JP7522738B2 - 発光性化合物又はその塩、ならびにこれを用いた偏光発光素子、偏光発光板、及び表示装置 - Google Patents

発光性化合物又はその塩、ならびにこれを用いた偏光発光素子、偏光発光板、及び表示装置 Download PDF

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Description

本発明は新規な発光性化合物又はその塩、ならびにこれを用いた偏光発光素子、偏光発光板、及び表示装置に関する。
光の透過・遮へい機能を有する偏光板は、光のスイッチング機能を有する液晶とともに液晶ディスプレイ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ）等の表示装置の基本的な構成要素である。このような偏光板を備えたＬＣＤの適用分野も、初期の頃の電卓および時計等の小型機器から、ノートパソコン、ワープロ、液晶プロジェクター、液晶テレビ、カーナビゲーション、及び屋内外の計測機器等へと広がりつつある。また、偏光板は、偏光機能を有するレンズ等への適用も可能であり、例えば、視認性の向上したサングラスや、近年では３Ｄテレビなどに対応する偏光メガネなどへの応用がなされている。以上のように、偏光板の用途は広範囲に広がっており、その使用条件も、低温～高温、低湿度～高湿度、低光量～高光量等幅広いことから、高い偏光性能かつ高い耐久性を有する偏光板が求められている。
一般に、偏光板を構成する偏光膜は、ヨウ素や二色性染料を染色又は含有せしめてポリビニルアルコール又はその誘導体のフィルムを延伸配向して製造されるか、あるいは、ポリ塩化ビニルフィルムの脱塩酸又はポリビニルアルコール系フィルムの脱水によりポリエンを生成して配向せしめることにより製造される。そういった従来の偏光膜から構成される偏光板は、可視域に吸収を有する二色性色素を用いているため、透過率が低下する。例えば、市販されている一般的な偏光板の透過率は３５～４５％である。可視域における透過率が低下するという従来の偏光板の問題に対して、可視域である程度の透過率を保持しつつ、偏光機能をもたせる技術として、紫外線用偏光板の技術が特許文献１に記載されている。しかし、この技術も、可視域に吸収のある黄色色素を用いているため透過率が十分でなく、かつ、強い黄色い着色が確認される。可視域の透過率が低い偏光板をディスプレイ等に用いると、ディスプレイ全体の透過率が減少するため、従来の偏光板を用いずに偏光を得る方法が研究されている。このような方法として、偏光を発光する素子が、特許文献２～４に記載されている。
しかし、特許文献２～４に記載される偏光発光する素子は、特殊な金属、例えばランタノイドやユーロピウム等の希少価値が高い金属を用いるためコストが高く、また非常に製造が難しく大量生産には不向きである。さらに、これらの偏光発光する素子は、偏光した光の発光が弱いためディスプレイに使用することが難しく、また、直線偏光である発光した光を得られない。そのため、偏光発光作用を示し、また可視域での透過率（透明性）が高く、過酷な環境下における耐久性が求められる液晶ディスプレイ等にも応用可能な新たな素子とそのための材料を開発することが望まれている。
ＷＯ２００５／０１５２７５ 特開２００８－２２４８５４号公報 特許第５８４９２５５号公報 特許第５７１３３６０号公報 特開２００１－２４０７６２号公報 ＷＯ２０１６／１８６１９６
本発明は、可視域での高い透過率及び過酷な環境下での高い耐久性が求められる液晶ディスプレイ等にも応用可能な新規化合物、ならびにそれを用いた偏光発光素子、偏光発光板、及びそれを用いた表示装置を提供することを目的とする。
本発明者らは、かかる目的を達成すべく鋭意研究を進めた結果、特定の構造を有する化合物又はその塩を含む偏光発光素子及び偏光発光板が、紫外域～近紫外可視域の光、例えば３００～４３０ｎｍの光に高い二色比を有し、可視域に高い透過率を示し、かつ、過酷な環境下において優れた耐久性を示すことを見出した。また、このような特定の構造を有する化合物又はその塩は、紫外域～近紫外可視域の光、例えば３００～４３０ｎｍの光の照射によって、可視域の偏光した光を発光する作用を示すことを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、以下の［１］～［１１］項の諸態様に関する。
［１］．
下記式（１）で表される発光性化合物又はその塩。
（式（１）中、ｋはそれぞれ独立に０または１の整数を示し、Ｘ、Ｙの少なくとも一方は、置換基を有しても良い窒素原子もしくは硫黄原子を含む複素環基、または式（２）で表される基を示し、もう一方のＸ、Ｙは各々独立に、ニトロ基、置換基を有してもよいアミノ基、置換基を有しても良い炭素数１～４のアルキル基もしくは置換基を有しても良い炭素数１～４のアルコキシ基、置換基を有しても良い窒素原子もしくは硫黄原子を含む複素環基、または式（２）で表される基からなる群から選択される基である。Ｍは水素原子、金属イオン、またはアンモニウムイオンを表し、ｍはそれぞれ独立に０～２の整数を示す。式（２）中、※は、式（１）におけるＸ、Ｙの結合位置を示し、Ｚは置換基を有しても良いフェニル基、置換基を有しても良いナフチル基、置換基を有しても良いスチルベン基、置換基を有しても良いベンゾイル基、または置換基を有しても良い複素環基からなる群から選択される基である。ｔは０または１の整数を表す。）
［２］．
上記式（１）におけるＸ、Ｙ、及び、上記式（１）におけるＸ、Ｙいずれか少なくとも一方が上記式（２）で表される場合のＺのいずれか少なくとも１つが、下記式（３）～（７）からなる群から選択される基である［１］項に記載の発光性化合物又はその塩。
（上記式（３）、式（４）中、Ａは各々独立に、水素原子、ハロゲン基、ニトロ基、ヒドロキシ基、炭素数１～４のアルキル基、炭素数１～４のアルコキシ基、スルホ基を有する炭素数１～４のアルキル基、ヒドロキシ基を有する炭素数１～４のアルキル基、カルボキシ基を有する炭素数１～４のアルキル基、スルホ基を有する炭素数１～４のアルコキシ基、ヒドロキシ基を有する炭素数１～４のアルコキシ基、カルボキシ基を有する炭素数１～４のアルコキシ基からなる群から選択される基であり、ｑ１は０～４の整数を表し、上記式（３）～（７）におけるＭは、上記式（１）で定義されたとおりであり、式（３）～（７）中のＭと式（１）中のＭとは同じであっても良く、ｎ１、ｎ２は各々独立に０～３の整数を表す。上記式（３）～（７）中の＊は、それぞれ、上記式（１）のＸまたはＹにおける結合位置、あるいは上記式（２）のＺにおける結合位置を示す。）
［３］．
上記式（１）におけるｋが０または１であり、Ｘ、Ｙの少なくともいずれか一方が、式（２）～（７）からなる群から選択されるいずれか基であり、Ｘ、Ｙの少なくともいずれか一方が式（２）の場合には、Ｚが式（３）～（７）からなる群から選択されるいずれかである［１］または［２］項に記載の発光性化合物又はその塩。
［４］．
上記式（１）における、各ｋがいずれも０であり、Ｘ、Ｙがいずれも式（２）～（７）からなる群から選択されるいずれか基であり、Ｘ、Ｙが式（２）の場合には、Ｚが式（３）～（７）からなる群から選択されるいずれかである［１］または［２］項に記載の発光性化合物又はその塩。
［５］．
上記式（１）における、各ｋがいずれも１であり、Ｘ、Ｙがいずれも式（２）～（７）からなる群から選択されるいずれか基であり、Ｘ、Ｙが式（２）の場合には、Ｚが式（３）～（７）からなる群から選択されるいずれかである［１］または［２］項に記載の発光性化合物又はその塩。
［６］．
偏光発光機能を有する、［１］～［５］のいずれか一項に記載の発光性化合物又はその塩を含む偏光発光素子。
［７］．
上記発光性化合物又はその塩以外の有機染料又は蛍光染料を１種類以上さらに含む［６］項に記載の偏光発光素子。
［８］．
基材をさらに含む［６］または［７］項に記載の偏光発光素子。
［９］．
上記基材がポリビニルアルコール樹脂又はその誘導体を含むフィルムである［８］項に記載の偏光発光素子。
［１０］．
［６］～［９］項のいずれか一項に記載の偏光発光素子の少なくとも一方の面に透明保護膜を備える偏光発光板。
［１１］．
［６］～［９］項のいずれか一項に記載の偏光発光素子、又は［１０］項に記載の偏光発光板を備える表示装置。
本発明に係る特定の構造を有する発光性化合物又はその塩は、紫外域～可視域の光、例えば紫外域～近紫外可視域の光、具体的には３００～４３０ｎｍの光を吸収し、そのエネルギーを利用して可視域に偏光発光作用を示す。また当該発光性化合物又はその塩を用いて作製された偏光発光素子及び偏光発光板は、吸収波長において高い偏光度を示す。そのため、このような式（１）の化合物又はその塩を用いることにより、希少価値の高いランタノイド金属等を使用しなくとも、紫外域～近紫外可視域の光に高い偏光度を有するとともに、偏光発光作用を示す新規な偏光発光素子及び偏光発光板を提供することができる。また、本発明に係る偏光発光素子及び偏光発光板は、可視域において高い透過率を示し、さらに、熱、湿度等に対して優れた耐久性を示す。そのため、当該偏光発光素子及び偏光発光板は、可視域での高い透過性及び過酷な環境下での高い耐久性が求められる液晶ディスプレイ等の表示装置に応用することができる。
［発光性化合物］
本発明の発光性化合物は、上記式（１）で表される。この発光性化合物は、塩の形態をとり得る。本明細書中、発光性化合物又はその塩を単に発光性化合物と略して記載することがある。
式（１）中、ｋはそれぞれ独立に０または１の整数を示し、Ｘ、Ｙの少なくとも一方は、置換基を有しても良い窒素原子もしくは硫黄原子を含む複素環基、または式（２）で表される基を示し、もう一方のＸ、Ｙは各々独立に、ニトロ基、置換基を有してもよいアミノ基、置換基を有しても良い炭素数１～４のアルキル基もしくは置換基を有しても良い炭素数１～４のアルコキシ基、置換基を有しても良い窒素原子もしくは硫黄原子を含む複素環基、または式（２）の構造からなる群から選択される基である。Ｍは水素原子、金属イオン、またはアンモニウムイオンを表し、ｍはそれぞれ独立に０～２の整数を示す。式（２）中、※は、式（１）におけるＸ、Ｙの結合位置を示し、Ｚは置換基を有しても良いフェニル基、置換基を有しても良いナフチル基、置換基を有しても良いスチルベン基、置換基を有しても良いベンゾイル基、または置換基を有しても良い複素環基からなる群から選択される基である。ｔは０または１の整数を表す。
上記置換基を有しても良い窒素原子もしくは硫黄原子を含む複素環基としては、例えば、窒素原子、硫黄原子のいずれか少なくとも１つを環構成成分として有する複素環基を表わし、該複素環基にさらにベンゼン環やナフタレン環等の芳香環をさらに含む多環式複素環基も含まれる。該窒素原子、硫黄原子のいずれか少なくとも１つを環構成成分として有する複素環基としては、例えば、ピロール基、ベンゾピロール基、チオフェン基、ベンゾチオフェン基、チアゾール基、ベンゾチアゾール基、ナフトチアゾール基、トリアゾール基、ベンゾトリアゾール基、ナフトトリアゾール基、チアジアゾール基、ベンゾチアジアゾール基、ピリジン基等が挙げられる。
上記置換基を有してもよいアミノ基としては、例えば、アミノ基；メチルアミノ基、エチルアミノ基、ｎ－ブチルアミノ基、フェニルアミノ基、ナフチルアミノ基等のモノ置換アミノ基； ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジ－ｎ－ブチルアミノ基、ジフェニルアミノ基、エチルメチルアミノ基、エチルフェニルアミノ基等のジ置換アミノ基等が挙げられる。
上記置換基を有しても良い炭素数１～４のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、ｎ－プロピル基、ｉｓｏ－プロピル基、ｎ－ブチル基、ｓｅｃ－ブチル基、ｔｅｒｔ－ブチル基、シクロブチル基等が挙げられる。
上記置換基を有しても良い炭素数１～４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、ｉｓｏ－プロポキシ基、ｎ－ブトキシ基、ｓｅｃ－ブトキシ基、ｔｅｒｔ－ブトキシ基、シクロブトキシ基等が挙げられる。
上記置換基を有しても良い窒素原子もしくは硫黄原子を含む複素環基、置換基を有してもよいアミノ基、置換基を有しても良い炭素数１～４のアルキル基、置換基を有しても良い炭素数１～４のアルコキシ基における置換基としては、特に限定はないが、例えば、ヒドロキシ基、シアノ基、リン酸基、スルホ基、カルボキシ基、アミノ基等が挙げられる。
上記式（１）における、Ｍは、水素原子、金属イオン、またはアンモニウムイオンを表す。金属イオンとしては、例えば、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン等のアルカリ金属イオン、カルシウムイオン、マグネシウムイオン等のアルカリ土類金属イオン等が挙げられる。アンモニウムイオンとしては、例えば、アンモニウムイオン、メチルアンモニウムイオン、ジメチルアンモニウムイオン、トリエチルアンモニウムイオン、テトラエチルアンモニウムイオン、テトラ－ｎ－プロピルアンモニウムイオン、テトラ－ｎ－ブチルアンモニウムイオン、モノエタノールアンモニウムイオン、ジエタノールアンモニウムイオン、トリエタノールアンモニウムイオン、モノイソプロパノールアンモニウムイオン、ジイソプロパノールアンモニウムイオン、トリイソプロパノールアンモニウムイオン、トリエタノールアンモニウムイオン等が挙げられる。より具体的には、例えば、Ｍが水素原子である場合はスルホン酸（－ＳＯ３Ｈ）を、Ｍがナトリウムイオンの場合はスルホン酸ナトリウム（－ＳＯ３Ｎａ）を、Ｍがアンモニウムイオンの場合はスルホン酸アンモニウム（－ＳＯ３ＮＨ４）をそれぞれ表わす。これらの中で特に好ましいものとしては、リチウムイオン、アンモニウムイオン、及びナトリウムイオンが挙げられる。
上記式（２）中、※は、式（１）におけるＸ、Ｙの結合位置を示し、Ｚは置換基を有しても良いフェニル基、置換基を有しても良いナフチル基、置換基を有しても良いスチルベン基、置換基を有しても良いベンゾイル基、もしくは置換基を有しても良い複素環基からなる群から選択される基である。ｔは０または１の整数を表す。ここでのＺが有し得る置換基は、特に限定されないが、例えば炭素数１～４のアルキル基、炭素数１～４のアルコキシ基、アミノ基、ニトロ基、スルホ基、ヒドロキシ基、シアノ基、リン酸基、カルボキシ基等が挙げられる。
上記置換基を有しても良い複素環基としては、例えば、上記式（１）における、置換基を有しても良い窒素原子もしくは硫黄原子を含む複素環基と同じで良く、さらに、酸素原子を環成分として含む、フラン基、ベンゾフラン基等であっても良い。
上記式（１）におけるＸ、Ｙ、及び、上記式（１）におけるＸ、Ｙいずれか少なくとも一方が上記式（２）で表される場合のＺのいずれか少なくとも１つが、上記式（３）～（７）からなる群から選択される基であることが好ましい。
上記式（３）、式（４）中、Ａは各々独立に、水素原子、ハロゲン基、ニトロ基、ヒドロキシ基、炭素数１～４のアルキル基、炭素数１～４のアルコキシ基、スルホ基を有する炭素数１～４のアルキル基、ヒドロキシ基を有する炭素数１～４のアルキル基、カルボキシ基を有する炭素数１～４のアルキル基、スルホ基を有する炭素数１～４のアルコキシ基、ヒドロキシ基を有する炭素数１～４のアルコキシ基、カルボキシ基を有する炭素数１～４のアルコキシ基からなる群から選択される基であり、ｑ１は０～４の整数を表し、上記式（３）～（７）におけるＭは、上記式（１）で定義されたとおりであり、式（３）～（７）中のＭと式（１）中のＭとは同じであっても良く、ｎ１、ｎ２は各々独立に０～３の整数を表す。上記式（３）～（７）中の＊は、それぞれ、上記式（１）のＸまたはＹにおける結合位置、あるいは上記式（２）のＺにおける結合位置を示す。
上記炭素数１～４のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、ｎ－プロピル基、ｉｓｏ－プロピル基、ｎ－ブチル基、ｓｅｃ－ブチル基、ｔｅｒｔ－ブチル基、シクロブチル基等が挙げられる。
上記スルホ基を有する炭素数１～４のアルキル基としては、例えば、スルホメチル基、スルホエチル基、スルホ－ｎ－プロピル基、スルホ－ｎ－ブチル基、スルホ－ｓｅｃ－ブチル基等が挙げられる。
上記ハロゲン基としては、例えば、フッ素基、塩素基、臭素基、ヨウ素基等が挙げられる。
上記炭素数１～４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、ｉｓｏ－プロポキシ基、ｎ－ブトキシ基、ｓｅｃ－ブトキシ基、ｔｅｒｔ－ブトキシ基、シクロブトキシ基等が挙げられる。
上記ヒドロキシ基を有する炭素数１～４のアルキル基としては、例えば、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基、ヒドロキシ－ｎ－プロピル基、ヒドロキシ－ｉｓｏ－プロピル基、ヒドロキシ－ｎ－ブチル基、ヒドロキシ－ｓｅｃ－ブチル基、ヒドロキシ－ｔｅｒｔ－ブチル基、ヒドロキシシクロブチル基等が挙げられる。
上記カルボキシ基を有する炭素数１～４のアルキル基としては、例えば、カルボキシメチル基、カルボキシエチル基、カルボキシ－ｎ－プロピル基、カルボキシ－ｉｓｏ－プロピル基、カルボキシ－ｎ－ブチル基、カルボキシ－ｓｅｃ－ブチル基、カルボキシ－ｔｅｒｔ－ブチル基、カルボキシシクロブチル基等が挙げられる。
上記スルホ基を有する炭素数１～４のアルコキシ基としては、例えば、スルホメトキシ基、スルホエトキシ基、スルホ－ｎ－プロポキシ基、スルホ－ｉｓｏ－プロポキシ基、スルホ－ｎ－ブトキシ基、スルホ－ｓｅｃ－ブトキシ基、スルホ－ｔｅｒｔ－ブトキシ基、スルホシクロブトキシ基等が挙げられる。
上記ヒドロキシ基を有する炭素数１～４のアルコキシ基としては、例えば、ヒドロキシメトキシ基、ヒドロキシエトキシ基、ヒドロキシ－ｎ－プロポキシ基、ヒドロキシ－ｉｓｏ－プロポキシ基、ヒドロキシ－ｎ－ブトキシ基、ヒドロキシ－ｓｅｃ－ブトキシ基、ヒドロキシ－ｔｅｒｔ－ブトキシ基、ヒドロキシシクロブトキシ基等が挙げられる。
上記カルボキシ基を有する炭素数１～４のアルコキシ基としては、例えば、カルボキシメトキシ基、カルボキシエトキシ基、カルボキシ－ｎ－プロポキシ基、カルボキシ－ｉｓｏ－プロポキシ基、カルボキシ－ｎ－ブトキシ基、カルボキシ－ｓｅｃ－ブトキシ基、カルボキシ－ｔｅｒｔ－ブトキシ基、カルボキシシクロブトキシ基等が挙げられる。
一態様において、上記式（１）におけるｋが０または１であり、Ｘ、Ｙの少なくともいずれか一方が、式（２）～（７）からなる群から選択されるいずれか基であり、Ｘ、Ｙの少なくともいずれか一方が式（２）の場合には、Ｚが式（３）～（７）からなる群から選択されるいずれかであってよい。上記式（１）における、各ｋがいずれも０であり、Ｘ、Ｙがいずれも式（２）～（７）からなる群から選択されるいずれか基であり、Ｘ、Ｙが式（２）の場合には、Ｚが式（３）～（７）からなる群から選択されるいずれかであることが好ましい。上記式（１）における、各ｋがいずれも１であり、Ｘ、Ｙがいずれも式（２）～（７）からなる群から選択されるいずれか基であり、Ｘ、Ｙが式（２）の場合には、Ｚが式（３）～（７）からなる群から選択されるいずれかであることが特に好ましい。
式（１）で表される化合物の合成方法の好ましい一例を次に説明する。本化合物の合成方法は、以下の例に限定されず、例えば、上記の特許文献５、特許文献６に開示されている方法で式（１）に表される化合物を得ることが出来る。
例えば、それぞれ１当量の下記式（１０）で表される化合物と（１１）で表される化合物とを水中で加熱し、苛性ソーダを加えて溶解させる。この溶液に、市販品として入手可能な式（９）に示されるクロロギ酸フェニルを加えてウレイド化反応させる。ウレイド化反応の条件は、特に限定されないが、例えば３０℃～１００℃、好ましくは４０℃～９０℃の温度にて、３０分～１５時間程度、好ましくは１時間～１０時間程度であってよい。反応終了後、室温まで放冷、もしくは塩を加えて塩析して濾過することで目的物を得ことができる。
（上記式（９）～式（１１）中、各Ｘ、Ｙ、ｋ、Ｍ、及びｍは、それぞれ上記式（１）と同じで良い。）
次に、上記式（１）で表される発光性化合物の具体例を以下に挙げる。なお、式中のスルホ基等は遊離酸の形態で表す。
上記式（１）で表される化合物又はその塩は、偏光発光しうる化合物として有用である。式（１）で表される発光性化合物又はその塩を、必要に応じて、上記発光性化合物又はその塩以外の当業界で公知の有機染料又は蛍光染料の１種類以上（特に限定されない）と組み合わせて、基材、例えば、ポリビニルアルコール又はその誘導体等の高分子フィルムに、公知の方法で含有させ配向させる方法により、偏光発光素子を製造することができる。得られた偏光発光素子は、透明保護膜を付けて偏光発光板とし、該偏光発光板に必要に応じてハードコート層又はＡＲ（反射防止）層及び支持体等をさらに設け、液晶プロジェクター、電卓、時計、ノートパソコン、ワープロ、液晶テレビ、カーナビゲーション、セキュリティ用ディスプレイ、偽造防止、及び、屋内外の計測器や表示器等、レンズやメガネに適用される。なお、本明細書では、発光性化合物又はその塩以外の当業界で公知の有機染料又は蛍光染料を、単に、他の有機染料と略して記載する場合がある。
［偏光発光素子］
上記式（１）で表される発光性化合物又はその塩を含む偏光発光素子も本発明に含まれる。
該偏光発光素子は、上記式（１）で表される発光性化合物又はその塩と、該発光性化合物又はその塩が吸着及び配向された基材とを含む偏光発光素子であることが好ましい。該偏光発光素子は、上記式（１）で表される発光性化合物又はその塩を、１種単独又は複数種含むことができる。
上記基材は、発光性化合物、またはその塩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、発光性化合物、またはその塩の吸着性、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、基材の厚み（膨潤処理前）は、通常、１０μｍ～１００μｍであり、好ましくは２０μｍ～８０μｍである。
上記偏光発光素子における上記式（１）で表される発光性化合物又はその塩の含有量は特に限定されるものではなく、任意の透過率で設計できる。偏光発光素子に求められる透過率に応じて、その含有量を任意で設定しても良い。偏光発光素子の偏光性能は、偏光発光素子における式（１）で表される発光性化合物又はその塩の含有量のみならず、該発光性化合物を吸着させる基材の膨潤度、延伸倍率、染色時間、染色温度、染色時のｐＨ、塩の影響等の様々な要因により変化する。このため、偏光発光素子における式（１）で表される発光性化合物又はその塩の含有量は、基材の膨潤度、染色時の温度、時間、ｐＨ、塩の種類、塩の濃度、さらには延伸倍率に応じて決定することができる。このような含有量の調整は適宜行うことができる。
上記偏光発光素子は、偏光性能を阻害しない範囲で、又は、色調整を目的として、必要に応じて他の有機染料を１種以上さらに含んでもよい。併用される他の有機染料は、特に制限はないが、二色性の高い染料が好ましく、かつ、式（１）の発光性化合物の紫外域～近紫外可視域の光の偏光性能に影響が少ない染料が好ましい。併用される他の有機染料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ．Ｙｅｌｌｏｗ１２、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ．Ｙｅｌｌｏｗ２８、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ．Ｙｅｌｌｏｗ４４、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ．Ｏｒａｎｇｅ２６、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ．Ｏｒａｎｇｅ３９、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ．Ｏｒａｎｇｅ７１、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ．Ｏｒａｎｇｅ１０７、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ．Ｒｅｄ２、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ．Ｒｅｄ３１、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ．Ｒｅｄ７９、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ．Ｒｅｄ８１、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ．Ｒｅｄ２４７、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ．Ｂｌｕｅ６９、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ．Ｂｌｕｅ７８、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ．Ｇｒｅｅｎ８０、及びＣ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ．Ｇｒｅｅｎ５９が挙げられる。これら他の有機染料は、遊離酸、アルカリ金属塩（例えばＮａ塩、Ｋ塩、及びＬｉ塩）、アンモニウム塩、又はアミン類の塩の形態であってよい。
必要に応じて上記他の有機染料を併用する場合、製造目的とする偏光発光素子の色の調整等目的に応じ、それぞれ配合する他の有機染料の種類を選択可能である。また、他の有機染料の含有量は特に限定されるものではないが、（用いる場合）一般的には、上記式（１）の発光性化合物又はその塩１００質量部に対して、併用する他の有機染料の合計が１～１０００質量部の範囲であることが好ましい。
＜偏光発光素子の製造方法＞
次に、本発明に係る偏光発光素子の製造方法について説明する。製造方法は、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、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）で表される発光性化合物を含む染色溶液に含浸させ、基材に発光性化合物又はその塩としての式（１）で表される発光性化合物を吸着させる染色工程と、式（１）で表される発光性化合物又はその塩を吸着させた基材を、ホウ酸を含有する溶液に浸漬し、式（１）で表される発光性化合物又はその塩を基材中で架橋させる架橋工程と、発光性化合物又はその塩を架橋させた基材を一定の方向に一軸延伸して、式（１）で表される発光性化合物又はその塩を一定の方向に配列させる延伸工程と、延伸させた基材を、洗浄液で洗浄する洗浄工程と、洗浄された基材を乾燥させる乾燥工程を含んでいる。
（基材の準備）
上記式（１）で表される発光性化合物を吸着・配向させるための基材を準備する。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板上に流し、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。ポリビニルアルコールの重合度としては１０００～１００００のものを用いることがよいが、好ましくは１５００～６０００、より好ましくは２０００～６０００のものを用いることが良い。
（膨潤工程）
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い。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。
（染色工程）
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種の式（１）の発光性化合物又はその塩を吸着及び含浸させる。染色工程は、発光性化合物又はその塩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、発光性化合物又はその塩を含む染色溶液（一般的には水溶液）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。染色溶液中の発光性化合物又はその塩の濃度は、基材中に発光性化合物又はその塩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、０．００１～１．０質量％であることがより好ましい。
染色工程における上記染色溶液の温度は、５～８０℃が好ましく、２０～５０℃がより好ましく、４０～５０℃が特に好ましい。また、染色溶液に基材を浸漬する時間は、適度調節可能であり、３０秒～２０分の間で調節するのが好ましく、１～１０分の間がより好ましい。
上記染色溶液に含まれる化合物として、上記式（１）で表される発光性化合物又はその塩は、１種単独で使用しても、２種以上を併用してもよい。このような上記式（１）で表される発光性化合物又はその塩は、構造の違いにより、その発光色が異なるため、基材に、上記の発光性化合物又はその塩を２種以上含有させることにより、生じる発光色を所望の色に適宜調整することができる。また、必要に応じて、染色溶液は、上記他の有機染料を１種類、あるいは２種類以上をさらに含んでいてもよい。本明細書における偏光発光素子及び偏光発光板の製造における記載において、式（１）で表される発光性化合物（又はその塩）、他の有機染料を、総じて、「偏光色素」と記載する場合がある。
上記染色溶液は、上記偏光色素に加え、必要に応じて更に染色助剤を含有してもよい。染色助剤としては、例えば、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、塩化ナトリウム、硫酸ナトリウム（芒硝）、無水硫酸ナトリウム及びトリポリリン酸ナトリウム等が挙げられ、好ましくは硫酸ナトリウムである。染色助剤の含有量は、使用される偏光色素の染色性に基づく上記浸漬の時間及び染色溶液の温度によって任意に調整可能である。染色助剤の含有量は、（用いる場合）染色溶液中に０．０５～１０質量％であることが好ましく、０．０５～２質量％であることがより好ましい。
染色工程後、該染色工程で基材の表面に付着した余剰の染色溶液を除去するために、任意に予備洗浄工程を実施することができる。予備洗浄工程を実施することによって、次に処理する液中に基材の表面に残存する発光性化合物又はその塩が移行することを抑制することができる。予備洗浄工程では、洗浄液として一般的には水が用いられる。洗浄方法は、洗浄液に染色した基材を浸漬することが好ましく、一方で、洗浄液を該基材に塗布することによって洗浄することもできる。洗浄時間は、特に限定されるものではないが、好ましくは１～３００秒であり、より好ましくは１～６０秒である。予備洗浄工程における洗浄液の温度は、基材を構成する材料が溶解しない温度であることが必要となり、一般的には５～４０℃であってよい。尚、予備洗浄工程の工程がなくとも、偏光発光素子の性能には特段大きな影響を及ぼさないため、予備洗浄工程は省略することも可能である。
（架橋工程）
染色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素子の製造方法が、この架橋工程を有することにより、得られる偏光発光素子は、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、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ンモニウムクロライド・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が使用され得る。
（延伸工程）
架橋工程を行った後、またはこれと同時に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倍以上であることが好ましく、より好ましくは５～９倍である。
乾式延伸法において、延伸加熱媒体が空気媒体である場合には、空気媒体の温度が常温～１８０℃で基材を延伸するのが好ましい。また、湿度は２０～９５％ＲＨの雰囲気中であることが好ましい。基材の加熱方法としては、例えば、ロール間ゾーン延伸法、ロール加熱延伸法、熱間圧延伸法及び赤外線加熱延伸法等が挙げられるが、これらの延伸方法に限定されるものではない。乾式延伸工程は、一段階の延伸で実施しても、二段階以上の多段延伸で実施してもよい。
湿式延伸法においては、水、水溶性有機溶剤又はその混合溶液中で基材を延伸することが好ましい。より好ましくは、架橋剤を少なくとも１種含有する溶液中に基材を浸漬しながら延伸処理を行う（すなわち、架橋工程と延伸工程とを同時に実施することもできる）。架橋剤は、例えば、上記架橋剤工程におけるホウ酸を用いることができ、好ましくは、架橋工程で使用した処理溶液中で延伸処理を行うことができる。延伸温度は４０～７０℃であることが好ましく、４５～６０℃がより好ましい。延伸時間は通常３０秒～２０分であり、好ましくは２～７分である。湿式延伸工程は、一段階の延伸で実施しても、二段階以上の多段延伸で実施してもよい。尚、延伸処理は、任意に、染色工程の前に行ってもよく、この場合には、染色の時点で式（１）の発光性化合物又はその塩の配向も一緒に行うことができる。
（洗浄工程）
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。
上述した各工程で用いる溶液又は処理液の溶媒としては、上記水の他にも、例えば、ジメチルスルホキシド、Ｎ－メチルピロリドン、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、グリセリン、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコールまたはトリメチロールプロパン等のアルコール類、エチレンジアミンおよびジエチレントリアミン等のアミン類等が挙げられる。当該溶液又は処理液の溶媒は、これらに限定されるものではないが、最も好ましくは水である。また、これらの溶液又は処理液の溶媒は、１種単独で用いてもよく、２種以上の混合物を用いてもよい。
（乾燥工程）
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る。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。
上記記載を例として、本発明に係る偏光発光素子を作製することができる。また、本発明における式（１）で表される発光性化合物又はその塩は、液晶と混合し基材上で配向させる方法、又は基材上でそれらをシェアさせる塗工方法により配向させることによって、各種の色、またはニュートラルグレーを有する偏光発光素子を製造することができる。
［偏光発光板］
上記偏光発光素子を含む偏光発光板も本発明に含まれる。
本発明に係る偏光発光板は、上記の偏光発光素子の少なくとも一方の面に透明保護膜を有していることが良い。透明保護膜は、偏光発光素子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膜は、本発明に係る偏光発光素子が示す偏光作用に何ら影響を与えるものではないことが好ましい。
上記透明保護膜は、光学的透明性および機械的強度に優れる透明保護膜であることが好ましい。また、透明保護膜は、偏光発光素子の形状を維持できる層形状を有するフィルムであることが好ましい。透明保護膜は、透明性および機械的強度の他に、熱安定性、水分遮蔽性等にも優れるプラスチックフィルムであることが好ましい。このような透明保護膜を形成する材料としては、例えば、セルロースアセテート系フィルム、アクリル系フィルム、四フッ化エチレン／六フッ化プロピレン系共重合体のようなフッ素系フィルム、或いは、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂又はポリアミド系樹脂からなるフィルム等が挙げられる。好ましくはトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルムやシクロオレフィン系フィルムが用いられる。透明保護膜の厚みは、１μｍ～２００μｍの範囲が好ましく、１０μｍ～１５０μｍの範囲がより好ましく、４０μｍ～１００μｍが特に好ましい。本発明に係る偏光発光板を製造する方法は、特に限定されるものではないが、例えば、偏光発光素子に透明保護膜を重ねて、公知の処方にてラミネートすることによって偏光発光板を作製することができる。
上記偏光発光板は、透明保護膜と偏光発光素子との間に、透明保護膜を偏光発光素子に貼り合わせるための接着剤層をさらに備えていてもよい。接着剤層を構成する接着剤は、特に限定されるものではないが、ポリビニルアルコール系接着剤、ウレタンエマルジョン系接着剤、アクリル系接着剤、ポリエステル－イソシアネート系接着剤等が挙げられる。好ましくはポリビニルアルコール系接着剤が用いられる。透明保護膜と偏光発光素子とを接着剤により貼り合せた後、適切な温度で乾燥又は熱処理を行うことによって偏光発光板を作製することができる。
また、上記偏光発光板は、透明保護膜の露出面に、反射防止層、防眩層、さらなる透明保護膜等の公知の各種機能性層を適宜備えていてもよい。このような各種機能性を有する層を作製する場合、各種機能性を有する材料を透明保護膜の露出面に塗工する方法が好ましい。一方、そのような機能を有する層又はフィルムを接着剤若しくは粘着剤を介して透明保護膜の露出面に貼合せることも可能である。
上記さらなる透明保護膜としては、例えば、アクリル系、ウレタン系、ポリシロキサン系等のハードコート層等が挙げられる。また、単体透過率をより向上させるために、透明保護膜の露出面上に反射防止層を設けることもできる。反射防止層は、例えば、二酸化珪素、酸化チタン等の物質を、透明保護膜上に蒸着又はスパッタリング処理するか、或いは、フッ素系物質を透明保護膜上薄く塗布することにより形成することができる。
上記偏光発光板は、必要に応じて、ガラス、水晶、サファイヤ等の透明な支持体等をさらに設けることができる。このような支持体は、偏光発光板を貼り付けるため、特に限定されないが平面部を有していることが好ましい。また支持体は、光学用途の観点から、透明支持体であることが好ましい。透明支持体としては、無機支持体と有機支持体に分けられる。例えば、無機材料よりなる支持体としては、ソーダガラス、ホウ珪酸ガラス、水晶、サファイヤ、スピネルなどの材料よりなる支持体等が挙げられる。有機支持体としては、アクリル、ポリカーボネート、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、シクロオレフィンポリマー等から構成される支持体が挙げられる。透明支持体の厚み、大きさは特に限定されるものでなく、適宜決定することができる。また、このような透明支持体を有する偏光発光板には、単体透過率をより向上させるために、その支持体面又は偏光発光板面の一方もしくは双方の面に反射防止層を設けることが好ましい。偏光発光板と支持体とを接着させるためには、透明な接着（粘着）剤を支持体に塗布し、次いで、この塗布面に本発明に係る偏光発光板を貼付すればよい。使用する接着剤又は粘着剤は、特に限定されるものではなく、市販されているものを用いることができ、アクリル酸エステル系の接着剤又は粘着剤が好ましい。
また、上記偏光発光板は、位相差板を貼付した円偏光発光板又は楕円偏光発光板として使用することもできる。このとき、偏光発光板に支持体等をさらに設ける場合、支持体が位相差板であってもよい。位相差板としては、光の吸収波長、もしくは発光波長に対して１／４λの位相差値を有するものや１／２λの位相差値を有するものが一般的に例示されるが、これに限定されない。１／４λの位相差値を有することによって、その波長に対して円偏光板もしくは円偏光発光板として機能し、１／２λを用いることによって偏光が９０°の方向に変換できるなどの利用が可能となる。このように、偏光発光板には様々な機能性層、支持体等をさらに設けることができる。このような偏光発光板は、例えば、液晶プロジェクター、電卓、時計、ノートパソコン、ワープロ、液晶テレビ、カーナビゲーション及び屋内外の計測器や表示器等、レンズ、或いはメガネ等の様々な製品に使用できる。
本発明に係る偏光発光素子及び偏光発光板は、紫外域～近紫外可視域の光、例えば３００～４３０ｎｍにおいて高い偏光度を示すと共に、さらには、可視域において偏光発光作用、高い透過率を示す。また、本発明に係る偏光発光素子及び偏光発光板は、熱、湿度、光等に対して優れた耐久性を示すため、過酷な環境下でも、その性能を維持することが可能であり、従来のヨウ素系偏光板よりも高い耐久性を有する。そのため、本発明に係る偏光発光素子及び偏光発光板は、可視域での高い透明性及び過酷な環境下での高い耐久性が求められる液晶ディスプレイ、例えば、テレビ、ウェアラブル端末、タブレット端末、スマートフォン、車載モニター、屋外又は屋内にて用いられるデジタルサイネージ、スマートウィンドウ等の各種表示装置に応用することができる。
［表示装置］
上記偏光発光素子あるいは偏光発光板を含む表示装置も本発明に含まれる。
上記表示装置は、紫外域～可視域の光、例えば紫外域～近紫外可視域の光、具体的には３００～４３０ｎｍの光を照射することによって偏光発光作用を示し、この作用を利用すること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や、他の染料化合物を使用した染料系偏光板は、偏光度をほぼ１００％にするためには、可視域での視感度補正が３５～４３％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、ほぼ１００％の偏光度を得るために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％以下になる。また、従来の偏光板は延伸されたフィルム中で二色性色素を配向させて偏光板を作製している。しかし、必ずしも二色性色素が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いるため、物質の表面反射によって透過率が約４３％以下でないとほぼ１００％の偏光度は実現できない、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素子及び偏光発光板は、紫外域～近紫外可視域の光、例えば３００～４３０ｎｍに光の吸収する軸（その偏光機能）がある、すなわち、紫外域～近紫外可視域の光、例えば３００～４３０ｎｍに光の吸収作用があり、可視域に偏光した光を発光する偏光発光作用を示す一方で、可視域ではほとんど光を吸収しないため、可視域での透過率は非常に高くなる。さらに、可視域では、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なく、つまり、従来の偏光板のような透過率の低下は非常に少ない。このことから、本発明に係る偏光発光素子及び偏光発光板を使用した表示装置、例えば、液晶ディスプレイにおいては、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が得られる。さらに、本発明に係る偏光発光素子及び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、ほぼ透明なディスプレイが得られる。また、文字、画像の表示時には偏光発光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、すなわち、透明なディスプレイに文字等が表示可能なディスプレイが得られる。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。
また、上記表示装置は、人の目に見えない、もしくは見え難い紫外域～近紫外可視域の光、例えば３００～４３０ｎｍの光に対しても偏光が可能であることから、紫外域～近紫外可視域の光によって表示可能な液晶ディスプレイへの応用が可能である。例えば、紫外域～近紫外可視域に表示された画像等を、コンピュータ等によって認識することによって、紫外域～近紫外可視域の光、例えば３００～４３０ｎｍの光の照射したときのみ視認可能とする簡易でセキュリティ性の高い液晶ディスプレイを作製することができる。
また、上記表示装置は、紫外域～近紫外可視域の光、例えば３００～４３０ｎｍの光を照射することによって偏光発光作用を示し、その偏光発光を利用した液晶ディスプレイが作製可能であることから、可視光を使用した通常の液晶表示ディスプレイではなく、紫外域～近紫外可視域の光を利用した液晶表示ディスプレイを実現することも可能とする。つまり、光のない暗い空間においても、紫外域～近紫外可視域の光が照射され得る空間であれば、表示される文字、画像等が表示される発光型液晶ディスプレイを作製することが可能となる。
さらに、可視域と紫外域とでは光の帯域が異なるため、可視域は可視域の光によって表示可能な液晶表示部位と、紫外光による偏光発光作用によって表示された光での液晶表示部位とが併在する異なる２つの表示が可能なディスプレイを作製することも可能である。２つの異なる表示が可能なディスプレイは、これまでにも存在はしているが、同一液晶パネルでありながら、紫外域と可視域とで別々の光源によって異なる表示が可能なディスプレイは存在しない。このことから、本発明に係る表示装置は、上記の偏光発光素子及び偏光発光板を有することによって新規なディスプレイの作製が可能となる。
上記偏光発光素子、偏光発光板あるいは表示装置を用いた液晶ディスプレイも本発明に含まれる。液晶ディスプレイに使用する液晶セルは、例えば、ＴＮ液晶セル、ＳＴＮ液晶セル、ＶＡ液晶セル、ＩＰＳ液晶セルなどに限定されるものでない。上記偏光発光素子、偏光発光板は、あらゆる液晶ディスプレイモードで使用が可能である。該液晶ディスプレイは高い耐久性を有することから、車載用又は屋外表示用液晶ディスプレイを提供することが出来る。
上記偏光発光素子を用いた、車載用又は屋外表示用ニュートラルグレー偏光発光板あるいはこれを含む表示装置も本発明に含まれる。該車載用又は屋外表示用ニュートラルグレー偏光発光板は、偏光発光性能に優れ、さらに車内や屋外の高温、高湿状態でも変色や偏光性能の低下を起こさないという特徴を有する。尚、ニュートラルグレーとは、該偏光発光板の可視域の直交位における透過率において、各波長の透過率が著しく低いか、もしくは一定の透過率を有するものを指す。具体的は、直交位の透過率が０．３％以下、より好ましくは０．１％以下、さらに好ましくは０．０３％以下、特に好ましくは０．０１％以下であり、一定の透過率とは各波長の平均透過率に対して、透過率の差が１％以内であることを示す。
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、これらは例示的なものであって、本発明をなんら限定するものではない。また、下記に記載されている「％」および「部」は、特に言及されない限り質量基準である。また、各実施例及び比較例で使用した化合物の各構造式において、スルホ基等の酸性官能基は、遊離酸の形態で記載した。
［実施例１］
（合成例１） 式（２８）の化合物８４部を水８００部に加え、水酸化ナトリウムで溶解し、クロロギ酸フェニル１５．６部を加えて５０～７０℃で６時間撹拌しウレイド化した。塩化ナトリウムで塩析し、ろ過して、７０℃で乾燥し、本発明に係る化合物の例である式（２４）で示されるウレイド化合物５６．６部を得た。
（偏光発光素子及び偏光発光板の作製）
厚み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（２４）の本発明に係る化合物０．２質量部と、芒硝１．０質量部と、水１０００質量部とを含む４５℃の水溶液に、４分間浸漬して式（２４）の化合物をフィルムに含有させた。式（２４）の化合物を含有したフィルムを５０℃の３％ホウ酸水溶液中で５分間をかけて５倍に延伸した。延伸して得られたフィルムを、緊張状態を保ったまま常温の水で２０秒間水洗し、７０℃で９分間乾燥して偏光発光素子を得た。得られた偏光発光素子の両面に、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）を公知の処方にてラミネートして偏光発光板を得た。尚、偏光発光素子の両面にトリアセチルセルロースフィルムをラミネートしても、偏光発光素子の光学特性には影響しなかった。
［実施例２］
（合成例２） 式（２９）の化合物１３６部を水１０００部に加え、水酸化ナトリウムで溶解し、クロロギ酸フェニル１５．６部を加えて５０～７０℃で６時間撹拌しウレイド化した。塩化ナトリウムで塩析し、ろ過して、７０℃で乾燥し、本発明に係る化合物の例である式（１２）で示されるウレイド化合物９２．３部を得た。実施例１の偏光発光素子及び偏光発光板において、式（２４）に替えて式（１２）に示される化合物を用いた以外は同様にして偏光発光素子及び偏光発光板を得た。
［実施例３］
（合成例３）
式（３０）の化合物６１．６部を水６００部に加え、水酸化ナトリウムで溶解し、クロロギ酸フェニル１５．６部を加えて５０～７０℃で６時間撹拌しウレイド化した。塩化ナトリウムで塩析し、ろ過して、７０℃で乾燥し、本発明に係る化合物の例である式（２３）で示されるウレイド化合物４８．４部を得た。実施例１の偏光発光素子及び偏光発光板において、式（２４）に替えて式（２３）に示される化合物を用いた以外は同様にして偏光発光素子及び偏光発光板を得た。
［実施例４］
（合成例４）
式（３１）の化合物２１．８部、式（３２）の化合物３７．０部を水５００部に加え、水酸化ナトリウムで溶解し、テレフタル酸ジクロリド２０．２部を、１時間程度かけて少しずつ加えた。全て添加した後、６０℃で１時間撹拌した。反応終了後、室温まで放冷して濾過し、７０℃で乾燥することで式（３３）に示される化合物１０．３部を得た。式（３３）の化合物５０．３部を水６００部に加え、水酸化ナトリウムで溶解し、クロロギ酸フェニル７．８部を加えて５０～７０℃で６時間撹拌しウレイド化した。塩化ナトリウムで塩析し、ろ過して、７０℃で乾燥し、式（１６）で示されるウレイド化合物５．８部を得た。実施例１の偏光発光素子及び偏光発光板において、式（２４）に替えて式（１６）に示される化合物を用いた以外は同様にして偏光発光素子及び偏光発光板を得た。
［実施例５］
（合成例５）
式（３４）の化合物４０．０部を水５００部に加え、水酸化ナトリウムで溶解し、クロロギ酸フェニル１５．６部を１時間程度かけて少しずつ加えた後、５０～７０℃で６時間撹拌し反応させ、その後、式（３２）の化合物３７．０部を加えて反応させた。その後、式（３５）に記載の化合物１４．２部を加えて溶解させ、テレフタル酸ジクロリド１４．１部を、１時間程度かけて少しずつ加え、全て添加した後、６０℃で１時間撹拌した。反応終了後、室温まで放冷して濾過し、７０℃で乾燥することで本発明に係る化合物の例である式（３６）に示される化合物５４．２部を得た。実施例１の偏光発光素子及び偏光発光板において、式（２４）に替えて式（３６）に示される化合物を用いた以外は同様にして偏光発光素子及び偏光発光板を得た。
［実施例６］
（合成例６）
式（３７）の化合物７１．２部を水６００部に加え、水酸化ナトリウムを加えながら溶解し、クロロギ酸フェニル１５．６部を１時間かけて少量ずつ加えた後、５０～７０℃で６時間撹拌しウレイド化した。塩化ナトリウムで塩析し、ろ過して、７０℃で乾燥し、本発明に係る化合物の例である式（２１）で示されるウレイド化合物５０．２部を得た。実施例１の偏光発光素子及び偏光発光板において、式（２４）に替えて式（２１）に示される化合物を用いた以外は同様にして偏光発光素子及び偏光発光板を得た。
［比較例１］
実施例１の偏光発光素子及び偏光発光板において、式（２４）に替えて特開平４－２２６１６２号公報に記載されている式（３８）に示される化合物を用いた以外は同様にして偏光発光素子及び偏光発光板を得て、この偏光発光板を比較例１の試料とした。
［比較例２］
実施例１の偏光発光素子及び偏光発光板において、式（２４）に替えて式（３９）に示される化合物であるＣ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ Ｙｅｌｌｏｗ ４を用いた以外は同様にして偏光発光素子及び偏光発光板を得て、この偏光発光板を比較例２の試料とした。
［比較例３］
実施例１の偏光発光素子及び偏光発光板において、式（２４）に替えて式（４０）に示される化合物を用いた以外は同様にして偏光発光素子及び偏光発光板を得て、この偏光発光板を比較例３の試料とした。
［評価］
実施例１～６及び比較例１～３で得られた偏光発光板を測定試料として使用して、評価を次のようにして行った。
（ａ）単体透過率Ｔｓ、平行位透過率Ｔｐ、及び直交位透過率Ｔｃ
各測定試料の単体透過率Ｔｓ（％）、平行位透過率Ｔｐ（％）、及び直交位透過率Ｔｃ（％）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、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、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わ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。各透過率の測定は、２２０～７８０ｎｍの波長にわたって行った。
（ｂ）偏光度ρ
各測定試料の偏光度ρ（％）を、以下の式（Ｉ）に平行透過率Ｔｐ及び直交透過率Ｔｃを代入して求めた。

ρ＝｛（Ｔｐ－Ｔｃ）／（Ｔｐ＋Ｔｃ）｝１／２×１００ … 式（Ｉ）
（ｃ）視感度に補正された単体透過率Ｙｓ
各測定試料の単体透過率Ｙｓ（％）は、可視域における４００～７００ｎｍ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、単体透過率Ｔｓを式（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。

・・・ 式（ＩＩ）
（ｄ）発光した偏光光の測定
光源として、紫外線ＬＥＤである３７５ｎｍハンドライトタイプ ブラックライト（日亜化学工業社製「ＰＷ－ＵＶ９４３Ｈ－０４」）を用い、光源に紫外線透過・可視光カットフィルター（五鈴精工硝子社製「ＩＵＶ－３４０」）を設置し可視光をカットした。その上で、可視域及び紫外域に偏光を有する偏光板（ポラテクノ社製「ＳＫＮ－１８０４３Ｐ」、厚み１８０μｍ、Ｙｓ４３％）と、各実施例及び比較例で得られた測定試料とを設置し、測定試料が発光している偏光発光を分光放射照度計（ウシオ電機社製「ＵＳＲ－４０」）を用いて測定した。すなわち、光源からの光が、紫外線透過・可視光カットフィルター、可視域及び紫外域に偏光を有する偏光板、及び測定試料を、この順に通過し、分光放射照度計に入射するように配置して偏光発光を測定した。その際に、測定試料の紫外線の吸収が最大になる吸収軸と、可視域及び紫外域に偏光を有する偏光板（ポラテクノ社製「ＳＫＮ－１８０４３Ｐ」）の吸収軸方向とが平行になるように重ね合せて測定した各波長の分光発光量をＬｗ（弱発光軸）とし、測定試料の紫外線の吸収が最大になる吸収軸と、可視域及び紫外域に偏光を有する偏光板（ポラテクノ社製「ＳＫＮ－１８０４３Ｐ」）の吸収軸方向とが直交するように重ね合せて測定した各波長の分光発光量をＬｓ（強発光軸）として、Ｌｗ及びＬｓを測定した。測定試料と一般的な偏光板との吸収軸が平行な場合と、直交の場合との可視域で発光された光のエネルギー量を確認することで、可視域である４００ｎｍ～７００ｎｍにおいて偏光発光した光の評価を行った。
（ｅ）耐光性試験
スガ試験社製ＳＸ－７５を用いて、照射照度６０Ｗ、環境温度３０℃、相対湿度３０％ＲＨにて５００時間光照射を行い、耐光性試験を行った。その際の各波長のＬｓ、Ｌｗの変化を確認した。
表１に実施例１～６、ならびに比較例１～３で得られた測定試料の最大偏光度を示す波長と、最大偏光度を示す波長における単体透過率（Ｔｓ，％）、平行位透過率（Ｔｐ，％）、直交位透過率（Ｔｃ，％）、及び偏光度（ρ，％）と、視感度に補正した単体透過率（Ｙｓ，％）、視感度に補正した偏光度（ρｙ，％）を示す。
表２に実施例１～６、ならびに比較例１～３における各波長のＬｓ、Ｌｗを示す。

表３に実施例１～４ならびに比較例１における耐光性試験後の各波長のＬｓ、Ｌｗを示す。
表１に示されるように、実施例１～６、比較例１の測定試料は、紫外域に吸収を持ち、その帯域で偏光板として機能していることが分かった。一方で、可視域の透過率（視感度補正透過率Ｙｓ）は９０％以上を示しており、紫外域に偏光機能を有しながらも可視透明度が高いことが分かった。これに対して、比較例２及び３は、最大偏光度を示す波長が４００ｎｍ以上にあり、視感度補正透過率Ｙｓが低下していることから、可視透過率の低下が見られた。一方、表２に示されるように、比較例２及び３の測定試料は、Ｌｗ及びＬｓが共に０であり、紫外線照射により発光していないことが示された。さらに、実施例１～６、及び比較例１においてはＬｗとＬｓが検出されたことから、紫外線を照射することによって偏光を発光することが分かった。一方で、実施例１～６において、比較例１よりも発光輝度が高く、その波長は４００～７００ｎｍの広い帯域に渡って高い偏光を発光していた。また、表３に示されるように、耐光性試験後のＬｓ、Ｌｗを確認したところ、実施例１～４は比較例１よりも高い耐光性を有していた。よって、実施例１～４の測定試料は、紫外線照射により可視域の偏光を発光する偏光発光素子として機能していることが示された。
（ｆ）耐久性試験
実施例１～６において得られた偏光発光板を、１０５℃の環境で１０００時間と、６０℃かつ相対湿度９０％の環境で１０００時間置き、耐久性試験を実施したところ、偏光度の低下、及び、偏光発光の変化は見られなかった。このことから実施例１～６の偏光発光素子及び偏光発光板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示された。
本発明に係る発光性化合物又はその塩を、基材に含有させて用いることで、吸収波長に高い偏光度を有するだけでなく、偏光発光作用を示す偏光発光素子、及び偏光発光板を得ることができる。したがって、本発明に係る発光性化合物を用いた偏光発光素子、及び偏光発光板は、吸収波長においては偏光板として機能し、さらに偏光を発光しうる自発光型偏光素子として応用できる。また、このような偏光発光素子、及び偏光発光板は、優れた耐久性を具備しつつ、可視域で高い透過率を有する。したがって、本発明に係る偏光発光素子及び偏光発光板を用いた表示装置は、可視域で透明性が高く、長期にわたって偏光発光による画像表示ができるため、テレビ、パソコン、タブレット端末、さらには、透明ディスプレイ（シースルーディスプレイ）等、幅広い用途へ適用可能である。さらに、本発明に係る発光性化合物を用いて作製された偏光発光素子またはその偏光発光板は、紫外光により発光可能であるため、高いセキュリティが要求されるディスプレイや媒体に応用することも可能である。

Claims (8)

  1. 下記式（１）で表される発光性化合物又はその塩を含む偏光発光素子：
    （式（１）中、ｋはそれぞれ独立に０または１の整数を示し、Ｘ、Ｙの少なくとも一方は、式（２）で表される基、または下記式（３）～（７）からなる群から選択される基を示し、もう一方のＸ、Ｙは各々独立に、ニトロ基、式（２）で表される基、または下記式（３）～（７）からなる群から選択される基であり、Ｍは水素原子、金属イオン、またはアンモニウムイオンを表し、ｍはそれぞれ独立に０～２の整数を示す。式（２）中、※は、式（１）におけるＸ、Ｙの結合位置を示し、Ｚはニトロ基、スルホ基、炭素数１～４のアルキル基又は炭素数１～４のアルコキシ基を有しても良いフェニル基であり、ｔは１を表す。下記式（３）、式（４）中、Ａは各々独立に、水素原子、ニトロ基、炭素数１～４のアルキル基又は炭素数１～４のアルコキシ基からなる群から選択される基であり、ｑ １ は０～４の整数を表す。下記式（３）～（７）におけるＭは、式（１）で定義されたとおりであり、下記式（３）～（７）中のＭと式（１）中のＭとは同じであっても良く、ｎ １ 、ｎ ２ は各々独立に０～３の整数を表し、下記式（３）～（７）中の＊は、それぞれ、式（１）のＸまたはＹにおける結合位置を表す。）
  2. 上記式（１）における、各ｋがいずれも０である請求項１に記載の偏光発光素子。
  3. 上記式（１）における、各ｋがいずれも１である請求項１に記載の偏光発光素子。
  4. 上記発光性化合物又はその塩以外の有機染料又は蛍光染料を１種類以上さらに含む請求項１～３のいずれか一項に記載の偏光発光素子。
  5. 基材をさらに含む請求項１～４のいずれか一項に記載の偏光発光素子。
  6. 上記基材がポリビニルアルコール樹脂又はその誘導体を含むフィルムである請求項１～５のいずれか一項に記載の偏光発光素子。
  7. 請求項１～６のいずれか一項に記載の偏光発光素子の少なくとも一方の面に透明保護膜を備える偏光発光板。
  8. 請求項１～６のいずれか一項に記載の偏光発光素子、又は請求項７に記載の偏光発光板を備える表示装置。
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