TWI708817B

TWI708817B - 含有二色性色素之組成物、及使用此所製作之色素膜以及具有該色素膜之偏光元件

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Publication number: TWI708817B
Application number: TW105112300A
Authority: TW
Inventors: 望月典明
Original assignee: 日商日本化藥公司; 日商寶來科技股份有限公司
Priority date: 2015-04-20
Filing date: 2016-04-20
Publication date: 2020-11-01
Also published as: WO2016171126A1; HK1243446A1; JPWO2016171126A1; CN107532009A; KR102601009B1; KR20170139079A; TW201708410A; JP6661618B2; CN107532009B

Abstract

本發明之目的在於提供一種塗布性優異，並且含有在可製造高品質且偏光性能優異之偏光元件之色素膜的形成上為有用之二色性色素之組成物，及使用此所製作之色素膜，以及具有該色素膜之偏光元件。

本發明之組成物，其特徵為含有：(A)至少1種二色性色素，(B)選自由聚氧乙烯烷醚、聚氧乙烯伸烷基烷醚、聚氧乙烯二苯乙烯化苯醚及聚氧乙烯三苄基苯醚所組成之群組的至少1種界面活性劑，以及(C)溶劑；前述界面活性劑的HLB值為12.5以上17.5以下。

Description

含有二色性色素之組成物、及使用此所製作之色素膜以及具有該色素膜之偏光元件

本發明係關於含有在可製造顯示出高偏光度之偏光元件之色素膜的形成上為有用之二色性色素之組成物，及使用此所製作之色素膜。此外，本發明係關於具有該色素膜且偏光性能優異之偏光元件。

液晶顯示裝置、太陽眼鏡、護目鏡等所使用之偏光元件，一般而言，係藉由使碘或二色性染料等之二色性色素吸附於由聚乙烯醇般之高分子物質所構成之膜，接著對所得之膜進行單軸拉伸，使二色性色素分子往一定方向配向，或是對高分子膜進行單軸拉伸後，使二色性色素吸附之方法來製造。然而，藉由此等方法所得到之偏光元件的偏光軸與吸收軸，由於相互垂直，所以偏光元件的形狀通常限定於平板狀。此外，於此偏光元件的製造時，必須進行聚乙烯醇薄膜的膨潤、染色，接著於硼酸水溶液中對此進行拉伸處理，然後在進行水洗處理及乾燥處理後，使用接著劑將保護薄膜貼合於所得之薄膜之繁瑣的步驟。此外，為了更簡易地將偏光元件裝設在期望的部分，並製造包含液晶顯示之多樣的顯示元件，係逐漸要求可將任意方向的偏光性設置成細微的圖型狀之偏光元件或曲面狀的偏光元件。

鑑於該先前之偏光元件的問題點，非專利文獻1中，係揭示一種藉由磨刷處理使二色性色素分子於一定方向配向而製作偏光元件之方法。然而，由於磨刷處理中的磨刷步驟所產生之基板上的損傷及塵埃，以及由靜電所起因而產生之電性損傷等，而使色素溶液往基板上之塗布性降低。因此，於所得之色素膜上存在有未塗布之處，其結果在具有該色素膜之偏光元件中，偏光性能的品質無法令人滿足。

專利文獻1，係揭示一種使用光配向膜並使接觸於該光配向膜之二色性色素分子於任意方向配向，藉此得到偏光性能更高之偏光元件之技術。然而，以原子力顯微鏡(AFM)觀察偏光元件之色素膜的表面時，乃存在有二色性色素均一地配向之部分、以及二色性色素幾乎不存在而未配向之部分(凹陷)。因此，所得之偏光元件的偏光性能，作為顯示元件用的偏光元件中之實用水準，無法充分滿足要求。

專利文獻2中，為了進一步改善二色性色素分子之配向的均一性及所得之偏光元件的偏光性能，係揭示一種極力降低凹陷的產生，整體地提高二色性色素化合物的配向，而製造出作為顯示元件用途而達到實用水準之偏光元件之方法。偏光元件，係將具有光活性基之液晶性高分子薄膜用作為配向膜，將直線偏光照射在該薄膜，使偏光照射部分之光活性基的分子軸於一定方向排列配置，接著介於另外之微圖型狀的遮罩，照射具有相異的偏光軸之直線偏光後，以在垂直於基板之方向上施加特定範圍的壓力之方式，藉由輥塗布機將二色性色素溶液塗布於該薄膜上而製造。然而，成為基板之配向膜較特殊且極昂貴，並且在偏光元件的製作中，必須以在輥與基板之間施加特定的壓力之方式調整按壓力。因此，係期望可開發出不限定於特定基材，能夠使用種種基材來製造之偏光元件。

先前技術文獻專利文獻

專利文獻1：日本特開平7-261024號公報

專利文獻2：日本特許第4175455號公報

非專利文獻

非專利文獻1：「電子情報通信學會論文誌」1988年，JJ71-C, p.1188

先前之塗布含有二色性色素之組成物所得之色素膜，以及由該色素膜所得到之偏光元件，由於仍未達到令人充分滿足之品質，故需進一步提升該品質。此外，亦期待可開發出即使不使用特殊基材，亦能夠簡便地製造之偏光元件。

因此，本發明之目的在於提供一種塗布性優異，並且含有在可製造高品質且偏光性能優異之偏光元件之色素膜的形成上為有用之二色性色素之組成物，及使用此所製作之色素膜，以及具有該色素膜之偏光元件。

本發明者們係為了解決前述課題而進行精心探討，結果新發現到藉由使用含有：(A)至少1種二色性色素，(B)選自由聚氧乙烯烷醚、聚氧乙烯伸烷基烷醚、聚氧乙烯二苯乙烯化苯醚及聚氧乙烯三苄基苯醚所組成之群組的至少1種界面活性劑，以及(C)溶劑；且前述界面活性劑的HLB值為12.5以上17.5以下之組成物，可得到能夠製造無偏光不良之高品質且偏光性能優異之偏光元件之色素膜。

亦即，本發明之主旨構成如下所述。

(1)一種組成物，其特徵為含有：(A)至少1種二色性色素，(B)選自由聚氧乙烯烷醚、聚氧乙烯伸烷基烷醚、聚氧乙烯二苯乙烯化苯醚及聚氧乙烯三苄基苯醚所組成之群組的至少1種界面活性劑，以及(C)溶劑；前述界面活性劑的HLB值為12.5以上17.5以下。

(2)如(1)之組成物，其中前述二色性色素為水溶性偶氮色素。

(3)如(1)或(2)之組成物，其中前述二色性色素係以下述式(1)所示之化合物或該鹽，

(式(1)中，X₁表示具有1個或2個磺酸基、與羥基或具有碳數1至3的烷氧基之苯基或萘基，X₂及X₃分別獨立地表示伸苯基或伸萘基，該伸苯基或伸萘基，具有1個或2個之選自由碳數1至3的烷基、碳數1至3的烷氧基、羥基及磺酸基所組成之群組的1種或2種取代基，R₁表示氫原子、碳數1至3的烷基、乙醯基、苯甲醯基、或是非取代的苯基或由碳數1至4的烷基、碳數1至4的烷氧基、胺基、磺酸基或具有碳數1至4的烷基之胺基所取代之苯基，m為0或1，且n為1或2)。

(4)如(3)之組成物，其中X₁係作為取代基之以下述式(3)所示之化合物或該鹽，

(式(3)中，j為1或2)。

(5)如(1)至(4)中任一項之組成物，其中前述聚氧乙烯伸烷基烷醚，為聚氧乙烯聚氧丙烯烷醚或聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚合物。

(6)如(1)至(5)中任一項之組成物，其中相對於溶劑100質量份，含有合計0.1~15質量份之前述二色性色素。

(7)如(1)至(6)中任一項之組成物，其中溶劑至少含有水。

(8)一種色素膜，其係使用如(1)至(7)中任一項之組成物所製作。

(9)一種偏光元件，其係具有如(8)之色素膜。

(10)如(9)之偏光元件，其中二色比為5以上。

本發明之含有二色性色素之組成物，其塗布性優異。因此，使用本發明之組成物來製作色素膜時，例如，即使對基材施以磨刷處理，亦可形成改善以往所產生之往基板的塗布不良之色素膜。此外，藉由使用該色素膜，可得到無偏光不良之高品質且偏光性能優異之偏光元件。再者，本發明之色素膜中，成為基材之原料，由於不限定於特殊材料，所以可更簡便地製造色素膜以及具備此之偏光元件。

以下係詳細說明本發明。以下，使用「~」所表示之數值範圍，意指包含「~」前後所記載之數值作為下限值及上限值之範圍。此外，在未特別言明時，以式(1)~式(3)所示之化合物(取代基)，係以游離酸的形式來表示，所謂游離酸的鹽，意指羥基或磺酸基等之親水性基的鹽。此外，以下說明中，在未特別言明時，為了避免繁瑣，「以式(1)所示之化合物或該鹽」、「以式(2)所示之化合物或該鹽」、「以式(3)所示之化合物或該鹽」，簡便上分別記載為「以式(1)所示之化合物」、「以式(2)所示之化合物」、「以式(3)所示之化合物」。

首先說明本發明之組成物中所含有之各成分。本發明之組成物，係含有：(A)至少1種二色性色素，(B)選自由聚氧乙烯烷醚、聚氧乙烯伸烷基烷醚、聚氧乙烯二苯乙烯化苯醚及聚氧乙烯三苄基苯醚所組成之群組的至少1種界面活性劑，以及(C)溶劑；前述界面活性劑的HLB值為12.5以上17.5以下之組成物。

(A)二色性色素

本發明之組成物，係含有二色性色素作為用以形成色素膜之主成分。二色性色素，係藉由以該本身或集合體於一定方向排列配置而顯示出偏光性之化合物，此二色性色素，例如可列舉出偶氮系色素、茋系色素、吡唑酮系色素、三苯基甲烷系色素、喹啉系色素、噁嗪系色素、噻嗪系色素、蒽醌系色素等之色素系化合物等。本發明所使用之二色性色素，為於一定的溶劑組成、色素濃度、溫度條件下顯示向液性液晶性之化合物，例如可列舉出入江正浩監修，「機能性色素的應用」，第1刷發行版，CMC股份有限公司，2002年6月，p.102-104所記載之二色性色素。此外，二色性色素，較佳係使用水溶性偶氮系色素，當中尤佳為具有芳香族系環結構之化合物。芳香族系環結構，例如，除了苯、萘、蒽、菲之外，可列舉出噻唑、吡啶、嘧啶、噠嗪、吡嗪、喹啉等之雜環或此等之4級鹽，以及此等與苯或萘等之縮合環，特佳係將磺酸基、羧酸基、胺基、羥基等之親水性取代基或是磺酸基或羧酸基的鹽導入於此等芳香族系環者。

此二色性色素的具體例，例如可列舉出C.I.Direct Orange 39、C.I.Direct Orange 41、C.I.Direct Orange 49、C.I.Direct Orange 72、C.I.Direct Red 2、C.I.Direct Red 28、C.I.Direct Red 39、C.I.Direct Red 79、C.I.Direct Red 81、C.I.Direct Red 83、C.I.Direct Red 89、C.I.Direct Violet 9、C.I.Direct Violet 35、C.I. Direct Violet 48、C.I.Direct Violet 57、C.I.Direct Blue 1、C.I.Direct Blue 15、C.I.Direct Blue 67、C.I.Direct Blue 78、C.I.Direct Blue 83、C.I.Direct Blue 90、C.I.Direct Blue 98、C.I.Direct Blue 151、C.I.Direct Blue 168、C.I.Direct Blue 202、C.I.Direct Green 42、C.I.Direct Green 51、C.I.Direct Green 59、C.I.Direct Green 85、C.I.Direct Yellow 4、C.I.Direct Yellow 12、C.I.Direct Yellow 26、C.I.Direct Yellow 44、C.I.Direct Yellow 50、媒染黃26、C.I.No.27865、C.I.No.27915、C.I.No.27920、C.I.No.29058、C.I.No.29060等，此外，可列舉出日本特開平1-161202號公報、日本特開平1-172906號公報、日本特開平1-172907號公報、日本特開平1-183602號公報、日本特開平1-248105號公報、日本特開平1-265205號公報、日本特開平9-230142號公報等之各公報所記載之二色性色素。

上述具體例所示之二色性色素中，尤佳為以下述式(1)或式(2)所示之化合物，特佳為以下述式(1)所示之化合物。以式(1)及式(2)所示之化合物，係作為游離酸或該鹽而存在。該游離酸的鹽並無特別限定，例如可為Li、Na、K等之鹼金屬鹽，或是4級銨鹽等之任意鹽。藉由使用此二色性色素，可提升所得之偏光元件的偏光性能。

(式(1)中，X₁表示具有1個或2個磺酸基、與羥基或具有碳數1至3的烷氧基之苯基或萘基，X₂及X₃分別獨立地表示伸苯基或伸萘基，該伸苯基或伸萘基，具有1個或2個之選自由碳數1至3的烷基、碳數1至3的烷氧基、羥基及磺酸基所組成之群組的1種或2種取代基，R₁表示氫原子、碳數1至3的烷基、乙醯基、苯甲醯基、或是非取代的苯基或由碳數1至4的烷基、碳數1至4的烷氧基、胺基、磺酸基或具有碳數1至4的烷基之胺基所取代之苯基，m為0或1，且n為1或2)

(式(2)中，Y₁表示具有1個或2個磺酸基，且可進一步具有羥基或碳數1至3的烷氧基之萘基， Y₂及Y₃分別獨立地表示伸苯基或伸萘基，該伸苯基或伸萘基，具有1個或2個之選自由碳數1至3的烷基、碳數1至3的烷氧基、羥基及磺酸基所組成之群組的1種或2種取代基，R₂表示氫原子、碳數1至3的烷基、乙醯基、苯甲醯基、或是非取代的苯基或由碳數1至4的烷基、碳數1至4的烷氧基、胺基、磺酸基或具有碳數1至4的烷基之胺基所取代之苯基，作為苯基偶氮基之

由末端萘基的5位、6位、7位或8位中任一項所取代，R₃及R₄分別獨立地表示氫原子、羥基、磺酸基、碳數1至3的烷基或碳數1至3的烷氧基，q為0或1，且p為1或2)

以上述式(1)所示之化合物的具體例，例如可列舉出

等。

此外，以上述式(2)所示之化合物的具體例，例如可列舉出

等。

以式(1)或式(2)所示之化合物中，藉由使式(1)中的X₁或式(2)中的Y₁具有以下述式(3)所示之化合物作為取代基，可進一步提升偏光性能，尤其以單獨可具有高二色比之點而言，較佳係使用具有以下述式(3)所示之化合物作為取代基之以式(1)所示之化合物。該取代基，與以式(1)或式(2)所示之化合物相同，係作為游離酸或該鹽而存在。該游離酸的鹽並無特別限定，例如可為Li、Na、K等之鹼金屬鹽，或是4級銨鹽等之任意鹽。

(式(3)中，j為1或2)

本發明之二色性色素，可單獨使用1種或併用2種以上。此2種以上之二色性色素的併用，並無特別限定，但藉由使用追加的二色性色素，可進一步提升二色性色素的二色比。此外，本發明之組成物中所含有之全部二色性色素的總含量，並無特別限制，為了將高異向性賦予至色素膜，相對於下述(C)溶劑100質量份，合計為0.1至15質量份，較佳為0.3至10質量份，尤佳為0.5至7質量份。

(B)界面活性劑

本發明之組成物，作為色素膜的製作中之其他成分，係含有：選自由聚氧乙烯烷醚、聚氧乙烯伸烷基烷醚、聚氧乙烯二苯乙烯化苯醚及聚氧乙烯三苄基苯醚所組成之群組的至少1種，且HLB值為12.5以上17.5以下之至少1 種界面活性劑。藉由使用此界面活性劑，可改善先前於基材上製作色素膜時，於塗布時所產生之塗布不良。此外，於專利文獻2所記載之偏光元件的製造方法中，為了減輕於塗布時平行於基板之剪應力，所以於偏光元件的製造中，必須以在輥與基板之間施加特定的壓力之方式調整壓力，但本發明之組成物，藉由含有特定的界面活性劑，於將本發明之組成物塗布於基材時，不需進行此特殊步驟。再者，即使將本發明之組成物塗布於磨刷處理後之基材、賦予光配向膜後之基材、因摩擦而損傷之基材、或是拉伸後之基材等，於所得之色素膜中，亦可減少可能產生之目視可確認到的大小，例如50μm以上的大小之未塗布處，其結果可製作出改善塗布不良後之色素膜。

本發明所使用之界面活性劑，具有12.5以上17.5以下的HLB值，較佳者，HLB值為13.0以上17.0以下。HLB值未達12.5時，無法改善色素膜中所產生之塗布不良，另一方面，HLB值大於17.5時，於色素膜中無法使二色性色素配向。具有上述HLB值之聚氧乙烯烷醚的具體例，例如可列舉出花王公司製Emulgen 1108(HLB值13.4)、花王公司製Emulgen 1118S-70(HLB值16.4)等。

聚氧乙烯伸烷基烷醚，特佳為聚氧乙烯聚氧丙烯烷醚或聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚合物。具有上述HLB值之聚氧乙烯伸烷基伸烷基烷醚的具體例，例如，聚氧乙烯聚氧丙烯烷醚可列舉出花王公司製Emulgen LS-106 (HLB值12.5)、花王公司製Emulgen LS-110(HLB值13.4)、花王公司製Emulgen LS-114(HLB值14.0)、花王公司製Emulgen MS-110(HLB值12.7)，聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚合物，例如可列舉出三洋化成公司製New Pole PE-68(HLB值15.7)、三洋化成公司製New Pole PE-78(HLB值15.6)、三洋化成公司製New Pole PE-108(HLB值15.5)、三洋化成公司製New Pole PE-128(HLB值15.6)。當中，聚氧乙烯聚氧丙烯烷醚，特佳為花王公司製Emulgen LS-106、花王公司製Emulgen LS-110、花王公司製Emulgen LS-114、花王公司製Emulgen MS-110，聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚合物，較佳為三洋化成公司製New Pole PE-68。

此外，具有上述HLB值之聚氧乙烯二苯乙烯化苯醚的具體例，例如可列舉出花王公司製Emulgen A-60(HLB值12.8)、花王公司製Emulgen A-90(HLB值14.5)，具有上述HLB值之聚氧乙烯三苄基苯醚的具體例，例如可列舉出花王公司製Emulgen B-66(HLB值13.2)。

本發明之界面活性劑，可單獨使用1種或併用2種以上。此外，本發明之組成物中所含有之全部界面活性劑的總含量，從不阻礙二色性色素的配向性之觀點來看，相對於下述(C)溶劑100質量份，合計為0.01至3質量份，較佳為0.05至2質量份。

(C)溶劑

本發明之組成物，係含有溶劑作為塗布液。此溶劑只要是可溶解所使用之二色性色素即可，並無特別限定，例如可列舉出水、醇類、醚類、吡啶、二甲基甲醯胺(DMF)、二甲基亞碸(DMSO)、N-甲基吡咯啶酮(NMP)、二甲基乙醯胺(DMAC)、二甲基咪唑啉(DMI)等，此等當中，可僅含有1種溶劑或含有複數種溶劑。尤其當使用水溶性的二色性色素時，較佳為水或主要含有水者與上述有機溶劑之混合溶劑。有機溶劑相對於水之混合量為任意，相對於水，較佳為0~50質量%，特佳為0~20質量%。

接著說明使用本發明之組成物所製作之色素膜及偏光元件，以及此等之製作方法。本發明之色素膜，係將上述組成物塗布於基材，接著進行乾燥而製作。在將本發明之色素膜形成於基材上而使用作為偏光元件時，可將由基材與色素膜所構成之層合體使用作為偏光元件，或是將於色素膜的表面進一步層合有保護層等之層合體使用作為偏光元件。形成本發明之色素膜時所使用之基材，例如可列舉出二氧化矽系玻璃、硬質玻璃等之玻璃板、石英板等，或是聚矽氧烷樹脂、ABS樹脂、環烯烴樹脂、縮醛樹脂、(甲基)丙烯酸樹脂、乙酸纖維素、纖維素乙酸酯、氯化聚醚、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、氟樹脂、離子聚合物、甲基戊烯聚合物、尼龍、聚醯胺、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯等之聚酯、聚醯亞胺、聚醯胺、聚苯醚、聚苯硫醚、聚烯丙基碸、聚芳酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碸、環烯烴樹脂、乙酸乙烯酯樹脂、偏二氯乙烯樹脂、AS樹脂、氯乙烯樹脂、醇酸樹脂、烯丙樹脂、胺基樹脂、脲樹脂、三聚氰胺樹脂、環氧樹脂、酚樹脂、不飽和聚酯樹脂、聚矽氧樹脂、聚胺甲酸酯樹脂等之各種材料的塑膠板或薄片(薄膜)，如上述專利文獻1或專利文獻2所記載之光活性分子(通稱光配向膜)，或是層合或塗布有此等樹脂之薄膜或板，或是於表面被覆有氧化矽、氧化錫、氧化銦、氧化鋁、氧化鈦、氧化鉻、氧化鋅等之金屬氧化物或是氮化矽、碳化矽等之基材。此外，亦可使用以反射能高之金屬薄膜被覆表面之基板(薄膜)作為基材。此等基材，可為平面狀或曲面狀。此外，基材的厚度為1μm~500μm，較佳為10~100μm。

藉由將此基材進行磨刷、光配向或拉伸而使用可形成具有偏光機能之本發明之色素膜。磨刷，可列舉出如日本特開平8-152515號公報、日本特開2002-90743號公報所記載之以特定的布擦拭基材之方法，或是如日本特願2012-015492號公報或日本特願2012-064912號公報所記載之使用研磨劑或含有研磨劑之材料進行單軸研磨機工處理之方法。光配向，例如可列舉出如上述專利文獻1或專利文獻2所記載之將偏光光照射至具有光活性基之聚合物或聚合體(一般稱為光配向膜之材料)，使光活性分子配向、聚合或分解，藉此使該分子於特定軸上顯現異向性。拉伸，係藉由加熱等，將藉由樹脂所得之聚合物或基材拉伸而使分子於特定軸上配向。因此，藉由將基材進行磨刷、光配向或拉伸，可使塗布於該基材上之二色性色素配向。

藉由對上述基材進行電暈放電處理或紫外線照射，可提升後述偏光元件的二色比，而提高所得之偏光元件的偏光特性。電暈放電處理，可藉由使用市售的各種電暈放電處理機作為進行電暈放電處理之裝置來適用，特佳係使用具有鋁頭之電暈處理機。電暈放電處理的條件，於每1次電暈放電處理時，以能量密度計為20~400W‧min‧m^-2，較佳為50~300W‧min‧m^-2。此外，當1次的電暈放電處理仍不足時，可進行2次以上的電暈放電處理。紫外線照射，亦同樣可藉由使用市售的各種紫外線照射裝置來適用。所使用之紫外線的波長並無特別限制，較佳例如為300nm以下的遠紫外線。此外，紫外線照射，較佳係在氧氣流下進行，紫外線的照射時間，再長也只需數分鐘即足夠。

將含有二色性色素之本發明之組成物(含有二色性色素之溶液)滴入於上述基材的表面，並藉由塗布機或旋轉塗布法，於基材上設置具有均一厚度之二色性色素的塗布膜。設置二色性色素的塗布膜之方法，只要可塗布該含有二色性色素之溶液即可，並無特別限定，例如可列舉出將基材浸漬在含有二色性色素之溶液之方法、藉由棒塗布機等來塗布二色性色素的溶液之方法、藉由家庭用途或商業用途所使用之壓電方式、熱方式、Bubble Jet(註冊商標)方式等之噴墨印表機的塗布裝置來塗布之方法、藉由旋轉塗布機進行旋轉塗布之方法、輥塗布機塗布、快乾印刷、網版印刷、凹版印刷、淋幕塗布機塗布、噴霧塗布機塗布等，特佳為輥塗布機塗布、淋幕塗布機塗布、藉由噴霧塗布機進行塗布之方法。

接著使塗布二色性色素的溶液後之基材乾燥，而形成固體狀態之二色性色素的層，藉此得到本發明之色素膜。乾燥條件，因應溶劑的種類、二色性色素的種類、所塗布之含有二色性色素之溶液的量、二色性色素的濃度等而有所不同，但乾燥溫度可為室溫~100℃，較佳為室溫~50℃，濕度為20~95%RH，較佳為30~90%RH。

本發明之色素膜的厚度，從提升偏光特性之觀點來看，較薄者為佳，例如為0.001~10μm，特佳為0.05~2μm。此外，為了形成位於此厚度的範圍內之本發明之色素膜，塗布含有二色性色素之溶液後之塗布膜的厚度，較佳為2~10μm，尤佳為3~5μm。

再者，可進一步對塗布有含有二色性色素之溶液之基材施以加熱處理及/或加濕處理。藉由施以加熱處理及/或加濕處理，可提升二色性色素往基材之密合性、所得之偏光元件的偏光性能、以及二色比或耐久性。加熱處理的溫度，為室溫~110℃，較佳為60~90℃，加濕處理的濕度，為40~95%RH，較佳為50~90%RH。

可將如此得到之本發明之色素膜用作為偏光元件。本發明之偏光元件具有二色比(Rd)，該二色比，一般係定義為沿著吸收軸之吸光度相對於沿著穿透軸之吸光度之比。本發明之偏光元件的二色比，係藉由下述式(4)所算出，二色比為5以上時，意指可發揮偏光機能。本發明之偏光元件的二色比，為5以上，較佳為10以上，尤佳為15以上，更佳為20以上。二色比未達5時，偏光度未達65%，作為偏光元件的機能不足。偏光元件的偏光度，通常須為65%以上，較佳為70%以上，尤佳為80%以上。所謂偏光度，意指偏光成分的光強度相對於全體光強度之比率，偏光度愈高，意指偏光性能愈高。下述式(4)中，Ky為使偏光光入射時，最能夠讓光穿透之軸的穿透率，Kz為使偏光光入射時，最能夠吸收光之軸的穿透率。

[數1]Rd=Log(Kz/100)/Log(Ky/100)‧‧‧式(4)

進一步提升本發明之偏光元件的二色比之方法，可對成為基材之拉伸後之薄膜的表面，在與該薄膜的拉伸軸為同一方向上，顯現出較賦予至該拉伸薄膜的表面之分子異向性更大的分子異向性，藉此可進一步提升二色比。顯現出較拉伸後之薄膜更大的分子異向性之方法，例如可列舉出磨刷拉伸薄膜之方法。此磨刷，例如有日本特開平06-110059號公報、日本特開2002-90743號公報所例示者。拉伸薄膜的表面之分子異向性的測定，並無特別限定，例如可藉由液晶用配向膜的定錨測定所使用之測定方法來測量。此外，測定此分子異向性之裝置亦無特別限定，例如可使用MARITEX SCOTT公司製的Lay Scan等。

於與薄膜的長軸方向為不同之角度具有相位差軸(慢軸或快軸)之薄膜的表面上，可製作於長軸方向上顯示分子異向性之偏光元件。具體而言，相對於薄膜的長軸方向，於任意的角度具有相位差軸之拉伸薄膜的表面上，藉由磨刷等來賦予分子異向性，藉此可任意地控制偏光元件的偏光軸或吸收軸。亦即，藉由使用：相對於薄膜的長度方向，於與該角度不同之角度具有相位差軸，且於長軸方向的表面顯示分子異向性之偏光元件，可製作出：於成為基材之拉伸薄膜上，具有相位差軸以及與該相位差軸為不同之角度具有吸收軸或偏光軸之偏光元件。成為基材之拉伸薄膜的相位差軸與偏光元件的吸收軸或偏光軸所形成之角度，最佳為15°、45°、75°、90°中任一項。該角度為較佳之理由，為人所知者，一般而言在欲將直線偏光控制為圓偏光時，相對於欲控制之波長的長度，將具有1/4的相位差之薄膜設置為相對於偏光元件的吸收軸呈45°者。此外，使直線偏光的偏光軸成為相反之方法，為人所知者有相對於欲控制之波長的長度，將具有1/2的相位差之薄膜設置為90°者。將該薄膜設置為相對於偏光元件的吸收軸或偏光軸呈15°或75°之理由，在於此角度為相對於寬廣範圍的波長顯示出1/4的相位差之處方(一般亦稱為寬廣波段區消色差相位差板)所使用的軸角度之故。藉此可任意地控制偏光元件的偏光軸或吸收軸。

如上述般地製作之本發明之色素膜，雖然處於非晶質或結晶等固體狀態，但該色素膜，通常機械強度差，所以對色素膜的表面施以色澱處理、依據矽烷偶合劑之交聯處理，或設置保護層。色澱處理，意指將金屬離子等電結合於顯示水溶性之二色性色素者。有時亦將使二色性色素進行色澱者稱為色澱化或不溶化等。適合於色澱之化合物，可列舉出氯化鋁、氯化鐵、氯化鈣、氯化鋇、氯化鎳、氯化鎂、氯化銅、乙酸鋇、乙酸鎳等，但只要可將金屬離子等電結合於二色性色素，且可使二色性色素不溶於水者即可，並無特別限定。此外，依據矽烷偶合劑之交聯處理，亦無特別限定，例如可使用日本特開2011-53234號公報所記載之矽烷偶合劑，藉由加熱等來進行交聯處理，使色素膜固定化。此外，保護層，通常是藉由依據紫外線硬化性或熱硬化性的透明高分子膜對色素膜所進行之塗布，或是依據聚酯薄膜或乙酸纖維素薄膜等之透明高分子膜所進行之層合等的被覆法來設置。保護層，亦可作為由聚合物所形成之塗布層，或是薄膜的層合層來設置。形成透明保護層之透明聚合物或薄膜，較佳為機械強度高且熱穩定性良好之透明聚合物或薄膜。用作為透明保護層之物質，例如可列舉出三乙酸纖維素或二乙酸纖維素般之纖維素乙酸酯樹脂或該薄膜、丙烯酸樹脂或該薄膜、聚氯乙烯樹脂或該薄膜、尼龍樹脂或該薄膜、聚酯樹脂或該薄膜、聚芳酯樹脂或該薄膜、以降莰烯般之環狀烯烴為單體之環狀聚烯烴樹脂或該薄膜、聚乙烯、聚丙烯、環系或具有降莰烯骨架之聚烯烴或該共聚物、主鏈或側鏈為醯亞胺及/或醯胺之樹脂或該聚合物或該薄膜等。此外，亦可設置具有液晶性之樹脂或該薄膜作為透明保護層。保護層的厚度，例如約為0.5~200μm。可將成為保護層之樹脂或薄膜，於偏光元件的單面或雙面設置1層以上，此外，使用複數層保護層時，此等保護層可為相同或相異。

本發明之偏光元件，可使用在偏光太陽眼鏡或護目鏡等。本發明之偏光元件中，可於該製程中賦予其本身具有濃淡之階調，或是賦予具有多數個偏光軸之圖型。賦予階調之階調顯示偏光元件或偏光板，在將偏光圖型顯影於光活性分子層時，可藉由應用了介於具有濃淡之遮罩圖型或是照片的負片之直線偏光來製造。此外，具有多數個偏光軸之多軸偏光元件或偏光板，在將偏光圖型顯影於光活性分子層時，可藉由將偏光軸不同的直線偏光照射在不同部分而製造。此附加機能，與通常之使用聚乙烯醇系薄膜時相比，由於僅在塗布含有二色性色素之溶液時可賦予，所以不會產生尺寸變化或收縮，而能夠得到期望的偏光板。無尺寸變化者，對於可撓式顯示器或有機電激發光顯示器(通稱OLED)等之必須於單面設置偏光元件之顯示器特別有效。此外，與至目前為止的偏光板不同，色素的塗布不要求困難的條件，僅進行塗布即可容易得到期望的偏光元件，所以偏光元件的製造亦極為容易。

實施例實施例

以下係藉由實施例來更詳細說明本發明，但本發明並不限定於此等。實施例所示之穿透率的評估，係以下述方式進行。

各波長的穿透率，係使用分光光度計(日立製作所公司製"U-4100")來測定。將以1片來測定色素膜時之各波長的穿透率設為穿透率Ts，將以該吸收軸方向呈同一之方式重疊2片色素膜時之穿透率，設為平行位穿透率Tp，將以該吸收軸方向呈正交之方式重疊2片色素膜時之穿透率，設為正交位穿透率Tc。

偏光度ρ，係藉由式(5)，從平行位穿透率Tp及正交位穿透率Tc來求取。

[數2]ρ={(Tp-Tc)/(Tp+Tc)}^1/2×100 式(5)

二色比(Rd)，係使用日本分光公司製V-7100來測定，並將所得之值作為測定結果。

實施例1

藉由捲取有磨刷布(Taenaka Pile Fabrics公司製MK0012)之輥，在100rpm的速度、荷重5kgf下，對作為基材之100μm的厚度之聚對苯二甲酸乙二酯(東洋紡公司製A-4100、以下略稱為「PET薄膜」)的非易接著處理面進行磨刷處理。使用裝設有以與該PET薄膜之間隔成為3μm之方式所安裝之玻璃棒之塗布機，將作為二色性色素之含有C.I.Direct Blue 67的5質量份、作為界面活性劑之聚氧乙烯聚氧丙烯烷醚(花王公司製Emulgen LS-106：HLB值12.5)0.1質量份、以及作為溶劑之水100質量份之組成物，塗布於進行該磨刷處理後之PET薄膜面。將所得之塗布膜，於25℃、濕度70%的環境下放置1分鐘，使溶劑乾燥。然後將乾燥後之塗布膜，於60℃、濕度90%的環境下進行5分鐘的加熱處理及加濕處理，而得到僅由色素分子所形成之本發明之色素膜。以使硬化後之保護層的厚度成為3μm之方式，藉由旋轉塗布機將丙烯酸樹脂系的紫外線硬化性樹脂組成物(日本化藥公司製SPC-920C)塗布於所得之色素膜上，接著照射紫外線使該樹脂組成物硬化，而在色素膜上設置保護層。將如此得到之偏光元件用作為測定試樣。

實施例2

將實施例1所使用之作為界面活性劑的Emulgen LS-106，改變為HLB值12.7之聚氧乙烯聚氧丙烯烷醚(花王公司製Emulgen MS-110)，並且將該含量改變為0.05質量份，除此之外，其他與實施例1相同而製作測定試樣。

實施例3

實施例1所使用之組成物中，將作為二色性色素之C.I.Direct Blue 67的含量改變為3質量份，並且將作為界面活性劑的Emulgen LS-106，改變為HLB值12.7之聚氧乙烯聚氧丙烯烷醚(花王公司製Emulgen MS-110)，除此之外，其他與實施例1相同而製作測定試樣。

實施例4

將實施例1所使用之作為界面活性劑的Emulgen LS-106，改變為HLB值12.7之聚氧乙烯聚氧丙烯烷醚(花王公司製Emulgen MS-110)，除此之外，其他與實施例1相同而製作測定試樣。

實施例5

實施例1所使用之色素組成物中，係併用混合有5質量份的C.I.Direct Blue 67與1質量份的C.I.Direct Orange 72之2種二色性色素來作為二色性色素，並且將作為界面活性劑的Emulgen LS-106，改變為HLB值12.7之聚氧乙烯聚氧丙烯烷醚(花王公司製Emulgen MS-110)，除此之外，其他與實施例1相同而製作測定試樣。

實施例6

將實施例1所使用之作為界面活性劑的Emulgen LS- 106，改變為HLB值12.7之聚氧乙烯聚氧丙烯烷醚(花王公司製Emulgen MS-110)，並且將該含量改變為1.0質量份，除此之外，其他與實施例1相同而製作測定試樣。

實施例7

將實施例1所使用之作為基材的PET薄膜，改變為80μm的厚度之三乙酸纖維素薄膜(Fuji Film公司製TD-80U)，然後於實施例1所使用之組成物中，將作為二色性色素之C.I.Direct Blue 67的含量改變為10質量份，並且將作為界面活性劑的Emulgen LS-106，改變為HLB值12.7之聚氧乙烯聚氧丙烯烷醚(花王公司製Emulgen MS-110)，除此之外，其他與實施例1相同而製作測定試樣。

實施例8

將實施例1所使用之作為界面活性劑的Emulgen LS-106，改變為HLB值15.7之聚氧乙烯聚氧丙二醇嵌段共聚物(三洋化成工業公司製New Pole PE-68)，除此之外，其他與實施例1相同而製作測定試樣。

實施例9

將實施例1所使用之作為界面活性劑的Emulgen LS-106，改變為HLB值16.4之聚氧乙烯烷醚(花王公司製Emulgen 1118S-70)，除此之外，其他與實施例1相同而製作測定試樣。

實施例10

實施例1所使用之色素組成物中，係併用混合有4質量份的C.I.Direct Blue 67與4質量份的C.I.Direct Orange 72之2種二色性色素來作為二色性色素，並且將作為界面活性劑的Emulgen LS-106，改變為HLB值14.5之聚氧乙烯烷醚聚氧乙烯二苯乙烯化苯醚(花王公司製Emulgen A-90)，並且將該含量改變為0.2質量份，除此之外，其他與實施例1相同而製作測定試樣。

實施例11

將實施例10所使用之作為界面活性劑的Emulgen A-90，改變為HLB值12.8之聚氧乙烯烷醚聚氧乙烯二苯乙烯化苯醚(花王公司製Emulgen A-60)，除此之外，其他與實施例10相同而製作測定試樣。

實施例12

將實施例10所使用之作為界面活性劑的Emulgen A-90，改變為HLB值12.8之聚氧乙烯三苄基苯醚(花王公司製Emulgen B-66)，並且將該含量改變為0.1質量份，除此之外，其他與實施例10相同而製作測定試樣。

實施例13

將4-甲基丙烯醯氧基偶氮苯溶解於苯而形成20質量%溶液，以偶氮雙異丁腈作為起始劑，於脫氣下、60℃下使該偶氮苯進行12小時的聚合。將由所得之具有偶氮苯之高分子10質量份與甲苯90質量份所構成之溶液，以使乾燥後的膜厚成為0.1μm的膜厚之方式，旋轉塗布於實施例1所使用之PET薄膜上，接著將該PET薄膜基材，於100℃加熱1分鐘以進行乾燥。準備500W/h的超高壓汞燈，以截止濾波器將照射光設定為可見光(>400nm)，並進一步介於偏光板而形成直線偏光。將此直線偏光，於室溫下，從與該塗布面之間隔成為50cm之距離，照射至放置在平行於偏光板的偏光軸之上述基材的塗布面上1分鐘。使用裝設有以與該基材之間隔成為3μm之方式所安裝之玻璃棒之塗布機，將作為二色性色素之含有C.I.Direct Blue 67的5質量份、聚氧乙烯聚氧丙烯烷醚(花王公司製Emulgen MS-110：HLB值12.7)0.1質量份、以及水100質量份之組成物，塗布於此施以光配向處理後之基材的表面。將所得之塗布膜，於25℃、濕度70%的環境下放置1分鐘，使溶劑乾燥。然後將乾燥後之塗布膜，於60℃、濕度90%的環境下進行5分鐘的加熱處理及加濕處理，而得到本發明之色素膜。於所得之色素膜上，設置與實施例1相同之保護層。將如此得到之偏光元件用作為測定試樣。

比較例1

將實施例1所使用之作為界面活性劑的Emulgen LS-106，改變為上述專利文獻1的實施例1所使用之非離子界面活性劑，亦即，HLB值12.1之聚氧乙烯月桂醚(花王公司製Emulgen 108)，除此之外，其他與實施例1相同地製作測定試樣，而形成比較例樣本。

比較例2

實施例1所使用之組成物中，將作為二色性色素之C.I.Direct Blue 67的含量改變為10質量份，並將作為界面活性劑的Emulgen LS-106，改變為比較例1之非離子界面活性劑(花王公司製Emulgen 108)，並且將該含量改變為1質量份，而製作出與專利文獻1的實施例1相同之二色性色素水溶液，並與實施例1相同地製作測定試樣，而形成比較例樣本。

比較例3

將實施例1所使用之作為界面活性劑的Emulgen LS-106，改變為上述專利文獻2之聚集性二色性色素膜的製作1所使用之陰離子界面活性劑，亦即，HLB值25之聚氧乙烯月桂醚硫酸鈉(花王公司製Emal 20C)，除此之外，其他與實施例1相同地製作測定試樣，而形成比較例樣本。

比較例4

不使用實施例1所使用之作為界面活性劑的Emulgen LS-106，除此之外，其他與實施例1相同地製作測定試樣，而形成比較例樣本。

比較例5

不使用實施例1所使用之作為界面活性劑的Emulgen LS-106，並將作為二色性色素之C.I.Direct Blue 67的含量改變為2質量份，並且使用裝設有以與PET薄膜之間隔成為7μm之方式所安裝之玻璃棒之塗布機來塗布含有二色性色素之塗布液，除此之外，其他與實施例1相同地製作色素膜、以及測定試樣，而形成比較例樣本。

比較例6

將實施例1所使用之作為界面活性劑的Emulgen LS-106，改變為HLB值18.0之聚氧乙烯二苯乙烯化苯醚(花王公司製Emulgen A-500)，除此之外，其他與實施例1相同地製作測定試樣，而形成比較例樣本。

比較例7

將實施例1所使用之作為界面活性劑的Emulgen LS-106，改變為HLB值18.5之聚氧乙烯烷醚(花王公司製Emulgen 1150S-60)，除此之外，其他與實施例1相同地製作測定試樣，而形成比較例樣本。

比較例8

將實施例1所使用之作為界面活性劑的Emulgen LS-106，改變為HLB值17.9之聚氧乙烯烷醚(花王公司製Emulgen 1150S-70)，除此之外，其他與實施例1相同地製作測定試樣，而形成比較例樣本。

表1係顯示對實施例1~13、比較例1~8所得之試樣進行測定所得之偏光度為最高之波長下的Ts、Tp、Tc、ρ、Rd。此外，並評估所得之色素膜的塗布性。塗布性，係於10cm見方的色素膜中，以目視來觀察50μm以上的大小之未塗布之處，確認到10個以上時，視為於色素膜中產生塗布不良，表1中，「×」表示產生塗布不良，「○」表示未產生塗布不良。

從表1的結果中，可得知使用本發明之組成物所製作之色素膜，即使如實施例1~12般之對基材施以磨刷處理，亦不會產生塗布不良，所以本發明之組成物的塗布性優異，且可進一步得到改善塗布不良後之色素膜。此外，可得知即使如實施例13般之對基材施以光配向處理，亦可得到與實施例1~12相同之塗布性優異之組成物，且可進一步得到改善塗布不良後之色素膜。再者，如實施例1~13所示，具有本發明之之色素膜之偏光元件，除了高穿透綠(Ts)之外，更顯示出高偏光度(ρ)及高二色比(Rd)，所以在本發明中，隨著色素膜之塗布不良的改善，可得知偏光元件的偏光不良亦跟著改善。

另一方面，作為界面活性劑，使用HLB值為本發明的規定外之聚氧乙烯伸烷基烷醚之比較例1與2的樣本、使用HLB值為本發明的規定外且非本發明所特定之界面活性劑的界面活性劑之比較例3的樣本、以及未使用界面活性劑之比較例4的樣本，於各色素膜上產生塗布不良。從該內容中，可得知此等樣本之色素膜的塗布不良並未改善，具有該色素膜之偏光元件亦產生偏光不良。

此外，使用與比較例4同樣地不含界面活性劑之組成物，且色素膜相對較厚之比較例5的樣本，從平行穿透率(Tp)與正交穿透率(Tc)所算出之偏光元件的對比約為2，使用含有HLB值為本發明的規定外之聚氧乙烯二苯乙烯化苯醚之組成物之比較例6的樣本、以及使用含有HLB值為本發明的規定外之聚氧乙烯烷醚之組成物之比較例7及8的樣本，該對比約為1。從該內容中，可得知即使將此偏光元件適用在顯示器，亦成為幾乎不會呈現顯示器的對比之偏光元件。再者，比較例5~8的樣本，偏光度(ρ)未達65%，且二色比(Rd)亦未達5，可得知其作為偏光元件之機能不足。

從以上的結果中，可得知使用本發明之組成物所製作之色素膜，可改善以往塗布含有二色性色素之組成物所得之色素膜之塗布時的塗布不良，其結果可得到無偏光不良之高品質且偏光性能優異之偏光元件。

〔產業上之可應用性〕

本發明之偏光元件，並非如先前的偏光元件般之使用聚乙烯醇樹脂薄膜之偏光元件，而是可將含有二色性色素之溶液塗布於磨刷後之基材所製作之偏光元件，所以不需進行在先前步驟中所需之膨潤、染色、拉伸等工序。此外，由於可僅藉由二色性色素作為顯現偏光機能之成分來製作偏光元件的膜，所以可形成超薄膜的偏光元件。再者，由於可藉由含有二色性色素之溶液的塗布來製作偏光元件，所以並不限定於如先前的偏光板般之平板狀之偏光元件的形狀，亦可形成曲面形狀或球面形狀的偏光元件。尤其，以往的拉伸薄膜僅能形成使垂直於拉伸方向之偏光通過之偏光板，但本發明之偏光元件，相對於磨刷後而成之基材，由於可任意設定配向方向，所以可形成裝設有細微圖型狀或任意方向的偏光性之偏光元件。

Claims

一種組成物，其特徵為含有：(A)至少1種二色性色素，(B)選自由聚氧乙烯聚氧丙烯烷醚、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚合物、聚氧乙烯二苯乙烯化苯醚及聚氧乙烯三苄基苯醚所組成之群組的至少1種界面活性劑，以及(C)溶劑；前述界面活性劑的HLB值為12.5以上17.5以下。
如請求項1之組成物，其中前述二色性色素為水溶性偶氮色素。
如請求項1或2之組成物，其中前述二色性色素係以下述式(1)所示之化合物或該鹽，
式(1)中，X₁表示具有1個或2個磺酸基，與羥基或具有碳數1至3的烷氧基之苯基或萘基，X₂及X₃分別獨立地表示伸苯基或伸萘基，該伸苯基或伸萘基，具有1個或2個之選自由碳數1至3的烷基、碳數1至3的烷氧基、羥基及磺酸基所組成之群組的1種或2種取代基，R₁表示氫原子、碳數1至3的烷基、乙醯基、苯甲醯基、或是非取代的苯基或由碳數1至4的烷基、碳數1至4的烷氧基、胺基、磺酸基或具有碳數1至4的烷基之胺基所取代之苯基，m為0或1，且n為1或2。
如請求項3之組成物，其中X₁係作為取代基之以下述式(3)所示之化合物或該鹽，
式(3)中，j為1或2。
如請求項1或2之組成物，其中相對於溶劑100質量份，含有合計0.1~15質量份之前述二色性色素。
如請求項1或2之組成物，其中溶劑至少含有水。
一種色素膜，其係使用如請求項1至6中任一項之組成物所製作。
一種偏光元件，其係具有如請求項7之色素膜。
如請求項8之偏光元件，其中二色比為5以上。