JP2966973B2 - アントラキノン系色素及び該色素を用いた偏光フィルム - Google Patents

アントラキノン系色素及び該色素を用いた偏光フィルム

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はアントラキノン系色素お
よび該色素を配向して含有した偏光フィルムに関する。
【0002】
【従来の技術】今日、最も一般的に使用されている偏光
フィルムは、フィルム基材としてポリビニールアルコー
ル系樹脂を用い、これにヨード化合物または選択された
構造を有する酸性染料もしくは直接染料等の二色性色素
で偏光性を付与したものである。この種の偏光フィルム
は、優れた偏光性能を示すが、耐久性が不十分であり、
かつ少なくとも片面が透明なフィルム状物(保護膜)で
覆うことにより耐久性が保持されている。即ち、本質的
に極めて耐久性に乏しい内部偏光フィルム(層)の欠点
を両面の保護膜(層)で保護することにより実質的な耐
久性を得る手段がとられている。
【0003】近来、液晶表示素子の車載用、コンピュー
タ用、産業機器用等への用途の拡大に伴い、一要素とし
て使用される偏光フィルムの耐久性の向上、特に耐湿
性、耐侯性、耐熱性の改良が強く要望されている。この
ための一つの改良手段として、疎水性樹脂を基材として
用いた偏光フィルムが提案されており、公知技術として
特開昭57−84409号公報及び特開平1−1036
67号公報等に開示されている。しかし、かかる偏光フ
ィルムは、十分に耐久性は満たしているが、偏光性の点
で必ずしも満足できるものではないのが実状である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、疎水
性樹脂をフィルム基材とした偏光フィルムに好適なアン
トラキノン系色素及び該色素を配向して含有する偏光フ
ィルムを提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、このよう
な状況を踏まえ鋭意検討した結果、優れた偏光性能を有
し、且つ耐久性に優れた新規二色性色素を見出すに至っ
た。
【0006】即ち、本発明は、一般式(1)(化3)
【0007】
【化3】 (式中、Rはヒドロキシル基、アミノ基又は低級アルキ
ルアミノ基を示し Xは窒素原子又はメチン基を示し、
Aは芳香族の二官能性基を示し、nは0又は 1の整数
を示す。但し、nが0の場合XはN−Nを示す。)で表
わされる新規のアントラキノン骨格を有する二色性色素
及び疎水性樹脂中に該アントラキノン系色素を配向して
含有する偏光フィルムに関する。
【0008】本発明の色素が偏光フィルム用色素として
好適な理由は、発色母体であるアントラキノンを芳香族
の二官能性基と−CH=CH−または−CH=N−の連
結基で結合したこと、また、アントラキノンの1位およ
び5位に官能基を導入したところにあり、これにより特
開平1−103667号公報に開示された公知のアント
ラキノン系色素に比べ、分子の構造が長い直線的棒状構
造となり、同一平面性を保ち易くなると共に、分子長と
遷移モーメントとの成す角度が0に近づく為に偏光性能
が著しく向上するものである。
【0009】本発明のアントラキノン系色素は、一般式
(1)で表わされ、置換基R1 としてはヒドロキシル
基、アミノ基、または低級アルキルアミノ基を示す。こ
こで、低級アルキルアミノ基としては、炭素数1〜10
のアルキルアミノ基が挙げられるが、好ましくは、炭素
数1〜4のアルキルアミノ基である。
【0010】又、Aで示される芳香族二官能性基として
は、下記式(2a〜2g)(化4)で表わされる基など
が好ましいものとして挙げられる。なお、それと均等の
性質を有する二官能性基も本発明の範囲に含まれる。
【0011】
【化4】 (式中、R2 〜R13は各々独立に水素原子、ハロゲン原
子、メチル基、水酸基またはメトキシ基を表わす。Y1
は−CO−または−O−であり 、Y2 は−NHCO
−、−O−、−S−、−SO2 −、または−CO−であ
り、 Y3 は−O−または−S−を表わす。) 本発明の一般式(1)で表わされるアントラキノン系色
素は下記一般式(3)(化5)で表わされる化合物
【0012】
【化5】 (式中、R1 は一般式(1)と同一の意味を表わす。)
と下記一般式(4)で表わされる化合物 R14−A−R14 (4) (式中、R14はNH2 、X1R2P-CH2-、(R2O)2(PO)-CH2- で
あり、ここでR2 はフェニル基、メチル基、エチル基を
示し、X1 はハロゲン原子を示す。)を溶媒存在下、以
下の条件で反応させることにより得られる。
【0013】例えば、一般式(3)で示されるアントラ
キノン誘導体と一般式(4)で示される化合物のモル比
は、好ましくは一般式(3)の総モル数を1とした時、
一般式(4)のモル数は0.3〜0.5程度で反応させ
れば良い。
【0014】また、一般式(4)中、R14がX1R2P-CH2-
または(R2O)2(PO)-CH2- である化合物を反応させる時、
使用する塩基としては、NaOH、KOH、Ca(OH)2 、MgO 、N
aH、NH4OH 等の無機物質、CH3ONa、CH3OLi、C2H5ONa 、
C4H9OKなどのアルコキシド、CH3COONa、CH3COOK 、CH3C
OONH4 などのカルボン酸塩、ジアザビシクロウンデセ
ン、ピペリジン、ピリジン等の含窒素化合物、CH3Li 、
C4H9Li、C6H5MgBr、(C3H7)2NLiなどのアルキル金属化合
物などが挙げられる。
【0015】使用する溶媒としては、好ましくは、ジメ
チルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、スルホラ
ン、ジメチルイミダゾリジノン等の非プロトン性極性溶
媒、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、
ジクロロベンゼン、クロロナフタレン、ニトロベンゼン
等の芳香族溶媒、メタノール、エタノール、プロパノー
ルのようなアルコール類、酢酸、プロピオン酸等のカル
ボン酸類である。溶媒の使用量としては、一般式(1)
の化合物の1〜100重量倍を用いるのが好ましい。
【0016】また、反応温度としては、室温から200
℃までが好ましく、反応時間は、1〜20時間程度であ
る。
【0017】本発明の偏光フィルムの製造において、使
用される色素は、粗製のまま使用することもできるが、
再結晶その他の精製手段を用いて精製されたものが好ま
しく、また数ミクロン以下に粉砕して使用することが好
ましい。
【0018】本発明の偏光フィルムは、前記色素を少な
くとも1種含むものであり、好みの色相を得るために、
特にニュートラルグレイ色の偏光フィルムを得るため
に、数種類を選択、混合して使用することができる。更
に本発明以外の二色性を有する色素、場合によっては、
二色性を有しない色素もしくは紫外線吸収剤等の添加
剤、その他の物質を含んでも良い。
【0019】本発明の偏光フィルムにおいて用いられる
疎水性樹脂は、分子構造上、親水性基を含まない直鎖状
構造を有する有機高分子化合物であれば、特に限定され
ないが、熱可塑性を有することが好ましく、具体的には
ハロゲン化ビニル重合体系、アクリル系、ポリオレフィ
ン系、ポリアミド系、ポリイミド系、ポリエステル系ポ
リカーボネート系およびポリエーテルスルホン系樹脂等
の例が挙げられる。なかでも、特に耐熱性、耐湿性およ
びと透明性に優れたポリエチレンテレフタレート、ポリ
エチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、
ポリエチレンビス−α,β−(2−クロルフェノキシ)
エタン−4,4’−ジカルボキシレート等の芳香族ポリ
エステル系樹脂成分を少なくとも80重量%以上含む樹
脂組成物が好ましい。
【0020】使用する色素の量は、上記のような疎水性
樹脂である基材樹脂に対する色素の着色能力および目的
とする偏光フィルムの厚さを考慮して決定されるが、好
ましくは得られる偏光フィルム1枚当たりの可視光透過
率が30〜60%となるように調整する。例えば、偏光
フィルムの厚さが30〜200μmであれば、色素の樹
脂に対する量は0.01〜10重量%の範囲である。
【0021】本発明の偏光フィルムを製造するには、基
材樹脂と前記本発明の色素から選ばれた少なくとも1
種、必要により混合するその他の色素とともに溶融して
着色した後、フィルムもしくはシート状に成形し、延伸
することにより製造することができる。このようにして
製造された偏光フィルムは、用途によってさらに種々の
形態のフィルムやシートに加工して実用に供することが
できる。すなわち、a)上記の方法で製造されたフィル
ムそのまま、b)片面もしくは両面に光学的透明性と機
械的強度に優れた保護膜、例えば着色もしくは無着色の
ガラス類、または合成樹脂よりなる保護膜(層)を設け
た形の偏光シートまたはフィルム、c)一般的に利用さ
れる液晶デイスプレイ、窓ガラスまたはメガネ等への適
用時の簡便さのために、片面もしくは両面に粘着剤を塗
布した形のもの、さらには、d)偏光フィルムの表面に
蒸着、スパッタリングまたは塗工法等の周知の方法でイ
ンジウム−スズ系酸化物等の透明導電性膜を付加した形
のものなどが例示される。これらは液晶表示素子用のセ
ル形成材としても利用することができる。
【0022】
【実施例】以下、本発明の色素および該色素を用いた偏
光フィルムの代表例について、具体的に実施例を挙げて
説明する。実施例中の偏光度は次の方法によって測定し
た値である。即ち、2枚の偏光フィルムを延伸方向が平
行となるべく重ねて分光光度計の光路におき測定した可
視領域最大吸収波長での光線透過率(T//)および2枚
の偏光フィルムを延伸方向が直交すべく重ねて測定した
同波長での光線透過率(T⊥)より次式(数1)を用い
て偏光度(V)を算出した。
【0023】
【数1】 実施例1 1,5−ビス−メチルアミノ−アントラキノン−2−カ
ルボキシアルデヒド、2.6g及び2,6−ジアミノ−
アントラキノン1.0gを酢酸200ml中、8時間還流
攪拌した。反応液を室温まで冷却した後、析出物を濾取
し、少量の酢酸で洗浄、次いでN,N-ジメチルホルムアミ
ド、メタノールで洗浄し、乾燥して下記式(化6)の色
素2.8gを得た。
【0024】
【化6】 元素分析値 C H N 計算値(%) 72.90 4.33 10.63 実測値(%) 73.05 4.21 10.58 この色素をポリエチレンテレフタレート樹脂ペレットに
偏光フィルムの単体透過率が40%となるように加え、
均一に混合した後、溶融押出し、厚さ約200μmのシ
ート状に成形した。このシートをテンター延伸機を用い
て80℃で横方向に5倍延伸し、150℃で1分間熱処
理して、厚さ100μmの紫色偏光フィルムが得られ
た。その極大吸収波長535nmにおける偏光度は99
%と優れていた。この偏光フィルムを80℃相対湿度9
0%の条件下で500時間放置したが、色相の変化及び
偏光度の低下は実質的に認められなかった。またフィル
ムの収縮率は縦方向および横方向とも1%以下であり、
良好な寸法安定性を有していた。
【0025】実施例2 4,4’−ビス(エトキシホスフォノメチル)ビフェニ
ル9.1gのN,N-ジメチルホルムアミド溶液100mlを
金属ナトリウム1.4gをエタノール100mlに溶かし
た溶液に加え、室温で30分間攪拌した後、1,5−ジ
ヒドロキシ−アントラキノン−2−カルボキシアルデヒ
ド10.7gを加え、室温で4時間攪拌した後、析出物
を濾取し、N,N-ジメチルホルムアミド、次いでメタール
で洗浄し、乾燥して下記式(化7)の色素11gを得
た。
【0026】
【化7】 この色素を用いて、実施例1と同様にフィルム加工して
橙黄色の偏光フィルムを得た。極大吸収波長470nm
における偏光度は99.8%であり、実施例1と同様な
耐久性試験の結果、偏光度低下はなく、良好な寸法安定
性を有していた。
【0027】実施例3〜16 実施例1及び実施例2において、色素を〔表1〕〜〔表
3〕(第1表)に示す各種アントラキノン色素に変えた
他は、実施例1と実施例2と同様の実験を繰り返した。
尚、色素の構造式、色調を第1表に示し、又その元素分
析結果を〔表4〕(第2表)に示す。得られた偏光フィ
ルムはいずれも優れた偏光性能を有していた。
【0028】
【表1】
【0029】
【表2】
【0030】
【表3】
【0031】
【表4】
【0032】比較例1〜2 実施例1において合成した色素の代わりに特開平1−1
03667号公報において公開されている下記構造式
(A、B)(化8)で表わされる色素を使用する以外
は、実施例1と同様にして偏光フィルムを得た。各々極
大吸収波長605nm、640nmにおける偏光度は、
(A)が91%(B)が93%であり、本発明の色素よ
り劣っていた。
【0033】
【化8】
【0034】
【発明の効果】本発明のアントラキノン系色素を含有す
るフィルムは、偏光性能、耐熱寸法安定性、耐湿熱性等
に優れ、液晶表示用の偏光フィルムとして極めて有用で
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C09B 56/12 C09B 56/12 G02B 1/08 G02B 1/08 5/30 5/30 (56)参考文献 特開 昭61−14264(JP,A) 特開 平1−103667(JP,A) 特開 平4−120177(JP,A) 特開 平4−45159(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C09B 1/02 C09B 1/22 C09B 1/503 C09B 23/00 C09B 55/00 C09B 56/12 G02B 1/08 G02B 5/30

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記一般式(1)(化1)で表わされる
    アントラキノン系色素。 【化1】 (式中、R1 はヒドロキシル基、アミノ基又は低級アル
    キルアミノ基を示し、Xは窒素原子又はメチン基を示
    し、Aは芳香族の二官能性基を示し、nは0又は1の整
    数を示す。但し、nが0の場合XはN−Nを示す。)
  2. 【請求項2】 疎水性樹脂中に下記一般式(1)(化
    2)で表わされるアントラキノン系色素を少なくとも一
    種含有することを特徴とする偏光フィルム。 【化2】 (式中、R1 はヒドロキシル基、アミノ基又は低級アル
    キルアミノ基を示し、Xは窒素原子又はメチン基を示
    し、Aは芳香族の二官能性基を示し、nは0又は1の整
    数を示す。但し、nが0の場合XはN−Nを示す。)
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