JP3213762B2 - Manufacturing method of heat resistant optical element - Google Patents

Manufacturing method of heat resistant optical element

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JP3213762B2
JP3213762B2 JP35420691A JP35420691A JP3213762B2 JP 3213762 B2 JP3213762 B2 JP 3213762B2 JP 35420691 A JP35420691 A JP 35420691A JP 35420691 A JP35420691 A JP 35420691A JP 3213762 B2 JP3213762 B2 JP 3213762B2
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武裕 豊岡
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はディスプレイ、光エレク
トロニクス、光学分野で有用な液晶性高分子よりなる耐
熱性光学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 heat-resistant optical element made of a liquid crystalline polymer useful in displays, optoelectronics, and optics.

【0002】[0002]

【従来の技術】液晶性高分子は光学的に異方性を持ち、
一般の高分子と比較して多様な分子配向構造を取ること
が可能であるためこれらの構造を固定化して様々な光学
素子として利用できることが知られている。特にフィル
ムの内部にねじれ構造を有する光学素子は液晶性高分子
を使用した光学素子でのみ達成可能であり、これまでの
光学素子では得られない特性を有する光学素子の作製が
可能である。本発明者らはこれまでに液晶性高分子を使
用した光学素子としてフィルム内部にねじれ構造を有す
る液晶表示素子用補償板(特開平3−87720号)お
よび旋光性光学素子(特願平2−126962号)を提
案してきた。これらの光学素子はこれまでの光学素子で
はなしえなかった高い性能を有する画期的なものであっ
た。しかしながら、これらの光学素子は高温下では液晶
性高分子が流動性を持つため、外力が加わらないときに
は安定であるが、わずかでも外力が加わると高分子液晶
層の流動が生じ、液晶性高分子の配向構造が破壊され所
定の光学性能が保持できず、結果として光学素子の使用
環境条件、2次加工条件、機器への組み込み条件などを
制限していた。このため、これまでの液晶性高分子を使
用した光学素子は使用環境において高い耐熱性を要求さ
れる車載用ディスプレイ素子、プロジェクション型液晶
表示素子などへの応用が困難であり、また液晶性高分子
を使用した光学素子を使用した光学機器やディスプレイ
機器の製造プロセスにおいてプロセス内の最高温度が制
限されるなどの問題点があった。
2. Description of the Related Art Liquid crystalline polymers have optical anisotropy,
It is known that various molecular orientation structures can be obtained as compared with general polymers, and these structures can be immobilized and used as various optical elements. In particular, an optical element having a twisted structure inside a film can be achieved only by an optical element using a liquid crystalline polymer, and an optical element having characteristics that cannot be obtained by conventional optical elements can be manufactured. The present inventors have heretofore described a compensator for a liquid crystal display element having a twisted structure inside a film (Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-87720) and an optical rotatory optical element (Japanese Patent Application No. 126962). These optical elements are epoch-making, having high performance that could not be achieved by conventional optical elements. However, these optical elements are stable when no external force is applied because the liquid crystalline polymer has fluidity at high temperatures. The alignment structure of the optical element was destroyed, and the predetermined optical performance could not be maintained, and as a result, the use environment conditions of the optical element, the secondary processing conditions, the incorporation conditions into the device, and the like were limited. For this reason, it has been difficult to apply conventional optical devices using liquid crystalline polymers to in-vehicle display devices and projection-type liquid crystal display devices that require high heat resistance in the usage environment. In the manufacturing process of an optical device or a display device using an optical element using the method, there is a problem that the maximum temperature in the process is limited.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは液晶性高
分子を用いた光学素子の有するかかる問題点を解決する
手段について鋭意検討した結果、かかる問題点が液晶性
高分子を使用した光学素子の作製時には液晶性高分子を
配向させなければならないために流動性の高い状態で使
用しなければならないのに対して、配向終了後には高分
子液晶の流動性を低く押さえなければならないために生
ずることに着目した。すなわち液晶性高分子の配向処理
時または配向固定後に熱処理を行なえば、液晶性高分子
を配向させまた、配向構造を保ったまま高分子液晶の流
動性を低下させ光学素子に耐熱性を付与できることを見
いだし、ついに本発明を完成した。
SUMMARY OF THE INVENTION The present inventors have conducted intensive studies on means for solving such a problem of an optical element using a liquid crystalline polymer, and as a result, it has been found that such a problem has been solved. Since the liquid crystalline polymer must be oriented during the fabrication of the device, it must be used in a state of high fluidity.On the other hand, after the alignment is completed, the fluidity of the polymer liquid crystal must be kept low. We focused on what would happen. That is, if a heat treatment is performed during the alignment treatment of the liquid crystalline polymer or after the alignment is fixed, the liquid crystalline polymer can be aligned, and the fluidity of the polymer liquid crystal can be reduced while maintaining the alignment structure, thereby imparting heat resistance to the optical element. And finally completed the present invention.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、透光
性基板と該基板上に形成された配向膜と、該配向膜上に
形成された、液晶状態でネマチック配向またはねじれネ
マチック配向し、液晶転移点以下ではガラス状態となる
熱重合する液晶性高分子からなる膜から構成される光学
素子の製造方法において、液晶性高分子層を配向処理時
および/または配向固定後に液晶性高分子の重合が進行
する温度で熱処理することを特徴とする耐熱性光学素子
の製造方法に関する。本発明の耐熱性光学素子の製造法
は配向処理時に液晶性高分子を流動性が高く、配向性の
高い状態で使用するため高い光学性能を保ったまま光学
素子に耐熱性を付与できる。
That is, the present invention provides a light-transmitting substrate, an alignment film formed on the substrate, and nematic alignment or twisted nematic alignment in a liquid crystal state formed on the alignment film, In a method for producing an optical element comprising a film of a liquid crystalline polymer which is thermally polymerized to be in a glassy state below a liquid crystal transition point, the liquid crystalline polymer layer is subjected to alignment treatment and / or after alignment is fixed. The present invention relates to a method for producing a heat-resistant optical element, wherein a heat treatment is performed at a temperature at which polymerization proceeds. According to the method for producing a heat-resistant optical element of the present invention, a liquid crystalline polymer is used in a state of high fluidity and high orientation at the time of alignment treatment, so that heat resistance can be imparted to the optical element while maintaining high optical performance.

【0005】以下に本発明について詳しく説明する。光
学素子に用いられる高分子液晶は、以下のような性質を
有することが必須である。ネマチック配向またはねじれ
ネマチック配向の安定した固定化を行うためには、液晶
の相系列でみた場合、ネマチック相またはねじれネマチ
ック相より低温部に結晶相を持たないことが重要であ
る。結晶相が存在する場合固定化のために冷却するとき
必然的に結晶相を通過することになり、結果的に一度得
られたネマチック配向またはねじれネマチック配向が破
壊されてしまう。したがって本目的のために用いられる
高分子液晶は、界面効果による良好な配向性を有するば
かりでなく、ネマチック相またはねじれネマチック相よ
り低温部にガラス相を有することが必須である。また熱
処理により高分子液晶の流動を押さえ、耐熱性を向上さ
せるために高分子液晶は熱重合する必要がある。ここに
おいて熱重合とは、熱による重縮合および熱による架橋
のことである。
Hereinafter, the present invention will be described in detail. It is essential that the polymer liquid crystal used for the optical element has the following properties. In order to stably fix the nematic alignment or the twisted nematic alignment, it is important not to have a crystal phase in a lower temperature part than the nematic phase or the twisted nematic phase in the liquid crystal phase series. If a crystalline phase is present, it will necessarily pass through the crystalline phase when cooled for immobilization, resulting in the destruction of the nematic or twisted nematic orientation once obtained. Therefore, it is essential that the polymer liquid crystal used for this purpose not only has good orientation due to the interface effect, but also has a glass phase in a lower temperature part than the nematic phase or the twisted nematic phase. Further, in order to suppress the flow of the polymer liquid crystal by the heat treatment and improve the heat resistance, the polymer liquid crystal needs to be thermally polymerized. Here, thermal polymerization refers to polycondensation by heat and crosslinking by heat.

【0006】ねじれネマチック配向する高分子液晶に
は、自身が光学活性基を有するポリマーおよび光学活性
基を持たないベースポリマーと他の光学活性化合物との
混合物でねじれネマチック液晶性を示すポリマーの二通
りある。用いられるポリマーとしては、液晶状態ではネ
マチック配向またはねじれネマチック配向し、液晶転移
点以下ではガラス状態となる熱重合性の高分子液晶はす
べて使用できる。ネマチック配向するものでは、例えば
ポリエステル、ポリアミド、ポリエステルイミドなどの
主鎖型液晶ポリマーなどを例示することができる。ねじ
れネマチック配向するものでは、光学活性なポリエステ
ル、ポリアミド、ポリエステルイミドなどの主鎖型液晶
ポリマー、あるいは光学活性でないポリエステル、ポリ
アミド、ポリエステルイミドなどの主鎖型液晶ポリマー
などに、他の低分子あるいは高分子の光学活性化合物を
加えたポリマーなどを例示することができる。なかでも
合成の容易さ、配向性、ガラス転移点などからポリエス
テルが好ましい。用いられるポリエステルとしてはオル
ソ置換芳香族単位を構成成分として含むポリマーが最も
好ましいが、オルソ置換芳香族単位の代わりにかさ高い
置換基を有する芳香族、あるいはフッ素または含フッ素
置換基を有する芳香族などを構成成分として含むポリマ
ーもまた使用することができる。本発明で言うオルソ置
換芳香族単位とは、主鎖をなす結合を互いにオルソ位と
する構造単位を意味する。
There are two types of polymer liquid crystals that are twisted nematically aligned: a polymer having an optically active group itself and a polymer having a twisted nematic liquid crystallinity as a mixture of a base polymer having no optically active group and another optically active compound. is there. As the polymer to be used, any thermopolymerizable polymer liquid crystal which is in a nematic alignment or a twisted nematic alignment in a liquid crystal state and is in a glassy state at or below a liquid crystal transition point can be used. Examples of the nematic alignment include a main chain type liquid crystal polymer such as polyester, polyamide, and polyesterimide. In the case of twisted nematic alignment, a main chain type liquid crystal polymer such as optically active polyester, polyamide, or polyesterimide, or a main chain type liquid crystal polymer such as polyester, polyamide, or polyesterimide that is not optically active, or other low molecular weight or high molecular weight. Examples thereof include a polymer to which a molecular optically active compound is added. Among them, polyester is preferred from the viewpoint of ease of synthesis, orientation, glass transition point and the like. As the polyester used, a polymer containing an ortho-substituted aromatic unit as a constituent component is most preferable, but an aromatic having a bulky substituent in place of the ortho-substituted aromatic unit, or an aromatic having a fluorine or fluorine-containing substituent, or the like. Polymers containing as a component can also be used. The ortho-substituted aromatic unit referred to in the present invention means a structural unit in which a bond constituting a main chain is ortho-positioned to each other.

【0007】これらの例としては、[0007] Examples of these are:

【化1】 (Xは水素、Cl、Br等のハロゲン、炭素数が1から
4のアルキル基もしくはアルコキシ基またはフェニル基
を示す。またkは0〜2である)などがある。これらの
なかでも特に好ましい例として次のようなものを例示す
ることができる。
Embedded image (X represents hydrogen, a halogen such as Cl or Br, an alkyl group or an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, or a phenyl group, and k is 0 to 2). Of these, particularly preferred examples include the following.

【0008】[0008]

【化2】 (Me;メチル基、Et;エチル基、Bu;ブチル基)Embedded image (Me; methyl group, Et; ethyl group, Bu; butyl group)

【0009】本発明で用いられるポリエステルとして
は、(a)ジオール類より誘導される構造単位(以下、
ジオール成分という)およびジカルボン酸類より誘導さ
れる構造単位(以下、ジカルボン酸成分という)および
/または(b)一つの単位中にカルボン酸と水酸基を同
時に含むオキシカルボン酸類より誘導される構造単位
(以下、オキシカルボン酸成分という)を構成成分とし
て含み、好ましくはさらに前記オルソ置換芳香族単位を
含むポリマーが例示できる。
The polyester used in the present invention includes (a) a structural unit derived from a diol (hereinafter, referred to as a structural unit).
A structural unit derived from a diol component) and a dicarboxylic acid (hereinafter, referred to as a dicarboxylic acid component) and / or (b) a structural unit derived from an oxycarboxylic acid containing both a carboxylic acid and a hydroxyl group in one unit (hereinafter, referred to as a dicarboxylic acid component). Oxycarboxylic acid component) as a constituent component, and preferably further includes the above-mentioned ortho-substituted aromatic unit.

【0010】これらのうち、ジオール成分としては次の
ような芳香族および脂肪族のジオールを挙げることがで
きる。
Among these, examples of the diol component include the following aromatic and aliphatic diols.

【化3】 (Yは水素、Cl、Br等のハロゲン、炭素数1から4
のアルキル基もしくはアルコキシまたはフェニル基を示
す。lは0〜2である。)
Embedded image (Y is hydrogen, halogen such as Cl, Br, etc., having 1 to 4 carbon atoms.
Represents an alkyl group or an alkoxy or phenyl group. l is 0-2. )

【化4】 (nは2から12の整数を表わす)Embedded image (N represents an integer of 2 to 12)

【化5】 なかでもEmbedded image Especially

【化6】 などが好ましく用いられる。Embedded image And the like are preferably used.

【0011】またジカルボン酸成分としては次のような
ものを例示することができる。
The following can be exemplified as the dicarboxylic acid component.

【化7】 (Zは水素、Cl、Br等のハロゲン、炭素数が1から
4のアルキル基もしくはアルコキシまたはフェニル基を
示す。mは0〜2である。)、
Embedded image (Z represents a hydrogen atom, a halogen atom such as Cl or Br, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxy group or a phenyl group; m is 0 to 2);

【化8】 なかでも、Embedded image Above all,

【化9】 などが好ましい。Embedded image Are preferred.

【0012】オキシカルボン酸成分としては、具体的に
は次のような単位を例示することができる。
Specific examples of the oxycarboxylic acid component include the following units.

【化10】 ジカルボン酸とジオールのモル比は、一般のポリエステ
ルと同様、大略1:1である(オキシカルボン酸を用い
ている場合は、カルボン酸基と水酸基の割合)。またポ
リエステル中に占めるオルソ置換芳香族単位の割合は通
常5モル%から40モル%の範囲が好ましく、さらに好
ましくは10モル%から30モル%の範囲である。5モ
ル%より少ない場合は、ネマチック相の下に結晶相が現
われる傾向があり好ましくない。また40モル%より多
い場合は、ポリマーが液晶性を示さなくなる傾向があり
好ましくない。代表的なポリエステルとしては次のよう
なポリマーを例示することができる。
Embedded image The molar ratio between dicarboxylic acid and diol is approximately 1: 1 as in general polyester (when oxycarboxylic acid is used, the ratio of carboxylic acid groups to hydroxyl groups). The proportion of the ortho-substituted aromatic unit in the polyester is usually preferably in the range of 5 mol% to 40 mol%, and more preferably in the range of 10 mol% to 30 mol%. If the amount is less than 5 mol%, a crystal phase tends to appear below the nematic phase, which is not preferable. If it is more than 40 mol%, the polymer tends to exhibit no liquid crystallinity, which is not preferable. The following polymers can be exemplified as typical polyesters.

【0013】[0013]

【化11】 の構造単位から構成されるポリマー、Embedded image A polymer composed of structural units of

【化12】 の構造単位から構成されるポリマー、Embedded image A polymer composed of structural units of

【化13】 の構造単位から構成されるポリマー、Embedded image A polymer composed of structural units of

【化14】 の構造単位から構成されるポリマー、Embedded image A polymer composed of structural units of

【化15】 の構造単位から構成されるポリマー、Embedded image A polymer composed of structural units of

【化16】 の構造単位から構成されるポリマー、Embedded image A polymer composed of structural units of

【化17】 の構造単位から構成されるポリマー、Embedded image A polymer composed of structural units of

【化18】 の構造単位から構成されるポリマー。Embedded image A polymer composed of the structural units of

【0014】オルソ置換芳香族単位に変えて次に示すよ
うなかさ高い置換基を含む芳香族単位、あるいはフッ素
または含フッ素置換基を含む芳香族単位を構成成分とす
るポリマーもまた好ましく用いられる。
In place of the ortho-substituted aromatic units, the following polymers having aromatic units containing bulky substituents or aromatic units containing fluorine or fluorine-containing substituents are also preferably used.

【化19】 Embedded image

【化20】 これらのポリマーの分子量は、各種溶媒中たとえばフェ
ノール/テトラクロロエタン(60/40(重量比))
混合溶媒中、30℃で測定した対数粘度が通常0.05
から3.0が好ましく、さらに好ましくは0.07から
2.0の範囲である。対数粘度が0.05より小さい場
合、得られた高分子液晶の強度が弱くなり好ましくな
い。また3.0より大きい場合、液晶形成時の粘性が高
すぎて、配向性の低下や配向に要する時間の増加など問
題点が生じる。
Embedded image The molecular weight of these polymers can be determined in various solvents, for example, phenol / tetrachloroethane (60/40 (weight ratio)).
The logarithmic viscosity measured at 30 ° C. in a mixed solvent is usually 0.05
To 3.0, more preferably 0.07 to 2.0. When the logarithmic viscosity is smaller than 0.05, the strength of the obtained polymer liquid crystal becomes weak, which is not preferable. On the other hand, if it is larger than 3.0, the viscosity at the time of liquid crystal formation is too high, causing problems such as a decrease in alignment and an increase in the time required for alignment.

【0015】これらポリマーの合成法は特に制限される
ものではなく、当該分野で公知の重合法、例えば溶融重
合法あるいは対応するジカルボン酸の酸クロライドを用
いる酸クロライド法で合成される。酸クロライド法で合
成する場合、例えば対応するジカルボン酸と対応するジ
オールのアセチル化物を、高温、高真空下で重合させる
ことによって製造でき、分子量は重合時間のコントロー
ルあるいは仕込組成のコントロールによって容易に行え
る。重合反応を促進させるためには、従来から公知の酢
酸ナトリウムなどの金属塩を使用することもできる。ま
た溶融重合法を用いる場合は、所定量のジカルボン酸ジ
クロライドとジオールとを溶媒に溶解し、ピリジンなど
の酸受容体の存在下に加熱することにより、容易に目的
のポリエステルを得ることができる。
The method for synthesizing these polymers is not particularly limited, and they are synthesized by a polymerization method known in the art, for example, a melt polymerization method or an acid chloride method using a corresponding acid chloride of dicarboxylic acid. In the case of synthesis by the acid chloride method , for example, the corresponding acetylated product of the corresponding dicarboxylic acid and the corresponding diol can be produced by polymerizing at high temperature and under high vacuum, and the molecular weight can be easily controlled by controlling the polymerization time or controlling the charge composition. . In order to accelerate the polymerization reaction, a conventionally known metal salt such as sodium acetate can be used. When the melt polymerization method is used, a desired polyester can be easily obtained by dissolving a predetermined amount of dicarboxylic acid dichloride and diol in a solvent and heating in the presence of an acid acceptor such as pyridine.

【0016】これらネマチック液晶性ポリマーにねじれ
を与えるために混合される光学活性化合物について説明
すると、代表的な例としてまず光学活性な低分子化合物
をあげることができる。光学活性を有する化合物であれ
ばいずれも本発明に使用することができるが、ベースポ
リマーとの相溶性の観点から光学活性な液晶性化合物で
あることが望ましい。具体的には次のような化合物を例
示することができる。
The optically active compounds to be mixed to impart a twist to these nematic liquid crystalline polymers will be described. A typical example is an optically active low molecular compound. Any compound having optical activity can be used in the present invention, but an optically active liquid crystalline compound is desirable from the viewpoint of compatibility with the base polymer. Specifically, the following compounds can be exemplified.

【0017】[0017]

【化21】 Embedded image

【化22】 コレステロール誘導体、など。Embedded image Cholesterol derivatives, etc.

【0018】本発明で用いられる光学活性化合物とし
て、次に光学活性な高分子化合物をあげることができ
る。分子内に光学活性な基を有する高分子化合物であれ
ばいずれも使用することができるが、ベースポリマーと
の相溶性の観点から液晶性を示す高分子化合物であるこ
とが望ましい。例として光学活性な基を有する液晶性の
ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリマロネー
ト、ポリシロキサン、ポリエステル、ポリアミド、ポリ
エステルアミド、ポリカーボネート、あるいはポリペプ
チド、セルロースなどをあげることができる。なかでも
ベースとなるネマチック液晶性ポリマーとの相溶性か
ら、芳香族主体の光学活性なポリエステルが最も好まし
い。具体的には次のようなポリマーを例示することがで
きる。
The optically active compounds used in the present invention include the following optically active high molecular compounds. Any polymer compound having an optically active group in the molecule can be used, but a polymer compound exhibiting liquid crystallinity is desirable from the viewpoint of compatibility with the base polymer. Examples thereof include liquid crystalline polyacrylates, polymethacrylates, polymalonates, polysiloxanes, polyesters, polyamides, polyesteramides, polycarbonates, polypeptides, and celluloses having an optically active group. Above all, an aromatic-based optically active polyester is most preferable because of its compatibility with the base nematic liquid crystalline polymer. Specifically, the following polymers can be exemplified.

【0019】[0019]

【化23】 の構造単位から構成されるポリマー、Embedded image A polymer composed of structural units of

【化24】 の構造単位から構成されるポリマー、Embedded image A polymer composed of structural units of

【化25】 (n=2〜12)の構造単位から構成されるポリマー、Embedded image A polymer composed of (n = 2 to 12) structural units,

【化26】 の構造単位から構成されるポリマー、Embedded image A polymer composed of structural units of

【化27】 の構造単位から構成されるポリマー、Embedded image A polymer composed of structural units of

【化28】 の構造単位から構成されるポリマー、Embedded image A polymer composed of structural units of

【化29】 の構造単位から構成されるポリマー、Embedded image A polymer composed of structural units of

【化30】 の構造単位から構成されるポリマー、Embedded image A polymer composed of structural units of

【化31】 の構造単位から構成されるポリマー、Embedded image A polymer composed of structural units of

【化32】 の構造単位から構成されるポリマー、Embedded image A polymer composed of structural units of

【化33】 の構造単位から構成されるポリマー。Embedded image A polymer composed of the structural units of

【0020】これらのポリマー中に占める光学活性な基
の割合は、通常0.5モル%〜80モル%であり、好ま
しくは5モル%〜60モル%が望ましい。これらのポリ
マーの分子量は、たとえばフェノール/テトラクロロエ
タン中、30℃で測定した対数粘度が0.05から5.
0の範囲が好ましい。対数粘度が5.0より大きい場合
は粘性が高すぎて結果的に配向性の低下を招くので好ま
しくなく、また0.05より小さい場合は組成のコント
ロールが難しくなり好ましくない。
The proportion of the optically active group in these polymers is usually 0.5 mol% to 80 mol%, preferably 5 mol% to 60 mol%. The molecular weights of these polymers are, for example, 0.05 to 5. 5 logarithmic viscosities measured in phenol / tetrachloroethane at 30 ° C.
A range of 0 is preferred. If the logarithmic viscosity is greater than 5.0, the viscosity is too high, which results in a decrease in the orientation, which is not preferred. If the logarithmic viscosity is less than 0.05, control of the composition becomes difficult, which is not preferred.

【0021】本発明の耐熱性光学素子はまた、他の光学
活性化合物を用いることなく自身で均一でモノドメイン
なねじれネマチック配向をし、かつその配向状態を容易
に固定化できる高分子液晶を用いることによっても製造
できる。これらのポリマーは主鎖中に光学活性基を有し
自身が光学活性であることが必須であり、具体的には光
学活性なポリエステル、ポリアミド、ポリエステルイミ
ドなどの主鎖型液晶ポリマーなどを例示することができ
る。なかでも合成の容易さ、配向性、ガラス転移点など
からポリエステルが好ましい。用いられるポリエステル
としてはオルソ置換芳香族単位を構成成分として含むポ
リマーが最も好ましいが、オルソ置換芳香族単位の代わ
りにかさ高い置換基を有する芳香族、あるいはフッ素ま
たは含フッ素置換基を有する芳香族などを構成成分とし
て含むポリマーもまた使用することができる。これらの
光学活性なポリエステルは、今まで説明してきたネマチ
ック液晶性ポリエステルに、さらに光学活性なジオー
ル、ジカルボン酸、オキシカルボン酸を用いて次に示す
ような光学活性基を導入することにより得られる。(式
中、*印は光学活性炭素を示す)
The heat-resistant optical element of the present invention also uses a polymer liquid crystal capable of forming a uniform, monodomain twisted nematic alignment by itself without using other optically active compounds, and of easily fixing the alignment state. It can also be manufactured by: It is essential that these polymers have an optically active group in the main chain and are themselves optically active, and specific examples thereof include main chain type liquid crystal polymers such as optically active polyesters, polyamides, and polyesterimides. be able to. Among them, polyester is preferred from the viewpoint of ease of synthesis, orientation, glass transition point and the like. As the polyester used, a polymer containing an ortho-substituted aromatic unit as a constituent component is most preferable, but an aromatic having a bulky substituent in place of the ortho-substituted aromatic unit, or an aromatic having a fluorine or fluorine-containing substituent, or the like. Polymers containing as a component can also be used. These optically active polyesters can be obtained by introducing the following optically active groups into the nematic liquid crystalline polyester described so far using an optically active diol, dicarboxylic acid or oxycarboxylic acid. (In the formula, * indicates optically active carbon)

【0022】[0022]

【化34】 Embedded image

【化35】 など。Embedded image Such.

【0023】これらのポリマーの分子量は、各種溶媒中
たとえばフェノール/テトラクロロエタン(60/4
0)の混合溶媒中、30℃で測定した対数粘度が0.0
5から3.0が好ましく、さらに好ましくは0.07か
ら2.0の範囲である。対数粘度が0.05より小さい
場合、得られた高分子液晶の強度が弱くなり好ましくな
い。また3.0より大きい場合、液晶形成時の粘性が高
すぎて、配向性の低下や配向に要する時間の増加などの
問題が生じる。これらのポリマーの重合は溶融重縮合
法、あるいは酸クロライド法によって行うことができ
る。
The molecular weight of these polymers can be determined in various solvents such as phenol / tetrachloroethane (60/4
The logarithmic viscosity measured at 30 ° C in the mixed solvent of 0) is 0.0
It is preferably from 5 to 3.0, more preferably from 0.07 to 2.0. When the logarithmic viscosity is smaller than 0.05, the strength of the obtained polymer liquid crystal becomes weak, which is not preferable. On the other hand, if it is larger than 3.0, the viscosity at the time of forming the liquid crystal is too high, causing problems such as a decrease in the alignment and an increase in the time required for the alignment. Polymerization of these polymers can be carried out by a melt polycondensation method or an acid chloride method.

【0024】以上述べてきた本発明の液晶性高分子の代
表的な例としては、具体的には、
As representative examples of the liquid crystalline polymer of the present invention described above, specifically,

【化36】 で示されるポリマー(m/n=通常、99.9/0.1
〜80/20、好ましくは99.5/0.5〜90/1
0、さらに好ましくは99/1〜95/5)
Embedded image (M / n = usually 99.9 / 0.1)
8080/20, preferably 99.5 / 0.5 to 90/1
0, more preferably 99/1 to 95/5)

【化37】 で示されるポリマー(m/n=0.5/99.5〜10
/90、好ましくは1/99〜5/95)
Embedded image (M / n = 0.5 / 99.5 to 10)
/ 90, preferably 1/99 to 5/95)

【化38】 で示されるポリマー(m/n=0.5/99.5〜10
/90、好ましくは1/99〜5/95)
Embedded image (M / n = 0.5 / 99.5 to 10)
/ 90, preferably 1/99 to 5/95)

【化39】 で示されるポリマー(K=l+m+n,K/n=99.
5/0.5〜90/10、好ましくは、99/1〜95
/5、l/m=5/95〜95/55)
Embedded image (K = l + m + n, K / n = 99.
5 / 0.5 to 90/10, preferably 99/1 to 95
/ 5, 1 / m = 5/95 to 95/55)

【化40】 で示されるポリマー(K=l+m+n,K/n=99.
5/0.5〜90/10、好ましくは、99/1〜95
/5、l/m=5/95〜95/55)
Embedded image (K = l + m + n, K / n = 99.
5 / 0.5 to 90/10, preferably 99/1 to 95
/ 5, 1 / m = 5/95 to 95/55)

【化41】 で示されるポリマー混合物((A)/(B)=通常9
9.9/0.1〜80/20(重量比)、好ましくは9
9.5/0.5〜85/5、さらに好ましくは99/1
〜95/5、K=l+m、l/m=75/25〜25/
75、P=q+r、p/q=80/20〜20/80) (A)
Embedded image (A) / (B) = Normal 9
9.9 / 0.1 to 80/20 (weight ratio), preferably 9
9.5 / 0.5 to 85/5, more preferably 99/1
~ 95/5, K = l + m, l / m = 75/25 to 25 /
75, P = q + r, p / q = 80 / 20-20 / 80) (A)

【化42】 (B)コレステリルベンゾエート で示されるポリマー混合物((A)/(B)=通常9
9.9/0.1〜70/30(重量比)、好ましくは9
9.5/0.5〜80/20、好ましくは99/1〜9
0/10、m=K+1、K/1=80/20〜20/8
0)
Embedded image (B) Polymer mixture represented by cholesteryl benzoate ((A) / (B) = usually 9)
9.9 / 0.1 to 70/30 (weight ratio), preferably 9
9.5 / 0.5 to 80/20, preferably 99/1 to 9
0/10, m = K + 1, K / 1 = 80/20 to 20/8
0)

【化43】 で示されるポリマー混合物((A)/(B)=通常9
9.9/0.1〜70/30(重量比)、好ましくは9
9.5/0.5〜80/20、好ましくは99/1〜9
0/10、K=l+m、l/m=25/75〜75/2
5、P=q+r、p/r=20/80〜80/20) (なお、*印は光学活性炭素を示す)などが挙げられ
る。
Embedded image (A) / (B) = Normal 9
9.9 / 0.1 to 70/30 (weight ratio), preferably 9
9.5 / 0.5 to 80/20, preferably 99/1 to 9
0/10, K = 1 + m, 1 / m = 25 / 75-75 / 2
5, P = q + r, p / r = 20/80 to 80/20) (* mark indicates optically active carbon).

【0025】本発明の液晶性高分子よりなる耐熱性光学
素子の製造法は、基本的に透光性基板、透光性基板上に
形成された配向膜および配向膜上に形成された液晶性高
分子膜の積層構造よりなる光学素子において、液晶性高
分子層を配向処理時および/または配向固定後に液晶性
高分子の熱重合が進行する温度で熱処理することにより
行なわれる。透光性基板としてはガラス、透光性プラス
チックフィルム、プラスチックシートなどを用いること
ができる。これらのうちプラスチック基板については光
学的に等方性であることが好ましく、たとえばポリメチ
ルメタクリレート、ポリスチレン、ポリカーボネート、
ポリエーテルスルフォン、ポリフェニレンサルファイ
ド、ポリオレフィンあるいはエポキシ樹脂などを用いる
ことができる。また配向膜としてはラビング処理したポ
リイミドフィルムが好適に用いられるが、酸化珪素の斜
め蒸着膜、ポリビニルアルコールのラビング処理膜など
当該分野で公知の配向膜ももちろん用いることができ
る。また透光性基板を直接ラビングしたものなども用い
られる。これら透光性基板上に形成された配向膜上にネ
マチック高分子液晶層またはねじれネマチック高分子液
晶層を形成する。
The method for producing a heat-resistant optical element comprising a liquid crystalline polymer according to the present invention basically comprises a light-transmitting substrate, an alignment film formed on the light-transmitting substrate, and a liquid crystal layer formed on the alignment film. In an optical element having a laminated structure of a polymer film, the liquid crystal polymer layer is subjected to a heat treatment at a temperature at which thermal polymerization of the liquid crystal polymer proceeds during the alignment treatment and / or after the alignment is fixed. As the light-transmitting substrate, glass, a light-transmitting plastic film, a plastic sheet, or the like can be used. Of these, the plastic substrate is preferably optically isotropic, for example, polymethyl methacrylate, polystyrene, polycarbonate,
Polyether sulfone, polyphenylene sulfide, polyolefin, epoxy resin, or the like can be used. As the alignment film, a rubbed polyimide film is preferably used, but an alignment film known in the art, such as an obliquely deposited silicon oxide film and a rubbed polyvinyl alcohol film, can of course be used. Further, a substrate obtained by directly rubbing a light-transmitting substrate is also used. A nematic polymer liquid crystal layer or a twisted nematic polymer liquid crystal layer is formed on the alignment film formed on the translucent substrate.

【0026】まずネマチック液晶性ポリマーまたはねじ
れネマチック液晶性ポリマーを所定の割合で溶媒に溶か
して溶液を調製する。この際の溶媒はポリマーの種類に
よって異なるが、通常はアセトン、メチルエチルケト
ン、シクロヘキサノンなどのケトン類、テトラヒドロフ
ラン、ジオキサンなどのエーテル類、クロロホルム、ジ
クロロエタン、テトラクロロエタン、トリクロロエチレ
ン、テトラクロロエチレン、オルソジクロロベンゼンな
どのハロゲン化炭化水素、これらとフェノールとの混合
溶媒、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、
ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドンなどを用
いることができる。溶液の濃度はポリマーの粘性によっ
て大きく異なるが、通常は5から50%の範囲で使用さ
れ、好ましくは10から40%の範囲である。この溶液
を次ぎに配向処理した透光性ガラス板上、プラスチック
板上あるいはプラスチックフィルム上に塗布する。配向
処理の方法は特に制限されるものではないが、液晶分子
を界面と平行に配向させるものであればよく、例えば基
板上にポリイミドを塗布し、ラビング処理したポリイミ
ドラビング処理ガラスあるいはフィルムなどが好適に用
いられる。
First, a nematic liquid crystal polymer or a twisted nematic liquid crystal polymer is dissolved in a solvent at a predetermined ratio to prepare a solution. The solvent used at this time varies depending on the type of polymer, but usually, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, and cyclohexanone; ethers such as tetrahydrofuran and dioxane; Hydrogen, a mixed solvent of these and phenol, dimethylformamide, dimethylacetamide,
Dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone and the like can be used. The concentration of the solution varies greatly depending on the viscosity of the polymer, but is usually used in the range of 5 to 50%, preferably in the range of 10 to 40%. This solution is then applied on a translucent glass plate, plastic plate or plastic film that has been subjected to an orientation treatment. The method of the alignment treatment is not particularly limited, but any method may be used as long as the liquid crystal molecules are aligned in parallel with the interface.For example, a polyimide rubbed glass or film obtained by applying polyimide on a substrate and rubbing is suitable. Used for

【0027】塗布の方法としては、スピンコート法、ロ
ールコート法、スロットコート法、スライドコート法、
プリント法、浸漬引き上げ法などを採用できる。塗布後
溶媒を乾燥により除去し、所定温度で所定時間熱処理し
てモノドメインなネマチック配向またはねじれネマチッ
ク配向を完成させる。配向のための熱処理と熱重合のた
めの熱処理を同時に行う場合は、界面効果による配向を
助け、熱重合を促進させるために熱処理温度は高いほう
が好ましく、特に単なる配向のみのための熱処理に比
べ、より熱処理温度は高いほうが好ましいが、あまり温
度が高いとポリマーの種類によっては、高温部に等方相
を有するので、この温度域で熱処理しても配向は得られ
ない。以上のようにそのポリマーの特性にしたがい、ガ
ラス転移点以上で等方相への転移点以下の温度でかつ高
分子液晶の重合が進行する温度で熱処理することが好ま
しく、一般的には100℃から350℃の範囲が好適
で、特に150℃から300℃の範囲が好適である。配
向膜上で液晶状態において十分な配向を得るために必要
な時間および十分な耐熱性が付与されるのに必要な時間
は、ポリマーの組成、分子量および必要とされる耐熱性
によって異なり一概にはいえないが、30秒から120
分の範囲が好ましく、特に60秒から100分の範囲が
好ましい。30秒より短い場合は配向が不十分となり、
また十分な耐熱性が付与されない。また120分より長
い場合は生産性が低下し好ましくない。短い熱処理時間
で十分な耐熱性を付与するために、減圧下で熱処理を行
なったり、高分子液晶中に重合触媒を混入することも可
能である。またポリマーを溶融状態で、配向処理した基
板上に塗布したのち熱処理をすることによっても、同様
の効果を得ることができる。
The coating method includes spin coating, roll coating, slot coating, slide coating,
A printing method, an immersion pulling method, or the like can be employed. After the application, the solvent is removed by drying, and heat treatment is performed at a predetermined temperature for a predetermined time to complete a monodomain nematic alignment or a twisted nematic alignment. When heat treatment for orientation and heat treatment for thermal polymerization are performed simultaneously, it is preferable that the heat treatment temperature is higher in order to assist the orientation by the interfacial effect and to promote the thermal polymerization. It is preferable that the heat treatment temperature is higher. However, if the temperature is too high, depending on the type of the polymer, an isotropic phase is present in a high-temperature portion, so that orientation cannot be obtained by heat treatment in this temperature range. According to the characteristics of the polymer as described above, it is preferable to perform the heat treatment at a temperature equal to or higher than the glass transition point but equal to or lower than the transition point to the isotropic phase, and at a temperature at which the polymerization of the polymer liquid crystal proceeds. Is preferably in the range of from 150 to 300 ° C. The time required to obtain sufficient alignment in the liquid crystal state on the alignment film and the time required to provide sufficient heat resistance depend on the composition, molecular weight and required heat resistance of the polymer, and are generally I can't say, but from 30 seconds to 120
Minutes is preferable, and particularly preferably 60 seconds to 100 minutes. If the time is shorter than 30 seconds, the orientation becomes insufficient,
Further, sufficient heat resistance is not provided. If the time is longer than 120 minutes, productivity is undesirably reduced. In order to provide sufficient heat resistance in a short heat treatment time, heat treatment can be performed under reduced pressure, or a polymerization catalyst can be mixed into the polymer liquid crystal. Similar effects can also be obtained by applying the polymer in a molten state on an oriented substrate and then performing a heat treatment.

【0028】こうして得られた配向状態を、次ぎに該高
分子液晶のガラス転移点以下の温度に冷却することによ
って、配向を全く損なわずに固定化できる。一般的に液
晶相より低温部に結晶相を持っているポリマーを用いた
場合、液晶状態における配向は冷却することによって壊
れてしまう。本発明の方法によれば、液晶相の下にガラ
ス相を有するポリマー系を使用するためにそのような現
象が生ずることなく、高分子液晶の配向を完全に固定化
できる。冷却速度は特に制限はなく、加熱雰囲気中から
ガラス転移点以下の雰囲気中に出すだけで固定化され
る。また生産の効率を高めるために、空冷、水冷などの
強制冷却を行っても良い。
The alignment state thus obtained is then cooled to a temperature lower than the glass transition point of the polymer liquid crystal, whereby the alignment can be fixed without impairing the alignment at all. Generally, when a polymer having a crystal phase in a lower temperature portion than a liquid crystal phase is used, the orientation in the liquid crystal state is broken by cooling. According to the method of the present invention, since a polymer system having a glass phase below a liquid crystal phase is used, such a phenomenon does not occur, and the orientation of the polymer liquid crystal can be completely fixed. There is no particular limitation on the cooling rate, and the cooling rate is fixed only by taking out from the heating atmosphere into an atmosphere below the glass transition point. In order to increase production efficiency, forced cooling such as air cooling or water cooling may be performed.

【0029】また本発明の液晶性高分子を使用した耐熱
性光学素子の製造法においては、耐熱性付与のための熱
処理を高分子液晶の配向のための熱処理と別に行なって
もよく、またこれらの熱処理を複数回行なってもよい。
すなわち、複数の熱処理槽を用意し、まず始めに高分子
液晶を配向させ、その後に高温槽で耐熱性を付与させた
り、高分子液晶を配向させた後、試料を一旦冷却し、高
分子液晶の配向を固定化した後に耐熱性付与のための熱
処理を行なうことによっても同様の効果を得ることがで
きる。このような場合、配向処理時には界面効果による
配向を助けるために熱処理温度は高いほうが好ましい
が、あまり温度が高いとポリマーの種類によっては、高
温部に等方相を有するので、そのポリマーの特性にした
がい、ガラス転移点以上で等方相への転移点以下の温度
で熱処理することが好ましく、一般的には50℃から3
00℃の範囲が好適で、特に100℃から250℃の範
囲が好適である。配向膜上で液晶状態において十分な配
向を得るために必要な時間は、ポリマーの組成、分子量
によって異なり一概にはいえないが、10秒から60分
の範囲が好ましく、特に30秒から30分の範囲が好ま
しい。10秒より短い場合は配向が不十分となり、また
60分より長い場合は生産性が低下し好ましくない。ま
たポリマーを溶融状態で、配向処理した基板上に塗布し
たのち熱処理することによっても、同様の配向状態を得
ることができる。
In the method for producing a heat-resistant optical element using the liquid crystalline polymer of the present invention, the heat treatment for imparting heat resistance may be performed separately from the heat treatment for aligning the polymer liquid crystal. May be performed plural times.
That is, a plurality of heat treatment tanks are prepared, the polymer liquid crystal is oriented first, then the heat resistance is imparted in a high-temperature bath, or after the polymer liquid crystal is oriented, the sample is cooled once, and the polymer liquid crystal is cooled. The same effect can be obtained by performing a heat treatment for imparting heat resistance after fixing the orientation of. In such a case, it is preferable that the heat treatment temperature is high in order to assist the alignment by the interfacial effect at the time of the alignment treatment. Accordingly, the heat treatment is preferably performed at a temperature equal to or higher than the glass transition point and equal to or lower than the transition point to the isotropic phase.
A range of 00 ° C. is preferred, and a range of 100 ° C. to 250 ° C. is particularly preferred. The time required to obtain sufficient alignment in the liquid crystal state on the alignment film depends on the composition and molecular weight of the polymer and cannot be unconditionally determined, but is preferably in the range of 10 seconds to 60 minutes, and particularly preferably in the range of 30 seconds to 30 minutes. A range is preferred. If the time is shorter than 10 seconds, the orientation becomes insufficient, and if the time is longer than 60 minutes, the productivity is undesirably reduced. A similar orientation state can also be obtained by applying a polymer in a molten state on an oriented substrate and then performing a heat treatment.

【0030】こうして得られた配向試料を、次に該高分
子液晶の熱重合が進行する温度で熱処理することによ
り、試料の配向状態を損なうことなく耐熱性を付与する
ことができる。耐熱性付与のための熱処理は、配向処理
のための熱処理に引き続き行なってもよいし、配向処理
のための熱処理を行なった試料を一旦該高分子液晶のガ
ラス転移点以下の温度に冷却することによって、配向を
固定化した後に行なってもよい。熱重合を促進させるた
めに熱処理温度は高いほうが好ましいが、あまり温度が
高いとポリマーの種類によっては、高温部に等方相を有
するので、この温度域で熱処理すると配向状態が保持さ
れない。したがって、使用したポリマーの特性にしたが
い、等方相への転移点以下の温度でかつ高分子液晶の重
合が進行する温度で熱処理することが好ましく、一般的
には100℃から350の範囲が好適で、特に150℃
〜300℃の範囲が好適である。十分な耐熱性が付与さ
れるのに必要な時間は、ポリマーの組成、分子量および
必要とされる耐熱性によって異なり一概にはいえない
が、10秒から60分の範囲が好ましく、特に30秒か
ら30分の範囲が好ましい。10秒より短い場合は十分
な耐熱性が付与されず、また60分より長い場合は生産
性が低下し好ましくない。短い熱処理時間で十分な耐熱
性を付与するために、減圧下で熱処理を行なったり、高
分子液晶中に重合触媒を混入することも可能である。
By subjecting the thus-obtained oriented sample to a heat treatment at a temperature at which thermal polymerization of the polymer liquid crystal proceeds, heat resistance can be imparted without impairing the orientation state of the sample. The heat treatment for imparting heat resistance may be performed subsequently to the heat treatment for the alignment treatment, or the sample that has been subjected to the heat treatment for the alignment treatment is once cooled to a temperature equal to or lower than the glass transition point of the polymer liquid crystal. May be performed after the orientation is fixed. It is preferable that the heat treatment temperature is high in order to promote thermal polymerization. However, if the temperature is too high, depending on the type of polymer, an isotropic phase is formed in a high-temperature portion. Therefore, according to the characteristics of the polymer used, it is preferable to perform the heat treatment at a temperature lower than the transition point to the isotropic phase and at a temperature at which the polymerization of the high-molecular liquid crystal proceeds, generally in the range of 100 ° C. to 350. At 150 ° C
The range of -300 ° C is preferred. The time required for imparting sufficient heat resistance depends on the composition, molecular weight and required heat resistance of the polymer and cannot be unconditionally determined, but is preferably in the range of 10 seconds to 60 minutes, and particularly preferably in the range of 30 seconds. A range of 30 minutes is preferred. When the time is shorter than 10 seconds, sufficient heat resistance is not provided, and when the time is longer than 60 minutes, productivity is undesirably reduced. In order to provide sufficient heat resistance in a short heat treatment time, heat treatment can be performed under reduced pressure, or a polymerization catalyst can be mixed into the polymer liquid crystal.

【0031】こうして得られた配向試料を、次ぎに該高
分子液晶のガラス転移点以下の温度に冷却することによ
って、配向を全く損なわずに固定化できる。一般的に液
晶相より低温部に結晶相を持っているポリマーを用いた
場合、液晶状態における配向は冷却することによって壊
れてしまう。本発明の方法によれば、液晶相の下にガラ
ス相を有するポリマー系を使用するためにそのような現
象が生ずることなく、高分子液晶の配向を完全に固定化
できる。冷却速度は特に制限はなく、加熱雰囲気中から
ガラス転移点以下の雰囲気中に出すだけで固定化され
る。また生産の効率を高めるために、空冷、水冷などの
強制冷却を行っても良い。
The alignment sample thus obtained is then cooled to a temperature lower than the glass transition point of the polymer liquid crystal, whereby the alignment can be fixed without impairing the alignment at all. Generally, when a polymer having a crystal phase in a lower temperature portion than a liquid crystal phase is used, the orientation in the liquid crystal state is broken by cooling. According to the method of the present invention, since a polymer system having a glass phase below a liquid crystal phase is used, such a phenomenon does not occur, and the orientation of the polymer liquid crystal can be completely fixed. There is no particular limitation on the cooling rate, and the cooling rate is fixed only by taking out from the heating atmosphere into an atmosphere below the glass transition point. In order to increase production efficiency, forced cooling such as air cooling or water cooling may be performed.

【0032】以上のようにして製造される本発明の光学
素子は、液晶性高分子を使用した光学素子の特性を維持
したまま、高い耐熱性を有しているため、使用環境、2
次加工、機器への組み込みなどの自由度が広がり、光学
あるいは光エレクトロニクスの分野できわめて有用であ
る。特にディスプレイの分野において車載用液晶表示素
子、プロジェクション型液晶表示素子などのコントラス
トの改良、明るさの向上などに寄与する。さらに本発明
の光学素子においては光学機器やディスブレイ機器への
組み込み時に製造プロセスの最高温度の制限が緩和され
るなどの特長を持ち、きわめて工業的価値の高いもので
ある。
The optical element of the present invention manufactured as described above has high heat resistance while maintaining the characteristics of the optical element using a liquid crystalline polymer.
The degree of freedom in the subsequent processing and incorporation into equipment is expanded, and it is extremely useful in the field of optics or optoelectronics. In particular, in the field of displays, it contributes to improvement of contrast and brightness of an in-vehicle liquid crystal display device and a projection type liquid crystal display device. Further, the optical element of the present invention has such features that the restriction on the maximum temperature of the manufacturing process is eased when incorporated into an optical device or a display device, and is extremely industrially valuable.

【0033】[0033]

【実施例】以下に実施例を述べるが、本発明はこれらに
制限されるものではない。なお実施例で用いた各分析法
は以下の通りである。 (1)ポリマーの組成の決定 ポリマーを重水素化クロロホルムまたは重水素化トリフ
ルオロ酢酸に溶解し、400MHzのH−NMR(日
本電子製JNM−GX400)で測定し、決定した。
EXAMPLES Examples will be described below, but the present invention is not limited to these examples. In addition, each analysis method used in the Example is as follows. (1) Determination of composition of polymer The polymer was dissolved in deuterated chloroform or deuterated trifluoroacetic acid, and measured and determined by 400 MHz 1 H-NMR (JNM-GX400 manufactured by JEOL Ltd.).

【0034】(2)対数粘度の測定 ウベローデ型粘度計を用い、フェノール/テトラクロロ
エタン(60/40重量比)混合溶媒中、30℃で測定
した。
(2) Measurement of logarithmic viscosity The viscosity was measured at 30 ° C. in a phenol / tetrachloroethane (60/40 weight ratio) mixed solvent using an Ubbelohde viscometer.

【0035】(3)液晶相系列の決定 DSC(DuPont 990 Thermal An
alizer)測定および光学顕微鏡(オリンパス光学
(株)製BH2偏光顕微鏡)観察により決定した。
(3) Determination of liquid crystal phase series DSC (DuPont 990 Thermal An)
aliza) measurement and observation with an optical microscope (BH2 polarizing microscope manufactured by Olympus Optical Co., Ltd.).

【0036】(4)ねじれ角およびΔn・dの決定 ねじれ角は偏光解析法により、またΔn・dはエリプソ
メータにより測定したデータを解析処理して決定した。
(4) Determination of Twist Angle and Δn · d The twist angle was determined by ellipsometry, and Δn · d was determined by analyzing data measured with an ellipsometer.

【0037】実施例1Embodiment 1

【化44】 (1)式で示したポリマー(対数粘度0.13)を含む
18wt%のフェノール/テトラクロロエタン(60/
40重量比)溶液を調製した。この溶液を用いて、15
cm×23cmの大きさで厚さ0.1cmのラビング処
理したポリイミド層を有するガラス板上に、スクリーン
印刷機を用いてキャストした後に乾燥し、280℃×6
0分熱処理を行ない、次に冷却して均一なモノドメイン
のネマチック構造を固定化した。この光学素子のΔn・
dは0.92μmであり、ポリマーの対数粘度は2.2
に上昇していた。こうして作製した光学素子の高分子液
晶面にシリコーン系のハードコート材をスプレコート法
により塗布し、セッティングした後、120℃×60分
熱処理を行ないハードコート材を硬化した。ハードコー
ト材硬化のための熱処理の後でも光学素子は均一なモノ
ドメインのネマチック構造を有しており、光学パラメー
タの変化は認められなかった。
Embedded image 18% by weight of phenol / tetrachloroethane (60/50) containing the polymer represented by the formula (1) (logarithmic viscosity: 0.13)
(40 weight ratio) solution was prepared. Using this solution, 15
On a glass plate having a rubbed polyimide layer having a size of cm × 23 cm and a thickness of 0.1 cm, it was cast using a screen printing machine, dried, and then dried at 280 ° C. × 6.
Heat treatment was performed for 0 minutes, and then cooling was performed to fix a uniform monodomain nematic structure. Δn · of this optical element
d is 0.92 μm and the logarithmic viscosity of the polymer is 2.2
Was rising. A silicone-based hard coat material was applied to the polymer liquid crystal surface of the optical element thus produced by a spray coating method, and after setting, heat treatment was performed at 120 ° C. for 60 minutes to cure the hard coat material. Even after the heat treatment for hardening the hard coat material, the optical element had a uniform monodomain nematic structure, and no change in optical parameters was observed.

【0038】実施例2 (1)式で示したポリマー(対数粘度0.13)を含む
18wt%のフェノール/テトラクロロエタン(60/
40重量比)溶液を調製した。この溶液を用いて、15
cm×23cmの大きさで厚さ0.1μmのラビング処
理したポリイミド層を有するガラス板上に、スクリーン
印刷機を用いてキャストした後に乾燥し、180℃×3
0分の熱処理を行ない、次に冷却して均一なモノドメイ
ンのネマチック構造を固定化した後、さらにもう一度2
90℃×45分の熱処理を行なった。この光学素子のΔ
n・dは0.93μmであり、ポリマーの対数粘度は
2.8に上昇していた。こうして作製した光学素子をポ
リビニルブチラールシートを中間層としてもう一枚のガ
ラスと140℃×14kgf/cmで20分間熱圧着
を行なった。得られた合わせガラスは高い透明性を有し
ており、また光学パラメータの変化は見られなかった。
Example 2 18% by weight of phenol / tetrachloroethane (60/50%) containing the polymer represented by the formula (1) (logarithmic viscosity: 0.13)
(40 weight ratio) solution was prepared. Using this solution, 15
On a glass plate having a rubbed polyimide layer having a size of cm × 23 cm and a thickness of 0.1 μm, it was cast using a screen printing machine, dried, and then dried at 180 ° C. × 3.
0 minute heat treatment, then cooling to fix the uniform monodomain nematic structure,
Heat treatment was performed at 90 ° C. for 45 minutes. Δ of this optical element
n · d was 0.93 μm, and the logarithmic viscosity of the polymer was increased to 2.8. The optical element thus produced was subjected to thermocompression bonding with another glass sheet at 140 ° C. × 14 kgf / cm 2 for 20 minutes using a polyvinyl butyral sheet as an intermediate layer. The obtained laminated glass had high transparency and no change in optical parameters was observed.

【0039】実施例3Embodiment 3

【化45】 (2)式で示した混合ポリマー(ベースポリマーの対数
粘度0.18、光学活性ポリマーの対数粘度0.15)
を含む15wt%のフェノール/テトラクロロエタン
(60/40重量比)溶液を調製した。この溶液を用い
て、15cm×23cmの大きさでラビング処理したポ
リイミド層を有する厚さ50μmのポリエーテルスルフ
ォンフィルム上に、ロールコーターを用いて製膜した後
に乾燥し、180℃×30分熱処理を行ない、次に冷却
して均一なモノドメインのねじれネマチック構造を固定
化した後、さらにもう一度減圧下(0.05mmHg)
で190℃×60分の熱処理を行なった。この光学素子
のねじれ角は−230°であり、Δn・dは0.84μ
mであった。またポリマーの対数粘度は1.6に上昇し
ていた。こうして作製した光学素子の高分子液晶面にシ
リコーン系のハードコート材をスプレーコート法により
塗布し、セッティングした後、120℃×60分熱処理
を行ないハードコート材を硬化した。ハードコート材硬
化のための熱処理の後でも試料は均一なモノドメインの
ねじれネマチック構造を保持しており、光学パラメータ
の変化も認められなかった。
Embedded image The mixed polymer represented by the formula (2) (logarithmic viscosity of base polymer 0.18, logarithmic viscosity of optically active polymer 0.15)
A phenol / tetrachloroethane (60/40 weight ratio) solution containing 15% by weight was prepared. Using this solution, a film was formed using a roll coater on a 50 μm-thick polyethersulfone film having a rubbed polyimide layer having a size of 15 cm × 23 cm, and then dried, followed by heat treatment at 180 ° C. for 30 minutes. And then cooled to fix the uniform monodomain twisted nematic structure and then again under reduced pressure (0.05 mmHg)
At 190 ° C. for 60 minutes. The twist angle of this optical element is -230 ° and Δn · d is 0.84 μ
m. The logarithmic viscosity of the polymer was increased to 1.6. A silicone-based hard coat material was applied to the polymer liquid crystal surface of the optical element thus manufactured by a spray coating method, set, and then heat-treated at 120 ° C. for 60 minutes to cure the hard coat material. Even after the heat treatment for hardening the hard coat material, the sample retained a uniform monodomain twisted nematic structure, and no change in optical parameters was observed.

【0040】比較例1 (1)式で示したポリマー(対数粘度0.13)を含む
18wt%のフェノール/テトラクロロエタン(60/
40重量比)溶液を調製した。この溶液を用いて、15
cm×23cmの大きさで厚さ0.1cmのラビング処
理したポリイミド層を有するガラス板上に、スクリーン
印刷機を用いてキャストした後に乾燥し、180℃×3
0分熱処理を行ない、次に冷却してネマチック構造を固
定化した。この光学素子のΔn・dは0.94μmであ
り、ポリマーの対数粘度はほとんど変化しなかった。こ
うして作製した光学素子の高分子液晶面にシリコーン系
のハードコート材をスプレーコート法により塗布し、セ
ッティングした後、120℃×60分熱処理を行ないハ
ードコート材を硬化した。ハードコート材硬化のための
熱処理の後では高分子液晶層の配向が乱れ、モノドメイ
ン構造は保持されなかった。
Comparative Example 1 18% by weight of phenol / tetrachloroethane (60/60%) containing the polymer represented by the formula (1) (logarithmic viscosity: 0.13)
(40 weight ratio) solution was prepared. Using this solution, 15
On a glass plate having a rubbed polyimide layer having a size of cm × 23 cm and a thickness of 0.1 cm, the film was cast using a screen printing machine and then dried, and then dried at 180 ° C. × 3.
A heat treatment was performed for 0 minutes, and then the mixture was cooled to fix the nematic structure. Δn · d of this optical element was 0.94 μm, and the logarithmic viscosity of the polymer hardly changed. A silicone-based hard coat material was applied to the polymer liquid crystal surface of the optical element thus manufactured by a spray coating method, set, and then heat-treated at 120 ° C. for 60 minutes to cure the hard coat material. After the heat treatment for hardening the hard coat material, the orientation of the polymer liquid crystal layer was disturbed, and the monodomain structure was not maintained.

【0041】比較例2 (1)式で示したポリマー(対数粘度0.13)を含む
18wt%のフェノール/テトラクロロエタン(60/
40重量比)溶液を調製した。この溶液を用いて、15
cm×23cmの大きさで厚さ0.1cmのラビング処
理したポリイミド層を有するガラス板上に、スクリーン
印刷機を用いてキャストした後に乾燥し、180℃×3
0分熱処理を行ない、次に冷却して均一なモノドメイン
のネマチック構造を固定化した。この光学素子のΔn・
dは0.94μmであり、ポリマーの対数粘度はほとん
ど変化しなかった。こうして作製した光学素子をポリビ
ニルブチラールシートを中間層としてもう一枚のガラス
と140℃×14kgf/cmで20分間熱圧着を行
なった。得られた合わせガラスは不透明であり、均一な
モノドメインのネマチック構造は完全に破壊されてい
た。
Comparative Example 2 18% by weight of phenol / tetrachloroethane (60/60%) containing the polymer represented by the formula (1) (logarithmic viscosity: 0.13)
(40 weight ratio) solution was prepared. Using this solution, 15
On a glass plate having a rubbed polyimide layer having a size of cm × 23 cm and a thickness of 0.1 cm, the film was cast using a screen printing machine and then dried, and then dried at 180 ° C. × 3.
Heat treatment was performed for 0 minutes, and then cooling was performed to fix a uniform monodomain nematic structure. Δn · of this optical element
d was 0.94 μm, and the logarithmic viscosity of the polymer hardly changed. The optical element thus produced was subjected to thermocompression bonding with another glass sheet at 140 ° C. × 14 kgf / cm 2 for 20 minutes using a polyvinyl butyral sheet as an intermediate layer. The resulting laminated glass was opaque and the uniform monodomain nematic structure was completely destroyed.

【0042】比較例3 (2)式で示した混合ポリマー(ベースポリマーの対数
粘度0.18、光学活性ポリマーの対数粘度0.15)
を含む15wt%のフェノール/テトラクロロエタン
(60/40重量比)溶液を調製した。この溶液を用い
て、15cm×23cmの大きさでラビング処理したポ
リイミド層を有する厚さ50μmのポリエーテルスルフ
ォンフィルム上に、ロールコーターを用いて製膜した後
に乾燥し、180℃×30分熱処理を行ない、次に冷却
して均一なモノドメインのねじれネマチック構造を固定
化した。この光学素子のねじれ角は−225°であり、
Δn・dは0.84μmであった。また、ポリマーの対
数粘度はほとんど変化しなかった。こうして作製した光
学素子の高分子液晶面にシリコーン系のハードコート材
をスプレーコート法により塗布し、セッティングした
後、120℃×60分の熱処理を行ないハードコート材
を硬化した。ハードコート材硬化のための熱処理の後で
は試料は均一なモノドメインのねじれネマチック構造を
保持していなかった。
Comparative Example 3 Mixed polymer represented by formula (2) (logarithmic viscosity of base polymer: 0.18, logarithmic viscosity of optically active polymer: 0.15)
A phenol / tetrachloroethane (60/40 weight ratio) solution containing 15% by weight was prepared. Using this solution, a film was formed using a roll coater on a 50 μm-thick polyethersulfone film having a rubbed polyimide layer having a size of 15 cm × 23 cm, and then dried, followed by heat treatment at 180 ° C. for 30 minutes. This was followed by cooling to immobilize a uniform monodomain twisted nematic structure. The twist angle of this optical element is -225 °,
Δn · d was 0.84 μm. Also, the logarithmic viscosity of the polymer hardly changed. A silicone-based hard coat material was applied to the polymer liquid crystal surface of the optical element thus manufactured by a spray coating method, and after setting, a heat treatment was performed at 120 ° C. for 60 minutes to cure the hard coat material. After the heat treatment for hard coating material hardening, the sample did not retain a uniform monodomain twisted nematic structure.

【0043】[0043]

【発明の効果】本発明の液晶性高分子を使用した耐熱性
光学素子の製造法は、液晶性高分子を使用した光学素子
の特性を維持したまま、高い耐熱性を付与できるため、
本法により作製した光学素子の使用環境、2次加工、機
器への組み込みなどの自由度が広がり、光学、光エレク
トロニクスなどの分野においてきわめて工業的価値が高
い。
According to the method for producing a heat-resistant optical element using a liquid crystalline polymer of the present invention, high heat resistance can be imparted while maintaining the characteristics of an optical element using a liquid crystalline polymer.
The degree of freedom in the use environment, secondary processing, and incorporation into equipment of the optical element produced by this method is widened, and the industrial value is extremely high in fields such as optics and optoelectronics.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/13363 G02F 1/1335 G02F 1/13 101 G02F 1/13 505 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G02F 1/13363 G02F 1/1335 G02F 1/13 101 G02F 1/13 505

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 透光性基板上に配向膜を形成し、液晶状
でネマチック配向またはねじれネマチック配向し、液
晶転移点以下ではガラス状態となる液晶性高分子であっ
て熱によりさらに重合する性質を有する液晶性高分子を
該配向膜上に塗布して該高分子よりなる層を形成する光
学素子の製造方法において、該高分子層を配向処理時お
よび/または配向固定後に該高分子の重合が進行する温
度で熱処理することを特徴とする耐熱性光学素子の製造
方法。
An alignment film is formed on a light-transmitting substrate to form a liquid crystal.
And nematic orientation or a twisted nematic orientation in state, there in the liquid crystal polymer ing and glassy state below the liquid crystal transition point
Liquid crystalline polymer that has the property of polymerizing further by heat
In the method for manufacturing an optical element by coating on the orientation film to form a layer made of the polymer, the alignment treatment of the polymer layer and / or after orientation fixed polymerization of the polymer is heat-treated at a temperature to proceed A method for producing a heat-resistant optical element, comprising:
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