(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複屈折による位相差が小さい透明な延伸フィルムの上に、延伸形成した配向膜を有してなり、前記延伸フィルムがトリアセチルセルロース系又はアモルファスポリオレフィン系のポリマーからなる位相差が３０nm以下のものであると共に、その延伸フィルムに支持された配向膜がポリイミド系、ポリビニルアルコール系、ポリエステル系、ポリアリレート系、ポリアミドイミド系又はポリエーテルイミド系のポリマーからなる厚さが０．０１〜１μmのものであることを特徴とする液晶配向用の光学フィルム。
【請求項２】
請求項１において、延伸フィルムの厚さが１０〜１００μmである光学フィルム。
【請求項３】
トリアセチルセルロース系又はアモルファスポリオレフィン系のポリマーからなる透明フィルムの上に、ポリイミド系、ポリビニルアルコール系、ポリエステル系、ポリアリレート系、ポリアミドイミド系又はポリエーテルイミド系のポリマーからなる配向膜変性層を設けて、その複合フィルムを延伸処理し、当該透明フィルム形成ポリマーからなる位相差が３０nm以下の延伸フィルムと、その上に支持された当該配向膜変性層形成ポリマーからなる厚さが０．０１〜１μmの配向膜を形成することを特徴とする液晶配向用の光学フィルムの製造方法。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の光学フィルムにおける配向膜の上に、液晶ポリマーの配向層を有することを特徴とする光学素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は、液晶表示装置等の光エレクトロニクス分野などで要求される精密配向の液晶層を形成できて量産性に優れる液晶配向用の光学フィルムに関する。
【０００２】
【発明の背景】
液晶を液晶表示装置等の光エレクトロニクス分野などで利用する場合には、ツイスト型やスーパーツイスト型等の如く液晶分子を配向させる必要がある。液晶分子の配向には、電場や磁場や剪断応力等の外部環境が大きく影響するが、配向膜による場合には、温度管理などの比較的簡単な操作で配向させうる利点があり、広く普及している。
【０００３】
従来、前記した液晶分子を配向させるための配向膜としては、ポリイミドやポリビニルアルコール等からなるラビング処理膜が知られていた。しかしながら、かかるラビング処理膜は、低分子の液晶については分子が動きやすいためか、良好な配向膜として機能して精密配向が達成されるものの、高分子である液晶ポリマーの場合には配向の精密さが低下する問題点があった。またラビング処理に要する労力が大きく量産性に乏しい問題点もあった。
【０００４】
一方、前記のポリイミドやポリビニルアルコール等からなる延伸フィルムの如く、ある種の延伸フィルムが液晶ポリマーの配向膜として機能することが知られていた。しかしながら、かかる配向膜として機能する延伸フィルムにあっては、その複屈折による位相差が大きく、液晶ポリマーの配向層を設けて光学素子としてもかかる位相差の影響でその実用が困難な問題点があった。
【０００５】
【発明の技術的課題】
本発明は、液晶ポリマーを精密に配向させることができて大面積体等の光学素子も容易に効率よく製造できると共に、複屈折による位相差が小さくて実用性に優れる光学素子を形成でき、かつ製造が容易で量産性に優れる液晶配向用の光学フィルムの開発を課題とする。
【０００６】
【課題の解決手段】  本発明は、複屈折による位相差が小さい透明な延伸フィルムの上に、延伸形成した配向膜を有してなり、前記延伸フィルムがトリアセチルセルロース系又はアモルファスポリオレフィン系のポリマーからなる位相差が３０nm以下のものであると共に、その延伸フィルムに支持された配向膜がポリイミド系、ポリビニルアルコール系、ポリエステル系、ポリアリレート系、ポリアミドイミド系又はポリエーテルイミド系のポリマーからなる厚さが０．０１〜１μmのものであることを特徴とする液晶配向用の光学フィルム、及びその配向膜の上に液晶ポリマーの配向層を有することを特徴とする光学素子を提供するものである。
【０００７】
【発明の効果】
本発明によれば、透明フィルム上に配向膜変性層を設けた複合フィルムの延伸処理で複屈折による位相差が小さい光学フィルムを容易に製造できて量産性に優れており、その変性層が延伸されてなる配向膜の上には低分子の液晶に加えて液晶ポリマーも精密に配向させることができる。従って実用性に優れる光学素子を得ることができ、大面積体等も容易に効率よく製造することができる。
【０００８】
【発明の実施形態】  本発明の光学フィルムは、複屈折による位相差が小さい透明な延伸フィルムの上に、延伸形成した配向膜を有する液晶配向用のものであり、前記延伸フィルムがトリアセチルセルロース系又はアモルファスポリオレフィン系のポリマーからなる位相差が３０nm以下のものであると共に、その延伸フィルムに支持された配向膜がポリイミド系、ポリビニルアルコール系、ポリエステル系、ポリアリレート系、ポリアミドイミド系又はポリエーテルイミド系のポリマーからなる厚さが０．０１〜１μmのものである。また光学素子は、前記光学フィルムの配向膜の上に液晶ポリマーの配向層を有するものである。その例を図１、図２に示した。１が光学フィルムで、１１がその延伸フィルム、１２，１３がその配向膜である。また２，３が液晶ポリマーの配向層である。従って図は、光学素子としたものを示している。
【０００９】
光学フィルムの製造は、例えば延伸で発生する複屈折の位相差が小さい透明フィルムの上に、溶媒による溶液や溶融液等の液状とした配向膜変性層を塗工して複合フィルムを形成し、その複合フィルムを延伸処理する方法などにより行うことができる。前記の透明フィルムは、配向膜変性層の支持層として機能して形成する配向膜の薄型化を可能とし、延伸処理で延伸フィルムとなるものである。
【００１０】
なお前記の複合フィルムは、例えば配向膜変性層の形成材をフィルム状に押出方式等で成形して透明フィルム上へラミネートする方式や、透明フィルムと配向膜変性層の各形成材を二層押出し方式等によりフィルム状に成形してそれをラミネートする方式などの適宜な方式で形成したものであってよい。また配向膜変性層は、図例の如く透明フィルムの片面又は両面に設けることができる。
【００１１】
透明フィルムは、複屈折による位相差が小さい延伸フィルムを得ることを目的に、トリアセチルセルロース系やアモルファスポリオレフィン系のポリマーにて形成される。これらのポリマーからなるフィルムは、延伸処理で発生する位相差が小さい。
【００１２】
また配向膜変性層は、延伸処理で配向膜となるものであり、ポリイミド系やポリビニルアルコール系、ポリエステル系やポリアリレート系、ポリアミドイミド系やポリエーテルイミド系のポリマーにて形成される。これらのポリマーからなる延伸層は、液晶ポリマーの配向性を示す。
【００１３】
複合フィルムの延伸処理は、一軸や二軸等の適宜な方式で行うことができ、その延伸条件も目的とする配向膜の特性などにより適宜に決定することができる。一般には、配向の制御性などの点より一軸延伸方式による１．０１〜５倍、就中１．０２〜３倍、特に１．０３〜２倍の延伸倍率で処理される。
【００１４】
延伸温度は、形成される配向膜の配向規制力を維持する点などより、配向膜変性層が延伸により配向する温度よりも高い温度、就中１０℃以上、特に２０℃以上高い温度が好ましい。なお配向膜としては、その配向温度が目的とする液晶ポリマーを配向させるための加熱温度よりも高いものが用いられる。
【００１５】
複合フィルムを延伸処理してなる光学フィルムにおける延伸フィルムの厚さは、配向膜の支持性などの点より１０〜１００μm、就中１５〜８０μm、特に２０〜５０μmが好ましい。また配向膜の厚さは、複屈折による位相差の抑制などの点より０．０１〜１μmとされ、就中０．０３μm以上、特に０．０５〜０．５μmが好ましい。
【００１６】
光学フィルムを形成する延伸フィルムの複屈折による位相差は、得られる光学素子の実用性などの点より無いことが理想である。従って、その位相差は小さいほど好ましく、３０nm以下、特に２０nm以下が好ましい。なお位相差は、複屈折の屈折率差と光路長の積で定義され、従って位相差を抑制する点よりは、延伸フィルムや配向膜の厚さが薄いほど有利である。
【００１７】
光学素子は、光学フィルムにおける配向膜の上に液状の液晶ポリマーを展開し、それを加熱処理して液晶ポリマーを配向させることにより形成することができる。すなわち、液状の液晶ポリマーが溶媒による溶液などである場合には、例えばその液晶ポリマー液をスピンコート法やロールコート法、フローコート法やプリント法、ディップコート法や流延成膜法、バーコート法やグラビア印刷法等の適宜な方法で薄層展開し、それを必要に応じ乾燥処理して固化させたのち加熱処理する方法などにより光学素子を得ることができる。前記の溶媒としては、例えば塩化メチレンやシクロヘキサノン、トリクロロエチレンやテトラクロロエタン、Ｎ−メチルピロリドンやテトラヒドロフランなどの適宜なものを用いうる。
【００１８】
また液状の液晶ポリマーが加熱溶融物である場合には、その加熱溶融物、好ましくは等方相を呈する状態の加熱溶融物を前記に準じ展開し、必要に応じその溶融温度を維持しつつ更に薄層に展開し固化後、再加熱する方法などにより光学素子を得ることができる。加熱溶融物による方法は、溶媒を使用しないので作業環境の衛生性などの点で好ましい。
【００１９】
液晶ポリマーの展開層を配向させるための加熱処理は、液晶ポリマーのガラス転移温度から等方相転移温度までの温度範囲、すなわち液晶ポリマーが液晶相を呈する温度範囲に加熱することにより行うことができる。また配向状態の固定化は、ガラス転移温度未満に冷却することで行うことができ、その冷却条件については特に限定はない。通例、前記の加熱処理を３００℃以下の温度で行いうることから、自然冷却方式が一般に採られる。
【００２０】
液晶ポリマーとしては、サーモトロピックで液晶化温度範囲において配向膜を介しネマチック配向やコレステリック配向などの配向状態を形成してモノドメイン化するものが用いられ、その種類については特に限定はなく、適宜なものを用いうる。従って液晶配向性を付与する共役性の直線状原子団（メソゲン）がポリマーの主鎖や側鎖に導入された主鎖型や側鎖型などの種々のものを用いうる。
【００２１】
ちなみに前記した主鎖型の液晶ポリマーの例としては、屈曲性を付与するスペーサ部を必要に応じ介してパラ置換環状化合物等からなるメソゲン基を結合した構造を有する、例えばポリエステル系やポリアミド系、ポリカーボネート系やポリエステルイミド系などのポリマーがあげられる。また側鎖型の液晶ポリマーの例としては、ポリアクリレートやポリメタクリレート、ポリシロキサンやポリマロネート等を主鎖骨格とし、側鎖として共役性の原子団からなるスペーサ部を必要に応じ介してパラ置換環状化合物等からなる低分子液晶化合物（メソゲン部）を有するものなどがあげられる。
【００２２】
なお前記においてネマチック配向性を付与するパラ置換環状化合物としては、例えばアゾメチン形やアゾ形、アゾキシ形やエステル形、ビフェニル形やフェニルシクロヘキサン形、ビシクロヘキサン形の如きパラ置換芳香族単位やパラ置換シクロヘキシル環単位などを有するものなどがあげられる。パラ置換環状化合物におけるパラ位における末端置換基は、例えばシアノ基やアルキル基、アルコキシ基などの適宜なものであってよい。
【００２３】
またスペーサ部としては、屈曲性を示す例えばポリメチレン鎖−（ＣＨ2）n−やポリオキシメチレン鎖−（ＣＨ2ＣＨ2Ｏ）m−などがあげられる。スペーサ部を形成する構造単位の繰返し数は、メソゲン部の化学構造等により適宜に決定され、一般にはポリメチレン鎖の場合にはｎが０〜２０、就中２〜１２、ポリオキシメチレン鎖の場合にはｍが０〜１０、就中１〜３である。
【００２４】
一方、コレステリック配向型の液晶ポリマーは、例えば上記したネマチック配向型の液晶ポリマー中に、不斉炭素を有する化合物等からなる適宜なキラル成分を導入する方式などの適宜な方式により得ることができる（特開昭５５−２１４７９号公報、米国特許明細書第５３３２５２２号等）。かかるコレステリック配向型の液晶ポリマーは、それをグランジャン配向させることで円偏光二色性を示す光学素子を得ることができる。
【００２５】
すなわちグランジャン配向は、液晶分子の螺旋軸が光学素子に対して垂直に配向したものであるが、かかる配向の液晶ポリマー層は、当該螺旋軸に対して平行に入射する（入射角０度）自然光の内、ある波長の光の約半分を右（又は左）円偏光として反射し、残りの約半分を左（又は右）円偏光として透過する円偏光二色性（選択反射）を示し、その選択反射の波長λは、式：λ＝ｎ・ｐで決定される（式中、ｎは液晶の平均屈折率、ｐはコレステリック相の螺旋ピッチである）。また反射円偏光の左右は、コレステリック相の螺旋状態で決定され、螺旋の旋回方向と一致する。
【００２６】
従って円偏光二色性の光学素子は、反射光と透過光に分離されるためその反射光も有効利用できる可能性があり、偏光板の代替品として期待されている。けだし偏光板は、液晶表示装置等に多用されているが、直線偏光として透過する光は入射光の５０％以下で、他の光は偏光板内に吸収されて利用することが不可能であり、そのため液晶表示装置の高輝度化や低消費電力化を困難とする一因となっているからである。
【００２７】
前記において、成膜性や良好なモノドメイン状態のグランジャン配向性、配向処理の短時間性やガラス状態への安定した固定性、コレステリック相の螺旋ピッチの制御性、薄くて軽くピッチ等の配向状態が実用温度で変化しにくく、耐久性や保存安定性に優れる円偏光二色性の光学素子の形成性などの点より好ましく用いうる液晶ポリマーは、下記の一般式（ａ）で表わされるモノマー単位と、一般式（ｂ）で表わされるモノマー単位を成分とする共重合体、就中、一般式（ａ）のモノマー単位６０〜９５重量％と、一般式（ｂ）のモノマー単位４０〜５重量％からなる共重合体を成分とするものである（特願平７−２５１８１８号）。
【００２８】
一般式（ａ）：
0003710554.tif 000002
（ただし、Ｒ1は水素又はメチル基、ｍは１〜６の整数、Ｘ1はＣＯ2基又はＯＣＯ基であり、ｐ及びｑは１又は２で、かつｐ＋ｑ＝３を満足する。）
一般式（ｂ）：
0003710554.tif 000003
（ただし、Ｒ2は水素又はメチル基、ｎは１〜６の整数、Ｘ2はＣＯ2基又はＯＣＯ基、Ｘ3は−ＣＯ−Ｒ3又は−Ｒ4であり、そのＲ3は
0003710554.tif 000004
Ｒ4は
0003710554.tif 000005
であり、Ｒ5は下記のものである。）
0003710554.tif 000006
【００２９】
前記の一般式（ａ）、一般式（ｂ）で表わされるモノマー単位を形成しうるアクリル系モノマーは、適宜な方法で合成することができる。その例としては、先ずエチレンクロロヒドリンと４−ヒドロキシ安息香酸を、ヨウ化カリウムを触媒としてアルカリ水溶液中で加熱還流させてヒドロキシカルボン酸を得た後、それをアクリル酸又はメタクリル酸と脱水反応させて（メタ）アクリレートとし、その（メタ）アクリレートを４−シアノ−４'−ヒドロキシビフェニルでＤＣＣ（ジシクロヘキシルカルボジイミド）とＤＭＡＰ（ジメチルアミノピリジン）の存在下にエステル化することにより一般式（ａ）に属するモノマーを得る方法があげれる。
【００３０】
また、一般式（ｂ）に属するアクリル系モノマーの合成例としては、先ずヒドロキシアルキルハライドと４−ヒドロキシ安息香酸を、ヨウ化カリウムを触媒としてアルカリ水溶液中で加熱還流させてヒドロキシカルボン酸を得た後、それをアクリル酸又はメタクリル酸と脱水反応させて（メタ）アクリレートとしその（メタ）アクリレートを、４位にＲ3基含有のＣＯ基を有するフェノールでＤＣＣとＤＭＡＰの存在下にエステル化する方法や、前記の脱水反応後その（メタ）アクリレートを４位に不斉炭素基を有するフェノールでＤＣＣとＤＭＡＰの存在下にエステル化する方法などがあげられる。従って前記の一般式（ａ）や一般式（ｂ）に属する他のモノマーも、目的の導入基を有する適宜な原料を用いて上記に準じて合成することができる。
【００３１】
なお前記の４位にＲ3基含有のＣＯ基を有するフェノールは、例えば先ずクロロ蟻酸メチルと４−ヒドロキシ安息香酸をアルカリ水溶液中で反応させてカルボン酸とし、それをオキサリルクロリドで酸クロライドとした後、ピリジン／テトラヒドロフラン中でＨ−Ｒ3と反応させてＲ3基を導入し、ついでそれをアンモニア水で処理して保護基を除去する方法などにより、また４位に不斉炭素基を有するフェノールは、例えば４−ヒドロキシベンズアルデヒドと（Ｓ）−（−）−１−フェニルエチルアミンをトルエン中で共沸脱水する方法などにより得ることができる。
【００３２】
上記した共重合体は、その一般式（ｂ）で表わされるモノマー単位の含有率を変えることでコレステリック液晶のピッチを変化させることができ、円偏光二色性を示す波長は当該ピッチで決定される。従って一般式（ｂ）で表わされるモノマー単位の含有率の制御で円偏光二色性を示す波長を調節することができ、可視光域の光に対して円偏光二色性を示す光学素子も容易に得ることができる。
【００３３】
上記した如く主鎖型液晶ポリマーの調製は例えば、成分モノマーをラジカル重合方式やカチオン重合方式やアニオン重合方式等により共重合させる、通例のポリマー合成に準じた適宜な方式で行うことができる。また側鎖型液晶ポリマーの調製も例えば、アクリル酸やメタクリル酸のエステルの如きビニル系主鎖形成用モノマーに必要に応じスペーサ基を介してメソゲン基を導入したモノマーをラジカル重合法等によりポリマー化するモノマー付加重合方式や、ポリオキシメチルシリレンのＳi−Ｈ結合を介し白金系触媒の存在下にビニル置換メソゲンモノマーを付加反応させる方式、主鎖ポリマーに付与した官能基を介し相関移動触媒を用いたエステル化反応によりメソゲン基を導入する方式や、マロン酸の一部に必要に応じスペーサ基を介してメソゲン基を導入したモノマーとジオールとを重縮合反応させる方式などの適宜な方式で行うことができる。
【００３４】
本発明においては前記した主鎖型や側鎖型の液晶ポリマーの調製に際し、架橋関与基含有モノマーを共重合させて分子中に架橋関与基を有する液晶ポリマーとすることもできる。液晶ポリマー中に架橋関与基を含有させることでガラス転移温度、ひいては配向処理温度を低下させることができ、しかもその架橋関与基を介し適宜な架橋剤を介し架橋できて耐熱性を大きく向上させることができる。
【００３５】
架橋関与基含有モノマーとしては、例えば重合に関与する基と架橋関与基とを両端に有するモノマーなどが好ましく用いられる。主鎖型液晶ポリマーは、前記の如くかかるモノマーを共重合させることで得られる。側鎖型液晶ポリマーの場合には、重合に関与する基を有する液晶モノマーと、架橋関与基含有モノマーを共重合させることで得ることができる。
【００３６】
前記の液晶モノマーにおけるメソゲンについては特に限定はない。メソゲンと主鎖骨格を連結するスペーサ部を形成するメチレン単位の数は、０〜１２、就中２〜６が好ましく、末端基はシアノ基やメトキシ基などが好ましい。コレステリック配向性は、末端に不斉炭素を有するキラル成分の導入により付与することができる。
【００３７】
また上記した側鎖型の液晶ポリマーを調製する場合における、架橋関与基含有モノマーは、液晶性を示すか、液晶性を乱さないものが好ましく用いうる。架橋関与基含有モノマーにおける架橋関与基としては、シクロヘキセン環やアクリル基などの不飽和炭化水素結合が好ましく、就中、合成の容易さやモノマー重合時の安定性などの点より、シクロヘキセン環が好ましい。
【００３８】
架橋関与基を有する側鎖と主鎖骨格を連結するスペーサ部を形成するメチレン単位の数は、０〜１２、就中２〜６が好ましい。また液晶モノマーに対する架橋関与基含有モノマーの共重合割合は、液晶性の低下防止などの点より５０モル％以下、就中４０モル％以下、特に３０モル％以下が好ましい。
【００３９】
本発明において用いる液晶ポリマーは、成膜性や膜強度、配向性やその均一性などの点より、重量平均分子量が２千〜１０万、就中２．２千〜８万、特に２．５千〜５万のものが好ましい。なお架橋関与基を有する液晶ポリマーにおいては、主鎖型の場合には主鎖末端又は主鎖中に、側鎖型の場合には主鎖末端、主鎖中、側鎖中又は側鎖末端に架橋関与基を有するものが好ましく、就中、側鎖末端に有するもが好ましい。
【００４０】
上記した架橋型の液晶ポリマーを必要に応じて架橋処理するための架橋剤としては、適宜なものを用いうるが液晶性を示すものが好ましく、また配向処理した液晶ポリマーにおける配向乱れの防止などの点よりは、例えば一般式（Ａ）：Ｒ1−（Ｎ3）ｎ（ただしＲ1は有機基、ｎは１〜５の整数である。）で表される多官能アジド化合物などが好ましく用いられる。就中、式中のｎ（アジド基の数）が２〜４個、特に２個のものが好ましい。さらに架橋処理時の感度等の点よりは、芳香族系多官能アジドなどが好ましい（特願平７−３４５９１２号）。
【００４１】
液晶ポリマーの配向性等も良好な芳香族系多官能アジドとしては、例えば分子中に２〜４個のフェニル基を有し、フェニル基の全部又は一部がパラ位に結合した骨格構造を有するもの、就中、分子中に２個のフェニル基を有してそれがパラ位に結合した骨格構造を有するものなどがあげられる。なおフェニル基がメタ位やオルト位に結合したものは、液晶ポリマーの配向性を低下させる場合がある。
【００４２】
前記芳香族系多官能アジドの具体例としては、２，６−ジ（ｐ−アジドベンザル）シクロヘキサノン、２，６−ジ（ｐ−アジドベンザル）−４−メチルシクロヘキサノン、２，６−ジ（ｐ−アジドベンザル）−４−エチルシクロヘキサノン、４，４'−ジアジドジフェニルメタン、４，４'−ジアジド−２，２'−ジメトキシビフェニル、２，２'−ビス（４−アジドフェノキシフェニル）プロパン、４，４'−ジアジドカルコンなどがあげられる。
【００４３】
液晶ポリマーに対する多官能アジド化合物の使用量は、過少による耐熱性の向上不足（架橋不足）、過多によるアジド化合物の析出や液晶ポリマーの液晶化温度範囲の縮小や配向性の低下などを防止する点より、液晶ポリマー１００重量部あたり、１〜７０重量部、就中５〜５０重量部、特に１０〜３０重量部が好ましい。
【００４４】
多官能アジド化合物を含有する液晶ポリマーの調製は、例えば溶媒を介して液晶ポリマーと多官能アジド化合物を混合することにより行うことができる。その溶媒には液晶ポリマーと多官能アジド化合物を溶解しうる適宜なものを用いることができ、特に限定はない。その例としては、１，１，２，２−テトラクロロエタンやシクロヘキサノン、塩化メチレンやクロロホルム等の単独溶媒や混合溶媒などがあげられる。
【００４５】
光学素子の形成に際しては、光学特性や温度特性の制御等を目的に１種又は２種以上の液晶ポリマーを混合して用いることができる。ちなみに上記した一般式（ａ）と一般式（ｂ）に基づく共重合体からなる液晶ポリマーの２種以上を、その円偏光二色性を示す波長域の異なる組合せで併用することにより、円偏光二色性を示す波長域を調節することができる。また一般式（ａ）又は一般式（ｂ）で表わされるモノマー単位の１種又は２種以上を用いて当該一般式に基づいたホモ型ポリマーを形成し、その一般式（ａ）系のポリマーと一般式（ｂ）系のポリマーを混合する方式にても光学特性や温度特性等を制御することができる。
【００４６】
光学素子の耐久性や、円偏光二色性の場合のピッチ等の配向特性の実用時における温度変化等に対する安定性、ないし無変化性などの点より、好ましく用いうる液晶ポリマーは、ガラス転移温度が４０℃以上、就中６０℃以上、特に８０℃以上のものである。なお用いる液晶ポリマーのガラス転移温度の上限は、上記した光学フィルムの耐熱性に基づいて決定される。
【００４７】
光学フィルムの配向膜上に設けた液晶ポリマーの配向層は、上記した如くその液晶ポリマーのタイプに応じて必要に応じ架橋処理することもできる。配向層の架橋処理は、耐熱性の向上などに有利である。すなわち液晶ポリマーを配向処理する点よりは、ガラス転移温度の低い液晶ポリマーがその処理操作などの点より有利であるが、そのままでは耐熱性不足で実用温度で光学特性が安定しない場合などに液晶ポリマーの配向処理後にその耐熱性を向上させる方法等として架橋処理を利用することができる。
【００４８】
架橋処理は、液晶ポリマーのタイプに応じて光照射方式や加熱方式等の適宜な方式で行うことができ、２種以上の架橋方式を併用することもできる。上記した多官能アジド化合物を用いた場合には、光照射方式と加熱方式のいずれでも架橋処理することができる。その光照射には、紫外線や電子線等の適宜な放射線を用いうるが、液晶ポリマーの変質防止等の点よりは紫外線が好ましい。就中、液晶ポリマーの吸収が少なくてアジド基が分解されやすい波長、特に２００〜４００nmの波長の紫外線が好ましい。光照射に際しては、酸素阻害による影響を回避するため減圧下等で行うことが好ましい。なお加熱処理の場合の加熱温度は、アジド基等の架橋剤の分解温度等に応じ適宜に決定することができる。
【００４９】
また光学フィルムが延伸フィルムの両面に配向膜を有する場合には、表裏で異なる液晶ポリマー層とした光学素子とすることもできるが、かかる光学フィルムでは、当該配向膜を同じ延伸条件で形成することよりそれらの配向性能を均一化しやすく、それにより表裏における液晶ポリマーも均一性よく配向させうる利点がある。かかる利点は、液晶ポリマー配向層の厚膜化や、その場合の支持基材（延伸フィルム）の省略による全体としての薄型化に有利である。
【００５０】
本発明の光学素子は、光学フィルムの片面又は両面に液晶ポリマーの配向層を有する形態や、光学フィルム間に液晶ポリマーの配向層が介在する形態、光学フィルムより液晶ポリマーの配向層を剥がしたフィルム形態などの適宜な形態物として得ることができる。
【００５１】
なお形成する液晶ポリマー配向層の厚さは、使用目的に応じた光学特性などにより適宜に決定しうるが、一般には柔軟性等の点より１００μm以下、就中０．５〜５０μm、特に１〜３０μmとされる。なお光学素子の形成に際しては、液晶ポリマーに安定剤や可塑剤などの無機や有機、あるいは金属類などからなる種々の添加剤を必要に応じて配合することができる。
【００５２】
本発明の光学素子は、液晶ポリマー配向層の光学特性に応じて適宜な目的に用いうる。ちなみに上記した円偏光二色性を示す場合には、入射光を左右の円偏光に分離して透過光及び反射光として供給することより、視野角の広さに優れ、視角変化に対する光学特性の変化が小さくて、斜め方向からも直接観察される直視型等の液晶表示装置などに好ましく用いうる。特に反射層等を介して反射円偏光を再利用することで光の利用効率の向上を図ることができ、大面積化等も容易であることより液晶表示装置等におけるバックライトシステムなどとして好ましく用いうる。
【００５３】
前記において単層の液晶ポリマー配向層では通例、円偏光二色性を示す波長域に限定があり、その限定は通常、約１００nmの波長域に及ぶ広いものであるが、液晶表示装置等に適用する場合などに望まれる可視光の全域には及ばない。かかる場合には、異なる波長の光に対して円偏光二色性を示す液晶ポリマーの配向層を積層することで、円偏光二色性を示す波長域を拡大することができる。
【００５４】
ちなみに、反射円偏光の中心波長が３００〜９００nmの液晶ポリマー配向層を同じ方向の円偏光を反射する組合せで、かつ選択反射の中心波長が異なる、就中それぞれ５０nm以上異なる組合せで用いて、その２〜６種類を積層することで可視光の全域等の広い波長域で円偏光二色性を示す光学素子を形成することができる。なお同じ方向の円偏光を反射するものの組合せとする点は、各層で反射される円偏光の位相状態を揃えて各波長域で異なる偏光状態となることを防止し、反射層等を介して反射円偏光を再利用する場合にその効率の向上を目的とする。
【００５５】
また前記した液晶ポリマー配向層の積層化は、当該波長域拡大のほか、斜め入射光の波長シフトに対処する点などよりも有利である。積層化は、反射円偏光の中心波長が異なる組合せで２層以上とすることができる。積層に際しては、粘着剤などを用いて各界面での表面反射損の低減を図ることが好ましい。
【００５６】
【実施例】
実施例１
厚さ５０μmのトリアセチルセルロースフィルム上に、ポリビニルアルコールの５％水溶液を塗工し、８０℃で５分間乾燥させて厚さ約０．１μmの配向膜変性層を設けた後、その複合フィルムを１７０℃で１．１０倍に一軸延伸して光学フィルムを得た。この光学フィルムの位相差は、５５０nmの波長光に基づいて１８nmであった。
【００５７】
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【００５８】
次に、前記した化学式（ａ１）のモノマー１６．５重量部（４０ミリモル）、化学式（ａ２）のモノマー１７．１重量部（４０ミリモル）、及び化学式（ｂ１）のモノマー９．１８重量部（２０ミリモル）の割合で用いた重量平均分子量が１１５００の液晶ポリマーからなる２０重量％トリクロロエタン溶液を前記光学フィルムの配向膜上にバーコーターにて塗工し、８０℃で５分間乾燥処理した後、１５０℃で５分間加熱配向処理して室温にて放冷し、厚さ２μmの液晶ポリマー配向層を有する光学素子を得た。
【００５９】
前記の光学素子は、その液晶ポリマー層が良好な配向状態を示して、鏡面的に赤黄色光を反射する円偏光二色性を示し、その反射光は波長５６５〜６７５nmの右円偏光であった。なお液晶ポリマーは、ガラス転移温度が１０５℃で、等方相転移温度が２３８℃であり、その間の温度でコレステリック構造を示すものであった。
【００６０】
実施例２
厚さ１００μmのアモルファスポリオレフィン上に、ポリアミクサンの５％溶液を塗工し、８０℃で５分間乾燥させて厚さ約０．１μmの配向膜変性層を設けた後、その複合フィルムを１７０℃で１．１０倍に一軸延伸して得た、５５０nmの波長光に基づく位相差が１０nmの光学フィルムを用いたほかは実施例１に準じて光学素子を得た。この光学素子も、その液晶ポリマー層が良好な配向状態を示して、実施例１と同様の光学特性を示した。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の断面図
【図２】他の実施例の断面図
【符号の説明】
１：光学フィルム
１１：延伸フィルム
１２，１３：配向膜
２，３：液晶ポリマーの配向層
【図１】
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【図２】
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