JP6654540B2 - 二色性色素化合物、着色組成物、光吸収異方性膜、積層体および画像表示装置 - Google Patents
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Description
例えば、液晶ディスプレイ(liquid crystal display:LCD)では、表示における旋光性や複屈折性を制御するために直線偏光板や円偏光板が用いられている。また、有機発光ダイオード(Organic Light Emitting Diode:OLED)においても、外光の反射防止のために円偏光板が使用されている。
例えば、特許文献1には、所定のアゾ系色素と重合性液晶化合物とを含む組成物から形成される偏光膜が記載されている([請求項1])。
すなわち、以下の構成により上記課題を達成することができることを見出した。
X1およびX2は、それぞれ独立に置換基を表し、mおよびnは、それぞれ独立に0〜2の整数を表し、mが2である場合の複数のX1は、それぞれ同一であっても異なっていてもよく、nが2である場合の複数のX2は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
また、Ar1およびAr3は、それぞれ独立に芳香族炭化水素環または芳香族複素環を表し、Ar2は、置換基を有していてもよい、2つのヘテロ5員環が縮環した芳香族複素環を表す。
また、L1およびL2は、それぞれ独立に、単結合、−N=N−、−CH=CH−、−CH=N−、−N=CH−、−C≡C−、および、炭素原子が酸素原子または硫黄原子で置換されていてもよいアルキレン基、からなる群から選択されるいずれかの連結基を表し、L1およびL2の少なくとも一方は、−CH=CH−、−CH=N−および−N=CH−からなる群から選択されるいずれかの連結基を表す。
[2] 式(I)中のL2が、−CH=CH−、−CH=N−および−N=CH−からなる群から選択されるいずれかの連結基を表す、[1]に記載の二色性色素化合物。
[3] 式(I)中のAr1およびAr3が、いずれもベンゼン環である、[1]または[2]に記載の二色性色素化合物。
[4] 式(I)中のL1が、単結合、−N=N−および−CH=CH−からなる群から選択されるいずれかの連結基を表す、[1]〜[3]のいずれかに記載の二色性色素化合物。
[5] 式(I)中のX1およびX2が、それぞれ独立に、アルキル基、アルコキシ基、エステル基、アミド基およびアミノ基からなる群から選択されるいずれかの置換基を表す、[1]〜[4]のいずれかに記載の二色性色素化合物。
[7] 式(I)中のL1が、単結合である、[6]に記載の二色性色素化合物。
[8] 式(I)中のL2が、−CH=CH−である、[6]または[7]に記載の二色性色素化合物。
[9] 式(I)中のX1がアルキル基であり、かつ、式(I)中のX2がアミノ基である、[6]〜[8]のいずれかに記載の二色性色素化合物。
[11] 更に、水平配向剤を含有する、[10]に記載の着色組成物。
[12] [10]または[11]に記載の着色組成物を用いて形成される、光吸収異方性膜。
[13] 基材と、基材上に設けられる[12]に記載の光吸収異方性膜とを有する、積層体。
[14] 更に、光吸収異方性膜上に設けられるλ/4板を有する、[13]に記載の積層体。
[15] [12]に記載の光吸収異方性膜、または、[13]もしくは[14]に記載の積層体を有する、画像表示装置。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
なお、本明細書において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
本発明の二色性色素化合物は、下記式(I)で表される構造を有する化合物である。
本発明においては、上述した通り、下記式(I)で表される構造を有する二色性色素化合物を用いることにより、390〜550nmの波長領域において二色比の高い光吸収異方性膜を作製することができる。
この理由の詳細は未だ明らかになっていないが、本発明者らは以下の理由によるものと推測している。
すなわち、下記式(I)に示す通り、Ar2が示す2つのヘテロ5員環が縮環した芳香族複素環(例えば、チエノチアゾール環など)〔以下、本段落において「芳香族複素縮環」と略す。〕に結合する所定の連結基として、少なくとも一方の連結基を−CH=CH−、−CH=N−および−N=CH−からなる群から選択されるいずれかの連結基とすることにより、従来公知の芳香族複素縮環の連結基として知られているポリアゾ構造などよりも短波長側に吸収を有することができ、また、芳香族複素縮環の周辺分子の回転が促進され、結晶性が低下したため、390〜550nmの波長領域において高い二色比を達成できたと考えられる。
なお、一般的には、化合物の結晶性を低下させると、配向秩序度も低下する傾向にあるが、本発明者らが検討した結果、上述した連結基を有する芳香族複素縮環は、結晶性が低下しても、意外にも二色比が殆ど失われないことが明らかとなった。
また、Ar1およびAr3は、それぞれ独立に芳香族炭化水素環または芳香族複素環を表し、Ar2は、置換基を有していてもよい、2つのヘテロ5員環が縮環した芳香族複素環を表す。
また、L1およびL2は、それぞれ独立に、単結合、−N=N−、−CH=CH−、−CH=N−、−N=CH−、−C≡C−、および、炭素原子が酸素原子または硫黄原子で置換されていてもよいアルキレン基、からなる群から選択されるいずれかの連結基を表し、L1およびL2の少なくとも一方は、−CH=CH−、−CH=N−および−N=CH−からなる群から選択されるいずれかの連結基を表す。
上記置換基としては、例えば、アルキル基、アルコキシ基、エステル基、アミド基およびアミノ基からなる群から選択されるいずれかの置換基が挙げられる。
炭素数1〜10のアルキル基としては、具体的には、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、1−エチルペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、オクチル基、3−メチル−7−メチルオクチル基、n−ノニル基などが挙げられる。
炭素数1〜6のアルキレン基としては、具体的には、例えば、メチレン基、エチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基などが挙げられる。
炭素数1〜6のアルキル基としては、具体的には、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、および、n−ヘキシル基などが挙げられる。
芳香族炭化水素環としては、具体的には、例えば、ベンゼン環(例えば、上記式(I)中のmが1である場合は1,4−フェニレン基など)、ナフタレン環、アントラセン環などが挙げられる。
芳香族複素環としては、具体的には、例えば、フラン環、ピロール環、チオフェン環、ピリジン環、チアゾール環、オキサゾール環、ベンゾチアゾール環、チエノチアゾール環、フェナントロリン環などが挙げられる。
ここで、2つのヘテロ5員環が縮環した芳香族複素環としては、例えば、フラン環、ピロール環、チオフェン環、チアゾール環およびオキサゾール環からなる群から選択される2種のヘテロ5員環を縮環したものが挙げられる。
また、2つのヘテロ5員環が縮環した芳香族複素環が有していてもよい置換基としては、上述したX1およびX2が示す「置換基」と同様の置換基が挙げられる。
また、X3が示す置換基としては、上述したX1およびX2が示す「置換基」と同様の置換基が挙げられる。
上記式(I)中のL1およびL2は、それぞれ独立に、単結合、−N=N−、−CH=CH−、−CH=N−、−N=CH−、−C≡C−、および、炭素原子が酸素原子または硫黄原子で置換されていてもよいアルキレン基、からなる群から選択されるいずれかの連結基を表し、かつ、L1およびL2の少なくとも一方が、−CH=CH−、−CH=N−および−N=CH−からなる群から選択されるいずれかの連結基を表す。
ここで、L1およびL2が示すアルキレン基としては、例えば、炭素数1〜6のアルキレン基が挙げられ、具体的には、メチレン基、エチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基などが挙げられる。なお、このアルキレン基に関して、「炭素原子が酸素原子または硫黄原子で置換されていてもよい」とは、アルキレン基を構成する構成する−CH2−の1個以上が、例えば、−O−、−S−、−C(=O)−、−OC(=O)−、−C(=O)O−、−OC(=O)O−、−N(R6)C(=O)−、−C(=O)N(R7)−、−OC(=O)N(R8)−、−N(R9)C(=O)O−、−SC(=O)−または−C(=O)S−で置換されていてもよいことを表す。
本発明の着色組成物は、上述した本発明の二色性色素化合物と液晶性化合物とを含有する組成物である。
本発明の着色組成物は、液晶性化合物を含有することで、二色性色素化合物の析出を抑止しながら、二色性色素化合物を高い配向度で配向させることができる。
本発明の着色組成物が含有する液晶性化合物としては、低分子液晶性化合物および高分子液晶性化合物のいずれも用いることができる。
ここで、「低分子液晶性化合物」とは、化学構造中に繰り返し単位を有さない液晶性化合物のことをいう。
また、「高分子液晶性化合物」とは、化学構造中に繰り返し単位を有する液晶性化合物のことをいう。
低分子液晶性化合物としては、例えば、特開2013−228706に記載されているが挙げられる。
高分子液晶性化合物としては、例えば、特開2011−237513に記載されているサーモトロピック液晶性高分子が挙げられる。また、高分子液晶性化合物は、末端に架橋性基(例えば、アクリロイル基およびメタクリロイル基)を有していてもよい。
本発明の着色組成物は、水平配向剤を含有していることが好ましい。
水平配向剤としては、例えば、特許文献1(特開2011−237513号公報)の[0253]〜[0292]段落に記載されている一般式(1)〜(3)で表される化合物が挙げられ、これらの内容は本明細書中に引用するものとする。
水平配向剤を添加することで、光吸収異方性膜/空気界面での配向欠陥および凹凸が生じるのを抑制することができ、面状均一性をさらに向上させることができる。なお、「水平配向」とは、光吸収異方性膜の水平面に対して二色性色素化合物の長軸方向が平行であることをいうが、厳密に平行であることを要求するものではなく、本明細書では、長軸方向と水平面とのなす傾斜角が10度未満の配向を意味するものとする。傾斜角は5度以下が好ましく、3度以下がより好ましく、2度以下が更に好ましく、1度以下が最も好ましい。
本発明の着色組成物は、重合開始剤を含有してもよい。
重合開始剤としては特に制限はないが、感光性を有する化合物、すなわち光重合開始剤であることが好ましい。
光重合開始剤としては、各種の化合物を特に制限なく使用できる。光重合開始剤の例には、α−カルボニル化合物(米国特許第2367661号、同2367670号の各明細書)、アシロインエーテル(米国特許第2448828号明細書)、α−炭化水素置換芳香族アシロイン化合物(米国特許第2722512号明細書)、多核キノン化合物(米国特許第3046127号および同2951758号の各明細書)、トリアリールイミダゾールダイマーとp−アミノフェニルケトンとの組み合わせ(米国特許第3549367号明細書)、アクリジンおよびフェナジン化合物(特開昭60−105667号公報および米国特許第4239850号明細書)、オキサジアゾール化合物(米国特許第4212970号明細書)、および、アシルフォスフィンオキシド化合物(特公昭63−40799号公報、特公平5−29234号公報、特開平10−95788号公報および特開平10−29997号公報)等が挙げられる。
このような光重合開始剤としては、市販品も用いることができ、BASF社製のイルガキュア184、イルガキュア907、イルガキュア369、イルガキュア651、イルガキュア819およびイルガキュアOXE−01等が挙げられる。
本発明の着色組成物が重合開始剤を含有する場合、重合開始剤の含有量は、着色組成物中の上記二色性色素化合物と上記液晶性化合物との合計100質量部に対し、0.01〜30質量部が好ましく、0.1〜15質量部が好ましい。重合開始剤の含有量が0.01質量部以上であることで、光吸収異方性膜の硬化性が良好となり、30質量部以下であることで、光吸収異方性膜の配向が良好となる。
本発明の着色組成物は、作業性等の観点から、溶媒を含有するのが好ましい。
溶媒としては、例えば、ケトン類(例えば、アセトン、2−ブタノン、メチルイソブチルケトン、シクロペタンタノン、シクロヘキサノンなど)、エーテル類(例えば、ジオキサン、テトラヒドロフランなど)、脂肪族炭化水素類(例えば、ヘキサンなど)、脂環式炭化水素類(例えば、シクロヘキサンなど)、芳香族炭化水素類(例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、トリメチルベンゼンなど)、ハロゲン化炭素類(例えば、ジクロロメタン、トリクロロメタン、ジクロロエタン、ジクロロベンゼン、クロロトルエンなど)、エステル類(例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチルなど)、アルコール類(例えば、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、シクロヘキサノールなど)、セロソルブ類(例えば、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、1,2−ジメトキシエタンなど)、セロソルブアセテート類、スルホキシド類(例えば、ジメチルスルホキシドなど)、アミド類(例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなど)、および、ヘテロ環化合物(例えば、ピリジンなど)などの有機溶媒、ならびに、水が挙げられる。これの溶媒は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
これらの溶媒のうち、有機溶媒を用いることが好ましく、ハロゲン化炭素類またはケトン類を用いることがより好ましい。
本発明の着色組成物が溶媒を含有する場合において、溶媒の含有量は、着色組成物の全質量に対して、80〜99質量%であることが好ましく、83〜97質量%であることがより好ましく、85〜95質量%であることが更に好ましい。
本発明の着色組成物は、本発明の二色性色素化合物以外の二色性色素化合物(以下、「他の二色性色素化合物」と略す。)を含有してもよい。
他の二色性色素化合物としては特に限定はなく、例えば、特開2013−227532号公報の[0008]〜[0026]段落、および、特開2013−109090号公報の[0012]〜[0029]段落などに記載されている二色性色素化合物等が挙げられる。
本発明の光吸収異方性膜は、上述した本発明の着色組成物を用いて形成される光吸収異方性膜である。
本発明の光吸収異方性膜の製造方法の一例としては、上記着色組成物を基材上に塗布して塗布膜を形成する工程(以下、「塗布膜形成工程」ともいう。)と、塗布膜に含まれる液晶性成分を配向させる工程(以下、「配向工程」ともいう。)と、をこの順に含む方法が挙げられる。
なお、液晶性成分とは、上述した液晶性化合物だけでなく、上述した二色性色素化合物が液晶性を有している場合は、液晶性を有する二色性色素化合物も含む成分である。
塗布膜形成工程は、上記着色組成物を基材上に塗布して塗布膜を形成する工程である。
上述した溶媒を含有する着色組成物を用いたり、着色組成物を加熱などによって溶融液などの液状物としたものを用いたりすることにより、基材上に着色組成物を塗布することが容易になる。
着色組成物の塗布方法としては、具体的には、例えば、ロールコーティング法、グラビア印刷法、スピンコート法、ワイヤーバーコーティング法、押し出しコーティング法、ダイレクトグラビアコーティング法、リバースグラビアコーティング法、ダイコーティング法、スプレー法、および、インクジェット法などの公知の方法が挙げられる。
本態様では、着色組成物が基材上に塗布されている例を示したが、これに限定されず、例えば、基材上に設けられた配向膜上に着色組成物を塗布してもよい。配向膜の詳細については後述する。
配向工程は、塗布膜に含まれる液晶性成分を配向させる工程である。これにより、光吸収異方性膜が得られる。
配向工程は、乾燥処理を有していてもよい。乾燥処理によって、溶媒などの成分を塗布膜から除去することができる。乾燥処理は、塗布膜を室温下において所定時間放置する方法(例えば、自然乾燥)によって行われてもよいし、加熱および/または送風する方法によって行われてもよい。
ここで、着色組成物に含まれる液晶性成分は、上述した塗布膜形成工程または乾燥処理によって、配向する場合がある。例えば、着色組成物が溶媒を含む塗布液として調製されている態様では、塗布膜を乾燥して、塗布膜から溶媒を除去することで、光吸収異方性を持つ塗布膜(すなわち、光吸収異方性膜)が得られる。
乾燥処理が塗布膜に含まれる液晶性成分の液晶相への転移温度以上の温度により行われる場合には、後述する加熱処理は実施しなくてもよい。
加熱処理は、製造適性等の面から10〜250℃が好ましく、25〜190℃がより好ましい。また、加熱時間は、1〜300秒が好ましく、1〜60秒がより好ましい。
以上の工程によって、光吸収異方性膜を得ることができる。
なお、本態様では、塗布膜に含まれる液晶性成分を配向する方法として、乾燥処理および加熱処理などを挙げているが、これに限定されず、公知の配向処理によって実施できる。
光吸収異方性膜の製造方法は、上記配向工程後に、光吸収異方性膜を硬化させる工程(以下、「硬化工程」ともいう。)を有していてもよい。これにより、耐久性および硬化性に優れた光吸収異方成膜が得られる。
硬化工程は、例えば、光吸収異方性膜が架橋性基(重合性基)を有している場合には、加熱および/または光照射(露光)によって実施される。このなかでも、硬化工程は光照射によって実施されることが好ましい。
硬化に用いる光源は、赤外線、可視光または紫外線など、種々の光源を用いることが可能であるが、紫外線であることが好ましい。また、硬化時に加熱しながら紫外線を照射してもよいし、特定の波長のみを透過するフィルタを介して紫外線を照射してもよい。
露光が加熱しながら行われる場合、露光時の加熱温度は、光吸収異方性膜に含まれる液晶性成分の液晶相への転移温度にもよるが、25〜140℃であることが好ましい。
また、露光は、窒素雰囲気下で行われてもよい。ラジカル重合によって光吸収異方性膜の硬化が進行する場合において、酸素による重合の阻害が低減されるため、窒素雰囲気下で露光することが好ましい。
本発明の積層体は、基材と、基材上に形成された上述した光吸収異方性膜と、を有する積層体である。
また、本発明の積層体は、上記光吸収異方性膜上に設けられるλ/4板を有していてもよい。
また、本発明の積層体は、上記基材と上記光吸収異方性膜との間に配向膜を有することが好ましい。
以下、積層体を構成する各層のうち、上述した光吸収異方性膜以外について説明する。
基材としては、光吸収異方性膜の用途に応じて選択することができ、例えば、ガラスおよびポリマーフィルムが挙げられる。基材の光透過率は、80%以上であるのが好ましい。
基材としてポリマーフィルムを用いる場合には、光学的等方性のポリマーフィルムを用いるのが好ましい。ポリマーの具体例および好ましい態様は、特開2002−22942号公報の[0013]段落の記載を適用できる。また、従来知られているポリカーボネートやポリスルホンのような複屈折の発現しやすいポリマーであっても国際公開WO00/26705号公報に記載の分子を修飾することで発現性を低下させたものを用いることもできる。
本発明の積層体が有していてもよい「λ/4板」とは、λ/4機能を有する板であり、具体的には、ある特定の波長の直線偏光を円偏光に(または円偏光を直線偏光に)変換する機能を有する板である。
λ/4板の具体例としては、例えば米国特許出願公開2015/0277006号などが挙げられる。
例えば、λ/4板が単層構造である態様としては、具体的には、延伸ポリマーフィルムや、支持体上にλ/4機能を有する光学異方性層を設けた位相差フィルム等が挙げられ、また、λ/4板が複層構造である態様としては、具体的には、λ/4板とλ/2板とを積層してなる広帯域λ/4板が挙げられる。
λ/4板と光吸収異方性膜とは、接して設けられていてもよいし、λ/4板と光吸収異方性膜との間に、他の層が設けられていてもよい。このような層としては、密着性担保のための粘着層または接着層が挙げられる。
本発明の積層体は、基材と光吸収異方性膜との間に、配向膜を有していてもよい。
配向膜は、配向膜上において本発明の着色組成物に含まれる液晶性成分を所望の配向状態とすることができるのであれば、どのような層でもよい。
配向膜を形成する方法としては、例えば、有機化合物(好ましくはポリマー)の膜表面へのラビング処理、無機化合物の斜方蒸着、マイクログルーブを有する層の形成、および、ラングミュアブロジェット法(LB膜)による有機化合物(例えば、ω−トリコサン酸、ジオクタデシルメチルアンモニウムクロライド、ステアリル酸メチルなど)の累積などの手法が挙げられる。さらに、電場の付与、磁場の付与あるいは光照射により、配向機能が生じる配向膜も知られている。
なかでも、本発明では、配向膜のプレチルト角の制御し易さの点からはラビング処理により形成する配向膜が好ましく、配向の均一性の点からは光照射により形成する光配向膜も好ましい。
ラビング処理により形成される配向膜に用いられるポリマー材料としては、多数の文献に記載があり、多数の市販品を入手することができる。本発明においては、ポリビニルアルコール又はポリイミド、及びその誘導体が好ましく用いられる。配向膜については国際公開WO01/88574A1号公報の43頁24行〜49頁8行の記載を参照することができる。配向膜の厚さは、0.01〜10μmであることが好ましく、0.01〜1μmであることが更に好ましい。
光照射により形成される配向膜に用いられる光配向材料としては、多数の文献等に記載がある。本発明においては、例えば、特開2006−285197号公報、特開2007−76839号公報、特開2007−138138号公報、特開2007−94071号公報、特開2007−121721号公報、特開2007−140465号公報、特開2007−156439号公報、特開2007−133184号公報、特開2009−109831号公報、特許第3883848号、特許第4151746号に記載のアゾ化合物、特開2002−229039号公報に記載の芳香族エステル化合物、特開2002−265541号公報、特開2002−317013号公報に記載の光配向性単位を有するマレイミド及び/又はアルケニル置換ナジイミド化合物、特許第4205195号、特許第4205198号に記載の光架橋性シラン誘導体、特表2003−520878号公報、特表2004−529220号公報、または、特許第4162850号に記載の光架橋性ポリイミド、ポリアミドもしくはエステルが好ましい例として挙げられる。より好ましくは、アゾ化合物、光架橋性ポリイミド、ポリアミド、または、エステルである。
本明細書において、「直線偏光照射」「非偏光照射」とは、光配向材料に光反応を生じせしめるための操作である。用いる光の波長は、用いる光配向材料により異なり、その光反応に必要な波長であれば特に限定されるものではない。光照射に用いる光のピーク波長は、200nm〜700nmが好ましく、光のピーク波長が400nm以下の紫外光がより好ましい。
非偏光の場合には、配向膜に対して、斜めから非偏光を照射する。その入射角度は、10〜80°が好ましく、20〜60°がより好ましく、30〜50°が更に好ましい。
照射時間は、1分〜60分が好ましく、1分〜10分がより好ましい。
本発明の積層体は、偏光素子(偏光板)として使用でき、具体的には、例えば、直線偏光板または円偏光板として使用できる。
本発明の積層体が上記λ/4板などの光学異方性層を有さない場合には、積層体は直線偏光板として使用できる。一方、本発明の積層体が上記λ/4板を有する場合には、積層体は円偏光板として使用できる。
本発明の画像表示装置は、上述した光吸収異方性膜または上述した積層体を有する。
本発明の画像表示装置に用いられる表示素子は特に限定されず、例えば、液晶セル、有機エレクトロルミネッセンス(以下、「EL」と略す。)表示パネル、および、プラズマディスプレイパネル等が挙げられる。
これらのうち、液晶セルまたは有機EL表示パネルであるのが好ましく、液晶セルであるのがより好ましい。すなわち、本発明の画像表示装置としては、表示素子として液晶セルを用いた液晶表示装置、表示素子として有機EL表示パネルを用いた有機EL表示装置であるのが好ましく、液晶表示装置であるのがより好ましい。
本発明の画像表示装置の一例である液晶表示装置としては、上述した光吸収異方性膜と、液晶セルと、を有する態様が好ましく挙げられる。より好適には、上述した積層体(ただし、λ/4板を含まない)と、液晶セルと、を有する液晶表示装置である。
なお、本発明においては、液晶セルの両側に設けられる光吸収異方性膜(積層体)のうち、フロント側の偏光素子として本発明の光吸収異方性膜(積層体)を用いるのが好ましく、フロント側およびリア側の偏光素子として本発明の光吸収異方性膜(積層体)を用いるのがより好ましい。
以下に、液晶表示装置を構成する液晶セルについて詳述する。
液晶表示装置に利用される液晶セルは、VA(Virtical Alignment)モード、OCB(Optically Compensated Bend)モード、IPS(In−Plane−Switching)モード、またはTN(Twisted Nematic)であることが好ましいが、これらに限定されるものではない。
TNモードの液晶セルでは、電圧無印加時に棒状液晶性分子(棒状液晶性化合物)が実質的に水平配向し、更に60〜120゜にねじれ配向している。TNモードの液晶セルは、カラーTFT液晶表示装置として最も多く利用されており、多数の文献に記載がある。
VAモードの液晶セルでは、電圧無印加時に棒状液晶性分子が実質的に垂直に配向している。VAモードの液晶セルには、(1)棒状液晶性分子を電圧無印加時に実質的に垂直に配向させ、電圧印加時に実質的に水平に配向させる狭義のVAモードの液晶セル(特開平2−176625号公報記載)に加えて、(2)視野角拡大のため、VAモードをマルチドメイン化した(MVAモード(Multi−domain Vertical Alignment)の)液晶セル(SID97、Digest of tech.Papers(予稿集)28(1997)845記載)、(3)棒状液晶性分子を電圧無印加時に実質的に垂直配向させ、電圧印加時にねじれマルチドメイン配向させるモード(n−ASM(Axially symmetric aligned microcell)モード)の液晶セル(日本液晶討論会の予稿集58〜59(1998)記載)および(4)SURVIVALモードの液晶セル(LCD(liquid crystal display)インターナショナル98で発表)が含まれる。また、PVA(Patterned Vertical Alignment)型、光配向型(Optical Alignment)、およびPSA(Polymer−Sustained Alignment)のいずれであってもよい。これらのモードの詳細については、特開2006−215326号公報、および特表2008−538819号公報に詳細な記載がある。
IPSモードの液晶セルは、棒状液晶性分子が基板に対して実質的に平行に配向しており、基板面に平行な電界が印加することで液晶分子が平面的に応答する。IPSモードは電界無印加時で黒表示となり、上下一対の偏光板の吸収軸は直交している。光学補償シートを用いて、斜め方向での黒表示時の漏れ光を低減させ、視野角を改良する方法が、特開平10−54982号公報、特開平11−202323号公報、特開平9−292522号公報、特開平11−133408号公報、特開平11−305217号公報、特開平10−307291号公報などに開示されている。
本発明の画像表示装置の一例である有機EL表示装置としては、例えば、視認側から、光吸収異方性膜と、λ/4板と、有機EL表示パネルと、をこの順で有する態様が好適に挙げられる。
より好適には、視認側から、λ/4板を有する上述した積層体と、有機EL表示パネルと、をこの順に有する態様である。この場合には、積層体は、視認側から、基材、必要に応じて設けられる配向膜、光吸収異方性膜、および、λ/4板の順に配置されている。
また、有機EL表示パネルは、電極間(陰極および陽極間)に有機発光層(有機エレクトロルミネッセンス層)を挟持してなる有機EL素子を用いて構成された表示パネルである。有機EL表示パネルの構成は特に制限されず、公知の構成が採用される。
以下のステップに従い、下記式(1−A)で表される中間体(1−A)を得た後に、化合物(1)を合成した。
J. Heterocyclic Chem., 1983, 20, 113及び特開2002−23295号公報に記載された方法に従って合成した5−ブロモー2−メチルチエノ[2,3−d]チアゾール4.68g(20mmol)と、4−ジエチルアミノベンズアルデヒド3.54g(20mmol)とを、テトラヒドロフラン(THF)10mlに溶解させ、55℃のオイルバス中15分攪拌させた。
このTHF溶液に、NaH1.2g(質量比60%換算)を注意深く添加し、55℃のオイルバス中で4時間攪拌した。
次いで、室温(23℃)に降温し、発泡がなくなるまでメタノールを添加した。
その後、吸引ろ過し、メタノールおよび水を用いて洗浄し、40℃で一晩乾燥させ、中間体(1−A)を得た。収量は1.35g(収率17.2%)であった。
得られた中間体(1−A)0.79g(2.0mmol)、4−ヘキシルフェニルボロン酸0.41g(2.0mmol)、酢酸パラジウム0.12g(0.56mmol)、および、キサントホス0.32g(0.56mmol)をトルエン3ml、水0.3ml中に添加し、脱気し、窒素充てんする操作を3回繰り返した。
系内を窒素雰囲気下にさせたまま、100℃のオイルバス中で7時間攪拌した。
次いで、室温(23℃)に降温した後、酢酸エチルと水で分液操作を行い、硫酸マグネシウムで有機層を乾燥させた。濃縮後、カラムにより精製し、化合物(1)を得た。収量は100mg(収率10.5%)であった。
NMR(nuclear magnetic resonance)データ(CDCl3)δ:0.90(t、3H)、1.22(t、6H)、1.30−1.40(m、6H)、1.65(m、2H)、2.62(t、2H)、3.40(q、4H)、6.68(d、2H)、7.10(d、1H)、7.22(d、2H)、7.35―7.40(m、2H)、7.42(d、3H)、7.54(d、2H)
以下のステップに従い、下記式(2−B)で表される中間体(2−B)および下記式(2−A)で表される中間体(2−A)を得た後に、化合物(2)を合成した。
次いで、中間体(2−A)0.90g(2mmol)、ボロン酸エステル0.57g(2.2mmol)、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム0.46g(0.4mmol)、および、炭酸カリウム0.83g(6.0mmol)を1,4−ジオキサン10mlに溶解させ、脱気し、窒素充てんする操作を3回繰り返した。
系内を窒素雰囲気下にさせたまま、100℃のオイルバス中で5時間攪拌した。
次いで、室温(23℃)に降温した後、水を30ml添加し、析出した固体をろ過して粗体を得た。カラムにより精製し、化合物(2)を得た。収量は100mg(収率9.9%)であった。
NMRデータ(CDCl3)δ:0.88(t、3H)、1.12(d、3H)、1.40−1.70(m、2H)、2.38(m、1H)、3.00(t、2H)、3.86(s、3H)、4.35(t、2H)、6.95(d、2H)、7.22(d、1H)、7.35(d、2H)、7.50−7.58(m、3H)、7.82(d、2H)、7.92(s、1H)
実施例2で得られた中間体(2−B)1.17g(3.0mmol)と4−ブトキシベンズアルデヒド0.53g(3.0mmol)とをトルエン10mlに加え、130℃のオイルバス中で8時間加熱還流させた。
反応液を濃縮後、カラムを実施し、下記式(3)で表される化合物(3)を得た。収量は80mg(収率4.9%)であった。
NMRデータ(CDCl3)δ:0.88(t、3H)、1.12(d、3H)、1.26(t、6H)、1.40−1.70(m、2H)、2.44(m、1H)、3.00(t、2H)、3.48(q、4H)、4.35(t、2H)、6.70(d、2H)、7.34(d、2H)、7.80(d、2H)、7.86(d、2H)、7.90(s、1H)、8.90(s、1H)
中間体(2−A)0.45g(1.0mmol)、4−ブロモーN,N−ジエチルアニリン0.20g(1.0mmol)、テトラキストリフェニルフォスフィンパラジウム0.23g(0.20mmol)、炭酸カリウム0.41g(3.0mmol)を1,4−ジオキサン10ml中に溶解させ、脱気及び窒素充てん操作を3回繰り返した後、外設80℃のオイルバス中で8時間反応させた。
反応終了後、室温に冷却し、水を30ml加えてろ過した。
得られたろ過物をカラム精製した後、クロロホルムーメタノールにより再結晶を行い、下記式(X)で表される化合物(X)を得た。収量は120mg(収率12%)であった。
NMRデータ(CDCl3)δ:0.88(t、3H)、1.12(d、3H)、1.26(t、6H)、1.40−1.70(m、2H)、2.44(m、1H)、3.00(t、2H)、4.32(t、2H)、6.98(d、2H)、7.30(d、2H)、7.70(d、2H)、7.92(s、1H)、7.95(d、2H)
従来公知の方法で合成した下記式(Y−1)で表される中間体(Y−1)4.3g(10.0mmol)を塩酸6mlと酢酸6mlに添加し、氷冷下、亜硝酸ナトリウム0.72g(10.5mmol)の水溶液5mlを0℃以下で滴下し、1時間攪拌後に0.52mgのアミド硫酸を添加しジアゾニウム溶液を得た。
N,N−ジエチルアニリン1.5gの10mlメタノール溶液を0℃以下に維持しながら、ジアゾニウム溶液を滴下した。室温(23℃)まで昇温させ、1時間攪拌後、水を30ml添加し得られた固体をろ別した。
カラムにより精製し、下記式(Y)で表される黒紫色固体の化合物(Y)を得た。収量は0.94g(収率16%)であった。
NMRデータ(CDCl3)δ:0.88(t、3H)、1.30―1.40(m、22H)、1.58(m、2H)、1.65(m、2H)、2.68(t、2H)、3.50(t、4H)、6.78(d、2H)、7.30(d、2H)、7.82(d、2H)、7.90(s、1H)7.98(d、2H)
以下のようにして作製した配向膜上に、後述する実施例4の着色組成物を用いて光吸収異方性膜を作製した。
ガラス基材(セントラル硝子社製、青板ガラス、サイズ300mm×300mm、厚み1.1mm)をアルカリ洗剤で洗浄し、次いで純水を注いだ後、ガラス基材を乾燥させた。
次いで、下記の配向膜形成用組成物1を#12のバーを用いて乾燥後のガラス基材上に塗布し、塗布した配向膜形成用組成物1を110℃で2分間乾燥することにより、ガラス基材上に塗布膜を形成した。
得られた塗布膜にラビング処理(ローラーの回転数:1000回転/2.9mm、ステージ速度1.8m/分)を1回施して、ガラス基材上に配向膜を作製した。
配向膜形成用組成物1の組成
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・変性ビニルアルコール(下記式(PVA−1)) 2.00質量部
・水 74.08質量部
・メタノール 23.86質量部
・光重合開始剤
(イルガキュア2959、BASF社製) 0.06質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
得られた配向膜上に、実施例4の着色組成物(下記組成を参照)を、スピンコーターを用いて、回転速度1000回転/10秒の条件でスピンコートした後、室温(23℃)で30秒間乾燥させることで、配向膜上に塗布膜を形成した。
次いで、得られた塗布膜を180℃で15秒間加熱した後、室温(23℃)に冷却して、配向膜上に実施例1の光吸収異方性膜を作製した。
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実施例4の着色組成物の組成
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・液晶性化合物(B)(下記式(B)参照) 3.22質量部
・化合物(1) 1.73質量部
・界面改良剤F1(下記式(F1)参照) 0.02質量部
・クロロホルム(溶媒) 95.03質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
化合物(1)に代えて、実施例2で合成した化合物(2)を用いた以外は、実施例4と同様の方法で光吸収異方性膜を作製した。
化合物(1)に代えて、実施例3で合成した化合物(3)を用いた以外は、実施例4と同様の方法で光吸収異方性膜を作製した。
化合物(1)に代えて、比較例1で合成した化合物(X)を用いた以外は、実施例4と同様の方法で光吸収異方性膜を作製した。
化合物(1)に代えて、比較例2で合成した化合物(Y)を用いた以外は、実施例4と同様の方法で光吸収異方性膜を作製した。
<二色比>
光学顕微鏡(株式会社ニコン製、製品名「ECLIPSE E600 POL」)の光源側に直線偏光子を挿入した状態で、サンプル台に実施例および比較例で作製した各光吸収異方性膜をセットし、マルチチャンネル分光器(Ocean Optics社製、製品名「QE65000」)を用いて400〜500nmの波長域における光吸収異方性膜の吸光度を測定し、以下の式により二色比を算出した。結果を下記表1に示す。なお、比較例3は、作製される光吸収異方性膜が、結晶が析出し、ヘイズが大きいため評価できず、下記表1においては「−」と表記している。
二色比(D0)=Az0/Ay0
上記式において、「Az0」は光吸収異方性膜の吸収軸方向の偏光に対する吸光度を表し、「Ay0」は光吸収異方性膜の偏光軸方向の偏光に対する吸光度を表す。
光吸収異方性膜の作製時に、配向膜上に形成した塗布膜を目視にて観察し、塗布膜上に白い粒が見えるもの(結晶が析出していると判断できるもの)を「C」と評価し、白い粒は見られないがヘイズがある(白く濁る)ものを「B」と評価し、透明に見えるものを「A」と判断した。結果を下記表1に示す。
(1)溶液
実施例1〜3および比較例1〜2で合成した各化合物について、シクロペンタノン溶媒中の吸収極大波長を、分光光度計UV−2550(島津製作所社製)で測定した。結果を下記表1に示す。
(2)膜
上述した二色比の測定において、実施例および比較例で作製した各光吸収異方性膜の吸収極大波長を、光学顕微鏡(株式会社ニコン製、製品名「ECLIPSE E600 POL」)で測定した。結果を下記表1に示す。なお、比較例3は、二色比の測定ができなかったため、下記表1においては「−」と表記している。
チエノチアゾール環に結合する所定の連結基として、少なくとも一方の連結基を−CH=CH−、−CH=N−および−N=CH−からなる群から選択されるいずれかの連結基とすることにより、390〜550nmの波長領域における光吸収異方性膜の二色比が高くなることが分かった(実施例4〜6)。
Claims (10)
- 下記式(I)で表される構造を有する二色性色素化合物。
X1およびX2は、それぞれ独立に、アルキル基、アルコキシ基、R 1 −C(=O)O−R 2 −で表される基、R 1 −OC(=O)−R 2 −で表される基、R 3 −C(=O)N(R 4 )−で表される基、−C(=O)N(R 4 )(R 5 )で表される基およびアミノ基からなる群から選択されるいずれかの置換基を表し、mおよびnは、それぞれ独立に0〜2の整数を表し、mが2である場合の複数のX1は、それぞれ同一であっても異なっていてもよく、nが2である場合の複数のX2は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
また、X3は、水素原子、または、アルキル基、アルコキシ基、R 1 −C(=O)O−R 2 −で表される基、R 1 −OC(=O)−R 2 −で表される基、R 3 −C(=O)N(R 4 )−で表される基、−C(=O)N(R 4 )(R 5 )で表される基およびアミノ基からなる群から選択されるいずれかの置換基を表す。
また、L1は、単結合または−N=N−を表し、L2は、−CH=CH−または−N=CH−を表す。
また、R 1 は、炭素数1〜10のアルキル基を表し、R 2 は、単結合または炭素数1〜6のアルキレン基を表し、R 3 〜R 5 は、炭素数1〜6のアルキル基を表す。 - 前記式(I)中のL1が、単結合である、請求項1に記載の二色性色素化合物。
- 前記式(I)中のL2が、−CH=CH−である、請求項1または2に記載の二色性色素化合物。
- 前記式(I)中のX1がアルキル基であり、かつ、前記式(I)中のX2がアミノ基である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の二色性色素化合物。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の二色性色素化合物と、液晶性化合物と含有する、着色組成物。
- 更に、水平配向剤を含有する、請求項5に記載の着色組成物。
- 請求項5または6に記載の着色組成物を用いて形成される、光吸収異方性膜。
- 基材と、前記基材上に設けられる請求項7に記載の光吸収異方性膜とを有する、積層体。
- 更に、前記光吸収異方性膜上に設けられるλ/4板を有する、請求項8に記載の積層体。
- 請求項7に記載の光吸収異方性膜、または、請求項8もしくは請求項9に記載の積層体を有する、画像表示装置。
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