JP6565236B2 - 光学フィルム及び画像表示装置 - Google Patents
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Description
近赤外線を吸収するドットによるドットパターンが作製されたドットパターンフィルムと、
コレステリック液晶による拡散反射層と、
コレステリック液晶による反射層とが順次積層された光学フィルム。
前記拡散反射層が、透明フィルム材による基材に作製された粗面に形成され、
前記反射層が、前記基材の粗面とは逆側面の前記粗面に比して平滑な平滑面に作製された光学フィルム。
前記粗面は、算術平均粗さRaが0.01μm以上1μm以下である光学フィルム。
一方の面が粗面であり、他方の面が前記粗面に比して平滑な平滑面である透光性フィルム材による基材と、
前記粗面に作製されたコレステリック液晶による拡散反射層と、
前記平滑面に作成されたコレステリック液晶による反射層と、
前記拡散反射層に形成された近赤外線を吸収するドットによるドットパターンとを備える光学フィルム。
前記粗面は、算術平均粗さRaが0.01μm以上1μm以下である光学フィルム。
図1は、本発明の第1実施形態に係る画像表示装置を示す図である。この画像表示装置1は、画像表示パネル2のパネル面(視聴者側面)に、電子ペン入力システムに係る光学フィルム3が配置されて、対応する電子ペン等とにより電子ペン入力システムが構成される。
光学フィルム3は、図2に示すように、紫外線硬化性樹脂等の透明の接着剤によりドットパターンフィルム4と、拡散反射フィルム5とを積層して作製され、拡散反射フィルム5側が画像表示パネル2のパネル面側となるようにして、感圧接着剤、紫外線硬化性樹脂による接着剤等により画像表示パネル2のパネル面に配置される。
ここでドットパターンフィルム4は、可視光域では比較的透明であって、近赤外線を選択的に吸収するドット7を、透明フィルム材による基材8に印刷して形成され、これにより画像表示パネル2による画像表示には、何ら障害を与えることなく、電子ペンからの照明用の近赤外線をこのドットパターンにより吸収するように形成される。
拡散反射フィルム5は、基材10の一方の面であるドットパターンフィルム4側の面に拡散反射層9が設けられ、基材10の他方の面に反射層11が設けられる。ここで拡散反射層9は、可視光域では透明であって、近赤外線を選択的に拡散反射する反射層である。これに対して反射層11は、可視光域では透明であって、近赤外線を選択的に反射する反射層である。拡散反射フィルム5は、基材10の一方の面が粗面Mにより形成され、この粗面Mに、直接、塗工液を塗工した後、乾燥、硬化してコレステリック液晶による液晶層が形成され、これにより拡散反射層9が作製される。また基材10の他方の面が、粗面Mに比して平滑な平滑面Hにより形成され、この平滑面Hに、直接、拡散反射層9と同様の塗工液を塗工した後、乾燥、硬化してコレステリック液晶による液晶層が形成され、これにより反射層11が作製される。
ここでこの基材10に係る透光性フィルム材は、TAC(トリアセチルセルロース)フィルム材、COP(シクロオレフィンポリマー)フィルム材、PET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム材等、画像表示パネル2のパネル面に配置される各種光学フィルムに適用される透光性フィルム材を広く適用することができる。
拡散反射層9は、対応する塗工液を塗工、乾燥、硬化して作製される。ここで拡散反射層9は、厚みが薄い場合には、粗面Mに係る微細凹凸形状がその表面に現れ易くなり、その結果、画像表示パネル2の表示画面が、にじんだように見て取られて、これにより表示画面の鮮明度が低下して画質が劣化する。これとは逆に、厚みが厚すぎる場合には、拡散反射の効率が低下することになり、この実施形態に係る電子ペン入力システムでは、入力座標の検出精度が低下することになる。そこで拡散反射層9は、厚み0.5μm以上20μm以下により、より好ましくは1μm以上10μm以下、更に好ましくは1μm以上5μm以下により作製される。
ネマチック液晶は、ネマチック液晶構造を形成し得る液晶材料であれば特に限定されるものではないが、硬化後に光学的に安定した拡散反射層を得られる点で、分子の片末端又は両末端に重合性の官能基を有する液晶材料が好ましい。両末端に重合性の官能基を有する液晶材料は加熱時の信頼性が良好になる点で優れているが、コーティングして溶媒を蒸発させて硬化(架橋)させる前の液晶相の温度範囲を広げられる点で、片末端に重合性の官能基を有する液晶材料と両末端に重合性の官能基を有する液晶材料の混合材料とすることが量産性を考慮すると好ましい。
カイラル剤は、光学活性な部位を有する低分子化合物であり、主として分子量1500以下の化合物である。カイラル剤は主として、ネマチック規則性を示す重合性の液晶材料が発現する正の一軸ネマチック規則性にらせん構造を誘起させる目的で用いられる。この目的が達成される限り、ネマチック規則性を示す重合性の液晶材料との間で溶液状態あるいは溶融状態において相溶し、ネマチック規則性を示す重合性の液晶材料の液晶性を損なうことなく、これに所望のらせん構造を誘起できるものであれば、カイラル剤としての低分子化合物の種類は特に限定されない。
レベリング剤は、液晶材料のコレステリック構造の形成を促すために用いられる。レベリング剤は、拡散反射層において液晶材料のコレステリック配列を促進できるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、シリコン系化合物、フッ素系化合物、アクリル系化合物等を挙げることができる。レベリング剤の市販品としては、ビックケミー・ジャパン社製のBYK−361N、AGCセイケミカル社製のS−241等を用いることができる。なお、レベリング剤は、1種類であってもよいし、2種類以上であってもよい。
重合開始剤は、カイラル剤及びレベリング剤の作用によりコレステリック構造を形成した液晶材料を、当該コレステリック構造を維持したまま架橋し、コレステリック構造が乱されにくくするために用いられる。重合開始剤は、液晶材料の重合反応を促進できるものであれば特に限定されるものではなく、照射するエネルギーの種類に応じて適宜選択すればよい。重合開始剤として、光重合開始剤及び熱重合開始剤等を挙げることができる。また重合開始剤を含有させる場合、重合開始剤の量は、所望の重合反応が生じる程度であれば特に限定されるものではなく、適宜決定すればよい。
また、液晶材料、カイラル剤、レベリング剤、重合開始剤を分散させるため、通常、組成物は溶媒に分散されている。溶媒は、上記の成分を分散できるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、シクロヘキサノン等を挙げることができるが、乾燥速度を向上させるためにトルエン、MEK、MIBK等の溶媒を適宜混合させても良い。
反射層11は、この実施形態に係る拡散反射フィルム5においては、拡散反射層9と同一に、直接、基材10の平滑面Hに塗工液を塗工した後、乾燥、硬化して作製される。なおこれにより拡散反射層9と同一の塗工液により作製することにより工程管理を簡略化することができるものの、拡散反射フィルム5においては、拡散反射層9を作製した後、反射層11を作製することになることにより、又はこれとは逆に反射層11を作製した後、拡散反射層9を作製することになることにより、作製工程に応じて種々に塗工液を調整して、製造過程における拡散反射層9、反射層11の傷つき等を低減することができる。また上述した拡散反射層11の透過光を効率良く反射する観点より、拡散反射層11と異なる材料により作製してもよい。
光学フィルム3は、次の工程を経て製造される。
(ドットパターン印刷工程)
この製造工程は、ロールにより提供される長尺フィルム形状による基材10をロールより引き出して搬送しながら、例えば、フレキソ印刷法、グラビア印刷法、孔版印刷法、インキジェット印刷法等により、ドットパターンを印刷する。また必要に応じてハードコート層等の保護層を作製した後、ロールに巻き取って次工程に搬送する。
(粗面作製工程)
この製造工程は、ロールにより提供される長尺フィルム形状による基材10をロールより引き出して搬送しながら、例えばサンドブラスト処理により基材10を粗面化する。なお表面に粗面Mに対応する微細凹凸形状を作製してなる平板、ロール版等に基材を加熱押圧して粗面を作製する場合、エッチングによる場合等にあっては、サンドブラスト処理に代えて、これらの処理が施される。また粗面層を作製する場合には、上述した各種の構成に対応する材料による塗工液を塗工、乾燥、硬化する工程が、サンドブラスト処理に代えて実行される。
続いて光学フィルム3の製造工程は、拡散反射層9に係る塗工液を塗工した後、乾燥硬化して拡散反射層9を作製する。ここで塗工液の塗工には、種々の塗工方法を広く適用することができ、例えば、スロットダイコート法、ロールコート法、バーコート法、スピンコート法、ブレードコート法等を挙げることができる。
続いて製造工程は、基材10の他方の面に、拡散反射層9と同様にして、反射層11に係る塗工液を直接塗工した後、乾燥硬化して反射層11を作製する。なおこのように拡散反射層9を作製した後、反射層11を作製する構成に代えて、これとは逆に反射層11を作製した後、拡散反射層9を作製するようにしてもよい。
ドットパターンフィルムの製造工程で作製されたドットパターンフィルムと、拡散反射フィルムの製造工程で作製された拡散反射フィルムとを搬送しながら一方のフィルム材に紫外線硬化性樹脂の塗工液を塗工して乾燥した後、積層し、紫外線の照射により一体化する。その後、画像表示パネル2への配置に供する接着剤層を作製した後、セパレータフィルムを配置し、所望の大きさに切断して光学フィルム3を作製する。
この比較例1は、基材10に拡散反射層9のみを作製し、反射層11を作製していない構成であり、拡散反射層9による拡散反射の確認に供するために作成した。
両末端に重合可能なアクリレートを有するとともに中央部のメソゲンとアクリレートとの間にスペーサーを有する液晶材料95.3質量部と、両側の末端に重合可能なアクリレートを有する右旋回性のカイラル剤(商品名:CNL-715,ADEKA社製)4.03質量部とをシクロヘキサノン溶液500質量部に溶解させて、拡散反射層の作製に供する塗工液を作製した。このとき、シクロヘキサノン溶液は、液晶性モノマー分子及びカイラル剤の合計100質量部に対して5.0質量部の光重合開始剤(商品名:イルガキュア184,BASF社製)と、液晶性モノマー分子及びカイラル剤の合計100質量部に対して0.03質量部のレベリング剤(商品名:BYK−361N,固形分:30質量%,ビックケミー・ジャパン社製)とを含んでいた。
続いて、バーコーターを用いて、片面が粗面であるPETフィルムによる基材(算術平均粗さRa0.43μm、十点平均粗さRz4.1μm、ヘイズ値77.1、厚み50μm)上に、硬化後の膜厚が4μmとなるように上記の塗工液を塗布した。なおこの粗面はサンドブラスト処理によるものである。次いで、この塗工液に含まれるシクロヘキサノンを80℃、2分間の条件で蒸発させて乾燥した後、紫外線照射装置「Hバルブ」(フュージョン社製)を用いて積算光量が50mJ/cm2になるように紫外線を照射することで、液晶材料とカイラル剤とを3次元架橋してポリマー化し、拡散反射層を形成した。なお、積算光量の測定は、紫外線光量計「UV−351」(オーク製作所社製)を用いてJIS R1709法にしたがって測定した。なお拡散反射層の作製によりコーティング面の算術平均粗さRaは0.032μmまで低下しており、ヘイズ値も18.3まで低下していた。なおヘイズ値は、ISO 14782 (JIS K7136)の規定により計測した。
図3は、拡散反射フィルム5の計測結果を示す図である。符号LTは全透過光(直進光及び拡散透過光)による透過率であり、符号LRは、全反射光(正反射光及び拡散反射光)による反射率であり、この計測結果から拡散反射フィルム5が可視光域では透明であり、近赤外線で選択的に反射率が増大することが判る。正反射を含む拡散反射率LRは、紫外可視分光光度計「V−670」(日本分光株式会社)に積分球ユニット「ISN−723」(日本分光株式会社製)を装着して測定した。
図6及び図7は、図3及び図4との対比により、何ら粗面化処理していないPETフィルム基材(算術平均粗さRa0.004μm、十点平均粗さRz0.025μm、ヘイズ値1.0、厚み50μm)の片面に、コレステリック液晶による液晶層を作製した場合の計測結果を示す図であり、図3及び図4と同一の符号により各計測結果を示す。なおこの図6及び図7の計測に使用したサンプルは、粗面を作製していない点を除いて、図3〜図5の計測に供した拡散反射フィルムと同一に作製した。
図8は、図5との対比により、実施例1の拡散反射フィルムの計測結果を示す図である。この拡散反射フィルムは、比較例1と同一の基材を使用し、拡散反射層9と、反射層11とを作製した構成である。なお拡散反射層9及び反射層11は、比較例1における拡散反射層と同一に作製した。拡散反射層9側から計測光を入射した計測結果である。なお基材は、粗面Mが算術平均粗さRa0.43μm、十点平均粗さRz4.1μmであり、平滑面Hはほぼ鏡面(算術平均粗さ0.005μm以下0.0001μm以上、より好ましくは0.003μm以下0.0001μm以上)である。また基材は、ヘイズ値77.1、厚み50μmであった。
図10〜図11は、図5、図8、図9との対比により、実施例2の拡散反射フィルムの計測結果を示す図である。この実施例2の拡散反射フィルムは、いわゆるフィラーを含有するPETからなり、そのフィラーの一部が一方の面の表面に出て粗面が形成され、他方の面がほぼ鏡面に作製された平滑面である透光性フィルム材を基材に適用した点を除いて、実施例1の拡散反射フィルムと同一に構成される。この透光性フィルム材は、粗面が、算術平均粗さRa0.024μm、十点平均粗さRz0.163μmであり、全体としてヘイズ値は7.1、厚みは50μmである。
この実施形態では、拡散反射層、反射層の塗工液を以下のようにして作製した点を除いて、第1実施形態及び第2実施形態と同一に拡散反射フィルムを作製した。この実施形態では、(7−1)について上述した液晶材料に代えて、(7−1)の液晶材料と(9)の液晶材料とを質量比7:3により調整し、2官能液晶と単官能液晶との混合液晶により塗工液を作製した。このように、2官能液晶と単官能液晶の混合液晶とすることにより、液晶相の温度範囲が拡大し、塗工液の取り扱いが容易となる。
以上、本発明の実施に好適な具体的な構成を詳述したが、本発明は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述の実施形態の構成を種々に変更することができる。
2 画像表示パネル
3 光学フィルム
4 ドットパターンフィルム
5 拡散反射フィルム
7 ドット
8 基材
9 拡散反射層
10 基材
11 反射層
Claims (6)
- 可視光域では透明であって、近赤外線を拡散反射する光学フィルムであって、
近赤外線を吸収するドットによるドットパターンが作製されたドットパターンフィルムと、
コレステリック液晶による拡散反射層と、
液晶材料のらせん軸方向が当該光学フィルムのほぼ法線方向に向いているコレステリック液晶による反射層とが順次積層された
光学フィルム。 - 前記拡散反射層が、透明フィルム材による基材に作製された粗面に形成され、
前記反射層が、前記基材の粗面とは逆側面の前記粗面に比して平滑な平滑面に作製された
請求項1に記載の光学フィルム。 - 前記粗面は、算術平均粗さRaが0.01μm以上1μm以下である
請求項2に記載の光学フィルム。 - 可視光域では透明であって、近赤外線を拡散反射する光学フィルムであって、
一方の面が粗面であり、他方の面が前記粗面に比して平滑な平滑面である透光性フィルム材による基材と、
前記粗面に作製されたコレステリック液晶による拡散反射層と、
前記平滑面に作成されたコレステリック液晶による反射層と、
前記拡散反射層に形成された近赤外線を吸収するドットによるドットパターンとを備える
光学フィルム。 - 前記粗面は、算術平均粗さRaが0.01μm以上1μm以下である
請求項4に記載の光学フィルム。 - 前記反射層が画像表示パネル面側となるようにして、請求項1、請求項2、請求項3、請求項4、請求項5の何れかに記載の光学フィルムを画像表示パネルのパネル面に配置した
画像表示装置。
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