專利名稱：光學(xué)元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及加熱時(shí)各種特性穩(wěn)定的耐熱性光學(xué)元件。
背景技術(shù)：
一直以來(lái)，用于圖像顯示裝置等的相位差膜和圓偏振光控制光學(xué)元件等光學(xué)元件，會(huì)有例如被裝入液晶顯示裝置等圖像顯示裝置中使用的情況。制造這樣的圖像顯示裝置時(shí)，有時(shí)需要加熱到200℃以上，例如進(jìn)行取向膜所用的聚酰亞胺膜的制膜和透明電極ITO膜的制膜的場(chǎng)合；另外用于車內(nèi)使用的顯示器時(shí)，由于陽(yáng)光照射使溫度上升，有時(shí)會(huì)加熱到100℃以上。因而，因裝配的順序和使用的場(chǎng)所不同，這些液晶顯示裝置等圖像顯示裝置中所用的上述相位差膜等光學(xué)元件也會(huì)被加熱到100℃以上，有些場(chǎng)合也可能被加熱到200℃以上。
另一方面，近年來(lái)有人提出通過(guò)使聚合性液晶材料聚合來(lái)獲得光學(xué)元件，例如特開(kāi)2001-100045號(hào)公報(bào)和特表平10-508882號(hào)公報(bào)等所記載的提案。這樣的光學(xué)元件具有通過(guò)聚合使液晶所具有的特性固定，作為膜來(lái)使用的優(yōu)點(diǎn)，因此可望在各種用途上得到應(yīng)用。
關(guān)于這些相位差膜等光學(xué)元件，在特開(kāi)平5-2109號(hào)公報(bào)中公開(kāi)了耐熱性能優(yōu)異的延伸相位差膜，另外在特開(kāi)平5-142510號(hào)公報(bào)中公開(kāi)了耐熱性能優(yōu)異的由熱聚合高分子組成的光學(xué)元件。還在特開(kāi)2001-1336328號(hào)公報(bào)中，公開(kāi)了由含有耐熱性能優(yōu)異的高分子液晶和交聯(lián)性物質(zhì)的液晶材料構(gòu)成的偏振光衍射膜。
但是，使這樣的聚合性液晶材料聚合而得到的光學(xué)元件，在加熱時(shí)例如為具有膽甾相規(guī)律性的膽甾層時(shí)，會(huì)產(chǎn)生中心反射波長(zhǎng)偏移的問(wèn)題。從而，如上所述，在裝配到液晶顯示裝置等圖像顯示裝置中使用時(shí)，出現(xiàn)只能使用未加熱部位的問(wèn)題。
另外，延伸相位差膜在80℃以上、尤其在100℃以上時(shí)，由于相位差量發(fā)生變化，在用于車載LCD等的場(chǎng)合，存在顯示不勻的問(wèn)題。
發(fā)明的公開(kāi)本發(fā)明鑒于上述問(wèn)題而產(chǎn)生，其主要目的在于提供由即使面對(duì)圖像顯示裝置等光學(xué)設(shè)備的制造過(guò)程中的加熱、各種光學(xué)特性仍穩(wěn)定的聚合性液晶材料經(jīng)固化而形成的光學(xué)元件。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的光學(xué)元件中包含襯底材料和在上述襯底材料上由具有預(yù)定的液晶規(guī)律性的聚合性液晶材料固化而形成的光學(xué)功能層，其特征在于所述光學(xué)元件在預(yù)定的溫度下進(jìn)行熱處理，設(shè)所述熱處理后的上述光學(xué)功能層的膜厚為A，所述光學(xué)元件再次以所述熱處理的溫度加熱60分鐘后的所述光學(xué)功能層的膜厚為B，則以(A-B)/A定義的所述光學(xué)功能層的膜厚減少率不大于5％。這樣，如果以與熱處理溫度相同的溫度加熱60分鐘時(shí)的膜厚減少率在上述范圍內(nèi)，則可以使例如光學(xué)元件作為相位差板使用時(shí)的相差值、光學(xué)元件作為圓偏振光控制光學(xué)元件時(shí)的中心反射波長(zhǎng)的變化達(dá)到最小限度，從而，在被裝配到各種圖像顯示裝置中使用時(shí)，光學(xué)元件的性能變化達(dá)到最小限度。
另外，作為本發(fā)明的一個(gè)方面，上述聚合性液晶材料最好含有光聚合引發(fā)劑。這是由于為了使聚合性液晶材料通過(guò)例如紫外線等進(jìn)行固化，最好含有促進(jìn)聚合的光聚合引發(fā)劑。并且，含有光聚合引發(fā)劑的聚合性液晶材料固化而成的光學(xué)功能層，可有效地發(fā)揮本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。
另外，所述襯底材料最好是具有取向能力的基體材料。如果可在具有取向能力的基體材料上形成光學(xué)功能層并原樣地直接使用，則無(wú)需特別進(jìn)行復(fù)制工序，這對(duì)工藝有利。
作為本發(fā)明的另一形態(tài)的光學(xué)元件是包含襯底材料和有相位差層的相位差層疊層體，該相位差層由具有向列相規(guī)律性或近晶相規(guī)律性或膽甾相規(guī)律性的聚合性液晶材料在上述襯底材料上固化而成；其特征在于所述相位差層疊層體在預(yù)定溫度下進(jìn)行熱處理，所述熱處理后的所述相位差層的相差值為Ra，所述相位差層疊層體再次用所述熱處理溫度加熱60分鐘后的所述相位層的相差值為Rb時(shí)，以(Ra-Rb)/Ra定義的所述相位差層的相差值減少率不大于5％。裝配到各種圖像顯示裝置內(nèi)使用時(shí)，如果加熱引起的相差值的變動(dòng)在該程度，則可以不發(fā)生問(wèn)題地使用。
另外，在本發(fā)明的形態(tài)中，所述聚合性液晶材料最好含有光聚合引發(fā)劑和聚合性液晶單體，特別是，具所述膽甾相規(guī)律性的聚合性液晶材料最好含有光聚合引發(fā)劑、聚合性液晶單體、聚合性手性劑。相差值是與相位差層的膜厚相關(guān)的值，推測(cè)該值與加熱引起的相位差層膜厚的變化與光聚合引發(fā)劑的殘?jiān)坑嘘P(guān)。從而，聚合性液晶材料中含有光聚合引發(fā)劑時(shí)，更可以充分發(fā)揮本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。
另外，所述襯底材料最好是具有取向能力的基體材料，如果可在具有取向能力的基體材料上形成相位差層并原樣地直接作為相位差層疊層體使用，則無(wú)需特別進(jìn)行復(fù)制工序，這對(duì)工藝有利。
本發(fā)明的另一方面的圓偏振光控制光學(xué)元件，包含襯底材料和在所述襯底材料上由具有膽甾相規(guī)律性的聚合性液晶材料固化而成的膽甾層，其特征在于所述圓偏振光控制光學(xué)元件在預(yù)定溫度下進(jìn)行熱處理，如設(shè)所述熱處理后的所述膽甾層的中心反射波長(zhǎng)為λa，所述圓偏振光控制光學(xué)元件再次用所述熱處理溫度加熱60分鐘后的所述膽甾層的中心反射波長(zhǎng)為λb，則以|λa-λb|/λa定義的所述中心波長(zhǎng)的變化率不大于5％。例如作為濾色片等裝配到圖像顯示裝置內(nèi)使用時(shí)，如果加熱引起的中心反射波長(zhǎng)的變動(dòng)在該范圍內(nèi)，則使用中可以不發(fā)生問(wèn)題。
作為本發(fā)明的一個(gè)形態(tài)，所述聚合性液晶材料中最好含有光聚合引發(fā)劑、聚合性液晶單體和聚合性手性劑。膽甾層的中心反射波長(zhǎng)與螺距相關(guān)，但隨著膜厚的變化螺距也變化。從而，基于與所述情況相同的理由，最好含有光聚合引發(fā)劑。
另外，所述襯底材料最好是具有取向能力的基體材料。如果在具有取向能力的基體材料上形成膽甾層并可直接作為圓偏振光控制光學(xué)元件使用，則無(wú)需特別進(jìn)行復(fù)制工序，這對(duì)工藝有利。
作為本發(fā)明的另一形態(tài)，提供了光學(xué)元件的熱處理方法，其特征在于對(duì)于包含襯底材料和在所述襯底材料上由具有預(yù)定的液晶規(guī)律性的聚合性液晶材料固化而成的光學(xué)功能層的光學(xué)元件，通過(guò)以預(yù)定溫度進(jìn)行熱處理，使光學(xué)元件具耐熱性。通過(guò)在上述范圍內(nèi)進(jìn)行熱處理，可以預(yù)先將加熱時(shí)光學(xué)功能層內(nèi)會(huì)被除去的成分除去。還可以提高聚合性液晶材料的聚合度(立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu))。因此，即使之后進(jìn)行加熱，即在圖像顯示裝置等制造過(guò)程中進(jìn)行加熱，也可以防止膜厚的變化及其相關(guān)的特性的變化，使光學(xué)功能層具有熱穩(wěn)定性。
作為本發(fā)明的另一形態(tài)的熱處理方法的特征是對(duì)包含基體材料和在所述基體材料上由具有預(yù)定的液晶規(guī)律性的聚合性液晶材料固化而成的光學(xué)功能層的光學(xué)元件，通過(guò)用高于該聚合性液晶材料在聚合前的各向同性層的溫度進(jìn)行熱處理，使光學(xué)元件具耐熱性。這樣，通過(guò)用高于該聚合性液晶材料在聚合前的各向同性層的溫度進(jìn)行熱處理，可以使該光學(xué)元件中未完全聚合的(未交聯(lián))分子轉(zhuǎn)到更穩(wěn)定的狀態(tài)，因此即使在圖像顯示裝置等制造過(guò)程中進(jìn)行加熱，也可以防止膜厚的變化及其相關(guān)的特性的變化，可以使光學(xué)功能層具有熱穩(wěn)定性。
作為本發(fā)明的熱處理方法，最好以10分鐘～60分鐘的時(shí)間進(jìn)行所述熱處理。通過(guò)以該范圍的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行熱處理，可以得到熱穩(wěn)定性更優(yōu)異的光學(xué)功能層。
另外，所述聚合性液晶材料最好含有光聚合引發(fā)劑。據(jù)認(rèn)為，這是由于進(jìn)行上述加熱時(shí)的膜厚的變化，可能與上述的存在于膜內(nèi)的光聚合引發(fā)劑的殘?jiān)嘘P(guān)。
另外，所述光聚合引發(fā)劑的含量最好為不低于1％的質(zhì)量。這是因?yàn)楹性摮潭鹊牧康墓饩酆弦l(fā)劑時(shí)，更可以充分發(fā)揮本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。
另外，所述熱處理的溫度最好在從用于光學(xué)設(shè)備的制造工序中時(shí)對(duì)所述光學(xué)功能層施加的溫度，到比該溫度高10℃的溫度范圍內(nèi)。這是因?yàn)槔绻鈱W(xué)元件用于液晶顯示裝置時(shí)，通過(guò)預(yù)先用從制造液晶顯示裝置時(shí)對(duì)該光學(xué)元件施加的溫度，到比該溫度高10℃的溫度進(jìn)行加熱，來(lái)除去可由加熱除去的成分，從而在后續(xù)制造過(guò)程中加熱時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)膜厚減少等的問(wèn)題。
另外，最好這樣所述光學(xué)功能層是相位差層，所述聚合性液晶材料含有聚合性液晶單體，且所述液晶規(guī)律性為向列相規(guī)律性、近晶相規(guī)律性或膽甾相規(guī)律性。這樣，如果光學(xué)元件是相位層疊層體時(shí)，通過(guò)預(yù)先實(shí)施熱處理，可以使相差值的變化為最小。所述液晶規(guī)律性如果是膽甾相規(guī)律性，則所述聚合性液晶材料必須含有手性劑。
另外，本發(fā)明的上述形態(tài)也可以這樣所述光學(xué)功能層為膽甾層，所述聚合性液晶材料含有聚合性液晶單體和聚合性手性劑，且所述液晶規(guī)律性為膽甾相規(guī)律性。這樣，如果光學(xué)元件是圓偏振光控制光學(xué)元件時(shí)，可以通過(guò)預(yù)先實(shí)施熱處理，使反射中心波長(zhǎng)因加熱而引起的變化為最小。
并且，所述聚合性液晶材料可以是含有聚合性液晶單體的材料，該聚合性液晶單體分子的兩個(gè)末端有聚合性官能團(tuán)。
另外，所述聚合性液晶材料可以是含有聚合性液晶單體和聚合性手性劑的材料，該聚合性手性劑分子的兩個(gè)末端有聚合性官能團(tuán)。這樣，如果在聚合性液晶單體分子的兩個(gè)末端具有聚合性官能團(tuán)，則相鄰的該單體分子的兩端會(huì)聚合(交聯(lián))為立體網(wǎng)織結(jié)構(gòu)，可獲得具有更高耐熱性的光學(xué)元件。
附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明

圖1是表示本發(fā)明的光學(xué)元件的制造方法的一部分的工序圖。圖中，1表示透明基體材料，2表示取向膜，3表示基體材料。
圖2是表示本發(fā)明的光學(xué)元件的制造方法的一部分的工序圖。圖中，4表示液晶層。
圖3是表示本發(fā)明的光學(xué)元件的制造方法的一部分的工序圖。圖中，5表示紫外線照射。
圖4是表示本發(fā)明的光學(xué)元件的制造方法的一部分的工序圖。圖中，6表示光學(xué)功能層。
圖5是表示本發(fā)明的光學(xué)元件的制造方法的一部分的工序圖。圖中，7表示熱量，8表示光學(xué)元件。
圖6是表示本發(fā)明的光學(xué)元件的制造方法的一部分的工序圖。
本發(fā)明的最佳實(shí)施方式下面對(duì)本發(fā)明的光學(xué)元件進(jìn)行說(shuō)明，然后對(duì)用于獲得本發(fā)明的光學(xué)元件的熱處理方法進(jìn)行說(shuō)明。
本發(fā)明的光學(xué)元件包含襯底材料，以及在所述襯底材料上由具有預(yù)定的液晶規(guī)律性的聚合性液晶材料固化而成的光學(xué)功能層；其特征在于所述光學(xué)元件按照預(yù)定溫度進(jìn)行熱處理，如設(shè)所述熱處理后的所述光學(xué)功能層的膜厚為A，所述光學(xué)元件再次以所述熱處理的溫度加熱60分鐘后的所述光學(xué)功能層的膜厚為B時(shí)，則以(A-B)/A定義的所述光學(xué)功能層的膜厚減少率不大于5％。
本發(fā)明中，如上所述，再次以與熱處理溫度相同的溫度加熱60分鐘時(shí)，如果光學(xué)功能層的膜厚因加熱引起的減少率在所述范圍內(nèi)，則可以防止因膜厚的變動(dòng)而產(chǎn)生的各種光學(xué)特性的變化，可以將本發(fā)明的光學(xué)元件應(yīng)用于加熱可能性高的制造工序中，從而可以在各種用途上得到應(yīng)用。如下述說(shuō)明，使用高分子延伸膜等作為基體材料時(shí)，由于該熱處理溫度必須比基體材料軟化(變形)的溫度低，因此，在這里預(yù)定的熱處理溫度通常為80～120℃左右。而當(dāng)使用玻璃基板等作為基體材料的場(chǎng)合，即使比基體材料變形的溫度低的溫度，基體材料上形成的光學(xué)功能層也會(huì)發(fā)生熱分解，因此通常的熱處理溫度為180℃～240℃左右。
通過(guò)加熱，本發(fā)明的光學(xué)元件中的光學(xué)功能層的膜厚的減少率變小，據(jù)推測(cè)可能是由于下述的原因。
即，采用傳統(tǒng)的聚合性液晶材料的光學(xué)元件，是聚合性液晶材料在具有預(yù)定的液晶結(jié)構(gòu)的狀態(tài)下聚合而固定化后被使用的。在該聚合性液晶材料聚合而成的高分子狀態(tài)，除了具有該液晶結(jié)構(gòu)的高分子之外，還可能存在例如光聚合引發(fā)劑的殘?jiān)蚬饩酆弦l(fā)劑引起的生成物等進(jìn)行聚合反應(yīng)時(shí)生成的雜質(zhì)和光聚合引發(fā)劑的殘?jiān)?。這樣的雜質(zhì)并不與單體等聚合而成的高分子主鏈化學(xué)結(jié)合，因此聚合后加熱時(shí)，從光學(xué)功能層中脫出的可能性很大。這樣，加熱時(shí)光學(xué)功能層內(nèi)的物質(zhì)如果被除去，當(dāng)然該光學(xué)功能層的膜厚會(huì)減少。
如后所述，本發(fā)明中，通過(guò)預(yù)先用預(yù)定的溫度加熱光學(xué)功能層，將存在于光學(xué)功能層的雜質(zhì)預(yù)先除去，即可得到具有預(yù)先除去了雜質(zhì)的光學(xué)功能層的光學(xué)元件，從而，之后即使有加熱的情況，也可以使膜厚的減少控制在不會(huì)發(fā)生問(wèn)題的范圍。
本發(fā)明的光學(xué)元件通過(guò)加熱抑制膜厚的減少，從而起到下述的作用與效果。
即，例如光學(xué)功能層為相位差層時(shí)，光學(xué)功能層的膜厚是與相差值有關(guān)的值；另一方面，本發(fā)明的光學(xué)元件作為圓偏振光控制光學(xué)元件使用，光學(xué)功能層是膽甾層時(shí)(本發(fā)明中，將內(nèi)部具有膽甾相規(guī)律性的液晶材料被固定化后的層作為膽甾層。)，該膽甾層的中心反射波長(zhǎng)與膜厚(螺距)有關(guān)，隨著膜厚的變化，螺距也變化。
由于加熱使光學(xué)功能層的膜厚減少很多時(shí)，這些重要的光學(xué)特性會(huì)發(fā)生大幅變動(dòng)。將這樣的元件用于圖像顯示裝置時(shí)，無(wú)法獲得期待的光學(xué)特性，使用變得困難。本發(fā)明的光學(xué)元件中，由于加熱引起的膜厚的減少率在所述范圍內(nèi)，因而可以大幅降低所述光學(xué)元件的光學(xué)特性因加熱而引起的變動(dòng)，在制造工藝中，即使應(yīng)用于加熱可能性高的圖像顯示裝置等中，也足可以起到應(yīng)用的效果。
下面對(duì)這樣的光學(xué)元件的各個(gè)要素進(jìn)行說(shuō)明。
1、襯底材料本發(fā)明中所說(shuō)的襯底材料，是具有取向能力的基體材料，或者當(dāng)光學(xué)功能層通過(guò)復(fù)制工序復(fù)制時(shí)被復(fù)制的材料。
本發(fā)明的光學(xué)元件中有在具有取向能力的基體材料上由具有預(yù)定的液晶規(guī)律性的聚合性液晶材料固化而成的光學(xué)功能層。
作為這種具有取向能力的基體材料，例如可以包括基體材料本身具有取向能力的情況和在透明基板上形成取向膜而成為具有取向能力的基體材料的情況。下面，將所述情況分別作為實(shí)施例1和實(shí)施例2進(jìn)行說(shuō)明。
(1)實(shí)施例1本實(shí)施例是基體材料本身具有取向能力的實(shí)施方案，具體地，例如可以是基體材料為延伸膜的情況。通過(guò)使用延伸膜，可以使液晶材料沿著延伸方向取向。基體材料的準(zhǔn)備只是準(zhǔn)備好延伸膜即可，因此具有工藝上極為方便的優(yōu)點(diǎn)。這樣的延伸膜可以使用市售的延伸膜，也可以根據(jù)需要形成各種材料的延伸膜。
具體地，可以例舉聚碳酸酯類高分子；聚丙烯酯和聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯等聚酯類高分子；聚酰亞胺類高分子；聚砜類高分子；聚醚砜類高分子；聚苯乙烯類高分子；聚乙烯和聚丙烯等聚烯類高分子；聚乙烯醇類高分子；醋酸纖維類高分子；聚氯乙烯類高分子；聚甲基丙烯酸酯類高分子等由熱可塑性聚合體等構(gòu)成的膜，以及由液晶聚合物構(gòu)成的膜等。
本發(fā)明中，其中的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜由于延伸倍率的范圍廣且容易得到，因而可優(yōu)選使用。
作為本發(fā)明所使用的延伸膜的延伸率，只要是可以發(fā)揮取向能力的延伸率即可，并無(wú)特別限定。因此，即使是二軸延伸膜，只要二軸間延伸率不同即可使用。
上述延伸率因使用的材料不同而有很大的不同，并無(wú)特別限定，通?？梢允褂?50％～300％左右的膜，最好使用200％～250％的膜。
(2)實(shí)施例2實(shí)施例2是由透明基板和在透明基板上形成的取向膜構(gòu)成所述具有取向能力的基體材料的實(shí)施方案。
本實(shí)施例中，具有可以通過(guò)選擇取向膜來(lái)選擇較寬范圍的取向方向的優(yōu)點(diǎn)。另外，通過(guò)選擇涂敷于透明基板上的取向膜形成涂敷液的種類，可以實(shí)現(xiàn)各種取向方向，且可進(jìn)行更有效的取向。
本實(shí)施例中使用的取向膜，可以適當(dāng)?shù)厥褂猛ǔＲ壕э@示裝置等中使用的取向膜，通常適合使用將聚酰亞胺類和聚乙烯醇類的取向膜進(jìn)行摩擦處理的膜。另外，也可以使用光取向膜。
另外，作為本實(shí)施例所使用的透明基板，只要是由透明材料形成的即可，并無(wú)特別限定，例如可以使用石英玻璃、派熱克斯(注冊(cè)商標(biāo))耐熱玻璃、合成石英板等無(wú)可撓性的透明的剛性材料，或透明樹(shù)脂膜、光學(xué)用樹(shù)脂板等具有可撓性的透明柔性材料。
作為本發(fā)明中使用的被復(fù)制材料，可根據(jù)光學(xué)元件的用途適當(dāng)選擇，因?yàn)槭枪鈱W(xué)元件，通常適合使用透明的材料，即透明基板。
該透明基板與所述“具有取向能力的基體材料”欄中說(shuō)明的相同，在此省略其說(shuō)明。
2、光學(xué)功能層本發(fā)明的光學(xué)元件中，包含在上述基體材料上由具有預(yù)定的液晶規(guī)律性的聚合性液晶材料固化而成的光學(xué)功能層。這種光學(xué)功能層，由具有液晶規(guī)律性的高分子構(gòu)成的聚合性液晶材料形成。除此之外，有時(shí)也含有后述的液晶層形成用涂敷液中包含的光聚合引發(fā)劑等添加劑的殘?jiān)?。下面，?duì)此進(jìn)行說(shuō)明。
本發(fā)明中使用的聚合性液晶材料，可以是聚合性液晶單體、聚合性液晶低聚體和聚合性液晶高分子。這樣的聚合性液晶材料通常使用其自身具有向列相規(guī)律性或近晶相規(guī)律性的材料，但并無(wú)特別限定，聚合性液晶材料也可以是具有膽甾相規(guī)律性的材料。為了產(chǎn)生該膽甾相規(guī)律性，當(dāng)所述聚合性液晶材料自身呈現(xiàn)向列相規(guī)律性或近晶相規(guī)律性時(shí)，還可以使用聚合性手性劑。下面分別進(jìn)行說(shuō)明。
(1)聚合性液晶材料本發(fā)明中使用的聚合性液晶材料，可以有如上所述的聚合性液晶單體、聚合性液晶低聚體和聚合性液晶高分子等。只是由這樣的聚合性液晶材料形成液晶規(guī)律性時(shí)，只要是可形成具有向列相規(guī)律性、近晶相規(guī)律性或膽甾相規(guī)律性的液晶規(guī)律性的聚合性液晶材料即可，并無(wú)特別限定，但從獲得耐熱性好的光學(xué)元件的角度看，最好其分子的兩個(gè)末端有聚合性官能團(tuán)。
作為這樣的聚合性液晶材料的一例，可以有下述通式(1)表示的化合物(I)和如下所示化合物。作為化合物(I)，可以混合使用通式(1)所包含的化合物中的兩種。
作為聚合性液晶材料，也可以將通式(1)中所包含的化合物或如下所示化合物中的兩種以上加以混合來(lái)使用。

在表示化合物(I)的通式(1)中，R1和R2分別表示氫原子或甲基，X最好是氯原子或甲基。另外，為使液晶得以表達(dá)，表示化合物(I)的間隔基團(tuán)的亞烷基的鏈長(zhǎng)的a和b最好是2～9的范圍。
上述例子中給出了聚合性液晶單體，本發(fā)明中，也可以使用聚合性液晶低聚體和聚合性液晶高分子等。作為這樣的聚合性液晶低聚體和聚合性液晶高分子，可以適當(dāng)?shù)剡x擇使用迄今已公開(kāi)的材料。
(2)手性劑本發(fā)明中，當(dāng)所述光學(xué)元件為圓偏振光控制光學(xué)元件，即光學(xué)功能層是膽甾層，且聚合性液晶材料呈現(xiàn)向列相規(guī)律性或近晶相規(guī)律性時(shí)，需要在所述聚合性液晶材料中添加手性劑。
本發(fā)明所使用的聚合性手性劑是指具有光學(xué)激活部位的、分子量為1500以下的低分子化合物。使用手性劑的主要目的是在化合物(I)所表達(dá)的正的單軸向列相規(guī)律性中誘發(fā)螺距。只要是可以達(dá)到所述目的，并使化合物(I)和所述化合物在溶液狀態(tài)或熔融狀態(tài)相溶，對(duì)可獲得所述向列相規(guī)律性的聚合性液晶材料的液晶性沒(méi)有損害，并可誘發(fā)希望的螺距的化合物即可，對(duì)如下所示作為手性劑的低分子化合物的種類并無(wú)特別限定，但出于獲得耐熱性好的元件的考慮，分子的兩個(gè)末端最好有聚合性官能團(tuán)。為了在液晶中誘發(fā)螺距而使用的手性劑，其分子中必須至少具有某種手征性。本發(fā)明的液晶性組合物中含有并具有光學(xué)激活部位的手性劑中，最好是誘發(fā)螺距效果大的手性劑，具體而言，最好使用如通式(2)、(3)或(4)所表示的、分子內(nèi)具有不對(duì)稱軸的低分子化合物(II)。


在表示手性劑(II)的通式(2)、(3)或(4)中，R4表示氫原子或甲基。Y為以上給出的式(i)～(xxiv)的任意一個(gè)，其中，最好是式(i)、(ii)、(iii)、(v)和(vii)中的任意一個(gè)。另外，表示亞烷基鏈長(zhǎng)的c和d最好為2～9的范圍。c和d如果小于2或在10以上，則難以表達(dá)液晶性。
對(duì)于本發(fā)明的聚合性液晶材料中混合的手性劑的量，可基于螺距誘發(fā)能力以及最終獲得的圓偏振光控制光學(xué)元件的膽甾性的考慮來(lái)確定最恰當(dāng)值。具體而言，該值因所用的聚合性液晶材料不同會(huì)有很大差異，但對(duì)于每合計(jì)量100質(zhì)量部分的聚合性液晶材料，可在1～20質(zhì)量部分的范圍內(nèi)選擇。該混合量比所述范圍小時(shí)，可能會(huì)無(wú)法使液晶材料具有足夠的膽甾性，而當(dāng)超出所述范圍時(shí)，會(huì)阻礙分子的取向，可能會(huì)在通過(guò)激活輻射束固化時(shí)帶來(lái)不良影響。
本發(fā)明中，這樣的手性劑無(wú)需特別具有聚合性。但是，考慮到所獲得的光學(xué)功能層的穩(wěn)定性，最好使用可與所述聚合性液晶材料聚合并使膽甾相規(guī)律性固定的聚合性手性劑。從獲得耐熱性好的光學(xué)元件的角度考慮，分子的兩個(gè)末端最好有聚合性官能團(tuán)。
本發(fā)明中，最好向所述聚合性液晶材料中添加光聚合引發(fā)劑。例如，通過(guò)電子射線使聚合性液晶材料聚合時(shí)，雖然有時(shí)無(wú)需光聚合引發(fā)劑，但一般在用例如紫外線照射進(jìn)行固化時(shí)，通常用光聚合引發(fā)劑來(lái)促進(jìn)光聚合。
除光聚合引發(fā)劑外，只要無(wú)損本發(fā)明之目的，還可以添加增感劑。
作為這樣的光聚合引發(fā)劑，一般可以在0.5～10％重量的范圍內(nèi)，向本發(fā)明的聚合性液晶材料中加入添加量。
3、液晶規(guī)律性本發(fā)明中，采用由具有預(yù)定的液晶規(guī)律性的上述聚合性液晶材料固化而成的光學(xué)功能層。
這里，該液晶規(guī)律性是指向列相規(guī)律性、近晶相規(guī)律性和膽甾相規(guī)律性。光學(xué)元件是相位差層疊層體時(shí)，所述光學(xué)功能層具有向列相規(guī)律性或近晶相規(guī)律性。另一方面，光學(xué)元件是圓偏振光控制光學(xué)元件時(shí)，所述光學(xué)功能層具有膽甾相規(guī)律性。
所述規(guī)律性基本上是由使用的聚合性液晶材料本身呈現(xiàn)的液晶規(guī)律性以及有是否使用了手性劑而決定的。
這樣的液晶規(guī)律性是在具有取向能力的基體材料上，形成由所述聚合性液晶材料以及根據(jù)需要添加的聚合性手性劑構(gòu)成的液晶層，使之沿著基體材料的取向能力取向而獲得的。于是，可以在具有液晶規(guī)律性的狀態(tài)，通過(guò)激活輻射束照射使液晶層固化，形成光學(xué)功能層。
4、加熱引起的光學(xué)功能層的膜厚減少率本發(fā)明的特征是以與熱處理光學(xué)元件的溫度相同的溫度對(duì)所述的光學(xué)功能層加熱60分鐘時(shí)，其膜厚的減少率在5％以下，在3％以下較為理想，在1％以下則更好。如果減少率在該范圍內(nèi)，光學(xué)元件是相位差板或是圓偏振光控制光學(xué)元件時(shí)，即使采用該光學(xué)元件的圖像顯示裝置等在制造過(guò)程中有被加熱的情況，作為重要的光學(xué)特性值的相差值或中心反射波長(zhǎng)也不會(huì)有大幅變化。從而，即使在光學(xué)元件安裝后的工序中進(jìn)行加熱，也可以使用本發(fā)明的光學(xué)元件。
5、光學(xué)元件的具體例作為本發(fā)明的光學(xué)元件的具體例，可以包括光學(xué)功能層為相位差層的相位差層疊層體和光學(xué)功能層為膽甾層的圓偏振光控制光學(xué)元件。下面分別進(jìn)行說(shuō)明。
光學(xué)元件是相位差層疊層體的場(chǎng)合，作為包含襯底材料和在該襯底材料上由具有向列相規(guī)律性、近晶相規(guī)律性或膽甾相規(guī)律性的的聚合性液晶材料固化而成的相位差層的相位差層疊層體，本發(fā)明中可以例舉在以與預(yù)定的熱處理溫度相同的溫度加熱60分鐘后，加熱引起的所述相位差層的相差值的變化在5％以下、較為理想的3％以下和特別理想的1％以下的相位差層疊層體。
如上所述，本發(fā)明的光學(xué)元件在加熱時(shí)的膜厚的變動(dòng)極小，因此在將光學(xué)元件用作相位差層疊層體時(shí)，可以使加熱時(shí)的相差值變動(dòng)極小。
由于本發(fā)明的相位差層疊層體在加熱時(shí)的相差值變動(dòng)極小，因此在裝入相位差層疊層體后，即使必須進(jìn)行例如ITO膜的制膜等加熱處理，也可以使用該疊層體。從而，具有可以極大地拓寬本發(fā)明的相位差層疊層體的利用范圍的優(yōu)點(diǎn)。
這樣的相位差層所用的液晶材料，適合將所述聚合性液晶單體和光聚合引發(fā)劑以溶解在溶劑中的狀態(tài)涂敷，并使其固化使用。此時(shí)可以使用的聚合性液晶單體和光聚合引發(fā)劑可以使用上述的物質(zhì)。
其他的結(jié)構(gòu)與上述相同，省略其說(shuō)明。
光學(xué)元件為圓偏振光控制光學(xué)元件的場(chǎng)合，作為包含襯底材料和在所述襯底材料上由具有膽甾相規(guī)律性的聚合性液晶材料固化的膽甾層的圓偏振光控制光學(xué)元件，本發(fā)明中可以例舉以與預(yù)定的熱處理溫度相同的溫度加熱60分鐘后，加熱引起的所述膽甾層的中心反射波長(zhǎng)的變化在5％以下、較為理想的3％以下和特別理想的1％以下的圓偏振光控制光學(xué)元件。
同樣地，由于膜厚的變化與膽甾層的中心反射波長(zhǎng)的變化相關(guān)，因此，光學(xué)元件用作圓偏振光控制光學(xué)元件的場(chǎng)合，即使在制造圖像顯示裝置時(shí)被加熱，也可以使中心反射波長(zhǎng)的變動(dòng)極小。
這樣的圓偏振光控制元件，如所述所述，由于加熱時(shí)的中心反射波長(zhǎng)變動(dòng)極小，因此，例如將圓偏振光控制光學(xué)元件作為濾色片裝配到圖像處理裝置中后，即使必須進(jìn)行ITO膜制膜等加熱處理，也可以使用本發(fā)明的圓偏振光控制光學(xué)元件。從而，具有可以極大拓寬圓偏振光控制光學(xué)元件的利用范圍的優(yōu)點(diǎn)。
作為圓偏振光控制光學(xué)元件的膽甾層所使用的液晶材料，適合將所述聚合性液晶單體、聚合性手性劑和光聚合引發(fā)劑以溶解在溶劑中的狀態(tài)涂敷，并使其固化使用。此時(shí)可以使用的聚合性液晶單體、聚合性手性劑和光聚合引發(fā)劑可以使用上述的物質(zhì)。
其他的結(jié)構(gòu)與上述相同，省略其說(shuō)明。
本發(fā)明的光學(xué)元件的熱處理方法的特征在于對(duì)于含有基體材料和在所述基體材料上由具有預(yù)定的液晶規(guī)律性的聚合性液晶材料固化而成的光學(xué)功能層的光學(xué)元件，通過(guò)以預(yù)定范圍內(nèi)的溫度進(jìn)行熱處理，或以高于聚合性液晶材料在聚合前的各向同性層的溫度進(jìn)行熱處理，使光學(xué)元件具耐熱性。此時(shí)，熱處理的時(shí)間最好為10分鐘～60分鐘。通過(guò)進(jìn)行這樣的熱處理，可以使未固化或未形成充分的立體網(wǎng)織結(jié)構(gòu)的液晶成分和手性成分在該層內(nèi)向穩(wěn)定狀態(tài)(位置)變動(dòng)。
依據(jù)本發(fā)明的光學(xué)元件的熱處理方法，由于是預(yù)先用預(yù)定的溫度進(jìn)行熱處理，因此在處理時(shí)就將光學(xué)功能層內(nèi)的雜質(zhì)除掉。從而，在以后進(jìn)行加熱時(shí)，即例如在圖像處理裝置內(nèi)，在安裝了上述本發(fā)明的熱處理過(guò)的光學(xué)元件后，即使為形成透明電極進(jìn)行加熱，由于預(yù)先進(jìn)行了熱處理，光學(xué)元件的膜厚也不會(huì)變化，結(jié)果，與膜厚相關(guān)的各種光學(xué)性能也不會(huì)產(chǎn)生變化。從而，將進(jìn)行了這樣的熱處理的光學(xué)元件安裝在圖像處理裝置等上時(shí)，由于其安裝位置和安裝的時(shí)機(jī)不受制約，因而具有可大幅提高圖像處理裝置在制造時(shí)的自由度和產(chǎn)品設(shè)計(jì)上的自由度的優(yōu)點(diǎn)。
下面，對(duì)包含這樣的熱處理方法的本發(fā)明的光學(xué)元件的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。
圖1～6表示本發(fā)明的光學(xué)元件的制造方法的一例。
該例中，首先形成具有取向能力的基體材料3，該取向能力是在透明基板1上形成取向膜2而產(chǎn)生的(基體材料制備工序，參照?qǐng)D1)
接著，在該具有取向能力的基體材料3上，涂敷將聚合性液晶材料和光聚合引發(fā)劑溶解在溶劑中配制的液晶層形成用涂敷液，干燥并除去溶劑，通過(guò)保持呈現(xiàn)液晶規(guī)律性的溫度來(lái)形成液晶層4(形成液晶層工序，參照?qǐng)D2)。通過(guò)取向膜2的作用，該液晶層具有液晶規(guī)律性。
然后，通過(guò)對(duì)具有所述液晶規(guī)律性的液晶層4照射紫外光5，通過(guò)由光聚合引發(fā)劑產(chǎn)生的自由基，使液晶層內(nèi)的聚合性液晶材料聚合，使液晶層4成為光學(xué)功能層6(光學(xué)功能層形成工序，參照?qǐng)D3和圖4)。
下面，將在基體材料3上形成光學(xué)功能層6而構(gòu)成的光學(xué)元件8，例如通過(guò)在烘箱內(nèi)保持預(yù)定的溫度，加熱7，進(jìn)行熱處理(參照表示熱處理工序的圖5)。
如上所述，進(jìn)行熱處理，可獲得加熱引起的尺寸穩(wěn)定及其隨之而來(lái)的各種光學(xué)性能穩(wěn)定的光學(xué)元件8(參照?qǐng)D6)。
下面，對(duì)用于制造本發(fā)明的光學(xué)元件的制造方法進(jìn)行說(shuō)明，其中特別對(duì)本發(fā)明的熱處理方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
1、基體材料制備工序在制造本發(fā)明的光學(xué)元件時(shí)，首先需要準(zhǔn)備具有取向能力的基體材料。作為具有取向能力的基體材料可以包括基體材料本身具有取向能力的情況，以及如圖1所示，在透明基板1上形成取向膜2從而發(fā)揮具有取向能力的基體材料3的性能的情況。這些與所述的[光學(xué)元件]欄中的說(shuō)明相同，在此省略其說(shuō)明。
2、液晶層形成工序如圖2所示，本發(fā)明中，在所述具有取向能力的基體材料3上形成液晶層4。
本發(fā)明中的液晶層是由聚合性液晶材料形成的，只要是可得到具有各種液晶規(guī)律性的液晶相的層即可，并無(wú)特別限定。
這樣的液晶層的形成方法，例如可以是通過(guò)涂敷液晶層形成用涂敷液來(lái)形成液晶層形成層，該液晶層形成用涂敷液通常是在溶劑中溶解聚合性單體等聚合性液晶材料，再根據(jù)需要溶解手性劑、再溶解光聚合引發(fā)劑等配制而成。
涂敷方法可以有旋涂法、滾動(dòng)涂敷法、平涂法、印刷法、浸漬法、淋涂法(ダイコ-ト法)等。
這樣形成液晶形成層后，通過(guò)除去溶劑，形成具有各種液晶規(guī)律性的液晶層。此時(shí)的溶劑除去方法，例如可以采用減壓除去或加熱除去法，以及將這些方法組合的方法等。
本發(fā)明中，形成液晶層的方法并不限定于使用所述的液晶層形成用涂敷液的方法，也可以是在具有取向能力的基體材料上，將由液晶材料組成的干膜進(jìn)行層壓，并通過(guò)將其加熱使之具有液晶規(guī)律性的方法等。但是本發(fā)明中，從工藝簡(jiǎn)便性上考慮，可以說(shuō)采用所述液晶層形成用涂敷液的方法是最理想的方法。
該液晶層形成用涂敷液中使用的聚合性液晶材料、手性劑和光聚合引發(fā)劑，與上述的[光學(xué)元件]欄中說(shuō)明的相同，因此省略其說(shuō)明。下面，對(duì)該液晶層形成用涂敷液中使用的溶劑和其他的添加劑進(jìn)行說(shuō)明。
所述液晶層形成用涂敷液所使用的溶劑，是可溶解上述聚合性液晶材料等的溶劑，且只要是不妨礙具有取向能力的基體材料上的取向能力的溶劑即可，并無(wú)特別限定。
如果只使用單一的溶劑，會(huì)出現(xiàn)聚合性液晶材料等的溶解性不充分，或如上所述的具有取向能力的基板被侵蝕的情況。不過(guò)，通過(guò)混合使用兩種以上的溶劑，就可避免這些問(wèn)題。溶液的濃度與液晶性組合物的溶解性和要制造的圓偏振光控制光學(xué)元件的膜厚相關(guān)，因此不能一概加以規(guī)定，但通常在5～60％的質(zhì)量范圍內(nèi)調(diào)整。
另外，為了涂敷方便，可以在所述液晶層形成用涂敷液中添加表面激活劑等。
表面激活劑的添加量根據(jù)表面激活劑的種類、聚合性液晶材料的種類、溶劑的種類以及涂敷溶液的具有取向能力的基板的種類的不同而不同，但通常在溶液所含的液晶性組合物的0.01～1％的質(zhì)量范圍內(nèi)。
3、光學(xué)功能層形成工序本發(fā)明中，通過(guò)對(duì)以上述液晶層形成工序中形成的聚合性液晶材料為主要成分的液晶層照射激活輻射束，液晶層有液晶規(guī)律性的狀態(tài)下被固化，從而可形成具有各種光學(xué)性能的光學(xué)功能層。
此時(shí)照射的激活輻射束只要是可以使聚合性液晶材料和聚合性手性劑等聚合的輻射束即可，并無(wú)特別限定，但通常采用波長(zhǎng)為250～450nm的光束。
照射強(qiáng)度根據(jù)形成液晶層的聚合性液晶材料的組成和光聚合引發(fā)劑的多寡適當(dāng)調(diào)整。
4、復(fù)制工序本發(fā)明中，可以根據(jù)需要，在所述光學(xué)功能層形成工序之后，將在具有所述取向能力的基體材料上形成的光學(xué)功能層復(fù)制到被復(fù)制材料上。
最好在光學(xué)功能層與其他層組合使用時(shí)，或在不具可撓性的基體材料上形成光學(xué)功能層時(shí)進(jìn)行復(fù)制，但使用時(shí)根據(jù)需要也可在具可撓性的膜表面進(jìn)行復(fù)制。
通過(guò)使被復(fù)制材料表面與在所述光學(xué)功能層形成工序中形成的光學(xué)功能層的表面相接觸，進(jìn)行復(fù)制(參照?qǐng)D2和圖3)。
作為復(fù)制方法，例如可以是預(yù)先在被復(fù)制材料表面或所述光學(xué)功能層表面形成粘接層、通過(guò)該粘接力復(fù)制的方法，預(yù)先使基體材料上的取向膜等具有易剝離性的方法，等等。
更加有效的方法，例如有在被光學(xué)功能層與被復(fù)制材料接觸一側(cè)表面的表面硬度比基體材料一側(cè)的表面硬度低的狀態(tài)下進(jìn)行復(fù)制的方法，在光學(xué)功能層與所述被復(fù)制材料接觸一側(cè)的表面的殘留雙鍵率比所述基體材料一側(cè)高的狀態(tài)下進(jìn)行復(fù)制的方法，等等。這樣的方法還有，例如使光學(xué)功能層的表面一側(cè)的聚合度比基體材料一側(cè)的聚合度低的方法，該方法是將具有在氧存在下會(huì)降低聚合速度的氧依賴性的光聚合引發(fā)劑用于上述聚合性液晶材料，使聚合僅僅在表面?zhèn)冉佑|氧的條件下進(jìn)行。
該工序中使用的被復(fù)制材料可根據(jù)光學(xué)元件的用途適當(dāng)選擇，但由于是光學(xué)元件，通常適用透明的材料，即透明基板。
關(guān)于透明基板，與所述“具有取向能力的基體材料”欄中說(shuō)明的相同，在此省略其說(shuō)明。
5、熱處理工序本發(fā)明的特征在于在所述光學(xué)功能層形成工序之后，進(jìn)行熱處理工序，本發(fā)明的光學(xué)元件的熱處理方法包含該工序中的熱處理方法。
即，本發(fā)明的光學(xué)元件的熱處理方法的特征在于對(duì)包含上述襯底材料和在上述襯底材料上通過(guò)上述光學(xué)功能層形成工序形成的光學(xué)功能層的光學(xué)元件，用預(yù)定的溫度進(jìn)行熱處理；如上說(shuō)明，用高分子延伸膜等作為基體材料時(shí)，該熱處理的溫度為80～120℃。理想的溫度范圍為90℃～120℃，在90℃～110℃范圍內(nèi)則更好。另一方面，用玻璃基板作為基體材料時(shí)，熱處理溫度約為180℃～240℃。最好在190℃～230℃范圍內(nèi)，在200℃～220℃范圍內(nèi)則更好。
制造通常的圖像處理裝置時(shí)，所述溫度根據(jù)例如形成ITO電極時(shí)或形成作為取向膜的聚酰亞胺膜時(shí)的加熱溫度來(lái)確定。即，要求熱處理后光學(xué)元件在上述的圖像處理裝置的制造過(guò)程所施加的溫度中，可以膜厚穩(wěn)定，與膜厚相關(guān)的光學(xué)元件的各項(xiàng)性能穩(wěn)定。因此，熱處理所施加的溫度最好為從使用光學(xué)元件的圖像處理裝置制造工藝中施加的溫度到比該溫度至少高10℃的溫度之間。
本發(fā)明中，以上述的溫度進(jìn)行10分鐘～60分鐘的熱處理，較為理想的是15分鐘～45分鐘，20分鐘～40分鐘則更好。
如上所述，熱處理的時(shí)間只要是可以除去內(nèi)部的雜質(zhì)即可，根據(jù)這樣的觀點(diǎn)得出在上述時(shí)間范圍內(nèi)進(jìn)行熱處理。
這樣的熱處理可以用通常的烘箱等熱處理設(shè)備進(jìn)行。
本發(fā)明中，所述聚合性液晶材料最好含有光聚合引發(fā)劑，如上所述，通過(guò)加熱時(shí)除去存在于光學(xué)功能層的、未與主鏈進(jìn)行化學(xué)結(jié)合的雜質(zhì)，來(lái)防止膜厚的減少，從而使加熱時(shí)的光學(xué)功能層的膜厚變化降低到最小。因此，對(duì)于事先存在光聚合引發(fā)劑等殘?jiān)墓鈱W(xué)功能層，本發(fā)明的熱處理方法的優(yōu)點(diǎn)可得到最大的發(fā)揮。
這樣的熱處理方法對(duì)于光學(xué)功能層為相位差層的相位差疊層體特別有效。在圖像顯示裝置的制造工藝中，如果相位差層的膜厚隨加熱而變化，則相位差層的相差值會(huì)大幅變動(dòng)。相位差層的相差值的變動(dòng)是光學(xué)設(shè)計(jì)上很大的問(wèn)題，這種有相差值變動(dòng)的相位差層疊層體通常不能使用。
根據(jù)本發(fā)明的熱處理方法，通過(guò)預(yù)先進(jìn)行所述熱處理，即使在例如圖像裝置的制造工藝中對(duì)相位差層加熱，由于預(yù)先進(jìn)行了熱處理，相差值的變動(dòng)達(dá)到最小限度。從而，在制造工藝中即使有加熱的情況也可以使用，因此具有大幅拓寬相位差層疊層體用途的優(yōu)點(diǎn)。
另外，所述熱處理方法對(duì)于光學(xué)功能層為膽甾層的圓偏振光控制光學(xué)元件也特別有效。膽甾層的中心反射波長(zhǎng)與膜厚相關(guān)。因而與所述相位差層相同，即使在制造時(shí)加熱，作為重要的光學(xué)特性值的中心反射波長(zhǎng)也不變動(dòng)，因此具有大幅拓寬相位差層疊層體用途的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明并不受所述實(shí)施例的限定。所述實(shí)施例只是舉例，只要與本發(fā)明的權(quán)利要求范圍所記載的技術(shù)思想具有實(shí)質(zhì)性相同的結(jié)構(gòu)、發(fā)揮相同的作用與效果，不管任何形式，均包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。
實(shí)施例以下用實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
A.膽甾層(液晶層形成用涂敷液的配制)將聚合性液晶材料、手性劑和光聚合引發(fā)劑以100∶5∶5(％質(zhì)量)的比例混合，將混合的粉末溶解在甲苯中，配制成30％質(zhì)量的液晶層形成用涂敷液。聚合性液晶材料、手性劑和光聚合引發(fā)劑采用下述物質(zhì)。
·聚合性液晶材料末端有可聚合的官能團(tuán)，在50℃～100℃顯示向列相規(guī)律性液晶特性的下述化學(xué)式(5)所示的聚合性液晶單體 ·手性劑經(jīng)由間隔基團(tuán)在下述化學(xué)式(6)所示的化合物的剛性體兩端設(shè)丙烯酸酯而形成的可聚合的聚合性手性劑 ·光聚合引發(fā)劑千葉特殊化工公司(チバスベツヤリテイケミカル)制造的IRG907(商品名)(取向膜的配制)下面，在厚度為0.7mm的玻璃基板上旋涂以聚酰亞胺為主要成分的取向膜溶液，使溶劑蒸發(fā)后，在200℃下后焙烘(post-bake)，用已知的方法摩擦，制成取向膜。
另外，在厚度為75μm的TAC膜上刷涂(バ-コ-テイング)以聚乙烯醇為主要成分的取向膜溶液，使溶劑蒸發(fā)后，在200℃下后焙烘，用已知的方法摩擦，制成取向膜。
(膽甾層的形成)將所述液晶層形成用涂敷液旋涂于所述聚酰亞胺取向膜上。接著，使溶劑蒸發(fā)后，用80℃×3分鐘使液晶分子取向，在確認(rèn)顯示了膽甾層特有的選擇性反射后，通過(guò)照射紫外線(UV)使之聚合，形成膽甾層，制成試料1。
另外，將所述液晶形成用涂敷液刷涂于上述聚乙烯醇取向膜上。接著，使溶劑蒸發(fā)后，用80℃×3分鐘使液晶分子取向，在確認(rèn)顯示了膽甾層特有的選擇性反射后，通過(guò)紫外線照射使其聚合，形成膽甾層，制成試料2。
將得到的試料1用200℃×60分鐘實(shí)施熱處理，然后自然冷卻至室溫，調(diào)整成放置了1天的試料(實(shí)施例1)和未經(jīng)熱處理的試料(比較例1)。
將得到的試料2用100℃×60分鐘實(shí)施熱處理，然后自然冷卻至室溫，調(diào)整成放置了1天的試料(實(shí)施例2)和未經(jīng)熱處理的試料(比較例2)。
(評(píng)價(jià))將實(shí)施例1和比較例1的試料用200℃×60分鐘加熱，測(cè)定加熱前和加熱后各試料的選擇性反射中心波長(zhǎng)，計(jì)算中心波長(zhǎng)的變化率，得出以下結(jié)果。
·實(shí)施例1 短波長(zhǎng)有1％的變動(dòng)；·比較例1 短波長(zhǎng)有6％的變動(dòng)。
另外，將實(shí)施例2和比較例2的試料用100℃×60分鐘加熱，與所述相同地計(jì)算各試料的中心波長(zhǎng)的變化率，得出以下結(jié)果。
·實(shí)施例2 短波長(zhǎng)有1％的變動(dòng)；·比較例2 短波長(zhǎng)有6％的變動(dòng)。
B.相位差層1(液晶相形成液及取向膜的配制)除了不使用手性劑、聚合性液晶材料與光聚合引發(fā)劑為100∶5(重量)之外，與上述A同樣地配制液晶層形成用涂敷液。另外，取向膜也與上述A同樣地配制。
(相位差層的形成)將所述液晶層形成用涂敷液旋涂或刷涂于所述取向膜上。接著，使溶劑蒸發(fā)后，用80℃×3分鐘使液晶分子取向?yàn)橄蛄邢嘁?guī)律性，通過(guò)UV照射使其聚合，形成相位差層1，制成試料3和4。
將這樣得到的具有向列結(jié)構(gòu)的試料3用200℃×60分鐘實(shí)施熱處理，然后自然冷卻至室溫，調(diào)整成放置了1天的試料(實(shí)施例3)和未經(jīng)熱處理的試料(比較例3)，另外，試料4也是用100℃×60分鐘實(shí)施熱處理，然后自然冷卻至室溫，調(diào)整成放置了1天的試料(實(shí)施例4)和未經(jīng)熱處理的試料(比較例4)。
(評(píng)價(jià))將實(shí)施例3和比較例3的試料用200℃×60分鐘加熱，測(cè)定加熱前和加熱后各試料的相差值，計(jì)算加熱前后的相差值的變化率，得出以下結(jié)果。
·實(shí)施例3 相差值有1％的變動(dòng)；·比較例3 相差值有6％的變動(dòng)。
另外，將實(shí)施例4和比較例4的試料用100℃×60分鐘加熱，與所述相同地計(jì)算各試料的相差值的變化率，得出以下結(jié)果。
·實(shí)施例4 相差值有1％的變動(dòng)；·比較例4 相差值有6％的變動(dòng)。
C.相位差層2(液晶相形成用涂敷液與取向膜的配制)除了聚合性液晶材料、手性劑與光聚合引發(fā)劑為100∶15∶5(質(zhì)量％)的比例之外，其余與上述A同樣地配制液晶層形成用涂敷液。另外，取向膜也與上述A同樣地配制。
(相位差層的形成)將上述液晶層形成用涂敷液旋涂于上述聚酰亞胺取向膜上。接著，使溶劑蒸發(fā)后，用80℃×3分鐘使液晶分子取向，通過(guò)UV照射使其聚合，形成膽甾層，制成試料5。上述液晶形成用涂敷液含有手性劑成分比實(shí)施例1所使用的液晶形成用涂敷液多，因此制成的試料5的選擇性反射中心波長(zhǎng)在紫外光區(qū)。這樣制成的相位差層2具有負(fù)相位差補(bǔ)償板的性能。
另外，將所述液晶形成液刷涂于所述聚乙烯醇取向膜上。接著，使溶劑蒸發(fā)后，用80℃×3分鐘使液晶分子取向，通過(guò)UV照射使其聚合，形成膽甾層，制成試料6。試料6的選擇性反射中心波長(zhǎng)也在紫外光區(qū)。
將得到的具有向列結(jié)構(gòu)的試料3用200℃×60分鐘實(shí)施熱處理，然后自然冷卻至室溫，調(diào)整成放置了1天的試料(實(shí)施例5)和未經(jīng)熱處理的試料(比較例5)，另外對(duì)試料6也用100℃×60分鐘實(shí)施熱處理，然后自然冷卻至室溫，調(diào)整成放置了1天的試料(實(shí)施例6)和未經(jīng)熱處理的試料(比較例6)。
(評(píng)價(jià))將實(shí)施例5和比較例5的試料用200℃×60分鐘加熱，測(cè)定加熱前和加熱后各試料的相差值，計(jì)算加熱前后的相差值的變化率，得出以下結(jié)果。
·實(shí)施例5 相差值有1％的變動(dòng)；·比較例5 相差值有6％的變動(dòng)。
另外，將實(shí)施例6和比較例6的試料用100℃×60分鐘加熱，與上述相同地計(jì)算各試料的相差值的變化率，得出以下結(jié)果。
·實(shí)施例6 相差值有1％的變動(dòng)；·比較例6 相差值有6％的變動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)元件，其中含有襯底材料和在所述襯底材料上由具有預(yù)定的液晶規(guī)律性的聚合性液晶材料固化而成的光學(xué)功能層，其特征在于所述光學(xué)元件以預(yù)定溫度進(jìn)行了熱處理，如所述熱處理后的所述光學(xué)功能層的膜厚為A，對(duì)所述光學(xué)元件再次以所述熱處理的溫度加熱60分鐘后的所述光學(xué)功能層的膜厚為B，以(A-B)/A定義的所述光學(xué)功能層的膜厚減少率不大于5％。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件，其特征在于所述聚合性液晶材料中含有光聚合引發(fā)劑。
3.如權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)元件，其特征在于所述襯底材料是具有取向能力的基體材料。
4.一種相位差層疊層體，其中含有襯底材料和在所述襯底材料上由具有向列相規(guī)律性或近晶相規(guī)律性或膽甾相規(guī)律性的聚合性液晶材料固化而成的相位差層，其特征在于所述相位差層疊層體以預(yù)定溫度進(jìn)行熱處理，如設(shè)所述熱處理后的所述相位差層的相差值為Ra，對(duì)所述相位差層疊層體再次以所述熱處理溫度加熱60分鐘后的所述相位差層的相差值為Rb，以(Ra-Rb)/Ra定義的所述相位差層的相差值減少率不大于5％。
5.如權(quán)利要求4所述的相位差層疊層體，其特征在于具有所述的膽甾相規(guī)律性的聚合性液晶材料中含有光聚合引發(fā)劑、聚合性液晶單體和聚合性手性劑。
6.如權(quán)利要求4所述的相位差層疊層體，其特征在于所述聚合性液晶材料中含有光聚合引發(fā)劑和聚合性液晶單體。
7.如權(quán)利要求4～6中任意一項(xiàng)所述的相位差層疊層體，其特征在于所述襯底材料是具有取向能力的基體材料。
8.一種圓偏振光控制光學(xué)元件，其中含有襯底材料和在所述襯底材料上由具有膽甾相規(guī)律性的聚合性液晶材料固化而成的膽甾層，其特征在于所述圓偏振光控制光學(xué)元件以預(yù)定溫度進(jìn)行熱處理，如設(shè)所述熱處理后的所述膽甾層的中心反射波長(zhǎng)為λa，對(duì)所述圓偏振光控制光學(xué)元件再次用所述熱處理溫度加熱60分鐘后的所述膽甾層的中心反射波長(zhǎng)為λb，則以|λa-λb|/λa定義的所述中心波長(zhǎng)的變化率不大于5％。
9.如權(quán)利要求8所述的圓偏振光控制光學(xué)元件，其特征在于所述聚合性液晶材料中含有光聚合引發(fā)劑、聚合性液晶單體和聚合性手性劑。
10.如權(quán)利要求8或9所述的圓偏振光控制光學(xué)元件，其特征在于所述襯底材料是具有取向能力的基體材料。
11.一種光學(xué)元件的熱處理方法，其特征在于通過(guò)對(duì)包含基體材料和在所述基體材料上由具有預(yù)定的液晶規(guī)律性的聚合性液晶材料固化而成的光學(xué)功能層的光學(xué)元件，通過(guò)以預(yù)定的溫度進(jìn)行熱處理，使光學(xué)元件具耐熱性。
12.一種光學(xué)元件的熱處理方法，其特征在于對(duì)包含基體材料和在所述基體材料上由具有預(yù)定的液晶規(guī)律性的聚合性液晶材料固化而成的光學(xué)功能層的光學(xué)元件，以不低于該聚合性液晶材料聚合前的各向同性層的溫度進(jìn)行熱處理，使光學(xué)元件具耐熱性。
13.如權(quán)利要求11或12所述的方法，其特征在于所述熱處理進(jìn)行10分鐘～60分鐘的時(shí)間。
14.如權(quán)利要求11～13中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述聚合性液晶材料中含有光聚合引發(fā)劑。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于所述光聚合引發(fā)劑的含量不低于1％的質(zhì)量。
16.如權(quán)利要求11～15中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述熱處理的溫度是在之后采用所述光學(xué)功能層的光學(xué)設(shè)備的制造過(guò)程中所施加的溫度，或從所述光學(xué)設(shè)備被使用的溫度到比該溫度高10℃的溫度范圍內(nèi)的溫度。
17.如權(quán)利要求11～16中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述光學(xué)功能層是相位差層，所述聚合性液晶材料含有聚合性液晶單體，且所述液晶規(guī)律性是向列相規(guī)律性、近晶相規(guī)律性或膽甾相規(guī)律性。
18.如權(quán)利要求11～17中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述光學(xué)功能層是膽甾層，所述聚合性液晶材料含有聚合性液晶單體和聚合性手性劑，且所述液晶規(guī)律性是膽甾相規(guī)律性。
19.如權(quán)利要求11～16中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述聚合性液晶材料含有聚合性液晶單體，所述聚合性液晶單體分子的兩個(gè)末端有聚合性官能團(tuán)。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于所述聚合性液晶材料含有聚合性液晶單體和聚合性手性劑，所述聚合性手性劑的兩個(gè)末端有聚合性官能團(tuán)。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供即使在制造圖像顯示裝置等光學(xué)設(shè)備時(shí)加熱，各種光學(xué)特性仍保持穩(wěn)定的、由聚合性液晶材料固化而成的光學(xué)元件。為了達(dá)到所述目的，本發(fā)明的光學(xué)元件包含襯底材料和在所述襯底材料上由具有預(yù)定的液晶規(guī)律性的聚合性液晶材料固化而成的光學(xué)功能層，其特征在于所述光學(xué)元件在預(yù)定溫度下進(jìn)行熱處理，若設(shè)所述熱處理后的所述光學(xué)功能層的膜厚為A，將所述光學(xué)元件再次以所述熱處理的溫度加熱60分鐘后的所述光學(xué)功能層的膜厚為B時(shí)，以(A－B)/A定義的所述光學(xué)功能層的膜厚減少率不大于5％。
文檔編號(hào)C08F2/48GK1489706SQ02804236
公開(kāi)日2004年4月14日 申請(qǐng)日期2002年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月9日
發(fā)明者鹿島啟二 申請(qǐng)人:大日本印刷株式會(huì)社