JP5875434B2 - 3d画像表示用光学フィルム、3d画像表示装置及び3d画像表示システム - Google Patents
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Description
本発明は、3D画像表示装置の視野角特性の改善に寄与する新規な3D画像表示装置用光学フィルム、及びそれを利用した3D画像表示装置、及び3D画像表示システムを提供することを課題とする。
[1] 重合性基を有するディスコティック液晶を主成分とする組成物から形成されている光学異方性層を少なくとも含み、前記光学異方性層が、面内遅相軸方向及び面内レターデーションの少なくとも一方が互いに異なる第1位相差領域及び第2位相差領域を含み、且つ前記第1及び第2位相差領域が、面内において交互に配置されているパターン光学異方性層であることを特徴とする3D画像表示装置用光学フィルム。
[2] 前記ディスコティック液晶が、垂直配向状態に固定されている[1]の光学フィルム。
[3] 偏光膜をさらに有し、前記第1及び第2位相差領域の面内遅相軸と、前記偏光膜の吸収軸とがそれぞれ±45°の角度をなす[1]又は[2]の光学フィルム。
[4] 前記偏光膜の一方の面上に配置されている前記光学異方性層を含む全ての部材の波長550nmの面内レターデーションRe(550)の合計値が、110〜160nmである[1]〜[3]のいずれかの光学フィルム。
[5] 前記偏光膜の一方の面上に配置されている前記光学異方性層を含む全ての部材の波長550nmの厚み方向レターデーションRth(550)の合計値が、−140〜140nmである[3]又は[4]の光学フィルム。
[6] 前記光学異方性層、及び該光学異方性層の前記偏光膜が配置されている表面と反対の表面上に配置されている全ての部材の波長550nmの厚み方向レターデーションRth(550)の合計値が、−104〜104nmである[3]又は[4]の光学フィルム。
[7] 前記光学異方性層の表面上に、紫外線吸収剤を含有する透明支持体を有する[1]〜[6]のいずれかの光学フィルム。
[8] ハードコート層をさらに有する[1]〜[7]のいずれかの光学フィルム。
[9] 前記ハードコート層が、紫外線吸収剤を含有する[8]の光学フィルム。
[10] 反射防止層をさらに有する[1]〜[9]のいずれかの光学フィルム。
[11] 防眩層をさらに有する[1]〜[10]のいずれかの光学フィルム。
[12] 画像信号に基づいて駆動される表示パネルと、前記表示パネルの視認側に配置される[1]〜[11]のいずれかの光学フィルムとを少なくとも有する3D画像表示装置。
[13] 前記表示パネルが液晶セルを有する[12]の3D画像表示装置。
[14] [5]の光学フィルムを有し、前記液晶セルが、TNモードである[13]の3D用画像表示装置。
[15] [6]の光学フィルムを有し、前記液晶セルが、VAモード又はIPSモードである[13]の3D用画像表示装置。
[16] [12]〜[15]のいずれかの3D用画像表示装置と、該3D用画像表示装置の視認側に配置される偏光板とを少なくとも備え、該偏光板を通じて立体画像を視認させる3D画像表示システム。
Rth(λ)は、前記Re(λ)を、面内の遅相軸(KOBRA 21ADH、又はWRにより判断される)を傾斜軸(回転軸)として(遅相軸がない場合には、フィルム面内の任意の方向を回転軸とする)のフィルム法線方向に対して法線方向から片側50°まで10度ステップで各々その傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて全部で6点測定し、その測定されたレターデーション値と平均屈折率の仮定値及び入力された膜厚値を基にKOBRA 21ADH又はWRが算出する。上記において、法線方向から面内の遅相軸を回転軸として、ある傾斜角度にレターデーションの値がゼロとなる方向をもつフィルムの場合には、その傾斜角度より大きい傾斜角度でのレターデーション値はその符号を負に変更した後、KOBRA 21ADH、又はWRが算出する。なお、遅相軸を傾斜軸(回転軸)として(遅相軸がない場合には、フィルム面内の任意の方向を回転軸とする)、任意の傾斜した2方向からレターデーション値を測定し、その値と平均屈折率の仮定値、及び入力された膜厚値を基に、以下の式(A)、及び式(B)よりRthを算出することもできる。
Rth=((nx+ny)/2−nz)×d・・・・・・・・・・・式(B)
また、本明細書において、角度(例えば「90°」等の角度)、及びその関係(例えば「直交」、「平行」、及び「45°で交差」等)については、本発明が属する技術分野において許容される誤差の範囲を含むものとする。例えば、厳密な角度±10°未満の範囲内であることなどを意味し、厳密な角度との誤差は、5°以下であることが好ましく、3°以下であることがより好ましい。
本発明は、重合性基を有するディスコティック液晶を主成分とする組成物から形成されている光学異方性層を少なくとも含み、
前記光学異方性層が、面内遅相軸方向及び面内レターデーションの少なくとも一方が互いに異なる第1位相差領域及び第2位相差領域を含み、且つ前記第1及び第2位相差領域が、面内において交互に配置されているパターン光学異方性層であることを特徴とする3D画像表示装置用光学フィルムに関する。
また、第1及び第2位相差領域12a及び12bの形状及び配置パターンは、図2及び3に示すストライプ状のパターンを交互に配置した態様に限定されるものではない。図4に示す様に、矩形状のパターンを格子状に配置してもよい。
なお、光学異方性層12のReが単独でλ/4である必要はなく、偏光膜16の一方の表面上に配置される光学異方性層12を含む全ての部材のReの総和、例えば、図6(a)の態様では、偏光膜保護フィルム、支持体、光学異方性層及び基材フィルム全てのReの総和、図6(b)の態様では、偏光膜保護フィルム、光学異方性層、及び支持体のReの総和が、図6(c)の態様では、支持体、光学異方性層及び基材フィルム全てのReの総和、図6(d)の態様では、光学異方性層、及び支持体のReの総和が、図6(e)の態様では、偏光膜保護フィルム、支持体、及び光学異方性層のReの総和が、110〜160nmであるのが好ましく、120〜150nmであるのがより好ましく、125〜145nmであることが特に好ましい。ここで、「全てのReの総和」とは、該当する層をまとめて一度に測定したときのReのことである。
本発明は、本発明の光学フィルムを有する3D画像表示装置及び3D画像表示システムにも関する。本発明の光学フィルムは、表示パネルの視認側に配置され、表示パネルが表示する画像を右眼用及び左眼用の円偏光画像又は直線偏光画像等の偏光画像に変換する機能を有する。観察者は、これらの画像を円偏光又は直線偏光眼鏡等の偏光板を介して観察し、立体画像として認識する。
本発明における光学異方性層は、面内遅相軸方向及び面内レターデーションの少なくとも一方が互いに異なる第1位相差領域及び第2位相差領域を含み、且つ前記第1及び第2位相差領域が、面内において交互に配置されているパターン光学異方性層である。一例は、第1及び第2位相差領域がそれぞれλ/4程度のReを有し、且つ面内遅相軸が互いに直交している光学異方性層である。このような光学異方性層の形成には種々の方法があるが、本発明では、重合性基を有するディスコティック液晶を垂直配向させた状態で重合させ、固定化して形成することが好ましい。なお、前記光学異方性層は単層構造であっても、積層構造であってもよい。2以上の層からなる積層構造の態様では、少なくとも一つの層が、ディスコティック液晶を含有する組成物の配向を固定してなる光学異方性層であれば、本発明の効果を得られる。前記積層構造の光学異方性層の一例は、非パターン化(以下「一様な」という場合もある)の光学異方性層と、パターン化光学異方性層との積層体である。前記積層構造の例において、ディスコティック液晶を含有する組成物からなる光学異方性層は、前記非パターン化光学異方性層及び前記パターン化光学異方性層のいずれであってもよいし、双方であってもよい。前記積層構造の例が、ディスコティック液晶を含有する組成物からなる光学異方性層以外の光学異方性層を含む場合、その例には、棒状液晶を含有する組成物からなる光学異方性層、及び複屈折高分子フィルムが含まれる。前記積層構造の例では、第1及び第2の位相差領域のいずれか一方は、2以上の光学異方性層のReが互いに加算されて所定のReを示し(例えばRe=λ/2)、他方は、2以上の光学異方性層のReが互いに軽減し合い所定のRe(例えばRe=0)を示す。
本発明の光学異方性層の主原料として使用可能なディスコティック液晶としては、前記のとおり重合性基を有する化合物が好ましい。
前記ディスコティック液晶としては、下記一般式(I)で表される化合物が好ましい。
一般式(I): D(−L−H−Q)n
式中、Dは円盤状コアであり、Lは二価の連結基であり、Hは二価の芳香族環又は複素環であり、Qは重合性基であり、nは3〜12の整数を表す。
で表されるディスコティック液晶であることが特に好ましい。
同義であり、その好ましい範囲も同一である。また、L1、L2、L3、H1、H2、H3、R1、R2、及びR3も、後述する一般式(IV)におけるL1、L2、L3、H1、H2、H3、R1、R2、R3と同義であり、その好ましい範囲も同一である。
内に複数個の芳香環を有しているディスコティック液晶は、配向制御剤として用いられるピリジニウム化合物又はイミダゾリウム化合物等のオニウム塩との間に分子間π−π相互作用が起こるため、垂直配向を実現できる。特に、例えば、一般式(II)において、Lが、*−CH=CH−又は*−C≡C−のいずれか一方を少なくとも一つ以上含む二価の連結基である場合、及び、一般式(III)において、複数個の芳香環及び複素環が単結合で
連結される場合は、該連結基により結合の自由回転が強く束縛されることにより分子の直線性が保持されるため、液晶性が向上すると共に、より強い分子間π−π相互作用が起こり安定な垂直配向が実現できる。
*−(−L21−Q2)n1−L22−L23−Q1
一般式(I−R)中、*は、一般式(IV)におけるH1〜H3側と結合する位置を表す;L21は単結合又は二価の連結基を表す;Q2は少なくとも1種類の環状構造を有する二価の基(環状基)を表す;n1は、0〜4の整数を表す;L22は、**−O−、**−O−CO−、**−CO−O−、**−O−CO−O−、**−S−、**−NH−、**−SO2−、**−CH2−、**−CH=CH−又は**−C≡C−を表す;L23は、−O−、−S−、−C(=O)−、−SO2−、−NH−、−CH2−、−CH=CH−及び−C≡C−並びにこれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基を表す;Q1は重合性基又は水素原子を表す。
なお、前記組成物中には、液晶の垂直配向を促進する添加剤を添加していることが好ましく、該添加剤の例には、特開2009−223001号公報の[0055]〜[0063]に記載の化合物が含まれる。
本手法では算出を容易にすべく、下記の2点を仮定し、光学異方性層の2つの界面におけるチルト角とする。
1.光学異方性層は液晶性化合物を含む層で構成された多層体と仮定する。さらに、それを構成する最小単位の層(液晶性化合物のチルト角は該層内において一様と仮定)は光学的に一軸と仮定する。
2.各層のチルト角は光学異方性層の厚み方向に沿って一次関数で単調に変化すると仮定する。
具体的な算出法は下記のとおりである。
(1)各層のチルト角が光学異方性層の厚み方向に沿って一次関数で単調に変化する面内で、光学異方性層への測定光の入射角を変化させ、3つ以上の測定角でレターデーション値を測定する。測定及び計算を簡便にするためには、光学異方性層に対する法線方向を0°とし、−40°、0°、+40°の3つの測定角でレターデーション値を測定することが好ましい。このような測定は、KOBRA−21ADH及びKOBRA−WR(王子計測器(株)製)、透過型のエリプソメータAEP−100((株)島津製作所製)、M150及びM520(日本分光(株)製)、ABR10A(ユニオプト(株)製)で行うことができる。
(2)上記のモデルにおいて、各層の常光の屈折率をno、異常光の屈折率をne(neは各々すべての層において同じ値、noも同様とする)、及び多層体全体の厚みをdとする。さらに各層におけるチルト方向とその層の一軸の光軸方向とは一致するとの仮定の元に、光学異方性層のレターデーション値の角度依存性の計算が測定値に一致するように、光学異方性層の一方の面におけるチルト角θ1及び他方の面のチルト角θ2を変数としてフィッティングを行い、θ1及びθ2を算出する。
ここで、no及びneは文献値、カタログ値等の既知の値を用いることができる。値が未知の場合はアッベ屈折計を用いて測定することもできる。光学異方性層の厚みは、光学干渉膜厚計、走査型電子顕微鏡の断面写真等により測定数することができる。
本発明では、前述のように、重合性基を有するディスコティック液晶の垂直配向を実現するために、オニウム塩を添加することが好ましい。オニウム塩は配向膜界面に偏在し、液晶分子の配向膜界面近傍におけるチルト角を増加させる作用をする。
一般式(1)
Z−(Y−L−)nCy+・X‐
式中、Cyは5又は6員環のオニウム基であり、L、Y、Z、Xは、後述する一般式(2a)及び(2b)におけるL23、L24、Y22、Y23、Z21、Xに同義であり、その好ましい範囲も同一であり、nは2以上の整数を表す。
例えば、配向膜材料としてポリビニルアルコールを利用する態様では、ポリビニルアルコールの水酸基と水素結合を形成するために、水素結合性基を有しているのが好ましい。水素結合の理論的な解釈としては、例えば、H.Uneyama and K.Morokuma、Journal of American Chemical Society、第99巻、第1316〜1332頁、1977年に報告がある。具体的な水素結合の様式としては、例えば、J.N.イスラエスアチヴィリ著、近藤保、大島広行訳、分子間力と表面力、マグロウヒル社、1991年の第98頁、図17に記載の様式が挙げられる。具体的な水素結合の例としては、例えば、G.R.Desiraju、Angewante Chemistry International Edition English、第34巻、第2311頁、1995年に記載のものが挙げられる。
例えば、イミダゾリウム環の窒素原子ように、5又は6員環のオニウム環に、水素結合性基を有する原子を含有していることも好ましい。
一般式(2a)及び(2b)で表される化合物は、主に、前記一般式(I)〜(IV)で表されるディスコティック液晶の配向膜界面における配向を制御することを目的として添加され、ディスコティック液晶の分子の配向膜界面近傍におけるチルト角を増加させる作用がある。
L23は、単結合、−O−、−O−CO−、−CO−O−、−C≡C−、−CH=CH−、−CH=N−、−N=CH−、−N=N−、−O−AL−O−、−O−AL−O−CO−、−O−AL−CO−O−、−CO−O−AL−O−、−CO−O−AL−O−CO−、−CO−O−AL−CO−O−、−O−CO−AL−O−、−O−CO−AL−O−CO−又は−O−CO−AL−CO−O−であるのが好ましく、ALは、炭素原子数が1〜10のアルキレン基である。L23は、単結合、−O−、−O−AL−O−、−O−AL−O−CO−、−O−AL−CO−O−、−CO−O−AL−O−、−CO−O−AL−O−CO−、−CO−O−AL−CO−O−、−O−CO−AL−O−、−O−CO−AL−O−CO−または−O−CO−AL−CO−O−が好ましく、単結合または−O−がさらに好ましく、−O−が最も好ましい。
R22が、ジアルキル置換アミノ基である場合、2つのアルキル基が互いに結合して含窒素複素環を形成してもよい。このとき形成される含窒素複素環は、5員環または6員環が好ましい。R22は水素原子、無置換アミノ基、または炭素原子数が2〜12のジアルキル置換アミノ基であるのがさらに好ましく、水素原子、無置換アミノ基、または炭素原子数が2〜8のジアルキル置換アミノ基であるのがよりさらに好ましい。R22が無置換アミノ基及び置換アミノ基である場合、ピリジニウム環の4位が置換されていることが好ましい。
Xは、一価のアニオンであることが好ましい。アニオンの例には、ハライドイオン(フッ素イオン、塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオン)およびスルホン酸イオン(例、メタンスルホネートイオン、p−トルエンスルホネートイオン、ベンゼンスルホネートイオン)が含まれる。
前記5又は6員環が置換基を有していてもよい。好ましくは、Y22及びY23のうち少なくとも1つは、置換基を有する5又は6員環を部分構造として有する2価の連結基である。Y22およびY23は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい6員環を部分構造として有する2価の連結基であるのが好ましい。6員環は、脂肪族環、芳香族環(ベンゼン環)および複素環を含む。6員脂肪族環の例は、シクロヘキサン環、シクロヘキセン環およびシクロヘキサジエン環を含む。6員複素環の例は、ピラン環、ジオキサン環、ジチアン環、チイン環、ピリジン環、ピペリジン環、オキサジン環、モルホリン環、チアジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、ピペラジン環およびトリアジン環を含む。6員環に、他の6員環または5員環が縮合していてもよい。
置換基の例は、ハロゲン原子、シアノ、炭素原子数が1〜12のアルキル基および炭素原子数が1〜12のアルコキシ基を含む。アルキル基およびアルコキシ基は、炭素原子数が2〜12のアシル基または炭素原子数が2〜12のアシルオキシ基で置換されていてもよい。置換基は、炭素原子数が1〜12(より好ましくは1〜6、さらに好ましくは1〜3)のアルキル基であるのが好ましい。置換基は2以上であってもよく、例えば、Y22及びY23がフェニレン基である場合は、1〜4の炭素原子数が1〜12(より好ましくは1〜6、さらに好ましくは1〜3)のアルキル基で置換されていてもよい。
mが2の場合、Z21は、シアノ、炭素原子数が1〜10のアルキル基または炭素原子数が1〜10のアルコキシ基であることが好ましく、炭素原子数4〜10のアルコキシ基であるのがさらに好ましい。
mが1の場合、Z21は、炭素原子数が7〜12のアルキル基、炭素原子数が7〜12のアルコキシ基、炭素原子数が7〜12のアシル置換アルキル基、炭素原子数が7〜12のアシル置換アルコキシ基、炭素原子数が7〜12のアシルオキシ置換アルキル基または炭素原子数が7〜12のアシルオキシ置換アルコキシ基であることが好ましい。
で表される化合物が好ましい。
R30は、炭素原子数が1〜12(より好ましくは1〜6、さらに好ましくは1〜3)のアルキル基であるのが好ましい。
オニウム塩は、その添加量が、液晶化合物に対して5質量%を超えることはなく、0.1〜2質量%程度であるのが好ましい。
フルオロ脂肪族基含有共重合体は、液晶、主に、前記一般式(I)で表されるディスコティック液晶、の空気界面における配向を制御することを目的として添加され、液晶の分子の空気界面近傍におけるチルト角を増加させる作用がある。さらに、ムラ、ハジキなどの塗布性も改善される。
本発明に使用可能なフルオロ脂肪族基含有共重合体としては、特開2004−333852号、同2004−333861号、同2005−134884号、同2005−179636号、及び同2005−181977号などの各公報及び明細書に記載の化合物の中から選んで用いることができる。特に好ましくは、特開2005−179636号、及び同2005−181977号の各公報及び明細書に記載の、フルオロ脂肪族基と、カルボキシル基(−COOH)、スルホ基(−SO3H)、ホスホノキシ{−OP(=O)(OH)2}}及びそれらの塩からなる群より選ばれる1種以上の親水性基とを側鎖に含むポリマーである。
フルオロ脂肪族基含有共重合体は、その添加量が、液晶化合物に対して2質量%を超えることはなく、0.1〜1質量%程度であるのが好ましい。
光学異方性層の形成に利用する、前記組成物は塗布液として調製するのが好ましい。塗布液の調製に使用する溶媒としては、有機溶媒が好ましく用いられる。有機溶媒の例には、アミド(例、N,N−ジメチルホルムアミド)、スルホキシド(例、ジメチルスルホキシド)、ヘテロ環化合物(例、ピリジン)、炭化水素(例、ベンゼン、ヘキサン)、アルキルハライド(例、クロロホルム、ジクロロメタン)、エステル(例、酢酸メチル、酢酸ブチル)、ケトン(例、アセトン、メチルエチルケトン)、エーテル(例、テトラヒドロフラン、1,2−ジメトキシエタン)が含まれる。アルキルハライドおよびケトンが好ましい。二種類以上の有機溶媒を併用してもよい。
前記の重合性基を有する液晶化合物を含有する組成物(例えば塗布液)を、所望の液晶相を示す配向状態とした後、該配向状態を紫外線照射により固定する。固定化は、液晶化合物に導入した反応性基の重合反応により実施することが好ましい。紫外線照射による、光重合反応により固定化するのが好ましい。光重合反応としては、ラジカル重合、カチオン重合のいずれでも構わない。ラジカル光重合開始剤の例には、α−カルボニル化合物(米国特許2367661号、同2367670号の各明細書記載)、アシロインエーテル(米国特許2448828号明細書記載)、α−炭化水素置換芳香族アシロイン化合物(米国特許2722512号明細書記載)、多核キノン化合物(米国特許3046127号、同2951758号の各明細書記載)、トリアリールイミダゾールダイマーとp−アミノフェニルケトンとの組み合わせ(米国特許3549367号明細書記載)、アクリジンおよびフェナジン化合物(特開昭60−105667号公報、米国特許4239850号明細書記載)およびオキサジアゾール化合物(米国特許4212970号明細書記載)が含まれる。カチオン光重合開始剤の例には、有機スルフォニウム塩系、ヨードニウム塩系、フォスフォニウム塩系等を例示する事ができ、有機スルフォニウム塩系、が好ましく、トリフェニルスルフォニウム塩が特に好ましい。これら化合物の対イオンとしては、ヘキサフルオロアンチモネート、ヘキサフルオロフォスフェートなどが好ましく用いられる。
光重合開始剤の使用量は、塗布液の固形分の0.01〜20質量%であることが好ましく、0.5〜5質量%であることがさらに好ましい。
また、感度を高める目的で重合開始剤に加えて、増感剤を用いてもよい。増感剤の例には、n−ブチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−ブチルホスフィン、及びチオキサントン等が含まれる。光重合開始剤は複数種を組み合わせてもよく、使用量は、塗布液の固形分の0.01〜20質量%であることが好ましく、0.5〜5質量%であることがより好ましい。液晶化合物の重合のための光照射は紫外線を用いることが好ましい。
前記組成物は、重合性液晶化合物とは別に、非液晶性の重合性モノマーを含有していてもよい。重合性モノマーとしては、ビニル基、ビニルオキシ基、アクリロイル基又はメタクリロイル基を有する化合物が好ましい。なお、重合性の反応性官能基数が2以上の多官能モノマー、例えば、エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパンアクリレートを用いると、耐久性が改善されるので好ましい。前記非液晶性の重合性モノマーは、非液晶性成分であるので、その添加量が、液晶化合物に対して40質量%を超えることはなく、0〜20質量%程度であるのが好ましい。
本発明の光学フィルムは、前記光学異方性層を支持する透明支持体を有する。透明支持体としては、正のRthを示すポリマーフィルムを用いるのが好ましい。また透明支持体として、低Re及び低Rthのポリマーフィルムを用いるのも好ましい。
上記セルロースアシレートフィルム等の透明支持体には、フィルム自身の耐光性向上、或いは偏光板、液晶表示装置の液晶化合物等の画像表示部材の劣化防止のために、更に紫外線吸収剤を添加することが好ましい。
光学異方性層及び透明支持体との間にパターン光学異方性層を実現できる配向膜を形成してもよい。配向膜としては、ラビング配向膜を利用するのが好ましい。
本発明に利用可能な「ラビング配向膜」とは、ラビングによって、液晶分子の配向規制能を有するように処理された膜を意味する。ラビング配向膜には、液晶分子を配向規制する配向軸があり、当該配向軸に従って、液晶分子は配向する。液晶分子は、配向膜への紫外線照射部分でラビング方向に対して液晶の遅相軸が平行になるように配向し、未照射部分で液晶分子の遅相軸がラビング方向に対して直交配向するように、配向膜の材料、酸発生剤、液晶、及び配向制御剤を選択する。
ラビング密度を変える方法としては、「液晶便覧」(丸善社発行)に記載されている方法を用いることができる。ラビング密度(L)は、下記式(A)で定量化されている。
式(A) L=Nl(1+2πrn/60v)
式(A)中、Nはラビング回数、lはラビングローラーの接触長、rはローラーの半径、nはローラーの回転数(rpm)、vはステージ移動速度(秒速)である。
ラビング密度と配向膜のプレチルト角との間には、ラビング密度を高くするとプレチルト角は小さくなり、ラビング密度を低くするとプレチルト角は大きくなる関係がある。
長尺状の偏光膜であって、吸収軸が長手方向の偏光膜と貼り合わせるには、長尺のポリマーフィルムからなる支持体上に配向膜を形成し、長手方向に対して45°の方向に連続的にラビング処理して、ラビング配向膜を形成するのが好ましい。
ディスコティック液晶は、オニウム塩を添加することで、直交垂直配向状態になる場合がある。分解により発生した酸と、該オニウム塩とが、アニオン交換すると、該オニウム塩の配向膜界面における偏在性が低下し、直交垂直配向効果を低下させ、平行垂直配向状態を形成させてもよい。また、例えば、配向膜がポリビニルアルコール系配向膜である場合には、そのエステル部分が発生した酸により分解し、その結果、前記オニウム塩の配向膜界面偏在性を変化させてもよい。
第1の態様は、ディスコティック液晶の配向制御に影響を与える複数の作用を利用し、その後、外部刺激(熱処理等)によりいずれかの作用を消失させて、所定の配向制御作用を支配的にする方法である。例えば、配向膜による配向制御能と、液晶組成物中に添加される配向制御剤の配向制御能との複合作用により、ディスコティック液晶を所定の配向状態とし、それを固定して一方の位相差領域を形成した後、外部刺激(熱処理等)により、いずれかの作用(例えば配向制御剤による作用)を消失させて、他の配向制御作用(配向膜による作用)を支配的にし、それによって他の配向状態を実現し、それを固定して他方の位相差領域を形成する。例えば、前記一般式(2a)で表されるピリジニウム化合物又は一般式(2b)で表されるイミダゾリウム化合物は、ピリジニウム基又はイミダリウム基が親水的であるため前記親水的なポリビニルアルコール配向膜表面に偏在する。特に、ピリジニウム基に、さらに、水素原子のアクセプターの置換基であるアミノ基(一般式(2a)及び(2a’)において、R22が無置換のアミノ基又は炭素原子数が1〜20の置換アミノ基)が置換されていると、ポリビニルアルコールとの間に分子間水素結合が発生し、より高密度に配向膜表面に偏在すると共に、水素結合の効果により、ピリジニウム誘導体がポリビニルアルコールの主鎖と直交する方向に配向するため、ラビング方向に対して液晶の直交配向を促進する。前記ピリジニウム誘導体は、分子内に複数個の芳香環を有しているため、前述した、液晶、特にディスコティック液晶との間に強い分子間π−π相互作用が起こり、ディスコティック液晶の配向膜界面近傍における直交配向を誘起する。特に、一般式(2a’)で表されるように、親水的なピリジニウム基に疎水的な芳香環が連結されていると、その疎水性の効果により垂直配向を誘起する効果も有する。しかし、その効果は、ある温度を超えて加熱すると、水素結合が切断され、前記ピリジニウム化合物等の配向膜表面における密度が低下し、その作用を消失する。その結果、ラビング配向膜そのものの規制力により液晶が配向し、液晶は平行配向状態になる。この方法の詳細については、特願2010−141346号明細書(特開2012−008170号公報)に記載があり、その内容は本明細書に参照として取り込まれる。
偏光膜は、一般的な偏光膜を用いることができる。例えば、ヨウ素や二色性色素によって染色されたポリビニルアルコールフィルム等からなる偏光子膜を用いることができる。
光学異方性層と偏光膜との間には、粘着層が配置されていてもよい。光学異方性層と偏光膜との積層のために用いられる粘着層とは、例えば、動的粘弾性測定装置で測定したG’とG”との比(tanδ=G”/G’)が0.001〜1.5である物質のことを表し、いわゆる、粘着剤やクリープしやすい物質等が含まれる。粘着剤については特に制限はなく、例えば、ポリビニルアルコール系粘着剤を用いることができる。
本発明の光学フィルムは、目的に応じて必要な機能層を単独又は複数層設けてもよい。好ましい態様としては、光学異方性層の上にハードコート層が積層された態様、光学異方性層の上に反射防止層が積層された態様、光学異方性層の上にハードコート層が積層され、その上に更に反射防止層が積層された態様、光学異方性層の上に防眩層が積層された態様等が挙げられる。該反射防止層は、光学干渉によって反射率が減少するように屈折率、膜厚、層の数、層順等を考慮して設計された、少なくとも一層以上の層からなる層である。
反射防止層は、最も単純な構成では、フィルムの最表面に低屈折率層のみを塗設した構成である。更に反射率を低下させるには、屈折率の高い高屈折率層と、屈折率の低い低屈折率層を組み合わせて反射防止層を構成することが好ましい。構成例としては、下側から順に、高屈折率層/低屈折率層の2層のものや、屈折率の異なる3層を、中屈折率層(下層よりも屈折率が高く、高屈折率層よりも屈折率の低い層)/高屈折率層/低屈折率層の順に積層されているもの等があり、更に多くの反射防止層を積層するものも提案されている。中でも、耐久性、光学特性、コストや生産性等から、ハードコート層上に、中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層の順に有することが好ましく、例えば、特開平8−122504号公報、特開平8−110401号公報、特開平10−300902号公報、特開2002−243906号公報、特開2000−111706号公報等に記載の構成が挙げられる。また、各層に他の機能を付与させてもよく、例えば、防汚性の低屈折率層、帯電防止性の高屈折率層、帯電防止性のハードコート層としたもの(例、特開平10−206603号公報、特開2002−243906号公報等)等が挙げられる。
支持体/光学異方性層
支持体/光学異方性層/支持体/ハードコート層
支持体/光学異方性層/支持体/低屈折率層
支持体/光学異方性層/支持体/ハードコート層/低屈折率層
支持体/光学異方性層/支持体/ハードコート層/中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層
支持体/光学異方性層/支持体/防眩層
支持体/光学異方性層/支持体/防眩層/低屈折率層
支持体/光学異方性層/支持体/防眩層/中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層
支持体/光学異方性層/支持体/ハードコート層/防眩層
支持体/光学異方性層/支持体/ハードコート層/防眩層/低屈折率層
支持体/光学異方性層/支持体/ハードコート層/防眩層/中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層
光学異方性層/支持体
光学異方性層/支持体/支持体/ハードコート層
光学異方性層/支持体/支持体/低屈折率層
光学異方性層/支持体/支持体/ハードコート層/低屈折率層
光学異方性層/支持体/支持体/ハードコート層/中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層
光学異方性層/支持体/支持体/防眩層
光学異方性層/支持体/支持体/防眩層/低屈折率層
光学異方性層/支持体/支持体/防眩層/中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層
光学異方性層/支持体/ハードコート層
光学異方性層/支持体/支持体/ハードコート層/防眩層
光学異方性層/支持体/支持体/ハードコート層/防眩層/低屈折率層
光学異方性層/支持体/支持体/ハードコート層/防眩層/中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層
光学異方性層/支持体/ハードコート層
光学異方性層/支持体/低屈折率層
光学異方性層/支持体/ハードコート層/低屈折率層
光学異方性層/支持体/ハードコート層/中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層
光学異方性層/支持体/防眩層
光学異方性層/支持体/防眩層/低屈折率層
光学異方性層/支持体/防眩層/中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層
光学異方性層/支持体/ハードコート層/防眩層
光学異方性層/支持体/ハードコート層/防眩層/低屈折率層
光学異方性層/支持体/ハードコート層/防眩層/中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層
支持体/光学異方性層/ハードコート層
支持体/光学異方性層/低屈折率層
支持体/光学異方性層/ハードコート層/低屈折率層
支持体/光学異方性層/ハードコート層/中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層
支持体/光学異方性層/防眩層
支持体/光学異方性層/防眩層/低屈折率層
支持体/光学異方性層/防眩層/中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層
支持体/光学異方性層/ハードコート層/防眩層
支持体/光学異方性層/ハードコート層/防眩層/低屈折率層
支持体/光学異方性層/ハードコート層/防眩層/中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層
構成(1):中屈折率層の波長550nmにおける屈折率が1.60〜1.64であり、中屈折率層の厚さが55.0nm〜65.0nmであり、高屈折率層の波長550nmにおける屈折率が1.70〜1.74であり、高屈折率層の厚さが105.0nm〜115.0nmであり、低屈折率層の波長550nmにおける屈折率が1.33〜1.38であり、低屈折率層の厚さが85.0nm〜95.0nmを有する低屈折率層である反射防止フィルム。
構成(2):中屈折率層の波長550nmにおける屈折率が1.60〜1.65であり、中屈折率層の厚さが55.0nm〜65.0nmであり、高屈折率層の波長550nmにおける屈折率が1.70〜1.74であり、高屈折率層の厚さが90.0nm〜100.0nmであり、低屈折率層の波長550nmにおける屈折率が1.33〜1.38であり、低屈折率層の厚さが85.0nm〜95.0nmである反射防止フィルム。
式(II) λ/2×0.66<n2d2<λ/2×0.72
式(III) λ/4×0.84<n3d3<λ/4×0.92
式中、n1は中屈折率層の屈折率であり、d1は中屈折率層の層厚(nm)であり、n2は高屈折率層の屈折率であり、d2は高屈折率層の層厚(nm)であり、n3は低屈折率層の屈折率であり、d3は低屈折率層の層厚(nm)であり、n3<n1<n2である。
ΔE={(L*−L*')2+(a*−a*')2+(b*−b*')2}1/2≦3
(L*'、a*'、b*'は設計膜厚時の反射光の色味)
本発明の光学フィルムは、フィルムの物理的強度を付与するために、ハードコート層を設けることができる。本発明においては、ハードコート層を設けなくてもよいが、ハードコート層を設けた方が鉛筆引掻き試験などの耐擦傷性面が強くなり、好ましい。
好ましくは、ハードコート層上に低屈折率層が設けられ、更に好ましくはハードコート層と低屈折率層の間に中屈折率層、高屈折率層が設けられ、反射防止フィルムを構成する。ハードコート層は、二層以上の積層から構成されてもよい。
ハードコート層の強度は、鉛筆硬度試験で、H以上であることが好ましく、2H以上であることが更に好ましく、3H以上であることが最も好ましい。更に、JIS K5400に従うテーバー試験で、試験前後の試験片の摩耗量が少ないほど好ましい。
前記ハードコート層等、パターン光学異方性層のさらに外側に配置される層中に、紫外線吸収剤を添加するのが好ましい。使用可能な紫外線吸収剤としては、紫外線吸収性を発現できるもので、公知のものがいずれも使用できる。そのような紫外線吸収剤のうち、紫外線吸収性が高く、電子画像表示装置で用いられる紫外線吸収能(紫外線カット能)を得るためにベンゾトリアゾール系又はヒドロキシフェニルトリアジン系の紫外線吸収剤が好ましい。また、紫外線の吸収幅を広くするために、最大吸収波長の異なる紫外線吸収剤を2種以上併用することができる。
防眩層は、表面散乱による防眩性と、好ましくはフィルムの硬度、耐擦傷性を向上するためのハードコート性をフィルムに寄与する目的で形成される。
防眩層については特開2009−98658号公報の段落[0178]〜[0189]に記載されており、本発明においても同様である。
高屈折率層の屈折率は、1.70〜1.74であることが好ましく、1.71〜1.73であることがより好ましい。中屈折率層の屈折率は、低屈折率層の屈折率と高屈折率層の屈折率との間の値となるように調整される。中屈折率層の屈折率は、1.60〜1.64であることが好ましく、1.61〜1.63であることが更に好ましい。
高屈折率層及び中屈折率層の形成方法は化学蒸着(CVD)法や物理蒸着(PVD)法、特に物理蒸着法の一種である真空蒸着法やスパッタ法により、無機物酸化物の透明薄膜を用いることもできるが、オールウェット塗布による方法が好ましい。
上記高屈折率層は、無機微粒子、3官能以上の重合性基を有する硬化性化合物(以下、「バインダー」と称する場合もある)、溶媒及び重合開始剤を含有する塗布組成物を塗布し、溶媒を乾燥させた後、加熱、電離放射線照射あるいは両手段の併用により硬化して形成されたものであるのが好ましい。硬化性化合物や開始剤を用いる場合は、塗布後に熱及び/又は電離放射線による重合反応により硬化性化合物を硬化させることで、耐傷性や密着性に優れる中屈折率層や高屈折率層が形成できる。
上記無機微粒子としては、金属の酸化物を含有する無機微粒子が好ましく、Ti、Zr、In、Zn、Sn、Al及びSbから選ばれた少なくとも1種の金属の酸化物を含有する無機微粒子がより好ましい。また、中屈折率層及び高屈折率層のうち少なくともいずれかが、導電性の無機微粒子を含有してもよい。
無機微粒子としては、屈折率の観点から、酸化ジルコニウムの微粒子が好ましい。また、導電性の観点からは、Sb、In、Snのうちの少なくとも1種類の金属の酸化物を主成分とする無機微粒子を用いることが好ましい。導電性の無機微粒子としては、錫ドープ酸化インジウム(ITO)、アンチモンドープ酸化錫(ATO)、フッ素ドープ酸化錫(FTO)、リンドープ酸化錫(PTO)、アンチモン酸亜鉛(AZO)、インジウムドープ酸化亜鉛(IZO)、酸化亜鉛、酸化ルテニウム、酸化レニウム、酸化銀、酸化ニッケル及び酸化銅からなる群から少なくとも一つ選択される金属酸化物が更に好ましい。
無機微粒子の量を変化させることで所定の屈折率に調整することができる。層中の無機微粒子の平均粒径は、酸化ジルコニウムを主成分として用いた場合、1〜120nmであることが好ましく、更に好ましくは1〜60nm、2〜40nmが更に好ましい。この範囲内で、ヘイズを抑え、分散安定性、表面の適度の凹凸による上層との密着性が良好となり、好ましい。
無機微粒子は、分散媒体中でなるべく微細化されていることが好ましく、質量平均径は10〜120nmである。好ましくは20〜100nmであり、更に好ましくは30〜90nm、特に好ましくは30〜80nmである。無機微粒子を200nm以下に微細化することで透明性を損なわない高屈折率層及び中屈折率層を形成できる。
硬化性化合物としては、重合性化合物が好ましく、重合性化合物としては電離放射線硬化性の多官能モノマーや多官能オリゴマーが好ましく用いられる。これらの化合物中の官能基としては、光、電子線、放射線重合性のものが好ましく、中でも光重合性官能基が好ましい。光重合性官能基としては、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、スチリル基、アリル基等の不飽和の重合性官能基等が挙げられ、中でも、(メタ)アクリロイル基が好ましい。
具体的には、中屈折率層、高屈折率層が前記式(I)、式(II)の膜厚と屈折率を満足するように微粒子の種類、樹脂の種類を選択すると共にその配合比率を決め、主な組成を決定することが一例として挙げられる。
本発明における低屈折率層は、屈折率が1.30〜1.47であることが好ましい。多層薄膜干渉型の反射防止フィルム(中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層)の場合の低屈折率層の屈折率は1.33〜1.38であることが望ましく、更に望ましくは1.35〜1.37が望ましい。上記範囲内とすることで反射率を抑え、膜強度を維持することができ、好ましい。低屈折率層の形成方法も化学蒸着(CVD)法や物理蒸着(PVD)法、特に物理蒸着法の一種である真空蒸着法やスパッタ法により、無機物酸化物の透明薄膜を用いることもできるが、低屈折率層用組成物を用いてオールウェット塗布による方法を用いることが好ましい。
低屈折率層まで形成した反射防止フィルムの強度は、500g荷重の鉛筆硬度試験でH以上であることが好ましく、2H以上であることが更に好ましく、3H以上であることが最も好ましい。
また、反射防止フィルムの防汚性能を改良するために、表面の水に対する接触角が95゜以上であることが好ましい。更に好ましくは102゜以上である。特に、接触角が105°以上であると、指紋に対する防汚性能が著しく良化するため、特に好ましい。また、水の接触角が102°以上で、かつ、表面自由エネルギーが25dyne/cm以下であることがより好ましく、23dyne/cm以下であることが特に好ましく、20dyne/cm以下であることが更に好ましい。最も好ましくは、水の接触角が105°以上で、かつ、表面自由エネルギーが20dyne/cm以下である。
低屈折率層は、重合性不飽和基を有する含フッ素防汚剤、重合性不飽和基を有する含フッ素共重合体、無機微粒子、その他所望により含有される任意成分を溶解あるいは分散させた塗布組成物を塗布と同時、又は塗布・乾燥後に電離放射線照射(例えば光照射、電子線ビーム照射等が挙げられる。)や加熱することによる架橋反応、又は、重合反応により硬化して、形成することが好ましい。
特に、低屈折率層が電離放射線硬化性の化合物の架橋反応、又は、重合反応により形成される場合、架橋反応、又は、重合反応は酸素濃度が10体積%以下の雰囲気で実施することが好ましい。酸素濃度が1体積%以下の雰囲気で形成することにより、物理強度、耐薬品性に優れた層を得ることができる。
好ましくは酸素濃度が0.5体積%以下であり、更に好ましくは酸素濃度が0.1体積%以下、特に好ましくは酸素濃度が0.05体積%以下、最も好ましくは0.02体積%以下である。
各層の貼り合わせに用いる接着剤としては、粘着剤でもUV接着剤でもよく、粘着剤層や接着剤層などを介して貼り合わせてもよく、特に限定されない。粘着剤は、例えば、透明支持体上にパターン光学異方性層を形成した積層体と、支持体上に上記ハードコート層等を形成した積層体とを貼合するために用いられる。接着剤は、例えば、パターン光学異方性層面と、前記ハードコート層等の支持体の裏面とを接着するために用いてもよいし、また前記2つの積層体の支持体のそれぞれ裏面を接着するために用いてもよい。
なお、パターン光学異方性層の表面、又は該パターン光学異方性層を支持する透明支持体の裏面に、前記ハードコート層形成用塗布組成物を塗布して、直接形成してもよく、その場合は、接着剤は不要である。
本発明の3D用画像表示システムに用いられる3D用画像表示装置に利用される液晶セルは、VAモード、OCBモード、IPSモード、又はTNモードであることが好ましいが、これらに限定されるものではない。
TNモードの液晶セルでは、電圧無印加時に棒状液晶性分子が実質的に水平配向し、更に60〜120゜にねじれ配向している。TNモードの液晶セルは、カラーTFT液晶表示装置として最も多く利用されており、多数の文献に記載がある。
VAモードの液晶セルでは、電圧無印加時に棒状液晶性分子が実質的に垂直に配向している。VAモードの液晶セルには、(1)棒状液晶性分子を電圧無印加時に実質的に垂直に配向させ、電圧印加時に実質的に水平に配向させる狭義のVAモードの液晶セル(特開平2−176625号公報記載)に加えて、(2)視野角拡大のため、VAモードをマルチドメイン化した(MVAモードの)液晶セル(SID97、Digest of tech.Papers(予稿集)28(1997)845記載)、(3)棒状液晶性分子を電圧無印加時に実質的に垂直配向させ、電圧印加時にねじれマルチドメイン配向させるモード(n−ASMモード)の液晶セル(日本液晶討論会の予稿集58〜59(1998)記載)及び(4)SURVIVALモードの液晶セル(LCDインターナショナル98で発表)が含まれる。また、PVA(Patterned Vertical Alignment)型、光配向型(Optical Alignment)、及びPSA(Polymer-Sustained Alignment)のいずれであってもよい。これらのモードの詳細については、特開2006−215326号公報、及び特表2008−538819号公報に詳細な記載がある。
IPSモードの液晶セルは、棒状液晶分子が基板に対して実質的に平行に配向しており、基板面に平行な電界が印加することで液晶分子が平面的に応答する。IPSモードは電界無印加状態で黒表示となり、上下一対の偏光板の吸収軸は直交している。光学補償シートを用いて、斜め方向での黒表示時の漏れ光を低減させ、視野角を改良する方法が、特開平10−54982号公報、特開平11−202323号公報、特開平9−292522号公報、特開平11−133408号公報、特開平11−305217号公報、特開平10−307291号公報などに開示されている。
本発明の立体画像表示システムでは、特に3D映像とよばれる立体画像を視認者に認識させるため、偏光板を通して画像を認識する。偏光板の一態様は、偏光眼鏡である。前記位相差板によって右眼用及び左眼用の円偏光画像を形成する態様では、円偏光眼鏡が用いられ、直線偏光画像を形成する態様では、直線眼鏡が用いられる。光学異方性層の前記第1及び第2の位相差領域のいずれか一方から出射された右眼用画像光が右眼鏡を透過し、且つ左眼鏡で遮光され、前記第1及び第2位相差領域の他方から出射された左眼用画像光が左眼鏡を透過し、且つ右眼鏡で遮光されるように構成されていることが好ましい。
前記偏光眼鏡は、位相差機能層と直線偏光子を含むことで偏光眼鏡を形成している。なお、直線偏光子と同等の機能を有するその他の部材を用いてもよい。
更に、一度前記パターニング位相差フィルムにおいて円偏光として画像光を出射し、偏光眼鏡により偏光状態を元に戻す観点からは、上記の例の場合の右眼鏡の固定する遅相軸の角度は正確に水平方向45度に近いほど好ましい。また、左眼鏡の固定する遅相軸の角度は正確に水平135度(又は−45度)に近いほど好ましい。
また、前記液晶表示パネルのフロント側偏光板の吸収軸方向と、前記パターニング位相差フィルムの奇数ライン位相差領域と偶数ライン位相差領域の各遅相軸は、偏光変換の効率上、45度をなすことが好ましい。
なお、このような偏光眼鏡と、パターニング位相差フィルム及び液晶表示装置の好ましい配置については、例えば特開2004−170693号公報に開示がある。
<透明支持体Aの作製>
下記の組成物をミキシングタンクに投入し、加熱しながら攪拌して、各成分を溶解し、セルロースアシレート溶液Aを調製した。
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セルロースアシレート溶液Aの組成
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置換度2.86のセルロースアセテート 100質量部
トリフェニルホスフェート(可塑剤) 7.8質量部
ビフェニルジフェニルホスフェート(可塑剤) 3.9質量部
メチレンクロライド(第1溶媒) 300質量部
メタノール(第2溶媒) 54質量部
1−ブタノール 11質量部
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添加剤溶液Bの組成
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下記化合物B1(Re低下剤) 40質量部
下記化合物B2(波長分散制御剤) 4質量部
メチレンクロライド(第1溶媒) 80質量部
メタノール(第2溶媒) 20質量部
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セルロースアシレート溶液Aを477質量部に、添加剤溶液Bの40質量部を添加し、充分に攪拌して、ドープを調製した。ドープを流延口から0℃に冷却したドラム上に流延した。溶媒含有率70質量%の場外で剥ぎ取り、フィルムの巾方向の両端をピンテンター(特開平4−1009号の図3に記載のピンテンター)で固定し、溶媒含有率が3乃至5質量%の状態で、横方向(機械方向に垂直な方向)の延伸率が3%となる間隔を保ちつつ乾燥した。その後、熱処理装置のロール間を搬送することにより、さらに乾燥し、厚み60μmのセルロースアセテート保護フィルム(透明支持体A)を作製した。透明支持体Aは紫外線吸収剤を含有しておらず、Re(550)は0nmであり、Rth(550)は12.3nmであった。
セルロースアセテート透明支持体Aを、温度60℃の誘電式加熱ロールを通過させ、フィルム表面温度を40℃に昇温した後に、フィルムの片面に下記に示す組成のアルカリ溶液を、バーコーターを用いて塗布量14ml/m2で塗布し、110℃に加熱し、(株)ノリタケカンパニーリミテド製のスチーム式遠赤外ヒーターの下に、10秒間搬送した。続いて、同じくバーコーターを用いて、純水を3ml/m2塗布した。次いで、ファウンテンコーターによる水洗とエアナイフによる水切りを3回繰り返した後に、70℃の乾燥ゾーンに10秒間搬送して乾燥し、アルカリ鹸化処理したセルロースアセテート透明支持体Aを作製した。
アルカリ溶液の組成(質量部)
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水酸化カリウム 4.7質量部
水 15.8質量部
イソプロパノール 63.7質量部
界面活性剤
SF−1:C14H29O(CH2CH2O)20H 1.0質量部
プロピレングリコール 14.8質量部
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上記作製した支持体の、鹸化処理を施した面に、下記の組成のラビング配向膜塗布液を#8のワイヤーバーで連続的に塗布した。60℃の温風で60秒、さらに100℃の温風で120秒乾燥し、配向膜を形成した。次に、透過部の横ストライプ幅285μm、遮蔽部の横ストライプ幅285μmのストライプマスクをラビング配向膜上に配置し、室温空気下にて、UV−C領域における照度2.5mW/cm2の空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて紫外線を4秒間照射して、光酸発生剤を分解し酸性化合物を発生させることにより第1位相差領域用配向層を形成した。その後に、ストライプマスクのストライプに対して45°の角度を保持して500rpmで一方向に1往復、ラビング処理を行い、ラビング配向膜付透明支持体を作製した。なお、配向膜の膜厚は、0.5μmであった。
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配向膜形成用塗布液の組成
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配向膜用ポリマー材料 3.9質量部
(PVA103、クラレ(株)製ポリビニルアルコール)
光酸発生剤(S−2) 0.1質量部
メタノール 36質量部
水 60質量部
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下記の光学異方性層用塗布液を、バーコーターを用いて塗布量4ml/m2で塗布した。次いで、膜面温度110℃で2分間加熱熟成した後、80℃まで冷却し空気下にて20mW/cm2の空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて紫外線を20秒間照射して、その配向状態を固定化することによりパターン光学異方性層Aを形成した。マスク露光部分(第1位相差領域)は、ラビング方向に対し遅相軸方向が平行にディスコティック液晶が垂直配向しており、未露光部分(第2位相差領域)は直交に垂直配向していた。なお、光学異方性層の膜厚は、0.9μmであった。
光学異方性層用塗布液の組成
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ディスコティック液晶E−1 100質量部
配向膜界面配向剤(II−1) 3.0質量部
空気界面配向剤(P−1) 0.4質量部
光重合開始剤 3.0質量部
(イルガキュア907、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製)
増感剤(カヤキュア−DETX、日本化薬(株)製) 1.0質量部
メチルエチルケトン 400質量部
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作製した光学異方性層を透明支持体から剥離した後、KOBRA−21ADH(王子計測器(株)製)を用いて前記方法に従って、配向膜界面のディスコティック液晶のチルト角、空気界面のディスコティック液晶のチルト角、遅相軸の方向、及びRe、Rthをそれぞれ測定した。結果を表1に示す。下記表中、垂直とは、チルト角70°〜90°を表す。
<<反射防止膜の作製>>
[ハードコート層用塗布液Aの調製]
下記組成物をミキシングタンクに投入し、攪拌してハードコート層塗布液Aとした。
メチルエチルケトン900質量部に対して、シクロヘキサノン100質量部、部分カプロラクトン変性の多官能アクリレート(DPCA−20、日本化薬(株)製)750質量部、シリカゾル(MIBK−ST、日産化学工業(株)製)200質量部、光重合開始剤(イルガキュア184、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製)50質量部、を添加して攪拌した。孔径0.4μmのポリプロピレン製フィルタで濾過してハードコート層用の塗布液を調製した。
ZrO2微粒子含有ハードコート剤(デソライトZ7404[屈折率1.72、固形分濃度:60質量%、酸化ジルコニウム微粒子含量:70質量%(対固形分)、酸化ジルコニウム微粒子の平均粒子径:約20nm、溶剤組成:メチルイソブチルケトン/メチルエチルケトン=9/1、JSR(株)製])5.1質量部に、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの混合物(DPHA)1.5質量部、光重合開始剤(イルガキュア907、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製)0.05質量部、メチルエチルケトン66.6質量部、メチルイソブチルケトン7.7質量部及びシクロヘキサノン19.1質量部を添加して攪拌した。充分に攪拌の後、孔径0.4μmのポリプロピレン製フィルタで濾過して中屈折率層用塗布液Aを調製した。
ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの混合物(DPHA)4.5質量部、光重合開始剤(イルガキュア907、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製)0.14質量部、メチルエチルケトン66.5質量部、メチルイソブチルケトン9.5質量部及びシクロヘキサノン19.0質量部を添加して攪拌した。十分に攪拌ののち、孔径0.4μmのポリプロピレン製フィルタで濾過して中屈折率層用塗布液Bを調製した。
ZrO2微粒子含有ハードコート剤(デソライトZ7404[屈折率1.72、固形分濃度:60質量%、酸化ジルコニウム微粒子含量:70質量%(対固形分)、酸化ジルコニウム微粒子の平均粒子径:約20nm、光重合開始剤含有、溶剤組成:メチルイソブチルケトン/メチルエチルケトン=9/1、JSR(株)製])14.4質量部に、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの混合物(DPHA)0.75質量部、メチルエチルケトン62.0質量部、メチルイソブチルケトン3.4質量部、シクロヘキサノン1.1質量部を添加して攪拌した。充分に攪拌の後、孔径0.4μmのポリプロピレン製フィルタで濾過して高屈折率層用塗布液Cを調製した。
(パーフルオロオレフィン共重合体(1)の合成)
中空シリカ粒子微粒子ゾル(イソプロピルアルコールシリカゾル、触媒化成工業(株)製CS60−IPA、平均粒子径60nm、シエル厚み10nm、シリカ濃度20質量%、シリカ粒子の屈折率1.31)500質量部に、アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン30質量部、及びジイソプロポキシアルミニウムエチルアセテート1.51質量部加え混合した後に、イオン交換水9質量部を加えた。60℃で8時間反応させた後に室温まで冷却し、アセチルアセトン1.8質量部を添加し、分散液を得た。その後、シリカの含率がほぼ一定になるようにシクロヘキサノンを添加しながら、圧力30Torrで減圧蒸留による溶媒置換を行い、最後に濃度調整により固形分濃度18.2質量%の分散液Aを得た。得られた分散液AのIPA残存量をガスクロマトグラフィーで分析したところ0.5質量%以下であった。
各成分を下記のように混合し、メチルエチルケトンに溶解して固形分濃度5質量%の低屈折率層用塗布液Aを作製した。下記各成分の質量%は、塗布液の全固形分に対する、各成分の固形分の比率である。
・P−1:パーフルオロオレフィン共重合体(1) 15質量%
・DPHA:ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの混合物(日本化薬(株)製) 7質量%
・MF1:国際公開第2003/022906号パンフレットの実施例記載の下記含フッ素不飽和化合物(重量平均分子量1600) 5質量%
・M−1:日本化薬(株)製KAYARAD DPHA 20質量%
・分散液A:前記中空シリカ粒子分散液A(アクリロイルオキシプロピルトリメ
トキシシランで表面修飾した中空シリカ粒子ゾル、固形分濃度18.2%) 50質量%
・Irg127:光重合開始剤イルガキュア127(チバ・スペシャルティ
・ケミカルズ(株)製) 3質量%
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更に中屈折率層用塗布液、高屈折率層用塗布液、低屈折率層用塗布液Aをグラビアコーターを用いて塗布した。中屈折率層の乾燥条件は90℃、30秒とし、紫外線硬化条件は酸素濃度が1.0体積%以下の雰囲気になるように窒素パージしながら180W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて、照度300mW/cm2、照射量240mJ/cm2の照射量とした。
高屈折率層の乾燥条件は90℃、30秒とし、紫外線硬化条件は酸素濃度が1.0体積%以下の雰囲気になるように窒素パージしながら240W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて、照度300mW/cm2、照射量240mJ/cm2の照射量とした。
低屈折率層の乾燥条件は90℃、30秒とし、紫外線硬化条件は酸素濃度が0.1体積%以下の雰囲気になるように窒素パージしながら240W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて、照度600mW/cm2、照射量600mJ/cm2の照射量とした。このようにして、表面フィルムAを作製した。
上記作製した表面フィルムAのTD80UL面とパターン化された光学異方性層Aの光学異方性層面を接着剤で貼り合せ、光学フィルムAを作製した。
TD80UL(富士フイルム社製 550nmにおけるRe/Rth=2/40)を偏光板A用保護フィルムAとして使用し、この表面をアルカリ鹸化処理した。1.5規定の水酸化ナトリウム水溶液に55℃で2分間浸漬し、室温の水洗浴槽中で洗浄し、30℃で0.1規定の硫酸を用いて中和した。再度、水洗浴槽中で洗浄し、さらに100℃の温風で乾燥した。
続いて、厚さ80μmのロール状ポリビニルアルコールフィルムをヨウ素水溶液中で連続して5倍に延伸し、乾燥して厚さ20μmの偏光膜を得た。ポリビニルアルコール(クラレ製PVA−117H)3%水溶液を接着剤として、前記のアルカリ鹸化処理したTD80ULと、同様のアルカリ鹸化処理したVA用位相差フィルム(富士フイルム社製 550nmにおけるRe/Rth=50/125)を、これらの鹸化した面が偏光膜側となるようして偏光膜の間に挟んで貼り合せ、TD80ULとVA用位相差フィルムが偏光膜の保護フィルムとなっている偏光板Aを作製した。このとき位相差フィルムの遅相軸と偏光膜の吸収軸のなす角度が垂直になるようにした。
上記作製した光学フィルムAの透明支持体A面と偏光板AのTD80UL面を接着剤で貼り合せ、光学フィルムA付偏光板Aを作製した。このときパターン化された光学異方性層の遅相軸と偏光膜の吸収軸のなす角度が±45度になるようにした。
ナナオ社製FlexScan S2231Wの視認側の偏光板をはがし、上記作製した
光学フィルムA付偏光板AのVA用位相差フィルムとLCセルを接着剤を介して貼り合せた。続いて、光源側の偏光板をはがし、偏光板AのVA用位相差フィルムとLCセルを接着剤を介して貼り合せた。このような手順で、図6(a)の構成の立体表示装置Aを作製した。なお、偏光膜の吸収軸の向きは、図3と同様である。
<透明支持体B>
TD80UL(富士フイルム社製)を用意し、透明支持体Bとして使用した。また、TD80ULの膜厚は80μm、面内レターデーションRe(550)は2nm、厚み方向のレターデーションRth(550)は40nmであった。
透明支持体Aを上記透明支持体Bに変更し、ラビング配向膜塗布液を下記組成に変更した以外は実施例1と同様の操作にてパターン化された光学異方性層Bの作製を行った。なお、配向膜の膜厚は、0.5μmであり、光学異方性層の膜厚は、0.9μmであった。
配向層用組成
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配向膜用ポリマー材料 3.9質量部
(PVA103、クラレ(株)製ポリビニルアルコール)
光酸発生剤(I−33) 0.1質量部
メタノール 36質量部
水 60質量部
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S V)により分析したところ、第1位相差領域と第2位相差領域では、対応する配向層中における光酸発生剤I−33の存在比が10対90であり、第1位相差領域ではI−33がほとんど分解していることがわかった。また、光学異方性層においては、第1位相差領域の空気界面に、配向膜界面配向剤(II−1)のカチオン及び光酸発生剤I−33から発生した酸HBF4のアニオンBF4 -が存在していることが確認された。第2位相差領域の空気界面には、これらのイオンはほとんど観測されず、II−1のカチオン及びBr-が配向膜界面近傍に存在していることがわかった。空気界面におけるそれぞれのイオンの存在比は、II−1のカチオンは93対7、BF4 -は90対10であった。このことから、第2位相差領域中、配向膜界面配向剤(II−1)は配向膜界面に偏在しているが、第1位相差領域では偏在性が減少し、空気界面にも拡散していること、及び第1位相差領域においては、発生した酸HBF4とII−1がアニオン交換することによってII−1カチオンの拡散が促進されていることが理解できる。
作製した光学異方性層Bを透明支持体Bから剥離した後、実施例1と同様にして、光学異方性層の遅相軸の方向を決定した。表1に、光学異方性層の遅相軸と配向膜のラビング方向との関係を示す。表1に示す結果から、ディスコティック液晶を、ピリジニウム塩化合物、及びフルオロ脂肪族基含有共重合体の存在下で、光酸発生剤を含有したPVA系ラビング配向膜にマスク露光した後、一方向にラビング処理した該配向膜上で配向させることによって、垂直配向であるとともに、遅相軸が直交した第1位相差領域と第2位相差領域を有するパターン化された光学異方性層が得られることが理解できる。
パターン化された光学異方性層BのTD80ULの表面に、実施例1と同様の方法にて反射防止膜を形成し、光学フィルムBを作製した。
上記作製した光学フィルムBのパターン化された光学異方性層B面と実施例1で作製した偏光板AのTD80UL面を接着剤で貼り合せ、光学フィルムB付偏光板Bを作製した。このときパターン化された光学異方性層Bの遅相軸と偏光膜の吸収軸のなす角度が±45度になるようにした。
ナナオ社製FlexScan S2231Wの視認側の偏光板をはがし、上記作製した
光学フィルムB付偏光板BのVA用位相差フィルムとLCセルを接着剤を介して貼り合せた。続いて、光源側の偏光板をはがし、偏光板AのVA用位相差フィルムとLCセルを接着剤を介して貼り合せた。このような手順で、図6(b)の構成の立体表示装置Bを作製した。なお、偏光膜の吸収軸の向きは図3と同様であった。
<透明支持体Cの作製>
下記の組成物をミキシングタンクに投入し、加熱しながら攪拌して、各成分を溶解し、セルロースアセテート溶液を調製した。
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セルロースアセテート溶液の組成
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酢化度60.7〜61.1%のセルロースアセテート 100質量部
トリフェニルホスフェート(可塑剤) 7.8質量部
ビフェニルジフェニルホスフェート(可塑剤) 3.9質量部
メチレンクロライド(第1溶媒) 336質量部
メタノール(第2溶媒) 29質量部
1−ブタノール(第3溶媒) 11質量部
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透明支持体Aを上記透明支持体Cに変更し、光学異方性層塗布液を下記組成に変更した以外は実施例1と同様の操作にてパターン化された光学異方性層Cの作製を試みた。光学異方性層の膜厚は、0.9μmであった。
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光学異方性層塗布液の組成
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ディスコティック液晶E−2 100質量部
配向膜界面配向剤(II−1) 3.0質量部
空気界面配向剤(P−2) 0.4質量部
光重合開始剤 3.0質量部
(イルガキュア907、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製)
増感剤(カヤキュア−DETX、日本化薬(株)製) 1.0質量部
メチルエチルケトン 400質量部
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作製した光学異方性層を透明支持体から剥離した後、実施例1と同様にして、光学異方性層の遅相軸の方向を決定した。表1に、光学異方性層の遅相軸と配向膜のラビング方向との関係を示す。表1に示す結果から、ディスコティック液晶を、ピリジニウム塩化合物、及びフルオロ脂肪族基含有共重合体の存在下で、光酸発生剤を含有したPVA系ラビング配向膜にマスク露光した後、一方向にラビング処理した該配向膜上で配向させることによって、垂直配向であるとともに、遅相軸が直交した第1位相差領域と第2位相差領域を有するパターン化された光学異方性層が得られることが理解できる。
厚さ80μmのロール状ポリビニルアルコールフィルムをヨウ素水溶液中で連続して5倍に延伸し、乾燥して厚さ20μmの偏光膜を得た。実施例1と同様の方法にてアルカリ鹸化処理したVA用位相差フィルム(富士フイルム社製 550nmにおけるRe/Rth=50/125)及び透明支持体Cを、偏光膜の間に挟んで接着剤で貼り合せ、VA用位相差フィルムと透明支持体Cが偏光膜の保護フィルムとなっている偏光板Cを作製した。このとき位相差フィルムの遅相軸と偏光膜の吸収軸のなす角度が垂直になるようにした。パターン化された光学異方性層Cの遅相軸と偏光膜の吸収軸のなす角度が±45度になるようにした。
実施例1で作製した表面フィルムAのTD80UL面と上記偏光板Cのパターン化された光学異方性層C面を接着剤で貼り合せ、表面フィルムA付偏光板Cを作製した。
ナナオ社製FlexScan S2231Wの視認側の偏光板をはがし、上記作製した表面フィルムA付偏光板CのVA用位相差フィルムとLCセルを接着剤を介して貼り合せた。続いて、光源側の偏光板をはがし、偏光板AのVA用位相差フィルムとLCセルを接着剤を介して貼り合せた。このような手順で、図6(c)の構成の立体表示装置Cを作製した。なお、偏光膜の吸収軸の向きは図3と同様であった。
<ラビング配向膜付透明支持体の作製>
実施例1で作製した透明支持体Bの、鹸化処理を施した面に、クラレ社製ポリビニルアルコール「PVA103」の4%水溶液を、12番バーで塗布を行い、80℃で5分間乾燥させた。その後に、400rpmで一方向に1往復ラビング処理を行い、ラビング配向膜付透明支持体を作製した。
下記の光学異方性層用組成物を調製後、孔径0.2μmのポリプロピレン製フィルタでろ過して、光学異方性層用塗布液として用いる。該塗布液を塗布、膜面温度80℃で1分間乾燥して液晶相状態とし均一配向させた後、室温まで冷却した。次に、ストライプマスクのストライプが上記ラビング方向に対して平行になるように保持して、透過部の横ストライプ幅285μm、遮蔽部の横ストライプ幅285μmのストライプマスクを光学異方性層用塗布液を塗布した上に配置し、空気下にて20mW/cm2の空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて紫外線を5秒間照射して、その配向状態を固定化することにより第1位相差領域を形成した。続いて、膜面温度140℃まで昇温し、一旦等方相にした後、100℃まで降温し、その温度で1分間加熱して均一配向させた。室温まで冷却した後、20mW/cm2で20秒間全面照射して、その配向状態を固定化することにより第2位相差領域を形成した。第1位相差領域と第2位相差領域の遅相軸は直交しており、膜厚は、0.9μmであった。
光学異方性層用組成物
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ディスコティック液晶E−2 100質量部
配向膜界面配向剤(II−1) 1.0質量部
空気界面配向剤(P−2) 0.4質量部
光重合開始剤 3.0質量部
(イルガキュア907、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製)
増感剤(カヤキュア−DETX、日本化薬(株)製) 1.0質量部
メチルエチルケトン 400質量部
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作製した光学異方性層を透明支持体Bから剥離した後、実施例1と同様にして、光学異方性層の遅相軸の方向を決定した。表1に、光学異方性層の遅相軸と配向膜のラビング方向の方向との関係を示す。表1に示す結果から、ディスコティック液晶を、ピリジニウム塩化合物、及びフルオロ脂肪族基含有共重合体の存在下で、一方向にラビング処理したPVA系ラビング配向膜上で配向させ、加熱温度を変化させて露光することによって、垂直配向であるとともに、遅相軸が直交した第1位相差領域と第2位相差領域を有するパターン化された光学異方性層が得られることが理解できる。
パターン化された光学異方性層Dの透明支持体Bの表面に、実施例1と同様の方法にて反射防止膜を形成し、光学フィルムDを作製した。
TD80UL(富士フイルム社製 550nmにおけるRe/Rth=2/40)を偏光板D用保護フィルムDとして使用し、この表面をアルカリ鹸化処理した。1.5規定の水酸化ナトリウム水溶液に55℃で2分間浸漬し、室温の水洗浴槽中で洗浄し、30℃で0.1規定の硫酸を用いて中和した。再度、水洗浴槽中で洗浄し、さらに100℃の温風で乾燥した。
続いて、厚さ80μmのロール状ポリビニルアルコールフィルムをヨウ素水溶液中で連続して5倍に延伸し、乾燥して厚さ20μmの偏光膜を得た。ポリビニルアルコール(クラレ製PVA−117H)3%水溶液を接着剤として、前記のアルカリ鹸化処理したTD80ULの鹸化した面と同様にアルカリ鹸化処理したWV−EA(富士フイルム社製)の支持体面とを、偏光膜の間に挟んで貼り合せ、偏光板Dを作製した。
上記作製した光学フィルムDのパターン化された光学異方性層D面と偏光板DのTD80UL面を接着剤で貼り合せ、光学フィルムD付偏光板Dを作製した。このときパターン化された光学異方性層Dの遅相軸と偏光膜の吸収軸のなす角度が±45度になるようにした。
円偏光眼鏡方式の3Dモニター(ZALMAN製、TNモード)に使用されているパターン位相差板とフロント偏光板をはがし、上記で作製した偏光板を貼合し、図6(b)の構成の立体表示装置Dを作製した。なお、偏光膜の吸収軸の向きは図2と同様であった。
<パターン化された光学異方性層Eの作製>
光学異方性層塗布液を下記組成に変更した以外、実施例4と同様の操作にてパターン化された光学異方性層Eを作製した。光学異方性層の膜厚は、1.6μmであった。
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光学異方性層用組成
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ディスコティック液晶E−3 100質量部
配向膜界面配向剤(II−1) 1.0質量部
空気界面配向剤(P−1) 0.3質量部
光重合開始剤 3.0質量部
(イルガキュア907、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製)
増感剤(カヤキュア−DETX、日本化薬(株)製) 1.0質量部
エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリアクリレート
(V#360、大阪有機化学(株)製) 9.9質量部
メチルエチルケトン 400質量部
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作製した光学異方性層を透明支持体Bから剥離した後、実施例1と同様にして、光学異方性層の遅相軸の方向を決定した。表1に、光学異方性層の遅相軸と配向膜のラビング方向との関係を示す。表1に示す結果から、ディスコティック液晶を、ピリジニウム塩化合物、及びフルオロ脂肪族基含有共重合体の存在下で、一方向にラビング処理したPVA系ラビング配向膜上で配向させ、加熱温度を変化させて露光することによって、垂直配向であるとともに、遅相軸が直交した第1位相差領域と第2位相差領域を有するパターン化された光学異方性層が得られることが理解できる。
パターン化された光学異方性層Eの透明支持体Bの表面に、実施例1と同様の方法にて反射防止膜を形成し、光学フィルムEを作製した。
上記作製した光学フィルムEのパターン化された光学異方性層E面と実施例4で作製した偏光板DのTD80UL面を接着剤で貼り合せ、光学フィルムE付偏光板Eを作製した。このときパターン化された光学異方性層Eの遅相軸と偏光膜の吸収軸のなす角度が±45度になるようにした。
円偏光眼鏡方式の3Dモニター(ZALMAN製、TNモード)に使用されているパターン位相差板とフロント偏光板をはがし、上記で作製した偏光板Eを貼合し、図6(b)の構成の立体表示装置Eを作製した。なお、偏光膜の吸収軸の向きは図2と同様であった。
<ラビング配向膜付透明支持体の作製>
(1)平行配向膜(第一の配向膜)の作製
実施例2で作製した透明支持体Bの、鹸化処理を施した面に、クラレ社製ポリビニルアルコール「PVA103」の4%水/メタノール溶液(PVA103(4.0g)を水72g及びメタノール24gに溶解させた、粘度4.35cp、表面張力44.8dyne)を、12番バーで塗布を行い、80℃で5分間乾燥させた。
和光純薬製ポリアクリル酸(Mw25000)2.0gをトリエチルアミン2.52g/水1.12g/プロパノール5.09g/3−メトキシ−1−ブタノール5.09gに溶解させ、塗布液を調製した。
80℃で5分間乾燥させた後に、パターンのストライプラインに対して平行方向に、1000rpmで1往復ラビング処理を行い、ラビング配向層を作製した。
実施例4で作製した光学異方性用塗布液を塗布、膜面温度110℃で1分間乾燥して液晶相状態とした後、80℃まで冷却して、空気下にて160W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて紫外線を照射して、その配向状態を固定化して、パターン化された光学異方性層Fの作製を試みた。光学異方性層の膜厚は、0.9μmであった。
作製した光学異方性層を透明支持体Bから剥離した後、実施例1と同様にして、光学異方性層の遅相軸の方向を決定した。表1に、光学異方性層の遅相軸と配向膜のラビング方向との関係を示す。表1に示す結果から、ディスコティック液晶を、ピリジニウム塩化合物、及びフルオロ脂肪族基含有共重合体の存在下で、一方向にラビング処理したPVA系ラビング配向膜(第一の配向膜)/ポリアクリル酸系ラビング配向膜(第二の配向膜)上で配向させて露光することによって、垂直配向であるとともに、遅相軸が直交した第1位相差領域と第2位相差領域を有するパターン化された光学異方性層が得られることが理解できる。
パターン化された光学異方性層Fの透明支持体Bの表面に、実施例1と同様の方法にて反射防止膜を形成し、光学フィルムFを作製した。
TD80UL(富士フイルム社製 550nmにおけるRe/Rth=2/40)を偏光板F用保護フィルムFとして使用し、この表面をアルカリ鹸化処理した。1.5規定の水酸化ナトリウム水溶液に55℃で2分間浸漬し、室温の水洗浴槽中で洗浄し、30℃で0.1規定の硫酸を用いて中和した。再度、水洗浴槽中で洗浄し、さらに100℃の温風で乾燥した。
続いて、厚さ80μmのロール状ポリビニルアルコールフィルムをヨウ素水溶液中で連続して5倍に延伸し、乾燥して厚さ20μmの偏光膜をえた。ポリビニルアルコール(クラレ製PVA−117H)3%水溶液を接着剤として、前記のアルカリ鹸化処理したTD80ULを、鹸化した面が偏光膜側となるようして偏光膜の片面に貼り合せ、さらにもう片面には、光学フィルムFのパターン化された光学異方性層F面を接着剤を介して貼り合せた。このようにして、TD80ULと光学フィルムFが偏光膜の保護フィルムとなっている偏光板Fを作製した。このときパターン化された光学異方性層の遅相軸と偏光膜の吸収軸のなす角度が±45度になるようにした。
円偏光眼鏡方式の3Dモニター(ZALMAN製、TNモード)に使用されているパターン位相差板とフロント偏光板をはがし、上記で作製した偏光板を貼合し、図6(d)の構成の立体表示装置Fを作製した。なお、偏光膜の吸収軸の向きは図2と同様であった。
<ラビング配向膜付透明支持体の作製>
Re(550)が138nm、Rth(550)が69nmの帝人化成社製ピュアエースフィルムの表面に、クラレ社製ポリビニルアルコール「PVA103」の4%水溶液を、12番バーで塗布を行い、80℃で5分間乾燥させた。その後に、ピュアエースの遅相軸と平行方向に400rpmで1往復、ラビング処理を行い、ラビング配向膜付透明支持体を作製した。配向膜の厚みは0.5μmであった。
下記組成の光学異方性層用組成物を調製後、孔径0.2μmのポリプロピレン製フィルタでろ過して、1/2波長用塗布液として用いた。該塗布液を塗布、膜面温度80℃で1分間乾燥して液晶相状態とし均一配向させた後、室温まで冷却した。次に、横ストライプ幅285μmのマスクを1/2波長層用塗布液を塗布した基板上に配置し、空気下にて20mW/cm2の空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて紫
外線を5秒間照射して、その配向状態を固定化することにより第1位相差領域を形成した。続いて、膜面温度140℃まで昇温し、一旦等方相にした後、20mW/cm2で20秒間全面照射して、その配向状態を固定化することにより第2位相差領域を形成した。この様にしてパターニング1/2波長層を作製した。膜厚は、3.2μmであり、チルト角は、ほぼ90°であることを確認した。別途ガラス基板上に同様の光学異方性層を形成し、測定波長550nmにおけるReを測定したところ、第1位相差領域のReは275nmであり、遅相軸はピュアエースの遅相軸と平行であり、第2位相差領域のReは0nmであった。パターン化された光学異方性層Gの第1位相差領域のReと透明支持体のReとの合計値は413nm、第2位相差領域のReと透明支持体のReとの合計値は138nmであり、第1位相差領域と第2位相差領域の遅相軸は平行であった。
光学異方性層形成用組成物
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ディスコティック液晶E−4 100質量部
配向膜界面配向剤(II−1) 1.0質量部
空気界面配向剤(P−1) 0.3質量部
光重合開始剤 3.0質量部
(イルガキュア907、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製)
増感剤(カヤキュア−DETX、日本化薬(株)製) 1.0質量部
エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリアクリレート
(V#360、大阪有機化学(株)製) 9.9質量部
メチルエチルケトン 400質量部
────────────────────────────────────────
表面フィルムAのTD80UL面とパターン化された光学異方性層Gの光学異方性層面を接着剤で貼り合せ、光学フィルムGを作製した。
WV‐EA(富士フイルム社製)の支持体面をアルカリ鹸化処理した。1.5規定の水酸化ナトリウム水溶液に55℃で2分間浸漬し、室温の水洗浴槽中で洗浄し、30℃で0.1規定の硫酸を用いて中和した。再度、水洗浴槽中で洗浄し、さらに100℃の温風で乾燥した。
続いて、厚さ80μmのロール状ポリビニルアルコールフィルムをヨウ素水溶液中で連続して5倍に延伸し、乾燥して厚さ20μmの偏光膜を得た。前記のアルカリ鹸化処理したWV‐EAの鹸化した支持体面が偏光膜側となるようしてポリビニルアルコール(クラレ製PVA−117H)3%水溶液を接着剤として偏光膜の片面に貼り合せ、さらにもう片面には、光学フィルムGの支持体面を接着剤を介して貼り合せた。このようにして、WV‐EAと光学フィルムGが偏光膜の保護フィルムとなっている偏光板Gを作製した。このときパターン化された光学異方性層の遅相軸と偏光膜の吸収軸のなす角度が45度になるようにした。
円偏光眼鏡方式の3DモニターW220S(Hyundai製)に使用されているパターン位相差板とフロント偏光板をはがし、上記で作製した偏光板を貼合し、図6(c)の構成の立体表示装置Gを作製した。
<パターン化された光学異方性層Jの作製>
パターン化された光学異方性層Gの作製において、パターンに対する光学異方性層の遅相軸の方向が45度となるようにラビング角度を調整し、さらに、支持体フィルム(帝人製のピュアエース)との貼合角度がパターン化された光学異方性層Gの場合から45度変更した以外は、パターン化された光学異方性層Gの作製と同様の方法で、パターン化された光学異方性層Jを作製した。
表面フィルムAのTD80UL面とパターン化された光学異方性層Jの光学異方性層面を接着剤で貼り合せ、光学フィルムJを作製した。
偏光板Gの作製において、光学フィルムGの代わりに光学フィルムJを使用し、さらにWV‐EA(富士フイルム社製)の代わりにVA用位相差フィルム(富士フイルム社製 550nmにおけるRe/Rth=50/125)を使用した以外は、偏光板Gの作製と同様にして、偏光板Jを作製した。
ナナオ社製FlexScan S2231Wの視認側の偏光板をはがし、上記作製した偏光板JのVA用位相差フィルムとLCセルを接着剤を介して貼り合せた。続いて、光源側の偏光板をはがし、偏光板AのVA用位相差フィルムとLCセルを接着剤を介して貼り合せた。このような手順で、図6(c)の構成の立体表示装置Jを作製した。なお、偏光膜の吸収軸の向きは図3と同様であった。
<ハードコート層用塗布液Bの調製>
下記組成物をミキシングタンクに投入し、攪拌してハードコート層塗布液Bとした。メチルエチルケトン900質量部に対して、シクロヘキサノン100質量部、部分カプロラクトン変性の多官能アクリレート(DPCA−20、日本化薬(株)製)750質量部、シリカゾル(MIBK−ST、日産化学工業(株)製)200質量部、光重合開始剤(イルガキュア819、チバ・ジャパン(株)製)50質量部、下記のベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤(TINUVIN 384−2、チバ・ジャパン(株)製)100質量部を添加して攪拌した。孔径0.4μmのポリプロピレン製フィルタで濾過してハードコート層用の塗布液Bを調製した。
各成分を下記のように混合し、MEKに溶解して固形分5質量%の低屈折率層塗布液を作製した。
低屈折率層塗布液Bの組成
下記のパーフルオロオレフィン共重合体 15質量部
DPHA(ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの混合物、日本化薬(株)製) 7質量部
ディフェンサMCF−323(フッ素系界面活性剤、大日本インキ化学工業(株)製)
5質量部
下記の含フッ素重合性化合物 20質量部
中空シリカ粒子分散液A(固形分濃度18.2質量%) 50質量部
イルガキュア127(光重合開始剤、チバ・ジャパン(株)製) 3質量部
上記実施例2で作製した光学異方性層Bの光学異方性層面の上に、上記ハードコート層用塗布液Bをグラビアコーターを用いて塗布した。100℃で乾燥した後、酸素濃度が1.0体積%以下の雰囲気になるように窒素パージしながら160W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて、照度400mW/cm2、照射量150mJ/cm2の紫外線を照射して塗布層を硬化させ、厚さ12μmのハードコート層Bを形成した。
ハードコート層Bの上に、上記の低屈折率層用塗布液Bをグラビアコーターを用いて塗布した。乾燥条件は90℃、30秒とし、紫外線硬化条件は酸素濃度が0.1体積%以下の雰囲気になるように窒素パージしながら240W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて、照度600mW/cm2、照射量600mJ/cm2の照射量とした。低屈折率層の屈折率は1.36、膜厚は90nmであった。
以上のようにして、光学異方性層Bの上にハードコート層B及び低屈折率層を積層した光学フィルムKを作製した。
上記作製した光学フィルムKの透明支持体Bと実施例1で作製した偏光板AのTD80UL面を接着剤で貼り合せ、光学フィルムK付偏光板Kを作製した。このときパターン化された光学異方性層Bの遅相軸と偏光膜の吸収軸のなす角度が±45度になるようにした。
ナナオ社製FlexScan S2231Wの視認側の偏光板をはがし、上記作製した光学フィルムK付偏光板KのVA用位相差フィルムとLCセルを接着剤を介して貼り合せた。続いて、光源側の偏光板をはがし、偏光板AのVA用位相差フィルムとLCセルを接着剤を介して貼り合せた。このような手順で、図6(e)の構成の立体表示装置Kを作製した。なお、偏光膜の吸収軸の向きは図3と同様であった。
<表面フィルムの作製>
(ゾル液aの調製)
攪拌機、還流冷却器を備えた反応器、メチルエチルケトン120質量部、アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン(KBM−5103、信越化学工業(株)製)100質量部、ジイソプロポキシアルミニウムエチルアセトアセテート3質量部を加え混合したのち、イオン交換水30質量部を加え、60℃で4時間反応させたのち、室温まで冷却し、ゾル液aを得た。質量平均分子量は1600であり、オリゴマー成分以上の成分のうち、分子量が1000〜20000の成分は100%であった。また、ガスクロマトグラフィー分析から、原料のアクリロイルオキシプロピルトリメトキシシランは全く残存していなかった。
ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレートの混合物(PET−30、日本化薬(株)製)31gをメチルイソブチルケトン38gで希釈した。更に、重合開始剤(イルガキュア184、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製)を1.5g添加し、混合攪拌した。続いてフッ素系表面改質剤(FP−149)0.04g、シランカップリング剤(KBM−5103、信越化学工業(株)製)を6.2gを加えた。この溶液を塗布、紫外線硬化して得られた塗膜の屈折率は1.520であった。最後に、この溶液にポリトロン分散機にて10000rpmで20分間分散した平均粒径3.5μmの架橋ポリ(アクリル−スチレン)粒子(共重合組成比=50/50、屈折率1.540)の30%シクロヘキサノン分散液を39.0g加え、完成液とした。前記混合液を孔径30μmのポリプロピレン製フィルターでろ過して防眩層用塗布液Eを調製した。
ポリシロキサンおよび水酸基を含有する屈折率1.44の熱架橋性含フッ素ポリマー(JTA113、固形分濃度6%、JSR(株)製)13g、コロイダルシリカ分散液MEK−ST−L(商品名、平均粒径45nm、固形分濃度30%、日産化学(株)製)1.3g、前記ゾル液a0.6g、およびメチルエチルケトン5g、シクロヘキサノン0.6gを添加、攪拌の後、孔径1μmのポリプロピレン製フィルターでろ過して、低屈折率層塗布液Aを調製した。この塗布液により形成される層の屈折率は、1.45であった。
80μmの厚さのトリアセチルセルロースフィルム(TAC−TD80U、富士フイルム(株)製、Re/Rth=2/40)をロール形態で巻き出して、特開2007−41495号公報の[0172]に記載の装置構成および塗布条件で示されるダイコート法によって防眩層用塗布液Eを塗布し、30℃で15秒間、90℃で20秒間乾燥の後、さらに窒素パージ下で160W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて、照射量90mJ/cm2の紫外線を照射して塗布層を硬化させ、厚さ6μmの防眩性を有する防眩層を形成した。
上記防眩層用塗布液Eを塗布して防眩層を塗設したトリアセチルセルロースフィルムを再び巻き出して、前記低屈折率層用塗布液Aを特開2007−41495号公報の[0172]に記載の基本条件で塗布し、120℃で150秒乾燥の後、更に140℃で8分乾燥させてから窒素パージにより酸素濃度0.1体積%の雰囲気下で240W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて、照射量900mJ/cm2の紫外線を照射し、厚さ100nmの低屈折率層を形成し、表面フイルムを得た。
厚さ80μmのロール状ポリビニルアルコールフィルムをヨウ素水溶液中で連続して5倍に延伸し、乾燥して厚さ20μmの偏光膜を得た。実施例1と同様の方法にてアルカリ鹸化処理したVA用位相差フィルム(富士フイルム社製 550nmにおけるRe/Rth=50/125)及び光学フィルムLの透明支持体A面を、偏光膜の間に挟んで接着剤で貼り合せ、VA用位相差フィルムと光学フィルムLの透明支持体Aが偏光膜の保護フィルムとなっている偏光板Lを作製した。このとき位相差フィルムの遅相軸と偏光膜の吸収軸のなす角度が45度になるようにした。
ナナオ社製FlexScan S2231Wの視認側の偏光板をはがし、上記作製した偏光板LのVA用位相差フィルムとLCセルを接着剤を介して貼り合せた。続いて、光源側の偏光板をはがし、偏光板AのVA用位相差フィルムとLCセルを接着剤を介して貼り合せた。このような手順で、図6(c)の構成の立体表示装置Lを作製した。なお、偏光膜の吸収軸の向きは図3と同様であった。
<防眩層付光学異方性層の形成>
上記実施例10の防眩層用塗布液Eを、上記実施例2で作製した光学異方性層Bの透明支持体Bの上に、グラビアコーターを用いて塗布し、30℃で15秒間、90℃で20秒間乾燥の後、さらに窒素パージ下で160W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて、照射量90mJ/cm2の紫外線を照射して塗布層を硬化させ、厚さ6μmの防眩性を有する光学異方性層を作製した。
上記防眩層付光学異方性層の上に、上記の低屈折率層用塗布液Bをグラビアコーターを用いて塗布した。乾燥条件は90℃、30秒とし、紫外線硬化条件は酸素濃度が0.1体積%以下の雰囲気になるように窒素パージしながら240W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて、照度600mW/cm2、照射量600mJ/cm2の照射量とした。低屈折率層の屈折率は1.36、膜厚は90nmであった。
以上のようにして、光学異方性層Bの透明支持体上に防眩層及び低屈折率層を積層した光学フィルムMを作製した。
上記作製した光学フィルムMのパターン化された光学異方性層Bと実施例1で作製した偏光板AのTD80UL面を接着剤で貼り合せ、光学フィルムM付偏光板Mを作製した。このときパターン化された光学異方性層Bの遅相軸と偏光膜の吸収軸のなす角度が±45度になるようにした。
ナナオ社製FlexScan S2231Wの視認側の偏光板をはがし、上記作製した光学フィルムM付偏光板MのVA用位相差フィルムとLCセルを接着剤を介して貼り合せた。続いて、光源側の偏光板をはがし、偏光板AのVA用位相差フィルムとLCセルを接着剤を介して貼り合せた。このような手順で、図6(b)の構成の立体表示装置Mを作製した。なお、偏光膜の吸収軸の向きは図3と同様であった。
実施例1の透明支持体Aの代わりにZEONOR−ZF14(日本ゼオン(株)製)を用いた以外は、実施例1と同様にして、光学フィルムNを作製した。ZEONOR−ZF14の膜厚は100μm、面内レターデーションRe(550)は2nm、厚み方向のレターデーションRth(550)は8nmであった。
<光学フィルムN付偏光板Nの作製>
上記作製した光学フィルムNの透明支持体と実施例1で作製した偏光板AのTD80UL面を接着剤で貼り合せ、光学フィルムN付偏光板Nを作製した。このときパターン化された光学異方性層Aの遅相軸と偏光膜の吸収軸のなす角度が±45度になるようにした。
ナナオ社製FlexScan S2231Wの視認側の偏光板をはがし、上記作製した光学フィルムN付偏光板NのVA用位相差フィルムとLCセルを接着剤を介して貼り合せた。続いて、光源側の偏光板をはがし、偏光板AのVA用位相差フィルムとLCセルを接着剤を介して貼り合せた。このような手順で、図6(e)の構成の立体表示装置Nを作製した。なお、偏光膜の吸収軸の向きは図3と同様であった。
<光配向膜付透明支持体Aの作製>
国際公開2010/090429号パンフレットに記載の棒状液晶及び配向膜を使用して立体表示装置Hを作製した。
実施例1で作製した透明支持体Aの鹸化処理を施した面に、下記構造の光配向材料E−1 1%水溶液を塗布し、100℃で1分間乾燥した。得られた塗布膜に、空気下にて160W/cm2の空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて紫外線を照射した。このとき、ワイヤーグリッド偏光子(Moxtek社製, ProFlux PPL02)を図10(a)に示すように、方向1にセットして、さらにマスクA(透過部の横ストライプ幅285μm、遮蔽部の横ストライプ幅285μmのストライプマスク)を通して、露光を行った。その後、図10(b)に示すように、ワイヤーグリッド偏光子を方向2にセットして、さらにマスクB(透過部の横ストライプ幅285μm、遮蔽部の横ストライプ幅285μmのストライプマスク)を通して、露光を行った。露光マスク面と光配向膜の間の距離を200μmに設定した。この際用いる紫外線の照度はUV−A領域(波長380nm〜320nmの積算)において100mW/cm2、照射量はUV−A領域において1000mJ/cm2とした。
下記の光学異方性層用組成物を調製後、孔径0.2μmのポリプロピレン製フィルタでろ過して、塗布液として用いた。光配向膜付透明支持体A上に該塗布液を塗布、膜面温度105℃で2分間乾燥して液晶相状態とした後、75℃まで冷却して、空気下にて160W/cm2の空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて紫外線を照射して、その配向状態を固定化して、パターン化された光学異方性層Gの作製を試みた。光学異方性層の膜厚は、1.3μmであった。
光学異方性層用組成
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棒状液晶(LC242、BASF(株)製) 100質量部
水平配向剤A 0.3質量部
光重合開始剤 3.3質量部
(イルガキュア907、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製)
増感剤(カヤキュア−DETX、日本化薬(株)製) 1.1質量部
メチルエチルケトン 300質量部
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作製した光学異方性層を透明支持体Aから剥離した後、実施例1と同様にして、光学異方性層の遅相軸の方向を決定した。表1に、光学異方性層の遅相軸と配向膜の露光方向の方向との関係を示す。表1に示す結果から、棒状液晶を光配向膜上で配向させて露光することによって、水平配向であるとともに、遅相軸が直交した第1の位相差領域と第2の位相差領域を有するパターン化された光学異方性層が得られることが理解できる。
パターン化された光学異方性層Hの透明支持体Aの表面に、実施例1と同様の方法にて反射防止膜を形成し、光学フィルムHを作製した。
上記作製した光学フィルムHのパターン化された光学異方性層H面と実施例1で作製した偏光板AのTD80UL面を接着剤で貼り合せ、光学フィルムH付偏光板Aを作製した。このときパターン化された光学異方性層Hの遅相軸と偏光膜の吸収軸のなす角度が±45度になるようにした。
ナナオ社製FlexScan S2231Wの視認側の偏光板をはがし、上記作製した光学フィルムH付偏光板AのVA用位相差フィルムとLCセルを接着剤を介して貼り合せた。続いて、光源側の偏光板をはがし、偏光板AのVA用位相差フィルムとLCセルを接着剤を介して貼り合せた。このような手順で、図6(b)の構成の立体表示装置Kを作製した。なお、偏光膜の吸収軸の向きは図3と同様であった。
<光配向膜付透明支持体Bの作製>
透明支持体Bの、鹸化処理を施した面に、比較例1と同様の方法にて光配向膜付透明支持体Bを作製した。
パターン化された光学異方性層Hの作製において、マスク露光時に、パターン化された光学異方性層Hの作製の場合とは45度だけ角度が異なるワイヤーグリッド偏光子を使用した以外は、パターン化された光学異方性層Hと同様の方法にて、透明支持体B上にパターン化された光学異方性層Iの作製を試みた。光学異方性層の膜厚は、1.3μmであった。
実施例1で作製した表面フィルムAのTD80UL面とパターン化された光学異方性層Iの光学異方性層面を接着剤で貼り合せ、光学フィルムIを作製した。
TD80UL(富士フイルム社製 550nmにおけるRe/Rth=2/40)とWV‐EA(富士フイルム社製)を偏光板I用保護フィルムIとして使用し、この表面をアルカリ鹸化処理した。1.5規定の水酸化ナトリウム水溶液に55℃で2分間浸漬し、室温の水洗浴槽中で洗浄し、30℃で0.1規定の硫酸を用いて中和した。再度、水洗浴槽中で洗浄し、さらに100℃の温風で乾燥した。
続いて、厚さ80μmのロール状ポリビニルアルコールフィルムをヨウ素水溶液中で連続して5倍に延伸し、乾燥して厚さ20μmの偏光膜を得た。ポリビニルアルコール(クラレ製PVA−117H)3%水溶液を接着剤として、前記のアルカリ鹸化処理したTD80ULと支持体面に前記のアルカリ鹸化処理を施したWV‐EAとを、これらの鹸化した面が偏光膜側となるようして偏光膜の間に挟んで貼り合せ、TD80ULとWV‐EAが偏光膜の保護フィルムとなっている偏光板Iを作製した。
上記作製した光学フィルムIの透明支持体B面と偏光板IのTD80UL面を接着剤で貼り合せ、光学フィルムI付偏光板Iを作製した。このときパターン化された光学異方性層の遅相軸と偏光膜の吸収軸のなす角度が±45度になるようにした。
円偏光眼鏡方式の3Dモニター(ZALMAN製、TNモード)に使用されているパターン位相差板とフロント偏光板をはがし、上記で作製した偏光板Iを貼合し、図6(a)の構成の立体表示装置Iを作製した。なお、偏光膜の吸収軸の向きは図2と同様であった。
<一様な光学異方性層Oの形成>
(アルカリ鹸化処理)
透明支持体Bを、温度60℃の誘電式加熱ロールを通過させ、フィルム表面温度を40℃に昇温した後に、フィルムのバンド面に下記に示す組成のアルカリ溶液を、バーコーターを用いて塗布量14ml/m2で塗布し、110℃に加熱した(株)ノリタケカンパニーリミテド製のスチーム式遠赤外ヒーターの下に、10秒間搬送した。続いて、同じくバーコーターを用いて、純水を3ml/m2塗布した。次いで、ファウンテンコーターによる水洗とエアナイフによる水切りを3回繰り返した後に、70℃の乾燥ゾーンに10秒間搬送して乾燥し、アルカリ鹸化処理したセルロースアセテートフィルムを作製した。
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アルカリ溶液組成(質量部)
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水酸化カリウム 4.7質量部
水 15.8質量部
イソプロパノール 63.7質量部
界面活性剤
SF−1:C14H29O(CH2CH2O)20H 1.0質量部
プロピレングリコール 14.8質量部
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上記のように鹸化処理した長尺状のセルロースアセテートフィルムに、下記の組成の配向膜塗布液を#14のワイヤーバーで連続的に塗布した。60℃の温風で60秒、更に100℃の温風で120秒乾燥した。
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下記の変性ポリビニルアルコール 10質量部
水 371質量部
メタノール 119質量部
グルタルアルデヒド 0.5質量部
光重合開始剤(イルガキュアー2959、チバ・ジャパン製) 0.3質量部
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上記作製した配向膜に連続的にラビング処理を施した。このとき、長尺状のフィルムの長手方向と搬送方向は平行であり、フィルム長手方向に対して、ラビングローラーの回転軸は時計回りに45°の方向とした。
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ディスコティック液晶化合物E−4 91質量部
下記アクリレートモノマー 5質量部
光重合開始剤(イルガキュアー907、チバガイギー社製) 3質量部
増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製) 1質量部
下記のピリジニウム塩 0.5質量部
下記のフッ素系ポリマー(FP1) 0.2質量部
下記のフッ素系ポリマー(FP3) 0.1質量部
メチルエチルケトン 189質量部
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エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリアクリレート
(V#360、大阪有機化学(株)製)
パターン化された光学異方性層Hと同様の棒状液晶及び配向膜を使用してパターン化された光学異方性層Oを作製した。
ガラス基板を用意して、パターン化された光学異方性層Hと同様の光配向材料E−1 1%水溶液を塗布し、100℃で1分間乾燥した。得られた塗布膜に、空気下にて160W/cm2の空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて紫外線を照射した。
このとき、まず、図10(a)に示す配置で、マスク(透過部の横ストライプ幅530μm、遮蔽部の横ストライプ幅530μmのストライプマスク)をセットして、非偏光露光を行った。その後、ワイヤーグリッド偏光子(Moxtek社製, ProFlux PPL02)を図10(b)に示すように、方向2にセットして、さらにマスク(透過部の横ストライプ幅530μm、遮蔽部の横ストライプ幅530μmのストライプマスク)を通して、露光を行った。露光マスク面と光配向膜の間の距離を200μmに設定した。この際用いる紫外線の照度はUV−A領域(波長380nm〜320nmの積算)において100mW/cm2、照射量はUV−A領域において1000mJ/cm2とした。
光学異方性層用組成
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棒状液晶(LC242、BASF(株)製) 100質量部
水平配向剤A 0.3質量部
光重合開始剤 3.3質量部
(イルガキュア907、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製)
増感剤(カヤキュア−DETX、日本化薬(株)製) 1.1質量部
メチルエチルケトン 300質量部
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表1に、パターン化された光学異方性層Oの遅相軸と配向膜の露光方向の方向との関係を示す。表1に示す結果から、棒状液晶を光配向膜上で配向させて露光することによって、棒状液晶が水平配向した第2の位相差領域と、位相差のない第1の位相差領域を有するパターン化された光学異方性層が得られることが理解できる。
厚さ80μmのポリビニルアルコール(PVA)フィルムを、ヨウ素濃度0.05質量%のヨウ素水溶液中に30℃で60秒浸漬して染色し、次いでホウ酸濃度4質量%濃度のホウ酸水溶液中に60秒浸漬している間に元の長さの5倍に縦延伸した後、50℃で4分間乾燥させて、厚さ20μmの偏光膜を得た。
SHARP製LC−46XF3の視認側偏光板から剥離したVA用位相差フィルムと、上記作製した一様な光学異方性層Oとで偏光膜を挟んで貼り合せ、一様な光学異方性層O付偏光板Oを作製した。このとき、一様な光学異方性層Oの光学異方性層面が偏光膜側になるように、接着剤を用いて偏光膜と貼合した。一様な光学異方性層の遅相軸と偏光膜の吸収軸のなす角度が45度になるようにした。
SHARP製LC−46XF3の視認側の偏光板をはがし、上記作製した一様な光学異方性層O付偏光板OのVA用位相差フィルムとLCセルを接着剤を介して貼り合せた。さらに、光学異方性層O付偏光板Oの一様な光学異方性層Oに、パターン化された光学異方性層Oをガラス基板が視認側となるように貼り合せ、立体表示装置Oを作製した。ここで、一様な光学異方性層Oの遅相軸とパターン化された光学異方性層Oの第2位相差領域の遅相軸とが直交するように貼合した。偏光膜の吸収軸の向きは図3と同様であった。
<パターン化された光学異方性層Pの形成>
パターン化された光学異方性層Hの作製において、透明支持体Aを透明支持体Bに変更した以外は同様の方法で、パターン化された光学異方性層Pを作製した。
<光学フィルムPの作製>
パターン化された光学異方性層Pの透明支持体Bの表面に、実施例1と同様の方法にて反射防止膜を形成し、光学フィルムPを作製した。
上記作製した光学フィルムPのパターン化された光学異方性層P面と実施例1で作製した偏光板AのTD80UL面を接着剤で貼り合せ、光学フィルムP付偏光板Pを作製した。このときパターン化された光学異方性層Pの遅相軸と偏光膜の吸収軸のなす角度が±45度になるようにした。
立体表示装置Hの作製において、光学フィルムH付偏光板Aを光学フィルムP付偏光板Pに変更した以外は、立体表示装置Hの作製と同様の方法で立体表示装置Pを作製した。なお、偏光膜の吸収軸の向きは図3と同様であった。
<一様な光学異方性層Qの形成>
市販のノルボルネン系ポリマーフィルム「ZEONOR ZF14」((株)オプテス製)を、温度156℃にて、延伸倍率43%で自由端一軸延伸を行いうことで、一様な光学異方性層Qを作製した。一様な光学異方性層PのRe(550)は125nm、Rth(550)は66nmであった。
一様な光学異方性層O付偏光板Oの作製において、一様な光学異方性層Oを一様な光学異方性層Qに変更した以外は一様な光学異方性層O付偏光板Oの作製と同様の方法で、一様な光学異方性層Q付偏光板Qを作製した。一様な光学異方性層の遅相軸と偏光膜の吸収軸のなす角度が45度になるようにした。
立体表示装置Oの作製において、一様な光学異方性層O付偏光板Oを一様な光学異方性層O付偏光板Qに変更した以外は立体表示装置Oの作製を同様の方法で立体表示装置Qを作製した。
<立体表示装置の評価>
作製した各立体表示装置について、VA型液晶表示装置についてはGD-463D10(JVC製)に付属の3Dメガネを、TN型液晶表示装置についてはW220S(Hyundai製)に付属の3Dメガネを用いて以下の評価を行った。評価は3Dメガネの左目側と右目側の両方で行い、平均値をもとに、以下の評価を行った。なお、基準形態については、VA型液晶表示装置の実施例1〜3、8〜12では比較例3の立体表示装置Pとし、実施例13では比較例4の立体表示装置Qとし、TN型液晶表示装置では比較例2の立体表示装置Iとした。結果を表3に示す。
上下方向に白と黒が交互に並んだストライプ画像を表示した液晶表示装置の正面に3Dメガネと測定器(BM−5A トプコン製)を配置し、白のストライプが視認できる方のメガネを通した位置に測定器をおいて白表示における正面輝度Aを測定した。続いて、白と黒の位置を入れ替えたストライプ画像を表示し、同様に白のストライプが視認できる方のメガネを通した位置に測定器をおいて正面輝度Bを測定し、正面輝度Aと正面輝度Bの平均値を立体表示装置の正面輝度とした。
(1−a)正面輝度比
正面輝度比は3Dメガネと地面が平行の場合の正面輝度の相対値であり、次の式で算出した。
各立体表示装置の正面輝度比(%)=各立体表示装置の正面輝度/基準形態の正面輝度(1−b)正面平均輝度比
正面平均輝度比は3Dメガネを回転させたときの正面輝度平均値の相対値であり、次の式で算出した。
各立体表示装置の正面平均輝度比(%)
=各立体表示装置の正面輝度平均値/基準形態の正面輝度平均値
上下方向に白と黒が交互に並んだストライプ画像を表示した液晶表示装置の対し、方位角0度の極角60度に3Dメガネと測定器(BM−5A トプコン製)を配置し、白のストライプが視認できる方のメガネを通した位置に測定器をおいて白表示における視野角輝度Cを測定した。続いて、白と黒の位置を入れ替えたストライプ画像を表示し、同様に白のストライプが視認できる方のメガネを通した位置に測定器をおいて視野角輝度Dを測定した。さらに、液晶表示装置に対して方位角180度の極角60度に3Dメガネと測定器を配置した場合についても同様の方法で視野角輝度E、視野角輝度Fを測定し、視野角輝度C〜Fの平均値を立体表示装置の視野角輝度とした。
(2−a)視野角輝度比
視野角輝度比は3Dメガネと地面が平行の場合の視野角輝度の相対値であり、次の式で算出した。
各立体表示装置の視野角輝度比(%)
=各立体表示装置の視野角輝度/基準形態の視野角輝度
(2−b)視野角平均輝度比
視野角平均輝度比は3Dメガネを回転させたときの視野角輝度平均値の相対値であり、次の式で算出した。
各立体表示装置の視野角平均輝度比(%)
=各立体表示装置の視野角輝度平均値/基準形態の視野角輝度平均値
耐光性試験装置(スーパーキセノンウェザーメーターSX120型(ロングライフキセノンランプ)、スガ試験機(株)製)を用い、放射照度100±25W/m2(波長310nm〜400nm)、試験槽内温度35±5℃、ブラックパネル温度50±5℃、相対湿度65±15%の条件で、JIS K 5600−7−5に準じて耐光性試験25hrを実施した前後に、偏光板の偏光度の変化を調べた。変化率が10%以内である場合を○、それより大きい場合を×とした。
また、紫外線吸収剤を含有するTD80ULなどが偏光膜より視認側に位置した立体表示装置である実施例1〜13及び比較例2〜4は偏光膜の耐光性がよいが、比較例1では、透明支持体Aが紫外線吸収剤を含有しないため耐光性が悪い。すなわち、棒状液晶は、Rthが大きいため、表示性能と耐光性の両立が困難であることがわかる。
12 パターン光学異方性層
12a 第1の位相差領域
12b 第2の位相差領域
a 面内遅相軸
b 面内遅相軸
14 透明支持体
16 偏光膜
31 フレキソ板
32 平行配向膜(または直交配向膜)
33 パターン印刷用直交配向膜液(またはパターン印刷用平行配向膜液)
40 フレキソ印刷装置
41 圧胴
42 印圧ローラ
43 アニックスローラ
44 ドクターブレード
Claims (11)
- 画像信号に基づいて駆動される表示パネルと、前記表示パネルの視認側に配置される光学フィルムとを少なくとも有する3D画像表示装置であって、
前記光学フィルムは、重合性基を有するディスコティック液晶を主成分とする組成物から形成されている光学異方性層を少なくとも含み、
前記光学異方性層が、面内遅相軸方向及び面内レターデーションの少なくとも一方が互いに異なる第1位相差領域及び第2位相差領域を含み、且つ前記第1及び第2位相差領域が、面内において交互に配置されているパターン光学異方性層であり、
前記表示パネルが液晶セルを有し、
前記3D画像表示装置は、前記液晶セルを挟んで視認側と光源側に一対の偏光膜をさらに有し、
前記視認側偏光膜より視認側外側に配置されている前記光学異方性層を含む全ての部材の波長550nmの面内レターデーションRe(550)の合計値が、110〜160nmであり、
下記の(i)又は(ii)の何れかを満たすことを特徴とする3D画像表示装置。
(i)前記視認側偏光膜より視認側外側に配置されている前記光学異方性層を含む全ての部材の波長550nmの厚み方向レターデーションRth(550)の合計値が、−140〜140nmである;
(ii)前記光学異方性層、及び該光学異方性層の前記視認側偏光膜が配置されている表面と反対の表面上に配置されている全ての部材の波長550nmの厚み方向レターデーションRth(550)の合計値が、−104〜104nmである。 - 前記ディスコティック液晶が、垂直配向状態に固定されている請求項1に記載の3D画像表示装置。
- 前記第1及び第2位相差領域の面内遅相軸と、前記偏光膜の吸収軸とがそれぞれ±45°の角度をなす請求項1又は2に記載の3D画像表示装置。
- 前記光学異方性層の表面上に、紫外線吸収剤を含有する透明支持体を有する請求項1〜3のいずれか1項に記載の3D画像表示装置。
- 前記光学フィルムがハードコート層をさらに有する請求項1〜4のいずれか1項に記載の3D画像表示装置。
- 前記ハードコート層が、紫外線吸収剤を含有する請求項5に記載の3D画像表示装置。
- 前記光学フィルムが反射防止層をさらに有する請求項1〜6のいずれか1項に記載の3D画像表示装置。
- 前記光学フィルムが防眩層をさらに有する請求項1〜7のいずれか1項に記載の3D画像表示装置。
- 前記(i)を満たす光学フィルムを有し、前記液晶セルが、TNモードである請求項1〜8のいずれか1項に記載の3D用画像表示装置。
- 前記(ii)を満たす光学フィルムを有し、前記液晶セルが、VAモード又はIPSモードである請求項1〜8のいずれか1項に記載の3D用画像表示装置。
- 請求項1〜10のいずれか1項に記載の3D用画像表示装置と、該3D用画像表示装置の視認側に配置される偏光板とを少なくとも備え、該偏光板を通じて立体画像を視認させる3D画像表示システム。
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