JP7349908B2 - 画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像表示装置に関する。

画像表示装置として、背面側から前面側に向けて、発光部を含む画像表示部、λ／４位相差層および直線偏光層をこの順に備える装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。上記画像表示部の例は、フラットパネル表示装置（たとえば、薄型の液晶表示装置、薄型の有機エレクトロルミネッセンス画像表示装置等）である。

特開２０１９－７９０５３号公報

画像表示装置がたとえばカラー画像を表示する場合、三原色光（赤色、青色、緑色）を出力する発光部を使用する。各色を出力するための材料などの影響で、たとえば、赤色、青色および緑色それぞれを出力する発光部（或いは発光素子）を同じ条件で駆動しても特定の色の光の強度が弱くなり、表示すべき本来の色が表示されにくい場合がある。仮に、そのような不具合を解消するため、上記特定の色を出力する発光部（発光素子）を高輝度で使用すると、その発光部の寿命が短くなり、その結果、画像表示装置の製品寿命が短くなる。

したがって、本発明は、画像表示装置の製品寿命を確保しながら、所望の色状態で画像を表示可能な画像表示装置を提供することを目的とする。

本発明に係る画像表示装置は、発光部を含み、画像を画像表示面上に表示する画像表示部と、上記画像表示面上に設けられるλ／４位相差層と、上記λ／４位相差層上に設けられる直線偏光層と、を備え、上記発光部からの光は、発光ピークを含み且つ半値全幅が６０ｎｍ以下である山型領域有し、上記λ／４位相差層は、条件１を満たすように、構成されている。
条件１：上記λ／４位相差層の厚さ方向における両面に基づく干渉スペクトルにおいて、上記半値全幅を規定する波長範囲内の極大値の数が１つであり且つ極小値の数が２以下である。

上記構成では、発光部から出力されており、上記山型領域を含む発光スペクトルを有する光の強度が弱くても、λ／４位相差層の上記両面の干渉に基づいて、上記山型領域に対応する色を増強できる。したがって、たとえば、三原色のうち一つの色の強度が弱くても、その色をλ／４位相差層の干渉効果で増強できるので、所望の色状態で画像を表示可能である。更に、λ／４位相差層の干渉効果で色を増強するため、発光部の劣化を抑制できる。その結果、画像表示装置の製品寿命も確保できる。

上記λ／４位相差層は、条件２を更に満たすように、構成されていてもよい。
条件２：上記発光ピークに対応するピーク波長と、上記干渉スペクトルにおける上記極大値に対応する波長との差が、上記半値全幅の１／５以下である。

上記半値全幅は２０ｎｍであり、上記発光ピークに対応するピーク波長は、４５８±２ｎｍであってもよい。

上記半値全幅は４０ｎｍであり、上記発光ピークに対応するピーク波長は、５２３±２ｎｍであってもよい。

上記半値全幅は４０ｎｍであり、上記発光ピークに対応するピーク波長は、５３０±２ｎｍであってもよい。

上記半値全幅は５０ｎｍであり、上記発光ピークに対応するピーク波長は、６２６±２ｎｍであってもよい。

上記λ／４位相差層は、光にλ／４の位相差を与える位相差発現層であってもよい。

上記λ／４位相差層は、光にλ／４の位相差を与える位相差発現層と、無配向層と、を有してもよい。この場合、無配向層によって、λ／４位相差層の厚さを調整可能である。

上記位相差発現層と上記無配向層とは、互いに密着して積層されており、上記位相差発現層と上記無配向層の間の屈折率差はゼロであってもよい。この場合、上記位相差発現層と上記無配向層の界面で実質的に反射が生じない。

上記λ／４位相差層は、上記厚さ方向において第１面と、上記第１面と反対側の第２面とを有し、上記第１面および上記第２面を含み上記発光部から出力される光が通過する複数の界面それぞれでの屈折率差のうち、上記第１面および上記第２面それぞれが界面である場合の屈折率差が他の屈折率差より大きくてもよい。

この場合、画像表示装置から出力される光のスペクトルにおいて、上記第１面および上記第２面での反射に基づく干渉が支配的になり、山型領域に対応する色を、λ／４位相差層の干渉を用いて増強し易い。

本発明によれば、斜め方向からみた場合における外光反射光の色相の変化が抑制された画像表示装置を提供できる。

図１は、一実施形態に係る画像表示装置の概略構成を示す模式図である。 図２は、発光部から出力される光の発光スペクトルが有する山型領域の概念図である。 図３は、シミュレーションの概略構成を示す模式図である。 図４は、シミュレーションで使用した発光スペクトルを説明する模式図である。 図５は、シミュレーションで使用したパラメータを示す図表である。 図６は、シミュレーションで使用したパラメータを示す図表である。 図７は、シミュレーションで使用したパラメータを示す図表である。 図８は、シミュレーションの結果を示す図表である。 図９は、シミュレーションの結果を示す図表である。 図１０は、シミュレーションの結果を示す図表である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。

図１は、一実施形態に係る画像表示装置１の概略構成を示す模式図である。画像表示装置１は、画像表示部１０と、光学積層体２０とを有する。光学積層体２０は、画像表示部１０上に積層されている。光学積層体２０側から画像がみられるので、画像表示装置１において、光学積層体２０側を前面側と称し画像表示部１０側を背面側と称する場合もある。

［画像表示部］
画像表示部１０は、画像を出力するデバイスである。画像表示部１０は、画像を表示（または出力）する画像表示面１０ａを有する。画像表示部１０の例は、フラットパネル表示装置である。画像表示部１０として例示する表示装置は、画像表示面１０ａ上に、光学補償するための部材を含まない状態の装置である。

一実施形態に係る画像表示部１０は、図１に示したように、光源部１１と、画像表示層１２とを有する。光源部１１と、光源部１１と別体の画像表示層１２とを有する画像表示部１０の例は、液晶表示装置である。液晶表示装置の例は、透過型液晶表示装置、半透過型液晶表示装置等のいずれをも含む。

［光源部］
光源部１１は、画像表示層１２に照明光（たとばバックライト）を供給する。光源部１１は、発光部１１１を有する。発光部１１１は、図２に示したように、発光ピークを含み且つ半値全幅が６０ｎｍ以下である山型領域Ｍを有する光を出力する。図２は、発光部１１１から出力される光の発光スペクトルが有する山型領域Ｍの概念図である。

以下、説明の便宜のため、山型領域Ｍが有する発光ピークに対応する波長をピーク波長λ_０と称する。山型領域Ｍの半値全幅を規定する波長範囲のうち下限波長（上記波長範囲のうち短波長側の波長）を波長λ_１と称し、上限波長（上記波長範囲のうち長波長側の波長）を波長λ_２と称す。

発光部１１１の例は、ＬＥＤである。発光部１１１がＬＥＤのような点光源である場合、光源部１１は、図１に模式的に示したように、複数の発光部１１１を有する。発光部１１１は、たとえば、三原色（赤色、緑色、青色）を含む光を出力してもよい。このような発光部１１１の例は、たとえば、白色ＬＥＤである。発光部１１１が、三原色を含む光を出力する場合、発光部１１１から出力される光の発光スペクトルは、三原色に対応する色それぞれに対して山型領域を有する。この場合、赤色、緑色および青色の山型領域のうちの少なくとも一つが上記山型領域Ｍの条件を満たす。或いは、光源部１１は、青色を出力する発光部１１１と、緑色を出力する発光部１１１と、赤色を出力する発光部１１１をそれぞれ有してもよい。この場合、青色用、緑色用および赤色用の発光部１１１のうち少なくとも一つの発光部１１１から出力される光の発光スペクトルが上記山型領域Ｍを有する。

上記山型領域Ｍの例としては、ピーク波長λ_０と半値全幅の組み合わせによって表１に示した第１～第４の山型領域であってもよい。表１には、第１～第４の山型領域に対応する色も示している。

［画像表示層］
画像表示層１２は、複数の画素を有し、光源部１１からの照明光の透過状態を制御することによって、画像を形成する層である。画像表示層１２は、たとえば、液晶層である。図１に示した形態において、画像表示層１２における光源部１１と反対側の面が画像表示面１０ａである。

一実施形態に係る画像表示部１０は、画像表示層１２が有する画素自体が発光部１１１として機能する自発光型の画像表示層１２を有してもよい。この場合、図１に示したように、画像表示層１２と分離した光源部１１は不要である。自発光型の画像表示層１２の例は、有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ）画像表示素子である。画像表示層１２が自発光型の層であっても、画素（発光部１１１）が出力する光の発光スペクトルが有する山型領域Ｍの例は、図１に示したように光源部１１と画像表示層１２とが分離されている場合と同様である。

［光学積層体］
光学積層体２０は、λ／４位相差層２１と直線偏光層２２とを有する。光学積層体２０は、画像表示面１０ａに表示される画像を光学補償する部材である。光学積層体２０はたとえば円偏光板または楕円偏光板として機能する。

［λ／４位相差層］
λ／４位相差層２１は、λ／４位相差層２１を通過（または透過）する光にλ／４（１／４波長）の位相差を与える光学機能層である。λ／４位相差層２１の厚さの例は、０．５μｍ～５．０μｍである。λ／４位相差層２１の屈折率の例は、１．５０～１．７０である。λ／４位相差層２１は、画像表示部１０に、粘着剤層２ａを介して貼合されている。

粘着剤層２ａは、（メタ）アクリル系、ゴム系、ウレタン系、エステル系、シリコーン系、ポリビニルエーテル系のような樹脂を主成分とする粘着剤組成物で構成することができる。中でも、透明性、耐候性、耐熱性等に優れる（メタ）アクリル系樹脂をベースポリマーとする粘着剤組成物が好適である。粘着剤組成物は、活性エネルギー線硬化型、熱硬化型であってもよい。粘着剤層２ａの厚みは、通常３μｍ～３０μｍであり、好ましくは３μｍ～２５μｍである。粘着剤層２ａの屈折率の例は、１．４０～１．５５である。

［直線偏光層］
直線偏光層２２は、直線偏光特性を有する光学機能層である。直線偏光層２２は、たとえば直線偏光板である。直線偏光層２２は、直線偏光特性を有する偏光性フィルム（偏光子層）と、偏光性フィルムを保護する保護フィルムとを有する。直線偏光層２２の厚さの例は、１２μｍ～１４０μｍである。

偏光性フィルムの例は、一軸延伸された樹脂フィルムに二色性色素が吸着配向されたフィルムである。偏光性フィルムは、直線偏光特性を有する樹脂フィルムであれば特に限定されず、たとえば公知の直線偏光板に使用されるものであればよい。

偏光性フィルムとしての樹脂フィルムの例は、ポリビニルアルコール（以下「ＰＶＡ」と称す場合もある）系樹脂フィルム、ポリ酢酸ビニル樹脂フィルム、エチレン／酢酸ビニル樹脂フィルム、ポリアミド樹脂フィルム及びポリエステル樹脂フィルムを含む。通常、二色性色素の吸着性及び配向性の観点からＰＶＡ系樹脂フィルム、特にＰＶＡフィルムが用いられる。

偏光性フィルムの厚さの例は、２．０μｍ～４０μｍである。偏光性フィルムの屈折率の例は、１．５０～１．６０である。

保護フィルムは、偏光性フィルム上に積層される。保護フィルムは、例えば、樹脂フィルム（例えば、トリアセチルセルロース（以下、「ＴＡＣ」とも称す）系フィルム）、ガラスカバー又はガラスフィルムである。保護フィルムの厚さの例は、１０μｍ～１００μｍである。保護フィルムの屈折率の例は、１．４０～１．７０である。

直線偏光層２２は、たとえば、偏光性フィルムに対して２枚の保護フィルムを有してもよい。この場合、偏光性フィルムの両面に保護フィルムが積層される。２枚の保護フィルムそれぞれの材料、厚さおよび屈折率の例は、前述したとおりである。２枚の保護フィルムの材料、厚さおよび屈折率は、同じでもよいし、異なっていてもよい。

直線偏光層２２は、長尺の部材を準備し、ロール・トゥ・ロールでそれぞれの部材を貼り合わせた後、所定形状に裁断して製造されてもよいし、それぞれの部材を所定の形状に裁断した後、貼り合わせることによって製造されてもよい。

直線偏光層２２は、粘着剤層２ｂを介して、λ／４位相差層２１に貼合されている。 粘着剤層２ｂの例は、粘着剤層２ａと同様である。

直線偏光層２２が偏光性フィルムに対して１枚の保護フィルムを有する形態では、通常、偏光性フィルムがλ／４位相差層２１寄りに配置されるように、直線偏光層２２がλ／４位相差層２１に貼合される。

上記画像表示装置１はたとえば次のようにして製造される。

λ／４位相差層２１および直線偏光層２２をそれぞれ製造する。その後、それらを貼合することによって光学積層体２０を形成する。次に、光学積層体２０を、粘着剤層２ａを介して画像表示部１０に貼合することによって画像表示装置１が製造される。光学積層体２０を画像表示部１０に貼合する際にはλ／４位相差層２１を画像表示部１０寄りに配置する。

一実施形態に係る画像表示装置１では、たとえば、第１面２１ａおよび第２面２１ｂを含み発光部１１１から出力される光が通過する複数の界面それぞれでの屈折率差のうち、第１面２１ａおよび第２面２１ｂそれぞれが界面である場合の屈折率差が他の屈折率差より大きい。界面での屈折率差とは、界面の両側の屈折率差を意味する。このような屈折率差は、たとえば、各層を構成する材料を調整することによって実現され得る。

次に、λ／４位相差層２１を更に説明する。λ／４位相差層２１は、図１に示したように、位相差発現層２１１と、無配向層２１２とを有する。

位相差発現層２１１は、位相差発現層２１１のみでλ／４位相差層２１として機能する層である。位相差発現層２１１は、たとえば１／４波長板に使用される公知の材料および形成方法によって形成され得る。

位相差発現層２１１は、樹脂フィルムを延伸した延伸樹脂フィルムであってもよい。位相差発現層２１１は、たとえば重合性液晶化合物が一方向に配向した状態で硬化した硬化物によって形成される層であってもよい。重合性化合物としては、たとえば逆分散性を示す化合物が好適に用いられる。

上記重合性液晶化合物の種類については、特に限定されないものの、その形状から、棒状タイプ（棒状液晶化合物）と円盤状タイプ（円盤状液晶化合物、ディスコティック液晶化合物）とに分類できる。さらに、それぞれ低分子タイプと高分子タイプとがある。なお、高分子とは、一般に重合度が１００以上のものを言う（「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」参照）。

位相差発現層２１１には、何れの重合性液晶化合物を用いることもできる。さらに、２種以上の棒状液晶化合物や、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。

棒状液晶化合物としては、例えば、特表平１１－５１３０１９号公報の請求項１、又は、特開２００５－２８９９８０号公報の段落［００２６］～［００９８］に記載のものを好適に用いることができる。円盤状液晶化合物としては、例えば、特開２００７－１０８７３２号公報の段落［００２０］～［００６７］、又は、特開２０１０－２４４０３８号公報の段落［００１３］～［０１０８］に記載のものを好適に用いることができる。

重合性液晶化合物は、２種類以上を併用してもよい。その場合、少なくとも１種類が分子内に２以上の重合性基を有している。すなわち、前記重合性液晶化合物が硬化した層は、重合性基を有する液晶化合物が重合によって固定されて形成された層であることが好ましい。この場合、層となった後はもはや液晶性を示す必要はない。

重合性液晶化合物は、重合反応をし得る重合性基を有する。重合性基としては、例えば、重合性エチレン性不飽和基や環重合性基等の付加重合反応が可能な官能基が好ましい。より具体的には、重合性基としては、例えば、（メタ）アクリロイル基、ビニル基、スチリル基、アリル基等を挙げることができる。その中でも、（メタ）アクリロイル基が好ましい。なお、（メタ）アクリロイル基とは、メタアクリロイル基及びアクリロイル基の両者を包含する概念である。

位相差発現層２１１は、たとえば、Ａプレートを有する。Ａプレートは、たとえば、上記重合性液晶化合物によって形成され得る。この場合、Ａプレートは水平配向液晶硬化膜である。位相差発現層２１１は、Ａプレート用の水平配向膜を更に有してもよい。水平配向膜およびＡプレートの積層体としての位相差発現層２１１は、たとえば、樹脂フィルムといった支持基材上に、水平配向膜およびＡプレートを、この順に形成した後、支持基材を剥離することによって製造され得る。

位相差発現層２１１が、積層体である場合、位相差発現層２１１を構成する各層は、層間の界面で反射が生じないように、実質的に同じ屈折率を有するように形成される。これは、たとえば、各層が同じ屈折率を有するように各層の材料を選択してもよいし、各層の材料に適宜添加剤を添加して屈折率を調整することによって実現され得る。

無配向層２１２は、位相差発現層２１１に密着して積層されている。無配向層２１２は、λ／４位相差層２１において、画像表示部１０寄りに配置されている。無配向層２１２は、λ／４位相差層２１の厚さを調整するための層である。無配向層２１２の面内位相差は、０．１ｎｍ未満（すなわち実質的に０）であり、光への位相差の付与に寄与しない層である。無配向層２１２は、無配向層２１２と位相差発現層２１１との間の界面で反射が生じないように、位相差発現層２１１の屈折率と実質的に同じ屈折率を有する。たとえば、無配向層２１２と位相差発現層２１１の界面の両側の屈折率差は、０．０２未満（実質的にゼロ）である。無配向層２１２は、たとえば、紫外線（ＵＶ）接着剤が硬化した硬化物によって形成される層である。上記ＵＶ接着剤は、添加剤として、チオフェン、チオウレタン、カルバゾール、フルオレンなどを含有してもよい。このような添加材は、屈折率の調整に使用できる。

λ／４位相差層２１は、位相差発現層２１１のみから形成される層（すなわち、無配向層２１２を有しない構成）であってもよい。

λ／４位相差層２１は、以下の条件１を満たすように構成されている。
［条件１］
λ／４位相差層２１の厚さ方向における両面（第１面２１ａおよび第２面２１ｂ）に基づく干渉スペクトルにおいて、山型領域Ｍの半値全幅を規定する波長範囲（λ_１以上λ_２以下の範囲）内の極大値の数が１つであり且つ極小値の数が２以下である。

上記干渉スペクトルは、λ／４位相差層２１を含む画像表示装置１の構成において、山型領域Ｍの半値全幅を規定する波長範囲を含む光（たとえば、山型領域Ｍが青色に対応する場合、波長４００ｎｍ～５００ｎｍの光）がλ／４位相差層２１に入射した際に、λ／４位相差層２１の第１面２１ａ（背面側界面）と第２面２１ｂ（前面側界面）の反射によって生じる干渉スペクトルである。

画像表示部１０が三原色（赤色、緑色、青色）を出力する発光部１１１を有する場合、或いは、三原色それぞれに対応する発光部１１１を有する場合、各色（赤色、緑色、青色）に対する山型領域Ｍが想定される。この場合、条件１の山型領域Ｍは、赤色、緑色および青色のいずれかに対応する山型領域Ｍである。たとえば、青色に対応する山型領域であり、この場合、山型領域Ｍは、表１に示した第１の山型領域であってもよい。

λ／４位相差層２１が無配向層２１２を有する場合、第１面２１ａは、無配向層２１２における位相差発現層２１１と反対側の面（換言すれば、画像表示部１０側の面）であり、第２面２１ｂは、位相差発現層２１１における無配向層２１２と反対側の面（換言すれば、直線偏光層２２側の面）である。λ／４位相差層２１が無配向層２１２を有しない場合、第１面２１ａは、位相差発現層２１１における画像表示部１０側の面であり、第２面２１ｂは、位相差発現層２１１における直線偏光層２２側の面である。

λ／４位相差層２１は、以下の条件２を更に満たすように構成されていてもよい。
［条件２］
干渉スペクトルにおける極大値に対応する波長とピーク波長λ_０との差が、山型領域Ｍの半値全幅の１／５以下である。

条件１は、λ／４位相差層２１の厚さおよび屈折率を調整することで実現され得る。たとえば、λ／４位相差層２１の屈折率を高くすることによって、λ／４位相差層２１の厚さを薄くできるので、上記条件１を満たし易い。条件２についても同様である。

条件１に記載の干渉スペクトルにおける極大値は、λ／４位相差層２１の界面間（第１面２１ａおよび第２面２１ｂ間）の干渉により生ずる。界面間の距離（λ／４位相差層２１の厚み）が僅かに変化すると、極大値の波長が大きく変化する。例えば厚み１．８９０μｍで４５５ｎｍに極大値を有していても、厚みが僅か（±０．０５０μｍ）に変化して１．９４０μｍや１．８９０μｍになってしまうと、干渉スペクトルにおける極大値のピーク波長は４５５ｎｍ付近から外れて４４２ｎｍや４６８ｎｍとなるばかりか、４５５ｎｍは逆に極小ピークとなってしまう。

そのため、たとえば、λ／４位相差層２１は精密塗工（たとえば、ウェット膜厚精度数１０ｎｍオーダーの塗工法）を用いて製造されることが好ましい。精密塗工の方法の一例を説明する。

（精密塗工の方法）
ウェット膜厚精度数１０ｎｍオーダーの精密塗工は、たとえば、スロットダイコート法、スピンコート法、グラビアコート法等によって実現され得る。いずれの方法においても低固形分濃度かつ低粘度の塗工液を用いること、塗工液の温度および濃度の安定化、塗工液塗布工程から乾燥工程までの時間をなるべく短縮すること、安定した気流での乾燥工程、最適な照射量での活性エネルギー線照射工程等が好ましい。

さらに、得られた塗工乾燥物の膜厚や位相差値の測定結果に対して、各塗工方式における制御項目を緻密にフィードバックすることで、精密塗工を一層確実に実現可能である。スロットダイコート法ではダイリップからの吐出量およびリップ形状およびダイリップと塗工対象基材との距離が重要な制御項目である。スピンコート法では塗工環境の気流安定化、スピナーの回転速度と滴下量が重要な制御項目である。

グラビアコート法ではグラビアロールの速度、グラビアロールとバックアップロールの速度比が重要な制御項目である。

λ／４位相差層２１が、位相差発現層２１１である場合（すなわち、無配向層２１２を有しない場合）、上記精密塗工を用いて位相差発現層２１１を製造すればよい。

λ／４位相差層２１が、無配向層２１２を有する場合、無配向層２１２で厚さを調整し得る。この場合、位相差発現層２１１を、たとえば、公知の１／４波長板の形成方法と同様の方法で形成する一方、無配向層２１２を上記精密塗工で形成すればよい。

たとえば、厚さを精密に制御するように、屈折率１．６１程度の無配向層２１２を、形成する場合の例を説明する。この場合、ビスフェノールフルオレン系アクリレートモノマー（大阪ガスケミカル製ＯＧＳＯＬＥＡ－０２００）と光ラジカル重合開始剤（ＢＡＳＦ製イルガキュア９０７）を質量比９７：３でトルエン溶液に溶解して固形分濃度５％溶液を作製し、塗布液を得て、上記塗布液を位相差発現層２１１上に、スピンコーターで塗布乾燥し、ＵＶ照射するプロセスによって、厚さが精密に制御された無配向層２１２を得ることができる。

前述したように、条件１の干渉スペクトルの極大値の波長は、界面間の距離に依存する。したがって、λ／４位相差層２１の厚さを調整可能は、上記無配向層２１２は、干渉制御層として機能する。

上記画像表示装置１では、λ／４位相差層２１が上述した条件１を満たす。これにより、画像表示部１０が有する発光部１１１から出力される光において、山型領域Ｍに対応する光が、画像表示装置１から強く発色される。

これにより、たとえば、三原色の何れかの色の強度が他の色に対して低い場合であっても、その色の他の色に対する強度低下状態を、λ／４位相差層２１の両面の干渉作用によって補償することができる。その結果、自然は発色（所望の色状態）を実現できる。更に、上記強度低下状態を解消するために、たとえば、強度低下が生じている色を出力する発光部１１１の輝度を向上させる必要がないため、発光部１１１の劣化を抑制できる。その結果、画像表示装置１も製品寿命も確保できる。

たとえば、青色の発光材料は、化合物の安定性に課題があり、高輝度で使用することで発光素子（発光部）の寿命を損なうことが知られている。これは特に有機発光素子の場合顕著であり、青色発光化合物としてよく使用されるスチリルアミノ基を含む化合物によく当てはまる。

このような場合であっても、上記λ／４位相差層２１が満たす条件１における山型領域Ｍを青色に対応する領域とすることによって、青色を、λ／４位相差層２１における干渉作用によって、例えば緑色および赤色よりも強く発色できる。その結果、青色光の発光強度を弱めて発光部１１１の寿命を伸ばしつつ、自然な発色を維持できる。

λ／４位相差層２１が条件２を更に満たす場合、干渉による弱め合いを低減できるので、所望の色状態を一層実現し易い。干渉による弱め合いを低減するため、干渉スペクトルにおける極大値に対応する波長と、ピーク波長λ_０とは一致していることがより好ましい。

一実施形態において、発光部１１１から出力される光が通過する複数の界面それぞれでの屈折率差のうち、第１面２１ａおよび第２面２１ｂそれぞれが界面である場合の屈折率差が他の屈折率差より大きい。この場合、直線偏光層２２から出力される光のスペクトルに含まれる干渉成分は、λ／４位相差層２１の両面（背面側界面および前面側界面）に基づく干渉の影響が大きい。そのため、λ／４位相差層２１に基づく干渉作用による上記光の増強効果が一層有効である。

次に条件１を満たすことで、山型領域Ｍに対応する色を強められる点をシミュレーションによって検証した。検証シミュレーションを説明する。

シミュレーションでは、図３に示した画像表示装置３０をシミュレーションモデルとして使用した。画像表示装置３０は、画像表示部３１と、粘着剤層３２ａと、λ／４位相差層３３と、粘着剤層３２ｂと、直線偏光層３４とを有する。粘着剤層３２ａと、λ／４位相差層３３と、粘着剤層３２ｂと、直線偏光層３４は、この順に画像表示部３１上に積層されている。λ／４位相差層３３は、粘着剤層３２ａ側に無配向層３３１を有し、無配向層３３１上に位相差発現層３３２を有する。画像表示装置３０は空気中に配置されているとした。

画像表示部３１、粘着剤層３２ａ、λ／４位相差層３３、粘着剤層３２ｂ、直線偏光層３４、無配向層３３１および位相差発現層３３２はそれぞれ、画像表示部１０、粘着剤層２ａ、λ／４位相差層２１、粘着剤層２ｂ、直線偏光層２２、無配向層２１２および位相差発現層２１１のモデルとした。

シミュレーションの説明において、画像表示部３１、無配向層２１２、位相差発現層２１１、直線偏光層３４それぞれの屈折率をｎ_Ｇ、ｎ_Ｒ、ｎ_Ｒ、ｎ_Ｐと称す。画像表示部３１の屈折率ｎ_Ｇは、粘着剤層３２ａに隣接する部分（すなわち、画像表示部３１と粘着剤層３２ａの界面において画像表示部３１側に接している部分）の屈折率である。無配向層２１２および位相差発現層２１１の屈折率は同じと仮定した。したがって、λ／４位相差層３３の屈折率もｎ_Ｒであった。粘着剤層３２ａおよび粘着剤層３２ｂの屈折率も同じあり、粘着剤層３２ａおよび粘着剤層３２ｂの屈折率をｎ_ＰＳＡと称す。

実施したシミュレーションではｎ_Ｇ、ｎ_ＰＳＡ、ｎ_Ｒ、ｎ_Ｐを表２の数値を使用した。表２に示した屈折率は、波長５５０ｎｍに対する屈折率である。表２に示した各屈折率の数値は、画像表示装置１が有する各層で使用が想定される材料に対応した屈折率である。画像表示部３１の屈折率ｎ_Ｇはガラスの屈折率とした。これは、画像表示部３１のうち粘着剤層３２ａに接する部分は、たとえば、封止材（或いは保護部材）としてのガラスが多いからである。表２には、直線偏光層３４の外側の空気の屈折率も示している。

シミュレーションでは、発光部１１１から出力された上述した山型領域Ｍを光が、画像表示部３１から出力される場合を想定した。以下、シミュレーションで使用した条件および計算理論を説明する。

＜発光スペクトルの半値全幅＞
画像表示部３１から出力する光の発光スペクトルを、図４に示したように、波長λの単峰性連続関数ｆ（λ）とし、一つの極大値ｆ（λ_０）を持つスペクトルとした。ｆ（λ_０）／２を満たすふたつの波長λをそれぞれ、図１の場合と同様に、波長λ_１および波長λ_２（ただし、λ_２＞λ_１）とした。この場合、単峰性連続関数ｆ（λ）で表される山型領域Ｍの半値全幅はλ_２－λ_１で算出される。

＜干渉スペクトルの極値＞
干渉スペクトルは、干渉によって得られる極値を、短波長から長波長に向けて、極大値、極小値および極大値の順番もしくは極小値、極大値および極小値の順番にとる連続な三角関数とした。

図３に示したように、λ／４位相差層３３の前面側界面（第２面２１ｂに相当）と背面側界面（第１面２１ａに相当）をこの順に反射し進行する光路を光路Ａと称し、いずれの界面でも反射されず透過し進行する光路を光路Ｂと称す。光路Ａおよび光路Ｂの差で生じる干渉において、強めあい条件と弱めあい条件は次のように表される。
強めあい条件：

弱めあい条件：

上記強めあい条件および弱めあい条件において、ΔＬは、光路Ａおよび光路Ｂの光路差であり、以下の式で表される。

ここで、ｄ_Ｒは、λ／４位相差層３３の厚さであり、無配向層２１２および位相差発現層２１１の厚さの和である。

上記強めあい条件および弱めあい条件より、極大値に対応する波長λ_ｉｎおよび極小値に対応する波長λ_ｏｕｔは次の式で表される。

本シミュレーションでは、λ／４位相差層３３に波長分散を考慮していない。しかしながら、たとえば、波長分散がある場合においては、極大値および極小値をとる波長λ_ｋはそれぞれの波長に応じた屈折率ｎ_Ｒ（λ_ｋ）を用いて計算される。

＜干渉スペクトルの強度＞
図３に示した各層間界面の反射率ｒ_１～ｒ_４は、各層の屈折率を用いて下記のとおり表される。反射率ｒ１は、画像表示部３１と粘着剤層３２ａの界面の反射率である。反射率ｒ_２は、λ／４位相差層３３と粘着剤層３２ａの界面およびλ／４位相差層３３と粘着剤層３２ｂの界面の反射率である。反射率ｒ_３は粘着剤層３２ｂと直線偏光層３４の界面の反射率である。反射率ｒ_４は、直線偏光層３４と空気の界面の反射率である。

画像表示部１０の内部から出力された光の光電場の強度をＥ_０とすると、図３に示した光路Ａおよび光路Ｂの光電場のエネルギーＥ_Ａ、Ｅ_Ｂは下式で表される。

強めあい条件における光電場強度Ｅ_ｉｎと弱めあい条件における光電場強度Ｅ_ｏｕｔの強度は下式で表される。

無干渉条件における光電場強度Ｅ_ｎは、次の式で表される。

＜評価方法＞
画像表示装置３０から発光する青色、緑色、赤色の明るさはこれらの発光スペクトルＳ（λ）の積分値に比例する。λ／４位相差層３３の両面（背面側界面と前面側界面）の干渉による強度振幅スペクトル（干渉スペクトルに相当）Ｅ（λ）に発光スペクトルＳ（λ）を乗じて、発光干渉スペクトルＥ（λ）×Ｓ（λ）が得られる。発光干渉スペクトルの積分値Ｐを用いて、強めあい干渉条件、弱めあい干渉条件の発光の明るさを評価した。

積分する波長λの範囲は、ｆ（λ_０）／２を満たすふたつの波長λ（すなわち、波長λ_１及び波長λ_２）とした。したがって、積分値Ｐは次式で表される。

画像表示装置３０のパラメータを変更した複数のシミュレーションを実施した。全てのシミュレーションにおける強めあい干渉条件、弱めあい干渉条件および無干渉条件の発光の積分値Ｐを計算した。無干渉条件の発光の明るさを基準とした比率を算出し、干渉による発光明るさの増減率とした。

図５、図６および図７は、シミュレーションにおいて変更した画像表示装置３０のパラメータを示す図表である。図８、図９および図１０は、上述の計算理論に基づいて計算した結果を示す図表である。図８～図１０に示したシミュレーション結果において、条件１を満たす結果が得られたシミュレーションを、図５～図１０において実施例１～１７と称し、条件１を満たさない場合を、比較例１～３５と称している。

ここで、図５～図１０に示した各項目を説明する。
＜合計層厚＞
位相差発現層３３２と無配向層３３１の合計の厚さ（λ／４位相差層３２の厚さに相当）を示している。
＜無配向層厚＞
無配向層３３１の厚さを示している。
＜発現層厚＞
位相差発現層３３２の厚さを示している。
＜リタデーション＞
λ／４位相差層３２のリタデーション（位相差発現層３３２のリタデーションに相当）を示している。
＜干渉条件＞
ピーク波長λ_０での干渉条件が強めあう条件または弱めあう条件を示している。「強」は強めある条件である場合を意味し、「弱」は弱めあう条件である場合を意味する。
＜半値全幅＞
山型領域を規定する半値全幅を規定する波長範囲の下限の波長λ_１と上限の波長λ_２を示している。半値全幅は、λ_２とλ_１の差である。
＜第１干渉スペクトル極値＞
強めあい条件となっている場合の、干渉スペクトルが極値をとる波長を示している。
１，１ａ，２ｂなどの添字は、画像表示部３１の発光スペクトルが有する山型領域Ｍの中心（ピーク波長λ_０）に近い波長から１から順に若い数字を振る。ａは短波長側、ｂは長波長側である。たとえば「極大２ｂ」であれば、中心から数えて二つ目かつ長波長側の極大値をとる波長となる。
＜極大値の数＞
山型領域Ｍの半値全幅を規定する波長範囲内にある干渉スペクトルの極大値の数を示している。
＜第２干渉スペクトル極値＞
弱めあい条件となっている場合の、干渉スペクトルが極値をとる波長を示している。１，１ａ，２ｂなどの添字の意味は、第１干渉スペクトル極値の場合と同様とした。
＜極小値の数＞
山型領域Ｍの半値全幅を規定する波長範囲内にある干渉スペクトルの極小値の数を示している。
＜明るさ増減率＞
干渉による発光明るさの増減率を計算した結果を示している。

無配向層厚が０である場合、λ／４位相差層３２が無配向層３２２を有しない（すなわち、λ／４位相差層３２が位相差発現層３２１である）場合に相当する。

明るさの増減率が１００％を超える条件では、本来の表示色を損ねることなく画像表示装置の発光明るさが増加し、視認性が向上する。図８～図１０に示された結果より、実施例１～１７では、明るさ増減率が１００％を超えている一方、比較例１～３５では、明るさ増減率が１００％を超えていないことが理解され得る。したがって、図１に示したλ／４位相差層２１が、上述した条件１を満たすことによって、本来の表示色を損ねることなく画像表示装置１の発光明るさが増加し、視認性が向上することが理解され得る。

ここでは、シミュレーションを用いてλ／４位相差層２１が上述した条件１を満たす場合の作用効果を具体的に説明した。上記シミュレーションは、λ／４位相差層２１を設計する際に用いてもよい。すなわち、明るさ増減率が１００％を超えるように、上記シミュレーションに基づいてλ／４位相差層２１のたとえば厚さを算出してもよい。

次に検証実験の結果を説明する。実験では、次のようにして図１に示した光学積層体２０を製造した。

［直線偏光層の形成］
直線偏光特性を有する偏光性フィルム（偏光子層）と、ケン化処理されたトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルム（コニカミノルタ株式会社製 ＫＣ４ＵＹＴＡＣ 厚さ４０μｍ）とを水系接着剤を介してニップロールで貼り合わせた。得られた貼合物の張力を４３０Ｎ／ｍに保ちながら、６０℃で２分間乾燥して、片面に保護フィルムとしてＴＡＣフィルムを有する直線偏光層（直線偏光層２２に相当）を得た。水系接着剤は水１００部に、カルボキシル基変性ポリビニルアルコール（株式会社クラレ製、「クラレポバール ＫＬ３１８」）３部と、水溶性ポリアミドエポキシ樹脂（田岡化学工業株式会社製、「スミレーズレジン６５０」、固形分濃度３０％の水溶液〕１．５部とを添加して調製した。

得られた直線偏光層について光学特性の測定を行った。測定は上記で得られた直線偏光層が有する偏光性フィルムの表面を入射面として分光光度計（「Ｖ７１００」、日本分光株式会社製）にて実施した。偏光性フィルムの吸収軸はポリビニルアルコールの延伸方向と一致しており、得られた直線偏光層の視感度補正単体透過率は４２．３％、視感度補正偏光度は９９．９９５％、単体色相ａは－０．５、単体色相ｂは３．０であった。

〔水平配向膜形成用組成物の調製〕
下記構造の光配向性材料５部（重量平均分子量：３００００）とシクロペンタノン（溶媒）９５部とを混合した。得られた混合物を８０℃で１時間攪拌することにより、水平配向膜形成用組成物を得た。

〔水平配向液晶硬化膜形成用組成物の調製〕
水平配向液晶硬化膜（Ａプレート）を形成するために、下記の重合性液晶化合物αと重合性液晶化合物βを用いた。重合性液晶化合物αは、特開２０１０－３１２２３号公報に記載された方法で製造した。また、重合性液晶化合物βは、特開２００９－１７３８９３号公報に記載された方法に準じて製造した。以下にそれぞれの分子構造を示す。

［重合性液晶化合物α］

［重合性液晶化合物β］

重合性液晶化合物α、及び重合性液晶化合物βを８７：１３の質量比で混合した。得られた混合物１００部に対して、レベリング剤（Ｆ－５５６；ＤＩＣ株式会社製）を１．０部、重合開始剤である２－ジメチルアミノ－２－ベンジル－１－（４－モルホリノフェニル）ブタン－１－オン（イルガキュア３６９、ＢＡＳＦジャパン株式会社製）を６部添加した。さらに、固形分濃度が１３％となるようにＮ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）を添加し、８０℃で１時間攪拌することにより、λ/４位相差層形成用組成物を得た。

〔λ／４位相差層の形成〕
日本ゼオン株式会社製の環状オレフィン系樹脂（ＣＯＰ）フィルム（ＺＦ－１４－５０）上にコロナ処理を実施した。コロナ処理は、ウシオ電機株式会社製のＴＥＣ－４ＡＸを使用して行った。コロナ処理は、出力０．７８ｋＷ、処理速度１０ｍ／分の条件で１回行った。ガラス基板上に固定されたＣＯＰフィルムに水平配向膜形成用組成物をスピンコーターで塗布し、８０℃で１分間乾燥した。フィルムに塗布膜に対して、偏光ＵＶ照射装置（「ＳＰＯＴ ＣＵＲＥ ＳＰ－９」、ウシオ電機株式会社製）を用いて、波長３１３ｎｍにおける積算光量が１００ｍＪ／ｃｍ^２となるように、軸角度４５°にて偏光ＵＶ露光を実施した。得られた水平配向膜の膜厚を光学膜厚計（「Ｆ２０」フィルメトリクス製）で測定したところ１００ｎｍであった。上記塗工では、水平配向膜形成用組成物の滴下量とスピンコーター（「ＭＳ－Ｂ３００」、ミカサ株式会社製）のスピナー回転数およびスピナー回転パターンを精密に調整し、面内均一かつ正確な塗工膜厚を得た。

続いて、水平配向膜に、λ／４位相差層形成用組成物を、スピンコーター（「ＭＳ－Ｂ３００」、ミカサ株式会社製）を用いて塗布し、１２０℃で１分間乾燥した。塗布膜に対して、高圧水銀ランプ（「ユニキュアＶＢ－１５２０１ＢＹ－Ａ」、ウシオ電機株式会社製）を用いて、紫外線を照射（窒素雰囲気下、波長３６５ｎｍにおける積算光量：５００ｍＪ／ｃｍ^２）することにより、λ／４位相差層（λ／４位相差層２１に相当）を形成した。

λ／４位相差層上に、粘着剤層を積層した。当該粘着剤層を介して、ＣＯＰフィルム、配向膜、λ／４位相差層によって形成されたフィルムをガラスに貼合した。ＣＯＰフィルムを剥離して、リタデーションを測定するためのサンプルを得た。

波長５５０ｎｍにおけるリタデーションを位相差測定装置（「ＫＯＢＲＡ－ＷＰＲ」，王子計測機器株式会社製）で測定した結果、１４０．３ｎｍであった。さらに、λ／４位相差層の層厚を上記リタデーションと屈折率から算出したところ１９００ｎｍであった。上記塗工では、λ／４位相差層形成用組成物の滴下量とスピンコーターのスピナー回転数およびスピナー回転パターン、塗工から乾燥までの時間、乾燥炉内温度を精密に調整して所望かつ面内均一な層厚とリタデーションを得た。

上記ＣＯＰフィルム、配向膜およびλ／４位相差層によって形成されたフィルムのλ／４位相差層側に粘着剤層を積層し、保護フィルムとしてＴＡＣフィルムを有する直線偏光層の偏光性フィルム側を、上記粘着剤層を介して接着しＣＯＰフィルム、配向膜、λ／４位相差層、粘着剤層、偏光性フィルム（偏光子層）、ＴＡＣフィルム（保護フィルム）によって形成されるフィルムを得た。さらに、そのフィルムのＣＯＰフィルムを剥離し、剥離面である配向膜面に粘着剤層を積層し、粘着剤層が積層された光学積層体（以下、説明の便宜のため、「第１光学積層体」と称す）を得た。第１光学積層体のうち粘着材層以外の部分は、図１に示した画像表示装置１の光学積層体２０に相当する。

波長４００ｎｍから波長５００ｎｍの領域における第１光学積層体の透過スペクトルを測定し、干渉スペクトルを得た。波長４３４ｎｍ、４５８ｎｍ、４８４ｎｍに極大値を持ち、波長４４６ｎｍ、４７０ｎｍに極小値を持ち、実施例１の計算結果と一致していることが確認された。

λ／４位相差層の厚さを１９５５ｎｍとしたこと以外は同様に作製し、粘着剤層が積層された光学積層体（以下、説明の便宜のため、「第２光学積層体」と称す）を得た。さらに、波長４００ｎｍから波長５００ｎｍの領域における第２光学積層体の透過スペクトルを測定し、干渉スペクトルを得た。波長４４６ｎｍ、４７０ｎｍに極大値を持ち、波長４３４ｎｍ、４５８ｎｍ、４８４ｎｍに極小値を持ち、比較例１の計算結果と一致していることが確認された。

市販の有機エレクトロルミネッセンス画像表示装置（以下、「ＯＬＥＤ画像表示装置」と称す）が内蔵されたスマートホンにおいて、視認側最表面のガラスおよび円偏光板を取り除き、上記スマートホンが有するＯＬＥＤ画像表示装置（画像表示部１０に相当）上に上記第１光学積層体を、粘着剤層を介して積層した。その状態で、ＯＬＥＤ画像装置の表示画像を青一色の表示とし、第１光学積層体から出力する光の輝度をディスプレイ評価システムＤＭＳ８０３（Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ＳｙｓｔｅｍｓＧｍｂＨ製）で確認した。上記スマートホンが有するＯＬＥＤ画像表示装置（画像表示部１０に相当）上に粘着剤層を介して第１光学積層体の代わりに第２光学積層体を積層した点以外は、第１光学積層体の場合と同様にして第２光学積層体から出力される光の輝度を確認した。その結果、第１光学積層体を積層したＯＬＥＤ画像表示装置付きスマートホンでは第２光学積層体を積層したＯＬＥＤ画像表示付きスマートホンにくらべて発光ピークの輝度が５％増加しており、目視においても青の発光を強く視認することができた。

本発明は、上記実施形態及び実験例に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示される範囲、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

画像表示部は、独立発光する画素を有する無機エレクトロルミネッセンスデバイス、電子放出表示装置（例えば電場放出表示装置（ＦＥＤ）、表面電界放出表示装置（ＳＥＤ）、電子ペーパー（電子インクや電気泳動素子を用いた表示装置）、プラズマ表示装置、投射型表示装置（例えばグレーティングライトバルブ（ＧＬＶともいう）表示装置、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤともいう）を有する表示装置及び圧電セラミックディスプレイ等でもよい。

粘着剤層の代わりに接着剤層を使用してもよい。

山型領域Ｍを、三原色の何れかに対応する領域としたが、他の色（或いは、波長範囲）に対応した領域であってもよい。

１…画像表示装置、１０…画像表示部、１０ａ…画像表示面、λ_０…ピーク波長、２１…λ／４位相差層、２２…直線偏光層、２１ａ…第１面、２１ｂ…第２面、１１１…発光部、２１１…位相差発現層、２１２…無配向層、Ｍ…山型領域。

Claims (10)

1. 発光部を含み、画像を画像表示面上に表示する画像表示部と、
   前記画像表示面上に設けられるλ／４位相差層と、
   前記λ／４位相差層上に設けられる直線偏光層と、
   を備え、
   前記発光部からの光は、発光ピークを含み且つ半値全幅が６０ｎｍ以下である山型領域有し、
   前記λ／４位相差層は、条件１を満たすように、構成されている、
   画像表示装置。
   条件１：前記λ／４位相差層の厚さ方向における両面に基づく干渉スペクトルにおいて、前記半値全幅を規定する波長範囲内の極大値の数が１つであり且つ極小値の数が２以下である。
2. 前記λ／４位相差層は、条件２を更に満たすように、構成されている、
   請求項１に記載の画像表示装置。
   条件２：前記発光ピークに対応するピーク波長と、前記干渉スペクトルにおける前記極大値に対応する波長との差が、前記半値全幅の１／５以下である。
3. 前記半値全幅は２０ｎｍであり、
   前記発光ピークに対応するピーク波長は、４５８±２ｎｍである、
   請求項１または２に記載の画像表示装置。
4. 前記半値全幅は４０ｎｍであり、
   前記発光ピークに対応するピーク波長は、５２３±２ｎｍである、
   請求項１または２に記載の画像表示装置。
5. 前記半値全幅は４０ｎｍであり、
   前記発光ピークに対応するピーク波長は、５３０±２ｎｍである、
   請求項１または２に記載の画像表示装置。
6. 前記半値全幅は５０ｎｍであり、
   前記発光ピークに対応するピーク波長は、６２６±２ｎｍである、
   請求項１または２に記載の画像表示装置。
7. 前記λ／４位相差層は、光にλ／４の位相差を与える位相差発現層である、
   請求項１～６の何れか一項に記載の画像表示装置。
8. 前記λ／４位相差層は、
   光にλ／４の位相差を与える位相差発現層と、
   無配向層と、
   を有する、
   請求項１～７の何れか一項に記載の画像表示装置。
9. 前記位相差発現層と前記無配向層とは、互いに密着して積層されており、
   前記位相差発現層と前記無配向層の間の屈折率差はゼロである、
   請求項８に記載の画像表示装置。
10. 前記λ／４位相差層は、前記厚さ方向において第１面と、前記第１面と反対側の第２面とを有し、
    前記第１面および前記第２面を含み前記発光部から出力される光が通過する複数の界面それぞれでの屈折率差のうち、前記第１面および前記第２面それぞれが界面である場合の屈折率差が他の屈折率差より大きい、
    請求項１～９の何れか一項に記載の画像表示装置。
    
    
    

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