JP2013125237A - 位相差フィルム、アクティブリターダー、画像表示装置、及び立体画像表示システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】波長550nmにおけるレターデーションが0nmになる方向が存在せず、且つ波長550nmにおけるレターデーションの絶対値が最小となる方向が、層の法線方向にも面内にもない第1の光学異方性層、及びRe(550)及びRth(550)が、以下の関係式(1)及び(2)を満たす第2の光学異方性層を少なくとも有する位相差フィルムであって、位相差フィルム全体のRth(550)が以下の関係式(3)を満たすことを特徴とする位相差フィルムである。
−80nm≦Re(550)+Rth(550)≦140nm (1)
−100nm≦Re(550)≦120nm (2)
−125nm≦Rth(550)≦150nm (3)
【選択図】図1
Description
具体的には、本発明は、アクティブリターダーの視野角補償に寄与する位相差フィルムを提供することを課題とする。
また、本発明は、左右目用画像表示時の双方の状態が視野角補償され、クロストーク発生の軽減に寄与するアクティブリターダーを提供することを課題とする。
また、本発明は、左右目画像表示のクロストークの発生が軽減され画像表示装置及び立体画像表示システムを提供することを課題とする。
[1] 波長550nmにおけるレターデーションが0nmになる方向が存在せず、且つ波長550nmにおけるレターデーションの絶対値が最小となる方向が、層の法線方向にも面内にもない第1の光学異方性層、及び
波長550nmにおける面内レターデーションRe(550)及び同波長の厚み方向レターデーションRth(550)が、以下の関係式(1)及び(2)
−80nm≦Re(550)+Rth(550)≦140nm (1)
−100nm≦Re(550)≦120nm (2)
を満たす第2の光学異方性層を少なくとも有する位相差フィルムであって、
位相差フィルム全体のRth(550)が以下の関係式(3)
−125nm≦Rth(550)≦150nm (3)
を満たすことを特徴とする位相差フィルム。
[2] 前記第1の光学異方性層が、ディスコティック液晶組成物の配向を固定してなる層である[1]の位相差フィルム。
[3] 前記第1の光学異方性層が、ハイブリッド配向状態に固定されたディスコティック液晶組成物からなる層である[1]の位相差フィルム。
[4] λ/4板をさらに有する[1]〜[3]のいずれかの位相差フィルム。
[5] 最表面に配置されるハードコート層又は光反射防止層をさらに有する[1]〜[4]のいずれかの位相差フィルム。
[6] TN型液晶セル、及びその双方の表面上にそれぞれ、該液晶セルを中心として対称的に配置される[1]〜[3]のいずれかの位相差フィルムを有するアクティブリターダー。
[7] 前記TN型液晶セルの一方の表面上に配置される前記第1及び第2の光学異方性層のさらに外側に、λ/4層を有する[6]のアクティブリターダー。
[8] 前記TN型液晶セルの一方の表面上に配置される前記第1及び第2の光学異方性層のさらに外側であって最表面に配置されるハードコート層又は光反射防止層をさらに有する[6]又は[7]のアクティブリターダー。
[9] [6]〜[8]のいずれかのアクティブリターダー、及び画像表示パネルを少なくとも有する画像表示装置。
[10] 前記画像表示パネルが前記アクティブリターダー側に偏光膜を有し、又は前記画像表示パネルと前記アクティブリターダーとの間に偏光膜を有し、
該偏光膜と前記アクティブリターダーのTN型液晶セルとが、Oモード配置である[9]の画像表示装置。
[11] [9]又は[10]の画像表示装置、及び該画像表示装置と該画像表示装置を観察する観察者との間に配置される偏光膜を少なくとも有する立体画像表示システム。
また、本発明によれば、左右目用画像表示時の双方の状態が視野角補償され、クロストーク発生の軽減に寄与するアクティブリターダーを提供することができる。
まず、本明細書で用いられる用語について説明する。
Rth(λ)は、前記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。
Rth=((nx+ny)/2−nz)×d・・・・・・・・・・・式(B)
なお、屈折率の測定波長は、特に断らない限り、可視光域のλ=550nmでの値であり、Re及びRthの測定波長については、特に断らない限り、550nmとする。
本発明は、波長550nmにおけるレターデーションが0nmになる方向が存在せず、且つ波長550nmにおけるレターデーションの絶対値が最小となる方向が、層の法線方向にも面内にもない第1の光学異方性層、及び波長550nmにおける面内レターデーションRe(550)及び同波長の厚み方向レターデーションRth(550)が、以下の関係式(1)及び(2)
−80nm≦Re(550)+Rth(550)≦140nm (1)
−100nm≦Re(550)≦120nm (2)
を満たす第2の光学異方性層を少なくとも有する位相差フィルムであって、
位相差フィルム全体のRth(550)が以下の関係式(3)
−125nm≦Rth(550)≦150nm (3)
を満たすことを特徴とする位相差フィルムに関する。
−80nm≦Re(550)+Rth(550)≦140nm (1)
−100nm≦Re(550)≦120nm (2)
を満たすものである。第2の光学異方性層のRe(550)+Rth(550)は、−50nm〜120nmであるのがより好ましく、0nm〜120nmであるのがさらに好ましい。また、第2の光学異方性層のRe(550)及びRth(550)はそれぞれ、式(2’)及び式(4)を満足するのがより好ましい。
−40nm≦Re(550)≦130nm (2’)
−80nm≦Rth(550)≦80nm (4)
当該光学特性を満足する第2の光学異方性層の例には、一軸性又は二軸性のフィルムが含まれる。
図1に示す本発明の位相差フィルム10は、一軸性又は二軸性のフィルム14と、フィルム14に支持される、硬化層12とを有する。
図2に示す位相差フィルム10’は、図1に示す位相差フィルム10の第2の光学異方性層14のさらに外側に、λ/4層16を有する。λ/4層16は、一軸性又は二軸性のポリマーフィルムからなっていても、液晶組成物の配向を固定して形成された硬化層であっても、又は該硬化層とそれを支持する基材フィルムとの積層体であってもよい。前記硬化層としては、棒状液晶を水平配向状態に固定してなる層、又はディスコティック液晶を垂直配向状態に固定してなる層が挙げられる。硬化層のみでλ/4層としての機能を達成していてもよいし、又は基材フィルムとの積層体としてλ/4層としての機能を達成していてもよい。
図3に示す位相差フィルム10”は、図2に示す位相差フィルム10’のλ/4層16のさらに外側に、表面層18を有する。表面層18の機能については特に制限はない。外部からの物理的衝撃から部材を保護する作用、外光に曝されることによって部材が劣化するのを保護する作用、又は外光が映りこむのを防止する光反射防止作用を有していてもよい。また、これらの複数の作用を有する層であってもよい。
Re(550)が−50〜100nmであり、且つ波長550nmにおける厚さ方向のレターデーションRth(550)が0〜100nmである第2の光学異方性層
を少なくとも有するアクティブリターダーにも関する。
図4に示すアクティブリターダーは、TN型液晶セル20の一方の表面に図3に示す位相差フィルム10”を、及び他方の表面に図1に示す位相差フィルム10を有する。画像表示装置と組み合わせる際は、画像表示装置の視認側を位相差フィルム10”にして配置される。
図5に示す画像表示装置は、画像表示パネル部30の視認側表面に、図4に示すアクティブリターダーを有する。画像表示パネル部30は、アクティブリターダーとの間に直線偏光膜32を有する。直線偏光膜32は、画像表示パネル部30の一部材であっても、又は別途配置されてもよい。また、直線偏光膜32と隣接する第2の光学異方性層14が、ポリマーフィルムである態様では、直線偏光膜32の保護フィルムとして利用することができるので好ましい。直線偏光膜32と第2光学異方性層14との間に、直線偏光膜32の保護フィルムを別途配置してもよいが、別途配置される保護フィルムとしては、光学的に等方性のフィルムを用いるのが、視野角補償の点では好ましい。
1.位相差フィルム
本発明の位相差フィルムは、上記光学特性を満足する第1及び第2光学異方性層を有する。所望により、λ/4層、又は表面層をさらに有する。
(1)第1光学異方性層
上記光学特性を満足する第1光学異方性層の一例は、ハイブリッド配向状態に固定されたディスコティック液晶を含有する光学異方性層である。ハイブリッド配向とは、ディスコティック液晶性化合物の分子の円盤面と層面とのなす角度(以下、「チルト角」という)が、層厚み方向において変化(増加又は減少)している配向状態である。当該光学異方性層は、一般的には、配向膜の表面上でディスコティック液晶性化合物を含有する組成物を配向させて形成されるので、該層には配向膜界面と空気界面とが存在する。ハイブリッド配向には、前記チルト角が、配向膜界面側で大きく、空気界面側で小さくなっている態様(即ち、チルト角が配向膜界面から空気界面に向けて減少している態様、以下、「逆ハイブリッド配向」という)、及び前記チルト角が、配向膜界面側で小さく、空気界面側で大きくなっている態様(即ち、チルト角が配向膜界面から空気界面に向けて増加している態様、以下「正ハイブリッド配向」という)の2態様がある。クロストーク及び白表示時のカラーシフトの軽減の観点では、いずれの態様であってもよいが、逆ハイブリッド配向のほうが、正面コントラストの観点では好ましい。
D(−L−P)n
式中、Dは円盤状コアであり、Lは二価の連結基であり、Pは重合性基であり、nは1〜12の整数である。前記式中の円盤状コア(D)、二価の連結基(L)及び重合性基(P)の好ましい具体例は、それぞれ、特開2001−4837号公報に記載の(D1)〜(D15)、(L1)〜(L25)、(P1)〜(P18)であり、同公報に記載の内容を好ましく用いることができる。なお、液晶性化合物のディスコティックネマティック液晶相−固相転移温度は、30〜300℃が好ましく、30〜170℃が更に好ましい。
*−(−L21−Q2)n1−L22−L23−Q1
一般式(I−R)中、*は、一般式(I)におけるH1〜H3側と結合する位置を表す;L21は単結合又は二価の連結基を表す;Q2は少なくとも1種類の環状構造を有する二価の基(環状基)を表す;n1は、0〜4の整数を表す;L22は、**−O−、**−O−CO−、**−CO−O−、**−O−CO−O−、**−S−、**−NH−、**−SO2−、**−CH2−、**−CH=CH−又は**−C≡C−を表す;L23は、−O−、−S−、−C(=O)−、−SO2−、−NH−、−CH2−、−CH=CH−及び−C≡C−並びにこれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基を表す;Q1は重合性基又は水素原子を表す。
−O(CnH2n)n1O(CmH2m)m1−CkF2k+1
式中、n及びmはそれぞれ1〜3であり、n1及びm1はそれぞれ1〜3であり、kは1〜10である。
前記組成物は、空気界面においては空気界面のチルト角で配向する。このチルト角は、液晶性組成物に含まれる液晶性化合物の種類や添加剤の種類等で、その程度が異なるため、目的に応じて空気界面のチルト角を任意に制御する必要がある。
また、特開2009−193046号公報等に記載のフルオロ脂肪族基含有ポリマーも同様な作用があるので空気界面配向制御剤として添加することができる。
前記組成物に添加し、該組成物の塗布時のハジキを防止するための材料としては、一般に高分子化合物を好適に用いることができる。
使用するポリマーとしては、前記組成物の傾斜角変化や配向を著しく阻害しない限り、特に制限はない。
ポリマーの例としては、特開平8−95030号公報に記載があり、特に好ましい具体的ポリマー例としてはセルロースエステル類を挙げることができる。セルロースエステルの例としては、セルロースアセテート、セルロースアセテートプロピオネート、ヒドロキシプロピルセルロース及びセルロースアセテートブチレートを挙げることができる。
前記組成物の配向を阻害しないように、ハジキ防止目的で使用されるポリマーの添加量は、前記組成物に対して一般に0.1〜10質量%の範囲にあり、0.1〜8質量%の範囲にあることがより好ましく、0.1〜5質量%の範囲にあることがさらに好ましい。
前記組成物は、重合開始剤を含有しているのが好ましい。重合開始剤を含有する前記組成物を用いると、液晶相形成温度まで加熱した後、重合させ冷却することによって液晶状態の配向状態を固定化して、光学異方性層を作製することもできる。重合反応には、熱重合開始剤を用いる熱重合反応と光重合開始剤を用いる光重合反応と電子線照射による重合反応が含まれるが、熱により支持体等が変形、変質するのを防ぐためにも、光重合反応又は電子線照射による重合反応が好ましい。
光重合開始剤の使用量は、前記組成物の0.01〜20質量%であることが好ましく、0.5〜5質量%であることがさらに好ましい。
前記組成物には、重合性のモノマーを添加してもよい。本発明で使用できる重合性モノマーとしては、併用される液晶化合物と相溶性を有し、液晶性組成物の配向阻害を著しく引き起こさない限り、特に限定はない。これらの中では重合活性なエチレン性不飽和基、例えばビニル基、ビニルオキシ基、アクリロイル基及びメタクリロイル基などを有する化合物が好ましく用いられる。上記重合性モノマーの添加量は、併用される液晶化合物に対して一般に0.5〜50質量%の範囲にあり、1〜30質量%の範囲にあることが好ましい。また反応性官能基数が2以上のモノマーを用いると、配向膜との密着性を高める効果が期待できるため、特に好ましい。
まず、重合性液晶性化合物を少なくとも含有する組成物を支持体の表面上(配向膜を有する場合は配向膜表面)に塗布する。所望により加熱等して、所望の配向状態で配向させる。次に、重合反応等を進行させて、その状態を固定して、光学異方性層を形成する。この方法に用いられる前記組成物に添加可能な添加剤の例としては、前記した空気界面配向制御剤、ハジキ防止剤、重合開始剤、重合性モノマー等が挙げられる。
上記光学特性を満足する第2光学異方性層の例には、光学的に一軸性又は二軸性のフィルムが挙げられる。フィルムの主成分については特に制限はない。例えば、セルロースアシレート、ポリカーボネート系ポリマー、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート等のポリエステル系ポリマー、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系ポリマー、ポリスチレンやアクリロニトリル・スチレン共重合体(AS樹脂)等のスチレン系ポリマー等を利用することができる。また、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、エチレン・プロピレン共重合体の如きポリオレフィン系ポリマー、塩化ビニル系ポリマー、ナイロンや芳香族ポリアミド等のアミド系ポリマー、イミド系ポリマー、スルホン系ポリマー、ポリエーテルスルホン系ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン系ポリマー、ポリフェニレンスルフィド系ポリマー、塩化ビニリデン系ポリマー、ビニルアルコール系ポリマー、ビニルブチラール系ポリマー、アリレート系ポリマー、ポリオキシメチレン系ポリマー、エポキシ系ポリマー、またはこれらの2種以上を混合したポリマーを用いてもよい。また、第2光学異方性層は、これらのポリマーフィルムの積層体であってもよい。
長手方向の延伸の場合、フィルムの搬送ローラーの速度を調節して、フィルムの剥ぎ取り速度よりもフィルムの巻き取り速度の方を速くすると、フィルムを容易に延伸できる。
幅方向の延伸の場合、フィルムの巾をテンターで保持しながら搬送して、テンターの巾を徐々に広げることによってもフィルムを延伸できる。
本発明の位相差フィルムの一態様は、λ/4層を有する。λ/4層は、第1光学異方性層の側に配置されていても、第2光学異方性層の側に配置されていてもよい。λ/4層が自己支持性のない硬化層であり、第2光学異方性層が上記自己支持性のあるポリマーフィルム等である態様では、第2光学異方性層として利用されるポリマーフィルムの表面に、塗布又は転写により形成してもよい。
また、λ/4層の形成に使用可能なディスコティック液晶の例については、第1光学異方性層の形成に利用可能な例と同様である。
本発明の位相差フィルムの最表面には、目的に応じて必要な表面層を単独又は複数層設けてもよい。好ましい態様としては、最表面にハードコート層を有する態様、最表面に反射防止層を有する態様、最表面にハードコート層及び更にその表面外側に反射防止層が積層された態様、等が挙げられる。
反射防止層は、光学干渉によって反射率が減少するように屈折率、膜厚、層の数、層順等を考慮して設計された,少なくとも一層以上の層からなる層である。
反射防止層は、最も単純な構成では、フィルムの最表面に低屈折率層のみを塗設した構成である。更に反射率を低下させるには、屈折率の高い高屈折率層と、屈折率の低い低屈折率層を組み合わせて反射防止層を構成することが好ましい。構成例としては、下側から順に、高屈折率層/低屈折率層の2層のものや、屈折率の異なる3層を、中屈折率層(下層よりも屈折率が高く、高屈折率層よりも屈折率の低い層)/高屈折率層/低屈折率層の順に積層されているもの等があり、更に多くの反射防止層を積層するものも提案されている。中でも、耐久性、光学特性、コストや生産性等から、ハードコート層上に、中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層の順に有することが好ましく、例えば、特開平8−122504号公報、特開平8−110401号公報、特開平10−300902号公報、特開2002−243906号公報、特開2000−111706号公報等に記載の構成が挙げられる。また、膜厚変動に対するロバスト性に優れる3層構成の反射防止フィルムは特開2008−262187号公報に記載されている。上記3層構成の反射防止フィルムは、画像表示装置の表面に設置した場合、反射率の平均値を0.5%以下とすることができ、映り込みを著しく低減することができ、立体感に優れる画像を得ることができる。また、各層に他の機能を付与させてもよく、例えば、防汚性の低屈折率層、帯電防止性の高屈折率層、帯電防止性のハードコート層、防眩性のハードコート層としたもの(例、特開平10−206603号公報、特開2002−243906号公報、特開2007−264113号公報等)等が挙げられる。
・−*/ハードコート層、
・−*/低屈折率層、
・−*/防眩層/低屈折率層
・−*/ハードコート層/低屈折率層、
・−*/ハードコート層/防眩層/低屈折率層
・−*/ハードコート層/高屈折率層/低屈折率層
・−*/ハードコート層/中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層
・−*/ハードコート層/防眩層/高屈折率層/低屈折率層
・−*/ハードコート層/防眩層/中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層
・−*/防眩層/高屈折率層/低屈折率層
・−*/防眩層/中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層
位相差フィルムの最表面には、物理的強度を付与するために、ハードコート層を設けることができる。本発明においては、ハードコート層を設けなくてもよいが、ハードコート層を設けた方が鉛筆引掻き試験などの耐擦傷性面が強くなり、好ましい。
好ましくは、ハードコート層上に低屈折率層が設けられ、更に好ましくはハードコート層と低屈折率層の間に中屈折率層、高屈折率層が設けられ、反射防止フィルムを構成する。ハードコート層は、二層以上の積層から構成されてもよい。
ハードコート層の強度は、鉛筆硬度試験で、H以上であることが好ましく、2H以上であることが更に好ましく、3H以上であることが最も好ましい。更に、JIS K5400に従うテーバー試験で、試験前後の試験片の摩耗量が少ないほど好ましい。
防眩層は、表面散乱による防眩性と、好ましくは、硬度、耐擦傷性を向上するためのハードコート性をフィルムに寄与する目的で形成される。
防眩層については特開2009−98658号公報の段落[0178]〜[0189]に記載されており、本発明においても同様である。
高屈折率層の屈折率は、1.70〜1.74であることが好ましく、1.71〜1.73であることがより好ましい。中屈折率層の屈折率は、低屈折率層の屈折率と高屈折率層の屈折率との間の値となるように調整される。中屈折率層の屈折率は、1.60〜1.64であることが好ましく、1.61〜1.63であることが更に好ましい。
高屈折率層及び中屈折率層の形成方法は化学蒸着(CVD)法や物理蒸着(PVD)法、特に物理蒸着法の一種である真空蒸着法やスパッタ法により、無機物酸化物の透明薄膜を用いることもできるが、オールウェット塗布による方法が好ましい。
上記高屈折率層は、無機微粒子、3官能以上の重合性基を有する硬化性化合物(以下、「バインダー」と称する場合もある)、溶媒及び重合開始剤を含有する塗布組成物を塗布し、溶媒を乾燥させた後、加熱、電離放射線照射あるいは両手段の併用により硬化して形成されたものであるのが好ましい。硬化性化合物や開始剤を用いる場合は、塗布後に熱及び/又は電離放射線による重合反応により硬化性化合物を硬化させることで、耐傷性や密着性に優れる中屈折率層や高屈折率層が形成できる。
本発明における低屈折率層は、屈折率が1.30〜1.47であることが好ましい。多層薄膜干渉型の反射防止積層体(中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層)の場合の低屈折率層の屈折率は1.33〜1.38であることが望ましく、更に望ましくは1.35〜1.37が望ましい。上記範囲内とすることで反射率を抑え、膜強度を維持することができ、好ましい。低屈折率層の形成方法も化学蒸着(CVD)法や物理蒸着(PVD)法、特に物理蒸着法の一種である真空蒸着法やスパッタ法により、無機物酸化物の透明薄膜を用いることもできるが、低屈折率層用組成物を用いてオールウェット塗布による方法を用いることが好ましい。
低屈折率層は、含フッ素硬化性ポリマー、含フッ素硬化性モノマー、非含フッ素硬化性モノマー、低屈折率粒子などを構成成分として形成することができる。これら化合物は、特開2010−152311号公報[0018]〜[0168]段落に記載のものを用いることができる。
低屈折率層まで形成した反射防止フィルムの強度は、500g荷重の鉛筆硬度試験でH以上であることが好ましく、2H以上であることが更に好ましく、3H以上であることが最も好ましい。
また、反射防止フィルムの防汚性能を改良するために、表面の水に対する接触角が95゜以上であることが好ましい。更に好ましくは102゜以上である。特に、接触角が105°以上であると、指紋に対する防汚性能が著しく良化するため、特に好ましい。また、水の接触角が102°以上で、かつ、表面自由エネルギーが25dyne/cm以下であることがより好ましく、23dyne/cm以下であることが特に好ましく、20dyne/cm以下であることが更に好ましい。最も好ましくは、水の接触角が105°以上で、かつ、表面自由エネルギーが20dyne/cm以下である。
本発明の位相差フィルム、特にアクティブリターダーの視認側表面に配置される位相差フィルムは、紫外線吸収剤を含有しているのが好ましい。本発明の位相差フィルムを構成する複数の層の少なくとも1つの層が紫外線吸収剤を含有しているのが好ましい。紫外線吸収剤としては、紫外線吸収性を発現できるもので、公知のものがいずれも使用できる。そのような紫外線吸収剤のうち、紫外線吸収性が高く、電子画像表示装置で用いられる紫外線吸収能(紫外線カット能)を得るためにベンゾトリアゾール系又はヒドロキシフェニルトリアジン系の紫外線吸収剤が好ましい。また、紫外線の吸収幅を広くするために、最大吸収波長の異なる紫外線吸収剤を2種以上併用することができる。
本発明のアクティブリターダーは、本発明の位相差フィルムと、TN型液晶セルとを少なくとも有する。本発明において用いられるアクティブリターダー用TN型液晶セルは、一般的な画像表示装置に用いられるTN型液晶セルの構成と同様である。一対の基板と、その間に、ネマチック液晶を封止して構成される。電圧無印加時に面内レターデーションがλ/2程度、及び電圧印加時に0程度になるように構成されるのが好ましい。そのためには、液晶層のΔndが350〜480nmであるのが好ましい。
本発明は、本発明のアクティブリターダーと、画像表示パネル部とを有する画像表示装置、及びそれを用いた3D表示システムにも関する。
VAモードの液晶セルでは、電圧無印加時に棒状液晶性分子が実質的に垂直に配向している。VAモードの液晶セルには、(1)棒状液晶性分子を電圧無印加時に実質的に垂直に配向させ、電圧印加時に実質的に水平に配向させる狭義のVAモードの液晶セル(特開平2−176625号公報記載)に加えて、(2)視野角拡大のため、VAモードをマルチドメイン化した(MVAモードの)液晶セル(SID97、Digest of tech.Papers(予稿集)28(1997)845記載)、(3)棒状液晶性分子を電圧無印加時に実質的に垂直配向させ、電圧印加時にねじれマルチドメイン配向させるモード(n−ASMモード)の液晶セル(日本液晶討論会の予稿集58〜59(1998)記載)及び(4)SURVIVALモードの液晶セル(LCDインターナショナル98で発表)が含まれる。また、PVA(Patterned Vertical Alignment)型、光配向型(Optical Alignment)、及びPSA(Polymer-Sustained Alignment)のいずれであってもよい。これらのモードの詳細については、特開2006−215326号公報、及び特表2008−538819号公報に詳細な記載がある。
OCBモードの液晶セルは、棒状液晶性分子を液晶セルの上部と下部とで実質的に逆の方向に(対称的に)配向させるベンド配向モードの液晶セルである。ベンド配向モードの液晶セルを用いた液晶表示装置は、米国特許4583825号、同5410422号の各明細書に開示されている。棒状液晶性分子が液晶セルの上部と下部とで対称的に配向しているため、ベンド配向モードの液晶セルは、自己光学補償機能を有する。そのため、この液晶モードは、OCB(Optically Compensatory Bend)液晶モードとも呼ばれる。ベンド配向モードの液晶表示装置は、応答速度が速いとの利点がある。
IPSモードの液晶セルは、棒状液晶分子が基板に対して実質的に平行に配向しており、基板面に平行な電界が印加することで液晶分子が平面的に応答する。IPSモードは電界無印加状態で黒表示となり、上下一対の偏光板の透過軸は直交している。光学補償シートを用いて、斜め方向での黒表示時の漏れ光を低減させ、視野角を改良する方法が、特開平10−54982号公報、特開平11−202323号公報、特開平9−292522号公報、特開平11−133408号公報、特開平11−305217号公報、特開平10−307291号公報などに開示されている。
TNモードの液晶セルでは、電圧無印加時に棒状液晶性分子が実質的に水平配向し、更に60〜120゜にねじれ配向している。TNモードの液晶セルは、カラーTFT液晶表示装置として最も多く利用されており、多数の文献に記載がある。
(1) 第2光学異方性層用フィルムの準備
<第2光学異方性層(支持体フィルム)の作製>
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、セルロースアセテート溶液を調製した。
(セルロースアセテート溶液組成)
酢化度60.7〜61.1%のセルロースアセテート 100質量部
トリフェニルホスフェート(可塑剤) 7.8質量部
ビフェニルジフェニルホスフェート(可塑剤) 3.9質量部
メチレンクロライド(第1溶媒) 336質量部
メタノール(第2溶媒) 29質量部
1−ブタノール(第3溶媒) 11質量部
なお、Re及びRthの測定には、KOBRA−WR(王子計測機器製)を用いた。
<ケン化処理>
上記作製した実施例1の第2光学異方性層用セルロースアセテートフィルムの一方の面に、1.5規定水酸化カリウムのイソプロピルアルコール溶液を25mL/m2塗布し、25℃で5秒間放置した後、流水で10秒洗浄し、25℃の空気を吹き付けることでフィルムの表面を乾燥した。このようにして、セルロースアセテートフィルムの一方の表面のみをそれぞれケン化した。
ケン化処理した上記セルロースアセテートフィルム(第2光学異方性層)の一方の面に、下記の組成の塗布液を、#14のワイヤーバーコーターで24mL/m2塗布した。60℃の温風で60秒間、さらに90℃の温風で150秒間乾燥し、膜をそれぞれ形成した。次に、形成した膜に、上記セルロースアセテートフィルム(第2光学異方性層)の延伸方向(遅相軸とほぼ一致)と45゜の方向に、ラビング処理を実施した。
配向膜塗布液組成
------------------------------------------------------------------
下記の変性ポリビニルアルコール 20質量部
水 360質量部
メタノール 120質量部
グルタルアルデヒド(架橋剤) 2質量部
------------------------------------------------------------------
下記の組成のディスコティック液晶化合物を含む塗布液(A)を上記作製した配向膜上に、#2.4のワイヤーバーで用いて塗布した。塗布液の溶媒の乾燥及びディスコティック液晶化合物の配向熟成のために、80℃の温風で90秒間加熱した。続いて、80℃にてUV照射を行い、液晶化合物の配向を固定化し光学異方性層(第1光学異方性層)を形成した。該光学異方性層のRe及びRthを下記表に示す。この様にして、実施例1の位相差フィルムを作製した。
光学異方性層塗布液(A)の組成
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
下記のディスコティック液晶化合物 100質量部
光重合開始剤(イルガキュアー907、チバ・ジャパン社製) 3質量部
増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製) 1質量部
下記のフッ素系ポリマー(FP1) 0.8質量部
メチルエチルケトン 252質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
下記のレターデーション上昇剤(A)16質量部、メチレンクロライド92質量部及びメタノール8質量部を投入し、加熱しながら攪拌して、レターデーション上昇剤溶液を調製した。
実施例1で使用したセルロースアセテート溶液474質量部に、レターデーション上昇剤溶液25質量部を混合し、充分に攪拌してドープを調製した。レターデーション上昇剤の添加量は、セルロースアセテート100質量部に対して、6.0質量部であった。
(アルカリ鹸化処理)
セルロースアシレートフィルムT1を、温度60℃の誘電式加熱ロールを通過させ、フィルム表面温度を40℃に昇温した後に、フィルムの片面に下記に示す組成のアルカリ溶液を、バーコーターを用いて塗布量14ml/m2で塗布し、110℃に加熱した(株)ノリタケカンパニーリミテド製のスチーム式遠赤外ヒーターの下に、10秒間搬送した。続いて、同じくバーコーターを用いて、純水を3ml/m2塗布した。次いで、ファウンテンコーターによる水洗とエアナイフによる水切りを3回繰り返した後に、70℃の乾燥ゾーンに10秒間搬送して乾燥し、アルカリ鹸化処理したセルロースアシレートフィルムを作製した。
───────────────────────────────────
アルカリ溶液組成
───────────────────────────────────
水酸化カリウム 4.7質量部
水 15.8質量部
イソプロパノール 63.7質量部
界面活性剤SF−1:C14H29O(CH2CH2O)20H 1.0質量部
プロピレングリコール 14.8質量部
───────────────────────────────────
上記のように鹸化処理した長尺状のセルロースアセテートフィルムに、下記の組成の配向膜塗布液を#14のワイヤーバーで連続的に塗布した。60℃の温風で60秒、更に100℃の温風で120秒乾燥した。
配向膜塗布液の組成
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
下記の変性ポリビニルアルコール 10質量部
水 371質量部
メタノール 119質量部
グルタルアルデヒド 0.5質量部
光重合開始剤(イルガキュアー2959、チバ・ジャパン製) 0.3質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
上記作製した配向膜に連続的にラビング処理を施した。このとき、長尺状のフィルムの長手方向と搬送方向は平行であり、フィルム長手方向に対して、ラビングローラーの回転軸は時計回りに45°の方向とした。
光学異方性層塗布液(A)の組成
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
下記のディスコティック液晶化合物 100質量部
光重合開始剤(イルガキュアー907、チバ・ジャパン社製) 3質量部
増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製) 1質量部
下記のピリジニウム塩 1質量部
下記のフッ素系ポリマー(FP1) 0.4質量部
メチルエチルケトン 252質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
また、λ/4フィルム全体のReは142nm、Rthは3nmであった。
(ハードコート層用塗布液の調製)
下記組成物をミキシングタンクに投入し、攪拌してハードコート層塗布液とした。
メチルエチルケトン900質量部に対して、シクロヘキサノン100質量部、部分カプロラクトン変性の多官能アクリレート(DPCA−20、日本化薬(株)製)750質量部、シリカゾル(MIBK−ST、日産化学工業(株)製)200質量部、光重合開始剤(イルガキュア184、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製)50質量部、を添加して攪拌した。孔径0.4μmのポリプロピレン製フィルターで濾過してハードコート層用の塗布液を調製した。
ZrO2微粒子含有ハードコート剤(デソライトZ7404[屈折率1.72、固形分濃度:60質量%、酸化ジルコニウム微粒子含量:70質量%(対固形分)、酸化ジルコニウム微粒子の平均粒子径:約20nm、溶剤組成:メチルイソブチルケトン/メチルエチルケトン=9/1、JSR(株)製])5.1質量部に、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの混合物(DPHA)1.5質量部、光重合開始剤(イルガキュア907、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製)0.05質量部、メチルエチルケトン66.6質量部、メチルイソブチルケトン7.7質量部及びシクロヘキサノン19.1質量部を添加して攪拌した。充分に攪拌の後、孔径0.4μmのポリプロピレン製フィルターで濾過して中屈折率層用塗布液Aを調製した。
ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの混合物(DPHA)4.5質量部、光重合開始剤(イルガキュア907、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製)0.14質量部、メチルエチルケトン66.5質量部、メチルイソブチルケトン9.5質量部及びシクロヘキサノン19.0質量部を添加して攪拌した。十分に攪拌ののち、孔径0.4μmのポリプロピレン製フィルターで濾過して中屈折率層用塗布液Bを調製した。
ZrO2微粒子含有ハードコート剤(デソライトZ7404[屈折率1.72、固形分濃度:60質量%、酸化ジルコニウム微粒子含量:70質量%(対固形分)、酸化ジルコニウム微粒子の平均粒子径:約20nm、光重合開始剤含有、溶剤組成:メチルイソブチルケトン/メチルエチルケトン=9/1、JSR(株)製])14.4質量部に、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの混合物(DPHA)0.75質量部、メチルエチルケトン62.0質量部、メチルイソブチルケトン3.4質量部、シクロヘキサノン1.1質量部を添加して攪拌した。充分に攪拌の後、孔径0.4μmのポリプロピレン製フィルターで濾過して高屈折率層用塗布液Cを調製した。
(パーフルオロオレフィン共重合体(1)の合成)
中空シリカ粒子微粒子ゾル(イソプロピルアルコールシリカゾル、触媒化成工業(株)製CS60−IPA、平均粒子径60nm、シエル厚み10nm、シリカ濃度20質量%、シリカ粒子の屈折率1.31)500質量部に、アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン30質量部、及びジイソプロポキシアルミニウムエチルアセテート1.51質量部加え混合した後に、イオン交換水9質量部を加えた。60℃で8時間反応させた後に室温まで冷却し、アセチルアセトン1.8質量部を添加し、分散液を得た。その後、シリカの含率がほぼ一定になるようにシクロヘキサノンを添加しながら、圧力30Torrで減圧蒸留による溶媒置換を行い、最後に濃度調整により固形分濃度18.2質量%の分散液Aを得た。得られた分散液AのIPA残存量をガスクロマトグラフィーで分析したところ0.5質量%以下であった。
各成分を下記のように混合し、メチルエチルケトンに溶解して固形分濃度5質量%の低屈折率層用塗布液を作製した。下記各成分の質量%は、塗布液の全固形分に対する、各成分の固形分の比率である。
・DPHA:ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの混合物(日本化薬(株)製):7質量%・MF1:国際公開第2003/022906号パンフレットの実施例記載の下記含フッ素不飽和化合物(重量平均分子量1600):5質量%
・分散液A:前記中空シリカ粒子分散液A(アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシランで表面修飾した中空シリカ粒子ゾル、固形分濃度18.2%):50質量%
・Irg127:光重合開始剤イルガキュア127(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製):3質量%
更に中屈折率層用塗布液、高屈折率層用塗布液、低屈折率層用塗布液をグラビアコーターを用いて塗布し、中屈折率層、高屈折率層及び低屈折率層を形成した。
中屈折率層の乾燥条件は90℃、30秒とし、紫外線硬化条件は酸素濃度が1.0体積%以下の雰囲気になるように窒素パージしながら180W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて、照度300mW/cm2、照射量240mJ/cm2の照射量とした。中屈折率層の膜厚は65.5nm、屈折率1.638はであった。
高屈折率層の乾燥条件は90℃、30秒とし、紫外線硬化条件は酸素濃度が1.0体積%以下の雰囲気になるように窒素パージしながら240W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて、照度300mW/cm2、照射量240mJ/cm2の照射量とした。高屈折率層の膜厚は110nm、屈折率は1.845であった。
低屈折率層の乾燥条件は90℃、30秒とし、紫外線硬化条件は酸素濃度が0.1体積%以下の雰囲気になるように窒素パージしながら240W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて、照度600mW/cm2、照射量600mJ/cm2の照射量とした。低屈折率層の膜厚は86nm、屈折率は1.42であった。
上記のようにして光学異方性層上にハードコート層及び反射防止層を有する光学フィルムを作製した。この光学フィルムの波長550nmにおけるReは0nm、Rthは1nmであった。
上記で作製した実施例1〜12及び比較例1〜9の各位相差フィルムの表面上に、上記λ/4フィルムを貼合し、さらにその表面上に、上記表面フィルムを貼合した。この様にして、実施例1〜12及び比較例1〜9の、λ/4フィルム及び表面フィルム付き位相差フィルムをそれぞれ作製した。
(1)アクティブリターダーTN型液晶セル
アクティブリターダー用液晶セルとして、Δndが450nmのTN型液晶セルを準備した。当該液晶セルは、電圧印加時はΔnd(550)が0になり、電圧無印加時はΔnd(550)がλ/2になる液晶セルである。
画像表示パネル部として、VAモード液晶表示パネルを準備した。この液晶表示パネルの視認側表面に、上記で作製した、アクティブリターダーをそれぞれ貼合し、下記表に記載の画像表示装置をそれぞれ作製した。なお、貼合時は、液晶表示パネル部の視認側偏光膜の吸収軸と、アクティブリターダー用TN型液晶セルの電圧無印加時の面内遅相軸とを45°にして貼合した。また、いずれの画像表示装置においても、アクティブリターダーの視認側に配置されているλ/4層の面内遅相軸は、アクティブリターダー用TN型液晶セルの電圧無印加時の面内遅相軸に対して直交する方向になっていた。
作製した各画像表示装置を、極角については0度、30度、45度、方位角については0度、45度、90度、135度、180度、225度、270度、315度の方向から、クロストークの評価を行った。なお、極角30度及び45度の視野角は、TV用途における実用視野角であり、この範囲の視野角特性が優れていることが実用上重要である。
クロストークの評価は、まず、画像表示装置は白表示させ、アクティブリターダーの電圧をオンの状態で、目の位置に分光放射輝度計(SR−3 トプコン製)をおき、右目用/左目用の円偏光メガネを通して、輝度をそれぞれ測定した(このときの輝度をそれぞれY_onR及びY_onLとする)。このときのクロストーク度合い(CRO_on)を、下記式の通り定義し、それぞれ算出した。
CRO_on=100*{1−(Y_onR−Y_onL)/(Y_onR+Y_onL)}
CRO_off=100*{1−(Y_offR−Y_offL)/(Y_offR+YoffL)}
クロストーク度合いの値が小さいほど、クロストークが低いことを意味し、即ち、画像の立体感が保たれることを意味する。
14 第2光学異方性層
16 λ/4層
18 表面層
20 TN型液晶セル
30 画像表示パネル部
32 直線偏光膜
Claims (11)
- 波長550nmにおけるレターデーションが0nmになる方向が存在せず、且つ波長550nmにおけるレターデーションの絶対値が最小となる方向が、層の法線方向にも面内にもない第1の光学異方性層、及び
波長550nmにおける面内レターデーションRe(550)及び同波長の厚み方向レターデーションRth(550)が、以下の関係式(1)及び(2)
−80nm≦Re(550)+Rth(550)≦140nm (1)
−100nm≦Re(550)≦120nm (2)
を満たす第2の光学異方性層を少なくとも有する位相差フィルムであって、
位相差フィルム全体のRth(550)が以下の関係式(3)
−125nm≦Rth(550)≦150nm (3)
を満たすことを特徴とする位相差フィルム。 - 前記第1の光学異方性層が、ディスコティック液晶組成物の配向を固定してなる層である請求項1に記載の位相差フィルム。
- 前記第1の光学異方性層が、ハイブリッド配向状態に固定されたディスコティック液晶組成物からなる層である請求項1に記載の位相差フィルム。
- λ/4板をさらに有する請求項1〜3のいずれか1項に記載の位相差フィルム。
- 最表面に配置されるハードコート層又は光反射防止層をさらに有する請求項1〜4のいずれか1項に記載の位相差フィルム。
- TN型液晶セル、及びその双方の表面上にそれぞれ、該液晶セルを中心として対称的に配置される請求項1に記載の位相差フィルムを有するアクティブリターダー。
- 前記TN型液晶セルの一方の表面上に配置される前記第1及び第2の光学異方性層のさらに外側に、λ/4層を有する請求項6に記載のアクティブリターダー。
- 前記TN型液晶セルの一方の表面上に配置される前記第1及び第2の光学異方性層のさらに外側であって最表面に配置されるハードコート層又は光反射防止層をさらに有する請求項6又は7に記載のアクティブリターダー。
- 請求項6〜8のいずれか1項に記載のアクティブリターダー、及び画像表示パネルを少なくとも有する画像表示装置。
- 前記画像表示パネルが前記アクティブリターダー側に偏光膜を有し、又は前記画像表示パネルと前記アクティブリターダーとの間に偏光膜を有し、
該偏光膜と前記アクティブリターダーのTN型液晶セルとが、Oモード配置である請求項9に記載の画像表示装置。 - 請求項9又は10に記載の画像表示装置、及び該画像表示装置と該画像表示装置を観察する観察者との間に配置される偏光膜を少なくとも有する立体画像表示システム。
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