JPH0627469A - 液晶性物質を基礎とする光学素子およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液晶性物質を基礎とする、定義された入射方
向に複屈折を示さない光学素子（ただし表面に対して垂
直に複屈折が起きない光学素子は除外されている）を提
供する。 【構成】 このような光学素子は、液晶性物質を適当な
波長の不偏光の光で定義された角度で照射し、照射後の
この物質の配向ベクトルが、この物質を通過する際、照
射方向に対して平行に整列されているようにすることに
よって製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶性物質を基礎とす
る光学素子およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】固体の結晶相と流体の溶融液との間には
特定の物質の場合、構造上および動力学的点で秩序ある
結晶状態ならびに無秩序な溶融液状態の性質が合してい
る中間相が出現する。それで、この相は実際に流体では
あるが、たとえば多数の結晶性、ならびに半結晶性物質
に特徴的である光学的性質を有する：これらはたとえば
複屈折を示すかまたは誘電異方性を有する。その場合、
中間相（Ｍｅｓｏｐｈａｓｅｎ）または液晶相と呼ばれ
る。これらの相は温度変化により得られる（この場合に
は温度転移系液晶と呼ばれる）かまたは溶液では温度変
化により得られる。次に、温度転移系液晶のみを考察す
る。

【０００３】これら中間相の存在範囲を特徴づけるため
には、一般にたとえば熱量測定でまたは偏光顕微鏡を用
いて測定した、結晶状態から液晶状態への転移温度（ガ
ラス転移温度）ならびに液晶状態から等方性溶融液への
転移温度（透明点）を記載する（Ｇ．Ａｌｌｅｎ＆Ｊ．
Ｃ．Ｂｅｖｉｎｇｔｏｎ Ｅｄｓ．，Ｃｏｍｐｒｅｈｅ
ｎｓｉｖｅ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ，第５
巻、第７０１頁へ第７３２頁、Ｐｅｒｇａｍｏｎ Ｐｒ
ｅｓｓ１９８９年参照）。異なる液晶性状態が存在する
場合には、相応する転移温度の組を記載する。

【０００４】液晶の構造は分子の種々の長距離秩序度お
よび短距離秩序度によって特徴づけられている。その
際、ネマチック相、スメクチック相およびコレステリッ
ク相が区別される。コレステリック相は、キラル・ネマ
チック相またはねじれネマチック相とも呼ばれている。

【０００５】ネマチック相においては、分子の中心は不
規則に分布されており、分子の長軸は互いに平行に配向
されている。これは、分子の長軸が統計的に配置されて
いる流動性溶融液中の状態とは異なる。

【０００６】スメチック相では、記載したネマチック相
の配向秩序に捕足して、空間における分子重心の規則的
配置がそれに加わる。この規則的配置は、１つ、２つま
たはむしろ３つの互いに独立の空間軸に沿って存在しう
る。それでもやはり、これらの相は流体である（Ｕｌｌ
ｍａｎｎｓ ＥｎｃｙｃｌｏｐａｅｃｌｉｅｄｅｒＴｅ
ｃｈｎｉｓｃｈｅｎ Ｃｈｅｍｉｅ，４版、第１１巻、
第６５７頁〜第６７１頁、Ｃｈｅｍｉｅ出版１９７６
年；Ｈ．Ｆ．Ｍａｒｋ等、Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ
ｏｆ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎ
ｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，第２版、第９巻、第１頁〜第６１
頁、Ｊ．Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ １９８７年参照）。

【０００７】コレステリック相では、ネマチック配置の
分子の層が上下に配置されているので、分子長軸の配向
方向が連続的にらせん形に変化する。従って、分子は周
期Ｐを有するらせん構造を形成する。それで、コレステ
リック相はらせん形構造を有する。該相は液晶相のうち
でも特別な性質を有する（たとえばＢｅｒｇｍａｎｎ−
Ｓｃｈａｅｆｅｒ，Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｐｈｙｓ
ｉｋ，第ＩＩＩ巻：Ｏｐｔｉｋ，７版（１９８７年）第
５６０頁〜第５６７頁またはｄｅ Ｖｒｉｅｓ，Ａｃｔ
ａ ｃｒｙｓｌａｌｌｏｇｒ．，（１９５１年）。第４
巻、第２１９頁〜第２２６頁参照）。

【０００８】それで、液晶性物質のコレステリック相
は、らせん軸が互いに平行ならびに表面に対して垂直に
配置されている巨視的配向においては、らせん軸に対し
て平行に入射する（入射角０°）光を波長域λｒｅｆで
反射し、該波長域は周期Ｐ（ピッチとも呼ばれる）、屈
折率およびらせん構造材料の複屈折によって決定される
ことは公知である（ｄｅ Ｖｒｉｅｓ，Ｈ．Ｉ．，（１
９５１年）、Ａｃｔａｃｒｙｓｔａｌｌｏｇｒ．，第４
巻、第２１９頁；Ｍｅｉｅｒ，Ｇ．ｉｎ：Ｐｈｙｓｉｃ
ａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｌｉｇｕｉｄ Ｃ
ｒｙｓｔａｌｓ，ｅｄ：Ｍｅｉｅｒ，Ｓａｃｋｍａｎ
ｎ，Ｇｒａｂｍｅｉｅｒ，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ出版（１９
７５年）、第９頁〜第１１頁）。

【０００９】反射光は円偏光されており、その際反射光
の旋光方向はコレステリック相のらせん構造の回転方向
と一致する（Ｊａｃｏｂｓ．Ｓ．Ｄ．，Ｊ．Ｆｕｓｉｏ
ｎＥｎｅｒｇｙ（１８６１年）、第５巻（１）、第６５
頁）。らせん軸が角αだけ傾くと、反射波長はブラッグ
の法則（Ｂｒａｇｇ−Ｇｅｓｅｔｚ）によりλｒｅｆ×
ｃｏｓ（α）に変位する（Ｅｂｅｒｌｅ，Ｈ．Ｊ．，Ｍ
ｉｌｌｅｒ，Ａ，Ｋｒｅｕｚｅｒ，Ｆ．−Ｈ．，Ｌｉｇ
ｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌｓ，（１９８９年）、第５巻
（３）第９０７頁）。

【００１０】らせん構造を有する別の公知液晶相はたと
えばＳ_A ^*相ないしはＳ_C ^*相である。Ｓ_A ^*相では、層内の
分子はＳ_A相類似の配置で存在する。しかし、分子は層
ごとに互いにより合されている。従って、スメチック層
の回転が得られる（Ｊ．Ｗ．Ｇｏｏｄｂｙ等，Ａ Ｎｅ
ｗ Ｍｃｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｄｅｒｉｎｇｉｎ Ｈｅ
ｌｉｃａｌ Ｌｉｇｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌｓ，Ｊ．Ａ
ｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．（１９８９年），第１１１巻、
第８１１９頁〜第８１２５頁；Ｔ．Ｊ．Ｂｕｎｎｉｎｇ
等，Ｂｉｌａｙｕ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｉｎ ｃｈ
ｏｌｅｓｔｅｒｉｃ，ｃｙｃｌｉｃ−Ｓｉｌｏｘａｎｅ
Ｌｉｇｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｔｓ，ＬＩＱＵＩＤ Ｃ
ＲＴＳＴＡＬＳ（１９９１年），第１０巻（４）、第４
４５頁〜第４５６頁）。たとえば強誘電性液晶表示にお
いて適用されるＳ_C ^*相では、分子の傾斜角がらせん構造
を構成する。この相においても、らせんの適当な周期性
の場合に光の選択反射が起きる。これらの相は、上記に
記載したコレステリック相と同じ光学的性質を有する。

【００１１】液晶の重要な性質は、その複屈折である。
この複屈折は、液晶物質の分子長軸の平均方向によって
決定される。この分子長軸の平均方向がいわゆる配向ベ
クトルを決定する（Ｄ．Ｄｅｍｕｓ，Ｌ．Ｒｉｃｈｔｅ
ｒ，Ｔｅｘｔｕｒｅｓ ｏｆＬｉｇｕｉｄ ｃｒｙｓｔ
ａｌｓ，Ｃｈｅｍｉｅ出版、ニューヨーク州ワインハイ
ム、１９７８年）。

【００１２】これらの材料の特定の異方性の性質を利用
しようとする場合、該材料を相応に配向しなければなら
ない。

【００１３】従来、液晶の色素含有物質の光誘起配向は
偏光での照射によって実施された。たとえばドイツ国特
許第３９２０４２０号から、液晶ポリマーを直線偏光で
照射することにより配向して、照射後分子の配向ベクト
ルが、照射方向および照射光の偏光面に対する垂直線に
よって形成される平面内にあるようにすることが公知で
ある。従って、分子の長軸は、直線偏光で照射した後は
１平面内にある。このように配向された液晶性物質にお
いては常に複屈折が起きる。

【００１４】その上、偏光は高価である。偏光は偏光し
て放射されるレーザを用いて得られるかまたは通常のラ
ンプの光を直線偏光しなければならない。第２の場合に
は、ランプの光の半分が失なわれ、さらに使用可能なラ
ンプ出力が偏光子によって制限されている。

【００１５】ドイツ国特許出願公開（ＤＥ−Ａ）第３９
２０４２１号から、液晶を円偏光によって配向して、照
射した物質が円偏光を反射するようにすることは公知で
ある。こうして配向された液晶においても常に複屈折が
起きる。

【００１６】さらに、液晶を電界を印加することによっ
て配向して、表面に対して垂直には複屈折が起きないよ
うにすることも公知である。

【００１７】

【発明の構成】本発明は、液晶性物質を基礎とする光学
素子に関し、定義された入射方向に複屈折を示さないこ
とを特徴とし、その際表面に対して垂直に複屈折が起き
ない光学素子は除かれている。

【００１８】定義された入射方向に複屈折を示さないこ
とを特徴とする液晶性物質を基礎とする光学素子は、た
とえば液晶性物質を適当な波長の不偏光の光で定義され
た角度で照射して、照射後この物質の配向ベクトルが、
照射光がこの物質を通過する際に照射光の方向に対して
平行に整列されているようにすることによって得られ
る。

【００１９】意外にも、このように照射された液晶性物
質は有利な性質を有することが判明した。本発明による
光学素子は定義された入射方向に意外にも複屈折を示さ
ない。

【００２０】本発明における複屈折が起きないことは、
偏光方向において互いに垂直に配向された偏光子の間に
位置定めされ、照射された液晶性物質が、照射方向に考
察して、照射方向により与えられた軸のまわりに回転す
る場合それぞれの位置において暗く見えることを意味す
る。

【００２１】たとえば本発明方法を用いて本発明による
光学素子を製造する場合、少なくとも１つの光異性化可
能化合物を含有するすべての液晶性物質が適当である。

【００２２】これに適当なのは、低分子液晶ならびに液
晶性オリゴマーまたはポリマーである。

【００２３】中間相形成分子基は主鎖ならびに側鎖に存
在しうる。液晶性オルガノポリシロキサンが好適であ
る。直鎖状、環状または枝分れオルガノポリシロキサン
も同様に適当である。側鎖に中間相形成分子基を有する
オルガノポリシロキサンがとくに好適である。これらの
物質は、たとえばドイツ国特許出願公開（ＤＥ−Ａ）第
３８０８４３０号または米国特許（ＵＳ−Ａ）第４４１
０５７０号に記載されているようにして製造しうる。望
ましくは、物質のガラス転移温度が本発明による光学素
子ないしは成分の使用温度よりも高いかかる液晶性物質
が選択される。

【００２４】光異性化可能化合物としては、たとえばド
イツ国特許第３９２０４２０号から公知のすべての光異
性化可能化合物色素が適当である。それで適当な色素は
とくに、それが望ましくは吸収バンドの範囲内の波長の
光の作用下に分子の配置に変化を受けることを特徴とす
る。適当な色素は、望ましくは２５０〜２０００ｎｍの
範囲内で吸収する。色素は有利には、露光の際にその配
置が変わる少なくとも１つの構造要素を含有する。かか
る構造要素は、たとえば多重結合を含有することがで
き、殊に該構造要素はシス・トランス異性の可能性を有
することができる。異性化を可能にする構造要素の例と
しては、

【００２５】

【化１】

【００２６】が挙げられる。

【００２７】殊に、色素は、２つの芳香族環または環系
が上記構造要素Ａによって結合されているグループを含
有する、たとえば

【００２８】

【化２】

【００２９】ここでｘ＝０，１、望ましくは１であり、
ｙ＝０，１……１０、望ましくは１〜５である。

【００３０】スペーサは、ポリマーに結合するのに役立
ち、たとえば次の基のいずれかであってもよい：

【００３１】

【化３】

【００３２】ここでｍ＝０，１……１０、望ましくはｍ
＝３〜６であり；ｎ＝０，１である。

【００３３】色素は、製造された物質の重量に対して１
〜５０重量％、望ましくは５〜４０重量％の量で液晶に
混入される。

【００３４】所望の場合には、色素を１〜７０重量％、
望ましくは５〜５０重量％の量で液晶に共有結合させ
る。これは、たとえばドイツ国特許出願公開（ＤＥ−
Ａ）第３８０８４３０号またはドイツ国特許出願公開
（ＤＥ−Ａ）第３９２０４２０号に記載された方法に従
って実施することができる。共有結合はたとえば、色素
が液晶と混和しない場合に必要である。

【００３５】このような種類の適当な液晶性物質は、無
定形状態で、未配向かまたは配向されて、本発明による
光学素子の製造方法において使用することができる。

【００３６】液晶性物質は、たとえばずれ応力のような
機械的処理によるかまたはドクターブレードで塗布する
際、表面効果、電界ないしは磁界によって配向させるこ
とができる。

【００３７】無定形、未配向のまたはたとえば記載され
たように配向された液晶は、特定の角度で、１００Ｊ／
ｃｍ²〜５００００Ｊ／ｃｍ²、望ましくは２００Ｊ／ｃ
ｍ²〜２００００Ｊ／ｃｍ²の面積あたりの露光エネルギ
ーの不偏光の光で照射される。より大きい露光エネルギ
ーは、そのつどの物質が過度に強く加熱されない限り妨
害しない。

【００３８】望ましくは、液晶性物質の光異性化可能色
素の吸収が存在する範囲内の波長の不偏光の光が適当で
ある。とくに望ましいのは、液晶性物質の光異性化可能
化合物の吸収バンドの範囲内の波長である。使用される
光は、単色または多色、干渉性または非干渉性であって
もよい。

【００３９】照射光は、本発明による光学素子が複屈折
を示してはならない角度で試料にあたる。

【００４０】本発明による光学素子は、本発明方法以外
の、たとえば２つの互いに垂直な直線偏光光源によって
も製造でき、その際照射は、本発明による素子が複屈折
を示してはならない角度で行なわねばならない。適当な
磁界または電界の印加による製造も可能である。

【００４１】本発明による素子の配向は可逆的である。
配向は、たとえば試料を使用した液晶性物質のガラス転
移温度以上に加熱することによって中止することができ
る。望ましくは、このために試料を、相応するガラス転
移温度より５ｋ高い温度に加熱すべきである。

【００４２】本発明方法の望ましい実施形においては液
晶性物質は、本発明方法における使用のために支持基板
上に塗布されている。支持基板としては、たとえばプラ
スチック、、ガラスまたは石英が挙げられる。支持基板
上に塗布された液晶性物質は、別の基板で覆われていて
もよい。支持基板および別の基板は、照射光に対し透過
性でなければならない。

【００４３】別の望ましい実施形では、液晶性物質の自
立性フィルムを本発明方法における使用のために使用す
ることが可能である。

【００４４】本方法は、望ましくは試料表面に対し垂直
に照射するのに適当である。こうして得られた素子は、
試料表面に対し垂直方向に複屈折を示さない。

【００４５】本発明による素子の重要な適用は、情報を
記憶するための使用である。たとえば、本発明方法を用
いる露光によりデータをたとえば、露光個所に記憶する
ことができる。データは、たとえば記憶個所に存在しな
い複屈折につき取り出すことができる。これらのデータ
は、たとえばデジタル記憶、画像または文字のピクセル
であってもよい。

【００４６】本発明方法は液晶性膜における拡散定数Ｄ
の調節のためにも使用することができる。液晶性膜は、
露光個所に、未露光個所とは異なる拡散係数を有するの
で、膜は本発明方法により、これに関して構造化でき
る。

【００４７】本方法は、狭い角度範囲内でのみ透明に見
えるが、他の考察角下では不透明である（Ｊａｌｏｕｓ
ｉｅｆｏｌｉｅｎ）：不透明、つまり配向されていな
い、強散乱性試料を不偏光の光で露光すると、散乱範囲
と非散乱範囲からなるラメラ構造が生じる。非散乱光
は、試料の厚さおよび照射図形によってあらかじめ与え
られた角度範囲内で試料を通過しうる。

【００４８】上述した種類のフィルムは、視力保護、眩
惑防止または日除けとして使用することができる。

【００４９】下記実施例は本発明をさらに説明するのに
役立つ。実施例において使用した実験装置ならびに得ら
れた結果は添付図面に示されている。

【００５０】

【実施例】本発明方法における使用のために、次の物質
をドイツ国特許第３８０８４３０号の指示に従って合成
した： 物質Ｉ：無水トルオール２５ｍｌ中の４−（プロペン−
２−オキシ）−安息香酸−４′−フエニルフエニルエス
テル３．０ｇ、４−（プロペン−２−オキシ）−安息香
酸コレステリルエステル４．９ｇ、４−（４−プロペン
−２−オキシ）−４′−エトキシ−アゾベンゾール０．
６ｇおよびテトラメチルシクロテトラシロキサン１．１
ｇの溶液に、ジクロルメタン中のジシクロペンタジエン
−白金−ジクロリドの１重量％溶液０．１６ｍｌを加
え、こうして得た混合物を３時間還流下に加熱した。後
処理は物質ＩＩと類似に行なう。５８℃のガラス転移温
度を有し、２２２℃の透明点までコレステリック相を有
する生成物６．２ｇが得られた。生成物は、配向状態で
５６０ｎｍに反射最大を有する。

【００５１】物質ＩＩ：無水トルオール１８ｍｌ中の４
−（プロペン−２−オキシ）−安息香酸−４′−フエニ
ルフエニルエステル２．０ｇ、４−（プロペン−２−オ
キシ）−安息香酸−ジヒドロコレステリルエステル３．
３３ｇ、４−（４−プロペン−２−オキシ）−４′−エ
トキシ−アゾベンゾール０．８６ｇおよびテトラメチル
シクロテトラシロキサン０．９１ｇの溶液に、ジクロル
メタン中のジシクロペンタジエン−白金−ジクロリドの
１重量％溶液（たとえばＪ．Ｃｈａｔｔ，Ｌ．Ｍ．Ｖａ
ｌｌａｒｉｎｕ，Ｌ．Ｍ．Ｖｅｎａｎｚｉ，Ｊ．Ｃｈｅ
ｍ．Ｓｏｃ（ロンドン）（１９５７年）第２４９６頁〜
第２５０５頁およびＨ．Ｃ．Ｃｌａｒｋ，Ｌ，Ｅ．Ｍａ
ｎｚｅｒ，Ｊ．Ｃｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌ，Ｃｈｅ
ｍ，．第５９巻（１９７３年）、第４１１頁〜第４２８
頁のような文献公知の方法に従って製造される）０．０
７ｍｌを加え、こうして得た混合物を４時間還流下に加
熱沸騰させた。

【００５２】白金を含有する細かい沈殿を分離するため
に、シリカゲルまたはトーンシルを充填した長さ５ｃｍ
のカラムを通して濾過した。引き続き、溶媒を減圧（２
６ｍｂａｒ）で溜去し、残分を２〜３回テトラヒドロフ
ランからエタノールで再沈し、減圧（２６ｍｂａｒ）で
１００℃で乾燥した。５４℃のガラス転移温度を有し、
１９３℃の透明点までコレステリック相を有する生成物
３．０ｇが得られた。生成物は、配向状態で、１０８０
ｍｍに反射最大を有する。

【００５３】物質ＩＩＩ：無水トルオール１７ｍｌ中の
４−（プロペン−２−オキシ）−安息香酸−４′−シア
ノフエニルエステル３．０ｇ、４−（４−プロペン−２
−オキシ）−４′−エトキシ−アゾベンゾール１．２２
ｇおよびテトラメチルシクロテトラシロキサン０．８６
ｇの溶液に、ジクロルメタン中のジシクロペンタジエン
−白金−ジクロリドの１重量％溶液０．０５ｍｌを加
え、こうして得た混合物を４時間還流下に加熱した。後
処理は物質ＩＩ類似に行なう。２７℃のガラス転移温度
を有し、１３７℃までＳ_A相を有し、引き続き１６５℃
の透明点までネマチックである生成物１．８ｇが得られ
た。

【００５４】物質ＩＶ：無水トルオール３０ｍｌ中の４
−（プロペン−２−オキシ）−安息香酸−４′−フエニ
ルエステル３．５０ｇ、４−（プロペン−２−オキシ）
−安息香酸−ジヒドロコレステリルエステル２．５７ｇ
およびテトラメチルシクロテトラシロキサン１．８２ｇ
の溶液に、ジクロルメタン中のジシクロペンタジエン−
白金−ジクロリドの１重量％溶液０．１３ｍｌを加え、
こうして得た混合物を４時間還流下に加熱した。後処理
は物質ＩＩ類似に行なう。

【００５５】５３℃のガラス転移温度を有し、１８９℃
の透明点までコレステリック相を有する生成物１０．０
ｇが得られた。生成物は、配向状態で１３１０ｎｍに反
射最大を有する。

【００５６】例 １ 物質Ｉ（図１における１ａ）は、１４０℃に加熱し、配
向助剤（Ｏｒｉｅｏｎｔｉｅｒｕｎｇｓｈｉｌｆｅ）と
してポリイミドを塗布した２枚のガラス板（図１におけ
る１ｂ）の間でずれ応力（Ｓｃｈｅｒｅｎ）を加えるこ
とにより、基板（ガラス）に対して垂直ならせん軸を有
するように配向された。物質の配向は、この相に対し代
表的な５５５ｎｍにおける反射バンドの出現で認められ
る（図２における測定曲線１）。

【００５７】その後、図１に略示したように、試料１を
２００ｗの高圧水銀ランプ２の不偏光のビームで照射し
た。熱線フイルタとして、長さ４ｃｍの水クペット３を
使用した。光は、石英集光レンズ４を用いて試料上へ集
束した。ビームは試料表面に垂直にあたる。光のスペク
トル範囲は、水浴および使用した光学材料によって３２
０〜９２０ｎｍに制限した。光は、試料表面で４００ｍ
Ｗ／ｃｍ²の出力を有していた。試料は１４時間照射し
た。

【００５８】こうして照射した試料は、垂直に見た場合
無色透明に見える：分子はホメオトロピックに配向され
ていた。コレステリック相の反射バンドはもはや存在し
なかった（図２における測定曲線２）。バンドは、反射
アタッチメントを有するＵＶ−ＶＩＳ−ＮＩＲ分光光度
計ラムダ１９（Ｐｅｒｋｉｎ−Ｅｌｍｅｒ社）を用いる
反射測定によって立証した。

【００５９】複屈折の立証のためには、次のように実施
した（図３の実験装置概略図）：試料１をＨｅＮｅレー
ザ５の偏光で照射した。ＨｅＮｅレーザの光は、偏光子
６を用いて偏光した。検出器７の前には偏光子８があ
り、その偏光方向はレーザ光の偏光方向に対して９０°
の角度で配向されている。本発明による試料は、固定の
傾き角θで測定光線のまわりを回転する（回転角φ）。
測定光線が試料表面に垂直にあたる場合、傾き角θは０
°である。検出器７としてはホトダイオードを使用し
た。そのつど固定傾き角θにおいて試料が回転角φのま
わりで回転する場合にホトダイオードにおける信号は、
図４に示されている。

【００６０】未露光の試料を用いると、光が垂直に入射
する場合、すべての回転角φにおいて信号が得られる
（図４における曲線Ａ）。これは液晶性物質のらせん構
造に基づき期待された。露光された個所に、光が垂直に
入射する場合、回転角φが存在しない場合にダイオード
に信号が得られる（図４における曲線Ｂ）。試料はこの
方向にはもはや複屈折を示さない。

【００６１】本発明により処理した試料を垂直から傾斜
させると、特定の回転角φでは信号が得られず、他の角
度φでは高い信号が得られる。これは同様に分子のホメ
オトロピック配向を立証する。分子が本発明方法を実施
した後完全に等方性に配置さされると、試料の傾斜によ
っても明化は生じない。図４の曲線Ｃは傾き角θ＝２０
°に対する測定結果を示す。図４の曲線Ｄは、傾き角θ
＝４０°に対する測定結果を示す。

【００６２】例 ２ 物質ＩＩは、１４０℃に加熱し、配向助剤としてポリイ
ミドを塗布した２枚のガラス板の間でずれ応力を加える
ことにより、基板（ガラス）に対して垂直ならせん軸を
有して配向した。物質の配向は、この相に代表的な、１
０８０ｎｍにおける反射バンドの出現で認められる（図
５における曲線１参照）。その後試料を例１と類似に不
偏光の光で照射した（図１に示したと同様：２００Ｗの
高圧水銀ランプ熱線フイルタとして５ｃｍの水クベット
および光を偏光するためのフイルム偏光子、試料におけ
る光のスペクトル域３２０ｎｍ〜９２０ｎｍ、試料表面
における出力２００ｍＷ／ｃｍ²）。照射時間は７時間
であった。

【００６３】こうして照射した試料はホメオトロピック
に配向された。試料は無色透明に見えた。λ＝１０８０
ｎｍにおけるコレステリック相の反射バンドは、もはや
存在しなかった（図５における測定曲線２）。

【００６４】複屈折の測定は、例１に記載したように実
施した。ホメオトロピック配向は、図６における測定に
よって立証した。未露光試料を用いると、垂直光入射
（θ＝０°）の場合、すべての角度θにおいて信号が得
られる(図６における曲線Ａ)。

【００６５】露光個所に、垂直光入射（θ＝０°）の場
合、ゼロの回転角φにおいてダイオードに信号が得られ
る（図４における曲線Ｂ）。試料はこの方向にもはや複
屈折を示さない。

【００６６】試料を垂直線から傾ける場合、特定の角度
φにおいて信号が得られず、他の角度φにおいて高い信
号が得られる。これは同様に本発明により製造された光
学成分中の分子のホメオトロピック配向を立証する。分
子が照射後完全に等方性であれば、試料を傾けることに
よっても明化は生じない。図６における曲線Ｃは、傾き
角θ＝２０°に対する測定結果を示す。図６における曲
線Ｄは、傾き角θ＝４０°に対する測定結果を示す。

【００６７】例 ３ 物質３は、１５０℃に加熱し、配向助剤としてポリイミ
ドを塗布した２枚のガラス板の間でずれ応力を加え、徐
々に冷却することによってプラナー配向した。プラナー
（平行）配向の立証は、複屈折測定によって行なった。
物質の複屈折は図７に示されている。曲線Ｂは、傾き角
θ＝０°を有する未露光試料回転の際のホトダイオード
における信号を示す。曲線Ｃは、傾き角θ＝２０°を有
する未露光試料回転の際のホトダイオードにおける信号
を示す。曲線Ｄは、傾き角θ＝４０°を有する未露光試
料回転の際のホトダイオードにおける信号を示す。

【００６８】試料は、例１に記載したように、不偏光の
光で照射した（図１参照；２００Ｗの高圧水銀灯、熱線
フイルタとして４ｃｍの水クベット、石英集光レンズ、
試料における光のスペクトル域３２０ｎｍ〜９２０ｎ
ｍ、試料表面における出力１００ｍＷ／ｃｍ²）。照射
時間は１５時間であった。

【００６９】照射によって製造した本発明による光学成
分は無色透明に見える。複屈折の測定は、例１に記載し
たように実施した。試料はホメオトロピックに配向され
た。複屈折は、表面に対して垂直（傾き角θ＝０°）に
照射する場合消失した（図８における曲線Ｂ）。図８に
おける曲線Ｃは、傾き角θ＝２０°を有する本発明によ
り製造した試料を回転する際のホトダイオードにおける
信号を示す。図８における曲線Ｄは、本発明により製造
した傾き角θ＝４０°を有する試料の回転の際のホトダ
イオードにおける信号を示す。

【００７０】例 ４ 物質Ｉを不配向に調製した：例１において配向した試料
をガラス転移温度よりも僅かに高い温度（７０℃）に加
熱し、ずれ応力を加え、引き続き急冷することにより、
くもった散光性試料が得られる。試料は光を反射せず、
垂直な光入射の際の複屈折はすべての回転角θに対して
ほぼ等しい（図９における曲線Ａ）。

【００７１】例１と類似に２００Ｗの高圧水銀ランプの
不偏光の光で照射した後（出力０．３Ｗ／ｃｍ²、２０
時間）ホメオトロピックな配向が得られた。試料は無色
透明に見え；光散乱は著しく減少した（試料の一部は５
時間の露光後既に透明に見える）。ＤＩＮ５０３６号に
ならって、波長６３３ｎｍの光で測定した光散乱値は、
第１表にまとめられている。例１におけるように測定し
た複屈折は、傾き角θ＝０°の場合に消失し（図９にお
ける曲線Ｂ）ないしは２０°ないしは４０°の傾き角に
対してはそれぞれ回転角に依存して強変動的であった
（図９における曲線ＣないしはＤ）。

【００７２】 第１表： 試料 散乱（％） 透過（％） 配向試料 ０．４±０．２ ８７±３ （例１）、未露光 配向試料 ０．４±０．２ ８９±３ （例１）、露光 配向除去試料 １９±１ ６５±３ （例４）、未露光 配向除去試料 １．３±０．３ ０．２±３ （例４）、露光 例 ５ 物質ＩＶを、基板に対して垂直ならせん軸を有するよう
に配向した。試料１を、ホトマスク９（線格子、目幅１
ｍｍ、線の太さ０．２ｍｍ）を通して例１と同様に高圧
水銀ランプ２の不偏光の光で照射（出力０．３Ｗ／ｃｍ
²、１４時間）することによって、試料に模様を書込ん
だ（図１０の実験装置概略図）。試料を偏光顕微鏡で直
交偏光子の間で観察すると、露光個所は暗く見え、未露
光個所は明るく見える（図１１ａ）。試料を４５°回転
すると、露光個所は暗いままである（図１１ｂ）。従っ
て、露光個所はホメオトロピックに配向されていた。

【００７３】例 ６ 物質Ｉを、例１と類似に、基板（ガラス）に対して垂直
にらせん軸を有するように配向した。試料を、２００Ｗ
の高圧水銀灯（出力０．３ｗ／ｃｍ²、７時間）の不偏
光の光で照射し、その際入射方向は、直射光が４０°の
角度で試料表面にあたるように選択した。配向は、配向
ベクトルが試料中の照射光の方向に対して平行に整列さ
れているように得られる。本発明による試料はこの方向
には無色透明に見える。コレステリック相の反射バンド
はもはや存在しない。直交偏光子の間でこの傾き角θで
透過を測定すると、すべての回転角φに対する透過はゼ
ロに等しい、つまり直交偏光子の間でこの優先方向にお
ける複屈折は消失している（図１２、曲線Ｂ）。試料を
照射した角度に等しくない他の傾き角で透過を測定する
際、試料を光の方向のまわりで回転する（角度θ）と再
び明化が生じる。この場合、複屈折の消失する入射角は
約４０°である。

【００７４】例 ７ 物質Ｉを例４に記載したように調製すると、散光性試料
（図１３、Ａ）が得られる。この試料をしま模様を有す
るホトマスクを通して不偏光の光で露光すると、露光個
所（図１３における１０）に物質の明らかな配向（垂直
照射の場合図１３におけるＢ；斜め照射の場合図１３に
おけるＣ）が得られる。試料は露光個所ではもはや散乱
を示さない。未露光個所２では試料はさらに散乱する
（立証は例４参照）。非散乱光は、角範囲αないしはβ
において試料を通過しうる（図１３，Ｂ，Ｃ）。その
際、垂直照射の場合に対してｔａｎα＝ｐ／ｄが妥当で
ある。傾斜露光に対しては、照射角度、試料の厚さβお
よびラメラ厚さｐから角度βが生じる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に記載したような本発明方法を実施する
ための実験装置の概略図。

【図２】例１からの試料の、未照射個所１および照射個
所２における反射／波長曲線図。

【図３】複屈折を立証するための実験装置の概略図、ａ
図は斜視図、ｂは試料の側面図である。

【図４】固定角度θで試料を角度φだけ回転する際ホト
ダイオードにおける信号として測定される、例１からの
試料の複屈折を示す強さ／回転角（φ）曲線図。

【図５】例２からの試料の、未照射個所１および照射光
個所２における反射／波長曲線図。

【図６】固定角度θで試料を角度φだけ回転する際ホト
ダイオードにおける信号として示される、例２からの試
料の複屈折の強さ／回転角φ曲線図。

【図７】固定角度θで試料を角度φだけ回転する際ホト
ダイオードにおける信号として測定される、例３からの
未露光試料の複屈折の強さ／回転角φ曲線図。

【図８】固定角度θで試料を角度φだけ回転する際ホト
ダイオードにおける信号として示される、例３からの露
光試料の複屈折の強さ／回転角φ曲線図。

【図９】固定角度θで試料を角度φだけ回転する際ホト
ダイオードにおける信号として示される、本発明方法を
実施する前後の例４からの試料の複屈折の強さ／回転角
φ曲線図。

【図１０】例５に記載したようにホトマスクを用いる照
射のための実験装置の概略図。

【図１１】例５からの試料の、偏光顕微鏡写真、ａ図は
０°位置、ｂ図は４５°位置での撮影図。

【図１２】固定角度θで試料を角度φだけ回転する際ホ
トダイオードの信号として測定される、例４からの試料
の複屈折の強さ／回転角φ曲線図。

【図１３】本発明により製造された光学素子を、例７に
記載したようにＪａｌｏｕｓｉｅフイルムとして使用す
る際の概略図、Ａ図は未露光、Ｂ図は垂直照射、Ｃ図は
傾斜照射の場合である。

【符号の説明】

１ 試料 １ａ 物質 １ｂ ガラス板 ２ 高圧水銀灯 ３ 水クベット ４ 石英集光レンズ ５ レーザ ６，８ 偏光子 ７ 検出器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ホルスト ライゲーバー ドイツ連邦共和国 オーバーハッヒング コールシュタットシュトラーセ 21 (72)発明者 フランツ−ハインリッヒ クロイツァー ドイツ連邦共和国 プラネッグ ヨーゼフ −ゲルストナー−シュトラーセ 14 デー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 定義された入射方向に複屈折を示さず、
   表面に対して垂直には複屈折の出現が排除されているこ
   とを特徴とする液晶性物質を基礎とする光学素子。
2. 【請求項２】 液晶性物質を、適当な波長の不偏光の光
   で定義された角度で照射し、照射後のこの物質の配向ベ
   クトルが、この物質を通過する際、照射方向に対して平
   行に整列されているようにすることを特徴とする液晶性
   物質を基礎とする光学素子の製造方法。