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JP2025012438A - 光学フィルム及び画像表示装置 - Google Patents

光学フィルム及び画像表示装置 Download PDF

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JP2025012438A
JP2025012438A JP2023115280A JP2023115280A JP2025012438A JP 2025012438 A JP2025012438 A JP 2025012438A JP 2023115280 A JP2023115280 A JP 2023115280A JP 2023115280 A JP2023115280 A JP 2023115280A JP 2025012438 A JP2025012438 A JP 2025012438A
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章伸 牛山
Akinobu Ushiyama
貴規 須藤
Takanori Sudo
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Dai Nippon Printing Co Ltd
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Dai Nippon Printing Co Ltd
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Abstract

Figure 2025012438000001
【課題】表示される画像の意匠性を向上できる光学フィルムを提供する。
【解決手段】光学フィルムの位相差層30は、コレステリック液晶化合物を含んでいる。位相差層30は、第1パターン領域31aと、第1方向Xにおいて、第1パターン領域31aに隣接して配置された第2パターン領域31bとを有している。第1パターン領域31aは、遅相軸の方向が互いに異なる複数の第1光軸パターン領域Pa1を有している。複数の第1光軸パターン領域Pa1は、第1方向Xに沿って配置されている。第2パターン領域31bは、遅相軸の方向が互いに異なる複数の第2光軸パターン領域Pa2を有している。複数の第2光軸パターン領域Pa2は、第1方向Xに沿って配置されている。第1パターン領域31aの幅W1は、第2パターン領域31bの幅W2の80%以下である。
【選択図】図10

Description

本開示は、光学フィルム及び画像表示装置に関する。
液晶化合物を用いた画像表示装置は、種々の分野で用いられている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1には、第1のパターンで配列される第1の複数の液晶分子と、第2のパターンで配列される第2の複数の液晶分子とを有する、液晶層を含む光学デバイスが開示されている。また、特許文献1には、ナノインプリント技術を使用することにより、液晶分子を整合させることが開示されている。
特表2019-536100号公報
ところで、このような画像表示装置では、表示させる画像の意匠性を向上させることが求められている。
本開示は、以上の点を考慮してなされたものであって、意匠性を向上させることが可能な、光学フィルム及び画像表示装置を提供することを目的とする。
本開示の実施の形態は、以下の[1]~[10]に関する。
[1]
位相差層を備える光学フィルムであって、
前記位相差層は、コレステリック液晶化合物を含み、
前記位相差層は、第1パターン領域と、第1方向において、前記第1パターン領域に隣接して配置された第2パターン領域とを有し、
前記第1パターン領域は、遅相軸の方向が互いに異なる複数の第1光軸パターン領域を有し、
複数の前記第1光軸パターン領域は、前記第1方向に沿って配置され、
前記第2パターン領域は、遅相軸の方向が互いに異なる複数の第2光軸パターン領域を有し、
複数の前記第2光軸パターン領域は、前記第1方向に沿って配置され、
前記第1パターン領域の幅は、前記第2パターン領域の幅の80%以下である、光学フィルム。
[2]
前記第1パターン領域の幅及び前記第2パターン領域の幅は、20μm以下である、[1]に記載の光学フィルム。
[3]
位相差層を備える光学フィルムであって、
前記位相差層は、コレステリック液晶化合物を含み、
前記位相差層は、第1パターン領域と、第1方向において、前記第1パターン領域に隣接して配置された第2パターン領域とを有し、
前記第1パターン領域は、遅相軸の方向が互いに異なる複数の第1光軸パターン領域を有し、
複数の前記第1光軸パターン領域は、前記第1方向に沿って配置され、
前記第2パターン領域は、遅相軸の方向が互いに異なる複数の第2光軸パターン領域を有し、
複数の前記第2光軸パターン領域は、前記第1方向とは異なる第2方向に沿って配置されている、光学フィルム。
[4]
前記第1パターン領域の幅は、前記第2パターン領域の幅の80%以下である、[3]に記載の光学フィルム。
[5]
前記第1パターン領域の幅及び前記第2パターン領域の幅は、20μm以下である、[3]又は[4]に記載の光学フィルム。
[6]
位相差層を備える光学フィルムであって、
前記位相差層は、コレステリック液晶化合物を含み、
前記位相差層は、前記コレステリック液晶化合物が所定のパターンで配置されたパターン領域と、前記コレステリック液晶化合物が所定のパターンで配置されていないベタ領域とを有し、
前記パターン領域は、遅相軸の方向が互いに異なる複数の光軸パターン領域を含む、光学フィルム。
[7]
前記パターン領域の幅は、20μm以下である、[6]に記載の光学フィルム。
[8]
基材層と、
前記基材層に積層された配向膜とを更に備え、
前記基材層、前記配向膜及び前記位相差層は、この順に積層されている、[1]乃至[7]のいずれか一つに記載の光学フィルム。
[9]
前記配向膜は、UV硬化樹脂を含み、
前記配向膜に、前記遅相軸に対応する凹凸が形成されている、[8]に記載の光学フィルム。
[10]
[1]乃至[9]のいずれか一つに記載の光学フィルムと、
前記光学フィルムに積層された表示装置とを備える、画像表示装置。
本開示の実施の形態によれば、表示される画像の意匠性を向上できる。
図1は、一実施の形態による画像表示装置を示す断面図である。 図2は、一実施の形態による画像表示装置を示す断面図である。 図3は、一実施の形態による画像表示装置を示す断面図である。 図4は、一実施の形態による光学フィルムを示す断面図である。 図5は、一実施の形態による光学フィルムの配向膜を示す平面図である。 図6は、一実施の形態による光学フィルムの配向膜を示す断面図(図5のVI-VI線断面図)である。 図7Aは、一実施の形態による光学フィルムの配向膜の他の例を示す平面図である。 図7Bは、一実施の形態による光学フィルムの配向膜の他の例を示す平面図である。 図8は、配向膜を作製するための露光装置を示す概略図である。 図9は、一実施の形態による光学フィルムを示す断面図である。 図10は、一実施の形態による光学フィルムの位相差層を示す平面図である。 図11Aは、一実施の形態による光学フィルムの位相差層の他の例を示す平面図である。 図11Bは、一実施の形態による光学フィルムの位相差層の他の例を示す平面図である。 図12Aは、一実施の形態による光学フィルムの位相差層の他の例を示す平面図である。 図12Bは、一実施の形態による光学フィルムの位相差層の他の例を示す平面図である。 図12Cは、一実施の形態による光学フィルムの位相差層の他の例を示す平面図である。 図13は、一実施の形態による光学フィルムの位相差層の他の例を示す平面図である。
以下、図面を参照して本開示の一実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。
本明細書において用いる、形状及び幾何学的条件、並びにそれらの程度を特定する用語等、例えば、「平行」、「垂直」、「同一」等の用語や長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。
本明細書において、「フィルム」、「シート」及び「板」等の用語は、呼称の違いのみに基づいて互いから区別される用語ではない。例えば「フィルム」は、シート又は板等と呼ばれる部材と、呼称の違いのみにおいて区別され得ない。
まず、図1乃至図3を参照して、本実施の形態による画像表示装置の構成について説明する。
図1乃至図3に示すように、本実施の形態による画像表示装置1は、光学フィルム10と、光学フィルム10に積層された表示装置50とを備えている。また、画像表示装置1は、偏光板40を更に備えていても良い。この場合、図1に示すように、偏光板40は、光学フィルム10と表示装置50との間に配置されていても良い。また、図2に示すように、偏光板40は、光学フィルム10に対して、表示装置50と反対側に配置されていても良い。さらに、図1及び図3に示すように、画像表示装置1は、紫外線カットフィルム60を更に備えていても良い。ここでは、まず、光学フィルム10について説明する。
図4に示すように、光学フィルム10は、位相差層30を備えている。また、光学フィルム10は、基材層11と、基材層11に積層された配向膜20とを更に備えていても良い。基材層11、配向膜20及び位相差層30は、この順に積層されていても良い。この場合、位相差層30は、基材層11よりも視認者側(積層方向Zのプラス側)に配置されても良い。なお、図示はしないが、基材層11と配向膜20との間に、プライマー層が設けられていても良い。
次に、光学フィルム10の各層について詳細に説明する。
<基材層>
基材層11は、位相差層30を支持及び保護する役割を果たす層である。この基材層11は、光学的等方性である層であっても良い。基材層11は、ポリマーから形成された層であっても良く、ガラスから形成された層であっても良い。基材層11を構成するポリマーとしては、セルロースアシレート、ポリカーボネート系ポリマー、ポリエチレンテレフタレート若しくはポリエチレンナフタレート等のポリエステル系ポリマー、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系ポリマー、又は、ポリスチレン若しくはアクリロニトリル・スチレン共重合体(AS樹脂)等のスチレン系ポリマー等を利用することができる。また、基材層11を構成するポリマーとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、エチレン・プロピレン共重合体のようなポリオレフィン系ポリマー、塩化ビニル系ポリマー、ナイロン若しくは芳香族ポリアミド等のアミド系ポリマー、イミド系ポリマー、スルホン系ポリマー、ポリエーテルスルホン系ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン系ポリマー、ポリフェニレンスルフィド系ポリマー、塩化ビニリデン系ポリマー、ビニルアルコール系ポリマー、ビニルブチラール系ポリマー、アリレート系ポリマー、ポリオキシメチレン系ポリマー、エポキシ系ポリマー、又はこれらポリマーの混合物等が挙げられる。
基材層11の面内位相差は、20nm以下であることが好ましいく、5nm以下であることがより好ましく、3nm以下であることがさらに好ましく、1nm以下であることがよりさらに好ましく、0nmであることが最も好ましい。前記位相差の基準となる光の波長λは、550nmとする。測定装置は王子計測機器社製KOBRA-WRを使って、低位相差モードで測定する。
基材層11がポリマーから形成された場合、基材層11の厚みは、25μm以上125μm以下程度であっても良い。基材層11がガラスから形成された場合、基材層11の厚みは、100μm以上5mm以下であっても良い。
<配向膜>
配向膜20は、位相差層30を形成する際に、位相差層30内で液晶化合物を配向させやすくする役割を果たす。なお、位相差層30を形成後、配向膜20が除去されていても良い。これにより、配向膜20を有さない光学フィルム10を得ることができる。
図5及び図6に示すように、配向膜20には、位相差層30の後述する光軸パターン領域Paの遅相軸に対応する凹凸21が形成されていても良い。これにより、配向膜20上に設けられた位相差層30の液晶化合物を、凹凸21の凹部22に沿って、所定の方向に配向させることができる。例えば、位相差層30の後述する光軸パターン領域Paごとに面内の遅相軸の方向を変化させたい場合、光軸パターン領域Paごとに凹部22の長手方向を変えることで、液晶化合物の配向方向が変化する。これにより、光軸パターン領域Paごとに面内の遅相軸の方向を変化させることができる。この場合、例えば、凹凸21は、インプリント法によって形成されていても良い。
図5に示す例においては、凹凸21の凹部22は、直線状に延びている。また、凹部22は、第1方向Xに傾斜する方向、及び、第1方向Xに直交する第2方向Yに傾斜する方向に延びている。しかしながら、これに限られず、例えば、図7A及び図7Bに示すように、凹凸21の凹部22が、曲線状(例えば、円弧状)に延びていても良い。なお、第1方向X及び第2方向Yは、それぞれ、光学フィルム10の積層方向Zに直交する方向である。また、図5及び図7Aは、位相差層30の後述する光軸パターン領域Paの個数が2個となる場合の配向膜20を示しており、図7Bは、位相差層30の後述する光軸パターン領域Paの個数が4個となる場合の配向膜20を示している。
凹部22の深さは、2nm以上200nm以下であることが好ましく、10nm以上100nm以下であることがより好ましく、20nm以上50nm以下であることがさらに好ましい。凹部22の深さを2nm以上とすることにより、凹部22に沿って後述する液晶化合物(液晶分子)をより配向しやすくできる。凹部22の深さを200nm以下とすることにより、後述する賦形用の版から配向膜20をより剥離しやすくなるため、配向膜20の凹凸21をより安定して形成しやすくできる。
配向膜20に配向規制力を付与する手段は、従来公知の手段であっても良い。例えば、配向膜20に配向規制力を付与する手段は、インプリント法、ラビング法又は光配向法等が挙げられる。いずれの方法でも作製可能であるが、形状が直線でない場合は効率よくロール加工できるためインプリント法が好ましい。インプリント法により配向膜20を作製する場合、硬化後の形状変形を防ぐため、電子線硬化樹脂を使うことが好ましい。また、インプリント法により配向膜20を作製する場合、配向膜20は、UV硬化樹脂を含んでいても良い。すなわち、配向膜20を形成するための樹脂組成物は、UV硬化樹脂であっても良い。UV硬化樹脂の具体例としては、例えば、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリエーテルアクリレート、メラミンアクリレート等のアクリロイル基をもつ重合性オリゴマー又はモノマーと、アクリル酸、アクリルアミド、アクリロニトリル、スチレン等重合性ビニル基をもつ重合性オリゴマー又はモノマー等の単体あるいは配合した材料に、光重合開始剤及び任意の添加剤を加えた材料等が挙げられる。なお、配向膜20の材料としては、例えば、熱硬化樹脂等であっても良い。光配向法により配向膜20を作製する場合、まず、熱硬化樹脂を含む溶液を乾燥させることにより、溶剤を除去する。その後、本実施の形態の凹凸21に対応する形状を有するマスクを使って、マスク越しに紫外線照射による分子間の2量化、若しくは異性化を行うことにより、所望の形状を有する配向膜20を作製する。
<インプリント法>
次に、配向膜20をインプリント法で作製する方法について説明する。配向膜20の凹凸は、例えば、配向膜20の表面形状と相補的な形状を有する版を用いて、樹脂を含む層を賦形することにより、形成することができる。
より具体的には、配向膜20は、例えば、下記の工程1及び工程2により形成することができる。
工程1:基材層11上に、樹脂を含む配向膜形成用塗布液を塗布し、樹脂を含む層を形成する工程。
工程2:配向膜20の表面形状と相補的な形状を有する版を用いて、樹脂を含む層を賦形する工程。
配向膜20をインプリント法で作製する際、まず、工程1により、基材層11上に、樹脂を含む配向膜形成用塗布液を塗布し、樹脂を含む層を形成する。配向膜形成用塗布液が溶剤を含む場合、工程1で溶剤を乾燥させることが好ましい。
樹脂として、硬化性樹脂を用いる場合、工程1の配向膜形成用塗布液としては、硬化性樹脂組成物を含む配向膜形成用塗布液を用いることが好ましい。すなわち、樹脂として、硬化性樹脂を用いる場合、工程1の配向膜形成用塗布液中の硬化性樹脂は未硬化の状態とであることが好ましい。
工程1の配向膜形成用塗布液として、電離放射線硬化性樹脂組成物を含む配向膜形成用塗布液を用いる場合、工程2の賦形と同時に電離放射線を照射することにより、賦形された層に含まれる電離放射線硬化性樹脂組成物を硬化することが好ましい。
基材層11と配向膜20との間に、プライマー層等の他の層が設けられる場合には、工程1の前に、基材層11上に他の層を形成する工程が実施されることが好ましい。
次に、工程2により、配向膜20の表面形状と相補的な形状を有する版を用いて、樹脂を含む層を賦形する。工程2で使用する版は、例えば、レーザーリソグラフィ、電子線リソグラフィ、又はFIB(Focused Ion Beam)等の汎用の手段により作製できる。また、前述した手段により作製した版を複製した版を多数作製し、複製した多数の版を並べて、多面付けの版とすることも好ましい。版の複製は、電鋳法等の汎用の手段により実施できる。
配向膜20をインプリント法で作製した場合、配向膜20の厚みは、0.5μm以上20μm以下程度であっても良く、1μm以上10μm以下程度であっても良い。ここで、配向膜形成用塗布液を塗布する工程1において、配向膜形成用塗布液に、異物が混入する可能性がある。このように、配向膜形成用塗布液に異物が混入した場合であっても、配向膜20の厚みが0.5μm以上であることにより、配向膜20内に異物を取り込むことができる。すなわち、異物が、配向膜20の表面から露出してしまうことを抑制できる。このため、歩留まりの低下を抑制できる。また、配向膜20の厚みが0.5μm以上であることにより、深さが200nm以下の凹部22を容易に作製できる。また、配向膜20の厚みが20μm以下であることにより、紫外線を照射した際に、硬化性樹脂において硬化不足の発生を抑制できる。このため、配向膜20が版から離型できなくなることを抑制できる。
<光配向法>
次に、配向膜20を光配向法で作製する方法について説明する。光配向法により配向膜20を作製する方法としては、2光束干渉を用いる方法及び遮光性のマスクを用いて直線偏光性の光を照射する方法が挙げられる。
2光束干渉を用いる方法では、まず、複屈折誘起材料重合体を溶媒に溶解した液を基材層11上に塗布する。次に、当該液体を乾燥させることにより、塗布膜を作製する。次いで、塗布膜に対して、レーザー光のような干渉性の良い偏光性の光束を用いた2光束干渉により、配向規制力を付与する。
遮光性のマスクを用いる方法としては、以下の2つの方法が挙げられる。第1の方法では、所望の周期ピッチを有する遮光性のマスクを少なくとも2回用いて、少なくとも2つの領域に、偏光特性及び強度の異なる直線偏光性の光を照射する。第2の方法では、まず、所望の周期ピッチを有する遮光性のマスクを用いて、直線偏光性の光を照射する。次に、遮光性のマスクを用いることなく、直線偏光性の光を照射することにより、所望の周期ピッチで照射エネルギー量の異なる領域を形成する。これにより、分子配向方向が90°異なる周期構造を付与する。第1の方法と第2の方法とを比較した場合、第2の方法の方が装置を簡略化できる利点がある。
本実施の形態による配向膜20に用いられる光配向材料としては、例えば、特開2006-285197号公報、特開2007-76839号公報、特開2007-138138号公報、特開2007-94071号公報、特開2007-121721号公報、特開2007-140465号公報、特開2007-156439号公報、特開2007-133184号公報、特開2009-109831号公報、特許第3883848号公報及び特許第4151746号公報に記載のアゾ化合物、特開2002-229039号公報に記載の芳香族エステル化合物、特開2002-265541号公報及び特開2002-317013号公報に記載の光配向性単位を有するマレイミド及び/又はアルケニル置換ナジイミド化合物、特許第4205195号及び特許第4205198号に記載の光架橋性シラン誘導体、特表2003-520878号公報、特表2004-529220号公報及び特許第4162850号に記載の光架橋性ポリイミド、光架橋性ポリアミド及び光架橋性ポリエステル、並びに、特開平9-118717号公報、特表平10-506420号公報、特表2003-505561号公報、国際公開第2010/150748号、特開2013-177561号公報及び特開2014-12823号公報に記載の光二量化可能な化合物、特にシンナメート化合物、カルコン化合物及びクマリン化合物等が挙げられる。これらの中でも光架橋性ポリイミド、光架橋性ポリアミド、光架橋性ポリエステル、シンナメート化合物及びカルコン化合物が好ましい。
次に、光配向法により、配向膜20に対して配向規制力を付与するための露光装置70について説明する。
図8に示すように、露光装置70は、光源71と、偏光ビームスプリッター72と、ミラー73A、73Bと、λ/4板74A、74Bと、を備えている。このうち光源71は、レーザー照射部75と、λ/2板(図示せず)とを有している。この光源71は、レーザー照射部75から出射されたレーザー光Mの偏光方向を変えることにより、直線偏光Pを出射するように構成されている。
偏光ビームスプリッター72は、光源71から出射されたレーザー光Mを、光線MA、MBの2つに分離する役割を果たす。
ミラー73A、73Bは、分離された2つの光線MA、MBの光路上にそれぞれ配置されている。
λ/4板74A、74Bは、互いに平行な光学軸を備えている。λ/4板74Aは、直線偏光P(光線MA)を右円偏光Pに変換し、λ/4板74Bは、直線偏光P(光線MB)を左円偏光Pに変換する役割を果たす。
このような露光装置70において、配向パターンを形成される前の配向膜20aが、図示しない露光部に配置される。そして、2つの光線MA、MBを、配向膜20a上において交差させることにより干渉させる。この干渉により、干渉光の偏光状態が、干渉縞状に周期的に変化する。次に、干渉光を配向膜20aに対して照射することにより露光する。これにより、配向膜20において、配向状態が周期的に変化する配向パターンが得られる。
露光装置70においては、2つの光線MA、MBの交差角αを変化させることにより、配向パターンの周期を調節できる。例えば、配向膜20に、液晶化合物の遅相軸が一方向に向かって連続的に180°回転する配向パターンを形成する場合、交差角αを調節することにより、遅相軸が180°回転する1周期の長さを調節できる。このような配向パターンを有する配向膜20上に、コレステリック液晶層を形成することにより、液晶化合物の遅相軸が一方向に向かって連続的に回転する位相差層30を形成できる。なお、λ/4板74A、74Bの光学軸を、それぞれ、90°回転させることにより、光学軸の回転方向を逆にすることができる。
配向膜20を光配向法で作製した場合、配向膜20の厚みは、1nm以上1000nm以下程度であっても良く、60nm以上300nm以下程度であっても良い。配向膜20の厚みが1nm以上であることにより、配向膜20内に異物を取り込むことができ、歩留まりの低下を抑制できる。また、配向膜20の厚みが1000nm以下であることにより、偏光露光による配向膜20の感度が悪化することを抑制できる。このため、液晶配向規制力が低下することを抑制できる。
配向膜20の作製は、ロール・トゥ・ロール方式で実施されても良い。ロール・トゥ・ロール方式で配向膜20を作製することにより、配向膜20を短い時間で大量生産できる。なお、配向膜20は、枚葉状のシートから作製されても良い。シートから配向膜20を作製する場合、配向膜20は、インプリント法であれば金属版又は樹脂版から作製可能であり、光配向法であれば露光用のマスクを使用することにより作製可能である。
<位相差層>
位相差層30は、液晶化合物を含んでいても良い。また、位相差層30は、光重合開始剤と、界面活性剤と、溶剤とを更に含有する組成物から作製されても良い。ここでは、まず、位相差層30の液晶化合物、光重合開始剤、界面活性剤及び溶剤について説明する。
<<液晶化合物>>
位相差層30の液晶化合物としては、コレステリック液晶化合物が挙げられる。位相差層30がコレステリック液晶化合物を含んでいる場合、位相差層30は、コレステリック液晶化合物35(図9参照)が螺旋状に旋回して積み重ねられた螺旋構造を有している。この場合、位相差層30は、コレステリック液晶化合物35が螺旋状に1回転(360°回転)するように積み重ねられた化合物の層が、複数積層された構造を有し得る。
位相差層30は、特定の波長の光を反射する特性を有している。例えば、位相差層30は、緑色の光を反射する場合、緑色の光の右円偏光を反射して、それ以外の光を透過する。このような位相差層30は、面方向において、コレステリック液晶化合物35が回転するように配向されている。このため、入射した円偏光を、光学軸の向きが連続的に回転している向きに屈折(回折)させて反射する。この際、入射する円偏光の旋回方向に応じて、円偏光を回折させる方向が異なるようになる。すなわち、位相差層30は、特定の波長の右円偏光又は左円偏光を反射し、かつ、この反射光を回折する役割を果たす。
上述した配向膜20として、図7A及び図7Bに示す配向膜20を使用した場合、図9に示すように、位相差層30において、コレステリック液晶化合物35の分子軸は、基材層11の表面11aに対して傾斜する。この場合、位相差層30の反射面Refは、基材層11の表面11aに対して、所定の角度傾斜する。本実施の形態では、基材層11の表面11aに対する反射面Refの傾斜角度θは、後述するパターン領域31の幅が小さくなるにつれて、大きくなる。ここで、位相差層30の反射面Refは、方位角が等しい液晶化合物が存在する平面である。また、「方位角が等しい液晶化合物」とは、基材層11の表面11aに投影したときに、分子軸36の配向方向が略同一となる液晶化合物をいう。
また、液晶化合物は、重合性液晶化合物であっても良い。言い換えれば、位相差層30は、重合性液晶化合物を含む組成物の硬化物であっても良い。
重合性液晶化合物は、重合性基を有する液晶化合物であり、重合性基が1つの単官能性液晶化合物、重合性基が2以上の多官能性液晶化合物が挙げられる。これらの中でも多官能性液晶化合物が好ましく、重合性基の数が2~3の多官能液晶化合物がより好ましく、重合性基の数が2の多官能液晶化合物がさらに好ましい。重合性基は、紫外線等の活性エネルギー線の照射を受けて重合可能となるものであり、ビニル基、メタクロイル基、アクリロイル基等のエチレン性不飽和二重結合等が挙げられる。
位相差層30において、液晶化合物は、傾斜配向状態に固定化されていても良い。この場合、上述した傾斜角度θは、1°以上60°以下であっても良く、1°以上45°以下であっても良い。一般的に、傾斜角度θが60°以上になると、反射面Refにおいて、光が全反射する。このため、傾斜角度θは60°以下であることが好ましい。また、光学フィルム10と観察者との間の距離にも依存するが、反射面Refが基材層11の表面11aに対して少しでも傾斜することで、コレステリック液晶化合物の反射による色づきと、回折による色づきとが区別されるため好ましい。
棒状液晶化合物としては、アゾメチン類、アゾキシ類、シアノビフェニル類、シアノフェニルエステル類、安息香酸エステル類、シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル類、シアノフェニルシクロヘキサン類、シアノ置換フェニルピリミジン類、アルコキシ置換フェニルピリミジン類、フェニルジオキサン類、トラン類又はアルケニルシクロヘキシルベンゾニトリル類が用いられ得る。棒状液晶化合物としては、これらの低分子液晶化合物だけではなく、高分子液晶化合物が用いられても良い。また、棒状液晶化合物は、重合性基を有していても良い。棒状液晶化合物の一分子中の重合性基の数は、2又は3であっても良く、2であっても良い。
また、後述するように、位相差層30は、逆分散性を示しても良い。この場合、逆分散性を示す液晶性化合物としては、特表2010-537954号公報、特表2010-537955号公報、特表2010-522892号公報、特表2010-522893号公報、若しくは特表2013-509458号公報等の各公開公報、又は、特許第5892158号、特許第5979136号、特許第5994777号、若しくは特許第6015655号等の各特許公報に記載されている化合物が用いられても良い。
液晶化合物は、1種単独で用いられても良く、2種以上を組み合わせて用いられても良い。液晶化合物を1種単独で用いる場合、液晶化合物は重合性液晶化合物であっても良い。また、2種以上の液晶化合物を組み合わせて用いる場合、少なくとも1種が重合性液晶化合物であっても良く、全てが重合性液晶化合物であっても良い。位相差層30を構成する組成物中の重合性液晶化合物の含有量は、当該組成物中の全固形物に対して、60質量%以上99.9質量%以下であっても良く、65質量%以上98質量%以下であっても良い。
<<光重合開始剤>>
位相差層30の光重合開始剤としては、アセトフェノン、ベンゾフェノン、α-ヒドロキシアルキルフェノン、ミヒラーケトン、ベンゾイン、ベンジルジメチルケタール、ベンゾイルベンゾエート、α-アシルオキシムエステル又はチオキサンソン類等が挙げられる。位相差層30を構成する組成物中の光重合開始剤の含有量は、当該組成物中の全固形物に対して、0.01質量%以上20質量%以下であっても良く、0.5質量%以上5質量%以下であっても良い。
<<界面活性剤>>
位相差層30の界面活性剤としては、重合性基を有するフッ素系界面活性剤、又は重合性基を有するシリコン系界面活性剤が挙げられる。フッ素系界面活性剤及びシリコン系界面活性剤は、組み合わされて用いられても良い。位相差層30を構成する組成物中の界面活性剤の含有量は、当該組成物中の全固形物に対して、0.01質量%以上2.0質量%以下であっても良く、0.1質量%以上1.0質量%以下であっても良い。
<<溶剤>>
位相差層30の溶剤としては、ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等)、エーテル類(ジオキサン、テトラヒドロフラン等)、脂肪族炭化水素類(ヘキサン等)、脂環式炭化水素類(シクロヘキサン等)、芳香族炭化水素類(トルエン、キシレン等)、ハロゲン化炭素類(ジクロロメタン、ジクロロエタン等)、エステル類(酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等)、アルコール類(ブタノール、シクロヘキサノール等)、セロソルブ類(メチルセロソルブ、エチルセロソルブ等)、セロソルブアセテート類、スルホキシド類(ジメチルスルホキシド等)、又はアミド類(ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等)等が例示でき、これらの混合物であってもよい。位相差層30を構成する組成物中の溶剤の含有量は、当該組成物中の50質量%以上90質量%以下であっても良く、70質量%以上80質量%以下であっても良い。
このような位相差層30は、例えば、配向膜20上に、位相差層30を構成する組成物を塗布した後、当該組成物を乾燥及び硬化させることにより形成できる。具体的な乾燥条件は、位相差層30を構成する組成物により異なるが、乾燥温度は、40℃以上150℃以下としても良い。基材層11の変形を抑制するためには、乾燥温度は、40℃以上100℃以下が好ましい。乾燥時間は、30秒以上250秒以下としても良く、50秒以上200秒以下としても良い。重合性液晶化合物を重合する際、紫外線が用いられても良い。紫外線の照射エネルギーは、位相差層30の厚み等により異なるが、50mJ/cm以上1J/cm以下であっても良く、150mJ/cm以上900mJ/cm以下であっても良い。
位相差層30は、550nmの測定波長でλ/2の位相差を与える層であることが最も好ましいが、λ/4のn倍(nλ/4)の位相差を与える層であっても良い。位相差層30は、λ/2位相差層、又はλ/4位相差層であっても良い。位相差層30がλ/2位相差層である場合、波長550nmにおける面内位相差は、220nm以上300nm以下であっても良く、230nm以上280nm以下であっても良く、240nm以上275nm以下であっても良い。位相差層30がλ/4位相差層である場合、波長550nmにおける面内位相差は、90nm以上160nm以下であっても良く、100nm以上150nm以下であっても良く、110nm以上150nm以下であっても良い。本明細書において、面内位相差(面内リタデーション、Re)は、面内における遅相軸方向の屈折率をnx、面内においてnxに直交する方向の屈折率をny、nx及びnyに直交する方向の屈折率をnz、膜厚をd(nm)とした際に、下記式で表すことができる。
面内位相差(Re)=(nx-ny)×d・・・式(1)
ここで、nx-ny=Δn(面内複屈折)としたとき、Δnは、実質的に測定が困難である。このため、Δnに関しては、上記式(1)を用いて、面内位相差(Re)及び膜厚dから算出する。この場合、面内位相差(Re)は、下記の「AxoStep」を用いて測定する。位相差層30の膜厚dは、ミクロトームを使って光学フィルム10を切削し、その後、断面部をSEMにて測定する。このようにして、上記式(1)を用いてΔnを容易に算出することは可能である。
位相差層30の面内位相差は、位相差層30の面内の7箇所の面内位相差から、最大値及び最小値を除外した5つの面内位相差の平均値を意味する。前記位相差の基準となる光の波長λは、550nmとする。面内位相差の測定装置としては、AXOMETRICS社製の商品名「AxoStep」が挙げられる。
位相差層30は、正分散性を示しても良く、逆分散性を示しても良い。なお、逆分散性とは、透過光の波長が長くなるに従って透過光に与える位相差が増大する特性である。具体的には、逆分散性とは、波長450nmにおけるリタデーション(Re450)と、波長550nmにおけるリタデーション(Re550)との関係が、Re450<Re550となる特性である。一方、正分散性とは、Re450とRe550との関係が、Re450>Re550となる特性である。
位相差層30の厚みは、付与する位相差を考慮して、0.1μm以上10μm以下の範囲で適宜調整できる。
ここで、図10に示すように、本実施の形態では、位相差層30は、複数のパターン領域31を有している。図示された例においては、位相差層30は、第1パターン領域31aと、第1方向Xにおいて、第1パターン領域31aに隣接して配置された第2パターン領域31bとを有している。また、図示された例においては、位相差層30は、第1方向Xにおいて、第2パターン領域31bに隣接して配置された第3パターン領域31cを更に有している。なお、位相差層30が有するパターン領域31の個数は、3個以上90個以下であっても良い。また、位相差層30のパターン領域31は、曲線(例えば、蛇行する曲線)に沿うように、複数配列されていても良い。この場合、一方向の反射による回折光に起因する視認性の悪化を抑制できる。
各々のパターン領域31は、遅相軸の方向が互いに異なる複数の光軸パターン領域Paを有している。例えば、第1パターン領域31aは、遅相軸の方向が互いに異なる複数の第1光軸パターン領域Pa1(Pa11、Pa12)を有している。複数の第1光軸パターン領域Pa1は、第1方向Xに沿って配列されている。図示された例においては、第1パターン領域31aは、第1光軸パターン領域Pa1を2個有している。また、各々の第1光軸パターン領域Pa1の幅は、互いに等しくなっている。なお、第1パターン領域31aは、幅のサイズが近い複数の第1光軸パターン領域Pa1を有していても良い。例えば、第1パターン領域31aは、幅が5μm(中心値)である第1光軸パターン領域Pa1と、幅が4μm又は6μmである第1光軸パターン領域Pa1とを有していても良い。なお、図10の第1光軸パターン領域Pa1内、後述する第2光軸パターン領域Pa2内、及び後述する第3光軸パターン領域Pa3内の直線は、面内の遅相軸の方向を示している。また、後述する図11A及び図11Bの第1光軸パターン領域Pa1内、後述する第2光軸パターン領域Pa2内、及び後述する第3光軸パターン領域Pa3内の曲線は、液晶化合物が並ぶ方向を示している。なお、面内の遅相軸の方向及び液晶化合物が並ぶ方向は、これらに限られない。また、第1光軸パターン領域Pa1等において、面内の遅相軸によって構成される角度γ(図10参照)は、鈍角であることが好ましい。これにより、例えば、第1光軸パターン領域Pa1同士の境界近傍における配向不良を効果的に抑制できる。
なお、図7A及び図7Bに示すように、配向膜20の凹凸21が延びる方向が、連続して変化する場合には、図11A及び図11Bに示すように、光軸が延びる方向が、連続して変化する。なお、図11Aは、図7Aに示す配向膜20上に形成された位相差層30を示しており、図11Aに示す位相差層30では、各々のパターン領域31は、光軸パターン領域Paを2個ずつ有している。図11Bは、図7Bに示す配向膜20上に形成された位相差層30を示しており、図11Bに示す位相差層30では、各々のパターン領域31は、光軸パターン領域Paを4個ずつ有している。これらの場合、第1光軸パターン領域Pa1の幅にもよるが、第1光軸パターン領域Pa1の1つ当たりの幅が5μm以上の場合、以下のとおり、第1パターン領域31aが有する第1光軸パターン領域Pa1の個数は、3個以上90個以下であっても良い。また、この場合、第1パターン領域31aが有する第1光軸パターン領域Pa1の個数は、10個以上60個以下であることが好ましく、20個以上30個以下であることが更に好ましい。第1パターン領域31aが有する第1光軸パターン領域Pa1の個数が3個以上であることにより、光軸が延びる方向の急激な変化を抑制できる。このため、液晶配向性の悪化を抑制できる。また、第1パターン領域31aが有する第1光軸パターン領域Pa1の個数が90個以下であることにより、隣接する第1光軸パターン領域Pa1同士の境界部分が多くなりすぎることを抑制できる。このため、当該境界部分において、不要な回折光が発生することを抑制できる。第1光軸パターン領域Pa1の1つ当たりの幅が5μm以下の場合、光配向法で配向膜20を作製する場合には問題ないが、インプリント法で配向膜20を作製する場合、第1パターン領域31aが有する第1光軸パターン領域Pa1の個数は、3個以上20個以下であることが好ましい。第1パターン領域31aが有する第1光軸パターン領域Pa1の個数が20個以下であることにより、配向膜20の凹凸形状の幅が狭くなりすぎることを抑制できる。このため、配向膜20の凹凸21を構成する樹脂が、凸部の形状を良好に保つことができる。
第2パターン領域31bは、遅相軸の方向が互いに異なる複数の第2光軸パターン領域Pa2(Pa21、Pa22)を有している。複数の第2光軸パターン領域Pa2は、第1方向Xに沿って配列されている。図示された例においては、第2パターン領域31bは、第2光軸パターン領域Pa2を2個有している。なお、第2パターン領域31bが有する第2光軸パターン領域Pa2の個数は、3個以上90個以下であっても良く、10個以上60個以下であることが好ましく、20個以上30個以下であることが更に好ましい。第2パターン領域31bが有する第2光軸パターン領域Pa2の個数が3個以上であることにより、液晶配向性の悪化を抑制できる。また、第2パターン領域31bが有する第2光軸パターン領域Pa2の個数が90個以下であることにより、隣接する第2光軸パターン領域Pa2同士の境界部分が多くなりすぎることを抑制できる。このため、当該境界部分において、不要な回折光が発生することを抑制できる。第2パターン領域31bの他の構成は、上述した第1パターン領域31aと同一であっても良い。
第3パターン領域31cは、遅相軸の方向が互いに異なる複数の第3光軸パターン領域Pa3(Pa31、Pa32)を有している。複数の第3光軸パターン領域Pa3は、第1方向Xに沿って配列されている。図示された例においては、第3パターン領域31cは、第3光軸パターン領域Pa3を2個有している。なお、第3パターン領域31cが有する第3光軸パターン領域Pa3の個数は、3個以上90個以下であっても良く、10個以上60個以下であることが好ましく、20個以上30個以下であることが更に好ましい。第3パターン領域31cが有する第3光軸パターン領域Pa3の個数が3個以上であることにより、液晶配向性の悪化を抑制できる。また、第3パターン領域31cが有する第3光軸パターン領域Pa3の個数が90個以下であることにより、隣接する第3光軸パターン領域Pa3同士の境界部分が多くなりすぎることを抑制できる。このため、当該境界部分において、不要な回折光が発生することを抑制できる。第3パターン領域31cの他の構成は、上述した第1パターン領域31aと同一であっても良い。
また、図示された例においては、第1光軸パターン領域Pa11、Pa12、第2光軸パターン領域Pa21、Pa22、及び第3光軸パターン領域Pa31、Pa32の遅相軸の方向は、互いに異なっている。一方、第1光軸パターン領域Pa11、Pa12内、第2光軸パターン領域Pa21、Pa22内、及び第3光軸パターン領域Pa31、Pa32内において、各々の遅相軸の方向は、互いに同じである。遅相軸の方向は、上述した配向膜20に形成された凹凸21の凹部22の長手方向に対応している。なお、本明細書中、第1光軸パターン領域Pa11、Pa12、第2光軸パターン領域Pa21、Pa22、及び第3光軸パターン領域Pa31、Pa32を総称して、単に光軸パターン領域Paとも記す。
また、各々のパターン領域31が有する光軸パターン領域の個数が3個以上である場合、各々の光軸パターン領域Paは、第1方向Xに沿って、面内の遅相軸の方向が段階的に変化するように構成されていても良い。例えば、第1パターン領域31aが有する第1光軸パターン領域Pa1の個数が3個以上である場合、各々の第1光軸パターン領域Pa1は、第1方向Xに沿って、面内の遅相軸の方向が段階的に変化するように構成されていても良い。この場合、例えば、図示しないが、第1光軸パターン領域Pa1の面内の遅相軸は、第1方向Xのプラス側に向かうにつれて、第2方向Yに対する角度が段階的に変化しても良い。例えば、第1パターン領域31aが有する第1光軸パターン領域Pa1の個数が180個である場合、各々の第1光軸パターン領域Pa1における遅相軸の第2方向Yに対する角度が、1°ずつ段階的に変化していても良い。段階的に遅相軸の方向を変化させることにより、第1光軸パターン領域Pa1間における液晶化合物の配向不良を抑制できるため好ましい。なお、第2パターン領域31b及び第3パターン領域31cにおいても、同様に構成されていても良い。
各々の光軸パターン領域Paの形状としては、例えば、正方形、長方形、ひし形等の四角形、三角形又は六角形等の多角形であっても良い。各々の光軸パターン領域Paの幅(第1方向Xの長さ)は、例えば、0.001mm以上1mm以下であっても良い。なお、各々の光軸パターン領域Paの幅は、互いに同じであっても良く、互いに異なっていても良い。
本実施の形態では、第1パターン領域31aの幅W1は、第2パターン領域31bの幅W2よりも小さくなっている。この場合、第1パターン領域31aの幅W1は、第2パターン領域31bの幅W2の80%以下であっても良い。これにより、第1パターン領域31a等の幅方向(X方向)において、第1パターン領域31a内のコレステリック液晶化合物35のピッチと、第2パターン領域31b内のコレステリック液晶化合物35のピッチとの差が大きくなる。このため、第1パターン領域31aと第2パターン領域31bとの間において、色味の変化量を大きくできる。また、この場合、例えば、第1パターン領域31a内の反射面Ref(図9参照)の傾斜角度θと、第2パターン領域31b内の反射面Refの傾斜角度θとの差が大きくなる。これにより、第1パターン領域31aと第2パターン領域31bとの間において、色味の変化量を大きくできる。この結果、第1パターン領域31aの視認性と、第2パターン領域31bの視認性とを異なるようにでき、光学フィルム10を用いて表示される画像の意匠性(例えば、デザイン性又は認証性)を向上できる。なお、図7A及び図7Bに示すように、配向膜20に形成された凹部22が円弧状に延びている場合、図9に示すような理想的な傾斜角度θを発現する。一方、図5に示すように、配向膜20に形成された凹部22が直線状に延びている場合、各々の光軸パターン領域Paの境界部において、液晶配向が悪くなる傾向がある。このため、凹部22が直線状に延びている場合には、図9に示すような明確な傾斜角度θを生み出すことは難しい。しかしながら、第1パターン領域31aの幅W1と第2パターン領域31bの幅W2との違いにより、第1パターン領域31aと第2パターン領域31bとの間において、回折の違いは発生する。このため、凹部22が円弧状に延びている場合と比較すると効果(色味の変化量)は小さいものの、凹部22が直線状に延びている場合であっても、第1パターン領域31aと第2パターン領域31bとの間において、色味の変化量を大きくできる。このため、第1パターン領域31aと第2パターン領域31bとの間において、視認性が異なるようになり、意匠性は維持される。
また、第3パターン領域31cの幅W3は、第2パターン領域31bの幅W2よりも小さくなっている。この場合、第3パターン領域31cの幅W3は、第2パターン領域31bの幅W2の80%以下であっても良い。これにより、第2パターン領域31b等の幅方向(X方向)において、第2パターン領域31b内のコレステリック液晶化合物35のピッチと、第3パターン領域31c内のコレステリック液晶化合物35のピッチとの差が大きくなる。このため、第2パターン領域31bと第3パターン領域31cとの間において、色味の変化量を大きくできる。また、この場合、例えば、第2パターン領域31b内の反射面Ref(図9参照)の傾斜角度θと、第3パターン領域31c内の反射面Refの傾斜角度θとの差が大きくなる。これにより、第2パターン領域31bと第3パターン領域31cとの間において、色味の変化量を大きくできる。この結果、第2パターン領域31bの視認性と、第3パターン領域31cの視認性とを異なるようにでき、光学フィルム10を用いて表示される画像の意匠性(例えば、デザイン性又は認証性)を向上できる。なお、図示された例においては、第3パターン領域31cの幅W3は、第1パターン領域31aの幅W1よりも大きくなっている。しかしながら、これに限られず、例えば、図示はしないが、第3パターン領域31cの幅W3が、第1パターン領域31aの幅W1よりも小さくなっていても良い。また、図示はしないが、第3パターン領域31cの幅W3が、第2パターン領域31bの幅W2よりも大きくなっていても良い。
第1パターン領域31aの幅W1、第2パターン領域31bの幅W2及び第3パターン領域31cの幅W3は、それぞれ20μm以下であっても良い。これにより、第1パターン領域31aと第2パターン領域31bとの間の境界、及び第2パターン領域31bと第3パターン領域31cとの間の境界を認識しやすくできる。このため、各パターン領域31の視認性を更に異なるようにでき、光学フィルム10を用いて表示される画像の意匠性(例えば、デザイン性又は認証性)を更に向上できる。
本実施の形態による光学フィルム10は、他の層として、機能層又は粘着剤層等を更に備えていてもよい。
<機能層>
機能層は、例えば、ハードコート層、防眩層又は反射防止層等の機能を有していても良い。機能層は、例えば、基材層11上等に形成されても良い。
<粘着剤層>
粘着剤層は、光学フィルム10の各層を互いに接着するための層であっても良い。粘着剤層を構成する粘着剤としては、アクリル系粘着剤、ポリエステル系粘着剤、ウレタン系粘着剤、又はビニル系粘着剤等の汎用の粘着剤が用いられても良い。これら汎用の粘着剤から形成される粘着剤層は、通常、光学的等方性を有する。粘着剤層の厚みは、2μm以上30μm以下程度であっても良い。
<光学フィルムの具体的な層構成>
光学フィルム10の層構成は特に限定されないが、光学フィルム10は、下記(1)~(15)の構成を有していても良い。なお、「/」は層の界面を示す。
(1) 基材層/配向膜/位相差層
(2) 機能層/基材層/配向膜/位相差層
(3) 基材層/粘着剤層/位相差層/配向膜/基材層
(4) 基材層/粘着剤層/位相差層/配向膜/基材層/機能層
(5) 機能層/基材層/粘着剤層/位相差層/配向膜/基材層
(6) 機能層/基材層/粘着剤層/位相差層/配向膜/基材層/機能層
(7) 基材層/粘着剤層/位相差層/粘着剤層/基材層
(8) 基材層/粘着剤層/位相差層/粘着剤層/基材層/機能層
(9) 機能層/基材層/粘着剤層/位相差層/粘着剤層/基材層
(10)基材層/粘着剤層/位相差層/配向膜/粘着剤層/基材層
(11)基材層/粘着剤層/位相差層/配向膜/粘着剤層/基材層/機能層
(12)機能層/基材層/粘着剤層/位相差層/配向膜/粘着剤層/基材層
(13)基材層/粘着剤層/配向膜/位相差層/粘着剤層/基材層
(14)基材層/粘着剤層/配向膜/位相差層/粘着剤層/基材層/機能層
(15)機能層/基材層/粘着剤層/配向膜/位相差層/粘着剤層/基材層
次に、画像表示装置1の偏光板40及び表示装置50について説明する。
[偏光板]
偏光板40は、有機EL素子等の表示素子、又は図示しない抵抗膜式タッチパネル等のタッチパネル上に配置することにより、光吸収性能又は反射防止性能を発揮する役割を果たす。偏光板は、直線偏光板であっても良く、円偏光板であっても良い。
偏光板40の偏光子としては、ヨウ素系偏光子、二色性染料を用いる染料系偏光子、又はポリエン系偏光子が用いられても良い。ヨウ素系偏光子及び染料系偏光子は、一般にポリビニルアルコール系フィルムを用いて製造できる。偏光子の吸収軸は、フィルムの延伸方向に相当する。このため、縦方向(搬送方向)に延伸された偏光子は、長手方向に対して平行に延びる吸収軸を有する。一方、横方向(搬送方向と垂直方向)に延伸された偏光子は、長手方向に対して垂直に延びる吸収軸を有する。
[表示装置]
表示装置50は、例えば有機EL(Electro Luminescence)表示装置からなる。表示装置50は、例えば図示しない金属層、支持基材、樹脂基材、薄膜トランジスタ(TFT)、及び有機EL層を含んでいても良い。表示装置50上には、図示しないタッチパネルが配置されていても良い。タッチパネルは、抵抗膜式タッチパネル、静電容量式タッチパネル、光学式タッチパネル、超音波式タッチパネル又は電磁誘導式タッチパネル等であっても良い。これらタッチパネルは圧力検知機能を備えたものであっても良い。なお、図示はしないが、表示装置50は、表示装置50に電気的に接続された制御部(図示せず)と共に、図示しない筐体内に収容されていても良い。
<大きさ、形状等>
表示装置50を作製する場合、光学フィルム10及び偏光板40は、所定の大きさにカットした枚葉状の形態の材料を使用しても良く、長尺シートをロール状に巻き取ったロール状の形態の材料を使用しても良い。枚葉状の形態の材料を使用する場合、光学フィルム10等の大きさは特に限定されないが、最大径が0.5インチ以上500インチ以下程度であっても良い。“最大径”とは、光学フィルム10等の任意の2点を結んだ際の最大長さをいう。例えば、光学フィルム10等が長方形である場合は、長方形の対角線が最大径となる。光学フィルム10等が円形である場合は、円の直径が最大径となる。
ロール状の形態の材料を使用する場合、光学フィルム10等の幅及び長さは特に限定されないが、一般的には、幅は300mm以上8000mm以下、長さは50m以上10000m以下程度であっても良い。ロール状の形態の光学フィルム10等は、画像表示装置等1の大きさに合わせて、枚葉状にカットして用いることができる。カットする際、物性が安定しないロール端部は除外することが好ましい。枚葉状にカットする場合、カットされた材料の形状も特に限定されず、例えば、材料の形状は、三角形、四角形もしくは五角形等の多角形であっても良く、円形であっても良く、又はランダムな不定形であっても良い。
次に、本実施の形態による光学フィルム10の製造方法について説明する。
まず、基材層11を準備する。
次に、基材層11上に、配向膜20を形成する。この際、まず、基材層11上に、例えばUV硬化樹脂を塗布した後に、例えば、インプリント法により凹凸21を形成する。その後、UV硬化樹脂に紫外線を照射することにより、UV硬化樹脂を硬化させる。
次いで、配向膜20上に、位相差層30を形成する。この際、例えば、配向膜20上に、位相差層30を構成する組成物を塗布した後、当該組成物を乾燥及び硬化させることにより、位相差層30を形成する。
このようにして、図4に示す光学フィルム10が得られる。
以上説明したように、本実施の形態によれば、位相差層30が、コレステリック液晶化合物を含んでいる。また、位相差層30が、第1パターン領域31aと、第1方向Xにおいて、第1パターン領域31aに隣接して配置された第2パターン領域31bとを有している。また、第1パターン領域31aが、遅相軸の方向が互いに異なる複数の第1光軸パターン領域Pa1を有し、複数の第1光軸パターン領域Pa1が、第1方向Xに沿って配置されている。また、第2パターン領域31bが、遅相軸の方向が互いに異なる複数の第2光軸パターン領域Pa2を有し、複数の第2光軸パターン領域Pa2が、第1方向Xに沿って配置されている。そして、第1パターン領域31aの幅W1が、第2パターン領域31bの幅W2の80%以下である。これにより、第1パターン領域31a等の幅方向(X方向)において、第1パターン領域31a内のコレステリック液晶化合物35のピッチと、第2パターン領域31b内のコレステリック液晶化合物35のピッチとの差が大きくなる。このため、第1パターン領域31aと第2パターン領域31bとの間において、色味の変化量を大きくできる。また、この場合、例えば、第1パターン領域31a内の反射面Ref(図9参照)の傾斜角度θと、第2パターン領域31b内の反射面Refの傾斜角度θとの差が大きくなる。このため、第1パターン領域31aの視認性と、第2パターン領域31bの視認性とを異なるようにでき、光学フィルム10を用いて表示される画像の意匠性を向上できる。なお、第1パターン領域31aの幅W1が、第2パターン領域31bの幅W2の80%以下であることにより、光学フィルム10を用いて表示される画像の意匠性を向上できることは、後述する実施例により説明する。
なお、上述した実施の形態では、複数の第2光軸パターン領域Pa2が、第1方向Xに沿って配置されている例について説明したが、これに限られない。複数の第2光軸パターン領域Pa2は、第1方向Xとは異なる方向に沿って配置されていても良い。この場合、例えば、図12A及び図12Bに示すように、複数の第2光軸パターン領域Pa2が、第2方向Yに沿って配置されていても良い。すなわち、複数の第2光軸パターン領域Pa2が配置される方向と、第1方向Xとがなす角度βが、90°であっても良い。また、図示はしないが、複数の第2光軸パターン領域Pa2が、第1方向X及び第2方向Yの両方向に傾斜する方向に沿って配置されていても良い(すなわち、0<角度β<90)。なお、図12Aに示す位相差層30では、各々のパターン領域31は、光軸パターン領域Paを2個ずつ有している。また、図12Bに示す位相差層30では、各々のパターン領域31は、光軸パターン領域Paを4個ずつ有している。これらの場合においても、第1パターン領域31aの視認性と、第2パターン領域31bの視認性とを異なるようにでき、光学フィルム10を用いて表示される画像の意匠性を向上できる。なお、各々のパターン領域31が有する光軸パターン領域Paの個数は、画像表示装置1によって表示される図柄に応じて、適宜変更されても良い。また、図12Cに示すように、複数の第2光軸パターン領域Pa2が、第1方向Xとは異なる方向(例えば、第2方向Y)に沿って配置され、かつ、位相差層30が、第3パターン領域31cを更に有していても良い。
また、上述した実施の形態では、位相差層30が、複数のパターン領域31を有している例について説明した。この場合、例えば、図13に示すように、位相差層30は、コレステリック液晶化合物が所定のパターンで配置されたパターン領域31と、コレステリック液晶化合物が所定のパターンで配置されていないベタ領域32とを有していても良い。上述したように、パターン領域31は、遅相軸の方向が互いに異なる複数の光軸パターン領域Paを含んでいても良い。ベタ領域32は、液晶化合物がベタパターンで配置された領域である。この場合においても、パターン領域31の視認性と、ベタ領域32の視認性とを異なるようにでき、光学フィルム10を用いて表示される画像の意匠性を向上できる。なお、本変形例では、パターン領域31の幅W4は、20μm以下であっても良い。これにより、パターン領域31とベタ領域32との間の境界を認識しやすくできる。このため、パターン領域とベタ領域32との視認性を更に異なるようにでき、光学フィルム10を用いて表示される画像の意匠性(例えば、デザイン性又は認証性)を更に向上できる。
次に、上記実施の形態における具体的実施例について説明する。
(実施例A1)
図4に示す光学フィルム10を作製した。この際、まず、図7に示す配向膜20をインプリント法により作製し、その後、配向膜20上に位相差層30を形成した。すなわち、図7に示す配向膜20上に、複数の第1光軸パターン領域Pa1及び複数の第2光軸パターン領域Pa2が、それぞれ第1方向Xに沿って配置されている位相差層30(角度β=0°)を形成した。また、位相差層30において、第1パターン領域31aの幅W1は、1μmとした。また、第2パターン領域31bの幅W2は、2μmとした。さらに、第1光軸パターン領域Pa1及び第2光軸パターン領域Pa2の個数は、それぞれ8個とした。
光学フィルム10を作製する際、まず、配向膜20を形成するための版を作製した。このとき、まず、シミュレーションで設計した表面形状を備える母型を作製した。この際、6インチ角サイズの合成石英板を用い、電子線描画装置とドライエッチング装置とを使用した電子線リソグラフィプロセスにより、石英の母型を作製した。
次いで、母型に紫外線硬化性樹脂を流し込んだ後、紫外線硬化性樹脂に対して紫外線を照射することにより、紫外線硬化性樹脂を硬化させた。その後、母型から紫外線硬化性樹脂を剥離することにより、母型の表面形状と相補的形状を有する樹脂版を得た。次いで、電鋳法により、樹脂版の形状と相補的形状を有する型である、母型の複製型を複数作製した。次に、複数の複製型をロールに巻き付け、ロール状の版を作製した。
次に、基材層11(厚み40μmのシクロオレフィンポリマー。日本ゼオン社の商品名「ゼオノア」)上に、下記処方のプライマー層を塗布し、乾燥させることにより、厚み0.5μmのプライマー層を形成した。
次いで、プライマー層上に下記処方のパターン層形成用塗布液を塗布し、乾燥させることにより、未硬化の樹脂を含む層を形成した。
次いで、上述したロール状の版を用いて、ロール・トゥ・ロール方式により、未硬化の樹脂を含む層を賦形すると同時に、基材層11側から紫外線を照射することにより、賦形した樹脂を含む層を硬化させた。このとき、紫外線の積算光量は、500mJ/cmとした。次いで、版から賦形した層を剥離し、基材層11上にプライマー層及びパターン層(配向膜20)を有する積層体を得た。
次いで、連続のロール・トゥ・ロール方式により、パターン層上に下記の液晶層(位相差層)形成用塗布液を塗布し、乾燥させた後、紫外線を照射することにより、液晶層(位相差層30)を形成した。このとき、紫外線の積算光量は、150mJ/cmとした。
液晶層は、面内複屈折(Δn)が0.15の液晶を用い、面内位相差が275nmとなるように膜厚を調整した。面内複屈折(Δn)は、上述した式(1)を用いて、面内位相差(Re)及び膜厚dから算出した。第2パターン領域31bの幅W2が2μmの実施例A1では、所望の膜厚となるように、液晶層形成用塗布液を4回に分けて塗工した。なお、後述する実施例A4等では、第1パターン領域31aの幅W1又は第2パターン領域31bの幅W2が15μm以上20μm未満となる場合は、所望の膜厚となるように、液晶層形成用塗布液を2回に分けて塗工した。また、後述する実施例A5等では、幅W1又は幅W2が20μm以上となる場合は、液晶層形成用塗布液を1回で塗工した。幅W1又は幅W2の大きさにより液晶の配向性が異なるためである。
以上の工程により、実施例A1による光学フィルム10を作製した。
<プライマー層形成用塗布液>
・ポリオレフィン系樹脂:70質量部
(三菱ケミカル社製、商品名:サーフレンP-1000)
・シリカ系易滑剤:5質量部
(CIKナノテック社製、商品名:SIRMIBK15WT%-E65)
・メチルエチルケトン:25質量部
<パターン層形成用塗布液>
・ペンタエリスリトールトリアクリレート:96質量部
(日本化薬社製、商品名:PET-30)
・光重合開始剤:4質量部
(IGM社製、商品名:Omnirad184)
<液晶層形成用塗布液>
・界面活性剤:0.04質量部
(BYK-361N(商品名)、ビックケミー社製)
・棒状液晶分子:10質量部
(LC242(商品名)、BASF社製、面内複屈折(Δn)=0.15)
・光重合開始剤:0.4質量部
(IGM社製、商品名:Omnirad184)
・メチルエチルケトン:89.6質量部
次に、光学フィルム10の色の変化を評価した。このとき、平面視と、斜め方向から見た場合との色味の変化量を評価した。
なお、上述した評価は、異物、傷及び皺等の欠陥がない箇所で実施した。また、上述した評価は、特に断りのない限り、温度23℃±5℃、相対湿度40%以上65%以下の雰囲気で実施した。また、特に断りのない限り、各測定の前に、前記雰囲気に測定用サンプルを30分以上60分以下晒した。
(実施例A2)
第1パターン領域31aの幅W1が2μmであったこと、第2パターン領域31bの幅W2が3μmであったこと、以外は実施例A1と同様にして、光学フィルム10を作製した。また、実施例A1と同様にして、光学フィルム10の色の変化を評価した。
(実施例A3)
第1パターン領域31aの幅W1が3μmであったこと、第2パターン領域31bの幅W2が7μmであったこと、第2光軸パターン領域Pa2の個数が30個であったこと、以外は実施例A1と同様にして、光学フィルム10を作製した。また、実施例A1と同様にして、光学フィルム10の色の変化を評価した。
(実施例A4)
第1パターン領域31aの幅W1が7μmであったこと、第2パターン領域31bの幅W2が15μmであったこと、第1光軸パターン領域Pa1の個数が30個であったこと、第2光軸パターン領域Pa2の個数が30個であったこと、以外は実施例A1と同様にして、光学フィルム10を作製した。また、実施例A1と同様にして、光学フィルム10の色の変化を評価した。
(実施例A5)
第1パターン領域31aの幅W1が15μmであったこと、第2パターン領域31bの幅W2が20μmであったこと、第1光軸パターン領域Pa1の個数が30個であったこと、第2光軸パターン領域Pa2の個数が30個であったこと、以外は実施例A1と同様にして、光学フィルム10を作製した。また、実施例A1と同様にして、光学フィルム10の色の変化を評価した。
(実施例A6)
第1パターン領域31aの幅W1が25μmであったこと、第2パターン領域31bの幅W2が50μmであったこと、第1光軸パターン領域Pa1の個数が30個であったこと、第2光軸パターン領域Pa2の個数が30個であったこと、以外は実施例A1と同様にして、光学フィルム10を作製した。また、実施例A1と同様にして、光学フィルム10の色の変化を評価した。
(比較例A1)
第1パターン領域31aの幅W1が15μmであったこと、第2パターン領域31bの幅W2が18μmであったこと、第1光軸パターン領域Pa1の個数が30個であったこと、第2光軸パターン領域Pa2の個数が30個であったこと、以外は実施例A1と同様にして、光学フィルムを作製した。また、実施例A1と同様にして、光学フィルムの色の変化を評価した。
(比較例A2)
複数の第1パターン領域31aのみからなる光学フィルムを作製したこと、第1パターン領域31aの幅W1が15μm~100μmまで連続して変化していたこと、第1光軸パターン領域Pa1の個数が30個であったこと、以外は実施例A1と同様にして、光学フィルムを作製した。また、実施例A1と同様にして、光学フィルムの色の変化を評価した。
(参考例)
第1パターン領域31aのみからなる光学フィルムを作製したこと、以外は実施例A1と同様にして、光学フィルムの色の変化を評価した。
(実施例B1)
図12Aに示すように、複数の第2光軸パターン領域Pa2が、第1方向Xとは異なる方向に沿って配置されている位相差層30を形成したこと、第1パターン領域31aの幅W1が15μmであったこと、第2パターン領域31bの幅W2が100μmであったこと、第1光軸パターン領域Pa1の個数が30個であったこと、第2光軸パターン領域Pa2の個数が30個であったこと、角度βが90°であったこと、以外は実施例A1と同様にして、光学フィルム10を作製した。また、実施例A1と同様にして、光学フィルム10の色の変化を評価した。
(実施例B2)
第1パターン領域31aの幅W1が100μmであったこと、以外は実施例B1と同様にして、光学フィルム10を作製した。また、実施例B1と同様にして、光学フィルム10の色の変化を評価した。
(実施例B3)
角度βが45°であったこと、以外は実施例B1と同様にして、光学フィルム10を作製した。また、実施例B1と同様にして、光学フィルム10の色の変化を評価した。
(実施例B4)
角度βが20°であったこと、以外は実施例B1と同様にして、光学フィルム10を作製した。また、実施例B1と同様にして、光学フィルム10の色の変化を評価した。
(実施例B5)
角度βが5°であったこと、以外は実施例B1と同様にして、光学フィルム10を作製した。また、実施例B1と同様にして、光学フィルム10の色の変化を評価した。
(実施例C1)
図13に示すように、パターン領域31とベタ領域32とを有する位相差層30を形成したこと、パターン領域31の幅W4が15μmであったこと、光軸パターン領域Paの個数が30個であったこと、以外は実施例A1と同様にして、光学フィルム10を作製した。また、実施例A1と同様にして、光学フィルム10の色の変化を評価した。
(実施例C2)
パターン領域31の幅W4が、100μmであったこと、以外は実施例C1と同様にして、光学フィルム10を作製した。また、実施例C1と同様にして、光学フィルム10の色の変化を評価した。
以上の結果を表1乃至表3に示す。
Figure 2025012438000002
Figure 2025012438000003
Figure 2025012438000004
なお、上記表1乃至表3において、「評価」の欄に付された「A」は、参考例による光学フィルムの場合と比較して、平面視と斜め方向から見た場合とにおける光学フィルム10の色味の変化量が非常に大きかったことを意味する。また、「評価」の欄に付された「B」は、参考例による光学フィルムの場合と比較して、平面視と斜め方向から見た場合とにおける光学フィルム10の色味の変化量が大きかったことを意味する。さらに、「評価」の欄に付された「C」は、参考例による光学フィルムの場合と比較して、平面視と斜め方向から見た場合とにおける光学フィルムの色の変化の差があまり無かったことを意味する。
この結果、表1に示すように、実施例A1乃至実施例A6、実施例B1乃至実施例B5、実施例C1及び実施例C2による光学フィルム10では、平面視と斜め方向から見た場合とにおける光学フィルム10の色味の変化量を大きくできた。とりわけ、実施例A1乃至実施例A4、実施例B1、実施例B3、実施例B4、実施例C1及び実施例C2による光学フィルム10では、平面視と斜め方向から見た場合とにおける光学フィルム10の色味の変化量を非常に大きくできた。このため、本実施の形態による光学フィルム10では、光学フィルム10を用いて表示される画像の意匠性を向上できることがわかった。
上記実施の形態および各変形例に開示されている複数の構成要素を必要に応じて適宜組合せることも可能である。あるいは、上記実施の形態および各変形例に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。

Claims (10)

  1. 位相差層を備える光学フィルムであって、
    前記位相差層は、コレステリック液晶化合物を含み、
    前記位相差層は、第1パターン領域と、第1方向において、前記第1パターン領域に隣接して配置された第2パターン領域とを有し、
    前記第1パターン領域は、遅相軸の方向が互いに異なる複数の第1光軸パターン領域を有し、
    複数の前記第1光軸パターン領域は、前記第1方向に沿って配置され、
    前記第2パターン領域は、遅相軸の方向が互いに異なる複数の第2光軸パターン領域を有し、
    複数の前記第2光軸パターン領域は、前記第1方向に沿って配置され、
    前記第1パターン領域の幅は、前記第2パターン領域の幅の80%以下である、光学フィルム。
  2. 前記第1パターン領域の幅及び前記第2パターン領域の幅は、20μm以下である、請求項1に記載の光学フィルム。
  3. 位相差層を備える光学フィルムであって、
    前記位相差層は、コレステリック液晶化合物を含み、
    前記位相差層は、第1パターン領域と、第1方向において、前記第1パターン領域に隣接して配置された第2パターン領域とを有し、
    前記第1パターン領域は、遅相軸の方向が互いに異なる複数の第1光軸パターン領域を有し、
    複数の前記第1光軸パターン領域は、前記第1方向に沿って配置され、
    前記第2パターン領域は、遅相軸の方向が互いに異なる複数の第2光軸パターン領域を有し、
    複数の前記第2光軸パターン領域は、前記第1方向とは異なる第2方向に沿って配置されている、光学フィルム。
  4. 前記第1パターン領域の幅は、前記第2パターン領域の幅の80%以下である、請求項3に記載の光学フィルム。
  5. 前記第1パターン領域の幅及び前記第2パターン領域の幅は、20μm以下である、請求項3に記載の光学フィルム。
  6. 位相差層を備える光学フィルムであって、
    前記位相差層は、コレステリック液晶化合物を含み、
    前記位相差層は、前記コレステリック液晶化合物が所定のパターンで配置されたパターン領域と、前記コレステリック液晶化合物が所定のパターンで配置されていないベタ領域とを有し、
    前記パターン領域は、遅相軸の方向が互いに異なる複数の光軸パターン領域を含む、光学フィルム。
  7. 前記パターン領域の幅は、20μm以下である、請求項6に記載の光学フィルム。
  8. 基材層と、
    前記基材層に積層された配向膜とを更に備え、
    前記基材層、前記配向膜及び前記位相差層は、この順に積層されている、請求項1に記載の光学フィルム。
  9. 前記配向膜は、UV硬化樹脂を含み、
    前記配向膜に、前記遅相軸に対応する凹凸が形成されている、請求項8に記載の光学フィルム。
  10. 請求項1乃至9のいずれか一項に記載の光学フィルムと、
    前記光学フィルムに積層された表示装置とを備える、画像表示装置。
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