JP4286384B2 - 偏光回折素子の製造方法 - Google Patents
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Description
【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。
【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。
【0003】
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。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記課題を解決するものであり、液晶層構造を制御することで、コレステリック配向フィルムの一部の領域に回折能を付与することに成功した。さらに詳しくは、コレステリック液晶に特有な選択反射特性および円偏光特性に併せて回折能という新たな特性をコレステリック配向フィルムに容易に付与する方法を見出し、遂に本発明に到達した。
【0005】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、配向支持基板上にコレステリック相を呈する液晶性ポリエステルからなるコレステリック配向フィルムを形成する第1工程、該コレステリック配向フィルム表面に回折素子基板の回折パターンを転写する第2工程、及び回折パターンが転写された回折能を有するコレステリック配向フィルムの回折パターンが転写された面と支持基板とを接着剤層を介して積層する第3工程、を含む偏光回折素子の製造方法。に関する。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体的に説明する。
本発明の第1工程は、配向支持基板上にコレステリック配向フィルムを形成する工程であり、コレステリック配向を形成、固定化したコレステリック配向フィルムを得ることができるのであれば製法条件等について特に制限されるものではない。
【0007】
コレステリック配向フィルムを形成するフィルム材料としては、高分子液晶、低分子液晶またはこれら混合物を用いることができる。高分子液晶としては、コレステリック配向が固定化できるものであれば特に制限はなく、主鎖型、側鎖型高分子液晶等いずれでも使用することができる。具体的にはポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネート、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、ポリシロキサンなどの側鎖型液晶ポリマーなどが挙げられる。なかでもコレステリック配向を形成する上で配向性が良く、合成も比較的容易である液晶性ポリエステルが望ましい。ポリマーの構成単位としては、例えば芳香族あるいは脂肪族ジオール単位、芳香族あるいは脂肪族ジカルボン酸単位、芳香族あるいは脂肪族ヒドロキシカルボン酸単位を好適な例として挙げられる。
【0008】
またコレステリック配向フィルムのフィルム材料となる低分子液晶としては、例えばアクリロイル基、ビニル基やエポキシ基等の官能基を導入したビフェニル誘導体、フェニルベンゾエート誘導体、スチルベン誘導体などを基本骨格としたものが挙げられる。また低分子液晶としては、ライオトロピック性、サーモトロピック性のどちらも用いることができるが、サーモトロピック性を示すものが作業性、プロセス等の観点からより好適である。
【0009】
コレステリック配向を固定化する方法は公知の方法、例えば高分子液晶を用いる場合には、配向支持基板上に高分子液晶を配した後、熱処理等によってコレステリック液晶相を発現させ、その状態から急冷してコレステリック配向を固定化する方法を用いることができる。また低分子液晶を用いる場合には、配向支持基板上に低分子液晶を配した後、熱処理等によってコレステリック液晶相を発現させ、その状態を維持したまま光、熱または電子線等により架橋させてコレステリック配向を固定化する方法等を適宜採用することができる。
【0010】
またコレステリック配向フィルムの耐熱性等を向上させるために、フィルム材料中にコレステリック液晶相の発現を妨げない範囲において、例えばビスアジド化合物やグリシジルメタクリレート等の架橋剤を添加することもでき、これら架橋剤を添加することによりコレステリック液晶相を発現させた状態で架橋させることもできる。さらにフィルム材料には、コレステリック液晶相の発現を妨げない範囲において二色性色素、染料や顔料等を適宜添加することもできる。
【0011】
本発明の第1工程では、上記の如きフィルム材料を配向支持基板上に配し、コレステリック配向フィルムを得る。第1工程に供することができる配向支持基板としては、例えばガラス基板またはプラスチックフィルム、プラスチックシート等のプラスチック基板を例示することができる。ガラス基板としては例えばソーダガラス、シリカコートソーダガラス、ホウケイ酸ガラス基板等を用いることができる。またプラスチック基板としては、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、アモルファスポリオレフィン、トリアセチルセルロース、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の基板等を用いることができる。これらの配向支持基板に必要に応じて一軸または二軸延伸操作を適宜加えることもできる。さらに上記基板に、親水化処理や疎水化処理や易剥離性処理などの表面処理を施すこともできる。また配向支持基板としては1種単独、または2種以上の基板を積層したものを配向支持基板として用いることもできる。
【0012】
また上記各配向支持基板上に配向膜を形成したものも本発明では配向支持基板に包含するものである。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、その他当該分野で公知の配向膜も適宜使用することができる。またポリイミド等を塗布することなく、直接ラビング処理によって配向能を付与して得られるプラスチック基板等もコレステリック配向フィルムを得る際の配向支持基板として使用することができる。なお配向処理の方法は特に制限されるものではないが、液晶分子を配向処理界面と一様に平行に配向させるものであればよい。
【0013】
次いで配向支持基板上にフィルム材料を塗布する手段としては、溶融塗布、溶液塗布が挙げられるが、プロセス上溶液塗布が望ましい。
溶液塗布は、フィルム材料を所定の割合で溶媒に溶解し、所定濃度の溶液を調製する。溶媒としては、用いるフィルム材料の種類により異なるが、通常トルエン、キシレン、ブチルベンゼン、テトラヒドロナフタレン、デカヒドロナフタレン等の炭化水素系、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル系、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系、酢酸エチル、酢酸ブチル、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、乳酸エチル、γ−ブチロラクトン等のエステル系、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、ジクロロメタン、四塩化炭素、テトラクロロエタン、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素系、ブチルアルコール、トリエチレングリコール、ジアセトンアルコール、ヘキシレングリコール等のアルコール系等を用いることができる。これらの溶媒は必要により2種以上を適宜混合して使用することもできる。また溶液の濃度は用いられる高分子液晶の分子量や溶解性、さらに最終的に目的とするフィルムの膜厚等により異なるため一概には言えないが、通常1〜60重量%、好ましくは3〜40重量%である。
【0014】
また溶液中には、塗布を容易にするために界面活性剤等を加えても良い。界面活性剤としては、例えばイミダゾリン、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、界面活性剤の種類や溶剤、あるいは塗布する支持基板にもよるが、通常、高分子液晶の重量に対する比率にして10ppm〜10%、好ましくは50ppm〜5%、さらに好ましくは0.01%〜1%の範囲である。
【0015】
上記の如くして調製したフィルム材料溶液を配向支持基板上に塗布する。
塗布方法としては、例えばロールコート法、ダイコート法、バーコート法、グラビアロールコート法、スプレーコート法、ディップコート法、スピンコート法等を採用することができる。
【0016】
塗布後溶媒を乾燥により除去し、コレステリック液晶相を呈する所定温度、所定時間熱処理してコレステリック配向を完成させる。次いで液晶状態において形成したコレステリック配向を、高分子液晶を主とするフィルム材料を用いた場合にはガラス転移点以下の温度に急冷することによってコレステリック配向が固定化されたコレステリック配向フィルムを得ることができる。また低分子液晶を主とするフィルム材料を用いた場合には、液晶状態においてコレステリック配向を形成した後、電子線、紫外線、可視光線または赤外線(熱線)を照射して低分子液晶を架橋させることによってコレステリック配向が固定化されたコレステリック配向フィルムを得ることができる。
【0017】
配向支持基板上に形成されたコレステリック配向フィルムの実膜厚としては、特に制限されるものではないが、量産性、製造プロセスの面から、通常0.3〜20μm、好ましくは0.5〜10μm、さらに好ましくは0.6〜6μmであることが望ましい。またコレステリック配向の螺旋巻き数としては、通常2巻き以上10巻き以下、好ましくは2巻き以上6巻き以下であることが望ましい。螺旋巻き数が2巻きより少ない場合、また10巻きより多い場合には、偏光回折素子としての効果を発現できない恐れがある。
【0018】
本発明の第2工程は、第1工程で得られたコレステリック配向フィルム表面に回折素子基板の回折パターンを転写する工程である。コレステリック配向フィルムに回折パターンを転写する際に用いられる回折素子基板の材質としては、金属や樹脂のような材料であっても良く、あるいはフィルム表面に回折機能を付与したもの、あるいはフィルムに回折機能を有する薄膜を転写したもの等、およそ回折機能を有するものであれば如何なる材質であっても良い。なかでも取り扱いの容易さや量産性を考えた場合、回折機能を有するフィルムまたはフィルム積層体がより望ましい。
【0019】
またここでいう回折素子とは、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その定義として含む。またその種類については、表面形状に由来する回折素子、いわゆる膜厚変調ホログラムのタイプであってもよいし、表面形状に因らない、または表面形状を屈折率分布に変換した位相素子、いわゆる屈折率変調ホログラムのタイプであっても良い。本発明においては、回折素子の回折パターン情報をより容易に液晶に付与することができる点から、膜厚変調ホログラムのタイプがより好適に用いられる。また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に好適に用いることができる。
【0020】
回折パターンをコレステリック配向フィルムに転写する際の諸条件は、コレステリック配向フィルムの諸物性、回折素子基板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40〜300℃、好ましくは70〜180℃、圧力0.05〜80MPa、好ましくは0.1〜20MPaの加温および/または加圧条件下で行うことができる。温度が40℃未満の場合、室温で十分安定な配向状態を有するコレステリック配向フィルムにおいては回折パターンの転写が不十分となる恐れがある。また300℃を越えるとコレステリック配向フィルムの分解や劣化が起こる恐れがある。また圧力が0.05MPaより低い場合、回折パターンの転写が不十分となる恐れがある。さらに80MPaより高い場合には、コレステリック配向フィルムや他の基材の破壊等が起こる恐れがあり望ましくない。
【0021】
また転写に要する時間は、コレステリック配向フィルムを形成しているフィルム材料の種類、フィルム形態、回折パターン型や回折素子基板の材質等により異なるため一概には言えないが、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、回折パターンの転写が不十分となる恐れがある。また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いとは言えない。
【0022】
回折パターンをコレステリック配向フィルムに転写する具体的な方法としては、例えば上記諸条件を満足する一般の圧縮成型機、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、サーマルヘッド等を用い、コレステリック配向フィルムの液晶面と回折パターン面が接するようにした状態で成型機等に供することにより、回折素子基板の回折パターンをコレステリック配向フィルムに転写することができる。また回折パターンの転写は、コレステリック配向フィルムの片面のみに限られるものではなく、同様の方法により、コレステリック配向フィルム両面に回折パターンを転写することもできる。
【0023】
上記の如き方法および条件にてコレステリック配向フィルムに回折素子基板の回折パターンを転写した後、当該回折素子基板はコレステリック配向フィルムから剥離除去する。
【0024】
回折素子基板が取り除かれたコレステリック配向フィルムは、回折パターンが転写された当該フィルム面に回折能を示す領域を有することになる。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ような効果を生じる領域を意味する。また回折能を有する領域の有無は、例えばレーザー光等を前記領域に入射し、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。また別法としては、原子間力顕微鏡や透過型電子顕微鏡などで液晶層の表面形状や断面形状を観察することにより回折能を示す領域が形成されているか否か確認することができる。また回折能を示す領域は、コレステリック配向フィルムの複数領域、例えばフィルム表裏面にそれぞれ形成することもできる。また回折能を示す領域は、例えばフィルム面に均一な厚さを持った層状態として形成されていることは必ずしも必要とせず、フィルム面の少なくとも一部に回折能を示す領域が形成されていれば偏光回折素子としての効果を発現することができる。また回折能を示す領域を、所望の図形、絵文字、数字等の型を象るように形成することもできる。さらに回折能を示す領域を複数有する場合、全ての当該領域が同じ回折能を示す必要性はなく、それぞれの領域において異なった回折能を示すものであってもよい。
【0025】
また回折能を示す領域が層状態として形成されている場合、回折能を示す層(領域)の厚みとしては、コレステリック配向フィルムの膜厚に対して通常50%以下、好ましくは30%以下、さらに好ましくは10%以下の厚みを有する層状態で形成されていることが望ましい。回折能を示す層(領域)の厚さが50%を超えると、コレステリック液晶相に起因する選択反射特性、円偏光特性等の効果が低下し、偏光回折素子としての効果を得ることができない恐れがある。
【0026】
さらに本発明の第2工程において、回折素子基板の回折パターンを転写されたコレステリック配向フィルムは、その回折パターンを転写されたフィルム面における配向状態、すなわち回折能を示す領域の配向状態が、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、好ましくは螺旋軸方位が膜厚方向に一様に平行でなく、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を形成していることが望ましい。またそれ以外の領域においては、通常のコレステリック配向と同様の配向状態、すなわち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ことが望ましい。
【0027】
また本発明のコレステリック配向フィルムにおいて、回折能を示す領域が一方のフィルム面領域に有する際、そのフィルムの表裏、すなわち回折能を示す領域を有するフィルム面とその面とは反対のフィルム面とは多少異なった光学効果、呈色効果等を示すものである。したがって用途や目的とする機能等に応じ、コレステリック配向フィルムのフィルム面の配置位置等を選択することが望ましい。
【0028】
本発明の第3工程では、第2工程で得られた回折パターン転写後のコレステリック配向フィルムの回折パターン転写面と支持基板とを接着剤層を介して積層する工程である。第3工程において用いられる支持基板としては、シート状物、フィルム状物、板状物等の形状を有するものであれば特に制限されるものではなく、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。また支持基板としては、その表面に凹凸が施されているものであってもよい。
【0029】
またコレステリック配向フィルムと支持基板との間に介される接着剤としては、特に制限されるものではなく、従来公知の様々な粘・接着剤、例えば光また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。
【0030】
反応性接着剤としては、光または電子線重合性を有する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を用いることができる。
【0031】
光または電子線重合性を有するプレポリマーとしては、具体的に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。また光または電子線重合性を有するモノマーとしては、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。またこれらは市販品を用いることもでき、例えばアロニックス(アクリル系特殊モノマー、オリゴマー;東亞合成(株)製)、ライトエステル(共栄社化学(株)製)、ビスコート(大阪有機化学工業(株)製)等を用いることができる。
【0032】
また光重合開始剤としては、例えば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、アゾ化合物等を用いることができる。
【0033】
光または電子線硬化型の反応性接着剤の粘度は、接着剤の加工温度等により適宜選択するものであり一概にはいえないが、通常25℃で10〜2000mPa・s、好ましくは50〜1000mPa・s、さらに好ましくは100〜500mPa・sである。粘度が10mPa・sより低い場合、所望の厚さが得られ難くくなる。また2000mPa・sより高い場合には、作業性が低下する恐れがあり望ましくない。粘度が上記範囲から外れている場合には、適宜、溶剤やモノマー割合を調整し所望の粘度にすることが好ましい。
【0034】
また光硬化型の反応性接着剤を用いた場合、その接着剤の硬化方法としては公知の硬化手段、例えば低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ等を使用することができる。また露光量は、用いる反応性接着剤の種類により異なるため一概にはいえないが、通常50〜2000mJ/cm2、好ましくは100〜1000mJ/cm2である。
【0035】
また電子線硬化型の反応性接着剤を用いた場合、その接着剤の硬化方法としては、電子線の透過力や硬化力により適宜選定されるものであり一概にはいえないが、通常、加速電圧が50〜1000kV、好ましくは100〜500kVの条件で照射して硬化することができる。
【0036】
また接着剤としてホットメルト型接着剤を用いる場合、当該接着剤も特に制限はないが、ホットメルトの作業温度が80〜200℃、好ましくは100〜160℃程度のものが作業性等の観点から望ましく用いられる。具体的には、例えばエチレン・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いるものが挙げられる。
【0037】
さらに接着剤として粘着剤を用いる場合も特に制限されるものではなく、例えばゴム系、アクリル系、シリコーン系、ポリビニルエーテル系粘着剤などを用いることができる。
【0038】
接着剤の厚さは、用いられる用途やその作業性等により異なるため一概にはいえないが、通常0.5〜50μm、好ましくは1〜10μmである。
【0039】
また接着剤の形成方法としては、特に限定されるものではないが、例えばロールコート法、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、スピンコート法等の公知の方法を用いて支持基板またはコレステリック配向フィルムの回折パターンが転写されたフィルム面若しくは支持基板およびコレステリック配向フィルムの両方に形成することができる。
【0040】
コレステリック配向フィルムの回折パターンが転写されたフィルム面と支持基板とを接着剤層を介して積層する方法としては特に制限されるものではないが、例えば前述の回折パターンをコレステリック配向フィルムに転写する方法として例示した機器類から適宜選定する等により積層することができる。
【0041】
本発明は、以上説明した第1工程から第3工程を経ることにより配向支持基板/コレステリック配向フィルム/接着剤層/支持基板の順に構成された偏光回折素子を製造することができる。ここで第1工程で用いた配向支持基板が光学的に透明でない当該基板を用いた場合、また目的とする用途において望ましくない光学特性を示す配向支持基板や偏光回折素子としての効果を消失させてしまう配向支持基板等を用いた場合には、第4工程として第1工程で用いた配向支持基板をコレステリック配向フィルムから除去し、コレステリック配向フィルム/接着剤層/支持基板の順に構成された偏光回折素子を製造することができる。
【0042】
配向支持基板をコレステリック配向フィルムから除去する方法としては、特に制限されるものではないが、例えば配向支持基板を剥離除去する、または配向支持基板を溶解する、といった方法等が挙げられる。剥離除去方法としては、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人為的に剥離する方法、ロール等を用いて機械的に剥離する方法、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配向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を例示することができる。剥離性については、コレステリック配向フィルムを形成しているフィルム材料の諸物性や配向支持基板との密着性によって異なるため、その系にもっとも適した方法を採用すべきである。
【0043】
本発明では、第4工程において配向支持基板を除去した後、コレステリック配向フィルムの表面保護、強度増加、環境信頼性向上等の目的の為に第5工程として、配向支持基板除去後のコレステリック配向フィルム面に保護層を形成し、保護層/コレステリック配向フィルム/接着剤層/支持基板の順に構成された偏光回折素子を製造することができる。保護層としては、紫外線吸収性および/またはハードコート性を有するものであれば特に限定されるものではない。例えば紫外線吸収剤およびハードコート剤を含有した保護層形成材料をフィルム状物、シート状物、薄膜状物、板状物に形成したものが挙げられる。また紫外線吸収剤を含有した保護層形成材料からなる紫外線吸収性を有した保護層(以下、紫外線吸収層)と、ハードコート剤を含有した保護層形成材料からなるハードコート性を有した保護層(以下、ハードコート層)との積層物を本発明でいう保護層として用いることもできる。また一般に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との積層物を保護層として用いることができる。また紫外線吸収層に各種ハードコート剤を塗布して成膜した積層物も保護層として用いることができる。ここで紫外線吸収層およびハードコート層は、それぞれ2層以上から形成されてもよく、各層はそれぞれ接着剤層等を介して積層することができる。
【0044】
保護層形成材料としては、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に紫外線吸収剤および/また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。また保護層としては、熱、光または電子線硬化型の反応性接着剤に紫外線吸収剤および/また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、その接着剤組成物の硬化物を保護層とすることもできる。
【0045】
紫外線吸収剤としては、保護層形成材料に相溶または分散できるものであれば特に制限はなく、例えば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を用いることができる。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、使用する保護層形成材料により異なるが、通常0.1〜20重量%、好ましくは0.5〜10重量%である。
【0046】
ハードコート剤としては、保護層形成材料に相溶または分散できるものであれば特に制限はなく、例えば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を用いることができる。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使用することができる。
【0047】
保護層形成材料には、紫外線吸収剤およびハードコート剤の他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。
【0048】
また保護層を構成する紫外線吸収層は、先に説明した保護層形成材料に紫外線吸収剤、必要に応じて光安定剤等を適宜配合したものを用いて形成することができる。さらに一般に市販されている紫外線カットフィルム等を紫外線吸収層として本発明に用いることもできる。
【0049】
また保護層を構成するハードコート層は、先に説明した保護層形成材料にハードコート剤、場合により各種添加剤を配合したものを用いて形成することができる。またハードコート層としては、上記ハードコート剤を透明な支持フィルム上に塗布して形成したものであってもよい。透明な支持フィルムとしては、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、アモルファスポリオレフィン、トリアセチルセルロース、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等から形成されるフィルムを挙げることができる。
【0050】
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コレステリック配向フィルム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。
【0051】
さらにハードコート層としては、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る。グラビアインキ用ビヒクル樹脂としては、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。またグラビアインキ用ビヒクル樹脂中に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。
【0052】
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。
【0053】
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。
【0054】
配向支持基板を除去したコレステリック配向フィルム面に形成される保護層、また保護層を構成する紫外線吸収層およびハードコート層の成膜法は、通常ロールコート法、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、プリント法等の公知の方法を採用することができる。これら方法によりコレステリック配向フィルム上、または支持フィルム上に成膜した後、使用した保護層形成材料に応じた後処理を施すことにより保護層を形成することができる。また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方法としては、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、接着剤等を介して積層する方法等が挙げられる。
【0055】
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0.1〜100μm、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。
【0056】
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異な効果を有する。この効果により、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、また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、また界面での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。すなわち本発明の製造方法によって得られる偏光回折素子では、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、それ以外の偏光板を用いても完全な遮断を実現することができないものである。このような効果を有することから、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。
【0057】
以上のように本発明の製造方法によって得られる偏光回折素子は、新たな回折機能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。
【0058】
具体的に光学用素子や光エレクトロニクス素子としては、例えば透明かつ等方なフィルム、例えばフジタック(富士写真フィルム製)、コニカタック(コニカ製)などのトリアセチルセルロースフィルム、TPXフィルム(三井化学製)、アートンフィルム(日本合成ゴム製)、ゼオネックスフィルム(日本ゼオン製)、アクリプレンフィルム(三菱レーヨン製)等を第3工程の支持基板として偏光回折素子を得ることにより様々な光学用途への展開を図ることが可能である。例えば当該偏光回折素子をTN(twisted nematic)−LCD(Liquid Crystal Display)、STN(Super Twisted Nematic)−LCD、ECB(Electrically Controlled Birefringence)−LCD、OMI(Optical Mode Interference)−LCD、OCB(Optically Compensated Birefringence)−LCD、HAN(Hybrid Aligned Nematic)−LCD、IPS(In Plane Switching)−LCD等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しうる様々な光学部材を提供することができる。
【0059】
装飾用部材としては、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をはじめ様々な意匠性成形材料を得ることができる。また薄膜化できることから既存製品等に添付する、一体化する等の方法によって、他の類似製品との差別化にも大きく貢献することが期待できる。例えば、意匠性のある回折パターンを組み込んだ偏光回折素子をガラス窓等に張り付ける、または第3工程における支持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。
【0060】
偽造防止用素子としては、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、ラベル等として用いることができる。具体的には本発明の第3工程における支持基板として、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。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、回折能を示す領域がコレステリック配向フィルム表面に有するもので、かつそのフィルム面は接着剤層を介して支持基板によって覆われており、さらにコレステリック液晶の波長選択反射性、円偏光選択反射性、色の視角依存性、コレステリックカラーの美しい色を呈する効果を併せ持ったものである。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配向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。
【0061】
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配向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。
【0062】
【実施例】
以下に実施例について述べるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0063】
(実施例1)
フェノール/テトラクロロエタン(重量比60/40)混合溶媒、濃度0.5g/dl、温度30℃での対数粘度が0.144dl/g、ガラス転移温度(Tg)85℃の液晶性ポリエステル(R体光学活性化合物を含有)のN−メチル−2−ピロリドン溶液を調製した(溶液濃度20重量%)。ラビング処理したポリイミド(日産化学工業製SE−5291)薄膜を付したポリエーテルスルホンフィルム(住友ベークライト(株)製)を配向支持基板として、その上に前記溶液をスピンコート法で塗布し、200℃で5分間熱処理したところ、金色の鏡面反射を呈するフィルムが得られた。
得られたフィルムを日本分光(株)製紫外可視近赤外分光光度計V−570にて透過スペクトルを測定したところ、中心波長約600nm、選択反射波長帯域幅約100nmの選択反射を示すコレステリック配向フィルムが形成されていることが確認された。
【0064】
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)の回折面と前記コレステリック配向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、90℃、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いた。
【0065】
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配向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。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。
【0066】
またコレステリック配向フィルム面内に垂直にHe−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。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、虹色の反射回折光が観察され、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、虹色の反射回折光は観察されなかった。
【0067】
これらのことよりコレステリック配向フィルムには、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。
ついで、回折能を示す領域が形成されたコレステリック配向フィルム面にバーコーターにより市販の光硬化型アクリル系接着剤を5μmとなるように塗布し、塗布面にトリアセチルセルロースフィルムをラミネーターを用いて貼り合わせ、紫外線照射により接着剤を硬化させ積層体を得た。
得られた積層体は、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。
【0068】
(実施例2)
実施例1において配向支持基板として、ラビング処理したポリフェニレンスルフィドフィルムを用いる以外は同様に行い、コレステリック配向フィルムとトリアセチルセルロースフィルムとの積層体を得た。得られた積層体は、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。
【0069】
ついでコレステリック配向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、180°方向にポリフェニレンスルフィドフィルムを該積層体からコレステリック液晶層との界面から剥離させた。
以上の工程により、コレステリック配向フィルムに回折パターンを転写された面が、接着剤層を介して支持基板であるトリアセチルセルロース側に向かい合う形で積層されたトリアセチルセルロース(支持基板)/接着剤層/コレステリック配向フィルムの積層体が得られた。
【0070】
(実施例3)
実施例2で得られたトリアセチルセルロース(支持基板)/接着剤層/コレステリック配向フィルムの積層体のコレステリック配向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(株)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。
【0071】
得られた積層体の耐摩耗性試験をスガ試験機(株)製摩擦試験機FR−I型を用いて行った。試験はJIS L 0849の記載に準じて行った。ただし摩擦回数は50秒間に50往復とした。
【0072】
試験の結果、ハードコート層に傷は見られず、また変色判定基準は3−4であった。また試験後のコレステリック液晶層の反射色と試験前の液晶層の反射色とを目視にて比較観察したところ、反射色に差異が見られず、耐摩耗性試験後でも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、いずれも試験前の状態と変化は見られなかった。
【0073】
(実施例4)
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、120℃、0.3MPa、ロール接触時間1秒の条件下、回折格子フィルムの回折面と実施例2と同様にして得たポリフェニレンスルフィド上のコレステリック配向フィルムの液晶面が接する向きで加熱加圧した。
【0074】
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配向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配向フィルム面内に垂直にHe−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。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、虹色の反射回折光が観察され、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、虹色の反射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配向フィルムには、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。
【0075】
次いで得られたコレステリック配向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を用いて貼り合わせ、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、コレステリック配向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、180°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層との界面で剥離させた。
以上の工程により、コレステリック配向フィルムに回折パターンを転写された面が、接着剤層を介して支持基板であるトリアセチルセルロース側に向かい合う形で積層されたトリアセチルセルロース(支持基板)/接着剤層/コレステリック配向フィルムの積層体が得られた。
【0076】
(実施例5)
実施例2と同様にして得たポリフェニレンスルフィド上のコレステリック配向フィルムの液晶面とエドモンド・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℃、15MPa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いた。
【0077】
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配向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。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配向フィルム面内に垂直にHe−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。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、虹色の反射回折光が観察され、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、虹色の反射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配向フィルムには、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。
【0078】
次いで得られたコレステリック配向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を用いて貼り合わせ、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、コレステリック配向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、180°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層との界面で剥離させた。
【0079】
露出されたコレステリック配向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(株)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。
【0080】
得られた積層体の耐摩耗性試験をスガ試験機(株)製摩擦試験機FR−I型を用いて行った。試験はJIS L 0849の記載に準じて行った。ただし摩擦回数は50秒間に50往復とした。
【0081】
試験の結果、ハードコート層に傷は見られず、また変色判定基準は3−4であった。また試験後のコレステリック液晶層の反射色と試験前の液晶層の反射色とを目視にて比較観察したところ、反射色に差異が見られず、耐摩耗性試験後でも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、いずれも試験前の状態と変化は見られなかった。
【0082】
(実施例6)
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℃、0.1MPa、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実施例2と同様にして得たポリフェニレンスルフィド上のコレステリック配向フィルムの液晶面が接する向きで加熱加圧した。
【0083】
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配向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5と同様な状態であることが確認された。
【0084】
またコレステリック配向フィルム面内に垂直にHe−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。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、虹色の反射回折光が観察され、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、虹色の反射回折光は観察されなかった。
【0085】
これらのことよりコレステリック配向フィルムには、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。
【0086】
次いで得られたコレステリック配向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を用いて貼り合わせ、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、コレステリック配向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、180°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層との界面で剥離させた。
【0087】
露出されたコレステリック配向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(株)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。
【0088】
得られた積層体の耐摩耗性試験をスガ試験機(株)製摩擦試験機FR−I型を用いて行った。試験はJIS L 0849の記載に準じて行った。ただし摩擦回数は50秒間に50往復とした。
【0089】
試験の結果、ハードコート層に傷は見られず、また変色判定基準は3−4であった。また試験後のコレステリック液晶層の反射色と試験前の液晶層の反射色とを目視にて比較観察したところ、反射色に差異が見られず、耐摩耗性試験後でも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、いずれも試験前の状態と変化は見られなかった。
【0090】
【発明の効果】
本発明では、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。また偏光回折素子を構成する回折パターンが転写されたコレステリック配向フィルム面が支持基板側に接しているために、コレステリック配向に基づく光学特性をより顕著に発現することができる。さらに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。
Claims (4)
- 配向支持基板上にコレステリック相を呈する液晶性ポリエステルからなるコレステリック配向フィルムを形成する第1工程、該コレステリック配向フィルム表面に回折素子基板の回折パターンを転写する第2工程、及び回折パターンが転写された回折能を有するコレステリック配向フィルムの回折パターンが転写された面と支持基板とを接着剤層を介して積層する第3工程、を含む偏光回折素子の製造方法。
- 回折パターンが転写されたコレステリック配向フィルム面と支持基板とを接着剤層を介して積層した後、コレステリック配向フィルムから第1工程で用いた配向支持基板を剥離除去する第4工程を含む請求項1記載の偏光回折素子の製造方法。
- 配向支持基板を剥離除去した後、当該基板を剥離除去したコレステリック配向フィルム面に保護層を形成する第5工程を含む請求項2記載の偏光回折素子の製造方法。
- 保護層が、紫外線吸収性および/またはハードコート性を有する請求項3記載の偏光回折素子の製造方法。
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