JPWO2007145210A1 - アゾ化合物及びそれらを含有する染料系偏光膜 - Google Patents

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Abstract

本発明は、下記式(1)または(2)(式中、Aは、置換基を有するフェニル基又は1〜3のスルホン酸基を有するナフチル基を示し、Xは、−N=N−又は−NHCO−を示す。R1〜R4は各々独立に水素原子、低級アルキル基又は低級アルコキシル基を示し、m=1〜3、n=0または1を示す。)で示されるアゾ化合物又はその塩を提供する。

Description

本発明は、新規なアゾ化合物及びそれらを含有してなる染料系偏光膜に関するものである。
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(LCD)等の表示装置の基本的な構成要素である。この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および屋内外の計測機器等の広範囲に広がっている。また、低温〜高温、低湿度〜高湿度、低光量〜高光量の幅広い条件で使用されている。従って、偏光性能が高くかつ耐久性に優れた偏光板が求められている。
現在、偏光膜は延伸配向したポリビニルアルコール又はその誘導体のフィルムあるいは、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たポリエン系のフィルムなどの偏光膜基材に、偏光素子としてヨウ素や二色性染料を染色乃至は含有せしめて製造される。これらのうち、偏光素子としてヨウ素を用いたヨウ素系偏光膜は、初期偏光性能に優れている。一方で、水および熱に対して弱く、高温、高湿の状態で長時間使用する場合にはその耐久性に問題がある。耐久性を向上させるためにホルマリン、あるいは、ほう酸を含む水溶液で処理したり、また透湿度の低い高分子フィルムを保護膜として用いる方法などが考えられている。しかし、その効果は十分とはいえない。一方、偏光素子として二色性染料を用いた染料系偏光膜はヨウ素系偏光膜に比べ、耐湿性および耐熱性は優れるものの、一般に偏光性能が十分でない。
高分子フィルムに数種の二色性染料を吸着・配向させてなる中性色の偏光膜において、2枚の偏光膜をその配向方向が直交するように重ね合わせた状態(直交位)で、可視光領域の波長領域における特定波長の光漏れ(色漏れ)があると、偏光膜を液晶パネルに装着したとき、暗状態において液晶表示の色相が変わってしまうことがある。そこで、偏光膜を液晶表示装置に装着したとき、暗状態において特定波長の色漏れによる液晶表示の変色を防止するためには、可視光領域の波長領域における直交位の透過率(直交透過率)を一様に低くしなければならない。
また、カラー液晶投射型ディスプレー、即ちカラー液晶プロジェクターの場合、その液晶画像形成部に偏光板を使用する。この用途のため、以前は偏光性能が良好でニュートラルグレーを呈するヨウ素系偏光板が使用されていた。しかし、ヨウ素系偏光板は前記したようにヨウ素が偏光子であるが故に耐光性、耐熱性、耐湿熱性が十分でないという問題がある。この問題を解決するため、染料系の二色性色素を偏光子としたニュートラルグレーの偏光板が使用されるようになってきた。ニュートラルグレーの偏光板は、可視光波長領域全域での透過率、偏光性能を平均的に向上させるべく、通常3原色の色素を組み合わせて使用する。このため、カラー液晶プロジェクターのように、より明るくという市場の要求に対しては、光の透過率が悪く、明るくするためには光源強度をより高くしなければならないという問題がある。この問題解決のため、3原色に対応した、即ち、青色チャンネル用、緑色チャンネル用、赤色チャンネル用という3つの偏光板が使用されるようになってきた。
しかしながら、偏光板により光が大幅に吸収されること、および0.5〜3インチの小面積の画像を数十インチ乃至百数十インチ程度まで拡大すること等により明るさの低減は避けられない。その為光源としては高い輝度のものが使用される。しかも液晶プロジェクターの一層の明るさの向上要望は根強く、その結果として自ずと、使用する光源強度は益々強くなってきている。それに伴って偏光板にかかる光、熱も増大している。
上記のような染料系偏光膜の製造に用いられる染料としては、例えば特許文献1から特許文献5などに記載されている水溶性アゾ化合物が挙げられる。
しかしながら、前記水溶性染料を含有してなる従来の偏光板は、偏光特性、吸収波長領域、色相等の観点から、市場のニーズを十分に満足させるに至っていない。また、カラー液晶プロジェクターの3原色に対応した、即ち、青色チャンネル用、緑色チャンネル用、赤色チャンネル用という3つの偏光板に明るさと偏光性能、高温や高湿条件における耐久性、更には長時間暴露に対する耐光性のいずれもが良好なものがなく、その改良が望まれている。
特開2001−33627号公報 特開2001−56412号公報 特許第2622748号公報 特願2004−338876号公報 特開2004−51645号公報 染料化学;細田豊著
本発明の目的の一つは、優れた偏光性能および耐湿性・耐熱性・耐光性を有する高性能な偏光板を提供することにある。さらに、本発明の他の目的は、高分子フィルムに二種類以上の二色性染料を吸着・配向せしめてなる中性色の偏光板であって、可視光領域の波長領域における直交位の色もれがなく、優れた偏光性能及び耐湿性、耐熱性、耐光性を有する高性能な偏光板を提供することにある。
さらなる目的はカラー液晶プロジェクターの3原色に対応した、明るさと偏光性能、耐久性及び耐光性のいずれもが良好である高性能な偏光板を提供することにある。
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。その結果、特定のアゾ化合物及び/又はその塩を含有する偏光膜及び偏光板が、優れた偏光性能及び耐湿性、耐熱性、耐光性を有することを見い出し、本発明を完成した。すなわち、本発明の構成は以下の通りである。
(1)下記式(1)
Figure 2007145210
(式中、Aは、置換基を有するフェニル基又は1〜3のスルホン酸基を有するナフチル基を示し、Xは、−N=N−又は−NHCO−を示す。R1〜R4は各々独立に水素原子、低級アルキル基又は低級アルコキシル基を示し、m=1〜3、n=0または1を示す。)で示されるアゾ化合物又はその塩。
(2)下記式(2)
Figure 2007145210
(式中、A、X、R1〜R3、m及びnは式(1)におけるものと同じ意味を表す。)で示されるアゾ化合物又はその塩。
(3)Aが下記式(3)
Figure 2007145210
(式中、R5、R6は各々独立に水素原子、カルボキシル基、スルホン酸基、ニトロ基、低級アルキル基又は低級アルコキシル基を示す。)である(1)又は(2)に記載のアゾ化合物又はその塩。
(4)Aが1つまたは2つのスルホン酸基を有するナフチル基である(1)又は(2)に記載のアゾ化合物又はその塩。
(5)R1〜R4が各々独立に水素原子、低級アルキル基又は低級アルコキシル基である(1)乃至(4)のいずれか一項に記載のアゾ化合物又はその塩。
(6)(1)乃至(5)のいずれか一項に記載のアゾ化合物及び/又はその塩を1種類以上偏光膜基材に含有することを特徴とする染料系偏光膜。
(7)(1)乃至(5)のいずれか一項に記載のアゾ化合物及び/又はその塩を1種類以上、並びにこれら以外の有機染料を1種類以上偏光膜基材に含有することを特徴とする染料系偏光膜。
(8)(1)乃至(5)のいずれか一項に記載のアゾ化合物及び/又はその塩を2種類以上、並びにこれら以外の有機染料を1種類以上偏光膜基材に含有することを特徴とする染料系偏光膜。
(9)偏光膜基材がポリビニルアルコール系樹脂からなるフィルムである(6)乃至(8)のいずれか一項に記載の染料系偏光膜。
(10)(6)乃至(9)のいずれか一項に記載の染料系偏光膜の少なくとも一方の面に透明保護膜を貼合してなる染料系偏光板。
(11)(6)乃至(10)のいずれか一項に記載の染料系偏光膜又は染料系偏光板を用いることを特徴とする液晶表示用偏光板。
(12)(6)乃至(10)のいずれか一項に記載の染料系偏光膜又は染料系偏光板を用いることを特徴とする液晶プロジェクター用カラー偏光板。
本発明のアゾ化合物又はその塩は、偏光膜用の染料として有用である。そしてこれらの化合物を含有する偏光膜は、ヨウ素を用いた偏光膜に匹敵する高い偏光性能を有し、且つ耐久性にも優れる。そのため、各種液晶表示体及び液晶プロジェクター用、又、高い偏光性能と耐久性を必要とする車載用途、各種環境で用いられる工業計器類の表示用途に好適である。
本発明のアゾ化合物およびその塩は式(1)又は(2)で表される。式(1)又は(2)において、Aは置換基を有するフェニル基または1〜3のスルホン酸基を有するナフチル基を示すが、式(3)で示されるフェニル基または1〜2のスルホン酸基を有するナフチル基であることが好ましい。式(3)において、R5がスルホン酸基、カルボキシル基、低級アルキル基又は低級アルコキシル基であって、R6が水素原子、スルホン酸基、カルボキシル基又は低級アルキル基であるフェニル基であることが更に好ましい。R1〜R4は各々独立に水素原子、低級アルキル基又は低級アルコキシル基を表すが、水素原子、メチル基又はメトキシ基であることが好ましい。Xは、−N=N−又は−NHCO−を示す。mは1〜3、nは0または1を示す。nは0又は1であって、mは2であることが特に好ましい。本発明で使用する式(1)又は(2)で表されるアゾ化合物又はその塩の具体例を以下に挙げる(式(4)〜(25))。尚、以下の式は、スルホン酸基、カルボキシル基及び水酸基は遊離酸の形で表す。
Figure 2007145210
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式(1)で表されるアゾ化合物は、非特許文献1に記載されるような通常のアゾ染料の製法に従い、公知のジアゾ化、カップリングを行うことにより容易に製造できる。具体的な製造方法としては、Xがアゾ基(−N=N−)の場合、下記式(A)で示されるアミノ基含有化合物をジアゾ化し、下記式(B)で示されるアニリン類とカップリングさせ、モノアゾアミノ化合物(下記式(C))を得る。
Figure 2007145210
(式中、Aは、式(1)におけるのと同じ意味を表す。)
Figure 2007145210
(式中、R1、R2は、式(1)におけるのと同じ意味を表す。)
Figure 2007145210
次いで、このモノアゾアミノ化合物をジアゾ化し、下記式(D)のアニリン類と二次カップリングさせ、下記式(E)で示されるジスアゾアミノ化合物を得る。
Figure 2007145210
(式中、R3、R4は式(1)におけるのと同じ意味を表す。)
Figure 2007145210
このジスアゾアミノ化合物をジアゾ化し、下記式(F)
Figure 2007145210
(式中、mは式(1)におけるのと同じ意味を表す。)
で表されるナフトール類と三次カップリングさせることにより式(1)のアゾ化合物が得られる。
また、Xが、−NHCO−の場合は、上記式(A)にp−ニトロベンゾイルクロライドを反応させた後、ニトロ基を還元して得られる下記式(G)を用いて、Xがアゾ基の場合と同様にして式(1)のアゾ化合物が得られる。
Figure 2007145210
(式中、Aは式(1)におけるのと同じ意味を表す。)
上記反応において、ジアゾ化工程はジアゾ成分の塩酸、硫酸などの鉱酸水溶液またはけん濁液に亜硝酸ナトリウムなどの亜硝酸塩を混合するという順法によって行われてもよい。あるいはジアゾ成分の中性もしくは弱アルカリ性の水溶液に亜硝酸塩を加えておき、これと鉱酸を混合するという逆法によって行われてもよい。ジアゾ化の温度は、−10〜40℃が適当である。また、アニリン類とのカップリング工程は塩酸、酢酸などの酸性水溶液と上記各ジアゾ化液を混合し、温度が−10〜40℃でpH2〜7の酸性条件で行われる。
カップリングして得られたモノアゾ化合物及びジスアゾ化合物はそのままあるいは酸析や塩析により析出させ濾過して取り出すか、溶液またはけん濁液のまま次の工程へ進むこともできる。ジアゾニウム塩が難溶性でけん濁液となっている場合は濾過し、プレスケーキとして次のカップリング工程で使うこともできる。
ジスアゾアミノ化合物のジアゾ化物と、式(F)で表されるナフトール類との三次カップリング反応は、温度が−10〜40℃でpH7〜10の中性からアルカリ性条件で行われる。反応終了後、塩析により析出させ濾過して取り出す。また精製が必要な場合には、塩析を繰り返すかまたは有機溶媒を使用して水中から析出させればよい。精製に使用する有機溶媒としては、例えばメタノール、エタノール等のアルコール類、アセトン等のケトン類等の水溶性有機溶媒が挙げられる。
尚、本発明において式(1)で表されるアゾ化合物は遊離酸として用いられるほか、アゾ化合物の塩を用いることができる。そのような塩としてはリチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩のようなアルカリ金属塩、アンモニウム塩、アミン塩等の有機塩が挙げられる。一般的にはナトリウム塩が用いられる。
式(1)で表されるアゾ化合物及びその塩を合成するための出発原料であるAで表されるアミンとしては、Aが置換基を有するフェニル基の場合、例えば4−アミノベンゼンスルホン酸、3−アミノベンゼンスルホン酸、2−アミノベンゼンスルホン酸、4−アミノ安息香酸、2−アミノ−5−メチルベンゼンスルホン酸、4−アミノ−2−メチルベンゼンスルホン酸、2−アミノ−5−メトキシベンゼンスルホン酸、3−アミノ−4−メトキシベンゼンスルホン酸、2−アミノ−4−スルホ安息香酸、2−アミノ−5−スルホ安息香酸等が挙げられる。その中でも、4−アミノベンゼンスルホン酸、4−アミノ安息香酸、2−アミノ−5−メトキシベンゼンスルホン酸、2−アミノ−4−スルホ安息香酸、4−アミノ−2−メチルベンゼンスルホン酸が好ましい。また、Aがスルホン酸基を有するナフチル基の場合、4−アミノナフタレンスルホン酸、7−アミノナフタレン−3−スルホン酸、1−アミノナフタレン−6−スルホン酸、1−アミノナフタレン−7−スルホン酸、7−アミノナフタレン−1,3−ジスルホン酸、6−アミノナフタレン−1,3−ジスルホン酸、7−アミノナフタレン−1,5−ジスルホン酸、7−アミノナフタレン−1,3,6−トリスルホン酸等が挙げられる。その中でも、7−アミノナフタレン−3−スルホン酸、6−アミノナフタレン−1,3−ジスルホン酸、7−アミノナフタレン−1,5−ジスルホン酸が好ましい。
一次、及び二次カップリング成分である、置換基(R1、R2又はR3、R4)を有してもよいアニリン類(式(B)又は(D))における置換基としては、水素原子、メチル基、エチル基、メトキシ基、エトキシ基、アセチルアミノ基が挙げられる。これらの置換基は1つまたは2つ結合してもよい。その結合位置は、アミノ基に対して、2位、3位、2位と5位、3位と5位、又は2位と6位であってよい。3位、又は2位と5位が好ましい。アニリン類としては、例えばアニリン、2−メチルアニリン、3−メチルアニリン、2−エチルアニリン、3−エチルアニリン、2,5−ジメチルアニリン、2,5−ジエチルアニリン、2−メトキシアニリン、3−メトキシアニリン、2−メトキシ−5−メチルアニリン、2,5−ジメトキシアニリン、3,5−ジメチルアニリン、2,6−ジメチルアニリン、3,5−ジメトキシアニリン等が挙げられる。これらのアニリン類はアミノ基が保護されていてもよい。
保護基としては、例えばそのω−メタンスルホン酸基が挙げられる。一次カップリングに使用するアニリン類と二次カップリングに使用するアニリン類は同じであっても異なっていてもよい。
上記した三次カップリング成分である式(F)で表わされるナフトール類はスルホン酸基を1〜3個有するものを含む。スルホン酸基の数は1又は2個のものが好ましい。
また、本発明の染料系偏光膜又は染料系偏光板には、式(1)で表されるアゾ化合物又はその塩が一種あるいは複数で使用される他、必要に応じて他の有機染料を一種以上併用してもよい。併合する有機染料に特に制限はないが、本発明のアゾ化合物又はその塩の吸収波長領域と異なる波長領域に吸収特性を有する染料であって二色性の高いものが好ましい。例えばシー.アイ.ダイレクト.イエロー12、シー.アイ.ダイレクト.イエロー28、シー.アイ.ダイレクト.イエロー44、シー.アイ.ダイレクト.オレンジ26、シー.アイ.ダイレクト.オレンジ39、シー.アイ.ダイレクト.オレンジ71、シー.アイ.ダイレクト.オレンジ107、シー.アイ.ダイレクト.レッド2、シー.アイ.ダイレクト.レッド31、シー.アイ.ダイレクト.レッド79、シー.アイ.ダイレクト.レッド81、シー.アイ.ダイレクト.レッド247、シー.アイ.ダイレクト.グリーン80、シー.アイ.ダイレクト.グリーン59および特許文献1〜4に記載された染料等が挙げられる。これらの色素は遊離酸、あるいはアルカリ金属塩(例えばNa塩、K塩、Li塩)、アンモニウム塩、アミン類の塩として用いられる。
必要に応じて、他の有機染料を併用する場合、目的とする偏光膜が、中性色の偏光膜、液晶プロジェクター用カラー偏光膜、その他のカラー偏光膜により、それぞれ配合する染料の種類は異なる。その配合割合は特に限定されるものではないが、一般的には、式(1)のアゾ化合物又はその塩の重量を基準として、前記の有機染料の少なくとも一種以上の合計で0.1〜10重量部の範囲で用いるのが好ましい。
式(1)で表されるアゾ化合物又はその塩を、必要に応じて他の有機染料と共に、偏光膜材料である高分子フィルムに公知の方法で含有せしめることにより、本発明の染料系偏光膜又は液晶プロジェクター用カラー偏光板に使用される各種の色相及び中性色を有する偏光膜を製造することができる。得られた偏光膜は、保護膜を付け偏光板として、必要に応じて保護層又はAR(反射防止)層及び支持体等を設け、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及び屋内外の計測器や表示器等に使用される。
本発明の染料系偏光膜に使用する偏光膜基材(高分子フィルム)は、ポリビニルアルコール系基材が良い。ポリビニルアルコール系基材としてはポリビニルアルコールまたはその誘導体、及びこれらのいずれかをエチレン、プロピレンのようなオレフィンや、クロトン酸、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸のような不飽和カルボン酸などで変性したもの等が挙げられる。なかでも、ポリビニルアルコールまたはその誘導体からなるフィルムが、染料の吸着性および配向性の点から、好適に用いられる。基材の厚さは通常30〜100μm、好ましくは60〜90μm程度である。
このような偏光膜基材(高分子フィルム)に、式(1)のアゾ化合物及び/又はその塩を含有せしめるにあたっては、通常、高分子フィルムを染色する方法が採用される。染色は、例えば次のように行われる。まず、本発明のアゾ化合物及び/又はその塩、及び必要によりこれ以外の染料を水に溶解して染浴を調製する。染浴中の染料濃度は特に制限されないが、通常は0.001〜10重量%程度の範囲から選択される。また、必要により染色助剤を用いてもよく、例えば、芒硝を0.1〜10重量%程度の濃度で用いるのが好適である。このようにして調製した染浴に高分子フィルムを1〜10分間浸漬し、染色を行う。染色温度は、好ましくは40〜80℃程度である。
水溶性染料の配向は、上記のようにして染色された高分子フィルムを延伸することによって行われる。延伸する方法としては、例えば湿式法、乾式法など、公知のいずれの方法を用いてもよい。高分子フィルムの延伸は、場合により、染色の前に行ってもよい。この場合には、染色の時点で水溶性染料の配向が行われる。水溶性染料を含有・配向せしめた高分子フィルムは、必要に応じて公知の方法によりホウ酸処理などの後処理が施される。このような後処理は、偏光膜の光線透過率および偏光度を向上させる目的で行われる。ホウ酸処理の条件は、用いる高分子フィルムの種類や用いる染料の種類によって異なる。一般的にはホウ酸水溶液のホウ酸濃度を0.1〜15重量%、好ましくは1〜10重量%の範囲とし、処理は30〜80℃、好ましくは40〜75℃の温度範囲で、0.5〜10分間浸漬して行われる。更に必要に応じて、カチオン系高分子化合物を含む水溶液で、フィックス処理を併せて行ってもよい。
このようにして得られた本発明の染料系偏光膜は、その片面または両面に、光学的透明性および機械的強度に優れる透明保護膜を貼合して、偏光板とすることができる。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やアクリル系フィルムのほか、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、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂またはポリアミド系樹脂からなるフィルム等が用いられる。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。保護膜の厚さは通常40〜200μmである。
偏光膜と保護膜を貼り合わせるのに用いうる接着剤としては、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などが挙げられる。ポリビニルアルコール系接着剤が好適である。
本発明の染料系偏光板の表面には、さらに透明な保護層を設けてもよい。保護層としては、例えばアクリル系やポリシロキサン系のハードコート層やウレタン系の保護層等が挙げられる。また、単板平均光透過率をより向上させるために、この保護層の上にAR層を設けることが好ましい。AR層は、例えば二酸化珪素、酸化チタン等の物質を蒸着またはスパッタリング処理によって形成することができる。またフッ素系物質を薄く塗布することにより形成することができる。なお、本発明の染料系偏光板は、位相差板を貼付した楕円偏光板として使用することも出来る。
このように構成した本発明の染料系偏光板は中性色を有し、可視光領域の波長領域において直交位の色もれがなく、偏光性能に優れ、さらに高温、高湿状態でも変色や偏光性能の低下を起こさず、可視光領域における直交位での光もれが少ないという特徴を有する。
本発明における液晶プロジェクター用カラー偏光板は、二色性分子として、式(1)で表されるアゾ化合物及び/又はその塩を、必要に応じて更に前記の他の有機染料と共に含有するものである。また、本発明の液晶プロジェクター用カラー偏光板に使用される偏光膜も、前記の染料系偏光膜の製造法と同様の方法で製造される。該偏光膜はさらに保護膜を付け偏光板とし、必要に応じて保護層又はAR層及び支持体等を設け、液晶プロジェクター用カラー偏光板として用いられる。
液晶プロジェクター用カラー偏光板としては、該偏光板の必要波長域(A.超高圧水銀ランプを用いた場合;青色チャンネル用420〜500nm、緑色チャンネル500〜580nm、赤色チャンネル600〜680nm、B.3原色LEDランプを用いた場合のピーク波長;青色チャンネル用430〜450nm、緑色チャンネル520〜535nm、赤色チャンネル620〜635nm)における、単板平均光透過率が39%以上、直交位の平均光透過率が0.4%以下であることが望ましい。より好ましくは該偏光板の必要波長域における単板平均光透過率が41%以上、直交位の平均光透過率が0.3%以下、より好ましくは0.2%以下である。さらに好ましくは、該偏光板の必要波長域における単板平均光透過率が42%以上、直交位の平均光透過率が0.1%以下である。本発明の液晶プロジェクター用カラー偏光板は上記のように明るさと優れた偏光性能を有するものである。
本発明の液晶プロジェクター用カラー偏光板は、偏光膜と保護膜からなる偏光板に、前記AR層を設け、AR層付き偏光板としたものが好ましい。さらに透明ガラス板などの支持体に貼付したAR層及び支持体付き偏光板はより好ましい。
なお、単板平均光透過率は、AR層及び透明ガラス板等の支持体の設けていない一枚の偏光板(以下単に偏光板と言うときは同様な意味で使用する)に自然光を入射したときの特定波長領域における光線透過率の平均値である。直交位の平均光透過率は、配向方向を直交位に配した二枚の偏光板に自然光を入射したときの特定波長領域における光線透過率の平均値である。
本発明の液晶プロジェクター用カラー偏光板は、通常支持体付偏光板として使用される。支持体は偏光板を貼付するため、平面部を有しているものが好ましい。また光学用途であるため、ガラス成形品が好ましい。ガラス成形品としては、例えばガラス板、レンズ、プリズム(例えば三角プリズム、キュービックプリズム)等が挙げられる。レンズに偏光板を貼付したものは液晶プロジェクターにおいて偏光板付のコンデンサレンズとして利用し得る。また、プリズムに偏光板を貼付したものは液晶プロジェクターにおいて偏光板付きの偏光ビームスプリッタや偏光板付ダイクロイックプリズムとして利用し得る。また、液晶セルに貼付してもよい。ガラスの材質としては、例えばソーダガラス、ホウ珪酸ガラス、サファイヤガラス等の無機系のガラスやアクリル、ポリカーボネート等の有機系のガラス等が挙げられる。無機系のガラスが好ましい。ガラス板の厚さや大きさは所望のサイズでよい。また、ガラス付き偏光板には、単板平均光透過率をより向上させるために、そのガラス面または偏光板面の一方もしくは双方の面にAR層を設けることが好ましい。
液晶プロジェクター用支持体付カラー偏光板を製造するには、例えば支持体平面部に透明な接着(粘着)剤を塗布し、ついでこの塗布面に本発明の染料系偏光板を貼付すればよい。また、偏光板に透明な接着(粘着)剤を塗布し、ついでこの塗布面に支持体を貼付してもよい。ここで使用する接着(粘着)剤は、例えばアクリル酸エステル系のものが好ましい。尚、この偏光板を楕円偏光板として使用する場合、位相差板側を支持体側に貼付するのが通常であるが、偏光板側をガラス成形品に貼付してもよい。
即ち、本発明の染料系偏光板を用いたカラー液晶プロジェクターでは、液晶セルの入射側または出射側のいずれか一方もしくは双方に本発明の染料系偏光板が配置される。該偏光板は液晶セルに接触していても、接触していなくてもよいが、耐久性の観点からすると接触していないほうが好ましい。出射側において、偏光板が液晶セルに接触している場合、液晶セルを支持体とした本発明の染料系偏光板を使用することができる。偏光板が液晶セルに接触していない場合、液晶セル以外の支持体を使用した本発明の染料系偏光板を使用することが好ましい。また、耐久性の観点からすると、液晶セルの入射側または出射側のいずれにも本発明の染料系偏光板が配置されることが好ましい。さらに本発明の染料系偏光板の偏光板面を液晶セル側に、支持体面を光源側に配置することが好ましい。なお、液晶セルの入射側とは、光源側のことであり、反対側を出射側という。
本発明の染料系偏光板を用いたカラー液晶プロジェクターでは、紫外線カットフィルタを光源と上記入射側の支持体付偏光板の間に配置したものが好ましい。また、使用する液晶セルは、例えばアクティブマトリクス型で、電極及びTFTが形成された透明基板と対向電極が形成された透明基板との間に液晶を封入して形成されるものが好ましい。超高圧水銀ランプ(UHPランプ)やメタルハライドランプ、白色LED等の光源から放射された光は、紫外線カットフィルタを通過し、3原色に分離した後、青色、緑色、赤色のそれぞれのチャンネル用支持体付カラー偏光板を通過し、ついで合体し、投射レンズにより拡大されてスクリーンに投影される。或いは青色、緑色、赤色各色のLEDやレーザーを使用して各色のLEDやレーザーから放射された光は青色、緑色、赤色のそれぞれのチャンネル用支持体付カラー偏光板を通過し、ついで合体し、投射レンズにより拡大されてスクリーンに投影される。
このように構成した液晶プロジェクター用カラー偏光板は、偏光性能に優れ、さらに高温、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。
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。例中にある%および部は、特にことわらない限り重量基準である。
実施例1
4−(4’−アミノフェニル)−アゾベンゼンスルホン酸27.7部を水500部に加え、水酸化ナトリウムで溶解した。35%塩酸32部を加え、次に亜硝酸ナトリウム6.9部を加え、1時間攪拌した。そこへ希塩酸水に溶解した2,5−ジメチルアニリン12.1部を加え、30〜40℃で攪拌しながら、炭酸ナトリウムを加えてpH3とした。さらに攪拌してカップリング反応を完結させ、下記式(26)で示されるジスアゾ化合物32.8部を得た。
Figure 2007145210
上記式(26)のジスアゾ化合物40部を水600部に分散させた後、35%塩酸32部を、次に亜硝酸ナトリウム6.9部を加え、25〜30℃で2時間攪拌してジアゾ化した。一方、下記式(27)で示されるナフトール化合物55部を20%ピリジン水溶液250部に加え、炭酸ナトリウムで弱アルカリ性として溶解した。この液に先に得られたジスアゾ化合物のジアゾ化物をpH7〜10を保って注入し、攪拌して、カップリング反応を完結させた。塩化ナトリウムで塩析し、濾過して前記式(4)で示されるトリスアゾ化合物65部を得た。この化合物は赤紫色を呈し、20%ピリジン水溶液中の極大吸収波長は574nmであった。
Figure 2007145210
実施例2
上記式(26)で示される化合物の2次カップラーを2,5−ジメチルアニリンから2−メトキシ−5−メチルアニリンに代え、3次カップラーであるナフトール化合物を下記式(28)に代える以外は実施例1と同様にして前記式(5)で表される化合物54部を得た。この化合物は赤紫色を呈し、20%ピリジン水溶液中の極大吸収波長は576nmであった。
Figure 2007145210
実施例3
上記式(5)で示される化合物9部を水100部に溶解させ、結晶硫酸銅2部、モノエタノールアミン1部を加え、95℃で10時間反応させた。続いて、塩化ナトリウムで塩析し、ろ過して前記式(6)で表される化合物8部を得た。20%ピリジン水溶液中の極大吸収波長は619nmであった。
実施例4
上記式(26)で示される化合物の2次カップラーを2,5−ジメチルアニリンから2,5−ジメトキシアニリンに代え、上記式(27)で示されるナフトール化合物55部を20%ピリジン水溶液でカップリングさせた。続いて結晶硫酸銅2部、モノエタノールアミン1部を加え、95℃で10時間反応させた後、塩化ナトリウムで塩析し、ろ過して前記式(7)で表される化合物8部を得た。20%ピリジン水溶液中の極大吸収波長は661nmであった。
実施例5
4−アミノ安息香酸13.7部を水500部に加え、水酸化ナトリウムで溶解した。35%塩酸32部を加え、次に亜硝酸ナトリウム6.9部を加え、1時間攪拌した。そこへアニリン−ω−メタンスルホン酸ソーダ20.9部を加え、20〜30℃で攪拌しながら、炭酸ナトリウムを加えてpH3とした。さらに攪拌してカップリング反応を完結させ、モノアゾ化合物を得た。このモノアゾ化合物に2%水酸化ナトリウム水溶液中、90℃で撹拌し、加水分解してモノアゾアミノ化合物を得た。得られたモノアゾアミノ化合物に35%塩酸32部を加え、次に亜硝酸ナトリウム6.9部を加え、1時間攪拌した。そこへ希塩酸水に溶解した2,5−ジメチルアニリン12.1部を加え、30〜40℃で攪拌しながら、炭酸ナトリウムを加えてpH3とした。さらに攪拌してカップリング反応を完結させ、下記式(29)で示されるジスアゾ化合物18.9部を得た。
Figure 2007145210
上記式(29)のジスアゾ化合物37部を水600部に分散させた後、35%塩酸32部を、次に亜硝酸ナトリウム6.9部を加え、25〜30℃で2時間攪拌してジアゾ化した。一方、上記式(28)で示されるナフトール化合物55部を20%ピリジン水溶液250部に加え、炭酸ナトリウムで弱アルカリ性として溶解した。この液に先に得られたジスアゾ化合物のジアゾ化物をpH7〜10を保って注入し、攪拌して、カップリング反応を完結させた。塩化ナトリウムで塩析し、濾過して前記式(8)で示されるトリスアゾ化合物62部を得た。この化合物は赤色を呈し、20%ピリジン水溶液中の極大吸収波長は573nmであった。
実施例6
6−アミノナフタレンー1,3−ジスルホン酸30部を水500部に加え、水酸化ナトリウムで溶解した。35%塩酸32部を加え、次に亜硝酸ナトリウム6.9部を加え、1時間攪拌した。そこへ希塩酸水に溶解した3−メチルアニリン10.7部を加え、20〜30℃で攪拌しながら、炭酸ナトリウムを加えてpH3とした。さらに攪拌してカップリング反応を完結させ、モノアゾ化合物を得た。このモノアゾ化合物に35%塩酸32部を加え、次に亜硝酸ナトリウム6.9部を加え、1時間攪拌した。そこへ希塩酸水に溶解した2−メトキシ−5−メチルアニリン13.7部を加え、30〜40℃で攪拌しながら、炭酸ナトリウムを加えてpH3とした。さらに攪拌してカップリング反応を完結させ、下記式(30)で示されるジスアゾ化合物32部を得た。
Figure 2007145210
上記式(30)のジスアゾ化合物57部を水600部に分散させた後、35%塩酸32部を、次に亜硝酸ナトリウム6.9部を加え、25〜30℃で2時間攪拌してジアゾ化した。一方、下記式(27)で示されるナフトール化合物55部を20%ピリジン水溶液250部に加え、炭酸ナトリウムで弱アルカリ性として溶解した。この液に先に得られたジスアゾ化合物のジアゾ化物をpH7〜10を保って注入し、攪拌して、カップリング反応を完結させた。塩化ナトリウムで塩析し、濾過して前記式(9)で示されるトリスアゾ化合物82部を得た。この化合物の20%ピリジン水溶液中の極大吸収波長は590nmであった。
実施例7
上記式(9)で示される化合物11.3部を水100部に溶解させ、結晶硫酸銅2部、モノエタノールアミン1部を加え、95℃で10時間反応させた。続いて、塩化ナトリウムで塩析し、ろ過して前記式(10)で表される化合物10部を得た。20%ピリジン水溶液中の極大吸収波長は619nmであった。
実施例8
上記式(30)で示される化合物の2次カップラーを2−メトキシ−5−メチルアニリンから2,5−ジメトキシアニリンに代える以外は実施例6と同様にして前記式(11)で表される化合物33部を得た。20%ピリジン水溶液中の極大吸収波長は605nmであった。
実施例9
上記式(11)で示される化合物11.5部を水100部に溶解させ、結晶硫酸銅2部、モノエタノールアミン1部を加え、95℃で10時間反応させた。続いて、塩化ナトリウムで塩析し、ろ過して前記式(12)で表される化合物10部を得た。20%ピリジン水溶液中の極大吸収波長は661nmであった。
実施例10
上記式(30)で示される化合物の1次カップラーを3−メチルアニリンから2,5−ジメチルアニリンに代える以外は実施例6と同様にして前記式(13)で表される化合物31部を得た。20%ピリジン水溶液中の極大吸収波長は598nmであった。
実施例11
前記式(11)で示される化合物を前記式(13)に代える以外は実施例9と同様にして前記式(14)で表される化合物10部を得た。20%ピリジン水溶液中の極大吸収波長は660nmであった。
実施例12
上記式(30)で示される化合物の1次カップラーを3−メチルアニリンから2−メトキシ−5−メチルアニリンに代える以外は実施例6と同様にして前記式(15)で表される化合物31部を得た。20%ピリジン水溶液中の極大吸収波長は605nmであった。
実施例13
前記式(11)で示される化合物を前記式(15)に代える以外は実施例9と同様にして前記式(16)で表される化合物11部を得た。20%ピリジン水溶液中の極大吸収波長は670nmであった。
実施例14
上記式(30)で示される化合物の出発原料である6−アミノナフタレン−1,3−ジスルホン酸30部を7−アミノナフタレン−1,3−ジスルホン酸30部に代え、2次カップラーを2−メトキシ−5−メチルアニリンから2,5−ジメトキシアニリンに代える以外は実施例6と同様にして前記式(17)で表される化合物33部を得た。20%ピリジン水溶液中の極大吸収波長は604nmであった。
実施例15
前記式(11)で示される化合物を前記式(17)に代える以外は実施例9と同様にして前記式(18)で表される化合物10部を得た。20%ピリジン水溶液中の極大吸収波長は660nmであった。
実施例16
上記式(30)で示される化合物の出発原料である6−アミノナフタレン−1,3−ジスルホン酸30部を7−アミノナフタレン−1,3−ジスルホン酸30部に代え、1次カップラーを3−メチルアニリンから2−メトキシ−5−メチルアニリンに、2次カップラーを2−メトキシ−5−メチルアニリンから2,5−ジメトキシアニリンに代える以外は実施例6と同様にして下記式(31)で表される化合物33部を得た。この化合物11.5部を水100部に溶解させ、結晶硫酸銅2部、モノエタノールアミン1部を加え、95℃で10時間反応させた。続いて、塩化ナトリウムで塩析し、ろ過して前記式(19)で表される化合物10部を得た。20%ピリジン水溶液中の極大吸収波長は661nmであった。20%ピリジン水溶液中の極大吸収波長は670nmであった。
Figure 2007145210
実施例17
上記式(29)で示される化合物の出発原料を2−アミノ−5−メトキシベンゼンスルホン酸、1次、2次カップラーを2,5−ジメチルアニリンに代える以外は実施例5と同様にして前記式(20)で表される化合物26部を得た。20%ピリジン水溶液中の極大吸収波長は571nmであった。
実施例18
上記式(29)で示される化合物の出発原料を2−アミノ−5−スルホ安息香酸、1次カップラーを2,5−ジメチルアニリン、2次カップラーを2−メトキシ−5−メチルアニリンに代える以外は実施例5と同様にして前記式(21)で表される化合物28部を得た。20%ピリジン水溶液中の極大吸収波長は588nmであった。
実施例19
上記式(29)で示される化合物の出発原料を4−アミノ−3−メチルベンゼンスルホン酸、1次カップラーを2−メトキシ−5−メチルアニリン、2次カップラーを2,5−ジメチルアニリンに代える以外は実施例5と同様にして前記式(22)で表される化合物29部を得た。20%ピリジン水溶液中の極大吸収波長は577nmであった。
実施例20
上記式(29)で示される化合物の出発原料を4−(4−アミノベンゾイル)アミノベンゼンスルホン酸、1次カップラーを3−メチルアニリンに代える以外は実施例5と同様にして前記式(23)で表される化合物15部を得た。20%ピリジン水溶液中の極大吸収波長は551nmであった。
実施例21
上記式(29)で示される化合物の出発原料を2−アミノ−5−メチルベンゼンスルホン酸、1次カップラーを3,5−ジメチルアニリンに代える以外は実施例5と同様にして前記式(25)で表される化合物20部を得た。20%ピリジン水溶液中の極大吸収波長は546nmであった。
実施例22
実施例1で得られた上記式(4)の化合物0.03%および芒硝0.1%の濃度とした45℃の水溶液に、厚さ75μmのポリビニルアルコールを4分間浸漬した。このフィルムを3%ホウ酸水溶液中で50℃で5倍に延伸し、緊張状態を保ったまま水洗、乾燥して偏光膜を得た。
得られた偏光膜の(a)極大吸収波長は558nmであり、(b)偏光率は99.9%であった。また、(c)耐光性(照射前後の偏光率の変化)は0.013%であった。すなわち、長時間暴露に対する耐光性においても次に示す比較例1に比べ優れていることが分かった。また、高温且つ高湿の状態でも長時間にわたる耐久性を示した。上記(a)〜(c)の特性の試験方法を下記に示す。
(a)偏光膜の極大吸収波長(λmax)の測定
上記で得られた偏光膜2枚をその配向方向が直交するように重ね合わせた状態(直交位)で、分光光度計(日立製作所製 U−4100)を用いて極大吸収波長を測定した。
(b)偏光率の測定
上記の分光光度計で平行位の透過率(Tp)、直交位(Tc)を測定した。偏光率=[(Tp−Tc)/(Tp+Tc)]1/2×100(%)で算出した。
(c)耐光性(照射前後の偏光率の変化)
促進キセノンアークフェードメーター(ワコム社製)を用いて532時間光照射し、照射後の偏光率を(b)に記載の方法で求め、照射前後の偏光率変化=(照射前の偏光率−照射後の偏光率)/照射前の偏光率×100%で算出した。
比較例1
実施例1で得られた上記式(4)の化合物に代えて、特許文献1の実施例1において公開されている下記式(32)の構造で示される化合物を用いる以外は実施例22と同様にして偏光膜を作成した。当該偏光膜をワコム社製の促進キセノンアークフェードメーターを用いて532時間光照射した。光照射前後の偏光率の変化は、0.027%であり、実施例22の偏光膜に比べ1/2以下の耐光性であった。
Figure 2007145210
実施例23
上記式(4)の化合物の代わりに上記式(5)〜(23)、(25)のアゾ化合物を用いて、実施例22と同様にして偏光膜を得た。得られた偏光膜の極大吸収波長及び偏光率を表1に示す。表1に示した通り、これらの化合物を用いて作成した偏光膜は、高い偏光率を有していた。
Figure 2007145210
実施例24
実施例7で得られた上記式(10)の化合物を0.1%、シー・アイ・ダイレクト・レッド81を0.02%、シー・アイ・ダイレクト・オレンジ39を0.02%、特許文献3の実施例2において公開されている下記式(33)の構造で示される化合物を0.02%及び芒硝を0.1%の濃度とした45℃の水溶液に厚さ75μmのポリビニルアルコールを4分間浸漬した。このフィルムを3%ホウ酸水溶液中で50℃で5倍に延伸し、緊張状態を保ったまま水洗、乾燥して中性色(平行位ではグレーで、直交位では黒色)の偏光膜を得た。得られた偏光膜は、単板平均光透過率が41%、直交位の平均光透過率が0.1%以下であり、高い偏光度を有していた。しかも高温かつ高湿の状態でも長時間にわたる耐久性を示した。
Figure 2007145210
実施例25
実施例7で得られた上記式(10)の化合物を0.1%、特許文献4の実施例1にて記載されている下記式(34)の構造で示される化合物を0.01%の濃度とした48℃の水溶液に、厚さ75μmのポリビニルアルコールを6.5分間浸漬した。このフィルムを3%ホウ酸水溶液中で50℃で5倍に延伸し、緊張状態を保ったまま水洗、乾燥して偏光膜を得た。得られた偏光膜の極大吸収波長(λmax)は610nmであり、600〜640nmにおける単板平均光透過率は42.15%、直交位の平均光透過率は0.009%以下であり、高い偏光度を有していた。得られた偏光膜の一方の面にTAC膜(膜厚80μm、商品名TD−80U、富士写真フィルム社製)、他方の面に該TAC膜の片側に約10μmのUV(紫外線)硬化型ハードコート層を形成したフィルムをPVA系の接着剤を使用して貼付し、本発明の染料系偏光板を得た。この偏光板の片側にアクリル酸エステル系の粘着剤を付与して粘着層付き偏光板とした。さらにハードコート層の外側に真空蒸着によりAR(反射防止)マルチコート加工を施し、30mm×40mmの大きさにカットし、同じ大きさの透明な片面AR層付きのガラス板に貼付してAR支持体付きの本発明の液晶プロジェクター用カラー偏光板(赤色チャンネル用)を得た。本実施例の液晶プロジェクター用カラー偏光板は、高い偏光率を有し、かつ高温且つ高湿の状態でも長時間にわたる耐久性を示した。また長時間暴露に対する耐光性も優れていた。
Figure 2007145210
比較例2
上記式(10)の化合物の代わりに特許文献2に公開されている化合物No.2で示される化合物を0.1%、下記式(35)で示される化合物を0.02%の濃度とした48℃の水溶液に代える以外は実施例25と同様にして偏光膜を作成した。得られた偏光膜の極大吸収波長(λmax)600nmであり、600〜640nmにおける単板平均光透過率は41.76%、直交位の平均光透過率は0.012%であり、コントラスト、明るさ両面で実施例25に比べ性能が劣っていた。
Figure 2007145210
実施例26
実施例1で得られた化合物(4)の化合物を0.1%、シー・アイ・ダイレクト・オレンジ39を0.2%及び芒硝を0.1%の濃度とした45℃の水溶液を用いる以外は実施例25と同様にして偏光膜を作成した。得られた偏光膜の極大吸収波長は555nmであり、530〜570nmにおける単板平均光透過率は42%、直交位の平均光透過率は0.01%以下であり、高い偏光率を有していた。この偏光膜に実施例25と同様に貼付してAR支持体付きの本発明の液晶プロジェクター用カラー偏光板(緑色チャンネル用)を得た。本実施例の偏光板は、高い偏光率を有し、かつ高温且つ高湿の状態でも長時間にわたる耐久性を示した。また長時間暴露に対する耐光性も優れていた。
本発明のアゾ化合物又はその塩は、偏光膜用の染料として有用である。これらの化合物を含有する偏光膜は、各種液晶表示体及び液晶プロジェクター用として、具体的には車載用途、各種環境で用いられる工業計器類の表示用途に好適である。

Claims (12)

  1. 下記式(1)
    Figure 2007145210

    (式中、Aは、置換基を有するフェニル基又は1〜3のスルホン酸基を有するナフチル基を示し、Xは、−N=N−又は−NHCO−を示す。R1〜R4は各々独立に水素原子、低級アルキル基又は低級アルコキシル基を示し、m=1〜3、n=0または1を示す。)で示されるアゾ化合物又はその塩。
  2. 下記式(2)
    Figure 2007145210

    (式中、A、X、R1〜R3、m及びnは式(1)におけるものと同じ意味を表す。)で示されるアゾ化合物又はその塩。
  3. Aが下記式(3)
    Figure 2007145210

    (式中R5、R6は各々独立に水素原子、カルボキシル基、スルホン酸基、ニトロ基、低級アルキル基又は低級アルコキシル基を示す。)である請求項1又は2に記載のアゾ化合物又はその塩。
  4. Aが1つまたは2つのスルホン酸基を有するナフチル基である請求項1又は2に記載のアゾ化合物又はその塩。
  5. R1〜R4が各々独立に水素原子、低級アルキル基又は低級アルコキシル基である請求項1乃至4のいずれか一項に記載のアゾ化合物又はその塩。
  6. 請求項1乃至5のいずれか一項に記載のアゾ化合物及び/又はその塩を1種類以上偏光膜基材に含有することを特徴とする染料系偏光膜。
  7. 請求項1乃至5のいずれか一項に記載のアゾ化合物及び/又はその塩を1種類以上、並びにこれら以外の有機染料を1種類以上偏光膜基材に含有することを特徴とする染料系偏光膜。
  8. 請求項1乃至5のいずれか一項に記載のアゾ化合物及び/又はその塩を2種類以上、並びにこれら以外の有機染料を1種類以上偏光膜基材に含有することを特徴とする染料系偏光膜。
  9. 偏光膜基材がポリビニルアルコール系樹脂からなるフィルムである請求項6乃至8のいずれか一項に記載の染料系偏光膜。
  10. 請求項6乃至9のいずれか一項に記載の染料系偏光膜の少なくとも一方の面に透明保護膜を貼合してなる染料系偏光板。
  11. 請求項6乃至10のいずれか一項に記載の染料系偏光膜又は染料系偏光板を用いることを特徴とする液晶表示用偏光板。
  12. 請求項6乃至10のいずれか一項に記載の染料系偏光膜又は染料系偏光板を用いることを特徴とする液晶プロジェクター用カラー偏光板。
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