JP4298847B2 - 偏光回折素子の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、偏光性を有する回折光を生じることができる偏光回折素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回折素子は、分光光学などの分野で光の分光や光束の分割を行う目的で広く用いられている汎用光学素子である。回折素子は、その形状からいくつかの種類に分類され、光が透過する部分と透過しない部分を周期的に配置した振幅型回折素子、透過性の高い材料に周期的な溝を形成した位相型回折素子などに通常分類される。また、回折光の生じる方向に応じて透過型回折素子、反射型回折素子と分類される場合もある。
【０００３】
上記の如き従来の回折素子では、自然光（非偏光）を入射した際に得られる回折光は非偏光しか得ることができない。分光光学などの分野で頻繁に用いられるエリプソメーターのような偏光光学機器では、回折光として非偏光しか得ることができないため、光源より発した自然光を回折素子により分光し、さらにこれに含まれる特定の偏光成分だけを利用するために、回折光を偏光子を通して用いる方法が一般的に行われている。この方法では、得られた回折光のうちの約５０％以上が偏光子に吸収されるために光量が半減するという問題があった。またそのために感度の高い検出器や光量の大きな光源を用意する必要もあり、回折光自体が円偏光や直線偏光のような特定の偏光となる回折素子の開発が求められていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記課題を解決するものであり、液晶層構造を制御することで、コレステリック配向フィルムの一部の領域に回折能を付与することに成功した。さらに詳しくは、コレステリック液晶に特有な選択反射特性および円偏光特性に併せて回折能という新たな特性をコレステリック配向フィルムに容易に付与する方法を見出し、遂に本発明に到達した。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、配向支持基板上にＧＰＣ（ポリスチレン換算）で測定した重量平均分子量Ｍｗが１０００〜１０万、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ；Ｍｎは数平均分子量）が５以下、対数粘度が０．０５〜２．０（フェノール／テトラクロロエタン（重量比６０／４０）混合溶媒において濃度０．５ｇ／ｄｌ（温度３０℃））、ガラス転移温度（Ｔｇ）が２００℃以下、かつ液晶相から等方相への転移温度（Ｔｉ）が４０℃以上である液晶性ポリエステルを必須成分とするフィルム材料からなるコレステリック配向フィルムを形成する第１工程、該コレステリック配向フィルム表面に回折素子基板の回折パターンを転写し、フィルムの一部に偏光性を有する回折光を生じる領域を形成する第２工程、及び回折パターンが転写されたコレステリック配向フィルム面と支持基板とを接着剤層を介して積層する第３工程、を含む偏光回折素子の製造方法に関する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体的に説明する。本発明の第１工程は、配向支持基板上にＧＰＣ（ポリスチレン換算）で測定した重量平均分子量Ｍｗが１０００〜１０万、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ；Ｍｎは数平均分子量）が５以下、対数粘度が０．０５〜２．０（フェノール／テトラクロロエタン（重量比６０／４０）混合溶媒において濃度０．５ｇ／ｄｌ（温度３０℃））、ガラス転移温度（Ｔｇ）が２００℃以下、かつ液晶相から等方相への転移温度（Ｔｉ）が４０℃以上である高分子液晶（液晶性ポリエステル）を必須成分とするフィルム材料からなるコレステリック配向フィルムを形成する工程である。
【０００７】
第１工程に用いられるフィルム材料の必須成分である液晶性ポリエステルのＧＰＣ（ポリスチレン換算）で測定した重量平均分子量（Ｍｗ）が、１０００未満では得られるコレステリック配向フィルムの機械的強度が低く、各種後処理工程や実用性能面で望ましくない。また第２工程において説明する回折パターンを転写する際に、実用性に耐えうる程度の転写ができない恐れがある。また１０万を越えると液晶の流動性が悪化し配向性に悪影響を及ぼす恐れがあり、また第２工程において回折パターンを転写する際にフィルムに割れ、亀裂等が入る恐れがある。また分子量分布が５を越えると、コレステリック配向フィルム作製時の溶融性、溶液への溶解性が悪くなり、コレステリック相への均一配向も得られ難く実用上問題となる恐れがある。また第２工程において回折パターンを転写する際にフィルムに割れ、亀裂等が入る恐れがある。また対数粘度が０．０５未満ではコレステリック配向フィルムの機械的強度が低くなる恐れがあり、各種後工程や実用性能面で望ましくない。また第２工程において回折パターンを転写する際に、実用性に耐えうる程度の転写ができない恐れがある。また２．０を越えると液晶の流動性が悪化しコレステリック相への均一配向が得られ難くなる恐れがあり、また第２工程において説明する回折パターンを転写する際にフィルムに割れ、亀裂等が入る恐れがある。またガラス転移温度（Ｔｇ）が、２００℃より高い場合は液晶状態での流動性が悪く均一配向が得られ難くなる恐れがあり、さらに必要により配向時に使用される配向支持基板の選定が困難という問題も生じる可能性がある。さらに液晶相から等方相への転移温度（Ｔｉ）が４０℃より低い場合は室温付近におけるコレステリック配向フィルムの配向安定性が悪化する恐れ、また回折パターン転写後のコレステリック配向フィルムにおいては転写した回折パターンが損なわれる恐れがある等、望ましくない。
【０００８】
本発明に用いられる高分子液晶は、上記各諸物性を満足する液晶性ポリエステルが望ましい。またポリマーの構成単位としては、例えば芳香族あるいは脂肪族ジオール単位、芳香族あるいは脂肪族ジカルボン酸単位、芳香族あるいは脂肪族ヒドロキシカルボン酸単位を好適な例として挙げられる。
【０００９】
また最終的に得られるコレステリック配向フィルムの耐熱性等を向上させるために、フィルム材料中にコレステリック相の発現を妨げない範囲において、例えばビスアジド化合物やグリシジルメタクリレート等の架橋剤を添加することもでき、これら架橋剤を添加することによりコレステリック相を発現させた状態で架橋させることもできる。さらにフィルム材料中には、二色性色素、染料、顔料等の各種添加剤を本発明の効果を損なわない範囲において適宜添加することもできる。
【００１０】
本発明の第１工程では、上記の如きフィルム材料を配向支持基板上に配し、コレステリック配向フィルムを得る。第１工程に供することができる配向支持基板としては、例えばガラス基板またはプラスチックフィルム、プラスチックシート等のプラスチック基板を例示することができる。ガラス基板としては例えばソーダガラス、シリカコートソーダガラス、ホウケイ酸ガラス基板等を用いることができる。またプラスチック基板としては、例えばポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリケトンサルファイド、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンオキサイド、ポリスチレン、ポリプロピレン、アモルファスポリオレフィン、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ポリアセタール、ポリアリレート、トリアセチルセルロース等のセルロース系プラスチックス、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等のシート、フィルムあるいは基板等から適宜選択して用いることができる。またこれらの配向支持基板に必要に応じて一軸または二軸延伸操作を適宜加えることもできる。さらに上記基板に、親水化処理や疎水化処理や易剥離性処理などの表面処理を施すこともできる。また配向支持基板としては１種単独、または２種以上の基板を積層したものを配向支持基板として用いることもできる。
【００１１】
また上記各配向支持基板上に配向膜を形成したものも本発明では配向支持基板に包含するものである。配向膜としては、ラビング処理したポリイミドフィルムが好適に用いられるが、その他当該分野で公知の配向膜も適宜使用することができる。またポリイミド等を塗布することなく、直接ラビング処理によって配向能を付与して得られるプラスチック基板等もコレステリック配向フィルムを得る際の配向支持基板として使用することができる。なお配向処理の方法は特に制限されるものではないが、液晶分子を配向処理界面と一様に平行に配向させるものであればよい。
【００１２】
次いで配向支持基板上にフィルム材料を塗布する手段としては、溶融塗布、溶液塗布が挙げられるが、プロセス上溶液塗布が望ましい。
溶液塗布は、フィルム材料を所定の割合で溶媒に溶解し、所定濃度の溶液を調製する。溶媒としては、用いるフィルム材料の種類により異なるが、通常トルエン、キシレン、ブチルベンゼン、テトラヒドロナフタレン、デカヒドロナフタレン等の炭化水素系、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル系、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチ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メチルエーテルアセテート、乳酸エチル、γ−ブチロラクトン等のエステル系、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド系、ジクロロメタン、四塩化炭素、テトラクロロエタン、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素系、ブチルアルコール、トリエチレングリコール、ジアセトンアルコール、ヘキシレングリコール等のアルコール系等を用いることができる。これらの溶媒は必要により２種以上を適宜混合して使用することもできる。また溶液の濃度は用いられる高分子液晶の分子量や溶解性、さらに最終的に目的とするフィルムの膜厚等により異なるため一概には言えないが、通常１〜６０重量％、好ましくは３〜４０重量％である。
【００１３】
また溶液中には、塗布を容易にするために界面活性剤等を加えても良い。界面活性剤としては、例えばイミダゾリン、第四級アンモニウム塩、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、アルキルフェノールエトキシレート、ポリエチレングリコール及びそのエステル、ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸アンモニウム、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イオン系界面活性剤、ラウリルアミドプロピルベタイン、ラウリルアミノ酢酸ベタ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、パーフルオロアルキルスルホン酸塩、パーフルオロアルキルカルボン酸塩、パーフルオロアルキルエチレンオキシド付加物、パーフルオロアルキルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキル基・親水性基含有オリゴマー、パーフルオロアルキル・親油基含有オリゴマーパーフルオ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、界面活性剤の種類や溶剤、あるいは塗布する支持基板にもよるが、通常、高分子液晶の重量に対する比率にして１０ｐｐｍ〜１０％、好ましくは５０ｐｐｍ〜５％、さらに好ましくは０．０１％〜１％の範囲である。
【００１４】
上記の如くして調製したフィルム材料溶液を配向支持基板上に塗布する。塗布方法としては、例えばロールコート法、ダイコート法、バーコート法、グラビアロールコート法、スプレーコート法、ディップコート法、スピンコート法等を採用することができる。
【００１５】
塗布後溶媒を乾燥により除去し、コレステリック液晶相を呈する所定温度、所定時間熱処理してコレステリック配向を完成させる。次いで液晶状態において形成したコレステリック配向を、高分子液晶のガラス転移点以下の温度に急冷することによってコレステリック配向が固定化されたコレステリック配向フィルムを得ることができる。
【００１６】
コレステリック配向フィルムの厚さは、特に制限されるものではないが、量産性、製造プロセスの面から、通常０．３〜２０μｍ、好ましくは０．５〜１０μｍ、さらに好ましくは０．７〜３μｍであることが望ましい。またコレステリック配向の螺旋巻き数としては、通常２巻き以上１０巻き以下、好ましくは２巻き以上６巻き以下であることが望ましい。螺旋巻き数が２巻きより少ない場合、また１０巻きより多い場合には、偏光回折素子としての効果を発現できない恐れがある。
【００１７】
本発明の第２工程は、第１工程で得られたコレステリック配向フィルム表面に回折素子基板の回折パターンを転写する工程である。コレステリック配向フィルムに回折パターンを転写する際に用いられる回折素子基板の材質としては、金属や樹脂のような材料であっても良く、あるいはフィルム表面に回折機能を付与したもの、あるいはフィルムに回折機能を有する薄膜を転写したもの等、およそ回折機能を有するものであれば如何なる材質であっても良い。なかでも取り扱いの容易さや量産性を考えた場合、回折機能を有するフィルムまたはフィルム積層体がより望ましい。
【００１８】
またここでいう回折素子とは、平面型ホログラムの原版等の回折光を生じる回折素子全てをその定義として含む。またその種類については、表面形状に由来する回折素子、いわゆる膜厚変調ホログラムのタイプであってもよいし、表面形状に因らない、または表面形状を屈折率分布に変換した位相素子、いわゆる屈折率変調ホログラムのタイプであっても良い。本発明においては、回折素子の回折パターン情報をより容易に液晶に付与することができる点から、膜厚変調ホログラムのタイプがより好適に用いられる。また屈折率変調のタイプであっても、表面形状に回折を生じる起伏を有したものであれば本発明に好適に用いることができる。
【００１９】
回折パターンをコレステリック配向フィルムに転写する際の諸条件は、コレステリック配向フィルムの諸物性、回折素子基板の材質等によって異なるため一概には言えないが、通常、温度４０〜３００℃、好ましくは７０〜１８０℃、圧力０．０５〜８０ＭＰａ、好ましくは０．１〜２０ＭＰａの加温および／または加圧条件下で行うことができる。温度が４０℃未満の場合、室温で十分安定な配向状態を有するコレステリック配向フィルムにおいては回折パターンの転写が不十分となる恐れがある。また３００℃を越えるとコレステリック配向フィルムの分解や劣化が起こり恐れがある。また圧力が０．０５ＭＰａより低い場合、回折パターンの転写が不十分となる恐れがある。さらに８０ＭＰａより高い場合には、コレステリック配向フィルムや他の基材の破壊等が起こる恐れがあり望ましくない。
【００２０】
また転写に要する時間は、コレステリック配向フィルムを形成しているフィルム材料の種類、フィルム形態、回折パターン型や回折素子基板の材質等により異なるため一概には言えないが、通常０．０１秒以上、好ましくは０．０５秒〜１分である。処理時間が０．０１秒より短い場合、回折パターンの転写が不十分となる恐れがある。また１分を越えるような処理時間は生産性の観点から望ましいとは言えない。
【００２１】
回折パターンをコレステリック配向フィルムに転写する具体的な方法としては、例えば上記諸条件を満足する一般の圧縮成型機、圧延機、カレンダーローラー、ヒートローラー、ラミネーター、ホットスタンプ、電熱板、サーマルヘッド等を用い、コレステリック配向フィルムの液晶面と回折パターン面が接するようにした状態で成型機等に供することにより、回折素子基板の回折パターンをコレステリック配向フィルムに転写することができる。また回折パターンの転写は、コレステリック配向フィルムの片面のみに限られるものではなく、同様の方法により、コレステリック配向フィルム両面に回折パターンを転写することもできる。
【００２２】
上記の如き方法および条件にてコレステリック配向フィルムに回折素子基板の回折パターンを転写した後、当該回折素子基板はコレステリック配向フィルムから剥離除去する。
【００２３】
回折素子基板が取り除かれたコレステリック配向フィルムは、回折パターンが転写された当該フィルム面に回折能を示す領域を有することになる。ここで回折能を示す領域とは、その領域を透過した光またはその領域で反射された光が、幾何学的には影になる部分に回り込むような効果を生じる領域を意味する。また回折能を有する領域の有無は、例えばレーザー光等を前記領域に入射し、直線的に透過または反射する光（０次光）以外に、ある角度をもって出射する光（高次光）の有無により確認することができる。また別法としては、原子間力顕微鏡や透過型電子顕微鏡などで液晶層の表面形状や断面形状を観察することにより回折能を示す領域が形成されているか否か確認することができる。また回折能を示す領域は、コレステリック配向フィルムの複数領域、例えばフィルム表裏面にそれぞれ形成することもできる。また回折能を示す領域は、例えばフィルム面に均一な厚さを持った層状態として形成されていることは必ずしも必要とせず、フィルム面の少なくとも一部に回折能を示す領域が形成されていれば偏光回折素子としての効果を発現することができる。また回折能を示す領域を、所望の図形、絵文字、数字等の型を象るように形成することもできる。さらに回折能を示す領域を複数有する場合、全ての当該領域が同じ回折能を示す必要性はなく、それぞれの領域において異なった回折能を示すものであってもよい。
【００２４】
また回折能を示す領域が層状態として形成されている場合、回折能を示す層（領域）の厚みとしては、コレステリック配向フィルムの膜厚に対して通常５０％以下、好ましくは３０％以下、さらに好ましくは１０％以下の厚みを有する層状態で形成されていることが望ましい。回折能を示す層（領域）の厚さが５０％を超えると、コレステリック液晶相に起因する選択反射特性、円偏光特性等の効果が低下し、偏光回折素子としての効果を得ることができない恐れがある。
【００２５】
さらに本発明の第２工程において、回折素子基板の回折パターンを転写されたコレステリック配向フィルムは、その回折パターンを転写されたフィルム面における配向状態、すなわち回折能を示す領域の配向状態が、螺旋軸方位が膜厚方向に一様に平行ではないコレステリック配向、好ましくは螺旋軸方位が膜厚方向に一様に平行でなく、かつ螺旋ピッチが膜厚方向に一様に等間隔ではないコレステリック配向を形成していることが望ましい。またそれ以外の領域においては、通常のコレステリック配向と同様の配向状態、すなわち螺旋軸方位が膜厚方向に一様に平行で、かつ螺旋ピッチが膜厚方向に一様に等間隔な螺旋構造を形成していることが望ましい。
【００２６】
また本発明のコレステリック配向フィルムにおいて、回折能を示す領域が一方のフィルム面領域に有する際、そのフィルムの表裏、すなわち回折能を示す領域を有するフィルム面とその面とは反対のフィルム面とは多少異なった光学効果、呈色効果等を示すものである。したがって用途や目的とする機能等に応じ、コレステリック配向フィルムのフィルム面の配置位置等を選択することが望ましい。
【００２７】
本発明の第３工程では、第２工程で得られた回折パターン転写後のコレステリック配向フィルムの回折パターン転写面と支持基板とを接着剤層を介して積層する工程である。第３工程において用いられる支持基板としては、シート状物、フィルム状物、板状物等の形状を有するものであれば特に制限されるものではなく、例えばポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリケトンサルファイド、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンオキサイド、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ポリアセタール、ポリアリレート、セルロース系プラスチックス、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等のシート、フィルムあるいは基板、または紙、合成紙等の紙類、金属箔、ガラス板等から適宜選択して用いることができる。また支持基板としては、その表面に凹凸が施されているものであってもよい。なお、これら基板は前述の配向支持基板と同一であってもよい。
【００２８】
またコレステリック配向フィルムと支持基板との間に介される接着剤としては、特に制限されるものではなく、従来公知の様々な粘・接着剤、例えば光または電子線硬化型の反応性接着剤、ホットメルト型接着剤等を適宜用いることができる。
【００２９】
反応性接着剤としては、光または電子線重合性を有するプレポリマーおよび／またはモノマーに必要に応じて他の単官能、多官能性モノマー、各種ポリマー、安定剤、光重合開始剤、増感剤等を配合したものを用いることができる。
【００３０】
光または電子線重合性を有するプレポリマーとしては、具体的にはポリエステルアクリレート、ポリエステルメタクリレート、ポリウレタンアクリレート、ポリウレタンメタクリレート、エポキシアクリレート、エポキシメタクリレート、ポリオールアクリレート、ポリオールメタクリレート等を例示することができる。また光または電子線重合性を有するモノマーとしては、単官能アクリレート、単官能メタクリレート、２官能アクリレート、２官能メタクリレート、３官能以上の多官能アクリレート、多官能メタクリレート等が例示できる。またこれらは市販品を用いることもでき、例えばアロニックス（アクリル系特殊モノマー、オリゴマー；東亞合成社製）、ライトエステル（共栄社化学社製）、ビスコート（大阪有機化学工業社製）等を用いることができる。
【００３１】
また光重合開始剤としては、例えばベンゾフェノン誘導体類、アセトフェノン誘導体類、ベンゾイン誘導体類、チオキサントン類、ミヒラーケトン、ベンジル誘導体類、トリアジン誘導体類、アシルホスフィンオキシド類、アゾ化合物等を用いることができる。
【００３２】
光または電子線硬化型の反応性接着剤の粘度は、接着剤の加工温度等により適宜選択するものであり一概にはいえないが、通常２５℃で１０〜２０００ｍＰａ・ｓ、好ましくは５０〜１０００ｍＰａ・ｓ、さらに好ましくは１００〜５００ｍＰａ・ｓである。粘度が１０ｍＰａ・ｓより低い場合、所望の厚さが得られ難くくなる。また２０００ｍＰａ・ｓより高い場合には、作業性が低下する恐れがあり望ましくない。粘度が上記範囲から外れている場合には、適宜、溶剤やモノマー割合を調整し所望の粘度にすることが好ましい。
【００３３】
また光硬化型の反応性接着剤を用いた場合、その接着剤の硬化方法としては公知の硬化手段、例えば低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ等を使用することができる。また露光量は、用いる反応性接着剤の種類により異なるため一概にはいえないが、通常５０〜２０００ｍＪ／ｃｍ²、好ましくは１００〜１０００ｍＪ／ｃｍ²である。
【００３４】
また電子線硬化型の反応性接着剤を用いた場合、その接着剤の硬化方法としては、電子線の透過力や硬化力により適宜選定されるものであり一概にはいえないが、通常、加速電圧が５０〜１０００ｋＶ、好ましくは１００〜５００ｋＶの条件で照射して硬化することができる。
【００３５】
また接着剤としてホットメルト型接着剤を用いる場合、当該接着剤も特に制限はないが、ホットメルトの作業温度が８０〜２００℃、好ましくは１００〜１６０℃程度のものが作業性等の観点から望ましく用いられる。具体的には、例えばエチレン・酢酸ビニル共重合体系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリアミド系樹脂、熱可塑性ゴム系、ポリアクリル系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリビニルブチラール等のポリビニルアセタール系樹脂、石油系樹脂、テルペン系樹脂、ロジン系樹脂等をベース樹脂として製造されているものが挙げられる。
【００３６】
さらに接着剤として粘着剤を用いる場合も特に制限されるものではなく、例えばゴム系、アクリル系、シリコーン系、ポリビニルエーテル系粘着剤などを用いることができる。
接着剤の厚さは、用いられる用途やその作業性等により異なるため一概にはいえないが、通常０．５〜５０μｍ、好ましくは１〜１０μｍである。
【００３７】
また接着剤の形成方法としては、特に限定されるものではないが、例えばロールコート法、ダイコート法、バーコート法、、カーテンコート法、エクストルージョンコート法、グラビアロールコート法、スプレーコート法、スピンコート法等の公知の方法を用いて支持基板またはコレステリック配向フィルムの回折パターンが転写されたフィルム面若しくは支持基板およびコレステリック配向フィルムの両方に形成することができる。
【００３８】
コレステリック配向フィルムの回折パターンが転写されたフィルム面と支持基板とを接着剤層を介して積層する方法としては特に制限されるものではないが、例えば前述の回折パターンをコレステリック配向フィルムに転写する方法として例示した各種機器類から適宜選定することにより積層することができる。
【００３９】
本発明は、以上説明した第１工程から第３工程を経ることにより配向支持基板／コレステリック配向フィルム／接着剤層／支持基板の順に構成された偏光回折素子を製造することができる。ここで第１工程で用いた配向支持基板が光学的に透明でない当該基板を用いた場合、また目的とする用途において望ましくない光学特性を示す配向支持基板や偏光回折素子としての効果を消失させてしまう配向支持基板等を用いた場合には、第４工程として第１工程で用いた配向支持基板をコレステリック配向フィルムから除去し、コレステリック配向フィルム／接着剤層／支持基板の順に構成された偏光回折素子を製造することができる。
【００４０】
配向支持基板をコレステリック配向フィルムから除去する方法としては、特に制限されるものではないが、例えば配向支持基板を剥離除去する、または配向支持基板を溶解する、といった方法等が挙げられる。剥離除去方法としては、例えば配向支持基板のコーナー端部に粘着テープを貼り付けて人為的に剥離する方法、ロール等を用いて機械的に剥離する方法、構造材料全てに対する貧溶媒に浸漬した後に機械的に剥離する方法、貧溶媒中で超音波をあてて剥離する方法、配向支持基板とコレステリック配向フィルムとの熱膨張係数の差を利用して温度変化を与えて剥離する方法、配向支持基板そのもの、または配向支持基板上の配向膜を溶解除去する方法等を例示することができる。剥離性については、コレステリック配向フィルムを形成しているフィルム材料の諸物性や配向支持基板との密着性によって異なるため、その系にもっとも適した方法を採用すべきである。
【００４１】
本発明では、第４工程において配向支持基板を除去した後、コレステリック配向フィルムの表面保護、強度増加、環境信頼性向上等の目的の為に第５工程として、配向支持基板除去後のコレステリック配向フィルム面に保護層を形成し、保護層／コレステリック配向フィルム／接着剤層／支持基板の順に構成された偏光回折素子を製造することができる。保護層としては、紫外線吸収性および／またはハードコート性を有するものであれば特に限定されるものではない。例えば紫外線吸収剤およびハードコート剤を含有した保護層形成材料をフィルム状物、シート状物、薄膜状物、板状物に形成したものが挙げられる。また紫外線吸収剤を含有した保護層形成材料からなる紫外線吸収性を有した保護層（以下、紫外線吸収層）と、ハードコート剤を含有した保護層形成材料からなるハードコート性を有した保護層（以下、ハードコート層）との積層物を本発明でいう保護層として用いることもできる。また一般に市販されている紫外線カットフィルムとハードコートフィルムとの積層物を保護層として用いることができる。また紫外線吸収層に各種ハードコート剤を塗布して成膜した積層物も保護層として用いることができる。ここで紫外線吸収層およびハードコート層は、それぞれ２層以上から形成されてもよく、各層はそれぞれ接着剤層等を介して積層することができる。
【００４２】
保護層形成材料としては、光透過性が高いものが望ましく、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ（４−メチル−ペンテン−１）、ポリスチレン、アイオノマー、ポリ塩化ビニル、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリスルフォン、セルロース系樹脂等に紫外線吸収剤および／またはハードコート剤を添加したものを用いることができる。また保護層としては、熱、光または電子線硬化型の反応性接着剤に紫外線吸収剤および／またはハードコート剤を添加した接着剤組成物を用いることもでき、その接着剤組成物の硬化物を保護層とすることもできる。
【００４３】
紫外線吸収剤としては、保護層形成材料に相溶または分散できるものであれば特に制限はなく、例えばベンゾフェノン系化合物、サルシレート系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、シュウ酸アニリド系化合物、シアノアクリレート系化合物等の有機系紫外線吸収剤、酸化セシウム、酸化チタン、酸化亜鉛等の無機系紫外線吸収剤を用いることができる。なかでも紫外線吸収効率が高いベンゾフェノン系化合物が好適に用いられる。また紫外線吸収剤は、１種単独または複数種添加することができる。保護層中の紫外線吸収剤の配合割合は、使用する保護層形成材料により異なるが、通常０．１〜２０重量％、好ましくは０．５〜１０重量％である。
【００４４】
ハードコート剤としては、保護層形成材料に相溶または分散できるものであれば特に制限はなく、例えばオルガノポリシロキサン系、光硬化型樹脂系のアクリルオリゴマー系、ウレタンアクリレート系、エポキシアクリレート系、ポリエステルアクリレート系、熱硬化型樹脂系のアクリル−シリコン系、またはセラミックス等の無機系化合物等を用いることができる。なかでも成膜性等の観点からオルガノポリシロキサン系、光硬化型樹脂系であるアクリルオリゴマー系のハードコート剤が好適に用いられる。なおこれらのハードコート剤は、無溶媒型、溶媒型のいずれであっても使用することができる。
【００４５】
保護層形成材料には、紫外線吸収剤およびハードコート剤の他に必要に応じてヒンダードアミンや消光剤等の光安定剤、帯電防止剤、スベリ性改良剤、染料、顔料、界面活性剤、微細なシリカやジルコニア等の充填剤等の各種添加剤を配合することもできる。これら各種添加剤の配合割合は、本発明の効果を損なわない範囲であれば特に制限はないが、通常０．０１〜１０重量％、好ましくは０．０５〜５重量％である。
【００４６】
また保護層を構成する紫外線吸収層は、先に説明した保護層形成材料に紫外線吸収剤、必要に応じて光安定剤等を適宜配合したものを用いて形成することができる。さらに一般に市販されている紫外線カットフィルム等を紫外線吸収層として本発明に用いることもできる。
【００４７】
また保護層を構成するハードコート層は、先に説明した保護層形成材料にハードコート剤、場合により各種添加剤を配合したものを用いて形成することができる。またハードコート層としては、上記ハードコート剤を透明な支持フィルム上に塗布して形成したものであってもよい。透明な支持フィルムとしては、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルフォン、ポリフェニレンサルファイド、アモルファスポリオレフィン、トリアセチルセルロース、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等から形成されるフィルムを挙げることができる。
【００４８】
紫外線吸収層とハードコート層とは接着剤等を介して積層し、本発明でいう保護層とすることができる。接着剤としては、熱、光または電子線硬化型の反応性接着剤等を用いることができる。また接着剤として紫外線吸収剤を含有したものを用い、別に用意したハードコート層をコレステリック配向フィルムに積層することにより保護層を形成することもできる。また接着剤には必要に応じて染料、顔料、界面活性剤等を適宜添加してもよい。
【００４９】
さらにハードコート層としては、グラビアインキ用ビヒクル樹脂等も好適に用いることができる。グラビアインキ用ビヒクル樹脂としては、例えばニトロセルロース、エチルセルロース、ポリアミド樹脂、塩化ビニル、塩素化ポリオレフィン、アクリル樹脂、ポリウレタン、ポリエステル等が挙げられる。またグラビアインキ用ビヒクル樹脂中に接着性向上や皮膜強度向上の為に、例えばエステルガム、ダンマルガム、マレイン酸樹脂、アルキッド樹脂、フェノール樹脂、ケトン樹脂、キシレン樹脂、テルペン樹脂、石油樹脂等のハードレジンを配合してもよい。
【００５０】
またハードコート層の構成は、要求される耐候性等に応じてハードコート層１層または複合層にすることができる。複合層としては、例えばオルガノポリシロキサンを含むハードコート層、光硬化型樹脂を含むハードコート層、熱硬化型樹脂を含むハードコート層、無機化合物を含むハードコート層等、それぞれを組み合わせて２層以上からなる複合層をハードコート層として用いることもできる。
【００５１】
さらにハードコート性の度合い、すなわち硬度としては偏光回折素子を構成する材質により一概に決定できないが、ＪＩＳ Ｌ ０８４９記載の試験法に準じて評価を行った場合、変色の判定基準として少なくとも３以上、好ましくは４以上であることが望ましい。
【００５２】
配向支持基板を除去したコレステリック配向フィルム面に形成される保護層、また保護層を構成する紫外線吸収層およびハードコート層の成膜法は、通常ロールコート法、ディッピング法、グラビアコート法、バーコード法、スピンコート法、スプレーコート法、プリント法等の公知の方法を採用することができる。これら方法によりコレステリック配向フィルム上、または支持フィルム上に成膜した後、使用した保護層形成材料に応じた後処理を施すことにより保護層を形成することができる。また紫外線吸収層とハードコート層との複合層からなる保護層の形成方法としては、例えば紫外線吸収層に直接ハードコート剤を塗布形成する方法、接着剤等を介して積層する方法等が挙げられる。
【００５３】
保護層の膜厚は、紫外線吸収性およびハードコート性のそれぞれが求められる性能に応じて異なるため一概には言えないが、通常０．１〜１００μｍ、好ましくは１〜５０μｍである。また保護層が紫外線吸収層およびハードコート層との複合層から形成される場合も、各層の全膜厚が上記範囲に入ることが望ましい。
【００５４】
このようにして得られる本発明の偏光回折素子は、回折光が円偏光性を有するという、従来の光学部材には無い特異な効果を有する。この効果により、例えばエリプソメーターのような偏光を必要とする分光光学機器に用いることにより、光の利用効率を極めて高くすることが可能となる。従来の偏光を必要とする分光光学機器では、光源より発した光を回折格子やプリズム等の分光素子を用いて波長ごとに分光した後に偏光子を透過させる、または偏光子を透過させた後に分光する必要があり偏光子が必須であった。この偏光子は、入射した光の約５０％を吸収してしまい、また界面での反射が生じるために光の利用効率が極めて悪いといった問題があったが、本発明の製造方法によって得られる偏光回折素子を用いることにより光の利用効率を極めて高く、理論的には約１００％利用することが可能となる。また本発明の製造方法によって得られる偏光回折素子は、通常の偏光板を用いることによって容易に回折光の透過および遮断をコントロールすることが可能である。通常、偏光性を有していない回折光では、どのような偏光板と組み合わせても完全に遮断することはできない。すなわち本発明の製造方法によって得られる偏光回折素子では、例えば右偏光性を有する回折光は、左円偏光板を用いた時にのみ完全に遮断することができ、それ以外の偏光板を用いても完全な遮断を実現することができないものである。このような効果を有することから、例えば観察者が偏光板越しに回折像を観察する環境において、偏光板の状態を変化させることによって、回折像を暗視野から突然浮かび上がらせたり、また突然消失させたりすることが可能となる。
【００５５】
以上のように本発明の製造方法によって得られる偏光回折素子は、新たな回折機能素子として応用範囲は極めて広く、種々の光学用素子や光エレクトロニクス素子、装飾用部材、偽造防止用素子等として使用することができる。
【００５６】
具体的に光学用素子や光エレクトロニクス素子としては、例えば透明かつ等方なフィルム、例えばフジタック（富士写真フィルム社製）、コニカタック（コニカ社製）などのトリアセチルセルロースフィルム、ＴＰＸフィルム（三井化学社製）、アートンフィルム（日本合成ゴム社製）、ゼオネックスフィルム（日本ゼオン社製）、アクリプレンフィルム（三菱レーヨン社製）等を第３工程の支持基板として偏光回折素子を得ることにより様々な光学用途への展開を図ることが可能である。例えば当該偏光回折素子をＴＮ（ｔｗｉｓｔｅｄ ｎｅｍａｔｉｃ）−ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）−ＬＣＤ、ＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）−ＬＣＤ、ＯＭＩ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｍｏｄｅ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）−ＬＣＤ、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）−ＬＣＤ、ＨＡＮ（Ｈｙｂｒｉｄ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）−ＬＣＤ、ＩＰＳ（Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）−ＬＣＤ等の液晶ディスプレーに備えることによって色補償および／または視野角改良された各種ＬＣＤを得ることができる。また当該偏光回折素子を上記したように分光された偏光を必要とする分光光学機器、回折現象により特定の波長を得る偏光光学素子、光学フィルター、円偏光板、光拡散板等として用いることも可能であり、さらに１／４波長板と組み合わせることによって直線偏光板を得ることもできる等、光学用素子や光エレクトロニクス素子として従来にない光学効果を発現しうる様々な光学部材を提供することができる。
【００５７】
装飾用部材としては、回折能による虹色呈色効果とコレステリック液晶による色鮮やかな呈色効果等を併せ持った新たな意匠性フィルムをはじめ様々な意匠性成形材料を得ることができる。また薄膜化できることから既存製品等に添付する、一体化する等の方法によって、他の類似製品との差別化にも大きく貢献することが期待できる。例えば、意匠性のある回折パターンを組み込んだ偏光回折素子をガラス窓等に張り付ける、または第３工程における支持基板としてガラス窓等を用いることにより、外部からはその視角によって前記回折パターンを伴ったコレステリック液晶特有の選択反射が異なった色に見え、ファッション性に優れたものとなる。また明るい外部からは内部が見え難く、それにもかかわらず内部からは外部の視認性がよい窓とすることができる。
【００５８】
偽造防止用素子としては、回折素子およびコレステリック液晶のそれぞれの偽造防止効果を併せ持った新たな偽造防止フィルム、シール、ラベル等として用いることができる。具体的には本発明の第３工程における支持基板として、例えば自動車運転免許証、身分証明証、パスポート、クレジットカード、プリペイドカード、各種金券、ギフトカード、有価証券等のカード基板、台紙等を用いることによって、偏光回折素子をカード基板、台紙等と一体化するまたは一部に設ける、具体的には貼り付ける、埋め込む、紙類に織り込むことができる。また本発明の製造方法によって得られる偏光回折素子は、回折能を示す領域がコレステリック配向フィルム表面に有するもので、かつそのフィルム面は接着剤層を介して支持基板によって覆われており、さらにコレステリック液晶の波長選択反射性、円偏光選択反射性、色の視角依存性、コレステリックカラーの美しい色を呈する効果を併せ持ったものである。したがって本発明の製造方法によって得られる偏光回折素子は、偽造防止用素子として用いた場合には、当該偏光回折素子の偽造が困難であり、より具体的には回折能を示す領域をフィルム表面に有するコレステリック配向フィルムの偽造は極めて困難であるといえる。また偽造防止効果とあわせて、回折素子の虹色呈色効果、コレステリック液晶の色鮮やかな呈色効果を有することから意匠性にも優れたものである。これらのことから本発明の製造方法によって得られる偏光回折素子は偽造防止用素子として非常に好適である。
【００５９】
これらの用途はほんの一例であり、本発明の製造方法によって得られる偏光回折素子は、従来、回折素子単体、通常のコレステリック配向を固定化したコレステリック配向フィルム単体が使用されている各種用途や、新たな光学的効果を発現することが可能であること等から前記用途以外の様々な用途にも応用展開が可能である。
【００６０】
【実施例】
以下に実施例について述べるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明で使用した各種測定法を記す。
【００６１】
（ＧＰＣ測定法）
東ソー製ＧＰＣ（ＣＰ８０００、ＣＯ８０００、ＵＶ８０００）に、ＴＳＫＧ３０００ＨＸＬ、Ｇ２０００ＨＸＬ、Ｇ１０００ＨＸＬの構成のカラムを接続し、２５℃℃でテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）溶媒、流量０．７ｍｌ／分で測定を行った。同条件で標準ポリスチレンを用いて検量線を別途作成し、ポリスチレン換算の重量平均分子量Ｍｗ、数平均分子量Ｍｎおよび分子量分布Ｍｗ／Ｍｎを求めた。
（ガラス転移温度（Ｔｇ）の測定）
Ｄｕ Ｐｏｎｔ製ＤＳＣ９９０にて測定した。
（液晶相から等方相への転移温度（Ｔｉ）の測定）
ホットステージを設置したオリンパス（株）製偏光顕微鏡ＢＸ５０にて測定を行った。
【００６２】
（実施例１）
Ｍｗが３０００、Ｍｗ／Ｍｎ２．０、対数粘度が０．１２４ｄｌ／ｇ、Ｔｇが８０℃、Ｔｉが２３０℃の液晶性ポリエステル（Ｒ体光学活性化合物を含有）をラビング処理したポリイミド層付きポリエーテルスルホンフィルム上にスピンコート法で製膜した。次いで１８０℃５分間熱処理したところ、金色の鏡面反射を呈するフィルムが得られた。
【００６３】
得られたフィルムを日本分光（株）製紫外可視近赤外分光光度計Ｖ−５７０にて透過スペクトルを測定したところ、中心波長が約６００ｎｍ、選択反射波長帯域幅が約１００ｎｍの選択反射を示すコレステリック配向が固定化されたコレステリック配向フィルムが得られていることが確認された。
【００６４】
次いでエドモンド・サイエンティフィック・ジャパン社製刻線式回折格子フィルム（９００本／ｍｍ）の回折面とコレステリック配向フィルムの液晶面が向き合うように重ね、東京ラミネックス社製ラミネーターＤＸ−３５０を用い、１２０℃、０．３ＭＰａ、ロール接触時間０．５秒の条件で加熱加圧を行った。室温まで冷却後、回折格子フィルムを取り除いた。
【００６５】
回折格子フィルムが重ねられていたコレステリック配向フィルム面を観察したところ、回折パターンに起因する虹色とコレステリック液晶に特有の選択反射とが明瞭に認められた。また回折格子フィルムを取り除いたコレステリック配向フィルム面の配向状態を偏光顕微鏡観察および液晶層断面の透過型電子顕微鏡観察をしたところ、コレステリック相における螺旋軸方位が膜厚方向に一様に平行ではなく、かつ螺旋ピッチが膜厚方向に一様に等間隔ではないコレステリック配向が液晶層の表面領域に形成されていることが確認された。またそれ以外の領域においては、螺旋軸方位が膜厚方向に一様に平行で、かつ螺旋ピッチが膜厚方向に一様に等間隔なコレステリック配向が形成していることが確認された。この領域のコレステリック配向の螺旋巻き数は４巻きであった。
【００６６】
またコレステリック配向フィルム面内に垂直にＨｅ−Ｎｅレーザー（波長６３２．８ｎｍ）を入射したところ、０゜および約±３５゜の出射角にレーザー光が観察された。さらに偏光特性を確認するために、通常の室内照明下に得られたフィルムをおき、右円偏光板（右円偏光のみ透過）を介して観察したところ、虹色の反射回折光が観察され、偏光板なしで観察した場合の明るさとほぼ同じであった。これに対し左円偏光板（左円偏光のみ透過）を介して観察したところ、暗視野となり、虹色の反射回折光は観察されなかった。
【００６７】
これらのことよりコレステリック配向フィルムには、回折能を示す領域がフィルム表面領域に形成され、またその回折光が右円偏光であることが確認された。コレステリック配向フィルムの回折パターンが転写された面に、市販のアクリル系光硬化型接着剤をバーコーターで厚さ５μｍとなるように塗布し、その上にトリアセチルセルロースフィルムをラミネーターで積層後、紫外線照射して硬化させ、偏光回折素子を得た。得られた偏光回折素子のコレステリック配向の状態は、上述の各種観察と全く同一の結果を示した。
【００６８】
（実施例２）
Ｍｗが７０００、Ｍｗ／Ｍｎ２．０、対数粘度が０．１４４ｄｌ／ｇ、Ｔｇが８５℃、Ｔｉが２３０℃の液晶性ポリエステル（Ｒ体光学活性化合物を含有）をラビング処理したポリフェニレンスルフィド上にスピンコート法で製膜した。次いで２００℃５分間熱処理したところ、金色の鏡面反射を呈するフィルムが得られた。
同フィルムを日本分光（株）製紫外可視近赤外分光光度計Ｖ−５７０にて透過スペクトルを測定したところ、中心波長が約６００ｎｍ、選択反射波長帯域幅が約１００ｎｍの選択反射を示すコレステリック配向が固定化されたフィルムが形成されていることが確認された。
【００６９】
エドモンド・サイエンティフィック・ジャパン社製刻線式回折格子フィルム（９００本／ｍｍ）の回折面と前記で得られたコレステリック配向フィルムの液晶面が向き合うように重ね、東京ラミネックス社製ラミネーターＤＸ−３５０を用い、１２０℃、０．３ＭＰａ、ロール接触時間０．５秒の条件で加熱加圧を行った。室温まで冷却後、刻線式回折格子フィルムを取り除いた。
【００７０】
回折格子フィルムが重ねられていたコレステリック配向フィルム面を観察したところ、回折パターンに起因する虹色とコレステリック液晶に特有の選択反射とが明瞭に認められた。また回折格子フィルムを取り除いたコレステリック配向フィルム面の配向状態を偏光顕微鏡観察および液晶層断面の透過型電子顕微鏡観察をしたところ、コレステリック相における螺旋軸方位が膜厚方向に一様に平行ではなく、かつ螺旋ピッチが膜厚方向に一様に等間隔ではないコレステリック配向が液晶層の表面領域に形成されていることが確認された。またそれ以外の領域においては、螺旋軸方位が膜厚方向に一様に平行で、かつ螺旋ピッチが膜厚方向に一様に等間隔なコレステリック配向が形成していることが確認された。この領域のコレステリック配向の螺旋巻き数は５巻きであった。
【００７１】
またコレステリック配向フィルム面内に垂直にＨｅ−Ｎｅレーザー（波長６３２．８ｎｍ）を入射したところ、０゜および約±３５゜の出射角にレーザー光が観察された。さらに偏光特性を確認するために、通常の室内照明下に得られたフィルムをおき、右円偏光板（右円偏光のみ透過）を介して観察したところ、虹色の反射回折光が観察され、偏光板なしで観察した場合の明るさとほぼ同じであった。これに対し左円偏光板（左円偏光のみ透過）を介して観察したところ、暗視野となり、虹色の反射回折光は観察されなかった。
これらのことよりコレステリック配向フィルムには、回折能を示す領域がフィルム表面領域に形成され、またその回折光が右円偏光であることが確認された。
【００７２】
ついでコレステリック配向フィルムの回折パターンが転写された面に、市販のアクリル系光硬化型接着剤をバーコーターで厚さ５μｍとなるように塗布し、その上にトリアセチルセルロースフィルムをラミネーターで積層後、紫外線照射して硬化させてから、配向支持基板であるポリフェニレンスルフィドフィルムを１８０°方向に剥離して偏光回折素子を得た。得られた偏光回折素子のコレステリック配向の状態は、上述の各種観察と全く同一の結果を示した。
【００７３】
（実施例３）
Ｍｗが７０００、Ｍｗ／Ｍｎ２．０、対数粘度が０．１４４ｄｌ／ｇ、Ｔｇが８５℃、Ｔｉが２３０℃の液晶性ポリエステル（Ｒ体光学活性化合物を含有）をラビング処理したポリフェニレンスルフィド上にスピンコート法で製膜した。次いで２００℃５分間熱処理したところ、金色の鏡面反射を呈するフィルムが得られた。
同フィルムを日本分光（株）製紫外可視近赤外分光光度計Ｖ−５７０にて透過スペクトルを測定したところ、中心波長が約６００ｎｍ、選択反射波長帯域幅が約１００ｎｍの選択反射を示すコレステリック配向が固定化されたフィルムが形成されていることが確認された。
【００７４】
エドモンド・サイエンティフィック・ジャパン社製刻線式回折素子フィルム（９００本／ｍｍ）の回折面と前記で得られたコレステリック配向フィルムの液晶面が向き合うように重ね、東京ラミネックス社製ラミネーターＤＸ−３５０を用い、１２０℃、０．１ＭＰａ、ロール接触時間０．５秒の条件で加熱加圧を行った。室温まで冷却後、刻線式回折格子フィルムを取り除いた。
回折格子フィルムが重ねられていたコレステリック配向フィルム面を観察したところ、回折パターンに起因する虹色とコレステリック液晶に特有の選択反射とが明瞭に認められた。また回折格子フィルムを取り除いたコレステリック配向フィルム面の配向状態を偏光顕微鏡観察および液晶層断面の透過型電子顕微鏡観察をしたところ、コレステリック相における螺旋軸方位が膜厚方向に一様に平行ではなく、かつ螺旋ピッチが膜厚方向に一様に等間隔ではないコレステリック配向が液晶層の表面領域に形成されていることが確認された。またそれ以外の領域においては、螺旋軸方位が膜厚方向に一様に平行で、かつ螺旋ピッチが膜厚方向に一様に等間隔なコレステリック配向が形成していることが確認された。またコレステリック配向フィルム面内に垂直にＨｅ−Ｎｅレーザー（波長６３２．８ｎｍ）を入射したところ、０゜および約±３５゜の出射角にレーザー光が観察された。さらに偏光特性を確認するために、通常の室内照明下に得られたフィルムをおき、右円偏光板（右円偏光のみ透過）を介して観察したところ、虹色の反射回折光が観察され、偏光板なしで観察した場合の明るさとほぼ同じであった。これに対し左円偏光板（左円偏光のみ透過）を介して観察したところ、暗視野となり、虹色の反射回折光は観察されなかった。
【００７５】
これらのことよりコレステリック配向フィルムには、回折能を示す領域がフィルム表面領域に形成され、またその回折光が右円偏光であることが確認された。
このコレステリック配向フィルムのコレステリック液晶面にバーコーターを使用して市販の光硬化型アクリル系オリゴマーからなる接着剤を厚さ５μｍとなるように塗布した。次に塗布面にトリアセチルセルロースフィルム（支持基板）を卓上ラミネーターを用いて貼り合わせ、紫外線照射し、接着剤を硬化させた。接着剤を硬化させた後、配向基板として用いたポリフェニレンスルフィドフィルムの端部を手で持ち、１８０°方向にポリフェニレンスルフィドフィルムをポリフェニレンスルフィドフィルムとコレステリック液晶層との界面で剥離し、偏光回折素子が得られた。得られた偏光回折素子のコレステリック配向の状態は、上述の各種観察と全く同一の結果を示した。
【００７６】
（実施例４）
Ｍｗが２００００、Ｍｗ／Ｍｎ２．２、対数粘度が０．３４４ｄｌ／ｇ、Ｔｇが１０２℃、Ｔｉが２５０℃の液晶性ポリエステル（Ｒ体光学活性化合物を含有）をラビング処理したポリフェニレンスルフィド上にスピンコート法で製膜した。次いで２２０℃５分間熱処理したところ、金色の鏡面反射を呈するフィルムが得られた。
同フィルムを日本分光（株）製紫外可視近赤外分光光度計Ｖ−５７０にて透過スペクトルを測定したところ、中心波長が約６００ｎｍ、選択反射波長帯域幅が約１００ｎｍの選択反射を示すコレステリック配向が固定化されたフィルムが形成されていることが確認された。
【００７７】
エドモンド・サイエンティフィック・ジャパン社製刻線式回折格子フィルム（９００本／ｍｍ）の回折面と前記で得られたコレステリック配向フィルムの液晶面が向き合うように重ね、油圧プレスにて１０５℃、１５ＭＰａで３０秒間加熱加圧後水冷して室温まで冷却後、刻線式回折格子フィルムを取り除いた。
【００７８】
回折格子フィルムが重ねられていたコレステリック配向フィルム面を観察したところ、回折パターンに起因する虹色とコレステリック液晶に特有の選択反射とが明瞭に認められた。また回折格子フィルムを取り除いたコレステリック配向フィルム面の配向状態を偏光顕微鏡観察および液晶層断面の透過型電子顕微鏡観察をしたところ、コレステリック相における螺旋軸方位が膜厚方向に一様に平行ではなく、かつ螺旋ピッチが膜厚方向に一様に等間隔ではないコレステリック配向が液晶層の表面領域に形成されていることが確認された。またそれ以外の領域においては、螺旋軸方位が膜厚方向に一様に平行で、かつ螺旋ピッチが膜厚方向に一様に等間隔なコレステリック配向が形成していることが確認された。この領域のコレステリック配向の螺旋巻き数は６巻きであった。
【００７９】
またコレステリック配向フィルム面内に垂直にＨｅ−Ｎｅレーザー（波長６３２．８ｎｍ）を入射したところ、０゜および約±３５゜の出射角にレーザー光が観察された。さらに偏光特性を確認するために、通常の室内照明下に得られたフィルムをおき、右円偏光板（右円偏光のみ透過）を介して観察したところ、虹色の反射回折光が観察され、偏光板なしで観察した場合の明るさとほぼ同じであった。これに対し左円偏光板（左円偏光のみ透過）を介して観察したところ、暗視野となり、虹色の反射回折光は観察されなかった。
【００８０】
これらのことよりコレステリック配向フィルムには、回折能を示す領域がフィルム表面領域に形成され、またその回折光が右円偏光であることが確認された。
このコレステリック配向フィルムのコレステリック液晶面にバーコーターを使用して、リポキシＳＰ−１５０９（昭和高分子（株）製商品名）に微細シリカ（日本アエロジル（株）製、アエロジルＲ８１２（商品名））５重量％、紫外線吸収剤ＣｙａｓｏｒｂＵＶ−２４（サイテック社製）５重量％および４重量％のルシリンＴＰＯ（ＢＡＳＦ社商品名）を混合したイソプロピルアルコールの２０重量％溶液をバーコーターで厚さ５μｍとなるように塗布し乾燥後、塗布面にポリエチレンテレフタレートフィルムを卓上ラミネーターを用いて貼り合わせ、紫外線照射し、接着剤を硬化させた後、配向支持基板として用いたポリフェニレンスルフィドフィルムの端部を手で持ち、１８０°方向にポリフェニレンスルフィドフィルムをポリフェニレンスルフィドフィルムとコレステリック液晶層との界面で剥離させた。
【００８１】
次いでポリフェニレンスルフィドフィルムを剥離したコレステリック液晶層に紫外線硬化型の接着剤を介してトリアセチルセルロースフィルムを卓上ラミネーターを用いて貼り合わせ、紫外線を照射し、接着剤を硬化させた後、ポリエチレンテレフタレートフィルムを微細シリカおよび紫外線吸収剤を配合した接着剤層との界面で剥離し、保護層（接着剤層（紫外線吸収剤およびハードコート剤含有））／コレステリック配向フィルム／接着剤層／トリアセチルセルロースフィルムからなる偏光回折素子を得た。得られた偏光回折素子のコレステリック配向の状態は、上述の各種観察と全く同一の結果を示した。
【００８２】
（比較例１）
Ｍｗが９５０、Ｍｗ／Ｍｎが２、対数粘度が０．０６ｄｌ／ｇ、Ｔｇが６０℃、Ｔｉが２２０℃の液晶性ポリエステル（Ｒ体光学活性化合物を含有）をラビング処理したポリフェニレンスルフィド上にスピンコート法で製膜した。次いで１８０℃５分間熱処理したところ、金色の鏡面反射を呈するフィルムが得られた。
同フィルムを日本分光（株）製紫外可視近赤外分光光度計Ｖ−５７０にて透過スペクトルを測定したところ、中心波長が約６００ｎｍ、選択反射波長帯域幅が約１００ｎｍの選択反射を示すコレステリック配向が固定化されたフィルムが形成されていることが確認された。
【００８３】
エドモンド・サイエンティフィック・ジャパン社製刻線式回折格子フィルム（９００本／ｍｍ）の回折面と上記で得られたコレステリック配向フィルムの液晶面が向き合うように重ね、東京ラミネックス社製ラミネーターＤＸ−３５０を用い、１２０℃、０．３ＭＰａ、ロール接触時間０．５秒の条件で加熱加圧を行った。次に室温まで冷却後、刻線式回折格子フィルムを取り除いた。
得られたフィルムは、フィルムの一部に割れが生じるとともに、コレステリック配向に乱れ配向ムラが発生していた。また回折パターンに起因する虹色も呈していなかった。
【００８４】
（比較例２）
Ｍｗ（重量平均分子量）が約１２万、Ｍｗ／Ｍｎが４．０、対数粘度が２．０ｄｌ／ｇ、Ｔｇが１５０℃、Ｔｉが２４０℃の液晶性ポリエステル（Ｒ体光学活性化合物を含有）をラビング処理したポリフェニレンスルフィド上にスピンコート法で製膜し、２２０℃２０分間熱処理したところ、淡黄色系の弱い選択反射を呈するフィルムが得られた。
同フィルムを日本分光（株）製紫外可視近赤外分光光度計Ｖ−５７０にて透過スペクトルを測定したところ、中心波長が約５５０〜６００ｎｍで明確に特定できず、選択反射波長帯域がブロードの弱い選択反射を示した。オリンパス（株）製顕微鏡ＢＸ５０で観察したところ、液晶層に多数の配向欠陥が観察された。
【００８５】
次いでエドモンド・サイエンティフィック・ジャパン社製刻線式回折格子フィルム（９００本／ｍｍ）の回折面と上記で得られたフィルムの液晶面が向き合うように重ね、東京ラミネックス社製ラミネーターＤＸ−３５０を用い、１２０℃、０．０５ＭＰａ、ロール接触時間０．５秒の条件で加熱加圧を行った。次に室温まで冷却後、刻線式回折格子フィルムを取り除いた。回折格子フィルムを取り除いた液晶面は、さらに多くの配向欠陥が発生し、また回折パターンに起因する虹色も全く呈していなかった。
【００８６】
（比較例３）
Ｍｗが９５０００、Ｍｗ／Ｍｎが６．０、対数粘度が１．５ｄｌ／ｇ、Ｔｇが１４５℃、Ｔｉが２４０℃の液晶性ポリエステル（Ｒ体光学活性化合物を含有）をラビング処理したポリフェニレンスルフィド上にスピンコート法で製膜し、２２０℃２０分間熱処理したところ、淡黄色系の弱い選択反射を呈するフィルムが得られた。
同フィルムを日本分光（株）製紫外可視近赤外分光光度計Ｖ−５７０にて透過スペクトルを測定したところ、中心波長が約５５０〜６００ｎｍで明確に特定できず、選択反射波長帯域がブロードの弱い選択反射を示した。オリンパス（株）製顕微鏡ＢＸ５０で観察したところ、液晶層に多数の配向欠陥が観察された。
【００８７】
次いでエドモンド・サイエンティフィック・ジャパン社製刻線式回折格子フィルム（９００本／ｍｍ）の回折面と上記で得られたフィルムの液晶面が向き合うように重ね、東京ラミネックス社製ラミネーターＤＸ−３５０を用い、１２０℃、０．０５ＭＰａ、ロール接触時間０．５秒の条件で加熱加圧を行った。次に室温まで冷却後、刻線式回折格子フィルムを取り除いた。回折格子フィルムを取り除いた液晶面は、さらに多くの配向欠陥が発生し、また回折パターンに起因する虹色も全く呈していなかった。
【００８８】
（比較例４）
Ｍｗが９８０００、Ｍｗ／Ｍｎが３．０、対数粘度が１．８ｄｌ／ｇ、Ｔｇが２０５℃、Ｔｉが２５０℃の液晶性ポリエステル（Ｒ体光学活性化合物を含有）をラビング処理したポリフェニレンスルフィド上にスピンコート法で製膜し、２３０℃２０分間熱処理したところ、淡黄色系の弱い選択反射を呈するフィルムが得られた。
同フィルムを日本分光（株）製紫外可視近赤外分光光度計Ｖ−５７０にて透過スペクトルを測定したところ、中心波長が約５５０〜６００ｎｍで明確に特定できず、選択反射波長帯域がブロードの弱い選択反射を示した。またオリンパス（株）製顕微鏡ＢＸ５０で観察したところ、液晶層に多数の配向欠陥が観察された。
【００８９】
次いでエドモンド・サイエンティフィック・ジャパン社製刻線式回折格子フィルム（９００本／ｍｍ）の回折面と上記で得られたフィルムの液晶面が向き合うように重ね、東京ラミネックス社製ラミネーターＤＸ−３５０を用い、１２０℃、３ＭＰａ、ロール接触時間０．５秒の条件で加熱加圧を行った。次に室温まで冷却後、刻線式回折格子フィルムを取り除いた。回折格子フィルムを取り除いた液晶面は、さらに多くの配向欠陥が発生し、また回折パターンに起因する虹色も全く呈していなかった。
【００９０】
（比較例５）
Ｍｗ（重量平均分子量）が１０４０、Ｍｗ／Ｍｎが２．１、対数粘度が０．０６ｄｌ／ｇ、Ｔｇが１５℃、Ｔｉが３６℃の液晶性ポリエステル（Ｒ体光学活性化合物を含有）をラビング処理したポリフェニレンスルフィド上にスピンコート法で製膜し、３０℃５分間熱処理したところ、金色の鏡面反射を呈するフィルムが得られた。
同フィルムを日本分光（株）製紫外可視近赤外分光光度計Ｖ−５７０にて透過スペクトルを測定したところ、中心波長が約６００ｎｍ、選択反射波長帯域幅が約１００ｎｍの選択反射を示すコレステリック液晶層が形成されていることが確認された。
【００９１】
エドモンド・サイエンティフィック・ジャパン社製刻線式回折素子フィルム（９００本／ｍｍ）の回折面と上記で得られたコレステリック配向フィルムの液晶面が向き合うように重ね、東京ラミネックス社製ラミネーターＤＸ−３５０を用い、４０℃、０．０５ＭＰａ、ロール接触時間０．５秒の条件で加熱加圧を行った。次に室温まで冷却後、刻線式回折素子フィルムを取り除いた。
得られたフィルムは、コレステリック液晶相の一部が等方相に転移するとともに、コレステリック配向が乱れ、配向ムラが発生していた。また回折パターンに起因する虹色も呈していなかった。
【００９２】
（比較例６）
Ｍｗが９８９００、Ｍｗ／Ｍｎが４．０、対数粘度が２．５ｄｌ／ｇ、Ｔｇが１４８℃、Ｔｉが２５０℃の液晶性ポリエステル（Ｒ体光学活性化合物を含有）をラビング処理したポリフェニレンスルフィド上にスピンコート法で製膜し、２２０℃２０分間熱処理したところ、淡黄色系の弱い選択反射を呈するフィルムが得られた。
同フィルムを日本分光（株）製紫外可視近赤外分光光度計Ｖ−５７０にて透過スペクトルを測定したところ、中心波長が約５５０〜６００ｎｍで明確に特定できず、選択反射波長帯域がブロードの弱い選択反射を示した。オリンパス（株）製顕微鏡ＢＸ５０で観察したところ、液晶層に多数の配向欠陥が観察され、均一なコレステリック配向は得られていなかった。
【００９３】
次いでエドモンド・サイエンティフィック・ジャパン社製刻線式回折格子フィルム（９００本／ｍｍ）の回折面と上記で得られたフィルムの液晶面が向き合うように重ね、東京ラミネックス社製ラミネーターＤＸ−３５０を用い、１２０℃、３ＭＰａ、ロール接触時間０．５秒の条件で加熱加圧を行った。次に室温まで冷却後、刻線式回折格子フィルムを取り除いた。回折格子フィルムを取り除いた液晶面は、さらに多くの配向欠陥が発生し、また回折パターンに起因する虹色も全く呈していなかった。
【００９４】
【発明の効果】
本発明では、特定物性の高分子液晶をフィルム材料として用いることにより、当該材料で得られたコレステリック配向フィルムの配向に容易に回折素子基板の回折パターンを複雑な工程や処理等を行うことなく転写することができる。その結果、従来の光学素子では示さない特性、すなわち回折光が円偏光性を示すという特異な光学特性を有する偏光回折素子を製造することができるものである。また回折パターンが転写されたコレステリック配向フィルム面が支持基板側に接しているために、コレステリック配向に基づく光学特性をより顕著に発現することができる。さらに本発明の製造方法で得られる偏光回折素子は、回折機能素子としてその応用範囲は極めて広く、例えば液晶ディスプレー等の光学素子、光エレクトロニクス素子、装飾用材料、偽造防止用素子等の光学部材として好適に用いることができる。

Claims (4)

1. 配向支持基板上にＧＰＣ（ポリスチレン換算）で測定した重量平均分子量Ｍｗが１０００〜１０万、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ；Ｍｎは数平均分子量）が５以下、対数粘度が０．０５〜２．０（フェノール／テトラクロロエタン（重量比６０／４０）混合溶媒において濃度０．５ｇ／ｄｌ（温度３０℃））、ガラス転移温度（Ｔｇ）が２００℃以下、かつ液晶相から等方相への転移温度（Ｔｉ）が４０℃以上である液晶性ポリエステルを必須成分とするフィルム材料からなるコレステリック配向フィルムを形成する第１工程、該コレステリック配向フィルム表面に回折素子基板の回折パターンを転写し、フィルムの一部に偏光性を有する回折光を生じる領域を形成する第２工程、及び回折パターンが転写されたコレステリック配向フィルム面と支持基板とを接着剤層を介して積層する第３工程、を含む偏光回折素子の製造方法。
2. 回折パターンが転写されたコレステリック配向フィルム面と支持基板とを接着剤層を介して積層した後、コレステリック配向フィルムから第１工程で用いた配向支持基板を剥離除去する第４工程を含む請求項１記載の偏光回折素子の製造方法。
3. 配向支持基板を剥離除去した後、当該基板を剥離除去したコレステリック配向フィルム面に保護層を形成する第５工程を含む請求項２記載の偏光回折素子の製造方法。
4. 保護層が、紫外線吸収性および／またはハードコート性を有する請求項３に記載の偏光回折素子の製造方法。