WO1995007474A1 - Polarisant, plaque polarisante et son procede de production - Google Patents

Description

明 細 書 偏光素子、 偏光板およびその製造方法 技術分野

本発明は、 新規な偏光素子、 偏光板およびその製造方 法に関する。

背景技術

液晶表示装置やサン グラス、 ゴ一グルな どに使用 され ている偏光素子は、 ポ リ ビニルアルコールのよ う な高分 子物質に二色性分子を溶解または吸着し、 その膜を 1 方 向に引き伸ばして二色性分子を配列させる方法によ って 製造されている。 又、 1 軸方向に引き伸ばした高分子膜 に二色性分子を吸着させる方法によ って も製造される。 しか し、 これらの方法によ って得られる偏光素子の偏光 軸は 1 方向に固定されてお り、 また平板状の もの しか製 造できない。 液晶表示を含む多様な表示素子を製造する ためには、 微細なパター ン状に任意の方向の偏光性を示 す偏光素子や曲面状の偏光素子が求められている。

従来こ の目的のために、 ガラスあるいは高分子膜表面 を布や紙等で 1 方向に擦る ラ ビン グ処理を施した後に、 二色性分子をその表面に吸着させる方法が提案されてい る （ J . F . D r e y e r 、 J . P h y s .

C o l l o i d 〇 11 6 111 . 、 5 2頁、 8 0 8 ( 1 9 4 8 ) 参照） 。 こ の方法によれば、 ラ ビング方向によ って 規定された方向に二色性分子が整列するので、 あ らかじ め基板表面を異なる方向でラ ビング処理を施しておけば

1 枚の偏光板で種々 の方向に偏光軸を持つ多軸の偏光素 子が製造でき る （ J . F . D r e y e r、 C . W.

E r t e l G l a s s I n d u s t r y、 2 9頁、

1 9 7 ( 1 9 4 8 ) 、 能勢敏明、 山ロ留美子、 佐藤進、 電子情報通信学会論文誌、 J 7 1 - C、 1 1 8 8 ( 1 9

8 8 ) 参照） 。 しか し、 こ のラ ビング処理による偏光素 子の製造方法は、 表面処理する基板のう えに偏光軸が異 なるパター ンを与えるマス クを置いて、 マス クで被覆さ れていない部分のみを機械的にラ ビングするために、 偏 光軸の異なる微細なパター ンを描 く こ とは不可能である 又、 写真等の階調表示パター ンの場合やパター ン形状が 複雑な場合、 このよ う な方法が適用できない。 さ らに、 高分子表面のラ ビング処理では擦る こ とによ り発生する 静電気が細かな塵あいを吸着するために表面汚染が生 じ る。 このよ う に、 偏光軸を任意の方向に精密、 微細に制 御する方法はこれまでに知られていなかった。

一方、 サン グラスやスキーのゴーグル等のよ う な曲面 状の偏光素子、 偏光板を製造するためには、 平板状の偏 光素子に熱や力を加えて加工しなければな らなかった。 又高級な ものでは樹脂中に封入 した り、 張り合わせる作 業を必要とするため非常に高価であった。

発明の開示

本発明は、 高分子膜の延伸操作を必要とせず、 かつ極 めて微細な偏光パター ンを描 く こ との可能な偏光素子、 偏光板な らびにその製造方法を提供する こ とを目的とす る

本発明者らは、 上記目的を達成するために鋭意研究を 重ねた結果、 基板上に直線偏光によ って容易に分子軸変 化を起こす光活性分子層を設け、 これにその分子層が吸 収する波長範囲の直線偏光を照射した後、 その光活性分 子層の上に二色性分子層を設ける と、 二色性分子が異方 的に配列する こ とを見いだした。

図面の簡単な説明

第 1 図は光活性分層を設ける装置の略図を、

第 2 図は可視線偏光の照射装置の略図を、

第 3 図は二色性分子層を設ける装置の略図をそれぞれ 示す。

尚、 第 1 図中の（a ) はフ ィ ルムロールを、 （b ) は高分 子溶液用皿を、 （c ) は浸漬ロールを、 （d ) は卷取り 口一 ルをそれぞれ示し

第 2 図中の（a ) はフ ィ ルムロールを、 （b ) は超高圧水 銀ラ ンプを、 （c ) は偏光素子を、 （d ) は卷取り ロールを それぞれ示し、

第 3 図中の（a ) はフ イ ルムロ ールを、 （b ) は二色性分 子の水溶液用皿を、 （c ) はグラ ビアロールを、 （d ) は卷 取り ロ ールをそれぞれ示す。

発明を実施するための最良の形態

本発明は、 基板上に直線偏光によ って容易に分子軸変 化を起こす分子層、 即ち光活性分子層を設け、 これにそ の分子層が吸収する波長範囲を含む直線偏光を照射した 後、 その光活性分子層の上に二色性分子層を設ける と、 二色性分子が異方的に配列する こ とを見い出 し、 その知 見に基づいて完成された ものである。 即ち、 本発明は、

(1) 光活性分子を有する層および該層に接した二色性分 子を含む層を有する偏光素子又は偏光板、

(2) 光活性分子を有する層が基板上に設け られ、 二色性 分子を含む層の上に保護層が設け られている上記（1) の 偏光素子又は偏光板、

(3) 光活性分子が、 非芳香族性の C = C、 非芳香族性の C = N、 非芳香族性の N = Nから選ばれた少な く と も一 つの二重結合を含む分子である上記（1) 又は（2) の偏光 素子又は偏光板、

(4) 二色性分子が固体状態にある上記（1) 又は（2) の偏 光素子又は偏光板、

(5) 二色性分子が親水性置換基を有する化合物である上 記（1) 又は（2) の偏光素子又は偏光板、

(6) 親水性置換基がスルホ ン酸基、 ア ミ ノ 基又は水酸基 である上記（5) の偏光素子又は偏光板、

(7) 基板が平面状又は曲面状である上記（2) の偏光素子 又は偏光板、

(8) 基板上の光活性分子を有する層に直線偏光を照射し たのち、 該光活性分子層の上に二色性分子を含む層を設 ける こ とを特徴とする偏光素子又は偏光板の製造方法、 ( 9 ) 基板上の光活性分子を有する層にコ ロナ放電処理又 は紫外線照射処理を施すこ とを特徴とする上記（8) の偏 光素子又は偏光板の製造方法、

( 10 )光活性分子を有する層および該層に接した二色性分 子を含む層を有する階調表示偏光素子又は偏光板、

( 1 1 )基板上の光活性分子を有する層に直線偏光を、 濃淡 を有するマス ク を介して照射したのち、 該光活性分子層 の上に二色性分子を含む層を設ける こ とを特徴とする階 調表示偏光素子又は偏光板の製造方法、

( 12)光活性分子を有する層および該層に接 した二色性分 子を含む層を有する多軸偏光素子又は偏光板、

( 13)基板上の光活性分子を有する層に、 異なる偏光軸を 有する 2 以上の直線偏光を照射し、 次いで該光活性分子 層の上に二色性分子を含む層を設ける こ とを特徴とする 多軸偏光素子又は偏光板の製造方法、 及び

( 1 4 )光活性分子を有する層および該層に接 した二色性分 子を含む層を有する立体表示偏光素子又は偏光板、 に関する。

本発明に用い られる基板と しては、 光活性分子が結合 も し く は塗布し う る ものであればよ く 、 例えばシ リ カ系 ガラス、 硬質ガラ ス等のガラス板、 石英板等や、 A B S 樹脂、 ァセ タ ール樹脂、 （ メ タ） ア ク リ ル樹脂、 酢酸セ ルロース、 塩素化ポ リ エーテル、 エチ レ ン—酢ビ共重合 体、 ふつ素樹脂、 アイ オノ マ一、 メ チルペンテンポ リ マ 一、 ナイ ロ ン、 ポ リ ア ミ ド、 ポ リ カーボネー ト、 ポ リ エ チ レ ンテ レ フ タ レ ー ト、 ポ リ ブチ レ ンテ レ フ タ レ ー ト等 のポ リ エステル、 ポ リ イ ミ ド、 ポ リ フ 二 レ ンォキサイ ド、 ポ リ フ エ二 レ ンスルフ ィ ド、 ポ リ ア リ ルスルホ ン、 ポ リ ア リ レ ー ト、 ポ リ エチ レ ン、 ポ リ プロ ピ レ ン、 ポ リ スチ レ ン、 ポ リ スルホ ン、 酢酸 ビニル樹脂、 塩化 ビニ リ デン樹脂、 A S樹脂、 塩化 ビニル樹脂、 アルキ ド樹脂、 ァ リ ル樹脂、 ァ ミ ノ 樹脂、 ユ リ ア樹脂、 メ ラ ミ ン樹脂、 エポキ シ樹脂、 フ エ ノ ール樹脂、 不飽和ポ リ エステル樹 脂、 シ リ コ ー ン樹脂、 ポ リ ウ レ タ ン等の各種素材のブラ スチ ッ ク板やシー ト （ フ ィ ルム） 、 ある いはそれ らの表 面に、 酸化珪素、 酸化スズ、 酸化イ ン ジウ ム、 酸化アル ミ ニゥ ム、 酸化チ タ ン、 酸化ク ロ ム、 酸化亜鉛な どの金 属酸化物や、 窒化珪素、 炭化珪素な どを被覆 した ものが 用い られる。 ある いはま た、 反射能の高い金属薄膜で表 面を被覆 した基板 （ フ イ ルム） も用いる こ とができ る。 こ れ らの基板は平面状の もののみな らず、 曲面状の も の であ って も よい。

本発明で使用する光活性分子は、 直線偏光に よ っ て分 子軸配向変化を起こす分子の こ とであ る。 こ こでい う 分 子軸配向変化とは、 直線偏光の光エネルギーを吸収 した のち に、 その分子軸の方向が変わる現象であ る。 こ のた めの光活性分子と しては、 C = C、 C = N、 N = Nか ら 選ばれた少な く と も一つの二重結合を含み、 その二重結 合が非芳香族性である分子が有効に使用 される。 こ の光 活性分子の吸収する光の波長は可視光域の ものに と どま らず、 肉眼では観察されない紫外線や赤外線の領域のも の も含まれる。 こ の光活性分子の層に、 該分子が吸収す る波長範囲を含む直線偏光を照射する と容易に分子軸配 向変化を起こす。

こ の直線偏光照射によ る分子軸配向変化現象は以下の よ う に解釈される。 即ち、 非芳香族性の二重結合を持つ 最も単純な分子であるエチ レ ンの基底状態では、 2 つの 炭素原子と 4 つの水素原子が同一平面にあるのに対 して 光励起状態においては、 2組の H— C 一 H原子団が形成 する平面はお互いに直交したねじれ構造となる こ とがよ く 知られている。 本発明に用い られる光活性分子も同様 に、 光励起状態においては上記の二重結合がなす平面性 が消失し、 それに伴って生じるねじれ構造を経て基底状 態に戻る過程で分子軸配向変化が起 る ものと推定され る。 従って、 光照射前後での幾何異性化に基づ く 分子構 造変化を起こ さな く て も、 分子軸配向変化は進行する こ とになる。 例えば、 非芳香族性の N = N結合を有するァ ゾベンゼン系化合物の多 く は紫外線によ って ト ラ ンス体 から シス体への光幾何異性化反応を起こすが、 よ り長い 波長の光に対してはシス体から ト ラ ンス体への変換が優 先されるため、 ほ とんど光幾何異性化が起こ らないこ と が良 く 知られている。 また、 シス体から ト ラ ンス体への 変化が熱的に迅速に起こ るために、 実質的に光異性化反 応が認められない場合のある こ と も知られている。 非芳 香族性の C = N結合を有する化合物は光照射によ り幾何 異性体とな り う るが、 不安定なために熱力学的に安定な 元の構造に速やかに戻るので、 例えば室温下では実質的 な光異性化は認め られない。 さ らに、 非芳香族性の C = C結合を有する化合物の多 く は光幾何異性化反応を起こ すが、 ァゾベンゼンの場合と同様に、 シス体から ト ラ ン ス体への異性化に適した波長範囲の光では、 実質的に幾 何異性化が認められない。 しか し、 こ のよ う な見かけ上 光異性化反応を示さない場合でも、 直線偏光照射によ り 容易に分子軸配向変化が起こ るので、 このよ う な性質を 有する化合物も本発明の光活性分子と して用いる こ とが でき る。

本発明に用いられる光活性分子の具体例を以下に示す 非芳香族性の N = N結合を有する化合物としては、 ァゾ ベ ンゼン、 ァ ゾナフ 夕 レ ン、 ビスァ ゾ化合物、 ホルマザ ンな どの芳香族ァゾ化合物、 さ らには、 ァゾキシベンゼ ンを基本骨格とする ものがあげられる。 これらの例を以 下に示すが、 この限りではない。

"^N=N" ，

，

"^N=N 0 ，

H°- ^h"^N=N~ ，

C₆H₁₃-<^ -N=N-^ -OC₆H 13

CN，及び

非芳香族性の C = N結合を有する化合物と しては、 芳 香族シ ッ フ塩基、 芳香族ヒ ドラ ゾン類な どを挙げる こ と ができ る。 これらの例を以下に示すが、 この限りではな ~^ch:ⁿ~

- ，

C₆H₁₃— <k NH-N=CH OCH 3

CH₃0-<^ NH - = C(COCH₃)COOCH₃， 及び

非芳香族性の c 二 c結合を有する化合物と しては、 ポ リ エ ン、 スチルベン、 スチルノくゾ一ル、 スチルパ'ゾ リ ゥ 厶、 桂皮酸、 イ ン ジゴ、 チォイ ン ジゴ、 へ ミ チオイ ン ジ ゴな どを挙げる こ とができ る。 これらの例を以下に示す が、 こ の限りではない。

(CH₃)₂N- - CH C(CN)CO OCH₃

(CH₃)₂N ~

また、 光幾何異性体が不安定なために直ちに元の構造 に戻り、 室温では光照射によ って実質的な光異性化反応 が認められない化合物、 さ らには、 光幾何異性化反応を 全 く 示さ ない化合物 も本発明に用いる こ とができ、 例え ば、 以下に示される シァニ ン類、 メ ロ シアニ ン類が挙げ られるが、 こ の限り ではない。

，

,

，

0:C C=CH-CH=C N-C₄H_g ，

\=/ \= ，

及び

さ らには、 ス ピロ環に非芳香族性の C = C結合や C = N結合を有する化合物であって、 光照射によ って可逆的 に分子構造を変化させる他の光活性分子、 例えば下記の ス ピロ ピラ ン、 ス ピロォキサジ ン類も用いる こ とができ る。 これらは上記した分子構造とは異なるが、 分子内に 含まれる非芳香族性の C = C結合や C = N結合によ って 可逆的なス ピロ環の開 · 閉環反応が光の作用によ って引 き起こ され、 分子軸配向変化が生 じる と考えられる。 H₃ CH₃

及び

これらの光活性分子は， 上記の二重結合基を有する化 合物の基本骨格の例と して挙げた ものであ り、 これらの 骨格に、 メ チル基、 ェチル基、 プロ ピル基、 ブチル基、 へキシル基等のアルキル基、 メ トキシ基、 エ トキシ基、 プロボキシ基、 ブ トキシ基等のアルコキシ基、 ァ リ ル基 ァ リ ルォキシ基、 シァノ 基、 メ トキシカルボニル基、 ェ トキシカルボニル基、 等のアルコキシカルボニル基、 ヒ ドロキシ基、 ジメ チルァ ミ ノ 基、 ジェチルァ ミ ノ 基等の ジアルキルア ミ ノ 基、 ニ ト ロ基な どから選ばれた 1 っ以 上の置換基が結合 していて も差し支えない。 特に、 液晶 分子と類似な構造を与える 〜（： ₆ のアルキル基、 C 1 〜 C ₆ のアルコキシ基、 シァ ノ 基、 〜 C ₆ のァ ルコキシカルボニル基が好ま しい置換基と してあげられ る o

本発明において、 こ の よ う な可逆的な分子軸配向変化 を起こす光活性分子層を基板上に設けるには、 基板の表 面特性に応じて物理的あるいは化学的に光活性分子を基 板表面に結合させる方法と、 予め光活性分子を結合させ た高分子、 または光活性分子を添加 した高分子を調製 し これを基板上に薄膜と して塗布する方法とがあ り、 いず れでも差し支えない。 こ の光活性分子が基板表面上に固 定された もの、 即ち、 光活性分子を基板表面に結合させ た も の及び光活性分子を結合させた高分子を基板上に薄 膜と して塗布した ものは、 その配向状態が安定であ り、 好ま しい。 は じめに、 基板表面に光活性分子を結合させる方法を 述べる。 こ の目的には、 例えば基板がシ リ ルガラスであ れば、 液晶配向に用いられている方法が採用でき る （ J C o g n a r d著 「M o l e c u l a r

C r y s t a l s a n d L i q u i d

C r y s t a l s j S u p p l e m e n t 1 ( 1 9 8 2年） 、 1 頁参照） 。

基板表面に光活性分子を結合させる第 1 の方法と して 溶媒に溶解した、 上記の非芳香族性の二重結合基及び下 記する よ う な表面活性基を有する光活性分子溶液を基板 表面に塗布して、 光活性分子を吸着結合させる方法があ げられる。 表面活性基の例と しては、 カルボン酸残基、 マロ ン酸残基、 カルノくモイ ル基、 テ ト ラアルキルア ンモ ニゥ ム基、 アルキル ピ リ ジニゥ ム残基、 アルキルキノ リ ニゥ ム残基、 カ ルボキ シラ ト ク ロ ミ ゥ 厶残基、 エステル 残基、 二 ト リ ル残基、 尿素残基、 ア ミ ノ 基、 ヒ ドロキシ ル基、 ベタイ ン残基な どを挙げる こ とができ る。 尚、 光 活性分子が液体の場合には基板表面に直接塗布して も よ い o

第 2の方法と して、 上記の表面活性基を有する光活性 分子を水面上に単分子層 と して展開 し、 少な く と もその 1 層を基板上に移 し取る ラ ン グ ミ ュ ア ーブロ ジ ェ ッ ト法 が採用でき る。 こ の目的には、 表面活性基と して、 例え ばカルボキシル基、 力ルバモイ ル基、 ア ミ ノ 基、 ア ンモ ニゥ 厶基、 テ ト ラ アルキルア ンモニゥ 厶基、 ヒ ドロ キ シ ル基が好ま しい。

第 3 の方法と して、 シ リ ル基を介 して光活性分子を基 板表面に結合させる方法があげ られる。 具体的には、 例 えば少な く と も 1 つのハロ ゲ ン原子又はアルコキシ基で 置換された シ リ ル基を有する光活性分子を基板表面に結 合させる方法や、 ア ミ ノ 基を有する シ リ ル化剤で処理 し た基板表面にカ ルボキシル基ゃァ ク リ ル基を有する光活 性分子を縮合反応あ る いは付加反応させる方法等があげ られる。 前者の方法では、 予め光活性分子に該シ リ ル基 を導入 し、 シ リ カ系ガラ ス表面を処理する。 少な く と も 1 つのハロ ゲ ン原子又はアルコキシ基で置換された シ リ ル基と しては、 例えば ト リ ク ロ ロ シ リ ル基、 ト リ メ ト キ シ シ リ ル基、 ト リ エ ト キシシ リ ル基.等があげ られる。 後 者の方法では、 ア ミ ノ 基を有する シ リ ル化剤 と しては、 例えばァ ミ ノ プロ ピル ト リ ク ロ ロ シラ ン、 ア ミ ノ ブチル ト リ ク ロ ロ シラ ン、 ァ ミ ノ プロ ビル ト リ メ ト キ シ シラ ン ア ミ ノ プロ ビル ト リ エ ト キシシラ ン等があげ られる。 こ れ らの光活性分子を基板表面に結合させる操作は、 他の シ リ ル化処理剤の共存下で行っ て も よい。 こ のための シ リ ル化処理剤の例 と して、 メ チル ト リ エ ト キシ シラ ン、 ジ メ チノレ ジェ ト キシ シラ ン、 ト リ メ チノレ ク ロ ロ シラ ン、 ェチル ト リ エ ト キシ シラ ン、 ジェチノレジェ ト キシ シラ ン . プロ ピル ト リ エ ト キ シ シラ ン、 プチル ト リ エ ト キシ シラ ン、 ブチル メ チルジェ ト キシシラ ン、 ペ ンチル ト リ エ ト キ シシラ ン、 へキシル ト リ エ ト キ シ シラ ン等のアルキル (ポ リ ） アルコキシシラ ンを挙げる こ とができ るがこ の 限りではない。

第 4 の方法と して、 高分子物質が基板そのものあるい は基板表面層を形成している場合には、 上記の表面活性 基を有する光活性化合物を基板表面に吸着結合させるか あるいは、 高分子表面に露出 している活性基に共有結合 によ り光活性分子を結合すればよい。 後者の場合、 例え ば高分子物質がポ リ ビニルアルコールであれば、 光活性 分子をァセタール 合やエステル結合あるいはゥ レ 夕 ン 結合によ って、 基板の表面層に結合する。 こ のために、 例えばホル ミ ル基ゃク ロ 口ホル ミ ル基あるいはィ ソ シァ ナー ト基等の共有結合形成基を持つ光活性分子を調製し これをポ リ ビニルアルコールを溶解しない溶媒に溶かし こ の溶液にポ リ ビニルアルコ ール膜を持つ基扳を浸潰 し て反応させればよい。 処理反応速度を高めるには、 ァセ タール化であれば P — ト ルエ ンスルホ ン酸のよ う な触媒 酸を添加すればよいし、 エステル化ゃゥ レタ ン化であれ ば反応で生成する酸を除去するために ト リ エチルァ ミ ン やピ リ ジ ンな どの塩基を添加すればよい。

次に、 光活性分子を結合させた高分子、 または光活性 分子を添加 した高分子を調製し、 これを基板上に薄膜と して塗布する方法を述べる。 先ず、 光活性分子を結合さ せた高分子を調製する方法を説明する。 光活性分子を高 分子の側鎖あるいは主鎖に結合するためには、 光活性分 子を有する単量体を重合させるか、 あるいは、 高分子物 質にその化学構造に適 した反応性残基を有する光活性分 子を結合させる。

前者の重合法においては、 と く に、 ラ ジカル重合能を 有する （メ タ） ア ク リ ル基を有する光活性分子が単量体 と して好適であ り、 重合させる こ とによ り側鎖に光活性 分子を結合 した高分子が容易に得られる。 ポ リ エステル ポ リ ア ミ ド、 ポ リ イ ミ ドな どの重縮合反応やポ リ ウ レタ ンな どの重付加反応によ る高分子の場合では、 光活性分 子を有する二官能性単量体を調製すればよい。 二官能性 単量体と しては例えばケィ ヒ酸ビニルがあげられる。 重 合によ って得られる光活性分子を結合した高分子化合物 は光活性分子を有する単量体のみを重合させたホ モポ リ マ ー 、 光活性分子を有する単量体と他の単量体とを重合 させたコポ リ マーのいずれでも よい。 他の単量体と して は、 例えばメ チル （メ タ） ァ ク リ レー ト、 ェチル （メ 夕） ァ ク リ レー ト、 ブチノレ （ メ タ） ァ ク リ レー ト、 2 — ェチルへキシル （メ タ） ァ ク リ レー ト等があげられる。 光活性分子を有する単量体と他の単量体との使用割合を 変化させる こ とによ って、 高分子中の光活性分子の結合 量を調節する こ とができ る。 その使用割合は、 単量体の 構造に も依存するが、 1 ： 0 から 1 ： 1 0 0 、 よ り好ま し く は 1 ： 0 カヽら 1 ： 5 0 の範囲である。

後者の、 高分子物質にその化学構造に適 した反応性残 基を有する光活性分子を結合させる場合、 上記第 4 の方 法が利用でき る。 用い られる高分子の例と して、 ポ リ ビ ニルア ル コ ー ル、 スチ レ ン 一無水マ レ イ ン酸共重合体、 ポ リ メ 夕 ク リ ル酸グ リ シジルあるいはその共重合体な ど を挙げる こ とができ るが、 こ の限りてはない。

このよ う な光活性分子を主鎖も し く は側鎖に持つ高分 子薄膜を基板表面に設ける方法と しては、 回転塗布法が 好ま しい。 又、 こ の種の高分子をラ ン グ ミ ュア一ブロ ジ エ ツ ト法によ って基板上に設けて も よい。 さ らには、 こ れらの高分子溶液に基板を浸潰 して吸着させて も よい。 膜厚は 1 m以下で十分である。

光活性分子を添加 した高分子を用いる方法を説明する こ の方法は、 高分子中に予め光活性分子を溶解又は均一 に分散させておき、 これを基板表面に薄膜状に塗布する 方法である。 この場合の高分子な らびに光活性分子は、 後述する二色性分子の溶液に用いる溶媒に溶解しないも のでなければな らない。 高分子と して、 例えばポ リ イ ミ ド類はと く に水やアルコール類な どの溶媒に不溶である ので好ま しいが、 この限りではない。

次に、 基板上に設けられた光活性分子層に直線偏光を 照射する操作を説明する。 照射する偏光の波長は、 光活 性分子が吸収する波長であれば特に制限はな く 、 例えば 可視光線のみな らず紫外線や赤外線の領域の光線でも よ い。 光源と しては、 水銀灯、 キセ ノ ン灯、 蛍光灯、 ケ ミ 力 ノレ ラ ン プ、 ヘ リ ウ ム 一 カ ド ミ ウ ム レ ーザ、 ア ルゴ ン レ 一ザ、 ク リ プ ト ン レーザ、 ヘ リ ウム一 ネオ ン レーザ、 半 導体レーザ、 さ らには、 太陽光な どのいずれでも よ く 、 光活性分子の吸収波長領域や光照射時間、 あ る いは照射 面積な どによ って選択すればよい。 直線偏光とするには これらの光源から発する光に直線偏光素子や直線偏光板 を組み合わせればよい。 こ のための偏光素子や偏光板と しては、 例えばグラ ン ト ム ソ ンプ リ ズ厶な どのプ リ ズム 系素子、 二色性分子を溶解または吸着 して延伸 した高分 子膜からなる偏光素子や偏光板があげられる。 さ らには 本発明によ って製造される偏光素子 （板） も利用する こ とができ る。 こ こ で使用する直線偏光の露光エネルギー は、 波長、 光活性分子の構造、 結合状態、 照射温度な ど によ り異なるが、 l m J Z c m ² から 1 O J Z c m ² の 範囲が望ま しい。 尚、 レーザを光源とする場合は、 レ ー ザビーム自体が直線偏光であれば偏光素子 （板） を必要 と しない。

偏光パター ンを光活性分子層に焼き付けるためには、 希望するマス クパター ンを通 して直線偏光を光活性分子 層に照射すればよい。 レ ンズ等を用いて直線偏光を発散 させた り集光する こ とによ り、 パタ ー ンを大き く 拡大 し た り、 逆にきわめて微細なパター ン とする こ とができ る , 又、 レーザを光源とする場合であって、 レーザビーム自 体が直線偏光であれば、 フ ァ ラデー素子のよ う な偏光面 回転素子と組み合わせる こ とによ って、 きわめて微細な パター ンを自在に描画でき る。 さ らに、 光活性分子の直 線偏光による分子軸配向変化は可逆的であるから、 マス クパタ ー ン ごとに異なる偏光軸の直線偏光を照射する こ とによ りパター ンを自由に重ね書きする こ とができ る。 尚、 複雑なパター ンを有する偏光素子 （板） を一枚製造 すれば、 その偏光素子 （板） をマス クパター ン とする こ とによ り、 従来困難であった複雑なパター ンを有する偏 光素子 （板） を、 直線偏光照射という簡便な方法で多数 製造する こ とができ る。

このよ う に して得られる一定方向に分子軸の配列 した 光活性分子層に二色性分子を吸着させるだけで、 即ち、 光活性分子層の上に二色性分子層を設けるだけで、 二色 性分子の分子軸が、 光活性分子の分子軸の配列方向、 即 ち光活性分子層に照射した直線偏光の偏光軸で規定され た方向 に配列 し、 かつ偏光軸が固定 さ れて偏光素子 (板） と しての性質が発揮される こ とは意外なこ とであ つた。 従来の方法においては、 ガラスや高分子膜表面を ラ ビン グ処理する と、 表面に発生 した微細な溝に沿って 色素分子が配列する と推察されている。 しかしながら、 本発明においては、 このよ う な溝の発生な しに、 光活性 分子の配列自体がその上に吸着する二色性分子の配列を 規定する こ とになる。

本発明で用いられる二色性分子は、 それ自身または集 合体で一定方向に配列する こ とによ り、 偏光性を示す化 合物であ り、 例えば芳香族系環構造を有する化合物が好 ま しい。 芳香族系環構造と しては、 ベンゼン、 ナフ タ リ ン、 ア ン ト ラ セ ン、 フ エ ナ ン ト レ ン のほ力、に、 チア ゾ一 ル、 ピ リ ジ ン、 ピ リ ミ ジ ン、 ピ リ ダ ジ ン、 ピラ ジ ン、 キ ノ リ ンな どの複素環ある いはこれ らの 4級塩、 さ らには こ れ ら とベンゼンやナフ タ リ ンな ど との縮合環が特に好 ま しい。 又、 こ れ らの芳香族系環にスルホ ン酸基、 ア ミ ノ 基、 水酸基な どの親水性置換基が導入されている こ と が好ま しい。

二色性分子と しては、 例えばァ ゾ系色素、 スチルベ ン 系色素、 ピラ ゾロ ン系色素、 ト リ フ エニル メ タ ン系色素 キノ リ ン系色素、 ォキサジ ン系色素、 チア ジ ン系色素、 ア ン ト ラ キノ ン系色素等の色素系化合物をあげる こ とが でき る。 水溶性の ものが好ま しいが、 こ の限 り ではない 又、 こ れ らの二色性分子にスルホ ン酸基、 ア ミ ノ 基、 水 酸基な どの親水性置換基が導入されている こ とが好ま し い。 二色性分子の具体例 と しては、 例えば C . I .

D i r e c t B l u e 6 7、 C . I . D i r e c t B l u e 9 0、 C . I . D i r e c t G r e e n

5 9、 C . I . D i r e c t V i o l e t 4 8、 C , I . D i r e c t R e d 3 9、 C . I .

D i r e c t R e d 7 9、 C . I . D i r e c t R e d 8 1 、 C . I . D i r e c R e d 8 3、 C . I . D i r e c t R e d 8 9、 C . I .

D i r e c t O r a n g e 3 9、 C . I .

D i r e c t O r a n g e 7 2、 C . I . A c i d R e d 3 7等が挙げ られ、 さ らに特開平 1 一 1 6 1 2 0 2号、 特開平 1 一 1 7 2 9 0 6号、 特開平 1 一 1 7 2 9 0 7号、 特開平 1 — 1 8 3 6 0 2号、 特開平 1 一 2 4 8 1 0 5 号、 特開平 1 一 2 6 5 2 0 5 号の各公報記載の 色素等が挙げられる。 これらの色素のう ち代表的な もの の構造を次に示す。

C. に Direct Blue 67

C. I. Direct Orange 72

CJ. Direct Red 83

C.I. Direct Green 59

及び

QiJDirecL Violet 48_

C.I. Acid Red 37 直線偏光を照射した基板上の光活性分子層に、 これら の二色性分子を異方性吸着させる方法を次に説明する。 上記の二色性分子単独、 または、 二種以上の混合物を水 メ タ ノ ール、 エタ ノ ールな どの親水性溶媒も し く はその 含水溶媒に溶解する。 濃度は、 好ま し く は 0 . 1 〜 1 0 wZw %、 よ り好ま し く は 0 . 5 〜 5 wZw %程度であ る。 又、 こ の溶液に界面活性剤を加える こ と もでき る。 界面活性剤と しては、 カチオ ン系、 ノ ニオ ン系、 ァニォ ン系のいずれでも使用でき るが、 ノ ニオ ン界面活性剤が 好ま しい。 次に、 こ の二色性分子の溶液を該基板表面に 滴下してから、 コ一夕 一によ り、 又は回転塗布法によ り 均一の厚みを持つ二色性分子の層を設ける。 あるいは、 こ の二色性分子の溶液に、 直線偏光を照射した光活性分 子層を有する基板を浸潰 した後、 これを引き上げる。 均 一の二色性分子の濃度を得るために、 引き上げる速度は 一定に保つこ とが好ま しい。 二色性分子層の厚さ は、 偏 光特性の向上という観点から、 薄い方が好ま し く 、 例え ば 1 0 〃以下、 特に 0 . 1 〜 2 〃である こ とが好ま しい 二色性分子の溶液を付着させた基板は乾燥され、 固体 状態の二色性分子層が形成される こ とによ り、 本発明の 偏光素子 （板） が得られる。 溶媒の種類、 二色性分子の 種類、 塗布した二色性分子の溶液の量、 二色性分子の濃 度な どによ って乾燥条件は異なるが、 温度と しては室温 〜 1 0 0 °C、 好ま し く は室温〜 5 0 °C、 湿度は 2 0 〜 8 0 % R H、 好ま し く は 3 0 〜 7 0 % R H程度がよい。 こ のよ う に して調製された異方性吸着二色性分子層は 例えばァモルフ ォ スや結晶等の固体状態にあるが、 その 二色性分子層は通常機械的強度に劣るので、 その表面に 保護層が設けられる。 こ の保護層は、 通常二色性分子層 を紫外線硬化性や熱硬化性の透明な高分子膜でコーティ ン グした り、 あるいはポ リ エステルフ ィ ル厶ゃ酢酸セル ロースフ ィ ルム等の透明な高分子膜でラ ミ ネー 卜する こ と等の被覆法によ り設けられる。

本発明の偏光素子 （板） を製造する際に、 光活性分子 層にコ ロナ放電処理や紫外線照射を行う こ とによ ってさ らに偏光特性を高める こ とが可能である。 コ ロナ放電処 理は光活性分子層上に行い、 直線偏光照射の前に行う こ とが好ま しいが特にこ の限りではない。 コ ロナ放電処理 を行う装置と しては市販の各種コ ロナ放電処理機が適用 可能である。 コ ロナ放電処理の条件は、 光活性分子層を 設けた基板の種類、 光活性分子層の組成や厚さ、 コ ロナ 放電処理後に塗布する二色性分子層の組成や膜厚等の条 件によ って異なるが、 1 回当た りの処理に際 しては、 ェ ネルギー密度と して 2 0〜 4 0 0 W · m i n ' m— ²、 好 ま し く は 5 0〜 3 0 0 W · m i n ， m— ²程度である。 又 1 回の処理で不十分な場合は 2 回以上処理を行う こ とが でき る。 又、 紫外線照射は光活性分子層上に行い、 直線 偏光照射の前に行う こ とが好ま しいが特にこ の限りでは ない。 使用する紫外線の波長は、 特に制限はないが、 例 えば 3 0 0 n m以下の遠紫外線が好ま しい。 又、 紫外線 照射は酸素気流下に行な う こ とが好ま しい。 紫外線照射 を行う装置と しては市販の各種紫外線照射が適用可能で ある。 紫外線照射の条件は、 光活性分子層を設けた基板 の種類、 光活性分子層の組成や厚さ、 紫外線照射後に塗 布する二色性分子層の組成や膜厚等の条件によ って異な るが、 照射時間は長 く て も数分程度で十分である。

本発明の偏光素子 （板） は外的応力を加えな く と も 自 由な曲面上で任意の軸を持つ偏光層を設ける こ とができ る。 例えば、 本発明で使用 している光活性分子層をサン グラスやゴー グル等の曲面上に設け、 直線偏光を照射し たのち二色性分子層を設ける こ とで任意の偏光軸の偏光 サン グラスやゴーグル等の偏光素子 （板） を作成する こ とができ る。

本発明の偏光素子 （板） には、 その製造過程でそれ自 体が濃淡を有する階調を付与した り、 多数の偏光軸を有 するパター ンを付与する こ とができ る。 階調を付与した 階調表示偏光素子 （板） は、 光活性分子層に偏光パター ンを焼き付ける際、 濃淡を有するマス クパター ンや写真 のネガフ ィ ルムを通した直線偏光を利用する こ とによ り 製造でき る。 又、 多数の偏光軸を有する多軸偏光素子

(板） は、 光活性分子層に偏光パター ンを焼き付ける際 偏光軸の異なる直線偏光を異なる部分に照射する こ とに よ り製造でき る。

本発明の偏光素子 （板） を使用 して、 立体表示偏光素 子 （板） を製造する こ とができ る。 立体表示とは二次元 で描かれた写真や図、 絵等を特殊な手法を用いて三次元 的に表現する こ とである。 例えば、 赤や青で描かれた印 刷物を左右の レ ンズをそれぞれ赤や青に着色した眼鏡を 通して見た りする方法や、 目の焦点をずらすこ とで立体 的にみせる方法がある。 又、 偏光投影装置を使用 して得 られた像を左右で偏光軸の違う偏光素子 （板） を通すこ とによ り、 立体映像を得る方法もあるが、 平面上の偏光 素子 （板） を他の偏光素子 （板） を通して見る こ とによ り立体像を得る方法はまだ存在しない。 図形や模様を表 示するためには、 ある限られた範囲のみに偏光特性を持 たせた り、 1 つの平面上に 2 つ以上の偏光軸を有する こ とが必要である。 本発明の偏光素子 （板） は、 偏光軸の 同一も し く は異なる微細なパター ンを描 く こ とができ る ので、 立体表示偏光素子 （板） を製造するのに好適であ る。 こ の立体表示偏光素子 （板） を製造するには、 左目 用 と右目用の偏光素子 （板） が必要である。 それぞれ希 望するマス クパター ンや写真のネガフ ィ ルムを通して直 線偏光で露光して光活性分子層に偏光パター ンを焼き付 ければよい。 この とき、 左目用 と右目用 とで直線偏光の 偏光軸をずら しておけば、 それぞれ対応する偏光素子 (板） を製造する こ とができ る。 ずらす角度は例えば ± 4 5 度、 ± 9 0 度、 ± 1 3 5 度が好ま しい。 これらの 偏光素子 （板） を一定の距離を置いた位置に並べるか、 あるいは重ねる こ とによ り立体表示偏光素子 （板） を製 造する こ とができ る。 又、 微細な ドッ ト によ り作成され た左目用のマス ク と右目用のマス クを用いる と、 偏光軸 の異な る左 目 用 の像 と右 目 用 の像を一枚の偏光素子 (板） に焼き付ける こ とができ る。

実施例

以下実施例によ り、 光活性分子を有する化合物の合成法 を含めた本発明をさ らに具体的に説明するが、 本発明が これらの実施例に限定される ものではない。 実施例中、 部は特に限定しない限り重量部を示す。 また、 偏光率は 次の計算式によ り算出 した。

ϋ光率 (%) = { (Υ₂ -Υ, )/(Υ₂ +Υι ) } ^{1 /2} x 100

( Υ 2 ： 平行透過率（％) 、 Υ , ： 直交透過率（％) ) 実施例 1

4 — メ タ ク リ ロイルォキシァ ゾベンゼンをベンゼンに 溶解して 2 0 重量％溶液と し、 ァゾビスイ ソプチロニ ト リ ルを開始剤と して脱気下で 6 0 °Cで 1 2 時間重合させ る。 得られたァゾベ ンゼンを有する高分子 1 0 部と ト ル ェン 9 0 部よ り なる溶液を硬質ガラス上に回転塗布する , こ の基板を 1 0 5 °Cで 1 0 分加熱して乾燥させる。

光源は 5 0 O W/ h の超高圧水銀ラ ンプを使用 し、 力 ッ トォフ フ イ ノレターで可視光と し （ > 4 0 0 n m ) 、 さ らに偏光板を通して直線偏光とする。 こ の直線偏光を、 偏光板の偏光軸に対し平行に置いた上記基板の塗布面上 に室温で、 5 0 c mの距離から 1 分間照射する。

C . I . D i r e c t B 1 u e 6 7 1 0 部にエマ ルゲン 1 0 8 (ノ ニオ ン界面活性剤 ： （株） 花王製） 1 部を加え 8 9 部の蒸留水で希釈して水溶液とする。 この 色素水溶液を上記基板の直線偏光照射面上に回転塗布後

2 5 °C、 5 0 % R Hの条件で乾燥して本発明の偏光素子

(板） を得る。

こ の基板を偏光板を通して観察する と明暗のコ ン ト ラ ス トが現れる。 そ して偏光板を回転させる と 9 0 度毎に 明暗が反転し、 通常の偏光板と同 じ挙動を示す。 こ の偏 光素子 （板） の各波長における単板透過率、 平均単板透 過率 （ Y _s ： 各波長における単板透過率の平均） 、 こ の 偏光素子 （板） 2 枚の偏光軸を平行 （ Y ₂ ) 及び直交

( Υ 1 ) に した時のそれぞれの透過率、 偏光率及び平均 偏光率 （ /0 ： 各波長における偏光率の平均） は以下のよ う になる。

表 1

波長 過 率 偏光率 (nm) 単板 ） 平行（％) 直交（％) (¾)

400 57.48 42. 14 33. 13 34.55

420 61.39 41. 60 31.02 38.23

440 60.36 39.88 26. 10 45.58

460 57.49 37.44 17.81 59.54

480 52.55 35.38 9.53 75.80

500 47.37 34. 39 4.85 86.72

520 44.20 33. 17 2.77 91.97

540 42.47 32.52 2.06 93.83

560 41.40 32. 15 2. 11 93. 64

580 41.84 32. 14 2.83 91.54

600 43.23 33.09 4. 42 87.38

620 45.71 34.38 7.39 80. 34

640 49.78 36.31 12. 96 68. 86

660 54.55 39.02 20.51 55.72

680 58.85 41.93 27. 17 46.20

700 63.48 45.79 34.82 36.74 平均 51.38 67. 92 実施例 2

4 一 メ 夕 ク リ ロ イ ルォキシァ ゾベンゼ ン と メ タ ク リ ル 酸メ チルを 1 ： 9 モル比でベ ンゼンに溶解させて 2 0 重 量 溶液と し、 実施例 1 と同様に して重合を行う。 得ら れた高分子 1 0 部と ト ルェ ン 9 0 部よ り なる溶液を硬質 ガラス上に回転塗布し、 1 0 5 °Cで 1 0分加熱乾燥した 後、 実施例 1 と同様の方法で直線偏光を照射する。 つい で、 直線偏光を照射した面上に、 C . I . D i r e c t B 1 u e 6 7 5部と C . I . D i r e c t

O r a n g e 7 2 5部を混合し、 ェマルゲン 1 0 8 1 部を加え 8 9部の蒸留水で希釈した色素水溶液を回転 塗布後、 2 5 °C、 5 0 % R Hの条件で乾燥して本発明の 偏光素子 （板） を得る。 こ の偏光素子 （板） の各波長に お け る 単板透過率、 平均単板透過率、 こ の偏光素子 (板） 2枚の偏光軸を平行及び直交に した時のそれぞれ の透過率、 偏光率及び平均偏光率は以下のよ うである。

2

波長 過 率 偏光率

(nm) 単板（％) 平行（％) 直交（％) (%)

平均 41. 05 77. 30 実施例 3

実施例 1 と同様に して、 ベ ン ジ リ デンァニ リ ンを側鎖 に有する メ タ ク リ ル酸エステルの高分子を合成し、 こ の 高分子 1 0 部と トルェ ン 9 0 部よ り なる溶液を硬質ガラ ス上に回転塗布し、 1 0 5 °Cで 1 0 分加熱乾燥する。 こ の基板の塗布面上に、 超高圧水銀灯からの光にカ ツ トォ フ フ ィ ルター （ > 3 4 0 n m ) および偏光子を組み合わ せて得た直線偏光を照射する。 ついで、 実施例 2 と同様 の方法で染料溶液を塗布乾燥 して本発明の偏光素子 (板） を得る。

実施例 4 . スチルベンを有する高分子膜を用いた偏光素 子 （板） の製造

6 —へキシロキシスチルベンを側鎖に有する メ 夕 ク リ ル酸エステルの高分子を合成し、 こ の高分子 0 部と ト ルェ ン 9 0 部よ り なる溶液を硬質ガラス上に回転塗布し 1 0 5 °Cで 1 0 分加熱乾燥する。 実施例 3 と同様の方法 で直線偏光を照射した後、 実施例 2 と同様の方法で染料 溶液を塗布乾燥して本発明の偏光素子 （板） を得る。 実施例 5 . ス ピロ ピラ ンを有する高分子膜を用いた偏光 素子の合成

6 一二 ト ロイ ン ド リ ノ ス ピロべンゾピラ ンを側鎖に有 する メ タ ク リ ル酸エステルの高分子を合成し、 こ の高分 子 1 0 部と ト ルエ ン 9 0 部よ り なる溶液を硬質ガラス上 に回転塗布し、 1 0 5 °Cで 1 0 分加熱乾燥する。 こ の基 板の塗布面上に実施例 3 と同様の方法で直線偏光を照射 した後、 実施例 2 と同様の方法で染料溶液を塗布乾燥 し て本発明の偏光素子 （板） を得る。

実施例 6 . ポ リ フ ッ化ビニ リ デンフ イ ルムを用いた偏光 素子 （板）

実施例 1 で用いたァゾベ ンゼンを含む高分子 0 . 1 部 と ト ルエ ン 9 9 . 9 部よ りなる溶液をポ リ フ ッ化ビニ リ デンフ ィ ルム上に回転塗布し、 1 0 5 °Cで 1 0 分加熱乾 燥する。 実施例 1 と同様に、 こ の基板に直線偏光を照射 した後、 染料溶液を塗布後、 2 5 °C、 5 0 % R Hの条件 で乾燥し、 塗布面をポ リ エチ レ ンテ レ フ 夕 レー ト フ ィ ル ムでラ ミ ネー ト して本発明の偏光素子 （板） を得る。 実施例 7 . 階調表示偏光素子 （板）

実施例 1 で得られるァゾベ ンゼン基を有する高分子 1 0 部と トルエン 9 0 部よ り なる溶液を硬質ガラス上に回 転塗布し、 1 0 5 °Cで 1 0 分加熱乾燥する。 こ の基板の 塗布面上に、 段階的にコ ン ト ラス トが変化しているマス クパター ンを置き、 その上よ り超高圧水銀灯からの光に カ ツ トォフ フ イ ノレター （ > 3 4 0 n m ) および偏光子を 組み合わせて得た直線偏光を、 室温で 5 0 c mの距離か ら 1 分間照射する。 実施例 1 と同様の方法で染料溶液を 塗布乾燥して本発明の偏光素子 （板） を得る。 別途作成 の偏光板を通してこ の素子を観察する と、 段階的にコ ン ト ラス トのあるマス クパター ンの像が得られる。 そ して 偏光板を回転させる と 9 0 度毎に明暗が反転した像が得 られる。

実施例 8 . 階調表示偏光素子 （板）

実施例 1 で得られるァゾベ ンゼン基を有する高分子 1 0 部と ト ルエ ン 9 0 部よ り なる溶液を硬質ガラス上に回 転塗布し、 1 0 5 でで 1 0 分間加熱乾燥する。 そ して、 写真のネガフ ィ ルムを上記基板上に置き、 実施例 1 と同 様の方法で得た可視線偏光を、 室温で 5 0 c mの距離か ら 1 分間照射する。 実施例 1 と同様の方法で染料溶液を 塗布乾燥して本発明の偏光素子 （板） を得る。 別途作成 の偏光板を通してこ の基板を観察する と、 写真のネガフ イ ルムの像が得られる。 また、 偏光板を 9 0 度回転させ る と明暗が反転し、 ポジの像が得られる。

実施例 9 . 多軸偏光素子 （板）

実施例 1 で得られるァゾベンゼン基を有する高分子 1 部と トルエン 9 9 部よ り なる溶液に ト リ ァセチルセル口 一ス フ イ ルムを浸漬 し、 引き上げる。 空気中で自然乾燥 した後、 実施例 1 と同様の方法で得た直線偏光を、 偏光 板の偏光軸に対し平行に置いた上記基板の上に、 室温で 5 0 c mの距離から 1 分間照射する。 次に偏光軸を 9 0 度回転させた後、 マス クパター ンを上記基板上に置き、 室温で 5 0 c mの距離から可視線偏光を 1 分間照射する , 実施例 1 と同 じバイオ レ ツ ト染料の水溶液を上記基板に 回転塗布後、 2 5 °C、 5 0 % R Hの条件で乾燥して本発 明の偏光素子 （板） を得る。 別途作成の偏光板を通して こ の基板を観察する と、 マスクパター ンの像が明暗のコ ン ト ラス トで得られる。 そ して、 偏光板を回転させる と 9 0 度毎に明暗が反転した像が得られる。

実施例 1 0 . 多軸偏光素子 （板）

実施例 1 で得られるァゾベ ンゼン基を有する高分子 1 部と ト ルエン 9 9 部よ り なる溶液に ト リ アセチルセル口 —ス フ イ ルムを浸漬 し、 引き上げる。 空気中で自然乾燥 した後、 実施例 1 と同様の方法で得た直線偏光を、 偏光 板の偏光軸に対し平行に置いた上記基板の上に、 室温で 5 0 c mの距離から 1 分間照射する。 つぎに偏光軸を 4 5 度回転させた後、 ス ト ライ プ状のマス クパター ンを上 記基板上の右側に置き、 左側は露光しないよ う に隠 し、 室温で 5 0 c mの距離から可視線偏光を 1 分間照射する さ らに偏光軸を 4 5 度回転させた後、 上記基板上の左側 に幾何模様状の ス クパター ンを置き、 右側を隠 して直 線偏光を 1 分間照射する。 実施例 1 と同様のバイ オ レ ツ ト染料の水溶液を上記基板に回 塗布後、 2 5 ° ( 、 5 0 % R Hの条件で乾燥して本発明の偏光素子 （板） を得る , 別途作成の偏光板を通してこ の基板を観察する と、 ス ト ライ プ状の像が右側に得られる。 偏光板を 4 5 度回転す る と、 ス ト ライ プ状の像が消失し、 かわり に左側に幾何 模様状の像が得られる。 偏光板を 9 0 度回転する と、 左 側の幾何模様状の像が消え、 右側にス ト ライ プ状の像が 反転像と して得られる。 偏光板を 1 3 5 度回転する と、 右側のス ト ライ プ状の像が消え、 左側に幾何模様状の像 が反転像と して得られる。 そ して、 偏光板を 1 8 0 度回 転する と、 左側の幾何模様状の像が消え、 右側にス ト ラ イ ブ状の像が得られ、 一番は じめ と同 じ像となる。

実施例 1 1 . 多軸偏光素子 （板）

第 1 図〜第 3 図に示す装置を使用 し、 帯状の連続した 多軸偏光素子 （板） を作成する。 第 1 図は光活性分子層 を設ける装置の略図である。 ト リ ァセチルセル口一スフ イ ルムを（a) のフ イ ノレム ロ ールにセ ッ ト し、 （b) の皿中 の高分子溶液 （実施例 1 で得られる高分子 1 部と ト ルェ ン 9 9部よ り なる） に、 （c) の浸漬ロールを回転させな がら浸潰し、 自然乾燥させ、 （d) の巻取り ロールで巻取 る。

第 2図は可視線偏光の照射装置の略図である。 （a) に 光活性分子層を設けたフ ィ ルムをセ ッ ト し、 （b) の超高 圧水銀ラ ンプと（c) の偏光素子から得た可視線偏光を照 射し、 （d) の巻取り ロ ールで巻取る。 （c) の偏光素子は 幅 2 c mの直線偏光を得る こ とができ、 フ ィ ルムを 2 c m移動する ごとに偏光軸をフ ィ ル厶の辺に対し平行と 垂直とに切り替えて使用する。

第 3図は二色性分子層を設ける装置の略図である。 (a) に偏光を照射した光活性分子層を設けたフ ィ ルムを セ ッ ト し、 （b) の皿中の二色性分子の水溶液に浸漬 した (c) のグラ ビアロールを用いてフ ィ ルム上に転写する。 そのま ま 2 5でで自然乾燥したのち、 （d) の巻取り 口一 ルで巻き取る。 （b) の皿中の二色性分子の水溶液は、 バ ィ ォ レ ッ ト染料 （ C . I . D i r e c t B l u e 6 7 ) 1 0部にエマルゲン 1 0 8 を 1 部を加え、 8 9部の 蒸留水で希釈した ものを使用する。

完成したフ ィ ルム状の多軸偏光素子 （板） を別途作成 の偏光板を通して観察する と、 2 c mの明暗のス ト ラ イ プの像が得られ、 また偏光板を 9 0度回転させる と、 明 暗のス ト ライプが反転した像が得られる。 これは 2 c m 幅のそれぞれ直交 した軸を持つ二軸の偏光素子 （板） で ある こ と力 わ力、る。

実施例 1 2 . 立体表示偏光素子 （板）

実施例 1 で得られるァゾベ ンゼン基を有する高分子 1 部と トルエン 9 9 部よ り なる溶液を 2枚の ト リ ァセチル セルロ ース （ T A C ) フ イ ルム上に回転塗布し、 1 0 5 でで 1 0 分加熱乾燥する。 光源は 5 0 0 W Z h の超高圧 水銀ラ ンプを使用 し、 カ ツ トオフ フ ィ ルターで可視光と し （ > 4 0 0 n m ) 、 さ らに偏光軸を— 4 5 度に した偏 光板を通して直線偏光とする。 こ の直線偏光を、 偏光板 の偏光軸に対し平行に置いた上記基板のう ちの 1 枚の塗 布面上に、 室温で 5 0 c mの距離から 1 分間照射する。 そ して、 偏光軸を 4 5 度に して左目用のマス クを置き、 1 分間照射する。 実施例 1 と同様の方法で染料溶液を塗 布乾燥して本発明の左目用の偏光素子 （板） を得る。

次に偏光板の偏光軸を 0 度に し、 も う 1 枚の基板に可 視線偏光を 5 0 c mの距離から 1 分間照射する。 つぎに 偏光軸を 9 0 度に して右目用のマス ク を置き、 可視線偏 光を 1 分間照射する。 実施例 1 と同様の方法で染料溶液 を塗布乾燥して本発明の右目用の偏光素子 （板） を得る , これらの 2 枚の基板を重ね合わせて立体表示偏光素子 と し、 眼鏡の レ ンズの部分に左が一 4 5 度、 右が 0 度の 偏光板を張り付けた ものを通したと こ ろ、 像が浮かび上 がり立体的な像が得られる。

実施例 1 3 . 曲面偏光素子 （板） 実施例 1 で得られるァゾベンゼン基を有する高分子 1 0部と ト ルエ ン 9 0部よ り なる溶液中に硬質ガラス製の 時計皿を浸漬し、 1 0 5 °Cで 1 0分間加熱して乾燥させ 実施例 1 と同様の方法で直線偏光を照射する。 次いで、 C . I . D i r e c t O r a n g e 7 2、 C . I . D i r e c t B l u e 6 7、 C . I . D i r e c t G r e e n 5 1 よ り なる黒色染料 （ B l a c k l ) 1 0部にエマルゲン 1 0 8 を 1 部を加え 8 9部の蒸留水で 希釈して水溶液と した ものを回転塗布し、 2 5 ^DC、 5 0 % R Hの条件で乾燥して本発明の偏光素子 （板） を得る この基板を偏光板を通して観察する と明暗のコ ン ト ラス トが現れる。 そ して偏光板を回転させる と 9 0度毎に明 暗が反転し、 通常の偏光板と同 じ挙動を示す。 こ の偏光 素子 （板） の平均単板透過率 Y _s は 3 0 % . 平均偏光率 pは 7 8. 8 %である。

実施例 1 4 . 曲面偏光素子 （板）

実施例 1 で得られるァゾベ ンゼンを含む高分子 1 0部 と トルエン 9 0部よ り なる溶液を市販の眼鏡レ ンズ上に 回転塗布し、 1 0 5 °Cで 1 0分間加熱乾燥する。 4 0 W のブラ ッ ク ラ ンプ （ B L ) を偏光板を通して直線偏 光と し、 偏光板の偏光軸に対し平行に置いた上記眼鏡レ ンズの塗布面上に室温で 1 0分間照射する。 照射した面 上に実施例 1 3 の色素水溶液を回転塗布後、 2 5 °C、 5 0 % R Hの条件で乾燥して本発明の偏光素子 （板） を得 る。 こ の偏光素子 （板） の平均単板透過率 Y _s は 3 2 % , 平均偏光率 P は 7 7 . 1 %である。

実施例 1 5 . 曲面偏光素子 （板）

実施例 2 で得られる高分子 1 0 部と ト ルエ ン 9 0 部よ りなる溶液を市販の眼鏡レ ンズ上に回転塗布し、 1 0 5 でで 1 0 分間加熱して乾燥する。 実施例 1 3 と同様に直 線偏光を照射し、 色素溶液を塗布乾燥して、 本発明の偏 光素子 （板） を得る。 こ の偏光素子 （板） の平均単板透 過率 Y _s は 4 2 . 1 %、 平均偏光率 p は 7 5 . 6 %であ る o

実施例 1 6 . 曲面偏光素子 （板）

2 — メ タ ク リ ロ イ ゾレオキシァ ゾベ ンゼンをベンゼンに 溶解して 2 0 重量％溶液と し、 ァ ゾビスイ ソプチロニ ト リ ルを開始剤と して脱気下で 6 0 °Cで 1 2 時間重合させ る。 得られたァゾベ ンゼンを有する高分子 1 0 部と ト ル ェン 9 0 部よ りなる溶液を市販の眼鏡レ ンズ上に回転塗 布し、 1 0 5 °Cで 1 0 分間加熱して乾燥させる。 ついで 実施例 1 3 と同様に眼鏡レ ンズ上の塗布面に直線偏光を 照射し、 色素水溶液を塗布乾燥して、 本発明の偏光素子 (板） を得る。 こ の偏光素子 （板） の平均単板透過率 Y _s は 2 9 . 5 %、 平均偏光率 0 は 7 0 . 2 %である。 実施例 1 7 . 曲面偏光素子 （板）

( 4 ， ー メ タ ク リ ロイ ノレオキシ） 一 4 ー シァ ノ ア ゾべ ンゼンをベ ンゼンに溶解して 2 0 重量％溶液と し、 ァゾ ビスイ ソプチロニ ト リ ルを開始剤と して脱気下で 6 0 °C で 1 2 時間重合させる。 得られたシァ ノ アゾベ ンゼンを 有する高分子 1 0 部と T H F 9 0 部よ りなる溶液を市販 の眼鏡レ ンズ上に回転塗布し、 1 0 5 °Cで 1 0 分間加熱 して乾燥させる。 ついで実施例 1 3 と同様に眼鏡レ ンズ 上の塗布面に直線偏光を照射し、 色素水溶液を塗布乾燥 して、 本発明の偏光素子 （板） を得る。 こ の偏光素子 (板） の平均単板透過率 Y _s は 2 8 . 1 %、 平均偏光率 P は 6 8 . 9 %である。

実施例 1 8 . 曲面偏光素子 （板）

4 — メ 夕 ク リ ロイ ルォキシスチルベンをベンゼンに溶 解して 2 0 重量％溶液と し、 ァゾビスイ ソプチロニ ト リ ルを開始剤と して脱気下で 6 0 でで 1 2 時間重合させる 得られるァゾベンゼンを有する高分子 1 0 部と ト ルエ ン

9 0 部よ り なる溶液を市販の眼鏡レ ンズ上に回転塗布し

1 0 5 °Cで 1 0 分間加熱して乾燥させる。 ついで実施例 1 3 と同様に眼鏡レ ンズ上の塗布面に直線偏光を照射し 色素水溶液を塗布乾燥して、 本発明の偏光素子 （板） を 得る。 こ の偏光素子 （板） の平均単板透過率 Y _s は 3 2 4 %、 平均偏光率 p は 7 6 . 3 %である。

実施例 1 9 . コ ロナ放電処理

実施例 1 で得られるァゾベンゼンを含む高分子 1 0 部 と ト ルエ ン 9 0 部よ り なる溶液を T A C フ ィ ルム上に回 転塗布し、 1 0 5 °Cで 1 0 分加熱して乾燥する。 こ の フ イ ルム上に移動速度 1 S m Z s e c 、 設定エネルギー 1 5 0 W · m i η · πι -²でコ ロナ放電処理を実施する。 実 施例 1 3 と同様に直線偏光を照射し、 色素水溶液を塗布 乾燥して、 本発明の偏光素子 （板） を得る。 こ の偏光素 子 （板） の平均単板透過率 Y _s は 3 5 % . 平均偏光率 p は 9 3 %である。

実施例 2 0 — 2 4 . コ ロ ナ放電処理

ヒ ドロキシ基を有する光活性分子をメ タ ク リ ロイ ルク 口 ライ ドでエステル化して単量体と し、 実施例 1 と同様 にラ ジカル重合させて高分子を得る。 こ の高分子溶液を 実施例 1 と同様に してフ ィ ルム基材表面に塗布し、 乾燥 して薄膜と した後、 表 3 記載の条件でコ ロ ナ放電処理す る。 次いで実施例 1 3 と同様に して直線偏光照射し、 色 素水溶液を塗布乾燥して、 本発明の偏光素子 （板） を得 る。 こ の偏光素子 （板） の平均単板透過率 Y s と平均偏 光率 P とを表 3 に示す。 なお、 表中 P E Tはポ リ エチ レ ンテ レ フ 夕 レー トを、 T A C は ト リ アセチルセルロース を、 P P はポ リ プロ ピレ ンを、 p — H A B は p — ヒ ドロ キシァゾベンゼンを、 0 — H A B は o — ヒ ドロキシァゾ ベンゼンを、 H C Aは ヒ ドロキシシァノ アゾベンゼンを H S は p — ヒ ドロキシスチルベンを意味する。

3 基材 活性分子 コ ロ ナ 放 電 処 理 条 件 Y P 移動速度 設定エネルギ- (%) (¾) m/mi n) (W*min/m²)

2 0 PET p-HAB 11 55 60 33.8 81.9

2 1 TAC p-HAB 1 5 150 34.6 95.4

2 2 TAC o-HAB 1 2 150 34.1 81.3

2 3 PP HCA 1 2 150 29.0 86.9

2 4 PET HS 1 2 150 30.7 87.6 実施例 2 5 紫外線処理

実施例 1 で得られるァゾベンゼンを含む高分子 1 0 部 と ト ルエ ン 9 0 部よ りなる溶液をガラス板上に回転塗布 し、 1 0 5 で 1 0 分加熱して乾燥する。 こ のガラス板 を日本レーザ電子 （株） 製 U Vオゾン ク リ ーナー N L — 11 ¥ 2 5 3 (ラ ンプ出カ 0 . 7 W、 主な ピー ク波長 1 8 5 n m及び 2 5 4 n m、 照射距離 1 0 c m ) のチ ャ ンノく 一に入れ、 酸素気流下 5 分間処理を施す。 次いで実施例 1 3 と同様に直線偏光を照射し、 色素水溶液を塗布乾燥 して、 本発明の偏光素子 （板） を得る。 こ の偏光素子 (板） の平均単板透過率 Y _s は 3 2 %、 平均偏光率 p は 8 9 %である。

本発明の偏光素子 （板） は、 予め基板表面層に光活性 分子を結合 も し く は分散し、 ついでこ の光活性分子が吸 収する波長を含む直線偏光を照射したのち、 こ の光活性 分子層に 1 種または 2種以上の二色性分子を吸着させる こ とによ り得られる。 このよ う な光化学的な方法によ り 偏光素子 （板） が得られる理由は、 直線偏光照射によ り 一定方向に分子軸の配列された光活性分子がその上に吸 着された固体状態の二色性分子の分子軸の配列方向を規 定するためと考え られる。 又光活性分子層をコ ロナ放電 処理や U V照射する こ とで、 透過率、 偏光率をよ り高め る こ とができ る。

本発明によれば、 直線偏光を照射した光活性分子に二 色性分子を吸着させるだけで偏光素子が得られるので、 延伸操作を必要と しないで容易に大面積の偏光素子が作 成でき る。 平面状の ものだけでな く 曲面状の ものでも製 造でき る。 また、 使用される二色性分子の構造は多様で あ り、 二色性分子の単独あるいはそれらの混合物の選択 によ って任意の色調を持つ偏光素子が製造でき る。 さ ら には、 その製法は光化学的な方法なので、 従来法では不 可能であったきわめて微細、 かつ、 複雑なパター ンを持 つ偏光素子が容易に製造でき る。 と く に、 二色性分子を 吸着させる前では、 光活性分子の配向は可逆的で、 直線 偏光軸の回転によ って光活性分子の分子軸の配列方向を 任意に変化させる こ とができ るので、 偏光軸の異なる複 数の直線偏光を照射する重ね書き によ って、 所望のバタ ー ンを焼き付ける こ とができ る し、 修正も容易である。 この光活性分子の分子配列は、 その上に固体状の二色性 分子の層が設け られる と、 偏光軸の異なる直線偏光を照 射して も、 もはや変化する こ とな く 、 長期にわたって安 定化する。 産業上の利用可能性

本発明によ り、 例えば階調表示偏光素子 （板） 、 多軸 偏光素子 （板） や曲面偏光素子 （板） が簡便な製造方法 で大量に作成でき、 又これらの偏光素子 （板） 同士、 あ るいは、 従来の直線偏光板と組み合わせる こ とによ って 例えば立体表示偏光素子 （板） 等の多様な可視表示装置 を製造する こ とができ る。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 光活性分子を有する層および該層に接した二色性 分子を含む層を有する偏光素子又は偏光板。

2. 光活性分子を有する層が基板上に設けられ、 二色 性分子を含む層の上に保護層が設けられている請求項 1 の偏光素子又は偏光板。

3. 光活性分子が、 非芳香族性の C = C、 非芳香族性 の C = N、 非芳香族性の N = Nから選ばれた少な く と も 一つの二重結合を含む分子である請求項 1 又は 2 の偏光 素子又は偏光板。

4. 二色性分子が固体状態にある請求項 1 又は 2 の偏 光素子又は偏光板。

5. 二色性分子が親水性置換基を有する化合物である 請求項 1 又は 2 の偏光素子又は偏光板。

6. 親水性置換基がスルホ ン酸基、 ァ ミ ノ 基又は水酸 基である請求項 5 の偏光素子又は偏光板。

7. 基板が平面状又は曲面状である請求項 2 の偏光素 子又は偏光板。

8. 基板上の光活性分子を有する層に直線偏光を照射 したのち、 該光活性分子層の上に二色性分子を含む層を 設ける こ とを特徴とする偏光素子又は偏光板の製造方法 9. 基板上の光活性分子を有する層にコ ロナ放電処理 又は紫外線照射処理を施すこ とを特徴とする請求項 8 の 偏光素子又は偏光板の製造方法。

1 0. 光活性分子を有する層および該層に接した二色 性分子を含む層を有する階調表示偏光素子又は偏光板。

1 1 . 基板上の光活性分子を有する層に直線偏光を、 濃淡を有するマス クを介して照射したのち、 該光活性分 子層の上に二色性分子を含む層を設ける こ とを特徴とす る階調表示偏光素子又は偏光板の製造方法。

1 2. 光活性分子を有する層および該層に接した二色 性分子を含む層を有する多軸偏光素子又は偏光板。

1 3. 基板上の光活性分子を有する層に、 異なる偏光 軸を有する 2 以上の直線偏光を照射し、 次いで該光活性 分子層の上に二色性分子を含む層を設ける こ とを特徴と する多軸偏光素子又は偏光板の製造方法。

1 4. 光活性分子を有する層および該層に接した二色 性分子を含む層を有する立体表示偏光素子又は偏光板。