JP2012194297A - 組成物およびそれを用いた偏光膜の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】高純度の芳香族ビスアゾ化合物を含む組成物の製法を実現し、芳香族ビスアゾ化合物が十分に配向した、二色比が高い偏光膜を提供する。
【解決手段】工程Aと工程Bを含み、工程Aでは、スルホン酸塩基を有する芳香族ビスアゾ化合物、または、カルボン酸塩基を有する芳香族ビスアゾ化合物を、逆相クロマトグラフィーを用いて精製し、高速液体クロマトグラフィーによるUV254nm検出の純度が90%以上となるようにする。工程Bでは、工程Aで得られた精製済の芳香族ビスアゾ化合物を含む水溶液を、薄膜状に流延して、偏光膜を得る。
【選択図】なし
【解決手段】工程Aと工程Bを含み、工程Aでは、スルホン酸塩基を有する芳香族ビスアゾ化合物、または、カルボン酸塩基を有する芳香族ビスアゾ化合物を、逆相クロマトグラフィーを用いて精製し、高速液体クロマトグラフィーによるUV254nm検出の純度が90%以上となるようにする。工程Bでは、工程Aで得られた精製済の芳香族ビスアゾ化合物を含む水溶液を、薄膜状に流延して、偏光膜を得る。
【選択図】なし
Description
本発明は、芳香族ビスアゾ化合物を含む組成物、および、その組成物を用いた偏光膜の製造方法に関する。
汎用の偏光フィルムは、ポリビニルアルコールフィルムを延伸、染色して得られる。これに対して、リオトロピック液晶性をもつ芳香族ビスアゾ化合物が従来から知られている(例えば特許文献1)。リオトロピック液晶性とは、溶液状態で液晶性を示すことである。このような芳香族ビスアゾ化合物を含む水溶液を流延して得られる偏光膜は、汎用の偏光フィルムに比べて、厚みが格段に薄い。そのため、芳香族ビスアゾ化合物の水溶液から作られる偏光膜は将来性が期待される。しかし、従来の芳香族ビスアゾ化合物の水溶液から作られる偏光膜は、芳香族ビスアゾ化合物が十分に配向しないため、二色比が低いという問題点がある。
芳香族ビスアゾ化合物を含む従来の偏光膜は、芳香族ビスアゾ化合物の純度が低く、芳香族ビスアゾ化合物が十分に配向しないため、偏光膜の二色比が低いという問題点がある。本発明の目的は、高純度の芳香族ビスアゾ化合物を含む組成物の製法を実現することである。また、本発明の目的は、前記の組成物を用いて、芳香族ビスアゾ化合物が十分に配向した、二色比が高い偏光膜を得ることである。
(1)本発明の組成物は芳香族ビスアゾ化合物を含む。本発明の組成物に含まれる芳香族ビスアゾ化合物は、高速液体クロマトグラフィーによるUV254nm検出の純度が90%以上である。
(2)本発明の組成物に含まれる芳香族ビスアゾ化合物は、逆相クロマトグラフィーを用いて精製されたものである。
(3)本発明の組成物に含まれる芳香族ビスアゾ化合物はスルホン酸塩基を有する。
(4)本発明の組成物に含まれる芳香族ビスアゾ化合物はカルボン酸塩基を有する。
(5)本発明の偏光膜の製造方法は、工程Aと工程Bを含む。工程Aでは、芳香族ビスアゾ化合物を精製し、純度が90%以上となるようにする。芳香族ビスアゾ化合物の純度は、高速液体クロマトグラフィーによるUV254nm検出の純度とする。工程Bでは、工程Aで得られた精製済の芳香族ビスアゾ化合物を含む水溶液を、薄膜状に流延して、偏光膜を得る。
(6)本発明の偏光膜の製造方法は、工程Aと工程Bを含む。工程Aでは、芳香族ビスアゾ化合物を逆相クロマトグラフィーを用いて精製し、純度が90%以上となるようにする。芳香族ビスアゾ化合物の純度は、高速液体クロマトグラフィーによるUV254nm検出の純度とする。工程Bでは、工程Aで得られた精製済の芳香族ビスアゾ化合物を含む水溶液を、薄膜状に流延して、偏光膜を得る。
(7)本発明の偏光膜の製造方法に用いられる芳香族ビスアゾ化合物はスルホン酸塩基を有する。
(8)本発明の偏光膜の製造方法に用いられる芳香族ビスアゾ化合物はカルボン酸塩基を有する。
本発明により、純度の高い芳香族ビスアゾ化合物を含む組成物が得られる。また、本発明により、芳香族ビスアゾ化合物が十分に配向した、二色比が高い偏光膜が得られる。
本発明者らの研究によると、従来の偏光膜において芳香族ビスアゾ化合物が十分に配向しない原因は、芳香族ビスアゾ化合物の原料に、極性の異なる不純物が存在するためである。本発明者らは、逆相クロマトグラフィーを用いて、純度の高い芳香族ビスアゾ化合物が得られることを見出した。純度の高い芳香族ビスアゾ化合物は十分に配向するため、二色比が高い偏光膜が得られる。
[偏光膜の製造方法]
本発明は、芳香族ビスアゾ化合物を含む偏光膜の製造方法である。本発明の製造方法は、次の工程Aと工程Bを含む。本発明の製造方法により得られる偏光膜は、二色比が高い(例えば、20以上)という特徴をもつ。
本発明は、芳香族ビスアゾ化合物を含む偏光膜の製造方法である。本発明の製造方法は、次の工程Aと工程Bを含む。本発明の製造方法により得られる偏光膜は、二色比が高い(例えば、20以上)という特徴をもつ。
[工程A]
工程Aでは、芳香族ビスアゾ化合物を、好ましくは、逆相クロマトグラフィーを用いて精製する。芳香族ビスアゾ化合物の精製度合は、高速液体クロマトグラフィーによるUV254nm検出の純度が、90%以上となる精製度合である。
工程Aでは、芳香族ビスアゾ化合物を、好ましくは、逆相クロマトグラフィーを用いて精製する。芳香族ビスアゾ化合物の精製度合は、高速液体クロマトグラフィーによるUV254nm検出の純度が、90%以上となる精製度合である。
本発明において、「芳香族ビスアゾ化合物」とは、2個のアゾ基(−N=N−)と、芳香環を持つ化合物をいう。本発明に用いられる芳香族ビスアゾ化合物は、好ましくは、水への溶解性を高めるため、スルホン酸塩基の極性基、またはカルボン酸塩基の極性基をさらに持ち、溶媒に溶解した状態で液晶相を示す。スルホン酸塩基は、好ましくは、スルホン酸リチウム塩基またはスルホン酸ナトリウム塩基である。カルボン酸塩基は、好ましくは、カルボン酸リチウム塩基またはカルボン酸ナトリウム塩基である。
このような芳香族ビスアゾ化合物は、例えば、細田豊著「理論製造 染料化学(5版)」(1968年7月15日、技法堂発行)135ページ〜152ページに従って合成することができる。
上記の芳香族ビスアゾ化合物は、好ましくは、
1)アニリン誘導体をジアゾニウム塩化し、
2)これをアミノナフタレン誘導体とカップリング反応させて、モノアゾアニリン化合物を得、
3)モノアゾアニリン化合物をジアゾニウム塩化し、
4)これを置換ナフタレンスルホン酸化合物(通称アルファベット酸化合物)と、弱アルカリ性にてカップリング反応させて、得られる。
1)アニリン誘導体をジアゾニウム塩化し、
2)これをアミノナフタレン誘導体とカップリング反応させて、モノアゾアニリン化合物を得、
3)モノアゾアニリン化合物をジアゾニウム塩化し、
4)これを置換ナフタレンスルホン酸化合物(通称アルファベット酸化合物)と、弱アルカリ性にてカップリング反応させて、得られる。
「逆相クロマトグラフィー」(Reversed Phase Liquid Chromatography)とは、移動相に、水、メタノール、アセトニトリルのような極性溶媒を用い、固定相に、オクタデシル基などを化学結合した無極性の充填剤を用いたクロマトグラフィーをいう。逆相クロマトグラフィーによれば、極性の大きい物質ほど、早く分離して溶出する。そのため、純度の高い芳香族ビスアゾ化合物を、早く精製して得ることができる。
高速液体クロマトグラフィー(High Performance Liquid Chromatography)は、少量の液体試料をカラムで分離し、分光光度計などでスペクトルを検出し、スペクトルの強度分布から、試料の純度を測定する方法である。
本発明においては、分光光度計の光源として、254nmの紫外線(UV254nm)を用いる。UV254nmを用いることにより、二色性低下の原因となる不純物を、精度良く検出することができる。
偏光膜の二色性を高くするために、好ましくは、UV254nm検出の純度が90%以上になるように、芳香族ビスアゾ化合物を精製する。さらに好ましくは、UV254nm検出の純度が95%以上になるように、芳香族ビスアゾ化合物を精製する。
本発明において、UV254nm検出の純度が90%以上になるように、芳香族ビスアゾ化合物を精製するためには、逆相クロマトグラフィーを用いることが望ましい。逆相クロマトグラフィー以外に、例えば、塩析や再沈殿を組合せてもよい。
[工程B]
工程Bでは、工程Aで得られた芳香族ビスアゾ化合物を含む水溶液を、薄膜状に流延して、偏光膜を得る。水溶液中の芳香族ビスアゾ化合物の濃度は適宜選択されるが、例えば、2重量%〜40重量%である。水溶液を薄膜状に流延する手段としては、スライドコータ、バーコータ、スロットダイコータなどが用いられる。
工程Bでは、工程Aで得られた芳香族ビスアゾ化合物を含む水溶液を、薄膜状に流延して、偏光膜を得る。水溶液中の芳香族ビスアゾ化合物の濃度は適宜選択されるが、例えば、2重量%〜40重量%である。水溶液を薄膜状に流延する手段としては、スライドコータ、バーコータ、スロットダイコータなどが用いられる。
本発明の製造方法は、工程Aと工程B以外に、他の工程を含んでもよい。そのような他の工程としては、例えば、工程Bにより得られた偏光膜を乾燥させる工程(工程C)がある。また、工程Bにより得られた偏光膜の表面に、アルカリ土類金属を含む水溶液を接触させて、偏光膜の耐水性を高める工程(工程D)がある。
[組成物]
本発明の組成物は芳香族ビスアゾ化合物を含む。芳香族ビスアゾ化合物は、好ましくは、スルホン酸塩基、またはカルボン酸塩基を有する。芳香族ビスアゾ化合物は、好ましくは、逆相クロマトグラフィーを用いて精製されたものである。その精製度は、高速液体クロマトグラフィーによるUV254nm検出の純度が90%以上である。
本発明の組成物は芳香族ビスアゾ化合物を含む。芳香族ビスアゾ化合物は、好ましくは、スルホン酸塩基、またはカルボン酸塩基を有する。芳香族ビスアゾ化合物は、好ましくは、逆相クロマトグラフィーを用いて精製されたものである。その精製度は、高速液体クロマトグラフィーによるUV254nm検出の純度が90%以上である。
本発明の組成物には、芳香族ビスアゾ化合物以外に、界面活性剤などの添加剤が含まれていてもよい。本発明の組成物は、好ましくは、組成物の総重量の70重量%以上の芳香族ビスアゾ化合物を含む。
本発明の組成物を水に溶解させた水溶液は、ある濃度範囲で液晶性を示す。本発明の組成物の水溶液を、薄膜状に流延することにより、例えば、偏光膜が得られる。
[偏光膜]
本発明の製造方法により得られる偏光膜は、芳香族ビスアゾ化合物を含む。偏光膜は、好ましくは、偏光膜の総重量の70重量%以上の芳香族ビスアゾ化合物を含む。
本発明の製造方法により得られる偏光膜は、芳香族ビスアゾ化合物を含む。偏光膜は、好ましくは、偏光膜の総重量の70重量%以上の芳香族ビスアゾ化合物を含む。
この偏光膜は、芳香族ビスアゾ化合物の配向度が高いため、二色比が高い。偏光膜の、XYZ表色系における、視感度補正したY値の二色比は、例えば、20以上である。なお、従来の芳香族ビスアゾ化合物を用いた偏光膜の二色比は、10程度である。
偏光膜の厚みは、好ましくは、0.1μm〜10μmであり、さらに好ましくは、0.1μm〜5μmである。
[実施例1]
精製前の芳香族ビスアゾ化合物(化学式1)と、逆相クロマトグラフィーを用いて精製した芳香族ビスアゾ化合物(化学式1)を準備した。それぞれを純水に溶解して、芳香族ビスアゾ化合物(化学式1)の水溶液を2種類調製した。
精製前の芳香族ビスアゾ化合物(化学式1)と、逆相クロマトグラフィーを用いて精製した芳香族ビスアゾ化合物(化学式1)を準備した。それぞれを純水に溶解して、芳香族ビスアゾ化合物(化学式1)の水溶液を2種類調製した。
それぞれの水溶液を、ラビング処理およびコロナ処理の施されたシクロオレフィン系ポリマーフィルム(日本ゼオン社製ゼオノア)上に、バーコータ(BUSHMAN社製Mayerrot HS5)を用いて流延した。
それぞれの水溶液を、自然乾燥させて、厚み0.3μmの偏光膜を作製した。
表1に、精製前の芳香族ビスアゾ化合物(化学式1)の純度と、精製後の芳香族ビスアゾ化合物(化学式1)の純度を示す。また、精製前の芳香族ビスアゾ化合物(化学式1)を用いて作製した偏光膜の単体の二色比と、精製後の芳香族ビスアゾ化合物(化学式1)を用いて作製した偏光膜の単体の二色比を示す。
[実施例2]
精製前の芳香族ビスアゾ化合物(化学式2)と、逆相クロマトグラフィーを用いて精製した芳香族ビスアゾ化合物(化学式2)を準備した。それぞれを純水に溶解して、芳香族ビスアゾ化合物(化学式2)の水溶液を2種類調製した。
精製前の芳香族ビスアゾ化合物(化学式2)と、逆相クロマトグラフィーを用いて精製した芳香族ビスアゾ化合物(化学式2)を準備した。それぞれを純水に溶解して、芳香族ビスアゾ化合物(化学式2)の水溶液を2種類調製した。
実施例1と同様にして、それぞれの水溶液から、厚み0.3μmの偏光膜を作製した。
表1に、精製前の芳香族ビスアゾ化合物(化学式2)の純度と、精製後の芳香族ビスアゾ化合物(化学式2)の純度を示す。また、精製前の芳香族ビスアゾ化合物(化学式2)を用いて作製した偏光膜の単体の二色比と、精製後の芳香族ビスアゾ化合物(化学式2)を用いて作製した偏光膜の単体の二色比を示す。
[実施例3]
精製前の芳香族ビスアゾ化合物(化学式3)と、逆相クロマトグラフィーを用いて精製した芳香族ビスアゾ化合物(化学式3)を準備した。それぞれを純水に溶解して、芳香族ビスアゾ化合物(化学式3)の水溶液を2種類調製した。
精製前の芳香族ビスアゾ化合物(化学式3)と、逆相クロマトグラフィーを用いて精製した芳香族ビスアゾ化合物(化学式3)を準備した。それぞれを純水に溶解して、芳香族ビスアゾ化合物(化学式3)の水溶液を2種類調製した。
実施例1と同様にして、それぞれの水溶液から、厚み0.3μmの偏光膜を作製した。
表1に、精製前の芳香族ビスアゾ化合物(化学式3)の純度と、精製後の芳香族ビスアゾ化合物(化学式3)の純度を示す。また、精製前の芳香族ビスアゾ化合物(化学式3)を用いて作製した偏光膜の単体の二色比と、精製後の芳香族ビスアゾ化合物(化学式3)を用いて作製した偏光膜の単体の二色比を示す。
[実施例4]
精製前の芳香族ビスアゾ化合物(化学式4)と、逆相クロマトグラフィーを用いて精製した芳香族ビスアゾ化合物(化学式4)を準備した。それぞれを純水に溶解して、芳香族ビスアゾ化合物(化学式4)の水溶液を2種類調製した。
精製前の芳香族ビスアゾ化合物(化学式4)と、逆相クロマトグラフィーを用いて精製した芳香族ビスアゾ化合物(化学式4)を準備した。それぞれを純水に溶解して、芳香族ビスアゾ化合物(化学式4)の水溶液を2種類調製した。
実施例1と同様にして、それぞれの水溶液から、厚み0.3μmの偏光膜を作製した。
表1に、精製前の芳香族ビスアゾ化合物(化学式4)の純度と、精製後の芳香族ビスアゾ化合物(化学式4)の純度を示す。また、精製前の芳香族ビスアゾ化合物(化学式4)を用いて作製した偏光膜の単体の二色比と、精製後の芳香族ビスアゾ化合物(化学式4)を用いて作製した偏光膜の単体の二色比を示す。
[実施例5]
精製前の芳香族ビスアゾ化合物(化学式5)と、逆相クロマトグラフィーを用いて精製した芳香族ビスアゾ化合物(化学式5)を準備した。それぞれを純水に溶解して、芳香族ビスアゾ化合物(化学式5)の水溶液を2種類調製した。
精製前の芳香族ビスアゾ化合物(化学式5)と、逆相クロマトグラフィーを用いて精製した芳香族ビスアゾ化合物(化学式5)を準備した。それぞれを純水に溶解して、芳香族ビスアゾ化合物(化学式5)の水溶液を2種類調製した。
実施例1と同様にして、それぞれの水溶液から、厚み0.3μmの偏光膜を作製した。
表1に、精製前の芳香族ビスアゾ化合物(化学式5)の純度と、精製後の芳香族ビスアゾ化合物(化学式5)の純度を示す。また、精製前の芳香族ビスアゾ化合物(化学式5)を用いて作製した偏光膜の単体の二色比と、精製後の芳香族ビスアゾ化合物(化学式5)を用いて作製した偏光膜の単体の二色比を示す。
[実施例6]
精製前の芳香族ビスアゾ化合物(化学式6)と、逆相クロマトグラフィーを用いて精製した芳香族ビスアゾ化合物(化学式6)を準備した。それぞれを純水に溶解して、芳香族ビスアゾ化合物(化学式6)の水溶液を2種類調製した。
精製前の芳香族ビスアゾ化合物(化学式6)と、逆相クロマトグラフィーを用いて精製した芳香族ビスアゾ化合物(化学式6)を準備した。それぞれを純水に溶解して、芳香族ビスアゾ化合物(化学式6)の水溶液を2種類調製した。
実施例1と同様にして、それぞれの水溶液から、厚み0.3μmの偏光膜を作製した。
表1に、精製前の芳香族ビスアゾ化合物(化学式6)の純度と、精製後の芳香族ビスアゾ化合物(化学式6)の純度を示す。また、精製前の芳香族ビスアゾ化合物(化学式6)を用いて作製した偏光膜の単体の二色比と、精製後の芳香族ビスアゾ化合物(化学式6)を用いて作製した偏光膜の単体の二色比を示す。
[実施例7]
精製前の芳香族ビスアゾ化合物(化学式7)と、逆相クロマトグラフィーを用いて精製した芳香族ビスアゾ化合物(化学式7)を準備した。それぞれを純水に溶解して、芳香族ビスアゾ化合物(化学式7)の水溶液を2種類調製した。
精製前の芳香族ビスアゾ化合物(化学式7)と、逆相クロマトグラフィーを用いて精製した芳香族ビスアゾ化合物(化学式7)を準備した。それぞれを純水に溶解して、芳香族ビスアゾ化合物(化学式7)の水溶液を2種類調製した。
実施例1と同様にして、それぞれの水溶液から、厚み0.3μmの偏光膜を作製した。
表1に、精製前の芳香族ビスアゾ化合物(化学式7)の純度と、精製後の芳香族ビスアゾ化合物(化学式7)の純度を示す。また、精製前の芳香族ビスアゾ化合物(化学式7)を用いて作製した偏光膜の単体の二色比と、精製後の芳香族ビスアゾ化合物(化学式7)を用いて作製した偏光膜の単体の二色比を示す。
表1から明らかなように、芳香族ビスアゾ化合物は、逆相クロマトグラフィーを用いて精製することにより、純度が大幅に高くなる。また、精製した芳香族ビスアゾ化合物を用いた偏光膜の単体二色比は、精製していない芳香族ビスアゾ化合物よりも、10〜30高い値を示す。
[二色比の測定方法]
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V−7100)を用いて、直線偏光の測定光を入射させ、視感度補正したY値のk1およびk2を求め、下式により二色比を算出した。
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表わし、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わす。
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V−7100)を用いて、直線偏光の測定光を入射させ、視感度補正したY値のk1およびk2を求め、下式により二色比を算出した。
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表わし、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わす。
本発明の製造方法により得られた偏光膜は、液晶テレビや携帯電話などの液晶ディスプレイに、好ましく用いられる。
Claims (8)
- 高速液体クロマトグラフィーによるUV254nm検出の純度が90%以上の芳香族ビスアゾ化合物を含む組成物。
- 前記芳香族ビスアゾ化合物が、逆相クロマトグラフィーを用いて精製された芳香族ビスアゾ化合物である、請求項1に記載の組成物。
- 前記芳香族ビスアゾ化合物がスルホン酸塩基を有する、請求項1または2に記載の組成物。
- 前記芳香族ビスアゾ化合物がカルボン酸塩基を有する、請求項1または2に記載の組成物。
- 高速液体クロマトグラフィーによるUV254nm検出の純度が90%以上となるように、芳香族ビスアゾ化合物を精製する工程Aと、
前記工程Aで得られた精製済の芳香族ビスアゾ化合物を含む水溶液を、薄膜状に流延して、偏光膜を得る工程Bを含む、偏光膜の製造方法。 - 前記工程Aが、前記芳香族ビスアゾ化合物を逆相クロマトグラフィーを用いて精製する工程である、請求項5に記載の偏光膜の製造方法。
- 前記芳香族ビスアゾ化合物がスルホン酸塩基を有する、請求項5または6に記載の偏光膜の製造方法。
- 前記芳香族ビスアゾ化合物がカルボン酸塩基を有する、請求項5または6に記載の偏光膜の製造方法。
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