WO2009147872A1 - 耐水性有機薄膜の製造方法 - Google Patents

耐水性有機薄膜の製造方法 Download PDF

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誠 小松原
友昭 増田
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日東電工株式会社
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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    • C08J7/00Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
    • C08J7/12Chemical modification
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/18Processes for applying liquids or other fluent materials performed by dipping
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
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    • B05D7/00Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/02Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials to macromolecular substances, e.g. rubber
    • B05D7/04Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials to macromolecular substances, e.g. rubber to surfaces of films or sheets

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a water-resistant organic thin film, particularly a water-resistant polarizing film.
  • Patent Document 1 a method of applying a water-resistant treatment solution to the surface of an organic thin film laminated on one side of a substrate is known.
  • Patent Document 1 a method of applying a water-resistant treatment solution to the surface of an organic thin film laminated on one side of a substrate.
  • Patent Document 1 a method of applying a water-resistant treatment solution to the surface of an organic thin film laminated on one side of a substrate.
  • many of the organic thin films before the water resistance treatment are very brittle, and may come off or crack when they come into contact with a supporting means such as a roll.
  • a supporting means such as a roll.
  • there is a risk of cracking just by bending the substrate there is a risk of peeling even when a shower of water-resistant treatment liquid is applied.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 11-21538 Japanese Patent Laid-Open No. 11-21538
  • An object of the present invention is to solve this problem and provide a method for producing a water-resistant organic thin film capable of continuously performing a water resistance treatment without mechanically damaging the organic thin film.
  • the water resistance treatment can be continuously performed without causing mechanical damage to the organic thin film as in the following (a) to (c).
  • a support means is made not to contact an organic thin film (a support means is made to contact only a base material).
  • the substrate on which the organic thin film is laminated is conveyed without being bent.
  • C) The base material on which the organic thin film is laminated is gently passed through the water-resistant treatment solution in the reaction tank (the organic thin film is not subjected to mechanical impact such as shower).
  • the gist of the present invention is as follows.
  • the method for producing a water-resistant organic thin film according to the present invention is a water-resistant treatment in which an organic thin film laminated on one side of a long film-like substrate is immersed in a water-resistant treatment solution in a reaction tank.
  • a method for producing an organic thin film, in which a substrate on which an organic thin film is laminated is supported on a surface of a reaction vessel wall provided below a liquid surface of a water-resistant treatment liquid while supporting the surface of the substrate that does not have an organic thin film.
  • the method for producing a water-resistant organic thin film of the present invention is characterized in that the periphery of the carry-in opening and the carry-out opening does not contact the organic thin film.
  • the method for producing a water-resistant organic thin film of the present invention supplies the reaction tank with an amount corresponding to the reduced amount of the water-resistant treatment liquid by flowing out from the carry-in / carry-out opening. It is characterized by being always kept above the organic thin film.
  • the method for producing a water-resistant organic thin film of the present invention is characterized in that the water-resistant treatment liquid flowing out from the carry-in / carry-out opening is received in a tank provided below the reaction tank and returned from the tank to the reaction tank. To do.
  • the method for producing a water-resistant organic thin film of the present invention is characterized in that the means for supporting the surface of the substrate that does not have the organic thin film is a support roll.
  • the organic thin film before water resistance treatment is an organic thin film containing a compound having —SO 3 M group or —COOM group, where M is a monovalent cation.
  • the water-resistant treatment liquid is a liquid containing a divalent or trivalent cation.
  • the method for producing a water-resistant organic thin film of the present invention is characterized in that the organic thin film before water resistance treatment contains a compound represented by the following general formula (1).
  • Q represents an aryl group which may have a substituent
  • R has a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an acetyl group, a benzoyl group, or a substituent.
  • M represents an element that provides a monovalent cation.
  • the method for producing a water-resistant organic thin film of the present invention is characterized in that the organic thin film before water resistance treatment contains a compound represented by the following general formula (2).
  • R represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an acetyl group, a benzoyl group, or an optionally substituted phenyl group
  • M represents a monovalent cation.
  • X represents a hydrogen atom, a halogen atom, a nitro group, a cyano group, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, or an —SO 3 M group.
  • the organic thin film can be subjected to water resistance treatment continuously, that is, by a method suitable for mass production, without peeling or cracking of the organic thin film.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of a method for producing a water-resistant organic thin film of the present invention.
  • surface of the elongate film-like base material 11 is made to contact the water-proofing liquid 14 in the reaction tank 13, and the organic thin film 12a is continuously water-proofed.
  • the present invention includes the following step A and step B.
  • step A the non-water-resistant organic thin film 12a laminated on one side of the long film-like base material 11 is supported by the support means 15 on the surface of the base material 11 that does not have the organic thin film (the lower surface in the figure).
  • the reaction vessel 13 is carried into the water-resistant treatment liquid 14 from the carry-in opening 16 provided below the liquid level 14 a of the water-proof treatment solution 14.
  • the carry-in opening 16 has a size and shape that does not contact the organic thin film 12a.
  • step B the organic thin film 12a laminated on one side of the base material 11 is passed through the water-resistant treatment liquid 14 without being bent, and the organic thin film 12a is subjected to water resistance treatment, and is provided on the wall surface of the reaction tank 13. Unload from the unloading opening 17.
  • the carry-out opening 17 has a size and shape that does not contact the organic thin film 12b subjected to the water resistance treatment.
  • Steps A and B the organic thin film is carried into and out of the water-resistant treatment tank without contacting the support means and the carry-in / carry-out opening. Further, the organic thin film is conveyed so as not to be bent during the process. In this way, the water-resistant treatment can be continuously performed without peeling or cracking of the organic thin film.
  • the laminate of the organic thin film and the substrate is conveyed substantially horizontally. Therefore, it is preferable that the carry-in opening and the carry-out opening are at substantially the same height.
  • the manufacturing method of the present invention preferably includes the following steps C or D in addition to the above steps A and B.
  • step C as shown in FIG. 2, a considerable amount of the water-resistant treatment liquid 18 flowing out from the loading / unloading openings 16 and 17 is supplied to the reaction tank 13, and the liquid surface 14 a of the water-resistant treatment liquid 14 is removed from the organic thin film.
  • the whole organic thin film 12a in the reaction tank 13 is always immersed in the water-resistant treatment liquid 14, and a situation where a part of the organic thin film 12a is exposed from the water-resistant treatment liquid 14 is avoided.
  • step D as shown in FIG. 3, the water-resistant treatment liquid 18 flowing out from the loading / unloading openings 16, 17 is stored in a tank 19 provided below the reaction tank 13, and is stored by a pump 20 and a piping system 21.
  • the liquid surface 14a of the water-resistant treatment liquid 14 is always kept above the organic thin film 12a. In this way, the water-resistant treatment liquid 14 can be circulated and used, so that the manufacturing cost can be reduced.
  • Organic thin film before water resistance The organic thin film before the water resistance treatment is laminated on one side of a long film-like substrate in order to prevent contact with a supporting means (typically a supporting roll).
  • a supporting means typically a supporting roll.
  • the dimensions of the substrate are, for example, a width of 100 mm to 3000 mm, a length of 50 m to 5000 m, and a thickness of 5 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the organic thin film preferably contains a compound having —SO 3 M group or —COOM group, where M is a monovalent cation.
  • a compound having —SO 3 M group or —COOM group is excellent in solubility in a hydrophilic solvent, but may have poor durability in a high humidity environment. However, when the water resistance treatment of the present invention is applied, excellent durability is exhibited.
  • the organic thin film before the water resistance treatment preferably contains an azo compound represented by the following general formula (1).
  • Q represents an aryl group which may have a substituent.
  • R represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an acetyl group, a benzoyl group, or an optionally substituted phenyl group.
  • M represents an element providing a monovalent cation, and is preferably a hydrogen atom or an alkali metal atom.
  • the organic thin film before water resistance treatment contains the azo compound represented by the general formula (1), preferably 70% by weight to 100% by weight, based on the total weight of the organic thin film.
  • the substitution position of the hydroxyl group (—OH) and the amino group (—NHR) is not particularly limited, and may be substituted at an arbitrary position of the naphthalene skeleton.
  • the organic thin film before water resistance treatment further preferably contains an azo compound represented by the following general formula (2).
  • R and M are the same as in general formula (1).
  • X represents a hydrogen atom, a halogen atom, a nitro group, a cyano group, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, or an —SO 3 M group (M provides a monovalent cation) Represents an element).
  • the azo compounds represented by the above general formulas (1) and (2) are, for example, diazotized from an aromatic compound having an amino group (eg aniline derivative, aminonaphthalene derivative) and a naphthalenesulfonic acid derivative by a conventional method. And a monoazo compound by coupling reaction, followed by further diazotization and coupling reaction with an aminonaphtholsulfonic acid derivative.
  • an aromatic compound having an amino group eg aniline derivative, aminonaphthalene derivative
  • a naphthalenesulfonic acid derivative by a conventional method.
  • a monoazo compound by coupling reaction, followed by further diazotization and coupling reaction with an aminonaphtholsulfonic acid derivative.
  • naphthalenesulfonic acid derivative examples include 8-amino-2-naphthalenesulfonic acid.
  • amino naphthol sulfonic acid derivative examples include 1-amino-8-naphthol-2,4-disulfonic acid lithium salt.
  • the organic thin film before the water-resistant treatment may contain other compounds in addition to the azo compound represented by the general formula (1) or (2).
  • examples of other compounds include azo compounds, anthraquinone compounds, perylene compounds, quinophthalone compounds, naphthoquinone compounds, and merocyanine compounds. These compounds are also preferably those having a sulfonic acid group, a carboxylic acid group, or a base thereof.
  • the organic thin film before the water resistance treatment is typically obtained by casting a coating liquid containing the azo compound represented by the above general formula (1) or (2) and a solvent.
  • the azo compound can be oriented by flow when a shear stress is applied in a liquid crystal state.
  • a azo compound alignment means not only shear stress but also a base alignment treatment such as rubbing treatment or photo-alignment, or alignment by a magnetic field or an electric field may be used in combination.
  • Hydrophilic solvents such as water, alcohol, cellosolve, are preferable.
  • the supporting means used in the present invention is not particularly limited as long as it can support the long film-like base material having an organic thin film laminated on one side.
  • the support means is typically a support roll.
  • the support roll can serve as both support of the base material and conveyance driving.
  • the base material on which the organic thin film before water resistance treatment is laminated is conveyed horizontally. If the base material on which the organic thin film before the water resistance treatment is laminated is curved, the organic thin film may be peeled off or cracked.
  • the conveyance speed of the substrate on which the organic thin film is laminated is preferably 5 m / min to 200 m / min.
  • the reaction tank used in the present invention is not particularly limited as long as a predetermined amount of the water-resistant treatment liquid can be stored.
  • the volume of the reaction vessel is, for example, 50 cm 3 to 50 m 3 .
  • the depth of the reaction tank is, for example, 5 mm to 50 cm.
  • the shape of the reaction vessel may be, for example, a rectangular box shape or a cylindrical shape.
  • the reaction tank is provided with a carry-in opening for carrying a base material on which an organic thin film before water-resistant treatment is laminated below the surface of the water-resistant treatment liquid on the wall surface. Furthermore, the wall surface is provided with a carry-out opening for carrying out a base material on which an organic thin film subjected to water resistance treatment is laminated.
  • a tank 19 is provided below the reaction tank 13, and the water-resistant treatment liquid 18 flowing out from the loading / unloading openings 16, 17 can be stored.
  • the reaction tank 13 and the tank 19 are preferably connected by a pump 20 and piping 21 in order to circulate the water-resistant treatment liquid 14 from the tank 19 back to the reaction tank 13 for circulation.
  • Water resistance treatment In the water resistance treatment in the present invention, preferably, an organic thin film containing a compound having a —SO 3 M group or —COOM group with M as a monovalent cation is treated with a water resistance treatment solution (divalent or trivalent). A liquid containing a cation), and M in the —SO 3 M group or —COOM group is substituted with a divalent or trivalent cation. By performing this treatment, two or more compounds are bonded to each other through an ionic bond, and the water resistance is improved.
  • Examples of the divalent or trivalent cation contained in the water-resistant treatment liquid include alkaline earth metal ions, Ni 2+ , Fe 3+ , Cu 2+ , Zn 2+ , Al 3+ , Pd 2+ , Cd 2+ , Sn 2+ , Examples include metal ions such as Co 2+ , Mn 2+ , and Ce 3+ .
  • the above divalent or trivalent cation can be used alone or in combination of two or more.
  • the water-resistant treatment solution is typically a chloride aqueous solution (for example, a barium chloride aqueous solution or a lead chloride aqueous solution) that provides those cations.
  • the concentration of the chloride providing the cation is preferably 3 to 50% by weight, more preferably 10 to 40% by weight. If the concentration is too high, handling may be difficult. If the concentration is too low, the effect of water resistance may be insufficient.
  • the temperature of the water-resistant treatment solution used in the present invention is preferably 15 ° C. to 35 ° C., more preferably 20 ° C. to 30 ° C. If the liquid temperature is too high or too low, the water-resistant polarizing film may be cracked.
  • the water-resistant treatment solution is preferably a barium chloride aqueous solution.
  • the barium chloride aqueous solution is easily available industrially and has a great effect of water resistance.
  • the water-resistant organic thin film in the present invention can be obtained by subjecting the organic thin film before the water resistance treatment to the above water resistance treatment.
  • the water-resistant organic thin film is superior in durability under a high humidity environment as compared with the organic thin film before water resistance treatment.
  • the thickness of the water-resistant organic thin film is preferably 0.05 ⁇ m to 2 ⁇ m.
  • the above water-resistant organic thin film preferably exhibits optical anisotropy, more preferably a polarizing film exhibiting absorption anisotropy in the visible light region (wavelength 380 nm to 780 nm).
  • the transmittance change rate is preferably 5% or less, more preferably 3 when stored in a constant temperature and humidity environment test chamber at 60 ° C. and 90% RH for 250 hours. % Or less.
  • the azo compound of the above structural formula (3) was dissolved in ion-exchanged water to prepare a 20 wt% coating solution showing a nematic liquid crystal phase.
  • This coating solution was cast on the surface of a long norbornene polymer film (trade name “ZEONOR” manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) that was subjected to rubbing treatment, dried naturally, and laminated on one side of the norbornene polymer film. An organic thin film was obtained.
  • a long norbornene polymer film (trade name “ZEONOR” manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) that was subjected to rubbing treatment, dried naturally, and laminated on one side of the norbornene polymer film. An organic thin film was obtained.
  • reaction tank An aqueous barium chloride solution (20 wt%, liquid temperature 25 ° C.) is stored in a reaction tank provided with a carry-in opening and a carry-out opening at a position 2 cm below the surface of the water-resistant treatment solution, as shown in FIG. Below the reaction tank 13, there is provided a reservoir tank 19 for storing the water-resistant treatment liquid 18 flowing out from the loading / unloading openings 16, 17, and further, the reaction tank 13 and the reservoir tank 19 so that the water-resistant treatment liquid 14 circulates.
  • a pump 20 and piping 21 Were connected by a pump 20 and piping 21.
  • This water-resistant organic thin film is a polarizing film exhibiting absorption anisotropy in the visible light region (wavelength 380 nm to 780 nm).
  • the degree of polarization according to the Y value corrected for visibility is 99%, and the transmittance is 34.7%. .
  • the above water-resistant organic thin film and the organic thin film before being subjected to the water resistance treatment were stored in a constant temperature and humidity environment test chamber at 60 ° C. and 90% RH for 250 hours.
  • the change rate of the transmittance of the water-resistant organic thin film was 2.7%, and the change rate of the transmittance of the organic thin film before the water resistance treatment was 7.2%.
  • Polarization degree (Y 1 ⁇ Y 2 ) / (Y 1 + Y 2 )
  • Transmittance (Y 1 + Y 2 ) / 2
  • Y 1 represents the transmittance of linearly polarized light in the maximum transmittance direction
  • Y 2 represents the transmittance of linearly polarized light in the direction orthogonal to the maximum transmittance direction.

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Abstract

 耐水性有機薄膜の製造方法として、基材の片面に積層された有機薄膜の表面に耐水化処理液を塗布する方法が知られている。しかし耐水化処理前の有機薄膜は非常に脆いため、ロール等の支持手段に接触すると剥がれたりひび割れたりすることがある。また基材を湾曲させるだけでもひび割れるおそれがある。さらに耐水化処理液のシャワーでも剥がれるおそれがある。このため有機薄膜に損傷を与えないで連続的に耐水化処理を行なうことが困難であった。 以下のようにすれば、有機薄膜に損傷を与えないで連続的に耐水化処理を行なうことが可能。(a)支持手段が有機薄膜に接触しないようにする。(b)有機薄膜を積層した基材を湾曲させない。(c)有機薄膜を積層した基材を反応槽内の耐水化処理液中を静かに通過させる。  

Description

耐水性有機薄膜の製造方法
 本発明は耐水性有機薄膜、特に耐水性偏光膜の製造方法に関する。
 従来から耐水性有機薄膜の製造方法として、基材の片面に積層された有機薄膜の表面に耐水化処理液を塗布する方法が知られている(特許文献1)。しかし耐水化処理前の有機薄膜の多くは非常に脆いため、ロール等の支持手段に接触すると剥がれたりひび割れたりすることがある。また基材を湾曲させるだけでもひび割れるおそれがある。さらに耐水化処理液のシャワーを当てても剥がれるおそれがある。以上のような理由により、従来は、有機薄膜に機械的損傷を与えないで連続的に耐水化処理を行なうことが困難であった。
特開平11-21538号公報
 従来の耐水性有機薄膜の製造方法においては、有機薄膜に機械的損傷を与えないで連続的に耐水化処理を行なうことが困難であった。本発明の目的は、これを解決し、有機薄膜に機械的損傷を与えないで連続的に耐水化処理を行なうことのできる耐水性有機薄膜の製造方法を提供することである。
 発明者らの研究により、以下の(a)~(c)のようにすれば有機薄膜に機械的損傷を与えないで連続的に耐水化処理を行なうことができることが分かった。
(a)支持手段が有機薄膜に接触しないようにする(支持手段を基材だけに接触させる)。
(b)有機薄膜を積層した基材を湾曲させないようにして搬送する。
(c)有機薄膜を積層した基材を、反応槽内の耐水化処理液中を静かに通過させる(有機薄膜にシャワーなどの機械的衝撃を与えない)。
 本発明の要旨は以下のとおりである。
(1)本発明の耐水性有機薄膜の製造方法は、長尺フィルム状の基材の片面に積層された有機薄膜を、反応槽内の耐水化処理液に浸漬して耐水化処理する耐水性有機薄膜の製造方法であって、基材の有機薄膜を有しない面を支持しつつ、有機薄膜を積層した基材を、耐水化処理液の液面より下方に設けられた反応槽の壁面の搬入開口部から耐水化処理液内に搬入する段階と、有機薄膜を積層した基材を、耐水化処理液内を通過させながら耐水化処理を行なう段階と、有機薄膜を積層した基材を、耐水化処理液の液面より下方に設けられた反応槽の壁面の搬出開口部から搬出する段階とを含み、有機薄膜の耐水性処理を連続的に行なうことを特徴とする。
(2)本発明の耐水性有機薄膜の製造方法は、搬入開口部および搬出開口部の周囲が有機薄膜に接触しないことを特徴とする。
(3)本発明の耐水性有機薄膜の製造方法は、搬入・搬出開口部から流出することによる耐水化処理液の減少分相当量を反応槽に供給して、耐水化処理液の液面を有機薄膜より常に上方に保つことを特徴とする。
(4)本発明の耐水性有機薄膜の製造方法は、搬入・搬出開口部から流出する耐水化処理液を、反応槽の下方に設けた溜槽に受け、溜槽から反応槽へ戻すことを特徴とする。
(5)本発明の耐水性有機薄膜の製造方法は、基材の有機薄膜を有しない面を支持する手段が支持ロールであることを特徴とする。
(6)本発明の耐水性有機薄膜の製造方法は、耐水化処理前の有機薄膜が、Mを一価の陽イオンとして、-SOM基または-COOM基を有する化合物を含む有機薄膜であり、耐水化処理液が二価または三価の陽イオンを含む液体であることを特徴とする。
(7)本発明の耐水性有機薄膜の製造方法は、耐水化処理前の有機薄膜が下記一般式(1)で表わされる化合物を含むことを特徴とする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
一般式(1)中、Qは置換基を有していてもよいアリール基を表わし、Rは水素原子、炭素数1~3のアルキル基、アセチル基、ベンゾイル基、または置換基を有していてもよいフェニル基を表わし、Mは一価の陽イオンを供する元素を表わす。
(8)本発明の耐水性有機薄膜の製造方法は、耐水化処理前の有機薄膜が下記一般式(2)で表わされる化合物を含むことを特徴とする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
一般式(2)中、Rは水素原子、炭素数1~3のアルキル基、アセチル基、ベンゾイル基、または置換基を有していてもよいフェニル基を表わし、Mは一価の陽イオンを供する元素を表わし、Xは水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、炭素数1~4のアルキル基、炭素数1~4のアルコキシ基、または-SOM基を表わす。
 本発明の製造方法によれば、有機薄膜が剥がれたりひび割れたりすることなく、連続的に、即ち大量生産に適した方法で、有機薄膜を耐水化処理することができる。
 [耐水性有機薄膜の製造方法]
 図1は本発明の耐水性有機薄膜の製造方法の一実施形態を示す概略図である。長尺フィルム状の基材11の片面に積層された有機薄膜12aに、反応槽13内で耐水化処理液14を接触させて有機薄膜12aを連続的に耐水化処理する。本発明は次の工程Aと工程Bを含む。
 工程Aでは、長尺フィルム状の基材11の片面に積層された耐水化未処理の有機薄膜12aを、基材11の有機薄膜を有しない面(図では下面)を支持手段15により支持しつつ、反応槽13の壁面の、耐水化処理液14の液面14aより下方に設けられた搬入開口部16から耐水化処理液14内に搬入する。搬入開口部16は周囲が有機薄膜12aに接触しない大きさ、形状である。
 工程Bでは、基材11の片面に積層された有機薄膜12aを湾曲させないようにして耐水化処理液14内を通過させ、有機薄膜12aの耐水化処理を行ない、反応槽13の壁面に設けられた搬出開口部17から搬出する。搬出開口部17は周囲が、耐水化処理を行なった有機薄膜12bに接触しない大きさ、形状である。
 工程AおよびBによれば、有機薄膜が支持手段および搬入・搬出開口部に接触することなく耐水化処理槽に搬入、搬出される。また工程中に有機薄膜は湾曲させないように搬送される。このようにして有機薄膜が剥がれたり、ひび割れたりすることなく連続的に耐水化処理することができる。
 有機薄膜と基材の積層体はほぼ水平に搬送されるのが好ましい。したがって搬入開口部と搬出開口部はほぼ同じ高さにあることが好ましい。
 本発明の製造方法は上述の工程AおよびBに加えて、次の工程CまたはDを含むことが好ましい。
 工程Cでは、図2に示すように、搬入・搬出開口部16、17から流出する耐水化処理液18の相当量を反応槽13に供給し、耐水化処理液14の液面14aを有機薄膜12aより常に上方に保つ。これにより反応槽13内の有機薄膜12a全体が常に耐水化処理液14に浸漬された状態となり、有機薄膜12aの一部が耐水化処理液14から露出するような状況が避けられる。
 工程Dでは、図3に示すように、搬入・搬出開口部16、17から流出する耐水化処理液18を、反応槽13の下方に設けた溜槽19に溜め、ポンプ20および配管系21により溜槽19から反応槽13に戻すように供給し、耐水化処理液14の液面14aを常に有機薄膜12aより上方に保つ。このようにすれば耐水化処理液14を循環使用できるので、製造コストが削減できる。
 [耐水化処理前の有機薄膜]
 耐水化処理前の有機薄膜は、支持手段(代表的には支持ロール)との接触を防ぐため、長尺フィルム状の基材の片面に積層される。基材に特に制限はなく、ノルボルネン系樹脂、セルロース系樹脂、エステル系樹脂などの任意の材料から形成したフィルムでよい。基材の寸法は、例えば幅が100mm~3000mm、長さが50m~5000m、厚みが5μm~100μmである。
 有機薄膜は、好ましくは、Mを一価の陽イオンとして、-SOM基または-COOM基を有する化合物を含む。このような化合物は親水性溶媒に対する溶解性に優れているが、高湿度環境下での耐久性に乏しい場合がある。しかし本発明の耐水化処理を施すことにより、優れた耐久性を示すようになる。
 耐水化処理前の有機薄膜は、好ましくは、下記一般式(1)で表わされるアゾ化合物を含む。一般式(1)中、Qは置換基を有していてもよいアリール基を示す。Rは水素原子、炭素数1~3のアルキル基、アセチル基、ベンゾイル基、または置換基を有していてもよいフェニル基を表わす。Mは一価の陽イオンを供する元素を表わし、好ましくは、水素原子またはアルカリ金属原子である。耐水化処理前の有機薄膜は、一般式(1)で表わされるアゾ化合物を、有機薄膜の総重量の、好ましくは70重量%~100重量%含む。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
 このようなアゾ化合物は隣り合うスルホン酸イオンの位置が適度に離れているため、一価陽イオン(M)を、イオン半径の大きな二価陽イオンに交換しても、分子構造の直線性が保たれると推定される。このため耐水性有機薄膜が偏光膜である場合、配向の度合い(二色比、偏光度)が耐水化処理前後で変わらない。
 一般式(1)中、ヒドロキシル基(-OH)およびアミノ基(-NHR)の置換位置は、特に制限はなく、ナフタレン骨格の任意の位置に置換していてよい。
 耐水化処理前の有機薄膜は、さらに好ましくは、下記一般式(2)で表わされるアゾ化合物を含む。一般式(2)中、RおよびMは一般式(1)と同じである。Xは水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、炭素数1~4のアルキル基、炭素数1~4のアルコキシ基、または-SOM基を表わす(Mは一価の陽イオンを供する元素を表わす)。このようなアゾ化合物を用いることにより二色比の高い偏光膜(耐水性偏光膜)を得ることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
 上記の一般式(1)、(2)で表わされるアゾ化合物は、例えば、アミノ基を有する芳香族化合物(例:アニリン誘導体、アミノナフタレン誘導体)と、ナフタレンスルホン酸誘導体とを常法によりジアゾ化およびカップリング反応させてモノアゾ化合物としたのち、さらにジアゾ化し、アミノナフトールスルホン酸誘導体とカップリング反応させて得ることができる。
 上記のナフタレンスルホン酸誘導体としては、例えば8-アミノ-2-ナフタレンスルホン酸などが挙げられる。上記のアミノナフトールスルホン酸誘導体としては、1-アミノ-8-ナフトール-2,4-ジスルホン酸リチウム塩などが挙げられる。
 耐水化処理前の有機薄膜は、上記の一般式(1)または(2)で表わされるアゾ化合物の他に、他の化合物を含んでいてもよい。他の化合物とは、例えば、アゾ系化合物、アントラキノン系化合物、ペリレン系化合物、キノフタロン系化合物、ナフトキノン系化合物、メロシアニン系化合物である。これらの化合物も、スルホン酸基、カルボン酸基、またはそれらの塩基を有するものが好ましい。
 耐水化処理前の有機薄膜は、代表的には、上記の一般式(1)または(2)で表わされるアゾ化合物と、溶媒とを含むコーティング液を流延して得られる。前記のアゾ化合物は、液晶状態で剪断応力を加えると、流動により配向させることができる。アゾ化合物の配向手段としては、剪断応力だけでなく、ラビング処理や光配向などの下地配向処理、磁場や電場による配向などを組み合わせて用いてもよい。溶媒に特に制限はないが、水、アルコール類、セロソルブ類などの親水性溶媒が好ましい。
 [支持手段]
 本発明に用いられる支持手段は、片面に有機薄膜が積層された長尺フィルム状の基材側を支持できるものであれば、特に制限はない。支持手段は、代表的には、支持ロールである。支持ロールは基材の支持と搬送駆動を兼ねることができる。
 耐水化処理前の有機薄膜の積層された基材は水平に搬送されることが好ましい。耐水化処理前の有機薄膜を積層した基材を湾曲させると、有機薄膜が剥がれたりひび割れたりするおそれがある。
 有機薄膜の積層された基材の搬送速度は、好ましくは、5m/分~200m/分である。
 [反応槽]
 本発明に用いられる反応槽は、耐水化処理液を所定量貯留できるものであれば、特に制限はない。反応槽の容積は、例えば、50cm~50mである。反応槽の深さは、例えば5mm~50cmである。反応槽の形状は、例えば方形の箱型でもよく、円筒形でもよい。
 反応槽は壁面に、耐水化処理液の液面より下方に、耐水化処理前の有機薄膜を積層した基材を搬入するための搬入開口部を備える。さらに壁面には、耐水化処理の行なわれた有機薄膜を積層した基材を搬出するための搬出開口部を備える。
 好ましい実施形態においては、図3に示すように、反応槽13の下方に溜槽19が設けられ、搬入・搬出開口部16、17から流出する耐水化処理液18を溜めることができる。反応槽13と溜槽19は、耐水化処理液14を溜槽19から反応槽13に戻して循環させるため、ポンプ20および配管類21で連結されていることが好ましい。
 [耐水化処理]
 本発明における耐水化処理においては、好ましくは、Mを一価の陽イオンとして、-SOM基または-COOM基を有する化合物を含む有機薄膜を、耐水化処理液(二価または三価の陽イオンを含む液体)に接触させて、-SOM基または-COOM基のMを、二価または三価の陽イオンに置換する。この処理を行なうことにより、イオン結合を介して2つ以上の化合物どうしが結合することになり、耐水性が向上する。
 耐水化処理液に含まれる二価または三価の陽イオンとしては、例えばアルカリ土類金属イオンや、Ni2+、Fe3+、Cu2+、Zn2+、Al3+、Pd2+、Cd2+、Sn2+、Co2+、Mn2+、Ce3+などの金属イオンが挙げられる。上記の二価または三価の陽イオンは一種類で用いることもできるし、二種類以上を混合して用いることもできる。耐水化処理液は、代表的には、それらの陽イオンを供する塩化物の水溶液(例えば塩化バリウム水溶液、塩化鉛水溶液)である。
 本発明に用いられる耐水化処理液の、陽イオンを供する塩化物の濃度は、好ましくは3重量%~50重量%であり、さらに好ましくは10重量%~40重量%である。濃度が高すぎると取り扱いが難しくなることがある。濃度が低すぎると耐水化の効果が不足することがある。
 本発明に用いられる耐水化処理液の温度は、好ましくは15℃~35℃であり、さらに好ましくは20℃~30℃である。液温が高すぎたり、低すぎたりすると、耐水性偏光膜がひび割れることがある。
 上記の耐水化処理液は、好ましくは塩化バリウム水溶液である。塩化バリウム水溶液は工業的に入手しやすく、耐水化の効果が大きい。
 [耐水性有機薄膜]
 本発明における耐水性有機薄膜は、耐水化処理前の有機薄膜に上述の耐水化処理を施すことにより得られる。耐水性有機薄膜は、耐水化処理前の有機薄膜に比べて、高湿度環境下での耐久性に優れる。耐水性有機薄膜の厚みは、好ましくは0.05μm~2μmである。
 上記の耐水性有機薄膜は、好ましくは光学的異方性を示すものであり、さらに好ましくは可視光領域(波長380nm~780nm)で吸収異方性を示す偏光膜である。
 上記の耐水性有機薄膜が偏光膜である場合、60℃、90%RHの恒温恒湿環境試験室に250時間保管したとき、透過率の変化率は、好ましくは5%以下、さらに好ましくは3%以下である。
 [有機薄膜]
 4-ニトロアニリンと8-アミノ-2-ナフタレンスルホン酸とを常法(細田豊著「理論製造 染料化学 第5版」昭和43年7月15日技法堂発行、135ページ~152ページ)によりジアゾ化およびカップリング反応させてモノアゾ化合物を得た。得られたモノアゾ化合物を同様に常法によりジアゾ化し、さらに1-アミノ-8-ナフトール-2,4-ジスルホン酸リチウム塩とカップリング反応させて下記の構造式(3)のアゾ化合物を含む粗生成物を得、これを塩化リチウムで塩析することにより下記の構造式(3)のアゾ化合物を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
 上記構造式(3)のアゾ化合物をイオン交換水に溶解させ、ネマチック液晶相を示す、20重量%のコーティング液を調製した。
 このコーティング液をラビング処理の施された長尺のノルボルネン系ポリマーフィルム(日本ゼオン社製 商品名「ゼオノア」)の表面に流延し、自然乾燥させて、ノルボルネン系ポリマーフィルムの片面に積層された有機薄膜を得た。
 [反応槽]
 耐水化処理液の液面から下方2cmの位置に搬入開口部および搬出開口部を設けた反応槽に、塩化バリウム水溶液(20重量%、液温25℃)を貯留し、図3に示すように反応槽13の下方に、搬入・搬出開口部16、17から流出する耐水化処理液18を溜めるための溜槽19を設け、さらに耐水化処理液14が循環するように、反応槽13と溜槽19をポンプ20および配管類21で連結した。
 [耐水化処理]
 上記のノルボルネン系ポリマーフィルムの片面に積層された有機薄膜を、上記の反応槽の搬入開口部から搬出開口部へ通過させて耐水化処理液に浸漬し、耐水化処理を10秒間施したのち水洗して、厚み0.4μmの耐水性有機薄膜を得た。この耐水性有機薄膜には、剥がれやひび割れなどの機械的損傷はなかった。
 この耐水性有機薄膜は可視光領域(波長380nm~780nm)で吸収異方性を示す偏光膜であり、視感度補正したY値による偏光度は99%、透過率は34.7%であった。
 上記の耐水性有機薄膜と、耐水化処理を施す前の有機薄膜とを60℃、90%RHの恒温恒湿環境試験室に250時間保存した。耐水性有機薄膜の透過率の変化率は2.7%であり、耐水化処理を施す前の有機薄膜の透過率の変化率は7.2%であった。
 [測定方法]
 [厚みの測定]
 偏光膜の一部を剥離し、三次元非接触表面形状計測システム(菱化システム社製 製品名「Micromap MM5200」)を用いて段差を測定し、厚みを求めた。
 [液晶相の観察]
 少量のコーティング液を二枚のスライドガラスに挟み、顕微鏡用大型試料加熱冷却ステージ(ジャパンハイテック社製 製品名「10013L」)を備えた偏光顕微鏡(オリンパス社製 製品名「OPTIPHOT-POL」)を用いて観察した。
 [偏光度・透過率の測定]
 グラントムソン偏光子を備えた分光光度計(日本分光社製 製品名「V-7100」)を用いて、可視光領域(波長380nm~780nm)の偏光透過スペクトルを測定した。このスペクトルから視感度補正を行なったYおよびYを求め、次式により偏光度・透過率を算出した。
式:偏光度=(Y-Y)/(Y+Y
式:透過率=(Y+Y)/2
ここでYは最大透過率方向の直線偏光の透過率を表わし、Yは最大透過率方向に直交する方向の直線偏光の透過率を表わす。
本発明の一実施形態を示す概略図。 本発明の他の実施形態を示す概略図。 本発明のさらに他の実施形態を示す概略図。
符号の説明
 11 基材
 12a 有機薄膜
 12b 有機薄膜
 13 反応槽
 14 耐水化処理液
 15 支持手段
 16 搬入開口部
 17 搬出開口部
 18 耐水化処理液
 19 溜槽
 20 ポンプ
 21 配管類

Claims (8)

  1.  長尺フィルム状の基材の片面に積層された有機薄膜を、反応槽内の耐水化処理液に浸漬して耐水化処理する耐水性有機薄膜の製造方法であって、
     前記基材の有機薄膜を有しない面を支持しつつ、
     前記有機薄膜を積層した基材を、前記耐水化処理液の液面より下方に設けられた前記反応槽の壁面の搬入開口部から前記耐水化処理液内に搬入する段階と、
     前記有機薄膜を積層した基材を、前記耐水化処理液内を通過させながら前記耐水化処理を行なう段階と、
     前記有機薄膜を積層した基材を、前記耐水化処理液の液面より下方に設けられた前記反応槽の壁面の搬出開口部から搬出する段階とを含み、
     前記有機薄膜の耐水性処理を連続的に行なうことを特徴とする耐水性有機薄膜の製造方法。
  2.  前記搬入開口部および搬出開口部の周囲が前記有機薄膜に接触しないことを特徴とする請求項1に記載の耐水性有機薄膜の製造方法。
  3.  前記搬入・搬出開口部から流出することによる前記耐水化処理液の減少分相当量を前記反応槽に供給して、前記耐水化処理液の液面を前記有機薄膜より常に上方に保つことを特徴とする請求項1または2に記載の耐水性有機薄膜の製造方法。
  4.  前記搬入・搬出開口部から流出する前記耐水化処理液を、前記反応槽の下方に設けた溜槽に受け、前記溜槽から前記反応槽へ戻すことを特徴とする請求項3に記載の耐水性有機薄膜の製造方法。
  5.  前記基材の有機薄膜を有しない面を支持する手段が支持ロールであることを特徴とする請求項1または2に記載の耐水性有機薄膜の製造方法。
  6.  前記耐水化処理前の有機薄膜が、Mを一価の陽イオンとして、-SOM基または-COOM基を有する化合物を含む有機薄膜であり、前記耐水化処理液が二価または三価の陽イオンを含む液体であることを特徴とする請求項1または2に記載の耐水性有機薄膜の製造方法。
  7.  前記耐水化処理前の有機薄膜が下記一般式(1)で表わされる化合物を含むことを特徴とする請求項6に記載の耐水性有機薄膜の製造方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    (一般式(1)中、Qは置換基を有していてもよいアリール基を表わし、Rは水素原子、炭素数1~3のアルキル基、アセチル基、ベンゾイル基、または置換基を有していてもよいフェニル基を表わし、Mは一価の陽イオンを供する元素を表わす。)
  8.  前記耐水化処理前の有機薄膜が下記一般式(2)で表わされる化合物を含むことを特徴とする請求項7に記載の耐水性有機薄膜の製造方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    (一般式(2)中、Rは水素原子、炭素数1~3のアルキル基、アセチル基、ベンゾイル基、または置換基を有していてもよいフェニル基を表わし、Mは一価の陽イオンを供する元素を表わし、Xは水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、炭素数1~4のアルキル基、炭素数1~4のアルコキシ基、または-SOM基を表わす。)
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