KR20160090285A - 광학 부재 및 표시 장치 - Google Patents

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KR20160090285A
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KR1020167009903A
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노부오 데구치
야스히로 하바
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스미또모 가가꾸 가부시키가이샤
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Abstract

이 광학 부재는 입사하는 직선 편광을 제1 편광 상태로 변화시키는 복수의 제1 영역(32a)과, 제2 편광 상태로 변화시키는 복수의 제2 영역(32b)을 가지며, 복수의 제1 영역(32a) 및 복수의 제2 영역(32b)이 평면에서 보아 소정의 패턴으로 배치된 위상차층(32)과, 위상차층(32)의 한쪽의 면측에 마련된 편광자층(2)과, 위상차층(32)의 다른 쪽의 면측의 표면에 마련된 방현층을 가지며, 방현층의 요철 표면의 임의의 단면 곡선에 있어서의 산술 평균 높이(Pa)가 0.15 ㎛ 이하이고, 최대 단면 높이(Pt)가 1.5 ㎛ 이하이다.

Description

광학 부재 및 표시 장치{OPTICAL MEMBER AND DISPLAY DEVICE}
본 발명은 광학 부재 및 표시 장치에 관한 것이다.
본원은 2013년 11월 25일에 일본에 출원된 특허 출원 제2013-242898호, 특허 출원 제2013-242899호, 특허 출원 제2013-242900호, 특허 출원 제2013-242901호, 특허 출원 제2013-242902호 및 특허 출원 제2013-242903호에 기초하여 우선권을 주장하며, 그 내용을 여기에 원용한다.
최근, FPR(Film Patterned Retarder) 방식이라고 칭해지는 패시브 방식의 3D(3 Dimension) 액정 표시 장치가 개발되어 있다.
도 5는 3D 액정 표시 장치의 개략 구성을 나타내는 단면도이다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 이 방식의 3D 액정 표시 장치(표시 장치)(100)에서는, 예컨대, 액정 패널(P)의 표시면측에 편광자층(2)이 배치되고, 그 더욱 시인측에 패턴화 위상차층(3)이 배치된다. 또한, 액정 패널(P)의 백라이트측에는 편광 필름(F11)이 배치된다.
편광자층(2)은 입사하는 광 중, 편광자층(2)의 흡수축에 평행한 진동면의 편광 성분을 흡수하고, 직교하는 진동면의 편광 성분을 투과하는 광학 기능을 갖는 층이며, 이것을 투과한 직후의 투과광은 직선 편광광이다.
패턴화 위상차층(3)은 통상, 기재 필름 상에 형성되고, 이 기재 필름과 합쳐서 FPR 필름이라고 부르고 있다. 기재 필름은 패턴화 위상차층(3)보다 시인측에 배치되어, 패턴화 위상차층(3)을 보호하는 보호층으로서도 기능한다.
도 6은 3D 액정 표시 장치에 있어서의 액정 패널(P)과 패턴화 위상차층(3)의 위치 맞춤을 설명하기 위한 평면도이다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 액정 패널(P)에서는, 좌우 방향으로 일렬로 화소가 배열된 화소열(L)마다, 우안용 화상과 좌안용 화상을 교대로 표시한다.
패턴화 위상차층(3)은 제1 영역(32a)과 제2 영역(32b)을 구비하고 있고, 예컨대 우안용 화상을 표시하는 화소열(L)의 시인측에는 제1 영역(32a)이, 좌안용 화상을 표시하는 화소열(L)의 시인측에는 제2 영역(32b)이 배치된다. 제1 영역(32a)과 제2 영역(32b)에서는 위상차의 방향이 상이하며, 우안용 화상과 좌안용 화상에서는 서로 상이한 편광 상태가 되어 시인측에 표시된다(예컨대, 특허문헌 1 참조).
그리고 사용자는 우안용 렌즈와 좌안용 렌즈에서 광학 특성이 상이한 광학 소자를 구비한, 소위 편광 안경을 통해 표시 화상을 봄으로써, 우안에서는 우안용 화상을, 좌안에서는 좌안용 화상을 각각 선택적으로 시인한다. 이에 의해 사용자는 양안의 상을 융합한 입체 화상을 인식할 수 있다.
이러한 3D 액정 표시 장치에 이용되는 부재로서, FPR 필름과 편광자층이 일체화된 광학 부재가 제안되어 있다(예컨대, 특허문헌 2 참조).
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2012-212033호 공보 특허문헌 2: 한국 등록 특허 제1191129호
특허문헌 2에 기재된 것과 같은 광학 부재는 여러 가지 원인에 의해 입체 표시 화상의 화질을 저하시킬 우려가 있다.
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 양호한 입체 화상 표시가 가능한 광학 부재를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 전술한 광학 부재를 구비하여, 양호한 입체 화상 표시가 가능한 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
특허문헌 2에 기재된 것과 같은 광학 부재는, 구체적으로는 이하와 같은 원인에 의해 입체 표시 화상의 화질을 저하시킬 우려가 있다.
먼저, 특허문헌 2에 기재된 것과 같은 광학 부재는 시인측의 표면에 요철 형상을 갖는 방현층을 형성하는 경우가 있다. 이에 의해, 3D 액정 표시 장치에 실장하였을 때의 시인측의 표면에서의 환경광의 반사를 억지하여, 시인성을 향상시킬 수 있다.
그러나, 방현층을 형성함으로써, 방현층에 있어서 화상광이 약간이지만 산란된다. 화상광이 산란되면, 패턴화 위상차층으로부터의 화상광의 편광 상태가 변한다. 혹은 우안용 화상과 좌안용 화상의 경계를 충분히 구별할 수 없는 상태가 되어, 예컨대 본래는 우안에서만 인식되어야 하는 우안용 화상이 좌안에서도 인식되어 버린다. 소위 크로스토크가 생겨, 임장감이나 입체감이 결여되는 등, 입체 표시 화상의 화질을 저하시킬 우려가 있다.
또한, 특허문헌 2에 기재된 것과 같은 광학 부재는, 편광자층에 대하여 시인측과는 반대측에, 편광 필름을 보호하기 위한 보호층이 마련되는 경우가 있다. 이러한 보호층은 대표적으로는 수지제의 필름을 이용하여 형성된다.
그러나, 이러한 보호층에 이용되는 수지 필름은 위상차를 갖는 경우가 있다. 보호층이 위상차를 가지면, 편광자층을 통해 사출되는 직선 편광의 편광 상태가 변화하여, 설계와는 상이한 편광 상태의 편광광이 FPR 필름의 패턴화 위상차층에 입사될 우려가 있다. 그렇게 되면, FPR 필름으로부터 사출되는 화상광이 원하는 편광 상태가 되지 않고, 예컨대 색조, 밝기, 콘트라스트 등에 영향을 끼쳐, 입체 표시 화상의 화질을 저하시킬 우려가 있다.
또한, 특허문헌 2에 기재된 것과 같은 광학 부재는, 시인측의 표면을 보호하기 위해, 표면에 상대적으로 고경도의 수지층인 하드 코트층을 형성하는 경우가 있다. 이러한 하드 코트층은 대표적으로는 FPR 필름의 시인측이 되는 기재 필름(보호층)의 표면에 있어서 모노머 또는 올리고머를 중합시켜 형성된다.
하드 코트층의 형성 시에는, 경화 수축에 의한 응력이 FPR 필름에 가해지는 것이 예상된다. 이러한 하드 코트층은 두껍게 하면 표면 보호의 효과가 높지만, 하드 코트층을 두껍게 하면, 형성 시의 경화 수축이 커진다.
FPR 필름의 위상차는 응력에 의해 용이하게 변화하기 때문에, 하드 코트층을 형성함으로써, FPR 필름으로부터 사출되는 화상광이 원하는 편광 상태가 되지 않는다. 예컨대 본래는 우안에서만 인식되어야 하는 우안용 화상이 좌안에서도 인식되어 버린다. 소위 크로스토크가 생겨, 입체 표시 화상의 화질을 저하시킬 우려가 있다.
또한, 특허문헌 2에 기재된 것과 같은 광학 부재는, 복수의 층이 적층되어 있기 때문에 전체의 두께가 두꺼워지기 쉽다. 표시 장치에 있어서는, 화소로부터 사출되는 우안용의 화상광이, FPR 필름에 있어서 대응하는 영역에 입사함으로써, 우안용의 편광 화상광으로서 사출되고, 좌안용의 화상이 FPR 필름에 있어서 대응하는 영역에 입사함으로써, 좌안용의 편광 화상광으로서 사출된다.
그러나, 광학 부재가 두꺼워지면, 화소로부터 경사 상방이나 경사 하방으로 사출된 화상광이, FPR 필름에 있어서 본래 입사하여야 하는 영역과는 상이한 영역에 입사할 우려가 있다. 이 경우, 비스듬하게 사출된 화상광에 의해, 예컨대 우안에서만 인식되어야 하는 우안용 화상이 좌안에서도 인식되어 버리는, 소위 크로스토크가 생겨, 입체 표시 화상의 화질을 저하시킬 우려가 있다. 이 우려는 수평면에 대하여 30도 이상의 각도로 경사 상방으로부터 화상을 내려다 보거나, 30도 이상의 각도로 경사 하방으로부터 화상을 올려다 본 경우에는 특히 현저하다.
또한, 특허문헌 2에 기재된 것과 같은 광학 부재는, 시인측의 표면을 보호하기 위해, 표면에 상대적으로 고경도의 수지층인 하드 코트층을 형성하는 경우가 있다. 이러한 하드 코트층은 대표적으로는 FPR 필름 시인측이 되는 기재 필름(보호층)의 표면에 있어서 모노머 또는 올리고머를 중합시켜 형성된다.
하드 코트층의 형성 시에는, 경화 수축에 의한 응력이 FPR 필름에 가해지는 것이 예상된다. 이러한 하드 코트층은 두껍게 하면 표면 보호의 효과가 높지만, 하드 코트층을 두껍게 하면, 형성 시의 경화 수축이 커진다.
FPR 필름의 위상차는 응력에 의해 용이하게 변화하기 때문에, 하드 코트층을 형성함으로써, FPR 필름으로부터 사출되는 화상광이 원하는 편광 상태가 되지 않는다. 예컨대 본래는 우안에서만 인식되어야 하는 우안용 화상이 좌안에서도 인식되어 버린다. 소위 크로스토크가 생겨, 입체 표시 화상의 화질을 저하시킬 우려가 있다.
본 발명은 이하의 수단을 채용하였다.
본 발명의 제1 양태는, 입사하는 직선 편광을 제1 편광 상태로 변화시키는 복수의 제1 영역과, 제2 편광 상태로 변화시키는 복수의 제2 영역을 가지며, 복수의 상기 제1 영역 및 복수의 상기 제2 영역이 평면에서 보아 소정의 패턴으로 배치된 위상차층과, 상기 위상차층의 한쪽의 면측에 마련된 편광자층과, 상기 위상차층의 다른 쪽의 면측의 표면에 마련된 방현층을 가지며, 상기 방현층의 요철 표면의 임의의 단면 곡선에 있어서의 산술 평균 높이(Pa)가 0.15 ㎛ 이하이고, 최대 단면 높이(Pt)가 1.5 ㎛ 이하인 광학 부재를 제공한다.
본 발명의 일양태에 있어서는, 상기 방현층의 표면의 경사 각도가 2°이상인 비율이 30％ 이하인 구성으로 하여도 좋다.
또한, 본 발명의 제2 양태는, 입사하는 직선 편광을 제1 편광 상태로 변화시키는 복수의 제1 영역과, 제2 편광 상태로 변화시키는 복수의 제2 영역을 가지며, 복수의 상기 제1 영역 및 복수의 상기 제2 영역이 평면에서 보아 소정의 패턴으로 배치된 위상차층과, 상기 위상차층의 한쪽의 면측에 마련된 편광자층과, 상기 위상차층의 다른 쪽의 면측의 표면에 마련된 방현층을 가지며, 상기 방현층의 표면에 대해서, JIS K 7374에 기초하여 폭 0.5 ㎜, 1.0 ㎜ 및 2.0 ㎜의 광학 빗을 이용하여 반사법으로 측정되는 상 선명도의 합이 30％ 이상 200％ 이하인 광학 부재를 제공한다.
본 발명의 일양태에 있어서는, 상기 편광자층의 측으로부터 투과시키는 광에 대해서, JIS K 7374에 기초하여 폭 0.125 ㎜, 0.5 ㎜, 1.0 ㎜ 및 2.0 ㎜의 광학 빗을 이용하여 투과법으로 측정되는 상 선명도의 합이 150％ 이상 350％ 이하인 구성으로 하여도 좋다.
또한, 본 발명의 제3 양태는, 입사하는 직선 편광을 제1 편광 상태로 변화시키는 복수의 제1 영역과, 제2 편광 상태로 변화시키는 복수의 제2 영역을 가지며, 복수의 상기 제1 영역 및 복수의 상기 제2 영역이 평면에서 보아 소정의 패턴으로 배치된 위상차층과, 상기 위상차층의 한쪽의 면측에 마련된 편광자층과, 상기 편광자층에 대하여 상기 위상차층과는 반대측에 마련된 편광자층 보호층을 가지며, 상기 편광자층 보호층의 면내 위상차(Ro)가 10 ㎚ 이하인 광학 부재를 제공한다.
본 발명의 일양태에 있어서는, 상기 편광자층 보호층의 두께 방향의 위상차(Rth)가 10 ㎚ 이하인 구성으로 하여도 좋다.
본 발명의 일양태에 있어서는, 상기 편광자층 보호층의 Nz 계수가 10 이하인 구성으로 하여도 좋다.
또한, 본 발명의 제4 양태는, 입사하는 직선 편광을 제1 편광 상태로 변화시키는 복수의 제1 영역과, 제2 편광 상태로 변화시키는 복수의 제2 영역을 가지며, 복수의 상기 제1 영역 및 복수의 상기 제2 영역이 평면에서 보아 소정의 패턴으로 배치된 위상차층과, 상기 위상차층의 한쪽의 면측에 마련된 편광자층과, 상기 위상차층의 다른 쪽의 면측의 표면에 마련된 하드 코트층을 가지며, 상기 하드 코트층은 두께가 1 ㎛ 이상이고, 연필 경도가 F 이상 2H 이하인 광학 부재를 제공한다.
본 발명의 일양태에 있어서는, 상기 하드 코트층은 활성 에너지선 경화성 수지 조성물의 중합체인 구성으로 하여도 좋다.
본 발명의 일양태에 있어서는, 상기 위상차층과 상기 하드 코트층 사이에 위상차층 보호층을 갖는 구성으로 하여도 좋다.
또한, 본 발명의 제5 양태는, 입사하는 직선 편광을 제1 편광 상태로 변화시키는 복수의 제1 영역과, 제2 편광 상태로 변화시키는 복수의 제2 영역을 가지며, 복수의 상기 제1 영역 및 복수의 상기 제2 영역이 평면에서 보아 소정의 패턴으로 배치된 위상차층과, 상기 위상차층의 한쪽의 면측에 마련된 편광자층과, 상기 편광자층에 대하여 상기 위상차층과는 반대측에 마련된 편광자층 보호층을 가지며, 상기 편광자층 보호층은 두께가 5 ㎛ 이상 80 ㎛ 이하인 광학 부재를 제공한다.
또한, 본 발명의 제6 양태는, 입사하는 직선 편광을 제1 편광 상태로 변화시키는 복수의 제1 영역과, 제2 편광 상태로 변화시키는 복수의 제2 영역을 가지며, 복수의 상기 제1 영역 및 복수의 상기 제2 영역이 평면에서 보아 소정의 패턴으로 배치된 위상차층과, 상기 위상차층의 한쪽의 면측에 마련된 편광자층과, 상기 위상차층의 다른 쪽의 면측의 표면에 마련된 하드 코트층과, 상기 위상차층과 상기 하드 코트층 사이에 마련된 위상차층 보호층을 가지며, 상기 위상차층 보호층은 두께가 35 ㎛ 이상인 광학 부재를 제공한다.
또한, 본 발명의 별도의 일양태는, 표시 패널과, 상기 표시 패널의 표시면측에 마련된 상기 광학 부재를 갖는 표시 장치를 제공한다.
본 발명의 각 양태에 따르면, 양호한 입체 화상 표시가 가능한 광학 부재를 제공할 수 있다. 또한, 전술한 광학 부재를 구비하여, 양호한 입체 화상 표시가 가능한 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 실시형태의 광학 부재를 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는 본 실시형태의 광학 부재(1)의 하드 코트층(5)의 표면의 개략 확대도이다.
도 3은 방현층 표면의 경사 각도의 측정 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 4는 본 실시형태의 표시 장치의 개략 구성을 나타내는 평면도이다.
도 5는 본 실시형태의 표시 장치의 개략 구성을 나타내는 단면도이다.
도 6은 액정 패널(P)과 광학 부재(1)의 접합 시의 위치 맞춤을 설명하기 위한 평면도이다.
[광학 부재]
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시형태에 따른 광학 부재에 대해서 설명한다. 또한, 이하의 모든 도면에 있어서는, 도면을 보기 쉽게 하기 위해, 각 구성 요소의 치수나 비율 등은 적절하게 다르게 하고 있다.
도 1은 본 실시형태의 광학 부재를 나타내는 개략 단면도이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 광학 부재(1)는 편광자층(2)과, 패턴화 위상차층(3)이 일체화된 부재이며, 예컨대 평면에서 보아 직사각형을 나타내고 있다. 광학 부재(1)는 도시하지 않는 액정 패널의 시인측 표면에 점착제층(9)을 통해 접합된다. 이하의 설명에 있어서는, 광학 부재(1)의 편광자층(2)측을 패널측, 패턴화 위상차층(3)측을 시인측이라고 칭하는 경우가 있다.
또한, 본 발명에 있어서의 「위상차층의 한쪽의 면측」이란, 광학 부재(1)에 있어서 패턴화 위상차층(3)의 패널측을 가리킨다. 마찬가지로, 본 발명에 있어서의 「위상차층의 다른 쪽의 면측」이란, 광학 부재(1)에 있어서 패턴화 위상차층(3)의 시인측을 가리킨다.
본 실시형태의 광학 부재(1)에서는, 패턴화 위상차층(3)의 시인측에 제1 보호층(4) 및 하드 코트층(5)이 이 순서로 적층되어 있다. 또한, 광학 부재(1)에서는, 편광자층(2)의 패널측에 제2 보호층(6)이 마련되어 있다. 또한, 패턴화 위상차층(3)과 편광자층(2)은 접착제층(7)을 통해 접착되어 있다. 마찬가지로, 편광자층(2)과 제2 보호층(6)은 접착제층(8)을 통해 접착되어 있다. 제1 보호층(4)은 본 발명에 있어서의 위상차층 보호층에 해당한다. 제2 보호층(6)은 본 발명에 있어서의 편광자층 보호층에 해당한다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 광학 부재(1)는 하드 코트층(5)을 덮는 보호 필름(Pf)을 가지고 있어도 좋다. 또한, 제2 보호층(6)을 덮어 마련된 점착제층(9)을 통해 박리 필름(Sf)을 가지고 있어도 좋다.
이하, 순서대로 설명한다.
(편광자층)
편광자층(2)은 입사하는 광 중, 어떤 방향의 진동면을 갖는 광을 투과하며, 그리고 직교하는 진동면을 갖는 광을 흡수하는 성질을 갖는다. 편광자층(2)을 통해 사출되는 광은 직선 편광이 된다.
편광자층(2)으로서는, 폴리비닐알코올계 수지 필름을 일축 연신하는 공정과, 폴리비닐알코올계 수지 필름을 2색성 색소로 염색함으로써 2색성 색소를 흡착시키는 공정과, 2색성 색소가 흡착된 폴리비닐알코올계 수지 필름을 붕산 수용액으로 처리하는 공정과, 붕산 수용액에 의한 처리 후에 수세하는 공정을 거쳐 제조되는 편광 필름을 이용할 수 있다.
폴리비닐알코올계 수지는 폴리초산 비닐계 수지를 비누화함으로써 얻을 수 있다. 폴리초산 비닐계 수지는 초산비닐의 단독 중합체인 폴리초산 비닐 외에도, 초산비닐과 그것에 공중합 가능한 다른 단량체의 공중합체여도 좋다. 초산비닐에 공중합 가능한 다른 단량체로서는, 예컨대, 불포화 카르복실산류, 올레핀류, 비닐에테르류, 불포화 술폰산류, 암모늄기를 갖는 아크릴아미드류 등을 들 수 있다.
2색성 색소로서는, 요오드나 2색성의 유기 염료가 이용된다. 2색성 색소로서 요오드를 이용하는 경우는, 요오드 및 요오드화칼륨을 함유하는 수용액에, 폴리비닐알코올계 수지 필름을 침지하여 염색하는 방법을 채용할 수 있다.
폴리비닐알코올계 수지 필름의 일축 연신은, 2색성 색소에 의한 염색 전에 행하여도 좋고, 2색성 색소에 의한 염색과 동시에 행하여도 좋으며, 2색성 색소에 의한 염색 후, 예컨대 붕산 처리 중에 행하여도 좋다.
이상과 같이 하여, 폴리비닐알코올계 수지 필름에 2색성 색소가 흡착 배향한 편광 필름을 제조할 수 있다. 얻어지는 편광 필름은 광학 부재(1)를 구성하는 편광자층(2)으로서 이용된다.
편광자층(2)의 두께는 예컨대 5 ㎛ 이상 40 ㎛ 이하로 할 수 있다. 본 실시형태에 있어서, 편광자층(2)의 두께는 30 ㎛이다.
(위상차층)
패턴화 위상차층(3)은 입사하는 직선 편광을 2종의 편광 상태의 광으로서 사출하는 성질을 갖는다. 패턴화 위상차층(3)은 광 배향층(31)과 위상차층(32)을 가지고 있다.
광 배향층(31)은 액정성을 갖는 재료(이하, 액정 재료라고 칭함)의 배향 규제력을 가지고 있다. 광 배향층(31)은 중합성의 광 배향 재료를 이용하여 형성되어 있다. 광 배향 재료로서는, 편광광으로 노광됨으로써 배향 규제력을 발현하는 것을 이용한다. 광 배향 재료에 편광광을 노광하여, 배향 규제력을 발현시킨 뒤에 중합시킴으로써, 배향 규제력을 유지한 광 배향층(31)을 형성할 수 있다. 이러한 중합성의 광 배향 재료로서는, 통상 알려진 것을 이용할 수 있다.
본 실시형태의 광 배향층(31)은 배향 규제력이 작용하는 방향이 평면에서 보아 90도 상이한 2개의 배향 영역(31a, 31b)을 가지고 있다. 배향 영역(31a, 31b)은 각각, 평면에서 보아 직사각형을 나타내는 광학 부재(1)의 한 변과 같은 방향으로, 통상은 삽입되어야 하는 액정 표시 장치에 있어서 좌우 방향이 되어야 하는 방향으로, 연장되는 띠형의 영역이다. 또한, 배향 영역(31a, 31b)은 자신의 연장 방향과 교차하는 방향으로, 교대로 마련되어 있다.
위상차층(32)은 광 배향층(31)의 배향 영역(31a)에 대응하는 제1 영역(32a)과, 배향 영역(31b)에 대응하는 제2 영역(32b)을 가지고 있다. 즉, 제1 영역(32a)과 제2 영역(32b)은 평면에서 보아 직사각형을 나타내는 광학 부재(1)의 한 변과 같은 방향으로 연장되는 띠형의 영역으로, 자신의 연장 방향과 교차하는 방향에 교대로 마련되어 있다.
도 1은 광 배향층(31)의 배향 영역(31a, 31b), 위상차층(32)의 제1 영역(32a)과 제2 영역(32b)의 연장 방향과 교차하는 단면에 있어서의 단면도를 나타내고 있다. 도 1에서는, 이해를 용이하게 하기 위해, 광 배향층(31)의 배향 영역(31a, 31b)이나, 위상차층(32)의 제1 영역(32a)과 제2 영역(32b)을 명시하고 있다.
제1 영역(32a)과 제2 영역(32b)은 각각 상이한 굴절률 이방성을 나타낸다. 그 때문에, 위상차층(32)은 제1 영역(32a)에 있어서 입사하는 직선 편광을 제1 편광 상태의 광으로 변화시킨다. 또한, 제2 영역(32b)에 있어서 입사하는 직선 편광을 제2 편광 상태의 광으로 변화시킨다.
「제1 편광 상태의 광」과 「제2 편광 상태의 광」이란, 예컨대, 서로 직교하는 진동 방향을 나타내는 2종의 직선 편광이나, 2종의 원편광(우측 원편광과 좌측 원편광)을 가리킨다.
이러한 위상차층(32)은 중합성의 작용기를 갖는 액정 재료를 이용하여 형성된다. 즉, 위상차층(32)은 광 배향층(31)이 갖는 배향 영역(31a, 31b)의 배향 규제력에 따라 액정 재료를 2방향으로 배열시키고, 또한, 액정 재료가 갖는 중합성의 작용기를 반응시켜, 이용하는 액정 재료의 액정상을 유지하여 경화시킴으로써 얻어진다. 이러한 중합성의 액정 재료로서는, 통상 알려진 것을 이용할 수 있다.
(제1 보호층)
제1 보호층(4)은 패턴화 위상차층(3)을 보호하는 기능을 가지고 있다. 또한, 광학 부재(1)의 구성 재료로서, 패턴화 위상차층(3)과 제1 보호층(4)이 적층된 위상차 필름을 이용하는 경우, 패턴화 위상차층(3)을 지지하는 기재로서 이용된다.
제1 보호층(4)의 형성 재료로서는, 예컨대, 트리아세틸셀룰로오스(TAC)계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리비닐알코올계 수지, 폴리스티렌계 수지, (메타)아크릴레이트계 수지, 환형 폴리올레핀계 수지나 폴리프로필렌계 수지를 포함하는 폴리올레핀계 수지, 폴리아릴레이트계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리아미드계 수지 등을 들 수 있다.
제1 보호층(4)의 두께는 35 ㎛ 이상이면 바람직하고, 50 ㎛ 이상이면 보다 바람직하며, 70 ㎛ 이상이면 더욱 바람직하다. 또한, 제1 보호층(4)의 두께는 예컨대 100 ㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 광학 부재(1)에 이용되고 있는 제1 보호층(4)의 두께는 예컨대, 광학 부재(1)의 단면을 전자 현미경으로 촬상한 확대 사진에 기초하여 실측할 수 있다. 본 실시형태에 있어서는, 제1 보호층(4)의 두께는 57 ㎛이다.
후술하는 바와 같이, 광학 부재(1)가 갖는 하드 코트층(5)은 경화성 수지를 형성 재료로 하여 마련된다. 그 때문에, 하드 코트층(5)을 형성할 때에는, 경화성 수지의 경화 수축이 생기고, 경화 수축에 의한 응력이 위상차층(32)에 가해지는 것이 예상된다. 이러한 하드 코트층(5)은 두껍게 하면 패턴화 위상차층(3)의 보호의 효과가 높지만, 한편으로 하드 코트층(5)을 두껍게 하면, 형성 시의 경화 수축이 커진다. 그 때문에, 하드 코트층(5)을 두껍게 하면, 경화 수축에 기인하여 위상차층(32)에 가해지는 응력이 커지는 것이 예상된다.
위상차층(32)의 위상차는 위상차층(32)에 가해지는 응력에 의해 용이하게 변화한다. 그 때문에, 하드 코트층(5)을 형성함으로써, 위상차층(32)에 예기하지 않은 위상차의 어긋남이 생길 우려가 있다. 위상차층(32)이 이러한 위상차의 어긋남을 가지면, 위상차층(32)으로부터 사출되는 화상광이 원하는 편광 상태가 되지 않고, 크로스토크가 생겨, 입체 표시 화상의 화질을 저하시킬 우려가 있다.
그러나, 본 실시형태의 광학 부재(1)에서는, 제1 보호층(4)의 두께가 35 ㎛ 이상이기 때문에, 하드 코트층(5)의 형성 시의 응력이 위상차층(32)에 가해지기 어려워, 위상차층(32)의 위상차를 유지하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 위상차층(32)으로부터 사출되는 화상광의 편광 상태를 원하는 상태로 할 수 있어, 크로스토크를 억제할 수 있다.
(하드 코트층)
하드 코트층(5)은 경화성 수지의 층으로, 광학 부재(1)의 표면의 상처를 억제하는 기능을 갖는 층이다.
하드 코트층(5)으로서는, 예컨대, 활성 에너지선의 조사에 의해 중합·경화하는 활성 에너지선 경화성 수지와, 활성 에너지선의 조사에 의해 라디칼을 발생하는 중합 개시제를 함유하는 수지 조성물을 형성 재료로 할 수 있다.
활성 에너지선 경화성 수지는 예컨대, 다작용 (메타)아크릴레이트계 화합물을 함유하는 것이다. 다작용 (메타)아크릴레이트계 화합물이란, 분자 중에 적어도 2개의 (메타)아크릴로일옥시기를 갖는 화합물이다.
다작용 (메타)아크릴레이트계 화합물로서는, 예컨대, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 트리메틸올에탄트리(메타)아크릴레이트, 테트라메틸올메탄트리(메타)아크릴레이트, 테트라메틸올메탄테트라(메타)아크릴레이트, 펜타글리세롤트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 글리세린트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨펜타(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트, 트리스((메타)아크릴로일옥시에틸)이소시아누레이트;
포스파겐 화합물의 포스파겐 고리에 (메타)아크릴로일옥시기가 도입된 포스파겐계 (메타)아크릴레이트 화합물;
분자 중에 적어도 2개의 이소시아네이트기를 갖는 폴리이소시아네이트와 적어도 1개의 (메타)아크릴로일옥시기 및 수산기를 갖는 폴리올 화합물의 반응에 의해 얻어지는 우레탄(메타)아크릴레이트 화합물;
분자 중에 적어도 2개의 카르복실산할로겐화물과 적어도 1개의 (메타)아크릴로일옥시기 및 수산기를 갖는 폴리올 화합물의 반응에 의해 얻어지는 폴리에스테르(메타)아크릴레이트 화합물;
상기 각 화합물의 2량체, 3량체 등의 올리고머;
를 들 수 있다. 이들 화합물은 1종만 이용하는 것으로 하여도 좋고, 2종 이상을 병용하여도 좋다.
활성 에너지선 경화성 수지는 상기 다작용 (메타)아크릴레이트계 화합물 외에, 단작용 (메타)아크릴레이트계 수지를 함유하고 있어도 좋다.
또한, 활성 에너지선 경화성 수지는 중합성의 올리고머를 함유하고 있어도 좋다. 중합성의 올리고머를 함유시킴으로써, 하드 코트층의 경도를 조정할 수 있다.
중합성의 올리고머로서는, 말단 (메타)아크릴레이트폴리메틸메타크릴레이트, 말단 스티릴폴리(메타)아크릴레이트, 말단 (메타)아크릴레이트폴리스티렌, 말단 (메타)아크릴레이트폴리에틸렌글리콜, 말단 (메타)아크릴레이트아크릴로니트릴스티렌 공중합체, 말단 (메타)아크릴레이트스티렌-메틸(메타)아크릴레이트 공중합체 등의 마크로모노머를 들 수 있다. 이들 올리고머는 1종만 이용하는 것으로 하여도 좋고, 2종 이상을 병용하여도 좋다.
활성 에너지선 경화성 수지 조성물에 함유되는 중합 개시제는 활성 에너지선의 조사에 의해 라디칼을 발생하는 광중합 개시제이다. 중합 개시제로서는, 통상 알려진 것을 이용할 수 있다. 중합 개시제는 1종만 이용하는 것으로 하여도 좋고, 2종 이상을 병용하여도 좋다.
중합 개시제는 색소 증감제와 조합하여 이용하여도 좋다. 이에 의해, 중합 개시제의 흡수 파장과는 상이한 광을 이용하는 경우라도, 색소 증감제를 흡수 가능한 파장의 광이면, 활성 에너지선 경화성 수지 조성물의 중합을 촉진시킬 수 있다.
하드 코트층(5)은 이러한 활성 에너지선 경화성 수지 조성물을 제1 보호층(4)의 표면에 도포하여 도막을 형성하고, 도막에 활성 에너지선을 조사하여 중합·경화시킴으로써 형성할 수 있다.
하드 코트층(5)의 두께는 1 ㎛ 이상이면 바람직하다. 또한, 하드 코트층의 두께는 10 ㎛ 이하이면 바람직하다. 본 실시형태에 있어서는, 하드 코트층(5)의 두께는 4 ㎛이다.
이 때, 하드 코트층(5)의 경도는, 하중 500 g에서 측정하는 연필 경도로 F 이상 2H 이하이면 바람직하다. 또한, 본 명세서에 있어서 「연필 경도」는 ASTMD3363 규격에 기초하여 측정되는 값을 가리킨다. 본 실시형태에 있어서는, 하드 코트층(5)의 연필 경도는 2H이다.
하드 코트층(5)은 경화성 수지를 형성 재료로 하여 마련된다. 그 때문에, 하드 코트층(5)을 형성할 때에는, 경화성 수지의 경화 수축이 생기고, 경화 수축에 의한 응력이 위상차층(32)에 가해지는 것이 예상된다. 또한, 하드 코트층(5)은 1 ㎛ 이상으로 두꺼워지면 표면 보호의 효과가 높지만, 한편으로, 하드 코트층(5)을 두껍게 하면, 형성 시의 경화 수축이 커진다.
위상차층(32)의 위상차는 위상차층(32)에 가해지는 응력에 의해 용이하게 변화한다. 그 때문에, 하드 코트층(5)을 형성함으로써, 위상차층(32)에 예기하지 않은 위상차의 어긋남이 생길 우려가 있다. 위상차층(32)이 이러한 위상차의 어긋남을 가지면, 위상차층(32)으로부터 사출되는 화상광이 원하는 편광 상태가 되지 않고, 크로스토크가 생겨, 입체 표시 화상의 화질을 저하시킬 우려가 있다.
하드 코트층(5)의 중합도와, 하드 코트층(5)의 연필 경도는 상관이 있기 때문에, 연필 경도가 높은 하드 코트층은, 연필 경도가 낮은 하드 코트층보다, 형성 재료인 경화성 수지의 중합도가 상대적으로 높은 것으로 되어 있다. 그 때문에, 연필 경도가 높은 하드 코트층은, 연필 경도가 낮은 하드 코트층보다, 경화 수축이 커서, 강한 응력이 생긴다고 생각된다.
그러나, 본 실시형태의 광학 부재(1)에 있어서는, 하드 코트층(5)의 두께가 1 ㎛ 이상이어도, 하드 코트층(5)의 연필 경도가 F 이상 2H 이하로 되어 있다. 이러한 하드 코트층(5)은 하드 코트층으로서 충분한 경도를 가지면서, 경화성 수지의 중합도를 억제한 것으로 되어 있다. 그 때문에, 하드 코트층(5)의 형성 시에 생기는 경화 수축을 억제하면서도, 하드 코트층(5)의 형성 시의 응력을 작게 억제할 수 있어, 위상차층(32)의 위상차를 유지하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 위상차층(32)으로부터 사출되는 화상광의 편광 상태를 원하는 상태로 할 수 있어, 크로스토크를 억제할 수 있다.
하드 코트층(5)의 연필 경도는 경화성 수지의 중합도를 조정함으로써 제어할 수 있다. 활성 에너지선 경화성 수지 조성물의 중합도는 활성 에너지선의 조사 시간, 조사하는 활성 에너지선의 강도를 변경함으로써 제어 가능하다. 활성 에너지선의 조사 시간이 길어지면, 활성 에너지선 경화성 수지 조성물의 중합도는 커진다. 또한, 조사하는 활성 에너지선의 강도가 커지면, 활성 에너지선 경화성 수지 조성물의 중합도는 커진다.
또한, 전술한 바와 같이, 활성 에너지선 경화성 수지 조성물에 중합성의 올리고머를 함유시킴으로써, 하드 코트층(5)의 연필 경도를 제어할 수 있다. 중합성의 올리고머의 함유량이 커지면, 하드 코트층(5)의 연필 경도는 저하하는 경향에 있다.
(방현층)
본 실시형태의 광학 부재(1)에 있어서는, 하드 코트층(5)은 표면에 복수의 요철이 형성되어, 또는 내부에 입자를 가짐으로써, 외광을 난반사시켜, 투영이나 번쩍임을 억제하는 방현 기능이 부여되어 있다. 이하의 설명에 있어서는, 방현성을 부여한 하드 코트층(5)을 「방현층」이라고 칭하는 경우가 있다.
하드 코트층(방현층)(5)에 방현 기능을 부여하기 위해서는, 전술한 활성 에너지선 경화성 수지 조성물에, 광을 굴절시켜 바람직하게는 하드 코트층의 표면에 요철 형상을 부여하는 미립자를 혼합하는 구성을 채용할 수 있다.
이용하는 미립자는 예컨대, 진구형, 타원형, 부정형 등 여러 가지 형상의 것을 채용할 수 있다. 또한, 미립자는 1차 입자가 분산된 것이어도 좋고, 2차 입자 이상의 응집체여도 좋다.
이용하는 미립자는 평균 입자경이 0.3 ㎛ 이상 10 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 미립자의 평균 입자경은 상한이 8 ㎛ 이하인 것이 바람직하고, 6 ㎛ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 미립자의 평균 입자경은 하한이 0.5 ㎛ 이상인 것이 바람직하고, 1.0 ㎛ 이상인 것이 보다 바람직하다. 이들의 상한값 및 하한값은 임의로 조합할 수 있다. 미립자의 평균 입자경이 상기 범위에 포함됨으로써, 방현층에 적절한 요철을 부여할 수 있다.
또한, 「평균 입자경」이란, 미립자가 단분산형의 입자(형상이 단일한 입자)이면, 그 평균 입자경을 나타내고, 넓은 입도 분포를 갖는 입자이면, 입도 분포 측정에 의해, 가장 많이 존재하는 입자의 입경이 평균 입자경을 나타낸다. 상기 미립자의 입자경은 쿨터 카운터법에 따라 계측할 수 있다.
이러한 미립자로서는, 무기 재료 또는 유기 재료를 형성 재료로 하는 것을 사용할 수 있다. 이용하는 미립자는 가시광 영역의 광의 투과성을 갖는 것이 바람직하다.
미립자를 형성하는 유기 재료로서는, 수지 재료를 들 수 있다. 예컨대, 폴리스티렌(굴절률 1.60), 멜라민 수지(굴절률 1.57), 아크릴 수지(굴절률 1.49∼1.535), 아크릴-스티렌 수지(굴절률 1.54∼1.58), 벤조구아나민-포름알데히드 축합물(굴절률 1.66), 벤조구아나민·멜라민·포름알데히드 축합물(굴절률 1.52∼1.66), 멜라민·포름알데히드 축합물(굴절률 1.66), 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 등을 들 수 있다.
유기 재료를 형성 재료로 하는 미립자는, 표면에 소수성기를 갖는 것이 바람직하고, 예컨대, 폴리스티렌을 형성 재료로 하는 미립자를 들 수 있다.
또한, 미립자를 형성하는 무기 재료로서는, 산화알루미늄이나 실리카 등의 금속 산화물을 들 수 있다. 무기 재료를 형성 재료로 하는 미립자는, 표면을 소수화 처리하는 것으로 하여도 좋다. 소수화 처리는 미립자 표면에 화합물을 화학적으로 결합시키는 방법이나, 미립자 표면과 화학적인 결합을 하지 않고, 미립자를 형성하는 조성물에 있는 보이드 등에 침투시키는 것 같은 물리적인 방법을 들 수 있다.
이들 미립자는 1종만 이용하는 것으로 하여도 좋고, 2종 이상을 병용하는 것으로 하여도 좋다. 2종 이상의 미립자를 병용하는 경우, 2종 이상의 상이한 굴절률 을 갖는 미립자를 이용하는 것이 바람직하다. 굴절률이 상이한 미립자를 혼합하여 이용하는 경우, 각각의 미립자의 굴절률과 사용 비율에 따른 평균값을, 이용하는 미립자의 굴절로서 간주할 수 있다. 그 때문에, 미립자의 혼합 비율의 조정에 의해, 용이하게 미립자의 굴절률의 제어가 가능해진다. 이에 의해, 예컨대, 활성 에너지선 경화성 수지 조성물의 굴절률과, 미립자의 굴절률을 맞춤으로써, 방현층의 투명성이나 방현성의 조정이 용이해진다.
또한, 하드 코트층(5)에 방현 기능을 부여하는 다른 방법으로서, 활성 에너지선 경화성 수지 조성물의 도막에 요철 형상을 엠보싱한 상태로, 도막에 활성 에너지선을 조사하여 중합·경화시키는 방법을 채용할 수 있다.
방현층은 요철 표면의 임의의 단면 곡선에 있어서의 산술 평균 높이(Pa)가 0.15 ㎛ 이하이고, 최대 단면 높이(Pt)가 1.5 ㎛ 이하인 것이 바람직하다.
상기 산술 평균 높이(Pa)는 0.03 ㎛ 이상이면 바람직하다. 또한, 산술 평균 높이(Pa)는 0.07 ㎛ 이하이면 바람직하다.
상기 최대 단면 높이(Pt)는 0.4 ㎛ 이상이면 바람직하다. 또한, 최대 단면 높이(Pt)는 0.8 ㎛ 이하이면 바람직하다.
또한, 본 실시형태에 있어서 요철 표면의 단면 곡선에 있어서의 산술 평균 높이(Pa) 및 최대 단면 높이(Pt)는 JIS B 0601에 준거하여, 시판의 일반적인 접촉식 표면 조도계를 이용하여 측정할 수 있다. 또한, 공초점 현미경, 간섭 현미경, 원자간력 현미경(Atomic Force Microscope: AFM) 등의 장치에 의해 표면 형상을 측정하고, 그 표면 형상의 3차원 정보로부터 계산에 의해 구하는 것도 가능하다. 또한, 3차원 정보로부터 계산하는 경우에는, 충분한 기준 길이를 확보하기 위해, 200 ㎛×200 ㎛ 이상의 영역을 3점 이상 측정하고, 그 평균값을 가지고 측정값으로 하는 것이 바람직하다.
본 실시형태에 있어서는, 방현층의 산술 평균 높이(Pa)는 0.049 ㎛이고, 최대 단면 높이(Pt)는 0.599 ㎛이다.
방현층은 표면의 경사 각도가 2°이상인 비율이 30％ 이하인 것이 바람직하고, 10％ 이하인 것이 보다 바람직하며, 5％ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 방현층은 표면의 경사 각도가 2°이상인 비율이 1％ 이상인 것이 바람직하고, 2％ 이상인 것이 보다 바람직하다. 이들의 상한값 및 하한값은 임의로 조합할 수 있다.
도 2는 본 실시형태의 광학 부재(1)의 하드 코트층(방현층)(5)의 표면의 개략 확대도이다. 도 2에서는, 하드 코트층(5)의 표면에 미세한 볼록부(51)가 형성되어 있는 모습을 나타내고 있다.
또한, 도 2에 있어서, 하드 코트층(5) 전체의 평균면을 부호 59, 하드 코트층(5) 표면의 임의의 점(5P)에 있어서의 하드 코트층(5)의 평균면의 법선을 부호 55, 하드 코트층(5)의 임의의 점(5P)에 있어서의 하드 코트층(5)의 요철을 가미한 국소적인 법선을 부호 56으로 나타내고 있다. 법선(55)과 법선(56)이 이루는 각 중, 법선(55) 방향으로 개방하는 각을, 각도(θ)로 나타내고 있다.
방현층에 있어서의 표면의 경사 각도란, 각도(θ)를 가리킨다.
또한, 도 2에서는, xyz 좌표계를 채용하여, 평균면(59)의 면내의 직교 방향을 x축 및 y축으로 표시하고, 필름 두께 방향을 z축으로 표시하고 있다.
방현층의 표면의 경사 각도는 비접촉 3차원 표면 형상·조도 측정기를 이용하여 측정되는 표면 거칠기의 3차원 형상으로부터 구할 수 있다. 측정기에 요구되는 수평 분해능은 적어도 5 ㎛ 이하, 바람직하게는 2 ㎛ 이하이고, 또한 수직 분해능은 적어도 0.1 ㎛ 이하, 바람직하게는 0.01 ㎛ 이하이다.
방현층의 표면의 경사 각도의 측정에 적합한 비접촉 3차원 표면 형상·조도 측정기로서는, 미국 Zygo Corporation의 제품으로, 일본에서는 자이고(주)로부터 입수할 수 있는 "New View 5000" 시리즈 등을 들 수 있다. 측정 면적은 넓은 편이 바람직하지만, 적어도 100 ㎛×100 ㎛ 이상, 바람직하게는 500 ㎛×500 ㎛ 이상이다.
도 3은 방현층 표면의 경사 각도의 측정 방법을 설명하기 위한 모식도이다. 도 3에서는, 도 2와 마찬가지로 xyz 좌표계를 채용하고 있다.
방현층 표면의 경사 각도의 측정에 있어서는, 우선, 평균면(59) 상의 착안점(A)을 결정한다. 착안점(A)은 방현층[하드 코트층(5)] 표면의 임의의 점(5P)에 대응하고 있다.
계속해서, 착안점(A)을 통과하는 x축 상에 있어서 착안점(A)의 근방에, 착안점(A)에 대하여 거의 대칭으로 점(B 및 D)을 취하고, 그리고 착안점(A)을 통과하는 y축 상에 있어서 착안점(A)의 근방에, 착안점(A)에 대하여 거의 대칭으로 점(C 및 E)을 취한다.
계속해서, 이들 점(B, C, D, E)에 대응하는 방현층 표면의 점(Q, R, S, T)을 결정한다.
한편, 평균면(59)에 있어서, 점(C)을 지나 x축으로 평행한 직선, 점(E)을 지나 x축으로 평행한 직선, 점(B)을 지나 y축으로 평행한 직선, 점(D)을 지나 y축으로 평행한 직선을 각각 설정하고, 각각의 직선의 교점(F, G, H, I)을 결정한다.
또한, 도 3에서는, 면(FGHI)[즉 평균면(59)]에 대하여, 방현층의 위치가 상방에 오도록 그려져 있지만, 방현층의 위치가 평균면(59)의 상방에 오는 경우도 있고, 하방에 오는 경우도 있다.
그리고, 착안점(A)에 대응하는 실제의 방현층 상의 점(5P) 및 4점(B, C, D, E)에 대응하는 실제의 필름면 상의 점(Q, R, S, T)의 합계 5점에 의해 그려지는 4개의 삼각형(PQR, PRS, PST, PTQ)을 상정한다.
계속해서, 각 삼각형(PQR, PRS, PST, PTQ)의 법선 방향의 단위 벡터(56a, 56b, 56c, 56d)를 구한다.
계속해서, 단위 벡터(56a, 56b, 56c, 56d)를 평균한 벡터(이하, 평균 법선 벡터)를 구한다. 방현층 표면의 경사 각도[각도(θ)]는, 평균 법선 벡터의 극각을 구함으로써 구할 수 있다. 즉, 구한 평균 법선 벡터의 방향이 하드 코트층(5)의 요철을 가미한 국소적인 법선(56)의 방향과 일치한다.
마찬가지로, 각 측정점에 대해서 경사 각도를 구한 후, 경사 각도의 히스토그램을 계산한다.
본 실시형태에 있어서는, 표면의 경사 각도가 2°이상인 비율은 3.4％이다.
방현층에 있어서는, 시인측의 표면에 형성되는 요철 형상에 있어서 화상광이 굴절하여 사출된다. 그 때문에, 방현층에 있어서의 굴절의 각도가 지나치게 크면, 크로스토크가 생겨, 입체 표시 화상의 화질을 저하시킬 우려가 있다.
이에 대하여, 본 실시형태의 광학 부재(1)에 있어서는, 방현층의 요철 표면의 임의의 단면 곡선에 있어서의 산술 평균 높이(Pa)가 0.15 ㎛ 이하이고, 최대 단면 높이(Pt)가 1.5 ㎛ 이하이기 때문에, 방현층 표면에서의 과도한 굴절이 생기기 어려워, 크로스토크를 억제할 수 있다.
활성 에너지선 경화성 수지 조성물에 미립자를 혼합하여 방현층을 형성하는 경우, 방현층의 단면 곡선에 있어서의 산술 평균 높이(Pa)나 경사각은, 혼입하는 미립자의 양, 미립자의 크기, 미립자의 입도 분포를 변경함으로써 제어할 수 있다. 또한, 미립자가 응집체인 경우, 응집 상태를 제어함으로써도 단면 곡선에 있어서의 산술 평균 높이(Pa)나 경사각을 제어할 수 있다.
활성 에너지선 경화성 수지 조성물의 도막에 요철 형상을 엠보싱하여 방현층을 형성하는 경우, 방현층의 단면 곡선에 있어서의 산술 평균 높이(Pa)나 경사각은, 엠보싱하는 틀의 요철 형상을 변경함으로써 제어할 수 있다.
(제2 보호층)
제2 보호층(6)은 편광자층(2)을 보호하는 기능을 가지고 있다.
제2 보호층(6)의 형성 재료로서는, 전술한 제1 보호층(4)과 동일한 것을 채용할 수 있다. 예컨대, 트리아세틸셀룰로오스(TAC)계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리비닐알코올계 수지, 폴리스티렌계 수지, (메타)아크릴레이트계 수지, 환형 폴리올레핀계 수지나 폴리프로필렌계 수지를 포함하는 폴리올레핀계 수지, 폴리아릴레이트계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리아미드계 수지 등을 들 수 있다.
제2 보호층(6)의 두께는 통상 5 ㎛ 이상, 바람직하게는 15 ㎛ 이상이고, 통상 80 ㎛ 이하, 바람직하게는 60 ㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 50 ㎛ 이하이다. 제2 보호층(6)의 두께에 상한값 및 하한값은 임의로 조합할 수 있다. 광학 부재(1)에 이용되고 있는 제2 보호층(6)의 두께는 예컨대, 광학 부재(1)의 단면을 전자 현미경으로 촬상한 확대 사진에 기초하여 실측할 수 있다. 본 실시형태에 있어서는, 제2 보호층(6)의 두께는 40 ㎛이다.
광학 부재(1)가 표시면에 접합된 표시 장치에 있어서는, 화소로부터 사출되는 우안용의 화상광이 위상차층(32)에 있어서 대응하는 영역[예컨대 제1 영역(32a)]에 입사함으로써, 우안용의 편광 화상광으로서 사출된다.
그러나, 광학 부재(1)에 있어서 패널측의 표면으로부터 위상차층(32)까지의 두께가 두꺼워지면, 표시 패널의 화소로부터 비스듬하게 사출된 화상광이, 위상차층(32)에 있어서 본래 입사하여야 하는 영역[예컨대 제1 영역(32a)]과는 상이한 영역[예컨대 제2 영역(32b)]에 입사할 우려가 있다. 이 경우, 비스듬하게 사출된 화상광에 의해 크로스토크가 생겨, 입체 표시 화상의 화질을 저하시켜 버린다.
이에 대하여, 본 실시형태의 광학 부재(1)에 있어서는, 제2 보호층(6)의 두께가 5 ㎛ 이상 80 ㎛ 이하로 되어 있기 때문에, 표시 패널에 접합한 경우, 화소로부터 비스듬하게 사출된 화상광은, 위상차층에 있어서의 소정의 영역에 입사하기 쉬워, 크로스토크를 억제할 수 있다.
또한, 제2 보호층(6)은 면내 위상차(Ro)가 10 ㎚ 이하이면 바람직하고, 이상적으로는 0 ㎚이다. 또한, 제2 보호층(6)은 두께 방향의 위상차(Rth)가 10 ㎚ 이하이면 바람직하고, 이상적으로는 0 ㎚이다. 또한, 제2 보호층(6)은 Nz 계수가 10 이하이면 바람직하고, 이상적으로는 0이다.
여기서, 제2 보호층(6)의 면내 지상축 방향을 x축 방향, 면내 진상축 방향을 y축 방향, 제2 보호층(6)의 두께 방향을 z축 방향으로 하고, x축 방향의 굴절률을 nx, y축 방향의 굴절률을 ny, z축 방향의 굴절률을 nz, 제2 보호층(6)의 두께를 d(단위: ㎚)로 하였을 때, 면내 위상차(Ro), 두께 방향의 위상차(Rth), Nz 계수는 이하의 식 (1)∼(3)으로 정의되는 값을 가리킨다.
Ro=(nx-ny)×d …(1)
Rth=〔(nx+ny)/2-nz〕×d …(2)
Nz=(nx-nz)/(nx-ny) …(3)
본 실시형태에 있어서는, 면내 위상차(Ro)는 1.0 ㎚이고, 두께 방향의 위상차(Rth)는 1.4 ㎚이며, Nz 계수는 1.96이다.
Ro, Rth, Nz 계수가 이러한 값을 나타내는 것으로 하고, 제2 보호층(6)의 형성 재료로서는, 예컨대 미연신 필름을 이용할 수 있다.
또한, 광학 부재(1)에 이용되고 있는 제2 보호층(6)에 대해서, Ro, Rth, Nz 계수의 값은 광학 부재(1)로부터 각 층을 박리하여 제2 보호층(6)을 단리함으로써, 실측할 수 있다.
Ro, Rth, Nz 계수가 전술한 바와 같은 값을 나타내는 제2 보호층(6)에서는, 제2 보호층(6)을 투과하는 광이 원하는 편광 상태가 되기 때문에, 크로스토크가 생기기 어려워, 양호한 입체 표시 화상을 표시하는 것이 가능해진다.
(접착제층)
접착제층(7, 8)의 형성 재료는 폴리비닐알코올계 수지 또는 우레탄 수지를 이용한 조성물을 주성분으로 하여 물에 용해한 것, 또는 물에 분산시킨 수계 접착제나, 광 경화성 수지와 광 양이온 중합 개시제 등을 함유하는 무용제의 광 경화성 접착제를 들 수 있다. 제조 시의 체적 수축이 적고, 두께의 제어가 용이하기 때문에, 접착제층(7, 8)의 형성 재료로서는 광 경화성 접착제를 이용하는 것이 바람직하고, 자외선 경화형 접착제를 이용하는 것이 보다 바람직하다.
자외선 경화형 접착제는 액상의 도포 가능한 상태로 공급되는 한에 있어서, 종래부터 편광판의 제조에 사용되고 있는 각종의 것일 수 있다. 내후성이나 중합성 등의 관점에서, 자외선 경화형 접착제는 양이온 중합성의 화합물, 예컨대 에폭시 화합물, 보다 구체적으로는 일본 특허 공개 제2004-245925호 공보에 기재되는 것과 같은, 분자 내에 방향환을 갖지 않는 에폭시 화합물을 자외선 경화성 성분의 하나로서 함유하는 것이 바람직하다.
이러한 에폭시 화합물은 예컨대, 비스페놀 A의 디글리시딜에테르를 대표예로 하는 방향족 에폭시 화합물의 원료인 방향족 폴리히드록시 화합물을 핵 수소 첨가하고, 그것을 글리시딜에테르화하여 얻어지는 수소화 에폭시 화합물, 지환식 고리에 결합하는 에폭시기를 분자 내에 적어도 1개 갖는 지환식 에폭시 화합물, 지방족 폴리히드록시 화합물의 글리시딜에테르를 대표예로 하는 지방족 에폭시 화합물 등일 수 있다.
자외선 경화형 접착제에는 에폭시 화합물을 대표예로 하는 양이온 중합성 화합물 외에, 중합 개시제, 특히 자외선의 조사에 의해 양이온종 또는 루이스산을 발생하여, 양이온 중합성 화합물의 중합을 개시시키기 위한 광 양이온 중합 개시제가 배합된다. 또한, 가열에 의해 중합을 개시시키는 열 양이온 중합 개시제, 그 외, 광 증감제 등의 각종 첨가제가 배합되어 있어도 좋다.
접착제층(7, 8)의 형성 재료는 동일하여도 상이하여도 좋지만, 생산성의 관점에서는, 알맞은 접착력이 얻어진다고 하는 전제로, 접착제층(7, 8)을 동일한 접착제를 이용하여 형성하는 편이 바람직하다.
접착제층(7, 8)의 두께는, 0.5 ㎛ 이상 5 ㎛ 이하의 범위이면 바람직하다. 접착제층(7, 8)의 두께가 0.5 ㎛ 이상이면, 접착 강도에 불균일이 생기기 어렵다. 한편, 접착제층(7, 8)의 두께가 5 ㎛ 이하이면, 제조 비용이 증대하지 않으며 편광판의 색상에 영향을 끼치기 어렵다. 접착제층(7, 8)의 두께는 1 ㎛ 이상 4 ㎛ 이하의 범위이면 보다 바람직하고, 1.5 ㎛ 이상 3.5 ㎛ 이하의 범위이면 더욱 바람직하다. 본 실시형태에 있어서는, 접착제층(7, 8)의 두께는 2 ㎛이다.
(점착제층)
점착제층(9)은 예컨대 광학 부재(1)를 도시하지 않는 액정 패널의 표시면에 접합하기 위해 이용된다. 점착제층(9)을 형성하는 점착제로서는, 예컨대, 아크릴계 수지, 실리콘계 수지, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리에테르 등을 베이스 수지로 하는 것을 들 수 있다. 그 중에서도, 아크릴계 수지를 베이스 수지로 하는 아크릴계 점착제는 광학적인 투명성이 우수하여, 알맞은 습윤성이나 응집력을 유지하고, 또한 내후성이나 내열성 등이 우수하여, 가열이나 가습의 조건 하에서 들뜸이나 벗겨짐 등의 박리 문제가 생기기 어렵기 때문에, 적합하게 이용된다.
아크릴계 점착제를 구성하는 아크릴계 수지에는 에스테르 부분이 메틸기, 에틸기, 부틸기, 또는 2-에틸헥실기와 같은 탄소수 20 이하의 알킬기를 갖는 아크릴산알킬에스테르와, (메타)아크릴산이나 (메타)아크릴산-2-히드록시에틸과 같은 작용기 함유 (메타)아크릴계 모노머와의 아크릴계 공중합체가 적합하게 이용된다.
이러한 아크릴계 공중합체를 포함하는 점착제층(9)은 액정 패널에 접합한 후에 어떠한 문제점이 있어 박리할 필요가 생긴 경우에, 유리 기판에 풀 잔류 등을 발생시키는 일없이, 비교적 용이하게 박리할 수 있다. 점착제층(9)에 이용하는 아크릴계 공중합체는 그 유리 전이 온도가 25℃ 이하인 것이 바람직하고, 0℃ 이하인 것이 보다 바람직하다. 또한, 이 아크릴계 공중합체는 통상 10만 이상의 중량 평균 분자량을 갖는다.
점착제층의 형성 방법으로서는 예컨대, 기재로서 후술하는 박리 필름(Sf)을 이용하여, 이 박리 필름(Sf)의 면 상에 점착제를 도포하여 점착제층(9)을 형성한 후, 얻어진 점착제층(9)을 제2 보호층(6)에 접합하는 방법이나, 제2 보호층(6)의 표면에 점착제를 직접 도포하여 점착제층(9)을 형성한 후, 그 위에 박리 필름(Sf)을 접합시키는 방법 등이 있다.
또한, 박리 필름(Sf)의 면 상에 점착제층(9)을 형성한 후, 그 점착제층(9)에 또 1장의 박리 필름을 접합한 양면 박리 필름형 점착제 시트로 할 수도 있다. 이러한 양면 박리 필름형 점착제 시트는 필요한 시기에 편측의 박리 필름을 박리하여, 제2 보호층(6)에 접합할 수 있다. 이러한 양면 박리 필름형 점착제 시트에는 시판품을 이용할 수도 있다.
점착제층(9)의 두께는 접착력 등에 따라 적절하게 결정되지만, 1 ㎛ 이상 40 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 가공성이나 내구성 등의 특성을 손상시키는 일없이, 박형의 편광판을 얻기 위해서는, 점착제층(9)의 두께를 3 ㎛ 이상 25 ㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 점착제층(9)의 두께를 이 범위로 함으로써, 액정 표시 장치를 정면에서 본 경우나 비스듬히 본 경우의 밝기를 유지하여, 표시상의 번짐이나 흐려짐이 일어나기 어렵게 할 수 있다.
(보호 필름)
광학 부재(1)의 시인측의 면에는 보호 필름(Pf)이 접합되어 있다. 이 보호 필름(Pf)은 광학 부재(1)의 표면을 보호하는 것으로, 광학 부재(1)에 대하여 박리 가능하게 마련되어 있다.
보호 필름(Pf)은 투명 수지 필름에 점착·박리성의 수지층 또는 부착성의 수지층을 형성하여, 약한 점착성을 부여한 것이 이용된다. 투명 수지 필름으로서는, 예컨대, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프톨레이트, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌과 같은 열 가소성 수지의 압출 필름, 이들을 조합한 공압출 필름, 이들을 일축 또는 이축으로 연신한 필름 등을 들 수 있다. 투명 수지 필름으로서는, 투명성 및 균질성이 우수하며, 염가인 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 폴리에틸렌의 일축 또는 이축 연신 필름을 이용하는 것이 바람직하다.
점착·박리성의 수지층으로서는, 예컨대, 아크릴계 점착제, 천연 고무계 점착제, 스티렌-부타디엔 공중합 수지계 점착제, 폴리이소부틸렌계 점착제, 비닐에테르계 수지 점착제, 실리콘계 수지 점착제 등을 들 수 있다. 또한, 부착성의 수지층으로서는, 예컨대, 에틸렌-초산비닐 공중합 수지 등을 들 수 있다. 점착·박리성의 수지층으로서는, 투명성이 우수한 아크릴계 점착제를 이용하는 것이 바람직하다.
보호 필름(Pf)의 두께는 15 ㎛ 이상 75 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 이 두께가 15 ㎛ 이상이면 취급이 용이해져, 본래 요구되는 표면 보호 성능을 확보할 수 있다. 한편, 이 두께가 75 ㎛ 이하이면 강성이 지나치게 강해지지 않아, 취급이 용이해져, 박리 강도가 적절하게 억제된다.
(박리 필름)
광학 부재(1)의 패널측의 면에는 박리 필름(Sf)이 접합되어 있다. 이 박리 필름(Sf)은 점착제층(9)을 덮어 광학 부재(1)의 보관 시에 점착제층(9)을 보호하는 것으로, 박리 가능하게 마련되어 있다.
박리 필름(Sf)으로서는, 전술한 보호 필름(Pf)과 동일한 투명 수지 필름을 이용할 수 있다.
이러한 광학 부재(1)는 방현층의 표면에 대해서, 암부와 명부의 폭이 0.5 ㎜, 1.0 ㎜ 및 2.0 ㎜인 3종류의 광학 빗을 이용하여, 광의 입사각 45°에서 반사법으로 측정되는 상 선명도의 합이 30％ 이상 200％ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 광의 입사각 45°에서 반사법으로 측정되는 상 선명도의 합은 100％ 이상이면 보다 바람직하다. 본 실시형태에 있어서, 「상 선명도」란, JIS K 7374에 기초하여 측정되는 값을 가리킨다.
JIS K 7374에서는, 상 선명도의 측정에 이용하는 광학 빗으로서, 암부와 명부의 폭의 비가 1:1이며, 그 폭이 0.125 ㎜, 0.5 ㎜, 1.0 ㎜ 및 2.0 ㎜인 4종류가 규정되어 있다. 이 중, 폭 0.125 ㎜의 광학 빗을 이용한 경우, 본 실시형태의 방현층에 대해서 상 선명도를 측정하면, 그 측정값의 오차가 커지기 때문에, 폭 0.125 ㎜의 광학 빗을 이용한 경우의 측정값은 합에 더하지 않는 것으로 하고, 폭이 0.5 ㎜, 1.0 ㎜ 및 2.0 ㎜인 3종류의 광학 빗을 이용하여 측정된 상 선명도를 채용한다.
이하의 설명에 있어서는, 「암부와 명부의 폭이 0.5 ㎜, 1.0 ㎜ 및 2.0 ㎜인 3종류의 광학 빗을 이용하여, 광의 입사각 45°에서 반사법으로 측정되는 상 선명도의 합」을 반사 선명도라고 칭한다. 이 정의에 있어서, 반사 선명도의 최대값은 300％이다.
본 실시형태에 있어서는, 방현층의 반사 선명도는 160.8％이다.
또한, 광학 부재(1)의 편광자층의 측(패널측)으로부터 투과시키는 광에 대해서, 암부와 명부의 폭이 0.125 ㎜, 0.5 ㎜, 1.0 ㎜ 및 2.0 ㎜인 4종류의 광학 빗을 이용하여, 투과법으로 측정되는 상 선명도의 합이 150％ 이상 350％ 이하인 것이 바람직하다. 투과법으로 측정되는 상 선명도의 합은 180％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 250％ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 투과법으로 측정되는 상 선명도의 합은 330％ 이하인 것이 보다 바람직하다. 투과법으로 측정되는 상 선명도의 합에 대해서, 상한값 및 하한값은 임의로 조합할 수 있다.
이하의 설명에 있어서는, 「암부와 명부의 폭이 0.125 ㎜, 0.5 ㎜, 1.0 ㎜ 및 2.0 ㎜인 4종류의 광학 빗을 이용하여, 투과법으로 측정되는 상 선명도의 합」을 투과 선명도라고 칭한다. 이 정의에 있어서, 투과 선명도의 최대값은 400％이다.
본 실시형태에 있어서는, 방현층의 투과 선명도는 306.7％이다.
광학 부재(1)가 이러한 값을 나타내면, 표시 패널에 접합하여 3D 액정 표시 장치로 하였을 때에, 선명한 입체 화상 표시가 가능해진다.
이상과 같은 구성의 제1 광학 부재에 따르면, 방현층의 산술 평균 높이(Pa)가 0.15 ㎛ 이하이고, 최대 단면 높이(Pt)가 1.5 ㎛ 이하이기 때문에, 방현층 표면에서의 과잉의 산란이 생기기 어려워, 편광 상태가 유지되는 결과, 화질의 저하를 억제할 수 있다. 그 때문에, 양호한 입체 화상 표시가 가능한 광학 부재를 제공할 수 있다.
또한, 이상과 같은 구성의 제2 광학 부재에 따르면, JIS K 7374에 기초하여 폭 0.5 ㎜, 1.0 ㎜ 및 2.0 ㎜의 광학 빗을 이용하여 반사법으로 측정되는 상 선명도의 합이 30％ 이상 200％ 이하이기 때문에, 선명한 표시 화상이 얻어져, 양호한 입체 화상 표시가 가능한 광학 부재를 제공할 수 있다.
또한, 이상과 같은 구성의 제3 광학 부재에 따르면, 제2 보호층(6)을 투과하는 광이, 원하는 편광 상태가 되기 때문에, 화질의 저하가 생기기 어려워, 양호한 입체 화상 표시가 가능한 광학 부재를 제공할 수 있다.
또한, 이상과 같은 구성의 제4 광학 부재에 따르면, 광학 부재가 갖는 하드 코트층(5)은 하드 코트층으로서 충분한 경도를 가지면서, 경화성 수지의 중합도를 억제한 것으로 되어 있다. 그 때문에, 하드 코트층(5)의 형성 시에 생기는 경화 수축을 억제하면서도, 하드 코트층(5)의 형성 시의 응력을 작게 억제할 수 있어, 위상차층(32)의 위상차를 유지하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 위상차층(32)으로부터 사출되는 화상광의 편광 상태를 원하는 상태로 할 수 있어, 양호한 입체 화상 표시가 가능한 광학 부재를 제공할 수 있다.
또한, 이상과 같은 구성의 제5 광학 부재에 따르면, 표시 패널에 접합한 경우, 화소로부터 비스듬하게 사출된 화상광이, 위상차층에 있어서의 소정의 영역에 입사하기 쉽다. 그 때문에, 양호한 입체 화상 표시가 가능한 광학 부재를 제공할 수 있다.
또한, 이상과 같은 구성의 제6 광학 부재에 따르면, 35 ㎛ 이상의 두께의 제1 보호층(4)을 갖기 때문에, 하드 코트층(5)의 형성 시의 응력이 위상차층(32)에 가해지기 어려워, 위상차층(32)의 위상차를 유지하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 위상차층(32)으로부터 사출되는 화상광의 편광 상태를 원하는 상태로 할 수 있어, 양호한 입체 화상 표시가 가능한 광학 부재를 제공할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서는, 하드 코트층(5)이 방현층을 겸하는 구성으로 하였지만, 이것에 한정되지 않고, 하드 코트층(5)의 표면에 또 다른 층 구조로서 방현층을 마련하는 것으로 하여도 좋다.
또한, 제3∼제6 광학 부재에 있어서는, 하드 코트층(5)이 방현 기능을 갖지 않고, 방현성을 갖지 않는 광학 부재로 할 수도 있다.
[표시 장치]
도 4∼6은 본 실시형태의 표시 장치를 나타내는 설명도이다. 도 4는 표시 장치의 개략 구성을 나타내는 평면도이다. 도 5는 도 4 중에 나타내는 선분 V-V에 있어서의 표시 장치(100)의 단면도이다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 표시 장치(100)는 액정 패널(표시 패널)(P)과, 편광 필름(F11)과, 전술한 광학 부재(1)를 가지고 있다.
액정 패널(P)은 도 4 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 평면에서 보아 직사각 형상을 이루는 제1 기판(P1)과, 제1 기판(P1)에 대향하여 배치되는 비교적 소형의 직사각 형상을 이루는 제2 기판(P2)과, 제1 기판(P1)과 제2 기판(P2) 사이에 봉입된 액정층(P3)을 구비한다. 액정 패널(P)은 평면에서 보아 제1 기판(P1)의 외측 형상을 따르는 직사각 형상을 이루며, 평면에서 보아 액정층(P3)의 외주의 내측에 들어가는 영역을 표시 영역(P4)으로 한다.
액정 패널(P)의 백라이트측에는 편광 필름(F11)이 접합되어 있다. 한편, 이 액정 패널(P)의 표시면측에는 전술한 광학 부재(1)가 접합되어 있다. 도 5에 있어서는, 전술의 광학 부재(1)의 구성 중, 편광자층(2)과 패턴화 위상차층(3)만 나타내고, 다른 층 구조에 대해서는 생략하고 있다. 편광 필름(F11) 및 광학 부재(1)가 접합된 액정 패널(P)은 도시하지 않는 구동 회로나 백라이트 유닛 등이 더욱 삽입됨으로써, 표시 장치(100)가 된다.
액정 패널(P)의 구동 방식에 대해서는, 예컨대, TN(Twisted Nematic), STN(Super Twisted Nematic), VA(Vertical Alignment), IPS(In-Plane Switching), OCB(Optically Compensated Bend) 등, 이 분야에서 알려져 있는 각종 모드를 채용할 수 있다. 그 중에서도, IPS 방식의 액정 패널(P)을 적합하게 이용할 수 있다.
편광 필름(F11)은 점착제층을 통해 액정 패널(P)에 접합된다. 또한, 광학 부재(1)는 전술한 점착제층(9)을 통해 액정 패널(P)에 접합된다. 예컨대, 편광 필름(F11) 및 광학 부재(1)는 편광 필름(F11)과 광학 부재(1)의 편광자층(2)이 크로스 니콜 배치가 되도록 액정 패널(P)에 접합된다.
도 6은 표시 장치(100)를 제조할 때의, 액정 패널(P)과 광학 부재(1)의 접합 시의 위치 맞춤을 설명하기 위한 평면도이다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 액정 패널(P)의 표시 영역(P4)의 화소는 표시 영역(P4)의 장변[액정 패널(P)의 좌우 방향]을 따라, 적(도 6 중 부호 R로 나타냄), 녹(도 6 중 부호 G로 나타냄), 청(도 6 중 부호 B로 나타냄)의 각 색(R, G, B)에 대응한 컬러 필터가 주기적으로 배열되어 배치되어 있다. 그리고, 각 색(R, G, B)에 대응한 화소가 좌우 방향을 따라 다수 배열되어 화소열(L)이 되고, 이 화소열(L)이 표시 영역(P4)의 상하에 걸쳐 다수 배열되어 있다.
한편, 광학 부재(1)는 광학 부재(1)의 장변을 따라 연장되는 복수의 제1 영역(32a) 및 복수의 제2 영역(32b)을 가지고 있다. 제1 영역(32a) 및 제2 영역(32b)은 액정 패널(P)의 각 화소열(L)에 대응하여 상하에 걸쳐 다수 배열되어 있다. 예컨대, 제1 영역(32a)은 우안용 화상을 형성하는 위상차 패턴열이고, 제2 영역(32b)은 좌안용 화상을 형성하는 위상차 패턴열이다.
그리고, 광학 부재(1)는 제1 영역(32a)과 제2 영역(32b)의 경계선(K)이 표시 영역(P4)의 각 화소열(L) 사이에 위치하도록 액정 패널(P)에 대하여 접합되어, 액정 패널(P)을 이용한 FPR 방식의 3D 액정 표시 장치[표시 장치(100)]를 구성하고 있다.
이러한 표시 장치(100)에서는, 액정 패널(P)의 화소의 좌우로 연장되는 1라인마다, 좌우의 안용의 영상을 교대로 집어넣어 이들을 동시에 표시하면서, 편광 안경을 통하여 3D 영상을 보는 것이 가능하게 되어 있다.
이러한 구성의 표시 장치(100)에서는, 전술한 광학 부재(1)를 이용하고 있기 때문에, 크로스토크의 발생을 억제하여, 양호한 입체 화상 표시가 가능해진다.
또는, 이러한 구성의 표시 장치(100)에서는, 전술한 광학 부재(1)를 이용하고 있기 때문에, 표시 화상이 선명해져, 양호한 입체 화상 표시가 가능해진다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 적합한 실시형태예에 대해서 설명하였지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는 것은 물론이다. 전술한 예에 있어서 나타낸 각 구성 부재의 여러 가지 형상이나 조합 등은 일례로서, 본 발명의 주지로부터 일탈하지 않는 범위에 있어서 설계 요구 등에 기초하여 여러 가지 변경 가능하다.
실시예
이하에 본 발명을 실시예에 의해 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것이 아니다. 또한, 이하의 실시예에 있어서는, 도 1에서 설명한 광학 부재와 동일한 구성의 광학 부재를 제작하여 본원 발명의 효과를 확인하였다. 그 때문에, 이하의 설명에서는, 적절하게 도 1에서 나타낸 부호를 이용한다.
[수준 1]
(광학 부재의 제작)
이하와 같이 하여, 도 1에 나타내는 구성의 광학 부재를 제작하여, 평가를 행하였다.
제1 보호층(4)으로서 이용하는 두께 60 ㎛ 또는 80 ㎛의 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 필름 상에 방현층(5)이 형성된 시판의 방현 필름을 준비한다. 이하, 제1 보호층(4)과, 제1 보호층(4) 상에 형성된 방현층(5)을 합쳐서, 방현층 구비 제1 보호층이라고 칭하는 경우가 있다.
방현층의 방현성은 실험예 1-1∼1-7의 순서로 높아진다.
각 방현층 구비 제1 보호층에 대해서는, 헤이즈(Hz)값을 측정하였다. 측정 결과에 대해서는, 후술하는 표 1에 나타낸다.
방현층 구비 제1 보호층 외에 하기 재료를 이용하여, 적층함으로써, 실험예 1-1∼1-7의 광학 부재를 제작하였다.
편광자층(2)
패턴화 위상차층(3)
제2 보호층(6)[두께 60 ㎛의 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 필름]
접착제층(7, 8)
점착제층(9)
얻어진 실험예 1-1∼1-7의 광학 부재에 대해서, 상기 방법에 따라, 산술 평균 높이(Pa), 최대 단면 높이(Pt), 표면의 경사 각도(θ)가 2°이상인 비율, 광학 빗(폭 0.5 ㎜, 1.0 ㎜ 및 2.0 ㎜)을 이용하여 반사법으로 측정되는 상 선명도의 합(상 선명도의 합 1) 및 광학 빗(폭 0.125 ㎜, 0.5 ㎜, 1.0 ㎜ 및 2.0 ㎜)을 이용하여 투과법으로 측정되는 상 선명도의 합(상 선명도의 합 2)에 대해서 측정하면, 각 값은 표 1과 같이 된다. 또한, 「상 선명도의 합 1」의 최대값은 300％이고, 「상 선명도의 합 2」의 최대값은 400％이다.
(평가)
제작한 광학 부재에 점착제층(9)에 의해 직선 편광판을 접합함으로써, 실험예 1-1∼1-7의 시험편을 얻었다. 이들 시험편에 있어서는, 직선 편광판은 광학 부재에 포함되는 편광자층(2)과, 서로의 흡수축이 평행이 되도록 접합한다.
각 시험편은 액정 디스플레이의 구성을 모방한 것이다. 광학 부재에 포함되는 편광자층(2)은 액정 디스플레이에 있어서의 시인측의 편광판에 대응한다. 광학 부재에 접합한 직선 편광판은, 액정 디스플레이에 있어서의 백라이트측의 편광판에 대응한다.
얻어진 각 시험편에 대해서, 직선 편광판측으로부터 백색광을 조사하는 면광원 장치에 의해 조명한다. 그 상태로, 방현층측으로부터 육안으로 관찰하여, 시험편의 정면 방향으로부터 경사 약 90도까지의 방향까지의 범위에서 육안 확인 위치를 바꾸면서, 패턴화 위상차층(3)을 구성하는 각 광 배향층(31a, 31b)의 경계를 육안으로 확인한다.
평가 결과를 하기 표 1에 나타낸다. 표 1의 평가 결과에 있어서, 광 배향층(31a)과 광 배향층(31b)의 경계를 육안으로 선명하게 확인할 수 있었던 시험편에 대해서는 「Good」, 경계가 약간 불선명하지만 확인할 수 있었던 시험편에 대해서는 「Fair」, 경계가 애매하며 확인할 수 없었던 시험편에 대해서는 「Bad」로 나타내었다.
Figure pct00001
평가의 결과, 실험예 1-2 및 실험예 1-3의 광학 부재는 방현층을 형성하지 않는 실험예 1-1의 광학 부재와 마찬가지로, 광 배향층(31a)과 광 배향층(31b)의 경계를 육안으로 확인할 수 있었다. 특히, 실험예 1-2의 광학 부재에 있어서는, 실험예 1-1과 견주어도 손색없이, 광 배향층(31a)과 광 배향층(31b)의 경계를 육안으로 선명하게 확인할 수 있었다.
이러한 광학 부재를 표시 패널(P)의 표시면측에 접합한 3D 액정 표시 장치에서는, 적합하게 임장감이나 입체감이 있는 입체 화상을 표시할 수 있다.
이에 대하여, 실험예 1-6 및 실험예 1-7의 광학 부재에서, 광 배향층(31a)과 광 배향층(31b)의 경계를 육안으로 확인할 수 없었다. 이러한 광학 부재를 표시 패널(P)의 표시면측에 접합한 3D 액정 표시 장치에서는, 표시하는 입체 화상이 임장감이나 입체감이 부족한 것이 된다.
[수준 2]
(시험편의 제작)
두께 60 ㎛의 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 필름(200 ㎜×300 ㎜) 상에, 이하의 활성 에너지선 경화성 수지를 도포하여 건조시켰다. 얻어진 도막에 대하여, 도포한 측(TAC 필름측과는 반대측)으로부터 자외선(UV 램프)을 조사하여, 조성물을 경화시켜, 하드 코트층을 형성하였다. 조성물은 경화 후의 하드 코트층의 두께가 약 5 ㎛가 되도록 도포하였다.
(활성 에너지선 경화성 수지)
자외선 경화성 수지 1: 펜타에리스리톨트리아크릴레이트(60 질량부)
자외선 경화성 수지 2: 다작용 우레탄화 아크릴레이트(헥사메틸렌디이소시아네이트와 펜타에리스리톨트리아크릴레이트의 반응 생성물)(40 질량부)
용제: 초산에틸(100 질량부)
광중합 개시제: BASF사 제조 「Irgacure 907」(2 질량부)
계면 활성제: 빅케미사 제조 「BYK-UV 3510」(0.4 질량부)
이 때, 자외선 조사 시간을 조정함으로써, 자외선 조사 후의 하드 코트층의 연필 경도가 2H(실험예 2-1) 및 3H(실험예 2-2)가 되는 시험편을 얻었다. 자외선 조사 시간이 길수록, 하드 코트층의 연필 경도는 높아진다.
이용한 TAC 필름은 제1 보호층(4)에 대응하는 것이다. 또한, 형성한 하드 코트층은 하드 코트층(5)에 대응하는 것이다.
(평가)
얻어진 시험편을 흡수축이 서로 직교하도록 배치한(크로스 니콜 배치한) 2장의 직교 편광판 사이에 두고, 한쪽의 직교 편광판측으로부터 광원(형광등)을 이용하여 조명하였다. 그 상태로, 다른 쪽의 직교 편광판측으로부터 육안으로 관찰하여, 투과광의 명암의 유무 및 분포를 평가하였다.
평가 결과를 하기 표 2에 나타낸다. 표 2의 평가 결과에 있어서, 투과광에 명암이 없었던 시험편에 대해서는 「Good」, 약간 명암이 확인된 시험편에 대해서는 「Fair」, 명확한 명암이 확인된 시험편에 대해서는 「Bad」로 나타내었다.
Figure pct00002
평가의 결과, 실험예 2-1의 시험편에서는, 투과광에 명암이 확인되지 않았다. 평가한 시험편에 복굴절이 생기지 않았기 때문이라고 생각된다. 이러한 제1 보호층(4), 하드 코트층(5)을 갖는 광학 부재를 표시 패널(P)의 표시면측에 접합한 3D 액정 표시 장치에서는, 적합하게 임장감이나 입체감이 있는 입체 화상을 표시할 수 있다.
이에 대하여, 실험예 2-2의 시험편에서는, 투과광에 명암이 보였다. 평가한 시험편에 복굴절이 생겼기 때문이라고 생각된다. 이러한 제1 보호층(4), 하드 코트층(5)을 갖는 광학 부재를 표시 패널(P)의 표시면측에 접합한 3D 액정 표시 장치에서는, 표시하는 입체 화상이 임장감이나 입체감이 부족한 것이 된다.
[수준 3]
(시험편의 제작)
TAC 필름의 두께를 변경하는 것 이외에는 상기 수준 2의 실험예 2-1과 동일하게 하여, 하드 코트층을 형성하여, 실험예 3-1, 실험예 3-2, 실험예 3-3의 시험편을 제작하였다. 이용한 TAC 필름의 두께에 대해서는, 후술하는 표 3에 나타낸다. 또한, 실험예 3-3의 시험편은 전술한 실험예 2-1의 시험편과 동등한 것이다.
(평가)
시험편의 제작 전(자외선 조사 전)의 TAC 필름과, 시험편 작성 후(자외선 조사 후)의 TAC 필름을 비교하여, 조성물의 경화에 의해 TAC 필름에 생기는 주름의 유무를 하기 2종류의 방법에 따라 평가하였다.
(평가 방법 1)
시험편을 책상의 위에 펼쳐 두고, 소정의 앙각 방향에 천장의 형광등(점등 중)이 위치하도록 한 후, 시험편 표면에서 정반사되는 형광등의 상(형광등의 광)을 육안으로 관찰.
(평가 방법 2)
시험편을 통하여 천장의 형광등(점등 중)을 육안으로 관찰.
평가 결과를 하기 표 3에 나타낸다.
표 3의 평가 결과에 있어서, 평가 방법 1에 있어서 관찰되는 형광등의 상이, 코팅 전의 TAC 필름과 같은 정도로 선명하고, 또한 평가 방법 2에 있어서 관찰되는 형광등의 상이, 코팅 전의 TAC 필름과 마찬가지로 왜곡되는 일없이 선명한 시험편에 대해서는 「Good」으로 하였다.
평가 방법 1에 있어서는 형광등의 상을 관찰할 수 없었지만, 평가 방법 2에 있어서 관찰되는 형광등의 상이, 코팅 전의 TAC 필름과 마찬가지로 왜곡되는 일없이 선명한 시험편에 대해서는 「Fair」로 하였다.
평가 방법 1에 있어서는 형광등의 상을 관찰할 수 없고, 평가 방법 2에 있어서 형광등 상이 왜곡되어 관찰된 시험편에 대해서는 「Bad」로 하였다.
평가 결과가 「Good」, 「Fair」인 것을 합격, 「Bad」인 것을 불합격으로 하였다.
Figure pct00003
평가의 결과, 실험예 3-2 및 실험예 3-3의 시험편에서는, 평가 방법 2에 있어서 관찰되는 형광등의 상에 왜곡이 확인되지 않았다. 평가한 시험편에 시인할 수 있을 정도의 주름이 생기지 않았기 때문이라고 생각된다. 특히, 실험예 3-3의 광학 부재에 있어서는, 평가 방법 1에서 관찰되는 형광등의 상도 TAC 필름과 견주어 손색없는 선명한 것이 되어, TAC 필름의 주름이 적었던 것으로 생각된다.
이러한 제1 보호층(4), 하드 코트층(5)을 갖는 광학 부재를 표시 패널(P)의 표시면측에 접합한 3D 액정 표시 장치에서는, 적합하게 임장감이나 입체감이 있는 입체 화상을 표시할 수 있다.
이에 대하여, 실험예 3-1의 시험편에서는, 평가 방법 1에 있어서는 형광등의 상을 관찰할 수 없고, 평가 방법 2에서 관찰되는 형광등의 상에 왜곡이 보였다. 평가한 시험편에 시인에 영향을 끼칠 정도의 주름이 생겼기 때문이라고 생각된다. 이러한 제1 보호층(4), 하드 코트층(5)을 갖는 광학 부재를 표시 패널(P)의 표시면측에 접합한 3D 액정 표시 장치에서는, 표시하는 입체 화상이 임장감이나 입체감이 부족한 것으로 된다.
1 광학 부재
2 편광자층
3 패턴화 위상차층
4 제1 보호층(위상차층 보호층)
5 하드 코트층(방현층)
6 제2 보호층(편광자층 보호층)
P 액정 패널(표시 패널)
32 위상차층
32a 제1 영역
32b 제2 영역
100 표시 장치

Claims (13)

  1. 입사하는 직선 편광을 제1 편광 상태로 변화시키는 복수의 제1 영역과, 제2 편광 상태로 변화시키는 복수의 제2 영역을 가지며,
    복수의 상기 제1 영역 및 복수의 상기 제2 영역이 평면에서 보아 소정의 패턴으로 배치된 위상차층과,
    상기 위상차층의 한쪽의 면측에 마련된 편광자층과,
    상기 위상차층의 다른 쪽의 면측의 표면에 마련된 방현층을 가지며,
    상기 방현층의 요철 표면의 임의의 단면 곡선에 있어서의 산술 평균 높이(Pa)가 0.15 ㎛ 이하이고, 최대 단면 높이(Pt)가 1.5 ㎛ 이하인 광학 부재.
  2. 제1항에 있어서, 상기 방현층의 표면의 경사 각도가 2°이상인 비율이 30％ 이하인 광학 부재.
  3. 입사하는 직선 편광을 제1 편광 상태로 변화시키는 복수의 제1 영역과, 제2 편광 상태로 변화시키는 복수의 제2 영역을 가지며,
    복수의 상기 제1 영역 및 복수의 상기 제2 영역이 평면에서 보아 소정의 패턴으로 배치된 위상차층과,
    상기 위상차층의 한쪽의 면측에 마련된 편광자층과,
    상기 위상차층의 다른 쪽의 면측의 표면에 마련된 방현층을 가지며,
    상기 방현층의 표면에 대해서, JIS K 7374에 기초하여 폭 0.5 ㎜, 1.0 ㎜ 및 2.0 ㎜의 광학 빗을 이용하여 반사법으로 측정되는 상 선명도의 합이 30％ 이상 200％ 이하인 광학 부재.
  4. 제3항에 있어서, 상기 편광자층의 측으로부터 투과시키는 광에 대해서, JIS K 7374에 기초하여 폭 0.125 ㎜, 0.5 ㎜, 1.0 ㎜ 및 2.0 ㎜의 광학 빗을 이용하여 투과법으로 측정되는 상 선명도의 합이 150％ 이상 350％ 이하인 광학 부재.
  5. 입사하는 직선 편광을 제1 편광 상태로 변화시키는 복수의 제1 영역과, 제2 편광 상태로 변화시키는 복수의 제2 영역을 가지며,
    복수의 상기 제1 영역 및 복수의 상기 제2 영역이 평면에서 보아 소정의 패턴으로 배치된 위상차층과,
    상기 위상차층의 한쪽의 면측에 마련된 편광자층과,
    상기 편광자층에 대하여 상기 위상차층과는 반대측에 마련된 편광자층 보호층을 가지며,
    상기 편광자층 보호층의 면내 위상차(Ro)가 10 ㎚ 이하인 광학 부재.
  6. 제5항에 있어서, 상기 편광자층 보호층의 두께 방향의 위상차(Rth)가 10 ㎚ 이하인 광학 부재.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 편광자층 보호층의 Nz 계수가 10 이하인 광학 부재.
  8. 입사하는 직선 편광을 제1 편광 상태로 변화시키는 복수의 제1 영역과, 제2 편광 상태로 변화시키는 복수의 제2 영역을 가지며,
    복수의 상기 제1 영역 및 복수의 상기 제2 영역이 평면에서 보아 소정의 패턴으로 배치된 위상차층과,
    상기 위상차층의 한쪽의 면측에 마련된 편광자층과,
    상기 위상차층의 다른 쪽의 면측의 표면에 마련된 하드 코트층을 가지며,
    상기 하드 코트층은 두께가 1 ㎛ 이상이고, 연필 경도가 F 이상 2H 이하인 광학 부재.
  9. 제8항에 있어서, 상기 하드 코트층은 활성 에너지선 경화성 수지 조성물의 중합체인 광학 부재.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 위상차층과 상기 하드 코트층 사이에 위상차층 보호층을 갖는 광학 부재.
  11. 입사하는 직선 편광을 제1 편광 상태로 변화시키는 복수의 제1 영역과, 제2 편광 상태로 변화시키는 복수의 제2 영역을 가지며,
    복수의 상기 제1 영역 및 복수의 상기 제2 영역이 평면에서 보아 소정의 패턴으로 배치된 위상차층과,
    상기 위상차층의 한쪽의 면측에 마련된 편광자층과,
    상기 편광자층에 대하여 상기 위상차층과는 반대측에 마련된 편광자층 보호층을 가지며,
    상기 편광자층 보호층은 두께가 5 ㎛ 이상 80 ㎛ 이하인 광학 부재.
  12. 입사하는 직선 편광을 제1 편광 상태로 변화시키는 복수의 제1 영역과, 제2 편광 상태로 변화시키는 복수의 제2 영역을 가지며,
    복수의 상기 제1 영역 및 복수의 상기 제2 영역이 평면에서 보아 소정의 패턴으로 배치된 위상차층과,
    상기 위상차층의 한쪽의 면측에 마련된 편광자층과,
    상기 위상차층의 다른 쪽의 면측의 표면에 마련된 하드 코트층과,
    상기 위상차층과 상기 하드 코트층 사이에 마련된 위상차층 보호층을 가지며,
    상기 위상차층 보호층은 두께가 35 ㎛ 이상인 광학 부재.
  13. 표시 패널과,
    상기 표시 패널의 표시면측에 마련된 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 광학 부재를 갖는 표시 장치.
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