JP5711071B2 - 積層体、低反射性積層体、偏光板、画像表示装置、及び3d画像表示システム - Google Patents
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Description
具体的には、干渉ムラが抑制され、クリア感に優れた画像表示装置、並びにそれに用いられる偏光板、積層体、及び3D画像表示システムを提供することを課題とする。
[1] 屈折率の異なる複数の層が積層された積層体であって、
前記複数の層のうち、互いに隣接する層との屈折率差の最大値をΔnとしたとき、前記積層体の一方の最表面の層の表面粗さRaが、(0.4×Δn)〜0.05μmであることを特徴とする積層体。
[2] 前記複数の層が、透明支持体、配向膜、及び光学異方性層の順で積層された層を少なくとも有する[1]の積層体。
[3] 前記最表面の層が、ハードコート層である[1]又は[2]の積層体。
[4] 前記ハードコート層が、前記透明支持体の前記配向膜と積層している側の表面と反対側の表面に積層している[3]の積層体。
[5] 前記光学異方性層が、最も屈折率の高い層であり、且つ液晶化合物を含有する組成物からなる[2]〜[4]のいずれかの積層体。
[6] 前記液晶化合物が、円盤状又は棒状液晶化合物である[5]の積層体。
[7] 前記光学異方性層が、面内遅相軸方向及び面内レターデーションの少なくとも一方が互いに異なる第1位相差領域及び第2位相差領域を含み、且つ前記第1及び第2位相差領域が、面内において交互に配置されているパターン光学異方性層である[2]〜[6]のいずれかの積層体。
[8] 前記積層体の反射率Rが、2.7%以下である[1]〜[7]のいずれかの積層体。
[9] [1]〜[8]のいずれかの積層体と、その最表面の層上に、反射防止膜とを有する低反射性積層体。
[10] 前記反射防止膜が、低屈折率層である[9]の低反射性積層体。
[11] 前記反射防止膜が、前記最表面の層の表面の形状に追従している[9]又は[10]の低反射性積層体。
[12] 前記反射防止膜の屈折率が、前記最表面の層の屈折率よりも低い[9]〜[11]のいずれかの低反射性積層体。
[13] 偏光膜と、[1]〜[8]のいずれかの積層体又は[9]〜[12]のいずれかの低反射性積層体と、を少なくとも有する偏光板。
[14] 前記積層体又は低反射性積層体の光学異方性層と前記偏光膜とが貼合されている[13]の偏光板。
[15] 画像信号に基づいて駆動される表示パネルと、前記表示パネルの視認側に配置される[1]〜[8]のいずれかの積層体又は[9]〜[12]のいずれかの低反射性積層体と、を少なくとも有する画像表示装置。
[16] 前記表示パネルが液晶セルを有する[15]の画像表示装置。
[17] 3D画像用である[15]又は[16]の画像表示装置。
[18] [15]〜[17]のいずれかの画像表示装置と、該3D用画像表示装置の視認側に配置される偏光板とを少なくとも備え、該偏光板を通じて立体画像を視認させる3D画像表示システム。
具体的には、干渉ムラが抑制され、クリア感に優れた画像表示装置、並びにそれに用いられる偏光板、積層体、及び3D画像表示システムを提供することができる。
Rth(λ)は、前記Re(λ)を、面内の遅相軸(KOBRA 21ADH、又はWRにより判断される)を傾斜軸(回転軸)として(遅相軸がない場合には、フィルム面内の任意の方向を回転軸とする)のフィルム法線方向に対して法線方向から片側50°まで10度ステップで各々その傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて全部で6点測定し、その測定されたレターデーション値と平均屈折率の仮定値及び入力された膜厚値を基にKOBRA 21ADH又はWRが算出する。上記において、法線方向から面内の遅相軸を回転軸として、ある傾斜角度にレターデーションの値がゼロとなる方向をもつフィルムの場合には、その傾斜角度より大きい傾斜角度でのレターデーション値はその符号を負に変更した後、KOBRA 21ADH、又はWRが算出する。なお、遅相軸を傾斜軸(回転軸)として(遅相軸がない場合には、フィルム面内の任意の方向を回転軸とする)、任意の傾斜した2方向からレターデーション値を測定し、その値と平均屈折率の仮定値、及び入力された膜厚値を基に、以下の式(A)、及び式(B)よりRthを算出することもできる。
Rth=((nx+ny)/2−nz)×d・・・・・・・・・・・式(B)
また、本明細書において、角度(例えば「90°」等の角度)、及びその関係(例えば「直交」、「平行」、及び「45°で交差」等)については、本発明が属する技術分野において許容される誤差の範囲を含むものとする。例えば、厳密な角度±10°未満の範囲内であることなどを意味し、厳密な角度との誤差は、5°以下であることが好ましく、3°以下であることがより好ましい。
反射率とは、分光光度計V−550(日本分光(株)製)にアダプター(ARV−474)を装着して、380〜780nmの波長領域において、入射角5°における出射角−5゜の鏡面反射率を測定し、450〜650nmの平均反射率のことを意味する。
前記複数の層のうち、互いに隣接する層との屈折率差の最大値をΔnとしたとき、前記積層体の一方の最表面の層の表面粗さRaが、(0.4×Δn)〜0.05μmであることを特徴とする積層体に関する。
Δnは、複数の層のうち、互いに隣接する層との屈折率差の最大値であり、一例は、複数の層が3層の場合、上側の層と中央の層の屈折率差、及び中央の層と下側の層の屈折率差を測定し、それらの最大値をΔnとする。屈折率は、アッベ屈折計で直接測定するか、分光反射スペクトルや分光エリプソメトリーを用いて測定することができる。
屈折率差の最大値Δnは、本発明の効果を奏するために、0.03〜0.1であることが好ましい。
本発明の積層体は、図2に示すように、直線偏光膜5とともに表示パネルの視認側に配置され、表面層4は、視認側の最表面となる。
反射率が5.0%を超えると、外光の映り込みが目立って表示装置の視認性を損なうことがある。
表面層は、光学干渉によって反射率が減少するように屈折率、膜厚、層の数、層順等を考慮して設計された反射防止層であり、少なくとも一層以上の層からなる層である。
表面層は、図1に一例を示すように、積層体の最表面にハードコート層のみを塗設した構成が好ましい。
積層体の反射率をさらに低下させるには、反射防止膜を表面層上に配置するのが好ましく、反射防止膜として屈折率の低い低屈折率層を表面層上に配置するのが好ましい。表面層としては、上記した通り、ハードコート層が好ましい。さらに、屈折率の高い高屈折率層と、屈折率の低い低屈折率層を表面層(例えばハードコート層上)に配置してもよい。構成例としては、下側から順に、高屈折率層/低屈折率層の2層のものや、屈折率の異なる3層を、中屈折率層(下層よりも屈折率が高く、高屈折率層よりも屈折率の低い層)/高屈折率層/低屈折率層の順に積層されているもの等があり、更に多くの反射防止層を積層するものも提案されている。中でも、耐久性、光学特性、コストや生産性等から、ハードコート層上に、中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層の順に有することが好ましく、例えば、特開平8−122504号公報、特開平8−110401号公報、特開平10−300902号公報、特開2002−243906号公報、特開2000−111706号公報等に記載の構成が挙げられる。また、膜厚変動に対するロバスト性に優れる3層構成の反射防止フィルムは特開2008−262187号公報に記載されている。上記3層構成の反射防止フィルムは、画像表示装置の表面に設置した場合、反射率の平均値を0.5%以下とすることができ、映り込みを著しく低減することができ、立体感に優れる画像を得ることができる。また、各層に他の機能を付与させてもよく、例えば、防汚性の低屈折率層、帯電防止性の高屈折率層、帯電防止性のハードコート層、防眩性のハードコート層としたもの(例、特開平10−206603号公報、特開2002−243906号公報、特開2007−264113号公報等)等が挙げられる。
支持体の製造方法については特に制限はない。溶液製膜法及び溶融製膜法のいずれも利用することができる。溶液製膜法が好ましい。支持体としては、低Reのポリマーフィルムを用いるのが好ましく、支持体の好ましい組み合わせは、Reの差が小さい組み合わせである。
光学異方性層の液晶化合物が均一に配向した状態を実現するためには、配向膜を利用するのが好ましい。配向膜は、ポリマー膜(例えば、ポリビニルアルコール膜及びイミド膜等)の表面をラビング処理することで形成されるものが好ましい。本発明に利用するのに好ましい配向膜の例には、特開2006−276203号公報の[0130]〜[0175]に記載のあるアクリル酸コポリマー又はメタクリル酸コポリマーの配向膜が含まれる。当該配向膜を利用すると、液晶化合物のゆらぎを抑制でき高コントラスト化が達成できるので好ましい。
光学異方性層は、複屈折性が大きい方が好ましい。複屈折性は、Δn=ne−no、(Δnは、複屈折率性を表し、noは、通常光線についての屈折率を表し、neは、異常光線についての屈折率を表す。)で表され、光学異方性層の複屈折性Δnは、0.01以上であることが好ましく、0.05以上であることがより好ましく、0.1以上であることが特に好ましい。複屈折性が大きい方が薄い膜厚で高い位相差を発現できるため、部材コスト、塗布適正の観点から好ましい。
第1の態様は、液晶の配向制御に影響を与える複数の作用を利用し、その後、外部刺激(熱処理等)によりいずれかの作用を消失させて、所定の配向制御作用を支配的にする方法である。例えば、配向膜による配向制御能と、液晶組成物中に添加される配向制御剤の配向制御能との複合作用により、液晶を所定の配向状態とし、それを固定して一方の位相差領域を形成した後、外部刺激(熱処理等)により、いずれかの作用(例えば配向制御剤による作用)を消失させて、他の配向制御作用(配向膜による作用)を支配的にし、それによって他の配向状態を実現し、それを固定して他方の位相差領域を形成する。例えば、所定のピリジニウム化合物又はイミダゾリウム化合物は、ピリジニウム基又はイミダリウム基が親水的であるため前記親水的なポリビニルアルコール配向膜表面に偏在する。特に、ピリジニウム基が、さらに、水素原子のアクセプターの置換基であるアミノ基が置換されていると、ポリビニルアルコールとの間に分子間水素結合が発生し、より高密度に配向膜表面に偏在すると共に、水素結合の効果により、ピリジニウム誘導体がポリビニルアルコールの主鎖と直交する方向に配向するため、ラビング方向に対して液晶の直交配向を促進する。前記ピリジニウム誘導体は、分子内に複数個の芳香環を有しているため、前述した、液晶、特にディスコティック液晶との間に強い分子間π−π相互作用が起こり、ディスコティック液晶の配向膜界面近傍における直交配向を誘起する。特に、親水的なピリジニウム基に疎水的な芳香環が連結されていると、その疎水性の効果により垂直配向を誘起する効果も有する。しかし、その効果は、ある温度を超えて加熱すると、水素結合が切断され、前記ピリジニウム化合物等の配向膜表面における密度が低下し、その作用を消失する。その結果、ラビング配向膜そのものの規制力により液晶が配向し、液晶は平行配向状態になる。この方法の詳細については、特願2010−141345号明細書に記載があり、その内容は本明細書に参照として取り込まれる。
本発明では、偏光膜として、一般的な直線偏光膜を用いることができる。偏光膜は延伸フィルムからなっていても、塗布により形成される層であってもよい。前者の例には、ポリビニルアルコールの延伸フィルムをヨウ素又は二色性染料等で染色したフィルムが挙げられる。後者の例には、二色性液晶性色素を含む組成物を塗布して、所定の配向状態に固定した層が挙げられる。
なお、本明細書では、「偏光膜」という場合は、直線偏光膜を意味するものとする。
本発明の立体用画像表示システムに用いられる立体用画像表示装置に利用される液晶セルは、VAモード、OCBモード、IPSモード、又はTNモードであることが好ましいが、これらに限定されるものではない。
TNモードの液晶セルでは、電圧無印加時に棒状液晶性分子が実質的に水平配向し、更に60〜120゜にねじれ配向している。TNモードの液晶セルは、カラーTFT液晶表示装置として最も多く利用されており、多数の文献に記載がある。
VAモードの液晶セルでは、電圧無印加時に棒状液晶性分子が実質的に垂直に配向している。VAモードの液晶セルには、(1)棒状液晶性分子を電圧無印加時に実質的に垂直に配向させ、電圧印加時に実質的に水平に配向させる狭義のVAモードの液晶セル(特開平2−176625号公報記載)に加えて、(2)視野角拡大のため、VAモードをマルチドメイン化した(MVAモードの)液晶セル(SID97、Digest of tech.Papers(予稿集)28(1997)845記載)、(3)棒状液晶性分子を電圧無印加時に実質的に垂直配向させ、電圧印加時にねじれマルチドメイン配向させるモード(n−ASMモード)の液晶セル(日本液晶討論会の予稿集58〜59(1998)記載)及び(4)SURVIVALモードの液晶セル(LCDインターナショナル98で発表)が含まれる。また、PVA(Patterned Vertical Alignment)型、光配向型(Optical Alignment)、及びPSA(Polymer-Sustained Alignment)のいずれであってもよい。これらのモードの詳細については、特開2006−215326号公報、及び特表2008−538819号公報に詳細な記載がある。
IPSモードの液晶セルは、棒状液晶分子が基板に対して実質的に平行に配向しており、基板面に平行な電界が印加することで液晶分子が平面的に応答する。IPSモードは電界無印加状態で黒表示となり、上下一対の偏光板の透過軸は直交している。光学補償シートを用いて、斜め方向での黒表示時の漏れ光を低減させ、視野角を改良する方法が、特開平10−54982号公報、特開平11−202323号公報、特開平9−292522号公報、特開平11−133408号公報、特開平11−305217号公報、特開平10−307291号公報などに開示されている。
本発明の立体画像表示システムでは、特に3D映像とよばれる立体画像を視認者に認識させるため、偏光板を通して画像を認識する。偏光板の一態様は、偏光眼鏡である。前記位相差板によって右眼用及び左眼用の円偏光画像を形成する態様では、円偏光眼鏡が用いられ、直線偏光画像を形成する態様では、直線眼鏡が用いられる。光学異方性層の前記第1及び第2の位相差領域のいずれか一方から出射された右眼用画像光が右眼鏡を透過し、且つ左眼鏡で遮光され、前記第1及び第2位相差領域の他方から出射された左眼用画像光が左眼鏡を透過し、且つ右眼鏡で遮光されるように構成されていることが好ましい。
前記偏光眼鏡は、位相差機能層と直線偏光子を含むことで偏光眼鏡を形成している。なお、直線偏光子と同等の機能を有するその他の部材を用いてもよい。
更に、一度前記パターン光学異方性層において円偏光として画像光を出射し、偏光眼鏡により偏光状態を元に戻す観点からは、上記の例の場合の右眼鏡の固定する遅相軸の角度は正確に水平方向45度に近いほど好ましい。また、左眼鏡の固定する遅相軸の角度は正確に水平135度(又は−45度)に近いほど好ましい。
また、前記液晶表示パネルのフロント側偏光板の吸収軸方向と、前記パターン光学異方性層の奇数ライン位相差領域と偶数ライン位相差領域の各遅相軸は、偏光変換の効率上、45度をなすことが好ましい。
なお、このような偏光眼鏡と、パターン光学異方性層及び液晶表示装置の好ましい配置については、例えば特開2004−170693号公報に開示がある。
作製した実施例1〜4、及び比較例1〜5の積層体を積層させたVAモード液晶表示装置において、図8に示したように液晶表示パネルの奇数ライン(水平方向)上にパターン光学異方性層の右眼用画像を透過する領域(第1位相差領域)となるように配置し、偶数ライン上にパターン光学異方性層の左眼用画像を透過する領域(第2位相差領域)となるように配置した。この液晶表示装置を高温高湿環境下(温度60℃/湿度90%)に一日置いた。この画面に対し、全ライン白表示とした「表示0」と、奇数ラインを黒表示、偶数ラインを白表示とした「表示1」と、奇数ラインを白表示、偶数ラインを黒表示とした「表示2」の3パターンの表示を行い、正面、および正面から斜め45度方向、極角5°の方向から、左右の眼鏡を透過した透過光の強度を測定した。このとき、各場所でのクロストーク量は下記式(1)および(2)を計算して求めたクロストーク(右眼)とクロストーク(左眼)の平均値として求めることができる。
式(1):
クロストーク(右眼)=(表示2での右眼鏡透過光)/(表示0での右眼鏡透過光)×100%
式(2):
クロストーク(左眼)=(表示1での左眼鏡透過光)/(表示0での左眼鏡透過光)×100%
作製した実施例1〜4、及び比較例1〜5の積層体を積層させたVAモード液晶表示装置の表面に三波長蛍光灯(東芝ライテック株式会社製FL10EX-D-Z)を写り込ませ、そこに現れる虹色の干渉模様を観察した。評点は下記三段階を目視評価で行った。
◎:干渉模様が見えない
○:干渉模様が僅かに見える
×:干渉模様がはっきりと見える
作製した実施例1〜4、及び比較例1〜5の積層体を積層させたVAモード液晶表示装置の表面に三波長蛍光灯(東芝ライテック株式会社製FL10EX-D-Z)を写り込ませ、蛍光灯のボケ具合からクリア感を評価した。評点は下記三段階を目視評価で行った。
◎:蛍光灯が全くボケない
○:蛍光灯が僅かにボケる
×:蛍光灯がボケ、クリア感がない
2 配向膜
3 支持体
4 表面層
5 偏光膜
6 支持体
7 接着剤層
8 反射防止膜
a 面内遅相軸
b 面内遅相軸
1a 第1位相差領域
1b 第2位相差領域
Claims (21)
- 屈折率の異なる複数の層が積層された積層体であって、
前記複数の層のうち、互いに隣接する層との屈折率差の最大値をΔnとしたとき、前記積層体の一方の最表面の層の表面粗さRaが、(0.4×Δn)〜0.05μmであり、前記複数の層が、透明支持体、配向膜、及び光学異方性層の順で積層された層を少なくとも有し、前記光学異方性層が、最も屈折率の高い層であり、且つ液晶化合物を含有する組成物からなることを特徴とする積層体。 - 前記最表面の層が、ハードコート層である請求項1に記載の積層体。
- 前記ハードコート層が、前記透明支持体の前記配向膜と積層している側の表面と反対側の表面に積層している請求項2に記載の積層体。
- 前記液晶化合物が、円盤状又は棒状液晶化合物である請求項1〜3の何れか1項に記載の積層体。
- 前記光学異方性層が、面内遅相軸方向及び面内レターデーションの少なくとも一方が互いに異なる第1位相差領域及び第2位相差領域を含み、且つ前記第1及び第2位相差領域が、面内において交互に配置されているパターン光学異方性層である請求項1〜4のいずれか1項に記載の積層体。
- 前記積層体の反射率Rが、2.7%以下である請求項1〜5のいずれか1項に記載の積層体。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の積層体と、その最表面の層上に、反射防止膜とを有する低反射性積層体。
- 前記反射防止膜が、屈折率1.25〜1.4である低屈折率層である請求項7に記載の低反射性積層体。
- 前記反射防止膜が、前記最表面の層の表面の形状に追従している請求項7又は8に記載の低反射性積層体。
- 前記反射防止膜の屈折率が、前記最表面の層の屈折率よりも低い請求項7〜9のいずれか1項に記載の低反射性積層体。
- 屈折率の異なる複数の層が積層された積層体であって、前記複数の層のうち、互いに隣接する層との屈折率差の最大値をΔnとしたとき、前記積層体の一方の最表面の層の表面粗さRaが、(0.4×Δn)〜0.05μmであることを特徴とする積層体と、その最表面の層上に、反射防止膜とを有する低反射性積層体であって、前記反射防止膜が、前記最表面の層の表面の形状に追従している低反射性積層体。
- 前記複数の層が、透明支持体、配向膜、及び光学異方性層の順で積層された層を少なくとも有し、前記光学異方性層が、最も屈折率の高い層であり、且つ液晶化合物を含有する組成物からなる、請求項11に記載の低反射性積層体。
- 前記反射防止膜が、屈折率1.25〜1.4である低屈折率層である請求項11又は12に記載の低反射性積層体。
- 偏光膜と、請求項1〜6のいずれか1項に記載の積層体又は請求項7〜13のいずれか1項に記載の低反射性積層体と、を少なくとも有する偏光板。
- 前記積層体又は低反射性積層体の光学異方性層と前記偏光膜とが貼合されている請求項14に記載の偏光板。
- 画像信号に基づいて駆動される表示パネルと、前記表示パネルの視認側に配置される請求項1〜6のいずれか1項に記載の積層体又は請求項7〜13のいずれか1項に記載の低反射性積層体と、を少なくとも有する画像表示装置。
- 前記表示パネルが液晶セルを有する請求項16に記載の画像表示装置。
- 3D画像用である請求項16又は17に記載の画像表示装置。
- (1)画像信号に基づいて駆動される表示パネルと、
(2)前記表示パネルの視認側に配置される、積層体、又は積層体とその最表面の層上に反射防止膜とを有する低反射性積層体と、
を少なくとも有する、3D画像用である画像表示装置であって、
前記積層体が、屈折率の異なる複数の層が積層された積層体であって、前記複数の層のうち、互いに隣接する層との屈折率差の最大値をΔnとしたとき、前記積層体の一方の最表面の層の表面粗さRaが、(0.4×Δn)〜0.05μmであることを特徴とする積層体である、画像表示装置。 - 前記複数の層が、透明支持体、配向膜、及び光学異方性層の順で積層された層を少なくとも有し、前記光学異方性層が、最も屈折率の高い層であり、且つ液晶化合物を含有する組成物からなる、請求項19に記載の画像表示装置。
- 請求項16〜20のいずれか1項に記載の画像表示装置と、該3D用画像表示装置の視認側に配置される偏光板とを少なくとも備え、該偏光板を通じて立体画像を視認させる3D画像表示システム。
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