JP7420956B2 - 光学フィルム、円偏光板、有機エレクトロルミネッセンス表示装置 - Google Patents
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Description
近年、可視光域の光線が混在している合成波である白色光に対して、全ての波長の光線に対応して同様の効果を与えることができる偏光板(いわゆる広帯域偏光板)の開発が進められている。
このような要求に対して、例えば、特許文献1の実施例9においては、光学異方性層の形成に使用する重合性化合物として、逆波長分散性の重合性液晶化合物を利用し、さらに、所定の光学特性を示す異種の光学異方性層を積層した位相差板が開示されている。
なお、ある種の部材などからアンモニアが発生することは知られており、上記耐久性の向上が必要である。
また、近年、光学異方性層の用途として、有機EL表示装置の反射防止膜が注目されており、光学異方性層を含む円偏光板を有機EL表示装置に適用した際に、正面方向および斜め方向における黒色の色味づきのより一層の抑制も求められている。
また、本発明は、円偏光板および有機EL表示装置を提供することも課題とする。
光学異方性層(B)は、液晶化合物を固定してなる層であり、
光学異方性層(C)は、垂直配向した棒状液晶化合物を固定してなる層であり、
光学異方性層(A)と、光学異方性層(B)と、光学異方性層(C)とをこの順に有する、光学フィルム。
[2]光学異方性層(A)が、延伸フィルムである、[1]に記載の光学フィルム。
[3]光学異方性層(A)が、固有複屈折が負の樹脂を含むフィルムである、[1]または[2]に記載の光学フィルム。
[4]光学異方性層(B)が、厚み方向を螺旋軸とする捩れ配向した棒状液晶化合物を固定してなる層である、[1]~[3]のいずれかに記載の光学フィルム。
[5]光学異方性層(A)と、厚み方向を螺旋軸とする捩れ配向した棒状液晶化合物を固定してなる光学異方性層(B)と、光学異方性層(C)とをこの順に有する光学フィルムであって、
光学異方性層(A)の面内遅相軸と、光学異方性層(B)の光学異方性層(A)側の表面での面内遅相軸とは平行であり、
光学異方性層(B)における捩れ配向した液晶化合物の捩れ角度が90±30°の範囲内であり、
光学異方性層(A)の波長550nmにおける面内レタデーションが140~220nmであり、
波長550nmで測定した光学異方性層(B)の屈折率異方性Δnと光学異方性層(B)の厚みdとの積Δndの値が140~220nmであり、
光学異方性層(C)の波長550nmにおける面内レタデーションは0~10nmであり、かつ、光学異方性層(C)の波長550nmにおける厚み方向のレタデーションは-140~-20nmである、[1]~[4]のいずれかに記載の光学フィルム。
[6][1]~[5]のいずれかに記載の光学フィルムと、偏光子とを有し、
光学異方性層(A)が、光学異方性層(B)および光学異方性層(C)よりも、偏光子に近い側に配置されてなる円偏光板。
[7]光学異方性層(C)側から光学異方性層(A)側に向かって円偏光板を観察した際に、光学異方性層(B)の光学異方性層(A)側の表面での面内遅相軸を基準に、光学異方性層(B)の光学異方性層(A)側とは反対側の表面での面内遅相軸が時計回りに回転している場合、偏光子の吸収軸を基準として、光学異方性層(A)の面内遅相軸が5~55°時計回りに回転して配置されており、
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[8]光学異方性層(C)側から光学異方性層(A)側に向かって円偏光板を観察した際に、光学異方性層(B)の光学異方性層(A)側の表面での面内遅相軸を基準に、光学異方性層(B)の光学異方性層(A)側とは反対側の表面での面内遅相軸が時計回りに回転している場合、偏光子の吸収軸を基準として、光学異方性層(A)の面内遅相軸が40~85°反時計回りに回転して配置されており、
光学異方性層(C)側から光学異方性層(A)側に向かって円偏光板を観察した際に、光学異方性層(B)の光学異方性層(A)側の表面での面内遅相軸を基準に、光学異方性層(B)の光学異方性層(A)側とは反対側の表面での面内遅相軸が反時計回りに回転している場合、偏光子の吸収軸を基準として、光学異方性層(A)の面内遅相軸が40~85°時計回りに回転して配置されてなる、[6]に記載の円偏光板。
[9][1]~[5]のいずれかに記載の光学フィルム、または、[6]~[8]のいずれかに記載の円偏光板を有する、有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
本発明において、Re(λ)およびRth(λ)はAxoScan(Axometrics社製)において、波長λで測定した値である。AxoScanにて平均屈折率((nx+ny+nz)/3)と膜厚(d(μm))を入力することにより、
遅相軸方向(°)
Re(λ)=R0(λ)
Rth(λ)=((nx+ny)/2-nz)×d
が算出される。
なお、R0(λ)は、AxoScanで算出される数値として表示されるものであるが、Re(λ)を意味している。
また、ポリマーハンドブック(JOHN WILEY&SONS,INC)、および、各種光学フィルムのカタログの値を使用できる。主な光学フィルムの平均屈折率の値を以下に例示する:セルロースアシレート(1.48)、シクロオレフィンポリマー(1.52)、ポリカーボネート(1.59)、ポリメチルメタクリレート(1.49)、および、ポリスチレン(1.59)。
また、本明細書において、角度の関係(例えば「直交」、「平行」など)については、本発明が属する技術分野において許容される誤差の範囲を含むものとする。具体的には、厳密な角度±10°未満の範囲内であることを意味し、厳密な角度との誤差は、±5°以下の範囲内であることが好ましく、±3°以下の範囲内であることがより好ましい。
ここで、垂直とは、厳密に垂直であることを要求するものでなく、層内の液晶化合物の平均分子軸と層表面とのなす傾斜角が70~90°の配向を意味するものとする。
また、同一方位とは、厳密に同一方位であることを要求するものでなく、面内の任意の20か所の位置で遅相軸の方位を測定したとき、20か所での遅相軸の方位のうちの遅相軸方位の最大差(20個の遅相軸方位のうち、差が最大となる2つの遅相軸方位の差)が10°未満であることを意味するものとする。
なお、「固定した」状態は、液晶化合物の配向が保持された状態である。具体的には、通常、0~50℃、より過酷な条件下では-30~70℃の温度範囲において、層に流動性がなく、また、外場もしくは外力によって配向形態に変化を生じさせることなく、固定された配向形態を安定に保ち続けることができる状態であることが好ましい。
円偏光板や表示装置の補償層として利用できる有用性から、垂直配向した棒状液晶化合物を固定してなる層は、ポジティブCプレートであることが好ましい。
フィルム面内の遅相軸方向(面内での屈折率が最大となる方向)の屈折率をnx、面内の遅相軸と面内で直交する方向の屈折率をny、厚み方向の屈折率をnzとしたとき、ポジティブCプレートは式(C1)の関係を満たすものである。なお、ポジティブCプレートはRthが負の値を示す。
式(C1) nz>nx≒ny
なお、上記「≒」とは、両者が完全に同一である場合だけでなく、両者が実質的に同一である場合も包含する。
「実質的に同一」とは、例えば、(nx-ny)×d(ただし、dはフィルムの厚みである)の絶対値が、0~10nm、好ましくは0~5nmの場合も「nx≒ny」に含まれる。
特許文献1においては、光学異方性層が逆波長分散性を示す重合性液晶化合物(以下、単に「特定液晶化合物」ともいう。)を使用することで、円偏光板として有機EL表示装置に用いた際の黒色の色味づきを抑制していた。しかしながら、逆波長分散性を示す重合性液晶化合物は水およびアンモニアなどの求核種による分解を受けやすく、特に塩基性化合物であるアンモニアが存在する場合において、この問題が顕著になる傾向にあった。それに対して、本発明では、光学異方性層(A)を、ポリマーフィルムとし、光学異方性層(B)および光学異方性層(C)を、液晶化合物を用いて形成する層とすることにより、高い耐久性を達成している。また、上記構成により、本発明の光学フィルムを円偏光板として有機EL表示装置に適用した際に、正面方向および斜め方向における黒色の色味づきが抑制される。
さらに、光学異方性層(A)、光学異方性層(B)および光学異方性層(C)が後述する所定の光学特性を満たす場合には、円偏光板として有機EL表示装置に適用した際に、正面方向および斜め方向における黒色の色味づきがより抑制される。
光学異方性層(A)1aは、ポリマーフィルムであり、延伸したポリマーフィルム(延伸フィルム)であることが好ましく、固有複屈折が負の樹脂を含む材料を延伸したポリマーフィルムであることがより好ましい。つまり、固有複屈折が負の樹脂を含む延伸フィルムであることがより好ましい。
光学異方性層(B)1bは、液晶化合物を固定してなる層であり、厚み方向を螺旋軸とする捩れ配向した棒状液晶化合物を固定してなる層であることが好ましい。
また、光学異方性層(C)1cは、垂直配向した棒状液晶化合物を固定してなる層である。
本発明の光学フィルムに含まれる光学異方性層(A)は、ポリマーフィルム(ポリマーを含むフィルム)である。
一般的に光学補償フィルムに用いる樹脂は、延伸した際の光学発現性の違いから、固有複屈折が正の樹脂と固有複屈折が負の樹脂とに分類される。固有複屈折が正の樹脂とは、延伸方向が遅相軸となる樹脂である。言い換えれば、固有複屈折が正の樹脂とは、延伸方向の屈折率がそれに直交する方向の屈折率よりも大きくなる樹脂である。また、固有複屈折が負の樹脂とは、延伸方向と垂直方向が遅相軸となる樹脂である。言い換えれば、固有複屈折が負の樹脂とは、延伸方向の屈折率がそれに直交する方向の屈折率よりも小さくなる樹脂である。
光学異方性層(A)は、固有複屈折が正の樹脂および固有複屈折が負の樹脂のいずれを含んでいてもよく、固有複屈折が負の樹脂を含むことが好ましい。
なお、スチレン誘導体としては、スチレンが有するエテニル基の1つ以上の水素原子が置換基で置換されたモノマー、および、スチレンが有するフェニル基の1つ以上の水素原子が置換基で置換されたモノマーが挙げられ、フェニル基に置換基を有するスチレン系モノマーが好ましい。上記置換基としては、アルキル基、ハロゲン原子、アルコキシ基、アセトキシ基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、アリール基、ヒドロキシル基、カルボニル基などが挙げられる。なお、置換基の数は1つであっても、2つ以上であってもよい。さらに置換基はさらに置換基を有していても、有していなくてもよい。
また、スチレン誘導体は、フェニル基とその他の芳香環とが縮合したものでもよく、また、置換基がフェニル基以外の環を形成するようなインデン類、インダン類であってもよく、架橋環を有する構造であってもよい。
なお、ポリマーフィルムとしては、上述したように、延伸したポリマーフィルム(延伸フィルム)であることが好ましく、固有複屈折が負の樹脂を含む延伸フィルムであることがより好ましい。
光学異方性層(B)は、液晶化合物を固定してなる層である。
なお、「固定した」状態の意味は、上述した通りである。
液晶化合物の種類については、特に制限されない。一般的に、液晶化合物はその形状から、棒状タイプ(棒状液晶化合物)と円盤状タイプ(ディスコティック液晶化合物)とに分類できる。さらに、液晶化合物は、低分子タイプと高分子タイプとの分類できる。高分子とは一般に重合度が100以上のものを指す(高分子物理・相転移ダイナミクス,土井 正男著,2頁,岩波書店,1992)。本発明では、いずれの液晶化合物を用いることもできるが、棒状液晶化合物を用いるのが好ましい。2種以上の棒状液晶化合物、または、棒状液晶化合物とディスコティック液晶化合物との混合物を用いてもよい。
なお、棒状液晶化合物としては、例えば、特表平11-513019号公報の請求項1や特開2005-289980号公報の段落0026~0098に記載のものを好ましく用いることができる。
ディスコティック液晶化合物としては、例えば、特開2007-108732号公報の段落0020~0067や特開2010-244038号公報の段落0013~0108に記載のものを好ましく用いることができる。
液晶化合物が有する重合性基の種類は特に制限されず、付加重合反応が可能な官能基が好ましく、重合性エチレン性不飽和基または環重合性基がより好ましく、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、スチリル基、または、アリル基がさらに好ましい。
本明細書において、順波長分散性の液晶化合物とは、この液晶化合物を用いて作製された光学異方性層の可視光範囲における面内のレタデーション(Re)値を測定した際に、測定波長が大きくなるにつれてRe値が小さくなるものをいう。一方、逆波長分散性の液晶化合物とは、同様にRe値を測定した際に、測定波長が大きくなるにつれてRe値が大きくなるものをいう。
キラル剤は、シンナモイル基を有することが好ましい。キラル剤の例としては、液晶デバイスハンドブック(第3章4-3項、TN、STN用キラル剤、199頁、日本学術振興会第142委員会編、1989)、ならびに、特開2003-287623号公報、特開2002-302487号公報、特開2002-80478号公報、特開2002-80851号公報、特開2010-181852号公報および特開2014-034581号公報などに記載される化合物が例示される。
キラル剤と液晶化合物とが、いずれも重合性基を有する場合は、重合性キラル剤と重合性液晶化合物との重合反応により、重合性液晶化合物から誘導される繰り返し単位と、キラル剤から誘導される繰り返し単位とを有するポリマーを形成することができる。この態様では、重合性キラル剤が有する重合性基は、重合性液晶化合物が有する重合性基と、同種の基であることが好ましい。従って、キラル剤の重合性基も、不飽和重合性基、エポキシ基またはアジリジニル基であることが好ましく、不飽和重合性基であることがより好ましく、エチレン性不飽和重合性基であることがさらに好ましい。
また、キラル剤は、液晶化合物であってもよい。
光学異方性層(B)における、キラル剤の含有量は、液晶化合物の含有量に対して、0.01~200モル%が好ましく、1~30モル%がより好ましい。
他の材料としては、例えば、後述する光学異方性層(B)の製造方法の際に使用される界面活性剤、配向制御剤、および、ポリマーなどが挙げられる。
なお、屈折率異方性Δnとは、光学異方性層の屈折率異方性(面内遅相軸における屈折率と面内進相軸における屈折率との差)を意味する。
上記Δndの測定方法は、Axometrics社のAxoScan(ポラリメーター)装置を用い同社の装置解析ソフトウェアを用いて測定する。
なお、捩れ角度の測定方法は、Axometrics社のAxoScan(ポラリメーター)装置を用い同社の装置解析ソフトウェアを用いて測定する。
また、液晶化合物が捩れ配向するとは、光学異方性層(B)の厚み方向を軸として、光学異方性層(B)の一方の主表面から他方の主表面までの液晶化合物が捩れることを意図する。それに伴い、液晶化合物の配向方向(面内遅相軸方向)が、光学異方性層(B)の厚み方向の位置によって異なる。
また、光学異方性層(B)の光学異方性層(A)側の表面での面内遅相軸と、光学異方性層(B)の光学異方性層(A)側とは反対側の表面での面内遅相軸とは、上述した捩れ角度(90±30°の範囲内)をなすことが好ましい。
光学異方性層(C)は、垂直配向した棒状液晶化合物を固定してなる層である。
棒状液晶化合物としては、上述した光学異方性層(B)の形成に使用される棒状液晶化合物などが挙げられる。棒状液晶化合物としては、順波長分散性の液晶化合物が好ましい。
他の材料としては、例えば、後述する光学異方性層(C)の製造方法の際に使用される界面活性剤、配向制御剤、および、ポリマーなどが挙げられる。
光学異方性層(C)の波長550nmにおける厚み方向のレタデーションは特に制限されないが、-140~-20nmが好ましく、黒色の色味づきがより抑制される点で、-130~-30nmがより好ましく、-120~-40nmがさらに好ましい。
光学フィルムは、さらに、他の部材を含んでいてもよい。
光学フィルムは、基板を含んでいてもよい。なお、後述するように、光学異方性層(B)または光学異方性層(C)を形成する際には、必要に応じて、基板上に光学異方性層(B)または光学異方性層(C)となり得る組成物層を形成することが好ましい。
基板としては、透明基板が好ましい。なお、透明基板とは、可視光の透過率が60%以上である基板を意図し、その透過率は80%以上が好ましく、90%以上がより好ましい。
基板の波長550nmにおける面内のレタデーション値(Re(550))は特に制限されないが、0~50nmが好ましく、0~30nmがより好ましく、0~10nmがさらに好ましい。
基板として用いることのできるポリマーフィルムとしては、例えば、セルロースアシレートフィルム(例えば、セルローストリアセテートフィルム(屈折率1.48)、セルロースジアセテートフィルム、セルロースアセテートブチレートフィルム、および、セルロースアセテートプロピオネートフィルム)、ポリエチレンおよびポリプロピレンなどのポリオレフィンフィルム、ポリエチレンテレフタレートおよびポリエチレンナフタレートなどのポリエステルフィルム、ポリエーテルスルホンフィルム、ポリメチルメタクリレートなどのポリアクリルフィルム、ポリウレタンフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリスルホンフィルム、ポリエーテルフィルム、ポリメチルペンテンフィルム、ポリエーテルケトンフィルム、(メタ)アクリルニトリルフィルム、並びに、脂環式構造を有するポリマーのフィルム(ノルボルネン系樹脂(アートン:商品名、JSR社製、非晶質ポリオレフィン(ゼオネックス:商品名、日本ゼオン社製)))が挙げられる。
なかでも、ポリマーフィルムの材料としては、トリアセチルセルロース、ポリエチレンテレフタレート、または、脂環式構造を有するポリマーが好ましく、トリアセチルセルロースがより好ましい。
また、基板の上に、接着層(下塗り層)を設けてもよい。
また、基板には、搬送工程でのすべり性を付与したり、巻き取った後の裏面と表面の貼り付きを防止したりするために、平均粒径が10~100nm程度の無機粒子を固形分質量比で5~40質量%混合したポリマー層を基板の片側に配置してもよい。
ラビング処理は、LCD(liquid crystal display)の液晶配向処理工程として広く採用されている処理方法を適用できる。即ち、基板の表面を、紙、ガーゼ、フェルト、ゴム、ナイロン繊維、または、ポリエステル繊維などを用いて一定方向に擦ることにより、配向を得る方法を用いることができる。
配向膜は、有機化合物(好ましくはポリマー)のラビング処理、無機化合物の斜方蒸着、マイクログルーブを有する層の形成、または、ラングミュア・ブロジェット法(LB膜)による有機化合物(例、ω-トリコサン酸、ジオクタデシルメチルアンモニウムクロライド、ステアリル酸メチル)の累積のような手段で形成できる。
さらに、電場の付与、磁場の付与、または、光照射(好ましくは偏光)により、配向機能が生じる配向膜も知られている。
上述した光学フィルムの製造方法は特に制限されず、公知の方法を採用できる。
例えば、所定の光学特性を示す光学異方性層(A)~光学異方性層(C)をそれぞれ作製して、それら光学異方性層と支持体とを密着層(例えば、粘着層または接着層)を介して所定の順番に貼り合わせることにより、光学フィルムを製造できる。
また、光学異方性層(A)上に後述する重合性液晶組成物を塗布して、光学異方性層(B)を形成した後、光学異方性層(B)上に重合性液晶組成物を塗布して、光学異方性層(C)を形成してもよい。
また、上述した光学異方性層を貼り合わせる方法と、重合性液晶組成物を用いて光学異方性層を形成する方法とを組み合わせてもよい。より具体的には、基板上に重合性液晶組成物を塗布して光学異方性層(C)を形成した後、光学異方性層(C)上に重合性液晶組成物を塗布して光学異方性層(B)を形成して積層体を得た後、さらに別途作製した光学異方性層(A)と積層体とを貼り合わせて、光学フィルムを製造する方法などが挙げられる。
以下では、各層の製造方法について詳述する。
重合性液晶組成物とは、重合性基を有する液晶化合物を含む組成物である。重合性液晶組成物に含まれる各種成分については、後段で詳述する。
以下、上記手順について詳述する。
塗布方法は特に制限されず、例えば、ワイヤーバーコーティング法、押し出しコーティング法、ダイレクトグラビアコーティング法、リバースグラビアコーティング法、および、ダイコーティング法が挙げられる。
配向処理は、室温により塗膜を乾燥させる、または、塗膜を加熱することにより行うことができる。配向処理で形成される液晶相は、サーモトロピック性液晶化合物の場合、一般に温度または圧力の変化により転移させることができる。リオトロピック性液晶化合物の場合には、溶媒量などの組成比によっても転移させることができる。
なお、組成物層を加熱する場合の条件は特に制限されないが、加熱温度としては50~250℃が好ましく、50~150℃がより好ましく、加熱時間としては10秒間~10分間が好ましい。
また、組成物層を加熱した後、後述する硬化処理(光照射処理)の前に、必要に応じて、塗膜を冷却してもよい。冷却温度としては20~200℃が好ましく、30~150℃がより好ましい。
重合性液晶化合物が配向された組成物層に対して実施される硬化処理の方法は特に制限されず、例えば、光照射処理および加熱処理が挙げられる。なかでも、製造適性の観点から、光照射処理が好ましく、紫外線照射処理がより好ましい。
光照射処理の照射条件は特に制限されないが、50~1000mJ/cm2の照射量が好ましい。
光照射処理の際の雰囲気は特に制限されないが、窒素雰囲気が好ましい。
組成物中の各成分の含有量は、上述した組成物層中の各成分の含有量となるように調整されることが好ましい。
なお、固形分とは、溶媒を除去した、光学異方性層を形成し得る成分を意味し、その性状が液体状であっても固形分とする。
例えば、重合性液晶組成物は、重合開始剤を含んでいてもよい。重合性液晶組成物が重合開始剤を含む場合、より効率的に重合性基を有する液晶化合物の重合が進行する。
重合開始剤としては公知の重合開始剤が挙げられ、光重合開始剤、および、熱重合開始剤が挙げられ、光重合開始剤が好ましい。
重合性液晶組成物中における重合開始剤の含有量は特に制限されないが、重合性液晶組成物中の全固形分に対して、0.01~20質量%が好ましく、0.5~10質量%がより好ましい。
光増感剤の種類は特に制限されず、公知の光増感剤が挙げられる。
重合性液晶組成物中における光増感剤の含有量は特に制限されないが、重合性液晶組成物中の全固形分に対して、0.01~20質量%が好ましく、0.5~10質量%がより好ましい。
重合性液晶組成物中の重合性モノマーの含有量は特に制限されないが、液晶化合物全質量に対して、1~50質量%が好ましく、5~30質量%がより好ましい。
重合性液晶組成物中のポリマーの含有量は特に制限されないが、液晶化合物全質量に対して、0.1~10質量%が好ましく、0.1~8質量%がより好ましい。
一方、光の作用により異性化する基としては、具体的には、例えば、アゾベンゼン化合物、スチルベン化合物、スピロピラン化合物、桂皮酸化合物、および、ヒドラゾノ-β-ケトエステル化合物からなる群から選択される少なくとも1種の化合物の骨格を有する基などが好適に挙げられる。
また、光配向性ポリマーを含む光学異方性層の上層に形成される光学異方性層の液晶配向性がより良好となる理由から、光配向性ポリマーは、光、熱、酸および塩基からなる群から選択される少なくとも1種の作用により分解して極性基を生じる開裂基を含む繰り返し単位Aを有し、繰り返し単位Aが、側鎖に開裂基を有し、かつ、側鎖の開裂基よりも末端側にフッ素原子またはケイ素原子を有する光配向性ポリマー(以下、「開裂型光配向性ポリマー」とも略す。)であることが好ましい。
ここで、繰り返し単位Aが含む「極性基」とは、ヘテロ原子を少なくとも1原子以上有する基をいい、具体的には、例えば、水酸基、カルボニル基、カルボキシ基、アミノ基、ニトロ基、アンモニウム基、および、シアノ基などが挙げられる。なかでも、水酸基、カルボニル基、または、カルボキシ基が好ましい。
また、「極性基を生じる開裂基」とは、開裂によって上述した極性基を生じる基をいうが、本発明においては、ラジカル開裂後に酸素分子と反応し、極性基を生成する基も含む。
なお、下記式(1)または式(2)で表されるフッ素原子またはケイ素原子を有する繰り返し単位は、光、熱、酸および塩基からなる群から選択される少なくとも1種の作用により分解して極性基を生じる開裂基を含む繰り返し単位である。
また、RB1およびRB2は、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表す。
また、Y1およびY2は、それぞれ独立に、-O-、または、-NRZ-を表す。ただし、RZは、水素原子または置換基を表す。
また、LB1は、r+1価の連結基を表す。
また、LB2は、s+1価の連結基を表す。
また、B1は、下記式(B1)で表される基を表す。ただし、下記式(B1)中の*が、LB1との結合位置を表し、rが2以上の整数である場合、複数のB1は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
また、B2は、下記式(B2)で表される基を表す。ただし、下記式(B2)中の*が、LB2との結合位置を表し、sが2以上の整数である場合、複数のB2は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
また、nは、1以上の整数を表す。
また、mは、2以上の整数を表す。
また、Rb1は、水素原子または置換基を表す。
また、Rb2、Rb3、および、Rb4は、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表す。ただし、2個のRb3は、互いに結合して環を形成していてもよく、複数のRb2は、それぞれ同一であっても異なっていてもよく、複数のRb3は、それぞれ同一であっても異なっていてもよく、複数のRb4は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
また、Lb1は、n+1価の連結基を表す。ただし、複数のLb1は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
また、Lb2は、m+1価の連結基を表す。ただし、複数のLb2は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
また、Zは、フッ素原子を有する脂肪族炭化水素基、または、オルガノシロキサン基を表す。ただし、上記脂肪族炭化水素基は、酸素原子を有していてもよく、複数のZは、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
s+1価の連結基としては、2価の連結基が好ましい。
フッ素原子を有する脂肪族炭化水素基としては、例えば、フッ素原子含有アルキル基、フッ素原子含有アルキル基を構成する-CH2-の1個以上が-O-で置換された基、および、フッ素原子含有アルケニル基などが挙げられる。フッ素原子を有する脂肪族炭化水素基の炭素数は特に限定されず、1~30が好ましく、3~20がより好ましく、3~10がさらに好ましい。
フッ素原子を有する脂肪族炭化水素基に含まれるフッ素原子の数は特に限定されず、1~30が好ましく、5~25がより好ましく、7~20がさらに好ましい。
m+1価の連結基としては、置換基を有していてもよい炭素数1~24のm+1価の炭化水素基であって、炭化水素基を構成する炭素原子の一部がヘテロ原子で置換されていてもよい炭化水素基が好ましく、炭素数1~10の酸素原子または窒素原子を含んでいてもよい脂肪族炭化水素基がより好ましい。m+1価の連結基としては、3~4価の連結基が好ましく、4価の連結基がより好ましい。
これらのうち、(メタ)アクリル系、シロキサン系、および、シクロオレフィン系からなる群から選択される骨格がより好ましく、(メタ)アクリル系骨格がさらに好ましい。
架橋性基の種類は特に限定されず、公知の架橋性基が挙げられる。なかでも、エポキシ基、エポキシシクロヘキシル基、オキセタニル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、ビニル基、スチリル基、および、アリル基が挙げられる。
これらのうち、(メタ)アクリル系、シロキサン系、および、シクロオレフィン系からなる群から選択される骨格がより好ましく、(メタ)アクリル系骨格がさらに好ましい。
ここで、光配向性ポリマーおよび界面活性剤における重量平均分子量は、以下に示す条件でゲル浸透クロマトグラフ(GPC)法により測定された値である。
・溶媒(溶離液):THF(テトラヒドロフラン)
・装置名:TOSOH HLC-8320GPC
・カラム:TOSOH TSKgel Super HZM-H(4.6mm×15cm)を3本接続して使用
・カラム温度:40℃
・試料濃度:0.1質量%
・流速:1.0ml/min
・校正曲線:TOSOH製TSK標準ポリスチレン Mw=2800000~1050(Mw/Mn=1.03~1.06)までの7サンプルによる校正曲線を使用
上述した光学フィルムは、偏光子と組み合わせて、円偏光板として使用してもよい。
円偏光板の一実施態様として、図2に示すように、本発明の円偏光板20は、偏光子2と、光学フィルム10と含む。偏光子2は、光学フィルム10の光学異方性層(C)1c側とは反対側に配置されている。言い換えれば、円偏光板20において、光学異方性層(A)1aが、光学異方性層(B)1bおよび光学異方性層(C)1cよりも偏光子20に近い側に配置されている。
偏光子の種類は特に制限はなく、通常用いられている偏光子を利用でき、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、ポリエン系偏光子が挙げられる。ヨウ素系偏光子および染料系偏光子は、一般に、ポリビニルアルコールにヨウ素または二色性染料を吸着させ、延伸することで作製される。
なお、偏光子の片面または両面には、保護膜が配置されていてもよい。
要件1:光学異方性層(C)側から光学異方性層(A)側に向かって円偏光板を観察した際に、光学異方性層(B)の光学異方性層(A)側の表面での面内遅相軸を基準に、光学異方性層(B)の光学異方性層(A)側とは反対側の表面での面内遅相軸が時計回りに回転している場合、偏光子の吸収軸を基準として、光学異方性層(A)の面内遅相軸が5~55°(好ましくは、10~30°)時計回りに回転して配置されており、
光学異方性層(C)側から光学異方性層(A)側に向かって円偏光板を観察した際に、光学異方性層(B)の光学異方性層(A)側の表面での面内遅相軸を基準に、光学異方性層(B)の光学異方性層(A)側とは反対側の表面での面内遅相軸が反時計回りに回転している場合、偏光子の吸収軸を基準として、光学異方性層(A)の面内遅相軸が5~55°(好ましくは、10~30°)反時計回りに回転して配置されてなる。
要件2:光学異方性層(C)側から光学異方性層(A)側に向かって円偏光板を観察した際に、光学異方性層(B)の光学異方性層(A)側の表面での面内遅相軸を基準に、光学異方性層(B)の光学異方性層(A)側とは反対側の表面での面内遅相軸が時計回りに回転している場合、偏光子の吸収軸を基準として、光学異方性層(A)の面内遅相軸が40~85°(好ましくは、60~80°)反時計回りに回転して配置されており、
光学異方性層(C)側から光学異方性層(A)側に向かって円偏光板を観察した際に、光学異方性層(B)の光学異方性層(A)側の表面での面内遅相軸を基準に、光学異方性層(B)の光学異方性層(A)側とは反対側の表面での面内遅相軸が反時計回りに回転している場合、偏光子の吸収軸を基準として、光学異方性層(A)の面内遅相軸が40~85°(好ましくは、60~80°)時計回りに回転して配置されてなる。
本発明の有機EL表示装置は、上述した光学フィルム(または円偏光板)を有する。通常、円偏光板は、有機EL表示装置の有機EL表示パネル上に設けられる。つまり、本発明の有機EL表示装置は、有機EL表示パネルと、上述した円偏光板とを有する。
有機EL表示装置の一例としては、有機EL表示パネル、光学フィルム、および、偏光子をこの順で有する。
(セルロースアシレートフィルム(基板)の作製)
下記組成物をミキシングタンクに投入し、攪拌して、さらに90℃で10分間加熱した。その後、得られた組成物を、平均孔径34μmのろ紙および平均孔径10μmの焼結金属フィルターでろ過して、ドープを調製した。ドープの固形分濃度は23.5質量%であり、可塑剤の添加量はセルロースアシレートに対する割合であり、ドープの溶剤は塩化メチレン/メタノール/ブタノール=81/18/1(質量比)であった。
セルロースアシレートドープ
――――――――――――――――――――――――――――――――――
セルロースアシレート(アセチル置換度2.86、粘度平均重合度310)
100質量部
糖エステル化合物1(化学式(S4)に示す) 6.0質量部
糖エステル化合物2(化学式(S5)に示す) 2.0質量部
シリカ粒子分散液(AEROSIL R972、日本アエロジル(株)製)
0.1質量部
溶剤(塩化メチレン/メタノール/ブタノール)
――――――――――――――――――――――――――――――――――
得られたセルロースアシレートフィルムの膜厚は40μmであり、波長550nmにおける面内レタデーションRe(550)は1nm、波長550nmにおける厚み方向のレタデーションRth(550)は26nmであった。
特表2018-510921号公報の実施例1に記載された、ポリ(メチルメタクリレート)(PMMA)およびポリ(α,β,β-トリフルオロスチレン)(PTFS)固体の総重量に基づいて、PMMA/PTFS=20質量%/80質量%の割合でポリマーブレンド溶液を調製した。
上記の調整したポリマーブレンド溶液を、ブレードキャスティング方法を使用して、平坦なガラス基板に塗布した。得られたコーティングフィルムは、空気中で一晩乾燥させ、その次に室温で8時間、真空オーブン中に置いた。乾燥後、フィルムをガラス基板から剥がした。
その後、得られたフィルムを110℃で30%の延伸率で延伸して、光学異方性層(A)に該当する光学異方性層(1a)を形成した。
光学異方性層(1a)の厚みは、37μmであった。また、波長550nmにおける面内レタデーションReは166.5nm、波長550nmにおける厚み方向のレタデーションRthは-148nmであった。また、光学異方性層(1a)の面内遅相軸の角度は、上記延伸方向を0°とすると、90°であった。
(光学異方性層(1c)の形成)
上記作製したセルロースアシレートフィルムの上に、ギーサー塗布機を用いて、下記の組成の棒状液晶化合物を含む光学異方性層形成用組成物(1c)を塗布して、組成物層を形成した。その後、フィルムの両端を保持し、フィルムの塗膜が形成された面の側に、フィルムとの距離が5mmとなるように冷却板(9℃)を設置し、フィルムの塗膜が形成された面とは反対側に、フィルムとの距離が5mmとなるようにヒーター(75℃)を設置し、2分間乾燥させた。
次いで、温風にて60℃で1分間加熱し、酸素濃度が100体積ppm以下の雰囲気になるように窒素パージしながら365nmのUV-LEDを用いて、照射量100mJ/cm2の紫外線を照射した。その後、温風にて120℃で1分間アニーリングすることで、前駆体層を形成した。
得られた前駆体層に、室温で、ワイヤーグリッド偏光子を通したUV光(超高圧水銀ランプ;UL750;HOYA製)を7.9mJ/cm2(波長:313nm)照射することで、表面に配向制御能を有する光学異方性層(1c)を形成した。
なお、形成した光学異方性層(1c)の膜厚は0.5μmであった。波長550nmにおける面内レタデーションReは0nmであり、波長550nmにおける厚み方向のレタデーションRthは-68nmであった。棒状液晶化合物の長軸方向のフィルム面に対する平均傾斜角は90°であり、フィルム面に対して、垂直に配向していることを確認した。
このようにして、光学異方性層(C)に該当する光学異方性層(1c)を形成した。
光学異方性層形成用組成物(1c)
―――――――――――――――――――――――――――――――――
下記の棒状液晶化合物(A) 100質量部
重合性モノマー(A-400、新中村化学工業社製) 4.0質量部
下記の重合開始剤S-1(オキシム型) 5.0質量部
下記の光酸発生剤D-1 3.0質量部
下記の重合体M-1 2.0質量部
下記の垂直配向剤S01 2.0質量部
下記の光配向性ポリマーA-1 2.0質量部
下記の界面活性剤B-1 0.2質量部
メチルエチルケトン 42.3質量部
メチルイソブチルケトン 627.5質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
次いで、上記作製した光学異方性層(1c)の上に、ギーサー塗布機を用いて、下記の組成の棒状液晶化合物を含む光学異方性層形成用組成物(1b)を塗布し、80℃の温風で60秒間加熱した。続いて、得られた組成物層に対して80℃にてUV照射(500mJ/cm2)を行い、液晶化合物の配向を固定化して、光学異方性層(B)に該当する光学異方性層(1b)を形成した。
光学異方性層(1b)の厚みは1.2μmであり、波長550nmにおけるΔndは164nm、液晶化合物の捩れ角度は81°であった。光学異方性層(1b)側から見たとき、フィルムの長手方向を0°(反時計周りを正)とすると、液晶化合物の配向軸角度は、空気側が14°、光学異方性層(1c)に接する側が95°であった。
光学異方性層形成用組成物(1b)
――――――――――――――――――――――――――――――――――
上記の棒状液晶化合物(A) 100質量部
エチレンオキサイド変性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) 4質量部
光重合開始剤(Irgacure819、BASF社製) 3質量部
下記の左捩れキラル剤(L1) 0.60質量部
下記の含フッ素化合物A 0.08質量部
メチルエチルケトン 156質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――
上記作製した光学異方性層(1a)と、上記作製したセルロースアシレートフィルム上に形成した積層体(1c-1b)の光学異方性層(1b)の表面側とを、光学異方性層(1a)の面内遅相軸と光学異方性層(1b)の空気側の配向軸を平行に、紫外線硬化型接着剤を用いて貼り合せた。
このようにして、光学異方性層(1a)上に、光学異方性層(1b)、光学異方性層(1c)がこの順に積層された光学フィルム(1c-1b-1a)を得た。
セルローストリアセテートフィルムTJ25(富士フイルム社製:厚み25μm)の支持体表面をアルカリ鹸化処理した。具体的には、55℃の1.5規定の水酸化ナトリウム水溶液に支持体を2分間浸漬した後、支持体を室温の水洗浴槽中で洗浄し、さらに30℃の0.1規定の硫酸を用いて中和した。中和した後、支持体を室温の水洗浴槽中で洗浄し、さらに100℃の温風で乾燥して、偏光子保護フィルムを得た。
厚さ60μmのロール状ポリビニルアルコール(PVA)フィルムをヨウ素水溶液中で長手方向に連続して延伸し、乾燥して厚さ13μmの偏光子を得た。このとき、偏光子の吸収軸方向と長手方向は一致していた。
上記の偏光子の片方の面に、上記偏光子保護フィルムを、下記PVA接着剤を用いて貼り合わせて、直線偏光板を作製した。
アセトアセチル基を有するポリビニルアルコール系樹脂(平均重合度:1200,ケン化度:98.5モル%,アセトアセチル化度:5モル%)100質量部、および、メチロールメラミン20質量部を、30℃の温度条件下に、純水に溶解し、固形分濃度3.7質量%に調整した水溶液として、PVA接着剤を調製した。
上記作製した光学フィルム(1c-1b-1a)の光学異方性層(1a)の表面と、上記作製した直線偏光板の偏光子の表面(偏光子保護フィルムの反対側の面)とを、直線偏光板側から見たとき、偏光子の吸収軸を基準に光学異方性層(1a)の遅相軸が反時計回りに14°になるように、紫外線硬化型接着剤を用いて貼り合せた。続いて、光学異方性層(1c)側のセルロースアシレートフィルムを剥離し、光学異方性層(1c)のセルロースアシレートフィルムに接していた面を露出させた。
このようにして、光学フィルム(1c-1b-1a)と、直線偏光板とからなる円偏光板(P1)を作製した。このとき、偏光子保護フィルム、偏光子、光学異方性層(1a)、光学異方性層(1b)、および、光学異方性層(1c)が、この順に積層されている。
実施例1と同様にして、セルロースアシレートフィルム上に光学異方性層(1c)を形成した。
次いで、上記作製した光学異方性層(1c)の上に、特許文献1の実施例9に記載の組成物A-1を用いて、逆波長分散液晶化合物を含む光学異方性層(1h)を形成した。550nmにおける面内レタデーションは138nmであった。逆波長分散液晶化合物の長軸方向のフィルム面に対する平均傾斜角は0°であり、フィルム面に対して、水平に配向していることを確認した。また、フィルムの長手方向を0°とすると、光学異方性層(1h)側から見たとき、遅相軸は45°であった。
このようにして、垂直配向した棒状液晶化合物を含む光学異方性層(1c)と、水平配向した逆波長分散液晶化合物を含む光学異方性層(1h)とが、直接積層された積層体を作製した。
得られた積層体を光学フィルム(1c-1b-1a)の代わりに用いた以外は、実施例1と同様の手順に従って、円偏光板(C1)を作製した。
実施例1と同様にして、長尺状のセルロースアシレートフィルム上に光学異方性層(1c)を形成した。
次いで、上記作製した光学異方性層(1c)の上に、下記の組成の棒状液晶化合物を含む光学異方性層形成用組成物(2a)を用いて、光学異方性層(2h)を形成した。550nmにおける面内レタデーションは138nmであった。棒状液晶化合物の長軸方向のフィルム面に対する平均傾斜角は0°であり、フィルム面に対して、水平に配向していることを確認した。また、フィルムの長手方向を0°とすると、光学異方性層(2h)側から見たとき、遅相軸は45°であった。
このようにして、垂直配向した棒状液晶化合物を含む光学異方性層(1c)と、水平配向した棒状液晶化合物を含む光学異方性層(2h)とが、直接積層された積層体を作製した。
得られた積層体を光学フィルム(1c-1b-1a)の代わりに用いた以外は、実施例1と同様の手順に従って、円偏光板(C2)を作製した。
光学異方性層形成用組成物(2a)
――――――――――――――――――――――――――――――――――
上記の棒状液晶化合物(A) 100質量部
エチレンオキサイド変性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) 4質量部
光重合開始剤(Irgacure819、BASF社製) 3質量部
上記の含フッ素化合物C 0.08質量部
メチルエチルケトン 156質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――
上述の円偏光板の作製において、直線偏光板と光学異方性層を紫外線硬化型接着剤で貼り合せる代わりに、感圧型粘着剤を用いてガラス板と40mm角に切り出した光学異方性層とを貼り合せた。すなわち、光学フィルム(1c-1b-1a)をガラス板上に配置した。このとき、光学異方性層(1a)はガラス板側であった。ガラス板付き光学フィルムを、アンモニア2mol%のメタノール溶液を入れたネジ口瓶上に配置することで、アンモニアを60分間暴露した。このとき、暴露面が光学異方性層(1c)となるように配置した。
Axometrics社のAxoscanを用いて、波長450nm、波長550nmおよび波長650nmにおけるガラス板付き光学フィルムの面内レタデーションRe(450)、Re(550)およびRe(650)を測定した。結果を後述する表1に示す。
H=Re(450)/Re(550)とするとき、アンモニア暴露前のHをH0、アンモニア暴露後のHをH1とし、ΔH(%)=|H1-H0|/H0×100を指標とし、下記のように評価した。結果を表1に示す。
A:ΔHが1%未満
B:ΔHが1%以上2%未満
C:ΔHが2%以上
(表示装置への実装)
有機ELパネル搭載のSAMSUNG社製GALAXY S4を分解し、円偏光板を剥離して、そこに上記作製した円偏光板を、偏光子保護フィルムが外側に配置されるように、感圧型粘着剤を用いて表示装置に貼り合せた。
(正面方向)
作製した有機EL表示装置に黒表示をして、明光下において正面方向より観察し、色味づきを下記の基準で評価した。結果を表1に示す。
A:色味づきが全く視認されない、もしくは、視認されるものの、わずか。(許容)
B:色味づきがやや視認されるが、反射光は小さく、使用上問題はない。(許容)
C:色味づきが視認され、反射光も大きく、許容できない。
作製した有機EL表示装置に黒表示をして、明光下において、極角45°から蛍光灯を映し込んで、全方位から反射光を観察した。色味変化の方位角依存性を下記の基準で評価した。結果を表1に示す。
A:色味差が全く視認されない、もしくは、視認されるものの、ごくわずか。(許容)
B:色味差がやや視認されるが、反射光は小さく、使用上問題はない。(許容)
C:色味差が視認され、反射光も大きく、許容できない。
「配向状態」欄において、「水平」とは、延伸フィルムの場合には樹脂が水平配向していることを意味し、液晶化合物を用いて形成される層の場合には液晶化合物が水平配向していることを意味する。「捩れ」とは、液晶化合物が捩れ配向していることを意味する。「垂直」とは液晶化合物が垂直配向していることを意味する。
一方、比較例の光学フィルムは、アンモニア耐久性が劣るか、円偏光板として有機EL表示装置に用いた際に、正面方向および斜め方向における黒色の色味づき抑制が劣っているかのいずれかであった。
20 円偏光板
1a 光学異方性層(A)
1b 光学異方性層(B)
1c 光学異方性層(C)
2 偏光子
Claims (8)
- 光学異方性層(A)、光学異方性層(B)、および、光学異方性層(C)を含み、
前記光学異方性層(A)は、ポリマーフィルムであり、
前記光学異方性層(B)は、厚み方向を螺旋軸とする捩れ配向した液晶化合物を固定してなる層であり、
前記光学異方性層(B)における捩れ配向した液晶化合物の捩れ角度が90±30°の範囲であり、
前記光学異方性層(C)は、垂直配向した棒状液晶化合物を固定してなる層であり、
前記光学異方性層(A)と、前記光学異方性層(B)と、前記光学異方性層(C)とをこの順に有する、光学フィルム。 - 前記光学異方性層(A)が、延伸フィルムである、請求項1に記載の光学フィルム。
- 前記光学異方性層(A)が、固有複屈折が負の樹脂を含むフィルムである、請求項1または2に記載の光学フィルム。
- 前記光学異方性層(A)と、厚み方向を螺旋軸とする捩れ配向した棒状液晶化合物を固定してなる前記光学異方性層(B)と、前記光学異方性層(C)とをこの順に有する光学フィルムであって、
前記光学異方性層(A)の面内遅相軸と、前記光学異方性層(B)の前記光学異方性層(A)側の表面での面内遅相軸とは平行であり、
前記光学異方性層(B)における前記捩れ配向した液晶化合物の捩れ角度が90±30°の範囲内であり、
前記光学異方性層(A)の波長550nmにおける面内レタデーションが140~220nmであり、
波長550nmで測定した前記光学異方性層(B)の屈折率異方性Δnと前記光学異方性層(B)の厚みdとの積Δndの値が140~220nmであり、
前記光学異方性層(C)の波長550nmにおける面内レタデーションは0~10nmであり、かつ、前記光学異方性層(C)の波長550nmにおける厚み方向のレタデーションは-140~-20nmである、請求項1~3のいずれか1項に記載の光学フィルム。 - 請求項1~4のいずれか1項に記載の光学フィルムと、偏光子とを有し、
前記光学異方性層(A)が、前記光学異方性層(B)および前記光学異方性層(C)よりも、前記偏光子に近い側に配置されてなる、円偏光板。 - 前記光学異方性層(C)側から前記光学異方性層(A)側に向かって前記円偏光板を観察した際に、前記光学異方性層(B)の前記光学異方性層(A)側の表面での面内遅相軸を基準に、前記光学異方性層(B)の前記光学異方性層(A)側とは反対側の表面での面内遅相軸が時計回りに回転している場合、前記偏光子の吸収軸を基準として、前記光学異方性層(A)の面内遅相軸が5~55°時計回りに回転して配置されており、
前記光学異方性層(C)側から前記光学異方性層(A)側に向かって前記円偏光板を観察した際に、前記光学異方性層(B)の前記光学異方性層(A)側の表面での面内遅相軸を基準に、前記光学異方性層(B)の前記光学異方性層(A)側とは反対側の表面での面内遅相軸が反時計回りに回転している場合、前記偏光子の吸収軸を基準として、前記光学異方性層(A)の面内遅相軸が5~55°反時計回りに回転して配置されてなる、請求項5に記載の円偏光板。 - 前記光学異方性層(C)側から前記光学異方性層(A)側に向かって前記円偏光板を観察した際に、前記光学異方性層(B)の前記光学異方性層(A)側の表面での面内遅相軸を基準に、前記光学異方性層(B)の前記光学異方性層(A)側とは反対側の表面での面内遅相軸が時計回りに回転している場合、前記偏光子の吸収軸を基準として、前記光学異方性層(A)の面内遅相軸が40~85°反時計回りに回転して配置されており、
前記光学異方性層(C)側から前記光学異方性層(A)側に向かって前記円偏光板を観察した際に、前記光学異方性層(B)の前記光学異方性層(A)側の表面での面内遅相軸を基準に、前記光学異方性層(B)の前記光学異方性層(A)側とは反対側の表面での面内遅相軸が反時計回りに回転している場合、前記偏光子の吸収軸を基準として、前記光学異方性層(A)の面内遅相軸が40~85°時計回りに回転して配置されてなる、請求項5に記載の円偏光板。 - 請求項1~4のいずれか1項に記載の光学フィルム、または、請求項5~7のいずれか1項に記載の円偏光板を有する、有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
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