CN100385272C - 光学元件的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的主要目的在于，提供在具有液晶规整性的状态下使聚合性液晶材料固化而构成的光学元件的制造方法，该方法是能够得到与基材的粘附性优异的光学元件的制造方法。本发明的光学元件的制造方法的特征在于，它包括：调制具有取向能力的基材的工序；在上述基材上层合至少含有聚合性液晶材料的液晶层形成用组合物，以形成具有规定的液晶规整性的液晶层的工序；对上述液晶层照射活性放射线以制成光学功能层的光学功能层形成工序；在使液晶层聚合(交联)之前的各向同性层以上的温度下对上述光学功能层进行热处理的热处理工序。

Description

光学元件的制造方法

本发明申请是申请号为CN02804306.5(国际申请日为2002年11月7日)的进入国家阶段的PCT申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及在具有取向能力的基材上聚合聚合性液晶材料而构成的光学元件，特别是涉及与基材的粘附性极高的光学元件的制造方法。

背景技术

近年，已经提出了通过聚合聚合性液晶材料而得到的光学元件的提案(例如，特开2001-100045号公报、特表平10-508882号公报)。这样的光学元件通过聚合而将液晶具有的特性固定化，有可用作薄膜的优点，因此预期可开发各种各样的用途。

对于这些相位差薄膜等光学元件，在特开平5-2109号公报已经公开了耐热性优异的拉伸相位差薄膜，在特开平5-142510号公报中已经公开了由耐热性优异的热聚合的液晶性高分子构成的光学元件。在特开2001-133628号公报中已经公开了由含有耐热性优异的高分子液晶和交联性物质的液晶材料构成的偏光衍射膜。

然而，使这样的聚合性液晶材料聚合所得到的光学元件，存在着与具有取向能力的基材的粘附性缺乏的问题。所以，在处置这样的光学元件时，需要极其谨慎。在用这样的光学元件制造例如图像处理装置的制造工序中，存在着其操作繁杂的问题。

还有，拉伸相位差薄膜达到100℃以上、特别是在120℃以上时，其相位差量发生变化，所以，在车载用LCD等方面使用时出现显示不匀等问题。

发明的内容

本发明是鉴于上述问题而完成的，其主要目的在于，提供一种光学元件的制造方法，该方法是在使聚合性液晶材料于具有液晶规整性的状态下固化而构成的光学元件的制造方法，是能得到与基材的粘附性优异的光学元件的制造方法。

为了达到上述目的，本发明的光学元件的制造方法包括了调制具有取向能力的基材的工序；在上述基材上层合至少含有聚合性液晶材料的液晶层形成用组合物，以形成具有规定的液晶规整性的液晶层的工序；用活性放射线照射上述液晶层使其成为光学功能层的光学功能层形成工序；在使液晶层聚合(交联)之前的各向同性层以上的温度下对上述光学功能层进行热处理的热处理工序。

作为本发明的优选形态，上述热处理工序的温度范围也可以为80℃～120℃。另一方面，热处理工序的温度范围在180℃～260℃也可以。在本发明中，通过把这样地聚合聚合性液晶材料而得到的光学功能层在规定的温度下进行热处理，能够提高光学功能层与支撑材料的粘附性。

上述具有取向能力的基材，优选是由透明基板和在上述透明基板上形成的取向膜构成。本发明的优点在于可以提高与这样的取向膜的粘附性，而且，通过制成另行设置取向膜的构成，可使取向方向的自由度极高。

另一方面，上述具有取向能力的基材也可以是拉伸薄膜。在本发明中，这样的拉伸薄膜与光学功能层之间的粘附性也得到了改善，进而，通过使这样具有取向能力的基材为拉伸薄膜，使得基材的形成容易，从工艺简便来讲，也是一个优点。

作为本发明的形态，上述聚合性液晶材料也可以是可聚合性单体，规定的液晶规整性也可以是向列规整性或近晶规整性。这样的光学功能层具有作为相位差层的功能，因此可以在需要相位差功能的例如λ/4相位差片等各种各样用途中使用。

优选的是，上述聚合性液晶材料是聚合性单体和聚合性手性试剂，规定的液晶规整性是胆甾醇规整性。这样的光学功能层可以作为圆偏振光控制层来使用，例如可以在彩色滤光片等各种各样用途中使用。

上述液晶层形成用组合物以含有光聚合引发剂者为优选。在照射活性放射线进行聚合时，通过使用先聚合引发剂，促进了聚合，可以得到均质的光学功能层。

上述液晶层形成用组合物优选是使用溶剂的液晶层形成用涂布液。例如与干膜化的方法和熔融的涂布方法等其它方法相比较，这样地使用液晶层形成用涂布液的方法在工艺上容易。

上述热处理的时间以在1min～60min范围内为优选。从提高粘附性而言，采用上述范围内的时间加热是优选的。

作为本发明的形态，也可以是在光学功能层形成工序之后，具有把形成于上述具有取向能力的基材上的光学功能层转写到被转写材料上的转写工序。例如在具有其它功能的被转写材料上必须要有光学功能层的场合等，进行把光学功能层转写到被转写材料上的转写工序也是可能的。在此场合，通过在转写之后进行上述的热处理工序，就可以制备被转写材料与光学功能层的粘附性良好的光学元件。

还有，在上述热处理工序之后，进一步进行形成保护层的工序也是优选的。通过进行热处理工序，可以提高粘附性，而且在要求更高粘附性的场合，形成这样的保护层是优选的。

理想情况是，上述聚合性液晶材料是含有聚合性液晶单体和聚合性手性试剂的，且此聚合性手性试剂分子在两末端具有聚合性官能团。如果在聚合性液晶单体分子和聚合性手性试剂的两末端有聚合性官能团的话，则邻接的该单体分子的两末端聚合形成三维网络(交联)，可以得到耐热性更高的光学元件。

在上述热处理工序之后，也可以进一步进行保护层形成工序。通过形成这样的保护层，可以保护光学元件的表面。

本发明的另一形态的光学元件，其特征在于，是具有支撑材料和在所述支撑材料上聚合性液晶材料有规定的液晶规整性并固化而构成的光学功能层的光学元件，按照JIS K5400(1990)8.5规定的棋盘格带剥离试验，所述光学功能层与支撑材料的粘附性在6点以上。由已有的聚合性液晶材料固化所形成的光学功能层与支撑材料十分缺乏粘附性。所以，上述范围的粘附性现有材料所不可能达到的，与现有产品相比，具有充分的优越性。

作为优选的形态，所述支撑材料是具有取向能力的基材。在不进行转写工序的场合，光学功能层是在具有取向能力的基材上形成的，此具有取向能力的基材与光学功能层的粘附性也很良好。

优选的是，上述具有取向能力的基材是由透明基板和在此透明基板上形成的取向膜所构成的。即使是这样的具有取向膜的基材，与光学功能层的粘附性也能够在充分的粘附性的范围。

另一方面，上述具有取向能力的基材是拉伸薄膜者也行。即使基材是拉伸薄膜也可以得到充分的粘附性。

再有，优选的是，上述支撑材料是被转写基材，上述被转写的基材是透明基板。在进行转写工序时，支撑材料成为被转写的基材，此时优选采用透明基板来作为被转写的基材。

本发明的优选形态是，上述聚合性液晶材料是聚合性的液晶单体，所述规定的液晶规整性是向列规整性或近晶(smectic)规整性，而上述光学功能层是相位差层。在使用具有这样的相位差层的光学元件时，支撑材料与相位差层之间的粘附性是重要的。

优选的是，上述聚合性液晶材料是聚合性单体和聚合性手性试剂，规定的液晶规整性是胆甾醇规整性，所述光学功能是选择反射层和/或相位差层。由于这样的胆甾醇层，即在具有胆甾醇规整性的状态下固定的层，是作为圆偏振光控制层或相位差层而发挥功能的层，因此，在此场合与基材的粘附性也是极其重要的。

进一步地，上述聚合性液晶材料是含有聚合性液晶单体的材料，此聚合性液晶单体分子也可以在两末端具有聚合性官能团的。这样，如果聚合性液晶单体分子的两末端具有聚合性官能团的话，则邻接的此单体分子的两末端聚合成三维网络(交联)，可以得到耐热性更高的光学元件。

还有，上述聚合性液晶材料以是含有聚合性液晶单体和聚合性手性试剂且此聚合性手性试剂分子的两末端具有聚合性官能团者为好。这样，如果聚合性手性试剂分子的两末端具有聚合性官能团的话，邻接的此种分子的两末端呈三维网络聚合地(交联)，可以得到耐热性更高的光学元件。

附图的简单说明

图1图示表示本发明的光学元件制造方法的一部分的工序。图中，1是透明基材，2是取向膜，3是基材。

图2图示表示本发明的光学元件制造方法的一部分的工序。图中，4是液晶层。

图3图示表示本发明的光学元件制造方法的一部分的工序。图中，5表示紫外线照射。

图4图示表示本发明的光学元件制造方法的一部分的工序。图中，6是光学功能层。

图5图示表示本发明的光学元件制造方法的一部分的工序。图中，7表示热，8表示光学元件。

图6图示表示本发明的光学元件制造方法的一部分的工序。

图7图示表示本发明的光学元件制造方法的另一形态的一部分工序图。

图8图示表示本发明的光学元件制造方法的另一形态的一部分的工序。其中9是被转写材料。

图9图示表示本发明的光学元件制造方法的另一形态的一部分的工序。

图10图示表示本发明的光学元件制造方法的另一形态的一部分的工序。

图11图示表示本发明的光学元件制造方法的另一形态的一部分的工序。

实施发明的最佳形态

下面说明本发明的光学元件的制造方法，其次说明作为本发明的制造方法的一个例子所可以得到的光学元件。

<光学元件的制造方法>

本发明的光学元件的制造方法的特征在于，它包括：调制具有取向能力的基材的工序、在上述基材上层合至少含有聚合性液晶材料的液晶层形成用组合物以形成具有规定的液晶规整性的液晶层的工序、对上述液晶层照射活性放射线制成光学功能层的光学功能层形成工序、在80℃～120℃或180℃～260℃范围内的温度下对上述光学功能层进行热处理的热处理工序。

本发明的光学元件的制造方法的特征在于，在基材上层合含有聚合性液晶材料的液晶层形成用组合物来形成液晶层，对其照射活性放射线使液晶层内的聚合性液晶材料固化而形成光学功能层，然后进行上述范围的热处理。由该热处理提高了光学功能层与支撑材料(下面，所说的支撑材料的概念包含了上述基材和后面讲到的被转写材料)之间的粘附性。

本发明中，通过热处理工序来提高粘附性，是基于以下理由。即，在例如具有取向能力的基材和透明基板等其它支撑材料的表面有不少的凹凸，当对在这样的支撑材料表面的光学功能层施加上述范围内的热时，使得形成光学功能层的材料软化，而沿着此凹凸发生形变，由此，提高了支撑材料与光学功能层的粘附性。

还有，可以推测，起因于所含有的光聚合引发剂的生成物和光聚合引发剂的残渣妨碍粘附，而在本发明的热处理工序中，把这些都除去了，这也有助于粘附性的提高。

下面，参照附图来说明本发明的一个例子。图1～图6示出了本发明的光学元件制造方法的一个例子。

在此例中，首先，在透明基板1上形成已经形成了取向膜2的具有取向能力的基材3(参照图1，基材调制工序)。

其次，在此具有取向能力的基材3上，涂布上使溶剂中溶解了聚合性液晶材料和光聚合引发剂而成的液晶层形成用涂布液，干燥、除去溶剂，通过保持使其呈现液晶相的温度来形成液晶层4(参照图2，液晶层形成工序)。此液晶层通过取向膜2的作用成为具有液晶规整性的层。

然后，用紫外光5照射上述具有液晶规整性的液晶层4，使得液晶层4内的聚合性液晶材料聚合，将液晶层4制成光学功能层6(参照图3和4，光学功能层形成工序)。

接下来，把这样地在基材3上形成了光学功能层6的光学元件8例如放在烘箱中保持在规定的温度，加热7，进行热处理(参照图5，热处理工序)。

由此，可以得到经过热处理的、取向膜2与光学功能层6之间粘附性良好的光学元件8。

图7～图11示出了本发明的光学元件的制造方法的又一例子。图7示出的是，在上述图3所示的用紫外光照射的光学功能层形成工序完了之后于透明基材1上形成了取向膜2的基材3上形成了光学功能层6的状态。在此例中，于此光学功能层6的表面一侧配置上被转写材料9(参照图8)，进行把光学功能层转写到被转写材料9上的转写工序(参照图9)。

转写到被转写材料上的光学功能层6同样通过放在诸如保持在规定的温度的炉中加热7，进行热处理(参照图10，热处理工序)。于是就可以得到被转写材料9与光学功能层6之间的粘附性提高了的光学元件8(参照图11)。

下面来详细说明上述示例中所述的本发明的光学元件制造方法中的每一工序。

1.基材调制工序

在制造本发明的光学元件时，首先准备具有取向能力的基材。作为这样的具有取向能力的基材，可以列举出基材本身具有取向能力的情况、和如图1所示，在透明基板上形成取向膜2来作为具有取向能力的基材3而发挥功能的情况。下面，分别用第1实施形态和第2实施形态来予以说明。

a.第1实施形态

本实施形态是基材本身具有取向能力的形态，具体说，可以列举的是基材是拉伸薄膜的情况。由于使用了这样的拉伸薄膜，液晶材料可以沿着其拉伸方向取向。所以，基材的调制可以由简单的准备拉伸薄膜来进行，具有工艺极其简单的优点。作为这样的拉伸薄膜，也可以使用市售的拉伸薄膜，也可以根据需要形成各种各样材料的拉伸薄膜。

具体说，可以列举有，聚碳酸酯系高分子、多芳基化合物(ポリアリレ-ト)和聚对苯二甲酸乙二醇酯之类聚酯系高分子、聚酰亚胺系高分子、聚砜系高分子、聚醚砜系高分子、聚苯乙烯系高分子、聚乙烯和聚丙烯之类聚烯烃系高分子、聚乙烯醇系高分子、醋酸纤维素系高分子、聚氯乙烯系高分子、聚甲基丙烯酸甲酯系高分子等热塑性聚合物等构成的膜和液晶聚合物构成的膜等。

从拉伸倍率的范围宽、进而从容易得到等观点来考虑，本发明以使用其中的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜为优选。

对于本发明中使用的拉伸薄膜的拉伸率，只要是能发挥取向能力的程度的拉伸率就行，没有特别的限制。所以，如果是双轴拉伸薄膜其2轴间的拉伸率不同的话，也可以使用。

此拉伸率随所使用的材料有很大的不同，尽管没有特别的限制，不过一般可以使用在150％～300％左右者，以使用200％～250％者为优选。

b.第2实施形态

第2实施形态是由透明基板和在透明基板上形成的取向膜来构成上述具有取向能力的基材的形态。

本实施形态的优点在于通过选择取向膜而可以选择较宽范围的取向方向。还有，通过选择涂布在透明基板上的形成取向膜用涂布液的种类而可以实现各种各样的取向方向，而且可以有效的取向。

本实施形态所用的取向膜可以使用适合在通常的液晶显示装置等中使用的取向膜，一般以摩擦处理了的聚酰亚胺系和聚乙烯醇系取向膜为合适。还有，也可以用光取向膜。

本实施形态中使用的透明基板，只要是由透明材料所形成就行，没有特别的限制，可以使用，例如，石英玻璃、パイレククス(注册商标)玻璃(硬质玻璃)、合成石英板等没有可挠曲性的透明硬材和透明树脂膜、光学用树脂板等具有可挠曲性的透明柔性材料。

2.液晶层形成工序

接着，如图2所示，本发明在上述具有取向能力的基材3上形成液晶层4。

本发明中的此液晶层是由聚合性液晶材料所形成的，只要是采取了具有各种液晶规整性的液晶相得到的层就行，没有特别的限制。

形成这样的液晶层的方法是，在基材上层合含有聚合性液晶材料的液晶层形成用组合物而形成液晶层形成用层。形成此液晶层形成用层的方法，尽管可以采取例如把预先形成的干膜等作为液晶层形成用层而层合在基材上的方法、把液晶层形成用组合物熔融后涂布在基材上的方法等，不过，本发明中优选的是，把液晶层形成用组合物用溶剂溶解后涂布在基材上，除去溶剂而形成液晶层形成用层。此法与其它方法相比，工艺简便。

此时的涂布方法列举有，旋涂法、辊涂法、滑动涂布法、印刷涂法、浸渍提拉法、帘涂法(模涂法)等。

在涂布上液晶层形成用涂布液之后，把溶剂除去。除去溶剂的方法有，例如，减压除去和加热除去以及它们的组合等方法。把溶剂除去后就形成了液晶层形成用层。

本发明中，这样所形成的液晶层形成用层的层内的聚合性液晶材料由于基材表面的取向能而成为具有液晶规整性状态的液晶层。这通常是由把聚合性液晶材料升温到呈现液晶相的温度而保持在此温度等的方法来进行的。

下面首先说明本发明所使用的聚合性液晶材料和含它的液晶层形成用组合物，进而说明上述液晶相形成用涂布液。

(聚合性液晶材料)

本发明所使用的聚合性液晶材料可以列举的是聚合性液晶单体、聚合性液晶齐聚物和聚合性液晶高分子。这样的聚合性液晶材料，通常使用的是各自本身具有向列规整性或近晶规整性的材料，不过，对其没有特别的限制，即使是具有胆甾醇规整性的聚合性液晶材料，也是好的。但是，从得到耐热性好的光学元件而言，如果分子的两末端有聚合性官能团者更为优选。在上述聚合性液晶材料本身呈现向列规整性或近晶规整性时，为了赋予此胆甾醇规整性，以进一步使用聚合性手性试剂为好。下面分别给予说明。

(1)聚合性液晶材料

本发明所使用的聚合性液晶材料，可以列举的是上述那样的聚合性液晶单体、聚合性液晶齐聚物和聚合性液晶高分子等。这样的聚合性液晶材料，在仅由它们形成液晶相的场合，只要是形成具有向列规整性、近晶规整性或胆甾醇规整性的液晶相的聚合性液晶材料者就行，没有特别的限制，不过，从得到耐热性更好的光学元件而言，以在分子的两末端有聚合性官能团者为优选。

作为这样的聚合性液晶材料的一个例子，可以举出例如以下述通式(1)所表示的化合物(I)和下面所示出的化合物。作为化合物(I)，也可以把2种通式(1)所包含的化合物混合来使用。

也可以把通式(1)所包含的化合物和下述化合物的2种以上混合来作为聚合性液晶材料使用。

在表示化合物(I)的通式(1)中，当R¹和R²分别表示氢或甲基、X优选为氯或甲基。还有，从体现液晶性而言，表示作为化合物(I)的间隔的亚烷基链长的a和b在2～9范围为优选。

在上述例子中，尽管举出了聚合性液晶单体，不过，在本发明中，也可以使用聚合性液晶齐聚物和聚合性液晶高分子等。这样的聚合性液晶齐聚物和聚合性液晶高分子可以从过去已经提到的材料中适当选择。

(2)手性试剂

本发明中，当上述光学元件是圆偏振光控制光学元件，即在其光学功能层是胆甾醇层而且使用的聚合性液晶材料是具有向列规整性或近晶规整性的场合，就有必要在上述聚合性液晶材料中加入手性试剂。

本发明中使用的聚合性手性试剂指的是具有光学活性部位的分子量在1500以下的低分子化合物。使用手性试剂的主要目的在于，使化合物(I)呈现的正的单轴向列规整性激发螺距。只要达到此目的，只要是化合物(I)和上述化合物在溶液状态和熔融状态是相溶的、不损及上述采取的聚合性液晶材料的向列规整性的液晶性的、可以诱导所期望的螺距的物质，并不仅限于下面示出的作为手性试剂的低分子化合物的种类，从得到耐热性更好的光学元件来说，在其分子两末端具有聚合性官能团者为优选。为了在液晶中诱导螺距，所使用的手性试剂必须是至少在其分子中稍微具有手征性。本发明的液晶性组合物中所含有的具有光学活性部位的手性试剂以选择诱导螺距效果大的手性试剂为优选，具体说，以使用由通式(2)、(3)或(4)表示的、在分子内具有不对称轴的低分子化合物(II)为优选。

表示手性试剂(II)的通式(2)、(3)或(4)中，R⁴表示氢或甲基。Y为上述表示的式(i)～(xxiv)中的任意一个，其中优选为式(i)、(ii)、(iii)、(v)和(vii)中的任意一个。还有，表示亚烷基链长的c和d以在2～9的范围为优选。c和d不到2和在10以上时难以呈现液晶性。

配合在本发明的聚合性液晶材料中的手性试剂的量是由考虑螺距激发能力和最终得到的圆偏振光控制光学元件的胆甾醇性来决定其最佳值的。具体说，尽管随所使用的聚合性液晶材料而有很大的不同，相对于合计量100质量份聚合性液晶材料，在1～20质量份范围内选择。当其配合量低于上述范围时，就有不能赋予聚合性液晶材料以充分的胆甾醇性的情况，另一方面，若超过了上述范围，就可能会阻碍分子的取向而在用射线固化时产生恶劣的影响。

本发明中，这样的手性试剂并不一定特别要有聚合性。不过，从所得到的光学功能层的热稳定性等考虑，以使用可与上述聚合性液晶材料聚合且可固定胆甾醇规整性的聚合性手性试剂为优选。特别是，对得到耐热性好的光学元件来说，分子的两末端有聚合性官能团者为优选。

(液晶层形成用组合物)

本发明中，液晶层形成用组合物是指在上述聚合性液晶材料中加入了聚合所必须的光聚合引发剂等成分的材料。现在来说明这样的可以添加在液晶层形成用组合物中的材料。

(1)光聚合引发剂

本发明以在上述聚合性液晶材料中加入光聚合引发剂为优选。例如，在用电子束照射使聚合性液晶材料聚合时，尽管有不需要光聚合引发剂的情况，不过，在一般采用的例如用紫外线(UV)照射来固化的场合，通常为了促进聚合，都采用了光聚合引发剂。

再是，在不损及本发明的目的的范围内，也可以添加光聚合引发剂之外的其它增感剂。

一般，这样的光聚合引发剂的添加量可以是在本发明的聚合性液晶材料中的0.5～10质量％范围。

(2)其它添加剂

在不损及本发明的目的的范围内，于本发明所使用的液晶层形成用组合物中，可以加入上述以外的化合物。列举的可以加入的化合物有，例如，由多元醇与1碱基酸或多碱基酸缩合得到的聚酯预聚物与(甲基)丙烯酸反应得到的(甲基)丙烯酸酯的聚酯；具有多个醇基和2个异氰酸酯基的化合物相互反应之后的生成物与(甲基)丙烯酸反应得到的聚氨酯(甲基)丙烯酸酯；双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、酚醛清漆型环氧树脂、聚羧酸聚缩水甘油酯、多醇聚缩水甘油基醚、脂肪族或脂环式环氧树脂、胺环氧树脂、三苯酚甲烷型环氧树脂、二羟基苯型环氧树脂等环氧树脂与(甲基)丙烯酸反应得到的环氧(甲基)丙烯酸酯等光聚合性化合物；具有丙烯基和甲基丙烯基的光聚合性液晶性化合物等。

这些化合物相对于本发明的液晶性组合物的添加量是在不损及本发明的目的的范围内选择的，一般为本发明的液晶性组合物的40重量％以下、20重量％以下。由于加入了这些化合物，提高了本发明的液晶性组合物的固化性，增大了固化膜的机械强度，改善了液晶的稳定性。

(液晶层形成用涂布液)

本发明以涂布形成上述液晶层的液晶相形成用涂布液、干燥的方法为优选。此液晶形成层用涂布液是把上述液晶层形成用材料溶解在溶剂中而得到的，并根据需要加入了表面活性剂等。下面分别予以说明。

(1)溶剂

在上述液晶层形成用涂布液中使用的溶剂是可以溶解上述聚合性液晶材料等的溶剂，而且只要是不妨碍具有取向能力的基材上的取向能的溶剂就行，并没有特别的限制。

具体是，可以使用苯、甲苯、二甲苯、正丁苯、二乙苯、四氢萘等烃类、苯甲醚、1，2-二甲氧基苯、二乙二醇二甲醚等醚类、丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮、环己酮、2，4-戊二酮等酮类、乙酸乙酯、乙酸乙二醇单甲醚酯、乙酸丙二醇单甲醚酯、乙酸丙二醇单乙甲醚酯、γ-丁内酯等酯类、2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺等酰胺系溶剂、氯仿、二氯甲烷、四氯化碳、二氯乙烷、四氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙烯、氯苯、邻二氯苯等卤系溶剂、叔丁醇、二丙酮醇、丙三醇、甘油乙酸酯、乙二醇、三乙二醇、己二醇、乙二醇单甲醚、乙基溶纤剂、丁基溶纤剂等醇类、苯酚、对氯苯酚等酚类中的一种或2种以上。

在仅使用一种溶剂时，聚合性液晶材料等的溶解性不充分，有侵蚀具有取向能力的基板的情况。然而通过混合使用2种以上的溶剂就可以避免所述的不合适。上述溶剂中，作为单独溶剂优选的是烃系溶剂和乙酸乙二醇单醚酯系溶剂，而作为混合溶剂优选的是醚类与酮类和二醇类的混合系。溶液的浓度，由于依赖于液晶性组合物的溶解性和所制造的圆偏振光控制光学元件的膜厚，不能一般的规定，通常在1～60重量％范围内调整，优选在3～40重量％的范围内调整。

(2)表面活性剂

为了容易涂布，在上述液晶层形成用涂布液中可以添加表面活性剂。可以加入的表面活性剂的例子列举有，咪唑啉、季铵盐、氧化烷基胺、多胺衍生物等阳离子类表面活性剂、聚氧乙烯-聚氧丙烯缩合物、伯或仲醇乙氧化物、烷基苯酚乙氧化物、聚乙二醇及其酯、月桂基硫酸钠、月桂基硫酸铵、月桂基硫酸胺类、烷基取代芳香族磺酸盐、烷基磷酸盐、脂肪族或芳香族磺酸福尔马林缩合物等阴离子类表面活性剂、月桂酰丙基甜菜碱、月桂酰氨基乙酸甜菜碱等两性系表面活性剂、聚乙二醇脂肪酸酯类、聚氧乙烯烷基胺等非离子系表面活性剂、全氟烷基磺酸盐、全氟烷基羧酸盐、全氟烷基乙烯氧化物加成物、全氟烷基三甲基铵盐、含全氟烷基和亲水性基团的齐聚物、含全氟烷基和亲油性基团的齐聚物、含有全氟烷基的氨基甲酸酯等氟系表面活性剂等。

表面活性剂等加入量随表面活性剂的种类、聚合性液晶材料的种类、溶剂的种类、进而涂布了溶液的具有取向能力的基材的种类而定，通常是溶液中含有的液晶性组合物的10重量ppm～10重量％，以100重量ppm～5重量％为优选，以0.1重量％～1重量％为进一步优选。

(液晶规整性)

本发明把具有规定的液晶规整性的上述聚合性相液晶材料取为液晶层。

这里，所述液晶规整性有向列规整性、近晶规整性和胆甾醇规整性。当光学元件是相位差层层合物时，上述光学功能层是具有向列规整性或近晶规整性的层。另一方面，当光学元件是圆偏光控制光学液晶时，是具有胆甾醇规整性的层。

上述规整性基本上是由所用的聚合性液晶材料本身呈现的液晶规整性和是否使用手性试剂所决定的。

这样的液晶规整性是由在具有取向能力的基材上形成由上述聚合性液晶材料和根据需要而加入的聚合性手性试剂所构成的液晶层形成用层并保持在成为液晶相的温度而得到的。

3.光学功能层形成工序

本发明中，用活性放射线照射由上述液晶层形成工序中所形成的聚合性液晶材料为主要成分的液晶层，使得液晶层以具有液晶规整性的状态固化，就可以形成具有各种各样光学功能的光学功能层。

此时所照射的活性放射线只要是可以使聚合性液晶材料和聚合性手性试剂等聚合的射线就行，并没有特别的限制，不过，通常使用波长250～450nm的光照射。

照射强度随已经形成的液晶层的聚合性液晶材料的组成和光聚合引发剂的多少而适当调节。

4.转写工序

本发明中，根据需要而在上述光学功能层形成工序之后再进行把上述取向能力的基材上所形成的光学功能层转写到被转写材料上的转写工序，也是好的。

在把光学功能层与其它层组合使用的场合，尽管是以在没有可挠曲性的基材上形成光学功能层为优选，不过，在使用时也要根据在可挠曲性的膜表面上使用的场合的需要等来进行。

转写是由使得上述光学功能层形成工序所形成的光学功能层的表面与被转写材料表面相接触来进行的(参照图8和图9)。

此时的转写方法列举有，例如，在被转写材料表面和上述光学功能层表面上预先形成粘合层并由其粘结力来转写的方法、在基材上设置取向膜等容易剥离的方法等。

可以列举的更有效的方法是，使得光学功能层的与被转写材料接触的一侧的表面之表面硬度比基材一侧的表面硬度更低那样来形成并在此状态下进行转写的方法、使得光学功能层的上述被转写材料一侧表面的残余双键率比上述基材一侧高那样来形成并在此状态下进行转写的方法。这样的光学功能层的表面一侧的聚合度比基材的聚合度低的形成方法，可以列举的是，在氧存在下，于上述聚合性液晶材料中使用其聚合速度下降具有氧依赖性的光聚合引发剂，在只有表面一侧与氧接触的条件下，进行聚合的方法等。

在此工序中使用的被转写材料可根据所用的光学元件的用途来适当选择，由于是光学元件，故一般以透明材料即透明基板为优选使用。

有关此透明基板，由于是与上述1.基材调制工序中说明的一样，其说明在此就略去了。

5.热处理工序

本发明的特征在于在上述光学功能层形成工序之后和转写工序之后进行热处理工序。

即，本发明的光学元件的热处理方法的特征在于，对于具有在上述基材调制工序中所调制的基材和在此基材上有上述光学功能层形成工序所形成的光学功能层的光学元件，或者，在进行了转写工序的场合，对于具有被转写材料及转写在其表面上的光学功能层的光学元件，在转写一侧的基材为TAC膜等场合，是在80℃～120℃温度范围进行热处理的；而当转写一侧的基材是玻璃的场合是在180℃～240℃温度范围、优选190℃～230℃温度范围、特别优选200℃～220℃温度范围内进行热处理的。

本发明中，当热处理在比上述温度范围低的温度下进行时，没有克分的粘附性，不被选用，而在高于上述温度范围进行热处理时，其光学功能层和基材进而被转写材料等有可能被毁坏，故不选用。

本发明中，在上述范围内进行热处理的时间、具体说，光学功能层变为上述温度范围内所经过的时间，为1min～60min，以3min～45min为优选，5min～30min范围为特别优选。在热处理比上述时间短的场合，支撑材料与光学功能层没有克分的粘附性，不被选用，而当热处理进行比上述范围更长的时间的话，可能会使光学功能层和支撑材料都热老化，因此也是不被选用的。

这样的热处理一般可以用炉子等热处理用设备来进行。

6.其它工序

本发明在上述制造工序之后，可以根据需要而进行各种各样的工序。

具体说，以进行在上述光学功能层上形成保护层的工序为好。由于形成了这样的保护层，即使在光学功能层与支撑材料之间的粘附性还不够克分时，由保护层的增强，也可以作为光学元件来使用。

这样的保护层可以是通过涂布上保护层形成用涂布液来形成的，通常使用丙烯酸系、环氧系等树脂材料。

<光学元件>

本发明的光学元件是具有支撑材料、在所述支撑材料上具有由聚合性液晶材料按规定的液晶规整性而固化的光学功能层的光学元件，其特征在于，所述光学动能层与支撑材料的粘附性在按JISK5400(1990)8.5规定的棋盘格带剥离试验为有6点以上的粘附性。此粘附性在8点以上，特别是在10点以上为更优选。

本发明的光学元件的光学功能层与支撑材料之间具有上述粘附性，因此在图像处理装置等中使用时的处置变得容易了。还有，由已有的聚合性液晶材料固化所构成的光学功能层，其与支撑材料之间极其缺乏粘附性，上述范围的粘附性是用已有的材料所不能达到的。所以，它是具有比已有的优越得多的光学元件。

所述棋盘格带剥离试验是指，用锋利的刀片在试片涂膜上划一条贯通的、达到试片基础面的划伤，把粘合带剥离，来判断与涂膜的基础面的粘附性是否良好的试验，详细见所述JIS K5400(1990)8.5的规定。

下面来说明这样的光学元件的各个要素。

1.支撑材料

本发明所述支撑材料是表示具有取向能力的基材或由转写工序转写光学功能层场合的被转写材料。

这里的显示取向能力的基材，由于是与上面“光学元件制造方法”中所说明的材料是一样的，其说明就略去了。

另一方面，被转写材料是用在表面没有取向能力的基材上的光学功能层的场合的，如上面“光学元件制造方法”中所说明的材料那样，把光学功能层从具有取向能力的基材转写到被转写材料上，这时，被转写材料作为支撑材料使用。对这种被转写材料的说明在上面已经讲过，其说明这里就略去了。

2.光学功能层

本发明的光学元件是由使聚合性液晶件材料按具有液晶规整性来固化而形成的光学功能层的元件。此光学功能层是由具有液晶规整性的高分子构成的聚合性液晶材料所构成的。

有关上述聚合性液晶材料和液晶规整性，由于是与上面“光学元件制造方法”中所说明的是一样的，其说明这里就略去了。

3.光学元件的具体例子

本发明的光学元件的具体例子，可以列举的是，光学功能层为相位差层场合的相位差层层合物和光学功能层是胆甾醇层的圆偏振光控制光学元件。下面分别予以说明。

相位差层层合体

光学元件是相位差层层合体的场合，本发明是具有支撑材料、在上述支撑材料上具有有向列规整性或近晶规整性的聚合性液晶材料固化之相位差层的相位差层层合物，其支撑材料与光学功能层之间具有以上述那样范围的粘合度而粘结。

这样，在本发明的光学元件中，由于支撑材料与光学功能层已经克分粘附，把它用于光学仪器中时，其处置极其容易，可以在各种各样的用途中使用。

圆偏振光控制光学元件

当光学元件是圆偏振光控制光学元件时，本发明是具有支撑材料、在上述支撑材料上具有有胆甾醇规整性的聚合性液晶材料固化之胆甾醇层的圆偏振光控制光学元件，其支撑材料与光学功能层之间具有以上述那样范围的粘合度而粘结。

这样，与上述相位差层层合物场合一样，由于支撑材料与光学功能层已经充分粘附，把它用于光学仪器中时，其处置极其容易，可以在各种各样的用途中使用。

再是，本发明并不限制于上述实施形态。上述实施形态只是例子，只要是与本发明的权利要求范围中所述的技术思想和具有基本相同结构、起到同样作用的任何东西都包括在本发明的技术范围之内。

实施例

下面通过实施例来进一步说明本发明。

A.胆甾醇层

1.液晶层形成用涂布液的调制

把由聚合性液晶材料、手性试剂和光聚合引发剂按100∶5∶5(重量％)的比例混合所得到的粉体溶解在甲苯中，调制成30重量％的液晶层形成用涂布液。使用的聚合性液晶材料、手性试剂和光聚合引发剂如下：

·聚合性液晶材料：末端有聚合性官能团、在50℃～100℃显示向列性液晶性的以下述化学式(5)所示的聚合性液晶单体

·手性试剂：下述化学式(6)所示的化合物的中介原(mesogen)两末端通过间隔基团而设有丙烯酸酯基之可以聚合的聚合性手性试剂

·光聚合引发剂：チバスペシヤリテイケミカルズ社制造的IRG907(商品名)

2.取向膜的调制

其次，在厚度0.7mm的玻璃基板上旋涂上以聚酰亚胺为主要成分的取向膜溶液，在把溶剂蒸发掉之后，在200℃下进行后烘烤，按已有的方法摩擦制成取向膜。

还有，在厚度80μm的TAC膜上旋涂上以聚乙烯醇为主要成分的取向膜溶液，在把溶剂蒸发掉之后，在100℃下进行后烘烤，按已有的方法摩擦制成取向膜。

3.胆甾醇层的形成

把上述液晶层形成用涂布液旋涂在上述聚乙烯醇取向膜上。接着，在蒸发掉溶剂之后，以80℃×3min使液晶分子取向，由显示胆甾醇结构所特有的选择性反射来确认，用紫外线辐照聚合来形成胆甾醇层，制成试样1。

还有，把上述液晶层形成用涂布液旋涂在上述聚乙烯醇取向膜上。接着，在蒸发掉溶剂之后，以80℃×3min使液晶分子取向，由显示胆甾醇结构所特有的选择性反射来确认，用紫外线辐照聚合来形成胆甾醇层，制成试样2。

把这样得到的试样按下面示出的热处理条件分别实施热处理，自然冷却到室温放置1天。根据其热处理条件，分别取为比较例1～8和实施例1～8。

4.评价

把上述比较例1～8和实施例1～8的各个试样按JISK5400(1990)8.5的规定实施棋盘格带剥离试验。下面表1归纳了热处理条件和结果。

表1棋盘格带剥离试验结果

表中的比较例1和6在没有热处理的情况下全面被剥离，与其它进行了加热处理者相比较，结果更差。

上述表中的评分是按JIS K5400(1990)8.5的规定的下述表2的基准所确定的。

表2棋盘格带剥离试验评价标准

评分	伤痕状态
		10	划痕的每一个，细且滑，划痕的交点与正方形的每一格都没有剥离。
8	划痕的交线有剥离，没有正方形一格一格的剥离，损伤部分的面积在总正方形面积的5％之内。
		6	划痕导致的剥离宽，损伤部分的面积在总正方形面积的5～15％之内
4	在与划痕的交线处有宽的剥离，损伤部分的面积在总正方形面积的15～35％之内
		2	划痕导致的剥离的宽比4分更宽，损伤部分的面积在总正方形面积的35～65％
0	剥离的面积在总正方形面积的65％以上。

B.相位差层

1.液晶相形成用涂布液及取向膜的调制

除了不用手性试剂、聚合性液晶材料和光聚合引发剂按100∶5(重量％)之外，与上述A一样调制液晶层形成用涂布液。还有，取向膜也与上述A一样调制。

2.相位差层的形成

把上述液晶层形成用涂布液旋涂或棒涂在上述取向膜上。接着，在蒸发掉溶剂之后，以80℃×3min使液晶分子向列取向，用紫外线辐照聚合来形成相位差层，制成试样3和4。

把这样得到的试样按下面示出的热处理条件分别实施热处理，自然冷却到室温放置1天。根据其热处理条件，分别取为比较例1～8和实施例1～8。

3.评价

把上述比较例1～8和实施例1～8的各个试样按JISK5400(1990)8.5的规定实施棋盘格带剥离试验。下面表3归纳了热处理条件和结果。

表3棋盘格带剥离试验结果

表中的较例1和6在没有热处理的情况下全面被剥离，与其它进行了加热处理者相比较，结果更差。

C.相位差层2

1.液晶相形成用涂布液及取向膜的调制

除了聚合性液晶材料、手性试剂和光聚合引发剂按100∶7∶5(重量％)之外，与上述A一样调制液晶层形成用涂布液。还有，取向膜也与上述A一样调制。

2.相位差层的形成

把上述液晶层形成用涂布液旋涂在上述聚酰亚胺取向膜上。接着，在蒸发掉溶剂之后，以80℃×3min使液晶分子取向，用紫外线辐照聚合来形成胆甾醇层，制成试样5。由于上述液晶层用涂布液含有的手性试剂成分比实施例1中所用液晶层形成用涂布液多，制成的试样5的选择反射中心波长在紫外光区。再是，这样制成的相位差层具有作为负C屏极(plate)相位差补偿板的功能。

把上述液晶层形成用涂布液棒涂在上述聚乙烯醇取向膜上。接着，在蒸发掉溶剂之后，以80℃×3min使液晶分子取向，用紫外线辐照聚合来形成胆甾醇层，制成试样6。试样6的选择反射中心波长也在紫外光区。

把这样得到的试样按下面示出的热处理条件分别实施热处理，自然冷却到室温放置1天。根据其热处理条件，分别取为比较例1～8和实施例1～8。

3.评价

把上述比较例1～8和实施例1～8的各个试样按JISK5400(1990)8.5的规定实施棋盘格带剥离试验。下面表4归纳了热处理条件和结果。

表4棋盘格带剥离试验结果

表中的较例1和6在没有热处理的情况下全面被剥离，与其它进行了加热处理者相比较，结果更差。

Claims (9)

1.一种光学元件，其特征在于，它是具有支撑材料、在上述支撑材料上聚合性液晶材料具有规定的液晶规整性并固化而构成的光学功能层的光学元件，上述光学功能层与支撑材料的粘附性在JISK5400(1990)8.5规定的棋盘格带剥离试验中有达到6点以上的粘附性。

2.权利要求1中所述的光学元件，上述支撑材料是具有取向能力的基材。

3.权利要求2中所述的光学元件，上述具有取向能力的基材由透明基板和在透明基板上形成的取向膜构成。

4.权利要求2中所述的光学元件，上述具有取向能力的基材是拉伸薄膜。

5.权利要求1中所述的光学元件，上述支撑材料是被转写材料，上述被转写材料是透明基板。

6.权利要求1至5中的任一项所述的光学元件，上述聚合性液晶材料是聚合性单体，规定的液晶规整性是向列规整性或近晶规整性，上述光学功能层是相位差层。

7.权利要求1至5中的任一项所述的光学元件，上述聚合性液晶材料是聚合性单体和聚合性手性试剂，规定的液晶规整性是胆甾醇规整性，上述光学功能层是选择反射层和/或相位差层。

8.一种光学元件的热处理方法，其特征在于，它是热处理权利要求1至7中的任一项所述的光学元件的方法，上述聚合性液晶材料是包含聚合性液晶单体的材料，上述聚合性液晶单体分子在两末端具有聚合性官能团。

9.权利要求8中所述的方法，上述聚合性液晶材料是包含聚合性液晶单体与聚合性手性试剂而构成的，上述聚合性手性试剂分子在两末端具有聚合性官能团。

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