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Title:
METHOD FOR PRODUCING WATER-RESISTANT POLARIZING FILM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/154010
Kind Code:
A1
Abstract:
There has been known a method wherein a water-resistant organic thin film is obtained by coating an organic thin film containing an organic dye having a sulfonic acid group with a solution containing a polyvalent metal salt or an amino compound salt. A solution containing an amino compound salt is less toxic than a solution containing a polyvalent metal salt, and has excellent handleability. An organic thin film obtained by using an amino compound salt, however, has much lower water resistance than an organic thin film obtained by using a polyvalent metal salt, and thus does not satisfy the level required for use as a polarizing film. A polarizing film having remarkably more excellent water resistance than conventional polarizing films can be obtained by bringing a liquid containing a cationic polymer into contact with the surface of a polarizing film which contains an organic dye having an anionic group.

Inventors:
UMEMOTO TORU (JP)
MIYAZAKI JUNZO (JP)
MATSUDA SHOICHI (JP)
NAKANISHI SADAHIRO (JP)
Application Number:
PCT/JP2009/051836
Publication Date:
December 23, 2009
Filing Date:
February 04, 2009
Export Citation:
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Assignee:
NITTO DENKO CORP (JP)
UMEMOTO TORU (JP)
MIYAZAKI JUNZO (JP)
MATSUDA SHOICHI (JP)
NAKANISHI SADAHIRO (JP)
International Classes:
B05D1/26; C08J7/04; G02B5/30; G02F1/1335
Foreign References:
JP2007241269A2007-09-20
JP2003181989A2003-07-03
Attorney, Agent or Firm:
KUSUMOTO, Takayoshi et al. (JP)
Takayoshi Kusumoto (JP)
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Claims:
 アニオン性基を有する有機色素を含む偏光膜の表面に、カチオン性ポリマーを含む液体を接触させることを特徴とする、耐水性偏光膜の製造方法。
 前記アニオン性基が、スルホン酸基、カルボキシル基、リン酸基、およびそれらの塩基のいずれかであることを特徴とする、請求項1に記載の耐水性偏光膜の製造方法。
 前記カチオン性ポリマーが、アミノ基を有するポリマーまたは窒素原子を有する複素環ポリマーであることを特徴とする、請求項1に記載の耐水性偏光膜の製造方法。
 前記カチオン性ポリマーが、ジアリルアミン塩酸塩重合体、ジアリルアミン塩酸塩・マレイン酸共重合体、アリルアミンアミド硫酸塩重合体、アリルアミン塩酸塩重合体のいずれかであることを特徴とする、請求項3に記載の耐水性偏光膜の製造方法。
Description:
耐水性偏光膜の製造方法

 本発明は有機色素を配向させた耐水性偏 膜の製造方法に関する。

 スルホン酸基を含む有機色素(染料)を含む 機薄膜に、多価金属塩またはアミノ化合物 (分子内に2個以上のアミノ基を有する化合物 塩)を含む溶液を塗布して、耐水性有機薄膜 得る方法は既に知られている(例えば特許文 1)。アミノ化合物塩を含む溶液は、多価金 塩を含む溶液よりも毒性が低く、取り扱い に優れている。しかしアミノ化合物塩を用 て得られる有機薄膜の耐水性は、多価金属 を用いたものに比べてはるかに低く、偏光 用途に必要な水準を満足しなかった。

特開平11-21538号公報

 従来、アミノ化合物塩を用いて得られる 機薄膜の耐水性は、偏光膜用途に必要な水 を満足しなかった。本発明の目的は、アミ 化合物塩を用いて得られる有機薄膜の耐水 を高め、偏光膜用途に必要な水準を満足で るようにするための製造方法を提供するこ である。

 本発明者らは、アニオン性基を有する有 色素を含む偏光膜の耐水性を改善すべく鋭 検討した結果、上記の偏光膜の表面に、カ オン性ポリマーを含む液体を接触させるこ により、耐水性が従来よりも格段に優れた 光膜(耐水性偏光膜という)が得られること 見出した。

 本発明の製造方法により偏光膜の耐水性 向上する理由は、カチオン性ポリマーが偏 膜の内部に入り込んで、アニオン性基を有 る有機色素と静電気的に結合し、不動化す ためと考えられる。

 本発明の要旨は以下のとおりである。
(1)本発明の耐水性偏光膜の製造方法は、アニ オン性基を有する有機色素を含む偏光膜の表 面に、カチオン性ポリマーを含む液体を接触 させることを特徴とする。
(2)本発明の耐水性偏光膜の製造方法は、アニ オン性基が、スルホン酸基、カルボキシル基 、リン酸基、およびそれらの塩基のいずれか であることを特徴とする。
(3)本発明の耐水性偏光膜の製造方法は、カチ オン性ポリマーが、アミノ基を有するポリマ ーまたは窒素原子を有する複素環ポリマーで あることを特徴とする。
(4)本発明の耐水性偏光膜の製造方法は、カチ オン性ポリマーが、ジアリルアミン塩酸塩重 合体、ジアリルアミン塩酸塩・マレイン酸共 重合体、アリルアミンアミド硫酸塩重合体、 アリルアミン塩酸塩重合体のいずれかである ことを特徴とする。

 アニオン性基を有する有機色素を含む偏 膜の表面に、カチオン性ポリマーを含む液 を接触させることにより、耐水性が従来よ も格段に優れた偏光膜を得ることができる うになった。

 [耐水性偏光膜の製造方法]
 本発明の耐水性偏光膜の製造方法は、アニ ン性基を有する有機色素を含む偏光膜の表 に、カチオン性ポリマーを含む液体を接触 せる工程を含む。本発明の耐水性偏光膜の 造方法は、前記の工程を含むものであれば 特に制限はなく、任意の他の工程を含んで てもよい。

 他の工程としては、例えば、偏光膜の表 にカチオン性ポリマーを含む液体を接触さ た後、偏光膜表面に付着した余分のカチオ 性ポリマーを含む液体を取り除くため、偏 膜表面を洗浄する工程、あるいは、偏光膜 面を乾燥する工程などが挙げられる。

 [耐水化処理前の偏光膜]
 本発明に用いられる耐水化処理前の偏光膜 、アニオン性基を有する有機色素を含む。 ニオン性基を有する有機色素の含有量は、 光膜の総重量の好ましくは80重量%~100重量% あり、さらに好ましくは90重量%~100重量%であ る。

 本発明に用いられる耐水化処理前の偏光 は、アニオン性基を有する有機色素を含む のであれば、特に制限はなく、任意の他の 機色素や添加剤を含んでいてもよい。その うな添加剤としては、界面活性剤、酸化防 剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、抗菌剤な が挙げられる。

 本発明に用いられる耐水化処理前の偏光 は、例えば特開2007-61755公報に記載されてい るように、アニオン性基を有する有機色素と 溶媒とを含むコーティング液を流延し、有機 色素を配向させて得ることができる。

 [アニオン性基を有する有機色素]
 本発明に用いられるアニオン性基を含む有 色素は、色素の分子中にアニオン性基を有 るものである。アニオン性基としては、ス ホン酸基、カルボキシル基、リン酸基、お びそれらの塩基などが挙げられる。有機色 が有するアニオン性基の個数(置換数)は、2~ 4が好ましい。このような有機色素は、カチ ン性ポリマーを含む液体を接触させる前(耐 化処理前)は、アニオン性基が親水性溶媒に 対する溶解性を付与する置換基として作用す るので、コーティング液を調製しやすい。一 方、カチオン性ポリマーを含む液体を接触さ せた後(耐水化処理後)は、アニオン性基がカ オン性ポリマーとの架橋点として作用する で、優れた耐水性偏光膜が得られる。

 本発明に用いられるアニオン性基を含む 機色素として、例えば特開2007-126628号公報 特開2006-323377号公報に記載された有機色素を 用いることができる。これらの公報に記載さ れた有機色素は溶液状態で液晶性を示し、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。

 上記の有機色素は溶液中で超分子会合体 形成しており、これを含む溶液に剪断応力 加えて流動させると、超分子会合体の長軸 向が流動方向に配向する。

 上記の有機色素としては、下記一般式(1)で わされるアゾ化合物が好ましく、下記一般 (2)で表わされるアゾ化合物がさらに好まし 。このようなアゾ化合物は、溶媒に溶解し 状態で安定な液晶相(リオトロピック液晶性 )を示し、配向性に優れる。さらに上記のア 化合物は、-SO 3 M基を特定の位置に有することにより、-SO 3 M基同士の立体障害が小さくなり、耐水化処 前後で分子の直線性が維持され、結果とし 、偏光度の高い偏光膜が得られる。

 上記の一般式(1)中、Qは置換もしくは非置換 のフェニル基、または置換もしくは非置換の ナフチル基を表わす。上記の一般式(1)および (2)中、Rは水素原子、炭素数1~3のアルキル基 アセチル基、置換もしくは非置換のベンゾ ル基、置換もしくは非置換のフェニル基を わす。上記の一般式(2)中、Xは水素原子、ハ ゲン原子、ニトロ基、シアノ基、炭素数1~4 アルキル基、炭素数1~4のアルコキシ基、ま は-SO 3 M基を表わす。

 上記の一般式(1)および(2)中、Mは、偏光膜 の表面にカチオン性ポリマーを含む液体を接 触させる前は、水素原子、アルカリ金属原子 、アルカリ土類金属原子のいずれかである。 カチオン性ポリマーを含む液体を接触させた 後は、Mは、その一部または全部がカチオン ポリマーのカチオン種である。

 上記の一般式(1)および(2)で表わされるア 化合物は、例えば、アニリン誘導体とナフ レンスルホン酸誘導体を、常法により、ジ ゾ化およびカップリング反応させモノアゾ 合物とした後、さらにジアゾ化し、アミノ フトールジスルホン酸誘導体とカップリン 反応させて得ることができる。

 [カチオン性ポリマーを含む液体]
 本発明に用いられるカチオン性ポリマーを む液体は、カチオン性ポリマーを任意の溶 に溶解または分散させたものである。上記 カチオン性ポリマーとは、カチオン性基を 鎖または側鎖に有する、分子量が数百以上 化合物をいう。

 上記のカチオン性ポリマーは、直鎖状、 分かれ状、または架橋状のいずれであって よく、その分子量は、好ましくは300以上で り、さらに好ましくは1,000~1,000,000である。

 上記のカチオン性基としては、特に制限 ないが、例えばアミノ基、イミノ基、アン ニウム基、および環の一部に窒素原子を有 る基などが挙げられる。

 上記のカチオン性ポリマーとしては、例 ばポリアリルアミン、ポリジアリルアミン ポリエチレンイミン、ジシアンジアミドポ アルキレンポリアミン、ジアルキルアミン エピクロロヒドリンの縮合物、ポリビニル ミン、ポリビニルピリジン、ポリビニルイ ダゾール、ジアリルジメチルアンモニウム の縮合物などが挙げられる。本発明におい は、上記のカチオン性ポリマーを一種で用 てもよいし、複数種混合して用いてもよい またアルカリ土類金属塩などの多価金属塩 混合して用いてもよい。

 上記のカチオン性ポリマーはアミノ基を有 るポリマー、または窒素原子を有する複素 ポリマーが好ましく、下記構造式(4)のジア ルアミン塩酸塩重合体、(5)のジアリルアミ 塩酸塩・マレイン酸共重合体、または(6)の リルアミンアミド硫酸塩重合体が、さらに ましい。

 カチオン性ポリマーを溶解または分散さ るための溶媒としては、親水性溶媒が好ま い。親水性溶媒としては、好ましくは水、 ルコール類、セロソルブ類、およびそれら 混合溶媒である。

 本発明に用いられるカチオン性ポリマー 含む液体中の、カチオン性ポリマーの濃度 、液体の総重量の、好ましくは10重量%~50重 %であり、さらに好ましくは20重量%~30重量% ある。

 本発明に用いられるアニオン性基を有す 有機色素を含む偏光膜の表面に、カチオン ポリマーを含む液体を接触させる手段に特 制限はなく、偏光膜の表面にカチオン性ポ マーを含む液体を塗布してもよいし、偏光 をカチオン性ポリマーを含む液体中に浸漬 てもよい。

 [耐水化処理後の偏光膜(耐水性偏光膜)]
 本発明の製造方法において、耐水性偏光膜 、アニオン性基を有する有機色素を含む偏 膜の表面に、カチオン性ポリマーを含む液 を接触させて得られる。本発明により得ら る偏光膜は、例えば上記の一般式(1)または( 2)で表わされるアゾ化合物を含む場合、式中 M(一価陽イオン)の一部または全部が、カチ ン性ポリマーのカチオン種で置換されたも である。

 上記の耐水性偏光膜は、可視光領域(波長 380nm~780nm)の少なくとも一波長で、吸収二色性 を示す。

 上記の耐水性偏光膜の視感度補正したY値 から求めた偏光度は、95%以上であることが好 ましい。

 上記の耐水性偏光膜の厚みは、特に制限 ないが、好ましくは0.1μm~10μmである。耐水 偏光膜の厚みが1μm未満である場合は、自立 性を確保するために、耐水性偏光膜は支持体 の上に形成されていてもよい。

 [耐水性偏光膜の用途]
 本発明の製造方法により得られる耐水性偏 膜は、偏光素子として好適に用いられる。 光素子は、液晶テレビ、コンピュータディ プレイ、携帯電話、デジタルカメラ、携帯 報端末、携帯ゲーム機、ビデオカメラ、カ ナビゲーションなどの液晶パネルに使われ 。

 [実施例1]
 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 ージ~152ページ)により、ジアゾ化およびカ プリング反応させて、モノアゾ化合物を得 。得られたモノアゾ化合物を同様に常法に 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 応させて粗生成物を得、これを塩化リチウ で塩析することにより下記の構造式(3)のア 化合物を得た。

 上記構造式(3)のアゾ化合物をイオン交換 に溶解させ、アゾ化合物の濃度が20重量%の ーティング液を調製した。このコーティン 液のpHは7.8であった。このコーティング液 ポリスポイトで採取し、二枚のスライドガ スの間に挟んで、室温(23℃)にて偏光顕微鏡 観察したところ、ネマチック液晶相が観察 れた。

 このコーティング液を、ラビング処理お びコロナ処理の施されたノルボルネン系ポ マーフィルム(日本ゼオン社製 商品名「ゼ ノア」)の表面に、バーコータ(BUSCHMAN社製  品名「Mayer rot HS4」)を用いて塗布し、23℃ 恒温室内で自然乾燥させて、偏光膜とノル ルネン系ポリマーフィルムの積層体を作製 た。偏光膜の厚みは0.4μmであった。

 上記の偏光膜とノルボルネン系ポリマーフ ルムの積層体を、ジアリルアミン塩酸塩重 体(日東紡社製 商品名「PAS-21CL」、平均分 量110,000)を25重量%含む水に30分間浸漬し、そ 後偏光膜の表面を水で洗って乾燥した。こ ようにして得られた耐水性偏光膜のイオン 布を、TOF-SIMSで調べたところ、ジアリルア ン塩酸塩重合体由来のイオン(C 4 H 6 N + )は、上記耐水性偏光膜中に均一に分布して り、一方、リチウムイオン(Li + )は検出されなかった。これにより、耐水性 光膜中では、リチウムイオンが、ジアリル ミン塩酸塩重合体由来のイオンで置換され いることを確認した。
 このようにして得られた耐水性偏光膜の、 学特性と耐水試験の評価結果を表1に示す。

 [実施例2]
 ジアリルアミン塩酸塩重合体に代えて、ジ リルアミン塩酸塩・マレイン酸共重合体(日 東紡社製 商品名「PAS-410」)を用いたこと以 は、実施例1と同様の方法で耐水性偏光膜を 製した。得られた耐水性偏光膜の光学特性 耐水試験の評価結果を表1に示す。

 [実施例3]
 ジアリルアミン塩酸塩重合体に代えて、ア ルアミンアミド硫酸塩重合体(日東紡社製  品名「PAA-SA」)を用いたこと以外は、実施例 1と同様の方法で耐水性偏光膜を作製した。 られた耐水性偏光膜の光学特性と耐水試験 評価結果を表1に示す。

 [実施例4]
 ジアリルアミン塩酸塩重合体に代えて、ア ルアミン塩酸塩重合体(日東紡社製 商品名 PAA-HCL-3L」)を用いたこと以外は、実施例1と 様の方法で耐水性偏光膜を作製した。得ら た耐水性偏光膜の光学特性と耐水試験の評 結果を表1に示す。

 [比較例1]
 ジアリルアミン塩酸塩重合体に代えて、塩 バリウムを用いたこと以外は、実施例1と同 様の方法で耐水性偏光膜を作製した。得られ た耐水性偏光膜の光学特性と耐水試験の評価 結果を表1に示す。

 [比較例2]
 ジアリルアミン塩酸塩重合体に代えて、ト エチルアミン(分子量101)を用いたこと以外 、実施例1と同様の方法で耐水性偏光膜を作 した。得られた耐水性偏光膜の光学特性と 水試験の評価結果を表1に示す。

 [比較例3]
 実施例1において、ジアリルアミン塩酸塩重 合体を含む液体で耐水化処理を行なう前の偏 光膜の光学特性と耐水試験の評価結果を表1 示す。

 [評価]
(1)ジアリルアミン塩酸塩重合体PAS-21CLによる 水化処理は最も効果が高い。
(2)ジアリルアミン塩酸塩・マレイン酸共重合 体PAS-410、アリルアミンアミド硫酸塩重合体PA A-SA、アリルアミン塩酸塩重合体PAA-HCL-3Lによ 耐水化処理の効果はほぼ等しい。
(3)塩化バリウムによる耐水化処理は効果がか なり低い。
(4)トリエチルアミンによる耐水化処理は効果 がない。

 [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 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、偏 膜の厚みを求めた。

 [液晶相の観察]
 二枚のスライドガラスにコーティング液を 量挟み込み、顕微鏡用大型試料加熱冷却ス ージ(ジャパンハイテック社製 製品名「1001 3L」)を備えた偏光顕微鏡(オリンパス社製 商 品名「OPTIPHOT-POL」)を用いて観察した。

 [残存率・溶解率の測定]
 耐水化処理後の偏光膜と基材の積層体(寸法 1cm×2cm)を、ポリカップ容器に入った100mlの水 浸漬して3時間放置した後、水が均一になる ように攪拌し、水の波長594nmにおける吸光度 分光器(VARIAN社製 製品名「CARY500i」)で測定 た。得られた吸光度から、次式により残存 、溶解率を求めた。
・溶解率(%)=(A 1 /A 0 )×100
・残存率(%)=100-溶解率
ここで、A 1 は3時間放置した後の水の吸光度、A 0 は偏光膜が完全に溶解した水の吸光度である 。
 [耐水性偏光膜のイオン分布の測定]
 耐水性偏光膜を、精密切断機(MEKONG社製)を いて斜めに切削し、切削面をTOF-SIMS(ION-TOF社 「TOF-SIMS5」を用いて分析した。条件は、一 イオン加速電圧=25kvとした。




 
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