(57)【要約】【課題】  耐熱・耐溶剤性に優れまた偏光状態を任意のパターンで形成することが可能な偏光素子を提供することである。【課題を解決するための手段】  上記の課題を解決する本発明は、高分子液晶と２色性色素の混合物からなり、その両方が分子配向している偏光光学素子である。また、本発明の光学素子は、該高分子液晶が化学的反応または化学的反応と熱的処理の両方によってその分子配向を誘起されたものであることを特徴とし、さらには該化学的反応が偏光光照射によるものであることを特徴とし、さらには偏光光照射が偏光紫外線照射であることを特徴とし、さらには高分子液晶は可視光域に吸収持たないものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子液晶と２色性色素との混合物からなり、その両方が同一の方向に分子配向している偏光光学素子。
【請求項２】
前記高分子液晶が、化学的反応または化学的反応と熱的処理の両方によってその分子配向を誘起されたものである請求項１に記載の偏光光学素子。
【請求項３】
前記化学的反応が偏光光照射によりひきおこされるものである請求項２に記載の偏光光学素子。
【請求項４】
偏光光照射が偏光紫外光照射である請求項３に記載の偏光光学素子。
【請求項５】
前記高分子液晶には可視光域に吸収がないことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の偏光光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は種々の偏光成分が混合された光から、直線偏光を分離するための偏光光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
偏光子とは、不特定の方向に電磁界が振動する無偏光または楕円偏光を、ある特定方向の振動成分だけを透過させて直線偏光にする素子である。
【０００３】
偏光素子は最も基本的な光素子の一つであり、光通信デバイス、光ディスクのピックアップ、液晶ディスプレイ、光応用計測など広く利用されている。その中で特に使用頻度の高い液晶ディスプレイに使用される偏光子は、液晶ディスプレイが様々な角度から視聴されることから、画面に対して斜めから入射する光に対しても偏光性能を維持することが求められている。その動作形態は、（１）不要な偏波を吸収または反射させるものと（２）同一の光路で入射する直交する二つの偏波成分を別々の光路に分けるものとの二つに大別される。
【０００４】
最も一般的な偏光分離素子はポリビニルアルコールのようなポリマーフィルムにヨウ素や２色性色素をドープし、該フィルムを機械的な一軸延伸操作を行うことにより得られる。これは、延伸により該ポリマーフィルムのポリマー分子が配向され、ドープされたヨウ素または２色性色素がポリマー分子骨格に沿って配向することによって、分子骨格と平行な直線偏光のみを吸収する偏光素子となるのである。
【０００５】
しかしながらポリマーフィルムに対して機械的な延伸操作を行うことから、フィルムに熱による収縮が生じ、偏光素子の耐熱性に課題がある。また、フィルム全体を延伸する必要性から、偏光領域をパターン化した偏光素子を形成することもできない。
そこで、非特許文献１には２色性のリオトロピック液晶を、直線偏光を用いた光機能表面分子層による液晶分子の光配向制御により配向させたアゾベンゼンを含む光反応性ポリマーフィルムの上で配向した偏光素子が提案されている。しかし、この偏光素子は、リオトロピック液晶を用いているために耐溶剤性を満足するものではない。
【０００６】
【非特許文献１】ケミカルレター  １０２２頁（２０００）
【非特許文献２】川月ら、液晶,  第７巻 ３３３２−３４１  （２００３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記の点に鑑み、耐熱・耐溶剤性に優れる偏光素子を提供することである。また本発明は、偏光状態を任意のパターンで形成することが可能な偏光素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは上記の課題を解決するため以下の手段を用いた。
【０００９】
本発明の偏光素子は、化学的反応ないしは物理的処理により分子配向を誘起することにより得られることを特徴とし、機械的な分子配向手段は用いられない。このことから配向方向にパターン付与することも可能である。従って本発明の偏光光学素子の分子配向方向は一方向に限定されず、取り出す偏光方向を周期的に変調した偏光光学素子も含まれる。
【００１０】
発明者等は鋭意検討した結果、光配向性高分子液晶に２色性色素を混合したフィルムを作製し、偏光紫外光を照射した後に加熱処理することによって高分子液晶の分子配向に伴って２色性色素も分子配向されその混合フィルムが偏光光学素子として作用することを見いだした。
【００１１】
すなわち本件発明は、高分子液晶と２色性色素の混合物からなり、その両方が分子配向している偏光光学素子である。また、本発明の光学素子は、該高分子液晶が化学的反応または化学的反応と熱的処理の両方によってその分子配向を誘起されたものであることを特徴とし、さらには該化学的反応が偏光光照射によるものであることを特徴とし、さらには偏光光照射が偏光紫外線照射であることを特徴とし、さらには高分子液晶は可視光域に吸収持たないものである。それらのことにより化学的反応ないしは物理的処理によって分子配向を誘起させることが可能となる。本発明の偏光光学素子は機械的な分子配向手段を用いないことから、処理領域をパターン化して上記処理行うことも可能となる。よって本発明の偏光光学素子においては分子配向する方向は一方向とは限らず、取り出す偏光方向を周期的に変調するなどした偏光光学素子を提供することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の偏光素子は光配向により製造できるため、配向領域をパターン化することが可能となり、ストライプパターンを使った３Ｄディスプレイ用の偏光フィルムなどへの応用が可能となる。また、本発明の偏光素子は高分子液晶中に分散させた色素を用いるため、熱的な安定に優れ、溶剤に対しても耐久性の高い偏光光学素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１４】
高分子液晶としては光によって軸選択的に光反応し、液晶性を利用して必要に応じて加熱処理等によって分子配向を誘起できる材料を用いることができる。そのような高分子液晶としては、下記式（１）で示される４−（４’メトキシシンナモイロキシ）ビフェニルを側鎖に持つポリメタクリレート（以下ＰＭＣＢ６Ｍと称する）のような非特許文献２に記載の光配向性高分子液晶を用いることができる。
【００１５】
【化１】
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【００１６】
２色性色素としては市販の低分子液晶混合される色素を用いることができる。例えば、日本感光性色素研究所のカタログに記載の低分子液晶用２色性色素や、アルドリッチ社のシアニン色素などを用いることができる。
【００１７】
２色性色素は、高分子液晶に良好に混合されることが好ましい。そのためには、高分子液晶と２色性色素の混合比は９５：５から５０：５０の間が好ましい。さらに好ましくは９０：１０から６５：３５である。
【００１８】
２色性色素の混合比が少ないと偏光特性が好ましくなく、また２色性色素の混合比が増加すると混合物中から色素が析出するので好ましくない。
【００１９】
＜実施例＞
以下に本発明を実施例にてさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。また以下の実施例における分子配向度および偏光度を求める方法は次の通りである。
【００２０】
＜分子配向度＞
偏光素子について紫外光の直線偏光と平行な軸の吸光度をＡ//、直交する軸の吸光度をＡ⊥とする。またＡ//とＡ⊥とを比較して吸光度のより高い軸の吸光度をＡ(large)と、より小さい軸の吸光度をＡ(small)とする。
その時の分子配向度（Ｓ）を以下のように規定する
Ｓ＝（Ａ//-Ａ⊥）／（Ａ(large)+２Ａ(small)）
＜偏光度＞
Ａ//と平行な直線偏光の透過率をＴ//と、垂直な直線偏光の透過率をＴ⊥とする。
その時の偏光度を以下のように規定する。
偏光度＝（Ｔ⊥-Ｔ//）/（Ｔ⊥+Ｔ//）
【００２１】
本実施例においては高分子液晶として前記式（１）で示されるＰＭＣＢ６Ｍを用いた。
【実施例１】
【００２２】
高分子液晶ＰＭＣＢ６Ｍを８０部、２色性色素として日本感光性色素研究所製のＮ２５６を２０部、クロロホルムに溶解し、ガラス基板上に厚さ６００ｎｍに製膜した。これに、偏光プリズムによって直線偏光を取り出せる強度１５０ｍＷの高圧水銀ランプによって、１０秒光照射した。照射後のフィルムを１５０℃の環境下で４分加熱し、分子配向を誘起させた。このフィルムの光照射および加熱処理による光の透過特性が偏光方向により異なる変化をすることを図１に示す。こうして得られたフィルムの透過率特性を図２に示す。このときの分子配向度は高分子液晶が０．７５であり、２色性色素は０．８で高分子液晶と同方向に分子配向していた。図２に示されるように、得られたフィルムは、可視光域において良好な直線偏光分離特性を示し、偏光光学素子として作用することが認められた。
【実施例２】
【００２３】
高分子液晶として実施例１と同様のＰＭＣＢ６Ｍを７０部、２色性色素として日本感光性色素研究所のＮ２０５を３０部、クロロホルムに溶解し、ガラス基板上に厚さ６００ｎｍに製膜した。これに偏光プリズムによって直線偏光を取り出せる強度１５０ｍＷの高圧水銀ランプによって１０秒間照射した。照射後のフィルムを１５０℃の環境下で４分間加熱し、分子配向を誘起した。このときの分子配向度は高分子液晶が０．６５、２色性色素が０．７０で同方向に分子配向していた。このフィルムは波長５８４ｎｍにおいて偏光度が９８．１％で偏光光学素子として作用した。
【実施例３】
【００２４】
実施例１から２色性色素をアルドリッチ社製のシアニン色素2-[5-(1,3-dihydro-1,3,3-trimethyl-2H-indol-2-ylidene)-1,3-pentadienyl]-1,3,3-trimethyl-3H-indolium iodideに変更した以外は実施例１と同様の操作を行って得られたフィルムは、実施例１と同様の評価の結果、偏光光学素子として作用することが認められた。
【実施例４】
【００２５】
高分子液晶として実施例１と同様のＰＭＣＢ６Ｍを８０部、２色性色素として日本感光色素研究所のＮ２５６を２０部、クロロホルムに溶解し、ガラス基板上に厚さ６００ｎｍ製膜した。これに偏光プリズムによって直線偏光を取り出せる強度１５０ｍＷの高圧水銀ランプによって、フォトマスク（３０μｍ／３０μｍのライン・アンド・スペース）を通して１０秒間光照射した。次いで、偏光の方向を９０°回転し、フォトマスクを３０μｍライン・アンド・スペース方向に移動して未露光部を露光した。照射後のフィルムを１５０℃の環境下で４分間加熱し、分子配向を誘起させた。このフィルムは偏光方向が９０°ずつ周期的に変調された図３に示すような偏光光学素子となっていた。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】偏光照射および延伸による偏光特性の変化を示す図である。
【図２】本発明に係る偏光素子の性能を示す図である。
【図３】本発明の実施形態の一つより得られる結果を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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