WO2003040788A1 - Procede de fabrication de dispositif optique - Google Patents

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WO2003040788A1
WO2003040788A1 PCT/JP2002/011621 JP0211621W WO03040788A1 WO 2003040788 A1 WO2003040788 A1 WO 2003040788A1 JP 0211621 W JP0211621 W JP 0211621W WO 03040788 A1 WO03040788 A1 WO 03040788A1
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liquid crystal
polymerizable
layer
regularity
optical element
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PCT/JP2002/011621
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Inventor
Keiji Kashima
Original Assignee
Dai Nippon Printing Co., Ltd.
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/30Polarising elements
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/30Polarising elements
    • G02B5/3016Polarising elements involving passive liquid crystal elements

Definitions

  • the present invention relates to an optical element obtained by polymerizing a polymerizable liquid crystal material on a substrate having an alignment ability, and particularly to a method for producing an optical element having extremely high adhesion to a substrate.
  • an optical element obtained by polymerizing a polymerizable liquid crystal material has been proposed (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-100045, Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-508). No. 882).
  • Such an optical element has an advantage that the properties of the liquid crystal can be fixed by polymerization and used as a film, so that it is expected to be applied to various uses.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-21009 discloses a stretched retardation film having excellent heat resistance.
  • Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H11-157 discloses an optical element made of a thermally polymerizable liquid crystalline polymer having excellent heat resistance.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-133636 discloses a polarization diffractive film made of a polymer liquid crystal excellent in heat resistance and a liquid crystal material containing a crosslinkable substance.
  • an optical element obtained by polymerizing such a polymerizable liquid crystal material has a problem that adhesion to a substrate having alignment ability is poor. Therefore, it is necessary to be extremely careful when handling such an optical element, and there is a problem that the handling is complicated in a manufacturing process for manufacturing an image processing apparatus using such an optical element. Was.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and is a method for producing an optical element obtained by curing a polymerizable liquid crystal material in a state having liquid crystal regularity, and has excellent adhesion to a substrate. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing an optical element capable of obtaining an improved optical element.
  • a method for producing an optical element of the present invention comprises the steps of: adjusting a substrate having an alignment ability; and forming a liquid crystal layer-forming composition containing at least a polymerizable liquid crystal material on the substrate. Forming a liquid crystal layer having a predetermined liquid crystal regularity, irradiating the liquid crystal layer with actinic radiation to form an optical function layer, and forming a liquid crystal on the optical function layer.
  • the temperature range of the heat treatment step may be from 80 ° C. to 120 ° C. On the other hand, the temperature range of the heat treatment step may be 180 ° C .;
  • the adhesiveness between the optical functional layer and the support material can be improved by subjecting the optical functional layer obtained by polymerizing the polymerizable liquid crystal material to heat treatment at a predetermined temperature.
  • the base material having the alignment ability comprises a transparent substrate and an alignment film formed on the transparent substrate.
  • the substrate having the alignment ability may be a stretched film.
  • the adhesion between such a stretched film and the optical functional layer is also improved, and further, by using a substrate having such an orientation ability as a stretched film, This is because there is an advantage that the formation is easy and the process is simple.
  • the polymerizable liquid crystal material may be a polymerizable monomer, and the predetermined liquid crystal regularity may be nematic regularity or smectic regularity. This Such an optical functional layer functions as a retardation layer, and can be used for various applications requiring a retardation function, for example, an ⁇ retardation plate.
  • the polymerizable liquid crystal material is a polymerizable monomer and a polymerizable chiral agent
  • the predetermined liquid crystal regularity is cholesteric regularity.
  • the composition for forming a liquid crystal layer contains a photopolymerization initiator. This is because, when the polymerization is carried out by irradiating with active irradiation light, the use of a photopolymerization initiator promotes the polymerization, so that a homogeneous optical functional layer can be obtained.
  • composition for forming a liquid crystal layer is preferably a coating liquid for forming a liquid crystal layer using a solvent. This is because the method using the coating liquid for forming a liquid crystal layer is easier in the process as compared with other methods such as a method for forming a dry film or a method for applying a melt.
  • the heat treatment time is preferably in the range of 1 minute to 60 minutes. Heating for a time within the above-described range is preferable from the viewpoint of improving the adhesion.
  • a transfer step of transferring the optical functional layer formed on the substrate having the above-mentioned orientation ability onto the material to be transferred may be provided after the optical functional layer forming step.
  • a transfer step of transferring the optical function layer to the transfer material can be performed.
  • an optical element having good adhesion between the transfer material and the optical functional layer can be obtained.
  • a protective layer forming step after the heat treatment step. This is because it is possible to improve the adhesion by performing a heat treatment step, but when higher adhesion is required, it is preferable to form such a protective layer.
  • the polymerizable liquid crystal material contains a polymerizable liquid crystal monomer and a polymerizable chiral agent, and the polymerizable chiral agent molecule has polymerizable functional groups at both ends. Preferably, there is. In this way, if the polymerizable liquid crystal monomer molecule and the polymerizable chiral agent have a polymerizable functional group at both ends, the both ends of the adjacent monomer molecule polymerize in a three-dimensional network (crosslinking). Then, an optical element having higher heat resistance can be obtained.
  • An optical element according to another aspect of the present invention is an optical element having a support material and an optical functional layer formed by curing a polymerizable liquid crystal material with a predetermined liquid crystal regularity on the support material.
  • the adhesiveness between the optical functional layer and the support material is characterized by having an adhesiveness of 6 points or more in a cross cut tape peeling test specified in JISK540 (1900) 8.5. It is assumed that.
  • An optically functional layer obtained by curing a conventional polymerizable liquid crystal material has extremely poor adhesion to a support material. Therefore, the adhesiveness in the above-mentioned range is a range that cannot be achieved by the conventional device, and is sufficiently superior to the conventional product.
  • the support is a substrate having an orientation ability.
  • the optical functional layer is formed on a substrate having an alignment ability, and the adhesion between the substrate having the alignment ability and the optical functional layer is also improved. That is why.
  • the substrate having the alignment ability is formed of a transparent substrate and a directing film formed on the transparent substrate. This is because even a substrate having such an alignment film can have a sufficient range of adhesion to the optical functional layer.
  • the substrate having the alignment ability may be a stretched film. This is because sufficient adhesion can be obtained even when the base material is a stretched film.
  • the supporting material is a substrate to be transferred and the substrate to be transferred is a transparent substrate.
  • the support material becomes the base material to be transferred.
  • a transparent substrate is suitably used as the base material to be transferred.
  • the polymerizable liquid crystal material is a polymerizable liquid crystal monomer
  • the predetermined liquid crystal regularity is a nematic regularity or a smectic regularity.
  • the optical function layer is a retardation layer. This is because when an optical element having such a retardation layer is used, the adhesion between the support material and the retardation layer is important.
  • the polymerizable liquid crystal material is a polymerizable monomer and a polymerizable chiral agent
  • the predetermined liquid crystal regularity is cholesteric regularity
  • the optical function is a selective reflection layer and a Z or retardation layer. Is preferred.
  • Such a cholesteric layer that is, a layer fixed in a state having cholesteric regularity, functions as a circular polarization control layer or a retardation layer. Sex is extremely important.
  • the polymerizable liquid crystal material may include a polymerizable liquid crystal monomer, and one molecule of the polymerizable liquid crystal monomer may have a polymerizable functional group at both ends.
  • the polymerizable liquid crystal monomer molecule has a polymerizable functional group at both ends, the both ends of the adjacent monomer molecule are polymerized (cross-linked) in a three-dimensional network, and the heat resistance is increased. An optical element having high performance can be obtained.
  • the polymerizable liquid crystal material may include a polymerizable liquid crystal monomer and a polymerizable chiral agent, and the polymerizable chiral agent molecule may have a polymerizable functional group at both ends.
  • the polymerizable chiral agent molecule has a polymerizable functional group at both ends, the both ends of the adjacent molecule are polymerized (cross-linked) in a three-dimensional network, and the heat resistance is increased. A high optical element can be obtained.
  • FIG. 1 illustrates steps showing a part of a method for manufacturing an optical element of the present invention.
  • 1 indicates a transparent substrate
  • 2 indicates an alignment film
  • 3 indicates a substrate.
  • FIG. 2 illustrates steps showing a part of the method for manufacturing an optical element of the present invention (in the figure, 4 indicates a liquid crystal layer).
  • FIG. 3 illustrates steps showing a part of the method for manufacturing an optical element of the present invention (in the figure, 5 indicates ultraviolet irradiation).
  • FIG. 4 illustrates steps showing a part of the method for manufacturing an optical element of the present invention.
  • reference numeral 6 denotes an optical functional layer.
  • FIG. 5 illustrates steps showing a part of the method for manufacturing an optical element of the present invention.
  • 7 indicates heat and 8 indicates an optical element.
  • FIG. 6 illustrates steps showing a part of the method for manufacturing an optical element of the present invention.
  • FIG. 7 illustrates steps showing a part of another embodiment of the method for manufacturing an optical element of the present invention.
  • FIG. 8 illustrates steps showing a part of another embodiment of the method for manufacturing an optical element of the present invention.
  • reference numeral 9 denotes a material to be transferred.
  • FIG. 9 illustrates steps showing a part of another embodiment of the method for producing an optical element of the present invention.
  • FIG. 10 illustrates steps showing a part of another embodiment of the method for manufacturing an optical element of the present invention.
  • FIG. 11 illustrates steps showing a part of another embodiment of the method for producing an optical element of the present invention.
  • the method for producing an optical element of the present invention comprises the steps of: preparing a substrate having alignment ability; laminating a composition for forming a liquid crystal layer containing at least a polymerizable liquid crystal material on the substrate; having a predetermined liquid crystal regularity. Forming a liquid crystal layer; irradiating the liquid crystal layer with actinic radiation to form an optical function layer as an optical function layer; and 80 ° C. to 120 ° C. or 1 ° C. with respect to the optical function layer. And a heat treatment step of performing a heat treatment at a temperature in the range of 80 ° C. to 260 ° C.
  • a liquid crystal layer-forming composition containing a polymerizable liquid crystal material is laminated on a base material to form a liquid crystal layer, and the liquid crystal layer is irradiated with actinic radiation to form a liquid crystal layer.
  • a heat treatment in the above-described range is performed. It is intended to improve the adhesiveness with a material (hereinafter, the support material is a concept including the above-described base material and a material to be transferred described later).
  • the improvement in adhesion by the heat treatment step in the present invention is considered to be due to the following reasons.
  • the surface of another support material such as a substrate having an alignment ability or a transparent substrate has a considerable amount of irregularities. It is presumed that by applying heat within the above-mentioned range to the optical functional layer on the surface of such a supporting material, the material forming the optical functional layer is softened and deformed along the irregularities. This is thought to improve the adhesion between the support and the optically functional layer.
  • the product caused by the contained photopolymerization initiator and the residue of the photopolymerization initiator inhibit adhesion, and the fact that these are removed in the heat treatment step of the present invention also contributes to the improvement of adhesion. It is estimated that there is.
  • FIG. 1 to 6 show one example of a method for producing an optical element of the present invention.
  • a base material 3 having alignment ability in which an alignment film 2 is formed on a transparent substrate 1 is formed (base material preparation step, see FIG. 1).
  • a coating liquid for forming a liquid crystal layer in which a polymerizable liquid crystal material and a photopolymerization initiator are dissolved in a solvent is applied onto the substrate 3 having the alignment ability, and the solvent is dried and removed.
  • the liquid crystal layer 4 is formed by maintaining the temperature at which the liquid crystal phase is exhibited (the liquid crystal layer forming step, see FIG. 2).
  • This liquid crystal layer has liquid crystal regularity by the action of the alignment film 2.
  • the polymerizable liquid crystal material in the liquid crystal layer 4 is polymerized, and the liquid crystal layer 4 becomes the optical function layer 6 (optical function Layer formation process, see Figure 3 and Figure 4).
  • the optical element 8 in which the optical functional layer 6 is formed on the base material 3 is held in, for example, an oven and kept at a predetermined temperature, thereby applying heat 7 and performing heat treatment (heat treatment step). , See Figure 5).
  • FIG. 7 to 11 show another example of the method for manufacturing an optical element of the present invention.
  • Figure 7 the optical function layer forming step of irradiating the ultraviolet light shown in FIG. 3 has already been completed, and the optical function layer 6 has been formed on the base material 3 having the alignment film 2 formed on the transparent base material 1. It shows the status.
  • a transfer material 9 is arranged on the surface side of the optical function layer 6 (see FIG. 8), and a transfer step of transferring the optical function layer 6 onto the transfer material 9 (see FIG. 9) is performed.
  • the optical function layer 6 transferred to the transfer material 9 is subjected to heat treatment by applying heat 7 by, for example, holding it open and keeping it at a predetermined temperature (heat treatment step, see FIG. 10). Then, the optical element 8 having improved adhesion between the transfer material 9 and the optical functional layer 6 can be obtained (see FIG. 11).
  • a substrate having alignment ability is prepared.
  • a substrate having an alignment ability is used in a case where the substrate itself has an alignment ability, and a base material having an alignment film 2 formed on a transparent substrate 1 as shown in FIG.
  • a base material having an alignment film 2 formed on a transparent substrate 1 as shown in FIG. The case where it functions as 3 can be mentioned.
  • these will be described as a first embodiment and a second embodiment.
  • the present embodiment is an embodiment in which the substrate itself has an orientation ability, and specifically includes a case where the substrate is a stretched film.
  • the stretched film By using the stretched film in this way, it is possible to orient the liquid crystal material along the stretching direction. Therefore, the base material can be prepared simply by preparing a stretched film, which has an advantage that the process is extremely simple.
  • a stretched film a commercially available stretched film can be used, and if necessary, stretched films of various materials can be formed.
  • polycarbonate polymers such as polycarbonate and polyethylene terephthalate, polyimide polymers, polysulfone polymers, polyethersulfone polymers, polystyrene polymers, polyethylene Films made of thermoplastic polymers such as polyolefin polymers such as polypropylene and polypropylene, polyvinyl alcohol polymers, cellulose acetate polymers, polyvinyl chloride polymers, polymethyl methacrylate polymers, and liquid crystals A film made of a polymer can be used.
  • a polyethylene terephthalate (PET) film is preferably used from the viewpoint of a wide range of stretch ratios, and further, from the viewpoint of availability.
  • the stretching ratio of the stretched film used in the present invention is not particularly limited as long as the stretching ratio is such that the orientation ability can be exhibited. Therefore, it is possible to use a biaxially stretched film as long as the stretch ratio differs between the two axes.
  • the stretching ratio varies greatly depending on the material used, and is not particularly limited. Generally, a stretching ratio of about 150% to 300% can be used. Those having a content of 200% to 250% are used.
  • the second embodiment is an embodiment in which the base material having the above-mentioned alignment ability comprises a transparent substrate and an alignment film formed on the transparent substrate.
  • the present embodiment has an advantage that a relatively wide range of alignment directions can be selected by selecting an alignment film.
  • various alignment directions can be realized, and more effective alignment can be performed.
  • an alignment film usually used in a liquid crystal display device or the like can be preferably used, and generally, a polyimide-based / polyvinyl alcohol-based alignment film is rubbed. Is preferably used. It is also possible to use a photo-alignment film.
  • the transparent substrate used in the present embodiment is not particularly limited as long as it is formed of a transparent material.
  • a flexible substrate such as quartz glass, Pyrex (registered trademark) glass, or a synthetic quartz plate may be used.
  • a liquid crystal layer 4 is formed on a substrate 3 having the above-mentioned orientation ability.
  • the liquid crystal layer in the present invention is formed of a polymerizable liquid crystal material, and is not particularly limited as long as it can take a liquid crystal phase having various liquid crystal regularities.
  • a liquid crystal layer forming composition containing a polymerizable liquid crystal material is laminated on a base material to form a liquid crystal layer forming layer.
  • a method of forming the liquid crystal layer forming layer for example, a method of forming a dry film or the like in advance and using this as a liquid crystal layer forming layer and laminating it on a substrate, or a method of melting the liquid crystal layer forming composition It is also possible to adopt a method of applying the composition on a substrate, and the like.However, in the present invention, the composition for forming a liquid crystal layer is dissolved in a solvent, and the composition is applied on the substrate, It is preferable to form the liquid crystal layer forming layer by removing the solvent. This is because the process is simpler than other methods.
  • the solvent is removed after the application of the coating liquid for forming a liquid crystal layer as described above.
  • the method of removing the solvent includes, for example, removal under reduced pressure or removal by heating, and a method of combining these. Will be By removing the solvent, a liquid crystal layer forming layer is formed.
  • the polymerizable liquid crystal material in the liquid crystal layer forming layer formed as described above is formed into a liquid crystal layer in a state having liquid crystal regularity by the alignment ability of the substrate surface. This is usually performed by, for example, raising the temperature to a temperature at which the polymerizable liquid crystal material can take a liquid crystal phase and maintaining the temperature.
  • the polymerizable liquid crystal material used in the present invention the composition for forming a liquid crystal layer containing the same, and the above-described coating liquid for forming a liquid crystal phase will be described.
  • polymerizable liquid crystal material examples include a polymerizable liquid crystal monomer, a polymerizable liquid crystal oligomer, and a polymerizable liquid crystal polymer.
  • a polymerizable liquid crystal material one having nematic regularity or smectic regularity itself is used, but is not particularly limited thereto, and the polymerizable liquid crystal material has cholesteric regularity. It may be something. However, it is preferable to have a polymerizable functional group at both ends of the molecule in order to obtain an optical element having good heat resistance.
  • a polymerizable chiral agent may be further used. Hereinafter, each of them will be described.
  • Examples of the polymerizable liquid crystal material used in the present invention include a polymerizable liquid crystal monomer, a polymerizable liquid crystal oligomer, and a polymerizable liquid crystal polymer as described above.
  • a polymerizable liquid crystal material a polymerizable liquid crystal material that can form a liquid crystal phase having nematic regularity, smectic regularity, or cholesteric regularity when a liquid crystal phase is formed only with these materials is used.
  • Examples of such a polymerizable liquid crystal material include, for example, a compound (I) represented by the following general formula (1) and a compound shown below.
  • a compound (I) represented by the following general formula (1) As the compound (I), it is also possible to use a mixture of two kinds of the compounds included in the general formula (1).
  • the polymerizable liquid crystal material a compound included in the general formula (1) or a mixture of two or more of the following compounds can be used.
  • R 1 and R 2 each represent a hydrogen or a methyl group, and X is preferably a chlorine or a methyl group.
  • a and b representing the chain length of the alkylene group serving as a spacer of the compound (I) are 2 to 9; It is preferable in order to express liquid crystallinity.
  • examples of the polymerizable liquid crystal monomer are given.
  • a polymerizable liquid crystal oligomer, a polymerizable liquid crystal polymer, or the like may be used.
  • a polymerizable liquid crystal polymer or polymerizable liquid crystal polymer conventionally proposed ones can be appropriately selected and used.
  • the optical element is a circularly polarized light controlling optical element, that is, the optical functional layer is a cholesteric layer and the polymerizable liquid crystal material has nematic or smectic regularity, It is necessary to add a capillary agent in addition to the liquid crystal material.
  • the polymerizable chiral agent used in the present invention is a low-molecular compound having an optically active site, and means a compound having a molecular weight of 150 or less.
  • the chiral agent is mainly used for the purpose of inducing a helical pitch in the positive-axis nematic regularity of the compound (I).
  • the compound (I) and the above compound are compatible with each other in a solution state or a molten state, and without impairing the liquid crystallinity of the polymerizable liquid crystal material capable of maintaining the nematic regularity.
  • the type of low-molecular compound as a chiral agent shown below is not particularly limited as long as it can induce a desired helical pitch, but the presence of a polymerizable functional group at both ends of the molecule is an optical element with good heat resistance It is preferable to obtain It is essential that the chiral agent used to induce the helical pitch in the liquid crystal has at least some chirality in the molecule.
  • the chiral agent having an optically active site to be contained in the liquid crystal composition of the present invention it is preferable to select a chiral agent having a large effect of inducing a helical pitch.
  • the general formula (2) It is preferable to use a low molecular compound (II) having axial asymmetry in the molecule as represented by (3) or (4). 14 Japan Patent Office 24, 12.02
  • R 4 represents hydrogen or a methyl group.
  • Y is any one of the formulas (i) to (XX iv) shown above, and among them, any one of the formulas (i), (ii), (iii), (v) and (vii) It is preferably one.
  • c and d indicating the chain length of the alkylene group are preferably in the range of 2 to 9. When c and d are less than 2 or 10 or more, it is difficult to exhibit liquid crystallinity.
  • the optimum amount of the chiral agent to be blended in the polymerizable liquid crystal material of the present invention is determined in consideration of the helical pitch inducing ability and the cholesteric property of the finally obtained circularly polarized light controlling optical element. Specifically, although it greatly varies depending on the polymerizable liquid crystal material used, it is selected in the range of 1 to 20 parts by mass per 100 parts by mass of the total amount of the polymerizable liquid crystal material. If the amount is less than the above range, sufficient cholesteric properties may not be imparted to the polymerizable liquid crystal material. On the other hand, if the amount exceeds the above range, the alignment of the molecules may be inhibited, and Can have an adverse effect on curing.
  • a chiral agent it is not essential in particular having a polymerizable I 1 production.
  • a polymerizable chiral agent capable of polymerizing with the above-mentioned polymerizable liquid crystal material and fixing the cholesteric regularity.
  • a composition obtained by further adding a component such as a photopolymerization initiator required for polymerization to the polymerizable liquid crystal material is defined as a composition for forming a liquid crystal layer. Materials that can be added to such a composition for forming a liquid crystal layer will be described.
  • a photopolymerization initiator is added to the above-mentioned polymerizable liquid crystal material.
  • a photopolymerization initiator may not be necessary in some cases.
  • UV ultraviolet
  • a photopolymerization initiator is used to promote polymerization.
  • a sensitizer it is also possible to add a sensitizer as long as the object of the present invention is not impaired.
  • the amount of such a photopolymerization initiator can be generally added to the polymerizable liquid crystal material of the present invention in the range of 0.5 to 10% by mass.
  • Compounds other than those described above can be added to the composition for forming a liquid crystal layer used in the present invention as long as the object of the present invention is not impaired.
  • Compounds that can be added include, for example, polyester (meth) acrylate obtained by reacting (meth) acrylic acid with a polyester acrylate polymer obtained by condensing a polyhydric alcohol and a monobasic acid or a polybasic acid; (Meth) acrylate obtained by reacting a compound having a hydroxyl group and two isocyanate groups with each other, and then reacting the reaction product with (meth) acrylic acid; bisphenol A-type epoxy resin, bisphenol F-type epoxy resin, novolak-type epoxy resin, polyglycidyl ester of polycarboxylic acid, polyol polyglycidyl ether, aliphatic or aliphatic epoxy resin, amine epoxy resin, triphenol methane-type epoxy resin, dihydroxybenzene-type epoxy resin, etc.
  • epoxy resin Like Akuri photo
  • the amount of these compounds to be added to the liquid crystal composition of the present invention is selected within a range that does not impair the object of the present invention, and is generally 40% by weight or less, 20% or less of the liquid crystal composition of the present invention. It is less than weight%.
  • the addition of these compounds improves the curability of the liquid crystalline composition of the present invention, increases the mechanical strength of the cured film, and improves the stability of the liquid crystal.
  • the solvent used in the liquid crystal layer-forming coating liquid is a solvent capable of dissolving the above-mentioned polymerizable liquid crystal material and the like, and a solvent that does not hinder the alignment ability on the base material having the alignment ability. If there is, it is not particularly limited.
  • hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, n-butylbenzene, getylbenzene, and tetralin
  • ethers such as methoxybenzene, 1,2-dimethoxybenzene, and diethylene glycol dimethyl ether
  • acetone Ketones such as rutile ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, 2,4-pentanedione, ethyl acetate, ethylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, ⁇ Esters such as 1-butyrolactone, amide solvents such as 2-pyrrolidone, N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide, chloroform, dichloromethane, carbon tetrachloride, dichloromethane Halogen solvents such as
  • a single type of solvent may result in insufficient solubility of the polymerizable liquid crystal material or the like, or erosion of a substrate having alignment ability.
  • a mixture of two or more solvents such disadvantages can be avoided.
  • preferred as a single solvent are a hydrocarbon solvent and a glycol monoether acetate solvent
  • preferred as a mixed solvent are ethers or ketones and glycols. Is a mixed system.
  • the concentration of the solution cannot be specified unconditionally because it depends on the solubility of the liquid crystalline composition and the film thickness of the circularly polarized light controlling optical element to be produced. It is adjusted in the range of 40% by weight.
  • a surfactant or the like can be added to the liquid crystal layer forming coating liquid in order to facilitate coating.
  • surfactants that can be added include cationic surfactants such as imidazoline, quaternary ammonium salts, alkylamine oxides, and polyamine derivatives; polyoxyethylene-polyoxypropylene condensates; Are secondary alcohol ethoxylates, alkylphenol ethoxylates, polyethylene glycol and its esters, sodium lauryl sulfate, ammonium lauryl sulfate, lauryl sulfate amines, alkyl-substituted aromatic sulfonates, alkyl phosphates, aliphatic or aromatic Anionic surfactants such as aromatic sulfonic acid formalin condensates, etc .; amphoteric surfactants such as lauryl amide propyl acetate and lauryl amino acetic acid acetate; polyethylene glycol fatty acid esters; polyoxy
  • the amount of surfactant added depends on the type of surfactant, the type of polymerizable liquid crystal material, the type of solvent, and the type of substrate that has the ability to apply the solution, but is usually included in the solution.
  • the above-mentioned polymerizable liquid crystal material has a predetermined liquid regularity, thereby forming a liquid crystal layer.
  • the liquid crystal regularity includes nematic regularity, smectic regularity, and cholesteric regularity.
  • the optically functional layer has nematic regularity or smectic regularity.
  • the optical element is a circularly polarized light controlling optical element, it has cholesteric regularity. With Is what you do.
  • the above-mentioned regularity is basically determined by the liquid crystal regularity exhibited by the polymerizable liquid crystal material used and whether or not a chiral agent is used.
  • Such a liquid crystal regularity is achieved by forming a liquid crystal layer forming layer comprising the above-mentioned polymerizable liquid crystal material and a polymerizable chiral agent added as necessary on a substrate having an alignment ability. It is obtained by maintaining the temperature at which
  • the liquid crystal layer mainly composed of the polymerizable liquid crystal material formed in the above-described liquid crystal layer forming step is irradiated with active irradiation rays to cure the liquid crystal layer in a state where the liquid crystal has regularity.
  • the actinic radiation to be irradiated at this time is not particularly limited as long as it is a radiation capable of polymerizing a polymerizable liquid crystal material, a polymerizable chiral agent, or the like. Irradiation light of 450 nm is used.
  • the irradiation intensity is appropriately adjusted depending on the composition of the polymerizable liquid crystal material forming the liquid crystal layer and the amount of the photopolymerization initiator.
  • the method may further include a step of transferring the optical function layer formed on the substrate having the alignment ability onto the material to be transferred. Good.
  • optical functional layer when used in combination with another layer, or when the optical functional layer is preferably formed on a non-flexible base material, it is used on a flexible film surface. This is performed as needed, such as when it is needed.
  • the transfer is performed by bringing the surface of the material to be transferred into contact with the surface of the optical functional layer formed in the optical functional layer forming step described above (see FIGS. 8 and 9).
  • the transfer method at this time for example, a method in which an adhesive layer is previously formed on the surface of the material to be transferred or the surface of the above-mentioned optical functional layer, and the transfer is performed by this adhesive force, the alignment film on the base material, etc. And the like.
  • a more effective method is to form the optical function layer so that the surface hardness of the surface on the side to which the material to be transferred comes into contact is lower than the surface hardness of the substrate side, and to perform transfer in this state.
  • a method may be used in which the functional layer is formed such that the residual double bond ratio on the surface of the transfer material side is higher than that on the substrate side, and the transfer is performed in this state.
  • an oxygen-dependent photopolymerization initiator that reduces the polymerization rate in the presence of oxygen is obtained by the above-mentioned polymerization.
  • a method of polymerizing under the condition that oxygen is brought into contact only with the surface side, which is used for a liquid crystal material is obtained by the above-mentioned polymerization.
  • the transfer material used in this step is appropriately selected according to the use of the optical element to be used.
  • a transparent material that is, a transparent substrate is preferably used because it is generally an optical element.
  • This transparent substrate is the same as that described in the section of 1. Substrate preparation step above, and the description is omitted here.
  • the present invention is characterized in that a heat treatment step is performed after the optical function layer forming step or after the transfer step.
  • the heat treatment method for an optical element of the present invention includes an optical element having a base material prepared in the above-described base material preparation step and an optical functional layer formed on the base material by the above-described optical functional layer forming step.
  • the transfer material and the optical element having an optical functional layer transferred on the surface thereof are 80% when the transfer side substrate is a TAC film or the like.
  • the heat treatment is carried out at a temperature within the range of C, particularly within the range of 200 ° C. to 220 ° C.
  • the time for performing the heat treatment in the above range is 1 minute to 60 minutes, preferably 3 minutes to 45 minutes. The time is preferably in the range of 5 minutes to 30 minutes.
  • the heat treatment time is shorter than the above-mentioned time, it is not preferable because the adhesion between the support material and the optical functional layer is not sufficient, and if the heat treatment is performed for a longer time than the above range, the optical functional layer and the support This is because it is not preferable because any of the materials may cause thermal degradation.
  • Such heat treatment can be performed using a heat treatment device such as a general oven.
  • a step of forming a protective layer on the optical function layer may be performed.
  • the protective layer is reinforced by the protective layer so that it can be used as an optical element. is there.
  • Such a protective layer can be formed by applying a coating liquid for forming a protective layer, and an acrylic or epoxy resin material is usually used.
  • the optical element of the present invention is an optical element having a support, and an optical functional layer formed by curing a polymerizable liquid crystal material with a predetermined liquid crystal regularity on the support, wherein the optical function Adhesion between the layer and the support material is characterized by having an adhesion of 6 points or more in a cross-cut tape peeling test specified in JISK540 (1900) 8.5. It is more preferable that the adhesiveness be 8 points or more, especially 10 points or more.
  • the optical element of the present invention Since the optical element of the present invention has the above-mentioned adhesion between the optical functional layer and the support material, it can be easily handled when used in an image processing apparatus or the like.
  • the optical function layer obtained by curing the liquid crystal material is extremely compatible with the support material.
  • the adhesiveness is poor, and the adhesiveness in the above-mentioned range is a range that cannot be achieved by a conventional device. Therefore, it has sufficient advantages over conventional products.
  • the crosscut tape peeling test described above is to cut through a coating on the test piece, cut a cut until it reaches the fabric surface of the test plate with a sharp blade, and then glue the tape and peel off. This is a test for estimating the quality of the adhesion of the coating film to the dough, and is specified in JISK540 (1990) 8.5 as described above in detail.
  • the support material in the present invention refers to a substrate having an orientation ability or a material to be transferred when the optical functional layer is transferred by a transfer step.
  • the transfer-receiving material has alignment ability as described in the above-mentioned “Method for Manufacturing Optical Element”.
  • the optical functional layer is transferred from a substrate to a transfer material.
  • the transfer material is used as a support material. Since the transfer material has been described above, the description is omitted here.
  • the optical element of the present invention is obtained by forming an optical functional layer formed by curing a polymerizable liquid crystal material having predetermined liquid crystal regularity on a support material.
  • This optical functional layer is made of a polymerizable liquid crystal material constituting a polymer having liquid crystal regularity.
  • the optical element of the present invention include a retardation layer laminate in the case where the optical functional layer is a retardation layer and a circularly polarized light control optical element in which the optical functional layer is a cholesteric layer.
  • the optical element is a retardation layer laminate
  • the support material and the optical functional layer are sufficiently adhered to each other, even when this is used for an optical device, the handling is easy, and It can be used for applications.
  • the optical element is a circularly polarized light controlling optical element
  • a circularly polarized light having a support and a cholesteric layer in which a polymerizable liquid crystal material is cured with cholesteric regularity on the support is used.
  • a control optical element wherein the support member and the optical functional layer are in close contact with each other with a degree of close contact within the range described above.
  • the support material and the optical functional layer are sufficiently adhered to each other, so that when this is used for an optical device, the handling is easy. Yes, it can be used for various purposes.
  • a powder obtained by mixing a polymerizable liquid crystal material, a chiral agent, and a photopolymerization initiator in a ratio of 100: 5: 5 (% by weight) is dissolved in toluene to be 30% by weight to form a liquid crystal layer.
  • a coating solution was prepared. The following were used as the polymerizable liquid crystal material, the chiral agent, and the photopolymerization initiator.
  • Polymerizable liquid crystal material a polymerizable liquid crystal monomer represented by the following chemical formula (5) that has a polymerizable functional group at the terminal and exhibits nematic liquid crystallinity at 50 ° C to 100 ° C.
  • x integer from 2 to 5
  • Chiral agent A polymerizable chiral agent provided with an acrylate via a spacer at both ends of the mesogen of a compound represented by the following chemical formula (6) to enable polymerization.
  • an alignment film solution containing polyimide as a main component is spin-coated on a 0.7 mm-thick glass substrate, and after evaporating the solvent, it is post-baked at 200 ° C and rubbed by a known method. Thus, an alignment film was prepared.
  • a TAC film with a thickness of 80 / m is coated with an alignment film solution containing polyvinyl alcohol as a main component by bar coating.After evaporating the solvent, it is baked at 100 ° C and rubbed by a known method to align. A membrane was made.
  • the coating liquid for forming a liquid crystal layer was subjected to spin coating on the polyvinyl alcohol alignment film. Next, after evaporating the solvent, the liquid crystal molecules are aligned at 80 ° C for 3 minutes, and after confirming that the selective reflection characteristic of the cholesteric structure is exhibited, the cholesteric layer is formed by irradiating UV and polymerizing. The sample was formed. Further, the coating liquid for forming a liquid crystal is coated on the polyvinyl alcohol alignment film.
  • Comparative Examples 1 and 6 in the table when no heat treatment was performed, the entire surface was peeled off, and the result was even worse as compared with other heat-treated ones.
  • a coating liquid for forming a liquid crystal layer was prepared in the same manner as in A above, except that the chiral agent was not used and the polymerizable liquid crystal material and the photopolymerization initiator were changed to 100: 5 (% by weight).
  • the orientation film was also adjusted in the same manner as in A.
  • the coating liquid for forming a liquid crystal layer was spin-coated or bar-coated on the alignment film. Next, after evaporating the solvent, the liquid crystal molecules are nematically aligned at 80 ° C for 3 minutes, and then irradiated with UV to polymerize to form a retardation layer. Samples 3 and 4 were made.
  • Narrow row 8 120 ° C for 30 minutes 1 0
  • Comparative Examples 1 and 6 in the table when no heat treatment was performed, the entire surface was peeled off, and the result was even worse as compared with other heat-treated ones.
  • a liquid crystal layer forming coating liquid was prepared in the same manner as in A above, except that the ratio of the polymerizable liquid crystal material, the chiral agent, and the photopolymerization initiator was 100: 7: 5 (% by weight).
  • the orientation film was also adjusted in the same manner as in A.
  • the coating liquid for forming a liquid crystal layer was spin-coated on the polyimide alignment film. Next, after evaporating the solvent, liquid crystal molecules were aligned at 80 ° C. for 3 minutes, and a cholesteric layer was formed by irradiating UV to polymerize, thereby preparing Sample 5. Since the liquid crystal layer coating liquid contained a larger amount of the chiral agent component than the liquid crystal forming coating liquid used in Example 1, the selective reflection center wavelength of Sample 5 was in the ultraviolet region. . The retardation layer thus formed functioned as a negative C-plate retardation compensating plate.
  • the coating liquid for forming a liquid crystal was bar-coated on the polyvinyl alcohol alignment film.
  • liquid crystal molecules were aligned at 80 ° C. for 3 minutes, and a cholesteric layer was formed by irradiating UV to polymerize, thereby preparing Sample 6.
  • the selective reflection center wavelength was in the ultraviolet region.
  • the samples thus obtained were heat-treated under the following heat treatment conditions, and then naturally cooled to room temperature and allowed to stand for one day. These were designated as Comparative Examples 1 to 8 and Examples 1 to 8, respectively, depending on the heat treatment conditions.

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Description

明 細 書 光学素子の製造方法 技術分野
本発明は、 配向能を有する基材上に重合性液晶材料が重合されてなる光学素子 であって、 特に基材との密着性の極めて高い光学素子の製造方法に関する。 背景技術
近年において、 重合性液晶材料を重合させることにより得られる光学素子が提 案されている (例えば、 特開 2 0 0 1— 1 0 0 0 4 5号公報、 特表平 1 0— 5 0 8 8 8 2号公報) 。 このような光学素子は、 液晶が有する特性を重合により固定 化してフィルムとして用いることができるといった利点を有するものであるので、 種々の用途への展開が期待されている。
これらの位相差フィルム等の光学素子について、 特開平 5— 2 1 0 9号公報に は、 耐熱性に優れた延伸位相差フィルムが開示されており、 また特開平 5— 1 4 2 5 1 0号公報には、 耐熱性に優れた熱重合する液晶性高分子からなる光学素子 が開示されている。 さらに、 特閧 2 0 0 1 - 1 3 3 6 2 8号公報には、 耐熱性に 優れた高分子液晶および架橋性物質を含む液晶材料からなる偏光回折性フィルム が開示されている。
しかしながら、 このような重合性液晶材料を重合させて得られる光学素子は、 配向能を有する基材との密着性に乏しいという問題があった。 したがって、 この ような光学素子を取り扱うに際しては、 極めて慎重に行う必要があり、 このよう な光学素子を用いて例えば画像処理装置を製造する製造工程において、 その取り 扱いが煩雑であるといった問題があった。
また、 延伸位相差フィルムは、 1 0 0 °C以上、 特に 1 2 0 °C以上になると、 位 相差量が変化し、 したがって、 車載用 L C D等に使用する場合に表示ムラ等の問 題があった。 発明の開示
本発明は、 上記問題点に鑑みてなされたものであり、 液晶規則性を有した状態 で重合性液晶材料を硬化させてなる光学素子の製造方法であって、 基材との密着 性に優れた光学素子を得ることができる光学素子の製造方法を提供することを主 目的とするものである。
上記目的を達成するために、 本発明の光学素子の製造方法は、 配向能を有する 基材を調整する工程と、 前記基材上に少なくとも重合性液晶材料を含む液晶層形 成用組成物を,積層し、 所定の液晶規則性を有する液晶層を形成する工程と、 前記 液晶層に活性放射線を照射して、 光学機能層とする光学機能形成工程と、 前記光 学機能層に対して液晶層を重合 (架橋) させる前の等方層以上の温度で熱処理を 行う熱処理工程とを含んでなるものである。
本発明の好ましい態様としては、 上記熱処理工程の温度範囲が 8 0 °C~ 1 2 0 °C であってもよい。 一方、 熱処理工程の温度範囲が 1 8 0 °C;〜 2 6 0 °Cであっても よい。 本発明においては、 このように重合性液晶材料を重合して得られる光学機 能層を所定の温度で熱処理を行うことにより、 光学機能層と支持材との密着性を 向上させることができる。
また、 上記配向能を有する基材が、 透明基板と、 上記透明基板上に形成された 配向膜とからなるものであることが好ましい。 このような配向膜との密着性を向 上させることができる点に本発明の利点があり、 さらに配向膜を別途設ける構成 とすることにより、 配向方向の自由度を極めて高いものとすることができるから であ 。
一方、 上記配向能を有する基材が、 延伸フィルムであってもよい。 本発明にお いては、 このような延伸フィルムと光学機能層との密着性をも改良したものであ り、 さらに、 このように配向能を有する基材を延伸フィルムとすることにより基 材の形成が容易であり、 工程上簡便となるといつた利点を有するからである。 本発明の態様としては、 上記重合性液晶材料が、 重合性モノマーであり、 所定 の液晶規則性がネマチック規則性またはスメクチック規則性であってもよい。 こ のような光学機能層は位相差層として機能するものであり、 位相差機能を必要と する、 例えばえ/ 4位相差板等の種々の用途に用いることができるからである。 また好ましくは、 上記重合性液晶材料が、 重合性モノマーおよび重合性カイラ ル剤であり、 所定の液晶規則性がコレステリック規則性である。 このような光学 機能層は、 円偏光制御層として用いることができ、 例えばカラーフィル夕等の種 々の用途に用いることができるからである。
さらに、 上記液晶層形成用組成物に、 光重合開始剤が含まれていることが好ま しい。 活性照射線を照射して重合を行う際に、 光重合開始剤を用いることにより、 重合が促進され均質な光学機能層を得ることができるからである。
また、 上記液晶層形成用組成物が、 溶媒を用いた液晶層形成用塗工液であるこ とが好ましい。 このように液晶層形成用塗工液を用いる方法が、 例えばドライフ イルム化する方法や溶融塗布する方法等の他の方法と比較すると、 工程上容易で あるからである。
さらに、 上記熱処理の時間が、 1分〜 6 0分の範囲内であることが好ましい。 上述した範囲内の時間で加熱することが、 密着性向上の観点から好ましいからで ある。
本発明の態様としては、 光学機能層形成工程の後、 上記配向能を有する基材上 に形成された光学機能層を被転写材上に転写する転写工程を有するものであって もよい。 例えば他の機能を有する被転写材上に光学機能層が必要である場合等に おいては、 光学機能層を被転写材に転写する転写工程を行うことも可能である。 この場合、 転写後に上述した熱処理工程を行うことにより、 被転写材と光学機能 層との密着性が良好な光学素子とすることができる。
また、 上記熱処理工程の後に、 さらに保護層形成工程を行うことが好ましい。 熱処理工程を行うことにより密着性を向上させることが可能であるが、 さらに高 い密着性が要求される場合は、 このような保護層を形成することが好ましいから である。
さらに、 上記重合性液晶材料が、 重合性液晶モノマーと重合性カイラル剤を含 むものであり、 該重合性カイラル剤分子が両末端に重合性官能基を有するもので あることが好ましい。 このように、 重合性液晶モノマー分子および重合性カイラ ル剤の両末端に重合性官能基を有していれば、 隣接する当該モノマー分子の両末 端が 3次元ネットワーク的に重合して (架橋して) 、 より耐熱性の高い光学素子 を得ることができる。
また、 上記熱処理工程の後に、 さらに保護層形成工程を行うこともできる。 こ のように保護層を形成することにより、 光学素子の表面を保護することができる。 本発明の別の態様としての光学素子は、 支持材と、 上記支持材上に重合性液晶 材料が所定の液晶規則性を有して硬化されてなる光学機能層とを有する光学素子 であって、 上記光学機能層と支持材との密着性が、 J I S K 5 4 0 0 ( 1 9 9 0 ) 8 . 5で規定する碁盤目テープ剥離試験において、 6点以上となる密着性を 有することを特徴とするものである。 従来の重合性液晶材料を硬化させてなる光 学機能層は、 極めて支持材との密着性に乏しいものであった。 したがって、 上述 した範囲の密着性は従来ものでは達成することができない範囲であり、 十分に従 来品に対する優位性を有するものとなる。
好ましい態様としては、 上記支持材が、 配向能を有する基材である。 転写工程 が行われない場合は、 光学機能層は配向能を有する基材上に形成されるものであ り、 この配向能を有する基材と光学機能層との密着性をも良好とするものだから である。
また、 上記配向能を有する基材が、 透明基板と上記透明基板上に形成された配 向膜とからなるものであることが好ましい。 このような配向膜を有する基材であ つても、 光学機能層との密着性を十分な範囲とすることができるからである。 一方、 上記配向能を有する基材が、 延伸フィルムであってもよい。基材が延伸 フィルムであっても十分な密着性を得ることができるからである。
さらに、 上記支持材が、 被転写基材であり、 上記被転写基材が透明基板である ことが好ましい。 転写工程が行われた場合は、 支持材は被転写基材となるが、 こ の際被転写基材としては透明基板が好適に用いられるからである。
本発明の好ましい態様としては、 上記重合性液晶材料が、 重合性液晶モノマー であり、 上記所定の液晶規則性がネマチック規則性またはスメクチック規則性で あり、 上記光学機能層が位相差層である。 このような位相差層を有する光学素子 を用いる場合において、 支持材と位相差層との密着性は重要であるからである。 また、 上記重合性液晶材料が、 重合性モノマ一および重合性カイラル剤であり、 所定の液晶規則性がコレステリック規則性であり、 前記光学機能が選択反射層お よび Zまたは位相差層であることが好ましい。 このようなコレステリック層、 す なわちコレステリック規則性を有した状態で固定化された層は、 円偏光制御層ま たは位相差層として機能するものであるので、 この場合も基材との密着性は極め て重要だからである。
さらに、 上記重合性液晶材料が、 重合性液晶モノマーを含むものであり、 該重 合性液晶モノマ一分子が両末端に重合性官能基を有するものであってもよい。 こ のように、 重合性液晶モノマー分子の両末端に重合性官能基を有していれば、 隣 接する当該モノマー分子の両末端が 3次元ネットワーク的に重合して (架橋し て) 、 より耐熱性の高い光学素子を得ることができる。
また、 上記前記重合性液晶材料が、 重合性液晶モノマーと重合性カイラル剤を 含むものであり、 該重合性力ィラル剤分子が両末端に重合性官能基を有するもの であってもよい。 このように、 重合性カイラル剤分子の両末端に重合性官能基を 有していれば、 隣接する当該分子の両末端が 3次元ネットワーク的に重合して (架橋して) 、 より耐熱性の高い光学素子を得ることができる。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の光学素子の製造方法の一部を示す工程を図示したものである c 図中で、 1は透明基材を、 2は配向膜を、 3は基材を示す。
図 2は、 本発明の光学素子の製造方法の一部を示す工程を図示したものである ( 図中で、 4は液晶層を示す。
図 3は、 本発明の光学素子の製造方法の一部を示す工程を図示したものである ( 図中で、 5は紫外線照射を示す。
図 4は、 本発明の光学素子の製造方法の一部を示す工程を図示したものである < 図中で、 6は光学機能層を示す。 図 5は、 本発明の光学素子の製造方法の一部を示す工程を図示したものである。 図中で、 7は熱を、 8は光学素子を示す。
図 6は、 本発明の光学素子の製造方法の一部を示す工程を図示したものである。 図 7は、 本発明の光学素子の製造方法の他の態様の一部を示す工程を図示した ものである。
図 8は、 本発明の光学素子の製造方法の他の態様の一部を示す工程を図示した ものである。 図中で、 9は被転写材を示す。
図 9は、 本発明の光学素子の製造方法の他の態様の一部を示す工程を図示した ものである。
図 1 0は、 本発明の光学素子の製造方法の他の態様の一部を示す工程を図示し たものである。
図 1 1は、 本発明の光学素子の製造方法の他の態様の一部を示す工程を図示し たものである。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の光学素子の製造方法について説明し、 次に、 本発明の製造方法 を一例として得ることができる光学素子について説明する。
<光学素子の製造方法 >
本発明の光学素子の製造方法は、 配向能を有する基材を調製する工程と、 上記基板上に少なくとも重合性液晶材料を含む液晶層形成用組成物を積層し、 所定の液晶規則性を有する液晶層を形成する工程と、 上記液晶層に活性放射線を 照射して、 光学機能層とする光学機能層形成工程と、 上記光学機能層に対して 8 0 °C〜1 2 0 °Cまたは 1 8 0 °C〜2 6 0 °Cの範囲内の温度で熱処理を行う熱処理 工程とを含んでなることを特徴とするものである。
本発明の光学素子の製造方法は、 重合性液晶材料を含む液晶層形成用組成物を 基材上に積層して液晶層を形成し、 これに活性放射線を照射することにより、 液 晶層内の重合性液晶材料を硬化させて光学機能層を形成した後、 上述した範囲の 熱処理を行う点に特徴を有するものであり、 この熱処理により光学機能層と支持 材 (以下、 ここでいう支持材とは、 上記基材および後述する被転写材を含む概念 であるとする。 ) との密着性を向上させるものである。
本発明における熱処理工程による密着性の向上は、 以下の理由によるものであ ると考えられる。 すなわち、 例えば配向能を有する基材ゃ透明基板等の他の支持 材表面は、 少なからず凹凸を有するものである。 このような支持材表面において 光学機能層に上述した範囲内の熱を加えることにより、 光学機能層を形成する材 料が軟化してこの凹凸に沿うように変形すると推定される。 これにより、 支持材 と光学的機能層との密着性が向上するものと考えられる。
また、 含有される光重合開始剤に起因する生成物や、 光重合開始剤残渣が密着 を阻害しており、 これらが本発明の熱処理工程において除去される点も密着性向 上に寄与するものであると推定される。
以下、 図面を用いて本発明の一例を説明する。 図 1〜図 6は、 本発明の光学素 子の製造方法の一例を示すものである。
この例では、 まず透明基板 1上に配向膜 2が形成された配向能を有する基材 3 が形成される (基材調製工程、 図 1参照) 。
次に、 この配向能を有する基材 3上に、 重合性液晶材料と光重合開始剤とを溶 剤中に溶解させた液晶層形成用塗工液を塗布し、 溶剤を乾燥,除去し、 液晶相を 呈する温度の保持することにより液晶層 4を形成する (液晶層形成工程、 図 2参 照) 。 この液晶層は、 配向膜 2の作用により液晶規則性を有するものとなる。 そして、 上記液晶規則性を有する液晶層 4に対して紫外光 5を照射することに より、 液晶層 4内の重合性液晶材料を重合させ、 液晶層 4を光学機能層 6とする (光学機能層形成工程、 図 3および図 4参照) 。
次に、 このように基材 3上に光学機能層 6が形成された光学素子 8を、 例えば オーブン中に保持して所定の温度に保つことにより、 熱 7を加え、 熱処理を行う (熱処理工程、 図 5参照) 。
これにより、 熱処理が加えられ、 配向膜 2と光学機能層 6との密着性が良好な 光学素子 8を得ることができる。
図 7〜図 1 1は、 本発明の光学素子の製造方法の他の例を示すものである。 図 7は、 すでに上記図 3に示す紫外光を照射する光学機能層形成工程が終了し、 透 明基材 1上に配向膜 2が形成された基材 3上に、 光学機能層 6が形成された状態 を示すものである。 この例では、 この光学機能層 6の表面側に被転写材 9を配置 し(図 8参照) 、 光学機能層 6を被転写材 9上に転写する転写工程 (図 9参照) が 行われる。
被転写材 9に転写された光学機能層 6は、 同様に例えばオープン中に保持して 所定の温度に保つことにより、 熱 7を加え、 熱処理が行なわれる (熱処理工程、 図 1 0参照) 。 そして、 被転写材 9と光学機能層 6との密着性が向上した光学素 子 8を得ることができる (図 1 1参照) 。
以下、 上述した例に示されるような本発明の光学素子の製造方法について、 各 工程毎に詳細に説明する。
1 . 基材調製工程
本発明の光学素子を製造するに際しては、 まず配向能を有する基材が準備され る。 このような配向能を有する基材としては、 基材そのものが配向能を有するも のである場合と、 図 1に示すように透明基板 1上に配向膜 2が形成されて配向能 を有する基材 3として機能する場合とを挙げることができる。 以下、 それそれを 第 1実施態様および第 2実施態様として説明する。
a . 第 1実施態様
本実施態様は、 基材そのものが配向能を有する態様であり、 具体的には基材が 延伸フィルムである場合を挙げることができる。 このように延伸フィルムを用い ることにより、 その延伸方向に沿って液晶材料を配向させることが可能である。 したがって、 基材の調製は、 単に延伸フィルムを準備することにより行うことが できるため、 工程上極めて簡便であるという利点を有する。 このような延伸フィ ルムとしては、 市販の延伸フィルムを用いることも可能であり、 また必要に応じ て種々の材料の延伸フィルムを形成することも可能である。
具体的には、 ポリカーボネート系高分子、 ポリアリレートやポリエチレンテレ フタレートの如きポリエステル系高分子、 ポリイミド系高分子、 ポリスルホン系 高分子、 ポリエーテルスルホン系高分子、 ポリスチレン系高分子、 ポリエチレン やポリプロピレンの如きポリオレフィン系高分子、 ポリビニルアルコール系高分 子、 酢酸セルロース系高分子、 ポリ塩化ビニル系高分子、 ポリメチルメタクリレ ―ト系高分子等の熱可塑性ポリマーなどからなるフィルムや、 液晶ポリマ一から なるフィルムなどを挙げることができる。
本発明においては、 中でもポリエチレンテレフ夕レート (P E T ) フィルムが、 延伸倍率のレンジ幅が広い点、 さらには入手のしゃすさ等の観点から好ましく用 いられる。
本発明に用いられる延伸フィルムの延伸率としては、 配向能が発揮し得る程度 の延伸率であれば特に限定されるものはない。 したがって、 2軸延伸フィルムで あっても 2軸間で延伸率が異なるものであれば用いることが可能である。
この延伸率は、 用いる材料により大きく異なるものであり、 特に限定されるも のではないが、 一般的には 1 5 0 %~ 3 0 0 %程度のものを用いることが可能で あり、 好ましくは 2 0 0 %〜 2 5 0 %のものが用いられる。
b . 第 2実施態様
第 2実施態様は、 上記配向能を有する基材が、 透明基板と透明基板上に形成さ れた配向膜とからなる態様である。
本実施態様においては、 配向膜を選択することにより、 比較的広範囲の配向方 向を選択することが可能であるという利点を有する。 また、 透明基板上に塗布す る配向膜形成用塗工液の種類を選択することにより、 種々の配向方向を実現する ことが可能であり、 かつより効果的な配向を行うことができる。
本実施態様に用いられる配向膜は、 通常液晶表示装置等において用いられる配 向膜を好適に用いることが可能であり、 一般的にはポリイミ ド系ゃポリビニルァ ルコール系の配向膜をラビング処理したものが好適に用いられる。 また、 光配向 膜を用いることも可能である。
また、 本実施態様に用いられる透明基板としては、 透明材料により形成された ものであれば特に限定されるものではなく、 例えば石英ガラス、 パイレックス (登録商標) ガラス、 合成石英板等の可撓性のない透明なリジット材、 あるいは 透明樹脂フィルム、 光学用樹脂板等の可撓性を有する透明なフレキシブル材を用 いることができる。
2 . 液晶層形成工程
本発明においては、 次に図 2に示すように、 上記配向能を有する基材 3上に液 晶層 4を形成する。
本発明におけるこの液晶層とは、 重合性液晶材料で形成されたものであり、 種 々の液晶規則性を有する液晶相を採り得る層であれば特に限定されない。
そして、 このような液晶層を形成する方法としては、 重合性液晶材料を含む液 晶層形成用組成物を基材上に積層し、 液晶層形成用層を形成する。 この液晶層形 成用層を形成する方法としては、 例えばドライフィルム等を予め形成してこれを 液晶層形成用層としこれを基材上に積層する方法や、 液晶層形成用組成物を融解 させて、 これを基材上に塗布する方法等を採ることも可能であるが、 本発明にお いては、 液晶層形成用組成物を溶媒に溶解し、 これを基材上に塗布し、 溶媒を除 去することにより液晶層形成用層を形成することが好ましい。 これは、 他の方法 と比較して工程上簡便であるからである。
この際、 塗布する方法としては、 スピンコート法、 ロールコート法、 スライ ド コート法、 プリント法、 浸漬引き上げ法、 カーテンコート法(ダイコート法)等が 挙げられる。
このように液晶層形成用塗工液を塗布した後、 溶媒を除去するのであるが、 こ の溶媒の除去方法としては、 例えば、 減圧除去もしくは加熱除去、 さらにはこれ らを組み合わせる方法等により行われる。 溶媒が除去されることにより、 液晶層 形成用層が形成される。
本発明においては、 このようにして形成された液晶層形成用層の層内の重合性 液晶材料を、 基材表面の配向能により、 液晶規則性を有する状態として液晶層と する。 これは、 通常は重合性液晶材料が液晶相を採りえる温度まで昇温し、 その 温度にて保持する等の方法により行われる。
以下、 まず本発明に用いられる重合性液晶材料およびこれを含む液晶層形成用 組成物、 さらには、 上述した液晶相形成用塗工液について説明する。
(重合性液晶材料) 本発明で用いられる重合性液晶材料としては、 重合性液晶モノマ一、 重合性液 晶ォリゴマーおよび重合性液晶高分子を挙げることができる。 このような重合性 液晶材料は、 通常、 それ自体がネマチック規則性またはスメマチック規則性を有 するものが用いられるが、 特にこれに限定されるものではなく、 重合性液晶材料 がコレステリック規則性を有するものであってもよい。 但し、 分子の両末端に重 合性官能基があることが、 耐熱性のよい光学素子を得る上で好ましい。 当該コレ ステリック規則性を付与するためには、 上記重合性液晶材料自体がネマチック規 則性もしくはスメクチック規則性を呈する場合は、 さらに重合性カイラル剤を用 いてもよい。 以下、 それそれについて説明する。
( 1 ) 重合性液晶材料
本発明に用いられる重合性液晶材料としては、 上述したように重合性液晶モノ マー、 重合性液晶オリゴマーや重合性液晶高分子等を挙げることができる。 この ような重合性液晶材料としては、 これらのみで液晶相を形成した場合に、 ネマチ ック規則性、 スメクチック規則性、 またはコレステリック規則性を有する液晶相 を形成し得る重合性液晶材料であれば特に限定されるものではないが、 分子の両 末端に重合性官能基があることが、 耐熱性のよい光学素子を得る上で好ましい。 このような重合性液晶材料の一例としては、 例えば下記の一般式 (1 ) で表わ される化合物 ( I ) や下記に示す化合物を挙げることができる。 化合物 (I ) と しては、 一般式 (1 ) に包含される化合物の 2種を混合して使用することも可能 である。
重合性液晶材料としては、 一般式 ( 1 ) に包含される化合物や下記の化合物の 2種以上を混合して使用することもできる。
Figure imgf000013_0001
(1)
Figure imgf000014_0001
CH2=CHC02(CH2)30- -0(CH2)302CHC=H2C
CH2=CHC02(CH2)6 - - 0(CH2)602CHC=H2C
Figure imgf000014_0002
Figure imgf000014_0003
x= 2〜 5の整数 化合物 (I) を表わす一般式 (1) において、 R1および R2はそれそれ水素また はメチル基を示し、 Xは、 塩素またはメチル基であることが好ましい。 また、 ィ匕 合物 (I) のスぺ一サーであるアルキレン基の鎖長を示す aおよび bは、 2〜9 の範囲であることが液晶性を発現させる上で好ましい。
上述した例では、 重合性液晶モノマーの例を挙げたが、 本発明においては、 重 合性液晶ォリゴマーや重合性液晶高分子等を用いることも可能である。 このよう な重合性液晶ォリゴマ一や重合性液晶高分子としては、 従来提案されているもの を適宜選択して用いることが可能である。
( 2 ) カイラル剤
本発明においては、 上記光学素子が円偏光制御光学素子、 すなわち光学機能層 がコレステリック層であり、 かつ重合性液晶材料がネマチック規則性もしくはス メクチック規則性を有するものを用いる場合は、 上記重合性液晶材料に加えて力 ィラル剤を加えることが必要となる。
本発明に用いられる重合性カイラル剤とは、 光学活性な部位を有する低分子化 合物であり、 分子量 1 5 0 0以下の化合物を意味する。 カイラル剤は主として化 合物 (I ) が発現する正のー軸ネマチック規則性に螺旋ピッチを誘起させる目的 で用いられる。 この目的が達成される限り、 化合物 (I ) や上記の化合物と、 溶 液状態あるいは溶融状態において相溶し、 上記ネマチック規則性をとりうる重合 性液晶材料の液晶性を損なうことなく、 これに所望の螺旋ピツチを誘起できるも のであれば、 下記に示すカイラル剤としての低分子化合物の種類は特に限定され ないが、 分子の両末端に重合性官能基があることが耐熱性のよい光学素子を得る 上で好ましい。 液晶に螺旋ピッチを誘起させるために使用するカイラル剤は、 少 なくとも分子中に何らかのキラリティ一を有していることが必須である。 本発明 の液晶性組成物に含有させる光学活性な部位を有するカイラル剤には、 螺旋ピッ チを誘発する効果の大きなカイラル剤を選択することが好ましく、 具体的には一 般式 (2 ) 、 ( 3 ) または (4 ) で表されるような分子内に軸不斉を有する低分 子化合物 (I I ) の使用が好ましい。 14 日本国特許庁 24, 12.02
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e= 2〜5の整数
(4)
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!釜—替え—服'.紙(裁則 26ί
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X
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カイラル剤 (I I) を表わす一般式 (2) 、 (3) または (4) において、 R 4は水素またはメチル基を示す。 Yは上記に示す式 (i ) 〜 (X X i v ) の任意の 一つであるが、 なかでも、 式 (i ) , (i i ) , ( i i i ) , ( v ) および (v i i ) の何れか一つであることが好ましい。 また、 アルキレン基の鎖長を示す c および dは、 2〜 9の範囲であることが好ましい。 cおよび dが、 2未満または 1 0以上であると、 液晶性が発現しにくくなる。
本発明の重合性液晶材料に配合されるカイラル剤の量は、 螺旋ピッチ誘起能力 や最終的に得られる円偏光制御光学素子のコレステリック性を考慮して最適値が 決められる。 具体的には、 用いる重合性液晶材料により大きく異なるものではあ るが、 重合性液晶材料の合計量 1 0 0質量部当り、 1〜 2 0質量部の範囲で選ば れる。 この配合量が上記範囲よりも少ない場合は、 重合性液晶材料に充分なコレ ステリック性を付与できない場合があり、 一方、 上記範囲を越える場合は、 分子 の配向が阻害され、 活性放射線によつて硬化させる際に悪影響をおよぼす可能性 がある。
本発明においては、 このようなカイラル剤としては、 特に重合 I1生を有すること が必須ではない。 しかしながら、 得られる光学機能層の熱安定性等を考慮すると、 上述した重合性液晶材料と重合し、 コレステリック規則性を固定化することが可 能な重合性のカイラル剤を用いることが好ましい。 特に、 分子の両末端に重合性 官能基があることが、 耐熱性のよい光学素子を得る上で好ましい。
(液晶層形成用組成物)
本発明においては、 上記重合性液晶材料にさらに重合に際して必要な光重合開 始剤等の成分が加わつたものを液晶層形成用組成物とする。 このような液晶層形 成用組成物に添加できる材料について説明する。
( 1 ) 光重合開始剤
本発明においては、 上述した重合性液晶材料に、 光重合開始剤が添加されてい ることが好ましい。 例えば、 電子線照射により重合性液晶材料を重合させる際に は、 光重合開始剤が不要な場合はあるが、 一般的に用いられている例えば紫外線 ( UV) 照射による硬化の場合においては、 通常光重合開始剤が重合促進のため に用いられるからである。 なお、 光重合開始剤の他に增感剤を、 本発明の目的が損なわれない範囲で添加す ることも可能である。
このような光重合開始剤の添加量としては、 一般的には 0 . 5〜1 0質量%の 範囲で本発明の重合性液晶材料に添加することができる。
( 2 ) その他の添加剤
本発明に用いられる液晶層形成用組成物には、 本発明の目的を損なわない範囲 内で、 上記以外の化合物を添加することができる。 添加できる化合物としては、 例えば、 多価アルコールと 1塩基酸または多塩基酸を縮合して得られるポリエス テルブレポリマーに、 (メタ) アクリル酸を反応させて得られるポリエステル (メタ) ァクリレート ;ポリオ一ル基と 2個のイソシァネート基を持つ化合物を 互いに反応させた後、 その反応生成物に (メタ) アクリル酸を反応させて得られ るポリウレタン (メタ) ァクリレート ; ビスフエノール A型エポキシ樹脂、 ビス フヱノール F型エポキシ樹脂、 ノボラック型エポキシ樹脂、 ポリカルボン酸ポリ グリシジルエステル、 ポリオールポリグリシジルェ一テル、 脂肪族または脂璟式 エポキシ樹脂、 ァミンエポキシ樹脂、 トリフエノールメタン型エポキシ樹脂、 ジ ヒドロキシベンゼン型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂と、 (メタ) アクリル酸を 反応させて得られるエポキシ (メタ) ァクリレート等の光重合性化合物;ァクリ ル基ゃメタクリル基を有する光重合性の液晶性化合物等が挙げられる。
本発明の液晶性組成物に対するこれら化合物の添加量は、 本発明の目的が損な われない範囲で選択され、 一般的には、 本発明の液晶性組成物の 4 0重量%以下、 2 0重量%以下でぁる。 これらの化合物の添加により、 本発明の液晶性組成物は 硬化性が向上し、 硬化膜の機械強度が増大し、 液晶の安定性が改善される。
(液晶層形成用塗工液)
本発明においては、 上述したように液晶層を形成するにあたり液晶相形成用塗 ェ液を塗布し、 乾燥する方法が好ましい。 この液晶層形成用塗工液は、 上述した 液晶層形成用材料を溶媒に溶解させたものであり、 必要に応じて界面活性剤等が 添加される。 以下、 それそれについて説明する。 ( 1 ) 溶媒
上記液晶層形成用塗工液に用いられる溶媒としては、 上述した重合性液晶材料 等を溶解することが可能な溶媒であり、 かつ配向能を有する基材上の配向能を阻 害しない溶媒であれば特に限定されるものではない。
具体的には、 ベンゼン、 トルエン、 キシレン、 n—ブチルベンゼン、 ジェチル ベンゼン、 テトラリン等の炭化水素類、 メトキシベンゼン、 1,2-ジメトキシベン ゼン、 ジエチレングリコールジメチルェ一テル等のエーテル類、 アセトン、 メチ ルェチルケトン、 メチルイソプチルケトン、 シクロへキサノン、 2、 4一ペン夕 ンジオン等のケトン類、 酢酸ェチル、 エチレングリコールモノメチルェ一テルァ セテート、 プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、 プロピレング リコールモノェチルエーテルアセテート、 ァ一ブチロラクトン等のエステル類、 2-ピロリ ドン, N-メチル -2-ピロリ ドン、 ジメチルホルムアミ ド、 ジメチルァセト アミ ド等のアミ ド系溶媒、 クロ口ホルム、 ジクロロメタン、 四塩化炭素、 ジクロ ロェタン、 テトラクロロェタン、 トリ トリクロロエチレン、 テトラクロロェチレ ン、 クロ口ベンゼン、 オルソジクロ口ベンゼン等のハロゲン系溶媒、 t -ブチルァ ルコール、 ジアセトンアルコール、 グリセリン、 モノァセチン、 エチレングリコ ール、 トリエチレングリコール、 へキシレングリコール、 エチレングリコ一ルモ ノメチルエーテル、 ェチルセルソルブ、 ブチルセルソルブ等のアルコール類、 フ ェノ一ル、 パラクロロフエノ一ル等のフヱノ一ル類等の 1種または 2種以上が使 用可能である。
単一種の溶媒を使用しただけでは、 重合性液晶材料等の溶解性が不充分であつ たり、 配向能を有する基板が侵食される場合がある。 しかし 2種以上の溶媒を混 合使用することにより、 かかる不都合を回避することができる。 上記した溶媒の うち、 単独溶媒として好ましいものは、 炭化水素系溶媒とグリコールモノェ一テ ルアセテート系溶媒であり、 混合溶媒として好ましいのは、 エーテル類またはケ トン類と、 グリコ一ル類との混合系である。 溶液の濃度は、 液晶性組成物の溶解 性や製造せんとする円偏光制御光学素子の膜厚に依存するため一概には規定でき ないが、 通常は 1〜6 0重量%、 好ましくは 3〜4 0重量%の範囲で調整される。 ( 2 ) 界面活性剤
また、 上記液晶層形成用塗工液には、 塗布を容易にするために界面活性剤等を 加えることができる。 添加可能な界面活性剤を例示すると、 イミダゾリン、 第四 級アンモニゥム塩、 アルキルアミンオキサイ ド、 ポリアミン誘導体等の陽イオン 系界面活性剤、 ポリオキシエチレン—ポリオキシプロピレン縮合物、 第一級ある いは第二級アルコールエトキシレート、 アルキルフエノールエトキシレート、 ポ リエチレングリコールおよびそのエステル、 ラウリル硫酸ナトリウム、 ラウリル 硫酸アンモニゥム、 ラウリル硫酸アミン類、 アルキル置換芳香族スルホン酸塩、 アルキルリン酸塩、 脂肪族あるいは芳香族スルホン酸ホルマリン縮合物等の陰ィ オン系界面活性剤、 ラウリルアミ ドプロピルべ夕イン、 ラウリルアミノ酢酸べ夕 イン等の両性系界面活性剤、 ポリエチレングリコール脂肪酸エステル類、 ポリオ キシエチレンアルキルアミン等の非イオン系界面活性剤、 パーフルォロアルキル スルホン酸塩、 パーフルォロアルキルカルボン酸塩、 パーフルォロアルキルェチ レンォキシド付加物、 パ一フルォロアルキルトリメチルアンモニゥム塩、 パ一フ ルォロアルキル基 ·親水性基含有オリゴマー、 パーフルォロアルキル ·親油基含 有オリゴマ一パーフルォロアルキル基含有ウレタン等のフッ素系界面活性剤など が挙げられる。
界面活性剤の添加量は、 界面活性剤の種類、 重合性液晶材料の種類、 溶媒の種 類、 さらには溶液を塗布する配向能を有する基材の種類にもよるが、 通常は溶液 に含まれる液晶性組成物の 1 0重量 ρ ρ π!〜 1 0重量%、 好ましくは 1 0 0重量 ρ ρ π!〜 5重量%、 さらに好ましくは 0 . 1〜1重量%の範囲にある。
(液晶規則性)
本発明においては、 上記重合性液晶材料が所定の液 規則性を有することによ り液晶層とされる。
ここで、 この液晶規則性とは、 ネマチック規則性、 スメクチック規則性および コレステリック規則性がある。 光学素子が位相差層積層体である場合は、 上記光 学機能層は、 ネマチック規則性もしくはスメクチック規則性を有するものである 一方、 光学素子が円偏光制御光学素子である場合は、 コレステリック規則性を有 するものである。
上記規則性は、 基本的には用いる重合性液晶材料が自ら呈する液晶規則性およ びカイラル剤を用いるか否かにより決定されるものである。
このような液晶規則性は、 配向能を有する基材上に、 上述した重合性液晶材料 および必要に応じて添加される重合性カイラル剤とからなる液晶層形成用層を形 成し、 液晶相となる温度で保持することにより得られるものである。
3 . 光学機能層形成工程
本発明においては、 上述した液晶層形成工程において形成された重合性液晶材 料を主成分とする液晶層に活性照射線を照射することにより、 液晶層がその液晶 規則性を有した状態で硬化させることにより、 種々の光学的機能を有する光学機 能層を形成することができる。
この際照射する活性放射線とは、 重合性液晶材料や重合性カイラル剤等を重合 せさることが可能な放射線であれば特に限定されるものではないが、 通常は、 波 長が 2 5 0〜4 5 0 nmの照射光が用いられる。
照射強度は、 液晶層を形成している重合性液晶材料の組成や光重合開始剤の多 寡によって適宜調整されて照射される。
4 . 転写工程
本発明においては、 必要に応じて、 上記光学機能層形成工程の後、 上記配向能 を有する基材上に形成された光学機能層を被転写材上に転写する工程を有するも のであってもよい。
これは、 光学機能層を他の層と組み合わせて用いる場合や、 光学機能層は可撓 性の無い基材上で形成することが好ましいが、 使用に際しては可撓性のあるフィ ルム表面において用いたい場合等の必要に応じて行われる。
転写は、 上述した光学機能層形成工程で形成された光学機能層の表面に被転写 材表面を接触させることにより行われる (図 8および図 9参照) 。
この際の転写方法としては、 例えば、 被転写材表面もしくは上記光学機能層表 面に接着層を予め形成しておき、 この接着力により転写する方法、 基材上の配向 膜等を易剥離性としておく方法等が挙げられる。 さらに有効な方法としては、 光学機能層の被転写材が接触する側の表面の表面 硬度を基材側の表面硬度よりも低くなるように形成し、 この状態で転写を行う方 法や、 光学機能層の上記被転写材側表面の残存二重結合率が、 上記基材側のもの よりも高くするように形成し、 この状態で転写を行う方法等を挙げることができ る。 このように、 光学機能層における表面側の重合度を基材側の重合度より低く 形成する方法としては、 酸素の存在下において重合速度が低下する酸素依存性を 有する光重合開始剤を上記重合性液晶材料に用い、 表面側にのみ酸素が接触する ような条件下で重合させる方法等を挙げることができる。
この工程において用いられる被転写材としては、 用いられる光学素子の用途に 応じて適宜選択されるものではあるが、 一般的には光学素子であることから透明 な材料、 すなわち透明基板が好適に用いられる。
この透明基板に関しては、 上記の 1 . 基材調製工程の欄で説明したものと同様 であるので、 ここでの説明は省略する。
5 . 熱処理工程
本発明においては、 上記光学機能層形成工程の後、 もしくは転写工程の後、 熱 処理工程を行うところに特徴を有するものである。
すなわち、 本発明の光学素子の熱処理方法は、 上述した基材調製工程において 調製された基材と、 この基材上に上述した光学機能層形成工程により形成された 光学機能層とを有する光学素子に対して、 もしくは転写工程が行われた場合は、 被転写材およびその表面に転写された光学機能層を有する光学素子に対して、 転 写側の基材が T A Cフィルム等の場合は 8 0〜 1 2 0 °Cの範囲内の温度で、 また、 転写側の基材がガラスの場合は 1 8 0〜2 4 0 °Cの範囲内、 好ましくは 1 9 0 °C 〜2 3 0 °Cの範囲内、 特に 2 0 0 °C〜2 2 0 °Cの範囲内の温度で熱処理が行われ る点に特徴を有する。
本発明においては、 上記温度範囲より低い温度で熱処理が行われた場合は、 密 着性が十分でないことから好ましくなく、 上記温度範囲より高い温度で熱処理が 行われた場合は光学機能層もしくは基材、 さらには被転写材等に際してダメージ を与える可能性があることから好ましくない。 本発明においては、 上記範囲で熱処理を行う時間、 具体的には光学的機能層が 上記温度範囲内となってからの経過時間が、 1分〜 6 0分、 好ましくは 3分〜 4 5分、 特に 5分〜 3 0分の範囲内の時間であることが好ましい。 上述した時間よ り短い熱処理時間の場合は、 支持材と光学機能層との密着性が十分でないことか ら好ましくなく、 上記範囲より長い時間熱処理を行った場合は、 光学機能層およ び支持材のいずれかに熱劣化を与える可能性があることから好ましくないからで ある。
このような熱処理は、 一般的なオーブン等の熱処理用機器を用いて行うことが 可能である。
6 . その他の工程
本発明においては、 上述したい製造工程の後に、 必要に応じて種々の工程を行 うことが可能である。
具体的には、 上記光学機能層上に保護層を形成する工程を行ってもよい。 この ように保護層を形成することにより、 光学機能層と支持材との密着性がまだ不十 分であつた場合でも、 保護層により補強されることから光学素子として使用する ことができるからである。
このような保護層は、 保護層形成用塗工液を塗布することにより形成すること が可能であり、 アクリル系、 エポキシ系等の樹脂材料が通常用いられる。
<光学素子 >
本発明の光学素子は、 支持材と、 上記支持材上に重合性液晶材料が所定の液晶 規則性を有して硬化されてなる光学機能層とを有する光学素子であって、 上記光 学機能層と支持材との密着性が、 J I S K 5 4 0 0 ( 1 9 9 0 ) 8 . 5で規定す る碁盤目テープ剥離試験において、 6点以上である密着性を有することを特徴と するものであり、 この密着性は 8点以上、 特に 1 0点以上であることがより好ま しいものである。
本発明の光学素子は、 光学機能層と支持材との間に上述したような密着性を有 するものであるので、 画像処理装置等に用いるに際しての取り扱いが容易となる また、 従来の重合性液晶材料を硬化させてなる光学機能層は、 極めて支持材との 密着性に乏しいものであり、 上述した範囲の密着性は従来ものでは達成すること ができない範囲である。 したがって、 十分に従来品に対する優位性を有するもの となる。
上記碁盤目テープ剥離試験とは、 試験片の上の塗膜を貫通して、 試験板の生地 面 到達するまでの切傷を、 鋭利な刃で切りつけ、 さらにテープを接着させてか ら剥がして、 塗膜の生地への付着性の良否を推定する試験であり、 詳細には上述 したように J I S K 5 4 0 0 ( 1 9 9 0 ) 8 . 5に規定されたものである。
以下、 このような光学素子について、 各要素毎に説明する。
1 . 支持材
本発明でいう支持材とは、 配向能を有する基材、 もしくは転写工程により光学 機能層が転写された場合は被転写材を示すものである。
ここで配向能を示す基材に関する説明は、 上記「光学素子の製造方法」 の欄で 説明したものと同様であるので、 ここでの説明は省略する。
一方、 被転写材は、 表面に配向能を有さないような基材上で光学機能層を用い たい場合に、 上記「光学素子の製造方法」 の欄で説明したように、 配向能を有す る基材上から被転写材に光学機能層を転写させる場合があり、 このような場合に、 支持材として被転写材が用いられる。 この被転写材についての説明も上述したと おりであるので、 ここでの説明は省略する。
2 . 光学機能層
本発明の光学素子は、 支持材上に、 重合性液晶材料が所定の液晶規則性を有し て硬化されてなる光学機能層が形成されてなるものである。 この光学機能層は、 液晶規則性を有する高分子を構成する重合性液晶材料からなるものである。
上記重合性液晶材料および液晶規則性に関する説明は、 上記「光学素子の製造 方法」 の欄で説明したものと同様であるので、 ここでの説明は省略する。
3 . 光学素子の具体例
本発明の光学素子の具体例としては、 光学機能層が位相差層である場合の位相 差層積層体および光学機能層がコレステリック層である円偏光制御光学素子を挙 げることができる。 以下、 それそれについて説明する。 光学素子が位相差層積層体である場合としては、 本発明においては、 支持材と、 上記支持材に重合性液晶材料がネマチック規則性もしくはスメクチック規則性を 有して硬化された位相差層とを有する位相差層積層体であって、 支持材と光学機 能層とが上述したような範囲内の密着度合いで密着しているものである。
このように、 本発明の光学素子においては、 支持材と光学機能層とが十分に密 着していることから、 これを光学機器に用いる際にも、 その取り扱いが容易であ り、 種々の用途に用いることが可能となる。
円偏光制御光学素子
光学素子が円偏光制御光学素子である場合としては、 本発明においては、 支持 材と、 上記支持材上に重合性液晶材料がコレステリック規則性を有して硬化され たコレステリック層とを有する円偏光制御光学素子であって、 支持材と光学機能 層とが上述したような範囲内の密着度合いで密着しているものである。
この場合も、 上記位相差層積層体の場合と同様に、 支持材と光学機能層とが十 分に密着していることから、 これを光学機器に用いる際にも、 その取り扱いが容 易であり、 種々の用途に用いることが可能となる。
なお、 本発明は、 上記実施形態に限定されるものではない。 上記実施形態は例 示であり、 本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構 成を有し、 同様な作用効果を奏するものは、 いかなるものであっても本発明の技 術的範囲に包含される。
【実施例】
以下に実施例を示し、 本発明をさらに説明する。
A . コレステリヅク層
1 . 液晶層形成用塗工液の調製
重合性液晶材料、 カイラル剤、 および光重合開始剤を 1 0 0 : 5 : 5 (重量 %) の割合で混合した粉体を、 トルエンに 3 0重量%になるように溶解して液晶 層形成用塗工液を調製した。 重合性液晶材料、 カイラル剤、 および光重合開始剤 としては、 下記のものを用いた。 •重合性液晶材料:末端に重合可能な官能基を有し、 50 °C;〜 100 °Cでネマチ ック液晶性を示す下記化学式 (5) に示す重合性液晶モノマ一
Figure imgf000027_0001
x=2~5の整数
(5)
•カイラル剤:下記化学式 ( 6 ) に示す化合物のメソゲン両端にスぺーサ一を介 して、 ァクリレートを設け、 重合可能にした重合性カイラル剤
Figure imgf000027_0002
e= 2〜5の整数
(6)
•光重合開始剤:チバスぺシャリティケミカルズ社製の I R G 907 (商品名) 2. 配向膜の調製
次に、 厚さ 0. 7mmのガラス基板に、 ポリイミドを主成分とする配向膜溶液 をスピンコ一ティングし、 溶媒を蒸発させた後に、 200°Cでポストべイクし、 既知の方法でラビングして配向膜を作製した。
また、 厚さ 80 /mの TACフィルムにポリビニルアルコールを主成分とする 配向膜溶液をバーコーティングし、 溶媒を蒸発させた後に、 100°Cでボストべ イクし、 既知の方法でラビングして配向膜を作成した。
3. コレステリヅク層の形成
上記液晶層形成用塗工液を、 上記のポリビニルアルコール配向膜上にスビンコ 一ティングした。 次に、 溶媒を蒸発させた後、 80°Cx 3分で液晶分子を配向さ せ、 コレステリック構造特有の選択反射を示すことを確認した上で、 UVを照射 して重合させることによりコレステリヅク層を形成し、 試料 1を作成した。 また、 上記液晶形成用塗工液を、 上記のポリビニルアルコール配向膜上にバ一
差眷ぇ用紙(規則26) コーティングした。 次に、 溶媒を蒸発させた後、 80°Cx 3分で液晶分子を配向 させ、 コレステリック構造特有の選択反射を示すことを確認した上で、 UVを照 射して重合させることによりコレステリック層を形成し、 試料 2を作成した。 このようにして得た試料を、 下記に示す熱処理条件でそれそれ熱処理を施した 後、 室温まで自然冷却して 1日放置した。 これらを熱処理条件により、 それそれ、 比較例 1〜8、 および実施例 1〜8とした。
4. 評価
上記比較例 1〜 8および実施例 1〜8の各試料を、 J I SK5400 (199 0) 8. 5で規定されている碁盤目テープ剥離試験を実施した。 熱処理条件と結 果を下記の表 1にまとめる。
表 1 碁盤目テープ剥 i¾の結果
¾4几理^ ίφ
比嫌 |J 1 言謝 1 L 無し 0
比棚 2 80°CX30分 0
比糊 3 ■0CX3盼 0
比翻 4 120°Cx3盼 0
比翻 5 160ο。Χ3吩 2
»例 1 言謝 1 180°CX30^ 6
麵列 2 200°CX3盼 8
難例 3 2200CX3盼 8
調列 4 240°Cx3盼 10
糊5 260°CX3盼 1 0
細列 6 言 80°CX30分 6
例 7 100°CX3盼 8
難例 8 120°CX3盼 10
比較修 言 舰 無し 0
比較 7 80°Cx30分 0
比翻 8 100°CX3盼 0 なお、 表中の比較例 1および 6である、 熱処理無しの場合は全面で剥離してし まい、 他の加熱処理したものと比較して、 さらに悪い結果であった。
上記表中の評価点は、 上記 JI SK 5400 ( 1990) 8. 5に定める下記 表 2の基準により決定したものである。 表 2 碁盤目テープ剥
Figure imgf000029_0001
B. 位相差層
1. 液晶相形成用塗工液および配向膜の調製
カイラル剤を用いず、 重合性液晶材料および光重合開始剤を 100 : 5 (重量 %) とした以外は、 上記 Aと同様にして液晶層形成用塗工液を調製した。 また、 配向膜も上記 Aと同様にして調整した。
2. 位相差層の形成
上記液晶層形成用塗工液を、 上記配向膜上にスピンコ一ティングまたはバーコ —ティングした。 次に、 溶媒を蒸発させた後、 80°Cx 3分で液晶分子をネマチ ック配向させた上で、 UVを照射して重合させることにより位相差層を形成し、 試料 3および 4を作成した。
このようにして得た試料を、 下記に示す熱処理条件でそれそれ熱処理を施した 後、 室温まで自然冷却して 1日放置した。 これらを熱処理条件により、 それそれ、 比較例 1〜 8、 および実施例 1〜 8とした。
3 . 評価
上記比較例 1 ~ 8および実施例 1〜 8の各試料を、 J I S K 5 4 0 0 ( 1 9 9 0 ) 8 . 5で規定されている碁盤目テープ剥離試験を実施した。 熱処理条件と結 果を下記の表 3にまとめる。 表 3 碁盤目テープ剥 ϋ¾の結果
Figure imgf000030_0001
■CG^ilタリ I ^し U
卜ト! S ? ο
比翻 3 100°CX30分 0
比翻 4 120°Cx30分 0
比較例 5 160°CX30分 2
麵列 1 180°Cx30分 6
諭例 2 200°CX30分 8
雄例 3 220°CX30分 8
雄例 4 240°CX30分 1 0
麵列 5 260°CX30分 1 0
謹列 6 言 4 80°CX30分 6
麵列 7 100°CX30分 8
細列 8 120°CX30分 1 0
比棚 6 難 4 舰 ¾無し 0
比翻 7 80。CX30分 0
比翻 8 100°CX30分 0 なお、 表中の比較例 1および 6である、 熱処理無しの場合は全面で剥離してし まい、 他の加熱処理したものと比較して、 さらに悪い結果であった。
C. 位相差層 2
1. 液晶相形成用塗工液および配向膜の調製
重合性液晶材料、 カイラル剤、 および光重合開始剤を 100 : 7 : 5 (重量 %) の割合とした以外は、 上記 Aと同様にして液晶層形成用塗工液を調製した。 また、 配向膜も上記 Aと同様にして調整した。
2. 位相差層の形成
上記液晶層形成用塗工液を、 上記のポリイミド配向膜上にスピンコ一ティング した。 次に、 溶媒を蒸発させた後、 80°Cx 3分で液晶分子を配向させ、 UVを 照射して重合させることによりコレステリヅク層を形成し、 試料 5を作成した。 上記液晶層用塗工液は、 実施例 1で用いた液晶形成用塗工液よりもカイラル剤成 分を多く含むため、 作成された試料 5の選択反射中心波長は、 紫外光領域であつ た。 なお、 このようにして作成された位相差層は、 負の Cプレート位相差補償板 として機能するものであった。
また、 上記液晶形成用塗工液を、 上記のポリビニルアルコール配向膜上にバー コーティングした。 次に、 溶媒を蒸発させた後、 80°Cx 3分で液晶分子を配向 させ、 UVを照射して重合させることによりコレステリック層を形成し、 試料 6 を作成した。 試料 6においても、 選択反射中心波長は、 紫外光領域であった。 このようにして得た試料を、 下記に示す熱処理条件でそれそれ熱処理を施した 後、 室温まで自然冷却して 1日放置した。 これらを熱処理条件により、 それぞれ、 比較例 1〜8、 および実施例 1〜8とした。
3. 評価
上記比較例 1〜 8および実施例 1〜 8の各試料を、 JI SK5400 ( 199 0) 8. 5で規定されている碁盤目テープ剥離試験を実施した。 熱処理条件と結 果を下記の表 4にまとめる。 表 4 碁盤目テープ剥离 l¾の結果
Figure imgf000032_0001
なお、 表中の比較例 1および 6である、 熱処理無しの場合は全面で剥離してし まい、 他の加熱処理したものと比較して、 さらに悪い結果であった。

Claims

請 求 の 範 囲 1 . 配向能を有する基材を調製する工程と、
前記基材上に少なくとも重合性液晶材料を含む液晶層形成用組成物を積層し、 所定の液晶規則性を有する液晶層を形成する工程と、
前記液晶層に活性放射線を照射して、 光学機能層とする光学機能層形成工程と、 前記光学機能層に対して液晶層を重合 (架橋) させる前の等方層以上の温度で 熱処理を行う熱処理工程と
を含んでなることを特徴とする、 光学素子の製造方法。
2 . 前記熱処理工程の温度範囲が、 8 0 °C〜 1 2 0 °Cである請求項 1記載の 方法。
3 . 前記熱処理工程の温度範囲が、 1 8 0 °C~ 2 6 0 °Cである請求項 1記載 の方法。
4 . 前記配向能を有する基材が、 透明基板と、 前記透明基板上に形成された 配向膜とからなるものである、 請求項 1〜 3のいずれか 1項に記載の方法。
5 . 前記配向能を有する基材が、 延伸フィルムである、 請求項 1〜3のいず れか 1項に記載の方法。
6 . 前記重合性液晶材料が、 重合性モノマ一であり、 所定の液晶規則性がネ マチック規則性またはスメクチック規則性である、 請求項 1〜 5のいずれか 1項 に記載の方法。
7 . 前記重合性液晶材料が、 重合性モノマーおよび重合性カイラル剤であり、 所定の液晶規則性がコレステリック規則性である、 請求項 1〜5のいずれか 1項 に記載の方法。
8 . 前記液晶層形成用組成物に、 さらに、 光重合開始剤が含まれてなる、 請 求項 1〜 7のいずれか 1項に記載の方法。
9 . 前記液晶層形成用組成物が、 溶媒を用いた液晶層形成用塗工液である、 請求項 1〜 8のいずれか 1項に記載の方法。
1 0 . 前記熱処理時間が、 1分〜 6 0分の範囲内である、 請求項 1 ~ 9のい ずれか 1項に記載の方法。
1 1 . 前記の光学機能層形成工程の後、 前記配向能を有する基材上に形成さ れた光学機能層を被転写材上に転写する転写工程を含んでなる、 請求項 1〜1 0 のいずれか 1項に記載の方法。
1 2 . 前記重合性液晶材料が、 重合性液晶モノマーを含んでなり、 前記重合 性液晶モノマー分子が、 両末端に重合性官能基を有する、 請求項 1〜1 1のいず れか 1項に記載の方法。
1 3 . 前記重合性液晶材料が、 重合性液晶モノマーと重合性カイラル剤とを 含んでなり、 前記重合性カイラル剤分子が、 両末端に重合性官能基を有する、 請 求項 1 2に記載の方法。
1 4 . 上記熱処理工程の後に、 さらに、 保護層形成工程を含んでなる、 請求 項 1〜 1 3のいずれか 1項に記載の方法。
1 5 . 支持材と、 前記支持材上に重合性液晶材料が所定の液晶規則性を有し て硬化されてなる光学機能層とを有する光学素子であって、 前記光学機能層と支 持材との密着性が、 J I S K 5 4 0 0 ( 1 9 9 0 ) 8 . 5で規定する基盤目テ一 プ剥離試験において、 6点以上となる密着性を有することを特徴とする、 光学素 子。
1 6 . 前記支持材が、 配向能を有する基材である、 請求項 1 5に記載の光学 素子。
1 7 . 前記配向能を有する基材が、 透明基板と前記透明基板上に形成された 配向膜とからなる、 請求項 1 6に記載の光学素子。
1 8 . 前記配向能を有する基材が、 延伸フィルムである、 請求項 1 6に記載 の光学素子。
1 9 . 前記支持材が、 被転写基材であり、 前記被転写基材が透明基板である、 請求項 1 5に記載の光学素子。
2 0 . 前記重合性液晶材料が、 重合性モノマ一であり、 所定の液晶規則性が ネマチック規則性またはスメクチック規則性であり、 前記光学機能層が、 位相差 層である請求項 1 5〜1 9のいずれか 1項に記載の光学素子。
2 1 . 前記重合性液晶材料が、 重合性モノマ一および重合性カイラル剤であ り、 所定の液晶規則性がコレステリック規則性であり、 前記光学機能が、 選択反 射層および/または位相差層である、 請求項 1 5〜1 9のいずれか 1項に記載の 光学素子。
2 2 . 請求項 1 5〜2 1のいずれか 1項に記載の光学素子を熱処理する方法 であって、 前記重合性液晶材料が、 重合性液晶モノマーを含むものであり、 前記 重合性液晶モノマー分子が、 両末端に重合性官能基を有することを特徴とする、 光学素子の熱処理方法。
2 3 . 前記重合性液晶材料が、 重合性液晶モノマーと重合性カイラル剤とを 含んでなり、 前記重合性カイラル剤分子が、 両末端に重合性官能基を有する、 請 求項 2 2に記載の方法。
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