JP2006209073A - 光学素子及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 光学素子10は、透明基材11上に積層された配向性付与層12と、配向性付与層12上に積層された屈折率異方性層13とを備えている。配向性付与層12は、屈折率異方性層13に配向性を付与する配向規制力を有する配向膜であり、配向規制力を発現させることが可能な配向膜用組成物から形成されている。屈折率異方性層13は、重合性の液晶材料を含む液晶性組成物を硬化(重合)させることにより形成された液晶層からなっている。なお、配向膜用組成物には、ポリマーに加えて、一つ以上の官能基を持つモノマー又はオリゴマーが添加されており、配向性付与層12と屈折率異方性層13との界面近傍において、配向性付与層12中のモノマー又はオリゴマーが、配向性付与層12に隣接する屈折率異方性層13中の分子と架橋する。
【選択図】 図1
Description
上記式中、Bは、水素原子を表すか、第二の物質、たとえばポリマー、オリゴマー、モノマー、光活性ポリマー、光活性オリゴマーおよび/または光活性モノマーもしくは表面と反応または相互作用することができる基を表す。
上記式中、Cは、−O−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−NR1−、−NR1−CO−、−CO−NR1−、−NR1−CO−O−、−O−CO−NR1−、−NR1−CO−NR1−、−CH=CH−、−C≡C−、−O−CO−O−および−Si(CH3)2−O−Si(CH3)2−(R1は水素原子または低級アルキルを表す)から選択される基を表す。
上記式中、Dは、−O−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−NR1−、−NR1−CO−、−CO−NR1−、−NR1−CO−O−、−O−CO−NR1−、−NR1−CO−NR1−、−CH=CH−、−C≡C−、−O−CO−O−および−Si(CH3)2−O−Si(CH3)2−(R1は水素原子または低級アルキルを表す)から選択される基、芳香族基または脂環式基を表す。
上記式中、S1およびS2は、互いに独立して、単結合またはスペーサー単位、たとえば炭素原子1〜40個の直鎖状もしくは分岐鎖状アルキレン基(非置換であるか、フッ素、塩素によって一または多置換されており、1個以上の隣接しない−CH2−基が独立して基Dによって置換されていてもよいが、酸素原子が互いに直接的には結合していない)を表す。
上記式中、Qは、酸素原子または−NR1−(R1は水素原子または低級アルキルを表す)を表す。
上記式中、XおよびYは、互いに独立して、水素、フッ素、塩素、シアノ、炭素原子1〜12個のアルキル(場合によってはフッ素によって置換されており、場合によっては1個以上の隣接しないアルキル−CH2−基が−O−、−CO−O−、−O−CO−および/または−CH=CH−によって置換されている)を表す。
まず、シンナモイル基を持つポリマー(1.0重量部)と、上記化学式(1)に示す重合性ネマチック液晶化合物モノマー(1.0重量部)とを含有する配向膜用組成物にシクロヘキサノン(98重量部)を加えて溶解させ、配向膜用組成物溶液を得た。また、長尺のトリアセチルセルロース(TAC)フィルム(厚さ80μm)上に、ペンタエリスリトールアクリレート(PETA)モノマーを塗工し、紫外線を照射して硬化させることにより、TACフィルム上に、厚さ7μmのバリア層を形成した。そして、以上のようにして得た溶液を、TACフィルム上に形成されたバリア層上にワイヤーバーコーターにより塗工した後、80℃の温風で2分間乾燥し、厚さ0.1μmの塗膜を得た。この塗膜に偏光紫外線を10mJ/cm2で照射し、表面に配向規制力が発現された配向膜を形成した。
上記実施例1の配向膜用組成物に添加された重合性ネマチック液晶化合物モノマーを、イソシアヌル酸EO変性ジアクリレートに変更した以外は、上記実施例1と同様の方法で、配向膜上にネマチック液晶層を形成し、最終的に、実施例2に係る光学素子を製造した。
まず、ポリイミド(1.0重量部)と、上記化学式(1)に示す重合性ネマチック液晶化合物モノマー(1.0重量部)とを含有する配向膜用組成物にn−メチルピロリドン(98重量部)を加えて溶解させ、配向膜用組成物溶液を得た。また、長尺のトリアセチルセルロース(TAC)フィルム(厚さ80μm)上に、ペンタエリスリトールアクリレート(PETA)モノマーを塗工し、紫外線を照射して硬化させることにより、TACフィルム上に、厚さ7μmのバリア層を形成した。そして、以上のようにして得た溶液を、TACフィルム上に形成されたバリア層上にスピンコーターにより塗工した後、100℃の温風で1分間乾燥し、厚さ1μmの塗膜を得た。この塗膜にラビング処理を施し、表面に配向規制力が発現された配向膜を形成した。
まず、上記実施例1と同様の方法により、バリア層付きのトリアセチルセルロース(TAC)フィルム上に配向膜を形成した。
まず、シンナモイル基を持つポリマー(2.0重量部)を含有する配向膜用組成物にシクロヘキサノン(98重量部)を加えて溶解させ、配向膜用組成物溶液を得た。そして、この溶液を、実施例1と同様の方法によりバリア層が形成された長尺のトリアセチルセルロース(TAC)フィルム(厚さ80μm)のバリア層上にワイヤーバーコーターにより塗工した後、80℃の温風で2分間乾燥し、厚さ0.1μmの塗膜を得た。この塗膜に偏光紫外線を10mJ/cm2で照射し、表面に配向規制力が発現された配向膜を形成した。
まず、実施例1〜4及び比較例に係る各光学素子に関し、密着性を評価するための試験として、JIS5400に準拠して碁盤目テープ剥離試験を行った。具体的には、セロテープ(登録商標)(CT24、ニチバン(株)製)を用い、指の腹でフィルムに密着させた後に剥離した。判定は、100マスのうちで剥離しないマス目の数に基づいて行い、液晶層が全く剥離しない場合を100/100、完全に剥離する場合を0/100とした。その結果を下記表1に示す。下記表1から明らかなように、実施例1〜4に係る光学素子では、密着性が良好であったが、比較例1に係る光学素子では、密着性が良好ではなかった。
11 透明基材
12 配向性付与層
12′ 配向膜用組成物の塗膜
13,13A,13B,13C 屈折率異方性層
13′,13″ 液晶性組成物の塗膜
14 バリア層(中間層)
L1 紫外線(配向膜形成用の偏光光)
L2 紫外線(液晶層硬化用のエネルギー線)
H 熱
Claims (20)
- 透明基材と、
前記透明基材上に積層された配向性付与層と、
前記配向性付与層上に積層され、前記配向性付与層の配向規制力により配向性が付与された屈折率異方性層とを備え、
前記配向性付与層は、前記配向規制力を発現させることが可能な配向膜用組成物から形成された配向膜からなり、前記配向膜用組成物は、ポリマーと、一つ以上の官能基を持つモノマー又はオリゴマーとを含み、
前記屈折率異方性層は、重合性の液晶材料を含む液晶性組成物を硬化させることにより形成された液晶層からなり、
前記配向性付与層及び前記屈折率異方性層は、その界面近傍において、前記配向性付与層中の前記モノマー又はオリゴマーと、前記屈折率異方性層中の前記重合性の液晶材料とが互いに架橋されていることを特徴とする光学素子。 - 前記配向性付与層は、光配向法により前記配向規制力を発現させることが可能な配向膜用組成物から形成された配向膜であることを特徴とする、請求項1に記載の光学素子。
- 前記配向性付与層を形成するための前記配向膜用組成物に含まれる前記ポリマーは、シンナメート、またはクマリンの少なくとも一方を有するポリマーであることを特徴とする、請求項2に記載の光学素子。
- 前記配向性付与層を形成するための前記配向膜用組成物に含まれる前記モノマー又はオリゴマーは、イソシアヌル酸(メタ)アクリレートであることを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の光学素子。
- 前記配向性付与層を形成するための前記配向膜用組成物に含まれる前記モノマー又はオリゴマーは、重合性の液晶材料であることを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の光学素子。
- 前記配向性付与層中の前記重合性の液晶材料と、前記屈折率異方性層中の前記重合性の液晶材料とが、同一種類の材料であることを特徴とする、請求項5に記載の光学素子。
- 前記配向性付与層を形成するための前記配向膜用組成物に含まれる前記モノマー又はオリゴマーは、前記ポリマーの重量に対して0.01〜3倍の重量であることを特徴とする、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の光学素子。
- 前記配向性付与層を形成するための前記配向膜用組成物に含まれる前記モノマー又はオリゴマーは、前記ポリマーの重量に対して0.05〜1.5倍の重量であることを特徴とする、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の光学素子。
- ポリマーと、一つ以上の官能基を持つモノマー又はオリゴマーとを含む配向膜用組成物を透明基材上に塗布し、その表面に配向規制力を発現させることにより、前記透明基材上に配向膜としての配向性付与層を形成する工程と、
前記透明基材上に形成された前記配向性付与層上に、重合性の液晶材料を含む液晶性組成物を塗布する工程と、
前記透明基材の前記配向性付与層上に塗布された前記液晶性組成物を硬化させることにより、前記配向性付与層の前記配向規制力により配向性が付与された屈折率異方性層を形成する工程とを含み、
前記屈折率異方性層を形成する工程において、前記液晶性組成物とともに前記配向性付与層を硬化させることにより、前記配向性付与層と前記屈折率異方性層との界面近傍において、前記配向性付与層中の前記モノマー又はオリゴマーと前記屈折率異方性層中の前記重合性の液晶材料とを互いに架橋させることを特徴とする、光学素子の製造方法。 - 前記透明基材上に形成される前記配向性付与層は、光配向法により前記配向規制力を発現させることが可能な配向膜用組成物から形成されることを特徴とする、請求項9に記載の光学素子の製造方法。
- 前記配向性付与層を形成するための前記配向膜用組成物に含まれる前記ポリマーは、シンナメート、またはクマリンの少なくとも一方を持つポリマーであることを特徴とする、請求項10に記載の光学素子の製造方法。
- 前記配向性付与層を形成するための前記配向膜用組成物に含まれる前記モノマー又はオリゴマーは、重合性の液晶材料であることを特徴とする、請求項9乃至11のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
- 前記配向性付与層中の前記重合性の液晶材料と、前記屈折率異方性層中の前記重合性の液晶材料とが、同一種類の材料であることを特徴とする、請求項12に記載の光学素子の製造方法。
- 前記配向性付与層を形成するための前記配向膜用組成物に含まれる前記モノマー又はオリゴマーは、前記ポリマーの重量に対して0.01〜3倍の重量であることを特徴とする、請求項9乃至13のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
- 前記配向性付与層を形成するための前記配向膜用組成物に含まれる前記モノマー又はオリゴマーは、前記ポリマーの重量に対して0.05〜1.5倍の重量であることを特徴とする、請求項9乃至13のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
- 重合性の液晶材料を含む液晶性組成物を硬化させることにより形成される液晶層に配向性を付与する配向膜を形成するための配向膜用組成物において、
ポリマーと、
一つ以上の官能基を持つモノマー又はオリゴマーとを含み、
前記モノマー又はオリゴマーは、前記液晶層中の前記重合性の液晶材料と架橋可能なものであることを特徴とする配向膜用組成物。 - 前記ポリマーは、シンナメート、またはクマリンの少なくとも一方を持つポリマーであることを特徴とする、請求項16に記載の配向膜用組成物。
- 前記モノマー又はオリゴマーは、重合性の液晶材料であることを特徴とする、請求項1
6又は17に記載の配向膜用組成物。 - 前記モノマー又はオリゴマーは、前記ポリマーの重量に対して0.01〜3倍の重量であることを特徴とする、請求項16乃至18のいずれか一項に記載の配向膜用組成物。
- 前記モノマー又はオリゴマーは、前記ポリマーの重量に対して0.05〜1.5倍の重量であることを特徴とする、請求項16乃至18のいずれか一項に記載の配向膜用組成物。
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