JP2013251376A - 有機el表示装置及び有機el表示装置用偏光素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】有機EL表示装置において、フォトクロミック化合物以外の二色性染料を含む直線偏光板2とλ/4位相差板3とからなる円偏光板とフォトクロミック化合物を併用した偏光素子、それを備える有機EL表示装置に関する。
【選択図】図1
Description
OLEDは装置内部に反射用金属電極を備えるため、外光が反射し易い。特に、屋外等の外光の強い環境下においてOLEDディスプレイを使用すると、画面に外光が反射し、画面の視認性が著しく低下する問題が生じる。
他の視認性低下防止方法として、直線偏光板及び1/4波長板等の位相差板からなる円偏光板を画像表示装置に備える手段が知られており、当該手段により反射防止性能を向上させた有機EL表示装置が提案されている(特許文献1及び特許文献2)。
上記円偏光板を用いることにより、外部からの反射光をかなり低減することができる。しかし、屋外での使用においては、外光が強く、十分に反射光を低減することができず、視認性を高めることはできない。この戸外での視認性の低下を防ぐためには、有機EL素子の発光を強め、表示画面に到達する表示光を増加させればよい。しかし、有機EL素子の発光を強めるためには、通電量を上げる必要があり、消費電力の増大と有機ELの寿命の短命化という致命的な問題を生じる。
1. フォトクロミック化合物以外の二色性染料を含有する偏光素膜と共にフォトクロミック化合物を併用した偏光素子を有する有機EL表示装置。
2. 上記偏光素子が、上記二色性染料を含有する偏光素膜を有する直線偏光板とλ/4位相差板とからなる円偏光板に、フォトクロミック化合物含有層を積層した偏光素子であるか、又は、上記二色性染料と共にフォトクロミック化合物を含有した偏光素膜を有する直線偏光板とλ/4位相差板とを積層した偏光素子である上記1に記載の有機EL表示装置。
3. 上記二色性染料を含有する偏光素膜を有する直線偏光板の可視光における単体透過率が42%より大きく70%以下である上記1または2に記載の有機EL表示装置。
4. フォトクロミック化合物以外の二色性染料を含有する偏光素膜とフォトクロミック化合物含有層の両者を有するか、又は、上記二色性染料とフォトクロミック化合物の両者を含有する偏光素膜を有する、有機EL表示装置用偏光素子。
5. 上記二色性染料を含有する偏光素膜を有する直線偏光板とλ/4位相差板とからなる円偏光板にフォトクロミック化合物含有層が積層されているか、又は、上記二色性染料と共にフォトクロミック化合物を含有する偏光素膜を有する直線偏光板とλ/4位相差板が積層されている有機EL表示装置用偏光素子。
6. 上記直線偏光板の可視光における単体透過率が42%より大きく、70%以下である上記4または5に記載の有機EL表示装置用偏光素子。
7. 上記直線偏光板の可視光における直交透過率が0.1〜20%である上記4〜6の何れか一項に記載の有機EL表示装置用偏光素子。
9. 上記偏光素膜が、
下記(1)〜(3)
(1)400nm以上500nm未満に極大吸収波長(λmax)を有する二色性染料、
(2)500nm以上600nm未満に極大吸収波長(λmax)を有する二色性染料、及び、
(3)600nm以上700nm以下に極大吸収波長(λmax)を有する二色性染料、
の各染料から選択される少なくとも二つの染料を含有する偏光素膜である上記8に記載の有機EL表示装置用偏光素子。
10. フォトクロミック化合物が紫外光によって着色し、可視光または熱によって消色する化合物である上記4〜9の何れか一項に記載の有機EL表示装置用偏光素子。
11. 上記フォトクロミック化合物含有層におけるフォトクロミック化合物の濃度が該含有層の総量に対して0.1〜20質量%であるか、又は、上記二色性染料とフォトクロミック化合物の両者を含有する直線偏光素膜中におけるフォトクロミック化合物の濃度が直線偏光素膜の総量に対して0.1〜50質量%である上記5〜10の何れか一項に記載の有機EL表示装置用偏光素子。
12. フォトクロミック化合物が、フォトクロミック化合物含有層中において、積層された直線偏光板の偏光方向と同じ方向に配向している上記5〜11の何れか一項に記載の有機EL表示装置用偏光素子。
13. 直線偏光板における、可視光における直交透過率が0.1〜20%であり、かつ、単体透過率が42%より大きく70%以下であり、色相がニュートラルグレーである有機EL表示装置用直線偏光板。
下記(1)〜(3)
(1)400nm以上500nm未満に極大吸収波長(λmax)を有する二色性染料、
(2)500nm以上600nm未満に極大吸収波長(λmax)を有する二色性染料、及び、
(3)600nm以上700nm以下に極大吸収波長(λmax)を有する二色性染料、
の各染料から選択される少なくとも二つの染料を含有する上記13に記載の有機EL表示装置用直線偏光板。
15. フォトクロミック化合物以外の二色性染料を含有する偏光素膜を有する直線偏光板とλ/4位相差板からなる円偏光板とフォトクロミック化合物含有層の二者が積層されるか、または、上記二色性染料と共にフォトクロミック化合物を含有する偏光素膜を有する直線偏光板とλ/4位相差板の二者が積層された偏光素子。
16 偏光素膜が二色性染料として、
下記(1)〜(3)
(1)400nm以上500nm未満に極大吸収波長(λmax)を有する二色性染料、
(2)500nm以上600nm未満に極大吸収波長(λmax)を有する二色性染料、及び、
(3)600nm以上700nm以下に極大吸収波長(λmax)を有する二色性染料、
の各染料から選択される少なくとも二つの染料を含有した偏光素膜であり、その色相がニュートラルグレーである上記15に記載の偏光素子。
本発明の有機EL表示装置に使用する偏光素子は、二色性色素として、フォトクロミック化合物以外の二色性染料を含有する偏光素膜と共に、フォトクロミック化合物を併用することを特徴とする。
フォトクロミック化合物を併用した偏光素子としては、特に限定されないが、具体例としては、フォトクロミック化合物以外の二色性染料を含有する偏光素膜とフォトクロミック化合物を含有する樹脂層を含む偏光素子、及び、上記二色性染料とフォトクロミック化合物の両者を含有した偏光素膜を有する偏光素子等が挙げられる。
通常、有機EL表示装置に使用する偏光素子としては、円偏光板が好ましいことから、本発明の上記偏光素子としては、フォトクロミック化合物以外の二色性染料を含有する偏光素膜を有する直線偏光板とλ/4位相差板を積層した円偏光板に、フォトクロミック化合物含有層を積層した偏光素子、又は、該二色性染料とフォトクロミック化合物の両者を含む偏光素膜を有する直線偏光板とλ/4位相差板を積層した偏光素子などが挙げられる。本発明で使用される該直線偏光板は、通常使用される直線偏光板よりも、光の透過率が高い偏光板が好ましい。そのため、通常の場合に比して、該直線偏光板のコントラストの値も低くなる。
本発明の偏光素子としては、作製の容易性などから、上記二色性染料を含有する円偏光板にフォトクロミック化合物含有層を積層した偏光素子が好ましい。
以下に、本発明で使用される、該直線偏光板、フォトクロミック化合物含有層等につき順次説明する。
まず、本発明の偏光素子に使用される上記二色性染料を単独で含む直線偏光板について、以下に説明する。なお、本明細書において、「上記二色性染料を単独で含む直線偏光板」と云った場合、「フォトクロミック化合物を併用していない上記二色性染料を含む直線偏光板」を意味する。
該直線偏光板としては、通常の上記二色性染料を単独で含む直線偏光板を使用することもできるが、屋外での視認性を高めるために、光の透過率の高い直線偏光板を使用することが好ましい。まず、該直線偏光板について、以下に説明する。
本発明の該直線偏光板の単体透過率は、可視光域(380〜700nmの波長領域)で40%以上あれば使用できるが、通常42%より高い方が好ましく、45%以上がより好ましく、46%以上が更に好ましく、47%以上が特に好ましい。最も好ましくは、48%以上であり、49%以上又は50%以上であってもよい。上限としては、本発明の効果が達成される限り特に限定はない。通常70%以下、好ましくは65%以下、より好ましく60%以下であり、更に好ましくは、55%以下である。このように単体透過率が42%を超える直線偏光板を、本明細書においては、高透過率直線偏光板という。
該直線偏光板の可視光域での直交透過率は、通常0.1%以上30%以下程度であり、好ましくは0.1%以上20%以下である。また場合により、1%以上20%以下、好ましくは2%以上20%以下、より好ましくは5%以上20%以下であり、更に好ましくは7%以上15%以下である。
「単体透過率」とは、偏光板を1枚使用したときの透過率を言い、JIS Z8701:1999に準拠した方法により測定される。「直交透過率」とは、2枚の該偏光板を吸収軸が直交するように重ねた場合の透過率を言う。
より好ましい直線偏光板は、上記の好ましい単体透過率と上記の好ましい直交透過率を併せ持つ直線偏光板であり、単体透過率が50%以上60%以下であり、且つ、直交透過率が5%以上15%以下である偏光板は、最も好ましい。
具体的には、酢酸ビニルの重合体であるポリ酢酸ビニルをケン化処理して得られるポリビニルアルコールフィルム;酢酸ビニルとこれに共重合可能な他の単量体、例えば、不飽和カルボン酸類、オレフィン類、ビニルエーテル類、不飽和スルホン酸類、不飽和アミン類、アクリルアミド、アクリル酸誘導体等との共重合体(ポリ酢酸ビニル共重合体)をケン化処理して得られるポリビニルアルコール共重合体フィルム;及び、上記重合体および共重合体をオレフィンや不飽和カルボン酸で変性したポリビニルアルコール変性体フィルムを挙げることができる。具体例としては例えば、ポリビニルアルコール樹脂フィルム、上記共重合体樹脂フィルム、ポリビニルアセタールフィルム(エチレンビニルアセテート樹脂フィルム)等を挙げることができ、これらの中でも、二色性色素の吸着性や配向性の点からポリビニルアルコール樹脂フィルムが好ましい。
原料として使用されるポリビニルアルコール系樹脂フィルムの厚みは特に限定されないが、通常10μm〜150μm程度、好ましくは20〜100μm程度である。
該直線偏光板に使用される二色性染料の具体例としては、例えば、C.I.ダイレクト.イエロー12、C.I.ダイレクト.イエロー28、C.I.ダイレクト.イエロー44、C.I.ダイレクト.イエロー142;C.I.ダイレクト.オレンジ26、C.I.ダイレクト.オレンジ39、C.I.ダイレクト.オレンジ71、C.I.ダイレクト.オレンジ107;C.I.ダイレクト.レッド2、C.I.ダイレクト.レッド31、C.I.ダイレクト.レッド79、C.I.ダイレクト.レッド81、C.I.ダイレクト.レッド117、C.I.ダイレクト.レッド247;C.I.ダイレクト.グリーン80、C.I、ダイレクト.グリーン59;C.I.ダイレクト・ブルー1、C.I.ダイレクト・ブルー71、C.I.ダイレクト・ブルー78、C.I.ダイレクト・ブルー168、C.I.ダイレクト・ブルー202;C.I.ダイレクト・バイオレット9、C.I.ダイレクト・バイオレット51;C.I.ダイレクト・ブラウン106、C.I.ダイレクト・ブラウン223等を例示することができる。
また、目的に応じて、WO2009/057676A1、WO2007/145210A1、WO2006/057214A1及び特開2004−251963等に開示されているような偏光板用に開発された染料を用いることもできる。これらの色素は遊離酸、あるいはアルカリ金属塩(例えばNa塩、K塩、Li塩)、アンモニウム塩、アミン類の塩として用いられる。
(1)400nm以上500nm未満に極大吸収波長(λmax)を有する二色性染料、
(2)500nm以上600nm未満に極大吸収波長(λmax)を有する二色性染料、及び
(3)600nm以上700nm以下に極大吸収波長(λmax)を有する二色性染料。
ニュートラルグレイの偏光板を作製するときに使用する二色性染料は、上記二色性染料(1)〜(3)の何れかの同じ群に含まれる染料であっても、個々の染料により吸収波長が異なるので、必要に応じ、同一の群に含まれる染料を複数使用してもよく、例えば上記二色性染料(1)〜(3)群の染料の合計で4〜5種、またはそれ以上の二色性染料を使用しても良い。好ましい一つの態様としては、オレンジ系の二色性染料を一種、レッド系の二色性染料を一種、及び(3)の二色性染料として、ブルー系及びグリーン系の二種を用いる態様を挙げることができる。
染色液における各染料の含有比率は、特に限定されず、得られる偏光素膜の色相がニュートラルグレイにすることができる割合であればよい。上記の(1)〜(3)の染料をそれぞれ少なくとも1種ずつ使用する場合、例えば、質量割合で、二色性染料(1)を基準として、二色性染料(1):二色性染料(2):二色性染料(3)=1:0.1〜3:1〜8、より好ましくは1:0.2〜2:2〜7程度の割合で含有することが好ましい。各染料の染色液における含有比率を上記の範囲で適宜調整することにより、ニュートラルグレイの偏光板としてより好ましい色相及び光学性能を有する偏光板が得られる。
また本発明で使用する直線偏光板は、上記の二色性染料を単独で又は複数を組み合わせて使用することにより得られるカラー偏光板であってもよい。
本明細書では、「染料の二色性比」と言う場合の「二色性比」を次の通り定義する。二色性色素として当該染料のみを使用した偏光板を作製し、該偏光板を1枚使用したときの透過率を単体透過率Ts、2枚の該偏光板を吸収軸方向が同一となるように重ねた場合の透過率を平行位透過率Tp 、2枚の該偏光板を吸収軸が直交するように重ねた場合の透過率を直交位透過率Tcとする。それぞれの透過率は、380〜700nmの波長領域で、所定波長間隔dλ(ここでは5nm)おきに分光透過率τλを求め、下記式(1)により算出する。
Py={(Tp−Tc)/(Tp+Tc)}1/2×100 式(2)
偏光度Py及び単体透過率Tsから、二色性比Rdを下記式(3)により求める。
Rd=log{Ts/100×(1−Py/100)}/log{Ts/100×(1+Py/100)} 式(3)
通常、二色性染料による染色処理の前に、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの膨潤処理が施される(膨潤工程ともいう)。膨潤処理は20〜50℃の膨潤処理溶液に30秒〜10分間浸漬させることによって行われる。該膨潤処理溶液としては水が好ましい。また、必要に応じて、グリセリン、エタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール又は低分子量ポリエチレングリコール等の水溶性有機溶剤、又は水と水溶性有機溶剤との混合溶液で膨潤処理を行っても良い。フィルムは染色処理時にも膨潤するため、偏光素膜の製造にかかる時間を短縮したいときには、上記膨潤工程を省略することもできる。
二色性染料の染色液の溶媒としては水が好ましい。二色性染料の染色液中における染料濃度は、染色条件により変わるので一概には言えないが、通常、染色液に対し0.01〜5g/L程度、好ましくは0.01〜2g/L程度、より好ましくは0.02〜1g/L程度、最も好ましくは0.02〜0.9g/L程度である。二色性染料を複数使用する場合は、使用する染料の総量の濃度が上記範囲にある場合好ましい。
二色性染料を含有する染色液は、染色助剤等の助剤を必要に応じて含んでいても良い。染色助剤としては、芒硝、トリポリリン酸ソーダ等の無機塩を挙げることができる。そのときの染色助剤の濃度は、染色液の総量に対して、0.01〜10g/L程度、好ましくは0.05〜5g/L程度である。染色助剤を複数使用する場合は、染色助剤の総量の濃度が上記範囲にあることが好ましい。
二色性染料での染色処理における染色液の温度は20〜60℃程度、好ましくは30〜55℃程度である。浸漬時間は上記濃度に染色できる時間で有れば支障は無く、10〜500秒程度、好ましくは30〜400秒程度の範囲である。
本発明においては、二色性染料により染色されたポリビニルアルコール系樹脂フィルムを所定の倍率に延伸(好ましくは一軸延伸)することにより、偏光素膜の延伸処理を行うことが好ましい。延伸処理における延伸方法は、乾式延伸法及び湿式延伸法のいずれでもよいが、湿式延伸法が好ましい。湿式延伸法は、通常、水、水溶性有機溶剤又はそれらの混合溶液等からなる溶液を加熱し、その加熱した溶液中にポリビニルアルコール系樹脂フィルムを浸漬しながら延伸する方法である。延伸倍率は原フィルムの厚さ等により一概に言えないが、通常最終的に原フィルムの2〜20倍程度、好ましくは3〜10倍程度である。
延伸処理溶液に硬化剤を含有させることにより、延伸処理と同時に硬化剤処理を行ってもよい。そのときの硬化剤としては、下記硬化剤処理の項で例示する硬化剤を使用することができ、ホウ素化合物が好ましく、ホウ酸がより好ましい。このときの延伸処理溶液における硬化剤の含有量は、硬化剤の種類により異なるため一概に言えないが、0.1〜10.0質量%程度であり、好ましくは0.5〜5.0質量%程度である。
延伸方法としては、速度の異なる二つのロールの間で一軸延伸する方法が好ましい。延伸処理により得られるフィルムの、原反フィルムに対する総延伸倍率は2.0〜10.0倍程度であり、好ましくは4.0〜7.0倍である。延伸処理における処理溶液の温度は30〜60℃程度である。
硬化剤処理に使用する硬化剤としては、例えば、ホウ酸又はその塩(ホウ砂等のアルカリ金属塩、ホウ砂アンモニウム等)等のホウ素化合物、グリオキザール又はグルタルアルデヒド等の多価アルデヒド、ビウレット型、イソシアヌレート型又はブロック型等の多価イソシアネート化合物、チタニウムオキシサルフェイト等のチタニウム化合物、エチレングリコールグリシジルエーテル及びポリアミドエピクロルヒドリン等を用いることができる。通常、ホウ素化合物が好ましく、ホウ酸はより好ましい。硬化剤処理溶液の溶媒は水、水溶性有機溶媒又はそれらの混合溶媒等を用いることができ、水が好ましい。
硬化剤処理溶液の硬化剤濃度は、硬化剤の種類により異なるため一概には言えないが、通常0.1〜10質量%、好ましくは1〜6質量%程度であり、例えばホウ酸では、0.1〜6.0質量%程度が好ましい。硬化剤処理の処理温度は10〜60℃が好ましく、30〜60℃がより好ましい。処理時間は30秒〜6分が好ましく、1〜5分がより好ましい。
本発明の偏光素膜におけるホウ酸含有量は、5〜40質量%であり、より好ましくは10〜25質量%である。偏光素膜中のホウ酸含有量は、上記延伸処理又は硬化剤処理における溶液の濃度・浸漬時間・溶液温度・延伸倍率をそれぞれ変えることで調整できる。
得られた偏光素膜の厚さは、10μm〜40μm程度が好ましく、15μm〜30μmは更に好ましい。
偏光素膜と保護膜を貼り合わせるのに用いうる接着剤(粘着剤)としては、ポリビニルアルコール系接着剤、ウレタンエマルジョン系接着剤、アクリル系接着剤、ポリエステルーイソシアネート系接着剤などが挙げられ、ポリビニルアルコール系接着剤が好適である。
本発明においては、通常該直線偏光板を円偏光板の作製に使用するので、その場合には、該偏光板の片方の面に、下記するように、λ/4位相差板を積層するので、その面には上記の保護層等は通常設けない。また、フォトクロミック化合物含有層を積層する場合、通常、円偏光板の直線偏光板側の外面(直線偏光板のλ/4位相差板が積層されていない面)に、積層されるので、その場合には、該直線偏光板の何れの面にも上記の保護層等を設ける必要は無い。
上記で得られた直線偏光板に位相差板を貼合することにより、円偏光板を作製する。通常、位相差板としてλ/4位相差板(好ましくは1/4波長板)を使用し、λ/4位相差板(好ましくは1/4波長板)の遅相軸(面内において屈折率が最大となる方向)と直線偏光板の吸収軸との角度が45°をなすように積層される。該位相差板の材質は特に限定されず、公知のもの、例えばポリマーフィルム、液晶フィルム、液晶化合物を配向させたフィルムなどを用いることができる。該位相差板は、1枚でも良いし、2枚以上の複層構造のものでもよい。また、可視光領域の全域において1/4波長板特性を有する広帯域1/4波長板を使用し、広帯域円偏光板を作製することが好ましい。
上記直線偏光板と位相差板の貼合に用いる粘着剤としては、特に限定されず、通常の円偏光板の作製に使用される透明性の高い公知の粘着剤が使用できる。
本発明で使用する上記高透過率直線偏光板とλ/4位相差板とからなる円偏光板を、便宜的に高透過率円偏光板という。
本発明のOLED用偏光素子は、上記二色性染料を含有する偏光素膜と共に、フォトクロミック化合物を併用することを特徴とする。
フォトクロミック化合物を併用する好ましい態様としては、フォトクロミック化合物含有層を、上記色性染料を含有する偏光素膜を有する円偏光板に積層する態様、又は、上記フォトクロミック化合物以外の二色性染料を含有する偏光素膜中に、該二色性染料と共に、フォトクロミック化合物を含有させ、該二色性染料及びフォトクロミック化合物の両者を含む偏光素膜とする方法等を挙げることができる。
前者の場合、上記円偏光板に積層するフォトクロミック含有層の形成方法は、特に限定されない。例えば、上記円偏光板における直線偏光板の表面にフォトクロミック化合物含有樹脂フィルムを積層するか又はフォトクロミック化合物含有樹脂液を塗布、乾燥してフォトクロミック含有層を形成してもよい。通常フォトクロミック化合物含有樹脂フィルムを積層する方法が好ましい。
後者の場合は、得られた該二色性染料及びフォトクロミック化合物の両者を含む偏光素膜を、上記における該二色性染料を単独で含む偏光素膜の場合と同様にして、該二色性染料及びフォトクロミック化合物の両者を含む直線偏光板とし、該直線偏光板に、上記と同様にして、λ/4位相差板を積層することにより、本発明のOLED用偏光素子とすることができる。
本発明のOLED用偏光素子において、上記フォトクロミック化合物含有層、又は、上記二色性染料とフォトクロミック化合物の両者を含有する偏光素膜中におけるフォトクロミック化合物の濃度は、紫外線のない状態で、フォトクロミック化合物を含有しない円偏光板の550nmの光の透過率を通常1〜7%程度、好ましくは2〜6%程度、より好ましくは2〜5%の範囲内で低下させる濃度である。
本発明で用いられるフォトクロミック化合物は、光の強度によって着色及び脱色するフォトクロミック特性を有する化合物であれば、特に制限なく使用できる。紫外線照射されると着色状態に変化し、可視光照射または熱によって消色状態に変化する、正のフォトクロミック特性を有する化合物が好ましい。
該フォトクロミック化合物としては、スピロピラン化合物、スピロオキサジン化合物、ジアリールエテン化合物、フルギド化合物、ナフトピラン化合物、ヘキサアリールビスイミダゾール化合物などが挙げられる。これらは1種単独で、又は2種以上併用して用いることができる。これらのうち、スピロピラン化合物、ヘキサアリールビスイミダゾール化合物が好ましい。
前記の通り、本発明においては、前記直線偏光板又は前記位相差板とは別に、フォトクロミック化合物含有層(以下、「フォトクロミック樹脂層」とも言う。)を設ける態様は、好ましい態様の一つである。
該フォトクロミック樹脂層を形成する方法としては、前記の通り、フォトクロミック化合物を含有する樹脂フィルム(以下、「フォトクロミック化合物含有フィルム」とも言う)を作製し、前記円偏光板における直線偏光板の表面に貼合する方法、及び、フォトクロミック化合物を含有する樹脂組成物の塗膜を前記円偏光板における直線偏光板の表面に直接形成する方法が挙げられる。
後者の直線偏光板の表面にフォトクロミック化合物を含有する塗膜を直接形成する場合は、上記樹脂組成物を直線偏光板の表面に、乾燥後の厚さが下記フィルムの厚さ程度になるように、ダイコーティング、グラビアコーティング等の公知の方法により塗布、乾燥するすれば良い。
フォトクロミック化合物含有フィルムは、フィルム中に上記フォトクロミック化合物が分散されている樹脂フィルムであればいずれも使用できる。該樹脂フィルムは、例えば、フォトクロミック化合物を含有する樹脂組成物を常法により製膜する方法、及び、フォトクロミック化合物を含有する染色液に基材フィルムを浸漬して、基材フィルムにフォトクロミック化合物を含浸させる方法等により、製造することができる。通常、フォトクロミック化合物の含量を調整しやすい点で前者が好ましい。
上記フォトクロミック化合物を含有する樹脂組成物において使用される樹脂としては、フォトクロミック化合物との相溶性が良く、フォトクロミック化合物が樹脂中において適度に分散されるものであればいずれも使用できる。例えば、アクリル樹脂、ウレタン系樹脂、PVA系樹脂などの樹脂が挙げられる。通常、耐久性や光の透過性などからアクリル樹脂が好ましい。
上記フォトクロミック化合物を含有する樹脂組成物は、通常粘度の調整等のため通常溶媒を含む。樹脂組成物における溶媒としては、フォトクロミック化合物及び樹脂を溶解することができる溶媒が好ましい。例えば、トルエン、DMSO等の有機溶媒、及び、水又は水と水溶性有機溶媒との混合溶液等の水性溶媒が挙げられる。通常有機溶媒が好ましい。
このときの染色処理の条件は特に限定されない。染色処理に用いる染色溶液は、フォトクロミック化合物を水又は水性溶液に溶解することにより得られる。このときの染色溶液の濃度は0.001〜10質量%程度が好ましく、基材フィルムの浸漬時間は20秒〜20分間程度が好ましく、染色温度は20℃〜80℃程度が好ましい。
フィルムの延伸方法としては、湿式法、乾式法など、公知のいずれの方法を用いてもよい。このときの延伸倍率は、原反フィルムに対して総延伸倍率が2倍〜10倍程度であるのが好ましい。
フォトクロミック化合物含有フィルムを染色法により作製する場合、上記のフォトクロミック化合物含有フィルムの作製工程のいずれかにおいて、基材フィルムを延伸(好ましくは一軸延伸)する工程を入れればよく、基材フィルムを延伸する工程は、基材フィルムを染色液に含浸させる工程の前後に行ってもよく、同時であってもよい。
フォトクロミック化合物に二色性を付与したときは、該フォトクロミック化合物含有フィルムの吸収軸と、直線偏光板の吸収軸とが平行になるように、該フォトクロミック化合物含有フィルムと円偏光板とを積層する。このように積層することにより、紫外線が強い環境下において、着色したフォトクロミック化合物含有フィルムと高透過率偏光板とが協働して偏光性能の優れた直線偏光板として働き、優れた反射防止機能を発揮することができる。
本発明のフォトクロミック樹脂層における、フォトクロミック化合物の含有割合は、該樹脂層の総量に対して、通常0.1〜10質量%程度であり、好ましくは0.2〜7質量%、更に好ましくは0.2〜5質量%、最も好ましくは0.3〜4質量%である。また、該樹脂層を本発明のOLED用偏光素子に用いた場合、該樹脂層におけるフォトクロミック化合物濃度は、該樹脂層を積層した本発明のOLED用偏光素子の550nmの光の透過率が、紫外線のない状態で、該樹脂層を有しない円偏光板の該光の透過率よりも、通常1〜7%程度、好ましくは2〜5%程度、より好ましくは2〜4%の範囲内で低い値となる濃度である。
含有量が少なすぎるとフォトクロミック化合物が着色しても本発明の偏光素子の吸収特性が変化せず、含有量が多すぎるとフォトクロミック樹脂層の強度や接着性に影響を及ぼす可能性がある。
本発明のフォトクロミック樹脂層の厚さは、特に限定されないが、10μm〜100μm程度が好ましい。
本発明のOLED用偏光素子においては、該直線偏光板が、二色性染料と共にフォトクロミック化合物を含有する直線偏光板(以下、「フォトクロミック化合物含有偏光板」とも言う。)であってもよい。
本発明のフォトクロミック化合物含有偏光板の製造方法としては、直線偏光板の基材フィルム中に二色性染料及びフォトクロミック化合物を適度に含有させることができる方法であれば特に限定されない。例えば、染色液として二色性染料及びフォトクロミック化合物の両者を含有する染色液を使用して、従来公知のフィルム染色方法に従って基材フィルムを染色するか、又は、該二色性染料での染色とは別に、フォトクロミック化合物含有染色液を用いて、フォトクロミック化合物での染色を行うことより、両者を含む直線偏光素膜を作製すればよい。
より具体的には、前記の二色性染料を用いた基材フィルムの染色による直線偏光板の方法において、例えばポリビニルアルコール系樹脂フィルムを基材フィルムとして、二色性染料を単独で用いる代わりに二色性染料及びフォトクロミック化合物の両者を含有する染色液を用いて染色処理を行うか、又は、該二色性染料での染色とは別に、フォトクロミック化合物含有染色液を用いて、フォトクロミック化合物での染色を行い、延伸処理、及び、必要に応じて行われるホウ酸等による硬化剤処理等を行うことにより、該二色性染料及びフォトクロミック化合物の両者を含有する直線偏光素膜を製造することができる。
染色処理及び延伸処理の順序は、何れが先でもよく、同時に行ってもよい。また延伸処理は、硬化剤処理と同時に行ってもよい。硬化剤処理は通常染色処理と同時又は/及び染色処理の後に行われる。
このときの染色処理の条件は特に限定されない。染色処理に用いる染色溶液は、上記二色性染料及びフォトクロミック化合物の両者を水又は水性溶液に溶解することにより得られる。また、上記二色性染料の染色とは別個フォトクロミック化合物での染色を行ってもよい。
このときの染色液のフォトクロミック化合物の濃度は染色条件により変わるので一概には言えないが、染色液の総量に対して、フォトクロミック化合物の好ましい濃度は0.01〜10g/L程度である。基材フィルムの浸漬時間は20秒〜20分間程度が好ましく、染色温度は20℃〜80℃程度が好ましい。
該直線偏光素膜中でのフォトクロミック化合物の濃度は、該直線偏光素膜を用いた本発明のOLED用偏光素子の550nmの光の透過率が、紫外線のない状態で、フォトクロミック化合物を含有しない直線偏光素膜を用いた円偏光板の550nmの光の透過率よりも、通常1〜7%程度、好ましくは2〜6%程度、より好ましくは2〜5%の範囲内で低い値となる濃度である。
得られた偏光素膜は保護フィルム等を付けて常法により直線偏光板とすることができる。
このときの染色処理及び延伸処理の順序は、何れが先でもよく、同時に行ってもよい。また延伸処理は、硬化剤処理と同時に行ってもよい。硬化剤処理は通常染色処理と同時又は/及び染色処理の後に行われる。
このときのフォトクロミック化合物としては、前記のフォトクロミック化合物に二色性を付与する際に好ましく使用できるフォトクロミック化合物として挙げられた化合物が好ましく使用できる。
上記フォトクロミック化合物含有偏光板に前記位相差板を貼合することにより、本発明のOLED用偏光素子が得られる。本発明の該OLED用偏光素子は、外光が強い環境下では、フォトクロミック化合物が着色して二色性を示し、偏光性能の優れた直線偏光板として機能するため、優れた反射防止機能を発揮する。また、外光が弱い室内環境下においてはフォトクロミック化合物が着色せず上記二色性染料のみでの直線偏光板とほぼ同じになるため、一定の反射機能を有して、室内での視認性も保持される。
本発明のOLED用偏光素子は、二色性染料を含有する直線偏光素膜とフォトクロミック化合物を併用することにより得られる。より具体的には、上記で得られた、上記二色性染料を含有する直線偏光素膜を有する直線偏光板とλ/4位相差板とからなる円偏光板に、フォトクロミック化合物含有層を積層するか、又は、上記二色性染料と共にフォトクロミック化合物を含有した偏光素膜を有する直線偏光板とλ/4位相差板とを積層することにより、本発明のOLED用偏光素子を得ることができる。
本発明の偏光素子は、当該偏光素子が有する反射防止機能及び視認性向上効果を阻害しない限り、上記の直線偏光板、位相差板及びフォトクロミック樹脂層以外の光学層を備えていてもよい。例えば、本発明の偏光素子は、前記偏光板の項で記載した保護層(ハードコート層)、AR層(反射防止層)、他の位相差板、カラーフィルター等を備えていてもよい。
本発明の偏光素子に含まれる正のフォトクロミック化合物は、太陽光に含まれる紫外線、又は、紫外線ランプ、水銀ランプ、キセノンランプなどの各種ランプの紫外線を吸収して着色し、可視光及び/又は熱により退色する。フォトクロミック化合物の着色及び消色は可逆的であるので、紫外線の作用が可視光及び/又は熱による作用よりも大きいときに着色し、また、紫外線の作用よりも可視光及び/又は熱による作用が大きいときに消色する。本発明で使用するフォトクロミック化合物としては、波長が250〜400nm程度の紫外線により着色される正のフォトクロミック化合物が好ましい。
(I)二色性染料を含有する直線偏光板及びλ/4位相差板からなる円偏光板における直線偏光板上(λ/4位相差板が積層された面の反対面上)に、更に、フォトクロミック化合物を含有する樹脂フィルムが積層されたOLED用偏光素子。
(II)二色性染料を含有する直線偏光板及びλ/4位相差板からなる円偏光板における直線偏光板上(λ/4位相差板が積層された面の反対面上)に、更に、配向した二色性を有するフォトクロミック化合物を含有する樹脂フィルムが、フォトクロミック化合物が着色したときの該樹脂フィルムの吸収軸と直線偏光板の吸収軸とが平行になるように積層されたOLED用偏光素子。
(III)上記二色性染料とフォトクロミック化合物の両者を含有する直線偏光板及びλ/4位相差板を有するOLED用偏光素子。
本発明の有機EL表示装置(以下OLED表示装置とも云う)は、OLEDと本発明のOLED用偏光素子を有する。具体的には、OLED(有機EL素子)の発光面(画像表示面)と、本発明のOLED用偏光素子における位相差板側が向かい合うように、本発明のOLED用偏光素子を設けることにより本発明のOLED表示装置が得られる。以下に、本発明の有機EL表示装置の特徴を、図面を使って説明する。
本発明のOLED用偏光素子を具備する有機EL表示装置の構造の模式図の一例を図1に示した。図1において、1はフォトクロミック層を、2は直線偏光板を、3は位相差板(4分の1波長板)を、4はOLEDを、それぞれ示す。なお図1では、光の吸収や反射等への関与が少ない必要に応じて設けられる光学層は省略されている。
偏光板の透過率の測定は下記のようにして行った。偏光板を1枚使用したときの透過率を単体透過率Ys、2枚の該偏光板を吸収軸が直交するように重ねた場合の透過率を直交位透過率Ycとした。それぞれの透過率は、380〜700nmの波長領域で、所定波長間隔dλ(ここでは10nm)おきに分光透過率τλを求め、下記式(1)により算出した。
(1)高透過率直線偏光板の作製
ポリビニルアルコール樹脂製フィルム(株式会社クラレ製、VF−PS、厚さ75μm)を水洗後、35℃の水中で膨潤させた。二色性染料として、Orange系二色性染料(λmax=460nm、二色性比39.4)を0.105g/L[質量/体積]、Red系二色性染料(λmax=520nm、二色性比38.8)を0.062g/L[質量/体積]、Blue系二色性染料(λmax=600nm、二色性比40.8)を0.19g/L[質量/体積]、Green系二色性染料(λmax=660nm、二色性比29.7)を0.10g/L[質量/体積]、それぞれ含有し、更に、芒硝及びトリポリリン酸ソーダをそれぞれを0.25g/Lずつ含有する46℃の染色液に、膨潤させたフィルムを2分間浸漬し、染料染色処理を行った。染色処理を施したフィルムを2.6質量%ホウ酸水溶液中で洗浄した後、54℃の3.7質量%ホウ酸水溶液中で、延伸倍率が6.2倍となるように一軸延伸を行い、フィルム中の二色性色素を配向させた。得られた延伸フィルムを25℃の水で水洗した後、60℃の空気中で乾燥して、偏光素膜を得た。得られた偏光素膜の厚さは23μmであった。偏光素膜中のホウ酸濃度を中和滴定法で求めたところ、偏光素膜内のホウ酸含有量は17.0質量%であった。
得られた偏光素膜の両面に厚さ80μmのTACフィルム(富士フイルム株式会社製)をポリビニルアルコール系接着剤を用いて積層した後、70℃で乾燥して本発明の高透過率直線偏光板を作製した。
得られた偏光板の380〜700nmの波長領域における透過率は、単体透過率が50.29%、直交透過率が9.92%であった。
得られた高透過率偏光板に、ポリカーボネート製1/4波長位相差板(帝人株式会社製ピュアエースWR)を該偏光板の吸収軸と該位相差板の遅相軸との角度が45度になるように、粘着剤(綜研化学株式会社製、商品名SKダイン SK−1885)を使用して貼合し、本発明の高透過率円偏光板を作製した。
下記式(I):
で表されるスピロピラン系化合物(1,3,3−トリメチルインドリノ−6’−ニトロベンゾピリロスピラン、東京化成工業株式会社製)を2.7質量%含有するトルエン溶液に、アクリル樹脂溶液(不揮発分19質量%)を、溶液の不揮発分の総量が15質量%になるように加えた。ここで、式(I)で表される化合物は、紫外線の照射により左辺の化合物から右辺の化合物に分子構造が変化し、着色する。可視光又は熱により右辺の化合物は元の左辺の化合物に戻り、脱色する。式(I)の右辺の化合物の可視光領域における最大吸収波長は548nmである。
離型剤付きPETフィルム(リンテック株式会社製、商品名PET5011)の離型剤が付着している面の上に、上記で得られたフォトクロミック溶液を厚みが均一になるように展開し、乾燥機にて70℃で3分間乾燥した。このときのフォトクロミック層における上記式(I)の化合物の濃度は0.48質量%であり、フォトクロミック層の膜厚は30μmであった。得られたフィルムのフォトクロミック層側に膜厚25μmのPETフィルム(東洋紡績株式会社製、商品名E5101)を積層して、フォトクロミック化合物含有フィルムを作製した。
(4)本発明の偏光素子の作製
上記で得られたフォトクロミック層付きフィルムから離型フィルムを剥がし、フォトクロミック層付きフィルムのフォトクロミック層側と、前記高透過率円偏光板の直線偏光板側が向かい合うよう、粘着剤(綜研化学株式会社製、商品名SKダイン SK−1885)を用いて積層し、本発明の偏光素子(フォトクロミック層付き円偏光板)を得た。
上記実施例1の(3)において、フォトクロミック層における上記式(I)で表される化合物の濃度を3.90質量%とすること以外は上記実施例1と同様にして、本発明の偏光素子(フォトクロミック層付き円偏光板)を得た。
上記実施例1及び2で得られたフォトクロミック層付き円偏光板に、紫外線ランプを用いて、波長352nm及び強度1.2mW/cm2の紫外線を10秒間照射したところ、フォトクロミック層の着色が確認された。1.2mW/cm2の紫外線強度は、晴天時に直射日光の当たらない室内の窓際で測定した紫外線強度と同程度である。よって、実施例で得られた本発明のフォトクロミック層付き円偏光板は、屋外などの外光の強い条件下において、着色するのに十分な感度を有することが判った。
上記実施例1及び2で得られたフォトクロミック層付き円偏光板について、照射試験前後における透過率及び反射率を、分光光度計(株式会社日立ハイテクノロジーズ製、製品名U−4100)により測定した。また、上記実施例1で得られた高透過率円偏光板の透過率及び反射率も同様に測定した。
ここで透過率は、各偏光素子を1枚使用したときに測定された波長550nmの光の透過率を測定した。反射率は、実施例1の円偏光板においては直線偏光板側から、実施例1及び2のフォトクロミック層付き円偏光板においてはフォトクロミック層側から測定光を入射させ、位相差板側から透過した透過光の全てが反射して再度位相差板側に入射し、再び直線偏光板側又はフォトクロミック層側から出射させたときの、550nmの光の反射率を測定した。
測定結果を下記表1に示す。
試験例2の測定結果から、本発明の各偏光素子を備えたOLEDディスプレイについて、環境光1000cd/m2及び5000cd/m2における反射光(Lr)に対するOLEDからの出射光(Le)のコントラスト比(CR)を評価した。
CRは下記の式により算出した。
CR = Le/Lr = (Leo×T)/(La×Yr×R)
式中の各パラメーターの定義及び代入した値を下記表2に示す。
上記式により算出された各偏光素子のCRの評価結果を下記表3に示す。
Claims (16)
- フォトクロミック化合物以外の二色性染料を含有する偏光素膜と共にフォトクロミック化合物を併用した偏光素子を有する有機EL表示装置。
- 上記偏光素子が、上記二色性染料を含有する偏光素膜を有する直線偏光板とλ/4位相差板とからなる円偏光板に、フォトクロミック化合物含有層を積層した偏光素子であるか、又は、上記二色性染料と共にフォトクロミック化合物を含有した偏光素膜を有する直線偏光板とλ/4位相差板とを積層した偏光素子である請求項1に記載の有機EL表示装置。
- 上記二色性染料を含有する偏光素膜を有する直線偏光板の可視光における単体透過率が42%より大きく70%以下である請求項1または2に記載の有機EL表示装置。
- フォトクロミック化合物以外の二色性染料を含有する偏光素膜とフォトクロミック化合物含有層の両者を有するか、又は、上記二色性染料とフォトクロミック化合物の両者を含有する偏光素膜を有する、有機EL表示装置用偏光素子。
- 上記二色性染料を含有する偏光素膜を有する直線偏光板とλ/4位相差板とからなる円偏光板にフォトクロミック化合物含有層が積層されているか、又は、上記二色性染料と共にフォトクロミック化合物を含有する偏光素膜を有する直線偏光板とλ/4位相差板が積層されている有機EL表示装置用偏光素子。
- 上記直線偏光板の可視光における単体透過率が42%より大きく、70%以下である請求項4または5に記載の有機EL表示装置用偏光素子。
- 上記直線偏光板の可視光における直交透過率が0.1〜20%である請求項4〜6の何れか一項に記載の有機EL表示装置用偏光素子。
- 上記直線偏光板の色相がニュートラルグレーである請求項4〜7の何れか一項に記載の有機EL表示装置用偏光素子。
- 上記偏光素膜が、
下記(1)〜(3)
(1)400nm以上500nm未満に極大吸収波長(λmax)を有する二色性染料、
(2)500nm以上600nm未満に極大吸収波長(λmax)を有する二色性染料、及び、
(3)600nm以上700nm以下に極大吸収波長(λmax)を有する二色性染料、
の各染料から選択される少なくとも二つの染料を含有する偏光素膜である請求項8に記載の有機EL表示装置用偏光素子。 - フォトクロミック化合物が紫外光によって着色し、可視光または熱によって消色する化合物である請求項4〜9の何れか一項に記載の有機EL表示装置用偏光素子。
- 上記フォトクロミック化合物含有層におけるフォトクロミック化合物の濃度が該含有層の総量に対して0.1〜20質量%であるか、又は、上記二色性染料とフォトクロミック化合物の両者を含有する直線偏光素膜中におけるフォトクロミック化合物の濃度が直線偏光素膜の総量に対して0.1〜50質量%である請求項5〜10の何れか一項に記載の有機EL表示装置用偏光素子。
- フォトクロミック化合物が、フォトクロミック化合物含有層中において、積層された直線偏光板の偏光方向と同じ方向に配向している請求項5〜11の何れか一項に記載の有機EL表示装置用偏光素子。
- 直線偏光板における、可視光における直交透過率が0.1〜20%であり、かつ、単体透過率が42%より大きく70%以下であり、色相がニュートラルグレーである有機EL表示装置用直線偏光板。
- 二色性染料として、
下記(1)〜(3)
(1)400nm以上500nm未満に極大吸収波長(λmax)を有する二色性染料、
(2)500nm以上600nm未満に極大吸収波長(λmax)を有する二色性染料、及び、
(3)600nm以上700nm以下に極大吸収波長(λmax)を有する二色性染料、
の各染料から選択される少なくとも二つの染料を含有する請求項13に記載の有機EL表示装置用直線偏光板。 - フォトクロミック化合物以外の二色性染料を含有する偏光素膜を有する直線偏光板とλ/4位相差板からなる円偏光板とフォトクロミック化合物含有層の二者が積層されるか、または、上記二色性染料と共にフォトクロミック化合物を含有する偏光素膜を有する直線偏光板とλ/4位相差板の二者が積層された偏光素子。
- 偏光素膜が二色性染料として、
下記(1)〜(3)
(1)400nm以上500nm未満に極大吸収波長(λmax)を有する二色性染料、
(2)500nm以上600nm未満に極大吸収波長(λmax)を有する二色性染料、及び、
(3)600nm以上700nm以下に極大吸収波長(λmax)を有する二色性染料、
の各染料から選択される少なくとも二つの染料を含有した偏光素膜であり、その色相がニュートラルグレーである請求項15に記載の偏光素子。
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