TWI814704B - 液晶光學元件及液晶光學元件之製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明係提供使用液晶而可變光學特性的液晶光學元件，具體而言係液晶菲涅爾透鏡，較具體而言係提供以高品質且簡便的手法得到的液晶菲涅爾透鏡。
本發明係提供液晶配向膜及具有該液晶配向膜的液晶光學元件，該液晶配向膜係具備配向分子的液晶配向膜，前述配向分子係位於距前述液晶配向膜之特定點特定距離之位置時，前述配向分子之配向方向為相對於與前述液晶配向膜所形成的平面平行的直線而言，成為對應前述距離的角度。
Description
本發明係關於使用液晶而可變光學特性的液晶光學元件。特別是，關於作為液晶菲涅爾透鏡，具有偏光之聚光及擴散機能，具有可變換入射光之偏光狀態的機能的液晶光學元件。
作為使用液晶晶胞的光學元件之一，有液晶菲涅爾透鏡。為了形成液晶菲涅爾透鏡係規制液晶之配向的基板之形成為重要。
於此基板之形成係常用奈米壓印法。
於專利文獻1係表示以使用於單側作成菲涅爾構造的基板而作成液晶晶胞，可實現透鏡放大率大的液晶透鏡。
另一方面，亦已知有以控制施加於被配置於單側之基板的梳場電極(comb-field electrodes)的電壓，作成液晶菲涅爾透鏡的手法(專利文獻2)。開示有在此情況，控制施加於電極間的電壓，以控制液晶菲涅爾透鏡之折射率分布，可控制透鏡之焦點距離或入射光之折射狀態。
又，亦有使用藉由遮罩曝光而作成菲涅爾圖型的基板 的手法(非專利文獻1、2)。然而，在此等文獻所開示的液晶菲涅爾透鏡的情況，被挾持於2片之基板間的液晶係僅為了使導軸之方向向異性變化於光之進行方向而控制透鏡之折射率而使用，所以無法藉由入射光之偏光狀態，使聚光特性變化、或變換入射光之偏光狀態而聚光。
[專利文獻1]日本特開2014-38349號公報
[專利文獻2]日本特開2015-165312號公報
[非專利文獻1]Appl. Phys. Lett. 88, 203505(2006)。
[非專利文獻2]Opt. Express 18(25), 26325-26331(2010)。
本發明之目的係提供使用液晶而可變光學特性的液晶光學元件，具體而言係液晶菲涅爾透鏡，較具體而言係提供以高品質且簡便的手法得到的液晶菲涅爾透鏡。
本發明者等係發現以下之發明。
<1>一種液晶配向膜，其係具備配向分子的液晶配向膜，前述配向分子係位於距前述液晶配向膜之特定點特定距離之位置時，前述配向分子之配向方向為相對於與前述液晶配向膜所形成的平面平行的直線而言，成為對應前述距離的角度。
<2>如<1>之液晶配向膜，其中，位於前述特定距離r1之位置的前述配向方向之角度為θ1，在最接近前述特定距離r1的距離r2之位置的配向分子之配向方向之角度為θ2時，角度θ1與θ2之差△θ為超過0°，未達90°，理想為超過0°，60°以下。
<3>如<1>或<2>之任一項之液晶配向膜，其中，對應前述距離的前述角度為近似菲涅爾透鏡形狀及/或具有相當的角度分布。尚，關於「近似菲涅爾透鏡形狀及/或具有相當的角度分布」係於之後詳述，但具有如滿足下述方程式[7]的角度分布為佳(方程式中，θ係表示由在菲涅爾透鏡的中心離開距離r的第m個菲涅爾帶的角度。各自表示λ為波長，f為焦點距離。)。
<4>如<1>~<3>之任一項之液晶配向膜，其中，前述配向分子為具有產生由光交聯、光異構化、光-弗萊斯重排及光分解所構成的群中選擇至少1種之光反應 的基的高分子。
<5>如<1>~<4>之任一項之液晶配向膜，其中，前述配向分子為具有產生由光交聯、光異構化、光-弗萊斯重排及光分解所構成的群中選擇至少1種之光反應的側鏈的高分子。
<6>一種基板，其特徵為於單面具有如<1>~<5>之任一項之液晶配向膜。
<7>一種液晶晶胞，其特徵為具有如<6>之基板的第1之基板；及第2之基板，使前述第1及第2之基板，具備空間而平行分離，且將前述第1之基板之液晶配向膜以對向於第2之基板之方式配置，且將前述第1及第2之基板，以做為前述第1之基板之法線而通過為前述第1之基板之特定點的第1之點的第1之法線，成為前述第2之基板之法線之方式，進行配置。
<8>如<7>之液晶晶胞，其中，前述第2之基板為如<6>之基板， 將前述第1及第2之基板，以前述第1之基板之法線而通過為前述第1之基板之中心點的第1之中心點的第1之法線、與前述第2之基板之法線而通過為前述第2之基板之中心點的第2之中心點的第21之法線一致之方式，進行配置。
<9>如<7>或<8>之液晶晶胞，其中，於前述 空間具備液晶。
<10>一種液晶光學元件，其特徵為具備<9>之液晶晶胞。
<11>如<7>~<9>之任一項之液晶晶胞或如<10>之液晶光學元件，其中，藉由由光、電場、磁場及熱所構成的群中選擇的外部刺激，具有前述對應距離的光學相位。
<12>一種液晶配向膜之製造方法，特別是如<1>~<5>中任一項之液晶配向膜之製造方法，其特徵為具有A)形成具有產生由光交聯、光異構化、光-弗萊斯重排及光分解所構成的群中選擇至少1種之光反應的基的高分子的膜的步驟；及B)於前述膜之特定位置照射特定之偏光紫外線的步驟；藉由使用的高分子等係任意地具有C)於照射後加熱的步驟；上述方法，可得到上述液晶配向膜，該膜係具備將位於距前述膜之特定點而特定距離之位置的高分子之配向方向，相對於與前述膜所形成的平面平行的直線而言，成為對應前述距離的角度的配向分子。
<13>如<12>之方法，其中，在前述A)，前述基為具有於前述高分子之側鏈。
<14>如<12>或<13>之方法，其中，在前述B)，前述特定之偏光紫外線為已聚光的偏光紫外光。
<15>如<12>~<14>之任一項之方法，其中，在前述 A)，將A)-1)前述膜形成於基板上。
<16>一種液晶晶胞或液晶光學元件之製造方法，其特徵為具有D)準備藉由<15>之方法而得的基板的第1之基板的步驟；E)準備第2之基板的步驟；及F)於前述第1之基板及第2之基板之間具備液晶的步驟；在前述F)，使前述第1及第2之基板，以將前述第1之基板之液晶配向膜以對向於第2之基板之方式，平行分離而配置，且將前述第1及第2之基板，以作為前述第1之基板之法線而通過為前述第1之基板之中心點的第1之中心點的第1之法線，成為前述第2之基板之法線之方式，進行配置。
<17>如<16>之方法，其中，前述第2之基板為藉由<15>之方法而得的基板，在前述F)，將前述第1及第2之基板，以做為前述第1之基板之法線而通過為前述第1之基板之中心點的第1之中心點的第1之法線為與做為前述第2之基板之法線而通過為前述第2之基板之中心點的第2之中心點的第2之法線一致之方式，進行配置。
<18>一種液晶光學元件之製造方法，其特徵為藉由具有於以如<16>或<17>之方法得到的液晶光學元件，施加由光、電場、磁場及熱所構成的群中選擇的外部刺激的 步驟，得到具有前述對應距離的光學相位的液晶光學元件。
<19>一種液晶晶胞之製造方法，其特徵為具有O)準備第1及第2之基板的步驟；P1)於第1之基板之單面上形成第1之膜的步驟，其係該第1之膜為具有產生由光交聯、光異構化、光-弗萊斯重排及光分解所構成的群中選擇至少1種之光反應的第1之基的第1之高分子的步驟；P2)於第2之基板之單面上形成與前述第1之膜相同亦可為相異的第2之膜的步驟，其係該第2之膜為具有產生由光交聯、光異構化、光-弗萊斯重排及光分解所構成的群中選擇至少1種之光反應的第2之基的第2之高分子的步驟；Q)將具備前述第1之膜的第1之基板及具備前述第2之膜的第2之基板，以第1之膜及第2之膜為對向之方式，以具備空間之方式平行分離而配置的步驟；R)由未有前述第1之膜的前述第1之基板之面側，或由未有前述第2之膜的前述第2之基板之面側，於前述第1之膜及前述第2之膜之特定位置照射特定之偏光紫外線的步驟；藉由使用的第1及/或第2之高分子等係任意地具有S)照射後，加熱前述第1及第2之基板的步驟；上述方法，可得到液晶晶胞，該液晶晶胞係具有第1之液晶配向膜且具有第2之液晶配向膜， 該第1之液晶配向膜係具備將由前述第1之膜之特定之第1之點而位於特定距離之位置的第1之高分子之配向方向，相對於與前述第1之膜所形成的第1之平面平行的第1之直線而言，成為對應前述距離的角度的第1之配向分子，且該第2之液晶配向膜係具備將位於距前述第2之膜之特定之第2之點特定距離之位置的第2之高分子之配向方向，相對於與前述第2之膜所形成的第2之平面平行的第2之直線而言，成為對應前述距離的角度的第2之配向分子。
<20>如<19>之方法，其中，前述第1之基為具有於前述第1之高分子之側鏈、及/或前述第2之基為具有於前述第2之高分子之側鏈。
<21>如<19>或<20>之方法，其中，在前述R)，前述特定之偏光紫外線為已聚光的偏光紫外光。
<22>如<19>~<21>中任一項之方法或液晶光學元件之製造方法，其中，前述步驟R)後(但是，具有步驟S)的情況係步驟S)後)，更具有T)將液晶填充於前述空間的步驟。
<23>一種液晶光學元件之製造方法，其特徵為藉由具有於以U)如<22>之方法得到的液晶晶胞或液晶光學元件，施加由光、電場、磁場及熱所構成的群中選擇的外部刺激的步驟，得到具有前述對應距離的光學相位的液晶光學元件。
藉由本發明，可提供使用液晶而可變光學特性的液晶光學元件，具體而言係液晶菲涅爾透鏡，較具體而言係提供以高品質且簡便的手法得到的液晶菲涅爾透鏡。
[第1圖]說明本發明之液晶配向膜的模式圖。
[第2圖]表示光學(依形狀)菲涅爾透鏡之剖面圖。
[第3圖]表示右旋圓偏光和半波長板(HWP)快軸之所夾角度的圖。
[第4圖]表示本發明之液晶光學元件之一例的液晶菲涅爾透鏡之構造及該光學向異性空間分布之一例的圖。
[第5圖]表示光學(依形狀)菲涅爾透鏡之相位分布的圖。
[第6圖]表示構成本發明之一實施態樣的液晶菲涅爾透鏡的配向分子之配向方向之分布的圖。
[第7圖]表示在本實施例製作的液晶菲涅爾透鏡的裝置之概要的圖。
[第8圖]在本實施例所得到的液晶菲涅爾透鏡之偏光顯微鏡圖像。
[第9圖]表示在本實施例得到的液晶菲涅爾透鏡之入射光、出射光之光束輪廓分析儀圖像(上段)及強度分布之 線圖(下段)。
[第10圖]表示在第9圖的出射光之橢圓率的圖。
以下，關於本發明加以詳細敘述。
本案係開示具備了配向分子的液晶配向膜。
在本案，配向分子係位於距液晶配向膜之特定點特定距離之位置時，該配向分子之配向方向為相對於與液晶配向膜所形成的平面平行的直線而言，以成為對應前述距離的角度之方式配置。
關於本案之液晶配向膜，特別是關於在本案之液晶配向膜的配向分子之配向方向，使用第1圖而說明。
第1圖為說明本發明之液晶配向膜的模式圖。
在第1圖，配向分子M0係與液晶配向膜1之某點(中心點)O大略在相同距離。該配向方向係以箭頭Y0表示，大略為水平方向。
又，配向分子M1係配置於由點O離開r1的距離之位置。該配向分子M1之配向方向係以箭頭Y1表示。在此，配置於由點O離開r1的距離的配向分子M1係全部表示相同的配向方向。在第1圖係Y2具有較Y1更傾斜的角度。
進而，配向分子M2係配置於由點O離開r2的距離(r2>r1)之位置。該配向分子M2之配向方向係以箭頭Y2表示。在此，配置於由點O離開r2的距離的配向分子M2係全 部表示相同的配向方向。在第1圖係Y2具有較Y1更加傾斜的角度。
以此方式，由液晶配向膜之特定點(點O)之特定距離，例如r1之位置之配向分子係全部，該配向方向為全部相同方向，相對於與液晶配向膜形成的平面平行的直線L而言，具有相同之角度(在離開距離r1的位置的配向分子係角度θ1)。
又，同樣地，配置於離開r2的距離(r2>r1)之位置的配向分子，亦相對於直線L而言，具有相同之角度(在離開距離r2的位置的配向分子係角度θ2(θ2≠θ1))。
因而，本案之液晶配向膜係對應某點(中心點)O之距離，具有特定之角度分布。
本案之液晶配向膜之特定之角度分布係達成於2維可形成向異性空間分布、可將向異性之方位設定於期望之值、及/或可將向異性之方位依照設計而設定為佳。
具體而言係如以下的分布者為佳。
亦即，具有與由液晶配向膜之特定點(點O)在特定距離r1的配向分子M1之配向方向之角度θ1係不同的配向方向之角度θ2的配向分子M2存在，且在該配向分子M2為存在最接近於r1的距離r2的情況，角度θ1與角度θ2之差之絕對值△θ為超過0°、未達90°，理想為超過0°、60°以下，較理想為0.1~60°為佳。
尚，在此，r1、r2、θ1、θ2係與第1圖使用相同記 號，但在此係表示較一般化的值。
本案之液晶配向膜為藉由具有上述角度分布，可使用液晶而得到可變光學特性的液晶光學元件。
又，藉由具有上述角度分布，可提供具有近似及/或相當於菲涅爾透鏡形狀的角度分布的液晶配向膜，藉由使用該液晶配向膜，可提供液晶菲涅爾透鏡。
尚，關於液晶菲涅爾透鏡係於之後詳述，但在液晶菲涅爾透鏡，具有如滿足上述方程式[7]的角度分布為佳(方程式中，θ係表示由在菲涅爾透鏡的中心離開距離r的第m個菲涅爾帶的角度。各自表示λ為波長，f為焦點距離。)。
在本案之液晶配向膜的配向分子係具有上述之配向方向。
該配向分子係具有產生由光交聯、光異構化、光-弗萊斯重排及光分解所構成的群中選擇至少1種之光反應的基的高分子為佳。
又，該基係具有於上述高分子之側鏈者為佳。
尚，關於可使用於配向分子的高分子係於之後詳述。
本案係提供於單面具有上述之液晶配向膜的基板。
基板係藉由被使用於液晶元件的基板，則無特別限定。作為基板，例如，在液晶顯示元件為透過型的情況，使用透明性高的基板為理想。在該情況，無特別限定，可使用玻璃基板、或是丙烯酸基板或聚碳酸酯基板等之塑膠基板等。
又，考慮向反射型之液晶顯示元件之適用，亦可使用矽晶圓等之不透明的基板。
尚，關於在基板上形成本案之液晶配向膜的方法係於後詳述之，但依形成的方法係有使用透明性高的基板者為佳的情況。
本案係提供具備於單面具有上述之液晶配向膜的基板的液晶晶胞。
在該液晶晶胞，使基板2片平行分離而配置，但該基板之中至少1片為於單面具有上述之液晶配向膜的基板為佳。此時，將具有液晶配向膜的單面，以對向其他基板之方式配置為佳。
在2片之基板之配置，在僅1片為於單面具有上述之液晶配向膜的基板的情況，為該基板之法線而通過該基板之特定點(點O)的第1之點的第1之法線為與第1之基板以外之 基板之法線一致者為佳。
在2片之基板為一起於單面具有上述之液晶配向膜的基板(設為「第1之基板」和「第2之基板」)的情況，對準所謂的光軸為佳。
具體而言，為第1之基板之法線而通過為該第1之基板之特定點(點O)的第1之點的第1之法線，以與為第2之基板之法線而通過該第2之基板之特定點(點O)的第2之點的第2之法線一致之方式，配置雙方之基板為佳。
尚，將第1之基板之配向分子(第1之配向分子)之配向方向(第1之配向方向)與第2之基板之配向分子(第2之配向分子)之配向方向(第2之配向方向)，用以下之方式構成為佳。
亦即，在平行分離配置時，在由與該平行垂直方向視之的情況，使第1之配向方向與第2之配向方向完全一致，亦即第1之配向方向與第2之配向方向之角度為零者為佳。以如此的方式進行，藉由配置2片之基板，成為被配置於該2片之基板間的液晶為由第1之基板至第2之基板而配置於空間上同一方向(與第1之配向方向相同且與第2之配向方向亦相同)。
另一方面，在平行分離配置時，在由與該平行垂直方向視之的情況，不使第1之配向方向與第2之配向方向一致，以具有特定之配向(第1之配向方向與第2之配向方向之角度不為零)之方式，配置第1及第2之基板亦可。以如此的方式進行，藉由配置2片之基板，被配置於 該2片之基板間的液晶分子係該配向方向在第1之基板附近為與第1之配向方向相同，在第2基板附近為與第2之配向方向相同，由第1之基板至第2之基板係隨著由第1之配向方向朝向第2之配向方向徐徐地在空間上變化，以具有所謂的「扭轉構造」之方式，可配置液晶分子之配向方向。
液晶晶胞係如上述般地，於2片之基板之間具備液晶。尚，具備液晶者，在本案，亦有稱為液晶光學元件的情況。
在具備液晶的液晶晶胞或液晶光學元件，構成該液晶的液晶分子係沿著液晶配向膜之配向方向而配向。
尚，液晶分子之配向或物性係相依於構成液晶的液晶分子，但透過由光、電場、磁場及熱所構成的群中選擇的外部刺激，可使其變化。由此，可控制液晶顯示元件，例如液晶菲涅爾透鏡，之特性(相位)，可提供具有所期望之特性的液晶光學元件，例如液晶菲涅爾透鏡。
上述之液晶配向膜係例如可用以下之方法製造。
亦即，具有A)形成具有產生由光交聯、光異構化、光-弗萊斯重排及光分解所構成的群中選擇至少1種之光反應的基的高分子的膜的步驟；及B)於前述膜之特定位置照射特定之偏光紫外線的步 驟；藉由使用的高分子等係任意地具有C)於照射後加熱的步驟；可得到液晶配向膜，亦即上述液晶配向膜係具備將位於距前述膜之特定點特定距離之位置的高分子之配向方向，相對於與前述膜所形成的平面平行的直線而言，成為對應前述距離的角度的配向分子。
在步驟A)，前述基為具有於前述高分子之側鏈為佳。
又，在步驟B)，作為特定之偏光紫外線，使用已聚光的偏光紫外光為佳。由此，可於特定位置照射偏光紫外線。又，藉由使用已聚光的偏光紫外光，在已得的液晶配向膜，配向分子為可具有上述之所期望之角度分布。
尚，關於步驟A)、步驟B)、步驟C)係於之後詳述。
於上述步驟A)，首先具有準備基板的步驟，在上述步驟A)，於該基板上形成膜為佳。
使用在上述得到的基板，藉由以下之製造方法，可得到液晶晶胞或液晶光學元件。
亦即，具有D)準備在上述為基板的第1之基板的步驟；E)準備第2之基板(在此係「具有液晶配向膜的基板」 以外之基板)的步驟；及F)於第1之基板及第2之基板之間具備液晶的步驟；在上述步驟F)，使第1及第2之基板，以將第1之基板之液晶配向膜以對向於第2之基板之方式，平行分離而配置，且將第1及第2之基板，以作為第1之基板之法線而通過為該第1之基板之中心點的第1之中心點的第1之法線，成為第2之基板之法線之方式進行配置，可得到液晶晶胞或液晶光學元件。
步驟F)係可將液晶具備於第1之基板及第2之基板之間，則亦可使用任一之手法，例如亦可為i)平行配置第1之基板及第2之基板，於空間產生後填充液晶的手法；ii)於第1之基板上配置液晶，進而於液晶上配置第2之基板的手法；iii)其他手法。
尚，關於步驟E)、步驟F)係於之後詳述。
在此，在關於第2之基板，亦使用有液晶配向膜的基板的情況，進行第1之基板與第2之基板之所謂的光軸對準為佳。
具體而言係將第1及第2之基板，以做為第1之基板之法線而通過為該第1之基板之中心點的第1之中心點的第1之法線、與做為第2之基板之法線而通過為該第2之基板之中心點的第2之中心點的第2之法線一致之方式，進行配置為佳。
又，不僅光軸，使在第1之基板之配向分子之配向方向(第1之配向方向)與在第2之基板之配向分子之配向方向 (第2之配向方向)一致為佳。
尚，上述步驟F)後，如上述之方式，藉由具有施加由光、電場、磁場及熱所構成的群中選擇的外部刺激的步驟，可使構成液晶的分子(液晶分子)配向，由此，對應由液晶配向膜之中心點之距離而產生光學相位，由此可得到具有所期望之特性的液晶光學元件。
上述製造方法A係首先形成液晶配向膜或具有液晶配向膜的基板，之後使用該基板而得到液晶晶胞或液晶光學元件的方法。另一方面，製造方法B係準備所謂的空晶胞，在該空晶胞形成液晶配向膜，之後填充液晶而製造液晶晶胞或液晶光學元件的製造方法。
亦即，具有O)準備第1及第2之基板的步驟；P1)於第1之基板之單面上形成第1之膜的步驟，其係該第1之膜為具有產生由光交聯、光異構化、光-弗萊斯重排及光分解所構成的群中選擇至少1種之光反應的第1之基的第1之高分子的步驟；P2)於第2之基板之單面上形成與前述第1之膜相同亦可為相異的第2之膜的步驟，其係該第2之膜為具有產生由光交聯、光異構化、光-弗萊斯重排及光分解所構成的群中選擇至少1種之光反應的第2之基的第2之高分子的步驟；Q)將具備第1之膜的第1之基板及具備第2之膜的第2之 基板，以第1之膜及第2之膜為對向之方式，以具備空間之方式平行分離而配置的步驟；及R)由第1之基板之未有第1之膜的面側，或由第2之基板之未有第2之膜的面側，於第1之膜及前述第2之膜之特定位置照射特定之偏光紫外線的步驟；藉由使用的第1及/或第2之高分子等係任意地具有S)照射後，加熱第1及第2之基板的步驟；藉由具有第1之液晶配向膜，該第1之液晶配向膜係具備將位於距第1之膜之特定之第1之點特定距離之位置的第1之高分子之配向方向，相對於與第1之膜所形成的第1之平面平行的第1之直線而言，成為對應該距離的角度的第1之配向分子，且藉由具有第2之液晶配向膜，該第2之液晶配向膜係具備將位於距第2之膜之特定之第2之點特定距離之位置的第2之高分子之配向方向，相對於與第2之膜所形成的第2之平面平行的第2之直線而言，成為對應距離的角度的第2之配向分子，可得到液晶晶胞。
在步驟P1)及/或步驟P2)，前述第1之基為具有於第1之高分子之側鏈、及/或第2之基為具有於第2之高分子之側鏈為佳。
在步驟R)，作為特定之偏光紫外線，使用已聚光的偏光紫外光為佳。由此，可於特定位置照射偏光紫外線。又，在可得的第1及第2之液晶配向膜的第1及第2之配向分 子為可具有上述或後述的所期望之角度分布。
尚，藉由設為與第1之高分子與第2之高分子不同的高分子、或控制在步驟R)的照射光之量(能量)，可控制第1之配向分子之配向方向(第1之配向方向)和第2之配向分子之配向方向(第1之配向方向)。例如，第1之配向方向與第2之配向方向之所夾角度設為90°，則關於所得的液晶光學元件，成為可進行較複雜的特性之控制。
製造方法B係相較於製造方法A，具有i)可一次製造2片之基板之液晶配向膜之點、ii)不需要2片之基板之所謂的光軸對準之點等之有利點。
藉由填充液晶於步驟S)後可得的所謂的空晶胞，可得到具備液晶的液晶晶胞或液晶光學元件。
之後之作業，具體而言係關於施加由光、電場、磁場及熱所構成的群中選擇的外部刺激的步驟之作業，與製造方法A相同。
以如此的方式進行，本案係可提供液晶配向膜、具有該膜的基板、具備該基板的液晶晶胞或液晶光學元件。
以下，關於本案，較具體地進行說明。
本案係作為液晶光學元件可提供液晶菲涅爾透鏡。以下，關於液晶菲涅爾透鏡進行詳述。
於液晶菲涅爾透鏡之說明之前，首先說明關於光學 (依形狀)菲涅爾透鏡。
菲涅爾透鏡係與通常之球面透鏡係不同，成為將通常之透鏡在每個特定之半徑進行切割的形狀。第2圖為菲涅爾透鏡之剖面圖。
若在透鏡內可提供的相位
係將材料之折射率設為n、厚度設為d，則通常以下述式[1]表示。
在通常之菲涅爾透鏡係將厚度d設為參數而使相位差變化。另一方面，在使用了液晶的菲涅爾透鏡之情況，藉由將幾何學之相位設為透鏡之相位而沿著菲涅爾圖型而變化，可設計所期望之菲涅爾圖型。
將液晶菲涅爾透鏡之光學向異性空間分布為相同區域當作半波長板(HWP)，則此時之右旋圓偏光(RCP)係以第3圖之方式表示。在將第3圖之X軸與HWP之快軸之所夾角度設為θ時，已透過波長板的RCP之瓊斯向量係由下述式[2]，可了解被變換為左旋圓偏光(LCP)，產生被稱為e i2θ 之相位。
將此相位稱為幾何學上之相位，此相位係藉 由使HWP之快軸之方向變化而可使相位變化。亦即，在空間上控制液晶分子之配向方向，則可控制幾何學上之相位之空間分布，透過將此幾何學上之相位之空間分布以對應於菲涅爾透鏡之面(包含球面及非球面)相位之方式控制，可形成能偏光控制的液晶菲涅爾透鏡。
又，此時，快軸之所夾角度為相同入射LCP時LCP之瓊斯向量係成為下述式[3]，相位變化成為e-i2θ 。亦即，在以RCP為入射時聚光之方式設計菲涅爾透鏡的情況，成為若入射LCP則出射光係擴散。
在設計菲涅爾圖型的情況，菲涅爾圖型之切換半徑rm係若將設計波長設為λ、焦點距離設為f，則可以下述式[4]計算。
此時，若將在同一菲涅爾帶r內(rm<r<rm+1)的相位設為
，則在菲涅爾帶r內之相位分布係以下述式[51計算。
因而，藉由以形成上述之相位分布之方式作成液晶晶胞，可作成可偏光控制的液晶菲涅爾透鏡。
本發明之液晶光學元件，例如液晶菲涅爾透鏡係具有偏光之聚光及擴散機能，具有變換入射光之偏光狀態的機能。於入射右旋圓偏光的情況係聚光，於入射左旋圓偏光的情況係擴散。在已入射直線偏光的情況係因為可認為是直線偏光為左右圓偏光之相加，所以聚光及擴散雙方為同時產生。將藉由此液晶之配向而可顯現的光學向異性空間分布進行各式各樣地設定，可使聚光和擴散之特性變化。
本發明之液晶光學元件，例如液晶菲涅爾透鏡係因為藉由任意地控制液晶之配向而顯現特性，例如菲涅爾透鏡特性，所以在液晶晶胞作成後，亦可以由外部控制液晶之配向或物性而使特性變化。
於作成液晶晶胞後，作為可變化液晶之配向或物性的手法係可舉出對液晶晶胞施加電壓而使液晶之配向變化的手法、藉由加熱或冷卻及光照射等而改變液晶晶胞之溫度而改變液晶之物性的手法等，但不限定於此等。
其中，以對液晶晶胞施加電壓，使液晶之配向變化的 手法，因為可簡便地變化液晶之配向狀態所以為理想。又，以使液晶晶胞之溫度變化而控制液晶之物性的手法係在適用於反映外部環境的元件的情況係特別理想。
本案之液晶配向膜係具有配向分子。
該配向分子係具有產生由光交聯、光異構化、光-弗萊斯重排及光分解所構成的群中選擇至少1種之光反應的基的高分子為佳。
又，該基係具有於高分子之側鏈者為佳。
在本案，該光反應係藉由偏光紫外線照射而顯現向異性為佳。
作為藉由偏光紫外線照射而顯現向異性的機構係可舉出1)藉由紫外線照射而一定方向之聚合物分解，顯現向異性者、2)藉由偏光紫外線照射而在一定方向之聚合物部位產生反應(異構化或二聚化等)，顯現向異性者、3)藉由就角度照射紫外線，在特定方向之側鏈產生反應(異構化或二聚化等)而產生向異性者等，但不限定於此等。
作為光反應，理想為光異構化、光二聚化、光-弗萊斯重排，較理想為光異構化、光二聚化。
本案之液晶配向膜係可由具有上述高分子的組成物，亦即光配向劑而形成。
光配向劑係以將上述高分子溶解於有機溶媒的形態含有。
光配向劑係將上述高分子以1~15質量%，較理想為2~10質量%，更理想為2~8質量%含有為理想。
作為此等之材料系係可舉出主要是聚醯亞胺前驅物、聚醯亞胺、聚醯胺、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚N取代馬來醯亞胺、聚苯乙烯、聚衣康酸酯、聚矽氧烷等，但不限定於此等。依使用環境係聚醯亞胺前驅物或聚醯亞胺等之耐熱性樹脂為非常理想，在以低溫燒結的製造之觀點或單體‧聚合物之合成之容易度之觀點係聚丙烯酸酯系材料或聚甲基丙烯酸酯等為理想。
以下，關於上述高分子，進行詳細敘述。
聚醯亞胺前驅物係聚醯胺酸及聚醯胺酸酯為符合。聚醯胺酸係可使二胺成分與四羧酸成分反應而得，聚醯胺酸酯係可藉由四羧酸之二酯體與二胺進行縮合聚合而得。聚醯亞胺係藉由將此等之聚醯亞胺前驅物進行加熱脫水反應、使用酸或鹼等之觸媒的脫水縮合而可得。
聚醯亞胺前驅物係具有以下述之式[A]所示的構造。式中，R1係表示4價之有機基。R2係表示2價之有機基。A1及A2係各自獨立，表示氫原子或碳數1~4之烷基。A3及A4 係各自獨立，表示氫原子或碳數1~5之烷基或乙醯基。n係表示正之整數。
作為聚醯亞胺系聚合物係以將以下述式[B]所示的四羧酸二酐與下述式[C]所示的二胺設為原料，由可較簡便地得到的理由，以下述式[D]所示的重複單位之結構式所構成的聚醯胺酸或使該聚醯胺酸醯亞胺化的聚醯亞胺為理想。式中，R1及R2係與以式[A]定義者同意義。
作為二胺成分係於分子內具有2個1級或2級之胺基的二胺，作為四羧酸成分係可舉出四羧酸、四羧酸二酐、四 羧酸二鹵化物等，四羧酸二酯體係可舉出四羧酸二烷基酯或四羧酸二烷基酯二鹵化物。
被使用於含有於本發明之光配向劑的聚醯亞胺系聚合物的二胺係無特別限定，在不損及可得到的液晶光學元件，例如液晶菲涅爾透鏡之特性的範圍，R2為可使用具有下述之構造的二胺。尚，式中之點係直接鍵結於胺基的部分。
在本發明，此等之二胺構造係在提昇耐摩擦性擔任非常重要的角色，所以積極地導入為理想，特別是Y-82或Y-94~Y-108為特別理想。
四羧酸二酐係可以下述通式(TC)表示。下述式中，X係4價之有機基，該構造係無特別限定。
使用於本發明的四羧酸二酐之種類係無特別限制，對應作為液晶配向膜，例如作為光配向膜時之液晶配向性等之特性，可併用1種或2種以上。
將具體上的X之例表示於以下，但不限定於此等之構造。
在調製可溶性聚醯亞胺的情況，因為向溶媒之溶解性成為重要的物性，所以在溶解性之觀點係如X-1~26所示的脂環式之四羧酸酐為理想，X-2、X-3、X-4、X-6、X-9、X-10、X-11、X-12、X-13、X-14、X-15、X-16、X-17、X-18、X-19、X-20、X-21、X-22、X-23、X-24、X-25、X-26為理想。另一方面，在配向性之觀點係如X27~46般的芳香族四羧酸二酐為理想，特別是X-27、X-28、X-33、X-34、X-35、X-40、X-41、X-42、X-43、X-44、X-45、X-46為理想。特別理想為適當地具有配向性和溶解性的X-1、X-2、X-18~22、X-25、X-26。
作為被含有於用以形成藉由在本發明成為重要的偏光紫外線照射而顯現向異性的液晶配向膜之組成物(光配向劑)的聚醯亞胺前驅物、或聚醯亞胺之種類之例係可舉出將下述構造式(1)~(5)含有於主鏈構造中者。
在式(1)~(5)中，Z1~Z4係各自獨立，表示由氫原 子、甲基及苯環所構成的群中選擇至少1種，R1係表示由氫原子、甲基、乙基、丙基、異丙基、異丁基及第三丁基所構成的群中選擇的有機基，R2係表示氫原子、氟原子或於下述式(式中，R3係氫原子或碳數1~18之烷鏈，m係表示1~3之整數。黑點係表示鍵結部分)所示的有機基。黑點係表示向其他之有機基之鍵結。
(1)、(4)之構造係表示聚醯亞胺前驅物之構造，藉由將具有此等之構造的材料以高溫燒結，可衍生至(5)之構造。有聚醯亞胺前驅物之一部分係進行一部分醯亞胺化的事例、或對應用途而有意圖地醯亞胺化，變換為有溶媒溶解性的聚醯亞胺(亦可稱為可溶性聚醯亞胺)，在 此情況，成為(1)~(5)之構造為混合存在的形式。
在本發明係以(5)表示的構造為重要，將含有聚醯亞胺前驅物的清漆或含有可溶性聚醯亞胺的清漆(總體上來說是光配向劑)塗布於基板，以加熱燒結衍生至(5)。此時之燒結溫度係大多在由200℃至250℃之間進行，若溫度過低則於醯亞胺化花費時間，若溫度過高則因為亦併發分解反應，所以理想為210℃~240℃。
又，在通常之合成手法，於上述可得到的式[D]之聚合物，亦可導入在式[A]所示的A1及A2之碳數1~8之烷基及在式[A]所示的A3及A4之碳數1~5之烷基或乙醯基。
利用使用於聚合物[5]中之環丁烷環透過紫外線照射而分解之情事，藉由照射偏光紫外線於包含聚合物[5]的膜，於膜表面作出分解部和非分解部，可形成具有遲滯(retardation)亦即一軸配向性的膜。
照射紫外線時，分解物產生，但此分解物係可藉由加熱處理或以溶媒所致的洗淨等而除去，因為以進行此等之處理進而亦促進聚合物鏈之再配向等，所以可使液晶之配向品質更提高。在進行加熱處理的情況，加熱溫度係在150℃至250℃之間進行為理想，因為若溫度低則無法充分地促進分解物之昇華或蒸發，若過高則有聚合物鏈之分解亦併發的可能性，所以更理想為200℃~230℃。加熱時間係無特別限定，但若過短則無法充分地除去分解物，所以理想為5~30分鐘。
又，在進行膜之洗淨的情況，使用為分解物 的雙馬來醯亞胺會溶解的溶媒為理想。如為雙馬來醯亞胺會溶解的溶媒則無特別限定，但有以單獨有機溶媒係聚合物本身亦會溶出的可能性，因此亦有使配向性降低的情況，所以理想為以水或水與有機溶媒之混合溶媒使之進行接觸處理為理想。
作為水與有機溶媒之混合溶媒係水與有機溶媒之質量比，理想為20/80~80/20，較理想為40/60~60/40。作為有機溶媒可舉出2-丙醇、甲醇、乙醇、1-甲氧基-2-丙醇、乳酸乙酯、二丙酮醇、3-甲氧基丙酸甲酯或3-乙氧基丙酸乙酯。其中，2-丙醇、甲醇或乙醇為理想，特別是2-丙醇為理想。
於上述接觸處理之後，在除去已使用的有機溶媒的目的，藉由水、2-丙醇、丙酮等之低沸點溶媒所致的沖洗(rinse)或乾燥之任一者，或亦可進行雙方。
作為液晶配向膜之接觸處理係浸漬處理、噴霧(spray)處理等之，膜與液為充分地接觸的處理為理想。作為接觸處理係於水、或由水與有機溶媒之混合溶媒所構成的水性液，將膜進行浸漬處理，理想為10秒~1小時，較理想為1分鐘~30分鐘的方法為理想。接觸處理係可為常溫亦可加溫，但理想為在10~80℃，較理想為20~50℃實施。又，可對應必要而施加超音波等之提高接觸的手段。
在通式[A]，於R2具有表示於以下之(6)~(10)(式中， X1、X2係各自獨立而表示碳原子或氮原子，Y1、Y2係各自獨立而表示氫原子、甲基、氰基、氟原子或氯原子，X3係表示氧原子或硫原子，X4係單鍵、碳原子、氧原子或硫原子，R4、R5係各自獨立而表示氫原子、甲基、甲氧基、二甲基胺基、氟原子或氯原子，p係表示1~4之整數，q係1~3之整數，虛線係表示向其他有機基之鍵結。)所示的構造的聚醯亞胺前驅物或聚醯亞胺亦可包含於本發明之光配向劑。
表示於通式(6)~(10)的構造係因為藉由紫外線照射等而產生異構化或2聚化、分解等，所以利用此，在未作為藉由照射偏光紫外線於包含此等之構造的聚醯亞胺膜而已構造變化的部分的部分，可賦與遲滯(retardation)及一軸配向性。特別理想為具有以下之構造的聚醯亞胺前驅物或聚醯亞胺。
在使用包含此等之構造的聚醯亞胺前驅物或聚醯亞胺的光配向係可藉由以高溫燒結而使之醯亞胺化者、或以可溶性聚醯亞胺般的狀態成膜，照射偏光紫外線而更加熱的方法、或在聚醯胺酸膜之狀態照射偏光紫外線，之後以進行燒結而使之醯亞胺化而更促進聚合物鏈之再配向，可提高遲滯。燒結溫度係180℃~250℃之間為理想，由醯亞胺化反應之觀點或再配向之觀點，較理想的溫度係200℃~230℃。
對應必要而亦可以純水或溶媒等之進行洗淨。
所使用的高分子係亦可將具有以下述式(6)~(8)或(11)所示的構造作為側鏈之一部分的高分子，包含於本發明之光配向劑。式(6)~(8)或(11)中，X1、X2係各自獨立而表示碳原子或氮原子，Y1、Y2係各自獨立而表示氫原子、甲基、氰基、氟原子或氯原子，X3係表示氧原子或硫原子，X4係單鍵、碳原子、氧原子或硫原子，R4、R5係各自獨立而表示氫原子、甲基、甲氧基、二甲基胺基、氟原子或氯原子，R6、R7係各自獨立而表示氫原子、甲基，Ar係表示2,5-亞呋喃基、噻吩-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、吡啶-2,5-二基、伸苯基、1,4-或2,6-伸萘基、2,5-或2,6-苯并亞呋喃基(benzofuranylene)、或2,5-或2,6-苯並硫代伸苯基，此等之鍵結於芳香環的氫原子之一部分係亦可取代為甲基、甲氧基、二甲基胺基、氟原子或氯原子。p係表示1~4之整數，黑點係表示氫原子或向其他之有機基之鍵結。
通式(6)~(8)及(11)係已知藉由前述同樣光照射等而產生異構化反應或二聚化反應等，在未作為藉由照射偏光紫外線於將此等作為側鏈而具有的聚合物而已構造變化的部分的部分，可賦與遲滯及一軸配向性。進而於以下表示具體的構造，但並非限定於此的意思。
具有此等之側鏈構造的聚合物，則不特別限定聚合物主鏈構造，但理想為可舉出聚醯亞胺前驅物、聚醯亞胺、聚醯胺、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚N取代馬來醯亞胺、聚苯乙烯、聚衣康酸酯、聚矽氧烷等。
在將此等之聚合物包含於本發明之光配向劑而使用的情況，即使成膜後燒結而照射紫外線者亦可得良好的特性，但在聚合物為具有液晶性的情況，以在液晶相轉移溫度附近加熱而可更促進再配向，可使液晶配向性提高。再配向處理之理想的溫度係因依聚合物之構造而不同所以無法限定，但以DSC(示差掃描熱量分析)或POM(附加熱機構之偏光顯微鏡觀察)等事先研究液晶相轉移溫度，使用在該附近之溫度範圍為理想。
亦可將以下述通式(式中，虛線係表示向其他之有機基之鍵結。)表示的構造作為側鏈之一部分具有的聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚N取代馬來醯亞胺、聚苯乙烯、聚衣康酸酯、聚矽氧烷，作為光配向而使用。
已知式(12)及(13)之構造係藉由自我氫鍵而會合而顯現液晶性，將此等作為側鏈而具有的前述之聚合物係顯現液晶性者為多，特別是因為在前述的式(6)~(11)係因藉由紫外線照射而產生異構化或交聯反應，所以含有式(6)~(11)及式(12)(13)的聚合物係成為具有光反應性的液晶性聚合物。藉由對此之氫鍵性之液晶性聚合物照射偏光紫外線，加熱而產生自我組織化，可得到遲滯，作為結果可使用作為液晶配向膜。進而於以下表示具體的構造，但並非限定於此的意思。
式中，A、B、D係各自獨立，表示單鍵、-O-、-CH2-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NH-CO-、-CH=CH-CO-O-、或-O-CO-CH=CH-；Y1係表示由1價之苯環、萘環、聯苯環、呋喃環、吡咯環及碳數5~8之脂環式烴所選擇的環、或由該等之取代基所選擇的相同或相異的2~6之環為經由鍵結基B而形成鍵結的基，鍵結於該等的氫原子係各自獨立地以-COOR0(式中，R0係表示氫原子或碳數1~5之烷基)、-NO2、-CN、-CH=C(CN)2、-CH=CH-CN、鹵素基、碳數1~5之烷基、或碳數1~5之烷氧基取代亦可；X係表示單鍵、-COO-、-OCO-、-N=N-、-CH=CH-、-C≡C-、-CH=CH-CO-O-、或-O-CO-CH=CH-，X之數成為2時係X相互間係可為相同亦可為相異；i係表示1~12之整數，l係表示0~12之整數，m係表示1~3之整 數，n係0~2之整數，(但是n=0時，B為單鍵)。
在將此等之聚合物作為液晶配向膜而使用的情況，以成膜後照射偏光紫外線，以在液晶相轉移溫度附近加熱而可更促進再配向，可使液晶配向性提高。再配向處理之理想的溫度係因依聚合物之構造而不同所以無法限定，但以DSC(示差掃描熱量分析)或POM(附加熱機構之偏光顯微鏡觀察)等事先研究液晶相轉移溫度，使用在該液晶溫度範圍為理想。
關於本發明之光配向劑，亦可僅以用以形成藉由上述所述的偏光紫外線照射而顯現向異性的液晶配向膜之聚合物成分，如為不損及該特性的範圍，則以其他特性之觀點亦可混合上述以外之聚合物成分而使用。
作為就上述以外之聚合物理想的材料例係可舉出聚醯胺酸、可溶性聚醯亞胺、聚醯胺酸酯等。
例如，在光配向劑中，使非感光性聚醯胺酸、聚醯亞胺，以相對於藉由偏光紫外線照射而顯現向異性的聚合物100質量份而言，理想為含有10~1000質量份，較理想為含有10~800質量份。
本發明之光配向劑係亦可含有上述之聚合物成分以外之成分。作為該例係在塗布光配向劑時之使膜厚均勻性或 表面平滑性提昇的溶媒或化合物、使液晶配向膜與基板之密著性提昇的化合物等。
作為使膜厚之均勻性或表面平滑性提昇的溶媒(不良溶媒)之具體例係可舉出以下者。
例如，可舉出異丙醇、甲氧基甲基戊醇、甲基溶纖劑、乙基溶纖劑、丁基溶纖劑、甲基溶纖劑乙酸酯、乙基溶纖劑乙酸酯、丁基卡必醇、乙基卡必醇、乙基卡必醇乙酸酯、乙二醇、乙二醇單乙酸酯、乙二醇單異丙基醚、乙二醇單丁基醚、丙二醇、丙二醇單丁基醚、丙二醇單乙酸酯、丙二醇單甲基醚、丙二醇第三丁基醚、二丙二醇單甲基醚、二乙二醇、二乙二醇單乙酸酯、二乙二醇二甲基醚、二丙二醇單乙酸酯單甲基醚、二丙二醇單甲基醚、二丙二醇單乙基醚、二丙二醇單乙酸酯單乙基醚、二丙二醇單丙基醚、二丙二醇單乙酸酯單丙基醚、3-甲基-3-甲氧基丁基乙酸酯、三丙二醇甲基醚、3-甲基-3-甲氧基丁醇、二異丙基醚、乙基異丁基醚、二異丁烯、乙酸戊酯、丁酸丁酯、丁基醚、二異丁基酮、甲基環己烯、丙基醚、二己基醚、1-己醇、n-己烷、n-戊烷、n-辛烷、二乙基醚、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸丙二醇單乙基醚、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸甲基乙基酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸、3-甲氧基丙酸、3-甲氧基丙酸丙酯、3-甲氧基丙酸丁酯、1-甲氧基-2-丙醇、1-乙氧基-2-丙醇、1-丁氧基-2-丙醇、1-苯氧基-2-丙醇、丙二醇單乙酸酯、 丙二醇二乙酸酯、丙二醇-1-單甲基醚-2-乙酸酯、丙二醇-1-單乙基醚-2-乙酸酯、二丙二醇、2-(2-乙氧基丙氧基)丙醇、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸n-丙酯、乳酸n-丁酯、乳酸異戊酯等之具有低表面張力的溶媒等。
此等之不良溶媒係可1種亦可混合複數種類而使用。在使用如上述的溶媒的情況係被包含於光配向劑的溶媒全體之5~80質量%為理想，較理想為20~60質量%。
作為使膜厚之均勻性或表面平滑性提昇的化合物係可舉出氟系界面活性劑、聚矽氧系界面活性劑、非離子系界面活性劑等。
較具體而言係例如可舉出Eftop EF301、EF303、EF352(TOHKEM PRODUCTS公司製)、MEGAFACE F171、F173、R-30(大日本油墨公司製)、Fluorad FC430、FC431(住友3M公司製)、AsahiGuard AG710、SurflonS-382、SC101、SC102、SC103、SC104、SC105、SC106(旭硝子公司製)等。此等之界面活性劑之使用比例係相對於被含有於光配向劑的樹脂成分之100質量份而言，理想為係0.01~2質量份，較理想為0.01~1質量份。
作為使液晶配向膜與基板之密著性提高的化合物之具體例係可舉出於以下所示的含官能性矽烷之化合物或含環氧基之化合物等。
例如，可舉出3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷、2-胺基丙基三甲氧基矽烷、2-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、 N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-脲基丙基三甲氧基矽烷、3-脲基丙基三乙氧基矽烷、N-乙氧基羰基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-乙氧基羰基-3-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-三乙氧基矽烷基丙基三乙烯三胺、N-三甲氧基矽烷基丙基三乙烯三胺、10-三甲氧基矽烷基-1,4,7-三氮雜癸烷、10-三乙氧基矽烷基-1,4,7-三氮雜癸烷、9-三甲氧基矽烷基-3,6-二氮雜乙酸壬酯、9-三乙氧基矽烷基-3,6-二氮雜乙酸壬酯、N-苄基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-苄基-3-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-苯基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-苯基-3-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-雙(氧乙烯)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-雙(氧乙烯)-3-胺基丙基三乙氧基矽烷、乙二醇二縮水甘油醚、聚乙二醇二縮水甘油醚、丙二醇二縮水甘油醚、三丙二醇二縮水甘油基醚、聚丙二醇二縮水甘油醚、新戊二醇二縮水甘油基醚、1,6-己二醇二縮水甘油醚、甘油二縮水甘油醚、2,2-二溴新戊二醇二縮水甘油醚、1,3,5,6-四縮水甘油基-2,4-己二醇、N,N,N’,N’-四縮水甘油基-m-二甲苯二胺、1,3-雙(N,N-二縮水甘油基胺基甲基)環己烷、N,N,N’,N’-四縮水甘油基-4,4’-二胺基二苯基甲烷等。
更進一步，除了基板和膜之密著性提高以外，再加上以更防止因背光所致的電性特性降低等的目的，亦可導入如以下般的酚醛塑料系之添加劑、或嵌段異氰酸酯、羥乙基醯胺系交聯劑等。於以下表示具體上的添加劑，但不限定於此之構造。
於被使用於本發明之液晶顯示元件的光配向劑係含有可使耐摩擦性提昇的交聯性添加劑為理想。
作為交聯性添加劑之例係可舉出酚醛塑料系添加劑、胺基塑料系添加劑、環氧系添加劑、丙烯酸系添加劑、矽烷偶合劑、嵌段異氰酸酯系添加劑、噁唑啉系化合物、β-羥烷基醯胺(Primid)系交聯劑等，但不限定於此等。
於以下表示酚醛塑料系添加劑之具體例，但不限定於此等。
作為具有由羥基或烷氧基所構成的群中選擇至少1種之取代基的交聯性化合物，例如可舉出具有羥基或烷氧基的胺基樹脂，例如三聚氰胺樹脂、尿素樹脂、胍胺樹脂、乙炔脲-甲醛樹脂、乙二醯氯-甲醛樹脂、乙烯尿素-甲醛樹脂等。
此交聯性化合物係例如可使用胺基之氫原子被羥甲基或烷氧甲基或該雙方取代的三聚氰胺衍生物、苯代三聚氰胺衍生物或乙炔脲。此之三聚氰胺衍生物及苯代三聚氰胺衍生物係亦可作為二聚物或三聚物存在。此等係每1個三嗪環，平均具有3個以上、6個以下羥甲基或烷氧甲基者為理想。
作為如此的三聚氰胺衍生物或苯代三聚氰胺衍生物之例係可舉出市售品之每1個三嗪環平均被取代3.7個甲氧基 甲基的MX-750、每1個三嗪環平均被取代5.8個甲氧基甲基的MW-30(以上，三和Chemical公司製)、或CYMEL 300、301、303、350、370、771、325、327、703、712等之甲氧基甲基化三聚氰胺、CYMEL 235、236、238、212、253、254等之甲氧基甲基化丁氧基甲基化三聚氰胺、CYMEL 506、508等之丁氧基甲基化三聚氰胺、如CYMEL 1141般的含羧基之甲氧基甲基化異丁氧基甲基化三聚氰胺、如CYMEL 1123般的甲氧基甲基化乙氧基甲基化苯代三聚氰胺、如CYMEL 1123-10般的甲氧基甲基化丁氧基甲基化苯代三聚氰胺、如CYMEL 1128般的丁氧基甲基化苯代三聚氰胺、如CYMEL 1125-80般的含接基之甲氧基甲基化乙氧基甲基化苯代三聚氰胺(以上，三井Cyanamid公司製)。又，作為乙炔脲之例，可舉出如CYMEL 1170般的丁氧基甲基化乙炔脲、如CYMEL 1172般的羥甲基化乙炔脲等、如Powder link 1174般的甲氧基羥甲基化乙炔脲等。
作為具有環氧基或異氰酸酯基的交聯性化合物係例如可舉出雙酚丙酮縮水甘油醚、苯酚酚醛清漆環氧樹脂、甲酚酚醛清漆環氧樹脂、異氰脲酸三縮水甘油酯、四縮水甘油基胺基二伸苯基、四縮水甘油基-m-二甲苯二胺、四縮水甘油基-1,3-雙(胺基乙基)環己烷、四苯基縮水甘油醚乙烷、三苯基縮水甘油基醚乙烷、雙酚六氟-乙醯二縮水甘油醚、1,3-雙(1-(2,3-環氧丙氧基)-1-三氟甲基-2,2,2-三氟 甲基)苯、4,4-雙(2,3-環氧丙氧基)八氟聯苯、三縮水甘油基-p-胺基酚、四縮水甘油基間二甲苯二胺、2-(4-(2,3-環氧丙氧基)苯基)-2-(4-(1,1-雙(4-(2,3-環氧丙氧基)苯基)乙基)苯基)丙烷、1,3-雙(4-(1-(4-(2,3-環氧丙氧基)苯基)-1-(4-(1-(4-(2,3-環氧丙氧基苯基)-1-甲基乙基)苯基)乙基)苯氧基)-2-丙醇等。作為含有2個以上環氧基的化合物係具體而言，可例示如以下般的化合物。
作為具有氧雜環丁烷基的交聯性化合物係至少具有2個以下述之式[4]所示的氧雜環丁烷基的交聯性化合物。
具體而言係以下述之式[4a]~式[4k]所示的交聯性化合物。
作為含有2個以上嵌段異氰酸酯基的化合物係可例示具有以下述式(5)所示的嵌段異氰酸酯基的化合物。Z係各自獨立，碳數1~3之烷基、羥基或以下述式(6)所示的有機基，Z之至少1個係以下述式(6)所示的有機基。
具體而言，可例示如以下般的化合物。
上述式(7)以外之含有2個以上嵌段異氰酸酯基的化合物係可例示如以下般的化合物。
作為噁唑啉化合物係可舉出2,2’-雙(2-噁唑啉)、1,2,4-參-(2-噁唑啉基-2)-苯、4-呋喃-2-基亞甲基-2-苯基-4H-噁唑-5-酮、1,4-雙(4,5-二氫-2-噁唑基)苯、1,3-雙(4,5-二氫-2-噁唑基)苯、2,3-雙(4-異丙烯基-2-噁唑啉-2-基)丁烷、2,2’-雙-4-苄基-2-噁唑啉、2,6-雙(異丙基-2-噁唑啉-2-基)吡啶、2,2’-亞異丙基雙(4-第三丁基-2-噁唑啉)、2,2’-亞異丙基雙(4-苯基-2-噁唑啉)、2,2’-亞甲基雙(4-第三丁基-2-噁唑啉)及2,2’-亞甲基雙(4-苯基-2-噁唑啉)。此等之外，亦可舉出如EPOCROS(商品名，日本觸媒公司製)般的具有 噁唑基的聚合物或寡聚物。
所謂Primid系交聯劑係具有羥烷基醯胺基的化合物。(B)成分係如具有羥烷基醯胺基，則其他之構造係無特別限定，但由取得性等之點，作為理想的例子，可舉出以下述式(2)所示的化合物。式中，X2係碳數1~20之脂肪族烴基、或包含芳香族烴基的n價之有機基。n係2~6之整數。R2及R3係各自獨立，其為氫原子、亦可具有取代基的碳數1~4之烷基、亦可具有取代基的碳數2~4之烯基、或亦可具有取代基的碳數2~4之炔基。又，R2及R3之中至少1個係表示以羥基取代的烴基。
其中，式(2)之X2中之，直接鍵結於羰基的原子係未形成芳香環的碳原子為由液晶配向性之觀點視之為理想。又，式(2)之X2係由液晶配向性及溶解性之觀點視之，脂肪族烴基為理想，碳數1~10為較理想。
式(2)中，n係由溶解性之觀點視之，2~4為理想。
式(2)中，R2及R3之中至少1個係以下述式(3)所示的構造，由反應性之觀點為理想，以下述式(4)所示 的構造為更加理想。式(3)中，R4~R7係各自獨立，為氫原子、烴基、或以羥基取代的烴基。
作為(B)成分之理想的具體例係可舉出下述之化合物。
此等之交聯性添加劑係可添加1種，在不損及本發明之特性的程度，亦可添加複數種。
理想的添加量係0.1重量%~30重量%，理想為0.5重量%~10重量%。
作為具有聚合性不飽和鍵結的交聯性化合物係可舉出於分子內具有3個三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、三(甲基)丙烯醯氧基乙氧基三羥甲基丙烷、甘油聚縮水甘油基醚聚(甲基)丙烯酸酯等之聚合性不飽和基的交聯性化合物，進而，於分子內具有2個乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、環氧乙烷雙酚A型二(甲基)丙烯酸酯、環氧丙烷雙酚型二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸、甘油二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇二(甲基)丙烯酸酯、乙二醇二縮水甘油醚二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二縮水甘油基醚二(甲基)丙烯酸酯、鄰苯二甲酸二縮水甘油酯二(甲基)丙烯酸酯、羥基新戊酸新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯等之聚合性不飽和基的交聯性化合物，再加上，於分子內具有1個2-羥基乙基(甲基)丙烯酸酯、2-羥基丙基(甲基)丙烯酸酯、2-羥基丁基(甲基)丙烯酸酯、2-苯氧基-2-羥基丙基(甲基)丙烯酸酯、2-(甲基)丙烯醯氧基-2-羥基丙基鄰苯二甲酸酯、3-氯-2-羥基丙基(甲基)丙烯酸酯、甘油單(甲基)丙烯酸酯、2-(甲基)丙烯醯氧基乙基磷酸酯、N-羥甲基(甲基)丙烯醯胺等之聚合性不飽和基的交聯性化合物。
除此之外，亦可使用以下述之式[5]所示的化合物。
在式[5]中，A1係由環己基環、聯環己烷環、苯環、聯苯環、聯三苯環、萘環、茀環、蒽環、或菲環所選擇的基，A2係由下述之式[5a]或式[5b]所選擇的基，n為1~4之整數。
上述化合物係交聯性化合物之一例，不限定於此等。又，本發明之液晶配向處理劑所含有的交聯性化合物係可為1種，亦可組合2種以上。
作為噻喃化合物係可舉出將在苯基縮水甘油醚、丁基縮水甘油醚、3,3,3-三氟甲基環氧丙烷、氧化苯乙烯、六氟環氧丙烷、環氧環己烷、N-縮水甘油基酞醯亞胺、(九氟-N-丁基)環氧化物、全氟乙基縮水甘油基醚、表氯醇、表溴醇、N,N-二縮水甘油基苯胺、及3-[2-(全氟己基)乙氧 基]-1,2-環氧丙烷、乙二醇二縮水甘油醚、聚乙二醇二醚、丙二醇二縮水甘油醚、三丙二醇二縮水甘油醚、聚丙二醇二縮水甘油醚、新戊二醇二縮水甘油基醚、1,6-己二醇二縮水甘油醚、甘油二縮水甘油醚、2,2-二溴新戊二醇二縮水甘油基醚、及3-(N,N-二縮水甘油基)胺基丙基三甲氧基矽烷、1,3,5,6-四縮水甘油基-2,4-己二醇、N,N,N’,N’-四縮水甘油基-m-二甲苯二胺、1,3-雙(N,N-二縮水甘油基胺基甲基)環己烷、N,N,N’,N’,-四縮水甘油基-4,4’-二胺基二苯基甲烷、及3-(N-烯丙基-N-縮水甘油基)胺基丙基三甲氧基矽烷的縮水甘油基之氧，例如依照記載於J.Org.Chem.,28,229(1963)的方法而取代為硫，將前述縮水甘油基變換為環硫乙烷基者。
作為氮丙啶化合物係可舉出2,4,6-參(1’-氮丙啶基)-1,3,5-三嗪、ω-氮丙啶基丙酸-2,2-二羥基甲基-丁醇三酯、2,4,6-參(2-甲基-1-氮丙啶基)-1,3,5-三嗪、2,4,6-參(2-乙基-1-氮丙啶基)-1,3,5-三嗪、4,4’-雙(伸乙基亞胺基羰基胺基)二苯基甲烷、雙(2-乙基-1-氮丙啶基)苯-1,3-二羧酸醯胺、參(2-乙基-1-氮丙啶基)苯-1,3,5-三羧酸醯胺、雙(2-乙基-1-氮丙啶基)癸二酸醯胺、1,6-雙(伸乙基亞胺基羰基胺基)己烷、2,4-二伸乙基脲基甲苯、1,1’-羰基-雙-伸乙基亞胺、聚亞甲基-雙-伸乙基脲(C2~C4)及N,N’-雙(4,6-二伸乙基亞胺基-1,3,5-三嗪-2-基)-六亞甲基二胺。此外，亦可舉 出具有氮丙啶基的寡聚物或聚合物。
在使用提高與基板之密著性的化合物的情況，該使用量係相對於被含有於光配向劑的聚合物成分之100質量份而言，0.1~30質量份為理想，較理想為1~20質量份。若使用量為未達0.1質量份則無法期待密著性提高之效果，若成為多於30質量份則有液晶配向性變差的情 況。
於本發明之光配向劑係，於上述以外，如為不損及本發明之效果的範圍，則在使液晶配向膜之介電率或導電性等之電性特性變化的目的上，亦可添加介電質或導電物質，更進一步亦可添加在作成液晶配向膜時以提高膜之硬度或緻密度的目的之交聯性化合物。
在本發明之光配向劑中，作為被使用於溶解各聚合物的有機溶媒係使用於本發明之光配向劑的有機溶媒(溶劑)，其如為使聚合物成分溶解的有機溶媒則無特別限定。於以下舉出該具體例。
可舉出N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基-2-吡咯啶酮、N-甲基己內醯胺、2-吡咯啶酮、N-乙基吡咯啶酮、N-乙烯基吡咯啶酮、二甲基亞碸、四甲基尿素、吡啶、二甲基碸、γ-丁內酯、3-甲氧基-N,N-二甲基丙烷醯胺、3-乙氧基-N,N-二甲基丙烷醯胺、3-丁氧基-N,N-二甲基丙烷醯胺、1,3-二甲基-咪唑啉酮、乙基戊基酮、甲基壬基酮、甲基乙基酮、甲基異戊基酮、甲基異丙基酮、環己酮、碳酸亞乙酯、碳酸亞丙酯、二乙二醇二甲醚、4-羥基-4-甲基-2-戊酮等。此等係單獨使用，亦可混合而使用。
被含有於光配向劑的有機溶媒係理想為90~99質量%，較理想為93~98質量%為良好。
<液晶配向膜之形成>
上述之光配向劑係可合適地使用於用以形成本發明之液晶配向膜，具體而言係被使用於液晶菲涅爾透鏡的液晶配向膜。
於使用本發明之光配向劑而形成液晶配向膜係可藉由經過於基板上，塗布光配向劑而形成塗膜，於該塗膜按照藉由上述之式而設計的偏光方位之圖型而照射放射線的步驟的方法。
<液晶>
使用於本發明之液晶菲涅爾透鏡的液晶係可照原樣使用先前被使用於液晶顯示元件等的向列型液晶或強介電性液晶等。
具體而言係可舉出4-氰基-4’-n-戊基聯苯、4-氰基-4’-n-庚氧基聯苯等之氰基聯苯類；膽固醇基乙酸酯、膽固醇基苯甲酸酯等之膽固醇酯類；4-羧基苯基乙基碳酸酯、4-羧基苯基-n-丁基碳酸酯等之碳酸酯類；苯甲酸苯基酯、鄰苯二甲酸聯苯基酯等之苯基酯類；亞苄基-2-萘基胺、4’-n-丁氧基亞苄基-4-乙醯替苯胺等之希夫鹼類；N,N’-雙亞苄基聯苯胺、p-二大茴香亞甲基聯苯胺等之聯苯胺類；4,4’-氧化偶氮二苯甲醚、4,4’-二-n-丁氧基氧化偶氮苯等之氧化偶氮苯類；於以下具體上表示的苯基環己基系、聯三苯系、苯基二環己基系等之液晶；等，但不限定於此等。
在實施例使用的代號係依以下所述。
使用下述之MA1。該MA1係以非專利文獻(Macromolecules 2002,35,706-713)所記載之合成法進行合成。
THF：四氫呋喃
CH2Cl2：二氯甲烷
AIBN：2,2’-偶氮二異丁腈
藉由實施例而得到的聚合物之液晶相轉移溫度係使用示差掃描熱量測定(DSC)DSC3100SR(Mac Science公司製)而測定。
將MA1(10.29g、20.0mmol)溶解於THF(94.1g)中，以隔膜泵進行排氣後，加入AIBN(0.164g、1.0mmol)再次進行排氣。之後在50℃反應30小時而得到甲基丙烯酸酯之聚合物溶液。將此聚合物溶液滴下於甲醇(1000ml)，過濾已得到的沈澱物。將此沈澱物以甲醇洗淨，在40℃之烘箱中進行減壓乾燥而得到甲基丙烯酸酯聚合物粉末(A)。此聚合物之數量平均分子量為19000、重量平均分子量為39000。
已得到的甲基丙烯酸酯聚合物之液晶相轉移溫度為150℃~300℃。
於已得到的甲基丙烯酸酯聚合物粉末(A)(1.5g)加入 CH2Cl2(98.5g)，在室溫攪拌5小時使之溶解而得到液晶配向劑(A1)。
作為使用的光之基準波長633nm、焦點距離200mm而設計菲涅爾透鏡。此時，菲涅爾透鏡係切換部之相位差為2π時聚光度變最高。在相位設為δ、由中心之距離設為r時，菲涅爾透鏡之相位分布係成為如第5圖。
藉由沿著第5圖所示的菲涅爾相位分布而使幾何學上之相位變化而形成液晶菲涅爾透鏡。幾何學上之相位△δ係將一軸向異性媒體之慢軸方向設為θ的情況，依照下述式[6]。
【數7】△δ=e-i2θ [6]
依照方程式[6]，△δ係因為θ之2倍變化，所以沿著菲涅爾分布而使光學向異性之空間分布以θ=0~π變化，形成沿著菲涅爾圖型的相位分布。由中心計算而在第m個之菲涅爾帶之慢軸方向θ係以下述方程式[7]算出。
於菲涅爾圖型之記錄係因為使用已聚光於 20μm的雷射，所以實施由中心之距離每個20μm之慢軸方向之計算。於第6圖表示將成為菲涅爾圖型之中心的△δ=2π的部分之慢軸之方向設為0°的情況之慢軸之方位分布。
將上述已得到的液晶配向劑(A1)，旋轉塗佈於已準備的玻璃基板。接著，以70℃之加熱板乾燥90秒鐘，形成膜厚100nm之液晶配向膜。
接著，已製膜的玻璃基板之製膜面以相對之方式黏合，製作空晶胞。
對於已製作的空晶胞而將聚光於直徑20μm的波長325nm之直線偏光紫外光(LPUV)使用下述第7圖之裝置，沿著任意之圖型而照射1800mJ/cm2。
照射任意之圖型係以沿著依PC所致的已程式化的圖型而操作電流計鏡而描繪。描繪的LPUV之偏光方位係於電流計鏡出射之後以成為圓偏光之方式調整，藉由使偏光子旋轉而控制。偏光描繪實施後，將空晶胞以155℃、15分鐘加熱，之後於晶胞內注入低分子液晶5CB。將已形成的液晶菲涅爾透鏡之顯微鏡攝影表示於第8圖。
依照第8圖之顯微鏡攝影，可了解沿著菲涅爾圖型而形成向異性空間分布。
接著，測定已形成的液晶菲涅爾透鏡之聚光特性及偏光變換特性。
測定係使用λ=633nm之He-Ne雷射而以入射右旋圓偏 光(RCP)、左旋圓偏光(LCP)、直線偏光(LP)而實施。此時，藉由以溫度控制器控制液晶菲涅爾透鏡之溫度，調整液晶之折射率。以光束輪廓分析儀取得出射光之強度分布。將已取得的輪廓分析儀圖像表示於第9圖。
表示於第9圖上段的輪廓分析儀圖像係為了圖像取得而使各自之入射光強度變化。因此，將已規格化的強度分布線圖表示於第9圖之下段。亦即，第9圖之下段係表示輪廓分析儀圖像(第9圖上段)上之虛線部分之強度分布的線圖。
入射光束(Incident beam)(第9圖左端)係因為在已規格化時強度非常弱，所以將已設為100倍的線圖以虛線表示。
由第9圖可了解以下之情事。
亦即，可了解於入射右旋圓偏光(第9圖中，記載為「RCP」)的情況(由第9圖之右方開始第2個，特別是下段)係相較於入射光而言，強度為集中於中心部而聚光。
可了解於入射直線偏光(第9圖中，記載為「LP」)的情況(由第9圖之左方開始第2個，特別是下段)亦聚光。但是，在入射LP的情況係相較於入射RCP的情況而言，強度成為約一半，可了解僅LP之右旋成分聚光。
又，於入射左旋圓偏光(第9圖中，記載為「LCP」)的情況(第9圖之右端，特別是下段)，在第9圖之右端之下段之圖，觀察不到強度，亦即可了解看不到聚光。此係可認為於入射LCP的情況，產生LCP之擴散之故。
由此等之結果，可了解在本實施例可得到的液晶菲涅爾透鏡係依入射光之偏光狀態而可得到不同的特性。尚，此特性係與設計條件良好地一致。
接著，將入射RCP及LP時之已聚光的偏光之橢圓率表示於第10圖。在第10圖，將橢圓率以白~黑表示，右旋圓偏光(RCP)以1(黑)、左旋圓偏光(LCP)以-1(白)表記。
由第10圖可了解以下之情事。亦即，因為確認聚光的RCP和LP均成為橢圓率為-1(白)，所以可了解被變換為LCP而聚光。尚，在第10圖之白黑圖面係有不明暸處，但第10圖中之成為「白」的處所係表示被變換為LCP而聚光，第10圖中之「白」以外之處所係表示光強度為零或非常弱。
若綜合第9圖之結果和第10圖之結果考慮，則可了解在本實施例可得到的液晶菲涅爾透鏡係將右旋成分變換為左旋而聚光。
Claims (20)
- 一種液晶配向膜，其係具備配向分子的液晶配向膜，前述配向分子為具有產生由光交聯、光異構化、光-弗萊斯重排及光分解所構成的群中選擇至少1種之光反應的基的高分子，該高分子係可將具有以下述式(6)~(8)或(11)所示的構造作為側鏈之一部分的高分子〔式(6)~(8)或(11)中，X1、X2係各自獨立而表示碳原子或氮原子，Y1、Y2係各自獨立而表示氫原子、甲基、氰基、氟原子或氯原子，X3係表示氧原子或硫原子，X4係單鍵、碳原子、氧原子或硫原子，R4、R5係各自獨立而表示氫原子、甲基、甲氧基、二甲基胺基、氟原子或氯原子，R6、R7係各自獨立而表示氫原子、甲基，Ar係表示2,5-亞呋喃基、噻吩-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、吡啶-2,5-二基、伸苯基、1,4-或2,6-伸萘基、2,5-或2,6-苯并亞呋喃基(benzofuranylene)、或2,5-或2,6-苯並硫代伸苯基，此等之鍵結於芳香環的氫原子之一部分係可取代為甲基、甲氧基、二甲基胺基、氟原子或氯原子，p係表示1~4之整數，黑點係表示氫原子或向其他之有機基之鍵結〕，且係以下述通式(12)或(13)(式中，虛線係表示向其他之有機基之鍵結)表示的構造作為側鏈之一部分具有的聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚N取代馬來醯亞胺、聚苯乙烯、聚衣康酸酯、或聚矽氧烷，其特徵為前述配向分子 係由前述液晶配向膜之特定點而位於特定距離之位置時，前述配向分子之配向方向為相對於前述液晶配向膜所形成的平面而為平行的直線而言，成為對應前述距離的角度，
- 如請求項1之液晶配向膜，其中，位於前述特定距離r1之位置的前述配向方向之角度為θ1，在最接近前述特定距離r1的距離r2之位置的配向分子之配向方向之角度為θ2，角度θ1與θ2之差△θ為超過0°、未達90°。
- 如請求項1或請求項2之液晶配向膜，其中，前述配向分子為具有產生由光交聯、光異構化、光-弗萊斯重排及光分解所構成的群中選擇至少1種之光反應的基的高分子。
- 如請求項1或請求項2之液晶配向膜，其中，前述配向分子為具有產生由光交聯、光異構化、光-弗萊斯重排及光分解所構成的群中選擇至少1種之光反應的側鏈的高分子。
- 一種基板，其特徵為於單面具有如請求項1~4中之任一項之液晶配向膜。
- 一種液晶晶胞，其特徵為具有如請求項5之基板的第1之基板，及第2之基板，使前述第1及第2之基板，具備空間而平行分離，且將前述第1之基板之液晶配向膜以對向於第2之基板之方式配置，且將前述第1及第2之基板，以作為前述第1之基板之法線而通過為前述第1之基板之特定點的第1之點的第1之法線，成為前述第2之基板之法線之方式，進行配置。
- 如請求項6之液晶晶胞，其中，前述第2之基板為如請求項5之基板，將前述第1及第2之基板，以作為前述第1之基板之法線而通過為前述第1之基板之中心點的第1之中心點的第1之法線與作為前述第2之基板之法線而通過為前述第2之基板之中心點的第2之中心點的第21之法線一致之方式，進行配置。
- 如請求項6或請求項7之液晶晶胞，其中，於前述空間具備液晶。
- 一種液晶光學元件，其特徵為具備如請求項8之液晶晶胞。
- 一種液晶配向膜之製造方法，其特徵為具有A)形成具有產生由光交聯、光異構化、光-弗萊斯重排及光分解所構成的群中選擇至少1種之光反應的基的高分子的膜的步驟，該高分子係可將具有以下述式(6)~(8)或(11)所示的構造作為側鏈之一部分的高分子〔式(6)~(8)或(11)中，X1、X2係各自獨立而表示碳原子或氮原子，Y1、Y2係各自獨立而表示氫原子、甲基、氰基、氟原子或氯原子，X3係表示氧原子或硫原子，X4係單鍵、碳原子、氧原子或硫原子，R4、R5係各自獨立而表示氫原子、甲基、甲氧基、二甲基胺基、氟原子或氯原子，R6、R7係各自獨立而表示氫原子、甲基，Ar係表示2,5-亞呋喃基、噻吩-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、吡啶-2,5-二基、伸苯基、1,4-或2,6-伸萘基、2,5-或2,6-苯并亞呋喃基(benzofuranylene)、或2,5-或2,6-苯並硫代伸苯基，此等之鍵結於芳香環的氫原子之一部分係可取代為甲基、甲氧基、二甲基胺基、氟原子或氯原子，p係表示1~4之整數，黑點係表示氫原子或向其他之有機基之鍵結〕，且係以下述通式(12)或(13)(式中，虛線係表示向其他之有機基之鍵結)表示的構造作為側鏈之一部分具有的聚 丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚N取代馬來醯亞胺、聚苯乙烯、聚衣康酸酯、或聚矽氧烷之高分子，
- 如請求項10之方法，其中，在前述A)，前述基為具有於前述高分子之側鏈。
- 如請求項10或請求項11之方法，其中，在前述B)，前述特定之偏光紫外線為已聚光的偏光紫外線。
- 如請求項10或請求項11之方法，其中，在前述A)，將A)-1)前述膜形成於基板上。
- 一種液晶晶胞或液晶光學元件之製造方法，其特徵為具有D)準備藉由如請求項13之方法而得的基板的第1之基板的步驟；E)準備第2之基板的步驟；及F)於前述第1之基板及第2之基板之間具備液晶的步驟；在前述F)，使前述第1及第2之基板，以將前述第1之基板之液晶配向膜以對向於第2之基板之方式，平行分離而配置，且將前述第1及第2之基板，以作為前述第1之基板之法線而通過為前述第1之基板之中心點的第1之中心點的第1之法線，成為前述第2之基板之法線之方式，進行配置。
- 如請求項14之方法，其中，前述第2之基板為藉由如請求項13之方法而得的基板，在前述F)，將前述第1及第2之基板，以做為前述第1之基板之法線而通過為前述第1之基板之中心點的第1之中心點的第1之法線為與做為前述第2之基板之法線而通過為前述第2之基板之中心點的第2之中心點的第2之法線一致之方式，進行配置。
- 一種液晶晶胞之製造方法，其特徵為 具有O)準備第1及第2之基板的步驟，P1)於第1之基板之單面上形成第1之膜的步驟，其係該第1之膜為具有產生由光交聯、光異構化、光-弗萊斯重排及光分解所構成的群中選擇至少1種之光反應的第1之基的第1之高分子的步驟，P2)於第2之基板之單面上形成與前述第1之膜相同亦可為相異的第2之膜的步驟，其係該第2之膜為具有產生由光交聯、光異構化、光-弗萊斯重排及光分解所構成的群中選擇至少1種之光反應的第2之基的第2之高分子的步驟，Q)將具備前述第1之膜的第1之基板及具備前述第2之膜的第2之基板，以第1之膜及第2之膜為對向之方式，以具備空間之方式平行分離而配置的步驟，及R)由未有前述第1之膜的前述第1之基板之面側，或由未有前述第2之膜的前述第2之基板之面側，於前述第1之膜及前述第2之膜之特定位置照射特定之偏光紫外線的步驟，上述方法，可得到液晶晶胞，該液晶晶胞係具有第1之液晶配向膜且具有第2之液晶配向膜，該第1之液晶配向膜係具備將位於距前述第1之膜之特定之第1之點特定距離之位置的第1之高分子之配向方向，相對於與前述第1之膜所形成的第1之平面平行的第1之直線而言，成為對應前述距離的角度的第1之配向分子，且 該第2之液晶配向膜係具備將位於距前述第2之膜之特定之第2之點特定距離之位置的第2之高分子之配向方向，相對於與前述第2之膜所形成的第2之平面平行的第2之直線而言，成為對應前述距離的角度的第2之配向分子。
- 如請求項16之方法，其中，前述第1之基為具有於前述第1之高分子之側鏈、及/或前述第2之基為具有於前述第2之高分子之側鏈。
- 如請求項16或請求項17之方法，其中，在前述R)，前述特定之偏光紫外線為已聚光的偏光紫外線。
- 如請求項16或請求項17之方法，其中，前述步驟R)後，更具有T)將液晶填充於前述空間的步驟。
- 如請求項16之液晶晶胞之製造方法，前述第1之高分子係可將具有以下述式(6)~(8)或(11)所示的構造作為側鏈之一部分的高分子〔式(6)~(8)或(11)中，X1、X2係各自獨立而表示碳原子或氮原子，Y1、Y2係各自獨立而表示氫原子、甲基、氰基、氟原子或氯原子，X3係表示氧原子或硫原子，X4係單鍵、碳原子、氧原子或硫原子，R4、R5係各自獨立而表示氫原子、甲基、甲氧基、二甲基胺基、氟原子或氯原子，R6、R7係各自獨立而表示氫原子、甲基，Ar係表示2,5-亞呋喃基、噻吩-2,5- 二基、嘧啶-2,5-二基、吡啶-2,5-二基、伸苯基、1,4-或2,6-伸萘基、2,5-或2,6-苯并亞呋喃基(benzofuranylene)、或2,5-或2,6-苯並硫代伸苯基，此等之鍵結於芳香環的氫原子之一部分係可取代為甲基、甲氧基、二甲基胺基、氟原子或氯原子，p係表示1~4之整數，黑點係表示氫原子或向其他之有機基之鍵結〕，且係以下述通式(12)或(13)(式中，虛線係表示向其他之有機基之鍵結)表示的構造作為側鏈之一部分具有的聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚N取代馬來醯亞胺、聚苯乙烯、聚衣康酸酯、或聚矽氧烷，前述第2之高分子係可將具有以下述式(6)~(8)或(11)所示的構造作為側鏈之一部分的高分子〔式(6)~(8)或(11)中，X1、X2係各自獨立而表示碳原子或氮原子，Y1、Y2係各自獨立而表示氫原子、甲基、氰基、氟原子或氯原子，X3係表示氧原子或硫原子，X4係單鍵、碳原子、氧原子或硫原子，R4、R5係各自獨立而表示氫原子、甲基、甲氧基、二甲基胺基、氟原子或氯原子，R6、R7係各自獨立而表示氫原子、甲基，Ar係表示2,5-亞呋喃基、噻吩-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、吡啶-2,5-二基、伸苯基、1,4-或2,6-伸萘基、2,5-或2,6-苯并亞呋喃基(benzofuranylene)、或2,5-或2,6-苯並硫代伸苯基，此等之鍵結於芳香環的氫原子之一部分係可取代為甲基、甲氧基、二甲基胺基、氟原子或氯原子，p係表示1~4之整數，黑點係表示氫原子或向其他之有機基之鍵結〕，且係以下述通式(12)或 (13)(式中，虛線係表示向其他之有機基之鍵結)表示的構造作為側鏈之一部分具有的聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚N取代馬來醯亞胺、聚苯乙烯、聚衣康酸酯、或聚矽氧烷，
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