JP5412225B2 - 二色性色素組成物、光吸収異方性膜および偏光素子 - Google Patents
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Description
例えば、LCD(液晶素子)では表示における旋光性や複屈折性を制御するために直線偏光板や円偏光板が用いられている。OLED(有機エレクトロルミネッセンス素子)においても外光の反射防止のために円偏光板が使用されている。従来、これらの偏光板(偏光素子)にはヨウ素が二色性物質として広く使用されてきた。しかしながら、ヨウ素は昇華性が大きいために偏光素子に使用した場合、その耐熱性や耐光性が十分ではなかった。また、その消光色が深い青になり、全可視スペクトル領域にわたって理想的な無彩色偏光素子とは言えなかった。
また本発明は本発明者らの見いだしたかかる知見に基づいてなされるに至ったものである。
〔1〕X線回折測定において膜面内方向の周期構造に由来する回折ピークを示し、その半値幅が1.0Å以下である下記一般式(Ib)又は(Ic)で表される二色性色素の少なくとも一種を有することを特徴とする光吸収異方性膜。
〔3〕前記回折ピークが表す周期が3.5〜10.0Åである、〔1〕または〔2〕に記載の光吸収異方性膜。
〔4〕膜厚が0.01〜30μmである、〔1〕〜〔3〕のいずれか1項に記載の光吸収異方性膜。
〔5〕配向膜上に形成されたことを特徴とする、〔1〕〜〔4〕のいずれか1項に記載の光吸収異方性膜。
〔6〕前記二色性色素が液晶性を有する、〔1〕〜〔5〕のいずれか1項に記載の光吸収異方性膜。
〔7〕前記二色性色素がネマチック液晶性を有する、〔1〕〜〔6〕のいずれか1項に記載の光吸収異方性膜。
〔8〕前記〔1〕〜〔6〕のいずれか1項に記載の光吸収異方性膜を形成するための二色性色素組成物であって、該組成物が、前記一般式(Ib)又は(Ic)で表される二色性色素の少なくとも一種を含有する、二色性色素組成物。
〔9〕前記〔1〕〜〔7〕のいずれか1項に記載の光吸収異方性膜を用いた偏光素子。
〔10〕前記〔9〕に記載の偏光素子を用いた表示装置。
〔11〕 少なくとも
[1]基板を直接、又は該基板上に形成された配向膜をラビング、もしくは光照射する工程と、
[2]該基板又は該配向膜上に、〔8〕に記載の二色性色素組成物を塗布する工程と、
[3]該二色性色素組成物を配向させ偏光素子とする工程
をこの順に含む〔9〕に記載の偏光素子の製造方法。
(二色性色素)
二色性色素組成物における二色性色素は、液晶性を有する限り二色性色素としては特に制限はなく、例えば、アゾ系色素、シアニン系色素、アゾ金属錯体、フタロシアニン系色素、ピリリウム系色素、チオピリリウム系色素、アズレニウム系色素、スクワリリウム系色素、キノン系色素、トリフェニルメタン系色素、及びトリアリルメタン系色素等を挙げることができる。好ましくは、アゾ系色素またはアゾ金属錯体である。本発明において、「二色性色素」とは、方向によって吸光度が異なる色素を意味する。
また、「二色性」および「二色比」は、二色性色素組成物を光吸収異方性膜としたときの、偏光軸方向の偏光の吸光度に対する、吸収軸方向の偏光の吸光度の比で計算される。
二色性色素組成物は、本発明の一般式(Ib)又は(Ic)で表される二色性色素を含む下記一般式(I)で表されるアゾ色素の少なくとも一種を含有することが特に好ましい。
アルキル基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜12、特に好ましくは炭素数1〜8のアルキル基であり、例えば、メチル基、エチル基、イソプロピル基、tert−ブチル基、n−オクチル基、n−デシル基、n−ヘキサデシル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などが挙げられる)、アルケニル基(好ましくは炭素数2〜20、より好ましくは炭素数2〜12、特に好ましくは炭素数2〜8のアルケニル基であり、例えば、ビニル基、アリール基、2−ブテニル基、3−ペンテニル基などが挙げられる)、アルキニル基(好ましくは炭素数2〜20、より好ましくは炭素数2〜12、特に好ましくは炭素数2〜8のアルキニル基であり、例えば、プロパルギル基、3−ペンチニル基などが挙げられる)、アリール基(好ましくは炭素数6〜30、より好ましくは炭素数6〜20、特に好ましくは炭素数6〜12のアリール基であり、例えば、フェニル基、2,6−ジエチルフェニル基、3,5−ジトリフルオロメチルフェニル基、ナフチル基、ビフェニル基などが挙げられる)、置換もしくは無置換のアミノ基(好ましくは炭素数0〜20、より好ましくは炭素数0〜10、特に好ましくは炭素数0〜6のアミノ基であり、例えば、無置換アミノ基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、アニリノ基などが挙げられる)、
これらの置換基はさらにこれらの置換基によって置換されていてもよい。また、置換基が二つ以上有する場合は、同じでも異なってもよい。また、可能な場合には互いに結合して環を形成していてもよい。
該フェニル基又は該ナフチル基が有していてもよい置換基としては、アゾ化合物の溶解性やネマチック液晶性を高めるために導入される基、色素としての色調を調節するために導入される電子供与性や電子吸引性を有する基、又は配向を固定化するために導入される重合性基を有する基が好ましく、具体的には、前記R1〜R4で表される置換基と同義である。好ましくは、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルケニル基、置換基を有していてもよいアルキニル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいアルコキシ基、置換基を有していてもよいオキシカルボニル基、置換基を有していてもよいアシルオキシ基、置換基を有していてもよいアシルアミノ基、置換基を有していてもよいアミノ基、置換基を有していてもよいアルコキシカルボニルアミノ基、置換基を有していてもよいスルホニルアミノ基、置換基を有していてもよいスルファモイル基、置換基を有していてもよいカルバモイル基、置換基を有していてもよいアルキルチオ基、置換基を有していてもよいスルホニル基、置換基を有していてもよいウレイド基、ニトロ基、ヒドロキシ基、シアノ基、イミノ基、アゾ基、ハロゲン原子であり、特に好ましくは、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルケニル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいアルコキシ基、置換基を有していてもよいオキシカルボニル基、置換基を有していてもよいアシルオキシ基、ニトロ基、イミノ基、アゾ基である。これらの置換基のうち、炭素原子を有するものについては、炭素原子数の好ましい範囲は、R1〜R4で表される置換基についての炭素原子数の好ましい範囲と同様である。
該芳香族複素環基が有していてもよい置換基としては、メチル基、エチル基等のアルキル基、メトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基、無置換あるいはメチルアミノ基等のアミノ基、アセチルアミノ基、アシルアミノ基、ニトロ基、ヒドロキシ基、シアノ基、ハロゲン原子等が挙げられる。これらの置換基のうち、炭素原子を有するものについては、炭素原子数の好ましい範囲は、R1〜R4で表される置換基についての炭素原子数の好ましい範囲と同様である。
このうち、本発明のアゾ色素は下記一般式(Ib)または(Ic)で表されるアゾ色素である。
重合性基としては特に限定されないが、重合反応は、付加重合(開環重合を含む)または縮合重合であることが好ましい。換言すれば、重合性基は付加重合反応または縮合重合反応が可能な重合性基であることが好ましい。
以下に重合性基の具体例を示すが、本発明はこれに限定されない。なお、式中、Etはエチル基、Prはプロピル基を表す。
本発明においては、重合性基としては、ラジカル重合性基が特に好ましい。
重合性基は分子末端に位置するのが好ましく、即ち、式(I)中では、R5及び/又はR6の置換基として、並びにA1の置換基として、存在するのが好ましい。
このようにして、上記一般式(I)で表される二色性色素の少なくとも一種を含有する二色性色素組成物は、液晶性を有するものとなる。
さらに、前記一般式(I)で表されるアゾ色素は、分子の平面性が高いため強い分子間相互作用が働き、分子同士が会合状態を形成しやすい性質も有している。
本発明の二色性色素組成物は、後述する実施例に記載の方法で算出した二色比(D)を15以上に高めることができ、好ましい(D)は18以上である。
なお、一般式(Ia)で表されるアゾ色素は、マゼンタのアゾ色素であり、本発明の一般式(Ib)で表されるアゾ色素は、イエロー又はマゼンタのアゾ色素であり、本発明の一般式(Ic)で表されるアゾ色素は、シアンのアゾ色素である。
前記二色性色素組成物が含有する2種以上の一般式(I)で表されるアゾ色素のうち、少なくとも1種は、一般式(Ia)で表されるアゾ色素であることが好ましい。
ここで、本発明の二色性色素組成物は、一般式(Ib)又は(Ic)で表されるアゾ色素を含有する。
また、二色性色素組成物は、少なくとも1種の一般式(Ia)で表されるアゾ色素、及び少なくとも1種の本発明の一般式(Ib)又は(Ic)で表されるアゾ色素を含有することが好ましい。
また、二色性色素組成物は、少なくとも1種の一般式(Ia)で表されるアゾ色素、少なくとも1種の本発明の一般式(Ib)で表される化合物、及び少なくとも1種の本発明の一般式(Ic)で表されるアゾ色素を含有しているのがさらに好ましい。
なお、本発明の二色性色素組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、本発明の一般式(Ib)又は(Ic)で表されるアゾ色素以外の色素等である着色材料をさらに含有していてもよい。本発明の一般式(Ib)又は(Ic)で表されるアゾ色素以外の色素も、液晶性を示す化合物から選択されるのが好ましい。併用可能な色素としては、例えば、「Dichroic Dyes for Liquid Crystal Display」(A. V. Ivashchenko著、CRC社、1994年)に記載のものを用いることができる。
本発明に用いる前記二色性色素組成物は、1種以上のアゾ色素とともに、界面活性剤を含有していてもよい。界面活性剤は、当該組成物を塗布液として調製し、塗布する際に、塗布時の風ムラ等を防止することを目的として添加されるであろう。該界面活性剤としては、一般にフッ素系ポリマーを好適に用いることができる。使用するフッ素系ポリマーとしては、色素のチルト角変化や配向を著しく阻害しない限り、特に制限はない。界面活性剤として使用可能なフッ素ポリマーの例としては、特開2004−198511号公報、特許第4190275号公報、特開2004−333852号公報、特開2005−206638号公報、特願2008−193565号公報に記載がある。色素とフッ素系ポリマーとを併用することによって、ムラを生じることなく表示品位の高い画像を表示することができる。さらに、ハジキなどの塗布性も改善される。
前記アゾ色素の配向を阻害しないという観点では、風ムラ防止目的で使用される界面活性剤の添加量は、前記アゾ色素に対して一般に0.1〜10質量%程度であるのが好ましく、0.5〜10質量%程度であるのがより好ましく、0.5〜5質量%程度であるのがさらに好ましい。
前記二色性色素組成物は、ラジカル重合性基を有する非液晶性の多官能モノマーを含有することが好ましい。
本発明において、「ラジカル重合性基を有する非液晶性の多官能モノマー」とは、成長活性種がラジカル的に重合反応する多官能モノマーであって、非液晶性のモノマーをいう。この多官能モノマーは分子内に2個以上の二重結合を有する多官能モノマーであることが好ましく、エチレン性(脂肪族性)不飽和二重結合であることが特に好ましく、具体的には、アルケン、ジエン、アクリレート、メタクリレート、不飽和多価カルボン酸のジエステル、α、β−不飽和カルボン酸のアミド、不飽和ニトリル、スチレン及びその誘導体、ビニルエステル、ビニルエーテル等の官能基を有する多官能モノマーを挙げることができる。分子内の二重結合の数は、2〜20であることが好ましく、2〜15であることがさらに好ましく、2〜6であることがより好ましい。多官能モノマーは、分子内に2個以上のヒドロキシルを有するポリオールと、不飽和脂肪酸とのエステルであることが好ましい。不飽和脂肪酸の例には、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸及びイタコン酸が含まれ、アクリル酸及びメタクリル酸が好ましい。分子内に4個以上のヒドロキシルを有するポリオールは、四価以上のアルコールであるか、あるいは三価以上のアルコールのオリゴマーであることが好ましい。オリゴマーは、エーテル結合、エステル結合又はウレタン結合により多価アルコールを連結した分子構造を有する。多価アルコールをエーテル結合で連結した分子構造を有するオリゴマーが好ましい。
そのようなモノマーとしては、沸点が常圧で100度以上の化合物を挙げることができる。
ラジカル重合性基を有する非液晶性の多官能モノマーを含有する組成物では、該モノマーを硬化反応させるために、重合開始剤を含有することが好ましい。
重合開始剤としては、光重合、熱重合に応じて、公知のものを好適に使用することができ、たとえば光重合開始剤の例には、α−カルボニル化合物(米国特許2367661号、同2367670号の各明細書記載)、アシロインエーテル(米国特許2448828号明細書記載)、α−炭化水素置換芳香族アシロイン化合物(米国特許2722512号明細書記載)、多核キノン化合物(米国特許3046127号、同2951758号の各明細書記載)、トリアリールイミダゾールダイマーとp−アミノフェニルケトンとの組み合わせ(米国特許3549367号明細書記載)、アクリジン及びフェナジン化合物(特開昭60−105667号公報、米国特許4239850号明細書記載)及びオキサジアゾル化合物(米国特許4212970号明細書記載)が含まれる。
また、通常の光重合開始剤の吸収帯よりも長波長の光を吸収し、重合開始剤へのエネルギー移動を起こすことによって重合反応を誘起する化合物を混合してもよい。該化合物の混合により、光配向操作により固定されている光配向膜用組成物の配向状態を乱さずに、前記二色性色素組成物の重合を進行させることができる。一方、前記二色性色素組成物の重合を開始させるために、光配向操作と同一の方向から光照射する場合や、光活性化合物の吸収遷移モーメントと直交する偏波面を有する偏光照射を行えば、光配向膜層の配向状態を乱す恐れがないので、任意の波長の光を使用することができ、また重合開始剤の選択の幅も広がる。
320nm以下の紫外光で使用できる光重合開始剤としては1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、商品名「イルガキュア184」)、1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン(メルク社製、商品名「ダロキュア1173」)などが挙げられる。
また、アゾベンゼン骨格が有する光の吸収帯とは異なる光吸収波長帯域を持つ光重合開始剤としては、例えば、特許第3016606号に記載の近赤外線吸収色素と有機ホウ素を組み合わせたもの等が挙げられる。
その他の光重合開始剤としては、例えば、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン(メルク社製、商品名「ダロキュア1116」)、2−メチル−1−[(メチルチオ)フェニル]−2−モリホリノプロパン−1(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、商品名「イルガキュア907」)、ベンジルメチルケタ−ル(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「イルガキュア651」)、2,4−ジエチルチオキサントン(日本化薬社製、商品名「カヤキュアDETX」)とp−ジメチルアミノ安息香酸エチル(日本化薬社製、商品名「カヤキュアEPA」)との混合物、イソプロピルチオキサントン(ワードプレキンソップ社製、商品名「カンタキュア−ITX」)とp−ジメチルアミノ安息香酸エチルとの混合物、アシルフォスフィンオキシド(BASF社製、商品名「ルシリンTPO」)、などが挙げられる。
また、熱重合の際に使用する熱重合開始剤としては公知慣用のものが使用でき、例えば、メチルアセトアセテイトパーオキサイド、キュメンハイドロパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ビス(4−t−ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネイト、t−ブチルパーオキシベンゾエイト、メチルエチルケトンパーオキサイド、1,1−ビス(t−ヘキシルパーオキシ)3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、p−ペンタハイドロパーオキサイド、t−ブチルハイドロパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、イソブチルパーオキサイド、ジ(3−メチル−3−メトキシブチル)パーオキシジカーボネイト、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン等の有機過酸化物、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)等のアゾニトリル化合物、2,2’−アゾビス(2−メチル−N−フェニルプロピオン−アミヂン)ジハイドロクロライド等のアゾアミヂン化合物、2,2’アゾビス{2−メチル−N−[1,1−ビス(ヒドロキシメチル)−2−ヒドロキシエチル]プロピオンアミド}等のアゾアミド化合物、2,2’アゾビス(2,4,4−トリメチルペンタン)等のアルキルアゾ化合物等を使用することができる。
光重合開始剤の例、光重合開始剤の使用量、及び重合のための光照射エネルギーの値の各々については、特開2001−91741号公報の段落[0050]〜[0051]の記載も本発明に適用できる。
本発明で用いる前記二色性色素組成物には、上記1種以上のネマチック液晶性アゾ色素、並びに所望により添加される、界面活性剤、ラジカル重合性基を有する非液晶性の多官能モノマー、及び重合開始剤の他に、任意の添加剤を配合・併用することができる。添加剤の例としては、非液晶性のバインダーポリマー、ハジキ防止剤、配向膜のチルト角(偏光層/配向膜界面での液晶性アゾ色素のチルト角)を制御するための添加剤、空気界面のチルト角(偏光層/空気界面での液晶性アゾ色素のチルト角)を制御するための添加剤、糖類、防黴、抗菌及び殺菌の少なくともいずれかの機能を有する薬剤等である。以下、各添加剤について説明する。
本発明で用いる前記二色性色素組成物には、非液晶性バインダーポリマーを添加してもよい。非液晶性ポリマーの例として、ポリアクリロニトリル、ポリアクリル酸エステル、ポリアクリルアミド等のアクリル系樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニルアセトアセタール、ポリビニルブチラールなどのポリビニルアセタール系樹脂、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、エチルヒドロキシセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース、酢酸セルロース、酢酪酸セルロース、酢酸プロピオン酸セルロース、硝酸セルロース等の変性セルロース系樹脂ニトロセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース及びエチルセルロースなどのセルロース系樹脂や、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、フェノキシ樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、各種エストラマー等が挙げられる。これらは単独で用いても、2種以上を混合、もしくは共重合して用いることも可能である。
非液晶性のバインダーポリマーとしては、特にアクリル系ポリマー(アクリル系共重合体、スチレン系共重合体を主鎖とする樹脂)が好ましく、有機溶剤に可溶であることが特に好ましい。
これらは、1種単独で或いは2種以上を組み合わせて用いることができる。
本発明で用いる前記二色性色素組成物中には、塗布時のハジキを防止するための材料として、高分子化合物を添加することができる。この目的で使用する高分子化合物としては、当該液晶性アゾ色素と相溶性を有し、色素のチルト角変化や配向を著しく阻害しない限り、特に制限はない。ハジキ防止剤として使用可能なポリマーの例としては、特開平8−95030号公報に記載があり、特に好ましい具体的ポリマー例としてはセルロースエステル類を挙げることができる。セルロースエステルの例としては、セルロースアセテート、セルロースアセテートプロピオネート、ヒドロキシプロピルセルロース及びセルロースアセテートブチレートを挙げることができる。アゾ色素の配向を阻害しないように、ハジキ防止目的で使用されるポリマーの添加量は、前記液晶性アゾ色素に対して一般に0.1〜10質量%の範囲であるのが好ましく、0.1〜8質量%の範囲にあるのがより好ましく、0.1〜5質量%の範囲にあるのがさらに好ましい。
前記二色性色素組成物には、配向膜側の前記液晶性アゾ色素分子のチルト角を制御する添加剤を添加してもよい。この様な作用を有する添加剤の例には、分子内に極性基と非極性基の両方を有する化合物が含まれる。分子内に極性基と非極性基の両方を有する化合物としては、PO−OH、PO−COOH、PO−O−PO、PO−NH2、PO−NH−PO、PO−SH、PO−S−PO、PO−CO−PO、PO−COO−PO、PO−CONH−PO、PO−CONHCO−PO、PO−SO3H、PO−SO3−PO、PO−SO2NH−PO、PO−SO2NHSO2−PO、PO−C=N−PO、HO−P(−OPO)2、(HO−)2PO−OPO、P(−OPO)3、HO−PO(−OPO)2、(HO−)2PO−OPO、PO(−OPO)3、PO−NO2及びPO−CNならびにこれらの有機塩が好ましい例として挙げられる。ここで、有機塩としては、上記化合物の有機塩(例えば、アンモニウム塩、カルボン酸塩、スルホン酸塩等)の他、ピリジニウム塩等も好ましく採用することができる。前記分子内に極性基と非極性基の両方を有する化合物の中でも、PO−OH、PO−COOH、PO−O−PO、PO−NH2、PO−SO3H、HO−PO(−OPO)2、(HO−)2PO−OPO、PO(−OPO)3もしくはこれらの有機塩が好ましい。ここで、上記各POは非極性基を表し、POが複数ある場合は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
本発明では、特開2006−58801号公報に記載の配向膜チルト制御剤を使用することができる。
本発明に用いる前記二色性色素組成物は、空気界面チルト角制御剤として水平配向剤を含むことが好ましい。本発明では光配向膜層を利用しているので、光配向膜層との界面においてプレチルト角の特に小さい良好なホモジニアス配向構造を実現するが、プレチルト角の方向が制御されていないため、空気界面においてチルト角が生じた場合にその方向が一定とならず、リバースチルトドメインを生じる場合がある。空気界面チルト角制御剤を添加することで、空気界面における液晶性アゾ色素分子の配向を水平配向とし、リバースチルトドメインの発生を抑えることができる。
(1)下記一般式(III)で表されるフルオロ脂肪族基含有化合物;又は、
(2)一般式(IV)もしくは一般式(V)で表されるフルオロ脂肪族基含有モノマーの重合単位及び一般式(VI)で表されるアミド基含有モノマーの重合単位からなる群から選択される少なくとも一種の重合単位を含むフルオロ脂肪族基含有共重合体;
である。
以下、それぞれ説明する。まず、(1)一般式(III)で表されるフルオロ脂肪族基含有化合物について説明する。
R2:n−C6F13−O−
R3:n−C4F9−O−
R4:n−C8F17−(CH2)2−O−(CH2)2−O−
R5:n−C6F13−(CH2)2−O−(CH2)2−O−
R6:n−C4F9−(CH2)2−O−(CH2)2−O−
R7:n−C8F17−(CH2)3−O−
R8:n−C6F13−(CH2)3−O−
R9:n−C4F9−(CH2)3−O−
R10:H−(CF2)8−O−
R11:H−(CF2)6−O−
R12:H−(CF2)4−O−
R13:H−(CF2)8−(CH2)−O−
R14:H−(CF2)6−(CH2)−O−
R15:H−(CF2)4−(CH2)−O−
R16:H−(CF2)8−(CH2)−O−(CH2)2−O−
R17:H−(CF2)6−(CH2)−O−(CH2)2−O−
R18:H−(CF2)4−(CH2)−O−(CH2)2−O−
前記一般式(V)中、R52は、水素原子、ハロゲン原子又はメチル基を表し、水素原子又はメチル基がより好ましい。L52は2価の連結基を表し、n51は1以上18以下の整数を表し、2〜12がより好ましく、4〜8が更に好ましく、4又は6であることが最も好ましい。
(a)−X10−R20−(b)
一般式(VII)中、X10は単結合、又は*−COO−**、*−COS−**、*−OCO−**、*−CON(R21)−**、*−O−**で示される2価の連結基を表す。ここで*は二重結合側に結合する位置、**はR20に結合する位置を各々示す。
R20は、置換基を有していてもよいポリメチレン基(例えばメチレン基、エチレン基、トリメチレン基など)、置換基を有していてもよいフェニレン基(例えばo−フェニレン基、m−フェニレン基、p−フェニレン基など)、及びそれらの任意の組み合わせにより形成できる基を表す。中ではポリメチレン基がより好ましく、ポリメチレン基の中でもメチレン基、エチレン基、トリメチレン基、及びテトラメチレン基が好ましく、メチレン基及びエチレン基が更に好ましい。
R21は、水素原子又は炭素数1〜8の置換基を有してもよいアルキル基、あるは炭素数6〜20の置換基を有してもよいアリール基を表し、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基がより好ましく、水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基が更に好ましい。
前記一般式(VI)中、R53は水素原子、ハロゲン原子又はメチル基を表し、水素原子又はメチル基がより好ましい。R60及びR61はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数6〜20の芳香族基又は炭素数1〜20のヘテロ環基を表し、これらの置換基はさらに置換基を有していてもよい。また、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜15の芳香族基であることがより好ましく、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜12の芳香族基であることがさらに好ましい。また、R60とR61が互いに連結して複素環を形成してもよく、形成されるヘテロ環の種類としては、ピロリジン環、ピペリジン環、モルホリン環などが挙げられる。
本発明で用いる二色性色素組成物には、糖類を添加してもよい。糖類を添加することにより色素会合体の会合度を向上させ、その結果として色素の分子配向を高めることができる。
使用可能な糖類としては、単糖、二糖、多糖、及び糖アルコール類などの糖の誘導体が挙げられる。糖類の中でも、本発明の効果を奏するにあたり、分子会合性の点から、水酸基が通常2以上、好ましくは3以上で、好ましくは18以下、更に好ましくは12以下であるものが良い。水酸基が多過ぎると色素との相互作用が強すぎて析出して色素膜の配向性を損ねてしまうので好ましくなく、少な過ぎると色素との相互作用が不十分であり配向性を向上させることができないので好ましくない。
単糖としては、例えばキシロース、リボース、グルコース、フルクトース、マンノース、ソルボース、ガラクトースなどが挙げられる。
オリゴ糖としては、例えばトレハロース、コウジビオース、ニゲロース、マルトース、マルトトリオース、イソマルトトリオース、マルトテトラオース、イソマルトース、ソホロース、ラミナリビオース、セロビオース、ゲンチオビオース、ラクトース、スクロース、メリビオース、ルチノース、プリメベロース、ツラノース、パノース、イソパノース、セロトリオース、マンニノトリオース、ソラトリオース、メレジトース、プランテオース、ゲンチアノース、ウンベリフェロース、ラフィノース、スタキオースなどが挙げられる。
糖アルコールとしては、例えばトレイトール、キシリトール、リビトール、アラビトール、ソルビトール、マンニトールなど前述の単糖及びオリゴ糖を還元した化合物が挙げられる。
本発明で用いる前記二色性色素組成物には、防黴、抗菌及び殺菌の少なくともいずれかの機能を有する薬剤を添加してもよい。これらの添加剤を添加することにより、当該組成物の保存安定性を向上させることができる。
なお、本明細書では、「防黴、抗菌及び殺菌の少なくともいずれかの機能を有する薬剤」とは、カビの発生・生育・増殖を抑制する防黴能、微生物を死滅される殺菌能、微生物の発生・生育・増殖を抑制する抗菌能の少なくともいずれかの機能を有する薬剤を意味する。公知の防黴剤、殺菌剤、抗菌剤が使用できる。ただし、前記組成物から形成される偏光子の光学特性を低下させないものであることが好ましい。本発明に使用可能なる防黴、抗菌及び殺菌の少なくともいずれかの機能を有する薬剤としては、例えば、従来の2,4,4’−トリクロロ−2’−ヒドロキシジフェニルなどのフェノール系、二酸化塩素などの塩素系、ヨウ素などのヨウ素系、塩化ベンザルコニウムなどの第4級アンモニウム塩系等が挙げられる。
No. 化合物名
1. 2−クロロメチル−5−クロロ−3−イソチアゾロン
2. 2−シアノメチル−5−クロロ−3−イソチアゾロン
3. 2−ヒドロキシメチル−5−クロロ−3−イソチアゾロン
4. 2−(3−メチルシクロヘキシル)−3−イソチアゾロン
5. 2−(4−クロロフェニル)−4,5−ジクロロ−3−イソチアゾロン
6. 2−(4−エチルフェニル)−3−イソチアゾロン
7. 2−(4−ニトロフェニル)−5−クロロ−3−イソチアゾロン
8. 2−クロロメチル−3−イソチアゾロン
9. 2−メトキシフェニル−4−メチル−5−クロロ−3−イソチアゾロン
10. 2−モルフォリノメチル−5−クロロ−3−イソチアゾロン
これらの化合物は、例えば特開平2−278号公報等を参考に合成することが可能であるが、商品名:トリバクトラン(ヘキスト社製)等の市販品を利用することも可能である。
上記の防黴、抗菌及び殺菌の少なくともいずれかの機能を有する薬剤の、前記組成物中の含有量は特に限定されないが、通常0.01質量%以上、好ましくは0.001質量%以上であり、一方、通常0.5質量%以下、好ましくは0.3質量%以下である。防黴、抗菌及び殺菌の少なくともいずれかの機能を有する薬剤の含有量が前記範囲であると、薬剤の析出や、成膜の際の相分離等を生じさせることなく、充分な防黴、抗菌又は殺菌効果が得られる。
本発明の方法によって得られる偏光子が高い偏光度を有するために、前記組成物は、電子不足である(Electron-Deficient)盤状化合物及び電子リッチである(Electron-Rich)化合物を含有するのが好ましい。電子不足である(Electron-Deficient)盤状化合物及び電子リッチである(Electron-Rich)化合物としては、例えば、特開2006−323377に記載のものを用いることができる。
また、前記組成物中の電子リッチである(Electron-Rich)化合物の割合は、組成物全体を100質量部とした場合に、通常50質量部以下、好ましくは40質量部以下の範囲である。前記化合物の割合がこの範囲であると、組成物の溶液としての粘度を過剰に増大させることなく、添加効果を得られる。
前記二色性色素組成物は、塗布液として調製するのが好ましい。該塗布液の調製に用いる溶剤は、有機溶媒が好ましい。使用可能な有機溶媒の例には、アミド(例、N,N−ジメチルホルムアミド)、スルホキシド(例、ジメチルスルホキシド)、ヘテロ環化合物(例、ピリジン)、炭化水素(例、ベンゼン、トルエン、ヘキサン)、アルキルハライド(例、クロロホルム、ジクロロメタン)、エステル(例、酢酸メチル、酢酸ブチル)、ケトン(例、アセトン、メチルエチルケトン)、エーテル(例、テトラヒドロフラン、1,2−ジメトキシエタン)が含まれる。炭化水素、アルキルハライド及びケトンが好ましい。2種類以上の有機溶媒を併用してもよい。
本発明においては、上記した二色性色素組成物からなる塗布液を配向膜表面へ塗布して湿式な状態にある光吸収異方性膜を形成した後、当該異方性膜を乾燥処理することにより有機溶媒を蒸発させ最終的な本発明の新規な光吸収異方性膜を形成することができる。これにより、特定のシャープな回折ピークにより特徴付けられる高い二色比を持つ光吸収異方性膜を構成することができる。
(1)配向処理工程
(基板を直接、又は該基板上に形成された配向膜をラビング、もしくは光照射する工程)
後記する基板を直接、又は該基板上に形成された配向膜に対しラビング、もしくは異方性の光の照射を行う。ラビングとは、後記詳述するように、前記基板等の表面を、綿布、脱脂綿等のバフにより一定方向に擦って、その方向に平行な微細な溝を形成する配向処理を行う操作であり、ここに二色性色素を塗布することにより、最終的にその表面に配向状態で当該色素を吸着させる操作である。異方性の光とは直線偏光、楕円偏光等の偏光、及び塗膜面に対して斜めの方向から照射される非偏光を言い、これを後記詳述する光活性化合物を含む配向膜に照射することで、一定方向に液晶配向能を生じさ、ここに二色性色素を塗布することにより、最終的にその表面に配向状態で当該色素を吸着させることができる。
本発明に使用する基板は透明であっても、着色等により不透明化した支持体であってもよく、偏光子の用途に応じて選択することができる。例えば、液晶表示素子、OLED素子等に用いられる無アルカリガラス、ソーダガラス、パイレックス(登録商標)ガラス、石英ガラス;固体撮像素子等に用いられる光電変換素子基板;シリコン基板;プラスチック基板;並びに、これらに透明導電膜、カラーフィルタ膜、電極、TFT等の機能層を形成した基板が挙げられる。これらの基板上には、各画素を隔離するブラックマトリクスが形成されていたり、密着促進等のために透明樹脂層を設けたりしていてもよい。
配向膜用組成物の塗布性や接着性向上のために、これらの基板に対して表面処理を行ってもよい。表面処理として、オゾン処理、プラズマ処理などが挙げられる。また、光の透過率や反射率を調節するために、基板表面に有機薄膜、無機酸化物薄膜や金属薄膜等を蒸着など方法によって設けても良い。
プラスチック基板には、その表面にガスバリヤー層及び/又は耐溶剤性層を有していることも好ましい。
本発明に使用する基板は透明な支持体(透明支持体)であるのが好ましく、光透過率が80%以上であるのが好ましい。ガラスまたは、光学的等方性のポリマーフィルムを用いるのが好ましい。ポリマーの具体例および好ましい態様は、特開2002−22942号公報の段落番号[0013]の記載を適用できる。また、従来知られているポリカーボネートやポリスルホンのような複屈折の発現しやすいポリマーであっても国際公開WO00/26705号公報に記載の分子を修飾することで該発現性を低下させたものを用いることもできる。
上記支持体上に形成する配向膜は、当該配向膜上に設けられる光吸収異方性膜の二色性色素に所望の配向を付与できるのであれば、どのような層でもよいが、有機化合物(好ましくはポリマー)のラビング処理、無機化合物の斜方蒸着、マイクログルーブを有する層の形成、あるいはラングミュア・ブロジェット法(LB膜)による有機化合物(例、ω−トリコサン酸、ジオクタデシルメチルアンモニウムクロライド、ステアリル酸メチル)の累積のような手段で、設けることができる。さらに、電場の付与、磁場の付与あるいは異方的な光照射により、配向機能が生じる配向膜も知られている。
本発明においては、ポリマーのラビング処理により形成する配向膜および異方性の光照射により形成する配向膜が特に好ましい。
配向膜の厚さは、0.01〜10μmであることが好ましく、0.05〜1μmであることがさらに好ましい。
[ラビング配向膜]
ラビング処理は、一般にはポリマー層の表面を、紙や布で一定方向に数回擦ることにより実施することができるが、特に本発明では「液晶便覧」(丸善社発行)に記載されている方法により行うことが好ましい。
配向膜のラビング密度を変える方法としては、「液晶便覧」(丸善社発行)に記載されている方法を用いることができる。ラビング密度(L)は、下記式(A)で定量化されている。
ラビング密度を高くするためには、ラビング回数を増やす、ラビングローラーの接触長を長く、ローラーの半径を大きく、ローラーの回転数を大きく、ステージ移動速度を遅くすればよく、一方、ラビング密度を低くするためには、この逆にすればよい。
ラビング密度と配向膜のプレチルト角との間には、ラビング密度を高くするとプレチルト角は小さくなり、ラビング密度を低くするとプレチルト角は大きくなる関係がある。
本発明に用いる光配向膜を形成するための光配向膜用組成物は、光照射により液晶配向能を生じる組成物であって、光活性化合物を含有する。以下、光配向膜用組成物の調製に用いる種々の成分について説明する。
本明細書において、「光活性化合物」とは、異方性の光を照射することによって異方的に光架橋、光異性化、又は光分解などの光反応を起こす光活性基を有する化合物をいう。
光活性化合物の具体的な例は、多数の文献等に記載がある。例えば、特開2006−285197号公報、特開2007−138138号公報、特開2007−94071号公報、特開2007−121721号公報、特開2007−140465号公報、特開2007−156439号公報、特開2007−133184号公報、特開2009−109831号公報、特許第3883848号、特許第4151746号に記載のアゾ化合物、特開2002−229039号公報に記載の芳香族エステル化合物、特開2002−265541号公報、特開2002−317013号公報に記載の光配向性単位を有するマレイミド及び/又はアルケニル置換ナジイミド化合物、特許第4205195号、特許第4205198号に記載の光架橋性シラン誘導体、特表2003−520878号公報、特表2004−529220号公報、特許第4162850号に記載の光架橋性ポリイミド、ポリアミド、又はエステルが挙げられる。アゾ化合物、光架橋性ポリイミド、ポリアミド、又はエステルが好ましく、アゾ化合物が特に好ましい。
前記組成物は、全固形分の濃度が、0.2質量%以上の塗布液として調製されるのが好ましく、0.5〜10質量%程度とするのがより好ましい。
塗布液として調製した前記光配向膜形成用組成物を、表面に塗布して塗膜を形成する。塗布法としては、スピンコーティング法、グラビア印刷法、フレキソ印刷法、インクジェット法、ダイコーティング法、キャップコーティング法、ディッピング等、公知慣用の方法を行うことができる。通常は、有機溶剤で希釈した溶液を塗布するので、塗布後は乾燥させ、光配向膜用塗膜を得る。
一方、光異性化工程において、膜面に対して斜め方向から非偏光を照射する態様では、非偏光の入射角は基板法線に対して10°〜80°の範囲が好ましく、照射面における照射エネルギーの均一性、得られるプレチルト角、配向効率等を考慮すると、20°〜60°の範囲が更に好ましく、45°が最も好ましい。
なお、非偏光を斜め方向から照射する態様では、光照射装置に偏光フィルタ等を必要とせず、大きな照射強度が得られ、光配向のための照射時間を短縮することができるという利点がある。
照射光の光源としては、キセノンランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、KrF、ArF等の紫外光レーザー等が挙げられる。光活性基がアゾベンゼン構造である場合は、365nmの紫外線の発光強度が特に大きい超高圧水銀ランプを有効に使用することができる。
冷却条件としては、冷却温度が20℃で1分以上であるが、冷却温度が20℃よりも低い場合は、その限りではない。冷却温度としては、使用する溶剤の融点以上であればよいが、通常−40℃〜20℃の範囲が好ましい。液晶配向機能が向上した、より安定な光配向膜を得るには10℃以下が好ましく、冷却時間としては5分以上が好ましい。さらに冷却時間を短縮させるには冷却温度は5℃以下が好ましい。
また、結露防止のため、冷却をする際に乾燥空気や窒素、アルゴン雰囲気下で行ってもよいし、乾燥空気や窒素等を基板に吹きかけながら冷却してもよい。
このようにして、光配向膜を形成することができる。
(配向処理した基板または配向膜上に、有機溶媒に溶解した二色性色素組成物の塗布液を塗布する工程)
上記配向処理した基板または配向膜上に、有機溶媒に溶解した二色性色素組成物(すなわち、二色性色素の有機溶媒溶液)の塗布液を塗布する工程である。
本発明の光吸収異方性膜は、例えば、本発明の二色性色素組成物の塗布液を用いて形成することができる。塗布液の調製に使用する溶媒としては、有機溶媒が好ましい。有機溶媒の例には、アミド(例、N,N−ジメチルホルムアミド)、スルホキシド(例、ジメチルスルホキシド)、ヘテロ環化合物(例、ピリジン)、炭化水素(例、ベンゼン、ヘキサン)、アルキルハライド(例、クロロホルム、ジクロロメタン)、エステル(例、酢酸メチル、酢酸ブチル)、ケトン(例、アセトン、メチルエチルケトン)、エーテル(例、テトラヒドロフラン、1,2−ジメトキシエタン)が含まれる。アルキルハライドおよびケトンが好ましい。2種類以上の有機溶媒を併用してもよい。
二色性色素組成物塗布液の配向膜表面への塗布は、通常の方法(例えば、スピンコーティング法、ワイヤバーコーティング法、押し出しコーティング法、ダイレクトグラビアコーティング法、リバースグラビアコーティング法、ダイコーティング法、インクジェット法、スリットコーティング法、キャップコーティング法、ディッピング等)により実施できる。また、二色性色素組成物塗布液における全固形分の含有量は0.1〜20質量%が好ましく、0.1〜10質量%がより好ましく、0.5〜5質量%がさらに好ましい。
具体的に、湿式成膜法としては、原崎勇次著「コーティング工学」株式会社朝倉書店、1971年3月20日発行、253頁から277頁や市村國宏監修「分子協調材料の創製と応用」株式会社シーエムシー出版、1998年3月3日発行、118頁から149頁などに記載の公知の方法や、例えば、あらかじめ配向処理を施した基材上に、スピンコート法、スプレーコート法、バーコート法、ロールコート法、ブレードコート法、フリースパンコート法、ダイコート法、インクジェット法などで塗布することが挙げられる。
また本発明においては、一方向に配向処理された基材上に、前記基材上の配向処理方向に対して平行でない角度で本発明の二色性色素組成物を塗布して、光吸収性異方性膜を形成することができる。さらに、基材の縦または横方向と略一致する方向に本発明の二色性色素組成物を塗布することがより好ましい。これにより、光学的な欠陥がなく高い二色比を持つ光吸収異方性膜を提供することもできる。また、二色性色素組成物の塗布後、必要な偏光角度を持たせるために基材を切り出す必要がなく、生産性が高い。
前記の、本発明の二色性色素組成物の好ましい塗布方法については、例えば、特開2007−127897等に記載されている。
(前記有機溶媒を蒸発させることにより前記二色性色素組成物を配向させる工程)
塗布に引き続いて行われる、前記有機溶媒溶液の塗膜から、当該有機溶を蒸発させることにより前記二色性色素組成物を配向させる工程である。この場合、乾燥温度としては、好ましくは室温において自然乾燥することであり、塗布により形成された当該色素の配向状態を乱さない(熱緩和等を避ける)ようにするが好ましい。なお、さらに好ましくは減圧処理において、溶媒を蒸発させ、より低温で乾燥することも好ましい。
塗布後、光吸収異方性膜の減圧処理を始めるまでの時間は、短ければ短いほどよく、好ましくは1秒以上30秒以内である。
減圧処理の方法としては、例えば以下の様な方法が挙げられる。塗布液を基材上に塗布し得られた光吸収異方性膜を、減圧処理装置に入れて減圧処理する。例えば特開2006−201759の図9や図10のような減圧処理装置を使用することができる。減圧処理装置の詳細については、特開2004−169975号公報に記載されている。
また、減圧処理時間は、好ましくは5秒以上180秒以内である。上限を上回ると配向緩和前に急速に色素膜を乾燥できず配向が乱れる恐れがあり、下限を下回ると乾燥できず配向が乱れる恐れがある。
本発明でいう光吸収異方性膜とは、色素膜の厚み方向および任意の直交する面内2方向の立体座標系における合計3方向から選ばれる任意の2方向における電磁気学的性質に異方性を有する色素膜である。電磁気学的性質としては、吸収、屈折などの光学的性質、抵抗、容量などの電気的性質などが挙げられる。吸収、屈折などの光学的異方性を有する膜としては、例えば、直線偏光膜、円偏光膜、位相差膜、抵抗率異方性膜などがある。すなわち、本発明の光吸収異方性膜は、偏光膜、位相差膜あるいは抵抗率異方性膜に使用できる。特に、本発明の光吸収異方性膜は、可視光領域全体にわたって高い吸光度を示すため、偏光膜に有用である。
ここで半値幅とは、X線回折測定の一つの回折ピーク内において、ベースラインを基準としたピーク頂点の強度を求め、ピーク頂点の左右に一つずつある、該強度の半分の強度を示す2点をとり、2点のそれぞれが示す周期の値の差をとった値のことである。
一般に、光吸収異方性膜を形成する二色性色素はアスペクト比(=分子長軸長/分子短軸長)の大きな棒状分子であり、分子長軸方向とほぼ一致する方向に、可視光を吸収する遷移モーメントが存在する。そのため、二色性色素の分子長軸と配向軸のなす角度が平均して小さく、ばらつきが小さいほど、光吸収異方性膜は高い二色比を示す。
ここで配向軸とは、光吸収異方性膜が直線偏光に対してもっとも大きな吸光度を示す方向を意味し、通常、配向処理を行なった方向と一致する。
配向処理の具体例としては、すでに詳述したように、二色性色素で染色した樹脂フィルムの延伸、配向膜のラビング、直線偏光の照射、電場・磁場の印加といった方法が挙げられるが、本発明はこれらの方法に限定されるものではないことはすでに述べたとおりである。
二色性色素の分子長軸と配向軸のなす角度のばらつきが大きいと、分子間距離のばらつきも大きくなる。すると、周期構造がある場合、その周期の値もばらつき、X線回折測定で得られる回折ピークはブロードになって大きな半値幅を示すことになる。
これに対し、本発明の光吸収異方性膜で特徴付けられるように、回折ピークの半値幅が一定値以下であるシャープなピークであるということは分子間距離のばらつきが小さく、二色性色素の分子長軸と配向軸のなす角度が平均して小さいこと、すなわち高秩序に配向していることを意味し、高い二色比を発現すると推測される。
これに対し、本発明者らは、本発明の新規な二色性色素含有組成物からなる光吸収異方性膜においては、回折ピークの半値幅が1.0Å以下である光吸収異方性膜が高い二色比を示す新規なものであることを見出した。
本発明の光吸収異方性膜が示す回折ピークの半値幅は、このように少なくとも1.0Å以下、好ましくは0.90Å以下、より好ましくは0.70Å以下、さらに好ましくは0.50Å以下であり、好ましくは0.1Å以上である。半値幅が上限を上回ると、色素の分子間距離のばらつきが大きくなり、高秩序な配向が阻害され好ましくない。またこれが下限を下回ると、配向ひずみを生じやすくなってドメインと粒界を生じ、ヘイズの発生やドメインごとの配向乱れを招く恐れがあり好ましくない。
光吸収異方性膜の回折ピークの周期および半値幅は、薄膜評価用X線回折装置(リガク社製、商品名:「ATX−G」インプレーン光学系)或いはこれと同等の装置で測定されるX線プロファイルから得られる。
本発明の光吸収異方性膜では、これらは例えば次の手順により求められる。
この場合、形成された異方性色素膜そのものを偏光素子としてもよく、さらに保護層、粘着層、反射防止層を形成してもよい。
また、上記異方性色素膜を使用して液晶素子を形成するには、上記した(1)〜(3)の工程において、支持体(基板)にITO等の透明電極を形成しておき、当該電極上に異方性色素膜(偏光膜)を形成すればよい。なお、この場合、色素膜と接触する透明電極上にポリイミドやポリビニルアルコール等を塗布後、ラビング処理して平行配向した後、上記塗布等の工程を行えばよい。
また、本発明の二色性色素組成物からなる塗布液を配向膜上に適用すると、二色性色素は配向膜との界面では配向膜のチルト角で配向し、空気との界面では空気界面のチルト角で配向する。本発明の二色性色素組成物塗布液を配向膜の表面に塗布後、二色性色素を均一配向(モノドメイン配向)させることで、水平配向を実現することができる。
二色性色素を水平配向させ、且つその配向状態に固定することによって形成された光吸収異方性膜は、偏光素子として利用することができる。
本発明において、チルト角とは、二色性色素の分子の長軸方向と界面(配向膜界面あるいは空気界面)のなす角度を指す。配向膜側のチルト角を有る程度小さくし水平配向させることにより偏光素子として好ましい光学性能がより効果的に得られる。したがって、偏光性能の観点から、好ましい配向膜側のチルト角は0°〜10°、さらに好ましくは0°〜5°、特に好ましいのは0°〜2°、最も好ましくは0°〜1°である。また、好ましい空気界面側のチルト角は0°〜10°、さらに好ましくは0〜5°、特に好ましいのは0〜2°である。
また、配向膜側の二色性色素のチルト角は、前記した方法(配向膜チルト角制御剤等)により制御することができる。
かくして形成された本発明の光吸収異方性膜は、光吸収の異方性を利用し直線偏光、円偏光、楕円偏光等を得る偏光膜として機能する他、膜形成プロセスと基材や色素を含有する組成物の選択により、屈折異方性や伝導異方性などの各種異方性膜として機能化が可能となり、様々な種類の、多様な用途に使用可能な偏光素子とすることができる。
これら光学機能を有する層は、例えば以下の様な方法により形成することが出来る。
拡散フィルムとしての機能を有する層は、上記の保護層に微粒子を含む樹脂溶液をコーティングすることにより、形成することができる。
また、位相差フィルムや光学補償フィルムとしての機能を有する層は、ディスコティック液晶性化合物などの液晶性化合物をコーティングして配向させることにより形成することができる。
本発明の液晶表示装置は、前記の二色性色素組成物を用いて製造された光吸収異方性膜、偏光素子などを有し、その液晶性を利用しているものであれば特に限定されないが、具体的には例えばテレビ用ディスプレイ、PC用ディスプレイ、車載用ディスプレイ、屋外用ディスプレイなどが挙げられる。
なお、以下の実施例中、光吸収異方性膜の光学特性に関する測定は下記の通り実施した。
二色比は、ヨウ素系偏光素子を入射光学系に配した分光光度計で光吸収異方性膜の吸光度を測定した後、次式により計算した。
二色比(D)=Az/Ay
Az:光吸収異方性膜の吸収軸方向の偏光に対する吸光度
Ay:光吸収異方性膜の偏光軸方向の偏光に対する吸光度
回折角と距離との関係は、
d=λ/(2*sinθ)、 (d;距離、λ;入射X線波長(CuKα;1.54Å)
により換算した。
クロロホルム98質量部に例示の参考例の色素(A−46)2質量部を撹拌溶解させて光吸収異方性膜用色素溶液(塗布液)を得た。当該色素溶液を、ラビングによりホモジニアス配向処理を施したポリビニルアルコール配向膜(日産化学工業社製、商品名:PVA-103)付ガラス基板上にスピンコートにより塗布し、自然乾燥させた後、70℃で1分間加熱して光吸収異方性膜を得た。
当該膜の厚みは、0.2μmであった。
クロロホルム98質量部に例示の参考例の色素(A−58)2質量部を撹拌溶解させて光吸収異方性膜用色素溶液を得た。当該色素溶液(塗布液)を、ラビングによりホモジニアス配向処理を施したポリビニルアルコール配向膜(日産化学工業社製、商品名:PVA-103)付ガラス基板上にスピンコートにより塗布し、自然乾燥させた後、40℃で1時間加熱して光吸収異方性膜を得た。当該膜の厚みは、0.2μmであった。
得られた光吸収異方性膜の二色比は18であった。当該膜の配向軸垂直方向および配向軸方向から得られたX線回折パターンを図2に示す。配向軸垂直方向に4つ、配向軸方向に1つのピークが検出された。各ピークから求められた周期と半値幅を表2に示す。
クロロホルム98質量部に例示の参考例の色素(C−10)2質量部を撹拌溶解させて光吸収異方性膜用色素溶液を得た。当該色素溶液(塗布液)を、ラビングによりホモジニアス配向処理を施したポリビニルアルコール配向膜(日産化学工業社製、商品名:PVA-103)付ガラス基板上にスピンコートにより塗布し、自然乾燥させた後、40℃で1時間加熱して光吸収異方性膜を得た。当該膜の厚みは、0.2μmであった。
得られた光吸収異方性膜の二色比は18であった。当該膜の配向軸垂直方向および配向軸方向から得られたX線回折パターンを図3に示す。配向軸垂直方向に2つのピークが検出された。各ピークから求められた周期と半値幅を表3に示す。
クロロホルム98質量部に例示色素(D−2)2質量部を撹拌溶解させて光吸収異方性膜用色素溶液を得た。当該色素溶液(塗布液)を、ラビングによりホモジニアス配向処理を施したポリビニルアルコール配向膜(日産化学工業社製、商品名:PVA-103)付ガラス基板上にスピンコートにより塗布し、自然乾燥させた後、40℃で1時間加熱して光吸収異方性膜を得た。当該膜の厚みは、0.2μmであった。
得られた光吸収異方性膜の二色比は19であった。当該膜の配向軸垂直方向および配向軸方向から得られたX線回折パターンを図4に示す。配向軸垂直方向に2つのピークが検出された。各ピークから求められた周期と半値幅を表4に示す。
得られた光吸収異方性膜の二色比は6であった。当該膜の配向軸垂直方向から得られたX線回折パターンを図5に示す。配向軸垂直方向に1つのピークが検出された。ピークから求められた周期と半値幅を表5に示す。
Claims (11)
- X線回折測定において膜面内方向の周期構造に由来する回折ピークを示し、その半値幅が1.0Å以下である下記一般式(Ib)又は(Ic)で表される二色性色素の少なくとも一種を有することを特徴とする光吸収異方性膜。
- 前記回折ピークが配向軸垂直方向の周期構造に由来する、請求項1に記載の光吸収異方性膜。
- 前記回折ピークが表す周期が3.5〜10.0Åである、請求項1または2に記載の光吸収異方性膜。
- 膜厚が0.01〜30μmである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の光吸収異方性膜。
- 配向膜上に形成されたことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の光吸収異方性膜。
- 前記二色性色素が液晶性を有する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の光吸収異方性膜。
- 前記二色性色素がネマチック液晶性を有する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の光吸収異方性膜。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の光吸収異方性膜を形成するための二色性色素組成物であって、該組成物が、前記一般式(Ib)又は(Ic)で表される二色性色素の少なくとも一種を含有する、二色性色素組成物。
- 請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の光吸収異方性膜を用いた偏光素子。
- 請求項9に記載の偏光素子を用いた表示装置。
- 少なくとも
[1]基板を直接、又は該基板上に形成された配向膜をラビング、もしくは光照射する工程と、
[2]該基板又は該配向膜上に、請求項8に記載の二色性色素組成物を塗布する工程と、
[3]該二色性色素組成物を配向させ偏光素子とする工程
をこの順に含む請求項9に記載の偏光素子の製造方法。
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