JP2019056904A

JP2019056904A - 面状偏光発光素子

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Publication number: JP2019056904A
Application number: JP2018163462A
Authority: JP
Inventors: 典明望月; Noriaki Mochizuki
Original assignee: Nippon Kayaku Co Ltd; Polatechno Co Ltd
Current assignee: Nippon Kayaku Co Ltd; Polatechno Co Ltd
Priority date: 2017-09-20
Filing date: 2018-08-31
Publication date: 2019-04-11

Abstract

【課題】透明性を有しながら発光が可能であり、また、その発光が一方の面方向に向けて発光し、かつ、その発光が偏光機能を有している面状偏光発光素子を提供することにある。【解決手段】紫外光領域〜近紫外可視光領域の光を照射することによって、可視光領域の光を偏光発光する素子（偏光発光素子）と、可視光領域の光で機能する偏光板とを含む素子であって、該素子の有する面のうち一方の面方向に向けて発光する面状偏光発光素子。【選択図】なし

Description

本発明は、平面なフィルム状でありながら、一方の面方向に向けて光を照射する面状偏光発光素子に関する。

光の透過・遮へい機能を有する偏光板は、光のスイッチング機能を有する液晶とともに液晶ディスプレイ（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ）等の表示装置の基本的な構成要素である。このＬＣＤの適用分野も初期の頃の電卓及び時計等の小型機器、さらにはノートパソコン、ワープロ、液晶プロジェクター、液晶テレビ、カーナビゲーション、及び屋内外の情報表示装置、計測機器等が挙げられる。また、このような偏光板は、偏光機能を有するレンズへの適用も可能であり、視認性の向上したサングラスや、近年では３Ｄテレビなどに対応する偏光メガネなどへも応用されており、さらに、ウェアラブル端末をはじめとする身近な情報端末への応用・実用化もされている。その中で、反射型液晶ディスプレイ（反射型ＬＣＤ）は、バックライトがなく、周囲光を利用した表示がなされる液晶表示装置であり、周囲光を利用するために、特許文献１〜３のようなフロントライトなどが開発されている。しなしながら、これまでのフロントライトでは、可視の光を用い、かつ、観察者側に光が照らされるためフロントライトが明るく光る構成のため、視認する際、コントラストが低下し、ならびに、光が強い部分と弱い部分とで明るさに斑が生じており、表示品位が低い問題が生じていた。

一般に、偏光板を構成する偏光素子は、延伸配向したポリビニルアルコール又はその誘導体のフィルム、あるいは、ポリ塩化ビニルフィルムの脱塩酸又はポリビニルアルコール系フィルムの脱水によりポリエンを生成して、配向せしめたポリエン系のフィルム等の基材に、偏光素子としてヨウ素や二色性染料を染色又は含有することにより製造される。このような従来の偏光膜から構成される偏光板は、可視光領域に光の吸収作用を有する二色性色素を用いているため、可視光領域での透過率が低下する。例えば、市販されている一般的な偏光板の透過率は３５〜４５％である。特に、液晶ディスプレイでは、一般的に、そういった透過率３５〜４５％の偏光板を２枚用いるため、実質的にはそれら２枚を用いた際の平行透過率である約３０％になってしまう。そのため、バックライトを用いて表示させるが、液晶ディスプレイでは偏光板よって実際のバックライトの輝度の３０％程度しか利用効率がない液晶ディスプレイになってしまっていた。特に、反射型液晶ディスプレイでは、液晶セルを介して２枚の偏光板を使用する方法では、その偏光板を通過する際の明るさ低下があった。よって、フロントライトを用いるような表示品位改善が求められていた。

特開２００３−５１７７号公報特開２００８−２６８８９号公報特開２０１２−２２６３３７号公報

上記フロントライトに適用されてきた発光ライトは、ライトが有する表裏両面に向け発光してしまっていた。それにより、液晶表示側に発光させようとすると、同時にその反対側である観察者側にも発光してしまうため、液晶表示への光照射は出来るものの、コントラストが低下してしまう問題が生じてしまっていた。また、一般的な蛍光発光するシートは、ライト機能を有し、フィルム状ではあるものの、透明ではないため、反射型液晶用の画面用フロントライトとして用いようとすると表示が消えてしまい用いることが出来なかった。

本発明は、透明性を有しながら発光が可能であり、また、その発光が一方の面方向に向けて発光し、もしくは一方の面方向に強く発光し、かつ他方の面において著しく発光が低減された状態を提供する素子であり、かつ、その発光が偏光機能を有している面状偏光発光素子を提供することを目的とする。

本発明者らは、かかる目的を達成すべく鋭意研究を進めた結果、紫外光領域〜近紫外可視光領域の光を照射することによって、可視光領域の光を偏光発光する素子（偏光発光素子）と、可視光領域の光に対して偏光機能を有する偏光板を含む素子であって、該素子の有する面のうち一方の面方向に向けて発光する面状偏光発光素子を見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち本発明は、１）〜９）に関する。
１）
紫外光領域〜近紫外可視光領域の光を照射することによって、可視光領域の光を偏光発光する素子（偏光発光素子）と、可視光領域の光で機能する偏光板とを含む素子であって、該素子の有する面のうち一方の面方向に向けて発光する面状偏光発光素子。
２）
可視光領域の光の透過率が３０〜９０％である１）に記載の面状偏光発光素子。
３）
前記偏光板が積層されている２）に記載の面状偏光発光素子。
４）
面状偏光発光素子の光の吸収軸と、偏光板の光の吸収軸が、異なる軸で積層されていることを特徴とする３）に記載の面状偏光発光素子。
５）
偏光発光素子の偏光発光軸と、偏光板の吸収軸とが９０°の角度となるよう配置されており、可視光領域の波長に対して位相差値が１／２λ、かつ、３５〜５５°の角度となるよう配置されている４）に記載の面状偏光発光素子。
６）
面状偏光発光素子と偏光板間に、位相差板が設けられており、該位相差板が、紫外光領域〜近紫外可視光領域の位相差値と、可視光領域の４５０〜７００ｎｍの位相差値が異なる５）に記載の面状偏光発光素子。
７）
偏光板の紫外光領域の光透過率が２０〜９０％である３）〜６）のいずれか一項に記載の面状偏光発光素子。
８）
１）〜７）のいずれか一項に記載の面状偏光発光素子において、該面状偏光発光素子に設けられている偏光板が観察者側に設けられている表示装置。
９）
液晶表示装置である８）に記載の表示装置。

人間の目では感知できない、あるいは感知しにくい光である紫外光領域〜近紫外可視光領域の光を照射することによって、可視光領域の光を偏光発光する素子（偏光発光素子）と、可視光領域の光に対して偏光機能を有する偏光板とを含む複合素子を含む面状偏光発光素子は、該面状偏光発光素子が有する面のうち、一方の面方向に向けて発光する素子であり、もしくは一方の面方向に強く発光し、かつ他方の面において著しく発光が低減された状態を提供する面状偏光発光素子である。また、該面状偏光発光素子は透明性が高いため、表示装置の前面、特に反射型液晶表示装置の前面に設けても、コントラスト等の表示品位を低下させることがなく、むしろ輝度を向上させることが出来るため、表示品位を向上させることが出来る。

本願は、紫外光領域〜近紫外可視光領域の光を照射することによって、可視光領域の光を偏光発光する素子（偏光発光素子）と、可視光領域の光に対して偏光機能を有する偏光板とを含む複合素子を含む面状偏光発光素子に関する。

上記紫外光領域〜近紫外可視光領域の光を照射することによって、可視光領域の光を偏光発光する素子（偏光発光素子）とは、例えば、光波長領域において、４３０ｎｍより短波長の光で、紫外光領域〜近紫外可視光領域における範囲の光を吸収し、３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの範囲とされる可視光領域の一部または全部に発光スペクトルピークを有する偏光光を発光する素子であって、後述する基材および偏光発光色素１種以上を少なくとも含む。紫外光領域〜近紫外可視光領域の光とは、３００〜４３０ｎｍの光を好ましく用いることが出来るが、目に見えない光、もしくは目の感度が著しく低い波長の光を用いることが好ましい。そのため、より好ましくは３４０〜４１５ｎｍ、さらに好ましくは３５０〜４００ｎｍ、特に好ましくは３５０〜３９０ｎｍの光を用いることが良い。

＜基材＞
上記偏光発光素子は、後述する偏光発光色素を吸着・配向するための高分子フィルムを基材として用いる。該高分子フィルムは、好ましくは、一般的な二色性を有する偏光発光色素、特にスチルベン骨格を有する色素またはビフェニル骨格を有する色素を吸着しうる親水性高分子を製膜して得られる親水性高分子フィルムである。該親水性高分子は、特に限定されないが、例えば、ポリビニルアルコール系樹脂、デンプン系樹脂が好ましく、上記二色性を有する偏光発光色素の染色性、加工性及び架橋性などの観点からポリビニルアルコール系樹脂及びその誘導体であることが好ましい。上記ポリビニルアルコール系樹脂及びその誘導体としては、例えば、ポリビニルアルコール又はその誘導体、及びこれらのいずれかをエチレン、プロピレンのようなオレフィンや、クロトン酸、アクリル酸、メタクリル酸、及びマレイン酸のような不飽和カルボン酸等で変性したもの等が挙げられる。なかでも、ポリビニルアルコール又はその誘導体からなるフィルムが、二色性を有する偏光発光色素の吸着性及び配向性の点から、好適に用いられる。当該基材は、例えば、市販のポリビニルアルコール系樹脂又はその誘導体からなるフィルムを用いてもよく、ポリビニルアルコール系樹脂を製膜することにより作製してもよい。ポリビニルアルコール系樹脂の製膜方法は特に限定されるものではなく、例えば、含水ポリビニルアルコールを溶融押出する方法、流延製膜法、湿式製膜法、ゲル製膜法（ポリビニルアルコール水溶液を一旦冷却ゲル化した後、溶媒を抽出除去）、キャスト製膜法（ポリビニルアルコール水溶液を基盤上に流し、乾燥）、及びこれらの組み合わせによる方法等、公知の製膜方法を採用することができる。基材の厚さは通常１０〜１００μｍ、好ましくは２０〜８０μｍ程度である。

＜偏光発光素子の製造方法＞
上記偏光発光素子の製造方法は、以下の製法に限定されるものではないが、主に、ポリビニルアルコールまたはその誘導体によってなるフィルムを用いた場合が好適である。ポリビニルアルコールまたはその誘導体によってなるフィルムを用いた場合を例とした偏光発光素子の作製方法について述べる。
上記偏光発光素子の作製方法は、基材を準備する工程、該基材を膨潤液に浸漬し、該基材を膨潤させる膨潤工程、膨潤させた該基材を、上記偏光発光色素１種以上を少なくとも含む染色溶液に含浸させ、基材に偏光発光色素を吸着させる染色工程、偏光発光色素を吸着させた基材を、ホウ酸を含有する溶液に浸漬することにより偏光発光色素を基材中で架橋させる架橋工程、偏光発光色素を架橋させた基材を一定の方向に一軸延伸して偏光発光色素を一定の方向に配列させる延伸工程、必要に応じて、延伸させた基材を洗浄液で洗浄する洗浄工程および／または、洗浄させた基材を乾燥させる乾燥工程を含んでいる。

（膨潤工程）
上記膨潤工程について説明する。膨潤工程は、２０〜５０℃の膨潤液に、上記基材を３０秒〜１０分間浸漬させることにより行うことが好ましく、膨潤液は水であることが好ましい。膨潤液による基材の延伸倍率は、１．００〜１．５０倍に調整することが好ましく、１．１０〜１．３５倍に調整することがより好ましい。

（染色工程）
上記染色工程について説明する。上記膨潤工程を経て得られた基材に、後述する偏光発光色素１種以上を吸着させる。該染色工程は、偏光発光色素を基材に吸着可能な方法であれば特に限定されるものではないが、例えば、基材を、偏光発光色素を含む染色溶液に浸漬させる方法や、基材に偏光発光色素を含む染色溶液を塗布する方法等が挙げられるが、偏光発光色素を含む染色溶液に浸漬させる方法が好ましい。染色溶液中の偏光発光色素の濃度は、基材中に偏光発光色素が十分に吸着されていれば特に限定されるものではないが、例えば、染色溶液中に０．０００１〜１質量％であることが好ましく、０．０００１〜０．５質量％であることがより好ましい。染色工程における染色溶液の温度は、５〜８０℃が好ましく、２０〜５０℃がより好ましく、４０〜５０℃が特に好ましい。また、染色溶液に基材を浸漬する時間は、適宜調節可能であり、３０秒〜２０分の間で調節するのが好ましく、１〜１０分の間がより好ましい。染色溶液に含まれる偏光発光色素は、１種単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。上記偏光発光色素は、色素構造の違い等によりその発光色が異なるため、基材に、上記偏光発光色素を１種以上含有させることにより、生じる発光色を様々な色になるように適宜調整することができる。また、必要に応じて、染色溶液は、１種以上の有機染料および／又は蛍光染料をさらに含んでいてもよい。

（偏光発光色素）
上記偏光発光色素は、スチルベン骨格またはビフェニル骨格のいずれか少なくとも一方を構造内に有し、蛍光を発光する化合物又はその塩である。上記偏光発光色素は、蛍光発光を有しつつ、二色比を有することにより、偏光光を発光させることが出来る。特に、スチルベン骨格やビフェニル骨格を有する偏光発光色素は、蛍光発光特性に優れ、かつ、配向させることにより高い二色比を有する特性を兼ね備える。これら特性は、上記各骨格に起因し、これら特性をさらに向上させたり、吸収波長や発光波長、耐光、耐湿、耐オゾンガス等の各種堅牢性、溶解度等、各種特性を調整するために、上記各骨格に、さらに任意の置換基を導入することが可能である。この置換基導入に際しては、置換基の種類や置換位置によって、従来の染料系偏光板のように高い偏光度を実現できるものの、発光光量が著しく低下してしまうため、蛍光発光特性に優れ、かつ、高い二色比を有するためには、置換基の種類や置換位置の選択が重要となる。また、上記偏光発光色素は、１種単独で、又は２種以上を組み合わせて使用され得る。

（ａ）スチルベン骨格を有する色素
上記スチルベン骨格を有する色素は、好ましくは、式（１）で表される化合物またはその塩である。

上記式（１）において、Ｌ及びＭは、各々独立に、ニトロ基、置換基を有してもよいアミノ基、置換基を有してもよいカルボニルアミド基、置換基を有してもよいナフトトリアゾール基、置換基を有してもよい炭素数１〜２０のアルキル基、置換基を有してもよいビニル基、置換基を有してもよいアミド基、置換基を有してもよいウレイド基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有しても良いカルボニル基を表すが、必ずしもこれらに限定されない。式（１）で表されるスチルベン骨格を有する色素は蛍光発光を有し、かつ、配向することにより二色性が得られることが知られているが、これは主にスチルベン骨格に起因するものであり、さらに任意の置換基が導入されていても良い。ただし、スチルベン骨格のＬ位置、および、Ｍ位置にアゾ基を有する場合、蛍光発光は著しく小さくなるため好適ではない。

上記置換基を有してもよいアミノ基としては、例えば、非置換のアミノ基、メチルアミノ基、エチルアミノ基、ｎ−ブチルアミノ基、ターシャリブチルアミノ基、ｎ−ヘキシルアミノ基、ドデシルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジ−ｎ−ブチルアミノ基、エチルメチルアミノ基、エチルヘキシルアミノ基等の置換基を有してもよい炭素数１〜２０のアルキルアミノ基、フェニルアミノ基、ジフェニルアミノ基、ナフチルアミノ基、Ｎ−フェニル−Ｎ−ナフチルアミノ基等の置換基を有してもよいアリールアミノ基、メチルカルボニルアミノ基、エチルカルボニルアミノ基、ｎ−ブチル−カルボニルアミノ基等の置換基を有してもよい炭素数１〜２０のアルキルカルボニルアミノ基、フェニルカルボニルアミノ基、ビフェニルカルボニルアミノ基、ナフチルカルボニルアミノ基等の置換基を有してもよいアリールカルボニルアミノ基、メチルスルホニルアミノ基、エチルスルホニルアミノ基、プロピルスルホニルアミノ基、ｎ−ブチル−スルホニルアミノ基等の炭素数１〜２０のアルキルスルホニルアミノ基、フェニルスルホニルアミノ基、ナフチルスルホニルアミノ基等の置換基を有してもよいアリールスルホニルアミノ等が挙げられ、置換基を有してもよい炭素数１〜２０のアルキルカルボニルアミノ基、置換基を有してもよいアリールカルボニルアミノ基、炭素数１〜２０のアルキルスルホニルアミノ基、置換基を有してもよいアリールスルホニルアミノ基であることが好ましい。また、上記置換基を有してもよい炭素数１〜２０のアルキルアミノ基、置換基を有してもよいアリールアミノ基、置換基を有してもよい炭素数１〜２０のアルキルカルボニルアミノ基、置換基を有してもよいアリールカルボニルアミノ基、炭素数１〜２０のアルキルスルホニルアミノ基、置換基を有してもよいアリールスルホニルアミノ基における置換基としては、特に制限はないが、例えば、ニトロ基、シアノ基、水酸基、スルホン酸基、リン酸基、カルボキシル基、カルボキシアルキル基、ハロゲン原子、アルコキシ基、アリールオキシ基等が挙げられる。

上記カルボキシアルキル基としては、例えば、メチルカルボキシル基、エチルカルボキシル基等が挙げられる。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基等が挙げられる。アリールオキシ基としては、フェノキシ基、ナフトキシ基等が挙げられる。

上記置換基を有してもよいカルボニルアミド基としては、例えば、Ｎ−メチル−カルボニルアミド基（−ＣＯＮＨＣＨ_３）、Ｎ−エチル−カルボニルアミド基（−ＣＯＮＨＣ_２Ｈ_５）、Ｎ−フェニル−カルボニルアミド基（−ＣＯＮＨＣ_６Ｈ_５）等が挙げられる。

上記置換基を有してもよいナフトトリアゾール基としては、例えば、ベンゾトリアゾール基、ナフトトリアゾール基等が挙げられる。

上記置換基を有してもよい炭素数１〜２０のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、ｎ−ブチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−オクチル基、ｎ−ドデシル基等の直鎖アルキル基、イソプロピル基、ｓｅｃ−ブチル基、ターシャリブチル基等の分岐鎖アルキル基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基等の環状アルキル基等が挙げられる。

上記置換基を有してもよいビニル基としては、例えば、ビニル基、メチルビニル基、エチルビニル基、ジビニル基、ペンタジエン基等が挙げられる。

上記置換基を有してもよいアミド基としては、例えば、アセトアミド基（−ＮＨＣＯＣＨ_３）、ベンズアミド基（−ＮＨＣＯＣ_６Ｈ_５）等が挙げられる。

上記置換基を有してもよいアリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、案トラセニル基、ビフェニル基等が挙げられる。

上記置換基を有しても良いカルボニル基としては、例えば、メチルカルボニル基、エチルカルボニル基、ｎ−ブチル−カルボニル基、フェニルカルボニル基等が挙げられる。

上記置換基を有してもよいカルボニルアミド基、置換基を有してもよいナフトトリアゾール基、置換基を有してもよい炭素数１〜２０のアルキル基、置換基を有してもよいビニル基、置換基を有してもよいアミド基、置換基を有してもよいウレイド基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有しても良いカルボニル基における置換基としては、特に制限はないが、上記置換基を有してもよいアミノ基の項で述べた置換基と同じで良い。

上記式（１）で表されるスチルベン骨格を有する色素は、下記式（２）で表される色素もしくはその塩又は下記式（３）で表される色素もしくはその塩であることが特に好ましい。これら色素を用いることによって、より鮮明な白色発光をする偏光発光素子を得ることができるため好ましい。

上記式（２）において、置換基Ｒは水素原子、塩素原子、臭素原子、又はフッ素原子等のハロゲン原子、水酸基、カルボキシ基、ニトロ基、置換基を有しても良いアルキル基、置換基を有してもよいアルコキシ基、又は置換基を有してもよいアミノ基を表す。置換基を有していても良いアルキル基としては、上記置換基を有してもよい炭素数１〜２０のアルキル基の項で述べたものと同じで良い。置換基を有してもよいアルコキシ基は、好ましくはメトキシ基、又はエトキシ基等である。置換基を有してもよいアミノ基は、上記と同じで良く、好ましくはメチルアミノ基、ジメチルアミノ基、エチルアミノ基、ジエチルアミノ基、又はフェニルアミノ基等である。置換基Ｒは、ナフトトリアゾール環中のナフタレン環の任意の炭素に結合していてよいが、好ましくは、トリアゾール環と縮合している炭素を１位、及び２位とした場合、３位、５位、又は８位に結合している。

上記式（２）において、ｎは０〜３の整数であり、好ましくは１または２である。上記式（２）において、−（ＳＯ_３Ｈ）基は、ナフトトリアゾール環中のナフタレン環の任意の炭素に結合していてよい。−（ＳＯ_３Ｈ）基のナフタレン環における置換位置は、ｎ＝１であるとき、トリアゾール環と縮合している炭素を１位、及び２位とした場合、４位、６位、又は７位であることが好ましく、ｎ＝２であるとき、５位と７位、および６位と８位であることが好ましく、ｎ＝３であるとき３位と６位と８位の組み合わせであることが好ましい。また、Ｒが水素原子であり、ｎが１であることが特に好ましい。

上記式（２）におけるＸは、ニトロ基又は置換基を有してもよいアミノ基を表し、ニトロ基であることが好ましい。置換基を有してもよいアミノとしては、上記と同様でよく、置換基を有してもよい炭素数１〜２０のアルキルカルボニルアミノ基、置換基を有してもよいアリールカルボニルアミノ基、炭素数１〜２０のアルキルスルホニルアミノ基、又は置換基を有してもよいアリールスルホニルアミノ基であることが好ましい。

上記式（３）におけるＹは、置換基を有してもよい炭素数１〜２０のアルキル基、置換基を有してもよいビニル基、または置換基を有してもよいアリール基を表し、置換基を有してもよいアリール基であることが好ましく、置換基を有してもよいナフチル基であることがさらに好ましく、置換基としてアミノ基とスルホ基が置換したナフチル基であることが特に好ましい。

式（３）におけるＺは、上記式（２）におけるＸについて説明したのと同じ置換基を表し、ニトロ基であることが好ましい。

式（１）で示される化合物として、例えば、Ｋａｙａｐｈｏｒシリーズ（日本化薬社製）、ＷｈｉｔｅｘＲＰ等のホワイテックスシリーズ（住友化学社製）等が挙げられる。また、下記に式（１）で示される化合物が例示されるが、これらに限定されるものではない。

（ｂ）ビフェニル骨格を有する色素
上記ビフェニル骨格を有する色素は、好ましくは、式（４）で表される化合物又はその塩である。

上記式（４）において、Ｐ及びＱは、各々独立に、ニトロ基、置換基を有してもよいアミノ基、置換基を有してもよいカルボニルアミド基、置換基を有してもよいナフトトリアゾール基、置換基を有してもよい炭素数１〜２０のアルキル基、置換基を有してもよいビニル基、置換基を有してもよいアミド基、置換基を有してもよいウレイド基、又は置換基を有してもよいアリール基、置換基を有しても良いカルボニル基、置換基を有しても良いアミノ基を表すが、必ずしもこれらに限定されない。ただし、ビフェニル骨格のＰ位置、および、／または、Ｑ位置にアゾ基を有する場合、蛍光発光は著しく小さくなるため好適ではない。

上記式（４）で表される化合物は、好ましくは、下記式（５）で表される化合物である。

上記式（５）において、ｊは、０〜２の整数を示す。（ＳＯ_３Ｈ）−基の好ましい置換位置は、特に限定されないが、好ましくはビニル基を１位とした時、２位、４位、６位が好ましく、特に好ましくは４位である。

上記式（５）において、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、及びＲ_４はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数が１〜４のアルキル基、炭素数１〜４のアルコキシ基、アラルキロキシ基、アルケニロキシ基、炭素数１〜４のアルキルスルホニル基、炭素数６〜２０のアリールスルホニル基、カルボンアミド基、スルホンアミド基、カルボキシアルキル基からなる群より選択される基である。カルボキシアルキル基としては、上記と同じで良い。

上記炭素数が１〜４のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ｎ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ターシャリブチル基、シクロブチル基等が挙げられる。

上記炭素数１〜４のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ｎ−ブトキシ基、ｓｅｃ−ブトキシ基、ターシャリブトキシ基、シクロブトキシ基等が挙げられる。

上記アラルキロキシ基としては、炭素数７〜１８のアラルキロキシ基等が挙げられる。

上記アルケニロキシ基としては、炭素数１〜１８のアルケニロキシ基等が挙げられる。

上記炭素数１〜４のアルキルスルホニル基としては、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、プロピルスルホニル基、ｎ−ブチルスルホニル基、ｓｅｃ−ブチルスルホニル基、ターシャリブチルスルホニル基、シクロブチルスルホニル基等が挙げられる。

上記炭素数６〜２０のアリールスルホニル基としては、フェニルスルホニル基、ナフチルスルホニル基、ビフェニルスルホニル基等が挙げられる。

上記式（５）において、Ｒ_１〜Ｒ_４の好ましい置換位置は、好ましくはビニル基を１位とした時、２位、４位、６位が好ましく、なかでも４位に置換基を有していることが特に好ましい。

上記式（５）で表される偏光発光色素の合成方法を次に説明する。
式（５）で表される偏光発光色素は公知の方法で作製できるが、例えば、４−ニトロベンズアルデヒド−２−スルホン酸をホスホネートと縮合させ、次いでニトロ基を還元することによって得られる。

式（５）で表される化合物は、特開平４−２２６１６２号公報に記載されている下記の化合物などで例示される。

上記式（１）〜（５）で表される化合物の塩は、無機陽イオン又は有機陽イオンと共に形成する塩である。無機陽イオンとしては、アルカリ金属、例えばリチウム、ナトリウム、及びカリウム等の陽イオン、並びに、アンモニウムイオン（ＮＨ_４ ^＋）が挙げられる。
有機陽イオンとしては、例えば、下記式（Ｄ）で表される有機アンモニウムが挙げられる。

式（Ｄ）中、Ｚ₁からＺ₄はそれぞれ独立に水素原子、アルキル、ヒドロキシアルキル、又はヒドロキシアルコキシアルキルを表わし、Ｚ₁からＺ₄の少なくともいずれか１つは水素原子以外の基である。

Ｚ₁からＺ₄の具体例としては、メチル、エチル、ブチル、ペンチル、及びヘキシル等のＣ_１−Ｃ_６アルキル、好ましくはＣ_１−Ｃ_４アルキル；ヒドロキシメチル、２−ヒドロキシエチル、３−ヒドロキシプロピル、２−ヒドロキシプロピル、４−ヒドロキシブチル、３−ヒドロキシブチル、及び２−ヒドロキシブチル等のヒドロキシＣ_１−Ｃ_６アルキル、好ましくはヒドロキシＣ_１−Ｃ_４アルキル；並びにヒドロキシエトキシメチル、２−ヒドロキシエトキシエチル、３−ヒドロキシエトキシプロピル、３−ヒドロキシエトキシブチル、及び２−ヒドロキシエトキシブチル等のヒドロキシＣ_１−Ｃ_６アルコキシＣ_１−Ｃ_６アルキル、好ましくはヒドロキシＣ_１−Ｃ_４アルコキシＣ_１−Ｃ_４アルキル等が挙げられる。

これらの無機陽イオン及び有機陽イオンうちより好ましいものとしては、ナトリウム、カリウム、リチウム、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノイソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、及びアンモニウム等の陽イオンが挙げられる。これらの中でも、リチウムイオン、アンモニウムイオン、及びナトリウムイオンがより好ましい。

その他、上記偏光発光素子において使用可能な偏光発光色素としては、例えば、
Ｃ．Ｉ．ＦｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔＢｒｉｇｈｔｅｒ５，
Ｃ．Ｉ．ＦｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔＢｒｉｇｈｔｅｒ８，
Ｃ．Ｉ．ＦｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔＢｒｉｇｈｔｅｒ１２，
Ｃ．Ｉ．ＦｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔＢｒｉｇｈｔｅｒ２８，
Ｃ．Ｉ．ＦｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔＢｒｉｇｈｔｅｒ３０，
Ｃ．Ｉ．ＦｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔＢｒｉｇｈｔｅｒ３３，
Ｃ．Ｉ．ＦｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔＢｒｉｇｈｔｅｒ３５０，
Ｃ．Ｉ．ＦｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔＢｒｉｇｈｔｅｒ３６０，
Ｃ．Ｉ．ＦｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔＢｒｉｇｈｔｅｒ３６５，
などがあげられる。これらの蛍光染料は遊離酸であっても、あるいはアルカリ金属塩（例えばＮａ塩、Ｋ塩、Ｌｉ塩）、アンモニウム塩又はアミン類の塩であってもよい。

上記にて得た偏光発光色素の１種単独又は２種以上を組み合わせ、配向させることにより、偏光光を発光する偏光発光素子が得られる。該偏光発光素子において、２種以上の偏光発光色素を用いる場合、それら偏光発光色素間の配合割合を調整することによって、様々な発光色になるよう調整することが可能となる。例えば、色度ａ^＊値及びｂ^＊値の絶対値がいずれも５以下となるように調整することにより、偏光発光素子が発光する偏光光を白色にすることが可能となる。上記色度ａ^＊値及びｂ^＊値は、それぞれ偏光発光素子に光を入射させたときに、偏光発光素子から出射される光について測定した分光分布に基づき、ＪＩＳＺ８７８１−４：２０１３に従って求められる。ＪＩＳＺ８７８１−４：２０１３に定められる物体色の表示方法は、国際照明委員会（略称「ＣＩＥ」）が定める物体色の表示方法に相当する。色度ａ^＊値及びｂ^＊値の測定は、通常、測定試料に自然光を照射して行われるが、本願の明細書及び特許請求の範囲においては、偏光発光素子に紫外光領域等の短波長の光を照射し、発光した光を測定することにより色度ａ^＊値及びｂ^＊値を確認できる。発光光のａ^＊の絶対値は、５以下、好ましくは４以下、より好ましくは３以下、さらに好ましくは２以下、特に好ましくは１以下である。また、発光光のｂ^＊の絶対値は、５以下、好ましくは４以下、より好ましくは３以下、さらに好ましくは２以下、特に好ましくは１以下である。ａ^＊値及びｂ^＊値の絶対値が、それぞれ独立に５以下であれば、人間の目では白色として感知することができ、さらにそれぞれが共に５以下であれば、より好ましい白色発光として感知することが出来る。発光する偏光が白色であることにより、太陽光のような自然な光源、ペーパーホワイト端末等の光源として利用が可能であり、カラ−フィルターなどを用いるディスプレイに置いても応用が簡易であるという利点がある。発光強度については、光っていることが目に感知出来ればディスプレイに応用することは問題ない。特に、本願の特徴としては発光光が高い偏光度を持つこと、および、可視域の透過率が高いことが重要である。

（２）その他の色素
上記偏光発光素子は、スチルベン骨格、又はビフェニル骨格を有する色素又はその塩を単独又は複数含むことに加えて、偏光発光機能を阻害しない範囲で、色調整等を目的として、必要に応じて他の有機染料又は他の蛍光染料を１種以上さらに含んでいてもよい。他の有機染料としては、特に限定されないが、二色性の高いものが好ましく、かつ、スチルベン骨格、又はビフェニル骨格の紫外光領域の偏光性能に影響が少ない色素が好ましい。他の有機染料としては、例えば、シー．アイ．ダイレクト．イエロー１２、シー．アイ．ダイレクト．イエロー２８、シー．アイ．ダイレクト．イエロー４４、シー．アイ．ダイレクト．オレンジ２６、シー．アイ．ダイレクト．オレンジ３９、シー．アイ．ダイレクト．オレンジ７１、シー．アイ．ダイレクト．オレンジ１０７、シー．アイ．ダイレクト．レッド２、シー．アイ．ダイレクト．レッド３１、シー．アイ．ダイレクト．レッド７９、シー．アイ．ダイレクト．レッド８１、シー．アイ．ダイレクト．レッド２４７、シー．アイ．ダイレクト．ブルー６９、シー．アイ．ダイレクト．ブルー７８、シー．アイ．ダイレクト．グリーン８０、及びシー．アイ．ダイレクト．グリーン５９等が挙げられる。これらの有機染料は遊離酸であっても、あるいはアルカリ金属塩（例えばＮａ塩、Ｋ塩、Ｌｉ塩）、アンモニウム塩又はアミン類の塩であってもよい。

上記他の有機染料又は他の蛍光染料を併用する場合、所望とする偏光発光素子の色調整のために、配合する染料を選択し、配合比率等を調整することが可能である。調製目的により、有機染料又は蛍光染料の配合割合は特に限定されるものではないが、一般的には、偏光発光素子１００質量部に対して、これら他の有機染料又は他の蛍光染料の総量が０．０１〜１０質量部の範囲で用いることが好ましい。

上記染色溶液は、上記の各染料に加え、必要に応じて更に染色助剤を含有してもよい。染色助剤としては、例えば、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、塩化ナトリウム、硫酸ナトリウム（芒硝）、無水硫酸ナトリウム及びトリポリリン酸ナトリウム等が挙げられ、好ましくは硫酸ナトリウムである。染色助剤の含有量は、使用される染料の染色性に基づく上記浸漬時間や染色溶液の温度等によって任意に調整可能であるが、染色溶液中に０．０００１〜１０質量％であることが好ましく、０．０００１〜２質量％であることがより好ましい。

上記染色工程後、該染色工程で基材の表面に付着した染色溶液を除去するために、任意に予備洗浄工程を経ることができる。予備洗浄工程を経ることによって、次に処理する液中に基材の表面に残存する染料が移行することを抑制することができる。予備洗浄工程では、洗浄液として一般的には水が用いられる。洗浄方法は、洗浄液に染色した基材を浸漬することが好ましく、一方で、洗浄液を当該基材に塗布することによって洗浄することもできる。洗浄時間は、特に限定されるものではないが、好ましくは１〜３００秒であり、より好ましくは１〜６０秒である。予備洗浄工程における洗浄液の温度は、基材を構成する材料が溶解しない温度であることが必要となり、一般的には５〜４０℃で洗浄処理が施される。尚、予備洗浄工程を経ずとも、偏光発光素子の性能には特段大きな影響を及ぼさないため、予備洗浄工程は省略することも可能である。

（架橋工程）
染色工程又は予備洗浄工程の後、基材に架橋剤を含有させることができる。基材に架橋剤を含有させる方法は、架橋剤を含む処理溶液に基材を浸漬させることが好ましく、一方で、当該処理溶液を基材に塗布又は塗工してもよい。処理溶液中の架橋剤としては、ホウ酸を含有する溶液を使用する。処理溶液中の溶媒は、特に限定されるものではないが、水が好ましい。処理溶液中のホウ酸の濃度は、０．１〜１５質量％であることが好ましく、０．１〜１０質量％であることがより好ましい。処理溶液の温度は、３０〜８０℃が好ましく、４０〜７５℃がより好ましい。また、この架橋工程の処理時間は３０秒〜１０分が好ましく、１〜６分がより好ましい。本発明に係る偏光発光素子の製造方法が、この架橋工程を有することにより、得られる偏光素子の発光する光の偏光度は高く、表示体として高いコントラストを示す。このことは、従来技術において、耐水性又は光透過性を改善する目的で使用されていたホウ酸の機能からは全く予期し得ない優れた作用である。また、架橋工程においては、必要に応じて、カチオン系高分子化合物を含む水溶液で、フィックス処理をさらに併せて行ってもよい。該フィックス処理により、偏光発光素子中の染料固定化が可能となる。このとき、カチオン系高分子化合物として、例えば、カチオン、ジシアン系としてジシアンアミドとホルマリン重合縮合物、ポリアミン系としてジシアンジアミド・ジエチレントリアミン重縮合物、ポリカチオン系としてエピクロロヒドリン・ジメチルアミン付加重合物、ジメチルジアリルアモンニウムクロライド・二酸化イオン共重合物、ジアリルアミン塩重合物、ジメチルジアリルアンモニウムクロライド重合物、アリルアミン塩の重合物、ジアルキルアミノエチルアクリレート四級塩重合物等が使用される。

（延伸工程）
上記架橋工程を経た後、延伸工程を実施する。延伸工程は、基材を一定の方向に一軸延伸することにより行われ、湿式延伸法又は乾式延伸法のいずれであってもよい。延伸倍率は、３倍以上であることが好ましく、より好ましくは５〜８倍である。

湿式延伸法においては、水、水溶性有機溶剤又はその混合溶液中で基材を延伸することが好ましい。より好ましくは、架橋剤を少なくとも１種含有する溶液中に基材を浸漬しながら延伸処理を行う。架橋剤は、例えば、上記架橋剤工程におけるホウ酸を用いることができ、好ましくは、架橋工程で使用した処理溶液中で延伸処理を行うことができる。延伸温度は４０〜７０℃であることが好ましく、４５〜６０℃がより好ましい。延伸時間は通常３０秒〜２０分であり、好ましくは２〜７分である。湿式延伸工程は、一段階の延伸で実施しても、二段階以上の多段延伸で実施してもよい。尚、延伸処理は、任意に、染色工程の前に行ってもよく、この場合には、染色の時点で染料の配向も一緒に行うことができる。

乾式延伸法において、延伸加熱媒体が空気媒体である場合には、空気媒体の温度が常温〜１８０℃で基材を延伸するのが好ましい。また、湿度は２０〜９５％ＲＨの雰囲気中であることが好ましい。基材の加熱方法としては、例えば、ロール間ゾーン延伸法、ロール加熱延伸法、熱間圧延伸法及び赤外線加熱延伸法等が挙げられるが、これらの延伸方法に限定されるものではない。乾式延伸工程は、一段階の延伸で実施しても、二段階以上の多段延伸で実施してもよい。

（洗浄工程）
延伸工程の際、基材の表面に架橋剤の析出又は異物が付着することがあるため、基材の表面を洗浄する洗浄工程を行うことができる。洗浄時間は１秒〜５分が好ましい。洗浄方法は、基材を洗浄液に浸漬することが好ましく、一方で、洗浄液を基材に塗布又は塗工によって洗浄することもできる。洗浄液としては、水が好ましい。洗浄処理は一段階で実施しても、２段階以上の多段処理で実施してもよい。洗浄工程の洗浄溶の温度は、特に限定されるものではないが、通常、５〜５０℃、好ましくは１０〜４０℃であり、常温であってよい。

上述した各工程で用いる溶液又は処理液の溶媒としては、上記水の他にも、例えば、ジメチルスルホキシド、Ｎ−メチルピロリドン、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、グリセリン、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコールまたはトリメチロールプロパン等のアルコール類、エチレンジアミンおよびジエチレントリアミン等のアミン類等が挙げられる。当該溶液又は処理液の溶媒は、これらに限定されるものではないが、最も好ましくは水である。また、これらの溶液又は処理液の溶媒は、１種単独で用いてもよく、２種以上の混合物を用いてもよい。

（乾燥工程）
洗浄工程の後、基材の乾燥工程を行う。乾燥処理は、自然乾燥により行うことができるものの、より乾燥効率を高めるため、ロールによる圧縮やエアーナイフ又は吸水ロール等による表面の水分除去等により行うことが可能であり、さらには、送風乾燥を行うことも可能である。乾燥処理の温度は、２０〜１００℃であることが好ましく、６０〜１００℃であることがより好ましい。乾燥時間は、３０秒〜２０分であることが好ましく、５〜１０分であることがより好ましい。

以上の方法で、本発明に係る偏光発光素子を作製することができる。本発明に係る偏光発光素子は偏光発光を示し、かつ、紫外線領域において偏光を示す偏光素子であり、二色性色素が高温や高湿熱環境下でも分解しないため、高い耐久性を有する。

上記偏光発光素子は、紫外光領域等の非可視光領域の光の照射を受け、紫外光領域の光を吸収し、そのエネルギーを利用して可視光領域の偏光光を発光する。偏光発光素子が発光する光が可視光領域の偏光光であることから、可視光領域の光に対して偏光機能を有する一般的な偏光板を介して偏光発光素子を観察した場合、その可視光領域に偏光機能を有する一般的な偏光板の軸の角度を変えることによって、偏光した発光光と非発光とを視認することができる。偏光発光素子が発光する偏光の偏光度は、７０％以上であり、好ましくは８０％以上、より好ましくは９０％以上、さらに好ましくは９５％以上、特に好ましくは９９％以上である。また、偏光発光素子は、可視光領域の光を吸収せずに透過させる。偏光発光素子の可視光領域の光の透過率は、視感度補正された透過率において、６０％以上であれば従来の液晶ディスプレイと比較して明らかに飛躍的な高透過な液晶ディスプレイが得られるが、好ましくは７０％以上、より好ましくは８０％以上、さらに好ましくは８５％以上、特に好ましくは９０％以上である。本発明で得られた偏光発光素子は、高い偏光度を有することから、非発光状態において可視光領域での吸収が小さくなり、見た目として透明度の高い偏光発光素子が得られるため好ましい。

［偏光発光板］
上記偏光発光素子の少なくとも一方の面に透明保護層を有しているものを、偏光発光板とする。該透明保護層は、偏光発光素子の耐水性や取扱性等を向上させるために使用され、該透明保護層は、上記偏光発光素子が示す偏光機能に何ら影響を与えるものではない。

上記透明保護層は、光学的透明性および機械的強度に優れる透明保護膜であることが好ましい。また、透明保護層は、偏光発光素子の形状を維持できる層形状を有するフィルムであることが好ましく、透明性および機械的強度の他に、熱安定性、水分遮蔽性等にも優れるプラスチックフィルムであることが好ましい。このような保護膜を形成する材料としては、例えば、セルロースアセテート系フィルム、アクリル系フィルム、四フッ化エチレン／六フッ化プロピレン系共重合体のようなフッ素系フィルム、或いは、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂又はポリアミド系樹脂からなるフィルム等が挙げられ、好ましくはトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルムやシクロオレフィン系フィルムが用いられる。透明保護層の厚さは、１μｍ〜２００μｍの範囲が好ましく、１０μｍ〜１５０μｍの範囲がより好ましく、４０μｍ〜１００μｍが特に好ましい。上記偏光板を製造する方法は、特に限定されるものではないが、例えば、偏光発光素子に透明保護層を重ねて、公知の処方にてラミネートすることによって偏光板を作製することができる。

該偏光発光板は、透明保護層と偏光発光素子との間に、透明保護層と偏光発光素子とを貼り合わせるための接着剤層をさらに備えていてもよい。該接着剤層を構成する接着剤は、特に限定されるものではないが、ポリビニルアルコール系接着剤、ウレタンエマルジョン系接着剤、アクリル系接着剤、ポリエステルーイソシアネート系接着剤等が挙げられ、好ましくはポリビニルアルコール系接着剤が用いられる。透明保護層と偏光発光素子とを接着剤により貼り合せた後、適切な温度で乾燥又は熱処理を行うことにより上記偏光発光板を作製することができる。

また、上記偏光発光板は、透明保護層の露出面に、反射防止層、防眩層、さらなる透明保護層等の公知の各種機能性層を適宜備えていてもよい。このような各種機能性を有する層を作製する場合、各種機能性を有する材料を透明保護層の露出面に塗工する方法が好ましく、各種機能性層又はフィルムを接着剤若しくは粘着剤を介して透明保護層の露出面に貼合せることも可能である。

上記さらなる透明保護層としては、例えば、アクリル系、ポリシロキサン系等のハードコート層、ウレタン系の保護層等が挙げられる。また、単体透過率をより向上させるために、透明保護層の露出上に反射防止層を設けることもできる。反射防止層は、例えば、二酸化珪素、酸化チタン等の物質を、透明保護層上に蒸着又はスパッタリング処理するか、或いは、フッ素系物質を透明保護層上薄く塗布することにより形成することができる。

上記偏光発光素子、さらには、偏光発光素子、又は偏光発光板に、光を波として捉えた時に、可視光の一軸の光を吸収して偏光機能を成す素子である偏光板、いわゆる一般的な偏光板を積層等複合させることにより本願の面状偏光発光素子を得ることが出来る。

（偏光板）
上記可視域の光に対して偏光性能を有する偏光板とは、可視域の波長において偏光制御可能な偏光板であれば特に限定されない。該偏光板としては、ヨウ素系偏光板、染料系偏光板、特定の波長のみを偏光制御できる染料系偏光板、ポリエンを利用したタイプの偏光板、ワイヤーグリッドタイプの偏光板などであってもよい。上記偏光板は、可視域の光に対して偏光性能を有する偏光板は、４００〜７００ｎｍの一部又は全部の波長域の光に対して偏光性能を有している。ヨウ素系偏光板としては例えば特開２００１−２９００２９、特開２０１０−０７２５４８が挙げられ、染料系偏光板としては特開２００１−０３３６２７、特開２００４−２５１９６２が挙げられ、特定の波長のみを偏光制御出来る染料系偏光板であれば、特開２００７−０８４８０３、特開２００７−２３８８８８が挙げられ、ポリエンを利用した偏光板であれば、特表２００５−５２７８４７、特表２００５−５１７９７４が挙げられ、ワイヤーグリッドタイプの偏光板としては特表２００３−５１９８１８、特表２００３−５０２７０８があげられる。

上記面状偏光発光素子の光透過率は、一般的な偏光板の透過率である視感度補正透過率で３５〜４５％と同等で問題はないが、偏光発光素子または偏光発光板から発光した偏光した光が、その吸収軸に対して透過しなければ問題ないので、視感度補正透過率として３０％〜８０％の偏光素子またはその偏光板であっても使用は可能である。好ましくは３０〜６５％、より好ましくは３５〜５５％、さらに好ましくは４０〜５０％が良い。

（紫外線波長高透過型偏光素子・偏光板）
上記面状偏光発光素子に用いる好ましい偏光板の形態として、紫外光領域の波長において高い透過率を示す偏光素子、すなわち紫外線波長高透過型偏光素子、または、それを用いた偏光板が挙げられる。該偏光板は、一般的なアゾ染料を用いた染料系偏光板が好ましく用いることが出来、紫外光領域の光の吸収が低いため上記面状偏光発光素子において好適に用いられる。上記紫外線波長高透過型偏光素子は、染料系偏光板に対して、紫外線吸収能力のないトリアセチルセルロースフィルム等をラミネートすることによって得ることが出来る。上記紫外線波長高透過型偏光素子またはそれを用いた偏光板の紫外光領域の光透過率は２０〜９５％であることが好ましい形態として挙げられるが、より好ましくは３５〜９５％、さらに好ましくは５０〜９５％、特に好ましくは６０〜９５％が良い。

上記偏光発光素子またはそれよりなる偏光発光板と紫外線波長高透過型偏光素子を用いた偏光板が積層されていることにより面状偏光発光素子を得る。本発明における一つの面状発光素子の形態として、偏光発光素子または偏光発光板の発光軸（紫外域にとっては吸収軸）に対して、紫外線波長高透過型偏光素子に対して用いる偏光板と同軸に配置されることが挙げられる。その方式により、偏光発光素子または偏光発光板の発光した偏光光が一方の面の偏光板によって吸収されて、面に対して一方の面方向にしか発光しない面状偏光発光素子となる。

さらに、本発明における面状発光素子の一つの形態として、上記面状偏光発光素子に位相を制御する媒体を設けることによって、偏光発光素子または偏光発光板の発光軸（紫外域にとっては吸収軸）に対して紫外線波長高透過型偏光素子を用いた偏光板が同軸とは異なる軸に配置しても良い面状発光素子が作製出来る。これにより、紫外線波長高透過型偏光素子を用いた偏光板の側から紫外光を照射した場合でも、該偏光板の吸収軸に紫外光を減光されないか、もしくは減光が少ない状態で、偏光発光素子または偏光発光板に紫外光領域〜近紫外可視光領域の光が照射されるようになるため、さらに好ましい形態となる。

（位相を制御する媒体）
上記位相を有する媒体とは、位相差板（波長板、位相差フィルムとも呼ばれる）が挙げられ、電気的に液晶を駆動させて制御する液晶パネル（液晶セル）等も挙げられる。特に、位相制御する媒体として、電気的に位相を制御可能な液晶パネル（液晶セル）が好ましい。光には粒子と波の性質があるが、光を波として表現した場合、その波の位相を制御可能であることを意味する。偏光性能に着目した場合、例えば、波長板は、直線偏光の光に所定の位相差を与える光学機能素子であり、偏光は特定の軸の光に対して、その他の軸（例えば９０°）において、異なる位相を設けることが可能である。すなわち、一つの偏光光に対して、その光路上に波長板を設けることにより、その逆の軸の偏光としたり、円偏光、楕円偏光などを新たに付与することが可能となる。したがって、波長板は、配向した複屈折材料（例えば、延伸フィルム）などを利用して直交する２つの偏光成分に位相差をつけることにより、入射した光の偏光の状態を変えることが出来る素子と言える。この波長板の具体的用途としては、例えば、特定の光の波長をλとした場合、そのλ／２の位相差板の遅相軸を偏光の軸に対して４５°に設置することにより、波長板（位相差板）に入射した直線偏光を９０°回転させ、入射した偏光軸とは直交（９０°）方向に偏光軸を有する偏光として出射することを可能とする。尚、軸の角度は目的とする偏光した光の軸に対して、４５°に設置する場合、１０°程度の誤差まで許容できるが、好ましくは４０〜５０°の範囲、さらに好ましくは４２〜４８°の範囲、特に好ましくは４４〜４６°の範囲で配置されることが好ましい。また、λ／４の位相差板の遅相軸を偏光の軸に対して４５°に設置した場合には、波長板（位相差板）に入射した直線偏光を、円偏光として出射することを可能とする。

偏光発光素子または偏光発光板の偏光発光軸と、偏光板の吸収軸が９０°で配置されており、その間に可視域の波長に対して位相差値が１／２λである位相差板が４５°で配置されているとき、面状偏光発光素子は特に好ましい。可視域の波長に対して１／２λの位相差値を有する位相差板を偏光発光素子または偏光発光板の発光軸に対して４５°に配置することによって、偏光発光素子または偏光発光板から発光した偏光光は、９０°軸が変わる。それによって偏光発光素子または偏光発光板の偏光発光軸より発光した可視光は、９０°変わっていることによって偏光板の吸収軸に吸収される。よって、一方の面に偏光した光が発光されるため、本構成により面状偏光発光素子として機能する。

また、位相差板には各波長によって位相差が一定な場合と、一定ではない場合がある。各波長で位相差が一定でない場合、波長分散があると言われ、一般的に正分散、または、負分散と呼ばれる波長依存性が生じることがある。偏光発光素子と偏光板との間に、位相差板が設けられており、その位相差板が紫外光領域〜近紫外可視光領域の位相差と、可視光領域の３８０〜７８０ｎｍの位相差が異なる場合、その面状偏光発光素子は、紫外域の光をさらに高く透過しつつも、可視光領域の光は偏光板の吸収軸で光を吸収するため好ましい。例えば、偏光発光素子または偏光発光板の偏光発光軸と偏光板の吸収軸を直交して設け、その間に可視光領域の波長に対して１／２λの位相差値を有する位相差板を偏光発光素子または偏光発光板の発光軸に対して４５°に配置し、紫外光領域〜近紫外可視光領域の光を偏光発光素子または偏光発光板側より照射した場合、偏光発光軸より発光した可視光は、偏光板が設けられた側では位相差板によって、偏光が９０°変わることにより、偏光板の吸収軸に吸収され、もう一方の面からは光は吸収されずに偏光を発光する。よって、一方の面に偏光した可視光が発光されるため、本構成により面状偏光発光素子として機能する。一方、照射された紫外光領域の光は、偏光板を透過後に直線偏光になったとしても、偏光板と偏光発光素子が直交で設けられていることと、該直線偏光が位相差板とその波長分散によって可視光領域の光と異なる偏光した光（円偏光、楕円偏光、または異なる軸の直線偏光）に変換されながら偏光発光素子または偏光発光板に照射されるため、透過した紫外光の損失が少ない状態で偏光発光素子または偏光発光板に照射される。このことから、紫外光領域の光が偏光発光素子または偏光発光板に照射が効率よく照射され、発光輝度を高めつつ、偏光発光素子または偏光発光板より発光した可視光領域の光は偏光板を通して片面からは出ないため、高い輝度を有する面状偏光発光素子として好適に機能する。

さらに、偏光発光素子または偏光発光板に対して偏光解消フィルム、例えば高位相差によってランダム偏光を生じさせる位相差板を設けることによって偏光発光素子から発光される偏光可視光領域の光を、偏光がない可視光領域の光に変えることが出来る。例えば、偏光発光素子または偏光発光板の偏光発光軸と偏光板の吸収軸が９０°で配置されており、その間に可視光領域の波長に対して位相差値が１／２λである位相差板が４５°で配置されており、かつ、偏光発光素子または偏光発光板面に偏光解消フィルムが儲けられた場合、面状偏光発光素子は片面一方からは発光しないにも関わらず、逆面からは偏光していない可視光が発光させることが出来る。よって、本構成も一つの好ましい構成として挙げることが出来る。近年では、偏光解消フィルムも販売されており、例えば “東洋紡社製ＳＲＦ”等が好適に用いることが出来る。偏光解消フィルムの透過率は５０〜９９％が良いが、好ましくは７０〜９９％、さらに好ましくは８０〜９９％である。

上記面状偏光発光素子が設けられている表示装置であって、該面状偏光発光素子が含む紫外線波長高透過型偏光素子を用いた偏光板が観察者側に設けられている表示装置または表示対称物は、面状偏光発光素子が可視光領域で視認できない紫外光領域の光照射によって可視光領域の光を発光するため、観察者方向へ視認できる発光を照射することなく、表示対象物に対して照射できる表示装置または表示対称物となるため好ましい。特に、この表示装置が、反射型液晶表示装置である場合、面状偏光発光素子が反射型液晶表示装置を可視光で照射しながらも、観察者方向へ光を照射しないことから、好ましいフロントライトとして機能する。特に、反射型液晶表示装置にとって、従来は一般的な偏光板を用いて表示しており、該偏光板が３５〜４５％の可視透過率であったため表示明度が低くなり、表示品位は低下してしまっていたが、上記面状偏光発光素子は偏光光を照射するため、従来の偏光板の課題であった透過率低下が起こらず、輝度が高められるため特に好ましいフロントライト（前面照射ライト）として機能することが出来る。

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、これらは例示的なものであって、本発明をなんら限定するものではない。また、下記に記載されている「％」及び「部」は、特に言及されない限り質量基準である。尚、各実施例及び比較例で使用した化合物の各構造式において、スルホ基等の酸性官能基は、遊離酸の形態で記載した。

（合成例１）
市販品の４−アミノ−４’−ニトロスチルベン−２，２’−ジスルホン酸３５．２部を水３００部に加え撹拌し、３５％塩酸を用いてｐＨ０．５とした。得られた溶液に４０％亜硝酸ナトリウム水溶液１０．９部を加え、１０℃で１時間撹拌し、続いて６−アミノナフタレン−２−スルホン酸１７．２部を加え、１５％炭酸ナトリウム水溶液でｐＨ４．０に調製後４時間撹拌した。得られた反応液に塩化ナトリウム６０部を加え、析出固体をろ過分離、さらにアセトン１００部にて洗浄することにより、中間体である式（６）の化合物のウェットケーキ１２４．０部を得た。

得られた式（６）の中間体６２．３部を水３００部に加え撹拌し、２５％水酸化ナトリウム水溶液を用いてｐＨ１０．０とした。得られた溶液に２８％アンモニア水２０部、及び硫酸銅五水和物９．０部を加え、９０℃で２時間撹拌した。得られた反応液に塩化ナトリウム２５部を加え、析出固体をろ過分離、さらにアセトン１００部にて洗浄することにより、式（７）の化合物のウェットケーキ４０．０部を得た。このウェットケーキを８０℃の熱風乾燥機で乾燥することにより下記式（７）の化合物（λｍａｘ：３７６ｎｍ）２０．０部を得た。

（偏光発光素子の作製）
厚さ７５μｍのポリビニルアルコールフィルム（クラレ社製ＶＦ−ＰＳ＃２４００）を４０℃の温水に３分間浸漬して、フィルムを膨潤させた。膨潤して得られたフィルムを、化合物例５−１に記載の４，４’−ビス−（スルホスチリル）ビフェニル二ナトリウム水溶液（ＢＡＳＦ社製ＴｉｎｏｐａｌＮＦＷＬｉｑｕｉｄ）１．０重量部、合成例１で得られた化合物（７）を０．３重量部、芒硝を１．０重量部、水１５００重量部を含有する４５℃の水溶液に、４分間浸漬して含有させた。得られたフィルムを３％ホウ酸水溶液中５０℃で５倍に５分間で延伸した。延伸して得られたフィルムを、緊張状態を保ったまま常温の水で２０秒間水洗し、乾燥して偏光発光素子を得た。

（偏光発光素子を用いた偏光発光板の作製）
紫外線吸収剤を含有しないトリアセチルセルロースフィルム（富士フィルム社製ＺＲＤ-６０）を１．５規定の水酸化ナトリウム水溶液で、３５℃で１０分間処理し、水洗し、次いで、７０℃で１０分乾燥させた。アルカリ処理して得られたトリアセチルセルロースフィルムを、上記で得た偏光発光素子の両面に４％のポリビニルアルコール樹脂（日本酢ビポバール社製ＮＨ−２６）を含む水溶液を介してラミネートし、７０℃で１０分乾燥させ、偏光発光板を得た。本偏光発光板に紫外線を照射したところ白色な発光をし、かつ、さらに偏光板を介して該発光を確認したところ白色の偏光発光をしていることを確認した。

（偏光板）
一般的な偏光板として、ポラテクノ社製ＳＫＮ−１８２４３Ｐを用いて本願のディスプレイを作製した。一般的な偏光板とは可視域に高い偏光機能を有し、紫外域の光の透過率が著しく低い偏光板製品である。

（紫外線域高透過型偏光素子の作製）
厚さ７５μｍのポリビニルアルコールフィルム（クラレ社製ＶＦ−ＰＳ＃２４００）を４０℃の温水に３分間浸漬して、フィルムを膨潤させた。膨潤して得られたフィルムを、Ｃ．Ｉ．ＤｉｒｅｃｔＯｒａｎｇｅ３９を０．３部、Ｃ．Ｉ.ＤｉｒｅｃｔＲｅｄ８１を０．１部、Ｃ．Ｉ.ＤｉｒｅｃｔＢｌｕｅ６９を０．３部、芒硝を１．０部、水を１５００部含有する４５℃の水溶液に、４分間浸漬して含有させた。得られたフィルムを３％ホウ酸水溶液中に５０℃で５分間浸漬し、５倍に延伸した。延伸して得られたフィルムを、緊張状態を保ったまま常温の水で２０秒間水洗し、乾燥して紫外線域高透過型偏光素子を得た。

（紫外線域高透過型偏光板の作製）
紫外線吸収剤を含有しないトリアセチルセルロースフィルム（富士フィルム社製ＺＲＤ-６０）を１．５規定の水酸化ナトリウム水溶液で、３５℃で１０分間処理し、水洗し、次いで、７０℃で１０分乾燥させた。アルカリ処理して得られたトリアセチルセルロースフィルムを、上記で得た紫外線域高透過型偏光素子の両面に４％のポリビニルアルコール樹脂（日本酢ビポバール社製ＮＨ−２６）を含む水溶液を介してラミネートして、７０℃で１０分乾燥させ、偏光板を得た。以下、本偏光板は、紫外線域高透過型偏光板と記載する。

得られた各偏光板を、下記のように評価した。

［評価］
（ａ）単体透過率Ｔｓ、平行位透過率Ｔｐ、及び直交位透過率Ｔｃ
各測定試料の単体透過率Ｔｓ、平行位透過率Ｔｐ、及び直交位透過率Ｔｃを、分光光度計（日立製作所社製「Ｕ−４１００」）を用いて測定した。ここで、単体透過率Ｔｓは、測定試料を１枚で測定した際の各波長の透過率である。平行位透過率Ｔｐは、２枚の測定試料をその吸収軸方向が平行となるように重ね合せて測定した各波長の分光透過率である。直交位透過率Ｔｃは、２枚の偏光板をその吸収軸が直交するように重ね合せて測定した分光透過率である。測定は、２２０〜７８０ｎｍの波長にわたって行った。

（ｂ）偏光度ρ
各測定試料の偏光度ρを、以下の式（Ｉ）に、平行透過率Ｔｐ及び直交透過率Ｔｃを代入して求めた。

（式１）
ρ＝｛（Ｔｐ−Ｔｃ）／（Ｔｐ＋Ｔｃ）｝^１／２×１００・・・式（Ｉ）

（ｃ）視感度に補正された単体透過率Ｙｓ
各測定試料の単体透過率Ｙｓは、可視域における４００〜７００ｎｍの波長領域で、所定波長間隔ｄλ（ここでは５ｎｍ）おきに求めた上記単体透過率Ｔｓについて、ＪＩＳＺ８７２２：２００９に従って視感度に補正した透過率である。具体的には、単体透過率Ｔｓを式（Ｖ）に代入して算出した。なお、下記式（Ｖ）中、Ｐλは標準光（Ｃ光源）の分光分布を表し、ｙλは２度視野等色関数を表す。

(式２)

得られた偏光発光板、紫外線域光透過型偏光板、偏光板のそれぞれにおける３７５ｎｍの単体透過率（Ｔｓ３７５）、３７５ｎｍの偏光度（ρ ３７５）、視感度に補正した透過率（Ｙｓ）、および、視感度に補正した偏光度（ρｙ）を表１に示す。得られたそれぞれの偏光板におる紫外域、および、可視域の偏光板の偏光機能が分かる。

（ｄ）発光した光の偏光の測定
光源として、紫外線ＬＥＤ３７５ｎｍハンドライトタイプブラックライト（日亜化学工業社製「ＰＷ−ＵＶ９４３Ｈ−０４」）を用い、光源に紫外線透過・可視カットフィルター（五鈴精工硝子社製「ＩＵＶ−３４０」）を設置し可視光をカットした。その上で、可視光領域及び紫外光領域の光に対して偏光機能を有する偏光板（ポラテクノ社製「ＳＫＮ−１８０４３Ｐ」、厚さ１８０μｍ、Ｙｓは４３％）と、上記で得られた各測定試料とを設置し、測定試料が発光している偏光発光を分光放射照度計（ウシオ電機社製「ＵＳＲ−４０」）にて測定した。すなわち、光源からの光が、紫外線透過・可視カットフィルター、可視域及び紫外に偏光を有する偏光板、及び測定試料を、この順に通過し、分光放射照度計に入射するように配置して測定した。その際に、測定試料の紫外線の吸収が最大になる吸収軸と、紫外・可視偏光板の吸収軸方向が平行となるように重ね合せて測定した各波長の分光発光量をＬｗ（弱発光軸）、測定試料の紫外線の吸収が最大になる吸収軸と、可視域及び紫外に偏光を有する偏光板（ポラテクノ社製「ＳＫＮ−１８０４３Ｐ」）の吸収軸方向が直交となるように重ね合せて測定した各波長の分光発光量をＬｓ（強発光軸）として、Ｌｗ及びＬｓを測定した。測定試料と一般的な偏光板との吸収軸が平行な場合と、直交の場合との可視域で発光された光のエネルギー量を確認することで、可視域である４００ｎｍ〜７００ｎｍにおいて偏光した発光した光の評価を行った。

表２に得られた各偏光板の４６０ｎｍ、５５０ｎｍ、６１０ｎｍ、６７０ｎｍの各波長におけるＬｓ値及びＬｗ値を示す。

表２に示されるように、偏光発光板は、紫外線域高透過型偏光板及び偏光板より顕著に高いＬｗ値とＬｓ値が検出されていることから、紫外線を照射することによって強く発光し、その発光光は偏光を有していることが分かる。また、各波長いずれにおいてもＬｗ値とＬｓ値の差がより顕著であり、良好なコントラストを有していることが分かる。また、ＪＩＳＺ８７８１−４：２０１３より求められる偏光発光板のＬｓ時の色度ａ^＊値及びｂ^＊値は、ａ^＊値が０．６８、及びｂ^＊値は−１．２であった。このことから、偏光発光板は白色光を発光していることが分かる。

（実施例１）
紫外線波長高透過型偏光板と偏光発光板とを、日本化薬社製粘着剤”ＰＴＲ−１０４” を用いて、紫外線波長高透過型偏光板の吸収軸と偏光発光板の発光軸が同軸になるように積層し、面状偏光発光素子を得た。得られた面状偏光発光素子に、紫外線ＬＥＤ３７５ｎｍハンドライトタイプブラックライト（日亜化学工業社製「ＰＷ−ＵＶ９４３Ｈ−０４」）にて紫外線光照射を行った結果、紫外線波長高透過型偏光板を貼合した面側からは発光が確認できず、偏光発光板側のみ発光を確認した。また、その発光は偏光発光をしていた。

（実施例２）
一般的な偏光板と偏光発光板とを、日本化薬社製粘着剤”ＰＴＲ−１０４”を用いて積層し、貼り合せた。さらに偏光発光板側に導光板を積層することにより、面状偏光発光素子を得た。導光板端部より、紫外線ＬＥＤ３７５ｎｍハンドライトタイプブラックライト（日亜化学工業社製「ＰＷ−ＵＶ９４３Ｈ−０４」）にて紫外線光照射を行った結果、一般的な偏光板側の面からは発光が確認できず、偏光発光板より発光が確認出来た。また、偏光発光板より得られた発光は偏光を有していた。

（実施例３）
紫外線波長高透過型偏光板と５４０ｎｍの波長に対して１／２λの位相差を有する位相差板として２７０ｎｍの位相差板とを、遅相軸が４５°になるように貼合し、さらに偏光発光板を日本化薬社製粘着剤”ＰＴＲ−１０４”を用いて、紫外線波長高透過型偏光板の吸収軸と偏光発光板の発光軸が直交軸になるように積層し、面状偏光発光素子を得た。紫外線ＬＥＤ３７５ｎｍハンドライトタイプブラックライト（日亜化学工業社製「ＰＷ−ＵＶ９４３Ｈ−０４」）にて紫外線光照射を行った結果、紫外線波長高透過型偏光板側の面からは発光が確認できず、偏光発光板より発光が確認出来た。また、偏光発光板より得られた発光は偏光を有していた。紫外線波長高透過型偏光板より照射した場合であっても、得られた発光輝度は実施例１の面状偏光発光素子よりも高輝度であった。得られた面状偏光発光素子を反射型ＬＣＤ（ダイソージャパン社製デジタルテーブルクロックＤ０１１（時計ＡＮｏ．７））の前面に設け、紫外線ＬＥＤ３７５ｎｍハンドライトタイプブラックライト（日亜化学工業社製「ＰＷ−ＵＶ９４３Ｈ−０４」）にて紫外線光照射を行ったところ、輝度が高く、視認性が向上した。

（実施例４）
紫外線波長高透過型偏光板と５４０ｎｍの波長に対して１／２λの位相差を有する位相差板として２７０ｎｍの位相差とを、遅相軸が４５°になるように貼合し、偏光発光板を日本化薬社製粘着剤”ＰＴＲ−１０４”を用いて、紫外線波長高透過型偏光板の吸収軸と偏光発光板の発光軸が直交軸になるように積層し、面状偏光発光素子を得た。さらに、偏光発光板側に偏光解消フィルム（東洋紡社製ＳＲＦ）を貼合し、面状発光フィルムを得た。紫外線ＬＥＤ３７５ｎｍハンドライトタイプブラックライト（日亜化学工業社製「ＰＷ−ＵＶ９４３Ｈ−０４」）にて紫外線光照射を行った結果、紫外線波長高透過型偏光板側からは発光が確認できず、偏光発光板より発光していることを確認し、偏光解消フィルムから照射されている光は、偏光を有していなかった。紫外線波長高透過型偏光板より照射した場合であっても、得られた発光輝度は実施例１の面状偏光発光素子よりも高輝度であった。得られた面状偏光発光素子を反射型ＬＣＤ（ダイソージャパン社製デジタルテーブルクロックＤ０１１（時計ＡＮｏ．７））の前面に設け、紫外線ＬＥＤ３７５ｎｍハンドライトタイプブラックライト（日亜化学工業社製「ＰＷ−ＵＶ９４３Ｈ−０４」）にて紫外線光照射を行ったところ、設けない場合よりも輝度が高く、視認性が向上した。

（比較例１）
実施例１において、紫外線波長高透過型偏光板を用いずに、紫外線光照射を行った。その結果、偏光発光板の両面から、それぞれの面で実施例１における紫外線波長高透過型偏光板を用いてない面側と同様に強い発光していることから、両面から強い偏光を発光していることを確認した。

（比較例２）
実施例１において、紫外線波長高透過型偏光板の代わりに可視ニュートラル・デンシティーフィルター（富士フィルム社製ＮＤ−１．０）を用いて紫外線光照射を行った。その結果、一方の面からの発光光量は低下し、ＮＤ−１．０が設けられた面から発する可視偏光光の光量は認識できるものであった。尚、そのＮＤ−１．０を用いた場合は、可視透過率も９．６％へ低下していることも確認した。

以上のことから、本願の面状偏光発光素子は、従来の蛍光発光フィルムとは異なり、高い透明性を有しながら、偏光を発光し、かつ、面に対して一方の面側発光しうることが分かる。これは、光学表示装置だけでなく、様々な紙媒体等への表示への応用が可能であり、特に、反射型液晶ディスプレイには好適である。さらに、本願の面状偏光発光素子は、紫外線領域の光によって発光をさせることが出来るため、目に見えない光によって、偏光を発光させることが出来ることで、セキュリティ性や意匠性等、様々な利点を活かした応用が可能である。

Claims

紫外光領域〜近紫外可視光領域の光を照射することによって、可視光領域の光を偏光発光する素子（偏光発光素子）と、可視光領域の光で機能する偏光板とを含む素子であって、該素子の有する面のうち一方の面方向に向けて発光する面状偏光発光素子。
可視光領域の光の透過率が３０〜９０％である請求項１に記載の面状偏光発光素子。
前記偏光板が積層されている請求項２に記載の面状偏光発光素子。
面状偏光発光素子の光の吸収軸と、偏光板の光の吸収軸が、異なる軸で積層されていることを特徴とする請求項３に記載の面状偏光発光素子。
偏光発光素子の偏光発光軸と、偏光板の吸収軸とが９０°の角度となるよう配置されており、可視光領域の波長に対して位相差値が１／２λ、かつ、３５〜５５°の角度となるよう配置されている請求項４に記載の面状偏光発光素子。
面状偏光発光素子と偏光板間に、位相差板が設けられており、該位相差板が、紫外光領域〜近紫外可視光領域の位相差値と、可視光領域の４５０〜７００ｎｍの位相差値が異なる請求項５に記載の面状偏光発光素子。
偏光板の紫外光領域の光透過率が２０〜９０％である請求項３〜６のいずれか一項に記載の面状偏光発光素子。
請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の面状偏光発光素子において、該面状偏光発光素子に設けられている偏光板が観察者側に設けられている表示装置。
液晶表示装置である請求項８に記載の表示装置。