CN105408810B - 液晶显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种液晶显示装置。本发明的液晶显示装置中依次配置有背光单元、光转换部件、偏振光分离部件、背光侧偏振器、液晶单元及显示侧偏振片,背光单元具有发出无偏振光的蓝色光的光源,偏振光分离部件将从其法线方向入射的无偏振光的蓝色光分离成相互正交的振动方向的直线偏振光即蓝色的透射光和蓝色的反射光,且在500~600nm和600~650nm的波长范围分别使一部分光透射;光转换部件包含荧光材料,所述荧光材料利用入射到光转换部件的蓝色光来发出作为直线偏振光的绿色光及作为直线偏振光的红色光,背光侧偏振器的透射轴与绿色光及红色光的振动方向平行,所述液晶显示装置的正面亮度及色再现域得到改善。
Description
技术领域
本发明涉及一种液晶显示装置。
背景技术
液晶显示装置(以下,也称为LCD)作为消耗电力较小、节省空间的图像显示装置而其用途逐年扩展。液晶显示装置成为依次设有背光(以下,也称为BL)、背光侧偏振片、液晶单元、显示侧偏振片等的结构。
近年来,在液晶显示装置中,作为LCD性能改善方案,正在进行用于提高节省电力化、高精细化、色再现性的开发,尤其在平板PC或智能手机等小型尺寸方面显著要求节省电力化、高精细化、色再现性的提高,在这种现状下,大型尺寸中也正在进行现行TV规格(FHD、NTSC(National Television System Committee)比72%≈EBU(European BroadcastingUnion)比100%)的新一代高清晰(4K2K、EBU比100%以上)的开发。因此,更强烈要求液晶显示装置的节省电力化、高精细化、色再现性的提高。
随着背光的节省电力化,有时在背光与背光侧偏振片之间设置具有亮度强化功能的光学片部件。该光学片部件是在所有的方向上一边振动一边入射的光中仅使在特定的偏振方向上振动的光透射而反射在其他偏振方向上振动的光的光学元件。作为伴随移动设备的增加及家电产品的低功耗化的低功耗LCD的核心组件,期待解决LCD的较低的光效率来提高亮度(光源的每单位面积的明度的程度)。
作为这种部件,已知有如下技术:通过在背光与背光侧偏振片之间组合特定的光学片部件(DBEF(注册商标,Dual Brightness Enhancement Film,双亮度强化膜)等),利用光循环来提高BL的光利用率,使背光节省电力化,同时提高其亮度(参考专利文献1)。同样地,专利文献2中记载有如下技术:通过层叠有λ/4板和胆甾醇型液晶相的结构的偏振片、以及胆甾醇型液晶相的间距不同的三层以上的胆甾醇型液晶相固定而成的层中的宽频带化,利用光循环提高BL的光利用率。
然而,这种光学片部件,其部件结构复杂,为了在市场中普及,必须通过进一步进行了部件的功能集成的部件件数的减少来实现低成本化。
另一方面,还已知从液晶显示装置的高精细化及色再现性的提高的观点考虑,使背光的发光光谱尖锐的方法。例如,专利文献3中记载有如下方法:通过在蓝色LED与导光板之间利用放出红色光及绿色光的量子点(QD)作为荧光体来体现白色光,从而实现高亮度和色彩再现性的提高。非专利文献1中提出有为了改善LCD的色再现性而将使用了量子点的光转换薄膜(QDEF,也称为量子点薄膜)进行组合的方式。
以往技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利3448626号公报
专利文献2:日本特开平1-133003号公报
专利文献3:日本特开2012-169271号公报
非专利文献1:SID’12 DIGEST p.895
发明内容
发明要解决的技术课题
改善光利用率的专利文献1、2中,由于赋予针对白色光的宽频带的光循环功能,因此存在多层结构、考虑到部件的波长分散性的复杂的设计、以及制造成本较高的课题。并且,关于专利文献3、非专利文献1所示的荧光(PL)应用技术,其为利用量子点(QuantumDot,以下也称为QD)并通过白色光来实现高亮度、色彩再现性的提高的技术,若要进一步改善亮度,必须与专利文献1、2进行组合,存在与上述同样的课题。
节省电力化所需的BL光利用率的改善与高精细(开口率下降)及色再现性的提高(滤色器(以下,也称为CF)透射率下降)具有权衡关系,为了兼顾光利用率改善和色再现性,提供一种新颖的部件结构的液晶显示装置是本发明所要解决的课题。并且,通过进一步进行了部件的功能集成的部件件数的减少来实现低成本化也是本发明的目的。
即,本发明所要解决的课题在于提供一种正面亮度及色再现域得到改善的液晶显示装置。
用于解决技术课题的手段
为了解决上述课题,本发明人等进行了深入研究,其结果显现,透射光和反射光的偏振光成为相互正交的振动方向的直线偏振光,通过组合对蓝色的光具有偏振光分离功能而对绿色和红色的光不具有偏振光分离功能的偏振光分离部件、含有蓝色的光入射时发出绿色和红色的光的荧光材料(有机、无机、量子点等)的光转换部件片材、以及蓝色光源,由此能够抑制蓝色的光在比液晶单元更靠背光侧的吸收来提高光利用率,与使用宽频带的白色光源的情况相比,也能够改善色再现域,从而能够解决上述课题。
即,上述课题通过以下结构的本发明得到解决。
[1]一种液晶显示装置,其依次配置有背光单元、光转换部件、偏振光分离部件、背光侧偏振器、液晶单元及显示侧偏振片;
背光单元具有光源,所述光源发出在430~480nm的波长范围具有发光中心波长的无偏振光的蓝色光;
偏振光分离部件将从该偏振光分离部件的法线方向入射的无偏振光的蓝色光分离成相互正交的振动方向的直线偏振光即蓝色的透射光和蓝色的反射光,使500~600nm的波长范围中的至少一部分光透射,且使600~650nm的波长范围中的至少一部分光透射;
光转换部件含有荧光材料,所述荧光材料利用入射到前述光转换部件的蓝色光来发出在500~600nm的波长范围具有发光中心波长且为直线偏振光的绿色光及在600~650nm的波长范围具有发光中心波长且为直线偏振光的红色光;
背光侧偏振器的透射轴与上述绿色光及上述红色光的振动方向平行。
[2]根据[1]所述的液晶显示装置,优选前述偏振光分离部件依次具有第1λ/4板、将胆甾醇型液晶相固定而成的光反射层及第2λ/4板;
前述将胆甾醇型液晶相固定而成的光反射层在430~480nm的波长范围具有反射中心波长,在反射中心波长下,使右圆偏振光及左圆偏振光中的一个反射而使另一个透射,使500~600nm的波长范围中的至少一部分光透射,且使600~650nm的波长范围中的至少一部分光透射;
前述第1λ/4板与第2λ/4板的慢轴正交,
前述第1λ/4板与第2λ/4板在前述无偏振光的蓝色光的发光中心波长下的面内方向的延迟彼此相等,
前述第1λ/4板及第2λ/4板满足下述式(1)。
式(1) Re(λ)=λ/4±10nm
(式(1)中,λ表示无偏振光的蓝色光的发光中心波长(单位:nm),Re(λ)表示波长λnm下的面内方向的延迟(单位:nm)。)
[3]根据[1]或[2]所述的液晶显示装置,优选荧光材料至少含有量子点。
[4]根据[3]所述的液晶显示装置,优选量子点为椭球体形状或长方体形状的量子杆。
[5]根据[4]所述的液晶显示装置,优选量子杆的长轴方向沿与背光侧偏振器的透射轴平行的方向取向。
[6]根据[1]至[5]中任一项所述的液晶显示装置,优选光转换部件所发出的绿色光和红色光均具有半宽度为100nm以下的发光强度的峰。
[7]根据[1]至[6]中任一项所述的液晶显示装置,优选背光单元整体为面光源。
[8]根据[2]至[7]中任一项所述的液晶显示装置,优选背光单元所发出的无偏振光的蓝色光的发光中心波长在440~460nm的波长范围,
将胆甾醇型液晶相固定而成的光反射层的反射中心波长在440~460nm的波长范围,
背光单元所发出的无偏振光的蓝色光的发光中心波长与将胆甾醇型液晶相固定而成的光反射层的反射中心波长一致。
[9]根据[1]至[8]中任一项所述的液晶显示装置,优选背光单元所发出的无偏振光的蓝色光具有半宽度为100nm以下的发光强度的峰。
[10]根据[1]至[9]中任一项所述的液晶显示装置,优选偏振光分离部件和背光侧偏振器直接相邻配置或经由粘接层相邻配置。
[11][1]至[10]中任一项所述的液晶显示装置,优选具有配置于背光侧偏振器的两表面的两片偏振片保护膜,
两片偏振片保护膜中至少偏振光分离部件侧的偏振片保护膜为纤维素酰化物膜。
[12]根据[1]至[11]中任一项所述的液晶显示装置,优选还配置有亮度强化膜。
[13]根据[1]至[12]中任一项所述的液晶显示装置,优选背光单元具备反射部件。
发明效果
根据本发明,能够提供一种正面亮度及色再现域得到改善的液晶显示装置。
附图说明
图1是表示本发明的液晶显示装置的一例的剖面的示意图。
图2是表示本发明的液晶显示装置的另一例的剖面的示意图,还具有棱镜片作为亮度强化膜。
图3是表示本发明的液晶显示装置的一例的剖面的示意图,是偏振光分离部件与背光侧偏振器未接触的结构。
具体实施方式
以下,对本发明的液晶显示装置进行详细说明。
以下记载的构成要件的说明是基于本发明的代表性实施方式而进行的,但本发明并不限定于这种实施方式。另外,本说明书中,用“~”表示的数值范围是指将“~”的前后所记载的数值作为下限值及上限值而包含的范围。
本说明书中,峰的“半宽度”是指峰高度1/2处的峰的宽度。无偏振光是指不具有偏振特性的光。
[液晶显示装置]
本发明的液晶显示装置中依次配置有背光单元、光转换部件、偏振光分离部件、背光侧偏振器、液晶单元及显示侧偏振片;背光单元具备光源,该光源发出在430~480nm的波长范围具有发光中心波长的无偏振光的蓝色光;偏振光分离部件将从偏振光分离部件的法线方向入射的无偏振光的蓝色光分离成相互正交的振动方向的直线偏振光即蓝色的透射光和蓝色的反射光,使500~600nm的波长范围中的至少一部分光透射,且使600~650nm的波长范围中的至少一部分光透射;光转换部件包含荧光材料,该荧光材料利用入射到该光转换部件的蓝色光来发出在500~600nm的波长范围具有发光中心波长且为直线偏振光的绿色光及在600~650nm的波长范围具有发光中心波长且为直线偏振光的红色光;背光侧偏振器的透射轴与上述绿色光及上述红色光的振动方向平行。
通过这种结构,本发明的液晶显示装置的正面亮度及色再现域得到改善,也能够削减部件件数来实现部件厚度的薄层化。由于背光侧偏振器的透射轴与上述绿色光及上述红色光的振动方向平行,因此(优选蓝色的透射光、)上述绿色光及上述红色光均能够透射背光侧偏振器,能够抑制无偏振光的蓝色光的比液晶单更靠背光侧的吸收来提高光利用率。
首先,利用附图对本发明的液晶显示装置的结构进行说明。
在图1~图3中示出本发明的液晶显示装置的示意图。
图1~图3所示的本发明的液晶显示装置51包含背光单元31、光转换部件16、偏振光分离部件5、背光侧偏振器3、液晶单元42及显示侧偏振片44。
背光单元31具备发出在430~480nm的波长范围具有发光中心波长的无偏振光的蓝色光的光源31A。背光单元31优选具备用于设为面光源的导光板31B等。
偏振光分离部件5能够将从该偏振光分离部件5的法线方向入射的无偏振光的蓝色光32分离成相互正交的振动方向的直线偏振光即蓝色的透射光33和蓝色的反射光34,使500~600nm的波长范围中的至少一部分光(例如,光转换部件所发出的绿色光35中的至少一部分,优选全部)透射,且使600~650nm的波长范围中的至少一部分光(例如,光转换部件所发出的红色光36中的至少一部分,优选全部)透射。
作为偏振光分离部件5的具体结构,优选依次具有图1~图3所示的第1λ/4板12a、将胆甾醇型液晶相固定而成的光反射层14及第2λ/4板12b的结构。此时,第1λ/4板12a与第2λ/4板12b的慢轴正交,第1λ/4板12a与第2λ/4板12b在无偏振光的蓝色光的发光中心波长下的面内方向的延迟彼此相等。但是,偏振光分离部件5并不限定于图1~图3所示的结构。
依次具有第1λ/4板12a、将胆甾醇型液晶相固定而成的光反射层14及第2λ/4板12b的结构中,从该偏振光分离部件5的法线方向入射的无偏振光的蓝色光32在通过第2λ/4板12b时转换成右圆偏振光及左圆偏振光。通过了第2λ/4板12b的右圆偏振光及左圆偏振光的蓝色光(未图示)由将胆甾醇型液晶相固定而成的光反射层14反射右圆偏振光及左圆偏振光中的一个(例如右圆偏振光)而另一个(例如左圆偏振光)透射。由将胆甾醇型液晶相固定而成的光反射层14反射的一个圆偏振光(例如右圆偏振光)进一步通过第2λ/4板12b而成为直线偏振光的蓝色的反射光34,进入光转换部件16,透射了将胆甾醇型液晶相固定而成的光反射层14的另一个圆偏振光(例如左圆偏振光)进一步通过第1λ/4板12a而成为直线偏振光的蓝色的透射光33,进入背光侧偏振器3。
此时,由于第1λ/4板12a与第2λ/4板12b的慢轴正交,因此蓝色的反射光34和蓝色的透射光33成为偏振方向相互正交的振动方向的直线偏振光。在图1~3中示出蓝色的透射光33为振动方向与纸面平行的方向的直线偏振光且蓝色的反射光34为振动方向与纸面垂直的方向的直线偏振光的方式。偏振方向与蓝色的透射光33相同方向的直线偏振光即绿色光35及偏振方向与蓝色的透射光33相同方向的直线偏振光即红色光36例如在即使第1λ/4板及第2λ/4板在绿色光和红色光的波长范围内也作为λ/4板发挥功能的情况下,通过第2λ/4板12b而转换成一个圆偏振光(例如右圆偏振光)并透射将胆甾醇型液晶相固定而成的光反射层14,通过慢轴与第2λ/4板12b正交的第1λ/4板12a而由一个圆偏振光(例如右圆偏振光)转换成偏振方向为原来的偏振方向的直线偏振光,进入背光侧偏振器3。另外,偏振方向与蓝色的透射光33相同方向的直线偏振光即绿色光35及偏振方向与蓝色的透射光33相同方向的直线偏振光即红色光36相反在即使第1λ/4板及第2λ/4板在绿色光和红色光的波长范围也不作为λ/4板发挥功能的情况下,若第1λ/4板及第2λ/4板的面内方向的延迟相同,则由第1λ/4板及第2λ/4板所引起的偏振状态的变化也会抵消而消失(被消除)而转换成原来的偏振方向的直线偏振光,进入背光侧偏振器3。
由于背光侧偏振器3的透射轴与蓝色的透射光33、上述绿色光35及上述红色光36的振动方向平行,因此蓝色的透射光33、上述绿色光35及上述红色光36能够透射背光侧偏振器3。
光转换部件16包含荧光材料17,该荧光材料利用入射到该光转换部件16的蓝色光来发出在500~600nm的波长范围具有发光中心波长且(优选振动方向与背光侧偏振器3的透射轴相同的)直线偏振光即绿色光35及在600~650nm的波长范围具有发光中心波长且(优选振动方向与背光侧偏振器3的透射轴相同的)直线偏振光即红色光36。
背光侧偏振器3以背光侧偏振器3的透射轴与上述绿色光35及上述红色光36的振动方向平行的方式配置。将在背光侧偏振器3的至少某一面层叠配置有偏振片保护膜的称作背光侧偏振片1,作为背光侧偏振片的结构并没有特别限制,可采用公知的结构,例如可设为偏振片保护膜(内侧)2、偏振器3及偏振片保护膜(外侧)4的层叠体的结构。并且,例如也可设为内侧不设置偏振片保护膜而在偏振器上直接设置粘合剂或涂膜的无内侧(innerless)结构。并且,可以使用偏振光分离部件作为外侧的偏振片保护膜。即,可由偏振光分离部件5兼作背光侧偏振片中所包含的外侧的偏振片保护膜4。
作为显示侧偏振片44并没有特别限制,可采用公知的结构,例如可设为偏振片保护膜(外侧)45、偏振器46及偏振片保护膜(内侧)47的层叠体的结构。
如图2所示,本发明的液晶显示装置中,优选在光转换部件16与偏振光分离部件5之间还配置亮度强化膜11,作为该亮度强化膜11,可以举出公知的棱镜片或扩散板。但是,在本发明的液晶显示装置中,亮度强化膜11的配置位置并不限定于图2所示的方式,也可以配置于光转换部件16与背光单元31之间。
本发明的液晶显示装置51中,偏振光分离部件5与背光侧偏振器3可直接相邻配置或经由未图示的粘接层或外侧的偏振片保护膜4相邻配置(参考图1、图2),也可以经由空气层分离配置(参考图3)。本发明的液晶显示装置51中,从能够抑制界面反射来进一步提高亮度的观点考虑,进一步优选偏振光分离部件5与背光侧偏振片直接相邻配置或经由粘接层相邻配置。
接着,对构成本发明的液晶显示装置的各部件的优选方式进行说明。
<背光单元>
本发明的液晶显示装置中,背光单元具备发出在430~480nm的波长范围具有发光中心波长的无偏振光的蓝色光的光源。
作为背光,可以是以导光板或反射板等为构成部件的侧光方式,也可以是直下型方式,但本发明的液晶显示装置中,优选背光单元整体为面光源。当背光单元为光源或侧光方式时,优选本发明的液晶显示装置在导光板的后部具备进行从光源发出并由偏振光分离部件反射的光的反射(重复的逆反射)的反射部件(有时也称为导光器、光学谐振腔)。反射部件只要能够提高液晶显示装置的明度即可,可以是从光源发出并由偏振光分离部件反射的光的方向及偏振状态被无规则化而再循环的反射部件。作为这种反射部件并没有特别限制,可以使用公知的反射部件,记载于日本专利3416302号、日本专利3363565号、日本专利4091978号、日本专利3448626号等中,这些公报的内容引入本发明中。
本发明的液晶显示装置中,优选背光单元的光源具有发出蓝色光的蓝色发光二极管。
本发明的液晶显示装置中,优选背光单元具有使蓝色光中短于460nm的短波长的光选择性地透射的蓝色用波长选择滤波器。
作为这种蓝色用波长选择滤波器并没有特别限制,可以使用公知的蓝色用波长选择滤波器,记载于日本特开2008-52067号公报中,该公报的内容引入本发明中。
也优选背光单元具备其他公知的扩散板或扩散片、棱镜片(例如,BEF等)、导光器等亮度强化膜。关于其他部件,也记载于日本专利3416302号、日本专利3363565号、日本专利4091978号、日本专利3448626号等中,这些公报的内容引入本发明中。
本发明的液晶显示装置中,优选背光单元所发出的无偏振光的蓝色光的发光中心波长在440~460nm的波长范围。
本发明的液晶显示装置中,优选背光单元所发出的无偏振光的蓝色光具有半宽度为100nm以下的发光强度的峰,更优选具有半宽度为80nm以下的发光强度的峰,尤其优选具有半宽度为70nm以下的发光强度的峰。
本发明的液晶显示装置中,优选背光单元所发出的无偏振光的蓝色光的发光中心波长与偏振光分离部件中所包含的将胆甾醇型液晶相固定而成的光反射层的反射中心波长一致。本说明书中,两个波长“一致”并不限定于两个波长完全一致的情况,也包含两个波长具有光学上可容许的程度的偏差的情况。背光单元所发出的无偏振光的蓝色光的发光中心波长与偏振光分离部件中所包含的将胆甾醇型液晶相固定而成的光反射层的反射中心波长之差优选在50nm以内,更优选在20nm以内,尤其优选在10nm以内。
<光转换部件>
本发明的液晶显示装置包含光转换部件,包含利用入射到该光转换部件的蓝色光来发出在500~600nm的波长范围具有发光中心波长且为直线偏振光的绿色光及在600~650nm的波长范围具有发光中心波长且为直线偏振光的红色光的荧光材料。
为了使光转换部件射出直线偏振光,优选光转换部件取向而成。
本发明的液晶显示装置中,优选光转换部件所发出的绿色光和红色光均具有半宽度为100nm以下的发光强度的峰,更优选具有半宽度为80nm以下的发光强度的峰,尤其优选具有半宽度为70nm以下的发光强度的峰。
作为无机荧光材料,有钇-铝-石榴石系的黄色荧光体或铽-铝-石榴石系的黄色荧光体等。荧光材料的荧光波长能够通过改变荧光体的粒径来控制。此外,可以使用日本特表2010-532005号公报中所记载的荧光材料。
并且,也可以使用有机荧光材料,例如可以使用日本特开2001-174636号公报、日本特开2001-174809号公报等中所记载的荧光材料。
本发明的液晶显示装置中,优选荧光材料至少含有量子点。
作为具有荧光材料的光转换部件,优选为量子点薄膜、分散量子点材料之后拉伸而成的热塑性薄膜、或分散有量子点材料的粘接层。
当具有荧光材料的光转换部件为量子点薄膜时,作为这种量子点薄膜并没有特别限制,可以使用公知的量子点薄膜,例如记载于日本特开2012-169271号公报、SID’12DIGEST p.895、日本特表2010-532005号公报等中,这些文献的内容引入本发明中。并且,QDEF(Quantum Dot Enhancement Film,Nanosys,Inc.制)为这种量子点薄膜的一例。
当具有荧光材料的光转换部件为分散有量子点材料的粘接层时,作为这种粘接层并没有特别限制,可以使用日本特开2012-169271号公报、SID’12 DIGEST p.895、日本特开2001-174636号公报、日本特开2001-174809号公报、日本特表2010-532005号公报等中所记载的将量子点材料等分散于公知的粘接层而得到的粘接层。
本发明的液晶显示装置中,优选光转换部件中所含的量子点为椭球体形状或长方体形状的粒子取向而成的量子杆。
作为这种椭球体形状或长方体形状的量子杆并没有特别限制,可以使用美国专利7303628号、论文(Peng,X.G.;Manna,L.;Yang,W.D.;Wickham,j.;Scher,E.;Kadavanich,A.;Alivisatos,A.P.Nature 2000,404,59-61)及论文(Manna,L.;Scher,E.C.;Alivisatos,A.P.j.Am.Chem.Soc.2000,122,12700-12706)等中所记载的椭球体形状或长方体形状的量子杆,这些文献的内容引入本发明中。作为量子杆形状的确认方法并没有特别限制,可以使用透射型电子显微镜进行确认。
本发明的液晶显示装置中,从不依赖于向光转换部件的入射光的直线偏振光的振动方向而能够发出恒定的所希望的振动方向(与背光侧偏振器的透射轴平行的方向)的直线偏振光的光的角度来看,优选量子杆的长轴方向沿与背光侧偏振器的透射轴平行的方向取向。作为量子杆的长轴方向的确认方法并没有特别限制,可以使用透射型电子显微镜进行确认。
作为使量子杆的长轴方向沿与背光侧偏振器的透射轴平行的方向取向的方法并没有特别限制,例如可以举出以下方法。
具有荧光材料的光转换部件可以使用分散量子杆材料之后拉伸而成的热塑性薄膜,作为这种热塑性薄膜并没有特别限制,可以使用公知的热塑性薄膜,例如记载于日本特开2001-174636号公报、日本特开2001-174809号公报等中,这些文献的内容引入本发明中。
<偏振光分离部件>
本发明的液晶显示装置中,优选偏振光分离部件将从该偏振光分离部件的法线方向入射的无偏振光的蓝色光分离成相同的相互正交的振动方向的直线偏振光即蓝色的透射光和蓝色的反射光,使500~600nm的波长范围中的至少一部分光透射,且使600~650nm的波长范围中的至少一部分光透射。即,优选对430~480nm的波长范围中至少在从背光单元发出的430~480nm的波长范围具有发光中心波长的无偏振光的蓝色光发挥偏振光分离功能,而对500~650nm的波长范围的光不发挥偏振光分离功能。
偏振光分离部件使500~600nm中的至少一部分波长范围的光透射并不限定于在500~600nm的所有波长范围内透射率为100%的方式,只要500~600nm的波长范围中的所希望的波长下的透射率高至在液晶显示装置中光学上容许的程度即可。具体而言,优选偏振光分离部件使由光转换部件发出的在500~600nm的波长范围具有发光中心波长且(优选为振动方向与蓝色的反射光相同的直线偏振光的)绿色光的至少一部分透射,更优选使上述绿色光的发光中心波长的光透射,尤其优选使上述绿色光的发光峰的光全部都透射。偏振光分离部件优选在500~600nm的波长范围内最大的反射率的峰为20%以下,更优选在500~600nm的波长范围内最大的反射率的峰为10%以下,尤其优选在500~600nm的波长范围内最大的反射率的峰为5%以下。
偏振光分离部件使600~650nm中的至少一部分波长范围的光透射并不限定于在600~650nm的所有波长范围内透射率为100%的方式,只要600~650nm的波长范围中的所希望的波长下的透射率高至在液晶显示装置中光学上容许的程度即可。具体而言,偏振光分离部件优选使由光转换部件发出的在600~650nm的波长范围具有发光中心波长且(优选为振动方向与蓝色的反射光相同的直线偏振光的)红色光的至少一部分透射,更优选使上述红色光的发光中心波长的光透射,尤其优选使上述红色光的发光峰的光全部都透射。偏振光分离部件优选在600~650nm的波长范围内最大的反射率的峰为20%以下,更优选在600~650nm的波长范围内最大的反射率的峰为10%以下,尤其优选在600~650nm的波长范围内最大的反射率的峰为5%以下。
偏振光分离部件优选入射到该偏振光分离部件的500~650nm的波长范围的光的偏振状态与从该偏振光分离部件射出的500~650nm的波长范围的光的偏振状态实质上相同,具体而言,优选入射到该偏振光分离部件的500~650nm的波长范围的直线偏振光的振动方向与从该偏振光分离部件射出的500~650nm的波长范围的直线偏振光的振动方向平行。但是,若入射到偏振光分离部件的光与射出的光的偏振状态实质上相同,则在通过偏振光分离部件的中途入射到该偏振光分离部件的500~650nm的波长范围的光的偏振状态也可以发生变化,例如可以使其通过在偏振光分离部件的内部慢轴正交的两片λ/4板。
偏振光分离部件的整体膜厚优选为1~130μm,更优选为1~70μm,尤其优选为1~10μm。
本发明的液晶显示装置中,优选偏振光分离部件依次具有第1λ/4板、将胆甾醇型液晶相固定而成的光反射层及第2λ/4板,将胆甾醇型液晶相固定而成的光反射层在430~480nm的波长范围具有反射中心波长,在反射中心波长下,反射右圆偏振光及左圆偏振光中的一个而使另一个透射,使500~600nm的波长范围中的至少一部分光透射,且使600~650nm的波长范围中的至少一部分光透射,第1λ/4板与第2λ/4板的慢轴正交,第1λ/4板与第2λ/4板在无偏振光的蓝色光的发光中心波长下的面内方向的延迟彼此相等,第1λ/4板及第2λ/4板满足下述式(1)。
式(1) Re(λ)=λ/4±10nm
(式(1)中,λ表示无偏振光的蓝色光的发光中心波长(单位:nm),Re(λ)表示波长λnm下的面内方向的延迟(单位:nm)。)
以下,对这种方式的偏振光分离部件进行说明。
将胆甾醇型液晶相固定而成的光反射层能够将右圆偏振光或左圆偏振光的至少一个在其反射中心波长附近的波长范围内反射。并且,λ/4板能够将特定频带的波长λnm的光由圆偏振光转换成直线偏振光、或者将无偏振光的光转换成双向圆偏振光、或者将直线偏振光转换成圆偏振光。通过如上所述的结构的偏振光分离部件,能够将无偏振光的光利用第2λ/4板转换成双向圆偏振光,第一偏振状态(例如,右圆偏振光)的光实质上由将胆甾醇型液晶相固定而成的光反射层反射,另一方面,第二偏振状态(例如,左圆偏振光)的光实质上透射将胆甾醇型液晶相固定而成的光反射层,透射了将胆甾醇型液晶相固定而成的光反射层的第二偏振状态(例如,左圆偏振光)的光利用第1λ/4板转换成直线偏振光,能够实质上透射偏振片的偏振器(直线偏振器)。
(将胆甾醇型液晶相固定而成的光反射层)
优选将胆甾醇型液晶相固定而成的光反射层在430~480nm的波长范围具有反射中心波长,在反射中心波长下,反射右圆偏振光及左圆偏振光中的一个而使另一个透射,使500~600nm的波长范围中的至少一部分光透射,且使600~650nm的波长范围中的至少一部分光透射。
从减薄偏振光分离部件的膜厚的观点考虑,优选偏振光分离部件仅具有一层的将胆甾醇型液晶相固定而成的光反射层,即,优选不具有其他的将胆甾醇型液晶相固定而成的层。另外,只要在反射中心波长下反射右圆偏振光及左圆偏振光中的一个而使另一个透射,则偏振光分离部件也可以具有两层以上的将胆甾醇型液晶相固定而成的光反射层,此时,若将两层以上的将胆甾醇型液晶相固定而成的光反射层所能反射的圆偏振光的方向设为相同的方向,则能够在反射中心波长下反射右圆偏振光及左圆偏振光中的一个而使另一个透射。
将胆甾醇型液晶相固定而成的光反射层在430~480nm的波长范围具有反射中心波长,将胆甾醇型液晶相固定而成的光反射层的反射中心波长优选在430~470nm的波长范围,更优选在440~460nm的波长范围。
将胆甾醇型液晶相固定而成的光反射层在反射中心波长下的反射率的峰的半宽度优选为100nm以下,该反射率的峰的半宽度更优选为80nm以下,该反射率的峰的半宽度尤其优选为70nm以下。
本发明的液晶显示装置中,优选将胆甾醇型液晶相固定而成的光反射层的反射中心波长在440~460nm的波长范围,且背光单元所发出的无偏振光的蓝色光的发光中心波长与将胆甾醇型液晶相固定而成的光反射层的反射中心波长一致。
将胆甾醇型液晶相固定而成的光反射层优选使500~600nm的波长范围中的至少一部分光透射,且使600~650nm的波长范围中的至少一部分光透射。
作为制备能够使500~600nm的波长范围的光透射的将胆甾醇型液晶相固定而成的光反射层的方法,可以举出减小在430~480nm的波长范围具有反射中心波长的将胆甾醇型液晶相固定而成的光反射层在反射中心波长下的反射率的峰的半宽度的方法。
反射中心波长即赋予反射率的峰值的波长能够通过改变将胆甾醇型液晶相固定而成的光反射层的间距或折射率来进行调整,间距的改变能够通过改变手性试剂的添加量来轻松地进行调整。具体而言,在Fujifilm研究报告No.50(2005年)pp.60-63中有详细记载。
作为将胆甾醇型液晶相固定而成的光反射层的制造方法并没有特别限制,例如可以利用日本特开平1-133003号公报、日本专利3416302号、日本专利3363565号、日本特开平8-271731号公报中所记载的方法,这些公报的内容引入本发明中。
以下,对日本特开平8-271731号公报中所记载的方法进行说明。
作为胆甾醇型液晶,可以使用适当的胆甾醇型液晶,并没有特别限定。从液晶层的重叠效率和薄层化等观点考虑,使用液晶聚合物是有利的。并且,越是双折射较大的胆甾醇型液晶分子,选择反射的波长范围越宽,因此优选。
作为液晶聚合物,例如可以使用聚酯等主链型液晶聚合物、由丙烯酸主链或甲基丙烯酸主链、硅氧烷主链等构成的侧链型液晶聚合物、含低分子手性试剂的向列液晶聚合物、导入有手性成分的液晶聚合物、向列系与胆甾醇系的混合液晶聚合物等适当的液晶聚合物。从操作性等观点考虑,优选玻璃化转变温度为30~150℃的液晶聚合物。
将胆甾醇型液晶相固定而成的光反射层的形成能够利用以下等的适当的方式来进行:在偏振光分离板上根据需要经由聚酰亚胺或聚乙烯醇、SiO的斜方蒸镀层等适当的取向膜直接涂布的方式、在由透明膜等构成的液晶聚合物的取向温度下不会变质的支撑体上根据需要经由取向膜进行涂布的方式等。作为支撑体,从防止偏振光的状态变化的观点等考虑,可以优选使用相位差尽可能较小的支撑体。并且,也可以采用经由取向膜的将胆甾醇型液晶相固定而成的光反射层的重叠方式等。
另外,液晶聚合物的涂布能够通过将由溶剂形成的溶液或加热而形成的熔融液等液状物的物质利用辊涂方式或凹版印刷方式、旋涂方式等适当的方式展开的方法等来进行。从防止选择反射性、取向混乱和透射率降低等的观点考虑,所形成的将胆甾醇型液晶相固定而成的光反射层的厚度优选0.5~100μm。
将胆甾醇型液晶相固定而成的光反射层的膜厚优选为3~12μm,更优选为3~10μm,尤其优选为5~9μm。
(第1λ/4板、第2λ/4板)
第1λ/4板与第2λ/4板的慢轴正交。
以背光侧偏振器的透射轴方向中的任意一个为基准,优选第1λ/4板的慢轴成为45°的方向,且第2λ/4板的慢轴在135°的方向上配置。
第1λ/4板以透射了第1λ/4板的直线偏振光的方向与背光侧偏振器的透射轴方向平行的方式层叠。
优选第1λ/4板与第2λ/4板在无偏振光的蓝色光的发光中心波长下的面内方向的延迟彼此相等,且第1λ/4板及第2λ/4板满足下述式(1)。
式(1) Re(λ)=λ/4±10nm
(式(1)中,λ表示无偏振光的蓝色光的发光中心波长(单位:nm),Re(λ)表示波长λnm下的面内方向的延迟(单位:nm)。)
满足式(1)的λ/4板更优选满足下述式(1’),尤其优选满足下述式(1”)。
式(1’) Re(λ)=λ/4±5nm
式(1”) Re(λ)=λ/4±2nm
(式(1’)及(1”)中,λ表示无偏振光的蓝色光的发光中心波长(单位:nm),Re(λ)表示波长λnm下的面内方向的延迟(单位:nm)。)
另外,第1λ/4板与第2λ/4板在无偏振光的蓝色光的发光中心波长下的面内方向的延迟“彼此相等”并不限定于延迟完全相等的情况,还包含延迟具有光学上可容许的程度的偏差的情况。第1λ/4板与第2λ/4板在无偏振光的蓝色光的发光中心波长下的面内方向的延迟之差优选在20nm以内,更优选在10nm以内,尤其优选在5nm以内,进一步尤其优选为2nm。
另一方面,第1λ/4板与第2λ/4板可以在500~600nm的波长范围及600~650nm的波长范围内发挥作为λ/4板的功能,也可以不发挥。但是,第1λ/4板与第2λ/4板优选在从光转换部件发出的绿色光的发光中心波长下的面内方向的延迟彼此相等,且优选在从光转换部件发出的红色光的发光中心波长下的面内方向的延迟彼此相等。通过设为这种结构,由第1λ/4板及第2λ/4板所引起的向500~600nm的波长范围及600~650nm的波长范围的光的偏振状态的变化抵消而消失(被消除)。
关于第1λ/4板及第2λ/4板,从降低制造成本的观点及容易使延迟一致的观点考虑,尤其优选将两片相同的λ/4板以慢轴的方向正交的方式配置来使用。
用作第1λ/4板及第2λ/4板的λ/4板可以是窄频带,也可以是宽频带。
具体而言,λ/4板的波长分散可以是顺分散“Re(450)>Re(550)”,也可以是平分散“Re(450)≈Re(550)”,还可以是逆分散“Re(450)<Re(550)”。当使用平分散“Re(450)≈Re(550)”或逆分散“Re(450)<Re(550)”等宽频带的λ/4板时,作为宽频带的λ/4板,可以举出由相位差膜的重叠体构成的1/4波长板,例如以对单色光赋予1/2波长的相位差的板与赋予1/4波长的相位差的板的组合,将多个相位差膜以它们的光轴交叉的方式层叠而得到的板。作为这种宽频带的λ/4板的制造方法,例如可以利用日本特开平8-271731号公报中所记载的方法,该公报的内容引入本发明中。
满足式(1)的λ/4板可以是支撑体本身具有目标λ/4功能的光学各向异性支撑体,也可以在由聚合物薄膜构成的支撑体上具有光学各向异性层等。即,后者的情况下,通过在支撑体上层叠其他层来具备所希望的λ/4功能。对于光学各向异性层的构成材料并没有特别限制,可以是由含有液晶性化合物的组合物形成且显示出通过该液晶性化合物的分子的取向而显现的光学各向异性的层,也可以是具有拉伸聚合物薄膜使薄膜中的高分子取向而显现的光学各向异性的层,还可以具有这两个层。即,可以由一片或两片以上的双轴性膜构成,并且,也可以通过以C板与A板的组合等将单轴性膜组合两片以上来构成。当然也可以通过组合一片以上的双轴性膜和一片以上的单轴性膜来构成。
对于本发明中所使用的光学各向异性支撑体的材料并没有特别限制。可以利用各种聚合物薄膜例如纤维素酰化物、聚碳酸酯系聚合物、聚对苯二甲酸乙二酯及聚萘二甲酸乙二酯等聚酯系聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯等丙烯酸系聚合物、聚苯乙烯及丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS树脂)等苯乙烯系聚合物等。并且,可以从聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃、如乙烯-丙烯共聚物之类的聚烯烃系聚合物、氯乙烯系聚合物、尼龙及芳香族聚酰胺等酰胺系聚合物、酰亚胺系聚合物、砜系聚合物、聚醚砜系聚合物、聚醚醚酮系聚合物、聚苯硫醚系聚合物、偏二氯乙烯系聚合物、乙烯醇系聚合物、乙烯醇缩丁醛系聚合物、芳酯系聚合物、聚甲醛系聚合物、环氧系聚合物、或混合聚合物而得到的聚合物等中选择一种或两种以上的聚合物,将其作为主成分使用来制作聚合物薄膜,并以满足上述特性的组合来利用于光学膜的制作中。
当λ/4板为聚合物薄膜(透明支撑体)与光学各向异性层的层叠体时,光学各向异性层优选包含至少一层由含有液晶性化合物的组合物形成的层。即,优选为聚合物薄膜(透明支撑体)与由含有液晶性化合物的组合物形成的光学各向异性层的层叠体。透明支撑体中可以使用光学各向异性较小的聚合物薄膜,也可以使用通过拉伸处理等而显现光学各向异性的聚合物薄膜。支撑体的透光率优选为80%以上。
对于λ/4板可具有的光学各向异性层的形成中所使用的液晶性化合物的种类并没有特别限制。例如,也可以使用使低分子液晶性化合物在液晶状态下向列取向地形成之后通过光交联或热交联固定化而得到的光学各向异性层、或使高分子液晶性化合物在液晶状态下向列取向地形成之后通过冷却使该取向固定化而得到的光学各向异性层。另外,本发明中,即使在光学各向异性层中使用液晶性化合物的情况下,光学各向异性层也是该液晶性化合物通过聚合等进行固定而形成的层,在成为层之后已无需显示出液晶性。聚合性液晶性化合物可以是多官能性聚合性液晶性化合物,也可以是单官能性聚合性液晶性化合物。并且,液晶性化合物可以是盘状液晶性化合物,也可以是棒状液晶性化合物。
一般,液晶化合物根据其形状分为棒状类型和圆盘状类型。进一步分别有低分子和高分子类型。高分子一般是指聚合度为100以上(高分子物理-相转移动力学,土井正男著,2页,岩波书店,1992)。本发明中,也可以使用任何液晶化合物,优选使用棒状液晶化合物或圆盘状液晶化合物。还可以使用两种以上的棒状液晶化合物、两种以上的圆盘状液晶化合物、或棒状液晶化合物与圆盘状液晶化合物的混合物。从能够减小温度变化或湿度变化的角度出发,更优选使用具有反应性基团的棒状液晶化合物或圆盘状液晶化合物来形成,进一步优选至少一种在一个液晶分子中具有两个以上的反应性基团。液晶化合物可以是两种以上的混合物,此时,优选至少一种具有两个以上的反应性基团。
作为棒状液晶化合物,例如可以优选使用日本特表平11-513019和日本特开2007-279688号中所记载的棒状液晶化合物,作为盘状液晶性化合物,例如可以优选使用日本特开2007-108732号和日本特开2010-244038号中所记载的盘状液晶性化合物,但并不限定于这些。
在光学各向异性层中,优选液晶化合物的分子以垂直取向、水平取向、混合取向及倾斜取向中的任意一种取向状态固定化。为了制作视角依赖性对称的相位差片,优选盘状液晶性化合物的圆盘面与薄膜面(光学各向异性层面)实质上垂直、或者棒状液晶性化合物的长轴与薄膜面(光学各向异性层面)实质上水平。盘状液晶性化合物实质上垂直是指薄膜面(光学各向异性层面)与盘状液晶性化合物的圆盘面所成的角度的平均值在70°~90°的范围内。更优选为80°~90°,进一步优选为85°~90°。棒状液晶性化合物实质上水平是指薄膜面(光学各向异性层面)与棒状液晶性化合物的指向矢所成的角度在0°~20°的范围内。更优选为0°~10°,进一步优选为0°~5°。
当λ/4板包含含有液晶性化合物的光学各向异性层时,该光学各向异性层可以仅由一层构成,也可以以两层以上的棒状液晶化合物、两层以上的圆盤状液晶化合物、或棒状液晶化合物与圆盤状液晶化合物的组合为两层以上的光学各向异性层的层叠体。
光学各向异性层能够通过将含有棒状液晶性化合物或盘状液晶性化合物等液晶性化合物且根据需要含有后述的聚合引发剂、取向控制剂或其他添加剂的涂布液涂布于支撑体上来形成。优选在支撑体上形成取向膜并在该取向膜表面涂布涂布液来形成。
本发明中,优选在取向膜的表面涂布组合物并使液晶性化合物的分子取向。由于取向膜具有规定液晶性化合物的取向方向的功能,因此优选在实现本发明的优选方式时进行利用。然而,若在使液晶性化合物取向之后将其取向状态固定,则取向膜会发挥其作用,因此作为本发明的构成要件并不一定是必须的。即,也能够仅将取向状态被固定的取向膜上的光学各向异性层转印到支撑体上来制作偏振光分离部件。
优选通过聚合物的摩擦处理来形成取向膜。
聚合物的例子例如包含日本特开平8-338913号公报说明书中段落号[0022]所记载的甲基丙烯酸酯系共聚物、苯乙烯系共聚物、聚烯烃、聚乙烯醇及改性聚乙烯醇、聚(N-羟甲基丙烯酰胺)、聚酯、聚酰亚胺、乙酸乙烯共聚物、羧甲基纤维素、聚碳酸酯等。可以将硅烷偶联剂用作聚合物。优选水溶性聚合物(例如,聚(N-羟甲基丙烯酰胺)、羧甲基纤维素、明胶、聚乙烯醇、改性聚乙烯醇),进一步优选明胶、聚乙烯醇及改性聚乙烯醇,最优选聚乙烯醇及改性聚乙烯醇。摩擦处理可以适用作为LCD的液晶取向处理工序而广泛采用的处理方法。即,可以利用将取向膜的表面使用纸或纱网、毛毡、橡胶或尼龙、聚酯纤维等沿一定方向揉搓来取得取向的方法。一般,可以通过使用平均地植毛长度及粗细均匀的纤维而得到的布等进行多次左右摩擦来实施。
在取向膜的摩擦处理面涂布组合物,使液晶性化合物的分子取向。其后,根据需要,使取向膜聚合物与光学各向异性层中所含的多官能单体进行反应、或者使用交联剂使取向膜聚合物进行交联,由此能够形成光学各向异性层。
取向膜的膜厚优选在0.1~10μm的范围。
支撑光学各向异性层的透明支撑体(聚合物薄膜)的面内延迟(Re)优选为0~50nm,更优选为0~30nm,进一步优选为0~10nm。若在上述的范围,则能够将反射光的漏光降低至无法辨识的程度,因此优选。
并且,该支撑体的厚度方向的延迟(Rth)优选通过与设置于其上或其下的光学各向异性层的组合来进行选择。由此,能够减少从倾斜方向观察时的反射光的漏光及带有色泽。
聚合物的例子可以举出纤维素酰化物膜(例如,三乙酸纤维素膜(折射率1.48)、二乙酸纤维素膜、乙酸丁酸纤维素膜、乙酸丙酸纤维素膜)、聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃、聚对苯二甲酸乙二酯及聚萘二甲酸乙二酯等聚酯系树脂薄膜、聚醚砜薄膜、聚甲基丙烯酸甲酯等聚丙烯酸系树脂薄膜、聚氨酯系树脂薄膜、聚酯薄膜、聚碳酸酯薄膜、聚砜薄膜、聚醚薄膜、聚甲基戊烯薄膜、聚醚酮薄膜、(甲基)丙烯腈薄膜、聚烯烃、具有脂环式结构的聚合物(降冰片烯系树脂(ARTON:商品名,JSR Corporation制)、非晶质聚烯烃(ZEONEX:商品名,ZEONCORPORATION制))等。其中,优选三乙酰纤维素、聚对苯二甲酸乙二酯、具有脂环式结构的聚合物,尤其优选三乙酰纤维素。
透明支撑体可以使用厚度为10μm~200μm左右的透明支撑体,优选为10μm~80μm,更优选为20μm~60μm。并且,透明支撑体也可以由多片层叠而构成。抑制外光反射时优选较薄的透明支撑体,但若薄于10μm,则薄膜的强度变弱,具有不理想的倾向。为了改善透明支撑体与设置于其上的层(粘接层、垂直取向膜或相位差层)的粘接,可以对透明支撑体实施表面处理(例如,辉光放电处理、电晕放电处理、紫外线(UV)处理、火焰处理)。在透明支撑体之上可以设置粘接层(底涂层)。并且,为了对透明支撑体或长条的透明支撑体赋予传送工序中的光滑性或者防止卷取之后的背面与表面的贴附,优选使用将以固体成分重量比计混合有5%~40%的平均粒径为10~100nm左右的无机粒子的聚合物层通过涂布或与支撑体的共流延来形成于支撑体的一侧的透明支撑体。
另外,上述中,对作为在支撑体上设有光学各向异性层的层叠体结构的λ/4板进行了说明,但本发明并不限定于该方式,也可以在一片透明支撑体的单面层叠有λ/4板。另外,λ/4板可以单独由拉伸聚合物薄膜(光学各向异性支撑体)构成,也可以仅由含有液晶性化合物的组合物所形成的液晶薄膜构成。液晶薄膜的优选例也与光学各向异性层的优选例相同。
优选以长条状薄膜的状态连续制造λ/4板。此时,λ/4的慢轴角相对于长条状薄膜的长度方向优选为45°±8°或135°±8°。通过如此设定,在后述的光学层叠体的制造中,能够使长条状薄膜的长度方向与偏振器的长度方向一致来进行卷对卷贴合,能够制造出贴合的轴角度的精度较高且生产率较高的圆偏振片或椭圆偏振片。另外,当光学各向异性层由液晶性化合物形成时,光学各向异性层的慢轴的角度能够利用摩擦的角度来进行调整。并且,当λ/4板由经拉伸处理的聚合物薄膜(光学各向异性支撑体)形成时,能够通过拉伸方向来调整慢轴的角度。
(偏振光分离部件的贴合方法)
本发明的液晶显示装置中,优选偏振光分离部件及背光侧偏振器直接相邻配置或经由粘接层相邻配置。
并且,偏振光分离部件优选第1λ/4板、将胆甾醇型液晶相固定而成的光反射层及第2λ/4板依次直接接触而层叠或经由粘接层而层叠。
通过部件集成,能够实现部件膜厚的薄层化,减少部件间隙的空气层中的界面反射损失,消除由液晶显示装置制造时或制造后有可能产生的异物混入部件之间而引起的显示不良。
作为贴合这些部件的方法,可以利用公知的方法。优选通过将设置于伪支撑体上的将胆甾醇型液晶相固定而成的光反射层转印到第1λ/4板或第2λ/4板上来进行层叠,且根据需要剥离伪支撑体来形成偏振光分离部件。并且,还可以利用辊对面板制法,这在提高生产率、成品率方面优选。辊对面板制法记载于日本特开2011-48381号公报、日本特开2009-175653号公报、日本专利4628488号公报、日本专利4729647号公报、WO2012/014602号、WO2012/014571号等中,但并不限定于这些。
作为使这些部件彼此直接接触而层叠的方法,可以举出在通过涂布在各部件上层叠其他部件的方法。
并且,在这些部件彼此之间可以配置粘接层(粘合剂层)。
作为粘合剂层,例如包含表示利用动态粘弹性测定装置测定的储存弹性模量G’与损失弹性模量G”之比(tanδ=G”/G’)为0.001~1.5的物质的所谓的粘合剂或容易蠕变的物质等。作为本发明中可使用的粘合剂,例如可以举出丙烯酸系粘合剂、聚乙烯醇系粘接剂,但并不限定于此。
作为粘接层中所使用的粘合剂的例子,可以举出聚酯系树脂、环氧系树脂、聚氨酯系树脂、硅酮系树脂、丙烯酸系树脂等树脂。它们可以单独使用或混合使用两种以上。尤其,丙烯酸系树脂其耐水性、耐热性、耐光性等可靠性优异且粘接力、透明性良好,并且容易将折射率调整为适合于液晶显示器等,因此优选。作为丙烯酸系粘合剂,可以举出丙烯酸及其酯、甲基丙烯酸及其酯、丙烯酰胺、丙烯腈等丙烯酸单体的均聚物或它们的共聚物、以及丙烯酸单体的至少一种与乙酸乙烯酯、马来酸酐、苯乙烯等芳香族乙烯单体的共聚物。尤其优选由显现粘合性的乙烯丙烯酸酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯等主单体、成为凝聚力成分的乙酸乙烯酯、丙烯腈、丙烯酰胺、苯乙烯、甲基丙烯酸酯、丙烯酸甲酯等单体、以及提高粘接力或赋予交联化起点的甲基丙烯酸、丙烯酸、衣康酸、甲基丙烯酸羟基乙酯、甲基丙烯酸羟基丙酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸缩水甘油酯、马来酸酐等含官能团单体构成且Tg(玻璃化转变温度)在-60℃~-15℃的范围且重均分子量在20万~100万的范围的共聚物。
作为固化剂,例如将金属螯合系、异氰酸酯系、环氧系的交联剂根据需要使用一种或混合使用两种以上。这种丙烯酸系粘合剂若以含有后述的填料的状态配合成粘合力在100~2000g/25mm的范围,则实用上优选。当粘接力小于100g/25mm时,耐环境性较差,尤其在高温高湿时可能会产生剥离,相反,若超过2000g/25mm,则无法重新贴附,或者即使能够重新贴附也会产生粘合剂残留的问题。丙烯酸系粘合剂的折射率(基于JIS K-7142的B法)优选在1.45~1.70的范围,尤其优选在1.5~1.65的范围。
为了调整折射率,粘合剂中含有填料。作为填料,可以举出二氧化硅、碳酸钙、氢氧化铝、氢氧化镁、粘土、滑石、二氧化钛等无机系白色颜料、丙烯酸树脂、聚苯乙烯树脂、聚乙烯树脂、环氧树脂、硅酮树脂等有机系的透明或白色颜料等。在选择丙烯酸系粘合剂时,硅珠、环氧树脂珠对丙烯酸系粘合剂的分散性优异、均匀且能够得到良好的折射率,因此优选。并且,填料优选光扩散均匀的球状的填料。
这种填料的粒径(JIS B9921)在0.1~20.0μm的范围,优选在1.0~10.0μm的范围。
填料的折射率(基于JIS K-7142的B法)相对于粘合剂的折射率优选有0.05~0.5的差,更优选为0.05~0.3。
扩散粘合层中的填料的含量优选为1.0~40.0质量%,尤其优选为3.0~20质量%。
<背光侧偏振片、显示侧偏振片>
接着,对背光侧偏振片及显示侧偏振片进行说明。
本发明的液晶显示装置所具有的偏振片优选包含偏振器及配置于其任意一个面的偏振片保护膜,更优选由偏振器及配置于其两侧的两片偏振片保护膜(以下,也称为保护膜)构成,作为背光侧偏振片的外侧的偏振片保护膜,可以使用偏振光分离部件,背光侧偏振片的内侧的偏振片保护膜可以不使用。当将偏振光分离部件不用作背光侧偏振片的外侧的偏振片保护膜而将偏振光分离部件用作与偏振片保护膜独立的部件时,本发明中,为了进一步薄层化,优选使保护膜变得更薄(为60μm以下,优选40μm以下,更优选25μm以下)。更优选使用涂布丙烯酸树脂等保护树脂并进行干燥、硬化而得到的硬涂层(为20μm以下,优选10μm以下,更优选5μm以下)。
为了实现进一步的薄层化,进一步优选使用未设置保护层的偏振器。
本发明中,两片偏振片保护膜中,作为配置于液晶单元侧的内侧的偏振片保护膜,在VA、IPS、TN、OCB模式的液晶显示装置的情况下,更优选使用相位差膜,在IPS模式的情况下,优选使用几乎没有相位差的光学补偿膜,为了实现进一步的薄层化,优选不使用内侧的偏振片保护膜。
(偏振器)
作为偏振器,优选使用碘吸附取向于聚合物薄膜而得到的偏振器。作为聚合物薄膜并没有特别限定,可以使用各种聚合物薄膜。例如,可以举出聚乙烯醇系薄膜、聚对苯二甲酸乙二酯系薄膜、乙烯-乙酸乙烯共聚物系薄膜、或它们的局部皂化薄膜、纤维素系薄膜等亲水性高分子薄膜、以及聚乙烯醇的脱水处理物或聚氯乙烯的脱盐酸处理物等聚烯系取向膜等。在这些之中,优选使用作为偏振器的基于碘的染色性优异的聚乙烯醇系薄膜。
聚乙烯醇系薄膜的材料使用聚乙烯醇或其衍生物。作为聚乙烯醇的衍生物,可以举出聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩乙醛等,除此以外,还可以举出用乙烯、丙烯等烯烃、丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸等不饱和羧酸及其烷基酯、丙烯酰胺等改性的物质。
作为聚合物薄膜的材料的聚合物的聚合度一般是500~10,000,优选在1000~6000的范围,更优选在1400~4000的范围。另外,在皂化薄膜的情况下,其皂化度例如从水中的溶解性的观点考虑,优选为75摩尔%以上,更优选为98摩尔%以上,尤其优选在98.3~99.8摩尔%的范围。
聚合物薄膜(未拉伸膜)按照常规方法至少实施单轴拉伸处理、碘染色处理。可以进一步实施硼酸处理、清洗处理。并且,实施了这些处理的聚合物薄膜(拉伸膜)按照常规方法进行干燥处理而成为偏振器。
单轴拉伸处理中的拉伸方法并没有特别限制,可以采用湿润拉伸法和干式拉伸法中的任意一种。作为干式拉伸法的拉伸方法,例如可以举出辊间拉伸方法、加热辊拉伸方法、压缩拉伸方法等。拉伸还可以以多阶段进行。在拉伸方法中,未拉伸膜通常成为加热状态。拉伸膜的拉伸倍率可根据需要适当设定,拉伸倍率(总拉伸倍率)设为2~8倍左右,优选设为3~7倍,进一步优选设为3.5~6.5倍。
碘染色处理例如通过将聚合物薄膜浸渍于含有碘及碘化钾的碘溶液中而进行。碘溶液通常是碘水溶液,含有碘及作为溶解助剂的碘化钾。碘浓度为0.01~1质量%左右,优选为0.02~0.5质量%,碘化钾浓度为0.01~10质量%左右,进一步优选以0.02~8质量%进行使用。
在进行碘染色处理时,碘溶液的温度通常是20~50℃左右,优选为25~40℃。浸渍时间通常是10~300秒钟左右,优选在20~240秒钟的范围。在进行碘染色处理时,通过调整碘溶液的浓度、聚合物薄膜在碘溶液中的浸渍温度、浸渍时间等条件而将聚合物薄膜中的碘含量及钾含量调整在上述范围内。碘染色处理可以在单轴拉伸处理前、单轴拉伸处理中、单轴拉伸处理后的任一阶段进行。
若考虑光学特性,则偏振器的碘含量例如在2~5质量%的范围,优选在2~4质量%的范围。
优选偏振器含有钾。钾含量优选在0.2~0.9质量%的范围,更优选在0.5~0.8质量%的范围。通过偏振器含有钾,能够得到具有优选的复合弹性模量(Er)且偏振度较高的偏振膜。例如,能够通过将作为偏振器的形成材料的聚合物薄膜浸渍于含钾的溶液中而使其含有钾。该溶液可兼作含碘的溶液。
作为干燥处理工序,可以使用自然干燥、送风干燥、加热干燥等以往公知的干燥方法。例如,在加热干燥中,加热温度为20~80℃左右,干燥时间为1~10分钟左右。并且,在该干燥处理工序中也能够适当进行拉伸。
作为偏振器的厚度并没有特别限定,通常是1~100μm,优选为3~30μm,更优选为5~20μm。
作为偏振器的光学特性,以偏振器单体测定时的单体透射率优选为43%以上,更优选在43.3~45.0%的范围。并且,准备两片偏振器,以两片偏振器的吸收轴相互成为90°的方式重叠而测定的正交透射率优选更小,实用上优选为0.00%以上且0.050%以下,更优选为0.030%以下。作为偏振度,实用上优选为99.90%以上且100%以下,尤其优选为99.93%以上且100%以下。优选作为偏振片进行测定时也能够得到几乎与此相等的光学特性的偏振器。
(偏振片保护膜)
保护膜中,作为配置于与液晶单元相反一侧的保护膜,使用透明性、机械强度、热稳定性、水分阻断性、各向同性等优异的热塑性树脂。作为这种热塑性树脂的具体例,可以举出三乙酰纤维素等纤维素树脂、聚酯树脂、聚醚砜树脂、聚砜树脂、聚碳酸酯树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、聚烯烃树脂、(甲基)丙烯酸树脂、环状聚烯烃树脂(降冰片烯系树脂)、聚芳酯树脂、聚苯乙烯树脂、聚乙烯醇树脂及它们的混合物。
尤其,本发明的液晶显示装置中,当背光侧偏振片具有偏振器及配置于该偏振器的两表面的两片偏振片保护膜且不使用偏振光分离部件作为背光侧偏振片的外侧的偏振片保护膜时,优选两片偏振片保护膜中的至少偏振光分离部件侧(与液晶单元相反一侧)的偏振片保护膜为纤维素酰化物膜。
纤维素树脂为纤维素与脂肪酸的酯。作为这种纤维素酯系树脂的具体例,可以举出三乙酰纤维素、二乙酰纤维素、三丙基纤维素、二丙基纤维素等。在这些之中,尤其优选三乙酰纤维素。三乙酰纤维素市售着很多产品,在获得容易性及成本这点上也有利。作为三乙酰纤维素的市售品的例子,可以举出FUJIFILM Corporation制的商品名“UV-50”、“UV-80”、“SH-80”、“TD-80U”、“TD-TAC”、“UZ-TAC”及Konica Co.,Ltd.制的“KC系列”等。
作为环状聚烯烃树脂的具体例,优选为降冰片烯系树脂。环状烯烃系树脂是将环状烯烃作为聚合单元而聚合的树脂的统称,例如可以举出日本特开平1-240517号公报、日本特开平3-14882号公报、日本特开平3-122137号公报等中所记载的树脂。作为具体例,可以举出环状烯烃的开环(共)聚合物、环状烯烃的加成聚合物、环状烯烃与乙烯、丙烯等α-烯烃的共聚物(代表性的是无规共聚物)、以及将它们用不饱和羧酸或其衍生物改性而得到的接枝聚合物、以及它们的氢化物等。作为环状烯烃的具体例,可以举出降冰片烯系单体。
作为环状聚烯烃树脂,市售着各种产品。作为具体例,可以举出ZEON CORPORATION制的商品名“ZEONEX”、“ZEONOR”、JSR Corporation制的商品名“ARTON”、TICONACorporation制的商品名“TOPAS”、Mitsui Chemicals,Inc.制的商品名“APEL”。
作为(甲基)丙烯酸系树脂,可以在不损害本发明效果的范围内采用任意的适当的(甲基)丙烯酸系树脂。例如,可以举出聚甲基丙烯酸甲酯等聚(甲基)丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯-(甲基)丙烯酸共聚物、甲基丙烯酸甲酯-(甲基)丙烯酸酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸酯-(甲基)丙烯酸共聚物、(甲基)丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物(MS树脂等)、具有脂环族烃基的聚合物(例如,甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸环己酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-(甲基)丙烯酸降冰片酯共聚物等)。优选可以举出聚(甲基)丙烯酸甲酯等聚(甲基)丙烯酸C1-6烷基酯。更优选可以举出将甲基丙烯酸甲酯作为主成分(50~100质量%,优选为70~100质量%)的甲基丙烯酸甲酯系树脂。
作为(甲基)丙烯酸系树脂的具体例,例如可以举出Mitsubishi Rayon Co.,Ltd.制的ACRYPET VH和ACRYPET VRL20A、日本特开2004-70296号公报中所记载的分子内具有环结构的(甲基)丙烯酸系树脂、通过分子内交联或分子内环化反应得到的高Tg(甲基)丙烯酸系树脂。
作为(甲基)丙烯酸系树脂,还可以使用具有内酯环结构的(甲基)丙烯酸系树脂。这是因为具有较高的耐热性、较高的透明性,并且通过双轴拉伸具有较高的机械强度。
保护膜的厚度可以适当进行设定,从强度及操作等作业性、薄层性等的观点考虑,一般是1~500μm左右。尤其优选为1~300μm,更优选为5~200μm。保护膜为5~150μm时尤其适合。
Re(λ)、Rth(λ)分别表示波长λ下的面内延迟及厚度方向的延迟。Re(λ)是在KOBRA21ADH或WR(Oji Scientific Instruments,Co.,Ltd.制)中使波长λnm的光沿薄膜法线方向入射而测定的。在选择测定波长λnm时,能够通过手动转换波长选择滤波器、或者利用程序等转换测定值来测定。当所测定的薄膜为以单轴或双轴的折射率椭球体表示的薄膜时,通过以下的方法计算Rth(λ)。另外,该测定方法的一部分还利用于后述的光学各向异性层中的盘状液晶性化合物分子的取向膜侧的平均倾斜角、其相反侧的平均倾斜角的测定。
相对于以面内的慢轴(通过KOBRA 21ADH或WR进行判断)为倾斜轴(旋转轴)(在没有慢轴的情况下,以薄膜面内的任意方向为旋转轴)的薄膜法线方向,从法线方向起至单侧50°以10度步长分别从其倾斜的方向使波长λnm的光入射,共测定6个点的Re(λ),根据该测定的延迟值和平均折射率的假定值及输入的膜厚值,由KOBRA 21ADH或WR计算出Rth(λ)。在上述中,当薄膜从法线方向起以面内的慢轴为旋转轴且具有在某一倾斜角度下延迟的值成为零的方向时,将比该倾斜角度大的倾斜角度下的延迟值的符号改变为负之后,由KOBRA21ADH或WR计算出。另外,还能够以慢轴为倾斜轴(旋转轴)(在没有慢轴的情况下,以薄膜面内的任意方向为旋转轴),从倾斜的任意两个方向测定延迟值,根据该值和平均折射率的假定值及输入的膜厚值,通过以下的式(A)及式(B)计算出Rth。
[数式1]
······(A)
另外,上述的Re(θ)表示由法线方向倾斜角度θ的方向上的延迟值。并且,式(A)中的nx表示在面内的慢轴方向的折射率,ny表示在面内与nx正交的方向的折射率,nz表示与nx及ny正交的方向的折射率。d为膜厚。
Rth=((nx+ny)/2-nz)×d·········式(B)
当所测定的薄膜为不能以单轴或双轴的折射率椭球体表现的所谓的没有光学轴(optic axis)的薄膜时,通过以下的方法计算出Rth(λ)。以面内的慢轴(通过KOBRA 21ADH或WR进行判断)为倾斜轴(旋转轴),相对于薄膜法线方向从-50°至+50°以10°步长分别从其倾斜的方向使波长λnm的光入射,测定11个点的Re(λ),根据该测定的延迟值和平均折射率的假定值及输入的膜厚值,由KOBRA 21ADH或WR计算出Rth(λ)。并且,在上述测定中,平均折射率的假定值可以使用聚合物手册(JOHN WILEY&SONS,INC)、各种光学膜的目录的值。对于平均折射率的值未知的情况,能够利用阿贝折射仪进行测定。以下,例示出主要的光学膜的平均折射率的值:纤维素酰化物(1.48)、环烯烃聚合物(1.52)、聚碳酸酯(1.59)、聚甲基丙烯酸甲酯(1.49)、聚苯乙烯(1.59)。通过输入这些平均折射率的假定值和膜厚,由KOBRA21ADH或WR计算出nx、ny、nz。根据该计算出的nx、ny、nz,进一步计算出Nz=(nx-nz)/(nx-ny)。
另外,本说明书中,“可见光”是指380nm~780nm的光。并且,本说明书中,在对测定波长没有特别附加记载的情况下,测定波长为550nm。
并且,本说明书中,关于角度(例如“90°”等角度)、以及其关系(例如“正交”、“平行”及“以45°交叉”等),视为包含在本发明所属的技术领域中所容许的误差的范围。例如,是指小于严格的角度±10°的范围内等,与严格的角度的误差优选为5°以下,更优选为3°以下。
本说明书中,相位差膜等的“慢轴”是指折射率最大的方向。
并且,本说明书中,对于相位差区域、相位差膜及表示液晶层等各部件的光学特性的数值、数值范围及定性表现(例如,“同等”、“相等”等表现),解释为显示出包含对液晶显示装置或使用于其的部件一般所容许的误差的数值、数值范围及性质。
并且,本说明书中,“正面”是指相对于显示面的法线方向,“正面对比度(CR)”是指由在显示面的法线方向上所测定的白色亮度及黑色亮度计算出的对比度,“视角对比度(CR)”是指由在从显示面的法线方向倾斜的倾斜方向(例如,相对于显示面在极角方向上以60度定义的方向)上所测定的白色亮度及黑色亮度计算出的对比度。
(粘接层)
在贴合偏振器和保护膜时,可根据偏振器及保护膜适当采用粘接剂或粘合剂等。作为该粘接剂及粘接处理方法并没有特别限定,例如可以经由由乙烯聚合物构成的粘接剂、或至少由硼酸或硼砂、戊二醛或三聚氰胺、草酸等乙烯醇系聚合物的水溶性交联剂构成的粘接剂等来进行。由这种粘接剂构成的粘接层能够作为水溶液的涂布干燥层等来形成,在制备该水溶液时,根据需要还可以配合交联剂或其他添加剂、酸等催化剂。尤其,当使用聚乙烯醇系的聚合物薄膜作为偏振器时,从粘接性的观点考虑,优选使用含有聚乙烯醇系树脂的粘接剂。进一步从提高耐久性的观点考虑,更优选含有具有乙酰乙酰基的聚乙烯醇系树脂的粘接剂。
聚乙烯醇系树脂并没有特别限定,从粘接性的观点考虑,优选平均聚合度为100~3000左右,平均皂化度为85~100摩尔%左右。并且,作为粘接剂水溶液的浓度并没有特别限定,优选为0.1~15质量%,更优选为0.5~10质量%。作为粘接层的厚度,干燥后的厚度优选为30~1000nm左右,更优选为50~300nm。若该厚度过薄,则粘接力变得不充分,若过厚,则外观上发生问题的概率升高。
作为其他粘接剂,可以使用(甲基)丙烯酸系、氨酯系、丙烯氨酯系、环氧系、硅酮系等热固化性树脂或紫外线固化型树脂。
<液晶单元>
对于液晶单元的结构并没有特别限制,可以采用一般结构的液晶单元。液晶单元例如包含对置配置的一对基板和被夹持于该一对基板之间的液晶层,根据需要还可以包含滤色器层等。对于液晶单元的驱动模式并没有特别限制,可以利用扭转向列(TN)、超扭转向列(STN)、垂直取向(VA)、平面转换(IPS)、光学补偿弯曲排列(OCB)等各种模式。
本发明的液晶显示装置中所利用的液晶单元优选为VA模式、OCB模式、IPS模式或TN模式,但并不限定于这些。
TN模式的液晶单元中,无电压施加时棒状液晶性分子实质上水平取向,进一步以60~120°扭曲取向。TN模式的液晶单元作为彩色TFT液晶显示装置而利用的情况最多,很多文献中有记载。
VA模式的液晶单元中,无电压施加时棒状液晶性分子实质上垂直取向。VA模式的液晶单元除了(1)使棒状液晶性分子在无电压施加时实质上垂直取向,而在电压施加时实质上水平取向的狭义的VA模式的液晶单元(记载于日本特开平2-176625号公报)以外,还可以包含(2)为了扩大视角,将VA模式多域化的(MVA模式的)液晶单元(记载于SID97,Digestof tech.Papers(预稿集)28(1997)845)、(3)使棒状液晶性分子在无电压施加时实质上垂直取向,施加电压时扭曲多域取向的模式(n-ASM模式)的液晶单元(记载于日本液晶讨论会的预稿集58~59(1998))及(4)SURVIVAL模式的液晶单元(在LCD International 98发表)。并且,可以是PVA(Patterned Vertical Alignment)型、光取向型(Optical Alignment)及PSA(Polymer-Sustained Alignment)中的任意一种。关于这些模式的详细内容,在日本特开2006-215326号公报及日本特表2008-538819号公报中有详细记载。
IPS模式的液晶单元中,棒状液晶分子相对于基板实质上平行取向,通过施加与基板面平行的电场,液晶分子会平面响应。IPS模式在无电场施加状态下成为黑显示,上下一对偏振片的吸收轴正交。使用光学补偿片来减少倾斜方向上的黑显示时的漏光并改善视角的方法公开于日本特开平10-54982号公报、日本特开平11-202323号公报、日本特开平9-292522号公报、日本特开平11-133408号公报、日本特开平11-305217号公报、日本特开平10-307291号公报等中。
液晶显示装置的一实施方式具有液晶单元,所述液晶单元在基板之间夹持有液晶层,对置的所述基板中的至少一个设有电极,该液晶单元优选构成为配置于两片偏振片之间。液晶显示装置具备在上下基板之间封入有液晶的液晶单元,通过电压的施加使液晶的取向状态变化来进行图像的显示。根据需要,还具有偏振片保护膜或进行光学补偿的光学补偿部件、粘接层等附带的功能层。
<其他部件>
并且,本发明的液晶显示装置还可以包含其他部件。例如,可以配置有滤色器基板、薄层晶体管基板、透镜膜、扩散片、硬涂层、防反射层、低反射层、防眩光层等、以及(或代替此的)前方散射层、底漆层、抗静电层、底涂层等表面层。
(滤色器)
当使用光源为500nm以下的可见的B时,作为RGB像素形成方法,可以利用公知的各种方法来形成本发明中的像素。例如,也可以在玻璃基板上使用光罩及光刻胶来形成所希望的黑色矩阵及R、G、B的像素图案,并且,还能够使用R、G、B的像素用着色油墨,在以规定宽度的黑色矩阵及每隔n个比黑色矩阵的宽度宽的黑色矩阵来区分的区域内(被凸部包围的凹部),使用喷墨方式的印刷装置喷出油墨组合物直至成为所希望的浓度来制作出由R、G、B的图案构成的滤色器。图像着色后,可以通过烘烤等使各像素及黑色矩阵完全固化。
滤色器的优选特性记载于日本特开2008-083611号公报等中,该公报的内容引入本发明中。
例如,显示绿色的滤色器中成为最大透射率的一半的透射率的波长优选一个为590nm以上且610nm以下,另一个为470nm以上且500nm以下。并且,显示绿色的滤色器中成为最大透射率的一半的透射率的波长优选一个为590nm以上且600nm以下。另外,显示绿色的滤色器中的最大透射率优选为80%以上。显示绿色的滤色器中成为最大透射率的波长优选为530nm以上且560nm以下。
光源单元所具有的光源在600nm以上且700nm以下的波长区域中的发光峰的波长优选为620nm以上且650nm以下。光源单元所具有的光源在600nm以上且700nm以下的波长区域具有发光峰,在显示绿色的滤色器中,发光峰的波长下的透射率优选为最大透射率的10%以下。
显示红色的滤色器在580nm以上且590nm以下时的透射率优选为最大透射率的10%以下。
作为滤色器用颜料,蓝色在C.I.Pigment Blue 15:6中使用补色颜料C.I.PigmentViolet 23。红色在C.I.Pigment Red 254中使用作为补色用颜料的C.I.Pigment Yellow139。作为绿色用的颜料,通常在C.I.Pigment Green 36(溴化铜酞菁绿)、C.I.PigmentGreen 7(氯化铜酞菁绿)中使用作为补色用颜料的C.I.Pigment Yellow 150或C.I.Pigment Yellow 138等。这些颜料的组成能够通过调整来进行控制。通过相对于比较例增加少量补色颜料的组成,能够将长波长侧的半值波长设定于590nm至600nm的范围内。另外,当前一般使用颜料,但只要是能够控制分光且能够确保工艺稳定性、可靠性的色素,则也可以是利用染料的滤色器。
(黑色矩阵)
本发明的液晶显示装置在各像素之间配置有黑色矩阵。作为形成黑条的材料,可以举出使用铬等金属的溅射膜的材料、将感光性树脂和黑色着色剂等组合而得到的遮光性感光性组合物等。作为黑色着色剂的具体例,可以举出碳黑、碳钛、氧化铁、氧化钛、石墨等,其中,优选碳黑。
(薄层晶体管)
本发明的液晶显示装置优选还具有具备薄层晶体管(以下,也称为TFT)的TFT基板。
薄层晶体管优选具有载体浓度小于1×1014/cm3的氧化物半导体层。关于薄层晶体管的优选方式,记载于日本特开2011-141522号公报中,该公报的内容引入本发明中。
实施例
以下,举出实施例和比较例对本发明的特征进行进一步具体的说明。以下实施例所示的材料、使用量、比例、处理内容、处理顺序等只要不脱离本发明的宗旨,则可以适当进行变更。因此,本发明的范围不应解释为受以下所示的具体例的限定。
[实施例1]
<偏振光分离部件的制造>
(第1λ/4板的形成)
参考日本特开2012-108471号公报,使用盘状液晶性化合物在市售的纤维素酰化物系膜“TD60”(FUJIFILM Corporation制)上形成第1λ/4板(B窄频带λ/4板)。
所得到的第1λ/4板的Re(450)为112nm,Re(550)为93nm,膜厚为2.2μm。
(将胆甾醇型液晶相固定而成的光反射层的形成)
参考Fujifilm研究报告No.50(2005年)pp.60-63,改变所使用的手性试剂的添加量,通过涂布来在支撑体上形成一层将胆甾醇型液晶相固定而成的光反射层。
所得到的将胆甾醇型液晶相固定而成的光反射层的最大反射率的峰的反射中心波长为445nm,半宽度为70nm,膜厚为2.5μm、液晶的Δn=0.12,平均折射率为1.57。并且,当使用液晶的Δn=0.17时,反射中心波长能够实现450nm,半宽度能够实现100nm,膜厚能够实现2.5μm。
从支撑体上仅剥下上述中所形成的将胆甾醇型液晶相固定而成的光反射层,并转印到第1λ/4板上。
(第2λ/4板的形成)
参考日本特开2012-108471号公报,使用盘状液晶性化合物在在市售的纤维素酰化物系膜“TD60”(FUJIFILM Corporation制)上准备第2λ/4板(B窄频带λ/4板)。
所得到的第2λ/4板的Re(450)为112nm,Re(550)为93nm,膜厚为2.2μm。
从支撑体上仅剥下上述中所形成的使用盘状液晶性化合物的第2λ/4板,并转印到上述中所制造的将胆甾醇型液晶相固定而成的光反射层上。
将具有所得到的第1λ/4板、将胆甾醇型液晶相固定而成的光反射层及第2λ/4板的偏振光分离部件作为偏振光分离膜1。偏振光分离膜1的总厚度为7μm。
<偏振片1的准备>
使用市售的纤维素酰化物系膜“TD60”(FUJIFILM Corporation制)作为背光侧偏振片的前侧偏振片保护膜。
使用在纤维素酰化物系膜“TD60”(FUJIFILM Corporation制)上层叠有偏振光分离膜1的薄膜作为背光侧偏振片的后侧偏振片保护膜。
与日本特开2006-293275号公报的[0219]~[0220]同样地制造偏振器,将上述两片偏振片保护膜分别贴合于偏振器的两面来制造出偏振片1。
<光转换部件的形成>
作为光转换部件,参考美国专利7303628、论文(Peng,X.G.;Manna,L.;Yang,W.D.;Wickham,j.;Scher,E.;Kadavanich,A.;Alivisatos,A.P.Nature 2000,404,59-61)及论文(Manna,L.;Scher,E.C.;Alivisatos,A.P.j.Am.Chem.Soc.2000,122,12700-12706),形成在蓝色发光二极管的蓝色光入射时发出中心波长540nm、半宽度40nm的绿色光的荧光的量子杆1及发出中心波长645nm、半宽度30nm的红色光的荧光的量子杆2。量子杆1、2的形状为长方体形状,量子杆的长轴的长度的平均为30nm。另外,利用透射型电子显微镜确认量子杆的长轴的长度的平均。
接着,利用以下方法制作出分散有量子杆的量子杆片材1。
制作出将间苯二甲酸共聚合6mol%的间苯二甲酸共聚合聚对苯二甲酸乙二酯(以下,称为“非晶性PET”)的片材作为基材。非晶性PET的玻璃化转变温度为75℃。如下制作出由非晶性PET基材和量子杆取向层构成的层叠体。在此,量子杆取向层包含将聚乙烯醇(以下,称为“PVA”)作为基质而制作出的量子杆1、2。顺便说一下,PVA的玻璃化转变温度为80℃。
准备将聚合度为1000以上且皂化度为99%以上的4~5%浓度的PVA粉末及上述中所制作的量子杆1、2分别以1%浓度溶解于水中而得到的含量子杆PVA水溶液。并且,准备厚度为200μm的非晶性PET基材。接着,在上述厚度200μm的非晶性PET基材涂布含量子杆PVA水溶液,并在50~60℃的温度下干燥,从而在非晶性PET基材上制造出厚度为25μm的含量子杆PVA层。将该非晶性PET与含量子杆PVA的层叠体称作量子杆片材1。
接着,将所制作的量子杆片材1架设于设定为130℃的拉伸温度环境的烘箱所配备的拉伸装置上,以拉伸倍率成为3倍的方式向自由端一轴进行拉伸。通过该拉伸处理,拉伸层叠体内的含量子杆PVA层的PVA分子被取向,随之,变为量子杆被取向的15μm厚度的含量子杆PVA层。将其称作量子杆取向片材1。另外,利用透射型电子显微镜确认量子杆的长轴取向状态。
使用折射率1.47的丙烯酸系粘接剂,将所得到的量子杆取向片材1和上述制造例1中所制造的偏振片1贴合。
<液晶显示装置的制造>
分解市售的液晶显示装置(Panasonic Corporation制,商品名TH-L42D 2),将背光侧偏振片改变为后侧配置有上述中所制造的偏振光分离膜1的偏振片1,在偏振光分离膜1与背光单元之间配置上述中所制造的量子杆取向片材1,并将背光单元改变为以下的B窄频带背光单元来制造出实施例1的液晶显示装置。
所使用的B窄频带背光单元具备蓝色发光二极管(NICHIA B-LED:Royal Blue,主波长445nm,半宽度20nm,以下也称为B光源)作为光源。并且,在光源的后部具备进行从光源发出并由光学片部件反射的光的反射的反射部件。
[实施例2]
参考日本特开2009-199001号公报,制造出棱镜片。
实施例1中,在偏振光分离膜1与量子杆取向片材1之间配置上述中所制造的棱镜片,除此以外,与实施例1同样地制造出实施例2的液晶显示装置。
[参考例1]
分解市售的液晶显示装置(Panasonic Corporation制,商品名TH-L42D 2),使用制造例1中所制造的偏振片1作为背光侧偏振片,将电介质多层膜(RGB)(商品名DBEF,3MCorporation制,膜厚25μm)分离并以不设置粘接剂层的状态配置于背光侧偏振片与背光单元之间来制造出参考例1的液晶显示装置。
电介质多层膜(RGB)在蓝~绿~红色区域的450~550~630nm为止为大致恒定且对于波长而言为平坦的峰的反射率。
另外,该液晶显示装置的白色背光光源(以下,也称为W光源)为蓝色光的发光峰波长450nm。
[比较例1]
使用与实施例1相同的粘接剂,对制造例1中所制造的偏振片1贴合利用以下方法制备的B窄频带的单色电介质多层膜(B)。
关于B窄频带的单色电介质多层膜(B),参考IDW/AD’12、p.985~988(2012),如下述表1中所记载那样改变总厚度,以与蓝色光对应的波长范围中的最大反射率的峰的反射中心波长成为465nm、半宽度成为30nm的方式进行制造。
实施例1的液晶显示装置的制造中,代替偏振片1与偏振光分离膜1的层叠体而使用上述中所制造的偏振片1与单色电介质多层膜(B)的层叠体,除此以外,与实施例1同样地制造出比较例1的液晶显示装置。
[比较例2]
实施例1的液晶显示装置的制造中,代替偏振片1与偏振光分离膜1的层叠体而使用上述中所制造的偏振片1,除此以外,与实施例1同样地制造出比较例2的液晶显示装置。
[评价]
按照以下基准对各实施例、参考例及比较例的液晶显示装置进行评价。
(正面亮度)
利用日本特开2009-93166号公报的[0180]中所记载的方法测定液晶显示装置的正面亮度(白色亮度)。将其结果示于下述表1。
(色再现域)
利用日本特开2012-3073号公报的[0066]中所记载的方法测定液晶显示装置的色再现域(NTSC比)。将其结果记载于下述表1。
[表1]
由上述表1可知,本发明的液晶显示装置的正面亮度及色再现域得到改善。另外,可知能够以比使用以往公知的白色光源和作为偏振光分离部件的DBEF的参考例1的结构更少的组件件数,使用薄层化的部件来改善正面亮度及色再现域。
另一方面,当代替满足本发明的结构的偏振光分离部件而使用B窄频带的电介质多层膜时,可知正面亮度低于比较例1。
当未使用满足本发明的结构的偏振光分离部件时,可知正面亮度低于比较例2。
符号说明
1-背光侧偏振片,2-偏振片保护膜(内侧),3-背光侧偏振器,4-偏振片保护膜(外侧),5-偏振光分离部件,11-亮度强化膜,12a-第1λ/4板,12b-第2λ/4板,14-将胆甾醇型液晶相固定而成的层,16-光转换部件(由蓝色光转换成绿色光及红色光),17-荧光材料,31-背光单元,31A-蓝色光源,31B-导光板,32-无偏振光的蓝色光(从背光单元的入射光),33-蓝色的透射光(透射了偏振光分离部件的直线偏振光的蓝色光),34-蓝色的反射光(由偏振光分离部件反射的直线偏振光的蓝色光),35-绿色光(光转换部件所发出的直线偏振光的绿色光),36-红色光(光转换部件所发出的直线偏振光的红色光),42-液晶单元,44-显示侧偏振片,45-偏振片保护膜(外侧),46-偏振器,47-偏振片保护膜(内侧),51-液晶显示装置。
Claims (13)
1.一种液晶显示装置,其特征在于,依次配置有背光单元、光转换部件、偏振光分离部件、背光侧偏振器、液晶单元及显示侧偏振片;
所述背光单元具有光源,所述光源发出在430~480nm的波长范围中具有发光中心波长的无偏振光的蓝色光;
所述偏振光分离部件将从所述偏振光分离部件的法线方向入射的所述无偏振光的蓝色光分离成相互正交的振动方向的直线偏振光即蓝色的透射光和蓝色的反射光,使500~600nm的波长范围中的至少一部分光透射,且使600~650nm的波长范围中的至少一部分光透射;
所述光转换部件包含荧光材料,所述荧光材料利用入射到所述光转换部件中的所述蓝色光来发出在500~600nm的波长范围中具有发光中心波长且为直线偏振光的绿色光及在600~650nm的波长范围中具有发光中心波长且为直线偏振光的红色光;
所述背光侧偏振器的透射轴与所述绿色光及所述红色光的振动方向平行,
所述偏振光分离部件依次具有第1λ/4板、将胆甾醇型液晶相固定而成的光反射层及第2λ/4板,
所述将胆甾醇型液晶相固定而成的光反射层在430~480nm的波长范围中具有反射中心波长,在所述反射中心波长下,使右圆偏振光及左圆偏振光中的一个反射并使另一个透射,使500~600nm的波长范围中的至少一部分光透射,且使600~650nm的波长范围中的至少一部分光透射;
所述第1λ/4板与第2λ/4板的慢轴正交,
所述第1λ/4板与第2λ/4板在所述无偏振光的蓝色光的发光中心波长下的面内方向的延迟彼此相等,
所述第1λ/4板及第2λ/4板满足下述式(1);
式(1)Re(λ)=λ/4±10nm
式(1)中,λ表示所述无偏振光的蓝色光的发光中心波长,单位为nm;
Re(λ)表示波长λnm下的面内方向的延迟,单位为nm。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置,其中,
所述荧光材料至少含有量子点。
3.根据权利要求2所述的液晶显示装置,其中,
所述量子点为椭球体形状或长方体形状的量子杆。
4.根据权利要求3所述的液晶显示装置,其中,
所述量子杆的长轴方向沿与所述背光侧偏振器的透射轴平行的方向取向。
5.根据权利要求1所述的液晶显示装置,其中,
所述光转换部件所发出的所述绿色光和所述红色光均具有半宽度为100nm以下的发光强度的峰。
6.根据权利要求1所述的液晶显示装置,其中,
所述背光单元整体为面光源。
7.根据权利要求1所述的液晶显示装置,其中,
所述背光单元所发出的所述无偏振光的蓝色光的发光中心波长在440~460nm的波长范围内,
所述将胆甾醇型液晶相固定而成的光反射层的反射中心波长在440~460nm的波长范围内,
所述背光单元所发出的所述无偏振光的蓝色光的发光中心波长与所述将胆甾醇型液晶相固定而成的光反射层的反射中心波长一致。
8.根据权利要求1所述的液晶显示装置,其中,
所述偏振光分离部件依次具有第1λ/4板、将胆甾醇型液晶相固定而成的光反射层及第2λ/4板,
所述背光单元所发出的所述无偏振光的蓝色光的发光中心波长在440~460nm的波长范围内,
所述将胆甾醇型液晶相固定而成的光反射层的反射中心波长在440~460nm的波长范围内,
所述背光单元所发出的所述无偏振光的蓝色光的发光中心波长与所述将胆甾醇型液晶相固定而成的光反射层的反射中心波长一致。
9.根据权利要求1所述的液晶显示装置,其中,
所述背光单元所发出的所述无偏振光的蓝色光具有半宽度为100nm以下的发光强度的峰。
10.根据权利要求1所述的液晶显示装置,其中,
所述偏振光分离部件和所述背光侧偏振器直接相邻配置或经由粘接层相邻配置。
11.根据权利要求1所述的液晶显示装置,
所述液晶显示装置具有配置于所述背光侧偏振器的两表面的两片偏振片保护膜,
所述两片偏振片保护膜中至少所述偏振光分离部件侧的偏振片保护膜为纤维素酰化物膜。
12.根据权利要求1所述的液晶显示装置,
所述液晶显示装置中还配置有亮度强化膜。
13.根据权利要求1所述的液晶显示装置,其中,
所述背光单元具备反射部件。
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