JP2002040212A - 半透過反射膜の作製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ポリイミド配向膜を用いず、プラスチックフィ
ルム上に配向したコレステリック液晶膜を形成し、特定
の波長領域の光を散乱反射する、温度依存性のない半透
過反射膜の作製方法を提供すること。半透過反射膜を他
の基材上に作製する方法を提供すること。 【解決手段】複屈折性を有するプラスチックフィルム上
にコレステリック液晶溶液を塗布、乾燥し、光定着する
こと。該半透過反射膜を他の基材上に転写すること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コレステリック液
晶の光学特性を利用し、特定の波長領域の光のみを選択
反射し、さらには、可視光全領域の光を反射する半透過
反射膜の作製方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】コレステリック液晶は、面内ではネマチ
ック液晶様の分子配向を取り、且つ全体では、その面の
分子軸が少しずつねじれて積み重なったように配向す
る。そして、液晶全体としてはヘリカル構造を形成して
いる。その結果、コレステリック液晶は旋光性、選択光
散乱性、円偏光二色性などの光学特性を示す。これらの
性質から、コレステリック液晶は特定波長領域の右（あ
るいは左）円偏光のみを反射し、その他の光は透過する
特性を持っている。

【０００３】原理的には、「液晶の基礎と応用」（松本
正一、角田市良 共著；（株）工業調査会）第２章に記
述されている。それによれば、円偏光の旋光方向を入射
光に向かって定義すると、コレステリック液晶のヘリカ
ル方向と同一の旋光方向を持つ円偏光が選択的に散乱反
射される。そして、その選択光散乱はλ₀ ＝ｎ・ｐで表
される波長において最大なる。ここでｎはヘリカル軸に
直交する平面内の平均屈折率、ｐはヘリカルピッチであ
る。また、このときの反射光の反射バンド幅ΔλはΔλ
＝Δｎ・ｐになる。ここでΔｎはヘリカル軸に直交する
平面内での平行及び垂直方向の屈折率差である。

【０００４】コレステリック液晶のヘリカルピッチは温
度依存性が強く、選択散乱光の波長（色）は温度によっ
て変化する。このことから、コレステリック液晶膜は温
度計測の用途での利用が知られいる。コレステリック液
晶のヘリカルピッチは、温度以外などにも電場、磁場の
印加などによっても起こり、これを利用した表示素子へ
の応用も提案されている。

【０００５】しかしながら、特定波長での選択散乱の特
性のみを利用することを目的とした光学フィルムなどの
用途では、この温度依存性が大きな問題となる。このよ
うな問題を解決するために高分子化や重合性コレステリ
ック液晶が提案されている。

【０００６】一方、コレステリック液晶膜をガラス、プ
ラスチック等の基材の上に配向させて形成するには、一
般に、基材上に配向膜が必要である。配向膜はポリイミ
ドの成膜およびラビング処理によって得ることができる
が、ポリイミドの成膜には２００℃前後での加熱焼成が
必要であるため、一般のプラスチック基材上へ設けるこ
とは非常に困難である。また、ポリイミドは非常に高価
である。さらに、ロール状のフィルムに連続的にラビン
グ処理を行うことは、長時間を要し、コスト的にも問題
があると共に技術的にも困難である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
問題を解決するためになされたものであり、ポリイミド
の配向膜を用いずに、プラスチックフィルム上に配向し
たコレステリック液晶膜を形成し、特定の波長領域の光
を散乱反射する、温度依存性のない半透過反射膜を廉価
に、且つロール状に作製することのできる半透過反射膜
の作製方法を提供することを課題とするものである。ま
た、上記半透過反射膜を他の基材上に作製する方法を提
供することを課題とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、複屈折性を有
するプラスチックフィルム上にコレステリック液晶溶液
を塗布、乾燥し、コレステリック液晶のヘリカル構造を
光定着する事により特定の波長領域の光を散乱反射する
半透過反射膜をプラスチックフィルム上に作製すること
を特徴とする半透過反射膜の作製方法である。

【０００９】また、本発明は、上記発明による半透過反
射膜の作製方法において、前記特定の波長領域の異なっ
た、複数の半透過反射膜を同一プラスチックフィルム上
に積層して設け、可視光領域の全領域の光を散乱反射す
る半透過反射膜をプラスチックフィルム上に作製するこ
とを特徴とする半透過反射膜の作製方法である。

【００１０】また、本発明は、上記発明による半透過反
射膜の作製方法において、前記コレステリック液晶溶液
が、光重合性官能基を１つ以上有するネマチック液晶化
合物と光重合性官能基を１つ以上有するカイラル化合物
との混合物であることを特徴とする半透過反射膜の作製
方法である。

【００１１】また、本発明は、上記発明による半透過反
射膜の作製方法で作製した半透過反射膜を、接着剤を介
して他の基材に転写することによって半透過反射膜を他
の基材上に作製することを特徴とする半透過反射膜の作
製方法である。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。本発明者は、上述のような欠点を克服した
コレステリック液晶膜による半透過反射膜の作製方法を
得るために研究を重ねた結果、本発明を完成するに至っ
た。

【００１３】本発明に使用するコレステリック液晶は、
「液晶の基礎と応用」（松本正一、角田市良 共著；
（株）工業調査会）第８章に記載されているような化合
物を用いることができる。具体的には、その名前の由来
通りコレステロール誘導体が多く知られている。コレス
テリック環を持つコレステリック液晶化合物としては、
コレステリルブロミド、コレステリルクロライド、コレ
ステリルアセテート、コレステリルプロピオネート、コ
レステリルパルミナート、コレステリルベンゾエート、
コレステリルヘプチルカーボネート、コレステリルヘキ
シルエーテルなどを挙げることができるがこれらに限定
されるものではない。

【００１４】すなわち、上記に挙げたコレステロール誘
導体以外にもコレステロール化合物の水酸基をハロゲン
で置換したハロゲン化物、脂肪酸や炭酸とのエステル化
合物、あるいはアルキル基とのエーテル化合物の多くが
コレステリック液晶として報告されており、それらのコ
レステリック液晶を用いることもできる。

【００１５】また、不斉（カイラル）ネマチック液晶
も、コレステリック環を持たないがコレステリック液晶
相を示す化合物として知られている。このカイラルネマ
チック液晶は、不斉炭素を有する光学活性のアルキル基
やアルコキシ基を通常のネマチック液晶化合物の末端基
に導入することで、コレステリック液晶性を示すために
必要なヘリカル構造を得ることができる。その一例を以
下の化学式（１）〜（８）に示すが、これらに限定され
るものではない。

【００１６】

【化１】

【００１７】

【化２】

【００１８】

【化３】

【００１９】

【化４】

【００２０】

【化５】

【００２１】

【化６】

【００２２】

【化７】

【００２３】

【化８】

【００２４】さらに、ネマチック液晶化合物にそれと類
似のカイラル化合物を少量混合することによってもコレ
ステリック液晶相を示すので、それらの組み合わせを適
宜選択して用いてもよい。

【００２５】また、耐熱性を要する、すなわち加熱によ
る選択散乱光の波長（色）の変化を抑制する必要がある
用途においては、コレステリック液晶として予め高分子
化した高分子コレステリック液晶を使用することが提案
されている。あるいは、光重合性官能基を導入した、光
重合性を有する液晶化合物を用い、配向したのちに光照
射を施し、硬化させることで耐熱性を向上することが可
能である。

【００２６】光重合性を有する液晶化合物を用いる場合
には、配向後に光定着するために少量の光重合開始剤を
添加する。光重合開始剤としては、ジフェニルヨ−ドニ
ウムトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニルヨ−
ドニウムトシレート、ジフェニルヨ−ドニウムテトラフ
ルオロボレ−ト、ジフェニルヨ−ドニウムヘキサフルオ
ロホスフェ−ト、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオ
ロアンチモネート、ジフェニルヨードニウムヘキサフル
オロアルセネート、ビス（ｐ−ターシャリ−ブチルフェ
ニル）ヨ−ドニウムヘキサフルオロホスフェ−ト、ビス
（ｐ−ターシャリ−ブチルフェニル）ヨ−ドニウムトシ
レート、ビス（ｐ−タ−シャリ−ブチルフェニル）ヨ−
ドニウムトリフルオロメタンスルホネート、ビス（ｐ−
ターシャリ−ブチルフェニル）ヨ−ドニウムテトラフル
オロボレ−ト、ビス（ｐ−クロロフェニル）ヨ−ドニウ
ムテトラフルオロボレ−ト、ｔｅｒｔ−ブチルペルオキ
シ−ｉｓｏ−ブタレ−ト、２，５−ジメチル−２，５−
ビス（ベンゾイルジオキシ）ヘキサン、１，４−ビス
［α−（ｔｅｒｔ−ブチルジオキシ）−ｉｓｏ−プロポ
キシ］ベンゼン、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシド、
２，５−ジメチル−２，５−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルジ
オキシ）ヘキセンヒドロペルオキシド、α−（ｉｓｏ−
プロピルフェニル）−ｉｓｏ−プロピルヒドロペルオキ
シド、２，５−ビス（ヒドロペルオキシ）−２，５−ジ
メチルヘキサン、ｔｅｒｔ−ブチルヒドロペルオキシ
ド、１，１−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルジオキシ）−３，
３，５−トリメチルシクロヘキサン、ブチル−４，４−
ビス（t-ブチルジオキシ）バレレ−ト、シクロヘキサノ
ンペルオキシド、２，２’，５，５’−テトラ（ｔｅｒ
ｔ−ブチルペルオキシカルボニル）ベンゾフェノン、
３，３’，４，４’−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチルペルオ
キシカルボニル）ベンゾフェノン、３，３’，４，４
４’−テトラ（ｔｅｒｔ−アミルペルオキシカルボニ
ル）ベンゾフェノン、３，３',４，４’−テトラ（ｔｅ
ｒｔ−ヘキシルペルオキシカルボニル）ベンゾフェノ
ン、３，３’−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシカル
ボニル）−４，４’−ジカルボキシベンゾフェノン、ｔ
ｅｒｔ−ブチルペルオキシベンゾエ−ト、ジ−ｔｅｒｔ
−ブチルジペルオキシイソフタレ−トなどの有機過酸化
物や、９，１０−アンスラキノン、１−クロロアンスラ
キノン、２−クロロアンスラキノン、オクタメチルアン
スラキノン、１，２−ベンズアンスラキノンなどのキノ
ン類や、ベンゾインメチル、ベンゾインエチルエーテ
ル、α−メチルベンゾイン、α−フェニルベンゾインな
どのベンゾイン誘導体などを挙げることができる。さら
に、イルガキュア１８４，３６９，６５１，８１９，９
０７のような多くの光重合開始剤が市販されており、そ
のまま使用することが簡便な選択として挙げられる。

【００２７】また、本発明で使用する複屈折性を有する
プラスチックフィルムとしては、一軸あるいは二軸延伸
したポリエチレンテレフタレート、ポリビニルアルコー
ル、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレートなど
を用いることができるが、ある程度の強度及びコレステ
リック液晶溶液に侵されないものであれば何れのもので
も使用できる。このような複屈折性を有するプラスチッ
クフィルム上にコレステリック液晶溶液を塗布、乾燥す
ることによって、コレステリック液晶が配向する。コレ
ステリック液晶溶液を基板に塗布する際には、スピンコ
ーター、ロールコータ、バーコーター、ダイコータ、グ
ラビアコーターなどを用いて行うことができる。

【００２８】尚、コレステリック液晶溶液を塗布する際
は、必要に応じて適当な溶剤で希釈してもよい。コレス
テリック液晶溶液を調製する際に用いることのできる溶
剤は、塗布する基材が溶解、膨潤、白濁および侵食等の
影響を受けないようなものであればよく、一般に使用さ
れている有機溶剤のほとんどを使用することができる。

【００２９】具体的には、メタノール、エタノール、プ
ロパノール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブタノー
ル、ｔ−ブタノール、２−メチルプロピルアルコール、
クロロホルム、ジクロロメタン、四塩化炭素、１，４−
ジオキサン、テトラヒドロフラン、アセトン、エチルメ
チルケトン、酢酸エチル、アセトニトリル、トルエン、
キシレン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、ｎ−ペ
ンタン、ｎ−ヘプタン、ｎ−ヘキサン、２−メトキシエ
タノール、２−エトキシエタノール、２−ブトキシエタ
ノール、２−エトキシエチルアセテート、２−ブトキシ
エチルアセテート、２−メトキシエチルアセテート、２
−エトキシエチルエーテル、２−（２−エトキシエトキ
シ）エタノール、２−（２−ブトキシエトキシ）エタノ
ール、２−（２−エトキシエトキシ）エチルアセテー
ト、２−（２−ブトキシエトキシ）エチルアセテート、
２−フェノキシエタノール、ジエチレングリコールジメ
チルエーテルなどを挙げることができるが、これらに限
定されるものではなく、上記要件を満たす溶剤なら用い
ることができる。また、必要に応じて２種類以上の溶剤
を混合して用いても構わない。

【００３０】また、本発明における半透過反射膜は、特
定の波長領域の異なった、複数の半透過反射膜を同一プ
ラスチックフィルム上に積層して設けることにより、可
視光領域の全領域の光を散乱反射する半透過反射膜、す
なわち、白色を呈する半透過反射膜を得ることができ
る。また、複屈折性を有するプラスチックフィルム上に
半透過反射膜を作製するので、ロール状に半透過反射膜
を作製することができる。

【００３１】また、本発明による半透過反射膜の作製方
法は、上記半透過反射膜を、接着剤を介して他の基材に
転写することによって半透過反射膜を他の基材上に作製
することを特徴とするものである。従って、ガラス板等
の複屈折を持たない基材上への形成も可能であり、幅広
い光学用途が期待されるこのような半透過反射膜を容易
に、他の基材上に形成できる。

【００３２】

【実施例】以下、実施例をもってより詳細に本発明を示
すが、この内容に限定されるものではない。 ＜実施例１＞光重合性官能基を有するネマチック液晶化
合物（ＣＬ２４２；ＢＡＳＦ社製）８ｇ、光重合性官能
基を有するカイラル化合物（ＣＬＣ７５６；ＢＡＳＦ社
製）１．９ｇ及びイルガキュア１８４ ０．３ｇをトル
エン４０ｇに溶解した。このコレステリック液晶溶液を
二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム（ルミラ
ーＴ６０；東レ社製）上にワイヤーバーを用いて塗布、
乾燥した。乾燥後、速やかに液晶が配向し、コレステリ
ック液晶相由来の選択散乱反射が確認された。その後、
ＵＶを照射し、硬化させることによって定着した。得ら
れたコレステリック膜（半透過反射膜）は２００℃１時
間加熱してもその特性を維持していた。選択散乱反射の
最大波長を表１に示す。

【００３３】＜実施例２＞カイラル化合物の添加量を変
える以外は、実施例１と同様にして更に５種類のコレス
テリック液晶溶液を調製した。カイラル化合物の添加量
によって各々選択反射の最大波長が異なるものであり、
まとめて表１に示す。コレステリック液晶溶液のサンプ
ル１は実施例１と同一のものであり、サンプル１からサ
ンプル６のコレステリック液晶溶液を順次塗布、乾燥、
ＵＶ照射を繰り返すことによって、６層のコレステリッ
ク膜が積層した半透過反射膜を作製した。 この半透過
反射膜の選択散乱反射光は可視光全域の波長を反射し、
白色を呈していた。

【００３４】

【表１】

【００３５】＜実施例３＞実施例２で作製した半透過反
射膜を光学用の光硬化接着剤ＯＰ−３０１０Ｐ（電気化
学工業（株）製）を介してガラス基板に張り合わせた。
光照射後、塗布基材に用いたポリエチレンテレフタレー
トフィルムから剥離することによってガラス基板上に半
透過反射膜を転写した。通常、ガラス基板上に半透過反
射膜を作製するには配向膜が必要であるが、本方法によ
って配向膜を用いずに、ガラス基板上に半透過反射膜の
形成ができた。

【００３６】

【発明の効果】本発明は、複屈折性を有するプラスチッ
クフィルム上にコレステリック液晶溶液を塗布、乾燥
し、コレステリック液晶のヘリカル構造を光定着する事
により特定の波長領域の光を散乱反射する半透過反射膜
をプラスチックフィルム上に作製するので、ポリイミド
の配向膜を用いずに、プラスチックフィルム上に配向し
たコレステリック液晶膜を形成し、特定の波長領域の光
を散乱反射する、温度依存性のない半透過反射膜を廉価
に、且つロール状に作製することのできる半透過反射膜
の作製方法となる。

【００３７】また、本発明は、上記半透過反射膜の作製
方法において、特定の波長領域の異なった、複数の半透
過反射膜を同一プラスチックフィルム上に積層して設
け、可視光領域の全領域の光を散乱反射する半透過反射
膜をプラスチックフィルム上に作製するので、白色を呈
する半透過反射膜の作製方法となる。

【００３８】また、本発明は、上記半透過反射膜の作製
方法において、コレステリック液晶溶液が、光重合性官
能基を１つ以上有するネマチック液晶化合物と光重合性
官能基を１つ以上有するカイラル化合物との混合物であ
るので、ポリイミドの配向膜を用いずに、プラスチック
フィルム上に配向した、特定の波長領域の光を散乱反射
する温度依存性のない半透過反射膜を廉価に、且つロー
ル状に作製することのできる半透過反射膜の作製方法と
なる。

【００３９】また、本発明は、上記半透過反射膜を、接
着剤を介して他の基材に転写することによって半透過反
射膜を他の基材上に作製するので、上記半透過反射膜を
他の基材上に作製する方法となる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複屈折性を有するプラスチックフィルム上
   にコレステリック液晶溶液を塗布、乾燥し、コレステリ
   ック液晶のヘリカル構造を光定着する事により特定の波
   長領域の光を散乱反射する半透過反射膜をプラスチック
   フィルム上に作製することを特徴とする半透過反射膜の
   作製方法。
2. 【請求項２】前記特定の波長領域の異なった、複数の半
   透過反射膜を同一プラスチックフィルム上に積層して設
   け、可視光領域の全領域の光を散乱反射する半透過反射
   膜をプラスチックフィルム上に作製することを特徴とす
   る請求項１記載の半透過反射膜の作製方法。
3. 【請求項３】前記コレステリック液晶溶液が、光重合性
   官能基を１つ以上有するネマチック液晶化合物と光重合
   性官能基を１つ以上有するカイラル化合物との混合物で
   あることを特徴する請求項１、又は請求項２記載の半透
   過反射膜の作製方法。
4. 【請求項４】請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載
   の半透過反射膜の作製方法で作製した半透過反射膜を、
   接着剤を介して他の基材に転写することによって半透過
   反射膜を他の基材上に作製することを特徴とする半透過
   反射膜の作製方法。