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JP2003207641A - 位相差層積層体およびその製造方法 - Google Patents

位相差層積層体およびその製造方法

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Publication number
JP2003207641A
JP2003207641A JP2002259150A JP2002259150A JP2003207641A JP 2003207641 A JP2003207641 A JP 2003207641A JP 2002259150 A JP2002259150 A JP 2002259150A JP 2002259150 A JP2002259150 A JP 2002259150A JP 2003207641 A JP2003207641 A JP 2003207641A
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JP
Japan
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liquid crystal
alignment
retardation layer
refractive index
retardation
Prior art date
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Pending
Application number
JP2002259150A
Other languages
English (en)
Inventor
Keiji Kajima
啓二 鹿島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dai Nippon Printing Co Ltd
Original Assignee
Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Priority to JP2002259150A priority Critical patent/JP2003207641A/ja
Application filed by Dai Nippon Printing Co Ltd filed Critical Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority to EP08008186A priority patent/EP1967873A3/en
Priority to EP02780035A priority patent/EP1452892A4/en
Priority to PCT/JP2002/011601 priority patent/WO2003040786A1/ja
Priority to US10/473,215 priority patent/US20040189909A1/en
Priority to KR1020037014649A priority patent/KR100727199B1/ko
Priority to CNA028127145A priority patent/CN1520525A/zh
Priority to EP10012826A priority patent/EP2309292A3/en
Priority to TW091132791A priority patent/TWI253522B/zh
Publication of JP2003207641A publication Critical patent/JP2003207641A/ja
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Priority to US12/073,636 priority patent/US20080180619A1/en
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、位相差層内の分子の配向方向の自
由度が極めて高く、かつ製造が容易な位相差層積層体を
提供することを主目的とするものである。 【解決手段】 上記目的を達成するために、本発明は、
配向能を有する基材と、上記基材上に、ネマチック相を
形成し得る液晶材料が屈折率異方性を有するようにパタ
ーン状に形成された位相差層とを有することを特徴とす
る位相差層積層体を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、配向方向の自由度
が高く、かつパターニングも容易な位相差層積層体、そ
の製造方法及び液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、液晶表示装置等に用いられる
位相差フィルムは、高分子フィルムを所定の方向に延伸
することにより行われており、この延伸処理により高分
子の主鎖を一定方向に揃えて、高分子フィルムに屈折率
異方性を発生させることにより形成されていた。
【０００３】この方法によれば、比較的容易に屈折率異
方性を高分子フィルムに付与することが可能となり、容
易に位相差フィルムを形成することが可能となる点で優
れたものであった。
【０００４】しかしながら、このような方法で作製され
た位相差フィルムは、延伸方向にのみにしか高分子の主
鎖を揃えることができず、配向の方向が位相差フィルム
の表面に平行方向の位相差フィルムしか得ることができ
ないといった問題があった。
【０００５】一方、近年においては、配向の方向が表面
に対して垂直である位相差フィルム等の種々の配向方向
を有する位相差フィルムが要望されるようになってきて
おり、上記高分子フィルムを延伸することにより得られ
る位相差フィルムでは、配向方向に対する自由度が低い
ことから、これらの要望に応じることができないといっ
た問題があった。
【０００６】一例を示すと、マルチドメイン方式の液晶
表示素子は各単位セルが、液晶のダイレクターの方向が
異なる複数の領域に分割されており、従来の位相差フィ
ルムで光学補償を行うと、一部の領域に対して好適な光
学補償を実現できたとしても、他の領域については必ず
しも良好な光学補償とならないことがあった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
に鑑みてなされたものであり、位相差層内の分子の配向
方向の自由度が極めて高く、かつ製造が容易な位相差層
積層体、その製造方法及び液晶表示装置を提供すること
を主目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、請求項１に記載するように、配向能を有
する基材と、上記基材上に、ネマチック相を形成し得る
液晶材料が屈折率異方性を有するようにパターン状に形
成された位相差層と、を有してなることを特徴とする位
相差層積層体を提供する。本発明は、このようにネマチ
ック相を形成し得る液晶材料を位相差層に用いるもので
あるので、用いる液晶材料の種類および配向能を有する
基材を選択することにより、容易に配向方向を決定する
ことが可能であり、種々の光学素子に応用することが可
能な位相差層積層体を提供することができる。
【０００９】上記請求項１に記載の発明においては、請
求項２に記載するように、上記ネマチック相を形成し得
る液晶材料が、重合性液晶モノマー、重合性液晶オリゴ
マーおよび重合性液晶高分子の少なくとも１種類を重合
させて形成したものであることが好ましい。このように
重合性の液晶材料を用いることにより、硬化工程におい
て、重合性液晶材料を重合させる活性放射線をパターン
状に照射した後、現像することのみで、容易に位相差層
のパターニングを行なうことが可能であり、かつ高精細
なパターニングが可能となるからである。
【００１０】特に、上記請求項１に記載された発明にお
いては、請求項３に記載するように、上記ネマチック相
を形成し得る液晶材料が、重合性液晶モノマーを重合さ
せて形成したものであることが好ましい。上述した重合
性液晶材料の中でも、重合性液晶モノマーの取扱が最も
容易であり、位相差層積層体を比較的容易に形成するこ
とができるからである。
【００１１】上記請求項１〜３のいずれかに記載の発明
においては、請求項４に記載するように、上記配向能を
有する基材が、透明基板上に配向膜が形成されてなるも
のであってもよい。配向膜を別途設ける構成とすること
により、配向方向の自由度を極めて高いものとすること
ができるからである。
【００１２】この場合は、請求項５に記載するように、
上記配向膜が、少なくとも２種類の異なる方向に配向さ
れた部分からなるパターンを有し、上記配向膜上の上記
液晶材料の屈折率異方性が、この配向膜の複数の配向方
向に沿うように形成されているものであってもよい。
【００１３】このように形成することにより、同一の位
相差層内に異なる配向方向を有する位相差部のパターン
を形成することが可能であることから、種々の光学的用
途に応用することが可能となる。
【００１４】一方、上記請求項１〜３のいずれかに記載
された発明においては、請求項６に記載するように、上
記配向能を有する基材が、延伸フィルムであってもよ
い。このように配向能を有する基材を延伸フィルムとす
ることにより基材の形成が容易であり、工程上簡便とな
るといった利点を有するからである。
【００１５】また、本発明は、請求項７に記載するよう
に、基材を準備する基材準備工程と、上記基材上に屈折
率異方性形成能を有する屈折率異方性材料を塗布し、屈
折率異方性材料層を形成する塗布工程と、上記屈折率異
方性材料層に対し、配向処理を施す配向処理工程と、上
記配向処理工程において配向処理された屈折率異方性材
料層の配向を固定化する配向固定化工程と、上記屈折率
異方性材料層をパターン状にするパターン化工程とを有
することを特徴とする位相差層積層体の製造方法を提供
する。
【００１６】本発明によれば、屈折率異方性材料および
配向処理方法を適宜選択することにより、比較的容易に
屈折率異方性材料の配内方向を決定することができるこ
とから、得られる位相差層積層体の設計の自由度を大幅
に向上させることができる。
【００１７】上記請求項７に記載された発明において
は、請求項８に記載するように、上記基材が配向能を有
する基材であり、上記屈折率異方性材料が、ネマチック
相を形成し得る液晶材料であり、上記配向処理工程が、
上記液晶材料が液晶相となる温度に上記屈折率異方性材
料層を保持する工程であることが好ましい。この場合
は、配向処理工程において、配向能を有する基材上で液
晶材料を液晶層となる温度に保持することのみで、容易
に配向処理を行うことが可能であり、かつ配向能を有す
る基材および液晶材料を選択することにより、配向方向
の自由度が極めて高い位相差層積層体とすることができ
るからである。
【００１８】上記請求項８に記載された発明において
は、請求項９に記載するように、上記液晶材料が、重合
性液晶モノマー、重合性液晶オリゴマー、および重合性
液晶高分子の少なくとも一つを有する材料であり、上記
配向固定化工程が、上記重合性液晶モノマー、重合性液
晶オリゴマー、および重合性液晶高分子の少なくとも一
つを有する材料を重合させる活性放射線を照射する工程
であることが好ましい。このように液晶材料を重合性液
晶材料とすることにより、配向固定化工程における活性
放射線の照射をパターン状に行い、その後現像工程を行
うことにより、高精細な位相差層のパターニングを行う
ことが可能となるという利点を有するからである。
【００１９】上記請求項８に記載された発明において
は、請求項１０に記載するように、上記液晶材料が重合
性液晶モノマーであることが好ましい、重合性液晶材料
の中でも、重合性液晶モノマーのハンドリングが最も良
好であるからである。
【００２０】上記請求項９または１０に記載された発明
においては、請求項１１に記載するように、上記活性放
射線照射工程が、パターン状に活性放射線を照射する工
程であり、さらに上記パターン状に活性放射線を照射す
る工程の後、未重合部分の液晶材料を現像する現像工程
を有するものであってもよい。このような構成とするこ
とにより、高精細な位相差層のパターニングを工程上容
易に行うことができるからである。
【００２１】上記請求項８〜１１のいずれかに記載され
た発明においては、請求項１２に記載するように、上記
配向能を有する基材が、透明基板上に配向膜が形成され
てなるものであることが好ましい。このように配向膜を
別途設けることにより、配向膜の種類を選択することに
より、液晶材料の配向方向を種々の方向とすることがで
きることから、位相差層積層体の設計の自由度を大幅に
向上させることができるからである。
【００２２】上記請求項１２に記載された発明において
は、請求項１３に記載するように、上記配向膜が、少な
くとも２種類の異なる方向に配向された部分からなるパ
ターンを有し、上記配向膜上の上記液晶材料の屈折率異
方性が、この配向膜の配向方向に沿うように形成されて
いることが好ましい。このように配向膜が少なくとも２
種類の異なる方向に配向された部分からなるパターンを
有することにより、同一の位相差層内において、異なる
方向に配向された位相差部を有することが可能となる。
したがって、種々の光学的用途に応用可能な位相差層積
層体を得ることが可能となるといった利点を有する。
【００２３】一方、上記請求項８〜１１のいずれかに記
載された発明においては、請求項１４に記載するよう
に、上記配向能を有する基材が、延伸フィルムであって
もよい。この場合は、配向膜を基材上に形成する手間が
無く、工程上容易に配向能を有する基材を調製すること
が可能となり、結果的に得られる位相差層積層体のコス
トを低下させることが可能となるからである。
【００２４】本発明においては、請求項１５に記載する
ように、請求項１から請求項６までのいずれかの請求項
に記載の位相差層積層体を用いたことを特徴とする液晶
表示装置を提供する。本発明の液晶表示装置は、上述し
たような位相差層積層体を有するものであるので、良好
な品質のものとすることが可能である。
【００２５】又、本発明においては、請求項１６に記載
するように、液晶層を含み、且つ、多数の画素を構成す
る複数の単位セルからなり、前記液晶層の表面における
液晶分子が前記各単位セル内で所定の複数の異なるダイ
レクターの方向に配向され得る液晶表示素子と、前記各
単位セルにおける前記液晶分子のダイレクターの方向に
対応して複数の補償配向領域に分割されると共に該補償
配向領域毎に液晶性物質が配向規制されて固化されてな
り、前記液晶表示素子の厚さ方向の少なくとも一方の側
に配置された位相差光学素子と、を含んでなることを特
徴とする液晶表示装置を提供する。この液晶表示装置
は、液晶層の液晶分子が複数のダイレクターの方向を有
するように配向され、この複数のダイレクターの方向に
対応して位相差層の（液晶が固化された）分子が配向さ
れているので、精細な光学補償が可能であり、視覚依存
性の問題を大幅に改善して高品位な画像表示を実現する
ことができる。
【００２６】更に、請求項１６においては請求項１７に
記載するように、前記液晶表示素子の前記各単位セルを
複数の表示配向領域に分割すると共に前記液晶層の表面
における液晶分子を、前記表示配向領域毎に異なるダイ
レクターの方向を有するように配向し、且つ、前記表示
配向領域に対応して前記位相差光学素子の補償配向領域
を形成してもよい。このように、液晶表示素子の表示配
向領域に対応して位相差光学素子の補償配向領域を形成
することにより、好適な光学補償を容易に実現すること
ができる。
【００２７】又、請求項１７においては、請求項１８に
記載するように、前記単位セルの一の前記表示配向領域
に対して、前記位相差光学素子の前記補償配向領域を複
数設けてもよい。このようにすることで、一層精細な光
学補償が可能となる。
【００２８】尚、請求項１７又は１８においては、請求
項１９に記載するように、前記液晶表示素子の表示配向
領域を、対応する前記各単位セルをその中心廻りに等角
度間隔で少なくとも４以上に分割する形態で形成すると
よい。
【００２９】又、請求項１６においては、請求項２０に
記載するように、前記液晶表示素子の前記液晶層の表面
における液晶分子を、対応する前記単位セルの中心に対
して対称的なダイレクターの方向を有するように配向し
てもよい。
【００３０】又、請求項１９又は２０においては、請求
項２１に記載するように、前記位相差光学素子の補償配
向領域を、対応する前記単位セルをその中心廻りに等角
度間隔で４以上に分割する形態で形成してもよい。
【００３１】請求項１９〜２１のように構成すること
で、あらゆる観察方向における視角依存性の問題を改善
することができる。例えば、液晶表示素子内の液晶分子
を４方向に配向し、更に、それぞれの液晶分子の配向方
向毎に好適な態様で位相差層内の分子を配向すれば、視
野角依存性を低減することができ、高い表示品位が得ら
れる。
【００３２】尚、請求項２１においては、請求項２２に
記載するように、前記位相差光学素子の、前記対応する
前記単位セルの中心廻りに１８０°対向して形成されて
いる一対の前記補償配向領域における配向方向を同一と
してもよい。このようにすれば、良好な光学補償を維持
しつつ位相差光学素子の製造の容易化を図ることができ
る。
【００３３】又、請求項１６〜２２のいずれかにおいて
は、請求項２３に記載するように、前記液晶表示素子の
駆動方式を、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）
方式、ＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａ
ｔｉｃ）方式、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ Ａｌｉｇ
ｎｍｅｎｔ）方式、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ
Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式、
ＰＶＡ（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ
Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ
Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌ
ｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅ
ｎｃｅ）方式及びＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ
Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）
方式のいずれかの方式とするとよい。これらのいずれか
の方式を採用する液晶表示装置を請求項１６〜２２のい
ずれかに記載したように構成することで、高品位な液晶
表示装置を比較的容易に、且つ、確実に実現することが
できる。
【００３４】又、請求項１６〜２３のいずれかに記載の
発明においては、請求項２４に記載するように、請求項
１〜６のいずれかに記載の位相差層積層体を前記位相差
光学素子とするとよい。
【００３５】
【発明の実施の形態】以下、本発明を位相差層積層体と
位相差層積層体の製造方法とに分けて説明する。
【００３６】Ａ．位相差層積層体 本発明の位相差層積層体は、配向能を有する基材と、上
記基材上に、ネマチック相を形成し得る液晶材料が屈折
率異方性を有するように形成された位相差層とを有する
ことを特徴とするものである。
【００３７】本発明の位相差層積層体は、このような構
成を有するものであるので、基材の配向能を例えば所定
の位相差層表面に対して所定の角度を有するような配向
を液晶に対して付与するような配向能とし、このような
配向が可能な液晶材料を用いて位相差層積層体を形成す
ることにより、位相差層表面に対して所定の角度を有す
る位相差層を容易に形成することができる。このような
位相差層を有する位相差層積層体は、従来の用途に加え
てさらに新たな用途展開を可能とするものである。
【００３８】以下、このような位相差層積層体について
図面を用いて具体的に説明する。図１は、本発明の位相
差層積層体の一例を示すものであり、表面に配向能を有
する基材１上に、ネマチック相を形成し得る液晶材料が
屈折率異方性を有するように形成された位相差層２が形
成された状態を示すものである。
【００３９】本発明においては、例えば図２に示すよう
に、上記配向能を有する基材１が、透明基板３と透明基
板３上に形成された配向膜４とから構成されるものであ
ってもよい。このように配向膜４を用いることにより、
後述するように位相差層２の配向方向の自由度を極めて
高くすることが可能となり、位相差層積層体の配向方向
の自由度を極めて高くすることができる。
【００４０】また、さらに本発明においては、図３に示
すように配向膜４上に形成された位相差層がパターン状
に形成されたものであってもよい。例えば、右目用と左
目用で偏光状態を異ならせることにより３次元表示を可
能とした３次元表示装置等においては、位相差層がパタ
ーン状に形成された位相差層積層体が必要となり、図３
に示すような位相差層積層体はこのような３次元表示装
置等において用いられるものである。
【００４１】以下、このような本発明の位相差層積層体
について、各要素毎に詳細に説明する。
【００４２】１．位相差層 本発明の位相差層積層体は、図１に示すように配向能を
有する基材１上にネマチック相を形成し得る液晶材料が
屈折率異方性を有するように形成された位相差層２が形
成されたところに特徴を有するものである。
【００４３】（液晶材料）このような位相差層を形成す
る材料は、上述したように、液晶材料が用いられる。本
発明でいう液晶材料とは、所定の温度で液晶相となり得
る材料を示すものであり、本発明においては、この液晶
相がネマチック相である液晶材料を用いるところに特徴
を有する。
【００４４】本発明においては、後述する位相差層積層
体の製造方法の欄で詳細に説明するが、配向能を有する
基材上で、液晶材料を液晶相とすることにより位相差層
内の液晶分子の方向を配向させ、屈折率異方性を有する
ようにするものである。したがって、上記所定の温度の
上限は、基材もしくは、後述するように透明基板上に配
向膜が形成されている場合は透明基板および配向膜がダ
メージを受けない温度であれば特に限定されるものはな
い。具体的には、プロセス温度のコントロールの容易性
と寸法精度維持の観点から、１２０℃以下、好ましくは
１００℃以下の温度で液晶相となる液晶材料が好適に用
いられる。
【００４５】一方、液晶相と成り得る温度の下限は、位
相差層積層体として用いる場合の温度条件において、液
晶材料が配向状態を保持し得る温度であるといえる。
【００４６】ここで、位相差層積層体として用いる場合
の液晶材料の状態として二つの状態が考えられる。すな
わち、後述するように本発明においては、重合性の無い
高分子液晶材料を用いても良く、また重合性の液晶材料
用いても良い。そして重合性液晶材料の場合は、位相差
層とする際に後述する「位相差層積層体の製造方法」の
欄で詳細に説明するように、所定の活性放射線を照射す
ることにより重合させて用いるものである。したがっ
て、この場合は位相差層積層体として用いる場合、液晶
材料は既に重合されており、配向状態は固定化される。
よって、重合性液晶材料に対しては、液晶相となる温度
の下限は特に限定されるものではない。
【００４７】一方、重合性の無い高分子液晶材料を用い
る場合は、位相差層積層体として用いる場合であって
も、液晶相がガラス状態となった状態である。したがっ
て、保管もしくは使用に際して温度が上昇し、アイソト
ロピック状態となってしまっては、配向方向が乱れてし
まい、位相差層として使用することができなくなる。し
たがって、本発明において重合性でない高分子液晶材料
を用いた場合は、アイソトロピック相となる温度は所定
の温度以上であることが好ましいといえるのである。こ
のような場合のアイソトロピック相となる温度の下限
は、用途にもよるが、一般的には８０℃以上、好ましく
は１００℃以上であるといえる。
【００４８】本発明に用いられる、ネマチック相を形成
し得る液晶材料としては、上述したように、重合性液晶
材料と重合性の無い高分子液晶材料とを挙げることがで
きる。
【００４９】重合性液晶材料としては、重合性液晶モノ
マー、重合性液晶オリゴマー、および重合性液晶高分子
のいずれかを用いることが可能である。一方、重合性を
有さない高分子液晶材料としては、上述したように配向
状態が位相差層積層体の保管もしくは使用温度において
一定である必要性があることから、比較的アイソトロピ
ンク相となる温度の高い液晶材料が好適に用いられる。
【００５０】本発明においては、中でも重合性液晶材料
を用いることが好ましい。このような重合性液晶材料
は、後述するように活性照射線の照射等により重合させ
て配向状態を固定化することが可能であるので、液晶の
配向を低温状態で容易に行うことが可能であり、かつ使
用に際しては配向状態が固定化されているので、温度等
の使用条件にかかわらす使用することができるからであ
る。
【００５１】本発明においては、特に重合性液晶モノマ
ーが好適に用いられる。重合性液晶モノマーは、他の重
合性液晶材料、すなわち重合性液晶オリゴマーや重合性
液晶高分子と比較して、より低温で配向が可能であり、
かつ配向に際しての感度も高いことから、容易に配向さ
せることができるからである。
【００５２】このような重合性液晶材料の一例として
は、一般式（１）に包含される化合物や下記の化合物の
２種以上を混合して使用することができる。尚、一般化
学式（１）で示される液晶性モノマーの場合、Ｘは２〜
５（整数）であることが望ましい。
【００５３】
【化１】
【００５４】
【化２】
【００５５】
【化３】
【００５６】
【化４】
【００５７】
【化５】
【００５８】
【化６】
【００５９】
【化７】
【００６０】
【化８】
【００６１】
【化９】
【００６２】
【化１０】
【００６３】
【化１１】
【００６４】その他、本発明においては、重合性液晶オ
リゴマーや重合性液晶高分子等を用いることが可能であ
る。このような重合性液晶オリゴマーや重合性液晶高分
子としては、従来提案されているものを適宜選択して用
いることが可能である。
【００６５】さらに、本発明においては、必要に応じて
光重合開始剤を用いてもよい。例えば、電子線照射によ
り重合性液晶材料を重合させる際には、光重合開始剤が
不要な場合はあるが、一般的に用いられている例えば紫
外線（ＵＶ）照射による硬化の場合においては、通常光
重合開始剤が重合促進のために用いられるからである。
【００６６】なお、光重合開始剤の他に増感剤を、本発
明の目的が損なわれない範囲で添加することも可能であ
る。
【００６７】このような光重合開始剤の添加量として
は、一般的には０．０１〜２０重量％、好ましくは０．
１〜１０重量％、より好ましくは０．５〜５重量％の範
囲で本発明の重合性液晶材料に添加することができる。
【００６８】一方、本発明においては、上述したように
重合性を有さない液晶材料も用いることができる。この
ような液晶材料としては、上述したように位相差層積層
体の使用時もしくは保管時に液晶の配向状態が変化しな
い材料であれば特に限定されるものではないが、一般に
高分子材料で形成されたものが、液相もしくは液晶相と
なる温度との関係で好適に用いられる。このような液晶
材料に関しては、液晶相の状態でネマチック相を形成し
得る材料であれば一般的に用いられている材料を用いる
ことができ、主鎖型の液晶高分子であっても側鎖型の液
晶高分子であってもよい。
【００６９】具体的には、主鎖型の液晶ポリマーの例と
しては、例えばポリエステル系やポリアミド系、ポリカ
ーボネート系やポリエステルイミド系などのポリマーが
挙げられる。
【００７０】また、側鎖型の液晶ポリマーの例として
は、ポリアクリレートやポリメタクリレート、ポリシロ
キサンやポリマロネート等を主鎖骨格とし、側鎖として
共役性の原子団からなるスペーサ部を必要に応じ介して
パラ置換環状化合物等からなる低分子液晶化合物（メソ
ゲン部）を有するもの等を挙げることができる。
【００７１】（屈折率異方性）本発明においては、上述
した材料が位相差層として屈折率異方性を有するように
形成される必要がある。この屈折率異方性は、用いる液
晶材料や基材表面の配向能により異なるものではある
が、一般的には、配向方向に平行な面において、配向方
向に直角なＸ軸と、配向方向に平行なＹ軸を仮定した場
合に、Ｘ軸方向の屈折率ｎｘとＹ軸方向の屈折率ｎｙと
の差であるΔｎ、すなわち Δｎ＝｜ｎx−ｎy｜ が、０．０５以上、好ましくは０．１以上である場合が
好ましい。この程度の屈折率異方性を有する位相差層で
なければ、実用上厚み等において問題が生じる可能性が
あるからである。
【００７２】（パターン状位相差層）本発明において
は、上述したような液晶材料により形成された位相差層
がパターン状に形成されたものであってもよい。
【００７３】例えば、右目用と左目用とに単位セル部の
グループを分け、これらの偏光状態を異ならせることに
より、立体的な画像を提供するような三次元液晶表示装
置等においては、位相差層がパターン状に形成された位
相差層積層体が好適に用いられる。このようなパターン
状位相差層積層体は、従来は例えば通常の延伸フィルム
からなる位相差層を手作業等により切断して張り付ける
といった手法により得られるものであった。しかしなが
ら、このような手法ではコスト面で問題があり、さらに
は高精細なパターンの形成には限度があった。
【００７４】本発明においては、このような課題を解決
したものであり、位相差層積層体において、基材上に高
精細なパターンに形成された位相差層を容易に形成する
ことができる位相差層積層体を提供するものである。
【００７５】本発明においては、液晶材料の種類によ
り、パターンの形成方法が異なる。すなわち、重合性液
晶材料を用いた場合と、通常の液晶材料を用いた場合と
によりパターンの形成方法が異なるのである。
【００７６】このパターンの形成方法に関しては、後述
する「位相差層積層体の製造方法」欄で詳しく説明する
が、重合性液晶材料の場合は、液晶材料の配向状態を固
定化するために行う活性放射線の照射をパターン状に行
い、重合後に未硬化部分の液晶材料を溶剤により除去す
ることにより容易に位相差層のパターニングを行なうこ
とができる。
【００７７】本発明においては、このパターニングの容
易性の面でも上述した重合性液晶材料中、重合性液晶モ
ノマーを用いることが好ましい。このように重合性液晶
モノマーを用いた方が、現像が容易であり、パターンの
切れが良く、より高精細なパターンを形成することがで
きるからである。
【００７８】一方、重合性のない高分子液晶材料を用い
た場合のパターン形成方法は、例えばフォトレジストを
用いたフォトリソグラフィー法による方法や、通常の液
晶材料をノズル吐出法や印刷法等によりパターン状に塗
布する方法等により形成する方法を挙げることができ
る。
【００７９】このようにパターン状に位相差層積層体を
形成する場合のパターンに関しては、特に限定するもの
はなく、例えばストライプ状であっても千鳥状等であっ
てもよい。
【００８０】２．配向能を有する基材 本発明の位相差層積層体は、例えば図１に示すように、
上述したような位相差層２が、配向能を有する基材１上
に形成されてなるものである。
【００８１】このような配向能を有する基材としては、
図１に示すように基材１そのものが配向能を有するもの
でおる場合と、図２に示すように透明基板３上に配向膜
４が形成されて配向能を有する基材１として機能するも
のとを挙げることができる。以下、それぞれを第１実施
態様および第２実施態様として説明する。
【００８２】ａ．第１実施態様 本実施態様は、基材そのものが配向能を有する態様であ
り、具体的には基材が延伸フィルムである場合を挙げる
ことができる。このように延伸フィルムを用いることに
より、その延伸方向に沿って液晶材料を配向させること
が可能である。したがって、基材の調製は、単に延伸フ
ィルムを準備することにより行うことができるため、工
程上極めて簡便であるという利点を有する。このような
延伸フィルムとしては、市販の延伸フィルムを用いるこ
とも可能であり、また必要に応じて種々の材料の延伸フ
ィルムを形成することも可能である。
【００８３】具体的には、ポリカーボネート系高分子、
ポリアリレートやポリエチレンテレフタレートの如きポ
リエステル系高分子、ポリイミド系高分子、ポリスルホ
ン系高分子、ポリエーテルスルホン系高分子、ポリスチ
レン系高分子、ポリエチレンやポリプロピレンの如きポ
リオレフィン系高分子、ポリビニルアルコール系高分
子、酢酸セルロース系高分子、ポリ塩化ビニル系高分
子、ポリメチルメタクリレート系高分子等の熱可塑性ポ
リマーなどからなるフィルムや、液晶ポリマーからなる
フィルムなどを挙げることができる。
【００８４】本発明においては、中でもポリエチレンテ
レフタレート（ＰＥＴ）フィルムが、延伸倍率のレンジ
幅が広い点、さらには入手のしやすさ等の観点から好ま
しく用いられる。
【００８５】本発明に用いられる延伸フィルムの延伸率
としては、配向能が発揮し得る程度の延伸率であれば特
に限定されるものはない。したがって、２軸延伸フィル
ムであっても２軸間で延伸率が異なるものであれば用い
ることが可能である。
【００８６】この延伸率は、用いる材料により大きく異
なるものであり、特に限定されるものではないが、一般
的には１５０％〜３００％程度のものを用いることが可
能であり、好ましくは２００％〜２５０％のものが用い
られる。
【００８７】ｂ．第２実施態様 第２実施態様は、上記配向能を有する基材が、透明基板
と透明基板上に形成された配向膜とからなる態様であ
る。
【００８８】本実施態様においては、配向膜を選択する
ことにより、比較的広範囲の配向方向を選択することが
可能であるという利点を有する。透明基板上に塗布する
配向膜形成用塗工液の種類を選択することにより、種々
の配向方向を実現することが可能であり、かつより効果
的な配向を行うことができる。
【００８９】本実施態様に用いられる配向膜は、通常液
晶表示装置等において用いられる配向膜を好適に用いる
ことが可能であり、一般的にはポリイミド系の配向膜を
ラビング処理したものが好適に用いられる。
【００９０】また、本実施態様に用いられる透明基板と
しては、透明材料形成されたものであれば特に限定され
るものではなく、例えば石英ガラス、パイレックス（登
録商標）ガラス、合成石英板等の可撓性のない透明なリ
ジット材、あるいは透明樹脂フィルム、光学用樹脂板等
の可撓性を有する透明なフレキシブル材を用いることが
できる。
【００９１】（配向膜表面の配向方向のパターニング）
本実施態様においては、上記配向膜表面の配向方向のパ
ターニングを行ってもよい。すなわち、配向膜表面の配
向方向を少なくとも２種類の異なる方向に配向された部
分からなるパターンとなるように配向方向の異なるパタ
ーンを配向膜上に形成してもよいのである。
【００９２】図４は、配向方向が異なるパターンが形成
された配向膜４を示す模式図である。なお、図中の矢印
５は配向方向を示すものである。図４に示す例では、碁
盤状に配向膜の異なるパターンを形成したものを示した
が、本発明においては、用途に応じて種々のパターンと
することが可能であり、例えばストライプ状のパターン
等であってもよい。
【００９３】このように配向膜表面に配向方向の異なる
パターンを形成することにより、その上に設けられた屈
折率異方性を有する液晶材料からなる位相差層に対し
て、配向膜表面のパターンに沿った方向の屈折率異方性
を有するパターンを形成することが可能となる。その結
果、位相差層積層体において、得られる位相差の異なる
部分からなるパターンを形成することが可能となり、種
々の用途に応用することが可能となる。
【００９４】このような配向膜表面のパターニングの方
法としては、ラビング時にマスクを用いる方法や、光に
より配向される配向膜を用いた場合は、マスク露光によ
りパターニングする方法等を挙げることができる。
【００９５】３．その他 本発明の位相差層積層体においては、その他、用いられ
る光学素子の用途に応じて例えば保護層等の他の機能性
層を形成することが可能である。
【００９６】また、その他本発明の位相差層積層体をλ
／４位相差層とした場合は、これに粘着層を介して偏光
板を貼り合せることにより、円偏光板として用いること
ができる。
【００９７】さらに、本発明においては、図６および図
７に示すように、位相差層を２層以上積層して用いても
良い。この場合は、位相差層上に配向膜を形成しラビン
グ処理をした後、次の位相差層を形成するようにするこ
とが好ましいが、配向膜として、光配向膜を用いてもよ
い。
【００９８】図６に示す例では、ガラス基板１１上に配
向膜１２を介してλ／２位相差層１３を形成し、さらに
その上に配向膜１２を介してλ／４位相差層１４を形成
する。一方、図７に示す例では、ガラス基板１１上に配
向膜を介してλ／４位相差層１４を形成し、さらにその
上に配向膜１２を介してλ／２位相差層１３を形成す
る。
【００９９】このような位相差層積層体に対して、λ／
２位相差層１３側から直線偏光を入射するか、λ／４位
相差層１４側から円偏光を入射することにより、特開平
１０−６８８１６号公報に記載されているような、広帯
域位相差板とすることができる。さらに、図６に示すよ
うに、ガラス基板１１の反対側の表面に、粘着層１５を
介して偏光板を取り付けるようにすれば、偏光板側から
無偏光を入射する場合の広帯域円偏光板とすることがで
きる。
【０１００】なお、λ／２位相差層１３およびλ／４位
相差層１４の進相軸は略６０°（６０±１０゜）で交差
させる必要があるので、２層ある配向膜の配向角度は略
６０°（６０±１０°）で交差した状態とする。その方
法は、例えば、ラビング方向を変える等の方法を用いる
ことができる。
【０１０１】Ｂ．位相差層積層体の製造方法 本発明の位相差層積層体の製造方法は、基材を準備する
基材準備工程と、上記基材上に屈折率異方性形成能を有
する屈折率異方性材料を塗布し、屈折率異方性材料層を
形成する塗布工程と、上記屈折率異方性材料層に対し、
配向処理を施す配向処理工程と、上記配向処理工程にお
いて配向処理された屈折率異方性材料層の配向を固定化
する配向固定化工程とを有することを特徴とするもので
ある。
【０１０２】本発明の位相差層積層体の製造方法によれ
ば、配向処理工程の際に配向方向を比較的自由に決定す
ることができるので、位相差層の進相軸（遅相軸）の方
向の異なる種々の位相差層を形成することができるとい
った利点を有するものである。
【０１０３】図５は、このような本発明の位相差層の製
造方法の一例を示すものである。この例では、まず図５
（ａ）に示すように透明基板３上に配向膜４が形成され
た基材１を準備する（基材準備工程）。次いで、この基
材１上に重合性液晶材料からなる屈折率異方性材料層６
を形成する（塗布工程）。そして、所定の温度条件下で
放置することにより、配向膜の配向方向に沿うように重
合性液晶材料を配向させる（配向処理工程）。次いで、
フォトマスク７を介して紫外光等の活性放射線８を照射
することにより、重合性液晶材料をエネルギー照射部分
のみパターン状に硬化させ（図５（ｃ）、配向固定化工
程）、最後に溶媒を用いて現像することによりパターン
状の位相差層２を形成することにより、位相差層２が基
材１上にパターン状に形成された位相差層積層体を得る
ことができる。
【０１０４】以下、このような本発明の位相差層積層体
の製造方法について、各工程毎に詳細に説明する。
【０１０５】１．基材準備工程 本発明の位相差層積層体の製造方法においては、まず基
材を準備する基材準備工程が行われる。
【０１０６】本発明においては、後述する配向処理工程
における配向方法によって、基材の種類が異なる。すな
わち、屈折率異方性形成能を有する屈折率異方性材料
が、液晶材料であり、配向処理工程における配向方法
が、配向能を有する基材を用いる方法の場合は、配向能
を有する基材を準備する必要がある。一方、配向方法が
他の方法である場合は、基材は配向能を特に有する必要
はない。
【０１０７】配向能を有する基材に関しては、上記
「Ａ．位相差層積層体」の「２．配向能を有する基材」
の欄で説明したものと同様であるので、ここでの説明は
省略する。
【０１０８】一方、配向能を要求されない場合の基板と
しては、用途に応じて適宜選択されるものであり、通常
は透明性が要求されるものであることから、例えば石英
ガラス、パイレックス（登録商標）ガラス、合成石英板
等の可撓性のない透明なリジット材、あるいは透明樹脂
フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有する透明なフレ
キシブル材を用いることができる。
【０１０９】２．塗布工程 次に、上記基材上に屈折率異方性形成能を有する屈折率
異方性材料を塗布する塗布工程が行われる。
【０１１０】（屈折率異方性材料）本発明で用いられる
屈折率異方性形成能を有する屈折率異方性材料として
は、まず第１に液晶材料を挙げることができる。この液
晶材料に関しては、上記「Ａ．位相差層積層体」の
「１．位相差層」の欄で説明したものと同様であるの
で、ここでの説明は省略する。
【０１１１】このような重合性液晶材料を用いて屈折率
異方性材料層を形成する場合は、後述する配向固定化工
程において、活性放射線により重合させる必要がある
が、この際、活性放射線の種類、たとえば紫外光による
硬化の場合は、必要に応じて光重合開始剤を用いること
ができる。このような光重合開始剤の具体例としては、
Ｃｈｉｂａ Ｓｐｅｃｉａｌｉｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌ
ｓ社製のＩｒｇ３６９，Ｉｒｇ９０７，Ｉｒｇ１８４等
（商品名）を用いることができる。
【０１１２】液晶材料以外の屈折率異方性材料として
は、分子の配向方向がある程度そろった場合に、層とし
て屈折率異方性を示す材料を用いることかできる。この
ような材料としては、一般的に延伸により位相差層とし
て機能する材料であれば特に限定されるものではなく、
具体的には、ポリカーボネート系高分子、ポリアリレー
トやポリエチレンテレフタレートの如きポリエステル系
高分子、ポリイミド系高分子、ポリスルホン系高分子、
ポリエーテルスルホン系高分子、ポリスチレン系高分
子、ポリエチレンやポリプロピレンの如きポリオレフィ
ン系高分子、ポリビニルアルコール系高分子、酢酸セル
ロース系高分子、ポリ塩化ビニル系高分子、ポリメチル
メタクリレート系高分子等の熱可塑性ポリマーなどを挙
げることができる。
【０１１３】本発明においては、中でも、後述する配向
処理を施す配向処理工程において、強い電場や磁場をか
けることにより上記屈折率異方性材料を配向させること
ができるような、比較的強い極性を有する材料であるこ
とが好ましい。具体的には、４−ニトロフェニルカルバ
メートが導入された側鎖修飾型フェノキシ樹脂等を挙げ
ることができる。
【０１１４】（塗布方法）この塗布工程においては、例
えば上述した材料を溶媒等に溶解することにより塗工液
とし、これを種々の塗布方法、例えばスピンコーティン
グ法、キャスティング法、ディッピング法、バーコート
法、ブレードコート法、ロールコート法、スプレーコー
ト法等を用いて塗布することが可能である。
【０１１５】このように、溶媒を用いて塗布した場合
は、塗布後に溶媒を除去する乾燥工程を行う必要があ
る。
【０１１６】一方、屈折率異方性材料自体が分解するこ
となく、かつ基材にダメージを与えない温度において、
融解して流動化する材料に関しては溶媒を加えることな
く、加熱した状態で塗布するようにしてもよい。この場
合の塗布方法も上述したものと同様である。
【０１１７】本発明においては、取扱の容易性等の観点
から、上述したような材料を溶媒に溶解して塗工液と
し、これを塗布する方法が好ましい。本発明において
は、特に上述したように重合性液晶材料を用いることが
好ましく、これを溶媒に溶解した塗工液を用いる方法が
特に好ましい方法であるといえる。
【０１１８】この際用いることが出来る溶媒としては、
上述した重合性液晶材料等を溶解することが可能な溶媒
であり、かつ配向能を有する基材上の配向能を阻害しな
い溶媒であれば特に限定されるものではない。
【０１１９】具体的には、ベンゼン、トルエン、キシレ
ン、ｎ−ブチルベンゼン、ジエチルベンゼン、テトラリ
ン等の炭化水素類、メトキシベンゼン、１，２−ジメト
キシベンゼン、ジエチレングリコールジメチルエーテル
等のエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチ
ルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、２、４−ペン
タンジオン等のケトン類、酢酸エチル、エチレングリコ
ールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコ
ールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコ
ールモノエチルエーテルアセテート、γ−プチロラクト
ン等のエステル類、２−ピロリドン，Ｎ−メチル−２−
ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトア
ミド等のアミド系溶媒、クロロホルム、ジクロロメタ
ン、四塩化炭素、ジクロロエタン、テトラクロ口エタ
ン、トリトリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、
クロロベンゼン、オルソジクロロベンゼン等のハロゲン
系溶媒、ｔ−ブチルアルコール、ジアセトンアルコー
ル、グリセリン、モノアセチン、エチレングリコール、
トリエチレングリコール、ヘキシレングリコール、エチ
レングリコールモノメチルエーテル、エチルセルソル
ブ、プチルセルソルブ等のアルコール類、フェノール、
パラクロロフェノール等のフェノール類等の１種又は２
種以上が使用可能である。
【０１２０】単一種の溶媒を使用しただけでは、重合性
液晶材料等の溶解性が不充分であったり、上述したよう
に配向能を有する基板が侵食される場合がある。しかし
２種以上の溶媒を混合使用することにより、この不都合
を回避することができる。上記した溶媒のなかにあっ
て、単独溶媒として好ましいものは、炭化水素系溶媒と
グリコールモノエーテルアセテート系溶媒であり、混合
溶媒として好ましいのは、エーテル類又はケトン類と、
グリコール類との混合系である。溶液の濃度は、液晶性
組成物の溶解性や製造せんとする位相差層の膜厚に依存
するため一概には規定できないが、通常は１〜６０重量
％、好ましくは３〜４０重量％の範囲で調整される。
【０１２１】本発明においては、上述したように位相差
層を基板上にパターン状に形成することが好ましい場合
がある。この場合は、この塗布工程において、例えばイ
ンクジェット法等のノズル吐出法を用いたり、さらには
グラビア印刷等の印刷法を用いることによりパターン状
に塗布するようにしてもよい。この際、高精細なパター
ンを必要とする場合は、予め基材上に親水性領域と撥水
性領域とからなる濡れ性のパターンを形成し、その親水
性領域にパターン状に塗布するようにしてもよい。
【０１２２】３．配向処理工程 次に、本発明におていは、基材上に塗布されて形成した
屈折率異方性材料層に対して配向処理を施す配向処理工
程が行われる。本発明においては、この配向処理工程の
方法には、配向能を有する基材を用いる方法と、屈折率
異方性材料の分子自体に力を加えて配向させる方法との
二つの方法が含まれる。以下それぞれについて説明す
る。
【０１２３】（配向能を有する基材を用いる方法）本発
明において配向能を有する基材を用いる方法を配向処理
工程に用いることができるのは、上述した液晶材料を屈
折率異方性材料として用いた場合である。
【０１２４】このように配向能を有する基材を用いる場
合は、上記塗布工程において、配向能を有する基材上に
形成された屈折率異方性材料、この場合は液晶材料を、
液晶相を形成し得る温度まで昇温した後、基材の配向能
に沿って配向するまで保持することにより配向が行われ
る。
【０１２５】この際の温度および保持時間等に関して
は、用いる液晶材料および基材の配向能の能力等により
大きく変動するものであり、液晶材料および配向能を有
する基材により適宜設定されて行われるものである。
【０１２６】なお、この際、透明基板上に配向膜を形成
してなる配向能を有する基材を用いると、配向方法、す
なわち位相差層の進相軸（遅相軸）方向の選択の幅を広
げることができるため好ましい点、および配向膜を用い
た場合は、配向方向をパターン状に形成できる点に関し
ては、上記「Ａ．位相差層積層体」の「２．配向能を有
する基材」の欄で説明したものと同様である。
【０１２７】（分子自体に力を加えて配向させる方法）
本発明においては、配向能を有ずる基材を用いる方法の
他に、分子自体に力を加えて配向させる方法により、屈
折率異方性形成能を有する屈折率異方性材料を配向させ
ることができる。
【０１２８】このように分子自体に力を加えて配向させ
る方法としては、上記塗布工程において基材上に形成さ
れた屈折率異方性材料が、その分子が層内で移動可能な
温度、少なくともＴｇを超える温度まで昇温した後、分
子自体に力を加えて所定の方向に配向させる方法であ
る。
【０１２９】このように力を加える方法としては、例え
ば強力な静電場を加える方法や強力な磁場を加える方法
等を挙げることができる。
【０１３０】上記配向能を有する基材を用いる方法にお
いては、屈折率異方性材料としては液晶材料のみ用いる
ことができたが、本方法においては、液晶材料に限ら
ず、屈折率異方性形成能を有する材料であれば、いかな
る材料であっても用いることができる。
【０１３１】例えば、分子自体に力を加える方法として
静電場を用いる場合は、静電場により力を受ける分子構
造を有する屈折率異方性材料を用いればよく、具体的に
は極性を有する材料を用いることができる。また、同様
に磁場を用いる場合も、磁場により力を受ける分子構造
を有する屈折率異方性材料を用いればよく、この場合も
同様に極性を有する材料を用いることができる。なお、
この場合、極性を有する材料としては、屈折率異方性を
有する材料である必要があるが、高分子材料に限定され
るものではなく、例えば重合性モノマーや重合性オリゴ
マー等であってもよい。電場や磁場等で配向した状態
で、例えは活性放射線を照射して重合させる等の方法に
より屈折率異方性材料となるものであればよいからであ
る。
【０１３２】本方法によれば、例えば静電場の位置や磁
場の位置を制御することにより、容易に配向方向、すな
わち位相差層の進相軸（遅相軸）方向を容易に変化させ
ることが可能となる。したがって、いかなる方向へも配
向させることが可能であることから、得られる位相差層
積層体の用途範囲は極めて広いものとなるという利点を
有するものである。
【０１３３】４．配向固定化工程 本発明においては、上述した配向処理が行われた屈折率
異方性材料層に対して、与えられた配向を固定化するた
めの配向固定化工程が行われる。
【０１３４】この配向固定化工程は、配向処理工程を継
続しながら行ってもよく、また配向処理工程を終了させ
た後に行うようにしてもよい。例えば、上記配向処理工
程が、静電場を用いる方法である場合は、静電場を加え
ながら配向固定化工程、この場合は温度の低下等を行う
ようにしてもよいのである。
【０１３５】本発明において、配向固定化工程は、用い
られる屈折率異方性材料により異なる方法により行われ
る。具体的には、屈折率異方性材料が重合性の材料であ
る場合と、重合性を有さない高分子材料である場合とに
分かれる。以下、屈折率異方性材料が重合性材料である
場合と、重合性を有さない高分子材料である場合とに分
けて説明する。
【０１３６】（重合性材料）本発明においては、上述し
たように屈折率異方性材料としては、重合性液晶モノマ
ー、重合性液晶オリゴマー、および重合性液晶高分子と
いった重合性液晶材料を用いることが好ましい。
【０１３７】このような重合性液晶材料を用いた場合の
配向固定化工程は、配向能を有する基材上に形成された
重合性液晶材料からなる屈折率異方性材料層に対して、
重合を活性化する活性放射線を照射する工程となる。
【０１３８】本発明でいう活性放射線とは、重合性の材
料に対して重合を起こさせる能力がある放射線をいい、
必要であれば重合性材料内に重合開始剤が含まれていて
もよい。
【０１３９】本発明においては、重合開始剤が紫外線
（ＵＶ）でラジカルを発生し、重合性液晶材料がラジカ
ル重合するような重合性液晶材料に対して、紫外線（Ｕ
Ｖ）を活性放射線として照射する方法が好ましい方法で
あるといえる。活性放射線としてＵＶを用いる方法は、
既に確立された技術であることから、用いる重合開始剤
を含めて、本発明への応用が容易であるからである。
【０１４０】このような活性照射線の照射による配向固
定化工程は、上述した配向処理工程における処理温度、
すなわち重合性液晶材料が液晶相となる温度条件で行っ
てもよく、また液晶相となる温度より低い温度で行って
もよい。一旦液晶相となった重合性液晶材料は、その後
温度を低下させても、配向状態が急に乱れることはない
からである。
【０１４１】なお、重合材料としては、上述したように
液晶性を有さない通常の重合性材料を用いる場合もある
が、このような場合も同様にして配向固定化工程を行う
ことができる。
【０１４２】（重合性を有さない高分子材料）屈折率異
方性形成能を有する屈折率異方性材料が、重合性を有さ
ない高分子材料である場合とは、液晶材料としでは、上
記重合性液晶材料以外の重合性を有さない一般的な液晶
高分子を挙げることができる。
【０１４３】このような液晶高分子を用いた場合の配向
固定化工程は、温度を液晶相となる温度から、固相とな
る温度に低下させる工程である。上記配向処理工程にお
いて、配向処理を行うことにより、液晶高分子は、配向
能を有する基材の配向に沿ったネマチック規則性を有す
る液晶相となる。そして、この状態で温度をガラス状態
となる温度とすることにより、全体として屈折率異方性
を有する位相差層とすることができるのである。
【０１４４】一方、上述した配向処理工程において、分
子自体に力を加えて配向させる方法を用いた場合も同様
に、配向状態において温度を低下させることにより分子
が配向した状態で固定化させることがきる。これによ
り、全体として屈折率異方性を有する位相差層とするこ
とができる。この場合の温度の低下は、具体的にはＴｇ
以下の温度まで低下させることが好ましい。
【０１４５】（位相差層のパターニング）本発明におい
ては、上述したように基材上に形成される位相差層がパ
ターニングされていることが用いる用途によっては必要
とされる場合がある。このようなパターニングは、上述
したように上記塗布工程においても行うことができる
が、パターン精度等の面からこの配向固定化工程におい
て行うことが好ましい。
【０１４６】すなわち、上述した重合性材料を用いた場
合は、活性放射線をパターン状に照射し、パターン状に
重合部位を形成した後、溶媒等を用いて現像する現像工
程を行うことにより、位相差層のパターンニングを容易
に行なうことができるのである。
【０１４７】ここで、現像に際して用いることができる
溶媒としては、例えば、アセトン、酢酸−３−メトキシ
ブチル、ジグライム、シクロヘキサノン、テトラヒドロ
フラン、トルエン、塩化メチレン、メチルエチルケトン
等を挙げることができる。
【０１４８】このような活性放射線をパターン状に照射
する方法としては、たとえば図５に示すように、フォト
マスクを用いる方法が好適に用いられるが、これに限定
されるものではなく、たとえば活性放射線をレーザ光と
することにより、描画照射を行うようにしてもよい。
【０１４９】本発明においては、このようにその後溶媒
等を用いて現像が行なわれる場合は、上記活性放射線を
用いた硬化に際しては、硬化した部分の重合性液晶材料
が、８５％以上硬化した状態まで硬化させることが好ま
しい。これにより、その後の溶媒による現像の際に、硬
化部分の光学的特性が劣化したり、膨潤したりすること
を効果的に防止することができるからである。
【０１５０】一方、重合性を有さない材料を用いた場合
のパターニングの方法としては、フォトレジストを用い
たフォトリソグラフィー法により行うことができる。
【０１５１】５．その他 本発明においては、上記配向固定化工程を行うことによ
り、基材上に位相差層が形成された位相差層積層体を得
ることができるのであるが、さらに必要に応じて、保護
層等の他の機能層を形成するようにしてもよい。
【０１５２】また、その他本発明の位相差層積層体をλ
／４位相差層とした場合は、これに粘着層を介して偏光
板を貼り合せる工程が含まれていてもよい。これによ
り、円偏光板を製造することができる。
【０１５３】さらに、本発明においては、図６および図
７に示すように位相差層を２層以上積層した位相差層積
層体であってもよいことから、上述した塗布工程、配向
処理工程、配向固定化工程を２回以上繰り返すものであ
ってもよい。なお、図６および図７に示す例のように、
配向処理が配向膜を用いて行う場合は、配向固定化工程
の後に配向膜形成工程を行うことが好ましい。
【０１５４】Ｃ．液晶表示装置 本発明の液晶表示装置は、上記「Ａ．位相差層積層体」
で説明した位相差層積層体を用いたところに特徴を有す
るものであり、特に、位相差層が基材上にパターン状に
形成された位相差層積層体を用いた液晶表示装置が好ま
しい態様であるといえる。
【０１５５】上述したように、重合性液晶材料、特に重
合性液晶モノマーを用いた位相差層積層体は、配向固定
化工程において、例えばフォトマスクを用いた活性放射
線のパターン照射を行うことにより、高精細なパターン
を有する位相差層が基材上に形成された位相差層積層体
を容易に形成することができるものであり、このような
高精細な位相差層のパターンを有する位相差層積層体を
組み込んだ液晶表示装置は、今までに無い高品質なもの
とすることができるからである。
【０１５６】このような液晶表示装置の例としては、例
えば特開平９−３０４７４０号公報に記載された３次元
液晶表示装置を挙げることができ、この装置の液晶表示
パネルの全面にストライプ状に設けられる位相差板に上
述したパターン状に位相差層が基材上に形成された位相
差層積層体を用いる例を挙げることができる。
【０１５７】また、他の例としては、たとえば特開平８
−２３４２０５号公報に記載された投写型表示装置を挙
げることができ、この投写型表示装置のパターン状に形
成されたλ／２位相差板に上述したパターン状に位相差
層が基材上に形成された位相差層積層体を用いる例を挙
げることができる。
【０１５８】更に、他の好ましい実施態様として、図８
〜１０に示されるような、液晶層５２を含み、且つ、多
数の画素を構成する複数の単位セル５４からなり、液晶
層５２の表面における液晶分子が各単位セル５４内で複
数の異なるダイレクターの方向（図１０中の矢印の方
向）を有するように配向された液晶表示素子５６と、各
単位セル５４における液晶分子のダイレクターの方向に
対応して複数（本実施形態の例では４つ）の補償配向領
域５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃ、５８Ｄに分割されると共に
該補償配向領域５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃ、５８Ｄ毎に液
晶性物質が配向規制されて固化されてなり、液晶表示素
子５６の厚さ方向の両側に配置された位相差層（位相差
光学素子）６０と、を備えた液晶表示装置５０を挙げる
ことができる。
【０１５９】液晶表示素子５６はＭＶＡ方式で、図９に
示されるように、一対の配向膜６２、６３の間に液晶層
５２が封止されている。尚、図中の符号６６は透明電
極、符号６８は透明基材、符号７０は偏光板である。
【０１６０】更に、図１０に示されるように、液晶層５
２の表面における液晶分子は、対応する各単位セル５４
の中心に対して対称的なダイレクターの方向を有するよ
うに配向されている。具体的には、図９に示されるよう
に一方の配向膜６２の各単位セル５４の中心に対応する
位置には、半球状に突出するリブ６２Ａが形成されてお
り、液晶層５２の表面における液晶分子は、リブ６２Ａ
から放射状に突出する態様で傾斜している。
【０１６１】位相差層５６の４つの補償配向領域５８
Ａ、５８Ｂ、５８Ｃ、５８Ｄは、対応する各単位セル５
４をその中心廻りに等角度間隔で複数（本実施の形態の
例では４つ）に分割する形態で、各単位セル５４毎に４
つずつ形成されており、これら補償配向領域５８Ａ、５
８Ｂ、５８Ｃ、５８Ｄ毎に液晶性物質が分割配向される
と共に固化された構成とされている。
【０１６２】このように、液晶層５２の液晶分子のダイ
レクターの方向に対応して位相差層６０の分子を補償配
向領域５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃ、５８Ｄ毎に配向するこ
とにより、従来よりも精細で多様な光学補償が可能とな
り、視覚依存性の問題を大幅に改善して高品位な画像表
示を実現することができる。
【０１６３】補償配向領域毎に液晶性物質を分割配向し
て固化する方法としては、前述のように、ネマチック規
則性を有する液晶性物質を基板の上にコーティングして
静電場又は磁場で所定の方向に配向させ、フォトマスク
を用いて紫外線等を照射して固化させる工程を各補償配
向領域毎に繰り返してもよく、マスクラビング法により
各補償配向領域毎の配向方向が異なるように加工した配
向膜を用意し、この配向膜の上に液晶性物質をコーティ
ングして配向させた状態で固化させてもよい。
【０１６４】尚、この実施形態の例では液晶層５２の表
面における液晶分子は、対応する各単位セル５４の中心
に対して対称的なダイレクターの方向を有するように配
向されているが、図１１に示されるように、液晶表示素
子５６を、各単位セル５４毎に複数（本実施の形態の例
では４つ）の表示配向領域７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃ、７
２Ｄに分割すると共に、液晶層５２の表面における液晶
分子を表示配向領域７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃ、７２Ｄ毎
に配向し、表示配向領域７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃ、７２
Ｄ毎に補償配向領域５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃ、５８Ｄを
形成してもよい。
【０１６５】表示配向領域７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃ、７
２Ｄ毎に配向方向が異なるように配向膜５９を配向処理
する方法としては、四角錐型のリブを用いる他、公知の
光配向膜法等を用いることもできる。
【０１６６】このように、各表示配向領域毎の液晶分子
の配向に対応して位相差層の分子を補償配向領域毎に配
向することにより、一層精細な光学補償を実現すること
ができる。
【０１６７】尚、上記実施の形態の例では、液晶表示素
子５６の各単位セル５４は４つの表示配向領域に分割さ
れているが、本発明はこれに限定されるものではなく、
例えば、三角柱、三角錐のリブを配向膜に形成して液晶
表示素子を単位セル毎に２又は３の表示配向領域に分割
してもよく、五角以上の多角錐のリブを配向膜に形成し
て５以上の表示配向領域に分割してもよい。この場合
も、表示品位を向上させる効果が得られることは言うま
でもない。
【０１６８】尚、前記半球状のリブ６２Ａは液晶表示素
子を単位セル毎に、いわば無限の表示配向領域に分割し
たものである同様に、位相差層を単位セル毎に２又は３
の表示配向領域に分割してもよく、５以上の表示配向領
域に分割してもよい。
【０１６９】又、上記実施の形態の例では、液晶表示素
子５４の単位セル６０は４つの表示配向領域５８Ａ、５
８Ｂ、５８Ｃ、５８Ｄに対応して位相差層６０の補償配
向領域７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃ、７２Ｄが一対一で設け
られているが、本発明はこれに限定されるものではな
く、単位セルの一の表示配向領域に対して光学補償素子
の補償配向領域を複数設けてもよい。このようにするこ
とで、一層精細で多様な光学補償を実現することができ
る。
【０１７０】又、上記実施の形態の例では、位相差層５
６は、液晶表示素子５４の厚さ方向の両側に配設されて
いるが、本発明はこれに限定されるものではなく、光学
補償の態様により、液晶表示素子の厚さ方向の一方の側
にのみ、位相差層を配設してもよい。
【０１７１】又、上記実施の形態の例では、液晶表示素
子５６はＭＶＡ方式であるが、本発明はこれに限定され
るものではなく、例えばＰＶＡ方式等の他のＶＡ方式の
他、ＴＮ方式、ＳＴＮ方式、ＩＰＳ方式、ＯＣＢ方式及
びＥＣＢ方式等の液晶表示素子に対しても本発明は当然
適用可能である。
【０１７２】更に、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の
特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一
な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかな
るものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【０１７３】例えば、上記［Ａ．位相差層積層体］の説
明において、位相差層に用いられる材料として、ネマチ
ック相を形成し得る液晶材料としたが、本発明において
は、コレステリック相とならない液晶材料であれば特に
問題無く用いられるものであることから、例えばこれが
スメクティック相を形成し得る液晶材料であっても、本
発明に含まれるものである。
【０１７４】
【実施例】以下に実施例を示し、本発明をさらに説明す
る。
【０１７５】両端に重合可能なアクリレートを有すると
ともに中央部のメソゲンと上記アクリレートとの間にス
ペーサを有する、液晶転移温度が１００℃である重合性
液晶モノマーを溶解させたトルエン溶液を調製した。な
お、上記トルエン溶液には、上記モノマー分子に対して
５重量％の光重合開始剤（Ｃｈｉｂａ Ｓｐｅｃｉａｌ
ｉｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社製のＩｒｇ１８４）を添
加した。
【０１７６】一方、ガラス基板上にポリイミドを塗布し
て成膜し、一定方向にラビング処理を施すことにより、
配向膜を形成した。
【０１７７】そして、このような配向膜付きのガラス基
板をスピンコータにセットし、配向膜上に上記トルエン
溶液を５μｍ程度の膜厚でスピンコーティングした。
【０１７８】次に、８０℃で１分間加熱し、上記トルエ
ン溶液中のトルエンを蒸発させた後、配向膜上に形成さ
れた液晶膜（未硬化状態の液晶膜）がネマチック相を呈
することを確認した。
【０１７９】そして、所定のパターンの開口部を有する
フォトマスクを介して、上記未硬化状態のネマチック液
晶膜に紫外線照射装置により１００ｍＪ／ｃｍ２の照射
線で紫外線を照射した。なお、このとき、紫外線の照射
量は、ネマチック液晶膜のうちの紫外線が照射された部
分が９０％以上重合（硬化）した状態になるように設定
した。
【０１８０】その後、このようにしてネマチック液晶膜
が形成された配向膜付きのガラス基板をアセトン中に浸
漬させて１分間揺動させることにより、ネマチック液晶
膜のうち、未硬化部分を除去した。
【０１８１】最終的にアセトン中から上記ガラス基板を
取り出し、乾燥させたところ、紫外線が照射された部分
にのみ所望のパターンのネマチック液晶膜が形成され、
それ以外の部分には配向膜が露出したパターン状に位相
差層が形成された位相差積層体が製造された。
【０１８２】なお、この実施例で形成されたネマチック
液晶膜は、ほぼ均一の膜厚（１．５μｍ）を持ち、形成
されたパターンも非常に精度が高いものであった。
【０１８３】
【発明の効果】本発明によれば、ネマチック相を形成し
得る液晶材料をパターン状の位相差層に用いるものであ
るので、用いる液晶材料の種類および配向能を有する基
材を選択することにより、容易に配向方向を決定するこ
とが可能であり、種々の光学素子に応用することが可能
な位相差層積層体を提供することができるという効果を
奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の位相差層積層体の一例を示す概略断面
図である。
【図２】本発明の位相差層積層体の他の例を示す概略断
面図である。
【図３】本発明の位相差層積層体の他の例を示す概略断
面図である。
【図４】配向方向がパターン状に形成された配向膜を示
す概略平面図である。
【図５】本発明の位相差層積層体の製造方法の一例を示
す工程図である。
【図６】本発明の位相差層積層体を用いた光学素子の一
例を示す概略断面図である。
【図７】本発明の位相差層積層体を用いた光学素子の他
の例を示す概略断面図である。
【図８】本発明の実施形態に係る液晶表示装置の概略構
造を示す分解斜視図である。
【図９】同液晶表示装置の要部構造を拡大して示す側断
面図である。
【図１０】同液晶表示装置の補償配向領域を示す斜視図
である。
【図１１】同液晶表示装置の表示配向領域及び補償配向
領域を示す斜視図である。
【符号の説明】
１…基材 ２…位相差層 ３…透明基板 ４…配向膜 ６…屈折率異方性材料層 ５０…液晶表示装置 ５２…液晶層 ５４…単位セル ５６…液晶表示素子 ６０…位相差層 ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃ、５８Ｄ…補償配向領域 ７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃ、７２Ｄ…表示配向領域

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】配向能を有する基材と、前記基材上に、ネ
    マチック相を形成し得る液晶材料が屈折率異方性を有す
    るようにパターン状に形成された位相差層と、を有して
    なることを特徴とする位相差層積層体。
  2. 【請求項２】請求項１において、 前記ネマチック相を形成し得る液晶材料が、重合性液晶
    モノマー、重合性液晶オリゴマーおよび重合性液晶高分
    子の少なくとも１種類を重合させて形成したものである
    ことを特徴とする位相差層積層体。
  3. 【請求項３】請求項１において、 前記ネマチック相を形成し得る液晶材料が、重合性液晶
    モノマーを重合させて形成したものであることを特徴と
    する位相差層積層体。
  4. 【請求項４】請求項１〜３のいずれかにおいて、 前記配向能を有する基材が、透明基板上に配向膜が形成
    されてなるものであることを特徴とする位相差層積層
    体。
  5. 【請求項５】請求項４において、 前記配向膜が、少なくとも２種類の異なる方向に配向さ
    れた部分からなるパターンを有し、前記配向膜上の前記
    液晶材料の屈折率異方性が、この配向膜の複数の配向方
    向に沿うように形成されていることを特徴とする位相差
    層積層体。
  6. 【請求項６】請求項１〜３のいずれかにおいて、 前記配向能を有する基材が、延伸フィルムであることを
    特徴とする位相差層積層体。
  7. 【請求項７】基材を準備する基材準備工程と、 前記基材上に屈折率異方性形成能を有する屈折率異方性
    材料を塗布し、屈折率異方性材料層を形成する塗布工程
    と、 前記屈折率異方性材料層に対し、配向処理を施す配向処
    理工程と、 前記配向処理工程において配向処理された屈折率異方性
    材料層の配向を固定化する配向固定化工程と、 前記屈折率異方性材料層をパターン状にするパターン化
    工程と、を有してなることを特徴とする位相差層積層体
    の製造方法。
  8. 【請求項８】請求項７において、 前記基材が配向能を有する基材であり、前記屈折率異方
    性材料が、ネマチック相を形成し得る液晶材料であり、
    前記配向処理工程が、前記液晶材料が液晶相となる温度
    に前記屈折率異方性材料層を保持する工程であることを
    特徴とする位相差層積層体の製造方法。
  9. 【請求項９】請求項８において、 前記液晶材料が、重合性液晶モノマー、重合性液晶オリ
    ゴマー、および重合性液晶高分子の少なくとも一つを有
    する材料であり、前記配向固定化工程が、前記重合性液
    晶モノマー、重合性液晶オリゴマー、および重合性液晶
    高分子の少なくとも一つを有する材料を重合させる活性
    放射線を照射する工程であることを特徴とする位相差層
    積層体の製造方法。
  10. 【請求項１０】請求項８において、 前記液晶材料が重合性液晶モノマーであることを特徴と
    する位相差層積層体の製造方法。
  11. 【請求項１１】請求項９または１０において、 前記活性放射線照射工程が、パターン状に活性放射線を
    照射する工程であり、さらに前記パターン状に活性放射
    線を照射する工程の後、未重合部分の液晶材料を現像す
    る現像工程を有することを特徴とする位相差層積層体の
    製造方法。
  12. 【請求項１２】請求項８〜１１のいずれかにおいて、 前記配向能を有する基材が、透明基板上に配向膜が形成
    されてなるものであることを特徴とする位相差層積層体
    の製造方法。
  13. 【請求項１３】請求項１２において、 前記配向膜が、少なくとも２種類の異なる方向に配向さ
    れた部分からなるパターンを有し、前記配向膜上の前記
    液晶材料の屈折率異方性が、この配向膜の複数の配向方
    向に沿うように形成されていることを特徴とする位相差
    層積層体の製造方法。
  14. 【請求項１４】請求項８〜１１のいずれかにおいて、 前記配向能を有する基材が、延伸フィルムであることを
    特徴とする位相差層積層体の製造方法。
  15. 【請求項１５】請求項１〜６のいずれかに記載の位相差
    層積層体を用いたことを特徴とする液晶表示装置。
  16. 【請求項１６】液晶層を含み、且つ、多数の画素を構成
    する複数の単位セルからなり、前記液晶層の表面におけ
    る液晶分子が前記各単位セル内で所定の複数の異なるダ
    イレクターの方向に配向され得る液晶表示素子と、前記
    各単位セルにおける前記液晶分子のダイレクターの方向
    に対応して複数の補償配向領域に分割されると共に該補
    償配向領域毎に液晶性物質が配向規制されて固化されて
    なり、前記液晶表示素子の厚さ方向の少なくとも一方の
    側に配置された位相差光学素子と、を含んでなることを
    特徴とする液晶表示装置。
  17. 【請求項１７】請求項１６において、 前記液晶表示素子は、前記各単位セルが複数の表示配向
    領域に分割されると共に前記液晶層の表面における液晶
    分子が前記表示配向領域毎に異なるダイレクターの方向
    を有するように配向され、且つ、前記表示配向領域に対
    応して前記位相差光学素子の補償配向領域が形成されて
    いることを特徴とする液晶表示装置。
  18. 【請求項１８】請求項１７において、 前記単位セルの一の前記表示配向領域に対して、前記位
    相差光学素子の前記補償配向領域が複数設けられている
    ことを特徴とする液晶表示装置。
  19. 【請求項１９】請求項１７又は１８において、 前記液晶表示素子の表示配向領域は、対応する前記各単
    位セルをその中心廻りに等角度間隔で少なくとも４以上
    に分割する形態で形成されていることを特徴とする液晶
    表示装置。
  20. 【請求項２０】請求項１６において、 前記液晶表示素子は、前記液晶層の表面における液晶分
    子が、対応する前記単位セルの中心に対して対称的なダ
    イレクターの方向を有するように配向されたことを特徴
    とする液晶表示装置。
  21. 【請求項２１】請求項１９又は２０において、 前記位相差光学素子の補償配向領域は、対応する前記単
    位セルをその中心廻りに等角度間隔で４以上に分割する
    形態で形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
  22. 【請求項２２】請求項２１において、 前記位相差光学素子は、前記対応する前記単位セルの中
    心廻りに１８０°対向して形成されている一対の前記補
    償配向領域における配向方向が同一であることを特徴と
    する液晶表示装置。
  23. 【請求項２３】請求項１６〜２２のいずれかにおいて、 前記液晶表示素子の駆動方式が、ＴＮ方式、ＳＴＮ方
    式、ＶＡ方式、ＭＶＡ方式、ＰＶＡ方式、ＩＰＳ方式、
    ＯＣＢ方式及びＥＣＢ方式のいずれかの方式であること
    を特徴とする液晶表示装置。
  24. 【請求項２４】請求項１６〜２３のいずれかにおいて、 前記位相差光学素子が請求項１〜６のいずれかに記載の
    位相差層積層体であることを特徴とする液晶表示装置。
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