JP2011141331A

JP2011141331A - 偏光膜

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Publication number: JP2011141331A
Application number: JP2010000654A
Authority: JP
Inventors: Hisanari Onouchi; 久成尾之内; Sadahiro Nakanishi; 貞裕中西
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2010-01-05
Filing date: 2010-01-05
Publication date: 2011-07-21
Anticipated expiration: 2030-01-05
Also published as: JP5351060B2; US20110163268A1; TW201134883A; CN102116890A; US8158022B2; KR20110081065A; CN102116890B

Abstract

【課題】可視光の短波長領域で二色比の大きい偏光膜を提供する。
【解決手段】下記化１で表わされるアゾ化合物を含有することを特徴とする偏光膜。
【化１】

化１中、Ｘは水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、炭素数１〜３のアルキル基又は炭素数１〜４のアルコキシ基であり、Ｍは対イオンである。
【選択図】なし

Description

本発明は、可視光の短波長側で大きな二色比を示す偏光膜に関する。

従来、特開２００８−１３３４２１号に記載されているように、可視光の短波長領域（３８０ｎｍ以上５００ｎｍ以下）に吸収二色性を示すアゾ化合物（二色性色素）が知られている。このようなアゾ化合物は、例えば、可視光の長波長領域（５００ｎｍを超え７８０ｎｍ以下）に吸収二色性を示す色素と混合して、ニュートラルグレー偏光膜（可視光領域の波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの広範囲で平均した透過率や偏光度を有する偏光膜）を作製するために使用される。

特開２００８−１３３４２１号

しかしながら、前記特許文献１に記載されたアゾ化合物は、可視光の短波長側（３８０ｎｍ〜５００ｎｍ）で比較的高い二色比を示すものの、その二色比はせいぜい３０程度で５０以下であり、まだまだ小さいのが現状である。

前記従来における課題を解決するため本発明者等は、平面性の高い芳香環を有し且つ分子長軸が適度に短い構造を有するアゾ化合物が適しているとの推測に基づき、分子構造中にベンゼン環と２つのナフタレン環とを有し、一つのナフタレン環とベンゼン環をアミド結合で連結したアゾ化合物を新規に合成した結果、可視光の短波長領域で二色比の大きい偏光膜が得られることを見出した。

かかる知見に基づき、本発明は前記従来における課題を解決するためになされたものであり、可視光の短波長領域で二色比の大きい偏光膜を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため請求項１に係る偏光膜は、下記化１で表わされるアゾ化合物を含有することを特徴とする。

ここに、化１中、Ｘは水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、炭素数１〜３のアルキル基又は炭素数１〜４のアルコキシ基であり、Ｍは対イオンである。

請求項２に係る偏光膜は、請求項１の偏光膜において、前記偏光膜における前記アゾ化合物の含有量は、偏光膜の総重量に対して３０重量％〜１００重量％であることを特徴とする。

請求項３に係る偏光膜は、請求項１又は請求項２の偏光膜において、前記偏光膜の厚みは、０．１μｍ〜４０μｍであることを特徴とする。

請求項４に係る偏光膜は、請求項１乃至請求項３のいずれかの偏光膜において、前記偏光膜は、可視光における３８０ｎｍ〜５００ｎｍの波長領域で二色性を示すことを特徴とする。

請求項５に係る偏光膜は、請求項１乃至請求項４のいずれかの偏光膜において、前記偏光膜の二色比は、５５以上であることを特徴とする。

請求項１の偏光膜では、化１で表わされるアゾ化合物が含有されており、かかるアゾ化合物は、その分子構造中にベンゼン環と２つのナフタレン環とを有し、一つのナフタレン環とベンゼン環をアミド結合で連結することによって、平面性の高い分子構造を形成でき、その結果、分子間のπ・π相互作用が強くなってベンゼン環相互、ナフタレン環相互がスタッキングし、二色比の大きい偏光膜が得られるものである。更に、各芳香環（ベンゼン環、ナフタレン環）をアゾ結合のみで連結した場合に比べて、共役長が短くなるため、可視光の短波長領域で最大吸収を示す。

ここに、請求項２に記載されているように、偏光膜におけるアゾ化合物の含有量は、偏光膜の総重量に対して３０重量％〜１００重量％であることが望ましい。
また、請求項３に記載されているように、偏光膜の厚みは、０．１μｍ〜４０μｍであることが望ましい。
更に、請求項４に記載されているように、偏光膜は、可視光における３８０ｎｍ〜５００ｎｍの波長領域で二色性を示すことが望ましい。
また、請求項５に記載されているように、偏光膜の二色比は、５５以上であることが望ましい。

以下、本発明に係る偏光膜について、本発明を具体化した実施形態に基づき説明する。
（１）偏光膜
本実施形態に係る偏光膜は、後述する特定のアゾ化合物を含有する。偏光膜中、アゾ化合物の含有量は、偏光膜の総重量に対して、好ましくは３０重量％〜１００重量％である。
また、偏光膜の厚みは、好ましくは０．１ｕｍ〜４０ｕｍである。
更に、偏光膜は、好ましくは可視光の短波長領域（３８０ｎｍ以上５００ｎｍ以下）で吸収二色性を示す。このような特性は、偏光膜中でアゾ化合物が配向することにより得られる。偏光膜の二色比は、好ましくは５５以上である。

（２）アゾ化合物
本実施形態に係る偏光膜に用いられるアゾ化合物は、下記化１で表されるものであり、さらに好ましくは下記化２で表されるものである。

上記化１及び化２中、Ｘは水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、炭素数１〜３のアルキル基、又は炭素数１〜４のアルコキシ基であり、好ましくはシアノ基である。Ｍは対イオンであり、好ましくはアルカリ金属原子である。

前記アゾ化合物は、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（リオトロピック液晶性）を有し、剪断応力などの配向規制力により高度に配向する。このため、高い二色比を示す偏光膜が得られる。

前記アゾ化合物の合成方法としては、例えば、６−アミノナフタレンジスルホン酸誘導体を亜硝酸ナトリウム及び塩酸を用いてジアゾニウム塩化し、酸性冷温水溶液中にて、２−アミノナフタレンスルホン酸とカップリング反応させてモノアゾ化合物を得る。そして、得られたモノアゾ化合物と酸塩化物とを、Ｎ−メチルピロリドン等の非極性溶媒中、ピリジンの存在下で反応させる方法が挙げられる。

（３）偏光膜の製造方法
本実施形態に係る偏光膜の製造方法は、特に制限はないが、例えば、厚み１０μｍ未満の偏光膜は、前記アゾ化合物を溶煤に溶解し、その溶液を配向基材上に薄膜状に塗布することにより得ることができる。
溶媒は、アゾ化合物を溶解するものであり、好ましくは親水性溶媒である。親水性溶媒は、好ましくは水、アルコール類、セロソルブ類、又はこれらの混合溶媒である。
前記配向基材としては、例えば、延伸フィルム、又はラビング処理を施したポリマーフィルムである。この配向基材は、その表面に偏光膜を形成した後、剥離して取り除いてもよいし、そのまま用いてもよい。上記塗布方法は、例えば、バーコータやスロットダイコータ等が用いられ得る。

一方、厚み１０μｍを超える偏光膜は、例えば、ポリビニルアルコールフィルムを、前記アゾ化合物を含む水溶液に浸漬し、延伸することにより得ることができる。水溶液は、好ましくは前記アゾ化合物を、水溶液の総重量に対し０．５重量％〜３０重量％含む。
前記ポリビニルアルコールフィルムの延伸前の厚みは、好ましくは１５μｍ〜１００μｍである。ポリビニルアルコールフィルムの総延伸倍率は、例えば、元長の２倍〜６倍である。

（４）用途
前記のように製造された偏光膜は、例えばコンピュータ、携帯電話機、テレビ等に付設されている各種の液晶パネルに好適に使用される。

６−アミノ−１、３−ナフタレンジスルホン酸を亜硝酸ナトリウム及び塩酸を用いて、ジアゾニウム塩化し、酸性冷温水溶液中にて５−アミノ−２−ナフタレンスルホン酸とカップリング反応させてモノアゾ化合物を得た。そして、Ｎ−メチルピロリドン中にて、このモノアゾ化合物と、４−シアノベンゾイルクロリドをカップリング反応させ、スルホン酸塩をリチウム塩へ変換することで、下記化３で表されるアゾ化合物（水溶液中でネマチック液晶相を示すリオトロピック液晶）を得た。

前記アゾ化合物をイオン交換水に溶解し、濃度を５重量％に調整して塗布液とした。この塗布液を、ラビング処理及びコロナ処理を施したシクロオレフィンポリマーフィルム（日本ゼオン社製商品名「ゼオノア」、厚み５０ミクロン）上に、バーコータを用いて塗布し、自然乾燥して厚み０．４ミクロンの偏光膜を得た。この偏光膜の最大吸収波長は４０５ｎｍであり、二色比は５９であった。

［測定方法］
（１）最大吸収波長の測定
紫外可視分光光度計（日本分光社製製品名「Ｖ−７１００」）を用いて測定した。
（２）二色比の測定
分光光度計（日本分光社製製品名「Ｖ−７１００」）の測定光の出射位置にグラントムソン偏光子を配置し、直線偏光の測定光をサンプルに入射させ、ｋ₁及びｋ₂を求めて式：二色比＝ｌｏｇ（１／ｋ₂）／ｌｏｇ（１／ｋ₁）より算出した。ここで、上記ｋ₁は、最大透過率方向の直線偏光の透過光を表し、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す。

Claims

下記化１で表わされるアゾ化合物を含有することを特徴とする偏光膜。

化１中、Ｘは水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、炭素数１〜３のアルキル基又は炭素数１〜４のアルコキシ基であり、Ｍは対イオンである。
前記偏光膜における前記アゾ化合物の含有量は、偏光膜の総重量に対して３０重量％〜１００重量％であることを特徴とする請求項１に記載の偏光膜。
前記偏光膜の厚みは、０．１μｍ〜４０μｍであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の偏光膜。
前記偏光膜は、可視光における３８０ｎｍ〜５００ｎｍの波長領域で二色性を示すことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の偏光膜。
前記偏光膜の二色比は、５５以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の偏光膜。