KR100632031B1 - 광학소자, 광학소자의 제조방법, 및 광학소자의 열처리방법 - Google Patents

Abstract

중합성 액정재료를 경화시켜서 그의 액정 규칙성을 유지하고, 기재와의

밀착성이 우수한 광학소자를 제조하는 방법이 개시되어 있다. 이 방법은, 배향능을 갖는 기재를 조제하는 공정과, 이 기재 위에 적어도 중합성 액정재료를 함유하는 액정층형성용 조성물을 적층하고, 소정의 액정 규칙성을 갖는 액정층을 형성하는 공정과, 상기 액정층에 활성방사선을 조사해서 광학기능층으로 하는 광학기능층형성공정과, 이 광학기능층에 대해서 액정층을 중합(가교)시키기 전의 등방층 이상의 온도에서 열처리를 행하는 열처리 공정을 포함해서 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

광학소자, 광학소자의 제조방법, 및 광학소자의 열처리방법 {OPTICAL DEVICE, OPTICAL DEVICE MANUFACTURING METHOD, AND METHOD FOR HEAT TREATING OPTICAL DEVICE}

본 발명은 배향능을 갖는 기재 위에 중합성 액정재료가 중합되어서 이루어지는 광학소자에 있어서, 특히 기재와 밀착성이 극히 높은 광학소자의 제조방법에 관한 것이다.

근년에, 중합성 액정재료를 중합시킴으로써 얻어지는 광학소자가 제안되고 있다(예를 들면, 특개평 13-100045호 공보, 특개평 10-508882호 공보). 이와 같은 광학소자는, 액정이 갖는 특성을 중합에 의해 고정화해서 필름으로서 사용할 수 있는 잇점을 갖는 것으로, 여러 가지의 용도로의 전개가 기대되고 있다.

이들의 위상차 필름 등의 광학소자에 대해서, 특개평 5-2109호 공보에는, 내열성이 우수한 연신 위상차 필름이 개시되어 있고, 또한 특개평 5-142510호 공보에는, 내열성이 우수한 열중합하는 액정성 고분자로 이루어지는 광학소자가 개시되어 있다. 또한, 특개평 13-133628호 공보에는, 내열성이 우수한 고분자 액정 및 가교성 물질을 함유하는 액정재료로 이루어지는 편광 회절성 필름이 개시되어 있다.

그렇지만, 이와 같은 중합성 액정재료를 중합시켜서 얻어지는 광학소자는, 배향능을 갖는 기재와의 밀착성이 부족하다고 하는 문제가 있다, 따라서, 이와 같은 광학소자를 취급함에 있어서는 극히 신중히 행할 필요가 있고, 이와 같은 광학 소자를 사용해서, 예를 들면 화상처리장치를 제조하는 제조공정에 있어서, 그 취급이 번잡하다고 하는 문제가 있다.

또한, 연신 위상차 필름은, 100℃ 이상, 특히 120℃ 이상으로 되면, 위상차량이 변화하고, 따라서, 차량용 LCD 등에 사용하는 경우에 표시얼룩 등의 문제가 있다.

본 발명은, 상기 문제점을 감안해서 만들어진 것이고, 액정규칙성을 갖는 상태에서 중합성 액정재료를 경화시켜서 이루어지는 광학소자의 제조방법에 있어서, 기재와의 밀착성이 우수한 광학소자를 얻을 수 있는 광학소자의 제조방법을 제공하는 것을 주목적으로 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 광학소자의 제조방법은, 배향능을 갖는 기재를 조정하는 공정과, 상기 기재 위에 적어도 중합성 액정재료를 함유하는 액정층 형성용 조성물을 적층하여, 소정의 액정규칙성을 갖는 액정층을 형성하는 공정과, 상기 액정층에 활성 방사선을 조사해서, 광학기능층으로 하는 광학기능 형성공정과, 상기 광학기능층에 대해서 액정층을 중합(가교) 시키기 전에 등방층 이상의 온도에서 열처리를 행하는 열처리 공정을 포함해서 이루어지는 것이다.

본 발명의 바람직한 태양으로서는, 상기 열처리 공정의 온도범위가 80°~ 120℃이어도 좋다. 한편, 열처리 공정의 온도범위가 180°~ 260℃ 이어도 좋다. 본 발명에 있어서는, 이와 같이 중합성 액정재료를 중합해서 얻어지는 광학기능층을 소정의 온도에서 열처리함으로써, 광학기능층과 지지재와의 밀착성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 배향능을 갖는 기재가, 투명기판과 상기 투명기판 위에 형성된 배향막으로 이루어진 것인 것이 바람직하다. 이와 같은 배향막과의 밀착성을 향상시킬 수 있는 점에 본 발명의 잇점이 있고, 또한 배향막을 별도로 형성하는 구성으로 함으로써, 배향 방향의 자유도를 극히 높은 것으로 할 수 있기 때문이다.

한편, 상기 배향능을 갖는 기재가, 연신 필름이어도 좋다. 본 발명에 있어서는, 이와 같은 연신 필름과 광학기능층과의 밀착성을 개량한 것이고, 또한, 이와 같이 배향능을 갖는 기재를 연신 필름으로 함으로써 기재의 형성이 용이하고, 공정상 간편하게 된다고 하는 잇점을 갖기 때문이다.

본 발명의 태양으로서는, 상기 중합성 액정재료가, 중합성 모노머이고, 소정의 액정규칙성이 네마틱 규칙성 또는 스멕틱 규칙성(smectic regularity)이어도 좋다. 이와 같은 광학기능층은 위상차층으로서 기능하는 것이고, 위상차기능을 필요로 하는, 예를 들면 λ/4 위상차판 등의 여러 가지의 용도에 사용하는 것이 가능하기 때문이다.

또한, 바람직하기는, 상기 중합성 액정재료가 중합성 모노머 및 중합성 키랄제이고, 소정의 액정규칙성이 콜레스테릭 규칙성(cholesteric regularity)이다. 이와 같은 광학기능층은, 원편광 제어층으로서 사용할 수 있고, 예를 들면 컬러 필터 등의 여러 가지의 용도에 사용하는 것이 가능하기 때문이다.

또한, 상기 액정층 형성용 조성물에 광중합 개시제가 함유되어 있는 것이 바람직하다. 활성 조사선을 조사해서 중합을 행할 때에, 광중합 개시제를 사용함으로써, 중합이 촉진되어 균질한 광학기능층을 얻는 것이 가능하기 때문이다.

또한, 상기 액정층 형성용 조성물이, 용매를 사용한 액정층 형성용 도포액인 것이 바람직하다. 이와 같이, 액정층 형성용 도포액을 사용하는 방법이, 예를 들면 드라이 필름화하는 방법이나 용융 도포하는 방법 등의 다른 방법과 비교하면, 공정상 용이하기 때문이다.

또한, 상기 열처리의 시간이 1분 ~ 60분 범위 내인 것이 바람직하다. 상술한 범위 내의 시간으로 가열하는 것이, 밀착성 향상의 관점에서 바람직하기 때문이다.

본 발명의 태양으로서는, 광학기능층 형성공정 후, 상기 배향능을 갖는 기재 위에 형성된 광학기능층을 피전사재 위에 전사하는 전사공정을 갖는 것이어도 좋다. 예를 들면, 다른 기능을 갖는 피전사재 위에 광학기능층이 필요한 경우 등에 있어서는, 광학기능층을 피전사재에 전사하는 전사공정을 행하는 것도 가능하다. 이 경우, 전사 후에 상술한 열처리공정을 행함으로써, 피전사재와 광학기능층과의 밀착성이 양호한 광학소자로 할 수가 있다.

또한, 상기 열처리공정 후에, 또한 보호층 형성공정을 행하는 것이 바람직하다. 열처리공정을 행함으로써 밀착성을 향상시키는 것이 가능하지만, 더욱 높은 밀착성이 요구되는 경우는, 이와 같은 보호층을 형성하는 것이 바람직하기 때문이다.

또한, 상기 중합성 액정재료가, 중합성 액정 모노머와 중합성 키랄제를 함유하는 것이고, 이 중합성 키랄제 분자가 양 말단에 중합성 관능기를 갖는 것이 바람직하다. 이와 같이, 중합성 액정 모노머 분자 및 중합성 키랄제의 양 말단에 중합성 관능기를 갖고 있으면, 인접하는 상기 모노머 분자의 양 말단이 삼차원 네트워크적으로 중합(가교)해서, 보다 내열성이 높은 광학소자를 얻을 수 있다.

또한, 상기 열처리 공정 후에, 또한 보호층 형성공정을 행할 수도 있다. 이와 같이 보호층을 형성함으로써, 광학소자의 표면을 보호할 수 있다.

본 발명의 다른 태양으로서 광학소자는, 지지재와 상기 지지재 위에 중합성 액정재료가 소정의 액정규칙성을 갖고 경화되어서 이루어지는 광학기능층을 갖는 광학소자에 있어서, 상기 광학기능층과 지지재와의 밀착성이, JISK5400(1990) 8.5에서 규정하는 바둑판눈금 테이프 박리시험에 있어서, 6점 이상 되는 밀착성을 갖는 것을 특징으로 하는 것이다. 종래의 중합성 액정재료를 경화시켜서 이루어지는 광학기능층은, 지지재와의 밀착성이 극히 부족한 것이였다. 따라서, 상술한 범위의 밀착성은 종래의 것에서는 달성할 수 없는 범위이고, 충분히 종래의 것에 대한 우위성을 갖는 것이다.

바람직한 태양으로서는, 상기 지지재가 배향능을 갖는 기재이다. 전사공정이 행해지지 않는 경우는, 광학기능층은 배향능을 갖는 기재 위에 형성되며, 이 배향능을 갖는 기재와 광학기능층과의 밀착성도 양호하게 하기 때문이다.

또한, 상기 배향능을 갖는 기재가, 투명기판과 상기 투명기판 위에 형성된 배향막으로 이루어지는 것인 것이 바람직하다. 이와 같은 배향막을 갖는 기재에 있어서도, 광학기능층과의 밀착성을 충분한 범위로 하는 것이 가능하기 때문이다.

한편, 상기 배향능을 갖는 기재가, 연신 필름이어도 좋다. 기재가 연신 필름이어도 충분한 밀착성을 얻을 수 있기 때문이다.

또한, 상기 지지재가, 피전사 기재이고, 상기 피전사 기재가 투명기판인 것이 바람직하다. 전사공정이 행해진 경우는, 지지재는 피전사 기재로 되지만, 이 때 피전사 기재로서는 투명기판이 적합하게 사용되기 때문이다.

본 발명의 바람직한 태양으로서는, 상기 중합성 액정재료가, 중합성 액정 모노머이고, 상기 소정의 액정 규칙성이 네마틱 규칙성 또는 스멕틱 규칙성이고, 상기 광학기능층이 위상차층이다. 이와 같은 위상차층을 갖는 광학소자를 사용하는 경우에 있어서, 지지재와 위상차층과의 밀착성은 중요하기 때문이다.

또한, 상기 중합성 액정재료가, 중합성 모노머 및 중합성 키랄제이고, 소정의 액정 규칙성이 콜레스테릭 규칙성이고, 상기 광학기능이 선택 반사층 및/또는 위상차층인 것이 바람직하다. 이와 같은 콜레스테릭층, 즉 콜레스테릭 규칙성을 가진 상태에서 고정화된 층은, 원편광 제어층 또는 위상차층으로서 기능하는 것이므로, 이 경우도 기재와의 밀착성은 극히 중요하기 때문이다.

또한, 상기 중합성 액정재료가, 중합성 액정 모노머를 함유하는 것이고, 이 중합성 액정 모노머 분자가 양 말단에 중합성 관능기를 갖는 것이어도 좋다. 이와 같이, 중합성 액정 모노머 분자의 양 말단에 중합성 관능기를 갖고 있으면, 인접하는 이 모노머 분자의 양 말단이 삼차원 네트워크적으로 중합(가교)해서, 보다 내열성이 높은 광학소자를 얻을 수 있다.

또한, 상기 중합성 액정재료가 중합성 액정 모노머와 중합성 키랄제를 함유하는 것이고, 이 중합성 키랄제 분자가 양 말단에 중합성 관능기를 갖는 것이어도 좋다. 이와 같이, 중합성 키랄제 분자의 양 말단에 중합성 관능기를 갖고 있으면, 인접하는 상기 분자의 양 말단이 삼차원 네트워크적으로 중합(가교)해서, 보다 내열성이 높은 광학소자를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 광학소자의 제조방법의 일부를 나타낸 공정을 도시한 것이다. 도 중에서, (1)은 투명기재를, (2)는 배향막을, (3)은 기재를 나타낸다.

도 2는 본 발명의 광학소자의 제조방법의 일부를 나타낸 공정을 도시한 것이다. 도 중에서, (4)는 액정층을 나타낸다.

도 3은 본 발명의 광학소자의 제조방법의 일부를 나타낸 공정을 도시한 것이다. 도 중에서, (5)는 자외선 조사를 나타낸다.

도 4는 본 발명의 광학소자의 제조방법의 일부를 나타낸 공정을 도시한 것이다 도 중에서, (6)은 광학기능층을 나타낸다.

도 5는 본 발명의 광학소자의 제조방법의 일부를 나타낸 공정을 도시한 것이다. 도 중에서, (7)은 열을, (8)은 광학소자를 나타낸다.

도 6은 본 발명의 광학소자의 제조방법의 일부를 나타낸 공정을 도시한 것이다.

도 7은 본 발명의 광학소자의 제조방법의 다른 태양의 일부를 나타낸 공정을 도시한 것이다.

도 8은 본 발명의 광학소자의 제조방법의 다른 태양의 일부를 나타낸 공정을 도시한 것이다. 도 중에서, (9)는 피전사재를 나타낸다.

도 9는 본 발명의 광학소자의 제조방법의 다른 태양의 일부를 나타낸 공정을 도시한 것이다.

도 10은 본 발명의 광학소자의 제조방법의 다른 태양의 일부를 나타낸 공정을 도시한 것이다.

도 11은 본 발명의 광학소자의 제조방법의 다른 태양의 일부를 나타낸 공정을 도시한 것이다.

발명을 실시하기 위한 최량의 형태

이하, 본 발명의 광학소자의 제조방법에 대해서 설명하고, 다음에 본 발명의 제조방법을 일예로 해서 얻을 수 있는 광학소자에 대해서 설명한다.

<광학소자의 제조방법>

본 발명의 광학소자의 제조방법은, 배향능을 갖는 기재를 조제하는 공정과, 상기 기판 위에 적어도 중합성 액정재료를 함유하는 액정형성용 조성물을 적층하여, 소정의 액정 규칙성을 갖는 액정층을 형성하는 공정과, 상기 액정층에 활성 방사선을 조사해서 광학기능층으로 하는 광학기능층 형성공정과, 상기 광학기능층에 대해서 80°~ 120℃ 또는 180°~ 260℃의 범위 내의 온도에서 열처리를 행하는 열처리 공정을 포함해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 광학소자의 제조방법은, 중합성 액정재료를 함유하는 액정층 형성용 조성물을 기재 위에 적층해서 액정층을 형성하고, 여기에 활성 방사선을 조사함으로써, 액정층 내의 중합성 액정재료를 경화시켜서 광학기능층을 형성한 후, 상술한 범위의 열처리를 행하는 점에 특징을 갖는 것이고, 이 열처리에 의해 광학기능층과 지지재(이하, 여기서 말하는 지지재라 함은, 상기 기재 및 후술하는 피전사재를 함유하는 개념인 것으로 한다)와의 밀착성을 향상시키는 것이다.

본 발명에 있어서 열처리 공정에 의한 밀착성의 향상은, 이하의 이유에 의한 것으로 생각되어진다. 즉, 예를 들면 배향능을 갖는 기재나 투명기판 등의 다른 지지재 표면은, 적잖은 요철을 갖는 것이다. 이와 같은 지지재 표면에 있어서 광학기능층에 상술한 범위 내의 열을 가함으로써, 광학기능층을 형성하는 재료가 연화해서 이 요철에 따라서 변형하는 것으로 추정된다. 이것에 의해, 지지재와 광학적 기능층과의 밀착성이 향상하는 것으로 생각되어진다.

또한, 함유되는 광중합 개시제에 기인하는 생성물이나, 광중합개시제 잔사가 밀착을 저해하고 있는데, 이들이 본 발명의 열처리 공정에 있어서 제거되는 점도 밀착성 향상에 기여하는 것인 것으로 추정된다.

이하, 도면을 사용해서 본 발명의 일예를 설명한다. 도 1 내지 도 6은, 본 발명의 광학소자의 제조방법의 일예를 나타낸 것이다.

이 예에서는, 우선 투명기판(1) 위에 배향막(2)이 형성된 배향능을 갖는 기재(3)가 형성된다(기재 조제 공정, 도 1 참조).

다음에, 이 배향능을 갖는 기재(3) 위에, 중합성 액정재료와 광중합 개시제를 용제 중에 용해시킨 액정층 형성용 도포액을 도포하고, 용제를 건조·제거하고, 액정상을 나타내는 온도를 유지함으로써 액정층(4)을 형성한다(액정층 형성공정, 도 2 참조). 이 액정층은 배향막(2)의 작용에 의해 액정 규칙성을 갖는 것으로 된다.

그리고, 상기 액정규칙성을 갖는 액정층(4)에 대해서 자외선(5)을 조사함으로써 액정층(4)내의 중합성 액정재료를 중합시켜, 액정층(4)을 광학기능층(6)으로 한다(광학기능층 형성공정, 도 3 및 도 4 참조).

다음에, 이와 같이 기재(3) 위에 광학기능층(6)이 형성된 광학소자(8)를, 예를 들면 오븐 중에 유지해서 소정의 온도로 유지함으로써, 열(7)을 가해 열처리를 행한다(열처리공정, 도 5 참조).

이것에 의해, 열처리가 가해져, 배향막(2)과 광학기능층(6)과의 밀착성이 양호한 광학소자(8)를 얻을 수 있다.

도 7 내지 도 11은, 본 발명의 광학소자의 제조방법의 다른 예를 나타낸 것이다. 도 7은, 이미 상기 도 3에 나타낸 자외선광을 조사하는 광학기능층 형성공정이 종료하여, 투명기재(1) 위에 배향막(2)이 형성된 기재(3) 위에, 광학기능층 (6)이 형성된 상태를 나타낸 것이다. 이 예에서는, 이 광학기능층(6)의 표면측에 피전사재(9)를 배치하여(도 8 참조), 광학기능층(6)을 피전사재(9) 위에 전사하는 전사공정(도 9 참조)이 행해진다.

피전사재(9)에 전사된 광학기능층(6)은, 마찬가지로, 예를 들면 오븐 중에 유지해서 소정의 온도로 유지함으로써, 열(7)을 가해, 열처리가 행해진다(열처리공정, 도 10 참조). 그리고, 피전사재(9)와 광학기능층(6)과의 밀착성이 향상한 광학소자(8)를 얻을 수 있다(도 11 참조).

이하, 상술한 예에 나타낸 바와 같은 본 발명의 광학소자의 제조방법에 대해서, 각 공정마다 상세히 설명한다.

1. 기재 조제 공정

본 발명의 광학소자를 제조함에 있어서는, 우선 배향능을 갖는 기재가 준비된다. 이와 같은 배향능을 갖는 기재로서는, 기재 자체가 배향능을 갖는 것인 경우와, 도 1에 나타낸 바와 같이 투명기판(1) 위에 배향막(2)이 형성되어 배향능을 갖는 기재(3)로서 기능하는 경우를 들 수가 있다. 이하, 각각을 제 1 실시태양 및 제 2 실시태양으로서 설명한다.

a. 제 1 실시태양

이 실시태양은, 기재 자체가 배향능을 갖는 태양이고, 구체적으로는 기재가 연신 필름인 경우를 들 수가 있다. 이와 같이 연신 필름을 사용함으로써, 이 연신방향에 따라서 액정재료를 배향시키는 것이 가능하다. 따라서, 기재의 조제는, 단지 연신 필름을 준비함으로써 행할 수 있기 때문에, 공정상 극히 간편하다고 하는 잇점을 갖는다. 이와 같은 연신 필름으로서는, 시판 중인 연신 필름을 사용하는 것도 가능하고, 또한 필요에 따라서 여러 가지의 재료의 연신 필름을 형성하는 것도 가능하다.

구체적으로는, 폴리카보네이트계 고분자, 폴리알릴레이트나 폴리에틸렌테레프탈레이트와 같은 폴리에스테르계 고분자, 폴리이미드계 고분자, 폴리술폰계 고분자, 폴리에테르술폰계 고분자, 폴리스티렌계 고분자, 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀계 고분자, 폴리비닐알콜계 고분자, 초산셀룰로스계 고분자, 폴리염화비닐계 고분자, 폴리메틸메타크릴레이트계 고분자 등의 열가소성 폴리머 등으로 이루어지는 필름이나 액정 폴리머로 이루어지는 필름 등을 들 수가 있다.

본 발명에 있어서는, 그 중에서도 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름이 연신 배율의 범위 폭이 넓은 점, 또한 입수하기 쉬움 등의 관점에서 바람직하게 사용된다.

본 발명에 사용되는 연신 필름의 연신율로서는, 배향능을 발휘할 수 있는 정도의 연신율이면 특히 한정되는 것은 아니다. 따라서, 2축 연신 필름이어도 2축 사이에서 연신율이 다른 것이면 사용하는 것이 가능하다.

이 연신율은, 사용하는 재료에 따라 크게 달라지며, 특히 한정되는 것은 아니지만, 일반적으로는 150 ~ 300% 정도의 것을 사용하는 것이 가능하며, 바람직하기는 200 ~ 250%의 것이 사용된다.

b. 제 2 실시태양

제 2 실시태양은, 상기 배향능을 갖는 기재가 투명기판과 투명기판 위에 형성된 배향막으로 이루어지는 태양이다.

이 실시태양에 있어서는, 배향막을 선택함으로써, 비교적 넓은 범위의 배향 방향을 선택하는 것이 가능하다는 잇점을 갖는다. 또한, 투명기판 위에 도포하는 배향막 형성용 도포액의 종류를 선택함으로써, 여러 가지의 배향 방향을 실현하는 것이 가능하고, 또한 보다 효과적인 배향을 행할 수 있다.

이 실시태양에 사용되는 배향막은, 통상 액정표시장치 등에 있어서 사용되는 배향막을 적합하게 사용하는 것이 가능하며, 일반적으로는 폴리이미드계나 폴리비닐알콜계의 배향막을 라빙처리한 것이 적합하게 사용된다. 또한, 광배향막을 사용하는 것도 가능하다.

또한, 이 실시태양에 사용되는 투명기판으로서는, 투명재료에 의해 형성된 것이라면 특히 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 석영유리, 파이렉스(등록상표)유리, 합성석영판 등의 가요성이 없는 투명한 강성재, 또는 투명수지 필름, 광학용 수지판 등의 가요성을 갖는 투명한 가요성재를 사용할 수 있다.

2. 액정층 형성공정

본 발명에 있어서는, 다음에 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 배향능을 갖는 기재(3) 위에 액정층(4)을 형성한다.
본 발명에 있어서 이 액정층은 중합성 액정재료로 형성된 것이고, 여러 가지의 액정 규칙성을 갖는 액정상을 채택할 수 있는 층이라면 특히 한정되지 않는다.

그리고, 이와 같은 액정층을 형성하는 방법으로서는, 중합성 액정재료를 함유하는 액정층 형성용 조성물을 기재 위에 적층하여, 액정층 형성용 층을 형성한다. 이 액정층 형성용 층을 형성하는 방법으로서는, 예를 들면 드라이 필름 등을 미리 형성하고 이것을 액정층 형성용 층으로 하여 이것을 기재 위에 적층하는 방법이나, 액정층 형성용 조성물을 용해시켜서 이것을 기재 위에 도포하는 방법 등을 채용하는 것도 가능하지만, 본 발명에 있어서는, 액정층 형성용 조성물을 용매에 용해하고, 이것을 기재 위에 도포하고, 용매를 제거함으로써 액정층 형성용 층을 형성하는 것이 바람직하다. 이것은, 다른 방법과 비교해서 공정상 간편하기 때문이다.

이 때, 도포하는 방법으로서는, 스핀 코팅법, 로울 코팅법, 슬라이드 코팅법, 프린트법, 침지인상법, 커튼 코팅법(다이 코팅법) 등을 들 수가 있다.

이와 같이 액정층 형성용 도포액을 도포한 후, 용매를 제거하지만, 이 용매의 제거방법으로서는, 예를 들면, 감압제거 또는 가열제거, 또한 이들을 조합시키는 방법 등에 의해 행해진다. 용매가 제거됨으로써, 액정층 형성용 층이 형성된다.

본 발명에 있어서는, 이와 같이해서 형성된 액정층 형성용 층의 층 내의 중합성 액정재료를 기재 표면의 배향능에 의해, 액정 규칙성을 갖는 상태로 해서 액정층으로 한다. 이것은, 통상은 중합성 액정재료를 액정상을 채택할 수 있는 온도까지 온도를 올리고, 그 온도로 유지하는 등의 방법에 의해 행해진다.

이하, 우선 본 발명에 사용되는 중합성 액정재료 및 이것을 함유하는 액정층 형성용 조성물, 나아가, 상술한 액정상 형성용 도포액에 대해서 설명한다.

[중합성 액정재료]

본 발명에서 사용되는 중합성 액정재료로서는, 중합성 액정 모노머, 중합성 액정 올리고머 및 중합성 액정 고분자를 들 수가 있다. 이와 같은 중합성 액정재료는, 통상, 그 자체가 네마틱 규칙성 또는 스멕틱 규칙성을 갖는 것이 사용되지만, 특히 이것에 한정되는 것은 아니고, 중합성 액정재료가 콜레스테릭 규칙성을 갖는 것이어도 좋다. 단, 분자의 양 말단에 중합성 관능기가 있는 것이, 내열성이 좋은 광학소자를 얻을 수 있으므로 바람직하다. 이 콜레스테릭 규칙성을 부여하기 위하여는, 상기 중합성 액정재료 자체가 네마틱 규칙성 또는 스멕틱 규칙성을 나타내는 경우는, 또한 중합성 키랄제를 사용해도 좋다. 이하, 각각에 대해서 설명한다.

(1) 중합성 액정재료

본 발명에 사용되는 중합성 액정재료로서는, 상술한 바와 같이 중합성 액정 모노머, 중합성 액정 올리고머나 중합성 액정 고분자 등을 들 수가 있다. 이와 같은 중합성 액정재료로서는, 이들 만으로 액정상을 형성한 경우에 네마틱 규칙성, 스멕틱 규칙성 또는 콜레스테릭 규칙성을 갖는 액정상을 형성할 수 있는 중합성 액정재료이면 특히 한정되는 것은 아니지만, 분자의 양 말단에 중합성 관능기가 있는 것이 내열성이 좋은 광학소자를 얻을 수 있으므로 바람직하다.

이와 같은 중합성 액정재료의 일예로서는, 예를 들면 하기 일반식(1)으로 나타내는 화합물(I)이나 하기에 나타낸 화합물을 들 수가 있다. 화합물(I)로서는, 일반식(1)에 포함되는 화합물의 2종을 혼합해서 사용하는 것도 가능하다.

중합성 액정재료로서는, 일반식(1)에 포함되는 화합물이나 하기 화합물의 2종 이상을 혼합해서 사용할 수도 있다.

화합물(I)을 나타내는 일반식(1)에 있어서, R¹ 및 R²는 각각 수소 또는 메틸기를 나타내고, X는 염소 또는 메틸기인 것이 바람직하다. 또한, 화합물(I)의 스페이서인 알킬렌기의 사슬 길이를 나타내는 a 및 b는, 2 ~ 9의 범위인 것이 액정성을 발현시킬 수 있으므로 바람직하다.

상술한 예에서는, 중합성 액정 모노머의 예를 들었지만, 본 발명에 있어서 는, 중합성 액정 올리고머나 중합성 액정 고분자 등을 사용하는 것도 가능하다. 이와 같은 중합성 액정 올리고머나 중합성 액정 고분자로서는, 종래 제안되어 있는 것을 적당히 선택해서 사용하는 것이 가능하다.

(2) 키랄제

본 발명에 있어서는, 상기 광학소자가 원편광 제어 광학소자, 즉 광학기능층이 콜레스테릭층이고, 또한 중합성 액정재료가 네마틱 규칙성 또는 스멕틱 규칙성을 갖는 것을 사용한 경우는, 상기 중합성 액정재료에 더해서 키랄제를 첨가하는 것이 필요하게 된다.

본 발명에 사용되는 중합성 키랄제라 함은, 광학활성인 부위를 갖는 저분자화합물이고, 분자량 1500 이하의 화합물을 의미한다. 키랄제는 주로 화합물(I)이 발현하는 (+)의 일축 네마틱 규칙성에 나선피치를 유발시키는 목적으로 사용된다. 이 목적이 달성되는 한, 화합물(I)이나 상기 화합물과 용액상태 또는 용융상태에서 서로 용해하여, 상기 네마틱 규칙성을 취할 수 있는 중합성 액정재료의 액정성을 손상시키는 것이 없이, 여기에 소망의 나선피치를 유발시킬 수 있는 것이라면, 하기에 나타낸 키랄제로서의 저분자 화합물의 종류는 특히 한정되지 않지만, 분자의 양말단에 중합성 관능기가 있는 것이 내열성이 좋은 광학소자를 얻을 수 있으므로 바람직하다. 액정에 나선피치를 유발시키기 위하여 사용하는 키랄제는, 적어도 분자 중에 얼마간의 키랄리티(chirality)를 갖고 있는 것이 필수이다. 본 발명의 액정성 조성물에 함유시키는 광학활성인 부위를 갖는 키랄제에는, 나선피치를 유발하는 효과가 큰 키랄제를 선택하는 것이 바람직하며, 구체적으로는 일반식 (2),(3) 또는 (4)으로 나타내지는 바와 같은 분자 내에 비대칭축을 갖는 저분자 화합물(Ⅱ)의 사용이 바람직하다.

키랄제(Ⅱ)를 나타내는 일반식(2),(3) 또는 (4)에 있어서, R⁴는 수소 또는 메틸기를 나타낸다. Y는 상기에 나타낸 구조식(i) ~ (xxiv) 중 임의의 1개이지만, 그 중에서도 구조식 (i),(ii),(iii),(v) 및 (vii) 중 어느 하나인 것이 바람직하다. 또한, 알킬렌기의 사슬 길이를 나타내는 c 및 d는 2 ~ 9의 범위인 것이 바람 직하다. c 및 d가 2 미만 또는 10이상이면, 액정성이 발현하기 어렵게 된다.

본 발명의 중합성 액정재료에 배합되는 키랄제의 양은, 나선피치 유발능력이나 최종적으로 얻어지는 원편광 제어 광학소자의 콜레스테릭성을 고려해서 최적치가 결정된다. 구체적으로는, 사용하는 중합성 액정재료에 의해 크게 다른 것이지만, 중합성 액정재료의 합계량 100 질량부당 1 ~ 20 질량부의 범위에서 선택된다. 이 배합량이 상기 범위보다도 적은 경우에는, 중합성 액정재료에 충분한 콜레스테릭성을 부여할 수 없는 경우가 있고, 한편, 상기 범위를 초과하는 경우는, 분자의 배향이 저해되어, 활성 방사선에 의해서 경화시킬 때에 악영향을 미칠 가능성이 있다.

본 발명에 있어서는, 이와 같은 키랄제로서는, 특히 중합성을 갖는 것이 필수는 아니다. 그러나, 얻어지는 광학기능층의 열안정성 등을 고려하면, 상술한 중합성 액정재료와 중합하여, 콜레스테릭 규칙성을 고정화하는 것이 가능한 중합성의 키랄제를 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 분자의 양 말단에 중합성 관능기가 있는 것이, 내열성이 좋은 광학소자를 얻을 수 있으므로 바람직하다.

(액정층 형성용 조성물)

본 발명에 있어서는, 상기 중합성 액정재료에 또한 중합시에 필요한 광중합개시제 등의 성분이 가해진 것을 액정층 형성용 조성물로 한다. 이와 같은 액정층형성용 조성물에 첨가할 수 있는 재료에 대해서 설명한다.

(1) 광중합 개시제

본 발명에 있어서는, 상술한 중합성 액정재료에, 광중합 개시제가 첨가되어 있는 것이 바람직하다. 예를 들면, 전자선 조사에 의해 중합성 액정재료를 중합시킬 때에는 광중합 개시제가 불필요한 경우는 있지만, 일반적으로 사용되고 있는, 예를 들면 자외선(UV) 조사에 의한 경화의 경우에 있어서는, 통상 광중합 개시제가 중합촉진을 위하여 사용되기 때문이다.

또한, 광중합 개시제 외에 증감제를 본 발명의 목적이 손상되지 않는 범위에서 첨가하는 것도 가능하다.

이와 같은 광중합 개시제의 첨가량으로서는, 일반적으로 0.5 ~ 10질량%의 범위에서 본 발명의 중합성 액정재료에 첨가할 수 있다.

(2) 기타 첨가제

본 발명에 사용되는 액정층 형성용 조성물에는, 본 발명의 목적을 손상하지 않는 범위 내에서, 상기 이외의 화합물을 첨가할 수 있다. 첨가할 수 있는 화합물로서는, 예를 들면 다가알콜과 일염기산 또는 다염기산을 축합해서 얻어지는 폴리에스테르 프리폴리머에, (메타)아크릴산을 반응시켜서 얻어지는 폴리에스테르(메타)아크릴레이트; 폴리올기와 2개의 이소시아네이트기를 갖는 화합물을 서로 반응시킨 후, 그 반응생성물에 (메타)아크릴산을 반응시켜서 얻어지는 폴리우레탄(메타)아크릴레이트; 비스페놀A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지,노볼락형 에폭시 수지, 폴리카본산 폴리글리시딜 에스테르, 폴리올 폴리글리시딜 에테르, 지방족 또는 지환식 에폭시 수지, 아민에폭시 수지, 트리페놀메탄형 에폭시 수지, 디히드록시 벤젠형 에폭시 수지 등의 에폭시 수지와, (메타)아크릴산을 반응시켜서 얻어지는 에폭시(메타)아크릴레이트 등의 광중합성 화합물; 아크릴기나 메타크릴기를 갖는 광중합성의 액정성 화합물 등을 들 수가 있다.

본 발명의 액정성 조성물에 대한 이들 화합물의 첨가량은, 본 발명의 목적이 손상되지 않는 범위에서 선택되고, 일반적으로는 본 발명의 액정성 조성물의 40중량% 이하, 바람직하기는 20중량% 이하이다. 이들 화합물의 첨가에 의해, 본 발명의 액정성 조성물은 경화성이 향상하여, 경화막의 기계강도가 증대하여, 액정의 안정성이 개선된다.

(액정층 형성용 도포액)

본 발명에 있어서는, 상술한 바와 같이 액정층을 형성할 즈음에 액정상 형성용 도포액을 도포하고, 건조하는 방법이 바람직하다. 이 액정층 형성용 도포액은, 상술한 액정층 형성용 재료를 용매에 용해시킨 것이고, 필요에 따라서 계면활성제 등이 첨가된다. 이하, 각각에 대해서 설명한다.

(1) 용매

상기 액정층 형성용 도포액에 사용되는 용매로서는, 상술한 중합성 액정재료 등을 용해하는 것이 가능한 용매이고, 또한 배향능을 갖는 기재상의 배향능을 저해하지 않는 용매라면 특히 한정되는 것은 아니다.

구체적으로는, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, n-부틸벤젠, 디에틸벤젠, 테트랄린 등의 탄화수소류, 메톡시벤젠, 1,2-디메톡시벤젠, 디에틸렌글리콜디메틸에테르 등의 에테르류, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논, 2,4-펜탄디온 등의 케톤류, 초산에틸, 에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, γ-부티로락톤 등의 에스테르류, 2-피롤리돈, N-메틸-2-피롤리돈, 디메틸포름아미드, 디메틸아세토아미드 등의 아미드계 용매, 클로로포름, 디클로로메탄, 사염화탄소, 디클로로에탄, 테트라클로로에탄, 트리클로로에틸렌, 테트라클로로에틸렌, 클로로벤젠, 오르토디클로로벤젠 등의 할로겐계 용매, t-부틸알콜, 디아세톤알콜, 글리세린, 모노아세틴, 에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 헥실렌글리콜, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브 등의 알콜류, 페놀, 파라클로로페놀 등의 페놀류 등을 1종 또는 2종 이상 사용하는 것이 가능하다.

단일 종의 용매를 사용한 것만으로는, 중합성 액정재료 등의 용해성이 불충분하기도 하고, 배향능을 갖는 기판이 침식되는 경우가 있다. 그러나, 2종 이상의 용매를 혼합사용함으로써, 이러한 문제점을 회피할 수 있다. 상기한 용매 중, 단독용매로서 바람직한 것은, 탄화수소계 용매와 글리콜모노에테르아세테이트계 용매이고, 혼합용매로서 바람직한 것은 에테르류 또는 케톤류와, 글리콜류와의 혼합계이다. 용액의 농도는, 액정성 조성물의 용해성이나 제조하고자 하는 원편광 제어 광학소자의 막두께에 의존하기 때문에 일괄적으로는 규정할 수 없지만, 통상은 1 ~ 60중량%, 바람직하기는 3 ~ 40중량%의 범위로 조정된다.

(2) 계면활성제

또한, 상기 액정층 형성용 도포액에는, 도포를 용이하게 하기 위하여 계면활성제 등을 첨가할 수 있다. 첨가할 수 있는 계면활성제를 예시하면, 이미다졸린, 사급암모늄염, 알킬아민옥사이드, 폴리아민 유도체 등의 양이온계 계면활성제, 폴리옥시에틸렌-폴리옥시프로필렌 축합물, 일급 또는 이급 알콜에톡실레이트, 알킬페놀에톡실레이트, 폴리에틸렌글리콜 및 그의 에스테르, 라우릴황산나트륨, 라우릴황산암모늄, 라우릴황산아민류, 알킬치환방향족술폰산염, 알킬인산염, 지방족 또는 방향족 술폰산 포르말린 축합물 등의 음이온계 계면활성제, 라우릴아미도프로필베타인, 라우릴아미노초산 베타인 등의 양성계 계면활성제, 폴리에틸렌글리콜 지방산 에스테르류, 폴리옥시에틸렌알킬아민 등의 비이온계 계면활성제, 퍼플루오로알킬술폰산염, 퍼플루오로알킬카본산염, 퍼플루오로알킬에틸렌옥시드 부가물, 퍼플루오로알킬트리메틸암모늄염, 퍼플루오로알킬기·친수성기 함유 올리고머, 퍼플루오로알킬·친유기 함유 올리고머-퍼플루오로알킬기 함유 우레탄 등의 불소계 계면활성제 등을 들 수가 있다.

계면활성제의 첨가량은, 계면활성제의 종류, 중합성 액정재료의 종류, 용매의 종류, 또한 용액을 도포하는 배향능을 갖는 기재의 종류에도 의하지만, 통상은 용액에 함유되는 액정성 조성물의 10중량ppm ~ 10중량%, 바람직하기는 100중량ppm ~ 5중량%, 더욱 바람직하기는 0.1 ~ 1중량%의 범위이다.

(액정 규칙성)

본 발명에 있어서는, 상기 중합성 액정재료가 소정의 액정 규칙성을 가짐으로써 액정층으로 된다.

여기서, 이 액정 규칙성은, 네마틱 규칙성, 스멕틱 규칙성 및 콜레스테릭 규칙성이 있다. 광학소자가 위상차층 적층체인 경우는, 상기 광학기능층은 네마틱 규칙성 또는 스멕틱 규칙성을 갖는 것이다. 한편, 광학소자가 원편광 제어 광학소자인 경우는, 콜레스테릭 규칙성을 갖는 것이다.

상기 규칙성은, 기본적으로는 사용하는 중합성 액정재료가 스스로 나타내는 액정 규칙성, 및 키랄제를 사용하는지 여부에 의해 결정되는 것이다.

이와 같은 액정 규칙성은, 배향능을 갖는 기재 위에, 상술한 중합성 액정재료 및 필요에 따라서 첨가되는 중합성 키랄제로 이루어지는 액정층 형성용 층을 형성하고, 액정상으로 되는 온도로 유지함으로써 얻어지는 것이다.

3. 광학기능층 형성공정

본 발명에 있어서는, 상술한 액정층 형성공정에 있어서 형성된 중합성 액정재료를 주성분으로 하는 액정층에 활성조사선을 조사함으로써, 액정층을 그의 액정 규칙성을 갖는 상태에서 경화시킴으로써, 여러 가지의 광학적 기능을 갖는 광학기능층을 형성할 수 있다.

이 때, 조사하는 활성방사선은, 중합성 액정재료나 중합성 키랄제 등을 중합시키는 것이 가능한 방사선이면 특히 한정되는 것은 아니지만, 통상은 파장이 250 ~ 450nm인 조사광이 사용된다.

조사강도는, 액정층을 형성하고 있는 중합성 액정재료의 조성이나 광중합개시제의 다과에 의해서 적당히 조정되어 조사된다.

4. 전사공정

본 발명에 있어서는, 필요에 따라서, 상기 광학기능층 형성공정 후, 상기 배향능을 갖는 기재 위에 형성된 광학기능층을 피전사재 위에 전사하는 공정을 갖는 것이어도 좋다.

이것은, 광학기능층을 다른 층과 조합해서 사용하는 경우이거나, 광학기능층은 가요성이 없는 기재 위에 형성하는 것이 바람직하나 사용시에는 가요성이 있는 필름 표면에서 사용하고 싶은 경우 등의 필요에 따라서 행해진다.

전사는, 상술한 광학기능층 형성공정에서 형성된 광학기능층의 표면에 피전사재 표면을 접촉시킴으로써 행해진다(도 8 및 도 9 참조).

이 때 전사방법으로서는, 예를 들면 피전사재 표면 또는 상기 광학기능층 표면에 접착층을 미리 형성해 두고 이 접착력에 의해 전사하는 방법, 기재 위의 배향막 등을 이박리성(易剝離性)으로 해두는 방법 등을 들 수가 있다.

또한, 유효한 방법으로서는, 광학기능층의 피전사재가 접촉하는 측의 표면의 표면경도를 기재측의 표면경도보다도 낮게 되도록 형성하고, 이 상태에서 전사를 행하는 방법이나, 광학기능층의 상기 피전사재측 표면의 잔존 이중결합율이, 상기 기재측의 것보다도 높게 되도록 형성하고, 이 상태에서 전사를 행하는 방법 등을 들 수가 있다. 이와 같이, 광학기능층에 있어서 표면측의 중합도를 기재측의 중합도보다 낮게 형성하는 방법으로서는, 산소의 존재 하에서 중합속도가 저하하는 산소 의존성을 갖는 광중합 개시제를 상기 중합성 액정재료에 사용하여, 표면측에만 산소가 접촉하는 조건 하에서 중합시키는 방법 등을 들 수가 있다.

이 공정에 있어서 사용되는 피전사재로서는, 사용되는 광학소자의 용도에 따라서 적당히 선택되는 것이지만, 일반적으로는 광학소자이기 때문에 투명한 재료, 즉 투명기판이 적합하게 사용된다.

이 투명기판에 관해서는, 상기 1. 기재 조제 공정란에서 설명한 것과 동일하므로, 여기서 설명은 생략한다.

5. 열처리공정

본 발명에 있어서는, 상기 광학기능층 형성공정 후, 또는 전사공정 후, 열처리공정을 행하는 것에 특징을 갖는 것이다.

즉, 본 발명의 광학소자의 열처리방법은, 상술한 기재 조제 공정에 있어서 조제된 기재와, 이 기재 위에 상술한 광학기능층 형성공정에 의해 형성된 광학기능층을 갖는 광학소자에 대해서, 또는 전사공정이 행해진 경우는, 피전사재 및 그 표면에 전사된 광학기능층을 갖는 광학소자에 대해서, 전사측의 기재가 TAC 필름 등의 경우는 80°~ 120℃의 온도 내의 범위에서, 또한, 전사측의 기재가 유리의 경우는 180°~ 240℃의 범위 내, 바람직하기는 190°~ 230℃의 범위 내, 특히 바람직하기는 200°~ 220℃의 범위 내의 온도에서 열처리가 행해지는 점에 특징을 갖는다.

본 발명에 있어서는, 상기 온도 범위보다 낮은 온도에서 열처리가 행해진 경우는, 밀착성이 충분하지 않으므로 바람직하지 않고, 상기 온도 범위보다 높은 온도에서 열처리가 행해진 경우는 광학기능층 또는 기재, 또한 피전사재 등에 손상을 줄 가능성이 있으므로 바람직하지 않다.

본 발명에 있어서는, 상기 범위에서 열처리를 행하는 시간, 구체적으로는 광학적 기능층이 상기 온도 범위 내로 된 때로부터의 경과시간이 1 ~ 60분, 바람직하기는 3 ~ 45분, 특히 바람직하기는 5 ~ 30분 범위 내의 시간인 것이 바람직하다. 상술한 시간보다 짧은 열처리시간의 경우는, 지지재와 광학기능층과의 밀착성이 충분하지 않으므로 바람직하지 않고, 상기 범위보다 긴 시간 열처리를 행한 경우는, 광학기능층 및 지지재 중 어느 것에 열의 열화(熱劣化)를 줄 가능성이 있으므로 바람직하지 않기 때문이다.

이와 같은 열처리는, 일반적인 오븐 등의 열처리용 기구를 이용해서 행하는 것이 가능하다.

6. 기타 공정

본 발명에 있어서는, 상술한 제조공정 후에, 필요에 따라서 여러 가지의 공정을 행하는 것이 가능하다.

구체적으로는, 상기 광학기능층 위에 보호층을 형성하는 공정을 행해도 좋다. 이와 같이 보호층을 형성함으로써, 광학기능층과 지지재와의 밀착성이 아직 불충분한 경우에서도, 보호층에 의해 보강되므로 광학소자로서 사용할 수 있기 때문이다.

이와 같은 보호층은, 보호층 형성용 도포액을 도포함으로써 형성하는 것이 가능하며, 아크릴계, 에폭시계 등의 수지재료가 통상 사용되고 있다.

<광학소자>

본 발명의 광학소자는, 지지재와 상기 지지재 위에 중합성 액정재료가 소정의 액정 규칙성을 갖고 경화되어서 이루어지는 광학기능층을 갖는 광학소자에 있어서, 상기 광학기능층과 지지재와의 밀착성이, JISK5400(1990)8.5에서 규정하는 바둑판눈금 테이프 박리시험에 있어서, 6점 이상인 밀착성을 갖는 것을 특징으로 하는 것이고, 이 밀착성은 8점 이상, 특히 10점 이상인 것이 더욱 바람직한 것이다.

본 발명의 광학소자는, 광학기능층과 지지재와의 사이에 상술한 바와 같은 밀착성을 갖는 것이므로, 화상처리장치 등에 사용함에 있어서 취급이 용이하게 된다. 또한, 종래의 중합성 액정재료를 경화시켜서 이루어지는 광학기능층은, 극히 지지재와의 밀착성이 부족한 것이고, 상술한 범위의 밀착성은 종래의 것에서는 달성할 수 없는 범위이다. 따라서, 충분히 종래의 것에 대하여 우위성을 갖는 것으로 된다.

상기 바둑판눈금 테이프 박리시험은, 시험편 위의 도막을 관통해서 시험판의 본 바탕면에 도달하기 까지의 흠집(切傷)을, 예리한 칼로 새기고, 또한 테이프를 접착시킨 후 벗겨내어서, 도막의 본 바탕에 대한 부착성이 좋은지 여부를 추정하는 시험으로, 상세는 상술한 바와 같이 JISK5400(1990)8.5에 규정된 것이다.

이하, 이와 같은 광학소자에 대해서 각 요소마다 설명한다.

1. 지지재

본 발명에서 말하는 지지재라 함은, 배향능을 갖는 기재, 또는 전사공정에 의해 광학기능층이 전사된 경우는 피전사재를 나타내는 것이다.

여기서 배향능을 나타내는 기재에 관한 설명은, 상기「광학소자의 제조방법」란에서 설명한 것과 동일하므로, 여기에서 설명은 생략한다.

한편, 피전사재는 표면에 배향능을 갖지 않는 기재 위에 광학기능층을 사용한 경우에, 상기 「광학소자의 제조방법」란에서 설명한 바와 같이, 배향능을 갖는 기재 위로부터 피전사재에 광학기능층을 전사시키는 경우가 있고, 이와 같은 경우에 지지재로서 피전사재가 사용된다. 이 피전사재에 대한 설명도 상술한 바와 같으므로, 여기에서 설명은 생략한다.

2. 광학기능층

본 발명의 광학소자는, 지지재 위에 중합성 액정재료가 소정의 액정 규칙성을 갖고 경화된 광학기능층이 형성되어 이루어지는 것이다. 이 광학기능층은 액정 규칙성을 갖는 고분자를 구성하는 중합성 액정재료로 이루어지는 것이다.

상기 중합성 액정재료 및 액정 규칙성에 관한 설명은, 상기 「광학소자의

제조방법」란에서 설명한 것과 동일하므로, 여기에서 설명은 생략한다.

3. 광학소자의 구체예

본 발명의 광학소자의 구체예로서는, 광학기능층이 위상차층인 경우의 위상차층 적층체 및 광학기능층이 콜레스테릭층인 원편광 제어 광학소자를 들 수가 있다. 이하, 각각에 대해서 설명한다.

(위상차층 적층제)

광학소자가 위상차층 적층체인 경우로서는, 본 발명에 있어서는 지지재와 상기 지지재에 중합성 액정재료가 네마틱 규칙성 또는 스멕틱 규칙성을 갖고 경화된 위상차층을 갖는 위상차층 적층체에 있어서, 지지재와 광학기능층이 상술한 바와 같은 범위 내의 밀착정도로 밀착해 있는 것이다.

이와 같이, 본 발명의 광학소자에 있어서는, 지지재와 광학기능층이 충분히

밀착해 있으므로, 이것을 광학기기에 사용할 때에도, 그 취급이 용이하여, 여러 가지의 용도에 사용하는 것이 가능하게 된다.

(원편광 제어 광학소자)

광학소자가 원편광 제어 광학소자인 경우로서는, 본 발명에 있어서는, 지지재와 상기 지지재 위에 종합성 액정재료가 콜레스테릭 규칙성을 갖고 경화된 콜레스테릭층을 갖는 원편광 제어 광학소자에 있어서, 지지재와 광학기능층이 상술한 바와 같은 범위 내의 밀착 정도로 밀착해 있는 것이다.

이 경우도, 상기 위상차층 적층체의 경우와 동일하게, 지지재와 광학기능층이 충분히 밀착해 있으므로, 이것을 광학기기에 사용할 때에도, 그 취급이 용이하여, 여러 가지의 용도에 사용하는 것이 가능하게 된다.

또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 상기 실시형태는 예시이고, 본 발명의 청구의 범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고, 동일한 작용효과를 나타내는 것은, 어떤 것도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

이하에 실시예를 기재하여, 본 발명을 더욱 설명한다.

A. 콜레스테릭층

1. 액정층 형성용 도포액의 조제

중합성 액정재료, 키랄제, 및 광중합 개시제를 100:5:5(중량%)의 비율로 혼합한 분말을, 톨루엔에 30중량%가 되도록 용해해서 액정층 형성용 도포액을 조제했다. 중합성 액정재료, 키랄제, 및 광중합 개시제로서는 하기한 것을 사용했다.

중합성 액정재료 :

말단에 중합가능한 관능기를 갖고, 50°∼ 100℃에서 네마틱 액정성을 나타 내는 하기 구조식(5)로 나타낸 중합성 액정 모노머

키랄제 : 하기 구조식(6)으로 나타낸 화합물의 메소겐 양단에 스페이서를 통해서 아크릴레이트를 형성하여, 중합 가능하게 한 중합성 키랄제

광중합개시제 : 치바 스페샬리티 케미칼스 (Ciba Speciality Chemicals)제의 IRG 907 (상품명)

2. 배향막의 조제

다음에, 두께 0.7mm의 유리 기판에, 폴리이미드를 주성분으로 하는 배향막 용액을 스핀코팅하고, 용매를 증발시킨 후에, 200℃에서 포스트베이킹하고, 기지의 방법으로 라빙해서 배향막을 제작했다.

또한, 두께 80㎛의 TAC필름에 폴리비닐알콜을 주성분으로 하는 배향막 용액을 바코팅하고, 용매를 증발시킨 후에, 100℃에서 포스트베이킹하고, 기지의 방법으로 라빙해서 배향막을 제작했다.

3. 콜레스테릭층의 형성

상기 액정층 형성용 도포액을, 상기 폴리비닐알콜 배향막 위에 스핀코팅했다. 다음에, 용매를 증발시킨 후, 80℃×3분으로 액정분자를 배향시켜, 콜레스테릭 구조 특유의 선택 반사를 나타내는 것을 확인한 후에, UV를 조사해서 중합시킴으로써 콜레스테릭층을 형성하여 시료 1을 제작했다.

또한, 상기 액정형성용 도포액을, 상기 폴리비닐알콜 배향막 위에 바코팅했다. 다음에, 용매를 증발시킨 후, 80℃×3분으로 액정분자를 배향시켜, 콜레스테릭구조 특유의 선택 반사를 나타내는 것을 확인한 후에, UV를 조사해서 중합시킴으로써 콜레스테릭층을 형성하여 시료 2를 제작했다.

이와 같이 해서 얻은 시료를, 하기한 바와 같은 열처리조건으로 각각 열처리를 실시한 후, 실온까지 자연 냉각해서 하룻동안 방치했다. 이들을 열처리조건에 의해, 각각 비교예 1 ∼ 8, 및 실시예 1 ∼ 8로 했다.

4. 평가

상기 비교예 1 ∼ 8 및 실시예 1 ∼ 8의 각 시료를, JISK5400(1990)8.5에서 규정되어 있는 바둑판눈금 테이프 박리시험을 실시했다. 열처리 조건과 결과를 하기 표 1에 정리했다.
표1. 바둑판눈금 테이프 박리시험의 결과

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	시료	열처리 조건	평가점
비교예 1	시료 1	열처리 없음	0
비교예 2		80℃×30분	0
비교예 3		100℃×30분	0
비교예 4		120℃×30분	0
비교예 5		160℃×30분	2
실시예 1	시료 1	180℃×30분	6
실시예 2		200℃×30분	8
실시예 3		220℃×30분	8
실시예 4		240℃×30분	10
실시예 5		260℃×30분	10
실시예 6	시료 2	80℃×30분	6
실시예 7		100℃×30분	8
실시예 8		120℃×30분	10
비교예 6	시료 2	열처리 없음	0
비교예 7		80℃×30분	0
비교예 8		100℃×30분	0

또한, 표 중의 비교예 1 및 6에 있는, 열처리 없음의 경우는 전체 면에서 박리해버려서, 다른 가열처리한 것과 비교하면 더욱 나쁜 결과였다.

상기 표 중의 평가점은, 상기 JISK5400(1990)8.5에서 정한 하기 표 2의 기준에 의해 결정한 것이다.

표 2 바둑판눈금 테이프 박리시험 평가 기준

평가점	흠집의 상태
10	흠집 1개마다 가늘고 매끄러우므로, 흠집의 교차점과 정방형의 눈금 하나 하나에 벗겨짐이 없다.
8	흠집의 교차선에 약간 벗겨짐이 있고, 정방형의 눈금 하나 하나에 벗겨짐이 없고, 결손부의 면적은 전체 정방형 면적의 5% 이내
6	흠집의 교차선에 벗겨짐이 있고, 결손부의 면적은 전체 정방형 면적의 5~15%
4	흠집에 의한 벗겨짐의 폭이 넓고, 결손부의 면적은 전체 정방형 면적의 15~35%
2	흠집에 의한 벗겨짐의 폭은 4점보다 넓고, 결손부의 면적은 전체 정방형 면적의 35~65%
0	벗겨짐의 면적은 전체 정방형면적의 65% 이상

B. 위상차층

1. 액정상 형성용 도포액 및 배향막의 조제

키랄제를 사용하지 않고, 중합성 액정재료 및 광중합 개시제를 100:5 (중량%)로 한 것 이외는, 상기 A와 동일하게 해서 액정층 형성용 도포액을 조제했다. 또한, 배향막도 상기 A와 동일하게 조정했다.

2. 위상차층의 형성

상기 액정층 형성용 도포액을, 상기 배향막에 스핀코팅 또는 바코팅했다. 다음에 용매를 증발시킨 후, 80℃×3분으로 액정분자를 네마틱 배향시킨 후에, UV를 조사해서 중합시킴으로써 위상차층을 형성하여, 시료 3 및 4를 제작했다.

이와 같이 해서 얻은 시료를, 하기한 바와 같은 열처리조건으로 각각 열처리를 실시한 후, 실온까지 자연 냉각해서 하룻 동안 방치했다. 이들을 열처리조건에 의해, 각각 비교예 1 ∼ 8 및 실시예 1 ∼ 8로 했다.

3. 평가

상기 비교예 1 ∼ 8 및 실시예 1 ∼ 8의 각 시료를, JISK5400(1990)8.5에 규정하고 있는 바둑판눈금 테이프 박리시험을 실시했다. 열처리조건과 결과를 하기 표 3에 정리했다.

표 3, 바둑판눈금 테이프 박리시험의 결과

	시료	열처리 조건	평가점
비교예 1	시료 3	열처리 없음	0
비교예 2		80℃×30분	0
비교예 3		100℃×30분	0
비교예 4		120℃×30분	0
비교예 5		160℃×30분	2
실시예 1	시료 3	180℃×30분	6
실시예 2		200℃×30분	8
실시예 3		220℃×30분	8
실시예 4		240℃×30분	10
실시예 5		260℃×30분	10
실시예 6	시료 4	80℃×30분	6
실시예 7		100℃×30분	8
실시예 8		120℃×30분	10
비교예 6	시료 4	열처리 없음	0
비교예 7		80℃×30분	0
비교예 8		100℃×30분	0

또한, 표 중의 비교예 1 및 6에 있는, 열처리 없음의 경우는 전제 면에서 박리해버려서, 다른 가열처리한 것과 비교하여 더욱 나쁜 결과였다.

C. 위상차층 2

1. 액정상 형성용 도포액 및 배향막의 조제

중합성 액정재료, 키랄제, 및 광중합 개시제를 100:7:5(중량%)의 비율로 한 것 이외는, 상기 A와 동일하게 해서 액정층 형성용 도포액을 조제했다. 또한, 배향막도 상기 A와 동일하게 해서 조정했다.

2. 위상차층의 형성

상기 액정층 형성용 도포액을, 상기 폴리이미드 배향막 위에 스핀코팅했다. 다음에, 용매를 증발시킨 후 80℃×3분으로 액정분자를 배향시키고, UV를 조사해서 중합시킴으로써 콜레스테릭층을 형성하여, 시료 5를 제작했다. 상기 액정층용 도포액은, 실시예 1에서 사용한 액정형성용 도포액보다도 키랄제 성분을 많게 함유하기 때문에, 제작된 시료 5의 선택 반사 중심파장은, 자외선 영역이였다. 또한, 이와 같이 해서 제작된 위상차층은, (-)의 C 플레이트 위상차 보상판으로서 기능하는 것이였다.

또한, 상기 액정형성용 도포액을, 상기 폴리비닐알콜 배향막 위에 바코팅했다. 다음에, 용매를 증발시킨 후, 80℃×3분으로 액정분자를 배향시키고, UV를 조사해서 중합시킴으로써 콜레스테릭층을 형성하여, 시료 6을 제작했다. 시료 6에 있어서도, 선택 반사 중심파장은, 자외선 영역이였다.

이와 같이 해서 얻은 시료를, 하기한 바와 같은 열처리조건으로 각각 열처리를 실시한 후, 실온까지 자연 냉각해서 하룻 동안 방치했다. 이들을 열처리조건에 의해, 각각 비교예 1 ∼ 8, 및 실시예 1 ∼ 8로 했다.

3. 평가

상기 비교예 1 ∼ 8 및 실시예 1 ∼ 8의 각 시료를, JISK5400(1990)8.5에서규정하고 있는 바둑판눈금 테이프 박리시험을 실시했다. 열처리 조건과 결과를 하기 표 4에 정리했다.

표 4. 바둑판눈금 테이프 박리시험의 결과

	시료	열처리 조건	평가점
비교예 1	시료 5	열처리 없음	0
비교예 2		80℃×30분	0
비교예 3		100℃×30분	0
비교예 4		120℃×30분	0
비교예 5		160℃×30분	2
실시예 1	시료 5	180℃×30분	6
실시예 2		200℃×30분	8
실시예 3		220℃×30분	8
실시예 4		240℃×30분	10
실시예 5		260℃×30분	10
실시예 6	시료 6	80℃×30분	6
실시예 7		100℃×30분	8
실시예 8		120℃×30분	10
비교예 6	시료 6	열처리 없음	0
비교예 7		80℃×30분	0
비교예 8		100℃×30분	0

또한, 표 중의 비교예 1 및 6에 있는, 열처리 없음의 경우는 전체면에서 박리해버려서, 다른 가열처리한 것과 비교하여 더욱 나쁜 결과였다.

Claims (23)

1. 배향능을 갖는 기재를 조제하는 공정과, 상기 기재 위에 적어도 중합성 액정재료를 함유하는 액정층 형성용 조성물을 적층하여 소정의 액정 규칙성을 갖는 액정층을 형성하는 공정과, 상기 액정층에 활성 방사선을 조사해서 광학기능층으로 하는 광학기능층 형성공정과, 상기 광학기능층에 대해서 액정층을 중합(가교)시키기 전에 등방층 이상의 온도에서 열처리를 행하는 열처리 공정을 포함해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학소자의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 열처리 공정의 온도범위가 80°∼ 120℃인 방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 열처리 공정의 온도범위가 180°∼ 260℃인 방법.
4. 제 1항 내지 3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 배향능을 갖는 기재가 투명기판과 이 투명기판 위에 형성된 배향막으로 이루어지는 것인 방법.
5. 제 1항 내지 3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 배향능을 갖는 기재가 연신 필름인 방법.
6. 제 1항 내지 3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 중합성 액정재료가 중합성 모노머이고, 소정의 액정 규칙성이 네마틱 규칙성 또는 스멕틱 규칙성인 방법.
7. 제 1항 내지 3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 중합성 액정재료가 중합성 모노머 및 중합성 키랄제이고, 소정의 액정 규칙성이 콜레스테릭 규칙성인 방법.
8. 제 1항 내지 3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 액정층 형성용 조성물에 또한 광중합 개시제가 함유되어서 이루어지는 방법.
9. 제 1항 내지 3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 액정층 형성용 조성물이 용매를 사용한 액정층 형성용 도포액인 방법.
10. 제 1항 내지 3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 열처리시간이 1분 ∼ 60분의 범위 내인 방법.
11. 제 1항 내지 3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 광학기능층 형성공정 후, 상기 배향능을 갖는 기재 위에 형성된 광학기능층을 피전사재 위에 전사하는 전사공정을 포함해서 이루어지는 방법.
12. 제 1항 내지 3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 중합성 액정재료가 중합성 액정 모노머를 함유해서 이루어지고, 상기 중합성 액정 모노머 분자가 양 말단에 중합성 관능기를 갖는 방법.
13. 제 12항에 있어서, 상기 중합성 액정재료가 중합성 액정 모노머와 중합성 키랄제를 함유해서 이루어지고, 상기 중합성 키랄제 분자가 양 말단에 중합성 관능기를 갖는 방법.
14. 제 1항 내지 3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 열처리 공정 후에 또한보호층 형성공정을 포함해서 이루어지는 방법.
15. 지지재와 이 지지재 위에 중합성 액정재료가 소정의 액정 규칙성을 갖고 경화되어서 이루어지는 광학기능층을 갖는 광학소자에 있어서, 상기 광학기능층과 지지재와의 밀착성이 JISK5400(1990)8.5에서 규정하는 바둑판눈금 테이프 박리시험에 있어서 6점 이상으로 되는 밀착성을 갖는 것을 특징으로 하는 광학소자.
16. 제 15항에 있어서, 상기 지지재가 배향능을 갖는 기재인 광학소자.
17. 제 16항에 있어서, 상기 배향능을 갖는 기재가 투명기판과 이 투명기판 위에 형성된 배향막으로 이루어지는 광학소자.
18. 제 16항에 있어서, 상기 배향능을 갖는 기재가 연신 필름인 광학소자.
19. 제 15항에 있어서, 상기 지지재가 피전사 기재이고, 이 피전사 기재가 투명기판인 광학소자.
20. 제 15항 내지 19항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 중합성 액정재료가 중합성 모노머이고, 소정의 액정 규칙성이 네마틱 규칙성 또는 스멕틱 규칙성이고, 상기 광학기능층이 위상차층인 광학소자.
21. 제 15항 내지 19항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 중합성 액정재료가 중합성 모노머 및 중합성 키랄제이고, 소정의 액정 규칙성이 콜레스테릭 규칙성이고,상기 광학기능층이 선택반사층 및/또는 위상차층인 광학소자.
22. 제 15항 내지 19항 중 어느 하나의 항에 기재된 광학소자를 열처리하는 방법에 있어서, 상기 중합성 액정재료가 중합성 액정 모노머를 함유하는 것이고, 상기 중합성 액정 모노머 분자가 양 말단에 중합성 관능기를 갖는 것을 특징으로 하는 광학소자의 열처리 방법.
23. 제 22항에 있어서, 상기 중합성 액정재료가 중합성 액정 모노머와 중합성 키랄제를 함유해서 이루어지고, 상기 중합성 키랄제 분자가 양 말단에 중합성 관능기를 갖는 방법.

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