(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非延伸フィルムと、複屈折の大きいフィルムとの間に、ポリビニルアルコールの水溶液を充填し製膜して非延伸の乾燥膜からなる配向膜とした後、複屈折の大きいフィルムを除去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２】
請求項１において、位相差が３０nm以下の非延伸フィルムと、複屈折率が０．０１１以上の複屈折の大きいフィルムを用いる製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、透明な非延伸フィルムがトリアセチルセルロース系フィルムからなり、複屈折の大きいフィルムがポリエステル系、ポリイミド系、ポリカーボネート系、ポリエーテルスルホン系、ポリスルホン系又はポリアリレート系のポリマーの延伸フィルムからなる製造方法。
【請求項４】
位相差が３０nm以下の非延伸フィルムと複屈折率が０．０１１以上の複屈折の大きいフィルムを用いてなる請求項２又は３に記載の製造方法による光学フィルムにおける前記非延伸フィルム上に密着したポリビニルアルコールの非延伸乾燥膜からなる配向膜の上に、ガラス転移温度が８０℃以上のサーモトロピックな液晶ポリマーの固化膜からなる配向状態の液晶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の製造方法及び当該フィルムを用いた光学素子に関する。
【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膜をラビング処理したものが知られていた。しかしながら、かかるラビング処理膜には、配向効果が不安定で処理条件により配向特性が変化しやすく、また静電気や塵の発生で表面が汚染されやすくその汚染で配向特性が変化しやすい問題点があった。
【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。他方、複屈折による位相差が小さいフィルムでは、分子の配向状態に乏しいため配向層として機能しない。
【０００５】
【発明の技術的課題】
本発明は、ポリマーからなる液晶の場合にもそれを精密に安定して配向させることができ、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、及びその製造方法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非延伸フィルムと、複屈折の大きいフィルムとの間にポリビニルアルコールの水溶液を充填し製膜して非延伸の乾燥膜からなる配向膜とした後、複屈折の大きいフィルムを除去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、並びに位相差が３０nm以下の非延伸フィルムと複屈折率が０．０１１以上の複屈折の大きいフィルムを用いた前記方法による光学フィルムにおける当該非延伸フィルム上に密着したポリビニルアルコールの非延伸乾燥膜からなる配向膜の上に、ガラス転移温度が８０℃以上のサーモトロピックな液晶ポリマーの固化膜からなる配向状態の液晶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、複屈折の大きいフィルムを介してそれに接する側が高度に配向した非延伸乾燥膜からなるポリビニルアルコール層を形成でき、前記フィルムを除去してそのポリビニルアルコール層を露出させることで非延伸の高性能な配向膜として機能させることができる。その結果、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を得ることができ、かつそれを用いて低分子や高分子の液晶を静電気や塵の影響なく精密に安定して配向させることができて、複屈折による位相差の小さい実用性に優れる光学素子を得ることができ、大面積体等の光学素子も容易に効率よく製造することができる。ガラス転移温度が８０℃以上のサーモトロピックな液晶ポリマーからなる液晶層を有する光学素子では、前記に加えて耐久性や、実用時の温度変化等に対する配向特性の安定性ないし無変化性にも優れている。
【０００８】
【発明の実施形態】
本発明の製造方法による光学フィルムは、複屈折による位相差が小さい透明な非延伸フィルムの上に、ポリビニルアルコールからなる非延伸の配向膜を有する液晶配向用のものである。その例を図１に示した。１が光学フィルムで、１１がその非延伸フィルム、１２がその配向膜である。
【０００９】
光学フィルムの製造は、図２に例示の如く複屈折による位相差が小さい透明な非延伸フィルム１１と、複屈折の大きいフィルム２との間に、ポリビニルアルコールの水溶液を充填して製膜１２し非延伸の乾燥膜からなる配向膜とした後、複屈折の大きいフィルム２を除去する方法により行うことができる。
【００１０】
非延伸フィルムは、ポリビニルアルコールの製膜層、従って配向膜の支持層として機能し、形成する配向膜の薄型化を可能とする。非延伸フィルムとしては、複屈折による位相差が小さいフィルムを得ることを目的に、例えば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、変性アクリル系等の適宜なポリマーを用いて流延製膜方式などの適宜な方式で位相差の小さいフィルムとして形成することができる。
【００１１】
複屈折の大きいフィルムは、その分子配向に基づいてポリビニルアルコールの製膜層の表面層を配向させ、それにより配向膜としての機能が付与される。従って複屈折の大きいフィルムにおける分子配向状態、就中ポリビニルアルコールの製膜層が接触することとなる表面層の分子配向状態は、均一性に優れるほど好ましい。これにより、液晶をより高度な状態に配向させることができる。
【００１２】
複屈折の大きいフィルムは、例えばポリエステル系やポリイミド系、ポリカーボネート系やポリエーテルスルホン系、ポリスルホン系やポリアリレート系などの適宜なポリマーで形成されていてよい。就中、延伸処理により分子が配向した状態のフィルム、特に高度に分子配向した状態のフィルムを形成しうるポリマーが好ましく用いうる。前記の延伸処理は、一軸や二軸等の適宜な方式で行うことができ、その延伸条件も分子の配向特性などに応じて適宜に決定することができる。
【００１３】
本発明において好ましく用いうる非延伸フィルムは、複屈折による位相差が３０nm以下、就中２０nm以下のものである。また、好ましく用いうる複屈折の大きいフィルムは、その複屈折率が０．０１１以上、就中０．０１５以上のものである。
【００１４】
非延伸フィルムと複屈折の大きいフィルムとの間に充填するポリビニルアルコールは、水溶液の状態で用いられる。これにより、非延伸フィルムと複屈折の大きいフィルムの位相差や配向状態等の光学特性を変化させずにポリビニルアルコールの充填層を乾燥して製膜化でき、またその製膜層の非延伸フィルムとの密着、かつ複屈折の大きいフィルムと接触する側の配向化を達成することができる。
【００１５】
水溶液におけるポリビニルアルコールの濃度は、得られる配向膜の厚さが複屈折による位相差の抑制などの点より０．０１〜２μm、就中０．０３〜１μm、特に０．０５〜０．５μmが好ましいことから、薄膜形成が容易な７０重量％以下、就中０．１〜５０重量％、特に１〜２５重量％が好ましい。
【００１６】
光学フィルムは、剥離方式等の適宜な方式でポリビニルアルコールの製膜層より、複屈折の大きいフィルムを除去することにより得ることができる。なおかかる製膜層、従って配向膜を支持する非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が好ましいが、これに限定されない。なお配向膜を設けた状態における光学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小さいほど好ましく、就中５０nm以下、特に３０nm以下、更には２０nm以下が好ましい。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非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、図３に例示の如く光学フィルム１における配向膜１２の上に配向状態の液晶層３を設けることにより得ることができる。用いる液晶は、低分子体や高分子体など任意であり、従って液晶層の配向状態も、例えばコレステリック系やネマチック系、ツイストネマチック系やスメクチック系などの如く任意である。本発明による好ましい光学素子は、位相差が３０nm以下の非延伸フィルムと複屈折率が０．０１１以上の複屈折の大きいフィルムを用いて製造した光学フィルムにおける当該非延伸フィルム上に密着したポリビニルアルコールの非延伸乾燥膜からなる配向膜の上に、ガラス転移温度が８０℃以上のサーモトロピックな液晶ポリマーの固化膜からなる配向状態の液晶層を有するものである。
【００１８】
液晶層の形成は、液状の液晶を配向膜上に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、それを必要に応じ加熱処理して液晶を配向させて冷却することにより行うことができる。その際、用いる液晶が低分子体の如く流動性である場合には、非延伸フィルム等の基材を利用したセル形態などの封止形態とすることが必要である。
【００１９】
一方、用いる液晶が液晶ポリマーの如く固体状のものである場合には、配向膜の上に液晶膜として形成することが可能である。ちなみに液晶ポリマーでは、その液状化物を配向膜上に展開し、それを加熱処理して液晶ポリマーを配向させたのち冷却させて固化膜からなる液晶層を形成することができる。
【００２０】
前記した液晶ポリマーの液状化は、例えば溶媒による溶液として行うことができ、その場合には必要に応じ乾燥処理して固化させたのち加熱配向処理する方式などにより目的の液晶層とすることができる。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。
【００２１】
また液晶ポリマーの液状化は、加熱溶融物などとして行うこともできる。その場合には、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目的の液晶層とすることができる。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。
【００２２】
前記において、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。
【００２３】
また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上記した如く特に限定はなく、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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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）。
【００３１】
一般式（ａ）：
0003720923.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）：
0003720923.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
0003720923.tif 000004
Ｒ4は
0003720923.tif 000005
であり、Ｒ5は下記のものである。）
0003720923.tif 000006
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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）。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
また光学フィルムが非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、支持基材（非延伸フィルム）の省略による全体としての薄型化に有利である。
【００５３】
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の配向層を有する形態や、光学フィルム間に液晶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。
【００５４】
なお形成する液晶配向層の厚さは、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。
【００５５】
本発明の光学素子は、液晶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。
【００５６】
前記において単層の液晶配向層では通例、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場合もあるが、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。
【００５７】
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。
【００５８】
また前記した液晶配向層の積層化は、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。液晶配向層の積層に際しては、粘着剤等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。
【００５９】
【実施例】
キャスト方式で得た厚さ５０μmのトリアセチルセルロースフィルムと、ポリエチレンテレフタレートからなる厚さ３８μmの延伸フィルムを重ね合わせてその間に、ポリビニルアルコールの５重量％水溶液を充填し、８０℃で５分間乾燥させて室温にて放冷したのち当該延伸フィルムを剥離除去し、トリアセチルセルロースフィルムに厚さ約０．１μmの製膜層からなる配向膜が密着した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。
【００６０】
次に、下記の化学式（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のコレステリック型の液晶ポリマーからなる３０重量％シクロヘキサノ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。
【００６１】
0003720923.tif 000007
【００６２】
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。
【図面の簡単な説明】
【図１】光学フィルム例の断面図
【図２】製造工程例の説明断面図
【図３】光学素子例の断面図
【符号の説明】
１：光学フィルム
１１：延伸フィルム
１２：配向膜（製膜層）
２：複屈折の大きいフィルム
３：液晶ポリマーの配向層
【図１】
0003720923.tif 000008
【図２】
0003720923.tif 000009
【図３】
0003720923.tif 000010