JPH08110402A - 非複屈折性の光学樹脂材料及びその製造方法並びに光学樹脂材料を用いた液晶素子用の部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】非複屈折性の光学樹脂材料の提供。 【構成】符号が正又は負である配向複屈折性を持つ高分
子樹脂で透明なマトリックスを形成すると共に、マトリ
ックス用高分子樹脂における配向複屈折性とは逆の符号
の配向複屈折性を示す低分子物質を添加し、この低分子
物質の配向複屈折性によりマトリックス用高分子樹脂の
配向複屈折性を相殺させて非複屈折性の光学樹脂材料を
得るようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、種々の光学要素の材料
として用いることのできる非複屈折性の光学樹脂材料、
つまり実質的に複屈折性を示さないか、または複屈折性
を示してもそれが実用上で影響を与えない程度に小さな
くて済む光学樹脂材料及びこれを用いた液晶素子用の部
材に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、眼鏡レンズや透明板などの一般光
学部品はもとよりオプトエレクトロニクス用の光学部
品、例えば音響、映像、文字情報等を記録する光ディス
ク装置のようなレーザ関連機器に用いる光学部品の材料
などとして、従来のガラス系材料に代えて、高分子樹脂
を用いる傾向が強まっている。これは、高分子樹脂から
なる光学材料つまり光学樹脂材料が、一般にガラス系光
学材料に比べ、軽量であること、また耐衝撃性に優れて
いること、さらに射出成形や押し出し成形のような成形
技術を容易に適用できるなどから加工性や量産性に優れ
ているからである。このような特性は、上述したような
各種の光学部品にとって有用であることは勿論として、
液晶ディスプレイの主要構成要素である液晶素子を構成
する各種部材に光学樹脂材料を用いる場合に特に有用で
ある。即ち液晶ディスプレイは、各種電子機器における
表示要素として広く用いられるようになって来ている
が、このように用途が拡大するのに伴ってより一層の軽
量化や薄型化が求められ、また耐衝撃性などの強度面で
の性能向上も求められるようになっており、これらの要
求には上記高分子光学材料が持つ特性を有効に活かすこ
とで応えることができるからである。

【０００３】このように光学樹脂材料は、光学部品とし
て優れた特性を発揮する可能性を持ち、また光学部品へ
の広い用途が期待されている。しかし現実には期待され
た程の利用がなされていない。その大きな要因として
は、光学樹脂材料に上記のような成形技術を適用して得
られた製品が少なからず複屈折性を示し、この複屈折性
が光学部品としての機能性を損なう場合があるというこ
とに求められる。

【０００４】この高分子樹脂材料における複屈折性の存
在自体は、その原因を含めて広く知られているところで
ある。図１はこれを簡単に説明する為の図である。同図
に示したように、成形工程を経た高分子光学材料は、一
般に、ポリマーの結合鎖を形成する多数の単位（モノマ
ー）１が体積的に特定の配向方向をもって結合した状態
にある。そして、光学材料として通常使用される高分子
材料の殆どすべてについて、各単位１は屈折率に関して
光学的異方性を有している。即ち、配向方向に平行な方
向の偏波成分に関する屈折率ｎprと配向方向に垂直な方
向の偏波成分に関する屈折率ｎvtが異なっている。

【０００５】このような光学的異方性は、よく知られて
いるように、屈折率楕円体で表現することが出来る。図
１において、各結合単位１に付記されている楕円マーク
２はその表式に従ったものである。例えば、ポリメチル
メタクリレート（ＰＭＭＡ）の場合、各単位１（メチル
メタクリレート）の屈折率は、配向方向について相対的
に小さく、配向方向と垂直な方向について相対的に大き
い。従って、マクロスケールでみた時の屈折率楕円体３
は、図示されているように縦長となる。即ち、ポリメチ
ルメタクリレートの場合、ｎpr＜ｎvtである。両者の差
Δｎ＝ｎpr−ｎvtは、複屈折値と呼ばれている。表１
に、代表的な光学樹脂材料について複屈折値の値を示し
た。

【０００６】

【表１】

【０００７】例えば、図１に示したポリメチルメタクリ
レートではΔｎ＝−０．００４３であり、ポリスチレン
では、Δｎ＝−０．１００である。また、ポリエチレン
ではΔｎが正の値を示し、Δｎ＝＋０．０４４である。
以後、このような高分子の配向に起因した複屈折を配向
複屈折と言い、屈折率楕円体の長軸方向を配向複屈折方
向と呼ぶこととする。また、上記Δｎの符号が正（Δｎ
＞０）であることを「複屈折性の符号が正」、同様に負
（Δｎ＜０）であることを「複屈折性の符号が負」など
と表現することとする。

【０００８】このような配向複屈折は、偏光特性が重要
となるアプリケーションにおいて特に問題となる。例え
ば近年開発された書込／消去型の光磁気ディスクにおけ
る光学部品がその例である。即ち、書込／消去型の光磁
気ディスクでは、読み取りビームあるいは書き込みビー
ムに偏光ビームが用いられているので、光路中に複屈折
性の光学要素（ディスク自体、レンズ等）が存在する
と、読み取りあるいは書き込みの精度に悪影響を及ぼす
ことになる。

【０００９】また使用する部材における複屈折性が最も
重要になるものとして液晶素子が挙げられる。液晶素子
はよく知られているように、直交ニコル又は平行ニコル
とした偏光子と検光子の間で液晶層により偏光の偏波面
を回転させることで光の透過・不透過を制御する構造と
なっており、従って液晶素子にあってはそれを構成する
各部材の複屈折性が大きな問題となり、このことが液晶
素子への光学樹脂材料の広汎な利用を阻んでいる。

【００１０】以上のような配向複屈折に関しては、これ
をなくすための種々の工夫が以前よりなされている。そ
の主なものを挙げると以下の通りである。

【００１１】．米国特許第４，３７３，０６５号明細
書に記載された方法；これは、配向複屈折の符号が互い
に逆で、且つ完全に相溶する２種類の高分子樹脂をブレ
ンドすることにより、非複屈折性の光学樹脂材料を得よ
うとするものである。

【００１２】．特開昭６１−１９６５６号公報に記載
された方法；芳香族ポリカーボネートと特定のスチレン
系共重合体とを特定の範囲の割合で混合することによっ
て得られる芳香族ポリカーボネート系樹脂組成物を利用
する方法が示されている。

【００１３】．特開昭６２−２４０９０１号公報に記
載された方法；これは、芳香族ビニル単量体単位を主体
とする重合体とポリフェニレンエーテルとの混合物、両
者の重合体部分からなるブロック共重合体、またはこれ
らの混合物からな非複屈折性の光学樹脂材料を得る方法
である。

【００１４】．特開昭６１−１０８６１７号公報に記
載された方法；主極率差が絶対値で５０×１０^-25 ｄ以
上の正及び負の構成単位を形成する２種類以上の単量体
をランダム共重合、グラフト共重合あるいはブロック共
重合させる方法が開示されている。

【００１５】．雑誌「光学」、第２０巻第２０号、第
８０（第３０）〜８１（第３１）頁〔１９９１年２月発
行〕に記載された方法；これは本発明者に係る提案であ
り、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）とトリフルオロエ
チルメタクリレート（３ＦＭＡ）のモノマー混合物ある
いはメチルメタクリレート（ＭＭＡ）とベンジルメタク
リレート（ＢｚＭＡ）のモノマー混合物を共重合させて
非複屈折性の光学樹脂材料を得るものである。この方法
は要するに、配向複屈折の符号が逆の高分子を与える基
礎となるモノマーを混合して共重合させる方法である。

【００１６】ポリマーに配向性を生じさせないように
成形する方法；これは経験的に採られている方法であ
り、キャスト法を用いたり、押出し成形での押出し速度
を大幅に減速させて行なうようにしたり、さらに２軸延
伸法を用いるなどにより、成形時における配向性をなく
すようにする方法である。

【００１７】これら従来の方法は、それぞれそれなりに
成果を上げているが、未だ不十分な面も少なくない。例
えば上記の２種類の高分子樹脂をブレンドする方法で
は、両者を高い均一度で混合させる為に、ブレンド対象
の高分子樹脂を溶融状態あるいは溶液状態にしなければ
ならない。そして、このような手段を用いても、全体的
にムラ無く低複屈折性を示す実用的な高分子樹脂を得る
ことは実際上極めて困難である。また、この方法で得ら
れた高分子樹脂ブレンド組成物は、それらブレンドされ
た高分子樹脂が固有に持っている屈折率の違いから、屈
折率の不均一性による光散乱が生起することが避けられ
ず、透明度に優れた光学材料を得ることが出来ない。

【００１８】また上記以下の方法の中で、ランダム共
重合によって低配向複屈折高分子樹脂を製造する方法で
は、一応原理的には透明度の高い光学材料が得られるも
のと期待される。しかしこの方法には、先ず、２種類あ
るいはそれ以上の高分子樹脂を与える基礎となるモノマ
ーを混合してランダム共重合させるものであるから、そ
れらモノマーに関するモノマー反応性比を１に近づける
必要があり、このような条件を満たす材料の組合せが極
めて少なく、従って材料選択の幅を狭められ、例えば物
理的強度や耐熱性などの観点から材料を任意に選択する
ことができないという問題がある。

【００１９】また、上記の提案には、その組合せが含
まれているが、その中でメチルメタクリレート（ＭＭ
Ａ）とトリフルオロエチルメタクリレート（３ＦＭＡ）
のモノマー混合物を用いる方法では、後者の材料（３Ｆ
ＭＡ）が極めて高価な材料であるという欠点がある。

【００２０】また、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）と
トリフルオロエチルメタクリレート（３ＦＭＡ）のモノ
マー混合物を共重合させる方法、メチルメタクリレート
（ＭＭＡ）とベンジルメタクリレート（ＢｚＭＡ）のモ
ノマー混合物を共重合させる方法の何れにおいても、メ
チルメタクリレートに対するトリフルオロエチルメタク
リレート（３ＦＭＡ）あるいはベンジルメタクリレート
（ＢｚＭＡ）の混合比を相当大きくしなければ、配向複
屈折性の発現を抑えることが出来ない。即ち配向複屈折
を相殺するに必要な混合比は、前者の場合はＭＭＡ／３
ＦＭＡ＝５０／５０（ｗｔ％／ｗｔ％）であり、後者の
場合はＭＭＡ／ＢｚＭＡ＝８０／２０（ｗｔ％／ｗｔ
％）である。この為、得られる材料はＰＭＭＡと同等の
特性を持つことが出来ず、ＰＭＭＡに比して機械的特性
や透明度の点で劣ることになってしまう。

【００２１】また、上記の方法の中で、グラフト共重
合を利用したものは、採用するモノマーの組合せについ
て、合成される樹脂の配向複屈折の強さを予め定量的に
予測・制御することが難しく、実際に合成反応を行なわ
せてみないと配向複屈折が十分に相殺された製品が得ら
れるかどうか判らない。従って、工業的に安定した品質
の製品を製造することが困難である。

【００２２】さらに上記の方法は、現在液晶素子用の
部材として使用されている光学樹脂材料の製造に実際に
用いられている方法であるが、光学樹脂材料の本来の特
性である加工性や量産性を犠牲にせざるを得ない。この
結果、大幅なコストアップを招き、この方法で得られる
光学樹脂材料の液晶素子への用途範囲が限定されること
になる。

【００２３】以上のことを要約すると、従来の各方法
は、加工に困難性があり、また透明度の高い材料を得ら
れない（方法）、材料選択に制限を受ける（方法及
び）、製品の安定性に難がある（方法）、材料コス
トが高いし、物性や透明度の低下を来たし易い（方法
）、光学樹脂材料の大きな利点である加工性や量産性
を活かせない（方法）などの点で課題を残しており、
これらのことが原因となって光学樹脂材料の広汎な利用
の途が閉ざされている。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的
は、上記した従来の各種方法に見られるような制約条件
を受けることなく光学樹脂材料に高い非複屈折性を与え
ることのできるようにする技術の提供にある。また本発
明は、この技術により得られる光学樹脂材料の特性を活
かした液晶素子用の部材の提供を目的としている。

【００２５】

【課題を解決するための手段】本発明では上記目的のた
めに、透明な高分子樹脂からなるマトリックスに、マト
リックス用の高分子樹脂が有する配向複屈折性を打ち消
す傾向の配向複屈折性を示す低分子物質を添加した組成
で光学樹脂材料を形成するものとしている。

【００２６】このような本発明による光学樹脂材料は、
上記した従来の各方法の何れとも基本的に異なる方法で
非複屈折性を得ている。即ち、本発明による光学樹脂材
料は、マトリックスを形成する高分子樹脂が符号が正又
は負である配向複屈折性を持つ一方で、これに添加され
た低分子物質が高分子樹脂における配向複屈折性とは逆
の符号の配向複屈折性を示し、これら両配向複屈折性が
相殺関係となることで、高い非複屈折性を得ている。つ
まり本発明による光学樹脂材料は、成形加工などの際に
応力等の作用を外部から受けると、それによってその高
分子結合鎖が配向を起こすが、この時、混入・添加され
ている低分子物質も高分子結合鎖の配向に連れて配向を
起こす。そしてこの高分子結合鎖の配向に関連した配向
を取る低分子物質における屈折率楕円体の長軸方向が高
分子における屈折率楕円体の長軸方向と直交する方向と
なることにより、全体としての配向複屈折性を薄めて非
複屈折性を得ているものである。従って、組み合わされ
る高分子樹脂と低分子物質の種類に応じて、添加量を調
整するだけで、複屈折性を０に近づけることが出来る。

【００２７】本発明による光学樹脂材料における低分子
物質は、マトリックス用の高分子樹脂の重合反応には実
質的な関与を生じない、つまり高分子樹脂を与えるモノ
マーに対し反応性を有しない。従って複数種の高分子樹
脂に対応するモノマーを混合してランダム共重合させる
上記従来の方法のように反応性比による制約などを受け
ることがなく、高分子樹脂の種類を自由に選択すること
が可能となる。また低分子物質は、高分子樹脂に比べ、
屈折率に関しより大きな光学的異方性を持つのが一般で
あり、このため比較的少ない添加量でマトリックス用の
高分子樹脂における配向複屈折性を相殺することが可能
である。このことは、マトリックス用の高分子樹脂が持
つ物性や透明度などの特性に実質的な影響を与えないで
済むということであり、マトリックス用の高分子樹脂が
持つ特性をそのまま光学樹脂材料として活かせるという
大きな利点を与える。

【００２８】また本発明による光学樹脂材料は、上記の
ようにして低分子物質による相殺で非複屈折性を得てい
るものであるから、ポリマーに配向性を生じさせないよ
うにする配慮を必要とせず、その加工に、射出成形や押
し出し成形などのような加工性や量産性に優れた成形技
術を自由に適用することができる。

【００２９】さらに本発明によると、配向複屈折性相殺
用の低分子物質として、マトリックス用の高分子樹脂の
塑性を高める機能も有する、つまり可塑剤機能も有する
低分子物質を用いることで、より加工特性に優れた光学
樹脂材料とすることができる。即ち、例えば耐熱性や機
械強度などを考慮してマトリックス用として選択した高
分子樹脂が延伸性に劣るためにシート状やフィルム状の
ように高い延伸性を必要とする加工が困難であるような
場合に、添加する低分子物質に可塑剤機能も負わせるこ
とで、必要な延伸性も与えることができ、高い非複屈折
性を有すると同時に加工特性にも優れている光学樹脂材
料とすることができる。

【００３０】本発明による光学樹脂材料における低分子
物質は、上記のようにマトリックスを形成する高分子樹
脂の結合鎖の配向に連れて配向を起こす必要があるが、
そのために、ある１つの方向についての分極率が大きい
という条件を満たしていることが要求される。表２〜表
４は、このような条件を満たし本発明における添加剤と
して使用可能な低分子物質の代表的な例を示したもので
あるが、この他にも例えば１、４−ジフェニル−１、３
−ブタジエン、ジベンゾフラン、ベンズアセトンフェノ
ン、ベンズアラジンなども挙げられる。

【００３１】

【表２】

【００３２】

【表３】

【００３３】

【表４】

【００３４】例えば、代表的な光学樹脂材料の１つであ
るポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を高分子樹脂
マトリックスとして採用した場合、反対符号の複屈折性
を与える低分子物質としてスチルベンやジフェニルスル
フィドあるいはＮ、Ｎ−ビスベンジリデンベンジディ
ン、４′−メトキシベンジリデンアミノスチルベンな
ど、いわゆる液晶物質を用いることによって配向複屈折
性が抑制された光学樹脂材料を得ることが出来る。

【００３５】スチルベンやジフェニルスルフィド、液晶
物質等、ここに示された物質は、上記のように重合時に
モノマーと反応を起こさない。また、これら低分子物質
の添加量を適量に調整すれば、配向複屈折性が実質的に
除去された非複屈折性の光学樹脂材料が得られる。

【００３６】また本発明による光学樹脂材料における低
分子物質については、上記のようにマトリックス用の高
分子樹脂の性質に応じて可塑剤機能も兼ね備えるものを
用いるのが好ましく、そのような低分子物質としては、
例えばフタル酸ジフェニル、フタル酸ジベンジル、フタ
ル酸ベンジルｎ−ブチルなどのフタル酸誘導体；リン酸
トリフェニル、リン酸トリクレシル、リン酸クレシルジ
フェニルなどのリン酸誘導体；イソフタル酸ジメチル、
イソフタル酸ジ（２エチルヘキシル）などのイソフタル
酸誘導体；ベンゾフェノン、アセトフェノン、安息香酸
無水物などの安息香酸誘導体；さらにテレフタル酸誘導
体としてTerephthalic Acid Bis[4 −(methoxycarbony
l)Phenyl]Ester などが代表的な例として挙げられる。

【００３７】これらから選択するについては、その選択
の指標の一つのとして、意図する塑性を与えるのに必要
な可塑剤としての添加量が同時にマトリックス用の高分
子樹脂における配向複屈折性を相殺するのに必要な添加
量となる、という関係を満たすようにする、ということ
が挙げられる。

【００３８】ここで、本発明で言う低分子物質とは一般
に、「分子量５０００以下、好ましくは１０００以下の
分子物質」を指すものとする。分子量が５０００を越え
た物質は、高分子樹脂材料と相溶性がほぼ同一であると
はいえ、凝集構造をとり易く屈折率の均一性が低下する
傾向が避けられない。その為、光散乱損失が大きくな
り、透明性の高い光学樹脂材料を得る上で好ましくな
い。また、後述する製造方法で用いる混練工程を通して
低分子量物質を高分子樹脂材料中に均一に分散させるこ
とが難しくなる。

【００３９】配向複屈折性の符号が負である高分子樹脂
（例：ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン）に対し
て組み合わせる低分子物質には、分子の長手方向の屈折
率がそれと垂直方向の屈折率より大きなものが選ばれ
る。スチルベン、ビフェニル、ディフェニルアセチレ
ン、通常の液晶物質がこれにあたる。

【００４０】一方、配向複屈折性の符号が正である高分
子樹脂（例：ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタ
レート）に対しては、ポリマー鎖の配向方向と垂直方向
の屈折率の屈折率が高くなるように配向するものが選ば
れる。このような低分子物質の具体的な例としては、ス
チレンのオリゴマー、ベンジルメタクリレートのオリゴ
マーや、分子が「く」の字形に屈曲した構造を有しラム
ダ型分子の呼称で呼ばれる低分子物質がある。

【００４１】次に、本発明で使用されるマトリックス用
の高分子樹脂は、上記のように反応性比などの制約条件
を受けることがなく、それ自体光学材料としての例えば
透明性などについて一般的適性を有していればよく、特
別な特性は要求されない。従って、高分子樹脂マトリッ
クスを与える材料に関する選択の自由度が極めて大き
く、表１に示したものをはじめとして、光学材料として
の一般的適性の他に例えば耐熱性や機械強度などを用途
に応じて考慮しながら、ポリアリレート、ポリエーテル
スルフォン、ポリエチレンナフタレート、ポリメチルペ
ンテン−１、及び脂環式ポリオレフィン（例えば、ジシ
クロペンタジエン系ポリオレフィンやノルボルネン系ポ
リオレフィンなど）、さらには脂環式（メタ）アクリレ
ート（例えば、トリシクロデカニルメタクリレート、シ
クロヘキシルメタクリレート、イソボルニルメタクリレ
ートなど）とＭＭＡなどの（メタ）アクリレートとの共
重合体など広範な材料の中から自由な選択が許容され
る。

【００４２】以上のような本発明による光学樹脂材料の
製造については、透明な高分子樹脂マトリックスを合成
する重合反応の開始前あるいは重合反応開始後で且つ終
了前に、低分子物質を混入させる方法を採ることができ
る。即ち、高分子樹脂マトリックスを与えるモノマー
に、上記のように該モノマーに対する反応性を有せず、
且つ高分子樹脂マトリックスが有する配向複屈折性とは
反対符号の配向複屈折性を与える配列をとり得る低分子
物質を混入させ、これに適宜に重合開始剤及び連鎖移動
剤を添加し、加熱や紫外線照射等のエネルギ供給を行な
うことによって重合反応を進行させ、光学樹脂材料を得
るようにする。

【００４３】重合開始剤及び連鎖移動剤の種類と量は、
通常の重合反応の場合と同様の基準に従って選択すれば
良い。例えば、熱重合による場合であれば熱重合開始剤
としてベンゾイルパーオキサイド（ＢＰＯ）等の過酸化
物が使用出来る。また、紫外線照射による場合には、紫
外線ラジカル重合開始剤であるベンゾインメチルエーテ
ル（ＢＭＥ）が使用出来る。連鎖移動剤としては、いず
れの場合にも、ノルマルブチルメルカプタン（ｎＢＭ）
が使用可能である。

【００４４】このような重合開始剤を用いて重合反応を
開始させる逐次重合ではなく、重合開始剤を使用せずに
重合反応を起こさせるケースにおいても、低分子物質を
重合に関与させずに共存させることが出来る。例えば、
官能基間の反応に基づく段階重合、開環重合、閉環重合
においても低分子物質を重合に関与させずに共存させて
非複屈折性の高分子樹脂材料を得ることが可能である。
一般に、任意の公知の重合過程について、本発明の製造
方法を適用することが出来る。

【００４５】本発明による光学樹脂材料の他の製造方法
としては、マトリックスを与える高分子樹脂材料の加熱
溶融物に対して低分子物質を添加し、これを混練する過
程を通してマトリックスを与える高分子樹脂材料中に低
分子物質を分散させる方法も可能である。本方法に基づ
いて十分な混練がなされた材料は、製品化に備え、適当
な手段によってペレット化されることが好ましい。ペレ
ット化された混練生成物は、射出成形あるいは押し出し
成形等、通常の成形技術によって所望の形状に成形加工
される。

【００４６】この手法の要点は、加熱溶融された状態に
ある高分子樹脂材料に対して配向複屈折性を相殺する低
分子物質が添加される点にあり、このような混練工程を
含んでいれば、前後にいかなる成形方法が用いられてい
ても、得られた光学樹脂材料は高い非複屈折性を示す。

【００４７】更に、上述したように加熱溶融工程で配向
複屈折性を相殺する低分子物質を添加・混練する方法に
代えて、マトリックスを与える高分子樹脂材料を適当な
溶媒中に溶解させ、その中に配向複屈折性を相殺する低
分子物質を添加して均一に混練し、然る後に溶媒を蒸発
工程等によって除去するプロセスを利用することも出来
る。この方法によって得られた組成物を射出成形あるい
は押し出し成形によって所望に形状に加工すれば、非複
屈折性の光学樹脂材料が得られる。

【００４８】以上のような本発明による光学樹脂材料
は、その上記のような諸特性において特に液晶素子用の
部材に適している。例えば液晶層と偏光板との間に介在
する液晶素子用の基板がその例で、この基板を本発明に
よる光学樹脂材料で形成することにより、上記したよう
なガラス系光学材料との比較における光学樹脂材料の利
点を有効に活用して液晶デバイスの各種性能を向上させ
ることが可能となる。

【００４９】また液晶素子用の偏光板は、偏光子の両面
に透明樹脂シートを接合させて形成されるが、この透明
樹脂シートに本発明による光学樹脂材料を用いるのも特
に適した利用方法であり、上記と同様に液晶デバイスの
各種性能を向上させることが可能となる。

【００５０】さらに液晶素子を形成する各要素の接合に
用いる接着剤として本発明による光学樹脂材料を用いる
のも、その高い非複屈折性や材料選択の自由度を有効に
活かすこのできる好ましい利用方法である。即ち、従来
の液晶素子では、非複屈折性の高い接着剤用の樹脂材料
がなかったために、例えばモノクロタイプのようにそれ
ほど高い非複屈折性が要求されない場合を除いて、各要
素の接合を粘着剤でなすようようにしているが、この粘
着剤に代えて本発明による光学樹脂材料を用いた接着剤
を用いることで、耐久性や耐熱性などの点で液晶素子の
性能を向上させることができる。

【００５１】

【実施例】

＜実施例１＞高分子樹脂マトリックスを与えるモノマー
として、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）を用意し、重
合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド（ＢＰＯ）を
０．５ｗｔ％、連鎖移動剤としてノルマルブチルメルカ
プタン（ｎＢＭ）を０．３ｗｔ％混入させ、この混合液
に低分子物質としてスチルベンを３ｗｔ％加えて７０℃
で重合させた。

【００５２】生成された重合体を９０℃で２４時間熱処
理し、非複屈折性の光学樹脂材料とした。この樹脂材料
を酢酸エチルに溶解させ、１０ｗｔ％の酢酸エチルを含
有する酢酸エチル溶液を調製した。この酢酸エチル溶液
をガラス板上に流し、溶媒である酢酸エチルを蒸発さ
せ、膜厚１００μｍの樹脂材料フィルムを得た。この樹
脂材料フィルムを更に９５℃で２倍に延伸し、その配向
複屈折を精密歪み計を用いて測定した。その結果、配向
複屈折の値が測定限界（０．０００１）以下であること
が判った。また、この時作製されたポリマーのガラス転
移点温度は９０℃であり、耐熱性も実用的に特に問題が
ないことが確かめられた。

【００５３】更に、得られた非複屈折性の光学樹脂材料
の光散乱損失値を測定波長６３３ｎｍで測定したとこ
ろ、２０ｄＢ／ｋｍであった。この値は、光ファイバや
光導波路の材料として実用に耐えるレベルにある。機械
的特性や化学的安定性についても、高分子樹脂マトリッ
クスであるポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）と比
べて劣化が生じた事実は認められなかった。

【００５４】＜実施例２＞高分子樹脂マトリックスを与
えるモノマーとして、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）
を用意し、重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド
（ＢＰＯ）を０．５ｗｔ％、連鎖移動剤としてノルマル
ブチルメルカプタン（ｎＢＭ）を０．３ｗｔ％混入さ
せ、更に低分子物質としてジフェニルアセチレンを５ｗ
ｔ％加えた。この混合液を用い、０．８ｗｔ％ポリビニ
ールアルコール水溶液中、７０℃の温度条件の下で懸濁
重合を行なった。

【００５５】生成された重合体粒子を９０℃で２４時間
熱処理し、非複屈折性の光学樹脂材料の粒子を得た。こ
れを射出成形機を用い、１２０℃の温度条件で厚さ５ｍ
ｍの平板に射出成形した。その配向複屈折を精密歪み計
を用いて測定したところ、実施例１の場合と同じく、配
向複屈折の値が測定限界（０．０００１）以下であるこ
とが判った。また、この時作製されたポリマーのガラス
転移点温度は８５℃であり、耐熱性も実用的に特に問題
がないことが確かめられた。

【００５６】更に、得られた非複屈折性の光学樹脂材料
の光散乱損失値を測定波長６３３ｎｍで測定した結果
は、約４５ｄＢ／ｋｍであった。この値は、実施例１で
得られた結果には劣るものの、短光路あるいは中程度の
長さの光路（例えば数ｍ程度）用の光学要素の材料とし
て使用する限り、全く問題のないレベルの値である。

【００５７】＜実施例３＞高分子樹脂マトリックスを与
えるモノマーとして、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）
を用意し、重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド
（ＢＰＯ）を０．５ｗｔ％、連鎖移動剤としてノルマル
ブチルメルカプタン（ｎＢＭ）を０．３ｗｔ％混入さ
せ、更に低分子物質としてスチルベンを３ｗｔ％加え
た。この混合液を用い、０．８％ポリビニールアルコー
ル水溶液中、７０℃温度条件の下で懸濁重合を行なっ
た。

【００５８】生成された重合体粒子を９０℃で２４時間
熱処理し、非複屈折性の光学樹脂材料の粒子を得た。こ
れをペレタイザによってペレット化し、射出成形機を用
い、約２００℃の温度条件で厚さ５ｍｍの平板に射出成
形した。その配向複屈折を精密歪み計を用いて測定した
ところ、複屈折は観測されなかった。

【００５９】＜実施例４＞市販のポリメチルメタクリレ
ート（ＰＭＭＡ）ペレットを加熱溶融し、低分子物質と
してスチルベンを３ｗｔ％添加して十分に混練した。こ
れをペレタイザーを用いた通常の方法でペレット化し、
ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）をマトリックス
に持つ非複屈折性の光学樹脂材料からなるペレットを得
た。このペレットを射出成形機を用いて射出成形し、厚
さ５ｍｍの平板を得た。その配向複屈折を精密歪み計を
用いて測定したところ、配向複屈折の値は測定限界
（０．０００１）以下であった。

【００６０】＜実施例５＞市販のポリメチルメタクリレ
ート（ＰＭＭＡ）ペレットを加熱溶融し、低分子物質と
してスチルベンを３ｗｔ％添加して十分に混練した。こ
れを直接射出成形機にかけ、厚さ５ｍｍの平板を得た。
この光学樹脂板は、実施例３、４の場合と同様、均質で
透明度が極めて高いことが確かめられた。また、偏光特
性を調べる為に、２枚の偏光板を用いた直交ニコル系で
複屈折性を観察したところ、複屈折性は観測されなかっ
た。

【００６１】＜実施例６＞ポリカーボネートを加熱溶融
し、スチレンオリゴマーをポリカーボネートに対し２０
ｗｔ％添加した。両者を均一に混練した後、混合溶融物
の状態で２枚のガラス板の間に入れて圧縮することによ
って厚さ約１００μｍの光学樹脂材料フィルムを得た。
この光学樹脂材料フィルムを１７０℃で更に１．５倍に
延伸し、その配向複屈折を精密歪み計を用いて測定し
た。

【００６２】配向複屈折値の測定値は、８×１０^-4であ
った。この値は、通常使用されている同形のポリカーボ
ネートフィルムを同条件で延伸したものに比して約半分
の値である。即ち、本実施例で得られた光学樹脂は、配
向複屈折性が完全に相殺された状態にあるとは言えない
までも、配向複屈折性の相殺がかなり実現しているもの
と言うことが出来る。

【００６３】以上、本発明による光学樹脂材料に関する
６つの実施例について説明したが、表１に示した高分子
樹脂マトリックスと表２、表３で示した物質の組合せは
もちろん、これら表に記載していない高分子樹脂マトリ
ックスと低分子物質の組合せによっても、非複屈折性の
光学樹脂材料が実現されることは言うまでもない。ま
た、注型重合を利用して成形品を得た場合にも配向複屈
折性が抑制された製品が得られることは明らかである。

【００６４】＜実施例７＞本実施例は、本発明による光
学樹脂材料をその幾つかの要素に用いた液晶素子につい
ての例で、その構成は図２に示してある。この例では、
液晶層１０の上下に配される各基板１１ａ、１１ｂを本
発明による光学樹脂材料で形成すると共に、上下の各偏
光板１２ａ、１２ｂにおける偏光子１３の両面に接合さ
れる透明樹脂シート１４を本発明による光学樹脂材料で
形成し、さらに各基板１１ａ、１１ｂと各偏光板１２
ａ、１２ｂとの接合に本発明による光学樹脂材料を原材
料とする接着剤を用いている。

【００６５】＜実施例８＞本実施例も同じく本発明によ
る光学樹脂材料を用いた液晶素子についての例で、実施
例７との大きな相違は、図３に示すように、各基板１５
ａ、１５ｂを実施例７における液晶層１０側の透明樹脂
シート１４と兼用させ、各偏光板１６ａ、１６ｂを各基
板１５ａ、１５ｂと一体化させた構造とした点である。

【００６６】

【発明の効果】本発明によれば、従来の各種方法に見ら
れるような制約条件を受けることなく光学樹脂材料に高
い非複屈折性を与えることができる。この結果、非複屈
折性の光学樹脂材料の原料についての選択範囲を大幅に
広げることが可能となり、またこのように自由に選択さ
れた原料の持つ光学的特性や機械的特性をそのまま活か
すことができ、優れた光学特性及び機械的特性を有する
非複屈折性の光学樹脂材料を低コストで提供することが
可能となる。また本発明によれば、上記のような光学樹
脂材料をその各種部材などに用いることで液晶デバイス
の各種性能を向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】高分子樹脂材料が配向時に示す複屈折性につい
て説明図。

【図２】本発明による光学樹脂材料を用いた液晶素子の
模式図。

【図３】本発明による光学樹脂材料を用いた他の液晶素
子の模式図。

【符号の説明】

１ モノマー（結合鎖構成単位） ２ 屈折率楕円体（ミクロスケール） ３ 屈折率楕円体（マクロスケール） 11a 、11b 基板 12a 、12b 偏光板 １３ 偏光子 １４ 透明樹脂シート

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明な高分子樹脂からなるマトリックス
   に、前記高分子樹脂材料が有する配向複屈折性を打ち消
   す傾向の配向複屈折性を示す低分子物質が添加された組
   成を有する非複屈折性の光学樹脂材料。
2. 【請求項２】 添加用低分子物質として、マトリックス
   用の高分子樹脂の塑性を高める機能も有する低分子物質
   を用いた請求項１に記載の光学樹脂材料。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載の光学樹脂
   材料の製造方法であって、透明な高分子樹脂マトリック
   スを合成する重合反応の開始前あるいは重合反応開始後
   で且つ終了前に、低分子物質を混入する段階を含むこと
   を特徴とする製造方法。
4. 【請求項４】 請求項１又は請求項２に記載の光学樹脂
   材料の製造方法であって、マトリックス用の高分子樹脂
   材料に低分子物質を混練する段階を含むことを特徴とす
   る製造方法。
5. 【請求項５】 液晶層と偏光板との間に介在する液晶素
   子用の基板において、請求項１又は請求項２に記載の光
   学樹脂材料を用いて形成したことを特徴とする液晶素子
   用の基板。
6. 【請求項６】 偏光子の両面に透明樹脂シートを接合さ
   せて形成した液晶素子用の偏光板において、透明樹脂シ
   ートとして請求項１又は請求項２に記載の光学樹脂材料
   を用いたことを特徴とする液晶素子用の偏光板。
7. 【請求項７】 液晶素子を形成する各要素の接合に用い
   る接着剤において、請求項１又は請求項２に記載の光学
   樹脂材料を用いてなることを特徴とする接着剤。