JP2004341308A - Spectral anisotropic scattering film, polarizing plate, and liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、散乱光分布に波長依存性があり、且つ上下左右で散乱光分布に異方性がある散乱フィルム、それを用いた偏光板および液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ワードプロセッサやノートパソコン、パソコン用モニターなどのＯＡ機器、携帯端末、テレビなどに用いられる表示装置としては、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）がこれまで主に使用されてきた。近年、液晶表示装置が、薄型、軽量、且つ消費電力が小さいことからＣＲＴの代わりに広く使用されてきている。液晶表示装置は、液晶セルおよび偏光板を有する。偏光板は保護膜と偏光膜とからなり、ポリビニルアルコールフィルムからなる偏光膜をヨウ素にて染色し、延伸を行い、その両面を保護膜にて積層して得られる。例えば、透過型液晶表示装置では、この偏光板を液晶セルの両側に取り付け、さらには一枚以上の光学補償シートを配置することもある。一方、反射型液晶表示装置では、反射板、液晶セル、一枚以上の光学補償シート、および偏光板の順に配置する。液晶セルは、液晶分子、それを封入するための二枚の基板および液晶分子に電圧を加えるための電極層からなる。液晶セルは、液晶分子の配向状態の違いで、ＯＮ、ＯＦＦ表示を行い、透過型、反射型および半透過型のいずれにも適用でき、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒｙ Ｂｅｎｄ）、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ Ａｌｉｇｎｅｄ）、ＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）、ＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）のような表示モードが提案されている。しかしながら、従来の液晶表示装置で表示し得る色やコントラストは、ＬＣＤを見る時の角度によって変化する。そのため、液晶表示装置の視野角特性は、ＣＲＴの性能を越えるまでには至っていない。
【０００３】
液晶分子のねじれ角が１８０〜２７０°のＳＴＮモードの液晶表示装置は、液晶高分子の複屈折に起因する着色、例えば表示色が濃紺色であり、背景色が黄緑色である着色が生じてコントラストの高い白黒表示ができなかった。また、この液晶表示装置にカラーフィルタをかぶせてカラー表示を行う際に、この色相が障害となっていた。この問題を解決するため、光学補償による色相の改善が検討され、位相差フィルムによって色補償が可能となったが（例えば、非特許文献１参照）、ある特定の波長で色補償をした場合、他の波長においては、液晶層と位相差フィルムとの波長分散が異なる等の理由から色補償が十分ではなかった。
【０００４】
液晶分子の配列状態が９０°ねじれた旋光モードの表示方式（ＴＮモード）の表示装置（ＴＮ−ＬＣＤ）は、応答速度が数十ミリ秒程度であり、高い表示コントラストを示す。そのため、市販の液晶表示装置の多くは、ＴＮ−ＬＣＤになっている。このＴＮ−ＬＣＤに対しても位相差フィルムによる光学補償により視野角を改善する効果があることが知られている。位相差フィルムとしては、二軸性フィルムからなる光学補償シート、透明支持体上に円盤状化合物を含む光学異方性層を有する光学補償シート、棒状液晶化合物による光学補償シートが挙げられる。特に円盤状化合物による光学補償シートによってＴＮ−ＬＣＤのコントラスト視野角は大きく改善され、市販のＴＮ−ＬＣＤに広く用いられているが、視野角による色変化については十分でなかった。
【０００５】
さらに最近になって、広視野角ＬＣＤモードとして横電解を用いたＩＰＳモード、負の誘電率異方性を有する液晶を垂直に配向させたＶＡモード、液晶をベンド配向させて複屈折モードでスィッチングを行うことにより高速応答も実現したＯＣＢモードがある。これらはコントラスト視野角が非常に広く、特にＩＰＳモードの電極形状を最適化することで色変化を改良したＳ−ＩＰＳ（Ｓｕｐｅｒ−ＩＰＳ）モードは視野角による色変化も非常に小さい。しかしながら、それでもなおＣＲＴと比べると視野角による色変化は大きかった。
【０００６】
偏光を制御することでスィッチングを行うＬＣＤでは、前述の位相差フィルムによって確かに色を補償することは可能である。しかしＬＣＤの視野角特性においては、コントラストもまた重要であり、位相差フィルムを用いることで色とコントラストの２つの性能を両立させることは容易ではない。また、正面のような一方向のみの色を改良するだけであれば位相差フィルムでなくカラーフィルタで改良可能であるが、ＬＣＤにおいては視野角方向で液晶セルの透過スペクトルが異なるため、視野角ごとに異なる色補償をする必要があった。
【０００７】
位相差フィルムやカラーフィルタのように液晶セル中の光の透過率を制御する方法でなく、直接バックライトから光の進路を制御する方法としては、投射型液晶表示装置に用いられているレンチキュラーレンズによるスクリーンや異方性光散乱フィルム（特許文献１参照）、あるいはプリズムシート等が挙げられる。このようなフィルムを用いれば望ましい方向に光を配分することができ、液晶セルによる光の制御と独立に視野角特性を制御することができる。しかしこれらのフィルムは白色光の進路制御を目的としており、視野角ごとに分光散乱特性を制御していないため色補償効果は完全ではなかった。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−１５９７０４号公報
【非特許文献１】
日経マイクロデバイス１９８７年１０月号８４頁
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、従来の位相差フィルムやカラーフィルタによる色補償技術では、ＬＣＤの色視野角特性を他の特性を悪化させることなく改良することができなかった。また、広視野角ＬＣＤモードを用いても、ＣＲＴに比べて色視野角特性が劣っていた。
本発明は前記従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、コントラスト、視野角等の他の特性を悪化させることなく、色視野角特性のみを独立して改善することのできる分光異方性散乱フィルムを提供することを課題とする。また、本発明は前記フィルムを用いた、優れた色補償機能を有する偏光板、および色視野角特性の改善された液晶表示装置を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
［１］ フィルム面の任意の散乱面における方位角θ、入射光波長λの散乱光強度Ｆｘ（λ，θ）、および前記散乱面と直交する散乱面における方位角θ、入射光波長λの散乱光強度Ｆｙ（λ，θ）が、下記式（１）および（２）を満たす分光異方性散乱フィルム。
（１） Ｆｘ（λ，θ）／Ｆｘ（５４５，θ） ≧ １．２
（２） ［Ｆｘ（λ，θ）／Ｆｘ（５４５，θ）−Ｆｙ（λ，θ）／Ｆｙ（５４５，θ）］ ≧ ０．１
（但し、λ＝４３５または６１０ｎｍ、θ＝３０〜７０°から選ばれる任意の角度である。）
［２］ 請求項１で定義したＦｘ（λ，θ）およびＦｙ（λ，θ）が下記式（３）を満たす分光異方性散乱フィルム。
（３） ［Ｆｘ（λ，θ）／Ｆｘ（５４５，θ）−１］［Ｆｙ（λ，θ）／Ｆｙ（５４５，θ）−１］ ＜ ０
（但し、λ＝４３５または６１０ｎｍ、θ＝３０〜７０°から選ばれた任意の角度である。）
［３］ 一次元回折格子またはフォトニック結晶構造を少なくとも一部に含む［１］または［２］に記載の分光異方性散乱フィルム。
［４］ 形状異方性粒子をフィルム中に分散させてなる［１］または［２］に記載の分光異方性散乱フィルム。
［５］ 表面に形状異方性の凹凸を有する［１］または［２］に記載の分光異方性散乱フィルム。
［６］ 少なくとも、偏光膜と［１］〜［５］のいずれかに記載の分光異方性散乱フィルムとを有する偏光板。
［７］ 前記偏光膜の前記分光異方性散乱フィルムを有する側と異なる側に、光学補償フィルムを有する［６］に記載の偏光板。
【００１１】
［８］ バックライトと、少なくとも一方に電極を有するとともに対向配置された一対の基板および該基板間に挟持される液晶層からなる液晶セルと、前記液晶セルの外側に配置された一対の偏光板とを有する液晶表示装置において、［１］〜［５］のいずれかに記載の分光異方性散乱フィルムを有する、または前記一対の偏光板の少なくとも一方が［６］または［７］に記載の偏光板である液晶表示装置。
［９］ 前記液晶セルに入射した波長λの入射光の上下左右の角度θ方向の少なくとも一つの透過率Ｔ（λ）と、前記分光異方性散乱フィルムに入射した波長λの入射光の前記透過率Ｔ（λ）と同じ方向の前方散乱光の散乱光強度Ｆ（λ）とが、下記式（４）を満たす［８］に記載の液晶表示装置；
（４） ［（Ｔ（λ）／Ｔ（５４５））−１］×［（Ｆ（λ）／Ｆ（５４５））−１］ ＜ ０
但し、λ＝４３５または６１０ｎｍ、θ＝３０〜７０°から選ばれた任意の角度である。
［１０］ 前記分光異方性散乱フィルムがバックライトと液晶層との間に位置する［８］または［９］に記載の液晶表示装置。
［１１］ 表示モードがＴＮモードまたはＯＣＢモードである［８］〜［１０］のいずれかに記載の液晶表示装置。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本願明細書において、「（数値１）〜（数値２）」という記載は「（数値１）以上（数値２）以下」の意味を表す。
まず、本発明の分光異方性散乱フィルムについて説明する。
本発明において「分光異方性散乱フィルム」とは、４３５ｎｍ（Ｂ）、５４５ｎｍ（Ｇ）および６１０ｎｍ（Ｒ）から任意に選ばれた２つの波長における散乱光分布が異なり、かつ互いに直交する２つの散乱面間でも散乱光分布が異なる特性を有するフィルムのことをいう。本発明の分光異方性散乱フィルムの第一の態様は、フィルム面の任意の散乱面における方位角θ、入射光波長λの散乱光強度Ｆｘ（λ，θ）、および前記散乱面と直交する散乱面における方位角θ、入射光波長λの散乱光強度Ｆｙ（λ，θ）が、下記式（１）および（２）を満たすことを特徴とする。但し、式中、λは４３５または６１０ｎｍであり、θは３０〜７０°から選ばれた任意の角度である。
（１） Ｆｘ（λ，θ）／Ｆｘ（５４５，θ） ≧ １．２
（２） ［Ｆｘ（λ，θ）／Ｆｘ（５４５，θ）−Ｆｙ（λ，θ）／Ｆｙ（５４５，θ）］ ≧ ０．１
本発明の分光異方性散乱フィルムの第二の態様は、前記Ｆｘ（λ，θ）およびＦｙ（λ，θ）が下記式（３）を満たすことを特徴とする。
（３） ［Ｆｘ（λ，θ）／Ｆｘ（５４５，θ）−１］［Ｆｙ（λ，θ）／Ｆｙ（５４５，θ）−１］ ＜ ０
４３５ｎｍ、５４５ｎｍおよび６１０ｎｍは、それぞれＢＧＲを代表する波長である。なお、本発明では、波長λについては±１０ｎｍの誤差は許容範囲とする。
【００１３】
前記（１）式のＦｘ（λ，θ）／Ｆｘ（５４５，θ）は１．２〜５．０であるのが好ましく、１．５〜３．５であるのがより好ましい。また、前記（２）式の［Ｆｘ（λ，θ）／Ｆｘ（５４５，θ） − Ｆｙ（λ，θ）／Ｆｙ（５４５，θ）］は、０．１〜５．０であるのが好ましく、０．５〜３．０であるのがより好ましい。さらに、前記（３）式の ［Ｆｘ（λ，θ）／Ｆｘ（５４５，θ）−１］［Ｆｙ（λ，θ）／Ｆｙ（５４５，θ）−１］は、−５．０〜−０．１であるのが好ましく、−３．０〜−０．３であるのがより好ましい。
【００１４】
図１を用いて、フィルムの散乱光分布の波長依存性および異方性を調べる方法を説明する。
フィルムＦに上方から波長λの光Ｌｉを入射する。入射光Ｌｉは、分光異方性散乱フィルムＦを通過して、種々の方向（例えば、図中、ＬｓｘおよびＬｓｙに示す方向等）に散乱する。例えば、任意の散乱面をｘ−ｚ面Ｐｘ（分光異方性散乱フィルムＦの左右方向）、それに直交する散乱面をｙ−ｚ面Ｐｙ（分光異方性散乱フィルムＦの上下方向）とする。分光異方性散乱フィルムＦの下方に散乱光の強度を測定する測定器（不図示）を配置し、散乱面ＰｘおよびＰｙ内のそれぞれの方位角θに対して、散乱光強度を測定する。前記測定器は、種々の角度の散乱光の強度を測定可能なように、検出部が変位可能なものを用いる。方位角に対して散乱光強度の測定値をプロットすることで、図２（ａ）および（ｂ）に示す様な、各面内の散乱強度の方位角θに対する散乱光分布曲線が得られる。各面における散乱光分布曲線を比較することで、散乱光分布の異方性を調べることができる。また、波長５４５ｎｍ、および４３５ｎｍまたは６１０ｎｍの入射光Ｌｉについて、それぞれ同様に散乱光分布を得、各波長の入射光に対する同一散乱面内の散乱光分布曲線を比較することで、散乱光分布の波長依存性を調べることができる。
【００１５】
図１中のフィルムＦが、本発明の第一の態様の分光異方性散乱フィルムである場合に測定される、散乱面Ｐｘにおける散乱光分布曲線の一例を図２（ａ）に、それに直交する散乱面Ｐｙにおける散乱光分布曲線の一例を図２（ｂ）に示す。分光異方性散乱フィルムＦは、波長４３５ｎｍ（Ｂ）の入射光Ｌｉの任意の方位角θ（３０°≦θ≦７０°）における散乱光強度Ｆｘ（４３５ｎｍ，θ）が、波長５４５ｎｍ（Ｇ）の入射光Ｌｉの任意の方位角θにおける散乱光強度Ｆｘ（５４５ｎｍ，θ）に対して大きく、散乱面Ｐｘにおいて、散乱光分布に波長依存性がある。Ｆｘ（４３５ｎｍ，θ）／Ｆｘ（５４５ｎｍ，θ）が１．２以上であると、前記（１）式を満たす。一方、分光異方性散乱フィルムＦは、散乱面Ｐｙにおいては、波長５４５ｎｍ（Ｇ）および波長４３５ｎｍ（Ｂ）の入射光に対して等しい散乱光分布を示す。従って、Ｆｘ（４３５ｎｍ，θ）／Ｆｘ（５４５ｎｍ，θ）の値とＦｙ（４３５ｎｍ，θ）／Ｆｙ（５４５ｎｍ，θ）の値とには差があり、散乱光分布に異方性がある。その差が０．１以上であれば、前記式（２）を満たす。
【００１６】
図１中のフィルムＦが、本発明の第二の態様の分光異方性散乱フィルムである場合に測定される、散乱面Ｐｘにおける散乱光分布曲線の一例を図３（ａ）に、それに直交する散乱面Ｐｙにおける散乱光分布曲線の一例を図３（ｂ）に示す。
分光異方性散乱フィルムＦは、波長４３５ｎｍ（Ｂ）の入射光Ｌｉの散乱面Ｐｘにおける任意の方位角θ（３０°≦θ≦７０°）の散乱光強度Ｆｘ（４３５ｎｍ，θ）が、波長５４５ｎｍ（Ｇ）の散乱光強度Ｆｘ（５４５ｎｍ，θ）に対して大きく、｛Ｆｘ（４３５ｎｍ，θ）／Ｆｘ（５４５ｎｍ，θ）−１｝は正である。一方、散乱面Ｐｙにおける任意の方位角θ（３０°≦θ≦７０°）の散乱光強度Ｆｙ（４３５ｎｍ，θ）は、波長５４５ｎｍ（Ｇ）の散乱光強度Ｆｙ（５４５ｎｍ，θ）に対して小さく、｛Ｆｙ（４３５ｎｍ，θ）／Ｆｙ（５４５ｎｍ，θ）−１｝は負である。従って、双方の値の積は負になり、式（３）を満たす。前記式（３）を満たす光散乱型色補償フィルムＦは、散乱面Ｐｘおよび散乱面Ｐｙにおいて、散乱光分布に波長依存性があり且つ異方性がある。
【００１７】
図２および図３では、波長４３５ｎｍ（Ｂ）および波長５４５ｎｍ（Ｇ）間で、散乱光分布に波長依存性がある場合を示したが、前記第一および第二の態様の分光異方性散乱フィルムは、波長６１０ｎｍ（Ｒ）および波長５４５ｎｍ（Ｇ）間で、散乱光分布に波長依存性があってもよい。また、前記第一および第二の態様の分光異方性散乱フィルムは、波長５４５ｎｍ（Ｇ）の入射光の散乱光分布と、波長４３５ｎｍ（Ｂ）および６１０ｎｍ（Ｒ）のうち少なくとも一方の波長の入射光の散乱光分布とが一致しない、即ち、波長依存性があればよく、他方の波長の入射光の散乱光分布は、波長５４５ｎｍ（Ｇ）の入射光の散乱光分布と一致していてもよい。例えば、図２および図３に示す様に、波長６１０ｎｍ（Ｒ）の入射光の散乱面Ｐｘにおける散乱光分布曲線Ｒは、散乱光分布曲線Ｇと一致していてもよい。
【００１８】
次に、本発明の分光異方性分散フィルムを用いた色補償の原理を、図面を参照して説明する。
図４は、本発明の分光異方性散乱フィルムを用いたＬＣＤの基本構成の一例である。ＬＣＤ４０は、少なくとも一方の対向面が電極層を有する一対の基板（不図示）に挟持された液晶層からなる液晶セル４７と、液晶セル４７を挟持する一対の光吸収型偏光板４５、４６と、液晶セル４７に光を照射するための、冷陰極管４１、導光板４３および反射シート４２からなるバックライトユニットとを有する。さらに、下側光吸収型偏光板４５と導光板４３との間に、本発明の分光異方性散乱フィルム４４が配置されている。バックライトユニットからのＢＧＲ光は、分光異方性散乱フィルム４４を通過することによって上記散乱特性を有する散乱光として液晶セル４７に入射する。前記分光異方性散乱フィルムは、例えば、左右方向におけるＢ光と、Ｇ光およびＲ光との散乱分布特性が異なり、Ｂ光がＧ光およびＲ光と比較してより左右方向に散乱する特性を有する。また上下方向においても、Ｂ光と、Ｇ光およびＲ光との散乱分布特性が異なり、Ｂ光が上下方向において、Ｇ光およびＲ光よりも散乱し難い特性を有する。その結果、液晶セルの視野角に伴う色変化、例えば、左右方向に黄色味があって、上下方向に青みがある等の色視野角特性が色補償され、色変化の軽減された画像を表示できる。
【００１９】
図５に、液晶セルの透過スペクトルの一例として、特開平８−５０２０６号公報の実施例２に記載の光学補償シートを用いたＴＮ−ＬＣＤの正面および上と右６０°の方向における透過スペクトルを示す。なお、ＴＮ−ＬＣＤは左右は対称であり、互いの透過スペクトルは一致している。
図５に示した通り、光学補償シートを用いたＴＮ−ＬＣＤにおいては、右方向において可視域短波側、即ち青の透過率が小さい。その結果、例に示した光学補償シート付ＴＮ−ＬＣＤは、右方向が黄色く着色する。一方、図５の透過スペクトルからは上下方向には大きな色変化は見られない。図５に示す様な透過スペクトルを示す光学補償シート付ＴＮ−ＬＣＤの色補償を行うには、上下方向には散乱の波長依存性がなく、左右方向は青を多く散乱させる必要がある。その様な透過特性を付与するには、例えば、図２に示した様な、上下と左右とで異なる分光散乱特性、より具体的には、左右方向に４３５ｎｍ（Ｂ）の散乱強度が高い散乱光分布特性を示し、上下方向には散乱光分布に波長依存性のない分光異方性散乱シートを用いればよい。
【００２０】
分光異方性散乱フィルムを用いて液晶ディスプレイの色補償を実現する条件は、例えば上下左右の６０°方向のうち色補償を必要とする方向に対して、その方向におけるＢＧＲを代表する入射光波長４３５ｎｍ、５４５ｎｍ、６１０ｎｍの液晶セルの透過率Ｔ（λ）、分光異方性散乱フィルムの散乱光強度をＦ（λ）とするとき下記式で定義される色補償指数（ＣＣＦ：Ｃｏｌｏｒ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ Ｆａｃｔｏｒ）が負であるという条件を満たせばよい。４３５ｎｍと６１０ｎｍの両波長で満たされることが望ましいが、いずれか一方の波長を満たすことでも色補償は達成できる。
ＣＣＦ ＝ ［（Ｔ（λ）／Ｔ（５４５））−１］［（Ｆ（λ）／Ｆ（５４５））−１］ ＜ ０
但し、式中、λ＝４３５または６１０ｎｍである。
【００２１】
なお、Ｔ（λ）は、光源位置を正面から上下左右に所定の方向に変位させたときの透過光強度を測定することによって、求めることができる。
【００２２】
本発明の分光異方性散乱フィルムの配置箇所は、液晶セルとバックライトの間であれば特に限定されない。本発明の分光異方性散乱フィルムは、例えばプリズムシートやＴｈｅ １７ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，Ｍ９８−１０６（１９９７）あるいはＮｉｔｔｏ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｒｅｐｏｒｔ２０００年３８号１９頁に記載の輝度向上フィルム、‘９４液晶ディスプレイ周辺材料・ケミカルスの市場（シーエムシー発行）２５８頁等に記載の拡散フィルム等の部材と併用してもよい。
図６に、本発明の分光異方性散乱フィルム４４と、プリズムシート６１とを併用した場合のＬＣＤの構成例を、図７に、さらに拡散フィルム７１を併用した場合の構成例を、図８に、さらに輝度向上フィルム８１と併用した場合の構成例を示す。また、図８は、偏光板として、光学補償シート付きの偏光板８２、８３を用いた例でもある。光学補償シート付きの偏光板については後述する。
【００２３】
本発明の分光異方性散乱フィルムは、上記散乱特性を示す限り、その構造については特に制限されない。例えば、一次元回折格子またはフォトニック結晶構造を少なくとも一部に含む態様；形状異方性粒子をフィルム中に分散させてなる態様；および表面に形状異方性の凹凸を有する態様が挙げられる。
本発明に利用可能な前記一次元回折格子としては、例えばＰ．Ｙｅｈ著のフォトリフラクティブ非線形光学（富田康生・北山研一訳 ＭＡＲＵＺＥＮ＆ＷＩＬＥＹ １９９５年３月発行）の５８頁に記載されているような一次元グリッドの透過型回折格子でもよい。一次元グリッドの透過型回折格子の作製方法としては、例えば、二光束干渉露光による方法；電子ビーム描画によって作製したグリッドのマスクを通して紫外線や可視光をレジストやフォトポリマーに露光する方法；同様の方法であらかじめ作製したグリッドの凹凸上に紫外線硬化樹脂や熱硬化性樹脂を塗布、硬化後、剥離する方法；およびエンボス等によってメカニカルに凹凸を転写する方法が挙げられる。
【００２４】
本発明に利用可能な前記フォトニック結晶としては、また、川上彰二郎著のフォトニック結晶技術とその応用（シーエムシー出版 ２００２年３月発行）に記載されているようなフォトニック結晶を用いることができ、回折を複数の異なる波長、および複数の異なる方向で制御することができる。フォトニック結晶の作製方法としては、三つ以上の光束を用いた多光束干渉露光による方法や、基板上に単分散微粒子を緻密に配列する方法が挙げられる。
【００２５】
本発明の分光異方性散乱フィルムは、図９に示した様な、連続相（例えばポリマー相）９１中に、該連続相と異なる屈折率を有する形状異方性粒子９２が分散したフィルムであってもよい。形状異方性粒子９２は、フィルムが上記分散特性を示すために、所定の配列に分散しているのが好ましい。形状異方性粒子をフィルム中に配列させて分散する方法としては、例えば特開平９−２９７２０４号公報に記載されている様な、形状異方性粒子をフィルムに分散後、延伸して配列させる方法；フィルムのバインダーと屈折率が異なるとともに、外力によって変形可能な球状粒子、液体、モノマーもしくは気泡をフィルム中に分散後、延伸して粒子を変形、配列させる方法；等が挙げられる。配列や変形を促進させるために延伸前や延伸時に加熱あるいは加湿してもよい。
【００２６】
本発明の分光異方性散乱フィルムは、形状異方性のある表面凹凸を有するフィルムであってもよく、その作製方法としては、粒子を分散した高分子溶液を支持体上に塗布して凹凸層を付与後、延伸して異方性のある凹凸を形成する方法；エンボス、サンドブラスト等によってフィルム上に直接等方性の凹凸を付与後、延伸して異方性のある凹凸を形成する方法；電子ビーム描画やレーザー照射等によりあらかじめ表面凹凸を形成したマスターの凹凸面上に、紫外線硬化樹脂や熱硬化性樹脂を塗布、硬化後、剥離する方法；およびエンボス等によってメカニカルに凹凸を転写する方法；が挙げられる。延伸により異方性を発現させる場合、変形を促進させるために延伸前や延伸時に加熱あるいは加湿してもよい。
【００２７】
本発明の分光異方性散乱フィルムを、ＯＣＢモードの液晶表示装置に用いる場合には、透過スペクトルが左右非対称であるため左右非対称に色補償することが必要な場合がある。あるいはさらに上下にも色補償することが必要となる場合もあり得る。このような場合には前述のような一次元の回折格子や異方性散乱フィルムは適さず、散乱光の進路を波長ごとに自由に制御するような設計をしなければならない。
【００２８】
白色光を分光して所定の位置に出射する技術としては、例えば特開平６−３０８３３２号公報に記載のようなホログラムによる回折分光が挙げられ、本発明の分光異方性散乱フィルムの作製にホログラムを利用してもよい。ホログラムを用いれば、白色光から必要な波長のみを回折（リップマンホログラム等）させることもでき、あるいは一つの回折格子で複数の波長を自在に回折することもできる。さらに、ホログラムを用いて本発明の分光異方性散乱フィルムを作製する場合、フレネルゾーンプレートのような機能を併せ持つことで、バックライト光の放射角を小さくして正面に集光することも可能である。
【００２９】
ホログラムには透過率変化を用いた振幅ホログラムと、屈折率変化もしくは表面凹凸を用いた位相ホログラムがあるが、振幅ホログラムはバックライト光がホログラムを通過する際に光が吸収されるため、一般に透過率が小さい。そのため、本発明に用いるホログラムとしては位相ホログラムが好ましい。位相ホログラムは銀塩乳剤を使って得られた振幅ホログラムを漂白したものや、重クロム酸ゼラチンやフォトポリマーを用いた屈折率変化型のもの、あるいはフォトレジストやサーモプラスティックを用いて表面凹凸を形成したものが挙げられる。
【００３０】
上記のようなホログラムを設計する方法としては、例えば計算機ホログラム（ＣＧＨ：Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｅｄ Ｈｏｌｏｇｒａｍ）によって必要とする散乱、回折性能を発現するようなホログラム面上の振幅と位相を求め、その計算結果を電子線レジスト上へ電子ビームによって描画、現像する方法が挙げられる。計算機ホログラムについては、例えばＳｉｎｇ Ｈ．Ｌｅｅ著のＳｅｌｅｃｔｅｄ Ｐａｐｅｒｓ ｏｎ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ−ＧｅｎｅｒａｔｅｄＨｏｌｏｇｒａｍ ａｎｄ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ Ｏｐｔｉｃｓ（Ｓｐｉｅ Ｍｉｌｅｓｔｏｎｅ Ｓｅｒｉｅｓ，Ｖｏｌ ＭＳ３３）に記載がある。
【００３１】
上記のようにして作製した計算機ホログラムは、それを原版としてホログラム感材にホログラム露光することで光学的に複製することが可能である。あるいは計算機ホログラムの凹凸上に紫外線硬化樹脂や熱硬化性樹脂を塗布、硬化後剥離する方法、あるいはエンボス等のようなメカニカルな方法によって凹凸を転写することによっても複製することができる。原版は生産性の観点から大面積であることが好ましく、例えば電子線レジスト等により作製された原版からさらに製造用原版を電鋳やエンボス等によって複製する際、元の原版を隙間なく繋ぎ合わせることによって大面積の原版を作製することができる。隙間は５０ミクロン以下であることが好ましく、２０ミクロン以下であることがさらに好ましい。
【００３２】
本発明の分光異方性散乱フィルムの主材料については特に制限はなく、上記構造を付与するのに適し、且つフィルムの透明性が損なわない材料であれば種々用いることができる。ＬＣＤ中に用いるフィルムとしては可撓性があることが好ましく、プラスチックフィルムを用いることが好ましい。本発明のフィルムの材料の例には、セルロースエステル（例、セルロースアセテート（トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース）、プロピオニルセルロース、ブチリルセルロース、アセチルプロピオニルセルロース、ニトロセルロース）、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエステル（例、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリ−１，４−シクロヘキサンジメチレンテレフタレート、ポリエチレン−１，２−ジフェノキシエタン−４，４’−ジカルボキシレート、ポリブチレンテレフタレート）、ポリスチレン（例、シンジオタクチックポリスチレン）、ポリオレフィン（例、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリメチルペンテン）、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテルケトン、ノルボルネン（日本ゼオン製）、ゼオノア（日本ゼオン製）、アートン（ＪＳＲ製）が含まれる。セルロースエステル、ノルボルネン、ゼオノア、アートン、ポリカーボネートおよびポリエチレンテレフタレートが好ましい。フィルムの光透過率は、８０％以上であることが好ましく、８６％以上であることがさらに好ましい。
【００３３】
フィルム中に粒子や液体等を分散後、延伸する場合には、粒子や液体等を分散した高分子溶液を別の支持体上に塗布、乾燥後、該フィルム剥離して延伸することが好ましく、そのためには上記のような材料の他に、水や有機溶剤に容易に溶解できる高分子が好ましい。そのような例としては水溶性高分子化合物の例としては、ゼラチン、アガロース、セルロース、ポリビニルアルコールとそれらの誘導体、あるいはポリアクリル酸、ポリガラクツロン酸、ポリアルギン酸とそれらの塩が挙げられる。有機溶剤可溶性高分子化合物の例としては、上記プラスチックフィルム材料の他にポリ（メタ）アクリル酸エステルやエチレンビニルアルコール共重合体が挙げられる。
【００３４】
本発明の分光異方性散乱フィルムは、偏光板と一体化した部材として液晶表示装置に組み込むことができる。通常、偏光板は、偏光膜と偏光膜を挟持する一対の保護膜とから構成される。例えば、前記構成の偏光板に本発明の分光異方性散乱フィルムを貼り合わせてもよいし（即ち、一方の保護膜の表面にさらに分光異方性散乱フィルムを貼り合わせてもよいし）、また一方の保護膜に代えて本発明の分光異方性散乱フィルムを用いてもよい。さらに、偏光板は、例えば、特開平６−７５１１６号公報、ＥＰ０５７６３０４Ａ１号、特開平６−２１４１１６号公報、米国特許５５８３６７９号、米国特許５６４６７０３号、特開平１０−１８６３５６号公報等に記載の光学補償シートと貼合されていてもよい。
【００３５】
本発明の分光異方性散乱フィルムを、偏光板の保護フィルムとして用いる場合には、分光異方性散乱フィルムをセルロースエステルフィルムに貼合したフィルムが特に好ましい。セルロースエステルフィルムは、セルロースエステルおよび他の成分を含む溶液をドープとして用いて、ソルベントキャスト法により製造することができる。ドープをドラムまたはバンド上に流延し、溶媒を蒸発させてフィルムを形成することができる。流延前のドープは、固形分量が１０〜４０質量％となるように濃度を調整することが好ましい。固形分量は１８〜３５質量％であることがさらに好ましい。ドープを２層以上流延することもできる。ドラムまたはバンドの表面は、鏡面状態に仕上げておくことが好ましい。ソルベントキャスト法における流延および乾燥方法については、米国特許２３３６３１０号、同２３６７６０３号、同２４９２０７８号、同２４９２９７７号、同２４９２９７８号、同２６０７７０４号、同２７３９０６９号、同２７３９０７０号、英国特許６４０７３１号、同７３６８９２号の各明細書、特公昭４５−４５５４号、同４９−５６１４号、特開昭６０−１７６８３４号、同６０−２０３４３０号、同６２−１１５０３５号の各公報に記載がある。
【００３６】
ドープは、表面温度が１０℃以下のドラムまたはバンド上に流延することが好ましい。流延してから２秒間以上風に当てて乾燥することが好ましい。そして、得られたフィルムをドラムまたはバンドから剥ぎ取り、さらに１００〜１６０℃まで逐次温度を変えた高温風で乾燥して残留溶剤を蒸発させる方法（特公平５−１７８４４号公報記載）を採用できる。この方法によると、流延から剥ぎ取りまでの時間を短縮することが可能である。この方法を実施するためには、流延時のドラムまたはバンドの表面温度においてドープがゲル化することが必要である。
【００３７】
複数のセルロースエステル溶液を流延する場合、支持体の進行方向に間隔をおいて設けた複数の流延口からセルロースエステルを含む溶液をそれぞれ流延させて、それらを積層させながらフィルムを作製してもよい（特開昭６１−１５８４１４号、特開平１−１２２４１９号、および同１１−１９８２８５号の各公報記載）。２つの流延口からセルロースエステル溶液を流延することによりフィルムを作製することもできる（特公昭６０−２７５６２号、特開昭６１−９４７２４号、同６１−９４７２４５号、同６１−１０４８１３号、同６１−１５８４１３号および特開平６−１３４９３３号の各公報に記載）。高粘度セルロースエステル溶液の流れを低粘度のセルロースエステル溶液で包み込み、高粘度および低粘度のセルロースエステル溶液を同時に押出すセルロースエステルフィルムの流延方法（特開昭５６−１６２６１７号公報記載）を採用してもよい。
【００３８】
セルロースエステルフィルムは、表面処理を施すことが好ましい。表面処理には、コロナ放電処理、グロー放電処理、火炎処理、酸処理、アルカリ処理および紫外線照射処理が挙げられる。フィルムの平面性を保持する観点から、表面処理においてセルロースエステルフィルムの温度をＴｇ（ガラス転移温度）以下、具体的には１５０℃以下とすることが好ましい。
【００３９】
セルロースエステルフィルムの表面処理は、酸処理またはアルカリ処理、すなわちセルロースエステルに対するケン化処理を実施することが特に好ましい。アルカリ処理が最も好ましい。以下、アルカリ鹸化処理を例に、具体的に説明する。アルカリ処理は、フィルム表面をアルカリ溶液に浸漬した後、酸性溶液で中和し、水洗して乾燥するサイクルで行われることが好ましい。
【００４０】
アルカリ溶液は、水酸化カリウム溶液および水酸化ナトリウム溶液が好ましい。水酸化物イオンの規定濃度は、０．１〜３．０Ｎの範囲にあることが好ましく、０．５〜２．０Ｎの範囲にあることがさらに好ましい。アルカリ溶液温度は、室温〜９０℃の範囲にあることが好ましく、４０〜７０℃の範囲にあることがさらに好ましい。
【００４１】
表面処理後のフィルム表面エネルギーは、５５ｍＮ／ｍ以上であることが好ましく、６０〜７５ｍＮ／ｍの範囲にあることが更に好ましい。固体の表面エネルギーは、「ぬれの基礎と応用」（リアライズ社 １９８９．１２．１０発行）に記載のように接触角法、湿潤熱法、および吸着法により求めることができる。本発明のセルロースエステルフィルムの場合、接触角法を用いることが好ましい。具体的には、表面エネルギーが既知である２種の溶液をセルロースエステルフィルムに滴下し、液滴の表面とフィルム表面との交点において、液滴に引いた接線とフィルム表面のなす角で、液滴を含む方の角を接触角と定義し、計算によりフィルムの表面エネルギーを算出できる。セルロースエステルフィルムに、下塗り層（特開平７−３３３４３３号公報記載）を設けてもよい。
【００４２】
図１０（ａ）に、本発明の分光異方性散乱フィルム４４と、偏光膜１０２と、保護膜１０１とをこの順で積層した偏光板の構成例を、図１０（ｂ）に、保護膜１０１の上にさらに光学補償フィルム１０３を積層した偏光板の構成例を示す。これらの構成の偏光板では、分光異方性散乱フィルム４４が、偏光膜１０２の一方の保護膜としても機能する。（ａ）に示す構成の偏光板は、偏光機能とともに、分光異方性散乱フィルム１４に起因する視野角に依存する色変化を補償する機能を有し、（ｂ）に示す構成の偏光板は、光学補償フィルム１０３に起因する光学補償機能をさらに有する。従って、これらの構成の偏光板を組み込むことによって、液晶表示装置の薄型化に寄与することができる。
これらの構成の偏光板は、図１１に示す様に、下側光吸収型偏光板として用いるのが好ましく、分光異方性散乱フィルム４４は、バックライト側になるように組み込むのが好ましい。
【００４３】
本発明の分光異方性散乱フィルムは、特願２００２−６８５９５号に記載の反射防止フィルムと併用することにより、さらに色視野角特性を改良することができるため好ましい。また、本発明の分光異方性散乱フィルムにより正面の白色に変化がある場合は、位相差フィルムやカラーフィルタを調整することで全体の色バランスを白色に調節することができる。
【００４４】
本発明の分光異方性散乱フィルムは、ＴＮ、ＩＰＳ、ＯＣＢ、ＶＡ、ＥＣＢ、ＳＴＮ等、バックライトを用いている全ての表示モードの液晶表示装置に適用することができる。特にコントラストを改良するために光学補償シートを必要とするＴＮおよびＯＣＢモードにおいては、独立して色を補償することができる本発明の分光異方性散乱フィルムは効果的である。
【００４５】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、試薬、物質量とその割合、操作等は本発明の趣旨から逸脱しない限り適宜変更することができる。従って、本発明の範囲は以下の具体例に制限されるものではない。
【００４６】
（分光異方性散乱フィルムＡＳ−１の作製）
ホログラム用フォトポリマー（デュポン（株）製、ＯｍｎｉＤｅｘ ＨＲＦ−３５２）をポリエチレンテレフタレートフィルム上に厚さ９μｍとなるようにスピンコートし、４８８ｎｍのアルゴンレーザーを用いて二光束干渉で照射量７５ｍＪ／ｃｍ２となるよう露光した。その後、１６０Ｗ／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４００ｍＷ／ｃｍ２、照射量３００ｍＪ／ｃｍ２の紫外線を照射してから、１００℃で１時間乾燥し、一次元回折格子による分光異方性散乱フィルムＡＳ−１を作製した。
【００４７】
（分光異方性散乱フィルムＡＳ−２の作製）
ポリビニルアルコール（ＰＶＡ２０５、クラレ（株）製）１００ｇ、アルキル変性ポリビニルアルコール（ＭＰ２０３、クラレ（株）製）３００ｇを水１６００ｇに溶解し、連続相用水溶液Ｗ−１を調製した。さらに高屈折率モノマーＭＰＳＭＡ（［ビス（４−メタクリロイルチオフェニル）スルフィド］、住友精化（株）製）１００ｇを、前記Ｗ−１液９００ｇに混合し、超音波分散によりこの液を分散して、塗布液Ｃ−１を調製した。
前記塗布液Ｃ−１をダイを用いてバンド流延、乾燥し、厚み１００μｍとなるようにした。このフィルムをバンドから剥ぎ取り、湿度６０％ＲＨで８０℃にて長手方向に２倍延伸し、そのまま、ケン化した厚さ８０μｍのセルロースアセテートフィルム（ＴＤ８０Ｕ、富士写真フイルム（株）製）に、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ１１７、クラレ（株））５重量％水溶液を糊としてラミネートした。このフィルムを１２０℃で乾燥し、分光異方性散乱フィルムＡＳ−２を作製した。
【００４８】
（分光異方性散乱フィルム付き偏光板ＡＳ−３の作製）
７５μｍの市販ポリビニルアルコールフィルム（クラレビニロンフィルムＶＦ−ＰＳ、クラレ（株）製）をドライで７倍延伸し、そのまま、ヨウ素０．５ｇ／Ｌ、ヨウ化カリウム５０ｇ／Ｌの水溶液中に３０℃にて１分間浸漬した。次いで、ホウ酸１００ｇ／Ｌ、ヨウ化カリウム６０ｇ／Ｌの水溶液中に７０℃にて５分間浸漬した。さらに水洗層で２０℃で１０秒間水洗し、さらに８０℃で５分間乾燥した。得られたフィルムの片側の表面に、ケン化した厚さ８０μｍのセルロースアセテートフィルム（ＴＤ８０Ｕ、富士写真フイルム（株）製）を、もう一方の表面に前記ＡＳ−２を、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ１１７、クラレ（株））５質量％水溶液を糊として貼り合わせた。偏光板の延伸方向とＡＳ−２の延伸方向が４５°となるようにラミネートし、１２０℃で乾燥して分光異方性散乱フィルム付き偏光板ＡＳ−３を作製した。
【００４９】
（分光異方性散乱フィルム付き偏光板ＡＳ−４の作製）
７５μｍの市販ポリビニルアルコールフィルム（クラレビニロンフィルムＶＦ−ＰＳ、クラレ（株）製）をドライで７倍延伸し、そのまま、ヨウ素０．５ｇ／Ｌ、ヨウ化カリウム５０ｇ／Ｌの水溶液中に３０℃にて１分間浸漬した。次いで、ホウ酸１００ｇ／Ｌ、ヨウ化カリウム６０ｇ／Ｌの水溶液中に７０℃にて５分間浸漬した。さらに水洗層で２０℃で１０秒間水洗して、さらに８０℃で５分間乾燥した。得られたフィルムの片側の表面に、ケン化した市販の光学補償シート（ワイドビューＡフィルム、富士写真フイルム（株）製）を、もう一方の表面に前記ＡＳ−２を、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ１１７、クラレ（株））５質量％水溶液を糊として貼り合わせた。１２０℃で乾燥して分光異方性散乱フィルム付き偏光板ＡＳ−４を作製した。
【００５０】
（分光異方性散乱フィルムＡＳ−５の作製）
レーザー照射によりステンレスの板の表面に凹凸を形成し、この板をマスターとして、１２０℃の熱エンボス処理により、１００μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム（ＦＤ１００Ｍ、富士写真フイルム（製））の表面に凹凸を転写した。このフィルムを１．５倍延伸して分光異方性散乱フィルムＡＳ−５を作製した。
【００５１】
以上のようにして作製したフィルムを用い、実施例の液晶表示装置を作製した。液晶パネルとしては、ＴＮ型液晶セルを使用した液晶表示装置（ＬＣ−２０Ｃ１−Ｓ、シャープ（株）製）を用い、作製した分光異方性散乱フィルムを挿入するか、もしくは液晶セルに設けられている一対の偏光板を剥がし、代わりに作製した分光異方性散乱フィルム付き偏光板を貼り付けて作製した。一対の偏光板はＯモードとなるように配置した。
【００５２】
（実施例１〜３）
分光異方性散乱フィルムＡＳ−１を、回折格子のグリッドが上下方向となるように配置して、それぞれ図４に示す構成の液晶表示装置（実施例１）、および図８に示す構成の液晶表示装置（実施例２）を作製した。偏光板８２および８３として、光学補償シート付偏光板ＬＰＴ−ＨＬ５６（（株）サンリッツ製）を用いた。同様に、ＡＳ−２を延伸方向が左右方向となるように配置し、図８に示す構成の液晶表示装置（実施例３）を作製した。偏光板８２および８３として、光学補償シート付偏光板ＬＰＴ−ＨＬ５６（（株）サンリッツ製）を用いた。
【００５３】
（実施例４および５）
分光異方性散乱フィルム付き偏光板ＡＳ−３を、ＡＳ−２の延伸方向が左右方向となるように配置して、図１１に示す構成の液晶表示装置（実施例４）を作製した。即ち、下側偏光板にＡＳ−３を配置した。同様に、分光異方性散乱フィルム付き偏光板ＡＳ−４を、ＡＳ−２の延伸方向が左右方向となるように配置して、図１２に示す構成の液晶表示装置（実施例５）を作製した。偏光板８３として、光学補償シート付偏光板ＬＰＴ−ＨＬ５６（（株）サンリッツ製）を用い、下側偏光板としてＡＳ−４を用いた。
【００５４】
（実施例６）
分光異方性散乱フィルムＡＳ−５を、延伸方向が左右方向となるように配置して、図８に示した構成の液晶表示装置（実施例６）を作製した。偏光板８２、８３として、光学補償シート付偏光板ＬＰＴ−ＨＬ５６（（株）サンリッツ製）を用いた。
【００５５】
（比較例１〜４）
分光異方性散乱フィルムＡＳ−１を用いなかった以外は、実施例１と同様にして図４に示した構成の液晶表示装置（比較例１）を作製した。同様に、分光異方性散乱フィルムＡＳ−２を用いなかった以外は、実施例３、４および５と同様にしてそれぞれ図８に示した構成の液晶表示装置（比較例２）、図１１に示した構成の液晶表示装置（比較例３）および図１２に示した構成の液晶表示装置（比較例４）を作製した。
【００５６】
（分光異方性散乱フィルムの特性およびその色補償機能の評価）
１．前方散乱光強度
前方散乱光強度としては、三次元変角分光測色システム（ＧＣＭＳ−１３型、（株）村上色彩技術研究所）により直交する二つの散乱面における分光散乱強度分布を測定した。直交する二つの散乱面は、分光異方性散乱フィルムの異方性を決定する特徴的な面（例えば延伸フィルムでは延伸軸を含む面、一次元回折格子では回折格子の格子面）と、それに対して直交する面とを選択した。本システムでは１０ｎｍ刻みのスペクトルとして計測されるため、それぞれ４３０ｎｍ、５４０ｎｍの値を以って４３５ｎｍ、５４５ｎｍの散乱強度とした。
【００５７】
２．液晶セル透過率
液晶セルの分光透過率は、三次元変角分光測色システム（ＧＣＭＳ−１３型、（株）村上色彩技術研究所）を用い、光源位置を正面および上下左右４５°方向としたときの散乱角０°方向の透過光強度から求めた。本システムでは１０ｎｍ刻みのスペクトルとして計測されるため、それぞれ４３０ｎｍ、５４０ｎｍの値を以って４３５ｎｍ、５４５ｎｍの散乱強度とした。
【００５８】
３．正面からの色変化
実施例の液晶表示装置の右４５°方向における色変化を目視で確認した。
【００５９】
【表１】
【表２】
表１に示すように、作製したＡＳ−１〜５はいずれも良好な分光異方性散乱を示していた。これらのフィルムを用いた上記実施例および比較例の結果を表２に示した。比較例の液晶表示装置はいずれも右４５°方向に強い黄色味を帯びていたのに対し、実施例の液晶表示装置はいずれもわずかに着色があるか、もしくは目視ではっきりした色変化は見られなかった。また、本発明の分光異方性散乱フィルムを用いることにより、コントラスト、視野角が悪化することはなかった。これらの結果から、本発明の分光異方性散乱フィルムにより液晶表示装置の色視野角特性を、格段に改良できることがわかった。
【００６２】
【発明の効果】
本発明の光学フィルムは、分光異方性散乱機能すなわち任意の方向に任意の色バランスで光を散乱させる機能を有している。そこで種々のＬＣＤモードにおける液晶セルの色視野角特性を補償するように散乱特性を設計した分光異方性散乱フィルムを用いることによって、ＬＣＤの色視野角特性を改良することができる。即ち、本発明によれば、コントラスト、視野角等の他の特性を損なうことなく色視野角特性を改善可能な分光異方性散乱フィルムを提供することができる。また、本発明によれば、前記フィルムを用いた、優れた色補償機能を有する偏光板、および色視野角特性の改善された液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の分光異方性散乱フィルムの散乱特性を説明するために用いた模式図である。
【図２】本発明の分光異方性散乱フィルムが示す散乱光分布の一例である。
【図３】本発明の分光異方性散乱フィルムが示す散乱光分布の他の例である。
【図４】本発明の液晶表示装置の一例の断面模式図である。
【図５】公知のＴＮ−ＬＣＤの透過スペクトルである。
【図６】本発明の液晶表示装置の一例の断面模式図である。
【図７】本発明の液晶表示装置の一例の断面模式図である。
【図８】本発明の液晶表示装置の一例の断面模式図である。
【図９】本発明の分光異方性散乱フィルムの一例を模式的に示す上面図である。
【図１０】本発明の偏光板の一例の断面模式図である。
【図１１】本発明の液晶表示装置の一例の断面模式図である。
【図１２】本発明の液晶表示装置の一例の断面模式図である。
【符号の説明】
４０ 液晶表示装置
４１ 冷陰極管
４２ 反射シート
４３ 導光板
４４ 分光異方性散乱フィルム
４５ 下側光吸収型偏光板
４６ 上側光吸収型偏光板
４７ 液晶セル
６１ プリズムシート
７１ 拡散フィルム
８１ 輝度向上フィルム
８２ 下側光学補償シート付偏光板
８３ 上側光学補償シート付偏光板
９１ 連続相フィルム
９２ 形状異方性粒子
１０１ 偏光板保護フィルム
１０２ 偏光吸収層
１０３ 光学補償シート
Ｆ フィルム
Ｌｉ 入射光
Ｌｓｘ、Ｌｓｙ 散乱光
Ｐｘ、Ｐｙ 散乱面
Ｆ フィルム[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a scattering film having a wavelength dependency in the scattered light distribution and having anisotropy in the scattered light distribution vertically and horizontally, a polarizing plate using the same, and a liquid crystal display device.
[0002]
[Prior art]
CRT (Cathode Ray Tube) has been mainly used as a display device used for OA devices such as word processors, notebook personal computers, personal computer monitors, portable terminals, and televisions. In recent years, liquid crystal display devices have been widely used instead of CRTs because of their thinness, light weight, and low power consumption. The liquid crystal display device has a liquid crystal cell and a polarizing plate. The polarizing plate is composed of a protective film and a polarizing film, and is obtained by dyeing a polarizing film made of a polyvinyl alcohol film with iodine, stretching, and laminating both surfaces with a protective film. For example, in a transmissive liquid crystal display device, the polarizing plate is attached to both sides of the liquid crystal cell, and one or more optical compensation sheets may be disposed. On the other hand, in a reflective liquid crystal display device, a reflector, a liquid crystal cell, one or more optical compensation sheets, and a polarizing plate are arranged in this order. The liquid crystal cell includes a liquid crystal molecule, two substrates for encapsulating the liquid crystal molecule, and an electrode layer for applying a voltage to the liquid crystal molecule. A liquid crystal cell performs ON / OFF display depending on the alignment state of liquid crystal molecules, and can be applied to any of a transmission type, a reflection type, and a semi-transmission type. Display modes such as OCB (Optically Compensatory Bend), VA (Vertically Aligned), ECB (Electrically Controlled Birefringence), and STN (Super Twisted Nematic) are proposed. However, the color and contrast that can be displayed by a conventional liquid crystal display device vary depending on the angle at which the LCD is viewed. For this reason, the viewing angle characteristics of liquid crystal display devices have not yet exceeded the performance of CRT.
[0003]
The liquid crystal display device of STN mode in which the twist angle of the liquid crystal molecules is 180 to 270 ° has a color caused by the birefringence of the liquid crystal polymer, for example, the display color is dark blue and the background color is yellowish green. High-contrast black and white display was not possible. In addition, this hue has become an obstacle when performing color display by covering the liquid crystal display device with a color filter. In order to solve this problem, improvement of hue by optical compensation has been studied, and color compensation has become possible with a retardation film (see, for example, Non-Patent Document 1), but when color compensation is performed at a specific wavelength, At other wavelengths, color compensation was not sufficient due to the difference in wavelength dispersion between the liquid crystal layer and the retardation film.
[0004]
A display device (TN-LCD) of an optical rotation mode display method (TN mode) in which the alignment state of liquid crystal molecules is twisted by 90 ° has a response speed of about several tens of milliseconds and exhibits a high display contrast. Therefore, most of the commercially available liquid crystal display devices are TN-LCDs. It is known that this TN-LCD also has an effect of improving the viewing angle by optical compensation using a retardation film. Examples of the retardation film include an optical compensation sheet made of a biaxial film, an optical compensation sheet having an optically anisotropic layer containing a discotic compound on a transparent support, and an optical compensation sheet made of a rod-like liquid crystal compound. In particular, the contrast viewing angle of a TN-LCD is greatly improved by an optical compensation sheet made of a discotic compound and is widely used in commercially available TN-LCDs, but the color change due to the viewing angle is not sufficient.
[0005]
More recently, an IPS mode using lateral electrolysis as a wide viewing angle LCD mode, a VA mode in which liquid crystals having negative dielectric anisotropy are vertically aligned, and a birefringence mode in which liquid crystals are bend aligned. There is an OCB mode that realizes a high-speed response by performing the above. These have a very wide contrast viewing angle. In particular, the color change due to the viewing angle is very small in the S-IPS (Super-IPS) mode in which the color change is improved by optimizing the electrode shape of the IPS mode. However, the color change due to the viewing angle was still large compared to the CRT.
[0006]
In an LCD that switches by controlling the polarization, it is possible to surely compensate for the color by the retardation film described above. However, contrast is also important in the viewing angle characteristics of LCDs, and it is not easy to achieve both the performance of color and contrast by using a retardation film. Moreover, if only the color in one direction such as the front is improved, it can be improved with a color filter instead of a retardation film. However, in LCD, the transmission spectrum of the liquid crystal cell differs in the viewing angle direction, so the viewing angle It was necessary to perform different color compensation for each.
[0007]
A lenticular lens used in a projection type liquid crystal display device is not a method for controlling the light transmittance in a liquid crystal cell like a retardation film or a color filter, but a method for directly controlling the light path from a backlight. Screen, anisotropic light scattering film (see Patent Document 1), or prism sheet. If such a film is used, light can be distributed in a desired direction, and viewing angle characteristics can be controlled independently of light control by the liquid crystal cell. However, these films are intended to control the course of white light, and the spectral compensation characteristics are not controlled for each viewing angle, so the color compensation effect is not perfect.
[0008]
[Patent Document 1]
JP 2001-159704 A
[Non-Patent Document 1]
Nikkei Microdevice October 1987, 84 pages
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the conventional color compensation technique using the retardation film or the color filter cannot improve the color viewing angle characteristics of the LCD without deteriorating other characteristics. Even when the wide viewing angle LCD mode is used, the color viewing angle characteristics are inferior to those of the CRT.
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and is capable of independently improving only the color viewing angle characteristics without deteriorating other characteristics such as contrast and viewing angle. It is an object to provide a scattering film. Another object of the present invention is to provide a polarizing plate using the film and having an excellent color compensation function and a liquid crystal display device having improved color viewing angle characteristics.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
[1] Azimuth angle θ at an arbitrary scattering plane of the film surface, scattered light intensity Fx (λ, θ) at incident light wavelength λ, and scattering at azimuth angle θ and incident light wavelength λ at a scattering plane orthogonal to the scattering plane A spectrally anisotropic scattering film in which the light intensity Fy (λ, θ) satisfies the following formulas (1) and (2).
(1) Fx (λ, θ) / Fx (545, θ) ≧ 1.2
(2) [Fx (λ, θ) / Fx (545, θ) −Fy (λ, θ) / Fy (545, θ)] ≧ 0.1
(However, λ = 435 or 610 nm, θ = any angle selected from 30 to 70 °.)
[2] A spectrally anisotropic scattering film in which Fx (λ, θ) and Fy (λ, θ) defined in claim 1 satisfy the following formula (3).
(3) [Fx (λ, θ) / Fx (545, θ) -1] [Fy (λ, θ) / Fy (545, θ) -1] <0
(However, it is an arbitrary angle selected from λ = 435 or 610 nm and θ = 30 to 70 °.)
[3] The spectrally anisotropic scattering film according to [1] or [2], which includes at least part of a one-dimensional diffraction grating or a photonic crystal structure.
[4] The spectrally anisotropic scattering film according to [1] or [2], wherein shape anisotropic particles are dispersed in the film.
[5] The spectrally anisotropic scattering film according to [1] or [2], wherein the surface has irregularities of shape anisotropy.
[6] A polarizing plate having at least a polarizing film and the spectrally anisotropic scattering film according to any one of [1] to [5].
[7] The polarizing plate according to [6], having an optical compensation film on a side different from the side having the spectral anisotropic scattering film of the polarizing film.
[0011]
[8] A backlight, a liquid crystal cell comprising a pair of substrates having electrodes on at least one of them and opposingly disposed, and a liquid crystal layer sandwiched between the substrates, and a pair of polarizing plates disposed outside the liquid crystal cell A liquid crystal display device having the spectral anisotropy scattering film according to any one of [1] to [5], or at least one of the pair of polarizing plates according to [6] or [7]. A liquid crystal display device which is a polarizing plate.
[9] At least one transmittance T (λ) of the incident light of wavelength λ incident on the liquid crystal cell in the vertical and horizontal angles θ direction, and the incident light of wavelength λ incident on the spectral anisotropic scattering film The liquid crystal display device according to [8], wherein the scattered light intensity F (λ) of the forward scattered light in the same direction as the transmittance T (λ) satisfies the following formula (4);
(4) [(T (λ) / T (545)) − 1] × [(F (λ) / F (545)) − 1] <0
However, it is an arbitrary angle selected from λ = 435 or 610 nm and θ = 30 to 70 °.
[10] The liquid crystal display device according to [8] or [9], wherein the spectrally anisotropic scattering film is located between a backlight and a liquid crystal layer.
[11] The liquid crystal display device according to any one of [8] to [10], wherein the display mode is a TN mode or an OCB mode.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
In the present specification, the description “(numerical value 1) to (numerical value 2)” means “(numerical value 1) or more and (numerical value 2) or less”.
First, the spectrally anisotropic scattering film of the present invention will be described.
In the present invention, the “spectral anisotropic scattering film” refers to two films having different scattered light distributions at two wavelengths arbitrarily selected from 435 nm (B), 545 nm (G), and 610 nm (R) and orthogonal to each other. It refers to a film having a characteristic in which scattered light distribution is different even between scattering surfaces. In the first aspect of the spectrally anisotropic scattering film of the present invention, the azimuth angle θ at an arbitrary scattering surface of the film surface, the scattered light intensity Fx (λ, θ) at an incident light wavelength λ, and the orthogonal to the scattering surface. The azimuth angle θ on the scattering surface and the scattered light intensity Fy (λ, θ) at the incident light wavelength λ satisfy the following expressions (1) and (2). However, in the formula, λ is 435 or 610 nm, and θ is an arbitrary angle selected from 30 to 70 °.
(1) Fx (λ, θ) / Fx (545, θ) ≧ 1.2
(2) [Fx (λ, θ) / Fx (545, θ) −Fy (λ, θ) / Fy (545, θ)] ≧ 0.1
A second aspect of the spectrally anisotropic scattering film of the present invention is characterized in that the Fx (λ, θ) and Fy (λ, θ) satisfy the following formula (3).
(3) [Fx (λ, θ) / Fx (545, θ) -1] [Fy (λ, θ) / Fy (545, θ) -1] <0
435 nm, 545 nm, and 610 nm are wavelengths representative of BGR, respectively. In the present invention, an error of ± 10 nm is acceptable for the wavelength λ.
[0013]
Fx (λ, θ) / Fx (545, θ) in the formula (1) is preferably 1.2 to 5.0, and more preferably 1.5 to 3.5. [Fx (λ, θ) / Fx (545, θ) −Fy (λ, θ) / Fy (545, θ)] in the equation (2) is 0.1 to 5.0. Preferably, it is 0.5-3.0. Furthermore, [Fx (λ, θ) / Fx (545, θ) -1] [Fy (λ, θ) / Fy (545, θ) -1] in the equation (3) is −5.0 to − 0.1 is preferable, and −3.0 to −0.3 is more preferable.
[0014]
A method for examining the wavelength dependence and anisotropy of the scattered light distribution of the film will be described with reference to FIG.
Light L with wavelength λ from above on film F i Is incident. Incident light L i Passes through the spectrally anisotropic scattering film F in various directions (for example, L sx And L sy In the direction shown in FIG. For example, an arbitrary scattering surface is represented by an xz plane P. x (The left-right direction of the spectrally anisotropic scattering film F), the scattering plane perpendicular to it is the yz plane P y (Vertical direction of the spectrally anisotropic scattering film F). A measuring device (not shown) for measuring the intensity of scattered light is arranged below the spectrally anisotropic scattering film F, and the scattering surface P x And P y The scattered light intensity is measured for each of the azimuth angles θ. As the measuring device, a detector whose displacement can be displaced is used so that the intensity of scattered light at various angles can be measured. By plotting the measured value of the scattered light intensity with respect to the azimuth angle, a scattered light distribution curve with respect to the azimuth angle θ of the in-plane scattering intensity as shown in FIGS. 2A and 2B can be obtained. By comparing the scattered light distribution curves on each surface, the anisotropy of the scattered light distribution can be examined. Further, incident light L having a wavelength of 545 nm and 435 nm or 610 nm i Similarly, the scattered light distribution can be obtained, and the wavelength dependence of the scattered light distribution can be examined by comparing the scattered light distribution curves in the same scattering plane with respect to the incident light of each wavelength.
[0015]
The scattering surface P measured when the film F in FIG. 1 is the spectrally anisotropic scattering film of the first aspect of the present invention. x FIG. 2A shows an example of the scattered light distribution curve in FIG. y An example of the scattered light distribution curve at is shown in FIG. Spectral anisotropic scattering film F is incident light L having a wavelength of 435 nm (B). i The scattered light intensity Fx (435 nm, θ) at an arbitrary azimuth angle θ (30 ° ≦ θ ≦ 70 °) is incident light L having a wavelength of 545 nm (G). i Is larger than the scattered light intensity Fx (545 nm, θ) at an arbitrary azimuth angle θ, and the scattering surface P x , The scattered light distribution has wavelength dependency. When Fx (435 nm, θ) / Fx (545 nm, θ) is 1.2 or more, the above expression (1) is satisfied. On the other hand, the spectral anisotropic scattering film F has a scattering surface P. y Shows the same scattered light distribution for incident light having a wavelength of 545 nm (G) and a wavelength of 435 nm (B). Accordingly, there is a difference between the value of Fx (435 nm, θ) / Fx (545 nm, θ) and the value of Fy (435 nm, θ) / Fy (545 nm, θ), and the scattered light distribution is anisotropic. If the difference is 0.1 or more, the formula (2) is satisfied.
[0016]
The scattering surface P measured when the film F in FIG. 1 is the spectrally anisotropic scattering film of the second aspect of the present invention. x FIG. 3A shows an example of the scattered light distribution curve in FIG. y An example of the scattered light distribution curve at is shown in FIG.
Spectral anisotropic scattering film F is incident light L having a wavelength of 435 nm (B). i Scattering surface P x Scattered light intensity Fx (435 nm, θ) at an arbitrary azimuth angle θ (30 ° ≦ θ ≦ 70 °) is larger than scattered light intensity Fx (545 nm, θ) at a wavelength of 545 nm (G), and {Fx ( 435 nm, θ) / Fx (545 nm, θ) −1} is positive. On the other hand, the scattering surface P y Scattered light intensity Fy (435 nm, θ) at an arbitrary azimuth angle θ (30 ° ≦ θ ≦ 70 °) is smaller than scattered light intensity Fy (545 nm, θ) at a wavelength of 545 nm (G), and {Fy ( 435 nm, θ) / Fy (545 nm, θ) −1} is negative. Therefore, the product of both values is negative, satisfying equation (3). The light scattering type color compensation film F satisfying the formula (3) has a scattering surface P x And scattering surface P y , The scattered light distribution is wavelength-dependent and anisotropic.
[0017]
FIGS. 2 and 3 show the case where the scattered light distribution has wavelength dependence between the wavelength of 435 nm (B) and the wavelength of 545 nm (G). The film may have wavelength dependency in the scattered light distribution between the wavelength of 610 nm (R) and the wavelength of 545 nm (G). The spectrally anisotropic scattering film of the first and second embodiments has a scattered light distribution of incident light having a wavelength of 545 nm (G) and a wavelength of at least one of wavelengths of 435 nm (B) and 610 nm (R). The scattered light distribution of the incident light does not coincide with each other, that is, it only needs to be wavelength-dependent, and the scattered light distribution of the incident light with the other wavelength coincides with the scattered light distribution of the incident light with the wavelength of 545 nm (G). Also good. For example, as shown in FIGS. 2 and 3, the scattering surface P of incident light having a wavelength of 610 nm (R). x The scattered light distribution curve R at may coincide with the scattered light distribution curve G.
[0018]
Next, the principle of color compensation using the spectrally anisotropic dispersion film of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 4 is an example of a basic configuration of an LCD using the spectrally anisotropic scattering film of the present invention. The
[0019]
FIG. 5 shows, as an example of the transmission spectrum of the liquid crystal cell, the transmission spectrum in the direction of 60 ° to the front and top of the TN-LCD using the optical compensation sheet described in Example 2 of JP-A-8-50206. Show. Note that the TN-LCD is symmetrical on the left and right sides, and the transmission spectra of the TN-LCDs match each other.
As shown in FIG. 5, in the TN-LCD using the optical compensation sheet, the visible short wavelength side, that is, the blue transmittance is small in the right direction. As a result, the TN-LCD with an optical compensation sheet shown in the example is colored yellow in the right direction. On the other hand, no large color change is seen in the vertical direction from the transmission spectrum of FIG. In order to perform color compensation of a TN-LCD with an optical compensation sheet having a transmission spectrum as shown in FIG. 5, there is no wavelength dependency of scattering in the vertical direction, and it is necessary to scatter a large amount of blue in the horizontal direction. In order to provide such transmission characteristics, for example, as shown in FIG. 2, the scattering characteristics are different from each other in the vertical and horizontal directions, more specifically, the scattering having a high scattering intensity of 435 nm (B) in the horizontal direction. A spectrally anisotropic scattering sheet that exhibits light distribution characteristics and has no wavelength dependence on the scattered light distribution may be used in the vertical direction.
[0020]
The condition for realizing color compensation of a liquid crystal display using a spectrally anisotropic scattering film is, for example, an incident light wavelength that represents BGR in a direction requiring color compensation in a 60 ° direction of up, down, left, and right Color Compensation Index (CCF) defined by the following formula when the transmittance T (λ) of liquid crystal cells of 435 nm, 545 nm, and 610 nm and the scattered light intensity of the spectrally anisotropic scattering film are F (λ) It is sufficient to satisfy the condition that is negative. It is desirable that the wavelength is satisfied at both wavelengths of 435 nm and 610 nm, but color compensation can also be achieved by satisfying one of the wavelengths.
CCF = [(T (λ) / T (545)) − 1] [(F (λ) / F (545)) − 1] <0
However, in the formula, λ = 435 or 610 nm.
[0021]
Note that T (λ) can be obtained by measuring the transmitted light intensity when the light source position is displaced from the front to the top, bottom, left, and right in a predetermined direction.
[0022]
The arrangement | positioning location of the spectral anisotropic scattering film of this invention will not be specifically limited if it is between a liquid crystal cell and a backlight. The spectrally anisotropic scattering film of the present invention includes, for example, a prism sheet, a brightness enhancement film described in The 17th International Display Research Conference, M98-106 (1997) or Nitto Technical Report 2000, page 38, p.19, and a '94 liquid crystal display peripheral material. -You may use together with members, such as a diffusion film as described in the chemicals market (CMC issue) 258 pages.
FIG. 6 shows a configuration example of an LCD when the spectral
[0023]
The structure of the spectrally anisotropic scattering film of the present invention is not particularly limited as long as it exhibits the above scattering characteristics. For example, an embodiment including at least a part of a one-dimensional diffraction grating or a photonic crystal structure; an embodiment in which shape anisotropic particles are dispersed in a film; and an embodiment having irregularities of shape anisotropy on the surface are included.
Examples of the one-dimensional diffraction grating that can be used in the present invention include P.I. It may be a one-dimensional grid transmission diffraction grating as described on page 58 of Yeh's photorefractive nonlinear optics (Yasuo Tomita and Kenichi Kitayama, published in March 1995). As a method for producing a one-dimensional grid transmission diffraction grating, for example, a method using two-beam interference exposure; a method of exposing ultraviolet rays or visible light to a resist or photopolymer through a grid mask produced by electron beam drawing; a similar method And a method of applying and curing an ultraviolet curable resin or a thermosetting resin on the irregularities of the grid prepared in advance, and a method of peeling the irregularities mechanically by embossing or the like.
[0024]
As the photonic crystal that can be used in the present invention, a photonic crystal as described in Shojiro Kawakami's photonic crystal technology and its application (issued by CMC Publishing Co., Ltd., March 2002) should be used. And diffraction can be controlled at multiple different wavelengths and at multiple different directions. Examples of a method for producing a photonic crystal include a method by multi-beam interference exposure using three or more light beams, and a method of densely arranging monodisperse fine particles on a substrate.
[0025]
The spectrally anisotropic scattering film of the present invention is a film in which shape
[0026]
The spectrally anisotropic scattering film of the present invention may be a film having surface irregularities with shape anisotropy. As a method for producing the film, a polymer solution in which particles are dispersed is applied on a support and the irregularities are formed. A method for forming anisotropic irregularities by applying a layer after applying a layer; A method for forming anisotropic irregularities by directly applying isotropic irregularities on a film by embossing, sandblasting, etc. A method of applying an ultraviolet curable resin or a thermosetting resin on a concavo-convex surface of a master on which surface concavo-convex has been formed in advance by electron beam drawing, laser irradiation, or the like, a method of peeling after curing; Method; When anisotropy is expressed by stretching, heating or humidification may be performed before stretching or during stretching in order to promote deformation.
[0027]
When the spectrally anisotropic scattering film of the present invention is used in an OCB mode liquid crystal display device, the transmission spectrum is asymmetrical in the left and right, so that it may be necessary to perform color compensation asymmetrically in the left and right. Alternatively, it may be necessary to perform color compensation on the upper and lower sides as well. In such a case, the one-dimensional diffraction grating and the anisotropic scattering film as described above are not suitable, and the design must be such that the path of the scattered light is freely controlled for each wavelength.
[0028]
As a technique for spectrally emitting white light and emitting it to a predetermined position, for example, diffraction spectroscopy by a hologram as described in JP-A-6-308332 can be cited, and the hologram is used for producing the spectrally anisotropic scattering film of the present invention. May be used. If a hologram is used, only a necessary wavelength can be diffracted from white light (such as a Lippmann hologram), or a plurality of wavelengths can be freely diffracted by one diffraction grating. In addition, when producing the spectrally anisotropic scattering film of the present invention using a hologram, it also has the function of a Fresnel zone plate, so that the emission angle of the backlight light can be reduced and focused on the front. It is.
[0029]
There are two types of holograms: amplitude holograms that use transmittance changes and phase holograms that use refractive index changes or surface irregularities. Amplitude holograms generally absorb light because the light is absorbed when the light passes through the hologram. The rate is small. Therefore, a phase hologram is preferable as the hologram used in the present invention. Phase holograms are those obtained by bleaching amplitude holograms obtained using silver salt emulsions, refractive index change types using dichromated gelatin or photopolymers, or surface irregularities formed using photoresists or thermoplastics. The thing which was done is mentioned.
[0030]
As a method of designing the hologram as described above, for example, the amplitude and phase on the hologram surface that expresses the scattering and diffraction performance required by a computer generated hologram (CGH) are obtained, and the calculation result is obtained as an electron. There is a method of drawing and developing on a line resist by an electron beam. For computer holograms, see, for example, Sing H. et al. See Selected Papers on Computer-Generated Hologram and Differential Optics (Spie Milestone Series, Vol MS33) by Lee.
[0031]
The computer generated hologram produced as described above can be optically duplicated by exposing the hologram photosensitive material to a hologram sensitive material as an original plate. Alternatively, it can be replicated by applying an ultraviolet curable resin or a thermosetting resin on the projections and depressions of the computer hologram, peeling the paste after curing, or transferring the projections and depressions by a mechanical method such as embossing. It is preferable that the original plate has a large area from the viewpoint of productivity. For example, when the original plate for production is further copied by electroforming or embossing from the original plate produced with an electron beam resist or the like, the original original plate is connected without gaps. Can produce a large-area original. The gap is preferably 50 microns or less, and more preferably 20 microns or less.
[0032]
The main material of the spectrally anisotropic scattering film of the present invention is not particularly limited, and various materials can be used as long as they are suitable for providing the above structure and do not impair the transparency of the film. The film used in the LCD is preferably flexible, and a plastic film is preferably used. Examples of film materials of the present invention include cellulose esters (eg, cellulose acetate (triacetylcellulose, diacetylcellulose), propionylcellulose, butyrylcellulose, acetylpropionylcellulose, nitrocellulose), polyamides, polycarbonates, polyesters (eg, Polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, poly-1,4-cyclohexanedimethylene terephthalate, polyethylene-1,2-diphenoxyethane-4,4′-dicarboxylate, polybutylene terephthalate), polystyrene (eg, syndiotactic polystyrene) ), Polyolefin (eg, polypropylene, polyethylene, polymethylpentene), polysulfone, polyethersulfone, polyarylate, polyether Examples include imide, polymethyl methacrylate, polyether ketone, norbornene (manufactured by ZEON Corporation), ZEONOR (manufactured by ZEON Corporation), and ARTON (manufactured by JSR Corporation). Cellulose esters, norbornene, zeonore, arton, polycarbonate and polyethylene terephthalate are preferred. The light transmittance of the film is preferably 80% or more, and more preferably 86% or more.
[0033]
In the case of stretching after dispersing particles or liquid in the film, it is preferable that the polymer solution in which the particles or liquid are dispersed is applied on another support, dried, and then peeled off and stretched. For this purpose, in addition to the above materials, a polymer that can be easily dissolved in water or an organic solvent is preferable. Examples of such water-soluble polymer compounds include gelatin, agarose, cellulose, polyvinyl alcohol and derivatives thereof, or polyacrylic acid, polygalacturonic acid, polyalginic acid and salts thereof. Examples of the organic solvent-soluble polymer compound include poly (meth) acrylic acid ester and ethylene vinyl alcohol copolymer in addition to the plastic film material.
[0034]
The spectrally anisotropic scattering film of the present invention can be incorporated into a liquid crystal display device as a member integrated with a polarizing plate. Usually, the polarizing plate is composed of a polarizing film and a pair of protective films sandwiching the polarizing film. For example, the polarizing anisotropic scattering film of the present invention may be bonded to the polarizing plate having the above-described configuration (that is, the spectral anisotropic scattering film may be further bonded to the surface of one protective film). Further, the spectrally anisotropic scattering film of the present invention may be used in place of one protective film. Furthermore, the polarizing plate is, for example, optical compensation described in JP-A-6-75116, EP0576304A1, JP-A-6-214116, US Pat. No. 5,583,679, US Pat. No. 5,646,703, JP-A-10-186356, and the like. It may be bonded with a sheet.
[0035]
When the spectrally anisotropic scattering film of the present invention is used as a protective film for a polarizing plate, a film in which the spectrally anisotropic scattering film is bonded to a cellulose ester film is particularly preferable. The cellulose ester film can be produced by a solvent cast method using a solution containing cellulose ester and other components as a dope. The dope can be cast on a drum or band and the solvent evaporated to form a film. It is preferable to adjust the concentration of the dope before casting so that the solid content is 10 to 40% by mass. The solid content is more preferably 18 to 35% by mass. Two or more dopes can be cast. The surface of the drum or band is preferably finished in a mirror state. For casting and drying methods in the solvent casting method, U.S. Pat. No. 736892, JP-B Nos. 45-4554, 49-5614, JP-A-60-176834, No. 60-203430, and No. 62-1115035.
[0036]
The dope is preferably cast on a drum or band having a surface temperature of 10 ° C. or less. After casting, it is preferable to dry it by applying air for 2 seconds or more. Then, a method of stripping the obtained film from the drum or band and drying it with high-temperature air whose temperature is successively changed to 100 to 160 ° C. to evaporate the residual solvent (described in Japanese Patent Publication No. 5-17844) can be employed. . According to this method, it is possible to shorten the time from casting to stripping. In order to carry out this method, it is necessary for the dope to gel at the surface temperature of the drum or band during casting.
[0037]
When casting a plurality of cellulose ester solutions, a solution is prepared by casting a solution containing cellulose ester from a plurality of casting openings provided at intervals in the traveling direction of the support, and laminating them. (Japanese Patent Laid-Open Nos. 61-158414, 1-122419, and 11-198285). A film can also be produced by casting a cellulose ester solution from two casting ports (Japanese Patent Publication Nos. 60-27562, 61-94724, 61-947245, 61-104413, No. 61-158413 and JP-A-6-134933). Employs a method of casting a cellulose ester film (described in JP-A-56-162617) by wrapping a flow of a high-viscosity cellulose ester solution with a low-viscosity cellulose ester solution and simultaneously extruding high-viscosity and low-viscosity cellulose ester solutions May be.
[0038]
The cellulose ester film is preferably subjected to a surface treatment. Examples of the surface treatment include corona discharge treatment, glow discharge treatment, flame treatment, acid treatment, alkali treatment, and ultraviolet irradiation treatment. From the viewpoint of maintaining the flatness of the film, the temperature of the cellulose ester film in the surface treatment is preferably Tg (glass transition temperature) or lower, specifically 150 ° C. or lower.
[0039]
The surface treatment of the cellulose ester film is particularly preferably an acid treatment or an alkali treatment, that is, a saponification treatment for the cellulose ester. Alkali treatment is most preferred. Hereinafter, the alkali saponification treatment will be specifically described as an example. The alkali treatment is preferably performed in a cycle in which the film surface is immersed in an alkali solution, neutralized with an acidic solution, washed with water and dried.
[0040]
The alkaline solution is preferably a potassium hydroxide solution or a sodium hydroxide solution. The specified concentration of hydroxide ions is preferably in the range of 0.1 to 3.0N, and more preferably in the range of 0.5 to 2.0N. The alkaline solution temperature is preferably in the range of room temperature to 90 ° C, more preferably in the range of 40 to 70 ° C.
[0041]
The film surface energy after the surface treatment is preferably 55 mN / m or more, and more preferably in the range of 60 to 75 mN / m. The surface energy of a solid can be determined by a contact angle method, a wet heat method, and an adsorption method as described in “Basics and Applications of Wetting” (issued by Realize 1989.12.10). In the case of the cellulose ester film of the present invention, it is preferable to use a contact angle method. Specifically, two types of solutions having known surface energies are dropped onto a cellulose ester film, and at the intersection between the surface of the droplet and the film surface, the angle formed by the tangent line drawn on the droplet and the film surface The surface angle of the film can be calculated by defining the angle containing the droplet as the contact angle. An undercoat layer (described in JP-A-7-333433) may be provided on the cellulose ester film.
[0042]
FIG. 10A shows a configuration example of a polarizing plate in which the spectrally
As shown in FIG. 11, the polarizing plate having these structures is preferably used as a lower light absorption polarizing plate, and the spectrally
[0043]
The spectrally anisotropic scattering film of the present invention is preferable because it can further improve the color viewing angle characteristics when used in combination with the antireflection film described in Japanese Patent Application No. 2002-68595. Moreover, when there is a change in the front white color due to the spectrally anisotropic scattering film of the present invention, the overall color balance can be adjusted to white by adjusting the retardation film and the color filter.
[0044]
The spectrally anisotropic scattering film of the present invention can be applied to all display mode liquid crystal display devices using a backlight, such as TN, IPS, OCB, VA, ECB, STN, and the like. In particular, in the TN and OCB modes that require an optical compensation sheet to improve contrast, the spectrally anisotropic scattering film of the present invention that can independently compensate for color is effective.
[0045]
【Example】
The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. The materials, reagents, amounts and ratios of substances, operations, and the like shown in the following examples can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention. Therefore, the scope of the present invention is not limited to the following specific examples.
[0046]
(Preparation of spectral anisotropic scattering film AS-1)
Photopolymer for hologram (OmniDex HRF-352, manufactured by DuPont Co., Ltd.) was spin-coated on a polyethylene terephthalate film so as to have a thickness of 9 μm, and an irradiation amount of 75 mJ / cm by two-beam interference using a 488 nm argon laser. 2 It exposed so that it might become. Thereafter, using a 160 W / cm air-cooled metal halide lamp (manufactured by Eye Graphics Co., Ltd.), the illuminance is 400 mW / cm. 2 , Irradiation amount 300mJ / cm 2 After being irradiated with ultraviolet rays, the film was dried at 100 ° C. for 1 hour to produce a spectrally anisotropic scattering film AS-1 using a one-dimensional diffraction grating.
[0047]
(Preparation of spectrally anisotropic scattering film AS-2)
100 g of polyvinyl alcohol (PVA205, manufactured by Kuraray Co., Ltd.) and 300 g of alkyl-modified polyvinyl alcohol (MP203, manufactured by Kuraray Co., Ltd.) were dissolved in 1600 g of water to prepare an aqueous solution for continuous phase W-1. Further, 100 g of high refractive index monomer MPSMA ([Bis (4-methacryloylthiophenyl) sulfide], manufactured by Sumitomo Seika Co., Ltd.) is mixed with 900 g of the W-1 solution, and this solution is dispersed by ultrasonic dispersion. A coating liquid C-1 was prepared.
The coating solution C-1 was band-cast using a die and dried to a thickness of 100 μm. This film was peeled off from the band, stretched twice in the longitudinal direction at 80 ° C. at a humidity of 60% RH, and directly saponified 80 μm thick cellulose acetate film (TD80U, manufactured by Fuji Photo Film Co., Ltd.) A 5% by weight aqueous solution of polyvinyl alcohol (PVA117, Kuraray Co., Ltd.) was laminated as a paste. This film was dried at 120 ° C. to produce a spectrally anisotropic scattering film AS-2.
[0048]
(Preparation of polarizing plate AS-3 with spectrally anisotropic scattering film)
A 75 μm commercially available polyvinyl alcohol film (Kuraray Vinylon Film VF-PS, manufactured by Kuraray Co., Ltd.) was stretched seven times dry, and kept at 30 ° C. in an aqueous solution of 0.5 g / L iodine and 50 g / L potassium iodide. Soaked for 1 minute. Subsequently, it was immersed in an aqueous solution of boric acid 100 g / L and potassium iodide 60 g / L at 70 ° C. for 5 minutes. Further, it was washed with water at 10 ° C. for 10 seconds and further dried at 80 ° C. for 5 minutes. The surface of one side of the obtained film was saponified 80 μm thick cellulose acetate film (TD80U, manufactured by Fuji Photo Film Co., Ltd.), the other surface was AS-2, and polyvinyl alcohol (PVA117, Kuraray). (Co., Ltd.) 5% by mass aqueous solution was pasted as glue. Lamination was performed such that the stretching direction of the polarizing plate and the stretching direction of AS-2 were 45 °, and drying was performed at 120 ° C. to prepare polarizing plate AS-3 with a spectral anisotropic scattering film.
[0049]
(Preparation of polarizing plate AS-4 with spectrally anisotropic scattering film)
A 75 μm commercially available polyvinyl alcohol film (Kuraray Vinylon Film VF-PS, manufactured by Kuraray Co., Ltd.) was stretched seven times dry, and kept at 30 ° C. in an aqueous solution of 0.5 g / L iodine and 50 g / L potassium iodide. Soaked for 1 minute. Subsequently, it was immersed in an aqueous solution of boric acid 100 g / L and potassium iodide 60 g / L at 70 ° C. for 5 minutes. Further, it was washed with water at 20 ° C. for 10 seconds and further dried at 80 ° C. for 5 minutes. A saponified commercially available optical compensation sheet (Wide View A film, manufactured by Fuji Photo Film Co., Ltd.) is applied to one surface of the obtained film, the AS-2 is applied to the other surface, and polyvinyl alcohol (PVA117, Kuraray Co., Ltd.) 5% by mass aqueous solution was pasted as glue. It dried at 120 degreeC and produced polarizing plate AS-4 with a spectrally anisotropic scattering film.
[0050]
(Preparation of spectrally anisotropic scattering film AS-5)
Concavities and convexities are formed on the surface of a stainless steel plate by laser irradiation, and the concavities and convexities are transferred to the surface of a 100 μm polyethylene terephthalate film (FD100M, Fuji Photo Film (manufactured)) by heat embossing at 120 ° C. using this plate as a master. . This film was stretched 1.5 times to produce a spectrally anisotropic scattering film AS-5.
[0051]
The liquid crystal display device of an Example was produced using the film produced as mentioned above. As the liquid crystal panel, a liquid crystal display device (LC-20C1-S, manufactured by Sharp Corporation) using a TN type liquid crystal cell is used, and the produced spectral anisotropic scattering film is inserted or provided in the liquid crystal cell. The paired polarizing plates were peeled off, and a polarizing plate with a spectrally anisotropic scattering film prepared instead was attached. The pair of polarizing plates was arranged so as to be in the O mode.
[0052]
(Examples 1-3)
Spectral anisotropic scattering film AS-1 is arranged so that the grid of the diffraction grating is in the vertical direction, and the liquid crystal display device (Example 1) having the configuration shown in FIG. 4 and the liquid crystal having the configuration shown in FIG. A display device (Example 2) was produced. As the
[0053]
(Examples 4 and 5)
A polarizing plate AS-3 with a spectrally anisotropic scattering film was placed so that the stretching direction of AS-2 was the left-right direction, and a liquid crystal display device having a configuration shown in FIG. 11 (Example 4) was produced. That is, AS-3 was disposed on the lower polarizing plate. Similarly, a polarizing plate AS-4 with a spectrally anisotropic scattering film is arranged so that the stretching direction of AS-2 is the left-right direction, and a liquid crystal display device (Example 5) configured as shown in FIG. 12 is produced. did. As the
[0054]
(Example 6)
The spectrally anisotropic scattering film AS-5 was arranged so that the stretching direction was the left-right direction, and a liquid crystal display device (Example 6) having the configuration shown in FIG. 8 was produced. As the
[0055]
(Comparative Examples 1-4)
A liquid crystal display device having the configuration shown in FIG. 4 (Comparative Example 1) was produced in the same manner as in Example 1 except that the spectrally anisotropic scattering film AS-1 was not used. Similarly, a liquid crystal display device having the configuration shown in FIG. 8 (Comparative Example 2), respectively, in the same manner as in Examples 3, 4 and 5 except that the spectrally anisotropic scattering film AS-2 was not used, and FIG. A liquid crystal display device having the structure shown (Comparative Example 3) and a liquid crystal display device having the structure shown in FIG. 12 (Comparative Example 4) were produced.
[0056]
(Evaluation of spectral anisotropic scattering film characteristics and color compensation function)
1. Forward scattered light intensity
As the forward scattered light intensity, spectral scattering intensity distributions at two scattering planes orthogonal to each other were measured by a three-dimensional variable angle spectrocolorimetry system (GCMS-13 type, Murakami Color Research Laboratory Co., Ltd.). Two orthogonal scattering planes are characteristic planes that determine the anisotropy of the spectrally anisotropic scattering film (for example, the plane including the stretched axis in the stretched film, the grating plane of the diffraction grating in the one-dimensional diffraction grating), and The plane perpendicular to the surface was selected. In this system, since the spectrum is measured in increments of 10 nm, the values of 430 nm and 540 nm are taken as the scattering intensities of 435 nm and 545 nm, respectively.
[0057]
2. Liquid crystal cell transmittance
Spectral transmittance of the liquid crystal cell is a scattering angle when a three-dimensional variable angle spectrocolorimetry system (GCMS-13 type, Murakami Color Research Laboratory Co., Ltd.) is used and the light source position is set to the front and up / down / left / right 45 ° directions. It was determined from the transmitted light intensity in the 0 ° direction. In this system, since the spectrum is measured in increments of 10 nm, the values of 430 nm and 540 nm are taken as the scattering intensities of 435 nm and 545 nm, respectively.
[0058]
3. Color change from the front
The color change in the right 45 ° direction of the liquid crystal display device of the example was visually confirmed.
[0059]
[Table 1]
[Table 2]
As shown in Table 1, all the produced AS-1 to 5 showed good spectral anisotropic scattering. Table 2 shows the results of the above Examples and Comparative Examples using these films. All of the liquid crystal display devices of the comparative examples were strongly yellowish in the right 45 ° direction, whereas all of the liquid crystal display devices of the examples were slightly colored or did not show a clear color change visually. I couldn't. Moreover, the contrast and viewing angle were not deteriorated by using the spectrally anisotropic scattering film of the present invention. From these results, it was found that the color viewing angle characteristics of the liquid crystal display device can be remarkably improved by the spectrally anisotropic scattering film of the present invention.
[0062]
【The invention's effect】
The optical film of the present invention has a spectral anisotropic scattering function, that is, a function of scattering light with an arbitrary color balance in an arbitrary direction. Therefore, the color viewing angle characteristics of the LCD can be improved by using a spectrally anisotropic scattering film whose scattering characteristics are designed to compensate for the color viewing angle characteristics of the liquid crystal cell in various LCD modes. That is, according to the present invention, it is possible to provide a spectrally anisotropic scattering film capable of improving the color viewing angle characteristics without impairing other characteristics such as contrast and viewing angle. Moreover, according to this invention, the polarizing plate which has the outstanding color compensation function using the said film, and the liquid crystal display device with the improved color viewing angle characteristic can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view used for explaining scattering characteristics of a spectrally anisotropic scattering film of the present invention.
FIG. 2 is an example of scattered light distribution exhibited by the spectrally anisotropic scattering film of the present invention.
FIG. 3 is another example of scattered light distribution exhibited by the spectrally anisotropic scattering film of the present invention.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of an example of a liquid crystal display device of the present invention.
FIG. 5 is a transmission spectrum of a known TN-LCD.
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of an example of a liquid crystal display device of the present invention.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of an example of a liquid crystal display device of the present invention.
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of an example of a liquid crystal display device of the present invention.
FIG. 9 is a top view schematically showing an example of the spectrally anisotropic scattering film of the present invention.
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of an example of the polarizing plate of the present invention.
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of an example of a liquid crystal display device of the present invention.
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of an example of a liquid crystal display device of the present invention.
[Explanation of symbols]
40 Liquid crystal display device
41 Cold cathode tube
42 Reflective sheet
43 Light guide plate
44 Spectral anisotropic scattering film
45 Lower light absorption polarizing plate
46 Upper light absorption type polarizing plate
47 Liquid crystal cell
61 Prism sheet
71 Diffusion film
81 Brightness enhancement film
82 Polarizing plate with lower optical compensation sheet
83 Polarizing plate with upper optical compensation sheet
91 Continuous phase film
92 Shape anisotropic particles
101 Polarizing plate protective film
102 Polarization absorbing layer
103 Optical compensation sheet
F film
L i Incident light
L sx , L sy Scattered light
P x , P y Scattering surface
F film
Claims (11)
（１） Ｆｘ（λ，θ）／Ｆｘ（５４５，θ） ≧ １．２
（２） ［Ｆｘ（λ，θ）／Ｆｘ（５４５，θ）−Ｆｙ（λ，θ）／Ｆｙ（５４５，θ）］ ≧ ０．１
但し、λ＝４３５または６１０ｎｍ、θ＝３０〜７０°から選ばれる任意の角度である。An azimuth angle θ at an arbitrary scattering surface of the film surface, a scattered light intensity Fx (λ, θ) at an incident light wavelength λ, and an azimuth angle θ at a scattering surface orthogonal to the scattering surface, and a scattered light intensity Fy at an incident light wavelength λ. Spectral anisotropic scattering film in which (λ, θ) satisfies the following formulas (1) and (2);
(1) Fx (λ, θ) / Fx (545, θ) ≧ 1.2
(2) [Fx (λ, θ) / Fx (545, θ) −Fy (λ, θ) / Fy (545, θ)] ≧ 0.1
However, it is an arbitrary angle selected from λ = 435 or 610 nm and θ = 30 to 70 °.
（３） ［Ｆｘ（λ，θ）／Ｆｘ（５４５，θ）−１］［Ｆｙ（λ，θ）／Ｆｙ（５４５，θ）−１］ ＜ ０
但し、λ＝４３５または６１０ｎｍ、θ＝３０〜７０°から選ばれる任意の角度である。A spectrally anisotropic scattering film in which Fx (λ, θ) and Fy (λ, θ) defined in claim 1 satisfy the following formula (3);
(3) [Fx (λ, θ) / Fx (545, θ) -1] [Fy (λ, θ) / Fy (545, θ) -1] <0
However, it is an arbitrary angle selected from λ = 435 or 610 nm and θ = 30 to 70 °.
（４） ［（Ｔ（λ）／Ｔ（５４５））−１］×［（Ｆ（λ）／Ｆ（５４５））−１］ ＜ ０
但し、λ＝４３５または６１０ｎｍ、θ＝３０〜７０°から選ばれた任意の角度である。At least one transmittance T (λ) of the incident light of wavelength λ incident on the liquid crystal cell in the vertical and horizontal angle θ direction, and the transmittance T of incident light of wavelength λ incident on the spectral anisotropic scattering film. The liquid crystal display device according to claim 8, wherein the scattered light intensity F (λ) of the forward scattered light in the same direction as (λ) satisfies the following formula (4):
(4) [(T (λ) / T (545)) − 1] × [(F (λ) / F (545)) − 1] <0
However, it is an arbitrary angle selected from λ = 435 or 610 nm and θ = 30 to 70 °.
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