JP6712335B2 - 光学補償層付偏光板およびそれを用いた有機elパネル - Google Patents
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Description
本発明の光学補償層付偏光板は、有機ELパネルに用いられ、偏光子と光学異方性層と第1の光学補償層と第2の光学補償層とをこの順に備える。該光学異方性層は、nx≧ny>nzの屈折率特性を示し、Re(550)が0nm〜20nm、Rth(550)が10nmより大きく100nm以下であり;該第1の光学補償層は、nx>ny≧nzの屈折率特性を示し、Re(450)<Re(550)の関係を満たし;該第2の光学補償層は、nz>nx=nyの屈折率特性を示し;該第1の光学補償層と該第2の光学補償層との積層体のRe(550)は120nm〜160nm、Rth(550)は−50nm〜37nmである。
1つの実施形態においては、上記光学異方性層の引張強度は100N/mm2〜300N/mm2である。
1つの実施形態においては、上記偏光子の吸収軸と上記第1の光学補償層の遅相軸とのなす角度は35°〜55°である。
1つの実施形態においては、上記第1の光学補償層は斜め延伸して得られた位相差フィルムである。
1つの実施形態においては、上記光学補償層付偏光板は、上記第2の光学補償層の上記第1の光学補償層と反対側に導電層および基材をこの順にさらに備える。
本発明の別の局面によれば、有機ELパネルが提供される。この有機ELパネルは、上記の光学補償層付偏光板を備える。
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の光で測定した面内位相差である。Re(λ)は、層(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。例えば、「Re(550)」は、23℃における波長550nmの光で測定した面内位相差である。
(3)厚み方向の位相差(Rth)
「Rth(λ)」は、23℃における波長λnmの光で測定した厚み方向の位相差である。Rth(λ)は、層(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。例えば、「Rth(550)」は、23℃における波長550nmの光で測定した厚み方向の位相差である。
(4)Nz係数
Nz係数は、Nz=Rth/Reによって求められる。
(5)実質的に直交または平行
「実質的に直交」および「略直交」という表現は、2つの方向のなす角度が90°±10°である場合を包含し、好ましくは90°±7°であり、さらに好ましくは90°±5°である。「実質的に平行」および「略平行」という表現は、2つの方向のなす角度が0°±10°である場合を包含し、好ましくは0°±7°であり、さらに好ましくは0°±5°である。さらに、本明細書において単に「直交」または「平行」というときは、実質的に直交または実質的に平行な状態を含み得るものとする。
図1は、本発明の1つの実施形態による光学補償層付偏光板の概略断面図である。本実施形態の光学補償層付偏光板100は、偏光子10と光学異方性層20と第1の光学補償層30と第2の光学補償層40とをこの順に備える。図示例では、第1の光学補償層30が第2の光学補償層40よりも偏光子10側となるように配置されているが、第2の光学補償層40が偏光子10側に配置されていてもよい。本実施形態においては、光学異方性層20は、偏光子10の保護層としても機能し得る。必要に応じて、偏光子10の光学異方性層20と反対側に保護層(図示せず)を設けてもよい。さらに、必要に応じて、第2の光学補償層40の第1の光学補償層30と反対側(すなわち、第2の光学補償層40の外側)に導電層および基材をこの順に設けてもよい(いずれも図示せず)。基材は、導電層に密着積層されている。本明細書において「密着積層」とは、2つの層が接着層(例えば、接着剤層、粘着剤層)を介在することなく直接かつ固着して積層されていることをいう。導電層および基材は、代表的には、基材と導電層との積層体として光学補償層付偏光板100に導入され得る。導電層および基材をさらに設けることにより、光学補償層付偏光板100は、インナータッチパネル型入力表示装置に好適に用いられ得る。
偏光子10としては、任意の適切な偏光子が採用され得る。例えば、偏光子を形成する樹脂フィルムは、単層の樹脂フィルムであってもよく、二層以上の積層体であってもよい。
光学異方性層20は、nx≧ny>nzの屈折率特性を示す。したがって、光学異方性層は遅相軸を有する場合がある。この場合、光学異方性層の遅相軸は、偏光子の吸収軸に対して実質的に直交または平行である。
第1の光学補償層30は、上述のとおり、屈折率特性がnx>ny≧nzの関係を示す。第1の光学補償層の面内位相差Re(550)は、好ましくは80nm〜200nmであり、より好ましくは100nm〜180nmであり、さらに好ましくは110nm〜170nmである。第1の光学補償層の面内位相差がこのような範囲であれば、第1の光学補償層の遅相軸方向を偏光子の吸収軸方向に対して上記のように35°〜55°(特に、約45°)の角度をなすよう設定することにより、優れた反射防止機能を実現することができる。
第2の光学補償層40は、上述のとおり、屈折率特性がnz>nx≧nyの関係を示す。第2の光学補償層の厚み方向の位相差Rth(550)は、好ましくは−260nm〜−10nm、より好ましくは−230nm〜−15nm、さらに好ましくは−215nm〜−20nmである。このような光学特性を有する第2の光学補償層を設けることにより、斜め方向から見たときの反射色相が顕著に改善され、結果として、非常に優れた視野角特性を有する光学補償層付偏光板が得られ得る。
上記第1の光学補償層と第2の光学補償層との積層体の面内位相差Re(550)は、120nm〜160nmであり、好ましくは130nm〜150nmである。当該積層体の厚み方向の位相差Rth(550)は、−40nm〜80nmであり、好ましくは−20nm〜50nmである。積層体の光学特性をこのように設定することにより、上記のような光学異方性層を用いることによる光学補償層付偏光板の反射防止特性に対する悪影響を回避することができる。結果として、優れた反射色相および視野角特性を実現し、かつ、優れた機械的強度を有する光学補償層付偏光板を得ることができる。
保護層は、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。保護層には、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。さらに/あるいは、保護層には、必要に応じて、偏光サングラスを介して視認する場合の視認性を改善する処理(代表的には、(楕)円偏光機能を付与すること、超高位相差を付与すること)が施されていてもよい。このような処理を施すことにより、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、優れた視認性を実現することができる。したがって、光学補償層付偏光板は、屋外で用いられ得る画像表示装置にも好適に適用され得る。保護層の厚みは、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。なお、表面処理が施されている場合、保護層の厚みは、表面処理層の厚みを含めた厚みである。
導電層は、任意の適切な成膜方法(例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、CVD法、イオンプレーティング法、スプレー法等)により、任意の適切な基材上に、金属酸化物膜を成膜して形成され得る。成膜後、必要に応じて加熱処理(例えば、100℃〜200℃)を行ってもよい。加熱処理を行うことにより、非晶質膜が結晶化し得る。金属酸化物としては、例えば、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、インジウム−スズ複合酸化物、スズ−アンチモン複合酸化物、亜鉛−アルミニウム複合酸化物、インジウム−亜鉛複合酸化物が挙げられる。インジウム酸化物には2価金属イオンまたは4価金属イオンがドープされていてもよい。好ましくはインジウム系複合酸化物であり、より好ましくはインジウム−スズ複合酸化物(ITO)である。インジウム系複合酸化物は、可視光領域(380nm〜780nm)で高い透過率(例えば、80%以上)を有し、かつ、単位面積当たりの表面抵抗値が低いという特徴を有している。
本発明の光学補償層付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。
上記光学補償層付偏光板の製造方法としては、任意の適切な方法が採用され得る。1つの実施形態においては、長尺状で長手方向に吸収軸を有する偏光子と、光学異方性層を構成する長尺状の樹脂フィルムと、第1の光学補償層を構成する長尺状の位相差フィルムとを、それぞれ長手方向に搬送しながら、それぞれの長手方向を揃えるようにして積層して積層フィルムを得る工程と、この積層フィルムを搬送しながら第2の光学補償層を第1の光学補償層表面に塗布形成する工程とを含む方法により製造され得る。偏光子、光学異方性層および第1の光学補償層は、同時に積層してもよく、偏光子と光学異方性層とを先に積層してもよく、光学異方性層と第1の光学補償層とを先に積層してもよい。また、第1の光学補償層と第2の光学補償層の積層体を先に形成し、当該積層体を上記の積層に供してもよい。ここで、偏光子10の吸収軸と第1の光学補償層30の遅相軸とのなす角度は、上述のとおり、好ましくは35°〜55°であり、より好ましくは38°〜52°であり、さらに好ましくは42°〜48°であり、特に好ましくは約45°である。
本発明の有機ELパネルは、有機ELセルと、該有機ELセルの視認側に上記A項に記載の光学補償層付偏光板と、を備える。光学補償層付偏光板は、第2の光学補償層が有機ELセル側となるように(偏光子が視認側となるように)積層されている。
ダイヤルゲージ(PEACOCK社製、製品名「DG−205」、ダイヤルゲージスタンド(製品名「pds−2」))を用いて測定した。
(2)位相差
各光学補償層および光学異方性層から50mm×50mmのサンプルを切り出して測定サンプルとし、Axometrics社製のAxoscanを用いて測定した。測定波長は450nm、550nm、測定温度は23℃であった。
また、アタゴ社製のアッベ屈折率計を用いて平均屈折率を測定し、得られた位相差値から屈折率nx、ny、nzを算出した。
(3)吸水率
JIS K 7209に記載の「プラスチックの吸水率及び沸騰吸水率試験方法」に準拠して測定した。試験片の大きさは50mm辺の正方形で、水温25℃の水に24時間試験片を浸水させた後、浸水前後の重量変化を測定することにより求めた。単位は%である。
(4)引張強度
光学異方性層について、JIS K 7161に記載の「プラスチックの引っ張り特性」に準拠して引張強度を測定した。
(5)平滑性
光学異方性層について、光干渉型顕微鏡「WYKO NT−3300」(Veeco社製)を用いて、算術平均粗さRaを測定した。
(6)反射色相および視野角特性
得られた有機ELパネルに黒画像を表示させ、Auoronic−MERCHERS社製の視野角測定評価装置コノスコープを用いて反射色相を測定した。「視野角特性」は、CIE表色系のxy色度図における正面方向の反射色相と斜め方向の反射色相(極角45°における最大値または最小値)との2点間距離Δxyを示す。このΔxyが0.15よりも小さいと、視野角特性が良好と評価される。
(7)機械的特性
得られた光学補償層付偏光板について、上記(4)と同様にして引張強度を測定した。
(ポリカーボネート樹脂フィルムの作製)
撹拌翼および100℃に制御された還流冷却器を具備した縦型反応器2器からなるバッチ重合装置を用いて重合を行った。9,9−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]フルオレン(BHEPF)、イソソルビド(ISB)、ジエチレングリコール(DEG)、ジフェニルカーボネート(DPC)、および酢酸マグネシウム4水和物を、モル比率でBHEPF/ISB/DEG/DPC/酢酸マグネシウム=0.348/0.490/0.162/1.005/1.00×10−5になるように仕込んだ。反応器内を十分に窒素置換した後(酸素濃度0.0005〜0.001vol%)、熱媒で加温を行い、内温が100℃になった時点で撹拌を開始した。昇温開始40分後に内温を220℃に到達させ、この温度を保持するように制御すると同時に減圧を開始し、220℃に到達してから90分で13.3kPaにした。重合反応とともに副生するフェノール蒸気を100℃の還流冷却器に導き、フェノール蒸気中に若干量含まれるモノマー成分を反応器に戻し、凝縮しないフェノール蒸気は45℃の凝縮器に導いて回収した。
得られたポリカーボネート樹脂を80℃で5時間真空乾燥をした後、単軸押出機(いすず化工機社製、スクリュー径25mm、シリンダー設定温度:220℃)、Tダイ(幅900mm、設定温度:220℃)、チルロール(設定温度:125℃)および巻取機を備えたフィルム製膜装置を用いて、厚み130μmのポリカーボネート樹脂フィルムを作製した。得られたポリカーボネート樹脂フィルムの吸水率は1.2%であった。
下記化学式(I)(式中の数字65および35はモノマーユニットのモル%を示し、便宜的にブロックポリマー体で表している:重量平均分子量5000)で示される側鎖型液晶ポリマー20重量部、ネマチック液晶相を示す重合性液晶(BASF社製:商品名PaliocolorLC242)80重量部および光重合開始剤(チバスペシャリティーケミカルズ社製:商品名イルガキュア907)5重量部をシクロペンタノン200重量部に溶解して液晶塗工液を調製した。そして、基材フィルム(ノルボルネン系樹脂フィルム:日本ゼオン(株)製、商品名「ゼオネックス」)に当該塗工液をバーコーターにより塗工した後、80℃で4分間加熱乾燥することによって液晶を配向させた。この液晶層に紫外線を照射し、液晶層を硬化させることにより、基材上に第2の光学補償層となる液晶固化層(厚み:1.10μm)を形成した。この層のRe(550)は0nm、Rth(550)は−135nmであり(nx:1.5723、ny:1.5723、nz:1.5757)、nz>nx=nyの屈折率特性を示した。
上記位相差フィルム(第1の光学補償層)に、アクリル系粘着剤を介してロールツーロールにより上記液晶固化層(第2の光学補償層)を貼り合わせた後、上記基材フィルムを除去して、位相差フィルムに液晶固化層が転写された積層体を得た。
得られた積層体のRe(550)は147nmであり、Rth(550)は32nmであった。
厚み30μmのポリビニルアルコール(PVA)系樹脂フィルム(クラレ製、製品名「PE3000」)の長尺ロールを、ロール延伸機により長尺方向に5.9倍になるように長尺方向に一軸延伸しながら同時に膨潤、染色、架橋、洗浄処理を施し、最後に乾燥処理を施すことにより厚み12μmの偏光子を作製した。
具体的には、膨潤処理は20℃の純水で処理しながら2.2倍に延伸した。次いで、染色処理は得られる偏光子の単体透過率が45.0%になるようにヨウ素濃度が調整されたヨウ素とヨウ化カリウムの重量比が1:7である30℃の水溶液中において処理しながら1.4倍に延伸した。更に、架橋処理は、2段階の架橋処理を採用し、1段階目の架橋処理は40℃のホウ酸とヨウ化カリウムを溶解した水溶液において処理しながら1.2倍に延伸した。1段階目の架橋処理の水溶液のホウ酸含有量は5.0重量%で、ヨウ化カリウム含有量は3.0重量%とした。2段階目の架橋処理は65℃のホウ酸とヨウ化カリウムを溶解した水溶液において処理しながら1.6倍に延伸した。2段階目の架橋処理の水溶液のホウ酸含有量は4.3重量%で、ヨウ化カリウム含有量は5.0重量%とした。また、洗浄処理は、20℃のヨウ化カリウム水溶液で処理した。洗浄処理の水溶液のヨウ化カリウム含有量は2.6重量%とした。最後に、乾燥処理は70℃で5分間乾燥させて偏光子を得た。
市販の長尺ロール状トリアセチルセルロース(TAC)フィルム(厚み25μm)をそのまま使用した。このフィルムのRe(550)は0nmであり、Rth(550)は17nmであった。また、このフィルムの引張強度は120N/mm2であり、算術平均粗さRaは0.05μmであった。
上記偏光子の両面に、ポリビニルアルコール系接着剤を介して、上記光学異方性層およびTACフィルムの片面にハードコート処理により形成されたハードコート(HC)層を有するHC−TACフィルム(厚み:32μm、保護層に対応する)をそれぞれロールツーロールにより貼り合わせ、保護層/偏光子/光学異方性層の構成を有する長尺状の偏光板を得た。
上記で得られた偏光板の光学異方性層面と上記で得られた第1の光学補償層/第2の光学補償層の積層体の第1の光学補償層面とを、アクリル系粘着剤を介してロールツーロールにより貼り合わせ、保護層/偏光子/光学異方性層/第1の光学補償層/第2の光学補償層の構成を有する長尺状の光学補償層付偏光板を得た。得られた光学補償層付偏光板の機械的特性(引張強度)を上記(7)の手順で測定したところ、実用上良好な特性を示した。
得られた光学補償層付偏光板の第2の光学補償層側にアクリル系粘着剤で粘着剤層を形成し、寸法50mm×50mmに切り出した。
三星無線社製のスマートフォン(Galaxy−S5)を分解して有機ELパネルを取り出した。この有機ELパネルに貼り付けられている偏光フィルムを剥がし取り、かわりに、上記で切り出した光学補償層付偏光板を貼り合わせて有機ELパネルを得た。
得られた有機ELパネルの反射特性を上記(6)の手順で測定した。その結果、正面方向および斜め方向のいずれにおいてもニュートラルな反射色相が実現されていることを確認した。また、視野角特性の結果を表1に示す。
表1に示す構成で光学補償層付偏光板および有機ELパネルを作製した。得られた光学補償層付偏光板および有機ELパネルを実施例1と同様の評価に供した。表1に示すように、実施例2〜11の有機ELパネルの視野角特性は良好である一方で、比較例1〜4および6の有機ELパネルの視野角特性は不十分であった。なお、実施例2〜11ならびに比較例1〜4および6の光学補償層付偏光板はいずれも、機械的特性(引張強度)が実用上良好な特性を示した。比較例5の有機ELパネルの視野角特性は良好であったが、比較例5の光学補償層付偏光板の機械的特性(引張強度)は実用上不十分であった。
20 光学異方性層
30 第1の光学補償層
40 第2の光学補償層
100 光学補償層付偏光板
Claims (7)
- 偏光子と光学異方性層と第1の光学補償層と第2の光学補償層とをこの順に備え、
該光学異方性層が、nx≧ny>nzの屈折率特性を示し、Re(550)が0nm〜20nm、Rth(550)が10nmより大きく100nm以下であり、
該第1の光学補償層が、nx>ny≧nzの屈折率特性を示し、Re(450)<Re(550)の関係を満たし、
該第2の光学補償層が、nz>nx≧nyの屈折率特性を示し、
該第1の光学補償層と該第2の光学補償層との積層体のRe(550)が120nm〜160nm、Rth(550)が−50nm〜37nmであり、
該第1の光学補償層のRe(550)が80nm〜200nmであり、
有機ELパネルに用いられる、
光学補償層付偏光板:
ここで、Re(450)およびRe(550)は、それぞれ、23℃における波長450nmおよび550nmの光で測定した面内位相差を表し、Rth(550)は、23℃における波長550nmの光で測定した厚み方向の位相差を表し、層の厚みをd(nm)としたとき、式:Rth(550)=(nx−nz)×dによって求められる。 - 偏光子と光学異方性層と第1の光学補償層と第2の光学補償層とをこの順に備え、
該光学異方性層が、nx≧ny>nzの屈折率特性を示し、Re(550)が0nm〜20nm、Rth(550)が10nmより大きく100nm以下であり、
該第1の光学補償層が、nx>ny≧nzの屈折率特性を示し、Re(450)<Re(550)の関係を満たし、
該第2の光学補償層が、nz>nx=nyの屈折率特性を示し、
該第1の光学補償層と該第2の光学補償層との積層体のRe(550)が120nm〜160nm、Rth(550)が−50nm〜37nmであり、
有機ELパネルに用いられる、
光学補償層付偏光板:
ここで、Re(450)およびRe(550)は、それぞれ、23℃における波長450nmおよび550nmの光で測定した面内位相差を表し、Rth(550)は、23℃における波長550nmの光で測定した厚み方向の位相差を表し、層の厚みをd(nm)としたとき、式:Rth(550)=(nx−nz)×dによって求められる。 - 前記光学異方性層の引張強度が100N/mm2〜300N/mm2である、請求項1または2に記載の光学補償層付偏光板。
- 前記偏光子の吸収軸と前記第1の光学補償層の遅相軸とのなす角度が35°〜55°である、請求項1から3のいずれかに記載の光学補償層付偏光板。
- 前記第1の光学補償層が斜め延伸して得られた位相差フィルムである、請求項1から4のいずれかに記載の光学補償層付偏光板。
- 前記第2の光学補償層の前記第1の光学補償層と反対側に導電層および基材をこの順にさらに備える、請求項1から5のいずれかに記載の光学補償層付偏光板。
- 請求項1から6のいずれかに記載の光学補償層付偏光板を備える、有機ELパネル。
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