DE69433486T2

DE69433486T2 - Polarisator,polarisationsplatte und verfahren zu deren herstellung

Info

Publication number: DE69433486T2
Application number: DE69433486T
Authority: DE
Inventors: Kunihiro Yokohama-shi ICHIMURA; Norio Ishizuki; Junji Toda
Original assignee: Nippon Kayaku Co Ltd
Current assignee: Nippon Kayaku Co Ltd
Priority date: 1993-09-10
Filing date: 1994-09-09
Publication date: 2004-10-14
Anticipated expiration: 2014-09-10
Also published as: EP0670506B1; KR100327764B1; SG78243A1; EP0670506A4; HK1003727A1; DE69433486D1; EP0670506A1; KR950704705A; CN1050672C; CN1114512A; WO1995007474A1; HK1049372A1; EP1275988A2; EP1275988A3; US5706131A; TW243499B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselementes oder einer Polarisationsplatte.
Polarisationselemente, die in Vorrichtungen zur Flüssigkristallanzeige, Sonnenbrillen, Schutzbrillen, etc. verwendet werden, werden durch ein Verfahren hergestellt, bei dem dichroitische Moleküle in einer Substanz mit einer hohen relativen Molekülmasse, wie Polyvinylalkohol, gelöst oder daran adsorbiert werden und die erzielte Schicht in eine Richtung gedehnt wird, um die dichroitischen Moleküle auszurichten. Sie werden ferner durch ein Verfahren hergestellt, bei dem dichroitische Moleküle an eine uniaxial gedehnte Polymerfolie adsorbiert werden. Die Achse der Polarisation des Polarisationselementes, welches durch eines dieser Verfahren erzielt wird, ist jedoch in einer Richtung fixiert und nur flache Polarisationselemente können durch diese Verfahren hergestellt werden. Für die Herstellung von verschiedenen Anzeigeelementen, einschließlich Flüssigkristallanzeige-Elemente, sind Polarisationselemente mit Polarisationseigenschaften in optionalen Richtungen notwendig, um ein feines Muster und ein Polarisationselement mit einer gekrümmten Oberfläche zu erzielen.
Für diesen Zweck wurde ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem die Oberfläche eines Glases oder einer Polymerfolie einer Reibungsbehandlung unterworfen wird, dass heißt, mit einem Stoff, Papier oder etwas ähnlichem wird in eine Richtung gerieben, und dann werden die dichroitschen Moleküle an der Oberfläche adsorbiert (siehe J. F. Dreyer, J. Phys. Colloid Chem., S. 52, 808 (1948)). Gemäß diesem Verfahren werden die dichroitschen Moleküle in einer Richtung gemäß der Reibungsrichtung ausgerichtet. Somit kann ein multiaxiales Polarisationselement mit Polarisationsachsen in verschiedenen Richtungen als eine Polarisationsplatte hergestellt werden, indem die Substratoberfläche zuvor einer Reibungsbehandlung in verschiedenen Richtungen ausgesetzt wird (siehe J. F. Dreyer, C. W. Ertel, Glass Industry, S. 29, 197 (1948) und Toshiaki Nose, Rumiko Yamaguchi und Susumu Sato, Collection of Papers in Japan Electronic Intelligence Society, J71C, 1188 (1988)). Bei diesem Herstellungsverfahren eines Polarisationselementes durch eine Reibungsbehandlung wird jedoch jede der Masken, die in der Polarisationsachse unterschiedliche Muster ergeben können, auf dem Substrat, das an der Oberfläche zu behandeln ist, angeordnet und nur der Bereich, der nicht von der Maske abgedeckt ist, wird mechanisch abgerieben. Somit können feine Muster, die in der Polarisationsachse unterschiedlich sind, nicht gezogen werden. Ferner kann solch ein Verfahren nicht bei einem abgestuften Anzeigemuster einer Fotographie, etc. oder bei einem komplizierten Muster angewandt werden. Ferner wird bei der Reibungsbehandlung der Polymeroberfläche durch das Reiben eine Reibungselektrizität erzeugt, die zur Adsorption von feinem Staub führt, so dass die Oberfläche verschmutzt wird. Ein Verfahren für die präzise und feine Kontrolle der Polarisationsachse in einer optionalen Richtung wurde somit noch nicht berichtet.
Für die Herstellung eines Polarisationselementes oder einer Polarisationsplatte mit einer gekrümmten Oberfläche, wie Sonnenbrillen und Schutzbrillen für das Skifahren ist es andererseits notwendig, ein flaches Polarisationselement durch die Anwendung von Hitze oder Kraft zu verarbeiten. Ferner ist ein Polarisationselement oder eine Polarisationsplatte in einem hochwertigen Zustand sehr teuer, da ein Vorgang, wie die Einkapselung mit einem Harz oder ein Überziehen, notwendig ist.
Eine Aufgabe gemäß der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens für die Herstellung eines Polarisationselementes oder einer Polarisationsplatte, welches das Dehnen einer Polymerfolie nicht erforderlich macht und das ein sehr feines Polarisationsmuster ermöglicht.
Die Erfinder haben zur Lösung dieser Aufgabe intensive Studien durchgeführt und im Ergebnis gefunden, dass dichroitische Moleküle anisotrop ausgerichtet werden, wenn eine photoaktive, molekulare Schicht, welche dazu in der Lage ist, eine Veränderung der molekularen Achse, die durch linear polarisiertes Licht hervorgerufen wird, durchzuführen, auf einem Substrat gebildet wird und mit linear polarisiertem Licht in einem Wellenlängenbereich bestrahlt wird, bei dem die molekulare Schicht das linear polarisierte Licht adsorbiert.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Anlage zur Herstellung einer separaten photoaktiven Schicht.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Bestrahlungsgerätes mit polarisiertem Licht von sichtbaren Strahlen.
3 zeigt eine schematische Darstellung einer Anlage zur Bildung einer dichroitischen, molekularen Schicht.
In der 1 zeigt (a) eine Folienrolle, (b) eine Wanne für die Polymerlösung, (c) eine Eintauchrolle und (d) eine Aufwickelrolle.
In der 2 zeigt (a) eine Folienrolle, (b) eine Ultrahochdruck-Quecksilberlampe, (c) ein Polarisationselement und (d) eine Aufwickelrolle.
In der 3 zeigt (a) eine Folienrolle, (b) eine Wanne für die wässrige Lösung der dichroitischen Moleküle, (c) eine Tiefdruckrolle und (d) eine Aufwickelrolle.
Die vorliegende Erfindung wurde auf Basis der Erkenntnis vervollständigt, dass dichroitische Moleküle anisotrop ausgerichtet werden, wenn eine molekulare Schicht, die einfach eine Veränderung der molekularen Achse durchführen kann, welche durch linear polarisiertes Licht hervorgerufen wird, das heißt eine photoaktive, molekulare Schicht wird auf einem Substrat ausgebildet und mit linear polarisiertem Licht in einem Wellenlängenbereich bestrahlt, bei dem die molekulare Schicht das linear polarisierte Licht adsorbiert. Anschließend wird eine dichroitische, molekulare Schicht auf der photoaktiven, molekularen Schicht ausgebildet. Im Detail bezieht sich die vorliegende Erfindung auf

(1) ein Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselementes oder einer Polarisationsplatte, gekennzeichnet durch die Bestrahlung einer ersten Schicht, die photoaktive Moleküle auf einem Substrat hat, mit linear polarisiertem Licht, was dazu führt, dass die molekularen Achsen der photoaktiven Moleküle in einer Richtung ausgerichtet sind, die durch die Polarisationsachse des linear polarisierten Lichtes bestimmt ist, wobei die photoaktiven Moleküle Moleküle sind, bei denen eine Veränderung der molekularen Achsenorientierung durch linear polarisiertes Licht hervorgerufen wird und die wenigstens eine Doppelbindung enthalten, die ausgewählt wird aus einer nicht-aromatischen C=C, einer nicht-aromatischen C=N und einer nicht-aromatischen N=N, und anschließende Bildung einer zweiten Schicht, die dichroitische Moleküle enthält, auf dieser ersten Schicht, was dazu führt, dass die molekularen Achsen der dichroitischen Moleküle in der Richtung der Ausrichtung der molekularen Achsen der photoaktiven Moleküle ausgerichtet werden,
(2) ein Verfahren für die Herstellung eines Polarisationselementes oder einer Polarisationsplatte gemäß dem obigen Gegenstand (1), dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht auf dem Substrat einer Coronarentladungsbehandlung oder einer Behandlung mit Ultraviolettbestrahlung unterworfen wird,
(3) ein Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselementes oder einer Polarisationsplatte gemäß dem obigen Gegenstand (1), gekennzeichnet durch die Bestrahlung der ersten Schicht mit linear polarisiertem Licht durch eine Maske, die aus Abschnitten mit unterschiedlicher Farbtiefe zusammengesetzt ist, und anschließender Bildung einer zweiten Schicht, und
(4) Verfahren zur Herstellung eines multiaxialen Polarisationselementes oder einer Polarisationsplatte gemäß dem obigen Gegenstand (1), gekennzeichnet durch die Bestrahlung der ersten Schicht mit zwei oder mehr Arten von linear polarisiertem Licht mit unterschiedlichen Drehachsen sowie die Bildung der zweiten Schicht, um ein multiaxiales Polarisationselement oder eine Polarisationsplatte herzustellen.

Als Substrat gemäß der vorliegenden Erfindung kann jedes Substrat verwendet werden, soweit die photoaktiven Moleküle daran gebunden oder darauf angeordnet werden können. Es werden beispielsweise verwendet Glasplatten aus Kieselglas, Hartglas, etc.; Quarzplatten; Kunststoffplatten und Schichten (Folien) aus verschiedenen Materialien, wie ABS-Harze, Acetalharze, Methacrylharze, Celluloseacetate, chlorierte Polyether, Ethylen-Vinylacetat-Copolymere, Fluorharze, Ionomere, Methylpentenpolymere, Nylons, Polyamide, Polycarbonate, Polyester (z. B. Polyethylenterephthalate und Polybutylenterephthalate), Polyimide, Polyphenylenoxide, Polyphenylensulfide, Polyallylsulfone, Polyarylate, Polyethylene, Polypropylene, Polystyrene, Polysulfone, Vinylacetatharze, Vinylidenchloridharze, AS-Harze, Vinylchloridharze, Alkydharze, Allylharze, Aminoharze, Harnstoffharze, Melaminharze, Epoxyharze, Phenolharze, nicht-gesättigte Polyesterharze, Silikonharze, Polyurethane, etc.; sowie Produkte, die erzielt werden durch Überziehen der Oberfläche der Glasplatte, der Quarzplatte oder der Kunststoffplatte oder der Schicht (Folie) mit einem Metalloxid (z. B. Siliciumoxid, Zinnoxid, Indiumoxid, Aluminiumoxid, Titaniumoxid, Chromoxid oder Zinkoxid), Siliciumnitrid, Siliciumkarbid oder ähnliches. Es können auch Substrate (Folien) verwendet werden, deren Oberflächen mit einem dünnen Metallfilm mit einem hohen Reflexionsvermögen beschichtet sind. Die oben erwähnten Substrate können entweder flach sein oder können eine gekrümmte Oberfläche aufweisen.
Die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendeten, photoaktiven Moleküle beziehen sich auf Moleküle, bei denen eine Veränderung der molekularen Achsenorientierung durch linear polarisiertes Licht hervorgerufen wird. Der hier verwendete Ausdruck „Veränderung der molekularen Achsenorientierung" bezieht sich auf ein Phänomen, wobei die Richtung der molekularen Achse durch die Absorption der Energie von linear polarisiertem Licht verändert wird. Als photoaktive Moleküle für diesen Zweck werden wirkungsvoll Moleküle verwendet, die wenigstens eine Doppelbindung enthalten, die aus C=C, C=N und N=N ausgewählt ist und die nicht-aromatisch ist. Die von den photoaktiven Molekülen absorbierte Wellenlänge des Lichtes umfasst nicht nur den sichtbaren Lichtbereich, sondern auch den Bereich der ultravioletten Strahlen sowie der Infrarotstrahlung, die visuell nicht beobachtbar sind. Wenn eine Schicht aus photoaktiven Molekülen mit linear polarisiertem Licht mit einem Wellenlängenbereich bestrahlt wird, wo die Moleküle das linear polarisierte Licht absorbieren, wird eine Veränderung der molekularen Achsenorientierung einfach hervorgerufen.
Das Phänomen der Veränderung der molekularen Achsenorientierung, welche durch die Bestrahlung mit linear polarisiertem Licht hervorgerufen wird, wird wie folgt erklärt, wobei die folgende Erläuterung gut bekannt ist. Im Grundzustand des Ethylens, dass heißt, des einfachsten Moleküls mit einer nicht-aromatischen Doppelbindung, befinden sich zwei Kohlenstoffatome und vier Wasserstoffatome auf der gleichen Ebene. Andererseits bilden die Ebenen, die durch zwei H-C-H Atomgruppen gebildet werden, in einem leicht angeregten Zustand eine gedrehte Struktur, bei der sich die Ebenen im rechten Winkel durchdringen. Es ist zu vermuten, dass in einem leicht angeregten Zustand die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendeten photoaktiven Moleküle ihre Ebenheit verlieren, die durch die oben erwähnte Doppelbindungen) hervorgebracht wird, und das eine Veränderung der molekularen Achsenorientierung im Verlaufe des Rückgangs zu dem Grundzustand via eine gedrehte Struktur, welche durch den Verlust der Ebenheit ausgebildet wird, hervorgerufen wird. Die Veränderung der molekularen Achsenorientierung läuft somit aufgrund der geometrischen Isomerisierung durch die Bestrahlung mit Licht ab, ohne dass eine molekulare Strukturveränderung hervorgerufen wird. Es ist zum Beispiel gut bekannt, dass viele Verbindungen des Azobenzentyps, die eine oder mehrere, nicht-aromatische N=N Bindungen besitzen, durch ultraviolette Strahlen einer geometrischen Photoisomerisierung von der trans-Form zu der cis-Form unterliegen, aber andererseits kaum einer geometrischen Photoisomerisierung durch Licht mit einer längeren Wellenlänge unterliegen, da die Umwandlung von der cis-Form zu der trans-Form bevorzugt im Falle von diesem Licht geschieht. Es ist auch bekannt, dass in einigen Fällen im wesentlichen keine geometrische Photoisomerisierung beobachtet wird, da die Umwandlung von der cis-Form zu der trans-Form thermisch und schnell stattfindet. Eine Verbindung mit einer oder mehreren, nicht-aromatischen C=N Bindungen kann bei Bestrahlung mit Licht ein geometrisches Isomer werden, wobei es aber in seine thermodynamisch stabile Originalstruktur zurückkehren wird aufgrund der Instabilität des Isomers. Daher unterliegt die Verbindung zum Beispiel bei Raumtemperatur keiner wesentlichen Fotoisomerisierung. Ferner erleben viele der Verbindungen mit einer oder mehreren, nicht-aromatischen C=C Bindungen eine geometrische Photoisomerisierung, wobei sie aber, wie im Falle von Azobenzen, keiner substantiellen geometrischen Isomerisierung durch Licht in einem Wellenlängenbereich unterliegen, der für die Isomerisierung von der cis-Form in die trans-Form geeignet ist. Jedoch selbst in solch einem Fall, wo anscheinend keine Photoisomerisierungsreaktion stattfindet, wird eine Veränderung der molekularen Achsenorientierung durch eine Bestrahlung mit linear polarisiertem Licht einfach hervorgerufen. Somit können die Verbindungen mit diesen Eigenschaften auch als photoaktive Moleküle gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Spezifische Beispiele für photoaktive Moleküle, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden, werden unten angegeben. Verbindungen mit einer oder mehreren, nicht-aromatischen N=N Bindungen sind durch aromatische Azoverbindungen dargestellt, wie Azobenzen, Azonaphthalen, Bisazoverbindungen, Formazan, etc., sowie Verbindungen des Azoxybenzen-Grundgerüstes. Beispiele für solche Verbindungen werden unten angegeben, wobei aber die Verbindungen nicht darauf beschränkt sind.
Verbindungen mit einer oder mehreren, nicht-aromatischen C=N Bindungen sind durch aromatische Schiffsche Basen und aromatische Hydrazone dargestellt. Beispiele davon werden unten angegeben, wobei aber die Verbindungen nicht darauf beschränkt sind.
Verbindungen mit einer oder mehreren, nicht-aromatischen C=C Bindungen sind dargestellt durch Polyene, Stilben, Stilbazol, Stilbazolium, Zimtsäure, Indigo, Thioindigo und Hemithioindigo. Beispiele davon werden unten angegeben, wobei die Verbindungen aber nicht darauf beschränkt sind.
Bei der vorliegenden Erfindung können auch Verbindungen verwendet werden, die keiner wesentlichen Photoisomerisierungsreaktion durch die Bestrahlung mit Licht bei Raumtemperatur unterliegen, da sie sofort in ihre Originalstrukturen zurückkehren aufgrund der Instabilität ihrer geometrischen Photoisomere, sowie Verbindungen, die überhaupt keiner geometrischen Photoisomerisierungsreaktion unterliegen. Die folgenden Cyanine und Merocyanine sind beispielhaft dargestellte Verbindungen, wobei aber die oben erwähnten Verbindungen nicht darauf beschränkt sind.
Ferner können andere photoaktive Moleküle verwendet werden; die eine nicht-aromatische C=C Bindung oder eine C=N Bindung im Spiroring haben und die reversibel ihre molekulare Struktur bei der Bestrahlung mit Licht verändern, zum Beispiel die unten beschriebenen Spiropyrane und Spirooxazine. Diese photoaktiven Moleküle haben eine von der oben erwähnten, molekularen Struktur unterschiedliche Molekularstruktur, wobei spekuliert werden kann, dass aufgrund der nicht-aromatischen C=C Bindung oder der C=N Bindung, die in dem Molekül enthalten ist, reversible Ringöffnungs- und Ringschließreaktionen des Spirorings durch die Wirkung des Lichtes hervorgerufen werden, so dass eine Veränderung der molekularen Achsenorientierung stattfindet.
Die obigen, photoaktiven Moleküle sind durch die Grundgerüste der Verbindungen mit den oben erwähnten Doppelbindungen dargestellt. An diese Gerüste kann einer oder können mehrere Substituenten gebunden werden, die ausgewählt werden zum Beispiel aus Alkylgruppen, wie Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Hexyl, etc.; Alkoxygruppen, wie Methoxy, Ethoxy, Propoxy, Butoxy, etc.; Allylgruppe; Allyloxygruppe; Cyanogruppe; Alkoxycarbonylgruppen, wie Methoxycarbonyl, Ethoxycarbonyl, etc.; Hydroxygruppe; Dialkylaminogruppen, wie Dimethylamino, Diethylamino, etc. und Nitrogruppe. Bevorzugte Substituienten sind insbesondere dargestellt durch C₁-C₆ Alkylgruppen, C₁-C₆ Alkoxygruppen, die Cyanogruppe und die C₁-C₆ Alkoxycarbonylgruppen, was zu einer ähnlichen Struktur wie die eines Flüssigkristallmoleküls führt.
Um auf einem Substrat eine photoaktive, molekulare Schicht auszubilden, die zu einer reversiblen Veränderung der molekularen Achsenorientierung in der Lage ist, gibt es gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur physikalischen oder chemischen Bindung der photoaktiven Moleküle an die Oberfläche des Substrates in Abhängigkeit von den Oberflächeneigenschaften des Substrates, sowie ein Verfahren, bei dem zunächst ein Polymer mit daran gebundenen photoaktiven Molekülen oder ein Polymer mit darin eingelagerten, photoaktiven Molekülen hergestellt wird und diese Polymere dann in der Form einer dünnen Schicht auf dem Substrat aufgetragen werden. Jedes dieser Verfahren kann verwendet werden, Die durch die Fixierung der photoaktiven Moleküle auf der Substratoberfläche gebildeten Schichten, dass heißt, die Schicht, welche durch Bindung der photoaktiven Moleküle an die Substratoberfläche gebildet wird, und die Schicht, die durch Auftragen des Polymers mit daran gebundenen, photoaktiven Molekülen auf das Substrat in Form einer dünnen Schicht gebildet wird, besitzen einen stabilen Orientierungszustand der photoaktiven Moleküle und sind somit bevorzugt.
Zunächst wird im folgenden das Verfahren zur Bindung der photoaktiven Moleküle an die Substratoberfläche beschrieben. Wenn das Substrat ein Silylglas ist, wird für diesen Zweck zum Beispiel das für die Flüssigkristallorientierung verwendete Verfahren benutzt (siehe J. Cognard „Molecular Crystals and Liquid Crystals", Supplement 1 (1982), S. 1).
Als ein erstes Verfahren für die Bindung der photoaktiven Moleküle an die Substratoberfläche wird eine Verfahren dargestellt, bei dem eine Lösung in einem Lösungsmittel der photoaktiven Moleküle, welche die oben erwähnten, nicht-aromatischen Doppelbindungen und die unten erwähnte, oberflächenaktive Gruppe besitzen, auf die Substratoberfläche aufgebracht wird, um die photoaktiven Moleküle durch Adsorption zu binden. Die oberflächenaktive Gruppe ist dargestellt durch Carbonsäurereste, Malonsäurerest, Carbamoylgruppe, Tetraalkylammoniumgruppen, Alkylpyridiniumreste, Alkylchinolinium-reste, Carboxylatochromrest, Esterreste, Nitrilrest, Harnstoffrest, Aminogruppe, Hydroxylgruppe und Betainrest. Wenn die photoaktiven Moleküle flüssig sind, können sie direkt auf der Substratoberfläche angewandt werden.
Als zweites Verfahren kann die Langmuir-Blodgett-Technik verwendet werden, wobei die photoaktiven Moleküle mit der oben dargestellten, oberflächenaktiven Gruppe auf der Wasseroberfläche in Form einer Monoschicht ausgebreitet werden und diese Monoschicht auf ein Substrat übertragen wird, um wenigstens eine Schicht zu erzielen. Für diesen Zweck sind zum Beispiel die Carboxylgruppe, Carbamoylgruppe, Aminogruppe, Ammoniumgruppe, Tetraalkylammoniumgruppen und die Hydroxylgruppe bevorzugt.
Bei dem dritten Verfahren werden die photoaktiven Moleküle über eine Silylgruppe an die Substratoberfläche gebunden. Spezifische Beispiele für dieses Verfahren sind ein Verfahren, wo die photoaktiven Moleküle mit einer substituierten Silylgruppe mit wenigstens einem Halogenatom oder einer Alkoxygruppe als der oder die Substituenten an die Substratoberfläche gebunden werden, und ein Verfahren, wo die photoaktiven Moleküle mit einer Carboxylgruppe oder einer Acrylgruppe einer Kondensationsreaktion oder einer Additionsreaktion mit der Substratoberfläche unterworfen werden, die mit einem Silylierungsmittel, das eine Aminogruppe enthält, behandelt wurde. Bei dem ersten Verfahren wird zunächst die Silylgruppe in die photoaktiven Moleküle eingeführt und die Oberfläche des Kieselglases wird dann mit den photoaktiven Molekülen behandelt. Die substituierte Silylgruppe mit wenigstens einem Halogenatom oder einer Alkoxygruppe, als der oder die Substituenten, wird veranschaulicht durch die Trichlorsilylgruppe, Trimethoxysilylgruppe und die Triethoxysilylgruppe. Bei dem letzteren Verfahren umfasst das Silylierungsmittel mit einer Aminogruppe zum Beispiel Aminopropyltrichlorsilan, Aminobutyltrichlorsilan, Aminopropyltrimethoxysilan und Aminopropyltriethoxysilan. Das Verfahren zur Bindung der photoaktiven Moleküle an die Substratoberfläche kann in Gegenwart eines anderen Silylierungsmittels durchgeführt werden. Als Silylierungsmittel für diesen Zweck können Alkyl(poly)alkoxysilane, wie Methyltriethoxysilan, Dimethyldiethoxysilan, Trimethylchlorsilan, Ethyltriethoxysilan, Diethyldiethoxysilan, Propyltriethoxysilan, Butyltriethoxysilan, Butylmethyldiethoxysilan, Pentyltriethoxysilan, Hexyltriethoxysilan, etc. genannt werden. Das Silylierungsmittel ist jedoch nicht darauf beschränkt.
Ein viertes Verfahren ist das folgende. Wenn eine hochmolekulare Substanz das Substrat selbst bildet oder die Oberflächenschicht des Substrates, wird eine photoaktive Verbindung mit der oben erwähnten, oberflächenaktiven Gruppe an die Substratoberfläche durch Adsorption gebunden oder die photoaktiven Moleküle werden mittels kovalenter Bindungen an aktive Gruppen, die auf der Polymeroberfläche auftreten, gebunden. Wenn die hochmolekulare Substanz im letzteren Fall zum Beispiel ein Polyvinylalkohol ist, werden die photoaktiven Moleküle an der Oberflächenschicht des Substrates durch Acetalverbindungen, Esterverbindungen oder Urethanverbindungen gebunden. Für diesen Zweck werden photoaktive Moleküle mit einer Gruppe, die eine kovalente Bindung bildet, wie eine Formylgruppe, Chlorformylgruppe oder Isocyanatgruppe, hergestellt und dann in einem Lösungsmittel gelöst, welches den Polyvinylalkohol nicht löst. Das Substrat mit einem Polyvinylalkohol-Film wird in die erzielte Lösung eingetaucht, um die Reaktion durchzuführen. Um die Behandlungsreaktionsrate zu erhöhen, ist die Zugabe eines Katalysators, wie p-Toluolsulfonsäure, im Falle der Acetalisierung ausreichend. Die Zugabe einer Base (z. B. Triethylamin oder Pyridin) zur Entfernung einer durch die Reaktion gebildeten Säure ist im Falle der Veresterung oder der Umwandlung zu einem Urethan ausreichend.
Im folgenden wird das Verfahren zur Herstellung eines Polymers mit damit verbundenen photoaktiven Molekülen oder eines Polymers mit darin eingelagerten, photoaktiven Molekülen, und der anschließenden Anwendung dieser Polymere in der Form einer dünnen Schicht auf dem Substrat beschrieben. Zunächst wird ein Verfahren zur Herstellung des Polymers mit daran gebundenen, photoaktiven Molekülen erläutert. Für die Bindung der photoaktiven Moleküle an die Seitenketten oder die Hauptkette eines Polymers wird ein Monomer mit der. photoaktiven Molekülen polymerisiert oder die photoaktiven Moleküle mit einem reaktiven Rest, der für die chemische Struktur des Substrates geeignet ist, werden an die hochmolekulare Substanz gebunden.
Bei dem ersten Verfahren, dass heißt, dem Polymerisationsverfahren, sind photoaktive Moleküle mit einer Methacrylgruppe, die radikalisch polymerisiert werden können, als Monomer geeignet. Ein Polymer mit den an die Seitenketten gebundenen, photoaktiven Moleküle kann dann einfach durch Polymerisation des Monomers erzielt werden. Im Fall eines Polymers, das durch eine Polykondensationsreaktion (z. B. ein Polyester, Polyamid oder Polyimid) erzielt wird, oder eines Polymers, das durch eine Polyadditionsreaktion (z. B. ein Polyurethan) erzielt wird, ist die Herstellung eines bifunktionellen Monomers mit photoaktiven Molekülen ausreichend. Als bifunktionelles Monomer sei Vinylcinnamat genannt. Die Polymerverbindung mit den daran gebundenen, photoaktiven Molekülen, die durch Polymerisation erzielt wird, kann entweder ein Homopolymer sein, das durch die Polymerisierung nur eines Monomers mit photoaktiven Molekülen erzielt wird, oder ein Copolymer, das durch Polymerisierung eines Monomers mit photoaktiven Molekülen und einem anderen Monomer erzielt wird. Das andere Monomer umfasst zum Beispiel Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Butylmethacrylat und 2-Ethylhexylmethacrylat. Die Menge der an das Polymer gebundenen, photoaktiven Moleküle kann durch Veränderung des Anwendungsverhältnisses des Monomers mit den photoaktiven Molekülen zu dem anderen Monomer eingestellt werden. Obwohl dies abhängig ist von den Strukturen der Monomere, erstreckt sich das Anwendungsverhältnis von 1 : 0 bis 1 : 100, vorzugsweise von 1 : 0 bis 1 : 50.
Bei dem letzteren Verfahren, bei dem an eine hochmolekulare Substanz die photoaktiven Moleküle mit einem reaktiven Rest, der für die chemische Struktur der Substanz geeignet ist, gebunden werden, kann das oben erwähnte, vierte Verfahren verwendet werden. Als Beispiele für das verwendete Polymer dienen Polyvinylalkohole, Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymere, Polyglycidylmethacrylate sowie Copolymere davon. Das Polymer ist jedoch nicht darauf beschränkt.
Als Verfahren zur Ausbildung einer dünnen Schicht von solch einem Polymer mit photoaktiven Molekülen in der Hauptkette oder den Seitenketten auf der Substratoberfläche, wird die Spinnbeschichtungstechnik bevorzugt. Es ist auch möglich, solch ein Polymer auf dem Substrat durch die Langmuir-Blodgett-Technik zu bilden. Ferner kann das Substrat in eine Lösung von solch einem Polymer eingetaucht werden, um das Polymer auf dem Substrat zu adsorbieren. Als Filmdicke ist 1 μm oder weniger ausreichend.
Das Verfahren unter Verwendung eines Polymers mit darin eingelagerten, photoaktiven Molekülen wird nun erläutert. Dieses Verfahren umfasst das Lösen oder das gleichförmige Dispergieren von photoaktiven Molekülen in einem Polymer und das Aufbringen der erzielten Lösung oder der erzielten Dispersion auf die Substratoberfläche in Form einer dünnen Schicht. In diesem Fall sollte das Polymer und die photoaktiven Moleküle in einem Lösungsmittel nichtlöslich sein, welches in der Lösung der im folgenden beschriebenen, dichroitischen Moleküle verwendet wird. Zum Beispiel sind Polyimide als das Polymer bevorzugt, da sie insbesondere in Lösungsmittel, wie Wasser und Alkohole, unlöslich sind, wobei das Polymer aber nicht darauf beschränkt ist.
Im folgenden wird das Verfahren zur Bestrahlung der photoaktiven, molekularen Schicht, die auf dem Substrat ausgebildet ist, mit einem linear polarisiertem Licht erläutert. Die Wellenlänge des polarisierten Lichtes, welches für die Bestrahlung verwendet wird, ist nicht besonders eingeschränkt, solange es eine Wellenlänge ist, bei der die photoaktiven Moleküle das polarisierte Licht absorbieren. So kann zum Beispiel nicht nur sichtbares, sondern auch Licht im ultravioletten und infraroten Bereich verwendet werden. Als Lichtquelle kann eine Quecksilberlampe, Xenonlampe, fluoreszierende Lampe, chemische Lampe, Helium-Cadmium-Laser, Argonlaser, Kryptonlaser, Helium-Neon-Laser, Halbleiterlaser, Sonnenlicht, etc. verwendet werden. Die Lichtquelle kann in Abhängigkeit von dem Bereich der Adsorptionswellenlänge der photoaktiven Moleküle, der Lichtbestrahlungszeit, der Bestrahlungsfläche, etc. ausgewählt werden. Um linear polarisiertes Licht zu erzielen, ist es ausreichend, dass Licht von den oben erwähnten Lichtquellen mit einem Polarisationselement für linear polarisiertes Licht oder mit einer Polarisationsplatte für linear polarisiertes Licht kombiniert wird. Als Polarisationselement oder Polarisationsplatte für diesen Zweck seien Elemente des Prismentyps genannt, wie ein Glan-Thompson-Prisma, sowie Polarisationselemente und Polarisationsplatten, die aus einem Polymerfilm hergestellt sind, der erzielt wird durch Lösung oder Adsorption von dichroitischen Molekülen, wobei anschließend eine Streckung erfolgt. Ferner kann ein Polarisationselement (platte), das gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wird, auch verwendet werden. Obgleich die Belichtungsenergie des linear polarisierten Lichtes in Abhängigkeit von der Wellenlänge, der Struktur und dem Bindungszustand der photoaktiven Moleküle, der Bestrahlungstemperatur, etc. variiert, ist ein Bereich von 1 mJ/cm² bis 10 mJ/cm² bevorzugt. Wenn ein Laser als Lichtquelle verwendet wird, ist kein Polarisationselement (platte) notwendig, wenn der Laserstrahl selbst das linear polarisierte Licht darstellt.
Um ein Polarisationsmuster auf die photoaktive, molekulare Schicht zu backen, ist es ausreichend, dass die photoaktive, molekulare Schicht mit linear polarisiertem Licht durch ein gewünschtes Maskenmuster bestrahlt wird. Ein vergrößertes Muster oder ein sehr feines Muster kann durch Divergenz beziehungsweise Kondensation von linear polarisiertem Licht durch die Verwendung einer Linse oder etwas ähnlichem erzielt werden. Wenn ein Laser als Lichtquelle verwendet wird und der Laserstrahl selbst das linear polarisierte Licht darstellt, kann ein sehr feines Muster freigezogen werden, indem der Laser mit einem Element für die Drehung der Polarisationsebene, wie ein Faraday-Element, kombiniert wird. Da eine Veränderung der molekularen Achsenorientierung der photoaktiven Moleküle, die durch linear polarisiertes Licht hervorgerufen wird, reversibel ist, können die freigezogenen Muster übereinander angeordnet werden, indem mit linear polarisiertem Licht, das für unterschiedliche Maskenmuster verschiedene Polarisationsachsen aufweist, bestrahlt wird. Nach Herstellung eines Polarisationselementes (platte) mit einem komplizierten Muster macht die Verwendung von diesem Polarisationselement (platte) als ein Maskenmuster es möglich, eine große Menge von Polarisationselementen (platten) mit einem komplizierten Muster, die schwierig herzustellen sind, herzustellen, indem mit linear polarisiertem Licht bestrahlt wird, was eine einfache Methode darstellt.
Es ist überraschend, dass die bloße Adsorption von dichroitischen Molekülen auf der so erzielten, photoaktiven, molekularen Schicht, in der die molekularen Achsen in eine bestimmte Richtung ausgerichtet werden, dass heißt, die bloße Bildung einer dichroitischen, molekularen Schicht auf der photoaktiven, molekularen Schicht, die molekularen Achsen der dichroitischen Moleküle in die Richtung der Ausrichtung der photoaktiven Moleküle ausrichtet, dass heißt, die Richtung, die durch die Polarisationsachse des linear polarisierten Lichtes bestimmt wird, welches auf die photoaktive, molekulare Schicht fällt und die Darstellung von Eigenschaften eines Polarisationselementes (platte) durch die Fixierung seiner Polarisationsachse ermöglicht. Bei konventionellen Verfahren wird vermutet, dass Farbstoffmoleküle entlang von feinen Rillen, die auf der Oberfläche ausgebildet sind, ausgerichtet werden, wenn die Oberfläche eines Glases oder einer Polymerschicht einer Reibungsbehandlung unterliegt. Bei der vorliegenden Erfindung bestimmt jedoch die Ausrichtung der photoaktiven Moleküle per se die Ausrichtung der daran adsorbierten, dichroitischen Moleküle, ohne das solche Rillen ausgebildet werden.
Die bei der vorliegenden Erfindung verwendeten, dichroitischen Moleküle sind Moleküle einer Verbindung, die Polarisationseigenschaften durch Ausrichtung der Moleküle selbst oder ihrer Aggregate in einer bestimmten Richtung zeigen. Zum Beispiel sind Verbindungen mit einer aromatischen Ringstruktur bevorzugt. Als aromatische Ringstruktur sind Benzen, Naphthalen, Anthracen, Phenanthren, heterocyclische Ringe (z. B. Thiazol, Pyridin, Pyrimidin, Pyridazin, Pyrazin und Chinolin), quaternäre Salze davon und kondensierte Ringe von diesen Verbindungen und Benzen, Naphthalen, etc. besonders bevorzugt. Zusätzlich ist bevorzugt, dass ein hydrophiler Substituent, wie eine Sulfonsäuregruppe, Aminogruppe oder eine Hydroxylgruppe, in diese aromatischen Ringe eingeführt wird.
Die dichroitischen Moleküle können dargestellt werden durch Verbindungen des Farbstofftyps, wie Azofarbstoffe, Stilbenfarbstoffe, Pyrazolonfarbstoffe, Triphenylmethanfarbstoffe, Chinolinfarbstoffe, Oxazinfarbstoffe, Thiazinfarbstoffe, Anthrachinonfarbstoffe, etc.. Wasserlösliche Verbindungen werden bevorzugt, wobei die dichroitischen Moleküle aber nicht darauf beschränkt sind. Ferner ist bevorzugt, dass ein hydrophiler Substituent, wie eine Sulfonsäuregruppe, Aminogruppe oder Hydroxylgruppe, in diese dichroitischen Moleküle eingeführt wird. Spezifische Beispiele für dichroitische Moleküle sind C.I. Direct Blue 67, C.I. Direct Blue 90, C.I. Direct Green 59, C.I. Direct Violet 48, C.I. Direct Red 39, C.I. Direct Red 79, C.I. Direct Red 81, C.I. Direct Red 83, C.I. Direct Red 89, C.I. Direct Orange 39, C.I. Direct Orange 72, C.I. Acid Red 37 und die Farbstoffe, die beschrieben sind in JP-A-1-161202, JP-A-1-172906, JP-A-1-172907, JP-A-1-183602, JP-A-1-248105 und JP-A-1-265205. Die Strukturen von typischen Farbstoffen unter diesen Farbstoffen insgesamt sind im folgenden dargestellt.
C.I. Direct Blue 67
C.I. Direct Orange 72
C.I. Direct Red 83
C.I. Direct Green 59
C.I. Direct Violet 48
C.I. Acid Red 37
Ein Verfahren für die anisotrope Adsorption der dichroitschen Moleküle auf der photoaktiven, molekularen Schicht auf dem Substrat, die mit dem linear polarisiertem Licht bestrahlt wird, wird nun erläutert. Eine Verbindung, die aus den oben erwähnten, dichroitischen Molekülen ausgewählt wird, oder eine Mischung von zwei oder mehr der ausgewählten Verbindungen wird in einem hydrophilen Lösungsmittel, wie Wasser, Methanol oder Ethanol, oder einem wässrigen Lösungsmittel davon gelöst. Die Konzentration beträgt vorzugsweise etwa 0,1–10 Gew./Gew.-%, wobei etwa 0,5–5 Gewicht/Gewichtsprozent mehr bevorzugt sind. Ein oberflächenwirksames Mittel kann der erzielten Lösung zugesetzt werden. Als oberflächenwirksames Mittel kann jedes kationische, nicht-ionische und anionische Tensid verwendet werden, obwohl nicht-ionische Mittel bevorzugt sind. Die Lösung mit den dichroitischen Molekülen wird dann auf die Substratoberfläche getropft, wobei anschließend eine Schicht der dichroitischen Moleküle mit einer einheitlichen Dicke unter Verwendung eines Überziehgerätes oder mittels einer Spinnbeschichtungstechnik gebildet wird. Alternativ wird das Substrat mit der photoaktiven, molekularen Schicht, die mit linear polarisiertem Licht bestrahlt ist, in die Lösung mit den dichroitischen Molekülen eingetaucht und dann herausgezogen. Für die Erzielung einer einheitlichen Konzentration an dichroitischen Molekülen ist es bevorzugt, die Herausziehrate konstant zu halten. Die Dicke der dichroitischen, molekularen Schicht ist unter dem Gesichtspunkt der Verbesserung der Polarisationseigenschaften vorzugsweise klein und beträgt vorzugsweise zum Beispiel 10 μ oder weniger, wobei besonders 0,1 bis 2 μ bevorzugt sind.
Das Substrat mit der daran gebundenen Lösung der dichroitischen Moleküle wird getrocknet, um eine dichroitische, molekulare Schicht in einem festen Zustand zu bilden, wodurch das Polarisationselement (platte) erzielt wird. Obgleich die Trocknungsbedingungen variiert werden in Abhängigkeit von der Art des Lösungsmittels, der Art der dichroitischen Moleküle, dem Volumen der verwendeten Lösung mit den dichroitischen Molekülen, der Konzentration der dichroitischen Moleküle, etc., beträgt die Temperatur von Raumtemperatur bis 100°C, wobei der Bereich von Raumtemperatur bis 50°C bevorzugt ist. Die Luftfeuchtigkeit beträgt 20 bis 80% relative Luftfeuchtigkeit, wobei 30–70% relative Luftfeuchtigkeit bevorzugt sind.
Die so durch anisotrope Adsorption hergestellte, dichroitische, molekulare Schicht liegt in einem festen Zustand vor, zum Beispiel in einem amorphen Zustand oder in einem kristallinen Zustand, wobei sie in der Regel über eine schwache mechanische Festigkeit verfügt. Deshalb wird auf der Oberfläche der dichroitischen, molekularen Schicht eine Schutzschicht ausgebildet. Die Schutzschicht wird normalerweise durch ein Überziehverfahren, wie das Überziehen der dichroitischen, molekularen Schicht mit einem UV-härtbaren oder hitzehärtbaren, transparenten Polymerfilm oder Laminierung eines transparenten Polymerfilms, wie ein Polyesterfilm oder ein Celluloseacetatfilm, auf der dichroitischen, molekularen Schicht ausgebildet.
Wenn das Polarisationselement (platte) hergestellt wird, können seine polarisierenden Eigenschaften ferner verbessert werden, indem die photoaktive, molekulare Schicht einer Coronaentladungsbehandlung oder einer ultravioletten Bestrahlung unterworfen wird. Die Coronaentladungsbehandlung wird vorzugsweise vor der Bestrahlung mit dem linear polarisierten Licht auf der photoaktiven, molekularen Schicht durchgeführt. Der Zeitpunkt der Coronaentladungsbehandlung ist jedoch nicht auf den Zeitpunkt vor der Bestrahlung beschränkt. Als Ausrüstung für die Coronaentladungsbehandlung können verschiedene kommerziell verfügbare Geräte für eine Coronaentladungsbehandlung verwendet werden. Obgleich die Bedingungen für die Coronaentladungsbehandlung variieren in Abhängigkeit von den Bedingungen, wie die Art des Substrates, auf dem die photoaktive, molekulare Schicht ausgebildet ist, die Zusammensetzung und Dicke der photoaktiven, molekularen Schicht sowie von der Zusammensetzung und der Dicke der dichroitischen, molekularen Schicht, die nach der Coronaentladungsbehandlung angewandt wird, beträgt die Energiedichte 20–400 W × min × m^–2, vorzugsweise etwa 50–300 W × min × m^–2 pro Behandlungsoperation. Wenn eine einmalige Behandlung nicht ausreichend ist, wird die Behandlung zweimal oder öfters durchgeführt. Die ultraviolette Bestrahlung wird auf der photoaktiven, molekularen Schicht vorzugsweise vor der Bestrahlung mit dem linear polarisiertem Licht durchgeführt. Der Zeitpunkt der ultravioletten Bestrahlung ist jedoch nicht auf den Zeitpunkt vor der Bestrahlung mit dem linear polarisiertem Licht beschränkt. Obgleich die Wellenlänge der ultravioletten Strahlung nicht besonders eingeschränkt ist, werden ultraviolette Strahlen von 300 nm oder weniger zum Beispiel bevorzugt. Die ultraviolette Bestrahlung wird vorzugsweise in einem Sauerstoffstrom durchgeführt. Als Ausrüstung für die ultraviolette Bestrahlung können verschiedene kommerziell verfügbare, ultraviolette Bestrahlungsvorrichtungen verwendet werden. Obgleich die Bedingungen für die ultraviolette Bestrahlung variieren in Abhängigkeit von den Bedingungen, wie die Art des Substrates, auf dem die photoaktive, molekulare Schicht ausgebildet wird, die Zusammensetzung und die Dicke der photoaktiven, molekularen Schicht sowie von der Zusammensetzung und der Dicke der dichroitischen, molekularen Schicht, die nach der ultravioletten Bestrahlung aufgetragen wird, sind meistens einige Minuten als Bestrahlungszeitdauer ausreichend.
Falls das Polarisationselement (platte) gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt wird, kann eine Polarisationsschicht mit einer optionalen Achse auf jeder gekrümmten Oberfläche ausgebildet werden, ohne dass eine externe Kraft angewandt wird. Ein Polarisationselement (platte), wie polarisierende Sonnenbrillen oder Schutzbrillen, die eine optionale Polarisationsachse haben, können zum Beispiel hergestellt werden, indem die nach der vorliegenden Erfindung verwendete photoaktive, molekulare Schicht auf der gekrümmten Oberfläche der Sonnengläser oder der Schutzgläser ausgebildet wird, die photoaktive, molekulare Schicht mit linear polarisiertem Licht bestrahlt wird und anschließend darauf eine dichroitische, molekulare Schicht ausgebildet wird.
Dem Polarisationselement (platte), welches gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt wird, kann eine Gradation aufgrund der Variation der Farbtiefe des Polarisationselementes (platte) selbst oder einem Muster mit einer großen Zahl an Polarisationsachsen während der Herstellung des Polarisationselementes (platte) verliehen werden. Ein Polarisationselement (platte) mit einer Gradationsanzeige kann hergestellt werden, indem linear polarisiertes Licht, das durch ein Maskenmuster hindurchtritt, welches aus Abschnitten mit unterschiedlicher Farbtiefe besteht, verwendet wird oder ein photografisches Negativ zum Zeitpunkt des Backens eines Polarisationsmusters auf der photoaktiven, molekularen Schicht. Ein multiaxiales Polarisationselement (platte) mit einer großen Zahl an Polarisationsachsen kann hergestellt werden, indem verschiedene Bereiche einer photoaktiven, molekularen Schicht mit linear polarisiertem Licht, das unterschiedliche Polarisationsachsen aufweist, zum Zeitpunkt des Backens eines Polarisationsmusters auf der photoaktiven, molekularen Schicht bestrahlt werden.
Ein Polarisationselement (platte) für eine stereoskopische Anzeige kann unter Verwendung des Polarisationselementes (platte) gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden. Der Ausdruck „stereoskopische Anzeige" bedeutet ein dreidimensionaler Eindruck einer zweidimensionalen Fotographie, Zeichnung, Bild, etc. durch ein spezielles Verfahren. Das spezielle Verfahren umfasst zum Beispiel ein Verfahren zur Betrachtung eines Gegenstandes, der in rot und blau gedruckt ist, durch Gläser, die eine rechte und linke Linse besitzen, welche in rot beziehungsweise blau angefärbt sind, und ein Verfahren zur Erzielung eines dreidimensionalen Bildes durch Verschiebung des Trennpunktes der Augen. Es gibt auch ein Verfahren zur Erzielung eines dreidimensionalen, projizierten Bildes, wobei ein Bild, das mit einem Polarisationsprojektor erzielt wird, durch ein Polarisationselement (platte) mit unterschiedlichen Polarisationsachsen in seinen rechten und linken Abschnitten hindurchtritt. Es gibt jedoch kein Verfahren zur Erzielung eines dreidimensionalen Bildes, wobei ein Polarisationselement (platte) auf einer Ebene durch ein anderes Polarisationselement (platte) betrachtet wird. Für die Darstellung einer Figur oder eines Musters ist es notwendig, die Polarisationseigenschaften nur einem beschränkten Bereich zukommen zu lassen oder zwei oder mehr Polarisationsachsen auf einer Ebene zu übertragen. Da das Polarisationselement (platte) gemäß der vorliegenden Erfindung es erlaubt, feine Muster zu ziehen, deren Polarisationsachsen gleich oder verschieden sind, ist dieses Polarisationselement (platte) für die Herstellung eines Polarisationselementes (platte) für eine stereoskopische Anzeige geeignet. Für die Herstellung eines Polarisationselementes (platte) für eine stereoskopische Anzeige sind Polarisationselemente (platten) für das linke Auge und das rechte Auge notwendig. Um jeweils diese Polarisationselemente (platten) herzustellen, ist es ausreichend, das ein Polarisationsmuster auf einer photoaktiven, molekularen Schicht gebacken ist, indem diese linear polarisiertem Licht durch ein gewünschtes Maskenmuster oder ein photografisches Negativ ausgesetzt wird. Wenn das linear polarisierte Licht für das linke Auge und linear polarisierte Licht für das rechte Auge unterschiedlich hinsichtlich der Polarisationsachsen gemacht wird, können Polarisationselemente (platten) entsprechend den Polarisationsachsen hergestellt werden. Der Winkel zwischen den Polarisationsachsen beträgt zum Beispiel vorzugsweise ±45°, ±90° oder ±135°. Das Polarisationselement (platte) für eine stereoskopische Anzeige kann hergestellt werden, indem die erwähnten Polarisationselemente (platten) Seite an Seite mit einem bestimmten Abstand zueinander oder übereinander ungeordnet werden. Wenn eine Maske für das linke Auge und eine Maske für das rechte Auge verwendet werden, welche durch die Verwendung von feinen Punkten hergestellt wurden, kann ein Bild für das linke Auge und ein Bild für das rechte Auge, die hinsichtlich der Polarisationsachse unterschiedlich sind, auf einem Polarisationselement (platte) gebacken werden.
Beispiele
Die vorliegende Erfindung, die Syntheseverfahren für Verbindungen mit photoaktiven Molekülen umfasst, wird nun im folgenden anhand von Beispielen näher erläutert. Bei diesen Beispielen bezieht sich die Angabe von Teilen immer auf Gewichtsteile, soweit nichts anderes angegeben ist. Die Polarisationsrate wurde durch die folgende Gleichung berechnet: Polarisationsrate (%) = {(Y2 – Y1)/(Y2 + Y1)}1/2 × 100(Y₂: parallele Durchlässigkeit (%), Y₁: orthogonale Durchlässigkeit (%)).
Beispiel 1
4-Methacryloyloxyazobenzen wird in Benzen gelöst, um eine 20 Gewichtsprozent Lösung zu erzielen. Die Lösung wird für die Polymerisierung einer Entlüftung bei 60°C für 12 Stunden unterworfen, wobei als Initiator Azobisisobutylonitril verwendet wird. Eine Lösung, die aus 10 Teilen des erzielten Polymers mit Azobenzen und 90 Teilen Toluol besteht, wurde auf Hartglas Spin-beschichtet. Dieses Substrat wurde durch Erhitzung auf 105°C für 10 Minuten getrocknet.
Eine Quecksilber-Ultrahochdrucklampe mit 500 W/Stunde wird als Lichtquelle verwendet und das Licht davon wird in sichtbares Licht (> 400 nm) mittels eines Kantenfilters umgewandelt und dann durch eine Polarisationsplatte geführt, um es in linear polarisiertes Licht zu überführen. Die beschichtete Oberfläche des oben erwähnten Substrates wird parallel zu der Polarisationsachse der Polarisationsplatte angeordnet und mit dem linear polarisiertem Licht aus einer Entfernung von 50 cm bei Raumtemperatur für 1 Minute bestrahlt.
Zu 10 Teilen von C.I. Direct Blue 67 wird 1 Teil Emalgen 108 (ein nichtionisches, grenzflächenaktives Mittel, hergestellt von Kao Corp.) hinzugefügt und die erzielte Mischung wird mit 89 Teilen destilliertem Wasser verdünnt, um eine wässrige Lösung zu erzielen. Diese wässrige Farblösung wird auf der mit dem linear polarisierten Licht bestrahlten Oberfläche des oben erwähnten Substrates Spin-beschichtet und dann bei 25°C und 50% relativer Luftfeuchtigkeit getrocknet, um ein Polarisationselement (platte) zu erzielen.
Wenn dieses Substrat durch eine Polarisationsplatte beobachtet wird, erscheint ein Kontrast zwischen Licht und Dunkelheit. Wenn die Polarisationsplatte gedreht wird, kehren sich Licht und Dunkelheit alle 90° um, das heißt, das Substrat zeigt das gleiche Verhalten wie das einer konventionellen Polarisationsplatte. Die Einzelplatte-Durchlässigkeit bei jeder Wellenlänge und die durchschnittliche Einzelplatte-Durchlässigkeit (der Durchschnitt der Einzelplatte-Durchlässigkeitswerte bei einzelnen Wellenlängen) des Polarisationselementes (platte) sowie die Durchlässigkeit, die Polarisationsrate und die durchschnittliche Polarisationsrate (p: der Durchmesser der Werte der Polarisationsrate bei einzelnen Wellenlängen), die erzielt werden, wenn die Polarisationsachsen von zwei der Polarisationselemente (platten) parallel (Y₂) oder rechtwinklig (Y₁) zueinander sind, sind wie folgt.
Tabelle 1
Beispiel 2
4-Methacryloyloxyazobenzen und Methylmethacrylat werden in Benzen im Verhältnis von 1 : 9 gelöst, um eine 20 Gewichtsprozent Lösung zu erzielen. Für die Polymerisation wird die Lösung dann in der gleichen Weise wie bei Beispiel 1 behandelt. Eine Lösung, die aus 10 Teilen des erzielten Polymers und aus 90 Teilen Toluol besteht, wird auf Hartglas Spin-beschichtet, getrocknet durch Erhitzung bei 105°C für 10 Minuten und dann mit linear polarisiertem Licht in der gleichen Weise wie bei Beispiel 1 bestrahlt. Dann wird eine wässrige Farbstofflösung, die erzielt wurde durch Mischen von 5 Teilen von C.I. Direct Blue 67 mit 5 Teilen von C.I. Direct Orange 72 und anschließender Zugabe von 1 Teil von Emalgen 108, gefolgt von einer Verdünnung mit 89 Teilen destilliertem Wasser, auf der Oberfläche Spin-beschichtet, die mit linear polarisiertem Licht bestrahlt wird. Es erfolgt dann eine Trocknung bei 25°C und 50% relativer Luftfeuchtigkeit, um ein Polarisationselement (platte) zu erzielen. Die Einzelplatte-Durchlässigkeit bei jeder Wellenlänge und die durchschnittliche Einzelplatte-Durchlässigkeit des Polarisationselementes (platte) sowie die Durchlässigkeit, die Polarisationsrate und die durchschnittliche Polarisationsrate, die erzielt werden, wenn die Polarisationsachsen von zwei der Polarisationselementen (platten) parallel oder rechtwinklig zueinander sind, sind wie folgt.
Tabelle 2
Beispiel 3
Ein methacrylisches Esterpolymer mit Benzyliden-Anilin in den Seitenketten wird in der gleichen Weise wie beim Beispiel 1 synthetisiert. Eine Lösung, die aus 10 Teilen des Polymers und aus 90 Teilen Toluol besteht, wird auf Hartglas Spin-beschichtet und getrocknet durch Erhitzung auf 105°C für 10 Minuten. Die beschichtete Oberfläche des Substrates wird mit linear polarisiertem Licht bestrahlt, welches erzielt wurde durch Kombination eines Kantenfilters (> 340 nm) und eines Polarisators mit Licht aus einer Quecksilber-Ultrahochdruckdampflampe. Dann wurde eine Farblösung aufgetragen und in der gleichen Weise wie bei Beispiel 2 getrocknet, um ein Polarisationselement (platte) zu erzielen.
Beispiel 4. Herstellung eines Polarisationselementes (platte) unter Verwendung eines Polymerfilms mit Stilben
Ein methacrylisches Esterpolymer mit 6-Hexyloxystilben in den Seitenketten wird synthetisiert und eine Lösung, die aus 10 Teilen des Polymers und aus 90 Teilen Toluol besteht, wird auf Hartglas Spin-beschichtet und durch Erhitzen auf 105°C für 10 Minuten getrocknet. Die Bestrahlung mit linear polarisiertem Licht wird in der gleichen Weise wie im Beispiel 3 durchgeführt. Anschließend wird eine Farbstofflösung aufgetragen und in der gleichen Weise wie in Beispiel 2 getrocknet, um ein Polarisationselement (platte) zu erzielen.
Beispiel 5. Synthese eines Polarisationselementes unter Verwendung eines Polymerfilms mit Spiropyran
Ein methacrylisches Esterpolymer mit 6-Nitroindolinospirobenzopyran in den Seitenketten wird synthetisiert und eine Lösung, die aus 10 Teilen des Polymers und aus 90 Teilen Toluol besteht, wird auf Hartglas Spin-beschichtet und durch Erhitzen auf 105°C für 10 Minuten getrocknet. Die beschichtete Oberfläche des Substrates wird mit linear polarisiertem Licht in der gleichen Weise wie in Beispiel 3 bestrahlt. Anschließend wird eine Farbstofflösung aufgetragen und in der gleichen Weise wie in Beispiel 2 getrocknet, um ein Polarisationselement (platte) zu erzielen.
Beispiel 6. Polarisationselement (platte) mit einem Polyvinylidenfluorid-Film
Eine Lösung, die aus 0,1 Teilen des gleichen Polymers mit Azobenzen gemäß Beispiel 1 und aus 99,9 Teilen Toluol besteht, wird auf einem Polyvinylidenfluorid-Film Spin-beschichtet und durch Erhitzen auf 105°C für 10 Minuten getrocknet. In der gleichen Weise wie in Beispiel 1 wird dieses Substrat mit linear polarisiertem Licht bestrahlt, mit einer Farbstofflösung beschichtet und dann bei 25°C und 50% relativer Luftfeuchtigkeit getrocknet. Anschließend wird ein Polyethylenterephthalat-Film auf die beschichtete Oberfläche laminiert, um ein Polarisationselement (platte) zu erzielen.
Beispiel 7. Polarisationselement (platte) mit einer Gradationsanzeige
Eine Lösung, die aus 10 Teilen des gleichen Polymers mit Azobenzengruppen gemäß Beispiel 1 und aus 90 Teilen Toluol besteht, wird auf Hartglas Spin-beschichtet und durch Erhitzen auf 105°C für 10 Minuten getrocknet. Ein Maskenmuster mit einer schrittweisen Kontrastvariation wird auf der beschichteten Oberfläche des Substrates angeordnet und die beschichtete Oberfläche wird mit linear polarisiertem Licht bestrahlt, das erzielt wird durch Kombination eines Kantenfilters (> 340 nm) und eines Polarisators mit Licht aus einer Quecksilber-Ultrahochdrucklampe. Die Bestrahlung erfolgt durch das Maskenmuster aus einer Distanz von 50 cm bei Raumtemperatur für 1 Minute. Eine Farbstofflösung wird aufgebracht und dann in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 getrocknet, um ein Polarisationselement (platte) zu erzielen. Wenn dieses Element durch eine getrennt hergestellte Polarisationsplatte betrachtet wird, wird ein Bild mit einem schrittweisen Kontrast erzielt, der dem Maskenmuster entspricht. Wenn die Polarisationsplatte gedreht wird, wird ein Bild erzielt, wobei Licht und Dunkel sich alle 90° umkehren.
Beispiel 8. Polarisationselement (platte) mit einer Gradationsanzeige
Eine Lösung, die aus 10 Teilen des gleichen Polymers mit Azobenzengruppen wie in Beispiel 1 und aus 90 Teilen Toluol besteht, wird auf Hartglas Spin-beschichtet und durch Erhitzen auf 105°C für 10 Minuten getrocknet. Ein photographisches Negativ wird auf dem oben erwähnten Substrat angeordnet. Es folgt eine Bestrahlung mit polarisiertem Licht von sichtbaren Strahlen, die in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 erzielt werden, aus einer Distanz von 50 cm bei Raumtemperatur für 1 Minute. Eine Farbstofflösung wird aufgetragen und dann in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 getrocknet, um ein Polarisationselement (platte) zu erzielen. Wenn dieses Substrat durch eine getrennt hergestellte Polarisationsplatte betrachtet wird, wird ein Bild erzielt, das dem photografischen Negativ entspricht. Wenn die Polarisationsplatte um 90° gedreht wird, kehren sich Licht und Dunkel um, wodurch ein positives Bild erzielt wird.
Beispiel 9. Multiaxiales Polarisationselement (platte)
Ein Triacetylcellulosefilm wird in eine Lösung eingetaucht, die aus 1 Teil des gleichen Polymers mit Azobenzengruppen gemäß Beispiel 1 und aus 99 Teilen Toluol besteht, und anschließend wieder herausgezogen. Nach einer natürlichen Trocknung an der Luft wird das oben erwähnte Substrat, das parallel zu der Polarisationsachse einer Polarisationsplatte angeordnet ist, mit linear polarisiertem Licht, das in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 erzielt wird, aus einer Distanz von 50 cm bei Raumtemperatur für 1 Minute bestrahlt. Dann wird die Polarisationsachse um 90° gedreht und ein Maskenmuster wird auf dem oben erwähnten Substrat angeordnet. Es folgt eine Bestrahlung mit polarisiertem Licht von sichtbaren Strahlen aus einer Distanz von 50 cm bei Raumtemperatur für 1 Minute. Die gleiche wässrige, violette Farbstofflösung wie in Beispiel 1 wird auf das oben erwähnte Substrat Spin-beschichtet und dann bei 25°C und 50% relativer Luftfeuchtigkeit getrocknet, um ein Polarisationselement (platte) zu erzielen. Wenn dieses Substrat durch eine separat hergestellte Polarisationsplatte beobachtet wird, wird ein Bild mit einem Kontrast zwischen Licht und Dunkel erzielt, der dem Maskenmuster entspricht. Wenn die Polarisationsplatte gedreht wird, wird ein Bild erzielt, wo Licht und Dunkel sich jeweils bei 90° umkehren.
Beispiel 10. Multiaxiales Polarisationselement (platte)
Ein Triacetylcellulosefilm wird in eine Lösung eingetaucht, die aus 1 Teil des gleichen Polymers mit den Azobenzengruppen, welches in Beispiel 1 erzielt wurde, und aus 99 Teilen Toluol besteht, und wird anschließend wieder herausgezogen. Nach einer natürlichen Trocknung an der Luft wird das oben erwähnte Substrat, welches parallel zur Polarisationsachse einer Polarisationsplatte angeordnet ist, mit linear polarisiertem Licht, welches in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 erzielt wird, aus einer Distanz von 50 cm bei Raumtemperatur für 1 Minute bestrahlt. Dann wird die Polarisationsachse um 45° gedreht und anschließend wird ein gestreiftes Maskenmuster an der rechten Seite des oben erwähnten Substrates angeordnet und die linke Seite wird so bedeckt, dass sie nicht dem Licht ausgesetzt ist. Anschließend erfolgt die Bestrahlung mit polarisiertem Licht von sichtbaren Strahlen aus einer Distanz von 50 cm bei Raumtemperatur für 1 Minute. Dann wird die Polarisationsachse um 45° gedreht und ein geometrisch gemustertes Maskenmuster wird an der linken Seite des oben erwähnten Substrates angeordnet und die rechte Seite wird abgedeckt, woran sich eine Bestrahlung mit linear polarisiertem Licht für 1 Minute anschließt. Die gleiche wässrige, violette Farbstofflösung wie in Beispiel 1 wird auf das oben erwähnte Substrat Spin-beschichtet und dann bei 25°C und 50 relativer Luftfeuchtigkeit getrocknet, um ein Polarisationselement (platte) zu erzielen. Wenn dieses Substrat durch eine getrennt hergestellte Polarisationsplatte beobachtet wird, wird ein gestreiftes Bild an der rechten Seite erzielt. Wenn die Polarisationsplatte um 45° gedreht wird, verschwindet das gestreifte Bild und anstelle davon tritt ein geometrisch gemustertes Bild an der linken Seite auf. Wenn die Polarisationsplatte um 90° gedreht wird, verschwindet das geometrisch gemusterte Bild auf der linken Seite und ein gestreiftes Bild wird an der rechten Seite als Umkehrbild erhalten. Wenn die Polarisationsplatte um 135° gedreht wird, verschwindet das gestreifte Bild an der rechten Seite und ein geometrisch gemustertes Bild wird an der linken Seite als ein Umkehrbild erzielt. Wenn die Polarisationsplatte um 180° gedreht wird, verschwindet das geometrisch gemusterte Bild an der linken Seite und an der rechten Seite wird ein gestreiftes Bild beobachtet, dass heißt, das gleiche Bild wie das Anfangsbild wird erzielt.
Beispiel 11. Multiaxiales Polarisationselement (platte)
Ein bandförmiges, kontinuierliches, multiaxiales Polarisationselement (platte) wird unter Verwendung der in den 1 bis 3 gezeigten Vorrichtungen hergestellt. Die 1 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Bildung einer photoaktiven, molekularen Schicht. Ein Triacetylcellulosefilm wird auf einer Filmrolle (a) angeordnet und eine Eintauchrolle (c) wird in eine Polymerlösung (die aus 1 Teil des gleichen Polymers, das in Beispiel 1 erzielt wird, und aus 99 Teilen Toluol besteht) in einer Schale (b) eingetaucht, wobei sie gedreht wird. Der Film wird luftgetrocknet und dann auf eine Aufwickelrolle (d) aufgewickelt.
Die 2 ist eine schematische Darstellung eines Bestrahlungsgerätes für polarisiertes Licht von sichtbaren Strahlen. Der Film hat eine darauf ausgebildete, photoaktive, molekulare Schicht und wird auf (a) angeordnet, mit polarisiertem Licht von sichtbaren Strahlen bestrahlt, das mittels der Verwendung einer Quecksilber-Ultrahochdrucklampe (b) und einer Polarisationsplatte (c) erzielt wird, und wird dann auf eine Aufwickelrolle (d) aufgewickelt. Die Polarisationsplatte (c) kann linear polarisiertes Licht mit 2 cm Breite ergeben und wird so verwendet, um die Richtung der Polarisationsachse zwischen einer parallelen Richtung und einer senkrechten Richtung zu der Seite des Films zu verändern und zwar jedes Mal, wenn der Film um 2 cm bewegt wird.
Die 3 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Bildung einer dichroitischen, molekularen Schicht. Der Film hat eine photoaktive, molekulare Schicht, die darauf ausgebildet ist, und die mit polarisiertem Licht bestrahlt wurde. Der Film wird auf (a) angeordnet und anschließend auf eine Tiefdruckrolle (c) übertragen, die in eine Lösung mit dichroitischen Molekülen in einer Schale (b) eingetaucht ist. Der Film wird bei 25°C, so wie er ist, luftgetrocknet und dann auf eine Aufwickelrolle (d) aufgewickelt. Als wässrige Lösung mit dichroitischen Molekülen in der Schale (b) wird eine Lösung verwendet, die hergestellt wird durch Zugabe von 1 Teil von Emalgen 108 zu 10 Teilen eines violetten Farbstoffes (C.I. Direct Blue 67), wobei die erzielte Mischung mit 89 Teilen von destilliertem Wasser verdünnt wird.
Wenn das filmartige, multiaxiale Polarisationselement (platte), welches so fertiggestellt wird, durch eine getrennt hergestellte Polarisationsplatte beobachtet wird, wird ein Bild mit hellen und dunklen Streifen von 2 cm beobachtet. Wenn die Polarisationsplatte um 90° gedreht wird, wird ein Bild mit Streifen beobachtet, bei dem Licht und Dunkel umgekehrt sind. Es ist zu erkennen, dass das multiaxiale Polarisationselement (platte) ein biaxiales Polarisationselement (platte) mit zwei Achsen von 2 cm Breite ist, die sich senkrecht zueinander durchschneiden.
Beispiel 12. Polarisationselement (platte) mit stereoskopischer Anzeige
Einer Lösung, die aus 1 Teil des gleichen Polymers mit den Azobenzengruppen, das in Beispiel 1 erzielt wird, und aus 99 Teilen Toluol besteht, wird auf zwei Triacetylcellulose(TAC)-Filmen Spin-beschichtet und durch Erhitzen auf 105°C für 10 Minuten getrocknet. Eine Quecksilber-Ultrahochdrucklampe mit 500 W/Stunde wird als Lichtquelle verwendet und das Licht davon wird in sichtbares Licht (> 400 nm) mittels eines Kantenfilters verwandelt und dann tritt es durch eine Polarisationsplatte mit einem Winkel der Polarisationsachse von –45°, wobei es zu linear polarisiertem Licht umgewandelt wird. Die beschichtete Oberfläche von einem der oben erwähnten Substrate, die parallel zu der Polarisationsachse der Polarisationsplatte angeordnet worden ist, wird mit linear polarisiertem Licht aus einer Entfernung von 50 cm bei Raumtemperatur für 1 Minute bestrahlt. Der Winkel der Polarisationsachse wird um 45° verändert und anschließend wird eine Maske für das linke Auge angeordnet und es folgt eine Bestrahlung für 1 Minute. Eine Farbstofflösung wird aufgetragen und dann in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 getrocknet, um ein Polarisationselement (platte) für das linke Auge zu erzielen.
Dann wird der Winkel der Polarisationsachse der Polarisationsplatte auf 0° verändert und das andere Substrat wird mit polarisiertem Licht von sichtbaren Strahlen aus einer Entfernung von 50 cm für 1 Minute bestrahlt. Der Winkel der Polarisationsachse wird auf 90° verändert und eine Maske für das rechte Auge wird angeordnet. Es folgt eine Bestrahlung mit polarisiertem Licht von sichtbaren Strahlen für 1 Minute. Eine Farbstofflösung wird aufgetragen und dann in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 getrocknet, um ein Polarisationselement (platte) für das rechte Auge zu erzielen.
Wenn diese zwei Substrate aufeinander angeordnet werden, um ein Polarisationselement mit einer stereoskopischen Anzeige zu erzielen und durch ein Produkt hindurchgelangen, welches erzielt wird durch Befestigung einer Polarisationsplatte von –45° und einer Polarisationsplatte von 0° an der linken beziehungsweise rechten Linse von Brillen, erscheint ein strahlendes Bild, nämlich ein dreidimensionales Bild wird erzielt.
Beispiel 13. Polarisationselement (platte) mit einer gekrümmten Oberfläche
Ein Uhrglas, das aus Hartglas hergestellt ist, wird in eine Lösung eingetaucht, die aus 10 Teilen des gleichen Polymers mit den Azobenzengruppen, das in Beispiel 1 erzielt wurde, und aus 90 Teilen Toluol besteht. Anschließend erfolgt eine Trocknung durch Erhitzung auf 105°C für 10 Minuten und dann wird mit linear polarisiertem Licht in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 bestrahlt. Dann wird eine wässrige Lösung, die hergestellt wird durch Zugabe von 1 Teil von Emalgen 108 zu 10 Teilen eines schwarzen Farbstoffes (Block 1), bestehend aus C.I. Direct Orange 72, C.I. Direct Blue 67 und C.I. Direct Green 51, gefolgt von einer Verdünnung mit 89 Teilen destilliertem Wasser, auf dem Ohrenglas Spin-beschichtet und bei 25°C und 50% relativer Luftfeuchtigkeit getrocknet, um ein Polarisationselement (platte) zu erzielen. Wenn dieses Substrat durch eine Polarisationsplatte beobachtet wird, erscheint ein Kontrast zwischen Licht und Dunkel. Wenn die Polarisationsplatte gedreht wird, kehrt sich Licht und Dunkel alle 90° um, dass heißt, das Substrat zeigt das gleiche Verhalten wie das einer konventionellen Polarisationsplatte. Dieses Polarisationselement (platte) hat eine durchschnittliche Einzelplatte-Durchlässigkeit Ys von 30% und eine durchschnittliche Polarisationsrate p von 78,8%.
Beispiel 14. Polarisationselement (platte) mit einer gekrümmten Oberfläche
Eine Lösung, die aus 10 Teilen des gleichen Polymers, die Azobenzen enthält und die gemäß Beispiel 1 erzielt wird, und aus 90 Teilen Toluol besteht, wird auf einer kommerziell erhältlichen Linse für Augengläser Spin-beschichtet und durch Erhitzen bei 105°C für 10 Minuten getrocknet. Licht von einer schwarzen Lampe (BL) mit 40 W/Stunde tritt durch eine Polarisationsplatte, um linear polarisiertes Licht zu erzielen. Die beschichtete Oberfläche der oben erwähnten Linse der Augengläser, die parallel zu der Polarisationsachse der Polarisationsplatte angeordnet ist, wird mit linear polarisiertem Licht bei Raumtemperatur für 10 Minuten bestrahlt. Die gleiche wässrige Farbstofflösung wie in Beispiel 13 wird auf der bestrahlten Oberfläche Spin-beschichtet und dann bei 25°C und 50% relativer Luftfeuchtigkeit getrocknet, um ein Polarisationselement (platte) zu erzielen. Dieses Polarisationselement (platte) hat eine durchschnittliche Einzelplatte-Durchlässigkeit Ys von 32% und eine durchschnittliche Polarisationsrate p von 77,1%.
Beispiel 15. Polarisationselement (platte) mit einer gekrümmten Oberfläche
Eine Lösung, die aus 10 Teilen des gleichen Polymers, das in Beispiel 2 erzielt wird, und aus 90 Teilen Toluol besteht, wird auf einer kommerziell erhältlichen Linse von Augengläsern Spin-beschichtet und bei 105°C für 10 Minuten getrocknet. Die Bestrahlung mit linear polarisiertem Licht und die Anwendung und das Trocknen einer Farbstofflösung werden in der gleichen Weise wie in Beispiel 13 durchgeführt um ein Polarisationselement (platte) zu erzielen. Dieses Polarisationselement (platte) hat eine durchschnittliche Einzelplatte-Durchlässigkeit Ys von 42,1 und eine durchschnittliche Polarisationsrate p von 75,6%.
Beispiel 16. Polarisationselement (platte) mit einer gekrümmten Oberfläche
2-Methacryloyloxyazobenzen wird in Benzen gelöst, um eine 20 Gewichtsprozent Lösung zu erzielen. Die Lösung wird zur Polymerisation einer Entlüftung bei 60°C für 12 Stunden unter Verwendung von Azobisisobutylonitril als Initiator unterworfen. Eine Lösung, die aus 10 Teilen des erzielten Polymers mit Azobenzen und aus 90 Teilen Toluol besteht, wird auf einer kommerziell verfügbaren Linse von Augengläsern Spin-beschichtet und bei 105°C für 10 Minuten getrocknet. Dann wird in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 die beschichtete Oberfläche der Linse der Augengläser mit linear polarisiertem Licht bestrahlt und eine wässrige Farbstofflösung wird aufgetragen und dann getrocknet, um ein Polarisationselement (platte) zu erzielen. Dieses Polarisationselement (platte) hat eine durchschnittliche Einzelplatte-Durchlässigkeit Ys von 29,5 und eine durchschnittliche Polarisationsrate p von 70,2%.
Beispiel 17. Polarisationselement (platte) mit einer gekrümmten Oberfläche
(4'-Methacryloyloxy)-4-cyanoazobenzen wird in Benzen gelöst, um eine 20 Gewichtsprozent Lösung zu erzielen. Die Lösung wird zur Polymerisation bei 60°C für 12 Stunden unter Verwendung von Azobisisobutylonitril als Initiator entlüftet. Eine Lösung, die aus 10 Teilen des erzielten Polymers mit Cyanoazobenzen und aus 90 Teilen THF besteht, wird auf einer kommerziell erhältlichen Linse von Augengläsern Spin-beschichtet und dann durch Erhitzen bei 105°C für 10 Minuten getrocknet. Dann wird in der gleichen Weise wie in Beispiel 13 die beschichtete Oberfläche der Linse der Augengläser mit linear polarisiertem Licht bestrahlt und eine wässrige Farbstofflösung wird aufgetragen und dann getrocknet, um ein Polarisationselement (platte) zu erzielen. Dieses Polarisationselement (platte) hat eine durchschnittliche Einzelplatte-Durchlässigkeit Ys von 28,1% und eine durchschnittliche Polarisationsrate p von 68,9%.
Beispiel 18. Polarisationselement (platte) mit einer gekrümmten Oberfläche
4-Methacryloyloxystilben wird in Benzen gelöst, um eine 20 Gewichtsprozent Lösung zu erzielen. Die Lösung wird dann zur Polymerisation einer Entlüftung bei 60°C für 12 Stunden unter Verwendung von Azobisisobutylonitril als Initiator unterworfen. Eine Lösung, die aus 10 Teilen des erzielten Polymers mit Azobenzen und aus 90 Teilen Toluol besteht, wird auf einer kommerziell verfügbaren Linse von Augengläsern Spin-beschichtet und bei 105°C für 10 Minuten getrocknet. Dann wird in der gleichen Weise wie in Beispiel 13 die beschichtete Oberfläche der Linse der Augengläser mit linear polarisiertem Licht bestrahlt und eine wässrige Farbstofflösung wird aufgetragen und dann getrocknet, um ein Polarisationselement (platte) zu erzielen. Dieses Polarisationselement (platte) hat eine durchschnittliche Einzelplatte-Durchlässigkeit Ys von 32,4% und eine durchschnittliche Polarisationsrate p von 76,3%.
Beispiel 19. Coronaentladungsbehandlung
Eine Lösung, die aus 10 Teilen des gleichen Polymers, die Azobenzen enthält und gemäß Beispiel 1 erzielt wird, und aus 90 Teilen Toluol besteht, wird auf einen TAC-Film Spin-beschichtet und durch Erhitzen bei 105°C für 10 Minuten getrocknet. Die Coronaentladungsbehandlung wird auf dem Film mit einer Bewegungsrate von 12 m/Sekunde und einer voreingestellten Energie von 150 W × min × m^–2 durchgeführt. Die Bestrahlung mit linear polarisiertem Licht und das Auftragen und die Trocknung einer wässrigen Farbstofflösung werden in der gleichen Weise wie in Beispiel 13 durchgeführt, um ein Polarisationselement (platte) zu erzielen. Dieses Polarisationselement (platte) hat eine durchschnittliche Einzelplatte-Durchlässigkeit Ys von 35% und eine durchschnittliche Polarisationsrate p von 93%.
Beispiele 20–24. Coronaentladungsbehandlung
Photoaktive Moleküle mit einer Hydroxylgruppe werden mit Methacryloylchlorid verestert, um ein Monomer herzustellen. Das Monomer wird einer radikalischen Polymerisation in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 unterworfen, um ein Polymer zu erzielen. Eine Lösung des Polymers wird auf die Oberfläche eines Filmsubstrates in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 aufgetragen und getrocknet, um einen dünnen Film zu erzielen. Anschließend wird die Coronaentladungsbehandlung auf dem dünnen Film gemäß den Bedingungen, die in der Tabelle 3 beschrieben sind, durchgeführt. Dann folgt die Bestrahlung mit linear polarisiertem Licht und das Auftragen und das Trocknen einer wässrigen Farbstofflösung in der gleichen Weise wie in Beispiel 13, um ein Polarisationselement (platte) zu erzielen. Die durchschnittliche Einzelplatte-Durchlässigkeit Ys und die durchschnittliche Polarisationsrate p der Polarisationselemente (platten), die so erzielt werden, sind in der Tabelle 3 gezeigt. In der Tabelle bezeichnet PET Polyethylenterephthalat, TAC bezeichnet Triacetylcellulose, pp bedeutet Polypropylen, p-HAB bedeutet p-Hydroxyazobenzen, o-HAB bezeichnet o-Hydroxyazobenzen, HCA bezeichnet Hydroxycyanoazobenzen und HS bedeutet p-Hydroxystilben.
Tabelle 3
Beispiel 25. Ultraviolette Behandlung
Einer Lösung, die aus 10 Teilen des gleichen Polymers, die Azobenzen enthält und gemäß Beispiel 1 erzielt wird, und aus 90 Teilen Toluol besteht, wird auf einer Glasplatte Spin-beschichtet und durch Erhitzen bei 105°C für 10 Minuten getrocknet. Die Glasplatte wird in der Kammer von UV Ozone Cleaner NL-UV 253, hergestellt von Nippon Laser & Electronic Lab., angeordnet (Lampenabgabe 0,7 W, Hauptpeak-Wellenlängen 185 nm und 254 nm, Bestrahlungsentfernung 10 cm) und in einem Sauerstoffstrom für 10 Minuten behandelt. Dann folgt die Bestrahlung mit linear polarisiertem Licht und das Auftragen und das Trocknen einer wässrigen Farbstofflösung werden in der gleichen Weise wie in Beispiel 13 durchgeführt, um ein Polarisationselement (platte) zu erzielen. Dieses Polarisationselement (platte) hat eine durchschnittliche Einzelplatte-Durchlässigkeit Ys von 32% und eine durchschnittliche Polarisationsrate p von 89%.
Das Polarisationselement (platte) wird wie folgt erzielt: Photoaktive Moleküle werden mit der Oberflächenschicht eines Substrates verbunden oder darin dispergiert und dann mit linear polarisiertem Licht mit einer Wellenlänge bestrahlt, bei der die photoaktiven Moleküle linear polarisiertes Licht absorbieren. Anschließend werden eine Art oder zwei oder mehr Arten von dichroitischen Molekülen an der photoaktiven, molekularen Schicht adsorbiert. Es ist zu berücksichtigen, dass der Grund, warum das Polarisationselement (platte) durch solch ein photochemisches Verfahren erzielt werden kann, darin liegt, dass die photoaktiven Moleküle, deren molekularen Achsen in einer definierten Richtung durch die Bestrahlung mit linear polarisiertem Licht ausgerichtet worden sind, die Richtung der Ausrichtung der molekularen Achsen der dichroitischen Moleküle, die an den photoaktiven Molekülen adsorbiert sind, in einem festen Zustand bestimmen. Zusätzlich kann die Durchlässigkeit und die Polarisationsrate weiter erhöht werden durch Unterwerfen der photoaktiven, molekularen Schicht unter einer Coronaentladungsbehandlung oder eine UV-Bestrahlung.
Gemäß der Erfindung kann ein Polarisationselement erzielt werden durch bloße Adsorption von dichroitischen Molekülen auf photoaktiven Molekülen, die mit linear polarisiertem Licht bestrahlt sind. Deshalb kann ein Polarisationselement mit einem großen Bereich einfach ohne ein Streckverfahren hergestellt werden. Es kann nicht nur ein festes Polarisationselement, sondern auch ein Polarisationselement mit einer gekrümmten Oberfläche hergestellt werden. Ferner umfasst die Struktur der verwendeten, dichroitischen Moleküle verschiedene Strukturen und ein Polarisationselement mit einem optionalen Farbton kann durch Auswahl von einer Art oder einer Mischung von zwei oder mehr Arten von dichroitischen Molekülen hergestellt werden. Da das Verfahren zur Herstellung des Polarisationselementes ein photochemisches Verfahren ist, kann ein Polarisationselement mit einem sehr feinen und komplizierten Muster, welches mit einem konventionellen Verfahren nicht hergestellt werden kann, sehr einfach hergestellt werden. Vor der Adsorption der dichroitischen Moleküle ist insbesondere die Orientierung der photoaktiven Moleküle reversibel, so das die Richtung der Ausrichtung der molekularen Achsen der photoaktiven Moleküle optional verändert werden können, indem die Achse des linear polarisierten Lichtes verändert wird. Somit kann ein gewünschtes Muster auf die photoaktiven Moleküle durch wiederholtes Ziehen mittels Bestrahlung mit mehreren linear polarisierten Lichtern, die unterschiedliche Polarisationsachsen aufweisen, gebacken, und das Muster kann einfach modifiziert werden. Wenn eine Schicht der dichroitischen Moleküle in einem festen Zustand auf den photoaktiven Molekülen ausgebildet wird, wird die molekulare Ausrichtung der photoaktiven Moleküle selbst durch die Bestrahlung mit linear polarisiertem Licht, das eine unterschiedliche Polarisationsachse hat, nicht verändert und ist über einen langen Zeitraum stabil.
Die vorliegende Erfindung erlaubt die Massenproduktion von beispielsweise Polarisationselementen (platten) mit einer Gradationsanzeige, multiaxialen Polarisationselementen (platten) und Polarisationselementen (platten) mit einer gekrümmten Oberfläche mittels einem einfachen Herstellungsverfahren sowie die Herstellung von verschiedenen Vorrichtungen mit einer sichtbaren Anzeige, wie Polarisationselemente (platten) mit einer stereoskopischen Anzeige, durch Kombination der oben erwähnten Polarisationselemente (platten) mit jedem anderen oder mit konventionellen Polarisationsplatten für linear polarisiertes Licht.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselementes oder einer Polarisationsplatte, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Schicht, die photoaktive Moleküle hat, auf einem Substrat mit linear polarisiertem Licht bestrahlt wird, was dazu führt, dass die molekularen Achsen der photoaktiven Moleküle in einer Richtung ausgerichtet werden, die durch die Polarisationsachse des linear polarisierten Lichtes bestimmt wird, wobei die photoaktiven Moleküle solche Moleküle sind, bei denen eine Veränderung der molekularen Achsen-Orientierung durch linear polarisiertes Licht hervorgerufen wird, und die wenigstens eine Doppelbindung enthalten, die aus einer nicht-aromatischen C=C, nicht-aromatischen C=N und einer nicht-aromatischen N=N ausgewählt wird, und dann eine zweite Schicht, die dichroitische Moleküle enthält, auf der ersten Schicht ausgebildet wird, was dazu führt, dass die molekularen Achsen der dichroitischen Moleküle in die Ausrichtungsrichtung der molekularen Achsen der photoaktiven Moleküle ausgerichtet werden.
Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselementes oder einer Polarisationsplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht auf dem Substrat einer Coronaentladungsbehandlung oder einer ultravioletten Strahlungsbehandlung unterworfen wird.
Verfahren zur Herstellung eines Polarisationselementes oder einer Polarisationsplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht mit linear polarisiertem Licht durch eine Maske, die aus Abschnitten mit unterschiedlicher Farbtiefe zusammengesetzt ist, bestrahlt wird und dann die zweite Schicht ausgebildet wird.
Verfahren zur Herstellung eines multiaxialen Polarisationselementes oder Polarisationsplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht mit zwei oder mehr Arten von linear polarisiertem Licht, die verschiedene Drehachsen haben, bestrahlt wird und dann die zweite Schicht ausgebildet wird, um ein multiaxiales Polarisationselement oder Polarisationsplatte zu bilden.