[发明专利]聚合性液晶组合物、液晶组合物、光学各向异性材料及光学元件

说明书

技术领域

本发明涉及新型的化合物、包含该化合物的液晶组合物、使该液晶组合物聚合而成的光学各向异性材料及光学元件。

背景技术

读取记录于光盘的信息或向光盘写入信息时，需要调制(偏振、衍射、相位调整等)激光的光学元件。

例如，读取信息时，自激光光源出射的直线偏振光先后经过偏转元件和相位板而到达光盘的面。去向的直线偏振光的偏振方向都为不因该偏转元件而改变的方向，所以去向的直线偏振光直线透过偏转元件，通过相位板被变换为圆偏振光。该圆偏振光在记录面被反射而成为回程的圆偏振光，再次通过相位板被变换为与入射前正交的直线偏振光。该回程光束再次通过偏转元件时前进方向被偏转，到达受光元件。

此外，信息的读取和写入时，如果发生光盘的面抖动等，则射束点的聚焦位置偏离记录面，因此需要检测·校正该偏离而使射束点与记录面上的凹凸坑随动的伺服机构。这样的光盘的伺服系统以如下目的构成：自激光光源照射的射束点的焦点对焦到记录面上后，检出轨道的位置，追踪目标轨道。此外，需要使得在记录面上未遇到坑而被反射的激光不直接回到光源。

因此，光头装置中，需要调制(偏振、衍射、相位调整等)激光的光学元件。例如，相位板(波片)具有根据相位板的光轴与入射光的相位面成的角度赋予入射光不同的折射率，再将通过双折射产生的2种成分的光的相位分离的效果。相位分离了的2种光从相位板出射后被合成。该相位的偏差由相位板的厚度决定，因此通过调节厚度，可以制成使相位仅相差π/2的1/4波片、相差π的1/2波片等。例如，通过1/4波片的直线偏振光变成圆偏振光，通过1/2波片的直线偏振光变成其偏振面倾斜了90度的直线偏振光。利用这些性质，通过组合光学元件，被应用于伺服机构等。这样的光学元件不仅被用于用来读取光盘的记录的光拾取元件，还被用于投影仪用途等中的成像元件、波长可变滤光器用途等中的通信用器件。

此外，这些光学元件也可以由液晶材料制成。具有聚合性官能团的液晶分子兼具作为聚合性单体的性质和作为液晶的性质，因此如果使具有聚合性官能团的液晶分子取向后进行聚合，则可以获得液晶分子的取向被固定了的光学各向异性材料。光学各向异性材料具有来源于介晶基元(メソゲン)骨架的折射率各向异性等光学各向异性，利用该性质被应用于衍射元件、相位板等。

作为这样的光学各向异性材料，例如报道了使包含以下式(2)表示的化合物(式中的Q为1，4-亚苯基或反-1，4-亚环己基，Z为烷基)的液晶组合物聚合而成的高分子液晶(参照专利文献1)。

光学元件通常要求如下的特性：

1)根据使用波长、用途具有适当的延迟值(Rd值)；

2)面内的光学特性(Rd值、透射率等)均一；

3)对于使用波长几乎没有散射和吸收；

4)光学特性容易与构成元件的其它材料一致；

5)对于使用波长，折射率和折射率各向异性的波长分散小。

尤其，如1)所述，重要的是具有适当的Rd值。Rd值由Rd＝Δn(折射率各向异性的值)×d(d为光的传播方向的厚度)确定，因此形成光学元件的材料具有适当的Δn值是特别重要的。例如，Δn小的情况下，需要加大厚度d。但是，如果加大厚度d，则液晶的取向变得困难，难以获得所需的光学特性。相反地，Δn值大的情况下，需要减小厚度d，该情况下难以精密地控制厚度。

另外，近年来，为了实现光盘的大容量化，不断缩短信息的写入、读取所使用的激光的波长，进一步减小光盘上的凹凸坑尺寸。现在，CD采用波长780nm的激光，DVD使用波长660nm的激光。对于下一代光记录介质，正在研究波长300～450nm的激光(以下也记作蓝色激光)的使用。但是，日本专利特开平10-195138号公报中所记载的高分子液晶等目前已知的材料存在对于蓝色激光的耐久性不足的问题。

例如，如果将由液晶等有机物形成的光学元件(相位板等)配置于光学系统中用作光头装置，则可能会随时间推移产生像差。该现象被认为是由于有机物因暴露于激光而产生损坏。如果产生像差，在激光光源出射并通过准直透镜或光学元件等的光(光束)再透过物镜而到达记录介质表面后，光束无法成像于1点，信息的读取和写入的效率(光的利用效率)可能会下降。