WO1996006370A1

WO1996006370A1 - Resine optique non-birefringente, son procede de fabrication, et article en elements de cristaux liquides utilisant une telle resine

Info

Publication number: WO1996006370A1
Application number: PCT/JP1995/001635
Authority: WO
Inventors: Yasuhiro Koike
Original assignee: Yasuhiro Koike
Priority date: 1994-08-18
Filing date: 1995-08-18
Publication date: 1996-02-29
Also published as: EP0740168A4; EP0740168B1; DE69524861T2; JPH08110402A; EP0740168A1; DE69524861D1; US6201045B1; JP3696649B2

Description

明細書

発明の名称

非複屈折性の光学榭脂材料及びその製造方法並びに光学樹脂材料を用いた液晶素子用の部材

技術分野

本発明は、種々の光学要素の材料として用いることのできる非複屈折性の光学樹脂材料、つまり実質的に複屈折性を示さないか、または複屈折性を示してもそれが実用上で影響を与えない程度に小さくて済む光学樹脂材料及びこれを用いた液晶素子用の部材に関する。

背景技術

近年、眼鏡レンズや透明板などの一般光学部品はもとよりォプ卜エレク卜ロニクス用の光学部品、例えば音響、映像、文字情報等を記録する光ディスク装置のようなレーザ関連機器に用いる光学部品の材料などとして、従来のガラス系材料に代えて、高分子樹脂を用いる傾向が強まっている。これは、高分子樹脂からなる光学材料つまり光学樹脂材料が、一般にガラス系光学材料に比べ、軽量であること、また耐衝擎性に優れていること、さらに射出成形や押し出し成形のような成形技術を容易に適用できるなどから加工性や量産性に優れているからである。このような特性は、上述したような各種の光学部品にとって有用であることは勿論として、液晶ディスプレイの主要構成要素である液晶素子を構成する各種部材に光学樹脂材料を用いる場合に特に有用である。即ち液晶ディスプレイは、各種電子機器における表示要素として広く用いられるようになって来ているが、このように用途が拡大するのに伴ってより一層の軽量化や薄型化が求められ、また耐衝搫性などの強度面での性能向上も求められるようになっており、これらの要求には上記高分子光学材料が持つ特性を有効に活かすことで応えることができるからである。

このように光学樹脂材料は、光学部品として優れた特性を発揮する可能性を持ち、また光学部品への広い用途が期待されている。しかし現実には期待された程の利用がなされていない。その大きな要因としては、光学樹脂材料に上記のような成形技術を適用して得られた製品が少なからず複屈折性を示し、この複屈折性が光学部品としての機能性を損なう場合があるということに求められる。

この高分子樹脂材料における複屈折性の存在自体は、その原因を含めて広く知られているところである。図 1はこれを簡単に説明する為の図である。同図に示したように、成形工程を経た高分子光学材料は、一般に、ポリマーの結合鎖を形成する多数の単位（モノマー） 1が体積的に特定の配向方向をもって結合した状態にある。そして、光学材料として通常使用される高分子材料の殆どすべてについて、各単位 1は屈折率に関して光学的異方性を有している。即ち、配向方向に平行な方向の偏波成分に関する屈折率 nprと配向方向に垂直な方向の偏波成分に関する屈折率 n vtが異なつている。

このような光学的異方性は、よく知られているように、屈折率楕円体で表現することが出来る。図 1において、各結合単位 1に付記されている楕円マーク 2はその表式に従ったものである。例えば、ポリメチルメタクリレー卜（PMMA) の場合、各単位 1 (メチルメタクリレー卜）の屈折率は、配向方向について相対的に小さく、配向方向と垂直な方向について相対的に大きい。従って、マクロスケールでみた時の屈折率楕円体 3は、図示されているように縦長となる。即ち、ポリメチルメ夕クリレ一卜の場合、 nprく nvtである。両者の差 Δη = ηρΐ"— n vtは、複屈折値と呼ばれている。表 1に、代表的な光学樹脂材料について複屈折値の値を示した。

【表 1】

高分子樹脂マトリックス材料との複屈折値物質名複屈折値； Δ n =npr -nvt

ポリスチレン一 0. 1 00

ポリフエ二レンォキサイド + 0. 2 1 0

ポリカーボネート + 0. 1 06

ポリビニルクロライド + 0. 0 2 7

ポリメチルメタクリレー卜 - 0. 004 3

ポリエチレンテレフタレ一卜 + 0. 1 0 5

ポリエチレン + 0. 0 4 4 例えば、図 1に示したポリメチルメタクリレー卜では Δ n = _ 0 . 0 0 4 3であり、ポリスチレンでは、 Δ η =— 0 . 1 0 0である。また、ポリエチレンでは厶 ηが正の値を示し、 Δ η = + 0 . 0 4 4である。以後、このような高分子の配向に起因した複屈折を配向複屈折と言い、屈折率楕円体の長軸方向を配向複屈折方向と呼ぶこととする。また、上記 Δ ηの符号が正（Δ η > 0 ) であることを「複屈折性の符号が正」、同様に負（Δ η < 0 ) であることを「複屈折性の符号が負」などと表現することとする。

このような配向複屈折は、偏光特性が重要となるアプリケーションにおいて特に問題となる。例えば近年開発された書込 Ζ消去型の光磁気ディスクにおける光学部品がその例である。即ち、書込/消去型の光磁気ディスクでは、読み取りビームあるいは書き込みビームに偏光ビームが用いられているので、光路中に複屈折性の光学要素（ディスク自体、レンズ等）が存在すると、読み取りあるいは書き込みの精度に悪影響を及ぼすことになる。

また使用する部材における複屈折性が最も重要になるものとして液晶素子が挙げられる。液晶素子はよく知られているように、直交ニコル又は平行ニコルとした偏光子と検光子の間で液晶層により偏光の偏波面を回転させることで光の透過 •不透過を制御する構造となっており、従って液晶素子にあってはそれを構成する各部材の複屈折性が大きな問題となり、このことが液晶素子への光学樹脂材料の広汎な利用を阻んでいる。

以上のような配向複屈折に関しては、これをなくすための種々の工夫が以前よりなされている。その主なものを挙げると以下の通りである。

① . 米国特許第 4 , 3 7 3， 0 6 5号明細書に記載された方法；これは、配向複屈折の符号が互いに逆で、且つ完全に相溶する 2種類の高分子樹脂をブレンドすることにより、非複屈折性の光学樹脂材料を得ようとするものである。

② . 特開昭 6 1— 1 9 6 5 6号公報に記載された方法；芳香族ポリカーボネ一卜と特定のスチレン系共重合体とを特定の範囲の割合で混合することによって得られる芳香族ポリカーボネート系樹脂組成物を利用する方法が示されている。

③ . 特開昭 6 2 - 2 4 0 9 0 1号公報に記載された方法；これは、芳香族ビニル単量体単位を主体とする重台体とポリフエ二レンエーテルとの混合物、両者の重合体部分からなるプロック共重合体、またはこれらの混合物からな非複屈折性の光学樹脂材料を得る方法である。

④ . 特開昭 6 1— 1 0 8 6 1 7号公報に記載された方法；主極率差が絶対値で 5 0 X 1 0— ^{2 5} d以上の正及び負の構成単位を形成する 2種類以上の単量体をランダム共重合、グラフ卜共重合あるいはブロック共重合させる方法が開示されている。

⑤ . 雑誌「光学」、第 2 0巻第 2 0号、第 8 0 (第 3 0 ) 〜 8 1 (第 3 1 ) 頁〔1 9 9 1年 2月発行〕に記載された方法；これは本発明者に係る提案であり、メチルメタクリレート（MMA ) とトリフルォロェチルメタクリレート（3 F M A ) のモノマー混合物あるいはメチルメタクリレー卜（MMA ) とベンジルメ夕クリレート（B z MA ) のモノマー混合物を共重合させて非複屈折性の光学樹脂材料を得るものである。この方法は要するに、配向複屈折の符号が逆の高分子を与える基礎となるモノマーを混合して共重合させる方法である。

⑥ . ポリマーに配向性を生じさせないように成形する方法；これは経験的に採られている方法であり、キャスト法を用いたり、押出し成形での押出し速度を大幅に減速させて行なうようにしたり、さらに 2轴延伸法を用いるなどにより、成形時における配向性をなくすようにする方法である。

これら従来の方法は、それぞれそれなりに成果を上げているが、未だ不十分な面も少なくない。例えば上記①の 2種類の高分子樹脂をブレンドする方法では、両者を高い均一度で混合させる為に、ブレンド対象の高分子樹脂を溶融状態あるいは溶液状態にしなければならない。そして、このような手段を用いても、全体的にムラ無く低複屈折性を示す実用的な高分子樹脂を得ることは実際上極めて困難である。また、この方法で得られた高分子樹脂ブレンド組成物は、それらブレンドされた高分子樹脂が固有に持っている屈折率の違いから、屈折率の不均一性による光散乱が生起することが避けられず、透明度に優れた光学材料を得ることが出来ない。

また上記②以下の方法の中で、ランダム共重合によつて低配向複屈折高分子樹 1旨を製造する方法では、一応原理的には透明度の高い光学材料が得られるものと期待される。しかしこの方法には、先ず、 2種類あるいはそれ以上の高分子樹脂を与える基礎となるモノマーを混合してランダム共重合させるものであるから、それらモノマーに関するモノマー反応性比を 1に近づける必要があり、このような条件を満たす材料の組合せが極めて少なく、従って材料選択の幅を狭められ、例えば物理的強度や耐熱性などの観点から材料を任意に選択することができないという問題がある。

また、上記⑤の提案には、その組合せが含まれているが、その中でメチルメタクリレー卜（MMA) とトリフルォロェチルメタクリレー卜（3 FMA) のモノマー混合物を用いる方法では、後者の材料（3 FMA) が極めて高価な材料であるという欠点がある。

また、メチルメタクリレー卜（MMA) とトリフルォロェチルメタクリレート

(3 FMA) のモノマー混合物を共重合させる方法、メチルメタクリレー卜（M MA) とベンジルメタクリレー卜（B zMA) のモノマー混合物を共重合させる方法の何れにおいても、メチルメ夕クリレー卜に対するトリフルォロェチルメ夕クリレー卜（3 FMA) あるいはベンジルメタクリレー卜（B zMA) の混合比を相当大きくしなければ、配向複屈折性の発現を抑えることが出来ない。即ち配向複屈折を相殺するに必要な混合比は、前者の場合は MMAZ3 FMA=50/ 5 0 (w t %/w t %) であり、後者の場合は MMAZB zMA= 80/20

( t /w t %) である。この為、得られる材料は PMMAと同等の特性を持つことが出来ず、 P MM Aに比して機械的特性や透明度の点で劣ることになつてしまう。

また、上記④の方法の中で、グラフト共重合を利用したものは、採用するモノマーの組合せについて、合成される樹脂の配向複屈折の強さを予め定量的に予測 •制御することが難しく、実際に合成反応を行なわせてみないと配向複屈折が十分に相殺された製品が得られるかどうか判らない。従って、工業的に安定した品質の製品を製造することが困難である。

さらに上記⑥の方法は、現在液晶素子用の部材として使用されている光学樹脂材料の製造に実際に用いられている方法であるが、光学樹脂材料の本来の特性である加工性や量産性を犠牲にせざるを得ない。この結果、大幅なコストアップを招き、この方法で得られる光学樹脂材料の液晶素子への用途範囲が限定されることになる。

以上のことを要約すると、従来の各方法は、加工に困難性があり、また透明度の高い材料を得られない（方法①）、材料選択に制限を受ける（方法②及び③）、製品の安定性に難がある（方法④）、材料コストが高いし、物性や透明度の低下を来たし易い（方法⑤）、光学樹脂材料の大きな利点である加工性や量産性を活かせない（方法⑥）などの点で課題を残しており、これらのことが原因となって光学樹脂材料の広汎な利用の途が閉ざされている。

従って本発明の目的は、上記した従来の各種方法に見られるような制約条件を受けることなく光学樹材料に高い非複屈折性を与えることのできるようにする技術の提供にある。また本発明は、この技術により得られる光学樹脂材料の特性を活かした液晶素子用の部材の提供を目的としている。

発明の開示

本発明では上記目的のために、透明な高分子樹脂からなるマ卜リックスに、マトリックス用の高分子樹脂が有する配向複屈折性を打ち消す傾向の配向複屈折性を示す低分子物質を添加した組成で光学樹脂材料を形成するものとしている。このような本発明による光学樹脂材料は、上記した従来の各方法の何れとも基本的に異なる方法で非複屈折性を得ている。即ち、本発明による光学樹脂材料は、マトリックスを形成する高分子樹脂が符号が正又は負である配向複屈折性を持つ一方で、これに添加された低分子物質が高分子樹脂における配向複屈折性とは逆の符号の配向複屈折性を示し、これら両配向複屈折性が相殺関係となることで、高い非複屈折性を得ている。つまり本発明による光学榭脂材料は、成形加工などの際に応力等の作用を外部から受けると、それによつてその高分子結合鎖が配向を起こすが、この時、混入 '添加されている低分子物質も高分子結合鎖の配向に連れて配向を起こす。そしてこの高分子結合鎖の配向に関連した配向を取る低分子物質における屈折率楕円体の長軸方向が高分子における屈折率楕円体の長軸方向と直交する方向となることにより、全体としての配向複屈折性を薄めて非複屈折性を得ているものである。従って、組み台わされる高分子樹脂と低分子物質の種類に応じて、添加量を調整するだけで、複屈折性を 0に近づけることが出来る。本発明による光学樹脂材料における低分子物質は、マ卜リックス用の高分子樹脂の重合反応には実質的な関与を生じない、つまり高分子樹脂を与えるモノマーに対し反応性を有しない。従つて複数種の高分子樹脂に対応するモノマーを混合してランダム共重合させる上記従来の方法のように反応性比による制約などを受けることがなく、高分子榭脂の種類を自由に選択することが可能となる。また低分子物質は、高分子樹脂に比べ、屈折率に関しより大きな光学的異方性を持つのが一般であり、このため比較的少ない添加量でマ卜リックス用の高分子樹脂における配向複屈折性を相殺することが可能である。このことは、マトリックス用の高分子樹脂が持つ物性や透明度などの特性に実質的な影饗を与えないで済むということであり、マ卜リックス用の高分子樹脂が持つ特性をそのまま光学樹脂材料として活かせるという大きな利点を与える。

また本発明による光学樹脂材料は、上記のようにして低分子物質による相殺で非複屈折性を得ているものであるから、ポリマーに配向性を生じさせないようにする配慮を必要とせず、その加工に、射出成形や押し出し成形などのような加工性や量産性に優れた成形技術を自由に適用することができる。

さらに本発明によると、配向複屈折性相殺用の低分子物質として、マトリックス用の高分子樹脂の塑性を高める機能も有する、つまり可塑剤機能も有する低分子物質を用いることで、より加工特性に優れた光学樹脂材料とすることができる。即ち、例えば耐熱性や機械強度などを考慮してマ卜リックス用として選択した高分子樹脂が延伸性に劣るためにシート状ゃフィルム状のように高い延伸性を必要とする加工が困難であるような場合に、添加する低分子物質に可塑剤機能も負わせることで、必要な延伸性も与えることができ、高い非複屈折性を有すると同時に加工特性にも優れている光学樹脂材料とすることができる。

本発明による光学樹脂材料における低分子物質は、上記のようにマトリックスを形成する高分子樹脂の結合鎖の配向に連れて配向を起こす必要があるが、そのために、ある 1つの方向についての分極率が大きいという条件を满たしていることが要求される。表 2〜表 4は、このような条件を満たし本発明における添加剤として使用可能な低分子物質の代表的な例を示したものであるが、この他にも例えば 1、 4—ジフヱニル _ 1、 3—ブタジエン、ジベンゾフラン、ベンズァセトンフヱノン、ベンズァラジンなども挙げられる。 0

【表 2】添加剤として使用可能な低分子物 Kの実例 I 物質名構造式ジフヱニルスルフィド

0

ベンジルベンゾエート

<^_^C-0-CH2^

ビフヱニル o ェ ρ—ターフヱニル 1

ベンゾィン

トランスースチルベン

ァゾメチン

【表 3】

添加剤として使用可能な低分子物質の実例 Π

物質名構造式ジフエニルアセチレン

ァゾベンゼン

(省略）

ナフタレン

アントラセン

Ν, N' ィン

-ジァニザルベンジディン

4' ーメトキシベンジリデンアミノアゾベンゼン

CH3。Aノ CH

テレフタルビス（ p—フエネチジン）

CH₃ CHzO-<^ -N = CH→^ CH=N-^ -OCH2 CH3 【表 4】添加剤として使用可能な低分子物質の実例 m

物質名構造式

4 ' —メトキシベンジリデンァミノスチルベン

スチレンォリゴマー (省略）

ベンジルメタクリレー卜オリゴマー（省略）

例えば、代表的な光学樹脂材料の 1つであるポリメチルメタクリレー卜（P M MA ) を高分子樹脂マトリックスとして採用した場台、反対符号の複屈折性を与える低分子物質としてスチルベンやジフヱニルスルフィドあるいは N、 N—ビスベンジリデンベンジディン、 4 ' ーメトキシベンジリデンアミノスチルベンなど、いわゆる液晶物質を用いることによって配向複屈折性が抑制された光学樹脂材料. を得ることが出来る。

スチルベンやジフヱニルスルフィド、液晶物質等、ここに示された物質は、上記のように重合時にモノマーと反応を起こさない。また、これら低分子物質の添加量を適量に調整すれば、配向複屈折性が実質的に除去された非複屈折性の光学榭脂材料が得られる。

また本発明による光学樹脂材料における低分子物質については、上記のようにマ卜リックス用の高分子樹脂の性質に応じて可塑剤機能も兼ね備えるものを用いるのが好ましく、そのような低分子物質としては、例えばフタル酸ジフヱニル、フタル酸ジベンジル、フ夕ル酸べンジル n —ブチルなどのフ夕ル酸誘導体；リン酸トリフヱニル、リン酸卜リクレシル、リン酸クレシルジフエニルなどのリン酸誘導体；イソフタル酸ジメチル、イソフタル酸ジ（ 2ェチルへキシル）などのィソフタル酸誘導体；ベンゾフヱノン、ァセトフヱノン、安息香酸無水物などの安息香酸誘導体；さらにテレフタル酸誘導体として Terephtha l i c Ac i d B i s[4 - (ID ethoxycarbony l) Pheny l]Ester などが代表的な例として挙げられる。

これらから選択するについては、その選択の指標の一つのとして、意図する塑性を与えるのに必要な可塑剤としての添加量が同時にマトリックス用の高分子榭脂における配向複屈折性を相殺するのに必要な添加量となる、という関係を満たすようにする、ということが挙げられる。

ここで、本発明で言う低分子物質とは一般に、「分子量 5 0 0 0以下、好ましくは 1 0 0 0以下の分子物質」を指すものとする。分子量が 5 0 0 0を越えた物質は、高分子樹脂材料と相溶性がほぼ同一であるとはいえ、凝集構造をとり易く屈折率の均一性が低下する傾向が避けられない。その為、光散乱損失が大きくなり、透明性の高い光学樹脂材料を得る上で好ましくない。また、後述する製造方法で用、る混練工程を通して低分子量物質を高分子樹脂材料中に均一に分散させることが難しくなる。

配向複屈折性の符号が負である高分子樹脂（例：ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン）に対して組み合わせる低分子物質には、分子の長手方向の屈折率がそれと垂直方向の屈折率より大きなものが選ばれる。スチルベン、ビフエニル、ディフヱニルアセチレン、通常の液晶物質がこれにあたる。

一方、配向複屈折性の符号が正である高分子樹脂（例：ポリカーボネ一卜、ポリエチレンテレフタレート）に対しては、ポリマー鎖の配向方向と垂直方向の屈折率の屈折率が高くなるように配向するものが選ばれる。このような低分子物質の具体的な例としては、スチレンのオリゴマー、ベンジルメタクリレー卜のオリゴマーや、分子が「く」の字形に屈曲した構造を有しラムダ型分子の呼称で呼ばれる低分子物質がある。

次に、本発明で使用されるマトリックス用の高分子樹脂は、上記のように反応性比などの制約条件を受けることがなく、それ自体光学材料としての例えば透明性などについて一般的適性を有していればよく、待别な特性は要求されない。従つて、高分子榭脂マ卜リックスを与える材料に関する選択の自由度が極めて大きく、表 1に示したものをはじめとして、光学材料としての一般的適性の他に例えば耐熱性や機械強度などを用途に応じて考慮しながら、ポリアリレート、ポリエ一テルスルフォン、ポリエチレンナフ夕レー卜、ポリメチルペンテン一 1、及び指環式ポリオレフイン（例えば、ジシクロペンタジェン系ポリオレフインやノルボルネン系ポリオレフインなど）、さらには脂環式（メタ）ァクリレート（例えば、トリシクロデカニルメタクリレート、シクロへキシルメタクリレート、イソボルニルメタクリレー卜など）と MMAなどの（メタ）ァクリレートとの共重合体など広範な材料の中から自由な選択が許容される。

以上のような本発明による光学樹脂材料の製造については、透明な高分子樹脂マトリックスを合成する重合反応の開始前あるいは重合反応開始後で且つ終了前に、低分子物質を混入させる方法を採ることができる。即ち、高分子樹脂マトリックスを与えるモノマーに、上記のように該モノマーに対する反応性を有せず、且つ高分子樹脂マトリックスが有する配向複屈折性とは反対符号の配向複屈折性を与える配列をとり得る低分子物質を混入させ、これに適宜に重合開始剤及び連趙移動剤を添加し、加熱や紫外線照射等のエネルギ供給を行なうことによって重合反応を進行させ、光学樹脂材料を得るようにする。

重合開始剤及び連鎖移動剤の種類と Sは、通常の重合反応の場合と同様の基準に従って選択すれば良い。例えば、熱重合による場合であれば熱重合開始剤としてベンゾィルパーォキサイド（B P O) 等の過酸化物が使用出来る。また、紫外線照射による場合には、紫外線ラジカル重合開始剤であるべンゾィンメチルエーテル（B ME ) が使用出来る。連鎖移動剤としては、いずれの場合にも、ノルマルブチルメルカブタン（n B M) が使用可能である。

このような重合開始剤を用いて重合反応を開始させる逐次重合ではなく、重合開始剤を使用せずに重合反応を起こさせるケースにおいても、低分子物質を重合に関与させずに共存させることが出来る。例えば、官能基間の反応に基づく段階重合、開環重合、閉環重合においても低分子物質を重合に関与させずに共存させて非複屈折性の高分子樹脂材料を得ることが可能である。一般に、任意の公知の重合過程につ、て、本発明の製造方法を適用することが出来る。

本発明による光学樹脂材料の他の製造方法としては、マ卜リックスを与える高分子樹脂材料の加熱溶融物に対して低分子物質を添加し、これを混練する過程を通してマトリックスを与える高分子樹脂材料中に低分子物質を分散させる方法も可能である。本方法に基づいて十分な混練がなされた材料は、製品化に備え、適当な手段によってペレツト化されることが好ましい。ペレツト化された混練生成物は、射出成形あるいは押し出し成形等、通常の成形技術によって所望の形伏に成形加工される。

この手法の要点は、加熱溶融された状態にある高分子樹脂材料に対して配向複屈折性を相殺する低分子物質が添加される点にあり、このような混練工程を含んでいれば、前後にいかなる成形方法が用いられていても、得られた光学樹脂材料は高い非複屈折性を示す。

更に、上述したように加熱溶融工程で配向複屈折性を相殺する低分子物質を添加 ·混練する方法に代えて、マ卜リックスを与える高分子樹脂材料を適当な溶媒中に溶解させ、その中に配向複屈折性を相殺する低分子物質を添加して均一に混棟し、然る後に溶媒を蒸発工程等によって除去するプロセスを利用することも出来る。この方法によつて得られた組成物を射出成形あるいは押し出し成形によつて所望に形状に加工すれば、非複屈折性の光学樹脂材料が得られる。

以上のような本発明による光学樹脂材料は、その上記のような諸特性において、各種の光学部品に利用することができ、また液晶素子用の部材に特に有用性が高い。例えば液晶雇と偏光板との間に介在する液晶素子用の基板がその例で、この基板を本発明による光学樹脂材料で形成することにより、上記したようなガラス系光学材料との比較における光学樹脂材料の利点を有効に活用して液晶デバィスの各種性能を向上させることが可能となる。

また液晶素子用の偏光板は、偏光子の両面に透明樹脂シートを接合させて形成されるが、この透明樹脂シートに本発明による光学樹脂材料を用いるのも特に適した利用方法であり、上記と同様に液晶デバイスの各種性能を向上させることが可食 ¾となる。

さらに液晶素子を形成する各要素の接合に用いる接着剤として本発明による光学樹脂材料を用いるのも、その高い非複屈折性や材料選択の自由度を有効に活かすこのできる好ましい利用方法である。即ち、従来の液晶素子では、非複屈折性の高い接着剤用の樹脂材料がなかったために、例えばモノクロタイプのようにそれほど高い非複屈折性が要求されない場合を除いて、各要素の接合を粘着剤でなすようようにしている力〈、この粘着剤に代えて本発明による光学樹脂材料を用いた接着剤を用いることで、耐久性や耐熱性などの点で液晶素子の性能を向上させることができる。

図面の簡単な説明

第 1図は、高分子樹脂材料が配向時に示す複屈折性について説明図である。第 2図は、本発明による光学樹脂材料を用いた液晶素子の模式図である。第 3図は、本発明による光学樹脂材料を用いた他の液晶素子の模式図である。発明を実施するための最良の形態

く実施例 1〉

高分子樹脂マトリックスを与えるモノマーとして、メチルメ夕クリレー卜（M MA) を用意し、重合開始剤としてベンゾィルパーォキサイド（BPO) を 0. 5wt%、連鎖移動剤としてノルマルプチルメルカブタン（nBM) を 0. 3w t%混入させ、この混合液に低分子物質としてスチルベンを 3 w t %加えて 70 てで重合させた。

生成された重合体を 90°Cで 24時間熱処理し、非複屈折性の光学樹脂材料とした。この榭脂材料を酢酸ェチルに溶解させ、 1 0wt%の酢酸ェチルを含有する醉酸ェチル溶液を調製した。この酸ェチル溶液をガラス板上に流し、溶媒である酢酸ェチルを蒸発させ、膜厚 1 00 t/mの樹脂材料フィルムを得た。この樹脂材料フィルムを更に 95てで 2倍に延伸し、その配向複屈折を精密歪み計を用いて測定した。その結果、配向複屈折の値が測定限界（0. 0001 )以下であることが判った。また、この時作製されたポリマーのガラス転移点温度は 90°C であり、耐熱性も実用的に特に問題がないことが確かめられた。

更に、得られた非複屈折性の光学榭脂材料の光散乱損失値を測定波長 633 n mで測定したところ、 20 d BZkmであった。この値は、光ファイバや光導波路の材料として実用に耐えるレベルにある。機械的特性や化学的安定性についても、高分子樹脂マトリックスであるポリメチルメタクリレー卜（PMMA) と比ベて劣化が生じた事実は認められなかった。

<実施例 2 > 高分子樹脂マトリックスを与えるモノマーとして、メチルメ夕クリレー卜（M MA) を用意し、重合開始剤としてベンゾィルパーォキサイド（BPO) を 0. 5wt%、連鎖移動剤としてノルマルプチルメル力プ夕ン（nBM) を 0. 3w t%混入させ、更に低分子物質としてジフヱニルアセチレンを 5 wt%加えた。この混合液を用い、 0. 8wt%ポリビニールアルコール水溶液中、 70°Cの温度条件の下で懸濁重合を行なつた。

生成された重合体粒子を 90てで 24時間熱処理し、非複屈折性の光学樹脂材料の粒子を得た。これを射出成形機を用い、 1 20°Cの温度条件で厚さ 5 mmの平板に射出成形した。その配向複屈折を精密歪み計を用いて測定したところ、実施例 1の場合と同じく、配向複屈折の値が測定限界（ 0. 000 1 ) 以下であることが判った。また、この時作製されたポリマーのガラス転移点温度は 85てであり、耐熱性も実用的に特に問題がないことが確かめられた。

更に、得られた非複屈折性の光学樹脂材料の光散乱損失値を測定波長 633 n mで測定した結果は、約 45 dB/kmであった。この値は、実施例 1で得られた結果には劣るものの、短光路あるいは中程度の長さの光路（例えば数 m程度）用の光学要素の材料として使用する限り、全く問題のないレベルの値である。

<実施例 3〉

高分子樹脂マトリックスを与えるモノマーとして、メチルメタクリレー卜（M MA) を用意し、重合開始剤としてベンゾィルパーォキサイド（BPO) を 0. 5wt%> 連鎖移動剤としてノルマルプチルメルカブタン（nBM) を 0. 3w t%混入させ、更に低分子物質としてスチルベンを 3 wt%加えた。この混合液を用い、 0. 8%ポリビニールアルコール水溶液中、 70 °C温度条件の下で懸濁重合を行なった。

生成された重合体粒子を 90°Cで 24時間熱処理し、非複屈折性の光学樹脂材料の粒子を得た。これをペレタイザによってペレツト化し、射出成形機を用い、約 200 °Cの温度条件で厚さ 5 mmの平板に射出成形した。その配向複屈折を精密歪み計を用、て測定したところ、複屈折は観測されなかつた。

<実施例 4 >

市販のポリメチルメタクリレー卜（PMMA) ペレツ卜を加熱溶融し、低分子物質としてスチルベンを 3 w t %添加して十分に混練した。これをペレタイザ一を用いた通常の方法でペレット化し、ポリメチルメタクリレー卜（P MMA) をマ卜リックスに持つ非複屈折性の光学樹脂材料からなるペレツトを得た。このべレツトを射出成形機を用いて射出成形し、厚さ 5 mmの平板を得た。その配向複屈折を精密歪み計を用いて測定したところ、配向複屈折の値は測定限界（0. 0

0 0 1 ) 以下であった。

く実施例 5 >

市販のポリメチルメタクリレート（P MMA) ペレツトを加熱溶融し、低分子物質としてスチルベンを 3 w t %添加して十分に混練した。これを直接射出成形機にかけ、厚さ 5 mmの平板を得た。この光学樹脂板は、実施例 3、実施例 4の場合と同様、均質で透明度が極めて高いことが確かめられた。また、偏光特性を調べる為に、 2枚の偏光板を用いた直交ニコル系で複屈折性を観察したところ、複屈折性は観測されなかった。

く実施例 6〉

ポリカーボネー卜を加熱溶融し、スチレンオリゴマ一をポリカーボネートに対し 2 0 w t %添加した。両者を均一に混練した後、混合溶融物の状態で 2枚のガラス板の間に入れて圧縮することによって厚さ約 1 0 0 mの光学樹脂材料フィルムを得た。この光学樹脂材料フィルムを 1 7 0てで更に 1 . 5倍に延伸し、その配向複屈折を精密歪み計を用いて測定した。

配向複屈折値の測定値は、 8 X 1 0 であった。この値は、通常使用されている同形のポリカーボネートフィルムを同条件で延伸したものに比して約半分の値である。即ち、本実施例で得られた光学樹脂は、配向複屈折性が完全に相殺された状態にあるとは言えないまでも、配向複屈折性の相殺がかなり実現しているものと言うことが出来る。

以上、本発明による光学樹脂材料に関する 6つの実施例について説明したが、表 1に示した高分子樹脂マ卜リックスと表 2、表 3で示した物質の組合せはもちろん、これら表に記載していない高分子樹脂マトリックスと低分子物質の組合せによっても、非複屈折性の光学樹脂材料が実現されることは言うまでもない。また、注型重合を利用して成形品を得た場合にも配向複屈折性が抑制された製品が得られることは明らかである。

<実施例 7 >

本実施例は、本発明による光学樹脂材料をその幾つかの要素に用 L、た液晶素子についての例で、その構成は図 2に示してある。この例では、液晶層 1 0の上下に配される各基板 1 1 a、 1 1 bを本発明による光学樹脂材料で形成すると共に、上下の各偏光板 1 2 a、 1 2 bにおける偏光子 1 3の両面に接合される透明樹脂シー卜 1 4を本発明による光学樹脂材料で形成し、さらに各基板 1 1 a、 l i b と各偏光板 1 2 a、 1 2 bとの接合に本発明による光学樹脂材料を原材料とする接着剤を用いている。

<実施例 8 >

本実施例も同じく本発明による光学樹脂材料を用いた液晶素子にっ、ての例で、実施例 7との大きな相違は、図 3に示すように、各基板 1 5 a、 1 5 bを実施例 7における液晶層 1 0側の透明樹脂シー卜 1 4と兼用させ、各偏光板 1 6 a、 1 6 bを各基板 1 5 a、 1 5 bと一体化させた構造とした点である。

産業上の利用可能性

本発明によれば、従来の各種方法に見られるような制約条件を受けることなく光学樹脂材料に高い非複屈折性を与えることができる。この結果、非複屈折性の光学樹脂材料の原料についての選択範囲を大幅に広げることが可能となり、またこのように自由に選択された原料の持つ光学的特性や機械的特性をそのまま活かすことができ、優れた光学特性及び機械的特性を有する非複屈折性の光学樹脂材料を低コストで提供することが可能となる。また本発明によれば、上記のような光学樹脂材料をその各種部材などに用いることで液晶デバィスの各種性能を向上させることが可能となる。

Claims

請求の範囲

1 . 透明な高分子樹脂からなるマトリックスに、前記高分子樹脂材料が有する配向複屈折性を打ち消す傾向の配向複屈折性を示す低分子物質が添加された組成を有する非複屈折性の光学樹脂材料。

2 . 請求の範囲第 1項に記載の光学樹脂材料の製造方法であって、透明な高分子榭脂マトリックスを合成する重合反応の開始前あるいは重合反応開始後で且つ終了前に、低分子物質を混入する段階を含むことを特徴とする製造方法。

3 . 請求の範囲第 1項に記載の光学樹脂材料の製造方法であって、マトリックス用の高分子樹脂材料に低分子物質を混練する段階を含むことを特徴とする製造方法。

4 . 請求の範囲第 1項に記載の光学樹脂材料を用いた光学部品。

5 . 液晶層と偏光板との間に介在する液晶素子用の基板において、請求の範囲第 1項に記載の光学樹脂材料を用 t、て形成したことを特徴とする液晶素子用の基板。

6 . 偏光子の両面に透明樹脂シー卜を接合させて形成した液晶素子用の偏光板において、透明榭脂シ一トとして請求の範囲第 1項に記載の光学樹脂材料を用いたことを特徴とする液晶素子用の偏光板。

7 . 液晶素子を形成する各要素の接台に用いる接着剤において、請求の範囲第 1 項に記載の光学樹脂材料を用いてなることを特徴とする接着剤。