JP2004528603A - 光学的装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、異方性吸収および／または光学的回転効果および／または複屈折により、偏光した電磁放射線を作成および／または変換するための光学的デバイスであって、種々の偏光板（二色性、反射性）、遅延層（遅延板）、液晶ディスプレイおよび表示器として用いることができ、また建物構造物並びに日光および反射防止ガラス、マスク、エプロンおよびフェイスプレートのための偏光ガラスを製造するための光学デバイスに関する。本発明の光学デバイスは、安定なリオトロピック液晶構造を形成することができる、低分子量またはオリゴマー二色性材料製の少なくとも１つの分子配向層に基づく。光学的遷移の双極子モーメントの分子配向層の表面上での二色性材料の分子の少なくとも１つの異方性吸収フラグメントの投射は、電磁放射線の少なくともいくつかの波長の範囲内で、分子配向層の光軸に平行な位置に配置される。

Description

【０００１】
発明の分野
本発明は、光学の分野、即ち異方性吸収および／または光学的回転および／または複屈折効果の効果による、偏光した電磁放射線の作成および／または変換のための光学デバイスに関する。
この光学デバイスを、種々のタイプ（二色性、反射性）の偏光板、相遅延層またはコーティング（遅延板（ｒｅｔａｒｄｅｒ））、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）および表示器、情報ディスプレイデバイスとして、光学的機器の生産において、建築物構造のための偏光ガラスの製造において、発光デバイスにおいて、およびまた日光保護および反射よけガラス、マスク、シールド、遮光ひさし、偏光写真、広告、商標のセキュリティー設備またはセキュリティーの製作のために、用いることができる。
【０００２】
関連技術の記載
現在、偏光していない電磁放射線（例えば可視光線）の、偏光した電磁放射線への変換のために、駆動原理が、一方の偏光成分の透過および他方の偏光成分の吸収に基づく、二色性偏光板からなる光学デバイスが、広範囲に用いられている。
現在最も用いられている二色性偏光板は、好ましくはポリビニルアルコール（ＰＶＡ）から形成され、ヨウ素化合物または有機染料で染色された、伸長されたポリマーフィルムから製造されている（例えば米国特許第５，３４０，５０４号参照）。
【０００３】
前述の二色性偏光板における電磁放射線の異方性吸収は、伸長方向に沿って長軸と共に、および従って二色性偏光板の光軸に平行に配向した、染料の二色性発色団またはＰＶＡ−ヨウ素の錯体によって提供されている。
ＰＶＡベースのヨウ素染料偏光板は、高い偏光性能を有し、ディスプレイ、腕時計、計算機、モニター、ノート型パソコンなどのためのＬＣＤ製造において広範囲に用いられている。
ＰＶＡに基づく着色されていない一軸方向に伸長されたポリマーフィルムは、相遅延層、フィルムまたは波長板（遅延板）として用いられる。
【０００４】
相遅延層または遅延板（以後、簡潔のためにこの名称を用いる）と称される光学デバイスは、現在、コントラストを増大させ、ＬＣＤの、および他の偏光光学デバイス（偏光計、光ファイバーなど）における視野角を拡大するために用いられる。遅延板のパラメーターの値は、デバイスの目的に依存して異なる。
基本的な遅延板パラメーターは、以下のものである：法線の方向における波長板（フィルムまたはコーティング）の遅延Ｒ、Ｒの波長依存性およびＲの入射依存性の角度。遅延は、Ｒ＝Δｎ^＊ｄとして表され、ここで、Δｎは、法線の方向における複屈折（Δｎ＝ｎ_ｅ−ｎ_ｏ）であり、ｄは、遅延層の厚さである。
【０００５】
最も知られている遅延板は、以下のものである：直線偏光した光を円偏光した光に、およびこの逆に変換するために設計された、四分の一波長板（Ｒ＝λ／４の場合であって、ここで、λは、波長、例えば５００ナノメートル（ｎｍ））；１８０°において偏光した光平面を回転させるために設計された、二分の一波長板（Ｒ＝λ／２の場合）。現時点において、ＬＣＤにおいて用いられる遅延板は、２０〜１０００ｎｍの遅延Ｒを有するＰＶＡまたはポリカーボネート（ＰＣ）製の伸長したポリマー未着色フィルムに基づく。
【０００６】
すべての遅延板は、少なくとも駆動波長範囲よりも短い波長において、光の異方性吸収を有する。用いられる遅延板のいくつかは、異なるアジマスにおいて傾斜させた際に、例えば、分子ダイレクターおよび従ってこれらの発色団の非対称（傾斜）配置のために、遅延の異なる依存性を有する。
【０００７】
しかし、既知の二色性偏光板および遅延板は、多くの欠点を有する：高い費用および低い熱安定性（〜８０℃）、多層構造および大きい厚さ（２００マイクロメートル（μｍ）まで）。これにより、画像のゴースティング、視野角の減少およびビデオ情報ディスプレイシステムのための光学デバイス、および即ち、ガラス板内部表面上に被覆された、例えば二酸化スズ製の光学的に透明な電極を備えた、２枚の平行なガラス板を備えた平坦なキュベットの形態のＬＣＤの物理機械的特性の低下がもたらされる。電極を有する板表面には、板表面付近およびＬＣフィルムの嵩における液晶（ＬＣ）分子の所要の均一な配向を付与する処理が施されている。均一な配向において、ＬＣ分子の長軸は、通常は相互に直交するように選択されている配向方向に平行に位置する。
【０００８】
キュベット組立の後に、これを、厚さ５〜２０μｍの相を形成し、アクティブ媒体であり、電場の作用の下で光学的特性（偏光回転角の平面）を変化させるＬＣで満たす。光学的特性の変化は、キュベットの外面に取り付けられた交差した偏光板において表れる（例えば、Ｌ．Ｋ．Ｖｉｓｔｉｎ，ＧＶＨＯ，１９８３，ｖｏｌｕｍｅ ＸＸＶＩＩ，２，１４１−１４８頁参照）。この場合において、電極に電圧が印加されていないディスプレイ領域は、光を透過し、明るく見え、電圧を有しないディスプレイ領域は、暗く見える。角度性能を改善するために、ＬＣＤは、追加の要素−遅延板を含むことができる。カラー画像を得るために、ＬＣＤは、染料で着色され、ある画像素子（記号およびゲームスクリーン）として、または、カラーフィルター素子に従って着色された光を付与するＲＧＢもしくはＣＭＹタイプのカラーフィルターマトリックス（マトリックススクリーン）として形成される、追加の特別の層を含まなければならない。
【０００９】
フッ素プラスチック配向層上にフィルム形成材料を適用することにより形成された、少なくとも１重量％の配向した二色性染料を含むフィルムを含む、光学デバイス−偏光板は、知られている（米国特許第５，７５１，３８９号参照）。
前述の偏光板は、小さい厚さ（１ｎｍ〜５μｍ）および高い偏光性能（最大吸収領域における二色比が、２５以上である）を有する。
【００１０】
前述のデバイスおよびＬＣＤの、この基礎（米国特許第５，７５１，３８９号）の上での主な欠点は、制限された偏光板の大きさ（２．５×８ｃｍ^２）および技術的な複雑さによる高い費用であり、従って、染料を有する配向したフィルムを形成するための高い真空、並びにフッ素プラスチック配向層を形成するための高い温度（３００℃まで）および圧力を用いる必要があるために、これらの大量生産を実現することは困難である。
【００１１】
技術的な主題に最も近いものは、光学デバイス−一般式｛色原体｝（ＳＯ_３Ｍ）_ｎ、式中、Ｍは、Ｈ^＋、Ｌｉ^＋、Ｎａ^＋、Ｋ^＋、Ｃｓ^＋、ＮＨ_４ ^＋であり、色原体は、安定なリオトロピック液晶相を形成することができる、染料の発色団系である、で表される有機染料の複数の超分子錯体で形成される、薄い（０．１〜１．５μｍ）分子配向層を含む、偏光コーティングを有する基板を含む二色性偏光板である。従って、分子配向した層は、剪断力を同時に加え、その後に溶媒を除去することによる、前述の有機染料に基づく安定なリオトロピック液晶（ＬＬＣ）組成物の、基板表面上への堆積により得られる。
【００１２】
偏光コーティング（ＰＣ）は、前述のデバイスに高い温度安定性（２００〜３００℃）を付与し、この小さい厚さにより、ＰＣに基づくデバイスを、広い視野角のＬＣＤおよびＬＣ表示器の製造のために、内部偏光板として用いることが可能である。
前述の二色性偏光板およびこれに基づくＬＣＤの本質的な欠点は、比較的乏しい偏光性能であり、これにより、これを、高い解像度を有する情報ディスプレイデバイスにおいて用いるのが妨げられる。
【００１３】
従って、前述の二色性偏光板について、最良の場合における二色比Ｋｄ＝Ｄ_⊥／Ｄ_ＩＩは、２５〜３０に等しく、これは、Ｋｄ＝６０〜８０を有するＰＶＡに基づく偏光板についてよりも、はるかに低い（Ｄ_⊥−測定された偏光板についての偏光面の配向が、偏光した光についての偏光面に垂直である際の光学密度、Ｄ_ＩＩ−測定された偏光板についての偏光面の配向が、偏光した光についての偏光面に平行である際の光学密度）。
【００１４】
ＰＣ二色性偏光板（米国特許第５，７３９，２９６号）の低い二色比の原因は、染料分子および発色団の平面の配向が、光軸に垂直であるという事実である。即ち、正のタイプの偏光板であるヨウ素偏光板とは対照的に、前述の米国特許第５，７３９，２９６号におけるデバイスは、負のタイプの二色性偏光板に関する。
負の偏光板は、良好な角度ＬＣＤ性能を提供するが、乏しい偏光性能、特にＬＣＤに高い解像度およびコントラストを付与しない低い二色比（正の偏光板よりも約２倍低い）を有する。
【００１５】
発明の概説
本発明の目的は、高い熱安定性、耐光性および小さい厚さを有し、およびまた技術的単純性を確実にする、偏光した電磁放射線の一層効率的な作成（形成）および／または変換を提供する、光学デバイス（偏光板、遅延板、ＬＣＤ、表示器または他のデバイス）である。
【００１６】
この目的は、安定なリオトロピック液晶（ＬＬＣ）相を形成することができる、低分子量またはオリゴマー二色性材料製の少なくとも１つの分子配向層を含む光学デバイスであって、前記層平面上の二色性材料分子の少なくとも１つの異方性吸収フラグメントの遷移双極子モーメントの投射が、電磁放射線の少なくともある波長範囲において、３５以上の二色比を有する前記層の光軸に、好ましくは平行である、前記光学デバイスの補助により達成される。
【００１７】
「二色性材料」の用語は、少なくともある波長範囲において電磁放射線の異方性吸収が可能である物質を意味する。
「光」の用語は、可視、近紫外線（ＵＶ）および近赤外線（ＩＲ）波長範囲の、即ち２５０〜３００ｎｍから１３μｍまでの範囲内にある電磁放射線を意味する。
【００１８】
「染料」の用語は、可視、近紫外線および近赤外線波長範囲の電磁放射線を強度に吸収し、変換することができる物質を意味する。
分子配向層の「光軸」の用語は、層平面における光学的に選択された方向を意味する。本発明の場合においては、光軸は、被覆方向と一致する。
【００１９】
本発明の明確な特徴は、二色性材料の分子配向層を用いることであって、該層は少なくとも１つの異方性吸収フラグメントを含み、該層平面上の遷移双極子モーメントの投射が、ＰＶＡに基づくヨウ素偏光板の場合と同様に、少なくとも電磁放射線のある波長範囲において、該層の光軸に実質的に平行である。
【００２０】
一層好ましい態様において、本発明は、光学デバイスを提供し、ここで、二色性材料分子の少なくとも１つの異方性吸収フラグメントの光学的遷移双極子モーメントは、分子配向層の光軸に実質的に平行である。
【００２１】
請求された光学デバイスのこの特徴は、既知の技術−染料分子の遷移双極子モーメントが、偏光板平面に沿って、および負の偏光板の平面に対して任意の角度に向けられた、負のタイプの偏光板と比較して、電磁放射線の最大の偏光効率および／または変換を提供する。
【００２２】
従って、染料に基づく二色性材料の前述の分子配向層の使用により、既知の技術のデバイスのパラメーターをはるかに超え、最良のヨウ素偏光板のパラメーターに相当する、３５以上、およびいくつかの場合においては１００までの二色比を有する、熱安定性であり、超薄型の二色性偏光板を製作することが可能である。
【００２３】
また、二色性材料の前述の分子配向層の適用により、２枚の板の間に配置された液晶層を含み、この少なくとも１枚が、電極および偏光した電磁放射線の作成および／または変換のための光学デバイス、例えば、安定なＬＬＣ相を形成することができる低分子量またはオリゴマー二色性材料の少なくとも１つの分子配向層を含む偏光板を有し、ここで、二色性材料分子の少なくとも１つの異方性吸収フラグメントについての前述の層平面上の遷移双極子モーメントの投射が、少なくとも電磁放射線のある波長範囲において、前述の層の光軸に実質的に平行である、光学デバイス−高い解像度（コントラスト）、増強された輝度および改善された色光沢を有するＬＣＤ−を提供することが可能である。偏光板は、ＬＣＤ板の内側および外側の両方に配置することができる。前述の偏光板の内側および外側の位置の組み合わせもまた可能である。
【００２４】
光学デバイス−光の可視スペクトル波長範囲における吸収を有しない二色性材料の分子配向層をさらに含み、少なくとも１つの異方性吸収フラグメントを含む二色性材料の少なくとも１つの分子配向層を含み、二色性材料分子の少なくとも１つの異方性吸収フラグメントについての前述の層平面上の遷移双極子モーメントの投射が、前述の層の光軸に、少なくとも電磁放射線のある波長範囲において本質的に平行であるＬＣＤの態様は可能である。
【００２５】
可視スペクトル波長範囲における吸収を有しない二色性材料の前述の分子配向層は、ＬＣＤにおける遅延板として用いることができる。
【００２６】
請求された光学デバイスの他の態様は、負のおよび正のタイプの偏光板と、分子配向層の外側および内側配置の両方との組み合わせを含むＬＣＤである。このような組み合わせにより、広い視野角を有するシャドーを有しないＬＣＤを生産する可能性が確実になる。また、請求された光学デバイス（偏光板および遅延板の両方として）を、ヨウ素化合物および／または二色性染料で染色したＰＶＡに基づく従来の偏光板と組み合わせて用いることも可能である。
【００２７】
内側の配置において、提案された偏光板および／または遅延板を、同時に、ＬＣＤ生産工程を単純化するＬＣのための配向層として用いることができる。
分子配向層のための遷移双極子モーメントおよび光軸の平行性を提供するために、分子または分子の少なくとも１つの異方性吸収フラグメントが線状構造を有する二色性材料を用いるのが好ましい。
【００２８】
二色性材料の、安定なＬＬＣ相を形成する能力により、機械的秩序化に基づくＬＬＣ組成物の配向方法を実現することが可能であり、これは、剪断力を加え、または、ＬＬＣ層がその間に分配されている一方の表面の他方の表面からの分離において生じるウェッジング（ｗｅｄｇｉｎｇ）力の下で、既知の方法（米国特許第５，７３９，２９６号参照）により実現することができる。
安定なＬＬＣ相は、低い程度の凝集を有する二色性材料の単一の分子および／または分子会合体（錯体）に基づいて、および二色性材料の超分子錯体に基づいて、形成することができる。
【００２９】
光学デバイス−二色性偏光板−の製造には、染料に基づく二色性材料を用いることが必要であり、ここで、少なくとも１つの異方性吸収フラグメントは、可視スペクトル波長領域（４００〜７００ｎｍ）において吸収を有する。
可視スペクトル波長領域における吸収を有しない二色性材料を用いると、熱安定性超薄型遅延板として用いることができる光学デバイスが得られる。
【００３０】
請求された光学デバイスを製造するために、二色性材料の少なくとも１つの分子配向層は：
−一般式（Ｉ）：｛色原体｝（−Ｘ_ｉＯ−Ｍ_ｉ ^＋）_ｎ、式中、色原体は、以下で、染料発色団系であり；Ｘ_ｉ（以下で）＝ＣＯ、ＳＯ_２、ＯＳＯ_２、ＯＰＯ（Ｏ−Ｍ^＋）であり；ｎ＝１〜１０であり；Ｍ_ｉ ^＋（以下で）＝Ｈ^＋および／またはＭ_Ｈ ^＋および／またはＭ_Ｏ ^＋であり、ここで、Ｍ_Ｈ ^＋は（以下で）、例えば以下のタイプ、ＮＨ_４ ^＋、Ｌｉ^＋、Ｎａ^＋、Ｋ^＋、Ｃｓ^＋、１／２Ｍｇ^＋＋、１／２Ｃａ^＋＋、１／２Ｂａ^＋＋、１／３Ｆｅ^＋＋＋、１／２Ｎｉ^＋＋、１／２Ｃ_Ｏ ^＋＋なとの無機陽イオンを示し、Ｍ_Ｏ ^＋は（以下で）、有機陽イオン例えば以下のタイプ、Ｎ−アルキルピリジニウム、Ｎ−アルキルキノリニウム、Ｎ−アルキルイミダゾリニウム、Ｎ−アルキルチアゾリニウムなど、ｍ＝１〜９である、ＯＨ−（ＣＨ_２−ＣＨ_２Ｏ）_ｍ−ＣＨ_２ＣＨ_２−ＮＨ_３ ^＋、Ｒ、Ｒ’、Ｒ”＝Ｒ^＊＝ＣＨ_３、ＣｌＣ_２Ｈ_４、Ｃ_２Ｈ_５、Ｃ_３Ｈ_７、Ｃ_４Ｈ_９、Ｃ_６Ｈ_５ＣＨ_２のタイプのアルキルまたは置換アルキル、置換または非置換フェニルまたはヘテロアリールである、ＲＲ’ＮＨ_２ ^＋、ＲＲ’Ｒ”ＮＨ^＋、ＲＲ’Ｒ”Ｒ^＊Ｎ^＋、ＲＲ’Ｒ”Ｒ^＊Ｐ^＋；Ｙ＝ＯまたはＮＨ、ｋ＝０〜１０のＹＨ−（ＣＨ_２−ＣＨ_２Ｙ）ｋ−ＣＨ_２ＣＨ_２、を示す、を有する、二色性陰イオン性染料の少なくとも１種の塩；
【００３１】
−および／または二色性陰イオン性染料と、界面活性陽イオンおよび／または一般式（ＩＩ）：（Ｍ_ｉ ^＋Ｏ−Ｘ_ｉ−）_ｎ｛色原体｝（−Ｘ_ｊＯ−ＳＡＩ_ｊ）ｍ、式中、Ｘ_ｊ（以下で）＝ＣＯ、ＳＯ_２、ＯＳＯ_２、ＯＰＯ（Ｏ−Ｍ^＋）であり；ｎ＝０〜９であり、ｍ＝１〜４であり；Ｍ_ｉ ^＋＝Ｈ^＋および／またはＭｏ^＋および／またはＭ_Ｈ ^＋であり；ＳＡＩ_ｊ（以下で界面活性イオン）＝ＳＡＣ^＋および／またはＡｍＳＡＳであり、ここで、ＳＡＣ^＋は、以下では界面活性陽イオンであり、ＡｍＳＡＳは、ここで、および他所で、両性界面活性物質である、で表される両性界面活性剤との少なくとも１種の会合体；
【００３２】
−および／または二色性陽イオン性染料と、界面活性陰イオンおよび／または一般式（ＩＩＩ）：（Ｍ_ｉ ^＋Ｏ⁻Ｘ_ｉ−）_ｎ｛色原体^＋｝ＳＡＩ、式中、ｎ＝０〜５であり、ＳＡＩ＝ＳＡＡ−および／またはＡｍＳＡＳであり、ここで、ＳＡＡ−は、以下では界面活性陰イオンである、で表される両性界面活性剤との少なくとも１種の会合体；
−および／または二色性陽イオン性染料と、界面活性陰イオンおよび／または一般式（ＩＶ）：｛色原体｝（−Ｚ_ｉ ^＋ＲＲ’Ｒ”ＳＡＩ_ｉ）_ｎ、式中、Ｚ_ｉ＝Ｎ、Ｐであり；Ｒ、Ｒ’、Ｒ”＝ＣＨ_３、ＣｌＣ_２Ｈ_４、ＨＯＣ_２Ｈ_４、Ｃ_２Ｈ_５、Ｃ_３Ｈ_７のタイプのアルキルまたは置換アルキルであり；ＳＡＩ_ｉ＝ＳＡＡ−、ＡｍＳＡＳであり、ｎ＝１〜４である、で表される両性界面活性剤との少なくとも１種の会合体；
【００３３】
−および／または一般式（Ｖ）：（［｛−色原体｝（−Ｘ_ｉＯ−Ｍ_ｉ ^＋）_ｎ］−Ｌ_ｉ−）_ｑ、式中、Ｌ＝（ＣＨ_２）_６、Ｃ_６Ｈ_４、Ｃ_６Ｈ_３Ｇ−Ｃ_６Ｈ_３Ｇ、Ｃ_６Ｈ_３Ｇ−Ｑ−Ｃ_６Ｈ_３Ｇ（式中、Ｇ＝Ｈ、Ｈａｌ、ＯＨ、ＮＨ_２、Ａｌｋであり、Ｑ＝Ｏ、Ｓ、ＮＨ、ＣＨ_２、ＣＯＮＨ、ＳＯ_２、ＮＨ−ＣＯ−ＮＨ、ＣＨ＝ＣＨ、Ｎ＝Ｎ、ＣＨ＝Ｎである）であり；ｎ＝１〜１０であり、ｑ＝２〜１０である、を有する二色性陰イオン性オリゴマー染料の少なくとも１種の塩；
−および／またはイオノゲニック（ｉｏｎｏｇｅｎｉｃ）基または親水性基を有しない、少なくとも１種の水不溶性二色性染料および／または顔料；
に基づいて形成されており、
【００３４】
従って、染料は、同一のイオン性基−Ｘ_ｉＯＭ_ｉ ^＋、−Ｘ_ｊＯ⁻ＳＡＩ_ｊ、−Ｘ_ｉ ^＋ＲＲ’Ｒ”および／またはＭ_ｉ ^＋を含むことができ、同時に、２種の同一の基および／または陽イオンの不存在の変種を含む、数種の異なるイオン性基および／またはＭ_ｉ ^＋を含むことができ；イオン性基−Ｘ_ｉＯＭ_ｉ ^＋、−Ｘ_ｊＯ−ＳＡＩ_ｊ、−Ｘ_ｉ ^＋ＲＲ’Ｒ”は、色原体の芳香環に直接、および／または架橋−Ｑ_ｉ−（ＣＨ_２）_ｐ−、式中、Ｑ_ｉ＝ＳＯ_２ＮＨ、ＳＯ_２、ＣＯＮＨ、ＣＯ、Ｏ、Ｓ、ＮＨ、ＣＨ_２であり；ｐ＝１〜１０である、により結合することができる。
【００３５】
従って、少なくとも１つの色原体は、以下の発色団系を示す：
−一般式（ＶＩ〜ＸＸＶ）で表されるアゾ、アゾキシまたは金属化染料：
【化１】

−または（ＸＸＶＩ）もしくは（ＸＸＶＩＩ）のタイプのアゾメチン染料：
【化２】

−（ＸＸＶＩＩＩ）もしくは（ＸＸＸＩ）のタイプのスチルベン染料：
【化３】

−（ＸＸＸＩＩ）もしくは（ＸＸＸＩＩＩ）のタイプのポリメチン染料：
【化４】

−（ＸＸＸＩＶ）もしくは（ＸＸＸＶ）のタイプの陽イオン性染料：
【化５】

−１，４，５，８−ナフタレン−（ＸＸＸＶＩ）もしくは（ＸＸＸＩＸ）、３，４，９，１０−ペリレン−（ＸＸＸＶＩＩ）もしくは（ＸＬ）および３，４，９，１０−アンタントロン−テトラカルボン酸（ＸＸＸＶＩＩＩ）もしくは（ＸＬＩ）：
【化６】

【００３６】
式中、Ｍｅは、遷移族の金属（銅、ニッケル、亜鉛、鉄なと）であり；Ｙ＝Ｏ、ＮＨであり；Ｔ＝Ｏ、ＣＯＯであり；Ｊ＝Ａｒ、ＣＯＡｒであり；Ｇ、Ｇ’は、水素、ハロゲン、置換または非置換Ｃ_１−_４アルキル、Ｃ_１−_４アルコキシ、スルホ、ヒドロキシ、アミノ基であり；Ａｒ＝置換または非置換フェニル、ナフチルまたはヘテロアリールであり；Ｑは、単結合、Ｏ、Ｓ、ＮＨ、ＣＨ_２、ＣＯＮＨ、ＳＯ_２、ＮＨ−ＣＯ−ＮＨ、ＣＨ＝ＣＨ、Ｎ＝Ｎ、ＣＨ＝Ｎなどであり、Ｑ’＝ＮＨ、ＮＨ−ＣＯ−ＮＨであり；ＲおよびＲ’は、アルキル、シクロアルキル、ヒドロキシエチル、モルホリノ、非置換または置換フェニルまたはナフチル基であり、Ｒ_２は、ハロゲン、Ｃ_１−４アルコキシ、または次に置換され得るアミノ基もしくは非置換アミノ基であり、Ａは、−ＣＮ、−ＣＦ_３、−ＮＨ_２、−ＮＨＲ、−ＮＲＲ’、−ＣＯＮＨ_２、−ＣＯＮＨＲ、−ＣＯＯＨ、ハロゲン、−ＯＨ、−ＯＲ_３、−ＯＣＯＲ_３、Ｒ_３ＣＯＮＨ−、−ＣＯＮＲ_３Ｒ_４、−ＣＯＯＲ_３、Ａｒなどであり、ここで、Ｒ_３、Ｒ_４は、アルキル、シクロアルキル、アリール、アラルキルであり、これは、Ｏおよび／またはＳにより分離されていることができ、
【００３７】
Ａ’またはＡ’−Ｎ＝Ｎ−であり、ここで、Ａ’は、Ｂ、Ｂ’と同様に、置換または非置換フェニル、ナフチルまたはヘテロアリール基、アセトアセタリリド（ａｃｅｔｏａｃｅｔａｒｙｌｉｄ）基、フェノールまたはアニリン基、１−または２−ナフトールの基、１−または２−ナフチルアミンであり、これは、置換されているかまたは非置換であることができ、追加の置換または非置換フェニルアゾまたはナフチルアゾ基を含むかまたは含まないことができ；金属化された染料の場合において、Ｂ、Ｂ’は、置換されているかまたは非置換であることができ、追加の置換または非置換フェニルアゾまたはナフチルアゾ基を含むかまたは含まないことができる、１−または２−ナフトールの基であり、ここで、水酸基は、置換基ＧまたはＧ’を有するベンゾール環が結合し、遷移金属Ｍｅ形成錯体が結合したアゾ基の付近に位置する。
【００３８】
色原体の前述の変種は、単に例として提供された、本発明の例示であり、請求された光学デバイスの製造のための染料の他の発色団系の使用を制限するものではない。
【００３９】
従って、少なくとも１種の二色性染料または顔料を、モノ、ビス、トリス、ポリアゾまたはアゾキシ染料、スチルベン、アゾメチン、チオピラニン、ピロニン、アクリジン、アントラキノン、ペリノン、インジゴイド、オキサジン、アリールカルボニウム、チアジン、キサンテンまたはアジン染料、ジおよびトリアリールメタンの複素環式誘導体、多環式または金属化された化合物、アントロンの複素環式誘導体またはこれらの混合物の構造を有する、直接、活性、酸性、ポリメチン、シアニン、ヘミシアニン、バットまたは分散染料の群から選択することができる。
【００４０】
ルミネセント染料を用いて、一層高い明るさ、色飽和並びにコントラストを提供する、ＬＣＤおよびＬＣ表示器用の偏光板を製造することが可能である。
従って、二色性有機染料の多くの基を、請求された光学デバイスの製造のために、形態（Ｉ〜Ｖ）の１つにおいて用いることができる。
【００４１】
従って、形態（Ｉ〜Ｖ）の１つの製造のために、少なくとも１種の二色性染料を、以下から選択することができる：
−例えば米国特許第５，００７，９４２号または米国特許第５，３４０，５０４号に記載されているスチルベン染料；
−例えばＥＰ ０ ５３０ １０６ Ｂ１（１９９６）；ＥＰ ０ ６２６ ５９８ Ａ２（１９９４）または米国特許第５３１８８５６号（１９９４）に記載されているアゾおよび金属化染料；
−直接染料、例えばＣ．Ｉ．ダイレクトイエロー１２、Ｃ．Ｉ．ダイレクトイエロー２８，Ｃ．Ｉ．ダイレクトイエロー４４、Ｃ．Ｉ．ダイレクトイエロー１４２、Ｃ．Ｉ．ダイレクトオレンジ６、Ｃ．Ｉ．ダイレクトオレンジ２６、Ｃ．Ｉ．ダイレクトオレンジ３９、Ｃ．Ｉ．ダイレクトオレンジ７２、Ｃ．Ｉ．ダイレクトオレンジ１０７、Ｃ．Ｉ．ダイレクトレッド２、Ｃ．Ｉ．ダイレクトレッド３１、Ｃ．Ｉ．ダイレクトレッド７９、Ｃ．Ｉ．ダイレクトレッド８１、Ｃ．Ｉ．ダイレクトレッド２４０、Ｃ．Ｉ．ダイレクトレッド２４７、Ｃ．Ｉ．ダイレクトバイオレット９、Ｃ．Ｉ．ダイレクトバイオレット４８、Ｃ．Ｉ．ダイレクトバイオレット５１、Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー１、Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー１５、Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー７１、Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー７８、Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー９８、Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー１６８、Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー２０２、Ｃ．Ｉ．ダイレクトブラウン１０６、Ｃ．Ｉ．ダイレクトブラウン２２３、Ｃ．Ｉ．ダイレクトグリーン８５など；
【００４２】
−活性染料、例えばＣ．Ｉ．アクティブイエロー１、Ｃ．Ｉ．アクティブレッド１、Ｃ．Ｉ．アクティブレッド６、Ｃ．Ｉ．アクティブレッド１４、Ｃ．Ｉ．アクティブレッド４６、Ｃ．Ｉ．アクティブバイオレット１、Ｃ．Ｉ．アクティブブルー９、Ｃ．Ｉ．アクティブブルー１０など；
−酸性染料、例えばＣ．Ｉ．アシッドオレンジ６３、Ｃ．Ｉ．アシッドレッド８５、Ｃ．Ｉ．アシッドレッド１４４、Ｃ．Ｉ．アシッドレッド１５２、Ｃ．Ｉ．アシッドブラウン３２、Ｃ．Ｉ．アシッドバイオレット５０、Ｃ．Ｉ．アシッドブルー１８、Ｃ．Ｉ．アシッドブルー４４、Ｃ．Ｉ．アシッドブルー６１、Ｃ．Ｉ．アシッドブルー１０２、Ｃ．Ｉ．アシッドブラック２１など；
−陽イオン性染料、例えばＣ．Ｉ．ベーシックレッド１２、ベーシックブラウン（Ｃ．Ｉ．３３５００）、Ｃ．Ｉ．ベーシックブラック。
【００４３】
二色性染料を、形態（Ｉ〜Ｖ）の１つにおいて、既知の方法（例えばＰＣＴ出願第ＷＯ ９９／３１５３５、ＷＯ ００／６７０６９号参照）により製造することができる。
【００４４】
前述の形態（Ｉ〜Ｖ）を用いると、ＬＬＣ相の形成および二色性染料に基づくＬＬＣ組成物の構造的およびレオロジー的特性を含むコロイド化学の変化のための染料の純度に加えて、極めて重要な因子である、二色性染料分子の疎水性−親水性バランスを調節することが可能である。溶解性および疎水性−親水性バランスの変化により、分子秩序の程度および従って、溶媒のその後の除去を伴う基板表面上のＬＬＣ組成物の堆積後に形成した分子配向層の偏光パラメーターに影響するＬＬＣ層の形成の方法およびタイプの両方を調節することが可能である。
【００４５】
染料およびそれに基づくＬＬＣ組成物の特性を、３つ以上のイオン性基を有する染料の場合において、即ち、前述の形態（Ｉ〜ＩＩＩ、Ｖ）ｎまたは（ｎ＋ｍ）≧３である際に、特に効率的に調節することができる。この場合において、少なくとも３種の異なる陽イオンＭ_１ ^＋、Ｍ_２ ^＋、Ｍ_３ ^＋なとを用いることが可能であり、各々の陽イオンは、これらのおよび多種多様の特性を提供する。例えば、増大された溶解性が得られる陽イオンＬｉ^＋と染料分子の凝集の程度を減少させるトリ−エタノールアンモニウム陽イオンと、ＬＬＣ相を安定化させるテトラブチルアンモニウム陽イオンとの組合せにより、低い会合の程度の単一の分子および／または分子染料会合体（錯体）に基づくＬＬＣ組成物を製造することが可能である。染料が、線状分子構造を有することは極めて重要であり、これによりネマティックＬＬＣ相の形成を促進し、分子配向層の形成による一層高い程度の配向が得られ、これが次に電磁放射線の一層効率的な偏光を提供する。
【００４６】
小さい程度の凝集（１０よりも高くない）を有する別個の分子および／または分子錯体を含む、事実上真の溶液の形成をもたらす３種および４種以上の異なる陽イオンを有する前述の形態（Ｉ〜ＩＩＩ、Ｖ）の染料により、ＰＶＡに基づく高度に効率的な従来型の偏光板を製造することが可能になることには注目する必要がある。
また、他方、多価陽イオン、例えば１／２Ｍｇ^＋＋、１／２Ｃａ^＋＋、１／２Ｂａ^＋＋の添加は、分子錯体における凝集の程度を増大させ、高い程度の凝集（５０を超える）を有する超分子錯体に基づくＬＬＣ相の形成をもたらし、この溶解性は、界面活性剤イオンの使用により、増大させることができる。
【００４７】
また、明確な疎水性−親水性バランスの創出により、同一の色原体に基づいて、負のタイプと正のタイプとの両方の光学デバイスを製造することが可能であることが確立された。
従って、負のタイプの二色性偏光板が、直接オレンジ染料の混合アンモニウム−テトラブチルアンモニウム塩に基づいて製造され、同時に、前述の染料の完全なトリ−エタノールアンモニウム塩により、４０までの二色比を有する正のタイプの二色性偏光板が得られる。
【００４８】
また、正のタイプの光学デバイスの負のタイプの光学デバイスへの、および逆の相互の変換が、偏光した光の作用の下で起こることが見出された。これは、可視範囲の光において透明のいくつかの染料の例において示され、光学デバイス−遅延層またはコーティングの製造にとって興味深い。
また、負のタイプの偏光板の製造のために用いられる染料が、「ゲスト−ホスト」効果に基づいて配向を変化できることが決定された。従って、正のタイプの染料、ダイレクトファストオレンジと混合された負のタイプの染料、ダイレクトイエローライトファストＯ（米国特許第５，７３９，２９６号参照）は、正のタイプの偏光板の製造に高い二色比（５０まで）を付与するＬＬＣ相を形成することができる。
【００４９】
ＬＬＣ組成物は、希釈溶液の濃度の次第の上昇（例えば、蒸発または膜限外濾過による）による好適な染料の水性、水性−有機および有機溶液から、または乾燥染料の、適切な溶媒（水、水とアルコールとの混合物、双極性非プロトン系溶媒、例えばＤＭＦＡもしくはＤＭＳＯ、セロソルブ、酢酸エチルおよび水と混和性の他の溶媒）中への、必要な濃度までの溶解により得ることができ、ここで染料分子または超分子錯体の１つの無秩序な相互の位置は不可能になり、これらは、秩序づけられたＬＣ状態を得なければならない。ＬＬＣ組成物における染料濃度は、０．５％から３０％まで変化する。
【００５０】
ＬＬＣのコロイド化学的特性を調節するために、染料に基づく組成物は、溶媒に加えて、例えば非イオノゲニックおよび／またはイオノゲニック界面活性剤、結合剤およびフィルム形成反応剤（ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸およびこのエーテル、ポリアクリルアミド、ポリエチレンオキシドおよびポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールおよびこれらのコポリマー、セルロースのエチルおよびヒドロキシプロピルエーテル、カルボキシメチルセルロースのナトリウム塩なと）などの技術的添加剤および変性剤を含むことができる。
【００５１】
ＬＬＣ組成物は、さらに、一連のアミド、例えばジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、リン酸のアルキルアミド、カルバミドおよびこのＮ置換誘導体、Ｎ−アルキルピロリドン、ジシアンジアミドおよびこれらの混合物並びにアミドのグリコールとの混合物からのハイドロトロピック添加剤を含むことができる。異なる添加剤の使用により、ＬＬＣ組成物の安定性が上昇するのみならず、染料分子凝集のプロセスおよび従ってＬＬＣ相形成のプロセスを調節することが可能である。従って、ハイドロトロピック添加剤の添加により、単一の染料分子に基づくＬＬＣ組成物を調製することが可能である。
【００５２】
この結果、請求された光学デバイスの少なくとも１つの分子配向層は、さらに、５０％以下の種々のタイプの変性剤、例えば光安定剤および／または液晶、シリコーンを含む種々のタイプの、親水性、および／または疎水性ポリマー、および／または可塑剤、および／またはラッカー、および／または非イオノグニックおよび／またはイオノゲニック界面活性剤を含むことができる。
【００５３】
分子配向層を形成するために、局所的な秩序化を有するＬＬＣ組成物を、基板表面上に、既知の方法（例えば米国特許第５，７３９，２９６号参照）を用いて堆積させる。外側の配向した影響の作用の下で、ＬＬＣ組成物は、光学的遷移染料分子またはこれらの異方性吸収フラグメントの双極子モーメントが、機械的配向の方向により、または表面異方性により、または磁場および電磁場の影響により予め決定することができる方向に関して均一に配向している巨視的配向を得る。凝固（溶媒除去による、または温度低下による）のプロセスの間、分子配向は、良好に保存されるのみならず、また結晶化により上昇する。
【００５４】
剪断力の作用の下での基板表面上のＬＬＣ組成物の配向は、金型または、ナイフブレードもしくは円筒形型ブレードであることができるドクターブレードを用いた、ＬＬＣ組成物の堆積により実現することができる。
種々の陽イオンＭ_ｉを含む、形態（Ｉ〜Ｖ）の１つの、染料に基づく分子配向層の製造のための方法の１つは、形成した層の処理に、塩化バリウム、塩化カルシウムまたは塩化マグネシウムの溶液を供紿する。この処理により、同時にリチウム、ナトリウム、カリウム、アンモニウム、エタノールアンモニウム、アルキルアンモニウム、バリウム、カルシウムまたはマグネシウムなどの陽イオンを含む分子配向層を得ることができる。
【００５５】
異方性吸収を有する有機染料の二色性材料への使用により、光学デバイスの製造がもたらされ、ここで、分子配向層は、約１ナノメートルから約５マイクロメートルまでの範囲内の厚さ（染料に依存して）を有する。
分子配向層の厚さは、吸収係数に依存し、分子配向層の吸収係数が、少なくとも電磁放射線のある波長範囲において、０．１以上である光学デバイスが好ましい。一層高い吸収係数および従って一層薄い分子配向層は、電磁放射線の偏光の所要の効率を提供する。
【００５６】
本発明において、二色性染料の構造に依存して、光学デバイスの変種を提供することが可能であり、ここで、二色性材料分子は、さらに、少なくとも１種の異方性吸収フラグメントを含み、ここで、分子配向層の表面上の遷移双極子モーメントの投射は、少なくとも電磁放射線のある波長範囲において、分子配向層の光軸に垂直な好ましい配向を有する。従って、事実上すべての二色性染料が、可視領域においてのみならず、ＵＶおよびＩＲ波長範囲においても、吸収を有する。しばしば、ＵＶ領域における遷移双極子モーメントは、分子配向層の光軸に垂直な配向を含む他の配向を示す。
【００５７】
この特徴により、１つの波長範囲において正の偏光板として、および他の波長範囲において負の偏光板として、即ち「色スイッチ」として作動することができるデバイスを製作することが可能である。
【００５８】
同様の効果が、分子配向層がさらに、可溶化された、または二色性材料分子と化学的に結合した、少なくとも１種の染料を含み、ここで少なくとも１つの遷移双極子モーメントが、少なくとも電磁放射線のある波長範囲において、分子配向層の光軸に平行であるかまたは垂直である光学デバイスにおいて、達成される。このようなデバイスの製作のために、陰イオン性染料に基づく分子配向層を、陽イオン性染料で処理し、これにより、層異方性の影響の下で、双極子モーメントの配向を、分子配向層の光軸に平行に、および垂直に配置することができる。
【００５９】
請求された光学デバイスにおいて用いられる少なくとも１つの分子配向層は、複屈折異方性吸収層であり、これは、「異常な分散」の特徴を有し、即ち、前述の層は、偏光光の波長の増大において増大する少なくとも１つの屈折率を有する。次に、これは、ポリマー材料についての複屈折値（０．２）を大きく超えることができる複屈折値の顕著な増大をもたらし、請求されたデバイスにおいて、０．７〜０．８の値の複屈折異方性吸収層を得る可能性を提供する。
【００６０】
前述の特徴により、国際ＰＣＴ出願第ＷＯ ９９／３１５３５号に記載されたものに類似の、請求された光学デバイスの変種、即ち、偏光板を作成するための二色性偏光板に加えて、５０％を超える入射光エネルギーを用いた、「干渉型」の偏光板、およびまた、少なくとも１つの複屈折層が、干渉極値が、少なくとも１つの直線偏光した光成分についての偏光板の出力において実現される厚さを有するＬＣＤを作成することが可能である。請求された光学デバイスの一層好ましい様式は、少なくとも１つの複屈折異方性吸収層の厚さが、偏光板の出力において、１つの直線偏光した光成分についての干渉の最小値、および同時に他の直交する直線偏光した光成分についての干渉の最大値を得る条件を満たすデバイスである。
【００６１】
高い複屈折値により、層の必要な数を劇的に減少させて（１０より少ない）、広いスペクトル領域における「干渉型」の光学デバイスの高い偏光性能を提供することが可能である。
【００６２】
国際ＰＣＴ出願第ＷＯ ９９／３１５３５号に記載された光学デバイスに類似する、請求された光学デバイスの以下の態様が可能である：
−少なくとも１つの光学的にアイソトロピックな層をさらに含み、それの屈折率が、複屈折異方性吸収層の屈折率の１つに一致するかまたは最大に近似する、光学デバイス；
−少なくとも１つの複屈折層をさらに含み、この層の１つの屈折率が、複屈折異方性吸収層の屈折率の１つに一致するかまたは最大に近似し、複屈折層および複屈折異方性吸収層の第２の屈折率が互いに異なる、光学デバイス；
−少なくとも１つの分子配向層が、任意の形態または形状の少なくとも２つのフラグメントを含み、これは、色および／または偏光軸の方向により異なる、光学デバイス；
【００６３】
−分子配向層の間に、着色または無色材料で形成された層をさらに含む、光学デバイス；
−無機材料および／または種々のポリマー材料で形成された配向層をさらに含む、光学デバイス；
−金属性であることができる光反射層をさらに含む、光学デバイス；
−少なくとも１つの分子配向層が基板表面上に形成されている、光学デバイス；
−円偏光板であり、基板として複屈折板またはフィルムを含み、ここで、少なくとも１つの分子配向層が、該板またはフィルムの主な光軸に対して、４５°の角度で形成されている、光学デバイス。
【００６４】
基板として、光学異方性フィルム、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニルまたはポリ塩化ビニリデン、ニトロセルロース、ポリアミドまたは組み合わせの、例えばポリエチレンで二重化されたＰＥＴを含む、安価なポリマーフィルムを用いると、安価な光学デバイス−内部偏光板を有するプラスチックＬＣＤを製作することが可能である。
【００６５】
基板として任意の湾曲を有するレンズを用いると、偏光ガラスまたはシェードの形態の光学デバイスを製作することが可能である。
基板と分子配向層との間に配置された追加の接着層を用いると、物理化学的および物理機械的作用に対して安定である、請求された光学デバイスを作成することが可能である。
【００６６】
追加の接着層の存在により、基板と分子配向層との間に強力な結合が得られる。さらに、保護層を有する前述の接着層は、分子配向層および従って光学デバイスの機械的耐久性を大幅に増大させるのみならず、好適な接着および保護層に基づいて、物理化学的作用に対する耐久性を改善し、特に、水分および攻撃的な雰囲気の効果から保護する。これは、攻撃的条件中での活用のためのデバイス（反射よけサングラス、シェード、遮光ひさし、自動車工業および建築用のガラス）を製作することを可能にする。
【００６７】
追加の接着層を有する光学デバイスの製造のために、「高温エンボシング（スタンピング）」の技術が用いられる。種々の種類のエンボシング（正、負、逆なと）を、紙、革、ポリマー、木材を含む種々の材料の表面上で画像を形成するために用いることができる。種々のタイプのプレスを、種々の幾何学的形態の商品上に押印を形成するためのエンボシングのために用いることができる（Ｇｉｌｙａｌｉｔｄｉｎｏｖ Ｌ．Ｐ．，Ｆｏｉｌ ｆｏｒ ｈｏｔ ｅｍｂｏｓｓｉｎｇ，Ｍｏｓｃｏｗ，１９８１参照）。
【００６８】
「高温エンボシング（スタンピング）」の技術の実現のために、多層材料は、仮の基板、仮の基板の分離をもたらす少なくとも１つの分割層、および、安定なＬＬＣ相を形成することができる二色性材料の少なくとも１つの分子配向層を含む。
【００６９】
前述の多層材料の機能的な原理は、分割層の存在による所要の基板表面上の仮の基板からの二色性材料の分子配向層の容易な移動（破壊を伴わない）に基づく。移動を、配向層全体について、およびこの層の一部について、実現することができる。これは、偏光画像を形成するために、特に重要である。分割層は、その特性に依存して、分子配向層の移動において、基板上に残留することができるか、または、配向層と共に基板に移動させることができる。このとじ込まれた多層材料を用いて、配向層の一層一層の（ｌａｙｅｒ−ｂｙ−ｌａｙｅｒ）形成の簡単な技術を、実現することができる。これは、干渉型の偏光板の製造の技術にとって、特に重要である。
【００７０】
基板として柔軟なポリマーフィルムを用いることにより、前述の多層材料により、任意の湾曲表面上の配向層の形成の極めて簡単であり、かつ有効な技術を実現することが可能である。これは、偏光ガラスおよびフェイスシールドの製作のために、極めて重要である。
多層材料を用いた一層一層の技術の実現により、前の層に対する次の層の偏光の方向は、層ごとにある程度予め決定することができる。
【００７１】
前述の多層材料により、光学デバイスの製作において、平滑な研磨した非吸収性表面を有する基板のみならず、粗い吸収性の材料、例えば紙、ワットマン画用紙、厚紙、不織材料または布（綿、羊毛、ポリアミド、ポリエステルなど）を用いることが可能である。これは、特に、商標の保護、広告、偏光の効果を用いた布、包装のための偏光ラベルなどのための請求されたデバイスを用いるのに、極めて重要である。
【００７２】
請求された光学デバイスにおける接着層は、堆積の特徴および方法に依存して、等方性または異方性、透明、色付きまたは無色であることができる。光学デバイスは、さらに、接着層と分子配向層との間にラッカー層および／または画像層を含むことができる。
接着層は、二成分系の、光または熱硬化性にかわ、感圧性または感湿性接着剤、溶融接着剤または非硬化性接着剤に基づいて形成されることができる。
【００７３】
アルキド、アクリル、フェノロ−アルデヒド、エポキシ、ポリウレタン、ポリイソシアネート、エレメントオーガニック（ｅｌｅｍｅｎｔｏ−ｏｒｇａｎｉｃ）樹脂に基づく、およびポリマー材料（ポリオレフィン、ポリアセチレン、ポリエステル、ポリシアンアクリレート、ポリアクリレート、ポリアミド、ポリビニルブチラール、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニルおよびこれらのコポリマー）に基づく接着剤を、接着層の形成のために用いる。
【００７４】
好ましい態様の説明
染料の合成
市場で入手できる染料を、従来の方法（多数の沈殿、クロマトグラフィー、イオン交換樹脂上での精製および限外濾過を用いたもの）を用いて、有機および無機不純物から精製した。
染料の合成および精製を、標準的な方法を用いて実現した（Ｌ．Ｎ．Ｎｉｋｏｌｅｎｋｏ，Ｌａｂｏｒ ｐｒａｃｔｉｃｕｍ ｏｆ ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅｓ ａｎｄ ｄｙｅｓ，Ｍｏｓｃｏｗ−１９６１，Ｋ．Ｖｅｎｋａｔａｒａｍａｎ，Ｔｈｅ ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｏｆ ｏｒｇａｎｉｃ ｄｙｅｓ，Ｌｅｎｉｎｇｒａｄ−１９５６を参照。また米国特許第５，００７，９４２号または米国特許第５，３４０，５０４号−スチルベン染料、ＥＰ ０ ５３０ １０６ Ｂ１、ＥＰ ０ ６２６ ５９８ Ａ２または米国特許第５，３１８，８５６号−アゾおよび金属化染料も参照）。
【００７５】
例１
１．１．染料溶液のイオン交換精製の手順（ダイレクトイエローファスト染料を例として）
ダイレクトイエローファスト染料を蒸留水に溶解した０．５％溶液を、Ｈ形態のＫＲＳ−４−Ｔ型のカチオナイト（ｃａｔｉｏｎｉｔｅ）樹脂を有するカラムを通じて、次にＯＨ形態のアニオナイト（ａｎｉｏｎｉｔ）樹脂ＡＮ−２ＦＮを有するカラムを通じて濾過し、最後に、この溶液を、ガラス繊維フィルターを通じて濾過することにより、精製した。
【００７６】
１．２．染料塩溶液の調製の手順
ａ）ダイレクトイエローファスト染料（イオン交換精製の後の遊離の酸として）の０．５％溶液を、７〜７．５のｐＨ値まで、０．５Ｎの水酸化アンモニウムで室温で滴定した。得られた溶液を、予め水で洗浄した、フィルター「ミリポア（Ｍｉｌｌｉｐｏｒ）」（１μ）を有するガラスフィルターＮｏ．４を通じて濾過した。
【００７７】
他の塩を、同様の方法において、好適な塩基（ＮａＯＨ、ＣｓＯＨ、ＬｉＯＨ、ＫＯＨ、トリエタノールアミン、トリエチルアミン、水酸化テトラブチルアンモニウム、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化トリメチルベンジルアンモニウムおよび他の塩基）を用いて調製した。混合塩の調製を、先ず１モルの１種の塩基を用い、次に第２の塩基を用いるというように、連続的な滴定により行った。
【００７８】
ｂ）トリエタノールアミンを、アンモニウム塩の溶液に加え、トリエタノールアミンの量を、４つのスルホン酸基の比率で計算し、得られた混合物を、２時間、６０℃でかきまぜて、染料のトリエチルアンモニウム塩の溶液を得た。
【００７９】
１．３．ＬＬＣ組成物の調製の手順（例えば米国特許第５，７３９，２９６号参照）
染料のトリエチルアンモニウム塩の溶液を、浴温度４０℃、１５〜２０ｍｍＨｇの真空において、染料溶液の得られた粘度が５０〜７０センチポアズになるまで、回転蒸発器上で濃縮した（染料濃度１０〜１２％）。ＬＬＣ相の形成を、２つの交差した偏光板を有する偏光顕微鏡を用いて、試料の観察により確定することができる。
ＰＥＧ−４００および／またはＰＥＧ−２０００−２〜６％、トライトンＸ−１００型の非イオノゲニック界面活性剤−１〜４％および／またはスクシノールＡＬＭ−２４、ｎ−ブタノールタイプの陰イオン性界面活性剤−３〜７％を含む技術的添加剤の溶液を、濃縮された染料溶液に加えた。
【００８０】
１．４．分子配向層の形成を、既知の方法（例えばロシア国特許第２１１０８２２号、米国特許第５，７３９，２９６号またはＰＣＴ出願第ＷＯ ９９／３１５３５号参照）を用いて実現した。偏光スペクトルを、偏光板としてヨウ素偏光板を用いて、９９．９％の効率および４０％の透過性で、分光光度計「スペコード（Ｓｐｅｃｏｒｄ）Ｍ−４０」上で測定した。ガラス上の偏光板試料の吸収を、分光光度計の偏光面に対して垂直な（Ｄ_⊥）および平行な（Ｄ_ＩＩ）偏光軸の配向により、測定した。基板の試料を、チャネル比較中に配置した。二色比を、最大吸収において、式Ｋｄ＝Ｄ_⊥／Ｄ_ＩＩ＝４５を用いて、計算した。
【００８１】
１．５．任意の湾曲を有するガラスレンズの表面上への分子配向層の形成
遠心分離を用いて、ポリビニルブチラールに基づく接着層を、レンズ表面上に堆積させ、次に、１００〜１１０℃において、加圧下で、多層材料を、レンズにロールアップし、材料は、１２μｍのＰＥＴフィルムを含んでおり、この上に分割ろう状層、パーケットラッカーの層、ダイレクトイエローファスト染料の混合アンモニウム−トリエタノールアンモニウム（１：１）塩に基づく分子配向層を、一層一層堆積させた。５〜８分暴露した後に、圧力を除去し、最終的な偏光レンズを分離して、偏光ガラスの製作のために、ホルダー中に挿入した。
【００８２】
１．６．多層材料の製造
水ろう状エマルジョンの層を、幅１２０ｍｍ、厚さ１２μｍを有するＰＥＴフィルム上に、ロール法を用いて堆積させ、これを乾燥した後、同様にしてラッカーＮＣ−２１８を堆積させた。乾燥させた後、ダイレクトイエローファスト染料のトリエタノールアンモニウム塩のＬＬＣ組成物を、ラッカー層の上にドクターを用いて堆積させ、乾燥した。次に、ポリイソブチレンの層を、ドクターを用いて堆積させた。完成した多層材料を、紙または布の表面に適用し、所要のプロフィルのプレスでエンボシング（スタンピング）した後、偏光したオレンジ色の画像が、多層材料の分離の後に、紙または布の表面上に得られた。
【００８３】
例２〜３０
他の染料に基づく光学デバイスは、同様の方法において製造することができる（表参照）。
【００８４】
例３１．均一な相遅延層（表面に平行な光軸を有する遅延板）としての請求された光学デバイスの製作
可視波長範囲において透明な染料（表、例３参照）に基づくＬＬＣ組成物を、ローリングシリンダーを用いて、透明な導電性層ＩＴＯで被覆したガラス板の表面上に適用した。溶媒の蒸発の後に、厚さ０．９μｍの分子配向層が、層の表面に平行な光軸を有する板表面上に形成した。相遅れ（遅延）Ｒの値は、層の表面に垂直に降下する偏光した光について０．２７μｍに等しく、最も高い屈折率は、光軸に沿っていた。前述の層の二色性材料の分子の異方性吸収フラグメントは、層の光軸に平行であり、吸収は、ＵＶ範囲（３９０ｎｍ未満）においてのみ存在した。
【００８５】
例３２．傾斜した相遅延層としての請求された光学デバイスの製作（傾斜したかまたは非対称遅延板）
９％の染料（表、例３参照）を含み、陽イオンの１種としてドデシルアンモニウムを含み、疎水性（ｈｙｄｒｏｐｈｏｂｙ）を提供するＬＬＣ組成物を、ドクターブレードを用いて、ＰＥＴフィルムの表面上に塗布した。室温で乾燥した後、層の表面に平行な光軸を有する０．３μｍの分子配向層が形成した。相遅延Ｒの値は、層の表面に垂直に降下する偏光した光について０．０９μｍ（即ち９０ｎｍ）に等しく、最も高い屈折率は、被覆方向に対して約４０°における方向に平行であった。前述の層の二色性材料分子の異方性吸収フラグメントは、被覆方向に対して４０°の角度を向いており、吸収は、ＵＶ範囲（３９０ｎｍ未満）においてのみ存在した。次に、形成した層を、接着層で被覆された導電性ＩＴＯを有するガラス板の表面上に移した。
【００８６】
例３３．ホメオトロピック相遅延層（ホメオトロピック遅延板）としての請求された光学デバイスの製作
９％の染料（表、例３参照）を含み、陽イオンの１種としてドデシルアンモニウムを含み、疎水性を提供するＬＬＣ組成物を、ドクターブレードを用いて、三酢酸セルロースフィルムの表面上に塗布した。ＬＬＣ組成物はまた、分子の事実上完全なホメオトロピック配向を層中に提供する疎水性変性剤を含んでいた。室温で乾燥した後、層の表面に垂直な光軸を有する０．２μｍの分子配向層が形成した。相遅延Ｒの値は、層の表面に対して４０°における偏光した光の方向について、８０ｎｍに等しかった。最も高い屈折率は、被覆方向に対して８５°〜８８°の角度を向いており、異方性吸収分子は、同じ角度を向いていた。吸収は、ＵＶ範囲（３９０ｎｍ未満）においてのみ存在した。
【００８７】
前述のデータから明らかなように、請求された光学デバイスは、光の効果的な偏光を提供する（二色比は３５以上である）。
さらに、耐久性試験により、前述の偏光板の光学的パラメーターが、１５０℃において長時間（５００時間を超える）にわたり変化しないことが示された。
【００８８】
従って、低分子またはオリゴマー二色性材料の分子配向層であって、該層平面における遷移双極子モーメントの投射が、該層の光軸に、少なくとも二色性材料の１つの異方性吸収分子フラグメントについて実質的に平行である、安定なリオトロピック液晶（ＬＬＣ）相を形成することができる前記分子配向層の、光学デバイスの製作のための使用により、高い偏光効率が得られる。
【００８９】
本発明の産業上利用性
請求された光学デバイスは、二色性、干渉偏光板、遅延板、液晶ディスプレイおよび表示器として、発光体、光学的変調器、光変調のマトリックス系において、偏光フィルムの製造において、消費財、例えばサングラス、シールドの製造のために、用いることができる。
【００９０】
形態（Ｉ〜Ｖ）における二色性染料に基づく光学デバイスのパラメーター
【表１】

【００９１】
【表２】

【００９２】
【表３】

【００９３】
【表４】

Claims (25)

1. 安定なリオトロピック液晶相を形成することができる、低分子量またはオリゴマー二色性材料製の少なくとも１つの分子配向層を含む光学デバイスであって、該層平面上の遷移双極子モーメントの投射が、電磁放射線の少なくともある波長範囲における二色性材料分子の少なくとも１つの異方性吸収フラグメントについて、３５以上の二色比を有する、前記層の光軸に実質的に平行である、前記光学デバイス。
2. 遷移双極子モーメントが、分子配向した二色性材料の少なくとも１つの異方性吸収フラグメントについて、該層の光軸に実質的に平行である、請求項１に記載の光学デバイス。
3. 二色性材料分子が、線状構造を有する、請求項１に記載の光学デバイス。
4. 二色性材料分子の少なくとも１つの異方性吸収フラグメントが、可視スペクトル波長範囲（４００〜７００ｎｍ）において吸収を有する、請求項１に記載の光学デバイス。
5. 二色性材料の少なくとも１つの分子配向層が、可視スペクトル波長範囲（４００〜７００ｎｍ）において透明である、請求項１に記載の光学デバイス。
6. 二色性材料の分子配向層の厚さが、１ｎｍ〜５μｍの範囲内である、請求項１に記載の光学デバイス。
7. 二色性材料の分子配向層の吸収係数が、少なくとも電磁放射線のある波長範囲において、０．１以上である、請求項１に記載の光学デバイス。
8. 少なくとも１つの分子配向層が、複屈折異方性吸収層であり、少なくとも電磁放射線のある波長範囲において、偏光した光の波長の増大において増大する少なくとも１つの屈折率を有する、請求項１に記載の光学デバイス。
9. 少なくとも１つの複屈折異方性吸収層が、少なくとも１つの直線偏光した光成分について偏光板の出力における干渉極値の実現を提供する厚さを有する、請求項１に記載の光学デバイス。
10. 少なくとも１つの分子配向層が：
    −一般式（Ｉ）：｛色原体｝（−Ｘ_ｉＯ⁻Ｍ_ｉ ^＋）_ｎ、式中、色原体は、以下で、染料発色団系であり；Ｘ_ｉ（以下で）＝ＣＯ、ＳＯ_２、ＯＳＯ_２、ＯＰＯ（Ｏ⁻Ｍ^＋）であり；ｎ＝１〜１０であり；Ｍ_ｉ ^＋（以下で）＝Ｈ^＋および／またはＭ_Ｈ ^＋および／またはＭ_Ｏ ^＋であり、ここで、Ｍ_Ｈ ^＋は、（以下で）例えば次のタイプ、ＮＨ_４ ^＋、Ｌｉ^＋、Ｎａ^＋、Ｋ^＋、Ｃｓ^＋、１／２Ｍｇ^＋＋、１／２Ｃａ^＋＋、１／２Ｂａ^＋＋、１／３Ｆｅ^＋＋＋、１／２Ｎｉ^＋＋、１／２Ｃｏ^＋＋の無機陽イオンを示し、Ｍ_Ｏ ^＋は、（以下で）例えば次のタイプ、Ｎ−アルキルピリジニウム、Ｎ−アルキルキノリニウム、Ｎ−アルキルイミダゾリニウム、Ｎ−アルキルチアゾリニウム、ｍ＝１〜９である、ＯＨ−（ＣＨ_２−ＣＨ_２Ｏ）_ｍ−ＣＨ_２ＣＨ_２−ＮＨ_３ ^＋、Ｒ、Ｒ’、Ｒ”、Ｒ^＊＝ＣＨ_３、ＣｌＣ_２Ｈ_４、Ｃ_２Ｈ_５、Ｃ_３Ｈ_７、Ｃ_４Ｈ_９、Ｃ_６Ｈ_５ＣＨ_２のタイプのアルキルまたは置換アルキル、置換または非置換フェニルまたはヘテロアリールである、ＲＲ’ＮＨ_２ ^＋、ＲＲ’Ｒ”ＮＨ^＋、ＲＲ’Ｒ”Ｒ^＊Ｎ^＋、ＲＲ’Ｒ”Ｒ^＊Ｐ^＋；ＹＨ−（ＣＨ_２−ＣＨ_２Ｙ）_ｋ−ＣＨ_２ＣＨ_２、Ｙ＝ＯまたはＮＨ、ｋ＝０〜１０の有機陽イオンを示す、を有する、二色性陰イオン性染料の少なくとも１種の塩；
    −および／または二色性陰イオン性染料と、界面活性陽イオンおよび／または一般式（ＩＩ）：（Ｍ_ｉ ^＋Ｏ⁻Ｘ_ｉ−）_ｎ｛色原体｝（−Ｘ_ｊＯ−ＳＡＩ_ｊ）ｍ、式中、Ｘ_ｊ（以下で）＝ＣＯ、ＳＯ_２、ＯＳＯ_２、ＯＰＯ（Ｏ⁻Ｍ^＋）であり；ｎ＝０〜９であり、ｍ＝１〜４であり；Ｍ_ｉ ^＋＝Ｈ^＋および／またはＭ_Ｏ ^＋および／またはＭ_Ｈ ^＋であり；ＳＡＩ_ｊ（以下で界面活性イオン）＝ＳＡＣ^＋および／またはＡｍＳＡＳであり、ここで、ＳＡＣ^＋は、以下で界面活性陽イオンであり、ＡｍＳＡＳは、ここで、および下記において、両性界面活性物質である、で表される両性界面活性剤との少なくとも１種の会合体；
    −および／または二色性陽イオン性染料と、界面活性陰イオンおよび／または一般式（ＩＩＩ）：（Ｍ_ｉ ^＋Ｏ⁻Ｘ_ｉ−）_ｎ｛色原体^＋｝ＳＡＩ、式中、ｎ＝０〜５であり、ＳＡＩ＝ＳＡＡ−および／またはＡｍＳＡＳであり、ここで、ＳＡＡ−は、以下で界面活性陰イオンである、で表される両性界面活性剤との少なくとも１種の会合体；
    −および／または二色性陽イオン性染料と、界面活性陰イオンおよび／または一般式（ＩＶ）：｛色原体｝（−Ｚ_ｉ ^＋ＲＲ’Ｒ”ＳＡＩ_ｉ）_ｎ、式中、Ｚ_ｉ＝Ｎ、Ｐであり；Ｒ、Ｒ’、Ｒ”＝ＣＨ_３、ＣｌＣ_２Ｈ_４、ＨＯＣ_２Ｈ_４、Ｃ_２Ｈ_５、Ｃ_３Ｈ_７のタイプのアルキルまたは置換アルキルであり；ＳＡＩ_ｉ＝ＳＡＡ−、ＡｍＳＡＳであり、ｎ＝１〜４である、で表される両性界面活性剤との少なくとも１種の会合体；
    −および／または一般式（Ｖ）：（［｛−色原体｝（−Ｘ_ｉＯ⁻Ｍ_ｉ ^＋）_ｎ］−Ｌ_ｉ−）_ｑ、式中、Ｌ＝（ＣＨ_２）_６、Ｃ_６Ｈ_４、Ｃ_６Ｈ_３Ｇ−Ｃ_６Ｈ_３Ｇ、Ｃ_６Ｈ_３Ｇ−Ｑ−Ｃ_６Ｈ_３Ｇ（式中、Ｇ＝Ｈ、Ｈａｌ、ＯＨ、ＮＨ_２、Ａｌｋであり、Ｑ＝Ｏ、Ｓ、ＮＨ、ＣＨ_２、ＣＯＮＨ、ＳＯ_２、ＮＨ−ＣＯ−ＮＨ、ＣＨ＝ＣＨ、Ｎ＝Ｎ、ＣＨ＝Ｎである）であり；ｎ＝１〜１０であり、ｑ＝２〜１０である、を有する二色性陰イオン性オリゴマー染料の少なくとも１種の塩；
    −および／またはイオノゲニックまたは親水性基を有しない、少なくとも１種の水不溶性二色性染料および／または顔料；
    に基づいて形成されており、
    および、染料が、同一のイオン性基−Ｘ_ｉＯＭ_ｉ ^＋、−Ｘ_ｊＯ−ＳＡＩ_ｊ、−Ｘ_ｉ ^＋ＲＲ’Ｒ”および／またはＭ_ｉ ^＋を共に含むことができ、同時に、２種の同一の基および／または陽イオンの不存在の変種を含む、数種の異なるイオン性基および／またはＭ_ｉ ^＋を含むことができ；イオン性基−Ｘ_ｉＯＭ_ｉ ^＋、−Ｘ_ｊＯ−ＳＡＩ_ｊ、−Ｘ_ｉ ^＋ＲＲ’Ｒ”は、色原体の芳香環に直接、および／または架橋−Ｑ_ｉ−（ＣＨ_２）_ｐ−、式中、Ｑ_ｉ＝ＳＯ_２ＮＨ、ＳＯ_２、ＣＯＮＨ、ＣＯ、Ｏ、Ｓ、ＮＨ、ＣＨ_２であり；ｐ＝１〜１０である、により結合することができる、請求項１に記載の光学デバイス。
11. 少なくとも１種の染料色原体が、モノ、ビス、トリス、ポリアゾまたはアゾキシ染料、スチルベン、アゾメチン、ポリメチン、チオピラニン、ピロニン、アクリジン、アントラキノン、ペリノン、インジゴイド、オキサジン、アリールカルボニウム、チアジン、キサンテンまたはアジン染料、ジおよびトリアリールメタンの複素環式誘導体、多環式のまたは金属化された化合物、アントロンの複素環式誘導体、の発色団系を示す、請求項１０に記載の光学デバイス。
12. 無機および／または種々のポリマー材料で形成された配向層をさらに含む、請求項１に記載の光学デバイス。
13. 光反射層をさらに含む、請求項１に記載の光学デバイス。
14. 画像層をさらに含む、請求項１に記載の光学デバイス。
15. 少なくとも１つの分子配向層が、基板表面上に形成されている、請求項１に記載の光学デバイス。
16. 基板が、任意の湾曲のレンズの形態で満たされている、請求項１５に記載の光学デバイス。
17. 基板が、粗い、かつ吸収性の材料、例えば紙またはワットマン画用紙、または厚紙、または不織材料、または綿、羊毛、ポリアミド、ポリエステル布である、請求項１５に記載の光学デバイス。
18. 基板と分子配向層との間に配置された接着層をさらに含む、請求項１５〜１７のいずれかに記載の光学デバイス。
19. 液晶ディスプレイの形態の光学デバイスであって、第１の板と第２の板との間に配置された液晶層を含み、この少なくとも１つが、電極、および、請求項１〜１５のいずれかに記載の、偏光した電磁放射線の作成および／または変換のための少なくとも１つの光学デバイスをさらに含む、前記光学デバイス。
20. 少なくとも１つの板が、ポリマーフィルムである、請求項１９に記載の液晶ディスプレイの形態の光学デバイス。
21. 偏光した電磁放射線の作成および／または変換のための少なくとも１つの光学デバイスが、少なくとも１つの板の内側に配置されている、請求項１９に記載の液晶ディスプレイの形態の光学デバイス。
22. 少なくとも１つの二色性材料の分子配向層を含む少なくとも１つの偏光板を含み、二色性材料分子の少なくとも１つの異方性吸収フラグメントの遷移双極子モーメントの該層の平面上の投射が、該層の光軸に、電磁放射線のある波長範囲において実質的に垂直である、請求項１９に記載の液晶ディスプレイの形態の光学デバイス。
23. 可視スペクトル波長範囲において透明な二色性材料の分子配向層をさらに含み、少なくとも１つの異方性吸収フラグメントを含む、少なくとも１つの二色性材料の分子配向層を含むかまたは含まない、前記異方性吸収フラグメントの遷移双極子モーメントの分子配向層の表面上の投射が、分子配向層の光軸に、電磁放射線の少なくともある波長範囲において実質的に平行または垂直である、請求項１９に記載の液晶ディスプレイの形態の光学デバイス。
24. 少なくとも１つの偏光板として、ヨウ素化合物および／または二色性染料で染色されたＰＶＡに基づく偏光板を含む、請求項１９に記載の液晶ディスプレイの形態の光学デバイス。
25. 基板と分子配向層との間に配置された接着層をさらに含む、請求項１９〜２３のいずれかに記載の液晶ディスプレイの形態の光学デバイス。