JP2009180975A - 光学積層体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光学積層体10においては偏光膜12内に水溶性有機化合物13、14を含有させておき、水溶性有機化合物13、14を空気との界面近傍に偏在させ、有機色素が空気界面と接触しないようにして、有機色素の配向が乱れるのを防いだ。その結果二色比の大きい光学積層体10を得ることができた。
【選択図】図1
Description
(1)本発明の光学積層体は、基材と前記基材の表面に形成された偏光膜とを備えた光学積層体であって、前記偏光膜はリオトロピック液晶化合物からなる有機色素と水溶性有機化合物とを含み、前記偏光膜内において前記水溶性有機化合物が前記基材の反対側に偏在していることを特徴とする。
(2)本発明の光学積層体は、前記偏光膜内の前記水溶性有機化合物が、前記偏光膜の前記基材の反対側に前記水溶性有機化合物を主成分とする偏在層を形成していることを特徴とする。
(3)本発明の光学積層体は、前記水溶性有機化合物が、前記有機色素と溶媒に混合されたとき、一時的に溶解または均一分散し、前記溶媒の揮発過程で経時的に前記有機色素と相分離する性質を有することを特徴とする。
(4)本発明の光学積層体は、前記水溶性有機化合物の分子量が400〜500,000であることを特徴とする。
(5)本発明の光学積層体は、前記水溶性有機化合物が、ポリアルキレンオキサイド変性ポリシロキサン、ポリオキシアルキレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシアルキレンソルビタンモノラウラートまたはそれらの2種以上の混合物であることを特徴とする。
(6)本発明の光学積層体は、前記有機色素が下記一般式(I)で表わされるアゾ化合物であることを特徴とする。
(7)本発明の光学積層体は、前記有機色素が下記一般式(II)で表わされるアゾ化合物であることを特徴とする。
図1を用いて本発明の光学積層体10の構成を説明する。本発明の光学積層体10は基材11と、基材の表面に形成された偏光膜12とを備える。偏光膜12はリオトロピック液晶化合物からなる有機色素と水溶性有機化合物とを含む。図1(a)のように、水溶性有機化合物13は偏光膜12の内部で基材11の反対側に偏在する。さらに水溶性有機化合物の偏在の程度が高い場合は図1(b)のように、水溶性有機化合物を主成分とする偏在層14を形成する。本発明の光学積層体10の偏光膜12においては、偏光膜12内の有機色素が空気界面と直接触れることが水溶性有機化合物13ないしは偏在層14により防止される。この結果、従来の偏光膜において空気界面で発生していた有機色素の配向の不完全性を防ぐことができ、二色比の大きい偏光膜を得ることができる。本発明の光学積層体10の厚みは、用いる基材11の厚みにもよるが、通常10μm〜300μmである。なお図1では基材11の片側に偏光膜12が形成されているが両側に形成されていてもよい。
本発明に用いられる基材は偏光膜を形成する過程において、偏光膜の基材と接している側の面で偏光膜内の有機色素が空気界面と接触するのを防ぐ機能を有する。用いられる基材に特に制限はなく、単層のものでもよいし、複層のもの、例えば配向膜との積層体でもよい。具体的にはガラス板やポリマーフィルムが挙げられる。基材が配向膜との積層体の場合、配向膜は配向処理の施されたものが好ましい。配向膜との積層体の基材としては、例えばガラス板にポリイミド膜がコーティングされたものがある。このポリイミド膜には公知の方法、例えばラビングなどの機械的配向処理や、光配向処理などにより配向性が付与される。ガラス基材としては液晶セルに用いられる無アルカリガラスが好ましい。可撓性の必要な用途にはポリマーフィルム基材が好適である。ポリマーフィルムの表面がラビングなどにより配向処理されていてもよいし、ポリマーフィルムの表面に配向膜が積層されていてもよい。ポリマーフィルムの素材としてはフィルム形成性を有するポリマーであれば特に限定されないが、スチレン系ポリマー、(メタ)アクリル酸系ポリマー、エステル系ポリマー、オレフィン系ポリマー、ノルボルネン系ポリマー、イミド系ポリマー、セルロース系ポリマー、ビニルアルコール系ポリマー、カーボネート系ポリマーなどがある。
本発明に用いられる偏光膜は基材の表面に形成されたものであり、リオトロピック液晶化合物からなる有機色素と水溶性有機化合物とを含む。水溶性有機化合物は偏光膜の内部で基材の反対側に偏在し、偏在の程度が高い場合は水溶性有機化合物を主成分とする偏在層を形成する。偏光膜は可視光領域(波長380nm〜780nm)で吸収二色性を示す。この吸収二色性は偏光膜中でリオトロピック液晶化合物からなる有機色素が一方向に配向することによって得られる。
本発明に用いられる有機色素はリオトロピック液晶化合物からなる。リオトロピック液晶化合物は溶媒に溶解させた溶液状態で温度や濃度を変化させると、等方相−液晶相の相転移を起こす性質をもつ液晶化合物である。液晶相に特に制限はないが、好ましくはネマチック液晶相またはヘキサゴナル液晶相である。液晶相は偏光顕微鏡で観察される光学模様により確認、識別される。
本発明に用いられる水溶性有機化合物は偏光膜の内部で基材の反対側に偏在し、偏在の程度が高い場合は水溶性有機化合物を主成分とする偏在層を形成する。「水溶性有機化合物が偏光膜の内部で基材の反対側に偏在する」とは、偏光膜内部の水溶性有機化合物の濃度分布が基材側で低く、基材の反対側で高いことを意味する。偏光膜中の水溶性有機化合物の濃度分布は基材側から基材の反対側にかけて連続的に濃度が高くなっていてもよいし、偏光膜中で相分離して水溶性有機化合物を主成分とする偏在層を形成していてもよい。
本発明の光学積層体は、代表的にはリオトロピック液晶化合物からなる有機色素と水溶性有機化合物と溶媒とを含むコーティング液を、乾燥後の厚みが0.1μm〜1μmとなるように、基材に流延、塗布し、乾燥させて得ることができる。
本発明の光学積層体は偏光素子として好適に用いられる。偏光素子は各種の液晶パネル、例えばコンピュータ、コピー機などのOA機器、携帯電話、時計、デジタルカメラ、携帯情報端末、携帯ゲーム機などの携帯機器、ビデオカメラ、テレビ、電子レンジなどの家庭用機器、カーナビゲーション、カーオーディオなどの車載用機器、店舗用モニターなどの展示機器、監視用モニターなどの警備機器、介護用モニター、医療用モニターなどの医療機器などの液晶パネルに使われる。
4−ニトロアニリンと8−アミノ−2−ナフタレンスルホン酸とを常法(細田豊著「理論製造 染料化学 第5版」昭和43年7月15日技法堂発行、135ページ〜152ページ)に従ってジアゾ化およびカップリング反応させてモノアゾ化合物を得た。このモノアゾ化合物を同様に常法によりジアゾ化し、さらに7−アミノ−1−ナフトール−3,6−ジスルホン酸リチウム塩とカップリング反応させて下記構造式(III)のアゾ化合物を含む粗生成物を得た。この粗生成物を塩化リチウムで塩析することにより下記の構造式(III)のアゾ化合物を得た。このアゾ化合物はリオトロピック液晶化合物である。
ポリジメチルシロキサン−Co−[3{2−(2−ヒドロキシエトキシ)エトキシ}プロピル]メチルシランの代わりに分子量646のポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル(Aldrich社製 商品名「Triton X−100」)を用いた以外は実施例1と同様にしてコーティング液を調製し光学積層体を作製した。得られた光学積層体は表1に示すように、水溶性有機化合物は表面(基材と反対側の面)に偏在層を形成しており、配向不良は無く、二色比は28であった。
ポリジメチルシロキサン−Co−[3{2−(2−ヒドロキシエトキシ)エトキシ}プロピル]メチルシランの代わりに分子量1,228のポリオキシエチレンソルビタンモノラウラート(東京化成社製 商品名「Tween20」)を用いた以外は実施例1と同様にしてコーティング液を調製し光学積層体を作製した。得られた光学積層体は表1に示すように、水溶性有機化合物は表面(基材と反対側の面)に偏在層を形成しており、配向不良は無く、二色比は36であった。
ポリジメチルシロキサン−Co−[3{2−(2−ヒドロキシエトキシ)エトキシ}プロピル]メチルシランの代わりに分子量326のドデシルベンゼンスルホン酸(SIGMA Aldrich社製)を1.0重量部用いた以外は実施例1と同様にしてコーティング液を調製し光学積層体を作製した。得られた光学積層体は表1に示すように、水溶性有機化合物は偏光膜内に均一に分布しており、配向不良が有り、二色比は23であった。
ポリジメチルシロキサン−Co−[3{2−(2−ヒドロキシエトキシ)エトキシ}プロピル]メチルシランの代わりに分子量266のチタンラクテートアンモニウム塩(マツモトファインケミカル社製 商品名「TC−300」)を0.1重量部用いた以外は実施例1と同様にしてコーティング液を調製し光学積層体を作製した。得られた光学積層体は表1に示すように、水溶性有機化合物は偏光膜内に均一に分布しており、配向不良が有り、二色比は22であった。
ポリジメチルシロキサン−Co−[3{2−(2−ヒドロキシエトキシ)エトキシ}プロピル]メチルシランなどの水溶性有機化合物を混合しなかった以外は実施例1と同様にしてコーティング液を調製し光学積層体を作製した。得られた光学積層体は表1に示すように、配向不良が有り、二色比は20であった。
偏光膜中の水溶性有機化合物が偏光膜の基材と反対側の表面に偏在層を形成した実施例1〜3の光学積層体は、水溶性有機化合物が偏光膜中で均一に分布する比較例1、2の光学積層体、ならびに水溶性有機化合物を偏光膜中に含まない比較例3の光学積層体に比べ、配向不良が発生せず、二色比が大きい。実施例1〜3の水溶性有機化合物は有機色素と溶媒とに混合したとき一時的に溶解または均一分散し、溶媒の揮発過程で経時的に有機色素と相分離して基材と反対側の表面に偏在する性質がある。それにより偏光膜を形成する過程において、基材と反対側の表面で有機色素の多くが空気界面と接触するのを水溶性有機化合物により防ぐことができ、空気界面により有機色素の配向が乱されるのを防ぐことができる。その結果、有機色素の配向の乱れを防ぎ、偏光膜の二色比を大きくすることができたものと考えられる。比較例1、2の水溶性有機化合物は溶媒の揮発過程で経時的に有機色素と相分離して基材と反対側の表面に偏在する性質がないため、このような効果が得られなかった。
[配向不良の観察]
作製した偏光膜を100倍対物レンズを備えた偏光顕微鏡(オリンパス社製 商品名「OPTIPHOT−POL」)を用いて観察し、配向不良の有無を判定した。
偏光膜の一部を剥離し、三次元非接触表面形状計測システム(菱化システム社製 製品名「Micromap MM5200」)を用いて段差を測定し、厚みを求めた。
グラントムソン偏光子を備えた分光光度計(日本分光社製 製品名「U−4100」)を用いて、波長380nm〜780nmの直線偏光の測定光を入射させ、各波長ごとに視感度補正係数をかけて積分することにより、上記の波長領域の平均のk1およびk2を求め、次式により算出した。
式:二色比=log(1/k2)/log(1/k1)
ここでk1は最大透過率方向の直線偏光の透過率を、k2は最大透過率方向に直交する方向の直線偏光の透過率を表わす。
図2(a)に示すように、作製した光学積層体10をMEKONG社製精密切断機を用いて、主面に対して斜めに切削し、図2(b)に示す、基材11、偏光膜12、水溶性有機化合物13の偏在部の一方向の拡大断面を得た。(図2(b)は図2(a)の斜面を斜面の垂直方向から見た図である。)その拡大断面をTOF−SIMS(ION−TOF社製 製品名「TOF−SIMS5」)を用いて分析し、水溶性有機化合物13の分布を調べた。測定条件は、一次イオン加速電圧は25kV、測定範囲は250μm×250μmとした。
Claims (7)
- 基材と前記基材の表面に形成された偏光膜とを備えた光学積層体であって、前記偏光膜はリオトロピック液晶化合物からなる有機色素と水溶性有機化合物とを含み、前記偏光膜内において前記水溶性有機化合物が前記基材の反対側に偏在していることを特徴とする光学積層体。
- 前記偏光膜内の前記水溶性有機化合物が、前記偏光膜の前記基材と反対側に前記水溶性有機化合物を主成分とする偏在層を形成していることを特徴とする光学積層体。
- 前記水溶性有機化合物が、前記有機色素と溶媒に混合されたとき、一時的に溶解または均一分散し、前記溶媒の揮発過程で経時的に前記有機色素と相分離する性質を有することを特徴とする請求項1または2に記載の光学積層体。
- 前記水溶性有機化合物の分子量が400〜500,000であることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の光学積層体。
- 前記水溶性有機化合物が、ポリアルキレンオキサイド変性ポリシロキサン、ポリオキシアルキレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシアルキレンソルビタンモノラウラートまたはそれらの2種以上の混合物であることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の光学積層体。
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