JP2019091091A - 円偏光板および屈曲可能な表示装置 - Google Patents

円偏光板および屈曲可能な表示装置 Download PDF

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武田 健太郎
Kentaro Takeda
健太郎 武田
寛教 柳沼
Hironori Yaginuma
寛教 柳沼
浩 角村
Hiroshi Tsunomura
浩 角村
村上 奈穗
Nao Murakami
奈穗 村上
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【課題】優れた反射色相が得られ、かつ、屈曲による色変化が抑制された、屈曲可能な表示装置を実現し得る円偏光板を提供すること。【解決手段】本発明の円偏光板は、屈曲可能な表示装置に用いられる。この円偏光板は、偏光子と、偏光子の一方の側に配置された位相差フィルムとを備える。位相差フィルムの面内位相差は、Re(450)<Re(550)<Re(650)の関係を満たす。位相差フィルムの遅相軸方向は、表示装置の屈曲方向に対して20°〜70°の角度を規定するように調整されている。円偏光板は、曲率半径5mm〜15mmで屈曲させ、25℃、湿度50%の環境で24時間保持した後の屈曲部分と平坦部分の面内位相差値の差が2nm以下である。【選択図】図1

Description

本発明は、主に反射防止を目的として使用される円偏光板およびそのような円偏光板が用いられる屈曲可能な表示装置に関する。
近年、スマートフォンに代表されるスマートデバイス、またデジタルサイネージやウィンドウディスプレイなどの表示装置が強い外光の下使用される機会が増加している。それに伴い、表示装置自体または表示装置に用いられるタッチパネル部やガラス基板、金属配線等の反射体による外光反射や背景の映り込み等の問題が生じている。特に、近年実用化されてきている有機エレクトロルミネッセンス(EL)パネルは、反射性の高い金属層を有するため、外光反射や背景の映り込み等の問題を生じやすい。そこで、位相差フィルム(代表的にはλ/4板)を有する円偏光板を視認側に反射防止フィルムとして設けることにより、これらの問題を防ぐことが知られている。
ところで、近年、有機ELパネルのフレキシブル化・屈曲可能化に対する要望が強まっている。さらに、単なるフレキシブル化・屈曲可能化ではなく、非常に小さい曲率半径での屈曲可能化の実現が要望されるようになっている。しかし、有機ELパネルを非常に小さい曲率半径で屈曲させると、円偏光板の位相差フィルムに大きな力(一部には引張力、一部には圧縮力)がかかり、その部分の位相差が変化してしまう。その結果、屈曲部分での円偏光板の反射防止機能が低下し、屈曲部分だけ色が変化してしまい、このことが大きな問題となっている。特に、逆分散波長特性を有する位相差フィルムを含む円偏光板は、優れた反射特性が得られる一方で、屈曲による色変化の問題が顕著である。
特開2010−139548号公報 特開2003−207640号公報 特開2004−226842号公報 特許第3815790号
本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、優れた反射色相が得られ、かつ、屈曲による色変化が抑制された、屈曲可能な表示装置を実現し得る円偏光板を提供することにある。
本発明の円偏光板は、屈曲可能な表示装置に用いられる円偏光板であって、偏光子と該偏光子の一方の側に配置された位相差フィルムとを備える。位相差フィルムの面内位相差は、Re(450)<Re(550)<Re(650)の関係を満たす。本発明の円偏光板は、位相差フィルムの遅相軸方向が表示装置の屈曲方向に対して20°〜70°の角度を規定するように調整されており、曲率半径5mm〜15mmで屈曲させ、25℃、湿度50%の環境で24時間保持した後の屈曲部分と平坦部分の面内位相差値の差が2nm以下である
1つの実施形態においては、上記位相差フィルムの光弾性係数の絶対値は、2×10−12(m/N)以上である。
1つの実施形態においては、上記円偏光板は、上記偏光子のもう一方の側に配置された別の位相差フィルムをさらに備える。
本発明の別の局面によれば、屈曲可能な表示装置が提供される。この表示装置は、上記の円偏光板を備える。
1つの実施形態においては、上記表示装置は、有機エレクトロルミネッセンス表示装置である。
本発明によれば、屈曲可能な表示装置に用いられる円偏光板において、位相差フィルムとして逆分散の波長依存性(逆分散波長特性)を示す位相差フィルムを用い、かつ、当該位相差フィルムの遅相軸方向を表示装置の屈曲方向に対して所定方向となるように調整することにより、優れた反射色相が得られ、かつ、屈曲による色変化が抑制された、屈曲可能な表示装置を実現し得る円偏光板を得ることができる。
図1(a)は本発明の1つの実施形態による円偏光板の概略断面図であり、図1(b)は本発明の別の実施形態による円偏光板の概略断面図である。 図2(a)〜図2(d)は、それぞれ、本発明の表示装置の屈曲形態を説明する概略図である。 本発明の1つの実施形態による有機EL表示装置の概略断面図である。 本発明の1つの実施形態による有機EL表示装置に用いられる有機EL素子の概略断面図である。
以下、本発明の好ましい実施形態について説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。
(用語および記号の定義)
本明細書における用語および記号の定義は下記の通りである。
(1)屈折率(nx、ny、nz)
「nx」は面内の屈折率が最大になる方向(すなわち、遅相軸方向)の屈折率であり、「ny」は面内で遅相軸と直交する方向(すなわち、進相軸方向)の屈折率であり、「nz」は厚み方向の屈折率である。
(2)面内位相差(Re)
「Re(λ)」は、23℃における波長λnmの光で測定したフィルムの面内位相差である。例えば、「Re(450)」は、23℃における波長450nmの光で測定したフィルムの面内位相差である。Re(λ)は、フィルムの厚みをd(nm)としたとき、式:Re=(nx−ny)×dによって求められる。
(3)厚み方向の位相差(Rth)
「Rth(λ)」は、23℃における波長550nmの光で測定したフィルムの厚み方向の位相差である。例えば、「Rth(450)」は、23℃における波長450nmの光で測定したフィルムの厚み方向の位相差である。Rth(λ)は、フィルムの厚みをd(nm)としたとき、式:Rth=(nx−nz)×dによって求められる。
(4)Nz係数
Nz係数は、Nz=Rth/Reによって求められる。
A.円偏光板の全体構成
図1(a)は、本発明の1つの実施形態による円偏光板の概略断面図である。本実施形態の円偏光板100は、偏光子10と、偏光子10の片側に配置された位相差フィルム20とを備える。円偏光板100は、必要に応じて、偏光子10のもう一方の側に保護フィルム40(以下、外側保護フィルムと称する場合がある)を備えていてもよい。さらに、必要に応じて、偏光子10と位相差フィルム20との間に、別の保護フィルム(以下、内側保護フィルムと称する場合がある:図示せず)を配置してもよい。
図1(b)は、本発明の別の実施形態による円偏光板の概略断面図である。本実施形態の円偏光板100’は、偏光子10と、偏光子10の片側に配置された位相差フィルム20と、偏光子10のもう一方の側に配置された位相差フィルム30とを有する。図示例は、外側保護フィルム40が備えられる形態を示している。外側保護フィルム40が備えられる場合、位相差フィルム30は、外側保護フィルム40のさらに外側(視認側)に配置され得る。外側保護フィルム40は省略されてもよい。この場合、位相差フィルム30が外側保護フィルムとして機能し得る。なお、本明細書において便宜上、位相差フィルム20を第1の位相差フィルムと称し、位相差フィルム30を第2の位相差フィルムと称する場合がある。
本発明の円偏光板は、屈曲可能な表示装置に用いられる。屈曲可能な表示装置の具体例としては、有機EL表示装置、円偏光を利用した液晶表示装置(代表的には、VAモードの液晶表示装置)、MEMSディスプレイ等が挙げられる。本発明の円偏光板が特に好適に用いられる屈曲可能な表示装置は、有機EL表示装置である。後述のように非常に小さな曲率半径での屈曲が可能であり、および、本発明の円偏光板を用いることにより非常に優れた反射色相が得られ得るからである。表示装置の少なくとも一部は、曲率半径が好ましくは10mm以下で、より好ましくは8mm以下で屈曲される。このような非常に小さい曲率半径で屈曲した状態の表示装置において、上記のような優れた反射色相を維持しつつ、屈曲による色変化を抑制したことが、本発明の成果のうちの1つである。より詳細には、表示装置は、任意の適切な部分で屈曲される。例えば、表示装置は、折り畳み式の表示装置のように中央部で屈曲されていてもよく(例えば、図2(a)および(b))、デザイン性と表示画面を最大限に確保するという観点から端部で屈曲されていてもよい(例えば、図2(c)および(d))。さらに、図2(a)〜図2(d)に示すように、表示装置は、その長手方向に沿って屈曲されていてもよく、その短手方向に沿って屈曲されていてもよい。用途に応じて表示装置の特定部分が(例えば、四隅の一部または全部が斜め方向に)屈曲されていればよいことは言うまでもない。
第1の位相差フィルム20は、逆分散波長特性を示す。具体的には、その面内位相差は、Re(450)<Re(550)<Re(650)の関係を満たす。このような関係を満たすことにより、有機ELパネルの正面方向において優れた反射色相を達成することができる。さらに、第1の位相差フィルム20は、代表的には、屈折率特性がnx>nyの関係を示し、遅相軸を有する。図2(a)〜図2(d)に示すように、第1の位相差フィルム20の遅相軸方向は、表示装置の屈曲方向に対して角度αを規定するよう調整されている。角度αは、20°〜70°であり、好ましくは30°〜60°であり、より好ましくは40°〜50°であり、特に好ましくは45°近傍である。角度αがこのような範囲となるように第1の位相差フィルムの遅相軸方向を調整することにより、屈曲による色変化を抑制することができる。第2の位相差フィルム30は、偏光サングラスをかけて表示装置を見る場合の視認性低下を防止する目的で配置される場合がある。この場合には、第2の位相差フィルム30は、逆分散波長特性を示してもよく、示さなくてもよい。なお、本明細書において角度に言及するときは、特に明記しない限り、当該角度は時計回りおよび反時計回りの両方の方向の角度を包含する。
1つの実施形態においては、本発明の円偏光板は長尺状であり、したがって、偏光子10および第1の位相差フィルム20(および存在する場合には第2の位相差フィルム30)もまた長尺状である。長尺状の円偏光板は、例えば、ロール状に巻回されて保管および/または運搬され得る。本実施形態においては、代表的には、偏光子の吸収軸が長尺方向に対応する。したがって、第1の位相差フィルム20の遅相軸と長尺方向とのなす角度θは、好ましくは35°≦θ≦55°、より好ましくは38°≦θ≦52°、さらに好ましくは39°≦θ≦51°の関係を満たす。別の実施形態においては、本発明の円偏光板は単板状であり、この場合、偏光子の吸収軸は代表的には長尺方向に対して角度θをなし、第1の位相差フィルム20の遅相軸は代表的には長尺方向に直交または平行である。この実施形態においても、角度θの好ましい範囲は上記と同様である。
本発明の円偏光板全体の厚みは、その構成により異なるが、代表的には40μm〜300μm程度である。以下、本発明の円偏光板を構成する各層について説明する。
A−1.偏光子
偏光子10としては、任意の適切な偏光子が採用され得る。具体例としては、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による染色処理および延伸処理が施されたもの、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ポリエン系配向フィルム等が挙げられる。好ましくは、光学特性に優れることから、ポリビニルアルコール系フィルムをヨウ素で染色し一軸延伸して得られた偏光子が用いられる。
上記ヨウ素による染色は、例えば、ポリビニルアルコール系フィルムをヨウ素水溶液に浸漬することにより行われる。上記一軸延伸の延伸倍率は、好ましくは、3〜7倍である。延伸は、染色処理後に行ってもよいし、染色しながら行ってもよい。また、延伸してから染色してもよい。必要に応じて、ポリビニルアルコール系フィルムに、膨潤処理、架橋処理、洗浄処理、乾燥処理等が施される。例えば、染色の前にポリビニルアルコール系フィルムを水に浸漬して水洗することで、ポリビニルアルコール系フィルム表面の汚れやブロッキング防止剤を洗浄することができるだけでなく、ポリビニルアルコール系フィルムを膨潤させて染色ムラなどを防止することができる。
偏光子の厚みは、代表的には、1μm〜80μm程度である。
偏光子10と第1の位相差フィルム20とは、偏光子10の吸収軸と第1の位相差フィルム20の遅相軸とが所定の角度をなすように積層されている。上記のとおり、偏光子10の吸収軸と第1の位相差フィルム20の遅相軸とのなす角度θは、好ましくは35°≦θ≦55°、より好ましくは38°≦θ≦52°、さらに好ましくは39°≦θ≦51°の関係を満たす。
A−2.第1の位相差フィルム
第1の位相差フィルム20は、上述のとおり、屈折率特性がnx>nyの関係を示す。位相差フィルムの面内位相差Re(550)は、好ましくは100nm〜180nm、より好ましくは135nm〜155nmである。
第1の位相差フィルムは、上述のとおり、いわゆる逆分散の波長依存性を示す。具体的には、その面内位相差は、Re(450)<Re(550)<Re(650)の関係を満たす。Re(450)/Re(550)は、好ましくは0.8以上1.0未満であり、より好ましくは0.8〜0.95である。Re(550)/Re(650)は、好ましくは0.8以上1.0未満であり、より好ましくは0.8〜0.97である。
第1の位相差フィルム20は、nx>nyの関係を有する限り、任意の適切な屈折率楕円体を示す。好ましくは、位相差フィルムの屈折率楕円体は、nx>ny≧nzの関係を示す。位相差フィルムのNz係数は、好ましくは1〜2であり、より好ましくは1〜1.5であり、さらに好ましくは1〜1.3である。
第1の位相差フィルム20は、その光弾性係数の絶対値が、好ましくは2×10−12(m/N)以上であり、より好ましくは10×10−12(m/N)〜100×10−12(m/N)であり、さらに好ましくは20×10−12(m/N)〜40×10−12(m/N)である。逆分散波長特性を示す位相差フィルムは光弾性係数の絶対値が大きいものが多く、小さな曲率半径で表示装置を屈曲させた場合に色変化が顕著であったところ、本発明によれば、このような逆分散波長特性を示す位相差フィルムの優れた効果を維持しつつ、小さな曲率半径で表示装置を屈曲させた場合であっても屈曲による色変化を抑制することができる円偏光板を提供することができる。また、光弾性係数の絶対値が上記のような好適範囲であれば、小さい厚みでも十分な位相差を確保しつつ表示装置の屈曲性を維持することができ、さらに、屈曲時の応力による色変化をより抑制することができる。
第1の位相差フィルム20は、上記のような光学特性を満足させ得る、任意の適切な樹脂で形成される。位相差フィルムを形成する樹脂としては、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、シクロオレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、セルロースエステル系樹脂等が挙げられる。好ましくは、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルアセタール樹脂である。第1の位相差フィルム20を形成する樹脂は、単独で用いてもよく、所望の特性に応じて組み合わせて用いてもよい。
上記ポリカーボネート系樹脂としては、任意の適切なポリカーボネート系樹脂が用いられる。例えば、ジヒドロキシ化合物に由来する構造単位を含むポリカーボネート樹脂が好ましい。ジヒドロキシ化合物の具体例としては、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−エチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−n−プロピルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−イソプロピルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−n−ブチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−sec−ブチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−tert−ブチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−シクロヘキシルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−フェニルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−メチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−イソプロピルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−イソブチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−tert−ブチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−シクロヘキシルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−フェニルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3,5−ジメチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)−3−tert−ブチル−6−メチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−(3−ヒドロキシ−2,2−ジメチルプロポキシ)フェニル)フルオレン等が挙げられる。ポリカーボネート樹脂は、ジヒドロキシ化合物に由来する構造単位の他に、イソソルビド、イソマンニド、イソイデット、スピログリコール、ジオキサングリコール、ビスフェノール類などのジヒドロキシ化合物に由来する構造単位を含んでいてもよい。
上記のようなポリカーボネート樹脂の詳細は、例えば特開2012−67300号公報および特許第3325560号に記載されている。当該特許文献の記載は、本明細書に参考として援用される。
ポリカーボネート樹脂のガラス転移温度は、110℃以上250℃以下であることが好ましく、より好ましくは120℃以上230℃以下である。ガラス転移温度が過度に低いと耐熱性が悪くなる傾向にあり、フィルム成形後に寸法変化を起こす可能性があり、又、得られる有機ELパネルの画像品質を下げる場合がある。ガラス転移温度が過度に高いと、フィルム成形時の成形安定性が悪くなる場合があり、又フィルムの透明性を損なう場合がある。なお、ガラス転移温度は、JIS K 7121(1987)に準じて求められる。
上記ポリビニルアセタール樹脂としては、任意の適切なポリビニルアセタール樹脂を用いることができる。代表的には、ポリビニルアセタール樹脂は、少なくとも2種類のアルデヒド化合物及び/又はケトン化合物と、ポリビニルアルコール系樹脂とを縮合反応させて得ることができる。ポリビニルアセタール樹脂の具体例および詳細な製造方法は、例えば、特開2007−161994号公報に記載されている。当該記載は、本明細書に参考として援用される。
第1の位相差フィルム20は、代表的には、樹脂フィルムを少なくとも一方向に延伸することにより作製される。
上記樹脂フィルムの形成方法としては、任意の適切な方法が採用され得る。例えば、溶融押出し法(例えば、Tダイ成形法)、キャスト塗工法(例えば、流延法)、カレンダー成形法、熱プレス法、共押出し法、共溶融法、多層押出し、インフレーション成形法等が挙げられる。好ましくは、Tダイ成形法、流延法およびインフレーション成形法が用いられる。
樹脂フィルム(未延伸フィルム)の厚みは、所望の光学特性、後述の延伸条件などに応じて、任意の適切な値に設定され得る。好ましくは50μm〜300μmであり、より好ましくは80μm〜250μmである。
上記延伸は、任意の適切な延伸方法、延伸条件(例えば、延伸温度、延伸倍率、延伸方向)が採用され得る。具体的には、自由端延伸、固定端延伸・自由端収縮、固定端収縮などの様々な延伸方法を、単独で用いることも、同時もしくは逐次で用いることもできる。延伸方向に関しても、水平方向、垂直方向、厚さ方向、対角方向等、様々な方向や次元に行なうことができる。延伸の温度は、好ましくは、樹脂フィルムのガラス転移温度(Tg)±20℃の範囲である。
上記延伸方法、延伸条件を適宜選択することにより、上記所望の光学特性(例えば、屈折率楕円体、面内位相差、Nz係数)を有する位相差フィルムを得ることができる。
1つの実施形態においては、第1の位相差フィルム20は、樹脂フィルムを一軸延伸もしくは固定端一軸延伸することにより作製される。一軸延伸の具体例としては、樹脂フィルムを長尺方向に走行させながら、長手方向(縦方向)に延伸する方法が挙げられる。一軸延伸の別の具体例としては、テンターを用いて横方向に延伸する方法が挙げられる。延伸倍率は、好ましくは10%〜500%である。
別の実施形態においては、位相差フィルムは、長尺状の樹脂フィルムを長尺方向に対して角度θの方向に連続的に斜め延伸することにより作製される。斜め延伸を採用することにより、フィルムの長尺方向に対して角度θの配向角を有する長尺状の延伸フィルムが得られ、例えば、偏光子との積層に際してロールトゥロールが可能となり、製造工程を簡略化することができる。
斜め延伸に用いる延伸機としては、例えば、横および/または縦方向に、左右異なる速度の送り力もしくは引張り力または引き取り力を付加し得るテンター式延伸機が挙げられる。テンター式延伸機には、横一軸延伸機、同時二軸延伸機等があるが、長尺状の樹脂フィルムを連続的に斜め延伸し得る限り、任意の適切な延伸機が用いられ得る。
斜め延伸の方法としては、例えば、特開昭50−83482号公報、特開平2−113920号公報、特開平3−182701号公報、特開2000−9912号公報、特開2002−86554号公報、特開2002−22944号公報等に記載の方法が挙げられる。
第1の位相差フィルム(延伸フィルム)の厚みは、好ましくは20μm〜100μm、より好ましくは30μm〜80μmである。
第1の位相差フィルム20は、市販のフィルムをそのまま用いてもよく、市販のフィルムを目的に応じて2次加工(例えば、延伸処理、表面処理)して用いてもよい。市販フィルムの具体例としては、帝人社製の商品名「ピュアエースWR」が挙げられる。
第1の位相差フィルム20の偏光子10側の表面には、表面処理が施されていてもよい。表面処理としては、例えば、コロナ処理、プラズマ処理、フレーム処理、プライマー塗布処理、ケン化処理が挙げられる。コロナ処理としては、例えば、コロナ処理機により常圧空気中で放電する方式が挙げられる。プラズマ処理は、例えば、プラズマ放電機により常圧空気中で放電する方式が挙げられる。フレーム処理は、例えば、フィルム表面に直接火炎を接触させる方式が挙げられる。プライマー塗布処理は、例えば、イソシアネート化合物、シランカップリング剤等を溶媒で希釈し、当該希釈液を薄く塗布する方式が挙げられる。ケン化処理は、例えば、水酸化ナトリウム水溶液中に浸漬させる方式が挙げられる。好ましくは、コロナ処理、プラズマ処理である。
A−3.第2の位相差フィルム
第2の位相差フィルム30は、上記のとおり、偏光子10の第1の位相差フィルム20と反対側の面(すなわち、円偏光板の外側(視認側)表面)に配置される。1つの実施形態においては、第2の位相差フィルム30は、偏光子から視認側に出射された直線偏光を楕円偏光または円偏光に変換する機能を有する。すなわち、この実施形態においては、第2の位相差フィルム30は、いわゆるλ/4板として機能し得る。第2の位相差フィルム30は、その遅相軸が、偏光子10の吸収軸と好ましくは30°〜60°、より好ましくは40°〜50°、さらに好ましくは45°近傍の角度をなすようにして配置される。このような第2の位相差フィルム30を上記のような軸関係で偏光子10よりも視認側に配置することにより、偏光サングラス等の偏光レンズを介して表示画面を視認した場合でも、優れた視認性に実現することができる。したがって、屋外で用いられ得る表示装置にも本発明の円偏光板を好適に適用することができる。この実施形態においては、第2の位相差フィルム30としては、λ/4板として機能し得る任意の適切な位相差フィルムを用いることができる。例えば、第2の位相差フィルム30の面内位相差Re(550)は、好ましくは100nm〜180nm、より好ましくは135nm〜155nmである。その他の光学特性、機械的特性、構成材料および製造方法等は、目的に応じて適切に設定または選択され得る。例えば、第2の位相差フィルム30は、上記A−2項に記載のフィルムであってもよく、他のポリマー(例えば、シクロオレフィン系樹脂)を用いたフィルムであってもよく、液晶材料の塗工フィルムであってもよい。
別の実施形態においては、第2の位相差フィルム30は、例えば面内位相差Re(550)が3000nm以上である超高位相差フィルムであり得る。このようなフィルムを用いることにより、波長による偏光状態のズレが視認性に影響しないようにすることができる。したがって、上記と同様に、偏光サングラス等の偏光レンズを介して表示画面を視認した場合でも、優れた視認性に実現することができる。この実施形態においては、第2の位相差フィルム30は、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)の延伸フィルムであり得る。
A−4.保護フィルム
保護フィルム40は、偏光子の保護層として使用できる任意の適切なフィルムで形成される。当該フィルムの主成分となる材料の具体例としては、トリアセチルセルロース(TAC)等のセルロース系樹脂や、ポリエステル系、ポリビニルアルコール系、ポリカーボネート系、ポリアミド系、ポリイミド系、ポリエーテルスルホン系、ポリスルホン系、ポリスチレン系、ポリノルボルネン系、ポリオレフィン系、(メタ)アクリル系、アセテート系等の透明樹脂等が挙げられる。また、(メタ)アクリル系、ウレタン系、(メタ)アクリルウレタン系、エポキシ系、シリコーン系等の熱硬化型樹脂または紫外線硬化型樹脂等も挙げられる。この他にも、例えば、シロキサン系ポリマー等のガラス質系ポリマーも挙げられる。また、特開2001−343529号公報(WO01/37007)に記載のポリマーフィルムも使用できる。このフィルムの材料としては、例えば、側鎖に置換または非置換のイミド基を有する熱可塑性樹脂と、側鎖に置換または非置換のフェニル基ならびにニトリル基を有する熱可塑性樹脂を含有する樹脂組成物が使用でき、例えば、イソブテンとN−メチルマレイミドからなる交互共重合体と、アクリロニトリル・スチレン共重合体とを有する樹脂組成物が挙げられる。当該ポリマーフィルムは、例えば、上記樹脂組成物の押出成形物であり得る。
上記(メタ)アクリル系樹脂としては、Tg(ガラス転移温度)が、好ましくは115℃以上、より好ましくは120℃以上、さらに好ましくは125℃以上、特に好ましくは130℃以上である。耐久性に優れ得るからである。上記(メタ)アクリル系樹脂のTgの上限値は特に限定されないが、成形性等の観点から、好ましくは170℃以下である。
上記(メタ)アクリル系樹脂としては、本発明の効果を損なわない範囲内で、任意の適切な(メタ)アクリル系樹脂を採用し得る。例えば、ポリメタクリル酸メチルなどのポリ(メタ)アクリル酸エステル、メタクリル酸メチル−(メタ)アクリル酸共重合体、メタクリル酸メチル−(メタ)アクリル酸エステル共重合体、メタクリル酸メチル−アクリル酸エステル−(メタ)アクリル酸共重合体、(メタ)アクリル酸メチル−スチレン共重合体(MS樹脂など)、脂環族炭化水素基を有する重合体(例えば、メタクリル酸メチル−メタクリル酸シクロヘキシル共重合体、メタクリル酸メチル−(メタ)アクリル酸ノルボルニル共重合体など)が挙げられる。好ましくは、ポリ(メタ)アクリル酸メチルなどのポリ(メタ)アクリル酸C1−6アルキルが挙げられる。より好ましくは、メタクリル酸メチルを主成分(50〜100重量%、好ましくは70〜100重量%)とするメタクリル酸メチル系樹脂が挙げられる。
上記(メタ)アクリル系樹脂の具体例としては、例えば、三菱レイヨン社製のアクリペットVHやアクリペットVRL20A、特開2004−70296号公報に記載の分子内に環構造を有する(メタ)アクリル系樹脂、分子内架橋や分子内環化反応により得られる高Tg(メタ)アクリル系樹脂が挙げられる。
上記(メタ)アクリル系樹脂として、高い耐熱性、高い透明性、高い機械的強度を有する点で、ラクトン環構造を有する(メタ)アクリル系樹脂が特に好ましい。
上記ラクトン環構造を有する(メタ)アクリル系樹脂としては、特開2000−230016号公報、特開2001−151814号公報、特開2002−120326号公報、特開2002−254544号公報、特開2005−146084号公報などに記載の、ラクトン環構造を有する(メタ)アクリル系樹脂が挙げられる。
上記ラクトン環構造を有する(メタ)アクリル系樹脂は、質量平均分子量(重量平均分子量と称することもある)が、好ましくは1000〜2000000、より好ましくは5000〜1000000、さらに好ましくは10000〜500000、特に好ましくは50000〜500000である。
上記ラクトン環構造を有する(メタ)アクリル系樹脂は、Tg(ガラス転移温度)が、好ましくは115℃以上、より好ましくは125℃以上、さらに好ましくは130℃以上、特に好ましくは135℃、最も好ましくは140℃以上である。耐久性に優れ得るからである。上記ラクトン環構造を有する(メタ)アクリル系樹脂のTgの上限値は特に限定されないが、成形性等の観点から、好ましくは170℃以下である。
なお、本明細書において「(メタ)アクリル系」とは、アクリル系および/またはメタクリル系をいう。
保護フィルム40の厚みは、好ましくは10μm〜200μm、より好ましくは10μm〜100μm、さらに好ましくは15μm〜95μmである。保護フィルム40は、面内位相差Re(550)が例えば0nm〜10nmであり、厚み方向の位相差Rth(550)が例えば−80nm〜+80nmである。
保護フィルム40の偏光子と反対側の表面には、必要に応じて、ハードコート処理、反射防止処理、スティッキング防止処理、アンチグレア処理等の表面処理が施されていてもよい。保護フィルムの厚みは、代表的には5mm以下であり、好ましくは1mm以下、より好ましくは1μm〜500μm、さらに好ましくは5μm〜150μmである。
内側保護フィルム(図示せず)を設ける場合には、当該内側保護フィルムは、光学的に等方性であることが好ましい。本明細書において「光学的に等方性である」とは、面内位相差Re(550)が0nm〜10nmであり、厚み方向の位相差Rth(550)が−10nm〜+10nmであることをいう。
内側保護フィルムの厚みは、好ましくは20μm〜200μm、より好ましくは30μm〜100μm、さらに好ましくは35μm〜95μmである。
A−5.易接着層
1つの実施形態においては、第1の位相差フィルム20の偏光子10側の表面に易接着層(図示せず)が設けられてもよい。易接着層を設ける場合、第1の位相差フィルム20は、上述の表面処理が施されていてもよく、施されていなくてもよい。好ましくは、第1の位相差フィルム20には表面処理が施されている。易接着層と表面処理とを組み合わせることにより、偏光子10と第1の位相差フィルム20との間の所望の接着力の実現が促進され得る。易接着層は、好ましくは、反応性官能基を有するシランを含む。このような易接着層を設けることにより、偏光子10と第1の位相差フィルム20との間の所望の接着力の実現が促進され得る。易接着層の詳細は、例えば、特開2006−171707号公報に記載されている。
A−6.その他
本発明の円偏光板を構成する各層の積層には、任意の適切な粘着剤層または接着剤層が用いられる。粘着剤層は、代表的にはアクリル系粘着剤で形成される。接着剤層は、代表的にはポリビニルアルコール系接着剤で形成される。
図示しないが、円偏光板の第1の位相差フィルム20側には、粘着剤層が設けられていてもよい。粘着剤層が予め設けられていることにより、他の光学部材(例えば、有機EL表示装置)へ容易に貼り合わせることができる。なお、この粘着剤層の表面には、使用に供されるまで、剥離フィルムが貼り合わされていることが好ましい。
B.表示装置
本発明の表示装置は上記円偏光板を備える。1つの実施形態においては、本発明の表示装置は有機EL表示装置である。図3は、本発明の1つの実施形態による有機EL表示装置の概略断面図である。有機EL表示装置300は、有機EL素子200と、有機EL素子200の視認側に円偏光板100を備える。円偏光板は、上記A項に記載した本発明の円偏光板である。円偏光板は、第1の位相差フィルム20が有機EL素子側となるように(偏光子10が視認側となるように)積層されている。なお、円偏光板は図3に示した形態に限られず、図1(b)に示すような円偏光板100’であってもよく、図示していない本発明のさらに別の実施形態による円偏光板であってもよい。
本発明においては、円偏光板は、上記のように、第1の位相差フィルム20の遅相軸方向が、有機EL表示装置300(または有機EL素子200)の屈曲方向に対して角度αを規定するよう調整されている。角度αは、20°〜70°であり、好ましくは30°〜60°であり、より好ましくは40°〜50°であり、特に好ましくは45°近傍である。角度αがこのような範囲となるように円偏光板100と有機EL素子200とを積層することにより、屈曲による色変化が抑制された屈曲可能な表示装置を得ることができる。1つの実施形態においては、有機EL表示装置300(または有機EL素子200)の屈曲方向は、長手方向または長手方向に直交する方向(短手方向)である。このような実施形態においては、円偏光板の偏光子10の吸収軸を長手方向(または短手方向)に対して直交または平行に設定すれば、有機EL素子に積層される際、第1の位相差フィルム20の遅相軸を位置合わせする必要はなく、偏光子10の吸収軸方向を位置合わせすればよい。このようにすれば、ロールトゥロールによる製造が可能となる。
B−1.有機EL素子
有機EL素子200としては、本発明の効果が得られる限りにおいて、任意の適切な有機EL素子を採用することができる。図4は、本発明に用いられる有機EL素子の一形態を説明する概略断面図である。有機EL素子200は、代表的には、基板210と、第1電極220と、有機EL層230と、第2電極240と、これらを覆う封止層250とを有する。有機EL素子200は、必要に応じて、任意の適切な層をさらに有し得る。例えば、基板上に平坦化層(図示せず)を設けてもよく、第1電極と第2電極との間に短絡を防止するための絶縁層(図示せず)を設けてもよい。
基板210は、上記所定の曲率半径で屈曲可能である限りにおいて任意の適切な材料で構成され得る。基板210は、代表的には、可撓性を有する材料で構成される。可撓性を有する基板を用いれば、上記の本発明の効果に加えて、長尺状の円偏光板を用いる場合には、有機EL表示装置をいわゆるロールトゥロールプロセスで製造できるので、低コストおよび大量生産を実現し得る。さらに、基板210は、好ましくはバリア性を有する材料で構成される。このような基板は、有機EL層230を酸素や水分から保護し得る。バリア性および可撓性を有する材料の具体例としては、可撓性を付与した薄ガラス、バリア性を付与した熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂フィルム、合金、金属が挙げられる。熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂としては、例えば、ポリエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体樹脂が挙げられる。合金としては、例えば、ステンレス、36アロイ、42アロイが挙げられる。金属としては、例えば、銅、ニッケル、鉄、アルミニウム、チタンが挙げられる。基板の厚みは、好ましくは5μm〜500μmであり、より好ましくは5μm〜300μmであり、さらに好ましくは10μm〜200μmである。このような厚みであれば、有機EL表示装置を上記所定の曲率半径で屈曲可能とすることができ、ならびに、可撓性、取り扱い性および機械的強度のバランスに優れる。また、有機EL素子をロールトゥロールプロセスに好適に用いることができる。
第1電極220は、代表的には陽極として機能し得る。この場合、第1電極を構成する材料としては、正孔注入性を容易にするという観点から、仕事関数の大きい材料が好ましい。このような材料の具体例としては、インジウム錫酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物(ITSO)、酸化タングステンを含むインジウム酸化物(IWO)、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物(IWZO)、酸化チタンを含むインジウム酸化物(ITiO)、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物(ITTiO)、モリブテンを含む酸化インジウムスズ(ITMO)などの透明導電性材料;ならびに、金、銀、白金などの金属およびそれらの合金が挙げられる。
有機EL層230は、種々の有機薄膜を含む積層体である。図示例では、有機EL層230は、正孔注入性有機材料(例えば、トリフェニルアミン誘導体)からなり、陽極からの正孔注入効率を向上させるべく設けられた正孔注入層230aと、例えば銅フタロシアニンからなる正孔輸送層230bと、発光性有機物質(例えば、アントラセン、ビス〔N−(1−ナフチル)−N−フェニル〕ベンジジン、N,N´−ジフェニル−N−N−ビス(1−ナフチル)−1,1´−(ビフェニル)−4,4´−ジアミン(NPB))からなる発光層230cと、例えば8−キノリノールアルミニウム錯体からなる電子輸送層230dと、電子注入性材料(例えば、ペリレン誘導体、フッ化リチウム)からなり、陰極からの電子注入効率を向上させるべく設けられた電子注入層230eと、を有する。有機EL層230は、図示例に限定されず、発光層230cにおいて電子と正孔とが再結合して発光を生じさせ得る任意の適切な組み合わせが採用され得る。有機EL層230の厚みは、できる限り薄いことが好ましい。発光した光を可能な限り透過させることが好ましいからである。有機EL層230は、例えば5nm〜200nm、好ましくは10nm程度のきわめて薄い積層体で構成され得る。
第2電極240は、代表的には陰極として機能し得る。この場合、第2電極を構成する材料としては、電子注入を容易にして発光効率を上げるという観点から、仕事関数の小さい材料が好ましい。このような材料の具体例としては、アルミニウム、マグネシウムおよびこれらの合金が挙げられる。
封止層250は、任意の適切な材料で構成される。封止層25は、好ましくは、バリア性および透明性に優れた材料で構成される。封止層を構成する材料の代表例としては、エポキシ樹脂、ポリ尿素が挙げられる。1つの実施形態においては、封止層250は、エポキシ樹脂(代表的には、エポキシ樹脂接着剤)を塗工し、その上にバリア性シートを貼り付けて形成してもよい。
有機EL素子200は、好ましくは、ロールトゥロールプロセスで連続的に製造され得る。有機EL素子200は、例えば2012−169236号公報に記載の手順に準じた手順で製造され得る。当該公報の記載は、本明細書に参考として援用される。さらに、有機EL素子200は、長尺状の円偏光板100とロールトゥロールプロセスで連続的に積層されて、有機EL表示装置300が連続的に製造され得る。
なお、屈曲可能な有機EL表示装置の詳細は、例えば、特許第4601463号または特許第4707996号に記載されている。これらの記載は、参考として本明細書に援用される。
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。
[実施例1]
(偏光子の作製)
長尺状のポリビニルアルコールフィルムを、ヨウ素を含む水溶液中で染色した後、ホウ酸を含む水溶液中で速比の異なるロール間にて6倍に一軸延伸し、長手方向に吸収軸を有する長尺状の偏光子を得た。この長尺状の偏光子は延伸後、巻き取って巻回体とした。
(保護フィルム)
保護フィルムとして、長尺状のトリアセチルセルロースフィルム(厚み40μm、コニカミノルタ社製、商品名:KC4UYW)を用いた。この保護フィルムは巻回体として用意した。なお、この保護フィルムの面内位相差Re(550)は5nmであり、厚み方向の位相差Rth(550)は45nmであった。
(位相差フィルム)
逆分散の波長依存性を示す市販の位相差フィルム(帝人社製、商品名「ピュアエースWR」)を用いた。この位相差フィルムの面内位相差Re(550)は147nmであり、Re(450)/Re(550)は0.89であり、光弾性係数は65×10−12Pa−1(m/N)であった。
(円偏光板の作製)
上記の偏光子、保護フィルムおよび位相差フィルムを、それぞれ200mm×300mmに切り出した。偏光子と保護フィルムとをポリビニルアルコール系接着剤を介して貼り合わせた。偏光子/保護フィルムの積層体と位相差フィルムとを、アクリル系粘着剤層を介して偏光子と位相差フィルムとが隣接するようにして貼り合わせ、保護フィルム/偏光子/位相差フィルム(第1の位相差フィルム)の構成を有する円偏光板を作製した。その後、作製した円偏光板を50mm×80mmのサイズにトリミングした。なお、位相差フィルムは、貼り合わせた際に、その遅相軸と偏光子の吸収軸とが45°の角度をなすように切り出した。また、偏光子の吸収軸は長手方向に平行となるように配置した。
(有機EL表示装置代替品の作製)
屈曲可能な有機EL表示装置の代替品を以下のようにして作製した。まず、40mm×120mm×厚み20mmのサイズで、長手方向の両端部が異なる曲率半径を有する5種類のアクリルブロックを用意した。それぞれのアクリルブロックの曲率半径は、2mm、3.5mm、5mm、8mmおよび15mmであった。次に、それぞれのアクリルブロックに、アルミ蒸着フィルム(東レフィルム加工社製、商品名「DMS蒸着X−42」、厚み50μm)を粘着剤で貼り合わせ、屈曲可能な有機EL表示装置の代替品とした。
上記で得られた円偏光板を、長手方向を揃えて有機EL表示装置代替品に巻き付け、屈曲部が浮かないように端部をテープで固定した。その結果、位相差フィルム(第1の位相差フィルム)の遅相軸は、有機EL表示装置代替品の長手方向および短手方向に対して45°の角度をなしていた。すなわち、位相差フィルム(第1の位相差フィルム)の遅相軸を、屈曲方向に対して45°の角度をなすようにした。このようにして、評価用サンプルを得た。得られた評価用サンプルについて、当該屈曲部分の位相差分布と位相差変化とを下記の要領で測定した。結果を表1に示す。
(1)位相差分布および位相差変化
評価用サンプルを、25℃、湿度50%の環境で24時間保持した後、円偏光板を取り外した。取り外した円偏光板の屈曲させていた部分と平坦だった部分の位相差をAxometrics社製のAxoscanで測定し、当該測定結果を基にAxoscan付属の多層解析ソフトを用いて、位相差値をシミュレーションにより推定した。円偏光板の屈曲させていた部分の位相差と平坦だった部分の位相差との差を位相差変化とした。また、取り外した円偏光板を目視により観察し、色変化が少ないものを「○」、色変化が大きいものを「×」として評価した。さらに、位相差分布を、上記と同様の方法を用いてXY移動ステージ上で測定した。
(2)光弾性係数
実施例および比較例で用いた位相差フィルムを、20mm×100mmのサイズに切り出して試料を作成した。この試料をエリプソメーター(日本分光社製、M−150)により波長550nmの光で測定し、光弾性係数を得た。
[実施例2]
逆分散の波長依存性を示す位相差フィルムとして「ピュアエースWR」の代わりに下記の位相差フィルムを用いたこと以外は実施例1と同様にして、評価用サンプルを得た。この評価用サンプルを実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
特許第4938151号の実施例2にしたがって樹脂を準備し、当該樹脂をフィルム成形し、150℃の温度で自由端一軸延伸し(延伸倍率:2倍)、逆分散の波長依存性を示す位相差フィルムを得た。この位相差フィルムの面内位相差Re(550)は145nmであり、Re(450)/Re(550)は0.89であり、光弾性係数は39×10−12Pa−1(m/N)であった。
[比較例1]
実施例1と同様にして50mm×80mmサイズの円偏光板を作製した。この円偏光板を、実施例1と同様にして有機EL表示装置代替品に巻き付け、屈曲部が浮かないように端部をテープで固定した。その際、位相差フィルム(第1の位相差フィルム)の遅相軸が、有機EL表示装置代替品の短手方向と平行となるようにして積層した。すなわち、位相差フィルム(第1の位相差フィルム)の遅相軸を、屈曲方向に対して平行となるようにした。このようにして、評価用サンプルを得た。得られた評価用サンプルを実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
[比較例2]
位相差フィルム(第1の位相差フィルム)の遅相軸を、屈曲方向に対して直交するようにしたこと以外は比較例1と同様にして評価用サンプルを得た。得られた評価用サンプルを実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
[比較例3]
実施例2の円偏光板を用いたこと以外は比較例1と同様にして評価用サンプルを得た。得られた評価用サンプルを実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
[比較例4]
実施例2の円偏光板を用いたこと以外は比較例2と同様にして評価用サンプルを得た。得られた評価用サンプルを実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
[実施例3]
位相差フィルム(第1の位相差フィルム)の遅相軸を、屈曲方向に対して30°となるようにしたこと以外は実施例1と同様にして評価用サンプルを得た。得られた評価用サンプルを実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
[実施例4]
位相差フィルム(第1の位相差フィルム)の遅相軸を、屈曲方向に対して30°となるようにしたこと以外は実施例2と同様にして評価用サンプルを得た。得られた評価用サンプルを実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
[実施例5]
位相差フィルム(第1の位相差フィルム)の遅相軸を、屈曲方向に対して60°となるようにしたこと以外は実施例1と同様にして評価用サンプルを得た。得られた評価用サンプルを実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
[実施例6]
位相差フィルム(第1の位相差フィルム)の遅相軸を、屈曲方向に対して60°となるようにしたこと以外は実施例2と同様にして評価用サンプルを得た。得られた評価用サンプルを実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
[比較例5]
位相差フィルム(第1の位相差フィルム)の遅相軸を、屈曲方向に対して15°となるようにしたこと以外は実施例1と同様にして評価用サンプルを得た。得られた評価用サンプルを実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
[比較例6]
位相差フィルム(第1の位相差フィルム)の遅相軸を、屈曲方向に対して15°となるようにしたこと以外は実施例2と同様にして評価用サンプルを得た。得られた評価用サンプルを実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
[比較例7]
位相差フィルム(第1の位相差フィルム)の遅相軸を、屈曲方向に対して75°となるようにしたこと以外は実施例1と同様にして評価用サンプルを得た。得られた評価用サンプルを実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
[比較例8]
位相差フィルム(第1の位相差フィルム)の遅相軸を、屈曲方向に対して75°となるようにしたこと以外は実施例2と同様にして評価用サンプルを得た。得られた評価用サンプルを実施例1と同様の評価に供した。結果を表1に示す。
Figure 2019091091
[評価]
表1から明らかなように、本発明の実施例によれば、屈曲部の色変化および屈曲させた部分の位相差変化のいずれについても、より小さい曲率半径で良好な結果を得ることができる。
本発明の円偏光板は、屈曲可能な表示装置に好適に用いられ、有機EL表示装置に特に好適に用いられる。
10 偏光子
20 位相差フィルム(第1の位相差フィルム)
30 第2の位相差フィルム
40 保護フィルム
100 円偏光板
100’ 円偏光板
200 有機EL素子
300 有機EL表示装置

Claims (5)

  1. 屈曲可能な表示装置に用いられる円偏光板であって、
    偏光子と、該偏光子の一方の側に配置された位相差フィルムとを備え、
    該位相差フィルムの面内位相差が、Re(450)<Re(550)<Re(650)の関係を満たし、
    該位相差フィルムの遅相軸方向が該表示装置の屈曲方向に対して20°〜70°の角度を規定するように調整されており、
    曲率半径5mm〜15mmで屈曲させ、25℃、湿度50%の環境で24時間保持した後の屈曲部分と平坦部分の面内位相差値の差が2nm以下である、
    円偏光板。
  2. 前記位相差フィルムの光弾性係数の絶対値が、2×10−12(m/N)以上である、請求項1に記載の円偏光板。
  3. 前記偏光子のもう一方の側に配置された別の位相差フィルムをさらに備える、請求項1または2に記載の円偏光板。
  4. 請求項1からのいずれかに記載の円偏光板を備える、屈曲可能な表示装置。
  5. 機エレクトロルミネッセンス表示装置である、請求項に記載の屈曲可能な表示装置

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