DE60023415T2

DE60023415T2 - Verfahren zur Herstellung eines Polarisationsbeugungsfilms

Info

Publication number: DE60023415T2
Application number: DE60023415T
Authority: DE
Inventors: Suzushi u Nishimura
Original assignee: Nippon Mitsubishi Oil Corp
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 1999-08-26
Filing date: 2000-08-25
Publication date: 2006-07-27
Anticipated expiration: 2020-08-26
Also published as: DE60023415D1; EP1079245A3; JP2001133628A; EP1079245B1; KR100673696B1; CN1211673C; CN1289066A; US6671031B1; EP1079245A2; KR20010067116A

Description

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Polarisationsbeugungsfolie, die eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit aufweist und gebeugtes Licht mit Polarisierbarkeit erzeugt.
Beschreibung des Standes der Technik
Beugungselemente sind optische Mehrzweck-Elemente, die in großem Umfang für den Zweck der spektralen Auftrennung von Licht oder der Aufteilung eines Lichtstrom auf den Gebieten der spektroskopischen optischen Optik und dergleichen verwendet werden.
Die Beugungselemente werden gemäß ihren Formen in einige Typen klassifiziert. Im Allgemeinen werden sie in ein Beugungselement vom Amplituden-Typ mit lichtdurchlässigen Teilen und lichtundurchlässigen Teilen, die periodisch angeordnet sind, und ein Beugungselement vom Phasen-Typ mit Rillen, die periodisch auf einem hoch durchlässigen Material ausgebildet sind, klassifiziert.
Alternativ können sie manchmal in ein Beugungselement vom Transmissions-Typ und ein Beugungselement vom Reflexions-Typ gemäß der Richtung, in der gebeugtes Licht erzeugt wird, klassifiziert werden.
Bei den oben beschriebenen herkömmlichen Beugungselementen ist das gebeugte Licht, das erhalten wird, wenn Umgebungslicht, d.h. unpolarisiertes Licht, auf die Elemente einfallen gelassen wird, auf unpolarisiertes Licht beschränkt.
Mit einem Polarisationsinstrument, wie einem Ellipsometer, das häufig auf dem Gebiet der spektroskopischen optischen Optik verwendet wird, kann das gebeugte Licht nicht polarisiert werden. Aus diesem Grund wird im Allgemeinen ein Verfahren verwendet, in dem das natürliche Licht, das aus einer Lichtquelle emittiert wird, spektral durch ein Beugungselement aufgetrennt wird und das gebeugte Licht, um nur eine spezielle, darin erhaltene Polarisationskomponente zu verwenden, weiter durch einen zu verwendenden Polarisator treten gelassen wird.
Bei diesem Verfahren tritt das Problem auf, dass die Lichtmenge auf die Hälfte verringert wird, da etwa 50% oder mehr des resultierenden gebeugten Lichts durch den Polarisator absorbiert wird. Aufgrund dieses Problems ist es auch erforderlich, einen Detektor mit hoher Empfindlichkeit und eine Lichtquelle, die eine große Lichtmenge erzeugen kann, herzustellen.
Weiter ist es, da die Beugungselemente häufig auf dem optischen Gebiet und dem Konstruktionsgebiet, einschließlich optischer Elemente und optoelektronischer Elemente, und in den letzten Jahren selbst auf dem Sicherheitsgebiet verwendet werden, erforderlich, dass die Beugungselemente selbst ein gewisses Maß an thermischer und mechanischer Beständigkeit aufweisen.
Unter diesen Umständen gab es einen Bedarf an der Entwicklung eines Beugungselements, das eine ausgezeichnete thermische und mechanische Beständigkeit aufweist, um die Anwendbarkeit der Elemente auf verschiedenen Gebieten sicherzustellen, und das resultierende gebeugte Licht selbst wird spezifisch polarisiertes Licht, wie zirkular polarisiertes Licht oder linear polarisiertes Licht.
Die US-A-4762417 beschreibt eine Vorrichtung auf der Grundlage des Prinzips eines digitalen Polarisationsstreifen-Scanninginterferometers, um einen zweckmäßigen optischen Weg bereitzustellen, und Mittel zum Testen der Qualitäten von verschiedenen optischen Komponenten, wie einer Linse, eines sphärischen Spiegels und eines flachen Spiegels usw., und das Verfahren der Verwendung der Vorrichtung, in dem eine Flächenpolarisation-Kodiervorrichtung aus einem Polarisator, einem Polarisationsloch auf einer Polarisationsfolie und einer Viertelwellenplatte zusammengesetzt ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf die vorangehenden Probleme gemacht worden. Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer Polarisationsbeugungsfolie bereitzustellen, die eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit aufweist und gebeugtes Licht mit Polarisierbarkeit erzeugt.
Die gegenwärtigen Erfinder haben gefunden, dass eine Polarisationsbeugungsfolie mit einem ausgezeichneten Wärmebeständigkeitsverhalten und einem neuen optischen Verhalten, d.h. einer Polarisationsbeugungseigenschaft, hergestellt werden kann, indem man einer cholesterischen Flüssigkristall-Folie, die ein optisches Verfahren und ein Wärmebeständigkeitsverhalten vereinigt und aus einem Flüssigkristall-Material gebildet ist, das eine vernetzbare Substanz enthält, eine Beugungsfähigkeit verleiht, und dadurch die vorliegende Erfindung vollendet.
Das heißt, das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Schritte der Bildung einer Folie mit einem Flüssigkristall-Material, das ein flüssigkristallines Polymer und eine vernetzbare Substanz enthält, des Fixierens einer cholesterischen Ausrichtung, die mit dem Flüssigkristall-Material gebildet wird; des Vernetzens des Materials, um eine Flüssigkristall-Folie zu bilden; und des Bereitstellens eines Bereichs, der eine Beugungsfähigkeit auf mindestens einem Teil der Folie zeigt, indem man ein Beugungsgitter darauf überträgt.
Ein weiteres Verfahren zur Herstellung einer Polarisationsbeugungsfolie gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Schritte des Bildens einer Folie mit einem Flüssigkristall-Material, das ein flüssigkristallines Polymer und eine vernetzbare Substanz enthält; des Vernetzens des Materials, das sich in einem cholesterisch ausgerichteten Zustand befindet, um eine Flüssigkristall-Folie mit einer fixierten cholesterischen Ausrichtung zu bilden; und des Bereitstellens eines Bereichs, der eine Beugungsfähigkeit auf mindestens einem Teil der Folie zeigt, indem man ein Beugungsgitter darauf überträgt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung in Einzelheiten beschrieben.
Das in der vorliegenden Erfindung zu verwendende Flüssigkristall-Material enthält ein flüssigkristallines Polymer und eine vernetzbare Substanz.
Dem flüssigkristallinen Polymer ist keine spezielle Beschränkung auferlegt, solange es sich um eine flüssigkristalline Polymer-Verbindung vom Hauptketten-Typ und/oder Seitenketten-Typ oder um ein flüssigkristallines Oligomer, welche alle eine nematische Flüssigkristall-Phase oder eine cholesterische Flüssigkristall-Phase zeigen, oder um eine Zusammensetzung handelt, die ein Copolymer oder eine Mischung derselben enthält.
Auswählbare flüssigkristalline Polymere vom Hauptketten-Typ, die eine nematische Flüssigkristall-Phase zeigen, sind Polyamid, Polycarbamoylcarbonsäure, Polyimid, Polyester, Polyether, Polysulfid und Cellulose-Derivate.
Unter diesen flüssigkristallinen Polymeren ist unter den folgenden Gesichtspunkten der flüssigkristalline Polyester bevorzugt.
Der Polyester besteht nämlich im Allgemeinen aus einer aromatischen oder aliphatischen Diol-Einheit, einer aromatischen oder aliphatischen Dicarbonsäure-Einheit oder einer aromatischen oder aliphatischen Hydroxycarbonsäure-Einheit. Die terminalen polymeren Enden des Polymers sind häufig eine Hydroxycarbonylgruppe (Carboxylgruppe) oder eine Hydroxygruppe, d.h. die reaktive Gruppe der Monomer-Einheit.
Diese terminalen funktionellen Gruppen nehmen als Vernetzungsenden an der Reaktion mit den nachstehend beschriebenen vernetzbaren Substanzen teil oder wirken katalytisch auf die Reaktion der vernetzbaren Substanz selbst ein, was die Vernetzung erleichtert. Weiter weist der flüssigkristalline Polyester eine ausgezeichnete Ausrichtung auf und ist relativ leicht zu synthetisieren. Aus diesen Gründen kann der flüssigkristalline Polyester beispielhaft als ein wünschenswertes flüssigkristallines Polymer in der vorliegenden Erfindung angeführt werden.
Der für die vorliegende Erfindung verwendbare flüssigkristalline Polyester liegt bezüglich des terminalen Carbonsäure-Äquivalentgewichts pro Polymergewicht wünschenswerterweise im Bereich von im Allgemeinen 10 bis 10.000 μMol/g, bevorzugt 30 bis 500 μMol/g und bevorzugter 50 bis 300 μMol/g.
Das für die vorliegende Erfindung verwendbare flüssigkristalline Polymer vom Hauptketten-Typ kann leicht durch ein bekanntes Kondensationspolymerisationsverfahren und ein Säurechlorid-Verfahren erhalten werden, ist aber nicht auf dieses Syntheseverfahren beschränkt.
Spezielle Beispiele für das flüssigkristalline Polymer vom Seitenketten-Typ, das eine nematische Flüssigkristall-Phase zeigt, schließen jene mit einer Struktur ein, in der Polysiloxan, Polyacrylat, Polymethacrylat oder Polymalonat die Hauptkette bildet und eine Flüssigkristall-Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht, die eine para-substituierte cyclische Verbindung als Mesogen umfasst, falls erforderlich, über einen konjugierte Atomgruppen umfassenden Abstandshalter an die Hauptkette gebunden ist.
Bevorzugte para-substituierte cyclische Verbindungen sind jene, die eine nematische Flüssigkristall-Phase zeigen können. Spezielle Beispiele für derartige Verbindungen sind jene, welche para-substituierten aromatischen Einheiten vom Azometin-, Azo-, Azoxy-, Ester-, substituiertem oder unsubstituiertem Phenylen-, substituierten oder unsubstituiertem Biphenyl-, Terphenyl-, Phenylcyclohexan-, substituiertem oder unsubstituiertem Naphthalin- und Anthracen-Typ und substituierte Cyclohexanring-Einheiten vom 1,4-substituiertem Cyclohexan- und Bicyclohexan-Typ aufweisen.
In der vorliegenden Erfindung sind Verbindungen, welche die para-substituierten aromatischen Einheiten vom Phenylen-, Biphenyl- und Naphthalin-Typ aufweisen, unter Gesichtspunkten der nematischen Flüssigkristallinität und der Verfügbarkeit der Materialien besonders bevorzugt.
Beispiele für den terminalen Substituenten an der para-Position, d.h. an der Stelle des Kohlenstoffs, der von dem Kohlenstoff entfernter liegt, der an die Hauptkette oder den Abstandshalter gebunden ist, oder an der Stelle des von der Hauptkette am weitesten entfernten Kohlenstoffs in der para-substituierten cyclischen Verbindung, wenn eine Mehrzahl von cyclischen Verbindungen verwendet wird, umfassen eine Nitrogruppe, eine Cyanogruppe, eine Alkylgruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, eine Alkoxygruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, eine Alkylthiogruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, eine Alkoxycarbonylgruppe mit 2 bis 19 Kohlenstoffatomen und einen aliphatischen Carbonsäureester mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen.
Weiter sind, wenn ein Abstandshalter verwendet wird, Beispiele dafür eine Polymethylen-Kette (-(CH₂)_m-) und eine Polyoxyethylen-Kette (-(OCH₂CH₂)_n-).
Alternativ kann es sich bei diesen um jene handeln, die durch Ersatz eines Teils der Methylen-Wasserstoffe des Abstandshalters mit einer Alkylgruppe oder einer Alkoxygruppe für eine Verzweigung erhalten werden.
Die Zahl der Wiederholungen der Struktureinheit, welche den Abstandshalterteil ausmacht, kann abhängig von der Art der Hauptkette und der mesogenen Einheit geeignet gewählt werden. Jedoch ist es wünschenswert, dass sie im Allgemeinen 1 bis 20, bevorzugt 2 bis 12, bei der Polymethylen-Kette (durch "m" in der obigen Formel dargestellt) und im Allgemeinen 1 bis 10 und bevorzugt 1 bis 3 bei der Polyoxyethylen-Kette (durch "n" in der obigen Formel dargestellt) beträgt.
Die Bindungsgruppe zwischen dem Abstandshalter und der Hauptkette oder dem Mesogen hängt von der Struktur der Hauptkette, der Art des verwendeten Abstandshalters und der Struktur des Mesogens ab. Die Bindungsform kann manchmal gemäß der Art der Hauptkette zu einem gewissen Grad beschränkt sein. Jedoch schließen Beispiele für die Bindungsform allgemein eine Etherverknüpfung, eine Esterverknüpfung, eine Verknüpfung über eine Amidgruppe oder eine Iminogruppe und ein direkte Bindung, wie eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung, ein. Unter diesen wird eine geeignete ausgewählt.
Weiter kann sie für den Typ oder die Bindungsgruppe des Abstandshalters einzeln verwendet werden. Alternativ kann vorzugsweise auch selbst ein Abstandshalter, der zwei oder mehr Bindungsgruppen oder Verknüpfungsformen in Kombination verwendet, in der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Besonders bevorzugtes Polymethacrylat und Polyacrylat unter den Polymerkristallen vom Seitenketten-Typ wird durch die folgenden Formeln dargestellt, ist aber nicht auf diese Verbindungen beschränkt:
worin R Wasserstoff oder eine Methylgruppe ist, l eine ganze Zahl von 2 bis 10.000 ist, m eine ganze Zahl von 0 bis 20 ist, n eine ganze Zahl von 0 bis 10 ist, A und B jeweils unabhängig eine cyclische Stelle sind, die aus den bisubstituierten funktionellen Gruppen ausgewählt ist, die durch die folgenden nachstehenden Formeln dargestellt werden, und die terminale funktionelle Gruppe X eine Nitrogruppe, eine Cyanogruppe, eine Alkylgruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, eine Alkoxygruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, eine Alkylthiogruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, eine Alkoxycarbonylgruppe mit 2 bis 19 Kohlenstoffatomen und ein aliphatischer Carbonsäureester mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen ist:
worin Y eine beliebige aus einer Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, Isopropyl-, n-Butyl-, Isobutyl-, tert-Butyl-, Phenyl-, Methoxy-, Ethoxy-, Fluor-, Chlor-, Brom-, Iod-, Acetoxy-, Methoxycarbonyl-, Cyano- und Nitrogruppe ist.
Die Zahl der Ringe der cyclischen Stellen A und B ist nicht beschränkt. Jedoch ist der Fall, in dem (Zahl der Ringe von A) + (Zahl der Ringe von B) = 3, im Hinblick auf die Flüssigkristallinität, die Ausrichtung, die Kosten und die Handhabung besonders bevorzugt.
Ein Beispiel für derartige Verbindungen, welche die obigen Anforderungen erfüllen, wird durch die folgende Formel
dargestellt.
In der Formel ist "l", das der Struktureinheit entspricht, gemäß der Bilanz des nachstehend beschriebenen Molekulargewichts auszuwählen, liegt aber im Allgemeinen im Bereich von 2 bis 10.000, bevorzugt 3 bis 5.000, bevorzugter 5 bis 1000 und am bevorzugtesten 10 bis 500.
Das Syntheseverfahren für das oben beschriebene flüssigkristalline Polymer vom Seitenketten-Typ ist nicht besonders beschränkt. Beispiele für das Syntheseverfahren umfassen:

(1) ein Verfahren, in dem ein Abstandshalter mit der Hauptkette umgesetzt wird und dann ein Mesogen daran gebunden wird;
(2) ein Verfahren, in dem ein Mesogen, an das ein Abstandshalter gebunden ist, an die Hauptkette gebunden wird, indem man ein Mesogen durch eine funktionelle Gruppe einführt, die durch eine Veresterungsreaktion unter Verwendung eines Phasentransfer-Katalysators an die Hauptkette addiert wird, oder indem man ein Mesogen mit einer Vinylgruppe durch die Si-H-Verknüpfung von Polyoxymethylsilylen in Anwesenheit eines Platin-Katalysators einführt; und
(3) ein Monomer-Additionspolymerisationsverfahren zur Polymerisation eines Monomers, in dem eine oder mehrere polymerisierbare Gruppen, wie Vinyl, Allyl, Vinylether, Acryl- oder Methacrylgruppen durch einen Abstandshalter in ein Mesogen eingeführt worden sind, unter Verwendung eines Radikalpolymerisationsverfahrens.

Unter diesen ist das Monomer-Additionspolymerisationsverfahren (3) im Hinblick auf die Tatsache, dass ein Polymer mit einer derartigen Struktur, in der ein Mesogen an die Hauptkette gebunden ist, mit Zuverlässigkeit erhalten werden kann, oder im Hinblick auf die Leichtigkeit des Reinigungsverfahrens bevorzugt.
Weiter kann in der vorliegenden Erfindung auch ein flüssigkristallines Polymer vom Seitenketten-Typ mit einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe in der Polymer-Hauptkette, einem Abstandshalter oder einem Mesogen als flüssigkristallines Polymer verwendet werden.
Bei Verwendung des flüssigkristallinen Polymers vom Seitenketten-Typ mit einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe kann die Vernetzungsreaktion unter Verwendung der polymerisierbaren funktionellen Gruppe durchgeführt werden, nachdem eine Vorgehensweise durchgeführt worden ist, welche die Fließfähigkeit verwendet, die aus dem Erwärmen z.B. für eine Ausrichtung, Wärmeverformung oder Markierung der Polymeroberfläche durch Prägen resultiert, was eine Flüssigkristall-Folie zum Ergebnis hat, die mit thermischer und mechanischer Stabilität versehen ist.
Beispiele für die polymerisierbare funktionelle Gruppe sind polymerisierbare Gruppen vom Vinyl-Typ, wie Vinyl-, Aryl-, Vinylether-, Acryl- und Methacrylgruppen und Maleinsäureester-, Azido-, Isocyanat-, Epoxy- und Methylolgruppen und ein Alkylether einer Methylolgruppe.
Alternativ kann durch Einführung einer funktionellen Gruppe mit einem aktiven Wasserstoff, wie einer Hydroxy-, Carboxyl- oder Mercaptogruppe, in die Polymer-Hauptkette und die getrennte Zugabe einer Substanz mit einer reaktiven Gruppe, wie einer Isocyanatgruppe, dazu die Vernetzung nach Durchführung der Verfahrensweise, welche die aus dem Erwärmen resultierende Fließfähigkeit verwendet, durchgeführt werden.
Eine derartige funktionelle Gruppe mit einem aktiven Wasserstoff ist ebenfalls als polymerisierbare Gruppe in der vorliegenden Erfindung eingeschlossen.
Da dem Verfahren zur Synthese der flüssigkristallinen Polymere vom Seitenketten-Typ mit den polymerisierbaren funktionellen Gruppen keine spezielle Beschränkung auferlegt ist, kann es unter Verwendung von jedem in der Technik bekannten Verfahren bewerkstelligt werden.
Beispiele für flüssigkristalline Polymere vom Hauptketten-Typ/Seitenketten-Typ, die eine cholesterische Flüssigkristall-Phase zeigen und für die vorliegende Erfindung auswählbar sind, können jene sein, die durch Einführen einer optischen aktiven Gruppe in die Hauptkette, den Abstandshalter oder das Mesogen der oben beschriebenen flüssigkristallinen Polymere vom Hauptketten-Typ/Seitenketten/Typ, die eine variierende nematische Flüssigkristall-Phase zeigen, erhalten werden. Die cholesterische Flüssigkristall-Phase, auf die in der vorliegenden Erfindung Bezug genommen wird, kann von dem Flüssigkristall-Material als Ganzem gezeigt werden, und es ist nicht erforderlich, dass das flüssigkristalline Polymer vom Hauptketten-Typ/Seitenketten/Typ eine cholesterische Flüssigkristall-Phase zeigt. Zum Beispiel sind alle Flüssigkristall-Materialien wählbar, solange sie in der Lage sind, eine gewünschte cholesterische Ausrichtung zu bilden, die aus der Anwesenheit von flüssigkristallinen Polymeren vom Hauptketten-Typ/Seitenketten-Typ, die eine nematische Flüssigkristall-Phase zeigen, und von verschiedenen Verbindungen mit optisch aktiven Gruppen in dem Flüssigkristall-Material resultiert.
Solche Verbindungen mit optisch aktiven Gruppen können von niedrigem Molekulargewicht oder hohem Molekulargewicht sein und flüssigkristallin oder nicht flüssigkristallin sein, solange sie in der Lage sind, eine gewünschte cholesterische Ausrichtung zu bilden, ohne den durch die vorliegende Erfindung erhaltenen Effekt zu beeinträchtigen.
Beispiele für die optisch aktiven Gruppen sind die folgenden monofunktionellen und polyfunktionellen Einheiten:

worin ★ ein optisch aktives Kohlenstoffatom bezeichnet.
In der vorliegenden Erfindung können verschiedene Verbindungen mit den oben gezeigten Struktureinheiten in einem solchen Bereich zugesetzt werden, dass die Wirkung der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigt wird. Alternativ ist es durch Verwendung einer Verbindung mit der obigen Struktureinheit als Monomer-Material für die flüssigkristallinen Polymere vom Hauptketten-Typ/Seitenketten-Typ auch möglich, verschiedene flüssigkristalline Polymere zu erhalten, die eine cholesterische Flüssigkristall-Phase zeigen und in denen eine optisch aktive Gruppe in die Hauptkette oder Seitenkette eingeführt ist.
Das Einführungsverhältnis der optisch aktiven Gruppen unterscheidet sich abhängig von der Art und der Einführungsstelle der optisch aktiven Gruppe, der Art des Zusammensetzungsverhältnisses und der Struktur des flüssigkristallinen Polymers. Jedoch liegt es im Allgemeinen im Bereich von 0,0001 bis 0,05 Mol/g, bevorzugt 0,0002 bis 0,02 Mol/g und bevorzugter 0,0005 bis 0,1 Mol/g, bezogen auf die Molzahl der optisch aktiven Gruppe, die pro Gewichtseinheit des flüssigkristallinen Polymers eingeschlossen wird, welches das flüssigkristalline Material darstellt. Wenn es weniger als 0,0001 Mol/g beträgt, kann häufig keine ausreichende Verdrillung eingeführt werden. Wenn es hingegen 0,05 Mol/g überschreitet, sind große Mengen an optisch aktiver Verbindung als Ausgangsmaterial erforderlich, und eine Menge, die 0,05 Mol/g überschreitet, wird im Hinblick auf die Verfügbarkeit des Materials und dessen Kosten nicht bevorzugt.
Das Molekulargewicht des oben beschriebenen flüssigkristallinen Polymers vom Hauptketten-Typ/Seitenketten/Typ unterscheidet sich abhängig von der Art des Syntheseverfahrens aus dem Monomer, den optischen Eigenschaften und der Zuverlässigkeit des Endprodukts und den Verfahrensbedingungen. Jedoch beträgt es wünschenswerterweise im Allgemeinen 300 oder mehr, bevorzugt 500 oder mehr und bevorzugter 1.000 oder mehr. Die innere Viskosität in einem Phenol/Tetrachlorethan-Lösungsmittel (Gewichtsverhältnis 6/4) bei 30°C liegt wünschenswerterweise im Allgemeinen im Bereich von 0,01 bis 1,0 dl/g und bevorzugt 0,05 bis 0,5 dl/g. Jede Glasübergangstemperatur (Tg) der flüssigkristallinen Polymere ist wünschenswerterweise höher als oder gleich Raumtemperatur. In der vorliegenden Erfindung liegt sie wünschenswerterweise im Allgemeinen im Bereich von Raumtemperatur bis 250°C, bevorzugt 40 bis 200°C und bevorzugter 50 bis 150°C.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendete vernetzbare Substanz stellt eine Substanz mit einer solchen Eigenschaft dar, dass sie ermöglicht, dass das flüssigkristalline Polymer durch Verknüpfung mit dem flüssigkristallinen Polymer über die vernetzbare Gruppe und/oder die Selbstkondensation desselben mittels Wärme und/oder Licht vernetzt.
In der vorliegenden Erfindung ist es, wenn in dem Flüssigkristall-Material eingeschlossenen flüssigkristallinen Polymer-Moleküle in cholesterischer Ausrichtung ausgerichtet sind, erforderlich, dass die Vernetzungsreaktion gleichzeitig mit oder nach der Ausrichtungsbildung stattfindet. Deshalb wir die Auswahl der vernetzbaren Substanz wichtiger, der Ausrichtungsbildungs-Temperaturbereich sich abhängig von den Arten und der Zusammensetzung der oben beschriebenen verschiedenen flüssigkristallinen Polymere unterscheidet. Weiter ist es, da die Reaktionsstarttemperatur ein der vernetzbaren Substanz inhärenter Wert ist, erforderlich, dass sie abhängig von dem flüssigkristallinen Polymer, welches das Flüssigkristall-Material darstellt, geeignet ausgewählt wird. Die Reaktionsstarttemperatur der in der vorliegenden Erfindung zu verwendenden vernetzbaren Substanz hängt von der Abgeglichenheit mit der Glasübergangstemperatur des oben beschriebenen flüssigkristallinen Polymers ab. Jedoch ist es wünschenswert, dass sie im Bereich von im Allgemeinen 40 bis 240°C, bevorzugt 60 bis 220°C, bevorzugter 80 bis 200°C und am bevorzugtesten 100 bis 180°C liegt. Wenn sie weniger als 40°C beträgt, kann die Vernetzungsreaktion vor der cholesterischen Ausrichtungsbildung stattfinden. Als Ergebnis tritt die Möglichkeit auf, dass keine ausreichende Ausrichtungsordnung erzielt werden kann. Weiter gibt es eine weitere Möglichkeit, dass die Beständigkeitsstabilität, d.h. die Topfzeit, als Flüssigkristall-Material deutlich verringert wird. Wenn sie dagegen 240°C überschreitet, ist eine große Wärmemenge für den Erhalt der für die Vernetzungsreaktion erforderlichen Temperaturbedingung erforderlich, was eine Ineffizienz bezüglich des Verfahrens zur Folge hat.
Beispiele für die vernetzbare Substanz, welche der vorstehenden Reaktivität, Reaktionsstarttemperatur und Kompatibilität mit dem flüssigkristallinen Polymer genügen kann, sind (Meth)acryl-Verbindungen, Harnstoff-Verbindungen, Melamin-Verbindungen, Benzoguanamin-Verbindungen, Azido-Verbindungen, Aziridinyl-Verbindungen und blockierte Isocyanat-Verbindungen. Unter diesen Verbindungen sind jene mit Triazin-Ringen bevorzugt, wie Melamin-Verbindungen, Benzoguanamin-Verbindungen und verschiedene Derivaten derselben, spezieller z.B. eine Methylolgruppe enthaltende Verbindungen, die durch Addition von Formaldehyd an diese Verbindungen erhalten werden, und eine Alkyl-veretherte Methylolgruppe enthaltende Verbindungen, die durch Alkylierung von Methylolgruppen erhalten werden. Besonders bevorzugt sind die Benzoguanamin-Verbindungen und deren Derivate. Besonders bevorzugte, eine Methylolgruppe enthaltende Verbindungen sind jene, in denen Formaldehyd in einer Menge von im Allgemeinen 20 bis 100%, bevorzugt 25 bis 95% und bevorzugter 30 bis 90% addiert ist, bezogen auf die Menge von zwei Aminogruppen, die in der Melamin-Verbindung oder Benzoguanamin-Verbindung vorliegen. Besonders bevorzugte, eine Alkyl-veretherte Methylolgruppe enthaltende Verbindungen sind jene, in denen die Methylolgruppe in einer Menge von im Allgemeinen 20 bis 99%, bevorzugt 30 bis 90% und bevorzugter 40 bis 80% alkyliert ist, bezogen auf die Gesamtmenge der Methylolgruppe. Es wird angemerkt, dass geeignet zwei oder mehr Alkylgruppen gleichzeitig mit der Alkyl-veretherten Methylolgruppe in dem Molekül vorliegen können. Beispiele für die Alkylgruppe sind die Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, Isopropyl-, n-Butyl-, Isobutyl-, n-Pentyl-, Isoamyl-, n-Hexyl- und 2-Ethylhexylgruppe.
In der vorliegenden Erfindung können im Handel erhältliche Melamin-Verbindungen und Benzoguanamin-Verbindungen ebenfalls verwendet werden. Beispiele für derartige im Handel erhältliche Verbindungen sind methylierte Melamin-Derivate, wie M-100, M-100C, M-56, M-40S, M-50W, M-40W, M-30W und MC-1, und gemischte veretherte Melamin-Derivate, wie M-66B, M-65B und M-22, hergestellt von Sumitomo Chemical Co., Ltd.; und methylierte Melamin-Derivate, wie MS-11, MS-21, MW-22, MW-30, MW-30M, MW-24X, MS-001, MX-002, MX-730, MX-750, MX-708, MX-706, MX-042 und MX-035, gemischte veretherte Melamin-Derivate, wie MX-45, MX-410 und MX-302, und Benzoguanamin-Derivate, wie BX-4000, BX-55H, BX-37, SB-401, SB-355, SB-303, SB-301, SB-255, SB-203, SB-201 und BL-60, hergestellt von Sanwa Chemical Co., Ltd.
Das Verhältnis der vernetzbaren Substanzen in dem Flüssigkristall-Material hängt von der Art und Zusammensetzung des flüssigkristallinen Polymers und der Art und Molekularstruktur der vernetzbaren Substanz ab. Jedoch liegt es bevorzugt im Allgemeinen im Bereich von 0,05 bis 60 Gewichtsteilen, bevorzugt 0,1 bis 40 Gewichtsteilen, bevorzugter 0,2 bis 20 Gewichtsteilen und am bevorzugtesten 0,5 bis 10 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile des flüssigkristallinen Polymers. Wenn es weniger als 0,05 Gewichtsteile beträgt, könnte eine ausreichende Vernetzungswirkung nicht erhalten werden. Wenn es dagegen 60 Gewichtsteile überschreitet, kann eine Hemmung oder ein Aufbrechen der cholesterischen Ausrichtung stattfinden. Weiter kann die Flüssigkristallinität des flüssigkristallinen Polymers beeinträchtigt werden. Als Ergebnis gibt es die Möglichkeit, dass das Flüssigkristall-Material nicht die cholesterische Ausrichtung ausbilden kann.
Das Flüssigkristall-Material der vorliegenden Erfindung umfasst das vorstehende flüssigkristalline Polymer und die vernetzbare Substanz und, falls erforderlich, eine Verbindung mit einer optisch aktiven Gruppe. In der vorliegenden Erfindung ist es auch möglich, weiter verschiedene Additive, wie einen Photopolymerisationsinitiator, einen Sensibilisator, einen dichroitischen Farbstoff, einen Farbstoff, ein Pigment, ein Ultraviolettabsorptionsmittel, ein Hartüberzugsmittel und ein Antioxidans in einem solchen Bereich beizumischen, dass eine Hemmung oder ein Aufbrechen der von dem Flüssigkristall-Material ausgebildeten cholesterischen Ausrichtung nicht stattfinden kann und die von der vorliegenden Erfindung erzielte Wirkung nicht behindert werden kann.
Alle geeigneten Verfahren können zur Bildung einer Folie unter Verwendung des Flüssigkristall-Materials der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Zum Beispiel kann ein Verfahren, in dem das Flüssigkristall-Material in geschmolzenem oder Lösungszustand auf einer Trägerfolie entwickelt wird, oder ein Verfahren, in dem es zwischen zwei Trägerfolien angeordnet wird, verwendet werden. Jedoch gibt es in der vorliegenden Erfindung ein hohes Risiko, dass niedrig siedende Verbindungen mit niedrigem Molekulargewicht, wie Alkohol, Wasser und Aldehyd, während der Ausrichtungsbildung und/oder Vernetzungsreaktion als Nebenprodukt aus dem Kristall-Material gebildet werden. Beispielsweise können, wenn das Flüssigkristall-Material einer Wärmebehandlung unterzogen wird, die für die Vernetzungsreaktion erforderlich ist, während es zwischen den zwei Trägerfilmen angeordnet ist, in der Folie aufgrund solcher Nebenprodukte Defekte wie eine Blasenbildung auftreten. Deshalb ist, wenn die Wärmebehandlung für die Vernetzungsreaktion durchgeführt wird, eine der Grenzflächen der Flüssigkristall-Material-Folie wünschenswerterweise eine Luft-Grenzfläche. Wenn dagegen die nachstehend beschriebene Ausrichtungsbildung unter Verwendung von zwei Trägerfolien durchgeführt wird, kann festgestellt werden, dass eine der Trägerfolien wünschenswerterweise entfernt wird, wenn die für die Vernetzungsreaktion erforderliche Wärmebehandlung durchgeführt wird.
Eine detaillierte Beschreibung für das bevorzugte Verfahren zur Herstellung einer Flüssigkristall-Folie aus dem in der vorliegenden Erfindung verwendeten Flüssigkristall-Material wird angegeben, speziell das folgende Verfahren. Das heißt, ein Flüssigkristall-Material wird in einem Lösungsmittel gelöst, und die resultierende Lösung wird auf eine Trägerfolie oder ein Substrat aufgetragen, wonach die Überzugsschicht getrocknet wird, um das Lösungsmittel zu verdampfen. Anschließend wird der getrocknete Film einer Wärmebehandlung unterzogen, um die cholesterische Ausrichtung auszubilden, und die Vernetzungsreaktion wird gleichzeitig mit oder nach der Ausrichtungsbildung bewirkt, wodurch eine Flüssigkristall-Folie gebildet wird.
Lösungsmittel zur Herstellung einer Lösung
Beispiele für das Lösungsmittel zum Lösen oder Dispergieren des in der vorliegenden Erfindung verwendeten Flüssigkristall-Materials sind Kohlenwasserstoffe, wie Benzol, Toluol, Xylol, n-Butylbenzol, Diethylbenzol und Tetralin; Ether, wie Methoxybenzol, 1,2-Dimethoxybenzol und Diethylenglycoldimethylether; Ketone, wie Aceton, Methylethylketon, Methylisobutylketon, Cyclohexan und 2,4-Pentandion; Ester, wie Ethylacetat, Ethylenglycolmonomethyletheracetat, Propylenglycolmonomethyletheracetat, Propylenglycolmonoethyletheracetat und γ-Butyrolacton; Lösungsmittel auf Amid-Basis, wie 2-Pyrrolidon, N-Methyl-2-pyrrolidon, Dimethylformamid und Dimethylacetamid; Lösungsmittel auf Halogen-Basis, wie Chloroform, Dichlormethan, Tetrachlorkohlenstoff, Dichlorethan, Tetrachlorethan, Trichlorethylen, Tetrachlorethylen, Chlorbenzol und ortho-Dichlorbenzol; Alkohole, wie tert-Butylalkohol, Diacetonalkohol, Glycerin, Monoacetin, Ethylenglycol, Triethylenglycol, Hexylenglycol, Ethylenglycolmonomethylether, Ethylcellosolve und Butylcellosolve; und Phenole, wie Phenol und para-Chlorphenol. Diese können allein oder in Kombination von zwei oder mehr derselben verwendet werden.
Selbst wenn die Löslichkeit des Flüssigkristall-Materials unzureichend ist oder die nachstehend beschriebene Trägerfolie durch die Verwendung von lediglich einem einzigen Lösungsmittel erodiert werden kann, kann der Mangel durch Verwendung einer Mischung von zwei oder mehr Lösungsmittel vermieden werden.
Unter den oben beispielhaft angeführten Lösungsmitteln sind bevorzugte einzelne Lösungsmittel die Lösungsmittel auf Kohlenwasserstoff-Basis und die Lösungsmittel auf Glycolmonoetheracetat-Basis, während bevorzugte Lösungsmittelgemische Lösungsmittel aus Ethern oder Ketonen und Glycolen sind.
Die Konzentration der Lösung hängt von der Löslichkeit des Flüssigkristall-Materials und der Dicke der herzustellenden Folie ab. Jedoch wird sie im Allgemeinen im Bereich von 1 bis 60 Gew.-% und bevorzugt 3 bis 40 Gew.-% eingestellt.
Ein Tensid kann der Lösung des Flüssigkristall-Materials zugesetzt werden, um die Beschichtung zu erleichtern. Wählbare Tenside sind kationische Tenside, wie Imidazolin, quartäres Ammoniumsalz, Alkylamidoxid und Polyamin-Derivate; anionische Tenside, wie Polyoxyethylen-Polyoxypropylen-Kondensationsprodukte, primäre oder sekundäre Alkoholethoxylate, Alkylphenolethoxylate, Polyethylenglycol und dessen Ester, Natriumlaurylsulfat, Ammoniumlaurylsulfat, Aminlaurylsulfat, Alkyl-substituiertes aromatisches Sulfonat, Alkylphosphat und ein Kondensationsprodukt von aliphatischer oder aromatischer Sulfonsäure und Formalin; amphotere Tenside, wie Laurylamidpropylbetain und Laurylaminobetainacetat; nichtionische Tenside, wie Polyethylenglycolfettsäureester und Polyoxylenalkylamin; und Fluor-haltige Tenside, wie Perfluoralkylsulfonat, Perfluoralkylcarboxylat, Perfluoralkyltrimethylammonium-Salze, eine Perfluoralkylgruppe und hydrophile Gruppe enthaltende Oligomere, eine Perfluoralkylgruppe und hydrophobe Gruppe enthaltende Oligomere und eine Perfluoralkylgruppe enthaltende Urethane.
Die zuzusetzende Menge des Tensids hängt von der Art des zu verwendenden Tensids, der Art des Flüssigkristall-Materials, der Art des Lösungsmittels und der Art der mit der Lösung zu beschichtenden Trägerfolie ab. Jedoch liegt sie im Allgemeinen im Bereich von 10 ppm bezüglich Gewicht bis 10 Gew.-%, bevorzugt 100 ppm bezüglich Gewicht bis 5 Gew.-% und bevorzugter 0,1 bis 1 Gew.-%, bezogen auf die Menge des in der Lösung eingeschlossenen Flüssigkristall-Materials.
Trägerfolie und Trägersubstanz und das denselben eine Ausrichtungsfähigkeit Verleihen
Die Lösung des Flüssigkristall-Materials wird auf eine Trägerfolie oder ein Substrat aufgetragen. Wählbare Trägerfolien sind Kunststofffolien aus Polyimid, Polyamidimid, Polyamid, Polyetherimid, Polyetheretherketon, Polyetherketon, Polyketonsulfid, Polyethersulfon, Polysulfon, Polyphenylensulfid, Polyphenylenoxid, Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat, Polyethylennaphthalat, Polyacetal, Polycarbonat, Polyarylat, Acrylharz, Polyvinylalkohol, Polypropylen, Cellulose, Triacetylcellulose und partiell verseifte Produkte derselben, Epoxyharze und Phenolharze. Diese Kunststofffolien können geeignet laminierte Folien sein, die jeweils aus zwei oder mehr aufeinander gestapelten Folien bestehen. Alternativ können sie geeignet unaxial ausgerichtete oder biaxial ausgerichtete Folien sein. Weiter kann die Trägerfolie zuvor einer Oberflächenbehandlung unterzogen werden, wie einer Hydrophilierungsbehandlung oder einer Hydrophobierungsbehandlung.
Abhängig von der Zusammensetzung des in der Lösung eingeschlossenen Flüssigkristall-Materials ist es nicht erforderlich, der Trägerfolie zusätzlich eine Ausrichtungsfähigkeit zu verleihen. Jedoch ist es in der vorliegenden Erfindung wünschenswert, der Trägerfolie vor dem Auftragen der Lösung eine Ausrichtungsfähigkeit zu verleihen. Die Ausrichtungsfähigkeit kann der Trägerfolie durch Aufbringen einer Ausrichtungsschicht auf die Trägerfolie oder dadurch, dass man die Trägerfolie oder die darauf aufgetragene Ausrichtungsschicht einer Reibbehandlung unterzieht, verliehen werden. Alternativ kann der Trägerfolie die Ausrichtungsfähigkeit durch eine schräge Abscheidung von Siliciumdioxid auf derselben verliehen werden. Auswählbare Folien sind jene, die aus Polyimid, Polyamid oder Polyvinylalkohol gebildet sind. Die Reibbehandlung wird im Allgemeinen durch das folgende Verfahren bewerkstelligt. Das heißt, ein Reibtuch, das aus Materialien wie Rayon, Baumwolle und Polyamid ausgewählt ist, wird um eine Metallwalze gewickelt. Die Walze wird gedreht, während sie mit der Folie in Kontakt ist, oder die Folie wird bei fixierter Walze an dieser entlanggeführt, wodurch die Filmoberfläche oder die Ausrichtungsschichtoberfläche mit dem Reibtuch gerieben wird.
Anstelle der oben beschriebenen Trägerfolie können auch Trägersubstrate wie ein Metallsubstrat aus Aluminium, Eisen und Kupfer, das mit schlitzähnlichen Nuten auf der Oberfläche versehen ist, oder ein Glassubstrat aus Alkaliglas, Borosilicatglas oder Flintglas, dessen Oberfläche zu einer geschlitzten Form geätzt worden ist, verwendet werden. Alternativ kann auch, falls erforderlich, das nachstehend beschriebene Beugungselement-Substrat als Trägerfolie oder Trägersubstrat verwendet werden.
Auftragung und Trocknung der Lösung
Die Lösung kann durch verschiedene Beschichtungsverfahren, wie ein Schleuderbeschichtungsverfahren, ein Walzenbeschichtungsverfahren, ein Druckverfahren, ein Tauchbeschichtungsverfahren und ein Florstreichverfahren (Schmelzbeschichtungsverfahren) nach Belieben auf die Trägerfolie oder das Trägersubstrat aufgetragen werden. Unter Verwendung irgendeines aus diesen verschiedenen Beschichtungsverfahren ausgewählten gegebenen Verfahrens wird die Lösung unter Bildung einer Überzugsschicht auf eine Trägerfolie oder ein Substrat aufgetragen. Die so gebildete Überzugsschicht wird dann getrocknet, um das Lösungsmittel in der Überzugsschicht zu verdampfen. Die Überzugsschicht kann durch verschiedene Trocknungsverfahren, wie Luftrocknung bei Raumtemperatur, Trocknung auf einer Heizplatte oder in einem Trockenofen und Warm- oder Heißluft-Besprühung, getrocknet werden. Das Trocknen kann zu einem solchen Ausmaß durchgeführt werden, dass die Überzugsschicht nicht verflüssigt wird oder abfließt.
Abhängig von der Zusammensetzung des in der Überzugsschicht enthaltenen Flüssigkristall-Materials kann die cholesterische Ausrichtungsbildung manchmal auf thermotrope Weise bei einer Temperatur, bei der das Lösungsmittel entfernt wird, oder auf lyotrope Weise in einem Verfahren vorgenommen werden, in dem das Lösungsmittel entfernt wird. Deshalb kann ein Fall eintreten, in dem keine weitere Ausrichtungsschicht-Behandlung erforderlich ist. Jedoch ist es erforderlich, die getrocknete Überzugsschicht nach dem Trocknungsverfahren einer Wärmebehandlung zu unterziehen, um die Ausrichtung des Flüssigkristalls vollständiger zu machen und die Vernetzungsreaktion zu bewirken.
In der vorliegenden Erfindung können, wenn die Ausrichtungsbildung durch eine Wärmebehandlung durchgeführt wird, diese Wärmebehandlung und jene für die Vernetzungsreaktion auch getrennt in ihren wechselseitig unterschiedlichen Wärmebehandlungsatmosphären durchgeführt werden. Alternativ können sie auch in einer Wärmebehandlungsatmosphäre, z.B. gleichzeitig in einem Wärmebehandlungsofen, durchgeführt werden.
Die Ausrichtungsbildung der getrockneten Überzugsschicht kann unter Verwendung eines Verfahrens, in dem das Flüssigkristall-Material, welches die Überzugsschicht bildet, auf eine Temperatur von mehr als oder gleich der Flüssigkristall-Übergangspunkt erwärmt wird, so dass es in einem Flüssigkristall-Zustand vorliegt, und dieser Zustand über eine vorbestimmte Zeitspanne aufrechterhalten wird, und eines Verfahren bewerkstelligt werden, in dem die Zusammensetzung auf eine Temperatur von mehr als dem Flüssigkristall-Übergangspunkt erwärmt wird, so dass sie in einem isotropen flüssigen Zustand vorliegt und dann durch Absenken der Temperatur zu einem Flüssigkristall-Zustand verschoben wird und dieser Zustand über eine vorbestimmte Zeitspanne aufrechterhalten wird.
Die Wärmebehandlungstemperaturen, die für die Ausrichtungsbildung der getrockneten Überzugsschicht und für die Vernetzungsreaktion erforderlich sind, hängen von der Art und Zusammensetzung des flüssigkristallinen Polymers und der Reaktionsstarttemperatur der vernetzbaren Substanz ab. Jedoch liegen sie im Allgemeinen im Bereich von 30°C bis 220°C, bevorzugt 50°C bis 180°C und bevorzugter 60°C bis 160°C. Es ist wünschenswert, ein solches flüssigkristallines Polymer und eine solche vernetzende Substanz auszuwählen, dass die Vernetzungsreaktion gleichzeitig mit oder nach der Ausrichtungsbildung innerhalb dieses Temperaturbereichs stattfindet. Wenn die Reaktionsstarttemperatur der vernetzenden Substanz höher ist als der oben genannte Bereich, ist es erforderlich, dass die Wärmebehandlung für dieselbe in einem Temperaturbereich durchgeführt wird, der für die Vernetzungsreaktion nach der Ausrichtungsbildung erforderlich ist. Die Wärmebehandlungszeit hängt von der Wärmebehandlungstemperatur, den Arten des flüssigkristallinen Polymers und der vernetzenden Substanz, die in der Überzugsschicht enthalten sind, ab. Jedoch beträgt die Wärmebehandlungszeit, die sowohl für die Ausrichtungsbildung als auch die Vernetzungsreaktion erforderlich ist, im Allgemeinen 5 Sekunden bis 2 Stunden, bevorzugt 10 Sekunden bis 40 Minuten und bevorzugter 20 Sekunden bis 20 Minuten. Eine Wärmebehandlung für weniger als 5 Sekunden kann eine unzureichende Ausrichtungsbildung und Vernetzungsreaktion bewirken. Dagegen würde eine Wärmebehandlung für mehr als 2 Stunden eine extrem niedrige Produktivität zur Folge haben. Die Wärmebehandlung für die Vernetzungsreaktion kann durch Erhöhen der Wärmebehandlungstemperatur in mehreren Stufen durchgeführt werden oder in mehreren getrennten Stufen durchgeführt werden. Wenn zum Beispiel dem Flüssigkristall-Film die nachstehend beschriebene Beugungsfähigkeit verliehen wird, kann die Vernetzungsreaktion zu einem zu großen Ausmaß stattfinden, was Schwierigkeiten bei der Übertragung des Beugungsmusters zur Folge hat. In einem derartigen Fall kann die Vernetzung bei einem geeigneten Ausmaß gestoppt werden, um eine weitere Wärmebehandlung, die für die Vernetzungsreaktion erforderlich ist, nach Verleihung der Beugungsfähigkeit durchzuführen.
Nach der Wärmebehandlung wird vorzugsweise ein Abkühlen durchgeführt, falls erforderlich. Wenn zum Beispiel die Wärmebehandlungen für die Ausrichtungsbildung und die Vernetzungsreaktion gleichzeitig durchgeführt werden, ist eine Abkühlung nicht erforderlich, da die cholesterische Ausrichtung durch die Vernetzungsreaktion fixiert werden kann. In dem Fall jedoch, in dem die Vernetzungsreaktion beispielsweise in einem anderen Wärmebehandlungsofen durchgeführt wird, nachdem die cholesterische Ausrichtung gebildet worden ist, wird es in der vorliegenden Erfindung bevorzugt, dass die cholesterische Ausrichtung durch einen Kühlvorgang nach Bildung der Ausrichtung fixiert wird. Der Kühlbehandlung ist keine spezielle Beschränkung auferlegt. Sie kann zum Beispiel durch Überführen der Folie aus der für die Ausrichtungsbildung erforderlichen Wärmebehandlungsatmosphäre auf Raumtemperaturbedingung und Abkühlenlassen durchgeführt werden. Alternativ kann, falls erforderlich, die Wärmebehandlung auch unter Verwendung von erzwungenen Kühlmitteln, wie einer Wasserkühlung, durchgeführt werden.
Wenn eine Substanz, die durch Licht wirkt, als vernetzbare Substanz verwendet wird, wird die cholesterische Ausrichtung durch Bestrahlung mit Licht fixiert. Das Licht für die Lichtbestrahlungs-Vernetzung kann aus bekannten Mitteln, wie Elektronenstrahlen und verschiedenen aktiven Lichtstrahlen, ausgewählt werden. Speziell können je nach Situation Elektronenstrahlen, Ultraviolettstrahlen, sichtbare Strahlen oder Infrarotstrahlen (Wärmestrahlen) verwendet werden. Im Allgemeinen werden Ultraviolettstrahlen oder sichtbare Strahlen verwendet, und Bestrahlungslicht mit einer Wellenlänge von 150 bis 700 nm, bevorzugt 250 bis 650 nm und bevorzugter 300 bis 500 nm wird verwendet. Beispiele für die Lichtquelle für das Bestrahlungslicht sind Niederdruck-Quecksilberlampen, wie keimtötende Lampen, fluoreszierende chemische Lampen und Hochdruckentladungslampen mit unsichbarer Strahlung, wie Hochdruck-Quecksilberlampen, und Metallhalogenid-Lampen und Kurzbogen-Entladungslampen, wie Ultraochdruck-Quecksilberlampen, Xenonlampen und Quecksilber-Xenon-Lampen. Unter diesen sind Metallhalogenid-Lampen, Xenonlampen und Hochdruck-Quecksilberlampen bevorzugt. Für die Lichtbestrahlung kann ein Filter zwischen der Lichtquelle und dem zu bestrahlenden Gegenstand, d.h. der Flüssigkristall-Material-Überzugsschicht, angeordnet werden, um den Gegenstand einem Lichtstrahl innerhalb eines festgelegten Wellenlängenbereichs auszusetzen.
Obwohl die Bestrahlungsdosis gemäß der Zusammensetzung des die Überzugsschicht bildenden Flüssigkristall-Materials oder der Anwesenheit oder Abwesenheit oder der Menge an Initiator eingestellt wird, liegt sie im Allgemeinen im Bereich von 2 bis 5.000 mJ/cm², bevorzugt 10 bis 3.000 mJ/cm² und bevorzugter 100 bis 2.000 mJ/cm².
Obwohl die Atmosphärentemperatur, bei der die Lichtbestrahlung durchgeführt wird, gemäß den physikalischen und chemischen Eigenschaften der Überzugsschicht geeignet ausgewählt wird, liegt sie im Allgemeinen im Bereich von 0 bis 200°C, bevorzugt 20 bis 180°C und bevorzugter 25 bis 160°C. Jedoch sollte in dem Fall, in dem das Flüssigkristall-Material, das eine Phase hoher Ordnung, wie einer smektische Phase einer Kristallphase in einem Niedertemperaturbereich um Raumtemperatur herum aufweist und eine chirale nematische Phase in einem Temperaturbereich höher als dem Niedertemperaturbereich aufweist, durch Photovernetzung in einer chiralen nematischen Phase fixiert wird, die Lichtbestrahlung manchmal bei einer Temperatur von mehr als oder gleich dem Phasenübergangspunkt der Phase hoher Ordnung/chiralen nematischen Phase durchgeführt werden. Wenn jedoch die nematische Phase bereits durch starke Abkühlung in dem der Photovernetzung vorangehenden Wärmebehandlungsverfahren fixiert worden ist, kann die Lichtbestrahlung geeignet nach Wiedererwärmen der Überzugsschicht durchgeführt werden, um ihr wegen der niedrigen Vernetzungsrate der Flüssigkristall-Schicht eine Fließfähigkeit zu verleihen. Die Lichtbestrahlung kann auch mehrere Male wiederholt werden. Zum Beispiel kann die Reaktionsgeschwindigkeit der Photoreaktion weiter verbessert werden, indem man die Lichtbestrahlung unter Erwärmen einmal durchführt, um die Überzugsschicht zu einem gewissen Grad zu vernetzen, und nach Abkühlen eine weitere Lichtbestrahlung durchführt. Weiter kann auch eine sogenannte Alterung durchgeführt werden, in der nach der Lichtbestrahlung eine weitere Wärmebehandlung durchgeführt wird, um unumgesetzte Stellen zu einer weiteren Reaktion zu führen.
Der Atmosphäre, in der die Lichtbestrahlung durchgeführt wird, ist keine spezielle Beschränkung auferlegt. Jedoch ist die Bestrahlungsatmosphäre, wenn die Überzugsschicht für eine Reaktionshemmung aufgrund von Sauerstoff oder Ozon in der Atmosphäre empfänglich ist oder wenn die Überzugsschicht und/oder der Trägerfilm derselben unter dem Einfluss von Sauerstoff oder Ozon in der Atmosphäre gefärbt werden kann, bevorzugt eine inaktive Gasatmosphäre, wie eine Stickstoffgasatmosphäre. Die Lichtbestrahlung kann auch durch Bedecken der Überzugsschichtoberfläche mit einer Folie mit der Fähigkeit, Sauerstoff oder Ozon zu blockieren, anstelle des Einsatzes einer inaktiven Gasatmosphäre durchgeführt werden, solange die Ausrichtung der flüssigkristallinen Moleküle in der Überzugsschicht nicht gehemmt wird. Beispiele für eine derartige blockierende Folie sind Polyethylenterephthalat-Folie, Polyethylennaphthalat-Folie, Polyphenylensulfid-Folie, Polyarylat-Folie, Polycarbonat-Folie, Polyvinylalkohol-Folie, Polyvinylacetat-Folie, Polyethylen-Folie, Polypropylen-Folie, Polyvinylchlorid-Folie, Polyvinylidenchlorid-Folie, Polyamid-Folie, Polyimid-Folie und Polyethylen-Vinylacetat-Coextrusionsfolie.
Durch das vorstehende Verfahren kann eine Flüssigkristall-Folie erhalten werden, in der die cholesterische Ausrichtung fixiert worden ist. Der tatsächlichen Dicke der resultierenden Flüssigkristall-Folie, d.h. der Schicht, die aus dem Flüssigkristall-Material besteht, ist keine spezielle Beschränkung auferlegt. Jedoch liegt sie im Hinblick auf die Herstellbarkeit und das Herstellungsverfahren im Allgemeinen wünschenswerterweise im Bereich von 0,3 bis 20 μm, bevorzugt 0,5 bis 10 μm und bevorzugter von 0,6 bis 6 μm. Eine tatsächliche Dicke von weniger als 0,3 μm würde eine Verringerung der selektiven Reflexionswirkung verursachen, die durch die cholesterische Ausrichtung erhalten wird. Die Wellenlängen-Bandbreite der selektiven cholesterischen Reflexion wird geeignet gemäß der Verwendung derselben eingestellt. Jedoch liegt sie im Allgemeinen wünschenswerterweise im Bereich von 15 bis 150 nm und bevorzugt 30 bis 120 nm. Dagegen liegt die Zentrumswellenlänge der selektiven cholesterischen Reflexion wünschenswerterweise im Allgemeinen im Bereich von 380 bis 780 nm und bevorzugt 420 bis 700 nm des sichtbaren Bereichs oder im Bereich von 800 bis 2.000 nm und bevorzugt 850 bis 1100 nm des nahen Infrarotbereichs. Die hierin verwendete Wellenlängen-Bandbreite der selektiven Reflexion bedeutet einen Wellenlängenbereich, der aufgrund der selektiven Reflexion einen Reflexionsgrad von 70% oder mehr bereitstellt, wenn ein zirkular polarisiertes Licht in derselben Richtung wie die Verdrillungsrichtung der Flüssigkristall-Moleküle, welche die cholesterische Ausrichtung ausbilden, auf die Flüssigkristall-Folie einfallen gelassen wird. Wenn die Wellenlängen-Bandbreite von dem vorstehenden Bereich abweicht, ist die Flüssigkristall-Folie selbst lebhaft gefärbt, aber das reflektierte Licht ist dunkel, oder das Gegenteil kann passieren. Weiter kann je nach Verwendung die Sichtbarkeit verschlechtert werden. Die Zahl der Windungen der Verdrillung in der cholesterischen Ausrichtung beträgt im Allgemeinen 2 bis 10 und bevorzugt 2 bis 6. Wenn sie weniger als zwei Windungen beträgt, kann eine ausreichende selektive Reflexionswirkung, die von der cholesterischen Ausrichtung bewirkt wird, nicht erhalten werden. Wenn sie hingegen 10 Windungen überschreitet, kann unter Umständen der Flüssigkristall-Folie das nachstehend beschriebene Beugungsvermögen nicht verliehen werden oder weniger wirksam sein, selbst wenn es der Folie verliehen wird.
Es wird eine detaillierte Beschreibung für das Verfahren angegeben, in dem ein Bereich, der ein Beugungsvermögen zeigt, auf mindestens einem Teil der resultierenden Flüssigkristall-Folie mit fixierter cholesterischer Ausrichtung bereitgestellt wird.
Verleihung von Beugungsvermögen
Dem Verfahren, der Flüssigkristall-Folie ein Beugungsvermögen zu verleihen, ist keine spezielle Beschränkung auferlegt, so lange es einem Teil der Flüssigkristall-Folie einen Bereich verleihen kann, der ein Beugungsvermögen zeigt. Jedoch wird im Allgemeinen ein Verfahren verwendet, in dem ein Beugungsmuster unter Verwendung eines Beugungselement-Substrats auf ein Flüssigkristall-Foliensubstrat übertragen wird.
Die Materialien des Beugungselement-Substrats zur Verwendung bei der Übertragung des Beugungsmusters auf die Flüssigkristall-Folie können auch zum Beispiele Metalle und Harze sein. Alternativ sind alle Materialien, wie jene, die erhalten werden, indem man der Folienoberfläche eine Beugungsfunktion verleiht, und jene, die durch Übertragung einer dünnen Folie mit einer Beugungsfunktion auf die Folie erhalten werden, wählbar, solange sie die Beugungsfunktion aufweisen. Insbesondere ist eine Folie oder ein Folienlaminat mit einer Beugungsfunktion im Hinblick auf die Handhabung desselben und dessen Massenproduktion wünschenswerter.
Das hierin verwendete Beugungselement umfasst alle Beugungselemente, die gebeugtes Licht erzeugen, wie eine Platte mit einem ebenen Hologramm. Es kann von der Art eines Beugungselements sein, das vom Oberflächenprofil abstammt, ein sogenanntes Filmdicke-Modulationshologramm, oder von der Art eines Phasenelements, das nicht auf dem Oberflächenprofil beruht oder dessen Oberflächenprofil in ein Brechungsindex-Profil überführt ist, ein sogenanntes Brechungsindex-Modulationshologramm. In der vorliegenden Erfindung wird unter dem Gesichtspunkt der Möglichkeit, dem Flüssigkristall die Beugungsmuster-Information leichter zu verleihen, der Filmdicke-Modulationshologramm-Typ bevorzugt verwendet. Der Brechungsindex-Modulations-Typ kann in der vorliegenden Erfindung bevorzugt verwendet werden, solange er Wellungen zur Erzeugung einer Beugung im Oberflächenprofil aufweist.
Die Bedingungen, unter denen das Beugungsmuster auf die Flüssigkristall-Folie übertragen wird, unterscheiden sich abhängig von den Eigenschaften der Flüssigkristall-Folie und der Materialien des Beugungselement-Substrats. Jedoch kann die Übertragung unter Erwärmungs- und/oder Druckbedingungen im Allgemeinen bei einer Temperatur von 40 bis 300°C und bevorzugt 70 bis 80°C und einem Druck von 0,05 bis 80 MPa und bevorzugt 0,1 bis 20 MPa durchgeführt werden. Eine Temperatur von weniger als 40°C würde eine unzureichende Beugungsmuster-Übertragung auf eine Flüssigkristall-Folie mit einem ausreichend stabilen Ausrichtungszustand bei Raumtemperatur bewirken. Eine Temperatur, die 300°C überschreitet, würde die Dissoziation oder den Abbau der Flüssigkristall-Folie zur Folge haben. Ein Druck von weniger als 0,05 MPa würde eine unzureichende Beugungsmuster-Übertragung bewirken. Ein Druck, der 80 MPa überschreitet, würde das Zerbrechen der Flüssigkristall-Folie oder des anderen Basismaterials verursachen.
Die Zeitdauer, die für die Übertragung erforderlich ist, variiert abhängig von der Art des Flüssigkristall-Materials, das die Flüssigkristall-Folie bildet, dem Vernetzungszustand, der Folienform, der Art des Beugungsmusters und dem Material des Beugungselement-Substrats. Jedoch beträgt sie im Allgemeinen 0,01 Sekunden oder mehr und bevorzugt 0,05 Sekunden bis 1 Minute. Eine Verarbeitungszeit von weniger als 0,01 würde eine unzureichende Beugungsmuster-Übertragung verursachen. Eine Verarbeitungszeit, die eine Minute überschreitet, wird unter dem Gesichtspunkt der Produktivität nicht bevorzugt.
Das Beugungsmuster kann auf die folgende Weise auf die Flüssigkristall-Folie übertragen werden, bei der unter Verwendung einer allgemein verwendeten Pressformungsapparatur, welche den vorstehenden Bedingungen genügt, einer Walzmaschine, einer Kalanderwalze, einer Heißwalze, einer Kaschiermaschine, eines Heißstempels, einer elektrothermischen Platte oder eines Wärmekopfs, das Beugungselement-Substrat und die Flüssigkristall-Folie in der Pressformapparatur auf solche Weise installiert werden, dass die Flüssigkristall-Oberfläche der Flüssigkristall-Folie in Kontakt mit der Beugungsmuster-Oberfläche steht. So kann das Beugungsmuster des Beugungselement-Substrats auf die Flüssigkristall-Folie übertragen werden. Die Übertragung des Beugungsmusters ist nicht darauf beschränkt, auf einer Oberfläche der Flüssigkristall-Folie vorgenommen zu werden, und so kann das Beugungsmuster auf die gleiche Weise auch auf beide Oberflächen der Flüssigkristall-Folie übertragen werden.
Nach Beendigung der Übertragung des Beugungsmusters des Beugungselement-Substrats auf die Flüssigkristall-Folie mittels irgendeines der vorstehenden Verfahren unter den vorstehenden Bedingungen wird das Beugungselement-Substrat abgeschält und von der Flüssigkristall-Folie entfernt.
Die Flüssigkristall-Folie, von der das Beugungselement-Substrat entfernt worden ist, weist einen Bereich auf, der auf seiner Folienoberfläche, auf welche das Beugungsmuster übertragen worden ist, eine Beugungsfähigkeit zeigt. Der hierin verwendete Ausdruck "Bereich, der eine Beugungsfähigkeit zeigt", bezeichnet einen Bereich, der eine solche Wirkung erzeugt, dass das Licht, welches durch den Bereich tritt, oder das Licht, das von dem Bereich reflektiert wird, in den geometrischen Schattenteils eines Hindernisses gebeugt wird. Die Anwesenheit oder Abwesenheit des Bereichs, der ein Beugungsvermögen zeigt, kann bestätigt werden, indem man überprüft, ob bei einem bestimmten Winkel emittiertes Licht, d.h. Licht hoher Ordnung, außer dem Licht, das dadurch übertragen oder davon reflektiert wird, d.h. Licht nullter Ordnung, vorhanden ist oder nicht vorhanden ist, wenn zum Beispiel Laserlicht oder dergleichen auf den Bereich einfallen gelassen wird. Alternativ ist es auch möglich zu bestätigen, ob der Bereich, der ein Beugungsvermögen zeigt, gebildet ist oder nicht, indem man das Oberflächenprofil und das Querschnittsprofil der Flüssigkristall-Schicht mit einem Atom-Kraft-Mikroskop oder einem Transmissionselektronenmikroskop betrachtet. Der Bereich, der ein Beugungsvermögen zeigt, kann auch in einer Mehrzahl von Bereichen der Flüssigkristall-Folie gebildet werden, z.B. auf der Vorder- bzw. Rückseite der Folie. Es ist nicht erforderlich, dass der Bereich, der ein Beugungsvermögen zeigt, in einer Schicht mit gleichförmiger Dicke auf der Folienseitenoberfläche gebildet wird. Die resultierende Folie kann ihre Wirkung als Polarisationsbeugungsfolie zeigen, solange der Bereich auf mindestens einem Teil der Folienseitenoberfläche gebildet ist. Der Bereich, der ein Beugungsvermögen zeigt, kann auch in der Form eines gewünschten Diagramms, Piktogramms oder einer numerischen Zahl gebildet sein. Wenn die Folie eine Mehrzahl von Bereichen aufweist, die jeweils ein Beugungsvermögen zeigen, ist es nicht erforderlich, dass alle Bereiche das gleiche Beugungsvermögen zeigen, und es ist auch eine solche Folie annehmbar, bei der jeweilige Bereiche unterschiedliche Beugungsfähigkeiten zeigen.
Andererseits ist, wenn der Bereich, der eine Beugungsfähigkeit zeigt, in einer Schicht gebildet wird, die Dicke derselben im Allgemeinen 50% oder weniger, bevorzugt 30% oder weniger und bevorzugter 10% oder weniger, bezogen auf die Dicke der Flüssigkristall-Folie. Eine Schichtdicke, die 50% überschreitet, würde eine Verringerung der Wirkungen, wie der selektiven Reflexionseigenschaften und der Eigenschaften der Zirkularpolarisation bewirken, die aus der cholesterischen Flüssigkristall-Phase resultieren. Dementsprechend versagt die Folie darin, die Polarisationsbeugungswirkung zu erhalten.
Die Oberfläche der Folie, auf welche das Beugungsmuster übertragen worden ist, d.h. der Bereich, der eine Beugungsvermögen zeigt, nimmt eine cholesterische Ausrichtung an, in der die helikalen Achsen nicht homogen parallel zueinander sind, und nimmt bevorzugt eine solche an, in der die helikalen Achsen in Richtung der Dicke nicht homogen parallel zueinander sind und die helikalen Ganghöhenlängen in Richtung der Dicke nicht homogen gleich sind. Die Bereiche außer diesem Bereich weisen wünschenswerterweise die gleiche Ausrichtung wie die herkömmliche Ausrichtung auf, d.h. eine helikale Struktur, in der die helikalen Achsen in Richtung der Dicke homogen parallel zueinander sind und die helikalen Ganghöhenlängen in Richtung der Dicke homogen gleich sind.
In dem Fall, in dem der Bereich, der ein Beugungsvermögen zeigt, auf einem Bereich einer Oberfläche der Folie gebildet wird, zeigen die Vorder- und Rückseiten-Oberflächen derselben, d.h. die Folien-Oberfläche mit einem Bereich, der Beugungsvermögen zeigt, und die entgegengesetzte Oberfläche desselben, etwas verschiedene optische Effekte und einen verschiedenen Färbungseffekt. Deshalb ist es wünschenswert, die Konfiguration der Oberflächen der Flüssigkristall-Folie gemäß deren Verwendung, der betreffenden Funktion und dergleichen geeignet zu wählen.
Auf die vorangehende Weise wird eine Polarisationsbeugungsfolie der vorliegenden Erfindung erhalten. Falls erforderlich, können die Übertragung oder das Anbringen eines weiteren Substrats, nachstehend als "zweites Substrat" bezeichnet, und Behandlungen für die Verbesserung verschiedener Beständigkeiten durchgeführt werden.
Die Übertragung auf das zweite Substrat oder das Anbringen an demselben wird durchgeführt, wenn die Trägerfolie oder das Substrat, nachstehend als "ein die Ausrichtung unterstützendes Substrat", die bzw. das bei der Herstellung der Polarisationsbeugungsfolie verwendet wird, ein solches optisches Verhalten hat, dass sie bzw. es die Wirkung der vorliegenden Erfindung beeinträchtigt, zum Beispiel, wenn sie bzw. es eine Absorption im verwendeten Wellenlängenbereich aufweist. Im Allgemeinen kann die resultierende Polarisationsbeugungsfolie mit einem Haftkleber oder einem Klebstoff auf das zweite Substrat überführt werden.
Dem für die Übertragung zu verwendenden zweiten Substrat ist keine besondere Beschränkung auferlegt, solange es eine Folien-, Film- oder Platten-artige Form annimmt. Beispiele für die Materialien für das zweite Substrat sind Filme, Folien oder Substrate aus Polyimid, Polyamidimid, Polyamid, Polyetherimid, Polyetheretherketon, Polyetherketon, Polyketonsulfid, Polyethersulfon, Polysulfon, Polyphenylensulfid, Polyphenylenoxid, Polyvinylchlorid, Polystyrol, Polypropylen, Polymethylmethacrylat, Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat, Polyethylennaphthalat, Polycarbonat, Polyvinylalkohol, Polyacetal, Polyacrylat, Cellulose-Derivat-Kunststoffe, Epoxyharze oder Phenolharze oder Papiere, wie Papier und synthetisches Papier, oder Glasplatten. Es kann sich bei ihnen auch um Substrate handeln, die jeweils mit Unregelmäßigkeiten auf ihrer Oberfläche versehen sind.
Dem Haftkleber oder Klebstoff zur Verwendung bei der Übertragung ist keine spezielle Beschränkung auferlegt. Es können geeignet herkömmlich bekannte verschiedene Klebstoffe, wie Photo- oder Elektronenstrahl-härtende reaktive Klebstoffe und Klebstoffe vom Heißschmelz-Typ, geeignet verwendet werden.
Wählbare reaktive Klebstoffe sind jene, die durch Mischen, falls erforderlich, anderer monofunktioneller, polyfunktioneller Monomere, verschiedener Polymere und Stabilisatoren mit Vorpolymeren und/oder Monomeren mit einer Photo- oder Elektronenstrahl-Polymerisierbarkeit erhalten werden.
Spezielle Beispiele für ein Vorpolymer mit Photo- oder Elektronenstrahl-Polymerisierbarkeit sind Polyesteracrylat, Polyestermethacrylat, Polyurethanacrylat, Polyurethanmethacrylat, Epoxyacrylat, Epoxymethacrylat, Polyolacrylat und Polyolmethacrylat. Beispiele für die Monomere mit Photo- oder Elektronenstrahl-Polymerisierbarkeit sind monofunktionelles Acrylat, monofunktionelles Methacrylat, bifunktionelles Acrylat, bifunktionelles Methacrylat, tri- oder höher polyfunktionelles Acrylat und polyfunktionelles Methacrylat. Im Handel erhältliche Produkte dieser Vorpolymere können ebenfalls verwendet werden. Zum Beispiel können Aronix (acrylisches Spezialitäten-Monomer, -Oligomer, hergestellt von Toagosei Co., Ltd.), Light Ester (hergestellt von Osaka Chemical Co.), und Biscoat (hergestellt von Osaka Organic Chemical Industry Ltd.) verwendet werden.
Wählbare Photopolymerisationsinitiatoren sind Benzophenon-Derivate, Acetophenon-Derivate, Benzoin-Derivate, Thioxanthone, Michelers Keton, Benzyl-Derivate, Triazin-Derivate, Acylphosphinoxide und Azo-Verbindungen.
Die Viskosität des Photo- und Elektronenstrahl-härtenden reaktiven Klebstoffs wird geeignet gemäß der Verarbeitungstemperatur desselben ausgewählt. Jedoch liegt sie im Allgemeinen im Bereich von 10 bis 2.000 mPa·s, bevorzugt 50 bis 1.000 mPa·s und bevorzugter 100 bis 500 mPa·s. Eine Viskosität von weniger als 10 mPa·s würde zu Schwierigkeiten beim Erhalt einer gewünschten Dicke führen. Eine 2.000 mPa·s überschreitende Viskosität würde eine unerwünschte verringerte Verarbeitbarkeit bewirken. Wenn die Viskosität von dem oben genannten Bereich abweicht, wird es bevorzugt, dass das Verhältnis des Lösungsmittels und den Monomers geeignet eingestellt wird, um eine gewünschte Viskosität zu erhalten.
Wenn ein Photo-härtender reaktiver Klebstoff verwendet wird, kann er unter Verwendung bekannter Härtungsmittel, wie einer Niederdruck- oder Hochdruck-Quecksilberlampe, einer Ultrahochdruck-Quecksilberlampe, einer Metallhalogenid-Lampe oder einer Xenon-Lampe, gehärtet werden. Die Bestrahlungsdosis unterscheidet sich gemäß der Art des zu verwendenden reaktiven Klebstoffs. Jedoch liegt sie im Allgemeinen im Bereich von 50 bis 2.000 mJ/cm² und bevorzugt 100 bis 1.000 mJ/cm².
Wenn ein Elektronenstrahl-härtender reaktiver Klebstoff verwendet wird, wird sein Härtungsverfahren abhängig von der Eindring- und Härtungsleistung des Elektronenstrahls geeignet ausgewählt. Jedoch kann der Klebstoff durch Bestrahlung unter Bedingungen gehärtet werden, bei denen die Beschleunigungsspannung 50 bis 1.000 kV und bevorzugt 100 bis 500 kV beträgt.
Wenn ein Heißschmelzkleber verwendet wird, unterliegt er keiner besonderen Beschränkung. Jedoch sind jene mit einer Heißschmelz-Verarbeitungstemperatur im Bereich von etwa 80 bis 200°C und bevorzugt 100 bis 160°C unter dem Gesichtspunkt der Verarbeitbarkeit bevorzugt. Spezielle Beispiele sind jene, die unter Verwendung von Ethylen-Vinylacetat-Copolymerharzen, Polyesterharzen, Polyurethanharzen, Polyamidharzen, thermoplastischen Kautschuken, Polyacrylharzen, Polyvinylalkoholharzen, Polyvinylacetalharzen, wie Polyvinylbutyral, Erdölharzen, Terpenharzen und Kolophoniumharzen als Grundharzen hergestellt werden.
Wenn ein druckempfindlicher Kleber als Klebstoff verwendet wird, unterliegt er keiner speziellen Beschränkung. Zum Beispiel können druckempfindliche Klebstoffe auf Kautschuk-Basis, Acryl-, Silicon-Basis und Polyvinylether-Basis verwendet werden.
Die Dicke dieser Klebstoffe, wenn sie aufgetragen sind, unterscheidet sich gemäß ihrer Verwendung und der Verarbeitbarkeit. Jedoch liegt sie im Allgemeinen im Bereich von 0,5 bis 50 μm und bevorzugt 1 bis 10 μm.
Dem Verfahren für die Auftragung der oben beschriebenen Klebstoffe ist keine besondere Beschränkung auferlegt. Sie können auf das zweite Substrat oder die Polarisationsbeugungsfolie oder alternativ auf beide unter Verwendung bekannter Verfahren, wie Walzenbeschichtungs-, Schmelzbeschichtungs-, Stabbeschichtungs-, Florstreichverfahren, Extrusionsbeschichtungs-, Tiefdruckbeschichtungs- und Schleuderbeschichtungsverfahren, aufgetragen werden.
Das Verfahren zur Laminierung der Polarisationsbeugungsfolie der vorliegenden Erfindung und des zweitens Substrats unter Verwendung des druckempfindlichen Klebers oder des Klebstoffs unterliegt keiner speziellen Beschränkung. Jedoch kann die Laminierung unter Verwendung einer Apparatur durchgeführt werden, die geeignet aus jenen ausgewählt ist, die im Hinblick auf die oben beschriebenen Mittel zur Übertragung des Beugungsmusters auf die Flüssigkristall-Folie beispielhaft angeführt wurden. So kann ein Laminat erhalten werden, das zum Beispiel ein die Ausrichtung unterstützendes Substrat, die Flüssigkristall-Folie, die Klebstoffschicht und das zweite Substrat in dieser Reihenfolge umfasst.
Es gibt keine spezielle Beschränkung bezüglich des Verfahrens zur Entfernung des die Ausrichtung unterstützenden Substrats von der Flüssigkristall-Folie. Jedoch kann ein Verfahren verwendet werden, in dem das die Ausrichtung unterstützendes Substrat von der Flüssigkristall-Folie abgeschält und entfernt wird oder gelöst wird. Beispiele für das Abschälungs- und Entfernungsverfahren sind ein Verfahren, in dem ein Klebeband auf die Eck-Endabschnitte des die Ausrichtung unterstützenden Substrats geklebt wird und dieses dann künstlich abgeschält wird; ein Verfahren, in dem das Substrat mechanisch unter Verwendung einer Walze abgeschält wird; ein Verfahren, in dem es in ein schlechtes Lösungsmittel bezüglich aller Strukturmaterialien eingetaucht wird und dann mechanisch abgeschält wird; ein Verfahren, in dem es durch Anwendung einer Ultraviolettwelle auf dasselbe in einem schlechten Lösungsmittel abgeschält wird; ein Verfahren, in dem es durch Verwendung eines Unterschieds im Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem die Ausrichtung unterstützenden Substrat und der Flüssigkristall-Folie einer Temperaturänderung unterzogen wird und dadurch die Flüssigkristall-Folie von dem Substrat abgeschält wird; und ein Verfahren, in dem das die Ausrichtung unterstützende Substrat selbst oder die Ausrichtungsfolie darauf gelöst und entfernt wird. Die Abschälbarkeit unterscheidet sich gemäß den physikalischen Eigenschaften des Flüssigkristall-Materials, welches das Flüssigkristall-Material bildet, und der Haftung an das die Ausrichtung unterstützende Substrat. Deshalb wird das für solche Bedingungen geeignetste Verfahren verwendet.
In der vorliegenden Erfindung kann eine Schutzschicht auf der Oberfläche der Beugungspolarisationsfolie für die Zwecke des Schutzes, der Festigkeitsverbesserung und der Umgebungszuverlässigkeitsverbesserung derselben gebildet werden. Die Schutzschicht unterliegt keiner speziellen Beschränkung, solange sie Ultraviolettabsorptions- und/oder Hartüberzugs-Eigenschaften aufweist. Zum Beispiel kann es sich bei ihr um jene handeln, die durch Bildung des die Schutzschicht bildenden Materials, das ein Ultraviolettabsorptionsmittel und ein Hartüberzugsmittel enthält, zu einem Film-, Folien-, Dünnfilm- oder plattenartigen Produkt erhalten werden. Alternativ kann ein Laminat einer Schutzschicht mit Ultraviolettabsorptionseigenschaften, das aus dem die Schutzschicht bildenden Material, welches das Ultraviolettabsorptionsmittel enthält, nachstehend als "Ultraviolettabsorptionsschicht" bezeichnet, und einer Schutzschicht mit Hartüberzugs-Eigenschaften, die aus einem die Schutzschicht bildenden Material, welches das Hartüberzugsmittel enthält, nachstehend als "Hartüberzugsschicht" bezeichnet, zusammengesetzt ist, als Schutzschicht für die vorliegende Erfindung verwendet werden. Weiter kann alternativ ein Laminat aus einer im Handel erhältlichen Ultraviolett-undurchlässigen Folie und einer Hartüberzugs-Folie ebenfalls als Schutzschicht verwendet werden. Noch weiter ist auch alternativ ein Laminat, das durch Auftragen verschiedener Hartüberzugsmittel auf einer Ultraviolettabsorptionsschicht zu einer Folie gebildet wird, wählbar. Die Ultraviolettschicht und die Hartüberzugsschicht können unabhängig in einer zwei- oder mehrlagigen Struktur ausgebildet sein, und entsprechende Lagen können durch eine Klebstoffschicht aneinander laminiert sein.
Das die Schutzschicht bildende Material weist wünschenswerterweise eine hohe Lichtdurchlässigkeit auf. Beispiele für das Material sind jene, die durch Zugabe der Ultraviolettabsorptionsmittel und/oder Hartüberzugsmittel zu Polyethylen, Polypropylen, Poly(4-methylpenten-1), Polystyrol, Ionomer, Polyvinylchlorid, Polymethylmethacrylat, Polyethylenterephthalat, Polyamid, Polysulfon oder Harze auf Cellulose-Basis erhalten werden. Als Schutzschicht kann auch eine Klebstoff-Zusammensetzung verwendet werden, die durch Zugabe des Ultraviolettabsorptionsmittels und/oder Hartüberzugsmittels in Thermo-, Photo- oder Elektronenstrahl-härtende reaktive Klebstoffe erhalten wird. Das gehärtete Produkt der Klebstoff-Zusammensetzung kann ebenfalls als Schutzschicht verwendet werden.
Zusätzlich zu dem Ultraviolettabsorptionsmittel und dem Hartüberzugsmittel können, falls erforderlich, verschiedene Additive beigemischt werden, einschließlich Lichtstabilisatoren, wie gehinderter Amine und Quenchern, antistatischer Mittel, Gleitmitteln, Farbstoffen, Pigmenten, Tensiden, Füllstoffen, wie feines Siliciumdioxid und Zirconiumdioxid. Dem Beimischungsverhältnis dieser Additive ist keine spezielle Beschränkung auferlegt, solange sie nicht in einem solchen Bereich vorliegen, dass sie die Erfindung nachteilig beeinflussen. Jedoch liegen sie im Allgemeinen in einem Bereich von 0,01 bis 10 Gew.-% und bevorzugter 0,05 bis 5 Gew.-% vor.
Dem Ultraviolettabsorptionsmittel ist keine besondere Beschränkung auferlegt, solange es mit dem die Schutzschicht bildenden Material kompatibel oder in diesem dispergiert ist. Beispiele für das Ultraviolettabsorptionsmittel sind organische Ultraviolettabsorptionsmittel, wie Benzophenon-Verbindungen, Salicylat-Verbindungen, Benzotriazol-Verbindungen, Anilidoxalat-Verbindungen und Cyanoacrylat-Verbindungen, und anorganische Ultraviolettabsorptionsmittel, wie Cäsiumoxid, Titandioxid und Zinkoxid. Unter diesen werden die Benzophenon-Verbindungen mit einem hohen Ultraviolettabsorptions-Wirkungsgrad bevorzugt verwendet. Das Ultraviolettabsorptionsmittel kann einzeln oder in Kombination zugesetzt werden. Das Beimischverhältnis des Ultraviolettabsorptionsmittels in der Schutzschicht unterscheidet sich abhängig von der Art des zu verwendenden, die Schutzschicht bildenden Materials. Jedoch liegt es im Allgemeinen im Bereich von 0,1 bis 20 Gew.-% und bevorzugt 0,5 bis 10 Gew.-%.
Dem Hartüberzugsmittel ist keine besondere Beschränkung auferlegt, solange es mit dem die Schutzschicht bildenden Material kompatibel oder in diesem dispergiert ist. Beispiele für das Hartüberzugsmittel sind Hartüberzugsmittel auf Organopolysiloxan-Basis, photohärtendes Harz auf Acryl-Oligomer-Basis, Urethanacrylat-Basis, und Hartüberzugsmittel vom wärmehärtenden Harz-Typ auf Acylsilicon-Basis und anorganische Verbindungen, wie Keramiken. Unter diesen werden Hartüberzugsmittel auf Organopolysiloxan-Basis und auf Acryl-Oligomer-Basis vom photohärtenden Typ wegen ihrer filmbildenden Eigenschaft bevorzugt verwendet. Diese Hartüberzugsmittel können vom lösungsmittelfreien Typ oder vom Lösungsmittel-Typ sein.
Die Ultraviolettabsorptionsschicht kann durch Zugabe eines Ultraviolettabsorptionsmittels und, falls erforderlich, eines Lichtstabilisators zu dem vorstehenden, die Schutzschicht bildenden Material gebildet werden. Weiter sind auch im Handel erhältliche Ultraviolett-blockierende Folien für die vorliegende Erfindung wählbar.
Die Hartüberzugsschicht kann durch Zugabe des Hartüberzugsmittels, und, falls erforderlich, verschiedener Additive zu dem vorstehenden, die Schutzschicht bildenden Material gebildet werden. Alternativ kann es sich bei der Hartüberzugsschicht auch um jene handeln, die durch Auftragen des Hartüberzugsmittels auf eine transparente Trägerfolie gebildet werden. Beispiele für die transparente Trägerfolie sind Folien, die aus Polymethylmethacrylat, Polystyrol, Polycarbonat, Polyethylensulfon, Polyphenylensulfid, amorphem Polyolefin, Triacetylcellulose, Polyethylenterephthalat und Polyethylennaphthalat gebildet sind.
Trägerharze für Tiefdruckfarbe sind ebenfalls als die transparente Trägerfolie wählbar. Beispiele für das Trägerharz für Tiefdruckfarbe sind Nitrocellulose, Ethylcellulose, Polyamidharz, Vinylchlorid, chloriertes Polyolefin, Acrylharz, Polyurethan und Polyester. Um die Haftung und die Folienfestigkeit zu verbessern, können harte Harze, wie Esterharz, Dammarharz, Maleinsäureharz, Alkydharz, Phenolharz, Ketonharz, Xylolharz, Terpenharz und Erdölharz, dem Trägerharz für Tiefdrucktinte zugesetzt werden.
Die Hartüberzugsschicht kann eine Hartüberzugsschicht oder eine Verbundschicht umfassen, je nach der erforderlichen Witterungsbeständigkeit. Die Verbundschicht kann eine Verbundschicht aus zwei oder mehr Schichten sein, welche eine Kombination aus einer Hartüberzugsschicht, die Organopolysiloxan enthält, einer Hartüberzugsschicht, die photohärtendes Harz enthält, einer Hartüberzugsschicht, die wärmehärtendes Harz enthält, oder eine Hartüberzugsschicht umfasst, die eine anorganische Verbindung enthält.
Der Grad der Hartbeschichtbarkeit, d.h. die Härte, hängt von den Materialien ab, welche die Polarisationsbeugungsfolie bilden. Jedoch ist, wenn eine Bewertung gemäß dem in JIS L 0849 beschriebenen Testverfahren durchgeführt wird, das Ergebnis derselben wünschenswerterweise mindestens 3 oder mehr und bevorzugt 4 oder mehr als Bewertungskriterien für eine Verfärbung.
Die Ultraviolettabsorptionsschicht und die Hartüberzugsschicht können mit einem Klebstoff aneinander laminiert werden, um die in der vorliegenden Erfindung verwendete Schutzschicht zu bilden. Wählbare Klebstoffe sind wärme-, photo- oder Elektronenstrahl-härtende Klebstoff. Alternativ kann die Schutzschicht durch Laminieren der getrennt hergestellten Hartüberzugsschicht auf die Polarisationsbeugungsfolie unter Verwendung eines Klebstoffs, der ein Ultraviolettabsorptionsmittel enthält, gebildet werden. Falls erforderlich, können auch Farbstoffe, Pigmente und Tenside dem Klebstoff geeignet zugesetzt werden.
Die Schutzschicht und die Ultraviolettabsorptionsschicht und die Hartzüberzugsschicht, welche die Schutzschicht bilden, können durch bekannte Verfahren wie Walzenbeschichtung, Tauchbeschichtung, Tiefdruckbeschichtung, Stabbeschichtung, Schleuderbeschichtung, Sprühbeschichtung und Druckverfahren auf der Polarisationsbeugungsfolie gebildet werden. Nachdem auf der Flüssigkristall-Folie oder der Trägerfolie durch irgendeines dieser Folienbildungsverfahren eine Folie gebildet worden, wird die resultierende Folie einer Nachbehandlung unterzogen, die für das verwendete, die Schutzschicht bildende Material geeignet ist. Eine Schutzschicht, die eine Verbundschicht aus einer Ultraviolettabsorptionsschicht und einer Hartüberzugsschicht umfasst, kann zum Beispiel durch ein Verfahren, in dem das Hartüberzugsmittel direkt auf die Ultraviolettabsorptionsschicht aufgetragen wird, oder ein Verfahren, in dem die Laminierung durch einen Klebstoff erzielt wird, gebildet werden.
Die Dicke der Schutzschicht variiert abhängig von den Leistungen, die für die Ultraviolettabsorptionseigenschaft und die Hartüberzugseigenschaft erforderlich sind. Jedoch liegt sie im Allgemeinen im Bereich von 0,1 bis 100 μm und bevorzugt 1 bis 50 μm. Wenn die Schutzschicht aus einer Verbundschicht aus der Ultraviolettabsorptionsschicht und der Hartüberzugsschicht gebildet ist, liegt die Gesamtdicke der betreffenden Schichten wünschenswerterweise ebenfalls in dem vorstehenden Bereich.
Die so erhaltene Polarisationsbeugungsfolie der vorliegenden Erfindung weist die charakteristische Wirkung auf, dass das gebeugte Licht eine Zirkularpolari sierbarkeit aufweist, welche die optischen Komponenten des Standes der Technik nicht aufweisen. Dieser Effekt macht es möglich, den Verwendungswirkungsgrad von Licht unter Verwendung der Polarisationsbeugungsfolie in einem spektroskopischen optischen Instrument, das eine Polarisation erfordert, wie einem Ellipsometer, außerordentlich zu erhöhen. Ein herkömmliches spektroskopisches optisches Instrument, das eine Polarisation erfordert, ist notwendigerweise mit einem Polarisator ausgestattet, da Licht, das aus einer Lichtquelle emittiert wird, spektral in Lichtkomponenten von verschiedenen Wellenlängen unter Verwendung eines spektroskopischen Elements, wie eines Beugungsgitters oder eines Prismas, aufgetrennt und dann durch einen Polarisator geleitet werden muss oder spektral aufgetrennt werden muss, nachdem es durch einen Polarisator geleitet wurde. Der Polarisator weist das folgende Problem auf: er absorbiert nämlich etwa 50% des einfallenden Lichts, und die Reflexion findet an der Grenzfläche statt, was einen äußerst niedrigen Lichtverwendungswirkungsgrad zur Folge hat. Jedoch ermöglicht es die Polarisationsbeugungsfolie, die durch das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist, einen sehr hohen, theoretisch etwa 100%-igen Lichtverwendungswirkungsgrad zu erzielen. Weiter ermöglicht es die Polarisationsbeugungsfolie, die durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren erhalten wird, auch, die Transmission und das Blockieren des gebeugten Lichts mit Leichtigkeit unter Verwendung eines herkömmlichen Polarisators zu steuern. Im Allgemeinen kann gebeugtes Licht ohne Polarisierbarkeit nicht vollständig blockiert werden, selbst wenn irgendwelche Polarisatoren in Kombination verwendet werden. Das heißt, bei der Polarisationsbeugungsfolie kann gebeugtes Licht mit einer rechtsdrehenden Polarisierbarkeit nur vollständig blockiert werden, wenn eine linksdrehende zirkular polarisierende Platte verwendet wird. So kann eine vollständige Blockierung selbst durch Verwendung irgendwelcher anderer polarisierenden Platten nicht erzielt werden. Da die Folie eine derartige Wirkung aufweist, ist es möglich zu bewirken, dass das gebeugte Bild plötzlich aus einem dunklen Gebiet auftaucht oder plötzlich in der Umgebung verschwindet, wenn ein Beobachter ein gebeugtes Bild über die polarisierende Platte beobachtet.
Wie oben beschrieben, weist die durch das Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung erhaltene Polarisationsbeugungsfolie einen sehr großen Anwendungsbereich als neues Beugungsfunktionselement auf und kann als verschiedene optische Elemente und optoelektronische Elemente, dekorative Komponenten und fälschungsverhütende Elemente verwendet werden.
Speziell kann die Verwendung der Polarisationsbeugungsfolie durch Aufbringen der Folie auf einen transparente und isotrope Folie, einschließlich beispielsweise einer Triacetylcellulose-Folie, wie Fujitack, hergestellt von Fuji Photo Film Co., Ltd., oder Konicatack, hergestellt von Konica Corp., einer TPX-Folie, hergestellt von Mitsui Chemicals Inc., Arton-Folie, hergestellt von Nihon Synthetic Rubber Co., Zeonex-Folie, hergestellt von Nippon Zeon Co., Ltd., oder Acryprene-Folie, hergestellt von Mitsubishi Rayon Co., Ltd., die als zweites Substrat verwendet wird, auf verschiedene optische Verwendungen ausgedehnt werden. Zum Beispiel können in dem Fall, in dem verschiedene Flüssigkristall-Anzeigen mit der Polarisationsbeugungsfolie versehen werden, diese bezüglich Farbkompensation und/oder Blickwinkel verbessert werden. Weiter weist die Polarisationsbeugungsfolie umfangreiche Verwendungen als das vorstehende spektroskopische optische Instrument, das ein spektral aufgetrenntes Polarisationslicht erfordert, als optisches Polarisationselement, das zum Erhalt eines Lichtstrahls einer speziellen Wellenlänge durch Verwendung des Beugungsphänomens zu verwenden ist, als optisches Filter, eine zirkular polarisierende Platte oder eine Photodiffusionsfolie auf. Noch weiter kann eine linear polarisierende Platte durch Kombinieren der Folie mit einer Viertelwellenplatte ebenfalls erhalten werden. So kann die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellte Polarisationsbeugungsfolie verschiedene optische Komponenten bereitstellen, die zuvor unbekannte optische Effekte ausüben können, wie die optischen Elemente und optoelektronischen Elemente.
Mit der Polarisationsbeugungsfolie können verschiedene Bildungsmaterialien erhalten werden, wie eine neue entwerfbare Folie, welche den Regenbogenfarbeneffekt, welcher der Beugungsfähigkeit eigen ist, und den lebhaften Farbeffekt, welcher dem cholesterischen Flüssigkristall eigen ist, kombiniert. Alternativ kann, da die Polarisationsbeugungsfolie zu einem Dünnfilm gebildet werden kann, erwartet werden, dass sie dazu beiträgt, ein existierendes Produkt von einem anderen ähnlichen Produkt durch Anbringen oder Integrieren des Films an bzw. mit dem existierenden Produkt zu unterscheiden. Zum Beispiel kann die Polarisationsbeugungsfolie, in die ein entworfenes Beugungsmuster eingebettet ist, auf einem Glasfenster angebracht werden, oder ein Glasfenster kann als zweites Substrat für eine Übertragung verwendet werden. Dadurch zeigt das Licht, das aus der selektiven Reflexionseigenschaft des cholesterischen Flüssigkristalls, verbunden mit dem Beugungsmuster, resultiert, verschiedene Farben, abhängig von verschiedenen Sehwinkeln. So wird das resultierende Fenster ausgezeichnet gestaltbar. Es kann ein solches Fenster bereitgestellt werden, bei dem es schwierig ist, aus der hellen Außenseite nach innen zu sehen, jedoch die Sichtbarkeit gut ist, wenn man von innen nach außen sieht.
Das Fälschungsverhütungselement kann als neue Fälschungsverhütungsfolie, neues Fälschungsverhütungssiegel, Etikett oder dergleichen verwendet werden, welche alle jeweiligen Fälschungsverhütungseffekte vereinigen, die durch das Beugungselement und den cholesterischen Flüssigkristall erhalten werden. Speziell kann das Fälschungsverhütungselement erhalten werden, indem man die Polarisationsbeugungsfolie auf ein kartenförmiges Substrat oder eine Unterlage aufbringt, welches) als zweites Substrat für die Übertragung oder Anbringung verwendet wird, wie einen Führerschein, einen Personalausweis, einen Pass, eine Kreditkarte, eine Prepaid-Karte, verschiedene Banknoten, Geschenkkarten und Wertpapiere. Die Polarisationsbeugungsfolie kann in einem Stück in das Kartensubstrat oder die Unterlage integriert sein oder auf einem Teil des- bzw. derselben angeordnet sein, spezieller kann sie auf das Kartensubstrat oder die Unterlage geklebt oder darin eingebettet oder darin eingewoben werden, wenn das Kartensubstrat oder die Unterlage aus Papier besteht. Die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellte Polarisationsbeugungsfolie weist einen Bereich auf, der ein Beugungsvermögen in einem Teil der Flüssigkristallfolie zeigt und weiter die selektiven Wellenlängenreflexionseigenschaften, die selektiven Zirkularpolarisations-Reflexionseigenschaften, die sichtbare Winkelabhängigkeit der Farbe und den Effekt des Zurschaustellens einer schönen cholesterischen Farbe vereinigt, die alle dem cholesterischen Flüssigkristall eigen sind. Deshalb ist es äußerst schwierig, die Polarisationsbeugungsfolie zu fälschen, wenn sie als Fälschungsverhütungselement verwendet wird. Spezieller ist es äußerst schwierig, eine Flüssigkristallfolie mit einem Bereich zu fälschen, der auf seiner Oberfläche ein Beugungsvermögen zeigt. Weiter ist die Polarisationsbeugungsfolie ausgezeichnet für ein Design geeignet, da sie nicht nur die Fälschungsverhütungswirkung besitzt, sondern auch den Regenbogenfarbeneffekt des Beugungselements und den lebhaften Farbeffekt des cholesterischen Flüssigkristalls. Aus diesen Gründen ist die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellte Polarisationsbeugungsfolie zur Verwendung als Fälschungsverhütungselement sehr geeignet.
Diese Verwendungen sind lediglich ein Beispiel für die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellte Polarisationsbeugungsfolie. Die Polarisationsbeugungsfolie kann für verschiedene Verwendungen angewendet und entwickelt werden, in denen herkömmlich ein Beugungselement allein oder ein allgemeiner in cholesterischer Ausrichtung fixierter Flüssigkristall verwendet wurde. Weiter kann die Polarisations- und Beugungsfolie auch für verschiedene Verwendungen außer den vorstehenden Verwendungen angewendet und entwickelt werden, da sie neue optische Effekte ausüben kann.
Beispiele
Die vorliegende Erfindung wird in Einzelheiten mittels der nachstehenden Beispiele beschrieben, die nicht als Beschränkung des Bereichs der vorliegenden Erfindung angesehen werden sollten.
Bezugsbeispiel
0,45 Mol Biphenyldicarbonylchlorid, 0,055 Mol Tetraphthaloylchlorid, 0,25 Mol Methylhydrochinon, 0,10 Mol Brenzkatechin und 0,15 Mol Hexamethylenglycol wurden in o-Dichlorbenzol 3 Stunden bei 80°C miteinander reagieren gelassen. Dann wurde die Reaktion mit 10 ml Wasser beendet. Anschließend wurde die Reaktionslösung unter Rühren in Methanol eingeführt, um ein Fällungsverfahren durchzuführen, wodurch man einen weißen Flüssigkristall-Polyester mit einer inneren Viskosität von 0,147 in einem Phenol/Tetrachlorethan-Lösungsmittel (6/4 Gewichtsverhältnis) bei 30°C erhielt. Das resultierende Polymer wurde gewaschen und im Vakuum getrocknet. Die Glasübergangspunkt-Temperatur des Polymers wurde mittels DSC-7, hergestellt von Perkin Elmer Corp., bestimmt, und es wurde gefunden, dass sie 46°C betrug.
Weiter wurde das resultierende Polymer in Tetrahydrofuran gelöst, und die Säurezahl wurde unter Verwendung von Bromphenolblau (pKs = 4,1) als Indikator bestimmt. Als Ergebnis wurde gefunden, dass die Säurezahl 150 μÄq/g betrug.
Zu 12 g des Polyesters wurden 0,6 g der Melamin-Verbindung MX-57, hergestellt von Sanwa Chemical Co., Ltd., gegeben, und die Mischung wurde in 87,4 g Tetrachlorethan gelöst, um eine Polymer-Lösung herzustellen. Eine Polyimid-Lösung, hergestellt von Nissan Chemical Industries, Ltd., als SE-5291, wurde mittels einer Walzenbeschichtungsvorrichtung auf eine blaue Glasplatte mit einer Dicke von 1,1 mm aufgetragen, und das Lösungsmittel wurde weggetrocknet. Die getrocknete Glasplatte wurde 1 Stunden bei 300°C einer Wärmebehandlung unterzogen, um eine Polyimid-Schicht mit einer Dicke von etwa 0,2 μm zu bilden. Die Polyimid-Oberfläche der Glasplatte mit der Polyimid-Schicht wurde einer Reibbehandlung mit einem Rayon-Reibtuch unterzogen, und die Polymer-Lösung wurde durch Schleuderbeschichtung auf die Oberfläche aufgetragen. Danach wurde die Platte ausreichend bei 65°C in einem Ofen getrocknet. Anschließend wurde die getrocknete Glasplatte in einen Ofen gegeben, um 10 Minuten bei 120°C erwärmt zu werden. Dann wurde die Glasplatte aus dem Ofen genommen und zum Abschrecken in Wasser gegeben. Die resultierende Probe wurde mit einem Polarisationsmikroskop betrachtet. Als Ergebnis wurde gefunden, dass sie in einer nematischen, im Wesentlichen Monodomänen-Flüssigkristall-Phase fixiert war, wobei die Moleküle uniaxial entlang der Reibrichtung ausgerichtet waren. Der Gangunterschiedswert in der Ebene, bestimmt mittels eines Berek-Kompensators, betrug 165 nm. Die Dicke des Flüssigkristall-Phasenteils der Probe wurde durch eine Folien-Dickemessvorrichtung vom Kontakt-Typ bestimmt, und es wurde gefunden, dass sie 1,2 μm betrug. Die Probe wird nachstehend als Probe 1 bezeichnet.
Probe 1 wurde in einen Ofen gegeben, dessen Temperatur bei 180°C eingestellt war, und 20 Minuten erwärmt, um eine Vernetzung zu bewirken. Nach der Wärmebehandlung ließ man die Probe 1 auf Raumtemperatur abkühlen. Die resultierende Probe wurde wieder betrachtet. Als Ergebnis wurde gefunden, dass die Probe die gleiche homogene nematische Ausrichtung wie die in Probe 1 aufwies und einen Gangunterschiedswert in der Ebene von 168 nm hatte. Die resultierende Probe wird nachstehend als Probe 2 bezeichnet.
Nur die Flüssigkristall-Schicht von Beispiel 2 wurde abgeschabt. Dann wurde mittels Differentialscanningkalorimetrie (DSK) die Tg nach Vernetzung bestimmt. Als Ergebnis wurde gefunden, dass sie auf 77°C erhöht war.
Beispiel 1
7,8 g eines Flüssigkristall-Polymers A mit einem inneren Wert von 0,20 und einer Säurezahl von 250 μÄq/g, erhalten durch ein Lösungspolymerisationsverfahren, 2,2 g eines Flüssigkristall-Polymers B mit einer inneren Viskosität von 0,11 und 0,6 g eines Benzoguanamin-Derivats SB-303, hergestellt von Sanwa Chemical Co., Ltd., beide mit Struktureinheiten, wie durch die nachstehend angegebenen Formeln dargestellt, wurden ausgewogen und in 90 g N-Methyl-2-pyrrolidin gelöst. Dann wurden 0,5 mg Tensid S-383 auf Fluor-Basis, hergestellt von Asahi Glas Co., Ltd., zu der Lösung gegeben. Die Mischung wurde mittels einer Stabbeschichtungsvorrichtung auf eine Polyethylennaphthalat (PEN)-Folie aufgetragen, deren Oberfläche einer Reibbehandlung mit einem Rayon-Tuch unterzogen worden war. Nach Auftragen wurde die Folie in einen sauberen Ofen gegeben, dessen Temperatur bei 80°C eingestellt war, und 15 Minuten getrocknet, gefolgt von einer 15-minütigen Wärmebehandlung in einem Ofen, dessen Temperatur bei 180°C eingestellt war, wodurch gleichzeitig die cholesterische Ausrichtung und die Vernetzung der Flüssigkristall-Schicht vorgenommen wurden. Die Probe wird nachstehend als Probe 3 bezeichnet.
Flüssigkristall-Polymer A
Flüssigkristall-Polymer B
Die cholesterische Flüssigkristall-Schicht wurde nach der Ausrichtungsbehandlung in einem glasartigen Zustand fixiert. Eine kleine Menge der Flüssigkristall-Schicht wurde von der PEN-Folie abgekratzt, um einer DSK-Messung unterzogen zu werden. Als Ergebnis wurde gefunden, dass die Tg 95°C betrug.
Selektiv reflektiertes Licht mit grüner Farbe von Probe 3 konnte sichtbar bestätigt werden, selbst wenn es von vorne mit dem bloßen Auge gesehen wurde, und ein Transmissionsspektrum vom Muldentyp, das bei 560 nm zentriert war, wurde aus der Messung mit einem Spektroskop, das unter dem Namen V-570 von Nippon Bunko Co. hergestellt wird, ebenfalls erhalten. Weiter wurde der Querschnitt der Flüssigkristall-Schicht mit einem Transmissionselektronenmikroskop betrachtet. Dies bestätigte, dass eine solche cholesterische Ausrichtung ausgebildet war, dass die helikalen Achsen der Flüssigkristall-Moleküle homogen parallel zueinander in Richtung der Dicke vorlagen und die helikalen Ganghöhenlängen in Richtung der Dicke homogen gleich waren.
Auf der Oberfläche der Flüssigkristall-Schicht von Probe 3 wurde mittels einer Stabbeschichtungsvorrichtung ein UV-härtender Klebstoff UV-3400, hergestellt von Toagosei Co., Ltd., mit einer Dicke von 6 μm aufgetragen. Dann wurde ein Triacetylcellulose-Film, hergestellt von Fuji Photo Film Co., Ltd., mit einer Dicke von 80 μm auf die Oberfläche laminiert. Anschließend wurde das Folienlaminat von der PEN-Oberfläche des Substrats her mittels einer Ultraviolettbestrahlungsapparatur, die mit einer Metallhalogenid-Lampe ausgestattet war, mit Licht bei 810 mJ bestrahlt. Durch dieses Verfahren wurde der UV-härtende Klebstoff nahezu vollständig gehärtet. Anschließend wurde das Folienlaminat so auf einen Tisch gegeben, dass die Triacetylcellulose-Filmoberfläche zur Tischoberfläche hinwies. Dann wurde nur die PEN-Folie bei einem Abschälwinkel von 180° sanft von dem Folienlaminat abgeschält, um die Flüssigkristall-Schicht auf den Triacetylcellulose-Film zu übertragen. Das resultierende Folienlaminat wird nachstehend als Probe 4 bezeichnet.
Es wurde bestätigt, dass sich Probe 4 bezüglich der optischen Eigenschaften überhaupt nicht unterschied. Die Messungen, die visuell und mit einem Spektroskop durchgeführt wurden, bestätigten, dass die cholesterische Ausrichtungsstruktur nahezu keine Veränderung zeigte.
Probe 4 wurde so zu einem Rechteck von 10 cm Länge und 3 cm Breite geschnitten, dass die Reibrichtung die Längsrichtung wurde, während eine Polyethylenterephtalat (PET)-Folie A-43, hergestellt von Teijin Ltd., deren Oberfläche mit Silicon behandelt worden war, zu einem Rechteck von 12 cm Länge und 5 cm Breite geschnitten wurde. Dann wurden beide rechteckigen Stücke so aufeinandergelegt, dass die Flüssigkristall-Schichtoberfläche von Probe 4 in Kontakt mit der Silicon-behandelten Oberfläche der PET-Folie stand. Beide rechteckigen Stücke wurden an einer kürzeren Seite, nämlich der Querseite, mit einem Cellophan-Klebeband befestigt. Dann wurde die resultierende Probe so durch eine Wärmelaminierungsapparatur DX-350, hergestellt von Torami Co., geführt, dass die kürzere Seite zuerst durch dieselbe trat. Die Wärmelaminierung wurde bei einer Laminierungswalzen-Temperatur von 110°C durchgeführt, und die Probe wurde mit einer Geschwindigkeit von 30 mm pro Sekunde hindurchgeleitet. Danach waren die Probe 4 und die PET-Folie intergriert in engem Kontakt miteinander. Das Folienlaminat wurde dann auf Raumtemperatur abgekühlt, um sanft die PET-Folie entlang der Richtung der Folienlänge davon abzuschälen und zu entfernen. Die resultierende Folie wird nachstehend als Probe 5 bezeichnet.
Es wurde beobachtet, dass die Probe 5 die selektive Reflexion zeigte, die von der cholesterischen Struktur abstammt, wie es bei den Proben 3 und 4 der Fall war. Die Durchlässigkeitsmessung mittels eines Spektroskops zeigte auch keine Änderung im Spektrum vom Muldentyp an, das bei 560 nm zentriert war, wie dies bei den Proben 3 und 4 der Fall war. Weiter wurde der Querschnitt der Flüssigkristall-Schicht mit einem Transmissionselektronenmikroskop betrachtet. Dies bestätigte, dass eine solche cholesterische Ausrichtung ausgebildet war, dass die helikalen Achsen der Flüssigkristall-Moleküle in Richtung der Dicke homogen parallel zueinander vorlagen und die helikalen Ganghöhenlängen in Richtung der Dicke homogen gleich waren.
Aus dem Vorstehenden wurde bestätigt, dass die cholesterische Ausrichtungsstruktur durch die Wärmelaminierung nicht gestört wurde und so die Flüssigkristall-Ausrichtung beibehalten wurde.
Probe 3 wurde so zu einem Rechteck von 10 cm Länge und 3 cm Breite geschnitten, dass die Reibrichtung in Längsrichtung lag, während eine kommerziell erhältliche geprägte Folie J52,989, hergestellt von Edmond Scientific Japan Co., so zu einem Rechteck von 12 cm Länge und 5 cm Breite geschnitten wurde, dass die Gitterrichtung eines Beugungsgitters in Längsrichtung ausgerichtet war. Dann wurden beide rechteckigen Stücke so aufeinandergelegt, dass die Flüssigkristall-Schichtoberfläche der Probe 3 integriert in Kontakt mit der Beugungsgitter-Oberfläche der geprägten Folie war. Eine kürzere Seite der übereinandergelegten Stücke wurde dann mit einem Cellophan-Klebeband befestigt. Dann wurde die resultierende Probe so durch eine Wärmelaminierungsapparatur DX-350, hergestellt von Torami Co., geführt, dass die kürzere Seite zuerst durch dieselbe trat. Die Wärmelaminierung wurde bei einer Laminierungswalzen-Temperatur von 95°C durchgeführt, und die Probe wurde mit einer Geschwindigkeit von 30 mm pro Sekunde befördert. Nach der Wärmelaminierung waren die Probe 3 und die geprägte Folie integriert in engem Kontakt miteinander. Das Folienlaminat wurde dann auf Raumtemperatur abgekühlt, um die geprägte Folie sanft davon entlang der Reibrichtung, d.h. der Richtung der Folienlänge, davon abzuschälen und zu entfernen. Die resultierende Folie wird nachstehend als Probe 6 bezeichnet.
Die Probe 6 weist die Eigenschaft von selektiv reflektiertem Licht der cholesterischen Ausrichtung ähnlich wie Probe 3 auf. Die Bewertung des Transmissionsspektrums mittels eines Spektroskops V-570, hergestellt von Nippon Bunko Co., zeigte keine Änderung des Spektrums vom Muldentyp, das bei 560 nm zentriert war. Der Ausrichtungszustand der Flüssigkristall-Schicht von Probe 6 wurde mit einem Polarisationsmikroskop betrachtet, und der Querschnitt der Flüssigkristall-Schicht wurde mit einem Transmissionselektronenmikroskop betrachtet. Diese Betrachtungen bestätigten, dass im Oberflächenbereich der Flüssigkristall-Schicht eine solche cholesterische Ausrichtung ausgebildet war, dass die helikalen Achsen der Flüssigkristall-Moleküle in cholesterische Phase in Richtung der Dicke nicht homogen und parallel zueinander waren und die helikalen Ganghöhenlängen in Richtung der Dicke nicht homogen gleich waren. Dagegen war in anderen Bereichen eine derartige cholesterische Ausrichtung ausgebildet, dass die helikalen Achsen der Flüssigkristall-Moleküle in Richtung der Dicke homogen parallel zueinander waren und die helikalen Ganghöhenlängen in Richtung der Dicke homogen gleich waren.
Weiter wurde beobachtet, dass außer der selektiven Reflexion, die von der cholesterischen Struktur abstammte, Probe 6 ein Regenbogenlicht zeigte, das dem Beugungsgitter eigen ist, wenn es aus der 3 Uhr- und 9 Uhr-Richtung gesehen wird, wenn die Filmlängenrichtung in die 12 Uhr-Richtung weist. Als ein kollimiertes Licht aus einem He/Ne-Laser vertikal auf die PEM-Folienoberfläche der Probe 6 einfallen gelassen wurde, wurde in der 3 Uhr- und 9 Uhr-Richtung ein gebeugtes Licht beobachtet, und der Beugungswinkel des gebeugten Lichts erster Ordnung betrug etwa 30°.
Vergleichsbeispiel 1
Probe 7 wurde erhalten, indem man die Flüssigkristall-Dünnfilmbildung, Wärmebehandlung und den Übertragungsvorgang auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 durchführte, außer dass dem Flüssigkristall-Material kein Benzoguanamin-Derivat zugesetzt wurde. Probe 7 nahm ebenfalls die cholesterische Ausrichtung an, bei welcher das grüne, selektiv reflektierte Licht wie bei den Proben 3 bis 5 von Beispiel 2 gesehen werden kann. Die Messung mittels eines Spektroskops zeigte an, dass das Zentrum der selektiven Reflexion bei 545 nm lag.
Weiter wurde die Probe 7 teilweise abgekratzt, um einer DSK-Messung unterzogen zu werden. Als Ergebnis wurde gefunden, dass die Tg 72°C betrug.
Probe 7 wurde auch unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 2 einem Wärmehärtungs-Vorgang mit einer Silicon-behandelte PET-Folie unterzogen. Die resultierende Probe wird nachstehend als Probe 8 bezeichnet. Die Probe 8 schien das gleiche Aussehen, wie Verdrillung und Form der Folie, wie Probe 5 von Beispiel 1 aufzuweisen. Jedoch konnte in diesem Vergleichsbeispiel das cholesterische, selektiv reflektierte Licht von Probe 8 nicht visuell beobachtet werden, im Unterschied zu den Proben 3 bis 5 von Beispiel 1 oder der Probe 7 vor der Wärmelaminierung. Mittels der Messung mit einem Spektroskop konnte auch nicht das Spektrum vom Muldentyp, das von der selektiven Reflexion abstammt, bestätigt werden. Weiter wurde die Folie als Ganze trüb, und die Menge an durchgelassenem Licht der Folie selbst nahm ab. Dies bestätigte, dass die Probe 7 die cholesterische Ausrichtung unter den Wärmelaminierungsbedingungen nicht beibehalten konnte.
Beispiel 2
Die folgenden drei Arten von Acrylat-Monomeren M1 bis M3 wurden synthetisiert:
Die Monomere M1, M2 und M3 und Acrylsäure wurden im Molverhältnis 50:20:30:5 gemischt, um eine Chlorbenzol-Lösung herzustellen. Durch die resultierende Lösung wurde Stickstoffgas für eine Sauerstoff-Entgasung durchgeleitet. Danach wurde Azobisisobutyronitril (AIBN) in einer Menge von 2 Gew.-%, bezogen auf das Monomer-Gewicht, ausgewogen, um eine Chlorbenzol-Lösung herzustellen, und die resultierende Lösung wurde zu der Monomer-Lösung gegeben. Dann wurde der Reaktor auf eine Temperatur von 80°C erwärmt, und die Reaktion wurde über 3 Stunden bewirkt. Anschließend wurde zusätzlich 1 Gew.-% AIBN in eine weitere Lösung gegeben, welche dem Reaktanten zugesetzt wurde. Die Mischung wurde 6 Stunden bei 80°C umgesetzt. Die resultierende Reaktionslösung wurde in eine 9-fache Menge Diethylether eingeführt, um einen Fällungsvorgang durchzuführen. Der resultierende Niederschlag wurde wieder in Chloroform gelöst und dann wieder mit Diethylether ausgefällt. Der so erhaltene Niederschlag wurde gut mit Diethylether gewaschen, gefolgt von 24-stündigem Trocknen in einem Vakuumtrockner. Das resultierende Polymer wurde einer GPC-Analyse unterzogen. Die GPC-Analyse wurde unter Verwendung von Tetrahydrofuran als Eluent-Lösungsmittel und einer Tosho GPC-Analyseapparatur CCP & 8000 (CP-8000, C0-8000 und UV-8000) durchgeführt, welche mit einer Füllsäule für Hochgeschwindigkeits-GPC, TSK Gel G-1000HXL, ausgestattet war. Es wurde gefunden, dass das resultierende Gewichtsmittel des Molekulargewichts etwa 7.000 bezüglich Polyethylen betrug.
Weiter wurde das Polymer einer DSK-Analyse (DSC-7, hergestellt von Perkin Elmer Co.) unterzogen. Als Ergebnis war die Glasübergangspunkt-Temperatur Tg 70°C.
Das Polymer wurde bezüglich des Flüssigkristall-Phasenverhaltens unter Verwendung eines Schmelzvorrichtungs-Heiztisches und eines Olympus-Polarisationsmikroskops untersucht. Diese Untersuchung zeigte an, dass das Polymer eine nematische Phase annahm, die bei etwa 100°C flüssig wurde und teilweise eine ölige Streifenstruktur-Charakteristik zeigte, die der cholesterischen Flüssigkristall-Phase eigen ist. Die isotrope Übergangstemperatur des Polymers war in der Nähe von 240 bis 350.
Auf einen kommerziell erhältlichen Triacetylcellulose-Film UVD-80, hergestellt von Fuji Photo Film, wurde eine wässrige Lösung von Polyvinylalkohol MP-203, hergestellt von Kuraray Co., Ltd., aufgetragen, gefolgt von Trocknen, um eine Folie mit einer dünnen, darauf ausgebildeten Überzugsschicht zu erhalten. Die Polyvinylalkohol-Oberfläche der resultierenden Folie wurde einer Reibbehandlung mit einem Rayon-Tuch unterzogen, um ein Ausrichtungssubstrat herzustellen. Auf das Ausrichtungssubstrat wurde durch Schleuderbeschichtung eine 12 gewichtsprozentige Tetrachlorethan-Lösung einer Mischung von 12 g des oben synthetisierten Flüssigkristall-Polymers und 0,6 g eines Melamin-Derivats MX-57 von Sanwa Chemical aufgetragen. Dann wurde das beschichtete Substrat auf einer Heizplatte bei 65°C 30 Minuten getrocknet, um eine 2,2 μm dicke Flüssigkristall-Schicht zu bilden. Die Filmdicke der Flüssigkristall-Schicht wurde mit einer Filmdickemessvorrichtung vom Kontakt-Typ bestimmt.
Die Folie wurde 10 Minuten in einem Ofen erwärmt, dessen Temperatur bei 120°C eingestellt war, um eine Flüssigkristall-Folie zu erhalten. Die Folie wird nachstehend als Probe 11 bezeichnet. Die Betrachtung der Probe 11 mit einem Polarisationsmikroskop zeigte, dass sie eine reine cholesterische Monodomänen- Ausrichtung angenommen hatte. Die von der cholesterischen Ausrichtung abstammende selektive Reflexion in der Nähe der grünen Farbe im sichtbaren Lichtbereich wurde ebenfalls beobachtet, sogar mit dem bloßen Auge. Die Transmissionsspektrums-Bestimmung der Probe 11 mit einem Spektroskop V-570, hergestellt von Nippon Bunko Co., zeigte, dass die Anwesenheit eines abnehmenden Bereichs der Transmission vom Muldentyp, der von der selektiven Reflexion herstammte, in der Nähe von 510 nm bis 580 nm vorlag. Die Flüssigkristall-Schicht der Probe 11 wurde teilweise abgekratzt und einer DSK-Analyse unterzogen. Als Ergebnis wurde gefunden, dass die Tg auf 85°C erhöht war.
Die Probe 11 wurde so zu einem Rechteck von 10 cm Länge und 3 cm Breite geschnitten, dass die Reibrichtung in Längsrichtung ausgerichtet war, während eine kommerziell erhältliche geprägte Folie J52,989, hergestellt von Edmond Scientific Japan Co., so zu einem Rechteck von 12 cm Länge und 5 cm Breite geschnitten wurde, dass die Gitterrichtung eines Beugungsgitters in Längsrichtung ausgerichtet war. Dann wurden beide rechteckigen Stücke so aufeinandergelegt, dass die Flüssigkristall-Schichtoberfläche von Probe 11 in Kontakt mit der Beugungsgitter-Oberfläche der geprägten Folie stand. Eine kürzere Seite der übereinandergelegten Stücke wurde dann mit einem Cellophan-Klebeband befestigt. Die resultierende Probe wurde so durch eine Wärmelaminierungsapparatur DX-350, hergestellt von Torami Co., geführt, dass die kürzere Seite zuerst durch dieselbe trat. Die Wärmelaminierung wurde bei einer Laminierungswalzen-Temperatur von 95°C durchgeführt, und die Probe wurde bei einer Geschwindigkeit von 33 mm pro Sekunde befördert. Nach der Wärmelaminierung waren die Probe 11 und die geprägte Folie integriert in engem Kontakt miteinander. Das Folienlaminat wurde dann auf Raumtemperatur abgekühlt, um die geprägte Folie entlang der Reibrichtung sanft davon abzuschälen. Dies wird nachstehend als Probe 12 bezeichnet.
Die Probe 12 wies ähnlich wie die Probe 11 selektiv reflektiertes Licht auf, das der cholesterischen Ausrichtung eigen ist. Sie wurde mittels eines Spektroskops V-570, hergestellt von Nippon Bunko Co., bezüglich des Transmissionsspektrums ausgewertet. Als Ergebnis wurde ein Bereich beobachtet, indem durchgelassenes Licht, das von der selektiven Reflexion herstammt, in der Nähe von 510 nm bis 580 nm abgenommen hat. Der Ausrichtungszustand der Flüssigkristall-Schicht von Probe 12 wurde mit einem Polarisationsmikroskop betrachtet, und der Querschnitt der Flüssigkristall-Schicht wurde mit einem Transmissionselektronenmikroskop betrachtet. Diese Beobachtungen bestätigten, dass im Oberflächenbereich der Flüssigkristall-Schicht eine solche cholesterische Ausrichtung ausgebildet war, dass die helikalen Achsen der Flüssigkristall-Moleküle in der cholesterischen Phase in Richtung der Dicke nicht homogen parallel zueinander waren und die helikalen Ganghöhenlängen in Richtung der Dicke nicht homogen gleich waren. In anderen Bereichen war eine solche cholesterische Ausrichtung ausgebildet, dass die helikalen Achsen der Flüssigkristall-Moleküle in Richtung der Dicke homogen parallel zueinander waren und die helikalen Ganghöhenlängen in Richtung der Dicke homogen gleich waren.
Weiter wurde beobachtet, dass bei einer anderen als der selektiven Reflexion, die von der cholesterischen Struktur abstammte, die Probe 12 Regenbogenlicht zeigte, die dem Beugungsgitter eigen ist, wie es aus der 3 Uhr- und 9 Uhr-Richtung gesehen wird, wenn die Filmlängenrichtung in die 12 Uhr-Richtung ausgerichtet ist. Als kollimiertes Licht aus einem He/Ne-Laser vertikal auf die Triacetylcellulose-Filmoberfläche von Probe 12 einfallen gelassen wurde, wurde in der 3 Uhr- und 9 Uhr-Richtung gebeugtes Licht beobachtet, und der Beugungswinkel des gebeugten Lichts erster Ordnung betrug etwa 30°.
Wie oben beschrieben, kann gemäß der vorliegenden Erfindung eine Polarisationsbeugungsfolie hergestellt werden, die eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit aufweist und gebeugtes Licht erzeugt, das polarisiert werden kann.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Polarisationsbeugungsfolie, umfassend die Schritte des Bildens einer Folie mit einem Flüssigkristallmaterial, das ein flüssigkristallines Polymer und eine vernetzbare Substanz enthält, des Fixierens einer cholesterischen Ausrichtung, die mit dem Flüssigkristallmaterial gebildet wird, des Vernetzens des Flüssigkristallmaterials, um eine Flüssigkristallfolie zu bilden, und gekennzeichnet durch den Schritt der Bereitstellung eines Bereichs, der ein Beugungsvermögen zeigt, auf mindestens einem Teil der Flüssigkristallfolie durch Übertragen eines Beugungsgitters darauf.
Verfahren zur Herstellung einer Polarisationsbeugungsfolie, umfassend die Schritte des Bildens einer Folie mit einem Flüssigkristallmaterial, das ein flüssigkristallines Polymer und eine vernetzbare Substanz enthält, des Vernetzens des Flüssigkristallmaterials, das sich in einem cholesterischen ausgerichteten Zustand befindet, um eine Flüssigkristallfolie mit einer fixierten cholesterischen Ausrichtung zu bilden, und gekennzeichnet durch den Schritt der Bereitstellung eines Bereichs, der ein Beugungsvermögen zeigt, auf mindestens einem Teil der Flüssigkristallfolie durch Übertragung eines Beugungsgitters darauf.
Verfahren zur Herstellung einer Polarisationsbeugungsfolie nach Anspruch 1 oder 2, in dem das flüssigkristalline Polymer ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einer flüssigkristallinen Polymerverbindung des Hauptketten-Typs, einer polymeren Verbindung des Seitenketten-Typs, einem flüssigkristallinen Oligomer, das eine nematische Flüssigkristallphase oder eine cholesterische Flüssigkristallphase zeigt, und einer Zusammensetzung, die ein Copolymer enthält, oder einer Mischung derselben.
Verfahren zur Herstellung einer Polarisationsbeugungsfolie nach Anspruch 3, in dem die flüssigkristalline Polymerverbindung des Hauptketten-Typs, die eine nematische Flüssigkristallphase zeigt, ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyamid, Polycarbamoylcarbonsäure, Polyimid, Polyester, Polyether, Polysulfid oder Cellulose-Derivaten.
Verfahren zur Herstellung einer Polarisationsbeugungsfolie nach Anspruch 3, in dem das flüssigkristalline Polymer des Seitenketten-Typs, das eine nematische Flüssigkristallphase zeigt, ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus jenen, die jeweils eine solche Struktur aufweisen, dass Polysiloxan, Polyacrylat, Polymethacrylat oder Polymalonat eine Hauptkette ist und eine Flüssigkristallverbindung mit niedrigem Molekulargewicht, die eine para-substituierte cyclische Verbindung als Mesogen umfasst, über einen Spacer, der konjugierte Atomgruppen umfasst, an die Hauptkette gebunden ist.
Verfahren zur Herstellung einer Polarisationsbeugungsfolie nach Anspruch 3, in dem die flüssigkristallinen Polymere des Hauptketten-Typs und Seitenketten-Typs, die eine cholesterische Flüssigkristallphase zeigen, jeweils aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus jenen besteht, die durch Einführung einer optisch aktiven Gruppe in die Hauptkette, den Spacer oder das Mesogen des flüssigkristallinen Polymers des Hauptketten-Typs oder Seitenketten-Typs, das eine nematische Flüssigkristallphase zeigt und im Anspruch 4 oder 5 beschrieben ist, erhalten werden.
Verfahren zur Herstellung einer Polarisationsbeugungsfolie nach Anspruch 1 oder 2, in dem die vernetzbare Substanz ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Methacryl-Verbindungen, Acryl-Verbindungen, Harnstoff-Verbindungen, Melamin-Verbindungen, Benzoguamin-Verbindungen, Azido-Verbindungen, Aziridinyl-Verbindungen und blockierten Isocyanat-Verbindungen.
Verfahren zur Herstellung einer Polarisationsbeugungsfolie nach Anspruch 1 oder 2, in dem die Flüssigkristallfolie durch Lösen des Flüssigkristallmaterials in einem Lösungsmittel; Auftragen der resultierenden Lösung auf eine Trägerfolie oder ein Substrat, wonach die Überzugsschicht getrocknet wird, um das Lösungsmittel zu verdampfen; Einwirkenlassen einer Wärmebehandlung auf die resultierende getrocknete Folie, um die cholesterische Ausrichtung zu bilden; und Durchführen einer Vernetzungsreaktion nach der Bildung der cholesterischen Ausrichtung gebildet wird.
Verfahren zur Herstellung einer Polarisationsbeugungsfolie nach Anspruch 2, in der die Flüssigkristallfolie durch Lösen des Flüssigkristallmaterials in einem Lösungsmittel; Auftragen der resultierenden Lösung auf eine Trägerfolie oder ein Substrat, wonach die Überzugsschicht getrocknet wird, um das Lösungsmittel zu verdampfen; Einwirkenlassen einer Wärmebehandlung auf die resultierenden getrockneten Folie, um die cholesterische Ausrichtung zu bilden; und Durchführen einer Vernetzungsreaktion gleichzeitig mit der Bildung der cholesterischen Ausrichtung gebildet wird.
Verfahren zur Herstellung einer Polarisationsbeugungsfolie nach Anspruch 1 oder 2, in dem ein Beugungsvermögen durch Übertragung eines Beugungsmusters, das auf einer Beugungselementsubstanz gebildet ist, auf die Flüssigkristallfolie bereitgestellt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Folienlaminats, welches den Schritt des Anbringens einer Polarisationsbeugungsfolie, hergestellt durch das in Anspruch 1 oder 2 beschriebene Verfahren, auf ein Substrat umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines Folienlaminats, welches den Schritt der Bildung einer Schutzschicht, die ein Mittel umfasst, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einem Ultraviolett-Absorptionsmittel und einem Hartüberzugsmittel, auf einer Polarisationsbeugungsfolie, hergestellt durch das in Anspruch 1 oder 2 beschriebene Verfahren, umfasst.