JPH04177216A - 旋光性光学素子の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はデイスプレィ、光エレクトロニクス、光学分野
等で有用な新規旋光性光学素子の製造法に間し、特に高
効率、大面積で製造可能にして取り扱い容易な新規旋光
性光学素子の製造法に間する。

（従来の技術） 偏光方向が光の伝搬に従って回転する性質は旋光性と呼
ばれ、この様な性質を示す物質は旋光性物質として知ら
れている。光学分野あるいは光エレクトロニクス分野な
とては、これらの旋光性物質を利用して直線偏光の方位
を回転させたり、楕円偏光の方位を回転させる目的で旋
光子と呼ばれる光学素子が用いられており、例えば１／
２波長板、旋光性結晶板、各種位相差板などが代表的な
ものである。これらは水晶などの旋光性結晶あるいは方
解石なとの複屈折性結晶を研磨してつくられており、高
精度であるが製作に高度な技術を要し、コストも高くま
た大面積なものは製作不可能で、汎用用途に用いること
は難しい、一方低コストのものとしてはプラスチックシ
ートを延伸して作る各種位相差フィルムがある。これら
は大面積のものが製作可能であるが、精度が悪いという
問題点がある。また複屈折性結晶を用いるものおよび延
伸プラスチックシートを用いるものともに、原理的に高
効率で機能を発揮するのは定められた単一波長において
のみである。

デイスプレィ分野、光エレクトロニクス分野、光学分野
において、高精度、大面積化が可能でかつすべての波長
に対応できる旋光性光学素子が得られるならばその有用
性ははかりしれない。

これらの要件を満たすものとして、本発明者らはガラス
、ポリマーフィルムなどをベースとする透光性配向基板
上にねじれネマチック液晶構造を固定化せしめた旋光性
光学素子を見いだし先に提案した（特願平２−１２６９
６２号）、この発明は１枚の高分子液晶の薄膜に高度な
旋光性を具備せしめた画期的なものであフたが、高分子
液晶を配向さすために用いる配向基板と一体化した形で
用いるものであった。世の中のすへての分野における軽
量化、薄型化の流れの中で、より汎用性を高めるために
は、配向基板を除いて高分子液晶の薄膜単体で用いるこ
とができれば、その工業的価値は一層増大するものと期
待された。

（発明が解決しようとする課題） 本発明者らは配向基板一体型でなく高分子液晶薄膜単体
のみを使用する方法について鋭意検討した結果、配向基
板上に形成された高分子液晶より成る旋光層だけを、他
の基板上あるいは旋光子を用いる他の装置、デバイス上
に転写することによフて、従来品では不可能であフた高
精度で大面積化が可能で、かつそのねじれ構造の旋光性
によりすべての波長に対応できる汎用性の高い旋光性光
学素子を製造できることを見いだし本発明を完成した。

（課題を解決するための手段） すなわち、本発明は、配向基板上に形成された液晶性高
分子より成る旋光性を有する層を、透光性基板上に転写
することを特徴とする旋光性光学素子の製造法に間する
。

本発明の方法で製造される旋光性光学素子は、均一でモ
ノドメインなねじれネマチック配同性を示し、かつその
配向状態を容易に固定化できる液晶性高分子を、配向膜
上て熱処理し、均一、モノドメインなねじれネマチック
構造を形成させたのち冷却することによって、液晶状態
における配向を損なうことなく固定化して製造されるも
のである。

ベースとなる液晶性高分子は、以下のような性質を有す
ることが必須である。ねじれネマチック配向の安定した
固定化を行うためには、液晶の相系列でみた場合、ねじ
れネマチック相より低温部に結晶相を持たないことが重
要である。結晶相が存在する場合固定化のために冷却す
るとき必然的に結晶相を通過することになり、結果的に
一度得られたねしれネマチック配向が破壊されてしまう
。したがって本目的のために用いられる液晶性高分子は
、界面効果による良好な配向性を有するばかりでなく、
ねじれネマチック相より低温部にガラス相を有すること
が必須である。

ねじれネマチック配向する高分子液晶には、自身が光学
活性基を有するポリマーおよび光学活性基を持たないベ
ースボリマーと他の光学活性化合物との混合物でねしれ
ネマチック液晶性を示すポリマーの二通りある。

用いられるポリマーとしては、液晶状態ではねしれネマ
チック配向し、液晶転移点以下ではガラス状態となるも
のはすべて使用でき、例えば光学活性なポリエステル、
ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエステルイミドな
どの主鎖型液晶ポリマー、あるいはポリアクリレート、
ポリメタクリレート、ポリマロネート、ポリシロキサン
などの側鎖型液晶ポリマーなどを例示することができる
。また光学活性でないポリエステル、ポリアミド、ポリ
カーボネート、ポリエステルイミドなどの主鎖型液晶ポ
リマー、あるいはポリアクリレート、ポリメタクリレー
ト、ポリマロネート、ポリシロキサンなどの側鎖型液晶
ポリマーなどに、他の低分子あるいは高分子の光学活性
化合物を加えたポリマーなどを例示することができる。

なかでも合成の容易さ、配向性、ガラス転移点などから
ポリエステルが好ましい、用いられるポリエステルとし
てはオルソ置換芳香族単位を構成成分として含むポリマ
ーが最も好ましいが、オルソ置換芳香族単位の代わりに
かさ高い置換基を有する芳香族、あるいはフッ素または
含フツ素置換基を有する芳香族などを構成成分として含
むポリマーもまた使用することができる０本発明で言う
オルソ置換芳香族単位とは、主鎖をなす結合を互いにオ
ルソ位とする構造単位を意味する。

これらの例としては、 （Ｘは水禦、ＣＩ、Ｂｒ等のハロゲン、炭素数が１から
４のアルキル基もしくはアルコキシ基またはフェニル基
を示す。

またｋはＯ〜２である）などがある。これらのなかでも
特に好ましい例として次のようなものを例示することが
できる。

ＩＩ　　　　　　　　　　　　　　１１　　　　　　　
　　　　　　　！１ｏｏ　　　　　　　ｏｏ　　　　　
　　ｏ。

ＩＩ　　　　　　ＩＩ　　　　　　　　ＩＩ　　　　　
　ＩＩ　　　　　　　　ＩＩ　　　　　　ＩＩｏ　　　
　　０ 本発明で用いれるポリエステルとしては、（ａ）　　ジ
オール類より誘導される構造単位（以下、ジオール成分
という）およびジカルボン酸類より誘導される構造単位
（以下、ジカルボン酸成分という）および／または（ｂ
）一つの単位中にカルボン酸と水酸基を同時に含むオキ
シカルボン酸類より誘導される構造単位（以下、オキシ
カルボン酸成分という）を構成成分として含み、好まし
くはさらに前記オルソ置換芳香族単位を含むポリマーが
例示できる。

これらのうち、ジオール成分としては次のような芳香族
および脂肪族のジオールを挙げることができる。

炭紫数１から４のアルキル基もしく はアルコキシまたはフェニル基を示す。１はＯ〜２であ
る。）ｅ ｅ −０−（ＣＨ２）。−〇− （ｎは２から１２の整数を表わす） ＣＨ３ ■ ＯＣＨ２ＣＩ　　ＣＨ２ＣＨ２０−１ Ｈ３ −０−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨＣＨ２Ｃ）＋２　　ＣＨ２０−
１なかでも ＯＣ）＋２ｃＨ２０−１−〇ぐＣＨ２）ム０−１ＣＨ３ ＯＣ）＋２−ＣＨＣＨ２ＣＨ２０−１ ０（ＣＨ２）８０−１ などが好ましく用いられる。

またジカルボン酸成分としては次のようなものを例示す
ることができる。

ン、炭素数が１から４のアルキル基 もしくはアルコキシまたはフェニル基を示す。ｍは０〜
２である。）、 ０　　　　　　　　　　　　　　　　。

なかでも、 ｏ　　　　　ｏ　　　　　　　ｏ　　　　　。

なとが好ましい。

オキシカルボン酸成分としては、具体的には次のような
単位を例示することができる。

ジカルボン酸とジオールのモル比は、一般のポリエステ
ルと同様、大略ｌ：１である（オキシカルボン酸を用い
ている場合は、カルボン酸基と水酸基の割合）。またポ
リエステル中に占めるオルソ置換芳香族単位の割合は通
常５モル％から４０モル％の範囲が好ましく、さらに好
ましくは１０モル％から３０モル％の範囲である。５モ
ル％より少ない場合は、ネマチック相の下に結晶相が現
われる傾向があり好ましくない。また４０モル％より多
い場合は、ポリマーが液晶性を示さなくなる傾向があり
好ましくない。代表的なポリエステルとしては次のよう
なポリマーを例示することができる。

の構造単位から構成されるポリマー、 の構造単位から構成されるポリマー、 電 ＋０ＣＨ２Ｃ）ＩｃＩ（２ＣＨ２０＋、の構造単位から
構成されるポリマー、 ｏ　　　　　　ｏ　　　　　　　ｏ。

の構造単位から構成されるポリマー、 の構造単位から構成されるポリマー、 の構造単位から構成されるポリマー。

オルソ置換芳香族単位に変えて次に示すようなかさ高い
置換基を含む芳香族単位、あるいはフッ素または含フツ
素置換基を含む芳香族単位を構成成分とするポリマーも
また好ましく用いられる。

ｉ−Ｐｒｔ−Ｂｕ ｔ−Ｂｕｉ−Ｐｒ １−Ｐｒｔ−Ｂｕ これらのポリマーの分子量は、各種溶媒中たとえばフェ
ノール／テトラクロロエタン（６０／４０　（重量比）
）混合溶媒中、３０℃で測定した対数粘度が通常０．０
５から３．０、が好ましく、さらに好ましくは０．０７
から２．０の範囲である。対数粘度が０．０５より小さ
い場合、得られた高分子液晶の強度が弱くなり好ましく
ない。また３、０より大きい場合、液晶形成時の粘性が
高すぎて、配向性の低下や配向に要する時間の増加なと
問題点が生じる。

これらポリマーの合成法は特に制限されるものではなく
、当該分野で公知の重合法、例えば溶融重合法あるいは
対応するジカルボン酸の酸クロライドを用いる酸クロラ
イド法で合成される。溶融重合法で合成する場合、例え
ば対応するジカルボン酸と対応するジオールのアセチル
化物を、高温、高真空下で重合させることによって製造
でき、分子量は重合時間のコントロールあるいは仕込組
成のコントロールによって容易に行える。重合反応を促
進させるためには、従来から公知の酢酸ナトリウムなど
の金属塩を使用することもできる。また溶液重合法を用
いる場合は、所定量のジカルボン酸ジクロライドとジオ
ールとを溶媒に溶解し、ピリジンなどの酸受容体の存在
下に加熱することにより、容易に目的のポリエステルを
得ることができる。

これらネマチック液晶性ポリマーにねじれを与えるため
に混合される光学活性化合物について説明すると、代表
的な例としてまず光学活性な低分子化合物をあげること
ができる。

光学活性を有する化合物であればいずれも本発明に使用
することができるが、ベースボリマーとの相溶性の観点
から光学活性な液晶性化合物であることが望ましい。具
体的には次のような化合物を例示することができる。

Ｃ）＋３ ＣＨ３（ｎ＝７．８） Ｃ）＋３　　（ｎ＝８．１０） ＣＨａ　　（ｎ＝８．９） ＣＨ３（ｎ＝８．９） ＣＮ　　　ＣＨ３（ｎ＝７．８） ＣＨ３ ＣＬ Ｃ）＋３ コレステロール誘導体、など。

本発明で用いられる光学活性化合物として、次に光学活
性な高分子化合物をあげることができる。分子内に光学
活性な基を有する高分子化合物であればいずれも使用す
ることができるが、ベースポリマーとの相溶性の観点か
ら液晶性を示す高分子化合物であることが望ましい。例
として光学活性な基を有する液晶性のポリアクリレート
、ポリメタクリレート、ポリマロネート、ポリシロキサ
ン、ポリエステル、ポリアミド、ポリエステルアミド、
ポリカーボネート、あるいはポリペプチド、セルロース
などをあげることがてきる。なかてもベースとなるネマ
チック液晶性ポリマーとの相溶性から、芳香族主体の光
学活性なポリエステルが最も好ましい。具体的には次の
ようなポリマーを例示することができる。

ＣＨ３ の構造単位から構成されるポリマー、 ネ −Ｅ−０（ＣＨ２）２ＣＨ（Ｃ）＋２）３０−）−、Ｃ
Ｈ３ の構造単位から構成されるポリマー、 ネ ＋　ＯＣＨ２−ＣＨＣＨ２ＣＨ２Ｏ＋　　、Ｃ）＋３ ＋　０（ＣＨ２）。Ｏ÷　　（ｎ＝２〜１２）の構造単
位から構成されるポリマー、 ＋Ｃ（Ｃ）１２）２ＣＨ（ＣＨ２）３　Ｃ÷　、■ ＣＨ３ の構造単位から構成されるポリマー、 ＊ ＋　０ＣＨ２ＣＨＣＨ２ＣＨ２０＋　　の構造単位から
構成されるポリＣＨ３マー、 ネ ÷０ＣＨ２ＣＨ２０十、÷０ＣＨＣＨ２０÷「 ＣＨ３ の構造単位から構成されるポリマー、 Ｆ３ の構造単位から構成されるポリマー、 ＯＯ ＣＨ３ の構造単位から構成されるポリマー、 Ｏ の構造単位から構成されるポリマー、 ネ ＋　ＱＣ）ＩＣＨ２０÷ ■ ＣＨ３ の構造単位から構成されるポリマー、 Ｏ の構造単位から構成されるポリマー、 これらのポリマー中に占める光学活性な基の割合は、通
常０．５モル％〜８０モル％であり、好ましくは５モル
％〜６０モル％が望ましい。

これらのポリマーの分子量は、たとえはフェノール／テ
トラクロロエタン中、３０℃で測定した対数粘度が０．
０５ｂ）ら５．０の範囲が好ましい。対数粘度が５．０
より大きい場合は粘性が高すぎて結果的に配向性の低下
を招くので好ましくなく、また０、０５より小さい場合
は開成のコントロールが難しくなり好ましくない。

本発明の旋光性光学素子はまた、他の光学活性化合物を
用いることなく自身で均一でモノドメインなねじれネマ
チック配向をし、かつその配向状態を容易に固定化でき
る高分子液晶を用いることによっても製造できる。これ
らのポリマーは主鎖中に光学活性基を有し自身が光学活
性であることが必須であり、具体的には光学活性なポリ
エステル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエステ
ルイミドなとの主鎖型液晶ポリマー、あるいはポリアク
リレート、ポリメタクリレート、ポリシロキサンなとの
側鎖型液晶ポリマーなとを例示することができる。なか
でも合成の容易さ、配向性、ガラス転移点などからポリ
エステルが好ましい。用いられるポリエステルとしては
オルソ置換芳香族単位を構成成分として含むポリマーが
最も好ましいが、オルソ置換芳香族単位の代わりにかさ
高い置換基を有する芳香族、あるいはフッ素または含フ
ツ素置換基を有する芳香族などを構成成分として含むポ
リマーもまた使用することができる。これらの光学活性
なポリエステルは、今まで説明してきたネマチック液晶
性ポリエステルに、さらに光学活性なジオール、ジカル
ボン酸、オキシカルボン酸を用いて次に示すような光学
活性基を導入することにより得られる。（式中、＊印は
光学活性炭素を示す）ＣＨ３ＣＨ３ ０ＣＨＣＨ２０−１ＯＣ）Ｉ　　ＣＨ２ＣＨ２０−零ネ ＣＨ３ ■ ０−ＣＨ３ＣＮ−ＣＨ２ＣＨ２０−、 ネ ＣＨ３ ０ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２０−、ネ ■ ０ＣＨ２ＣＨ２ＣＨＣ）＋２ＣＨ２ＣＨ２０−、ネ 書 ０−ＣＨ２ＣＨ２Ｈ２０Ｈ２０−１ ：：； Ｆ３ ＯＣＨ２ＣＨＣＨ２ＣＨ２０−、 ネ 一０Ｃ）＋２Ｃ）ＩＣ２Ｈ５、−０ＣＨ−Ｃ１１）＋１
３　　、ネ ネ 　ＣＨ３ −ＣＣＨ２Ｈ２ＣＨ２０−、 ネ −Ｃ−Ｃ）＋２ｃＨｃＨ２ｃＨ２ｃＨ２０−、ネ ＣＣＨＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２０−１ 零 ｆＩ＊ これらのポリマーの分子量は、各種溶媒中たとえばフェ
ノール／テトラクロロエタン（６０／４０）混合溶媒中
、３０℃て測定した対数粘度が０．０５から３．０が好
ましく、さらに好ましくは０．０７から２．０の範囲で
ある。対数粘度が０．０５より小さい場合、得られた高
分子液晶の強度が弱くなり好ましくない。また３、０よ
り大きい場合、液晶形成時の粘性が高すぎて、配向性の
低下や配向に要する時間の増加なとの問題が生しる。こ
れらのポリマーの重合は溶融重縮合法、あるいは酸クロ
ライド法によって行うことができる。

以上述べてきた本発明の液晶性高分子の代表的な例とし
・では、具体的には、 ＣＨ２ ■ Ｃｈ；　コレステリル基、て示されるポリマー（ｍ／ｎ
＝通常９９．９１０．１〜８０／２０、好ましくは９９
．５１０゜５〜９０／１０、さらに好ましくは９９／１
〜９５１５）て示されるポリマー（ｍ／ｎ＝通’＄９９
．９１０．１〜８０／２０、好マシくは９９．５１０．
５〜９０／１０、さらに好ましくは９９／ｌ〜９５１５
） て示されるポリマー（ｍ／ｎ＝：通常９９．９１０．１
〜７０／３０、好ましくは９９．５１０．５〜９０／１
０、さらに好ましくは９９／１〜９５１５、ｐ、ｑ：２
〜２０の整数）Ａ１ 珂さ で示されるポリマー（ｍ／ｎ＝通常９９．９１０．１〜
７０／３０、好ましくは９９．５１０．５〜９０／１０
、さらに好ましくは９９／１〜９５１５、ｐ、ｑ：２〜
２０の整数）で示されるポリマー（ｍ／ｎ＝通常、９９
．９１０．１〜８０／２０、好ましくは９９．５１０．
５〜９０／１０、さらに好ましくは９９／１〜９５１５
） て示されろポリマー（ｍ、／ｎ＝０．５／９９．５〜１
０／９０、好ましくは１７９９〜δ／９５） て示されるポリマー（ｍ／ｎ＝０．５／９９．５〜１０
／９０、好ましくは１／９９〜５／９５） ＵＨ３（Ｊ３ Ｈ３ で示されるポリマー（Ｋ＝Ｉ＋ｍ＋ｎ、に／ｎ＝９９．
５１０．５〜９０／１０、好ましくは、９９／１〜９５
１５、ｌ／ｍ＝５／９５〜９５１５５） で示されるポリマー（Ｋ：＝Ｉ＋ｍ＋ｎ、に／ｎ＝９９
．５１０．５〜９０／１０、好ましくは、９９／１〜９
５１５、ｌ／ｍ＝５／９５〜９５１５５） て示されるポリマー混合物（（Ａ）／　（Ｂ）＝通常９
９．９１０．１〜８０／２０　（重量比）、好ましくは
９９．５１０゜５〜８５１５、さらに好ましくは９９／
１〜９６１５、Ｋ＝１＋ｍＳ　ｌ／ｍ＝７５／２５〜２
５／７５、Ｐ＝ｑ＋ｒ、ｐ／ｑ＝８０／２０〜２０／８
０） Ｃ１ （Ｂ）コレステリルベンゾエート て示されるポリマー混合物（（Ａ）／　（Ｂ）＝通常９
９．９１０．１〜７０／３０　（重量比）、好ましくは
９９．５１０゜５〜８０／２帆好ましくは９９／１〜９
０／１０、ｍ＝に＋１、Ｋ／１＝８０／２０〜２０／８
０）て示されるポリマー混合物（（Ａ）／　（Ｂ）＝通
常９９．９７０．１〜Ｔｏ／３０　（重量比）、好まし
くは９９．５１０゜５〜８０／２０、好ましくは９９／
１〜９０／１０．に＝１＋ｍ、ｌ／ｍ＝２５／７５〜７
５／２５、ｐ＝ｑ＋ｒ、ｐ／ｒ　＝　２０　／　８０〜
８０／２０）（なお、ネ印は光学活性炭素を示す） なとが挙げられる。

本発明で用いられる配向基板としては、液晶性高分子を
配向させる能力、所定の耐熱性、耐溶剤性を有し、かつ
旋光層を剥離できる剥離性を持つものであればすべて使
用できる。

配向能、要求される耐熱性、耐溶剤性あるいは剥離性は
、用いる液晶性高分子の種類と性質によって異なるため
一概には言えないが、代表例としては、まずアルミ、鉄
、銅なとの金属板、陶磁器製の板、はうろう板、ガラス
なとのフィルム状、シート状あるいは板状の基板の上に
ラビングしたポリイミド膜、ラビングしたポリビニルア
ルコール膜あるいは酸化珪素の斜め蒸着膜などを有する
配向基板が挙げられる。また他の例としてはポリイミド
、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミド
、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、ボフェニ
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、ポリアセタール、ポリカーボネ
ート、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール、セルロー
ス系プラスチックス、エポキシ樹脂、フェノール樹脂な
どのプラスチックスフィルムまたはシート表面を直接ラ
ビング処理した基板が挙げられる。あるいはこれらのフ
ィルムまたはシート上にラビングしたポリイミド膜、ラ
ビングしたポリビニルアルコール膜などを有する配向基
板も挙げられる。またこれらのプラスチックスフィルム
またはシートの内結晶性の高いものについては１軸延伸
するだけで高分子液晶の配向能を持つものもあり、それ
らについては直接ラビング処理またはラビングポリイミ
ド配向膜を付けることをせずどもそのままて配向基板と
なりうる。例としてはポリイミド、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、
ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレンテレフタレ
ートなどを挙げることができる。

転写の工程における作業性からは柔軟性の高い配向基板
の方が好ましいので、これらの中でもポリイミド、ポリ
エチレンテレフタレート、ボフエニレンサルファイト、
ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポ
リエーテルイミド、ポリビニルアルコール等のフィルム
あるいはシートを直接ラビングして得られる配向基板が
特に好ましい。

これらの配向基板上に液晶性高分子を塗布、乾燥、熱処
理し、均一でモノドメインなねじれネマチック構造を形
成させたのち冷却して、液晶状態における配向を損なう
ことなく固定化することにより本発明の旋光子を製造す
る。

まずねじれネマチック液晶性ポリマーを所定の割合で溶
媒に溶かして溶液を調製する。この際の溶媒はポリマー
の種類によって異なるが、通常はアセトン、メチルエチ
ルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン類、テトラヒ
ドロフラン、ジオキサンなとのエーテル類、クロロホル
ム、ジクロロエタン、テトラクロロエタン、トリクロロ
エチレン、テトラクロロエチレン、オルソジクロロベン
ゼンなとのハロゲン化炭化水素、これらとフェノールと
の混合溶媒、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトア
ミド、ジメチルスルホキシドなどを用いることができる
。溶液の濃度はポリマーの粘性によって大きく異なるが
、通常は５から５０％の範囲で使用され、好ましくは１
０から３０％の範囲である。この溶液を次に配向基板上
に塗布する。

塗布の方法としては、スピンコード法、ロールコート法
、プリント法、漫積引き上げ法などを採用できる。塗布
後溶媒を乾燥により除去し、所定温度で所定時間熱処理
してモノドメインなねじれネマチック配向を完成させる
。界面効果による配向を助ける意味でポリマーの粘性は
低いほうが良く、したがって温度は高いほうが好ましい
が、あまり温度が高いとコストの増大と作業性の悪化を
招き好ましくない。またポリマーの種類によっては、ね
じれネマチック相より高温部に等方相を有するので、こ
の温度域で熱処理しても配向は得られない。以上のよう
にそのポリマーの特性にしたがい、ガラス転移点以上で
等方相への転移点以下の温度で熱処理することが好まし
く、一般的には５０℃から３００℃の範囲が好適で、特
に１００℃から２５０℃の範囲が好適である。配向膜上
で液晶状態において十分な配向を得るために必要な時間
は、ポリマーの組成、分子量によって異なり一概にはい
えないが、１０秒から６０分の範囲が好ましく、特に３
０秒から３０分の範囲が好ましい。１０秒より短い場合
は配向が不十分となり、また６０分より長い場合は生産
性が低下し好ましくない。

またポリマーを溶融状態で、配向処理した基板上に塗布
したのち熱処理をすることによっても、同様の配向状態
を得ることがてきる。本発明の高分子液晶を用いてこれ
らの処理を行うことによって、まず液晶状態て配向基板
上全面にわたって均一なねじれネマチック配向を得るこ
とができる。この時のねしれ角あるいはねしれの方向は
、ポリマー中の光学活性単位の比率あるいは混合する光
学活性化合物の量を調節することによって調節すること
ができる。

こうして得られた配向状態を、次に該液晶性高分子のガ
ラス転移点以下の温度に冷却することによって、配向を
全く損なわずに固定化できる。一般的に液晶相より低温
部に結晶相を持っているポリマーを用いた場合、液晶状
態における配向は冷却することによって壊れてしまう。

本発明の方法によれば、液晶相の下にガラス相を有する
ポリマー系を使用するためにそのような現象が生ずるこ
となく、完全にねしれネマチック配向を固定化できる。

冷却速度は特に制限はなく、加熱雰囲気中からガラス転
移点以下の雰囲気中に出すだけて固定化される。また生
産の効率を高めるために、空冷、冷水なとの強制冷却を
行っても良い。

固定化後の高分子液晶層の膜厚は、裔分子液晶層がねし
れネマチック構造に基づく光導波路として機能する範囲
であれば特に制限はない。この範囲（特に下限）は一般
にモーガンリミットとして知られており、モーガンリミ
ットは光の波長によって異なる。例えばデイスプレィ用
途なとの可視光が重要である分野においては、モーガン
リミットはりタープ−ジョン値（複屈折と膜厚の積、△
ｎＸｄ）で約２μｍ以上であり、高分子液晶自身の複屈
折が１．０を越えることがないと考えれば、固定化後の
膜厚は２Ｂ、ｍ以上であることが好ましく、特に３μｍ
を越える値であることが好ましい。２ｕｍ以上の膜厚て
あればきわめて厳密な旋光性が得られる。ただし多少精
度が落ちても良い用途においては２μｍ以下の膜厚てあ
っても十分使用可能で、その場合は０．５μｍ以上であ
ることが好ましい。膜厚の上限は特に制限はないが、あ
まり厚くなると配向膜の規制力が弱まり好ましくない。

その意味で１０００μｍまでの範囲が好ましく、特に５
００μｍまでの範囲が好ましい。

偏光の方位の回転角および回転方向を決める高分子液晶
相のねしれ角あるいはねしれの方向は、前述したように
ポリマー中の光学活性単位の比率あるいは混合する光学
活性化合物の量を調節することによって調節することが
できる。自身が光学活性なポリマーの場合、光学活性単
位の比率は０．１から５０モル％の範囲が好ましく、特
に０．５から３０モル％の範囲が好ましい。また光学不
活性なポリマーと光学活性な化合物との混合物の場合は
、０．１から５０　ｗ　ｔ％の範囲が好ましく、特に０
．５から３０　ｗ　ｔ％の範囲が好ましい。これらの量
により偏光の方位の回転角を０°より大きく１８０°ま
ての任意の値に調節できる。

以上のようにして配向基板上に本発明の旋光性光学素子
の眉を有するフィルムが得られる。次に透光性基板上へ
の転写の方法について説明する。まずこのフィルムの液
晶性高分子層（旋光層）の面と他の透光性基板とを接着
剤または粘着剤を用いて貼り合わせる。次に配向基板と
旋光層の界面て旋光層を剥離し、旋光層のみを他の透光
性基板上に転写する。

用いられる透光性基板の例としては、各種カラスのほか
に透明性、光学的等方性を有するプラスチックフィルム
が挙げられる。例えばポリメチルメタクリレート、ポリ
スチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルフォン
、ポリフェニレンサルファイド、ボリアリレート、ポリ
エチレンテレフタレート、アモルファスポリオレフィン
、トリアセチルセルロースあるいはエポキシ樹脂などを
用いることができる。なかでもポリメチルメタクリレー
ト、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ボリア
リレート、トリアセチルセルロース、アモルファスポリ
オレフィン、偏光フィルムなどが好ましく用いられる。

またこれらの基板を部材の一部として有する装置あるい
はデバイスのその基板部分に転写することもてき、その
ような使用方法が最も本発明の旋光子の特徴を活かせる
。

透光性基板と旋光層を貼りつける接着剤または粘着剤は
光学グレートのものであれば特に制限はないが、アクリ
ル系、エポキシ系、エチレン−酢ビ共重合体系、ゴム系
などを用いることができる。剥離の方法はもちろん手作
業でも良いし、機械的な手段によればより完全な転写が
可能である。さらに詳しくは、剥離の方法として、ロー
ルなどを用いて機械的に剥離する方法、構成材料すべて
に対する貧溶媒に浸漬したのち機械的に剥離する方法、
貧溶媒中で超音波を当てて剥離する方法、配向基板と補
償層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、配向基板そのものまたは配向基板上の配向
膜を溶解除去する方法などを例示することができる。剥
離性は用いる液晶性高分子と配向基板の性質によって異
なるため、その系に最も適した方法を採用するへきであ
る。

この様にして転写された旋光層を保護するために、透明
プラスチックの保護層を設けてもよいし、適当なオーバ
ーコート剤を用いてもよい。

以上のようにし、て製造される本発明の旋光性光学素子
は、ねじれネマチック構造の固定化が完全にてきるため
旋光子としての精度は極めてたかく、また容易に大面積
のものが製造できる。転写される側の透光性基板の種類
を自由に選べるため、基板の選択の幅が増し、さらに転
写という簡単な手段で各種デバイスへの絹み込みも容易
にてき光学系の軽量化、薄型化、あるいは製造コストの
低下に役立ち、各種表示素子、プロジェクション型液晶
表示素子なとの性能向上、コントラストの改良、明るさ
の向上などに寄与し、さらにＣＲＴフィルターなどにも
好適に用いることができ、きわめて工業的価値の高いも
のである。

（実施例） 支芝叢よ ７ｉｎｈ＝Ｏ，１９９９，５ｖｔ％ ？１ｎｈ＝０．２０　０．５ｗｔ％ （ネ印は光学活性炭素を含む） 上式で示した混合ポリマーの１７ｗｔ％のフェノール／
テトラクロロエタン（６０／４０重量比）溶液を調製し
た。この溶液を用いて、１５ｃＩＩＩＸ２３ｃｍの大き
さで厚さめ月００μｍの直接ラビング処理したポリフェ
ニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルム板上に、スクリ
ーン印刷機を用いてキャストしたのち乾燥し、２００℃
×３０分熱処理を行い、次に冷却して固定化した。この
高分子液晶層の上にアクリル系の光学用接着剤を用いて
、同じサイズの厚さ１００μｍのポリエーテルスルホン
（ＰＥＳ）フィルムを貼付けて接着した。次に配向基板
として用いたＰＰＳフィルムを静かに剥がし、高分子液
晶層をＰＥＳフィルム上に転写した。この高分子液晶か
ら成る旋光層の膜厚は８．８μｍ、ねじれ角は９０６、
△ｎ・ｄは２．１μｍであった。こうして転写により作
製した旋光子を、下側偏光板の透過軸方向と旋光子の下
側偏光板に接する旋光層の面の分子配向方向のなす角度
が０°、下偏光板と上偏光板の透過軸のなす角度が９０
°になるように３層に配置した。

次に下偏光板側から白色光を入射し上偏光板から出射し
てくる透過光の透過スペクトルを測定した。２枚の偏光
板を偏光軸が平行になるよう配置し、その間に１００ｕ
のＰＥＳフィルムをはさみ、偏光板面に白色光を入射し
たときの透過光量をリファレンスとして求めた透過率は
図１に示すようにほぼ１００％であり、本実施例の旋光
子は入射した直線偏光の方位を全波長域において高精度
で９０°回転させていることが分かった。

支胤阻２ ？１ｎｈ＝０．１４　９９．７ｗｔ％ ０　　　　　０　　　　　　　　　　　　０　　　　　
　　ＣＨ３？１ｎｈ＝０．２１　　０．３ｗｔ％ （ネ印は光学活性炭素を示す） 上式で示した混合ポリマーの２０　ｗ　ｔ％のフェノー
ル／テトラクロロエタン（６０／４０重量比）溶液を調
製した。この溶液を用いて、１５ｃｍＸ２３ｅ＋ｓのサ
イズて厚さが５０μｍの直接ラビング処理したポリエー
テルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）フィルム上に、グラビ
アロールコータ−を使用して塗布したのち乾燥し、さら
に１８０℃×２０分熱処理を行い、次に冷却して固定化
した。この高分子液晶層（旋光層）の上にＵＶ硬化型ア
クリル系接着剤を用いて、同サイズの厚さ５０μｍのト
リアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルムを貼付けて接
着した。次に配向基板として用いたＰＥＥＫフィルムを
静かに剥がし、旋光層をＴＡＣフィルム上に転写した。

この転写された旋光層の膜厚は８．６μｍ、ねじれ角は
８８°、△ｎ−ｄは２．０μｍであった。この旋光子を
、下側偏光板の透過軸方向と下側偏光板に接する面の旋
光層の分子配向軸方向のなす角度が０°、下側偏光板と
上側偏光板のなす角度が９０°に成るように２枚の偏光
板の間にはさみ、下偏光板側から白色光を入射した。２
枚の偏光板を偏光軸が平行になるように配置し、その間
に厚さ５０μｍのＴＡＣフィルムをはさみ、偏光板面に
白色光を入射したときの透過光量をリファレンスとして
求めた透過率は、図２に示したようにほぼ１００％であ
り、本実施例の旋光子は大割した直線偏光の方位を調べ
た全波長域で９０°回転させていることが分かった。

尖施■旦 珂） （ＣＨ：コレステリル基） 上式のポリマーを２０　ｗ　ｔ％含むジメチルホルムア
ミド溶液を用いて、１５ｅｍＸ２３ｅｍのサイズて厚さ
が１００μｍのラビング処理したポリイミド層を有する
２軸延伸ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィル
ム上に、グラビアロールコータ−を用いて塗布し乾燥し
たのち、１００℃×１５分熱処理を行い、次に冷却した
。得られた高分子液晶層（旋光層）の膜厚は２０μｍ、
ねじれ角は７０°、△ｎ−ｄは３．１μｍであった。こ
の旋光層の面と同サイズで厚さ１．１ｆｉのガラス面と
を粘着剤を用いて貼付け２時間放置したのち、配向基板
のＰＥＴフィルムのみを静かに剥がし、旋光層をガラス
板上に転写した。

こうして得られた旋光子を、下側偏光板の透過軸方向と
下側偏光板に接する面の旋光層の分子配向軸方向のなす
角度が０°、下側偏光板と上側偏光板のなす角度が７０
°に成るように２枚の偏光板の間にはさみ、下偏光板例
から白色光を入射した。２枚の偏光板を偏光軸が平行に
なるように配置し、その間に厚さ１．１−のガラス板を
はさみ、偏光板面に白色光を入射したときの透過光量を
リファレンスとして求めた透過率はほぼ１００％であり
、本実施例の旋光子は入射した直線偏光の方位を調へた
全波長域で７０°回転させていることが分かった。

犬胤叢ｌ ？１ｎｈ＝０．０９ 上式のポリマーを１８ｗｔ％含むテトラクロロエタン溶
液を用いて、１５いＸ２３ｃｍのサイズで厚さカ月００
μｍの直接ラビングしたＰＥＥＫフィルム上に、グラビ
アロールコータ−を用いて塗布し乾燥したのち、２００
℃×２５分熱処理を行い、次に冷却した。得られた高分
子液晶層（ｆｉｉｉ：光層）の膜厚は５．３ｍｍ、ねじ
れ角は５５°、△ｎ−ｄは１．１μｍであった。この旋
光層の面と同サイズで厚さ１．１ｍのガラス面とを粘着
剤を用いて貼付け２時間放置したのち、配向基板のＰＥ
ＥＫフィルムのみを静かに剥がし、旋光層をガラス板上
に転写した。

こうして得られた旋光子を、下側偏光板の透過軸方向と
下側偏光板に接する面の旋光層の分子配向軸方向のなす
角度が０°、下側偏光板と下側偏光板のなす角度が５５
°に成るように２枚の偏光板の間にはさみ、下偏光板側
から白色光を入射した。２枚の偏光板を偏光軸が平行に
なるように配置し、その間に厚さ１．１−のガラス板を
はさみ、偏光板面に白色光を入射したときの透過光量を
リファレンスとして求めた透過率は、９５％以上であり
、本実施例の旋光子は入射した直線偏光の方位を調べた
全波長域で５５°回転させていることが分かった。

（発明の効果） 本発明の製造法で得られる旋光性光学素子はねしれネマ
チック液晶構造を完全に固定化して製作されるために、
すべての波長において高精度な旋光性を示し、偏光の方
位の回転角を自在に設定でき、かつ大面積化が容易であ
る。ざらに旋光層のみを他の基板上に転写できるため、
基板の選択の幅が広く他の光学系への絹み込みが極めて
容易で、製造コストの低下、軽量化、薄型化に役立ち、
各種表示素子、光学、光エレクトロニクスなとの分野に
おいて工業的価値が高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１の旋光性光学素子の転写後の
旋光能を示す図である。 第２図は本発明の実施例２の旋光性光学素子の転写後の
旋光能を示す図である。 特許出願人　　日本石油株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）配向基板上に形成された液晶性高分子より成る旋
   光性を有する層を、透光性基板上に転写することを特徴
   とする旋光性光学素子の製造法。
2. （２）液晶性高分子が液晶状態ではねじれネマチック配
   向し、液晶転移点以下の温度ではガラス状態となる液晶
   性高分子であることを特徴とする請求項第１項記載の方
   法。