JP6966850B2 - 光学部材、ならびに、該光学部材を用いたバックライトユニットおよび液晶表示装置 - Google Patents

光学部材、ならびに、該光学部材を用いたバックライトユニットおよび液晶表示装置 Download PDF

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Description

本発明は、光学部材、バックライトユニットおよび液晶表示装置に関する。より詳細には、本発明は、少なくともいずれかが波長選択吸収材料を含む波長変換層および粘着剤層を有する光学部材、ならびに、当該光学部材を用いたバックライトユニットおよび液晶表示装置に関する。
低消費電力かつ省スペースの画像表示装置として、液晶表示装置の普及には目覚ましいものがある。液晶表示装置の普及とともに、液晶表示装置の薄型化、大型化および高精細が継続的に要望されている。さらに、近年、液晶表示装置の高演色化(広色域化)に対する要望が強まっている。高演色化を目的とする技術としては、例えば、赤(R)、緑(G)、青(B)の3色のLED光源を用いる技術、青色または紫外LEDと波長変換材料とを組み合わせた技術が挙げられる。また、特定の発光スペクトルを有する光源と特定の波長選択吸収性を有するフィルムとを組み合わせた技術が提案されている(特許文献1)。しかし、これらの技術では、所望の高演色化(広色域化)を実現することは困難であり、さらなる改善が求められている。
国際公開第2011/135909号パンフレット
本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、優れた耐久性を有し、かつ、高演色性を有する液晶表示装置を実現し得る光学部材を提供することにある。
本発明の光学部材は、波長変換層と粘着剤層とを有し、該波長変換層および/または該粘着剤層が波長選択吸収材料を含む。
1つの実施形態においては、上記波長変換層のみが上記波長選択吸収材料を含む。別の実施形態においては、上記粘着剤層のみが上記波長選択吸収材料を含む。さらに別の実施形態においては、上記波長変換層および上記粘着剤層が上記波長選択吸収材料を含む。
1つの実施形態においては、上記光学部材は、上記粘着剤層の上記波長変換層と反対側に反射型偏光子をさらに有する。
1つの実施形態においては、上記波長変換層は、マトリックスと該マトリックス中に分散された量子ドットとを含む。
1つの実施形態においては、上記量子ドットは、第1の量子ドットおよび第2の量子ドットを含む。1つの実施形態においては、上記第1の量子ドットは515nm〜550nmの範囲の波長帯域に発光中心波長を有し、上記第2の量子ドットは605nm〜650nmの範囲の波長帯域に発光中心波長を有する。
1つの実施形態においては、上記波長選択吸収材料は、第1の波長選択吸収材料および第2の波長選択吸収材料を含む。1つの実施形態においては、上記第1の波長選択吸収材料は470nm〜510nmの範囲の波長帯域に吸収極大波長を有し、上記第2の波長選択吸収材料は560nm〜610nmの範囲の波長帯域に吸収極大波長を有する。
1つの実施形態においては、上記光学部材は、上記波長変換層の少なくとも一方の側にバリアフィルムが設けられている。
1つの実施形態においては、上記光学部材は、上記反射型偏光子と上記粘着剤層との間に、屈折率が1.30以下である低屈折率層をさらに有する。
1つの実施形態においては、上記光学部材は、上記反射型偏光子と上記粘着剤層との間に、少なくとも1つのプリズムシートをさらに有する。
1つの実施形態においては、上記光学部材は、上記反射型偏光子の上記粘着剤層と反対側に、吸収型偏光子を含む偏光板をさらに有する。
本発明の別の局面によれば、バックライトユニットが提供される。このバックライトユニットは、光源と該光源の視認側に配置された上記の光学部材とを有する。
1つの実施形態においては、上記光源は青色〜紫外領域の光を発する。
本発明のさらに別の局面によれば、液晶表示装置が提供される。この液晶表示装置は、液晶セルと、該液晶セルの視認側に配置された視認側偏光板と、該液晶セルの視認側と反対側に配置された背面側偏光板と、該背面側偏光板の外側に配置された上記の光学部材とを有する。別の実施形態による液晶表示装置は、液晶セルと、該液晶セルの視認側に配置された偏光板と、該液晶セルの視認側と反対側に配置された上記の光学部材とを有する。
本発明によれば、波長変換層および当該波長変換層表面に設けられた粘着剤層を有する光学部材において、当該波長変換層および粘着剤層の少なくとも1つに波長選択吸収材料を導入することにより、優れた耐久性を有し、かつ、高演色性を有する液晶表示装置を実現し得る光学部材を得ることができる。
本発明の1つの実施形態による光学部材を説明する概略断面図である。 本発明の別の実施形態による光学部材を説明する概略断面図である。 本発明のさらに別の実施形態による光学部材を説明する概略断面図である。 本発明のさらに別の実施形態による光学部材を説明する概略断面図である。 本発明のさらに別の実施形態による光学部材を説明する概略断面図である。 本発明のさらに別の実施形態による光学部材を説明する概略断面図である。 本発明の光学部材に用いられ得る反射型偏光子の一例の概略斜視図である。 実施例1および比較例1の光学部材から取り出した光のスペクトルを比較して示すグラフである。 実施例2および比較例1の光学部材から取り出した光のスペクトルを比較して示すグラフである。
A.光学部材の全体構成
まず、光学部材の全体構成について、図面を参照して代表的な実施形態を説明する。各図面において、同一の構成要素は同一符号を付し、重複した説明は省略する。また、見やすくするために、図面における各層の厚みの比率は実際とは異なっている。なお、光学部材の構成要素については、B項〜H項で詳細に説明する。
図1は、本発明の1つの実施形態による光学部材を説明する概略断面図である。光学部材100は、波長変換層10と粘着剤層20とを有する。波長変換層10は、代表的には、マトリックスと該マトリックス中に分散された波長変換材料とを含む。本発明の実施形態においては、波長変換層10および/または粘着剤層20は波長選択吸収材料を含む。このように、波長変換層を含む光学部材において、波長変換材料と波長選択吸収材料とを組み合わせて用いることにより、所望の高輝度化および高演色化(または広色域化)を実現することができる。より詳細には、波長変換層10のみが波長選択吸収材料を含んでいてもよく、粘着剤層20のみが波長選択吸収材料を含んでいてもよく、波長変換層10および粘着剤層20の両方が波長選択吸収材料を含んでいてもよい。代表的には、波長変換層10または粘着剤層20のいずれかが波長選択吸収材料を含む。波長変換層10が波長選択吸収材料を含むことにより、薄型化、部材削減および低コスト化が実現され得る。粘着剤層20が波長選択吸収材料を含むことにより、品質向上、ならびに、波長変換機能および波長吸収機能の高効率化という利点がある。
波長変換層10は、波長変換材料を1種類のみ含んでいてもよく、2種以上(例えば、2種類、3種類、4種類以上)を含んでいてもよい。1つの実施形態においては、波長変換層は、2種類の波長変換材料(第1の波長変換材料および第2の波長変換材料)を含み得る。この場合、第1の波長変換材料は好ましくは515nm〜550nmの範囲の波長帯域に発光中心波長を有し、第2の波長変換材料は好ましくは605nm〜650nmの範囲の波長帯域に発光中心波長を有する。したがって、第1の波長変換材料は、励起光(本発明においては、バックライト光源からの光)により励起され緑色光を発光し、第2の波長変換材料は赤色光を発光し得る。このような波長帯域に発光中心波長を有する赤色光および緑色光を取り出す波長変換層を形成することにより、優れた色相を実現することができる。さらに、このような波長変換層を偏光板と一体化することにより、表示ムラをさらに抑制することができる。
波長選択吸収材料は、上記のとおり、波長変換層10のみに含まれていてもよく、粘着剤層20のみに含まれていてもよく、波長変換層10および粘着剤層20の両方に含まれていてもよい。波長選択吸収材料は、1種類のみが用いられてもよく、2種以上(例えば、2種類、3種類、4種類以上)が用いられてもよい。1つの実施形態においては、2種類の波長選択吸収材料(第1の波長選択吸収材料および第2の波長選択吸収材料)が用いられ得る。この場合、第1の波長選択吸収材料は好ましくは470nm〜510nmの範囲の波長帯域に吸収極大波長を有し、第2の波長選択吸収材料は好ましくは560nm〜610nmの範囲の波長帯域に吸収極大波長を有する。このような2種類の波長選択吸収材料を用いることにより、青色光、緑色光および赤色光のピークが明確に区別されているスペクトルを有する光を光学部材から取り出すことができる。すなわち、青色光と緑色光とが混色せず独立し、かつ、緑色光と赤色光とが混色せず独立した光を取り出すことができる。上記のような2種類の波長変換材料と2種類の波長選択吸収材料とを組み合わせて用いることにより、相乗的な効果が発揮され、非常に優れた高演色性が実現され得る。
光学部材における波長変換材料と波長選択吸収材料との配合比は、例えば、波長変換材料100重量部に対して波長選択吸収材料が0.01重量部〜100重量部の割合で配合され得る。
図2は、本発明の別の実施形態による光学部材を説明する概略断面図である。光学部材101は、波長変換層10の少なくとも一方の側にバリアフィルムが設けられている。図示例では、波長変換層10の両側にバリアフィルム31、32が設けられている。
図3は、本発明のさらに別の実施形態による光学部材を説明する概略断面図である。光学部材102は、粘着剤層20の波長変換層10と反対側に反射型偏光子40をさらに有する。すなわち、光学部材102においては、反射型偏光子40が粘着剤層20を介して波長変換層10に貼り合わせられている。
図4は、本発明のさらに別の実施形態による光学部材を説明する概略断面図である。光学部材103は、反射型偏光子40と粘着剤層20との間に、低屈折率層50をさらに有する。すなわち、光学部材103においては、低屈折率層50が粘着剤層20を介して波長変換層10に貼り合わせられている。低屈折率層50は、屈折率が好ましくは1.30以下である。
図5は、本発明のさらに別の実施形態による光学部材を説明する概略断面図である。光学部材104は、反射型偏光子40と粘着剤層20との間に、少なくとも1つのプリズムシートをさらに有する。図示例では、2つのプリズムシート(第1のプリズムシート60および第2のプリズムシート70)が設けられている。図示例では、第1のプリズムシート60が、粘着剤層20を介して波長変換層10に貼り合わせられている。すなわち、本実施形態の光学部材104は、2つのプリズムシート60、70を組み込んで波長変換層10から反射型偏光子40までが一体化されている。このように、プリズムシートを光学部材に組み込んで一体化することにより、プリズムシートと隣接する層との間の空気層を排除することができるので、液晶表示装置の薄型化に寄与することができる。液晶表示装置の薄型化は、デザインの選択幅を広げるので、商業的な価値が大きい。さらに、プリズムシートを一体化することにより、プリズムシートを面光源装置(バックライトユニット、実質的には導光板)に取り付ける際のこすれによるプリズムシートの傷つきを回避できるので、そのような傷に起因する表示の濁りを防止することができ、かつ、機械的強度に優れた液晶表示装置を得ることができる。さらに、このような一体化した光学部材に波長変換層を組み込むことにより、光学部材を液晶表示装置に適用した場合に表示ムラを良好に抑制することができる。第1のプリズムシート60は、代表的には、基材部61とプリズム部62とを有する。第2のプリズムシート70は、代表的には、基材部71とプリズム部72とを有する。第1のプリズムシート60および第2のプリズムシート70はそれぞれ、波長変換層10側の平坦な第1主面(基材部61、71の平坦面)と、波長変換層10と反対側の凹凸形状を有する第2主面(低屈折率層と反対側に複数配列された柱状の単位プリズム63、73による凸部を有する面)と、を有する。本実施形態においては、第1のプリズムシート60の第2主面の単位プリズム63による凸部が、第2のプリズムシート70の第1主面(基材部71の平坦面)に貼り合わせられている。結果として、第1のプリズムシート60の第2主面の凹部と第2のプリズムシート70の第1主面との間に空隙部が規定されている。このような構成とすることにより、光学部材を液晶表示装置に適用した場合に、優れた色相と表示ムラの抑制とを同時に実現することができる。なお、本明細書においては、このようなプリズムシート(実質的には、単位プリズム)の凸部のみの接着を便宜上「点接着」と称する場合がある。第2のプリズムシート70は、例えば反射型偏光子40に点接着されている。
図6は、本発明のさらに別の実施形態による光学部材を説明する概略断面図である。光学部材105は、反射型偏光子40の粘着剤層20と反対側に、偏光板80をさらに有する。偏光板80は、代表的には、吸収型偏光子81と、吸収型偏光子81の片側に配置された保護層82と、吸収型偏光子81のもう一方の側に配置された保護層83とを有する。目的に応じて、偏光板80の第1の保護層82および第2の保護層83の一方は省略されてもよい。例えば、反射型偏光子40が吸収型偏光子81の保護層としても機能し得る場合には、第2の保護層83は省略されてもよい。
1つの実施形態においては、本発明の光学部材は長尺状であり得る。すなわち、光学部材の構成要素(例えば、波長変換層、粘着剤層、バリアフィルム、反射型偏光子、低屈折率層、第1および第2のプリズムシート、偏光板)は、長尺状であり得る。長尺状の光学部材は、ロールトゥロールにより製造することができるので、製造効率に優れる。
光学部材の各構成要素は、特に明記していない場合には、任意の適切な接着層(例えば、接着剤層、粘着剤層:図示せず)を介して積層され得る。
上記の実施形態は適宜組み合わせてもよく、上記の実施形態における構成要素に当業界で自明の改変を加えてもよい。例えば、図4の低屈折率層50と図5のプリズムシート60および/または70を同時に設けてもよい。この場合、プリズムシートは、低屈折率層50と反射型偏光子40との間に配置され得る。さらに、この場合、プリズムシートと反射型偏光子との間に別の低屈折率層を設けてもよい。また例えば、図4〜図6の実施形態において反射型偏光子を省略してもよい。また例えば、図4〜図6の実施形態において図2のバリアフィルム31および/または32を設けてもよい。さらに、各構成要素を光学的に等価な構成に置き換えてもよい。
B.波長変換層
波長変換層10は、上記のとおり、代表的にはマトリックスと該マトリックス中に分散された波長変換材料とを含む。
B−1.マトリックス
マトリックスを構成する材料(以下、マトリックス材料とも称する)は、好ましくは、低い酸素透過性および透湿性を有し、高い光安定性および化学的安定性を有し、所定の屈折率を有し、優れた透明性を有し、および/または、波長変換材料に対して優れた分散性を有する。マトリックスは、樹脂フィルムであってもよく、粘着剤であってもよい。
B−1−1.樹脂フィルム
マトリックスが樹脂フィルムである場合、樹脂フィルムを構成する樹脂としては、任意の適切な樹脂を用いることができる。具体的には、樹脂は、熱可塑性樹脂であってもよく、熱硬化性樹脂であってもよく、活性エネルギー線硬化性樹脂であってもよい。活性エネルギー線硬化性樹脂としては、電子線硬化型樹脂、紫外線硬化型樹脂、可視光線硬化型樹脂が挙げられる。樹脂の具体例としては、エポキシ、(メタ)アクリレート(例えば、メチルメタクリレート、ブチルアクリレート)、ノルボルネン、ポリエチレン、ポリ(ビニルブチラール)、ポリ(ビニルアセテート)、ポリ尿素、ポリウレタン、アミノシリコーン(AMS)、ポリフェニルメチルシロキサン、ポリフェニルアルキルシロキサン、ポリジフェニルシロキサン、ポリジアルキルシロキサン、シルセスキオキサン、フッ化シリコーン、ビニルおよび水素化物置換シリコーン、スチレン系ポリマー(例えば、ポリスチレン、アミノポリスチレン(APS)、ポリ(アクリルニトリルエチレンスチレン)(AES))、二官能性モノマーと架橋したポリマー(例えば、ジビニルベンゼン)、ポリエステル系ポリマー(例えば、ポリエチレンテレフタレート)、セルロース系ポリマー(例えば、トリアセチルセルロース)、塩化ビニル系ポリマー、アミド系ポリマー、イミド系ポリマー、ビニルアルコール系ポリマー、エポキシ系ポリマー、シリコーン系ポリマー、アクリルウレタン系ポリマーが挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、組み合わせて(例えば、ブレンド、共重合)用いてもよい。これらの樹脂は膜を形成後に延伸、加熱、加圧といった処理を施してもよい。好ましくは、熱硬化性樹脂または紫外線硬化型樹脂であり、より好ましくは熱硬化性樹脂である。本発明の光学部材をロールトゥロールにより製造する場合に、好適に適用することができるからである。
B−1−2.粘着剤
マトリックスが粘着剤である場合、粘着剤としては、任意の適切な粘着剤を用いることができる。粘着剤は、好ましくは、透明性および光学的等方性を有する。粘着剤の具体例としては、ゴム系粘着剤、アクリル系粘着剤、シリコーン系粘着剤、エポキシ系粘着剤、セルロース系粘着剤が挙げられる。好ましくは、ゴム系粘着剤またはアクリル系粘着剤である。
ゴム系粘着剤(粘着剤組成物)のゴム系ポリマーは、室温付近の温度域においてゴム弾性を示すポリマーである。好ましいゴム系ポリマー(A)としては、スチレン系熱可塑性エラストマー(A1)、イソブチレン系ポリマー(A2)、およびその組み合わせが挙げられる。
スチレン系熱可塑性エラストマー(A1)としては、例えば、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体(SEBS)、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体(SIS)、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体(SBS)、スチレン−エチレン−プロピレン−スチレンブロック共重合体(SEPS、SISの水添物)、スチレン−エチレン−プロピレンブロック共重合体(SEP、スチレン−イソプレンブロック共重合体の水添物)、スチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体(SIBS)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)等のスチレン系ブロックコポリマーを挙げることができる。これらの中でも、分子の両末端にポリスチレンブロックを有し、ポリマーとして高い凝集力を有する点から、スチレン−エチレン−プロピレン−スチレンブロック共重合体(SEPS、SISの水添物)、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体(SEBS)、スチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体(SIBS)が好ましい。スチレン系熱可塑性エラストマー(A1)として市販品を用いてもよい。市販品の具体例としては、(株)クラレ製のSEPTON、HYBRAR、旭化成ケミカルズ(株)製のタフテック、(株)カネカ製のSIBSTARが挙げられる。
スチレン系熱可塑性エラストマー(A1)の重量平均分子量は、好ましくは5万〜50万程度であり、より好ましくは5万〜30万程度であり、さらに好ましくは5万〜25万程度である。スチレン系熱可塑性エラストマー(A1)の重量平均分子量がこのような範囲であれば、ポリマーの凝集力と粘弾性を両立できるため好ましい。
スチレン系熱可塑性エラストマー(A1)中のスチレン含有量は、好ましくは5重量%〜70重量%程度であり、より好ましくは5重量%〜40重量%程度であり、さらに好ましくは10重量%〜20重量%程度である。スチレン系熱可塑性エラストマー(A1)中のスチレン含有量がこのような範囲であれば、スチレン部位による凝集力を保ちながら、ソフトセグメントによる粘弾性を確保できるため好ましい。
イソブチレン系ポリマー(A2)としては、イソブチレンを構成単量体として含み、重量平均分子量(Mw)が好ましくは50万以上であるものを挙げることができる。イソブチレン系ポリマー(A2)は、イソブチレンのホモポリマー(ポリイソブチレン、PIB)であってもよく、イソブチレンを主モノマーとするコポリマー(すなわち、イソブチレンが50モル%を超える割合で共重合されたコポリマー)であってもよい。このようなコポリマーとしては、例えば、イソブチレンとノルマルブチレンとの共重合体、イソブチレンとイソプレンとの共重合体(例えば、レギュラーブチルゴム、塩素化ブチルゴム、臭素化ブチルゴム、部分架橋ブチルゴム等のブチルゴム類)、これらの加硫物や変性物(例えば、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、エポキシ基等の官能基で変性したもの)等を挙げることができる。これらの中でも、主鎖の中に二重結合を含まず耐候性に優れる点から、ポリイソブチレン(PIB)が好ましい。イソブチレン系ポリマー(A2)として市販品を用いてもよい。市販品の具体例としては、BASF社製のOPPANOLが挙げられる。
イソブチレン系ポリマー(A2)の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは50万以上であり、より好ましくは60万以上であり、さらに好ましくは70万以上である。また、重量平均分子量(Mw)の上限は、好ましくは500万以下であり、より好ましくは300万以下であり、さらに好ましくは200万以下である。イソブチレン系ポリマー(A2)の重量平均分子量を50万以上とすることで、高温保管時の耐久性がより優れる粘着剤組成物とすることができる。
粘着剤(粘着剤組成物)におけるゴム系ポリマー(A)の含有量は、粘着剤組成物の全固形分中、好ましくは30重量%以上であり、より好ましくは40重量%以上であり、さらに好ましくは50重量%以上であり、特に好ましくは60重量%以上である。ゴム系ポリマーの含有量の上限は、好ましくは95重量%以下であり、より好ましくは90重量%以下である。
ゴム系粘着剤において上記のゴム系ポリマー(A)と他のゴム系ポリマーとを組み合わせて用いてもよい。他のゴム系ポリマーの具体例としては、ブチルゴム(IIR)、ブタジエンゴム(BR)、アクリロニトリル−ブタジエンゴム(NBR)、EPR(二元系エチレン−プロピレンゴム)、EPT(三元系エチレン−プロピレンゴム)、アクリルゴム、ウレタンゴム、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー;ポリエステル系熱可塑性エラストマー;ポリプロピレンとEPT(三元系エチレン−プロピレンゴム)とのポリマーブレンド等のブレンド系熱可塑性エラストマーが挙げられる。他のゴム系ポリマーの配合量は、上記ゴム系ポリマー(A)100重量部に対して好ましくは10重量部程度以下である。
アクリル系粘着剤(粘着剤組成物)のアクリル系ポリマーは、代表的には、アルキル(メタ)アクリレートを主成分として含有し、目的に応じた共重合成分として、芳香環含有(メタ)アクリレート、アミド基含有モノマー、カルボキシル基含有モノマーおよび/またはヒドロキシル基含有モノマーを含有し得る。本明細書において「(メタ)アクリレート」とは、アクリレートおよび/またはメタクリレートを意味する。アルキル(メタ)アクリレートとしては、直鎖状または分岐鎖状のアルキル基の炭素数1〜18のものを例示できる。芳香環含有(メタ)アクリレートは、その構造中に芳香環構造を含み、かつ(メタ)アクリロイル基を含む化合物である。芳香環としては、ベンゼン環、ナフタレン環、またはビフェニル環が挙げられる。芳香環含有(メタ)アクリレートは、耐久性(特に、透明導電層に対する耐久性)を満足し、かつ周辺部の白ヌケによる表示ムラを改善することができる。アミド基含有モノマーは、その構造中にアミド基を含み、かつ(メタ)アクリロイル基、ビニル基等の重合性不飽和二重結合を含む化合物である。カルボキシル基含有モノマーは、その構造中にカルボキシル基を含み、かつ(メタ)アクリロイル基、ビニル基等の重合性不飽和二重結合を含む化合物である。ヒドロキシル基含有モノマーは、その構造中にヒドロキシル基を含み、かつ(メタ)アクリロイル基、ビニル基等の重合性不飽和二重結合を含む化合物である。アクリル系粘着剤の詳細は、例えば特開2015−199942号公報に記載されており、当該公報の記載は本明細書に参考として援用される。
B−2.波長変換材料
波長変換材料は、波長変換層の波長変換特性を制御し得る。波長変換材料としては、任意の適切な構成が採用され得る。例えば、波長変換材料は、量子ドットであってもよく蛍光体であってもよい。1つの実施形態においては、第1の波長変換材料および第2の波長変換材料はいずれも量子ドットであり得る。別の実施形態においては、第1の波長変換材料または第2の波長変換材料の一方は量子ドットであり、他方は蛍光体であり得る。例えば、第1の波長変換材料は量子ドットであり、第2の波長変換材料は蛍光体であり得る。さらに別の実施形態においては、第1の波長変換材料および第2の波長変換材料はいずれも蛍光体であり得る。
波長変換層における波長変換材料の含有量(2種以上を用いる場合には合計の含有量)は、マトリックス材料100重量部に対して、好ましくは0.01重量部〜50重量部、より好ましくは0.01重量部〜35重量部、さらに好ましくは0.01重量部〜30重量部である。波長変換材料の含有量がこのような範囲であれば、RGBすべての色相バランスに優れた液晶表示装置を実現することができる。
B−2−1.量子ドット
量子ドットは、単独で用いてもよく、2種以上(例えば、2種類、3種類、4種類以上)を組み合わせて用いてもよい。例えば、異なる発光中心波長を有する量子ドットを適切に組み合わせて用いることにより、所望の発光中心波長を有する光を実現する波長変換層を形成することができる。量子ドットの発光中心波長は、量子ドットの材料および/または組成、粒子サイズ、形状等により調整することができる。1つの実施形態においては、2種類の量子ドット(第1の量子ドットおよび第2の量子ドット)が用いられ得る。これらを適切に組み合わせることにより、所定の波長の光(バックライト光源からの光)を波長変換層に入射および通過させると、所望の波長帯域に発光中心波長を有する光を実現することができる。例えば、第1の量子ドットは好ましくは515nm〜550nmの範囲の波長帯域に発光中心波長を有し、第2の量子ドットは好ましくは605nm〜650nmの範囲の波長帯域に発光中心波長を有する。したがって、第1の量子ドットは、励起光(本発明においては、バックライト光源からの光)により励起され緑色光を発光し、第2の量子ドットは赤色光を発光し得る。このような構成であれば、必要に応じて青色光を発光し得る量子ドットをさらに組み合わせることにより、光学部材を液晶表示装置に適用した場合に、表示ムラを抑制し、かつ、優れた色相を実現することができる。
量子ドットは、任意の適切な材料で構成され得る。量子ドットは、好ましくは無機材料、より好ましくは無機導体材料または無機半導体材料で構成され得る。半導体材料としては、例えば、II−VI族、III−V族、IV−VI族、およびIV族の半導体が挙げられる。具体例としては、Si、Ge、Sn、Se、Te、B、C(ダイアモンドを含む)、P、BN、BP、BAs、AlN、AlP、AlAs、AlSb、GaN、GaP、GaAs、GaSb、InN、InP、InAs、InSb、AlN、AlP、AlAs、AlSb、GaN、GaP、GaAs、GaSb、ZnO、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdSeZn、CdTe、HgS、HgSe、HgTe、BeS、BeSe、BeTe、MgS、MgSe、GeS、GeSe、GeTe、SnS、SnSe、SnTe、PbO、PbS、PbSe、PbTe、CuF、CuCl、CuBr、CuI、Si、Ge、Al、(Al、Ga、In)(S、Se、Te)、AlCOが挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。量子ドットは、p型ドーパントまたはn型ドーパントを含んでいてもよい。また、量子ドットはコアシェル構造を有していてもよい。当該コアシェル構造においては、シェルの周囲に目的に応じて任意の適切な機能層(単一層または複数層)が形成されていてもよく、シェル表面に表面処理および/または化学修飾がなされていてもよい。
量子ドットの形状としては、目的に応じて任意の適切な形状が採用され得る。具体例としては、真球状、燐片状、板状、楕円球状、不定形が挙げられる。
量子ドットのサイズは、所望の発光波長に応じて任意の適切なサイズが採用され得る。量子ドットのサイズは、代表的には1nm〜20nmであり、好ましくは1nm〜10nmであり、より好ましくは2nm〜8nmである。量子ドットのサイズがこのような範囲であれば、緑色および赤色のそれぞれがシャープな発光を示し、高演色性を実現することができる。例えば、緑色光は量子ドットのサイズが7nm程度で発光し得、赤色光は3nm程度で発光し得る。なお、量子ドットのサイズは、量子ドットが例えば真球状である場合には平均粒径であり、それ以外の形状である場合には当該形状における最小軸に沿った寸法である。
量子ドットの詳細は、例えば、特開2012−169271号公報、特開2015−102857号公報、特開2015−65158号公報、特表2013−544018号公報、特表2010−533976号公報に記載されており、これらの公報の記載は本明細書に参考として援用される。量子ドットは、市販品を用いてもよい。
B−2−2.蛍光体
蛍光体としては、目的に応じて所望の色の光を発光し得る任意の適切な蛍光体を用いることができる。具体例としては、赤色蛍光体、緑色蛍光体が挙げられる。
赤色蛍光体としては、例えば、Mn4+で活性化された複合フッ化物蛍光体が挙げられる。複合フッ化物蛍光体とは、少なくとも一つの配位中心(例えば、後述のM)を含有し、配位子として作用するフッ化物イオンに囲まれ、必要に応じて対イオン(例えば、後述のA)により電荷を補償される配位化合物をいう。その具体例としては、A[MF]:Mn4+、A[MF]:Mn4+、Zn[MF]:Mn4+、A[In]:Mn4+、A[M´F]:Mn4+、E[M´F]:Mn4+、A[ZrF]:Mn4+、Ba0.65Zr0.352.70:Mn4+が挙げられる。ここで、Aは、Li、Na、K、Rb、Cs、NHまたはその組み合わせである。Mは、Al、Ga、Inまたはその組み合わせである。M´は、Ge、Si、Sn、Ti、Zrまたはその組み合わせである。Eは、Mg、Ca、Sr、Ba、Znまたはその組み合わせである。配位中心における配位数が6である複合フッ化物蛍光体が好ましい。このような赤色蛍光体の詳細は、例えば特開2015−84327号公報に記載されている。当該公報の記載は、その全体が参考として本明細書に援用される。
緑色蛍光体としては、例えば、β型Si結晶構造を有するサイアロンの固溶体を主成分として含む化合物が挙げられる。好ましくは、このようなサイアロン結晶中に含まれる酸素量を特定量(例えば、0.8質量%)以下とするような処理が行われる。このような処理を行うことにより、ピーク幅が狭い、シャープな光を発光する緑色蛍光体が得られ得る。このような緑色蛍光体の詳細は、例えば特開2013−28814号公報に記載されている。当該公報の記載は、その全体が参考として本明細書に援用される。
B−3.波長選択吸収材料
波長変換層は、上記のとおり波長選択吸収材料を含み得る。波長選択吸収材料の代表例としては、波長選択吸収性色素が挙げられる。波長選択吸収性色素としては、任意の適切な波長選択吸収性色素が用いられ得る。波長選択吸収性色素の具体例としては、アントラキノン系、トリフェニルメタン系、ナフトキノン系、チオインジゴ系、ペリノン系、ペリレン系、スクアリリウム系、シアニン系、ポルフィリン系、アザポルフィリン系、フタロシアニン系、サブフタロシアニン系、キニザリン系、ポリメチン系、ローダミン系、オキソノール系、キノン系、アゾ系、キサンテン系、アゾメチン系、キナクリドン系、ジオキサジン系、ジケトピロロピロール系、アントラピリドン系、イソインドリノン系、インダンスロン系、インジゴ系、チオインジゴ系、キノフタロン系、キノリン系、トリフェニルメタン系の化合物が挙げられる。
波長選択吸収材料は、上記のとおり、単独で用いられてもよく、2種以上を組み合わせて用いられてもよい。1つの実施形態においては、上記のとおり、2種類の波長選択吸収材料(第1の波長選択吸収材料および第2の波長選択吸収材料)が用いられ得る。この場合、第1の波長選択吸収材料は好ましくは470nm〜510nmの範囲の波長帯域に吸収極大波長を有し、第2の波長選択吸収材料は好ましくは560nm〜610nmの範囲の波長帯域に吸収極大波長を有する。このような構成であれば、赤色光と緑色光、および、緑色光と青色光の混色が良好に防止され得る。このような効果と上記量子ドットの効果との相乗的な効果により、非常に優れた演色性が実現され得る。第1の波長選択吸収材料としては、例えば、アントラキノン系、オキシム系、ナフトキノン系、キニザリン系、オキソノール系、アゾ系、キサンテン系、フタロシアニン系の化合物が挙げられる。第2の波長選択吸収材料としては、例えば、インジゴ系、ローダミン系、キナクリドン系、ポルフィリン系の化合物が挙げられる。
波長選択吸収材料は、好ましくは発光性も有し得る。発光性を有する波長選択吸収材料を用いることにより、輝度を向上させ得るという利点がある。
波長変換層のみが波長変換材料を含む場合、波長変換層における波長選択吸収材料の含有量(2種以上を用いる場合には合計の含有量)は、マトリックス材料100重量部に対して、好ましくは0.01重量部〜100重量部、より好ましくは0.01重量部〜50重量部である。このような範囲であれば、高輝度と高色域の両立が可能となる。
B−4.その他
波長変換層は、目的に応じて任意の適切な添加材をさらに含んでいてもよい。添加材としては、例えば、光拡散材料、光に異方性を付与する材料、光を偏光化する材料が挙げられる。光拡散材料の具体例としては、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、スチレン系樹脂、またはこれらの共重合系樹脂で構成される微粒子が挙げられる。光に異方性を付与する材料および/または光を偏光化する材料の具体例としては、長軸と短軸で複屈折が異なる楕円球状微粒子、コアシェル型微粒子、積層型微粒子が挙げられる。添加剤の種類、数、配合量等は、目的に応じて適切に設定され得る。
波長変換層は、例えば、マトリックス材料と波長変換材料と必要に応じて波長選択吸収材料および/または添加材とを含む液状組成物を塗布することにより形成され得る。例えばマトリックス材料が樹脂である場合には、波長変換層は、マトリックス材料と波長変換材料と必要に応じて波長選択吸収材料および/または添加材、溶媒および重合開始剤とを含む液状組成物を任意の適切な支持体に塗布し、次いで乾燥および/または硬化させることにより形成され得る。溶媒および重合開始剤は、使用するマトリックス材料(樹脂)の種類に応じて適切に設定され得る。塗布方法としては、任意の適切な塗布方法を用いることができる。具体例としては、カーテンコーティング法、ディップコーティング法、スピンコーティング法、印刷コーティング法、スプレーコーティング法、スロットコーティング法、ロールコーティング法、スライドコーティング法、ブレードコーティング法、グラビアコーティング法、ワイヤーバー法が挙げられる。硬化条件は、使用するマトリックス材料(樹脂)の種類および組成物の組成等に応じて適切に設定され得る。なお、量子ドットをマトリックス材料に添加する際には、粒子の状態で添加してもよく、溶媒に分散した分散液の状態で添加してもよい。波長変換層は、バリアフィルム上に形成されてもよい。
支持体に形成された波長変換層は、光学部材の他の構成要素(例えば、バリアフィルム、低屈折率層、プリズムシート、反射型偏光子)に転写され得る。
波長変換層は、単一層であってもよく、積層構造を有していてもよい。波長変換層が積層構造を有する場合には、それぞれの層は、代表的には異なる発光特性を有する波長変換材料を含み得る。
波長変換層の厚み(積層構造を有する場合には、その総厚み)は、好ましくは1μm〜500μmであり、より好ましくは100μm〜400μmである。波長変換層の厚みがこのような範囲であれば、変換効率および耐久性に優れ得る。波長変換層が積層構造を有する場合の各層の厚みは、好ましくは1μm〜300μmであり、より好ましくは10μm〜250μmである。
マトリックスが樹脂フィルムまたは粘着剤のいずれの場合であっても、波長変換層は、好ましくは、酸素および/または水蒸気に対してバリア機能を有する。本明細書において「バリア機能を有する」とは、波長変換層に侵入する酸素および/または水蒸気の透過量を制御して量子ドットをこれらから実質的に遮断することを意味する。波長変換層は、量子ドット自体に例えばコアシェル型、テトラポッド型のような立体的構造を付与することによりバリア機能を発現し得る。また、波長変換層は、マトリックス材料を適切に選択することによりバリア機能を発現し得る。好ましくは、波長変換層は、有機化処理された層状ケイ酸塩(有機化処理層状ケイ酸塩)を配合することにより、バリア機能を発現し得る。また、後述するバリアフィルムが設けられる場合には、波長変換層のバリア機能がさらに促進され得る。
上記有機化処理層状ケイ酸塩は、層状ケイ酸塩を適切に有機化処理して得ることができる。該層状ケイ酸塩は、例えば、2層のシリカ4面体層と、2層のシリカ4面体層の間に存在するマグネシウム8面体層またはアルミニウム8面体層とから構成される板状結晶(例えば、厚み1nm)が数百〜数千枚積層した積層構造を有する。層状ケイ酸塩としては、例えば、スメクタイト、ベントナイト、モンモリロナイト、カオリナイト等が挙げられる。
上記層状ケイ酸塩の厚みは、好ましくは0.5nm〜30nmであり、より好ましくは0.8nm〜10nmである。層状ケイ酸塩の長辺の長さは、好ましくは50nm〜1000nmであり、より好ましくは300nm〜600nmである。なお、層状ケイ酸塩の長辺とは、層状ケイ酸塩を構成する辺のうち、最も長い辺を意味する。
上記層状ケイ酸塩のアスペクト比(厚みTと長辺の長さLとの比L/T)は、好ましくは25以上であり、より好ましくは200以上である。アスペクト比の高い層状ケイ酸塩を用いることにより、層状ケイ酸塩の添加量が少なくても、ガスバリア性の高い波長変換層を得ることができる。また、層状ケイ酸塩の添加量が少なければ、透明性が高く、かつ、柔軟性に優れる波長変換層を得ることができる。層状ケイ酸塩のアスペクト比の上限は、通常300である。
有機化処理層状ケイ酸塩は、好ましくは200℃以上、より好ましくは230℃以上、さらに好ましくは230℃〜400℃の温度下においても着色しない。有機化処理層状ケイ酸塩は、好ましくは230℃で10分間加熱しても着色しない。本明細書において「着色していない」とは、有機化処理層状ケイ酸塩を目視で確認して着色していないことをいう。
有機化処理は、層状ケイ酸塩における板状結晶間に元来存在する無機カチオン(例えば、Na、Ca2+、Al3+、Mg2+)を、有機化処理剤としての適切な塩を用いてカチオン交換することより、行われる。上記カチオン交換に用いられる有機化処理剤としては、例えば、含窒素複素環式4級アンモニウム塩、第4級ホスホニウム塩等が挙げられる。好ましくは、第4級イミダゾリウム塩、トリフェニルホスホニウム塩等が用いられる。これらの塩を用いて有機化処理された層状ケイ酸塩は、耐熱性に優れ、高温下(例えば、200℃以上)においても着色しない。また、該有機化処理層状ケイ酸塩は波長変換層における分散性に優れる。分散性の高い有機化処理層状ケイ酸塩を用いれば、透明性、ガスバリア性および靭性の高い波長変換層を形成することができる。より好ましくは、上記有機化処理剤として、第4級イミダゾリウム塩が用いられる。第4級イミダゾリウム塩はより耐熱性に優れるため、第4級イミダゾリウム塩により有機化処理された層状ケイ酸塩を用いれば、高温下においても着色のより少ない波長変換層を得ることができる。
上記有機化処理剤として用いられる塩のカウンターアニオンは、例えば、Cl、B、Brである。該カウンターアニオンは、好ましくはClまたはBであり、より好ましくはClである。このようなカウンターイオンを含む塩は、層状ケイ酸塩に元来存在する無機カチオンとの交換性に優れる。
上記有機化処理剤として用いられる塩は、長鎖のアルキル基を有することが好ましい。該アルキル基の炭素数は、好ましくは4以上であり、より好ましくは6以上であり、さらに好ましくは8〜12である。長鎖のアルキル基を有する塩を用いれば、該塩が層状ケイ酸塩における板状結晶間を拡げ、該結晶間の相互作用が弱まり、その結果、有機化処理層状ケイ酸塩の分散性が向上する。有機化処理層状ケイ酸塩の分散性が高ければ、透明性およびガスバリア性の高い波長変換層を形成することができる。
有機化処理層状ケイ酸塩の厚みは、好ましくは0.5nm〜30nmであり、より好ましくは0.8nm〜20nmであり、さらに好ましくは1nm〜5nmである。
上記有機化処理層状ケイ酸塩は、例えば、任意の適切な溶媒(例えば、水)中に層状ケイ酸塩と有機化処理剤としての塩とを分散させ、所定の条件で撹拌して得ることができる。上記有機化処理剤としての塩の添加量は、層状ケイ酸塩中に元来存在するカチオンに対してモル基準で、好ましくは1.1倍以上であり、より好ましくは1.2倍以上であり、さらに好ましくは1.5倍以上である。層状ケイ酸塩が有機化処理されたか否かは、X線回折解析により、層状ケイ酸塩の層間距離を測定し、層間距離の広がりにより確認することができる。
上記有機化処理層状ケイ酸塩の配合量は、マトリックス材料(代表的には、樹脂または粘着剤固形分)100重量部に対して、好ましくは1重量部〜30重量部であり、より好ましくは3重量部〜20重量部であり、さらに好ましくは3重量部〜15重量部であり、特に好ましくは5重量部〜15重量部である。このような範囲であれば、ガスバリア性および透明性に優れ、かつ、着色の少ない波長変換層を得ることができる。
波長変換層の厚み50μm換算の水蒸気透過率(透湿度)は、好ましくは100g/(m・day)以下であり、より好ましくは80g/(m・day)以下である。
C.粘着剤層
粘着剤層20は、任意の適切な粘着剤で構成され得る。粘着剤層20を構成する粘着剤は、波長変換層のマトリックス材料に関してB−1−2項で説明したとおりである。
粘着剤層は、上記のとおり波長選択吸収材料を含み得る。粘着剤層のみが波長変換材料を含む場合、粘着剤層における波長選択吸収材料の含有量(2種以上を用いる場合には合計の含有量)は、粘着剤の固形分100重量部に対して、好ましくは0.01重量部〜100重量部、より好ましくは0.1重量部〜10重量部である。このような範囲であれば、粘着剤の耐久性を維持しつつ、高輝度および高色域化が実現され得る。波長選択吸収材料の詳細については、波長変換層に関連して上記B項で説明したとおりである。なお、波長変換層および粘着剤層の両方が波長選択吸収材料を含む場合、波長変換層および粘着剤層における波長選択吸収材料の総含有量は、波長変換層のマトリックス材料および粘着剤層の粘着剤の固形分の合計100重量部に対して、好ましくは0.01重量部〜100重量部である。
D.バリアフィルム
バリアフィルムは、好ましくは、酸素および/または水蒸気に対してバリア機能を有する。バリアフィルムを設けることにより、酸素および/または水蒸気による量子ドットの劣化を防止し、結果として、波長変換層の機能の長寿命化を達成することができる。バリアフィルムの酸素透過率は、好ましくは10cm/(m・day・atm)以下であり、より好ましくは1cm/(m・day・atm)以下であり、さらに好ましくは0.1cm/(m・day・atm)以下である。酸素透過率は、25℃、0%RHの雰囲気下において、JIS K7126に準拠した測定法によって測定され得る。バリアフィルムの水蒸気透過率(透湿度)は、好ましくは1g/(m・day)以下であり、より好ましくは0.1g/(m・day)以下であり、さらに好ましくは、0.01g/(m・day)以下である。水蒸気透過率は、40℃、90%RHの雰囲気下において、JIS K7129に準拠した測定法によって測定され得る。
バリアフィルムは、代表的には、樹脂フィルムに例えば、金属蒸着膜、金属またはケイ素の酸化物膜、酸化窒化膜または窒化膜、金属箔が積層された積層フィルムである。光学部材の構成によっては、樹脂フィルムは省略されてもよい。好ましくは、樹脂フィルムは、バリア機能、透明性および/または光学的等方性を有し得る。このような樹脂の具体例としては、環状オレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、セルロース系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂が挙げられる。好ましくは、環状オレフィン系樹脂(例えば、ノルボルネン系樹脂)、ポリエステル系樹脂(例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET))、アクリル系樹脂(例えば、主鎖中にラクトン環やグルタルイミド環などの環状構造を有するアクリル系樹脂)である。これらの樹脂は、バリア機能、透明性および光学的等方性のバランスに優れ得る。
金属蒸着膜の金属としては、例えば、In、Sn、Pb、Cu、Ag、Tiが挙げられる。金属酸化物としては、例えば、ITO、IZO、AZO、SiO、MgO、SiO、SixOy、Al、GeO、TiOが挙げられる。金属箔としては、例えば、アルミニウム箔、銅箔、ステンレス箔が挙げられる。
バリアフィルムとして、アクティブバリアフィルムを用いてもよい。アクティブバリアフィルムは、酸素と反応して積極的に酸素を吸収するフィルムである。アクティブバリアフィルムは市販されている。市販品の具体例としては、東洋紡の「オキシガード」、三菱瓦斯化学の「エージレス・オーマック」、共同印刷の「オキシキャッチ」、クラレの「エバールAP」が挙げられる。
バリアフィルムの厚みは、例えば50nm〜50μmである。
E.反射型偏光子
反射型偏光子40は、特定の偏光状態(偏光方向)の偏光を透過し、それ以外の偏光状態の光を反射する機能を有する。反射型偏光子40は、直線偏光分離型であってもよく、円偏光分離型であってもよい。以下、一例として、直線偏光分離型の反射型偏光子について説明する。なお、円偏光分離型の反射型偏光子としては、例えば、コレステリック液晶を固定化したフィルムとλ/4板との積層体が挙げられる。
図7は、反射型偏光子の一例の概略斜視図である。反射型偏光子は、複屈折性を有する層Aと複屈折性を実質的に有さない層Bとが交互に積層された多層積層体である。例えば、このような多層積層体の層の総数は、50〜1000であり得る。図示例では、A層のx軸方向の屈折率nxがy軸方向の屈折率nyより大きく、B層のx軸方向の屈折率nxとy軸方向の屈折率nyとは実質的に同一である。したがって、A層とB層との屈折率差は、x軸方向において大きく、y軸方向においては実質的にゼロである。その結果、x軸方向が反射軸となり、y軸方向が透過軸となる。A層とB層とのx軸方向における屈折率差は、好ましくは0.2〜0.3である。なお、x軸方向は、反射型偏光子の製造方法における反射型偏光子の延伸方向に対応する。
上記A層は、好ましくは、延伸により複屈折性を発現する材料で構成される。このような材料の代表例としては、ナフタレンジカルボン酸ポリエステル(例えば、ポリエチレンナフタレート)、ポリカーボネートおよびアクリル系樹脂(例えば、ポリメチルメタクリレート)が挙げられる。ポリエチレンナフタレートが好ましい。上記B層は、好ましくは、延伸しても複屈折性を実質的に発現しない材料で構成される。このような材料の代表例としては、ナフタレンジカルボン酸とテレフタル酸とのコポリエステルが挙げられる。
反射型偏光子は、A層とB層との界面において、第1の偏光方向を有する光(例えば、p波)を透過し、第1の偏光方向とは直交する第2の偏光方向を有する光(例えば、s波)を反射する。反射した光は、A層とB層との界面において、一部が第1の偏光方向を有する光として透過し、一部が第2の偏光方向を有する光として反射する。反射型偏光子の内部において、このような反射および透過が多数繰り返されることにより、光の利用効率を高めることができる。
1つの実施形態においては、反射型偏光子は、図7に示すように、波長変換層10側の最外層として反射層Rを含んでいてもよい。反射層Rを設けることにより、最終的に利用されずに反射型偏光子の最外部に戻ってきた光をさらに利用することができるので、光の利用効率をさらに高めることができる。反射層Rは、代表的には、ポリエステル樹脂層の多層構造により反射機能を発現する。
反射型偏光子の全体厚みは、目的、反射型偏光子に含まれる層の合計数等に応じて適切に設定され得る。反射型偏光子の全体厚みは、好ましくは10μm〜150μmである。
1つの実施形態においては、光学部材100において、反射型偏光子40は、偏光板80の透過軸に平行な偏光方向の光を透過するようにして配置される。すなわち、反射型偏光子40は、その透過軸が偏光板80の透過軸方向と略平行方向となるようにして配置される。このような構成とすることにより、偏光板80に吸収されてしまう光を再利用することができ、利用効率をさらに高めることができ、また、輝度も向上できる。
反射型偏光子は、代表的には、共押出と横延伸とを組み合わせて作製され得る。共押出は、任意の適切な方式で行われ得る。例えば、フィードブロック方式であってもよく、マルチマニホールド方式であってもよい。例えば、フィードブロック中でA層を構成する材料とB層を構成する材料とを押出し、次いで、マルチプライヤーを用いて多層化する。なお、このような多層化装置は当業者に公知である。次いで、得られた長尺状の多層積層体を代表的には搬送方向に直交する方向(TD)に延伸する。A層を構成する材料(例えば、ポリエチレンナフタレート)は、当該横延伸により延伸方向においてのみ屈折率が増大し、結果として複屈折性を発現する。B層を構成する材料(例えば、ナフタレンジカルボン酸とテレフタル酸とのコポリエステル)は、当該横延伸によってもいずれの方向にも屈折率は増大しない。結果として、延伸方向(TD)に反射軸を有し、搬送方向(MD)に透過軸を有する反射型偏光子が得られ得る(TDが図7のx軸方向に対応し、MDがy軸方向に対応する)。なお、延伸操作は、任意の適切な装置を用いて行われ得る。
反射型偏光子としては、例えば、特表平9−507308号公報に記載のものが使用され得る。
反射型偏光子は、市販品をそのまま用いてもよく、市販品を2次加工(例えば、延伸)して用いてもよい。市販品としては、例えば、3M社製の商品名DBEF、3M社製の商品名APFが挙げられる。
F.低屈折率層
低屈折率層50の屈折率は、上記のとおり好ましくは1.30以下である。低屈折率層50の屈折率は、可能な限り空気の屈折率(1.00)に近いことが好ましい。具体的には、低屈折率層の屈折率は、好ましくは1.20以下であり、より好ましくは1.15以下である。低屈折率層の屈折率の下限は、例えば1.01である。低屈折率層の屈折率がこのような範囲であれば、空気層を排除して顕著な薄型化を実現しつつ、高い輝度を有する液晶表示装置を実現することができる。
低屈折率層は、代表的には、内部に空隙を有する。低屈折率層の空隙率は、任意の適切な値を取り得る。上記空隙率は、例えば5%〜99%であり、好ましくは25%〜95%である。空隙率が上記範囲内であることにより、低屈折率層の屈折率を充分低くすることができ、かつ高い機械的強度を得ることができる。
上記内部に空隙を有する低屈折率層としては、例えば、粒子状、繊維状、平板状の少なくとも一つの形状を有する構造からなっていても良い。粒子状を形成する構造体(構成単位)は、実粒子でも中空粒子でもよく、具体的にはシリコーン粒子や微細孔を有するシリコーン粒子、シリカ中空ナノ粒子やシリカ中空ナノバルーンなどが挙げられる。繊維状の構成単位は、例えば、直径がナノサイズのナノファイバーであり、具体的にはセルロースナノファイバーやアルミナナノファイバー等が挙げられる。平板状の構成単位は、例えば、ナノクレイが挙げられ、具体的にはナノサイズのベントナイト(例えばクニピアF[商品名])などが挙げられる。また、本発明の空隙構造体において、前記微細な空隙構造を形成する単一もしくは一種類または複数種類からなる構成単位同士は、触媒作用を介して、例えば、直接的もしくはまたは間接的に化学的に結合している部分を含んでいる。なお、本発明において、構成単位同士が「間接的に結合している」とは、構成単位量以下の少量のバインダー成分を仲介して構成単位同士が結合していることを指す。構成単位同士が「直接的に結合している」とは、構成単位同士が、バインダー成分等を介さずに直接結合していることを指す。
低屈折率層を構成する材料としては、任意の適切な材料を採用し得る。上記材料としては、例えば、国際公開第2004/113966号パンフレット、特開2013−254183号公報、および特開2012−189802号公報に記載の材料を採用し得る。具体的には、例えば、シリカ系化合物;加水分解性シラン類、ならびにその部分加水分解物および脱水縮合物;有機ポリマー;シラノール基を含有するケイ素化合物;ケイ酸塩を酸やイオン交換樹脂に接触させることにより得られる活性シリカ;重合性モノマー(例えば、(メタ)アクリル系モノマー、およびスチレン系モノマー);硬化性樹脂(例えば、(メタ)アクリル系樹脂、フッ素含有樹脂、およびウレタン樹脂);およびこれらの組み合わせが挙げられる。
上記有機ポリマーとしては、例えば、ポリオレフィン類(例えば、ポリエチレン、およびポリプロピレン)、ポリウレタン類、フッ素含有ポリマー(例えば、フッ素含有モノマー単位と架橋反応性付与のための構成単位を構成成分とする含フッ素共重合体)、ポリエステル類(例えば、ポリ(メタ)アクリル酸誘導体(本明細書では(メタ)アクリル酸とは、アクリル酸およびメタクリル酸を意味し、「(メタ)」は、全てこのような意味で用いるものとする。))、ポリエーテル類、ポリアミド類、ポリイミド類、ポリ尿素類、およびポリカーボネート類が挙げられる。
上記材料は、好ましくは、シリカ系化合物;加水分解性シラン類、ならびにその部分加水分解物および脱水縮合物;を含む。
上記シリカ系化合物としては、例えば、SiO(無水ケイ酸);SiOと、NaO−B(ホウケイ酸)、Al(アルミナ)、B、TiO、ZrO、SnO、Ce、P、Sb、MoO、ZnO、WO、TiO−Al、TiO−ZrO、In−SnO、およびSb−SnOからなる群より選択される少なくとも1つの化合物と、を含む化合物(上記「−」は、複合酸化物であることを示す。);が挙げられる。
上記加水分解性シラン類としては、例えば、置換基(例えば、フッ素)を有していてもよいアルキル基を含有する加水分解性シラン類が挙げられる。上記加水分解性シラン類、ならびにその部分加水分解物および脱水縮合物は、好ましくは、アルコキシシラン、およびシルセスキオキサンである。
アルコキシシランはモノマーでも、オリゴマーでも良い。アルコキシシランモノマーはアルコキシル基を3つ以上有するのが好ましい。アルコキシシランモノマーとしては、例えばメチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラブトキシシラン、テトラプロポキシシラン、ジエトキシジメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、およびジメチルジエトキシシランが挙げられる。アルコキシシランオリゴマーとしては、上記モノマーの加水分解及び重縮合により得られる重縮合物が好ましい。上記材料としてアルコキシシランを用いることにより、優れた均一性を有する低屈折率層が得られる。
シルセスキオキサンは、一般式RSiO1.5(ただしRは有機官能基を示す。)により表されるネットワーク状ポリシロキサンの総称である。Rとしては、例えば、アルキル基(直鎖でも分岐鎖でも良く、炭素数1〜6である。)、フェニル基、およびアルコキシ基(例えば、メトキシ基、およびエトキシ基)が挙げられる。シルセスキオキサンの構造としては、例えば、ラダー型、および籠型が挙げられる。上記材料としてシルセスキオキサンを用いることにより、優れた均一性、耐候性、透明性、および硬度を有する低屈折率層が得られる。
上記粒子としては、任意の適切な粒子を採用し得る。上記粒子は、代表的には、シリカ系化合物からなる。
シリカ粒子の形状は、例えば透過電子顕微鏡で観察することによって確認できる。上記粒子の平均粒子径は、例えば5nm〜200nmであり、好ましくは10nm〜200nmである。上記構成を有することにより、充分に屈折率が低い低屈折率層を得ることができ、かつ低屈折率層の透明性を維持することができる。なお、本明細書では、平均粒子径とは、窒素吸着法(BET法)により測定された比表面積(m/g)から、平均粒子径=(2720/比表面積)の式によって与えられた値を意味するものとする(特開平1−317115号参照)。
低屈折率層を得る方法としては、例えば、特開2010−189212号公報、特開2008−040171号公報、特開2006−011175号公報、国際公開第2004/113966号パンフレット、およびそれらの参考文献に記載された方法が挙げられる。具体的には、シリカ系化合物;加水分解性シラン類、ならびにその部分加水分解物および脱水縮合物の少なくともいずれか1つを加水分解及び重縮合させる方法、多孔質粒子および/または中空微粒子を用いる方法、ならびにスプリングバック現象を利用してエアロゲル層を生成する方法、ゾルゲルにより得られたゲルを粉砕し、かつ上記粉砕液中の微細孔粒子同士を触媒等で化学的に結合させた粉砕ゲルを用いる方法、等が挙げられる。ただし、低屈折率層は、この製造方法に限定されず、どのような製造方法により製造しても良い。
低屈折率層のヘイズは、例えば0.1%〜30%であり、好ましくは0.2%〜10%である。
低屈折率層の機械強度は、例えば、ベンコット(登録商標)による耐擦傷性が60%〜100%であることが望ましい。
低屈折率層と波長変換層との間の投錨力は特に制限されないが、例えば0.01N/25mm以上であり、好ましくは0.1N/25mm以上であり、より好ましくは1N/25mm以上である。なお、上記機械強度や投錨力を上げるために、塗膜形成前後や任意の適切な接着層、もしくは他部材との貼り合わせ前後の工程にて、下塗り処理、加熱処理、加湿処理、UV処理、コロナ処理、プラズマ処理等を施しても良い。
低屈折率層50の厚みは、好ましくは100nm〜5000nmであり、より好ましくは200nm〜4000nmであり、さらに好ましくは300nm〜3000nmであり、特に好ましくは500nm〜2000nmである。低屈折率層の厚みがこのような範囲であれば、可視光領域の光に対して光学的に十分機能を発現するとともに、優れた耐久性を有する低屈折率層を実現できる。
G.プリズムシート
G−1.第1のプリズムシート
上記のとおり、第1のプリズムシート60は、代表的には、基材部61とプリズム部62とを有する。第1のプリズムシート60は、本発明の光学部材が液晶表示装置のバックライト側に配置された場合に、バックライトユニットから出射された偏光光を、その偏光状態を保ったまま、プリズム部62内部での全反射等によって、液晶表示装置の略法線方向に最大強度を有する偏光光として偏光板に導く。基材部61は、目的およびプリズムシートの構成に応じて省略されてもよい。例えば、低屈折率層50がプリズムシートの支持部材として機能し得る場合には、基材部61は省略され得る。なお、「略法線方向」とは、法線方向から所定の角度内の方向、例えば、法線方向から±10°の範囲内の方向を包含する。
G−1−1.プリズム部
1つの実施形態においては、第1のプリズムシート60(実質的には、プリズム部62)は、上記のとおり、波長変換層10と反対側に凸となる柱状の単位プリズム63が複数配列されて構成されている。好ましくは、単位プリズム63は柱状であり、その長手方向(稜線方向)は、偏光板の透過軸と略直交方向または略平行方向に向いている。本明細書において、「実質的に直交」および「略直交」という表現は、2つの方向のなす角度が90°±10°である場合を包含し、好ましくは90°±7°であり、さらに好ましくは90°±5°である。「実質的に平行」および「略平行」という表現は、2つの方向のなす角度が0°±10°である場合を包含し、好ましくは0°±7°であり、さらに好ましくは0°±5°である。さらに、本明細書において単に「直交」または「平行」というときは、実質的に直交または実質的に平行な状態を含み得るものとする。なお、第1のプリズムシート60は、単位プリズム63の稜線方向と偏光板の透過軸とが所定の角度を形成するようにして配置(いわゆる斜め放置)してもよい。このような構成を採用することにより、モアレの発生をさらに良好に防止できる場合がある。斜め配置の範囲としては、好ましくは20°以下であり、より好ましくは15°以下である。
単位プリズム63の形状は、本発明の効果が得られる限りにおいて任意の適切な構成が採用され得る。単位プリズム63は、その配列方向に平行かつ厚み方向に平行な断面において、その断面形状が、三角形状であってもよく、その他の形状(例えば、三角形の一方または両方の斜面が傾斜角の異なる複数の平坦面を有する形状)であってもよい。三角形状としては、単位プリズムの頂点を通りシート面に直交する直線に対して非対称である形状(例えば、不等辺三角形)であってもよく、当該直線に対して対称である形状(例えば、二等辺三角形)であってもよい。さらに、単位プリズムの頂点は、面取りされた曲面状となっていてもよく、先端が平坦面となるようにカットされて断面台形状となっていてもよい。単位プリズム63の詳細な形状は、目的に応じて適切に設定され得る。例えば、単位プリズム63として、特開平11−84111号公報に記載の構成が採用され得る。
単位プリズム63の高さは、すべての単位プリズムが同一であってもよく、異なる高さを有していてもよい。単位プリズムが異なる高さを有する場合、1つの実施形態においては、単位プリズムは2つの高さを有する。このような構成であれば、高さが高い方の単位プリズムのみが点接着され得るので、高さが高い単位プリズムの位置および数を調整することにより、所望の度合いで点接着を実現することができる。例えば、高さが高い単位プリズムと低い単位プリズムとが交互に配置されてもよく、高さが高い(または低い)単位プリズムが3つおき、4つおき、5つおき等に配置されてもよく、目的に応じて不規則的に配置されてもよく、まったくランダムに配置されてもよい。別の実施形態においては、単位プリズムは3つ以上の高さを有する。このような構成であれば、点接着する単位プリズムの接着剤への埋まり度合いを調整することができ、結果として、さらに精密な度合いで点接着を実現することができる。
G−1−2.基材部
第1のプリズムシート60に基材部61を設ける場合には、単一の材料を押出し成型等することにより基材部61とプリズム部62とを一体的に形成してもよく、基材部用フィルム上にプリズム部を賦形してもよい。基材部の厚みは、好ましくは25μm〜150μmである。このような厚みであれば、取扱い性および強度が優れ得る。
基材部61を構成する材料としては、目的およびプリズムシートの構成に応じて任意の適切な材料を採用することができる。基材部用フィルム上にプリズム部を賦形する場合には、基材部用フィルムの具体例としては、三酢酸セルロース(TAC)、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)等の(メタ)アクリル系樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂により形成されたフィルムが挙げられる。当該フィルムは好ましくは未延伸フィルムである。
単一材料で基材部61とプリズム部62とを一体形成する場合、当該材料として、基材部用フィルム上にプリズム部を賦形する場合のプリズム部形成用材料と同様の材料を用いることができる。プリズム部形成用材料としては、例えば、エポキシアクリレート系やウレタンアクリレート系の反応性樹脂(例えば、電離放射線硬化性樹脂)が挙げられる。一体構成のプリズムシートを形成する場合には、PC、PET等のポリエステル樹脂、PMMA、MS等のアクリル系樹脂、環状ポリオレフィン等の光透過性の熱可塑性樹脂を用いることができる。
基材部61は、好ましくは、実質的に光学的に等方性を有する。本明細書において「実質的に光学的に等方性を有する」とは、位相差値が液晶表示装置の光学特性に実質的に影響を与えない程度に小さいことをいう。例えば、基材部の面内位相差Reは、好ましくは20nm以下であり、より好ましくは10nm以下である。なお、面内位相差Reは、23℃における波長590nmの光で測定した面内の位相差値である。面内位相差Reは、Re=(nx−ny)×dで表される。ここで、nxは光学部材の面内において屈折率が最大になる方向(すなわち、遅相軸方向)の屈折率であり、nyは当該面内で遅相軸に垂直な方向(すなわち、進相軸方向)の屈折率であり、dは光学部材の厚み(nm)である。
さらに、基材部61の光弾性係数は、好ましくは−10×10−12/N〜10×10−12/Nであり、より好ましくは−5×10−12/N〜5×10−12/Nであり、さらに好ましくは−3×10−12/N〜3×10−12/Nである。
G−2.第2のプリズムシート
1つの実施形態においては、上記のように、第1のプリズムシート60と第2のプリズムシート70とが、点接着により貼り合わせられている。このような構成とすることにより、光学部材を液晶表示装置に適用した場合に、機械的強度に優れ、高い輝度を有し、表示ムラが抑制され、および、優れた色相を有する液晶表示装置を実現し得る。第2のプリズムシートの構成、機能等は、第1のプリズムシートに関してG−1項で説明したとおりである。
上記のような点接着を採用する技術的意義は下記のとおりである。液晶表示装置に適用される波長変換層は、入射した青色〜青紫色の光の一部を緑色光および赤色光に変換し、一部を青色光としてそのまま出射することで、赤色光と緑色光と青色光との組み合わせにより白色光を実現する。また、液晶表示装置に適用される波長変換層は、構成材料および光吸収の関係から、黄色〜橙色であることが多い。プリズムシートは、代表的には、その再帰反射を利用することで波長変換層単独では不十分な色変換効率を補い、輝度および色相を向上させるために用いられる。ここで、プリズムシートは拡がった光を正面方向に集光させる機能を有することから、斜め方向に関しては高い変換効率が十分に実現されず、結果として、斜め方向の色相は波長変換層の色が浮き出て黄色〜橙色に見え、液晶表示装置の表示品位の低下を招く場合が多い。点接着を採用することにより、当該点接着部分において空気層が排除されて集光性が減少し、周囲に光が拡がるようになる。すなわち、プリズムシートを単に載置(別置き)する構成に比べて、周囲に光を拡散させ、結果として、正面および斜め方向(特に、斜め方向)の色相を改善することができる。点接着の度合い(例えば、点接着部分の数、位置、点接着に用いられる接着剤の厚み)を調整することにより、正面および斜め方向の両方において輝度および色相の所望のバランスを実現することができる。加えて、点接着の度合いを調整して所定の空隙度を有する空隙部を形成することにより、さらに優れた輝度および色相を実現することができる。
H.偏光板
上記のとおり、偏光板80は、代表的には、吸収型偏光子81と、吸収型偏光子81の片側に配置された保護層82と、吸収型偏光子81のもう一方の側に配置された保護層83とを有する。
H−1.偏光子
吸収型偏光子81としては、任意の適切な偏光子が採用され得る。例えば、偏光子を形成する樹脂フィルムは、単層の樹脂フィルムであってもよく、二層以上の積層体であってもよい。
単層の樹脂フィルムから構成される偏光子の具体例としては、ポリビニルアルコール(PVA)系フィルム、部分ホルマール化PVA系フィルム、エチレン・酢酸ビニル共重合体系部分ケン化フィルム等の親水性高分子フィルムに、ヨウ素や二色性染料等の二色性物質による染色処理および延伸処理が施されたもの、PVA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。好ましくは、光学特性に優れることから、PVA系フィルムをヨウ素で染色し一軸延伸して得られた偏光子が用いられる。
上記ヨウ素による染色は、例えば、PVA系フィルムをヨウ素水溶液に浸漬することにより行われる。上記一軸延伸の延伸倍率は、好ましくは3〜7倍である。延伸は、染色処理後に行ってもよいし、染色しながら行ってもよい。また、延伸してから染色してもよい。必要に応じて、PVA系フィルムに、膨潤処理、架橋処理、洗浄処理、乾燥処理等が施される。例えば、染色の前にPVA系フィルムを水に浸漬して水洗することで、PVA系フィルム表面の汚れやブロッキング防止剤を洗浄することができるだけでなく、PVA系フィルムを膨潤させて染色ムラなどを防止することができる。
積層体を用いて得られる偏光子の具体例としては、樹脂基材と当該樹脂基材に積層されたPVA系樹脂層(PVA系樹脂フィルム)との積層体、あるいは、樹脂基材と当該樹脂基材に塗布形成されたPVA系樹脂層との積層体を用いて得られる偏光子が挙げられる。樹脂基材と当該樹脂基材に塗布形成されたPVA系樹脂層との積層体を用いて得られる偏光子は、例えば、PVA系樹脂溶液を樹脂基材に塗布し、乾燥させて樹脂基材上にPVA系樹脂層を形成して、樹脂基材とPVA系樹脂層との積層体を得ること;当該積層体を延伸および染色してPVA系樹脂層を偏光子とすること;により作製され得る。本実施形態においては、延伸は、代表的には積層体をホウ酸水溶液中に浸漬させて延伸することを含む。さらに、延伸は、必要に応じて、ホウ酸水溶液中での延伸の前に積層体を高温(例えば、95℃以上)で空中延伸することをさらに含み得る。得られた樹脂基材/偏光子の積層体はそのまま用いてもよく(すなわち、樹脂基材を偏光子の保護層としてもよく)、樹脂基材/偏光子の積層体から樹脂基材を剥離し、当該剥離面に目的に応じた任意の適切な保護層を積層して用いてもよい。このような偏光子の製造方法の詳細は、例えば特開2012−73580号公報に記載されている。当該公報は、その全体の記載が本明細書に参考として援用される。
偏光子の厚みは、好ましくは15μm以下であり、より好ましくは1μm〜12μmであり、さらに好ましくは3μm〜12μmであり、特に好ましくは3μm〜8μmである。偏光子の厚みがこのような範囲であれば、加熱時のカールを良好に抑制することができ、および、良好な加熱時の外観耐久性が得られる。
偏光子は、好ましくは、波長380nm〜780nmのいずれかの波長で吸収二色性を示す。偏光子の単体透過率は、上記のとおり43.0%〜46.0%であり、好ましくは44.5%〜46.0%である。偏光子の偏光度は、好ましくは97.0%以上であり、より好ましくは99.0%以上であり、さらに好ましくは99.9%以上である。
上記単体透過率及び偏光度は、分光光度計を用いて測定することができる。上記偏光度の具体的な測定方法としては、上記偏光子の平行透過率(H)及び直交透過率(H90)を測定し、式:偏光度(%)={(H−H90)/(H+H90)}1/2×100より求めることができる。上記平行透過率(H)は、同じ偏光子2枚を互いの吸収軸が平行となるように重ね合わせて作製した平行型積層偏光子の透過率の値である。また、上記直交透過率(H90)は、同じ偏光子2枚を互いの吸収軸が直交するように重ね合わせて作製した直交型積層偏光子の透過率の値である。なお、これらの透過率は、JlS Z 8701−1982の2度視野(C光源)により、視感度補正を行ったY値である。
H−2.保護層
保護層は、偏光板の保護フィルムとして使用できる任意の適切なフィルムで形成される。当該フィルムの主成分となる材料の具体例としては、トリアセチルセルロース(TAC)等のセルロース系樹脂や、ポリエステル系、ポリビニルアルコール系、ポリカーボネート系、ポリアミド系、ポリイミド系、ポリエーテルスルホン系、ポリスルホン系、ポリスチレン系、ポリノルボルネン系、ポリオレフィン系、(メタ)アクリル系、アセテート系等の透明樹脂等が挙げられる。また、(メタ)アクリル系、ウレタン系、(メタ)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型樹脂または紫外線硬化型樹脂等も挙げられる。この他にも、例えば、シロキサン系ポリマー等のガラス質系ポリマーも挙げられる。また、特開2001−343529号公報(WO01/37007)に記載のポリマーフィルムも使用できる。このフィルムの材料としては、例えば、側鎖に置換または非置換のイミド基を有する熱可塑性樹脂と、側鎖に置換または非置換のフェニル基ならびにニトリル基を有する熱可塑性樹脂を含有する樹脂組成物が使用でき、例えば、イソブテンとN−メチルマレイミドからなる交互共重合体と、アクリロニトリル・スチレン共重合体とを有する樹脂組成物が挙げられる。当該ポリマーフィルムは、例えば、上記樹脂組成物の押出成形物であり得る。それぞれの保護層52および53は同一であってもよく、異なっていてもよい。
保護層の厚みは、好ましくは20μm〜100μmである。保護層は、接着層(具体的には、接着剤層、粘着剤層)を介して偏光子に積層されていてもよく、偏光子に密着(接着層を介さずに)積層されていてもよい。接着剤層は、任意の適切な接着剤で形成される。接着剤としては、例えば、ポリビニルアルコール系樹脂を主成分とする水溶性接着剤が挙げられる。ポリビニルアルコール系樹脂を主成分とする水溶性接着剤は、好ましくは、金属化合物コロイドをさらに含有し得る。金属化合物コロイドは、金属化合物微粒子が分散媒中に分散しているものであり得、微粒子の同種電荷の相互反発に起因して静電的安定化し、永続的に安定性を有するものであり得る。金属化合物コロイドを形成する微粒子の平均粒子径は、偏光特性等の光学特性に悪影響を及ぼさない限り、任意の適切な値であり得る。好ましくは1nm〜100nm、さらに好ましくは1nm〜50nmである。微粒子を接着剤層中に均一に分散させ得、接着性を確保し、かつクニックを抑え得るからである。なお、「クニック」とは、偏光子と保護層の界面で生じる局所的な凹凸欠陥のことをいう。
I.バックライトユニット
上記A項〜H項に記載の本発明の光学部材は、バックライトユニットに組み込まれ得る。したがって、本発明は、そのようなバックライトユニットも包含する。バックライトユニットは、液晶パネルの背面側に配置され液晶パネルを背面側から照明する照明装置である。バックライトユニットは、任意の適切な構成が採用され得る。例えば、バックライトユニットは、エッジライト方式であってもよく、直下方式であってもよい。直下方式が採用される場合、バックライトユニットは、例えば、光源と反射フィルムと拡散板と上記の光学部材とを有する。エッジライト方式が採用される場合、バックライトユニットは、導光板とライトリフレクターとをさらに有し得る。上記光学部材は光源の視認側(エッジライト方式の場合には、導光板の視認側)に配置され得る。光源は、目的に応じて任意の適切な構成が採用され得る。1つの実施形態においては、光源は、青色〜紫外領域の光を発する。このような構成であれば、高輝度および高色域化の両立が実現され得る。バックライトユニットの具体的な構成は当業界で周知であるので、詳細な説明は省略する。
J.液晶表示装置
本発明のさらに別の局面によれば、液晶表示装置が提供される。光学部材が偏光板を含まない実施形態においては、液晶表示装置は、液晶セルと、該液晶セルの視認側に配置された視認側偏光板と、該液晶セルの視認側と反対側に配置された背面側偏光板と、該背面側偏光板の外側に配置された上記A項〜H項に記載の光学部材と、該光学部材の外側に配置されたバックライトユニットとを有する。光学部材が偏光板を含む実施形態においては、液晶表示装置は、液晶セルと、該液晶セルの視認側に配置された偏光板と、該液晶セルの視認側と反対側に配置された上記A項〜H項に記載の光学部材と、該光学部材の外側に配置されたバックライトユニットとを有する。液晶セルの構成および駆動モード等は当業界で周知であるので、具体的な説明は省略する。
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例には限定されない。
<実施例1>
(波長変換層)
ゴム系ポリマーとしてポリイソブチレン(PIB)100重量部に、粘着付与剤として水添テルペンフェノール(商品名:YSポリスターTH130、軟化点:130℃、水酸基価:60、ヤスハラケミカル(株)製)を10重量部、緑色の波長変換材料としてInP系のコアからなる粒子径10nm以下、発光中心波長530nmの量子ドットを3重量部、赤色の波長変換材料としてInP系のコアからなる粒子径20nm以下、発光中心波長630nmの量子ドットを0.3重量部配合し、固形分が18重量%になるようにトルエン溶媒にて調整し、波長変換材料を有する粘着剤組成物(溶液)を調製した。
一方、バリアフィルムとして、厚み100μmのPETフィルム(商品名:コスモシャインA4300、東洋紡(株)製)の片面にAZOおよびSiOをスパッタ処理したフィルムを用いた。上記で得られた粘着剤組成物を、バリアフィルムのスパッタ処理面にアプリケータにて塗布し、粘着剤塗布層を形成した。次いで、塗布層を120℃で3分乾燥させて、粘着剤層を形成し、粘着剤層の厚みが50μmの粘着シートを作製した。さらに、粘着シートの粘着面には、上記と同じバリアフィルムをスパッタ処理面と粘着剤層が接するように貼り合わせ、バリアフィルム/波長変換層/バリアフィルムのシートを得た。
(反射型偏光子)
SHARP社製40型TV(製品名:AQUOS、品番:LC40−Z5)を分解し、バックライト部材から反射型偏光子を取り出した。この反射型偏光子の両面に設けられている拡散層を除去し、本実施例の反射型偏光子とした。
(偏光板の作製)
ポリビニルアルコールを主成分とする高分子フィルム[クラレ製 商品名「9P75R(厚み:75μm、平均重合度:2,400、ケン化度99.9モル%)」]を水浴中に1分間浸漬させつつ搬送方向に1.2倍に延伸した後、ヨウ素濃度0.3重量%の水溶液中で1分間浸漬することで、染色しながら、搬送方向に、全く延伸していないフィルム(原長)を基準として3倍に延伸した。次いで、この延伸フィルムを、ホウ酸濃度4重量%、ヨウ化カリウム濃度5重量%の水溶液中に浸漬しながら、搬送方向に、原長基準で6倍までさらに延伸し、70℃で2分間乾燥することにより、偏光子を得た。
一方、トリアセチルセルロース(TAC)フィルム(コニカミノルタ社製、製品名「KC4UW」、厚み:40μm)の片面に、アルミナコロイド含有接着剤を塗布し、これを上記で得られた偏光子の片面に両者の搬送方向が平行となるようにロールトゥロールで積層した。なお、アルミナコロイド含有接着剤は、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(平均重合度1200、ケン化度98.5モル%、アセトアセチル化度5モル%)100重量部に対して、メチロールメラミン50重量部を純水に溶解し、固形分濃度3.7重量%の水溶液を調製し、この水溶液100重量部に対して、正電荷を有するアルミナコロイド(平均粒子径15nm)を固形分濃度10重量%で含有する水溶液18重量部を加えて調製した。続いて、偏光子の反対側の面にも同様に、上記アルミナコロイド含有接着剤を塗布したTACフィルムを、これらの搬送方向が平行となるようにロールトゥロールで積層し、その後55℃で6分間乾燥させた。このようにして、TACフィルム/偏光子/TACフィルムの構成を有する偏光板を得た。
(光学部材の作製)
上記で得られた偏光板と反射型偏光子と上記シート(バリアフィルム/波長変換層/バリアフィルム)とをアクリル系粘着剤を介して貼り合せ、偏光板/粘着剤層/反射型偏光子/粘着剤層/バリアフィルム/波長変換層/バリアフィルムの構成を有する光学部材を得た。
(バックライト)
LED均一発光面照明(株式会社アイテックシステム製、TMN−4シリーズ)を用いた。
(液晶パネル)
SHARP社製40型TV(製品名:AQUOS、品番:LC40−Z5)から取り出した液晶パネルを用いた。
上記で得られた光学部材と同等の特性を用いて、上記のバックライトおよび液晶パネルを用いた場合に光学部材から取り出される光のスペクトルについて、シミュレーションを行った。より詳細には、シミュレーションは、光源、波長変換層、バックライトおよび液晶パネルについて実際に測定された特性を用い、さらに、590nmに吸収極大波長を有する波長選択吸収材料の特性をさらに加えて、出力される各単色(RGB)の色度座標(x,y)を計算した。色度座標の計算には等色関数を用いた。結果を図8に示す。
<実施例2>
シミュレーションにおいて、480nmに吸収極大波長を有する波長選択吸収材料をさらに加えて計算したこと以外は実施例1と同様にして評価した。結果を図9に示す。
<比較例1>
シミュレーションにおいて、波長選択吸収材料を含まない状態として計算したこと以外は実施例1と同様にして評価した。結果を図8および図9にそれぞれ実施例1および2の参照として示す。
<評価>
図8および図9から明らかなように、量子ドット(波長変換材料)と波長選択吸収材料を組み合わせて用いることにより、光学部材から取り出された光のスペクトルの580nm付近の谷間が顕著に深くなっていることがわかる。これは、赤色光と緑色光との混色が抑制されていることを示している。さらに、図9から明らかなように、480nmに吸収極大波長を有する波長選択吸収材料をさらに加えることにより、上記スペクトルの480nm付近の谷間が深くなり、緑色光と青色光との混色も抑制されることがわかる。その結果、色域(各単色(RGB)の色度座標を結んで形成される三角形の面積に対応する)は、BT2020の面積に対して、実施例1が67.71%、実施例2が68.18%、比較例1が62.98%となり、実施例では色域が顕著に改善されていることがわかる。このように、本発明の実施例によれば、高演色化または広色域化が実願され得る。
本発明の光学部材および当該光学部材を用いたバックライトユニットは、液晶表示装置に好適に用いられ得る。このような光学部材および/またはバックライトユニットを用いた液晶表示装置は、携帯情報端末(PDA),携帯電話,時計,デジタルカメラ,携帯ゲーム機などの携帯機器、パソコンモニター,ノートパソコン,コピー機などのOA機器、ビデオカメラ,液晶テレビ,電子レンジなどの家庭用電気機器、バックモニター,カーナビゲーションシステム用モニター,カーオーディオなどの車載用機器、商業店舗用インフォメーション用モニターなどの展示機器、監視用モニターなどの警備機器、介護用モニター,医療用モニターなどの介護・医療機器などの各種用途に用いることができる。
10 波長変換層
20 粘着剤層
31 バリアフィルム
32 バリアフィルム
40 反射型偏光子
50 低屈折率層
60 第1のプリズムシート
70 第2のプリズムシート
80 偏光板
81 偏光子
100 光学部材
101 光学部材
102 光学部材
103 光学部材
104 光学部材
105 光学部材

Claims (15)

  1. 波長変換層と粘着剤層と低屈折率層と2つのプリズムシートと反射型偏光子とをこの順に有し、
    該波長変換層および/または該粘着剤層が波長選択吸収材料を含み、
    該低屈折率層が内部に空隙を有し、該低屈折率層の屈折率が1.30以下であり、
    該2つのプリズムシートはそれぞれ、単位プリズムによる凸部が該反射型偏光子側となるように配置されている、
    光学部材。
  2. 前記波長変換層のみが前記波長選択吸収材料を含む、請求項1に記載の光学部材。
  3. 前記粘着剤層のみが前記波長選択吸収材料を含む、請求項1に記載の光学部材。
  4. 前記波長変換層および前記粘着剤層が前記波長選択吸収材料を含む、請求項1に記載の光学部材。
  5. 前記波長変換層が、マトリックスと該マトリックス中に分散された量子ドットとを含む、請求項1から4のいずれかに記載の光学部材。
  6. 前記量子ドットが、第1の量子ドットおよび第2の量子ドットを含む、請求項5に記載の光学部材。
  7. 前記第1の量子ドットが515nm〜550nmの範囲の波長帯域に発光中心波長を有し、前記第2の量子ドットが605nm〜650nmの範囲の波長帯域に発光中心波長を有する、請求項6に記載の光学部材。
  8. 前記波長選択吸収材料が、第1の波長選択吸収材料および第2の波長選択吸収材料を含む、請求項1から7のいずれかに記載の光学部材。
  9. 前記第1の波長選択吸収材料が470nm〜510nmの範囲の波長帯域に吸収極大波長を有し、前記第2の波長選択吸収材料が560nm〜610nmの範囲の波長帯域に吸収極大波長を有する、請求項8に記載の光学部材。
  10. 前記波長変換層の少なくとも一方の側にバリアフィルムが設けられている、請求項1から9のいずれかに記載の光学部材。
  11. 前記反射型偏光子の前記粘着剤層と反対側に、吸収型偏光子を含む偏光板をさらに有する、請求項1から10のいずれかに記載の光学部材。
  12. 光源と、該光源の視認側に配置された請求項1から11のいずれかに記載の光学部材と、を有する、バックライトユニット。
  13. 前記光源が青色〜紫外領域の光を発する、請求項12に記載のバックライトユニット。
  14. 液晶セルと、該液晶セルの視認側に配置された視認側偏光板と、該液晶セルの視認側と反対側に配置された背面側偏光板と、該背面側偏光板の外側に配置された請求項1から10のいずれかに記載の光学部材とを有する、液晶表示装置。
  15. 液晶セルと、該液晶セルの視認側に配置された視認側偏光板と、該液晶セルの視認側と反対側に配置された請求項11に記載の光学部材とを有する、液晶表示装置。
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