JP7406458B2 - 水溶性ペリレン系二色性蛍光染料、又はその塩を用いた偏光機能を有する偏光発光膜、偏光発光板及び表示装置 - Google Patents
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Description
[1]
下記式(1)で表される水溶性ペリレン系二色性蛍光染料又はその塩を用いた偏光機能を有する偏光発光膜。
[2]
式(1)で表される水溶性ペリレン系二色性蛍光染料が、下記式(2)で表される前項[1]に記載の偏光発光膜。
[3]
前記式(1)で表される水溶性ペリレン系二色性蛍光染料が、下記式(3)で表される前項[1]に記載の偏光発光膜。
[4]
基材に、前記式(1)~(3)のいずれか一項に記載の水溶性ペリレン系二色性蛍光染料又はその塩と、これら以外の有機染料又は蛍光染料の1種類以上をさらに含有する前項[1]~[3]のいずれかに記載の偏光発光膜。
[5]
前記基材が、ポリビニルアルコール樹脂又はその誘導体からなるフィルムである、前項[1]~[4]のいずれか一項に記載の偏光発光膜。
[6]
前項[1]~[5]のいずれか一項に記載の偏光発光膜の少なくとも一方の面に透明保護層を有する偏光発光板。
[7]
前項[4]または[5]に記載の偏光発光膜、又は前項[6]に記載の偏光発光板を有する表示装置。
本発明に係る水溶性ペリレン系二色性染料は、上記式(1)で表される。式(1)中、Aは置換基を有してもよいペリレン骨格を表し、Xはスルホ基又はカルボキシ基を表し、スルホ基であることが好ましい。nは1~8の整数を表し、1~4であることが好ましく、1~2であることがより好ましい。
ピペリジニルアミノ、ピペラジニルアミノ、ジオキサン-2-イルアミノ、モルホリニルアミノ、チオモルホリニルアミノ等の6員複素脂環式アミノ基;
ピロールアミノ、ピラゾールアミノ、イミダゾールアミノ、トリアゾールアミノ、フリルアミノ、チオフェン-2-イルアミノ、チオフェン-3-イルアミノ、オキサゾールアミノ、チアゾールアミノ等の5員芳香族複素環式アミノ基;又は、
ピリジルアミノ、ピラジルアミノ、ピリダジニルアミノ、トリアジニルアミノ等の6員芳香族複素環式アミノ基等が挙げられる。なお、前記複素環基は、複素環部分が芳香族環であることが好ましく、また、複素環を構成するヘテロ原子としては窒素原子、及び硫黄原子から選択されることが好ましい。
ベンゾピラニルアミノ等の複素環部分が6員脂環式の縮環型複素脂環式アミノ基;
ベンズピロールアミノ、ベンズピラゾールアミノ、ベンズイミダゾールアミノ、ベンゾトリアゾールアミノ、ベンゾフラニルアミノ、ベンゾチオフェン-2-イルアミノ、ベンゾチオフェン-3-イルアミノ、ベンゾキサゾールアミノ、ベンゾチアゾールアミノ等の複素環部分が芳香族5員環の縮環型芳香族複素環式アミノ基;又は、
キノリニルアミノ、シンノリニルアミノ、フタラジニルアミノ、キナゾリニルアミノ、キノキサリニルアミノ等の複素環部分が芳香族6員環の縮環型芳香族複素環式アミノ基等が挙げられる。なお、前記複素環基は、複素環部分が芳香族環であることが好ましく、また、複素環を構成するヘテロ原子としては窒素原子、及び硫黄原子から選択されることが好ましい。
イソプロポキシ、イソブトキシ、sec-ブトキシ、t-ブトキシ、イソアミロキシ、t-アミロキシ、イソヘキシロキシ、t-ヘキシロキシ、イソヘプトキシ、t-ヘプトキシ、イソオクチロキシ、t-オクチロキシ、2-エチルヘキシロキシ、イソノニロキシ、イソデシロキシ等の分岐鎖状のC3-C10アルコキシ基;又は、
シクロプロポキシ、シクロブトキシ、シクロペントキシ、シクロヘキシロキシ、シクロヘプトキシ等の環状のC3-C7アルコキシ基が挙げられる。これらの中でも、直鎖状又は分岐鎖状のアルコキシ基が好ましい。
イソプロピルカルボニルアミノ、イソブチルカルボニルアミノ、sec-ブチルカルボニルアミノ、t-ブチルカルボニルアミノ、イソアミルカルボニルアミノ、t-アミルカルボニルアミノ、イソヘキシルカルボニルアミノ、t-ヘキシルカルボニルアミノ、イソヘプチルカルボニルアミノ、t-ヘプチルカルボニルアミノ、イソオクチルカルボニルアミノ、t-オクチ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、イソノニルカルボニルアミノ、イソデシルカルボニルアミノ等の分岐鎖状のC3-C10アルキルカルボニルアミノ基;又は
シクロプロピルカルボニルアミノ、シクロブチルカルボニルアミノ、シクロ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、シクロヘプチルカルボニルアミノ等の環状のC3-C7アルキルカルボニルアミノ基が挙げられる。これらの中でも、直鎖状又は分岐鎖状のアルキルカルボニルアミノ基が好ましく、直鎖状のアルキルカルボニルアミノ基がより好ましい。
イソプロピルカルボニルオキシ、イソブチルカルボニルオキシ、sec-ブチルカルボニルオキシ、t-ブチルカルボニルオキシ、イソアミルカルボニルオキシ、t-アミルカルボニルオキシ、イソヘキシルカルボニルオキシ、t-ヘキシルカルボニルオキシ、イソヘプチルカルボニルオキシ、t-ヘプチルカルボニルオキシ、イソオクチルカルボニルオキシ、t-オクチルカルボニルオキシ、2-エチルヘキシルカルボニルオキシ、イソノニルカルボニルオキシ、イソデシルカルボニルオキシ等の分岐鎖状のC3-C10アルキルカルボニルオキシ基;又は、
シクロプロピルカルボニルオキシ、シクロブチルカルボニルオキシ、シクロペンチルカルボニルオキシ、シクロヘキシルカルボニルオキシ、シクロヘプチルカルボニルオキシ等の環状のC3-C7アルキルカルボニルオキシ基が挙げられる。これらの中でも、直鎖状又は分岐鎖のアルキルカルボニルオキシ基が好ましく、直鎖状のアルキルカルボニルオキシ基がより好ましい。
イソプロピルカルボニル、イソブチルカルボニル、sec-ブチルカルボニル、t-ブチルカルボニル、イソアミルカルボニル、t-アミルカルボニル、イソヘキシルカルボニル、t-ヘキシルカルボニル、イソヘプチルカルボニル、t-ヘプチルカルボニル、イソオクチルカルボニル、t-オクチルカルボニル、2-エチルヘキシルカルボニル、イソノニルカルボニル、イソデシルカルボニル等の分岐鎖状のC3-C10アルキルカルボニル基;又は、
シクロプロピルカルボニル、シクロブチルカルボニル、シクロペンチルカルボニル、シクロヘキシルカルボニル、シクロヘプチルカルボニル等の環状のC3-C7アルキルカルボニル基が挙げられる。これらの中でも、直鎖状又は分岐鎖状のアルキルカルボニル基が好ましく、直鎖状のアルキルカルボニル基がより好ましい。
イソプロピルカルバモイル、イソブチルカルバモイル、sec-ブチルカルバモイル、t-ブチルカルバモイル、イソアミルカルバモイル、t-アミルカルバモイル、イソヘキシルカルバモイル、t-ヘキシルカルバモイル、イソヘプチルカルバモイル、t-ヘプチルカルバモイル、イソオクチルカルバモイル、t-オクチルカルバモイル、2-エチルヘキシルカルバモイル、イソノニルカルバモイル、イソデシルカルバモイル等の分岐鎖状のモノC3-C10アルキルカルバモイル基;又は、
シクロプロピルカルバモイル、シクロブチルカルバモイル、シクロペンチルカルバモイル、シクロヘキシルカルバモイル、シクロヘプチルカルバモイル等の環状のモノC3-C7アルキルカルバモイル基が挙げられる。これらの中でも、直鎖状又は分岐鎖状のモノアルキルカルバモイル基が好ましく、直鎖状のモノアルキルカルバモイル基がより好ましい。
ジイソプロピルカルバモイル、ジイソブチルカルバモイル、ジ-sec-ブチルカルバモイル、ジ-t-ブチルカルバモイル、ジイソアミルカルバモイル、ジ-t-アミルカルバモイル、ジイソヘキシルカルバモイル、ジ-t-ヘキシルカルバモイル、ジイソヘプチルカルバモイル、ジ-t-ヘプチルカルバモイル、ジイソオクチルカルバモイル、ジ-t-オクチルカルバモイル、ジ-(2-エチルヘキシル)カルバモイル、ジイソノニルカルバモイル、ジイソデシルカルバモイル等の分岐鎖を2つ有する分岐鎖状のジC3-C10アルキルカルバモイル基;又は、
ジシクロプロピルカルバモイル、ジシクロブチルカルバモイル、ジシクロペンチルカルバモイル、ジシクロヘキシルカルバモイル、ジシクロヘプチルカルバモイル等の環を2つ有する環状のジC3-C7アルキルカルバモイル基が挙げられる。これらの中でも、直鎖状又は分岐鎖状のジアルキルカルバモイル基が好ましく、直鎖状のジアルキルカルバモイル基がより好ましい。
イソプロポキシカルボニル、イソブトキシカルボニル、sec-ブトキシカルボニル、t-ブトキシカルボニル、イソアミロキシカルボニル、t-アミロキシカルボニル、イソヘキシロキシカルボニル、t-ヘキシロキシカルボニル、イソヘプトキシカルボニル、t-ヘプトキシカルボニル、イソオクチロキシカルボニル、t-オクチロキシカルボニル、2-エチルヘキシロキシカルボニル、イソノニロキシカルボニル、イソデシロキシカルボニル等の分岐鎖状のC3-C10アルコキシカルボニル基;又は、
シクロプロポキシカルボニル、シクロブトキシカルボニル、シクロペントキシカルボニル、シクロヘキシロキシカルボニル、シクロヘプトキシカルボニル等の環状のC3-C7アルコキシカルボニル基が挙げられる。これらの中でも、直鎖状又は分岐鎖状のアルコキシカルボニル基が好ましく、直鎖状のアルコキシカルボニル基がより好ましい。
イソプロピルスルホニルアミノ、イソブチルスルホニルアミノ、sec-ブチルスルホニルアミノ、t-ブチルスルホニルアミノ、イソアミルスルホニルアミノ、t-アミルスルホニルアミノ、イソヘキシルスルホニルアミノ、t-ヘキシルスルホニルアミノ、イソヘプチルスルホニルアミノ、t-ヘプチルスルホニルアミノ、イソオクチルスルホニルアミノ、t-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、イソノニルスルホニルアミノ、イソデシルスルホニルアミノ等の分岐鎖状のC3-C10アルキルスルホニルアミノ基;又は、
シクロプロピルスルホニルアミノ、シクロブチルスルホニルアミノ、シクロペンチルスルホニルアミノ、シクロヘキシルスルホニルアミノ、シクロヘプチルスルホニルアミノ等の環状のC3-C7アルキルスルホニルアミノ基が挙げられる。これらの中でも、直鎖状又は分岐鎖状のアルキルスルホニルアミノ基が好ましく、直鎖状のアルキルスルホニルアミノ基がより好ましい。
イソプロピルスルファモイル、イソブチルスルファモイル、sec-ブチルスルファモイル、t-ブチルスルファモイル、イソアミルスルファモイル、t-アミルスルファモイル、イソヘキシルスルファモイル、t-ヘキシルスルファモイル、イソヘプチルスルファモイル、t-ヘプチルスルファモイル、イソオクチルスルファモイル、t-オクチルスルファモイル、2-エチルヘキシルスルファモイル、イソノニルスルファモイル、イソデシルスルファモイル等の分岐鎖状のモノC3-C10アルキルスルファモイル基;又は、
シクロプロピルスルファモイル、シクロブチルスルファモイル、シクロペンチルスルファモイル、シクロヘキシルスルファモイル、シクロヘプチルスルファモイル等の環状のモノC3-C7アルキルスルファモイル基が挙げられる。これらの中でも、直鎖状又は分岐鎖状のモノアルキルスルファモイル基が好ましく、直鎖状のモノアルキルスルファモイル基がより好ましい。
ジイソプロピルスルファモイル、ジイソブチルスルファモイル、ジ-sec-ブチルスルファモイル、ジ-t-ブチルスルファモイル、ジイソアミルスルファモイル、ジ-t-アミルスルファモイル、ジイソヘキシルスルファモイル、ジ-t-ヘキシルスルファモイル、ジイソヘプチルスルファモイル、ジ-t-ヘプチルスルファモイル、ジイソオクチルスルファモイル、ジ-t-オクチルスルファモイル、ジ-(2-エチルヘキシル)スルファモイル、ジイソノニルスルファモイル、ジイソデシルスルファモイル等の分岐鎖を2つ有する分岐鎖状のジC3-C10アルキルスルファモイル基;又は、
ジシクロプロピルスルファモイル、ジシクロブチルスルファモイル、ジシクロペンチルスルファモイル、ジシクロヘキシルスルファモイル、ジシクロヘプチルスルファモイル等の環を2つ有する環状のジC3-C7アルキルスルファモイル基が挙げられる。これらの中でも、直鎖状又は分岐鎖状のジアルキルスルファモイル基が好ましく、直鎖状のジアルキルスルファモイル基がより好ましい。
イソプロピルスルホニル、イソブチルスルホニル、sec-ブチルスルホニル、t-ブチルスルホニル、イソアミルスルホニル、t-アミルスルホニル、イソヘキシルスルホニル、t-ヘキシルスルホニル、イソヘプチルスルホニル、t-ヘプチルスルホニル、イソオクチルスルホニル、t-オクチルスルホニル、2-エチルヘキシルスルホニル、イソノニルスルホニル、イソデシルスルホニル、イソウンデシルスルホニル、t-ウンデシルスルホニル、イソドデシルスルホニル、t-ドデシルスルホニル等の分岐鎖状のC3-C12アルキルスルホニル基;又は、
シクロプロピルスルホニル、シクロブチルスルホニル、シクロペンチルスルホニル、シクロヘキシルスルホニル、シクロヘプチルスルホニル等の環状のC3-C7アルキルスルホニル基が挙げられる。これらの中でも、直鎖状又は分岐鎖状のアルキルスルホニル基が好ましく、直鎖状のアルキルスルホニル基がより好ましい。
イソプロピルチオ、イソブチルチオ、sec-ブチルチオ、t-ブチルチオ、イソアミルチオ、t-アミルチオ、イソヘキシルチオ、t-ヘキシルチオ、イソヘプチルチオ、t-ヘプチルチオ、イソオクチルチオ、t-オクチルチオ、2-エチルヘキシルチオ、イソノニルチオ、イソデシルチオ等の分岐鎖状のC3-C10アルキルチオ基;又は、
シクロプロピルチオ、シクロブチルチオ、シクロペンチルチオ、シクロヘキシルチオ、シクロヘプチルチオ等の環状のC3-C7アルキルチオ基が挙げられる。これらの中でも、直鎖状又は分岐鎖状のアルキルチオ基が好ましく、直鎖状のアルキルチオ基がより好ましい。
イソプロピルウレイド、イソブチルウレイド、sec-ブチルウレイド、t-ブチルウレイド、イソアミルウレイド、t-アミルウレイド、イソヘキシルウレイド、t-ヘキシルウレイド、イソヘプチルウレイド、t-ヘプチルウレイド、イソオクチルウレイド、t-オクチルウレイド、2-エチルヘキシルウレイド、イソノニルウレイド、イソデシルウレイド等の分岐鎖状のモノC3-C10アルキルウレイド基;又は、
シクロプロピルウレイド、シクロブチルウレイド、シクロペンチルウレイド、シクロヘキシルウレイド、シクロヘプチルウレイド等の環状のモノC3-C7アルキルウレイド基が挙げられる。これらの中でも、直鎖状又は分岐鎖状のアルキルウレイド基が好ましく、直鎖状のアルキルウレイド基が挙げられる。
ジイソプロピルウレイド、ジイソブチルウレイド、ジ-sec-ブチルウレイド、ジ-t-ブチルウレイド、ジイソアミルウレイド、ジ-t-アミルウレイド、ジイソヘキシルウレイド、ジ-t-ヘキシルウレイド、ジイソヘプチルウレイド、ジ-t-ヘプチルウレイド、ジイソオクチルウレイド、ジ-t-オクチルウレイド、ジ-(2-エチルヘキシル)ウレイド、ジイソノニルウレイド、ジイソデシルウレイド等の分岐鎖を2つ有する分岐鎖状のジC3-C10アルキルウレイド基;又は、
ジシクロプロピルウレイド、ジシクロブチルウレイド、ジシクロペンチルウレイド、ジシクロヘキシルウレイド、ジシクロヘプチルウレイド等の環を2つ有する環状のジC3-C7アルキルウレイド基が挙げられる。これらの中でも、直鎖状又は分岐鎖状のジアルキルウレイド基が好ましく、直鎖状のジアルキルウレイド基がより好ましい。
イソプロポキシカルボニルアミノ、イソブトキシカルボニルアミノ、sec-ブトキシカルボニルアミノ、t-ブトキシカルボニルアミノ、イソアミロキシカルボニルアミノ、t-アミロキシカルボニルアミノ、イソヘキシロキシカルボニルアミノ、t-ヘキシロキシカルボニルアミノ、イソヘプトキシカルボニルアミノ、t-ヘプトキシカルボニルアミノ、イソオクチロキシカルボニルアミノ、t-オクチロキシカルボニルアミノ、2-エチルヘキシロキシカルボニルアミノ、イソノニロキシカルボニルアミノ、イソデシロキシカルボニルアミノ等の分岐鎖状のC3-C10アルコキシカルボニルアミノ基;又は、
シクロプロポキシカルボニルアミノ、シクロブトキシカルボニルアミノ、シクロペントキシカルボニルアミノ、シクロヘキシロキシカルボニルアミノ、シクロヘプトキシカルボニルアミノ等の環状のC3-C7アルコキシカルボニルアミノ基が挙げられる。これらの中でも、直鎖状又は分岐鎖状のアルコキシカルボニルアミノ基が好ましく、直鎖状のアルコキシカルボニルアミノ基がより好ましい。
イソプロピルアミノ、イソブチルアミノ、sec-ブチルアミノ、t-ブチルアミノ、イソアミルアミノ、t-アミルアミノ、イソヘキシルアミノ、t-ヘキシルアミノ、イソヘプチルアミノ、t-ヘプチルアミノ、イソオクチルアミノ、t-オクチルアミノ、2-エチルヘキシルアミノ、イソノニルアミノ、イソデシルアミノ等の分岐鎖状のモノC3-C10アルキルアミノ基;又は、
シクロプロピルアミノ、シクロブチルアミノ、シクロペンチルアミノ、シクロヘキシルアミノ、シクロヘプチルアミノ等の環状モノC3-C7アルキルアミノ基が挙げられる。これらの中でも、直鎖状又は分岐鎖状のモノアルキルアミノ基が好ましく、直鎖状のモノアルキルアミノ基がより好ましい。
ジイソプロピルアミノ、ジイソブチルアミノ、ジ-sec-ブチルアミノ、ジ-t-ブチルアミノ、ジイソアミルアミノ、ジ-t-アミルアミノ、ジイソヘキシルアミノ、ジ-t-ヘキシルアミノ、ジイソヘプチルアミノ、ジ-t-ヘプチルアミノ、ジイソオクチルアミノ、ジ-t-オクチルアミノ、ジ-(2-エチルヘキシル)アミノ、ジイソノニルアミノ、ジイソデシルアミノ等の分岐鎖を2つ有する分岐鎖状のジC3-C10アルキルアミノ基;又は、
ジシクロプロピルアミノ、ジシクロブチルアミノ、ジシクロペンチルアミノ、ジシクロヘキシルアミノ、ジシクロヘプチルアミノ等の環を2つ有する環状ジC3-C7アルキルアミノ基が挙げられる。これらの中でも、直鎖状又は分岐鎖状のジアルキルアミノ基が好ましく、直鎖状のジアルキルアミノ基がより好ましい。
また上記炭素数1~10の炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-ブチル基、n-オクチル基等の直鎖の炭化水素基、iso-ブチル基、tert-ブチル基等の分岐の炭化水素基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基等の環状の炭化水素基等が挙げられる。
また上記炭素数1~10のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、n-オクチロキシ基等の直鎖のアルコキシ基、iso-プロキルオキシキ基、tert-ブチルオキシ基等の分岐のアルコキシ基等が挙げられる。
また上記アリールオキシ基としては、例えば、フェノキシ基、1-ナフトキシ基、2-ナフトキシ基等が挙げられる。
また上記ヘテロアリールオキシ基としては、例えば、ピリジルオキシ基、フリルオキシ基、チエニルオキシ基、チアゾリルオキシ基、キノリンオキシ基等が挙げられる。
ヒドロキシメチル、2-ヒドロキシエチル、3-ヒドロキシプロピル、2-ヒドロキシプロピル、4-ヒドロキシブチル、3-ヒドロキシブチル、2-ヒドロキシブチル等のヒドロキシC1-C6アルキル基、好ましくはヒドロキシC1-C4アルキル基;又は、
ヒドロキシエトキシメチル、2-ヒドロキシエトキシエチル、3-ヒドロキシエトキシプロピル、3-ヒドロキシエトキシブチル、2-ヒドロキシエトキシブチル等のヒドロキシC1-C6アルコキシC1-C6アルキル基、好ましくはヒドロキシC1-C4アルコキシC1-C4アルキル基等が挙げられる。
上記式(1)で表される水溶性ペリレン系二色性染料を含む偏光発光膜も本願発明に含まれる。
本発明に係る偏光発光膜は、上記式(1)~(3)で表される水溶性ペリレン系二色性染料又はその塩を含有する基材を含んでおり、好ましくは染料系偏光発光膜である。このような基材は、染料を吸着し得る親水性高分子を製膜して得られるフィルム等であることが好ましい。当該親水性高分子は、特に限定されるものではないが、例えば、ポリビニルアルコール系樹脂、アミロース系樹脂、デンプン系樹脂、セルロース系樹脂及びポリアクリル酸塩系樹脂等が挙げられる。このような樹脂の中でも、染料の吸着性、加工性、配向性等の観点から、ポリビニルアルコール系樹脂又はその誘導体であることが好ましい。ポリビニルアルコール系樹脂又はその誘導体は、エチレン、プロピレン等のオレフィン、又は、クロトン酸、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸等の不飽和カルボン酸などで変性されていてもよい。基材の形状は、特に限定されるものではなく、例えば、フィルム状、シート状、平板状、曲板状及び半球状等、任意の形状に作製することができる。また、基材の厚さは、通常、10μm~100μmであり、好ましくは20μm~80μmである。基材には、記式(1)~(3)で表される水溶性ペリレン系二色性染料が単独で又は複数併用して含有されていてもよい。
上記偏光発光膜の製造方法について説明する。本発明に係る偏光発光膜の製造方法は、以下の製法に限定されるものではないが、例えば、基材を準備する工程と、基材を膨潤液に浸漬させ、当該基材を膨潤により延伸させる膨潤工程と、膨潤させた基材を少なくとも1種の上記式(1)~(3)で表される水溶性ペリレン系二色性染料又はその塩を含む染色溶液に含浸させ、基材に染料としてのペリレン系化合物を吸着させる染料含有工程と、吸着させた基材を、ホウ酸を含有する溶液に浸漬し、染料を基材中で架橋させる架橋工程と、染料を架橋させた基材を一定の方向に一軸延伸して、染料を一定の方向に配列させる延伸工程と、必要に応じて、延伸させた基材を、洗浄液で洗浄する洗浄工程と、洗浄させた基材を乾燥させる乾燥工程を含んでいる。
上記式(1)~(3)で表される水溶性ペリレン系二色性染料を含有させるための基材を準備する。当該基材は、例えば、市販のポリビニルアルコール系樹脂又はその誘導体からなるフィルムを用いてもよく、ポリビニルアルコール系樹脂を製膜することにより作製してもよい。ポリビニルアルコール系樹脂の製膜方法は特に限定されるものではなく、例えば、含水ポリビニルアルコールを溶融押出する方法、流延製膜法、湿式製膜法、ゲル製膜法(ポリビニルアルコール水溶液を一旦冷却ゲル化した後、溶媒を抽出除去)、キャスト製膜法(ポリビニルアルコール水溶液を基盤上に流し、乾燥)、及びこれらの組み合わせによる方法等、公知の製膜方法を採用することができる。
次に、上述の基材に、膨潤処理を施す。膨潤処理は20~50℃の膨潤液に、基材を30秒~10分間浸漬させることにより行うことが好ましく、膨潤液は水であることが好ましい。膨潤液による基材の延伸倍率は、1.00~1.50倍に調整することが好ましく、1.10~1.35倍に調整することがより好ましい。
続いて、上記のような膨潤処理を施して得られた基材に、少なくとも1種の染料を吸着及び含浸させる。染料含有工程は、染料を基材に吸着及び含浸させる方法であれば特に限定されるものではないが、例えば、基材を、染料を含む染色溶液(染色水溶液)に浸漬させることが好ましく、また、基材に染色溶液を塗布することによって吸着させることもできる。染色溶液中の染料の濃度は、基材中に染料が十分に吸着されていれば特に限定されるものではないが、例えば、染色溶液中に0.0001~3質量%であることが好ましく、0.001~1質量%であることがより好ましい。
染料含有工程又は予備洗浄工程の後、基材に架橋剤を含有させることができる。基材に架橋剤を含有させる方法は、架橋剤を含む処理溶液に基材を浸漬させることが好ましく、一方で、当該処理溶液を基材に塗布又は塗工してもよい。処理溶液中の架橋剤としては、ホウ酸を含有する溶液を使用することが好ましい。処理溶液中の溶媒は、特に限定されるものではないが、水が好ましい。処理溶液中のホウ酸の濃度は、0.1~15質量%であることが好ましく、0.1~10質量%であることがより好ましい。処理溶液の温度は、30~80℃が好ましく、40~75℃がより好ましい。また、この架橋工程の処理時間は30秒~10分が好ましく、1~6分がより好ましい。本発明に係る偏光発光膜の製造方法が、この架橋工程を有することにより、得られる偏光発光膜は、高輝度、かつ高偏光度の偏光した光を発光する。このことは、従来技術において、耐水分性又は光透過性を改善する目的で使用されていたホウ酸の機能からは全く予期し得ない優れた作用である。また、架橋工程においては、必要に応じて、カチオン系高分子化合物を含む水溶液で、フィックス処理をさらに併せて行ってもよい。フィックス処理により、偏光色素の固定化が可能となる。このとき、カチオン系高分子化合物として、例えば、カチオンイオン、ジシアン系としてジシアンアミドとホルマリン重合縮合物、ポリアミン系としてジシアンジアミド・ジエチレントリアミン重縮合物、ポリカチオン系としてエピクロロヒドリン・ジメチルアミン付加重合物、ジメチルジアリルアモンニウムクロライド・二酸化イオン共重合物、ジアリルアミン塩重合物、ジメチルジアリルアンモニウムクロライド重合物、アリルアミン塩の重合物、ジアルキルアミノエチルアクリレート四級塩重合物等が使用される。
架橋工程を行った後、延伸工程を実施する。延伸工程は、基材を一定の方向に一軸延伸することにより行われる。延伸方法は、湿式延伸法又は乾式延伸法のいずれであってもよい。延伸倍率は、3倍以上10倍未満であることが好ましく、より好ましくは5~9倍である。
延伸工程を実施した後には、基材の表面に架橋剤の析出又は異物が付着することがあるため、基材の表面を洗浄する洗浄工程を行うことができる。洗浄時間は1秒~5分が好ましい。洗浄方法は、基材を洗浄液に浸漬することが好ましく、一方で、洗浄液を基材に塗布又は塗工によって洗浄することもできる。洗浄液としては、水が好ましい。洗浄処理は一段階で実施しても、2段階以上の多段処理で実施してもよい。洗浄工程の洗浄溶の温度は、特に限定されるものではないが、通常、5~50℃、好ましくは10~40℃であり、常温であってよい。
洗浄工程の後、基材の乾燥工程を行う。乾燥処理は、自然乾燥により行うことができるものの、より乾燥効率を高めるため、ロールによる圧縮やエアーナイフ又は吸水ロール等による表面の水分除去等により行うことが可能であり、さらには、送風乾燥を行うことも可能である。乾燥処理の温度は、20~100℃であることが好ましく、60~100℃であることがより好ましい。乾燥時間は、30秒~20分であることが好ましく、5~10分であることがより好ましい。
上記偏光発光膜を含む偏光発光板も本願発明に含まれる。
本発明に係る偏光発光板は、上記の偏光発光膜の少なくとも一方の面に透明保護層を有しており、好ましくは染料系偏光発光板である。透明保護層は、偏光発光膜の耐水性や取扱性等を向上させるために使用される。そのため、このような透明保護層は、本発明に係る偏光発光膜が示す偏光発光機能に何ら影響を与えるものではないものが好ましい。
上記偏光発光膜あるいは偏光発光板を含む表示装置も本願発明に含まれる。
上記表示装置は、紫外~可視域の光、例えば300~600nmの光を照射することによって偏光発光作用を示し、この作用を利用によって表示が可能となる。本発明に係る表示装置は、可視光領域で高い透過率を有しているため、従来の偏光板のような可視光領域の透過率の低下がないか、透過率の低下があっても、従来の偏光板の透過率よりも透過率の低下は著しく小さい。例えば、従来の偏光板であるヨウ素系偏光板、他の染料化合物を使用した染料系偏光板は、視感度補正された透過率が35~45%程度である。その理由としては、従来の偏光板は、光の吸収軸として縦軸と横軸の両方を有しているが、縦軸又は横軸の一方の入射した光を吸収する、すなわち、一方の軸では光を吸収し、他方の軸では光を透過することによって偏光が生じる。このような場合、一方の軸での光は吸収されて透過しないことから、必然的に透過率は50%以下なってしまう。また、従来の偏光板は二色性染料を延伸させたフィルム中で配向させて偏光板を作製しているが、必ずしも二色性染料が100%配向しているわけではなく、また、光の透過軸に対しても若干吸収成分を有しており、さらには物質の表面反射によって界面反射が発生しているため、透過率が高い偏光板は得られていない、つまりは、透過率を低下させなければ高い偏光度を実現することができなかった。それに対して、本発明に係る偏光発光膜又は偏光発光板は、300~600nm、特に400~600nm付近に光の強い吸収帯域があり、紫外光、もしくは短波長側の可視域に光の吸収作用があるため可視光領域に偏光した光を発光する偏光発光作用を示すことから、著しい透過率の低下が抑えられるだけでなく、発光により可視光領域での偏光の視認率は非常に高くなる。即ち、可視光領域では、偏光発光作用を示すため、従来の偏光板を用いるよりも光の損失は少ない。このことから、本発明に係る偏光発光膜又は偏光発光板を使用した表示装置、例えば、液晶ディスプレイは、従来の偏光板を用いた液晶ディスプレイよりも高い輝度な表示装置が得られることを示している。さらに、本発明に係る偏光発光膜又は偏光発光板を使用した表示装置は、透明性が高いことから、液晶ディスプレイでありながら、透明なディスプレイが得られることを示し、また、文字、画像等の表示時には偏光発光が透過するように設計できることから、透明な液晶ディスプレイでありながらも表示可能なディスプレイが得られることを示す。而して、本発明に係る表示装置は、光損失がない透明な液晶ディスプレイ、特に、シースルーディスプレイを得ることができる。
実施例および比較例で得られた各測定試料の評価を次のようにして行った。
各測定試料の単体透過率Ts、平行位透過率Tp、直交位透過率Tc、偏光入射平行位透過率Ty、偏光入射直交位透過率Tz、を、分光光度計(日立製作所社製「U-4100」)を用いて測定した。ここで、単体透過率Tsは、各測定試料を1枚で測定した際の各波長の透過率である。平行位透過率Tpは、各実施例および各比較例で得られた同一の測定試料を2枚用意し、この2枚の測定試料をその吸収軸方向が平行となるように重ね合せて測定した各波長の分光透過率である。直交位透過率Tcは、2枚の測定試料をその吸収軸が直交するように重ね合せて測定した分光透過率である。偏光入射平行位透過率Tyは測定試料の透過軸と平行な偏光した光を照射して測定して得られる分光透過率である。偏光入射直交位透過率Tzは測定試料の透過軸と直交な偏光した光を照射して測定して得られる分光透過率である。各透過率の測定は、220~780nmの波長帯域にわたって行った。
(b)偏光度ρの算出
各測定試料の偏光度ρを、以下の式(I)に、平行透過率Tpおよび直交透過率Tcを代入して算出した。ρの値が高いほど偏光度が優れていることを示す。
各測定試料の視感度補正単体透過率Ysは、可視光領域における380~780nmの波長領域で、所定波長間隔dλ(ここでは5nm)おきに求めた上記単体透過率Tsについて、JIS Z 8722:2009に従って視感度に補正した透過率である。具体的には、上記単体透過率Tsを下記の式(II)に代入して算出した。なお、下記式(II)中、Pλは標準光(C光源)の分光分布を表し、yλは2度視野等色関数を表す。
各測定試料の偏光発光強度、発光した光の偏光度については、発光分光光度計(東京インスツルメンツ社製 分光ポラリメーターPoxi-Spectra)を用いて公知のストークスパラメータ法によって測定した。375nmの光を測定試料に入射した時に発光分光光度計より得られる発光強度(S0)、発光に基づく偏光度(DOP)を算出した。
(合成例1)
市販品のN,N’-ビス(3,5-ジメチルフェニル)-3,4,9,10-ペリレンテトラカルボン酸ジイミド 10部を98%硫酸 100部に加え、25℃で24時間撹拌した。得られた反応液を水 300部に添加し、析出した固体をろ過により分離し、更に飽和食塩水 100部にて洗浄することにより、ウェットケーキ 12.0部を得た。このウェットケーキを80℃の熱風乾燥機で乾燥することにより下記式(5)で表される本発明に係る水溶性ペリレン系二色性染料 5.0部を合成した。
厚さ75μmのポリビニルアルコールフィルム(クラレ社製 VF-PS#7500)を40℃の水に3分間浸漬して、フィルムを膨潤させた。膨潤して得られたフィルムを、合成例1で得られた上記式(5)の水溶性ペリレン系化合物 1.0部、芒硝 1.0部及び水 1000部を含む45℃の水溶液に、3分間浸漬して式(5)のペリレン系化合物をフィルムに含有させた。式(5)の水溶性ペリレン系化合物を含有したフィルムを3%ホウ酸水溶液中において50℃で5分間浸漬しながら5倍に延伸した。延伸したフィルム、緊張状態を保ったまま常温の水で20秒間水洗し、次いで乾燥して偏光発光膜を作製した。得られた偏光発光膜の両面に、紫外線吸収剤を含有しないトリアセチルセルロースフィルム(富士フィルム社製 ZRD-60)(厚さ:60μm)を公知の処方にてラミネートし、本発明に係る偏光発光板を作製した。この偏光発光板を実施例1の測定試料とした。尚、偏光発光膜の両面にトリアセチルセルロースフィルムを貼合しても、何ら光学特性は変わることは無かった。
(合成例2)
上記合成例1において、N,N’-ビス(3,5-ジメチルフェニル)-3,4,9,10-ペリレンテトラカルボン酸ジイミド 10部の代わりにN,N’-ビス(2,6-ジイソプロピルフェニル)―1,6,7,12―テトラ(フェノキシ)-3,4,9,10-ペリレンテトラカルボン酸ジイミド 10部を使用する以外は合成例1と同様の操作を行い、下記式(6)で表される本発明に係る水溶性ペリレン系二色性染料4.0部を合成した。次いで、下記式(6)で表される水溶性ペリレン系化合物を使用して、実施例1と同様の操作を行い、本発明に係る偏光発光膜、及び偏光発光板を作製し、この偏光発光板を実施例2の測定試料とした。得られた測定試料について、各波長の透過率と375nmの光を照射した場合の発光強度と偏光発光度を測定したところ、実施例1と同様に591nmに最大吸収波長を示す偏光機能を有し、375nmの光を照射することによって610nmに最大発光波長を有する偏光発光を示す測定試料が得られていた。以上のことから、実施例2で得られた測定試料は偏光機能を有しながら、高い偏光発光度を示す発光する偏光発光板が得られていることが示された。
(合成例3)
上記合成例1において、N,N’-ビス(3,5-ジメチルフェニル)-3,4,9,10-ペリレンテトラカルボン酸ジイミド 10部の代わりにN,N’-ビス(2,6-ジイソプロピルフェニル)―1,6,7,12―テトラキス(ピリジン-3-イルオキシ)-3,4,9,10-ペリレンテトラカルボン酸ジイミド 10部を使用する以外は合成例1と同様の操作を行い、下記式(7)で表される本発明に係る水溶性ペリレン系二色性染料3.9部を合成した。次いで、下記式(7)で表される水溶性ペリレン系化合物を使用して、実施例1と同様の操作を行い、本発明に係る偏光発光板を作製した。この偏光発光板を実施例3の測定試料とした。得られた測定試料について、各波長の透過率と375nmの光を照射した場合の発光強度と偏光発光度を測定したところ、実施例1と同様に570nmに最大吸収波長を示す偏光機能を有し、375nmの光を照射することによって600nmに最大発光波長を有する偏光発光を示す測定試料が得られていた。以上のことから、実施例2で得られた測定試料は偏光機能を有しながら、高い偏光発光度を示す発光する偏光発光板が得られていることが示された。
上記実施例1において、上記式(5)で表される水溶性ペリレン系二色性染料の代わりに、下記式(8)で示されるC.I.Direct Yellow 4を用いた以外は実施例1と同様の操作を行い、比較例1の測定試料とした。得られた測定試料について、各波長の透過率と375nmの光を照射した場合の発光強度と偏光発光度を測定したところ、実施例1と同様に460nmに最大吸収波長を示す偏光機能を有するものの、375nmの光を照射しても測定試料からの発光は見られなかった。以上のことから、比較例1で得られた測定試料は偏光発光板では無かった。
上記実施例1において、上記式(5)で表される水溶性ペリレン系化合物の代わりに、下記式(9)で示される化合物を用いた以外は実施例1と同様の操作を行い、比較例2の測定試料とした。得られた測定試料について、各波長の透過率と375nmの光を照射した場合の発光強度と偏光発光度を測定したところ、実施例1と同様に408nmに最大吸収波長を示す偏光機能を有するものの、375nmの光を照射しても測定試料からの発光は見られなかった。以上のことから、比較例2で得られた測定試料は偏光発光板では無かった。
上記実施例1において、上記式(5)で表される水溶性ペリレン系化合物の代わりに、上記式(5)に近い波長に極大吸収波長を有するC.I.Direct Orange 39を用いた以外は実施例1と同様の操作を行い、比較例3の測定試料とした。得られた測定試料について、各波長の透過率と375nmの光を照射した場合の発光強度と偏光発光度を測定したところ、実施例1と同様に450nmに最大吸収波長を示す偏光機能を有するものの、375nmの光を照射しても測定試料からの発光は見られなかった。以上のことから、比較例3で得られた測定試料は偏光発光板では無かった。
さらに、実施例1~3においてそれぞれ得られた測定試料を、105℃の環境下で1000時間と、60℃かつ相対湿度90%の環境下で1000時間に置き、それぞれの条件で耐久性試験を実施した。その結果、いずれも発光強度及び偏光発光度は変化しなかった。このことから、本発明に係る偏光発光板(偏光発光膜)は苛酷な環境下においても高い耐久性を有していることが分かる。
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