JP6487665B2 - 偏光子、積層体、および画像表示装置 - Google Patents
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Description
そこで、本発明は、画像表示装置に組み込んだ際に、斜め方向の外光反射を抑制させるための偏光子、それを用いた積層体、画像表示装置を提供することを課題とする。
吸収型直線偏光子とλ/4板からなる円偏光板において、吸収型直線偏光子の光吸収を担う物質の遷移モーメント(以降、偏光子の遷移モーメント)の配向度Sは、高いほど画像表示装置を正面から視認したときの外光の反射抑制能が高い。これは、偏光子に対して正面から入射し偏光子を透過した外光は、偏光子の遷移モーメントと直交方向に振動面を有する直線偏光になるが、この直線偏光はλ/4板を透過後、表示素子の金属材料などの反射率の高い部材で反射し、さらに同λ/4板を再び透過した後は、振動面が偏光子の遷移モーメントと平行方向になるためと考えられる。
C = A// + 2 A⊥ ・・・(I)
式中、A//は偏光子の吸収軸に対して振動面が平行になるように直線偏光を偏光子に対して入射したときの吸光度であり、A⊥は偏光子の吸収軸に対して振動面が直交するように直線偏光を偏光子に対して入射したときの吸光度である。
すなわち、以下の構成により上記課題を達成することができることを見出した。
C = A// + 2 A⊥ ・・・(I)
S = (A// − A⊥)/( A// + 2 A⊥) ・・・(II)
(Cav − 1)×(Sav − 1) < −0.1 ・・・(III)
1<Cav<5 ・・・(IV)
0.5<Sav<1 ・・・(V)
[2] 偏光子の、CavとSavが式(VI)を満たす[1]に記載の偏光子。
(Cav − 1)×(Sav − 1) < −0.2 ・・・(VI)
[3] 偏光子の、CavとSavが式(VII)を満たす[2]に記載の偏光子。
(Cav − 1)×(Sav − 1) < −0.3 ・・・(VII)
[4] 少なくとも1種のサーモトロピック液晶性二色性色素を含む組成物から形成される[1]〜[3]のいずれかに記載の偏光子。
[5] 面内レターデーションを有する光学フィルムと、[1]〜[4]のいずれかに記載の偏光子と、を含む積層体。
[6] 面内レターデーションを有する光学フィルムが、式(VIII)を満たす、[5]に記載の積層体。式中Re(550)は、波長550nmにおける面内レターデーションを表す。
120nm<Re(550)<160nm ・・・式(VIII)
[7] [1]〜[4]のいずれかに記載の偏光子または[5]もしくは[6]に記載の積層体と、画像表示素子と、を有する画像表示装置。
[8] 画像表示素子が、有機EL表示素子である[7]に記載の画像表示装置。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
なお、本明細書において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
また、本明細書において偏光板とは、偏光子の少なくとも一方に偏光板保護層、または機能層が配置されたものを言い、偏光子と偏光板は区別して用いる。
本発明の偏光子は、下記式(I)で表される光学密度Cの波長500〜600nmの平均値であるCavと、下記式(II)で表される配向度Sの波長500〜600nmの平均値であるSavが、式(III)、(IV)、(V)をそれぞれ満たす偏光子である。
C = A// + 2 A⊥ ・・・(I)
S = (A// − A⊥)/( A// + 2 A⊥) ・・・(II)
(Cav − 1)×(Sav − 1) < −0.1 ・・・(III)
1<Cav<5 ・・・(IV)
0.5<Sav<1 ・・・(V)
上記式中、A//は偏光子の吸収軸に対して振動面が平行になるように直線偏光を偏光子に対して入射したときの吸光度であり、A⊥は偏光子の吸収軸に対して振動面が直交するように直線偏光を偏光子に対して入射したときの吸光度である。
(Cav − 1)×(Sav − 1) < −0.2 ・・・(VI)
(Cav − 1)×(Sav − 1) < −0.3 ・・・(VII)
本発明の偏光子の素材は特に限定はなく、通常用いられている偏光子を利用することができ、例えば、ヨウ素系偏光子、二色性染料を利用した染料系偏光子、およびポリエン系偏光子のいずれも用いることができる。
サーモトロピック液晶性二色性色素を用いた染料系偏光子の作製方法は特に限定されないが、例えば、支持体上に配向膜を形成し、サーモトロピック液晶性二色性色素、配向剤、レベリング剤、その他添加剤、溶媒等からなる組成物を塗布して作製することができる。
本発明に用いられるサーモトロピック液晶性二色性色素としては、例えば、特開2011−237513号に記載のサーモトロピック液晶性二色性色素を好適に用いることができる。
{偏光子の光学密度}
本明細書において、光学密度Cは下記式(I)で表される値を言う。
C = A// + 2 A⊥ ・・・(I)
上記式中、A//は偏光子の吸収軸に対して振動面が平行になるように直線偏光を偏光子に対して入射したときの吸光度であり、A⊥は偏光子の吸収軸に対して振動面が直交するように直線偏光を偏光子に対して入射したときの吸光度である。
本明細書において、配向度Sは下記式(II)で表される値を言う。
S = (A// − A⊥)/( A// + 2 A⊥) ・・・(II)
上記式中、A//、A⊥は光学密度の項目で説明したものと同様である。
本発明の偏光子の厚みは特に限定はなく、下限については250nm以上が好ましく、350nm以上がより好ましく、450nm以上がさらに好ましい。上限については50μm以下が好ましく、30μm以下がより好ましく、20μm以下がさらに好ましい。また、染料系偏光子を用いる場合は、5μm以下が好ましく、3μm以下がより好ましく、1μm以下がさらに好ましい。
本発明に用いられる光学フィルムは、面内レターデーションを有していればよい。また、直線偏光を円偏光に変換するλ/4板機能を有していることが好ましい。本発明に用いられる光学フィルムは、単層でλ/4板機能を有していてもよく、複数層全体でλ/4板機能を有していてもよい。
本発明に用いられる光学フィルムの素材は特に限定はなく、ポリマーフィルムでも、液晶性化合物から形成された層でもよい。光学フィルムの厚みを薄くできるという観点から、液晶性化合物から形成された層を用いることが好ましい。
本発明に用いられる液晶性化合物は特に限定はなく、目的の光学特性に応じて各種公知の液晶性化合物を用いることができる。
液晶性化合物から形成された層の作製方法は特に限定はなく、例えば、支持体上に配向膜を形成し、液晶性化合物、配向剤、レベリング剤、その他添加剤、溶媒等からなる組成物を塗布して作製することができる。
{レタデーション}
本明細書において、Re(λ)、Rth(λ)は各々、波長λにおける面内のレターデーションおよび厚さ方向のレターデーションを表す。Re(λ)はKOBRA 21ADHまたはWR(商品名、王子計測機器(株)製)において波長λnmの光をフィルム法線方向に入射させて測定される。測定波長λnmの選択にあたっては、波長選択フィルターをマニュアルで交換するか、または測定値をプログラム等で変換して測定することができる。
Rth(λ)は、Re(λ)を、面内の遅相軸(KOBRA 21ADHまたはWRにより判断される)を傾斜軸(回転軸)として(遅相軸がない場合にはフィルム面内の任意の方向を回転軸とする)のフィルム法線方向に対して法線方向から片側50度まで10度ステップで各々その傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて全部で6点測定し、その測定されたレターデーション値と平均屈折率の仮定値および入力された膜厚値を基にKOBRA 21ADHまたはWRにおいて算出される。
なお、遅相軸を傾斜軸(回転軸)として(遅相軸がない場合にはフィルム面内の任意の方向を回転軸とする)、任意の傾斜した2方向からレターデーション値を測定し、その値と平均屈折率の仮定値および入力された膜厚値を基に、以下の数式(1)および数式(2)によりRthを算出することもできる。
Rth(λ)は、Re(λ)を、面内の遅相軸(KOBRA 21ADHまたはWRにより判断される)を傾斜軸(回転軸)としてフィルム法線方向に対して−50度から+50度まで10度ステップで各々その傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて11点測定し、その測定されたレターデーション値と平均屈折率の仮定値および入力された膜厚値を基にKOBRA 21ADHまたはWRにより算出される。
nzが算出される。この算出されたnx、ny、nzによりNz=(nx−nz)/(nx−ny)が更に算出される。
120nm<Re(550)<160nm ・・・式(VIII)
複数層の組み合わせとしては、例えばポジティブAプレートと、ポジティブCプレートの組み合わせ、λ/4板とλ/2板の組み合わせ等が挙げられる。
本発明の積層体は、本発明の偏光子と、光学フィルムとを有する積層体である。本発明の積層体は円偏光板として機能することが好ましい。
また、仮支持体付きの光学フィルムと偏光子を用意し、積層体を作製する際に、光学フィルムの仮支持体を剥離して貼り合わせる方法を用いることもできる。
本発明の画像表示装置は、本発明の積層体と、画像表示素子とを有する画像表示装置である。
図1に示すように、画像表示装置10は、偏光子1と光学フィルム2を有する積層体3と、画像表示素子4とを有する。
各部材の間には、別の部材を有していてもよい。
この中でも、有機EL表示素子は、元々の反射率が大きく、本発明による効果が大きいため好ましい。
<偏光子1の作製>
下記の染料偏光子用塗布液1を調製した。
──────────────────────────────────
染料偏光子用塗布液1の組成
──────────────────────────────────
二色性色素PB−7 50質量部
二色性色素C−3 30質量部
二色性色素C−19 20質量部
含フッ素化合物C 0.3質量部
クロロホルム 1130質量部
──────────────────────────────────
──────────────────────────────────
配向膜形成用塗布液の組成
──────────────────────────────────
下記変性ポリビニルアルコール 2.4質量部
イソプロピルアルコール 1.6質量部
メタノール 36質量部
水 60質量部
──────────────────────────────────
〔λ/4板の作製〕
{配向膜付き支持体の作製}
市販されているトリアセチルセルロースフィルム「Z−TAC」(富士フイルム社製)を支持体として、アルカリ鹸化処理し、上述した配向膜形成用塗布液を用いて配向膜を形成し、配向膜付き支持体を作製した。
続いて、下記のポジティブAプレート用塗布液を調製した。
──────────────────────────────────
ポジティブAプレート用塗布液の組成
──────────────────────────────────
液晶性化合物 N−1 40質量部
液晶性化合物 N−2 60質量部
光重合開始剤 3.0質量部
(イルガキュア819、BASF(株)製)
含フッ素化合物A 0.8質量部
クロロホルム 588質量部
─────────────────────────────────―
市販のPETフィルムを仮支持体として、上述した配向膜形成用塗布液の変性ポリビニルアルコールを市販の未変性ポリビニルアルコールPVA103(クラレ社製)に変更した配向膜形成用塗布液を用いて、配向膜を形成し、配向膜付き仮支持体を作製した。
続いて、下記のポジティブCプレート用塗布液を調製した。
──────────────────────────────────
ポジティブCプレート用塗布液の組成
──────────────────────────────────
液晶性化合物B01 80質量部
液晶性化合物B02 20質量部
垂直配向剤S01 1質量部
垂直配向剤S02 0.5質量部
エチレンオキサイド変成トリメチロールプロパントリアクリレート
(V#360、大阪有機化学(株)製) 8質量部
イルガキュアー907(BASF(株)製) 3質量部
カヤキュアーDETX(日本化薬(株)製) 1質量部
B03 0.4質量部
メチルエチルケトン 170質量部
シクロヘキサノン 30質量部
──────────────────────────────────
上記作製したポジティブAプレートの塗布面側に、粘着剤(SK2057、綜研化学社製)を用いて上記ポジティブCプレートの塗布面側を貼合した。貼合後に仮支持体を剥離して、λ/4板を作製した。作製したλ/4板を、自動複屈折率計(KOBRA−21ADH、王子計測機器(株)社製)を用いて、位相差を測定したところ、波長550nmにおいてReが129nm、Rthが0nmであった。
上記作製した偏光子1を上記作製したλ/4板と、市販の感圧粘着剤で貼合し、反射防止板(円偏光板)1を作製した。
<偏光子2、および、反射防止板(円偏光板)2の作製>
実施例1において、染料偏光板用塗布液1のクロロホルム量を1400質量部に変更する以外は同様にして偏光子2を作製した。さらに、偏光子2を用いて、実施例1と同様にして反射防止板(円偏光板)2を作製した。
<偏光子3、および、反射防止板(円偏光板)1の作製>
実施例1において、染料偏光板用塗布液1のクロロホルム量を1100質量部に変更する以外は同様にして偏光子3を作製した。さらに、偏光子3を用いて、実施例1と同様にして反射防止板(円偏光板)3を作製した。
<偏光子4、および、反射防止板(円偏光板)4の作製>
下記の染料偏光子用塗布液2を調製した。
──────────────────────────────────
染料偏光子用塗布液2の組成
──────────────────────────────────
二色性色素PB−9 50質量部
二色性色素C−3 30質量部
二色性色素C−15 20質量部
含フッ素化合物C 0.3質量部
クロロホルム 1470質量部
──────────────────────────────────
<偏光子5、および、反射防止板(円偏光板)5の作製>
実施例4において、染料偏光板素子塗布液2のクロロホルム量を2860質量部に変更する以外は同様にして偏光子5を作製した。さらに、偏光子5を用いて、実施例4と同様にして反射防止板(円偏光板)5を作製した。
<反射防止板(円偏光板)6の作製>
実施例1において、偏光子として、染料偏光子ではなく、市販のヨウ素偏光子を使用する以外は同様にして、反射防止板(円偏光板)6を作製した。
偏光子の吸収軸に対して振動面が平行になるように直線偏光を偏光子に対して入射したときの吸光度A//、および、偏光子の吸収軸に対して振動面が直交するように直線偏光を偏光子に対して入射したときの吸光度A⊥は次のように測定した。
光学密度Cは、上記で得られた、A//、および、A⊥より式(I)を用いて算出した。
C = A// + 2 A⊥ ・・・(I)
550nmにおける光学密度Cの算出結果を表1に示す。
500nm〜600nmの波長域で1nm毎に光学密度Cを求め、算術平均することにより波長500nm〜600nmにおける平均光学密度Cavを算出した。結果を表1に示す。
配向度Sは、上記で得られた、A//、および、A⊥より式(II)を用いて算出した。
S = (A// − A⊥)/( A// + 2 A⊥) ・・・(II)
550nmにおける配向度Sの算出結果を表1に示す。
500nm〜600nmの波長域で1nm毎に配向度Sを求め、算術平均することにより波長500nm〜600nmにおける平均配向度Savを算出した。結果を表1に示す。
有機EL表示素子搭載のSAMSUNG社製GALAXY S4を分解し、使用されている円偏光板を剥離して、円偏光板1〜6を感圧粘着剤を用いてそれぞれ貼合し、有機EL画像表示装置を作製した。下記評価基準にそって、極角45度からの反射光を評価した。結果を下記表1に示す。
極角45°方向からの、目視により、反射防止板を有する有機EL画像表示装置の反射光を評価した。評価基準は下記の基準とした。
1:どの方位角方向から観察しても反射光が観察され、方位角によっては、強い赤味あるいは緑味の色味が観察される。許容できない。
2:どの方位角からもほぼ全般的に黒の表示状態が観察されるが、方位角方向によっては反射光が観察される。許容できる。
3:どの方位角からもほぼ全般的に黒の表示状態が観察されるが、方位角方向によっては反射光がごく弱く観察される。
4:どの方位角方向から観察しても反射光が認められず、良好な黒の表示状態が観察される。
2 光学フィルム
3 積層体
4 画像表示素子
10 画像表示装置
Claims (6)
- 式(I)で表される光学密度Cの波長500〜600nmの平均値であるCavと、式(II)で表される配向度Sの波長500〜600nmの平均値であるSavが、式(III)、(IV)、(V)をそれぞれ満たす偏光子であって、
少なくとも1種のサーモトロピック液晶性二色性色素を含む組成物から形成される偏光子。
式中、A//は偏光子の吸収軸に対して振動面が平行になるように、直線偏光を偏光子に対して入射したときの吸光度であり、A⊥は偏光子の吸収軸に対して振動面が直交するように直線偏光を偏光子に対して入射したときの吸光度である。
C = A// + 2 A⊥ ・・・(I)
S = (A// − A⊥)/( A// + 2 A⊥) ・・・(II)
(Cav − 1)×(Sav − 1) < −0.2 ・・・(III)
1<Cav<5 ・・・(IV)
0.5<Sav<1 ・・・(V) - 前記偏光子の、CavとSavが式(VII)を満たす請求項1に記載の偏光子。
(Cav − 1)×(Sav − 1) < −0.3 ・・・(VII) - 面内レターデーションを有する光学フィルムと、請求項1または2に記載の偏光子と、を含む積層体。
- 前記面内レターデーションを有する光学フィルムが、式(VIII)を満たす、請求項3に記載の積層体。式中Re(550)は、波長550nmにおける面内レターデーションを表す。
120nm<Re(550)<160nm ・・・式(VIII) - 請求項1もしくは2に記載の偏光子または請求項3もしくは4に記載の積層体と、画像表示素子と、を有する画像表示装置。
- 前記画像表示素子が、有機EL表示素子である請求項5に記載の画像表示装置。
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