CN115210616B - 视角控制系统及图像显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的课题在于,提供一种与高清图像显示装置组合使用的情况下也不会发生莫尔纹,且容易地追随曲面,并且能够充分地遮蔽向与薄膜的法线方向成为倾斜的方向射出的光的视角控制系统及图像显示装置。本发明的视角控制系统至少依次具有第一偏振器、相位差层及第二偏振器,第一偏振器的吸收轴相对于表面呈45°以上的角度,并且相位差层满足下述式(1)及下述式(2),第二偏振器在面内方向具有吸收轴。式(1):相位差层的面内延迟Re为80nm<Re<250nm,式(2):设定为Nz=Rth/Re+0.5时,为1.5<Nz<6或者‑5<Nz<‑0.5,其中,Rth为相位差层的厚度方向延迟。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有吸收轴相对于面内方向呈45°以上的角度的偏振器、和面内相位差Re大于60nm的相位差层的视角控制偏振片及视角控制系统。
背景技术
液晶显示装置及有机EL显示装置等的图像显示装置大量被用作智能手机及笔记本电脑等的显示器。近年来,这些器件由于变得薄型化及轻量化从而易于携带,因此在列车、飞机等交通工具、图书馆及餐饮店等公共场合中使用的情况越来越多。因此,出于保护个人信息及机密信息等的必要性,要求防止图像显示装置的显示内容被其他人窥视的技术。
并且,近年来,图像显示装置还被用作设置于汽车的车内的车载显示器。由于车载显示器变得大型化,其结果从显示器射出的光映入挡风玻璃及侧玻璃等,从而存在妨碍行驶的情况,针对该问题要求防止映入的技术。
针对这些课题,提出有限制从图像显示装置射出的光的视角范围,并使光不向特定的方向射出的视角控制系统。
例如,在专利文献1中,公开有一种视角控制系统,其在薄膜的面内交替地配置透光区域和光吸收区域,来限制光相对于薄膜的法线方向向倾斜方向的射出。这种视角控制系统通常被称为百叶式薄膜。
并且,在专利文献2中,公开有一种视角控制系统,其由在薄膜的面内方向具有吸收轴的偏振器、和在从薄膜的法线方向至0°~45°的范围内具有吸收轴的偏振器的层叠体构成,通过降低相对于薄膜的法线方向倾斜方向的透射率,能够限制光的射出角。
以往技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第6345732号公报
专利文献2:日本专利第4902516号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
关于专利文献1中所记载的百叶式薄膜,由于能够充分地遮蔽相对于薄膜的法线方向向倾斜方向射出的光,因此通常以防止窥视窥视笔记本电脑等,以及防止映入车载显示器的挡风玻璃及侧玻璃等为目的而使用。
但是,由于百叶式薄膜的透光区域和光吸收区域以几十μm左右的间距交替地层叠,因此这些周期结构会干扰图像显示装置的像素,从而有时发生被称为莫尔纹的条纹图案。特别是,由于近年来的图像显示装置的像素变得高清化,因此莫尔纹的问题越发的显著。
并且,由于百叶式薄膜通常具有由聚碳酸酯薄膜等构成的基材层,并具有300μm以上的厚度,因此不容易折弯。近年来,在用作车载显示器等的图像显示装置中,一些显示面为曲面,难以对这些图像显示装置适用百叶式薄膜。
关于专利文献2中所记载的视角控制系统,由于不具有干扰图像显示装置的像素的周期结构,因此能够在不发生莫尔纹的情况下进行使用。并且,专利文献2中所记载的视角控制系统中,偏振器为几~几十μm的厚度,且即使包含其他基材层也能够减薄整体的厚度,因此能够容易地追随曲面。
然而,根据本发明人等的研究,专利文献2中所记载的视角控制系统无法充分地减小相对于薄膜的法线方向倾斜的方向上的透射率,并且倾斜射出的光的遮蔽不充分,因此以防止窥视笔记本电脑等以及防止车载显示器映入挡风玻璃及侧玻璃等的目的使用时,遮光性能不足。
本发明是鉴于上述情况而完成的,其目的在于,提供一种与高清图像显示装置组合使用的情况下也不会发生莫尔纹,且容易地追随曲面,并且能够充分地遮蔽向与薄膜的法线方向成为倾斜的方向射出的光的视角控制系统及图像显示装置。
用于解决技术课题的手段
本发明人等深入研究的结果,发现通过以下的结构能够达成上述目。
<1>
一种视角控制系统,其至少依次具有第一偏振器、相位差层及第二偏振器,所述视角控制系统中,
前述第一偏振器的吸收轴相对于表面呈45°以上的角度,
并且,前述相位差层满足下述式(1)及下述式(2),
第二偏振器在面内方向具有吸收轴。
式(1):相位差层的面内延迟Re为80nm<Re<250nm
式(2):设定为Nz=Rth/Re+0.5时,为1.5<Nz<6或者-5<Nz<-0.5,其中,Rth为相位差层的厚度方向延迟。
<2>
根据<1>所述的视角控制系统,其中,前述第一偏振器的吸收轴与前述视角控制系统的表面垂直。
<3>
根据<1>或<2>所述的视角控制系统,其中,前述的相位差层为Nz系数大于1.5的B板。
<4>
根据<1>或<2>所述的视角控制系统,其中,前述的相位差层为Nz系数小于-0.5的B板。
<5>
根据<1>或<2>所述的视角控制系统,其中,前述的相位差层至少包含正A板和正C板,前述的正A板设置于前述的第一偏振器侧。
<6>
根据<1>或<2>所述的视角控制系统,其中,前述的相位差层至少包含负A板和负C板,前述的负A板设置于前述的第一偏振器侧。
<7>
根据<1>或<2>所述的视角控制系统,其中,前述的相位差层至少包含B板和正C板,前述的B板设置于前述的第一偏振器侧。
<8>
根据<1>或<2>所述的视角控制系统,其中,前述的相位差层至少包含B板和负C板,前述的B板设置于前述的第一偏振器侧。
<9>
根据<1>或<2>所述的视角控制系统,其中,前述的相位差层为Nz系数大于1.5的B板,并且,前述的B板的慢轴与前述的第二偏振器的吸收轴所呈的角为10°以下。
<10>
根据<1>或<2>所述的视角控制系统,其中,前述的相位差层为Nz系数小于-0.5的B板,并且,前述的B板的慢轴与前述的第二偏振器的吸收轴所呈的角为80°以上且100°以下。
<11>
根据<1>或<2>所述的视角控制系统,其中,前述的相位差层至少包含正A板和正C板,前述的正A板配置于前述的第一偏振器侧,并且,前述的正A板的慢轴与前述的第二偏振器的吸收轴所呈的角为80°以上且100°以下。
<12>
根据<1>或<2>所述的视角控制系统,其中,前述的相位差层至少包含负A板和负C板,前述的负A板配置于前述的第一偏振器侧,并且,前述的负A板的慢轴与前述的第二偏振器的吸收轴所呈的角为80°以上且100°以下。
<13>
根据<1>或<2>所述的视角控制系统,其中,前述的相位差层至少包含B板和正C板,前述的B板配置于前述的第一偏振器侧,并且,前述的B板的慢轴与前述的第二偏振器的吸收轴所呈的角为80°以上且100°以下。
<14>
根据<1>或<2>所述的视角控制系统,其中,前述的相位差层至少包含B板和负C板,前述的B板配置于前述的第一偏振器侧,并且,前述的B板的慢轴与前述的第二偏振器的吸收轴所呈的角为10°以下。
<15>
一种图像显示装置,其包含<1>~<14>中任一项所述的视角控制系统。
发明效果
根据本发明,能够提供一种与高清图像显示装置组合使用的情况下也不会发生莫尔纹,且容易地追随曲面,并且能够充分地遮蔽向与薄膜的法线方向成为倾斜的方向射出的光的视角控制系统及图像显示装置。
附图说明
图1是表示现有的视角控制系统的示意图。
图2是表示现有的视角控制系统的示意图。
图3是表示现有的视角控制系统的示意图。
图4是表示现有的视角控制系统的示意图。
图5A是现有的视角控制系统的视角特征。
图5B是现有的视角控制系统的视角特征。
图6是表示现有的视角控制系统的示意图。
图7是表示本发明的视角控制系统的效果的概念图。
图8是表示本发明的视角控制系统的示意图。
图9A是表示本发明的视角控制系统的一例的示意图。
图9B是表示图9A所示的视角控制系统中的偏振状态的变化的邦加球。
图10A是表示本发明的视角控制系统的一例的示意图。
图10B是表示图10A所示的视角控制系统中的偏振状态的变化的邦加球。
图11A是表示本发明的视角控制系统的一例的示意图。
图11B是表示图11A所示的视角控制系统中的偏振状态的变化的邦加球。
图12A是表示本发明的视角控制系统的一例的示意图。
图12B是表示图12A所示的视角控制系统中的偏振状态的变化的邦加球。
图13A是表示本发明的视角控制系统的一例的示意图。
图13B是表示图13A所示的视角控制系统中的偏振状态的变化的邦加球。
图14A是表示本发明的视角控制系统的一例的示意图。
图14B是表示图14A所示的视角控制系统中的偏振状态的变化的邦加球。
图15A是表示本发明的视角控制系统的一例的示意图。
图15B是表示图15A所示的视角控制系统中的偏振状态的变化的邦加球。
图16A是表示本发明的视角控制系统的一例的示意图。
图16B是表示图16A所示的视角控制系统中的偏振状态的变化的邦加球。
图17是用于说明取向角度的测定方法的图。
图18是用于说明取向角度的测定方法的图。
具体实施方式
以下,参考附图,对本发明进行详细说明。以下所记载的构成要件的说明有时基于代表性实施方式或具体例而进行,但本发明并不限定于这种实施方式。
另外,在本说明书中,利用“~”表示的数值范围是指将记载于“~”前后的数值作为下限值及上限值而包含的范围。
并且,在本说明书中,符号“≈”不仅包括两者完全相同的情况,还包括两者实际上相同的情况。
在本说明书中,偏振片是指在偏振器的至少一个表面上配置保护层或功能层,偏振器与偏振片区分使用。
在本说明书中,平行及垂直不是指严格意义上的平行及垂直,而是分别是指从平行或垂直±5°的范围。
在本说明书中,除非特别说明,则方位角是指,在薄膜面内与第二偏振器的吸收轴的方位所呈的角。并且,极角是指与薄膜的法线方向所呈的角。
在本发明中,折射率nx及ny分别是光学部件的面内方向上的折射率,通常,nx为慢轴方位的折射率,ny为快轴方位(即,与慢轴垂直的方位)的折射率。并且,nz为厚度方向上的折射率。nx、ny及nz例如能够通过使用阿贝折射仪(NAR-4T、ATAGO CO.,LTD.制),并且光源使用钠灯(λ=589nm)来测定。并且,在测定波长依赖性的情况下,能够通过多波长阿贝折射仪DR-M2(ATAGO CO.,LTD.制)以与干扰滤光器的组合来测定。并且,聚合物手册(JOHNWILEY&SONS,INC)能够使用各种光学薄膜的目录的值。
在本说明书中,Re(λ)及Rth(λ)分别表示波长λ下的面内的相位差及厚度方向的相位差,使用折射率nx、ny及nz和膜厚d(μm)并由以下的式(1)及式(2)表示。
式(1):Re(λ)=(nx-ny)×d×1000(nm)
式(2):Rth(λ)=((nx+ny)/2-nz)×d×1000(nm)
除非特别说明,则波长λ设定为550nm。
慢轴方位、Re(λ)及Rth(λ)例如能够使用AxoScan OPMF-1(Opto Science,Inc.制)来测定
在本说明书中,Nz系数由以下的式(3)定义。
式(3):Nz=(nx-nz)/(nx-ny)
并且,通过前述的Re及Rth的定义,Nz系数能够通过以下的式(4)来求出
式(4):Nz=0.5+Rth/Re
除非特别说明,则Nz系数设定为波长550nm下的值。
(现有的视角控制系统)
首先,关于专利文献2中所记载的现有的视角控制系统,对控制视角的机制进行说明。
图1是视角控制系统100的剖视图,所述视角控制系统100的剖视图通过层叠在薄膜的法线方向具有吸收轴11的第一偏振器10、和在薄膜的面内方向具有吸收轴21的第二偏振器20而成。第一偏振器10的吸收轴相对于视角控制系统100(第一偏振器10)的表面为90°。如图2所示,从正面(即,薄膜的法线方向)视觉辨认视角控制系统100时,吸收轴11相对于视线方向成为水平,因此第一偏振器10不吸收向视线方向行进的光。另一方面,吸收轴21吸收与吸收轴21平行的直线偏振成分,并透射正交的直线偏振成分。因此,视角控制系统100透射光。
图3是表示以在薄膜面内吸收轴21的方位(方位角0°),从相对于薄膜法线方向成为倾斜的角度视觉辨认视角控制系统100时的状态的图。然而,在图3中,吸收轴11及吸收轴21以圆柱表现,认为是从纸面正前方方向视觉辨认。此时,表观上吸收轴11与吸收轴21成为相互平行。在从该视觉辨认方向入射的光中,与吸收轴11及吸收轴21平行的直线偏振成分被吸收,与吸收轴11及吸收轴21正交的直线偏振成分透射。因此,向视线方向行进的光不会被吸收,视角控制系统100透射光。
另一方面,如图4所示,以在薄膜面内与吸收轴21垂直的方位(方位角90°),从相对于薄膜法线方向成为倾斜的角度视觉辨认视角控制系统100时,吸收轴11与吸收轴21相互成为垂直从该视觉辨认方向入射的光中,首先,与吸收轴11平行的直线偏振成分被第一偏振器10被吸收,与吸收轴11正交的直线偏振成分透射。接着,透射第一偏振器10的直线偏振成分入射于第二偏振器20,但由于与吸收轴21平行,因此被第二偏振器20吸收。因此,在这种情况下,向视线方向行进的光被吸收,视角控制系统100遮蔽光。
通过上述的机制,视角控制系统100能够以在薄膜面内与吸收轴21垂直的方位(方位角90°),遮蔽倾斜行进的光。另外,在专利文献2中,记载有如下内容:在第一偏振器10及第二偏振器20之间存在介质的情况下,为了使偏振状态实质上不转换,优选介质不具有相位差。并且,记载有如下内容:即使介质具有相位差的情况下,也优选介质的面内相位差Re及厚度方向的相位差Rth小,并且,介质的Nz系数优选接近1。
但是,本发明人等深入研究的结果,发现上述的视角控制系统100以在薄膜面内相对于吸收轴21既不水平也不垂直的方位,无法充分地遮蔽倾斜行进的光。
图5A是使用ELDIM Company制的视角特征评价装置EZContrast测定将通常用作视角控制系统的百叶式薄膜设置于液晶显示装置时的视角特征(亮度的方位角及极角依赖性)的等值线图。并且,图5B测定将现有的视角控制系统100设置于液晶显示装置时的视角特征的等高线图。从图5A及图5B可知,视角控制系统100与百叶式薄膜相比,例如在方位角45°下高极角处的亮度值更大,其结果,只有在方位角90°附近及方位角270°附近的极有限的角度范围内才能发挥充分地遮光性能。
本发明人等针对现有的视角控制系统100的上述问题点,对其原因做了如下考察。
图6是从方位角45°、极角60°视觉辨认视角控制系统100的图。此时,表观上吸收轴11与吸收轴21处于相互既不垂直也不平行的关系。在这种情况下,从该视觉辨认方向入射的光中,首先,与吸收轴11平行的直线偏振成分被第一偏振器10被吸收,与吸收轴11正交的直线偏振成分透射。接着,透射第一偏振器10的直线偏振成分入射于第二偏振器20,但由于与吸收轴21不完全平行,因此仅一部分的成分被第二偏振器20吸收,而剩余的成分透射第二偏振器20。因此,向视线方向行进的光没有被完全吸收,导致一部分透射。因此,该方向上的遮光性能会变得不充分。
(本发明的视角控制偏振片及视角控制系统)
接着,在本发明的视角控制偏振片及视角控制系统中,针对扩大遮光的角度范围的机制进行说明。
本发明人等进一步进行研究的结果,发现图6中的吸收轴11与吸收轴21的垂直偏差,能够通过使用相位差层来补偿。作为一例,在图7中示出当光从第二偏振器20侧入射于视角控制系统100时,从方位角45°、极角60°视觉辨认的情况下的、表示透射光的偏振状态的邦加球。在图7中,点S表示刚透射第二偏振器20的光的偏振方位。并且,点G表示第一偏振器10的吸收轴方位。使用相位差层的补偿是指,将点S的偏振状态转换为点G的偏振状态(在图7中,概念性地用虚线的箭头表示)。
图8是表示本发明的视角控制系统的一例的示意图。
图8所示的视角控制系统101具有:具有第一偏振器10及相位差层30的视角控制偏振片50、和第二偏振器20。
视角控制偏振片50至少层叠在薄膜的法线方向具有吸收轴11的第一偏振器10和相位差层30而成。图示例中,第一偏振器10的吸收轴11相对于视角控制系统100(第一偏振器10)的表面为90°。相位差层30可以为单层的光学部件,也可以层叠多层(光学各向异性层)。并且,关于相位差层30的面内相位差Re,根据其结构,表示如下的状态。
(A)相位差层30由一层在面内具有慢轴的光学各向异性层构成的情况,或者层叠有一层在面内具有慢轴的光学各向异性层和在厚度方向具有慢轴的光学各向异性层的情况(层叠有多层的情况,Re、Rth设定为这些层的合计值)
满足式(1):80nm<Re<250nm。并且,若将相位差层30的厚度方向的相位差设定为Rth,则式(2):Nz=Rth/Re+0.5满足1.5<Nz<6或者-5<Nz<-0.5。
(B)相位差层30由两层以上在面内具有慢轴的光学各向异性层构成,并且至少两层之间的慢轴所呈的角度为80~110°的情况。
各层满足上述式(1)及(2)。
(C)除了上述(A)(B)以外的情况
Re·Rth设定为各层的合计值,并满足上述(1)及(2)。
视角控制偏振片50能够通过与在薄膜的面内方向具有吸收轴21的第二偏振器20层叠来构建本发明的视角控制系统101。即,本发明的视角控制系统101在第一偏振器10与第二偏振器20之间至少具有相位差层30。
关于视角控制系统101,通过适当地调整相位差层30的光学特征,以在薄膜面内相对于吸收轴21既不水平也不垂直的方位从倾斜方向视觉辨认时,吸收轴11与吸收轴21的垂直偏差得以补偿。
另外,从正面视觉辨认视角控制系统101时,吸收轴11与视线方向成为水平,第一偏振器10与入射光的偏振状态无关地透射光。因此,从正面的视觉辨认性不受相位差层30的光学特征的任何约束。这会提高相位差层30的Re、Rth及光学轴的设计的自由度。
(本发明的视角控制系统的一例)
图9A是表示本发明的视角控制系统的一例的示意图。视角控制系统102在第一偏振器10与第二偏振器20之间,具有由B板构成的相位差层301。
在此,B板是指,折射率nx、ny及nz为相互不同值的双轴性的光学部件。
相位差层301的Re大于80nm且小于250nm,更优选100nm以上且小于250nm,进一步优选100nm以上且200nm。
并且,相位差层301的Nz系数优选大于1.5,更优选为2.0以上且10.0以下,进一步优选为3.0以上且5.0以下。
相位差层301的Rth优选设定成兼具上述的Re及Nz系数的优选范围,具体而言,优选大于60nm。
并且,关于相位差层301的慢轴31,当将吸收轴21的方向设定为0°时,优选方位角为-10°以上且10°以下,更优选为-5°以上且5°以下,最优选为0°(即,与吸收轴21平行)。即,作为B板的相位差层301的慢轴31与第二偏振器20的吸收轴21所呈的角优选为10°以下,更优选为5°以下,最优选为0°。
若相位差层301的光学特征在上述的范围内,则以在薄膜面内相对于吸收轴21既不水平也不垂直的方位,从倾斜方向视觉辨认时,能够补偿吸收轴11与吸收轴21的垂直偏差,并且能够降低该方向上的透射率。
作为具体例,在图9B中示出相位差层301的Re为170nm、Rth为510nm、Nz系数为3.5、慢轴31的方位角为0°的情况下,从方位角45°、极角60°视觉辨认时的表示偏振状态的变化的邦加球。可以看出,点S的偏振状态被转换至点靠近G的偏振状态。
(本发明的视角控制系统的另一例)
图10A是表示本发明的视角控制系统的另一例的示意图。视角控制系统103在第一偏振器10与第二偏振器20之间,具有由B板构成的相位差层302。
相位差层302的Re大于80nm且小于250nm,更优选100nm以上且小于250nm,进一步优选100nm以上且200nm。
并且,相位差层302的Nz系数优选小于-0.5,更优选为-10.0以上且-1.0以下,进一步优选为-3.0以上且-2.0。
相位差层302的Rth优选设定成兼具上述的Re及Nz系数的优选范围,具体而言,优选小于-60nm。
并且,关于相位差层302的慢轴31,优选方位角为80°以上且100°以下,更优选为85°以上且95°以下,最优选为90°(即,与吸收轴21垂直)。即,作为B板的相位差层302的慢轴31与第二偏振器20的吸收轴21所呈的角优选为80°以上且100°以下,更优选为85°以上且95°以下,最优选为90°。
若相位差层302的光学特征在上述的范围内,则以在薄膜面内相对于吸收轴21既不水平也不垂直的方位,从倾斜方向视觉辨认时,能够补偿吸收轴11与吸收轴21的垂直偏差,并且能够降低该方向上的透射率。
作为具体例,在图10B中示出相位差层302的Re为170nm、Rth为-510nm、Nz系数为-2.5、慢轴31的方位角为90°的情况下,从方位角45°、极角60°视觉辨认时的表示偏振状态的变化的邦加球。可以看出,点S的偏振状态被转换至点靠近G的偏振状态。
(本发明的视角控制系统的又一例)
图11A是表示本发明的视角控制系统的又一例的示意图。视角控制系统104依次具有:第一偏振器10、包含由正A板构成的光学各向异性层401和由正C板构成的光学各向异性层402的相位差层303、及第二偏振器20。即,相位差层303包含正A板和正C板,正A板设置于第一偏振器10侧。
在此,正A板是指,折射率nx、ny及nz满足以下的式(5)的光学部件。
式(5):nx>ny≈nz
并且,正C板是指,折射率nx、ny及nz满足以下的式(6)的光学部件。
式(6):nz>nx≈ny
相位差层303的Re(光学各向异性层401与光学各向异性层402的合计的Re)为大于80nm且小于250nm,更优选为100nm以上且200nm以下,进一步优选为100nm以上且150nm。另外,由于作为正C板的光学各向异性层402为Re≈0,因此相位差层303的Re与作为正A板的光学各向异性层401的Re大致相同,相位差层303的慢轴31与作为正A板的光学各向异性层401的慢轴大致相同。
并且,关于作为正A板的光学各向异性层401的慢轴31,优选方位角为80°以上且100°以下,更优选为85°以上且95°以下,最优选为90°(即,与吸收轴21垂直)。即,优选作为正A板的光学各向异性层401的慢轴31与第二偏振器20的吸收轴21所呈的角为80°以上且100°以下,更优选为85°以上且95°以下,最优选为90°。
光学各向异性层402的Rth优选小于-60nm,更优选为-600nm以上且-100nm以下,进一步优选为-500nm以上且-200nm。另外,由于作为正A板的光学各向异性层401为Rth≈Re/2,因此相位差层303的Rth成为正A板与作为正C板的光学各向异性层402的Rth的和。
若相位差层303(光学各向异性层401及光学各向异性层402)的光学特征在上述的范围内,则以在薄膜面内相对于吸收轴21既不水平也不垂直的方位,从倾斜方向视觉辨认时,能够补偿吸收轴11与吸收轴21的垂直偏差,并且能够降低该方向上的透射率。
作为具体例,在图11B中示出位差层303的Re为120nm、慢轴31的方位角为90°、相位差层303的Rth为-420nm的情况下,从方位角45°、极角60°视觉辨认时的表示偏振状态的变化的邦加球。可以看出,点S的偏振状态被转换至点靠近G的偏振状态。在这种情况下,Nz系数为-2.5。
(本发明的视角控制系统的又一例)
图12A是表示本发明的视角控制系统的又一例的示意图。视角控制系统105依次具有:第一偏振器10、包含由负A板构成的光学各向异性层403和由负C板构成的光学各向异性层404的相位差层305、及第二偏振器20。即,相位差层305包含负A板和负C板,负A板设置于第一偏振器10侧。
在此,负A板是指,折射率nx、ny及nz满足以下的式(7)的光学部件。
式(7):nx≈nz>ny
并且,负C板是指,折射率nx、ny及nz满足以下的式(8)的光学部件。
式(8):nx≈ny>nz
相位差层305的Re(光学各向异性层403与光学各向异性层404的合计的Re)为大于80nm且小于250nm,更优选为100nm以上且200nm以下,进一步优选为100nm以上且150nm。另外,由于作为负C板的光学各向异性层404为Re≈0,因此相位差层305的Re与作为负A板的光学各向异性层403的Re大致相同,相位差层305的慢轴31与作为负A板的光学各向异性层403的慢轴大致相同。
并且,关于作为负A板的光学各向异性层403的慢轴31,优选方位角为-10°以上且10°以下,更优选为-5°以上且5°以下,最优选为0°(即,与吸收轴21平行)。即,优选作为负A板的光学各向异性层403的慢轴31与第二偏振器20的吸收轴21所呈的角为10°以下,更优选为5°以下,最优选为0°。
光学各向异性层404的Rth优选大于60nm,更优选为100nm以上且600nm以下,进一步优选为300nm以上且500nm。另外,由于作为负A板的光学各向异性层403为Rth≈-Re/2,因此相位差层305的Rth成为负A板与作为负C板的光学各向异性层404的Rth的和。
若相位差层305(光学各向异性层403及光学各向异性层404)的光学特征在上述的范围内,则以在薄膜面内相对于吸收轴21既不水平也不垂直的方位,从倾斜方向视觉辨认时,能够补偿吸收轴11与吸收轴21的垂直偏差,并且能够降低该方向上的透射率。
作为具体例,在图12B中示出位差层305的Re为120nm、慢轴31的方位角为0°、相位差层305的Rth为400nm的情况下,从方位角45°、极角60°视觉辨认时的表示偏振状态的变化的邦加球。可以看出,点S的偏振状态被转换至点靠近G的偏振状态。在这种情况下,Nz系数为3.3。
(本发明的视角控制系统的又一例)
图13A是表示本发明的视角控制系统的又一例的示意图。视角控制系统106依次具有:第一偏振器10、包含由B板构成的光学各向异性层405和由正C板构成的光学各向异性层406的相位差层307、及第二偏振器20。即,相位差层307包含B板和正C板,B板设置于第一偏振器10侧。
相位差层307的Re(光学各向异性层405与光学各向异性层406的合计的Re)为大于80nm且小于250nm,更优选为100nm以上且小于250nm,进一步优选为100nm以上且200nm。另外,由于作为正C板的光学各向异性层406为Re≈0,因此相位差层307的Re与作为B板的光学各向异性层405的Re大致相同,相位差层307的慢轴31与作为B板的光学各向异性层405的慢轴大致相同。
并且,相位差层307的Rth(光学各向异性层405与光学各向异性层406的Rth的合计)优选小于-60nm,更优选为-500nm以上且-100nm以下,进一步优选为-400nm以上且-200nm。
并且,关于相位差层307(B板的光学各向异性层405)的慢轴31,优选方位角为80°以上且100°以下,更优选为85°以上且95°以下,最优选为90°(即,与吸收轴21垂直)。即,优选作为B板的光学各向异性层405的慢轴31与第二偏振器20的吸收轴21所呈的角为80°以上且100°以下,更优选为85°以上且95°以下,最优选为90°。
若相位差层307(光学各向异性层405及光学各向异性层406)的光学特征在上述的范围内,则以在薄膜面内相对于吸收轴21既不水平也不垂直的方位,从倾斜方向视觉辨认时,能够补偿吸收轴11与吸收轴21的垂直偏差,并且能够降低该方向上的透射率。
作为具体例,在图13B中示出光学各向异性层405的Re为120nm、Rth为120nm、慢轴31的方位角为90°、光学各向异性层406的Rth为-450nm的情况下,即,相位差层307的Re为120nm、Rth为-330nm、慢轴31的方位角为90°的情况下,从方位角45°、极角60°视觉辨认时的表示偏振状态的变化的邦加球。可以看出,点S的偏振状态被转换至点靠近G的偏振状态。在这种情况下,Nz系数为-2.25。
(本发明的视角控制系统的又一例)
图14A是表示本发明的视角控制系统的又一例的示意图。视角控制系统107依次具有:第一偏振器10、包含由B板构成的光学各向异性层407和由负C板构成的光学各向异性层408的相位差层309、及第二偏振器20。即,相位差层309包含B板和负C板,B板设置于第一偏振器10侧。
相位差层309的Re(光学各向异性层407与光学各向异性层408的合计的Re)为大于80nm且小于250nm,更优选为100nm以上且小于250nm,进一步优选为100nm以上且200nm。另外,由于作为负C板的光学各向异性层408为Re≈0,因此相位差层309的Re与作为B板的光学各向异性层407的Re大致相同,相位差层309的慢轴31与作为B板的光学各向异性层407的慢轴大致相同。
并且,相位差层309的Rth(光学各向异性层407与光学各向异性层408的Rth的合计)优选大于60nm,更优选为100nm以上且600nm以下,进一步优选为200nm以上且500nm。
并且,关于相位差层309(B板的光学各向异性层407)的慢轴31,优选方位角为-10°以上且10°以下,更优选为-5°以上且5°以下,最优选为0°(即,与吸收轴21平行)。即,优选作为B板的光学各向异性层407的慢轴31与第二偏振器20的吸收轴21所呈的角为10°以下,更优选为5°以下,最优选为0°。
若相位差层309(光学各向异性层407及光学各向异性层408)的光学特征在上述的范围内,则以在薄膜面内相对于吸收轴21既不水平也不垂直的方位,从倾斜方向视觉辨认时,能够补偿吸收轴11与吸收轴21的垂直偏差,并且能够降低该方向上的透射率。
作为具体例,在图14B中示出光学各向异性层407的Re为120nm、Rth为120nm、慢轴31的方位角为0°、光学各向异性层408的Rth为250nm的情况下,即,相位差层309的Re为120nm、Rth为370nm、慢轴31的方位角为0°的情况下,从方位角45°、极角60°视觉辨认时的表示偏振状态的变化的邦加球。可以看出,点S的偏振状态被转换至点靠近G的偏振状态。在这种情况下,Nz系数为3.58。
(本发明的视角控制系统的又一例)
图15A是表示本发明的视角控制系统的又一例的示意图。视角控制系统108依次具有:第一偏振器10、包含由B板构成的光学各向异性层409和由正A构成的光学各向异性层410的相位差层311、及第二偏振器20。即,相位差层311包含B板和正A板,B板设置于第一偏振器10侧。
光学各向异性层409及光学各向异性层410的Re大于80nm,更优选为100nm以上且300nm以下,进一步优选为100nm以上且250nm。
并且,光学各向异性层409与光学各向异性层410的Rth的合计优选大于60nm,更优选为100nm以上且600nm以下,进一步优选为200nm以上且500nm。
并且,关于光学各向异性层409的慢轴41,优选方位角为-10°以上且10°以下,更优选为-5°以上且5°以下,最优选为0°(即,与吸收轴21平行)。
并且,关于光学各向异性层410的慢轴42,优选方位角为80°以上且100°以下,更优选为85°以上且95°以下,最优选为90°(即,与吸收轴21垂直)。
若光学各向异性层409及光学各向异性层410的光学特征在上述的范围内,则以在薄膜面内相对于吸收轴21既不水平也不垂直的方位,从倾斜方向视觉辨认时,能够补偿吸收轴11与吸收轴21的垂直偏差,并且能够降低该方向上的透射率。
作为具体例,在图15B中示出光学各向异性层409的Re为210nm、Rth为300nm、Nz系数为1.9、慢轴41的方位角为0°、光学各向异性层410的Re为200nm、Nz系数为2.5、慢轴32的方位角为90°的情况下,从方位角45°、极角60°视觉辨认时的表示偏振状态的变化的邦加球。可以看出,点S的偏振状态被转换至点靠近G的偏振状态。
(本发明的视角控制系统的又一例)
图16A是表示本发明的视角控制系统的又一例的示意图。视角控制系统109依次具有:第一偏振器10、包含由B板构成的光学各向异性层411和由B板构成的光学各向异性层412的相位差层313、及第二偏振器20。
光学各向异性层411及光学各向异性层412的Re大于80nm,更优选为100nm以上且300nm以下,进一步优选为100nm以上且250nm。
并且,光学各向异性层411与光学各向异性层412的Rth的合计优选大于60nm,更优选为100nm以上且700nm以下,进一步优选为200nm以上且600nm。
并且,关于光学各向异性层411的慢轴41,优选方位角为-10°以上且10°以下,更优选为-5°以上且5°以下,最优选为0°(即,与吸收轴21平行)。
若光学各向异性层411及光学各向异性层412的光学特征在上述的范围内,则以在薄膜面内相对于吸收轴21既不水平也不垂直的方位,从倾斜方向视觉辨认时,能够补偿吸收轴11与吸收轴21的垂直偏差,并且能够降低该方向上的透射率。
作为具体例,在图16B中示出光学各向异性层411的Re为150nm、Rth为210nm、Nz系数为1.9、慢轴31的方位角为0°、光学各向异性层412的Re为220nm、Rth为400nm、Nz系数为2.3、慢轴32的方位角为90°的情况下,从方位角45°、极角60°视觉辨认时的表示偏振状态的变化的邦加球。可以看出,点S的偏振状态被转换至点靠近G的偏振状态。
以下,对可用于本发明的视角控制系统的光学部件,详细地进行说明。
(第一偏振器)
本发明中的第一偏振器的特征在于,吸收轴的方向相对于表面呈45°以上的角度。第一偏振器的吸收轴的方向与视角控制系统的透射率成为最高的方向一致。另外,在上述的各例中,作为优选的方式,设定为第一偏振器的吸收轴与视角控制系统(第一偏振器)的表面垂直的结构。
例如,在用于防止窥视图像显示装置的情况下等,优选使正面方向的透射率最大。在这种情况下,使第一偏振器的吸收轴与薄膜的法线方向一致,并垂直于表面即可。
并且,可以使第一偏振器的吸收轴根据位置而成为不同的方向。例如,在显示面成为曲面的车载显示器中,为了使来自任何位置的射出光都不映入挡风玻璃等,并且能够被驾驶员适当地进行视觉辨认,优选使第一偏振器的吸收轴的方向与曲面相应地进行调整。
[光吸收各向异性层]
本发明中的第一偏振器能够具有至少1种二色性物质相对于薄膜面垂直取向的光吸收各向异性层。光吸收各向异性层能够包含多种二色性物质。例如,优选包含在红色的波长区域中显示二色性的青色色素、在绿色的波长区域中显示二色性的品红色色素、及在蓝色的波长区域中显示二色性的黄色色素。若包含多种二色性物质,则能够中和色调而遍及整个可见光的波长区域显现视角控制效果。
另外,二色性物质是指表示二色性的物质,二色性是指根据偏振方向而吸光度不同的性质。
二色性物质的波长550nm下的取向度优选为0.95以上。若二色性物质的取向度为0.95以上,则能够提高吸收轴的方向(即,不透射光的方向)上的透射率。并且,在能够中和色调的点而言,二色性物质的波长420nm下的取向度优选为0.93以上。
关于光吸收各向异性层的厚度,并没有特别限定,但从柔性的观点而言,优选为100~8000nm,更优选为300~5000nm。
[二色性物质]
本发明中所使用的二色性物质只要是显示二色性的物质,则并没有特别限定,可以举出二色性色素、二色性偶氮化合物、紫外线吸收物质、红外线吸收物质、非线性光学物质、碳纳米管、各向异性金属纳米粒子、无机物质等。尤其优选为二色性偶氮色素化合物。
关于本发明中所使用的二色性偶氮色素化合物,并没有特别限定,能够使用现有公知的二色性偶氮色素。二色性偶氮色素化合物可以显示出液晶性,也可以不显示出液晶性。在二色性偶氮色素化合物显示出液晶性的情况下,可以显示出向列性或近晶性中的任一种。显示出液晶相的温度范围优选为室温(约20℃~28℃)~300℃,从操作性及制造适用性的观点而言,更优选为50℃~200℃。
在本发明中,从抗压性变得更良好的观点而言,优选二色性偶氮色素化合物具有交联性基团。作为交联性基团,具体而言,例如可以举出(甲基)丙烯酰基、环氧基、氧杂环丁基、苯乙烯基等,其中,优选(甲基)丙烯酰基。
在二色性物质为各向异性金属纳米粒子的情况下,各向异性金属纳米粒子的材料优选为选自金、银、铜及铝中的至少1种。
[液晶性化合物]
第一偏振器中的光吸收各向异性层能够具有液晶性化合物。通过含有液晶性化合物,能够一边抑制二色性物质的析出,一边使二色性物质以高取向度取向。
作为液晶性化合物,能够使用低分子液晶性化合物及高分子液晶性化合物中的任一种,优选并用两者。在此,“低分子液晶性化合物”是指,在化学结构中不具有重复单元的液晶性化合物。在此,“高分子液晶性化合物”是指,在化学结构中具有重复单元的液晶性化合物。
作为低分子液晶性化合物,例如可以举出日本特开2013-228706号公报中所记载的液晶性化合物。
作为高分子液晶性化合物,例如,可以举出日本特开2011-237513号公报中所记载的热致液晶性高分子。并且,从强度(尤其薄膜的耐弯曲性)优异的观点而言,高分子液晶性化合物优选具有在末端具有交联性基团的重复单元。作为交联性基团,例如,可以举出日本特开2010-244038号公报的[0040]~[0050]段中所记载的聚合性基团。这些之中,从提高反应性及合成适用性的观点而言,优选为丙烯酰基、甲基丙烯酰基、环氧基、氧杂环丁基及苯乙烯基,更优选为丙烯酰基及甲基丙烯酰基。
在光吸收各向异性层包含高分子液晶性化合物的情况下,高分子液晶性化合物优选形成向列型液晶相。显示向列型液晶相的温度范围优选为室温(23℃)~450℃,从处理或制造适用性的观点而言,优选为50℃~400℃。
相对于二色性物质的含量100质量份,光吸收各向异性层中的液晶性化合物的含量优选为25~2000质量份,更优选为100~1300质量份,进一步优选为200~900质量份。通过液晶性化合物的含量在上述范围内,二色性物质的取向度进一步提高。
液晶性化合物可以单独包含1种,也可以包含2种以上。在含有2种以上液晶性化合物的情况下,上述液晶性化合物的含量是指液晶性化合物的含量的合计。
[添加剂]
第一偏振器中的光吸收各向异性层还可以包含溶剂、垂直取向剂、表面改良剂、流平剂、聚合性成分、聚合引发剂(例如,自由基聚合引发剂)、耐久性改良剂等添加剂。添加剂能够适当地使用公知的添加剂。
[基材层]
第一偏振器可以具有基材层。
作为基材层,没有特别限定,但优选为透明的薄膜或薄片,能够使用公知的透明树脂薄膜、透明树脂板、透明树脂薄片、玻璃等。作为透明树脂薄膜,能够使用纤维素酰化物薄膜(例如,三乙酸纤维素薄膜、二乙酸纤维素薄膜、乙酸丁酸纤维素薄膜、乙酸丙酸纤维素薄膜)、聚对苯二甲酸乙二酯薄膜、聚醚砜薄膜、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)丙烯腈薄膜等。
其中,优选透明性高、光学双折射少、容易制造、通常被用作偏振片的保护膜的纤维素酰化物薄膜,尤其优选为三乙酸纤维素薄膜。
透明基材薄膜的厚度优选为20μm~100μm。
[取向膜]
第一偏振器在基材层与光吸收各向异性层之间可以具有取向膜。
关于取向膜,只要能够在取向膜上使二色性物质成为所期望的取向状态,则可以为任何层。
例如,可以使用由多官能丙烯酸酯化合物形成的膜或聚乙烯醇。特别优选聚乙烯醇。
[阻挡层]
第一偏振器优选具有光吸收各向异性层的同时还具有阻挡层。
在此,阻挡层也被称为阻气层(阻氧层),具有保护本发明的偏振元件免受大气中的氧等气体、水分或相邻层中所包含的化合物等的影响的功能。
关于阻挡层,例如,能够参考日本特开2014-159124号公报的[0014]~[0054]段、日本特开2017-121721号公报的[0042]~[0075]段、日本特开2017-115076号公报的[0045]~[0054]段、日本特开2012-213938号公报的[0010]~[0061]段、日本特开2005-169994号公报的[0021]~[0031]段的记载。
[折射率调整层]
关于第一偏振器,上述的光吸收各向异性层具有二色性物质,有时由光吸收各向异性层的高折射率引起的内部反射会成为问题。在这种情况下,优选具有折射率调整层。折射率调整层被配置成与光吸收各向异性层接触,是用于进行所谓的折射率匹配的折射率调整层,波长550nm下的面内平均折射率优选为1.55以上且1.70以下。
〔色调调整层〕
第一偏振器可以包含具有至少1种色素化合物的色调调整层。在调整了光吸收各向异性层的色素量的情况下,相对于吸收轴,从比其倾斜的方向观察到的色调的变化变大,但通过使用色调调整层来调整色调,能够抑制从相对于吸收轴的倾斜方向的色调变化。
该色调调整层可以仅具有色调调整层单独功能,也可以与其他层合并功能。
本发明中所使用的色调调整层中所包含的色素化合物的吸收峰值波长优选为500nm以上且650nm以下,更优选为550nm以上且600nm以下。通过将色素化合物的吸收设定在该范围内,能够将本发明中的光学薄膜的色调进一步调整成中性。
作为色调调整层中所包含的色素化合物,例如,可以举出偶氮、次甲基、蒽醌、三芳基甲烷、噁嗪、偶氮甲碱、酞菁、卟啉、苝、吡咯并吡咯、方酸菁等,从吸收波形、耐热性、耐光性优异的观点而言,优选为偶氮、酞菁及蒽醌,尤其优选为蒽醌。例如,可以举出大川原信、松冈贤、平岛恒亮、北尾悌次郎共著、功能性色素、Kodansha Ltd.、1992年、时田澄男主编、电子工序学相关材料、CMC Publishing CO.,LTD.、1998年中所记载的色素化合物等。
以下,示出本发明中所使用的色素化合物的具体例,但本发明并不限定于此。
·蒽醌
[化学式1]
·偶氮
[化学式2]
·三芳基甲烷
[化学式3]
·噁嗪
[化学式4]
·酞菁
[化学式5]
[光吸收各向异性层的形成方法]
关于光吸收各向异性层的形成方法,并没有特别限定,例如,可以举出依次包含如下工序的方法:涂布光吸收各向异性层形成用组合物而形成涂布膜的工序(以下,也称为“涂布膜形成工序”。);及使涂布膜中所包含的液晶性成分或二色性物质取向的工序(以下,也称为“取向工序”。)。
另外,液晶性成分是如下成分:不仅包含上述的液晶性化合物,在上述二色性物质具有液晶性的情况下,还包含具有液晶性的二色性物质。
[涂布膜形成工序]
涂布膜形成工序为涂布光吸收各向异性层形成用组合物而形成涂布膜的工序。
通过使用含有溶剂的光吸收各向异性层形成用组合物或者使用将光吸收各向异性层形成用组合物通过加热等而制成熔融液等液状物的光吸收各向异性层形成用组合物,容易涂布光吸收各向异性层形成用组合物。
作为光吸收各向异性层形成用组合物的涂布方法,具体而言,例如可以举出辊涂法、凹版印刷法、旋涂法、绕线棒涂布法、挤出涂布法、直接凹版涂布法、反凹版涂布法、模涂法、喷涂法及喷墨法等公知的方法。
[取向工序]
取向工序是使涂布膜中所包含的液晶性成分取向的工序。由此,可得到光吸收各向异性层。
取向工序可以具有干燥处理。通过干燥处理,能够从涂布膜中去除溶剂等成分。干燥处理可以通过将涂布膜在室温下放置规定时间的方法(例如自然干燥)来进行,也可以通过加热和/或送风的方法来进行。
在此,光吸收各向异性层形成用组合物中所包含的液晶性成分有时通过上述涂布膜形成工序或干燥处理而取向。例如,在光吸收各向异性层形成用组合物被制备成包含溶剂的涂布液的方式中,通过干燥涂布膜而从涂布膜去除溶剂,由此能够得到具有吸光各向异性的涂布膜(即,光吸收各向异性膜)。
在以涂布膜中所包含的液晶性成分从液晶相转变为各向同性相的温度以上的温度进行干燥处理的情况,也可以不实施后述的加热处理。
从制造适用性等方面考虑,涂布膜中所包含的液晶性成分从液晶相转变为各向同性相的转变温度优选为10~250℃,更优选为25~190℃。若转变温度为10℃以上,则不需要进行用于将温度降低至呈液晶相的温度范围的冷却处理等,因此优选。并且,若转变温度为250℃以下,则以抑制取向缺陷为目的而加热至成为各向同性相的情况下也不需要高温,并且能够降低热能的浪費、以及基板的变形及变质等,因此优选。
取向工序优选具有加热处理。由此,能够使涂布膜中所包含的液晶性成分取向,因此能够将加热处理后的涂布膜优选用作光吸收各向异性膜。
从制造适用性等方面考虑,加热处理优选为10~250℃,更优选为25~190℃。并且,加热时间优选为1~300秒,更优选为1~60秒。
取向工序可以具有在加热处理之后实施的冷却处理。冷却处理是将加热后的涂布膜冷却至室温(20~25℃)左右的处理。由此,能够固定涂布膜中所包含的液晶性成分的取向。作为冷却方式,没有特别限定,能够利用公知的方法来实施。
[其他工序]
光吸收各向异性层的形成方法可以在上述的取向工序之后具有使光吸收各向异性层固化的工序(以下,也称为“固化工序”。)。
例如,在光吸收各向异性层具有交联性基团(聚合性基团)的情况下,固化工序通过加热和/或光照射(曝光)来实施。其中,从生产率的观点而言,优选通过光照射来实施固化工序。
固化中使用的光源能够使用红外线、可见光或紫外线等各种光源,但是优选为紫外线。并且,当固化时,可以一边加热,一边照射紫外线,也可以经由仅透射特定波长的滤光器来照射紫外线。
在一边加热一边进行曝光的情况下,虽然曝光时的加热温度也取决于液晶膜中所包含的液晶性成分的转变温度,但优选为25~140℃。
并且,曝光也可以在氮环境下进行。在通过自由基聚合来进行液晶膜的固化的情况下,由于氧引起的聚合的阻碍减少,因此优选在氮环境下进行曝光。
(第一偏振器的其他方式)
第一偏振器例如可以如下:如日本特表2013-541727号公报所记载,包含二色性色素和客主(guest host)液晶材料,能够电驱动二色性色素的取向方向。在这种情况下,由于能够电切换控制视角的状态和不限制视角的状态,因此优选。并且,从能够电控制二色性色素的吸收轴的方向的点而言,也优选。
(相位差层)
本发明中的相位差层设置于第一偏振器与第二偏振器之间。相位差层由一层或两层以上构成,但在本发明中,优选为由一层或两层构成。
从使视角控制系统薄型化的观点而言,相位差层的厚度在不损害光学特征、机械物性及制造适用性的前提下,优选较薄,具体而言,优选为1~150μm,更优选为1~70μm,进一步优选为1~30μm。
从容易制造等的观点而言,相位差层优选为使用聚合物薄膜或者液晶性化合物而形成的薄膜。
作为聚合物薄膜,优选为纤维素酰化物系薄膜、环烯烃系聚合物薄膜(使用了环烯烃系聚合物的聚合物薄膜)、聚碳酸酯系聚合物薄膜、聚苯乙烯系聚合物薄膜或者丙烯酸系聚合物薄膜。作为丙烯酸系聚合物薄膜,优选包含包含选自内酯环单元、马来酸酐单元及戊二酸酐单元中的至少1种单元的丙烯酸系聚合物。
[使用了液晶性化合物的相位差层]
作为使用液晶性化合物而形成的相位差层,优选为在液晶性化合物取向的状态下固定化的薄膜。其中,更优选为如下得到的薄膜:涂布包含具有聚合性基团的液晶性化合物的组合物而形成涂膜,使涂膜中的液晶性化合物取向,实施固化处理后使液晶性化合物的取向固定化。
作为液晶性化合物,可以举出棒状液晶性化合物及(圆)盘状液晶性化合物,为了使取向状态固定化,优选具有聚合性基团。棒状液晶性化合物能够优选用于制作正A板或正C板。并且,(圆)盘状液晶性化合物能够优选用于制作负A板或负C板。
并且,使用了液晶性化合物的相位差层有利于薄型化,也容易将厚度设定为10μm以下。
作为液晶性化合物,优选使用显示逆分散的波长分散性的液晶性化合物。例如,可以举出WO2017/043438号小册子中所记载的显示逆分散的波长分散性的液晶性化合物。使用了显示逆分散的波长分散性的液晶性化合物的相位差层在视角控制系统中,能够遍及整个可见光的波长区域进行光学补偿。
在此,逆分散的波长分散性是指,Re(λ)及Rth(λ)随着波长λ变大而变大的值。
在相位差层为使用液晶性化合物而形成的薄膜的情况下,相位差层也可以具有取向膜。取向膜通常以聚合物为主成分。作为取向膜用聚合物材料,在多个文献中有所记载,并且能够获得多个市售品。所利用的聚合物材料优选为聚乙烯醇或聚酰亚胺及其衍生物。尤其优选为改性或未改性的聚乙烯醇。关于可用于本发明的取向膜,能够参考WO01/88574A1号公报的43页24行~49页8行,日本专利第3907735号公报的[0071]~[0095]段中所记载的改性聚乙烯醇等。另外,通常对前述的取向膜实施公知的摩擦处理。
取向膜的厚度优选为较薄,但从赋予用于形成相位差层的取向能、及缓和薄膜的表面凹凸而形成均匀的膜厚的相位差层的观点而言,需要一定程度的厚度。具体而言,取向膜的厚度优选为0.01~10μm,更优选为0.01~1μm,进一步优选为0.01~0.5μm。
并且,在本发明中,还优选利用光取向膜。作为光取向膜,没有特别的限定,能够优选使用WO2005/096041号公报的[0024]~[0043]段中所记载的光取向膜或RolicTechnologies Ltd.制的商品名LPP-JP265CP等。
[使用了聚合物薄膜的相位差层]
相位差层通过拉伸聚合物薄膜而获得。具体而言,通过如下方式获得:将通过熔融成膜方式及溶液成膜方式等适当的方式制造出的聚合物薄膜(例如,纤维素酰化物薄膜、环状聚烯烃薄膜、聚碳酸酯薄膜、聚苯乙烯薄膜及甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、马来酸酐的共聚物),例如,通过基于辊的周速控制的纵向拉伸方式、基于拉幅机的横向拉伸方式、及双轴拉伸方式等而进行拉伸处理。更具体而言,能够参考日本特开2005-338767号公报的记载。
并且,例如,如日本特开平5-157911号公报、日本特开2006-072309号公报、或日本特开2007-298960中所记载,还能够通过在聚合物薄膜的单面或双面贴合收缩性薄膜并进行加热拉伸,从而通过沿厚度(nz)方向拉伸的方法来制作。
聚合物薄膜例如能够优选用于制作B板。
为了制作Nz系数成为负的相位差层,优选使用显示负的固有双折射性的聚合物薄膜,例如,能够使用日本特开2008-262182号公报的实施例19中所记载的、使用了甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸甲酯的共聚物和苯乙烯-马来酸酐共聚物的混合物的薄膜等。
作为聚合物薄膜,还优选使用显示逆分散的波长分散性的聚合物薄膜。作为显示逆分散的波长分散性的聚合物薄膜,例如,已知有改性聚碳酸酯薄膜。
(视角控制偏振片)
本发明的视角控制偏振片至少层叠第一偏振器及相位差层而成。
本发明的视角控制偏振片通过与第二偏振器组合使用,能够制作出本发明的视角控制系统。在一般的液晶显示装置或有机EL显示装置中,大多层叠有在显示面的面内方向具有吸收轴的偏振片。因此,本发明的视角控制偏振片能够通过后期贴合于已贴合在液晶显示装置或有机EL显示装置的偏振片上来制作本发明的视角控制系统,因此便利性高。
(第二偏振器)
本发明中的第二偏振器的特征在于,吸收轴的方向为与薄膜面水平的方向。
作为第二偏振器,能够使用使二色性物质水平取向的偏振器。例如,可以为对聚乙烯醇或其他高分子树脂染色二色性物质并拉伸从而使其水平取向的偏振器,也可以为如本发明的光吸收各向异性层那样活用液晶化合物的取向而使二色性物质水平取向的偏振器。
拉伸聚乙烯醇并用碘染色的偏振器一般被用作设置于液晶显示装置或有机EL显示装置的偏振片的偏振器层。因此,将本发明的视角控制系统用于液晶显示装置或有机EL显示装置的情况下,设置于液晶显示装置或有机EL显示装置的偏振片能够兼作本发明的第二偏振器。
并且,第二偏振器可以为反射偏振器,也可以为吸收型的偏振器(通常的偏振器)与反射偏振器的层叠体。反射偏振器是反射其中一种偏振光,并透射另一种偏振光的偏振器。另外,反射偏振器在面内具有反射轴和透射轴,但在不透射其方位的偏振光的意义上,反射轴与通常的偏振器中的吸收轴的作用相同,因此在本说明书中,能够将反射轴替换为吸收轴。
在第二偏振器为反射偏振器的情况下,不透射反射偏振器的光会被反射,因此例如将视角控制系统组装于液晶显示装置的背光的情况下,能够再利用反射光而提高光的利用效率。
作为反射偏振器,能够优选使用3M Company制亮度提高薄膜“DBEF”或“APF”、或者Asahi Kasei Corporation制线栅偏振光薄膜(Wire Grid Polarizing Film)“WGF”等。
(视角控制系统)
本发明的视角控制系统至少依次包含第一偏振器、相位差层及第二偏振器,但也可以包含其他功能层。例如,能够包含粘合层、粘接层、防反射层或保护层等。
视角控制系统的制造方法可以包含分别制作第一偏振器、相位差层、第二偏振器及其他功能层,并用粘合剂或粘接剂贴合的工序。
并且,例如,也可以包含将形成于基材上的相位差层转印于第二偏振器(将相位差层贴合于第二偏振器之后,剥离基材)的工序、或将形成于基材上的第一偏振器转印于相位差层的工序。
并且,可以包含直接在第一偏振器上涂布相位差层而制作的工序,也可以包含在形成相位差层之后,直接在相位差层上形成第一偏振器的工序。
各工序能够按照公知的方法来实施,并且没有特别限定。
(图像显示装置)
本发明的视角控制系统能够用于任意的图像显示装置。
作为图像显示装置,并没有特别限定,例如,可以举出液晶显示装置、有机EL显示装置、微LED显示装置、平视显示器及头戴式显示器等。
液晶显示装置通常具有液晶单元和背光,并且在液晶单元的视觉辨认侧及背光侧这两个面分别设置有偏振片。本发明的视角控制系统能够适用于液晶显示装置的视觉辨认侧或背光侧中的任意一个面,也能够适用于两个面。关于适用于液晶显示装置,能够通过将液晶显示装置中的任意一个面或两个面的偏振片替换为本发明的视角控制系统来实现。或者,也能够通过将本发明的视角控制系统用偏振片贴合于液晶显示装置的任意一个面或两个面的偏振片来适用。并且,可以将液晶显示装置所具有的偏振器用作本发明的视角控制系统的第二偏振器。
将本发明的视角控制系统适用于液晶显示装置的情况下,从提高液晶显示装置的显示性能的观点而言,优选将第二偏振器配置于比第一偏振器更靠近液晶单元侧。并且,将本发明的视角控制系统适用于液晶显示装置的背光侧的情况下,从提高光的利用效率的观点而言,优选第二偏振器为反射偏振器或者为通常的偏振器与反射偏振器的层叠体。
在图像显示装置中,有薄型且可形成为曲面的装置。由于本发明的视角控制系统薄且容易折弯,因此能够优选适用于显示面为曲面的图像显示装置。
并且,在图像显示装置中,还有像素密度大于250ppi且能够进行高清显示的装置。本发明的视角控制系统也能够优选适用于这种高清图像显示装置,而不会发生莫尔纹。
实施例
以下,举出实施例对本发明进行进一步具体的说明。只要不脱离本发明的宗旨,以下实施例中所示的材料、试剂、物质量及其比例、操作等可以适当进行变更。因此,本发明的范围不限于以下的具体例。
[第一偏振器的制作]
如下制作了本发明的实施例及比较例中所使用的各种第一偏振器10。
<带取向膜的透明支撑体1的制作>
将纤维素酰化物薄膜(厚度40μm的TAC基材;TG40 FUJIFILM Corporation)的表面在碱性溶液中进行皂化,并通过绕线棒在其上涂布了取向层形成用涂布液1。将形成有涂膜的纤维素酰化物薄膜用60℃的暖风干燥60秒钟,进而用100℃的暖风干燥120秒钟而形成取向层PA1,由此得到了带取向层的透明支撑体1。
取向膜PA1的膜厚为0.5μm。
改性聚乙烯醇
[化学式6]
<光吸收各向异性层P1的形成>
用绕线棒在所得到的取向层PA1上连续涂布下述光吸收各向异性层形成用组合物1而形成了涂布层。
接着,在140℃下将涂布层加热30秒钟,之后冷却至室温(23℃)。
接着,在80℃下加热60秒钟,并再次冷却至室温。
然后,使用LED灯(中心波长365nm)在照度200mW/cm2的照射条件下照射2秒钟,由此在取向层PA1上制作出光吸收各向异性层P1。
光吸收各向异性层P1的膜厚为3μm、取向度为0.96。将由此得到的带支撑体的光吸收各向异性层P1作为第一偏振器10。
二色性物质D-1
[化学式7]
二色性物质D-2
[化学式8]
二色性物质D-3
[化学式9]
高分子液晶性化合物P-1[化学式10]
低分子液晶性化合物M-1[化学式11]
化合物E-1
[化学式12]
化合物E-2
[化学式13]
表面活性剂F-1
[化学式14]
表面活性剂F-2
[化学式15]
<光吸收各向异性层P2的形成>
对于光吸收各向异性层P1,仅将光吸收各向异性层形成用组合物P1变更为下述的光吸收各向异性层形成用组合物P2,制作了光吸收各向异性层P2。
光吸收各向异性层P2的膜厚为3μm、取向度为0.96。光吸收各向异性层P2的透射率中心轴与薄膜法线的角度为0度。将由此得到的带支撑体的光吸收各向异性层P2作为第一偏振器10B。
二色性物质D-4
[化学式16]
高分子液晶性化合物P-2
[化学式17]
<光吸收各向异性层P3的形成>
对于光吸收各向异性层P1,仅将光吸收各向异性层形成用组合物P1变更为下述的光吸收各向异性层形成用组合物P3,制作了光吸收各向异性层P3。
光吸收各向异性层P3的膜厚为3μm、取向度为0.96。光吸收各向异性层P3的透射率中心轴与薄膜法线的角度为0度。将由此得到的带支撑体的光吸收各向异性层P3作为第一偏振器10C。
[相位差层的制作]
如下制作了本发明的实施例中所使用的各种相位差层。
<实施例1的相位差层的制作>
(挤出成型)
将环烯烃树脂ARTON G7810(JSR Corporation.),在100℃下干燥2小时以上,并利用双辊混炼挤出机,在280℃下进行了熔融挤出。此时,在挤出机与模具之间依次配置屏幕滤光器、齿轮泵、叶片式圆盘滤光器,将它们用熔体配管进行连结,从宽度1000mm、口隙(lipgap)1mm的T模具挤出,并流延到设定为180℃、175℃、170℃的3连流延辊上,从而得到了宽度900mm、厚度320μm的未拉伸薄膜1。
(拉伸·热定型)
以以下方法,对运载中的上述未拉伸薄膜1实施拉伸工序及热定型工序。
(a)纵向拉伸
针对未拉伸薄膜1,一边使用纵横比(L/W)为0.2的辊间纵向拉伸机进行运载一边以下述条件进行了纵向拉伸。
<条件>
预热温度:170℃
拉伸温度:170℃
拉伸倍率:155%
(b)横向拉伸
针对纵向拉伸的薄膜,一边使用拉幅机进行运载一边以下述条件进行了横向拉伸。
<条件>
预热温度:170℃
拉伸温度:170℃
拉伸倍率:80%
(c)热定型
继拉伸工序之后,将拉伸薄膜用拉幅机夹具把持端部之后以宽度成为规定(3%以内的放大或缩小的范围)的方式,一边保持拉伸薄膜两端部,一边以下述条件进行热处理,从而进行了热定型。
热定型温度:165℃
热定型时间:30秒
另外,预热温度、拉伸温度及热定型温度是使用放射温度计,在宽度方向上,在5处测定的值的平均值。
(卷取)
在热定型之后,裁剪两端,并以张力25kg/m进行卷曲,从而得到了宽度为1340mm、卷长为2000m的薄膜辊。
所得到的拉伸薄膜的Re为170nm、Rth为510nm、Nz系数为3.5、慢轴为MD方向、膜厚为68μm。将其设定为B板301,并用作了实施例1的相位差层。
<实施例2的相位差层的制作>
以与前述的B板301相同的方法,调整膜厚及拉伸倍率,从而得到了Re=100nm、Rth=200nm、Nz系数=2.5的拉伸薄膜。将其设定为B板301B,并用作了实施例2的相位差层。
<实施例3的相位差层的制作>
(挤出成型)
将聚苯乙烯树脂PSJ-聚苯乙烯G9504(PSJapan Corporation)在100℃下,干燥2小时以上,并用双辊混炼挤出机在280℃下进行了熔融挤出。此时,在挤出机与模具之间依次配置屏幕滤光器、齿轮泵、叶片式圆盘滤光器,将它们用熔体配管进行连结,从宽度1000mm、口隙(lip gap)1mm的T模具挤出,并流延到设定为115℃、110℃、105℃的3连流延辊上,从而得到了宽度900mm、厚度500μm的未拉伸薄膜2。
(拉伸·热定型)
以以下方法,对运载中的上述未拉伸薄膜2实施拉伸工序及热定型工序。
(a)纵向拉伸
针对未拉伸薄膜2,一边使用纵横比(L/W)为0.2的辊间纵向拉伸机进行运载一边以下述条件进行了纵向拉伸。
<条件>
预热温度:105℃
拉伸温度:105℃
拉伸倍率:215%
(b)横向拉伸
针对纵向拉伸的薄膜,一边使用拉幅机进行运载一边以下述条件进行了横向拉伸。
<条件>
预热温度:105℃
拉伸温度:105℃
拉伸倍率:135%
(c)热定型
继拉伸工序之后,将拉伸薄膜用拉幅机夹具把持端部之后以宽度成为规定(3%以内的放大或缩小的范围)的方式,一边保持拉伸薄膜两端部,一边以下述条件进行热处理,从而进行了热定型。
热定型温度:100℃
热定型时间:30秒
另外,预热温度、拉伸温度及热定型温度是使用放射温度计,在宽度方向上,在5处测定的值的平均值。
(卷取)
在热定型之后,裁剪两端,并以张力25kg/m进行卷曲,从而得到了宽度为1340mm、卷长为2000m的薄膜辊。
所得到的拉伸薄膜的Re为170nm、Rth为-510nm、慢轴为TD方向、Nz系数为-2.5、膜厚为70μm。将其设定为B板302,并用作了实施例3的相位差层。
<实施例4的相位差层的制作>
<正A板的制作>
(光取向膜的制作)
参考日本特开2012-155308号公报、实施例3的记载,制备了光取向膜用涂布液1。
在FUJIFILM Corporation制的乙酸纤维素薄膜“Z-TAC”的一侧的面,利用棒涂布机涂布了事先制备的光取向膜用涂布液1。涂布后,在120℃的热板上干燥2分钟后去除溶剂,从而形成了涂膜。通过向所得到的涂膜照射(10mJ/cm2,使用超高压汞灯)偏振光紫外线而形成了光取向膜1。
(包含棒状液晶性化合物的相位差层的形成)
制备了下述组成的液晶层形成用组合物1。
用棒涂布机在光取向膜1上涂布液晶层形成用组合物1,从而形成了组合物层。将所形成的组合物层在热板上加热至110℃之后,冷却至60℃而使取向稳定化。然后,保持为60℃,并在氮环境气体下(氧浓度100ppm)通过紫外线照射(500mJ/cm2,使用超高压汞灯)而使取向固定化,从而制作了厚度1.5μm的相位差层。所得到的相位差层为正A板,Re(550)=120nm。
将所得到的光学各向异性层设定为正A板401。
·液晶性化合物R1
[化学式18]
·聚合性化合物B2
[化学式19]
·聚合引发剂P3
[化学式20]
·表面活性剂S3
[化学式21]
<正C板的制作>
对上述所制作的正A板401的涂布侧的面,以放电量150W·min/m2进行了电晕处理,并使用以下的液晶层形成用组合物2,以与上述相同的步骤,在正A板303上制作了正C板402。
正C板402为Re(550)=0.2nm、Rth(550)=-420nm。
将所得到的正A板401及正C板402的层叠体用作了实施例4的相位差层303。
·液晶性化合物R4
下述液晶性化合物(RA)(RB)(RC)的83:15:2(质量比)的混合物
[化学式22]
·化合物B1
[化学式23]
·单体K1:A-TMMT(Shin Nakamura Chemical Co.,Ltd.)·聚合引发剂P1
[化学式24]
·聚合引发剂P2
[化学式25]
·表面活性剂S-1
[化学式26]
·表面活性剂S2(重均分子量:11,200)
[化学式27]
<实施例5的相位差层的制作>
<逆波长分散性的正A板的制作>
使用了下述组成的液晶层形成用组合物3,除此以外,以与前述的正A板401相同的方式,得到了逆波长分散性的正A板401B。
正A板401B为逆波长分散性的正A板,Re(550)=120nm、Re(450)/Re(550)=0.86。
·液晶性化合物R2
[化学式28]
·液晶性化合物R3
[化学式29]
<逆波长分散性的正C板的制作>
使用下述组成的液晶层形成用组合物4并形成于正A板401B上,除此以外,以与前述的正C板402相同的方式,得到了逆波长分散性的正C板402B。
正C板402B为逆波长分散性的正C板,Re(550)=0.2nm、Rth(550)=-420nm、Rth(450)/Rth(550)=0.95。
将所得到的正A板401B及正C板402B的层叠体用作了实施例5的相位差层303B。
<实施例6的相位差层的制作>
<负A板的制作>
对与在制作前述的第一偏振器时所使用的取向膜相同的取向膜PA1实施了摩擦处理。
用绕线棒将包含下述的组成的(圆)盘状液晶性化合物的液晶层形成用组合物5图不与上述所制作的取向膜上。接着,为了干燥涂布液的溶剂及使(圆)盘状液晶性化合物取向熟化,在120℃的暖风下加热了90秒钟。接着,在80℃下照射UV,从而固定化液晶性化合物的取向。如此,得到了负A板403。负A板403为Re(550)=120nm。
[化学式30]
盘状液晶化合物
丙烯酸酯单体:
环氧乙烷改性三羟甲基丙烷三丙烯酸酯
(V#360、OSAKA ORGANIC CHEMICAL INDUSTRY LTD.制)
[化学式31]
吡啶鎓盐
氟系聚合物(FP1)
氟系聚合物(FP3)
<负C板的制作>
对上述所制作的负A板403的涂布侧的面,以放电量150W·min/m2进行了电晕处理,并使用以下的液晶层形成用组合物6,以与上述相同的步骤,在负A板403上制作了负C板404。
负C板404为Re(550)=0.2nm、Rth(550)=400nm。
将所得到的负A板403及负C板404的层叠体用作了实施例6的相位差层305。
盘状液晶化合物A-1(1,3,5取代苯型聚合性盘状液晶化合物)
[化学式32]
盘状液晶化合物A-2(1,3,5取代苯型聚合性盘状液晶化合物)
[化学式33]
盘状液晶化合物B-1(聚合性的三亚苯型盘状液晶化合物)
[化学式34]
聚合性单体T-1
[化学式35]
聚合物C-1(以下化学结构式的共聚比例以质量%记载。)
[化学式36]
<实施例7的相位差层的制作>
<B板的制作>
以与前述的B板301相同的方法,调整膜厚及拉伸倍率,从而得到了Re=120nm、Rth=120nm、Nz系数=1.5的拉伸薄膜。将其设定为B板405。
<正C板的制作>
在上述所制作的B板405上,以与前述的正C板402相同的方法,调整膜厚,从而制作了Re=0.2nm、Rth=-450nm的正C板406。
将所得到的B板405及正C板406的层叠体用作了实施例7的相位差层307。
<实施例8的相位差层的制作>
<负C板的制作>
在前述的B板405上,以与前述的负C板404相同的方法,调整膜厚,从而制作了Re=0.2nm、Rth=250nm的负C板408。
将所得到的B板405及负C板408的层叠体用作了实施例8的相位差层309。
<实施例9的相位差层的制作>
<B板的制作>
以与前述的B板301相同的方法,调整膜厚及拉伸倍率,从而得到了Re=120nm、Rth=420nm、Nz系数=4.0的拉伸薄膜。将其设定为B板301C。
<实施例10的相位差层的制作>
<B板的制作>
以与前述的B板301相同的方法,调整膜厚及拉伸倍率,从而得到了Re=160nm、Rth=400nm、Nz系数=3.0的拉伸薄膜。将其设定为B板301D。
[视角控制偏振片的制作]
将上述所制作的各种第一偏振器和各种相位差层适当地使用市售的粘合剂SK2057(Soken Chemical&Engineering Co.,Ltd.制)进行贴合,从而制作了视角控制偏振片。SK2057的厚度为约20μm。
将所制作的实施例的视角控制偏振片的结构示于表1。
[实施例1~10的视角控制系统的制作]
使用粘合剂SK2057,在作为搭载了液晶显示装置的笔记本电脑的dynabook(TOSHIBA CORPORATION制)的液晶显示装置的视觉辨认侧偏振片上,贴合了各种所制作的视角控制偏振片。另外,dynabook的视觉辨认侧偏振片中,吸收轴的方位为上下方向。如此,制作了将dynabook的视觉辨认侧偏振片设定为第二偏振器的视角控制系统。
将所制作的实施例1~10的视角控制系统的概要示于表1。
另外,关于相位差层,使用了如上所述的各种相位差层,但调整了视角控制偏振片的贴合朝向,以使相位差层的慢轴的朝向如表1所记载。在此,慢轴的朝向由将dynabook的视觉辨认侧偏振片的吸收轴的方位设定为0°的方位角表示。
[比较例1的视角控制系统的制作]
代替上述的视角控制偏振片,使用了3M Company制的百叶式薄膜“PF14H2”,除此以外,以与实施例1~10相同的方式,制作了比较例1的视角控制系统。
另外,百叶式薄膜设置成百叶式的方向成为上下方向(方位角0°方向)。
[比较例2的视角控制系统的制作]
代替上述的视角控制偏振片,仅使用了第一偏振器10,除此以外,以与实施例1~10相同的方式,制作了不具有相位差层的比较例2的视角控制系统。
将所制作的比较例2的视角控制系统的概要示于表1。
[比较例3的视角控制系统的制作]
代替上述的相位差层,使用了纤维素酰化物薄膜TG40(厚度40μm的TAC基材;FUJIFILM Corporation),除此以外,以与实施例1~10相同的方式,制作了比较例3的视角控制系统。
另外,纤维素酰化物薄膜TG40为Re=1.6nm、Rth=26nm。
将所制作的比较例3的视角控制系统的概要示于表1。
(视角控制系统的倾斜遮光性能的评价)
在从画面的左右方向观察时,所制作的实施例及比较例的视角控制系统均发挥了遮光性能。
使用ELDIM Company制的视角特征评价装置EZContrast对视角控制系统的视角特征进行了测定。另外,在测定时,将dynabook的液晶显示装置的所有画面设定为白色。
从所得到的亮度的数据中提取正面(极角0°)的亮度以及方位角45°、极角60°的亮度的值,并分别设定为正面亮度、倾斜亮度。接着,计算倾斜亮度/正面亮度,并设定为了倾斜遮光性能的基准。
另外,当倾斜亮度/正面亮度为5%以下时,方位角45°、极角60°的遮光性能良好,从该方向观察时,难以读取显示内容。并且,当倾斜亮度/正面亮度为1%以下时,方位角45°、极角60°的遮光性能非常良好。
将实施例及比较例的视角控制系统的倾斜遮光性能示于表1。如表1所示,与比较例2及比较例3相比,本发明的视角控制系统具有良好的倾斜遮光性能。
(视角控制系统的莫尔纹的评价)
将所制作的视角控制偏振片贴合于Apple Inc.制智能手机iPhone8 Plus(注册商标)的液晶显示装置的上,并对莫尔纹进行了评价。
另外,iPhone8 Plus(注册商标)为搭载了高清液晶显示装置的智能手机,液晶显示装置的像素密度为401ppi。在该液晶显示装置上,显示按照纵向的每个像素黑白交替地黑白条纹图案,并从正面进行观察,从而对莫尔纹进行了目视评价。
将结果示于表2中。如表2所示,虽然百叶式薄膜中视觉辨认到莫尔纹,但本发明的视角控制偏振片均未视觉辨认到莫尔纹,而且在正面具有良好的显示性能。
/>
如表1所示,本发明的视角控制系统具有良好的倾斜遮光性能,并且,不发生莫尔纹,且在正面具有良好的显示性能。
并且,本发明的视角控制偏振片的厚度均为150μm以下,容易折弯。另外,比较例1中所使用的百叶式薄膜的厚度为500μm,不易折弯。
并且,对实施例及比较例的视角控制偏振片,使用直径10mm的心轴实施了折弯试验,且结果实施例1~10、及比较例2~3的视角控制偏振片未发生裂纹或变形。另一方面,比较例1的百叶式薄膜在折弯部残留有变形的痕迹。并且,一部分发生了裂纹。
[吸收轴倾斜的第一偏振器10D的制作]
<透明支撑体1的制作>
将纤维素酰化物薄膜1(厚度40μm的TAC基材;TG40 FUJIFILM Corporation)的表面在碱性溶液中进行皂化,并通过绕线棒在其上涂布了取向层形成用涂布液1。将形成有涂膜的支撑体用60℃的暖风干燥60秒钟,进而用100℃的暖风干燥120秒钟而形成取向层1,从而得到了带取向层的TAC薄膜。
膜厚为0.5μm。
而且,所制作的带取向层的TAC薄膜对取向膜面进行摩擦处理后而使用。
改性聚乙烯醇
[化学式37]
<取向用液晶层的制作>
用绕线棒,在所制作的带取向层的TAC薄膜的取向膜上,涂布下述组成的取向用液晶层形成用组合物T1,从而制作了涂布层T1。
接着,将取向用液晶层涂布层T1在120℃下加热30秒钟,并将涂布层T1冷却至室温(23℃)。并且,在80℃下加热60秒钟,并再次冷却至室温。
然后,使用LED灯(中心波长365nm)在照度200mW/cm2的照射条件下照射1秒钟,由此在取向层1上制作了取向用液晶层T1。
取向用液晶层T1的膜厚为0.42μm。
<光吸收各向异性层P1的形成>
用绕线棒在所得到的取向用液晶层T1上涂布下述光吸收各向异性层形成用组合物P1而形成了涂布层。
接着,在120℃下将涂布层加热30秒钟,之后冷却至室温(23℃)。接着,在80℃下加热60秒钟,并再次冷却至室温。
然后,使用LED灯(中心波长365nm)在照度200mW/cm2的照射条件下照射1秒钟,由此在取向层1上制作出光吸收各向异性层P4。
光吸收各向异性层P4的膜厚为1.5μm。将由此得到的带支撑体的光吸收各向异性层P4作为第一偏振器10D。
/>
表面活性剂F-3
[化学式38]
<光吸收各向异性层的取向角度的测定>
使用AxoScan OPMF-1(Opto Science,Inc.制),在样品台上水平设置光吸收各向异性层P4,并一边使相对于薄膜入射P偏振光的方位角及极角发生各种变化,一边测定透射率,从而研究了光吸收各向异性层P4的透射率中心轴的方位角及极角。
而且,如图17所示,以与包含透射率中心轴和薄膜法线的平面平行地,通过切片机,采集了厚度2μm的切片S。将所采集的切片S的截面以与转动台平行的方式载置,并如图18所示,在偏振显微镜的转动台上,针对入射的直线偏振光,求出光吸收各向异性层的截面最消光的切片的方位角(使切片转动的角度)。光吸收各向异性层的吸收轴方向从支撑体表面为70°的角度。
[吸收轴倾斜的第一偏振器层10E的制作]
在第一偏振器层10D的制作方法中,将取向用液晶层的厚度设定为0.75μm、光吸收各向异性层的膜厚设定为1.3μm,除此以外,以与偏振器层10D相同的方式,制作了光吸收各向异性层P5。光吸收各向异性层的吸收轴方向从支撑体表面为80°的角度。将由此得到的带支撑体的光吸收各向异性层P5作为第一偏振器10E。
<实施例11的相位差层的制作>
<B板的制作>
以与前述的B板301相同的方法,调整膜厚及拉伸倍率,从而得到了Re=225nm、Rth=300nm、Nz系数=1.8的拉伸薄膜。将其设定为B板310。
<实施例12的相位差层的制作>
<B板的制作>
以与前述的B板301相同的方法,调整膜厚及拉伸倍率,从而得到了Re=200nm、Rth=375nm、Nz系数=2.4的拉伸薄膜。将其设定为B板311。
[视角控制偏振片的制作]
将上述所制作的第一偏振器和各种相位差层适当地使用市售的粘合剂SK2057(Soken Chemical&Engineering Co.,Ltd.制)进行贴合,从而制作了视角控制偏振片。SK2057的厚度为约20μm。
将所制作的实施例的视角控制偏振片的结构示于表3。
[实施例11~12的视角控制系统的制作]
以与实施例1~8相同的方式,使用粘合剂SK2057,在液晶显示装置的视觉辨认侧偏振片上贴合了各种所制作的视角控制偏振片。在此,第一偏振器的吸收轴方位角及相位差层的慢轴的朝向由将dynabook的视觉辨认侧偏振片的吸收轴的方位设定为0°的方位角表示。
[比较例4的视角控制系统的制作]
代替上述的视角控制偏振片,仅使用了第一偏振器10D,除此以外,以与实施例11~12相同的方式,制作了不具有相位差层的比较例4的视角控制系统。
(视角控制系统的倾斜遮光性能的评价)
关于所制作的实施例11~12及比较例4的视角控制系统,均发挥了从画面的左方向(方位角90°方向)观察时明亮且从右方向观察时遮光的性能。
使用ELDIM Company制的视角特征评价装置EZContrast对视角控制系统的视角特征进行了测定。另外,在测定时,将dynabook的液晶显示装置的所有画面设定为白色。
从所得到的亮度的数据中提取最大亮度值以及方位角-45°、极角60°的亮度的值,并分别设定为最大亮度、倾斜亮度。接着,计算倾斜亮度/最大亮度,并设定为了倾斜遮光性能的基准。
另外,当倾斜亮度/正面亮度为5%以下时,方位角-45°、极角60°的遮光性能良好,从该方向观察时,难以读取显示内容(评价B)。并且,当倾斜亮度/正面亮度为1%以下时,方位角-45°、极角60°的遮光性能非常良好(评价A)。并且,当倾斜亮度/正面亮度大于5%时,方位角-45°、极角60°的遮光性能差(评价C)。
将实施例及比较例的视角控制系统的倾斜遮光性能示于表3。如表3所示,与比较例4相比,本发明的视角控制系统具有良好的倾斜遮光性能。
(视角控制系统的莫尔纹的评价)
将所制作的视角控制偏振片贴合于Apple Inc.制智能手机iPhone8 Plus(注册商标)的液晶显示装置的上,并对莫尔纹进行了评价。
另外,iPhone8 Plus(注册商标)为搭载了高清液晶显示装置的智能手机,液晶显示装置的像素密度为401ppi。在该液晶显示装置上,显示按照纵向的每个像素黑白交替地黑白条纹图案,并从正面进行观察,从而对莫尔纹进行了目视评价。
将结果示于表3中。如表3所示,本发明的视角控制偏振片均未视觉辨认到莫尔纹,而且在正面具有良好的显示性能。
并且,本发明的视角控制偏振片的厚度均为150μm以下,容易折弯。对实施例11~12及比较例4的视角控制偏振片,使用直径10mm的心轴实施了折弯试验,且结果未发生裂纹或变形。
符号说明
10-第一偏振器,11-第一偏振器的吸收轴,20-第二偏振器,21-第二偏振器的吸收轴,30-相位差层,31-相位差层的慢轴,41、42-光学各向异性层的慢轴,50-视角控制偏振片,60-光吸收各向异性层,61-光吸收各向异性薄膜的法线方向,62-通过切片机采集的光吸收各向异性薄膜的切片,100-现有的视角控制系统,101~109-视角控制系统,301、302-B板构成的相位差层,303~313-相位差层,401-由正A板构成的光学各向异性层,402-由正C板构成的光学各向异性层,403-由负A板构成的光学各向异性层,404-由负C板构成的光学各向异性层,405-由B板构成的光学各向异性层,406-由正C板构成的光学各向异性层,407-由B板构成的光学各向异性层,408-由负C板构成的光学各向异性层,409-由B板构成的光学各向异性层,410-由正A板构成的光学各向异性层,411-由B板构成的光学各向异性层,412-由B板构成的光学各向异性层。
Claims (9)
1.一种视角控制系统,其至少依次具有第一偏振器、相位差层及第二偏振器,所述视角控制系统中,
所述第一偏振器的吸收轴相对于表面呈45°以上的角度,
并且,所述相位差层满足下述式(1)及下述式(2),
所述第二偏振器在面内方向具有吸收轴,
式(1):相位差层的面内延迟Re为80nm<Re<250nm
式(2):设定为Nz=Rth/Re+0.5时,为1.5<Nz<6或者-5<Nz<-0.5,其中,Rth为相位差层的厚度方向延迟。
2.根据权利要求1所述的视角控制系统,其中,
所述第一偏振器的吸收轴与所述视角控制系统的表面垂直。
3.根据权利要求1或2所述的视角控制系统,其中,
所述相位差层为Nz系数大于1.5的B板,并且,所述B板的慢轴与所述第二偏振器的吸收轴所呈的角为10°以下。
4.根据权利要求1或2所述的视角控制系统,其中,
所述相位差层为Nz系数小于-0.5的B板,并且,所述B板的慢轴与所述第二偏振器的吸收轴所呈的角为80°以上且100°以下。
5.根据权利要求1或2所述的视角控制系统,其中,
所述相位差层至少包含正A板和正C板,所述正A板配置于所述第一偏振器侧,并且,所述正A板的慢轴与所述第二偏振器的吸收轴所呈的角为80°以上且100°以下。
6.根据权利要求1或2所述的视角控制系统,其中,
所述相位差层至少包含负A板和负C板,所述负A板配置于所述第一偏振器侧,并且,所述负A板的慢轴与所述第二偏振器的吸收轴所呈的角为10°以下。
7.根据权利要求1或2所述的视角控制系统,其中,
所述相位差层至少包含B板和正C板,所述B板配置于所述第一偏振器侧,并且,所述B板的慢轴与所述第二偏振器的吸收轴所呈的角为80°以上且100°以下。
8.根据权利要求1或2所述的视角控制系统,其中,
所述相位差层至少包含B板和负C板,所述B板配置于所述第一偏振器侧,并且,所述B板的慢轴与所述第二偏振器的吸收轴所呈的角为10°以下。
9.一种图像显示装置,其包含权利要求1至8中任一项所述的视角控制系统。
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GR01 | Patent grant | ||
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