JPWO2016076426A1 - 液晶表示装置 - Google Patents

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雄二郎 矢内
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亮子 渡野
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之人 齊藤
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Abstract

正面輝度向上率の高い液晶表示装置を提供する。少なくとも、導光板、プリズムシートもしくはレンズシート、反射板と光源とからなるバックライトユニットを含み、該プリズムシートもしくはレンズシートのRe(550)/Rth(550)が0〜20nm/−80〜80nmであり、円偏光反射型偏光板を用いた液晶表示装置。

Description

本発明は、液晶表示装置に関する。
液晶表示装置(以下、LCDとも言う。)などの画像表示装置には、通常、少なくとも、液晶セル等の画像表示素子と、画像表示素子に向けて光を出射するバックライトユニットと、液晶セルに入射する光を偏光する偏光板とが含まれる。
バックライトユニットの省電力化に伴って、バックライトユニットに含まれる光源から出射される光の利用効率を高めるために、バックライトユニットと画像表示素子との間に、輝度(単位面積当たりの明るさの程度)向上に寄与し得る光学シートを配置することが提案されている。このような光学シートは、輝度向上膜あるいは輝度向上フィルムと呼ばれ、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画像表示装置の核心部品として期待されている。
特許文献1には、輝度向上膜の1つとして、一般にプリズムシートと呼ばれる、バックライトユニットから入射した光が出射される出射面に凹凸形状が形成された光学シートが記載されている。バックライトユニットの出射面側にプリズムシートを配置することで、正面輝度を向上できることが記載されている。
特許文献2には、反射型偏光板として誘電体の多層膜を形成し、直線偏光を反射する方法が記載されている。
反射型偏光板は、通常、偏光板に吸収される偏光方向の光を反射し、バックライト内で再帰反射を繰り返し、再利用するものである(透過される偏光方向の光は透過する)。
特許文献3には、コレステリック液晶を用いて円偏光を反射する方法が記載されている。
特許文献4には、偏光度の維持を目的とした、導光板の形状制御の記載がある。
特開平8−190806号公報 特表平9−506985号公報 特開平10−3079号公報 特許3286138号公報
特許文献1に記載されるように、輝度向上膜としてプリズムシートを利用する場合には、バックライトユニットから出射された光は、バックライトユニット側の偏光板で吸収されるため、透過率が40%程度となり効率が悪い。そこで、これを改善するべく、特許文献2および3に記載されるような、反射型偏光板を輝度向上フィルムとして利用する液晶表示装置が知られている。
特許文献2あるいは3に記載されるような、反射型偏光板を有する液晶表示装置においては、通常、偏光板に吸収される偏光方向の光を反射し、バックライトユニット内で再帰反射を繰り返し、再利用する。
その際、反射された偏光は、バックライトユニット内で偏光解消され、バックライトユニット内での反射と反射型偏光板への入射とを繰り返し、効率を上げているが、反射でエネルギーは低下しやすい。このエネルギー低下は、反射光が拡散シートやプリズムシートで迷光になることが要因の1つと考えられる。つまり、反射回数が増えることで、バックライトユニットから視認側へ出射される光の光量(以下全光束と呼ぶ)が低下してしまう。
反射型偏光板は、反射光の偏光状態により、透過光と反射光との割合が変わるため、バックライトユニットの偏光解消や反射率によって再利用の効率が異なる、つまり、正面輝度の向上率が異なる。
ところが、従来のバックライトユニットは、拡散シートやプリズムシートの使用により、偏光解消されやすく、かつ、反射率も低い構成である。特に円偏光反射型偏光板にとっては非効率なものであり、これらの改善が望まれる。
ここで、特許文献3に記載されるような直線偏光反射タイプの反射型偏光板を用いた液晶表示装置において、バックライトユニット内で偏光解消されない場合、偏光状態が維持されたまま、反射型偏光板に再度入射されるが、その偏光の大部分は、反射型偏光板で反射されてバックライトユニット側に戻される偏光であり、これを繰り返すため、再利用はほぼされず、効率が非常に悪い。また、一部は反射型偏光板を透過するものの、バックライトユニット側の偏光板で吸収されてしまう。したがって、直線偏光反射タイプの反射型偏光板では、反射された偏光はバックライトユニット内で偏光解消されることが必要となるが、前述のように、反射回数が増えてしまい、光の再利用効率を高くできない。
一方、特許文献4のようなコレステリック液晶を用いて円偏光を反射する反射型偏光板の場合、バックライトユニット内で反射される際に偏光を維持することができれば、バックライト部材内で再反射される際に施光性が変わる(例:右円偏光→左円偏光)。その円偏光がコレステリック液晶層に再度入射されると、ほぼ全て透過される。つまり、円偏光反射タイプの反射型偏光板では、偏光を維持することができれば、非常に少ない回数(1〜数回)の反射で、ほぼ全てのバックライト部材からの出射光を、偏光板を透過させて液晶セルに入射させることができ、効率よく利用できる。
しかしながら、前述のとおり、従来のバックライトユニットは、拡散シートやプリズムシートを透過する際や、バックライトユニットで反射される際に、偏光解消されてしまうため、光の利用効率をより高くすることができなかった。
本発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決することにあり、液晶セルに入射する光の正面輝度が高く、全光束が大きい液晶表示装置を提供することにある。
本発明者らは、上記目的を達成するための手段を見出すべく鋭意検討を重ねた結果、導光板、プリズムシート、反射板および光源を有し、プリズムシートは、少なくとも導光板側にプリズム形状を有し、かつ、Re(550)/Rth(550)が0〜20nm/−80〜80nmであり、光源が導光板の側面に配置されるサイドエッジ型のバックライトユニット、
および、
反射板、光源、レンズシートを有し、レンズシートは、偏光板側にレンズ形状を有し、かつ、Re(550)/Rth(550)が0〜20nm/−80〜80nmである、直下型のバックライトユニット、
のいずれかのバックライトユニットと、円偏光反射型偏光板とを有し、
バックライトユニットの5度入射光に対する反射率が80%以上であり、かつ、5度入射光に対する偏光解消度が25%以下であることで、正面輝度と全光束を高めることができ、上記目的を達成できることを新たに見出した。
即ち、かかるバックライトユニットと円偏光反射型偏光板を用いた液晶表示装置は、従来のバックライトユニットを備えた画像表示装置よりも、正面輝度と全光束を向上できることが、本発明者らの鋭意検討の結果、新たに見出された。
このような液晶表示装置において、導光板の主面の法線方向に対して、導光板からの出射光の輝度最大となる角度θmaxが70度±5度以下であり、かつ、その半値全角Δθ=10度以下であるのが好ましい。
また、反射板の5度入射に対する偏光解消度が10%以下であるのが好ましい。
また、反射板が鏡面反射板であるのが好ましい。
このような本発明によれば、正面輝度および全光束の高い液晶表示装置を提供することができる。
本発明の第1の態様の液晶表示装置の一例を示す概念図である。 本発明の第2の態様の液晶表示装置の一例を示す概念図である。 偏光解消度測定を説明するための概略図である。
以下の説明は、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、本発明および本明細書において「〜」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。
また、本明細書において、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。単位はいずれもnmである。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。
Rth(λ)は、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。
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。
コレステリック液晶相を固定してなる光反射層においては、液晶本来の常光屈折率noと異常光屈折率neを用いると、面内の屈折率の平均値は
(nx+ny)/2=(no+ne)/2
で表される。
また、膜厚方向の屈折率はnoとなるため、コレステリック液晶相を固定してなる光反射層のRthは下記式で表せる。本発明の液晶表示装置で用いられる輝度向上フィルム(反射型偏光板)の、第一の光反射層および第二の光反射層のRthは下記式を用いて計算した値を採用し、波長λnmのときの第一の光反射層および第二の光反射層のRthをRth(λ)と記載する。
Rth={(no+ne)/2−no}×d={(ne−no)/2}×d
なお、ne及びnoはアッベ屈折計にて測定することができる。
また、コレステリック液晶層のRthを得る方法として、偏光エリプソを用いた方法を適用することもできる。
例えば、M. Kimura et al. Jpn. J. Appl. Phys. 48 (2009) 03B021に記載されているようにエリプソ測定法を用いれば、コレステリック液晶層の厚さ、ピッチ、捩れ角等が得られ、そこからRthの値を得ることができる。
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、偏光子または偏光板の「吸収軸」と「透過軸」とは、互いに90°の角度をなす方向を意味する。
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する。
本明細書において反射型偏光板と、偏光子もしくは偏光板とは区別して用いられる。
[液晶表示装置]
本発明の液晶表示装置の第1の態様は、液晶セル、偏光板、反射型偏光板、および、エッジライト型のバックライトユニットをこの順に含む液晶表示装置であって、反射型偏光板は、偏光板側に配置されるλ/4板と、バックライトユニット側に配置される少なくとも1層のコレステリック液晶層とを含み、バックライトユニットは、光源と、光源から出射される光を端面から入射され一方の主面から出射する導光板と、導光板の出射側の主面に配置されるプリズムシートと、導光板の出射側の主面とは反対側の主面に配置される反射板とを含み、プリズムシートは、少なくとも導光板側にプリズム形状を有し、かつ、Re(550)/Rth(550)が0〜20nm/−80〜80nmであり、バックライトユニットの5度入射光に対する反射率が80%以上であり、かつ、5度入射光に対する偏光解消度が25%以下である液晶表示装置である。
図1に、本発明の第1の態様の液晶表示装置の一例を概念的に示す。
図1に示す液晶表示装置50は、液晶セル28、偏光板26、反射型偏光板10、および、エッジライト型のバックライトユニット12をこの順に有する。
また、反射型偏光板10は、偏光板26側に配置されるλ/4板24と、バックライトユニット12側に配置されるコレステリック液晶層20とを有する。
また、バックライトユニット12は、光源13と、光源13から出射される光を端面14bから入射され一方の主面14aから出射する導光板14と、導光板14の出射側の主面14aに配置されるプリズムシート18と、導光板の出射側の主面14aとは反対側の主面14cに配置される反射板16とを有する。
また、本発明の液晶表示装置の第2の態様は、液晶セル、偏光板、反射型偏光板、および、直下型のバックライトユニットをこの順に含む液晶表示装置であって、反射型偏光板は、偏光板側に配置されるλ/4板と、バックライトユニット側に配置される少なくとも1層のコレステリック液晶層とを含み、バックライトユニットは、反射型偏光板側に向けて光を出射する光源と、光源と反射型偏光板との間に配置されるレンズシートと、光源の、光の出射方向とは反対側に配置される反射板とを含み、レンズシートは、反射型偏光板側にレンズ形状を有し、かつ、Re(550)/Rth(550)が0〜20nm/−80〜80nmであり、バックライトユニットの5度入射光に対する反射率が80%以上であり、かつ、5度入射光に対する偏光解消度が25%以下である液晶表示装置である。
図2に、本発明の第2の態様の液晶表示装置の一例を概念的に示す。
図2に示す液晶表示装置52は、液晶セル28、偏光板26、反射型偏光板10、および、エッジライト型のバックライトユニット54をこの順に有する。
また、反射型偏光板10は、第1の態様と同様であり、偏光板26側に配置されるλ/4板24と、バックライトユニット54側に配置されるコレステリック液晶層20とを有する。
また、バックライトユニット12は、反射型偏光板10側に光を出射する光源58と、光源58と反射型偏光板10との間に配置されるレンズシート56と、光源58の、光の出射方向とは反対側に配置される反射板16bとを有する。
図2に示すように、光源58は、複数の点光源58aを支持体58bの面方向に配列してなるものであり、反射板16bには、点光源58aの配列に対応して孔部が形成されており、この孔部に点光源58aが挿入されている。
以下、本発明の液晶表示装置の各構成要素について説明する。
<反射型偏光板>
反射型偏光板10は、所定の円偏光を反射し、それ以外の円偏光を直線偏光に変換して透過するものであり、λ/4板24と少なくとも1層のコレステリック液晶層20とを有するものである。反射型偏光板10が変換して透過させる直線偏光の偏光方向は、偏光板26の偏光方向と同じである。
<<コレステリック液晶層>>
コレステリック液晶層は、所定の円偏光を反射し、それ以外の円偏光を透過するものである。
コレステリック液晶層としては、特に限定はなく、例えば、特開平9−133810号公報、特許第3591699号公報、WO2015029958A1、等に記載のものを用いることができる。用いる液晶化合物の好ましい範囲は、WO2015029958A1と同様である。
また、コレステリック液晶層の形成方法としては、特に限定はなく、従来公知のコレステリック液晶層の形成方法が各種利用可能である。例えば、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。更にワイヤーバーコーティング法、押し出しコーティング法、ダイレクトグラビアコーティング法、リバースグラビアコーティング法、ダイコーティング法、等の種々の方法によって行うことができる。また、インクジェット装置を用いて、コレステリック液晶層となる組成物をノズルから吐出して、塗布膜を形成することもできる。
<<λ/4板>>
λ/4板は上記コレステリック液晶層から出射した波長λの円偏光を直線偏光に変換するものである。
λ/4板24は、例えば、支持体に配向膜を形成し、配向膜の上に液晶化合物を含む光学異方性層を形成してなるλ/4板や、位相差フィルムを積層してなるλ/4板など、公知のλ/4板が利用可能である。
反射型偏光板は、かかる構成により、第一の偏光状態の円偏光(例えば右円偏光)がコレステリック液晶層で実質的に反射され、一方で第二の偏光状態の円偏光(例えば左円偏光)がコレステリック液晶層で実質的に透過し、透過光はλ/4板によって直線偏光に変換されて出射される。反射された右円偏光は反射板等によりその方向及び偏光状態をランダム化されて反射型偏光板に入射して左円偏光が透過して出射される。このように、反射された偏光状態の光を再循環することにより光の利用効率を高め、バックライトから出射される光の強度を高めることができる。
<バックライトユニット>
本発明のバックライトユニットは、エッジライト方式または直下型のバックライトユニットである。
エッジライト型のバックライトユニットは、少なくとも導光板、プリズムシート、反射板および光源を含む。
また、直下型のバックライトユニットは、少なくとも光源、レンズシートおよび反射板を含む。
ここで、本発明において、バックライトユニットは、5度入射光に対する反射率が80%以上であり、かつ、5度入射光に対する偏光解消度が25%以下である。
バックライトユニットの反射率を高くし、かつ、偏光解消度を低くすることで、反射型偏光板で反射された第一の偏光状態の円偏光(例えば右円偏光)を、偏光解消することなく反射する。円偏光は反射される際に偏光方向が変わる。そのため、バックライトユニットで反射された円偏光は、第二の偏光状態の円偏光(例えば左円偏光)となる。反射された光は、再度、反射型偏光板に入射するが、第二の偏光状態になっているため、反射型偏光板を透過する。
このように、少なく反射回数で、ほぼ全ての光を反射型偏光板に透過させて液晶セルに入射させることができるので、反射によるエネルギー低下を抑制し、光の利用効率を高めることができる。
<<導光板>>
エッジライト型のバックライトユニットにおいて用いられる導光板は、光源から出射した光を側面である光入射面から入射され、導光体内部を導波して、液晶セル側の主面(出射面)から出射し、反射型偏光板および偏光板を介して液晶セルに光を照射するものである。
導光板としては、公知のものを何ら制限なく使用することができる。
例えば、導光板は、側面から入射し内部を伝搬する光を、出射面すなわち液晶パネルに向ける機構を有する。例えば、背面に光を反射するドットパターンやグルーブを形成する構成、内部に光を散乱する散乱粒子を分散させた構成、背面を傾斜させた構成等が挙げられる。
また、出射した光の輝度の面内分布が均一になるように、反射要素の形状や配置を工夫したものも用いられている。例えば、光源に近い側は反射要素の面密度を小さくし光源からの距離が大きくなるにつれて、面密度を大きくして、均一性を確保している。具体的な作製法については、特願2008−186492に詳細な記載がある。
また、導光板の主面の法線方向に対して、出射面から出射される光の光度分布が最大となる極角がθmax=70±5度が望ましく、かつ、その半値全角がΔθ=10度以内であることが望ましい。
また、光源出射面から極角5度で視認側から光源方向に向けて入射した光に対する反射率が80%以上であることが望ましく、かつ、偏光解消度25%以下であることが望ましい。
<<プリズムシート>>
プリズムシートは、バックライトユニット中において、導光板から出射された光を正面方向(導光板の出射面に垂直な方向)に向けて、正面輝度を高くするためのものである。
光源を導光板の側面に配置する、エッジライト型のバックライトユニットの場合、導光板の出射面から出射される光は、出射面に垂直な方向に対して傾斜して出射されやすい。そのため、バックライトユニットからの光を正面方向に向けて正面輝度を高くする目的で、導光板の出射面側にプリズムシートが配置される。
ここで、本発明においては、プリズムシートは、そのプリズム形状を導光板側に向けて配置される。
従来の液晶表示装置においては、プリズムシートは、プリズム形状を液晶セル側に向けて配置されていた。このような場合、導光板から出射された光を正面方向に向けるために、2以上のプリズムシートを2枚以上組み合わせたり、プリズムシートと拡散シートとを組み合わせたりする必要があった。
光がこのような光学シートを透過すると、偏光解消が起こるため、反射回数が増えて、光の利用効率や光量が低下してしまう。
これに対して、プリズム形状を導光板側に向けてプリズムシートを配置することで、光学シートの枚数を少なくして、偏光解消の割合を抑制することで、反射回数が増えることを抑制して、光の利用効率や光量を向上できる。
本発明の液晶表示装置で用いられるプリズムシートのプリズムの頂角は45〜85度が好ましく、50〜80度がより好ましく、55〜75度がさらに好ましい。
プリズムシートの屈折率は1.35〜1.65が好ましく、1.40〜1.60がより好ましく、1.45〜1.55がさらに好ましい。
ここで、プリズムシートのレタデーションRe(550)/Rth(550)は0〜20nm/−80〜80nmであり、0〜15nm/−65〜65nmが好ましく、0〜10nm/−50〜50nmがより好ましい。
ここで、Re(λ)は、波長λnmにおける面方向のレタデーション(nm)を意味し、Rth(λ)は、波長λnmにおける厚み方向のレタデーション(nm)を意味する。
プリズムシートのレタデーションをこの範囲とすることで、プリズムシートによる偏光解消をさらに低減できる。
上記の光学特性を得るために、プリズムシートの素材として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(商品名「アートン(登録商標)」、JSR社製、非晶質ポリオレフィン(商品名「ゼオネックス(登録商標)」、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、ポリアクリル系樹脂、脂環式構造を有するポリマーが好ましく、セルローストリアセテート、ポリメチルメタクリレートが更に好ましい。
本発明のプリズムシートの作製方法は、溶剤で膨潤させてプリズム形状の型に押しつける方法や熱プレスする方法、UV硬化樹脂や熱硬化性樹脂をフィルム上に塗布し、プリズム型に接触した状態で硬化させる方法、シート表面をプリズム形状に切削する方法などが挙げられる。プリズム形状の精度の観点から型を使用する方法が好ましく、膨潤させて型に押し付ける方法とUV硬化樹脂を使用する方法が特に好ましい。UV硬化樹脂の例としては、2,4−ジブロモフェニル(メタ)アクリレート、2,3,5−トリブロモフェニル(メタ)アクリレート、2,2−ビス(4−(メタ)アクリロイルオキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−(メタ)アクリロイルオキシエトキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−(メタ)アクリロイルオキシジエトキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−(メタ)アクリロイルペンタエトキシフェニル)プロパン、2,2−ビズ(4−(メタ)アクリロイルオキシエトキシ−3,5−ジブロモフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−(メタ)アクリロイルオキシジエトキシ−3,5−ジブロモフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−(メタ)アクリロイルオキシペンタエトキシ−3,5−ジブロモフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−(メタ)アクリロイルオキシエトキシ−3,5−ジメチルフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−(メタ)アクリロイルオキシエトキシ−3−フェニルフェニル)プロパン、ビス(4−(メタ)アクリロイルオキシフェニル)スルフォン、ビス(4−(メタ)アクリロイルオキシエトキシフェニル)スルフォン、ビス(4−(メタ)アクリロイルオキシペンタエトキシフェニル)スルフォン、ビス(4−(メタ)アクリロイルオキシエトキシ−3−フェニルフェニル)スルフォン、ビス(4−(メタ)アクリロイルオキシエトキシ−3,5−ジメチルフェニル)スルフォン、ビス(4−(メタ)アクリロイルオキシフェニル)スルフィド、ビス(メタクロイルチオフェニル)スルフォイド、ビス(4−(メタ)アクリロイルオキシエトキシフェニル)スルフィド、ビス(4−(メタ)アクリロイルオキシペンタエトキシフェニル)スルフィド、ビス(4−(メタ)アクリロイルオキシエトキシ−3−フェニルフェニル)スルフィド、ビス(4−(メタ)アクリロイルオキシエトキシ−3,5−ジメチルフェニル)スルフィド、ジ((メタ)アクリロイルオキシエトキシ)フォスフェート、トリ((メタ)アクリロイルオキシエトキシ)フォスフェート等の多官能(メタ)アクリル化合物等が挙げられる。これらは、単独または2種以上を混合して使用することもできる。
<<レンズシート>>
レンズシートは、直下型のバックライトユニットにおいて、光を集光し、正面輝度を向上するためのものである。
ここで、本発明においては、レンズシートは、そのレンズ形状を反射側偏光板側に向けて配置される。
また、レンズシートのレタデーションRe(550)/Rth(550)は0〜20nm/−80〜80nmであり、0〜15nm/−65〜65nmが好ましく、0〜10nm/−50〜50nmがより好ましい。
レンズシートのレタデーションをこの範囲とすることで、レンズシートによる偏光解消を低減できる。
レンズシートの素材および作製方法としては、表面形状がレンズ状である他は上記プリズムシートと同様の材料および作製方法が利用可能である。レンズ状の型の作製方法は特に限定されないが、特開2008−273149号公報、マイクロレンズ(アレイ)の超精密加工と量産化技術(技術情報協会編)に記載の方法などが好適に用いられる。
<<反射板>>
反射板は、光源から出射され導光板に入射した光のうち、背面から出射された光を再度、導光板内に入射させるためのものであり、かつ、バックライトユニットから出射されて反射型偏光板で反射されて、バックライトユニットに再入射した光を反射するものである。このような反射板としては、公知のものが各種利用可能である。例えば、特許3416302号、特許3363565号、特許4091978号、特許348656号等に記載のものを用いることができる。
本発明においては、反射板は、反射型偏光板で反射された光の偏光状態を変換し、反射する。反射板はコレステリック液晶層による反射成分の円偏光の偏光状態を保持したまま、正反射させる観点から、鏡面反射板が好ましく、金属蒸着した鏡面反射板が更に好ましく、銀、アルミニウム、スズから選ばれる1種を蒸着した鏡面反射板が最も好ましい。また、異なる材料を積層した多層膜の鏡面反射板よりも、単層膜の鏡面反射板の方が低い偏光解消度を得やすく、中でも、銀、アルミニウム、スズ等の金属を蒸着してなる単層膜の鏡面反射板が好ましい。なお、単層膜には、同じ材料からなる膜を複数層積層した膜も含む。
具体的には、5度入射に対する偏光解消度が30%以下であることが好ましく、10%以下がより好ましい。
<<光源>>
バックライトユニットの光源としては、特に限定はなく、液晶表示装置の光源として用いられる従来公知の光源が各種利用可能である。
光源として、白色光源が好適に用いられる。例えば、430nm〜480nmの波長帯域に発光中心波長を有する青色光と、500nm〜600nmの波長帯域に発光中心波長を有する緑色光と、600nm〜4700nmの波長帯域に発光強度のピークの少なくとも一部を有する赤色光とを発光する光源であるのが好ましい。
かかる光源としては、青色光を発光する青色発光ダイオード(LED)と、青色発光ダイオードの光が入射した時に緑色光と赤色光を発光する蛍光材料を有する光源、300nm以上430nm未満の波長帯域に発光中心を有するUV光を発光するUV発光ダイオードと、UV発光ダイオードの光が入射した時に青色光と緑色光と赤色光を発光する蛍光材料を有する光源、青色光を発光する青色発光ダイオードと、青色発光ダイオードの光が入射した時に緑色光〜赤色光にかけての広いピークの光を発光する蛍光材料(黄色蛍光体など)を有する光源(疑似白色LED)、各色の発光ダイオードを備えた光源等が挙げられる。
<液晶セル>
液晶セルとしては、公知の液晶画像表示素子を挙げることができる。液晶セルの駆動モードは特に限定されるものではなく、具体例としては、IPS(In Plane Switching)モード、FFS (Fringe Field Switching)モード、VA(Vertical Alignment)モード等各種モードを挙げることができる。
<偏光板>
偏光板は、液晶表示装置において通常設けられる、液晶セルに入射する光を所定の直線偏光にするためのバックライト側偏光板である。
なお、本発明の液晶表示装置においては、各部材同士は、離間して積層されても、接触して積層されていてもよく、また、部材同士を接着してもよい。
例えば、プリズムシート、反射型偏光板を、偏光板に粘着剤や接着剤などで貼りつけて、一体化してもよい。複数の部材を一体化することで、薄型化に対して有効である。あるいは、反射型偏光板やプリズムシートは、偏光板とは別部材として含まれていてもよい。
また、本発明においては、面内の輝度ムラ低減などのために、バックライトユニット中に更に拡散シートを用いてもよい。拡散シートを利用する場合、偏光の状態を保つように、全ヘイズは30%以下がよい。
また、全ヘイズに占める表面ヘイズの割合が、70%以上であるほうがよい。
以下に実施例に基づき本発明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。
[実施例1]
<保護フィルムAの作製>
(セルロースエステル溶液A−1の調製)
下記の組成物をミキシングタンクに投入し、加熱しながら攪拌して、各成分を溶解し、セルロースエステル溶液A−1を調製した。
――――――――――――――――――――――――――――――――――
セルロースエステル溶液A−1の組成
――――――――――――――――――――――――――――――――――
・セルロースアセテート(アセチル化度2.86) 100質量部
・メチレンクロライド 320質量部
・メタノール 83質量部
・1−ブタノール 3質量部
・トリフェニルフォスフェート 7.6質量部
・ビフェニルジフェニルフォスフェート 3.8質量部
(マット剤分散液B−1の調製)
下記の組成物を分散機に投入し、攪拌して各成分を溶解し、マット剤分散液B−1を調製した。
――――――――――――――――――――――――――――――――――
マット剤分散液B−1の組成
――――――――――――――――――――――――――――――――――
・シリカ粒子分散液(平均粒径16nm)
"AEROSIL R972"、日本アエロジル(株)製
10.0質量部
・メチレンクロライド 72.8質量部
・メタノール 3.9質量部
・ブタノール 0.5質量部
・セルロースエステル溶液A− 10.3質量部
(紫外線吸収剤溶液C−1の調製)
下記の組成物を別のミキシングタンクに投入し、加熱しながら攪拌して、各成分を溶解し、紫外線吸収剤溶液C−1を調製した。
――――――――――――――――――――――――――――――――――
紫外線吸収剤溶液C−1の組成
――――――――――――――――――――――――――――――――――
・紫外線吸収剤(下記UV−1) 10.0質量部
・紫外線吸収剤(下記UV−2) 10.0質量部
・メチレンクロライド 55.7質量部
・メタノール 10質量部
・ブタノール 1.3質量部
・セルロースエステル溶液A−1 12.9質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――
(セルロースエステル支持体の作製)
セルロースアシレート溶液A−1を94.6質量部、マット剤分散液B−1を1.3質量部とした混合物に、セルロースアシレート100質量部当たり、紫外線吸収剤(UV−1)および紫外線吸収剤(UV−2)がそれぞれ1.0質量部となるように、紫外線吸収剤溶液C−1を加え、加熱しながら充分に攪拌して各成分を溶解し、ドープを調製した。得られたドープを30℃に加温し、流延ギーサーを通して直径3mのドラムである鏡面ステンレス支持体上に流延した。支持体の表面温度は−5℃に設定し、流延幅は1470mmとした。流延したドープ膜をドラム上で34℃の乾燥風を150m3/分で当てることにより乾燥させ、残留溶剤が150%の状態でドラムより剥離した。剥離の際、搬送方向(長手方向)に15%の延伸を行った。その後、フィルムの幅方向(流延方向に対して直交する方向)の両端をピンテンター(特開平4−1009号公報の図3に記載のピンテンター)で把持しながら搬送し、幅手方向には延伸処理を行わなかった。さらに、熱処理装置のロール間を搬送することによりさらに乾燥し、セルロースアシレート支持体を製造した。作製した長尺状のセルロースアシレート支持体の残留溶剤量は0.2%で、厚みは60μmであった。
これを保護フィルムAとする。
<偏光板Aの作製>
<<片側保護フィルム付偏光子層の作製>>
(保護フィルムのケン化)
上記で作製した保護フィルムAを37℃に調温した4.5mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液(ケン化液)に1分間浸漬した後、フィルムを水洗し、その後、0.05mol/Lの硫酸水溶液に30秒浸漬した後、更に水洗浴に通した。そして、エアナイフによる水切りを3回繰り返し、水を落とした後に70℃の乾燥ゾーンに15秒間滞留させて乾燥し、ケン化処理した保護フィルムAを作製した。
(偏光子層の作製)
厚さ75μmの長尺ポリビニルアルコールフィルム(クラレ社製9X75RS)をガイドロールにて連続搬送し、30℃の水浴中に浸漬させて1.5倍に膨潤させ、かつ延伸処理して2倍の延伸倍率とした後、ヨウ素とヨウ化カリウム配合の染色浴(30℃)に浸漬して染色処理した。染色処理と共に延伸処理して3倍の延伸倍率とし、次いでホウ酸とヨウ化カリウムを添加した酸性浴(60℃)中で架橋処理すると共に延伸処理して6.5倍の延伸倍率とした。その後、50℃で5分間乾燥させて、幅1330mm、厚み15μmの偏光フィルム(偏光子層)を得た。
(偏光子層と保護フィルムの貼り合わせ)
上記で得た偏光子層と、ケン化処理した保護フィルムAとを、ポリビニルアルコール(クラレ社製PVA−117H)3質量%水溶液を接着剤として、偏光フィルムの透過軸と保護フィルムの長手方向とが直交するようにロールツーロールで貼りあわせ、片面保護フィルム付偏光板A(以下、単に偏光板Aとも記載する)を作製した。
<λ/4板の作製>
クラレ社製ポバールPVA−103を純水に溶解した。上記溶液の濃度および塗布量を、乾燥膜厚が0.5μmになるように調整し、上記で作製した保護フィルムA上にバー塗布した。その後、塗布膜を100℃で5分間加熱した。さらにこの表面をラビング処理して配向層を得た。
続いて下記の組成の溶質を、MEK(メチルエチルケトン)に溶解し、塗布液を調製した。この塗布液を濃度および塗布量が乾燥膜厚が1μmになるように調整して、上記の配向層上にバー塗布した。その後、溶媒を85℃、2分間保持して溶媒を気化させた後に100℃で4分間加熱熟成を行って、均一な配向状態を得た。なお、円盤状化合物は支持体平面に対して垂直配向していた。
その後この塗布膜を80℃に保持し、これに窒素雰囲気下で高圧水銀灯を用いて紫外線照射してλ/4板を作製した。
(λ/4板作製用の塗布液の溶質組成)
・円盤状液晶化合物1 35質量部
・円盤状液晶化合物2 35質量部
・配向助剤(化合物3) 1質量部
・配向助剤(化合物4) 1質量部
・重合開始剤(化合物5) 3質量部
<コレステリック液晶層の作製>
コレステリック液晶層として、以下の第一の光反射層および第二の光反射層を作製した。
<<第一の光反射層の形成>>
配向層としてサンエバーSE−130(日産化学社製)をN−メチルピロリドンに溶解した。上記溶液を、濃度および塗布量を乾燥膜厚が0.5μmになるように調整して、コーニング社製ガラス7059上にバー塗布した。塗布膜を100℃で5分間加熱し、さらに250℃で1時間加熱した。その後この表面をラビング処理して配向層を得た。
続いて下記第一の光反射層形成のための組成物を調製した。この組成物を、濃度および塗布量を表1に示す第一の光反射層の乾燥膜厚になるように調整して、上記の配向層上にバーコーターを用い塗布して、溶媒を70℃、2分間保持して溶媒を気化させた後に100℃で4分間加熱熟成を行って、均一なコレステリック配向状態を得た。
その後この塗布膜を45℃に保持し、これに窒素雰囲気下で高圧水銀灯を用いて紫外線照射して、コレステリック配向状態を固定し第一の光反射層を形成した。第一の光反射層の膜厚は、2.4μmであった。AXOMETRIX社のAXOSCANを用いて透過スペクトルから反射中心波長を計測した結果、反射中心波長は700nmであった。透過スペクトルを測定すると、透過率が低下する波長帯域が見られる。この最も大きいピーク高さの1/2の高さの透過率となる2つの波長のうち、短波側の波長の値をλ1(nm)、長波側の波長の値をλ2(nm)とすると、反射中心波長と半値幅は下記式で表すことができる。
反射中心波長=(λ1+λ2)/2
(第一の光反射層形成のための組成物)
・円盤状液晶化合物1 56質量部
・円盤状液晶化合物2 14質量部
・配向助剤(化合物3) 1質量部
・配向助剤(化合物4) 1質量部
・重合開始剤(化合物5) 3質量部
・キラル剤(化合物6) 2.5質量部
・メチルエチルケトン 144質量部
<<第二の光反射層の形成>>
まず、特許4570377号公報[0065]に記載の手順で光学活性部位を有する末端フッ化アルキル基含有重合体(化合物A)を得た。具体的には、以下のように化合物Aを得た。
コンデンサー、温度計、攪拌機及び滴下ロートを備えた四つ口フラスコに、フッ素系溶媒AK−225(旭硝子社製、1,1,1,2,2‐ペンタフルオロ‐3,3‐ジクロロプロパン:1,1,2,2,3‐ペンタフルオロ‐1,3‐ジクロロプロパン=1:1.35(モル比)の混合溶媒))50質量部、下記構造の光学活性を有する反応性キラル剤(化合物7、式中*は光学活性部位を示す)6.22質量部を仕込み、反応容器を45℃に調温し、次いで過酸化ジペルフルオロ−2−メチル−3−オキサヘキサノイル/AK225の10質量%溶液6.58質量部を5分かけて滴下した。滴下終了後、45℃、5時間、窒素気流中で反応させ、その後生成物を5mlに濃縮し、ヘキサンで再沈澱を行い、乾燥することにより光学活性部位を有する末端フッ化アルキル基含有重合体(化合物A)3.5質量部(収率60%)を得た。
得られた重合体の分子量をGPCを用いTHF(テトラヒドロフラン)を展開溶剤として測定したところ、Mn=4,000(Mw/Mn=1.77)であり、フッ素含有量を測定したところフッ素含有量は5.89質量%であった。
コーニング社製ガラス7059に、ポリビニルアルコール10質量部、水371質量部からなる配向層塗布液をこのガラスの片面に塗布、乾燥し、厚さ1μmの配向層を形成した。次いで、このガラスの長手方向に対し平行方向に連続的に配向層上にラビング処理を実施した。
この配向層の上に、下記第二の光反射層形成のための組成物をバーコーターを用いて塗布し、10秒間室温にて乾燥後、100℃のオーブン中で2分間加熱(配向熟成)し、さらに30秒間紫外線照射し、厚さ5.0μmの第二の光反射層を作製した。
(第二の光反射層形成のための組成物)
・化合物8 8.2質量部
・化合物9 0.3質量部
・先に作製した光学活性部位を有する末端フッ化アルキル基含有重合体(化合物A)
1.9質量部
・メチルエチルケトン 24.0質量部
この第二の光反射層の断面を走査型電子顕微鏡で観察したところ、層法線方向に螺旋軸を有し、コレステリックピッチが連続的に変化した構造を有していた。ここで、コレステリックピッチについて、第二の光反射層の断面を走査型電子顕微鏡で観察した際に、明部と暗部の繰り返し二回分(明暗明暗)の層法線方向の幅を1ピッチとカウントする。
また、コレステリックピッチの短い面側をx面、長い面側をy面と定義すると、AXOMETRIX社のAXOSCANを用いてコレステリックのピッチを計測し、その値からx面側付近のコレステリックの反射波長は410nm、y面側近傍のコレステリックの反射波長は550nmであった。
また、コーニング社製ガラス7059の代わりに、たとえば100メートル以上の長尺セルロースアシレートフィルム(TD80UL(富士フィルム社製)を使用しても、同様の第二の光反射層を有する光学積層体(AL)を作製することができる。このように長尺のセルロースアシレートフィルムを使用することは、いわゆるロールトゥロールでの光学シート部材作製を可能とし、製造適性の観点からより好ましい。使用する長尺のフィルムは、第二の光反射層を転写することが可能であれば、これに限定されない。
<円偏光反射型偏光板の作製>
λ/4板に、第一の光反射層、第二の光反射層の順に、粘着剤(SKダイン 総研化学製)で貼合し、円偏光反射型偏光板を作製した。なお、第一、第二の光反射層は粘着剤を用いて支持体ガラスから転写しコレステリック液晶層と配向層を反射型偏光板の構成として用いた。
<円偏光反射型偏光板付偏光板Aの作製>
偏光板Aの偏光子層側に、円偏光反射型偏光板を、ポリビニルアルコールを用いて接着させ、円偏光反射型偏光板付偏光板Aを作製した。この時、λ/4板側が偏光子層になるように接着した。
<直線偏光反射型偏光板付偏光板Aの作製>
円偏光反射型偏光板に代えて直線偏光反射型偏光板を用いた以外は同様に、偏光板Aの保護フィルムA側とは反対側に直線偏光反射型偏光板を粘着剤で貼合し、直線偏光反射型偏光板付偏光板Aを作製した。ここで、直線偏光反射型偏光板は、アップル社製iPadAir(登録商標)に使用されているバックライト側偏光板から剥離したものである。
<プリズムシートAの作製>
ピッチ10ミクロン、頂角70度のプリズム形状を有するニッケル合金製の金型上にメチレンクロライドを散布し、直後に保護フィルムAを押し当て、その状態を維持したまま、50℃の恒温セルコで30分間乾燥させた後、金型から剥がし、プリズムシートAを作製した。
<レンズシートAの作製>
直径10ミクロンのレンズ形状が最密充填構造で形成されているプラスチック製の金型にした以外はプリズムシートAと同様に、レンズシートAを作製した。
<プリズムシートBの作製>
<<アクリルフィルムAの作製手順>>
(材料の調製)
((メタ)アクリル系樹脂)
下記に記載のアクリル樹脂Aを使用した。MMAはメチルメタクリレートに由来する構造単位を表す。
−アクリル樹脂Aの製造−
重量平均分子量130万、MMA比率100%のアクリル樹脂Aを、以下の方法で合成した。
メカニカルスターラー、温度計、冷却管をつけた1Lの三ツ口フラスコにイオン交換水300g、ポリビニルアルコール(ケン化度80%、重合度1700)0.6gを加えて攪拌し、ポリビニルアルコールを完全に溶解した後、メチルメタクリレート100g、過酸化ベンゾイル0.15gを添加し、85℃で6時間反応させた。得られた懸濁液をナイロン製ろ過布によりろ過、水洗し、ろ過物を50℃で終夜乾燥することで、目的のポリマーをビーズ状で得た(92.0g)。
(フィルムの作製)
(溶解工程:(メタ)アクリル系樹脂組成物の調製)
下記に記載の組成物をミキシングタンクに投入し、加熱しながら攪拌して、各成分を溶解し、(メタ)アクリル系樹脂組成物を調製した。
((メタ)アクリル系樹脂組成物の組成)
・アクリル樹脂A 100質量部
・ジクロロメタン 534質量部
・メタノール 46質量部
(フィルムの製膜)
(流延工程)
調製した(メタ)アクリル系樹脂組成物(ドープ組成物)をステンレス上に均一に流延し、流延膜を形成した。
(剥離工程)
流延膜を、(メタ)アクリル系樹脂組成物中の残留溶媒量が20質量%になった時点でステンレスからフィルムとして剥離し、140℃で乾燥を行い、厚み40μmのアクリルフィルムを作製した。
次に、保護フィルムAに代えて、アクリルフィルムAを用い、UV硬化樹脂PAK−02(東洋合成製)を塗布した後、ピッチ10ミクロン、頂角70度のプリズム形状を有するニッケル合金製の金型を押し当て、フィルム側から紫外光を照射してUV硬化樹脂を硬化し、プリズムシートBを作製した。
<プリズムシートCの作製>
アクリルフィルムAに代えてゼオノアフィルムA(ZEON社製ZF14)を用いた以外はプリズムシートBと同様にプリズムシートCを作製した。
<プリズムシートDの作製>
アクリルフィルムAに代えてポリカーボネートフィルムA(帝人社製ピュアエース)を用いた以外はプリズムシートBと同様にプリズムシートDを作製した。
<プリズムシートEの作製>
アクリルフィルムAに代えてPETフィルムA(帝人社製ピュアエース)を用いた以外はプリズムシートBと同様にプリズムシートEを作製した。
<プリズムシートのレタデーション測定>
各プリズムシートについて、Re(550)およびRth(550)を測定した。
結果を表1に示す。
<プリズムシート付偏光板A、B、Cの作製>
前述の円偏光反射型偏光板付偏光板AとプリズムシートA、B、Cそれぞれを、粘着剤(SKダイン 総研化学製)で貼合し、プリズムシート付偏光板A、B、Cを各々作製した。
<プリズムシート付偏光板Dの作製>
円偏光反射型偏光板付偏光板Aに代えて直線偏光反射型偏光板付偏光板Aを用いた以外は同様に、プリズムシートAを粘着剤で貼合し、プリズムシート付偏光板Dを作製した。
<プリズムシート付偏光板Eの作製>
偏光板Aの保護フィルムA側とは反対側に、プリズムシートAを、粘着剤(SKダイン 総研化学製)で貼合しプリズムシート付偏光板Eを作製した。
<プリズムシート付偏光板F、Gの作製>
前述の円偏光反射型偏光板付偏光板AとプリズムシートD、Eそれぞれを、粘着剤(SKダイン 総研化学製)で貼合し、プリズムシート付偏光板F、Gを各々作製した。
<反射板A>
アップル社製iPad Air(登録商標)に使用されている反射板を反射板Aとした。
<反射板B>
偏光解消の少ない反射板としてALANOD社製MIRO−SILVER2を使用し、反射板Bとした。
<反射板C>
直下型に使用する反射板として、LGエレクトロニクス製42LY340Cに使用されている反射板を反射板Cとした。
偏光解消が少ない反射板は円偏光反射型偏光板からの反射光を円偏光性を維持し、かつ旋光性を反転させて反射させるため、反射板からの反射光は円偏光反射型偏光板付偏光板Aをそのまま通過することができるため、光利用効率が向上するため好ましい。
<反射板の反射率および偏光解消度の測定>
各反射板について、反射率および偏光解消度を測定した。
(反射率測定)
反射率測定は、自動絶対反射率測定装置ARM−500V(日本分光製)に、各反射板を置き、5度の入射光に対する反射率を測定した。
(偏光解消度測定)
偏光解消度の測定は、反射板上に上記作製の円偏光反射型偏光板を配置し、平行光源を角度5度で入射し、それと対称に位置し、かつ円偏光反射型偏光板が外れる場所に、λ/4板と直線偏光板を取り付けた色彩輝度計104(BM−5(トプコン製))を配置し、輝度を測定した。
測定時、λ/4板と直線偏光板を適時回転させ、最小輝度(Ymin)と最大輝度(Ymax)となる角度を見出し、式1より偏光解消度を算出した。
偏光解消度=100×(1-(Ymax-Ymin)/(Ymax+Ymin))(式1)
結果を表2に示す。
<評価>
表1に記載した構成の液晶表示装置を作製し、評価を実施した。
(サンプルセット:測定)
エッジライト型の導光板および光源として、iPad Airの導光板および光源を分解して使用した。
直下型バックライトの光源として、42LY340C(LG Electronics社製)の光源を分解して使用した。
(正面輝度測定)
色彩輝度計BM−5(トプコン製)を用いて、パネルの法線方向から輝度[cd/m2]測定した。
(全光束測定)
Ezcontrast(ELDIM製)で測定し、極角および方位角の双方をそれぞれ15度おきとした輝度測定値と立体角を考慮し、全光束[lm]を算出した。
(反射率測定)
反射率測定は、自動絶対反射率測定装置ARM−500V(日本分光製)に、各バックライトユニットを置き、5度の入射光に対する反射率を測定した。
この時、実施例1〜8、比較例1〜4の液晶表示装置ではプリズムシートを、比較例5〜7の液晶表示装置では上拡散シートを、実施例9〜10、比較例8〜9の液晶表示装置ではレンズシートをそれぞれ光源側とした。
(偏光解消度測定)
偏光解消度測定は、図3に示すように、バックライトユニット12上に上記作製の円偏光反射型偏光板10を配置し、平行光源を角度5度で入射し、それと対称に位置し、かつ円偏光反射型偏光板10が外れる場所に、λ/板100と直線偏光板102を取り付けた色彩輝度計104(BM−5(トプコン製))を配置し、輝度を測定した。
測定時、λ/4板と直線偏光板を適時回転させ、最小輝度(Ymin)と最大輝度(Ymax)となる角度を見出し、式1より偏光解消度を算出した。
偏光解消度=100×(1-(Ymax-Ymin)/(Ymax+Ymin)) (式1)
この時、実施例1〜8、比較例1〜4の液晶表示装置ではプリズムシート上に、比較例5〜6の液晶表示装置では上拡散シート上に、実施例9〜10、比較例7、8の液晶表示装置ではレンズシート上に、円偏光反射型偏光板をそれぞれ配置した。
導光板の出射光の制御は、導光板の反射板側に凹凸を設けることで調整した。
結果を表3〜表5に示す。
なお、表3および表4は、エッジライト型のバックライトユニットを用いる液晶表示装置の評価結果であり、表5は、直下型のバックライトユニットを用いる液晶表示装置の評価結果である。
また、表4において、導光板上に配置される光学シート(拡散シートおよびプリズムシート)は、iPadAirを分解して取り出した光学シートである。
また、正面輝度および全光束については、実施例1〜8および比較例1〜6では、比較例2を100とした場合の比率とし、実施例9、10および比較例7、8では、比較例8を100とした場合の比率として求めた。
表3〜表5からわかるように、本発明の液晶表示装置の実施例は、比較例に比べて、正面輝度および全光束が高くなることがわかる。
本発明は、液晶表示装置等の画像表示装置の分野において有用である。
10 反射型偏光板
12、54 バックライトユニット
13、58 光源
14 導光板
14a 主面(出射面)
14b 端面(入射面)
14c 主面(背面)
16、16b 反射板
18 プリズムシート
20 コレステリック液晶層
24 λ/4板
26 偏光板
28 液晶セル
50、52 液晶表示装置
56 レンズシート
54 色彩輝度計
58a 点光源
58b 支持体

Claims (5)

  1. 液晶セル、偏光板、反射型偏光板、および、エッジライト型のバックライトユニットをこの順に含む液晶表示装置であって、
    前記反射型偏光板は、前記偏光板側に配置されるλ/4板と、前記バックライトユニット側に配置される少なくとも1層のコレステリック液晶層とを含み、
    前記バックライトユニットは、光源と、前記光源から出射される光を端面から入射され一方の主面から出射する導光板と、前記導光板の出射側の主面に配置されるプリズムシートと、前記導光板の出射側の主面とは反対側の主面に配置される反射板とを含み、
    前記プリズムシートは、少なくとも前記導光板側にプリズム形状を有し、かつ、Re(550)/Rth(550)が0〜20nm/−80〜80nmであり、
    前記バックライトユニットの5度入射光に対する反射率が80%以上であり、かつ、5度入射光に対する偏光解消度が25%以下であることを特徴とする液晶表示装置。
  2. 前記導光板の主面の法線方向に対して、前記導光板からの出射光の輝度最大となる角度θmaxが70度±5度以下であり、かつ、その半値全角Δθ=10度以下である請求項1に記載の液晶表示装置。
  3. 液晶セル、偏光板、反射型偏光板、および、直下型のバックライトユニットをこの順に含む液晶表示装置であって、
    前記反射型偏光板は、前記偏光板側に配置されるλ/4板と、前記バックライトユニット側に配置される少なくとも1層のコレステリック液晶層とを含み、
    前記バックライトユニットは、前記反射型偏光板側に向けて光を出射する光源と、前記光源と前記反射型偏光板との間に配置されるレンズシートと、前記光源の、光の出射方向とは反対側に配置される反射板とを含み、
    前記レンズシートは、前記反射型偏光板側にレンズ形状を有し、かつ、Re(550)/Rth(550)が0〜20nm/−80〜80nmであり、
    前記バックライトユニットの5度入射光に対する反射率が80%以上であり、かつ、5度入射光に対する偏光解消度が25%以下であることを特徴とする液晶表示装置。
  4. 前記反射板の5度入射に対する偏光解消度が10%以下である請求項1〜3のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
  5. 前記反射板が鏡面反射板である請求項1〜4のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
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