位相差フィルムとは｜原理と種類を解説

テレビからスマートフォンまで、表示デバイスとして広く採用されている技術が液晶ディスプレイと有機ELディスプレイです。しかし液晶ディスプレイや有機ELディスプレイには、斜め方向から見ると色が変化する、太陽光などの外光の反射によりコントラストが低下するという課題があります。

液晶ディスプレイの色の変化は、バックライトからの光が液晶層を通過する際に光学的ずれ（位相差）が生じることが主な原因であり、この光学的ずれを補償するために開発されたのが「位相差フィルム」です。

また有機ELディスプレイでは、太陽光など外部からの入射光が電極に反射してしまうことが原因でコントラストが低下します。この外光反射を低減させるために、直線偏光板と位相差フィルムを組み合わせた円偏光板が用いられます。

※こちらのページに記載されている内容は、2023年12月時点の情報です。

• 位相差フィルムの原理
• 位相差フィルムの種類
• DNPの位相差フィルム
• DNPの光学フィルム

有機ELディスプレイは、有機EL層の両側を電極で挟んだ構造です。暗い場所で見る場合は問題ありませんが、外光のある環境では、ディスプレイへの入射光が電極で反射して白浮きが起きコントラストが低下します。そこで、直線偏光板と位相差フィルムを加えることで、電極からの外光反射を抑えています。

入射する外光（ランダム偏光）は、まず直線偏光板で直線偏光に変換され、さらに位相差フィルムで円偏光に変換されます。有機EL発光セル（電極）で反射された外光は逆円偏光となり、位相差フィルムを通って再び直線偏光に変換されます。このときの直線偏光は、入射時とは90°回転したものになっているために直線偏光板を透過できません。直線偏光板と位相差フィルムの組み合わせによって、外光の反射を抑えて白浮きを抑え、コントラスト低下を防ぎます。

フィルムに位相差機能を持たせるには、大きく分けて「延伸法」と「塗布法」の2つの方法があります。

延伸法
延伸法では、フィルムを一定方向に引っ張ることで、分子の配向を変化させます。ポリマーフィルムでは、絡み合った鎖状ポリマーが引っ張られることで、分子が規則正しく並ぶ構造に変化し、位相差機能が発現します。

塗布法
塗布法では、液晶材料をフィルムに塗布し、配向処理を施します。液晶材料にはさまざまな種類の構造がありますが、よく利用されるネマティック液晶は棒状の分子構造をしています。配向膜に対して、布でこする、偏光照射を行うなどの方法で液晶分子を任意の方向へそろえることで、位相差機能が発現します。

DNPは、印刷や薄膜コーティングで培った技術を応用し、液晶材料を用いた位相差フィルムを「塗布法」で生産しています。塗布法で生産することで、フィルムを一定方向に延伸する位相差フィルムよりも薄くできることがメリットです。薄くすることで屈曲性を保つことができるため、フォルダブルスマートフォン（折りたたみスマートフォン）などのフレキシブルな有機ELディスプレイにも対応可能です。

美しいディスプレイ表示を実現するためには、位相差フィルムだけでは不十分です。DNPではARフィルムやAGフィルムなどの高性能な光学フィルムも量産しており、位相差フィルムと組み合わせることで、より美しいディスプレイを再現しています。

ARフィルムまたはLRフィルム（AR：Anti-Reflection、LR：Low-Reflection)とは、反射防止層の付いた光学積層体です。AR 層による光干渉を利用することで反射光を低減させ、画面への映り込みを抑えることができ、透過率も向上します。ARフィルムを採用することにより、ディスプレイ画面に外から光が当たっても、その影響を軽減して画面がきれいに見えるようになります。

AGフィルム（Anti-Glare Film）はベースとなるフィルム基材の表面に粒子を配置させたハードコート層を塗布することで表面凹凸を形成させ、入射光を凹凸面で乱反射させて外光の映り込みを軽減させるもので、光の干渉を利用するARフィルムとは仕組みが異なります。
もちろんAGとARを組み合わせることも可能で、外光の映り込みをさらに軽減させることができます。

DNPでは位相差フィルムの設計・製造に関するノウハウを多数保有しています。位相差フィルムの開発・製造はDNPにお任せください。