JP2003043248A

JP2003043248A - 光学素子の製造方法および光学素子

Info

Publication number: JP2003043248A
Application number: JP2001225769A
Authority: JP
Inventors: Goji Ishizaki; 崎剛司石
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2001-07-26
Filing date: 2001-07-26
Publication date: 2003-02-13

Abstract

(57)【要約】【課題】硬化型液晶材料の未硬化成分を十分に低減さ
せることができ、複数の層を積層してなる光学素子を製
造する場合であっても、光学特性に優れた光学素子を容
易かつ安価に製造することができる、光学素子の製造方
法を提供する。【解決手段】基板１１上に形成されたラビング処理済
みの配向膜１２上に、硬化型液晶材料中に重合開始剤が
添加された第１液晶混合材料を成膜し、配向膜１２の配
向規制力により第１液晶混合材料を配向させる。そし
て、基板１１（配向膜１２）上に成膜された第１液晶混
合材料に電子線を照射して当該第１液晶混合材料を３次
元架橋し、第１コレステリック層１３′を形成する。そ
の後、形成された第１コレステリック層１３′上に、硬
化型液晶材料中に重合開始剤が添加された第２液晶混合
材料を成膜し、第１コレステリック層１３′の配向規制
力により第２液晶混合材料を配向させる。最後に、第１
コレステリック層１３′上に成膜された第２液晶混合材
料に電子線を照射して、当該第２液晶混合材料を３次元
架橋し、第２コレステリック層１３″を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、非吸収型円偏光板
や位相差板等として用いられる光学素子の製造方法に係
り、とりわけ、硬化型液晶材料を用いて光学素子を製造
する光学素子の製造方法および光学素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】硬化型液晶材料を用いて光学素子を製造
する方法としては、基板上に硬化型液晶材料を成膜した
後、硬化型液晶材料に紫外線または電子線を照射して硬
化型液晶材料を硬化（３次元架橋）し、最終的に得られ
る光学素子が持つ光学特性を固定化する方法が一般的に
用いられている。なお、硬化型液晶材料に紫外線を照射
する場合には、紫外線のエネルギーが硬化型液晶材料の
硬化にとって十分でない場合が多いことから、必要に応
じて硬化型液晶材料中に数％程度の重合開始剤が添加さ
れる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、上述
したような製造方法により製造される硬化型液晶材料か
らなる層を複数積層させることで、各層の持つ光学特性
を重畳的に備えた光学素子が製造されるようになってき
ている。

【０００４】しかしながら、このようにして製造される
光学素子では、最終的に得られる光学素子が必ずしも各
層の持つ光学特性をそのまま反映したものとならず、全
体としての光学特性が安定しないという問題がある。

【０００５】本発明者は、この点につき鋭意研究を行っ
た結果、その原因が、各層の硬化型液晶材料に少なから
ず残存している未硬化成分にあることを見出した。すな
わち、上述した従来の硬化方法（重合開始剤を含有した
硬化型液晶材料に紫外線を照射する方法や、重合開始剤
を含有しない硬化型液晶材料に電子線を照射する方法）
では、複数の層が積層してなる光学素子で要求される硬
化のレベルを実現することができず、各層の境界面で各
層の未硬化成分が混じり合ってしまうことにより、各層
の光学特性が本来のものとは異なるものとなってしまっ
ていることを見出した。

【０００６】本発明はこのような知見に基づいてなされ
たものであり、硬化型液晶材料の未硬化成分を十分に低
減させることができ、複数の層を積層してなる光学素子
を製造する場合であっても、光学特性に優れた光学素子
を容易かつ安価に製造することができる、光学素子の製
造方法および光学素子を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、その第１の解
決手段として、硬化型液晶材料中に重合開始剤が添加さ
れた液晶混合材料を、配向処理された基板上に成膜する
工程と、前記基板上に成膜された前記液晶混合材料に電
子線を照射して、当該液晶混合材料を３次元架橋する工
程とを含むことを特徴とする、光学素子の製造方法を提
供する。

【０００８】本発明は、その第２の解決手段として、硬
化型液晶材料中に重合開始剤が添加された第１液晶混合
材料を、配向処理された基板上に成膜する工程と、前記
基板上に成膜された前記第１液晶混合材料に電子線を照
射して、当該第１液晶混合材料を３次元架橋する工程
と、３次元架橋された第１液晶混合材料が成膜された基
板を配向処理された基板として用い、当該基板上に、硬
化型液晶材料中に重合開始剤が添加された第２液晶混合
材料を成膜する工程と、前記第１液晶混合材料上に成膜
された前記第２液晶混合材料に電子線を照射して、当該
第２液晶混合材料を３次元架橋する工程とを含むことを
特徴とする、光学素子の製造方法を提供する。

【０００９】本発明は、その第３の解決手段として、硬
化型液晶材料中に重合開始剤が添加された第１液晶混合
材料に電子線を照射することにより３次元橋架された第
１層と、前記第１層上に積層された第２層であって、硬
化型液晶材料中に重合開始剤が添加された第２液晶混合
材料に電子線を照射することにより３次元橋架された第
２層とを備えたことを特徴とする光学素子を提供する。

【００１０】なお、上述した第１乃至第３の解決手段に
おいて、前記硬化型液晶材料はコレステリック規則性を
有する材料であることが好ましい。

【００１１】本発明の第１乃至第３の解決手段によれ
ば、硬化型液晶材料中に重合開始剤が添加された液晶混
合材料に電子線を照射して当該液晶混合材料を３次元架
橋しているので、液晶混合材料の未硬化成分を十分に低
減させることができ、複数の層を積層してなる光学素子
を製造する場合であっても、各層の光学特性を保持した
光学特性に優れた光学素子を容易かつ安価に製造するこ
とができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図１および図２は本発明の
一実施の形態を説明するための図である。

【００１３】まず、図１により、本実施の形態に係る製
造方法により製造される光学素子について説明する。

【００１４】図１に示すように、本実施の形態に係る光
学素子１０は、基板１１と、基板１１上に形成された配
向膜１２と、基板１１の配向膜１２上に積層された第１
コレステリック層（第１層）１３′と、第１コレステリ
ック層１３′上に積層された第２コレステリック層（第
２層）１３″とを備えている。なお、コレステリック層
１３′，１３″はともに、コレステリック規則性を有す
る硬化型液晶材料中に重合開始剤が添加された液晶混合
材料からなっており、積層後に電子線が照射されること
により３次元橋架されている。また、コレステリック層
１３′，１３″は、例えばカイラルピッチが互いに異な
っており、これに伴って異なる光学特性（選択反射波
長）を持っている。

【００１５】ここで、コレステリック層１３′，１３″
を構成する硬化型液晶材料としては、重合可能なコレス
テリック液晶モノマーやコレステリック液晶ポリマーを
用いることができる。なお、硬化型液晶材料としてコレ
ステリック液晶モノマーを用いる場合には、特開平７−
２５８６３８号公報や特開平１０−５０８８８２号公報
に記載されたものを用いることができ、コレステリック
液晶ポリマーを用いる場合には、特開平９−１３３８１
０号公報や特開平１１−２９３２５２号公報に記載され
たものを用いることができる。また、硬化型液晶材料と
しては、重合可能なネマチック液晶中に重合可能なカイ
ラル剤が添加されたカイラル・ネマチック液晶等を用い
ることができる。なお、コレステリック層１３′，１
３″におけるカイラルピッチは、硬化型液晶材料中にお
けるカイラル剤の濃度を変えること等により制御するこ
とができる。

【００１６】また、コレステリック層１３′，１３″を
構成する硬化型液晶材料に添加される重合開始剤として
は、照射される電子線によって開裂される任意のものを
用いることができ、例えば、チオキサントン系やベンゾ
フェノン系、アセトフェノン系、ベンゾイン系、アミド
系等を用いることができる。具体的には例えば、Ｉｒｇ
３６９やＩｒｇ１８４（Ｃｉｂａ社製）、またはダロキ
ュア１１７３（Ｃｉｂａ社製）およびルシリンＴＰＯ
（ＢＡＳＦ社製）の１：１の混合物等を用いることが好
ましい。

【００１７】次に、図２(a)(b)(c)(d)(e)により、この
ような構成からなる本実施の形態に係る光学素子１０の
製造方法について説明する。

【００１８】まず、基板１１上に配向膜１２を形成し、
その表面にラビング処理を施す。

【００１９】次に、基板１１上に形成された配向膜１２
上に、硬化型液晶材料中に重合開始剤が添加された第１
液晶混合材料を成膜し、配向膜１２の配向規制力により
第１液晶混合材料を配向させる。

【００２０】そして、基板１１（配向膜１２）上に成膜
された第１液晶混合材料に電子線を照射して当該第１液
晶混合材料を３次元架橋し、第１コレステリック層１
３′を形成する。

【００２１】その後、形成された第１コレステリック層
１３′上に、硬化型液晶材料中に重合開始剤が添加され
た第２液晶混合材料を成膜し、第１コレステリック層１
３′の配向規制力により第２液晶混合材料を配向させ
る。

【００２２】そして最後に、第１コレステリック層１
３′上に成膜された第２液晶混合材料に電子線を照射し
て、当該第２液晶混合材料を３次元架橋し、第２コレス
テリック層１３″を形成する。

【００２３】このような製造方法の場合、コレステリッ
ク層１３′，１３″用の液晶混合材料を溶媒に溶かして
コーティング液としてもよく、その場合には、電子線の
照射により３次元架橋する前に、溶媒を蒸発させるため
の乾燥工程を行う必要がある。

【００２４】このように本実施の形態によれば、硬化型
液晶材料中に重合開始剤が添加された液晶混合材料に電
子線を照射して当該液晶混合材料を３次元架橋している
ので、液晶混合材料の未硬化成分を十分に低減させるこ
とができ、複数の層を積層してなる光学素子を製造する
場合であっても、各層の光学特性を保持した光学特性に
優れた光学素子を容易かつ安価に製造することができ
る。

【００２５】なお、上述した実施の形態においては、硬
化型液晶材料としてコレステリック規則性を有する材料
を用いる場合を例に挙げて説明しているが、これに限ら
ず、最終的に得られる光学素子に応じて、任意の硬化型
液晶材料を用いることができる。具体的には例えば、視
野角補償フィルム等の光学素子を製造する場合には、液
晶材料としてネマチック液晶モノマーやネマチック液晶
ポリマー、ディスコティック液晶等を用いることができ
る。

【００２６】また、上述した実施の形態においては、コ
レステリック層１３′，１３″を基板１１（配向膜１
２）上に積層した状態で用いる場合を例に挙げて説明し
ているが、これに限らず、コレステリック層１３′，１
３″を基板１１（配向膜１２）から剥離してフィルム状
とし、単独で、または他の基材上に転写して用いるよう
にしてもよい。

【００２７】

【実施例】次に、上述した実施の形態の具体的実施例に
ついて述べる。

【００２８】（実施例１）重合可能なネマチック液晶相
を呈するモノマー分子９０重量部と、カイラル剤として
機能する重合可能なモノマー分子１０重量部とからなる
光硬化型カイラル・ネマチック液晶（選択反射波長５０
０ｎｍ）を溶解させた２５ｗｔ％のトルエン溶液を準備
した。なお、前記トルエン溶液には、重合開始剤とし
て、前記カイラル・ネマチック液晶に対して１ｗｔ％の
Ｉｒｇ３６９（Ｃｉｂａ社製）を添加した。

【００２９】一方、１０ｃｍ×１０ｃｍのガラス基板上
に配向膜（ＰＶＡ（ポリビニルアルコール））を形成
し、その表面にラビング処理を施す。なお、ＰＶＡとし
ては、ＭＰ２０３（クラレ社製）を用いた。

【００３０】そして、このような配向膜付きのガラス基
板をスピンコータにセットし、配向膜上に前記トルエン
溶液をスピンコーティングした。

【００３１】次に、６０℃で５分間の乾燥を行い、配向
膜上に形成された層がコレステリック相を呈することを
目視で選択反射により確認した。

【００３２】そして、このようなコレステリック層に照
射線量２Ｍｒａｄの電子線を照射し、コレステリック層
中の重合開始剤から発生するラジカルによってモノマー
分子を３次元架橋してポリマー化し、配向膜上にコレス
テリック硬化液晶層を形成した。

【００３３】さらに、形成されたコレステリック硬化液
晶層上に、ネマチッック液晶とカイラル剤の重量比が異
なる光硬化型カイラル・ネマチック液晶（選択反射波長
６００ｎｍ）を溶解させた２５ｗｔ％のトルエン溶液を
スピンコーティングした。

【００３４】次に、６０℃で５分間の乾燥を行い、新た
に形成された層がコレステリック相を呈することを目視
で選択反射により確認した。

【００３５】そして、このような２層目のコレステリッ
ク層に照射線量２Ｍｒａｄの電子線を照射し、２層目の
コレステリック層中の重合開始剤から発生するラジカル
によってモノマー分子を３次元架橋してポリマー化し、
２層目のコレステリック硬化液晶層を形成した。

【００３６】このようにして製造された光学素子の選択
反射波長を分光光度計により測定したところ、各層の選
択反射波長の波形を正確に保持した波形となった。

【００３７】（比較例）重合開始剤が添加されていない
こと以外は、実施例１と同一の材料で、実施例１と同様
の方法により光学素子を製造した。

【００３８】このようにして製造された光学素子の選択
反射波長を分光光度計により測定したところ、実施例１
と異なり、各層の選択反射波長の波形が混ざりあったよ
うな波形が現れ、各層の単層時の選択反射波長の波形を
保持していなかった。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、硬
化型液晶材料の未硬化成分を十分に低減させることがで
き、複数の層を積層してなる光学素子を製造する場合で
あっても、光学特性に優れた光学素子を容易かつ安価に
製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光学素子の一実施の形態を説明す
るための断面図。

【図２】本発明による光学素子の製造方法の一実施の形
態を説明するための図。

【符号の説明】

１０光学素子１１基板１２配向膜１３′，１３″ コレステリック層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】硬化型液晶材料中に重合開始剤が添加され
た液晶混合材料を、配向処理された基板上に成膜する工
程と、前記基板上に成膜された前記液晶混合材料に電子線を照
射して、当該液晶混合材料を３次元架橋する工程とを含
むことを特徴とする、光学素子の製造方法。
【請求項２】硬化型液晶材料中に重合開始剤が添加され
た第１液晶混合材料を、配向処理された基板上に成膜す
る工程と、前記基板上に成膜された前記第１液晶混合材料に電子線
を照射して、当該第１液晶混合材料を３次元架橋する工
程と、３次元架橋された第１液晶混合材料が成膜された基板を
配向処理された基板として用い、当該基板上に、硬化型
液晶材料中に重合開始剤が添加された第２液晶混合材料
を成膜する工程と、前記第１液晶混合材料上に成膜された前記第２液晶混合
材料に電子線を照射して、当該第２液晶混合材料を３次
元架橋する工程とを含むことを特徴とする、光学素子の
製造方法。
【請求項３】前記硬化型液晶材料はコレステリック規則
性を有する材料であることを特徴とする、請求項１また
は２記載の光学素子の製造方法。
【請求項４】硬化型液晶材料中に重合開始剤が添加され
た第１液晶混合材料に電子線を照射することにより３次
元橋架された第１層と、前記第１層上に積層された第２層であって、硬化型液晶
材料中に重合開始剤が添加された第２液晶混合材料に電
子線を照射することにより３次元橋架された第２層とを
備えたことを特徴とする光学素子。
【請求項５】前記硬化型液晶材料はコレステリック規則
性を有する材料であることを特徴とする、請求項４記載
の光学素子。