KR20130020516A - 3ｄ 화상 표시용 광학필름, 3ｄ 화상 표시 장치 및 3ｄ 화상 표시 시스템 - Google Patents

3ｄ 화상 표시용 광학필름, 3ｄ 화상 표시 장치 및 3ｄ 화상 표시 시스템 Download PDF

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Abstract

(과제) 3D 화상 표시 장치의 시야각 특성의 개선에 기여하는 신규인 3D 화상 표시 장치용 광학필름의 제공.
(해결 수단) 중합성 액정을 주성분으로 하는 조성물로 형성되어 있는 패턴 광학 이방성층과 편광막을 포함하고, 상기 편광막의 상기 한쪽 면 상에 배치되어 있는 상기 광학 이방성층을 포함하는 모든 부재의 Rth(550)의 합계치, 또는 상기 광학 이방성층 및 상기 광학 이방성층의 상기 편광막이 배치되어 있는 표면과 반대의 표면 상에 배치되어 있는 모든 부재의 Rth(550)의 합계치는 -100～100nm인 것을 특징으로 하는 3D 화상 표시 장치용 광학필름이다.

Description

3Ｄ 화상 표시용 광학필름, 3Ｄ 화상 표시 장치 및 3Ｄ 화상 표시 시스템{OPTICAL FILM FOR 3D IMAGE DISPLAY, 3D IMAGE DISPLAY DEVICE, AND 3D IMAGE DISPLAY SYSTEM}
본 발명은 고세밀한 배향 패턴의 광학 이방성층을 갖고, 또한 제조가 용이하고 휘도 저하율 등의 표시 성능이나 내광성이 개선된 3D 화상 표시용 광학필름, 3D 화상 표시 장치 및 3D 화상 표시 시스템에 관한 것이다.
입체 화상을 표시하는 3D 화상 표시 장치에는 우안용 화상 및 좌안용 화상을, 예를 들면 서로 반대 방향의 원편광 화상으로 하기 위한 광학부재가 필요하다. 예를 들면, 이러한 광학부재에는 지상축이나 리타데이션 등이 서로 다른 영역이 규칙적으로 면내에 배치된 패턴 위상차막이 이용되고 있다.
패턴 위상차막을 사용하고 있는 것으로서, 예를 들면 특허문헌 1에는 광배향막을 이용해서 패턴을 형성하고, 광학 이방성층에는 봉상 액정을 포함하는 광학필름이 제안되고 있고, 이 광학필름은 3D용 패턴드 리타더(patterned retarder)로서 사용하는 것이 제안되어 있다. 또한, 일본 특허문헌 2에는 기판의 최표면에 복수의 홈을 패터닝 또는 금형으로 패턴을 형성하고, 상기 패턴을 형성한 기판 상에 액정성 모노머를 포함하는 액정 재료를 도포해서 중합시킴으로써 광학 이방성층을 형성시키는 것이 제안되어 있지만, 일본 특허문헌 1 및 2에는 패턴 위상차막을 구성하는 재료의 Rth 및 패턴 위상차막을 구성하는 재료 전체의 Rth를 조정하는 것에 대해서는 개시되어 있지 않다.
WO2010/090429호 A2 공보 일본특허 제4547641호 공보
그러나, 액정 재료를 이용해서 제작된 패턴 위상차판을 실제로 3D 화상 표시 장치에 이용하면 경사 방향의 휘도가 저하하는, 즉 시야각 특성이 저하하는 것을 알았다.
본 발명은 3D 화상 표시 장치의 시야각 특성의 개선에 기여하는 신규의 3D 화상 표시 장치용 광학필름, 그것을 이용한 3D 화상 표시 장치, 및 3D 화상 표시 시스템을 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단은 이하와 같다.
[1] 중합성 액정을 주성분으로 하는 조성물로 형성되어 있는 광학 이방성층과 편광막을 적어도 포함하고,
상기 편광막은 임의의 변에 대해서 45°의 방향으로 흡수축을 갖고,
상기 광학 이방성층은 면내 지상축 방향 및 면내 리타데이션 중 적어도 한쪽이 서로 다른 제 1 위상차 영역 및 제 2 위상차 영역을 포함하고, 또한 상기 제 1 위상차 영역 및 상기 제 2 위상차 영역은 면내에 있어서 교대로 배치되어 있는 패턴 광학 이방성층이며,
상기 광학 이방성층은 상기 편광막의 한쪽 면 상에 배치되어 있고,
상기 편광막의 한쪽 면 상에 배치되어 있는 상기 광학 이방성층을 포함하는 모든 부재에 있어서, 상기 제 1 위상차 영역 및 상기 제 2 위상차 영역 중 적어도 한쪽에 대응하는 영역에 배치되어 있는 상기 모든 부재의 파장 550nm의 면내 리타데이션 Re(550)의 합계치가 110～160nm이며,
상기 편광막의 상기 한쪽 면 상에 배치되어 있는 상기 광학 이방성층을 포함하는 모든 부재의 파장 550nm의 두께 방향 리타데이션 Rth(550)의 합계치가 -100～100nm인 것을 특징으로 하는 3D 화상 표시 장치용 광학필름.
[2] 중합성 액정을 주성분으로 하는 조성물로 형성되어 있는 광학 이방성층과 편광막을 적어도 포함하고,
상기 편광막은 임의의 변에 대해서 90°의 방향으로 흡수축을 갖고,
상기 광학 이방성층은 면내 지상축 방향 및 면내 리타데이션 중 적어도 한쪽은 서로 다른 제 1 위상차 영역 및 제 2 위상차 영역을 포함하고, 또한 상기 제 1 위상차 영역 및 제 2 위상차 영역은 면내에 있어서 교대로 배치되어 있는 패턴 광학 이방성층이며,
상기 광학 이방성층은 상기 편광막의 한쪽 면 상에 배치되어 있고,
상기 편광막의 한쪽 면 상에 배치되어 있는 상기 광학 이방성층을 포함하는 모든 부재에 있어서, 상기 제 1 위상차 영역 및 제 2 위상차 영역 중 적어도 한쪽에 대응하는 영역에 배치되어 있는 상기 모든 부재의 파장 550nm의 면내 리타데이션 Re(550)의 합계치는 110～160nm이며,
상기 광학 이방성층 및 상기 광학 이방성층의 상기 편광막이 배치되어 있는 표면과 반대의 표면 상에 배치되어 있는 모든 부재의 파장 550nm의 두께 방향 리타데이션 Rth(550)의 합계치가 -100～100nm인 것을 특징으로 하는 3D 화상 표시 장치용 광학필름.
[3] [1] 또는 [2]에 있어서, 상기 제 1 위상차 영역 및 제 2 위상차 영역의 면내 지상축과 상기 편광막의 투과축은 각각 ±45°의 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 3D 화상 표시 장치용 광학필름.
[4] [1]～[3] 중 어느 하나에 있어서, 상기 광학 이방성층의 상기 편광막을 갖는 표면과 반대측의 표면 상에 자외선 흡수제를 함유하는 층을 갖는 것을 특징으로 하는 3D 화상 표시 장치용 광학필름.
[5] [1]～[4] 중 어느 하나에 있어서, 상기 중합성 액정은 중합성 봉상 액정인 것을 특징으로 하는 3D 화상 표시 장치용 광학필름.
[6] [5]에 있어서, 상기 중합성 봉상 액정은 수평 배향 상태로 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 3D 화상 표시 장치용 광학필름.
[7] [1]～[6] 중 어느 하나에 있어서, 상기 광학 이방성층과 상기 편광막 사이에 파장 550nm의 두께 방향 리타데이션 Rth(550)가 -200～0nm인 폴리머 필름을 갖는 것을 특징으로 하는 3D 화상 표시 장치용 광학필름.
[8] [1]～[7] 중 어느 하나에 있어서, 상기 광학 이방성층의 상기 편광막을 갖는 표면과 반대측의 표면 상에 광반사 방지층을 갖고, 상기 광학 이방성층과 상기 광반사 방지층 사이에 파장 550nm의 두께 방향 리타데이션 Rth(550)이 -200～0nm인 폴리머 필름을 갖는 것을 특징으로 하는 3D 화상 표시 장치용 광학필름.
[9] 화상 신호에 의거해서 구동되는 표시 패널과,
상기 표시 패널의 시인측에 배치되는 [1]～[8] 중 어느 하나에 기재된 3D 화상 표시 장치용 광학필름을 적어도 갖는 것을 특징으로 하는 3D용 화상 표시 장치.
[10] [9]에 있어서, 상기 표시 패널은 액정셀을 갖는 것을 특징으로 하는 3D용 화상 표시 장치.
[11] [10]에 있어서, [1] 또는 [3]～[8] 중 어느 하나에 기재된 3D 화상 표시 장치용 광학필름을 갖고, 상기 액정셀은 TN 모드인 것을 특징으로 하는 3D용 화상 표시 장치.
[12] [10]에 있어서, [2]～[8] 중 어느 하나에 기재된 3D 화상 표시 장치용 광학필름을 갖고, 상기 액정셀은 VA 모드 또는 IPS 모드인 것을 특징으로 하는 3D용 화상 표시 장치.
[13] [9]～[12] 중 어느 하나에 기재된 3D용 화상 표시 장치와, 상기 3D용 화상 표시 장치의 시인측에 배치되는 편광판을 적어도 구비하고, 상기 편광판을 통해서 입체 화상을 시인시키는 것을 특징으로 하는 3D 화상 표시 시스템.
본 발명에 의하면, 3D 화상 표시 장치의 시야각 특성의 개선에 기여하는 신규의 3D 화상 표시 장치용 광학필름, 그것을 이용한 3D 화상 표시 장치, 및 3D 화상 표시 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 3D 화상 표시 장치용 광학필름의 일례의 단면 모식도이다.
도 2는 편광막과 광학 이방성층의 관계의 일례의 개략도이다.
도 3은 편광막과 광학 이방성층의 관계의 일례의 개략도이다.
도 4는 본 발명에 의한 패턴 광학 이방성층의 일례의 상면 모식도이다.
도 5는 본 발명의 광학필름의 다른 예의 단면 모식도이다.
도 6은 본 발명의 3D 화상 표시 장치의 구성예의 일례의 단면 모식도이다.
도 7은 패턴형성에 사용되는 플렉소판의 단면의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 8은 플렉소 인쇄 방법의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 9는 실시예에서 제작한 위상차판의 광학특성의 평가결과를 나타내는 도면이다.
도 10은 노광 마스크의 일례를 나타낸 모식도이다.
이하, 본 발명에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 본 명세서에 있어서 「～」을 사용해서 나타내는 수치 범위는 「～」의 전후에 기재되는 수치를 하한치 및 상한치로서 포함하는 범위를 의미한다. 우선, 본 명세서에서 사용되는 용어에 대해서 설명한다.
Re(λ), Rth(λ)는 각각 파장 λ에 있어서의 면내의 리타데이션 및 두께 방향의 리타데이션을 나타낸다. Re(λ)는 KOBRA 21ADH 또는 WR(Oji Scientific Instruments 제품)에 있어서 파장 λnm의 광을 필름 법선 방향으로 입사시켜서 측정된다. 측정 파장 λnm의 선택에 있어서는 파장 선택 필터를 메뉴얼에 의해 교환하거나 또는 측정값을 프로그램 등에 의해 변환해서 측정할 수 있다. 측정되는 필름이 1축 또는 2축의 굴절률 타원체로 표시되는 것일 경우에는 이하의 방법에 의해 Rth(λ)가 산출된다. 또한, 이 측정방법은 후술하는 광학 이방성층 중의 봉상 액정분자의 배향막측의 평균 틸트각, 그 반대측의 평균 틸트각의 측정에 있어서도 일부 이용된다.
Rth(λ)는 상기 Re(λ)를 면내의 지상축(KOBRA 21ADH 또는 WR에 의해 판단됨)을 경사축(회전축)으로서(지상축이 없을 경우에는 필름 면내의 임의의 방향을 회전축으로 함)의 필름 법선방향에 대해서 법선방향으로부터 편측 50°까지 10° 스텝으로 각각 그 경사진 방향으로부터 파장 λnm의 광을 입사시켜서 전부해서 6점 측정하고, 그 측정된 리타데이션값과 평균 굴절률의 가정값 및 입력된 막두께값을 기초로 KOBRA 21ADH 또는 WR를 산출한다. 상기에 있어서, 법선방향으로부터 면내의 지상축을 회전축으로 하여 어떤 경사 각도에 리타데이션값이 0이 되는 방향을 갖는 필름의 경우에는 그 경사 각도보다 큰 경사 각도에서의 리타데이션값은 그 부호를 음으로 변경한 후 KOBRA 21ADH 또는 WR을 산출한다. 또한, 지상축을 경사축(회전축)으로 하여(지상축이 없을 경우에는 필름 면내의 임의의 방향을 회전축으로 함) 임의의 경사진 2방향으로부터 리타데이션값을 측정하고, 그 값과 평균 굴절률의 가정값, 및 입력된 막두께값을 기초로 이하의 식(A) 및 식(B)으로부터 Rth를 산출할 수도 있다.
Figure pat00001
또한, 상기 Re(θ)는 법선방향으로부터 각도 θ 경사진 방향에 있어서의 리타데이션값을 나타낸다. 또한, 식(A)에 있어서의 nx는 면내에 있어서의 지상축 방향의 굴절률을 나타내고, ny는 면내에 있어서 nx에 직교하는 방향의 굴절률을 나타내고, nz는 nx 및 ny에 직교하는 방향의 굴절률을 나타낸다. d는 측정 필름의 두께를 나타낸다.
Rth=((nx+ny)/2-nz)×d···········식(B)
측정되는 필름이 1축이나 2축의 굴절률 타원체로 표현될 수 없는 것, 소위 광학축(optic axis)이 없는 필름일 경우에는 이하의 방법에 의해 Rth(λ)가 산출된다. Rth(λ)는 상기 Re(λ)를 면내 지상축(KOBRA 21ADH 또는 WR에 의해 판단됨)을 경사축(회전축)으로 하여 필름 법선방향에 대해서 -50°내지 +50°까지 10°스텝으로 각각 그 경사진 방향으로부터 파장 λnm의 광을 입사시켜서 11점 측정하고, 그 측정된 리타데이션값과 평균 굴절률의 가정값 및 입력된 막두께값을 기초로 KOBRA 21ADH 또는 WR을 산출한다. 또한, 상기 측정에 있어서, 평균 굴절률의 가정값은 폴리머 핸드북(JOHN WILEY&SONS, INC.), 각종 광학필름의 카탈로그값을 사용할 수 있다. 평균 굴절률의 값이 공지되어 있지 않은 것에 대해서는 아베굴절계로 측정할 수 있다. 주된 광학필름의 평균 굴절률의 값을 이하에 예시한다: 셀룰로오스아실레이트(1.48), 시클로올레핀 폴리머(1.52), 폴리카보네이트(1.59), 폴리메틸메타크릴레이트(1.49), 폴리스티렌(1.59)이다. 이들 평균 굴절률의 가정값과 막두께를 입력함으로써 KOBRA 21ADH 또는 WR는 nx, ny, nz를 산출한다. 이 산출된 nx, ny, nz로부터 Nz=(nx-nz)/(nx-ny)이 더 산출된다.
또한, 본 명세서에서는 「가시광」이란 380nm～780nm의 것을 말한다. 또한, 본 명세서에서는 측정 파장에 대해서 특별히 기재가 없을 경우에는 측정 파장은 550nm이다.
또한, 본 명세서에 있어서, 각도(예를 들면 「90°」 등의 각도) 및 그 관계 (예를 들면 「직교」, 「평행」, 「45°」 및 「90°」 등)에 대해서는 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 허용되는 오차의 범위를 포함하는 것으로 한다. 예를 들면, 엄밀한 각도±10°미만의 범위 내인 것 등을 의미하고, 엄밀한 각도와의 오차는 5°이하인 것이 바람직하고, 3°이하인 것이 보다 바람직하다.
1. 3D 화상 표시 장치용 광학필름
본 발명은 중합성 액정을 주성분으로 하는 조성물로 형성되어 있는 패턴 광학 이방성층과 편광막을 적어도 포함하는 3D 화상 표시 장치용 광학필름에 관한 것이다.
액정 조성물로 이루어진 패턴 광학 이방성층과 편광막을 갖는 패턴 원편광판 등을 3D 표시 장치에 이용했을 때에 발생하는 경사 방향의 휘도의 저하에 대해서 본 발명자가 여러가지 검토한 바, 편광막보다 시인측 외측에 배치되고 패턴 광학 이방성층을 포함하는 각종 부재가 갖는 Rth가 그 원인인 것을 알았다. 액정 조성물을 이용해서 형성되는 패턴 광학 이방성층은 통상 그것을 지지하는 폴리머 필름 등의 지지체나, 또한 그것을 보호하는 보호 필름 등과 적층된 상태에서 사용되는 것이 일반적이다. 지지체로서 이용되는 폴리머 필름 등에도 어느 정도의 리타데이션이 있고, 적층체 전체로서 원편광 화상 등을 형성하기 위한 적절한 Re로 조정할 필요가 있다. Re가 발현된 광학 이방성층이나 폴리머 필름 등에 대해서 Rth를 완전히 제로로 하는 것은 곤란해서 어느 정도의 Rth를 갖는 것이 일반적이다. 액정 조성물로 이루어진 광학 이방성층 및 그것에 적층되는 폴리머 필름에도 Rth가 있어서 적층체 전체로서 Rth가 양 또는 음으로 커져 버리는 경우도 있다. 특히, 3D 표시 장치에 이용하는 패턴 위상차판은 표시 패널의 시인측면 외측에 배치되는 부재이며, 외광에 노출되는 것에 의한 열화를 방지하기 위한 보호 부재나 또는 외광이 비치는 것을 방지하기 위한 반사 방지 부재 등을 배치할 필요가 있어 폴리머 필름의 적층 등은 필수적이어서 Rth가 과도하게 높아지는 경우도 있다. 이 적층 부재 전체로서의 고 Rth는 경사 방향의 휘도 저하의 하나의 원인이 되어 있다.
본 발명자가 더욱 예의검토한 결과, 편광막보다 시인측 외측에 배치되고 패턴 광학 이방성층을 포함하는 부재의 Rth의 합계가 -100～100nm이면 경사 방향의 휘도의 저하를 경감할 수 있어 경사 방향에 있어서도 충분한 휘도의 3D 화상을 표시하는 것이 가능한 것을 발견했다. 또한, 편광막의 투과축 방향을 따라서 동일한 부재가 배치되고 동일한 Rth이어도 시야각 특성에 영향을 주는 정도가 다른 것을 알았다. 구체적으로는 도 2에 나타내는 형태, 즉 편광막의 투과축 방향이 임의의 변에 대해서 45°(즉, 표시면 좌우 방향을 0°라고 했을 경우에 45°또는 135°)의 방향인 형태에서는 편광막보다 시인면 외측에 배치되는 모든 부재의 Rth가 시야각 특성에 영향을 주지만, 한편으로는 도 3에 나타내는 형태, 즉 편광막의 투과축 방향이 임의의 변에 대해서 90°(즉, 표시면 좌우 방향을 0°라고 했을 경우에 0°또는 90°)의 방향인 형태에서는 편광막과 광학 이방성층 사이에 배치되는 부재의 Rth는 거의 영향을 주지 않고, 광학 이방성층 및 그 시인면 외측에 더 배치되는 모든 부재의 Rth가 시야각 특성에 영향을 주는 것을 알았다.
본 발명에서는,
상기 편광막은 임의의 변에 대해서 45°의 방향으로 흡수축을 갖는 형태에서는 상기 편광막의 상기 한쪽 면 상에 배치되어 있는 상기 광학 이방성층을 포함하는 모든 부재의 파장 550nm의 두께 방향 리타데이션 Rth(550)의 합계치를 -100～100nm(바람직하게는 -60～60nm, 보다 바람직하게는 -60～20nm)로 하고,
상기 편광막은 임의의 변에 대해서 90°의 방향으로 흡수축을 갖는 형태에서는 상기 광학 이방성층, 및 상기 광학 이방성층의 상기 편광막이 배치되어 있는 표면과 반대의 표면 상에 배치되어 있는 모든 부재의 파장 550nm의 두께 방향 리타데이션 Rth(550)의 합계치를 -100～100nm(바람직하게는 -60～60nm, 보다 바람직하게는 -60～20nm)로 함으로써 경사 방향의 휘도 저하를 경감하고 있다.
또한, 「임의의 변」이란 직사각형상 형태의 필름에서는 장변 또는 단변을 의미하고, 직사각형상 이외의 형태의 필름에서는 직사각형상에 근사해서 변을 특정하는 것으로 한다. 타원 형상에서는 임의의 변은 장변 또는 단변이 되고, 원형상에서는 원의 4개의 접선에 의해 형성되는 정방형의 한 변이 된다. 또한, 본 발명에서는 면내 지상축의 방향이 엄밀하게 45°또는 90°인 것을 요구하는 것은 아니고 상기 오차 범위가 허용된다.
패턴 광학 이방성층의 형성에 이용하는 액정 재료 중에는 양의 복굴절성을 나타내는 액정 재료(예를 들면, 봉상 액정) 및 음의 복굴절성을 나타내는 액정 재료(예를 들면, 디스코틱 액정)가 있다. 예를 들면, 양의 복굴절성을 나타내는 봉상 액정 재료를 이용해서 형성한 Rth가 양인 패턴 광학 이방성층에 Rth가 음인 폴리머 필름을 지지체로서 조합시키는 것 등에 의해 서로의 Rth를 상쇄하여 적층체 전체로서의 Rth를 상기 범위 내로 할 수 있다.
본 발명의 3D 화상 장치용 광학필름은 면내 지상축 방향 및 면내 리타데이션 중 적어도 한쪽은 서로 다른 제 1 위상차 영역 및 제 2 위상차 영역을 포함하고, 또한 상기 제 1 위상차 영역 및 제 2 위상차 영역이 면내에 있어서 교대로 배치되어 있는 패턴 광학 이방성층을 갖는다. 본 발명의 3D 화상 장치용 광학필름은 표시 패널의 시인측 외측(표시 패널이 시인측에 편광막을 가질 경우에는 표시 패널의 시인측 편광막의 더욱 외측)에 배치되어 상기 위상차판의 제 1 위상차 영역 및 제 2 위상차 영역의 각각을 통과한 편광 화상이 편광 안경 등을 통해서 우안용 또는 좌안용 화상으로서 인식된다. 따라서, 좌우 화상이 불균일하게 되지 않도록 제 1 위상차 영역 및 제 2 위상차 영역은 서로 동일한 형상인 것이 바람직하고, 또한 각각의 배치는 균등 또한 대칭적인 것이 바람직하다.
본 발명에서는 편광막의 한쪽 면 상에 배치되어 있는 상기 광학 이방성층을 포함하는 모든 부재에 있어서, 상기 제 1 위상차 영역 및 제 2 위상차 영역 중 적어도 한쪽에 대응하는 영역에 배치되어 있는 상기 모든 부재의 파장 550nm의 면내 리타데이션 Re(550)의 합계치는 110～160nm이며, 즉 실질적으로 λ/4이다. 또한, 여기에서 상기 모든 부재 중 제 1 위상차 영역 및 제 2 위상차 영역 중 적어도 한쪽에 대응하는 영역에 배치되어 있는 상기 모든 부재의 합계 Re(550)는 실질적으로 λ/4이면 좋다. 예를 들면, 한쪽이 실질적으로 λ/4이고 다른 쪽이 실질적으로 3/4λ(구체적으로는 375nm～435nm)이어도 좋다. 물론, 양쪽 모두 λ/4이어도 좋고, 그 경우는 지상축을 서로 직교시킬 필요가 있다.
이하의 표에 가능한 형태를 정리하여 놓았다. 또한, 표 중의 위상차 영역 A 및 B는각각 제 1 위상차 영역 및 제 2 위상차 영역 각각에 대응하는 영역에 배치되어 있는 상기 모든 부재를 의미하는 것으로 한다.
Figure pat00002
본 발명의 3D 화상 장치용 광학필름의 일례의 단면 모식도를 도 1에 나타낸다. 도 1에 나타내는 광학필름(10)은 편광막(16), 광학 이방성층(12), 및 광학 이방성층(12)을 지지하는 투명 지지체(14)를 갖고, 광학 이방성층(12)은 화상 표시 장치 내에 제 1 위상차 영역 및 제 2 위상차 영역(12a 및 12b)이 균등 또한 대칭적으로 배치된 패턴 광학 이방성층이다. 일례는 제 1 위상차 영역 및 제 2 위상차 영역(12a 및 12b)의 면내 리타데이션이 각각 λ/4 정도이며, 서로 직교하는 면내 지상축(a 및 b)을 각각 갖는 광학 이방성층이다. 이 예에서는 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 광학 이방성층(12)을 제 1 위상차 영역 및 제 2 위상차 영역(12a 및 12b)의 면내 지상축(a 및 b)을 각각에 편광막(16)의 투과축(P)과 ±45°로 해서 배치한다. 이 구성에 의해 우안용 및 좌안용 원편광 화상을 분리할 수 있다. 또한, λ/2판을 더 적층함으로써 시야각을 보다 확대해도 좋다.
제 1 위상차 영역 및 제 2 위상차 영역(12a 및 12b) 중 한쪽의 면내 리타데이션이 λ/4이며, 또한 다른 쪽의 면내 리타데이션이 3λ/4인 광학 이방성층을 이용해도 마찬가지로 원편광 화상을 분리할 수 있다. 또한, 제 1 위상차 영역 및 제 2 위상차 영역(12a 및 12b) 중 한쪽의 면내 리타데이션이 λ/4이며, 또한 다른 쪽의 면내 리타데이션이 3λ/4인 광학 이방성층을 이용함으로써 우안용 및 좌안용의 직선편광 화상을 분리해도 좋다.
또한, 제 1 위상차 영역 및 제 2 위상차 영역(12a 및 12b) 중 한쪽의 면내 리타데이션이 λ/2이며, 또한 다른 쪽의 면내 리타데이션이 0인 광학 이방성층을 이용하고, 이것을 면내 리타데이션이 λ/4인 지지체와 각각의 지상축을 평행 또는 직교해서 적층해도 마찬가지로 원편광 화상을 분리할 수 있다.
또한, 제 1 위상차 영역 및 제 2 위상차 영역(12a 및 12b)의 형상 및 배치 패턴은 도 2 및 3에 나타내는 스트라이프상의 패턴을 교대로 배치한 형태에 한정되는 것은 아니다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 직사각형상의 패턴을 격자상으로 배치해도 좋다.
또한, 광학필름은 다른 부재를 포함하고 있어도 좋고, 도 1에 나타내는 예에서는 투명 지지체(14)와 광학 이방성층(12) 사이에 배향막을 갖고 있어도 좋고, 광학 이방성층(12)의 더욱 외측에 반사 방지층을 포함하는 표면 필름을 배치해도 좋다. 또한, 투명 지지체(14)와 편광막(16) 사이에 편광막(16)의 보호 필름이 배치되어 있어도 좋다. 또한, 편광막(16)의 이면에 보호 필름이 더 배치되어 있어도 좋다. 또한, 상기한 바와 같이, 표시 패널이 시인측 표면에 편광막을 가질 경우에는 본 발명의 광학필름은 편광막을 갖지 않고 표시 패널의 편광막과 조합시킴으로써 원편광 화상 등의 분리 기능을 나타내는 형태이어도 좋다. 사용가능한 이들 부재의 상세에 대해서는 후술한다. 도 5(a)～(d)에 본 발명의 광학필름의 다른 예의 단면 모식도를 나타낸다.
투명 지지체(14)의 Re(550)는 특별히 제한은 없지만, 표면 필름이 지지체를 갖지 않을 경우 또는 표면 필름이 배치되어 있지 않을 경우 -5～10nm가 바람직하고, -2～7nm가 보다 바람직하고, 0～5nm가 특히 바람직하다. 또한, 투명 지지체(14)의 Rth(550)는 -200～0nm가 바람직하고, -170～0nm가 보다 바람직하고, -150～0nm가 특히 바람직하다.
또한, 표면 필름이 지지체를 가질 경우, 투명 지지체(14)의 Re(550)는 -5～10nm가 바람직하고, -2～7nm가 보다 바람직하고, 0～5nm가 특히 바람직하다. 또한, 투명 지지체(14)의 Rth(550)는 -200～0nm가 바람직하고, -170～0nm가 보다 바람직하고, -150～0nm가 특히 바람직하다.
광학 이방성층(12)은 중합성 액정을 주성분으로 하는 조성물로 형성된다. 중합성 액정의 예로서 중합성 봉상 액정을 들 수 있다. 봉상 액정을 이용하는 형태에서는 봉상 액정을 수평 배향시키는 것이 바람직하다. 또한, 본 명세서에 있어서 「수평 배향」이란 봉상 액정의 장축과 층면이 평행한 것을 말한다. 엄밀하게 평행한 것을 요구하는 것이 아니고, 본 명세서에서는 수평면과 이루는 경사각이 10° 미만인 배향을 의미하는 것으로 한다. 봉상 액정의 상세 및 봉상 액정을 이용한 광학 이방성층의 형성방법에 대해서는 후술한다.
제 1 위상차 영역 및 제 2 위상차 영역(12a 및 12b)의 면내 리타데이션이 각각 λ/4 정도인 형태에서는 면내 지상축(a 및 b)은 편광막의 투과축과 각각 ±45°의 각도를 이루는 것이 바람직하다. 본 명세서에서는 엄밀하게 ±45°인 것을 요구하는 것은 아니고, 제 1 위상차 영역 및 제 2 위상차 영역(12a 및 12b) 중 어느 한쪽에 대해서는 40～50°인 것이 바람직하고, 다른 쪽은 -50～-40°인 것이 바람직하다.
또한, 광학 이방성층(12)의 Re가 단독으로 λ/4일 필요는 없고, 편광막(16) 중 한쪽의 표면 상에 배치되는 광학 이방성층(12)을 포함하는 모든 부재의 Re의 총합, 예를 들면 도 6(a)의 형태에서는 편광막 보호 필름, 지지체, 광학 이방성층 및 기재 필름 모두의 Re의 총합, 도 6(b)의 형태에서는 편광막 보호 필름, 광학 이방성층, 및 지지체의 Re의 총합, 도 6(c)의 형태에서는 지지체, 광학 이방성층 및 기재 필름 모두의 Re의 총합, 도 6(d)의 형태에서는 광학 이방성층 및 지지체의 Re의 총합이 110～160nm이며, 120～150nm가 바람직하고, 125～145nm가 보다 바람직하다.
한편, 광학필름을 표시 패널에 배치했을 경우에, 편광막보다 시인측 외측에 배치되는 부재의 Rth는 시야각 특성에 영향을 주므로 그 절대치가 작은 편이 바람직하고, 구체적으로는 Rth는 -100nm～100nm이며, -60～60nm가 바람직하고, -60～20nm가 보다 바람직하다. 단, 상기한 바와 같이, 편광막의 투과축 방향에 따라서 동일한 부재가 배치되고 동일한 Rth이어도 시야각 특성에 영향을 주는 정도가 다르다. 구체적으로는 도 2에 나타내는 형태, 즉 편광막의 투과축 방향이 표시면 좌우 방향을 0°이라고 했을 경우에 45°또는 135°방향인 형태에서는 편광막보다 시인면 외측에 배치되는 모든 부재의 Rth가 시야각 특성에 영향을 주지만, 반면에 도 3에 나타내는 형태, 즉 편광막의 투과축 방향이 표시면 좌우 방향을 0°이라고 했을 경우에 0°또는 90°방향인 형태에서는 편광막과 광학 이방성층 사이에 배치되는 부재의 Rth는 거의 영향을 주지 않고 광학 이방성층 및 더욱 그 시인면 외측에 배치되는 모든 부재의 Rth가 시야각 특성에 영향을 준다.
도 6(a)～(d)의 형태를 예로 들면, 도 2의 배치에 있어서 도 6(a)의 형태에서는 편광막 보호 필름, 지지체, 광학 이방성층 및 기재 필름 모두의 Rth의 총합이, 도 6(b)의 형태에서는 편광막 보호 필름, 광학 이방성층 및 지지체 모두의 Rth의 총합이, 도 6(c)의 형태에서는 지지체, 광학 이방성층 및 기재 필름 모두의 Rth의 총합이, 도 6(d)의 형태에서는 광학 이방성층 및 지지체의 모든 Rth의 총합이 -100nm～100nm이며, -60～60nm가 바람직하고, -60～20nm가 보다 바람직하고; 도 3의 배치에 있어서 도 6(a) 및 (c)의 형태에서는 광학 이방성층 및 기재 필름 모두의 Rth의 총합, 도 6(b) 및 (d)의 형태에서는 광학 이방성층 및 지지체의 Rth의 총합이 -100nm～100nm이며, -60～60nm가 바람직하고, -60～20nm가 보다 바람직하다.
2. 3D 화상 표시 장치 및 3D 화상 표시 시스템
본 발명은 본 발명의 광학필름을 갖는 3D 화상 표시 장치 및 3D 화상 표시 시스템에도 관한 것이다. 본 발명의 광학필름은 표시 패널의 시인측에 배치되어 표시 패널이 표시하는 화상을 우안용 및 좌안용의 원편광 화상 또는 직선편광 화상 등의 편광 화상으로 변환하는 기능을 갖는다. 관찰자는 이들 화상을 원평광 또는 직선편광 안경 등의 편광판을 통해서 관찰하여 입체 화상으로서 인식한다.
본 발명에서는 표시 패널에 대해서는 전혀 제한이 없다. 예를 들면, 액정층을 포함하는 액정 패널이어도, 유기 EL층을 포함하는 유기 EL 표시 패널이어도, 플라즈마 디스플레이 패널이어도 좋다. 어느 형태에 대해서도 각종의 가능한 구성을 채용할 수 있다. 또한, 투과 모드의 액정 패널 등은 시인측 표면에 화상 표시를 위한 편광막을 가지므로 본 발명의 광학필름이 갖는 편광막을 액정 표시 패널의 시인측의 편광막으로서도 이용해도 좋다. 물론, 본 발명의 광학필름을 별도 시인측 표면에 편광막을 갖는 표시 패널의 표면에 배치해도 좋고, 그 형태에서는 본 발명의 광학필름의 편광막의 투과축과 표시 패널이 별도 시인측 표면에 갖는 편광막의 투과축을 일치시켜서 배치한다.
도 6(a)～(d) 및 도 5(a)～(d)에 나타내는 본 발명의 광학필름과 표시 패널로서 액정 패널을 갖는 3D 화상 표시 장치의 구성예를 단면 모식도로서 나타내지만, 이들 구성에 한정되는 것은 아니다. 또한, 도면 중 각 층 두께의 상대적 관계는 실제 액정 표시 장치의 각 층 두께의 상대적 관계와 반드시 일치하는 것은 아니다. 도 6(a)～(d)에 나타내는 형태에서는 액정셀의 후방에는 백라이트가 배치되고, 백라이트와 액정셀 사이에 편광막이 배치된 투과 모드로서 구성되어 있다.
액정셀의 구성에 대해서는 특별히 제한은 없고, 일반적인 구성의 액정셀을 채용할 수 있다. 액정셀은, 예를 들면 도시하지 않은 대향 배치된 한 쌍의 기판과, 상기 한 쌍의 기판 사이에 끼워진 액정층을 포함하고, 필요에 따라서 컬러필터층 등을 포함하고 있어도 좋다. 액정셀의 구동 모드에 대해서도 특별히 제한은 없고, 트위스티드 네마틱(TN), 슈퍼 트위스티드 네마틱(STN), 버티컬 얼라인먼트(VA), 인플레인 스위칭(IPS), 옵틱컬리 컨펜세이티드 밴드셀(OCB) 등의 각종 모드를 이용할 수 있다. TN 모드에서는 일반적으로 편광막의 투과축은 표시면 좌우 방향 0°에 대해서 45°또는 135°로 배치되므로 TN 모드 액정 패널과는 도 2에 나타내는 형태의 위상차판과 조합시키는 것이 바람직하다. 또한, VA 모드 및 IPS 모드에서는 일반적으로 편광막의 투과축은 표시면 좌우 방향 0°에 대해서 0°또는 90°로 배치되므로 VA 모드 및 IPS 모드 액정 패널과는 도 3에 나타내는 형태의 위상차판과 조합시키는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 3D 화상 표시 장치용 광학필름에 사용되는 각종 부재에 대해서 상세하게 설명한다.
광학 이방성층:
본 발명에 있어서의 광학 이방성층은 면내 지상축 방향 및 면내 리타데이션 중 적어도 한쪽이 서로 다른 제 1 위상차 영역 및 제 2 위상차 영역을 포함하고, 또한 상기 제 1 위상차 영역 및 제 2 위상차 영역이 면내에 있어서 교대로 배치되어 있는 패턴 광학 이방성층이다. 일례는 제 1 위상차 영역 및 제 2 위상차 영역이 각각 λ/4 정도의 Re를 갖고, 또한 면내 지상축이 서로 직교하고 있는 광학 이방성층이다. 또한, 다른 예는 한 쪽이 λ/4 정도, 다른 쪽이 3/4λ정도의 Re를 갖고, 면내 지상축이 서로 평행한 광학 이방성층이다. 또한, 다른 예는 한쪽이 λ/2 정도(구체적으로는 250nm～290nm), 다른 쪽은 Re가 0인 광학 이방성층이다.
광학 이방성층은 단독으로 Re가 λ/4 정도이어도 좋고, 이 경우는 Re(550)가 110～160nm인 것이 바람직하고, 120～150nm인 것이 보다 바람직하고, 125～145nm인 것이 더욱 바람직하고, 125～140nm인 것이 특히 바람직하다. 또한, 상기 광학 이방성층의 Rth(550)는 55～80nm인 것이 바람직하고, 60～75nm인 것이 보다 바람직하다.
본 발명에서는 상기 광학 이방성층의 형성에 중합성 액정을 사용한다. 일례는 중합성 봉상 액정이다. 봉상 액정을 수평 배향시킨 상태에서 중합하고 그 배향 상태를 고정화해서 형성하는 것이 바람직하다. 봉상 액정 화합물로서는 아조메틴류, 아족시류, 시아노비페닐류, 시아노페닐에스테르류, 벤조산 에스테르류, 시클로헥산카르복실산 페닐에스테르류, 시아노페닐시클로헥산류, 시아노 치환 페닐피리미딘류, 알콕시 치환 페닐피리미딘류, 페닐디옥산류, 톨란류 및 알케닐시클로헥실벤조니트릴류가 바람직하게 사용된다. 이상과 같은 저분자 액정 화합물뿐만 아니라 고분자 액정 화합물도 사용할 수 있다. 상기 고분자 액정 화합물은 저분자 반응성기를 갖는 봉상 액정 화합물을 중합한 고분자 화합물이다. 특히 바람직하게 사용되는 상기 저분자 반응성기를 갖는 봉상 액정 화합물로서는 하기 일반식(I)으로 표시되는 봉상 액정 화합물이다.
일반식(I): Q1-L1-A1-L3-M-L4-A2-L2-Q2
식 중, Q1 및 Q2는 각각 독립적으로 반응성기이며, L1, L2, L3 및 L4는 각각 독립적으로 단결합 또는 2가의 연결기를 나타낸다. A1 및 A2는 각각 독립적으로 탄소원자수 2～20개의 스페이서기를 나타낸다. M은 메소겐기를 나타낸다.
이하에, 상기 일반식(I)으로 표시되는 화합물의 예를 나타내지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 일반식(I)으로 표시되는 화합물은 일본 특허공표 평 11-513019호 공보(WO97/00600)에 기재된 방법으로 합성할 수 있다.
Figure pat00003
Figure pat00004
Figure pat00005
Figure pat00006
Figure pat00007
Figure pat00008
또한, 상기 중합성 액정 화합물은 중합 조건이 다른 2종류 이상의 반응성기를 갖고 있어도 좋다. 이 경우, 조건을 선택해서 복수 종류의 반응성기 중 일부 종류만을 중합시킴으로써 미반응 반응성기를 갖는 고분자를 포함하는 위상차층을 제작하는 것이 가능해진다. 사용하는 중합 조건으로서는 중합 고정화에 사용하는 전리 방사선의 파장역이어도 좋고, 사용하는 중합 기구가 상이해도 좋지만, 바람직하게는 사용하는 개시제의 종류에 따라 제어가능한 라디칼성 반응기와 양이온성 반응기의 조합이 좋다. 상기 라디칼성의 반응성기가 아크릴기 및/또는 메타크릴기이며, 또한 상기 양이온성기가 비닐에테르기, 옥세탄기 및/또는 에폭시기인 조합이 반응성을 제어하기 쉬워서 특히 바람직하다.
보통, 봉상 액정은 파장이 길어질수록 리타데이션이 작아지므로 파장 G (550nm)에 있어서의 리타데이션이 λ/4인 137.5nm의 것을 사용할 경우, 파장 R (600nm)에 대해서는 그것보다 작고, 반대로 파장 B(450nm)에 대해서는 그것보다도 커져버린다. 이 문제를 해결하기 위해서는 △nd(450nm)<△nd(550nm)<△nd(650nm)를 만족하는, 즉 가시광역에 있어서 위상차가 파장에 대해서 역분산 특성(파장이 길어질수록 위상차가 커지는 성질)의 봉상 액정을 사용하는 것도 바람직하다. 이러한 봉상 액정의 예에는 일본 특허공개 2007-279688호 공보에 기재된 일반식(I), 일반식(II)의 화합물이 포함된다.
상기 광학 이방성층의 형성방법의 일례는 중합성 봉상 액정을 포함하는 조성물(예를 들면 도포액)을 후술하는 광 배향층이나 러빙 배향층의 표면에 도포하는 것, 소망의 액정상을 나타내는 배향 상태로 한 후 상기 배향 상태를 열 또는 전리 방사선의 조사에 의해 고정하는 것을 포함하는 방법이다.
광학 이방성층의 형성에 이용하는 상기 조성물은 도포액으로서 조제하는 것이 바람직하다. 도포액의 조제에 사용하는 용매로서는 유기용매가 바람직하게 사용된다. 유기용매의 예에는 아미드(예, N,N-디메틸포름아미드), 술폭시드(예, 디메틸술폭시드), 헤테로환 화합물(예, 피리딘), 탄화수소(예, 벤젠, 헥산), 알킬할라이드(예, 클로로포름, 디클로로메탄), 에스테르(예, 아세트산 메틸, 아세트산 부틸), 케톤(예, 아세톤, 메틸에틸케톤), 에테르(예, 테트라히드로푸란, 1,2-디메톡시에탄)이 포함된다. 알킬할라이드 및 케톤이 바람직하다. 2종류 이상의 유기용매를 병용해도 좋다.
상기 조성물에는 중합성 액정 화합물과 함께 후술하는 중합 개시제나 증감제, 및 배향제 등을 첨가해도 좋다. 또한, 상기 조성물은 비액정성의 중합성 모노머를 함유하고 있어도 좋다. 중합성 모노머로서는 비닐기, 비닐옥시기, 아크릴로일 기 또는 메타크릴로일기를 갖는 화합물이 바람직하다. 또한, 중합성의 반응성 관능기수가 2개 이상인 다관능 모노머, 예를 들면, 에틸렌옥사이드 변성 트리메틸올프로판아크릴레이트를 사용하면 내구성이 개선되므로 바람직하다. 상기 비액정성의 중합성 모노머는 비액정성 성분이므로 그 첨가량이 액정 화합물에 대해서 40질량%를 초과하는 경우가 없고, 0～20질량% 정도인 것이 바람직하다.
배향막 등의 표면에 도포된 상기 중합성 봉상 액정을 소망의 배향 상태로 한다. 본 발명에서는 봉상 액정을 수평 배향시키는 것이 바람직하다. 경사각은 0～5°가 바람직하고, 0～3°가 보다 바람직하고, 0～2°가 더욱 바람직하고, 0～1°가 가장 바람직하다. 또한, 상기 광학 이방성층 중에는 액정의 수평 배향을 촉진하는 첨가제를 첨가해도 좋고, 상기 첨가제의 예에는 일본 특허공개 2009-223001호 공보의 [0055]～[0063]에 기재된 화합물이 포함된다.
그 다음에, 배향시킨 상기 중합성 봉상 액정을 배향 상태를 유지해서 고정한다. 고정화는 액정 화합물에 도입한 반응성기의 중합 반응에 의해 실시하는 것이 바람직하다. 자외선 조사에 의한 광중합 반응에 의해 고정화하는 것이 바람직하다. 광중합 반응으로서는 라디칼 중합, 양이온 중합 중 어느 것이어도 상관없다. 라디칼 광중합 개시제의 예에는 α-카르보닐 화합물(미국 특허 2367661호, 동 2367670호의 각 명세서 기재), 아실로인에테르(미국 특허 2448828호 명세서 기재), α-탄화수소 치환 방향족 아실로인 화합물(미국 특허 2722512호 명세서 기재), 다핵 퀴논 화합물(미국 특허 3046127호, 동 2951758호의 각 명세서 기재), 트리아릴이미다졸 다이머와 p-아미노페닐케톤의 조합(미국 특허 3549367호 명세서 기재), 아크리딘 및 페나진 화합물(일본 특허공개 소 60-105667호 공보, 미국 특허 4239850호 명세서 기재) 및 옥사디아졸 화합물(미국 특허 4212970호 명세서 기재)이 포함된다. 양이온 광중합 개시제의 예에는 유기 술포늄염계, 요오드늄염계, 포스포늄염계 등을 예시할 수 있고, 유기 술포늄염계가 바람직하고, 트리페닐술포늄염이 특히 바람직하다. 이들 화합물의 카운터 이온으로서는 헥사플루오로안티모네이트, 헥사플루오로포스페이트 등이 바람직하게 사용된다.
광중합 개시제의 사용량은 도포액의 고형분의 0.01～20질량%인 것이 바람직하고, 0.5～5질량%인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 감도를 향상시킬 목적으로 중합 개시제 이외에 증감제를 사용해도 좋다. 증감제의 예에는 n-부틸아민, 트리에틸아민, 트리-n-부틸포스핀, 및 티오크산톤 등이 포함된다. 광중합 개시제는 복수 종을 조합시켜도 좋고, 사용량은 도포액의 고형분의 0.01～20질량%인 것이 바람직하고, 0.5～5질량%인 것이 보다 바람직하다. 액정 화합물의 중합을 위한 광조사는 자외선을 사용하는 것이 바람직하다.
패턴 광학 이방성층은 각종 방법으로 형성할 수 있고, 그 제법에 대해서는 특별히 제한은 없다.
일례는 패턴 배향막을 이용하는 형태이다. 이 형태에서는 서로 다른 배향 제어능을 가진 패턴 배향막을 형성하고, 그 위에 액정 조성물을 배치하여 액정을 배향시킨다. 액정은 패턴 배향막의 각각의 배향 제어능에 따라 배향 규제되어 서로 다른 배향 상태를 달성한다. 각각의 배향 상태를 고정함으로써 배향막의 패턴에 따라서 제 1 위상차 영역 및 제 2 위상차 영역의 패턴이 형성된다. 패턴 배향막은 인쇄법, 러빙 배향막에 대한 마스크 러빙, 광배향막에 대한 마스크 노광 등을 이용해서 형성할 수 있다.
또한, 수평 배향막(배향 처리(예를 들면 러빙 처리) 방향으로 액정 분자의 장축을 배향 규제하는 배향막)과, 직교 배향막(배향 처리(예를 들면 러빙 처리) 방향과 직교하는 방향으로 액정 분자의 장축을 배향 규제하는 배향막)을 패턴 형성하고, 그 위에서 상기 중합성 봉상 액정을 배향시킴으로써 지상축이 서로 직교하는 도메인으로 이루어진, 예를 들면 1/4 파장의 패턴 광학 이방성층을 형성할 수 있다. 수평 배향막과 직교 배향막으로 이루어진 패턴 배향막은, 예를 들면 한쪽을 일률적으로 도포 등에 의해 형성한 후 그 표면 상에 인쇄법 등을 이용하여 다른 쪽을 패턴상으로 형성하고, 동일한 방향으로 일률적으로 러빙 처리함으로써 형성할 수 있다. 예를 들면, 고무상 플렉소판을 이용한 인쇄법을 이용할 수 있다.
또한, 본 발명에 이용가능한 광배향막에 사용되는 광배향 재료로서는 다수의 문헌 등에 기재가 있다. 본 발명의 배향막에서는, 예를 들면 일본 특허공개 2006-285197호 공보, 일본 특허공개 2007-76839호 공보, 일본 특허공개 2007-138138호 공보, 일본 특허공개 2007-94071호 공보, 일본 특허공개 2007-121721호 공보, 일본 특허공개 2007-140465호 공보, 일본 특허공개 2007-156439호 공보, 일본 특허공개 2007-133184호 공보, 일본 특허공개 2009-109831호 공보, 일본 특허 제3883848호, 일본 특허 제4151746호에 기재된 아조 화합물, 일본 특허공개 2002-229039호 공보에 기재된 방향족 에스테르 화합물, 일본 특허공개 2002-265541호 공보, 일본 특허공개 2002-317013호 공보에 기재된 광배향성 단위를 갖는 말레이미드 및/또는 알케닐 치환 나디이미드 화합물, 일본 특허 제4205195호, 일본 특허 제4205198호에 기재된 광가교성 실란 유도체, 일본 특허 공표 2003-520878호 공보, 일본 특허 공표 2004-529220호 공보, 일본 특허 제4162850호에 기재된 광가교성 폴리이미드, 폴리아미드, 또는 에스테르를 바람직한 예로서 들 수 있다. 특히 바람직하게는 아조 화합물, 광가교성 폴리이미드, 폴리아미드, 또는 에스테르이다.
다른 예는 패턴 노광을 이용하는 방법이다. 이 예에서는 Re가 0의 영역과 Re가 소정 범위인 영역을 갖는 패턴 광학 이방성층을 형성할 수 있다. 구체적으로는 봉상 액정을 소정의 배향 상태로 한 후 패턴 노광하고, 그 배향 상태를 고정하여 한쪽의 위상차 영역(Re가 소정의 범위인 위상차 영역)을 형성한다. 그 다음에, 등방상 온도 이상으로 가열하여 미노광 부분을 등방상으로 하고, 그 후 노광하여 등방상을 고정해서 Re가 0인 영역을 형성한다. 다른 중합성 기를 갖는 봉상 액정을 이용해도 마찬가지로 패턴 광학 이방성층을 형성할 수 있다.
이렇게 해서 형성하는 광학 이방성층의 두께에 대해서는 특별히 제한되지 않지만, 0.1～10㎛인 것이 바람직하고, 0.5～5㎛인 것이 보다 바람직하다.
투명 지지체:
상기 광학 이방성층은 투명 폴리머 필름 등에 의해 지지되어 있어도 좋다. 상기 폴리머 필름이 상기 광학 이방성층과 편광막 사이에 배치될 경우에는 상기 폴리머 필름은 편광막의 보호 필름으로서 이용해도 좋다. 또한, 상기 폴리머 필름이 광학 이방성층의 편광막이 배치되어 있는 표면과 반대 표면 상에 배치될 경우에는 상기 폴리머 필름은 다른 기능층, 예를 들면 광반사 방지층 등의 지지체로서 이용해도 좋다. 지지체로서는 저 Re 및 저 Rth의 폴리머 필름을 사용하는 것도 바람직하다. 또한, 광학 이방성층이 봉상 액정 조성물로 이루어진 형태에서는 상기 광학 이방성층의 Rth가 양으로 되기 때문에 그것을 상쇄하는 Rth가 음인 폴리머 필름을 사용하는 것도 바람직하다.
상기 지지체로서 이용하는 폴리머 필름을 형성하는 재료로서는, 예를 들면 폴리카보네이트계 폴리머, 폴리에틸렌테레프탈레이트나 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르계 폴리머, 폴리메틸메타크릴레이트 등의 아크릴계 폴리머, 폴리스티렌이나 아크릴로니트릴·스티렌 공중합체(AS 수지) 등의 스티렌계 폴리머 등을 들 수 있다. 또한, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀, 에틸렌·프로필렌 공중합체의 와 같은 폴리올레핀계 폴리머, 염화 비닐계 폴리머, 나일론이나 방향족 폴리아미드 등의 아미드계 폴리머, 이미드계 폴리머, 술폰계 폴리머, 폴리에테르 술폰계 폴리머, 폴리에테르에테르케톤계 폴리머, 폴리페닐렌술피드계 폴리머, 염화 비닐리덴계 폴리머, 비닐알콜계 폴리머, 비닐부티랄계 폴리머, 아릴레이트계 폴리머, 폴리옥시메틸렌계 폴리머, 에폭시계 폴리머, 또는 상기 폴리머를 혼합한 폴리머도 예로서 들 수 있다. 또한, 본 발명의 고분자 필름은 아크릴계, 우레탄계, 아크릴우레탄계, 에폭시계, 실리콘계 등의 자외선 경화형, 열 경화형 수지의 경화층으로서 형성할 수도 있다.
또한, 상기 투명 지지체를 형성하는 재료로서는 열가소성 노르보르넨계 수지를 바람직하게 사용할 수 있다. 열가소성 노르보르넨계 수지로서는 ZEON CORPORATION 제품의 ZEONEX, ZEONOR, JSR Corporation 제품의 ARTON 등을 들 수 있다.
또한, 상기 투명 지지체를 형성하는 재료로서는 종래 편광판의 투명 보호 필름으로서 사용되어 왔던 트리아세틸셀룰로오스로 대표되는 셀룰로오스계 폴리머(이하, 셀룰로오스아실레이트라고 함)를 바람직하게 사용할 수 있다.
편광막:
편광막은 일반적인 편광막을 사용할 수 있다. 예를 들면 요오드나 2색성 색소로 염색된 폴리비닐알콜 필름 등으로 이루어진 편광자막을 사용할 수 있다.
점착층:
광학 이방성층과 편광막 사이에는 점착층이 배치되어 있어도 좋다. 광학 이방성층과 편광막의 적층을 위해서 사용되는 점착층이란, 예를 들면, 동적 점탄성 측정장치에 의해 측정한 G'와 G"의 비(tanδ=G"/G')가 0.001～1.5인 물질을 나타내고, 소위 점착제나 클립핑하기 쉬운 물질 등이 포함된다. 점착제에 대해서는 특별히 제한은 없고, 예를 들면 폴리비닐알콜계 점착제를 사용할 수 있다.
반사 방지층:
상기 광학 이방성층의 액정셀과 반대측에 배치되는 측의 표면에는 반사 방지층 등의 기능성 막을 설치하는 것이 바람직하다. 특히, 본 발명에서는 기재 필름(표면 필름 지지체) 상에 적어도 광산란층과 저굴절률층이 이 순서로 적층된 반사 방지층 또는 기재 필름 상에 중굴절률층, 고굴절률층, 저굴절률층이 이 순서로 적층된 반사 방지층이 적합하게 사용된다. 이것은 특히 3D 화상을 표시할 경우에 외광 반사에 의한 플리커가 발생해버리는 것을 효과적으로 방지할 수 있기 때문이다. 상기 반사 방지층은 하드 코트층, 전방 산란층, 프라이머층, 대전 방지층, 언더코팅층이나 보호층 등을 갖고 있어도 좋다. 상기 반사 방지층을 구성하는 각 층의 상세에 대해서는 일본 특허공개 2007-254699호 공보의 [0182]～[0220]에 기재가 있고, 본 발명에 이용가능한 반사 방지층에 대해서도 바람직한 특성, 바람직한 재료 등에 대해서 같다.
상기 기재 필름은 광학 이방성층의 투명 지지체를 겸비하고 있어도 좋다. 기재 필름으로서 이용가능한 폴리머 필름의 예에 대해서는 상기 광학 이방성층의 투명 지지체의 예와 같고, 바람직한 범위도 같다.
상기 기재 필름의 Re(550)는 -5～10nm가 바람직하고, -2～7nm가 보다 바람직하고, 0～5nm가 특히 바람직하다. 또한, 기재 필름의 Rth(550)는 -200～0nm가 바람직하고, -170～0nm가 보다 바람직하고, -150～0nm가 특히 바람직하다.
액정셀:
본 발명의 3D용 화상 표시 시스템에 사용되는 3D용 화상 표시 장치에 이용되는 액정셀은 VA 모드, OCB 모드, IPS 모드, 또는 TN 모드인 것이 바람직하지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
TN 모드의 액정셀에서는 전압 무인가시에 봉상 액정성 분자가 실질적으로 수평 배향하고, 60～120°로 더 비틀림 배향하고 있다. TN 모드의 액정셀은 컬러 TFT 액정 표시 장치로서 가장 많이 이용되고 있고, 다수의 문헌에 기재되어 있다.
VA 모드의 액정셀에서는 전압 무인가시에 봉상 액정성 분자가 실질적으로 수직으로 배향하고 있다. VA 모드의 액정셀에는 (1) 봉상 액정성 분자를 전압 무인가시에 실질적으로 수직으로 배향시키고, 전압 인가시에 실질적으로 수평으로 배향시키는 협의의 VA 모드의 액정셀(일본 특허공개 평2-176625호 공보 기재) 이외에, (2) 시야각 확대를 위해서 VA 모드를 멀티 도메인화한(MVA 모드의) 액정셀(SID97, Digest of tech．Papers(예고집) 28(1997) 845 기재), (3) 봉상 액정성 분자를 전압 무인가시에 실질적으로 수직 배향시키고, 전압 인가시에 비틀림 멀티 도메인 배향시키는 모드(n-ASM 모드)의 액정셀(일본 액정토론회의 예고집 58～59(1998) 기재) 및 (4) SURVIVAL 모드의 액정셀(LCD 인터내셔널 98에서 발표)이 포함된다. 또한, PVA(Patterned Vertical Alignment)형, 광배향형(Optical Alignment), 및 PSA(Polymer-Sustained Alignment) 중 어느 것이어도 좋다. 이들 모드의 상세에 대해서는 일본 특허공개 2006-215326호 공보 및 일본 특허 공표 2008-538819호 공보에 상세한 기재가 있다.
IPS 모드의 액정셀은 봉상 액정 분자가 기판에 대해서 실질적으로 평행하게 배향되어 있고, 기판면에 평행한 전계가 인가됨으로써 액정 분자가 평면적으로 응답한다. IPS 모드는 전계 무인가 상태에서 흑색 표시가 되고, 상하 한 쌍의 편광판의 투과축은 직교하고 있다. 광학 보상 시트를 사용하여 경사 방향에서의 흑색 표시시의 누설광을 저감시켜 시야각을 개량하는 방법이 일본 특허공개 평 10-54982호 공보, 일본 특허공개 평 11-202323호 공보, 일본 특허공개 평 9-292522호 공보, 일본 특허공개 평 11-133408호 공보, 일본 특허공개 평 11-305217호 공보, 일본 특허공개 평 10-307291호 공보 등에 개시되어 있다.
3D 화상 표시 시스템용 편광판:
본 발명의 입체 화상 표시 시스템에서는 특히 3D 영상이라고 불리는 입체 화상을 시인자에게 인식시키기 위해서 편광판을 통해서 화상을 인식한다. 편광판의 일 형태는 편광 안경이다. 상기 위상차판에 의해 우안용 및 좌안용의 원편광 화상을 형성하는 형태에서는 원평광 안경을 사용할 수 있고, 직선편광 화상을 형성하는 형태에서는 직선 안경이 사용된다. 광학 이방성층의 상기 제 1 위상차 영역 및 제 2 위상차 영역 중 어느 한쪽으로부터 출사된 우안용 화상광이 우안경을 투과하고, 또한 좌안경에 의해 차광되어 상기 제 1 위상차 영역 및 제 2 위상차 영역의 다른 쪽으로부터 출사된 좌안용 화상광이 좌안경을 투과하고, 또한 우안경에 의해 차광되도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.
상기 편광 안경은 위상차 기능층과 직선편광자를 포함함으로써 편광 안경을 형성하고 있다. 또한, 직선편광자와 동등한 기능을 갖는 기타 부재를 사용해도 좋다.
편광 안경을 포함하는 본 발명의 3D용 화상 표시 시스템의 구체적인 구성에 대해서 설명한다. 우선, 위상차판은 영상 표시 패널이 교대로 반복되어 있는 복수의 제 1 라인 상과 복수의 제 2 라인 상(예를 들면, 라인이 수평 방향이면 수평 방향의 홀수 라인 상과 짝수 라인 상이며, 라인이 수직방향이면 수직방향의 홀수 라인 상과 짝수 라인 상이어도 좋음)에 편광 변환 기능이 다른 상기 제 1 위상차 영역과 상기 제 2 위상차 영역이 설치되어 있다. 원평광을 표시에 이용할 경우에는 상술한 상기 제 1 위상차 영역과 상기 제 2 위상차 영역의 위상차는 모두 λ/4인 것이 바람직하고, 상기 제 1 위상차 영역과 상기 제 2 위상차 영역은 지상축이 직교하여 있는 것이 보다 바람직하다.
원평광을 이용할 경우, 상기 제 1 위상차 영역과 상기 제 2 위상차 영역의 위상차값을 모두 λ/4로 하고, 영상 표시 패널의 홀수 라인에 우안용 화상을 표시하고, 홀수 라인 위상차 영역의 지상축이 45° 방향이면 편광 안경의 우안경과 좌안경에 모두 λ/4판을 배치하는 것이 바람직하고, 편광 안경의 우안경의 λ/4판의 지상축은 구체적으로는 대략 45°로 고정하면 좋다. 또한, 상기 상황이면, 마찬가지로 영상 표시 패널의 짝수 라인에 좌안용 화상을 표시하고, 짝수 라인 위상차 영역의 지상축이 135° 방향이면 편광 안경의 좌안경의 지상축은 구체적으로는 대략 135°로 고정하면 좋다.
또한, 일단 상기 패터닝 위상차 필름에 있어서 원평광으로서 화상광을 출사하여 편광 안경에 의해 편광상태를 원래 상태로 되돌리는 관점에서는 상기 예의 경우의 우안경의 고정하는 지상축의 각도는 정확하게 수평 방향 45°에 가까울수록 바람직하다. 또한, 좌안경의 고정하는 지상축의 각도는 정확하게 수평 135°(또는 -45°)에 가까울수록 바람직하다.
또한, 예를 들면 상기 영상 표시 패널이 액정 표시 패널일 경우, 액정 표시 패널의 프론트측 편광판의 흡수축 방향이 통상 수평 방향이며, 상기 편광 안경의 직선편광자의 흡수축이 상기 프론트측 편광판의 흡수축 방향과 직교하는 방향인 것이 바람직하고, 상기 편광 안경의 직선편광자의 흡수축은 연직 방향인 것이 보다 바람직하다.
또한, 상기 액정 표시 패널의 프론트측 편광판의 흡수축 방향과 상기 패터닝 위상차 필름의 홀수 라인 위상차 영역과 짝수 라인 위상차 영역의 각 지상축은 편광변환의 효율상 45°를 이루는 것이 바람직하다.
또한, 이러한 편광 안경과 패터닝 위상차 필름 및 액정 표시 장치의 바람직한 배치에 대해서는, 예를 들면 일본 특허공개 2004-170693호 공보에 개시되어 있다.
편광 안경의 예로서는 일본 특허공개 2004-170693호 공보에 기재된 것이나 시판품으로서 Zalman Tech Co. Ltd. 제품의 ZM-M220W의 부속품을 들 수 있다.
실시예
이하에 실시예에 기초해서 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 이하의 실시예에 나타내는 재료, 사용량, 비율, 처리 내용, 처리 순서 등은 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 한 적당히 변경할 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 이하에 나타내는 실시예에 의해 한정적으로 해석되어야 하는 것은 아니다.
(실시예 1)
<투명 지지체 A의 제작>
하기 조성물을 믹싱 탱크에 투입하고, 가열하면서 교반하여 각 성분을 용해해서 셀룰로오스아실레이트 용액 A를 조제했다.
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셀룰로오스아실레이트 용액 A의 조성
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치환도 2.86의 셀룰로오스 아세테이트 100질량부
트리페닐포스페이트(가소제) 7.8질량부
비페닐디페닐포스페이트(가소제) 3.9질량부
메틸렌클로라이드(제 1 용매) 300질량부
메탄올(제 2 용매) 54질량부
1-부탄올 11질량부
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다른 믹싱 탱크에 하기 조성물을 투입하고, 가열하면서 교반하여 각 성분을 용해해서 첨가제 용액 B를 조제했다.
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첨가제 용액 B의 조성
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하기 화합물 B1(Re 저하제) 40질량부
하기 화합물 B2(파장 분산 제어제) 4질량부
메틸렌클로라이드(제 1 용매) 80질량부
메탄올(제 2 용매) 20질량부
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화합물 B1
Figure pat00009
화합물 B2
Figure pat00010
<<셀룰로오스 아세테이트 투명 지지체의 제작>>
셀룰로오스아실레이트 용액 A의 477질량부에 첨가제 용액 B의 40질량부를 첨가하고, 충분히 교반하여 도프를 조제했다. 도프를 유연구로부터 0℃로 냉각한 드럼 상에 유연했다. 용매 함유율 70질량%의 장외에서 박리하고, 필름의 폭방향의 양단을 핀텐터(일본 특허공개 평 4-1009호의 도 3에 기재된 핀텐터)로 고정하고, 용매 함유율이 3~5질량%인 상태에서 횡방향(기계방향에 수직한 방향)의 연신율이 3%가 되는 간격을 유지하면서 건조했다. 그 후, 열처리 장치의 롤 간을 반송함으로써, 더욱 건조하여 두께 60㎛의 셀룰로오스 아세테이트 보호 필름(투명 지지체 A)을 제작했다. 투명 지지체 A는 자외선 흡수제를 함유하고 있지 않고, Re(550)는 0nm이며, Rth(550)는 12.3nm이었다.
<<알칼리 비누화 처리>>
셀룰로오스 아세테이트 투명 지지체 A를 온도 60℃의 유전식 가열롤을 통과시켜 필름 표면온도를 40℃로 승온한 후에 필름의 편면에 하기에 나타내는 조성의 알칼리 용액을 바 코터를 사용해서 도포량 14ml/㎡로 도포하고, 110℃로 가열하고, Noritake Co., Limited 제품의 스팀식 원적외 히터 하에 10초간 반송했다. 이어서, 마찬가지로 바 코터를 사용하여 순수를 3ml/㎡ 도포했다. 그 다음에, 파운틴 코터에 의한 수세와 에어 나이프에 의한 물제거를 3회 반복한 후에 70℃의 건조존에 10초간 반송해서 건조하여 알칼리 비누화 처리한 셀룰로오스 아세테이트 투명 지지체 A를 제작했다.
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알칼리 용액의 조성(질량부)
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수산화 칼륨 4.7질량부
물 15.8질량부
이소프로판올 63.7질량부
계면활성제
SF-1: C14H29O(CH2CH2O)20H 1.0질량부
프로필렌글리콜 14.8질량부
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<광배향막을 구비한 투명 지지체 A의 제작>
실시예 1에서 제작한 투명 지지체 A의 비누화 처리를 실시한 면에 하기 구조의 광배향 재료 E-1 1% 수용액을 도포하고, 100℃에서 1분간 건조했다. 얻어진 도포막에 공기하에서 160W/㎠의 공냉 메탈할라이드 램프(EYEGRAPHICS 제품)를 사용해서 자외선을 조사했다. 이 때, 와이어 그리드 편광자(MOXTEK Incorporated 제품, ProFlux PPL02)를 도 10(a)에 나타낸 바와 같이 방향 1에 세팅하고, 또한 마스크 A (투과부의 횡 스트라이프폭 285㎛, 차폐부의 횡 스트라이프폭 285㎛의 스트라이프 마스크)를 통하여 노광을 행했다. 그 후, 도 10(b)에 나타낸 바와 같이 와이어 그리드 편광자를 방향 2에 세팅하고, 또한 마스크 B(투과부의 횡 스트라이프폭 285㎛, 차폐부의 횡 스트라이프폭 285㎛의 스트라이프 마스크)를 통하여 노광을 행했다. 노광 마스크면과 광배향막 사이의 거리를 200㎛로 설정했다. 이 때 사용하는 자외선의 조도는 UV-A 영역(파장 380nm～320nm의 적산)에 있어서 100mW/㎠, 조사량은 UV-A 영역에 있어서 1000mJ/㎠로 했다.
E-1
Figure pat00011
<패턴화된 광학 이방성층 A의 제작>
하기의 광학 이방성층용 조성물을 조제한 후, 구멍 직경 0.2㎛의 폴리프로필렌제 필터로 여과하여 도포액으로서 사용했다. 광배향막을 구비한 투명 지지체 A 상에 상기 도포액을 도포하고 막면 온도 105℃에서 2분간 건조해서 액정상 상태로 한 후 75℃까지 냉각하고, 공기하에서 160W/㎠의 공냉 메탈할라이드 램프(EYEGRAPHICS 제품)를 사용해서 자외선을 조사하여 그 배향 상태를 고정화해서 투명 지지체 A 상에 패턴화된 광학 이방성층 A의 제작을 시도했다. 광학 이방성층의 막두께는 1.3㎛이었다.
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광학 이방성층용 조성
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봉상 액정(LC242, BASF 제품) 100질량부
수평 배향제 A 0.3질량부
광중합 개시제 3.3질량부
(IRGACURE 907, Ciba Specialty Chemicals 제품)
증감제(KAYACURE -DETX, Nippon Kayaku Co., Ltd. 제품) 1.1질량부
메틸에틸케톤 300질량부
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봉상 액정 LC242: WO2010/090429호 A2 공보에 기재된 봉상 액정
Figure pat00012
수평 배향제 A
Figure pat00013
(광학 이방성층의 평가)
제작한 광학 이방성층을 투명 지지체 A로부터 박리한 후, 제 1 위상차 영역 또는 제 2 위상차 영역 중 어느 한쪽의 지상축이 직교위치에 조합된 2매의 편광판 중 어느 한쪽의 편광축과 평행해지도록 편광판 사이에 넣고, 또한 위상차 530nm의 예민색판을 그 지상축이 편광판의 편광축과 45°의 각도를 이루도록 광학 이방성층 상에 두었다. 그 다음에, 광학 이방성층을 +45°회전시킨 상태를 편광현미경(Nikon Corporation 제품, ECLIPE E600W POL)으로 관찰했다. 도 9에 나타내는 관찰 결과로부터 명백해지듯이 +45°회전시켰을 경우 제 1 위상차 영역의 지상축과 예민색판의 지상축이 평행하게 되어 있기 때문에, 위상차는 530nm보다 커지고 그 색은 청색(흑백 도면에서는 농담이 짙은 부분)으로 변화되어 있다. 또한, 제 2 위상차 영역의 지상축은 예민색판의 지상축과 직교하고 있기 때문에, 위상차는 530nm보다 작아지고 그 색은 백색(흑백 도면에서는 농담의 옅은 부분)으로 변화된다. 표 1에 광학 이방성층의 지상축과 배향막의 노광방향의 방향의 관계를 나타낸다. 표 1에 나타내는 결과로부터, 봉상 액정을 광배향막 상에서 배향시켜서 노광함으로써 수평 배향인 동시에 지상축이 직교한 제 1 위상차 영역과 제 2 위상차 영역을 갖는 패턴화된 광학 이방성층이 얻어지는 것을 이해할 수 있다.
그 다음에, KOBRA-21ADH(Oji Scientific Instruments 제품)을 사용해서 상기 방법에 따라서 배향막 계면의 봉상 액정의 틸트각, 공기 계면의 봉상 액정의 틸트각, 지상축의 방향, 및 Re, Rth를 각각 측정했다. 결과를 표 2에 나타낸다. 하기 표 중, 수평이란 틸트각 0°～20°를 의미한다.
표 2에 나타내는 결과로부터, 봉상 액정을 수평 배향제의 존재 하에서 광배향막에 마스크 편광 노광한 후, 상기 광배향막 상에서 배향시킴으로써 수평 배향인 동시에 지상축이 직교한 제 1 위상차 영역과 제 2 위상차 영역을 갖는 패턴화된 광학 이방성층이 얻어지는 것을 이해할 수 있다.
<표면 필름 A의 제작>
<<반사 방지막의 제작>>
[하드 코트층용 도포액의 조제]
하기 조성물을 믹싱 탱크에 투입하고 교반하여 하드 코트층 도포액으로 했다.
메틸에틸케톤 900질량부에 대해서 시클로헥사논 100질량부, 부분 카프로락톤 변성의 다관능 아크릴레이트(DPCA-20, Nippon Kayaku Co., Ltd. 제품) 750질량부, 실리카졸(MIBK-ST, Nissan Chemical Industries, Ltd. 제품) 200질량부, 광중합 개시제(IRGACURE 184, Ciba Specialty Chemicals 제품) 50질량부를 첨가해서 교반했다. 구멍 직경 0.4㎛의 폴리프로필렌제 필터로 여과해서 하드 코트층용 도포액을 조제했다.
[중굴절률층용 도포액 A의 조제]
ZrO2 미립자 함유 하드 코트층제(DESOLITE Z7404[굴절률 1.72, 고형분 농도: 60질량%, 산화 지르코늄 미립자 함량: 70질량%(고형분 대비), 산화 지르코늄 미립자의 평균 입자지름: 약 20nm, 용제 조성: 메틸이소부틸케톤/메틸에틸케톤=9/1, JSR Corporation 제품]) 5.1질량부에 디펜타에리스리톨 펜타아크릴레이트와 디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트의 혼합물(DPHA) 1.5질량부, 광중합 개시제(IRGACURE 907, Ciba Specialty Chemicals 제품) 0.05질량부, 메틸에틸케톤 66.6질량부, 메틸이소부틸케톤 7.7질량부 및 시클로헥사논 19.1질량부를 첨가해서 교반했다. 충분히 교반한 후, 구멍 직경 0.4㎛의 폴리프로필렌제 필터로 여과해서 중굴절률층용 도포액 A를 조제했다.
[중굴절률층용 도포액 B의 조제]
디펜타에리스리톨 펜타아크릴레이트와 디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트의 혼합물(DPHA) 4.5질량부, 광중합 개시제(IRGACURE 907, Ciba Specialty Chemicals 제품) 0.14질량부, 메틸에틸케톤 66.5질량부, 메틸이소부틸케톤 9.5질량부 및 시클로헥사논 19.0질량부를 첨가해서 교반했다. 충분히 교반한 후, 구멍 직경 0.4㎛의 폴리프로필렌제 필터로 여과해서 중굴절률층용 도포액 B를 조제했다.
굴절률 1.36, 막두께 90㎛가 되도록 중굴절률용 도포액 A와 중굴절률용 도포액 B를 적량 혼합하여 중굴절률 도포액을 조제했다.
[고굴절률층용 도포액의 조제]
ZrO2 미립자 함유 하드 코트층제(DESOLITE Z7404[굴절률 1.72, 고형분 농도: 60질량%, 산화 지르코늄 미립자 함량: 70질량%(고형분 대비), 산화 지르코늄 미립자의 평균 입자지름: 약 20nm, 광중합 개시제 함유, 용제 조성: 메틸이소부틸케톤/메틸에틸케톤=9/1, JSR Corporation 제품]) 14.4질량부에 디펜타에리스리톨 펜타아크릴레이트와 디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트의 혼합물(DPHA) 0.75질량부, 메틸에틸케톤 62.0질량부, 메틸이소부틸케톤 3.4질량부, 시클로헥사논 1.1질량부를 첨가해서 교반했다. 충분히 교반한 후, 구멍 직경 0.4㎛의 폴리프로필렌제 필터로 여과해서 고굴절률층용 도포액 C를 조제했다.
[저굴절률층용 도포액의 조제]
(퍼플루오로올레핀 공중합체(1)의 합성)
(1):
Figure pat00014
상기 구조식 중, 50:50은 몰비를 나타낸다.
내용량 100ml의 스테인리스제 교반기를 구비한 오토클레이브에 아세트산 에틸 40ml, 히드록시에틸비닐에테르 14.7g 및 과산화 디라우로일 0.55g을 투입하고, 계 내를 탈기해서 질소 가스로 치환했다. 헥사플루오로프로필렌(HFP) 25g을 오토클레이브 중에 더 도입하고 65℃까지 승온시켰다. 오토클레이브 내의 온도가 65℃에 달한 시점의 압력은 0.53MPa(5.4kg/㎠)이었다. 상기 온도를 유지해서 8시간 반응을 계속하고, 압력이 0.31MPa(3.2kg/㎠)에 달한 시점에서 가열을 중지하고 방냉했다. 실온까지 내온이 내려간 시점에서 미반응 모노머를 제거하고, 오토클레이브를 개방해서 반응액을 꺼냈다. 얻어진 반응액을 대과잉의 헥산에 투입하고, 디켄팅에 의해 용제를 제거함으로써 침전된 폴리머를 꺼냈다. 이 폴리머를 소량의 아세트산 에틸에 용해해서 헥산으로부터 2회 재침전을 더 행함으로써 잔존 모노머를 완전히 제거했다. 건조후 폴리머 28g을 얻었다. 다음에, 상기 폴리머 20g을 N,N-디메틸 아세트아미드 100ml에 용해하고, 빙냉하 아크릴산 클로라이드 11.4g을 적하한 후 실온에서 10시간 교반했다. 반응액에 아세트산 에틸을 첨가하고 수세하고, 유기층을 추출한 후 농축하여 얻어진 폴리머를 헥산에서 재침전시킴으로써 퍼플루오로올레핀 공중합체(1)를 19g 얻었다. 얻어진 폴리머의 굴절률은 1.422, 질량 평균 분자량은 50000이었다.
[중공 실리카 입자 분산액 A의 조제]
중공 실리카 입자 미립자 졸(이소프로필알콜 실리카졸, Catalyst Chemical Industries 제품의 CS60-IPA, 평균 입자지름 60nm, 쉘 두께 10nm, 실리카 농도 20질량%, 실리카 입자의 굴절률 1.31) 500질량부에 아크릴로일옥시프로필트리메톡시실란 30질량부 및 디이소프로폭시알루미늄에틸아세테이트 1.51질량부를 첨가하여 혼합한 후에 이온 교환수 9질량부를 첨가했다. 60℃에서 8시간 반응시킨 후에 실온까지 냉각하고, 아세틸아세톤 1.8질량부를 첨가하여 분산액을 얻었다. 그 후, 실리카의 함유율이 거의 일정해지도록 시클로헥사논을 첨가하면서 압력 30Torr에서 감압 증류에 의한 용매 치환을 행하고, 최후에 농도 조정에 의해 고형분 농도 18.2질량%의 분산액 A를 얻었다. 얻어진 분산액 A의 IPA 잔존량을 가스 크로마토그래피로 분석한 바 0.5질량% 이하였다.
[저굴절률층용 도포액의 조제]
각 성분을 하기와 같이 혼합하고 메틸에틸케톤에 용해해서 고형분 농도 5질량%의 저굴절률층용 도포액 Ln6을 제작했다. 하기 각 성분의 질량%는 도포액의 전고형분에 대한 각 성분의 고형분의 비율이다.
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·P-1: 퍼플루오로올레핀 공중합체(1) 15질량%
·DPHA: 디펜타에리스리톨 펜타아크릴레이트와 디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트의 혼합물(Nippon Kayaku Co., Ltd. 제품) 7질량%
·MF1: 국제공개 제 2003/022906호 팜플렛의 실시예 기재의 하기 불소 포함 불포화 화합물(중량 평균 분자량 1600) 5질량%
·M-1: Nippon Kayaku Co., Ltd. 제품, KAYARAD DPHA 20질량%
·분산액 A: 상기 중공 실리카 입자 분산액 A(아크릴로일옥시프로필트리메톡시실란에 의해 표면 수식된 중공 실리카 입자 졸, 고형분 농도 18.2%) 50질량%
·Irg127: 광중합 개시제 IRGACURE 127(Ciba Specialty Chemicals 제품)
3질량%
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불소 포함 불포화 화합물
Figure pat00015
공기 계면 배향제(P-1)
Figure pat00016
<투명 지지체 B의 제작>
<<셀룰로오스 아세테이트 투명 지지체 B의 제작>>
하기 조성으로 셀룰로오스아실레이트 용액(도프)을 조정했다.
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메틸렌클로라이드 435질량부
메탄올 65질량부
셀룰로오스아실레이트 벤조에이트(CBZ) 100질량부
(아세틸 치환도 2.45, 벤조일 치환도 0.55, 질량 평균 분자량 180000)
이산화 규소 미립자(평균 입경 20nm, 모스 경도 약 7) 0.25질량부
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얻어진 도프를 제막 밴드 상에 유연하고, 실온에서 1분간 건조한 후 45℃에서 5분간 건조시켰다. 건조 후의 용제 잔류량은 30질량%이었다. 셀룰로오스아실레이트 필름을 밴드로부터 박리하고, 100℃에서 10분간 건조한 후, 130℃에서 20분간 건조하여 셀룰로오스 아세테이트 필름 투명 지지체 B(투명 지지체 B)를 얻었다. 용제 잔류량은 0.1질량%이었다. 투명 지지체 B는 자외선 흡수제를 함유하고 있지 않고, 막두께는 45㎛이며, Re(550)는 0nm이며, Rth(550)는 -75nm이었다.
<표면 필름 A의 제작>
투명 지지체 B를 표면 필름용 지지체로서 사용하고, 표면 필름용 지지체 B 상에 상기 조성의 하드 코트층용 도포액을 그라비어 코터를 사용해서 도포했다. 100℃에서 건조한 후, 산소 농도가 1.0체적% 이하의 분위기가 되도록 질소 퍼징하면서 160W/cm의 공냉 메탈할라이드 램프(EYEGRAPHICS 제품)를 사용하여 조도 400mW/㎠, 조사량 150mJ/㎠의 자외선을 조사해서 도포층을 경화시켜서 두께 12㎛의 하드 코트층 A를 형성했다.
또한 중굴절률층용 도포액, 고굴절률층용 도포액, 저굴절률층용 도포액을 그라비어 코터를 사용해서 도포했다. 중굴절률층의 건조 조건은 90℃, 30초로 하고, 자외선 경화 조건은 산소 농도가 1.0체적% 이하의 분위기가 되도록 질소 퍼징하면서 180W/cm의 공냉 메탈할라이드 램프(EYEGRAPHICS 제품)를 사용하여 조도 300mW/㎠, 조사량 240mJ/㎠의 조사량으로 했다.
고굴절률층의 건조 조건은 90℃, 30초로 하고, 자외선 경화 조건은 산소 농도가 1.0체적% 이하의 분위기가 되도록 질소 퍼징하면서 240W/cm의 공냉 메탈할라이드 램프(EYEGRAPHICS 제품)를 사용하여 조도 300mW/㎠, 조사량 240mJ/㎠의 조사량으로 했다.
저굴절률층의 건조 조건은 90℃, 30초로 하고, 자외선 경화 조건은 산소 농도가 0.1체적% 이하의 분위기가 되도록 질소 퍼징하면서 240W/cm의 공냉 메탈할라이드 램프(EYEGRAPHICS 제품)를 사용하여 조도 600mW/㎠, 조사량 600mJ/㎠의 조사량으로 했다. 이렇게 하여, 표면 필름 A를 제작했다.
<광학필름 A의 제작>
상기 제작한 표면 필름 A의 투명 지지체 B면과 패턴화된 광학 이방성층 A의 광학 이방성층면을 접착제로 접합하여 광학필름 A를 제작했다.
<편광판 A의 제작>
TD80UL(FujiFilm Corporation 제품, 550nm에 있어서의 Re/Rth=2/40)을 편광판 A용 보호 필름 A로서 사용하고, 이 표면을 알칼리 비누화 처리했다. 1.5 규정의 수산화 나트륨 수용액에 55℃에서 2분간 침지하고, 실온의 수세 욕조 중에서 세정하고, 30℃에서 0.1 규정의 황산을 사용해서 중화했다. 재차 수세 욕조 중에서 세정하고, 또한 100℃의 온풍으로 건조했다.
이어서, 두께 80㎛의 롤상 폴리비닐알콜 필름을 요오드 수용액 중에서 연속해서 5배로 연신하고 건조해서 두께 20㎛의 편광막을 얻었다. 폴리비닐알콜(Kuraray Co., Ltd. 제품, PVA-117H) 3% 수용액을 접착제로 하여 상기 알칼리 비누화 처리한 TD80UL과, 마찬가지로 알칼리 비누화 처리한 VA용 위상차 필름(FujiFilm Corporation 제품, 550nm에 있어서의 Re/Rth=50/125)을 이들의 비누화한 면이 편광막측이 되도록 해서 편광막 사이에 끼워서 접합하고, TD80UL과 VA용 위상차 필름이 편광막의 보호 필름이 되어 있는 편광판 A를 제작했다. 이 때 VA용 위상차 필름의 지상축과 편광막의 흡수축이 이루는 각도를 직교로 했다.
<광학필름 A를 구비한 편광판 A의 제작>
상기 제작한 광학필름 A의 투명 지지체 A면과 편광판 A의 TD80UL면을 접착제로 접합하여 광학필름 A를 구비한 편광판 A를 제작했다. 이 때 패턴화된 광학 이방성층 A의 지상축과 편광막의 흡수축이 이루는 각도를 ±45°로 했다.
<입체 표시 장치 A의 제작>
Nanao Corporation 제품의 FlexScan S2231W의 시인측의 편광판을 박리하고, 상기 제작한 광학필름 A를 구비한 편광판 A의 VA용 위상차 필름과 LC셀을 접착제를 통해서 접합시켰다. 이어서, 광원측의 편광판을 박리하고, 편광판 A의 VA용 위상차 필름과 LC셀을 접착제를 통해서 접합시켰다. 이러한 순서로, 도 6(a)의 구성의 입체 표시 장치 A를 제작했다. 또한, 편광막의 흡수축의 방향은 도 3과 같다.
(실시예 2)
<패턴화된 광학 이방성층 B의 제작>
상기 투명 지지체 A를 상기 투명 지지체 B로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 조작으로 투명 지지체 B 상에 패턴화된 광학 이방성층 B의 제작을 행했다. 또한, 광학 이방성층의 막두께는 1.3㎛이었다.
(광학 이방성층 B의 평가)
표 2에 나타내는 결과로부터, 봉상 액정을 수평 배향제의 존재하에서 광배향막에 마스크 편광 노광한 후, 상기 광배향막 상에서 배향시킴으로써 수평 배향인 동시에 지상축이 직교한 제 1 위상차 영역과 제 2 위상차 영역을 갖는 패턴화된 광학 이방성층이 얻어지는 것을 이해할 수 있다.
<광학필름 B의 제작>
투명 지지체 B 상에 패턴화된 광학 이방성층 B를 갖는 필름에 있어서, 투명 지지체 B의 광학이방성이 형성되어 있지 않은 측의 표면에 실시예 1과 동일한 방법으로 반사 방지막을 형성하여 광학필름 B를 제작했다.
<광학필름 B를 구비한 편광판 B의 제작>
상기 제작한 광학필름 B의 패턴화된 광학 이방성층 B면과 실시예 1에서 제작한 편광판 A의 TD80UL면을 접착제로 접합하여 광학필름 B를 구비한 편광판 B를 제작했다. 이 때 패턴화된 광학 이방성층 B의 지상축과 편광막의 흡수축이 이루는 각도를 ±45°로 했다.
<입체 표시 장치 B의 제작>
Nanao Corporation 제품의 FlexScan S2231W의 시인측의 편광판을 박리하고, 상기 제작한 광학필름 B를 구비한 편광판 B의 VA용 위상차 필름과 LC셀을 접착제를 통해서 접합시켰다. 이어서, 광원측의 편광판을 박리하고, 편광판 A의 VA용 위상차 필름과 LC셀을 접착제를 통해서 접합시켰다. 이러한 순서로, 도 6(b)의 구성의 입체 표시 장치 B를 제작했다. 또한, 편광막의 흡수축의 방향은 도 3과 같았다.
(실시예 3)
<투명 지지체 C의 제작>
하기 조성물을 믹싱 탱크에 투입하고, 가열하면서 교반하여 각 성분을 용해해서 셀룰로오스 아세테이트 용액을 조제했다.
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셀룰로오스 아세테이트 용액의 조성
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산화도 60.7～61.1%의 셀룰로오스 아세테이트 100질량부
트리페닐포스페이트(가소제) 7.8질량부
비페닐디페닐포스페이트(가소제) 3.9질량부
메틸렌클로라이드(제 1 용매) 336질량부
메탄올(제 2 용매) 29질량부
1-부탄올(제 3 용매) 11질량부
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다른 믹싱 탱크에 하기의 리타데이션 상승제(A) 16질량부, 메틸렌클로라이드 92질량부 및 메탄올 8질량부를 투입하고, 가열하면서 교반하여 리타데이션 상승제 용액을 조제했다. 셀룰로오스 아세테이트 용액 474질량부에 리타데이션 상승제 용액 25질량부를 혼합하고, 충분히 교반하여 도프를 조제했다. 리타데이션 상승제의 첨가량은 셀룰로오스 아세테이트 100질량부에 대해서 6.0질량부이었다.
리타데이션 상승제(A)
Figure pat00017
얻어진 도프를 밴드 연신기를 사용해서 유연했다. 밴드 상에서의 막면 온도가 40℃가 되고 나서, 70℃의 온풍으로 1분 건조하고, 밴드에서 필름을 140℃의 건조풍으로 10분 건조하여 잔류 용제량이 0.3질량%인 투명 지지체 C를 제작했다.
얻어진 투명 지지체 C의 두께는 80㎛이었다. 또한, 면내 리타데이션(Re)은 8nm, 두께 방향의 리타데이션(Rth)은 78nm이었다.
<패턴화된 광학 이방성층 C의 제작>
투명 지지체 A를 상기 투명 지지체 C로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 조작으로 투명 지지체 C 상에 패턴화된 광학 이방성층 C의 제작을 시도했다. 광학 이방성층의 막두께는 1.3㎛이었다.
(광학 이방성층 C의 평가)
표 2에 나타내는 결과로부터, 봉상 액정을 수평 배향제의 존재하에서 광배향막에 마스크 편광 노광한 후, 상기 광배향막 상에서 배향시킴으로써 수평 배향인 동시에 지상축이 직교한 제 1 위상차 영역과 제 2 위상차 영역을 갖는 패턴화된 광학 이방성층이 얻어지는 것을 이해할 수 있다
<편광판 C의 제작>
두께 80㎛의 롤상 폴리비닐알콜 필름을 요오드 수용액 중에서 연속해서 5배로 연신하고 건조해서 두께 20㎛의 편광막을 얻었다. 실시예 1과 동일한 방법으로 투명 지지체 C 상에 패턴화된 광학 이방성층 C를 갖는 필름의 투명 지지체 C면을 알칼리 비누화 처리하고, 마찬가지로 알칼리 비누화 처리한 VA용 위상차 필름(FujiFilm Corporation 제품, 550nm에 있어서의 Re/Rth=50/125)을 편광막을 사이에 끼워서 접착제로 접합하여 VA용 위상차 필름과 투명 지지체 C가 편광막의 보호 필름이 되어 있는 편광판 C를 제작했다. 이 때 VA용 위상차 필름의 지상축과 편광막의 흡수축이 이루는 각도를 직교로 했다. 또한, 편광막의 다른 쪽의 표면 상에 배치되어 있는 패턴화된 광학 이방성층 C의 지상축과 편광막의 흡수축이 이루는 각도를 ±45°로 했다.
<표면 필름 B를 구비한 편광판 C의 제작>
<<셀룰로오스아실레이트의 조제>>
전체 치환도 2.97(내역: 아세틸 치환도 0.45, 프로피오닐 치환도 2.52)의 셀룰로오스아실레이트를 조제했다. 촉매로서의 황산(셀룰로오스 100질량부에 대해서 7.8질량부)과 카르복실산 무수물의 혼합물을 -20℃로 냉각하고 나서 펄프 유래의 셀룰로오스에 첨가하고, 40℃에서 아실화를 행했다. 이 때, 카르복실산 무수물의 종류 및 그 양을 조정함으로써 아실기의 종류 및 그 치환비를 조정했다. 또한, 아실화 후에 40℃에서 숙성을 행하여 전체 치환도를 조정했다.
<<셀룰로오스아실레이트 용액의 조제>>
1) 셀룰로오스아실레이트
조제한 셀룰로오스아실레이트를 120℃로 가열해서 건조하여 수분 함유율을 0.5질량% 이하로 한 후 30질량부를 용매와 혼합시켰다.
2) 용매
디클로로메탄/메탄올/부탄올(81/15/4질량부)을 용매로서 사용했다. 또한, 이들 용매의 수분 함유율은 모두 0.2질량% 이하였다.
3) 첨가제
모든 용액 조제에 있어서, 트리메틸올프로판 트리아세테이트 0.9질량부를 첨가했다. 또한, 모든 용액 조제에 있어서, 이산화 규소 미립자(입경 20nm, 모스 경도 약 7) 0.25질량부를 첨가했다.
4) 팽윤, 용해
교반 날개를 갖고 외주를 냉각수가 순환하는 400리터의 스테인리스제 용해 탱크에 상기 용매, 첨가제를 투입해서 교반, 분산시키면서 상기 셀룰로오스아실레이트를 서서히 첨가했다. 투입 완료 후, 실온에서 2시간 교반하고, 3시간 팽윤시킨 후에 다시 교반을 실시하여 셀룰로오스아실레이트 용액을 얻었다.
또한, 교반에는 15m/sec(전단 응력 5×104kgf/m/sec2)의 주속으로 교반하는 디졸버 타입의 편심 교반축 및 중심축에 앵커 날개를 갖고 주속 1m/sec(전단 응력 1×104kgf/m/sec2)로 교반하는 교반축을 사용했다. 팽윤은 고속 교반축을 정지하고, 앵커 날개를 갖는 교반축의 주속을 0.5m/sec로 해서 실시했다.
5) 여과
상기에서 얻어진 셀룰로오스아실레이트 용액을 절대 여과 정밀도 0.01mm의 여과지(#63, Toyo Roshi Kaisha,Ltd. 제품)로 여과하고, 절대 여과 정밀도 2.5㎛의 여과지(FH025, PALL CORPORATION 제품)로 더 여과해서 셀룰로오스아실레이트 용액을 얻었다.
<<투명 지지체 D의 제작>>
상기 셀룰로오스아실레이트 용액을 30℃로 가온하고, 유연용 다이(일본 특허공개 평 11-314233호 공보에 기재)를 통해서 15℃로 설정한 밴드 길이 60m의 경면 스테인리스 지지체 상에 유연했다. 유연 스피드는 15m/분, 도포폭은 200cm로 했다. 유연부 전체의 공간 온도는 15℃로 설정했다. 그리고, 유연부로부터 50cm 직전에서 유연해서 회전하여 온 셀룰로오스아실레이트 필름을 밴드로부터 박리하고 45°의 건조풍을 송풍했다. 다음에, 110℃에서 5분, 140℃에서 10분 더 건조하여 셀룰로오스아실레이트 필름 투명 지지체 D를 얻었다(막두께 41㎛).
투명 지지체 D는 자외선 흡수제를 함유하고 있지 않고, 이 필름의 Re는 0nm, Rth는 -40nm이었다.
상기 투명 지지체 D를 표면 필름용 지지체로서 사용하여 표면 필름용 지지체 D 상에 실시예 1과 동일한 방법으로 표면 필름 B를 제작했다.
표면 필름 B의 투명 지지체 D면과 상기 편광판 C의 패턴화된 광학 이방성층 C면을 접착제로 접합하여 표면 필름 B를 구비한 편광판 C를 제작했다.
<입체 표시 장치 C의 제작>
Nanao Corporation 제품의 FlexScan S2231W의 시인측의 편광판을 박리하고, 상기 제작한 표면 필름 B를 구비한 편광판 C의 VA용 위상차 필름과 LC셀을 접착제를 통해서 접합시켰다. 이어서, 광원측의 편광판을 박리하고, 편광판 A의 VA용 위상차 필름과 LC셀을 접착제를 통해서 접합시켰다. 이러한 순서로, 도 6(c)의 구성의 입체 표시 장치 C를 제작했다. 또한, 편광막의 흡수축의 방향은 도 3과 같았다.
(실시예 4)
<광배향막을 구비한 투명 지지체의 제작>
광학필름 B를 구비한 편광판 B의 제작에 있어서, 광학필름 B의 투명 지지체 B를 TD80UL(FujiFilm Corporation 제품, 550nm에 있어서의 Re/Rth=2/40)로 변경하고, 편광판 B의 TD80UL을 투명 지지체 B로 변경하고, 또한, VA용 위상차 필름을 WV-EA(FujiFilm Corporation 제품의)로 변경하고, 광배향막으로의 편광 노광방법을 하기와 같이 변경한 것 이외에는 광학필름 B를 구비한 편광판 B와 같은 방법으로 광학필름 D를 구비한 편광판 D를 제작했다. 광배향막으로의 편광 노광에 대해서는 와이어 그리드 편광자(MOXTEK Incorporated 제품, ProFlux PPL02)를 마스크의 스트라이프와 평행하게 세팅하고, 또한 마스크 A(투과부의 횡 스트라이프폭 285㎛, 차폐부의 횡 스트라이프폭 285㎛의 스트라이프 마스크)를 통하여 노광을 행했다. 그 후, 와이어 그리드 편광자를 스트라이프에 직교로 세팅하고, 또한 마스크 B(투과부의 횡 스트라이프폭 285㎛, 차폐부의 횡 스트라이프폭 285㎛의 스트라이프 마스크)를 통하여 노광을 행했다.
또한, 패턴화된 광학 이방성층의 지상축과 편광막의 흡수축이 이루는 각도를 ±45°로 했다.
<입체 표시 장치 D의 제작>
원평광 안경 방식의 3D 모니터 W220S(Hyundai 제품)에 사용되고 있는 패턴 위상차판과 프론트 편광판을 박리하고, 상기에서 제작한 편광판을 접합하여 도 6(b)의 구성의 입체 표시 장치 D를 제작했다. 또한, 편광막의 흡수축의 방향은 도 2와 같았다.
(실시예 5)
<러빙 배향막을 구비한 투명 지지체의 제작>
(1) 평행 배향막(제 1 배향막)의 제작
실시예 1에서 제작한 투명 지지체 B의 비누화 처리를 실시한 면에 Kuraray Co., Ltd. 제품의 폴리비닐알콜 「PVA103」의 4% 물/메탄올 용액(PVA103(4.0g)을 물 72g 및 메탄올 24g에 용해시킴, 점도 4.35cp, 표면장력 44.8dyne)을 12번 바로 도포를 행하고, 80℃에서 5분간 건조시켰다.
(2) 패터닝 직교 배향막(제 2 배향막)의 제작
하기 배향막 폴리머 A(Mw 25000) 2.0g을 물 1.12g/프로판올 5.09g/3-메톡시-1-부탄올 5.09g에 용해시켜 도포액을 조제했다.
배향막 폴리머(A)
Figure pat00018
그 다음에, 플렉소판으로서 도 7에 나타내는 형상의 요철을 갖는 합성 고무상 플렉소판을 제작했다.
도 8에 기재된 플렉소 인쇄 장치로서 FLEXIPROOF 100(RK Print Coat Instruments Ltd．UK)을 사용했다. 아닐록스 롤러는 셀 400선/cm(용적 3㎤/㎡)을 사용했다. 상기 플렉소판을 FLEXIPROOF 100의 압동에 감압 테이프를 붙여서 접합시켰다. 인압 롤러에 상기 평행 배향막을 접합한 후, 상기 패터닝 직교 배향막용 도포액을 닥터 블레이드에 넣고, 인쇄 속도 30m/min으로 직교 배향막을 평행 배향막 상에 패턴 인쇄했다.
(3) 러빙 배향층의 제작
80℃에서 5분간 건조시킨 후에 패턴의 스트라이프 라인에 대해서 평행 방향으로 1000rpm으로 1왕복 러빙 처리를 행하여 러빙 배향층을 제작했다.
<패턴화된 광학 이방성층 E의 제작>
실시예 1에서 제작한 광학이방성용 도포액을 투명 지지체 B 상에 도포하고, 막면 온도 105℃에서 1분간 건조해서 액정상 상태로 한 후 75℃까지 냉각하고, 공기하에서 160W/cm의 공냉 메탈할라이드 램프(EYEGRAPHICS 제품)를 사용해서 자외선을 조사하여 그 배향 상태를 고정화해서 패턴화된 광학 이방성층 E의 제작을 시도했다. 광학 이방성층의 막두께는 1.3㎛이었다.
(광학 이방성층의 평가)
제작한 광학 이방성층을 투명 지지체 B로부터 박리한 후, 실시예 1과 같이 하여 광학 이방성층의 지상축 방향을 결정했다. 표 2에 광학 이방성층의 지상축과 배향막의 러빙 방향의 관계를 나타낸다. 표 1에 나타내는 결과로부터, 봉상 액정을 한 방향으로 러빙 처리한 PVA계 러빙 배향막(제 1 배향막)/배향막 폴리머 A계 러빙 배향막(제 2 배향막) 상에서 배향시켜 노광함으로써 수평 배향인 동시에 지상축이 서로 직교한 제 1 위상차 영역과 제 2 위상차 영역을 갖는 패턴화된 광학 이방성층이 얻어지는 것을 이해할 수 있다
<광학필름 E의 제작>
패턴화된 광학 이방성층 E의 투명 지지체 B의 표면에 실시예 1과 동일한 방법으로 반사 방지막을 형성하여 광학필름 E를 제작했다.
<광학필름 E를 구비한 편광판 E의 제작>
WV-EA(FujiFilm Corporation 제품의)의 표면을 알칼리 비누화 처리했다. 1.5 규정의 수산화 나트륨 수용액에 55℃에서 2분간 침지하고, 실온의 수세 욕조 중에서 세정하고, 30℃에서 0.1 규정의 황산을 사용해서 중화했다. 재차, 수세 욕조 중에서 세정하고, 100℃의 온풍으로 건조했다.
이어서, 두께 80㎛의 롤상 폴리비닐알콜 필름을 요오드 수용액 중에서 연속해서 5배로 연신하고 건조해서 두께 20㎛의 편광막을 얻었다. 폴리비닐알콜(Kuraray Co., Ltd. 제품, PVA-117H) 3% 수용액을 접착제로 하여 상기 알칼리 비누화 처리한 WV-EA를 비누화한 면이 편광막측이 되도록 해서 편광막의 편면에 접합하고, 또한 다른 편면에는 광학필름 E의 패턴화된 광학 이방성층 E면을 접착제를 통해서 접합시켰다. 이렇게 하여, WV-EA와 광학필름 E가 편광막의 보호 필름으로 되어 있는 편광판 E를 제작했다. 이 때 패턴화된 광학 이방성층의 지상축과 편광막의 흡수축이 이루는 각도를 ±45°로 했다.
<입체 표시 장치 E의 제작>
원평광 안경 방식의 3D 모니터 W220S(Hyundai 제품)에 사용되어 있는 패턴 위상차판과 프론트 편광판을 박리하고, 상기에서 제작한 편광판을 접합하여 도 6(d)의 구성의 입체 표시 장치 F를 제작했다. 또한, 편광막의 흡수축의 방향은 도 2와 같았다.
(실시예 6)
<러빙 배향막을 구비한 투명 지지체의 제작>
Re(550)가 138nm, Rth(550)가 69nm인 TEIJIN CHEMICALS LTD. 제품의 PURE-ACE 필름의 표면에 Kuraray Co., Ltd. 제품의 폴리비닐알콜 「PVA103」의 4% 수용액을 12번 바로 도포를 행하고, 80℃에서 5분간 건조시켰다. 그 후에, PURE-ACE의 지상축과 평행 방향으로 400rpm으로 1왕복, 러빙 처리를 행하여 러빙 배향막을 구비한 투명 지지체를 제작했다. 배향막의 두께는 0.5㎛이었다.
<패턴화된 광학 이방성층 G의 제작>
실시예 1에서 제작한 광학 이방성층용 조성물을 구멍 직경 0.2㎛의 폴리프로필렌제 필터로 여과하여 1/2 파장용 도포액으로서 사용했다. 상기 도포액을 도포하고, 막면 온도 105℃에서 1분간 건조해서 액정상 상태로 하여 균일 배향시킨 후 75℃까지 냉각했다. 그 다음에, 횡 스트라이프폭 285㎛의 마스크를 1/2 파장층용 도포액을 도포한 기판 상에 배치하고, 공기하에서 20mW/㎠의 공냉 메탈할라이드 램프(EYEGRAPHICS 제품)를 사용해서 자외선을 5초간 조사하여 그 배향 상태를 고정화 함으로써 제 1 위상차 영역을 형성했다. 이어서, 막면 온도 130℃까지 승온하고 일단 등방상으로 한 후, 20mW/㎠로 20초간 전면 조사하여 그 배향 상태를 고정화함으로써 제 2 위상차 영역을 형성했다. 이렇게 해서 패터닝 1/2 파장층을 제작했다. 또한, 마스크는 스트라이프 방향과 러빙 처리 방향이 평행해지도록 배치했다. 막두께는 2.7㎛이며, 틸트각은 대략 0°인 것을 확인했다. 별도 유리 기판 상에 동일한 광학 이방성층을 형성하고, 측정 파장 550nm에 있어서의 Re를 측정한 바 제 1 위상차 영역의 Re는 275nm이며 지상축은 PURE-ACE의 지상축과 평행하고, 제 2 위상차 영역의 Re는 0nm이었다. 패턴화된 광학 이방성층 G의 제 1 위상차 영역의 Re와 투명 지지체의 Re의 합계치는 413nm, 제 2 위상차 영역의 Re와 투명 지지체의 Re의 합계치는 138nm이며, 제 1 위상차 영역과 제 2 위상차 영역의 지상축은 평행했다.
<광학필름 G의 제작>
상기 표면 필름 A에 있어서, 투명 지지체 B를 2매 적층한 후 투명 지지체 B면과 패턴화된 광학 이방성층 G의 광학 이방성층면을 접착제로 접합하여 광학필름 G을 제작했다.
<편광판 G의 제작>
WV-EA(FujiFilm Corporation 제품의)의 지지체면을 알칼리 비누화 처리했다. 1.5 규정의 수산화 나트륨 수용액에 55℃에서 2분간 침지하고, 실온의 수세 욕조 중에서 세정하고, 30℃에서 0.1 규정의 황산을 사용해서 중화했다. 재차, 수세 욕조 중에서 세정하고, 또한 100℃의 온풍으로 건조했다.
이어서, 두께 80㎛의 롤상 폴리비닐알콜 필름을 요오드 수용액 중에서 연속해서 5배로 연신하고 건조해서 두께 20㎛의 편광막을 얻었다. 상기 알칼리 비누화 처리한 WV-EA의 비누화한 지지체면이 편광막측이 되도록 해서 폴리비닐알콜(Kuraray Co., Ltd. 제품, PVA-117H) 3% 수용액을 접착제로 하여 편광막의 편면에 접합하고, 또한 다른 편면에는 광학필름 G의 지지체면을 접착제를 통해서 접합시켰다. 이렇게 하여, WV-EA와 광학필름 G가 편광막의 보호 필름으로 되어 있는 편광판 G를 제작했다. 이 때 패턴화된 광학 이방성층 G의 지상축과 편광막의 흡수축이 이루는 각도를 45°로 했다.
<입체 표시 장치 G의 제작>
원평광 안경 방식의 3D 모니터 W220S(Hyundai 제품)에 사용되어 있는 패턴 위상차판과 프론트 편광판을 박리하고, 상기에서 제작한 편광판을 접합하여 도 6(c)의 구성의 입체 표시 장치 G를 제작했다. 또한, 편광막의 흡수축의 방향은 도 2와 같았다.
(실시예 7)
<패턴화된 광학 이방성층 J의 제작>
마스크를 스트라이프 방향과 러빙 처리 방향이 45°가 되도록 배치한 것 이외에는 실시예 6과 같은 방법으로 광학 이방성층 J를 제작했다.
<광학필름 J의 제작>
투명 지지체 B를 2매 적층하는 것을 투명 지지체 B를 1매로 한 것 이외에는 실시예 6과 같은 방법으로 광학필름 J를 제작했다.
<편광판 J의 제작>
편광판 G의 제작에 있어서, WV-EA(FujiFilm Corporation 제품의) 대신에 VA용 위상차 필름(FujiFilm Corporation 제품, 550nm에 있어서의 Re/Rth=50/125)을 사용한 것 이외에는 편광판 G의 제작과 동일하게 하여 편광판 J를 제작했다.
<입체 표시 장치 J의 제작>
Nanao Corporation 제품의 FlexScan S2231W의 시인측의 편광판을 박리하고, 상기 제작한 편광판 J의 VA용 위상차 필름과 LC셀을 접착제를 통해서 접합했다. 이어서, 광원측의 편광판을 박리하고, 편광판 A의 VA용 위상차 필름과 LC셀을 접착제를 통해서 접합시켰다. 이러한 순서로 도 6(c)의 구성의 입체 표시 장치 J를 제작했다.
(비교예 1)
<광배향막을 구비한 투명 지지체 K의 제작>
국제공개 2010/090429호 팜플렛에 기재된 봉상 액정 및 배향막을 사용해서 입체 표시 장치 K를 제작했다.
TD80UL(FujiFilm Corporation 제품, 550nm에 있어서의 Re/Rth=2/40)의 비누화 처리를 실시한 면에 하기 구조의 광배향 재료 E-1 1% 수용액을 도포하고, 100℃에서 1분간 건조했다. 얻어진 도포막에 공기하에서 160W/㎠의 공냉 메탈할라이드 램프(EYEGRAPHICS 제품)를 사용해서 자외선을 조사했다. 이 때, 와이어 그리드 편광자(MOXTEK Incorporated 제품, ProFlux PPL02)를 도 10(a)에 나타낸 바와 같이 방향 1에 세팅하고, 마스크 A(투과부의 횡 스트라이프폭 285㎛, 차폐부의 횡 스트라이프폭 285㎛의 스트라이프 마스크)를 통하여 더 노광을 행했다. 그 후, 도 10(b)에 나타낸 바와 같이 와이어 그리드 편광자를 방향 2에 세팅하고, 마스크 B(투과부의 횡 스트라이프폭 285㎛, 차폐부의 횡 스트라이프폭 285㎛의 스트라이프 마스크)를 통하여 더 노광을 행했다. 노광 마스크면과 광배향막 사이의 거리를 200㎛로 설정했다. 이 때 사용하는 자외선의 조도는 UV-A 영역(파장 380nm～320nm의 적산)에 있어서 100mW/㎠, 조사량은 UV-A 영역에 있어서 1000mJ/㎠로 했다.
E-1
Figure pat00019
<패턴화된 광학 이방성층 K의 제작>
하기 광학 이방성층용 조성물을 조제한 후, 구멍 직경 0.2㎛의 폴리프로필렌제 필터로 여과하여 도포액으로서 사용했다. 광배향막을 구비한 투명 지지체 K 상에 상기 도포액을 도포하고, 막면 온도 105℃에서 2분간 건조해서 액정상 상태로 한 후 75℃까지 냉각하고, 공기하에서 160W/㎠의 공냉 메탈할라이드 램프(EYEGRAPHICS 제품)를 사용해서 자외선을 조사하여 그 배향 상태를 고정화해서 패턴화된 광학 이방성층 K의 제작을 시험했다. 광학 이방성층의 막두께는 1.3㎛이었다.
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광학 이방성층용 조성
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봉상 액정(LC242, BASF 제품) 100질량부
수평 배향제 A 0.3질량부
광중합 개시제 3.3질량부
(IRGACURE 907, Ciba Specialty Chemicals 제품)
증감제(KAYACURE-DETX, Nippon Kayaku Co., Ltd. 제품) 1.1질량부
메틸에틸케톤 300질량부
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봉상 액정 LC242: WO2010/090429 A2 기재의 봉상 액정
Figure pat00020
수평 배향제 A
Figure pat00021
(광학 이방성층의 평가)
제작한 광학 이방성층을 TD80UL로부터 박리한 후, 실시예 1과 같이 하여 광학 이방성층의 지상축의 방향을 결정했다. 표 2에 광학 이방성층의 지상축과 배향막의 노광 방향의 방향의 관계를 나타낸다. 표 2에 나타내는 결과로부터, 봉상 액정을 광배향막 상에서 배향시켜 노광함으로써 수평 배향인 동시에 지상축이 직교한 제 1 위상차 영역과 제 2 위상차 영역을 갖는 패턴화된 광학 이방성층이 얻어지는 것을 이해할 수 있다.
<광학필름 K의 제작>
패턴화된 광학 이방성층 K를 갖는 TD80UL의 광학 이방성층이 없는 측의 표면에 실시예 1과 동일한 방법으로 반사 방지막을 형성하여 광학필름 K를 제작했다.
<광학필름 K를 구비한 편광판 A의 제작>
상기 제작한 광학필름 K의 패턴화된 광학 이방성층 K면과 실시예 1에서 제작한 편광판 A의 TD80UL면을 접착제로 접합하여 광학필름 K를 구비한 편광판 A를 제작했다. 이 때 패턴화된 광학 이방성층 K의 지상축과 편광막의 흡수축이 이루는 각도를 ±45°로 했다.
<입체 표시 장치 K의 제작>
Nanao Corporation 제품의 FlexScan S2231W의 시인측의 편광판을 박리하고, 상기 제작한 광학필름 K를 구비한 편광판 A의 VA용 위상차 필름과 LC셀을 접착제를 통해서 접합하여 도 6(b)의 구성의 입체 표시 장치 K를 제작했다. 또한, 편광막의 투과축의 방향은 도 3과 같았다.
(비교예 2)
<패턴화된 광학 이방성층 I의 제작>
비교예 1의 패턴화된 광학 이방성층 K의 제작에 있어서, 와이어 그리드 편광자를 마스크의 스트라이프와 평행하게 설치한 것 이외에는 동일한 방법으로 TD80UL 상에 패턴화된 광학 이방성층 I를 갖는 필름을 제작했다. 광학 이방성층의 막두께는 1.3㎛이었다.
<광학필름 I의 제작>
실시예 1에서 제작한 표면 필름 A의 투명 지지체 B를 시판의 셀룰로오스 아세테이트 필름 TD80UL(FujiFilm Corporation 제품, 550nm에 있어서의 Re/Rth=2/40)으로 변경하고, 이 TD80UL면과 상기와 동일하게 해서 제작한 패턴화된 광학 이방성층 K를 형성한 필름 TD80UL의 광학 이방성층 K면을 접착제로 접합하여 광학필름 I를 제작했다.
<편광판 I의 제작>
TD80UL(FujiFilm Corporation 제품, 550nm에 있어서의 Re/Rth=2/40)과 WV-EA(FujiFilm Corporation 제품의)를 편광판 I용 보호 필름으로서 사용하고, 이 표면을 알칼리 비누화 처리했다. 1.5 규정의 수산화 나트륨 수용액에 55℃에서 2분간 침지하고, 실온의 수세 욕조 중에서 세정하고, 30℃에서 0.1 규정의 황산을 사용해서 중화했다. 재차, 수세 욕조 중에서 세정하고, 또한 100℃의 온풍으로 건조했다.
이어서, 두께 80㎛의 롤상 폴리비닐알콜 필름을 요오드 수용액 중에서 연속해서 5배로 연신하고 건조해서 두께 20㎛의 편광막을 얻었다. 폴리비닐알콜(Kuraray Co., Ltd. 제품, PVA-117H) 3% 수용액을 접착제로 하여 상기 알칼리 비누화 처리한 TD80UL과 지지체면에 상기 알칼리 비누화 처리를 실시한 WV-EA를 이들의 비누화된 면이 편광막측이 되도록 해서 편광막 사이에 끼워서 접합하여 TD80UL과 WV-EA가 편광막의 보호 필름으로 되어 있는 편광판 I를 제작했다.
<광학필름 I를 구비한 편광판 I의 제작>
상기 제작한 광학필름 I의 TD80UL면과 편광판 I의 TD80UL면을 접착제로 접합하여 광학필름 I를 구비한 편광판 I를 제작했다. 이 때 패턴화된 광학 이방성층의 지상축과 편광막의 흡수축이 이루는 각도를 ±45°로 했다.
<입체 표시 장치 I의 제작>
원평광 안경 방식의 3D 모니터 W220S(Hyundai 제품)에 사용되어 있는 패턴 위상차판과 프론트 편광판을 박리하고, 상기에서 제작한 편광판 I를 접합하여 도 6(a)의 구성의 입체 표시 장치 I를 제작했다. 또한, 편광막의 투과축의 방향은 도 2와 같았다.
(실시예 8)
상기 제작한 입체 표시 장치 A에 있어서, 프론트 편광판의 편광막과 패턴화된 광학 이방성층 사이에 있는 투명 지지체 A와 TD80UL을 모두 Z-TAC(FujiFilm Corporation 제품, 550nm에 있어서의 Re/Rth=-1/-1)로 변경한 것 이외에는 동일한 방법으로 입체 표시 장치 A'를 제작했다.
(실시예 9)
<투명 지지체 L의 제작>
투명 지지체 D의 제작에 있어서, 용매에 셀룰로오스아실레이트를 용해할 때에 셀룰로오스아실레이트와 함께 하기 UV 흡수제 A를 3.0% 투입해서 교반 분산시킨 것 이외에는 동일한 방법으로 투명 지지체 L을 제작했다. 얻어진 투명 지지체 L의 Re(550)는 0nm, Rth(550)는 -75nm이었다.
Figure pat00022
상기 제작한 입체 표시 장치 A에 있어서, 표면 필름 A의 투명 지지체 B를 투명 지지체 L로 변경한 것 이외에는 동일한 방법으로 입체 표시 장치 A"를 제작했다.
(실시예 10)
실시예 2에 있어서, 상기 제작한 입체 표시 장치 B에 있어서 프론트 편광판의 편광막과 패턴화된 광학 이방성층 사이에 있는 TD80UL을 Z-TAC(FujiFilm Corporation 제품, 550nm에 있어서의 Re/Rth=-1/-1)로 변경한 것 이외에는 동일한 방법으로 입체 표시 장치 B'를 제작했다.
(실시예 11)
상기 제작한 입체 표시 장치 C에 있어서, 프론트 편광판의 편광막과 패턴화된 광학 이방성층 사이에 있는 투명 지지체 C를 Z-TAC(FujiFilm Corporation 제품, 550nm에 있어서의 Re/Rth=-1/-1)로 변경한 것 이외에는 동일한 방법으로 입체 표시 장치 C'를 제작했다.
(비교예 3)
상기 제작한 입체 표시 장치 D에 있어서, 프론트 편광판의 편광막과 패턴화된 광학 이방성층 사이에 있는 투명 지지체 B를 Z-TAC(FujiFilm Corporation 제품, 550nm에 있어서의 Re/Rth=-1/-1)로 변경한 것 이외에는 동일한 방법으로 입체 표시 장치 D'를 제작했다.
표 2에 실시예 1～11 및 비교예 1～3의 광학 이방성층의 물성값, 표 3, 4에 편광막보다 시인측에 배치된 부재의 리타데이션을 정리했다.
Figure pat00023
Figure pat00024
＊ 1: 광학 이방성층 및 합계의 란은 「제 1 위상차 영역/제 2 위상차 영역」을 나타낸다.
＊ 2: 제조 과정에 있어서는 광학 이방성층 및 반사 방지막의 양쪽의 지지체로서 겸용된 필름의 Re 및 Rth이며, 편의상 광학 이방성층의 투명 지지체의 란은 공란으로 하고 표면 필름의 지지체의 란에 기재했다.
Figure pat00025
＊ 1: 광학 이방성층 및 합계의 란은 「제 1 위상차 영역/제 2 위상차 영역」을 나타낸다.
＊ 2: 제조 과정에 있어서는 광학 이방성층 및 반사 방지막의 양쪽의 지지체로서 겸용된 필름의 Re 및 Rth이며, 편의상 광학 이방성층의 투명 지지체의 란은 공란으로 하고 표면 필름의 지지체의 란에 기재했다.
＊ 3: 표면 필름 지지체가 2층 구조가 되어 있으므로 각 지지체의 Rth의 합계치를 기재했다.
(평가)
<입체 표시 장치의 평가>
제작한 각 입체 표시 장치에 대해서, TN형 액정 표시 장치에 대해서는 W220S (Hyundai 제품)에 부속의 3D 안경을, VA형 액정 표시 장치에 대해서는 55LW5700(LG제품)에 부속한 3D 안경을 사용해서 이하의 평가를 행했다. 또한, 기준 형태에 대해서는 VA형 액정 표시 장치에서는 비교예 1의 입체 표시 장치 K로 하고, TN형 액정 표시 장치에서는 비교예 2의 입체 표시 장치 I로 했다.
결과를 표 5, 6에 나타낸다.
(1) 정면 휘도비 및 정면 평균 휘도비의 측정
상하 방향으로 백색과 흑색이 교대로 배열된 스트라이프 화상을 표시한 액정 표시 장치의 정면에 3D 안경과 측정기(BM-5A, TOPCON 제품)를 배치하고, 백색의 스트라이프를 시인할 수 있는 쪽의 안경을 통하는 위치에 측정기를 두고 백색 표시에 있어서의 정면 휘도 A를 측정했다. 이어서, 백색과 흑색의 위치를 바꾼 스트라이프 화상을 표시하고, 마찬가지로 백색의 스트라이프를 시인할 수 있는 쪽의 안경을 통하는 위치에 측정기를 두고 정면 휘도 B를 측정하여 정면 휘도 A와 정면 휘도 B의 평균치를 입체 표시 장치의 정면 휘도라고 했다.
(1-a) 정면 휘도비
정면 휘도비는 3D 안경과 지면이 평행일 경우의 정면 휘도의 상대치이며, 다음 식으로 산출했다.
각 입체 표시 장치의 정면 휘도비(%)=각 입체 표시 장치의 정면 휘도/기준 형태의 정면 휘도
(1-b) 정면 평균 휘도비
정면 평균 휘도비는 3D 안경을 회전시켰을 때의 정면 휘도 평균치의 상대치이며, 다음 식으로 산출했다.
각 입체 표시 장치의 정면 평균 휘도비(%)
= 각 입체 표시 장치의 정면 휘도 평균치/기준 형태의 정면 휘도 평균치
(2) 시야각 휘도비 및 시야각 평균 휘도비의 측정
상하 방향으로 백색과 흑색이 교대로 배열된 스트라이프 화상을 표시한 액정 표시 장치에 대해서 방위각 0°의 극각 60°에 3D 안경과 측정기(BM-5A, TOPCON 제품)를 배치하고, 백색의 스트라이프를 시인할 수 있는 쪽의 안경을 통하는 위치에 측정기를 두고 백색 표시에 있어서의 시야각 휘도 C를 측정했다. 이어서, 백색과 흑색의 위치를 바꾼 스트라이프 화상을 표시하고, 마찬가지로 백색의 스트라이프를 시인할 수 있는 쪽의 안경을 통하는 위치에 측정기를 두고 시야각 휘도 D를 측정했다. 또한, 액정 표시 장치에 대해서 방위각 180°의 극각 60°에 3D 안경과 측정기를 배치했을 경우에 대해서도 같은 방법으로 시야각 휘도 E, 시야각 휘도 F를 측정하고, 시야각 휘도 C～F의 평균치를 입체 표시 장치의 시야각 휘도라고 했다.
(2-a) 시야각 휘도비
시야각 휘도비는 3D 안경과 지면이 평행일 경우의 시야각 휘도의 상대치이며, 다음 식으로 산출했다.
각 입체 표시 장치의 시야각 휘도비(%)
= 각 입체 표시 장치의 시야각 휘도/기준 형태의 시야각 휘도
(2-b) 시야각 평균 휘도비
시야각 평균 휘도비는 3D 안경을 회전시켰을 때의 시야각 휘도 평균치의 상대치이며, 다음 식으로 산출했다.
각 입체 표시 장치의 시야각 평균 휘도비(%)
= 각 입체 표시 장치의 시야각 휘도 평균치/기준 형태의 시야각 휘도 평균치
(3) 내광성
내광성 시험 장치(Super Xenon Weather Meter SX120형(Long Life Xenon Lamp), Suga Test Instruments Co., Ltd. 제품)을 사용하고, 방사 조도 100±25W/㎡(파장 310nm～400nm), 시험조내 온도 35±5℃, 블랙 패널 온도 50±5℃, 상대습도 65±15%의 조건에서 JIS K 5600-7-5에 준해서 내광성 시험 25hr를 실시한 전후에 위상차판의 광학이방성의 변화나 편광판의 편광도의 변화를 조사했다. 변화율이 10% 이내일 경우를 ○, 그것보다 클 경우를 ×라고 했다.
Figure pat00026
상기 표로부터, 비교예 1은 Rth의 합계치가 커서 시야각에 있어서의 휘도 저하가 실시예와 비교해서 큰 것을 알 수 있다. 특히 VA 모드의 형태에서는 λ/4층(패턴화된 광학 이방성층이나 λ/4 필름)보다 시인측에 있는 부재의 합계 Rth가 시야각 휘도에 있어서 중요한 것을 알 수 있다. 즉, 통상적으로는 지지체의 면내 지상축은 시인측 편광막과 직교 또는 평행하게 배치되지만, 이러한 배치에 있어서는 λ/4층과 시인측 편광막 사이에 배치된 부재(지지체)의 Rth는 시야각 휘도에 효과가 없다고 이해할 수 있다.
또한, IPS 모드의 경우도 VA 모드와 같은 시험을 행한 바 같은 결과였다.
Figure pat00027
상기 표로부터, 비교예 2 및 비교예 3은 Rth의 합계치가 커서 시야각에 있어서의 휘도 저하가 실시예와 비교해서 큰 것을 알 수 있다. 특히, TN 모드의 형태에서는 VA 모드와는 달리 시인측 편광막보다 시인측에 있는 부재 모두의 Rth가 시야각 휘도에 영향을 준다고 이해할 수 있다.
또한, 패턴화된 광학 이방성층보다 시인측 외측에 자외선 흡수제를 함유하는 지지체 등이 배치되어 있는 입체 표시 장치, 실시예 4 및 실시예 9는 패턴화된 광학 이방성층보다 시인측 외측에 자외선 흡수제를 함유하는 지지체 등이 배치되어 있지 않은 그 이외의 실시예와 비교하여 내광성이 개선되어 있는 것을 이해할 수 있다.
10 : 위상차판 12: 패턴 광학 이방성층
12a: 제 1 위상차 영역 12b: 제 2 위상차 영역
a: 면내 지상축 b: 면내 지상축
14: 투명 지지체 16: 편광막
31: 플렉소판 32: 평행 배향막(또는 직교 배향막)
33: 패턴 인쇄용 직교 배향막 액(또는 패턴 인쇄용 평행 배향막 액)
40: 플렉소 인쇄 장치 41: 압동
42: 인압 롤러 43: 아닐록스 롤러
44: 닥터 블레이드 p: 편광판의 흡수축

Claims (13)

  1. 중합성 액정을 주성분으로 하는 조성물로 형성되어 있는 광학 이방성층과 편광막을 적어도 포함하고;
    상기 편광막은 임의의 변에 대해서 45°의 방향으로 흡수축을 갖고;
    상기 광학 이방성층은 면내 지상축 방향 및 면내 리타데이션 중 적어도 한쪽이 서로 다른 제 1 위상차 영역 및 제 2 위상차 영역을 포함하고, 또한 상기 제 1 위상차 영역 및 상기 제 2 위상차 영역은 면내에 있어서 교대로 배치되어 있는 패턴 광학 이방성층이며;
    상기 광학 이방성층은 상기 편광막의 한쪽 면 상에 배치되어 있고;
    상기 편광막의 한쪽 면 상에 배치되어 있는 상기 광학 이방성층을 포함하는 모든 부재에 있어서 상기 제 1 위상차 영역 및 상기 제 2 위상차 영역 중 적어도 한쪽에 대응하는 영역에 배치되어 있는 상기 모든 부재의 파장 550nm의 면내 리타데이션 Re(550)의 합계치는 110～160nm이며;
    상기 편광막의 상기 한쪽 면 상에 배치되어 있는 상기 광학 이방성층을 포함하는 모든 부재의 파장 550nm의 두께 방향 리타데이션 Rth(550)의 합계치는 -100～100nm인 것을 특징으로 하는 3D 화상 표시 장치용 광학필름.
  2. 중합성 액정을 주성분으로 하는 조성물로 형성되어 있는 광학 이방성층과 편광막을 적어도 포함하고;
    상기 편광막은 임의의 변에 대해서 90°의 방향으로 흡수축을 갖고;
    상기 광학 이방성층은 면내 지상축 방향 및 면내 리타데이션 중 적어도 한쪽이 서로 다른 제 1 위상차 영역 및 제 2 위상차 영역을 포함하고, 또한 상기 제 1 위상차 영역 및 상기 제 2 위상차 영역은 면내에 있어서 교대로 배치되어 있는 패턴 광학 이방성층이며;
    상기 광학 이방성층은 상기 편광막의 한쪽 면 상에 배치되어 있고;
    상기 편광막의 한쪽 면 상에 배치되어 있는 상기 광학 이방성층을 포함하는 모든 부재에 있어서 상기 제 1 위상차 영역 및 상기 제 2 위상차 영역 중 적어도 한쪽에 대응하는 영역에 배치되어 있는 상기 모든 부재의 파장 550nm의 면내 리타데이션 Re(550)의 합계치는 110～160nm이며;
    상기 광학 이방성층 및 상기 광학 이방성층의 상기 편광막이 배치되어 있는 표면과 반대의 표면 상에 배치되어 있는 모든 부재의 파장 550nm의 두께 방향 리타데이션 Rth(550)의 합계치는 -100～100nm인 것을 특징으로 하는 3D 화상 표시 장치용 광학필름.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 위상차 영역 및 제 2 위상차 영역의 면내 지상축과 상기 편광막의 투과축은 각각 ±45°의 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 3D 화상 표시 장치용 광학필름.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 이방성층의 상기 편광막을 갖는 표면과 반대측의 표면 상에 자외선 흡수제를 함유하는 층을 갖는 것을 특징으로 하는 3D 화상 표시 장치용 광학필름.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중합성 액정은 중합성 봉상 액정인 것을 특징으로 하는 3D 화상 표시 장치용 광학필름.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 중합성 봉상 액정은 수평 배향 상태로 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 3D 화상 표시 장치용 광학필름.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 이방성층과 상기 편광막 사이에 파장 550nm의 두께 방향 리타데이션 Rth(550)는 -200～0nm인 폴리머 필름을 갖는 것을 특징으로 하는 3D 화상 표시 장치용 광학필름.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 이방성층의 상기 편광막을 갖는 표면과 반대측의 표면 상에 광반사 방지층을 갖고, 상기 광학 이방성층과 상기 광반사 방지층 사이에 파장 550nm의 두께 방향 리타데이션 Rth(550)는 -200～0nm인 폴리머 필름을 갖는 것을 특징으로 하는 3D 화상 표시 장치용 광학필름.
  9. 화상 신호에 의거해서 구동되는 표시 패널과;
    상기 표시 패널의 시인측에 배치되는 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 3D 화상 표시 장치용 광학필름을 적어도 갖는 것을 특징으로 하는 3D용 화상 표시 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 표시 패널은 액정셀을 갖는 것을 특징으로 하는 3D용 화상 표시 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    제 1 항 또는 제 3 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 3D 화상 표시 장치용 광학필름을 갖고, 상기 액정셀은 TN 모드인 것을 특징으로 하는 3D용 화상 표시 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    제 2 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 광학필름을 갖고, 상기 액정셀은 VA 모드 또는 IPS 모드인 것을 특징으로 하는 3D용 화상 표시 장치.
  13. 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 기재된 3D용 화상 표시 장치와, 상기 3D용 화상 표시 장치의 시인측에 배치되는 편광판을 적어도 구비하고, 상기 편광판을 통해서 입체 화상을 시인시키는 것을 특징으로 하는 3D 화상 표시 시스템.
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