JP5621477B2 - 位相差フィルム、偏光子付き位相差フィルム、および液晶表示装置 - Google Patents
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Description
また、本発明に用いられる上記棒状化合物は、従来から位相差フィルム用に用いられる棒状化合物として一般的なものを用いることができるため、本発明においては配向層を上記のように形成されたものにすることのみで安価にパターン位相差フィルムを得ることができる。
さらに、本発明のパターン位相差フィルムは、上記透明フィルム基材が用いられていることにより、簡易的な方法で大量生産することが可能であり、さらに軽量であることから実用性の高いものとなる。
このようなことから本発明によれば、安価かつ簡易的な方法で大量に製造することが可能であり、実用性に優れたパターン位相差フィルムを得ることができる。
以下、これらの発明について詳細に説明する。
まず、本発明のパターン位相差フィルムについて説明する。上述したように本発明のパターン位相差フィルムは、透明フィルム基材と、上記透明フィルム基材上に形成され、表面に厚みが大きい厚膜領域および上記厚膜領域よりも厚みが小さい薄膜領域がパターン状に形成された配向層と、上記配向層の上記表面上に形成され、屈折率異方性を有する棒状化合物を含有する位相差層とを有するものであって、上記厚膜領域および上記薄膜領域が同一方向に上記棒状化合物を配列させることができるように表面に微細凹凸形状が形成されていることを特徴とするものである。
また、本発明に用いられる上記棒状化合物は、従来から位相差フィルム用に用いられる棒状化合物として一般的なものを用いることができるため、本発明においては配向層を上記のように形成されたものにすることのみで安価にパターン位相差フィルムを得ることができる。
さらに、本発明のパターン位相差フィルムは、上記透明フィルム基材が用いられていることにより、簡易的な方法で大量生産することが可能であり、さらに軽量であることから実用性の高いものとなる。
このようなことから本発明によれば、安価かつ簡易的な方法で大量に製造することが可能であり、実用性に優れたパターン位相差フィルムを得ることができる。
以下、本発明のパターン位相差フィルムに用いられる各構成について順に説明する。
まず、本発明に用いられる配向層について説明する。本発明に用いられる配向層は後述する透明フィルム基材上に形成されるものであり、位相差層に含まれる棒状化合物を配列させる機能を有するものである。そして、本発明に用いられる配向層は、表面に厚みが大きい厚膜領域と、上記厚膜領域よりも厚みが小さい薄膜領域とがパターン状に形成されており、かつ上記厚膜領域および上記薄膜領域の表面に、それぞれ同一方向に上記棒状化合物を配列させることができるように微細凹凸形状が形成されていることを特徴とするものである。本発明においてはこのような配向層が用いられることにより、当該配向層上に形成される位相差層において棒状化合物の配列方向は位相差層全体において同一方向になるが、上記厚膜領域上に形成された位相差層(低位相差領域)と、上記薄膜領域上に形成された位相差層(高位相差領域)とは厚みが異なるため、この厚みの差に相当する分だけ高位相差領域は、低位相差領域よりも位相差値が高くなることになる。したがって、本発明においてはこのような配向層が用いられることにより、厚膜領域と薄膜領域とが形成されたパターンに対応して、位相差層において低位相差領域および高位相差領域がパターン状に配置されたパターン位相差フィルムを得ることができる。
本発明における配向層に形成された厚膜領域と薄膜領域とは、配向層の表面において互いに厚みが異なる部位である。上述したように本発明のパターン位相差フィルムにおいては、位相差層において厚膜領域と薄膜領域との厚みの差に相当する分だけ位相差値が異なるパターンが形成されることになる。このため、本発明における厚膜領域と薄膜領域との厚みの差は、低位相差領域と高位相差領域との位相差値の差をどの程度にするかによって適宜決定されるものである。したがって、厚膜領域と薄膜領域との厚みの差は、本発明のパターン位相差フィルムの用途、および後述する位相差層に用いられる棒状化合物の種類等に応じて適宜決定されるものであり特に限定されるものではない。中でも本発明においては上記厚膜領域と上記薄膜領域との厚みの差が、位相差層の高位相差領域の面内レターデーション値と、位相差層の低位相差領域の面内レターデーション値との差がλ/2分に相当する距離であることが好ましい。これにより、例えば、配向層上に位相差層を形成する際に、低位相差領域の面内レターデーションがλ/4分に相当するようにすることにより、得られるパターン位相差フィルムは、低位相差領域の面内レターデーション値がλ/4分に相当し、かつ高位相差領域の面内レターデーション値がλ/4+λ/2に相当することになるが、このような態様のパターン位相差フィルムにおいては、上記低位相差領域、上記高位相差領域を通過する直線偏光がそれぞれ互いに直交関係にある円偏光になるため、3D表示装置を製造するためにより好適に用いられるものにできるからである。
Re[nm]=(Nx−Ny)×d[nm]
で表わされる値である。面内レターデーション値(Re値)は、例えば、王子計測機器株式会社製 KOBRA−WRを用い、平行ニコル回転法により測定することができるし、微小領域の面内レターデーション値はAXOMETRICS社(米国)製のAxoScanでミューラーマトリクスを使って測定することも出来る。また、本願明細書においては特に別段の記載をしない限り、Re値は波長589nmにおける値を意味するものとする。
また、図2に示すように上記厚膜領域および上記薄膜領域の厚みは、表面に形成された微細凹凸形状を含む厚みをいうものとする。
また、上記厚膜領域および上記薄膜領域が互いに平行な帯状のパターンに形成されていることにより、本発明のパターン位相差フィルムを用いてプラズマディスプレイや有機ELやFEDの様な発光型表示装置を製造する場合に、上記厚膜領域および上記薄膜領域が形成されたパターンと、発光型表示装置において画素が形成されているパターンとを偏光板を介して対応関係にすることが容易になる。このため、上記厚膜領域および上記薄膜領域が互いに平行な帯状のパターンに形成されていることにより、本発明のパターン位相差フィルムを用いて容易に3D発光型表示装置を製造することができるようになるからである。換言すると、本発明のパターン位相差フィルムを3D発光型表示装置に好適に用いられるものにできるからである。尚、必要に応じて、上記発光型表示装置にカラーフィルターを用いてもよい。
次に、上記厚膜領域および上記薄膜領域の表面に形成された微細凹凸形状について説明する。本発明のパターン位相差フィルムは、上記配向層上に後述する位相差層が積層された構成を有するものであるところ、上記厚膜領域および薄膜領域の表面に形成された微細凹凸形状は、上記位相差層中に含まれる棒状化合物を一定方向に配列させるために形成されるものである。
本発明における配向層を形成するために用いられる構成材料としては、上述した厚膜領域および薄膜領域とを所定の形状で形成することができるものであれば特に限定されるものではない。このような構成材料としては、たとえば、紫外線硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂等を挙げることができる。本発明においてはこれらの何れの構成材料であっても好適に用いることができるが、なかでも紫外線硬化性樹脂が用いられることが好ましい。紫外線硬化性樹脂が用いられることにより、本発明に用いられる配向層を転写法によって容易に形成することが可能なものにできる結果、本発明のパターン位相差フィルムをさらに生産性の高いものにできるからである。なお、構成材料として紫外線硬化性樹脂が用いられた場合、本発明における配向層は硬化された紫外線硬化性樹脂からなることになる。
次に、本発明における位相差層について説明する。本発明における位相差層は、上述した配向層上に形成されるものであり、屈折率異方性を有する棒状化合物を含有することにより本発明のパターン位相差フィルムに位相差性を付与するものである。また、本発明においては上述したような特徴を有する配向層が形成されていることにより、本発明における位相差層は高位相差領域と低位相差領域とが、上記薄膜領域および上記厚膜領域が形成されたパターンと同一のパターン状に形成されたものになる。
なお、本発明においては片末端に重合性官能基を有する液晶性材料を用いた場合であっても、他の分子と架橋して配列安定化することができる。
次に、本発明に用いられる透明フィルム基材について説明する。本発明に用いられる透明フィルム基材としては、樹脂材料からなり所定の透明性を有するものであれば特に限定されるものではない。中でも本発明に用いられる透明フィルム基材は、位相差性が低いものであることが好ましい。より具体的には、本発明に用いられる透明フィルム基材は、面内レターデーション値(Re値)が、0nm〜10nmの範囲内であることが好ましく、0nm〜5nmの範囲内であることがより好ましく、0nm〜3nmの範囲内であることがさらに好ましい。透明基材の面内レターデーション値が上記範囲よりも大きいと、例えば、本発明のパターン位相差フィルムを用いて3D表示装置を製造した場合に、得られる3D表示装置のコントラストや3Dの見え方が悪くなってしまう場合があるからである。
(1)他の構成
本発明のパターン位相差フィルムは少なくとも上記透明フィルム基材、配向層、および位相差層を有するものであるが、必要に応じて他の構成を有してもよいものである。本発明に用いられる他の構成としては、本発明のパターン位相差フィルムの用途等に応じて所望の機能を有するものを適宜選択して用いることができる。このような他の構成の例としては、例えば、上記透明フィルム基材の上記配向層が形成された面とは反対面上に形成されるアンチグレア層や反射防止層を挙げることができる。このようなアンチグレア層や反射防止層が形成されていることにより、本発明のパターン位相差フィルムを用いて3D表示装置を製造した際に、表示品質の良い3D表示装置を得ることができるという利点がある。なお、本発明においては、上記反射防止層およびアンチグレア層の一方のみが用いられていてもよく、または両方が用いられてもよい。
本発明の位相差フィルムは、上述した厚膜領域および薄膜領域が形成されたパターンに対応するように、位相差層に高位相差領域と低位相差領域とがパターン状に形成された構成を有するものとなる。ここで、上記高位相差領域および低位相差領域が有する位相差性の程度については、特に限定されるものではなく、本発明のパターン位相差フィルムの用途等に応じて適宜決定することができる。したがって、高位相差領域および低位相差領域が示す具体的な面内レターデーションの数値範囲についても特に限定されるものではなく、パターン位相差フィルムの用途に応じて適宜調整すればよい。そして、本発明においては厚膜領域と薄膜領域との厚みの差を調整することにより、高位相差領域および低位相差領域に任意の値の面内レターデーションを付与することができる。なかでも、本発明のパターン位相差フィルムを3D液晶表示装置を製造するために用いる場合は、上記高位相差領域の面内レターデーション値がλ/4+λ/2分に相当する程度であり、かつ上記低位相差領域の面内レターデーション値がλ/4分に相当する程度であることが好ましい。より具体的には上記高位相差領域の面内レターデーション値は、300nm〜480nmの範囲内であることが好ましく、330nm〜450nmの範囲内であることがより好ましく、360nm〜420nmの範囲内であることがさらに好ましい。また低位相差領域の面内レターデーション値は100nm〜160nmの範囲内であることが好ましく、110nm〜150nmの範囲内であることがより好ましく、120nm〜140nmの範囲内であることがさらに好ましい。なお、本発明における位相差層において、高位相差領域の面内レターデーション値と低位相差領域の面内レターデーション値は異なるが、遅相軸の方向はほぼ同一の方向となる。
本発明のパターン位相差フィルムを製造する方法としては、例えば、透明フィルム基材上に、厚膜領域および薄膜領域を有する配向層を形成した後、当該配向層上に棒状化合物を含有する位相差層形成用塗工液を塗工し、必要に応じて硬化処理を行って位相差層を形成することによって製造することができる。
次に、本発明の偏光板付きパターン位相差フィルムについて説明する。上述したように本発明の偏光子付きパターン位相差フィルムは、上記本発明に係るパターン位相差フィルムと、上記パターン位相差フィルム上に積層された偏光子とを有することを特徴とするものである。
以下、本発明の偏光子付きパターン位相差フィルムに用いられる各構成について順に説明する。
ここで、上記偏光板保護フィルムの透過率は、JIS K7361−1(プラスチックー透明材料の全光透過率の試験方法)により測定することができる。
ここで、酢化度とは、セルロース単位質量当りの結合酢酸量を意味する。酢化度は、ASTM:D−817−91(セルロースアセテート等の試験方法)におけるアセチル化度の測定および計算により求めることができる。なお、トリアセチルセルロースフィルムを構成するトリアセチルセルロースの酢化度は、フィルム中に含まれる可塑剤等の不純物を除去した後、上記の方法により求めることができる。
ここで、上記飽和吸水率は、上記吸水率は、ASTMD570に準拠し23℃の水中で1週間浸漬して増加重量を測定することにより求められる。
次に、本発明の液晶表示装置について説明する。上述したように本発明の液晶表示装置は、第1偏光板と、上記第1偏光板上に配置され、パターン状に画素部が形成されたカラーフィルタを備える液晶セルと、上記液晶セル上に配置された第2偏光板と、上記第2偏光板上に配置された上記本発明に係るパターン位相差フィルムとを有するものであって、上記カラーフィルタにおいて上記画素部が形成されているパターンと、上記パターン位相差フィルムの上記配向層において上記厚膜領域および上記薄膜領域が形成されているパターンとが対応関係にあることを特徴とするものである。
以下、本発明に用いられる各構成について説明する。
本発明に用いられる液晶セルは、パターン状に形成された画素部を有するカラーフィルタを備えるものである。本発明に用いられる液晶セルとしては、特に限定されるものではなく、一般的に液晶表示装置用の液晶セルとして公知のものを用いることができる。
本発明に用いられる第1偏光板および第2偏光板としては、透過光を直線偏光とすることができるものであれば特に限定されるものではなく、一般的に液晶表示装置に用いられる偏光板を用いることができる。このような偏光板としては、例えば、偏光子と、当該偏光子の両面に配置された偏光板保護フィルムとからなるものが一般的である。ここで、上記偏光子、および偏光板保護フィルムについては上記「B.偏光子付きパターン位相差フィルム」の項において説明したものと同様のものを用いることができる。
本発明の液晶表示装置は、上記液晶セルが備えるカラーフィルタにおいて上記画素部が形成されているパターンと、上記パターン位相差フィルムの上記配向層において上記厚膜領域および上記薄膜領域が形成されているパターンとが対応関係にあることを特徴とするものである。上記画素部が形成されているパターンと、上記パターン位相差フィルムの上記配向層において上記厚膜領域および上記薄膜領域が形成されているパターンとの対応関係をどのような態様にするかは、上記カラーフィルタにおいて画素部が配置されている態様等に応じて適宜決定することができる。このような対応関係としては、例えば、液晶表示装置に用いられているカラーフィルタの左右方向の1ライン毎にパターン位相差フィルムの各ラインが対応する状態にする等を挙げることができる。尚、位置合わせのずれを防止する目的で、必要に応じて隣り合ったライン間に光を吸収する黒いラインを設けても良い。
次に、透明フィルムを銅版から剥離し、凹凸形状を透明フィルムに賦形した。SEMで断面形状を観察したところ、200nmピッチの凹凸からなる幅500μmのストライプ形状が平行な状態で、段差2μmの凹凸が交互に観測された。
次に、シクロヘキサノンに固形分15%で溶解した下記構造式で表わされる液晶性材料溶液に光重合開始剤(BASF株式会社製イルガキュア184)を5重量%を加えた溶液を、上記賦形した透明フィルムにスピンコーターで乾燥硬化時の膜厚がストライプ凸部で1μm、ストライプ凹部で3μmになる様に塗布、80℃で10分乾燥し、紫外線を照射して硬化させた。偏光板クロスニコルの中にサンプルを入れて回転させたところ、幅500μmのストライプが明・暗・明・暗の繰り返し模様で見え、90度回転する毎に、明と暗が反転した。上記パターン位相差フィルムを3次元表示可能な液晶ディスプレイのカラーフィルターの左右方向のラインに対応して貼合し、左右円偏光メガネをかけて見たところ、3次元画像が見えた。
11 … 透明フィルム基材
12 … 配向層
12A … 厚膜領域
12B … 薄膜領域
13 … 位相差層
13A … 低位相差領域
13B … 高位相差領域
14 … 反射防止層またはアンチグレア層
20 … 偏光子付きパターン位相差フィルム
21 … 偏光子
22 … 偏光板保護フィルム
23 … 偏光板
24 … 接着層
30 … 液晶表示装置
31 … 第1偏光板
32 … 液晶セル
32a … 画素部
33 … 第2偏光板
Claims (10)
- 透明フィルム基材と、
前記透明フィルム基材上に形成され、表面に厚みが大きい厚膜領域および前記厚膜領域よりも厚みが小さい薄膜領域がパターン状に形成された配向層と、
前記配向層の前記表面上に形成され、屈折率異方性を有する棒状化合物を含有する位相差層と
を有するパターン位相差フィルムであって、
前記位相差層の前記配向層と反対側の面が、前記透明フィルム基材表面と平行な平面で形成されており、
前記厚膜領域および前記薄膜領域が同一方向に前記棒状化合物を配列させることができるように表面に微細凹凸形状が形成されていることを特徴とする、パターン位相差フィルム。 - 前記厚膜領域および前記薄膜領域が互いに平行な帯状のパターンに形成されていることを特徴とする、請求項1に記載のパターン位相差フィルム。
- 前記厚膜領域上に形成される位相差層の面内レターデーション値と、前記薄膜領域上に形成される位相差層の面内レターデーション値との差がλ/2分に相当するものであり、かつ前記厚膜領域上に形成される前記位相差層の面内レターデーション値が、λ/4分に相当することにより、前記厚膜領域上に形成される前記位相差層の面内レターデーション値がλ/4分に相当し、かつ前記薄膜領域上に形成される前記位相差層の面内レターデーション値がλ/4+λ/2分に相当することを特徴とする、請求項1または請求項2に記載のパターン位相差フィルム。
- 前記厚膜領域または前記薄膜領域の表面に形成された前記微細凹凸形状の少なくとも一方が、ストライプ状のライン状凹凸構造であることを特徴とする、請求項1から請求項3までのいずれかの請求項に記載のパターン位相差フィルム。
- 前記厚膜領域および前記薄膜領域の表面に形成された前記微細凹凸形状が、ストライプ状に形成のライン状凹凸構造であることを特徴とする、請求項1から請求項4までのいずれかの請求項に記載のパターン位相差フィルム。
- 前記配向層が硬化された紫外線硬化性樹脂からなることを特徴とする、請求項1から請求項5までのいずれかの請求項に記載のパターン位相差フィルム。
- 前記透明フィルム基材の前記配向層が形成された面とは反対面上に反射防止層および/またはアンチグレア層が形成されていることを特徴とする、請求項1から請求項6までのいずれかの請求項に記載のパターン位相差フィルム。
- 請求項1から請求項7までのいずれかの請求項に記載のパターン位相差フィルムと、前記パターン位相差フィルム上に積層された偏光子とを有することを特徴とする、偏光子付きパターン位相差フィルム。
- 前記位相差フィルムと、前記偏光子および前記偏光子の両面に貼り合わされた偏光板保護フィルムからなる偏光板とが積層された構成を有することを特徴とする、請求項8に記載の偏光子付きパターン位相差フィルム。
- 第1偏光板と、
前記第1偏光板上に配置され、パターン状に画素部が形成されたカラーフィルタを備える液晶セルと、
前記液晶セル上に配置された第2偏光板と、
前記第2偏光板上に配置された請求項1から請求項7までのいずれかの請求項に記載のパターン位相差フィルムと、
を有する液晶表示装置であって、
前記カラーフィルタにおいて前記画素部が形成されているパターンと、前記パターン位相差フィルムの前記配向層において前記厚膜領域および前記薄膜領域が形成されているパターンと、が対応関係にあることを特徴とする、液晶表示装置。
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