JP7246562B2 - 波長選択吸収フィルタ、有機エレクトロルミネッセンス表示装置及び液晶表示装置 - Google Patents
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Description
上記対策として、波長430nm付近に吸収極大を有する色素を含有する光学フィルタ等の、青色波長域の可視光をカットする光学フィルタを使用することによって、ブルーライトをカットする技術が知られている。一方、このようなブルーライトカット機能を有する光学フィルタを用いた場合には、色味が変化してしまうという問題が生じてしまう。
そのため、上記問題を共に解決する光学フィルタの開発が求められている。
また、特許文献3には、電子装置からの目に有害な光放射を低減するシールドフィルムとして、380~400nmの紫外線領域の透過率を90%以上低減し、415~555nmの高エネルギー可視光領域の透過率を10%以上低減し、625~740nmの赤色光領域の透過率を10%以上低減するシールドが記載されている。
本発明者らが検討したところ、特許文献1に記載の光学フィルム又は特許文献3に記載のシールドでは、ブルーライトカットを担う吸収が、青色波長域において短波長側に位置するため、ブルーライトを十分に低減しているとは言えず、改善の余地があることがわかってきた。また、特許文献3に記載のシールドでは、相対輝度の低下と色味の変化(相関色温度の大幅な上昇)も生じてしまう問題もあった。
一方、特許文献2に記載の硬化膜は、ブルーライトカットを担う吸収が、青色波長域において長波長側に位置するものの、十分なブルーライトカット機能を示すように染料の配合量を調整した場合には、色味の変化(相関色温度の大幅な低下)が生じてしまうことがわかってきた。
<1>
樹脂と、異なる波長域に主吸収波長帯域を有する下記の染料Aおよび染料Dとを含有する波長選択吸収フィルタであって、この波長選択吸収フィルタの波長λnmにおける吸光度Ab(λ)が下記式(I)の関係を満たす、波長選択吸収フィルタ。
染料A:波長選択吸収フィルタ中で波長400~430nmに主吸収波長帯域を有する染料
染料D:波長選択吸収フィルタ中で波長640~730nmに主吸収波長帯域を有する染料
関係式(I) 0.05≦Ab(450)/Ab(430)<1.00
<2>
上記染料Aが下記一般式(A1)で表される色素である、<1>に記載の波長選択吸収フィルタ。
<3>
<1>又は<2>に記載の波長選択吸収フィルタを含む偏光板。
<4>
<1>又は<2>に記載の波長選択吸収フィルタを含む、有機エレクトロルミネッセンス表示装置又は液晶表示装置。
本発明において、ある基の炭素数を規定する場合、この炭素数は、本発明ないし本明細書において特段の断りのない限りは、基全体の炭素数を意味する。つまり、この基がさらに置換基を有する形態である場合、この置換基を含めた全体の炭素数を意味する。
本発明において、特段の断りがない限り、波長選択吸収フィルタを構成する成分(染料、樹脂、及びその他の適宜含有していてもよい成分等)は、それぞれ、波長選択吸収フィルタ中に1種含有されていてもよく、2種以上含有されていてもよい。
本発明において、特段の断りがない限り、二重結合については、分子内にE型及びZ型が存在する場合、そのいずれであっても、またこれらの混合物であってもよい。
本発明において、化合物(錯体を含む。)の表示については、化合物そのもののほか、その塩、そのイオンを含む意味に用いる。また、本発明の効果を損なわない範囲で、構造の一部を変化させたものを含む意味である。更に、置換又は無置換を明記していない化合物については、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の置換基を有していてもよい意味である。このことは、置換基及び連結基についても同様である。
また、本発明において「~」を用いて表される数値範囲は、「~」前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
本発明において、組成物とは、成分濃度が一定である(各成分が均一に分散している)混合物に加えて、目的とする機能を損なわない範囲で成分濃度が変動している混合物を包含する。
本発明において、波長XX~YYnmに主吸収波長帯域を有するとは、極大吸収を示す波長(すなわち、極大吸収波長)が波長領域XX~YYnmに存在することを意味する。したがって、この極大吸収波長が上記波長領域内にあれば、この波長を含む吸収帯域全体が上記波長領域内にあってもよく、上記波長領域外まで広がっていてもよい。また、極大吸収波長が複数存在する場合、本発明の効果を奏する限り、最も大きい吸光度を示す極大吸収波長が上記波長領域に存在していればよい。すなわち、最も大きい吸光度を示す極大吸収波長以外の極大吸収波長は、本発明の効果を奏する範囲内で、上記波長領域XX~YYnmの内外のいずれに存在していてもよい。
また、本発明の波長選択吸収フィルタを備えた本発明の有機エレクトロルミネッセンス表示装置及び液晶表示装置は、相対輝度の低下は抑制されつつ、優れたブルーライトカット機能と優れた相関色温度とを両立して示すことができる。
本発明の波長選択吸フィルタは、樹脂と、異なる波長域に主吸収波長帯域を有する下記の染料Aおよび染料Dとを含有し、波長選択吸収フィルタの波長λnmにおける吸光度Ab(λ)が下記式(I)の関係を満たす。
染料A:波長選択吸収フィルタ中で波長400~430nmに主吸収波長帯域を有する染料
染料D:波長選択吸収フィルタ中で波長640~730nmに主吸収波長帯域を有する染料
関係式(I) 0.05≦Ab(450)/Ab(430)<1.00
本発明の波長選択吸収フィルタは、本発明の効果を奏する範囲内で、上記の染料A及び染料D以外の染料を含有することもできる。
本発明の波長選択吸収フィルタは、波長400~430nmに主吸収波長帯域を有し、かつ、上記関係式(I)における0.05≦Ab(450)/Ab(430)を満たす染料Aを含有することによって、優れたブルーライトカット機能を発現することができる。
さらに、上記関係式(I)におけるAb(450)/Ab(430)<1.00を満たす染料Aと、波長640~730nmに主吸収波長帯域を有する染料Dとを組み合わせて含有する。これによって、本発明の波長選択吸収フィルタは、優れたブルーライトカット機能を備えつつ、画像表示装置の発光源の波長域と被らないように色味を調整することにより、画像表示装置における光源よりも視認側(前面)に配置して用いた際には、相対輝度の低下を抑制しつつ、優れた相関色温度を示すことができると考えられる。
関係式(I)におけるAb(450)/Ab(430)の上限値は、0.90以下が好ましく、0.85以下がより好ましく、0.80以下がさらに好ましく、0.60以下が特に好ましい。下限値は、0.07以上が好ましく、0.10以上がより好ましく、0.15以上がさらに好ましい。
(染料A)
染料Aは、波長選択吸収フィルタ中で波長400~430nmに主吸収波長帯域を有し、本発明の波長選択吸収フィルタとして後述の関係式(I)を満たす染料である限り、特に制限されず、各種染料を用いることができる。
本発明の波長選択吸収フィルタは、染料Aとして一般式(A1)で表される色素を使用することにより、相対輝度の低下抑制と優れたブルーライトカット機能と優れた相関色温度との鼎立に加え、優れた耐光性を示すことができる。
(置換基群A)
ハロゲン原子、アルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロ環基、シアノ基、ヒドロキシ基、ニトロ基、カルボキシル基(塩の形でもよい)、アルコキシ基、アリールオキシ基、シリルオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アシルオキシ基、カルバモイルオキシ基、スルホニルオキシ基、アルコキシカルボニルオキシ基、アリールオキシカルボニルオキシ基、アミノ基(-NH2の他、-NRa 2で表される置換アミノ基を含む。Raは、各々独立に、水素原子、アルキル基、アリール基又はヘテロアリール基を示す。ただし、少なくとも1つのRaは、アルキル基、アリール基又はヘテロアリール基である。)、アシルアミノ基、アミノカルボニルアミノ基、アルキルカルボニルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、スルファモイルアミノ基、アルキルスルホニルアミノ基、アリールスルホニルアミノ基、スルホンアミド基、メルカプト基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロ環チオ基、スルファモイル基、スルホ基(塩の形でもよい)、アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、アシル基、アリールオキシカルボニル基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、イミド基、ホスフィノ基、ホスフィニル基、ホスフィニルオキシ基、ホスフィニルアミノ基及びシリル基、並びに、これらの少なくとも2つが連結した一価の基
置換アルキル基の総炭素数とは、置換アルキル基が有し得る置換基を含めた、置換アルキル基全体の炭素数を意味する。以下、その他の基においても同様の意味で使用する。
上記置換基群Aの中でも、置換アリール基が有し得る置換基の好ましい例としては、ハロゲン原子(例えば、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子)、ヒドロキシ基、カルボキシ基、スルホンアミド基、アミノ基(好ましくは、-NRa 2で表される置換アミノ基。Raは、各々独立に、水素原子又はアルキル基を示す。ただし、少なくとも1つのRaは、アルキル基である。炭素数は1~4が好ましい。)、アルキル基(好ましくは、炭素数1~4のアルキル基;例えば、メチル、エチル、ノルマルプロピル及びイソプロピル)、アルコキシ基(好ましくは、炭素数1~4のアルコキシ基;例えば、メトキシ、エトキシ、ノルマルプロポキシ及びイソプロポキシ)、アルコキシカルボニル基(好ましくは、炭素数2~5のアルコキシカルボニル基;例えば、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、ノルマルプロポキシカルボニル及びイソプロポキシカルボニル)及びスルホニルオキシ基、並びに、これらの少なくとも2つが連結した一価の基が挙げられる。
例えば、4-クロロフェニル基、2,5-ジクロロフェニル基、ヒドロキシフェニル基、4-カルボキシフェニル基、3,5-ジカルボキシフェニル基、4-メタンスルホンアミドフェニル基、4-メチルフェニル基、4-メトキシフェニル基、4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル基、N,N-ジメチルアミノフェニル基、4-(N-カルボキシメチル-N-エチルアミノ)フェニル基、4-エトキシカルボニルフェニル基及び4-メタンスルホニルオキシフェニル基が挙げられる。
上記置換基群Aの中でも、R3、R5及びR6は、アルキル基又はアリール基が好ましい。すなわち、R3、R5及びR6としては、各々独立に、水素原子、アルキル基又はアリール基であることが好ましい。
また、上記置換基群Aの中では、R4は、アルキル基又はアリール基が好ましい。すなわち、R4としては、水素原子、アルキル基又はアリール基であることが好ましい。
上記R3、R5及びR6における置換アルキル基が有し得る置換基の好ましい例としては、アリール基(好ましくはフェニル基)、ハロゲン原子、アシル基、アミノ基、アルコキシカルボニル基、カルボキシ基及びヒドロキシ基が挙げられる。
上記R3、R5及びR6として採りうる置換アルキル基の総炭素数は1~8が好ましい。例えば、ベンジル基、カルボキシメチル基及びヒドロキシメチル基が挙げられる。
上記R3、R5及びR6における置換アリール基が有し得る置換基の好ましい例としては、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子)、ヒドロキシ基、カルボキシ基、並びに、アルキル基(好ましくは、炭素数1~4のアルキル基;例えば、メチル、エチル、ノルマルプロピル及びイソプロピル)が挙げられる。
なお、R3、R5及びR6がいずれもアリール基である場合、アリール基は同一でも異なっていてもよい。
上記R4における置換アルキル基が有し得る置換基の好ましい例としては、アリール基(好ましくはフェニル基)、ヘテロ環基、カルボキシ基、ヒドロキシ基、アルキル基(好ましくは、炭素数1~4のアルキル基;例えば、メチル、エチル、ノルマルプロピル及びイソプロピル)、アルコキシ基(好ましくは、炭素数1~4のアルコキシ基;例えば、メトキシ、エトキシ、ノルマルプロポキシ及びイソプロポキシ)、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基(好ましくは、炭素数2~5のアルコキシカルボニル基;例えば、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、ノルマルプロポキシカルボニル及びイソプロポキシカルボニル)、アルキルアミノ基(好ましくは炭素数1~4のアルキルアミノ基;例えば、ジメチルアミノ基)、アルキルカルボニルアミノ基(好ましくは炭素数1~4のアルキルカルボニルアミノ基;例えば、メチルカルボニルアミノ基)、シアノ基及びアシル基(例えばアセチル基、プロピオニル基、ベンゾイル基、メシル基)、並びに、これらの少なくとも2つが連結した一価の基が挙げられる。
例えば、ベンジル基、カルボキシベンジル基、ヒドロキシベンジル基、メトキシカルボニルエチル基、エトキシカルボニルメチル基、2-シアノエチル基、2-プロピオキルアミノエチル基、ジメチルアミノメチル基、メチルカルボニルアミノプロピル基、ジ(メトキシカルボニルメチル)アミノプロピル基及びフェナシル基が挙げられる。
上記R4における置換アリール基が有し得る置換基の好ましい例としては、ハロゲン原子(例えば、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、ヒドロキシ基、カルボキシ基、スルホンアミド基、アミノ基、アルキル基(好ましくは、炭素数1~4のアルキル基;例えば、メチル、エチル、ノルマルプロピル、イソプロピル)、アルコキシ基(好ましくは、炭素数1~4のアルコキシ基;例えば、メトキシ、エトキシ、ノルマルプロポキシ、イソプロポキシ)、アルコキシカルボニル基(好ましくは、炭素数2~5のアルコキシカルボニル基;例えば、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、ノルマルプロポキシカルボニル、イソプロポキシカルボニル)及びスルホニルオキシ基、並びに、これらの少なくとも2つが連結した一価の基等が挙げられる。
上記R4における置換アリール基が有し得るアミノ基(-NRa 2)は、Raとして、上記R4における置換アルキル基と同様の基を挙げることができる。
上記置換アミノ基としては、アミノ基の水素原子の1つ又は2つがアルキル基で置換されたアルキルアミノ基が好ましい。
アルキルアミノ基としては、例えば、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基及びピロリジノ基が挙げられる。アルキルアミノ基の炭素数は1~8が好ましく、1~4がより好ましい。
また、アルキルアミノ基におけるアルキル基が更に置換されていてもよく、例えば、ジ(アルコキシカルボニルアルキル)アミノ基が好ましく挙げられる。ジ(アルコキシカルボニルアルキル)アミノ基の炭素数は6~10が好ましく、6~8がより好ましい。
R5とR6が互いに結合して形成される6員環は、ベンゼン環が好ましい。
R1及びR2が各々独立にアリール基を表す場合、R3、R5及びR6は、各々独立に、水素原子、アルキル基又はアリール基であって、かつ、R3及びR6の少なくとも一方は水素原子であることが好ましい。中でも、耐熱性及び耐光性の観点から、R3が水素原子を表し、R5及びR6が各々独立にアルキル基又はアリール基を表す場合がより好ましく、R3が水素原子を表し、R5及びR6が各々独立にアルキル基を表す場合が更に好ましく、R3が水素原子を表し、R5及びR6が各々独立にアルキル基を表し、かつ、R5及びR6が互いに結合して環を形成してピロール環に縮合し、ピロール環と共にインドール環を形成している場合が特に好ましい。即ち、上記一般式(A1)で表される色素は、下記一般式(A2)で表される色素であることが特に好ましい。
R15として採り得るアルキル基及びアリール基は、R3、R5及びR6として採り得るアルキル基及びアリール基の記載をそれぞれ適用することができる。
R15として採り得るハロゲン原子としては、例えば、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子が挙げられる。
R15として採り得るアシル基としては、例えば、アセチル基、プロピオニル基及びブチロイル基が挙げられる。
R15として採り得るアミノ基としては、R4における置換アリール基が有し得るアミノ基の記載を適用することができる。また、アミノ基の窒素原子上のアルキル基が結合して環を形成した、5~7員環の含窒素複素環基も好ましい。
R15として採り得るアルコキシカルボニル基としては、炭素数2~5のアルコキシカルボニル基が好ましく、例えば、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、ノルマルプロポキシカルボニル及びイソプロポキシカルボニルが挙げられる。
下記具体例において、Meはメチル基を示す。
染料Dは、波長選択吸収フィルタ中で波長640~730nmに主吸収波長帯域を有するものであれば特に制限されず、各種染料を用いることができる。
染料Dとしては、主吸収波長帯域における吸収波形が先鋭であることが、輝度の観点から好ましい。
本発明において、下記各一般式で表される色素において、カチオンは非局在化して存在しており、複数の互変異性体構造が存在する。そのため、本発明において、ある色素の少なくとも1つの互変異性体構造が各一般式に当てはまる場合、ある色素は各一般式で表される色素とする。したがって、特定の一般式で表される色素とは、その少なくとも1つの互変異性体構造を特定の一般式で表すことができる色素ということもできる。本発明において、一般式で表される色素は、その互変異性体構造の少なくとも1つがこの一般式に当てはまる限り、どのような互変異性体構造をとるものでもよい。
A、B及びGは、それぞれ、置換基Xを有していてもよく、置換基Xを有する場合には、隣接する置換基が互いに結合してさらに環構造を形成してもよい。また、置換基Xは複数個存在してもよい。
置換基Xとしては、例えば、以下の基が挙げられる。
アルキル基(炭素数は、1~20が好ましく、1~15がより好ましく、1~8がさらに好ましい。例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、t-ブチル、イソブチル、ペンチル、ヘキシル、オクチル、ドデシル、トリフルオロメチル、シクロペンチル、シクロヘキシル等。)、
アルケニル基(炭素数は、2~20が好ましく、2~12がより好ましく、2~8がさらに好ましい。例えば、ビニル、アリル等。)、
アルキニル基(炭素数は、2~40が好ましく、2~30がより好ましく、2~25が特に好ましい。例えば、エチニル、プロパルギル等。)、
アリール基(炭素数は、6~30が好ましく、6~20がより好ましく、6~12がさらに好ましい。例えば、フェニル、ナフチル等。)、
ヘテロ環基(芳香族ヘテロ環基及び脂肪族ヘテロ環基を含む。単環又は縮合環からなる基を含み、単環、又は環数が2~8個の縮合環からなる基が好ましく、単環又は環数が2~4個の縮合環からなる基がより好ましい。環を構成するヘテロ原子の数は1~3が好ましく、環を構成するヘテロ原子は、窒素原子、酸素原子又は硫黄原子等が挙げられ、5員環又は6員環からなる基が好ましい。ヘテロアリール基の環を構成する炭素原子の数は3~30が好ましく、3~18がより好ましく、3~12がさらに好ましい。例えば、フリル、チエニル、ピリジル、ピリダジル、ピリミジル、ピラジル、トリアジル、イミダゾリル、ピラゾリル、チアゾリル、ベンゾイミダゾリル、ベンゾオキサゾリル、キナゾリル、フタラジル、ピロリジル、イミダゾリジル、モルホリル、オキサゾリジル等。)、
アラルキル基(アラルキル基のアルキル部分は、上記アルキル基と同様である。アラルキル基のアリール部分は、上記アリール基と同様である。アラルキル基の炭素数は、7~40が好ましく、7~30がより好ましく、7~25がさらに好ましい。)、
フェロセニル基、
-OR10(例えば、ヒドロキシ基、アルコキシ基(メトキシ、エトキシ、プロピルオキシ等)、シクロアルコキシ基(シクロペンチルオキシ、シクロヘキシルオキシ等)、アリールオキシ基(フェノキシ、ナフチルオキシ等)、ヘテロアリールオキシ基(芳香族ヘテロ環オキシ基)が挙げられる。)、
-C(=O)R11(アセチル、エチルカルボニル、プロピルカルボニル、シクロヘキシルカルボニル、オクチルカルボニル、2-エチルヘキシルカルボニル、フェニルカルボニル、ナフチルカルボニル、ピリジルカルボニル等のアシル基が挙げられる。)、
-C(=O)OR12(例えば、カルボキシ基、アルコキシカルボニル基(メチルオキシカルボニル、エチルオキシカルボニル、ブチルオキシカルボニル、オクチルオキシカルボニル等)、アリールオキシカルボニル基(フェニルオキシカルボニル、ナフチルオキシカルボニル等)が挙げられる。)、
-OC(=O)R13(アセチルオキシ、エチルカルボニルオキシ、ブチルカルボニルオキシ、オクチルカルボニルオキシ、フェニルカルボニルオキシ等のアシルオキシ基が挙げられる。)、
-NR14R15(アミノ(-NH2)、エチルアミノ、ジメチルアミノ、ブチルアミノ、ジブチルアミノ、シクロペンチルアミノ、2-エチルヘキシルアミノ、ドデシルアミノ、アニリノ、ナフチルアミノ、2-ピリジルアミノ等のアミノ基が挙げられる。)、
-NHCOR16(メチルカルボニルアミノ、エチルカルボニルアミノ、ジメチルカルボニルアミノ、プロピルカルボニルアミノ、ペンチルカルボニルアミノ、シクロヘキシルカルボニルアミノ、2-エチルヘキシルカルボニルアミノ、オクチルカルボニルアミノ、ドデシルカルボニルアミノ、フェニルカルボニルアミノ、ナフチルカルボニルアミノ等のアミド基が挙げられる。)、
-CONR17R18(アミノカルボニル、メチルアミノカルボニル、ジメチルアミノカルボニル、プロピルアミノカルボニル、ペンチルアミノカルボニル、シクロヘキシルアミノカルボニル、オクチルアミノカルボニル、2-エチルヘキシルアミノカルボニル、ドデシルアミノカルボニル、フェニルアミノカルボニル、ナフチルアミノカルボニル、2-ピリジルアミノカルボニル等のカルバモイル基が挙げられる。)、
-NHCONR19R20(メチルウレイド、エチルウレイド、ペンチルウレイド、シクロヘキシルウレイド、オクチルウレイド、ドデシルウレイド、フェニルウレイド、ナフチルウレイド、2-ピリジルアミノウレイド等のウレイド基が挙げられる。)、
-NHCOOR21、
-SR22(例えば、アルキルチオ基(メチルチオ、エチルチオ、プロピルチオ等)、シクロアルキルチオ基(シクロペンチルチオ、シクロヘキシルチオ等)、アリールチオ基(フェニルチオ、ナフチルチオ等)、ヘテロアリールチオ基(芳香族ヘテロ環チオ基)が挙げられる。)、
-SO2R23(例えば、アルキルスルホニル基(メチルスルホニル、エチルスルホニル、ブチルスルホニル、シクロヘキシルスルホニル、2-エチルヘキシルスルホニル等)、アリールスルホニル(フェニルスルホニル、ナフチルスルホニル、2-ピリジルスルホニル等)が挙げられる。)、
-OSO2R24(メタンスルホニルオキシ等のアルキルスルホニルオキシ基が挙げられる。)、
-NHSO2R25(メチルスルホニルアミノ、オクチルスルホニルアミノ、2-エチルヘキシルスルホニルアミノ、トリフルオロメチルスルホニルアミノ等のスルホニルアミド基が挙げられる。)、
-SO2NR26R27(アミノスルホニル、メチルアミノスルホニル、ジメチルアミノスルホニル、ブチルアミノスルホニル、シクロヘキシルアミノスルホニル、オクチルアミノスルホニル、フェニルアミノスルホニル、2-ピリジルアミノスルホニル等のスルファモイル基が挙げられる。)、
-P(=O)(OR28)2(ジメトキシホスホリル、ジフェニルホスホリル等のホスホリル基が挙げられる。)、
ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子)、
シアノ基、
ニトロ基。
また、置換基Xは、上記フェロセニル基の他に、後述の消光剤部を有することも好ましい。
上記置換基Xとして採りうるアルキル基、アルケニル基及びアルキニル基は、それぞれ、直鎖、分岐、環状のいずれでもよく、直鎖又は分岐が好ましい。
なお、-COOR12のR12が水素原子である場合(すなわち、カルボキシ基)は、水素原子が解離してもよく(すなわち、カルボネート基)、塩の状態であってもよい。また、-SO3R24のR24が水素原子である場合(すなわち、スルホ基)は、水素原子が解離してもよく(すなわち、スルホネート基)、塩の状態であってもよい。
また、隣接する置換基同士は互いに結合して環を形成してもよく、形成される環としては脂肪族ヘテロ環又はヘテロアリール環が好ましく、形成される環の大きさは特に制限されないが、5員環又は6員環であることが好ましい。また、形成される環の数は特に限定されず、1個であってもよく、2個以上であってもよい。
なお、本発明においては、一般式(2M)中のLが単結合である場合、A、B又はGに直接結合するシクロペンタジエニル環(一般式(2M)中のR1mを有する環)は、A、B又はGと共役する共役構造に含めない。
Rとして採りうる置換基は、特に制限されず、上記置換基Xと同義である。
Lとして、アルキレン基中に、-CO-、-CS-、-NR-(Rは上述の通り。)、-O-、-S-、-SO2-及び-N=CH-の少なくとも1つを含む連結基を採る場合、-CO-等の基は、アルキレン基中のいずれの位置に組み込まれてもよく、また組み込まれる数も特に制限されない。
Lとして採りうる複素環基としては、特に制限されず、例えば、上記Aとして採りうる複素環基として例示した各基から更に水素原子を1つ除去した基が挙げられる。
このアルキル基は、置換基としてハロゲン原子を有していてもよい。ハロゲン原子で置換されたアルキル基としては、例えば、クロロメチル、ジクロロメチル、トリクロロメチル、ブロモメチル、ジブロモメチル、トリブロモメチル、フルオロメチル、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、2,2,2-トリフルオロエチル、パーフルオロエチル、パーフルオロプロピル、パーフルオロブチル等が挙げられる。
また、R1m等として採りうるアルキル基は、炭素鎖を形成する少なくとも1つのメチレン基が-O-又は-CO-で置換されていてもよい。メチレン基が-O-で置換されたアルキル基としては、例えば、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、isoブトキシ、sec-ブトキシ、tert-ブトキシ、2-メトキシエトキシ、クロロメチルオキシ、ジクロロメチルオキシ、トリクロロメチルオキシ、ブロモメチルオキシ、ジブロモメチルオキシ、トリブロモメチルオキシ、フルオロメチルオキシ、ジフルオロメチルオキシ、トリフルオロメチルオキシ、2,2,2-トリフルオロエチルオキシ、パーフルオロエチルオキシ、パーフルオロプロピルオキシ、パーフルオロブチルオキシの端部メチレン基が置換されたアルキル基、更には、2-メトキシエチル等の炭素鎖の内部メチレン基が置換されたアルキル基等が挙げられる。メチレン基が-CO-で置換されたアルキル基としては、例えば、アセチル、プロピオニル、モノクロロアセチル、ジクロロアセチル、トリクロロアセチル、トリフルオロアセチル、プロパン-2-オン-1-イル、ブタン-2-オン-1-イル等が挙げられる。
R1及びR2として採りうる置換基としては、特に制限はないが、例えば、上記置換基Xにおけるアルキル基(シクロアルキル基を含む)、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロ環基(芳香族ヘテロ環基及び脂肪族ヘテロ環基を含む)、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリールオキシ基、ヘテロアリールオキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロアリールチオ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、ホスホリル基、スルファモイル基、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、スルホニルアミド基、カルバモイル基、ウレイド基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、アミノ基、アルキルスルホニルオキシ基、シアノ基、ニトロ基、ハロゲン原子、ヒドロキシ基等が挙げられる。
また、R41及びR42は、上記R1及びR2と同義である。
R1、R2、R41及びR42はさらに置換基を有していてもよい。さらに有していてもよい置換基としては、上記置換基Xが挙げられる。
B1~B4として採りうる炭素原子は、水素原子又は置換基を有する。B1~B4として採りうる炭素原子のうち、置換基を有する炭素原子の数は、特に制限されないが、0、1又は2であることが好ましく、1であることがより好ましい。特に、B1及びB4が炭素原子であって、少なくとも一方が置換基を有することが好ましい。
B1~B4として採りうる炭素原子が有する置換基としては、特に制限されず、R1及びR2として採りうる上記置換基が挙げられる。中でも、好ましくは、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アリール基、アシル基、アミド基、スルホニルアミド基、カルバモイル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、アミノ基、シアノ基、ニトロ基、ハロゲン原子又はヒドロキシ基であり、より好ましくは、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アリール基、アシル基、アミド基、スルホニルアミド基、カルバモイル基、アミノ基、シアノ基、ニトロ基、ハロゲン原子又はヒドロキシ基である。
また、B5、B6、B7およびB8は、それぞれ、上記B1、B2、B3およびB4と同義である。
B1~B8として採り得る炭素原子が有する置換基は、さらに置換基を有していてもよい。さらに有していてもよい置換基としては、上記置換基Xが挙げられる。
B2、B3、B6及びB7として採りうる炭素原子が有する置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アシル基、アミノ基、シアノ基、ニトロ基又はハロゲン原子がさらに好ましく、いずれか一方の置換基が電子求引性基(例えば、アルコキシカルボニル基、アシル基、シアノ基、ニトロ基又はハロゲン原子)であることが特に好ましい。
上記において、形成される環としてはヘテロ環又はヘテロアリール環が好ましく、形成される環の大きさは特に制限されないが、5員環又は6員環であることが好ましい。また、形成される環の数は特に限定されず、1個であってもよく、2個以上であってもよい。2個以上の環が形成される形態としては、例えば、R1とB2が有する置換基、及び、R2とB3が有する置換基とがそれぞれ結合して2個の環を形成する形態が挙げられる。
本発明の波長選択吸収フィルタ中における染料Dの含有量は、本発明の波長選択吸収フィルタ中における染料Aの含有量に合わせて、本発明の波長選択吸収フィルタが所望の相関色温度を示すように適宜調整することができる。例えば、下限値は、0.05質量%以上が好ましく、0.2質量%以上がより好ましく、上限値は、50質量%以下が好ましく、40質量%以下がより好ましく、20質量%以下がさらに好ましく、10質量%以下が特に好ましい。
本発明の波長選択吸収フィルタ中における染料A及び染料Dの含有割合は、各染料の種類に応じて適宜調整されるが、例えば、質量比で、染料A:染料D=1:0.1~10が好ましく、1:0.2~6がより好ましい。
本発明の波長選択吸収フィルタに含まれる樹脂(以下、「マトリックス樹脂」とも称す。)は、上記染料を分散(好ましくは溶解)することができ、所望の光透過性(波長400~800nmの可視領域において、光透過率が80%以上であることが好ましい。)を有する限り、特に限定されるものではない。
染料Dが一般式(1)で表されるスクアリン系色素である場合には、上記マトリックス樹脂は、このスクアリン系色素がより先鋭な吸収を示すことが可能な、低極性マトリックス樹脂であることが好ましい。上記スクアリン系色素がより先鋭な吸収を示すことにより、本発明の波長選択吸収フィルタは、相対輝度の低下をより抑制することができる。ここで、低極性とは、下記関係式Iで定義されるfd値が0.50以上であることが好ましい。
関係式I:fd=δd/(δd+δp+δh)
関係式Iにおいて、δd、δp及びδhは、それぞれ、Hoy法により算出される溶解度パラメータδtに対する、London分散力に対応する項、双極子間力に対応する項、及び、水素結合力に対応する項を示す。具体的な算出方法については、後述の通りである。すなわち、fdはδdとδpとδhの和に対するδdの比率を示す。
fd値を0.50以上とすることにより、より先鋭な吸収波形が得られやすくなる。
また、本発明の波長選択吸収フィルタがマトリックス樹脂を2種以上含む場合、fd値は、下記のようにして算出する。
fd=Σ(wi・fdi)
ここで、wiはi番目のマトリックス樹脂の質量分率、fdiはi番目のマトリックス樹脂のfd値を示す。
London分散力に対応する項δdは、文献“Properties of Polymers 3rd,ELSEVIER,(1990)”の214~220頁の「2)Method of Hoy (1985,1989)」欄に記載のAmorphous Polymersについて求められるδdをいうものとし、上記文献の上記の欄の記載に従って算出される。
双極子間力に対応する項δpは、文献“Properties of Polymers 3rd,ELSEVIER,(1990)”の214~220頁の「2)Method of Hoy(1985,1989)」欄に記載のAmorphous Polymersについて求められるδpをいうものとし、上記文献の上記の欄の記載に従って算出される。
水素結合力に対応する項δhは、文献“Properties of Polymers 3rd,ELSEVIER,(1990)”の214~220頁の「2)Method of Hoy(1985,1989)」欄に記載のAmorphous Polymersについて求められるδhをいうものとし、上記文献の上記の欄の記載に従って算出される。
なお、樹脂とは、ポリマーに加えて任意の慣用成分を含んでいてもよい。ただし、上記マトリックス樹脂のfdは、マトリックス樹脂を構成するポリマーについての算出値である。
また、例えば、これらの好ましい樹脂に加えて、後述する伸張性樹脂成分及び剥離性制御樹脂成分等の波長選択吸収フィルタに機能性を付与する樹脂成分を用いることも好ましい。すなわち、本発明においてマトリックス樹脂とは、上述の樹脂の他に、伸張性樹脂成分及び剥離性制御樹脂成分を含む意味で使用する。
上記マトリックス樹脂が、ポリスチレン樹脂を含むことが、色素の吸収波形の先鋭化の点から好ましい。
上記ポリスチレン樹脂に含まれるポリスチレンとしては、スチレン成分を含むポリマーを意味する。ポリスチレンはスチレン成分を50質量%以上含むことが好ましい。本発明の波長選択吸収フィルタは、ポリスチレンを、1種含有してもよいし、2種以上を含有してもよい。ここで、スチレン成分とは、その構造中にスチレン骨格を有する単量体由来の構造単位である。
ポリスチレンは、光弾性係数及び吸湿性を波長選択吸収フィルタとして好ましい範囲の値へ制御する点から、スチレン成分を70質量%以上含むことがより好ましく、85質量%以上含むことがさらに好ましい。また、ポリスチレンはスチレン成分のみから構成されていることも好ましい。
具体的なスチレン化合物として、例えば、スチレン;α-メチルスチレン、o-メチルスチレン、m-メチルスチレン、p-メチルスチレン、3,5-ジメチルスチレン、2,4-ジメチルスチレン、o-エチルスチレン、p-エチルスチレン及びtert-ブチルスチレン等のアルキルスチレン;ヒドロキシスチレン、tert-ブトキシスチレン、ビニル安息香酸、o-クロロスチレン及びp-クロロスチレン等のスチレンのベンゼン核に水酸基、アルコキシ基、カルボキシ基及びハロゲン原子などが導入された置換スチレンなどが挙げられる。中でも、入手しやすさ、材料価格などの観点から、上記ポリスチレンは、スチレンの単独重合体(すなわちポリスチレン)が好ましい。
また、上記ポリスチレンは、水素添加されていてもよい(水添ポリスチレンであってもよい)。上記水添ポリスチレンとしては、特に限定されないが、SBS(スチレン-ブタジエン-スチレンブロック共重合体)に水素添加した水添スチレン-ブタジエン-スチレンブロック共重合体(SEBS)、及び、SIS(スチレン-イソプレン-スチレンブロック共重合体)に水素を添加した水添スチレン-イソプレン-スチレンブロック共重合体(SEPS)等の、水素添加されたスチレン-ジエン系共重合体が好ましい。上記水添ポリスチレンは、1種のみを使用してもよいし、2種以上を使用してもよい。
また、上記ポリスチレンは、変性ポリスチレンであってもよい。上記変性ポリスチレンとしては、特に限定されないが、極性基等の反応性基が導入されたポリスチレンが挙げられ、具体的には、マレイン酸変性等の酸変性ポリスチレン及びエポキシ変性ポリスチレンが好ましく挙げられる。
ポリスチレン系樹脂は、アニオン、塊状、懸濁、乳化又は溶液重合方法等の常法により得ることができる。また、ポリスチレンにおいては、共役ジエン及びスチレン単量体のベンゼン環の不飽和二重結合の少なくとも一部が水素添加されていてもよい。水素添加率は核磁気共鳴装置(NMR)によって測定できる。
ただし、本発明の波長選択吸収フィルタが上記ポリスチレン樹脂に加えてポリフェニレンエーテル樹脂を含有する場合、上記fd値の計算において、ポリフェニレンエーテル樹脂のfd値は考慮しない。
本発明の波長選択吸収フィルタにおいて、ポリスチレン樹脂とポリフェニレンエーテル樹脂とを含有する場合、両者の質量比は、ポリスチレン樹脂/ポリフェニレンエーテル樹脂で、99/1~50/50が好ましく、98/2~60/40がよりに好ましく、95/5~70/30がさらに好ましい。ポリフェニレンエーテル樹脂の配合比率を上記好ましい範囲とすることにより、波長選択吸収フィルタは十分な靱性を有し、また溶液成膜をした場合には溶剤を適度に揮散させることができる。
環状ポリオレフィン樹脂に含まれる環状ポリオレフィンを形成する環状オレフィン化合物としては、炭素-炭素二重結合を含む環構造を持つ化合物であれば特に制限されず、例えば、ノルボルネン化合物、ノルボルネン化合物以外の、単環の環状オレフィン化合物、環状共役ジエン化合物及びビニル脂環式炭化水素化合物等が挙げられる。
環状ポリオレフィンとしては、例えば、(1)ノルボルネン化合物に由来する構造単位を含む重合体、(2)ノルボルネン化合物以外の、単環の環状オレフィン化合物に由来する構造単位を含む重合体、(3)環状共役ジエン化合物に由来する構造単位を含む重合体、(4)ビニル脂環式炭化水素化合物に由来する構造単位を含む重合体、及び、(1)~(4)の各化合物に由来する構造単位を含む重合体の水素化物等が挙げられる。
本発明において、ノルボルネン化合物に由来する構造単位を含む重合体、及び、単環の環状オレフィン化合物に由来する構造単位を含む重合体には、各化合物の開環重合体を含む。
一般式(A-II)及び(A-III)中、R3~R6は、各々独立に、水素原子又は炭素数1~10の炭化水素基を示す。
一般式(A-I)~(A-III)における炭化水素基は、炭素原子と水素原子からなる基であれば特に制限されず、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基及びアリール基(芳香族炭化水素基)等が挙げられる。中でも、アルキル基又はアリール基が好ましい。
一般式(A-II)及び(A-III)中、X2及びX3、Y2及びY3は、各々独立に、水素原子、炭素数1~10の炭化水素基、ハロゲン原子、ハロゲン原子で置換された炭素数1~10の炭化水素基、-(CH2)nCOOR11、-(CH2)nOCOR12、-(CH2)nNCO、-(CH2)nNO2、-(CH2)nCN、-(CH2)nCONR13R14、-(CH2)nNR13R14、-(CH2)nOZ若しくは-(CH2)nW、又は、X2とY2若しくはX3とY3が互いに結合して形成する、(-CO)2O若しくは(-CO)2NR15を示す。
ここで、R11~R15は、各々独立に、水素原子又は炭素数1~20の炭化水素基を示し、Zは炭化水素基又はハロゲンで置換された炭化水素基を示し、WはSi(R16)pD(3-p)(R16は炭素数1~10の炭化水素基を示し、Dはハロゲン原子、-OCOR17又は-OR17(R17は炭素数1~10の炭化水素基)を示す。pは0~3の整数である)を示す。nは、0~10の整数であり、0~8が好ましく、0~6がより好ましい。
X2及びX3は、それぞれ、水素原子、-CH3又は-C2H5が好ましく、透湿度の点で、水素原子がより好ましい。
Y2及びY3は、それぞれ、水素原子、ハロゲン原子(特に塩素原子)又は-(CH2)nCOOR11(特に-COOCH3)が好ましく、透湿度の点で、水素原子がより好ましい。
その他の基は、適宜に選択される。
ここで、R11~R15は、各々独立に、水素原子又は炭素数1~20の炭化水素基を示し、Zは炭化水素基又はハロゲンで置換された炭化水素基を示し、WはSi(R16)pD(3-p)(R16は炭素数1~10の炭化水素基を示し、Dはハロゲン原子、-OCOR17又は-OR17(R17は炭素数1~10の炭化水素基)を示す。pは0~3の整数である)を示す。nは0~10の整数である。
ノルボルネン化合物の重合体としては、ノルボルネン化合物(例えば、ノルボルネンの多環状不飽和化合物)同士を付加重合することによって得られる。
このようなノルボルネン化合物の付加(共)重合体としては、三井化学社よりアペルの商品名で販売されており、ガラス転移温度(Tg)が互いに異なる、APL8008T(Tg70℃)、APL6011T(Tg105℃)、APL6013T(Tg125℃)、及び、APL6015T(Tg145℃)等が挙げられる。また、ポリプラスチック社より、TOPAS8007、同6013、同6015等のペレットが市販されている。さらに、Ferrania社よりAppear3000が市販されている。
本発明の波長選択吸収フィルタ中の上記マトリックス樹脂の含有量は、通常は99.90質量%以下であり、99.85質量%以下が好ましい。
本発明の波長選択吸収フィルタが含有する環状ポリオレフィンは2種以上であってもよく、組成比及び分子量の少なくとも一方が異なるポリマー同士を併用してもよい。この場合、各ポリマーの合計含有量が上記範囲内となる。
本発明の波長選択吸収フィルタは、樹脂成分として伸長性を示す成分(伸長性樹脂成分とも称す。)を適宜選んで含むことができる。具体的には、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン樹脂(ABS樹脂)、スチレン-ブタジエン樹脂(SB樹脂)、イソプレン樹脂、ブタジエン樹脂、ポリエーテル-ウレタン樹脂及びシリコーン樹脂等を挙げることができる。また、これらの樹脂をさらに、適宜水素添加してもよい。
上記伸長性樹脂成分としては、ABS樹脂又はSB樹脂を用いることが好ましく、SB樹脂を用いることがより好ましい。
本発明の波長選択吸収フィルタは、後述する本発明の波長選択吸収フィルタの製造方法のうち、剥離フィルムから本発明の波長選択吸収フィルタの剥離を行う工程を含む方法により作製する場合には、樹脂成分として剥離性を制御する成分(剥離性制御樹脂成分)を含むことができ、好ましい。剥離フィルムからの本発明の波長選択吸収フィルタの剥離性を制御することで、剥離後の本発明の波長選択吸収フィルタに剥ぎとった跡が付くことを防ぐことができ、また、剥離工程における種々の加工速度への対応が可能となる。これらの結果、本発明の波長選択吸収フィルタの品質及び生産性向上に好ましい効果を得ることができる。
上記ポリエステル系添加剤の質量平均分子量が上記好ましい下限値以上であると、脆性、湿熱耐久性の観点で好ましく、上記好ましい上限値以下であると、樹脂との相溶性の観点で好ましい。
上記ポリエステル系添加剤の質量平均分子量は、以下の条件で測定した標準ポリスチレン換算の質量平均分子量(Mw)の値である。分子量分布(Mw/Mn)についても、同じ条件により測定することができる。なお、Mnは標準ポリスチレン換算の数平均分子量である。
GPC:ゲル浸透クロマトグラフ装置(東ソー(株)製HLC-8220GPC、
カラム;東ソー(株)製ガードカラムHXL-H、TSK gel G7000HXL、TSK gel GMHXL2本、TSK gel G2000HXLを順次連結、
溶離液;テトラヒドロフラン、
流速;1mL/min、
サンプル濃度;0.7~0.8質量%、
サンプル注入量;70μL、
測定温度;40℃、
検出器;示差屈折(RI)計(40℃)、
標準物質;東ソー(株)製TSKスタンダードポリスチレン)
このジカルボン酸としては、脂肪族ジカルボン酸及び芳香族ジカルボン酸等が挙げられ、芳香族ジカルボン酸、又は、芳香族ジカルボン酸と脂肪族ジカルボン酸の混合物を好ましく用いることができる。
脂肪族ジオールの中でも、炭素数2~4の脂肪族ジオールが好ましく、炭素数2~3の脂肪族ジオールがより好ましい。
脂肪族ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,2-プロピレングリコール、1,3-プロピレングリコール、1,3-ブチレングリコール及び1,4-ブチレングリコールなどが挙げることができ、これらを単独又は二種類以上を併用して用いることができる。
本発明の波長選択吸収フィルタは、上記の染料A及び染料Dを含む染料の褪色を防止するため、染料の褪色防止剤(単に、褪色防止剤とも称す。)を含有することが好ましい。
上記褪色防止剤としては、国際公開第2015/005398号の段落[0143]~[0165]に記載の酸化防止剤、同[0166]~[0199]に記載のラジカル捕捉剤、及び同[0205]~[0206]に記載の劣化防止剤等、通常用いられる褪色防止剤を特に限定することなく用いることができる。
ただし、R10~R20におけるアルキル基は、アラルキル基を含む。
R10~R20はさらに置換基を有していてもよく、置換基としてはR10~R20で示される各基が挙げられる。
一般式(IV)で表される化合物の具体例を以下に示す。ただし、本発明は、これらに限定されるものではない。
Yが窒素原子と共に形成する複素環としては、ピペリジン環、ピペラジン環、モルホリン環、チオモルホリン環、チオモルホリン-1,1-ジオン環、ピロリジン環及びイミダゾリジン環等が挙げられる。
また、上記複素環はさらに置換基を有してもよく、置換基としてはアルキル基及びアルコキシ基等が挙げられる。
褪色防止剤を上記好ましい範囲内で含有することにより、本発明の波長選択吸収フィルタは、変色等の副作用を起こすことなく、染料(色素)の耐光性を向上させることができる。
本発明の波長選択吸収フィルタは、前述の染料とマトリックス樹脂と染料の褪色防止剤に加え、マット剤及びレベリング剤(界面活性剤)等を含んでもよい。
本発明の波長選択吸収フィルタの表面には、本発明の効果を損なわない範囲で、滑り性付与及びブロッキング防止のために微粒子を添加してもよい。この微粒子としては、疎水基で表面が被覆され、二次粒子の態様をとっているシリカ(二酸化ケイ素,SiO2)が好ましく用いられる。なお、微粒子には、シリカとともに、あるいはシリカに代えて、二酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、炭酸カルシウム、タルク、クレイ、焼成カオリン、焼成珪酸カルシウム、水和珪酸カルシウム、珪酸アルミニウム、珪酸マグネシウム及び燐酸カルシウムなどの微粒子を用いてもよい。市販の微粒子としては、R972及びNX90S(いずれも日本アエロジル株式会社製、商品名)などが挙げられる。
本発明の波長選択吸収フィルタが微粒子としてのマット剤を含有する場合、フィルタ表面から微粒子が突出した突起による微小凹凸は、高さ30nm以上の突起が104個/mm2以上存在すると、特に滑り性、ブロッキング性の改善効果が大きい。
本発明の波長選択吸収フィルタ中のマット剤の含有量は目的に応じて適宜に調整される。
ただし、本発明の波長選択吸収フィルタに後述のガスバリア層を設ける場合には、波長選択吸収フィルタの表面のうちガスバリア層と接する面には、ガスバリア性を損なわない範囲で上記マット剤微粒子を付与することが好ましい。
本発明の波長選択吸収フィルタには、レベリング剤(界面活性剤)を適宜混合することができる。レベリング剤としては、常用の化合物を使用することができ、特に含フッ素界面活性剤が好ましい。具体的には、例えば、特開2001-330725号公報明細書中の段落番号[0028]~[0056]記載の化合物が挙げられる。
本発明の波長選択吸収フィルタ中のレベリング剤の含有量は目的に応じて適宜に調整される。
本発明の波長選択吸収フィルタは、常法により、溶液製膜法、溶融押出し法、又は、基材フィルム(剥離フィルム)上に任意の方法でコーティング層を形成する方法(コーティング法)で作製することができ、適宜延伸を組み合わせることもできる。本発明の波長選択吸収フィルタは、好ましくはコーティング法により作製される。
溶液製膜法は、本発明の波長選択吸収フィルタを構成する材料を有機溶媒又は水に溶解した溶液を調製し、濃縮工程及びろ過工程などを適宜実施した後に、支持体上に均一に流延する。次に、生乾きの膜を支持体から剥離し、適宜ウェブの両端をクリップなどで把持して乾燥ゾーンで溶媒を乾燥させる。また、延伸は、フィルムの乾燥中及び乾燥が終了した後に別途実施することもできる。
溶融押出し法は、本発明の波長選択吸収フィルタを構成する材料(以下、単に「波長選択吸収フィルタの材料」とも称す。)を熱で溶融し、ろ過工程などを適宜実施した後に、支持体上に均一流延する。次に、冷却等により固まったフィルムを剥離し、適宜延伸することができる。本発明の波長選択吸収フィルタの主材料が熱可塑性ポリマー樹脂である場合、剥離フィルムの主材料も熱可塑性ポリマー樹脂を選定し、溶融状態にしたポリマー樹脂を公知の共押出し法で製膜することができる。この際、本発明の波長選択吸収フィルタと剥離フィルムのポリマーの種類及び各層に混合する添加剤を調整したり、共押出ししたフィルムの延伸温度、延伸速度、延伸倍率等を調整したりすることによって、本発明の波長選択吸収フィルタと剥離フィルムとの接着力を制御することができる。
冷却ドラムの数は特に制限されないが、通常は2本以上である。また、冷却ドラムの配置方法としては、例えば、直線型、Z型、L型などが挙げられるが特に制限されない。またダイスの開口部から押出された溶融樹脂の冷却ドラムへの通し方も特に制限されない。
コーティング法では、剥離フィルムに波長選択吸収フィルタの材料の溶液を塗布し、コーティング層を形成する。剥離フィルム表面には、コーティング層との接着性を制御するため、適宜、離型剤等を予め塗布しておいてもよい。コーティング層は、後工程で接着層を介して他の部材と積層させた後、剥離フィルムを剥離して用いることができる。接着層を構成する接着剤については、任意の接着剤を適宜使用することができる。なお、剥離フィルム上に、波長選択吸収フィルタの材料の溶液を塗布した状態又はコーティング層が積層された状態で、適宜剥離フィルムごと延伸することができる。
波長選択吸収フィルタ材料に上記染料を添加するタイミングは、製膜される時点で添加されていれば特に限定されない。例えば、上記マトリックス樹脂の合成時点で添加してもよいし、波長選択吸収フィルタ材料のコーティング液調製時に波長選択吸収フィルタ材料と混合してもよい。その他、褪色防止剤等の波長選択吸収フィルタ中に含有していてもよいその他の成分についても同様である。
本発明の波長選択吸収フィルタを、コーティング法等で形成させるために用いられる剥離フィルムは、膜厚が5~100μmであることが好ましく、10~75μmがより好ましく、15~55μmがさらに好ましい。膜厚が上記好ましい下限値以上であると、十分な機械強度を確保しやすく、カール、シワ、座屈等の故障が生じにくい。また、膜厚が上記好ましい上限値以下であると、本発明の波長選択吸収フィルタと剥離フィルムとの複層フィルムを、例えば長尺のロール形態で保管する場合に、複層フィルムにかかる面圧を適正な範囲に調整しやすく、接着の故障が生じにくい。
剥離フィルムの本発明の波長選択吸収フィルタを形成する側の表面エネルギーは、41.0~48.0mN/mであることが好ましく、42.0~48.0mN/mであることがより好ましい。表面エネルギーが上記好ましい下限値以上であると、本発明の波長選択吸収フィルタの厚みの均一性を高められ、上記好ましい上限値以下であると、本発明の波長選択吸収フィルタを剥離フィルムとの剥離力を適切な範囲に制御しやすい。
本発明の波長選択吸収フィルタを、コーティング法で形成させる場合、本発明の波長選択吸収フィルタと剥離フィルムとの間の剥離力は、本発明の波長選択吸収フィルタの材料、剥離フィルムの材料、本発明の波長選択吸収フィルタの内部歪み等を調整して制御することができる。この剥離力は、例えば、剥離フィルムを90°方向に剥がす試験で測定することができ、300mm/分の速度で測定したときの剥離力が、0.001~5N/25mmが好ましく、0.01~3N/25mmがより好ましく、0.05~1N/25mmがさらに好ましい。上記好ましい下限値以上であれば、剥離フィルムの剥離工程以外での剥離を防ぐことができ、上記好ましい上限値以下であれば、剥離工程における剥離不良(例えば、ジッピング及び本発明の波長選択吸収フィルタの割れ)を防ぐことができる。
本発明の波長選択吸収フィルタの膜厚は、特に制限されないが、1~18μmが好ましく、1~12μmがより好ましく、2~8μmがさらに好ましい。上記好ましい上限値以下であれば、薄いフィルムに高濃度で染料を添加することにより、染料(色素)が発する蛍光による偏光度の低下を抑えることができる。また、消光剤及び褪色防止剤の効果も発現しやすい。一方、上記好ましい下限値以上であると、面内の吸光度の均一度を維持しやすくなる。
本発明において膜厚が1~18μmであるとは、本発明の波長選択吸収フィルタの厚さを、どの部位で図っても1~18μmの範囲内にあることを意味する。このことは、膜厚1~12μm、2~8μmについても同様である。膜厚は、アンリツ(株)社製電子マイクロメーターにより測定することができる。
本発明の波長選択吸収フィルタは、画像表示装置の前面に用いた場合に、相対輝度の低下を抑制しつつ、優れたブルーライトカット機能と優れた相関色温度とを両立できる。
上記のブルーライトカット、相関色温度、相対輝度は、後述の実施例に記載の方法により、本発明の波長選択吸収フィルタを備えた表示装置について、それぞれ算出される値である。以下、詳述する。
本発明の波長選択吸収フィルタを画像表示装置の前面に用いた場合、下記に示すテュフ ラインランド社のLow Blue Light Contentを満たすことが、優れたブルーライトカット機能を有する観点から好ましい。具体的には、下記のRatio Blue to Green Ratioが200%未満であって、下記のBlue Powerが20%未満であり、かつ、Toxic Blueが50%未満であるものが好ましい。
[Ratio Blue to Green Ratio(%)]=
(青色波長域における吸収極大値)/(青色波長域以外の色における吸収極大の最大値)×100
[Blue Power(%)]=
(青色波長域における極大を与える波長に対して±20nmの波長範囲における光の強度の積算値)/(波長380~780nmにおける光の強度の積算値)×100
[Toxic Blue(%)]=
(波長415~455nmにおける光の強度の積算値)/(波長400nm~500nmの光の強度の積算値)×100
相関色温度とは色の表示方法の一つであり、放射光の色度に最も近い色度を与える黒体の温度の値を表す。相関色温度は、CIE1960uv色度図上で、放射光の色度点から黒体軌跡に垂線を下し、その交点に対応する絶対温度として求められる。例えば、実施例に記載のホームページで公開されているソフト等を用いて計算することができる。
相関色温度6000Kとは、大気の澄んだ、快晴の日の高原における太陽光に対応し、これに近いことが好ましい。
そのため、本発明の波長選択吸収フィルタを画像表示装置の前面に用いた場合における相関色温度は、5500~7000Kであることが好ましく、5700~6800Kであることがより好ましく、5900~6600Kであることがさらに好ましく、5900~6400Kであることが特に好ましい。
本発明の波長選択吸収フィルタを画像表示装置の前面に用いた場合における相対輝度は、84%以上が好ましく、86%以上がより好ましい。上限値に特に制限はないが、95%以下が実際的である。
また、本発明の波長選択吸収フィルタを画像表示装置の前面に用いた場合における色域は、DCI-P3で規定される色域に対して83%以上であることが好ましく、85%以上であることがより好ましい。上限値に特に制限はないが、99%以下が実際的である。
上記の色域は、後述の実施例に記載の方法により、本発明の波長選択吸収フィルタを備えた表示装置について、それぞれ算出される値である。
本発明の波長選択吸収フィルタは、外光による表示性能の劣化の防止の観点から、耐光性を備えることが好ましい。上記耐光性は、具体的には、以下のようにして評価する。
本発明の波長選択吸収フィルタについて、スガ試験機社製のスーパーキセノンウェザーメーターSX75(商品名、光源:7.5kW 水冷式キセノンランプ、照射照度:150W/m2(紫外線300~400nm))を用いて、60℃、相対湿度50%の環境下において200時間光を照射する。この光照射前後における吸収極大値をそれぞれ測定し、以下の式により耐光性を算出する。
[耐光性(%)]=([200時間光照射後の吸収極大値]/[光照射前の吸収極大値])×100
上記耐光性試験は加速試験に該当するため、実用上のレベルとしては、10%以上の耐光性を示していれば問題はない。本発明の波長選択吸収フィルタとしては、上記耐光性は、50%以上であることが好ましく、70%以上であることがより好ましい。上限値に特に制限はないが、98%以下が実際的である。
本発明の波長選択吸収フィルタにおいて、波長400~430nmにおいて最も大きい吸光度を示す極大吸収波長における吸光度(以下、単に「Ab(λmax)」とも称す。)は、0.3以上が好ましく、0.5以上がより好ましく、0.8以上がさらに好ましい。
本発明の波長選択吸収フィルタにおいて、波長640~730nmにおいて最も大きい吸光度を示す極大吸収波長における吸光度(以下、単に「Ab(λmax)」とも称す。)は、0.3以上が好ましく、0.5以上がより好ましく、0.8以上がさらに好ましい。
本発明の波長選択吸収フィルタにおいて、波長450nmにおける吸光度は2.5以下が好ましく、2.0以下がより好ましく、1.5以下がさらに好ましい。
ただし、本発明の波長選択吸収フィルタの吸光度は、染料の種類、添加量又は膜厚により調整することができる。
上記吸光度は、実施例に記載の方法により測定、算出することができる。
本発明の波長選択吸収フィルタの含水率は、耐久性の観点から、膜厚に関わらず、25℃、相対湿度80%の条件において、0.5質量%以下であることが好ましく、0.3質量%以下であることがより好ましい。
本明細書において、本発明の波長選択吸収フィルタの含水率は、必要に応じて膜厚を厚くした試料を用いて測定することができる。試料を24時間以上調湿した後に、水分測定器、試料乾燥装置“CA-03”及び“VA-05”(共に三菱化学(株)製)にてカールフィッシャー法で測定し、水分量(g)を試料質量(g、水分量を含む)で除して算出できる。
本発明の波長選択吸収フィルタのガラス転移温度は、50℃以上140℃以下であることが好ましい。より好ましくは、60℃以上130℃以下であり、70℃以上120℃以下がさらに好ましい。ガラス転移温度が上記好ましい下限値以上であると、高温使用した場合の本発明の波長選択吸収フィルタの劣化を抑制することができ、ガラス転移温度が上記好ましい上限値以下であると、塗布液に使用した有機溶剤の波長選択吸収フィルタ中への残存を抑制することができる。
本発明の波長選択吸収フィルタのガラス転移温度は以下の方法により測定できる。
示差走査熱量測定装置(X-DSC7000(アイティー計測制御(株)製))にて、波長選択吸収フィルタ20mgを測定パンに入れ、これを窒素気流中で速度10℃/分で30℃から120℃まで昇温して15分間保持した後、30℃まで-20℃/分で冷却する。この後、再度30℃から250℃まで速度10℃/分で昇温して、ベースラインが低温側から偏倚し始める温度をガラス転移温度Tgとした。
本発明の波長選択吸収フィルタのガラス転移温度は、ガラス転移温度の異なる2種類以上のポリマーを混合することにより、あるいは褪色防止剤等の低分子化合物の添加量を変化させることにより調節することができる。
本発明の波長選択吸収フィルタには任意のグロー放電処理、コロナ放電処理、又は、アルカリ鹸化処理などにより親水化処理を施してもよく、コロナ放電処理が好ましく用いられる。特開平6-94915号公報、又は同6-118232号公報などに開示されている方法などを適用することも好ましい。
好ましくは、後述のOLED表示装置における粘着剤層の記載を適用することができる。
本発明の波長選択吸収フィルタは、少なくとも片面にガスバリア層を有していてもよい。
ガスバリア層を形成する材料は特に限定されず、例えば、ポリビニルアルコール及びポリ塩化ビニリデンなどの有機系材料(好ましくは結晶性樹脂)、ゾルゲル材料などの有機-無機ハイブリツド系材料、SiO2、SiOx、SiON、SiNx及びAl2O3などの無機系材料を挙げることができる。ガスバリア層は単層であっても多層であってもよく、多層である場合は、無機系の誘電体多層膜、及び、有機材料と無機材料を交互に積層した多層膜などの構成を挙げることができる。
上記ガスバリア層において、上記「結晶性樹脂」は、温度を上げた際に結晶から液体に相転移する融点が存在する樹脂であって、上記ガスバリア層に、酸素ガスに係るガスバリア性を付与できるものである。
上記ガスバリア層に含まれる結晶性樹脂としては、ガスバリア性を有する結晶性樹脂であって、ガスバリア層に所望の酸素透過度を付与できる限り、特に制限することなく用いることができる。
上記結晶性樹脂としては、例えば、ポリビニルアルコール及びポリ塩化ビニリデンを挙げることができ、結晶部がガスの透過を効果的に抑制することができる点から、ポリビニルアルコールが好ましい。
上記ポリビニルアルコールは、変性されていてもよく、変性されていなくてもよい。変性ポリビニルアルコールとしては、アセトアセチル基、カルボキシル等の基を導入した変性ポリビニルアルコールが挙げられる。
上記ポリビニルアルコールのけん化度は、酸素ガスバリア性をより高める観点から、80.0mol%以上が好ましく、90.0mol%以上がより好ましく、97.0mol%以上がさらに好ましく、98.0mol%以上が特に好ましい。上限値に特に制限はないが、99.99mol%以下が実際的である。上記ポリビニルアルコールのけん化度は、JIS K 6726 1994に記載の方法に基づき算出される値である。
上記ガスバリア層は、本発明の効果を損なわない範囲で、通常ガスバリア層に含有される任意の成分を含んでいてもよい。例えば、上記結晶性樹脂に加え、非晶性樹脂材料、ゾルゲル材料などの有機-無機ハイブリッド系材料、SiO2、SiOx、SiON、SiNx及びAl2O3などの無機系材料を含有していてもよい。
また、上記ガスバリア層は、本発明の効果を損なわない範囲で、製造工程に起因した水及び有機溶媒等の溶媒を含有していてもよい。
上記ガスバリア層中の結晶性樹脂の含有量は、例えば、ガスバリア層の全質量100質量%中、90質量%以上が好ましく、95質量%以上がより好ましい。上限値に特に制限はないが、100質量%とすることもできる。
なお、ガスバリア層の酸素透過度は、JIS K 7126-2 2006に基づくガス透過度試験方法に基づいて測定した値である。測定装置としては、例えば、MOCON社製の酸素透過率測定器、OX-TRAN2/21(商品名)を用いることができる。なお、測定条件は、温度25℃、相対湿度50%とする。
酸素透過度は、SI単位として、(fm)/(s・Pa)を用いることができる。(1fm)/(s・Pa)=8.752(cc)/(m2・day・atm)で換算することが可能である。fmはフェムトメートルと読み、1fm=10-15mを表わす。
上記ガスバリア層の厚みは、日立ハイテクノロジーズ社製の電界放出型走査電子顕微鏡S-4800(商品名)等を用いて、断面写真を撮影する方法により測定される。
上記ガスバリア層に含まれる結晶性樹脂の結晶化度は、J. Appl. Pol. Sci., 81, 762(2001)に記載の方法に基づき、以下の方法により測定、算出される値である。
DSC(示唆走査熱量計)を用い、ガスバリア層から剥離した試料について、20℃から260℃の範囲にかけて10℃/minで昇温し、融解熱1を測定する。また、完全結晶の融解熱2として、J. Appl. Pol. Sci., 81, 762(2001)に記載の値を用いる。得られた融解熱1及び融解熱2を用い、以下の式により結晶化度を算出する。
[結晶化度(%)]=([融解熱1]/[融解熱2])×100
なお、融解熱1と融解熱2とは同じ単位であればよく、通常、Jg-1である。
ガスバリア層を形成する方法は特に制限されないが、常法により、例えば、有機系材料の場合は、スピン塗布及びスリット塗布等のキャスト法に作成する方法が挙げられる。また、市販の樹脂製ガスバリアフィルム又はあらかじめ作製しておいた樹脂性ガスバリアフィルムを、本発明の波長選択吸収フィルタに貼り合せる方法などを挙げることができる。また、無機系材料の場合はプラズマCVD法、スバッタ法及び蒸着法などを挙げることができる。
本発明の波長選択吸収フィルタは、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の光学フィルムを適宜有していてもよい。
上記任意の光学フィルムについては、光学特性及び材料のいずれについても特に制限はないが、セルロースエステル樹脂、アクリル樹脂、環状オレフィン樹脂及びポリエチレンテレフタレート樹脂の少なくともいずれかを含む(あるいは主成分とする)フィルムを好ましく用いることができる。なお、光学的に等方性のフィルムを用いても、光学的に異方性の位相差フィルムを用いてもよい。
上記任意の光学フィルムについて、セルロースエステル樹脂を含むものとしては、例えばフジタックTD80UL(富士フイルム(株)製)などを利用することができる。
上記任意の光学フィルムについて、アクリル樹脂を含むものとしては、特許第4570042号公報に記載のスチレン系樹脂を含有する(メタ)アクリル樹脂を含む光学フィルム、特許第5041532号公報に記載のグルタルイミド環構造を主鎖に有する(メタ)アクリル樹脂を含む光学フィルム、特開2009-122664号公報に記載のラクトン環構造を有する(メタ)アクリル系樹脂を含む光学フィルム、特開2009-139754号公報に記載のグルタル酸無水物単位を有する(メタ)アクリル系樹脂を含む光学フィルムを利用することができる。
また、上記任意の光学フィルムについて、環状オレフィン樹脂を含むものとしては、特開2009-237376号公報の段落[0029]以降に記載の環状オレフィン系樹脂フィルム、特許第4881827号公報、特開2008-063536号公報に記載のRthを低減する添加剤を含有する環状オレフィン樹脂フィルムを利用することができる。
また、上記任意の光学フィルムは、紫外線吸収剤を含有していてもよい。紫外線吸収剤としては、特に制限することなく常用の化合物を使用できる。
上記紫外線吸収層中の紫外線吸収剤の含有量は目的に応じて適宜に調整される。
本発明の波長選択吸収フィルタに上述のガスバリア層を設ける場合、例えば、上述の製造方法により作製した本発明の波長選択吸収フィルタ上に、直接、上述のガスバリア層を作製する方法が挙げられる。この場合、本発明の波長選択吸収フィルタのうち、ガスバリア層を設ける面には、コロナ処理を施しておくことも好ましい。
また、上記任意の光学フィルムを設ける場合には、粘着剤層を介して貼り合わせることも好ましい。例えば、本発明の波長選択吸収フィルタ上にガスバリア層を設けた後、さらに粘着剤層を介して紫外線吸収剤を含有する光学フィルムを貼り合わせることも好ましい。
本発明の波長選択吸収フィルタは、ノートブック型又はデスクトップ型パソコン、スマートフォン、タブレット等の画像表示装置に好適に適用することができる。
以下、画像表示装置のうち、OLED表示装置及び液晶表示装置について、詳述する。
本発明の有機エレクトロルミネッセンス表示装置(有機EL(electroluminescence)表示装置またはOLED(Organic Light Emitting Diode)表示装置と称され、本発明においては、OLED表示装置とも略す。)は、本発明の波長選択吸収フィルタを含む。
本発明のOLED表示装置は、ブルーライトカット機能を備えたフィルムとして本発明の波長選択吸収フィルタを備えた構成とした場合には、相対輝度の低下を抑制しつつ、優れたブルーライトカット機能と優れた相関色温度とを両立した画像を表示することができる。
上記OLED表示素子は、アノード電極、発光層及びカソード電極の順に積層した構成を有する。アノード電極及びカソード電極の間には、発光層の他に、ホール注入層、ホール輸送層、電子輸送層及び電子注入層等を含んでいる。この他、例えば、特開2014-132522号公報の記載も参照することができる。
また、上記カラーフィルターとしては、通常のカラーフィルターに加え、量子ドットを積層したカラーフィルターを使用することもできる。
上記ガラスに代えて、樹脂フィルムを採用することもできる。
本発明のOLED表示装置において、本発明の波長選択吸収フィルタは、外光とは反対側に位置する面において、粘着剤層を介してガラス(基材)と貼り合わされていることが好ましい。
このような単量体の例は、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n-プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、t-ブチル(メタ)アクリレート、sec-ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、2-エチルブチル(メタ)アクリレート、n-オクチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、イソノニル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、イソボニル(メタ)アクリレート及びテトラデシル(メタ)アクリレートが挙げられる。
本発明では、上記単量体を単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。(メタ)アクリル酸エステル単量体は、単量体混合物100質量部中、80~99.8質量部含まれることが好ましい。(メタ)アクリル酸エステル単量体の含有量が80質量部未満のとき、初期接着力が低下する場合があり、99.8質量部を超えると、凝集力低下によって耐久性が低下する場合がある。
ヒドロキシ基含有単量体としては、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、6-ヒドロキシヘキシル(メタ)アクリレート、8-ヒドロキシオクチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチレングリコール(メタ)アクリレート又は2-ヒドロキシプロピレングリコール(メタ)アクリレートが挙げられる。カルボキシル基含有単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸、2-(メタ)アクリロイルオキシ酢酸、3-(メタ)アクリロイルオキシプロピル酸、4-(メタ)アクリロイルオキシブチル酸、アクリル酸二量体、イタコン酸、マレイン酸及びマレイン酸無水物が挙げられる。窒素含有単量体としては、(メタ)アクリルアミド、N-ビニルピロリドン又はN-ビニルカプロラクタムが挙げられる。
本発明では、これらの架橋性単量体を単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
一般式(10)で表される単量体は、(メタ)アクリル酸エステル単量体と他の架橋性単量体の合計100質量部に対し、20質量部以下の量で含まれ得る。含有量が20質量部を超えると、粘着剤の柔軟性及び剥離性の少なくとも一方が低下する場合がある。
シラン系カップリング剤としては、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン及びγ-アセトアセテートプロピルトリメトキシシランなどが挙げられる。これらのシラン系カップリング剤は、単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
陽イオンとしては、リチウムイオン(Li+)、ナトリウムイオン(Na+)、カリウムイオン(K+)、ルビジウムイオン(Rb+)、セシウムイオン(Cs+)、ベリリウムイオン(Be2+)、マグネシウムイオン(Mg2+)、カルシウムイオン(Ca2+)、ストロンチウムイオン(Sr2+)及びバリウムイオン(Ba2+)などの1種又は2種以上を挙げることができ、好ましくは、リチウムイオン(Li+)、ナトリウムイオン(Na+)、カリウムイオン(K+)、セシウムイオン(Cs+)、ベリリウムイオン(Be2+)、マグネシウムイオン(Mg2+)、カルシウムイオン(Ca2+)及びバリウムイオン(Ba2+)が挙げられる。無機塩は、1種単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。イオン安全性及び粘着剤内での移動性の側面から、リチウムイオン(Li+)が特に好ましい。
オニウム陽イオンは、環式及び非環式化合物のいずれの陽イオンでもよい。
環式化合物の場合、脂環式化合物及び芳香族化合物のいずれでもよい。また、環式化合物の場合、窒素原子、リン原子又は硫黄原子以外のヘテロ原子(例えば、酸素原子)を一つ以上含むことができる。
環式又は非環式化合物は、任意に、ハロゲン原子、アルキル基又はアリール基などの置換基により置換されていてもよい。非環式化合物の場合、1個以上、好ましくは4個以上の置換基によって置換されていてもよく、置換基としては、環式及び非環式のいずれでもよく、環式の置換基については、芳香族及び脂環式のいずれであってもよい。
上記のアルケニル基及びアルキニル基の炭素数は、各々独立に、2~12を意味し、2~8が好ましい。
上記ヘテロアリール基は、O、N及びSのうちの一つ以上のヘテロ原子を環構成原子として含む、環員数5~12(好ましくは5~6)のヘテロアリール基であればよく、単環及び縮合環のいずれであってもよい。例えば、プリル、ピロリル、ピロデジニル、チエニル、ピリジニル、ピペリジル、インドリル、キノリル、チアゾール、ベンゾチアゾール及びトリアゾールなどが挙げられる。
これらの基が有していてもよい置換基としては、ヒドロキシ基、ハロゲン原子又は炭素数1~12のアルキル基又はアルコキシ基(炭素数は、1~8が好ましく、1~4がより好ましい)などを挙げることができる。
陰イオンのうち、電子求引(electron withdrawing)の機能を示すことができ、良好な疎水性を示すフッ素原子によって置換され、高いイオン安定性を示す、イミド系陰イオンであることが好ましい。
nは、1~80が好ましく、1~40がより好ましい。
上記ポリアルキレンオキシドとしては、例えば、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキシド、ポリブチレンオキシド又はポリペンチレンオキシドが挙げられる。
このような粘着性付与樹脂としては、特に限定されるものではないが、例えば、ヒドロカーボン系樹脂、ロジン樹脂、ロジンエステル樹脂、テルペン樹脂、テルペンフェノール樹脂、重合ロジン樹脂又は重合ロジンエステル樹脂などが挙げられる。上記のヒドロカーボン系樹脂、ロジン樹脂、ロジンエステル樹脂、テルペン樹脂及びテルペンフェノール樹脂は、水素化されていてもよい。
これらの粘着性付与樹脂は、1種単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明のOLED表示装置において、本発明の波長選択吸収フィルタは、外光とは反対側に位置する面において、粘着剤層を介してガラス(基材)と貼り合わされていることが好ましい。
剥離性基材としては、特に制限されず、任意の剥離性基材を使用することができ、例えば上述の本発明の波長選択吸収フィルタの製造方法における剥離フィルムが挙げられる。
その他、塗布、乾燥、熟成及び硬化の条件についても、常法に基づき、適宜調整することができる。
本発明の液晶表示装置は、本発明の波長選択吸収フィルタを含む。
本発明の波長選択吸収フィルタは、後述のとおり偏光板保護フィルム及び粘着剤層の少なくともいずれかとして使用されてもよく、液晶表示装置に用いるバックライトユニットに含まれていてもよい。
また、液晶表示装置10において、上記液晶セルと偏光板(上側偏光板1及び/又は下側偏光板8)とが粘着剤層(図示せず)を介して張り合わされていてもよい。この場合、本発明の波長選択吸収フィルタは、前述の粘着剤層を兼ねていてもよい。
液晶表示装置10には、画像直視型、画像投影型又は光変調型が含まれる。TFTやMIM(Metal-Insulator-Metal)のような3端子又は2端子半導体素子を用いたアクティブマトリックス液晶表示装置が本発明は有効である。もちろん時分割駆動と呼ばれるSTNモードに代表されるパッシブマトリックス液晶表示装置でも有効である。
本発明の波長選択吸収フィルタがバックライトユニットに含まれている場合には、液晶表示装置の偏光板は、通常の偏光板(本発明の波長選択吸収フィルタを含まない偏光板)でもよく、本発明の波長選択吸収フィルタを含む偏光板でもよい。また、粘着剤層は、通常の粘着剤層(本発明の波長選択吸収フィルタでないもの)でもよく、本発明の波長選択吸収フィルタによる粘着剤層でもよい。
本発明に用いる偏光板は、偏光子、及び少なくとも1枚の偏光板保護フィルムを含む。
本発明に用いる偏光板は、偏光子と、偏光子の両面に偏光板保護フィルムを有するものであることが好ましく、少なくとも一方の面に、本発明の波長選択吸収フィルタを偏光板保護フィルムとして含むことが好ましい。偏光子の、本発明の波長選択吸収フィルタ(本発明の偏光板保護フィルム)を有する面とは反対の面には、通常の偏光板保護フィルムを有してもよい。
偏光板保護フィルムの膜厚は、5μm以上120μm以下であり、10μm以上100μm以下がより好ましい。薄いフィルムの方が液晶表示装置に組み込んだ際に高温高湿経時後の表示ムラが発生しにくく好ましい。一方、薄すぎるとフィルム製造及び偏光板作製時に安定に搬送させることが難しくなる。本発明の波長選択吸収フィルタが偏光板保護フィルムを兼ねる場合には、波長選択吸収フィルタの厚さが上記範囲を満たすことが好ましい。
本発明に用いる偏光板は、偏光度99.950%以上であることが好ましく、より好ましい範囲としては99.970%であり、最も好ましくは99.990%以上である。
偏光度(%)=[(平行透過率-直交透過率)/(直交透過率+平行透過率)]1/2×100
偏光度は、次のようにして測定できる。粘着剤を介してガラスの上に偏光板を貼り付けたサンプル(5cm×5cm)を2つ作成する。直交透過率及び平行透過率測定はこのサンプルのガラスの側を光源に向けてセットして、測定する。2つのサンプルについて測定し、その平均値を、それぞれ、直交透過率及び平行透過率とする。偏光板保護フィルムの偏光度に与える影響を調べる場合には、通常、評価対象とする偏光板保護フィルムをガラス側に配置して貼り付ける。
本発明に用いる偏光板の形状は、液晶表示装置にそのまま組み込むことが可能な大きさに切断されたフィルム片の態様の偏光板のみならず、連続生産により、長尺状に作製され、ロール状に巻き上げられた態様(例えば、ロール長2500m以上又は3900m以上の態様)の偏光板も含まれる。大画面液晶表示装置用とするためには、偏光板の幅は1470mm以上とすることが好ましい。
セパレートフィルムは偏光板出荷時、製品検査時等において偏光板を保護する目的で用いられる。セパレートフィルムは液晶板へ貼合する接着層をカバーする目的で用いられ、偏光板を液晶板へ貼合する面側に用いられる。
本発明に用いる偏光板に用いられる偏光子について説明する。
本発明に用いる偏光板に用いることができる偏光子としては、ポリビニルアルコール(PVA)と二色性分子から構成することが好ましいが、特開平11-248937号公報に記載されているようにPVA、ポリ塩化ビニルを脱水、脱塩素することによりポリエン構造を生成し、これを配向させたポリビニレン系偏光子も使用することができる。
偏光子の延伸前のフィルム膜厚は特に限定されないが、フィルム保持の安定性、延伸の均質性の観点から、1μm~1mmが好ましく、5~200μmが特に好ましい。また、特開2002-236212号に記載されているように水中において4~6倍の延伸を行った時に発生する応力が10N以下となるような薄いPVAフィルムを使用してもよい。
偏光子の製造方法としては、特に制限はないが、例えば、上記PVAをフィルム化した後、二色性分子を導入して偏光子を構成することが好ましい。PVAフィルムの製造は、特開2007-86748号公報の〔0213〕~〔0237〕に記載の方法、特許第3342516号明細書、特開平09-328593号公報、特開2001-302817号公報、特開2002-144401号公報等を参考にして行うことができる。
本発明に用いる偏光板は、上記偏光子の少なくとも一方の面に、少なくとも1枚の偏光板保護フィルム(好ましくは、本発明の波長選択吸収フィルタ)を接着(積層)して製造される。
偏光板保護フィルムをアルカリ処理し、ポリビニルアルコールフィルムを沃素溶液中に浸漬延伸して作製した偏光子の両面に、完全ケン化ポリビニルアルコール水溶液を用いて貼り合わせる方法により作製することが好ましい。
上記偏光板保護フィルムの処理面と偏光子を貼り合わせるのに使用される接着剤としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール等のポリビニルアルコール系接着剤、ブチルアクリレート等のビニル系ラテックス等が挙げられる。
遅相軸の測定は、公知の種々の方法で測定することができ、例えば、複屈折計(KOBRADH、王子計測機器社製)を用いて行うことができる。
ここで、実質的に平行であるとは、偏光板保護フィルムの主屈折率nxの方向と偏光板の透過軸の方向とが、そのずれが±5°以内の角度で交わっていることをいい、±1°以内の角度で交わっていることが好ましく、±0.5°以内の角度で交わっていることがより好ましい。交わる角度が1°以内であれば、偏光板クロスニコル下での偏光度性能が低下しにくく、光抜けが生じにくく好ましい。
主屈折率nxの方向と透過軸の方向とが直交又は45°となるとは、主屈折率nxの方向と透過軸の方向との交わる角度が、直交及び45°に関する厳密な角度から±5°の範囲内であることを意味し、厳密な角度との誤差は、±1°の範囲内が好ましく、±0.5°の範囲内がより好ましい。
本発明に用いる偏光板は、ディスプレイの視認性向上のための反射防止フィルム、輝度向上フィルム、ハードコート層、前方散乱層、アンチグレア(防眩)層、防汚層、帯電防止層等の機能層を有する光学フィルムと複合した機能化偏光板としても好ましく使用される。機能化のための反射防止フィルム、輝度向上フィルム、他の機能性光学フィルム、ハードコート層、前方散乱層、アンチグレア層については、特開2007-86748号公報の〔0257〕~〔0276〕に記載され、これらの記載を基に機能化した偏光板を作成することができる。
本発明の液晶表示装置において、偏光板は粘着剤層を介して液晶セルと貼り合わされていることが好ましい。本発明の波長選択吸収フィルタは上記粘着剤層を兼ねていてもよい。本発明の波長選択吸収フィルタが粘着剤層を兼ねていない場合には、粘着剤層は通常の粘着剤層を用いることができる。
粘着剤層としては、偏光板と液晶セルとを貼り合せることができる限り特に限定されないが、例えば、アクリル系、ウレタン系、ポリイソブチレン等が好ましい。
本発明の波長選択吸収フィルタが粘着剤層を兼ねる場合、この粘着剤層は、上記色素と上記バインダー樹脂とを含み、さらに架橋剤、カップリグ剤等を含有して粘着性を付与されている。
波長選択吸収フィルタが粘着剤層を兼ねる場合、粘着剤層は上記バインダー樹脂を90~100質量%含むことが好ましく、95~100質量%含むことが好ましい。色素の含有量は、上述したとおりである。
粘着剤層の厚さは、特に限定されないが、例えば、1~50μmが好ましく、3~30μmがより好ましい。
液晶セルは、特に限定されず、通常のものを使用することができる。
なお、以下の実施例において組成を表す「部」及び「%」は、特に断らない限り質量基準である。
また、波長選択吸収フィルタ形成液の調製工程から、波長選択吸収フィルタ形成液を用いた基材つき波長選択吸収フィルタの作製工程及び耐光性試験に用いるまでの工程は、いずれも、紫外線が照射されないよう、黄色灯下で行った。
波長選択吸収フィルタの作製に用いた材料を次に示す。
<マトリックス樹脂>
(樹脂1)
ポリスチレン樹脂(PSジャパン(株)製、PSJ-ポリスチレン GPPSのSGP-10(商品名)、Tg 100℃、fd 0.56)を110℃で加熱し、常温(23℃)まで放冷したものを、樹脂1として用いた。
(樹脂2)
ポリフェニレンエーテル樹脂(旭化成(株)製、ザイロンS201A(商品名)、ポリ(2,6-ジメチル-1,4-フェニレンオキサイド)、Tg 210℃)
(剥離性制御樹脂成分1)
バイロン550(商品名、東洋紡(株)製、ポリエステル系添加剤)
BASF社製、Lumogen IR788(商品名)
下記構成成分で構成されるポリマー界面活性剤をレベリング剤1として用いた。下記構造式中、各構成成分の割合はモル比であり、t-Buはtert-ブチル基を意味する。
ポリエチレンテレフタレートフィルム ルミラーXD-510P(商品名、膜厚50μm、東レ(株)製)を基材1として用いた。
<基材つき波長選択吸収フィルタNo.101の作製>
各成分を下記に示す組成で混合し、波長選択吸収フィルタ形成液(組成物)No.101を調製した。
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波長選択吸収フィルタ形成液No.101の組成
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樹脂1 59.9 質量部
樹脂2 17.5 質量部
剥離性制御樹脂成分1 0.2 質量部
レベリング剤1 0.1 質量部
染料A:例示化合物E-24 5.9 質量部
染料D:Lumogen IR788 4.0 質量部
褪色防止剤1 12.4 質量部
トルエン(溶媒) 1710.0 質量部
シクロヘキサノン(溶媒) 190.0 質量部
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上記濾過処理後の波長選択吸収フィルタ形成液No.101を、基材1上に、乾燥後の膜厚が2.5μmとなるようにバーコーターを用いて塗布し、120℃で乾燥し、基材つき波長選択吸収フィルタNo.101を作製した。
染料の種類及び配合量を表2に記載の内容に変更した以外は基材つき波長選択吸収フィルタNo.101の作製と同様にして、波長選択吸収フィルタNo.102~103、r01及びc11~c18を作製した。
ここで、No.101~103が本発明の波長選択吸収フィルタであり、No.c11~c18が比較のための波長選択吸収フィルタである。なお、No.r01は、染料を含有しない、対照用のフィルタである。
これらの波長選択吸収フィルタNo.101~103、c11~c14及びc17は、後述のToxic Blueの値が48.6%~48.8%となるように染料Aの配合量を調節した。また、染料Dを添加するものに関しては、相関色温度が5900K~6000Kとなるように染料Dの配合量を調節した。これにより、相対輝度の差を議論できるようにした。なお、後述するように、No.c15及び16の波長選択吸収フィルタでは、Toxic Blueを所望のレベルへと調節することができなかった。
また、比較のための波長選択吸収フィルタNo.c18は、光の透過特性が、特開2017-116951号公報の段落0077の表3に記載のフィルム274が有する光の透過特性とフィルム276が有する光の透過特性の間となるように調整したフィルタである。具体的には、波長選択吸収フィルタNo.c18は、特開2017-116951号公報の表3に記載の「フィルム適用後に残るエネルギー」が、下記表に示す値を示す。なお、下記表中において、UVはUltraviolet、HEVはHigh energy visibleの略である。
上記で作製した基材つき波長選択吸収フィルタについて、以下の評価を行った。結果をまとめて表2に示す。
島津製作所(株)製のUV3150分光光度計(商品名)を用いて、基材つき波長選択吸収フィルタについて、380nm~800nmの波長範囲における吸光度を、1nmごとに測定した。基材つき波長選択吸収フィルタの各波長λnmにおける吸光度Abx(λ)と、染料を含有しない対照用のフィルタ(すなわち、No.r01の波長選択吸収フィルタ)の吸光度Ab0(λ)とを用いて、下記式より、波長選択吸収フィルタの吸光度Ab(λ)を算出した。
Ab(λ)=Abx(λ)-Ab0(λ)
以降、波長380~800nmの領域における波長選択吸収フィルタの吸光度Ab(λ)のうち、極大吸収を示す波長のうち最も大きい吸光度Ab(λ)を示す波長を極大吸収波長(以下、単に「λmax」とも称す。)とし、このλmaxにおける吸光度を吸収極大値(以下、単に「Ab(λmax)」とも称す。)とした。
波長選択吸収フィルタを備えた液晶表示装置について、シミュレーションを行い、色域、相対輝度、相関色温度及びブルーライトカットを算出した。
市販の液晶表示装置(BenQ社製、商品名:SW2700PT)において、視認者側に位置する偏光板及び位相差膜を液晶セルから一体にはがし、この位相差膜側に、アクリル系粘着剤を用いて基材つき波長選択吸収フィルタを波長選択吸収フィルタ面が粘着剤側となるように貼合した後、基材を剥離した。このようにして、偏光板、位相差膜、波長選択吸収フィルタの順に貼合された積層体を作製した。この積層体を、アクリル系粘着剤を用いて、波長選択吸収フィルタ側の面を上記液晶表示装置における液晶セルに貼合し、波長選択吸収フィルタを備えた液晶表示装置(以下、単に「液晶表示装置」とも称す。)を作製した。
上記液晶表示装置について、白、赤、緑及び青のそれぞれについての全画面表示を行い、分光放射計(トプコンテクノハウス社製、商品名:SR-UL2)を用いて、白表示の輝度、並びに、赤、緑及び青のそれぞれの色度を測定した。
測定された赤、緑及び青の色度点をCIE(国際照明委員会)1931のxyY表色系におけるxy色度図上で結んで作られる三角形と、DCI-P3規格(Digital Cinema Initiativesが提唱する規格)の3原色点を結んで作られる三角形とが重なる部分の面積を求め、この重複部分の面積をDCI-P3規格の3原色点を結んで作られる三角形の面積で除して、DCI-P3規格に対するカバー率(以降、「DCI-P3カバー率」と称す。)を算出した。
本発明において、色域は83%以上であることが好ましい。
なお、DCI-P3規格の3原色点はそれぞれ以下のとおりである。
赤:x=0.680、y=0.320
緑:x=0.265、y=0.690
青:x=0.150、y=0.060
波長選択吸収フィルタを用いた場合に測定された白表示の輝度について、染料を含有しない対照用のフィルタ(すなわち、No.r01の波長選択吸収フィルタ)を用いた場合に測定された白表示の輝度に対する相対輝度を算出した。
本発明において、相対輝度は82%以上が合格レベルである。
白色光の色度を用い、以下のホームページで公開されている計算ソフトにより相関色温度を算出した。
http://n-colorspace.cool.coocan.jp/s-download.html
本発明において、相関色温度は5900K~6400Kが、合格レベルである。
以下の指標に基づき、ブルーライトカット機能を評価した。
本発明において、ブルーライトカット機能は、Blue Powerが20%未満であって、かつ、Toxic Blueが50%未満であるものが、合格レベルである。
[Blue Power(%)]=
(青色波長域における極大を与える波長に対して±20nmの波長範囲における光の強度の積算値)/(波長380~780nmにおける光の強度の積算値)×100
[Toxic Blue(%)]=
(波長415~455nmにおける光の強度の積算値)/(波長400nm~500nmの光の強度の積算値)×100
なお、下記のRatio Blue to Green Ratioについては、実施例及び比較例のいずれも200%未満であり、基準を満たしており、合格レベルであった。
[Ratio Blue to Green Ratio(%)]=
(青色波長域における吸収極大値)/(青色波長域以外の色における吸収極大の最大値)×100
基材つき波長選択吸収フィルタを、スガ試験機社製のスーパーキセノンウェザーメーターSX75(商品名、光源:7.5kW 水冷式キセノンランプ、照射照度:150W/m2(紫外線300~400nm))を用いて、60℃、相対湿度50%の環境下において200時間光を照射した。この光照射前後における吸収極大値をそれぞれ測定し、以下の式により耐光性を算出した。
[耐光性(%)]=([200時間光照射後の吸収極大値]/[光照射前の吸収極大値])×100
上記耐光性試験は加速試験に該当するため、実用上のレベルとしては、10%以上の耐光性を示していれば問題はない。本発明においては、70%以上を満たすことが好ましい。
染料の含有量は、波長選択吸収フィルタ中における染料の質量基準での含有割合を意味する。
染料の列における「-」の表記は、染料を含有していないことを示す。
染料A及び染料Dにおけるλmaxは、波長選択吸収フィルタが、波長380~800nmの領域に有する極大吸収波長のうち、染料A又は染料Dに由来する波長であって、最も高い吸光度Ab(λ)を示す波長を、それぞれ意味する。
Ab(λmax)は、極大吸収波長λmaxにおける吸光度の値を意味する。
Ab(450)/Ab(430)は、波長430nmにおける吸光度の値に対する、波長450nmにおける吸光度の値の比を意味する。
波長選択吸収フィルタNo.c18は、染料A及び染料Dの他に、ソルベントレッド111を2.7%と、ソルベントグリーン3を2.9%含有する。これらの染料の含有量の定義は、上記染料の含有量の定義と同じである。
耐光性評価の欄における「-」の表記は、該当する染料を含有していないことを示す。
「DCI-P3」は、DCI-P3カバー率を意味する。
比較例の波長選択吸収フィルタNo.c15及びc16は、Ab(450)/Ab(430)の値が0.02と本発明で規定する範囲外であって、しかも染料Dを含有しない。この比較例の波長選択吸収フィルタNo.c15及びc16は、Blue Powerが20%超え、Toxic Blueが50%超えであった。このように、Ab(450)/Ab(430)の値が0.05未満であると、ブルーライトカット性に制約が生じ、染料Aの含有量を調整してもBlue Power及びToxic Blueを所望のレベルへと抑えることができない。
また、比較例の波長選択吸収フィルタNo.c14は、Ab(450)/Ab(430)の値が1.01と本発明で規定する範囲外であって、しかも染料Dを含有しない。この比較例の波長選択吸収フィルタNo.c14は、ブルーライトカット性を所望のレベルとすることができたが、相関色温度が4766Kと低く、優れたブルーライトカット機能と染料の添加による相関色温度の低下抑制を両立することができなかった。
比較例の波長選択吸収フィルタNo.c11~c13は、Ab(450)/Ab(430)の値は本発明で規定する範囲内であるものの、染料Dを含有しない。この比較例の波長選択吸収フィルタNo.c11~c13は、No.c14と同様にブルーライトカット性を所望のレベルとすることができた。しかし、No.c14と比較すると相関色温度の低下を抑制できているものの、相関色温度としては依然低く、優れたブルーライトカット機能と染料の添加による相関色温度の低下抑制を両立することができなかった。
比較例の波長選択吸収フィルタNo.c17は、Ab(450)/Ab(430)の値が1.01と本発明で規定する範囲外である一方、染料Dを含有する。この比較例の波長選択吸収フィルタNo.c17は、ブルーライトカット性を所望のレベルとすることができ、染料Dを含有することによって相関色温度の低下も抑制できた。しかし、相対輝度が81.1%まで低下してしまい、相対輝度の低下を抑制しつつ、優れたブルーライトカット機能と優れた相関色温度とを両立することができなかった。
また、比較例の波長選択吸収フィルタNo.c18は、特開2017-116951号公報に記載のフィルム274と276の範囲の特性(フィルム適用後に残るエネルギー)を有し、Ab(450)/Ab(430)の値が0.02と本発明で規定する範囲外である。この比較例の波長選択吸収層フィルタNo.c18は、No.c15及びc16同様に、本発明で規定するブルーライトカット機能が不十分であった。これに加え、相対輝度は68.2%と低下が抑制できておらず、相関色温度も高すぎることがわかった。
これに対して、本発明の波長選択吸収フィルタNo.101~103は、相対輝度の低下抑制、優れたブルーライトカット機能、および優れた相関色温度のすべてを実現できることがわかった。また、染料Aとして一般式(A1)で表される色素を含有するNo.101及び102は、耐光性にも優れることがわかった。
2 上側偏光板吸収軸の方向
3 液晶セルの上側電極基板
4 上基板の配向制御方向
5 液晶層
6 液晶セルの下側電極基板
7 下基板の配向制御方向
8 下側偏光板
9 下側偏光板吸収軸の方向
B バックライトユニット
10 液晶表示装置
Claims (3)
- 樹脂と、異なる波長域に主吸収波長帯域を有する下記の染料Aおよび染料Dとを含有する波長選択吸収フィルタであって、該染料Aが下記一般式(A1)で表される色素であり、該波長選択吸収フィルタの波長λnmにおける吸光度Ab(λ)が下記式(I)の関係を満たす、波長選択吸収フィルタ。
染料A:波長選択吸収フィルタ中で波長400~430nmに主吸収波長帯域を有する染料
染料D:波長選択吸収フィルタ中で波長640~730nmに主吸収波長帯域を有する染料
関係式(I) 0.05≦Ab(450)/Ab(430)<1.00 - 請求項1に記載の波長選択吸収フィルタを含む偏光板。
- 請求項1に記載の波長選択吸収フィルタを含む、有機エレクトロルミネッセンス表示装置又は液晶表示装置。
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