TW201910439A - 偏光發光元件、偏光發光板、顯示裝置及偏光發光元件的製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種偏光發光元件、使用此偏光發光元件之偏光發光板及顯示裝置，以及該偏光發光元件的製造方法，該偏光發光元件係顯示具有高偏光度(對比)之偏光發光，且亦可應用於在嚴苛環境下要求高耐久性之液晶顯示器等。此偏光發光元件係將可利用光的吸收而做偏光發光之至少1種偏光發光色素配向於基材而得之偏光發光元件，偏光發光色素於所吸收之光的波長區域中顯示偏光作用，並且於該偏光作用最高之波長中，以既定式(I)所算出之序參數(OPD)之值為0.81至0.95。

Description

偏光發光元件、偏光發光板、顯示裝置及偏光發光元件的製造方法
本發明係關於具備高耐久性且顯示具有高偏光度(對比)之偏光發光之偏光發光元件、使用此偏光發光元件之偏光發光板及顯示裝置，以及該偏光發光元件的製造方法。
具有光的穿透與遮蔽機能之偏光板，與具有光的開關機能之液晶一同成為液晶顯示器(Liquid Crystal Display：LCD)等顯示裝置的基本構成要素。此LCD的適用領域，亦可列舉出初期之電子計算機及手錶等小型機器，然後筆記型電腦、文書處理器、液晶投影機、液晶電視、車用導航以及室內外的資訊顯示裝置、測量機器等。此外，此偏光板亦可適用在具有偏光機能之鏡片，可應用作為觀看性經提升之太陽眼鏡，以及近年來對應於3D電視等之偏光眼鏡等，再者，亦可應用在以可穿戴式終端為首之身 邊的資訊終端並已達到實用化。如此，由於偏光板的用途涵蓋廣泛，所以亦被廣泛地應用在使用條件為低溫至高溫、低濕度至高濕度、低光量至高光量等。因此，為了對應於對各用途之應用，因而要求偏光性能高且耐久性優異之偏光板。
一般而言，構成偏光板之偏光膜，係藉由在經拉伸配向之聚乙烯醇或該衍生物之膜，或是藉由聚氯乙烯膜的脫鹽酸或聚乙烯醇系膜的脫水而生成多烯並進行配向之多烯系的膜等基材上，將碘或雙色性染料作為雙色性色素來染色或含有而製造。此先前之由偏光膜所構成之偏光板，由於使用可見光區域中具有光的吸收作用之雙色性色素，所以可見光區域中的穿透率降低。例如市售之一般偏光板的穿透率為35至45%。
可見光區域中的穿透率成為較低的35至45%之理由，是由於偏光板中使用雙色性色素之故。為了使偏光板顯示100%的偏光度，當於2維平面存在有x軸及y軸的光時，必須使一方之軸的光被吸收。為了吸收當中某一方之一軸的光，偏光板使用雙色性色素。因此，可見光區域中的穿透率理論上相對於100%的光量會成為50%以下。再者，由雙色性色素的配向、膜介質所造成之光損耗以及膜表面的界面反射等所起因，使穿透率進一步低於理論值的50%。鑑於如此之先前偏光板的穿透率降低之問題，於專利文獻1中記載一種紫外線用偏光板作為在可見光區域中保持一定的穿透率並賦予偏光機能之技術。 然後，利用此紫外線用偏光板時，偏光板會著色成黃色，此外亦僅能提供藉由約410nm附近的光來顯現偏光機能之偏光板。亦即，此紫外線用偏光板並非於可見光區域中顯現偏光機能，而是僅在特定的紫外或可見光區域中顯現機能之偏光板。
通常，將可見光區域的穿透率低之偏光板或偏光度低之偏光板使用在顯示器等時，顯示器全體的亮度或對比降低。為了解決此問題，係研究不使用先前的偏光板而得到偏光之方法。該方法之一，於專利文獻2至6中揭示一種顯示偏光發光之元件(偏光發光元件)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]國際公開第2005/01527號
[專利文獻2]日本特開2008-224854號公報
[專利文獻3]日本特許第5849255號公報
[專利文獻4]日本特許第5713360號公報
[專利文獻5]美國專利第3,276,316號說明書
[專利文獻6]日本特開平4-226162號公報
然而，專利文獻2至4所記載之偏光發光元件係使用特殊金屬，例如鑭族元素或銪等之稀少且價值高之金屬。因此成本高且難以製造，故不利於大量生產。 再者，由於此等偏光發光元件的偏光度極低，故難以使用在顯示器，且極難以得到直線偏光的發光。此外，亦有即使發光也只能得到特定波長的圓偏光發光或橢圓偏光發光之問題。因此，即使將專利文獻2至4所記載之偏光發光元件在顯示器使用，亦有發光亮度暗，對比低，液晶單元的設計變難等缺點。
另一方面，於專利文獻5、6中揭示一種照射紫外線而顯示偏光發光之元件。然而，該元件所發光之光的偏光度低，且有元件耐久性低之問題。一般而言，當對比值超過10時，人眼的觀看性可顯著地提升者乃為人所知。例如報紙、雜誌等之文字的對比值約為10。因此，考量到對液晶顯示器之實際使用，對比值超過10者乃為用以確保觀看性之必要之值。
專利文獻5、6所記載之顯示偏光發光之元件，於該製作時使用聚乙烯醇膜作為基材，但偏光後之光的對比值低於10，從觀看性之觀點來看並不利於對液晶顯示器之使用。鑑於此先前偏光元件的缺點，係期待可開發出一種顯示偏光發光作用，該偏光發光度高，更於可見光區域中的穿透率高，並且亦可應用於在嚴苛環境下要求耐久性之液晶顯示器等之新穎的偏光板以及用於此之材料。
本發明之目的在於提供一種顯示具有高偏光度(對比)之偏光發光，且亦可應用於在嚴苛環境下要求高耐久性之液晶顯示器等之偏光發光元件、使用此偏光發光元件之偏光發光板及顯示裝置，以及該偏光發光元件的 製造方法。
本發明者們為了達成該目的而進行精心研究，結果得到在將可利用光的吸收而做偏光發光之至少1種偏光發光色素配向於基材而得之偏光發光元件中，所配向之偏光發光色素之根據光的吸收所得到之序參數之值，對發光之光的偏光度，尤其是對比會帶來極大影響之發現。然後根據該發現，得知藉由控制偏光發光色素之根據光的吸收所得到之序參數之值，可得到具備高耐久性且可發出具有高偏光度(對比)之光之偏光發光元件。
亦即，本發明之主旨構成如下所述。
1)
一種偏光發光元件，其係將可利用光的吸收而做偏光發光之至少1種偏光發光色素配向於基材而得之偏光發光元件，其特徵為：前述偏光發光色素於所吸收之光的波長區域中顯示偏光作用，並且於前述偏光作用最高之波長中，以下述式(I)所算出之序參數(OPD)之值為0.81至0.95。
OPD=(log(Kz/100)/Log(Ky/100)-1)/((log(Kz/100)/log(Ky/100)+2)‧‧‧(I)
(上述式(I)中，Ky表示於前述偏光發光元件中相對於顯示最高的光吸收之軸偏光於正交位之光入射時之光穿透率，Kz表示於前述偏光發光元件中相對於顯示最高的光吸收之軸偏光於平行位之光入射時之光穿透率)
2)
如上述1)所述之偏光發光元件，其中前述至少1種偏光發光色素具有螢光發光特性。
3)
如上述1)或2)所述之偏光發光元件，其中前述至少1種偏光發光色素係具有可藉由吸收紫外線區域至近紫外可見光區域的光而使可見光區域的光做偏光發光之螢光發光特性。
4)
如上述1)至3)中任一項所述之偏光發光元件，其中前述至少1種偏光發光色素具有聯苯骨架或二苯乙烯骨架。
5)
如上述4)所述之偏光發光元件，其中前述偏光發光元件顯示依循JIS Z 8781-4：2013所測定之色度a*的絕對值為5以下且色相b*的絕對值為5以下之發光色。
6)
如上述4)或5)所述之偏光發光元件，其中前述至少1種偏光發光色素為以下述式(1)所表示之化合物或其鹽。
(式中，L及M分別獨立地選自由硝基、可具有取代基之胺基、可具有取代基之羰基醯胺基、可具有取代基之萘并三唑基、可具有取代基之C1-C20烷基、可具有取代基 之乙烯基、可具有取代基之醯胺基、可具有取代基之脲基、可具有取代基之芳基及可具有取代基之羰基所組成之群組)7)
如上述6)所述之偏光發光元件，其中以前述式(1)所表示之化合物為以下述式(2)或式(3)所表示之化合物。
(式(2)中，X表示硝基或可具有取代基之胺基，R表示氫原子、鹵素原子、羥基、羧基、硝基、可具有取代基之烷基、可具有取代基之烷氧基或可具有取代基之胺基，n表示0至3的整數)
(式(3)中，Y表示可具有取代基之C1-C20烷基、可具有取代基之乙烯基或可具有取代基之芳基，Z表示硝基或可具有取代基之胺基)
8)
如上述7)所述之偏光發光元件，其中於前述式(2)中，X為硝基、可具有取代基之C1-C20烷基羰基胺基、可具有取代基之芳基羰基胺基、C1-C20烷基磺醯基胺基或可具有 取代基之芳基磺醯基胺基。
9)
如上述7)或8)所述之偏光發光元件，其中於前述式(2)中，R為氫原子，n為1或2。
10)
如上述7)或8)所述之偏光發光元件，其中於前述式(2)中，R為甲基。
11)
如上述7)至10)中任一項所述之偏光發光元件，其中於前述式(3)中，Y為可具有取代基之芳基。
12)
如上述1)至11)中任一項所述之偏光發光元件，其中前述基材含有親水性高分子。
13)
如上述12)所述之偏光發光元件，其中上述親水性高分子含有聚乙烯醇。
14)
如上述1)至13)中任一項所述之偏光發光元件，其中前述基材為經配向之親水性高分子膜。
15)
如上述1)至14)中任一項所述之偏光發光元件，其中前述基材更含有硼化合物。
16)
如上述15)所述之偏光發光元件，其中於前述基材的 厚度方向藉由飛行時間型二次離子質譜分析法所測定之來自前述硼化合物之2次離子強度，滿足I2≦30×I1之關係，I1表示：從前述基材之至少單面的表面朝向厚度方向為1/2L的距離處所檢測之2次離子強度，相對於在前述基材的厚度L中所檢測之最大2次離子強度之比，I2表示：從前述基材的兩表面分別朝向前述基材的厚度方向至1/4L的距離為止之間所檢測之2次離子強度，相對於在前述基材的厚度L中所檢測之最大2次離子強度之比的最大值。
17)
如上述16)所述之偏光發光元件，其中來自前述硼化合物之2次離子強度，更滿足I3≦5×I4之關係，I3表示：從前述基材之至少單面的表面至1/4L的距離為止之間所檢測之2次離子強度，相對於在前述基材的厚度L中所檢測之最大2次離子強度之比的平均值，I4表示：從前述厚度L的中心朝向前述基材的兩表面於厚度方向分別至1/4L的距離為止之間所檢測之2次離子強度，相對於在前述基材的厚度L中所檢測之最大2次離子強度之比的平均值。
18)
如上述16)或17)所述之偏光發光元件，其中來自前述硼化合物之2次離子強度，更滿足I5≦2×I6之關係，I5表示：從前述基材之至少單面的表面至1/4L的距離為止之間所檢測之2次離子強度，相對於在前述基材的厚 度L中所檢測之最大2次離子強度之比的積分值， I6表示：從前述厚度L的中心朝向前述基材的兩表面於厚度方向分別至1/4L的距離為止之間所檢測之2次離子強度，相對於在前述基材的厚度L中所檢測之最大2次離子強度之比的積分值。
19)
如上述16)至18)中任一項所述之偏光發光元件，其中來自前述硼化合物之2次離子強度的濃度分布，至少存在於離前述基材的表面為3μm至20μm之間。
20)
如上述1)至19)中任一項所述之偏光發光元件，其中前述偏光發光元件更含有與前述偏光發光色素不同之至少1種有機染料及/或螢光材料。
21)
如上述1)至20)中任一項所述之偏光發光元件，其中於前述偏光發光元件之至少一方的表面更具備含可見光吸收型色素之層。
22)
如上述21)所述之偏光發光元件，其中由前述含可見光吸收型色素之層所造成之可見光穿透率的降低率為50%以下。
23)
如上述21)或22)所述之偏光發光元件，其中前述含可見光吸收型色素之層具有光吸收各向異性，根據該光吸收 各向異性所形成之光的吸收方向，相對於由前述偏光發光元件所形成之偏光發光呈正交方向。
24)
一種偏光發光板，其係具備：如上述1)至23)中任一項所述之偏光發光元件、以及設置在該偏光發光元件的單面或雙面之透明保護層。
25)
如上述24)所述之偏光發光板，其中前述透明保護層為不具有紫外線吸收機能之塑膠膜。
26)
如上述24)或25)所述之偏光發光板，其更包含支撐體層。
27)
一種顯示裝置，其係包含：如上述1)至23)中任一項所述之偏光發光元件、或是如上述24)至26)中任一項所述之偏光發光板。
28)
如上述27)所述之顯示裝置，其中於前述偏光發光元件之至少一方的表面更設置含可見光吸收型色素之層，並且前述含可見光吸收型色素之層至少設置在觀察者側。
29)
一種如上述15)至19)中任一項所述之偏光發光元件的製造方法，其係一面使含有前述偏光發光色素之基材含有前述硼化合物一面使其拉伸，或是使基材含有前述硼化 合物後再使其拉伸。
根據本發明，在將可利用光的吸收而做偏光發光之至少1種偏光發光色素配向於基材而得之偏光發光元件中，該偏光發光色素於所吸收之光的波長區域中顯示偏光作用，並且於該偏光作用最高之波長中，將以預定式所算出之序參數(OPD)之值控制為0.81至0.95。亦即，例如在藉由吸收紫外線區域的光而在可見光區域顯示偏光發光之偏光發光色素中，控制偏光發光較強之軸的發光量與較弱之軸的發光量。藉此可顯著地提升該可見光區域中之偏光發光的對比，該結果可提供顯示具有高偏光度(對比)之偏光發光之偏光發光元件及使用此偏光發光元件之偏光發光板。此外，即使不使用稀少性高之鑭族金屬等，亦可提供具有高偏光度之偏光發光元件及使用此偏光發光元件之偏光發光板。再者，本發明之偏光發光元件及使用此偏光發光元件之偏光發光板，對於熱、濕度等顯示優異的耐久性。因此，該偏光發光元件及包含此偏光發光元件之偏光發光板，可應用在要求可見光區域中的高穿透性以及嚴苛環境下的高耐久性之液晶顯示器等之顯示裝置。
第1圖為顯示實施例1至7、比較例1及2中所製作之偏光發光元件的OPD之值與RCE之值之關係圖。
第2圖為顯示實施例8至13、比較例3至6中所製作 之偏光發光元件的OPD之值與RCE之值之關係圖。
〈偏光發光元件〉
本發明之偏光發光元件，係將可利用光的吸收而做偏光發光之至少1種偏光發光色素配向於基材而得之偏光發光元件。此外，偏光發光色素於所吸收之光的波長區域中顯示偏光作用，並且於該偏光作用最高之波長中，以下述式(I)所算出之序參數(OPD)之值為0.81至0.95。
OPD=(log(Kz/100)/Log(Ky/100)-1)/((log(Kz/100)/log(Ky/100)+2)‧‧‧(I)
上述式(I)中的Ky表示於偏光發光元件中相對於顯示最高的光吸收之軸偏光於正交位之光入射時之光穿透率。另一方面，Kz表示於偏光發光元件中相對於顯示最高的光吸收之軸偏光於平行位之光入射時之光穿透率。
可利用光的吸收而做偏光發光之偏光發光色素，一般是屬於螢光色素或磷光發光色素，但具體而言是指可吸收特定的光並利用該光而轉換為發光能量之色素。此色素可使用螢光色素、磷光發光色素中任一種，但較佳係使用螢光色素。此外，該色素較多情形是所吸收之光的波長與所發光之光為不同，故有時亦稱為波長轉換色素。如此，偏光發光元件所含有之至少1種偏光發光色素較佳係具有螢光發光特性，特別是，以具有可藉由吸收紫外線 區域至近紫外可見光區域的光而使可見光區域的光做偏光發光之螢光發光特性更佳。
此外，偏光發光色素可藉由配向於基材，如雙色性色素般之在配向於基材之軸與該正交軸上具有光吸收各向異性，而顯現光的吸收各向異性，亦即偏光機能。
著眼於顯現偏光機能之偏光發光色素之各波長的穿透率時，係以於使偏光發光色素配向後之偏光發光元件中相對於顯示最高的光吸收之軸偏光於平行位之光入射時之光穿透率(亦即於光的穿透量少之軸中的穿透率)作為Kz，另一方面，以於使偏光發光色素配向後之偏光發光元件中相對於顯示最高的光吸收之軸偏光於正交位之光入射時之光穿透率(亦即於光的穿透量多之軸中的穿透率)作為Ky。然後將此等Ky、Kz代入於上述式(I)，藉此可算出序參數，亦即配向秩序度。
所謂序參數(配向秩序度)，一般係使用作為用以測量液晶等物質的配向之指標，序參數之值顯示愈高的數值，表示偏光發光元件具有高配向秩序。一般而言，序參數之值的算出式如下述式(II)所表示(參考「顯示器材料與機能性色素(CMC出版、中澄博行監修、P65」)，在對以式(II)所表示之數學式進行轉換時，可導出下述式(III)。藉由進一步轉換此式(III)，可藉由上述式(I)來表示序參數(OPD)。此時作為式(II)及式(III)中的要素，APARA表示相對於經配向之偏光發光色素的朝向呈平行方向的吸光度，ACROSS表示相對於經配向之色素的朝向呈正交方向的吸光 度。各吸光度藉由Log(A)來算出，對於以Log(A)所算出之各吸光度，將藉由Ky及Kz所得到之吸光度代入於式(III)而藉此導出式(I)。根據此式(I)來控制可利用光的吸收而做偏光發光之色素的配向秩序度，藉此可得到顯示具有高對比值之偏光發光之偏光發光元件。如此，藉由將序參數之值控制在0.81至0.95的範圍，可得到具有高對比值之偏光發光，序參數之值較佳為0.83至0.95的範圍，尤佳為0.85至0.94的範圍，更佳為0.87至0.93的範圍。雖然序參數之值愈高愈佳，但當序參數之值大於0.95時，偏光發光所具有之對比值不必然會提高，而欠缺穩定性。因此，為了生產上可穩定地得到顯示具有高對比之偏光發光之偏光發光元件，序參數之值的上限值設定在0.95。
OPD=(APARA-ACROSS)/(APARA+2×ACROSS)‧‧‧(II)
OPD=(APARA/ACROSS-1)/(APARA/ACROSS+2)‧‧‧(III)
藉由使用1種或複數種偏光發光色素含在基材中然後進行配向，可得到顯示偏光發光之偏光發光元件。此偏光發光元件可藉由調整偏光發光色素的調配比率來顯示各種發光色。例如，依循JIS Z 8781-4：2013所測定之色度a*的絕對值為5以下且色相b*的絕對值為5以下，藉此可使來自偏光發光元件的發光色顯示白色。依循JIS Z 8781-4：2013的基準之色度a*值及色相b*值為在光的色相測定時所求取之值。該基準所規定之物體色的顯示方法， 相當於國際照明委員會(簡稱：CIE)所規定之物體色的顯示方法。色度a*值及色相b*值的測定通常是將自然光照射在測定試樣來進行，惟在本發明所使用之偏光發光元件中，藉由將紫外線等之短波長的光照射在偏光發光元件並測定偏光發光元件所發出之光，可確認色度a*值及色相b*值。此係即使照射紫外線區域的光，顯示偏光發光之光之色度a*的絕對值亦為5以下且色相b*的絕對值亦為5以下，藉此可得到顯示白色的偏光發光之偏光發光元件。若所發光之偏光之色度a*的絕對值為5以下，則可感知白色，較佳為4以下，尤佳為3以下，更佳為2以下，特佳為1以下。此外，所發光之光的色相b*亦同，若色相b*的絕對值為5以下，則可感知白色，較佳為4以下，尤佳為3以下，更佳為2以下，特佳為1以下。如此，若色度a*值及色相b*值的絕對值分別獨立地為5以下，則能夠以人眼來感知白色，再者，若各值皆為5以下，則可感知尤佳的白色發光。藉由使所發光之偏光成為白色，可利用作為如太陽光般之自然光源、電子書閱讀終端等之光源。因此，可將此偏光發光元件利用作為白色偏光發光型的偏光發光元件，此外，即使放置在使用彩色濾光片等之顯示器上，亦可簡單地應用。對於白色光的發光強度，只要可視覺上感知發光，則可應用在顯示器。為了視覺上感知發光，特別重要的是發光具有高偏光度且可見光區域的穿透率高。
〈偏光發光色素〉
偏光發光色素較佳為具有二苯乙烯骨架或聯苯骨架 作為基本骨架之化合物或其鹽。具有此基本骨架之偏光發光色素係顯示螢光發光特性，並藉由配向於序參數之值控制在0.81至0.95的範圍之基板，可發出具有偏光度較其他偏光發光色素高之光，亦即具有高對比之光。作為偏光發光色素的基本骨架之二苯乙烯骨架及聯苯骨架，各骨架本身顯示螢光發光特性，並藉由配向於基板而具有顯示高的雙色性之作用。由於此作用起因於二苯乙烯骨架及聯苯骨架之各基本骨架的結構，故可將任意的取代基更鍵結於基本骨架結構。惟將偶氮基取代於基本骨架結構時，雖可實現如先前染料系偏光板般之高偏光度，但因偶氮基之取代位置的不同而使發光光量顯著地降低，有時無法得到期望的發光光量。因此，將偶氮基取代於基本骨架時，該取代位置乃為重要。偏光發光色素可單獨使用1種或組合2種以上而併用。
如上述般，偏光發光色素較佳係具有可藉由吸收紫外線區域至近紫外可見光區域的光而使可見光區域的光做偏光發光之螢光發光特性。具體而言，在使偏光發光色素含在基材後，藉由照射紫外線區域至近紫外可見光區域的光，於可見光區域，例如400至700nm的波長區域中，較佳係顯示0.04μW/cm2以上之發光強度的偏光發光，更佳係顯示0.05μW/cm2以上之發光強度的偏光發光，更佳係顯示0.1μW/cm2以上之發光強度的偏光發光。一般的紫外線雖顯示400nm以下之波長區域的光，但430nm以下之波長區域的光對人類的視感度而言亦顯著地低。因此，紫 外線區域至近紫外可見光區域的光可定義為人眼所看不到的光，例如較佳為300nm至430nm之波長區域的光。藉由使用偏光發光色素，可得到能夠吸收人眼所看不到的光而做偏光發光之偏光發光元件。
(a)具有二苯乙烯骨架之偏光發光色素
具有二苯乙烯骨架之偏光發光色素較佳為以下述式(1)所表示之化合物或其鹽。
上述式(1)中，L及M分別獨立地選自由硝基、可具有取代基之胺基、可具有取代基之羰基醯胺基、可具有取代基之萘并三唑基、可具有取代基之C1-C20烷基、可具有取代基之乙烯基、可具有取代基之醯胺基、可具有取代基之脲基，或可具有取代基之芳基及可具有取代基之羰基所組成之群組，但並不限定於此等。以式(1)所示之具有二苯乙烯骨架之化合物係顯示螢光發光，此外，並藉由配向而得到雙色性。由於發光特性起因於二苯乙烯骨架，所以L及M的各基可鍵結之取代基只要不具有偶氮基即可，並無特別限定，可為任意的取代基。
可具有取代基之胺基例如可列舉出非取代的胺基；甲基胺基、乙基胺基、正丁基胺基、三級丁基胺基、 正己基胺基、十二烷基胺基、二甲基胺基、二乙基胺基、二正丁基胺基、乙基甲基胺基、乙基己基胺基等之可具有取代基之C1-C20烷基胺基；苯基胺基、二苯基胺基、萘基胺基、N-苯基-N-萘基胺基等之可具有取代基之芳基胺基；甲基羰基胺基、乙基羰基胺基、正丁基羰基胺基等可具有取代基之C1-C20烷基羰基胺基；苯基羰基胺基、聯苯基羰基胺基、萘基羰基胺基等可具有取代基之芳基羰基胺基；甲基磺醯基胺基、乙基磺醯基胺基、丙基磺醯基胺基、正丁基磺醯基胺基等C1-C20烷基磺醯基胺基；苯基磺醯基胺基、萘基磺醯基胺基等可具有取代基之芳基磺醯基胺基等。
此等胺基中，較佳為可具有取代基之C1-C20烷基羰基胺基、可具有取代基之芳基羰基胺基、C1-C20烷基磺醯基胺基、可具有取代基之芳基磺醯基胺基。
可具有取代基之羰基醯胺基例如可列舉出N-甲基-羰基醯胺基(-CONHCH3)、N-乙基-羰基醯胺基(-CONHC2H5)、N-苯基-羰基醯胺基(-CONHC6H5)等。
可具有取代基之C1-C20烷基例如可列舉出甲基、乙基、正丁基、正己基、正辛基、正十二烷基等直鏈狀的C1-C12烷基；異丙基、二級丁基、三級丁基等分枝鏈狀的C3-C10烷基；環己基、環戊基等環狀的C3-C7烷基等。此等當中，較佳為直鏈狀或分枝鏈狀的烷基，尤佳為 直鏈狀的烷基。
可具有取代基之乙烯基例如可列舉出乙烯基、苯乙烯基、具有烷基之乙烯基、具有烷氧基之乙烯基、二乙烯基、戊二烯基等。
可具有取代基之醯胺基例如可列舉出乙醯胺基(-NHCOCH3)、苯甲醯胺基(-NHCOC6H5)等。
可具有取代基之脲基例如可列舉出單烷基脲基、二烷基脲基、單芳基脲基、二芳基脲基等。
可具有取代基之芳基例如可列舉出苯基、萘基、蒽基、聯苯基等，較佳為C6-C12芳基。芳基可為含有選自由氮原子、氧原子及硫原子所組成之群組的1至3個雜原子作為環構成原子之5員環或6員環的雜環基。此雜環基中，較佳為含有選自氮原子及硫原子之原子作為環構成原子之雜環基。
可具有取代基之羰基例如可列舉出甲基羰基、乙基羰基、正丁基羰基、苯基羰基等。
上述取代基並無特別限定，例如可列舉出硝基、氰基、羥基、磺酸基、磷酸基、羧基、羧基烷基、鹵素原子、烷氧基、芳氧基等。
羧基烷基例如可列舉出甲基羧基、乙基羧基等。鹵素原子例如可列舉出氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等。烷氧基例如可列舉出甲氧基、乙氧基、丙氧基等。芳氧基例如可列舉出苯氧基、萘氧基等。
以式(1)所示之化合物例如可列舉出， Kayaphor系列(日本化藥公司製)、Whitex RP等之Whitex系列(住友化學公司製)等。以下述式(1)所示之化合物僅為例示，並不限定於此等。
具有二苯乙烯骨架之其他化合物，較佳為以下述式(2)或式(3)所示之化合物或其鹽。藉由使用此等化 合物，可得到發出更清晰的白色發光之偏光發光元件。以下述式(2)及式(3)所示之化合物亦起因於二苯乙烯骨架而顯示螢光發光，此外，可藉由配向而得到雙色性。
上述式(2)中，X表示硝基或可具有取代基之胺基。可具有取代基之胺基可與上述式(1)中之可具有取代基之胺基同樣地定義。此等當中，X較佳為硝基、可具有取代基之C1-C20烷基羰基胺基、可具有取代基之芳基羰基胺基、C1-C20烷基磺醯基胺基，或可具有取代基之芳基磺醯基胺基，特佳為硝基。
上述式(2)中，R表示氫原子、氯原子、溴原子或氟原子等鹵素原子、羥基、羧基、硝基、可具有取代基之烷基、可具有取代基之烷氧基或可具有取代基之胺基。可具有取代基之烷基可與上述式(1)中之可具有取代基之C1-C20烷基同樣地定義。可具有取代基之烷氧基較佳為甲氧基或乙氧基等。可具有取代基之胺基可與上述式(1) 中之可具有取代基之胺基同樣地定義，較佳為甲基胺基、二甲基胺基、乙基胺基、二乙基胺基或苯基胺基等。R可鍵結於萘并三唑環中之萘環的任意碳，但在將與三唑環縮合之碳設為1位及2位時，較佳係鍵結於3位、5位或8位。此等當中，R較佳為氫原子或C1-C20烷基，當R為C1-C20烷基時，較佳為甲基。
上述式(2)中，n為0至3的整數，較佳為1。此外，上述式(2)中，-(SO3H)可鍵結於萘并三唑環中之萘環的任意碳原子。-(SO3H)於萘環上之位置，在將與三唑環縮合之碳原子設為1位及2位時，若n=1，則較佳為4位、6位或7位，若n=2，則較佳為5位與7位及6位與8位，若n=3，則較佳為3位與6位與8位之組合。此等當中，特佳係R為氫原子且n為1或2。
式(3)中，Y表示可具有取代基之C1-C20烷基、可具有取代基之乙烯基或可具有取代基之芳基。此等當中，較佳為可具有取代基之芳基，更佳為可具有取代基之萘基，特佳為取代有胺基與磺酸基作為取代基之萘基。
式(3)中，Z可與上述式(2)中的X同樣地定義，表示硝基或可具有取代基之胺基，較佳為硝基。
具有聯苯骨架之化合物，較佳為以下述式(4)所示之化合物或其鹽。
上述式(4)中，P及Q分別獨立地表示硝基、可具有取代基之胺基、可具有取代基之羰基醯胺基、可具有取代基之萘并三唑基、可具有取代基之C1-C20烷基、可具有取代基之乙烯基、可具有取代基之醯胺基、可具有取代基之脲基，或可具有取代基之芳基、可具有取代基之羰基，但並不限定於此。惟於聯苯骨架的P位置及/或Q位置具有偶氮基時，螢光發光顯著地變小，故不佳。
以上述式(4)所表示之化合物較佳為以下述式(5)所表示之化合物。
上述式(5)中，j表示0至2的整數。此外，當將鍵結有-CH=CH-之碳原子設為1位時，鍵結有-(SO3H)之位置較佳為2位、4位、6位，特佳為4位。
上述式(5)中，R1、R2、R3、R4分別獨立地為氫原子、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基、芳烷氧基、烯氧基、C1-C4烷基磺醯基、C6-C20芳基磺醯基、碳醯胺基、碸醯胺基、羧基烷基。R1至R4所鍵結之位置並無特別限定，將 乙烯基設為1位時，較佳為2位、4位、6位，特佳為4位。
C1-C4烷基例如可列舉出甲基、乙基、丙基、正丁基、二級丁基、三級丁基、環丁基等。
C1-C4烷氧基例如可列舉出甲氧基、乙氧基、丙氧基、正丁氧基、二級丁氧基、三級丁氧基、環丁氧基等。
芳烷氧基例如可列舉出C7-C18芳烷氧基等。
烯氧基例如可列舉出C1-C18烯氧基等。
C1-C4烷基磺醯基例如可列舉出甲基磺醯基、乙基磺醯基、丙基磺醯基、正丁基磺醯基、二級丁基磺醯基、三級丁基磺醯基、環丁基磺醯基等。
C6-C20芳基磺醯基可列舉出苯基磺醯基、萘基磺醯基、聯苯基磺醯基等。
以上述式(5)所表示之化合物可藉由一般所知的方法來製作，例如可藉由使4-硝基苯甲醛-2-磺酸與膦酸酯縮合，接著將硝基還原而合成。
此以式(5)所表示之化合物的具體例，例如可列舉出日本特開平4-226162號公報所記載之下述化合物。
所謂以式(1)至(5)所示之化合物的鹽，意指以上述各式所示之各化合物的游離酸與無機陽離子或有機陽離子一同形成鹽之狀態。無機陽離子可列舉出鹼金屬，例如鋰、鈉、鉀等之各陽離子或是銨(NH4 +)等。此外，有機陽離子例如可列舉出以下述式(A)所表示之有機銨等。
式(A)中，Z1至Z4分別獨立地表示氫原子、烷基、羥基烷基或羥基烷氧基烷基，且Z1至Z4的至少任1個為氫原子以外的基。
Z1至Z4的具體例，例如可列舉出甲基、乙基、丁基、戊基、己基等C1-C6烷基，較佳為C1-C4烷基；羥基甲基、2-羥基乙基、3-羥基丙基、2-羥基丙基、4-羥基丁基、3-羥基丁基、2-羥基丁基等羥基C1-C6烷基，較佳為羥基C1-C4烷基；以及羥基乙氧基甲基、2-羥基乙氧基乙基、3-羥基乙氧基丙基、3-羥基乙氧基丁基、2-羥基乙氧基丁基等羥基C1-C6烷氧基C1-C6烷基，較佳為羥基 C1-C4烷氧基C1-C4烷基等。
此等無機陽離子或有機陽離子中，尤佳為鈉、鉀、鋰、單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、單異丙醇胺、二異丙醇胺、三異丙醇胺、銨等之各陽離子，特佳為鋰、銨或鈉之各無機陽離子。
具有上述結構之偏光發光色素，由於在分子中不具有偶氮基，所以可抑制起因於偶氮鍵之光的吸收。尤其，具有二苯乙烯骨架之化合物藉由紫外線的照射而顯示發光作用，此外，藉由二苯乙烯骨架之強力碳-碳雙鍵的存在，可使分子達到穩定。因此，使用具有此特定結構之偏光發光色素之偏光發光元件，可吸收光並利用該能量而在可見光區域中顯示偏光發光作用。
(其他色素)
顯示上述特性之偏光發光元件，在不阻礙偏光發光元件的偏光性能之範圍內，可更含有與上述偏光發光色素不同之至少1種螢光染料及/或有機染料。所併用之其他螢光染料例如可列舉出C.I.Fluorescent Brightener 5、C.I.Fluorescent Brightener 8、C.I.Fluorescent Brightener 12、C.I.Fluorescent Brightener 28、C.I.Fluorescent Brightener 30、C.I.Fluorescent Brightener 33、C.I.Fluorescent Brightener 350、C.I.Fluorescent Brightener 360、C.I.Fluorescent Brightener 365等。
有機染料例如可列舉出C.I.Direct Yellow(直接黃)12、C.I.Direct Yellow(直接黃)28、C.I.Direct Yellow(直接黃)44、C.I.Direct Orange(直接橙)26、C.I.Direct Orange(直接橙)39、C.I.Direct Orange(直接橙)71、C.I.Direct Orange(直接橙)107、C.I.Direct Red(直接橙)2、C.I.Direct Red 31(直接紅)、C.I.Direct Red(直接紅)79、C.I.Direct Red(直接紅)81、C.I.Direct Red(直接紅)247、C.I.Direct Blue(直接藍)69、C.I.Direct Blue(直接藍)78、C.I.Direct Green(直接綠)80及C.I.Direct Green(直接綠)59等。此等有機染料可為游離酸，或是鹼金屬鹽(例如鈉鹽、鉀鹽、鋰Li鹽)、銨鹽或胺類的鹽。
〈基材〉
偏光發光元件可含有偏光發光色素，且具備可進行配向之基材。基材較佳係含有可吸附偏光發光色素且可含有硼衍生物而交聯之親水性高分子，且較佳為將該親水性高分子製膜而得到之親水性高分子膜，特佳為經配向之親水性高分子膜。親水性高分子並無特別限定，較佳例如為聚乙烯醇系樹脂、澱粉系樹脂。從偏光發光色素的染色性、加工性及交聯性等觀點來看，親水性高分子較佳係含有聚乙烯醇系樹脂或該衍生物，尤佳含有聚乙烯醇。聚乙烯醇系樹脂或該衍生物例如可列舉出聚乙烯醇或該衍生物，以及聚乙烯醇或該衍生物中任一種經乙烯、丙烯般之烯烴，巴豆酸、丙烯酸、甲基丙烯酸及順丁烯二酸般之不飽和羧酸等所變性之樹脂等。此等當中，從偏光發光色素的吸附性及配向性之點來看，基材較佳是由聚乙烯醇或該衍生物所製作之膜。
以下係例示使用含有聚乙烯醇系樹脂之基材並吸附偏光發光色素而配向之方法。含有聚乙烯醇系樹脂之基材例如可使用市售品，或藉由將聚乙烯醇系樹脂製膜而製作。聚乙烯醇系樹脂的製膜方法並無特別限定，例如可採用將含水聚乙烯醇熔融擠壓之方法、澆注製膜法、濕式製膜法、凝膠製膜法(先將聚乙烯醇水溶液冷卻以使凝膠化後，再將溶劑萃取去除)、澆鑄製膜法(使聚乙烯醇水溶液於基材上流動並乾燥)，以及此等之組合的方法等之一般所知的製膜方法。基材的厚度可適當地設計，通常為10至100μm，較佳為20至80μm。
此外，基材較佳更含有硼化合物，特佳為硼化合物於基材的厚度方向(從表面往深度方向)幾乎均一地含有，亦即以幾乎不存在基材的表面與中心部的差之濃度使硼化合物含在基材中。硼化合物例如可列舉出硼酸、硼砂、氧化硼、氫氧化硼等無機化合物，硼酸之烯基硼酸、芳基硼酸、烷基硼酸、硼酸酯、三氟硼酸酯或其鹽等，較佳為硼酸、硼砂，特佳為硼酸。藉由使硼化合物相對於基材的膜厚方向以更高的濃度含至中心部為止，可更提升偏光發光元件之偏光發光的對比。此外，藉由使硼化合物含至基材的中心部為止，可藉由偏光發光元件來賦予更高的耐久性。
為了使基材中含有硼化合物，必須先進行於基材中含有偏光發光色素之染色步驟。此係因即使於含有硼化合物之基材中含有偏光發光色素，基材亦藉由硼化 合物而交聯，顯著地阻礙偏光發光色素的染色性，而無法在深度方向含浸偏光發光色素之故。此外，當基材的拉伸倍率過高時，染色無法充分地吸附於基材，結果顯著地阻礙偏光發光色素含至基材的內部為止。因此，較佳係在拉伸倍率到達原先長度的3.5倍前施用染色步驟，更佳為在到達原先長度的3.0倍前，特佳為在到達2.0倍前。此外，在將基材製膜之原料的階段，例如從水與聚乙烯醇與偏光發光色素之混合物中將基材製膜並將此拉伸而得之方法中，偏光發光色素有時會於基材的膨潤步驟中溶出。此外，於基材的製膜時產生膜厚不均，此膜厚不均有時會成為膜的穿透率不均之原因，所以有時不利於量產。因此，於基材中含有偏光發光色素之時點，較佳係在基材的製膜階段不含偏光發光色素，並在含有硼衍生物之步驟前，並且基材的拉伸倍率相對於原先長度為3.5倍以下。
確認基材中含有硼化合物者之方法，只需確認在基材的剖面上硼化合物所存在之分布狀態即可。確認硼化合物基材的剖面上如何地存在之方法，可藉由ToF-SIMS測定來確認基材的剖面。所謂ToF-SIMS，意指飛行時間型二次離子質譜分析法，為Time Of Flight Secondary Ion Mass Spectrometry的簡稱。於超高真空下將1次離子束照射在試樣時，從試樣的極表面(1至3nm)釋出2次離子。將所釋出之2次離子導入飛行時間型質譜分析儀，藉此可得到試樣最表面的質譜。藉由將1次離子束的照射量壓低，可作為保持了化學結構之分子離子、部分地 斷裂之斷片而檢測出試樣的表面成分，藉此可得到試樣最表面的元素組成、化學結構之資訊。藉由將此分析法應用在基材的剖面測定，於硼化合物，例如硼酸、硼砂時，藉由檢測該構成元素之硼、氧化硼、氫氧化硼等，可檢測基材的剖面，亦即厚度方向的硼化合物。如此，藉由ToF-SIMS測定，可確認基材的厚度方向之硼化合物的濃度分布(含有分布)，以及該含有比率。
於含有至少1種以上的偏光發光色素與硼化合物之基材中，於至少單面之基材的厚度方向，藉由飛行時間型二次離子質譜分析法所測定之來自硼化合物之2次離子強度較佳係滿足I2≦30×I1之關係，更佳係滿足I2≦15×I1之關係，更佳係滿足I2≦5×I1之關係。此關係式中，I1表示：從基材之至少單面的表面朝向厚度方向為1/2L的距離處所檢測之2次離子強度，相對於在基材的厚度L中所檢測之最大2次離子強度之比。此外，I2表示：從基材的兩表面分別朝向基材的厚度方向至1/4L的距離為止之間所檢測之2次離子強度，相對於在基材的厚度L中所檢測之最大2次離子強度之比的最大值。從基材的兩表面皆滿足上述關係者為佳。
此外，來自硼化合物之2次離子強度，較佳係更滿足I3≦5×I4之關係，更佳係更滿足I3≦3×I4之關係，特佳係更滿足I3≦1.5×I4之關係。此關係式中，I3表示：從基材之至少單面的表面至1/4L的距離為止之間所檢測之2次離子強度，相對於在基材的厚度L中所檢測之最 大2次離子強度之比的平均值。此外，I4表示：從厚度L的中心朝向基材的兩表面於厚度方向分別至1/4L的距離為止之間所檢測之2次離子強度，相對於在基材的厚度L中所檢測之最大2次離子強度之比的平均值。從基材的兩表面皆滿足上述關係者為佳。
再者，來自硼化合物之2次離子強度，較佳係更滿足I5≦2×I6之關係，更佳係更滿足I5≦I6之關係。此關係式中，I5表示：從基材之至少單面的表面至1/4L的距離為止之間所檢測之2次離子強度，相對於在基材的厚度L中所檢測之最大2次離子強度之比的積分值。此外，I6表示：從厚度L的中心朝向基材的兩表面於厚度方向分別至1/4L的距離為止之間所檢測之2次離子強度，相對於在基材的厚度L中所檢測之最大2次離子強度之比的積分值。從基材的兩表面皆滿足上述關係者為佳。上述各關係式中，所謂「基材之至少單面的表面」，在無基材之表側的表面或內側的表面等記載下，可為基材的表面及內面中任一面。例如，所謂「從基材之至少單面的表面至1/4L的距離為止之間所檢測之2次離子強度」，可為從基材之表側的表面至1/4L的距離為止之間所檢測之2次離子強度，與從基材之內側的表面至1/4L的距離為止之間所檢測之2次離子強度中任一者。
如此，可藉由控制硼化合物，例如硼酸於基材中的濃度分布，可更為提升偏光發光的偏光度。
為了得到具有更高的偏光度之偏光發光， 硼化合物不僅於基材的表層部，較佳亦含在中心部。具體而言，來自硼化合物之2次離子強度的濃度分布，較佳係至少存在於離基材的表面為3μm至20μm之間，尤佳存在於離基材的表面至少為5μm的深度為止，更佳存在於至少為8μm的深度為止，特佳存在於至少為10μm的深度為止。從基材的兩表面皆滿足該關係者更佳。
此外，亦可確認偏光發光色素含在基材厚度的何種程度為止。此方法可列舉出拉曼分析法。將光照射在物質時引起光的散射，於散射光中，係存在有與入射光為相同波長之光產生散射之瑞利散射(Rayleigh Scattering)(彈性散射)，以及因分子振動而散射為與入射光為不同波長之拉曼散射(Raman Scattering)(非彈性散射)。將該拉曼光分光並從所得到之拉曼光譜中解析分子階層的結構之手法，為拉曼分光法。藉由顯微拉曼分光光度計的使用，能夠以微米等級來感知基材的厚度方向之能量，因此可正確地確認含有偏光發光色素之基材的厚度。如此，相對於基材的剖面一面於厚度方向掃描一面利用拉曼分光，可測定於基材中含有偏光發光色素之程度。具體而言，上述二苯乙烯化合物，例如為化合物例5-1所記載之化合物時，可檢測分別依據1170至1180cm-1及1560至1600cm-1之能量。然後將所檢測之能量，相對於基材的剖面一面於厚度方向掃描一面利用拉曼分光。藉由此方法，可確認偏光發光色素含在基材厚度的何種程度為止。
〈偏光發光元件的製造方法〉
偏光發光元件的製造方法並不限定於以下製法，較佳主要是使上述偏光發光色素配向於使用聚乙烯醇或該衍生物之膜。以下係以使用聚乙烯醇或該衍生物之情形為例來說明偏光發光元件的製造方法。
偏光發光元件的製造方法包含：準備基材之步驟；將該基材浸漬在膨潤液使該基材膨潤之膨潤步驟；將膨潤後之該基材含浸於至少含有上述偏光發光色素的1種以上之染色溶液，使偏光發光色素吸附於基材之染色步驟；將吸附有偏光發光色素之基材浸漬在含有硼酸之溶液，而在基材中使偏光發光色素交聯之交聯步驟；將使偏光發光色素交聯後之基材往一定方向單軸拉伸，以使偏光發光色素往一定方向排列之拉伸步驟；視需要以洗淨液來洗淨經拉伸之基材之洗淨步驟及/或將洗淨後之基材乾燥之乾燥步驟。
(膨潤步驟)
膨潤步驟較佳係藉由將上述基材浸漬在20至50℃的膨潤液30秒至10分鐘而進行，膨潤液較佳為水。依據膨潤液所形成之基材的拉伸倍率較佳係調整為1.00至1.50倍，尤佳調整為1.10至1.35倍。
(染色步驟)
接著使至少1種偏光發光色素含浸並吸附於上述於膨潤步驟中施以膨潤處理後所得到之基材。染色步驟只要是使偏光發光色素含浸並吸附於基材之方法即可，並無特別限定，例如可列舉出將基材浸漬在含有偏光發光色素之染 色溶液之方法，以及將該染色溶液塗佈於基材而吸附之方法等。此等當中，較佳為浸漬在含有偏光發光色素之染色溶液之方法。染色溶液中之偏光發光色素的濃度，只要可使偏光發光色素充分地吸附於基材中即可，並無特別限定，較佳例如於染色溶液中為0.0001至1質量%，尤佳為0.001至0.5質量%。
染色步驟中之染色溶液的溫度較佳為5至80℃，尤佳為20至50℃，特佳為40至50℃。此外，將基材浸漬在染色溶液之時間，對於控制序參數之值者為重要。為了將偏光發光元件所顯示之序參數之值控制在期望的範圍，將基材浸漬在染色溶液之時間較佳係在6至20分鐘之間調節，尤佳為7至10分鐘之間。
染色溶液所含有之偏光發光色素可單獨使用1種或併用2種以上。上述偏光發光色素因化合物的不同而使發光色有所不同，故藉由在基材中含有1種以上的上述偏光發光色素，可將所產生之發光色適當地調整為各種的色彩。此外，染色溶液可視需要更含有與偏光發光色素不同之1種以上的有機染料及/或螢光染料。
併用螢光染料及/或有機染料時，為了進行期望之偏光元件的色調整，可選擇所調配之染料並調整調配比率等。因應調製目的，螢光染料或有機染料的調配比率並無特別限定，一般相對於偏光元件100質量份，此等螢光染料及/或有機染料的總量較佳是在0.01至10質量份的範圍內使用。
此外，除了上述各染料之外，可視需要更含有染色輔助劑。染色輔助劑例如可列舉出碳酸鈉、碳酸氫鈉、氯化鈉、硫酸鈉(芒硝)、無水硫酸鈉及三聚磷酸鈉等，較佳為硫酸鈉。染色輔助劑的含量，可依據所使用之雙色性色素的染色性並依上述浸漬時間、染色時的溫度等來任意地調整，於染色溶液中較佳為0.0001至10質量%，尤佳為0.0001至2質量%。
上述染色步驟後，為了去除於該染色步驟中附著於基材的表面之染色溶液，可任意地實施預洗淨步驟。藉由實施預洗淨步驟，可抑制殘存於基材的表面之偏光發光色素移往接著進行處理之液體中之情形。預洗淨步驟中，洗淨液一般是使用水。洗淨方法較佳係將染色後之基材浸漬在洗淨液，另一方面，亦可藉由將洗淨液塗佈於該基材來洗淨。洗淨時間並無特別限定，較佳為1至300秒，尤佳為1至60秒。預洗淨步驟中之洗淨液的溫度，必須為不使構成基材之材料溶解之溫度，一般是在5至40℃施以洗淨處理。即使無預洗淨步驟之步驟，對於偏光元件的性能亦不會帶來較大影響，所以亦可省略預洗淨步驟。
(交聯步驟)
於染色步驟或預洗淨步驟後，可於基材中含有交聯劑。於基材中含有交聯劑之方法較佳係將基材浸漬在含有交聯劑之處理溶液，另一方面，可將該處理溶液塗佈或塗抹於基材。處理溶液中的交聯劑例如可使用含有硼化合物之溶液。硼化合物例如可列舉出硼酸、硼砂、氧化硼、氫氧化 硼等無機化合物，硼酸之烯基硼酸、芳基硼酸、烷基硼酸、硼酸酯、三氟硼酸酯或其鹽等，較佳為硼酸、硼砂，特佳為硼酸。處理溶液中的溶劑並無特別限定，較佳為水。處理溶液中之硼衍生物的濃度較佳為0.1至15質量%，尤佳為0.1至10質量%。處理溶液的溫度較佳為30至80℃，尤佳為40至75℃。此外，此交聯步驟的處理時間較佳為30秒至10分鐘，尤佳為1至6分鐘。藉由此交聯步驟，所得到之偏光發光元件可顯示高對比。此結果於先前技術中，為以改善耐水分性或光穿透性之目的所使用之硼化合物的機能中所完全未預料到之優異作用。此外，交聯步驟中，可視需要於含有陽離子、陽離子系高分子化合物之水溶液中更一同進行固著化處理(fix treatment)。所謂陽離子，為來自鈉、鉀、鈣、鎂、鋁、鐵、鋇等金屬之離子，較佳係使用2價的離子。具體上有氯化鈣、氯化鎂、氯化鐵、氯化鋇等。藉由該固著化處理，可將基材中的偏光發光色素固定化。此時，陽離子系高分子化合物例如可使用作為二氰系之二氰胺(dicyanamide)與甲醛聚縮合物、作為多胺系之二氰二胺(dicyandiamide)-二乙三胺聚縮合物、作為多陽離子系之表氯醇-二甲胺加成聚合物、氯化二甲基二烯丙基銨-二氧化離子共聚物、二烯丙基胺鹽聚合物、氯化二甲基二烯丙基銨聚合物、烯丙基胺鹽的聚合物、二烷基胺基乙基丙烯酸酯四級鹽聚合物等。
(拉伸步驟)
於進行上述交聯步驟後實施拉伸步驟。拉伸步驟係藉 由將基材往一定方向單軸拉伸而進行。拉伸方法可為濕式拉伸法及乾式拉伸法中任一種。基材的拉伸倍率對於控制序參數之值者為重要。為了將偏光發光元件所顯示之序參數之值控制在期望的範圍，基材的拉伸倍率較佳為3.3倍以上，尤佳為3.3至8.0倍，更佳為3.5至6.0倍，特佳為4.0至5.0倍。
上述濕式拉伸法中，較佳是在水、水溶性有機溶劑或該混合溶液中拉伸基材。尤佳係一面將基材浸漬在含有至少1種交聯劑之溶液中一面進行拉伸處理。交聯劑例如可使用上述交聯劑步驟中的硼化合物，較佳可在交聯步驟所使用之處理溶液中進行拉伸處理。拉伸溫度較佳為40至60℃，尤佳為45至58℃。拉伸時間通常為30秒至20分鐘，較佳為2至7分鐘。濕式拉伸步驟可在一階段的拉伸中實施，或是兩階段以上的多段拉伸中實施。拉伸處理可任意地在染色步驟前進行，此時亦可在染色的時點中一同進行偏光發光色素的配向。
上述乾式拉伸法中，當拉伸加熱介質為空氣介質時，較佳是在空氣介質的溫度為常溫至180℃下拉伸基材。此外，濕度較佳為20至95%RH的氣體環境中。基材的加熱方法例如可列舉出輥間區域拉伸法、輥加熱拉伸法、熱軋延拉伸法及紅外線加熱拉伸法等，但並不限定於此等拉伸方法。乾式拉伸步驟可在一階段的拉伸中實施，或是兩階段以上的多段拉伸中實施。乾式拉伸步驟中，可一面使含有偏光發光色素之基材含有硼衍生物一面使其拉 伸，或是使基材中含有硼化合物後再使其拉伸，但較佳係於基材中含有硼化合物後進行拉伸處理。施用硼衍生物之溫度較佳為40至90℃，尤佳為50至75℃。硼化合物的濃度較佳為1至10%，尤佳為3至8%。乾式拉伸的處理時間較佳為1至15分鐘，尤佳為2至12分鐘，更佳為3至10分鐘。
(洗淨步驟)
實施上述拉伸步驟後，由於在基材的表面上附著有交聯劑的析出或雜質，故可進行將基材的表面洗淨之洗淨步驟。洗淨時間較佳為1秒至5分鐘。洗淨方法較佳是將基材浸漬在洗淨液，另一方面，可將洗淨液塗佈或塗抹於基材來洗淨。洗淨液較佳為水。洗淨處理可在一階段中實施，或是2階段以上的多段處理中實施。洗淨步驟之洗淨液的溫度並無特別限定，通常為5至50℃，較佳為10至40℃，可為常溫。
上述各步驟中所使用之溶液或處理液的溶劑，除了上述水之外，例如可列舉出二甲基亞碸、N-甲基吡咯啶酮、甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、甘油、乙二醇、丙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇或三羥甲基丙烷等醇類，乙二胺及二乙三胺等之胺類等。該溶液或處理液的溶劑並不限定於此等，但最佳為水。此外，此等溶液或處理液的溶劑可單獨使用1種或混合2種以上而使用。
(乾燥步驟)
於上述洗淨步驟後進行基材的乾燥步驟。乾燥處理雖 可藉由自然乾燥來進行，但為了更提高乾燥效率，可藉由依據輥所進行之壓縮或依據空氣刀或吸水輥等所進行之表面的水分去除等來進行，再者，亦可進行送風乾燥。乾燥處理的溫度較佳為20至100℃，尤佳為60至100℃。乾燥時間較佳為30秒至20分鐘，尤佳為5至10分鐘。
藉由上述製造方法可製作本發明之偏光發光元件，所得到之偏光發光元件具有高耐久性，同時顯示具有高偏光度(對比)之偏光發光。
偏光發光色素係利用藉由光的吸收，尤其是紫外線區域之光的吸收所得到之能量而在可見光區域中顯示偏光發光。為了更提升此偏光發光之亮度的差，偏光發光較佳係具有高偏光度(對比)。由於偏光發光元件所發出之光為可見光區域的光，當經介相對於可見光區域的光具有偏光機能之一般的偏光板來觀察偏光發光元件時，藉由改變該偏光板之軸的角度，可觀看偏光發光與非發光。偏光發光元件所發出之偏光的偏光度例如為70%以上，較佳為80%以上，尤佳為90%以上，更佳為95%以上，特佳為99%以上。此外，對比愈高愈佳，偏光度愈高愈顯示更高之傾向。當偏光發光元件不吸收而使可見光區域的光穿透時，偏光發光元件之可見光區域的光之穿透率，以視感度修正單體穿透率來看例如為60%以上，較佳為70%以上，尤佳為80%以上，更佳為85%以上，特佳為90%以上。由於此偏光發光元件具有高偏光度，所以在非發光狀態下於可見光區域中的吸收小，藉此可得到透明度高之偏光發光 元件。此外，偏光發光元件之偏光發光的偏光度高者，由於可實現亮度亮且高對比之顯示器，故為重要，再者，可見光區域之光的穿透率高者，可有效地提供透明性高之新穎的液晶顯示器。
〈含可見光吸收型色素之層〉
偏光發光元件較佳於偏光發光元件之至少一方的表面，更具備含可見光吸收型色素之層作為吸收偏光發光之層。藉此可得到偏光發光的對比，亦即於偏光後的發光中，發光較強之軸的光強度與發光較弱之軸的光強度之差較大之偏光發光元件。
將含可見光吸收型色素之層更形成於偏光發光元件之方法並無特別限定，較佳係在偏光發光元件上設置含有可吸收可見光區域的光且不顯示發光機能之色素之層。此含可見光吸收型色素之層，可將可見光吸收型色素直接塗佈於偏光發光色素的表面，或僅於偏光發光元件的表面含有可見光吸收型色素，或將含有可見光吸收型色素之樹脂層形成於偏光發光元件上，或在將後述透明樹脂層形成於偏光發光元件時，使用含有可見光吸收型色素之接著層而在透明樹脂層與偏光發光元件之間形成含可見光吸收型色素之層，或是於透明樹脂層含有可見光吸收型色素，藉此可將含可見光吸收型色素之層形成於偏光發光元件。由含可見光吸收型色素之層所形成之偏光發光的吸收方向，是否具有光吸收各向異性者並無限定，但較佳係含可見光吸收型色素之層具有光吸收各向異性，且根據該光 吸收各向異性之光的吸收方向相對於由偏光發光元件所形成之偏光發光為正交之方向。藉此可強力地吸收與來自偏光發光元件之偏光發光的偏光軸(發光軸)正交之方向的光，結果可得到具有更高偏光度(對比)之偏光發光。含可見光吸收型色素之層只要設置在偏光發光元件的表層即可，可僅設置在偏光發光元件的單面或積層於偏光發光元件的雙面。
所謂可見光吸收型色素，為螢光量子產率()低，且於吸收光時無法以目視來確認螢光或磷光等發光之色素。所謂螢光量子產率，為以所釋出之光子數相對於所吸收之光子數所表示之比率(所釋出之光子數/所吸收之光子數)，螢光量子產率愈高，愈可辨識作為良好的發光色素。亦即，螢光量子產率愈接近於1，愈可辨識作為優異的發光色素，可見光吸收型色素只要是該螢光量子產率低者即可，並無特別限定。具體而言，顯示器等之顯示介質中，只要無法經介含可見光吸收型色素之層以目視來確認發光即可。
可見光吸收型色素的發光強度(F)一般是以下述式(IV)所表示。式(IV)中，I0表示照射在可見光吸收型色素之光(激發光)的強度，ε表示可見光吸收型色素相對於一定波長的光之吸收的強度，亦即分子吸收效率，表示上述螢光量子產率，C表示可見光吸收型色素的莫耳濃度。照射在可見光吸收型色素之光，因使用顯示介質之環境、照射裝置的不同而變動，此外，發光強度(F)亦因可見光吸 收型色素的分子吸收效率(ε)、濃度(C)的不同而變動。因此難以僅藉由可見光吸收型色素的螢光量子產率()來限定施用於顯示介質之較佳的可見光吸收型色素。從此觀點來看，可見光吸收型色素只要是無法以目視來確認來自偏光發光元件的發光之色素即可，例如可利用螢光量子產率()為0.1以下之色素，螢光量子產率()較佳為0.01以下，尤佳為0.001以下。
可見光吸收型色素所具有之吸收波長，較佳係可僅吸收偏光發光元件所使用之偏光發光色素之發光波長的光，另一方面，於偏光發光色素的發光波長中，尤佳係可見光吸收型色素的吸收少或無吸收。藉此可提升偏光發光元件之偏光發光中的對比，且更可提升偏光發光元件的吸收效率。
含可見光吸收型色素之層的可見光穿透率並無特別限定，但藉由可見光吸收型色素來抑制偏光發光元件的層界面，尤其是表層界面的發光，藉此可提升偏光發光元件之偏光發光中的對比。含可見光吸收型色素之層，係吸收在可見光穿透率的測定時不會造成影響之程度的可見光，且即使在可見光穿透率的降低率(損耗)為0%時，有時亦可發揮上述效果。例如當偏光發光元件的可見光穿透率為90%以上時，藉由使含可見光吸收型色素之層的可見光穿透率成為0至50%，可實現一般偏光板以上的可見光 穿透率。因此，若含可見光吸收型色素之層所造成之可見光穿透率的降低率為50%以下，則可提升來自偏光發光元件之偏光發光所顯示之對比，因此作為可顯現偏光機能之偏光發光元件的利用價值高。此外，與一般的偏光板不同，由於亦可利用作為發光型偏光機能膜，所以可利用在各種領域。並且更可吸收偏光發光，且含可見光吸收型色素之層的可見光穿透愈高，愈可提升作為偏光發光元件的可見光穿透率。因此，含可見光吸收型色素之層所造成之可見光穿透率的降低率(損耗)較佳為50%以下，尤佳為0至30%，更佳為0至20%，特佳為0至10%。藉由使可見光穿透率的降低率成為0至10%，可提升偏光發光的對比且同時維持高穿透率。
[偏光發光板]
本發明之偏光發光板係具備上述偏光發光元件與設置在該偏光發光元件的單面或雙面之透明保護層。此透明保護層係用以提升偏光發光元件的耐水性、處理性等而使用。因此，此透明保護層對於本發明之偏光發光元件所顯示之偏光作用不會帶來任何影響。惟當偏光發光元件吸收紫外線區域的光而顯示偏光發光時，透明保護層較佳係不具有紫外線吸收機能，特佳為不具有紫外線吸收機能之塑膠膜。
透明保護層較佳為光學透明性及機械強度優異之透明保護膜。此外，透明保護層較佳為具有可維持偏光發光元件的形狀之層形狀之膜，除了透明性及機械強 度之外，較佳為熱穩定性、水分阻隔性等亦優異之塑膠膜。形成此保護膜之材料，例如可列舉出纖維素乙酸酯系膜、丙烯酸系膜、四氟乙烯/六氟丙烯系共聚物般之氟系膜，或是由聚酯樹脂、多烯烴樹脂或聚醯胺樹脂所構成之膜等，較佳可使用三乙酸纖維素(TAC)膜或環烯烴系膜。透明保護層的厚度較佳為1μm至200μm的範圍，尤佳為10μm至150μm的範圍，特佳為40μm至100μm。製造偏光發光板之方法並無特別限定，例如可藉由將透明保護層重疊於偏光發光元件並以一般所知的處方進行積層而製作偏光發光板。
偏光發光板可於透明保護層與偏光發光元件之間，更具備用以將透明保護層貼合於偏光發光元件之接著劑層。構成接著劑層之接著劑並無特別限定，可列舉出聚乙烯醇系接著劑、胺甲酸乙酯乳化系接著劑、丙烯酸系接著劑、聚酯-異氰酸酯系接著劑等，較佳可使用聚乙烯醇系接著劑。藉由接著劑將透明保護層與偏光發光元件貼合後，於適當的溫度下進行乾燥或熱處理，可製作偏光發光板。
此外，偏光發光板可於透明保護層的暴露面上適當地具備抗反射層、防眩層、另外的透明保護層等之一般所知的各種機能性層。於製作此具有各種機能性之層時，較佳為將具有各種機能性之材料塗佈於透明保護層的暴露面之方法，另一方面，亦可經介接著劑或黏著劑將具有此機能之層或膜貼合於透明保護層的暴露面。
另外的透明保護層例如可列舉出丙烯酸系、聚矽氧烷系等之硬塗層、胺甲酸乙酯系的保護層等。此外，為了更提升單體穿透率，亦可於透明保護層的暴露面上設置抗反射層。抗反射層例如可將二氧化矽、氧化鈦等物質蒸鍍或濺鍍於透明保護層上，或是將氟系物質較薄地塗佈於透明保護層上而形成。
本發明之偏光發光板可視需要更包含支撐體層。例如可更設置玻璃、水晶、藍寶石等之透明支撐體等作為支撐體層。為了貼附於偏光發光板，此支撐體較佳具有平面部，此外，從光學用途之觀點來看，較佳為透明基板。透明基板可分為無機基板與有機基板，無機基板例如可列舉出鈉玻璃、硼矽酸玻璃、水晶基板、藍寶石基板、尖晶石基板等，有機基板例如可列舉出由丙烯酸、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、環烯烴聚合物等所構成之基板。透明基板的厚度、大小等並無特別限定，可適當地決定。此外，具有此透明基板之偏光發光板中，為了更提升單體穿透率，較佳於該支撐體面或偏光發光板面之一方或兩者的面上設置抗反射層。為了接著偏光發光板與支撐體的平面部，可將透明的接著(黏著)劑塗佈於支撐體平面部，接著將本發明之偏光發光板貼附於此塗佈面。所使用之接著劑或黏著劑並無特別限定，可使用市售品，較佳為丙烯酸酯系的接著劑或黏著劑。
本發明之偏光發光板，可藉由貼附相位差板而使用作為發出圓偏光之元件或圓偏光發光板，或是發 出橢圓偏光之元件或橢圓偏光發光板。於偏光發光板更設置有支撐體等時，支撐體可位於相位差板側或偏光發光板側。如此，可將各種機能性層、支撐體等更設置在偏光發光板，此偏光發光板例如可使用在液晶投影機、電子計算機、鐘錶、筆記型電腦、文書處理器、液晶電視、車用導航及室內外的量測器或顯示器等、鏡片或眼鏡等之各種製品。
本發明之偏光發光元件及偏光發光板，於紫外線區域中除了顯示高偏光度，同時更於可見光區域中顯示偏光發光作用、高穿透率。此外，由於本發明之偏光發光元件及偏光發光板相對於熱、濕度、光等顯示優異的耐久性，故即使在嚴苛環境下亦可維持該性能，與先前的碘系偏光板相比，具有高耐久性。因此，本發明之偏光發光元件及偏光發光板可應用在要求可見光區域中的高透明性以及嚴苛環境下的高耐久性之液晶顯示器，例如電視、可穿戴式終端、平板終端、智慧型手機、車載顯示器、室內或室外用數位看板、智慧窗等之各種顯示裝置。
[顯示裝置]
本發明之顯示裝置係包含本發明之偏光發光元件或偏光發光板。因此，此顯示裝置可形成藉由照射特定波長的光而一面發光一面顯示影像之顯示器。例如可在僅吸收特定波長，亦即具有特定色彩之基材的表面上發出不同色彩之波長的偏光。再者，藉由照射400nm以下的光，例如紫外線而在可見光區域中顯示偏光發光作用，並可藉由利 用此作用在顯示器上顯示影像。如此，藉由將上述偏光發光元件或偏光發光板與液晶顯示器組合，與使用一般偏光板之先前的液晶顯示器不同，可活用作為自發光型液晶顯示器。此外，顯示裝置中，當於偏光發光元件之至少一方表面設置含可見光吸收型色素之層時，含可見光吸收型色素之層較佳係至少設置在觀察者側。藉由將含可見光吸收型色素之層配置在觀察者側，相對於觀察者可提升高對比的視感度。
由於本發明之顯示裝置在可見光區域中具有高穿透率，所以不會有先前的偏光板般之可見光區域中之穿透率的降低，即使有穿透率的降低，該穿透率的降低亦較先前偏光板之穿透率的降低顯著地小。例如，先前的偏光板之碘系偏光板、使用其他的染料化合物之染料系偏光板，為了將偏光度形成為幾乎100%，可見光區域中的視感度必須修正約為35至43%。該理由在於先前的偏光板具有縱軸與橫軸兩者作為光的吸收軸，為了得到幾乎100%的偏光度，係吸收縱軸或橫軸之一方的入射光，亦即於一方的軸吸收光，於另一方的軸使光穿透以產生偏光。此時由於一方的軸上之光被吸收而未穿透，所以必然使穿透率成為50%以下。此外，先前的偏光板係使雙色性色素在經拉伸之膜中配向以製作偏光板，但雙色性色素並不必然100%地配向，此外，相對於光的穿透軸，雖為若干但仍具有光的吸收作用。因此，在未藉由物質的表面反射使穿透率成為約43%以下時，則無法實現100%的偏光度， 亦即若不降低穿透率，則無法實現高偏光度。相對於此，當本發明之偏光發光元件或偏光發光板於紫外線區域的光具有吸收作用時，於約400nm以下具有光的吸收軸。此時，偏光發光元件或偏光發光板於可見光區域顯示發出偏光的光之偏光發光作用，另一方面，於可見光區域中幾乎不吸收光，所以於可見光區域中的穿透率極高。再者，由於在可見光區域中顯示偏光發光作用，所以與使用先前的偏光板者相比光損耗少，亦即如先前的偏光板般之穿透率的降低極少。從該結果來看，使用本發明之偏光發光元件或偏光發光板之顯示裝置，例如液晶顯示器，與使用先前的偏光板之液晶顯示器相比，可得到高亮度。再者，包含本發明之偏光發光元件或偏光發光板之顯示裝置，由於透明性高，故可成為液晶顯示器且同時得到接近於極透明之顯示器。此外，於文字、圖像的顯示時可設計為使偏光發光穿透，故可成為透明的液晶顯示器且同時為可顯示之顯示器，亦即可得到能夠在透明顯示器上顯示文字等之顯示器。因此，本發明之顯示裝置可有效地施用在無光損耗之透明的液晶顯示器，尤其是透視型顯示器。
另一方面，本發明之顯示裝置例如可藉由人眼所看不到之紫外線來產生偏光，所以可應用在可藉由紫外線來顯示之液晶顯示器，並藉由電腦等來辨識顯示於該紫外線區域之圖像等，如此可製作僅於紫外線的照射時可觀看之簡易且安全性高之液晶顯示器。
此外，本發明之顯示裝置，可製作例如藉 由照射紫外線來顯示偏光發光作用並利用該偏光發光之液晶顯示器。因此，並非是使用可見光之通常的液晶顯示器，而是亦可實現使用紫外線之液晶顯示器。亦即可製作：即使於無光線的昏暗空間中，只要是可照射紫外線之空間，則亦可顯示所顯示之文字、圖像等之自發光型液晶顯示器。
再者，於可見光區域與紫外線區域中，由於光的吸收區域不同，所以亦可製作：可藉由可見光區域的光所顯示之液晶顯示部位，與藉由依據紫外線所形成之偏光發光作用所顯示之光的液晶顯示部位同時存在之2種不同的顯示之顯示器。可進行2種不同的顯示之顯示器，目前為止雖已存在，但並不存在位於同一液晶面板並在紫外線區域與可見光區域中藉由各自不同的光源進行不同顯示之顯示器。從該結果來看，本發明之顯示裝置藉由具有上述偏光發光元件或偏光發光板，可製作新穎的顯示器。
本發明之顯示裝置可為車載用或室外顯示用液晶顯示器。車載用或室外顯示用液晶顯示器中，所使用之液晶單元並不限定於例如TN液晶、STN液晶、VA液晶、IPS液晶等，該液晶顯示器可在所有液晶顯示器模式下使用。本發明之偏光發光元件之偏光性能優異，且即使於車內或室外的高溫、高濕狀態下，亦可抑制變色或偏光性能的降低。因此可助於提升車載用或室外顯示用液晶顯示器的長期可靠度。
[實施例]
以下藉由實施例來更具體說明本發明，但此等僅為例示者，並非用以限定本發明。下述所記載之「%」及「份」在未特別提及時為質量基準。各實施例及比較例中所使用之化合物的各結構式中，磺酸基等酸性官能基係以游離酸的形態來記載。
[評估方法]
將下述實施例及比較例中所得到之各偏光發光元件或偏光發光板作為測定試樣之評估係進行如下。
(a)序參數(OPD)
使用分光光度計(Hitachi Hi-Technologies公司製「U-4100」)來評估偏光發光元件的序參數之值。以可將於220nm至2600nm的波長區域中具有幾乎100%的偏光之光(以下稱為「絕對偏光」)照射於在各實施例及比較例中所製作之各偏光發光元件(測定試樣)之方式，設置絕對偏光Glan Taylor偏振稜鏡，並測定將絕對偏光照射在各測定試樣時之各波長之光的穿透率。照射絕對偏光，並將在配向有偏光發光色素之偏光發光元件中，相對於顯示最高的光吸收之軸偏光於正交位之光入射時所測定之光穿透率設為Ky，照射絕對偏光，並將在配向有偏光發光色素之偏光發光元件中，相對於顯示最高的光吸收之軸偏光於平行位之光入射時所測定之光穿透率設為Kz，並將各值代入於下述式(I)。將所得到之值設為偏光發光元件的序參數(OPD)之值來進行評估。
OPD=(log(Kz/100)/Log(Ky/100)-1)/((log(Kz/100)/log(Ky/100)+2)‧‧‧(I)
(b)視感度修正單體穿透率Ys
關於各測定試樣的視感度修正單體穿透率Ys，係將可見光區域之400至700nm的波長區域中以每隔既定波長間隔dλ(在此為5nm)所求取之上述Ky及Kz代入於下述式(V)來算出各波長的單體穿透率Ts，並依循JIS Z 8722：2009修正為視感度後之穿透率。具體而言，將單體穿透率Ts代入於下述式(VI)來算出。下述式(VI)中，Pλ表示標準光(C光源)的分光分布，yλ表示2度視野等色函數。
Ts=(Ky+Kz)/2‧‧‧(V)
(c)偏光度ρ
將平行穿透率Tp及正交穿透率Tc代入於以下的式(VII)來算出各測定試樣的偏光度ρ。在此，平行穿透率Tp為使用分光光度計(Hitachi Hi-Technologies公司製「U-4100」)，以使該吸收軸方向呈平行之方式重疊2片測定試樣所測定之各波長的分光穿透率。此外，正交穿透率Tc為使用分光光度計，以使該吸收軸呈正交之方式重疊2 片偏光板所測定之分光穿透率。測定係涵蓋220至780nm的波長區域來進行。
ρ={(Tp-Tc)/(Tp+Tc)}1/2×100‧‧‧(VII)
(d)偏光發光的對比
使用395nm手燈型式LED黑光(Vansky JAPAN公司製「FBA_VS-FL01JP(ASIN：B01EAJB9BA)」)作為光源，然後於光源上設置紫外線穿透及可見光截止之濾片(五鈴精工硝子公司製「IUV-340」)以將可見光截止。於該上方設置有相對於可見光區域及紫外線區域的光具有偏光機能之偏光板(Polatechno公司製「SKN-18043P」、厚度180μm、Ys為43%)(以下稱為「測定用偏光板」)以及各實施例及比較例中所得到之偏光發光板，然後使用分光輻射照度計(USHIO公司製「USR-40」)測定偏光發光板所發光之偏光發光。亦即，以使來自光源的光依序通過紫外線穿透及可見光截止之濾片、測定用偏光板及各偏光發光板，並且來自各偏光發光板的偏光入射於分光輻射照度計之方式來配置以進行測定。此時，係將以使各偏光發光板之紫外線區域之光的吸收成為最大之吸收軸與測定用偏光板的吸收軸呈平行之方式重疊所測定之各波長的分光發光量作為Lw(弱發光軸)，將以使各偏光發光板之紫外線區域之光的吸收成為最大之吸收軸與測定用偏光板的吸收軸呈正交之方式重疊所測定之各波長的分光發光量作為Ls(強發光軸)，並測定Lw及Ls。藉由確認各偏光發光板的吸收軸與測定 用偏光板的吸收軸為平行時與正交時之可見光區域中所發出之光的能量，並將Ls/Lw設為偏光發光的對比(ECR)之值，來評估可見光區域之400至700nm的偏光發光。
〈偏光發光色素的合成〉
(合成例1)
將市售品的4-胺基-4'-硝基二苯乙烯-2,2'-二磺酸35.2份加入於水300份並攪拌，使用35%鹽酸而成為pH0.5。將40%亞硝酸鈉水溶液10.9份加入於所得到之溶液，於10℃攪拌1小時，接著加入6-胺基萘-2-磺酸17.2份，以15%碳酸鈉水溶液調製為pH4.0後攪拌4小時。將氯化鈉60份加入於所得到之反應液，將析出的固體過濾分離並以丙酮100份來洗淨，藉此得到中間體之下述式(6)的化合物之濕濾餅124.0份。
將所得到之式(6)的中間體62.3份加入於水300份並攪拌，使用25%氫氧化鈉水溶液而成為pH10.0。將28%氨水20份及硫酸銅五水合物9.0份加入於所得到之溶液，於90℃攪拌2小時。將氯化鈉25份加入於所得到之反應液，將析出的固體過濾分離並以丙酮100份來洗淨，藉此得到式(7)的化合物之濕濾餅40.0份。以80℃的熱風 乾燥機將此濕濾餅乾燥，藉此得到下述式(7)的化合物(λmax：376nm)20.0份。
(合成例2)
將市售品的4,4'-二胺基二苯乙烯-2,2'-二磺酸鈉41.4份在碳酸鈉的存在下加入於10℃的水300份並攪拌。然後加入以式(8)所示之化合物34.0份，於pH10下進行反應後，將氯化鈉60份加入於所得到之反應液，將析出的固體過濾分離並以丙酮100份來洗淨，藉此得到式(9)的化合物之濕濾餅68.4份。以80℃的熱風乾燥機將此濕濾餅乾燥，藉此得到下述式(9)的化合物(λmax：356nm)33份。
(合成例3)
將藉由國際公開第2005/033211號所記載之方法所合 成之下述式(10)的化合物6.0份與碳酸鉀1.6份加入於N-甲基-2-吡咯啶酮50份並攪拌。將氯化4-甲氧基苯甲醯2.1份添加於所得到之溶液，於90℃攪拌4小時。將20%氯化鈉水溶液300份加入於所得到之反應液，將析出的固體過濾分離並以丙酮100份來洗淨，藉此得到式(11)的化合物之濕濾餅20.0份。以80℃的熱風乾燥機將此濕濾餅乾燥，藉此得到下述式(11)的化合物(λmax：372nm)5.0份。
(合成例4)
將市售品的4,4'-二胺基二苯乙烯-2,2'-二磺酸鈉41.4份加入於水300份並攪拌，使用35%鹽酸而成為pH0.5。將40%亞硝酸鈉水溶液10.9份加入於所得到之溶液，於10℃攪拌1小時，接著加入6-胺基萘-2-磺酸34.4份，以15%碳酸鈉水溶液調製為pH4.0，並攪拌4小時。將氯化鈉60份加入於所得到之反應液，將析出的固體過濾分離並以丙酮100份來洗淨，藉此得到中間體之式(12)的化合物之濕濾餅124.0份。
將所得到之式(12)的中間體83.8份加入於水300份並攪拌，使用25%氫氧化鈉水溶液而成為pH10.0。將28%氨水20份及硫酸銅五水合物9.0份加入於所得到之溶液，於90℃攪拌2小時。將氯化鈉25份加入於所得到之反應液，將析出的固體過濾分離並以丙酮100份來洗淨，藉此得到式(13)的化合物之濕濾餅40.0份。以80℃的熱風乾燥機將此濕濾餅乾燥，藉此得到以下述式(13)所表示之化合物20.0份。
(合成例5)
將市售品的4-胺基-4'-硝基二苯乙烯-2,2'-二磺酸4.0份與碳酸鈉2.8份加入於N-甲基-2-吡咯啶酮30份，接著於5分鐘滴入氯化4-甲氧基苯甲醯3.4份後，於110℃攪拌6小時。將所得到之反應液添加於水100份，將析出的固體過濾分離並以丙酮100份來洗淨，藉此得到濕濾餅 10.0份。以80℃的熱風乾燥機將此濕濾餅乾燥，藉此得到下述式(14)的化合物(λmax：370nm)3.0份。
(合成例6)
參考日本特公昭50-033814號公報及日本特公平03-294598號公報，將界面活性劑(Lion公司製「Leocol TD-90」)0.20份加入於400份的冰水中並激烈攪拌，將三聚氯化氰18.4份添加於此中並於0至5℃攪拌30分鐘而得到懸浮液。將苯胺-2,5-二磺酸25.3份加入於此懸浮液，於pH4至6、0至30℃攪拌4小時，接著加入4,4'-二胺基二苯乙烯-2,2'-二磺酸18.5份，於pH4至8、20至50℃攪拌6小時。將二乙醇胺11份加入於所得到之反應液，於pH8至10、40至70℃攪拌6小時後添加氯化鈉80份，將析出的固體過濾分離並以丙酮100份來洗淨，藉此得到濕濾餅100.0份。以80℃的熱風乾燥機將此濕濾餅乾燥，藉此得到下述式(15)的二苯乙烯系化合物(λmax：370nm)30.0份。
(合成例7)
除了將合成例6中所使用之苯胺-2,5-二磺酸25.3份變更為4-胺基苯磺酸17.3份之外，其他藉由與合成例6相同之方法而得到下述式(16)的化合物(λmax：370nm)23.0份。
(合成例8)
除了將合成例6中所使用之二乙醇胺11份變更為酚18.8份之外，其他藉由與合成例6相同之方法而得到下述式(17)的化合物(λmax：370nm)15.0份。
(合成例9)
除了將合成例6中所使用之苯胺-2,5-二磺酸25.3份變更為4-胺基苯磺醯胺17.2份之外，其他藉由與合成例6相同之方法而得到下述式(18)的化合物(λmax：370nm)23.0份。
[實施例1]
(偏光發光元件的製作)
將厚度75μm的聚乙烯醇膜(Kuraray公司製VF-PS #7500)浸漬在40℃的溫水3分鐘以使膜膨潤。將膨潤所得之膜浸漬在含有化合物例5-1所記載之4,4'-雙-(磺酸苯乙烯基)聯苯二鈉水溶液(BASF公司製Tinopal NFW Liquid)0.05份、芒硝1.0份及水1000份之45℃的水溶液10分鐘。將所得到之膜於50℃浸漬在3%硼酸水溶液中5分鐘並拉伸至5.0倍。將拉伸所得之膜在保持拉緊狀態下以常溫的水進行水洗20秒，並乾燥而得到偏光發光元件。所得到之偏光發光元件的視感度修正單體穿透率(Ys)顯示92.3%。
(偏光發光板的製作)
使用1.5當量的氫氧化鈉水溶液，於35℃對不含紫外線吸收劑之三乙酸纖維素膜(Fujifilm公司製ZRD-60)的雙面進行10分鐘的處理，然後水洗，接著於70℃乾燥10 分鐘。經介含有4%的聚乙烯醇樹脂(Japan VAM & Poval公司製NH-26)之水溶液，將經氫氧化鈉處理後之三乙酸纖維素膜積層於上述所製作之偏光發光元件的雙面，而得到偏光發光板。所得到之偏光發光板顯示與偏光發光元件幾乎同等之光學特性。
[實施例2至7]
於實施例1中所製作之偏光發光元件中，將膨潤後之膜浸漬在含有化合物例5-1所記載之化合物之45℃的水溶液中之時間(10分鐘)，分別變更為9分30秒、9分鐘、8分30秒、8分鐘、7分40秒、7分30秒而浸漬，除此之外，其他與實施例1相同而製作各序參數之值為不同之偏光發光元件。
[比較例1及比較例2]
於實施例1中所製作之偏光發光元件中，將膨潤後之膜浸漬在含有化合物例5-1所記載之化合物之45℃的水溶液中之時間(10分鐘)，分別變更為5分鐘、2分鐘而浸漬，除此之外，其他與實施例1相同而製作各序參數之值為不同之偏光發光元件。
於表1中顯示於實施例1至7中所得到之各測定試樣中，Ky與Kz之差為最大之波長中的序參數(OPD)之值以及在測得之對比(ECR)之值中顯示最高值之ECR之值，於表2中顯示同樣地施行而於比較例1及2所得到之結果。此外，第1圖為顯示實施例1至7及比較例1至2中之OPD與ECR之關係。
從上述表1、表2及第1圖來看，可得知當OPD之值顯示0.81以上時，發光對比顯著地提升，且伴隨於此使ECR之值大幅超過10。從該結果來看，可得知藉由使偏光發光元件的OPD之值成為0.81以上，可顯著地提升偏光發光的對比。
[實施例8]
使用合成例1中所製作之上述式(7)的化合物來取代實施例1中所使用之化合物例5-1，除此之外，其他與實施 例1相同而製作偏光發光元件及偏光發光板。所得到之偏光發光元件的視感度修正單體穿透率(Ys)顯示91.8%。
[實施例9至13]
於實施例8中所製作之偏光發光元件中，於基材中含有以上述式(7)所表示之化合物後，將基材的拉伸倍率(5.0倍)分別變更為4.5倍、4.3倍、4.0倍、3.5倍、3.3倍，除此之外，其他與實施例8相同而製作各序參數之值為不同之偏光發光元件。
[實施例14]
使用合成例6中所製作之上述式(15)的化合物來取代實施例1中所使用之化合物例5-1，除此之外，其他與實施例1相同而製作偏光發光元件及偏光發光板。所得到之偏光發光元件的視感度修正單體穿透率(Ys)顯示92.1%。
[實施例15]
使用合成例7中所製作之上述式(16)的化合物來取代實施例1中所使用之化合物例5-1，除此之外，其他與實施例1相同而製作偏光發光元件及偏光發光板。所得到之偏光發光元件的視感度修正單體穿透率(Ys)顯示91.7%。
[實施例16]
使用合成例8中所製作之上述式(17)的化合物來取代實施例1中所使用之化合物例5-1，除此之外，其他與實施例1相同而製作偏光發光元件及偏光發光板。所得到之偏光發光元件的視感度修正單體穿透率(Ys)顯示91.5%。
[實施例17]
使用合成例9中所製作之上述式(18)的化合物來取代實施例1中所使用之化合物例5-1，除此之外，其他與實施例1相同而製作偏光發光元件及偏光發光板。所得到之偏光發光元件的視感度修正單體穿透率(Ys)顯示91.6%。
[比較例3至6]
於實施例8中所製作之偏光發光元件中，於基材中含有以式(7)所表示之化合物後，將基材的拉伸倍率(5.0倍)分別變更為3.2倍、3.0倍、2.8倍、2.6倍來進行拉伸，除此之外，其他與實施例8相同而製作各序參數之值為不同之偏光發光元件。
於表3中顯示於實施例8至13中所得到之各測定試樣中，Ky與Kz之差為最大之波長中的序參數(OPD)之值以及在測得之對比(ECR)之值中顯示最高值之ECR之值，於表4中顯示同樣地施行而於比較例3至6所得到之結果。此外，第2圖為顯示實施例8至13及比較例3至6中之OPD與ECR之關係。再者，於表5中顯示於偏光發光色素為不同之實施例1、8、14至17中所得到之各測定試樣中，Ky與Kz之差為最大之波長中的序參數(OPD)之值以及在測得之對比(ECR)之值中顯示最高值之ECR之值。
從上述表3至表5及第2圖來看，可得知當OPD之值顯示0.81以上時，發光對比顯著地提升，且伴隨於此使ECR之值大幅超過10。從該結果來看，可得知藉由使偏光發光元件的OPD之值成為0.81以上，可顯著地提升偏光發光的對比。
[比較例7]
藉由與美國專利第3,276,316號說明書的實施例1所記載之方法為相同的處方來製作偏光發光元件。具體而言，將厚度75μm的聚乙烯醇膜(Kuraray公司製「VF-PS#7500」)拉伸至4倍。將所得到之膜浸漬在化合物例5-1中所含之常溫的染色液，從浸漬的液體中取出後，進行拉伸使基材的長度成為4.2倍而得到偏光發光元件。除了使用此偏光發光元件之外，其他與實施例1之偏光發光板的製作方法相同而製作偏光發光板。所得到之偏光發光元件的OPD之值為0.753，偏光發光的ECR之值為5.0。
[比較例8]
藉由與日本特開平4-226162號公報的實施例1所記載之方法為相同的處方來製作偏光發光元件。具體而言，將以化合物例5-1所表示之化合物0.43重量%份添加於皂化度99%以上之聚乙烯醇樹脂(Kuraray公司製「PVA-117」)並混合，並且以使乾燥後的膜厚成為75μm之方式來製膜，藉此製作成為基材之聚乙烯醇膜。接著以使所製作之膜的長度成為7.0倍之方式進行單軸拉伸而製作偏光發光元件，所得到之偏光發光元件的OPD之值為0.679，偏光發光的ECR之值為3.4。
[實施例18]
(偏光發光元件的製作)
將厚度75μm的聚乙烯醇膜(Kuraray公司製「VF-PS #7500」)浸漬在40℃的水3分鐘以使膜膨潤。將膨潤所得之膜浸漬在含有合成例1中所得到之式(7)的化合物0.3份、合成例2中所得到之式(9)的化合物0.15份、芒硝1.0份及水1000份之45℃的水溶液4分鐘，以於膜中含有式(7)的化合物及式(9)的化合物。將所得到之膜於50℃浸漬在3%硼酸水溶液中5分鐘並拉伸至5.0倍。將拉伸所得之膜在保持拉緊狀態下以常溫的水進行水洗20秒，並乾燥而得到偏光發光元件。
(偏光發光板的製作)
使用1.5當量的氫氧化鈉水溶液，於35℃對不含紫外線吸收劑之三乙酸纖維素膜(Fujifilm公司製ZRD-60)的 雙面進行10分鐘的處理，然後水洗，接著於70℃乾燥10分鐘。經介含有4%的聚乙烯醇樹脂(Japan VAM & Poval公司製NH-26)之水溶液，將經氫氧化鈉處理後之三乙酸纖維素膜積層於上述所製作之偏光發光元件的雙面，而得到偏光發光板。所得到之偏光發光板顯示與偏光發光元件幾乎同等之光學特性。
[實施例19]
(偏光發光元件及偏光發光板的製作)
使用合成例3中所得到之式(11)的化合物0.3份及合成例4中所得到之式(13)的化合物0.15份來取代式(7)的化合物0.3份及式(9)的化合物0.15份，除此之外，其他與實施例18相同而製作偏光發光元件及偏光發光板。
[實施例20]
(偏光發光元件及偏光發光板的製作)
使用合成例5中所得到之式(14)的化合物0.3份及合成例4中所得到之式(13)的化合物0.15份來取代式(7)的化合物0.3份及式(9)的化合物0.15份，除此之外，其他與實施例18相同而製作偏光發光元件及偏光發光板。
[實施例21]
(偏光發光元件及偏光發光板的製作)
使用合成例5中所得到之式(14)的化合物0.3份及化合物例5-1所記載之4,4'-雙-(磺酸苯乙烯基)聯苯二鈉水溶液(BASF公司製Tinopal NFW Liquid)1.0份，來取代式(7)的化合物0.3份及式(9)的化合物0.15份，除此之外，其他 與實施例18相同而製作偏光發光元件及偏光發光板。
[比較例9]
使用以式(19)所表示之不顯示螢光發光之一般的雙色性染料之C.I.Direct Yellow(直接黃)4來取代式(7)的化合物及式(9)的化合物，除此之外，其他與實施例18相同而製作偏光發光元件及偏光發光板。
[比較例10]
使用以式(20)所表示之不顯示螢光發光之一般的雙色性染料之化合物0.15份來取代式(7)的化合物及式(9)的化合物，除此之外，其他與實施例18相同而製作偏光發光元件及偏光發光板。
[比較例11]
使用以式(21)所表示之不顯示螢光發光之一般的雙色性染料之化合物0.15份來取代式(7)的化合物及式(9)的化 合物，除此之外，其他與實施例18相同而製作偏光發光元件及偏光發光板。
表6為顯示實施例18至21及比較例9至11中所製作之偏光發光元件之顯示最大偏光度之波長，以及於顯示最大偏光度之波長中的單體穿透率(Ts)、平行位穿透率(Tp)、正交位穿透率(Tc)、偏光度(ρ)以及視感度修正單體穿透率(Ys)。
此外，表7為於實施例18至21及比較例9至11中所製作之偏光發光元件中，分別顯示在460nm、550nm、610nm及670nm的各波長中所測定之Ls及Lw之值，以及作為在Ls下之偏光發光中的發光色之依循JIS Z 8781-4：2013所測定之色度a*之值及色相b*之值。
如表6所示，可得知實施例18至21中所製作之偏光發光元件，由於顯示最大偏光度之波長為380nm以下，所以可發揮於紫外線區域中具有光的吸收特性之偏光發光元件的機能。此外，可見光區域的穿透率(視感度修正單體穿透率Ys)顯示約90%，可得知於紫外線區域中具有偏光機能且同時於可見光區域中顯示高透明度。再者，偏光度ρ亦顯示95%以上之高值。相對於此，比較例9至11中所製作之偏光發光元件中，顯示最大偏光度之波長為400nm以上，視感度修正單體穿透率(Ys)亦低，所以觀察到可見光穿透率的降低。
再者，如表7所示，於實施例18至21中所製作之偏光發光元件中，由於檢測出Lw與Ls，故可得知此等偏光發光元件藉由照射紫外線而發光。此外，實施 例18至21中所製作之偏光發光元件，由於Lw之值與Ls之值具有差距，故可得知該發光產生偏光。再者，實施例18至21中所製作之偏光發光元件係藉由照射紫外線而涵蓋400至700nm的寬廣波長區域顯示偏光發光，並且色度a*及色相b*的絕對值皆為5以下。從該結果來看，可得知實施例18至21中所製作之偏光發光元件，可發揮作為藉由紫外線的照射而顯示白色的偏光發光之白色發光型偏光發光元件的機能。另一方面，比較例9至11中所製作之偏光發光元件，該Ls之值低且未檢測出Lw，故可確認未顯示偏光發光或僅顯示微弱的偏光發光。因此，比較例9至11中所製作之偏光發光元件的色度a*為測定範圍外。
[實施例22]
(偏光發光元件的製作)
將厚度75μm的聚乙烯醇膜(Kuraray公司製「VF-PS #7500」)浸漬在40℃的溫水3分鐘以使膜膨潤。將膨潤所得之膜浸漬在含有化合物例5-1所記載之4,4'-雙-(磺酸苯乙烯基)聯苯二鈉水溶液(BASF公司製Tinopal NFW Liquid)0.5份、芒硝1.0份及水1000份之45℃的水溶液8分鐘。將所得到之膜於50℃浸漬在3%硼酸水溶液中5分鐘並拉伸至5.0倍。將拉伸所得之膜在保持拉緊狀態下以常溫的水進行水洗20秒，並乾燥而得到偏光發光元件。
(來自硼化合物之2次離子強度的測定)
所得到之偏光發光元件中，基材的厚度(偏光發光元件的膜厚)為32μm。使用「ToF-SIMS 300」(ION-TOF公司製) 從基材的表面朝向基材的厚度方向測定硼酸的含量(基材剖面上的硼酸含量)，而得到如表8所示之來自硼酸之2次離子強度的比之資訊。從該結果所導出之硼酸的濃度分布可得到如表9所示者。
(依據拉曼分光法所進行之偏光發光色素的測定)
使用拉曼分光光度計(Thermo Fisher公司製「DXR Raman Microscope」)，對所得到之偏光發光元件的膜厚剖面一面於厚度方向掃描一面施用拉曼分光。該結果為在31μm的膜厚剖面上，從表層至10μm為止檢測出依據1173cm-1及1600cm-1之化合物例5-1所記載之化合物的能量。從該結果來看，可確認至少從基材的表層至10μm的深度為止含有化合物例5-1所記載之化合物。
(偏光發光板的製作)
使用1.5當量的氫氧化鈉水溶液，於35℃對所得到之偏光發光元件的雙面進行10分鐘的處理，然後水洗，接著於70℃乾燥10分鐘。然後經介含有4%的聚乙烯醇樹脂(Japan VAM & Poval公司製NH-26)之水溶液，將不含紫外線吸收劑之三乙酸纖維素膜(Fujifilm公司製ZRD-60)積層於經氫氧化鈉處理後之偏光發光元件的雙面，而得到偏光發光板。
[實施例23]
(偏光發光元件及偏光發光板的製作)
使用合成例1中所製作之上述式(7)的化合物來取代實 施例22中所使用之化合物例5-1，除此之外，其他與實施例22相同而製作偏光發光元件及偏光發光板。關於硼酸的濃度分布之資訊如表8、表9所示。偏光發光色素(上述式(7)的化合物)於膜厚剖面上之含量係與實施例22同等。
[比較例12]
使用不顯示螢光發光之C.I.Direct Yellow 4來取代實施例22中所記載之化合物例5-1，除此之外，其他與實施例22相同而製作偏光發光元件及偏光發光板。
[比較例13]
(偏光發光元件及偏光發光板的製作)
除了不使用硼之外，其他與實施例22相同而製作偏光發光元件及偏光發光板。
(來自硼化合物之2次離子強度的測定)
所得到之偏光發光元件中，基材的厚度(偏光發光元件的膜厚)為31μm。使用「ToF-SIMS 300」(ION-TOF公司製)從基材的表面朝向基材的厚度方向測定硼酸的含量(基材剖面上的硼酸含量)，可確認不含硼。
(依據拉曼分光法所進行之偏光發光色素的測定)
使用拉曼分光光度計(Thermo Fisher公司製「DXR Raman Microscope」)，對所得到之偏光發光元件的膜厚剖面一面於厚度方向掃描一面施用拉曼分光。該結果為在31μm的膜厚剖面上，從表層至10μm為止檢測出依據1173cm-1或1600cm-1之化合物例5-1所記載之化合物的能 量。從該結果來看，可確認至少從基材的表層至10μm的深度為止含有化合物例5-1所記載之化合物。
[比較例14]
(偏光發光元件及偏光發光板的製作)
藉由與美國專利第3,276,316號說明書的實施例1所記載之方法為相同的處方來製作比較例7所記載之偏光發光元件。除了使用此偏光發光元件之外，其他與實施例22相同而製作偏光發光板。
(來自硼化合物之2次離子強度的測定)
所得到之偏光發光元件中，基材的厚度(偏光發光元件的膜厚)為35μm。使用「ToF-SIMS 300」(ION-TOF公司製)從基材的表面朝向基材的厚度方向測定硼酸的含量(基材剖面上的硼酸含量)，可確認不含硼。
(依據拉曼分光法所進行之偏光發光色素的測定)
使用拉曼分光光度計(Thermo Fisher公司製「DXR Raman Microscope」)，對所得到之偏光發光元件的膜厚剖面一面於厚度方向掃描一面施用拉曼分光。該結果為在35μm的膜厚剖面上，從表層至2μm為止檢測出依據1173cm-1及1600cm-1之偏光發光色素的能量。從該結果來看，可確認偏光發光色素僅在從基材的表層至2μm的深度為止含有。
[比較例15]
(偏光發光元件及偏光發光板的製作)
將比較例14中所製作之偏光發光元件含浸於含有硼5重量%之40℃的水溶液5秒，而製作偏光發光元件。除了使用此偏光發光元件之外，其他與實施例22相同而製作偏光發光板。
(來自硼化合物之2次離子強度的測定)
所得到之偏光發光元件中，基材的厚度(偏光發光元件的膜厚)為32μm。使用「ToF-SIMS 300」(ION-TOF公司製)從基材的表面朝向基材的厚度方向測定硼酸的含量(基材剖面上的硼酸含量)，而得到如表8所示之來自硼酸之2次離子強度的比之資訊。從該結果所導出之硼酸的濃度分布可得到如表9所示者。
(依據拉曼分光法所進行之偏光發光色素的測定)
使用拉曼分光光度計(Thermo Fisher公司製「DXR Raman Microscope」)，對所得到之偏光發光元件的膜厚剖面一面於厚度方向掃描一面施用拉曼分光。該結果為在32μm的膜厚剖面上，從表層至2μm為止檢測出依據1173cm-1及1600cm-1之偏光發光色素的能量。從該結果來看，可確認偏光發光色素僅在從基材的表層至2μm的深度為止含有。
[比較例16]
(偏光發光元件及偏光發光板的製作)
藉由與日本特開平4-226162號公報的實施例1所記載之方法為相同的處方來製作偏光發光元件。具體而言，將 以化合物例5-1所表示之化合物0.43重量%份添加於皂化度99%以上之聚乙烯醇樹脂(Kuraray公司製「PVA-117」)並混合，並且以使乾燥後的膜厚成為75μm之方式來製膜，藉此製作成為基材之聚乙烯醇膜。接著以使所製作之膜的長度成為7.0倍之方式，於130℃進行14分鐘的單軸拉伸而製作偏光發光元件。
(來自硼化合物之2次離子強度的測定)
所得到之偏光發光元件中，基材的厚度(偏光發光元件的膜厚)為28μm。使用「ToF-SIMS 300」(ION-TOF公司製)從基材的表面朝向基材的厚度方向測定硼酸的含量(基材剖面上的硼酸含量)，可確認不含硼。
(依據拉曼分光法所進行之偏光發光色素的測定)
使用拉曼分光光度計(Thermo Fisher公司製「DXR Raman Microscope」)，對所得到之偏光發光元件的膜厚剖面一面於厚度方向掃描一面施用拉曼分光。該結果為在28μm的膜厚剖面上，從表層往膜厚方向均一地檢測出依據1150cm-1及1600cm-1之偏光發光色素的能量。從該結果來看，可確認偏光發光色素從基材的表層均一地含有。
下述表8、表9為於實施例22、23及比較例15中所製作之偏光發光元件中，分別顯示與藉由ToF-SIMS測定所得到之2次離子強度之比(強度比)之數據。所謂2次離子強度之比，為以在各偏光發光元件中的各測定中為最高之2次離子強度(最大2次離子強度)之值為1 時，於各距離中所測定之2次離子強度之值相對於此2次離子強度之值之比。此外，以L來表示基材的厚度(偏光發光元件的膜厚)。例如於下述表8中，從基材表側表面朝向厚度方向在1/2L的距離處之2次離子強度比係表示為I1，從基材內側表面(0μm)朝向厚度方向至1/4L的距離為止之間所檢測之2次離子強度之比，與從基材內側表面(32μm)朝向厚度方向至1/4L的距離為止之間所檢測之2次離子強度之比中，顯示最大值之強度比係表示為I2。
此外，下述表9中，所謂2次離子強度之比(0至1/4L平均1)，表示從基材的表側表面至1/4L的距離為止之間所檢測之2次離子強度之比的平均值(I3)。所謂2次離子強度之比(1/2L至1/4L間平均)，表示從基材之厚度的一半(中心)朝向基材的表側表面及內側表面在厚度方向分別至1/4L的距離為止之間所檢測之2次離子強度之比的平均值(I4)。所謂2次離子強度之比(0至1/4L平均2)，表示從基材的內側表面至1/4L的距離為止之間所檢測之2次離子強度之比的平均值(I3)。所謂2次離子強度之比(0至1/4L積分1)、2次離子強度之比(1/2L至1/4L間積分)、2次離子強度之比(0至1/4L積分2)，分別表示2次離子強度之比的積分值，2次離子強度之比(0至1/4L積分1)及2次離子強度之比(0至1/4L積分2)相當於I5，2次離子強度之比(1/2至1/4L積分)相當於I6。該積分值係設為相對於基材的厚度方向於每2μm所得到之值的積分。
從上述表8、表9的結果來看，實施例22、23中所製作之偏光發光元件朝向基材的厚度方向，即使於 中心附近(1/2L至1/4L間)亦顯示相對高值之2次離子強度之比。從該結果來看，可得知實施例22、23中所製作之偏光發光元件不僅於基材的表面附近，至中心附近為止亦多量地存在有硼。另一方面，比較例15中所製作之偏光發光元件，中心附近之2次離子強度之比的值較低，相對於基材的表面附近，中心附近的硼顯著地少。
下述表10為顯示實施例22、23及比較例12至16中所製作之偏光發光元件之顯示最大偏光度之波長，以及於顯示最大偏光度之波長中的單體穿透率(Ts)、平行穿透率(Tp)、正交穿透率(Tc)、偏光度(ρ)以及視感度修正單體穿透率(Ys)。
此外，下述表11為顯示實施例22、23及比較例13至16中所製作之偏光發光元件中之顯示最大偏光度之波長，於該波長中的Ls及Lw以及Ls與Lw之比。此外，由於比較例12中所製作之偏光發光元件未顯示偏光發光，所以未測定Ls及Lw。
如上述表10所示，可得知實施例22及23中所製作之偏光發光元件吸收400nm以下之波長區域的光，於該區域具有偏光機能。此外，由於實施例22及23中所製作之偏光發光元件的偏光度與比較例13至16中所製作之偏光發光元件相比更高，所以該偏光機能較比較例12至16優異。再者，實施例22及23中所製作之偏光發光元件，該可見光區域的穿透率(視感度修正單體穿透率Ys)顯示約90%，可得知於可見光區域中透明度高。
此外，如表11所示，實施例22及23中所製作之偏光發光元件，由於檢測出Lw與Ls，所以可藉由照射紫外線來顯示偏光發光，此外，該偏光的偏光度(Ls/Lw)與比較例13至16中所製作之偏光發光元件相比亦高。再者，採用一般的偏光板所使用之雙色性色素之比較例12 未顯示偏光發光。從上述各評估結果來看，可得知實施例22及23中所製作之偏光發光元件可進行偏光發光，並且於偏光發光中具有高偏光度。
[實施例24]
(偏光發光元件的製作)
將厚度75μm的聚乙烯醇膜(Kuraray公司製VF-PS #7500)浸漬在40℃的溫水3分鐘以使膜膨潤。將膨潤所得之膜浸漬在含有作為上述化合物例5-1所記載之4,4'-雙-(磺酸苯乙烯基)聯苯二鈉水溶液(BASF公司製Tinopal NFW Liquid)0.3份、芒硝1.0份及水1000份之45℃的水溶液8分鐘。將所得到之膜於50℃浸漬在3%硼酸水溶液中5分鐘並拉伸至5.0倍。將拉伸所得之膜在保持拉緊狀態下以常溫的水進行水洗20秒，並乾燥而得到偏光發光元件。
(偏光發光板的製作)
使用1.5當量的氫氧化鈉水溶液，於35℃對不含紫外線吸收劑之三乙酸纖維素膜(Fujifilm公司製ZRD-60)的雙面進行10分鐘的處理，然後水洗，接著於70℃乾燥10分鐘。藉由含有4重量%的聚乙烯醇樹脂(Japan VAM & Poval公司製NH-26)、0.2重量%之作為可見光吸收型色素之一般利用作為黑色色素之日本特許第4764829號的實施例1所記載之化合物之水溶液，將經氫氧化鈉處理後之三乙酸纖維素膜積層於偏光發光元件的雙面，而製作具備更設置有含可見光吸收型色素之層作為接著層之偏光發光元件之偏光發光板。
[實施例25]
(偏光發光元件及偏光發光板的製作)
除了實施例24中所使用之化合物例5-1，更使用合成例1中所製作之上述式(7)的化合物0.08份，除此之外，其他與實施例24相同而製作偏光發光元件及偏光發光板。
[實施例26]
(偏光發光元件及偏光發光板的製作)
除了使用含有0.1重量%之一般利用作為橙色色素之於445nm具有最高的光吸收作用之C.I.Direct Orange(直接橙)39之水溶液，來取代實施例24中所使用之含有0.2重量%之日本特許第4764829號的實施例1所記載之化合物(可見光吸收型色素)之水溶液，除此之外，其他與實施例24相同而製作偏光發光元件及偏光發光板。
[實施例27]
(偏光發光元件的製作)
將厚度75μm的聚乙烯醇膜(Kuraray公司製VF-PS #7500)浸漬在40℃的溫水3分鐘以使膜膨潤。將膨潤所得之膜浸漬在含有化合物例5-1所記載之4,4'-雙-(磺酸苯乙烯基)聯苯二鈉水溶液(BASF公司製Tinopal NFW Liquid)0.3份、芒硝1.0份及水1000份之45℃的水溶液8分鐘。將所得到之膜於50℃浸漬在3%硼酸水溶液中5分鐘並拉伸至5.0倍。將拉伸所得之膜在保持拉緊狀態下浸漬在含有日本特許第4764829號的實施例1所記載之化合物0.1 份、三聚磷酸鈉1.0份之40℃的溫水1000份20秒，並乾燥而製作偏光發光元件。
使用1.5當量的氫氧化鈉水溶液，於35℃對不含紫外線吸收劑之三乙酸纖維素膜(Fujifilm公司製ZRD-60)的雙面進行10分鐘的處理，然後水洗，接著於70℃乾燥10分鐘。經介含有4%的聚乙烯醇樹脂(Japan VAM & Poval公司製NH-26)之水溶液，將經氫氧化鈉處理後之三乙酸纖維素膜積層於偏光發光元件的雙面，而製作偏光發光板。所製作之偏光發光板顯示與偏光發光元件相同之光學特性。
[實施例28]
(偏光發光元件的製作)
實施例27中，將拉伸所得之膜在保持拉緊狀態下浸漬在含有日本特許第4764829號的實施例1所記載之化合物0.1份、三聚磷酸鈉1.0份之40℃的溫水1000份20秒，並拉伸至5.0倍。然後在與拉伸方向正交之方向進一步拉伸至1.3倍，並同時乾燥而製作偏光發光元件，除此之外，其他與實施例27相同而製作在正交方向亦具有經配向的吸收之偏光發光元件及偏光發光板，並用作為測定試樣。
[比較例17]
除了不使用作為可見光吸收型色素之日本特許第4764829號的實施例1所記載之化合物之外，其他與實施例24相同而製作偏光發光元件及偏光發光板。
[比較例18]
除了不使用作為可見光吸收型色素之日本特許第4764829號的實施例1所記載之化合物之外，其他與實施例25相同而製作偏光發光元件及偏光發光板。
[比較例19]
除了不使用作為可見光吸收型色素之日本特許第4764829號的實施例1所記載之化合物之外，其他與實施例27相同而製作偏光發光元件及偏光發光板。
(偏光發光之偏光度的測定)
從光源(「LED M365L2」Thorlabs公司製)照射365nm的紫外線，使用分光機(「分光偏光計Poxi-Spectora」Tokyo Instruments公司製)測定來自實施例24至28及比較例17至19中所製作之偏光發光板之偏光發光的斯托克斯光譜，並測定偏光發光的偏光度。
表12為顯示實施例24至28及比較例17至19中所製作之偏光發光板中之顯示最大偏光度之波長(λabs max)，與視感度修正單體穿透率(Ys)以及在從偏光發光的最大發光波長(460nm)為±30nm的範圍中之偏光度(DOP)之結果。
如上述表12所示，可得知實施例24至28中所製作之偏光發光板於紫外線區域至近紫外可見光區域中具有光吸收作用，同時於可見光區域中具有高穿透率，並且顯示偏光發光。此外，實施例24至28中所製作之偏光發光板與比較例17至19中所製作之偏光發光板相比，可得知即使穿透率的降低未達2%，但發光偏光度(DOP)提高。尤其在比較實施例25與比較例18時，實施例25中所製作之偏光發光板的DOP提升3.48%。
(耐久性試驗)
將實施例1至28中所製作之各測定試樣分別設置在105℃的環境下1000小時以及60℃且相對濕度90%的環境下1000小時，並對經過1000小時前後之偏光發光進行比較以實施耐久性試驗。該結果並未觀察到偏光度的降低、偏光發光特性的顯著變化。從該結果來看，顯示實施例1至28中所製作之測定試樣，於嚴苛環境下皆具有高耐久性。
[產業上之可應用性]
如此，本發明之偏光發光元件及偏光發光板，可應用作為自發光型的偏光膜，亦即偏光發光膜。此外，此偏光發光元件及偏光發光板具備優異的耐久性，且於可見光區域中具有高穿透率。一般而言，對比值超過10時，人眼的觀看性可顯著地提升。例如報紙紙面上之文字的對比值、一般書籍之文字的對比值為5至10的範圍。本發明之偏光發光元件及偏光發光板，可發出具有遠高於此範圍之對比值之偏光發光。因此，使用本發明之偏光發光元件及偏光發光板之顯示裝置，由於在可見光區域中透明性高，且可涵蓋長期間依據偏光發光來進行圖像顯示，所以可施用在電視、個人電腦、平板終端，以及透明顯示器(透視型顯示器)等之廣泛的用途。再者，使用二苯乙烯系化合物作為本偏光發光色素所製作之偏光發光元件，可藉由紫外線來發光。因此，本發明之偏光發光元件及偏光發光板，亦可應用在如要求以人眼所難以辨識之紫外線等的非可見光照射來顯現機能者般之要求高安全性之顯示器或感測器等的機能介質。

Claims (29)

  1. 一種偏光發光元件，其係將可利用光的吸收而做偏光發光之至少1種偏光發光色素配向於基材而得之偏光發光元件，前述偏光發光色素於所吸收之光的波長區域中顯示偏光作用，並且於前述偏光作用最高之波長中，以下述式(I)所算出之序參數(OPD)之值為0.81至0.95，OPD=(log(Kz/100)/Log(Ky/100)-1)/((log(Kz/100)/log(Ky/100)+2)‧‧‧(I)上述式(I)中，Ky表示於前述偏光發光元件中相對於顯示最高的光吸收之軸偏光於正交位之光入射時之光穿透率，Kz表示於前述偏光發光元件中相對於顯示最高的光吸收之軸偏光於平行位之光入射時之光穿透率。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之偏光發光元件，其中前述至少1種偏光發光色素具有螢光發光特性。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之偏光發光元件，其中前述至少1種偏光發光色素係具有可藉由吸收紫外線區域至近紫外可見光區域的光而使可見光區域的光做偏光發光之螢光發光特性。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之偏光發光元件，其中前述至少1種偏光發光色素具有聯苯骨架或二苯乙烯骨架。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之偏光發光元件，其中前述偏光發光元件顯示依循JIS Z 8781-4：2013所測定之色 度a*的絕對值為5以下且色相b*的絕對值為5以下之發光色。
  6. 如申請專利範圍第4或5項所述之偏光發光元件，其中前述至少1種偏光發光色素為以下述式(1)所表示之化合物或其鹽， 式中，L及M分別獨立地選自由硝基、可具有取代基之胺基、可具有取代基之羰基醯胺基、可具有取代基之萘并三唑基、可具有取代基之C 1-C 20烷基、可具有取代基之乙烯基、可具有取代基之醯胺基、可具有取代基之脲基、可具有取代基之芳基及可具有取代基之羰基所組成之群組。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之偏光發光元件，其中以前述式(1)所表示之化合物為以下述式(2)或式(3)所表示之化合物， 式(2)中，X表示硝基或可具有取代基之胺基，R表示氫原子、鹵素原子、羥基、羧基、硝基、可具有取 代基之烷基、可具有取代基之烷氧基或可具有取代基之胺基，n表示0至3的整數， 式(3)中，Y表示可具有取代基之C 1-C 20烷基、可具有取代基之乙烯基或可具有取代基之芳基，Z表示硝基或可具有取代基之胺基。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之偏光發光元件，其中於前述式(2)中，X為硝基、可具有取代基之C 1-C 20烷基羰基胺基、可具有取代基之芳基羰基胺基、C 1-C 20烷基磺醯基胺基或可具有取代基之芳基磺醯基胺基。
  9. 如申請專利範圍第7或8項所述之偏光發光元件，其中於前述式(2)中，R為氫原子，n為1或2。
  10. 如申請專利範圍第7或8項所述之偏光發光元件，其中於前述式(2)中，R為甲基。
  11. 如申請專利範圍第7至10項中任一項所述之偏光發光元件，其中於前述式(3)中，Y為可具有取代基之芳基。
  12. 如申請專利範圍第1至11項中任一項所述之偏光發光元件，其中前述基材含有親水性高分子。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之偏光發光元件，其中上述親水性高分子含有聚乙烯醇。
  14. 如申請專利範圍第1至13項中任一項所述之偏光發光 元件，其中前述基材為經配向之親水性高分子膜。
  15. 如申請專利範圍第1至14項中任一項所述之偏光發光元件，其中前述基材更含有硼化合物。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之偏光發光元件，其中於前述基材的厚度方向藉由飛行時間型二次離子質譜分析法所測定之來自前述硼化合物之2次離子強度，滿足I 2≦30×I 1之關係，I 1表示：從前述基材之至少單面的表面朝向厚度方向為1/2L的距離處所檢測之2次離子強度，相對於在前述基材的厚度L中所檢測之最大2次離子強度之比，I 2表示：從前述基材的兩表面分別朝向前述基材的厚度方向至1/4L的距離為止之間所檢測之2次離子強度，相對於在前述基材的厚度L中所檢測之最大2次離子強度之比的最大值。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之偏光發光元件，其中來自前述硼化合物之2次離子強度，更滿足I 3≦5×I 4之關係，I 3表示：從前述基材之至少單面的表面至1/4L的距離為止之間所檢測之2次離子強度，相對於在前述基材的厚度L中所檢測之最大2次離子強度之比的平均值，I 4表示：從前述厚度L的中心朝向前述基材的兩表面於厚度方向分別至1/4L的距離為止之間所檢測之2次離子強度，相對於在前述基材的厚度L中所檢測之 最大2次離子強度之比的平均值。
  18. 如申請專利範圍第16或17項所述之偏光發光元件，其中來自前述硼化合物之2次離子強度，更滿足I 5≦2×I 6之關係，I 5表示：從前述基材之至少單面的表面至1/4L的距離為止之間所檢測之2次離子強度，相對於在前述基材的厚度L中所檢測之最大2次離子強度之比的積分值，I 6表示：從前述厚度L的中心朝向前述基材的兩表面於厚度方向分別至1/4L的距離為止之間所檢測之2次離子強度，相對於在前述基材的厚度L中所檢測之最大2次離子強度之比的積分值。
  19. 如申請專利範圍第16至18項中任一項所述之偏光發光元件，其中來自前述硼化合物之2次離子強度的濃度分布，至少存在於離前述基材的表面為3μm至20μm之間。
  20. 如申請專利範圍第1至19項中任一項所述之偏光發光元件，其中前述偏光發光元件更含有與前述偏光發光色素不同之至少1種螢光材料及/或有機染料。
  21. 如申請專利範圍第1至20項中任一項所述之偏光發光元件，其中於前述偏光發光元件之至少一方的表面更具備含可見光吸收型色素之層。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之偏光發光元件，其中由前述含可見光吸收型色素之層所造成之可見光穿透率 的降低率為50%以下。
  23. 如申請專利範圍第21或22項所述之偏光發光元件，其中前述含可見光吸收型色素之層具有光吸收各向異性，根據該光吸收各向異性所形成之光的吸收方向，相對於由前述偏光發光元件所形成之偏光發光呈正交方向。
  24. 一種偏光發光板，其係具備：如申請專利範圍第1至23項中任一項所述之偏光發光元件、以及設置在該偏光發光元件的單面或雙面之透明保護層。
  25. 如申請專利範圍第24項所述之偏光發光板，其中前述透明保護層為不具有紫外線吸收機能之塑膠膜。
  26. 如申請專利範圍第24或25項所述之偏光發光板，其更包含支撐體層。
  27. 一種顯示裝置，其係包含：如申請專利範圍第1至23項中任一項所述之偏光發光元件、或是如申請專利範圍第24至26項中任一項所述之偏光發光板。
  28. 如申請專利範圍第27項所述之顯示裝置，其中於前述偏光發光元件之至少一方的表面更設置含可見光吸收型色素之層，並且前述含可見光吸收型色素之層至少設置在觀察者側。
  29. 一種如申請專利範圍第15至19項中任一項所述之偏光發光元件的製造方法，其係一面使含有前述偏光發光色素之基材含有前述硼化合物一面使其拉伸，或是使基材含有前述硼化合物後再使其拉伸。
TW107126158A 2017-07-28 2018-07-27 偏光發光元件、偏光發光板、顯示裝置及偏光發光元件的製造方法 TWI783016B (zh)

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