(57)【要約】【課題】  入射角で偏光特性が著しく変化する光学素子を提供すること。また当該光学素子を用いた複製防止フィルム、偽造防止フィルム、プライバシーフィルム、ビームスプリッターを提供すること。【解決手段】  入射光を偏光分離して出射する偏光素子であって、法線方向の入射光に対する出射光は、歪み率が０．５以上であり、法線方向から６０°以上傾けて入射した入射光に対する出射光は、歪み率が０．２以下であり、入射角度が大きくなるに従って出射光の直線偏光成分が増大するものを用いる。【選択図】        図１（Ａ）
2005128212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を偏光分離して出射する偏光素子であって、
法線方向の入射光に対する出射光は、歪み率が０．５以上であり、
法線方向から６０°以上傾けて入射した入射光に対する出射光は、歪み率が０．２以下であり、
入射角度が大きくなるに従って出射光の直線偏光成分が増大することを特徴とする偏光素子。
【請求項２】
入射角度が大きくなるに従って増大する出射光の直線偏光成分は、偏光素子面の法線方向に対し実質的に直交方向に直線偏光の偏光軸を有することを特徴とする請求項１の偏光素子。
【請求項３】
入射角度が大きくなるに従って増大する出射光の直線偏光成分は、偏光素子面の法線方向に対し実質的に平行方向に直線偏光の偏光軸を有することを特徴とする請求項１の偏光素子。
【請求項４】
コレステリック液晶層により形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の偏光素子。
【請求項５】
反射帯域巾が２００ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の偏光素子。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の偏光素子を用いた複製防止フィルム。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれかに記載の偏光素子を用いた偽造防止フィルム。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれかに記載の偏光素子を用いたプライバシーフィルム。
【請求項９】
請求項１〜５のいずれかに記載の偏光素子を用いたビームスプリッター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏光素子に関する。本発明の偏光素子は、法線方向の入射光に対しては円偏光を出射し、一方、入射角度が大きくなるに従って出射光の直線偏光成分が増大する特性を有する。本発明の偏光素子は、かかる特性を有することから、当該特性を利用して複製防止フィルム、偽造防止フィルム、プライバシーフィルム、ビームスプリッター等として用いることができる。
【背景技術】
【０００２】
複製防止フィルムでは入射角によって色調が著しく変化するコレステリック液晶やホログラム材料が利用されている。これらの材料を用いた複製防止フィルムは、単純なカラーコピーやスキャナーによる画像取り込みによっては、複製品を再現できない。
【０００３】
また、偽造防止やコード読みとり防止のために位相差や偏光を偽造防止フィルムに用いる試みも行われている。位相差変化や偏光は肉眼では確認できない光学作用であり、処理場所や処理の内容を光学技術者以外が解析することが困難であるため、偽造品の作製難度が高く、高度のセキュリティ目的に好適である。すなわち、偏光素子を用いたフィルムは印刷などによる複製は事実上不可能である。また偏光素子を無理な剥離・転写などによってオリジナルフィルムから移動させると応力による位相差変化によって光学特性の変動を生じさせるため、かかる偽造手段も困難である。このように目視では直接違いの分からない偏光や位相差を入射角や方向によって変化させた層を用いると、より高度な偽造防止機能を付与できると考えられる。このような観点から薄膜の偏光素子はセキュリティ用途として有望である。
【０００４】
セキュリティ用途などでは、たとえば反射スペクトルに入射角角度依存性を有するホログラム反射板が用いられている。また、位相差板の入射角による位相差変化を利用した複製防止光学素子の検討が行われた例もある。
【０００５】
また斜め入射方向で直線偏光を得る偏光素子を、プリズムビームスプリッター用の蒸着薄膜として用いた例がある。しかし、前記偏光素子は蒸着により作製していたために高価であった。また、直線偏光素子を傾斜配置して用いる場合には軸角度の方向を考慮して配置する必要があった。また、複屈折異方体から成る直線偏光素子も知られている。しかし、当該直線偏光素子も多数の薄膜積層体からなり、製造工程の煩雑さと層間剥離などの機械特性の悪さが問題であった。
【０００６】
また入射角で偏光特性が著しく変化する光学素子を用い、液晶セルの視野角特性を逆用する液晶表示装置が開示されている（特許文献１）が、前記特性を有するフィルム状光学素子は得られていない。
【特許文献１】特開２００３―２１８３８公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、入射角で偏光特性が著しく変化する光学素子を提供することを目的とする。また本発明は、前記光学素子を用いた複製防止フィルム、偽造防止フィルム、プライバシーフィルム、ビームスプリッターを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、下記偏光素子により上記目的を達成できることを見出し本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち本発明は、入射光を偏光分離して出射する偏光素子であって、
法線方向の入射光に対する出射光は、歪み率が０．５以上であり、
法線方向から６０°以上傾けて入射した入射光に対する出射光は、歪み率が０．２以下であり、
入射角度が大きくなるに従って出射光の直線偏光成分が増大することを特徴とする偏光素子、に関する。
【００１０】
上記偏光素子は、法線方向の入射光に対する出射光は、歪み率が０．５以上であり、垂直入射光またはその垂直入射に近い入射角度では円偏光が出射する。前記法線方向の入射光に対する出射光の歪み率は大きいほど円偏光の割合が多くなるため、０．７以上、さらには０．９以上であるのが好ましい。一方、法線方向から６０°以上傾けて入射した入射光に対する出射光は、歪み率が０．２以下であり、深い入射角度では直線偏光が出射する。法線方向から６０°以上傾けて入射した入射光に対する出射光の歪み率は小さいほど直線偏光の割合が多くなるため、０．１以下であるのが好ましい。このように本発明の偏光素子は入射角度が大きくなるに従って出射光の直線偏光成分が増大する特徴を有する。
【００１１】
前記偏光素子（Ａ）としては、入射角度が大きくなるに従って増大する出射光の直線偏光成分は、偏光素子面の法線方向に対し実質的に直交方向に直線偏光の偏光軸を有するものを例示できる。図１（Ａ）は、光学面（ｘ軸−ｙ軸平面）である偏光素子（Ａ１）を透過した出射光（ｅ）は、入射光（ｉ）の入射角度の違いによって偏光成分が異なることを示す概念図である。図１（Ｂ）は、出射光（ｅ）をｚ軸方向から観た場合の概念図である。なお、図３に示す通り、（ｉ）直線偏光、（ｉｉ）自然光、（ｉｉｉ）円偏光、（ｉｖ）楕円偏光である。
【００１２】
出射光（ｅ１）：偏光素子（Ａ１）に対するｚ軸方向（法線方向）の入射光（ｉ１）に対する出射光であり、円偏光である。
【００１３】
出射光（ｅ２）、（ｅ４）：偏光素子（Ａ１）に斜め入射した入射光（ｉ２）、（ｉ４）に対する出射光であり、楕円偏光である。出射光（ｅ２）は、ｚ軸とｙ軸を含む面上に存在し、当該面に対して直交する軸を有する楕円偏光である。出射光（ｅ４）は、ｚ軸とｘ軸を含む面上に存在し、当該面に対して直交する軸を有する楕円偏光である。
【００１４】
出射光（ｅ３）、（ｅ５）：偏光素子（Ａ１）に大きな角度で斜め入射した入射光（ｉ３）、（ｉ５）に対する出射光であり、直線偏光である。出射光（ｅ３）は、ｚ軸とｙ軸を含む面上に存在し、当該面に対して直交する軸を有する直線偏光である。出射光（ｅ５）は、ｚ軸とｘ軸を含む面上に存在し、当該面に対して直交する軸を有する直線偏光である。このように直線偏光である出射光（ｅ３）、（ｅ５）は、その偏光軸が、ｚ軸に対し実質的に直交方向、すなわち光学面（ｘ軸−ｙ軸平面）に平行方向になっている。
【００１５】
また、前記偏光素子（Ａ）としては、入射角度が大きくなるに従って増大する出射光の直線偏光成分は、偏光素子面の法線方向に対し実質的に平行方向に直線偏光の偏光軸を有するものを例示できる。図２（Ａ）は、光学面（ｘ軸−ｙ軸平面）である偏光素子（Ａ２）を透過した出射光（ｅ）は、入射光（ｉ）の入射角度の違いによって偏光成分が異なることを示す概念図である。図２（Ｂ）は、出射光（ｅ）をｚ軸方向から観た場合の概念図である。
【００１６】
出射光（ｅ４１）：偏光素子（Ａ２）に対するｚ軸方向（法線方向）の入射光（ｉ４１）に対する出射光であり、円偏光である。
【００１７】
出射光（ｅ４２）、（ｅ４４）：偏光素子（Ａ２）に斜め入射した入射光（ｉ４２）、（ｉ４４）に対する出射光であり、楕円偏光である。出射光（ｅ４２）は、ｚ軸とｙ軸を含む面上に存在し、当該面に対して平行な軸を有する楕円偏光である。出射光（ｅ４４）は、ｚ軸とｘ軸を含む面上に存在し、当該面に対して平行な軸を有する楕円偏光である。
【００１８】
出射光（ｅ４３）、（ｅ４５）：偏光素子（Ａ２）に大きな角度で斜め入射した入射光（ｉ４３）、（ｉ４５）に対する出射光であり、直線偏光である。出射光（ｅ４３）は、ｚ軸とｙ軸を含む面上に存在し、当該面に対して平行な軸を有する直線偏光である。出射光（ｅ４５）は、ｚ軸とｘ軸を含む面上に存在し、当該面に対して平行な軸を有する直線偏光である。このように直線偏光である出射光（ｅ４３）、（ｅ４５）は、その偏光軸が、ｚ軸に対し実質的に平行方向、すなわち光学面（ｘ軸−ｙ軸平面）に直交方向になっている。
【００１９】
前記偏光素子は、コレステリック液晶層により形成することができる。偏光素子の反射帯域巾は２００ｎｍ以上であることが好ましい。従来はコレステリック液晶層は入射角に関わらず円偏光を透過／反射するとされていた。図４を参照。実際これまで単一ピッチの狭帯域コレステリック液晶層（ａ１）では入射光の入射角度に関わりなく出射光は円偏光であった。本発明は広帯域選択反射波長帯域を有するコレステリック液晶層は、前述のような入射光の入射角度が大きい場合に直線偏光を透過する現象を見出したものである。すなわち、本現象は特定波長のみに選択反射機能を有する単一ピッチコレステリック液晶層では得られず、広帯域化されたピッチ長が変化するコレステリック液晶層にのみ得られている。
【００２０】
なお、過去には竹添（Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，２２，１０８０（１９８３））により、複屈折が大きなコレステリック液晶層を数十μｍにまで厚く配向させた場合（ａ２）には、入射角が大きな入射光は全反射し、透過が得られない現象の報告はされてる。図５を参照。しかし、当該文献には入射角が大きな入射光が直線偏光化されることは記載されていない。
【００２１】
上記現象を有する偏光素子（Ａ）は、たとえば、異なる中心波長を有するコレステリック液晶層を積層することにより、可視光全域を覆う選択反射波長帯域を有するコレステリック液晶層とすることにより得ることができる。図６を参照。図６はＲ（赤色波長領域）、Ｇ（緑色波長領域）、Ｂ（青色波長領域）の三層を積層した場合である。またコレステリック液晶層の捻れピッチ長が厚み方向で変化することで広帯域化したものを用いることができる。図７を参照。このように、上記現象を有する偏光素子は、図６のように複数の異なる選択反射波長帯域を有するコレステリック液晶層の積層品であってもよく、図７のように厚み方向でピッチ長が連続変化するコレステリック液晶層のいずれも使用することができ、両者とも同様な効果が得られる。
【００２２】
上記現象が起こる理由は定かではないが、単純に液晶層界面でのブリュースター角による偏光分離ならば単一ピッチのコレステリック液晶層でも特定波長に対しては直線偏光が生じるはずである。また、コレステリック液晶層の積層品と厚み方向でピッチ長が連続変化するコレステリック液晶層とで差がないことから積層界面による反射効果で無いことも明らかである。従って、上記現象は、コレステリック液晶層を透過した時に分離された円偏光に対して、異なる波長帯域のコレステリック液晶層が位相差を付与し直線偏光化したものと考えられる。
【００２３】
上記現象を有効に機能せしめるには、十分に広い選択反射帯域幅が必要であり、望ましくは２００ｎｍ以上、より望ましくは３００ｎｍ以上、さらに望ましくは４００ｎｍ以上ある。可視光域をカバーするためには具体的には４００〜６００ｎｍの範囲をカバーすることが必要となる。なお、入射角に応じて選択反射波長は短波長側にシフトすることから、可視光域を入射角に関わらずカバーするには、広げられた選択反射波長帯は長波長側に延ばして置くことが望ましいが、これに限定するものではない。
【００２４】
上記本発明の偏光素子は、正面方向（法線方向）の入射光からは円偏光が得られ、深い入射角度の入射光からは、法線に直交または平行方向に直線偏光が出射する。したがって、選択反射波長帯域が十分に長波長側に延びていれば可視光域での反射率に変化はなく、色調変化のない鏡面反射材のように視認できる。
上記現象を有する偏光素子は、複製防止フィルム、偽造防止フィルム、プライバシーフィルム、ビームスプリッター等に用いられる。
【発明の効果】
【００２５】
上記本発明の偏光素子を透過した出射光は、正面方向（法線方向）と斜め方向で偏光状態が異なる。当該偏光素子が、十分に広い反射帯域幅を有していれば斜め方向でも色調の変化はなく、鏡面状に視認されるため意匠的にも特徴を有する。また、比較的に簡易な方法により製造することができる。
【００２６】
一方、偏光状態の変化は視認できないため複製のアプローチが困難である。また、本発明の偏光素子そのものを複製作製することは困難である。広帯域の選択反射波長帯域を有する液晶材料の入手やフィルム化は容易ではないからである。これら特性は、複製防止フィルム、偽造防止フィルム、プライバシーフィルムに利用できる。
【００２７】
上記現象、すなわち、入射角が大きいと直線偏光を生じる特性を利用すると偏光ビームスプリッターを容易に得ることができる。この場合一般の直線偏光素子と異なり光学フィルム単体には方向が無く、組み合わせるプリズムの傾斜方向によって偏光軸が一義的に決定されるので得られた光学フィルムより最大の歩留まりが得られる方向に切り出して用いればよい。円形や多角形、異形形状であっても軸方向を考慮する必要がないので作業性が良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明の偏光素子は、前述の通り、反射帯域巾が２００ｎｍ以上のコレステリック液晶層により形成することができる。当該コレステリック液晶層は、複数の異なる選択反射波長帯域を有するコレステリック液晶層を積層体により形成することができる。また厚み方向でピッチ長が連続変化するコレステリック液晶層を使用することができる。なお、出射光を図１の偏光素子（Ａ１）または図２の偏光素子（Ａ２）に示すように制御（斜め出射光の偏光軸の方向を制御）するには、コレステリック液晶層を適宜に選択して行なう。
【００２９】
（コレステリック液晶層を積層体）
偏光素子が、複数の異なる選択反射波長帯域を有するコレステリック液晶層を積層体である場合、各コレステリック液晶層は、積層体の反射帯域巾が２００ｎｍ以上となるように、適宜に複数のコレステリック液晶層を選択して積層する。
【００３０】
コレステリック液晶層には、適宜なものを用いてよく、特に限定はない。例えば、高温でコレステリック液晶性を示す液晶ポリマー、または液晶モノマーと必要に応じてのカイラル剤および配向助剤を電子線や紫外線などの電離放射線照射や熱により重合せしめた重合性液晶、またはそれらの混合物などがあげられる。液晶性はリオトロピックでもサーモトロピック性のどちらでもよいが、制御の簡便性およびモノドメインの形成しやすさの観点よりサーモトロピック性の液晶であることが望ましい。
【００３１】
コレステリック液晶層の形成は、従来の配向処理に準じた方法で行うことができる。例えば、トリアセチルセルロースやアモルファスポリオレフィンなどの複屈折位相差が可及的に小さな支持基材上に、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリエステル、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド等の膜を形成してレーヨン布等でラビング処理した配向膜、またはＳｉＯ2 の斜方蒸着層、またはポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレートなどの延伸基材表面性状を配向膜として利用した基材、または上記基材表面をラビング布やベンガラに代表される微細な研磨剤で処理し、表面に微細な配向規制力を有する微細凹凸を形成した基材、または上記基材フィルム上にアゾベンゼン化合物など光照射により液晶規制力を発生する配向膜を形成した基材、等からなる適当な配向膜上に、液晶ポリマーを展開してガラス転移温度以上、等方相転移温度未満に加熱し、液晶ポリマー分子がプラナー配向した状態でガラス転移温度未満に冷却してガラス状態とし、当該配向が固定化された固化層を形成する方法などがあげられる。また配向状態が形成された段階で紫外線やイオンビーム等のエネルギー照射で構造を固定してもよい。
【００３２】
液晶ポリマーの製膜は、例えば液晶ポリマーの溶媒による溶液をスピンコート法、ロールコート法、フローコート法、プリント法、ディップコート法、流延成膜法、バーコート法、グラビア印刷法等で薄層展開し、さらに、それを必要に応じ乾燥処理する方法などにより行うことができる。前記の溶媒としては例えば塩化メチレン、トリクロロエチレン、テトラクロロエタンのような塩素系溶媒；アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノンのようなケトン系溶媒；トルエンのような芳香族溶媒；シクロヘプタンのような環状アルカン；またはＮ−メチルピロリドンやテトラヒドロフラン等を適宜に用いることができる。
【００３３】
また液晶ポリマーの加熱溶融物、好ましくは等方相を呈する状態の加熱溶融物を前記に準じ展開し、必要に応じその溶融温度を維持しつつ更に薄層に展開して固化させる方法などを採用することができる。当該方法は、溶媒を使用しない方法であり、従って作業環境の衛生性等が良好な方法によっても液晶ポリマーを展開させることができる。
【００３４】
なお液晶ポリマー等の展開に際しては、薄型化等を目的に必要に応じて配向膜を介したコレステリック液晶層の重畳方式なども採ることができる。こうして得られるコレステリック液晶層は、成膜時に用いる支持基材／配向基材から剥離して他の光学材料に転写して、または剥離することなく用いることができる。
【００３５】
コレステリック液晶層の積層方法は、個別に作製した複数のコレステリック液晶層を接着材や粘着材にて貼り合わせる方法、溶媒などで表面を膨潤・溶解せしめた上で圧着する方法、熱や超音波などを加えつつ圧着方法があげられる。また、コレステリック液晶層を作製した後、当層上に別の選択反射中心波長を有するコレステリック液晶層を重ね塗りする等の手法を用いることができる。
【００３６】
（厚み方向でピッチ長が連続変化するコレステリック液晶層）
厚み方向でピッチ長が連続変化するコレステリック液晶層は、前記同様の液晶モノマーを含有する組成物を用いて、下記方法により当該組成物を電子線や紫外線などの電離放射線照射する方法があげられる。たとえば、厚み方向で紫外線透過率の差による重合速度の差を利用する方法（特開２０００−９５８８３号公報）、溶媒にて抽出を行い厚み方向に濃度差を形成する方法（特許第３０６２１５０号明細書）、一回目の重合後に温度を変えて二回目の重合を行う方法（米国特許第６０５７００８号明細書）等があげられる。
【００３７】
また、重合性メソゲン化合物（ａ）および重合性カイラル剤（ｂ）を含む液晶混合物を配向基材に塗布する工程、および前記液晶混合物に酸素を含む気体と接触している状態で基材側から紫外線照射を行い重合硬化する工程を施し、酸素重合阻害による厚み方向での重合速度差を、基材側からの紫外線照射にて増大する方法（特開２０００−１３９９５３号公報）等が好適に用いられる。
【００３８】
特開２０００−１３９９５３号公報に記載の方法に関しては、下記方法により、さらに広帯域の反射波長帯域を有するコレステリック液晶層を得ることができる。
【００３９】
たとえば、前記紫外線重合工程を、前記液晶混合物が酸素を含む気体と接触している状態で、２０℃以上の温度下に、２０〜２００ｍＷ／ｃｍ2 の紫外線照射強度で、０．２〜５秒間、配向基材側から紫外線照射する工程（１）、次いで、液晶層が、酸素を含む気体と接触している状態で、７０〜１２０℃で、２秒間以上、加熱する工程（２）、次いで、液晶層が、酸素を含む気体と接触している状態で、２０℃以上の温度下に、工程（１）よりも低い紫外線照射強度で、１０秒間以上、配向基材側から紫外線照射する工程（３）、次いで、酸素不存在下で、紫外線照射する工程（４）により行なう方法があげられる（特願２００３−９３９６３号）。
【００４０】
また前記紫外線重合工程を、前記液晶混合物が酸素を含む気体と接触している状態で、２０℃以上の温度下に、１〜２００ｍＷ／ｃｍ2 の紫外線照射強度、０．２〜３０秒間の範囲内の紫外線照射を、回数が増える毎に、紫外線照射強度を低く、かつ紫外線照射時間を長くしながら、３回以上、配向基材側から紫外線照射する工程（１）、次いで、酸素不存在下で、紫外線照射する工程（２）により行なう方法があげられる（特願２００３−９４３０７号）。
【００４１】
また前記紫外線重合工程を、前記液晶混合物が酸素を含む気体と接触している状態で、２０℃以上の温度下に、２０〜２００ｍＷ／ｃｍ2 の紫外線照射強度で、０．２〜５秒間、配向基材側から紫外線照射する工程（１）、次いで、液晶層が酸素を含む気体と接触している状態で、工程（１）よりも高く、かつ６０℃以上の到達温度になるまでは、昇温速度２℃／秒以上で、工程（１）よりも低い紫外線照射強度で、１０秒間以上、配向基材側から紫外線照射する工程（２）、次いで、酸素不存在下で、紫外線照射する工程（３）により行なう方法があげられる（特願２００３−９４６０５号）。
【００４２】
さらには下記方法を利用することができる。下記方法では広帯域の反射波長帯域を有し、耐熱性の良好なコレステリック液晶層が得られる。たとえば、重合性メソゲン化合物（ａ）、重合性カイラル剤（ｂ）および光重合開始剤（ｃ）を含む液晶混合物を、二枚の基材間で、紫外線重合する方法があげられる（特願２００３−４３４６号、特願２００３−４１０１号）。また、前記液晶混合物に、さらに重合性紫外線吸収剤（ｄ）を加えてものを二枚の基材間で、紫外線重合する方法があげられる（特願２００３−４２９８号）。また、重合性メソゲン化合物（ａ）、重合性カイラル剤（ｂ）および光重合開始剤（ｃ）を含む液晶混合物を、配向基材上に塗布し、不活性ガス雰囲気下で、紫外線重合する方法があげられる（特願２００３−４４０６号）。
【００４３】
以下にコレステリック液晶層を形成する重合性メソゲン化合物（ａ）、重合性カイラル剤（ｂ）等を説明するが、これら材料は厚み方向でピッチ長が連続変化するコレステリック液晶層および積層体にするコレステリック液晶層のいずれにも用いることができる。
【００４４】
重合性メソゲン化合物（ａ）は、重合性官能基を少なくとも１つ有し、これに環状単位等からなるメソゲン基を有するものが好適に用いられる。重合性官能基としては、アクリロイル基、メタクリロイル基、エポキシ基、ビニルエーテル基等があげられるが、これらのなかでもアクリロイル基、メタクリロイル基が好適である。また重合性官能基を２つ以上有するものを用いることにより架橋構造を導入して耐久性を向上させることもできる。メソゲン基となる前記環状単位としては、たとえば、ビフェニル系、フェニルベンゾエート系、フェニルシクロヘキサン系、アゾキシベンゼン系、アゾメチン系、アゾベンゼン系、フェニルピリミジン系、ジフェニルアセチレン系、ジフェニルベンゾエート系、ビシクロへキサン系、シクロヘキシルベンゼン系、ターフェニル系等があげられる。なお、これら環状単位の末端は、たとえば、シアノ基、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン基等の置換基を有していてもよい。前記メソゲン基は屈曲性を付与するスペーサ部を介して結合していてもよい。スペーサ部としては、ポリメチレン鎖、ポリオキシメチレン鎖等があげられる。スペーサ部を形成する構造単位の繰り返し数は、メソゲン部の化学構造により適宜に決定されるがポリメチレン鎖の繰り返し単位は０〜２０、好ましくは２〜１２、ポリオキシメチレン鎖の繰り返し単位は０〜１０、好ましくは１〜３である。
【００４５】
重合性メソゲン化合物（ａ）のモル吸光係数は、０．１〜５００ｄｍ3 ｍｏｌ-1ｃｍ-1＠３６５ｎｍであり、１０〜３００００ｄｍ3 ｍｏｌ-1ｃｍ-1＠３３４ｎｍであり、かつ１０００〜１０００００ｄｍ3 ｍｏｌ-1ｃｍ-1＠３１４ｎｍであることが好ましい。前記モル吸光係数を有するものは紫外線吸収能を有する。モル吸光係数は、０．１〜５０ｄｍ3 ｍｏｌ-1ｃｍ-1＠３６５ｎｍであり、５０〜１００００ｄｍ3 ｍｏｌ-1ｃｍ-1＠３３４ｎｍであり、１００００〜５００００ｄｍ3 ｍｏｌ-1ｃｍ-1＠３１４ｎｍがより好適である。モル吸光係数は、０．１〜１０ｄｍ3 ｍｏｌ-1ｃｍ-1＠３６５ｎｍであり、１０００〜４０００ｄｍ3 ｍｏｌ-1ｃｍ-1＠３３４ｎｍであり、３００００〜４００００ｄｍ3 ｍｏｌ-1ｃｍ-1＠３１４ｎｍであるのがより好ましい。モル吸光係数が０．１ｄｍ3 ｍｏｌ-1ｃｍ-1＠３６５ｎｍ、１０ｄｍ3 ｍｏｌ-1ｃｍ-1＠３３４ｎｍ、１０００ｄｍ3 ｍｏｌ-1ｃｍ-1＠３１４ｎｍより小さいと十分な重合速度差がつかずに広帯域化し難い。一方、５００ｄｍ3 ｍｏｌ-1ｃｍ-1＠３６５ｎｍ、３００００ｄｍ3 ｍｏｌ-1ｃｍ-1＠３３４ｎｍ、１０００００ｄｍ3 ｍｏｌ-1ｃｍ-1＠３１４ｎｍより大きいと重合が完全に進行せずに硬化が終了しない場合がある。なお、モル吸光係数は、各材料の分光光度スペクトルを測定し、得られた３６５ｎｍ、３３４ｎｍ、３１４ｎｍの吸光度から測定した値である。
【００４６】
重合性官能基を１つ有する重合性メソゲン化合物（ａ）は、たとえば、下記化１の一般式：
【００４７】
【化１】
2005128212.tif 000003
（式中、Ｒ1 〜Ｒ12は同一でも異なっていてもよく、−Ｆ、−Ｈ、−ＣＨ3 、−Ｃ2 Ｈ5 または−ＯＣＨ3 を示し、Ｒ13は−Ｈまたは−ＣＨ3 を示し、Ｘ1 は一般式（２）：
−（ＣＨ2 ＣＨ2 Ｏ）a −（ＣＨ2 ）b −（Ｏ）C −、を示し、Ｘ2 は−ＣＮまたは−Ｆを示す。但し、一般式（２）中のａは０〜３の整数、ｂは０〜１２の整数、ｃは０または１であり、かつａ＝１〜３のときはｂ＝０、ｃ＝０であり、ａ＝０のときはｂ＝１〜１２、ｃ＝０〜１である。）で表される化合物があげられる。
【００４８】
また、重合性カイラル剤（ｂ）としては、たとえば、ＢＡＳＦ社製ＬＣ７５６があげられる。
【００４９】
上記重合性カイラル剤（ｂ）の配合量は、重合性メソゲン化合物（ａ）と重合性カイラル剤（ｂ）の合計１００重量部に対して、１〜２０重量部程度が好ましく、３〜７重量部がより好適である。重合性メソゲン化合物（ａ）と重合性カイラル剤（ｂ）の割合により螺旋ねじり力（ＨＴＰ）が制御される。前記割合を前記範囲内とすることで、得られるコレステリック液晶フィルムの反射スペクトルが長波長域をカバーできるように反射帯域を選択することができる。
【００５０】
また液晶混合物には、通常、光重合開始剤（ｃ）を含む。光重合開始剤（ｃ）としては各種のものを特に制限なく使用できる。例えば、チバスペシャルティケミカルズ社製のイルガキュア１８４、イルガキュア９０７、イルガキュア３６９、イルガキュア６５１等があげられる。光重合開始剤の配合量は、重合性メソゲン化合物（ａ）と重合性カイラル剤（ｂ）の合計１００重量部に対して、０．０１〜１０重量部程度が好ましく、０．０５〜５重量部がより好適である。
【００５１】
重合性紫外線吸収剤（ｄ）は、重合性官能基を少なくとも１つ有し、かつ紫外線吸収機能を有する化合物を特に制限なく使用することができる。かかる重合性紫外線吸収剤（ｄ）の具体例としては、たとえば、大塚化学社製のＲＵＶＡ−９３、ＢＡＳＦ社製のＵＶＡ９３５ＬＨ等があげられる。重合性紫外線吸収剤（ｄ）の配合量は、重合性メソゲン化合物（ａ）と重合性カイラル剤（ｂ）の合計１００重量部に対して、０．０１〜１０重量部程度が好ましく、２〜５重量部がより好適である。
【００５２】
前記混合物には、得られるコレステリック液晶フィルムの帯域幅を広げるために、紫外線吸収剤を混入して厚み方向での紫外線露光強度差を大きくするすることができる。また、モル吸光係数の大きな光反応開始剤を用いることで同様の効果を得ることもできる。
【００５３】
前記混合物は溶液として用いることができる。溶液を調製する際に用いられる溶媒としては、通常、クロロホルム、ジクロロメタン、ジクロロエタン、テトラクロロエタン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、クロロベンゼンなどのハロゲン化炭化水素類、フェノール、パラクロロフェノールなどのフェノール類、ベンゼン、トルエン、キシレン、メトキシベンゼン、１，２−ジメトキベンゼンなどの芳香族炭化水素類、その他、アセトン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、グリセリン、エチレングリコール、トリエチレングリコール、エチレンブリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、エチルセルソルブ、ブチルセルソルブ、２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ピリジン、トリエチルアミン、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、アセトニトリル、ブチロニトリル、二硫化炭素、シクロペンタノン、シクロヘキサノンなどを用いることができる。使用する溶媒としては、特に制限されないが、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン等が好ましい。溶液の濃度は、サーモトロピック液晶性化合物の溶解性や最終的に目的とするコレステリック液晶フィルムの膜厚に依存するため一概には言えないが、通常３〜５０重量％程度とするのが好ましい。
【００５４】
なお、厚み方向でピッチ長が連続変化するコレステリック液晶層を作製する場合にも、前記例示の配向基材を用いることができる。配向方法も同様の方法を採用できる。
【００５５】
本発明の偏光素子が有する現象を有効に機能させるには、コレステリック液晶層は十分に厚いことが好ましい。一般的に単一ピッチ長のコレステリック液晶層の場合、厚みは数ピッチ（選択反射中心波長の２〜３倍）程度有れば十分な選択反射を得ることができる。選択反射中心波長が４００〜６００ｎｍの範囲であればコレステリック液晶の屈折率を考慮すれば、厚み１〜１. ５μｍ程度あれば偏光素子として機能する。本発明の偏光素子に用いるコレステリック液晶層は広帯域に反射帯域を有することから、厚み２μｍ以上であるのが好ましい。望ましくは４μｍ以上、より望ましくは６μｍ以上ある。
【００５６】
こうして得られた本発明の偏光素子は、複製防止フィルム、偽造防止フィルム、プライバシーフィルム、ビームスプリッター等として用いることができる。
【実施例】
【００５７】
以下、本発明を実施例をあげて、具体的に説明する。なお、反射帯域巾は、コレステリック液晶層（偏光素子）の反射スペクトルを分光光度計（大塚電子株式会社製、瞬間マルチ測光システム  ＭＣＰＤ−２０００）にて測定し、最大反射率の半分の反射率を有する反射帯域とした。また、各例において用いた紫外線露光機には、ウシオ電機製のＵＶＣ３２１ＡＭ１を用いた。
【００５８】
実施例１
欧州特許出願公開第０８３４７５４号明細書に基づき、選択反射中心波長が５００ｎｍ、５５０ｎｍ、６１０ｎｍ、８００ｎｍの４種のコレステリック液晶ポリマーを作製した。
【００５９】
コレステリック液晶ポリマーは、下記化２：
【００６０】
【化２】
2005128212.tif 000004
で表される重合性ネマチック液晶モノマーＡと、下記化３：
【００６１】
【化３】
2005128212.tif 000005
で表される重合性カイラル剤Ｂを、下記に示す割合（重量比）
選択反射中心波長（ｎｍ）    モノマーＡ／カイラル剤Ｂ（配合比）
５００ｎｍ              １０．５／１
５５０ｎｍ              １１．９／１
６１０ｎｍ                  １３／１
８００ｎｍ                  １９／１
で配合した液晶混合物を重合することにより作製した。
【００６２】
前記液晶混合物は、それぞれはテトラヒドロフランに溶解した３３重量％溶液にした後、６０℃環境下にて窒素パージし、反応開始剤（アゾビスイソブチロニトリル，前記混合物に対して０．５重量％）を添加して重合処理を行った。得られた重合物はジエチルエーテルにて再沈分離し精製した。
【００６３】
上記コレステリック液晶ポリマーを塩化メチレンに溶解して１０重量％溶液を調製した。当該溶液を、配向基材に、乾燥時の厚みが約１．３μｍになるようワイヤーバーで塗工した。配向基材として、７５μｍ厚のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを用い、その表面にポリビニルアルコール層を約０. １μｍ塗工し、レーヨン製ラビング布でラビングしたものを用いた。塗工後、１４０℃で１５分間乾燥した。この加熱処理終了後、液晶を室温にて冷却固定し薄膜を得た。
【００６４】
上記コレステリック液晶層とトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）をアクリル系粘着剤で貼り合わせ、８０℃で５分間で乾燥させた。次いで、ＰＥＴのみを静かに剥離した。この操作を、コレステリック液晶層が長波長側から短波長側となるように、順次に４層を積層して厚みは５μｍの偏光素子を得た。得られた偏光素子は、選択反射帯域を４８０ｎｍ〜８２０ｎｍに有していた。
【００６５】
実施例２
【００６６】
【化４】
2005128212.tif 000006
で表される光重合性メソゲン化合物（重合性ネマチック液晶モノマー）９６重量部および重合性カイラル剤（ＢＡＳＦ社製ＬＣ７５６）４重量部および溶媒（シクロヘキサノン）を調整配合した溶液に、その固形分に対し、光重合開始剤（チバスペシャルティケミカルズ社製，イルガキュア９０７）を０．５重量％添加した塗工液（固形分含有量３０重量％）を調製した。当該塗工液を、延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム（配向基材）上にワイヤーバーを用いて乾燥後の厚みで７μｍとなるように塗設し、溶媒を１００℃で２分間乾燥させた。得られた膜に、配向基材側から４０℃の空気雰囲気下で第１紫外線照射を１０ｍＷ／ｃｍ2 で、１秒間行った。その後、紫外線照射なしの状態で、９０℃で１分間加熱した。次に、第２紫外線照射を９０℃の空気雰囲気下で、５ｍＷ／ｃｍ2 で、６０秒間行った。次いで、５０℃の窒素雰囲気下で配向基材側から第３紫外線照射を８０ｍＷ／ｃｍ2 で、３０秒間行い、選択反射帯域が４５０〜８５０ｎｍのコレステリック液晶層（偏光素子）を得た。当該コレステリック液晶層に、これにトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）をアクリル系粘着剤で貼り合わせ、８０℃で５分間で乾燥した。次いで、ＰＥＴのみを静かに剥離した。得られたコレステリック液晶層のコレステリックピッチはおおむね連続に厚み方向で変化していた。ピッチ長は断面ＴＥＭ写真により測定した。
【００６７】
実施例３
上記化４の光重合性メソゲン化合物（重合性ネマチック液晶モノマー）９６重量部および重合性カイラル剤（ＢＡＳＦ社製ＬＣ７５６）４重量部および溶媒（シクロヘキサノン）を調整配合した溶液に、その固形分に対し、光重合開始剤（チバスペシャルティケミカルズ社製，イルガキュア９０７）を０．５重量％添加した塗工液（固形分含有量３０重量％）を調製した。当該塗工液を、延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム（配向基材）上にワイヤーバーを用いて乾燥後の厚みで７μｍとなるように塗設し、溶媒を１００℃で２分間乾燥させた。次いで、窒素置換雰囲気下で１２０℃に加熱しながら配向基材側より３ｍＷ／c ｍ2 で５分間紫外線照射し、選択反射帯域が４５０〜８５０ｎｍのコレステリック液晶層（偏光素子）を得た。当該コレステリック液晶層に、これにトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）をアクリル系粘着剤で貼り合わせ、８０℃で５分間で乾燥した。次いで、ＰＥＴのみを静かに剥離した。得られたコレステリック液晶層のコレステリックピッチはおおむね連続に厚み方向で変化していた。ピッチ長は断面ＴＥＭ写真により測定した。
【００６８】
比較例１
日東電工製の吸収型偏光子（ＳＥＧ１４２５ＤＵ）を用いた。
【００６９】
比較例２
上記化４の光重合性メソゲン化合物（重合性ネマチック液晶モノマー）９６重量部および重合性カイラル剤（ＢＡＳＦ社製ＬＣ７５６）４重量部および溶媒（シクロヘキサノン）を調整配合した溶液に、その固形分に対し、光重合開始剤（チバスペシャルティケミカルズ社製，イルガキュア９０７）を０．５重量％添加した塗工液（固形分含有量３０重量％）を調製した。当該塗工液を、延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム（配向基材）上にワイヤーバーを用いて乾燥後の厚みで３μｍとなるように塗設し、溶媒を１００℃で２分間乾燥させた。次いで、窒素置換雰囲気下で８０℃に加熱しながら配向基材側より５０ｍＷ／c ｍ2 で５分間紫外線照射し、選択反射帯域が４５０〜５７０ｎｍのコレステリック液晶層（偏光素子）を得た。当該コレステリック液晶層に、これにトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）をアクリル系粘着剤で貼り合わせ、８０℃で５分間で乾燥した。次いで、ＰＥＴのみを静かに剥離した。
【００７０】
比較例３
上記化４の光重合性メソゲン化合物（重合性ネマチック液晶モノマー）９６重量部および重合性カイラル剤（ＢＡＳＦ社製ＬＣ７５６）４重量部および溶媒（シクロヘキサノン）を調整配合した溶液に、その固形分に対し、光重合開始剤（チバスペシャルティケミカルズ社製，イルガキュア９０７）を０．５重量％添加した塗工液（固形分含有量３０重量％）を調製した。当該塗工液を、延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム（配向基材）上にワイヤーバーを用いて乾燥後の厚みで５μｍとなるように塗設し、溶媒を１００℃で２分間乾燥させた。次いで、窒素置換雰囲気下で８０℃に加熱しながら配向基材側より５０ｍＷ／c ｍ2 で５分間紫外線照射し、選択反射帯域が４５０〜５８０ｎｍのコレステリック液晶層（偏光素子）を得た。当該コレステリック液晶層に、これにトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）をアクリル系粘着剤で貼り合わせ、８０℃で５分間で乾燥した。次いで、ＰＥＴのみを静かに剥離した。
【００７１】
上記で得られた偏光素子について下記評価を行なった結果を表１に示す。比較例１については歪み率のみを測定した。
【００７２】
（歪み率）：偏光素子の歪み率を評価するために、サンプルの透過スペクトルを瞬間マルチ測光計（大塚電子株式会社製  ＭＣＰＤ―２０００）により測定した。自然光を投光させ、サンプルを投光に対して垂直に設置（正面からの出射光を測定）した場合と、垂直方向から６０°サンプルを傾けて設置（６０°出射光の測定）した場合のそれぞれについて、それらを透過した光の状態を、出射側に配置した偏光板で、偏光板を１０度づつ回した時の透過スペクトルを測定した。偏光板は、シグマ光器製グラムトムソンプリズム偏光子を用いた（消光比０．００００１以下）。歪み率は下記の計算式から求めた。歪み率＝最小透過率／最大透過率。
【００７３】
【表１】
2005128212.tif 000007
【００７４】
図８は、実施例および比較例の偏光素子（比較例１は吸収型の偏光子）を透過した出射光の偏光状態を概念的に示すものである。中央が正面から見たときの偏光状態、円周上が全方位へ傾けていった時の偏光状態である。実施例１−３は図８（ａ）に示すように、入射角度が大きい円周上の出射光は直線偏光であり、当該直線偏光は、偏光素子面の法線方向（正面）に対し実質的に直交方向に偏光軸を有している。比較例１は図８（ｂ）に、比較例２、３は図８（ｃ）に示される。
【００７５】
実施例４
実施例１で作製したコレステリック液晶層（偏光素子）を図９のような開口部を有するカードＸの開口部Ｙを覆う形で貼り合わせた。開口部Ｙより光が透過し、正面方向は円偏光が、斜め方向では直線偏光が透過する特性が確認できた。偏光特性の角度変化を図１０に示す。目視ではハーフミラー状で著しい着色も見られず入射角を大きくしても色調の変化は見られなかった。
【００７６】
図１０に示す偏光特性は、大塚電子製ＭＯＰＤ３０００で透過率を測定することにより求めた。まず、偏光素子をセットし、受光器との間に、グラントムソン検光子をセットした。この検光子を角度１０°刻みで回転し、その都度透過率を測定した。これを３６０°まで行い、検光子角度における５５０ｎｍでの透過率をレーダーグラフにまとめた。このとき、偏光状態が円偏光のときグラフは円になり、直線偏光のときは、８の字状になる。また、透過率の最大値と原点を結ぶ方向が偏光の方位角になる。図１０から、法線方向から角度を大きくしていったときに偏光の方向が変わっていることが認められる。（ａ）角度０°が正面でおおよそ円偏光、（ｂ）角度３０°では楕円偏光、（ｃ）角度６０°では８の字状になっており直線偏光である。
【００７７】
得られた斜め方向に直線偏光を得る偏光素子はカードＸの配置方向に関わらず、直線偏光の軸方向は変わらなかった。このため、カードを挿入する装置・偏光検出装置はカードの長軸／短軸の方向の指定が必要なく、裏表の指定も必要なかった。このような特性はカード挿入とチェックを短時間で行う必要のある用途に好適である。このような特性は従来型の吸収型直線偏光子や反射型直線偏光子では得られなかった。また直線偏光特性が良好であるので直交配置された偏光子での遮光特性が良好であり、読みとりミスの少ない特性が得られた。このため従来型の狭帯域反射円偏光板から得られる不十分な楕円偏光が汚れや傷で読みとり不可になるのに対して光学特性上の余裕があった。また本発明による光学素子以外ではこのような性能は得る事が困難であるので複製防止目的においても好適である。
【００７８】
実施例５
実施例２で作製したコレステリック液晶層（偏光素子）を図１１のように配置し偏光ビームスプリッターとした。偏光素子Ａ、光源Ｌ、入射光ｉ、出射光ｅである。出射光ｅの偏光軸方向は、偏光素子Ａの平面と平行方向であった。入射角４５度で偏光度は８５％であった。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１（Ａ）】本発明の偏光素子を透過した出射光の偏光軸方向を示す概念図である。
【図１（Ｂ）】図１（Ａ）を偏光素子の法線方向から観た場合の出射光の偏光軸方向を示す概念図である。
【図２（Ａ）】本発明の偏光素子を透過した出射光の偏光軸方向を示す概念図である。
【図２（Ｂ）】図２（Ａ）を偏光素子の法線方向から観た場合の出射光の偏光軸方向を示す概念図である。
【図３】偏光成分を説明する概念図である。
【図４】従来のコレステリック液晶層による偏光分離を示す概念図である。
【図５】従来のコレステリック液晶層による偏光分離を示す概念図である。
【図６】本発明の偏光素子（コレステリック液晶層）による偏光分離を示す概念図である。
【図７】本発明の偏光素子（コレステリック液晶層）による偏光分離を示す概念図である。
【図８】実施例および比較例の偏光素子を透過した出射光の偏光状態を示す概念的である。
【図９】実施例４の説明図である。
【図１０】実施例４の偏光特性を示す図である。
【図１１】実施例５の説明図である。
【符号の説明】
【００８０】
Ａ    偏光素子
ｉ    入射光
ｅ    出射光
【図１（Ａ）】
2005128212.tif 000008
【図１（Ｂ）】
2005128212.tif 000009
【図２（Ａ）】
2005128212.tif 000010
【図２（Ｂ）】
2005128212.tif 000011
【図３】
2005128212.tif 000012
【図４】
2005128212.tif 000013
【図５】
2005128212.tif 000014
【図６】
2005128212.tif 000015
【図７】
2005128212.tif 000016
【図８】
2005128212.tif 000017
【図９】
2005128212.tif 000018
【図１０】
2005128212.tif 000019
【図１１】
2005128212.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成16年10月15日(2004.10.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
【化３】
2005128212.tif 000021
で表される重合性カイラル剤Ｂを、下記に示す割合（重量比）
選択反射中心波長（ｎｍ）    モノマーＡ／カイラル剤Ｂ（配合比）
５００ｎｍ              １０．５／１
５５０ｎｍ              １１．９／１
６１０ｎｍ                  １３／１
８００ｎｍ                  １９／１
で配合した液晶混合物を重合することにより作製した。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７３】
【表１】
2005128212.tif 000022