(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長の異なる複数の直線偏光の入射光に対し、異なる旋光分散特性を示す二種以上のコレステリック液晶の積層膜を用い、前記波長の異なる複数の直線偏光の入射光を該積層膜に通過させることにより、それぞれ所定の偏光回転角を得ることを特徴とする偏光処理方法。
【請求項２】
前記積層膜が、所定の温度において符号及び／又は大きさの異なるコレステリックピッチを示す二種以上のコレステリック液晶を積層し、前記の温度におけるピッチを固定することによって得られることを特徴とする請求項１記載の偏光処理方法。
【請求項３】
前記積層膜が、単一のコレステリック液晶層の厚み方向の一部に異なる温度処理を施すことにより、ピッチの異なる層を積層したものである請求項１記載の偏光処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オプトエレクトロニクス、光情報処理、光通信等の分野において用いられる光素子による偏光処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術およびその問題点】
複数の波長と偏光特性を用いた光情報処理は、液晶表示素子や二次の非線形光学材料と組み合わせた和周波や差周波の発生、三次非線形光学材料と組み合わせた光演算等、様々な応用が期待されている。これらを最適な条件で動作させるためには、複数の所定の波長に対して所定の偏光面を与える必要がある。
しかし、様々な波長で所望の偏光面を持つ光を得るのは容易ではなく、それぞれの光を所定の方向に偏光させた後、ダイクロイックミラー等によって重ね合わせるといった複雑な光学系が必要であった。また、折角所定の方向に偏光面を設定してもダイクロイックミラーにより偏光が乱されるといった問題もあった。このため、旋光分散性材料を用いて波長ごとに異なる旋光性を持たせる方法が考えられる。旋光分散を示す材料として様々なキラル化合物が知られているが、透明域での旋光能は通常小さく大きな旋光角を得るためには光路長を大きく取る必要があり、装置の小型化の妨げになったり、空間分解能が上がりにくいといった問題がある。
【０００３】
一方で、コレステリック液晶は面状構造が、ら旋状に積み重なった構造を示し、ら旋ピッチに依存した非常に大きな旋光性を示す。このとき旋光分散の中心波長はら旋ピッチに依存し、またら旋ピッチは温度処理や液晶の組成で制御する事が可能であるため旋光角はある程度制御可能である。しかるに、旋光分散特性は組成と処理条件で決まってしまうため、複数の波長に対してそれぞれ所望の旋光角を得る事は出来なかった。
【０００４】
【問題点を解決するための手段】
本発明の目的は、前記問題点を解決し、波長の異なる複数の直線偏光の入射光に対し、異なる旋光分散特性を示す二種以上のコレステリック液晶の積層膜を用い、前記波長の異なる複数の直線偏光の入射光を該積層膜に通過させることにより、それぞれ所定の偏光回転角を得る偏光処理方法を提供する事である。更に、本発明の目的は、所定の温度において符号及び／又は大きさの異なるコレステリックピッチを示す二種以上のコレステリック液晶を積層し、前記の温度におけるピッチを固定することによって、あるいは、単一のコレステリック液晶層の厚み方向の一部に異なる温度処理を施す事によりピッチの異なる層を積層する事によって上記偏光処理方法で用いる素子を簡単な製造方法で得る事である。
【０００５】
本発明におけるコレステリック液晶としては、例えばポリ［（γ−ベンジルグルタメート）−ｃｏ−（γ−ドデシルグルタメート）］（以降ＢＤと略す）があげられる。ドデシル含量によって同一温度でも異なるら旋ピッチやら旋センスを示し、また光学異性体を用いればら旋回転の向きを逆にする事が出来る。もちろん、本例に限定するものではなく、ら旋ピッチが制御可能かつ固定化が可能なコレステリック液晶であれば使用することができる。
【０００６】
コレステリック液晶は一般に温度によってピッチが変化する。また、ピッチの温度特性は液晶の組成によって異なる。従って、組成の異なるコレステリック液晶膜を積層しこれを所定の温度で熱処理を行い、このときのピッチを固定する事により簡単な方法で上記積層膜が得られる。
また、他の方法として単一のコレステリック液晶層の厚み方向の一部に異なる温度処理を施してピッチを固定することによっても上記積層膜を簡単な方法で得ることが出来る。
液晶膜のピッチを固定する方法としては、例えば、急冷や紫外線硬化があげられる。
【０００７】
本発明の原理を、実施例に基づいて説明する。
【実施例】
図１に本発明で用いる素子の単純な構成例を示す。第一層１１、及び第二層１２は異なるら旋ピッチを示すコレステリック液晶であり、ガラス基板１３及び１４に挟まれている。１１及び１２は、それぞれＰ１及びＰ２のら旋ピッチを示し、それに対応する中心波長はそれぞれλ１、λ２である。そのときの第１層及び第２層は図２の細線２２及び細線２３の旋光分散特性を示す。このとき、第１層と第２層の積層膜の旋光分散特性はそれぞれの特性を合成した特性（太線）２４となる。ここでは、青色の光Λ１に対しては偏光面を９０度回転させ、緑色の光Λ２に対しては偏光面が回転しないように、第１層及び第２層のら旋ピッチすなわち中心波長と、各層の膜厚を設定した。更に複雑な特性が必要な場合は、層数を追加しても良い。
【０００８】
ここで示した素子は、例えば次の方法で得ることが出来る。ＢＤ液晶のクロロホルム溶液をフラットシャーレに均一に広げ、十分乾燥して膜を得る。次に、フラットシャーレ内に純水を入れ、カッターを用いて膜を四角く切り出し、ガラス基板上に乗せて十分乾燥させる（ＢＤ膜１）。一方で、ドデシル含量の異なるＢＤ液晶についても同様にしてガラス基板上に膜を得る（ＢＤ膜２）。ここで、ＢＤ膜１及びＢＤ膜２を乗せる面はラビング操作をしておくと、アニール時に液晶の配向を確実にそろえることができる。次に、ＢＤ膜１とＢＤ膜２が接する方向に重ね合わせて密着させ、ホットステージ上で所定の温度でアニールした後、室温まで急冷してら旋ピッチを固定し、素子を得る。ここで、同一のアニール温度でＢＤ膜１とＢＤ膜２は異なるら旋ピッチを持つため、異なる波長を中心とした旋光分散特性を示す。従って、積層膜による旋光分散特性は、これらの複合特性を示す。
【０００９】
ここで、所定の波長での旋光角を設定する方法の例を示す。例えば青色の光Λ１に対しては偏光面を９０度回転させ、緑色の光Λ２に対しては偏光面が回転しないように設定する場合、まず単体膜の旋光分散特性からΛ１に対して旋光角が約９０度となるように第一の液晶膜の組成、アニール温度、膜厚を仮決定する。このとき中心波長は通常Λ１より長波長でΛ２より短波長に設定する。次に、同じアニール温度で処理したときに第一の液晶膜との合成特性がΛ２で０度となるように第二の液晶膜の組成と膜厚を決定する。このときの第二の液晶膜の中心波長は通常Λ２よりも長波長にとるためΛ１の旋光角に与える影響は少ないが必要に応じて第一及び第二の液晶膜の膜厚等を調整しても良い。ここでは、手順を示すために単純化して示したが、旋光分散特性を関数化しておいてコンピューターで解析すれば瞬時に条件を得ることが出来る。
【００１０】
図３に別の方法で本発明で用いる素子を得る方法の例を示す。３１はコレステリック液晶に紫外線硬化剤を添加したもので紫外線で硬化する特性を有する。３２はガラス基板、３３はガラス基板で液晶と接する面に赤外線の吸光度の大きい薄膜３４が形成してある。ホットプレート上で全体を所定温度でアニールして所定のら旋ピッチを形成する、ガラス基板３３側より赤外線を照射して赤外線吸収膜３４に吸収させると液晶の３３側の温度が上昇してら旋ピッチが変化する。ここで紫外線を照射して固化することによりら旋ピッチを固定する。この方法によって作製された素子はら旋ピッチの異なる膜が積層されたものとなる。したがって、アニール温度、赤外線の照射強度及び時間等を適切な条件に設定する事により所望の特性を持つ素子が得られる。ここでは、コレステリック液晶層を直接積層した例を示したが、これらの層間にガラス基板やポリマー膜等が存在しても効果は同じである。
【００１１】
【発明の効果】
本発明によれば、波長の異なる複数の直線偏光の入射光に対し、異なる旋光分散特性を示す二種以上のコレステリック液晶の積層膜を用い、前記波長の異なる複数の直線偏光の入射光を該積層膜に通過させることにより、それぞれ所定の偏光回転角を得る偏光処理方法を簡単な製造方法で実現する事が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明で用いる素子の構成例を示す図である。
【図２】図２は、図１に示した素子の旋光分散特性を示す図である。
【図３】図３は、本発明で用いる素子の他の構成例を示す図である。
【符号の説明】
１１、１２…………コレステリック液晶層
１３、１４…………ガラス基板
３１…………コレステリック液晶層
３２、３３…………ガラス基板
３４…………赤外線の吸光度の大きい薄膜
３５…………スペーサー
【図１】
0003870477.tif 000002
【図２】
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【図３】
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