JP3805623B2

JP3805623B2 - 液晶性フィルム

Info

Publication number: JP3805623B2
Application number: JP2000526836A
Authority: JP
Inventors: 慎一郎鈴木; 涼西村; 伸一小松
Original assignee: Nippon Oil Corp
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 1997-12-24
Filing date: 1998-12-24
Publication date: 2006-08-02
Anticipated expiration: 2018-12-24
Also published as: KR20010033458A; US6537624B1; WO1999034242A1; KR100612904B1; EP1045260A4; EP1045260A1; CN1135410C; JP2006154865A; JP4327811B2; CN1283276A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
【０００２】
本発明は新規液晶性フィルム及びその利用に関し、特に鏡面反射を抑制したコレステリック液晶性フィルム及びカイラルスメクチックＣ液晶性フィルム、偏光性を有する回折光を生ずることのできる新規液晶性フィルム、並びにそれらの利用に関する。
【０００３】
【従来の技術】
【０００４】
コレステリック液晶は、その内部の液晶分子が膜厚方向に螺旋を描くように規則的にねじれて配向しており、螺旋軸が膜厚方向と平行となることに由来する特異な光学的性質を有する。この特異な光学的性質は、特定の波長帯域における円偏光選択反射性である。この性質を利用して、非偏光の中から左右どちらかの円偏光のみを取り出す光学用途や、この作用が特定の波長帯域に限定されるために反射／透過光が着色することを利用した装飾用途への応用が考えられている。工業的な応用に際しては、コレステリック液晶を薄膜状に加工したコレステリック液晶性フィルムが、取り扱いやすく、加工性に優れているため応用範囲が広いとされている。
【０００５】
コレステリック液晶性フィルムの製法としては、例えば特開平６−１８６５３４号公報などに記載された方法が知られている。これら従来知られているコレステリック液晶性フィルムは、螺旋軸が基板に垂直であり、螺旋のピッチに対応する層構造が基板上に平板組織を形成しているものである。これら従来のコレステリック液晶フィルムでは、入射光は鏡面反射され、反射光の輝度は視野角依存性が大きく、鏡面反射領域外では輝度が急激に低下するものであった。
【０００６】
また、特開平１−１３３００３号公報に記載されているように、コレステリック液晶層の螺旋軸がλ／４板に対し垂直となるようにコレステリック液晶層とλ／４板を積層することで直線偏光板を実現した例もある。しかしながらコレステリック液晶層の鏡面反射により外光が外偏光板に映り込み、偏光板としては視認性に劣るという欠点があった。
【０００７】
上記の如き従来のコレステリック液晶性フィルムは、その表面が金属光沢を帯びており、鏡面をなしている。該フィルムをそれによる反射光を利用する用途に用いる場合、この鏡面反射のために反射光は特定の方向に限定されてしまい、他の方向では十分な輝度が得られないという課題があった。また、当該フィルムが選択反射する波長帯域は、ブルーシフト現象により視野角依存性が大きいため、反射光の色調が視野角により大きく変化してしまうという課題が生じていた。
【０００８】
通常、鏡面反射を抑制するには入射光・反射光を拡散する方法が広く知られているが、実現には対象物表面に拡散板を配置する必要があった。しかし、拡散板を配置するためには、新たにコストの増加、製造工程の増加等の問題が発生するため、拡散板を必要とせずに鏡面反射を抑制でき、視認性に優れ、視角依存性の少ないコレステリック液晶性フィルムが望まれている。
【０００９】
これらのことはカイラルスメクチックＣ液晶性フィルムにおいても同様であり、カイラルスメクチックＣ液晶性フィルムにおいても、拡散板を必要とせずに鏡面反射を抑制でき、視認性に優れ、視角依存性の少ないフィルムが望まれている。
【００１０】
次に回折格子は、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。回折格子は、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格子、透過性の高い材料に周期的な溝を形成した位相型回折格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格子、反射型回折格子と分類される場合もある（末田哲夫著、光学部品の使い方と留意点、オプトロニクス社、ＩＳＢＮ４−９００４７４−０３−７）。
【００１１】
上記の如き従来の回折格子では、自然光（非偏光）を入射した際に得られる回折光として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格子により分光し、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格子の開発が求められている。
【００１２】
発明の目的
本発明の目的は上記した従来技術の問題点を解決することにある。
本発明者等は、液晶分子の配向状態を精密に制御することでコレステリック液晶層及びカイラルスメクチックＣ液晶層中に拡散効果の高い領域を形成することに成功した。さらに詳しくは、液晶相における螺旋軸方位が、膜厚方向に一様に平行ではないコレステリック配向及びカイラルスメクチックＣ配向を形成することにより、鏡面反射を抑制し、視認性に優れた光拡散性コレステリック液晶性フィルム及びカイラルスメクチックＣ液晶性フィルムを得ることに成功した。
【００１３】
また本発明者等は、液晶分子の配向状態を精密に制御することで、コレステリック液晶層中またはカイラルスメクチックＣ液晶層中に回折効率の高い領域を形成することに成功した。さらに詳しくは、コレステリック相またはカイラルスメクチックＣ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ないコレステリック配向またはカイラルスメクチックＣ配向を配向制御・固定化することにより、偏光回折格子として好適に機能する液晶性フィルムを得ることに成功した。
【００１４】
発明の要約
本発明は第１に、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もしくはカイラルスメクチックＣ配向を固定化したことを特徴とする光拡散性コレステリックもしくはカイラルスメクチックＣ液晶フィルムに関する。
また本発明は第２に、上記の液晶性フィルムからなる円偏光板に関する。
本発明は第３に、上記の液晶性フィルムとλ／４板を積層してなる直線偏光板に関する。
本発明は第４に、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ないコレステリック配向またはカイラルスメクチックＣ配向を固定化したことを特徴とする液晶性フィルムである。
【００１５】
発明の実施の形態
以下、本発明について詳細に説明する。
まず本発明のコレステリック及びカイラルスメクチックＣ液晶性フィルムについてコレステリック液晶性フィルムを例に説明する。
【００１６】
本発明のコレステリック液晶性フィルムは、コレステリック配向における螺旋軸方位が膜厚方向に一様に平行ではない。このようなコレステリック配向の一例としては、通常のコレステリック配向における螺旋軸構造を疑似層構造と見なしたとき、当該螺旋軸層構造が不規則に湾曲、屈曲したような状態にコレステリック配向したものが挙げられる。このような状態を一般に指紋状組織と呼ぶが、本発明はこれに限られるものではない。
【００１７】
また指紋状組織を形成した際、そのコレステリック液晶層表面からはオイリーストリーク（ｏｉｌｙｓｔｒｅａｋ）が観察される。
本発明のコレステリック液晶フィルムの一態様としては、上記のような指紋状組織を有し、かつオイリーストリークを形成した層を有するフィルムが挙げられる。当該フィルムについてさらに詳細に説明する。
【００１８】
本発明のコレステリック液晶性フィルムの製造方法としては、配向基板上に均一でモノドメインなネマチック配向性を示し、かつその配向状態を容易に固定化できる液晶性高分子に所定量の光学活性化合物を加えたコレステリック液晶性高分子、または均一でモノドメインなコレステリック配向性を示し、かつその配向状態を容易に固定化できるコレステリック液晶性高分子を、塗布、乾燥、熱処理し、指紋状組織を有し、かつオイリーストリーク形成層を有するようにコレステリック配向を形成させ、その後冷却することによって、当該コレステリック配向を損なうことなく固定化して製造する方法がある。
【００１９】
ここで指紋状組織を有し、かつオイリーストリーク形成層を有するコレステリック配向は、液晶相系列で見た場合、平板組織を形成する通常のコレステリック相とその低温部である液晶転移点の間に通常存在する。またオイリーストリーク形成層は、本発明のフィルムにおいては配向基板側には通常少なく、空気界面側には多いという、コレステリック液晶フィルムの膜厚方向に分布があるものである。このような特性を利用することにより、具体的には当該フィルムの空気界面側を光入射面とすることにより、反射光の拡散効率が大きくなり、光拡散性、非鏡面性、広視認性という効果を得ることができる。
【００２０】
次いでコレステリック液晶性高分子について説明する。当該液晶性高分子としてはネマチック液晶性またはコレステリック液晶性を示す、例えばポリエステル、ポリイミド、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエステルイミドなとの主鎖型液晶性高分子、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリマロネート、ポリシロキサンなどの側鎖型液晶性高分子を例示することができる。なかでも合成の容易性、透明性、配向・固定化の容易性、ガラス転移点などからポリエステル系液晶性高分子が望ましい。
【００２１】
次いでネマチック液晶性高分子にねじれを与えるために混合される光学活性化合物について説明する。代表的な例としてまず光学活性な低分子化合物を挙げることができる。光学活性を有する化合物であればいずれも本発明に使用することができるが、上記液晶性高分子との相溶性の観点から光学活性な液晶性化合物であることが望ましい。また光学活性化合物としては、次に光学活性な高分子化合物を挙げることができる。分子内に光学活性な基を有する高分子化合物であればいずれも使用することができるが、液晶性高分子との相溶性の観点から液晶性を示す光学活性な高分子化合物であることが望ましい。例として光学活性な基を有する液晶性のポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリマロネート、ポリシロキサン、ポリエステル、ポリアミド、ポリエステルアミド、ポリカーボネート、あるいはポリペプチド、セルロースなどを挙げることができる。なかでもベースとなるネマチック液晶性高分子との相溶性から、芳香族主体の光学活性なポリエステルが望ましい。
【００２２】
以上のように本発明のコレステリック液晶性フィルムを形成するコレステリック液晶性高分子としては、ネマチック液晶性ポリエステルと光学活性な低分子液晶化合物との組成物、ネマチック液晶性ポリエステルと光学活性な液晶性ポリエステルとの組成物が好ましく用いられる。また、上記記載のネマチック液晶性ポリエステルと光学活性化合物からなる組成物以外にも、主鎖中に光学活性な基を有するコレステリック液晶性ポリエステルも好ましい例として挙げることができる。
本発明のコレステリック液晶性フィルムは、上記の如きコレステリック液晶性高分子を透光性基板上に形成された配向膜上に配向・固定化して形成され、その状態で通常使用される。
【００２３】
上記透光性基板としては、例えばガラス、透光性プラスチックフィルム、プラスチックシート、偏光フィルムなどを例示することができる。ガラスとしては、ソーダガラス、シリカコートソーダガラス、ホウケイ酸ガラスなどが用いられる。また、プラスチック基板としては、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などを用いることができる。
また配向膜としては、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使用することができる。また本発明においては、ポリイミド等を塗布することなく直接に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フィルム・シートなども透光性基板として使用できる。なお配向処理の方法は特に制限されるものではないが、コレステリック液晶性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。
【００２４】
次いで透明性基板上に形成された配向膜上に、指紋状組織を有し、オイリーストリーク形成層を有するように適当なピッチ長のコレステリック液晶性高分子膜を形成する。
【００２５】
配向膜上にコレステリック液晶性高分子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。
【００２６】
溶液塗布は、コレステリック液晶性高分子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。この際の溶媒は、用いるコレステリック液晶性高分子の種類により異なるが、通常クロロホルム、ジクロロエタン、テトラクロロエタン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、オルソジクロロベンゼンなどのハロゲン化炭化水素、これらとフェノール類との混合溶媒、ケトン類、エーテル類、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、Ｎ−メチルピロリドン、スルホラン、シクロヘキサン等の極性溶媒を用いることができる。また溶液の濃度は、用いるコレステリック液晶性高分子により異なるため一概には言えないが、通常５〜５０重量％の範囲、好ましくは７〜３０重量％の範囲である。この溶液を配向膜上またはラビング処理などの配向処理を施した透光性基板上に塗布する。
【００２７】
塗布の方法としては、スピンコート法、ロールコート法、ダイコート法、カーテンコート法等を採用できる。
塗布後溶媒を乾燥により除去し、所定温度で、所定時間熱処理して指紋状組織を有し、かつオイリーストリーク形成層を有するコレステリック配向を完成させる。こうして得られたコレステリック配向を、コレステリック液晶性高分子のガラス転移点以下の温度に冷却することにより当該配向を損なうことなく固定化することができる。
このようにして得られるコレステリック液晶性フィルムは、赤外、可視、紫外領域の光に対しピッチ長に応じた選択反射現象を示すと同時に、コレステリック液晶層内部に形成された指紋状組織およびオイリーストリークにより、鏡面反射を抑え、視角依存性が少なく、視認性が良いという特長を持つ。
【００２８】
上記特長を有する本発明のコレステリック液晶性フィルム及びカイラルスメクチックＣ液晶性フィルムの応用範囲は極めて広く、例えば偏光板を始めとする種々の光学用素子、光エレクトロニクス素子、装飾用材料として使用することができる。代表的な具体的用途としては、選択反射現象により特定の波長を得る光学素子もしくは特定の波長の光をカットする光学フィルター、円偏光板、１／４波長板と組み合わせることによる直線偏光板等が挙げられるが、これらはほんの一例である。
【００２９】
本発明のコレステリック液晶性フィルム及びカイラルスメクチックＣ液晶性フィルムは、特に鏡面反射が好ましくない用途、広い視認性を必要とする用途には、従来のコレステリック液晶性フィルム及びカイラルスメクチックＣ液晶性フィルムに比べ、極めて大きな改善効果が得られるものである。
【００３０】
次に本発明の偏光性を有する回折光を生ずることのできる新規液晶性フィルムについて説明する。
本発明のこの液晶性フィルムは、螺旋軸方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ない。このような液晶性フィルムの一例としては、通常のコレステリック配向またはカイラルスメクチックＣ配向における螺旋軸構造を疑似層構造と見なしたとき、当該層構造が規則的に湾曲、屈曲したような状態に配向したものが挙げられるが、本発明はこれに限られるものではなく、またこのような構造を形成するための手段も特に制限されない。
【００３１】
本発明のこの特異な液晶相構造を有する液晶性フィルムの製造方法としては、例えば膜厚方向に一様に平行な螺旋軸を有し、かつ膜厚方向に一様に等間隔な螺旋ピッチを有する前記した本発明のコレステリック配向またはカイラルスメクチックＣ配向を固定化した高分子液晶性フィルムを形成した後、該フィルムに所望の回折パターンを転写する方法が挙げられる。転写する方法としては、例えば回折パターンを有する型を用意し、その型をフィルムに機械的手法によって転写する方法がある。この際、フィルムの表面のみに回折パターンの凹凸を転写するのではなく、フィルム内部の液晶構造を螺旋軸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ように変形させることが重要である。この所望のフィルム内部変形は、フィルムを加温条件下で回折パターンを転写することにより行うことができる。
【００３２】
回折パターンの転写は、通常当該パターンを有する型を用い、当該型の回折パターン面とコレステリック液晶層面またはカイラルスメクチックＣ液晶層面とを密着させ、特定の加熱加圧条件下、機械的手法によって行うことができる。
【００３３】
回折パターンを有する型としては、転写時における加温加圧条件下において当該回折パターンが損なわれる恐れがないものであれば特に制限されるものではなく、例えばガラス、金属、高分子フィルム等の基板上にコートしたＡｌやポリマー層に格子形状を形成した回折格子等を本発明に供することができる。また当該パターンを有する型としては、一般に市販されており、例えばＥｄｍｕｎｄＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製ＣｏｍｍｅｒｃｉａｌＧｒａｄｅ刻線式回折格子、透過型回折格子フィルム、ＪＯＢＩＮＹＶＯＮ社製ＲｕｌｅｄＧｒａｔｉｎｇ等などを本発明に供することもできる。なお本発明は、これらに特に限定されるものではない。
また上記機械的手法とは、温度・圧力を同時に加えることができる成形加工装置、具体的にはプレス機、圧延機、カレンダーロール、ラミネーター、スタンパーなどを用いることが挙げられる。
【００３４】
上記装置に回折パターンを有する面とコレステリック液晶層面またはカイラルスメクチックＣ液晶層面とを密着させた形態で供し、所定の加熱加圧条件下で一定時間保持する。その後、使用する液晶性高分子のガラス転移点以下まで冷却し、次いでコレステリック液晶層またはカイラルスメクチックＣ液晶層から回折パターンを有する型を剥離することによって、特異な液晶構造を有する本発明の液晶性フィルムを製造することができる。
【００３５】
上記加熱条件は、通常使用する液晶性高分子のガラス転移点以上、等方相が出現する温度以下の温度範囲に設定される。具体的に加熱温度範囲としては、用いられる装置、液晶の種類、フィルムの形態、回折パターンの型の材質などにより異なるため一概には言えないが、通常５０〜３００℃、好ましくは６０〜２５０℃、さらに好ましくは７０〜２００℃、最も好ましくは９０〜１８０℃の範囲である。
また上記加圧条件としては、液晶層、回折パターンを有する型の形態を損なわない圧力範囲にて行う。具体的に加圧圧力範囲としては、用いられる装置、液晶の種類、フィルムの形態、回折パターンの型の材質などにより異なるため一概には言えないが、通常０．３〜５００ｋｇｆ／ｃｍ^２、好ましくは０．５〜４００ｋｇｆ／ｃｍ^２、さらに好ましくは１〜３００ｋｇｆ／ｃｍ^２、最も好ましくは２〜２００ｋｇｆ／ｃｍ^２の範囲である。
【００３６】
さらに上記加熱加圧条件下にてコレステリック液晶層またはカイラルスメクチックＣ液晶層および回折パターンを保持する時間は、用いられる装置、コレステリック液晶の種類、フィルムの形態、回折パターンの型の材質など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〜３０分、さらに好ましくは０．１秒〜１５分の範囲である。
【００３７】
ここで高分子液晶としては、前記したように、配向基板上に均一でモノドメインなネマチック配向性もしくはスメクチックＣ配向性を示し、かつその配向状態を容易に固定化できる液晶性高分子に所定量の光学活性化合物を加えたコレステリック液晶性高分子、カイラルスメクチックＣ液晶性高分子、または均一でモノドメインなコレステリック配向性、カイラルスメクチックＣ配向性を示し、かつその配向状態を容易に固定化できるコレステリック液晶性高分子、カイラルスメクチックＣ液晶性高分子がある。
【００３８】
前記したような方法で螺旋軸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またはカイラルスメクチックＣ配向を損なうことなく固定化した後、得られた高分子液晶フィルムを先に説明した制御方法でもって回折パターンを転写することにより、本発明の液晶性フィルムを得ることができる。
また本発明の液晶性フィルムを製造する方法としては、上述の如き配向基板上に所望の回折パターンを転写しておく、または回折パターンを有する型自体を配向基板として用い、当該基板上に高分子液晶を塗布し、所定温度で、所定時間熱処理し、その後冷却する方法が挙げられる。
【００３９】
上記製造方法は、あくまでも例示であり本発明の液晶性フィルムは製造方法によって限定されるものではない。
このようにして得られた液晶性フィルムの液晶高分子面には、液晶面を保護するためのオーバーコート層を形成することもできる。オーバーコート層は、特に制限されるものではないが、例えば硬化後光学的に等方性を示す接着剤等を用いることができる。オーバーコート層に接着剤を用いる場合、液晶性フィルムの液晶面を再剥離性基板を接着剤を介して接着し、接着剤硬化後、再剥離性基板を剥離することによりオーバーコート層を形成することができる。
【００４０】
上記再剥離性基板とは、再剥離性を有し、自己支持性を具備する基板であれば特に制限されるものではなく、該基板としては、通常剥離性を有するプラスチックフィルムが望ましい。ここでいう再剥離性とは、接着剤を介して液晶フィルムと再剥離性基板を接着した状態において、接着剤と再剥離性基板との界面で剥離できることを意味する。
【００４１】
また上記接着剤は、液晶性高分子面と再剥離性基板とを接着することができ、かつ再剥離性基板を剥離することができれば特に限定されない。硬化手段によって例えば光硬化型、電子線硬化型、熱硬化型などの接着剤が挙げられる。なかでもアクリル系オリゴマーを主成分とする光硬化型、電子線硬化型接着剤、エポキシ樹脂系の光硬化型、電子線硬化型接着剤が好適に用いられる。液晶性フィルムと再剥離性基板との接着の形態としては特に限定されるものではないが、該液晶フィルムと該基板との間に層状の接着剤層を配するのが一般的である。かかる接着剤層の厚さは特に限定されないが、通常１μｍ〜３０μｍ程度である。また該接着剤には、本発明の効果を損なわない範囲で酸化防止剤、紫外線吸収剤などの各種添加剤を配合してもよい。
【００４２】
また、当該液晶性フィルムは、フィルム内部の液晶分子の層構造によって回折特性および偏光特性を発現することから、屈折率差のない接着剤を介することにより、回折特性および偏光特性を損なうことなく他の光学素子と積層することもできる。
このようにして得られる本発明の液晶性フィルムは、赤外、可視、紫外領域の光に対し螺旋ピッチ長に応じた選択反射現象を示すと同時に、液晶層内部に形成された回折パターンにより回折現象を生じ、かつ回折光が円偏光性を有するという、従来の高分子液晶フィルムには無い特異な特徴を有する。また、当該液晶性フィルムでは、フィルム内部の液晶分子の層構造によって回折特性および偏光特性を発現することから、例えば屈折率差のない接着剤を介して他の光学素子と積層しても、当該フィルムの回折特性および偏光特性を損なうこともない。
【００４３】
以上の如き特異な光学特性を有する本発明の液晶性フィルムの応用範囲は極めて広く、例えば偏光板を始めとする種々の光学用素子、光エレクトロニクス素子、装飾用材料として使用することができる。代表的な具体的用途としては、分光された偏光を必要とする光学機器、回折現象により特定の波長を得る偏光光学素子もしくは光学フィルター、円偏光板、１／４波長板と組み合わせることによる直線偏光板等が挙げられるが、これらはほんの一例である。
本発明の液晶性フィルムは、特に分光された偏光を必要とする用途には、従来の回折格子と偏光子の組み合わせに比べ、極めて大きな改善効果が得られるものである。
【００４４】
【実施例】
以下に実施例を述べるが、本発明の液晶性フィルムはこれらに限定されるものではない。
【００４５】
実施例１
ガラス転移温度が８０℃のＲ体光学活性を有する下記の組成式をもつ液晶性ポリエステル組成物をラビングポリイミド層を有するトリアセチルセルロースフィルム上にスピンコート法で成膜し、１３５℃で５分間熱処理したところ、緑色の非鏡面反射を呈するフィルムが得られた。偏光顕微鏡観察およびフィルム断面のＴＥＭ観察（図１）から、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、指紋状組織およびオイリーストリークを形成する配向であることが確認できた。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測定したところ、中心波長λｓが約５５０ｎｍ、選択反射波長帯域幅Δλが約９０ｎｍ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。
【００４６】
【化１】
【００４７】
実施例２
ガラス転移温度が７７℃のＲ体光学活性を有する下記の組成式をもつ液晶性ポリエステル組成物をラビングポリイミド層を有するトリアセチルセルロースフィルム上にスピンコート法で成膜し、１３０℃で５分間熱処理したところ、青色の非鏡面反射を呈するフィルムが得られた。偏光顕微鏡観察およびフィルム断面のＴＥＭ観察から、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、指紋状組織およびオイリーストリークを形成する配向であることが確認できた。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測定したところ、中心波長λｓが約５００ｎｍ、選択反射波長帯域幅Δλが約９０ｎｍ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。
【００４８】
【化２】
【００４９】
実施例３
ガラス転移温度が７７℃のＲ体光学活性を有する下記の組成式をもつ液晶性ポリエステル組成物をラビングポリイミド層を有するトリアセチルセルロースフィルム上にスピンコート法で成膜し、１３０℃で５分間熱処理したところ、赤色の非鏡面反射を呈するフィルムが得られた。偏光顕微鏡観察およびフィルム断面のＴＥＭ観察から、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、指紋状組織およびオイリーストリークを形成する配向であることが確認できた。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測定したところ、中心波長λｓが約６２０ｎｍ、選択反射波長帯域幅Δλが約１１０ｎｍ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。
【００５０】
【化３】
【００５１】
比較例１
ガラス転移温度が８０℃のＲ体光学活性を有する下記の組成式をもつ液晶性ポリエステル組成物をラビングポリイミド層を有するトリアセチルセルロースフィルム上にスピンコート法で成膜し、１５０℃で１０分間熱処理したところ、緑色の鏡面反射を呈するモノドメインなフィルムが得られた。偏光顕微鏡観察およびフィルム断面のＴＥＭ観察（図２）から、コレステリック液晶層の均一な螺旋ピッチが確認できた。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測定したところ、中心波長λｓが約５５０ｎｍ、選択反射波長帯域幅Δλが約９０ｎｍ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。
【００５２】
【化４】
【００５３】
比較例２
ガラス転移温度が７７℃のＳ体光学活性を有する下記の組成式をもつ液晶性ポリエステル組成物をトリアセチルセルロースフィルム上にスピンコート法で成膜し、１４５℃で１０分間熱処理したところ、黄色の鏡面反射を呈するモノドメインなフィルムが得られた。偏光顕微鏡観察およびフィルム断面のＴＥＭ観察から、コレステリック液晶層の均一な螺旋ピッチが確認できた。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λｓが約５９０ｎｍ、選択反射波長帯域幅Δλが約１１０ｎｍ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。
【００５４】
【化５】
【００５５】
実施例４
鏡面反射の抑制、拡散効果を確認するために、図３のような光学系を暗室内に構築して光学測定を行った。供試サンプル面の法線方向を０度にとり、−４５度の位置に固定した光源により供試サンプルを照明した。この時、ハロゲン光源を光ファイバーにより誘導し、光ファイバーの先端にコリメートレンズを取り付けることで平行光束による照明とした。輝度計としてトプコン（株）社製色彩輝度計ＢＭ−７を用いて、０度から８０度までの範囲を５度刻みで反射輝度を測定した。供試サンプルとして、比較例１で得た鏡面反射を呈するコレステリック液晶性フィルムおよび実施例１のコレステリック液晶性フィルムを用いた。各フィルムにおける反射輝度の反射角依存性を測定した結果を図４に示す。
【００５６】
比較例１で得た鏡面反射を呈するフィルムでは、鏡面反射となる＋４５度では光源像がサンプル表面に映り込んでしまっており、また、＋４５度以外の角度では急激に輝度が低下しており視認性が悪かった。これに対し、実施例１で得たコレステリック液晶性フィルムは、反射輝度の角度依存性が小さく、鏡面反射角以外の角度でも十分な反射光が観測でき、鏡面反射角では光源の映り込みも少なく視認性に優れていることがわかった。
【００５７】
実施例５
実施例２で得たコレステリック液晶性フィルムの円偏光度を、溝尻光学工業所製自動エリプソメータＤＶＡ−３６ＶＷ型を用いて測定した。波長５００ｎｍにおける左右円偏光の透過率差が１：２２．３と右円偏先の場合の方が高透過率であった。従って、当該コレステリック液晶性フィルムは、偏光度約９１％の右円偏光を透過し、左円偏光を反射する円偏光板として用いることができることが分かった。また、当該コレステリックフィルム通常のを室内照明下で、比較例１の鏡面反射を呈するコレステリック液晶性フィルムと目視により比較したところ、実施例２で得られたコレステリック液晶性フィルムの方が外光の映り込みが少ないことが確認できた。これより、実施例２で得られたコレステリック液晶性フィルムは、外光の映り込みの少ない円偏光板として使用できることが分かった。
【００５８】
実施例６
実施例１で得られたコレステリック液晶性フィルム上に、（株）ポラテクノ社製一軸延伸フィルム（ポリビニルアルコール製、リターデーション：１４０ｎｍ）をλ／４板として接着剤を介して貼合することで、直線偏光板を得た。当該直線偏光板の偏光度を測定するために、グラントムソン・プリズムとして知られる偏光子の吸収軸と、当該直線偏光板のλ／４板の遅相軸が±４５度をなすようにして、５５０ｎｍにおける透過率を浜松ホトニクス（株）社製分光器ＰＭＡ−１１によりそれぞれ測定した。＋４５度をなしている場合の透過率と−４５度をなした場合の透過率の比が１：３１．５であったことから、当該直線偏光板の偏光度が約９３．８％であることが分かった。また、当該コレステリックフィルムと、比較例２で得られたコレステリック液晶性フィルムに（株）ポラテクノ社製一軸延伸フィルム（ポリビニルアルコール製、リターデーション：１４０ｎｍ）を接着剤を介して貼合した直線偏光板を屋外の太陽光下で目視により比較したところ、当該実施例１で得られたコレステリック液晶性フィルムの方が外光の映り込みが少ないことが確認できた。これより、実施例１で得られたコレステリック液晶性フィルムは外光の映り込みの少ない直線偏光板として使用できることが分かった。
【００５９】
実施例７
ガラス転移温度が８０℃のＲ体光学活性を有する下記の組成式をもつ液晶性ポリエステル組成物を、ラビングポリイミド層を有するトリアセチルセルロースフィルム上にスピンコート法で成膜し、１６０℃３分間熱処理したところ、赤色の非鏡面反射を呈するフィルムが得られた。偏光顕微鏡観察およびフィルム断面のＴＥＭ観察から、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、指紋状組織およびオイリーストリークを形成する配向であることが確認できた。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測定したところ、中心波長がλｓが約６６０ｎｍ、選択反射帯域幅Δλが約１１０ｎｍ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。
【００６０】
【化６】
【００６１】
実施例８
ガラス転移温度が９０℃のＳ体光学活性を有する下記の組成式を有する液晶性ポリエステル（ポリマーＡとＢ）の組成物を、ラビングポリイミド層を有するトリアセチルセルロースフィルム上にスピンコート法で成膜し、１８０℃５分間熱処理したところ、緑色の非鏡面反射を呈するフィルムが得られた。偏光顕微鏡観察およびフィルム断面のＴＥＭ観察から、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、指紋状組織およびオイリーストリークを形成する配向であることが確認できた。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測定したところ、中心波長がλｓが約５４０ｎｍ、選択反射帯域幅Δλが約９０ｎｍ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。
【００６２】
【化７】
【００６３】
参考例１
ガラス転移温度が７７℃のＲ体光学活性を有する下記の組成式をもつ液晶性ポリエステル組成物をラビングポリイミド層を有するトリアセチルセルロースフィルム上にスピンコート法で成膜し、１３０℃５分間熱処理したところ、青色の鏡面反射を呈するフィルムが得られた。偏光顕微鏡観察およびフィルム断面のＴＥＭ観察から、カイラルスメクチックＣ相における螺旋軸方位が、膜厚方向に一様に平行で、螺旋ピッチも膜厚方向に一様に等間隔であることが確認できた。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測定したところ、中心波長がλｓが約５００ｎｍ、選択反射波長帯域幅Δλが約９０ｎｍの選択反射が確認された。さらに、サンプルを３０°傾斜させた場合の透過スペクトルを測定したところ、中心波長λｓが約９２０ｎｍのところにフルピッチバンドに相当する選択反射が確認されたことから、カイラルスメクチックＣ液晶相が形成されていることが確認された。
【００６４】
【化８】
【００６５】
実施例９
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）の回折面と実施例１で得たコレステリック液晶性フィルムの液晶ポリマー面が向き合うように重ね、約１００°に加熱したホットプレート上で、ゴムローラーを用いて約１５ｋｇ／ｃｍ^２の圧力で加圧した。次に、刻線式回折格子フィルムを取り除き、液晶ポリマー面にアクリル性オーバーコート剤（屈折率１．５３）によりオーバーコート層（膜厚：約５μｍ）を形成し、液晶ポリマー表面に形成された凹凸面を埋めた。刻線式回折格子フィルムを取り除いた後の液晶性フィルムは、偏光顕微鏡観察およびフィルム断面のＴＥＭ観察から、コレステリック相における螺旋軸方位が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を形成していることが確認された。
こうして得られた液晶性フィルムに、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。これより、液晶性フィルム内部に回折格子として機能する領域が形成されていることが確認された。
【００６６】
次に、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液晶性フィルムを置き、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。これより、液晶性フィルムの回折光が右円偏光であることが確認された。
以上のことより当該液晶性フィルムによって、右円偏光の回折光が得られることが判明した。
【００６７】
実施例１０
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）の回折面と参考例１で得たカイラルスメクチックＣ液晶性フィルムの液晶ポリマー面が向き合うように重ね、約９０°に加熱したホットプレート上で、ゴムローラーを用いて約２０ｋｇ／ｃｍ^２の圧力で加圧した。次に、刻線式回折格子フィルムを取り除き、液晶ポリマー面にアクリル性オーバーコート剤（屈折率１．５３）によりオーバーコート層（膜厚：約５μｍ）を形成し、液晶ポリマー表面に形成された凹凸面を埋めた。刻線式回折格子フィルムを取り除いた後の液晶性フィルムは、偏光顕微鏡観察およびフィルム断面のＴＥＭ観察から、カイラルスメクチックＣ液晶相における螺旋軸方位が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カイラルスメクチックＣ配向を形成していることが確認された。
【００６８】
このようにして得られた液晶性フィルムに、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。これより、回折格子として機能していることが確認された。これより当該液晶性フィルム内部に回折格子として機能する領域が形成されていることが確認された。
次に、偏光特性を確認するために、通常の室内照明下に当該液晶性フィルムを置き、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（左円偏光のみ通過）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。これより、液晶性フィルムの回折光が右円偏光であることが確認された。
以上のことから、上記の如くとして得られた液晶性フィルムから右円偏光の回折光が得られることが判明した。
【００６９】
実施例１１
実施例１０で得られた液晶性フィルム上に、ポラテクノ社製一軸延伸フィルム（ポリビニルアルコール製、リターデーション：１４０ｎｍ）をλ／４波長板として、アクリル性接着剤を介して貼合し、積層体を得た。
得られた積層体のλ／４波長板側に、サンリッツ社製偏光板ＨＬＣ２−５５１８を重ねて観察したところ、λ／４波長板の遅相軸と偏光板吸収軸が４５°をなす時に暗視野が得られた。また、λ／４波長板の遅相軸と偏光板透過軸が４５°をなす時に明視野が得られ、液晶性フィルムの緑色選択反射光が観察された。また、ハロゲン光を照射した場合、虹色の回折光が観察された。
これより、実施例１で得られた液晶性フィルムとλ／４波長板の積層体による回折光が直線偏光であることが確認され、当該積層体が直線偏光回折格子として機能することが確認された。
【００７０】
参考例２
ガラス転移温度が１２０℃のＲ体光学活性化合物を含有する液晶性ポリエステル組成物をラビングポリイミド層を有するトリアセテートフィルム上にスピンコート法で成膜し、１５０℃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。偏光顕微鏡観察およびフィルム断面のＴＥＭ観察から、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、螺旋ピッチも膜厚方向に一様に等間隔であることが確認できた。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測定したところ、中心波長λｓが約６００ｎｍ、選択反射波長帯域幅Δλ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。
【００７１】
参考例３
Ｒ体光学活性な基を有するアクリル系コレステリック液晶性化合物をラビングポリイミド層を有するポリエチレンナフタレートフィルム上にスピンコート法で成膜し、１４０℃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。このフィルムを窒素雰囲気下で紫外線照射することにより架橋したところ、ガラス転移温度１５０℃のコレステリック配向を保持したフィルムが得られた。偏光顕微鏡観察およびフィルム断面のＴＥＭ観察から、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、螺旋ピッチも膜厚方向に一様に等間隔であることが確認できた。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測定したところ、中心波長λｓが約６１０ｎｍ、選択反射波長帯域幅Δλ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。
【００７２】
比較例３
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）の回折面と比較例２で得たコレステリック液晶性フィルムの液晶ポリマー面が向き合うように重ね、伸栄産業社製２６トンプレスのプレート上に乗せ、参考例１で用いた液晶性高分子のガラス転移点以下の温度で１００ｋｇ／ｃｍ^２の条件で加熱加圧し、５分間保持した。次に、プレスから取り出し、室温まで冷却後、刻線式回折格子フィルムを取り除いたところコレステリック液晶高分子層に回折パターンは転写しなかった。刻線式回折格子フィルムを取り除いた後の液晶性フィルムは、偏光顕微鏡観察およびフィルム断面のＴＥＭ観察から、コレステリック相における螺旋軸方位が一様に平行であり、かつ螺旋ピッチが膜厚方向に一様に等間隔であるコレステリック配向に変化がないことが確認された。
【００７３】
比較例４
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）の回折面と比較例２で得たコレステリック液晶性フィルムの液晶ポリマー面が向き合うように重ね、伸栄産業社製２６トンプレスのプレート上に乗せ、参考例１で用いた液晶性高分子の等方相転移温度以上の温度、１００ｋｇ／ｃｍ^２の条件で加熱加圧し、５分間保持した。次に、プレスから取り出し、室温まで冷却後、刻線式回折格子フィルムを取り除いたところコレステリック配向は、コレステリック液晶相より高温部にある等方相に変化し、コレステリック配向は保持されていなかった。
【００７４】
実施例１２
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）の回折面と参考例２で得たコレステリック液晶性フィルムの液晶ポリマー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、１３５℃、３ｋｇ／ｃｍ^２、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くとコレステリック液晶高分子層に回折パターンが転写した液晶性フィルムが得られた。この液晶高分子面にアクリル性オーバーコート剤（屈折率１．５３）によりオーバーコート層（膜厚：約５μｍ）を形成し、液晶ポリマー表面に形成された凹凸面を埋めた。
こうして得られた液晶性フィルムは、偏光顕微鏡観察およびフィルム断面のＴＥＭ観察から、コレステリック相における螺旋軸方位が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を形成していることが確認された。
当該液晶性フィルムに、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。これより、コレステリック液晶性フィルム内部に回折格子として機能する領域が形成されていることが確認された。
【００７５】
次いで偏光特性を確認するために、通常の室内照明下に当該液晶性フィルムを置き、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。これより、当該液晶性フィルムの回折光が右円偏光であることが確認された。
【００７６】
比較例５
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）の回折面と参考例２で得たコレステリック液晶性フィルムの液晶ポリマー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、１３５℃、０．２ｋｇ／ｃｍ^２、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くとコレステリック液晶高分子層に回折パターンが僅かに転写した液晶性フィルムが得られた。この液晶高分子面にアクリル性オーバーコート剤（屈折率１．５３）によりオーバーコート層（膜厚：約５μｍ）を形成し、液晶ポリマー表面に形成された凹凸面を埋めたところ回折パターンは見えなくなった。刻線式回折格子フィルムを取り除いた後の液晶性フィルムは、偏光顕微鏡観察およびフィルム断面のＴＥＭ観察から、コレステリック相における螺旋軸方位が一様に平行であり、かつ螺旋ピッチが膜厚方向に一様に等間隔であるコレステリック配向に変化がないことが確認された。
【００７７】
実施例１３
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）の回折面と参考例３で得たコレステリック液晶性フィルムの液晶ポリマー面が向き合うように重ね、日立機械エンジニアリング社製圧延機を用い、１７０℃、２０ｋｇ／ｃｍ^２、ロール接触時間１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くとコレステリック液晶高分子層に回折パターンが転写した液晶性フィルムが得られた。この液晶高分子面にアクリル性オーバーコート剤（屈折率１．５３）によりオーバーコート層（膜厚：約５μｍ）を形成し、液晶ポリマー表面に形成された凹凸面を埋めた。
【００７８】
こうして得られた液晶性フィルムは、偏光顕微鏡観察およびフィルム断面のＴＥＭ観察から、コレステリック相における螺旋軸方位が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を形成していることが確認された。
この液晶性フィルムに、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。これより当該液晶性フィルム内部に回折格子として機能する領域が形成されていることが確認された。
【００７９】
次いで偏光特性を確認するために、通常の室内照明下に当該液晶性フィルムを置き、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。このことより当該液晶性フィルムの回折光が右円偏光であることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１のフィルム断面のＴＥＭ観察像を示す。
【図２】比較例１のフィルム断面のＴＥＭ観察像を示す。
【図３】実施例４に記した光学測定系の構成を示す概略図である。
【図４】実施例４に記した反射率測定結果を示す線図である。

Claims

一枚の配向基板上において形成された液晶性フィルムであって、フィルムの内部構造が互いに平行で湾曲ないし屈曲した指紋状の螺旋軸層構造をもつコレステリック配向またはカイラルスメクチックＣ配向を固定化した構造からなることを特徴とする液晶性フィルム。
請求項１記載の液晶性フィルムからなる光拡散性フィルム。
請求項１記載の液晶性フィルムからなる円偏光板。
請求項１記載の液晶性フィルムとλ／４板を積層してなる直線偏光板。