JP2001066431A - Method for production of polarization diffraction device - Google Patents

Method for production of polarization diffraction device

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JP2001066431A
JP2001066431A JP23899299A JP23899299A JP2001066431A JP 2001066431 A JP2001066431 A JP 2001066431A JP 23899299 A JP23899299 A JP 23899299A JP 23899299 A JP23899299 A JP 23899299A JP 2001066431 A JP2001066431 A JP 2001066431A
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film
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crystal material
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Ryo Nishimura
涼 西村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a polarization diffraction device having all of selective reflection characteristics, characteristics of circularly polarized light, and diffraction ability. SOLUTION: A film is formed from a liquid crystal material containing a compound expressed by general formula (1), a compound expressed by general formula (2) and a low mol.wt. compound having an optically active part. The liquid crystal material in a cholesteric alignment state is crosslinked to prepare a cholesteric liquid crystal film. Then a region having diffraction ability is added to the film. In general formulae (1) and (2), each of R1, R2, R3 is independently hydrogen or a methyl group, X is one kind selected from hydrogen, chlorine, bromine, iodine, 1-4C alkyl groups, methoxy groups, cyano groups and nitro groups, and each of a, b, c is an integer of 2 to 12.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、偏光性を有する回
折光を生じることができる偏光回折素子の製造方法に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a polarization diffraction element capable of generating a diffracted light having a polarization property.

【0002】[0002]

【従来の技術】回折素子は、分光光学などの分野で光の
分光や光束の分割を行う目的で広く用いられている汎用
光学素子である。回折素子は、その形状からいくつかの
種類に分類され、光が透過する部分と透過しない部分を
周期的に配置した振幅型回折素子、透過性の高い材料に
周期的な溝を形成した位相型回折素子などに通常分類さ
れる。また、回折光の生じる方向に応じて透過型回折素
子、反射型回折素子と分類される場合もある。上記の如
き従来の回折素子では、自然光(非偏光)を入射した際
に得られる回折光は非偏光しか得ることができない。分
光光学などの分野で頻繁に用いられるエリプソメーター
のような偏光光学機器では、回折光として非偏光しか得
ることができないため、光源より発した自然光を回折素
子により分光し、さらにこれに含まれる特定の偏光成分
だけを利用するために、回折光を偏光子を通して用いる
方法が一般的に行われている。この方法では、得られた
回折光のうちの約50%以上が偏光子に吸収されるため
に光量が半減するという問題があった。またそのために
感度の高い検出器や光量の大きな光源を用意する必要も
あり、回折光自体が円偏光や直線偏光のような特定の偏
光となる回折素子の開発が求められていた。
2. Description of the Related Art A diffractive element is a general-purpose optical element that is widely used in the field of spectral optics and the like for the purpose of splitting light and splitting a light beam. Diffraction elements are classified into several types based on their shape.Amplitude type diffraction elements, in which light-transmitting and non-light-transmitting parts are periodically arranged, are phase-type, in which periodic grooves are formed in a highly transparent material. It is usually classified as a diffraction element. Further, they may be classified as a transmission type diffraction element or a reflection type diffraction element according to the direction in which diffracted light is generated. In the above-described conventional diffraction element, only non-polarized light can be obtained as diffracted light obtained when natural light (non-polarized light) is incident. Polarizing optical instruments such as ellipsometers, which are frequently used in the field of spectroscopy, can only obtain non-polarized light as diffracted light. In general, a method of using diffracted light through a polarizer in order to use only the polarized light component is used. In this method, there is a problem that about 50% or more of the obtained diffracted light is absorbed by the polarizer, so that the amount of light is reduced by half. For that purpose, it is necessary to prepare a detector having a high sensitivity and a light source having a large amount of light, and the development of a diffraction element in which the diffracted light itself becomes a specific polarized light such as a circularly polarized light or a linearly polarized light has been required.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、低コ
ストで合成が容易な2種類の非光学活性な化合物と、分
子配列にコレステリック相を形成させるための光学活性
な低分子化合物とを含有する液晶材料から、選択反射特
性及び円偏光特性を備え、さらに回折能を備えて偏光回
折素子の製造法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide two kinds of non-optically active compounds which can be easily synthesized at low cost and an optically active low molecular weight compound for forming a cholesteric phase in a molecular arrangement. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a polarization diffraction element having a selective reflection characteristic and a circular polarization characteristic from a liquid crystal material to be contained and further having a diffraction ability.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明に係る
偏光回折素子の製造方法は、下記の一般式(1)で表さ
れる化合物(I)と、下記の一般式(2)で表される化合
物(II)と、光学活性な部位を有する低分子化合物を含
む液晶材料にて膜を形成させ、その液晶材料をコレステ
リック配向させた状態で液晶材料を架橋させることによ
りコレステリック液晶フィルムを調製した後、このコレ
ステリック液晶フィルムに回折能を示す領域を付与する
ことを特徴とする。
That is, a method for producing a polarization diffraction element according to the present invention comprises a compound (I) represented by the following general formula (1) and a compound (I) represented by the following general formula (2). A cholesteric liquid crystal film was prepared by forming a film from the compound (II) and a liquid crystal material containing a low-molecular compound having an optically active site, and crosslinking the liquid crystal material in a state where the liquid crystal material was cholesterically aligned. Thereafter, the cholesteric liquid crystal film is provided with a region exhibiting a diffractive ability.

【化5】 (一般式(1)及び(2)において、R1,R2及びR3
はそれぞれ独立に水素又はメチル基を示し、Xは水素、
塩素、臭素、ヨウ素、炭素数1〜4のアルキル基、メト
キシ基、シアノ基及びニトロ基からなる群から選ばれる
一つを示し、a,b,cはそれぞれ2〜12の整数を示
す。) 本発明で使用する液晶材料は、これに含まれる化合物
(I):化合物(II)の重量比が99:1〜50:50
の範囲にあり、光学活性な部位を有する低分子化合物
(以下、光学活性な低分子化合物と言う。)の含有量が
化合物(I)と化合物(II)の合計量100重量部当り、
0.01〜60重量部の範囲にあることが好ましい。本
発明で使用する液晶材料はまた、これに含まれる光学活
性な低分子化合物が下記の一般式(3)又は一般式
(4)で表される化合物(III)であることが好まし
い。
Embedded image (In the general formulas (1) and (2), R 1 , R 2 and R 3
Each independently represents hydrogen or a methyl group, X represents hydrogen,
It represents one selected from the group consisting of chlorine, bromine, iodine, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a methoxy group, a cyano group and a nitro group, and a, b and c each represent an integer of 2 to 12. The liquid crystal material used in the present invention has a compound (I): compound (II) weight ratio of 99: 1 to 50:50 contained therein.
And the content of the low molecular weight compound having an optically active site (hereinafter referred to as an optically active low molecular weight compound) is 100 parts by weight based on 100 parts by weight of the total amount of the compound (I) and the compound (II).
It is preferably in the range of 0.01 to 60 parts by weight. In the liquid crystal material used in the present invention, the optically active low molecular compound contained therein is preferably a compound (III) represented by the following general formula (3) or (4).

【化6】 (一般式(3)及び一般式(4)において、R4は水素
又はメチル基を示し、d,eはそれぞれ2〜12の整数
を示し、Yは下記の(i)〜(xxiv)から選ばれる
2価の基の一つを示す。)
Embedded image (In the general formulas (3) and (4), R 4 represents hydrogen or a methyl group, d and e each represent an integer of 2 to 12, and Y is selected from the following (i) to (xxiv). One of the divalent groups shown below.)

【化7】 但し、上記(i)及び(ii)におけるZは水素、塩
素、臭素、炭素数1〜4のアルキル基、メトキシ基、シ
アノ基及びニトロ基からなる群から選ばれる一つを示
す。
Embedded image Here, Z in the above (i) and (ii) represents one selected from the group consisting of hydrogen, chlorine, bromine, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a methoxy group, a cyano group and a nitro group.

【化8】 Embedded image

【0005】[0005]

【発明の実施の形態】以下、本発明についてさらに詳し
く説明する。本発明の偏光回折素子は、まずコレステッ
ク液晶フィルムを調製し、次いでこの液晶フィルムに回
折能を示す領域を付与する手順で製造される。コレステ
ック液晶フィルムは、先に示した一般式(1)で表わさ
れる液晶性化合物(I)と、一般式(2)で表わされる
非液晶性化合物(II)と、光学活性な低分子化合物を
含む液晶材料を成膜し、膜内の液晶分子をコレステック
配向させた状態で、液晶分子を架橋させる方法で製せら
れる。化合物(I)を表わす一般式(1)において、R
1及びR2はそれぞれ個別に水素又はメチル基を示すが、
液晶相を示す温度範囲の広さからR1及びR2は共に水素
であることが好ましい。Xは水素、塩素、臭素、ヨウ
素、炭素数1〜4のアルキル基、メトキシ基、シアノ
基、ニトロ基のいずれであっても差し支えないが、塩素
又はメチル基であることが好ましい。また、化合物
(I)の分子鎖両端の(メタ)アクリロイロキシ基と、
芳香環とのスペーサーであるアルキレン基の鎖長を示す
a,bは、それぞれ個別に2〜12の範囲で任意の整数
を取り得るが、4〜10の範囲であることが好ましく、
6〜9の範囲であることがさらに好ましい。a=b=0
である一般式(1)の化合物は、安定性に乏しく、加水
分解を受けやすい上に、化合物自体の結晶性が高い。ま
た、a及びbがそれぞれ13以上である一般式(1)の
化合物は、アイソトロピック転移温度(TI)が低い。
この理由から、これらの化合物はどちらも液晶性を示す
温度範囲が狭く好ましくない。化合物(I)は任意の方
法で合成することができる。例えば、Xがメチル基であ
る化合物(I)は、1当量のメチルヒドロキノンと2当
量の4−((メタ)アクリロイロキシアルコキシ)安息
香酸とのエステル化反応により得ることができる。エス
テル化反応は、上記安息香酸を酸クロリドやスルホン酸
無水物などで活性化し、これとメチルヒドロキノンとを
反応させるのが通例である。また、DCC(ジシクロヘ
キシルカルボジイミド)等の縮合剤を用いて、カルボン
酸単位とメチルヒドロキノンを直接反応させることもで
きる。これ以外の方法としては、1当量のメチルヒドロ
キノンと、2当量の4−(ベンジルオキシアルコキシ)
安息香酸とのエステル化反応をまず行い、次いで得られ
たエステルを水素添加反応等により脱ベンジル化した
後、分子末端をアクリロイル化する方法によっても、化
合物(I)を合成することができる。メチルヒドロキノ
ンと4−(ベンジルオキシアルコキシ)安息香酸とのエ
ステル化反応を行うに際しては、メチルヒドロキノンを
ジアセテートに導入した後、上記の安息香酸と溶融状態
で反応させ、直接エステル体を得ることも可能である。
一般式(1)のXがメチル基ではない化合物(I)の場
合も、対応する置換基を有するヒドロキノンを、メチル
ヒドロキノンの代わりに用いて上と同様な合成法で得る
ことができる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in more detail. The polarization diffraction element of the present invention is manufactured by first preparing a cholesteric liquid crystal film, and then giving a region exhibiting diffractive power to the liquid crystal film. The cholesteric liquid crystal film comprises a liquid crystal compound (I) represented by the general formula (1), a non-liquid crystal compound (II) represented by the general formula (2), and an optically active low molecular compound. The liquid crystal material is formed by forming a liquid crystal material including the liquid crystal material and crosslinking the liquid crystal molecules in a state where the liquid crystal molecules in the film are cholesterically aligned. In the general formula (1) representing the compound (I), R
1 and R 2 each independently represent hydrogen or a methyl group,
It is preferable that both R 1 and R 2 be hydrogen in view of the wide temperature range showing the liquid crystal phase. X may be any of hydrogen, chlorine, bromine, iodine, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a methoxy group, a cyano group, and a nitro group, but is preferably a chlorine or methyl group. A (meth) acryloyloxy group at both molecular chains of the compound (I);
A and b indicating the chain length of the alkylene group which is a spacer with the aromatic ring can each independently take an arbitrary integer in the range of 2 to 12, but is preferably in the range of 4 to 10,
More preferably, it is in the range of 6 to 9. a = b = 0
Is poor in stability, easily susceptible to hydrolysis, and has high crystallinity of the compound itself. Further, the compound of the general formula (1) in which a and b are each 13 or more has a low isotropic transition temperature (TI).
For this reason, these compounds are not preferable because the temperature range in which they exhibit liquid crystallinity is narrow. Compound (I) can be synthesized by any method. For example, the compound (I) in which X is a methyl group can be obtained by an esterification reaction between 1 equivalent of methylhydroquinone and 2 equivalents of 4-((meth) acryloyloxyalkoxy) benzoic acid. In the esterification reaction, the above-mentioned benzoic acid is generally activated with an acid chloride, sulfonic anhydride or the like, and the benzoic acid is reacted with methylhydroquinone. Further, a carboxylic acid unit can be directly reacted with methylhydroquinone by using a condensing agent such as DCC (dicyclohexylcarbodiimide). Alternatively, one equivalent of methylhydroquinone and two equivalents of 4- (benzyloxyalkoxy)
The compound (I) can also be synthesized by a method of first performing an esterification reaction with benzoic acid, then debenzylating the obtained ester by a hydrogenation reaction or the like, and then acryloylating the molecular terminal. In carrying out the esterification reaction between methylhydroquinone and 4- (benzyloxyalkoxy) benzoic acid, methylhydroquinone is introduced into diacetate and then reacted with the above benzoic acid in a molten state to obtain an ester directly. It is possible.
Also in the case of the compound (I) in which X in the general formula (1) is not a methyl group, a hydroquinone having a corresponding substituent can be obtained by the same synthetic method as described above, instead of methylhydroquinone.

【0006】化合物(II)を表わす一般式(2)にお
いて、R3は水素又はメチル基を示すが、広い温度範囲
で液晶層を形成する液晶材料を得る上で、R3は水素で
あることが好ましい。化合物(II)は液晶性を示さな
いが、液晶性の化合物(I)との相溶性を考慮すると、
一般式(2)のアルキレン基の鎖長を示すcは、4〜1
0の範囲であることが好ましく、6〜9の範囲であるこ
とがさらに好ましい。化合物(II)も任意の方法で合
成することができる。例えば、1当量の4−シアノフェ
ノールと1当量の4−((メタ)アクリロイロキシアル
コキシ)安息香酸とのエステル化反応により化合物(I
I)を合成することができる。このエステル化反応は化
合物(I)を合成する場合と同様に、上記安息香酸を酸
クロリドやスルホン酸無水物などで活性化し、これと4
−シアノフェノールとを反応させるのが一般的である。
また、DCC(ジシクロヘキシルカルボジイミド)等の
縮合剤を用いて上記安息香酸と4−シアノフェノールを
反応させてもよい。
In the general formula (2) representing the compound (II), R 3 represents hydrogen or a methyl group. In order to obtain a liquid crystal material forming a liquid crystal layer in a wide temperature range, R 3 must be hydrogen. Is preferred. Although the compound (II) does not show liquid crystallinity, considering the compatibility with the liquid crystalline compound (I),
C representing the chain length of the alkylene group in the general formula (2) is 4 to 1
It is preferably in the range of 0, and more preferably in the range of 6 to 9. Compound (II) can also be synthesized by any method. For example, the compound (I) is obtained by an esterification reaction between one equivalent of 4-cyanophenol and one equivalent of 4-((meth) acryloyloxyalkoxy) benzoic acid.
I) can be synthesized. This esterification reaction activates the above-mentioned benzoic acid with an acid chloride, sulfonic anhydride or the like, as in the case of synthesizing the compound (I).
It is common to react with cyanophenol.
The above-mentioned benzoic acid and 4-cyanophenol may be reacted with a condensing agent such as DCC (dicyclohexylcarbodiimide).

【0007】本発明で使用される液晶材料の今一つの構
成成分は、化合物(I)及び化合物(II)が発現する
正の一軸ネマチック液晶に、ねじれを誘起させる光学活
性な低分子化合物である。ここで、光学活性な低分子化
合物とは、光学活性な部位を有し、分子量1500以下
の化合物を意味する。本発明の光学活性な低分子化合物
は、化合物(I)及び化合物(II)の何れか一方又は
両方に、溶液状態あるいは溶融状態において相溶し、化
合物(I)及び化合物(II)が発現する正の一軸ネマ
チック液晶に、所望のねじれを誘起できるものであれ
ば、その種類に制限はない。液晶にねじれを誘起させる
ために使用する低分子化合物は、一般に、分子内何処か
に光学活性な部位を有している。すなわち、キラリティ
ーを保有している。従って、例えば、1つあるいは2つ
以上の不斉炭素を有する化合物や、キラルなアミン、キ
ラルなスルフォキシド等のようにヘテロ原子上に不斉点
がある化合物、あるいはクムレン、ビナフトール等の軸
不斉を持つ化合物は,何れも本発明で使用可能な光学活
性な低分子化合物である。また、市販のカイラルネマチ
ック液晶、例えば、Merck社製S−811等も、本発明
で使用可能な光学活性な低分子化合物である。本発明の
液晶材料から液晶フィルムを調製する場合、そのフィル
ムに選択反射帯域が可視光波長近辺であるような短ピッ
チのコレステリック液晶を発現させるためには、液晶に
強いねじれを誘起させる必要から、液晶材料に含有させ
る光学活性な低分子化合物の量を、強いねじれを求めな
い場合に比較して、増量しなければならない。しかし、
選択した光学活性な低分子化合物の種類によっては、そ
の増量によって、化合物(I)及び化合物(II)が形
成するネマチック液晶の破壊や配向性の低下を招くこと
があり、また、選択した光学活性な低分子化合物が非重
合性である場合には、その増量によって、液晶分子の架
橋性を阻害する結果、液晶フィルムの信頼性を低下させ
る恐れがある。従って、短ピッチのコレステリック液晶
フィルムを製造する場合には、液晶材料に含有させる光
学活性な部位を有する低分子化合物には、ねじれ力の大
きな化合物を選択することが好ましく、具体的には一般
式(3)又は(4)で表されるような分子内に軸不斉を
有する低分子化合物(III)の使用が好ましい。
Another component of the liquid crystal material used in the present invention is an optically active low molecular compound that induces a twist in the positive uniaxial nematic liquid crystal expressed by the compounds (I) and (II). Here, the optically active low molecular weight compound means a compound having an optically active site and having a molecular weight of 1500 or less. The optically active low molecular weight compound of the present invention is compatible with either or both of the compound (I) and the compound (II) in a solution state or a molten state, and the compound (I) and the compound (II) are expressed. There is no limitation on the type of the positive uniaxial nematic liquid crystal as long as it can induce a desired twist. A low-molecular compound used to induce twist in a liquid crystal generally has an optically active site somewhere in the molecule. In other words, they possess chirality. Therefore, for example, a compound having one or more asymmetric carbon atoms, a compound having an asymmetric point on a hetero atom such as a chiral amine or a chiral sulfoxide, or an axial asymmetry such as cumulene or binaphthol. Are all optically active low molecular compounds that can be used in the present invention. Commercially available chiral nematic liquid crystals, for example, S-811 manufactured by Merck are also optically active low molecular compounds that can be used in the present invention. When preparing a liquid crystal film from the liquid crystal material of the present invention, in order to express a cholesteric liquid crystal of a short pitch such that the selective reflection band is near the visible light wavelength in the film, it is necessary to induce a strong twist in the liquid crystal, The amount of the optically active low molecular compound to be contained in the liquid crystal material must be increased as compared with a case where a strong twist is not required. But,
Depending on the type of the selected optically active low-molecular compound, an increase in the amount may cause destruction of the nematic liquid crystal formed by the compound (I) and the compound (II) and a decrease in the alignment property. When such a low molecular weight compound is non-polymerizable, the increase in the amount thereof impairs the cross-linking property of the liquid crystal molecules, which may lower the reliability of the liquid crystal film. Therefore, when producing a cholesteric liquid crystal film of a short pitch, it is preferable to select a compound having a large torsion force as the low-molecular compound having an optically active site to be contained in the liquid crystal material. It is preferable to use a low molecular compound (III) having axial asymmetry in the molecule as represented by (3) or (4).

【0008】低分子化合物(III)を表わす一般式
(3)又は(4)において、R4は水素又はメチル基を
示す。Yは先に示した式(i)〜(xxiv)の任意の
一つであるが、なかでも、式(i),(ii),(ii
i),(v)及び(vii)の何れか一つであることが
好ましい。また、アルキレン基の鎖長を示すd,eは、
それぞれ個別に2〜12の範囲の任意の整数をとり得る
が、4〜10の範囲であることが好ましく、6〜9の範
囲であることがさらに好ましい。d又はeの値が0又は
1である一般式(3)又は(4)の化合物は、安定性に
欠け、加水分解を受けやすく、結晶性も高い。一方、d
又はeの値が13以上である化合物は融点(Tm)が低
い。これらの化合物は化合物(I)及び化合物(II)
との相溶性が低く、敢えて使用した場合には、濃度にも
よるが液晶材料が相分離を起こすことがある。低分子化
合物(III)は任意の方法で合成することができる。
例えば、1当量の(R)-(+)-または(S)-(-)-1,1'-ビ-2-ナ
フトールと、2当量の(メタ)アクリロイロキシアルコ
キシ基を有するカルボン酸あるいはアルコキシ基を有す
るカルボン酸とのエステル化反応により、低分子化合物
(III)を合成することができる。ちなみに、一般式
(3)又は(4)におけるYが前記の式(i)又は(i
i)であって、その式中のZが水素である低分子化合物
(III)、換言すれば、一般式(3)又は(4)にお
けるYがフェニレン基である低分子化合物(III)
は、1当量の(R)-(+)-又は(S)-(-)-1,1'-ビ-2-ナフトー
ルと、2当量の4−((メタ)アクリロイロキシアルコ
キシ)安息香酸あるいは4−アルコキシ安息香酸とのエ
ステル化反応により製造することができる。このエステ
ル化には、化合物(I)や化合物(II)を合成する場
合と同様に、原料となるカルボン酸を酸クロリドやスル
ホン酸無水物などへ導入して活性化し、これと4−シア
ノフェノールとを反応させる手法も採用できるが、低分
子化合物(III)のラセミ化を防ぐ都合上、DCC
(ジシクロヘキシルカルボジイミド)等の縮合剤を用い
て原料カルボン酸と4−シアノフェノールを直接反応さ
せる方法の採用が特に好ましい。
In the general formula (3) or (4) representing the low molecular compound (III), R 4 represents hydrogen or a methyl group. Y is any one of the expressions (i) to (xxiv) shown above, and among them, the expressions (i), (ii), and (ii)
Preferably, it is one of i), (v) and (vii). Further, d and e indicating the chain length of the alkylene group are
Each of them may independently take an arbitrary integer in the range of 2 to 12, but is preferably in the range of 4 to 10, and more preferably in the range of 6 to 9. The compound of the general formula (3) or (4) in which the value of d or e is 0 or 1 lacks stability, is susceptible to hydrolysis, and has high crystallinity. On the other hand, d
Alternatively, a compound having a value of e of 13 or more has a low melting point (Tm). These compounds are compound (I) and compound (II)
When it is used darely, the liquid crystal material may cause phase separation depending on the concentration. The low molecular compound (III) can be synthesized by any method.
For example, one equivalent of (R)-(+)-or (S)-(-)-1,1′-bi-2-naphthol and two equivalents of a carboxylic acid having a (meth) acryloyloxyalkoxy group or The low molecular compound (III) can be synthesized by an esterification reaction with a carboxylic acid having an alkoxy group. Incidentally, in the general formula (3) or (4), Y is the above-mentioned formula (i) or (i).
i) wherein the low molecular compound (III) in which Z is hydrogen, in other words, the low molecular compound (III) in which Y in the general formula (3) or (4) is a phenylene group
Is one equivalent of (R)-(+)-or (S)-(-)-1,1′-bi-2-naphthol and two equivalents of 4-((meth) acryloyloxyalkoxy) benzoic acid Alternatively, it can be produced by an esterification reaction with 4-alkoxybenzoic acid. In this esterification, as in the case of synthesizing the compound (I) or the compound (II), the carboxylic acid as a raw material is activated by introducing it into an acid chloride or a sulfonic anhydride, and this is reacted with 4-cyanophenol. Can be employed, but DCC is preferred for the purpose of preventing racemization of the low molecular weight compound (III).
It is particularly preferable to employ a method of directly reacting the starting carboxylic acid with 4-cyanophenol using a condensing agent such as (dicyclohexylcarbodiimide).

【0009】本発明に使用される液晶材料において、化
合物(I)と化合物(II)の相対量は、使用する各化
合物の分子長や最終的に製造せんとする偏光回折素子の
特性を考慮して最適値が決めらるが、一般的には、化合
物(I):化合物(II)の重量比は、99:1〜5
0:50、好ましくは95:5〜60:40、さらに好
ましくは90:10〜65:35、最も好ましくは8
5:15〜70:30の範囲で選ばれる。液晶材料中に
含まれる化合物(I)の量が、化合物(I)と化合物
(II)の合計量の99重量%を上回る場合は、化合物
(I)の結晶性が比較的高いことに起因して、液晶材料
から得られる膜に満足な液晶性を付与することができな
い。また、上記の量が50重量%を下回る場合は、液晶
材料としてのアイソトロピック転移温度(TI)が低下
するため、液晶相温度範囲が極端に狭くなり好ましくな
い。本発明の液晶材料に配合される光学活性な低分子化
合物(これに低分子化合物(III)を使用する場合を
含む)の量、当該化合物固有のねじれ誘起能力や最終的
に得られる偏光回折素子に必要とされる性能を考慮して
最適値が決められるが、一般的には、液晶材料を構成す
る化合物(I)と化合物(II)の合計量100重量部
当り、0.01〜60重量部、好ましくは0.1〜40
重量部、さらに好ましくは0.5〜30重量部、最も好
ましくは1〜20重量部の範囲で選ばれる。この配合量
が0.01重量部よりも少ない場合は、液晶材料に充分
なコレステリック性を付与できない虞があり、60重量
部を越える場合は、分子の配向が阻害され、架橋に悪影
響を及ぼす危惧がある。本発明の液晶材料を調整するに
当っては、化合物(I)、化合物(II)並びに光学活
性な低分子化合物それぞれを、必要に応じて2種以上使
用することができる。本発明で使用される液晶材料に
は、本発明の目的を損なわない範囲内で、上記以外の化
合物を適宜添加することができる。添加できる化合物と
しては、例えば、多価アルコールと1塩基酸又は多塩基
酸を縮合して得られるポリエステルプレポリマーに、
(メタ)アクリル酸を反応させて得られるポリエステル
(メタ)アクリレート;ポリオール基と2個のイソシア
ネート基を持つ化合物を互いに反応させた後、その反応
生成物に(メタ)アクリル酸を反応させて得られるポリ
ウレタン(メタ)アクリレート;ビスフェノールA型エ
ポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ノボラ
ック型エポキシ樹脂、ポリカルボン酸ポリグリシジルエ
ステル、ポリオールポリグリシジルエーテル、脂肪族又
は脂環式エポキシ樹脂、アミンエポキシ樹脂、トリフェ
ノールメタン型エポキシ樹脂、ジヒドロキシベンゼン型
エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂と、(メタ)アクリル酸
を反応させて得られるエポキシ(メタ)アクリレート等
の光重合性化合物;アクリル基やメタクリル基を有する
光重合性の液晶性化合物等が挙げられる。これら化合物
の添加量は、本発明の目的が損なわれない範囲で選択さ
れ、一般的には、液晶材料の40重量%以下、好ましく
は20重量%以下である。これらの化合物の添加によ
り、液晶材料の架橋性を向上させ、架橋膜の機械強度を
増大させ、液晶相の安定性等を改善することができる。
本発明の液晶材料は、光反応開始剤の無存在下でも電子
線の照射によって架橋させることができるが、必要に応
じて、1種又は2種以上の光反応開始剤を、0.01〜
20重量%、好ましくは0.1〜10重量%、より好ま
しくは0.5〜5重量%の範囲で本発明に使用される液
晶材料に添加することができる。使用可能な光反応開始
剤を例示すると、ベンジル、ベンゾインイソブチルエー
テル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾフェノ
ン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、
4−ベンゾイル−4´−メチルジフェニルサルファイ
ド、ベンジルメチルケタール、ジメチルアミノメチルベ
ンゾエート、2−n−ブトキシエチル−4−ジメチルア
ミノベンゾエート、p−ジメチルアミノ安息香酸イソア
ミル、3,3´−ジメチル−4−メトキシベンゾフェノ
ン、メチロベンゾイルフォーメート、2−メチル−1−
(4−(メチルチオ)フェニル)−2−モルフォリノプ
ロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ
−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタン−1−オ
ン、1−(4−ドデシルフェニル)−2−ヒドロキシ−
2−メチルプロパン−1−オン、1−ヒドロキシシクロ
ヘキシルフェニルケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル
−1−フェニルプロパン−1−オン、1−(4−イソプ
ロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパ
ン−1−オン、2−クロロチオキサントン、2,4−ジ
エチルチオキサントン2,4−ジイソプロピルチオキサ
ントン、2,4−ジメチルチオキサントン、イソプロピ
ルチオキサントン、1−クロロ−4−プロポキシチオキ
サントン等を挙げることができる。なお、光反応開始剤
の他に増感剤、二色性色素、染料、顔料、紫外線吸収
剤、ハードコート剤、酸化防止剤等の各種添加剤を本発
明の目的が損なわれない範囲で適宜添加することも可能
である。
In the liquid crystal material used in the present invention, the relative amounts of the compound (I) and the compound (II) are determined in consideration of the molecular length of each compound used and the characteristics of the polarization diffraction element to be finally manufactured. In general, the weight ratio of the compound (I) to the compound (II) is from 99: 1 to 5
0:50, preferably 95: 5 to 60:40, more preferably 90:10 to 65:35, most preferably 8
It is selected in the range of 5:15 to 70:30. When the amount of the compound (I) contained in the liquid crystal material exceeds 99% by weight of the total amount of the compound (I) and the compound (II), the crystallinity of the compound (I) is relatively high. Thus, satisfactory liquid crystallinity cannot be imparted to a film obtained from a liquid crystal material. On the other hand, if the above amount is less than 50% by weight, the isotropic transition temperature (TI) of the liquid crystal material is lowered, so that the liquid crystal phase temperature range becomes extremely narrow, which is not preferable. The amount of the optically active low molecular weight compound (including the case where the low molecular weight compound (III) is used) to be blended in the liquid crystal material of the present invention, the twist inducing ability inherent to the compound, and the finally obtained polarization diffraction element The optimum value is determined in consideration of the performance required for the liquid crystal material. In general, 0.01 to 60 parts by weight per 100 parts by weight of the total amount of the compound (I) and the compound (II) constituting the liquid crystal material Parts, preferably 0.1 to 40
Parts by weight, more preferably 0.5 to 30 parts by weight, most preferably 1 to 20 parts by weight. If the amount is less than 0.01 part by weight, sufficient cholesteric properties may not be imparted to the liquid crystal material. If the amount is more than 60 parts by weight, the orientation of the molecules may be impaired and adversely affect crosslinking. There is. In preparing the liquid crystal material of the present invention, two or more compounds (I), compounds (II) and optically active low molecular compounds can be used as necessary. Compounds other than those described above can be appropriately added to the liquid crystal material used in the present invention as long as the object of the present invention is not impaired. Examples of the compound that can be added include, for example, a polyester prepolymer obtained by condensing a polyhydric alcohol and a monobasic acid or a polybasic acid,
Polyester (meth) acrylate obtained by reacting (meth) acrylic acid; a compound having a polyol group and two isocyanate groups reacted with each other, and then the reaction product is reacted with (meth) acrylic acid. Polyurethane (meth) acrylate; bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, novolak type epoxy resin, polycarboxylic acid polyglycidyl ester, polyol polyglycidyl ether, aliphatic or alicyclic epoxy resin, amine epoxy resin, Photopolymerizable compound such as epoxy (meth) acrylate obtained by reacting epoxy resin such as phenol methane type epoxy resin and dihydroxybenzene type epoxy resin with (meth) acrylic acid; photopolymerizable having acrylic group or methacryl group Liquid crystal Compounds, and the like. The addition amount of these compounds is selected within a range that does not impair the object of the present invention, and is generally 40% by weight or less, preferably 20% by weight or less of the liquid crystal material. By adding these compounds, the crosslinkability of the liquid crystal material can be improved, the mechanical strength of the crosslinked film can be increased, and the stability of the liquid crystal phase can be improved.
The liquid crystal material of the present invention can be cross-linked by irradiation with an electron beam even in the absence of a photoreaction initiator. If necessary, one or more photoreaction initiators may be used in an amount of 0.01 to
20% by weight, preferably 0.1 to 10% by weight, more preferably 0.5 to 5% by weight can be added to the liquid crystal material used in the present invention. Illustrative photoinitiators that can be used include benzyl, benzoin isobutyl ether, benzoin isopropyl ether, benzophenone, benzoyl benzoic acid, methyl benzoyl benzoate,
4-benzoyl-4'-methyldiphenyl sulfide, benzylmethyl ketal, dimethylaminomethylbenzoate, 2-n-butoxyethyl-4-dimethylaminobenzoate, isoamyl p-dimethylaminobenzoate, 3,3'-dimethyl-4- Methoxybenzophenone, methylobenzoyl formate, 2-methyl-1-
(4- (methylthio) phenyl) -2-morpholinopropan-1-one, 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butan-1-one, 1- (4-dodecyl) Phenyl) -2-hydroxy-
2-methylpropan-1-one, 1-hydroxycyclohexylphenyl ketone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, 1- (4-isopropylphenyl) -2-hydroxy-2-methylpropane Examples thereof include -1-one, 2-chlorothioxanthone, 2,4-diethylthioxanthone 2,4-diisopropylthioxanthone, 2,4-dimethylthioxanthone, isopropylthioxanthone, and 1-chloro-4-propoxythioxanthone. In addition to the photoreaction initiator, various additives such as a sensitizer, a dichroic dye, a dye, a pigment, an ultraviolet absorber, a hard coat agent, and an antioxidant may be appropriately used as long as the object of the present invention is not impaired. It is also possible to add.

【0010】本発明の液晶材料を成膜する際しては、溶
融状態又は溶液状態にある液晶材料を支持フィルム上で
キャスト成形する方法が採用可能である。なかでも、液
晶材料を溶剤に溶解し、この溶液を支持フィルム又は基
板上に塗布して塗膜層を形成さた後、塗膜層を乾燥して
溶剤を揮散させ、次いで乾燥膜を必要に応じて熱処理す
る方法である。以下にこの膜の製造法を詳述する。溶液調製用溶剤 液晶材料の溶解又は分散に使用する溶剤には、例えば、
ベンゼン、トルエン、キシレン、n−ブチルベンゼン、
ジエチルベンゼン、テトラリン等の炭化水素類、メトキ
シベンゼン、1,2-ジメトキシベンゼン、ジエチレングリ
コールジメチルエーテル等のエーテル類、アセトン、メ
チルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘ
キサノン、2、4−ペンタンジオン等のケトン類、酢酸
エチル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテ
ート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテ
ート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテ
ート、γ−ブチロラクトン等のエステル類、2-ピロリド
ン,N-メチル-2-ピロリドン、ジメチルホルムアミド、
ジメチルアセトアミド等のアミド系溶剤、クロロホル
ム、ジクロロメタン、四塩化炭素、ジクロロエタン、テ
トラクロロエタン、トリトリクロロエチレン、テトラク
ロロエチレン、クロロベンゼン、オルソジクロロベンゼ
ン等のハロゲン系溶剤、tert-ブチルアルコール、ジア
セトンアルコール、グリセリン、モノアセチン、エチレ
ングリコール、トリエチレングリコール、ヘキシレング
リコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エ
チルセルソルブ、ブチルセルソルブ等のアルコール類、
フェノール、パラクロロフェノール等のフェノール類等
の1種又は2種以上が使用可能である。単一種の溶剤を
使用しただけでは、液晶材料の溶解性が不充分であった
り、あるいは後述する支持フィルムが侵食される虞があ
る場合でも、2種以上の溶剤を混合使用することによ
り、この不都合を回避することができる。上記した溶剤
のなかにあって、単独溶剤として好ましいものは、炭化
水素系溶剤とグリコールモノエーテルアセテート系溶剤
であり、混合溶剤媒として好ましいのは、エーテル類又
はケトン類と、グリコール類との混合系である。溶液の
濃度は、液晶材料の溶解性や製造せんとする膜の膜厚等
に依存するため一概には規定できないが、通常は1〜6
0重量%、好ましくは3〜40重量%の範囲で調整され
る。液晶材料の溶液には、塗布を容易にするために界面
活性剤等を加えることができる。添加可能な界面活性剤
を例示すると、イミダゾリン、第四級アンモニウム塩、
アルキルアミンオキサイド、ポリアミン誘導体等の陽イ
オン系界面活性剤、ポリオキシエチレン−ポリオキシプ
ロピレン縮合物、第一級あるいは第二級アルコールエト
キシレート、アルキルフェノールエトキシレート、ポリ
エチレングリコール及びそのエステル、ラウリル硫酸ナ
トリウム、ラウリル硫酸アンモニウム、ラウリル硫酸ア
ミン類、アルキル置換芳香族スルホン酸塩、アルキルリ
ン酸塩、脂肪族あるいは芳香族スルホン酸ホルマリン縮
合物等の陰イオン系界面活性剤、ラウリルアミドプロピ
ルベタイン、ラウリルアミノ酢酸ベタイン等の両性系界
面活性剤、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル類、
ポリオキシエチレンアルキルアミン等の非イオン系界面
活性剤、パーフルオロアルキルスルホン酸塩、パーフル
オロアルキルカルボン酸塩、パーフルオロアルキルエチ
レンオキシド付加物、パーフルオロアルキルトリメチル
アンモニウム塩、パーフルオロアルキル基・親水性基含
有オリゴマー、パーフルオロアルキル・親油基含有オリ
ゴマーパーフルオロアルキル基含有ウレタン等のフッ素
系界面活性剤などが挙げられる。界面活性剤の添加量
は、界面活性剤の種類、液晶材料の種類、溶剤の種類、
さらには溶液を塗布する支持フィルムの種類にもよる
が、通常は溶液に含まれる液晶材料の10重量ppm〜
10重量%、好ましくは100重量ppm〜5重量%、
さらに好ましくは0.1〜1重量%の範囲にある。
When forming the liquid crystal material of the present invention, a method of casting a liquid crystal material in a molten state or a solution state on a support film can be adopted. Above all, a liquid crystal material is dissolved in a solvent, and this solution is applied on a support film or a substrate to form a coating layer. Then, the coating layer is dried to evaporate the solvent, and then a dried film is required. This is a method of performing a heat treatment in accordance with this. Hereinafter, a method for producing this film will be described in detail. Solvent for solution preparation Solvent used for dissolution or dispersion of liquid crystal material, for example,
Benzene, toluene, xylene, n-butylbenzene,
Hydrocarbons such as diethylbenzene and tetralin, methoxybenzene, 1,2-dimethoxybenzene, ethers such as diethylene glycol dimethyl ether, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, ketones such as 2,4-pentanedione, ethyl acetate, Esters such as ethylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, γ-butyrolactone, 2-pyrrolidone, N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylformamide,
Amide solvents such as dimethylacetamide, halogen solvents such as chloroform, dichloromethane, carbon tetrachloride, dichloroethane, tetrachloroethane, tritrichloroethylene, tetrachloroethylene, chlorobenzene, orthodichlorobenzene, tert-butyl alcohol, diacetone alcohol, glycerin, monoacetin, ethylene Alcohols such as glycol, triethylene glycol, hexylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, ethyl cellosolve, butyl cellosolve,
One or more phenols such as phenol and parachlorophenol can be used. Even if only a single type of solvent is used, the solubility of the liquid crystal material is insufficient, or even if the support film described below may be eroded, by mixing and using two or more types of solvents, Inconvenience can be avoided. Among the above solvents, preferred as a single solvent are a hydrocarbon-based solvent and a glycol monoether acetate-based solvent, and preferred as a mixed solvent medium is a mixture of an ether or a ketone and a glycol. System. The concentration of the solution cannot be specified unconditionally because it depends on the solubility of the liquid crystal material, the thickness of the film to be produced, and the like.
It is adjusted in the range of 0% by weight, preferably in the range of 3 to 40% by weight. A surfactant or the like can be added to the solution of the liquid crystal material to facilitate application. Illustrative surfactants that can be added are imidazoline, quaternary ammonium salts,
Alkylamine oxides, cationic surfactants such as polyamine derivatives, polyoxyethylene-polyoxypropylene condensates, primary or secondary alcohol ethoxylates, alkylphenol ethoxylates, polyethylene glycol and its esters, sodium lauryl sulfate, Anionic surfactants such as ammonium lauryl sulfate, lauryl sulfate amines, alkyl-substituted aromatic sulfonates, alkyl phosphates, aliphatic or aromatic sulfonic acid formalin condensates, lauryl amide propyl betaine, lauryl amino acetate betaine, etc. Amphoteric surfactants, polyethylene glycol fatty acid esters,
Nonionic surfactants such as polyoxyethylene alkylamine, perfluoroalkyl sulfonate, perfluoroalkyl carboxylate, perfluoroalkyl ethylene oxide adduct, perfluoroalkyl trimethyl ammonium salt, perfluoroalkyl group / hydrophilic group Oligomers, perfluoroalkyl / lipophilic group-containing oligomers, perfluoroalkyl group-containing urethanes, and other fluorinated surfactants. The amount of surfactant added depends on the type of surfactant, type of liquid crystal material, type of solvent,
Further, although it depends on the type of the support film to which the solution is applied, usually, 10 ppm by weight or less of the liquid crystal material contained in the solution is used.
10% by weight, preferably 100% by weight to 5% by weight,
More preferably, it is in the range of 0.1 to 1% by weight.

【0011】支持フィルム、支持基板及びそれらへの配
向能付与 液晶材料の溶液は、支持フィルム上又は基板上に塗布さ
れる。支持フィルムとしては、例えば、ポリイミド、ポ
リアミドイミド、ポリアミド、ポリエーテルイミド、ポ
リエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリ
ケトンサルファイド、ポリエーテルスルフォン、ポリス
ルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレ
ンオキサイド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチ
レンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリ
アセタール、ポリカーボネート、ポリアリレート、アク
リル樹脂、ポリビニルアルコール、ポリプロピレン、セ
ルロース、トリアセチルセルロースおよびその部分鹸化
物、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などのプラスチック
フィルムが使用できる。これらのプラスチックフィルム
は、2種以上のフィルムを積層させたラミネートフィル
ムであって差し支えなく、また、一軸延伸又は二軸延伸
されたフィルムであって差し支えない。さらに、支持フ
ィルムには親水化処理や疎水化処理などの表面処理を予
め施しておくことができる。溶液に含まれる液晶材料の
組成によっては、支持フィルムに配向能を別途付与させ
る必要がないが、本発明においては溶液の塗布に先立っ
て支持フィルムに配向能を付与しておくことが望まし
い。配向能の付与は、支持フィルムに配向膜を積層させ
るか、支持フィルムもしくはこれに積層された配向膜を
ラビングする方法で行うことができる。また、支持フィ
ルム上に酸化ケイ素を斜め蒸着させて配向能を付与する
こともできる。配向膜としては、ポリイミド、ポリアミ
ド、ポリビニルアルコール等から形成される膜が通常使
用され、ラビング処理は、レーヨン、綿、ポリアミド等
の素材から選ばれるラビング布を金属ロールに捲き付
け、これをフィルムに接した状態で回転させるか、ロー
ルを固定したままフィルムを搬送することより、フィル
ム面または配向膜面をラビング布で摩擦する方法が通常
採用される。上記した支持フィルムに代えて、表面にス
リット状の溝を設けたアルミニウム、鉄、銅などの金属
基板や、表面をスリット状にエッチング加工したアルカ
リガラス、ホウ珪酸ガラス、フリントガラスなどのガラ
ス基板を用いることもできる。また、必要によっては後
述する回折素子基板を支持フィルム又は支持基板とする
こともできる。
[0011] Support film, support substrate and arrangement thereon
The solution of the liquid crystal material for imparting function is applied on a support film or a substrate. As the support film, for example, polyimide, polyamide imide, polyamide, polyether imide, polyether ether ketone, polyether ketone, polyketone sulfide, polyether sulfone, polysulfone, polyphenylene sulfide, polyphenylene oxide, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, Plastic films such as polyethylene naphthalate, polyacetal, polycarbonate, polyarylate, acrylic resin, polyvinyl alcohol, polypropylene, cellulose, triacetyl cellulose and partially saponified products thereof, epoxy resin and phenol resin can be used. These plastic films may be laminated films obtained by laminating two or more kinds of films, or may be uniaxially stretched or biaxially stretched films. Further, the support film can be subjected to a surface treatment such as a hydrophilic treatment or a hydrophobic treatment in advance. Depending on the composition of the liquid crystal material contained in the solution, it is not necessary to separately impart alignment ability to the support film, but in the present invention, it is desirable to impart alignment ability to the support film prior to application of the solution. The orientation ability can be imparted by laminating an orientation film on the support film or by rubbing the support film or the orientation film laminated thereon. Alternatively, silicon oxide may be obliquely vapor-deposited on the support film to impart orientation ability. As the alignment film, a film formed of polyimide, polyamide, polyvinyl alcohol, or the like is usually used, and the rubbing treatment is performed by winding a rubbing cloth selected from materials such as rayon, cotton, and polyamide on a metal roll, and applying this to a film. A method in which the film surface or the alignment film surface is rubbed with a rubbing cloth is usually adopted by rotating the film in a contact state or by transporting the film while fixing the roll. Instead of the above-described support film, a metal substrate such as aluminum, iron, or copper having a slit-shaped groove on the surface, or a glass substrate such as an alkali glass, a borosilicate glass, or a flint glass, whose surface is etched into a slit shape. It can also be used. If necessary, a diffraction element substrate described later can be used as a support film or a support substrate.

【0012】溶液の塗布と乾燥 支持フィルム又は支持基板への溶液の塗布には、スピン
コート法、ロールコート法、プリント法、浸漬引き上げ
法、カーテンコート法(ダイコート法)などが任意に採用
可能である。塗膜層は次いで乾燥され、塗膜層中の溶剤
が揮散される。塗膜層の乾燥には、室温での風乾、ホッ
トプレート上での乾燥、乾燥炉での乾燥、温風や熱風の
吹き付けなどが利用され、乾燥の程度は、塗膜層が流動
したり、流れ落ちたりしない程度でよい。塗膜層に含ま
れる液晶材料の組成の如何によっては、溶剤が除去され
る乾燥の過程でサーモトロピック的に又はライオトロピ
ック的に塗膜層中の液晶分子がコレステリック配向を完
了し、これ以上の配向処理を必要としない場合もある。
しかしながら、液晶の配向をより完全ならしめるには、
乾燥工程後に乾燥塗膜層に熱処理を施すことが望まし
い。熱処理方法には、塗膜層を液晶材料の液晶転移点以
上に加熱して液晶状態とし、この状態を所定の時間維持
する方法、液晶転移点よりさらに高温に加熱して液晶分
子を等方性液体状態にした後、降温して液晶状態とし、
この状態を所定の時間維持する方法等が採用できる。乾
燥塗膜層の熱処理は、通常、30℃〜220℃の温度範
囲で行われ、50℃〜180℃の範囲が好ましく、さら
に60℃〜160℃の範囲が好適である。処理時間は塗
膜層に含まれる液晶材料の組成の如何によるが、通常は
5秒〜2時間、好ましくは10秒〜40分、特に好まし
くは20秒〜20分の範囲が選ばれる。熱処理時間が5
秒未満では、分子を充分に配向させ得ない虞があり、2
時間を越える熱処理は生産性の低下を招く虞があり望ま
しくない。
The application of the solution and the application of the solution to the dried support film or the support substrate can be arbitrarily adopted by a spin coating method, a roll coating method, a printing method, an immersion pulling method, a curtain coating method (die coating method), or the like. is there. The coating layer is then dried to evaporate the solvent in the coating layer. To dry the coating layer, air drying at room temperature, drying on a hot plate, drying in a drying oven, blowing of hot air or hot air, etc. are used, and the degree of drying is such that the coating layer flows, It does not need to run off. Depending on the composition of the liquid crystal material contained in the coating layer, the liquid crystal molecules in the coating layer complete the cholesteric alignment in the course of drying in which the solvent is removed in a thermotropic or lyotropic manner. In some cases, no alignment treatment is required.
However, to make the orientation of the liquid crystal more perfect,
After the drying step, it is desirable to subject the dried coating layer to heat treatment. In the heat treatment method, the coating layer is heated above the liquid crystal transition point of the liquid crystal material to a liquid crystal state, and this state is maintained for a predetermined time. The liquid crystal molecules are isotropic by heating to a temperature higher than the liquid crystal transition point. After the liquid state, the temperature is lowered to the liquid crystal state,
A method of maintaining this state for a predetermined time can be employed. The heat treatment of the dried coating film layer is usually performed in a temperature range of 30 to 220 ° C, preferably in a range of 50 to 180 ° C, and more preferably in a range of 60 to 160 ° C. The treatment time depends on the composition of the liquid crystal material contained in the coating layer, but is usually in the range of 5 seconds to 2 hours, preferably 10 seconds to 40 minutes, particularly preferably 20 seconds to 20 minutes. Heat treatment time 5
If the time is less than 2 seconds, the molecules may not be sufficiently oriented, and 2
Heat treatment exceeding the time may cause a decrease in productivity, which is not desirable.

【0013】塗膜層の架橋 塗膜層を形成している液晶分子は、コレステック配向し
た状態のまま、架橋せしめられるが、その架橋には、電
子線、紫外線、可視光線、赤外線(熱線)等を照射する
方法が利用される。通常は紫外光又は可視光線が使用さ
れ、波長150〜700nm、好ましくは250〜65
0nm、さらに好ましくは300〜500nmの照射光
が用いられる。この照射光の光源としては、低圧水銀ラ
ンプ(殺菌ランプ、蛍光ケミカルランプ、ブラックライ
ト)、高圧放電ランプ(高圧水銀ランプ、メタルハライ
ドランプ)、ショートアーク放電ランプ(超高圧水銀ラ
ンプ、キセノンランプ、水銀キセノンランプ)などが例
示できる。なかでもメタルハライドランプ、キセノンラ
ンプ、高圧水銀ランプ灯等の使用が推奨される。尚、光
照射に際しては、光源と被照射体との間にフィルターを
設置し、特定の波長領域の光に被照射体を曝すことがで
きる。照射光量は、塗膜層を形成している液晶材料の組
成や開始剤の有無ないしは多寡によって調節されるが、
一般的には、2〜5000mJ/cm2、より好ましく
は10〜3000mJ/cm2、さらに好ましくは10
0〜2000mJ/cm2の範囲である。光照射を行う
際の雰囲気温度は、塗膜層の物理的及び化学的性状に応
じて適宜選択されるが、通常は0〜200℃、好ましく
は20〜180℃、さらに好ましくは25〜160℃の
範囲にある。但し、例えば、室温付近の低温領域にスメ
クチック相や結晶相などの高次相を持ち、それより高温
領域にカイラルネマチック相を持つような液晶材料を、
カイラルネマチック相の状態で光架橋により固定化する
場合には、高次相−カイラルネマチック相の相転移点以
上の温度で光照射を行わなければならないことがある。
また、光架橋に先立つ熱処理の工程で、過冷却によりネ
マチック相が既に固定化されている場合には、液晶層の
架橋速度が遅いので、塗膜層を再加熱して流動性を持た
せた後に光照射を行うのがよい。光照射は複数回繰り返
して行ってもよい。例えば、加熱下で一度光照射を行っ
て塗膜層をある程度を架橋させ、冷却後再度光照射を行
うことにより、光反応の反応率を一層向上させることが
できる。さらに、光照射の後に改めて熱処理を行い、未
反応部位をさらに反応させる、いわゆるエージングを行
ってもよい。光照射を行う雰囲気は、特に限定されるこ
とがない。しかし、塗膜層が雰囲気中の酸素又はオゾン
により反応阻害を受けやすい場合、塗膜層及び/又はそ
の支持フィルムが雰囲気中の酸素又はオゾンの影響で着
色する虞がある場合には、照射雰囲気を窒素ガス等の不
活性ガス雰囲気とすることが好ましい。塗膜層内での液
晶性分子の配向が阻害されない限り、不活性ガス雰囲気
を採用する代わりに、酸素又はオゾン遮断能を有するフ
ィルムで塗膜層表面を覆い、光照射を行うことも可能で
ある。この場合に遮断フィルムとしては、例えば、ポリ
エチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタ
レートフィルム、ポリフェニレンサルファイドフィル
ム、ポリアリレートフィルム、ポリカーボネートフィル
ム、ポリビニルアルコールフィルム、ポリ酢酸ビニルフ
ィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィル
ム、ポリ塩化ビニルフィルム、ポリ塩化ビニリデンフィ
ルム、ポリアミドフィルム、ポリイミドフィルム、ポリ
エチレン−酢酸ビニル共押し出しフィルム等が使用でき
る。上記した塗膜層の架橋を完遂させることで、支持フ
ィルム又は支持基板上にコレステリック液晶フィルムを
得ることができる。
Crosslinking of the Coating Layer The liquid crystal molecules forming the coating layer are crosslinked in a state of cholesteric alignment. The crosslinking includes electron beam, ultraviolet ray, visible light ray, infrared ray (heat ray). And the like. Usually, ultraviolet light or visible light is used, and the wavelength is 150 to 700 nm, preferably 250 to 65 nm.
Irradiation light of 0 nm, more preferably 300 to 500 nm is used. Light sources for this irradiation light include low-pressure mercury lamps (germicidal lamps, fluorescent chemical lamps, black lights), high-pressure discharge lamps (high-pressure mercury lamps, metal halide lamps), and short arc discharge lamps (ultra-high-pressure mercury lamps, xenon lamps, mercury xenon lamps) Lamp). Of these, the use of metal halide lamps, xenon lamps, high-pressure mercury lamps, etc. is recommended. At the time of light irradiation, a filter can be provided between the light source and the irradiation target, and the irradiation target can be exposed to light in a specific wavelength region. The irradiation light amount is adjusted depending on the composition of the liquid crystal material forming the coating layer and the presence or absence of the initiator,
Generally, it is 2 to 5000 mJ / cm 2 , more preferably 10 to 3000 mJ / cm 2 , and still more preferably 10 to 3000 mJ / cm 2 .
The range is from 0 to 2000 mJ / cm 2 . The ambient temperature at the time of light irradiation is appropriately selected depending on the physical and chemical properties of the coating layer, but is usually 0 to 200 ° C, preferably 20 to 180 ° C, and more preferably 25 to 160 ° C. In the range. However, for example, a liquid crystal material having a higher-order phase such as a smectic phase or a crystal phase in a low-temperature region near room temperature, and having a chiral nematic phase in a higher temperature region,
In the case of immobilization by photocrosslinking in the state of a chiral nematic phase, light irradiation may need to be performed at a temperature equal to or higher than the phase transition point between the higher-order phase and the chiral nematic phase.
In the heat treatment process prior to photocrosslinking, if the nematic phase was already fixed by supercooling, the crosslinking rate of the liquid crystal layer was low, so the coating layer was reheated to have fluidity. Light irradiation is preferably performed later. Light irradiation may be repeated several times. For example, by performing light irradiation once under heating to crosslink the coating layer to some extent, and then performing light irradiation again after cooling, the reaction rate of the photoreaction can be further improved. Further, after light irradiation, heat treatment may be performed again, and so-called aging may be performed to further react unreacted sites. The atmosphere in which the light irradiation is performed is not particularly limited. However, if the coating layer is susceptible to reaction inhibition by oxygen or ozone in the atmosphere, or if the coating layer and / or its supporting film may be colored by the influence of oxygen or ozone in the atmosphere, the irradiation atmosphere Is preferably an inert gas atmosphere such as nitrogen gas. As long as the orientation of liquid crystal molecules in the coating layer is not hindered, instead of using an inert gas atmosphere, it is possible to cover the coating layer surface with a film having oxygen or ozone blocking ability and perform light irradiation. is there. In this case, as the blocking film, for example, a polyethylene terephthalate film, a polyethylene naphthalate film, a polyphenylene sulfide film, a polyarylate film, a polycarbonate film, a polyvinyl alcohol film, a polyvinyl acetate film, a polyethylene film, a polypropylene film, a polyvinyl chloride film, Polyvinylidene chloride film, polyamide film, polyimide film, polyethylene-vinyl acetate co-extruded film and the like can be used. A cholesteric liquid crystal film can be obtained on a supporting film or a supporting substrate by completing the crosslinking of the coating film layer.

【0014】支持フィルム又は支持基板上のコレステリ
ック液晶フィルムは、支持フィルム又は支持基板との界
面において、液晶分子ダイレクターの当該フィルム面内
への投影軸(以下配向軸と呼ぶ)が、支持フィルム又は
支持基板のラビング方向(以下ラビング軸と呼ぶ)と基
本的に一致し、ダイレクターは膜厚方向に進むに従って
回転し、その回転角度はコレステリック液晶フィルムに
固有の値をとる。コレステリック液晶フィルムの波長帯
域幅、膜厚、ねじれ巻き数等の各種光学パラメーター
は、最終的に目的とする偏光回折素子に要求される性能
や用途によって適宜調整することができるが、選択反射
の波長帯域幅は通常15〜120nmの範囲とし、液晶
層の実膜厚は通常0.6μm以上とすることが望まし
い。ここで選択反射の波長帯域幅とは、コレステリック
配向を形成する液晶分子のねじれ方向と同一方向の円偏
光が液晶フィルムに入射した際に、選択反射による反射
率が70%以上となる波長範囲のことを意味する。波長
帯域幅が前記範囲からはずれた場合、コレステリック液
晶フィルム自体は色鮮やかであるが反射光が暗いとか、
あるいはその逆のケースとなることがあり、用途によっ
ては視認性に劣化する虞がある。また液晶層の実膜厚が
0.6μm未満の場合、コレステリック配向による選択
反射効果が低減する虞がある。さらにコレステリック配
向におけるねじれ巻き数は、通常2巻き以上であること
が望ましい。2巻き未満の場合、コレステリック配向に
よる選択反射効果を十分に得ることができない虞があ
る。
A cholesteric liquid crystal film on a supporting film or a supporting substrate has a projection axis (hereinafter referred to as an orientation axis) of a liquid crystal molecule director on the film surface at an interface with the supporting film or the supporting substrate. The direction basically coincides with the rubbing direction (hereinafter referred to as a rubbing axis) of the supporting substrate, and the director rotates as it advances in the film thickness direction, and the rotation angle takes a value specific to the cholesteric liquid crystal film. Various optical parameters such as the wavelength bandwidth, film thickness, and number of twist turns of the cholesteric liquid crystal film can be appropriately adjusted depending on the performance and application required for the ultimately desired polarization diffraction element. The bandwidth is usually in the range of 15 to 120 nm, and the actual thickness of the liquid crystal layer is usually preferably 0.6 μm or more. Here, the wavelength bandwidth of the selective reflection refers to a wavelength range in which the reflectance due to the selective reflection becomes 70% or more when circularly polarized light in the same direction as the twist direction of the liquid crystal molecules forming the cholesteric alignment enters the liquid crystal film. Means that. When the wavelength bandwidth deviates from the above range, the cholesteric liquid crystal film itself is bright but the reflected light is dark,
Alternatively, the opposite case may occur, and the visibility may be degraded depending on the application. When the actual thickness of the liquid crystal layer is less than 0.6 μm, the selective reflection effect by cholesteric alignment may be reduced. Further, the number of twisted turns in the cholesteric orientation is usually desirably 2 or more. If it is less than two turns, there is a possibility that the selective reflection effect by the cholesteric orientation cannot be sufficiently obtained.

【0015】コレステック液晶フィルムへの回折能の付
本発明の偏光回折素子は、上記のようにして調製された
コレステリック液晶フィルムに回折能を示す領域を付与
して製造される。回折能を示す領域の付与には、別途用
意されている回折素子の回折パターン(回折格子)を、
コレステリック液晶フィルム面に転写する方法が採用さ
れる。ここで使用される回折素子は、表面に所望の回折
パターンを持った基板又はフィルムを意味し、その材質
は金属又はプラスチックの何れであっても差し支えな
い。一般に回折素子と言えば、平面型ホログラムの原版
等の回折光を生じる回折素子全てを包含し、膜厚変調ホ
ログラムのタイプの回折素子のみならず、屈折率変調ホ
ログラムのタイプの回折素子を包含する。本発明で使用
する回折素子としては、回折素子の回折パターン情報を
より容易に液晶フィルムに付与できる点で、膜厚変調ホ
ログラムのタイプが好ましい。しかし、屈折率変調のタ
イプであっても、表面形状に回折を生じる起伏を有した
ものであれば、本発明で用いることができる。回折パタ
ーン転写の実際は、圧縮成型機、圧延機、カレンダーロ
ーラー、ヒートローラー、ラミネーター、ホットスタン
プ、電熱板、サーマルヘッド等の適宜の装置を利用し
て、支持フィルム又は支持基板上のコレステリック液晶
フィルム表面に、回折素子の回折パターン面を圧接する
方法で行うことができ、転写後は、回折素子が液晶フィ
ルム面から外される。回折パターンの圧接転写条件は、
コレステリック液晶フィルムの諸物性、回折素子の材質
等によって異なるため一概には言えないが、通常、温度
条件には40〜300℃、好ましくは70〜180℃の
範囲が、圧力条件には0.05〜80MPa、好ましく
は0.1〜20MPaの範囲が選ばれる。ちなみに、室
温で十分安定な配向状態を有するコレステリック液晶フ
ィルムへの回折パターンの転写に際し、転写温度が40
℃未満であると回折パターンの転写が不十分となる恐れ
があり、300℃を越えるとコレステリック液晶フィル
ムの分解や劣化が起こる恐れがある。また転写圧力が
0.05MPaより低い場合は、回折パターンの転写が
不十分となる恐れがあり、80MPaより高い場合に
は、コレステリック液晶フィルムその他に破壊等が起こ
る恐れがある。回折パターンの転写に要する時間は、通
常0.01秒以上、好ましくは0.05秒〜1分であ
る。処理時間が0.01秒より短い場合は、回折パター
ンの転写が不十分となる恐れがあり、1分を越えるよう
な処理時間は生産性の観点から望ましくない。
Add diffraction ability to cholesteric liquid crystal film
Given polarization diffraction element of the present invention is produced by applying a region exhibiting diffraction capability to a cholesteric liquid crystal film prepared as described above. In order to provide a region exhibiting diffractive power, the diffraction pattern (diffraction grating) of a separately prepared diffraction element is used.
A method of transferring to a cholesteric liquid crystal film surface is employed. The diffraction element used here means a substrate or a film having a desired diffraction pattern on its surface, and its material may be any of metal and plastic. Generally speaking, a diffractive element includes all diffractive elements that generate diffracted light, such as an original flat hologram, and includes not only a thickness-modulated hologram type diffractive element but also a refractive index modulated hologram type diffractive element. . The diffraction element used in the present invention is preferably a type of a film thickness modulation hologram in that the diffraction pattern information of the diffraction element can be more easily applied to the liquid crystal film. However, any type of refractive index modulation can be used in the present invention as long as it has undulations that cause diffraction in the surface shape. Actually, the diffraction pattern transfer is performed by using an appropriate device such as a compression molding machine, a rolling mill, a calender roller, a heat roller, a laminator, a hot stamp, an electric heating plate, and a thermal head, and the surface of the cholesteric liquid crystal film on the supporting film or the supporting substrate. Then, the diffraction element can be pressed against the diffraction pattern surface of the diffraction element. After the transfer, the diffraction element is removed from the liquid crystal film surface. The pressure transfer condition of the diffraction pattern is
Since it depends on various physical properties of the cholesteric liquid crystal film, the material of the diffractive element, etc., it cannot be said unconditionally. Usually, the temperature range is 40 to 300 ° C., preferably 70 to 180 ° C., and the pressure condition is 0.05. The range is from 80 to 80 MPa, preferably from 0.1 to 20 MPa. Incidentally, when the diffraction pattern is transferred to a cholesteric liquid crystal film having a sufficiently stable alignment state at room temperature, the transfer temperature is set to 40.
If the temperature is lower than ℃, the transfer of the diffraction pattern may be insufficient. If the temperature is higher than 300 ° C, the cholesteric liquid crystal film may be decomposed or deteriorated. When the transfer pressure is lower than 0.05 MPa, the transfer of the diffraction pattern may be insufficient, and when the transfer pressure is higher than 80 MPa, the cholesteric liquid crystal film or the like may be broken. The time required for transferring the diffraction pattern is usually 0.01 seconds or more, preferably 0.05 seconds to 1 minute. When the processing time is shorter than 0.01 second, the transfer of the diffraction pattern may be insufficient, and the processing time exceeding 1 minute is not desirable from the viewpoint of productivity.

【0016】回折パターンの転写は、コレステリック液
晶フィルムの片面のみに限られるものではなく、両面に
回折パターンを転写することもできる。また、回折パタ
ーンの転写は、コレステック液晶フィルムの片面又は両
面の選択された領域だけに施すこともできる。何れにし
ても回折パターンの転写によって、コレステック液晶フ
ィルムには回折能を示す領域を付与することができる。
ここで回折能を示す領域とは、その領域を透過した光ま
たはその領域で反射された光が、幾何学的には影になる
部分に回り込む現象が認められる領域を意味する。回折
能を示す領域の有無は、例えば、レーザー光等を検定領
域に入射させ、直線的に透過または反射する光(0次
光)以外に、ある角度をもって出射する光(高次光)の
有無により確認することができる。また、原子間力顕微
鏡や透過型電子顕微鏡などで液晶フィルムの表面形状や
断面形状を観察することでも、回折能を示す領域の有無
を確認することができる。なお、回折能を示す領域は、
所望の図形、絵文字、数字等を象る任意のパターンとす
ることができる。また、回折能を示す領域を液晶フィル
ムに複数個ふよする場合、全ての領域が同一の回折能を
有する必要はなく、個々の領域に独自の回折能を具備さ
せることができる。コレステック液晶フィルム面に付与
された回折能を示す領域の厚み、すなわち、回折層の厚
さは、液晶フィルムの膜厚の通常50%以下、好ましく
は30%以下、さらに好ましくは10%以下とすること
が望ましい。回折層の厚さが膜厚の50%を超えると、
コレステリック液晶相の選択反射特性、円偏光特性等が
損なわれるからである。一般のコレステック液晶フィル
ムでは、螺旋軸方位が膜厚方向に一様に平行で、かつ螺
旋ピッチが膜厚方向に一様に等間隔な螺旋構造を形成し
ているが、回折能を付与した領域の液晶フィルムは、螺
旋軸方位が膜厚方向に一様に平行ではないコレステリッ
ク配向を形成していることが好ましい。そして、螺旋軸
方位が膜厚方向に一様に平行ではないことに加えて、螺
旋ピッチが膜厚方向に一様に等間隔ではないことがさら
に好ましい。
The transfer of the diffraction pattern is not limited to only one side of the cholesteric liquid crystal film, but it is also possible to transfer the diffraction pattern to both sides. Further, the transfer of the diffraction pattern may be performed only on a selected area on one side or both sides of the cholesteric liquid crystal film. In any case, the cholesteric liquid crystal film can be provided with a region exhibiting a diffractive ability by transferring the diffraction pattern.
Here, the region exhibiting diffractive power means a region in which light transmitted through the region or light reflected by the region is found to enter a geometrically shadowed portion. The presence or absence of a region exhibiting diffractive power is confirmed by, for example, the presence or absence of light (higher-order light) emitted at a certain angle other than the light (0th-order light) that is transmitted or reflected linearly when a laser beam or the like is incident on the test region. can do. Also, the presence or absence of a region exhibiting a diffractive ability can be confirmed by observing the surface shape or cross-sectional shape of the liquid crystal film with an atomic force microscope, a transmission electron microscope, or the like. In addition, the area showing the diffraction power is
Any pattern can be used to model desired figures, pictograms, numbers, and the like. When a plurality of regions exhibiting diffractive power are provided on the liquid crystal film, it is not necessary that all regions have the same diffractive power, and each region can have its own diffractive power. The thickness of the region showing the diffractive power imparted to the cholesteric liquid crystal film surface, that is, the thickness of the diffraction layer is usually 50% or less, preferably 30% or less, more preferably 10% or less of the film thickness of the liquid crystal film. It is desirable to do. When the thickness of the diffraction layer exceeds 50% of the film thickness,
This is because the selective reflection characteristics, circular polarization characteristics, and the like of the cholesteric liquid crystal phase are impaired. In a general cholesteric liquid crystal film, the helical axis direction is uniformly parallel to the film thickness direction, and the helical pitch forms a helical structure that is evenly spaced in the film thickness direction. The liquid crystal film in the region preferably has a cholesteric orientation in which the helical axis direction is not uniformly parallel to the film thickness direction. In addition to the fact that the helical axis orientation is not uniformly parallel to the film thickness direction, it is further preferable that the helical pitch is not uniformly spaced in the film thickness direction.

【0017】上記した如く、支持フィルム又は支持基板
(以下、これらを便宜上、配向支持基板と呼ぶ)上に形
成されたコレステック液晶フィルム面に、回折能を示す
領域を付与することで、本発明に係る偏光回折素子を得
ることができ、このままの状態で,すなわち、配向支持
基板付きの状態で偏光回折素子として使用することがで
きる。しかし、配向支持基板が偏光回折素子としての機
能を損なう場合、例えば、使用波長領域に吸収を有する
場合には、回折能を有するコレステック液晶フィルム
を、支持フィルム又は支持基板から別の基板(以下、
「第2の基板」という)に転写することができる。第2
の基板への転写の実際は、回折能が付与されたコレステ
ック液晶フィルム面に,適当な接着剤を塗布して第2の
基板と貼り合わせ、接着剤の硬化後、液晶フィルムの調
製時に使用した配向支持基板を、液晶フィルムから剥離
する方法で行われる。転写に使用される第2の基板は、
シート状、フィルム状、板状等の形状を有するものであ
れば,その材質に特に制限はなく、例えば、ポリイミ
ド、ポリアミドイミド、ポリアミド、ポリエーテルイミ
ド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケト
ン、ポリケトンサルファイド、ポリエーテルスルフォ
ン、ポリスルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポ
リフェニレンオキサイド、ポリ塩化ビニル、ポリスチレ
ン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート、ポリ
エチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレー
ト、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポ
リビニルアルコール、ポリアセタール、ポリアリレー
ト、セルロース系プラスチックス、エポキシ樹脂、フェ
ノール樹脂等のシート、フィルムあるいは基板、または
紙、合成紙等の紙類、金属箔、ガラス板等から適宜選択
して用いることができる。また第2の基板は表面に凹凸
が施されているものであってもよい。転写に使用される
接着剤としては、通常、光硬化型又は電子線硬化型の反
応性接着剤、ホットメルト型接着剤等を適宜用いること
ができる。反応性接着剤は、光重合性又は電子線重合性
のプレポリマーおよび/またはモノマーに、必要に応じ
て他の単官能、多官能性モノマー、各種ポリマー、安定
剤、光重合開始剤、増感剤等を配合したものであって、
プレポリマーとしては、ポリエステルアクリレート、ポ
リエステルメタクリレート、ポリウレタンアクリレー
ト、ポリウレタンメタクリレート、エポキシアクリレー
ト、エポキシメタクリレート、ポリオールアクリレー
ト、ポリオールメタクリレート等を例示することができ
る。また光重合性又は電子線重合性のモノマーとして
は、単官能アクリレート、単官能メタクリレート、2官
能アクリレート、2官能メタクリレート、3官能以上の
多官能アクリレート、多官能メタクリレート等が例示で
きる。市販の反応性接着剤としては、アロニックス(ア
クリル系特殊モノマー、オリゴマー;東亞合成社製)、
ライトエステル(共栄社化学社製)、ビスコート(大阪
有機化学工業社製)等が例示できる。光硬化型接着剤
は、ベンゾフェノン誘導体類、アセトフェノン誘導体
類、ベンゾイン誘導体類、チオキサントン類、ミヒラー
ケトン、ベンジル誘導体類、トリアジン誘導体類、アシ
ルホスフィンオキシド類、アゾ化合物等の光重合開始剤
を含むことができる。反応性接着剤の粘度は、使用温度
等により適宜選択するので一概には規定できないが、通
常25℃で10〜2000mPa・s、好ましくは50
〜1000mPa・s、さらに好ましくは100〜50
0mPa・sの範囲にある。粘度が10mPa・sより
低い場合は、所望の厚さの接着剤層を形成させることが
難しいく、2000mPa・sより高い場合は、作業性
が低下する恐れがある。なお、接着剤の粘度は、これに
溶剤を加えて適宜調節することができる。接着剤には、
作業温度が80〜200℃、好ましくは100〜160
℃程度のホットメルト型接着剤を反応性接着に代えて使
用することができ、同様にして、ゴム系、アクリル系、
シリコーン系又はポリビニルエーテル系の粘着剤を用い
ることもできる。ホットメルト型接着剤としては、エチ
レン・酢酸ビニル共重合体系樹脂、ポリエステル系樹
脂、ポリウレタン系樹脂、ポリアミド系樹脂、熱可塑性
ゴム系、ポリアクリル系樹脂、ポリビニルアルコール系
樹脂、ポリビニルブチラール等のポリビニルアセタール
系樹脂、石油系樹脂、テルペン系樹脂、ロジン系樹脂等
をベース樹脂として製造されてたものが例示できる。回
折能が付与されたコレステック液晶フィルムの表面及び
/又は第2の基板の表面に接着剤を塗布するに際して
は、ロールコート法、ダイコート法、バーコート法、、
カーテンコート法、エクストルージョンコート法、グラ
ビアロールコート法、スプレーコート法、スピンコート
法等を採用することができる。接着剤の厚さは、通常
0.5〜50μm、好ましくは1〜10μmの範囲で選
ばれる。光硬化型接着剤層の硬化には、低圧水銀灯、高
圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドランプ、キセ
ノンランプ等が利用され、露光量は通常50〜2000
mJ/cm2、好ましくは100〜1000mJ/cm2
である。電子線硬化型接着剤層を硬化させるに場合に
は、通常、加速電圧が50〜1000kV、好ましくは
100〜500kVの電子線を照射するのが一般的であ
る。何れの場合でも,接着剤を硬化させることにより、
配向支持基板/回折能が付与されたコレステック液晶フ
ィルム/接着剤層/第2の基板からなる積層体を得るこ
とができる。
As described above, the present invention provides a cholesteric liquid crystal film surface formed on a support film or a support substrate (hereinafter, referred to as an alignment support substrate for convenience) by providing a region exhibiting a diffractive ability. Can be used as it is, that is, with the alignment support substrate. However, if the alignment support substrate impairs the function as a polarization diffraction element, for example, if it has absorption in the used wavelength region, a cholesteric liquid crystal film having diffractive ability may be separated from the support film or the support substrate by another substrate (hereinafter, referred to as a support substrate). ,
(Referred to as “second substrate”). Second
Actually, the transfer to the substrate was performed by applying an appropriate adhesive to the surface of the cholesteric liquid crystal film to which the diffractive ability was imparted and bonding it to the second substrate. After the adhesive was cured, it was used when preparing the liquid crystal film. This is performed by a method of peeling the alignment support substrate from the liquid crystal film. The second substrate used for transfer is
The material is not particularly limited as long as it has a shape such as a sheet, a film, and a plate. For example, polyimide, polyamideimide, polyamide, polyetherimide, polyetheretherketone, polyetherketone, polyketonesulfide , Polyether sulfone, polysulfone, polyphenylene sulfide, polyphenylene oxide, polyvinyl chloride, polystyrene, polypropylene, polymethyl methacrylate, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polycarbonate, polyvinyl alcohol, polyacetal, polyarylate, cellulose-based plastic Sheet, film or board of paper, epoxy resin, phenolic resin, etc., paper such as paper, synthetic paper, metal foil It can be suitably selected from a glass plate or the like. Further, the second substrate may have a surface having irregularities. As the adhesive used for the transfer, usually, a photo-curing or electron beam-curing reactive adhesive, a hot-melt adhesive, or the like can be appropriately used. Reactive adhesives include photopolymerizable or electron beam polymerizable prepolymers and / or monomers, as required, other monofunctional or polyfunctional monomers, various polymers, stabilizers, photopolymerization initiators, sensitizers And the like,
Examples of the prepolymer include polyester acrylate, polyester methacrylate, polyurethane acrylate, polyurethane methacrylate, epoxy acrylate, epoxy methacrylate, polyol acrylate, and polyol methacrylate. Examples of the photopolymerizable or electron beam polymerizable monomer include monofunctional acrylate, monofunctional methacrylate, difunctional acrylate, difunctional methacrylate, trifunctional or higher polyfunctional acrylate, and polyfunctional methacrylate. Commercially available reactive adhesives include Aronix (acrylic special monomers and oligomers; manufactured by Toagosei Co., Ltd.),
Light ester (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.) and viscoat (manufactured by Osaka Organic Chemical Industry Co., Ltd.) can be exemplified. The photocurable adhesive can include a photopolymerization initiator such as a benzophenone derivative, an acetophenone derivative, a benzoin derivative, a thioxanthone, a Michler's ketone, a benzyl derivative, a triazine derivative, an acylphosphine oxide, or an azo compound. . The viscosity of the reactive adhesive can not be specified unconditionally because it is appropriately selected depending on the use temperature and the like, but is usually 10 to 2000 mPa · s at 25 ° C., preferably 50
10001000 mPa · s, more preferably 100 to 50
It is in the range of 0 mPa · s. When the viscosity is lower than 10 mPa · s, it is difficult to form an adhesive layer having a desired thickness, and when the viscosity is higher than 2000 mPa · s, workability may be reduced. The viscosity of the adhesive can be appropriately adjusted by adding a solvent thereto. In the adhesive,
Working temperature is 80-200 ° C, preferably 100-160
A hot-melt adhesive at about ℃ can be used in place of reactive adhesive, and similarly, rubber-based, acrylic-based,
A silicone-based or polyvinyl ether-based adhesive can also be used. Examples of hot melt adhesives include polyvinyl acetal such as ethylene-vinyl acetate copolymer-based resin, polyester-based resin, polyurethane-based resin, polyamide-based resin, thermoplastic rubber-based, polyacryl-based resin, polyvinyl alcohol-based resin, and polyvinyl butyral. Examples thereof include those manufactured using a base resin, a petroleum resin, a terpene resin, a rosin resin, or the like as a base resin. When applying an adhesive to the surface of the cholesteric liquid crystal film to which diffractive ability has been imparted and / or the surface of the second substrate, a roll coating method, a die coating method, a bar coating method,
Curtain coating, extrusion coating, gravure roll coating, spray coating, spin coating, and the like can be employed. The thickness of the adhesive is generally selected in the range of 0.5 to 50 μm, preferably 1 to 10 μm. For curing the photocurable adhesive layer, a low-pressure mercury lamp, a high-pressure mercury lamp, an ultra-high-pressure mercury lamp, a metal halide lamp, a xenon lamp, or the like is used.
mJ / cm 2 , preferably 100 to 1000 mJ / cm 2
It is. When the electron beam-curable adhesive layer is cured, it is general to irradiate an electron beam having an acceleration voltage of 50 to 1000 kV, preferably 100 to 500 kV. In any case, by curing the adhesive,
A laminate comprising an alignment support substrate / a cholesteric liquid crystal film provided with diffractive ability / adhesive layer / second substrate can be obtained.

【0018】前記した積層体から配向支持基板を剥離す
るに当っては、任意の方法を採用することができる。例
えば、配向支持基板のコーナー端部に粘着テープを貼り
付けて機械的に剥離する方法、積層体を構成している構
造材料全てに対する貧溶媒に浸漬した後に機械的に剥離
する方法、貧溶媒中で超音波をあてて剥離する方法、配
向支持基板とコレステリック液晶フィルムとの熱膨張係
数の差を利用して温度変化を与えて剥離する方法、配向
支持基板そのもの、または配向支持基板上の配向膜を溶
解除去する方法等が何れも採用可能である。配向支持基
板を取り除いて得られる偏光回折素子は、その表面保
護、強度増加、環境信頼性向上等の目的で、その表面に
保護層を設けることができる。保護層は、通常、紫外線
吸収層及び/又はハードコート層である。紫外線吸収層
及びハードコート層は、それぞれ2層以上としても差し
支えない。市販されている紫外線カットフィルムとハー
ドコートフィルムを保護層に利用することもできる。保
護層形成材料は、光透過性が高いものが望ましく、例え
ば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ(4−メチル
−ペンテン−1)、ポリスチレン、アイオノマー、ポリ
塩化ビニル、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン
テレフタレート、ポリアミド、ポリスルフォン、セルロ
ース系樹脂等の樹脂成分に、紫外線吸収剤及び/又はハ
ードコート剤を添加したものを用いることができる。ハ
ードコート用の樹脂成分としては、グラビアインキ用ビ
ヒクル樹脂等も好適に用いることができ、その具体例と
しては、例えば、ニトロセルロース、エチルセルロー
ス、ポリアミド樹脂、塩化ビニル、塩素化ポリオレフィ
ン、アクリル樹脂、ポリウレタン、ポリエステル等が挙
げられる。これらのグラビアインキ用ビヒクル樹脂に
は、接着性向上や皮膜強度向上の為に、例えば、エステ
ルガム、ダンマルガム、マレイン酸樹脂、アルキッド樹
脂、フェノール樹脂、ケトン樹脂、キシレン樹脂、テル
ペン樹脂、石油樹脂等のハードレジンを配合してもよ
い。また、保護層形成材料として、熱硬化型、光硬化型
または電子線硬化型の反応性接着剤に紫外線吸収剤及び
/又はハードコート剤を添加した接着剤組成物を用いる
こともできる。紫外線吸収剤としては、ベンゾフェノン
系化合物、サルシレート系化合物、ベンゾトリアゾール
系化合物、シュウ酸アニリド系化合物、シアノアクリレ
ート系化合物等の有機系紫外線吸収剤、酸化セシウム、
酸化チタン、酸化亜鉛等の無機系紫外線吸収剤が使用で
きる。なかでも紫外線吸収効率が高いベンゾフェノン系
化合物が好適に用いられる。また紫外線吸収剤は、1種
単独または複数種添加することができる。保護層中の紫
外線吸収剤の配合割合は、通常0.1〜20重量%、好
ましくは0.5〜10重量%である。ハードコート剤と
しては、オルガノポリシロキサン系、光硬化型樹脂系の
アクリルオリゴマー系、ウレタンアクリレート系、エポ
キシアクリレート系、ポリエステルアクリレート系、熱
硬化型樹脂系のアクリル−シリコン系、またはセラミッ
クス等の無機系化合物等が使用できる。なかでも成膜性
等の観点からオルガノポリシロキサン系、光硬化型樹脂
系であるアクリルオリゴマー系のハードコート剤が好適
に用いられる。なおこれらのハードコート剤は、無溶媒
型、溶媒型のいずれであっても差し支えない。保護層形
成材料には、紫外線吸収剤及び/又はハードコート剤以
外に、必要に応じてヒンダードアミンや消光剤等の光安
定剤、帯電防止剤、スベリ性改良剤、染料、顔料、界面
活性剤、微細なシリカやジルコニア等の充填剤等の各種
添加剤を配合することもできる。これら各種添加剤の配
合割合は、本発明の効果を損なわない範囲であれば特に
制限はないが、通常0.01〜10重量%、好ましくは
0.05〜5重量%である。紫外線吸収層とハードコー
ト層とは接着剤等を介して積層し、本発明でいう保護層
とすることができる。接着剤としては、熱、光または電
子線硬化型の反応性接着剤等を用いることができる。ま
た接着剤として紫外線吸収剤を含有したものを用い、別
に用意したハードコート層を偏光回折素子に積層するこ
とにより保護層を形成することもできる。また接着剤に
は必要に応じて染料、顔料、界面活性剤等を適宜添加し
てもよい。またハードコート層の構成は、要求される耐
候性等に応じてハードコート層1層または複合層にする
ことができる。複合層としては、例えばオルガノポリシ
ロキサンを含むハードコート層、光硬化型樹脂を含むハ
ードコート層、熱硬化型樹脂を含むハードコート層、無
機化合物を含むハードコート層等、それぞれを組み合わ
せて2層以上からなる複合層をハードコート層として用
いることもできる。さらにハードコート性の度合い、す
なわち、硬度としては偏光回折素子を構成する材質によ
り一概に決定できないが、JIS L 0849記載の
試験法に準じて評価を行った場合、変色の判定基準とし
て少なくとも3以上、好ましくは4以上であることが望
ましい。保護層である紫外線吸収層やハードコート層の
形成には、成膜法として慣用のロールコート法、ディッ
ピング法、グラビアコート法、バーコード法、スピンコ
ート法、スプレーコート法、プリント法等が適用可能で
ある。紫外線吸収層とハードコート層との複合層からな
る保護層の形成する場合には、例えば、紫外線吸収層に
直接ハードコート剤を塗布形成する方法のほか、接着剤
を介して紫外線吸収層とハードコート層を積層する方法
等が挙げられる。保護層の膜厚は、紫外線吸収性および
ハードコート性のそれぞれが求められる性能に応じて異
なるため一概には言えないが、通常0.1〜100μ
m、好ましくは1〜50μmである。また保護層が紫外
線吸収層およびハードコート層との複合層から形成され
る場合も、各層の全膜厚が上記範囲に入ることが望まし
い。
In peeling the alignment supporting substrate from the above-mentioned laminate, any method can be adopted. For example, a method of applying an adhesive tape to a corner end of an alignment support substrate and mechanically peeling it off, a method of mechanically peeling after immersion in a poor solvent for all the structural materials constituting the laminate, Method of peeling by applying ultrasonic waves in, method of peeling by giving temperature change using difference in thermal expansion coefficient between alignment support substrate and cholesteric liquid crystal film, alignment support substrate itself, or alignment film on alignment support substrate Any of the methods for dissolving and removing the compound can be adopted. The polarization diffraction element obtained by removing the alignment support substrate can be provided with a protective layer on the surface for the purpose of protecting the surface, increasing the strength, and improving environmental reliability. The protective layer is usually an ultraviolet absorbing layer and / or a hard coat layer. The ultraviolet absorbing layer and the hard coat layer may each be two or more layers. Commercially available UV cut films and hard coat films can also be used for the protective layer. As the material for forming the protective layer, a material having high light transmittance is desirable. For example, polyethylene, polypropylene, poly (4-methyl-pentene-1), polystyrene, ionomer, polyvinyl chloride, polymethyl methacrylate, polyethylene terephthalate, polyamide, poly A resin in which an ultraviolet absorber and / or a hard coat agent is added to a resin component such as sulfone or a cellulosic resin can be used. As the resin component for the hard coat, a vehicle resin for gravure ink and the like can also be suitably used. Specific examples thereof include, for example, nitrocellulose, ethyl cellulose, polyamide resin, vinyl chloride, chlorinated polyolefin, acrylic resin, and polyurethane. , Polyester and the like. These gravure ink vehicle resins include, for example, ester gum, dammar gum, maleic acid resin, alkyd resin, phenol resin, ketone resin, xylene resin, terpene resin, petroleum resin, etc. May be blended. Further, as the protective layer forming material, an adhesive composition obtained by adding an ultraviolet absorber and / or a hard coat agent to a thermosetting, photo-curing or electron beam-curing reactive adhesive can also be used. As the ultraviolet absorber, benzophenone-based compounds, salicylate-based compounds, benzotriazole-based compounds, oxalic anilide-based compounds, organic ultraviolet absorbers such as cyanoacrylate-based compounds, cesium oxide,
Inorganic ultraviolet absorbers such as titanium oxide and zinc oxide can be used. Among them, a benzophenone-based compound having high ultraviolet absorption efficiency is preferably used. In addition, one or more ultraviolet absorbers can be added. The compounding ratio of the ultraviolet absorber in the protective layer is usually 0.1 to 20% by weight, preferably 0.5 to 10% by weight. Examples of the hard coating agent include organopolysiloxane-based, photo-curable resin-based acrylic oligomer-based, urethane acrylate-based, epoxy acrylate-based, polyester acrylate-based, thermosetting resin-based acryl-silicone-based, and inorganic materials such as ceramics. Compounds and the like can be used. Above all, an organopolysiloxane-based or photo-curable resin-based acrylic oligomer-based hard coat agent is preferably used from the viewpoint of film-forming properties and the like. These hard coat agents may be either a solventless type or a solvent type. In the protective layer forming material, besides an ultraviolet absorber and / or a hard coat agent, if necessary, a light stabilizer such as a hindered amine or a quencher, an antistatic agent, a slipperiness improver, a dye, a pigment, a surfactant, Various additives such as fillers such as fine silica and zirconia can also be blended. The mixing ratio of these various additives is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired, but is usually 0.01 to 10% by weight, preferably 0.05 to 5% by weight. The ultraviolet absorbing layer and the hard coat layer are laminated via an adhesive or the like, and can be used as the protective layer in the present invention. As the adhesive, a heat, light or electron beam curable reactive adhesive or the like can be used. The protective layer can also be formed by using an adhesive containing an ultraviolet absorber and laminating a separately prepared hard coat layer on the polarization diffraction element. Further, a dye, a pigment, a surfactant and the like may be appropriately added to the adhesive as needed. The configuration of the hard coat layer can be a single hard coat layer or a composite layer according to the required weather resistance and the like. As the composite layer, for example, a hard coat layer containing an organopolysiloxane, a hard coat layer containing a photocurable resin, a hard coat layer containing a thermosetting resin, a hard coat layer containing an inorganic compound, and the like are combined to form two layers. The composite layer composed of the above can be used as a hard coat layer. Further, the degree of the hard coat property, that is, the hardness cannot be unconditionally determined depending on the material constituting the polarization diffraction element, but when evaluated according to the test method described in JIS L0849, at least 3 or more is used as a criterion for discoloration. , Preferably four or more. For the formation of the UV-absorbing layer and the hard coat layer, which are protective layers, a conventional roll coating method, dipping method, gravure coating method, bar code method, spin coating method, spray coating method, printing method, etc. are applied as a film forming method. It is possible. When a protective layer composed of a composite layer of an ultraviolet absorbing layer and a hard coat layer is formed, for example, a method of applying a hard coating agent directly to the ultraviolet absorbing layer and forming the hard layer with an adhesive may be used. A method of laminating a coat layer and the like can be mentioned. The thickness of the protective layer cannot be determined unconditionally because it differs depending on the performance required for each of the ultraviolet absorbing property and the hard coating property, but is usually 0.1 to 100 μm.
m, preferably 1 to 50 μm. Also, when the protective layer is formed of a composite layer with an ultraviolet absorbing layer and a hard coat layer, the total thickness of each layer is preferably within the above range.

【0019】このようにして得られる本発明の偏光回折
素子は、回折光が円偏光性を有するという、従来の光学
部材には無い特性を有している。このため、例えばエリ
プソメーターのような偏光を必要とする分光光学機器
に、本発明の偏光回折素子を用いることにより、光の利
用効率を極めて高くすることが可能となる。従来の偏光
を必要とする分光光学機器では、光源より発した光を回
折格子やプリズム等の分光素子を用いて波長ごとに分光
した後に偏光子を透過させるか、あるいは偏光子を透過
させた後に分光する必要があり、偏光子が必須であっ
た。この偏光子は、入射した光の約50%を吸収してし
まい、また界面で反射が生じるために光の利用効率が極
めて悪いといった問題があったが、本発明の製造方法に
よって得られる偏光回折素子を用いることにより、光の
利用効率を極めて高く、理論的には約100%利用する
ことが可能となる。また本発明の製造方法によって得ら
れる偏光回折素子は、通常の偏光板を用いることによっ
て容易に回折光の透過および遮断をコントロールするこ
とが可能である。通常、偏光性を有していない回折光で
は、どのような偏光板と組み合わせても完全に遮断する
ことはできない。然るに、本発明の製造方法によって得
られる偏光回折素子は、例えば右偏光性を有する回折光
は、左円偏光板を用いた時にのみ完全に遮断することが
できる。このような特性を有することから、例えば、観
察者が偏光板越しに回折像を観察する環境において、偏
光板の状態を変化させることによって、回折像を暗視野
から突然浮かび上がらせたり、また突然消失させたりす
ることが可能となる。本発明の製造方法によって得られ
る偏光回折素子は、回折機能付き光学素子として応用範
囲は極めて広く、種々の光学用素子や光エレクトロニク
ス素子、装飾用部材、偽造防止用素子等として使用する
ことができる。例えば、前記した第2の基板として、フ
ジタック(富士写真フィルム社製)、コニカタック(コ
ニカ社製)などのトリアセチルセルロースフィルム、T
PXフィルム(三井化学社製)、アートンフィルム(日
本合成ゴム社製)、ゼオネックスフィルム(日本ゼオン
社製)、アクリプレンフィルム(三菱レーヨン社製)等
で例示される透明でかつ等方なフィルムを選択すること
により、本発明の偏光回折素子は、様々な光学用途への
展開を図ることできる。例えば、当該偏光回折素子を種
々の液晶ディスプレーに備えることによって色補償およ
び/または視野角改良された各種LCDを得ることがで
きる。また当該偏光回折素子を上記したように分光され
た偏光を必要とする分光光学機器、回折現象により特定
の波長を得る偏光光学素子、光学フィルター、円偏光
板、光拡散板等として用いることも可能であり、さらに
1/4波長板と組み合わせることによって直線偏光板を
得ることもできる等、光学用素子や光エレクトロニクス
素子として従来にない光学効果を発現する。また、本発
明の偏光回折素子は装飾用部材として利用可能であっ
て、この場合には、回折能による虹色呈色効果とコレス
テリック液晶による色鮮やかな呈色効果等を併せ持った
新たな意匠性フィルムとして使用することができる。ま
た本発明の偏光回折素子は薄膜化できることから、意匠
性のある回折パターンを転写した本発明の偏光回折素子
をガラス窓等に張り付ける、または転写時の第2の基板
としてガラス窓等を用いることにより、外部からはその
視角によって前記回折パターンを伴ったコレステリック
液晶特有の選択反射が異なった色に見え、ファッション
性に優れたものとなる。また明るい外部からは内部が見
え難く、それにもかかわらず内部からは外部の視認性が
よい窓とすることができる。さらにまた本発明の偏光回
折素子は、回折素子およびコレステリック液晶のそれぞ
れの偽造防止効果を併せ持った新たな偽造防止フィル
ム、シール、ラベル等形態で、偽造防止用素子として用
いることもできる。具体的には、転写時の第2の基板と
して、例えば、自動車運転免許証、身分証明証、パスポ
ート、クレジットカード、プリペイドカード、各種金
券、ギフトカード、有価証券等のカード基板、台紙等を
用いることによって、偏光回折素子をカード基板、台紙
等と一体化するまたは一部に設ける、具体的には貼り付
ける、埋め込む、紙類に織り込むことができる。したが
って、本発明の製造方法によって得られる偏光回折素子
は、偽造防止用素子として用いた場合には、当該偏光回
折素子の偽造が困難であり、より具体的には回折能を示
す領域をフィルム表面に有するコレステリック液晶フィ
ルムの偽造は極めて困難であるといえる。また偽造防止
効果とあわせて、回折素子の虹色呈色効果、コレステリ
ック液晶の色鮮やかな呈色効果を有することから意匠性
にも優れたものである。これらのことから本発明の製造
方法によって得られる偏光回折素子は偽造防止用素子と
して非常に好適である。これらの用途はほんの一例であ
り、本発明の製造方法によって得られる偏光回折素子
は、従来、回折素子単体、通常のコレステリック配向を
固定化したコレステリック液晶フィルム単体が使用され
ている各種用途や、新たな光学的効果を発現することが
可能であること等から前記用途以外の様々な用途にも応
用展開が可能である。
The thus obtained polarization diffraction element of the present invention has a characteristic that the diffracted light has a circular polarization property, which is not available in the conventional optical member. Therefore, by using the polarization diffraction element of the present invention in a spectroscopic optical device that requires polarized light, such as an ellipsometer, the light use efficiency can be extremely increased. In conventional spectroscopic optical devices that require polarized light, the light emitted from the light source is separated for each wavelength using a spectral element such as a diffraction grating or prism, and then transmitted through a polarizer, or after transmitted through a polarizer. It needed to be split and a polarizer was essential. This polarizer has a problem that it absorbs about 50% of the incident light and has a problem of extremely low light utilization efficiency due to reflection at the interface, but the polarization diffraction obtained by the manufacturing method of the present invention. By using the element, the light use efficiency is extremely high, and it is theoretically possible to use about 100%. Further, the polarization diffraction element obtained by the production method of the present invention can easily control transmission and blocking of diffracted light by using a normal polarizing plate. Normally, diffracted light having no polarization cannot be completely blocked by any combination of polarizing plates. However, in the polarization diffraction element obtained by the production method of the present invention, for example, diffracted light having right polarization can be completely blocked only when the left circularly polarizing plate is used. Due to having such characteristics, for example, in an environment where an observer observes a diffraction image through a polarizing plate, by changing the state of the polarizing plate, the diffraction image suddenly emerges from a dark field or suddenly disappears. Can be done. The polarization diffraction element obtained by the production method of the present invention has a very wide application range as an optical element with a diffraction function, and can be used as various optical elements, optoelectronic elements, decorative members, forgery prevention elements, and the like. . For example, as the above-mentioned second substrate, a triacetylcellulose film such as Fujitac (manufactured by Fuji Photo Film Co., Ltd.) or Konikatac (manufactured by Konica Corporation);
Transparent and isotropic films exemplified by PX film (manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.), Arton film (manufactured by Nippon Synthetic Rubber Co., Ltd.), ZEONEX film (manufactured by Nippon Zeon), acrylene film (manufactured by Mitsubishi Rayon) By selecting, the polarization diffraction element of the present invention can be developed for various optical applications. For example, by providing the polarization diffraction element on various liquid crystal displays, various LCDs with improved color compensation and / or improved viewing angle can be obtained. Further, the polarization diffraction element can be used as a spectroscopic optical device that requires polarized light separated as described above, a polarization optical element that obtains a specific wavelength by a diffraction phenomenon, an optical filter, a circularly polarizing plate, a light diffusion plate, and the like. In addition, a linear polarizing plate can be obtained by combining it with a quarter-wave plate, thereby exhibiting an optical effect that has not been achieved as an optical element or an optoelectronic element. Further, the polarization diffraction element of the present invention can be used as a decorative member, and in this case, a new design property having a combination of a rainbow-coloring effect by diffractive power and a vivid coloration effect by cholesteric liquid crystal. Can be used as a film. Further, since the polarization diffraction element of the present invention can be made thin, the polarization diffraction element of the present invention on which a diffraction pattern having a design property is transferred is attached to a glass window or the like, or a glass window or the like is used as a second substrate at the time of transfer. Thereby, the selective reflection peculiar to the cholesteric liquid crystal accompanied with the diffraction pattern looks different colors depending on the viewing angle from the outside, and the fashionability is excellent. In addition, it is possible to provide a window in which the inside is hardly seen from the bright outside, and the outside is excellent in the interior from the inside. Furthermore, the polarization diffraction element of the present invention can be used as a forgery prevention element in the form of a new forgery prevention film, a seal, a label or the like having both the forgery prevention effects of the diffraction element and the cholesteric liquid crystal. Specifically, as the second substrate at the time of transfer, for example, a card substrate such as a car driver's license, an identification card, a passport, a credit card, a prepaid card, various cash vouchers, a gift card, securities, a mount, or the like is used. This makes it possible to integrate the polarization diffraction element with a card substrate, a mount, or the like, or to provide the polarization diffraction element partially, specifically, to attach, embed, or woven into paper. Therefore, when the polarization diffraction element obtained by the production method of the present invention is used as an element for preventing forgery, forgery of the polarization diffraction element is difficult, and more specifically, a region exhibiting diffractive ability is formed on the film surface. It can be said that it is extremely difficult to forge a cholesteric liquid crystal film. In addition to the anti-counterfeiting effect, it also has an iridescent color effect of the diffractive element and a vivid color effect of the cholesteric liquid crystal, and thus has excellent design properties. For these reasons, the polarization diffraction element obtained by the production method of the present invention is very suitable as a forgery prevention element. These applications are only examples, and the polarization diffraction element obtained by the manufacturing method of the present invention has been conventionally used for various purposes in which a single diffraction element, a single cholesteric liquid crystal film in which a normal cholesteric alignment is fixed is used, and a new type. Since various optical effects can be exhibited, it can be applied to various uses other than the above-mentioned uses.

【0020】[0020]

【発明の効果】本発明によれば、複雑な工程や処理等を
行うことなく、回折光が円偏光性を示すという特異な光
学特性を有する偏光回折素子を製造することができる。
このような光学特性を有することから、本発明の製造方
法で得られる偏光回折素子は、回折機能素子としてその
応用範囲は極めて広く、例えば液晶ディスプレー等の光
学素子、光エレクトロニクス素子、装飾用材料、偽造防
止用素子等の光学部材として好適に用いることができ
る。
According to the present invention, it is possible to manufacture a polarization diffraction element having a unique optical property that diffracted light exhibits circular polarization without performing complicated steps and processing.
Because of having such optical characteristics, the polarization diffraction element obtained by the manufacturing method of the present invention has a very wide range of application as a diffraction function element, for example, optical elements such as liquid crystal displays, optoelectronic elements, decorative materials, It can be suitably used as an optical member such as a forgery prevention element.

【0021】[0021]

【実施例】以下に実施例を述べるが、本発明はこれらに
限定されるものではない。 実施例1化合物(I)−aの調製 蒸留精製したテトラヒドロフラン180gに、4−(6
−アクリロイロキシヘキシルオキシ)安息香酸151.
3g(518mmol)と、2,6−ジターシャリブチ
ル−4−メチルフェノール1.5gを溶解させ、これに
ジイソプロピルエチルアミン70.1g(543mmo
l)を加えた溶液を調製する。メタンスルホニルクロリ
ド62.1g(543mmol)のテトラヒドロフラン
溶液を−10℃に冷却して攪拌しながら、前記の溶液を
30分かけて滴下した。滴下終了後、反応液を0℃まで
昇温してさらに15分攪拌した後、この反応液にメチル
ヒドロキノン29.87g(246mmol)のテトラ
ヒドロフラン溶液を滴下した。その後反応液を15分攪
拌後、さらに4−ジメチルアミノピリジン3.0g(2
5mmol)をトリエチルアミン62.4g(617m
mol)に溶解した溶液を15分かけて滴下した。滴下
後、反応液を0℃で1時間攪拌、さらに室温に昇温して
5時間攪拌下反応を行った。反応終了後、反応液を10
00mlの酢酸エチルで希釈し、分液ロートに移した後
1規定塩酸で分液し、さらに有機層を1規定塩酸、飽和
炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和硫酸マグネシウム水溶
液で洗浄した。有機層に100gの無水硫酸マグネシウ
ムを加えて室温で1時間攪拌することにより脱水・乾燥
し、硫酸マグネシウムを濾別後、ロータリーエバポレー
ターにより濃縮してメチルヒドロキノン ビス(4−
(6−アクリロイロキシオヘキシルオキシ)安息香酸)
エステルを粗生成物として得た。この粗生成物を酢酸エ
チル/メタノールにより再結晶することによりメチルヒ
ドロキノン ビス(4−(6−アクリロイロキシオヘキ
シルオキシ)安息香酸)エステル(化合物(I)−a)
146.9gを白色結晶として得た(収率85.2
%)。この化合物のGPCによる純度は98.7%であ
った。GPCは溶出溶媒としてテトラヒドロフランを用
い、高速GPC用充填カラム(TSKgelG−100
0HXL)を装着した東ソー製GPC分析装置CCP&
8000(CP−8000、CO−8000、UV−8
000)により行った。また、この化合物を偏光顕微鏡
下メトラーホットステージで観察すると、室温では結晶
相、85℃付近でネマチック相に転移し、さらに加熱す
ると115℃付近で等方相となった。化合物(II)−aの調製 化合物(I)−aの合成と同様の手法を用い、4−(6
−アクリロイロキシオヘキシルオキシ)安息香酸32.
5g(111mmol)、4−シアノフェノール12.
6g(106mmol)から34.8gの4−シアノフ
ェノール 4−(6−アクリロイロキシオヘキシルオキ
シ)安息香酸エステル(化合物(II)−a,収率84
%)を得た。この化合物のGPCによる純度は99.3
%であった。偏光回折素子の製造 上記の化合物(I)−aを7.0g、化合物(II)−
aを1.07g、キラルドーパント液晶S−811
(ロディック社製)を1.93g、光反応開始剤イルガ
キュアー907(チバガイギー製)0.3gおよび増感
剤ジエチルチオキサントン0.1gを量り取り、N−メ
チル−2−ピロリドン90gに溶解した。この溶液にフ
ッ素系界面活性剤S−383(旭硝子製)を1.5mg
添加した。表面をレーヨン布によりラビング処理したポ
リエチレンナフタレートフィルム(三菱ダイヤホイル
製)上にバーコーターを用いて前記の溶液を塗布した。
塗布後、該フィルムごと60℃に設定したクリーンオー
ブンに投入し15分乾燥を行った後、さらに80℃に設
定したオーブン中で5分熱処理し、その温度から約1℃
/分で50℃まで冷却することにより液晶層のコレステ
リック配向を完了させた。同温度で紫外線(UV)によ
る架橋を行い、コレステリック液晶フィルムを得た。U
V光源としては高圧水銀灯を使用し、照射強度は120
W/cm2で、照射時間10秒の間の積算照射量は80
0mJであった。照射後の液晶層は硬化しており、その
表面硬度は鉛筆硬度にしてHB程度であった。得られた
コレステリック液晶フィルムは斜めに傾けて見るとコレ
ステリック配向特有の選択反射光を有しており、分光器
V−570(日本分光製)により透過スペクトルを評価
したところ、780nm近辺に選択反射に由来する透過
光の低下領域が見られた。ついでエドモンド・サイエン
ティフィック・ジャパン社製刻線式回折格子フィルム
(900本/mm)の回折面とコレステリック液晶フィ
ルムの液晶面が向き合うように重ね、伸栄産業社製26
トンプレスのプレート上に乗せ、80℃、5MPaの条
件で加熱加圧し1分間保持した後、プレスから取り出
し、刻線式回折格子フィルムを取り除き、偏光回折素子
を得た。得られた偏光回折素子の回折格子フィルムが重
ねられていたコレステリック配向した液晶フィルム面を
観察したところ、回折パターンに起因する虹色とコレス
テリック液晶に特有の選択反射とが明瞭に認められた。
また回折格子フィルムを取り除いたコレステリック液晶
フィルム面の配向状態を偏光顕微鏡観察および液晶層断
面の透過型電子顕微鏡観察をしたところ、コレステリッ
ク相における螺旋軸方位が膜厚方向に一様に平行ではな
く、かつ螺旋ピッチが膜厚方向に一様に等間隔ではない
コレステリック配向がコレステリック液晶フィルムの表
面領域に形成されていることが確認された。またそれ以
外の領域においては、螺旋軸方位が膜厚方向に一様に平
行で、かつ螺旋ピッチが膜厚方向に一様に等間隔なコレ
ステリック配向が形成していることが確認された。この
領域のコレステリック配向の螺旋巻き数は4であった。
またコレステリック液晶フィルム面内に垂直にHe−N
eレーザー(波長632.8nm)を入射したところ、
0゜および約±35゜の出射角にレーザー光が観察され
た。さらに偏光特性を確認するために、通常の室内照明
下に得られた積層体をおき、右円偏光板(右円偏光のみ
透過)を介して観察したところ、虹色の回折光が観察さ
れ、偏光板なしで観察した場合の明るさとほぼ同じであ
った。これに対し左円偏光板(左円偏光のみ透過)を介
して観察したところ、暗視野となり、虹色の回折光は観
察されなかった。これらのことより得られた偏光回折素
子は、回折能を示す領域がフィルム表面領域に形成さ
れ、またその回折光が右円偏光であることが確認され
た。 実施例2化合物(III)−aの調製 (S)-(-)-1,1'-ビ-2-ナフトール(東京化成製、キラル純
度99%ee)5.00g(17.5mmol)、4−
n−オクチルオキシ安息香酸8.96g(35.8mm
ol)を含有するジクロロメタン溶液に、0℃でジシク
ロヘキシルカルボジイミド(DCC、東京化成製)のジ
クロロメタン溶液を滴下し、0℃で1時間、その後室温
に昇温してさらに6時間反応させた。得られた反応液の
不溶分を濾別し、濾液を飽和塩化アンモニウム水溶液で
洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、濃縮して粗エステ
ル化物を得た。これをアセトン/メタノール混合系によ
り再結晶し、エステル体11.2g(収率84%)を淡
黄色結晶として得た(化合物(III)−a)。偏光回折素子の製造 実施例1で得た化合物(I)−aを7.0g、化合物
(II)−aを7.0g、上記の化合物(III)−a
を0.5g、光反応開始剤イルガキュアー907(チバ
ガイギー製)0.3gおよび増感剤ジエチルチオキサン
トン0.1gを量り取り、N−メチル−2−ピロリドン
90gに溶解した。この溶液にフッ素系界面活性剤S−
383(旭硝子製)を0.05mg添加した。表面をレ
ーヨン布によりラビング処理したポリエチレンナフタレ
ートフィルム上にスピンコーターを用いて上記の溶液を
塗布した。塗布後、フィルムごと60℃に設定したクリ
ーンオーブンに投入し15分乾燥を行った後、さらに8
0℃に設定したオーブン中で5分熱処理し、その温度か
ら約1℃/分で50℃まで冷却することにより液晶層の
コレステリック配向を完了させた。しかる後、実施例1
と全く同様に、UV照射により架橋させ、コレステリッ
ク液晶フィルムを得た。照射後の液晶層は硬化してお
り、その表面硬度は鉛筆硬度にしてHB〜H程度であっ
た。コレステリック液晶フィルムの液晶層の膜厚を触針
式膜厚計により測定したところ、1.2μmであった。
コレステリック液晶フィルムは正面からでもオレンヂ色
のコレステリック配向特有の選択反射光を有しており、
分光器V−570(日本分光社製)により透過スペクト
ルを評価したところ、波長580nm近辺に選択反射に
由来する透過光の低下領域が見られた。実施例1と同様
に回折パターンの転写を行い偏光回折素子を得た。得ら
れた偏光回折素子の回折格子フィルムが重ねられていた
コレステリック液晶フィルム面を観察したところ、回折
パターンに起因する虹色とコレステリック液晶に特有の
選択反射とが明瞭に認められた。また回折格子フィルム
を取り除いたコレステリック液晶フィルム面の配向状態
を偏光顕微鏡観察および液晶層断面の透過型電子顕微鏡
観察をしたところ、コレステリック相における螺旋軸方
位が膜厚方向に一様に平行ではなく、かつ螺旋ピッチが
膜厚方向に一様に等間隔ではないコレステリック配向が
液晶層の表面領域に形成されていることが確認された。
またそれ以外の領域においては、螺旋軸方位が膜厚方向
に一様に平行で、かつ螺旋ピッチが膜厚方向に一様に等
間隔なコレステリック配向が形成していることが確認さ
れた。またコレステリック液晶フィルム面内に垂直にH
e−Neレーザー(波長632.8nm)を入射したと
ころ、0゜および約±35゜の出射角にレーザー光が観
察された。 実施例3 実施例1と同様な手法により合成したメチルヒドロキノ
ン ビス(4−(9−アクリロイロキシノニルオキシ)
安息香酸)エステル(化合物(I)−b)7.8g、4
−シアノフェノール 4−(3−アクリロイロキシプロ
ピルオキシ)安息香酸エステル(化合物(II)−b)
2.2g、実施例2で調製したビナフトール誘導体(化
合物(III)−a)0.5g、光反応開始剤イルガキ
ュアー907(チバガイギー社製)0.3gおよび増感
剤ジエチルチオキサントン0.1gを40gのテトラク
ロロエタンに溶解して溶液を調製した。表面をナイロン
−6布によりラビング処理したポリフェニレンサルファ
イドフィルム(東レ社製)上に、ダイコーターを用いて
上記の溶液を塗布した後、フィルムの裏面を青板ガラス
基板に貼り付け、ガラス基板−フィルム一体品を80℃
に設定したホットプレートに載せて20分乾燥した。液
晶層はすでにコレステリック配向が完了していた。その
後、フィルムがガラス基板に密着した状態で50℃に設
定したオーブンに投入し、その温度にてUV照射を行っ
た後ガラス基板を除去しコレステリック液晶フィルムを
得た。UV光源としては高圧水銀灯を使用し、照射強度
は120W/cm2で、照射時間10秒の間の積算照射
量は800mJであった。照射後の液晶層は硬化してお
り、その表面硬度は鉛筆硬度にしてHB〜H程度であっ
た。得られたコレステリック液晶フィルムは、実施例2
で得られたコレステリック液晶フィルムとほぼ同じ光学
特性を示し、585nmに選択反射の中心をもったフィ
ルムであった。またコレステリック液晶フィルムの液晶
層の膜厚を触針式膜厚計により測定したところ、1.7
μmであった。エドモンド・サイエンティフィック・ジ
ャパン社製刻線式回折格子フィルム(900本/mm)
を東京ラミネックス社製ラミネーターDX−350のラ
ミネートロールに巻き付け固定し、150℃、0.1M
Pa、ロール接触時間0.5秒の条件下、回折格子フィ
ルムの回折面とコレステリック液晶フィルムの液晶面が
接する向きで加熱加圧した。回折格子フィルムが重ねら
れていたコレステリック液晶フィルム面を観察したとこ
ろ、回折パターンに起因する虹色とコレステリック液晶
に特有の選択反射とが明瞭に認められた。また回折格子
フィルムを取り除いたコレステリック液晶フィルム面の
配向状態を偏光顕微鏡観察および液晶層断面の透過型電
子顕微鏡観察をしたところ、実施例2と同様な状態であ
ることが確認された。またコレステリック液晶フィルム
面内に垂直にHe−Neレーザー(波長632.8n
m)を入射したところ、0゜および約±35゜の出射角
にレーザー光が観察された。さらに偏光特性を確認する
ために、通常の室内照明下に得られた積層体をおき、右
円偏光板(右円偏光のみ透過)を介して観察したとこ
ろ、虹色の回折光が観察され、偏光板なしで観察した場
合の明るさとほぼ同じであった。これに対し左円偏光板
(左円偏光のみ透過)を介して観察したところ、暗視野
となり、虹色の回折光は観察されなかった。これらのこ
とよりコレステリック液晶フィルムには、回折能を示す
領域がフィルム表面領域に形成され、またその回折光が
右円偏光であることが確認された。次いで得られたコレ
ステリック液晶フィルムのコレステリック液晶面に、バ
ーコーターを使用して市販の光硬化型アクリル系オリゴ
マーからなる接着剤を厚さ5μmとなるように塗布し
た。次に塗布面にトリアセチルセルロースフィルムを卓
上ラミネーターにて貼り合わせ、紫外線を照射し、接着
剤を硬化させた。接着剤を硬化させた後、コレステリッ
ク液晶フィルムを得る際に配向支持基板として用いたポ
リフェニレンスルフィドフィルムの端部を手で持ち、1
80°方向にポリフェニレンスルフィドフィルムを当該
フィルムとコレステリック液晶フィルムとの界面で剥離
させた。露出されたコレステリック液晶フィルムの液晶
面に、シリコーン系ワニスKR9706(信越化学工業
社製商品名)をバーコーターで厚さ5μmとなるように
塗布し、加熱・硬化させ保護層を形成した積層体(シリ
コーン系ハードコート層/コレステリック液晶層/接着
剤層/トリアセチルセルロースフィルム)を得た。得ら
れた積層体は回折パターンに起因する虹色呈色特性とコ
レステリック液晶に特有な選択反射特性が保たれてい
た。さらに積層体を構成するコレステリック液晶層の配
向状態および偏光回折効果を観察したところ、転写・積
層前の状態と変化は見られなかった。
EXAMPLES Examples will be described below, but the present invention is not limited to these examples. Example 1 Preparation of Compound (I) -a 4- (6 ) was added to 180 g of distilled and purified tetrahydrofuran.
-Acryloyloxyhexyloxy) benzoic acid 151.
3 g (518 mmol) and 1.5 g of 2,6-ditert-butyl-4-methylphenol were dissolved, and 70.1 g of diisopropylethylamine (543 mmo) was added thereto.
Prepare a solution to which l) has been added. While cooling a solution of 62.1 g (543 mmol) of methanesulfonyl chloride in tetrahydrofuran to −10 ° C. and stirring, the above solution was added dropwise over 30 minutes. After completion of the dropwise addition, the temperature of the reaction solution was raised to 0 ° C., and the mixture was further stirred for 15 minutes. Then, a solution of 29.87 g (246 mmol) of methylhydroquinone in tetrahydrofuran was added dropwise to the reaction solution. Thereafter, the reaction solution was stirred for 15 minutes, and then 3.0 g of 4-dimethylaminopyridine (2 g) was added.
5mmol) with 62.4 g (617m) of triethylamine.
mol) was added dropwise over 15 minutes. After the dropwise addition, the reaction solution was stirred at 0 ° C. for 1 hour, further heated to room temperature, and reacted under stirring for 5 hours. After completion of the reaction,
The mixture was diluted with 00 ml of ethyl acetate, transferred to a separating funnel and then separated with 1N hydrochloric acid, and the organic layer was washed with 1N hydrochloric acid, a saturated aqueous solution of sodium hydrogen carbonate and a saturated aqueous solution of magnesium sulfate. The organic layer was dehydrated and dried by adding 100 g of anhydrous magnesium sulfate and stirring at room temperature for 1 hour. The magnesium sulfate was separated by filtration, and concentrated by a rotary evaporator to obtain methylhydroquinone bis (4-
(6-Acryloyloxy hexyloxy) benzoic acid)
The ester was obtained as a crude product. The crude product was recrystallized from ethyl acetate / methanol to give methylhydroquinone bis (4- (6-acryloyloxyoxyhexyloxy) benzoic acid) ester (compound (I) -a).
146.9 g were obtained as white crystals (yield 85.2).
%). The purity by GPC of this compound was 98.7%. GPC uses tetrahydrofuran as an elution solvent, and is a packed column for high-speed GPC (TSKgelG-100).
0HXL) equipped with Tosoh GPC analyzer CCP &
8000 (CP-8000, CO-8000, UV-8
000). When this compound was observed on a Mettler hot stage under a polarizing microscope, it turned into a crystalline phase at room temperature and a nematic phase at around 85 ° C., and became an isotropic phase at around 115 ° C. when further heated. Preparation of Compound (II) -a Using the same method as in the synthesis of Compound (I) -a, 4- (6
-Acryloyloxyhexyloxy) benzoic acid
5 g (111 mmol), 4-cyanophenol
From 6 g (106 mmol) to 34.8 g of 4-cyanophenol 4- (6-acryloyloxyohexyloxy) benzoate (compound (II) -a, yield 84)
%). The purity of this compound by GPC was 99.3.
%Met. Production of polarization diffraction element 7.0 g of the above compound (I) -a, compound (II)-
a, 1.07 g, chiral dopant liquid crystal S-811
1.93 g (manufactured by Roddick), 0.3 g of a photoreaction initiator Irgacure 907 (manufactured by Ciba Geigy) and 0.1 g of a sensitizer diethylthioxanthone were weighed and dissolved in 90 g of N-methyl-2-pyrrolidone. 1.5 mg of a fluorinated surfactant S-383 (produced by Asahi Glass) was added to this solution.
Was added. The above solution was applied using a bar coater on a polyethylene naphthalate film (manufactured by Mitsubishi Diafoil) whose surface was rubbed with rayon cloth.
After coating, the film is put into a clean oven set at 60 ° C., dried for 15 minutes, and then heat-treated in an oven set at 80 ° C. for 5 minutes, and then heated to about 1 ° C.
The cholesteric alignment of the liquid crystal layer was completed by cooling to 50 ° C./min. Crosslinking with ultraviolet light (UV) was performed at the same temperature to obtain a cholesteric liquid crystal film. U
A high-pressure mercury lamp was used as the V light source, and the irradiation intensity was 120
In W / cm 2 , the integrated irradiation amount during the irradiation time of 10 seconds is 80
It was 0 mJ. The liquid crystal layer after irradiation was cured, and its surface hardness was about HB in terms of pencil hardness. The obtained cholesteric liquid crystal film has selective reflection light peculiar to cholesteric alignment when viewed obliquely. When a transmission spectrum is evaluated by a spectroscope V-570 (manufactured by JASCO Corporation), a selective reflection light near 780 nm is obtained. A reduced area of the transmitted light originating was observed. Then, the diffraction surface of the ruled-line diffraction grating film (900 lines / mm) manufactured by Edmund Scientific Japan and the liquid crystal surface of the cholesteric liquid crystal film were overlapped to face each other.
It was placed on a plate of a ton press, heated and pressed at 80 ° C. and 5 MPa, and held for 1 minute. Then, it was taken out from the press, and the scored type diffraction grating film was removed to obtain a polarization diffraction element. Observation of the cholesteric-aligned liquid crystal film surface on which the diffraction grating film of the obtained polarization diffraction element was superimposed revealed that iridescence caused by the diffraction pattern and selective reflection characteristic of the cholesteric liquid crystal were clearly observed.
Also, when the orientation state of the cholesteric liquid crystal film surface from which the diffraction grating film was removed was observed by a polarizing microscope and a transmission electron microscope of the liquid crystal layer cross section, the helical axis orientation in the cholesteric phase was not uniformly parallel to the film thickness direction. In addition, it was confirmed that cholesteric alignment in which the helical pitch was not uniformly spaced in the film thickness direction was formed in the surface region of the cholesteric liquid crystal film. In other regions, it was confirmed that a cholesteric orientation in which the helical axis orientation was uniformly parallel to the film thickness direction and the helical pitch was uniformly uniform in the film thickness direction was formed. The number of spiral turns of cholesteric orientation in this region was 4.
Also, He-N is vertically set in the cholesteric liquid crystal film surface.
When an e-laser (wavelength 632.8 nm) is incident,
Laser light was observed at emission angles of 0 ° and about ± 35 °. In order to further confirm the polarization characteristics, the obtained laminate was placed under normal room illumination, and observed through a right circularly polarizing plate (transmitting only right circularly polarized light). As a result, iridescent diffracted light was observed. The brightness was almost the same as when observed without a polarizing plate. In contrast, observation through a left circularly polarizing plate (transmitting only left circularly polarized light) revealed a dark field, and no rainbow-color diffracted light was observed. From these results, it was confirmed that in the polarization diffraction element obtained, a region exhibiting diffractive ability was formed in the film surface region, and that the diffracted light was right circularly polarized light. Example 2 Preparation of Compound (III) -a 5.00 g (17.5 mmol) of (S)-(−)-1,1′-bi-2-naphthol (manufactured by Tokyo Chemical Industry, 99% ee of chiral purity), 4 −
8.96 g of n-octyloxybenzoic acid (35.8 mm
ol), a dichloromethane solution of dicyclohexylcarbodiimide (DCC, manufactured by Tokyo Chemical Industry) was added dropwise at 0 ° C., and the mixture was reacted at 0 ° C. for 1 hour, and then heated to room temperature for further 6 hours. The insoluble portion of the obtained reaction solution was separated by filtration, and the filtrate was washed with a saturated aqueous solution of ammonium chloride, dried over magnesium sulfate, and concentrated to obtain a crude esterified product. This was recrystallized with an acetone / methanol mixed system to obtain 11.2 g (yield 84%) of an ester as pale yellow crystals (compound (III) -a). Preparation of polarization diffraction element 7.0 g of compound (I) -a obtained in Example 1, 7.0 g of compound (II) -a, and the above compound (III) -a
0.5 g, Irgacure 907 photoinitiator (manufactured by Ciba Geigy) and 0.1 g of sensitizer diethylthioxanthone were weighed and dissolved in 90 g of N-methyl-2-pyrrolidone. This solution is added to a fluorine-based surfactant S-
383 (manufactured by Asahi Glass) was added in an amount of 0.05 mg. The above solution was applied using a spin coater on a polyethylene naphthalate film whose surface was rubbed with rayon cloth. After coating, the film was put into a clean oven set at 60 ° C. and dried for 15 minutes.
Heat treatment was performed in an oven set at 0 ° C. for 5 minutes, and the temperature was reduced to 50 ° C. at a rate of about 1 ° C./minute to complete the cholesteric alignment of the liquid crystal layer. Then, Example 1
Crosslinking was performed by UV irradiation to obtain a cholesteric liquid crystal film. The liquid crystal layer after irradiation was cured, and the surface hardness thereof was about HB to H in terms of pencil hardness. When the thickness of the liquid crystal layer of the cholesteric liquid crystal film was measured by a stylus type thickness gauge, it was 1.2 μm.
Cholesteric liquid crystal film has selective reflection light peculiar to cholesteric alignment of orange color even from the front,
When the transmission spectrum was evaluated using a spectroscope V-570 (manufactured by JASCO Corporation), a reduced region of transmitted light due to selective reflection was observed around a wavelength of 580 nm. The diffraction pattern was transferred in the same manner as in Example 1 to obtain a polarization diffraction element. Observation of the surface of the cholesteric liquid crystal film on which the diffraction grating film of the obtained polarization diffraction element was superimposed revealed clear iridescence caused by the diffraction pattern and selective reflection characteristic of the cholesteric liquid crystal. In addition, when the orientation state of the cholesteric liquid crystal film surface from which the diffraction grating film was removed was observed by a polarizing microscope and a transmission electron microscope of the liquid crystal layer cross section, the helical axis orientation in the cholesteric phase was not uniformly parallel to the film thickness direction. It was also confirmed that cholesteric alignment in which the helical pitch was not uniformly spaced in the film thickness direction was formed in the surface region of the liquid crystal layer.
In other regions, it was confirmed that a cholesteric orientation in which the helical axis orientation was uniformly parallel to the film thickness direction and the helical pitch was uniformly uniform in the film thickness direction was formed. In addition, H is vertically set in the cholesteric liquid crystal film.
When an e-Ne laser (wavelength 632.8 nm) was incident, laser light was observed at an emission angle of 0 ° and about ± 35 °. Example 3 Methylhydroquinone bis (4- (9-acryloyloxynonyloxy) synthesized by the same method as in Example 1.
(Benzoic acid) ester (compound (I) -b) 7.8 g, 4
-Cyanophenol 4- (3-acryloyloxypropyloxy) benzoate (Compound (II) -b)
40 g of 2.2 g, 0.5 g of the binaphthol derivative (compound (III) -a) prepared in Example 2, 0.3 g of photoreaction initiator Irgacure 907 (manufactured by Ciba Geigy), and 0.1 g of sensitizer diethylthioxanthone Was dissolved in tetrachloroethane to prepare a solution. The above solution is applied using a die coater on a polyphenylene sulfide film (manufactured by Toray Industries Co., Ltd.) whose surface has been rubbed with a nylon-6 cloth, and the back surface of the film is attached to a soda lime glass substrate. 80 ℃
Was placed on a hot plate and dried for 20 minutes. The cholesteric alignment of the liquid crystal layer had already been completed. Thereafter, the film was put into an oven set at 50 ° C. in a state in which the film was in close contact with the glass substrate, UV irradiation was performed at that temperature, and the glass substrate was removed to obtain a cholesteric liquid crystal film. A high-pressure mercury lamp was used as the UV light source, the irradiation intensity was 120 W / cm 2 , and the integrated irradiation amount during the irradiation time of 10 seconds was 800 mJ. The liquid crystal layer after irradiation was cured, and the surface hardness thereof was about HB to H in terms of pencil hardness. The obtained cholesteric liquid crystal film was obtained in Example 2.
The film had almost the same optical characteristics as the cholesteric liquid crystal film obtained in Example 2, and had a center of selective reflection at 585 nm. The thickness of the liquid crystal layer of the cholesteric liquid crystal film was measured with a stylus-type film thickness meter, and was 1.7.
μm. Edmund Scientific Japan Inc. ruled line diffraction grating film (900 / mm)
Is wound around a laminating roll of a laminator DX-350 manufactured by Tokyo Laminex and fixed at 150 ° C., 0.1 M
Under a condition of Pa and a roll contact time of 0.5 seconds, the film was heated and pressed in a direction in which the diffraction surface of the diffraction grating film was in contact with the liquid crystal surface of the cholesteric liquid crystal film. Observation of the surface of the cholesteric liquid crystal film on which the diffraction grating film was superimposed revealed that the rainbow color caused by the diffraction pattern and the selective reflection characteristic of the cholesteric liquid crystal were clearly observed. When the orientation state of the cholesteric liquid crystal film surface from which the diffraction grating film was removed was observed with a polarizing microscope and the cross section of the liquid crystal layer was observed with a transmission electron microscope, it was confirmed that the state was the same as in Example 2. Also, a He-Ne laser (wavelength 632.8 n
m), laser light was observed at an emission angle of 0 ° and about ± 35 °. In order to further confirm the polarization characteristics, the obtained laminate was placed under normal room illumination, and observed through a right circularly polarizing plate (transmitting only right circularly polarized light). As a result, iridescent diffracted light was observed. The brightness was almost the same as when observed without a polarizing plate. On the other hand, observation through a left circularly polarizing plate (transmitting only left circularly polarized light) revealed a dark field, and no rainbow-color diffracted light was observed. From these results, it was confirmed that in the cholesteric liquid crystal film, a region exhibiting diffractive ability was formed in the film surface region, and that the diffracted light was right circularly polarized light. Next, a commercially available adhesive made of a photocurable acrylic oligomer was applied to the cholesteric liquid crystal surface of the obtained cholesteric liquid crystal film using a bar coater to a thickness of 5 μm. Next, a triacetylcellulose film was adhered to the application surface with a desktop laminator, and irradiated with ultraviolet rays to cure the adhesive. After curing the adhesive, hold the end of the polyphenylene sulfide film used as the alignment support substrate when obtaining the cholesteric liquid crystal film by hand.
The polyphenylene sulfide film was peeled in the direction of 80 ° at the interface between the film and the cholesteric liquid crystal film. A laminated body in which a silicone-based varnish KR9706 (trade name, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was applied to the exposed liquid crystal surface of the cholesteric liquid crystal film with a bar coater so as to have a thickness of 5 μm, and heated and cured to form a protective layer ( A silicone-based hard coat layer / cholesteric liquid crystal layer / adhesive layer / triacetyl cellulose film) was obtained. The obtained laminate maintained the iridescent coloration characteristic caused by the diffraction pattern and the selective reflection characteristic characteristic of the cholesteric liquid crystal. Further, when the orientation state and the polarization diffraction effect of the cholesteric liquid crystal layer constituting the laminate were observed, no change was observed from the state before the transfer and lamination.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G02B 5/18 G02B 5/18 Fターム(参考) 2H049 AA12 AA40 AA64 BA03 BA24 BB61 BC05 BC09 BC22 4H027 BA02 BA13 BE06 4J011 AA05 AC04 QA03 QA35 QA46 SA21 SA22 SA31 SA34 SA41 SA42 SA51 SA52 SA61 SA64 UA01 VA01 WA10 4J100 AE75P AF11P BA15P BC43P CA01 CA31 HA53 JA32 JA39──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI Theme coat ゛ (Reference) G02B 5/18 G02B 5/18 F term (Reference) 2H049 AA12 AA40 AA64 BA03 BA24 BB61 BC05 BC09 BC22 4H027 BA02 BA13 BE06 4J011 AA05 AC04 QA03 QA35 QA46 SA21 SA22 SA31 SA34 SA41 SA42 SA51 SA52 SA61 SA64 UA01 VA01 WA10 4J100 AE75P AF11P BA15P BC43P CA01 CA31 HA53 JA32 JA39

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 下記の一般式(1)で表される化合物
(I)と、下記の一般式(2)で表される化合物(II)
と、光学活性な部位を有する低分子化合物とを含む液晶
材料にて膜を形成させ、その液晶材料をコレステリック
配向させた状態で液晶材料を架橋させることによりコレ
ステリック液晶フィルムを調製した後、このコレステリ
ック液晶フィルムに回折能を示す領域を付与する偏光回
折素子の製造方法。 【化1】 (一般式(1)及び(2)において、R1,R2及びR3
はそれぞれ独立に水素又はメチル基を示し、Xは水素、
塩素、臭素、ヨウ素、炭素数1〜4のアルキル基、メト
キシ基、シアノ基及びニトロ基からなる群から選ばれる
一つを示し、a,b,cはそれぞれ2〜12の整数を示
す。)
1. A compound represented by the following general formula (1)
(I) and a compound (II) represented by the following general formula (2)
After forming a cholesteric liquid crystal film by forming a film from a liquid crystal material containing a low-molecular compound having an optically active site and cross-linking the liquid crystal material in a state where the liquid crystal material is cholesterically aligned, A method for producing a polarization diffraction element for providing a region exhibiting diffraction ability to a liquid crystal film. Embedded image (In the general formulas (1) and (2), R 1 , R 2 and R 3
Each independently represents hydrogen or a methyl group, X represents hydrogen,
It represents one selected from the group consisting of chlorine, bromine, iodine, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a methoxy group, a cyano group and a nitro group, and a, b and c each represent an integer of 2 to 12. )
【請求項2】 一般式(1)で表される化合物(I):
一般式(2)で表される化合物(II)の重量比が99:
1〜50:50の範囲にあり、低分子化合物の含有量が
化合物(I)と化合物(II)の合計量100重量部当り、
0.01〜60重量部の範囲にある液晶材料にて膜を形
成させる請求項1記載の偏光回折素子の製造方法。
2. A compound (I) represented by the general formula (1):
When the weight ratio of the compound (II) represented by the general formula (2) is 99:
The content of the low molecular weight compound is in the range of 1 to 50:50 and the total amount of the compound (I) and the compound (II) is 100 parts by weight,
The method for manufacturing a polarization diffraction element according to claim 1, wherein the film is formed from a liquid crystal material in a range of 0.01 to 60 parts by weight.
【請求項3】 液晶材料に含まれる低分子化合物が下記
の一般式(3)又は一般式(4)で表される化合物(I
II)である請求項1または2記載の偏光回折素子の製
造方法。 【化2】 (一般式(3)及び一般式(4)において、R4は水素
又はメチル基を示し、d,eはそれぞれ2〜12の整数
を示し、Yは下記の(i)〜(xxiv)から選ばれる
2価の基の一つを示す。) 【化3】 但し、上記(i)及び(ii)におけるZは水素、塩
素、臭素、炭素数1〜4のアルキル基、メトキシ基、シ
アノ基及びニトロ基からなる群から選ばれる一つを示
す。 【化4】
3. The low molecular compound contained in the liquid crystal material is a compound represented by the following general formula (3) or (4):
3. The method for producing a polarization diffraction element according to claim 1, wherein the method is II). Embedded image (In the general formulas (3) and (4), R 4 represents hydrogen or a methyl group, d and e each represent an integer of 2 to 12, and Y is selected from the following (i) to (xxiv). One of the divalent groups shown below.) Here, Z in the above (i) and (ii) represents one selected from the group consisting of hydrogen, chlorine, bromine, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a methoxy group, a cyano group and a nitro group. Embedded image
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