JP4386717B2 - 光学素子の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の光学素子の製造方法は、上述したように、基材とこの基材上に形成された第1複屈折率層とを有する光学素子の製造方法であって、塗工工程、配向工程、及び架橋工程を含んでいる。以下、これらの工程毎に詳述する。
塗工工程では、基材上に、分子形状が棒状で各分子が重合性官能基を2つ以上有する重合性液晶(以下、この重合性液晶を「多官能重合性液晶」という。)を少なくとも含有したコーティング組成物の塗膜を形成する。
配向工程では、塗工工程で形成した塗膜中の重合性液晶をホメオトロピック配向させる。このとき、重合性液晶が液晶相となる温度(以下、この温度を「液晶相温度」という。)にまで塗膜を加熱する。塗膜の加熱方法は特に限定されるものではなく、雰囲気加熱、赤外線加熱等、適宜選択可能である。減圧乾燥によっても、塗膜中の重合性液晶をホメオトロピック配向させることができる。
架橋工程では、塗膜中の重合性液晶をホメオトロピック配向させたまま重合性液晶を三次元架橋させて、上記の塗膜を第1複屈折率層にする。
光吸収型カラーフィルタ(以下、単に「カラーフィルタ」という。)を有する基材上に第1複屈折率層を形成することにより、あるいは、第1複屈折率層上にカラーフィルタを形成することにより、例えば液晶配向用基板の構成部材として利用可能な光学素子を得ることができる。
第1複屈折率層とは異なる複屈折特性を有する第2複屈折率層を備えた基材上に第1複屈折率層を形成することによっても、あるいは、第1複屈折率層上に前記の第2複屈折率層を形成することによっても、例えば液晶配向用基板の構成部材として利用可能な光学素子を得ることができる。
本形態の光学素子の製造方法では、基材として、分子形状が棒状の重合性液晶をホメオトロピック配向させることが可能な垂直配向膜を有するものを用い、この垂直配向膜上に塗工工程で塗膜を形成する。
本形態の製造方法においても、カラーフィルタと垂直配向膜とを有する基材上に第1複屈折率層を形成することにより、あるいは、第1複屈折率層上にカラーフィルタを形成することにより、例えば液晶配向用基板の構成部材として利用可能な光学素子を得ることができる。
本形態の製造方法においては、第1複屈折率層とは異なる複屈折特性を有する第2複屈折率層を備えた基材上に第1複屈折率層を形成することにより、あるいは、第1複屈折率層上に前記の第2複屈折率層を形成することにより、例えば液晶配向用基板の構成部材として利用可能な光学素子を得ることができる。
本形態の光学素子の製造方法では、塗工工程で用いるコーティング組成物に、分子形状が棒状の重合性液晶をホメオトロピック配向させることが可能な界面活性剤を含有させる。
本形態の光学素子の製造方法では、塗工工程で用いるコーティング組成物に、分子形状が棒状の重合性液晶をホメオトロピック配向させることが可能なカップリング剤を含有させる。
(準備工程)
まず、イソプロピルアルコールにオクタデシルジメチル(3−トリメトキシシリルプロピル)アンモニウムクロライドを1重量%の割合で溶解させて、垂直配向膜形成用のコーティング液を調製した。次いで、厚さ0.7mmの無アルカリガラス基板(NHテクノグラス社製のNA35)を用意し、このガラス基板の片面に上記のコーティング液を塗布して塗膜を形成してから、150℃で10分間乾燥した。これにより、上記のガラス基板の片面にオクタデシルジメチル(3−トリメトキシシリルプロピル)アンモニウムクロライドからなる厚さ0.1μmの垂直配向膜が形成され、目的とする光学素子用の基材が得られた。前記の垂直配向膜は、分子形状が棒状の重合性液晶を垂直配向させることが可能なものである。
まず、図2(d)に示した式(IV)で表される重合性液晶25重量部と、光重合開始剤1重量部と、界面活性剤2重量部とをクロロベンゼン72重量部に溶解させて、第1複屈折率層形成用のコーティング組成物を調製した。このとき、光重合開始剤としてはチバスペシャリティケミカルズ社製のIrg907(商品名)を用い、界面活性剤としては上述したオクタデシルジメチル(3−トリメトキシシリルプロピル)アンモニウムクロライドを用いた。オクタデシルジメチル(3−トリメトキシシリルプロピル)アンモニウムクロライドは、棒状の重合性液晶をホメオトロピック配向させることが可能な界面活性剤である。
まず、重合性液晶が相転移した塗膜を127℃に加熱したまま、超高圧水銀灯を有する紫外線照射装置を用いて空気雰囲気中で前記の塗膜に紫外線を照射した。このときの紫外線の照射条件は、照射強度30mW/cm2、照射時間2秒とした。これにより、塗膜中の重合性液晶の架橋反応が部分的に進行した。
得られた光学素子の厚さ方向のリタデーションをRETS(大塚電子社製)を用いて測定したところ、ほぼ0nmであった。光学素子を水平に配置したときの厚さ方向を基準とし、この方向から任意の方向に光学素子をあおると、リタデーションが現れた。これらのことから、第1複屈折率層においては、重合性液晶がホメオトロピック配向していることが確認された。
配向工程及び架橋工程それぞれでの塗膜の加熱温度を123℃とした以外は参考例1と同じ条件の下に光学素子を作製した。この光学素子の複屈折特性を参考例1と同じ条件の下に測定したところ、参考例1での測定結果とほぼ同じ測定結果が得られた。また、光学素子を200℃に加熱しても、第1複屈折率層の複屈折特性は殆ど変化しなかった。このことから、第1複屈折率層は、重合性液晶が三次元架橋した構造を有しているものと判断される。
配向工程及び架橋工程それぞれでの塗膜の加熱温度を118℃とした以外は参考例1と同じ条件の下に光学素子を作製した。この光学素子の複屈折特性を参考例1と同じ条件の下に測定したところ、参考例1での測定結果とほぼ同じ測定結果が得られた。また、光学素子を200℃に加熱しても、第1複屈折率層の複屈折特性は殆ど変化しなかった。このことから、第1複屈折率層は、重合性液晶が三次元架橋した構造を有しているものと判断される。
配向工程及び架橋工程それぞれでの塗膜の加熱温度を128℃(重合性液晶が液晶相から等方相に相転移する温度)とした以外は参考例1と同じ条件の下に光学素子を作製したところ、リタデーションが認められなかった。
配向工程及び架橋工程それぞれでの塗膜の加熱温度を117℃とした以外は参考例1と同じ条件の下に光学素子を作製したところ、第1複屈折率層に相当する層が白濁した。
7、65 第2複屈折率層
10、10A、10B、10C 基材
20、20R、20G、20B 第1複屈折率層
22 構造単位としての重合性液晶分子
30、40、50、60、70 光学素子
110、110A、110B、110C、110D 基材
105 垂直配向膜
120、120R、120G、120B 第1複屈折率層
130、140、150、160、170 光学素子
165 第2複屈折率層
Claims (14)
- 光吸収型カラーフィルタを有する基材と該基材上に形成された第1複屈折率層とを有する光学素子の製造方法であって、
前記基材上に、分子形状が棒状で各分子が重合性官能基を2つ以上有する重合性液晶を少なくとも含有したコーティング組成物の塗膜を形成する塗工工程と、
前記塗膜中の重合性液晶をホメオトロピック配向させる配向工程と、
前記塗膜中の重合性液晶をホメオトロピック配向させたまま該重合性液晶を三次元架橋させて、前記塗膜を前記第1複屈折率層にする架橋工程と、
を含むことを特徴とする光学素子の製造方法。 - 前記架橋工程で、前記塗膜を前記重合性液晶が液晶相から等方相へ相転移する温度よりも1〜10℃低い温度に保持しながら、前記重合性液晶を三次元架橋させることを特徴とする請求項1に記載の光学素子の製造方法。
- 前記架橋工程が、前記塗膜の温度を前記重合性液晶が液晶相となる温度にしたまま、前記重合性液晶を部分的に架橋させる第1サブ工程と、前記塗膜の温度を前記重合性液晶が結晶相となる温度にして該重合性液晶を再び架橋させて前記第1複屈折率層を得る第2サブ工程と、を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の光学素子の製造方法。
- 前記架橋工程を不活性ガス雰囲気中で行うことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の光学素子の製造方法。
- 前記架橋工程を空気雰囲気中で行うことを特徴とする請求項3に記載の光学素子の製造方法。
- 前記基材が、分子形状が棒状の重合性液晶をホメオトロピック配向させることが可能な垂直配向膜を有し、前記塗工工程で前記垂直配向膜上に前記塗膜を形成することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の光学素子の製造方法。
- 前記垂直配向膜が、長鎖アルキル基を有する界面活性剤により形成されていることを特徴とする請求項6に記載の光学素子の製造方法。
- 前記垂直配向膜が、側鎖を有すると共に該側鎖にフッ素原子が含有された界面活性剤により形成されていることを特徴とする請求項6又は7に記載の光学素子の製造方法。
- 前記垂直配向膜が、長鎖アルキル基を有するポリイミドにより形成されていることを特徴とする請求項6に記載の光学素子の製造方法。
- 前記垂直配向膜が、カップリング剤により形成されていることを特徴とする請求項6に記載の光学素子の製造方法。
- 前記基材が光吸収型カラーフィルタを有し、該光吸収型カラーフィルタ上に前記垂直配向膜が形成されていることを特徴とする請求項6〜10のいずれか1項に記載の光学素子の製造方法。
- 前記コーティング組成物が、分子形状が棒状の重合性液晶をホメオトロピック配向させることが可能な界面活性剤を更に含有していることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の光学素子の製造方法。
- 前記コーティング組成物が、分子形状が棒状の重合性液晶をホメオトロピック配向させることが可能なカップリング剤を更に含有していることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の光学素子の製造方法。
- 前記基材として、前記第1複屈折率層の下地がガラス製又はケイ素酸化物製のものを用いることを特徴とする請求項13に記載の光学素子の製造方法。
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