JP2000314904A - 光論理素子および光論理回路並びに光発振回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構成が簡単で安価に形成できる光論理素子を
得る。 【解決手段】 駆動光Ｌｄがその内部を経て一面１ａに
全反射角で入射するように配された誘電体ブロック１
と、この誘電体ブロック１の前記一面１ａ上に形成され
た金属膜２と、制御光Ｌｃの照射を受けるように前記金
属膜２の上に形成された、光照射によって屈折率が変化
する光機能性膜３とによって光論理素子を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光論理素子、特に詳
細には、表面プラズモン共鳴の発生を利用して論理演算
を行なう光論理素子に関するものである。

【０００２】また本発明は、上述のような光論理素子を
用いた光論理回路並びに光発振回路に関するものであ
る。

【０００３】

【従来の技術】光はその伝達速度が非常に大であること
から、通信や演算の分野への応用が広く検討されてい
る。この種の分野においては、光論理回路等の光回路を
利用して、様々な応用が検討されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし従来は、安価な
光スイッチング素子が存在しないことから光回路の構成
には制約が多く、簡単な構成の光回路は実現されていな
かった。より具体的に言えば、光回路の基本要素となる
ＡＮＤやＯＲ等の論理素子、さらには、それらを組み合
わせてなる光論理回路や光発振回路を実現するのは非常
に困難となっていた。また、光発振回路を実現し得たと
しても、発振周波数が十分に高いものを得るのは困難と
なっていた。

【０００５】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、構成が簡単で安価に形成できる光論理素子や、
さらには、そのような光論理素子を組み合わせてなる安
価かつ高速動作可能な光論理回路および光発振回路を提
供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による光論理素子
は、１つまたは複数の入力光に対して論理演算を行なう
光論理素子において、駆動光がその内部を経て一面に全
反射角で入射するように配された誘電体ブロックと、こ
の誘電体ブロックの前記一面上に形成された金属膜と、
制御光の照射を受けるように前記金属膜の上に形成され
た、光照射によって屈折率が変化する光機能性膜とから
構成されたことを特徴とするものである。

【０００７】この本発明による光論理素子において、誘
電体ブロックの前記一面に対する駆動光の入射角は、例
えば、前記光機能性膜に前記制御光が照射されたとき前
記金属膜に表面プラズモン共鳴が比較的強く励起され、
照射されないとき表面プラズモン共鳴が比較的弱く励起
されるかまたは励起されない角度に設定される。このよ
うに構成された光論理素子を、以下、ａモードの光論理
素子と称する。

【０００８】あるいは、上記とは反対に、誘電体ブロッ
クの前記一面に対する駆動光の入射角は、前記光機能性
膜に前記制御光が照射されないとき前記金属膜に表面プ
ラズモン共鳴が比較的強く励起され、照射されたとき表
面プラズモン共鳴が比較的弱く励起されるかまたは励起
されない角度に設定されてもよい。このように構成され
た光論理素子を、以下、ｂモードの光論理素子と称す
る。

【０００９】本発明は、上記ａモードの光論理素子を１
つ用いたＮＯＴ回路を提供するものであり、この回路
は、光論理素子の光機能性膜に入射する１つの制御光を
入力光として受け、誘電体ブロックと金属膜との界面で
全反射した駆動光をＮＯＴ演算結果である出力光として
発することを特徴とするものである。

【００１０】また本発明は、上記ａモードの光論理素子
を１つ用いたｅｘＮＯＲ回路を提供するものであり、こ
の回路は、光論理素子の光機能性膜に入射する２つの制
御光を入力光として受け、誘電体ブロックと金属膜との
界面で全反射した駆動光をｅｘＮＯＲ演算結果である出
力光として発することを特徴とするものである。

【００１１】さらに本発明は、上記ｂモードの光論理素
子を１つ用いたＡＮＤ回路を提供するものであり、この
回路は、光論理素子の光機能性膜に入射する１つの制御
光および誘電体ブロックの一面に入射する前の１つの駆
動光を２つの入力光として受け、該誘電体ブロックと金
属膜との界面で全反射した駆動光をＡＮＤ演算結果であ
る出力光として発することを特徴とするものである。

【００１２】また本発明は、上記ｂモードの光論理素子
を１つ用いたＯＲ回路を提供するものであり、この回路
は、光論理素子の光機能性膜に入射する２つの制御光を
入力光として受け、誘電体ブロックと金属膜との界面で
全反射した駆動光をＯＲ演算結果である出力光として発
することを特徴とするものである。

【００１３】以上、本発明の光論理素子を１つ用いた光
論理回路について説明したが、この光論理素子を複数用
い、それらを、１つの光論理素子の誘電体ブロックと金
属膜との界面で全反射した駆動光が、他の光論理素子に
対して前記制御光として入射するように組み合わせるこ
とにより、その他の論理演算を行なう種々の光論理回路
やフリップ・フロップ等を形成することができる。

【００１４】より具体的に本発明は、ａモードの光論理
素子を２つ用いたｅｘＯＲ回路を提供するものであり、
この回路は、ａモードの光論理素子１つが、その光機能
性膜に入射する２つの制御光を入力光として受ける前段
の光論理素子として配されるとともに、ａモードの別の
光論理素子１つが、上記前段の光論理素子の誘電体ブロ
ックと金属膜との界面で全反射した駆動光を１つの制御
光として受ける後段の光論理素子として配されてなり、
後段の光論理素子の誘電体ブロックと金属膜との界面で
全反射した駆動光をｅｘＯＲ演算結果である出力光とし
て発することを特徴とするものである。

【００１５】また本発明は、ａモードの光論理素子とｂ
モードの光論理素子を１つずつ用いたＮＡＮＤ回路を提
供するものであり、この回路は、ｂモードの光論理素子
１つが、その光機能性膜に入射する１つの制御光および
誘電体ブロックの一面に入射する前の１つの駆動光を２
つの入力光として受ける前段の光論理素子として配され
るとともに、ａモードの光論理素子１つが、上記前段の
光論理素子の誘電体ブロックと金属膜との界面で全反射
した駆動光を１つの制御光として受ける後段の光論理素
子として配されてなり、後段の光論理素子の誘電体ブロ
ックと金属膜との界面で全反射した駆動光をＮＡＮＤ演
算結果である出力光として発することを特徴とするもの
である。

【００１６】さらに本発明は、ａモードの光論理素子と
ｂモードの光論理素子を１つずつ用いたＮＯＲ回路を提
供するものであり、この回路は、ｂモードの光論理素子
１つが、その光機能性膜に入射する２つの制御光を入力
光として受ける前段の光論理素子として配されるととも
に、ａモードの光論理素子１つが、上記前段の光論理素
子の誘電体ブロックと金属膜との界面で全反射した駆動
光を１つの制御光として受ける後段の光論理素子として
配されてなり、後段の光論理素子の誘電体ブロックと金
属膜との界面で全反射した駆動光をＮＯＲ演算結果であ
る出力光として発することを特徴とするものである。

【００１７】なお、以上説明した本発明の光論理回路に
おいて、１つの光論理素子に入射させる複数の光として
は、互いに波長の異なる光が使用されるのが望ましい。

【００１８】さらに本発明は、本発明の光論理素子を１
つあるいは複数用いた光発振回路を提供するものであ
る。具体的に、本発明による１つの光発振回路は、ａモ
ードの光論理素子１つと、この光論理素子の誘電体ブロ
ックと金属膜との界面で全反射した駆動光を、該光論理
素子の光機能性膜に入射させる光学系とから構成された
ものである。

【００１９】また本発明による別の光発振回路は、ｂモ
ードの光論理素子１つと、この光論理素子の誘電体ブロ
ックと金属膜との界面で全反射した駆動光を光機能性膜
で受けるように配されたａモードの光論理素子１つと、
このａモードの光論理素子の誘電体ブロックと金属膜と
の界面で全反射した駆動光を、ｂモードの光論理素子の
光機能性膜に入射させる光学系とから構成されたもので
ある。

【００２０】以上説明した本発明の光発振回路において
も、１つの光論理素子に入射させる複数の光としては、
互いに波長の異なる光が使用されるのが望ましい。

【００２１】本発明において誘電体ブロックは、被変調
光の波長に対して透明である誘電体で形成される。特に
被変調光の波長に対する屈折率が１．２〜３の範囲にあ
る材質からなるものが好ましい。具体的にはＢＫ７、高
屈折率ガラス、ポリカーボネート等が挙げられる。

【００２２】また、本発明で用いる金属膜の厚みは、３
５０ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲のいずれかの波長の光で
表面プラズモン共鳴が生じる膜厚であるが、通常１０ｎ
ｍ〜７０ｎｍの範囲が好適である。また、誘電体ブロッ
クと金属膜の間には両者の良好な密着性を得るためにＣ
ｒ、Ｇｅ等からなるアンカー材料の薄層（好ましくは５
ｎｍ以下）を設けることもできる。

【００２３】なお、本発明の光論理素子を構成する光機
能性膜としては、下記の一般式（Ｉ）で示される化合物
からなるものを好適に用いることができる。

【００２４】

【化７】 〔式中、ＤＹＥ^＋ は、一価のシアニン色素陽イオンを
表し、ｎは１以上の整数を表し、Ｒ_５ 及びＲ_６ は、各
々独立に置換基を表し、Ｒ_７ 及びＲ_８ は、各々独立に
アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アラルキル
基、アリール基または複素環基を表し、Ｒ_５ と
Ｒ_６ 、Ｒ_５ とＲ_７ 、Ｒ_６ とＲ_８ 又はＲ _７ とＲ
_８ は各々互いに連結して環を形成してもよく、ｒ及び
ｓは、各々独立に０〜４の整数を表し、そしてｒとｓが
２以上の場合には、複数のｒ及びｓは各々互いに同じで
あっても異なっていてもよい。〕 本発明においては、一般式（Ｉ）のシアニン色素陽イオ
ンが、下記の一般式（I−１）で表される陽イオンであ
ることが好ましい。

【００２５】

【化８】 〔式中、Ｚａ及びＺｂは各々独立に５員もしくは６員の
含窒素複素環を形成するために必要な原子群を表し、Ｒ
^１ およびＲ^２ は各々独立に、アルキル基またはアリ
ール基を表し、Ｌ^１ 、Ｌ^２ 、Ｌ^３ 、Ｌ^４ 及びＬ^５
は各々独立に、置換又は無置換のメチン基を表し（但
し、Ｌ^１ 〜Ｌ^５ 上に置換基がある場合には互いに連結
して環を形成しても良い）、ｊは０、１又は２を表し、
ｋは０又は１を表す。〕 Ｚａ及びＺｂで表される５員もしくは６員の含窒素複素
環（核）としては、例えば、チアゾール核、ベンゾチア
ゾール核、ナフトチアゾール核、チアゾリン核、オキサ
ゾール核、ベンゾオキサゾール核、ナフトオキサゾール
核、オキサゾリン核、セレナゾール核、ベンゾセレナゾ
ール核、ナフトセレナゾール核、セレナゾリン核、テル
ラゾール核、ベンゾテルラゾール核、ナフトテルラゾー
ル核、テルラゾリン核、イミダゾール核、ベンゾイミダ
ゾール核、ナフトイミダゾール核、ピリジン核、キノリ
ン核、イソキノリン核、イミダゾ〔４，５−ｂ〕キノキ
サリン核、オキサジアゾール核、チアジアゾール核、テ
トラゾール核、及びピリミジン核などを挙げることがで
きる。

【００２６】これらの中では、ベンゾチアゾール核、イ
ミダゾール核、ナフトイミダゾール核、キノリン核、イ
ソキノリン核、イミダゾ〔４，５−ｂ〕キノキサリン
核、チアジアゾール核、テトラゾール核、及びピリミジ
ン核が好ましい。

【００２７】これらの環には、更にベンゼン環、ナフト
キノン環が縮合していても良い。

【００２８】上記の５員又は６員の含窒素複素環は置換
基を有していても良い。好ましい置換基（原子）の例と
しては、ハロゲン原子、置換又は無置換のアルキル基、
アリール基を挙げることができる。ハロゲン原子として
は、塩素原子が好ましい。アルキル基は、炭素原子数１
〜６の直鎖状のアルキル基が好ましい。またアルキル基
の置換基の例としては、アルコキシ基（例、メトキ
シ）、アルキルチオ基（例、メチルチオ）を挙げること
ができる。アリール基としては、フェニルが好ましい。

【００２９】上記Ｒ^１ およびＲ^２ で表されるアルキ
ル基は置換基を有していてもよく、好ましくは炭素原子
数１〜１８（更に好ましくは１〜８、特に１〜６）の直
鎖状、環状、もしくは分岐状のアルキル基である。

【００３０】Ｒ^１ およびＲ^２ で表されるアリール基
は置換基を有していても良く、好ましくは炭素原子数６
〜１８の置換基を有していても良いアリール基である。

【００３１】Ｒ^１ およびＲ^２ で表されるアルキル基
またはアリール基の有する好ましい置換基の例として
は、以下のものを挙げることができる。

【００３２】炭素原子数６〜１８の置換又は無置換のア
リール基（例えば、フェニル、クロロフェニル、アニシ
ル、トルイル、２，４−ジ−ｔ−アミル、１−ナフチ
ル）、アルケニル基（例えば、ビニル、２−メチルビニ
ル）、アルキニル基（例えば、エチニル、２−メチルエ
チニル、２−フェニルエチニル）、ハロゲン原子（例え
ば、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）、シアノ基、ヒドロキシル
基、カルボキシル基、アシル基（例えば、アセチル、ベ
ンゾイル、サリチロイル、ピバロイル）、アルコキシ基
（例えば、メトキシ、ブトキシ、シクロヘキシルオキ
シ）、アリールオキシ基（例えば、フェノキシ、１−ナ
フトキシ）、アルキルチオ基（例えば、メチルチオ、ブ
チルチオ、ベンジルチオ、３−メトキシプロピルチ
オ）、アリールチオ基（例えば、フェニルチオ、４−ク
ロロフェニルチオ）、アルキルスルホニル基（例えば、
メタンスルホニル、ブタンスルホニル）、アリールスル
ホニル基（例えば、ベンゼンスルホニル、パラトルエン
スルホニル）、炭素原子数１〜１０のカルバモイル基、
炭素原子数１〜１０のアミド基、炭素原子数２〜１０の
アシルオキシ基、炭素原子数２〜１０のアルコキシカル
ボニル基、ヘテロ環基（例えば、ピリジル、チエニル、
フリル、チアゾリル、イミダゾリル、ピラゾリルなどの
複素芳香族環、ピロリジン環、ピペリジン環、モルホリ
ン環、ピラン環、チオピラン環、ジオキサン環、ジチオ
ラン環などの脂肪族ヘテロ環）。

【００３３】本発明において、上記Ｒ^１ およびＲ^２
は、それぞれ無置換の炭素原子数１〜８（好ましくは、
炭素原子数１〜６、特に炭素原子数１〜４）の直鎖状の
アルキル基、あるいはアルコキシ基（特に、メトキシ）
又はアルキルチオ基（特に、メチルチオ）で置換された
炭素原子数１〜８（好ましくは、炭素原子数１〜６、特
に炭素原子数１〜４）の直鎖状のアルキル基であること
が好ましい。

【００３４】Ｌ^１ 〜Ｌ^５ で表されるメチン基は、置換
基を有していても良い。好ましい置換基の例としては、
炭素原子数１〜１８のアルキル基、アラルキル基、およ
び前記Ｒ^１ およびＲ^２ で表されるアルキル基またはア
リール基の有する好ましい置換基の例として挙げたもの
を挙げることができる。これらの中では、アルキル基
（例、メチル）、アリール基（例、フェニル）、ハロゲ
ン原子（例、Ｃｌ、Ｂｒ）、アラルキル基（例、ベンジ
ル）が好ましい。

【００３５】本発明においては、ｊ、ｋは各々独立に０
又は１であることが好ましい。

【００３６】上記Ｌ^１ 〜Ｌ^５ 上の置換基は互いに連結
して環を形成しても良い。好ましい環員数は５員環また
は６員環であり、これらの環が２個以上縮合していても
良い。連結位置は、形成されるメチン鎖の数によって異
なる。例えば、Ｌ^１ 〜Ｌ^５で形成されるメチン鎖がペ
ンタメチン鎖の場合には、その好ましい連結位置は、Ｌ
^１ とＬ^３ 、Ｌ^２ とＬ^４ 、及びＬ^３ とＬ^５ であ
る。また二重縮合環を形成する場合の連結位置は、Ｌ^１
とＬ^３ とＬ^５ である。またこの場合、Ｌ^１ とＲ
^１ 、Ｌ^５ とＲ^２ 、更にＬ^３ とＲ^２ は互いに連結し
て環を形成していても良く、その環員数は好ましくは５
員環または６員環である。

【００３７】本発明においては、Ｌ^１ 〜Ｌ^５ 上の置
換基で形成される環は、シクロヘキセン環であることが
好ましい。

【００３８】一般式（I−１）で表わされるシアニン色
素陽イオンの中でも、下記の一般式（I−２）で表わさ
れる陽イオンが更に好ましい。

【００３９】

【化９】 〔式中、Ｚ^１及びＺ^２ は各々独立に、インドレニン核
もしくはベンゾインドレニン核を形成するために必要な
原子群を表し、Ｒ^１およびＲ^２ は各々独立に、アルキ
ル基又はアリール基を表し、Ｒ^３ 、Ｒ^４ 、Ｒ^５ 及び
Ｒ^６ は各々独立に、アルキル基を表し、Ｌ^１、Ｌ^２ 、
Ｌ^３ 、Ｌ^４ 及びＬ^５ は各々独立に、置換又は無置換
のメチン基を表し（但し、Ｌ^１ 〜Ｌ^５ 上に置換基があ
る場合には互いに連結して環を形成しても良い）、ｊは
０、１又は２を表し、ｋは０又は１を表す。〕 上記Ｚ^１ 及びＺ^２ で表されるインドレニン核もしくは
ベンゾインドレニン核は、置換基を有していても良い。
置換基（原子）としては、ハロゲン原子、又はアリール
基を挙げることができる。ハロゲン原子としては、塩素
原子が好ましい。またアリール基としては、フェニルが
好ましい。

【００４０】上記Ｒ^３ 、Ｒ^４ 、Ｒ^５ およびＲ^６ で表
されるアルキル基は、好ましくは炭素原子数１〜１８の
直鎖状、分岐状、あるいは環状のアルキル基である。ま
たＲ ^３ とＲ^４ 、及びＲ^５ とＲ^６ はそれぞれ連結して
環を形成しても良い。

【００４１】Ｒ^３ 、Ｒ^４ 、Ｒ^５ およびＲ^６ で表され
るアルキル基は、置換基を有していても良い。置換基と
して好ましいものは、前記Ｒ^１ およびＲ^２ で表される
アルキル基またはアリール基の有する好ましい置換基の
例として挙げたものを挙げることができる。

【００４２】本発明においては、Ｒ^３ 、Ｒ^４ 、Ｒ^５
及びＲ^６ で表されるアルキル基は、それぞれ炭素原子
数１〜６の直鎖状の無置換のアルキル基（特に、メチ
ル、エチル）であることが好ましい。

【００４３】一般式（I−２）において、Ｒ^１ 及びＲ
^２ 、Ｌ^１ 、Ｌ^２ 、Ｌ^３ 、Ｌ^４ 及びＬ^５ 、ｊ及び
ｋ、そしてＸ^ｎ−及びｎは、それぞれ一般式（I−１）
において説明したそれらと同じ意味を表す。またそれら
の好ましい例示も前記一般式（I−１）において説明し
たものと同じである。

【００４４】〔ＤＹＥ^＋ 〕-(ＳＯ_３ ⁻ ）_ｎ＋１ の
（ＳＯ_３ ⁻ ) 基は、一般式（I−１）および一般式（I
−２）のＲ^１ 、Ｒ^２ の末端に結合することが好まし
い。

【００４５】以下に本発明の一般式（Ｉ）における〔Ｄ
ＹＥ^＋ 〕-(ＳＯ_３ ⁻ ）_ｎ＋１ 部分の具体例を列記す
る。

【００４６】

【化１０】

【化１１】

【化１２】

【化１３】

【化１４】

【化１５】

【化１６】

【化１７】 一般式（I）における下記の部分構造（一般式（I−３）
という）について詳述する。

【００４７】

【化１８】 式中、Ｒ_５ 及びＲ_６ は、各々独立に置換基を表し、
Ｒ_７ 及びＲ_８ は、各々独立にアルキル基、アルケニル
基、アルキニル基、アラルキル基、アリール基または複
素環基を表し、Ｒ_５ とＲ_６ 、Ｒ_５ とＲ_７ 、Ｒ_６ と
Ｒ_８又はＲ_７とＲ_８ は各々互いに連結して環を形成し
てもよく、ｒ及びｓは、各々独立に０〜４の整数を表
し、そしてｒとｓが２以上の場合には、複数のｒ及びｓ
は各々互いに同じであっても異なっていてもよい。

【００４８】上記Ｒ_７ およびＲ_８ で表されるアルキル
基は、炭素数１〜１８の置換もしくは無置換のアルキル
基が好ましく、より好ましくは炭素数１〜８の置換もし
くは無置換のアルキル基である。これらは、直鎖状、分
岐鎖状、あるいは環状であってもよい。これらの例とし
ては、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、
ｎ−ブチル、イソブチル、ｔ−ブチル、ｎ−ヘキシル、
ネオペンチル、シクロヘキシル、アダマンチル及びシク
ロプロピル等が挙げられる。

【００４９】アルキル基の置換基の例としては、以下の
ものを挙げることができる。

【００５０】炭素数２〜１８（好ましくは炭素数２〜
８）の置換もしくは無置換のアルケニル基（例、ビニ
ル）；炭素数２〜１８（好ましくは炭素数２〜８）の置
換もしくは無置換のアルキニル基（例、エチニル）；炭
素数６〜１０の置換もしくは無置換のアリール基（例、
フェニル、ナフチル）；ハロゲン原子（例、Ｆ、Ｃｌ、
Ｂｒ等）；炭素数１〜１８（好ましくは炭素数１〜８）
の置換もしくは無置換のアルコキシ基（例、メトキシ、
エトキシ）；炭素数６〜１０の置換もしくは無置換のア
リールオキシ基（例、フェノキシ、ｐ−メトキシフェノ
キシ）；炭素数１〜１８（好ましくは炭素数１〜８）の
置換もしくは無置換のアルキルチオ基（例、メチルチ
オ、エチルチオ）；炭素数６〜１０の置換もしくは無置
換のアリールチオ基（例、フェニルチオ）； 炭素数２
〜１８（好ましくは炭素数２〜８）の置換もしくは無置
換のアシル基（例、アセチル、プロピオニル）；炭素数
１〜１８（好ましくは炭素数１〜８）の置換もしくは無
置換のアルキルスルホニル基またはアリールスルホニル
基（例、メタンスルホニル、ｐ−トルエンスルホニ
ル）；炭素数２〜１８（好ましくは炭素数２〜８）の置
換もしくは無置換のアシルオキシ基（例、アセトキシ、
プロピオニルオキシ）；炭素数２〜１８（好ましくは炭
素数２〜８）の置換もしくは無置換のアルコキシカルボ
ニル基（例、メトキシカルボニル、エトキシカルボニ
ル）；炭素数７〜１１の置換もしくは無置換のアリール
オキシカルボニル基（例、ナフトキシカルボニル）；無
置換のアミノ基、もしくは炭素数１〜１８（好ましくは
炭素数１〜８）の置換アミノ基（例、メチルアミノ、ジ
メチルアミノ、ジエチルアミノ、アニリノ、メトキシフ
ェニルアミノ、クロロフェニルアミノ、ピリジルアミ
ノ、メトキシカルボニルアミノ、ｎ−ブトキシカルボニ
ルアミノ、フェノキシカルボニルアミノ、メチルカルバ
モイルアミノ、エチルチオカルバモイルアミノ、フェニ
ルカルバモイルアミノ、アセチルアミノ、エチルカルボ
ニルアミノ、エチルチオカルバモイルアミノ、シクロヘ
キシルカルボニルアミノ、ベンゾイルアミノ、クロロア
セチルアミノ、メチルスルホニルアミノ）；炭素数１〜
１８（好ましくは炭素数１〜８）の置換もしくは無置換
のカルバモイル基（例、無置換のカルバモイル、メチル
カルバモイル、エチルカルバモイル、ｎ−ブチルカルバ
モイル、ｔ−ブチルカルバモイル、ジメチルカルバモイ
ル、モルホリノカルバモイル、ピロリジノカルバモイ
ル）；無置換のスルファモイル基、もしくは炭素数１〜
１８（好ましくは炭素数１〜８）の置換スルファモイル
基（例、メチルスルファモイル、フェニルスルファモイ
ル）；シアノ基；ニトロ基；カルボキシ基；水酸基；ヘ
テロ環基（例、オキサゾール環、ベンゾオキサゾール
環、チアゾール環、ベンゾチアゾール環、イミダゾール
環、ベンゾイミダゾール環、インドレニン環、ピリジン
環、ピペリジン環、ピロリジン環、モルホリン環、スル
ホラン環、フラン環、チオフェン環、ピラゾール環、ピ
ロール環、クロマン環、クマリン環）。上記Ｒ_７ およ
びＲ_８ で表されるアルケニル基は、炭素数２〜１８の
置換もしくは無置換のアルケニル基が好ましく、より好
ましくは炭素数２〜８の置換もしくは無置換のアルケニ
ル基であり、例えば、ビニル、アリル、１−プロペニ
ル、１，３−ブタジエニル等が挙げられる。

【００５１】アルケニル基の置換基としては、前記アル
キル基の置換基として挙げたものが好ましい。

【００５２】上記Ｒ_７ およびＲ_８ で表されるアルキニ
ル基は、炭素数２〜１８の置換もしくは無置換のアルキ
ニル基が好ましく、より好ましくは炭素数２〜８の置換
もしくは無置換のアルキニル基であり、例えば、エチニ
ル、２−プロピニル等が挙げられる。

【００５３】アルキニル基の置換基は、前記アルキル基
の置換基として挙げたものが好ましい。

【００５４】上記Ｒ_７及びＲ_８ で表されるアラルキル
基は、炭素数７〜１８の置換もしくは無置換のアラルキ
ル基が好ましく、例えば、ベンジル、メチルベンジル等
が好ましい。

【００５５】上記Ｒ_７ 及びＲ_８ で表されるアリール基
は、炭素数６〜１８の置換もしくは無置換のアリール基
が好ましく、例えば、フェニル、ナフチル等が挙げられ
る。

【００５６】アリール基の置換基は前記アルキル基の置
換基として挙げたものが好ましい。またこれらの他に、
アルキル基（例えば、メチル、エチル等）も好ましい。

【００５７】上記Ｒ_７ 及びＲ_８ で表される複素環基
は、炭素原子、窒素原子、酸素原子、あるいは硫黄原子
から構成される５〜６員環の飽和又は不飽和の複素環で
あり、これらの例としては、オキサゾール環、ベンゾオ
キサゾール環、チアゾール環、ベンゾチアゾール環、イ
ミダゾール環、ベンゾイミダゾール環、インドレニン
環、ピリジン環、ピペリジン環、ピロリジン環、モルホ
リン環、スルホラン環、フラン環、チオフェン環、ピラ
ゾール環、ピロール環、クロマン環、及びクマリン環が
挙げられる。複素環基は置換されていてもよく、その場
合の置換基としては、前記アルキル基の置換基として挙
げたものが好ましい。

【００５８】Ｒ_５ 及びＲ_６ で表される置換基は、前記
アルキル基の置換基として挙げたものと同義である。ま
たこれらの他に、アルキル基（例えばメチル、エチル
等）も挙げることができる。

【００５９】本発明においては、Ｒ_５ 及びＲ_６ で表さ
れる置換基は、水素原子またはアルキル基であることが
好ましい。特に好ましくは、水素原子である。

【００６０】一般式（Ｉ−３）で表される部分構造は、
下記一般式（Ｉ−４）又は（Ｉ−５）で表されることが
特に好ましい。

【００６１】

【化１９】 式中、Ｒ_１７及びＲ_１８は、それぞれ前述したＲ_５ 及
びＲ_６ で表される置換基と同義であり、またそれぞれ
について、その好ましい範囲も同一である。Ｒ_{１ ９}及び
Ｒ_２０は、それぞれ前述したＲ_７ 及びＲ_８ で表され
る置換基と同義であり、またそれぞれについて、その好
ましい範囲も同一である。ｒ及びｓは、各々独立に０〜
４の整数を表し、そしてｒとｓが２以上の場合には、複
数のｒ及びｓは各々互いに同じであっても異なっていて
もよい。

【００６２】

【化２０】 式中、Ｒ_２１及びＲ_２２は、それぞれ前述したＲ_５ 及
びＲ_６ で表される置換基と同義であり、またそれぞれ
について、その好ましい範囲も同一である。Ｒ_{２ １}とＲ
_２２は、それぞれ互いに連結して炭素環または複素環を
形成している場合も好ましく、特に好ましくは、Ｒ_２１
とＲ_２２がそれぞれ結合しているピリジン環との縮合芳
香環である。ｒ及びｓは、各々独立に０〜４の整数を表
し、そしてｒとｓが２以上の場合には、複数のｒ及びｓ
は各々互いに同じであっても異なっていてもよい。

【００６３】本発明で用いられる一般式（Ｉ）で表され
る色素化合物中の一般式（Ｉ−３）で表される部分
（「Ｂ⁻」で表示）の例を以下に具体的に記載する。

【００６４】

【化２１】

【化２２】

【化２３】

【化２４】

【化２５】

【化２６】

【化２７】

【化２８】

【化２９】

【化３０】 本発明で用いられる好ましい具体的な化合物例を下記の
表１および２に示す。表１および２において、化合物例
は、〔ＤＹＥ^＋ 〕-(ＳＯ_３ ⁻ ) _ｎ＋１ で表されるア
ニオン部と一般式（Ｉ−３）で表されるカチオン部との
組み合わせてなるものである。例えば、以下に、化合物
No.1の例を挙げて説明する。化合物No.1〔アニオン部
（Ａ−１）／カチオン部（Ｂ−５）〕で示される化合物
例は、それぞれ下記の式で示される。

【００６５】

【化３１】 なお、化合物No. ２以降の化合物についても同様な意味
である。

【００６６】

【表１】

【表２】 本発明で用いる上記一般式（Ｉ）で表される化合物は、
単独で用いても良いし、あるいはまた二種以上を併用し
ても良い。

【００６７】なお、本発明で用いる一般式（Ｉ）で表さ
れる化合物は、既に公知の下記の文献の記載を参考にし
て容易に合成することができる。

【００６８】これらの文献としては、たとえば、エフ・
エム・ハーマー著「ザ・シアニン・ダイズ・アンド・リ
レイテッド・コンパウンズ５（インターサイエンス・パ
ブリシャーズ、Ｎ．Ｙ．１９６４年）５５頁以降；ニコ
ライ・チュチュルコフ、ユルゲン・ファビアン、アキム
・メールホルン、フィリッツ・ディエツ・アリア・タジ
エール（Nikolai Tyutyulkov, Jurgen Fabian, Achim U
lehlhorn, Fritz Dietz, Alia Tadjer) 共著「ポリメチ
ン・ダイズ」、セントクリメント・オーリズキ・ユニバ
シティ・プレス、ソフィア（St. Kliment Ohridski Uni
versity Press,Sophia)、２３頁ないし３８頁；デー・
エム・スターマー（D.M.Sturmer)著、「ヘテロサイクリ
ック、コンパウンズ−スペシャル・トピックス・イン・
ヘテロサイクリック・ケミストリー（Heterocyclic Com
pounds-Special topics in heterocyclic chemistr
y)」、第１８章、第１４節、第４８２〜５１５頁、ジョ
ン・ウィリー・アンド・サンズ（John Wiley & Sons)
社、ニューヨーク、ロンドン、（１９７７年刊）；「ロ
ッズ・ケミストリー・オブ・カーボン・コンパウンズ
（Rodd's Chemistry of Carbon Compounds) 」、(2nd.
Ed. vol.IV, part B, １９７７年刊）、第１５章、第３
６９〜４２２頁、(2nd. Ed. vol.IV, part B, １９８５
年刊）、第１５章、第２６７〜２９６頁、エルスバイヤ
ー・サイエンス・パブリック・カンパニー・インク（El
svier Science Public Company Inc.)、ニューヨークな
どが挙げられる。

【００６９】更に具体的には、〔ＤＹＥ^＋ 〕-(ＳＯ_３
⁻ ）_ｎ＋１ （Ｍ^＋ ) _ｎ 、（ただし、Ｍはナトリウ
ムイオン、カリウムイオン、アンモニウムイオン、ピリ
ジニウムイオン、トリエチルアンモニウムイオン、Ｎ−
エチルピリジニウムイオンなどの陽イオンを表わす）で
表される塩と、一般式（Ｉ−３）で表される陽イオンが
Ｃｌ⁻ 、Ｂｒ⁻ 、Ｉ⁻ 、パラトルエンスルホネート
などの陰イオンと組合されて形成される塩とを、適当な
溶媒中、例えばメタノール、水、もしくはこれらの混合
物などの中で混合した後、結晶として析出させることに
より得ることができる。

【００７０】その一例として、化合物４１は、Ａ−２８
のＮ−エチルピリジニウム塩のメタノール溶液とＢ−５
４の臭化物のメタノール溶液とを混合することにより析
出する結晶を濾取し、メタノールで洗い、乾燥すること
によって、融点２１３−２１７度の褪色粉末として得ら
れる。

【００７１】また本発明においては、下記の一般式（II
−１）、（II−２）で示される色素化合物をそれぞれ単
独で、あるいは組み合わせて形成された光機能性膜も好
適に用いることができる。

【００７２】

【化３２】 式中、Ａ^１，Ａ^２，Ｂ^１及びＢ^２は置換基を表し、
Ｌ^１，Ｌ^２，Ｌ^３，Ｌ^４及びＬ^５はメチン基を表し、Ｘ
^１は＝Ｏ，＝ＮＲ，＝Ｃ（ＣＮ）_２を表し（ここでＲは
置換基を表す）、Ｘ^２は−Ｏ，−ＮＲ，−Ｃ（ＣＮ）_２
を表し（ここでＲは置換基を表す）、ｍ，ｎは０〜２の
整数を表す。Ｙ^１とＥは炭素環または複素環を形成する
のに必要な原子または原子群を表し、Ｚ^１とＧは炭素環
または複素環を形成するのに必要な原子または原子群を
表す。ｘ及びｙはそれぞれ独立に０または１を表す。Ｍ
^ｋ＋はオニウムイオンを表す。ｋは電荷数を表す。

【００７３】以下に、本発明に用いられる上記色素化合
物について説明する。

【００７４】本発明に用いられる色素化合物は、アニオ
ン部（色素成分）とカチオン部（オニウム成分）からな
る。

【００７５】まず、アニオン部について詳述する。

【００７６】上記式において、Ａ^１ 、Ａ^２ 、Ｂ^１ 及
びＢ^２ で表される置換基としては、例えば以下のもの
を挙げることができる。

【００７７】炭素数１〜１８（好ましくは炭素数１〜
８）の置換もしくは無置換の直鎖状、分岐鎖状または環
状のアルキル基（例、メチル、エチル、プロピル、イソ
プロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチル、
ｔ−ブチル、シクロヘキシル、メトキシエチル、エトキ
シカルボニルエチル、シアノエチル、ジエチルアミノエ
チル、ヒドロキシエチル、クロロエチル、アセトキシエ
チル、トリフルオロメチル等）；炭素数７〜１８（好ま
しくは炭素数７〜１２）の置換もしくは無置換のアラル
キル基（例、ベンジル、カルボキシベンジル等）；炭素
数２〜１８（好ましくは炭素数２〜８）のアルケニル基
（例、ビニル等）；炭素数２〜１８（好ましくは炭素数
２〜８）のアルキニル基（例、エチニル等）；炭素数６
〜１８（好ましくは炭素数６〜１０）の置換もしくは無
置換のアリール基（例、フェニル、４−メチルフェニ
ル、４−メトキシフェニル、４−カルボキシフェニル、
３、５−ジカルボキシフェニル等）；炭素数２〜１８
（好ましくは炭素数２〜８）の置換もしくは無置換のア
シル基（例、アセチル、プロピオニル、ブタノイル、ク
ロロアセチル等）；炭素数１〜１８（好ましくは炭素数
１〜８）の置換もしくは無置換のアルキルまたはアリー
ルスルホニル基（例、メタンスルホニル、ｐ−トルエン
スルホニル等）；炭素数１〜１８（好ましくは炭素数１
〜８）のアルキルスルフィニル基（例、メタンスルフィ
ニル、エタンスルフィニル、オクタンスルフィニル
等）；炭素数２〜１８（好ましくは炭素数２〜８）のア
ルコキシカルボニル基（例、メトキシカルボニル、エト
キシカルボニル等）；炭素数７〜１８（好ましくは炭素
数７〜１２）のアリールオキシカルボニル基（例、フェ
ノキシカルボニル、４−メチルフェノキシカルボニル、
４−メトキシフェニルカルボニル等）；炭素数１〜１８
（好ましくは炭素数１〜８）の置換もしくは無置換のア
ルコキシ基（例えば、メトキシ、エトキシ、ｎ−ブトキ
シ、メトキシエトキシ等）；炭素数６〜１８（好ましく
は炭素数６〜１０）の置換もしくは無置換のアリールオ
キシ基（例、フェノキシ、４−メトキシフェノキシ
等）；炭素数１〜１８（好ましくは炭素数１〜８）のア
ルキルチオ基（例、メチルチオ、エチルチオ等）；炭素
数６〜１０のアリールチオ（例、フェニルチオ等）；炭
素数２〜１８（好ましくは炭素数２〜８）の置換もしく
は無置換のアシルオキシ基（例、アセトキシ、エチルカ
ルボニルオキシ、シクロヘキシルカルボニルキシ、ベン
ゾイルオキシ、クロロアセチルオキシ等）；炭素数１〜
１８（好ましくは炭素数１〜８）の置換もしくは無置換
のスルホニルオキシ基（例、メタンスルホニルオキシ
等）；炭素数２〜１８（好ましくは炭素数２〜８）の置
換もしくは無置換のカルバモイルオキシ基（例、メチル
カルバモイルオキシ、ジエチルカルバモイルオキシ
等）；炭素数０〜１８（好ましくは炭素数０〜８）の置
換もしくは無置換のアミノ基（例、無置換のアミノ、メ
チルアミノ、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、アニリ
ノ、メトキシフェニルアミノ、クロロフェニルアミノ、
モルホリノ、ピペリジノ、ピロリジノ、ピリジルアミ
ノ、メトキシカルボニルアミノ、ｎ−ブトキシカルボニ
ルアミノ、フェノキシカルボニルアミノ、メチルカルバ
モイルアミノ、フェニルカルバモイルアミノ、エチルチ
オカルバモイルアミノ、メチルスルファモイルアミノ、
フェニルスルファモイルアミノ、アセチルアミノ、エチ
ルカルボニルアミノ、エチルチオカルボニルアミノ、シ
クロヘキシルカルボニルアミノ、ベンゾイルアミノ、ク
ロロアセチルアミノ、メタンスルホニルアミノ、ベンゼ
ンスルホニルアミノ等）；炭素数１〜１８（好ましくは
炭素数１〜８）の置換もしくは無置換のカルバモイル基
（例、無置換のカルバモイル、メチルカルバモイル、エ
チルカルバモイル、ｎ−ブチルカルバモイル、ｔ−ブチ
ルカルバモイル、ジメチルカルバモイル、モルホリノカ
ルバモイル、ピロリジノカルバモイル等）；炭素数０〜
１８（好ましくは炭素数０〜８）の置換もしくは無置換
のスルファモイル基（例、無置換のスルファモイル、メ
チルスルファモイル、フェニルスルファモイル等）；ハ
ロゲン原子（例、フッ素、塩素、臭素等）；水酸基；ニ
トロ基；シアノ基；カルボキシル基；ヘテロ環基（例、
オキサゾール、ベンゾオキサゾール、チアゾール、ベン
ゾチアゾール、イミダゾール、ベンゾイミダゾール、イ
ンドレニン、ピリジン、スルホラン、フラン、チオフェ
ン、ピラゾール、ピロール、クロマン、クマリンな
ど）。

【００７８】Ａ^１ 及びＡ^２ で表される置換基は、ハメ
ットの置換基定数（σp ）値が０．２以上のものである
ことが好ましい。ハメットの置換基定数は例えば、Ｃｈ
ｅｍ．Ｒｅｖ．９１，１６５（１９９１）に記載されて
いる。特に好ましい置換基は、シアノ基、ニトロ基、ア
ルコキシカルボニル基、アシル基、カルバモイル基、ス
ルファモイル基、アルキルスルホニル基及びアリールス
ルホニル基である。

【００７９】Ｂ^１ 及びＢ^２ で表される置換基は、ア
ルキル基、アリール基、アルコキシ基、又はアミノ基で
あることが好ましい。

【００８０】Ｙ^１ に結合する〔−Ｃ（＝Ｌ^１ ）−
（Ｅ）x −Ｃ（＝Ｘ^１ ）−〕（以下、便宜的に、Ｗ１
と称する。）と、Ｚ^１ に結合する〔−Ｃ（−Ｌ^５ ）＝
（Ｇ）y＝Ｃ（−Ｘ^{２ −} ) −〕（以下、便宜的に、Ｗ
２と称する）とはそれぞれ共役状態にあるため、Ｙ^１
とＷ１とで形成される炭素環もしくは複素環、及びＺ^１
とＷ２とで形成される炭素環もしくは複素環はそれぞ
れ共鳴構造の１つとして考えられる。

【００８１】上記Ｙ^１ とＷ１、及びＺ^１ とＷ２とで
形成される炭素環もしくは複素環は、４〜７員環が好ま
しく、特に好ましくは、５員環または６員環である。こ
れらの環は更に他の４〜７員環と縮合環を形成していて
も良い。またこれらは置換基を有していてもよい。置換
基としては、例えば、Ａ^１、Ａ^２ 、Ｂ^１ 及びＢ^２で表
される置換基として示したものが挙げられる。複素環を
形成するヘテロ原子として好ましいものは、Ｂ、Ｎ、
Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、及びＴｅである。特に好ましくは、Ｎ、
Ｏ及びＳである。

【００８２】ｘ及びｙは、それぞれ独立に０または１で
あり、好ましくは共に０である。

【００８３】Ｘ^１ は、＝Ｏ、＝ＮＲ又は＝Ｃ（ＣＮ）
_２ を表す。またＸ^２ は、−Ｏ、−ＮＲ又は−Ｃ（Ｃ
Ｎ）_２ を表す。Ｒは置換基を表す。Ｒで表される置換
基は、前述したＡ^１ 、Ａ^２ 、Ｂ^１ 及びＢ^２ で表され
る置換基として示したものが挙げられる。Ｒは、アリー
ル基であることが好ましい。特に好ましくはフェニルで
ある。

【００８４】本発明においては、Ｘ^１ は、＝Ｏであ
り、またＸ^２ は、−Ｏである場合が好ましい。

【００８５】Ｙ^１ とＷ１、およびＺ^１とＷ２で形成さ
れる炭素環としては例えば、以下のものが挙げられる。
なお、例示中、Ｒa 及びＲb は各々独立に、水素原子ま
たは置換基を表す。

【００８６】

【化３３】 好ましい炭素環は、Ａ−１、及びＡ−４で示される炭素
環である。

【００８７】Ｙ^１ とＷ１、およびＺ^１ とＷ２で形成さ
れる複素環としては例えば、以下のものが挙げられる。
なお、例示中、Ｒa 、Ｒb 及びＲc は各々独立に、水素
原子または置換基を表す。

【００８８】

【化３４】

【化３５】

【化３６】

【化３７】

【化３８】 好ましい複素環は、Ａ−５、Ａ−６、及びＡ−７で示さ
れる複素環である。

【００８９】Ｒa 、Ｒb 及びＲc で表される置換基は、
前記Ａ^１ 、Ａ^２ 、Ｂ^１及びＢ^２で表される置換基とし
て挙げたものと同義である。

【００９０】またＲa 、Ｒb 及びＲc はそれぞれ互いに
連結して炭素環又は複素環を形成してもよい。

【００９１】Ｌ^１ 、Ｌ^２ 、Ｌ^３ 、Ｌ^４ 及びＬ^５ で
表されるメチン基は各々独立に、置換基を有していても
よいメチン基である。その置換基としては、例えば、前
述したＡ^１ 、Ａ２ 、Ｂ^１及びＢ２ で表される置換基
とした挙げたものが挙げられる。好ましい置換基は、ア
ルキル基、アラルキル基、アリール基、アルコキシ基、
アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、
ハロゲン原子、アミノ基、カルバモイル基及びヘテロ環
基である。又置換基同志が連結して５〜７員環（例、シ
クロペンテン環、１−ジメチルアミノシクロペンテン
環、１−ジフェニルアミノシクロペンテン環、シクロヘ
キセン環、１−クロロシクロヘキセン環、イソホロン
環、１−モルホリノシクロペンテン環、シクロヘプテン
環）を形成してもよい。

【００９２】本発明においては、ｍ及びｎが共に１であ
るか、あるいはｍが０でｎが２、又はｍが２でｎが０で
ある場合が好ましい。

【００９３】次に、カチオン部について詳述する。

【００９４】Ｍ^ｋ＋で表されるオニウムイオンは、下記
一般式（II−３）または一般式(II−４）で示されるも
のが最も好ましい。

【００９５】

【化３９】

【化４０】 式中、Ｒ^１ 、Ｒ^２ 、Ｒ^５ 及びＲ^６ は各々独立に、
アルキル基、アルケニル基、アルキニル基またはアリー
ル基を表す。Ｒ^３ 、Ｒ^４ 、Ｒ^７ 及びＲ^８ は、各々独
立に置換基（置換原子を含む）を表す。Ｒ^１ とＲ^２ 、
Ｒ^３ とＲ^４ 、Ｒ^５ とＲ^６ 、そしてＲ^７ とＲ^８ は、
それぞれが互いに連結して環を形成してもよく、あるい
はまたＲ^１ とＲ^３ 、Ｒ^２ とＲ^４ 、Ｒ^５ とＲ^７ 、
そしてＲ ^６ とＲ^８ は、それぞれが互いに連結して環
を形成してもよい。ｑ１及びｑ２、そしてｒ１及びｒ２
はそれぞれ０から４の整数を表し、ｑ１、ｑ２、ｒ１及
びｒ２が各々２以上の場合には、それらの複数のＲ
^３ 、Ｒ^４ 、Ｒ^７ 及びＲ^８はそれぞれ互いに同じであ
っても異なってもよい。

【００９６】Ｒ^１ 、Ｒ^２ 、Ｒ^５ およびＲ^６ で表さ
れるアルキル基は、炭素数１〜１８の置換もしくは無置
換のアルキル基が好ましく、より好ましくは炭素数１〜
８の置換もしくは無置換のアルキル基であり、例えば、
メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブ
チル、イソブチル、ｎ−ヘキシル等が挙げられる。

【００９７】アルキル基の置換基の例としては、以下の
ものを挙げることができる。

【００９８】ハロゲン原子（例、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ等）；
炭素数１〜１８（好ましくは炭素数１〜８）の置換もし
くは無置換のアルコキシ基（例、メトキシ、エトキ
シ）；炭素数６〜１０の置換もしくは無置換のアリール
オキシ（例、フェノキシ、ｐ−メトキシフェノキシ）；
炭素数１〜１８（好ましくは炭素数１〜８）の置換もし
くは無置換のアルキルチオ基（例、メチルチオ、エチル
チオ）；炭素数６〜１０の置換もしくは無置換のアリー
ルチオ（例、フェニルチオ）；炭素数２〜１８（好まし
くは炭素数２〜８）の置換もしくは無置換のアシル基
（例、アセチル、プロピオニル）；炭素数１〜１８（好
ましくは炭素数１〜８）の置換もしくは無置換のアルキ
ルスルホニル基またはアリールスルホニル基（例、メタ
ンスルホニル、ｐ−トルエンスルホニル）；炭素数２〜
１８（好ましくは炭素数２〜８）の置換もしくは無置換
のアシルオキシ基（例、アセトキシ、プロピオニルオキ
シ）；炭素数２〜１８（好ましくは炭素数２〜８）の置
換もしくは無置換のアルコキシカルボニル基（例、メト
キシカルボニル、エトキシカルボニル）；炭素数２〜１
８（好ましくは炭素数２〜８）の置換もしくは無置換の
アルケニル基（例、ビニル）；炭素数２〜１８（好まし
くは炭素数２〜８）の置換もしくは無置換のアルキニル
基（例、エチニル）；炭素数６〜１０の置換もしくは無
置換のアリール基（例、フェニル、ナフチル）；炭素数
７〜１１の置換もしくは無置換のアリールオキシカルボ
ニル基（例、ナフトキシカルボニル）；炭素数０〜１８
（好ましくは炭素数０〜８）の置換もしくは無置換のア
ミノ基（例、無置換のアミノ、メチルアミノ、ジメチル
アミノ、ジエチルアミノ、アニリノ、メトキシフェニル
アミノ、クロロフェニルアミノ、モリホリノ、ピペリジ
ノ、ピロリジノ、ピリジルアミノ、メトキシカルボニル
アミノ、ｎ−ブトキシカルボニルアミノ、フェノキシカ
ルボニルアミノ、メチルカルバモイルアミノ、エチルチ
オカルバモイルアミノ、フェニルカルバモイルアミノ、
アセチルアミノ、エチルカルボニルアミノ、エチルチオ
カルバモイルアミノ、シクロヘキシルカルボニルアミ
ノ、ベンゾイルアミノ、クロロアセチルアミノ、メチル
スルホニルアミノ）；炭素数１〜１８（好ましくは炭素
数１〜８）の置換もしくは無置換のカルバモイル基
（例、無置換のカルバモイル、メチルカルバモイル、エ
チルカルバモイル、ｎ−ブチルカルバモイル、ｔ−ブチ
ルカルバモイル、ジメチルカルバモイル、モルホリノカ
ルバモイル、ピロリジノカルバモイル）；炭素数０〜１
８（好ましくは炭素数０〜８）の置換もしくは無置換の
スルファモイル基（例、無置換のスルファモイル、メチ
ルスルファモイル、フェニルスルファモイル）；シアノ
基；ニトロ基；カルボキシ基；水酸基；ヘテロ環基
（例、オキサゾール、ベンゾオキサゾール、チアゾー
ル、ベンゾチアゾール、イミダゾール、ベンゾイミダゾ
ール、インドレニン、ピリジン、スルホラン、フラン、
チオフェン、ピラゾール、ピロール、クロマン、クマリ
ン）。

【００９９】Ｒ^１ 、Ｒ^２ 、Ｒ^５ およびＲ^６ で表さ
れるアルケニル基は、炭素数２〜１８の置換もしくは無
置換のアルケニル基が好ましく、より好ましくは炭素数
２〜８の置換もしくは無置換のアルケニル基であり、例
えば、ビニル、アリル、１−プロペニル、１，３−ブタ
ジエニル等が挙げられる。

【０１００】アルケニル基の置換基としては、前記アル
キル基の置換基として挙げたものが好ましい。

【０１０１】Ｒ^１ 、Ｒ^２ 、Ｒ^５ およびＲ^６で表され
るアルキニル基は、炭素数２〜１８の置換もしくは無置
換のアルケニル基が好ましく、より好ましくは炭素数２
〜８の置換もしくは無置換のアルケニル基であり、例え
ば、エチニル、２−プロピニル等が挙げられる。

【０１０２】アルキニル基の置換基は、前記アルキル基
の置換基として挙げたものが好ましい。

【０１０３】Ｒ^１ 、Ｒ^２ 、Ｒ^５ およびＲ^６ で表さ
れるアリール基は、炭素数６〜１８の置換もしくは無置
換のアリール基が好ましく、例えば、フェニル、ナフチ
ル等が挙げられる。

【０１０４】アリール基の置換基は前記アルキル基の置
換基として挙げたものが好ましい。またこれらの他に、
アルキル基（例えば、メチル、エチル等）も好ましい。

【０１０５】Ｒ^３ 、Ｒ^４ 、Ｒ^７ 及びＲ^８ で表され
る置換基は、前記Ａ^１ 、Ａ^２ 、Ｂ ^１ 及びＢ^２ で表
される置換基として挙げたものと同義である。

【０１０６】本発明においては、Ｒ^３ 、Ｒ^４ 、Ｒ^７
及びＲ^８で表される置換基は、水素原子またはアルキル
基であることが好ましい。特に好ましくは、水素原子で
ある。

【０１０７】本発明においては、Ｒ^５ とＲ^６ が互いに
連結して環を形成している場合が好ましい。形成される
環は５〜７員環が好ましく、より好ましくは６員環であ
る。

【０１０８】またＲ^３ とＲ^４ 、及びＲ^７ とＲ^８ はそ
れぞれ互いに連結して炭素環または複素環を形成してい
る場合も好ましい。更に好ましくは炭素環であり、特に
好ましくは、Ｒ^３ 、Ｒ^４ 、Ｒ^７ 及びＲ^８がそれぞれ
結合しているピリジン環との縮合芳香環である。

【０１０９】本発明で用いられる一般式（II−１）又は
（II−２）で表される色素化合物のアニオン部とカチオ
ン部について以下に具体的に記載する。

【０１１０】

【化４１】

【化４２】

【化４３】

【化４４】

【化４５】

【化４６】

【化４７】

【化４８】

【化４９】

【化５０】

【化５１】

【化５２】

【化５３】

【化５４】

【化５５】

【化５６】

【化５７】

【化５８】

【化５９】

【化６０】

【化６１】

【化６２】

【化６３】

【化６４】 本発明で用いられる好ましい具体的な化合物例を下記の
表３に示す。

【０１１１】表３において、化合物例は、アニオン部と
カチオン部とを組み合わせてなるものである。例えば、
以下に、Ｎｏ．３の例を挙げて説明する。化合物Ｎｏ．
３〔アニオン部（Ｂ−３）／カチオン部（Ｃ−２０）〕
で示される化合物例は、下記の式で示される。

【０１１２】

【化６５】 なお、化合物Ｎｏ．４以降の化合物例についても同様な
意味である。

【０１１３】

【表３】

【化６６】 上記一般式（II−１）および一般式（II−２）で表され
る化合物は、下記の一般式(II−９）および一般式(II−
10）で表される色素化合物のアルカリ金属塩（例、Ｌｉ
塩、Ｎａ塩、Ｋ塩など）、アンモニウム塩（ＮＨ
^４＋塩）、あるいはトリエチルアンモニウム塩（Ｅｔ_３
ＮＨ^＋ 塩）などの塩化合物と、下記一般式（II−11）
で表されるオニウム塩との水または有機溶媒中（メタノ
ール、エタノール、イソプロパノール、ジメチルホルム
アミドなど）における塩交換反応によって容易に合成で
きる。

【０１１４】

【化６７】 式中、Ａ^５ 及びＡ^６ 、Ｂ^５ 及びＢ^６ 、Ｙ^３ 及びＺ
^３ 、並びにＬ^１１、Ｌ^１２、Ｌ^１３、Ｌ^１４およびＬ
^１５、Ｘ^３ 及びＸ４ 、Ｅ１及びＧ１、ｍ３及びｎ３、
並びにｘ１及びｙ１は、それぞれ前述した一般式（II−
１）または一般式（II−２）におけるＡ^１ 、Ａ^２ 、
Ｂ^１ 及びＢ^２ 、Ｙ^１ およびＺ^１ 、Ｌ ^１ 、Ｌ^２ 、
Ｌ^３ 、Ｌ^４ 及びＬ^５ 、Ｘ^１ 及びＸ^２ 、Ｅ及びＧ、
ｍ及びｎ、並びにｘ及びｙとそれぞれ同義である。

【０１１５】

【化６８】 式中、Ｘ^ｒ−は陰イオンを表し、ｒは整数（好ましくは
１〜４、更に好ましくは１〜２の整数）を表す。

【０１１６】陰イオンとしては、例えば、ハライドイオ
ン（Ｃｌ⁻ 、Ｂｒ⁻ 、Ｉ⁻ ）、スルホナートイオン
（ＣＨ３ ＳＯ３ ⁻、ｐ−トルエンスルホナートイオ
ン、ナフタレン−１，５−ジスルホナートイオン）、Ｃ
ｌＯ_４ ⁻、ＢＦ_４ ⁻ 、及びＰＦ_６ ⁻ を挙げることがで
きる。

【０１１７】なお、一般式(II−9）および一般式(II−1
0）で表される色素化合物は、一般に該当する活性メチ
レン化合物（例、ピラゾロン、チオバルビツール酸、バ
ルビツール酸、インダンジオン、ヒドロキシフェナレン
オン等）とメチン染料にメチン基またはポリメチン基を
導入するためのメチン源との縮合反応によって合成する
ことができる。この種の化合物についての詳細は、特公
昭３９−２２０６９号、同４３−３５０４号、同５２−
３８０５６号、同５４−３８１２９号、同５５−１００
５９号、同５８−３５５４４号、特開昭４９−９９６２
０号、同５２−９２７１６号、同５９−１６８３４号、
同６３−３１６８５３号、及び同６４−４０８２７号各
公報、並びに英国特許第１１３３９８６号、米国特許第
３２４７１２７号、同４０４２３９７号、同４１８１２
２５号、同５２１３９５６号、及び同５２６０１７９号
各明細書を参照することができる。

【０１１８】具体的には、モノメチン基の導入には、オ
ルトギ酸エチル、オルト酢酸エチルなどのオルトエステ
ル類またはＮ，Ｎ−ジフェニルホルムアミジン塩酸塩等
が、トリメチン鎖の導入には、トリメトキシプロペン、
１，１，３，３−テトラメトキシプロパンまたはマロン
アルデヒドジアニル塩酸塩（あるいはこれらの誘導体）
等が、またペンタメチン鎖の導入には、グルタコンアル
デヒドジアニル塩酸塩または１−（２，４−ジニトロフ
ェニル）−ピリジニウムクロリド（あるいはこれらの誘
導体）等がそれぞれ使用される。

【０１１９】以下に、一般式（II−１）又は一般式（II
−２）で表される色素化合物の合成例を記載する。

【０１２０】（合成例１）化合物Ｎｏ．５の合成 ０．１Ｎの水酸化ナトリウム水溶液２０ｍＬの中に下記
の化合物ａ１ｇを室温にて添加し撹拌した。この溶液に
下記の化合物ｂ０．５ｇを水５ｍＬに溶解した水溶液を
添加した。同温度で３０分撹拌後、析出した結晶を濾過
し、水及びエタノールで洗浄後乾燥して、目的物０．２
３ｇを得た。λmax ＝６５４ｎｍ（メタノール中）。

【０１２１】

【化６９】 上記一般式（II−１）で示される化合物並びに一般式
（II−２）で示される化合物は、それぞれ単独で用いて
もよいし、あるいは二種以上を併用してもよい。また、
一般式（II−１）で示される化合物並びに一般式（II−
２）で示される化合物を組み合わせて用いてもよい。

【０１２２】さらに本発明においては、光機能性膜とし
て、下記の一般式（III）で示される有機色素からなる
ものも好適に用いることができる。

【０１２３】

【化７０】 式中、Ｚ^１およびＺ^２は５員または６員の含窒素複素環
を形成するに必要な原子群を表し、Ｒ^３０，Ｒ^３１は各
々独立にアルキル基を表し、Ｌ^３，Ｌ^４，Ｌ^５，Ｌ^６お
よびＬ^７はメチン基を表し、ｎ１，ｎ２は各々０〜２の
整数を表し、ｐ，ｑは各々独立に０〜２の整数を表し、
Ｍ１は電荷均衡対イオンを表す。

【０１２４】また本発明において、上記一般式（III）
で示される有機色素と下記の一般式（IV）で示される有
機酸化剤との組み合わせからなる光機能性膜は、さらに
好適なものとなる。

【０１２５】

【化７１】 式中、ｍ，ｎは各々独立に０〜２の整数を表し、Ｘ^１，
Ｘ^２は＝ＮＲ^１または＝ＣＲ^２Ｒ^３を表し（Ｒ^１，
Ｒ^２，Ｒ^３は置換基を表す）、Ｌ^１およびＬ^２は各々独
立に２価の連結基を表す。

【０１２６】以下に、本発明で使用される有機酸化剤及
び有機色素について説明する。

【０１２７】まず、有機酸化剤について説明する。一般
式（IV）において、ｍ、ｎは共に１である場合が好まし
い。

【０１２８】Ｘ^１ 、Ｘ^２ は＝ＮＲ^１ または＝ＣＲ^２
Ｒ^３ を表す。上記Ｒ^１ 、Ｒ^２ 及びＲ^３ で表される
置換基は、ハロゲン原子、または炭素原子、酸素原子、
窒素原子又は硫黄原子が組み合わされてなる置換基であ
り、具体的には、アルキル基、アルケニル基、アラルキ
ル基、アリール基、ヘテロ環基、ハロゲン原子、シアノ
基、ニトロ基、メルカプト基、ヒドロキシ基、アルコキ
シ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチ
オ基、アシルオキシ基、アミノ基、アルキルアミノ基、
アミド基、スルホンアミド基、スルファモイルアミノ
基、アルコキシカルボニルアミノ基、アルコキシスルホ
ニルアミノ基、ウレイド基、チオウレイド基、アシル
基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、アルキ
ルスルホニル基、アルキルスルフィニル基、スルファモ
イル基、カルボキシル基（塩を含む）、スルホ基（塩を
含む）を挙げることができる。これらは、更に、これら
の置換基で置換されていてもよい。

【０１２９】上記Ｒ^１ 、Ｒ^２ 及びＲ^３ で表される置
換基の例について更に詳しく説明する。

【０１３０】アルキル基は、炭素数１〜１８（好ましく
は炭素数１〜６）の直鎖、分岐鎖または環状の置換基を
有していてもよいアルキル基であり、例えば、メチル、
エチル、プロピル、イソプロピル、ｔ−ブチル、シクロ
ペンチル、シクロヘキシル、２−ヒドロキシエチル、３
−ヒドロキシプロピル、４−ヒドロキシブチル、３−メ
トキシプロピル、２−アミノエチル、アセトアミドメチ
ル、２−アセトアミドエチル、カルボキシメチル、２−
カルボキシエチル、２−スルホエチル、ウレイドメチ
ル、２−ウレイドエチル、カルバモイルメチル、２−カ
ルバモイルエチル、３−カルバモイルプロピル、ペンチ
ル、ヘキシル、オクチル、デシル、ウンデシル、ドデシ
ル、ヘキサデシル、オクタデシルを挙げることができ
る。

【０１３１】アルケニル基は、炭素数２〜１８（好まし
くは炭素数２〜６）の直鎖、分岐鎖または環状のアルケ
ニル基であり、例えば、ビニル、アリル、１−プロペニ
ル、２−ペンテニル、１，３−ブタジエニル、２−オク
テニル、３−ドデセニルを挙げることができる。

【０１３２】アラルキル基は、炭素数７〜１０のアラル
キル基であり、例えば、ベンジルを挙げることができ
る。

【０１３３】アリール基は、置換基を有していてもよい
炭素数６〜１０のアリール基であり、例えば、フェニ
ル、ナフチル、ｐ−ジブチルアミノフェニル、ｐ−メト
キシフェニルを挙げることができる。

【０１３４】ヘテロ環基は、炭素原子、窒素原子、酸素
原子、あるいは硫黄原子から構成される５〜６員環の飽
和または不飽和のヘテロ環基であり、環を構成するヘテ
ロ原子の数及び元素の種類は１つでも複数であってもよ
く、例えば、フリル、ベンゾフリル、ピラニル、ピロリ
ル、イミダゾリル、イソオキサゾリル、ピラゾリル、ベ
ンゾトリアゾリル、ピリジル、ピリミジル、ピリダジニ
ル、チエニル、インドリル、キノリル、フタラジニル、
キノキサリニル、ピロリジニル、ピロリニル、イミダゾ
リジニル、イミダゾリニル、ピラゾリジニル、ピペリジ
ル、ピペラジニル、インドリニル、モルホリニルを挙げ
ることができる。

【０１３５】ハロゲン原子としては例えば、フッ素原
子、塩素原子、臭素原子を挙げることができる。

【０１３６】アルコキシ基は、炭素数１〜１８（好まし
くは炭素数１〜６）の置換基を有していてもよいアルコ
キシ基であり、例えば、メトキシ、エトキシ、プロポキ
シ、イソプロポキシ、ブトキシ、２−メトキシエトキ
シ、２−メタンスルホニルエトキシ、ペンチルオキシ、
ヘキシルオキシ、オクチルオキシ、ウンデシルオキシ、
ドデシルオキシ、ヘキサデシルオキシ、オクタデシルオ
キシを挙げることができる。

【０１３７】アリールオキシ基は、炭素数６〜１０の置
換基を有していてもよいアリールオキシ基であり、例え
ば、フェノキシ、ｐーメトキシフェノキシを挙げること
ができる。

【０１３８】アルキルチオ基は、炭素数１〜１８（好ま
しくは炭素数１〜６）のアルキルチオ基であり、例え
ば、メチルチオ、エチルチオ、オクチルチオ、ウンデシ
ルチオ、ドデシルチオ、ヘキサデシルチオ、オクタデシ
ルチオを挙げることができる。

【０１３９】アリールチオ基は、炭素数６〜１０の置換
基を有していてもよいアリールチオ基で例えば、フェニ
ルチオ、４−メトキシフェニルチオを挙げることができ
る。アシルオキシ基は、炭素数１〜１８（好ましくは炭
素数１〜６）のアシルオキシ基で例えば、アセトキシ、
プロパノイルオキシ、ペンタノイルオキシ、オクタノイ
ルオキシ、ドデカノイルオキシ、オクタデカノイルオキ
シを挙げることができる。

【０１４０】アルキルアミノ基は、炭素数１〜１８（好
ましくは炭素数１〜６）のアルキルアミノ基であり、例
えば、メチルアミノ、ジメチルアミノ、ジエチルアミ
ノ、ジブチルアミノ、オクチルアミノ、ジオクチルアミ
ノ、ウンデシルアミノを挙げることができる。

【０１４１】アミド基は、炭素数１〜１８（好ましくは
炭素数１〜６）のアミド基であり、例えば、アセトアミ
ド、アセチルメチルアミノ、アセチルオクチルアミノ、
アセチルデシルアミノ、アセチルウンデシルアミノ、ア
セチルオクタデシルアミノ、プロパノイルアミノ、ペン
タノイルアミノ、オクタノイルアミノ、オクタノイルメ
チルアミノ、ドデカノイルアミノ、ドデカノイルメチル
アミノ、オクタデカノイルアミノを挙げることができ
る。

【０１４２】スルホンアミド基は、炭素数１〜１８（好
ましくは炭素数１〜６）の置換基を有していてもよいス
ルホンアミド基であり、例えば、メタンスルホンアミ
ド、エタンスルホンアミド、プロピルスルホンアミド、
２−メトキシエチルスルホンアミド、３−アミノプロピ
ルスルホンアミド、２−アセトアミドエチルスルホンア
ミド、オクチルスルホンアミド、ウンデシルスルホンア
ミドを挙げることができる。

【０１４３】アルコキシカルボニルアミノ基は、炭素数
２〜１８（好ましくは炭素数２〜６）のアルコキシカル
ボニルアミノ基であり、例えば、メトキシカルボニルア
ミノ、エトキシカルボニルアミノ、オクチルオキシカル
ボニルアミノ、ウンデシルオキシカルボニルアミノを挙
げることができる。

【０１４４】アルコキシスルホニルアミノ基は、炭素数
１〜１８（好ましくは炭素数１〜６）のアルコキシスル
ホニルアミノ基であり、例えば、メトキシスルホニルア
ミノ、エトキシスルホニルアミノ、オクチルオキシスル
ホニルアミノ、ウンデシルオキシスルホニルアミノを挙
げることができる。

【０１４５】スルファモイルアミノ基は、炭素数０〜１
８（好ましくは炭素数０〜６）のスルファモイルアミノ
基であり、例えば、メチルスルファモイルアミノ、ジメ
チルスルファモイルアミノ、エチルスルファモイルアミ
ノ、プロピルスルファモイルアミノ、オクチルスルファ
モイルアミノ、ウンデシルスルファモイルアミノを挙げ
ることができる。

【０１４６】ウレイド基は、炭素数１〜１８（好ましく
は、炭素数１〜６）の置換基を有していてもよいウレイ
ド基であり、例えば、ウレイド、メチルウレイド、Ｎ，
Ｎ−ジメチルウレイド、オクチルウレイド、ウンデシル
ウレイドを挙げることができる。

【０１４７】チオウレイド基は、炭素数１〜１８（好ま
しくは炭素数１〜６）の置換基を有していてもよいチオ
ウレイド基であり、例えば、チオウレイド、メチルチオ
ウレイド、Ｎ，Ｎ−ジメチルチオウレイド、オクチルチ
オウレイド、ウンデシルチオウレイドを挙げることがで
きる。

【０１４８】アシル基は、炭素数１〜１８（好ましくは
炭素数１〜６）のアシル基であり、例えばアセチル、ベ
ンゾイル、オクタノイル、デカノイル、ウンデカノイ
ル、オクタデカノイルを挙げることができる。

【０１４９】アルコキシカルボニル基は、炭素数２〜１
８（好ましくは、炭素数２〜６）のアルコキシカルボニ
ル基であり、例えば、メトキシカルボニル、エトキシカ
ルボニル、オクチルオキシカルボニル、ウンデシルオキ
シカルボニルを挙げることができる。

【０１５０】カルバモイル基は、炭素数１〜１８（好ま
しくは、炭素数１〜６）の置換基を有していてもよいカ
ルバモイル基であり、例えば、カルバモイル、Ｎ, Ｎ−
ジメチルカルバモイル、Ｎ−エチルカルバモイル、Ｎ−
オクチルカルバモイル、Ｎ，Ｎ−ジオクチルカルバモイ
ル、Ｎ−ウンデシルカルバモイルを挙げることができ
る。

【０１５１】アルキルスルホニル基は、炭素数１〜１８
（好ましくは炭素数１〜６）の置換基を有していても良
いアルキルスルホニル基であり、例えば、メタンスルホ
ニル、エタンスルホニル、２ークロロエタンスルホニ
ル、オクタンスルホニル、ウンデカンスルホニルを挙げ
ることができる。

【０１５２】アルキルスルフィニル基は、炭素数１〜１
８（好ましくは炭素数１〜６）のアルキルスルフィニル
基であり、例えば、メタンスルフィニル、エタンスルフ
ィニル、オクタンスルフィニルを挙げることができる。

【０１５３】スルファモイル基は、炭素数０〜１８（好
ましくは炭素数０〜６）の置換基を有していてもよいス
ルファモイル基であり、例えば、スルファモイル、ジメ
チルスルファモイル、エチルスルファモイル、オクチル
スルファモイル、ジオクチルスルファモイル、ウンデシ
ルスルファモイルを挙げることができる。

【０１５４】Ｌ^１ 及びＬ^２ は、各々独立に２価の連結
基を表す。ここで、２価の連結基とは、炭素原子、窒素
原子、酸素原子あるいは硫黄原子から構成され、Ｘ
^１ 、Ｘ ^２が結合している炭素原子と共同で４〜８員環
を構成する。

【０１５５】Ｌ^１ 、及びＬ^２ の具体例としては、−Ｃ
（Ｒ^４)（Ｒ^５)−、−Ｃ（Ｒ^６)＝、−Ｎ（Ｒ^７)−、−
Ｎ＝、−Ｏ−、及び−Ｓ−を組み合わせて構成される２
価の連結基を挙げることができる。ここで、Ｒ^４ 、Ｒ
^５ 、Ｒ^６ 及びＲ^７ は各々独立に、水素原子または置
換基を表し、その詳細は、前記Ｒ^１ 、Ｒ^２ 、Ｒ^３にて
説明したものに同義である。また、この４〜８員環には
飽和あるいは不飽和の縮合環を形成してもよく、その縮
合環の例としては、シクロアルキル環、アリール環また
はヘテロ環を挙げることができ、その詳細は、前記Ｒ^１
、Ｒ^２ 、Ｒ ^３ にて説明したものに同義である。

【０１５６】上記４〜８員環について更に詳細に説明す
る。

【０１５７】４員環の例としては、シクロブタンジオ
ン、シクロブテンジオン、ベンゾシクロブテンキノンを
挙げることができる。

【０１５８】５員環の例としては、シクロペンタンジオ
ン、シクロペンテンジオン、シクロペンタントリオン、
シクロペンテントリオン、インダンジオン、インダント
リオン、テトラヒドロフランジオン、テトラヒドロフラ
ントリオン、テトラヒドロピロールジオン、テトラヒド
ロピロールトリオン、テトラヒドロチオフェンジオン、
テトラヒドロチオフェントリオンを挙げることができ
る。

【０１５９】６員環の例としては、ベンゾキノン、キノ
メタン、キノジメタン、キノンイミン、キノンジイミ
ン、チオベンゾキノン、ジチオベンゾキノン、ナフトキ
ノン、アントラキノン、ジヒドロクロメントリオン、ジ
ヒドロピリジンジオン、ジヒドロピラジンジオン、ジヒ
ドロピリミジンジオン、ジヒドロピリダジンジオン、ジ
ヒドロフタラジンジオン、ジヒドロイソキノリンジオ
ン、テトラヒドロキノリントリオンを挙げることができ
る。

【０１６０】７員環の例としては、シクロヘプタンジオ
ン、シクロヘプタントリオン、アザシクロヘプタントリ
オン、ジアザシクロヘプタントリオン、オキソシクロヘ
プタントリオン、ジオキソシクロヘプタントリオン、オ
キソアザシクロヘプタントリオンを挙げることができ
る。

【０１６１】８員環の例としては、シクロオクタンジオ
ン、シクロオクタントリオン、アザシクロオクタントリ
オン、ジアザシクロオクタントリオン、オキソシクロオ
クタントリオン、ジオキソシクロオクタントリオン、オ
キソアザシクロオクタントリオン、シクロオクテンジオ
ン、シクロオクタジエンジオン、ジベンゾシクロオクテ
ンジオンを挙げることができる。

【０１６２】Ｌ^１ 、Ｌ^２ が、Ｘ^１ 、Ｘ^２ が結合し
ている炭素原子と共同で構成する環としては、好ましく
は６員環である。

【０１６３】有機酸化剤は、下記の一般式（IV−１）で
表される化合物であることが更に好ましい。

【０１６４】

【化７２】 式中 Ｘ^１１、Ｘ^２２で表される＝ＮＲ^８ 、及び＝Ｃ
Ｒ^９ Ｒ^１０は、それぞれ前記一般式（IV）におけるＸ
^１ 、Ｘ^２ で表される＝ＮＲ^１ 、及び＝ＣＲ^２Ｒ^３ と
同義であり、その好ましい範囲も同一である。またＲ^８
、Ｒ^９ 及びＲ ^１０で表される置換基は、前記一般式
（IV）におけるＲ^１ 、Ｒ^２ 及びＲ^３ で表される置換
基と同義であり、またその好ましい範囲も同一である。

【０１６５】Ｒ^１１、Ｒ^１２、Ｒ^１３及びＲ^１４は各々
独立に水素原子または置換基を表す。Ｒ^１１、Ｒ^１２あ
るいはＲ^１３、Ｒ^１４が同時に置換基となる場合、これ
らは、各々連結して不飽和縮合環を形成してもよい。こ
の不飽和縮合環は置換基を有していてもよく、その置換
基としては、前記Ｒ^１ 〜Ｒ^３ にて説明したものと同じ
ものが挙げられる。

【０１６６】上記Ｘ^１１、Ｘ^２２は、各々独立に、酸素
原子あるいは＝ＣＲ^９ Ｒ^１０基であることが好まし
く、同時に酸素原子あるいは同時に＝ＣＲ^９ Ｒ^１０基
となることがより好ましい。ここで、Ｒ^９ 、Ｒ^１０は
各々独立にハロゲン原子、シアノ基、アシル基、アルコ
キシカルボニル基又はアルキルスルホニル基であること
が好ましい。

【０１６７】Ｘ^１１、Ｘ^２２が同時に酸素原子となる場
合について説明する。

【０１６８】Ｘ^１１、Ｘ^２２が同時に酸素原子となる場
合、Ｒ^１１、Ｒ^１２、Ｒ^１３及びＲ ^１４の少なくとも２
つが電子吸引性基であることが更に好ましい。ここで電
子吸引性基とは、ハメットのσｐ値がプラスの置換基を
意味し、具体的には、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ
基、アシル基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル
基、アルキルスルホニル基、及びアルキルスルフィニル
基を挙げることができる。

【０１６９】Ｘ^１１、Ｘ^２２が同時に酸素原子となる場
合の特に好ましい組み合わせとしては、Ｒ^１１、
Ｒ^１２、Ｒ^１３及びＲ^１４は、各々独立に水素原子、ア
ルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アルコ
キシ基、アルキルチオ基、アミノ基、アルキルアミノ
基、アミド基、スルホンアミド基、スルファモイルアミ
ノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、アルコキシスル
ホニルアミノ基、ウレイド基、チオウレイド基、アシル
基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、アルキ
ルスルホニル基、アルキルスルフィニル基、及びスルフ
ァモイル基であって、このうち少なくとも２つが電子吸
引性基である場合である。

【０１７０】最も好ましい組み合わせとしては、
Ｒ^１１、Ｒ^１２、Ｒ^１３及びＲ^１４は各々独立に、水素
原子、炭素数１〜６のアルキル基、ハロゲン原子、シア
ノ基、炭素数１〜６のアルコキシ基、炭素数１〜６のア
ルキルチオ基、炭素数１〜６のアミド基、炭素数１〜６
のスルホンアミド基、炭素数１〜６のウレイド基、炭素
数１〜６のアシル基、炭素数２〜６のアルコキシカルボ
ニル基、炭素数１〜６のカルバモイル基、炭素数１〜６
のアルキルスルホニル基、炭素数１〜６のアルキルスル
フィニル基であって、このうち少なくとも２つがハロゲ
ン原子、シアノ基、アルキルスルホニル基またはアルキ
ルスルフィニル基である。

【０１７１】Ｘ^１１、Ｘ^２２が同時に＝ＣＲ^９ Ｒ^１０
基となる場合、有機酸化剤は、下記の一般式（IV−２）
で表される化合物であることが特に好ましい。

【０１７２】

【化７３】 式中、Ｒ^１５、Ｒ^１６、Ｒ^１７、Ｒ１８は、各々独立
に、前記Ｒ^１１〜Ｒ^１４について説明したものに同義で
ある。

【０１７３】有機酸化剤は、下記の一般式（IV−３）ま
たは一般式（IV−４）で表される化合物であることが最
も好ましい。

【０１７４】

【化７４】

【化７５】 一般式（IV−３）中、Ｒ^１９はハロゲン原子、シアノ
基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アミド基、スルホ
ンアミド基、ウレイド基、アシル基、又はアルコキシカ
ルボニル基を表す。Ｒ^２０は、前記Ｒ^１ 〜Ｒ^３ にて説
明したものと同じものを意味する。ｍ４は、１〜４の整
数を表し、ｍ４または４−ｍ４が２以上の整数を表すと
き、複数のＲ^３１と複数のＲ^３２はそれぞれ同じであっ
ても異なっていてもよい。

【０１７５】一般式（IV−４）中、Ｒ^２１は水素原子ま
たは置換基を表す。ここで、置換基とは、前記Ｒ^１ 〜
Ｒ^３ にて説明したものと同じものを意味する。ｍ５は
０〜６の整数を表し、ｍ５が２以上の整数を表すとき、
複数のＲ^２１はぞれぞれ同じであっても異なっていても
よい。

【０１７６】一般式（IV−３）において、Ｒ^１９とＲ
^２０の好ましい組み合わせについて述べる。

【０１７７】Ｒ^１９はハロゲン原子、シアノ基、炭素数
１〜６のアルコキシ基、炭素数１〜８のアシル基、炭素
数２〜６のアルコキシカルボニル基であり、Ｒ^２０は水
素原子、炭素数１〜６のアルキル基である組み合わせが
好ましく、最も好ましい組み合わせは、Ｒ^１９が炭素数
１〜６のアルコキシ基で、かつＲ^２０が水素原子であ
る。

【０１７８】一般式（IV−３）で表される有機酸化剤
は、下記式で示される化合物であることが特に好まし
い。

【０１７９】

【化７６】 一般式（IV−４）において、Ｒ^２１は好ましくは、水素
原子、アルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、アルコキ
シ基、アルキルチオ基、アミド基、スルホンアミド基、
ウレイド基、又はアシル基であり、更に好ましくは、水
素原子、炭素数１〜６のアルキル基、ハロゲン原子、シ
アノ基、炭素数１〜６のアルコキシ基、炭素数１〜６の
アルキルチオ基、炭素数１〜６のアミド基、炭素数１〜
６のスルホンアミド基、炭素数１〜６のウレイド基、炭
素数１〜６のアシル基であり、特に好ましくは、水素原
子、炭素数１〜６のアルキル基、フッ素原子、塩素原
子、臭素原子、シアノ基、炭素数１〜６のアルコキシ基
であり、最も好ましくは、水素原子である。

【０１８０】本発明に用いる有機酸化剤の具体的な化合
物例を以下に記載する。

【０１８１】

【化７７】

【化７８】

【化７９】

【化８０】

【化８１】

【化８２】

【化８３】

【化８４】

【化８５】

【化８６】

【化８７】

【化８８】

【化８９】

【化９０】

【化９１】

【化９２】

【化９３】 一般式（IV）で表される化合物は、例えば、J. Chem. S
oc. Perkin Trans. 1,611(1992)、Synthesis, 546(197
1)などの一般的合成法に準じて容易に合成可能である。
また、下記合成例やそれに準じた方法を採ることもでき
る。

【０１８２】合成例 下記式に従い、本発明に係る例示化合物（Ａ−２２) を
合成した。

【０１８３】

【化９４】 （Ａ−２２ａ）の合成 １，４−ジブロモ−２，５−ジフルオロベンゼン２．７
２ｇ、沃化カリウム２４．９ｇ、沃化銅９．５３ｇ、及
びＨＭＰＡ（ヘキサメチルホスホリックトリアミド）３
０ｍｌを混合し、窒素下、１５０〜１６０℃に加熱し
た。反応終了後、反応液に希塩酸水、エーテルを注入
し、銅塩を濾過した後、有機層を抽出した。有機層を亜
硫酸水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥後、濾過し、濾
液を減圧濃縮することにより（Ａ−２２ａ）の黄色結晶
２．９３ｇを得た。

【０１８４】（Ａ−２２ｂ）の合成 （Ａ−２２ａ）３．６６ｇ、マロノニトリル２．６４
ｇ、水素化ナトリウム１．４４ｇ、及びビストリフェニ
ルホスフィンパラジウムクロライド０．２１ｇにＴＨＦ
（テトラヒドロフラン）６０ｍｌを加え、１２時間加熱
環流した。反応終了後、反応液を１Ｎ塩酸に注ぎ、白色
沈殿を濾別し、乾燥することにより（Ａ−２２ｂ）の白
色固体２．６８ｇを得た。

【０１８５】（Ａ−２２）の合成 （Ａ−２２ｂ）３．３６ｇに水１００ｍｌを加え、この
懸濁液に過剰量の臭素水をゆっくり滴下した。一夜放置
後、得られた赤色沈殿を濾別し、冷水で洗浄後、塩化メ
チレン６０ｍｌに溶解した。この溶液を硫酸ナトリウム
で乾燥後、活性炭処理し、溶媒を留去することにより目
的物とする例示化合物（Ａ−２２）の黄色結晶３．１１
ｇを得た。

【０１８６】下記式に従い、本発明に係る例示化合物
（Ａ−５８）を合成した。

【０１８７】

【化９５】 （Ａ−５８ａ）の合成 クロラニル２５．０ｇをアセトニトリル６０ｍｌに溶か
し、この懸濁液にアンモニアガスを連続導入した。得ら
れた茶固体を濾取し、水、次いでアセトニトリル１００
ｍｌで洗浄し、減圧下乾燥して（Ａ−５８ａ）１９．６
ｇを得た。

【０１８８】（Ａ−５８）の合成 （Ａ−５８ａ）２．１ｇ、ラウリル酸クロライド４．４
ｇ、およびトリエチルアミン２．８ｍｌにＤＭＦ１００
ｍｌを加え、７０℃で加熱した。７時間加熱した後、冷
水３００ｍｌに注ぎ、酢酸エチルで抽出した。硫酸ナト
リウムで乾燥後濃縮し、アセトニトリルで再結晶するこ
とによって目的物とする例示化合物（Ａ−５８）の黄色
結晶１．７ｇを得た。

【０１８９】一般式（IV）で表される有機酸化剤は、単
独で使用しても良いし、あるいはまたは他の公知のクエ
ンチャーと併用することもできる。

【０１９０】組み合わせるクエンチャーの代表例として
は、特開平３−２２４７９３号公報に記載の一般式(II
I）、（IV）、もしくは（Ｖ）で表される金属錯体、ジ
インモニウム塩、アミニウム塩、特開平２−３００２８
７号公報及び特開平２−３００２８８号公報に記載され
ているニトロソ化合物などを挙げることができる。組み
合わせるクエンチャーとして特に好ましいものは、金属
錯体（例えば、ＰＡ−１００６（三井東圧ファイン
（株))）あるいはジインモニウム塩（例えば、ＩＲＧ−
０２３、ＩＲＧ−０２２（以上日本化薬（株))）であ
り、最も好ましいものは、ジインモニウム塩である。こ
れらのクエンチャーは目的に応じて２種以上併用するこ
ともできる。

【０１９１】一般式（IV）で表される有機酸化剤の添加
量は、有機色素１００重量部に対して１〜１００重量部
の範囲であることが好ましく、１〜５０重量部の範囲で
あることが更に好ましく、特に好ましくは１〜２５重量
部の範囲であり、最も好ましくは１〜１０重量部の範囲
である。

【０１９２】上記クエンチャーの添加量は、有機色素１
００重量部に対して１〜１００重量部の範囲であること
が好ましく、更に好ましくは１〜５０重量部の範囲であ
り、特に好ましくは１〜２５重量部の範囲であり、最も
好ましくは１〜１０重量部の範囲である。

【０１９３】次に、本発明で用いられる有機色素につい
て説明する。

【０１９４】使用可能な有機色素としては、例えば、シ
アニン系色素、メロシアニン系色素、フタロシアニン系
色素、オキソノール系色素、ピリリウム系色素、チオピ
リリウム系色素、トリアリールメタン系色素、ポリメチ
ン系色素、スクアリウム系色素、アズレニウム系色素、
ナフトキノン系色素、アントラキノン系色素、インドフ
ェノール系色素、インドアニリン系色素、アミニウム系
・ジインモニウム系色素、及びピラン系色素を挙げるこ
とができる。

【０１９５】次に、前記一般式（III）で表される対称
型あるいは非対称型シアニン色素について説明する。一
般式（III）中、Ｚ^１ 、Ｚ^２ によって形成される核と
しては、３，３−ジアルキルインドレニン核、３，３−
ジアルキルベンゾインドレニン核、チアゾール核、ベン
ゾチアゾール核、ナフトチアゾール核、チアゾリン核、
オキサゾール核、ベンゾオキサゾール核、ナフトオキサ
ゾール核、オキサゾリン核、セレナゾール核、ベンゾセ
レナゾール核、ナフトセレナゾール核、セレナゾリン
核、テルラゾール核、ベンゾテルラゾール核、ナフトテ
ルラゾール核、テルラゾリン核、イミダゾール核、ベン
ゾイミダゾール核、ナフトイミダゾール核、ピリジン
核、キノリン核、イソキノリン核、イミダゾ〔４，５−
ｂ〕キノキザリン核、オキサジアゾール核、チアジアゾ
ール核、テトラゾール核、ピリミジン核などを挙げるこ
とができる。 ここで挙げられた５員または６員の含窒
素複素環は、可能な場合は、置換基を有していてもよ
く、ここで置換基としては、前述の一般式（IV）におい
て説明したＲ^１ 、Ｒ^２ 及びＲ^３ と同じものを挙げる
ことができる。

【０１９６】上記置換基の例を更に詳しく説明する。

【０１９７】アルキル基は、炭素数１〜１８（好ましく
は炭素数１〜８）の直鎖、分岐鎖または環状の置換基を
有していてもよいアルキル基であり、例えば、メチル、
エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチ
ル、ペンチル、２−ヒドロキシエチル、４−カルボキシ
ブチル、ヘキシル、オクチル、ベンジル及びフェネチル
を挙げることができる。

【０１９８】アルケニル基は、炭素数２〜１８（好まし
くは炭素数２〜８）の直鎖、分岐鎖または環状のアルケ
ニル基であり、例えば、ビニル、アリル、１−プロペニ
ル、２−ペンテニル、１，３−ブタジエニル、及び２−
オクテニルを挙げることができる。

【０１９９】アラルキル基は、炭素数７〜１０のアラル
キル基であり、例えば、ベンジルを挙げることができ
る。

【０２００】アリール基は、炭素数６〜１０の置換基を
有していてもよいアリール基であり、例えば、フェニ
ル、ナフチル、４−カルボキシフェニル、３−カルボキ
シフェニル、３，５−ジカルボキシフェニル、４−メタ
ンスルホンアミドフェニル、及び４−ブタンスルホンア
ミドフェニルを挙げることができる。

【０２０１】ヘテロ環基は、炭素原子、窒素原子、酸素
原子、あるいは硫黄原子から構成される５〜６員環の飽
和または不飽和のヘテロ環基であり、環を構成するヘテ
ロ原子の数及び元素の種類は１つでも複数であってもよ
く、例えば、オキサゾール環、ベンゾオキサゾール環、
５−カルボキシベンゾオキサゾール環、チアゾール環、
イミダゾール環、ピリジン環、スルホラン環、フラン
環、チオフェン環、ピラゾール環、ピロール環、クロマ
ン環及びクマリン環を挙げることができる。

【０２０２】ハロゲン原子としては例えば、フッ素原
子、塩素原子、及び臭素原子を挙げることができる。

【０２０３】アルコキシ基は、炭素数１〜１８（好まし
くは炭素数１〜８）のアルコキシ基であり、例えば、メ
トキシ、エトキシ、プロポキシ、及びブトキシを挙げる
ことができる。

【０２０４】アリールオキシ基は、炭素数６〜１０の置
換基を有していてもよいアリールオキシ基であり、例え
ば、フェノキシ、及びｐ−メトキシフェノキシを挙げる
ことができる。

【０２０５】アルキルチオ基は、炭素数１〜１８（好ま
しくは炭素数１〜８）のアルキルチオ基であり、例え
ば、メチルチオ及びエチルチオを挙げることができる。

【０２０６】アリールチオ基は、炭素数６〜１０のアリ
ールチオ基であり、例えば、フェニルチオを挙げること
ができる。

【０２０７】アシルオキシ基は、炭素数１〜１８（好ま
しくは炭素数１〜８）のアシルオキシ基であり、例え
ば、アセトキシ、プロパノイルオキシ、ペンタノイルオ
キシ、オクタノイルオキシを挙げることができる。

【０２０８】アルキルアミノ基は、炭素数１〜１８（好
ましくは炭素数１〜８）のアルキルアミノ基であり、例
えば、メチルアミノ、ジメチルアミノ、ジエチルアミ
ノ、ジブチルアミノ及びオクチルアミノを挙げることが
できる。

【０２０９】アミド基は、炭素数１〜１８（好ましく
は、炭素数１〜８）のアミド基であり、例えば、アセト
アミド、プロパノイルアミノ、ペンタノイルアミノ、オ
クタノイルアミノ、オクタノイルメチルアミノ、及びベ
ンズアミドを挙げることができる。

【０２１０】スルホンアミド基は、炭素数１〜１８（好
ましくは炭素数１〜８）のスルホンアミド基であり、例
えば、メタンスルホンアミド、エタンスルホンアミド、
プロピルスルホンアミド、ブタンスルホンアミド、およ
びベンゼンスルホンアミドを挙げることができる。

【０２１１】アルコキシカルボニルアミノ基は、炭素数
１〜１８（好ましくは炭素数１〜８）のアルコキシカル
ボニルアミノ基であり、例えば、メトキシカルボニルア
ミノ、及びエトキシカルボニルアミノを挙げることがで
きる。

【０２１２】アルコキシスルホニルアミノ基は、炭素数
１〜１８（好ましくは炭素数１〜８）のアルコキシスル
ホニルアミノ基であり、例えば、メトキシスルホニルア
ミノ、及びエトキシスルホニルアミノを挙げることがで
きる。

【０２１３】スルファモイルアミノ基は、炭素数０〜１
８（好ましくは炭素数０〜８）の置換基を有していても
よいスルファモイルアミノ基で例えば、メチルスルファ
モイルアミノ、ジメチルスルファモイルアミノ、エチル
スルファモイルアミノ、プロピルスルファモイルアミ
ノ、オクチルスルファモイルアミノを挙げることができ
る。

【０２１４】ウレイド基は、炭素数１〜１８（好ましく
は炭素数１〜８）の置換基を有していてもよいウレイド
基であり、例えば、ウレイド、メチルウレイド、Ｎ，Ｎ
−ジメチルウレイド、オクチルウレイドを挙げることが
できる。

【０２１５】チオウレイド基は、炭素数１〜１８（好ま
しくは炭素数１〜８）の置換基を有していてもよいチオ
ウレイド基であり、例えば、チオウレイド、メチルチオ
ウレイド、Ｎ，Ｎ−ジメチルチオウレイド、オクチルチ
オウレイドを挙げることができる。

【０２１６】アシル基は、炭素数１〜１８（好ましくは
炭素数１〜８）のアシル基であり、例えばアセチル、ベ
ンゾイル、及びプロパノイルを挙げることができる。

【０２１７】アルコキシカルボニル基は、炭素数１〜１
８（好ましくは炭素数１〜８）のアルコキシカルボニル
基であり、例えば、メトキシカルボニル、エトキシカル
ボニル、及びオクチルオキシカルボニルを挙げることが
できる。

【０２１８】カルバモイル基は、炭素数１〜１８（好ま
しくは炭素数１〜８）の置換基を有していてもよいカル
バモイル基であり、例えば、カルバモイル、Ｎ, Ｎ−ジ
メチルカルバモイル、及びＮ−エチルカルバモイルを挙
げることができる。

【０２１９】アルキル又はアリールスルホニル基は、炭
素数１〜１８（好ましくは炭素数１〜８）のアルキル又
はアリールスルホニル基で例えば、メタンスルホニル、
エタンスルホニル、及びベンゼンスルホニルを挙げるこ
とができる。

【０２２０】アルキルスルフィニル基は、炭素数１〜１
８（好ましくは炭素数１〜８）のアルキルスルフィニル
基であり、例えば、メタンスルフィニル、エタンスルフ
ィニル、及びオクタンスルフィニルを挙げることができ
る。

【０２２１】スルファモイル基は、炭素数０〜１８（好
ましくは炭素数０〜８）の置換基を有していていも良い
スルファモイル基であり、例えば、スルファモイル、ジ
メチルスルファモイル、エチルスルファモイル、ブチル
スルファモイル、オクチルスルファモイル、及びフェニ
ルスルファモイルを挙げることができる。

【０２２２】Ｚ^１ およびＺ^２ は、置換または無置換の
３，３−ジアルキルインドレニン核、３，３−ジアルキ
ルベンゾインドレニン核であることが好ましい。

【０２２３】Ｒ^３０、Ｒ^３１は各々独立にアルキル基を
表す。

【０２２４】Ｒ^３０、Ｒ^３１で表されるアルキル基は、
炭素数１〜１８（好ましくは炭素数１〜８）の置換また
は無置換の直鎖、分岐鎖または環状のアルキル基であ
り、その置換基としては、含窒素複素環の置換基として
挙げたものに同義であり、またその好ましい範囲も同一
である。好ましくは、無置換のアルキル基、あるいはア
リール基、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アルコキシ
基、アシルオキシ基、アミド基、スルホンアミド基、ア
ルコキシカルボニル基、カルボキシル基又はスルホ基で
置換されたアルキル基である。これらの例としては、メ
チル、エチル、プロピル、ブチル、イソブチル、２−エ
チルヘキシル、オクチル、ベンジル、２−フェニルエチ
ル、２−ヒドロキシエチル、３−ヒドロキシプロピル、
２−カルボキシエチル、３−カルボキシプロピル、４−
カルボキシブチル、カルボキシメチル、２−メトキシエ
チル、２−（２−メトキシエトキシ）エチル、２−スル
ホエチル、３−スルホプロピル、３−スルホブチル、４
−スルホブチル、２−（３−スルホプロポキシ）エチ
ル、２−ヒドロキシ−３−スルホプロピル、３−スルホ
プロポキシエトキシエチル、２−アセトキシエチル、カ
ルボメトキシメチル、及び２−メタンスルホニルアミノ
エチルを挙げることができる。

【０２２５】Ｌ^３ 、Ｌ^４ 、Ｌ^５ 、Ｌ^６ 及びＬ^７ で
表されるメチン基は、各々独立に無置換または置換メチ
ン基であり、その置換基の詳細としては、含窒素複素環
の置換基としてに説明したものに同義であり、その好ま
しい範囲も同一である。また、置換基を有する場合に
は、置換基同士が連結して５〜７員環を形成してもよ
く、あるいは助色団と環を形成することもできる。ここ
で５〜７員環としては、例えばシクロペンテン環、１−
ジメチルアミノシクロペンテン環、１−ジフェニルアミ
ノシクロペンテン環、シクロヘキセン環、１−クロロシ
クロヘキセン環、イソホロン環、１−モルホリノシクロ
ペンテン環、及びシクロヘプテン環を挙げることができ
る。

【０２２６】ｎ１及びｎ２は、ｎ１が０でｎ２が１であ
るか、あるいはｎ１が２でｎ２が０であるかのいずれか
であることが好ましい。

【０２２７】Ｍ１は電荷均衡対イオンを表す。Ｍ１は陽
イオンでも陰イオンでも良い。

【０２２８】陽イオンとしては、例えば、ナトリウムイ
オン、カリウムイオン、リチウムイオンなどのアルカリ
金属イオン、テトラアルキルアンモニウムイオン、ピリ
ジニウムイオンなどの有機イオンが挙げられる。

【０２２９】陰イオンは無機陰イオンあるいは有機陰イ
オンのいずれであってもよく、ハロゲン陰イオン（例え
ば、フッ素イオン、塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イ
オンなど）、スルホネートイオン（例えば、メタンスル
ホン酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、
メチル硫酸イオン、ｐ−トルエンスルホン酸イオン、ｐ
−クロロベンゼンスルホン酸イオン、１，３−ベンゼン
ジスルホン酸イオン、１，５−ナフタレンジスルホン酸
イオン、２，６−ナフタレンジスルホン酸イオンな
ど）、硫酸イオン、チオシアン酸イオン、過塩素酸イオ
ン、テトラフルオロほう酸イオン、ピクリン酸イオン、
酢酸イオン、下記式で示される金属錯体イオン：

【化９６】 および、リン酸イオン（例えば、ヘキサフルオロリン酸
イオン、下記式で示されるリン酸イオン：

【化９７】 を挙げることができる。

【０２３０】ｍ１は電荷を均衡させるのに必要な数（０
以上、好ましくは０〜４の数）を表し、分子内で塩を形
成する場合には０である。ｐおよびｑはそれぞれ独立に
０または１を表す。ｐおよびｑは、好ましくは共に０で
ある。

【０２３１】一般式（III）で表される化合物は、任意
の炭素原子上で２種が結合して、ビス型構造を形成して
もよい。

【０２３２】有機色素は、下記の一般式（III−１）で
表されるシアニン色素であることが好ましい。

【０２３３】

【化９８】 一般式（III−１）で表されるシアニン色素化合物は、
以下の組み合わせからなる化合物であることが更に好ま
しい。

【０２３４】Ｘ^３ 及びＸ^４ は各々独立に、酸素原子、
−Ｃ（Ｒ^３４）（Ｒ^３５）−、または−Ｎ（Ｒ^３６）−
であり、Ｒ^３２及びＲ^３３は各々独立に、無置換または
アルコキシ基もしくはアルキルチオ基で置換された炭素
数１〜６のアルキル基であり、Ｒ^３４、Ｒ^３５及びＲ
^３６は各々独立に炭素数１〜６の無置換のアルキル基で
あり、Ｒ^３７は水素原子または置換基を有してもよい、
炭素数１〜６のアルキル基、フェニル基、ピリジル基、
ピリミジル基、スクシンイミド基、ベンソオキサゾール
基又はハロゲン原子であり、Ｚ^１１及びＺ^２２は各々独
立に無置換のベンゼン環、ナフタレン環あるいはキノキ
サリン環を形成するために必要な原子団、またはメチル
基、塩素原子、フッ素原子、メトキシ基又はエトキシ基
から選ばれる１または２個の基で置換されたベンゼン環
を形成するために必要な原子団であり、Ｍ２は過塩素酸
イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、下記式で示され
る金属錯体イオン：

【化９９】 又は下記式で示されるスルホネートイオン：

【化１００】 である組み合わせが好ましい。ｍ２はＭ２の価数を表
す。

【０２３５】一般式（III−１）において、その最も好
ましい組み合わせは、Ｘ^３ およびＸ ^４は同時に−Ｃ
（Ｒ^３４）（Ｒ^３５）−、又は同時に−Ｎ（Ｒ^３６）−
であり、Ｒ^３２およびＲ^３３は各々独立に、無置換のア
ルキル基（好ましくは、メチル基、エチル基、プロピル
基、イソプロピル基、ブチル基）であり、Ｒ^３４、Ｒ
^３５及びＲ^３６は各々独立に、メチル基、エチル基であ
り、Ｒ^３７は水素原子、メチル基、エチル基、塩素原子
又は臭素原子であり、Ｚ^１１及びＺ^２２は同時に無置換
のベンゼン環、ナフタレン環あるいはキノキサリン環を
形成するために必要な原子団である。

【０２３６】本発明で用いられる一般式（III）で表さ
れる有機色素の具体的な化合物例を以下に記載する。

【０２３７】

【化１０１】

【化１０２】

【化１０３】

【化１０４】

【化１０５】

【化１０６】

【化１０７】

【化１０８】

【化１０９】

【化１１０】

【化１１１】 一般式（III）で表される化合物は、エフ・エム・ハー
マー（Ｆ．Ｍ．Ｈａｍｅｒ）著「ヘテロサイクリック・
コンパウンズーシアニン・ダイズ・アンド・リレイテッ
ド・コンパウンズ（Heterocyclic Compounds-Cyanine D
yes and Related Compounds)」, ジョン・ウィリー・ア
ンド・サンズ（John Wiley & Sons)社−ニューヨーク、
ロンドン、１９６４年刊；デー・エム・スターマー
（Ｄ．Ｍ．Ｓｔｕｒｍｅｒ）著「ヘテロサイクリック・
コンパウンズースペシャル・トピックス・イン・ヘテロ
サイクリック・ケミストリー(Heterocyclic Compounds-
Special topics in heterocyclic chemistry) 」、第１
８章、第１４節、第４８２から５１５頁、ジョン・ウィ
リー・アンド・サンズ（John Wiley & Sons)社−ニュー
ヨーク、ロンドン、１９７７年刊；「ロッズ・ケミスト
リー・オブ・カーボン・コンパウンズ(Rodd's Chemistr
y of Carbon Compounds)」 2nd.Ed.vol.IV,partB, １９
７７刊、第１５章、第３６９から４２２頁、エルセビア
・サイエンス・パブリック・カンパニー・インク(Elsev
ir Science Publishing Company Inc.) 社刊、ニューヨ
ーク、などに記載の方法に基づいて合成することができ
る。

【０２３８】本発明の光機能性膜としては下記の一般式
（V）で表されるアゾ色素の金属錯体からなるものを好
適に用いることができる。

【０２３９】

【化１１２】 式中、Ｍは金属原子を表し、Ｘは酸素原子、硫黄原子、
または＝ＮＲ^２１を表し、Ｒ^２１は、水素原子、アルキ
ル基、アリール基、アシル基、アルキルスルホニル基、
またはアリールスルホニル基を表し、Ｚ^１１は５員また
は６員の含窒素複素環を完成するために必要な原子団を
表し、Ｚ^１２は、芳香環または複素芳香環を完成するた
めに必要な原子団を表す。

【０２４０】一般式（V）の化合物の中でも下記一般式
（V−１）で表される化合物が好ましい。

【０２４１】

【化１１３】 式中、Ｍは、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、パラ
ジウム、白金、または金を表し、Ｒ２１は、アルキルス
ルホニル基、アリールスルホニル基、炭素原子数１〜１
２の置換基を有しても良いアルキル基もしくは炭素原子
数６〜１６の置換基を有しても良いフェニル基またはナ
フチル基を表し、Ｙは、酸素原子、硫黄原子、または＝
ＮＲ^２２を表し、Ｒ^２２、Ｒ^２３およびＲ^２４は、各々
独立に、炭素原子数１〜１２の置換基を有しても良いア
ルキル基を表し、Ｒ^２３とＲ^２４は互いに連結して環を
形成していても良く、Ｒ^２５とＲ^２６は各々独立に、水
素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、シア
ノ基、アシル基、アルキルスルホニル基、またはアリー
ルスルホニル基を表し、Ｒ^２７，Ｒ^２８およびＲ^{２ ９}は
各々独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、ヒド
ロキシ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アミノ
基、カルボンアミド基、スルホンアミド基、シアノ基、
ハロゲン原子、アシル基、アルキルスルホニル基、また
はアリールスルホニル基を表す。

【０２４２】一般式（V−１）の中でも、下記一般式（V
−２）で表される化合物が好ましい。

【０２４３】

【化１１４】 式中、式中、Ｍは、鉄、コバルトまたはニッケルである
ことが好ましく、特にニッケルが好ましい。Ｒ^２１は、
置換基を有しても良い炭素原子数１〜４のアルキルスル
ホニル基、または置換基を有しても良い炭素原子数６〜
１０のアリールスルホニル基であることが好ましく、特
に無置換またはフッ素原子で置換された炭素原子数１〜
４のアルキルスルホニル基（例えば、メチルスルホニル
基、トリフルオロメチルスルホニル基）、または無置換
の炭素原子数６〜１０のアリールスルホニル基（例え
ば、フェニルスルホニル基）であることが好ましい。Ｒ
^２２、Ｒ^２３およびＲ^２４は、各々独立に、置換基を有
しても良い炭素原子数１〜４のアルキル基であることが
好ましい。この置換基の好ましい例としては、ハロゲン
原子、ヒドロキシ基、シアノ基、アルコキシ基、アルキ
ルチオ基、アリールチオ基、アシル基、アルキルスルホ
ニル基およびアリールスルホニル基を挙げることができ
る。更に好ましくは、Ｒ^２２、Ｒ^２３およびＲ^２４は、
各々独立に、炭素原子数１〜４の無置換のアルキル基で
ある。またＲ^２３とＲ^２４は互いに連結して環（例え
ば、ピロリジン環、モルホリン環）を形成する場合も好
ましい。Ｒ ^２５とＲ^２６は各々独立に、シアノ基、アシ
ル基、アルキルスルホニル基、またはアリールスルホニ
ル基であることが好ましく、特に好ましくは共にシアノ
基である。Ｒ^２７，Ｒ^２８およびＲ^２９は各々独立に、
水素原子、アルキル基、アリール基、ヒドロキシ基、ア
ルコキシ基、アリールオキシ基、アミノ基、カルボンア
ミド基、スルホンアミド基であることが好ましく、更に
好ましくは水素原子である。

【０２４４】本発明で用いられるアゾ色素の金属錯体の
具体例を以下に述べる。

【０２４５】

【化１１５】 一般式（V）で表されるアゾ色素の金属錯体の合成方法
は特開平９−２７７７０３号、特にその実施例１ないし
３に記載されている。

【０２４６】また、本発明において、下記一般式（VI）
で表されるアゾ色素からなる光機能性膜も好適に用いら
れる。

【０２４７】

【化１１６】 式中、ｋ、Ｍは前記一般式（II−１）もしくは一般式
（II−２）におけるｋ、Ｍとそれぞれ同義であり、Ｘ、
Ｚ^１１，Ｚ^１２は一般式（V）におけるＸ、Ｚ^{１ １}，Ｚ
^１２とそれぞれ同義である。

【０２４８】一般式（VI）で表されるアゾ色素の具体例
を以下に示す。

【０２４９】

【化１１７】 一般式（VI)で表わされるアゾ化合物は、定法にしたが
い芳香族ジアゾニウムのアゾカップリング反応により合
成できる。

【０２５０】本発明においては、有機色素などが結晶化
せずに非晶質状態を保ち易くするために高分子化合物を
併用してもよい。このような高分子化合物の例として
は、ゼラチン、デキストラン、ロジン、ゴムなどの天然
高分子物質、ニトロセルロース、セルロースアセテー
ト、セルロースアセテートブチレートなどのセルロース
誘導体、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレ
ン、ポリイソブチレンなどの炭化水素系樹脂、ポリ塩化
ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル−ポリ酢
酸ビニル共重合体などのビニル系樹脂、ポリエーテル、
ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸メチル、ポリメタ
クリル酸メチルなどのアクリル樹脂、ポリエステル、ポ
リウレタン、ポリビニルアルコール、塩素化ポリオレフ
ィン、エポキシ樹脂、ブチラール樹脂、ゴム誘導体、フ
ェノール−ホルムアルデヒド樹脂等の熱硬化性樹脂の初
期重合物などの合成高分子物質を挙げることができる。

【０２５１】本発明の光機能性膜は、上記一般式（I）
〜（VI）で表される化合物のいずれかをスピンコート、
蒸着、スパッタリング等の公知の方法により金属膜上に
付与することにより得られる。その膜厚は、３５０ｎｍ
〜２０００ｎｍの範囲のいずれかの波長の光に対して表
面プラズモン共鳴が生じる条件を含むように制御される
が、通常１０ｎｍから１０００ｎｍの範囲が好ましい。

【０２５２】

【発明の効果】金属中においては、自由電子が集団的に
振動して、プラズマ波と呼ばれる粗密波が生じる。そし
て、金属表面に生じるこの粗密波を量子化したものは、
表面プラズモンと呼ばれている。

【０２５３】従来より、この表面プラズモンが光波によ
って励起される現象を利用して、光を変調する光変調素
子が考えられている。図３は、この光変調素子の基本構
成を示すものである。この光変調素子は、基本的に、被
変調光５がその内部を経て一面１ａに全反射角で入射す
るように配された誘電体ブロック１と、この誘電体ブロ
ック１の一面１ａ上に形成された金属膜２と、この金属
膜２の上に形成された、光照射によって屈折率が変化す
る光機能性膜３と、この光機能性膜３に変調駆動光６を
照射する駆動光源７とから構成されている。

【０２５４】上記の構成において、誘電体ブロック１の
一面１ａに対する被変調光５の入射角θは、例えば、光
機能性膜３に変調駆動光６が照射されたとき金属膜２に
表面プラズモン共鳴が励起され、照射されないとき表面
プラズモン共鳴が励起されない角度に設定される。

【０２５５】そのようにしておけば、光機能性膜３に変
調駆動光６を照射しない状態では、被変調光５が誘電体
ブロック１と金属膜２との界面で全反射してＡ方向に進
行する。一方、光機能性膜３に変調駆動光６を照射する
と、金属膜２に表面プラズモン共鳴が励起されて全反射
が解消され、被変調光５の反射光量が著しく低下し、あ
るいは全くゼロとなる。このようにして、変調駆動光６
の照射を制御することにより、Ａ方向に進行する被変調
光５を変調することができる。

【０２５６】本発明による光論理素子は、上記光変調素
子の光スイッチング作用に着目して得られたものであ
り、その中でも、図１に示すａモードの光論理素子10ａ
は、誘電体ブロック１の一面１ａに対する駆動光Ｌｄの
入射角θが、光機能性膜３に制御光Ｌｃが照射されたと
き金属膜２に表面プラズモン共鳴が比較的強く励起さ
れ、照射されないとき表面プラズモン共鳴が比較的弱く
励起されるかまたは励起されない角度に設定されてい
る。

【０２５７】そこでこのａモードの光論理素子10ａにあ
っては、同図（１）のように光機能性膜３に制御光Ｌｃ
が照射されないときは、誘電体ブロック１と金属膜２と
の界面で駆動光Ｌｄが強く全反射する。それに対して、
同図（２）のように光機能性膜３に制御光Ｌｃが照射さ
れたときは、全反射解消現象が生じて駆動光Ｌｄは上記
界面で全く反射しないか、あるいは僅かしか反射しな
い。

【０２５８】一方、図２に示すｂモードの光論理素子10
ｂは、誘電体ブロック１の一面１ａに対する駆動光Ｌｄ
の入射角θが、光機能性膜３に制御光Ｌｃが照射されな
いとき金属膜２に表面プラズモン共鳴が比較的強く励起
され、照射されたとき表面プラズモン共鳴が比較的弱く
励起されるかまたは励起されない角度に設定されてい
る。

【０２５９】そこでこのｂモードの光論理素子10ｂにあ
っては、同図（１）のように光機能性膜３に制御光Ｌｃ
が照射されないときは、全反射解消現象が生じて、駆動
光Ｌｄは上記界面で全く反射しないかあるいは僅かしか
反射せず、それに対して、同図（２）のように光機能性
膜３に制御光Ｌｃが照射されたときは、上記界面で駆動
光Ｌｄが強く全反射する。

【０２６０】上述の通り、ａモードの光論理素子10ａや
ｂモードの光論理素子10ｂにおいては、制御光Ｌｃの入
射、非入射に応じて、素子からの駆動光Ｌｄの出射状態
が変化するので、この制御光Ｌｃや、あるいは誘電体ブ
ロック１の一面１ａに入射する前の駆動光Ｌｄを論理演
算のための入力光とし、素子から出射する駆動光Ｌｄを
出力光とすれば、光論理素子単独で、あるいは複数の組
み合わせにより、種々の論理演算をさせることが可能と
なる。

【０２６１】また、上記のように制御光Ｌｃの入射、非
入射に応じて、素子からの駆動光Ｌｄの出射状態が変化
するので、１つの光論理素子から出射する駆動光Ｌｄを
その素子自身の光機能性膜に入射させたり、別の素子の
光機能性膜に入射させることにより、ある光論理素子か
ら駆動光Ｌｄが出射する状態、出射しない状態を自動的
に切り換えることが可能となる。つまり、この光論理素
子単独で、あるいは複数の組み合わせにより、自励発振
する光発振回路を構成することができる。

【０２６２】上記構成の本発明による光論理素子は、構
成が極めて簡単であるから、安価に形成可能であり、し
たがって、この光論理素子を用いる本発明の光論理回路
や光発振回路も、安価に形成できるものとなる。

【０２６３】また、本発明による光論理素子は、化学物
質の光による高速な反応を利用して光スイッチング作用
を果たすものであるから、この光論理素子を用いる本発
明の光論理回路は高速演算が可能なものとなり、またこ
の光論理素子を用いる本発明の光発振回路は、発振周期
が極めて短くて、非常に高い周波数で発振し得るものと
なる。

【０２６４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実
施形態である光論理素子10ａの概略側面形状を示すもの
である。この光論理素子10ａは先に説明したａモード形
のものであって、駆動光Ｌｄがその内部を経て一面１ａ
に全反射角で入射するように配されたプリズム状の誘電
体ブロック１と、この誘電体ブロック１の一面１ａ上に
形成された金属膜２と、この金属膜２の上に形成され
た、光照射によって屈折率が変化する光機能性膜３とか
ら構成されている。

【０２６５】本例において、駆動光Ｌｄは波長が680 ｎ
ｍの直線偏光であり、誘電体ブロック１はその一面１ａ
にこの駆動光ＬｄがＰ偏光として入射するように配設さ
れている。また誘電体ブロック１は高屈折率ガラスから
なり、その波長680 ｎｍに対する屈折率は２．０５であ
る。一方金属膜２は一例としてＡｕからなるもので、膜
厚は１５ｎｍとされている。

【０２６６】光機能性膜３は、例えば、先に詳しく説明
した材料のいずれかを好適に用いて形成することができ
る。本実施形態では、波長680 ｎｍに対する屈折率ｎ
が、波長532 ｎｍの制御光Ｌｃが照射されない状態では
１．６０で、制御光Ｌｃが照射されると１．６１となる
色素を用いて形成されている。

【０２６７】以下、この光論理素子10ａの作用について
説明する。上述した通り光機能性膜３の波長680 ｎｍに
対する屈折率ｎは、制御光Ｌｃが照射されないとき、照
射されたときにそれぞれ１．６０、１．６１となる。誘
電体ブロック１と金属膜２との界面に対する駆動光Ｌｄ
の入射角θと、そこでの反射率との関係は、光機能性膜
３の屈折率ｎが１．６０、１．６１の場合に、それぞれ
図１２に破線、実線で示す特性となる。

【０２６８】上記入射角θは、本例では５２．２°に設
定されている。そこで、光機能性膜３に制御光Ｌｃを照
射しない状態（屈折率ｎが１．６０のとき）では上記反
射率がほぼ１００％となり、光機能性膜３に制御光Ｌｃ
を照射した状態（屈折率ｎが１．６１のとき）では上記
反射率がほぼ０％となるので、制御光Ｌｃの非入射、入
射に応じて駆動光Ｌｄが反射、無反射することになる。
なお、図１の（１）は光機能性膜３に制御光Ｌｃが全く
照射されない状態を示し、同図（２）は光機能性膜３に
制御光Ｌｃが照射された状態を示している。

【０２６９】そこで、制御光Ｌｃや、あるいは誘電体ブ
ロック１の一面１ａに入射する前の駆動光Ｌｄを論理演
算のための入力光とし、光論理素子10ａから出射する駆
動光Ｌｄを出力光とすれば、この光論理素子10ａ単独
で、あるいは複数の組み合わせにより、種々の論理演算
をさせることが可能となる。

【０２７０】本発明者等は、光機能性膜として下記に示
す化合物をスピンコートにより１６０ｎｍ厚に設けた図
１の構成の光論理素子を作成し、論理演算が可能なこと
を確認した。

【０２７１】

【表４】 次に、本発明の第２実施形態について説明する。図２
は、本発明の第２の実施形態である光論理素子10ｂの概
略側面形状を示すものである。この光論理素子10ｂは先
に説明したｂモード形のものであって、図１のものと同
様の誘電体ブロック１と、金属膜２と、光機能性膜３と
から構成されている。

【０２７２】この場合も、光機能性膜３の波長680 ｎｍ
に対する屈折率ｎは、制御光Ｌｃが照射されないとき、
照射されたときにそれぞれ１．６０、１．６１となる。
また、誘電体ブロック１と金属膜２との界面に対する駆
動光Ｌｄの入射角θと、そこでの反射率との関係は、光
機能性膜３の屈折率ｎが１．６０、１．６１の場合に、
それぞれ図１２に破線、実線で示す特性となる。

【０２７３】上記入射角θは、本例では５１．８°に設
定されている。そこで、光機能性膜３に制御光Ｌｃを照
射しない状態（屈折率ｎが１．６０のとき）では上記反
射率がほぼ０％となり、光機能性膜３に制御光Ｌｃを照
射した状態（屈折率ｎが１．６１のとき）では上記反射
率がほぼ１００％となるので、制御光Ｌｃの非入射、入
射に応じて駆動光Ｌｄが無反射、反射することになる。
なお、図２の（１）は光機能性膜３に制御光Ｌｃが全く
照射されない状態を示し、同図（２）は光機能性膜３に
制御光Ｌｃが照射された状態を示している。

【０２７４】そこで、制御光Ｌｃや、あるいは誘電体ブ
ロック１の一面１ａに入射する前の駆動光Ｌｄを論理演
算のための入力光とし、光論理素子10ｂから出射する駆
動光Ｌｄを出力光とすれば、この光論理素子10ｂ単独
で、あるいは複数の組み合わせにより、種々の論理演算
をさせることが可能となる。

【０２７５】次に、以上説明した光論理素子10ａや光論
理素子10ｂを利用した光論理回路の実施形態について、
図４〜７を参照して説明する。

【０２７６】なお、これらの図４〜７において、光論理
素子10ａ、10ｂの詳しい構成はそれぞれ図１、２に示し
たものと同様であるから、その詳しい構成については図
示を省き、光論理素子10ａ、10ｂを単なる二等辺三角形
で示す（光発振回路を示す図８〜１１も同様）。また図
４〜７において、入力光は丸囲みのＩ、Ｉ１あるいはＩ
２の文字で示し、出力光は同じく丸囲みのＯの文字で示
す。

【０２７７】まず、図４に示すＮＯＴ回路について説明
する。ここではａモード形の光論理素子10ａが用いら
れ、駆動光Ｌｄがそこに（詳しくは誘電体ブロック１の
一面１ａに、ということである。以下、同様）入射す
る。また制御光Ｌｃがこの光論理素子10ａに（詳しくは
光機能性膜３に、ということである。以下、同様）遮断
自在にして入射する。

【０２７８】本実施形態において、制御光Ｌｃはただ１
つの入力光Ｉとして作用する。ａモード形のこの光論理
素子10ａでは先に説明した通り、同図（１）のように入
力光Ｉが入射しない場合は出力光Ｏ（全反射した駆動光
Ｌｄ）が出射し、同図（２）のように入力光Ｉが入射し
た場合は出力光Ｏが出射しない。すなわち、入力光Ｉや
出力光Ｏの存在を「１」、非存在を「０」として示せ
ば、入力状態が「０」のとき出力状態が「１」となり、
入力状態が「１」のとき出力状態が「０」となるＮＯＴ
回路が構成されている。

【０２７９】次に、図５に示すｅｘＮＯＲ回路について
説明する。ここではａモード形の光論理素子10ａが用い
られ、駆動光Ｌｄがそこに入射する。また２つの制御光
Ｌｃがこの光論理素子10ａにそれぞれ遮断自在にして入
射する。

【０２８０】本実施形態において、２つの制御光Ｌｃは
それぞれ入力光Ｉ１、Ｉ２として作用する。ａモード形
のこの光論理素子10ａでは先に説明した通り、同図
（１）のように入力光Ｉ１、Ｉ２が入射しない場合は出
力光Ｏ（全反射した駆動光Ｌｄ）が出射し、同図
（２）、（３）のように１つの入力光Ｉ１あるいはＩ２
が入射した場合は出力光Ｏが出射しない。また、同図
（４）のように入力光Ｉ１、Ｉ２がともに入射した場合
は、制御光の強度が強過ぎることにより全反射解消状態
が崩れ、出力光Ｏが出射する。

【０２８１】すなわち、入力光Ｉ１、Ｉ２や出力光Ｏの
存在を「１」、非存在を「０」として示せば、入力状態
が「０」「０」のとき出力状態が「１」となり、入力状
態が「１」「０」のとき出力状態が「０」となり、入力
状態が「０」「１」のとき出力状態が「０」となり、そ
して入力状態が「１」「１」のとき出力状態が「１」と
なるｅｘＮＯＲ回路が構成されている。

【０２８２】次に、図６に示すＡＮＤ回路について説明
する。ここではｂモード形の光論理素子10ｂが用いら
れ、そこに駆動光Ｌｄと１つの制御光Ｌｃがそれぞれ遮
断自在にして入射する。

【０２８３】本実施形態において、制御光Ｌｃは１つの
入力光Ｉ１として作用し、駆動光Ｌｄは別の入力光Ｉ２
として作用する。ｂモード形のこの光論理素子10ｂでは
先に説明した通り、同図（２）のように２つの入力光Ｉ
１、Ｉ２の双方が入射した場合のみ出力光Ｏ（全反射し
た駆動光Ｌｄ）が出射し、同図（１）、（３）および
（４）のように入力光Ｉ１、Ｉ２の一方でも入射しない
場合は出力光Ｏが出射しない。

【０２８４】すなわち、入力光Ｉ１、Ｉ２や出力光Ｏの
存在を「１」、非存在を「０」として示せば、入力状態
が「０」「０」のとき、「０」「１」のとき、および
「１」「０」のとき出力状態が「０」となり、入力状態
が「１」「１」のとき出力状態が「１」となるＡＮＤ回
路が構成されている。

【０２８５】次に、図７に示すＯＲ回路について説明す
る。ここではｂモード形の光論理素子10ｂが用いられ、
駆動光Ｌｄがそこに入射する。また２つの制御光Ｌｃが
この光論理素子10ａにそれぞれ遮断自在にして入射す
る。

【０２８６】本実施形態において、２つの制御光Ｌｃは
それぞれ入力光Ｉ１、Ｉ２として作用する。ｂモード形
のこの光論理素子10ｂでは先に説明した通り、同図
（１）のように入力光Ｉ１、Ｉ２が入射しない場合は出
力光Ｏ（全反射した駆動光Ｌｄ）が出射せず、同図
（２）、（３）のように１つの入力光Ｉ１あるいはＩ２
が入射した場合は出力光Ｏが出射する。また、同図
（４）のように入力光Ｉ１、Ｉ２がともに入射した場合
も全反射解消状態が崩れ、出力光Ｏが出射する。

【０２８７】すなわち、入力光Ｉ１、Ｉ２や出力光Ｏの
存在を「１」、非存在を「０」として示せば、入力状態
が「１」「１」のとき、「１」「０」のとき、および
「０」「１」のとき出力状態が「１」となり、入力状態
が「０」「０」のとき出力状態が「０」となるＯＲ回路
が構成されている。

【０２８８】なお、以上説明した図５のｅｘＮＯＲ回
路、図６のＡＮＤ回路、図７のＯＲ回路を、それらの各
出力光Ｏが図４のＮＯＴ回路に入力光Ｉとして入射する
ように該ＮＯＴ回路と組み合わせれば、それぞれｅｘＯ
Ｒ回路、ＮＡＮＤ回路、ＮＯＲ回路が得られる。

【０２８９】ここで、本発明の光論理回路において、１
つの光論理素子に入射させる複数の光としては、互いに
波長の異なる光が使用されるのが望ましい。例えば図４
のＮＯＴ回路では、制御光Ｌｃによって光論理素子10ａ
の状態が変化する。光論理素子10ａの応答は波長依存性
があるので、制御光Ｌｃとしては、光論理素子10ａの応
答特性を良くする波長の光を用いるのが好ましい。一
方、駆動光Ｌｄは光機能性膜３に到達しないような構成
を採用しても、そこに漏れ光が一部到達してしまうこと
があり得る。そこでこの駆動光Ｌｄとして、光論理素子
10ａの応答特性が比較的低くなる波長の光を用いておけ
ば、漏れ光があったとしても、光論理素子10ａへの影響
を少なく抑えることができる。

【０２９０】次に、光論理素子10ａや光論理素子10ｂを
利用した光発振回路の実施形態について、図８〜１１を
参照して説明する。まず、図８の光発振回路について説
明する。この光発振回路は、１つのｂモード形光論理素
子10ｂと、１つのａモード形光論理素子10ａと、ミラー
21、22、23からなる光学系とから構成されたものであ
る。ａモード形光論理素子10ａは、ｂモード形光論理素
子10ｂの誘電体ブロック１と金属膜２との界面（図２参
照）で全反射した駆動光Ｌｄ１をその光機能性膜３で受
けるように配されている。

【０２９１】以下、この光発振回路の作用について説明
する。図８（１）に示されるようにｂモード形光論理素
子10ｂ、ａモード形光論理素子10ａにはそれぞれ、駆動
光Ｌｄ１、Ｌｄ２が入射される。またｂモード形光論理
素子10ｂには、トリガ光として制御光Ｌｃが入射され
る。ｂモード形光論理素子10ｂに制御光Ｌｃが入射する
と、該ｂモード形光論理素子10ｂにおいて駆動光Ｌｄ１
が全反射し、この駆動光Ｌｄ１はａモード形光論理素子
10ａに制御光として入射する。

【０２９２】するとａモード形光論理素子10ａにおいて
全反射解消現象が生じ、駆動光Ｌｄ２がそこで全反射す
ることはなくなる。なお、ａモード形光論理素子10ａに
おいて全反射解消現象が生じない場合、駆動光Ｌｄ２は
この光論理素子10ａで全反射してからミラー21、22、23
で次々に反射し、図８（２）に破線で示す光路を辿って
ｂモード形光論理素子10ｂに制御光として入射する。

【０２９３】次にトリガ光である制御光Ｌｃを遮断する
と、ｂモード形光論理素子10ｂにおいて全反射解消現象
が生じ、駆動光Ｌｄ１がそこで全反射することはなくな
る。すると、駆動光Ｌｄ１がａモード形光論理素子10ａ
に制御光として入射することがなくなるので、駆動光Ｌ
ｄ２がこの光論理素子10ａで全反射し、ｂモード形光論
理素子10ｂに制御光として入射する。

【０２９４】するとこのｂモード形光論理素子10ｂにお
いて駆動光Ｌｄ１が全反射し、この駆動光Ｌｄ１はａモ
ード形光論理素子10ａに制御光として入射する。それに
より、ａモード形光論理素子10ａにおいて全反射解消現
象が生じ、駆動光Ｌｄ２がそこで全反射することはなく
なる。

【０２９５】以上の動作が繰り返されることにより、ｂ
モード形光論理素子10ｂからの駆動光Ｌｄ１の出射、非
出射、およびａモード形光論理素子10ａからの駆動光Ｌ
ｄ２の出射、非出射が自動的かつ継続的に切り替えられ
る。このような自励発振状態が得られているときに、例
えばミラー22とミラー23との間からビームスプリッタ等
により駆動光Ｌｄ２の一部を取り出せば、非常に高速で
ON/OFFしている光を取り出すことができる。この発振を
停止させるには、駆動光Ｌｄ１あるいは駆動光Ｌｄ２を
遮断すればよい。

【０２９６】なお、上に説明したトリガ光を使用しなく
ても、発振を開始させることができる。例えば、駆動光
Ｌｄ１をｂモード形光論理素子10ｂに入射させるよりも
少し早いタイミングで駆動光Ｌｄ２をａモード形光論理
素子10ａに入射させれば、発振が開始する。

【０２９７】また、ｂモード形光論理素子10ｂとａモー
ド形光論理素子10ａとを結合する光学系としては、図８
に示されるものに限らず、その他例えば、図９および１
０にそれぞれ示す光学系も適用可能である。

【０２９８】図９の実施形態においては、ｂモード形光
論理素子10ｂとａモード形光論理素子10ａとが互いに若
干ずらした状態に配設され、ｂモード形光論理素子10ｂ
で全反射した駆動光Ｌｄ１がミラー31で反射して、ａモ
ード形光論理素子10ａに制御光として入射する一方、ａ
モード形光論理素子10ａで全反射した駆動光Ｌｄ２がミ
ラー32で反射して、ｂモード形光論理素子10ｂに制御光
として入射するようになっている。

【０２９９】また図１０の実施形態においては、ｂモー
ド形光論理素子10ｂとａモード形光論理素子10ａとが互
いに向き合う状態に配設され、ｂモード形光論理素子10
ｂで全反射した駆動光Ｌｄ１がミラー41で反射して、ａ
モード形光論理素子10ａに制御光として入射する一方、
ａモード形光論理素子10ａで全反射した駆動光Ｌｄ２が
ミラー42で反射して、ｂモード形光論理素子10ｂに制御
光として入射するようになっている。

【０３００】次に図１１を参照して、本発明による光発
振回路のさらに別の実施形態について説明する。この光
発振回路は、１つのａモード形光論理素子10ａと、ミラ
ー51、52、53からなる光学系とから構成されたものであ
る。ミラー51、52、53は、ａモード形光論理素子10ａの
誘電体ブロック１と金属膜２との界面（図１参照）で全
反射した駆動光Ｌｄを、該光論理素子10ａの光機能性膜
３に入射させるように配されている。

【０３０１】以下、この光発振回路の作用について説明
する。図１１（１）に示されるようにａモード形光論理
素子10ａには、駆動光Ｌｄが入射される。この駆動光Ｌ
ｄはａモード形光論理素子10ａで全反射してそこから出
射した後、上記ミラー51、52、53で次々と反射して、こ
のａモード形光論理素子10ａに制御光として入射する。
すると同図（２）に示されるように、ａモード形光論理
素子10ａにおいて全反射解消現象が生じ、駆動光Ｌｄが
そこで全反射することはなくなる。

【０３０２】駆動光Ｌｄが全反射しなくなると、この駆
動光Ｌｄがａモード形光論理素子10ａに制御光として入
射することもなくなる。すると、全反射解消状態が崩れ
て、駆動光Ｌｄがａモード形光論理素子10ａで全反射す
るようになる。

【０３０３】以上の動作が繰り返されることにより、こ
の場合も、ａモード形光論理素子10ａからの駆動光Ｌｄ
の出射、非出射が自動的かつ継続的に切り替えられて、
自励発振状態が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光論理素子の第１の実施形態を示す概
略側面図

【図２】本発明の光論理素子の第２の実施形態を示す概
略側面図

【図３】本発明に関連する従来の光変調素子を示す概略
側面図

【図４】本発明の光論理回路の一実施形態を示す概略側
面図

【図５】本発明の光論理回路の別の実施形態を示す概略
側面図

【図６】本発明の光論理回路のさらに別の実施形態を示
す概略側面図

【図７】本発明の光論理回路のさらに別の実施形態を示
す概略側面図

【図８】本発明の光発振回路の一実施形態を示す概略側
面図

【図９】本発明の光発振回路の別の実施形態を示す概略
側面図

【図１０】本発明の光発振回路のさらに別の実施形態を
示す概略側面図

【図１１】本発明の光発振回路のさらに別の実施形態を
示す概略側面図

【図１２】図１の光論理素子における、誘電体ブロック
と金属膜との界面に対する駆動光の入射角θと、そこで
の反射率との関係を示すグラフ

【符号の説明】

１ 誘電体ブロック １ａ 誘電体ブロックの一面 ２ 金属膜 ３ 光機能性膜 10ａ ａモード形光論理素子 10ｂ ｂモード形光論理素子 21、22、23、31、32、41、42、51、52、53 ミラー Ｌｃ 制御光 Ｌｄ、Ｌｄ１、Ｌｄ２ 駆動光 Ｉ、Ｉ１、Ｉ２ 入力光 Ｏ 出力光

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｆ 1/355 Ｇ０２Ｆ 1/355

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １つまたは複数の入力光に対して論理演
   算を行なう光論理素子であって、 駆動光がその内部を経て一面に全反射角で入射するよう
   に配された誘電体ブロックと、 この誘電体ブロックの前記一面上に形成された金属膜
   と、 制御光の照射を受けるように前記金属膜の上に形成され
   た、光照射によって屈折率が変化する光機能性膜とから
   なる光論理素子。
2. 【請求項２】 前記光機能性膜が下記の一般式（Ｉ）で
   示される化合物からなることを特徴とする請求項１記載
   の光論理素子。 【化１】 式中、ＤＹＥ^＋ は、一価のシアニン色素陽イオンを表
   し、ｎは１以上の整数を表し、Ｒ_５ 及びＲ_６ は、各々
   独立に置換基を表し、Ｒ_７ 及びＲ_８ は、各々独立にア
   ルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アラルキル
   基、アリール基または複素環基を表し、Ｒ_５ と
   Ｒ_６ 、Ｒ_５ とＲ_７ 、Ｒ_６ とＲ_８ 又はＲ_７ とＲ_８
   は各々互いに連結して環を形成してもよく、ｒ及びｓ
   は、各々独立に０〜４の整数を表し、そしてｒとｓが２
   以上の場合には、複数のｒ及びｓは各々互いに同じであ
   っても異なっていてもよい。
3. 【請求項３】 前記光機能性膜が下記の一般式（II−
   １）で示される色素化合物、一般式（II−２）で示され
   る色素化合物をそれぞれ単独で、あるいは組み合わせて
   形成されたものであることを特徴とする請求項１記載の
   光論理素子。 【化２】 式中、Ａ^１，Ａ^２，Ｂ^１及びＢ^２は置換基を表し、
   Ｌ^１，Ｌ^２，Ｌ^３，Ｌ^４及びＬ^５はメチン基を表し、Ｘ
   ^１は＝Ｏ，＝ＮＲ，＝Ｃ（ＣＮ）_２を表し（ここでＲは
   置換基を表す）、Ｘ^２は−Ｏ，−ＮＲ，−Ｃ（ＣＮ）_２
   を表し（ここでＲは置換基を表す）、ｍ，ｎは０〜２の
   整数を表す。Ｙ^１とＥは炭素環または複素環を形成する
   のに必要な原子または原子群を表し、Ｚ^１とＧは炭素環
   または複素環を形成するのに必要な原子または原子群を
   表す。ｘ及びｙはそれぞれ独立に０または１を表す。Ｍ
   ^ｋ＋はオニウムイオンを表す。ｋは電荷数を表す。
4. 【請求項４】 前記光機能性膜が下記の一般式（III）
   で示される有機色素からなることを特徴とする請求項１
   記載の光論理素子。 【化３】 式中、Ｚ^１およびＺ^２は５員または６員の含窒素複素環
   を形成するに必要な原子群を表し、Ｒ^３０，Ｒ^３１は各
   々独立にアルキル基を表し、Ｌ^３，Ｌ^４，Ｌ^５，Ｌ^６お
   よびＬ^７はメチン基を表し、ｎ１，ｎ２は各々０〜２の
   整数を表し、ｐ，ｑは各々独立に０〜２の整数を表し、
   Ｍは電荷均衡対イオンを表す。
5. 【請求項５】 前記光機能性膜が前記一般式（III）で
   示される有機色素と、下記の一般式（IV）で示される有
   機酸化剤との組み合わせからなることを特徴とする請求
   項４記載の光論理素子。 【化４】 式中、ｍ，ｎは各々独立に０〜２の整数を表し、Ｘ^１，
   Ｘ^２は＝ＮＲ^１または＝ＣＲ^２Ｒ^３を表し（Ｒ^１，
   Ｒ^２，Ｒ^３は置換基を表す）、Ｌ^１およびＬ^２は各々独
   立に２価の連結基を表す。
6. 【請求項６】 前記光機能性膜が下記の一般式（V）で
   示される有機色素からなることを特徴とする請求項１記
   載の光論理素子。 【化５】 式中、Ｍは金属原子を表し、Ｘは酸素原子、硫黄原子、
   または＝ＮＲ^２１を表し、Ｒ^２１は、水素原子、アルキ
   ル基、アリール基、アシル基、アルキルスルホニル基、
   またはアリールスルホニル基を表し、Ｚ^１１は５員また
   は６員の含窒素複素環を完成するために必要な原子団を
   表し、Ｚ^１２は、芳香環または複素芳香環を完成するた
   めに必要な原子団を表す。
7. 【請求項７】 前記光機能性膜が下記の一般式（VI）で
   示される有機色素からなることを特徴とする請求項１記
   載の光論理素子。 【化６】 式中、ｋ、Ｍは前記一般式（II−１）もしくは一般式
   （II−２）におけるｋ、Ｍとそれぞれ同義であり、Ｘ、
   Ｚ^１１，Ｚ^１２は前記一般式（V）におけるＸ、
   Ｚ^１１，Ｚ^１２とそれぞれ同義である。
8. 【請求項８】 誘電体ブロックの前記一面に対する駆動
   光の入射角が、前記光機能性膜に前記制御光が照射され
   たとき前記金属膜に表面プラズモン共鳴が比較的強く励
   起され、照射されないとき表面プラズモン共鳴が比較的
   弱く励起されるかまたは励起されない角度に設定されて
   いることを特徴とする請求項１から７いずれか１項記載
   の光論理素子。
9. 【請求項９】 誘電体ブロックの前記一面に対する駆動
   光の入射角が、前記光機能性膜に前記制御光が照射され
   ないとき前記金属膜に表面プラズモン共鳴が比較的強く
   励起され、照射されたとき表面プラズモン共鳴が比較的
   弱く励起されるかまたは励起されない角度に設定されて
   いることを特徴とする請求項１から７いずれか１項記載
   の光論理素子。
10. 【請求項１０】 請求項８記載の光論理素子を１つ用い
    た光論理回路であって、前記光機能性膜に入射する１つ
    の制御光を入力光として受け、前記誘電体ブロックと金
    属膜との界面で全反射した駆動光をＮＯＴ演算結果であ
    る出力光として発することを特徴とする光論理回路。
11. 【請求項１１】 請求項８記載の光論理素子を１つ用い
    た光論理回路であって、前記光機能性膜に入射する２つ
    の制御光を入力光として受け、前記誘電体ブロックと金
    属膜との界面で全反射した駆動光をｅｘＮＯＲ演算結果
    である出力光として発することを特徴とする光論理回
    路。
12. 【請求項１２】 請求項９記載の光論理素子を１つ用い
    た光論理回路であって、前記光機能性膜に入射する１つ
    の制御光および前記誘電体ブロックの一面に入射する前
    の１つの駆動光を２つの入力光として受け、該誘電体ブ
    ロックと金属膜との界面で全反射した駆動光をＡＮＤ演
    算結果である出力光として発することを特徴とする光論
    理回路。
13. 【請求項１３】 請求項９記載の光論理素子を１つ用い
    た光論理回路であって、前記光機能性膜に入射する２つ
    の制御光を入力光として受け、前記誘電体ブロックと金
    属膜との界面で全反射した駆動光をＯＲ演算結果である
    出力光として発することを特徴とする光論理回路。
14. 【請求項１４】 請求項１から９いずれか１項記載の光
    論理素子が複数、１つの光論理素子の誘電体ブロックと
    金属膜との界面で全反射した駆動光が、他の光論理素子
    に対して前記制御光として入射するように組み合わされ
    てなる光論理回路。
15. 【請求項１５】 請求項８記載の光論理素子１つが、そ
    の前記光機能性膜に入射する２つの制御光を入力光とし
    て受ける前段の光論理素子として配されるとともに、 請求項８記載の光論理素子１つが、前記前段の光論理素
    子の誘電体ブロックと金属膜との界面で全反射した駆動
    光を１つの制御光として受ける後段の光論理素子として
    配されてなり、 前記後段の光論理素子の誘電体ブロックと金属膜との界
    面で全反射した駆動光をｅｘＯＲ演算結果である出力光
    として発することを特徴とする光論理回路。
16. 【請求項１６】 請求項９記載の光論理素子１つが、そ
    の前記光機能性膜に入射する１つの制御光および前記誘
    電体ブロックの一面に入射する前の１つの駆動光を２つ
    の入力光として受ける前段の光論理素子として配される
    とともに、 請求項８記載の光論理素子１つが、前記前段の光論理素
    子の誘電体ブロックと金属膜との界面で全反射した駆動
    光を１つの制御光として受ける後段の光論理素子として
    配されてなり、 前記後段の光論理素子の誘電体ブロックと金属膜との界
    面で全反射した駆動光をＮＡＮＤ演算結果である出力光
    として発することを特徴とする光論理回路。
17. 【請求項１７】 請求項９記載の光論理素子１つが、そ
    の前記光機能性膜に入射する２つの制御光を入力光とし
    て受ける前段の光論理素子として配されるとともに、 請求項８記載の光論理素子１つが、前記前段の光論理素
    子の誘電体ブロックと金属膜との界面で全反射した駆動
    光を１つの制御光として受ける後段の光論理素子として
    配されてなり、 前記後段の光論理素子の誘電体ブロックと金属膜との界
    面で全反射した駆動光をＮＯＲ演算結果である出力光と
    して発することを特徴とする光論理回路。
18. 【請求項１８】 １つの光論理素子に入射させる複数の
    光として、互いに波長の異なる光が使用されていること
    を特徴とする請求項１０から１７いずれか１項記載の光
    論理回路。
19. 【請求項１９】 請求項８記載の光論理素子と、 この光論理素子の前記誘電体ブロックと金属膜との界面
    で全反射した駆動光を、該光論理素子の前記光機能性膜
    に入射させる光学系とからなる光発振回路。
20. 【請求項２０】 請求項９記載の光論理素子１つと、 この光論理素子の前記誘電体ブロックと金属膜との界面
    で全反射した駆動光を前記光機能性膜で受けるように配
    された請求項８記載の光論理素子１つと、 この後者の光論理素子の前記誘電体ブロックと金属膜と
    の界面で全反射した駆動光を、前者の光論理素子の前記
    光機能性膜に入射させる光学系とからなる光発振回路。
21. 【請求項２１】 １つの光論理素子に入射させる複数の
    光として、互いに波長の異なる光が使用されていること
    を特徴とする請求項１９または２０記載の光発振回路。