JP4286385B2 - Method for manufacturing polarization diffraction element - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、偏光性を有する回折光を生じることができる偏光回折素子の製造方法に関する。
【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GPC(ポリスチレン換算)で測定した重量平均分子量Mwが1000〜10万、分子量分布(Mw/Mn;Mnは数平均分子量)が5以下、対数粘度が0.05〜2.0(フェノール/テトラクロロエタン(重量比60/40)混合溶媒において濃度0.5g/dl(温度30℃))、ガラス転移温度(Tg)が200℃以下、かつ液晶相から等方相への転移温度(Ti)が40℃以上であ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、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、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1とを接着剤層1を介して積層する第3工程、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する第4工程、及び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と支持基板2とを接着剤層2を介して積層する第5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GPC(ポリスチレン換算)で測定した重量平均分子量Mwが1000〜10万、分子量分布(Mw/Mn;Mnは数平均分子量)が5以下、対数粘度が0.05〜2.0(フェノール/テトラクロロエタン(重量比60/40)混合溶媒において濃度0.5g/dl(温度30℃))、ガラス転移温度(Tg)が200℃以下、かつ液晶相から等方相への転移温度(Ti)が40℃以上である高分子液晶(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工程である。
【0007】
液晶性ポリエステルのGPC(ポリスチレン換算)で測定した重量平均分子量(Mw)が、1000未満では得られるコレステリック配向フィルムの機械的強度が低く、各種後処理工程や実用性能面で望ましくない。また第2工程において説明する回折パターンを転写する際に、実用性に耐えうる程度の転写ができない恐れがある。また10万を越えると液晶の流動性が悪化し配向性に悪影響を及ぼす恐れがあり、また第2工程において回折パターンを転写する際にフィルムに割れ、亀裂等が入る恐れがある。また分子量分布が5を越えると、コレステリック配向フィルム作製時の溶融性、溶液への溶解性が悪くなり、コレステリック相への均一配向も得られ難く実用上問題となる恐れがある。また第2工程において回折パターンを転写する際にフィルムに割れ、亀裂等が入る恐れがある。また対数粘度が0.05未満ではコレステリック配向フィルムの機械的強度が低くなる恐れがあり、各種後工程や実用性能面で望ましくない。また第2工程において回折パターンを転写する際に、実用性に耐えうる程度の転写ができない恐れがある。また2.0を越えると液晶の流動性が悪化しコレステリック相への均一配向が得られ難くなる恐れがあり、また第2工程において説明する回折パターンを転写する際にフィルムに割れ、亀裂等が入る恐れがある。またガラス転移温度(Tg)が、200℃より高い場合は液晶状態での流動性が悪く均一配向が得られ難くなる恐れがあり、さらに必要により配向時に使用される配向支持基板の選定が困難という問題も生じる可能性がある。さらに液晶相から等方相への転移温度(Ti)が40℃より低い場合は室温付近におけるコレステリック配向フィルムの配向安定性が悪化する恐れ、また回折パターン転写後のコレステリック配向フィルムにおいては転写した回折パターンが損なわれる恐れがある等、望ましくない。
【0008】
本発明に用いられる高分子液晶は、上記各諸物性を満足する液晶性ポリエステルが望ましい。また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。
【0009】
また最終的に得られる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中には、二色性色素、染料、顔料等の各種添加剤を本発明の効果を損なわない範囲において適宜添加することもできる。
【0010】
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、ポリプロピレン、4−メチルペンテン−1樹脂、アモルファスポリオレフィン等のオレフィン系樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリケトンサルファイド、ポリスルホン、ポリスチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンオキサイド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアリレート、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、トリアセチルセルロース等のセルロース系プラスチックス等が挙げられる。これらの配向支持基板は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。
【0011】
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。
【0012】
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。
【0013】
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、高分子液晶の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。
【0017】
コレステリック配向フィルムの厚さは、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0.7〜3μm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】
さらに本発明の構成要素である第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1とを接着剤層1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1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自己支持性を具備する基板であれば特に制限されるものではない。なお支持基板1を後述する第6工程において除去する必要がある場合には、形状、自己支持性と併せて、再剥離性を有することが必要である。このような支持基板1としては、通常剥離性を有するプラスチックフィルムが望ましく用いることができる。ここで再剥離性とは、接着剤を介してコレステリック配向フィルムと支持基板1とを接着した状態において、接着剤と支持基板1との界面で剥離できることをいい、好ましくは接着剤を介して支持基板1に転写されたコレステリック配向フィルムの空気側面と、後述する支持基板2を対向させて接着剤を介して張り合わせた後に、支持基板1が直接接する接着剤との界面で剥離できることが望ましい。本発明の第3工程において用いられる上記の如き支持基板1としては、接着剤(硬化後)との界面での剥離強度(180゜剥離試験、剥離速度30cm/分)の値として、通常0.5〜80gf/25mm、好ましくは2〜50gf/25mmの剥離強度のものが望ましく用いられる。このような支持基板1として好適なプラスチックフィルムとしては、具体的にはポリエチレン、ポリプロピレン、4−メチルペンテン−1樹脂等のオレフィン系樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリケトンサルファイド、ポリスルホン、ポリスチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンオキサイド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアリレート、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、セルロース系プラスチックス等が挙げられる。これらのプラスチックフィルムそれ自身を用いてもよいし、適度な再剥離性を付与するためにこれらのプラスチックフィルムの表面に、シリコーンコートをしたもの、有機薄膜または無機薄膜を形成したもの、化学的処理や物理的処理を施したものを用いることができる。本発明の第3工程において用いられる支持基板1としては、ポリプロピレン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネートおよびこれらのフィルム表面をシリコーン処理したプラスチックフィルムが、接着剤と適度な接着性および剥離性を兼ね備えていることから望ましい。
【0029】
またコレステリック配向フィルムと支持基板1との間に介される接着剤層1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。
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。
【0030】
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;東亞合成社製)、ライトエステル(共栄社化学社製)、ビスコート(大阪有機化学工業社製)等を用いることができる。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
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。
【0037】
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1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。
【0038】
また第3工程において用いられる接着剤層1中には、紫外線防止剤、ハードコート剤を配合することができる。紫外線吸収剤としては、上記の如き接着剤成分と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。またハードコート剤としても、接着剤成分と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。
【0039】
第3工程において用いられる接着剤層1中の紫外線吸収剤および/またはハードコート剤の配合割合は、使用する接着剤成分により異なるが、通常0.1〜20重量%、好ましくは0.5〜10重量%である。
さらに第3工程において用いられるコレステリック配向フィルムと支持基板1との接着に用いられる接着剤層1中には、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。
【0040】
第3工程において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1とを接着剤層1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の転写方法で例示した各種機器類から適宜選定することにより積層することができる。
【0041】
次いでこれまでの工程において得られた配向支持基板/コレステリック配向フィルム/接着剤層1/支持基板1の順に構成された積層物から、第4工程として第1工程で用いた配向支持基板を除去する工程を行う。
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。
【0042】
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、第5工程として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と支持基板2とを接着剤層2を介して積層する工程を行う。第5工程において用いられる支持基板2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。
【0043】
またコレステリック配向フィルムと支持基板2との間に介される接着剤層2としては、特に制限されるものではなく、第3工程における接着剤層1として説明した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、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2または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若しくは支持基板2およびコレステリック配向フィルム面の両方に形成することができる。
【0044】
本発明は、以上説明した第1工程から第5工程を経ることにより支持基板2/接着剤層2/コレステリック配向フィルム/接着剤層1/支持基板1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3工程において用いた支持基板1が光学的に透明でない当該基板を用いた場合、支持基板1が目的とする用途において望ましくない光学特性を示す場合、支持基板1が偏光回折素子としての効果を消失させてしまう場合、また支持基板1として再剥離性を有するものを用いた場合等においては、第6工程として第3工程で用いた支持基板1をコレステリック配向フィルムから除去し、支持基板2/接着剤層2/コレステリック配向フィルム/接着剤層1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3工程において接着剤層1中に紫外線吸収剤および/またはハードコート剤を配合しておくことにより、接着剤層1に保護層としての機能を付与しておくこともできる。
【0045】
第6工程における支持基板1の除去方法は、第4工程における配向支持基板を除去する方法と同様に、例えば支持基板1のみを剥離除去する、または支持基板1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、例えば支持基板1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、支持基板1と接着剤層1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、支持基板1そのもの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、接着剤層1の諸物性や支持基板1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。
【0046】
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。
【0047】
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。
【0048】
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(富士写真フィルム社製)、コニカタック(コニカ社製)などのトリアセチルセルロースフィルム、TPXフィルム(三井化学社製)、アートンフィルム(日本合成ゴム社製)、ゼオネックスフィルム(日本ゼオン社製)、アクリプレンフィルム(三菱レーヨン社製)等を第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。
【0049】
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るものとなる。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。
【0050】
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。
【0051】
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。
【0052】
【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。
本発明で使用した各種測定法を記す。
【0053】
(GPC測定法)
東ソー製GPC(CP8000、CO8000、UV8000)に、TSKG3000HXL、G2000HXL、G1000HXLの構成のカラムを接続し、25℃℃でテトラヒドロフラン(THF)溶媒、流量0.7ml/分で測定を行った。同条件で標準ポリスチレンを用いて検量線を別途作成し、ポリスチレン換算の重量平均分子量Mw、数平均分子量Mnおよび分子量分布Mw/Mnを求めた。
(ガラス転移温度(Tg)の測定)
Du Pont製DSC990にて測定した。
(液晶相から等方相への転移温度(Ti)の測定)
ホットステージを設置したオリンパス(株)製偏光顕微鏡BX50にて測定を行った。
【0054】
(実施例1)
Mwが3000、Mw/Mn2.0、対数粘度が0.124dl/g、Tgが80℃、Tiが230℃の液晶性ポリエステル(R体光学活性化合物を含有)をラビング処理したポリフェニレンスルフィドフィルム上にスピンコート法で製膜した。次いで180℃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、中心波長が約600nm、選択反射波長帯域幅が約100nmの選択反射を示す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が得られていることが確認された。
【0055】
次いでエドモンド・サイエンティフィック・ジャパン社製刻線式回折格子フィルム(900本/mm)の回折面とコレステリック液晶フィルムの液晶面が向き合うように重ね、東京ラミネックス社製ラミネーターDX−350を用い、120℃、0.3MPa、ロール接触時間0.5秒の条件で加熱加圧を行った。室温まで冷却後、回折格子フィルムを取り除いた。
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。この領域のコレステリック配向の螺旋巻き数は3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フィルムをおき、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。
【0056】
この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に、試製UV硬化型接着剤(東亞合成(株)製アロニックスUV−3630をN−ビニル−2−ピロリドンで粘度が100mPa・sとなるように希釈;接着剤層1となる)をバーコーターで厚さ5μmとなるように塗布し、その上にトリアセチルセルロースフィルム(支持基板1となる)をラミネーターで積層し、紫外線照射して硬化させた後、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ポリフェニレンスルフィドフィルムとコレステリック液晶層との界面で剥離した。ついで該コレステリック液晶層面に前述の試製UV硬化型接着剤(接着剤層2となる)をバーコーターで厚さ5μmとなるように塗布し、その上にトリアセチルセルロースフィルム(支持基板2となる)をラミネーターで積層し、紫外線照射して硬化させて偏光回折素子を得た。得られた偏光回折素子のコレステリック配向フィルム部分の配向状態は、上述の各種観察と差は全くなかった。
【0057】
(実施例2)
Mwが7000、Mw/Mn2.0、対数粘度が0.144dl/g、Tgが85℃、Tiが230℃の液晶性ポリエステル(R体光学活性化合物を含有)をラビング処理したポリフェニレンスルフィド上にスピンコート法で製膜した。次いで200℃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、中心波長が約600nm、選択反射波長帯域幅が約100nmの選択反射を示すコレステリック配向が固定化されたフィルムが形成されていることが確認された。
【0058】
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)の回折面と前記で得られた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、東京ラミネックス社製ラミネーターDX−350を用い、120℃、0.3MPa、ロール接触時間0.5秒の条件で加熱加圧を行った。室温まで冷却後、刻線式回折格子フィルムを取り除いた。
【0059】
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。この領域のコレステリック配向の螺旋巻き数は5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コレステリック配向フィルムをおき、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。
【0060】
次いで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に、バーコーターを使用して、リポキシSP−1509(昭和高分子製商品名)に微細シリカ(日本アエロジル製、アエロジルR812(商品名))5重量%、紫外線吸収剤CyasorbUV−24(サイテック社製)5重量%および4重量%のルシリンTPO(BASF社商品名)を混合したイソプロピルアルコールの20重量%溶液(接着剤層1)をバーコーターで厚さ5μmとなるように塗布し乾燥後、塗布面にポリエチレンテレフタレートフィルム(支持基板1)を卓上ラミネーターを用いて貼り合わせ、紫外線照射し、接着剤を硬化させた後、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ポリフェニレンスルフィド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。さらに露出されたコレステリック液晶層面に市販のアクリル系光硬化型接着剤(接着剤層2)をバーコーターで厚さ5μmとなるように塗布し、その上にトリアセチルセルロースフィルム(支持基板2)をラミネーターで積層後、紫外線照射して硬化させてから、ポリエチレンテレフタレートフィルムを180°方向に剥離して偏光回折素子を得た。
【0061】
得られた偏光回折素子のコレステリック配向フィルム部分の配向状態は、上述の各種観察と差は認められなかった。
【0062】
(実施例3)
Mwが7000、Mw/Mn2.0、対数粘度が0.144dl/g、Tgが85℃、Tiが230℃の液晶性ポリエステル(R体光学活性化合物を含有)をラビング処理したポリフェニレンスルフィド上にスピンコート法で製膜した。次いで200℃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、中心波長が約600nm、選択反射波長帯域幅が約100nmの選択反射を示すコレステリック配向が固定化されたフィルムが形成されていることが確認された。
【0063】
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素子フィルム(900本/mm)の回折面と前記で得られた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、東京ラミネックス社製ラミネーターDX−350を用い、120℃、0.1MPa、ロール接触時間0.5秒の条件で加熱加圧を行った。室温まで冷却後、刻線式回折格子フィルムを取り除いた。
【0064】
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フィルムをおき、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。
【0065】
この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、紫外線照射し、接着剤を硬化させた後、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ポリフェニレンスルフィドフィルムとコレステリック液晶層との界面で剥離した。ついで該コレステリック液晶層面に前述の市販のアクリル系光硬化型接着剤をバーコーターで厚さ5μmとなるように塗布し、その上にトリアセチルセルロースフィルムをラミネーターで積層し、紫外線照射して硬化させて、偏光回折素子を得た。得られた偏光回折素子のコレステリック配向フィルム部分の配向状態は、上述の各種観察と差は認められなかった。
【0066】
(実施例4)
Mwが20000、Mw/Mn2.2、対数粘度が0.344dl/g、Tgが102℃、Tiが250℃の液晶性ポリエステル(R体光学活性化合物を含有)をラビング処理したポリフェニレンスルフィド上にスピンコート法で製膜した。次いで220℃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、中心波長が約600nm、選択反射波長帯域幅が約100nmの選択反射を示すコレステリック配向が固定化されたフィルムが形成されていることが確認された。
【0067】
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)の回折面と前記で得られた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、油圧プレスにて105℃、15MPaで30秒間加熱加圧後水冷して室温まで冷却後、刻線式回折格子フィルムを取り除いた。
【0068】
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。この領域のコレステリック配向の螺旋巻き数は6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フィルムをおき、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。
【0069】
この得られたコレステリック配向フィルムの回折能を有するコレステリック液晶面にバーコーターを使用して、実施例1で使用した試製UV硬化型接着剤を、バーコーターで厚さ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卓上ラミネーターを用いて貼り合わせ、紫外線照射し、接着剤を硬化させた後、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ポリフェニレンスルフィド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。
【0070】
次いでポリフェニレンスルフィドフィルムを剥離したコレステリック液晶層に前述のUV硬化型接着剤を介してアクリプレンフィルム(三菱レーヨン製商品名)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、接着剤を硬化させて、偏光回折素子を得た。得られた偏光回折素子のコレステリック配向フィルム部分の配向状態は、上述の各種観察と差は認められなかった。
【0071】
(比較例1)
Mwが950、Mw/Mn2、対数粘度が0.06dl/g、Tgが60℃、Tiが220℃の液晶性ポリエステル(R体光学活性化合物を含有)をラビング処理したポリフェニレンスルフィド上にスピンコート法で製膜した。次いで180℃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。同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、中心波長が約600nm、選択反射波長帯域幅が約100nmの選択反射を示すコレステリック配向が固定化されたフィルムが形成されていることが確認された。
【0072】
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)の回折面と上記で得られた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、東京ラミネックス社製ラミネーターDX−350を用い、120℃、0.3MPa、ロール接触時間0.5秒の条件で加熱加圧を行った。次に室温まで冷却後、刻線式回折格子フィルムを取り除いた。
得られたフィルムは、フィルムの一部に割れが生じるとともに、コレステリック配向に乱れ配向ムラが発生していた。また回折パターンに起因する虹色も呈していなかった。
【0073】
(比較例2)
Mw(重量平均分子量)が約12万、Mw/Mnが4.0、対数粘度が2.0dl/g、Tgが150℃、Tiが240℃の液晶性ポリエステル(R体光学活性化合物を含有)をラビング処理したポリフェニレンスルフィド上にスピンコート法で製膜し、220℃20分間熱処理したところ、淡黄色系の弱い選択反射を呈するフィルムが得られた。同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、中心波長が約550〜600nmで明確に特定できず、選択反射波長帯域がブロードの弱い選択反射を示した。オリンパス(株)製顕微鏡BX50で観察したところ、液晶層に多数の配向欠陥が観察された。
【0074】
次いでエドモンド・サイエンティフィック・ジャパン社製刻線式回折格子フィルム(900本/mm)の回折面と上記で得られたフィルムの液晶面が向き合うように重ね、東京ラミネックス社製ラミネーターDX−350を用い、120℃、0.05MPa、ロール接触時間0.5秒の条件で加熱加圧を行った。次に室温まで冷却後、刻線式回折格子フィルムを取り除いた。回折格子フィルムを取り除いた液晶面は、さらに多くの配向欠陥が発生し、また回折パターンに起因する虹色も全く呈していなかった。
【0075】
(比較例3)
Mwが95000、Mw/Mnが6.0、対数粘度が1.5dl/g、Tgが145℃、Tiが240℃の液晶性ポリエステル(R体光学活性化合物を含有)をラビング処理したポリフェニレンスルフィド上にスピンコート法で製膜し、220℃20分間熱処理したところ、淡黄色系の弱い選択反射を呈するフィルムが得られた。同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、中心波長が約550〜600nmで明確に特定できず、選択反射波長帯域がブロードの弱い選択反射を示した。オリンパス(株)製顕微鏡BX50で観察したところ、液晶層に多数の配向欠陥が観察された。
【0076】
次いでエドモンド・サイエンティフィック・ジャパン社製刻線式回折格子フィルム(900本/mm)の回折面と上記で得られたフィルムの液晶面が向き合うように重ね、東京ラミネックス社製ラミネーターDX−350を用い、120℃、0.05MPa、ロール接触時間0.5秒の条件で加熱加圧を行った。次に室温まで冷却後、刻線式回折格子フィルムを取り除いた。回折格子フィルムを取り除いた液晶面は、さらに多くの配向欠陥が発生し、また回折パターンに起因する虹色も全く呈していなかった。
【0077】
(比較例4)
Mwが98000、Mw/Mnが3.0、対数粘度が1.8dl/g、Tgが205℃、Tiが250℃の液晶性ポリエステル(R体光学活性化合物を含有)をラビング処理したポリフェニレンスルフィド上にスピンコート法で製膜し、230℃20分間熱処理したところ、淡黄色系の弱い選択反射を呈するフィルムが得られた。同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、中心波長が約550〜600nmで明確に特定できず、選択反射波長帯域がブロードの弱い選択反射を示した。オリンパス(株)製顕微鏡BX50で観察したところ、液晶層に多数の配向欠陥が観察された。
【0078】
次いでエドモンド・サイエンティフィック・ジャパン社製刻線式回折格子フィルム(900本/mm)の回折面と上記で得られたフィルムの液晶面が向き合うように重ね、東京ラミネックス社製ラミネーターDX−350を用い、120℃、3MPa、ロール接触時間0.5秒の条件で加熱加圧を行った。次に室温まで冷却後、刻線式回折格子フィルムを取り除いた。回折格子フィルムを取り除いた液晶面は、さらに多くの配向欠陥が発生し、また回折パターンに起因する虹色も全く呈していなかった。
【0079】
(比較例5)
Mw(重量平均分子量)が1040、Mw/Mnが2.1、対数粘度が0.06dl/g、Tgが15℃、Tiが36℃の液晶性ポリエステル(R体光学活性化合物を含有)をラビング処理したポリフェニレンスルフィド上にスピンコート法で製膜し、30℃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。同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、中心波長が約600nm、選択反射波長帯域幅が約100nmの選択反射を示すコレステリック液晶層が形成されていることが確認された。
【0080】
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素子フィルム(900本/mm)の回折面と上記で得られた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、東京ラミネックス社製ラミネーターDX−350を用い、40℃、0.05MPa、ロール接触時間0.5秒の条件で加熱加圧を行った。次に室温まで冷却後、刻線式回折素子フィルムを取り除いた。
得られたフィルムは、コレステリック液晶相の一部が等方相に転移するとともに、コレステリック配向が乱れ、配向ムラが発生していた。また回折パターンに起因する虹色も呈していなかった。
【0081】
(比較例6)
Mw(重量平均分子量)が1030、Mw/Mnが2.2、対数粘度が0.046dl/g、Tgが20℃、Tiが115℃の液晶性ポリエステル(R体光学活性化合物を含有)をラビング処理したポリフェニレンスルフィド上にスピンコート法で製膜し、100℃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。同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、中心波長が約600nm、選択反射波長帯域幅が約100nmの選択反射を示すコレステリック配向が固定化されたフィルムが形成されていることが確認された。
【0082】
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素子フィルム(900本/mm)の回折面と上記で得られた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、水圧プレス機にて、50℃、80MPa、加圧時間30秒の条件で加熱加圧を行った。次に室温まで冷却後、刻線式回折素子フィルムを取り除いた。得られたフィルムは、フィルムの一部に割れが生じるとともに、コレステリック配向に乱れ配向ムラが発生していた。また回折パターンに起因する虹色も呈していなかった。
【0083】
(比較例7)
Mwが98900、Mw/Mnが4.0、対数粘度が2.5dl/g、Tgが148℃、Tiが250℃の液晶性ポリエステル(R体光学活性化合物を含有)をラビング処理したポリフェニレンスルフィド上にスピンコート法で製膜し、220℃20分間熱処理したところ、淡黄色系の弱い選択反射を呈するフィルムが得られた。同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、中心波長が約550〜600nmで明確に特定できず、選択反射波長帯域がブロードの弱い選択反射を示した。オリンパス(株)製顕微鏡BX50で観察したところ、液晶層に多数の配向欠陥が観察され、均一なコレステリック配向は得られていなかった。
次いでエドモンド・サイエンティフィック・ジャパン社製刻線式回折格子フィルム(900本/mm)の回折面と上記で得られたフィルムの液晶面が向き合うように重ね、東京ラミネックス社製ラミネーターDX−350を用い、120℃、3MPa、ロール接触時間0.5秒の条件で加熱加圧を行った。次に室温まで冷却後、刻線式回折格子フィルムを取り除いた。回折格子フィルムを取り除いた液晶面は、さらに多くの配向欠陥が発生し、また回折パターンに起因する虹色も全く呈していなかった。
【0084】
【発明の効果】
本発明では、特定物性を有する高分子液晶をフィルム材料として用いることにより、当該材料で得られたコレステリック配向フィルムの配向に容易に回折素子基板の回折パターンを複雑な工程や処理等を行うことなく転写することができる。その結果、従来の光学素子では示さない回折光が円偏光性を有するといった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ものである。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最外層の接着剤層に接していることから、回折効果をより顕著に発現することができる。
【0085】
また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。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a polarization diffraction element capable of generating diffracted light having polarization.
[0002]
[Prior art]
A diffractive element is a general-purpose optical element that is widely used in the field of spectroscopic optics and the like for the purpose of spectrally dividing light or splitting a light beam. Diffraction elements are classified into several types according to their shapes. Amplitude-type diffractive elements in which light transmitting parts and non-transmitting parts are arranged periodically, phase type in which periodic grooves are formed in highly transmissive materials Usually classified as a diffraction element. In some cases, the diffractive light is classified as a transmissive diffractive element or a reflective diffractive element depending on the direction in which the diffracted light is generated.
[0003]
In the conventional diffractive element as described above, the diffracted light obtained when natural light (unpolarized light) is incident can only obtain non-polarized light. Polarized optical instruments such as ellipsometers frequently used in the field of spectroscopic optics, etc. can only obtain unpolarized light as diffracted light. In order to use only the polarized light component, a method of using diffracted light through a polarizer is generally performed. This method has a problem that the amount of light is reduced by half because about 50% or more of the obtained diffracted light is absorbed by the polarizer. For this reason, it is necessary to prepare a highly sensitive detector and a light source with a large amount of light, and there has been a demand for the development of a diffractive element in which the diffracted light itself becomes specific polarized light such as circularly polarized light or linearly polarized light.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
This invention solves the said subject, and succeeded in providing diffraction power to the one part area | region of a cholesteric alignment film by controlling a liquid crystal layer structure. More specifically, the present inventors finally found a method for easily imparting a new characteristic called diffraction ability to a cholesteric alignment film in addition to selective reflection characteristics and circular polarization characteristics peculiar to cholesteric liquid crystals.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
That is, in the present invention, the weight average molecular weight Mw measured by GPC (polystyrene conversion) on the oriented support substrate is 1,000 to 100,000, the molecular weight distribution (Mw / Mn; Mn is the number average molecular weight) is 5 or less, and the logarithmic viscosity is 0.00. 05 to 2.0 (concentration 0.5 g / dl (temperature 30 ° C.) in a mixed solvent of phenol / tetrachloroethane (weight ratio 60/40)), glass transition temperature (Tg) 200 ° C. or less, and isotropic from liquid crystal phase Phase transition temperature (Ti) is 40 ° C. or higher Liquid crystalline polyester A first step of forming a cholesteric alignment film comprising: a second step of transferring a diffraction pattern of a diffractive element substrate onto the surface of the cholesteric alignment film; an adhesive layer 1 comprising the cholesteric alignment film surface having the diffraction pattern transferred thereon and the support substrate 1 The third step of laminating via the first layer, the fourth step of removing the alignment support substrate used in the first step from the cholesteric alignment film, and the cholesteric alignment film surface from which the alignment support substrate has been removed and the support substrate 2 are bonded to the adhesive layer 2. A fifth step of laminating via a polarization diffraction element.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be specifically described. In the first step of the present invention, the weight average molecular weight Mw measured by GPC (polystyrene conversion) on the oriented support substrate is 1,000 to 100,000, the molecular weight distribution (Mw / Mn; Mn is the number average molecular weight) is 5 or less, and the logarithmic viscosity 0.05 to 2.0 (concentration 0.5 g / dl (temperature 30 ° C.) in a mixed solvent of phenol / tetrachloroethane (weight ratio 60/40)), glass transition temperature (Tg) 200 ° C. or less, and liquid crystal phase Liquid crystal having a transition temperature (Ti) from isotropic phase to isotropic phase of 40 ° C. or higher (Liquid crystal polyester) Is a step of forming a cholesteric alignment film.
[0007]
Liquid crystalline polyester When the weight average molecular weight (Mw) measured by GPC (polystyrene conversion) is less than 1000, the resulting cholesteric alignment film has low mechanical strength, which is undesirable in various post-treatment steps and practical performance. Further, when transferring the diffraction pattern described in the second step, there is a possibility that transfer that can withstand practicality cannot be performed. On the other hand, if it exceeds 100,000, the fluidity of the liquid crystal deteriorates and the orientation may be adversely affected, and the film may be cracked or cracked when the diffraction pattern is transferred in the second step. On the other hand, when the molecular weight distribution exceeds 5, the meltability and solubility in the solution at the time of preparing the cholesteric alignment film are deteriorated, and it is difficult to obtain uniform alignment in the cholesteric phase, which may cause a practical problem. In addition, when transferring the diffraction pattern in the second step, the film may be cracked or cracked. On the other hand, when the logarithmic viscosity is less than 0.05, the mechanical strength of the cholesteric oriented film may be lowered, which is not desirable in terms of various post-processes and practical performance. In addition, when transferring the diffraction pattern in the second step, there is a possibility that the transfer cannot withstand the practicality. On the other hand, if it exceeds 2.0, the fluidity of the liquid crystal deteriorates and it may be difficult to obtain a uniform orientation to the cholesteric phase, and the film is cracked or cracked when transferring the diffraction pattern described in the second step. There is a risk of entering. Further, when the glass transition temperature (Tg) is higher than 200 ° C., there is a possibility that the liquid crystal state has poor fluidity and it is difficult to obtain uniform alignment, and it is difficult to select an alignment support substrate used during alignment if necessary. Problems can also arise. Furthermore, if the transition temperature (Ti) from the liquid crystal phase to the isotropic phase is lower than 40 ° C., the alignment stability of the cholesteric alignment film near room temperature may be deteriorated, and the transferred diffraction in the cholesteric alignment film after transferring the diffraction pattern It is not desirable because the pattern may be damaged.
[0008]
The polymer liquid crystal used in the present invention satisfies the above various physical properties. Liquid Crystalline polyester is desirable. Preferred examples of the structural unit of the polymer include aromatic or aliphatic diol units, aromatic or aliphatic dicarboxylic acid units, and aromatic or aliphatic hydroxycarboxylic acid units.
[0009]
In addition, in order to improve the heat resistance of the finally obtained cholesteric alignment film, a crosslinking agent such as a bisazide compound or glycidyl methacrylate can be added in a range that does not interfere with the expression of the cholesteric phase in the film material, By adding these crosslinking agents, crosslinking can be performed in a state where a cholesteric phase is expressed. Furthermore, various additives such as dichroic dyes, dyes, and pigments can be appropriately added to the film material as long as the effects of the present invention are not impaired.
[0010]
In the first step of the present invention, the film material as described above is arranged on an oriented support substrate to obtain a cholesteric oriented film. Examples of the orientation support substrate that can be used in the first step include a glass substrate, a plastic substrate such as a plastic film, and a plastic sheet. As the glass substrate, for example, soda glass, silica-coated soda glass, borosilicate glass substrate, or the like can be used. Plastic substrates include olefinic resins such as polypropylene, 4-methylpentene-1 resin, amorphous polyolefin, polyamide, polyimide, polyamideimide, polyetherimide, polyetherketone, polyetheretherketone, polyethersulfone, polyketonesulfide. And cellulose-based plastics such as polysulfone, polystyrene, polyphenylene sulfide, polyphenylene oxide, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyarylate, polyacetal, polycarbonate, polyvinyl alcohol, and triacetyl cellulose. These alignment support substrates can be appropriately subjected to a uniaxial or biaxial stretching operation as necessary. Further, the substrate can be subjected to a surface treatment such as a hydrophilic treatment, a hydrophobic treatment, or an easily peelable treatment. Further, as the alignment support substrate, one type alone or a laminate of two or more types of substrates can be used as the alignment support substrate.
[0011]
Moreover, what formed the alignment film on each said alignment support substrate is also included in an alignment support substrate in this invention. As the alignment film, a rubbed polyimide film is preferably used, but other alignment films known in the field can also be used as appropriate. Further, a plastic substrate or the like obtained by imparting alignment ability by direct rubbing treatment without applying polyimide or the like can also be used as an alignment support substrate for obtaining a cholesteric alignment film. The alignment treatment method is not particularly limited as long as it aligns liquid crystal molecules uniformly and parallel to the alignment treatment interface.
[0012]
Next, as means for applying the film material on the orientation support substrate, melt coating and solution coating can be mentioned, but solution coating is desirable in the process.
[0013]
In solution application, the film material is dissolved in a solvent at a predetermined ratio to prepare a solution having a predetermined concentration. As a solvent, although it varies depending on the type of film material to be used, usually hydrocarbons such as toluene, xylene, butylbenzene, tetrahydronaphthalene, decahydronaphthalene, ethers such as ethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, propylene glycol dimethyl ether, tetrahydrofuran, Ketones such as methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and cyclohexanone, ethyl acetate, butyl acetate, ethylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl lactate, ester such as γ-butyrolactone, N-methyl-2-pyrrolidone, dimethyl Amides such as formamide and dimethylacetamide, dichloromethane, carbon tetrachloride, tetrachloro Tan, a halogenated hydrocarbon such as chlorobenzene, butyl alcohol, triethylene glycol, diacetone alcohol, or an alcohol-based such as hexylene glycol. These solvents can be used by appropriately mixing two or more kinds as necessary. The concentration of the solution varies depending on the molecular weight and solubility of the polymer liquid crystal used, and finally the film thickness of the target film. However, it cannot be generally stated, but is usually 1 to 60% by weight, preferably 3 to 40%. % By weight.
[0014]
Further, a surfactant or the like may be added to the solution in order to facilitate application. Surfactants include, for example, cationic surfactants such as imidazoline, quaternary ammonium salts, alkylamine oxides, polyamine derivatives, polyoxyethylene-polyoxypropylene condensates, primary or secondary alcohol ethoxylates. , Alkylphenol ethoxylates, polyethylene glycol and esters thereof, sodium lauryl sulfate, ammonium lauryl sulfate, amines of lauryl sulfate, alkyl-substituted aromatic sulfonates, alkyl phosphates, aliphatic or aromatic sulfonic acid formalin condensates, etc. Surfactants, amphoteric surfactants such as laurylamidopropyl betaine, laurylaminoacetic acid betaine, non-ionic surfactants such as polyethylene glycol fatty acid esters, polyoxyethylene alkylamine, etc. Perfluoroalkyl sulfonate, perfluoroalkyl carboxylate, perfluoroalkyl ethylene oxide adduct, perfluoroalkyl trimethyl ammonium salt, perfluoroalkyl group / hydrophilic group-containing oligomer, perfluoroalkyl / lipophilic group-containing oligomer par Fluorosurfactants such as fluoroalkyl group-containing urethane can be used. The addition amount of the surfactant depends on the kind of the surfactant, the solvent, or the supporting substrate to be applied, but is usually 10 ppm to 10%, preferably 50 ppm to 5% as a ratio to the weight of the polymer liquid crystal. Preferably it is 0.01 to 1% of range.
[0015]
The film material solution prepared as described above is applied onto an oriented support substrate. As the coating method, for example, a roll coating method, a die coating method, a bar coating method, a gravure roll coating method, a spray coating method, a dip coating method, a spin coating method, or the like can be employed.
[0016]
After coating, the solvent is removed by drying, and a cholesteric alignment is completed by heat treatment at a predetermined temperature and for a predetermined time to exhibit a cholesteric liquid crystal phase. Next, the cholesteric alignment film in which the cholesteric alignment is fixed can be obtained by rapidly cooling the cholesteric alignment formed in the liquid crystal state to a temperature below the glass transition point of the polymer liquid crystal.
[0017]
The thickness of the cholesteric alignment film is not particularly limited, but is usually 0.3 to 20 μm, preferably 0.5 to 10 μm, more preferably 0.7 to 3 μm from the viewpoint of mass productivity and manufacturing process. It is desirable to be. Further, the number of spiral turns of cholesteric orientation is usually 2 or more and 10 or less, preferably 2 or more and 6 or less. When the number of spiral turns is less than 2 turns or more than 10 turns, the effect as a polarization diffraction element may not be exhibited.
[0018]
The second step of the present invention is a step of transferring the diffraction pattern of the diffraction element substrate onto the cholesteric alignment film surface obtained in the first step. The material of the diffractive element substrate used when transferring the diffraction pattern to the cholesteric alignment film may be a material such as metal or resin, or a film having a diffractive function, or a diffractive function on the film. Any material may be used as long as it has a diffractive function, such as a transfer of a thin film including Among these, when considering ease of handling and mass productivity, a film or a film laminate having a diffraction function is more desirable.
[0019]
In addition, the term “diffraction element” as used herein includes, as its definition, all diffraction elements that generate diffracted light such as a flat hologram master. Also, the type may be a diffractive element derived from the surface shape, a so-called film thickness modulation hologram type, or a phase element that does not depend on the surface shape or the surface shape is converted into a refractive index distribution, so-called refraction. It may be a rate modulation hologram type. In the present invention, the type of film thickness modulation hologram is more preferably used because the diffraction pattern information of the diffraction element can be more easily imparted to the liquid crystal. Moreover, even if it is a type of refractive index modulation, if it has the undulation which produces diffraction on a surface shape, it can be used suitably for this invention.
[0020]
The conditions for transferring the diffraction pattern to the cholesteric alignment film vary depending on the physical properties of the cholesteric alignment film, the material of the diffractive element substrate, etc., but cannot generally be said, but the temperature is usually 40 to 300 ° C., preferably 70 to The heating and / or pressurizing conditions can be performed at 180 ° C. and pressure of 0.05 to 80 MPa, preferably 0.1 to 20 MPa. When the temperature is lower than 40 ° C., the transfer of the diffraction pattern may be insufficient in the cholesteric alignment film having a sufficiently stable alignment state at room temperature. Moreover, when it exceeds 300 degreeC, there exists a possibility that decomposition | disassembly and deterioration of a cholesteric alignment film may occur. On the other hand, when the pressure is lower than 0.05 MPa, the transfer of the diffraction pattern may be insufficient. Further, if it is higher than 80 MPa, the cholesteric alignment film or other base material may be destroyed, which is not desirable.
[0021]
Further, the time required for the transfer cannot be said unconditionally because it differs depending on the type of film material forming the cholesteric alignment film, the film form, the diffraction pattern type, the material of the diffraction element substrate, etc., but usually 0.01 seconds or more, Preferably it is 0.05 second-1 minute. When the processing time is shorter than 0.01 seconds, there is a possibility that the transfer of the diffraction pattern becomes insufficient. Also, a processing time exceeding 1 minute is not desirable from the viewpoint of productivity.
[0022]
As a specific method for transferring the diffraction pattern to the cholesteric alignment film, for example, a general compression molding machine, a rolling mill, a calender roller, a heat roller, a laminator, a hot stamp, an electric heating plate, a thermal head, etc. that satisfy the above-mentioned conditions are used. The diffraction pattern of the diffraction element substrate can be transferred to the cholesteric alignment film by using a molding machine or the like with the liquid crystal surface of the cholesteric alignment film in contact with the diffraction pattern surface. The transfer of the diffraction pattern is not limited to only one side of the cholesteric alignment film, and the diffraction pattern can be transferred to both sides of the cholesteric alignment film by the same method.
[0023]
After transferring the diffraction pattern of the diffraction element substrate to the cholesteric alignment film by the method and conditions as described above, the diffraction element substrate is removed from the cholesteric alignment film.
[0024]
The cholesteric alignment film from which the diffractive element substrate has been removed has a region exhibiting diffractive power on the film surface onto which the diffraction pattern has been transferred. Here, the region exhibiting diffractive power means a region that produces an effect such that light transmitted through the region or light reflected by the region wraps around a geometrically shadowed portion. The presence or absence of a diffractive area is confirmed by, for example, the presence or absence of light (high-order light) that is emitted at a certain angle in addition to light that is incident on the area and that is transmitted or reflected linearly (zero-order light). can do. As another method, it is possible to confirm whether or not a region exhibiting diffractive power is formed by observing the surface shape or cross-sectional shape of the liquid crystal layer with an atomic force microscope or a transmission electron microscope. Moreover, the area | region which shows diffraction power can also be formed in the multiple area | region of a cholesteric oriented film, for example, film front and back, respectively. Further, the region showing the diffractive power is not necessarily required to be formed as a layered state having a uniform thickness on the film surface, for example, and the region showing the diffractive power is formed on at least a part of the film surface. Thus, the effect as a polarization diffraction element can be exhibited. In addition, the region exhibiting diffractive power can be formed so as to have a shape such as a desired figure, pictograph, number or the like. Further, when a plurality of regions exhibiting diffractive power are provided, it is not necessary for all the regions to exhibit the same diffractive power, and the regions may exhibit different diffractive abilities.
[0025]
When the region exhibiting diffractive power is formed in a layered state, the thickness of the layer (region) exhibiting diffractive power is usually 50% or less, preferably 30% or less, preferably with respect to the film thickness of the cholesteric alignment film. Preferably, it is formed in a layer state having a thickness of 10% or less. If the thickness of the layer (region) exhibiting diffractive power exceeds 50%, the effects such as selective reflection characteristics and circular polarization characteristics due to the cholesteric liquid crystal phase are lowered, and the effect as a polarization diffraction element may not be obtained. There is.
[0026]
Furthermore, in the second step which is a constituent element of the present invention, the cholesteric alignment film to which the diffraction pattern of the diffraction element substrate has been transferred is the alignment state on the film surface to which the diffraction pattern is transferred, that is, the alignment state of the region exhibiting diffraction power However, the cholesteric orientation in which the spiral axis orientation is not uniformly parallel to the film thickness direction, preferably the spiral axis orientation is not uniformly parallel to the film thickness direction, and the spiral pitch is uniformly spaced in the film thickness direction. It is desirable to have no cholesteric orientation. In other regions, the same orientation state as the normal cholesteric orientation, that is, a spiral structure in which the spiral axis orientation is uniformly parallel to the film thickness direction and the spiral pitch is uniformly spaced in the film thickness direction. It is desirable to form.
[0027]
Moreover, in the cholesteric alignment film of the present invention, when the region exhibiting diffractive power has one film surface region, the front and back of the film, that is, the film surface having the region exhibiting diffractive power and the film surface opposite to the surface are It shows slightly different optical effects, color effects and the like. Therefore, it is desirable to select the arrangement position of the film surface of the cholesteric alignment film according to the application and the intended function.
[0028]
In the third step of the present invention, the diffraction pattern transfer surface of the cholesteric alignment film obtained after the transfer of the diffraction pattern obtained in the second step and the support substrate 1 are laminated via the adhesive layer 1. The support substrate 1 used in the third step is not particularly limited as long as it is a substrate having self-supporting properties such as a sheet-like material, a film-like material, and a plate-like material. In addition, when it is necessary to remove the support substrate 1 in the 6th process mentioned later, it is necessary to have removability with a shape and self-supporting property. As such a support substrate 1, a plastic film having usually peelability can be desirably used. Here, the removability means that the film can be peeled at the interface between the adhesive and the support substrate 1 in a state where the cholesteric alignment film and the support substrate 1 are bonded via the adhesive, and preferably supported via the adhesive. It is desirable that the air side surface of the cholesteric alignment film transferred to the substrate 1 and a support substrate 2 to be described later face each other through an adhesive and can be peeled off at the interface with the adhesive that directly contacts the support substrate 1. The above-mentioned support substrate 1 used in the third step of the present invention usually has a peel strength (180 ° peel test, peel rate of 30 cm / min) at the interface with the adhesive (after curing), usually 0. Those having a peel strength of 5 to 80 gf / 25 mm, preferably 2 to 50 gf / 25 mm are desirably used. Specific examples of the plastic film suitable as the support substrate 1 include olefin resins such as polyethylene, polypropylene, 4-methylpentene-1 resin, polyamide, polyimide, polyamideimide, polyetherimide, polyetherketone, Examples include polyether ether ketone, polyether sulfone, polyketone sulfide, polysulfone, polystyrene, polyphenylene sulfide, polyphenylene oxide, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyarylate, polyacetal, polycarbonate, polyvinyl alcohol, and cellulose-based plastics. These plastic films themselves may be used, or the surface of these plastic films coated with a silicone coating, organic thin film or inorganic thin film, chemical treatment to give appropriate removability Or those subjected to physical treatment can be used. As the support substrate 1 used in the third step of the present invention, polypropylene, polyetheretherketone, polyethylene terephthalate, polycarbonate, and a plastic film obtained by silicone-treating these film surfaces have an adhesive and appropriate adhesiveness and peelability. It is desirable because it has both.
[0029]
The adhesive layer 1 interposed between the cholesteric alignment film and the support substrate 1 is not particularly limited, and various conventionally known adhesives such as light or electron beam curable reactive adhesives are used. An agent, a hot-melt adhesive, or the like can be used as appropriate.
Examples of reactive adhesives include prepolymers and / or monomers having light or electron beam polymerizability, and other monofunctional, polyfunctional monomers, various polymers, stabilizers, photopolymerization initiators, and sensitizers as necessary. Etc. can be used.
[0030]
Specific examples of the prepolymer having light or electron beam polymerizability include polyester acrylate, polyester methacrylate, polyurethane acrylate, polyurethane methacrylate, epoxy acrylate, epoxy methacrylate, polyol acrylate, and polyol methacrylate. Examples of the monomer having light or electron beam polymerizability include monofunctional acrylate, monofunctional methacrylate, bifunctional acrylate, bifunctional methacrylate, trifunctional or higher polyfunctional acrylate, and polyfunctional methacrylate. Moreover, these can also use a commercial item, for example, using Aronix (acrylic special monomer, oligomer; made by Toagosei Co., Ltd.), light ester (made by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.), biscoat (made by Osaka Organic Chemical Industry Co., Ltd.), etc. it can.
[0031]
Examples of photopolymerization initiators that can be used include benzophenone derivatives, acetophenone derivatives, benzoin derivatives, thioxanthones, Michler ketone, benzyl derivatives, triazine derivatives, acylphosphine oxides, and azo compounds.
[0032]
The viscosity of the light or electron beam curable reactive adhesive is appropriately selected depending on the processing temperature of the adhesive and cannot be generally specified, but is usually 10 to 2000 mPa · s at 25 ° C., preferably 50 to 1000 mPa. · S, more preferably 100 to 500 mPa · s. When the viscosity is lower than 10 mPa · s, it is difficult to obtain a desired thickness. Moreover, when higher than 2000 mPa * s, workability | operativity may fall and it is not desirable. When the viscosity is out of the above range, it is preferable to adjust the solvent and monomer ratio to a desired viscosity as appropriate.
[0033]
When a photo-curable reactive adhesive is used, a known curing means such as a low-pressure mercury lamp, a high-pressure mercury lamp, an ultrahigh-pressure mercury lamp, a metal halide lamp, or a xenon lamp can be used as a method for curing the adhesive. . The exposure amount varies depending on the type of the reactive adhesive to be used, so it cannot be generally stated, but usually 50 to 2000 mJ / cm. 2 , Preferably 100 to 1000 mJ / cm 2 It is.
[0034]
In addition, when an electron beam curable reactive adhesive is used, the method of curing the adhesive is appropriately selected according to the transmission power and curing power of the electron beam and cannot be generally specified. It can be cured by irradiation under a condition of a voltage of 50 to 1000 kV, preferably 100 to 500 kV.
[0035]
In addition, when a hot melt type adhesive is used as the adhesive, the adhesive is not particularly limited, but the hot melt working temperature is 80 to 200 ° C., preferably about 100 to 160 ° C. from the viewpoint of workability and the like. Desirably used. Specifically, polyvinyl acetal resins such as ethylene / vinyl acetate copolymer resins, polyester resins, polyurethane resins, polyamide resins, thermoplastic rubber resins, polyacrylic resins, polyvinyl alcohol resins, polyvinyl butyral, etc. , Petroleum resins, terpene resins, rosin resins and the like are used as base resins.
[0036]
Furthermore, the case where a pressure-sensitive adhesive is used as the adhesive is not particularly limited, and for example, a rubber-based, acrylic-based, silicone-based, or polyvinyl ether-based pressure-sensitive adhesive can be used.
The thickness of the adhesive varies depending on the application used and its workability, but cannot be generally specified, but is usually 0.5 to 50 μm, preferably 1 to 10 μm.
[0037]
Further, the method for forming the adhesive is not particularly limited. For example, a roll coating method, a die coating method, a bar coating method, a curtain coating method, an extrusion coating method, a gravure roll coating method, a spray coating method, a spin coating method. It can form on both the support substrate or the film surface to which the diffraction pattern of the cholesteric alignment film was transferred, or both the support substrate 1 and the cholesteric alignment film using a known method such as the method.
[0038]
In the adhesive layer 1 used in the third step, an ultraviolet light inhibitor and a hard coat agent can be blended. The ultraviolet absorber is not particularly limited as long as it is compatible or dispersible with the adhesive component as described above. For example, a benzophenone compound, a salicylate compound, a benzotriazole compound, an oxalic acid anilide compound, a cyanoacrylate compound. Organic ultraviolet absorbers such as compounds and inorganic ultraviolet absorbers such as cesium oxide, titanium oxide, and zinc oxide can be used. Of these, benzophenone compounds having high ultraviolet absorption efficiency are preferably used. Moreover, the ultraviolet absorber can be added individually by 1 type or in multiple types. Also, the hard coat agent is not particularly limited as long as it is compatible or dispersible with the adhesive component. For example, organopolysiloxane type, photocurable resin type acrylic oligomer type, urethane acrylate type, epoxy acrylate type, polyester An acrylate-based, thermosetting resin-based acrylic-silicon-based, or an inorganic compound such as ceramics can be used. Of these, organopolysiloxane-based and photo-curable resin-based acrylic oligomer-based hard coating agents are preferably used.
[0039]
The blending ratio of the ultraviolet absorber and / or hard coat agent in the adhesive layer 1 used in the third step varies depending on the adhesive component used, but is usually 0.1 to 20% by weight, preferably 0.5 to 10% by weight.
Furthermore, in the adhesive layer 1 used for adhesion between the cholesteric alignment film used in the third step and the support substrate 1, a light stabilizer such as a hindered amine or a quenching agent is necessary in addition to the ultraviolet absorber and the hard coat agent. Various additives such as an agent, an antistatic agent, a slipping improver, a dye, a pigment, a surfactant, and a filler such as fine silica and zirconia can also be blended. The mixing ratio of these various additives is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired, but is usually 0.01 to 10% by weight, preferably 0.05 to 5% by weight.
[0040]
The method of laminating the film surface on which the diffraction pattern of the cholesteric alignment film is transferred in the third step and the support substrate 1 through the adhesive layer 1 is not particularly limited. It can laminate | stack by selecting suitably from the various apparatuses illustrated by the method.
[0041]
Next, the alignment support substrate used in the first step as the fourth step is removed from the laminate configured in the order of the alignment support substrate / cholesteric alignment film / adhesive layer 1 / support substrate 1 obtained in the previous steps. Perform the process.
The method for removing the alignment support substrate from the cholesteric alignment film is not particularly limited, and examples thereof include a method of peeling off the alignment support substrate or dissolving the alignment support substrate. Examples of the peeling and removing method include, for example, a method in which an adhesive tape is applied to the corner end portion of the orientation support substrate to artificially peel off, a method in which mechanical peeling is performed using a roll, etc., after immersion in a poor solvent for all structural materials. A method of mechanically peeling, a method of peeling by applying ultrasonic waves in a poor solvent, a method of peeling by applying a temperature change using a difference in thermal expansion coefficient between an alignment support substrate and a cholesteric alignment film, an alignment support substrate Examples thereof include a method for dissolving and removing the alignment film on the alignment supporting substrate itself. Since the peelability varies depending on the physical properties of the film material forming the cholesteric alignment film and the adhesion to the alignment support substrate, a method most suitable for the system should be adopted.
[0042]
In this invention, after removing an orientation support substrate in a 4th process, the process of laminating | stacking the cholesteric orientation film surface which removed the orientation support substrate and the support substrate 2 through the adhesive layer 2 as a 5th process is performed. The supporting substrate 2 used in the fifth step is not particularly limited as long as it has a sheet-like material, a film-like material, a plate-like material, etc., for example, polyimide, polyamideimide, polyamide, polyether Imide, polyether ether ketone, polyether ketone, polyketone sulfide, polyether sulfone, polysulfone, polyphenylene sulfide, polyphenylene oxide, polyvinyl chloride, polystyrene, polypropylene, polymethyl methacrylate, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, Sheets of polycarbonate, polyvinyl alcohol, polyacetal, polyarylate, cellulosic plastics, epoxy resin, phenol resin, etc. Beam or the substrate or paper, paper such as synthetic paper, metal foil, can be appropriately selected from a glass plate or the like. Moreover, as a support substrate, the unevenness | corrugation may be given to the surface.
[0043]
The adhesive layer 2 interposed between the cholesteric alignment film and the support substrate 2 is not particularly limited, and various conventionally known adhesives and adhesives described as the adhesive layer 1 in the third step, For example, a light or electron beam curable reactive adhesive, a hot melt adhesive, etc. are used as appropriate, for example, a roll coating method, a die coating method, a bar coating method, a curtain coating method, an extrusion coating method, a gravure roll coating method, It can be formed on the cholesteric alignment film surface from which the support substrate 2 or the alignment support substrate is removed or both the support substrate 2 and the cholesteric alignment film surface using a known method such as a spray coating method or a spin coating method.
[0044]
The present invention manufactures a polarization diffraction element constructed in the order of support substrate 2 / adhesive layer 2 / cholesteric alignment film / adhesive layer 1 / support substrate 1 through the first to fifth steps described above. be able to. Here, when the support substrate 1 used in the third step is a substrate that is not optically transparent, if the support substrate 1 exhibits undesirable optical characteristics in the intended application, the support substrate 1 serves as a polarization diffraction element. In the case where the effect disappears, or when a support substrate 1 having removability is used, the support substrate 1 used in the third step as the sixth step is removed from the cholesteric alignment film, and the support substrate is removed. The polarizing diffraction element comprised in order of 2 / adhesive layer 2 / cholesteric alignment film / adhesive layer 1 can be manufactured. Here, a function as a protective layer can be imparted to the adhesive layer 1 by blending an ultraviolet absorber and / or a hard coat agent into the adhesive layer 1 in the third step.
[0045]
The method for removing the support substrate 1 in the sixth step is, for example, a method of peeling and removing only the support substrate 1 or dissolving the support substrate 1 in the same manner as the method for removing the alignment support substrate in the fourth step. It is done. Examples of the peeling and removing method include, for example, a method in which an adhesive tape is applied to the corner end of the support substrate 1 to artificially peel off, a method in which mechanical peeling is performed using a roll or the like, and after immersion in a poor solvent for all structural materials. A method of mechanically peeling, a method of peeling by applying ultrasonic waves in a poor solvent, a method of peeling by giving a temperature change using a difference in thermal expansion coefficient between the support substrate 1 and the adhesive layer 1, a support substrate Examples thereof include a method for dissolving and removing 1 itself. About peelability, since it changes with various physical properties of the adhesive bond layer 1, and adhesiveness with the support substrate 1, the method most suitable for the system should be employ | adopted.
[0046]
The polarization diffraction element of the present invention thus obtained has a unique effect that diffracted light has circular polarization, which is not found in conventional optical members. Due to this effect, the use efficiency of light can be made extremely high by using it in a spectroscopic instrument that requires polarized light such as an ellipsometer. In a conventional spectroscopic optical device that requires polarized light, the light emitted from the light source is dispersed for each wavelength using a spectral element such as a diffraction grating or a prism, and then transmitted through the polarizer, or after being transmitted through the polarizer. A polarizer was essential. This polarizer absorbs about 50% of the incident light and has a problem that the light utilization efficiency is extremely poor due to reflection at the interface. However, the polarization obtained by the production method of the present invention The use efficiency of light is extremely high by using the diffraction element, and it is theoretically possible to use about 100%. Further, the polarization diffraction element obtained by the production method of the present invention can easily control the transmission and blocking of diffracted light by using a normal polarizing plate. Usually, diffracted light having no polarization cannot be completely blocked by any polarizing plate. That is, in the polarization diffraction element obtained by the manufacturing method of the present invention, for example, diffracted light having right polarization can be completely blocked only when the left circularly polarizing plate is used, and other polarizing plates can be used. It is not possible to achieve complete interruption. Because of this effect, for example, in an environment where the observer observes the diffraction image through the polarizing plate, the diffraction image suddenly emerges from the dark field or disappears suddenly by changing the state of the polarizing plate. It becomes possible to do.
[0047]
As described above, the polarization diffraction element obtained by the production method of the present invention has a very wide application range as a new diffraction function element, and is used as various optical elements, optoelectronic elements, decorative members, anti-counterfeiting elements, etc. can do.
[0048]
Specifically, as an optical element or an optoelectronic element, for example, a transparent and isotropic film, for example, a triacetyl cellulose film such as Fujitac (Fuji Photo Film Co., Ltd.), Konicatak (Konica Inc.), or a TPX film (Mitsui Chemicals). ), Arton film (manufactured by Nippon Synthetic Rubber Co., Ltd.), Zeonex film (manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.), acrylprene film (manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.), etc. Development for various optical applications. For example, the polarization diffraction element may be TN (twisted nematic) -LCD (Liquid Crystal Display), STN (Super Twisted Nematic) -LCD, ECB (Electrically Controlled Birefringence), LCD (Electrically Controlled Birefringence), LCD. Various LCDs with improved color compensation and / or improved viewing angle can be obtained by providing for liquid crystal displays such as Birefringence (LCD), HAN (Hybrid Aligned Nematic) -LCD, IPS (In Plane Switching) -LCD. In addition, the polarization diffraction element can be used as a spectroscopic optical device that requires the polarized light separated as described above, a polarization optical element that obtains a specific wavelength by a diffraction phenomenon, an optical filter, a circularly polarizing plate, a light diffusion plate, and the like. In addition, it is possible to provide a variety of optical members that can exhibit an optical effect that is unprecedented as an optical element or an optoelectronic element, such as being able to obtain a linearly polarizing plate by combining with a quarter wavelength plate. .
[0049]
As a decorative member, various designable molding materials such as a new designable film having both a rainbow-colored coloring effect by diffractive power and a colorful coloring effect by cholesteric liquid crystal can be obtained. In addition, since it can be made thin, it can be expected to greatly contribute to differentiation from other similar products by attaching or integrating with existing products. For example, by attaching a polarization diffraction element incorporating a design diffraction pattern to a glass window or the like, or using a glass window or the like as a support substrate in the third step, the diffraction pattern is accompanied by the viewing angle from the outside. The selective reflection peculiar to cholesteric liquid crystals looks different colors and is excellent in fashion. Moreover, it is difficult to see the inside from a bright outside, and it is nevertheless possible to make a window with good external visibility from the inside.
[0050]
As an anti-counterfeiting element, it can be used as a new anti-counterfeiting film, a seal, a label or the like having both the anti-counterfeiting effects of the diffraction element and the cholesteric liquid crystal. Specifically, as the support substrate in the third step of the present invention, for example, an automobile driver's license, an identification card, a passport, a credit card, a prepaid card, various cash vouchers, a gift card, a card substrate for securities, a mount, etc. are used. Accordingly, the polarization diffraction element can be integrated with a card substrate, a mount, or the like, or provided on a part, specifically, pasted, embedded, or woven into paper. The polarizing diffraction element obtained by the production method of the present invention has a region exhibiting diffractive power on the surface of the cholesteric alignment film, and the film surface is covered with an adhesive layer, and further, wavelength selective reflection of cholesteric liquid crystal. , Circularly polarized light selective reflectivity, color viewing angle dependency, and beautiful cholesteric color. Therefore, when the polarizing diffraction element obtained by the production method of the present invention is used as an anti-counterfeiting element, it is difficult to forge the polarizing diffraction element, and more specifically, a region exhibiting diffractive power is formed on the film surface. It can be said that forgery of the cholesteric alignment film is extremely difficult. In addition to the anti-counterfeiting effect, the rainbow-colored coloring effect of the diffractive element and the colorful coloring effect of the cholesteric liquid crystal have excellent design properties. For these reasons, the polarization diffraction element obtained by the production method of the present invention is very suitable as an anti-counterfeiting element.
[0051]
These uses are only examples, and the polarization diffraction element obtained by the manufacturing method of the present invention has been conventionally used in various applications in which a single diffractive element, a cholesteric alignment film with a fixed normal cholesteric orientation is used, and new applications. Therefore, it can be applied to various uses other than the above-mentioned uses.
[0052]
【Example】
Examples will be described below, but the present invention is not limited thereto.
Various measurement methods used in the present invention will be described.
[0053]
(GPC measurement method)
Tosoh GPC (CP8000, CO8000, UV8000) was connected to a column having a structure of TSKG3000HXL, G2000HXL, G1000HXL, and measurement was performed at 25 ° C. with a tetrahydrofuran (THF) solvent at a flow rate of 0.7 ml / min. A calibration curve was separately prepared using standard polystyrene under the same conditions, and the weight average molecular weight Mw, number average molecular weight Mn, and molecular weight distribution Mw / Mn in terms of polystyrene were determined.
(Measurement of glass transition temperature (Tg))
Measurement was performed with a DSC990 manufactured by Du Pont.
(Measurement of transition temperature (Ti) from liquid crystal phase to isotropic phase)
The measurement was carried out with a polarizing microscope BX50 manufactured by Olympus Corp. equipped with a hot stage.
[0054]
Example 1
On a polyphenylene sulfide film having a rubbing treatment of a liquid crystalline polyester (containing an R-form optically active compound) having Mw of 3000, Mw / Mn of 2.0, logarithmic viscosity of 0.124 dl / g, Tg of 80 ° C., and Ti of 230 ° C. A film was formed by spin coating. Subsequently, when heat-treated at 180 ° C. for 5 minutes, a film exhibiting a gold specular reflection was obtained.
When the transmission spectrum of the obtained film was measured with an ultraviolet-visible near-infrared spectrophotometer V-570 manufactured by JASCO Corporation, it showed selective reflection with a center wavelength of about 600 nm and a selective reflection wavelength bandwidth of about 100 nm. It was confirmed that a cholesteric alignment film having a fixed cholesteric alignment was obtained.
[0055]
Next, the diffracting surface of the engraved diffraction grating film (900 lines / mm) manufactured by Edmund Scientific Japan Co., Ltd. and the liquid crystal surface of the cholesteric liquid crystal film face each other, and a laminator DX-350 manufactured by Tokyo Laminex Co. is used. Heating and pressing were performed under the conditions of ° C, 0.3 MPa, and roll contact time of 0.5 seconds. After cooling to room temperature, the diffraction grating film was removed.
When the surface of the cholesteric alignment film on which the diffraction grating film was overlaid was observed, iridescent colors resulting from the diffraction pattern and selective reflection specific to the cholesteric liquid crystal were clearly recognized. In addition, when the orientation state of the cholesteric alignment film surface from which the diffraction grating film was removed was observed with a polarizing microscope and a transmission electron microscope with a cross section of the liquid crystal layer, the spiral axis direction in the cholesteric phase was not uniformly parallel to the film thickness direction. In addition, it was confirmed that cholesteric alignment in which the helical pitch is not uniformly spaced in the film thickness direction is formed in the surface region of the liquid crystal layer. In other regions, it was confirmed that the cholesteric orientation in which the spiral axis direction is uniformly parallel to the film thickness direction and the spiral pitch is uniformly spaced in the film thickness direction is formed. The number of spiral turns of cholesteric orientation in this region was 3. Further, when a He—Ne laser (wavelength 632.8 nm) was incident perpendicularly into the plane of the cholesteric alignment film, laser light was observed at an emission angle of 0 ° and about ± 35 °. Furthermore, in order to confirm the polarization characteristics, when the film obtained under normal indoor lighting was placed and observed through a right circularly polarizing plate (transmitting only the right circularly polarized light), iridescent reflected diffracted light was observed, It was almost the same as the brightness when observed without a polarizing plate. On the other hand, when observed through the left circularly polarizing plate (only the left circularly polarized light was transmitted), it became a dark field and no iridescent reflected diffracted light was observed. From these facts, in the cholesteric alignment film, it was confirmed that a region exhibiting diffractive power was formed in the film surface region, and that the diffracted light was right circularly polarized light.
[0056]
Dilute the trial UV curable adhesive (Aronix UV-3630 manufactured by Toagosei Co., Ltd. with N-vinyl-2-pyrrolidone so that the viscosity is 100 mPa · s on the surface of the cholesteric alignment film on which the diffraction pattern is transferred. ; Adhesive layer 1) is applied with a bar coater to a thickness of 5 μm, and a triacetyl cellulose film (supporting substrate 1) is laminated thereon with a laminator and cured by UV irradiation. The polyphenylene sulfide film used as the alignment support substrate was held by hand, and the polyphenylene sulfide film was peeled off at the interface between the polyphenylene sulfide film and the cholesteric liquid crystal layer in the 180 ° direction. Next, the above-mentioned trial UV curable adhesive (becomes the adhesive layer 2) is applied to the cholesteric liquid crystal layer surface with a bar coater so as to have a thickness of 5 μm, and a triacetyl cellulose film (becomes the support substrate 2) thereon. Were laminated with a laminator and cured by irradiation with ultraviolet rays to obtain a polarization diffraction element. The alignment state of the cholesteric alignment film portion of the obtained polarization diffraction element was not different from the above-mentioned various observations.
[0057]
(Example 2)
Spin on polyphenylene sulfide with rubbing treatment of liquid crystalline polyester (containing R-form optically active compound) with Mw of 7000, Mw / Mn of 2.0, logarithmic viscosity of 0.144 dl / g, Tg of 85 ° C. and Ti of 230 ° C. A film was formed by a coating method. Subsequently, when heat-treated at 200 ° C. for 5 minutes, a film exhibiting a golden specular reflection was obtained. When the transmission spectrum of the obtained film was measured with an ultraviolet-visible near-infrared spectrophotometer V-570 manufactured by JASCO Corporation, it showed selective reflection with a center wavelength of about 600 nm and a selective reflection wavelength bandwidth of about 100 nm. It was confirmed that a film having a fixed cholesteric orientation was formed.
[0058]
The laminator DX-350 manufactured by Tokyo Laminex Co., Ltd. is laminated so that the diffraction surface of the engraved diffraction grating film (900 pieces / mm) manufactured by Edmund Scientific Japan and the liquid crystal surface of the cholesteric alignment film obtained above face each other. Was used and heated and pressurized under the conditions of 120 ° C., 0.3 MPa, and roll contact time of 0.5 seconds. After cooling to room temperature, the engraved diffraction grating film was removed.
[0059]
When the surface of the cholesteric alignment film on which the diffraction grating film was overlaid was observed, iridescent colors resulting from the diffraction pattern and selective reflection specific to the cholesteric liquid crystal were clearly recognized. In addition, when the orientation state of the cholesteric alignment film surface from which the diffraction grating film was removed was observed with a polarizing microscope and a transmission electron microscope with a cross section of the liquid crystal layer, the spiral axis direction in the cholesteric phase was not uniformly parallel to the film thickness direction. In addition, it was confirmed that cholesteric alignment in which the helical pitch is not uniformly spaced in the film thickness direction is formed in the surface region of the liquid crystal layer. In other regions, it was confirmed that the cholesteric orientation in which the spiral axis direction is uniformly parallel to the film thickness direction and the spiral pitch is uniformly spaced in the film thickness direction is formed. The number of spiral turns of cholesteric orientation in this region was 5. Further, when a He—Ne laser (wavelength 632.8 nm) was incident perpendicularly into the plane of the cholesteric alignment film, laser light was observed at an emission angle of 0 ° and about ± 35 °. Furthermore, in order to confirm the polarization characteristics, a cholesteric alignment film obtained under normal room illumination was placed and observed through a right circularly polarizing plate (only the right circularly polarized light was transmitted). It was almost the same as the brightness when observed without a polarizing plate. On the other hand, when observed through the left circularly polarizing plate (only the left circularly polarized light was transmitted), it became a dark field and no iridescent reflected diffracted light was observed. From these facts, in the cholesteric alignment film, it was confirmed that a region exhibiting diffractive power was formed in the film surface region, and that the diffracted light was right circularly polarized light.
[0060]
Next, on the surface on which the diffraction pattern of the cholesteric alignment film is transferred, 5 wt. Of fine silica (Nippon Aerosil, Aerosil R812 (trade name)) is added to Lipoxy SP-1509 (trade name made by Showa Polymer) using a bar coater. %, A 20 wt% solution of isopropyl alcohol (adhesive layer 1) mixed with 5 wt% of UV absorber CyasorbUV-24 (manufactured by Cytec) and 4 wt% of lucillin TPO (trade name of BASF) with a bar coater After coating and drying to a thickness of 5 μm, a polyethylene terephthalate film (support substrate 1) is bonded to the coated surface using a table laminator, irradiated with ultraviolet rays to cure the adhesive, and then polyphenylene used as an orientation support substrate Hold the end of the sulfide film by hand, and polyphenylenesulfur in the 180 ° direction. The film was peeled off at the interface between the polyphenylene sulfide film and the cholesteric liquid crystal layer. Further, a commercially available acrylic photo-curing adhesive (adhesive layer 2) was applied to the exposed cholesteric liquid crystal layer surface with a bar coater to a thickness of 5 μm, and a triacetyl cellulose film (supporting substrate 2) was applied thereon. After laminating with a laminator, the film was cured by irradiation with ultraviolet rays, and then the polyethylene terephthalate film was peeled off in the 180 ° direction to obtain a polarization diffraction element.
[0061]
The alignment state of the cholesteric alignment film portion of the obtained polarization diffraction element was not different from the above-mentioned various observations.
[0062]
(Example 3)
Spin on polyphenylene sulfide with rubbing treatment of liquid crystalline polyester (containing R-form optically active compound) with Mw of 7000, Mw / Mn of 2.0, logarithmic viscosity of 0.144 dl / g, Tg of 85 ° C. and Ti of 230 ° C. A film was formed by a coating method. Subsequently, when heat-treated at 200 ° C. for 5 minutes, a film exhibiting a golden specular reflection was obtained. When the transmission spectrum of the obtained film was measured with an ultraviolet-visible near-infrared spectrophotometer V-570 manufactured by JASCO Corporation, it showed selective reflection with a center wavelength of about 600 nm and a selective reflection wavelength bandwidth of about 100 nm. It was confirmed that a film having a fixed cholesteric orientation was formed.
[0063]
Laminator DX-350 manufactured by Tokyo Laminex Co., Ltd. is laminated so that the diffraction surface of the engraved diffraction element film (900 pieces / mm) manufactured by Edmund Scientific Japan and the liquid crystal surface of the cholesteric alignment film obtained above face each other. Was used and heated and pressurized under the conditions of 120 ° C., 0.1 MPa, and roll contact time of 0.5 seconds. After cooling to room temperature, the engraved diffraction grating film was removed.
[0064]
When the surface of the cholesteric alignment film on which the diffraction grating film was overlaid was observed, iridescent colors resulting from the diffraction pattern and selective reflection specific to the cholesteric liquid crystal were clearly recognized. In addition, when the orientation state of the cholesteric alignment film surface from which the diffraction grating film was removed was observed with a polarizing microscope and a transmission electron microscope with a cross section of the liquid crystal layer, the spiral axis direction in the cholesteric phase was not uniformly parallel to the film thickness direction. In addition, it was confirmed that cholesteric alignment in which the helical pitch is not uniformly spaced in the film thickness direction is formed in the surface region of the liquid crystal layer. In other regions, it was confirmed that the cholesteric orientation in which the spiral axis direction is uniformly parallel to the film thickness direction and the spiral pitch is uniformly spaced in the film thickness direction is formed. Further, when a He—Ne laser (wavelength 632.8 nm) was incident perpendicularly into the plane of the cholesteric alignment film, laser light was observed at an emission angle of 0 ° and about ± 35 °. Furthermore, in order to confirm the polarization characteristics, when the film obtained under normal indoor lighting was placed and observed through a right circularly polarizing plate (transmitting only the right circularly polarized light), iridescent reflected diffracted light was observed, It was almost the same as the brightness when observed without a polarizing plate. On the other hand, when observed through the left circularly polarizing plate (only the left circularly polarized light was transmitted), it became a dark field and no iridescent reflected diffracted light was observed. From these facts, in the cholesteric alignment film, it was confirmed that a region exhibiting diffractive power was formed in the film surface region, and that the diffracted light was right circularly polarized light.
[0065]
A commercially available adhesive made of a photocurable acrylic oligomer was applied to the cholesteric liquid crystal surface of the obtained cholesteric alignment film using a bar coater so as to have a thickness of 5 μm. Next, a triacetyl cellulose film is bonded to the coated surface using a table laminator, irradiated with ultraviolet rays, and the adhesive is cured, and then the end of the polyphenylene sulfide film used as an orientation support substrate is held by hand, and the 180 ° direction The polyphenylene sulfide film was peeled off at the interface between the polyphenylene sulfide film and the cholesteric liquid crystal layer. Next, the above-mentioned commercially available acrylic photo-curing adhesive is applied to the surface of the cholesteric liquid crystal layer with a bar coater to a thickness of 5 μm, and a triacetyl cellulose film is laminated thereon with a laminator and cured by irradiation with ultraviolet rays. Thus, a polarization diffraction element was obtained. The alignment state of the cholesteric alignment film portion of the obtained polarization diffraction element was not different from the above-mentioned various observations.
[0066]
(Example 4)
Spin on polyphenylene sulfide with a rubbing treatment of a liquid crystalline polyester (containing R-type optically active compound) with Mw of 20000, Mw / Mn2.2, logarithmic viscosity of 0.344 dl / g, Tg of 102 ° C, and Ti of 250 ° C. A film was formed by a coating method. Subsequently, when heat-treated at 220 ° C. for 5 minutes, a film exhibiting a golden specular reflection was obtained. When the transmission spectrum of the obtained film was measured with an ultraviolet-visible near-infrared spectrophotometer V-570 manufactured by JASCO Corporation, it showed selective reflection with a center wavelength of about 600 nm and a selective reflection wavelength bandwidth of about 100 nm. It was confirmed that a film having a fixed cholesteric orientation was formed.
[0067]
The diffraction surface of the engraved diffraction grating film (900 pieces / mm) manufactured by Edmund Scientific Japan Co., Ltd. and the liquid crystal surface of the cholesteric alignment film obtained above are stacked so as to face each other. After heating and pressurizing for 30 seconds, cooling with water and cooling to room temperature, the engraved diffraction grating film was removed.
[0068]
When the surface of the cholesteric alignment film on which the diffraction grating film was overlaid was observed, iridescent colors resulting from the diffraction pattern and selective reflection specific to the cholesteric liquid crystal were clearly recognized. In addition, when the orientation state of the cholesteric alignment film surface from which the diffraction grating film was removed was observed with a polarizing microscope and a transmission electron microscope with a cross section of the liquid crystal layer, the spiral axis direction in the cholesteric phase was not uniformly parallel to the film thickness direction. In addition, it was confirmed that cholesteric alignment in which the helical pitch is not uniformly spaced in the film thickness direction is formed in the surface region of the liquid crystal layer. In other regions, it was confirmed that the cholesteric orientation in which the spiral axis direction is uniformly parallel to the film thickness direction and the spiral pitch is uniformly spaced in the film thickness direction is formed. The number of spiral turns of cholesteric orientation in this region was 6. Further, when a He—Ne laser (wavelength 632.8 nm) was incident perpendicularly into the plane of the cholesteric alignment film, laser light was observed at an emission angle of 0 ° and about ± 35 °. Furthermore, in order to confirm the polarization characteristics, when the film obtained under normal indoor lighting was placed and observed through a right circularly polarizing plate (transmitting only the right circularly polarized light), iridescent reflected diffracted light was observed, It was almost the same as the brightness when observed without a polarizing plate. On the other hand, when observed through the left circularly polarizing plate (only the left circularly polarized light was transmitted), it became a dark field and no iridescent reflected diffracted light was observed. From these facts, in the cholesteric alignment film, it was confirmed that a region exhibiting diffractive power was formed in the film surface region, and that the diffracted light was right circularly polarized light.
[0069]
Using a bar coater on the cholesteric liquid crystal surface having the diffractive power of the obtained cholesteric alignment film, the trial UV curable adhesive used in Example 1 was applied to a thickness of 5 μm with the bar coater, A triacetyl cellulose film is bonded to the coated surface using a desktop laminator, irradiated with ultraviolet rays, and the adhesive is cured. Then, the end of the polyphenylene sulfide film used as an orientation support substrate is held by hand, and the polyphenylene is oriented in the 180 ° direction. The sulfide film was peeled off at the interface between the polyphenylene sulfide film and the cholesteric liquid crystal layer.
[0070]
Next, the cholesteric liquid crystal layer from which the polyphenylene sulfide film has been peeled is bonded to the acrylate resin (trade name, manufactured by Mitsubishi Rayon) via the UV curable adhesive, using a table laminator, and irradiated with ultraviolet rays to cure the adhesive. Thus, a polarization diffraction element was obtained. The alignment state of the cholesteric alignment film portion of the obtained polarization diffraction element was not different from the above-mentioned various observations.
[0071]
(Comparative Example 1)
Spin coating method on polyphenylene sulfide obtained by rubbing liquid crystalline polyester (containing R-form optically active compound) having Mw of 950, Mw / Mn2, logarithmic viscosity of 0.06 dl / g, Tg of 60 ° C. and Ti of 220 ° C. To form a film. Subsequently, when heat-treated at 180 ° C. for 5 minutes, a film exhibiting a gold specular reflection was obtained. When the transmission spectrum of the film was measured with an ultraviolet-visible near-infrared spectrophotometer V-570 manufactured by JASCO Corporation, a cholesteric alignment showing selective reflection with a center wavelength of about 600 nm and a selective reflection wavelength bandwidth of about 100 nm. It was confirmed that a film in which was fixed was formed.
[0072]
Laminator DX-350 manufactured by Tokyo Laminex Co., Ltd. is laminated so that the diffraction surface of the engraved diffraction grating film (900 pieces / mm) manufactured by Edmund Scientific Japan and the liquid crystal surface of the cholesteric alignment film obtained above face each other. Was used and heated and pressurized under the conditions of 120 ° C., 0.3 MPa, and roll contact time of 0.5 seconds. Next, after cooling to room temperature, the engraved diffraction grating film was removed.
In the obtained film, cracks occurred in a part of the film, and the cholesteric alignment was disturbed, resulting in uneven alignment. In addition, no rainbow color due to the diffraction pattern was exhibited.
[0073]
(Comparative Example 2)
Liquid crystalline polyester having an Mw (weight average molecular weight) of about 120,000, an Mw / Mn of 4.0, a logarithmic viscosity of 2.0 dl / g, a Tg of 150 ° C., and a Ti of 240 ° C. (containing an R-form optically active compound) Was rubbed onto a polyphenylene sulfide by spin coating and heat treated at 220 ° C. for 20 minutes to obtain a pale yellow film showing weak selective reflection. When the transmission spectrum of the film was measured with an ultraviolet-visible near-infrared spectrophotometer V-570 manufactured by JASCO Corporation, the center wavelength was not clearly specified at about 550 to 600 nm, and the selective reflection wavelength band was broad. It showed a weak selective reflection. When observed with a microscope BX50 manufactured by Olympus Corporation, many alignment defects were observed in the liquid crystal layer.
[0074]
Next, the diffracting surface of the engraved diffraction grating film (900 pieces / mm) manufactured by Edmund Scientific Japan Co., Ltd. and the liquid crystal surface of the film obtained above are stacked so that the laminator DX-350 manufactured by Tokyo Laminex Co., Ltd. It was used and heated and pressurized under the conditions of 120 ° C., 0.05 MPa, and roll contact time of 0.5 seconds. Next, after cooling to room temperature, the engraved diffraction grating film was removed. The liquid crystal surface from which the diffraction grating film was removed had more alignment defects, and did not exhibit any iridescence due to the diffraction pattern.
[0075]
(Comparative Example 3)
On a polyphenylene sulfide obtained by rubbing a liquid crystalline polyester (containing an R-form optically active compound) having an Mw of 95,000, an Mw / Mn of 6.0, a logarithmic viscosity of 1.5 dl / g, a Tg of 145 ° C., and a Ti of 240 ° C. When a film was formed by spin coating and heat-treated at 220 ° C. for 20 minutes, a pale yellow film showing weak selective reflection was obtained. When the transmission spectrum of the film was measured with an ultraviolet-visible near-infrared spectrophotometer V-570 manufactured by JASCO Corporation, the center wavelength was not clearly specified at about 550 to 600 nm, and the selective reflection wavelength band was broad. It showed a weak selective reflection. When observed with a microscope BX50 manufactured by Olympus Corporation, many alignment defects were observed in the liquid crystal layer.
[0076]
Next, the diffracting surface of the engraved diffraction grating film (900 pieces / mm) manufactured by Edmund Scientific Japan Co., Ltd. and the liquid crystal surface of the film obtained above are stacked so that the laminator DX-350 manufactured by Tokyo Laminex Co., Ltd. It was used and heated and pressurized under the conditions of 120 ° C., 0.05 MPa, and roll contact time of 0.5 seconds. Next, after cooling to room temperature, the engraved diffraction grating film was removed. The liquid crystal surface from which the diffraction grating film was removed had more alignment defects, and did not exhibit any iridescence due to the diffraction pattern.
[0077]
(Comparative Example 4)
On a polyphenylene sulfide obtained by rubbing a liquid crystalline polyester (containing an R-form optically active compound) having an Mw of 98000, an Mw / Mn of 3.0, a logarithmic viscosity of 1.8 dl / g, a Tg of 205 ° C., and a Ti of 250 ° C. When a film was formed by spin coating and heat-treated at 230 ° C. for 20 minutes, a pale yellow film showing weak selective reflection was obtained. When the transmission spectrum of the film was measured with an ultraviolet-visible near-infrared spectrophotometer V-570 manufactured by JASCO Corporation, the center wavelength was not clearly specified at about 550 to 600 nm, and the selective reflection wavelength band was broad. It showed a weak selective reflection. When observed with a microscope BX50 manufactured by Olympus Corporation, many alignment defects were observed in the liquid crystal layer.
[0078]
Next, the Laminator DX-350 manufactured by Tokyo Laminex Co., Ltd. was placed so that the diffraction surface of the engraved diffraction grating film (900 pieces / mm) manufactured by Edmund Scientific Japan and the liquid crystal surface of the film obtained above face each other. It was used and heated and pressurized under the conditions of 120 ° C., 3 MPa, and roll contact time of 0.5 seconds. Next, after cooling to room temperature, the engraved diffraction grating film was removed. The liquid crystal surface from which the diffraction grating film was removed had more alignment defects, and did not exhibit any iridescence due to the diffraction pattern.
[0079]
(Comparative Example 5)
Rubbing liquid crystalline polyester (containing R-form optically active compound) with Mw (weight average molecular weight) of 1040, Mw / Mn of 2.1, logarithmic viscosity of 0.06 dl / g, Tg of 15 ° C, and Ti of 36 ° C When a film was formed on the treated polyphenylene sulfide by a spin coating method and heat-treated at 30 ° C. for 5 minutes, a film exhibiting a golden mirror reflection was obtained. When the transmission spectrum of this film was measured with an ultraviolet-visible near-infrared spectrophotometer V-570 manufactured by JASCO Corporation, a cholesteric liquid crystal exhibiting selective reflection having a center wavelength of about 600 nm and a selective reflection wavelength bandwidth of about 100 nm. It was confirmed that a layer was formed.
[0080]
Laminator DX-350 manufactured by Tokyo Laminex Co., Ltd. is laminated so that the diffraction surface of the engraved diffraction element film (900 pieces / mm) manufactured by Edmund Scientific Japan and the liquid crystal surface of the cholesteric alignment film obtained above face each other. Was used and heated and pressurized under the conditions of 40 ° C., 0.05 MPa, and roll contact time of 0.5 seconds. Next, after cooling to room temperature, the engraved diffraction element film was removed.
In the obtained film, a part of the cholesteric liquid crystal phase was transferred to the isotropic phase, and the cholesteric alignment was disturbed, resulting in alignment unevenness. In addition, no rainbow color due to the diffraction pattern was exhibited.
[0081]
(Comparative Example 6)
Rubbing liquid crystalline polyester (containing R-form optically active compound) having Mw (weight average molecular weight) of 1030, Mw / Mn of 2.2, logarithmic viscosity of 0.046 dl / g, Tg of 20 ° C. and Ti of 115 ° C. When a film was formed on the treated polyphenylene sulfide by a spin coating method and heat-treated at 100 ° C. for 5 minutes, a film exhibiting golden specular reflection was obtained. When the transmission spectrum of the film was measured with an ultraviolet-visible near-infrared spectrophotometer V-570 manufactured by JASCO Corporation, a cholesteric alignment showing selective reflection with a center wavelength of about 600 nm and a selective reflection wavelength bandwidth of about 100 nm. It was confirmed that a film in which was fixed was formed.
[0082]
The diffractive surface of the engraved diffraction element film (900 pieces / mm) manufactured by Edmund Scientific Japan Co., Ltd. and the liquid crystal surface of the cholesteric alignment film obtained above are stacked so as to face each other. , 80 MPa, and pressurization time was 30 seconds. Next, after cooling to room temperature, the engraved diffraction element film was removed. In the obtained film, cracks occurred in a part of the film, and the cholesteric alignment was disturbed, resulting in uneven alignment. In addition, no rainbow color due to the diffraction pattern was exhibited.
[0083]
(Comparative Example 7)
On a polyphenylene sulfide obtained by rubbing a liquid crystalline polyester (containing an R-type optically active compound) having a Mw of 98900, Mw / Mn of 4.0, logarithmic viscosity of 2.5 dl / g, Tg of 148 ° C., and Ti of 250 ° C. When a film was formed by spin coating and heat-treated at 220 ° C. for 20 minutes, a pale yellow film showing weak selective reflection was obtained. When the transmission spectrum of the film was measured with an ultraviolet-visible near-infrared spectrophotometer V-570 manufactured by JASCO Corporation, the center wavelength was not clearly specified at about 550 to 600 nm, and the selective reflection wavelength band was broad. It showed a weak selective reflection. When observed with a microscope BX50 manufactured by Olympus Corporation, many alignment defects were observed in the liquid crystal layer, and uniform cholesteric alignment was not obtained.
Next, the Laminator DX-350 manufactured by Tokyo Laminex Co., Ltd. was placed so that the diffraction surface of the engraved diffraction grating film (900 pieces / mm) manufactured by Edmund Scientific Japan and the liquid crystal surface of the film obtained above face each other. It was used and heated and pressurized under the conditions of 120 ° C., 3 MPa, and roll contact time of 0.5 seconds. Next, after cooling to room temperature, the engraved diffraction grating film was removed. The liquid crystal surface from which the diffraction grating film was removed had more alignment defects, and did not exhibit any iridescence due to the diffraction pattern.
[0084]
【The invention's effect】
In the present invention, by using a polymer liquid crystal having specific physical properties as a film material, the diffraction pattern of the diffractive element substrate can be easily aligned with the cholesteric alignment film obtained from the material without performing complicated processes or treatments. Can be transferred. As a result, it is possible to manufacture a polarization diffractive element having unique optical characteristics such that diffracted light not shown in the conventional optical element has circular polarization. Moreover, since the cholesteric alignment film surface to which the diffraction pattern is transferred is in contact with the outermost adhesive layer, the polarization diffraction element obtained by the production method of the present invention can express the diffraction effect more remarkably.
[0085]
Moreover, since it has such optical characteristics, the polarizing diffraction element obtained by the production method of the present invention has a very wide application range as a diffraction function element, for example, an optical element such as a liquid crystal display, an optoelectronic element, and a decoration material. It can be suitably used as an optical member such as an anti-counterfeiting element.

Claims (2)

配向支持基板上にGPC(ポリスチレン換算)で測定した重量平均分子量Mwが1000〜10万、分子量分布(Mw/Mn;Mnは数平均分子量)が5以下、対数粘度が0.05〜2.0(フェノール/テトラクロロエタン(重量比60/40)混合溶媒において濃度0.5g/dl(温度30℃))、ガラス転移温度(Tg)が200℃以下、かつ液晶相から等方相への転移温度(Ti)が40℃以上であ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、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、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1とを接着剤層1を介して積層する第3工程、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する第4工程、及び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と支持基板2とを接着剤層2を介して積層する第5工程、を含む偏光回折素子の製造方法。The weight average molecular weight Mw measured by GPC (polystyrene conversion) on the orientation support substrate is 1,000 to 100,000, the molecular weight distribution (Mw / Mn; Mn is the number average molecular weight) is 5 or less, and the logarithmic viscosity is 0.05 to 2.0. (Concentration 0.5 g / dl (temperature 30 ° C.) in a mixed solvent of phenol / tetrachloroethane (weight ratio 60/40)), glass transition temperature (Tg) 200 ° C. or less, and transition temperature from liquid crystal phase to isotropic phase The first step of forming a cholesteric alignment film made of liquid crystalline polyester having (Ti) of 40 ° C. or higher, the second step of transferring the diffraction pattern of the diffraction element substrate to the surface of the cholesteric alignment film, and the cholesteric alignment in which the diffraction pattern is transferred The third step of laminating the film surface and the support substrate 1 via the adhesive layer 1 and the orientation support substrate used in the first step are cholesteric. Fourth step and fifth step method for producing a polarization diffraction element comprising, for laminated through an adhesive layer 2 of cholesteric orientation film surface removing the alignment supporting substrate and the supporting substrate 2 to be removed from oriented film. 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と支持基板2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3工程で用いた支持基板1を除去する第6工程を含む請求項1記載の偏光回折素子の製造方法。After a cholesteric orientation film surface removing the alignment supporting substrate and the supporting substrate 2 are laminated via an adhesive layer, according to claim 1 comprising a sixth step of removing the supporting substrate 1 used in the third step from the cholesteric alignment film serial mounting method for manufacturing a polarization diffraction element.
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