專利名稱：光學各向異性材料、光學元件及光信息記錄再生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學各向異性材料、光學元件及光信息記錄再生裝置。
背景技術(shù)：
在CD (Compact Disk，壓縮盤)和 DVD (Digital Versatile Disk，數(shù)字通用盤)等 光盤的表面設有被稱為凹坑(Pit)的凹凸。光頭裝置是可以通過對光盤照射激光并檢測其反射光來讀取記錄于凹坑的信息 的裝置。例如，從光源出射的直線偏振光經(jīng)由分光器、準直透鏡、相位差板和物鏡而到達光 盤的信息記錄面。在這里，去程的直線偏振光直接透過分光器后被相位差板變換為圓偏振 光。該圓偏振光在光盤的信息記錄面被反射而成為回程的圓偏振光后，與去程相反地 依次經(jīng)過物鏡、相位差板和準直透鏡而回程。并且，通過回程的相位差板變換為與入射前的 方向正交的直線偏振光。藉此，形成如下的結(jié)構(gòu)回程的光的直線偏振光的方向相對于去程 的光偏轉(zhuǎn)90度，通過分光器時前進方向偏轉(zhuǎn)90度而到達光檢測器。光頭裝置中，如果信息的讀取和寫入時光盤發(fā)生面抖動等，則射束點的聚焦位置 從記錄面偏離，所以需要檢測并校正該偏離而使射束點與記錄面上的凹凸坑隨動的伺服機 構(gòu)。這樣的機構(gòu)如下構(gòu)成使由激光光源照射的射束點的焦點會聚在記錄面上來檢測道的 位置，追蹤目標的道。此外，光頭裝置還需要使得在記錄面上未遇到凹坑而被反射的激光不 會直接回到光源。因此，光頭裝置中需要對來自光源的激光進行調(diào)制(偏振、衍射、相位調(diào)整等)的 光學元件。例如，上述的相位差板具有下述效果根據(jù)由相位差板的光軸與入射光的相位面 形成的角度賦予入射光不同的折射率，再將通過雙折射產(chǎn)生的2個分量的光的相位分離。 相位分離了的2種光從相位差板出射時被合成。相位偏差的大小由相位差板的厚度決定， 所以通過調(diào)節(jié)厚度，可制成使相位恰好偏差η/2的1/4波片或使相位偏差π的1/2波片 等。例如，通過1/4波片的直線偏振光變成圓偏振光，而通過1/2波片的直線偏振光變成其 偏振面傾斜了 90度的直線偏振光。通過利用這樣的性質(zhì)來組合多種光學元件，可構(gòu)成上述 的伺服機構(gòu)。此外，上述光學元件也被用于使得在記錄面上未遇到凹坑而被反射的激光不 會直接回到光源。上述的光學元件可使用液晶材料制作。例如，具有聚合性官能團的液晶分子兼具 作為聚合性單體的性質(zhì)和作為液晶的性質(zhì)。因此，如果使具有聚合性官能團的液晶分子取 向后進行聚合，則可獲得液晶分子的取向固定的光學各向異性材料。光學各向異性材料具 有來源于介晶基元(Mesogen)骨架的折射率各向異性等光學各向異性，利用該性質(zhì)可制成 衍射元件或相位差板等。作為光學各向異性材料，例如專利文獻1中揭示了將包含以CH2 = CH-COO-Ph-OCO-Cy-Z(Ζ 烷基)表示的化合物的液晶性組合物聚合而成的光學各向異性材 料。
另外，通常要求上述的光學元件具有如下的特性1)根據(jù)使用波長或用途具有適當?shù)难舆t值(相位差值)(Rd值)。2)面內(nèi)的光學特性(Rd值、透射率等)均一。3)對于使用波長幾乎沒有散射和吸收。4)光學特性容易與構(gòu)成元件的其它材料一致。5)對于使用波長，折射率和折射率各向異性的波長分散小。1)的具有適當?shù)腞d值特別重要。在這里，Rd值是使用折射率各向異性(Δη)和 光的傳播方向的厚度(d)由Rd= AnXd的關(guān)系確定的值。希望獲得所需的Rd值時，如果 形成光學元件的液晶材料的Δη小，則需要加大厚度d。但是，如果厚度d增大，則液晶的 取向變得困難，因此難以獲得所需的光學特性。另一方面，如果Δη大，則需要減小厚度d， 但該情況下難以實現(xiàn)厚度的精密控制。因此，對于液晶材料，具有適當?shù)摩う侵凳欠浅Ｖ匾?的。近年來，為了實現(xiàn)光盤的大容量化，不斷縮短信息的寫入和讀取所使用的激光的 波長，進一步減小光盤上的凹凸坑尺寸。例如，CD使用波長780nm的激光，DVD使用波長 650nm的激光，BD(Blu ray Disk(商品名))使用波長405nm的激光。也可以預見下一代光記錄媒體將會進一步短波長化，存在波長300 450nm的激 光(以下也記作藍色激光)的使用在今后不斷增加的傾向。然而，專利文獻1所記載的光 學各向異性材料對于藍色激光的耐受性不足。例如，如果將使用液晶制成的相位差板配置于以藍色激光為光源的光頭裝置，則 可能會隨著時間的推移而產(chǎn)生像差或透射率下降或Rd值發(fā)生變化。其原因被認為是由于 暴露于藍色激光，因而對相位差板的構(gòu)成材料造成破壞。如果產(chǎn)生像差，則從光源出射并 通過準直透鏡或相位差板的光(光束)在通過物鏡而到達記錄媒體的表面時無法成像于1 點。如果這樣的話，光的利用效率下降，信息的讀取和寫入的效率下降。另外，如果透射率 下降，則到達記錄媒體的表面或光檢測器的光的強度變?nèi)?，與所述同樣，信息的讀取和寫入 的效率下降。如果Rd值發(fā)生變化，則例如對于波片無法維持所需的橢圓率或直線偏振光的 消光比。其結(jié)果是，可能無法產(chǎn)生作為光頭裝置的性能。通常為了將光學元件小型化、高效化，需要具有高折射率各向異性的材料。一般， 具有高折射率各向異性的材料具有高折射率，但由于高折射率材料的折射率的波長分散 大，因此存在對于短波長的光的吸收大(即，材料的摩爾消光系數(shù)大)的傾向。因此，以往 的高折射率材料存在對于如藍色激光等短波長的光的耐受性低的問題。為了實現(xiàn)耐光性的提高，較好是減小材料的摩爾消光系數(shù)，例如可考慮采用全脂 環(huán)結(jié)構(gòu)等不含芳香環(huán)的結(jié)構(gòu)的化合物。然而，全脂環(huán)型液晶單體通常Δη小，形成聚合物后 Δη進一步減小或者變成各向同性，存在難以獲得所需的液晶性的問題。例如，下述的2種全脂環(huán)型液晶單體雖然呈現(xiàn)光學各向異性(雙折射性)，但通過 聚合而形成各向同性的聚合物。CH2 = CH-COO-Cy-Cy-C3H7CH2 = CH-COO-Cy-Cy-C5H11因此，要形成為各向異性的聚合物就必須要與其它化合物混合。但是，所述單體的 顯現(xiàn)出光線各向異性的溫度范圍并不太大，即使與其它化合物混合也很難形成具備所需的液晶性的組合物。專利文獻1 日本專利特開2004-263037號公報發(fā)明的揭示本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的發(fā)明。即，對波長300nm 450nm的激光進行調(diào) 制的光學元件需要即使暴露于該波長帶的光也劣化少、耐久性良好且液晶性也好的光學各 向異性材料。因此，本發(fā)明的目的在于提供對于藍色激光的耐光性良好的光學各向異性材 料。此外，本發(fā)明的目的還在于提供對于藍色激光的耐光性良好的光學元件和使用該 光學元件的光信息記錄再生裝置。本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點由以下的記載可知。本發(fā)明的第1種形態(tài)的光學各向異性材料的特征在于，將含有5摩爾％以上的1 種以上的下式(1)表示的聚合性化合物的聚合性液晶性組合物聚合而得，CH2 = CR1-COO-K-Cy-Cy-L-OCO-CR2 = CH2 (1)式中，R1、R2分別獨立地為氫原子或甲基，K為-(CH2)pCOO-或_ (CH2) ,0C0-，亞烷基 的碳碳鍵之間可具有醚結(jié)合性氧原子，氫原子的一部分或全部可被氟原子或甲基取代，其 中的P、q分別獨立地表示1 12的整數(shù)，L為-OCO (CH2)r-或-COO (CH2)s-,亞烷基的碳碳 鍵之間可具有醚結(jié)合性氧原子，氫原子的一部分或全部可被氟原子或甲基取代，其中的r、s 分別獨立地表示1 12的整數(shù)，Cy為反-1，4-亞環(huán)己基，氫原子的一部分或全部可被氟原 子或甲基取代。較好是上述第1種形態(tài)的式(1)中，K為亞烷基的氫原子的一部分或全部可被氟 原子或甲基取代的-(CH2)pCOO-, L為亞烷基的氫原子的一部分或全部可被氟原子或甲基取 代的-OCO (CH2) r-。較好是上述第1種形態(tài)的式⑴中，R1、R2均為氫原子，K為亞烷基的氫原子的一 部分或全部可被氟原子取代的-(CH2)pCOO-, L為亞烷基的氫原子的一部分或全部可被氟原 子取代的-OCO (CH2) r-。較好是上述第1種形態(tài)的式(1)中，K為亞烷基未被取代的-(CH2)pCOO-,L為亞烷 基未被取代的-OCO (CH2) r-。所述聚合性液晶性組合物可含有式(1)表示的聚合性化合物以外的聚合性化合 物。較好是該聚合性化合物不具備芳香環(huán)。所述聚合性液晶性組合物中作為式(1)表示的聚合性化合物以外的聚合性化合 物，可含有選自下式( 表示的聚合性化合物及下式C3)表示的聚合性化合物的至少1種 聚合性化合物。CH2 = CR3-COO-(M)m-Cy-Cy-R4 (2)CH2 = CR5-COO-(N)n-Cy-COO-Cy-Cy-R6 (3)式⑵及式⑶中，R3、R5分別獨立地為氫原子或甲基，R4、R6分別獨立地為碳數(shù) 1 12的烷基，氫原子的一部分或全部可被氟原子或甲基取代，M為-(CH2)aC00-、-(CH2) b0C0-、-(CH2)。0-或-(CH2)d-,亞烷基的碳碳鍵之間可具有醚結(jié)合性氧原子，氫原子的一部分 或全部可被氟原子或甲基取代，其中的a、b、c、d分別獨立地表示1 12的整數(shù)，N為-(CH2) eCOO-, - (CH2) f0C0-、- (CH2) g0-或-(CH2)h-，亞烷基的碳碳鍵之間可具有醚結(jié)合性氧原子，氫
5原子的一部分或全部可被氟原子或甲基取代，其中的e、f、g、h分別獨立地表示1 12的 整數(shù)，m、η分別獨立地為0或1，Cy為反_1，4_亞環(huán)己基，氫原子的一部分或全部可被氟原 子或甲基取代。較好是本發(fā)明的第1種形態(tài)的光學各向異性材料在聚合性液晶性組合物顯現(xiàn)液 晶相并且液晶已取向的狀態(tài)下將所述聚合性液晶性組合物聚合而得。本發(fā)明的第2種形態(tài)的光學元件的特征在于，具備本發(fā)明的第1種形態(tài)的的光學 各向異性材料。本發(fā)明的第3種形態(tài)的光信息記錄再生裝置是將信息記錄于光記錄媒體以及/或 者將記錄于光記錄媒體的信息再生的光信息記錄再生裝置，其特征在于，具備本發(fā)明的第2 種形態(tài)的的光學元件。本發(fā)明的第1種形態(tài)可提供對于藍色激光的耐光性良好的光學各向異性材料，本 發(fā)明的第2種形態(tài)可提供對于藍色激光的耐光性良好的光學元件，本發(fā)明的第3種形態(tài)可 形成用該光學元件實現(xiàn)大容量化的光信息記錄再生裝置。附圖的簡單說明

圖1是表示本發(fā)明的本實施方式的光信息記錄再生裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖2是表示聚合性化合物(1Α-1)的頂譜的圖實施發(fā)明的最佳方式首先，對本發(fā)明的光學各向異性材料進行說明。本說明書中，也將式(1)表示的聚 合性化合物記為化合物(1)。其它化合物同樣記載。本說明書中的反-1，4-亞環(huán)己基可以 是這些基團中的與碳原子結(jié)合的氫原子未被其它基團取代的無取代基團，這些基團中的與 碳原子結(jié)合的氫原子也可被氟原子或甲基取代。另外，烷基中存在結(jié)構(gòu)異性的基團時，包括 所有這些基團。但是，本發(fā)明中優(yōu)選直鏈烷基。另外，本說明書中將兼具液晶性和聚合性的 化合物稱為聚合性液晶。記載波長時，包括以該波長為中心的士2nm的波長范圍，折射率各 向異性簡記為Δη。本發(fā)明者進行認真研究后發(fā)現(xiàn)，將含有5摩爾％以上的1種以上的下式(1)表示 的聚合性化合物的聚合性液晶性組合物聚合而得的光學各向異性材料對于藍色激光的耐 光性良好。CH2 = CR1-COO-K-Cy-Cy-L-OCO-CR2 = CH2 (1)式(1)中，R1、R2分別獨立地為氫原子或甲基。特好為氫原子。R1及R2如果為氫 原子，則使含化合物(1)的聚合性液晶性組合物光聚合而獲得光學各向異性材料時，可加 速聚合的進行。另外，具備該光學各向異性材料的光學元件的特性不易受到溫度等外部環(huán) 境的影響，還具有光學元件的面內(nèi)的遲滯不均減小的優(yōu)點。式(1)中，Cy為反-1，4-亞環(huán)己基。該基團的氫原子的一部分或全部可被氟原子 或甲基取代。通過使用以該基團為主骨架的聚合性化合物，可使光學各向異性材料的耐光 性提高。式(1)中，K為-(CH2)pCOO-或-(CH2) ,0C0-。這里，ρ及q分別獨立地表示1 12
的整數(shù)。亞烷基的碳碳鍵之間可具有醚結(jié)合性氧原子。另外，氫原子的一部分或全部可被 氟原子或甲基取代。式(1)中，L為-OCO (CH2) r_或-COO (CH2) s_。這里，r及s分別獨立地表示1 12的整數(shù)。亞烷基的碳碳鍵之間可具有醚結(jié)合性氧原子。另外，氫原子的一部分或全部可被 氟原子或甲基取代。一般，如果使聚合性的液晶性化合物聚合，則存在聚合前后Δ η值下降的傾向。但 是，通過使K及L為所述結(jié)構(gòu)，可抑制聚合前后的Δη值的下降。特好是K為亞烷基的氫 原子的一部分或全部可被氟原子或甲基取代的-(CH2)pCOO-, L為亞烷基的氫原子的一部分 或全部可被氟原子或甲基取代的_0C0(CH2)f。另外，根據(jù)聚合性液晶性組合物中的化合物 (1)以外的聚合性化合物的分子長來決定式(1)中的P、q、r及s各值，可進一步抑制聚合 前后的Δη值的下降。此外，K及L中的亞烷基是氫原子的一部分或全部未被氟原子或甲基取代的非取 代亞烷基時，具備容易顯現(xiàn)液晶性或不易破壞液晶性的特性，因此優(yōu)選。作為化合物(1)的具體例，優(yōu)選例舉處理溫度低的下式(IA)表示的化合物(IA)。 式(IA)中，ρ及r表示1 12的整數(shù)。特別是從易于制造的角度考慮，優(yōu)選ρ = r。
CH2=CH-COO-(CH2)p-COO—<^>—^^>—OCO-(CH2)-OCO-CH=CH2
(1A)以下，對化合物(1)的合成例進行說明。例如，式(IA)中ρ = 7及r = 7的化合 物(1A-1)可如下合成。首先，使間氯過苯甲酸(m-CPBA)作用于化合物(11)獲得化合物(12)。然后，在 氫氧化鉀水溶液、吡啶輸-對甲苯磺酸催化劑(cat. PPTQ存在下使化合物(1 依次與 3，4-二氫-2H-吡喃(DHP)、氫氧化鉀水溶液反應獲得化合物(1 。Δ表示加熱。接著， 在1-乙基-3-( 二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸化物(EDC)及4- 二甲基氨基吡啶催化劑 (cat. DMAP)的存在下使二環(huán)己烷二醇混合物(14’ )重結(jié)晶而得的反-反-二環(huán)己烷二醇 (14)與化合物(13)反應獲得化合物(15)。然后，在甲醇和吡啶鐓-對甲苯磺酸催化劑的 存在下進行化合物(1 的脫保護獲得化合物(16)，再使化合物(16)與丙烯酰氯反應。式 (13)及式(15)的THP表示四氫-2H-吡喃。藉此，獲得化合物(1A-1)。
權(quán)利要求
1.光學各向異性材料，其特征在于，將含有5摩爾％以上的1種以上的下式(1)表示的 聚合性化合物的聚合性液晶性組合物聚合而得，CH2 = CR1-COO-K-Cy-Cy-L-OCO-CR2 = CH2 (1)式中，R1、! 2分別獨立地為氫原子或甲基，K為-(CH2)pCOO-或-(CH2)qOCO-,亞烷基的碳 碳鍵之間可具有醚結(jié)合性氧原子，氫原子的一部分或全部可被氟原子或甲基取代，其中的 p、q分別獨立地表示1 12的整數(shù)，L為-OCO (CH2) r-或-COO (CH2) s_，亞烷基的碳碳鍵之間 可具有醚結(jié)合性氧原子，氫原子的一部分或全部可被氟原子或甲基取代，其中的r、s分別 獨立地表示1 12的整數(shù)，Cy為反-1，4-亞環(huán)己基，氫原子的一部分或全部可被氟原子或 甲基取代。
2.如權(quán)利要求1所述的光學各向異性材料，其特征在于，所述式(1)中，K為亞烷基的 氫原子的一部分或全部可被氟原子或甲基取代的-(CH2)pCOO-, L為亞烷基的氫原子的一部 分或全部可被氟原子或甲基取代的-OCO(CH2)^。
3.如權(quán)利要求2所述的光學各向異性材料，其特征在于，所述式⑴中，R1、R2均為氫 原子，K為亞烷基的氫原子的一部分或全部可被氟原子取代的-(CH2)pCOO-, L為亞烷基的氫 原子的一部分或全部可被氟原子取代的-OCO(CH2)^。
4.如權(quán)利要求3所述的光學各向異性材料，其特征在于，所述式(1)中，K為亞烷基未 被取代的-(CH2)pCOO-, L為亞烷基未被取代的-OCO(CH2)廠。
5.如權(quán)利要求1 4中任一項所述的光學各向異性材料，其特征在于，所述聚合性液晶 性組合物含有所述式(1)表示的聚合性化合物以外的聚合性化合物，該聚合性化合物不具 備芳香環(huán)。
6.如權(quán)利要求5所述的光學各向異性材料，其特征在于，所述聚合性液晶性組合物中 作為所述式(1)表示的聚合性化合物以外的聚合性化合物，含有選自下式( 表示的聚合 性化合物及下式( 表示的聚合性化合物的至少1種聚合性化合物，CH2 = CR3-COO-(M)m-Cy-Cy-R4 (2)CH2 = CR5-COO-(N)n-Cy-COO-Cy-Cy-R6 (3)式中，R3、R5分別獨立地為氫原子或甲基，R4> R6分別獨立地為碳數(shù)1 12的烷基， 氫原子的一部分或全部可被氟原子或甲基取代，M為-(CH2)aC00-、-(CH2)bOCO-, -(CH2) 。0-或-(CH2)d-,亞烷基的碳碳鍵之間可具有醚結(jié)合性氧原子，氫原子的一部分或全部 可被氟原子或甲基取代，其中的a、b、c、d分別獨立地表示1 12的整數(shù)，N為-(CH2) eCOO-, - (CH2) f0C0-、- (CH2) g0-或-(CH2)h-，亞烷基的碳碳鍵之間可具有醚結(jié)合性氧原子，氫 原子的一部分或全部可被氟原子或甲基取代，其中的e、f、g、h分別獨立地表示1 12的 整數(shù)，m、η分別獨立地為0或1，Cy為反_1，4_亞環(huán)己基，氫原子的一部分或全部可被氟原 子或甲基取代。
7.如權(quán)利要求1 6中任一項所述的光學各向異性材料，其特征在于，在所述聚合性液 晶性組合物顯現(xiàn)液晶相并且液晶已取向的狀態(tài)下將所述聚合性液晶性組合物聚合而得。
8.光學元件，其特征在于，具備權(quán)利要求1 7中任一項所述的光學各向異性材料。
9.光信息記錄再生裝置，所述裝置是將信息記錄于光記錄媒體以及/或者將記錄于光 記錄媒體的信息再生的光信息記錄再生裝置，其特征在于，具備權(quán)利要求8所述的光學元 件。
全文摘要
本發(fā)明提供耐光性良好的光學各向異性材料。另外還提供耐光性良好的光學元件和使用了該光學元件的光信息記錄再生裝置。光學各向異性材料通過將含有5摩爾％以上的1種以上的通式CH2＝CR1-COO-K-Cy- Cy-L-OCO-CR2＝CH2表示的聚合性化合物的聚合性液晶性組合物聚合而得。采用該光學各向異性材料制得的相位差板4的耐光性良好，因此可用作為光源1采用藍色激光、適合于大容量化的光頭裝置。
文檔編號C09K19/38GK102076822SQ20098012585
公開日2011年5月25日 申請日期2009年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月30日
發(fā)明者岡田悟史, 熊井裕, 長谷川誠 申請人:旭硝子株式會社