JP2016085305A - 積層偏光板および表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】偏光子12と、第1の光学異方性層13と、第2の光学異方性層14とを備えた積層偏光板11であって、第1の光学異方性層13が、有機高分子と、少なくとも1種類以上の二色性色素とを含んでなるフィルムからなり、第1の光学異方性層13の面内のリターデーション値をRe1a、フィルムから二色性色素を除いたフィルムからなる第1の光学異方性層13の面内のリターデーション値をRe1bとした場合に、第1の光学異方性層13が、下記式(1)を満足するリターデーション特性を有し、Re1a(580)/Re1a(550)−Re1b(580)/Re1b(550)>0(1)、第2の光学異方性層14が、ny2≦nx2<nz2の屈折率特性を有する。
【選択図】図3
Description
偏光子と、第1の光学異方性層と、第2の光学異方性層とを備えた積層偏光板であって、
前記第1の光学異方性層が、有機高分子と、少なくとも1種類以上の二色性色素とを含んでなるフィルムからなり、
前記位第1の光学異方性層の面内のリターデーション値をRe1a、
前記フィルムから前記二色性色素を除いたフィルムからなる第1の光学異方性層の面内のリターデーション値をRe1bとした場合に、
前記第1の光学異方性層が、下記式(1)を満足するリターデーション特性を有し、
Re1a(580)/Re1a(550)−Re1b(580)/Re1b(550)>0 (1)
(ここで、第1の光学異方性層の面内のリターデーション値Re1aは、第1の光学異方性層の複屈折Δn1と第1の光学異方性層の膜厚d1との積、すなわち、Re1a=(nx1a−ny1a)×d1[nm]で表され、Re1a(580)は、波長580nmにおける第1の光学異方性層の面内のリターデーション値であり、nx1aは、第1の光学異方性層の最大主屈折率、ny1aは、第1の光学異方性層の最大主屈折率を有する方向に直交する方向の主屈折率である。また、前記フィルムから前記二色性色素を除いたフィルムからなる第1の光学異方性層の面内のリターデーション値Re1bは、第1の光学異方性層の複屈折Δn1と第1の光学異方性層の膜厚d1との積、すなわち、Re1b=(nx1b−ny1b)×d1[nm]で表され、Re1b(580)は、波長580nmにおける前記フィルムから前記二色性色素を除いたフィルムからなる第1の光学異方性層の面内のリターデーション値である。)
前記第2の光学異方性層が、ny2≦nx2<nz2の屈折率特性を有することを特徴とする、積層偏光板が提供される。
(ここで、nx2は波長550nmの光に対する第2の光学異方性層面内の最大主屈折率、ny2は波長550nmの光に対する第2の光学異方性層面内の最大主屈折率を有する方向に直交する方向の主屈折率、nz2は波長550nmの光に対する第2の光学異方性層の厚さ方向の主屈折率である。)
0.70<Re1a(450)/Re1a(550)<1.00 (2)
1.00<Re1a(650)/Re1a(550)<1.30 (3)
0.80<Re1a(500)/Re1a(550)<1.10 (4)
1.00<Re1a(580)/Re1a(550)<1.15 (5)
0nm≦Re2≦20nm (6)
−500nm≦Rth2≦−30nm (7)
(ここで、Re2は、第2の光学異方性層の複屈折Δn2と第1の光学異方性層の膜厚d2との積、すなわち、Re2=(nx2−ny2)×d2[nm]で表される。
また、厚さ方向リターデーションRth2は、Rth2={(nx2+ny2)/2−nz2}×d2[nm]で表される。なお、d2は第2の光学異方性層の厚さである。)
−40nm≦Rth1a+Rth2≦40nm (8)
(ここで、厚さ方向リターデーションRth1aは、Rth1a={(nx1a+ny1a)/2−nz1a}×d1[nm]で表される。なお、d1は第1の光学異方性層の厚さ、nx1aは波長550nmの光に対する第1の光学異方性層面内の最大主屈折率、ny1aは波長550nmの光に対する第1の光学異方性層面内の最大主屈折率を有する方向に直交する方向の主屈折率、nz1aは波長550nmの光に対する第2の光学異方性層の厚さ方向の主屈折率である。)
(1)複屈折Δn
複屈折Δnは、nx−nyで表される。
(2)屈折率(nx、ny、nz)
nxは、光学異方性層面内の最大主屈折率、nyは光学異方性層面内の最大主屈折率を有する方向に直交する方向の主屈折率という。nzは光学異方性層の厚さ方向の主屈折率である。
(3)面内リターデーション値Re
面内リターデーション値Reは、Re=Δn×d=(nx−ny)×d[nm]で表される。なお、Re(550)は、波長550nmの光における光学異方性層の面内リターデーション値を意味する。なお、測定時の温度は23±2℃、相対湿度は45±5%である。
(4)厚さ方向リターデーション値Rth
厚さ方向リターデーションRthは、Rth={(nx+ny)/2−nz}×d[nm]で表される。なお、Rth(550)は、波長550nmの光における光学異方性層の厚さ方向リターデーション値を意味する。なお、測定時の温度は23±2℃、相対湿度は45±5%である。
(5)正常分散
固有吸収波長から離れた領域(図7のa1,a2,a3の領域)における屈折率nが波長が増すと共に単調に減少する分散を意味する。なお、本願明細書では、「正常分散」を「正の分散」と表記する。
(6)異常分散
固有吸収を含む波長域(図7のb1、b2、b3の領域)における屈折率nは、波長が増すとともに急激に増加する分散を意味する。なお、本明細書では、「異常分散」を「負の分散」と表記する。
本発明による積層偏光板を、図面を参照しながら詳細に説明する。本発明による積層偏光板11は、図3に示す通り、偏光子12と、第1の光学異方性層13と、第2の光学異方性層14とを備えている。偏光子12の透過軸と第1の光学異方性層13の光軸は45度または135度で交差するように配置されており、偏光子12を透過した直線偏光は第1の光学異方性層13によって円偏光に変換される。第1の光学異方性層13を出射した光(円偏光)は、第2の光学異方性層14に入射するが、第2の光学異方性層14は、正面位相差が非常に小さいため、円偏光の状態にはほとんど影響を与えない。第2の光学異方性層14を透過した光は、後記するように有機EL素子の陰極で鏡面反射され、位相が180度反転して、再び光学異方性層14に入射するが、円偏光の状態にほぼ影響なく通過する。第2の光学異方性層14を透過した光は、第1の光学異方性層13に入射するが、第1の光学異方性層13によって偏光子の透過軸と直交する直線偏光に変換されるため、偏光子12で吸収される。
光学異方性層は、有機高分子と少なくとも1種類以上の二色性色素とを含んでなるフィルムからなるものであって、
前記第1の光学異方性層の面内のリターデーション値をRe1a(=(nx1a−ny1a)×d1)、
前記フィルムから前記二色性色素を除いたフィルムからなる第1の光学異方性層の面内のリターデーション値をRe1b(=(nx1b−ny1b)×d1)とした場合に、下記式(9)満足するようなリターデーション特性を有する。
Re1a(580)/Re1a(550)−Re1b(580)/Re1b(550)>0(9)
本発明においては、二色性色素を含むフィルムからなる第1の光学異方性層の所定波長でのリターデーション比を、二色性色素を含まないフィルムからなる第1の光学異方性層の所定波長でのリターデーション比よりも大きくすることにより、最大主屈折率nxまたは複屈折Δn=(nx−ny)が「負の分散」特性を有するような第1の光学異方性層を実現できる。
以上のことから、複屈折が「負の分散」特性を有する材料(有機高分子)に、異常分散領域を有する二色性色素を添加することにより、本発明の目的でもある可視光の全波長領域において複屈折がより理想に近い「負の分散」特性を有する第1の光学異方性層が得られる。
より具体的には、下記式(10)および(11)を満足するようなリターデーション特性を有することが好ましい。
0.70<Re1a(450)/Re1a(550)<1.00 (10)
1.00<Re1a(650)/Re1a(550)<1.30 (11)
また、より好ましくは、下記式(10−1)および(11−1)を満足する。
0.80<Re1a(450)/Re1a(550)<0.95 (10−1)
1.02<Re1a(650)/Re1a(550)<1.20 (11−1)
0.80<Re1a(500)/Re1a(550)<1.10 (12)
1.00<Re1a(580)/Re1a(550)<1.15 (13)
また、より好ましくは、下記式(12−1)および(13−1)を満足する。
0.85<Re1a(500)/Re1a(550)<1.05 (12−1)
1.02<Re1a(580)/Re1a(550)<1.12 (13−1)
まず、本発明に使用する二色性色素について説明する。ここでいう二色性色素とは、分子の長軸方向における吸光度と、短軸方向における吸光度とが異なる性質を有する色素をいう。このような性質を有するものであれば、二色性色素は特に制限されず、染料であっても顔料であってもよい。この染料は複数種用いてもよく、顔料も複数種用いてもよく、染料と顔料とを組み合わせてもよい。さらに、このような二色性色素は、重合性官能基を有していてもよく、液晶性を有していてもよい。重合性官能基としては、アクリル基、メタクリル基、ビニル基、ビニロキシ基、エポキシ基、オキセタニル基が好ましく、反応性の観点からアクリル基、エポキシ基、オキセタニル基が特に好ましい。液晶性については、ネマチック相、スメクチック相を有するものが好ましい。
延伸フィルムとして用いるポリマーとしては、光学フィルムとしての光学特性を維持するといった観点から、光学的等方性が高く且つ光透過率が80%以上を満足し、かつコストや連続生産性の観点から、例えば、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアリレート、ポリエチレンテレフタレートや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;ジアセチルセルロースやトリアセチルセルロース等のセルロース系ポリマー;ポリカーボネート系ポリマー;ポリメチル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル系ポリマー等の透明ポリマー;ポリスチレン、アクリロニトリル・スチレン共重合体等のスチレン系ポリマー;ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン・プロピレン共重合体等のオレフィン系ポリマー;ノボルネン誘導体等の環状オレフィンポリマー(ポリシクロオレフィン);塩化ビニル系ポリマー;ナイロンや芳香族ポリアミド等のアミド系ポリマー;等のポリマー材料およびこれらのブレンド物が挙げられる。また「環状オレフィンポリマー」は、ノルボルネン、ジシクロペンタジエン、テトラシクロドデセンやそれらの誘導体等の環状オレフィンから得られる樹脂の一般的な総称である。また、このような基材の材料としての有機高分子材料としては、光学フィルムに好適な特性(例えば透明性等)を示すことが可能となること等から、セルロース系ポリマー、ポリカーボネート系ポリマー、環状オレフィンポリマー(シクロオレフィンポリマー:COP)がより好ましい。
液晶フィルムとは、液晶組成物を液晶状態において配向固定化したフィルムである。ここでいう液晶フィルムの配向とは、液晶組成物の分子鎖が特定の方向に並んだ状態を示しており、この状態はフィルムの位相差(Δn・d)測定により測定し得るが、ここでいう配向とは、例えば、測定波長550nmにおいてΔn・dが20nm以上を指す。
次に、液晶フィルムの構成成分である重合性液晶組成物について説明する。
重合性液晶組成物としては、重合により配向状態を固定化し得る液晶化合物を含むものであれば特に制限されない。本発明における重合性液晶組成物は、1種または2種以上の重合性基を有する液晶化合物(重合性液晶化合物)、重合性基を有さない液晶化合物と液晶性を示さない重合性化合物との混合物、重合性基を有する液晶化合物と液晶性を示さない重合性化合物との混合物、および重合性基を有する液晶化合物と重合性基を有さない液晶化合物との混合物のいずれを含むものであってもよい。
0.70<Re1a(450)/Re1a(550)<1.00 (14)
上記式(14)の要件を満足させる方法として、重合性液晶化合物が二種類以上のメソゲン基を有する化合物であり、そのうち少なくとも一つのメソゲン基を液晶層の平行配向の遅相軸に対して略直交方向に配向させることで、長波長になるほど、位相差が大きくなることが、特開2002−267838号公報や特開2010−31223号公報に記載されている。ここで、メソゲン(mesogen)基のメソゲンは、中間相(=液晶相)形成分子(「液晶辞典」、日本学術振興会、情報科学用有機材料第142委員会、液晶部会編、1989年)とも称され、液晶性分子構造とほぼ同義である。本発明では、棒状液晶化合物におけるメソゲン基(棒状液晶化合物の液晶性に関する分子構造)を採用することが好ましい。棒状液晶化合物におけるメソゲン基については、各種文献(例えば、Flussige Kristalle in Tabellen誌、VEB Deutscher Verlag furGrundstoffindustrie, Leipzig(1984年)、第2巻)に記載されている。
次に、第2の光学異方性層について説明する。
(ここで、nx2は波長550nmの光に対する第2の光学異方性層面内の最大主屈折率、ny2は波長550nmの光に対する第2の光学異方性層面内の最大主屈折率を有する方向に直交する方向の主屈折率、nz2は波長550nmの光に対する第2の光学異方性層の厚さ方向の主屈折率である。)
0nm≦Re2(550)≦20 (15)
−500nm≦Rth2(550)≦−30nm (16)
この範囲を外れた場合、積層偏光板の視野角特性を改善する効果が低下し、また、フィルムの製造が困難となる傾向にあるため望ましくない。
−400nm≦Rth2≦−45nm (17)
さらに好ましくは、下記式(18)を満足するようなリターデーション特性を有する。
−300nm≦Rth2≦−40nm (18)
0nm≦Re2≦10nm (19)
さらに好ましくは、下記式(20)を満足するようなリターデーション特性を有する。
0nm≦Re2≦5nm (20)
−40nm≦Rth1a(550)+Rth2(550)≦40nm (21)
この範囲を外れた場合、積層偏光板の視野角特性が悪くなるため望ましくない。
(1)−X、−X1、−X2:−H、−CH3、−C2H5、−CH2CH2CH3、−CH(CH3)2、−CH2CH2CH2CH3、−CH2CH(CH3)CH3、−CH(CH3)CH2CH3、−C(CH3)3、−OCH3、−OC2H5、−OC6H5、−OCH2C6H5、−F、−Cl、−Br、−NO2、または−CN
(2)−Y:単結合、−(CH2)n−、−O−、−O−(CH2)n−、−(CH2)n−O−、−O−(CH2)n−O−、−O−CO−、−CO−O−、−O−CO−(CH2)n−、−CO−O−(CH2)n−、−(CH2)n−O−CO−、−(CH2)n−CO−O−、−O−(CH2)n−O−CO−、−O−(CH2)n−CO−O−、−O−CO−(CH2)n−O−、−CO−O−(CH2)n−O−、−O−CO−(CH2)n−O−CO−、−O−CO−(CH2)n−CO−O−、−CO−O−(CH2)n−O−CO−、または−CO−O−(CH2)n−CO−O−(ただし、nは1〜12の整数を示す。)
(3)Z:
−V−: 単結合、−O−、−O−CmH2m−O−(ただし、mは2〜12の整数)
−W:
a:好ましくは0〜0.80、より好ましくは0.05〜0.50
b:好ましくは0〜0.90、より好ましくは0.10〜0.70
c:好ましくは0〜0.50、より好ましくは0.10〜0.30
d:好ましくは0〜0.50、より好ましくは0.10〜0.30
e:好ましくは0〜0.50、より好ましくは0.10〜0.30
f:好ましくは0〜0.30、より好ましくは0.01〜0.10
また、R4は、好ましくは、水素、メチル基、ブチル基、メトキシ基、シアノ基、ブロモ基、フルオロ基であり、特に好ましくは、水素、メトキシ基またはシアノ基であり、L2は、好ましくは、単結合、−O−、−O−CO−または−CO−O−であり、R6は、好ましくは、炭素数2、3、4、6、8および18の炭化水素基を表す。
さらに、一般式(1)で表される側鎖型高分子液晶化合物は、各成分a〜fのモル比や配向形態により複屈折率が変化するが、ネマチック配向をとった場合の複屈折率は0.001〜0.300であることが好ましく、より好ましくは0.05〜0.25である。
ては、オキセタニル基、エポキシ基、ビニルエーテル基などのカチオン重合性官能基を有する化合物、フィルム形成能を有する各種の高分子物質、液晶性を示す各種の低分子液晶化合物や高分子液晶化合物などが挙げられる。前記の側鎖型液晶化合物を重合性液晶組成物として用いる場合、重合性液晶組成物全体に占める前記の側鎖型液晶化合物の割合は、10重量%以上、好ましくは30重量%以上、さらに好ましくは50重量%以上である。側鎖型液晶化合物の含有量が10重量%以上であることにより、フィルムの形成能が良好となり、組成物中に占める重合性基濃度が保たれ、重合後の機械的強度が十分なものとなる。
−P1−L4−P2−L4−P1− (3)
−P1−L4−P1− (4)
より具体的には、M1基から見て左右のオキセタニル基を結合している連結基は異なっても(非対称型)同一でも(対称型)よく、特に2つのL3が異なる場合や他の連結基の構造によっては液晶性を示さないこともあるが、使用には制約とならない。
一般式(2)で表される化合物は、M1、L3およびX1の組み合わせから多くの化合物を例示することができるが、好ましくは、下記の化合物を挙げることができる。
合成にあたっては、オキセタニル基がカチオン重合性を有するため、強い酸性条件下では、重合や開環などの副反応を起こすことを考慮して、反応条件を選ぶ必要がある。なお、オキセタニル基は類似のカチオン重合性官能基であるオキシラニル基などと比べて、副反応を起こす可能性が低い。さらに、類似したアルコール、フェノール、カルボン酸などの各種化合物をつぎつぎに反応させることもあり、適宜保護基の活用を考慮してもよい。
配向基板としては、まず平滑な平面を有するものが好ましく、有機高分子材料からなるフィルムやシート、ガラス板、金属板などを挙げることができる。コストや連続生産性の観点からは有機高分子からなる材料を用いることが好ましい。有機高分子材料の例としては、ポリビニルアルコール系、ポリイミド系、ポリフェニレンオキシド系、ポリフェニレンスルフィド系、ポリスルホン系、ポリエーテルケトン系、ポリエーテルエーテルケトン系、ポリアリレート系、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート等のポリエステル系、ジアセチルセルロースやトリアセチルセルロース等のセルロース系、ポリカーボネート系、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系、ポリスチレン、アクリロニトリル・スチレン共重合体等のスチレン系、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン・プロピレン共重合体等のオレフィン系ポリマー、環状ポリオレフィン系、塩化ビニル系、ナイロンや芳香族ポリアミド等のアミド系等フィルムが挙げられる。これらはブレンド物であってもよい。アクリル系やエポキシ系、オキセタン系等の光硬化性樹脂または熱硬化性樹脂を製膜した後、光または熱で硬化させたフィルムも使用することができる。
液晶組成物を配向基板上に展開して液晶組成物層を形成する方法としては、液晶組成物を溶融状態で直接配向基板上に塗布する方法や、液晶組成物の溶液を配向基板上に塗布後、塗膜を乾燥して溶媒を留去させる方法が挙げられる。
さらに、前述の高分子液晶化合物の配向の固定化を容易ならしめるために、高分子液晶化合物に結合されている重合可能な基と同一の反応性を有する基を1分子内に2個以上有する低分子化合物(液晶性、非液晶性を問わない)や接着性を向上させうるような各種化合物を添加することもできる。
光学位相差の測定には数種の方法を利用することができ、例えば王子計測機器(株)製自動複屈折測定装置KOBRA−WRやAXOMETRICS社製AxoScan、および偏光顕微鏡を利用することができる。この垂直配向液晶層はクロスニコル偏光子間で黒色に見える。このようにして垂直配向性を評価した。
本発明の積層偏光板を構成する偏光子としては、通常、偏光子の片側または両側に保護フィルムを有するものが使用される。偏光子は、特に制限されず、各種のものを使用でき、例えば、ポリビニルアルコール系フィルム、部分ホルマール化ポリビニルアルコール系フィルム、エチレン・酢酸ビニル共重合体系部分ケン化フィルム等の親水性高分子フィルムに、ヨウ素や二色性染料等の二色性物質を吸着させて一軸延伸したもの、ポリビニルアルコールの脱水処理物やポリ塩化ビニルの脱塩酸処理物等のポリエン系配向フィルム、リオトロピック液晶を含む配向フィルム等が挙げられる。これらのなかでもポリビニルアルコール系フィルムを延伸して二色性材料(沃素、染料)を吸着・配向したものが好適に用いられる。偏光子の厚さも特に制限されないが、5〜80μm程度が一般的である。
なお、偏光子の両側に保護フィルムを設ける場合、その表裏で同じポリマー材料からなる保護フィルムを用いてもよく、異なるポリマー材料等からなる保護フィルムを用いてもよい。前記偏光子と保護フィルムとは通常、粘着剤や接着剤等を介して密着している。
接着剤としては、ポリビニルアルコール系接着剤、ゼラチン系接着剤、ビニル系ラテックス系、水系ポリウレタン、水系ポリエステル等を例示できる。
ハードコート処理は偏光板表面の傷付き防止などを目的に施されるものであり、例えばアクリル系、シリコーン系などの適宜な紫外線硬化型樹脂による硬度や滑り特性等に優れる硬化皮膜を保護フィルムの表面に付加する方式などにて形成することができる。反射防止処理は偏光板表面での外光の反射防止を目的に施されるものであり、従来に準じた反射防止膜などの形成により達成することができる。また、スティッキング防止処理は隣接層との密着防止を目的に施される。
なお、前記反射防止層、スティッキング防止層、拡散層やアンチグレア層等は、保護フィルムそのものに設けることができるほか、別途光学層として透明保護層とは別体のものとして設けることもできる。
また、第1、第2の光学異方性層同士の積層方法としては、例えば後述の粘・接着剤層を用いて直接両者を積層する手法、一方の光学異方性層上に液晶配向能を有する配向膜を設け、均一でモノドメインな液晶配向性を示し、かつその配向状態を容易に固定化できる液晶組成物を塗布等の手段により設ける手法、さらには配向基板として第1の光学異方性層を選択し、均一でモノドメインな液晶配向性を示し、かつその配向状態を容易に固定化できる液晶組成物を塗布等の手段により直接第1の光学異方性層に設ける手法等が好適に用いられる。
粘・接着剤層の厚さは、貼着する部材を貼着しかつ十分な密着力を維持できる限り特に膜厚に制限はなく、粘・接着剤の特性や粘・接着される部材により適宜選定することができる。楕円偏光板の総厚の低減要求の強いことから、粘・接着剤の厚さは薄いほうが好ましいが、通常は2〜80μm、好ましくは3〜50μm、さらに好ましくは5〜40μmである。この範囲外では、接着力が不足したり、積層時や積層偏光板の保存時に端部から滲み出すなどして好ましくない。
本発明による有機EL表示装置について、図面を参照しながら説明する。図13は本発明による有機EL表示装置の概略構成を示す断面図である。図13に示すように、本発明の有機EL表示装置は、上記した積層偏光板11を備えている。
さらに有機EL表示装置100は、透明基板16、陽極17、発光層18、陰極19から少なくとも構成される。このような構成を有する有機EL表示装置100において、陰極19からは電子が、陽極17からは正孔が注入され、両者が発光層18で再結合することにより、発光層18の発光特性に応じた波長で発光する。発光層18で生じた光は、直接または陰極19で反射した後、陽極17、透明基板16、積層偏光板11を通過して外部に出射する。
(1)GPCの測定
化合物をテトラヒドロフランに溶解し、東ソー社製8020GPCシステムにて測定した。カラムはTSK−GEL SuperH1000、SuperH2000、SuperH3000、SuperH4000を直列につなぎ、溶出液としてテトラヒドロフランを用いて測定した。分子量の較正にはポリスチレンスタンダードを用いた。
(2)液晶材料の熱挙動の確認
液晶材料の相挙動はメトラー社製ホットステージFP82HT上で、試料を加熱しつつ、オリンパス社製BH2偏光顕微鏡で観察した。ガラス転移温度、相転移温度は、Perkin−Elmer社製示差走査熱量計DSC8000により昇降温速度20℃/分で測定した。
(3)フィルムの顕微鏡観察
オリンパス光学社製BH2偏光顕微鏡で液晶の配向状態を観察した。
(4)膜厚測定法
SLOAN社製SURFACE TEXTURE ANALYSIS SYSTEM Dektak 3030ST、もしくはニコン社製DIGIMICRO MFC−101を用いた。また、干渉波測定(日本分光(株)製 紫外・可視・近赤外分光光度計V−570)と屈折率のデータから膜厚を求める方法も併用した。
(5)複屈折の測定
フィルム面内のリターデーション値Reおよび膜厚方向のリターデーション値Rthは、王子計測機器(株)製自動複屈折計KOBRA−WR、AXOMETRICS社製AxoScanを用いて測定した。
(6)二色性色素の偏光吸収スペクトル、透過率測定
日本分光(株)製分光スペクトル(V−570)を用いて測定した。
〈第1の液晶化合物(A)と二色性色素の混合溶液の調製〉
下記式で表される示される棒状液晶化合物(21)と二種類以上のメソゲン基を有する化合物(22)をそれぞれ準備した。なお、棒状液晶化合物(21)と二種類以上のメソゲン基を有する化合物(22)は、特開2002−267838号公報に記載された方法により製造した。
〈第2の液晶組成物(B)の溶液調製〉
特開2004−315736号公報、特開2007−277462号公報を参考にして、ラジカル重合により、下記式(7)で表される側鎖型液晶化合物を合成した。GPC測定による分子量はポリスチレン換算で、数平均分子量Mnは8,900、重量平均分子量Mwは19,600であった。なお、式(7)における数字は各ユニットのモル組成比を表すものであって、ブロック共重合体を意味するものではない。DSC測定の結果、昇温時のガラス転移温度は59℃で、それ以上の温度ではネマチック液晶相を示し、175℃以上で等方相を示した。
式(7)で表される側鎖型液晶化合物0.9gと、式(8)で表されるジオキセタン化合物0.05gと、式(9)で表されるアクリル化合物0.05gとを、9gのシクロヘキサノンに溶解し、暗所でカチオン系光開始剤トリアリルスルフォニウムヘキサフルオロアンチモネートの50%プロピレンカーボネート溶液(アルドリッチ社製、試薬)0.1g(式(7)、式(8)、式(9)の化合物3種からなる混合物の総重量に対して濃度5重量%)、界面活性剤としてパーフルオロアルキル基含有界面活性剤を0.002g(式(7)、式(8)、式(9)の化合物3種からなる混合物の総重量に対して濃度0.2重量%)を加えた後、孔径0.5μmのポリテトラフルオロエチレン製フィルター(アドバンテック東洋(株)製、品名25JP050AN)でろ過して第2の液晶組成物(B)の溶液を調製した。なお、式(8)のジオキセタン化合物は、偏光顕微鏡観察およびDSC測定の結果、昇温時は74℃で結晶相からネマチック液晶相に転移し、96℃で等方相となり、降温時は88℃で等方相からネマチック相に転移した後、54℃で結晶相を示した。また、式(9)のアクリル化合物は、偏光顕微鏡観察およびDSC測定の結果、液晶相を示さず、昇温時30℃で融解した。なお、本液晶組成物溶液1の一部をガラス基板上にスピンコート法により塗布し、55℃のホットプレートで60分加熱して溶剤を除去した。本組成物をガラス基板上からかき取り、熱挙動の確認を偏光顕微鏡観察およびDSC測定にて行ったところ、昇温時のガラス転移温度は50℃で、155℃まで液晶相を示し、それ以上の温度で等方相を示した。
〈第2の液晶組成物(C)の溶液調製〉
先ず、下記式(110)〜(113)で表わされる液晶化合物(アクリレート系の液晶化合物)をそれぞれ準備した。
(PVA溶液(D)の調製およびPVA配向基板(E)の作製)
配向基板は以下のようにして調製した。厚さ38μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(PET)(東洋紡績(株)製、商品名はコスモシャインA4100)を15cm角に切り出し、アルキル変性ポリビニルアルコール(PVA:(株)クラレ製、MP−203)の5重量%溶液(溶媒は、水とイソプロピルアルコールの重量比1:1の混合溶媒)(PVA溶液(D))をスピンコート法により塗布し、50℃のホットプレートで30分乾燥した後、120℃のオーブンで10分間加熱した。次いで、レーヨンのラビング布でラビングして、PVA層とPETフィルムからなるPVA配向基板(E)を作製した。得られたPVA層の膜厚は1.2μmであった。ラビング時の周速比(ラビング布の移動速度/基板フィルムの移動速度)は4とした。
(PVA溶液(F)の調製およびPVA配向基板(G)の作製)
還流冷却器および攪拌機の付いた1L三口フラスコにPVA(日本酢ビ・ポバール(株)製、商品名JL−18E、ケン化度83〜86%、平均重合度1800)24.0gおよび脱イオン水460.8g(電気伝導度値;1μS/cm以下)を投入し、95℃、3時間加熱し攪拌溶解後、70℃まで冷却した。イソプロピルアルコール115.2g(関東化学(株)製、鹿一級、純度99%以上)を徐々に加え、65℃〜70℃で2時間攪拌し、透明な均一溶液を得た。室温まで冷却し、前記槽からPVA溶液を濾過しながら抜き出した。濾過は、平均粒径1μmの粒子を捕集できるカートリッジフィルター(ADVANTEC TCP−JX−S1FE(1μm))を使用し、固形分濃度約4重量%のPVA溶液(F)350gを得た。
(偏光子の作製)
ポリビニルアルコールフィルムを温水中に浸漬して膨張させたあと、ヨウ素/ヨウ化カリウム水溶液中にて染色し、次いでホウ酸水溶液中で一軸延伸処理して偏光子を得た。この偏光子は、分光光度計にて単体透過率、平行透過率および直交透過率を調べたところ、厚み20μm、透過率43.5%、偏光度99.9%であった。
〈第1の光学異方性層の作製〉
まず、参考例4にて得られた配向基板(E)に、参考例1で得られた第1の液晶組成物(A)と、二色性色素と、重合開始剤と、溶媒とを含む混合溶液(第三の混合物)をスピンコート法により塗布(コーティング)して、塗膜(ウエット膜厚:5μm)を形成し、塗膜と配向基板との積層体を得た。
参考例2で調製した第2の液晶組成物(B)の液晶組成物溶液を、参考例5で作製したPVA配向基板(G)上にスピンコート法により塗布した。次いで55℃のホットプレートで10分乾燥し、100℃のオーブンで3分間熱処理することで液晶化合物を配向させた。
参考例6で得た偏光子の一方の面側に厚さ5μmの接着層を介して、厚み40μmのトリアセチルセルロース(TAC)フィルム(富士フィルム(株)製、商品名はT40UZ)を透明保護層として接着して、偏光子/接着層/TACからなる積層体を形成した。次に、偏光子の他方の面側に、PVA配向基板上に形成した液晶層からなる第1の光学異方性層を、アクリル系UV硬化樹脂を用いて転写した。すなわち、PVA層上の硬化した液晶層の上に、UV硬化型樹脂層としてアクリル系UV硬化型樹脂を5μm厚となるように塗布し、偏光子/接着層/TACからなる積層体の偏光子側と接着させてラミネートして、PETフィルム側から600mJ/cm2の紫外線を照射してUV硬化型樹脂層を硬化させて、PET/PVA配向膜/液晶層(第1の光学異方性層)/UV硬化型樹脂層/偏光子/接着層/TACからなる積層体を形成した後、PVA配向基板を剥離し、積層偏光板(H)(液晶層(第1の光学異方性層)/UV硬化型樹脂層/偏光子/接着層/TAC)を得た。この際、偏光子の吸収軸と前記積層体の液晶層(第1の光学異方性層)の遅相軸とを45度の角度で交差させて接着したが、偏光子の吸収軸と第1の光学異方性層の遅相軸の貼合角は45度と135度のどちらでもよく、どちらに設定するかは、積層偏光板の使用方法により適宜選択すればよい。積層偏光板(H)の厚みは、72.5μmであった。
積層偏光板(H)の液晶層(第1の光学異方性層)の面側に厚さ5μmの接着層を介して、PVA配向基板上に形成した液晶層からなる第2の光学異方性層を、アクリル系UV硬化樹脂を用いて転写した。すなわち、PVA層上の硬化した液晶層(第2の光学異方性層)の上に、UV硬化型樹脂層としてアクリル系UV硬化型樹脂を5μm厚となるように塗布し、TAC/接着層/偏光子/UV硬化型樹脂層/液晶層(第1の光学異方性層)からなる積層偏光板(H)の液晶層(第1の光学異方性層)側と接着させてラミネートして、PETフィルム側から600mJ/cm2の紫外線を照射してUV硬化型樹脂層を硬化させて、PET/PVA配向膜/液晶層(第2の光学異方性層)/UV硬化型樹脂層/液晶層(第1の光学異方性層)/UV硬化型樹脂層/偏光子/接着層/TACからなる積層体を形成した後、PVA配向基板を剥離し、積層偏光板(I)(液晶層(第2の光学異方性層)/UV硬化型樹脂層/液晶層(第1の光学異方性層)/UV硬化型樹脂層/偏光子/接着層/TAC)を得た。積層偏光板(I)の厚みは、78.3μmであった。
〈第2の光学異方性層の作製〉
第2の光学異方性層の作成において、第2の液晶組成物(B)に変え、参考例3で調製した第2の液晶組成物(C)の液晶組成物溶液を使用した以外は、実施例1と同様にして、PVA配向基板上に液晶層からなる第2の光学異方性層を形成させた。液晶層からなる第2の光学異方性層の厚みは1.0μmであった。実施例1と同様にして、ガラス基板でラミネートして、ガラス基板側から600mJ/cm2の紫外線を照射してUV硬化型樹脂層を硬化させた後、PVA配向基板を剥離して得られたガラス基板付きの積層体(ガラス基板/UV硬化型樹脂層/第2の光学異方性層)をクロスニコルにした偏光顕微鏡下で観察すると、ディスクリネーションがなくモノドメインの均一な配向で、コノスコープ観察から正の一軸性屈折率構造を有する垂直配向であることがわかった。このフィルムを傾けて斜めから光を入射し、同様にクロスニコルで観察したところ、光の透過が観測された。また、同積層体の光学位相差を測定した結果、本第2の光学異方性層単独の面内リターデーション値Re2(550)は0nm、厚さ方向リターデーション値Rth2(550)は−75nmであった。すなわち、実施例1で作製した第1の光学異方性層と第2の光学異方性層積層体のRth1a(550)+Rth2(550)の値は−3nmである。
上記作製した第2の光学異方性層を使用した以外は、実施例1と同様にして、積層偏光板(J)(液晶層(第2の光学異方性層)/UV硬化型樹脂層/液晶層(第1の光学異方性層)/UV硬化型樹脂層/偏光子/接着層/TAC)を得た。積層偏光板(J)の厚みは、78.5μmであった。
(積層偏光板(K)の作製)
第1の光学異方性層の作成において、二色性色素(式1−30のトリスアゾ色素、吸収極大波長560nm、色材,Vol.59,No.12,753〜758,1986年に合成法を記載)の代わりに二色性色素(昭和化工製、KRD−902、ジアゾ色素、吸収極大波長570nm、式1−15)を総量100重量部に対して0.2重量部となる割合で使用した以外は、実施例1と同様にして第1の光学異方性層を得た。次いで、偏光子、第2の光学異方性層を転写して、TAC/接着層/偏光子/粘着剤層/第1の光学異方性層/PVA層/第2の光学異方性層からなる積層偏光板(K)を得た。表2に光学特性結果をまとめる。550nmでの面内のリターデーション値Re1a(550)は143nmであり、厚さ方向のリターデーション値Rth1(550)は72nmであった。また、Re1a(500)/Re1a(550)=0.966であり、Re1a(580)/Re1a(550)=1.024であった。また、Re1a(450)/Re1a(550)=0.894であり、Re1a(650)/Re1a(550)=1.042であった。特に、測定波長500nm〜600nmの範囲では、測定波長が長波長ほど位相差は大きくなることを確認した。また、液晶層からなる第1の光学異方性層の厚みは2.5μmであった。また、第2の光学異方性層である液晶層の面内のリターデーション値Re2(550)は0nm、厚さ方向のリターデーション値Rth2(550)は−81nmであり、垂直配向であることを確認した。すなわち、第1の光学異方性層と第2の光学異方性層積層体のRth1a(550)+Rth2(550)の値は−9nmである。また、積層偏光板(K)の厚みは78.3μmであった。図15に液晶層(第1の光学異方性層)の複屈折の波長分散特性を、表2に光学特性結果をまとめる。
(第1の光学異方性層の作成)
第1の光学異方性層として、縦一軸延伸により作製された厚み50μm、200mm角のフルオレン骨格を有するポリカーボネートフィルム(帝人(株)製ピュアエースWR)を用意した。550nmでの面内のリターデーション値Re1(550)は143nmであり、厚さ方向のリターデーション値Rth1(550)は72nmであった。また、Re1(500)/Re1(550)=0.963であり、Re1(580)/Re1(550)=1.015であった。特に、測定波長500nm〜600nmの範囲では、測定波長が長波長ほど位相差が大きくなることを確認した。
参考例5で調製したPVA溶液(F)を、300rpmで30秒の条件でスピンコート法により塗布し、50℃のホットプレートで30分乾燥した後、100℃のオーブンで10分間加熱して、前記ポリカーボネートフィルム上にPVA層を設けた。得られたPVA層の膜厚は1.2μmであった。なお、本PVA層は光学的に等方性である。
参考例6で得た偏光子の片面に厚さ5μmの接着層を介して、厚み40μmのトリアセチルセルロース(TAC)フィルムを接着して透明保護層を形成した。その偏光子の他面に厚さ15μmのアクリル系の粘着剤層を介して、偏光子の吸収軸と前記光学異方性層積層体(K)のポリカーボネートフィルム(第1の光学異方性層)側を、偏光子の吸収軸と第1の光学異方性層の遅相軸とを45度の角度で交差させて接着し、TAC/接着層/偏光子/粘着剤層/第1の光学異方性層/PVA層/第2の光学異方性層からなる積層偏光板(M)を得た。厚みは132μmであった。
(積層偏光板(N)の作製)
二色性色素を混合しない以外は、実施例1と同様にして第1の光学異方性層を得た後、偏光子、第2の光学異方性層を転写して、TAC/接着層/偏光子/粘着剤層/第1の光学異方性層/PVA層/第2の光学異方性層からなる積層偏光板(N)を得た。550nmでの面内のリターデーション値Re1b(550)は143nmであり、厚さ方向のリターデーション値Rth1b(550)は72nmであった。また、Re1b(500)/Re1b(550)=0.981であり、Re1b(580)/Re1b(550)=1.000であった。測定波長400〜550nmの範囲では、測定波長が長波長ほど位相差が大きくなるが、550nm以上では測定波長によらずほぼ位相差値は一定であることを確認した。また実施例1との関係において、Re1a(580)/Re1a(550)−Re1b(580)/Re1b(550)=0.014>0であった。また、液晶層からなる第1の光学異方性層の厚みは2.5μmであった。また、第2の光学異方性層である液晶層の面内のリターデーション値Re2(550)は0nm、厚さ方向のリターデーション値Rth2(550)は−81nmであり、垂直配向であることを確認した。すなわち、第1の光学異方性層と第2の光学異方性層積層体のRth1b(550)+Rth2(550)の値は−9nmである。また、積層偏光板(M)の厚みは78.3μmであった。図17に液晶層(第1の光学異方性層)の複屈折の波長分散特性を、表2に光学特性結果をまとめる。
(積層偏光板(O)の作製)
第2の光学異方性層を含まない形態として、実施例1で作製した第1の光学異方性層のみからなる積層偏光板(O)を得た。また、積層偏光板(O)の厚みは72.5μmであった。第2の光学異方性層積層体を含まないため、Rth1a(550)+Rth2(550)の値は+72nmである。
有機EL素子に電圧を印加しない状態で、照度約100ルックスの環境下に置き、積層偏光板貼合部分の反射色の黒味を官能評価した。黒味は以下の4つのレベルのいずれに該当するかを確認した。評価結果は表3に示す。
1:ほぼ完全に外光反射が無く、色身も黒色である。
2:1よりは劣るが、十分に外光反射が抑えられ、色味もほぼ黒色である。
3:外光反射がやや視認される。
4:外光反射が極めて視認される。
有機EL素子に電圧を印加しない状態で、照度約100ルックスの環境下に置き、正面と斜め45度における積層偏光板貼合部分の反射色の黒味を官能評価した。黒味は以下の4つのレベルのいずれに該当するかを確認した。評価結果は表3に示す。
1:正面と斜め方向でほぼ外光反射に変化は見られない。
2:1より劣るが、正面と斜め方向での外光反射の差はわずかである。
3:正面と斜め方向で外光反射に差が認められる。
4:正面と斜め方向で外光反射に差がかなり認められる
実施例1で作製した積層偏光板(I)を1枚偏光板反射型液晶表示装置に組み込み評価した。その構成は観察側から、偏光板/実施例1で作製した液晶フィルム/ガラス基板/ITO透明電極/配向膜/ツイストネマチック液晶/配向膜/金属電極兼反射膜/ガラス基板である。各層間の粘着層は省略してある。電圧オフ時に白表示となる貼り合わせ角度にして、目視にて色味の評価を実施した。特に電圧オン時の黒表示における着色が少なく、それによりコントラストが高く、視認性に優れることが確認できた。
<符号の説明>
2 高分子フィルム
3 有機高分子(円盤状分子)
11 積層偏光板
12 偏光子
13 第1の光学異方性層
14 第2の光学異方性層
15 保護フィルム
16 透明基板
17 陽極
18 発光層
19 陰極
100 有機EL表示装置
Claims (13)
- 偏光子と、第1の光学異方性層と、第2の光学異方性層とを備えた積層偏光板であって、
前記第1の光学異方性層が、有機高分子と、少なくとも1種類以上の二色性色素とを含んでなるフィルムからなり、
前記位第1の光学異方性層の面内のリターデーション値をRe1a、
前記フィルムから前記二色性色素を除いたフィルムからなる第1の光学異方性層の面内のリターデーション値をRe1bとした場合に、
前記第1の光学異方性層が、下記式(1)を満足するリターデーション特性を有し、
Re1a(580)/Re1a(550)−Re1b(580)/Re1b(550)>0 (1)
(ここで、第1の光学異方性層の面内のリターデーション値Re1aは、第1の光学異方性層の複屈折Δn1と第1の光学異方性層の膜厚d1との積、すなわち、Re1a=(nx1a−ny1a)×d1[nm]で表され、Re1a(580)は、波長580nmにおける第1の光学異方性層の面内のリターデーション値であり、nx1aは、第1の光学異方性層の最大主屈折率、ny1aは、第1の光学異方性層の最大主屈折率を有する方向に直交する方向の主屈折率である。また、前記フィルムから前記二色性色素を除いたフィルムからなる第1の光学異方性層の面内のリターデーション値Re1bは、第1の光学異方性層の複屈折Δn1と第1の光学異方性層の膜厚d1との積、すなわち、Re1b=(nx1b−ny1b)×d1[nm]で表され、Re1b(580)は、波長580nmにおける前記フィルムから前記二色性色素を除いたフィルムからなる第1の光学異方性層の面内のリターデーション値である。)
前記第2の光学異方性層が、ny2≦nx2<nz2の屈折率特性を有することを特徴とする、積層偏光板。
(ここで、nx2は波長550nmの光に対する第2の光学異方性層面内の最大主屈折率、ny2は波長550nmの光に対する第2の光学異方性層面内の最大主屈折率を有する方向に直交する方向の主屈折率、nz2は波長550nmの光に対する第2の光学異方性層の厚さ方向の主屈折率である。) - 前記第1の光学異方性層が、最大主屈折率nx1aまたは複屈折Δn1aが可視光領域の少なくとも一部の波長領域において、測定波長が長いほど大きくなる「負の分散」特性を有する、請求項1に記載の積層偏光板。
- 前記第1の光学異方性層が、最大主屈折率nx1aおよび複屈折Δn1aが可視光領域の少なくとも一部の波長領域において、測定波長が長いほど大きくなる「負の分散」特性を有する、請求項1に記載の積層偏光板。
- 前記第1の光学異方性層が下記式(2)および(3)を満たすリターデーション特性を有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の積層偏光板。
0.70<Re1a(450)/Re1a(550)<1.00 (2)
1.00<Re1a(650)/Re1a(550)<1.30 (3) - 前記第1の光学異方性層が下記式(4)および(5)を満たすリターデーション特性を有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の積層偏光板。
0.80<Re1a(500)/Re1a(550)<1.10 (4)
1.00<Re1a(580)/Re1a(550)<1.15 (5) - 前記第2の光学異方性層の面内リターデーション値Re2および厚さ方向リターデーション値Rth2が下記式(6)および(7)を満たす、請求項1〜5のいずれか一項に記載の積層偏光板。
0nm≦Re2≦20nm (6)
−500nm≦Rth2≦−30nm (7)
(ここで、Re2は、第2の光学異方性層の複屈折Δn2と第2の光学異方性層の膜厚d2との積、すなわち、Re2=(nx2−ny2)×d2[nm]で表される。
また、厚さ方向リターデーションRth2は、Rth2={(nx2+ny2)/2−nz2}×d2[nm]で表される。) - 前記第1の光学異方性層のRth1aと前記第2の光学異方性層のRth2とが下記式(8)を満たす、請求項1〜6のいずれか一項に記載の積層偏光板。
−40nm≦Rth1a+Rth2≦40nm (8)
(ここで、厚さ方向リターデーションRth1aは、Rth1a={(nx1a+ny1a)/2−nz1a}×d1[nm]で表される。なお、nx1aは波長550nmの光に対する第1の光学異方性層面内の最大主屈折率、ny1aは波長550nmの光に対する第1の光学異方性層面内の最大主屈折率を有する方向に直交する方向の主屈折率、nz1aは波長550nmの光に対する第1の光学異方性層の厚さ方向の主屈折率である。) - 前記有機高分子が、重合性液晶組成物である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の積層偏光板。
- 前記第1の光学異方性層が、重合性液晶組成物および二色性色素が平行配向した液晶フィルムからなる、請求項1〜8のいずれか一項に記載の積層偏光板。
- 第2の光学異方性層が、前記重合性液晶組成物が垂直配向した液晶フィルムからなる、請求項1〜9のいずれか一項に記載の積層偏光板。
- 前記二色性色素の吸収極大波長が、測定波長380〜780nmの領域にある、請求項1〜10のいずれか一項に記載の積層偏光板。
- 前記積層偏光板の総厚みが、40〜500μmである、請求項1〜11のいずれか一項に記載の積層偏光板。
- 請求項1〜12のいずれかに記載の積層偏光板を用いたことを特徴とする表示装置。
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