JP6975040B2 - 円偏光分離フィルムの製造方法 - Google Patents
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Description
すなわち、本発明は下記の通りである。
前記重合性液晶化合物が、前記重合性液晶化合物の分子中に、主鎖メソゲンと、前記主鎖メソゲンに結合した側鎖メソゲンとを含み、
前記重合体が、コレステリック規則性を有する、円偏光分離フィルム。
〔2〕 前記重合性液晶化合物の前記側鎖メソゲンが、屈折率の高い元素を含む〔1〕記載の円偏光分離フィルム。
〔3〕 前記重合性液晶化合物の前記側鎖メソゲンが、ベンゾチアゾール環を有する、〔1〕記載の円偏光分離フィルム。
〔4〕 前記重合性液晶化合物が、下記式(I)で表される、〔1〕記載の円偏光分離フィルム。
Y1〜Y8は、それぞれ独立して、化学的な単結合、−O−、−S−、−O−C(=O)−、−C(=O)−O−、−O−C(=O)−O−、−NR1−C(=O)−、−C(=O)−NR1−、−O−C(=O)−NR1−、−NR1−C(=O)−O−、−NR1−C(=O)−NR1−、−O−NR1−、又は、−NR1−O−を表す。ここで、R1は、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表す。
G1及びG2は、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい、炭素数1〜20の二価の脂肪族基を表す。また、前記脂肪族基には、1つの脂肪族基当たり1以上の−O−、−S−、−O−C(=O)−、−C(=O)−O−、−O−C(=O)−O−、−NR2−C(=O)−、−C(=O)−NR2−、−NR2−、又は、−C(=O)−が介在していてもよい。ただし、−O−又は−S−がそれぞれ2以上隣接して介在する場合を除く。ここで、R2は、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表す。
Z1及びZ2は、それぞれ独立して、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数2〜10のアルケニル基を表す。
Axは、芳香族炭化水素環及び芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも一つの芳香環を有する、炭素数2〜30の有機基を表す。
Ayは、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数2〜20のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数2〜20のアルキニル基、−C(=O)−R3、−SO2−R4、−C(=S)NH−R9、又は、芳香族炭化水素環及び芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも一つの芳香環を有する、炭素数2〜30の有機基を表す。ここで、R3は、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数2〜20のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基、又は、炭素数5〜12の芳香族炭化水素環基を表す。R4は、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基、フェニル基、又は、4−メチルフェニル基を表す。R9は、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数2〜20のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基、又は、置換基を有していてもよい炭素数5〜20の芳香族基を表す。前記Ax及びAyが有する芳香環は、置換基を有していてもよい。また、前記AxとAyは、一緒になって、環を形成していてもよい。
A1は、置換基を有していてもよい三価の芳香族基を表す。
A2及びA3は、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい炭素数3〜30の二価の脂環式炭化水素基を表す。
A4及びA5は、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい、炭素数6〜30の二価の芳香族基を表す。
Q1は、水素原子、又は、置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基を表す。
m及びnは、それぞれ独立に、0又は1を表す。)
〔5〕 前記樹脂層の少なくとも一方の表面に凹凸構造を備える、〔1〕〜〔4〕のいずれか一項に記載の円偏光分離フィルム。
〔6〕 前記樹脂層が、円偏光を反射しうる波長帯域を有し、
前記波長帯域の半値幅が、50nm以下である、〔1〕〜〔5〕のいずれか一項に記載の円偏光分離フィルム。
〔7〕 前記重合性液晶化合物の屈折率異方性Δnが、0.01以上0.1以下である、〔1〕〜〔6〕のいずれか一項に記載の円偏光分離フィルム。
〔8〕 前記重合性液晶化合物の液晶相から等方性相への相転移温度が、100℃以上である、〔1〕〜〔7〕のいずれか一項に記載の円偏光分離フィルム。
〔9〕 前記円偏光分離フィルムが、加飾用フィルムである、〔1〕〜〔8〕のいずれか一項に記載の円偏光分離フィルム。
〔10〕 〔1〕〜〔9〕のいずれか一項に記載の円偏光分離フィルムの製造方法であって、
基材上に、前記重合性液晶化合物を含む液晶性組成物の層を形成する工程と、
前記液晶性組成物の層に含まれる重合性液晶化合物を重合する工程と、を含む、製造方法。
〔11〕 前記重合性液晶化合物を重合する工程は、
前記液晶性組成物の層を半硬化させる工程と、
前記半硬化させた液晶性組成物の層の表面に凹凸構造を形成する工程と、
前記液晶性組成物の層を本硬化させる工程と、を含む、〔10〕に記載の製造方法。
本発明の円偏光分離フィルムは、所定の重合性液晶化合物の重合体を含む樹脂層を備える。以下、適宜、この樹脂層を「コレステリック樹脂層」ということがある。このコレステリック樹脂層が円偏光分離機能を有するので、本発明の円偏光分離フィルムが円偏光分離機能を発揮できる。ここで、ある層の円偏光分離機能とは、当該層に光が入射した場合に、特定の波長領域の円偏光のうち、左回り及び右回りの何れか一方の円偏光を反射し、反射された円偏光以外の光を透過させる機能をいう。また、この円偏光を反射しうる波長領域を、選択反射帯域という。さらに、本発明の円偏光分離フィルムは、コレステリック樹脂層以外の層を備えていてもよい。
また、本発明の円偏光分離フィルムは、反射率を向上させる観点から、樹脂層の少なくとも一方の表面に凹凸構造を備え得る。
〔2.1.重合性液晶化合物〕
本発明の円偏光分離フィルムにおいて、重合性液晶化合物としては、当該重合性液晶化合物の分子中に、主鎖メソゲンと、前記主鎖メソゲンに結合した側鎖メソゲンとを含むものを用いる。このような重合性液晶化合物がコレステリック相を呈した状態において当該重合性液晶化合物を重合させることにより、円偏光分離機能を有するコレステリック樹脂層を得ることができる。
中でも、化合物(I)等の重合性液晶化合物としては、当該重合性液晶化合物の側鎖メソゲンが、屈折率の高い元素を含むものが好ましい。ここで、屈折率の高い元素とは、屈折率が2.0以上の元素が挙げられる。また、前記の元素の屈折率は、ナトリウムD線(波長589nm)における原子屈折率であり、化学便覧基礎編改訂3版(日本化学会編、丸善、1984年)又はJ.A.Dean:Lange’s Handbook of Chemistry,15th ed.(McGraw−Hill 1998)に記載の値を採用しうる。屈折率の高い元素としては、例えば、窒素、炭素、塩素、臭素、ヨウ素、硫黄が挙げられ、硫黄(S)がより好ましい。通常、側鎖メソゲンは、前記の元素を、官能基の一部又は全部として含む。このような官能基としては、例えば、一級脂肪族アミノ基(屈折率2.322)、二級脂肪族アミノ基(屈折率2.499)、三級脂肪族アミノ基(屈折率2.840)、二級アミド基(屈折率2.27)、三級アミド基(屈折率2.71)、ヒドラゾン基(ヒドラゾンから水素原子を1つ除去した構造の基;屈折率3.46)、ヒドロキシルアミノ基(屈折率2.48)、ヒドラジン基(ヒドラジンから水素原子を1つ除去した構造の基;屈折率2.47)、脂肪族シアノ基(屈折率3.05)、芳香族シアノ基(屈折率3.79)、硝酸アルキル基(屈折率7.59)、等の、窒素を含む官能基;フェニル基(屈折率25.463)等の、炭素を含む官能基;塩素原子(屈折率5.967)等の、塩素を含む官能基;臭素原子(屈折率8.865)等の、臭素を含む官能基;ヨウ素原子(屈折率13.90)等の、ヨウ素を含む官能基;チオカルボニル基(屈折率7.97)、チオール基(屈折率7.69)、−S−S−基(屈折率8.11)等の、硫黄を含む官能基;が挙げられる。重合性液晶化合物が側鎖メソゲンを有し、当該側鎖メソゲンが屈折率の高い元素を含むことにより、重合性液晶化合物の相転移温度を高くし、かつ屈折率異方性Δnを小さくすることができると考えられる。中でも、化合物(I)等の重合性液晶化合物としては、ベンゾチアゾール環を有するものが特に好ましい。
R1の炭素数1〜6のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、n−へキシル基等が挙げられる。
R1としては、水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基が好ましい。
炭素数1〜20の二価の脂肪族基としては、例えば、炭素数1〜20のアルキレン基、炭素数2〜20のアルケニレン基等の鎖状構造を有する二価の脂肪族基;炭素数3〜20のシクロアルカンジイル基、炭素数4〜20のシクロアルケンジイル基、炭素数10〜30の二価の脂環式縮合環基等の二価の脂肪族基;等が挙げられる。
前記脂肪族基に介在する基としては、−O−、−O−C(=O)−、−C(=O)−O−、−C(=O)−が好ましい。
該アルケニル基の炭素数としては、2〜6が好ましい。Z1及びZ2のアルケニル基の置換基であるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等が挙げられ、塩素原子が好ましい。
さらに、Axの炭素数2〜30の有機基の「炭素数」は、置換基の炭素原子を含まない有機基全体の総炭素数を意味する(後述するAyにて同じである。)。
(1)芳香族炭化水素環基
(3)芳香族炭化水素環及び芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも一つの芳香環を有する、アルキル基
Axの炭素数2〜30の有機基の「炭素数」は、置換基の炭素原子を含まない有機基全体の総炭素数を意味する(後述するAyにて同じである。)。
また、これらの環は置換基を有していてもよい。かかる置換基としては、Axが有する芳香環の置換基として例示したのと同様のものが挙げられる。
(α)Axが炭素数4〜30の、芳香族炭化水素環基又は芳香族複素環基であり、Ayが水素原子、炭素数3〜8のシクロアルキル基、(ハロゲン原子、シアノ基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、若しくは炭素数3〜8のシクロアルキル基)を置換基として有していてもよい炭素数6〜12の芳香族炭化水素環基、(ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、シアノ基)を置換基として有していてもよい炭素数3〜9の芳香族複素環基、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルケニル基、又は、置換基を有していてもよい炭素数2〜20のアルキニル基であり、当該置換基が、ハロゲン原子、シアノ基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数1〜12のアルコキシ基で置換された炭素数1〜12のアルコキシ基、フェニル基、シクロヘキシル基、炭素数2〜12の環状エーテル基、炭素数6〜14のアリールオキシ基、水酸基、ベンゾジオキサニル基、ベンゼンスルホニル基、ベンゾイル基及び−SR10のいずれかである組み合わせ。
(β)AxとAyが一緒になって不飽和複素環又は不飽和炭素環を形成している組み合わせ。ここで、R10は前記と同じ意味を表す。
(γ)Axが下記構造を有する基のいずれかであり、Ayが水素原子、炭素数3〜8のシクロアルキル基、(ハロゲン原子、シアノ基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、若しくは炭素数3〜8のシクロアルキル基)を置換基として有していてもよい炭素数6〜12の芳香族炭化水素環基、(ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、シアノ基)を置換基として有していてもよい炭素数3〜9の芳香族複素環基、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルケニル基、又は、置換基を有していてもよい炭素数2〜20のアルキニル基であり、当該置換基が、ハロゲン原子、シアノ基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数1〜12のアルコキシ基で置換された炭素数1〜12のアルコキシ基、フェニル基、シクロヘキシル基、炭素数2〜12の環状エーテル基、炭素数6〜14のアリールオキシ基、水酸基、ベンゾジオキサニル基、ベンゼンスルホニル基、ベンゾイル基、−SR10のいずれかである組み合わせ。ここで、R10は、前記と同じ意味を表す。
AxとAyの特に好ましい組み合わせとしては、下記の組み合わせ(δ)が挙げられる。
(δ)Axが下記構造を有する基のいずれかであり、Ayが水素原子、炭素数3〜8のシクロアルキル基、(ハロゲン原子、シアノ基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、若しくは炭素数3〜8のシクロアルキル基)を置換基として有していてもよい炭素数6〜12の芳香族炭化水素環基、(ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、シアノ基)を置換基として有していてもよい炭素数3〜9の芳香族複素環基、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルケニル基、又は、置換基を有していてもよい炭素数2〜20のアルキニル基であり、当該置換基が、ハロゲン原子、シアノ基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数1〜12のアルコキシ基で置換された炭素数1〜12のアルコキシ基、フェニル基、シクロヘキシル基、炭素数2〜12の環状エーテル基、炭素数6〜14のアリールオキシ基、水酸基、ベンゾジオキサニル基、ベンゼンスルホニル基、ベンゾイル基、及び、−SR10のいずれかである組合せ。下記式中、Xは前記と同じ意味を表す。ここで、R10は前記と同じ意味を表す。
また、ジアゾニウム塩(5)は、アニリン等の化合物から常法により製造しうる。
(i)式:D1−hal(halはハロゲン原子を表す。以下にて同じ。)で表される化合物と、式:D2−OMet(Metはアルカリ金属(主にナトリウム)を表す。以下にて同じ。)で表される化合物とを、混合して縮合させる(ウイリアムソン合成)。なお、式中、D1及びD2は任意の有機基を表す(以下にて同じ。)。
(ii)式:D1−halで表される化合物と、式:D2−OHで表される化合物とを、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の塩基存在下、混合して縮合させる。
(iii)式:D1−J(Jはエポキシ基を表す。)で表される化合物と、式:D2−OHで表される化合物とを、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の塩基存在下、混合して縮合させる。
(iv)式:D1−OFN(OFNは不飽和結合を有する基を表す。)で表される化合物と、式:D2−OMetで表される化合物とを、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の塩基存在下、混合して付加反応させる。
(v)式:D1−halで表される化合物と、式:D2−OMetで表される化合物とを、銅あるいは塩化第一銅の存在下、混合して縮合させる(ウルマン縮合)。
(vi)式:D1−COOHで表される化合物と、式:D2−OH又はD2−NH2で表される化合物とを、脱水縮合剤(N,N−ジシクロヘキシルカルボジイミド等)の存在下に脱水縮合させる。
(vii)式:D1−COOHで表される化合物にハロゲン化剤を作用させることにより、式:D1−CO−halで表される化合物を得て、このものと式:D2−OH又はD2−NH2で表される化合物とを、塩基の存在下に反応させる。
(viii)式:D1−COOHで表される化合物に酸無水物を作用させることにより、混合酸無水物を得た後、このものと式:D2−OH又はD2−NH2で表される化合物とを反応させる。
(ix)式:D1−COOHで表される化合物と、式:D2−OH又はD2−NH2で表される化合物とを、酸触媒あるいは塩基触媒の存在下に脱水縮合させる。
溶媒の使用量は、特に限定されず、用いる化合物の種類及び反応規模等を考慮して設定しうる。溶媒の具体的な使用量は、ヒドロキシ化合物(6)1gに対し、通常1g〜50gである。
また、化合物(6)として、市販されているものをそのまま、又は所望により精製して用いてもよい。
スルホニルクロライドの使用量は、化合物(9’)1当量に対して、通常0.5当量〜0.7当量である。
また、化合物(8)の使用量は、化合物(9’)1当量に対して、通常0.5当量〜0.6当量である。
塩基の使用量は、化合物(9’)1当量に対して、通常0.5当量〜0.7当量である。
反応温度は、20℃〜30℃であり、反応時間は反応規模等にもよるが、数分から数時間である。
溶媒の使用量は、特に限定されず、用いる化合物の種類及び反応規模等を考慮して設定しうる。溶媒の具体的な使用量は、化合物(9’)1gに対し、通常1g〜50gである。
目的とする化合物の構造は、NMRスペクトル、IRスペクトル、マススペクトル等の測定、元素分析等により、同定できる。
コレステリック樹脂層は、化合物(I)等の重合性液晶化合物の重合体を含む樹脂からなる層である。コレステリック樹脂層が含む重合体は、化合物(I)等の重合性液晶化合物と当該重合性液晶化合物に重合しうる任意のモノマーとの共重合体であってもよいが、重合性液晶化合物のみの重合体であることが好ましく、化合物(I)のみの重合体であることが特に好ましい。化合物(I)等の重合性液晶化合物のみの重合体である場合、前記の重合体は、1種類の重合性液晶化合物の単独重合体でもよく、2種類以上の重合性液晶化合物の共重合体でもよい。また、この重合体は、架橋されていてもよい。
式(Y):no×p×cosθ≦λ≦ne×p×cosθ
コレステリック樹脂層は、上述した化合物(I)等の重合性液晶化合物の重合体に加えて、任意の成分を含んでいてもよい。このような任意の成分としては、コレステリック樹脂層の円偏光分離機能を著しく損なわないものが好ましい。例えば、コレステリック樹脂層は、当該コレステリック樹脂層の形成に用いるための液晶性組成物が含みうる界面活性剤を含んでいてもよい。また、任意の成分は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
上述したように、コレステリック樹脂層は、コレステリック規則性を有する重合体を含むので、円偏光を反射しうる選択反射帯域を有する。コレステリック樹脂層が含む重合体の単量体である化合物(I)等の重合性液晶化合物が小さい屈折率異方性Δnを有するので、当該コレステリック樹脂層の選択反射帯域は、通常、狭い。コレステリック樹脂層の選択反射帯域の具体的な帯域幅は、円偏光分離フィルムの用途に応じて設定しうる。具体的な範囲を挙げると、コレステリック樹脂層の選択反射帯域の半値幅は、好ましくは50nm以下、より好ましくは30nm以下である。選択反射帯域の半値幅の下限値に特に制限は無いが、好ましくは15nm以上、より好ましくは20nm以上、特に好ましくは25nm以上としうる。
コレステリック樹脂層の選択反射帯域の半値幅は、分光透過率計によって測定しうる。
コレステリック樹脂層の1層当たりの厚みは、好ましくは0.5μm以上、より好ましくは1.5μm以上、特に好ましくは3.0μm以上であり、好ましくは12μm以下、より好ましくは10μm以下、特に好ましくは8μm以下である。コレステリック樹脂層の厚みを前記範囲の下限値以上にすることにより、選択反射帯域の円偏光を効果的に反射でき、また、前記範囲の上限値以下にすることにより選択反射帯域以外の波長帯域の光の透過性を高めることができる。
本発明の円偏光分離フィルムは、反射率を向上させる観点から、樹脂層の少なくとも一方の表面に凹凸構造を備え得る。凹凸構造は、回折格子として機能しうる。樹脂層の表面で反射する、所定の波長帯域の円偏光が回折することで、該円偏光の反射率が上昇し、樹脂層の反射輝度が向上する。
凹部の深さとは、凸部の最頂部(樹脂層の表面)と凹部の最深部との高低差のことをいい、ピッチは、凸部の中心部から該凸部の隣に備わる凸部の中心部の間の距離を表す。
円偏光分離フィルムは、コレステリック樹脂層に組み合わせて任意の層を備えうる。例えば、円偏光分離フィルムは、コレステリック樹脂層の形成に用いる基材を備えていてもよい。また、例えば、円偏光分離フィルムは、粘着層、防汚層、ガスバリア層、ハードコート層、防眩層及び反射防止層などを備えていてもよい。
円偏光分離フィルムは、基材上に、化合物(I)等の重合性液晶化合物を含む液晶性組成物の層を形成する工程と、前記液晶性組成物の層に含まれる重合性液晶化合物を重合する工程と、を含む製造方法によって、製造しうる。以下、この製造方法について具体的に説明する。
基材としては、通常、フィルム状の部材を用いる。基材の材料としては、樹脂を用いうる。この樹脂は、重合体と、必要に応じて任意の成分を含む。樹脂が含む重合体の例を挙げると、鎖状オレフィン重合体、シクロオレフィン重合体、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、酢酸セルロース系重合体、ポリ塩化ビニル、ポリメタクリレートなどが挙げられる。また、前記の重合体は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。前記の中でも、コレステリック樹脂層の形成後にコレステリック樹脂層から基材を剥離する場合には、コレステリック樹脂層との密着性が低いものが好ましく、例えばシクロオレフィン重合体及びポリエステルが好ましく、透明性、低吸湿性、寸法安定性及び軽量性の観点からシクロオレフィン重合体が特に好ましい。
基材を用意した後で、基材上に、化合物(I)等の重合性液晶化合物を含む液晶性組成物の層を形成する工程を行う。液晶性組成物は、少なくとも化合物(I)等の重合性液晶化合物を含む組成物であり、基材上に液晶性組成物の層を形成する工程においては通常は流体状の組成物となっている。
基材上に液晶性組成物の層を形成した後で、必要に応じて、液晶性組成物の層を乾燥させる工程を行ってもよい。乾燥方法は、任意である。また、乾燥時の温度条件は、例えば、40℃〜150℃の範囲としうる。
基材上に液晶性組成物の層を形成した後で、必要に応じて、配向処理を施す工程を行ってもよい。前記のような配向処理は、例えば、50℃〜150℃で0.5分〜10分間加温することにより行いうる。配向処理を施すことにより、液晶性組成物の層に含まれる化合物(I)等の重合性液晶化合物の配向を促進することができる。そのため、化合物(I)等の重合性液晶化合物を、コレステリック規則性を有する液晶相の状態にすることができる。
基材上に液晶性組成物の層を形成した後で、液晶性組成物の層に含まれる重合性液晶化合物を重合する工程を行う。これにより、化合物(I)等の重合性液晶化合物はコレステリック規則性を維持したままで重合するので、コレステリック規則性を有する重合体を含むコレステリック樹脂層が得られる。
樹脂層の少なくとも一方の表面に凹凸構造を形成するために、液晶性組成物の層を半硬化させる工程を行う。半硬化させる工程は、〔4.2.液晶性組成物の層の形成工程〕の後、又は〔4.4.配向工程〕の後に行うことが好ましい。
液晶性組成物の層を半硬化させた後で、半硬化させた液晶性組成物の層の表面に凹凸構造を形成する工程を行う。この工程では、通常、所望の凹凸形状を有する金型等の型を調製し、半硬化させた液晶性組成物の層の表面に型の凹凸構造を転写する。半硬化させた液晶性組成物の層は、重合性液晶化合物の重合転化率が100%になった場合よりも軟らかいため、型で凹凸構造を転写しやすくなる。
型は既知の方法等で製造し得る。また、型の材質等は既知の材料を使用することができ特に限定されない。型の具体例としてはエンボスロールが挙げられる。
より効率的に凹凸構造を転写するために、半硬化させた液晶性組成物の層を加熱しながら型で転写することが好ましい。転写温度は、50℃〜200℃が好ましく、70℃〜110℃がより好ましい。転写温度を上記範囲内に収めることで、重合性液晶化合物が液晶相から等方性相へ相転移することを抑制することができる。
液晶性組成物の層の移動速度は、1m/min〜50m/minが好ましく、3m/min〜20m/minがより好ましい。
半硬化させた液晶性組成物の層の表面に凹凸構造を形成した後で、半硬化させた液晶性組成物の層を本硬化させる工程を行う。これにより、化合物(I)等の重合性液晶化合物はコレステリック規則性を維持したままで重合するので、表面に凹凸構造を備える、コレステリック規則性を有する重合体を含むコレステリック樹脂層が得られる。
半硬化させる工程と同様に、通常は紫外線を照射することにより本硬化させる。紫外線の照射エネルギーは、〔4.5.重合工程〕で述べたとおりであり、好ましい範囲も同様である。半硬化させた液晶性組成物の層を本硬化させる工程を行う際の紫外線の照度は、500mW/cm2を超え5000mW/cm2以下が好ましく、1000mW/cm2以上3000mW/cm2以下がより好ましい。
円偏光分離フィルムの製造方法は、上述した工程に加えて、更に任意の工程を含みうる。例えば、円偏光分離フィルムの製造方法は、コレステリック樹脂層から基材を剥離する工程、コレステリック樹脂層に任意のフィルムを貼り合わせる工程、及び、更に任意の層を設ける工程、などを含んでいてもよい。
円偏光分離フィルムの用途に制限は無く、例えば、加飾用フィルム、レーザー光反射用フィルム、サングラスブラックアウト防止フィルムなどとして用いうる。
また、樹脂層の少なくとも一方の表面に凹凸構造を備える円偏光分離フィルムは、凹凸構造が回折機能を有することから所定の色の円偏光の反射率を上昇させ所望の構造色の反射輝度を向上させることができるので、例えば、加飾用フィルムなどとして用いうる。
下記式(A)に示す重合性液晶化合物(屈折率異方性Δn=0.07、液晶相から等方性相への相転移温度が200℃以上、結晶相から液晶相への相転移温度が102℃)1部と、カイラル剤(BASF社製「LC756」)0.13部と、光重合開始剤(BASF社製「イルガキュア379」)0.035部と、界面活性剤(AGCセイケミカル社製「s242」)0.0013部と、溶媒としてシクロペンタノン1.5部とを混合して、液晶性組成物を得た。
以上の結果から、本発明により、狭い波長帯域の円偏光を選択的に反射できる円偏光分離フィルムを実現できることが確認された。
実施例1と同様のラビング処理を施した基材フィルム、及び実施例1と同様の液晶性組成物を用意した。基材フィルムのラビング処理を施した面に、液晶性組成物を塗布した。これにより、基材フィルムの片面に、未硬化状態の液晶性組成物の層が形成された。
凹凸構造は回折格子として機能し、樹脂層の反射輝度が、凹凸構造のない円偏光分離フィルムよりも向上していることが確認された。
重合性液晶化合物の種類を、前記式(A)に示す重合性液晶化合物から、別の重合性液晶化合物(BASF社製「パリオカラー LC−242」;屈折率異方性Δn=0.14、液晶相から等方性相への相転移温度が118℃、結晶相から液晶相への相転移温度が65℃)に変更した。また、液晶性組成物の層に照射する紫外線の積算光量を、50mJ/cm2に変更した。以上の事項以外は、実施例1と同様にして、円偏光分離フィルムの製造及び評価を行った。
評価の結果、円偏光分離フィルムの選択反射帯域の半値幅は、61nmであった。
重合性液晶化合物の種類を、前記式(A)に示す重合性液晶化合物から、別の重合性液晶化合物(DIC社製「UCL−017A」;屈折率異方性Δn=0.16、結晶相から液晶相への相転移温度が96℃)に変更した。また、液晶性組成物の層に照射する紫外線の積算光量を、50mJ/cm2に変更した。以上の事項以外は、実施例1と同様にして、円偏光分離フィルムの製造及び評価を行った。
評価の結果、円偏光分離フィルムの選択反射帯域の半値幅は、70nmであった。
カイラル剤の量を0.11部に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、円偏光分離フィルム(R)を製造した。この円偏光分離フィルム(R)は、その選択反射帯域の中心波長が略460nmであり、赤色光を選択的に反射するものであった。
透過波長割合(%)={(λ1+λ2+λ3+λ4)/(400nm)}×100
カイラル剤の量を0.11部に変更したこと以外は、比較例1と同様にして、円偏光分離フィルム(R)を製造した。この円偏光分離フィルム(R)は、赤色光を選択的に反射するものであった。
また、比較例1と同様にして、円偏光分離フィルム(G)を製造した。この円偏光分離フィルム(G)は、緑色光を選択的に反射するものであった。
さらに、カイラル剤の量を0.15部に変更したこと以外は、比較例1と同様にして、円偏光分離フィルム(B)を製造した。この円偏光分離フィルム(B)は、青色光を選択的に反射するものであった。
カイラル剤の量を0.11部に変更したこと以外は、比較例2と同様にして、円偏光分離フィルム(R)を製造した。この円偏光分離フィルム(R)は、赤色光を選択的に反射するものであった。
また、比較例2と同様にして、円偏光分離フィルム(G)を製造した。この円偏光分離フィルム(G)は、緑色光を選択的に反射するものであった。
さらに、カイラル剤の量を0.15部に変更したこと以外は、比較例2と同様にして、円偏光分離フィルム(B)を製造した。この円偏光分離フィルム(B)は、青色光を選択的に反射するものであった。
Claims (8)
- 重合性液晶化合物の重合体を含む樹脂層を備え、
前記重合性液晶化合物が、前記重合性液晶化合物の分子中に、主鎖メソゲンと、前記主鎖メソゲンに結合した側鎖メソゲンとを含み、
前記重合体が、コレステリック規則性を有し、
前記樹脂層が、円偏光を反射しうる半値幅50nm以下の波長帯域を有し、
前記樹脂層の少なくとも一方の表面に、前記波長帯域にある波長の光を回折する回折格子として機能できる凹凸構造を備える、円偏光分離フィルムの製造方法であって、
前記製造方法が、
基材上に、前記重合性液晶化合物を含む液晶性組成物の層を形成する工程と、
前記液晶性組成物の層に含まれる前記重合性液晶化合物を重合する工程と、を含み、
前記重合性液晶化合物を重合する工程が、照度が500mW/cm 2 を超え5000mW/cm 2 以下、且つ、照射エネルギーが300mJ/cm 2 以上7000J/cm 2 以下の紫外線を前記液晶性組成物の層に照射することを含む、円偏光分離フィルムの製造方法。 - 前記重合性液晶化合物の前記側鎖メソゲンが、窒素、炭素、塩素、臭素、ヨウ素及び硫黄からなる群から選ばれる元素を含む請求項1記載の円偏光分離フィルムの製造方法。
- 前記重合性液晶化合物の前記側鎖メソゲンが、ベンゾチアゾール環を有する、請求項1記載の円偏光分離フィルムの製造方法。
- 前記重合性液晶化合物が、下記式(I)で表される、請求項1記載の円偏光分離フィルムの製造方法。
Y1〜Y8は、それぞれ独立して、化学的な単結合、−O−、−S−、−O−C(=O)−、−C(=O)−O−、−O−C(=O)−O−、−NR1−C(=O)−、−C(=O)−NR1−、−O−C(=O)−NR1−、−NR1−C(=O)−O−、−NR1−C(=O)−NR1−、−O−NR1−、又は、−NR1−O−を表す。ここで、R1は、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表す。
G1及びG2は、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい、炭素数1〜20の二価の脂肪族基を表す。また、前記脂肪族基には、1つの脂肪族基当たり1以上の−O−、−S−、−O−C(=O)−、−C(=O)−O−、−O−C(=O)−O−、−NR2−C(=O)−、−C(=O)−NR2−、−NR2−、又は、−C(=O)−が介在していてもよい。ただし、−O−又は−S−がそれぞれ2以上隣接して介在する場合を除く。ここで、R2は、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表す。
Z1及びZ2は、それぞれ独立して、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数2〜10のアルケニル基を表す。
Axは、芳香族炭化水素環及び芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも一つの芳香環を有する、炭素数2〜30の有機基を表す。
Ayは、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数2〜20のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数2〜20のアルキニル基、−C(=O)−R3、−SO2−R4、−C(=S)NH−R9、又は、芳香族炭化水素環及び芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも一つの芳香環を有する、炭素数2〜30の有機基を表す。ここで、R3は、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数2〜20のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基、又は、炭素数5〜12の芳香族炭化水素環基を表す。R4は、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基、フェニル基、又は、4−メチルフェニル基を表す。R9は、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数2〜20のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基、又は、置換基を有していてもよい炭素数5〜20の芳香族基を表す。前記Ax及びAyが有する芳香環は、置換基を有していてもよい。また、前記AxとAyは、一緒になって、環を形成していてもよい。
A1は、置換基を有していてもよい三価の芳香族基を表す。
A2及びA3は、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい炭素数3〜30の二価の脂環式炭化水素基を表す。
A4及びA5は、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい、炭素数6〜30の二価の芳香族基を表す。
Q1は、水素原子、又は、置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基を表す。
m及びnは、それぞれ独立に、0又は1を表す。) - 前記重合性液晶化合物の屈折率異方性Δnが、0.01以上0.1以下である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の円偏光分離フィルムの製造方法。
- 前記重合性液晶化合物の液晶相から等方性相への相転移温度が、100℃以上である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の円偏光分離フィルムの製造方法。
- 前記円偏光分離フィルムが、加飾用フィルムである、請求項1〜6のいずれか一項に記載の円偏光分離フィルムの製造方法。
- 前記重合性液晶化合物を重合する工程は、
前記液晶性組成物の層を半硬化させる工程と、
前記半硬化させた液晶性組成物の層の表面に凹凸構造を形成する工程と、
前記液晶性組成物の層を本硬化させる工程と、を含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の製造方法。
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