライトの構成としては、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、バックライトユニットが光源の後部に、光源から発光されて光学シート部材で反射された光の偏光状態の変換および反射をする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。
本発明の画像表示装置の第1の態様では、バックライトの光源は、前述の青色光を発光する青色発光ダイオードを有することが好ましい。
本発明の画像表示装置の第2の態様では、バックライトの光源は、UV光を発光するUV発光ダイオードを有することが好ましい。
本発明の画像表示装置の第1の態様は、バックライトユニットが、前述の青色光のうち460nmよりも短波長の光を選択的に透過する青色用波長選択フィルタを有することが好ましい。
このような青色用波長選択フィルタ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、特開2008−52067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。
バックライトユニットは、その他、公知の拡散板や拡散シート、プリズムシート(例えば、BEFなど)、導光器を備えていることも好ましい。その他の部材についても、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。
また、本発明における光学部材シートと液晶パネルバックライト側偏光板の間に、拡散シート、プリズムシート(例えば、BEFなど)を備えて、光源の指向性を制御し、好ましい画像表示装置を作製できる。
<表示パネル>
前述の画像表示装置としては、液晶ディスプレイ(LCD)、プラズマディスプレイ(PDP)、エレクトロルミネッセンスディスプレイ(OELD又はIELD)、フィールドエミッションディスプレイ(FED)、タッチパネル、電子ペーパー等を挙げることができる。
前述の画像表示装置の好ましい表示パネルの一例は、透過モードの液晶パネルであり、一対の偏光子とその間に液晶セルとを有する。偏光子のそれぞれと液晶セルとの間には、通常、視野角補償のための位相差フィルムが配置される。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、この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。
本発明の液晶パネル像表示装置に利用される液晶セルは、VAモード、OCBモード、IPSモード、又はTNモードであることが好ましいが、これらに限定されるものではない。
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。
液晶表示装置の一実施形態は、対向する少なくとも一方に電極を設けた基板間に液晶層を挟持した液晶セルを有し、この液晶セルは2枚の偏光板の間に配置して構成されることが好ましい。液晶表示装置は、上下基板間に液晶が封入された液晶セルを備え、電圧印加により液晶の配向状態を変化させて画像の表示を行う。さらに必要に応じて偏光板保護フィルムや光学補償を行う光学補償部材、接着層などの付随する機能層を有する。また、本発明の画像表示装置は、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。
図11に、本発明の画像表示装置の第1の態様であって、液晶表示装置である場合の構成の一例を示した。図11では、画像表示装置51は、バックライトユニット31、本発明の光学シート部材21(反射偏光子11とバックライト側偏光板1との積層体)、薄層トランジスタ基板41、液晶セル42、カラーフィルター基板43、表示側偏光板44がこの順で積層される。
なお、本発明の光学シート部材21の構成は、図2の構成のものを代表例として図11に記載したが、本発明の画像表示装置がこのような例によって図11の構成に限定されることはない。
(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個置きに前述の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述の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。
前述の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。前述の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、前述の緑色を示すカラーフィルターにおいて、前述の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。
前述の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。
カラーフィルター用顔料として、青ではC.I.Pigment Blue 15:6に補色顔料C. I .Pigment Violet 23を用いられる。赤では、C. I. Pigment Red 254に補色としてC. I. Pigment Yellow 139を用いられる。緑色用の顔料としては、通常C. I. Pigment Green 36(臭化銅フタロシアニングリーン)、C. I. Pigment Green 7(塩化銅フタロシアニングリーン)に、補色用顔料としてC. I. Pigment Yellow 150やC .I. Pigment Yellow 138等が用いられる。これらの顔料の組成を調整することで制御可能である。補色顔料の組成を比較例に対して少量ながら増量することで、長波長側の半値波長を590nmから600nmの範囲に設定することが可能である。なお、現在は、一般的に顔料を用いているが、分光を制御でき、プロセス安定性、信頼性が確保できる色素であれば、染料によるカラーフィルターであってもよい。
(ブラックマトリックス)
本発明の画像表示装置は、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。
(薄層トランジスタ)
本発明の画像表示装置は、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。
前述の薄層トランジスタが、キャリア濃度が1×1014/cm未満である酸化物半導体層を有することが好ましい。前述の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。
<光学シート部材の画像表示装置への貼合方法>
本発明の光学シート部材を液晶表示装置などの画像表示装置へと貼合する方法としては、公知の方法を用いることができる。また、ロールtoパネル製法を用いることもでき、生産性、歩留まりを向上する上で好ましい。ロールtoパネル製法は特開2011−48381号公報、特開2009−175653号公報、特許4628488号公報、特許4729647号公報、WO2012/014602号、WO2012/014571号等に記載されているが、これらに限定されない。
以下に実施例と比較例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。
なお、実施例1−A、実施例1、実施例2−A、実施例2〜16は参考例である。
[製造例1]
<偏光板の準備>
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)で位相差フィルムを準備した。
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)を用いたが、好ましくは、40μm以下、より好ましくは25μm以下のセルロースアシレート系フィルムを用いる方がより、より薄い光学シート部材を作製できる。
特開2006−293275号公報の[0219]〜[0220]と同様にして、偏光子を製造し、上記位相差フィルムおよび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、偏光板を製造した。また、本発明の光学部材シートを偏光板に貼り合せる場合、λ/4等の光学部材シートの一部または全部が、偏光板の一方の保護フィルムを兼ねることができる。
[製造例2]
<偏光板の準備>
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、ラクトン環構造を有するアクリル系樹脂{共重合モノマー質量比=メタクリル酸メチル/2−(ヒドロキシメチル)アクリル酸メチル=8/2、ラクトン環化率約100%、ラクトン環構造の含有割合19.4%、重量平均分子量133000、メルトフローレート6.5g/10分(240℃、10kgf)、Tg131℃}90質量部と、アクリロニトリル−スチレン(AS)樹脂{トーヨーAS AS20、東洋スチレン社製}10質量部との混合物;Tg127℃]のペレットを二軸押し出し機に供給し、約280℃でシート状に溶融押し出しして、厚さ40μmの長尺状のフィルム1を用いた以外は製造例1と同様にして、位相差フィルムおよび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、偏光板を製造した。
[製造例3]
<偏光板の準備>
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市販のCOPフィルム「ゼオノアZF14」(日本ゼオン社製)を用いた以外は製造例1と同様にして、位相差フィルムおよび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、偏光板を製造した。
[実施例1−A]
<光変換部材の形成>
光変換部材として、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540nm、半値幅40nmの緑色光と、中心波長645nm、半値幅30nmの赤色光の蛍光発光をする量子ドットシート(量子ドット材料(G,R))を形成した。
得られた量子ドットシートと、上記製造例1で製造した偏光板1を空気層を介して配置した。
<B狭帯域λ/4板の形成>
特開2012−108471号公報を参考にして、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)の上に、ディスコティック液晶を用いて第2のλ/4板(B狭帯域λ/4板)を準備した。
得られた第2のλ/4板の、B狭帯域λ/4板の、Re(450)は112nm、Re(550)は93nm、膜厚はTACを含め約60μmであった。
<反射偏光子の形成>
上記B狭帯域λ/4板上に、特開2013−203827(〔0016〕−〔0148〕記載)及び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直接塗布により形成した。
得られた光反射層の最大反射率のピークの反射中心波長は445nm、半値幅は70nm、膜厚は2.5μm、液晶のΔn=0.12、平均屈折率は1.57であった。また、液晶のΔn=0.17を用いた場合、反射中心波長は450nm、半値幅は100nm、膜厚は2.5μmを実現できた。
上記、偏光板、光変換部材(量子ドットシート)、B狭帯域λ/4板+コレステリック反射偏光子を空気層を介して重ねた積層体を、実施例1−Aの光学シート部材とした。
<液晶表示装置の製造>
市販の量子ドット型バックライトの液晶表示装置(ソニー製社製、商品名KDL−46W900A)を使用し、バックライト側偏光板として実施例1−Aの光学シート部材用いて、上記TVを分解し、量子ドット(ガラス閉じ込めバータイプ)を取り出し、B狭帯域(450nm)バックライトユニットに変更し、実施例1−Aの液晶表示装置を製造した。
B狭帯域バックライトユニットは、光源として青色発光ダイオード(Blue、主波長450nm、半値幅20nm)を備える。また、光源の後部に光源から発光されて前述の光学シート部材で反射された光の偏光状態の変換および反射をする反射部材を備える。
[実施例1]
<光変換部材の形成>
光変換部材として、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540nm、半値幅40nmの緑色光と、中心波長645nm、半値幅30nmの赤色光の蛍光発光をする量子ドットシート(量子ドット材料(G,R))を形成した。
得られた量子ドットシートと、上記製造例1で製造した偏光板1を、屈折率1.47のアクリル系接着剤を用いて貼り合わせた。
<B狭帯域λ/4板の形成>
特開2012−108471号公報を参考にして、B狭帯域λ/4板を準備した。
得られたB狭帯域λ/4板の、Re(450)は112nm、Re(550)は93nm、膜厚は60μmであった。
得られたB狭帯域λ/4板と、上記にて製造した光変換部材を、屈折率1.47のアクリル系接着剤を用いて貼り合わせた。
<反射偏光子の形成>
支持体の上に、特開2013−203827(〔0016〕−〔0148〕記載)及び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形成した。
得られた光反射層の最大反射率のピークの反射中心波長は445nm、半値幅は70nm、膜厚は2.5μm、液晶のΔn=0.12、平均屈折率は1.57であった。また、液晶のΔn=0.17を用いた場合、反射中心波長は450nm、半値幅は100nm、膜厚は2.5μmを実現できた。
得られたB狭帯域λ/4板の上に、上記にて形成した光反射層のみを支持体から剥がして、転写した。
得られた量子ドットシート、B狭帯域λ/4板および反射偏光子を有する輝度向上フィルムのトータル厚さは2.5μmであった。
このようにして得られた偏光板と輝度向上フィルムの積層体を、実施例1の光学シート部材とした。
<液晶表示装置の製造>
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として実施例1の光学シート部材用いて、バックライトユニットを以下のB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B狭帯域バックライトユニットは、光源として青色発光ダイオード(日亜B−LED:Blue、主波長465nm、半値幅20nm)を備える。また、光源の後部に光源から発光されて前述の光学シート部材で反射された光の偏光状態の変換および反射をする反射部材を備える。
[実施例2−A]
<光変換部材の形成>
光変換部材として、シグマアルドリッチ社販売のNanoco Technologies社製量子ドット「Lumidot(登録商標)」を用いて、UV発光ダイオードのUV光が入射したときに中心波長460nm、半値幅40nmの青色光と、中心波長560nm、半値幅40nmの緑色光と、中心波長610nm、半値幅40nmの赤色光の蛍光発光をする量子ドットシート(量子ドット材料(B,G,R))を形成した。
<UV狭帯域λ/4板の形成>
特開2003−270435号公報を参考にして、UV帯域に吸収のないCOP材料を用いたUV狭帯域λ/4板を準備した。
得られたUV狭帯域λ/4板のRe(380)は95nm、Re(450)は95nm、膜厚は40μmであった。
<反射偏光子の形成>
上記λ/4上に、特開2013−203827(〔0016〕−〔0148〕記載)及び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1層、直接塗布により形成した。
得られた光反射層の最大反射率のピークの反射中心波長は385nm、半値幅は70nm、膜厚は2.5μm、平均屈折率は1.57であった。
得られたUV狭帯域λ/4板および反射偏光子を有する輝度向上フィルムのトータル厚さは43μmであった。
このようにして得られた量子ドットシートと、上記製造例1で製造した偏光板1、輝度向上フィルムを空気層を介して積層体を形成し、実施例2−Aの光学シート部材とした。
<液晶表示装置の製造>
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として実施例2−Aの光学シート部材を用いて、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2−A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)を備える。また、光源の後部に光源から発光されて前述の光学シート部材で反射された光の偏光状態の変換および反射をする反射部材を備える。
なお、得られた実施例2−Aの液晶表示装置は、キャリア濃度が1×1014/cm未満である酸化物半導体層を有する薄層トランジスタを備える。
[実施例2]
<光変換部材の形成>
光変換部材として、シグマアルドリッチ社販売のNanoco Technologies社製量子ドット「Lumidot(登録商標)」を用いて、UV発光ダイオードのUV光が入射したときに中心波長460nm、半値幅40nmの青色光と、中心波長560nm、半値幅40nmの緑色光と、中心波長610nm、半値幅40nmの赤色光の蛍光発光をする量子ドットシート(量子ドット材料(B,G,R))を形成した。
得られた量子ドットシートと、上記製造例1で製造した偏光板1を、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狭帯域λ/4板の形成>
特開2003−270435号公報を参考にして、UV帯域に吸収のないCOP材料を用いたUV狭帯域λ/4板を準備した。
得られたUV狭帯域λ/4板のRe(380)は95nm、Re(450)は95nm、膜厚は40μmであった。
得られたUV狭帯域λ/4板と、上記にて製造した光変換部材を、屈折率1.47のアクリル系接着剤を用いて貼り合わせた。
<反射偏光子の形成>
支持体の上に、特開2013−203827(〔0016〕−〔0148〕記載)及び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1層、塗布により形成した。
得られた光反射層の最大反射率のピークの反射中心波長は385nm、半値幅は70nm、膜厚は2.5μm、平均屈折率は1.57であった。
得られたUV狭帯域λ/4板の上に、上記にて形成した光反射層のみを支持体から剥がして、転写した。
得られたUV狭帯域λ/4板および反射偏光子を有する輝度向上フィルムのトータル厚さは43μmであった。
このようにして得られた偏光板と輝度向上フィルムの積層体を、実施例2の光学シート部材とした。
<液晶表示装置の製造>
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として実施例2の光学シート部材を用いて、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2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)を備える。また、光源の後部に光源から発光されて前述の光学シート部材で反射された光の偏光状態の変換および反射をする反射部材を備える。
なお、得られた実施例1の液晶表示装置は、キャリア濃度が1×1014/cm未満である酸化物半導体層を有する薄層トランジスタを備える。
[実施例3]
実施例1において、コレステリック層の厚みを変更して下記表1の記載の輝度向上フィルムの厚みに変更した以外は実施例1と同様にして、実施例3の光学シート部材を製造した。
その後、実施例1の液晶表示装置の製造において、実施例1の光学シート部材の代わりに実施例3の光学シート部材を用い、さらにバックライトの光源を日亜B−LED:Royal Blue、主波長445nm、半値幅20nm)に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。
[実施例4]
実施例2において、λ/4層の厚みを変更して下記表1の記載の輝度向上フィルムの厚みに変更した以外は実施例2と同様にして、実施例4の光学シート部材を製造した。
その後、実施例2の液晶表示装置の製造において、実施例2の光学シート部材の代わりに実施例4の光学シート部材を用い、さらにバックライトの光源を日亜UV−LED:NC4U134A、主波長385nm、半値幅10nmに変更した以外は実施例2と同様にして、実施例4の液晶表示装置を製造した。
[実施例5]
実施例1において、偏光板1を製造例2で製造した偏光板2に変更した以外は実施例1と同様にして、実施例5の光学シート部材を製造した。
その後、実施例1の液晶表示装置の製造において、実施例1の光学シート部材の代わりに実施例5の光学シート部材を用い、さらにバックライトの光源を日亜B−LED:Royal Blue、主波長445nm、半値幅20nm)に変更した以外は実施例1と同様にして、実施例5の液晶表示装置を製造した。
[実施例6]
実施例1において、偏光板1を製造例3で製造した偏光板3に変更した以外は実施例1と同様にして、実施例6の光学シート部材を製造した。
その後、実施例1の液晶表示装置の製造において、実施例1の光学シート部材の代わりに実施例6の光学シート部材を用い、さらにバックライトの光源を日亜B−LED:Royal Blue、主波長445nm、半値幅20nm)に変更した以外は実施例1と同様にして、実施例6の液晶表示装置を製造した。
[実施例7]
<量子ドット材料分散粘着材の調製>
特開2003−13029号公報を参考に調製した粘着材に、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560nm、半値幅40nmの緑色光と、中心波長610nm、半値幅40nmの赤色光の蛍光発光をする量子ドット材料を分散させて、量子ドット材料分散粘着材を調製した。
<光学シート部材、液晶表示装置の製造>
製造例1において調製した偏光子の一方の面に対し、製造例1において調製した位相差フィルムを製造例1と同様に貼り合わせ、偏光子のもう一方の面に上記にて調製した量子ドット材料分散粘着材を用いて、実施例1で調製したB狭帯域λ/4板を貼り合わせた。その後は、B狭帯域λ/4板の上に、実施例1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の形成を行い、実施例7の光学シート部材を製造した。
その後、実施例1の液晶表示装置の製造において、実施例1の光学シート部材の代わりに実施例7の光学シート部材を用い、さらにバックライトの光源を日亜B−LED:Royal Blue、主波長445nm、半値幅20nm)に変更した以外は実施例1と同様にして、実施例7の液晶表示装置を製造した。
[実施例8]
<量子ロッド分散CAの調製>
特開2011−121327号公報の実施例1に記載のセルロースアシレートフィルムの製造時に、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560nm、半値幅40nmの緑色光と、中心波長640nm、半値幅40nmの赤色光の蛍光発光をする量子ロッドをセルロースアシレートに対して0.1質量%分散させて、量子ロッド分散延伸セルロースアシレートフィルム(下記の表中では、量子ロッド分散延伸CAと記載)を調製した。この量子ロッド分散延伸セルロースアシレートフィルムは、偏光度99.9%の光が量子ロッド分散延伸セルロースアシレートフィルムに入射したときに量子ロッド分散延伸セルロースアシレートフィルムが発光する蛍光の偏光度は80%であった。また、延伸倍率UPにより量子ロッド分散延伸セルロースアシレートフィルムが発光する蛍光の偏光度は改善することを確認している。
<偏光板4の製造>
製造例1において調製した偏光子の一方の面に対し、製造例1において調製した位相差フィルムを製造例1と同様に貼り合わせ、偏光子のもう一方の面に上記にて調製した量子ロッド分散延伸セルロースアシレートフィルムを製造例1と同様に貼り合わせて偏光板4を製造した。
<光学シート部材、液晶表示装置の製造>
実施例1において、偏光板1の代わりに上記にて製造した偏光板4を用いた以外は実施例1と同様にして、実施例8の光学シート部材を製造した。
その後、実施例1の液晶表示装置の製造において、実施例1の光学シート部材の代わりに実施例8の光学シート部材を用い、さらにバックライトの光源を日亜B−LED:Royal Blue、主波長445nm、半値幅20nm)に変更した以外は実施例1と同様にして、実施例8の液晶表示装置を製造した。
[実施例9]
<広帯域λ/4板の形成>
特開2003−262727号公報の[0020]〜[0033]と同様にして、広帯域λ/4板を準備した。広帯域λ/4板は、基材の上に2層の液晶性材料を塗布、重合後に、基材から剥離して得られた。
得られた広帯域λ/4板のRe(450)は110nm、Re(550)は135nm、Re(630)は140nm、膜厚は1.6μmであった。
<光学シート部材、液晶表示装置の製造>
実施例1において、B狭帯域λ/4板の代わりに上記にて製造した広帯域λ/4板を用い、λ/4板の厚みを変更して輝度向上フィルムの合計厚みを下記表2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9の光学シート部材を製造した。
その後、実施例1の液晶表示装置の製造において、実施例1の光学シート部材の代わりに実施例9の光学シート部材を用い、さらにバックライトの光源を日亜B−LED:Royal Blue、主波長445nm、半値幅20nm)に変更した以外は実施例1と同様にして、実施例9の液晶表示装置を製造した。
[実施例10]
実施例1において、B狭帯域λ/4板の代わりに実施例9にて製造した広帯域λ/4板を用い、反射偏光子と偏光板を接着させる接着剤を、屈折率1.55の接着剤に変更した以外は実施例1と同様にして、実施例10の光学シート部材ならびに液晶表示装置を製造した。
[実施例11]
製造例1で製造した偏光板1に対し、実施例1で製造した量子ドットシートを実施例1と同様にして貼り合わせた。その後、以下の方法で調製したB狭帯域の誘電体多層膜1を、実施例1と同様の接着剤を用いて量子ドットシートに貼り合わせて、実施例11の光学シート部材を製造した。
B狭帯域の誘電体多層膜1は、IDW/AD ’12、p.985〜988(2012)を参考に輝度向上フィルムのトータル厚さを下記表2に記載のとおりとなるように変更し、青色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465nm、半値幅は30nmとなるように製造した。
実施例1の液晶表示装置の製造において、実施例1の光学シート部材の代わりに実施例11の光学シート部材を用いた以外は実施例1と同様にして、実施例11の液晶表示装置を製造した。
[実施例12]
製造例2で製造した偏光板2に対して、実施例8で調製した量子ロッド分散延伸セルロースアシレートフィルムを、実施例1と同様の接着剤を用いて貼り合わせた。その後、量子ロッド分散延伸セルロースアシレートフィルム側に対して、実施例11で製造したB狭帯域の誘電体多層膜1を、実施例1と同様の接着剤を用いて貼り合わせて、実施例12の光学シート部材を製造した。
実施例1の液晶表示装置の製造において、実施例1の光学シート部材の代わりに実施例12の光学シート部材を用いた以外は実施例1と同様にして、実施例12の液晶表示装置を製造した。
[実施例13]
製造例3で製造した偏光板3に対して、実施例8で調製した量子ロッド分散延伸セルロースアシレートフィルムを、実施例1と同様の接着剤を用いて貼り合わせた。その後、量子ロッド分散延伸セルロースアシレートフィルム側に対して、実施例11で製造したB狭帯域の誘電体多層膜1を、実施例1と同様の接着剤を用いて貼り合わせて、実施例13の光学シート部材を製造した。
実施例1の液晶表示装置の製造において、実施例1の光学シート部材の代わりに実施例13の光学シート部材を用いた以外は実施例1と同様にして、実施例13の液晶表示装置を製造した。
[実施例14]
実施例8で製造した偏光板4に対して、実施例11で製造したB狭帯域の誘電体多層膜1を、実施例1と同様の接着剤を用いて貼り合わせて、実施例14の光学シート部材を製造した。
実施例1の液晶表示装置の製造において、実施例1の光学シート部材の代わりに実施例14の光学シート部材を用いた以外は実施例1と同様にして、実施例14の液晶表示装置を製造した。
[実施例15]
実施例2で得られた量子ドットシート(量子ドット材料(B,G,R))と、製造例1で製造した偏光板1を、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、以下の方法で調製したUV狭帯域の誘電体多層膜2を、実施例1と同様の接着剤を用いて量子ドットシートに貼り合わせて、実施例15の光学シート部材を製造した。
UV狭帯域の誘電体多層膜2は、IDW/AD ’12、p.985〜988(2012)を参考に輝度向上フィルムのトータル厚さを下記表2に記載のとおり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 385nm、半値幅は30nmとなるように製造した。
実施例1の液晶表示装置の製造において、実施例2の光学シート部材の代わりに実施例15の光学シート部材を用い、さらにバックライトの光源を日亜UV−LED:NC4U134A、主波長385nm、半値幅10nmに変更した以外は実施例2と同様にして、実施例15の液晶表示装置を製造した。
[実施例16]
実施例1において、反射偏光子のキラル剤添加量を変更することにより光反射層の最大反射率のピークの中心波長を435nm、半値幅70nmとした以外は、実施例1と同様にして、実施例16の光学シート部材および液晶表示装置を製造した。
[実施例17]
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、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540nm、半値幅40nmの緑色光の蛍光発光をする量子ロッド1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2を形成した。量子ロッド1、2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分散PVAシート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分散PVAシートと呼ぶ。
作製した量子ロッド分散PVAシートは、偏光度99.9%の光が入射したときに量子ロッド分散PVAシートが発光する蛍光の偏光度は80%であった。
実施例8において、量子ロッド分散延伸セルロースアシレートフィルムの代わりに上記にて形成した量子ロッド分散PVAシートを用いた以外は実施例8と同様にして、実施例17の液晶表示装置を製造した。上記量子ロッド分散PVAシートを用い、実施例8と同様の構成で、実施例17の光学シート部材を製造した。
市販の量子ドット型バックライトの液晶表示装置(ソニー製社製、商品名KDL−46W900A)を使用し、バックライト側偏光板として実施例17の光学シート部材用いて、上記TVを分解し、量子ドット(ガラス閉じ込めバータイプ)を取り出し、B狭帯域(450nm)バックライトユニットに変更し、実施例17の液晶表示装置を製造した。
B狭帯域バックライトユニットは、光源として青色発光ダイオード(Blue、主波長450nm、半値幅20nm)を備える。
[実施例18]
製造例2で製造した偏光板2に対して、実施例17で調製した量子ロッド分散PVAシートを、実施例1と同様の接着剤を用いて貼り合わせた。その後、量子ロッド分散PVAシート側に対して、実施例8で製造したB狭帯域コレステリックの反射偏光子を、実施例1と同様の接着剤を用いて貼り合わせて、実施例18の光学シート部材を製造した。
実施例2の液晶表示装置の製造において、実施例2の光学シート部材の代わりに実施例18の光学シート部材を用い、さらに、製造例2で製造した偏光板2をバックライト側偏光板に用い、さらに液晶表示装置(ソニー製社製、商品名KDL−46W900A)に組み込まれていた広帯域誘電体多層膜(3M社商標名DBEF)を光学部材シートと偏光板2の間にセットすることで実施例18の液晶表示装置を製造した。
[実施例19]
光変換部材として、UV発光ダイオードのUV光が入射したときに中心波長540nm、半値幅40nmの緑色光の蛍光発光をする量子ロッド1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2と、中心波長450nm、半値幅20nmの青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分散PVAシート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分散PVAシートを形成した。
製造例3で製造した偏光板3に対して、上記量子ロッド分散PVAシートを、実施例1と同様の接着剤を用いて貼り合わせた。その後、量子ロッド分散PVAシート側に対して、実施例2で製造したUV狭帯域λ/4板およびUV狭帯域コレステリック反射偏光子を有する輝度向上フィルムを、実施例1と同様の接着剤を用いて貼り合わせて、実施例19の光学シート部材を製造した。
実施例18の液晶表示装置の製造において、偏光板2の代わりに、広帯域誘電体多層膜(3M社商標名APF)を用い、光源として実施例15に用いたUV光源以外は実施例18同様にして、実施例19の液晶表示装置を製造した。
[実施例20]
製造例1で製造した偏光板1に対して、実施例17で調製した量子ロッド分散PVAシートを、実施例1と同様の接着剤を用いて貼り合わせた。その後、量子ロッド分散PVAシート側に対して、実施例8で製造したB狭帯域コレステリックの反射偏光子を、実施例1と同様の接着剤を用いて貼り合わせて、実施例20の光学シート部材を製造した。
実施例17の液晶表示装置の製造において、実施例17の光学シート部材の代わりに実施例20の光学シート部材をと製造例1で製造した偏光板1をバックライト側偏光板に用い、さらに、実施例1同様に製作したB狭帯域コレステリック及びλ/4層をさらに、光学部材シートと偏光板1の間にセットすることで実施例20の液晶表示装置を製造した。
[実施例21]
製造例2で製造した偏光板2に対して、実施例17で調製した量子ロッド分散PVAシートを、実施例1と同様の接着剤を用いて貼り合わせた。その後、量子ロッド分散PVAシート側に対して、実施例8で製造したB狭帯域コレステリックの反射偏光子を、実施例1と同様の接着剤を用いて貼り合わせて、実施例21の光学シート部材を製造した。
実施例8の液晶表示装置の製造において、実施例8の光学シート部材の代わりに実施例21の光学シート部材と、製造例2で製造した偏光板2をバックライト側偏光板に用い、さらに、実施例11同様に製作したB狭帯域誘電体多層膜をさらに、光学部材シートと偏光板2の間にセットすることで実施例21の液晶表示装置を製造した。
[比較例1]
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として製造例1で製造した偏光板1を用い、誘電体多層膜(商品名DBEF、スリーエム・カンパニー社製)を接着剤を設けずに、分離してバックライト側偏光板とバックライトユニットの間に配置し、比較例1の液晶表示装置を製造した。
誘電体多層膜(商品名DBEF)は、青〜緑〜赤領域の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。
この液晶表示装置のバックライト光源は、青色光の発光ピーク波長450nmであった。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。
[比較例2]
実施例9と同様にして調製した広帯域λ/4板と、上記にて製造した偏光板1を、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において、第一の光反射層、第二の光反射層および第三の光反射層の代わりに、5層の広帯域のコレステリック液晶相を固定してなる層を積層し、輝度向上フィルムのトータル厚さを下記表2に記載のとおりに変更した以外は実施例1と同様にして、比較例2の光学シート部材を製造した。
また、実施例1の液晶表示装置の製造において、実施例1の光学シート部材の代わりに比較例2の光学シート部材を用い、バックライトユニットを変更せずに比較例1と同じバックライトユニットを用いた以外は、実施例1と同様にして、比較例2の液晶表示装置を製造した。
[評価]
各実施例および比較例の光学シート部材および液晶表示装置を以下の基準にしたがって評価した。なお、実施例1〜10および16〜21では比較例2を基準とし、実施例11〜15では比較例1を基準とした。
(1)正面輝度
液晶表示装置の正面輝度を、特開2009−93166号公報の〔0180〕に記載の方法で測定した。その結果をもとに、以下の基準で評価した。
5:比較例1または2の液晶表示装置の正面輝度よりも30%以上、良好である
4:比較例1または2の液晶表示装置の正面輝度よりも20%以上、30%未満、良好である
3:比較例1または2の液晶表示装置の正面輝度よりも10%以上、20%未満、良好である
2:比較例1または2の液晶表示装置の正面輝度と同等以下である。
(2)正面コントラスト
液晶表示装置の正面コントラストを、特開2009−93166号公報の〔0180〕に記載の方法で測定した。その結果をもとに、以下の基準で評価した。
4:比較例1または2の液晶表示装置の正面コントラストよりも20%以上、良好である
3:比較例1または2の液晶表示装置の正面コントラストよりも10%以上、20%未満、良好である
2:比較例1または2の液晶表示装置の正面コントラストと同等以下である。
(3)色再現域
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。その結果をもとに、以下の基準で評価した。
4:比較例1または2の液晶表示装置のNTSC比よりも20%以上、良好である
3:比較例1または2の液晶表示装置のNTSC比よりも10%以上、20%未満、良好である
2:比較例1または2の液晶表示装置のNTSC比と同等以下である。
(4)斜め方位の色ムラ
液晶表示装置の斜め方位の色ムラを、特開2008−145868号公報に記載の方法で測定した。その結果をもとに、以下の基準で評価した。
5:比較例1または2の液晶表示装置の斜め方位の色ムラよりも30%以上、良好である
4:比較例1または2の液晶表示装置の斜め方位の色ムラよりも20%以上、30%未満、良好である
3:比較例1または2の液晶表示装置の斜め方位の色ムラよりも10%以上、20%未満、良好である
2:比較例1または2の液晶表示装置の斜め方位の色ムラよりは良いが、10%未満、良好である。
1:比較例1または2の液晶表示装置の斜め方位の色ムラと同等以下である。
Figure 0006255395
Figure 0006255395
上記表1および表2より、本発明の光学シート部材をバックライト側偏光板として、B狭帯域またはUV狭帯域のバックライトを用いた画像表示装置に組み込んだときに、正面輝度、正面コントラスト、色再現域および斜め方位の色ムラがいずれも改善することがわかった。
一方、比較例1より、反射偏光子として従来公知のDBEFを用いた本発明の範囲外の光学シート部材をバックライト側偏光板として、従来のLEDをバックライトとして用いた画像表示装置に組み込むと、正面輝度、正面コントラスト、色再現域および斜め方位の色ムラのいずれも改善が求められるレベルであることがわかった。
比較例2より、反射ピークが広帯域であるコレステリック液晶を固定してなる層を5層積層した反射偏光子を用いた本発明の範囲外の光学シート部材をバックライト側偏光板として、B狭帯域のバックライトを用いた画像表示装置に組み込むと、正面輝度、正面コントラスト、色再現域および斜め方位の色ムラのいずれも改善が求められるレベルであることがわかった。
また、本発明の光学シート部材を用いた液晶表示装置の正面輝度をさらに向上させるには、バックライトユニットに1枚以上のプリズムシートを用いることが好ましく、2枚のプリズムシートを備えることがより好ましい。さらに2枚のプリズムシートのプリズムの向きが実質的に平行であることが得に好ましいことを見出した。実質的に2枚のプリズムシートのプリズムの向きが実質的に平行とは、2枚のプリズムシートのプリズムのなす角が±5°以内であることをいう。
発明者が鋭意検討した結果、本発明の輝度向上フィルムは、上記のように2枚のプリズムシートのプリズムの向きを垂直にするよりも平行にした方が正面輝度を高くできることがわかった。
なお、実施例1の液晶表示装置のバックライトユニットに、460nmよりも短波長の光を選択的に透過する青色用波長選択フィルタを設けたところ、同様に良好な評価結果が得られた。
1 バックライト側偏光板
2 位相差フィルム
3 偏光子(A)
3ab 偏光子(A)の吸収軸方向
4 偏光板保護フィルム
11 輝度向上フィルム
12 λ/4板(C)
12sl λ/4板(C)の遅相軸方向
13 反射偏光子(B)
14B B狭帯域のコレステリック液晶相を固定してなる層
14UV UV狭帯域のコレステリック液晶相を固定してなる層
15B B狭帯域の誘電体多層膜
15UV UVB狭帯域の誘電体多層膜
16a 光変換部材(Bから、GおよびRへ変換)
16b 光変換部材(UVから、B、GおよびRへ変換)
17 直線偏光反射偏光子
18 円偏光反射偏光子
20 接着層(接着剤)
21 光学シート部材
31B B狭帯域のバックライトユニット
31UV UV狭帯域のバックライトユニット
41 薄層トランジスタ基板
42 液晶セル
43 カラーフィルター基板
44 表示側偏光板
51 画像表示装置

Claims (30)

  1. 偏光子(A)を含む偏光板と、
    光変換部材(D)と、
    反射偏光子(B)を含む輝度向上フィルムを有し、
    前記偏光子(A)はヨウ素が吸着配向されたポリビニルアルコール系フィルムであり、
    前記輝度向上フィルムが、400〜500nmの波長帯域に反射中心波長を有し、半値幅が100nm以下である反射率のピークを有し、
    前記光変換部材(D)が、
    前記反射偏光子(B)を透過して前記光変換部材(D)に入射する400〜500nm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の一部を、
    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、
    600〜700nm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に変換し、
    かつ、
    前記青色光の一部を透過し、
    前記光変換部材(D)が量子ロッドを分散させた後に延伸されてなる熱可塑性フィルム、かつ、ポリビニルアルコールフィルムであり、
    前記光変換部材(D)が入射光の偏光性を少なくとも一部保持した蛍光を発光し、
    前記反射偏光子(B)がコレステリック液晶相を固定してなる光反射層を含む、
    光学シート部材。
  2. 前記輝度向上フィルムが、430〜480nmの波長帯域に反射中心波長を有し、半値幅が100nm以下である反射率のピークを有し、
    前記光変換部材(D)が、
    前記反射偏光子(B)を透過して前記光変換部材(D)に入射する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の一部を、
    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に変換し、
    かつ、
    前記青色光の一部を透過する、請求項1に記載の光学シート部材。
  3. 偏光子(A)を含む偏光板と、
    光変換部材(D)と、
    反射偏光子(B)を含む輝度向上フィルムを有し、
    前記偏光子(A)はヨウ素が吸着配向されたポリビニルアルコール系フィルムであり、
    前記輝度向上フィルムが、300〜430nmの波長帯域に反射中心波長を有し、半値幅が100nm以下である反射率のピークを有し、
    前記光変換部材(D)が、
    前記反射偏光子(B)を透過して前記光変換部材(D)に入射する300〜430nm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UV光の一部または全部を、
    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、
    600〜700nm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に変換し、
    前記光変換部材(D)が量子ロッドを分散させた後に延伸されてなる熱可塑性フィルム、かつ、ポリビニルアルコールフィルムであり、
    前記光変換部材(D)が入射光の偏光性を少なくとも一部保持した蛍光を発光し、
    前記反射偏光子(B)がコレステリック液晶相を固定してなる光反射層を含む、
    光学シート部材。
  4. 前記光変換部材(D)が、
    前記反射偏光子(B)を透過して前記光変換部材(D)に入射する300〜430nm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UV光の一部または全部を、
    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に変換する、
    請求項3に記載の光学シート部材。
  5. 前記反射偏光子(B)が、400〜500nmの波長帯域に反射中心波長を有し、半値幅が100nm以下である反射率のピークを有するコレステリック液晶相を固定してなる第一の光反射層を含み、
    前記輝度向上フィルムが、前記偏光子(A)と前記反射偏光子(B)の間に下記式(1)を満たすλ/4板(C)を有する、請求項1に記載の光学シート部材;
    式(1) 450nm/4−60nm<Re(450)<450nm/4+60nm
    式(1)中、Re(λ)は波長λnmにおける面内方向のレターデーションを表し、単位はnmである。
  6. 前記反射偏光子(B)が、430〜480nmの波長帯域に反射中心波長を有し、半値幅が100nm以下である反射率のピークを有するコレステリック液晶相を固定してなる第一の光反射層を含み、
    前記輝度向上フィルムが、前記偏光子(A)と前記反射偏光子(B)の間に下記式(1’)を満たすλ/4板(C)を有する、請求項1、2および5のいずれか一項に記載の光学シート部材;
    式(1’) 450nm/4−25nm<Re(450)<450nm/4+25nm
    式(1’)中、Re(λ)は波長λnmにおける面内方向のレターデーションを表し、単位はnmである。
  7. 前記反射偏光子(B)が、300〜430nmの波長帯域に反射中心波長を有し、半値幅が100nm以下である反射率のピークを有するコレステリック液晶相を固定してなる第一の光反射層を含み、
    前記輝度向上フィルムが、前記光変換部材(D)と前記反射偏光子(B)の間に下記式(2)を満たすλ/4板(C)を有する、請求項3または4に記載の光学シート部材;
    式(2) 380nm/4−60nm<Re(380)<380nm/4+60nm
    式(2)中、Re(λ)は波長λnmにおける面内方向のレターデーションを表し、単位はnmである。
  8. 前記反射偏光子(B)が、300〜430nmの波長帯域に反射中心波長を有し、半値幅が100nm以下である反射率のピークを有するコレステリック液晶相を固定してなる第一の光反射層を含み、
    前記輝度向上フィルムが、前記光変換部材(D)と前記反射偏光子(B)の間に下記式(2’)を満たすλ/4板(C)を有する、請求項3、4および7のいずれか一項に記載の光学シート部材;
    式(2’) 380nm/4−25nm<Re(380)<380nm/4+25nm
    式(2’)中、Re(λ)は波長λnmにおける面内方向のレターデーションを表し、単位はnmである。
  9. 前記偏光板が、前記偏光子(A)および前記光変換部材(D)の間に保護フィルムを有する、請求項1〜8のいずれか一項に記載の光学シート部材。
  10. 前記光変換部材(D)および前記反射偏光子(B)が、直接接触して、または、接着層を介して積層した、請求項1〜9のいずれか一項に記載の光学シート部材。
  11. 前記偏光板、前記光変換部材(D)、前記λ/4板(C)および前記反射偏光子(B)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、請求項5〜8のいずれか一項に記載の光学シート部材。
  12. 前記反射偏光子(B)と、前記反射偏光子(B)の前記偏光板側に隣接する層との屈折率の差が0.15以下である、請求項1〜11のいずれか一項に記載の光学シート部材。
  13. 前記輝度向上フィルムの膜厚が3〜10μmである、請求項1〜12のいずれか一項に記載の光学シート部材。
  14. 前記光変換部材(D)が、前記青色光が入射したときに前記緑色光と前記赤色光を発光する蛍光材料を有する、請求項1または2に記載の光学シート部材。
  15. 前記光変換部材(D)が、前記300〜430nm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光が入射するときに前記青色光、前記緑色光および前記赤色光を発光する蛍光材料を有する、請求項3または4に記載の光学シート部材。
  16. 前記光変換部材は、偏光度99.9%の光が前記光変換部材に入射したときに前記光変換部材が発光する蛍光の偏光度が10〜99%である、請求項1〜15のいずれか一項に記載の光学シート部材。
  17. 前記光変換部材が、前記光変換部材から出射される光が直線偏光および円偏光を含む光となる蛍光材料を有する、請求項1〜16のいずれか一項に記載の光学シート部材。
  18. 前記光変換部材から出射される光が直線偏光を含み、
    前記偏光板がさらに直線偏光反射偏光子を有する、または、前記偏光板と前記光変換部材の間にさらに直線偏光反射偏光子を有する、請求項1〜17のいずれか一項に記載の光学シート部材。
  19. 前記直線偏光反射偏光子が300〜500nmの波長帯域の少なくとも一部を反射する誘電体多層膜である、請求項18に記載の光学シート部材。
  20. 前記直線偏光反射偏光子が300〜500nmの波長帯域の少なくとも一部を反射するコレステリック液晶相を固定してなる光反射層の両側にλ/4板を有する直線偏光反射偏光子である、請求項18に記載の光学シート部材。
  21. 前記光変換部材から出射される光が円偏光を含み、
    前記偏光板がさらに円偏光反射偏光子を有する、または、前記偏光板と前記光変換部材の間にさらに円偏光反射偏光子を有する、請求項1〜17のいずれか一項に記載の光学シート部材。
  22. 前記円偏光反射偏光子が300〜500nmの波長帯域の少なくとも一部を反射する誘電体多層膜の両側にλ/4板を有する円偏光反射偏光子である、請求項21に記載の光学シート部材。
  23. 前記円偏光反射偏光子が300〜500nmの波長帯域の少なくとも一部を反射するコレステリック液晶相を固定してなる光反射層と、この光反射層と前記偏光板の間に配置されたλ/4板とを有する円偏光反射偏光子である、請求項21に記載の光学シート部材。
  24. 前記光変換部材が、少なくとも2種類以上の蛍光波長ごとにパターン形成されている、請求項1〜23のいずれか一項に記載の光学シート部材。
  25. 請求項1または2に記載の光学シート部材と、
    バックライトユニットとを有し、
    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を発光する光源を備え、
    前記バックライトユニットが前記光源の後部に、前記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偏光状態の変換および反射をする反射部材を備える、画像表示装置。
  26. 請求項3または4に記載の光学シート部材と、
    バックライトユニットとを有し、
    前記バックライトユニットが300〜430nm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UV光を発光する光源を備え、
    前記バックライトユニットが前記光源の後部に、前記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偏光状態の変換および反射をする反射部材を備える、画像表示装置。
  27. 前記バックライトユニットの青色光またはUV光の発光強度のピークを与える波長と、輝度向上フィルムにおける反射率のピークを与える波長との差が、5〜70nmである、請求項25または26に記載の画像表示装置。
  28. さらに液晶セルを有する、請求項25〜27のいずれか一項に記載の画像表示装置。
  29. 前記バックライトユニットが、前記青色光のうち480nmよりも短波長の光を選択的に透過する青色用波長選択フィルタを有する、請求項25に記載の画像表示装置。
  30. さらに薄層トランジスタを有し、
    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、請求項25〜29のいずれか一項に記載の画像表示装置。
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