JPWO2020066910A1 - 積層体の製造方法、光学部材の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、特許文献1では、基板上に、重合性基を有する液晶化合物を重合させてコレステリック液晶層を得る態様が開示されている。
本発明者らは、特許文献1に開示されているコレステリック液晶層の転写性について検討したところ、他の基材との密着性が劣り、転写性が劣っていた。
なお、コレステリック液晶層以外にも、位相差を有する位相差層に関しても、同様の転写性の向上の要望があった。なお、位相差層とは、コレステリック液晶層以外の層であって、面内方向または厚み方向に位相差を有する層を意味する。
また、本発明は、光学部材の製造方法を提供することも課題とする。
仮支持体上に隣接して配置された、光学層と、を含み、
光学層は、コレステリック液晶層および位相差層からなる群から選択される機能層を含み、
光学層中において、機能層が仮支持体から最も離れた位置に配置される、積層体の製造方法であって、
仮支持体上に直接または他の層を介して、重合性基を有する液晶化合物を含む前駆体層を形成する工程と、
前駆体層中の液晶化合物を配向させた後、前駆体層に対して、前駆体層の仮支持体側とは反対側の表面から光を照射して硬化処理を実施し、機能層を得る工程を有し、
前駆体層が、後述する式(1)で表される部分構造を含み、
光照射の際の光が、波長265nmの光を含み、
波長265nmの光の照射量が、5mJ/cm2以上である、積層体の製造方法。
(2) 前駆体層が、さらに界面活性剤を含み、
液晶化合物および界面活性剤の少なくとも一方が、部分構造を有する、(1)に記載の積層体の製造方法。
(3) 機能層がコレステリック液晶層である、(1)または(2)に記載の積層体の製造方法。
(4) 前駆体層が、光照射により螺旋誘起力が変化するキラル剤を含み、
コレステリック液晶層が、厚さ方向で螺旋ピッチが変化している、ピッチグラジエント構造を有する、(3)に記載の積層体の製造方法。
(5) コレステリック液晶層の積分反射スペクトルの半値幅が80nm以上である、(4)に記載の積層体の製造方法。
(6) コレステリック液晶層の走査型電子顕微鏡によって観察される断面において、コレステリック液晶相に由来する明部および暗部の少なくとも一部が波打ち構造を有する、(1)〜(5)のいずれかに記載の積層体の製造方法。
(7) 前駆体層が、他の層を介して仮支持体上に配置されており、
他の層が、コレステリック液晶層である、(1)〜(6)のいずれかに記載の積層体の製造方法。
(8) 機能層であるコレステリック液晶層の螺旋の捩れ方向と、他の層であるコレステリック液晶層の螺旋の捩れ方向とが逆方向である、(7)に記載の積層体の製造方法。
(9) 他の層であるコレステリック液晶層が、厚さ方向で螺旋ピッチが変化している、ピッチグラジエント構造を有する、(7)または(8)に記載の積層体の製造方法。
(10) (1)〜(9)のいずれかに記載の製造方法で得られた積層体中の光学層を直接または他の層を介して基材と接触させて、仮支持体を剥離して、基材と光学層とを含む光学部材を得る工程を有する、光学部材の製造方法。
また、本発明によれば、光学部材の製造方法を提供できる。
本発明の製造方法の第1実施態様は、仮支持体上に直接、前駆体層を形成する態様を表し、本発明の製造方法の第2実施態様は、仮支持体上に他の層を介して、前駆体層を形成する態様を表す。
以下では、まず、第1実施態様について詳述する。
本発明の製造方法の第1実施態様は、後述する工程1−1〜工程2を含む。
以下、各工程の手順について詳述する。
工程1−1は、仮支持体上に直接、重合性基を有する液晶化合物を含む前駆体層を形成する工程である。本工程を実施することにより、硬化処理が施される層である前駆体層が形成される。より具体的には、本工程を実施することにより、図1に示すように、仮支持体10上に直接、前駆体層12が形成される。
以下では、まず、本工程で用いられる部材・材料について詳述する。
仮支持体は、前駆体層を支持する基材であり、後述する光学層と剥離可能に密着する。言い換えれば、仮支持体は、剥離性の支持体である。後述するように、光学層が転写される際には、仮支持体と光学層とに分離される。
なお、(メタ)アクリル系樹脂は、アクリル系樹脂およびメタクリル系樹脂の総称である。
仮支持体が複層構造である場合、仮支持体は、基板と、基板上に配置された樹脂を含む下地層とを含んでいてもよい。下地層(特に、ラビング処理が施されていない下地層)を設けることにより、下地層の表面上に配置されるコレステリック液晶層において後述する波打ち構造が形成されやすくなる。
なお、上記では下地層が仮支持体を構成する層の一例として記載したが、後述するように、下地層を構成する成分によっては、下地層は光学層の一部であってもよい。
基板の厚さは、20〜1000μmが好ましく、40〜500μmがより好ましい。
下地層に含まれる樹脂の種類は特に制限されず、上述した仮支持体を構成する材料が挙げられる。なかでも、下地層に含まれる樹脂としては、(メタ)アクリル系樹脂が好ましい。
下地層の厚さは、0.01〜5.0μmが好ましく、0.05〜3.0μmがより好ましい。
なお、機能層が位相差層である場合、仮支持体として、表面にラビング処理が施された仮支持体を用いてもよい。または、下地層が配向層(例えば、ラビング処理が施された樹脂層)であってもよい。
前駆体層は、仮支持体上に直接配置される層である。なお、後述するように、第2実施態様においては、前駆体層は、仮支持体上に他の層を介して配置される。
前駆体層は、重合性基を有する液晶化合物(以下、「重合性液晶化合物」ともいう。)を含む。
重合性基の種類は特に制限されず、ラジカル重合性基およびカチオン重合性基が挙げられ、(メタ)アクリロイルオキシ基、ビニル基、マレイミド基、アセチル基、スチリル基、アリル基、エポキシ基、および、オキセタン基が挙げられる。
(メタ)アクリロイルオキシ基は、アクリロイルオキシ基およびメタクリロイルオキシ基の総称である。
重合性液晶化合物に含まれる重合性基の数は特に制限されず、1〜6個が好ましく、1〜3個がより好ましい。
液晶化合物は、低分子液晶化合物だけではなく、高分子液晶化合物も用いることができる。
式(1)で表される部分構造は上述した重合性液晶化合物に含まれていてもよいし、他の化合物に含まれていてもよい。他の化合物としては、後述する界面活性剤が挙げられる。
n1は0〜4の整数を表し、n2は0〜4の整数を表す。
なかでも、n1は、0〜2が好ましく、0〜1がより好ましい。n2は、0〜2が好ましく、1がより好ましい。
n1+n2は、4以下を表す。つまり、n1とn2との合計は、4以下である。なかでも、1〜2が好ましく、1が好ましい。
*は、結合位置を表す。
式(A) P1−L1−M−L2−P2
式(A)中、P1およびP2は、それぞれ独立に、水素原子または重合性基を表し、P1およびP2の少なくとも一方は重合性基を表す。重合性基の定義は、上述した通りである。
上記2価の炭化水素基としては、例えば、アルキレン基、アルケニレン基(例:−CH=CH−)、アルキニレン基(例:−C≡C−)、および、アリーレン基(例:フェニレン基)が挙げられる。上記アルキレン基としては、直鎖状、分岐鎖状、および、環状のいずれであってもよい。また、その炭素数は、1〜10が好ましく、1〜6がより好ましく、1〜4がさらに好ましい。
メソゲン基とは、剛直かつ配向性を有する官能基である。メソゲン基としては、棒状のメソゲン基であっても、円盤状のメソゲン基であってもよい。なお、棒状のメソゲン基とは主骨格部が直線的である構造のメソゲン基を意図し、円盤状のメソゲン基とは主骨格部が放射状に広がった構造のメソゲン基を意図する。
メソゲン基の構造としては、より具体的には、芳香環基(芳香族炭化水素環基および芳香族複素環基)および脂環基からなる群から選択される基が、複数個、直接または2価の連結基(例えば、−CO−、−O−、−NRA−(RAは、水素原子、または、アルキル基を表す)、または、これらを組み合わせた基(−CO−O−))を介して連なった構造が挙げられる。
より具体的には、メソゲン基としては、式(B)で表される基が挙げられる。
式(B) −(L3−L4)m−
L3は、置換基を有していてもよい2価の芳香環基、または、置換基を有していてもよい2価の脂環基を表す。
L4は、単結合、−CO−、−O−、−NRA−、または、これらを組み合わせた基(例えば、−CO−O−)を表す。RAは、水素原子またはアルキル基を表す。mは、2以上の整数を表す。
ただし、m個の(L3−L4)で表される単位の少なくとも1つは、式(2)で表される部分構造を表す。
2価の脂環基としては、シクロへキシレン基が挙げられる。
2価の芳香環基、または、2価の脂環基は、さらに置換基を有していてもよい。置換基の定義は、式(1)中のRで表される置換基の定義と同じである。
mは、2〜5の整数が好ましく、2〜3の整数がより好ましい。
重合性液晶化合物は、界面活性剤を含んでいてもよい。
界面活性剤としては、フッ素原子を含む界面活性剤(フッ素系界面活性剤)またはケイ素原子を含む界面活性剤(ケイ素系界面活性剤)が好ましく、フッ素原子を含む界面活性剤がより好ましい。
界面活性剤は、パーフルオロアルキル基を含む置換基を少なくとも2つ有する化合物が好ましい。
パーフルオロアルキル基を含む置換基としては、式(C)で表される基が好ましい。
式(C) CpF2p+1−L5−*
L5は、2価の連結基を表す。2価の連結基の定義は、L1およびL2で表される2価の連結基の定義と同じである。L5としては、−CH2−、−O−、−CO−、および、それらの組み合わせ(例えば、−CO−O−、−O−2価の炭化水素基−、−O−2価の炭化水素基−O−、−(O−2価の炭化水素基)n3−(n3は、2〜10の整数を表す。)、−(O−CO−2価の炭化水素基)n4−(n4は、1〜10の整数を表す。))が好ましい。
pは、1以上の整数を表す。pは、1〜20の整数が好ましく、1〜10の整数がより好ましい。
界面活性剤は、ベンゼン環またはトリアジン環を含むことが好ましい。
界面活性剤の分子量は、3000以下が好ましく、2000以下がより好ましい。下限は特に制限されないが、300以上が好ましい。
界面活性剤としては、式(D)で表される化合物が好ましい。
式(D) (CpF2p+1−L5)q1−Ar1−(L6−L7)r−Ar2−(L5−CpF2p+1)q2
式(D)中、pおよびL5の定義は、上述した通りである。
Ar1は、q1+1価のベンゼン環を表す。上記ベンゼン環は、(CpF2p+1−L5)で表される基以外の置換基を有していてもよい。
Ar2は、q2+1価のベンゼン環を表す。上記ベンゼン環は、(CpF2p+1−L5)で表される基以外の置換基を有していてもよい。
L6は、置換基を有していてもよい2価の芳香環基、または、置換基を有していてもよい2価の脂環基を表す。2価の芳香環基としては、2価の芳香族炭化水素環基(例えば、フェニレン基)、または、2価の芳香族複素環基が挙げられる。なお、2価の芳香環基、または、2価の脂環基は、さらに置換基を有していてもよい。置換基の定義は、式(1)中のRで表される置換基の定義と同じである。
L7は、単結合、−CO−、−O−、−NRA−、または、これらを組み合わせた基(例えば、−CO−O−)を表す。RAは、水素原子またはアルキル基を表す。nは、2以上の整数を表す。
ただし、r個の(L6−L7)で表される単位の少なくとも1つは、式(2)で表される部分構造を表す。
rは、1〜3の整数を表す。なかでも、1または2が好ましい。
q1およびq2は、それぞれ独立に、1〜5の整数を表す。なかでも、1〜3の整数が好ましい。
界面活性剤は、1種単独で使用してもよく、2種以上使用してもよい。
重合開始剤としては、紫外線照射によって重合反応を開始可能な光重合開始剤が好ましい。光重合開始剤としては、例えば、α−カルボニル化合物、アシロインエーテル、α−炭化水素置換芳香族アシロイン化合物、多核キノン化合物、フェナジン化合物、オキサジアゾール化合物、および、オキシムエステル構造を有する化合物が挙げられる。
前駆体層が重合開始剤を含む場合、前駆体層中での重合開始剤の含有量は特に制限されないが、重合性液晶化合物全質量に対して、0.1〜20質量%が好ましく、1〜8質量%がより好ましい。
重合開始剤は、1種単独で使用してもよく、2種以上使用してもよい。
キラル剤の種類は、特に制限されない。キラル剤は液晶性であっても、非液晶性であってもよい。キラル剤は、一般に不斉炭素原子を含む。ただし、不斉炭素原子を含まない軸性不斉化合物または面性不斉化合物を、キラル剤として用いることもできる。軸性不斉化合物または面性不斉化合物としては、例えば、ビナフチル、ヘリセン、パラシクロファン、および、これらの誘導体が挙げられる。キラル剤は、重合性基を有していてもよい。
キラル剤としては、光照射により螺旋誘起力が変化するキラル剤(以下、「感光性キラル剤」ともいう。)が好ましい。例えば、光照射により螺旋誘起力が低下するキラル剤、および、光照射により螺旋誘起力が増加するキラル剤が挙げられる。
キラル剤の螺旋誘起力(HTP)は、下記式(X)で表される螺旋配向能力を示すファクターである。
式(X) HTP=1/(螺旋ピッチの長さ(単位:μm)×前駆体層中におけるキラル剤濃度(質量%))[μm-1]
螺旋ピッチの長さとは、コレステリック液晶相の螺旋構造のピッチP(=螺旋の周期)の長さをいい、液晶便覧(丸善株式会社出版)の196ページに記載の方法で測定できる。
光照射によって構造変化する光反応部位の例としては、フォトクロミック化合物(内田欣吾、入江正浩、化学工業、vol.64、640p,1999、内田欣吾、入江正浩、ファインケミカル、vol.28(9)、15p,1999)等が挙げられる。また、上記構造変化とは、光反応部位への光照射により生ずる、分解、付加反応、異性化、および2量化反応等を意味し、上記構造変化は不可逆的であってもよい。また、キラル部位としては、例えば、野平博之、化学総説、No.22液晶の化学、73p:1994に記載の不斉炭素等が相当する。
なお、光異性化部位は、光照射によって構造変化する光反応部位に該当する。
前駆体層の形成方法は特に制限されないが、前駆体層の膜厚の制御が容易である点から、所定の成分を含む前駆体層形成用組成物を仮支持体上に塗布して、仮支持体上に前駆体層を形成する方法が好ましい。
前駆体層形成用組成物に含まれる成分としては、上述した前駆体層に含まれ得る成分が挙げられる。
なお、前駆体層形成用組成物は、溶媒を含んでいてもよい。溶媒としては、水および有機溶媒が挙げられる。有機溶媒としては、N,N−ジメチルホルムアミド等のアミド類;ジメチルスルホキシド等のスルホキシド類;ピリジン等のヘテロ環化合物;ベンゼンおよびヘキサン等の炭化水素;クロロホルムおよびジクロロメタン等のアルキルハライド類;酢酸メチル、酢酸ブチルおよびプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート等のエステル類;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノンおよびシクロペンタノン等のケトン類;テトラヒドロフランおよび1,2−ジメトキシエタン等のエーテル類が挙げられる。
工程2は、前駆体層中の液晶化合物を配向させた後、前駆体層に対して、前駆体層の仮支持体側とは反対側の表面から光を照射して硬化処理を実施し、機能層を得る工程である。より具体的には、前駆体層中の液晶化合物を配向させた後、図2に示すように、前駆体層12の仮支持体10側とは反対側の表面12aから、白抜き矢印で示すように、光を照射して、前駆体層12に対して硬化処理を施す。その結果、図3に示すように、仮支持体10上に、機能層14が形成され、積層体18Aが得られる。なお、上述したように、機能層14の仮支持体10側とは反対側の表面14a付近においては、光フリース転位によりフェノール性水酸基が多く存在し、機能層14の表面14a側の他の基材に対する密着が向上している。
以下、本工程の手順について詳述する。
なお、液晶化合物の配向状態は使用される成分によって異なり、前駆体層がキラル剤を含む場合、液晶化合物はコレステリック配向する。また、仮支持体として配向層を含む仮支持体を用い、かつ、前駆体層にキラル剤が含まれない場合、液晶化合物はホモジニアス配向する。
前駆体層に照射される光は、波長265nmの光を含む。波長265nmの光を前駆体層に照射することにより、上述した光フリース転位が進行する。
波長265nmの光の照射量は、5mJ/cm2以上であり、光フリース転位がより良好に進行し、光学層の転写性がより向上する点で、10mJ/cm2以上が好ましく、20mJ/cm2以上がより好ましい。上限は特に制限されないが、生産性の点で、500mJ/cm2以下が好ましく、150mJ/cm2以下がより好ましい。
波長365nmの光の照射量は、前駆体層の硬化がより良好に進行する点から、20mJ/cm2以上が好ましく、50mJ/cm2以上がより好ましい。上限は特に制限されないが、生産性の点で、1500mJ/cm2以下が好ましい。
後述するように、機能層の仮支持体側とは反対側の表面には光フリース転位に由来するフェノール性水酸基が多く存在する。よって、機能層の仮支持体側とは反対側の表面を基材と接触させた後、仮支持体を剥離することによって、機能層を基材上に転写できる。
例えば、感光性キラル剤として光照射より螺旋誘起力が低下するキラル剤を用いた場合、形成されるコレステリック液晶層においては仮支持体側から反対側に向かって、螺旋ピッチが、漸次、大きくなっている。すなわち、コレステリック液晶層においては、仮支持体側から反対側に向かって、選択反射波長(すなわち選択的に反射する光の波長帯域)が、漸次、長波長になる。
上記のような構造が得られる理由を以下に述べる。
通常、前駆体層に照射される光は、前駆体層の形成材料によって吸収される。従って、前駆体層に光を照射した場合には、光の照射量は、前駆体層側から仮支持体側に向かって、漸次、少なくなる。すなわち、キラル剤のHTPの低下量は、前駆体層側から仮支持体側に向かって、漸次、小さくなる。そのため、HTPが大きく低下した仮支持体側とは反対側の領域では、螺旋の誘起が小さいので螺旋ピッチが長くなり、HTPの低下が小さい仮支持体側の領域では、キラル剤が、本来、有するHTPで螺旋が誘起されるので、螺旋ピッチが短くなる。
すなわち、この場合には、コレステリック液晶層は、仮支持体側とは反対側では長波長の光を選択的に反射し、仮支持体側では、上方に比して短波長の光を選択的に反射する。従って、厚さ方向で螺旋ピッチが変化するPG構造のコレステリック液晶層を用いることにより、広い波長帯域の光を選択的に反射できる。
例えば、感光性キラル剤として光照射より螺旋誘起力が低下するキラル剤を用いた場合、露光マスクなどを用い、感光性キラル剤の螺旋誘起力を低下させる波長の光照射量をパターニングすることで、面内に螺旋ピッチのパターニングを施すことができる。この場合、光照射量の多い場所では、長波長の光を選択的に反射し、光照射量の少ない場所では、短波長の光を選択的に反射する、コレステリック液晶層を形成できる。さらに、前駆体層を硬化する波長の光を照射することで、硬化処理を実施することが好ましい。
すなわち、後述する方法によって積分反射率を測定すると、波長を横軸にした山型(上に凸型)である積分反射率のスペクトル波形が得られる。このときの積分反射率の最大値と最小値の平均反射率(算術平均)を求め、波形と平均反射率との2交点の2つの波長のうち、短波側の波長の値をλα(nm)、長波側の波長の値をλβ(nm)とし、下記式により算出する。
選択反射波長=(λα+λβ)/2
半値幅=(λβ−λα)
ここで、拡散反射性が低く、鏡面反射性(正反射性)の強い試料の場合は、積分反射率の積分反射スペクトルの波形が鋸歯状に乱れる場合がある。このような場合は、上述した鏡面反射率のスペクトル波形にて、鏡面反射率の最大値と最小値の平均反射率(算術平均)を求め、波形と平均反射率との2交点の2つの波長のうち、短波側の波長の値をλα(nm)、長波側の波長の値をλβ(nm)として、上述の式により選択反射波長を算出すればよい。
別の方法として、Axometrix社のAxoscan等で、試料の透過スペクトルを測定することで、選択反射波長および半値幅を測定する方法が例示される。透過スペクトルを測定すると、波長を横軸にした谷型(下に凸型)である透過スペクトル波形が得られる。このときの透過率の最大値と最小値の平均反射率(算術平均)を求め、波形と平均透過率の2交点の2つの波長のうち、短波側の波長の値をλα(nm)、長波側の波長の値をλβ(nm)とすることで、上述した式により、選択反射波長および半値幅を算出する。
なお、波長λにおける積分反射率は、コレステリック液晶層面に光が入射するように、分光光度計(日本分光社製、V−550)に大型積分球装置(日本分光社製、ILV−471)を取り付けたものを用いて、光トラップによって測定すればよい。
コレステリック液晶層は、SEMで観察した断面において、コレステリック液晶相に由来する明部および暗部の少なくとも一部が波打ち構造を有することが好ましい。
すなわち、コレステリック液晶層は、コレステリック液晶構造を有し、螺旋軸とコレステリック液晶層の表面とのなす角が周期的に変化する構造を有する層であることが好ましい。言い換えれば、コレステリック液晶層は、コレステリック液晶構造を有し、コレステリック液晶構造はSEMにて観測されるコレステリック液晶層の断面図において、明部Bと暗部Dとの縞模様を与え、暗部がなす線の法線とコレステリック液晶層の表面となす角が周期的に変化する層であることが好ましい。
好ましくは、波打ち構造とは、縞模様を成す明部Bまたは暗部Dの連続線において、コレステリック液晶層の平面に対する傾斜角度の絶対値が5°以上である領域Mが少なくとも1つ存在し、かつ、領域Mを面方向に挟んで最も近い位置にある、傾斜角度が0°の山または谷が特定される構造である。
傾斜角度0°の山または谷とは、凸状、凹状を含むが、傾斜角度0°であれば、階段状および棚状の点も含む。波打ち構造は、縞模様の明部Bまたは暗部Dの連続線において、傾斜角度の絶対値が5°以上である領域Mと、それを挟む山または谷とが、複数、繰り返すのが好ましい。
先にも述べたが、図4に示すように、コレステリック液晶層14Aの断面をSEMで観察すると、明部Bと暗部Dとの縞模様が観察される。すなわち、コレステリック液晶層14Aの断面では、厚さ方向に明部Bと暗部Dとを交互に積層した層状構造が観察される。
コレステリック液晶層14Aでは、明部Bと暗部Dの繰り返し2回分が、螺旋ピッチに相当する。このことから、コレステリック液晶層すなわち反射層の螺旋ピッチは、SEM断面図から測定できる。明部Bと暗部Dの繰り返し2回分とは、すなわち、明部2つ分、および、暗部2つ分である。
コレステリック液晶層14Aにおいては、明部Bおよび暗部Dが波打ち構造(アンジュレーション構造)を有するため、コレステリック液晶層14Aの法線方向から光が入射されると、液晶化合物の螺旋軸が傾いている領域があるため、入射光の一部が斜め方向に反射される。
つまり、コレステリック液晶層14Aにおいて、明部Bと暗部Dとが波打ち構造を有することにより、拡散反射性の高い反射層が実現できる。
配向処理を施さない下地層にコレステリック液晶層を形成すると、液晶化合物に対する配向規制力が全くないために、下地層の物性に応じて、下地層の表面において、液晶化合物の配向方向が様々な方向になる。このような状態でコレステリック液晶層を形成すると、コレステリック液晶相を構成する液晶化合物の螺旋軸が様々な方向を向き、その結果、明部Bと暗部Dの縞模様が、波打ち構造となる。
本発明の製造方法の第2実施態様は、上述したように、仮支持体上に他の層を介して、前駆体層を形成する態様を表す。
本発明の製造方法の第2実施態様は、以下の工程1−2および工程2を含む。
工程1−2:仮支持体上に他の層を介して、重合性基を有する液晶化合物を含む前駆体層を形成する工程
工程2:前駆体層中の液晶化合物を配向させた後、前駆体層に対して、前駆体層の仮支持体側とは反対側の表面から光を照射して硬化処理を実施し、機能層を得る工程
第2実施態様は、他の層を介して前駆体層を形成している点以外は、第1実施態様と同じであるため、以下ではその説明を省略し、以下では主に両者の相違点について説明する。
他の層の種類は特に制限されず、例えば、コレステリック液晶層および位相差層が挙げられる。上記層以外にも、他の層としては、上述した下地層、接着剤層、および、粘着剤層が挙げられる。なお、後述するように、仮支持体上に配置される他の層は、光学層の一部として仮支持体上から剥離され、基材に転写される。
他の層がコレステリック液晶層である場合は、コレステリック液晶層は上述したPG構造を有していてもよい。また、コレステリック液晶層の走査型電子顕微鏡によって観察される断面において、コレステリック液晶相に由来する明部および暗部の少なくとも一部が波打ち構造を有していてもよい。
また、他の層がコレステリック液晶層であり、かつ、機能層がコレステリック液晶層である場合、他の層であるコレステリック液晶層の螺旋の捩れ方向と、機能層であるコレステリック液晶層の螺旋の捩れ方向とは、逆方向であってもよいし、同じ方向であってもよいが、反射特性に優れる点で、逆方向が好ましい。
さらに、他の層がコレステリック液晶層であり、かつ、機能層がコレステリック液晶層である場合、他の層であるコレステリック液晶層の選択反射波長と、機能層であるコレステリック液晶層の選択反射波長との間の差は、400nm以下であることが好ましい。
第1実施態様および第2実施態様のいずれにおいても、光学層中において、機能層が仮支持体から最も離れた位置に配置される。
また、上述したように、機能層の仮支持体側とは反対側の表面には光フリース転位に由来するフェノール性水酸基が多く存在する。
従って、光学層の表面(具体的には、機能層の仮支持体側とは反対側の表面)を直接または他の層を介して基材と接触させた後、仮支持体を剥離することによって、基材と光学層とを含む光学部材を得ることができる。より具体的には、図3に示す積層体18Aにおいては、光学層にも該当する機能層14の表面14aを直接または他の層を介して基材と接触させた後、仮支持体10を剥離することによって、基材と光学層とを含む光学部材を得ることができる。また、図5に示す積層体18Bにおいては、機能層14と他の層16とからなる光学層20の表面20aを直接または他の層を介して基材と接触させた後、光学層20と仮支持体10との間の界面において、仮支持体10を剥離することによって、基材と光学層とを含む光学部材を得ることができる。なお、図5の形態では、光学層が2層である態様について述べたが、光学層は3層以上であってもよく、光学層は仮支持体上に隣接して配置される単層または複層の層に該当する。光学層を3層以上にする方法としては、仮支持体上に2層の他の層を介して前駆体層を形成する方法が挙げられる。
上記他の層としては、上述したように、コレステリック液晶層、位相差層、下地層、接着剤層、および、粘着剤層が挙げられる。なお、仮支持体上に他の層が配置される場合、他の層は光学層の一部として、基材上に転写される。
機能層を透過する光を利用する素子は特に制限されず、撮像素子およびセンサー等、様々な素子が挙げられる。この際、例えば、本発明の製造方法で作製した積層体を、SCフィルタ(富士フイルム社製)およびIRフィルタ(富士フイルム社製)等の光学フィルタに貼合して、仮支持体を剥離して、機能層を加飾シートとして利用してもよい。これにより、撮像素子およびセンサー等の素子の受光波長に合わせた加飾が可能となる。
画像表示素子は、公知の画像表示素子が、各種、利用可能である。一例として、液晶表示素子および有機エレクトロルミネッセンス表示素子等が例示される。
(下地層1の作製)
厚さ50μmの基材として、PET(ポリエチレンテレフタレート)(コスモシャインA4100、東洋紡(株)製)を用意し、透明支持体1として使用した。なお、透明支持体1は、いわゆる仮支持体に該当する。
透明支持体1の易接着層のない面上に、下記の組成の下地層塗布液1を#3.6のワイヤーバーコーターで塗布した。その後、下地層塗布液1が塗布された透明支持体1を45℃で60秒間乾燥し、25℃にて紫外線照射装置を用いて、上記乾燥処理が施された透明支持体1に500mJ/cm2の紫外線を照射して、下地層付き透明支持体1を作製した。
KAYARAD PET30(日本化薬(株)製) 100質量部
IRGACURE 907 (チバガイギー社製) 3.0質量部
カヤキュアーDETX(日本化薬(株)製) 1.0質量部
下記構造の界面活性剤F1 0.01質量部
メチルイソブチルケトン 243質量部
25℃に保温された容器中にて、下記に示す成分を攪拌して、コレステリック液晶層用塗布液Ch1を調製した。
メチルエチルケトン 125.0質量部
シクロヘキサノン 18.7質量部
下記の棒状液晶化合物の混合物 100.0質量部
IRGACURE 907 (チバガイギー社製) 0.0375質量部
カヤキュアーDETX(日本化薬(株)製) 0.0125質量部
下記構造のカイラル剤B 6.06質量部
上記構造の界面活性剤F1 0.027質量部
下記構造の界面活性剤F2 0.067質量部
25℃に保温された容器中にて、下記に示す成分を攪拌して、コレステリック液晶層用塗布液Ch2を調製した。
メチルエチルケトン 132.4質量部
シクロヘキサノン 19.8質量部
上記棒状液晶化合物の混合物 100.0質量部
カヤキュアーDETX(日本化薬(株)製) 0.5質量部
以下構造のカイラル剤C 11.87質量部
上記構造の界面活性剤F1 0.027質量部
上記構造の界面活性剤F2 0.067質量部
コレステリック液晶層Ch2の紫外線照射を、フィルタを介さずに、波長365nmの照射量が50mJ/cm2、波長265nmの照射量が3.8mJ/cm2である高圧水銀ランプの紫外線照射とする以外は比較例1と同様にして、コレステリック液晶層Ch2を作製し、比較例2の積層体を作製した。
コレステリック液晶層Ch2の紫外線照射を、フィルタを介さずに、波長365nmの照射量が100mJ/cm2、波長265nmの照射量が7.7mJ/cm2である高圧水銀ランプの紫外線照射とする以外は比較例1と同様にして、コレステリック液晶層Ch2を作製し、実施例1の積層体を作製した。
コレステリック液晶層Ch2の紫外線照射を、フィルタを介さずに、波長365nmの照射量が500mJ/cm2、波長265nmの照射量が38.3mJ/cm2である高圧水銀ランプの紫外線照射とする以外は比較例1と同様にして、コレステリック液晶層Ch2を作製し、実施例2の積層体を作製した。
実施例、比較例で作製した各積層体を用いて、評価を行った結果を下記表に示す。
なお、実施例1および2においては、転写されるべき光学層としては、下地層、コレステリック液晶層Ch1およびコレステリック液晶層Ch2を含む。
転写用基材として、PET(コスモシャインA4100、東洋紡(株)製)を用意し、粘着剤(SK−2057、綜研化学(株)製)を介して、積層体のコレステリック液晶層Ch2が粘着剤に接するように貼合し、毎分5mのスピードで180度の方向に透明支持体1を剥離したときの欠陥数を、下記観点で評価した。結果を表1に示す。
A:剥離不良による欠陥が平米あたり0〜1個。
B:剥離不良による欠陥が平米あたり2〜5個。
C:剥離不良による欠陥が平米あたり6個以上。
ここで、透明支持体1と下地層との界面で剥がれ残りなく剥離するものを剥離不良による欠陥が平米あたり0個とする。剥離不良による欠陥とは、透明支持体1と下地層との界面ではなく、他の界面(例えば、粘着剤とコレステリック液晶層Ch2との界面)で剥離してしまい、転写されるべき光学層が透明支持体1側に残ってしまった部分のことを指す。
「照射量265nm(mJ/cm2)」欄は、波長265nmの光の照射量を表す。
「PG構造」欄は、得られたコレステリック液晶層のPG構造の有無を表し、コレステリック液晶層がPG構造を有する場合を「A」、有さない場合を「B」として表す。
「波打ち構造」欄は、得られたコレステリック液晶層の波打ち構造の有無を表し、コレステリック液晶層が波打ち構造を有する場合を「A」、有さない場合を「B」として表す。
なかでも、波長265nmの光の照射量が10mJ/cm2以上である場合、より効果が優れることが確認された。
12 前駆体層
14 機能層
14A コレステリック液晶層
16 他の層
18A,18B 積層体
20 光学層
Claims (10)
- 仮支持体と、
前記仮支持体上に隣接して配置された、光学層と、を含み、
前記光学層は、コレステリック液晶層および位相差層からなる群から選択される機能層を含み、
前記光学層中において、前記機能層が前記仮支持体から最も離れた位置に配置される、積層体の製造方法であって、
前記仮支持体上に直接または他の層を介して、重合性基を有する液晶化合物を含む前駆体層を形成する工程と、
前記前駆体層中の前記液晶化合物を配向させた後、前記前駆体層に対して、前記前駆体層の仮支持体側とは反対側の表面から光を照射して硬化処理を実施し、前記機能層を得る工程を有し、
前記前駆体層が、式(1)で表される部分構造を含み、
前記光照射の際の光が、波長265nmの光を含み、
前記波長265nmの光の照射量が、5mJ/cm2以上である、積層体の製造方法。
- 前記前駆体層が、さらに界面活性剤を含み、
前記液晶化合物および前記界面活性剤の少なくとも一方が、前記部分構造を有する、請求項1に記載の積層体の製造方法。 - 前記機能層がコレステリック液晶層である、請求項1または2に記載の積層体の製造方法。
- 前記前駆体層が、前記光照射により螺旋誘起力が変化するキラル剤を含み、
前記コレステリック液晶層が、厚さ方向で螺旋ピッチが変化している、ピッチグラジエント構造を有する、請求項3に記載の積層体の製造方法。 - 前記コレステリック液晶層の積分反射スペクトルの半値幅が80nm以上である、請求項4に記載の積層体の製造方法。
- 前記コレステリック液晶層の走査型電子顕微鏡によって観察される断面において、コレステリック液晶相に由来する明部および暗部の少なくとも一部が波打ち構造を有する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の積層体の製造方法。
- 前記前駆体層が、前記他の層を介して前記仮支持体上に配置されており、
前記他の層が、コレステリック液晶層である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の積層体の製造方法。 - 前記機能層である前記コレステリック液晶層の螺旋の捩れ方向と、前記他の層であるコレステリック液晶層の螺旋の捩れ方向とが逆方向である、請求項7に記載の積層体の製造方法。
- 前記他の層であるコレステリック液晶層が、厚さ方向で螺旋ピッチが変化している、ピッチグラジエント構造を有する、請求項7または8に記載の積層体の製造方法。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載の製造方法で得られた積層体中の前記光学層を直接または他の層を介して基材と接触させて、仮支持体を剥離して、前記基材と前記光学層とを含む光学部材を得る工程を有する、光学部材の製造方法。
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