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Abstract
Description
このような有機EL表示装置は、一般に、観測者側から保護層、偏光子、λ/4位相差フィルムを含む偏光板と、有機EL素子とがこの順に積層された構成を有し、偏光子としては、従来、ポリビニルアルコール(PVA)又はその誘導体のフィルムにヨウ素や二色性染料を吸着させ、一軸延伸加工を施したものが一般的に用いられている。
前記問題を解決するために、特許文献1の手段が提案されている。特許文献1では、高リタデーションの高分子フィルムを用いることで、該高分子フィルムのリタデーション値に特有の干渉色(ニジムラ)の発生も防止している。
マイクロキャビティ構造とは、有機EL素子の上下の電極間での光の共振効果を利用して発光スペクトルのピーク強度を強調するものであり、具体的には、有機EL素子の赤(R)、緑(G)及び青(B)の各発光ピーク波長に、有機EL素子の上下の電極間の光路長を合わせることで、上述した受けの電極間で光の反射が繰り返され、光路長の合った光のみ共振させて強調する構造である。
このようなマイクロキャビティ構造では、共振させる光の波長(共振波長)は、有機EL素子に対する視認する角度(視野角)によっても変化することが知られており、視野角が大きな場合、すなわち、有機EL表示装置等の表示画面を斜め方向から見た場合、共振波長が短波長側にシフト(ブルーシフト)し、有機EL素子の本来の色味で見ることができないという問題があった。
また、上記偏光子の吸収軸と面内に複屈折率を有する光透過性基材の遅相軸とのなす角度が凡そ45°であることが好ましい。
また、本発明の画像表示装置において、上記発光素子より発光された光は、波長580nm以上780nm以下の赤色領域、波長480nm以上580nm未満の緑色領域、及び、波長380nm以上480nm未満の青色領域の各領域において、それぞれ発光スペクトルのピークを有し、上記赤色領域における発光スペクトルのピークの半値幅が70nm以下であり、上記緑色領域における発光スペクトルのピークの半値幅が60nm以下であり、上記青色領域における発光スペクトルのピークの半値幅が40nm以下であることが好ましい。
以下、本発明を詳細に説明する。
上記面内に複屈折率を有する光透過性基材、偏光子、及び、λ/4位相差フィルムがこの順に積層された構成は、いわゆる偏光板の全部又は一部を構成しており、このような構成の偏光板は、円偏光板として機能するものである。
上記λ/4位相差フィルムを構成する材料としては、具体的には、例えば、PVA、ノルボルネン系樹脂、シクロオレフィンポリマー(COP)、セルロース系樹脂、ポリカーボネート及びアクリル等の延伸フィルムであっても良いし、塗布型の液晶材料を用いてなるフィルム等公知のものを用いることができる。
上記PVA系偏光子としては、例えば、PVA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などの二色性物質を吸着させて一軸延伸したものが挙げられる。なかでも、PVA系フィルムとヨウ素などの二色性物質からなる偏光子が好適に用いられる。
このような偏光子の厚さとしては特に制限されず、一般的に、1〜100μm程度である。
なお、偏光板のフレキシブル対応のために、上記偏光子としては、これまでのようなヨウ素系だけでなく、リオトロピック液晶タイプや、2色性ゲスト−ホストなどの塗布型偏光子であってもよい。
従来、面内に複屈折率を有する光透過性基材として、ポリエチレンテレフタレート基材(PET基材)を用いることはよく知られている。しかしながら、このような従来のPET基材を面内に複屈折率を有する光透過性基材として用いた場合、発光素子として後述するマイクロキャビティ構造を有する有機EL素子を用いたときに生じる上述したブルーシフトに起因した表示画面を斜め方向から見たときの青味が抑制されることはなかった。
これに対して、本発明の画像表示装置では、上記面内に複屈折率を有する光透過性基材としてナフタレン骨格を有するポリエステル基材を用いる。
上記光透過性基材がナフタレン骨格を有するポリエステル基材であることで、驚くべきことに、上記マイクロキャビティ構造を有する有機EL素子を用いたときに生じるブルーシフトに起因した表示画面を斜め方向から見たときの青味を充分に抑制できたものである。これは、上記PET基材とナフタレン骨格を有するポリエステル基材との分子構造の相違に起因して、ナフタレン骨格を有するポリエステル基材が青色の波長域の光を吸収するためであると想定している。
なお、発光素子としてマイクロキャビティ構造を有する有機EL素子を用いたときにブルーシフトが生じ、表示画面を斜めから見たときに青味かかって見えることは、本願の出願以前にも知られていたが、このようなブルーシフトによる問題を、光透過性基材の材料の選択により解決できたことは、本願発明者らが初めて見出した驚くべき事項である。
上記ポリエステル基材のリタデーションは、薄膜化の観点から、5000〜25000nmであることがより好ましい。更に好ましい範囲は、7000〜2万nmである。
リタデーション(Re)=(nx−ny)×d
また、上記リタデーションは、例えば、王子計測機器社製KOBRA−WR、「PAM−UHR100」によって測定することができる。
また、二枚の偏光板を用いて、ポリエステル基材の配向軸方向(主軸の方向)を求め、配向軸方向に対して直交する二つの軸の屈折率(nx、ny)を、アッベ屈折率計(アタゴ社製 NAR−4T)によって求める。ここで、より大きい屈折率を示す軸を遅相軸と定義する。ポリエステル基材の厚みd(nm)は、電気マイクロメータ(アンリツ社製)を用いて測定し、単位をnmに換算する。複屈折率(nx−ny)と、ポリエステル基材の厚みd(nm)との積より、リタデーションを計算することもできる。
以上の観点から、上記Δnのより好ましい下限は0.07、より好ましい上限は0.37である。なお、上記Δnが0.37を超えると、耐湿熱性試験でのポリエステル基材の耐久性が劣ることがある。耐湿熱性試験での耐久性が優れることから、上記Δnの更に好ましい上限は0.35である。
なかでも、ポリエチレンナフタレート(PEN)が好適である。上記PENは、上述したブルーシフトによる青味の抑制ができることに加え、力学的物性や光学物性等のバランスのよい材料である。
更に、本発明では、上記光透過性基材上に機能層を有するものであっても良い。上記機能層としては、例えば、ハードコート層、防眩層、反射防止層、帯電防止層、防汚層等が挙げられ、更に、上記機能層は、タッチパネル機能を有していても良い。
なお、上記他の基材や機能層等を有する場合、上述した偏光板が上記他の基材や機能層等を有する構成となる。
すなわち、本発明の画像表示装置は、有機エレクトロルミネッセンス(EL)表示装置として用いることができる。
また、上記有機EL表示装置は、上述した偏光板を備えるため、外光反射を防止し、優れた耐久性を有し、表示画面を斜めから見たときに青味を充分に抑制できる。
上記有機EL素子としては特に限定されず、例えば、陽極/有機EL層/陰極の積層構造が挙げられ、上記有機EL層としては、発光層、電子とホール(正孔)の注入層及び輸送層からなる構成が挙げられる。
このような有機EL素子や有機EL層としては、従来公知のものが挙げられる。
また、上記マイクロキャビティ構造としては特に限定されず、従来公知の構造のものが挙げられる。
なお、上記マイクロキャビティ構造を有する有機EL素子より発光された光は、図1に示したように、波長580nm以上780nm以下の赤色領域、波長480nm以上580nm未満の緑色領域、及び、波長380nm以上480nm未満の青色領域の各領域において、それぞれ発光スペクトルのピークを有し、上記赤色領域における発光スペクトルのピークの半値幅が70nm以下であり、上記緑色領域における発光スペクトルのピークの半値幅が60nm以下であり、上記青色領域における発光スペクトルのピークの半値幅が40nm以下となる。
より好ましくは、上記赤色領域における発光スペクトルのピークの半値幅が60nm以下であり、上記緑色領域における発光スペクトルのピークの半値幅が50nm以下であり、上記青色領域における発光スペクトルのピークの半値幅が30nm以下である。ここで、図1は、有機EL素子(OLED)の発光スペクトルのピークを示すグラフである。
なお、上記各ピークの半値幅は、例えば、緑色領域(波長480nm以上580nm未満)のピーク強度の半分の強度となる波長(当該ピーク強度の半分の強度となる波長は、ピーク強度波長からみて、短波長側と長波長側にある)を求め、長波長側と短波長側の波長の差とする。
このようなマイクロキャビティ構造を有する有機EL素子より発光された光は、従来の白色発光ダイオードからの光と比較して狭い発光スペクトルを有するものであるため、本発明の画像表示装置は、高い演色性を有するものとなる。
ここで、図2は、白色LEDの発光スペクトルを示すグラフであるが、図2に示したように、白色LEDの発光スペクトルのピークの半値幅は、マイクロキャビティ構造を有する有機EL素子と比較してより広くなっている。
なお、下記表1に、OLEDと白色LEDとの各色領域におけるピークのパラメータを示した。なお、表1における各数値の単位はnmである。
本発明において、上記偏光板に入射する光は、ITU−R BT.2020カバー率が50%以上であることが好ましいが、上記ITU−R BT.2020カバー率とは、CIE1931−xy色度図におけるITU−R BT.2020規定の三角形の面積に対して、偏光板に入射する光の色域の三角形の面積の重なり部分の面積の比率をいう。
上記偏光板に入射する光のITU−R BT.2020カバー率が50%未満であると、本発明の画像表示装置の演色性が不充分となることがある。上記ITU−R BT.2020カバー率のより好ましい下限は60%、更に好ましい下限は65%である。
なお、上記偏光板に入射する光のITU−R BT.2020カバー率の算出は、例えば、液晶表示装置や白色LEDの場合は、光源からカラーフィルターを通して、また、例えば、RGB3色塗り分けOLEDのような場合は、カラーフィルターを通さずに、RGB各色の頂点座標を求め、ITU−R BT.2020規定の三角形の面積に対して、偏光板に入射する光の色域の三角形の面積の重なり部分の面積の比率より算出する。
(色域測定)
RGB各色の頂点座標は、分光光度計を用いて測定することができる。測定の際、画像表示装置のRGBをそれぞれ表示させ、分光光度計の受光器は画像表示装置の光出射面に対して垂直となるように設置し、視野角は1°とする。測定装置としては、コニカミノルタ社製分光放射輝度計CS−2000やトプコン社製分光放射計SR−LEDW−5N、SR−UL2を用いることができる。
なお、表2に、ITU−R BT.2020規定のRGBのxyデータと、三色塗りわけ有機EL素子(OLED)を用いた画像表示装置としてGalaxy S6のRGBのxyデータと、白色LEDを用いた画像表示装置としてiPhone 6 PlusのRGBのxyデータとを示し、更にカバー率も示した。
このため、本発明の偏光板は、有機エレクトロルミネッセンス(EL)表示装置に好適に使用することができる。
なお、文中、「部」又は「%」とあるのは特に断りのない限り、質量基準である。
リタデーション値が1000nm未満の光透過性基材のリタデーションは、王子計測機器社製KOBRA−WRを用いて測定した。
リタデーション値が1000nm以上の光透過性基材のリタデーションは、次のようにして測定した。
まず、延伸後の光透過性基材を、二枚の偏光板を用いて、光透過性基材の配向軸方向を求め、配向軸方向に対して直交する二つの軸の波長590nmに対する複屈折率(nx、ny)を、アッベ屈折率計(アタゴ社製 NAR−4T)によって求めた。ここで、より大きい屈折率を示す軸を遅相軸と定義する。光透過性基材の厚みd(nm)は、電気マイクロメータ(アンリツ社製)を用いて測定し、単位をnmに換算した。屈折率差(nx−ny)と、フィルムの厚みd(nm)の積より、リタデーションを計算した。
ポリエチレンナフタレート材料を300℃で溶融して、フィルム形成ダイを通して、シート状に押出し、水冷冷却した回転急冷ドラム上に密着させて冷却し、未延伸フィルムを作製した。この未延伸フィルムを二軸延伸試験装置にて、130℃で1分間予熱した後、130℃にて、延伸倍率4倍に延伸を行い、リタデーション=4500nm、膜厚=15μm、Δn=0.3の光透過性基材Aを得た。上記方法にて、膜厚を変更し、リタデーション=3000nm、12000nmの光透過性基材Aを作製した。
ポリエチレンテレフタレート材料を290℃で溶融して、フィルム形成ダイを通して、シート状に押出し、水冷冷却した回転急冷ドラム上に密着させて冷却し、未延伸フィルムを作製した。この未延伸フィルムを二軸延伸試験装置にて、120℃で1分間予熱した後、120℃にて、延伸倍率4倍に延伸を行い、リタデーション=4500nm、膜厚=45μm、Δn=0.1の光透過性基材Bを得た。上記方法にて、膜厚を変更し、リタデーション=3000nm、12000nmの光透過性基材Bを作製した。
ポリエチレンテレフタレート材料を290℃で溶融して、フィルム形成ダイを通して、シート状に押出し、水冷冷却した回転急冷ドラム上に密着させて冷却し、未延伸フィルムを作製した。この未延伸フィルムを二軸延伸試験装置にて、120℃で1分間予熱した後、120℃にて、延伸倍率4倍に延伸を行い、リタデーション=12000nm、膜厚=120μm、Δn=0.1の光透過性基材を得た。
次に、ペンタエリスリトールトリアクリレート(PETA)を、MIBK溶媒に30質量%溶解させ、UV吸収剤(Tinuvin477、BASF社製)を固形分に対して5質量%添加し、光重合開始剤(Irg184、BASF社製)を固形分に対して5質量%添加した組成物を、バーコーターにより、乾燥後の膜厚が5μmとなるように塗工し塗膜を形成した。
次いで、形成した塗膜を70℃で1分間加熱して、溶剤を除去し、塗工面に紫外線を照射することにより、固定化し、UV吸収層を有する光透過性基材Cを作製した。
マイクロキャビティ構造を有するSamsung社製 GALAXY S VIの有機EL表示装置上に設置された円偏光板のうち、偏光子よりも観測者側に設置された部材を剥し、リタデーション=4500nmの光透過性基材Aを粘着剤を介して、偏光子の吸収軸と、光透過性基材の遅相軸とのなす角度が45°となるように貼合して、画像表示装置を作製した。
リタデーション=12000nmの光透過性基材Aを用いた以外は、実施例1同様の方法にて画像表示装置を作製した。
リタデーション=3000nmの光透過性基材Aを用いた以外は、実施例1同様の方法にて画像表示装置を作製した。
リタデーション=4500nmの光透過性基材Bを用いた以外は、実施例1同様の方法にて画像表示装置を作製した。
リタデーション=12000nmの光透過性基材Bを用いた以外は、実施例1同様の方法にて画像表示装置を作製した。
リタデーション=3000nmの光透過性基材Bを用いた以外は、実施例1同様の方法にて画像表示装置を作製した。
光透過性基材Cを用いた以外は、実施例1同様の方法にて画像表示装置を作製した。
暗所にて、実施例、比較例及び参考例にて作製した画像表示装置を白表示とし、正面及び斜め方向から観察し、色味の変化を評価した。同時に15人で観察を行い、下記の基準に従い、評価した。最多数の評価を観察結果としている。
○:ブルーシフト抑制効果がある。
×:ブルーシフト抑制効果がない。
暗所にて、実施例、比較例及び参考例にて作製した画像表示装置を白表示とし、偏光サングラス越しに観察し、ブラックアウトの有無を評価した。同時に15人で観察を行い、下記の基準に従い、評価した。最多数の評価を観察結果としている。
○:ブラックアウトせず、どのような角度からも表示が視認できる。
×:ブラックアウトする角度がある。
暗所にて、実施例、比較例及び参考例にて作製した画像表示装置を白表示とし、偏光サングラス越しに観察し、干渉色の有無を評価した。同時に15人で観察を行い、下記の基準に従い、評価した。最多数の評価を観察結果としている。
○:干渉色が見えない。
△:干渉色が見えるが、実使用上問題ない。
×:干渉色が強く観察され、使用できない。
実施例、比較例及び参考例にて作製した画像表示装置を、温度60度、湿度90%の状態に250時間投入後、外観評価を行った。同時に15人で観察を行い、下記の基準に従い、評価した。最多数の評価を観察結果としている。
○:投入前後で変化が無く、問題ない。
×:投入前後で変化が有り、使用できない。
一方、面内に複屈折率を有する光透過性基材として、ポリエチレンテレフタレート基材(PET基材)を用いた比較例に係る画像表示装置は、いずれもブルーシフトの問題を解消できなかった。
また、参考例1に係る画像表示装置は、面内に複屈折率を有する光透過性基材として、ポリエチレンテレフタレート基材(PET基材)を用いたが、更に、UV吸収層を設けているため、ブルーシフトの問題は生じなかったが、耐久性に劣るものであった。
Claims (4)
- 観測者側から、少なくとも面内に複屈折率を有する光透過性基材、偏光子、λ/4位相差フィルム、及び、発光層を有する発光素子を備えた画像表示装置であって、
前記面内に複屈折率を有する光透過性基材は、ナフタレン骨格を有するポリエステル基材であり、
前記発光素子は、マイクロキャビティ構造を有する有機エレクトロルミネッセンス素子である
ことを特徴とする画像表示装置。 - 面内に複屈折率を有する光透過性基材のリタデーションが4000nm以上である請求項1記載の画像表示装置。
- 偏光子の吸収軸と面内に複屈折率を有する光透過性基材の遅相軸とのなす角度が凡そ45°である請求項1又は2記載の画像表示装置。
- 発光素子より発光された光は、波長580nm以上780nm以下の赤色領域、波長480nm以上580nm未満の緑色領域、及び、波長380nm以上480nm未満の青色領域の各領域において、それぞれ発光スペクトルのピークを有し、前記赤色領域における発光スペクトルのピークの半値幅が70nm以下であり、前記緑色領域における発光スペクトルのピークの半値幅が60nm以下であり、前記青色領域における発光スペクトルのピークの半値幅が40nm以下である請求項1、2又は3記載の画像表示装置。
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