JP2003279717A - 高分子液晶を用いてなる回折素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】波長が４５０ｎｍを超える光において屈折率異
方性が小さく、屈折率および屈折率異方性の波長分散が
小さい高分子液晶を用いた回折素子、およびこれを製造
するための重合性液晶組成物を提供することである。 【解決手段】飽和炭素環または飽和ヘテロ環を有する重
合性液晶化合物を少なくとも１種含む重合性液晶組成物
を、重合して得られる高分子液晶で形成された回折格子
を有する、波長が４５０ｎｍを超える光用の回折素子を
提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、波長が４５０ｎｍ
を超える光用の回折素子、およびこれを製造するための
重合性液晶組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶分子中に重合性官能基を付与した重
合性液晶化合物（以下、重合性液晶モノマともいう。）
は、重合性モノマとしての性質と液晶としての性質を併
有する。したがって、重合性液晶モノマを配向させた状
態で重合させると、配向が固定化された重合体、すなわ
ち高分子液晶が得られる。こうして得られる高分子液晶
は、液晶性骨格の屈折率異方性に基づく光学異方性を有
し、液晶配向状態の制御により特殊な特性も付与できる
ため、位相差フィルムや偏光ホログラム等の光学素子に
応用されている。

【０００３】このような重合性液晶モノマのなかでも、
特に光重合性官能基を有する光重合性液晶モノマは、光
を照射して重合させることで、簡単に高分子液晶を作製
できる優れた化合物である。

【０００４】この高分子液晶を用いた偏光ホログラム
は、特開平１１−２１１９０５号公報に記載があるよう
に、その偏光依存性に優れることにより高い光利用効率
を発現する。このとき高分子液晶による格子間隙を充填
材で満たし、充填材の屈折率と高分子液晶の常光屈折率
を一致させると、０次の透過率が最大となる。更に、格
子高さｄ、高分子液晶の屈折率異方性Δｎ、波長λとす
ると、Δｎ・ｄ＝λ／２を満たすとき、±１次の回折効
率が最大となる。

【０００５】したがって、ある波長の光における回折格
子の回折効率、すなわち０次の直線透過光と±１次の回
折光との光の強度比の設計は、Δｎ・ｄの調整によりな
される。すなわち、格子高さと用いる高分子液晶の種類
とを変えることにより、任意の回折効率を示す偏光回折
素子を作製することができる。

【０００６】一般に回折効率の小さい回折素子を得るた
めには、Δｎ・ｄをλ／２より小さく設計すればよい。
例えば、波長６５０ｎｍの光における０次透過光と１次
回折光の強度比が１５対１である偏光グレーティングを
得るためには、回折格子のΔｎ・ｄを約９０ｎｍとする
この場合のΔｎ・ｄは、該回折素子の回折効率が最大と
なるための値であるλ／２すなわち３２５ｎｍの１／３
以下である。

【０００７】波長が４５０ｎｍを超える光用の回折素子
に用いられてきた高分子液晶としては、素子の小型化高
効率化を達成するために、特開２００１−２２０５８３
号公報に示されるように高い屈折率異方性を有するもの
が多く開発されてきた。しかしΔｎ・ｄが小さい設計の
回折素子では、従来の高Δｎを有する高分子液晶を用い
ると格子高さｄを小さくする必要があり、製造が困難に
なり生産歩留まりが悪くなる等の問題があった。

【０００８】また一般にΔｎが大きい高分子液晶は、該
高分子液晶を透過する光の波長が変動した場合に屈折率
およびΔｎも大きく変動する、すなわち波長分散が大き
い。したがって、光源の劣化等による使用光の波長の変
動に伴い、高分子液晶の屈折率およびΔｎが変化し、回
折効率がばらつく問題もある。

【０００９】以上より、屈折率異方性Δｎの小さい高分
子液晶の開発が強く求められていた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、屈折
率異方性が小さく、屈折率および屈折率異方性の波長分
散が小さい高分子液晶を用いた波長が４５０ｎｍを超え
る光用の回折素子、およびこれを製造するための重合性
液晶組成物を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、飽和炭素環ま
たは飽和ヘテロ環を有する重合性液晶化合物を少なくと
も１種含む重合性液晶組成物を重合して得られる高分子
液晶で形成された回折格子を有する、波長４５０ｎｍを
超える光用の回折素子を提供する。

【００１２】本発明は、式１で表される重合性液晶化合
物（以下化合物１ともいい、他の場合も同様である。）
を少なくとも１種含む重合性液晶組成物を重合して得ら
れる高分子液晶で形成された回折格子を有する、波長が
４５０ｎｍを超える光用の回折素子を提供する。

【００１３】 ＣＨ_２＝ＣＲ^１−Ｘ^１−（Ｙ^１）_ｍ−Ｚ^１−（Ｅ^１）_ｐ−Ｚ^２−Ｅ^２−Ｚ^３− Ｅ^３−Ｚ^４−（Ｅ^４）_ｑ−Ｚ^５−Ｒ^２・・・式１ 式中の記号は以下の意味を示す。 Ｒ^１：水素原子またはメチル基。 Ｒ^２：置換基を有していてもよいアルキル基、水素原
子、ハロゲン原子またはシアノ基。 Ｘ^１：単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−または−Ｏ−。 Ｙ^１：−ＣＨ_２−、−ＯＣＨ_２ＣＨ_２−または−ＣＨ_２
ＣＨ_２Ｏ−。ｍ：０〜１０の整数。 Ｚ^１、Ｚ^２、Ｚ^３、Ｚ^４、Ｚ^５：それぞれ独立して単結
合、−Ｏ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＣＯ−、−Ｃ
ＯＮＨ−、−ＮＨＣＯ−、−ＮＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、―Ｃ
Ｈ＝ＣＨ−、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−Ｎ＝ＣＨ−、−ＣＨ
＝Ｎ−または−Ｎ＝Ｎ−。 Ｅ^１、Ｅ^２、Ｅ^３、Ｅ⁴：それぞれ独立して２価の環基
であり、存在する環のうち少なくとも１つは飽和炭素環
または飽和ヘテロ環である。環の水素原子の１個以上が
フッ素原子、塩素原子またはメチル基に置換されていて
もよい。ｐ、ｑ：それぞれ独立して、０または１。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明における重合性液晶化合物
は、重合性官能基とメソゲン骨格とを有する重合性液晶
化合物であり、メソゲン骨格内に飽和炭素環または飽和
ヘテロ環（以下、総称して飽和環ともいう。）を少なく
とも１種含む。飽和環は、不飽和環より極性が小さいた
め、該重合性液晶化合物を含む重合性液晶組成物を重合
して得られる高分子液晶の屈折率異方性は、飽和環を有
さない高分子液晶と比較すると低い値となる。

【００１５】飽和炭素環とは、炭素原子と水素原子とか
らなる飽和の環状化合物であり、環を構成する炭素原子
の数は、３〜１０であるのが好ましい。飽和ヘテロ環と
は、炭素原子と水素原子とヘテロ原子とからなる飽和の
環状化合物であり、環を構成する原子の数は３〜１０で
あるのが好ましい。また、ヘテロ原子としては、酸素原
子、硫黄原子、窒素原子などが挙げられる。飽和環とし
ては、シクロペンタン環、シクロヘキサン環、ビシクロ
［２．２．２］オクタン環、ジオキサン環等が挙げら
れ、シクロヘキサン環が好ましい。これら環からなる２
価の環基としては、下記のようなトランス−１，３−シ
クロペンチレン基、トランス−１，４−シクロヘキシレ
ン基、１，４−ビシクロ［２．２．２］オクチレン基、
トランス−１，３−ジオキサン−２，５−ジイル基があ
る。

【００１６】

【化１】

【００１７】シクロヘキサン環を有する液晶化合物、お
よび該化合物を含む重合性液晶組成物は融点が低く、室
温で安定した液晶相が発現しやすいため好ましい。

【００１８】本発明における飽和環を有する重合性液晶
化合物は、化合物１であるのが好ましい。

【００１９】Ｅ^１、Ｅ^２、Ｅ^３、Ｅ^４は、それぞれ独立
して２価の環基であり、存在する環のうち少なくとも１
つは飽和炭素環または飽和ヘテロ環である。存在する環
とはｐが１の場合にＥ^１を含み、ｑが１の場合にＥ^４を
含む、Ｅ^２およびＥ^３をいう。環の水素原子の１個以上
がフッ素原子、塩素原子またはメチル基に置換されてい
てもよい。

【００２０】具体的な２価の環基としては、トランス−
１，３−シクロペンチレン基、トランス−１，４−シク
ロヘキシレン基、１，４−ビシクロ［２．２．２］オク
チレン基、トランス−１，３−ジオキサン−２，５−ジ
イル基、１，４−フェニレン基、２，６−ナフタレンジ
イル基、２，５−ピリジンジイル基、２，５−ピリミジ
ンジイル基、３，６−ピランジイル基などが挙げられ
る。好ましくは、トランス−１，４−シクロヘキシレン
基、１，４−フェニレン基である。

【００２１】化合物１が、置換されていてもよい１，４
−フェニレン基を有する場合、該化合物は、広い温度範
囲で液晶性を示すので好ましい。また、化合物１の２価
の環基の水素原子が置換された場合、一般的に融点が低
下し、特にフッ素原子に置換された場合は粘度が低下す
る。目的に応じて置換基は選択することができる。

【００２２】化合物１におけるスペーサ（Ｙ^１）_ｍは、
短い方が重合後の高分子液晶が硬くなり、屈折率異方性
の温度依存性が小さくなるので好ましい。ｍ＝０、Ｙ^１
が−ＣＨ_２−かつｍ＝１〜６、または、Ｙ^１が−ＣＨ_２
ＣＨ_２Ｏ−かつｍ＝１〜２、であることが好ましい。

【００２３】Ｚ^１、Ｚ^２、Ｚ^３、Ｚ^４、Ｚ^５は、それぞ
れ独立して単結合、−Ｏ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＯ−、
−ＣＯ−、−ＣＯＮＨ−、−ＮＨＣＯ−、−ＮＨ−、−
Ｃ≡Ｃ−、―ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−Ｎ＝
ＣＨ−、−ＣＨ＝Ｎ−または−Ｎ＝Ｎ−であるが、なか
でも単結合、−Ｏ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＣＯ
−または−ＣＨ_２ＣＨ_２−であると、屈折率異方性が小
さくなるので好ましい。特に単結合、−Ｏ−、−ＯＣＯ
−または−ＣＨ_２ＣＨ_２−であると、化合物１およびそ
れを含む組成物の融点が低くなるので好ましい。融点が
低いと、該組成物は広い温度範囲で液晶性を発現するの
で好ましい。

【００２４】Ｘ^１は、単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−
または−Ｏ−であり、−ＣＯＯ−が好ましい。

【００２５】Ｒ^１は、水素原子またはメチル基であり、
水素原子が好ましい。Ｒ^２は置換基を有していてもよい
アルキル基、水素原子、ハロゲン原子またはシアノ基で
あるが、なかでも水素原子がフッ素原子、塩素原子に置
換されていてもよいアルキル基であると、化合物１は、
融点が低くなり、かつ広い温度範囲で液晶性を発現する
ので好ましい。さらに、該化合物を含む組成物を重合さ
せた高分子液晶は、屈折率異方性が低くなる。該アルキ
ル基の中でも、炭素数が１〜１０のものがより好まし
い。

【００２６】化合物１としては、式２で表される化合物
が好ましい。 ＣＨ_２＝ＣＲ^１−Ｘ^１−Ｅ^２−Ｚ^３−Ｅ^３−Ｒ^２・・・式２ Ｒ^１、Ｘ^１、Ｅ^２、Ｚ^３、Ｅ^３、Ｒ^２は、それぞれ式１
の場合と同じである。

【００２７】化合物１としては、例えば下記式３で表さ
れる化合物が好適である。 ＣＨ_２＝ＣＨ−ＣＯＯ−Ｐｈ−ＯＣＯ−Ｃｙ−Ｒ^３・・・式３ Ｐｈは基中の水素原子の１個以上が、フッ素原子、塩素
原子またはメチル基に置換されていてもよい１，４−フ
ェニレン基、Ｃｙは基中の水素原子がフッ素原子、塩素
原子またはメチル基に置換されていてもよいトランス−
１，４−シクロヘキシレン基、Ｒ^３は炭素数１〜８のア
ルキル基を示す。以下に記載のＰｈ、Ｃｙも上記と同じ
基を表す。

【００２８】具体的には４−（トランス−４’−ｎ−プ
ロピルシクロヘキシルカルボニルオキシ）フェニルアク
リレート、４−（トランス−４’−ｎ−ブチルシクロヘ
キシルカルボニルオキシ）フェニルアクリレート、４−
（トランス−４’−ｎ−ペンチルシクロヘキシルカルボ
ニルオキシ）フェニルアクリレート、４−（トランス−
４’−ｎ−ヘキシルシクロヘキシルカルボニルオキシ）
フェニルアクリレートが好ましく例示される。

【００２９】本発明における重合性液晶組成物は、化合
物１を１種以上含むのが好ましい。また該重合性液晶組
成物は、化合物１のほかに、化合物１以外の重合性液晶
化合物、重合性非液晶化合物、非重合性液晶化合物、非
重合性非液晶化合物（以下総称して、他の化合物ともい
う。）を適宜加えて、所望の特性を有する組成物とする
ことが望ましい。飽和環を有する重合性液晶化合物の組
成物中での割合は、１０％〜１００％（質量基準であ
る。以下同じ。）が好ましく、さらに５０〜１００％が
好ましい。５０％以上であると、組成物の屈折率異方性
が小さくなるので好ましい。

【００３０】他の化合物は、組成物中に０〜５０％含む
のが好ましく、１種または２種以上を組み合わせて用い
ることもできる。

【００３１】重合性非液晶化合物および／または非重合
性非液晶化合物を含む場合、該化合物の組成物中での割
合は、該組成物が液晶性を有する範囲であればよく、特
に限定されない。また、非重合性液晶化合物および／ま
たは非重合性非液晶化合物を含む場合、該化合物の組成
物中での割合は、該組成物を重合させた高分子液晶が固
体になる範囲であればよく、特に限定されない。

【００３２】他の化合物としては、例えば式４で表され
る重合性液晶化合物が融点が低く、屈折率異方性も低い
ことから好適である。 ＣＨ_２＝ＣＨ−ＣＯＯ−Ｐｈ−ＯＣＯ−Ｐｈ−Ｒ^４・・・式４ Ｒ^４は炭素数１〜８のアルキル基を表す。

【００３３】具体的には、４−（４’−ｎ−プロピルフ
ェニルカルボニルオキシ）フェニルアクリレート、４−
（４’−ｎ−ブチルフェニルカルボニルオキシ）フェニ
ルアクリレート、４−（４’−ｎ−ペンチルフェニルカ
ルボニルオキシ）フェニルアクリレート、４−（４’−
ｎ−ヘキシルフェニルカルボニルオキシ）フェニルアク
リレートが好ましく例示される。

【００３４】また他の化合物としては、式５で表される
重合性液晶化合物も融点が低く、広い温度範囲で液晶性
を示すので好適である。 ＣＨ_２＝ＣＨＣＯＯ−Ｐｈ−ＯＣＯ−Ｐｈ−ＯＣＯＯ−Ｒ^５・・・式５ Ｒ^５は炭素数１〜８の直鎖状アルキル基を示す。

【００３５】具体的には４−（４’−（ｎ−プロポキシ
カルボニルオキシ）ベンゾイルオキシ）フェニルアクリ
レート、４−（４’−（ｎ−ブトキシカルボニルオキ
シ）ベンゾイルオキシ）フェニルアクリレート、４−
（４’−（ｎ−ペンチルオキシカルボニルオキシ）ベン
ゾイルオキシ）フェニルアクリレート、４−（４’−
（ｎ−ヘキシルオキシカルボニルオキシ）ベンゾイルオ
キシ）フェニルアクリレートが好ましく例示される。

【００３６】本発明における重合性液晶組成物は、より
広い範囲で液晶相を示すことが望ましく、−３０〜１５
０℃、さらには−１０〜１２０℃の温度範囲で液晶相を
発現するよう調整されるのが好ましい。

【００３７】また本発明における重合性液晶組成物は、
該組成物の屈折率異方性が波長６３３ｎｍの光において
０．０１以上０．１５以下となるように、組成が調整さ
れるのが好ましい。０．１５以下であると該重合性液晶
組成物を重合して得られた高分子液晶の屈折率異方性を
小さくできるので好ましい。また０．０１以上である
と、該高分子液晶が液晶性を示すため好ましい。

【００３８】本発明における高分子液晶は、該重合性液
晶組成物を重合させることにより得られる。重合方法と
しては、光重合方法、熱重合方法などが挙げられ、光重
合方法が好ましい。光重合法においては該重合性液晶組
成物を配向させた状態で重合させることが好ましい。ま
た、光重合する場合には、光重合開始剤を用いると効率
よく重合できる。光重合開始剤としては特に限定されな
いが、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ベンゾイ
ン類、ベンジル類、ミヒラーケトン類、ベンゾインアル
キルエーテル類、ベンジルジメチルケタール類、チオキ
サントン類などが好ましく使用できる。該光重合開始剤
は、１種類または２種類以上を使用できる。該光重合開
始剤の使用量は、組成物に対して０．１〜１０％が好ま
しく、特に０．３〜２％が好ましい。

【００３９】光重合に用いる光としては、紫外線または
可視光線などが挙げられる。この際、重合性液晶組成物
の支持体としては、ガラス、プラスチック等を使用でき
る。支持体表面には配向処理を施す。配向処理は、支持
体表面を、綿、羊毛等の天然繊維、ナイロン、ポリエス
テル等の合成繊維などで直接ラビングしてもよく、ポリ
イミド、ポリアミド等を塗布した後該塗布面を上記繊維
等でラビングしてもよい。次にガラスビーズなどのスペ
ーサを支持体表面に配置し、複数枚の支持体を、所望の
間隔に制御して対向させ、支持体間に本発明における重
合性液晶組成物を注入し、充填する。

【００４０】該重合性液晶組成物を配向させた状態で重
合させるためには、重合時、該組成物を液晶状態に保つ
のが好ましい。液晶状態に保つためには、雰囲気温度を
融点Ｔ_ｍからネマチック相−等方相相転移点Ｔ_ｃの範囲
にすればよい。しかしＴ_ｃに近い温度では、屈折率異方
性が極めて小さいので、雰囲気温度の上限は（Ｔ_ｃ−１
０）℃以下とするのがより好ましい。

【００４１】本発明の高分子液晶は、波長６３３ｎｍの
光における屈折率異方性が０．０１以上０．０６以下で
あることが好ましく、０．０２以上０．０５以下である
ことがより好ましい。また本発明の高分子液晶は支持体
に挟んだまま用いてもよく、支持体から剥離して用いて
もよい。

【００４２】該重合性液晶組成物を配向させない状態で
重合した場合には、得られた高分子液晶を配向させ、配
向した高分子液晶で回折素子を作製する。たとえば、高
分子液晶の溶液を配向処理された支持体表面に塗布して
乾燥し、配向した高分子液晶からなるコーティング膜を
形成することができる。こうして作製された高分子液晶
は、本発明の回折素子に好適であり、該回折素子を用い
て、光ヘッドを作製できる。

【００４３】本発明の回折素子における回折格子の格子
高さは、１〜１００μｍであることが好ましく、２〜２
０μｍがより好ましい。２μｍ以上であると、回折素子
を容易に製造できるため好ましい。また、本発明の回折
素子は、格子高さを任意に変えることにより、任意の回
折効率を有する回折素子を容易に作成できる。本発明の
回折素子として、偏光グレーティング素子が好ましく挙
げられる。

【００４４】本発明の回折素子は、波長が４５０ｎｍを
超える光用の回折素子である。光の波長は、５００〜１
８００ｎｍであることが好ましく、特にＣＤ、ＤＶＤ用
の光の波長であることが好ましい。

【００４５】

【実施例】［例１：化合物１を含む液晶組成物の調整］
４−（トランス−４’−ｎ−プロピルシクロヘキシルカ
ルボニルオキシ）フェニルアクリレート（下記化合物
６、以下Ａ１ともいう。）、４−（トランス−４’−ｎ
−ペンチルシクロヘキシルカルボニルオキシ）フェニル
アクリレート（下記化合物７、以下Ａ２ともいう。）を
用いて組成物Ｂ１を作製した。組成物Ｂ１の組成比は質
量比で、Ａ１：Ａ２＝０．５：０．５とした。ＣＨ_２＝
ＣＨＣＯＯＰｈ−ＯＣＯ−Ｃｙ−Ｃ_３Ｈ_７・・・・式６ ＣＨ_２＝ＣＨＣＯＯＰｈ−ＯＣＯ−Ｃｙ−Ｃ_５Ｈ_１１・
・・式７ この組成物Ｂ１は室温でネマチック液晶であり、Ｔｃは
９５℃を示した。またこの組成物の３０℃、５８９ｎｍ
における屈折率異方性Δｎは０．１０１であった。

【００４６】［例２：高分子液晶の調整］５ｃｍ×５ｃ
ｍ×０．５ｍｍのガラス板に配向剤であるポリイミド溶
液をスピンコータで塗布して乾燥した後、ナイロンクロ
スで一定方向にラビング処理して、支持体を作製した。
該配向処理した面が向かい合うように２枚の支持体を接
着剤を用いて貼り合わせてセル１を作製した。その際、
接着剤にガラスビーズを混入させ、支持体の間隔が３μ
ｍになるように調整した。

【００４７】例１の組成物Ｂ１に光重合開始剤「イルガ
キュアー９０７（チバガイギー社製）」を組成物に対し
て０．２％添加したものを、セル１に７０℃で注入し
た。次に３０℃で８０ｍＷ／ｃｍ^２の強度の紫外線を積
算光量が５３００ｍＪ／ｃｍ^２となるよう照射し、光重
合を行い、高分子液晶Ｄ１を作製した。高分子液晶Ｄ１
の各波長における屈折率を表１に示す。

【００４８】

【表１】

【００４９】高分子液晶Ｄ１は、波長６３３ｎｍの光と
波長１３００ｎｍの光での屈折率異方性はともに０．０
５以下であり、かつ屈折率の波長分散も小さかった。

【００５０】［例３（比較例）：化合物１を含まない高
分子液晶の調整］４−アクリロイルオキシ−４’−シア
ノビフェニル（下記化合物８、以下Ａ３ともいう。）、
４−（３−アクリロイルオキシプロピル）オキシ−４’
−シアノビフェニル（下記化合物９、以下Ａ４ともい
う。）、４−（４’−ｎ−ブチルフェニルカルボニルオ
キシ）フェニルアクリレート（下記化合物１０、以下Ａ
５ともいう。）、４−（４’−ｎ−ペンチルフェニルカ
ルボニルオキシ）フェニルアクリレート（下記化合物１
１、以下Ａ６ともいう。）を用いて組成物Ｂ２を作製し
た。組成物Ｂ２の組成比は質量比で、Ａ３：Ａ４：Ａ
５：Ａ６＝０．２５：０．２５：０．２５：０．２５と
した。 ＣＨ_２＝ＣＨＣＯＯＰｈＰｈＣＮ・・・・・・・・・・・・式８、 ＣＨ_２＝ＣＨＣＯＯ（ＣＨ_２）_３ＯＰｈＰｈＣＮ・・・・・式９、 ＣＨ_２＝ＣＨＣＯＯＰｈ−ＯＣＯ−Ｐｈ−Ｃ_４Ｈ_９・・・・式１０、 ＣＨ_２＝ＣＨＣＯＯＰｈ−ＯＣＯ−Ｐｈ−Ｃ_５Ｈ_１１・・・式１１。

【００５１】この組成物Ｂ２は室温でネマチック液晶で
あり、Ｔ_ｃは７１℃を示した。またこの組成物の２５
℃、５８９ｎｍにおける屈折率異方性Δｎは０．２０で
あった。また組成物Ｂ２を用いること以外は例２と同様
にして、高分子液晶Ｄ２を作製した。高分子液晶Ｄ２の
各波長における屈折率を表２に示す。

【００５２】

【表２】

【００５３】［例４：光学素子、光ヘッドへの応用］５
ｃｍ×５ｃｍ×０．５ｍｍのガラス板に配向剤としてポ
リイミドをスピンコータで塗布して乾燥した後、ナイロ
ンクロスで一定方向にラビング処理して、支持体を作製
した。配向処理した面が向かい合うように２枚の支持体
を接着剤を用いて貼り合わせてセル２を作製した。その
際、接着剤にガラスビーズを混入させ、支持体の間隔が
２．３μｍになるように調整した。

【００５４】例１の組成物Ｂ１に光重合開始剤「イルガ
キュアー９０７（チバガイギー社製）」を組成物に対し
て０．２％添加したものを、セル２に７０℃で注入し
た。次に２５℃で紫外線を照射し光重合を行って高分子
液晶Ｄ１を作製した。そして、一方の支持体を高分子液
晶Ｄ１からはがした後、エッチングにより高分子液晶Ｄ
１の格子を形成した。続いて格子の凹部を透明充填材
（エンチオール系化合物）で満たし、偏光回折素子すな
わち偏光グレーティングを作製した。この回折素子の波
長６５０ｎｍの光に対する往路０次の透過率は８６％、
±１次の回折効率は１１％であった。

【００５５】［例５（比較例）］組成物Ｂ１のかわりに
組成物Ｂ２を用いて、支持体の間隔以外は例４と同様に
して、回折効率が１１％の偏光グレーティングの作製を
試みたが、支持体の間隔を０．７μｍとする必要があ
り、作製は不可能であった。

【００５６】

【発明の効果】本発明の回折素子に用いられる高分子液
晶は、屈折率異方性が小さい。したがって、該高分子液
晶で形成された回折格子の格子高さｄを大きくしても、
Δｎ・ｄの値を小さくでき、回折効率を小さくすること
ができる。これらのことより、本発明の回折素子は、容
易に製造することができ、生産性に優れた回折素子であ
る。

【００５７】また、該高分子液晶は、屈折率および屈折
率異方性の波長分散が小さい。したがって、本発明の回
折素子は、光の波長の変動等による回折効率の変動を小
さくできる。本発明の回折素子は、上記の利点を有する
ため、光ヘッド等の部品として好適である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｂ 5/30 Ｇ０２Ｂ 5/30 Ｇ０２Ｆ 1/13 ５０５ Ｇ０２Ｆ 1/13 ５０５ Ｆターム(参考） 2H049 AA02 AA12 AA43 AA57 BA06 BA45 2H088 EA48 GA06 4J011 QA03 QA06 QA07 QA08 QA33 QA37 QA38 QA39 QA40 QA45 UA01 UA06 VA01 VA05 WA10 4J100 AE09P AE26P AG08P AG24P AL08P AL08Q AT08P BA02P BA12P BA15P BA15Q BA22Q BA28P BA34P BA45P BA46P BC03P BC04P BC07P BC43P BC43Q BC49P BC52P BC58P BC64P BC69P BC73P BC83P CA01 CA04 JA32

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】飽和炭素環または飽和ヘテロ環を有する重
   合性液晶化合物を少なくとも１種含む重合性液晶組成物
   を重合して得られる高分子液晶で形成された回折格子を
   有する、波長が４５０ｎｍを超える光用の回折素子。
2. 【請求項２】飽和炭素環または飽和ヘテロ環を有する重
   合性液晶化合物が、式１で表される重合性液晶化合物で
   ある、請求項１に記載の回折素子。 ＣＨ_２＝ＣＲ^１−Ｘ^１−（Ｙ^１）_ｍ−Ｚ^１−（Ｅ^１）_ｐ−Ｚ^２−Ｅ^２−Ｚ^３− Ｅ^３−Ｚ^４−（Ｅ^４）_ｑ−Ｚ^５−Ｒ^２・・・式１ 式中の記号は以下の意味を示す。 Ｒ^１：水素原子またはメチル基。 Ｒ^２：置換基を有していてもよいアルキル基、水素原
   子、ハロゲン原子またはシアノ基。 Ｘ^１：単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−または−Ｏ−。 Ｙ^１：−ＣＨ_２−、−ＯＣＨ_２ＣＨ_２−または−ＣＨ_２
   ＣＨ_２Ｏ−。ｍ：０〜１０の整数。 Ｚ^１、Ｚ^２、Ｚ^３、Ｚ^４、Ｚ^５：それぞれ独立して、単
   結合、−Ｏ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＣＯ−、−
   ＣＯＮＨ−、−ＮＨＣＯ−、−ＮＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、―
   ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−Ｎ＝ＣＨ−、−Ｃ
   Ｈ＝Ｎ−または−Ｎ＝Ｎ−。 Ｅ^１、Ｅ^２、Ｅ^３、Ｅ⁴：それぞれ独立して２価の環基
   であり、存在する環のうち少なくとも１つは飽和炭素環
   または飽和ヘテロ環である。環の水素原子の１個以上は
   フッ素原子、塩素原子またはメチル基に置換されていて
   もよい。ｐ、ｑ：それぞれ独立して、０または１。
3. 【請求項３】Ｅ^１、Ｅ^２、Ｅ^３、Ｅ⁴の存在する環のう
   ち１つ以上が、水素原子の１個以上がフッ素原子、塩素
   原子またはメチル基に置換されていてもよいトランス−
   １，４−シクロヘキシレン基である、請求項２に記載の
   回折素子。
4. 【請求項４】飽和炭素環または飽和ヘテロ環を有する重
   合性液晶化合物が、式２で表される化合物である、請求
   項１、２または３に記載の回折素子。 ＣＨ_２＝ＣＲ^１−Ｘ^１−（Ｙ^１）_ｍ−Ｚ^１−Ｅ^２−Ｚ^３−Ｅ^３−Ｒ^２・・・式 ２ Ｒ^１、Ｘ^１、Ｙ^１、Ｚ^１、Ｚ^３、Ｒ^２は、それぞれ式１
   の場合と同じである。Ｅ^２、Ｅ^３は、それぞれ独立して
   ２価の環基であり、該環のうち少なくとも１つは飽和炭
   素環または飽和ヘテロ環である。環の水素原子の１個以
   上がフッ素原子、塩素原子またはメチル基に置換されて
   いてもよい。ｍは０〜１０の整数である。
5. 【請求項５】飽和炭素環または飽和ヘテロ環を有する重
   合性液晶化合物が、式３で表される化合物である、請求
   項１〜４のいずれかに記載の回折素子。 ＣＨ_２＝ＣＨ−ＣＯＯ−Ｐｈ−ＯＣＯ−Ｃｙ−Ｒ^３・・・式３ Ｒ^３は、炭素数１〜８のアルキル基である。Ｐｈは基中
   の水素原子の１個以上が、フッ素原子、塩素原子または
   メチル基に置換されていてもよい１，４−フェニレン
   基、Ｃｙは基中の水素原子がフッ素原子、塩素原子また
   はメチル基に置換されていてもよいトランス−１，４−
   シクロヘキシレン基を表す。
6. 【請求項６】飽和炭素環または飽和ヘテロ環を有する重
   合性液晶化合物を、組成物中に１０〜１００％（質量基
   準である。）含む請求項１〜５のいずれかに記載の回折
   素子。
7. 【請求項７】高分子液晶が、重合性液晶組成物を配向さ
   せた状態で紫外光または可視光を照射することにより重
   合させて得られるものである、請求項１〜６のいずれか
   に記載の回折素子。
8. 【請求項８】高分子液晶の波長６３３ｎｍの光における
   屈折率異方性が、０．０１以上０．０６以下の高分子液
   晶である請求項１〜７のいずれかに記載の回折素子。
9. 【請求項９】請求項１〜８のいずれかに記載の回折素子
   を製造するための当該請求項記載の重合性液晶組成物。
10. 【請求項１０】請求項９に記載の重合性液晶組成物を重
    合して得られる高分子液晶。
11. 【請求項１１】請求項１〜８のいずれかに記載の回折素
    子を用いてなる光ヘッド。