JP2015055745A

JP2015055745A - 位相差フィルム

Info

Publication number: JP2015055745A
Application number: JP2013188678A
Authority: JP
Inventors: 啓介三浦; Keisuke Miura
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2013-09-11
Filing date: 2013-09-11
Publication date: 2015-03-23

Abstract

【課題】位相差フィルムにおいて、基材上に塗布される配向成分と基材との密着性が高く、良好な配向性を発揮させることができるようにする。
【解決手段】基材１１と、光配向材料を含む配向膜組成物を含有する配向層１３と、液晶化合物を含有する液晶層１４とを有する位相差フィルム１において、基材１１と配向層１３の間に、基材１１に対して配向層１３に含有される配向膜組成物が浸透して形成された浸透層１２を有し、その浸透層１２の厚みが１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。
【選択図】図２

Description

本発明は、位相差フィルムに関する。

近年、３次元表示可能なフラットパネルディスプレイが提供されている。ここで、フラットパネルディスプレイにおいて３次元表示をするには、通常、何らかの方式で右目用の画像と、左目用の画像とを、それぞれ選択的に視聴者の右目及び左目に提供することが必要である。右目用の画像と左目用の画像とを選択的に提供する方法としては、例えば、パッシブ方式が知られている。このパッシブ方式の３次元表示方式について図を参照しながら説明する。図７は、液晶表示パネルを使用したパッシブ方式の３次元表示の一例を示す概略図である。この図７の例では、液晶表示パネルの垂直方向に連続する画素を、順次交互に、右目用の画像を表示する右目用画素、左目用の画像を表示する左目用画素に振り分け、それぞれ右目用及び左目用の画像データで駆動し、これにより右目用の画像と左目用の画像とを同時に表示する。なおこれにより液晶表示パネルの画面は、例えば短辺が垂直方向で長辺が水平方向である帯状の領域により、右目用の画像を表示する領域と左目用の画像を表示する領域とに交互に区分される。

さらにパッシブ方式では、液晶表示パネルのパネル面にパターン位相差フィルム（単に「位相差フィルム」という）を配置し、右目用及び左目用の画素からの直線偏光による出射光を、右目用及び左目用で回転方向の異なる円偏光に変換する。このためパターン位相差フィルムは、液晶表示パネルにおける領域の設定に対応して、遅相軸方向（屈折率が最大となる方向）が直交する２種類の帯状領域が順次交互に形成される。これによりパッシブ方式では、対応する偏光フィルタを備えてなる眼鏡を装着して、右目用の画像と左目用の画像とをそれぞれ選択的に視聴者の右目及び左目に提供する。なお、ここでこの隣接する帯状領域の遅相軸方向は、通常、水平方向に対して、＋４５°と−４５°、又は０°と＋９０°の組み合わせが採用される。なお、この図７の例では、通常の画像表示装置における呼称に習って画面の長辺方向を水平方向として示す。

このパッシブ方式は、応答速度の遅い液晶表示装置でも適用することができ、さらに位相差フィルムと円偏光メガネとを用いた簡易な構成で３次元表示することができる。

位相差フィルムは、透明フィルムによる基材の表面に、配向規制力を制御した配向膜（配向層）が作製され、さらに液晶材料が塗布される。位相差フィルムは、この液晶材料の配列が配向膜の配向規制力によりパターンニングされ、これにより画像表示パネルからの出射光に対応する位相差を与える。

この位相差フィルムに関して、特許文献１には、配向規制力を制御した光配向膜をガラス基板上に形成し、この光配向膜により液晶の配列をパターニングして位相差層を作成する方法が開示されている。また、特許文献２には、全面を露光処理した後、マスクを使用して露光処理することにより光配向膜を作製し、この光配向膜の配向規制力により液晶層を配向させて硬化させることにより、位相差フィルムを作製する方法が開示されている。

ところで、このような位相差フィルムは、長期の安定性に優れていることが求められる。特に近年、位相差フィルムを含めた光学フィルムは、過酷な環境に暴露されることがあり、このような過酷な環境下においても、充分に長期の安定性に優れていることが求められている。すなわち、配向膜に含まれる配向成分が基材に対して優れた密着性を有し、さらに良好な配向性を安定的に発揮することが求められる。

特開２００５−０４９８６５号公報特開２０１２−０４２５３０号公報

本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、位相差フィルムにおいて、基材上に塗布される配向成分と基材との密着性が高く、良好な配向性を安定的に発揮させることができるようにする。

本発明者は、上述した課題を解決するために鋭意検討を重ねた。その結果、基材と、配向層と、液晶層とを有する位相差フィルムにおいて、その基材と配向層の間に、基材に対して配向層に含有される配向膜組成物を浸透させて形成した所定の厚みの浸透層を有するようにすることで、基材と配向膜との密着性を高めることができ、良好な配向性を発揮させることができることを見出し、本発明を完成させた。すなわち、本発明は、以下のようなものを提供する。

（１）本発明は、基材と、光配向材料を含む配向膜組成物を含有する配向層と、液晶化合物を含有する液晶層とを有する位相差フィルムであって、前記基材と前記配向層の間に、該基材に対して該配向層に含有される配向膜組成物が浸透して形成された浸透層を有し、該浸透層の厚みが１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である位相差フィルムである。

（２）また本発明は、上述した（１）の発明において、前記配向層の厚みが５５ｎｍ以上である位相差フィルムである。

（３）また本発明は、上述した（１）又は（２）の発明において、前記基材がアクリル基材である位相差フィルムである。

（４）また本発明は、上述した（１）乃至（３）の何れかの発明において、前記配向層が、パターン状又はベタ状の配向膜からなる位相差フィルムである。

本発明によれば、基材と配向層の間に所定の厚さの浸透層を設けることで、基材と配向膜との密着性を向上させることができ、良好な配向性を安定的に発揮させることができる。また、その配向層の厚さを５５ｎｍ以上となるようにすることで、より一層に良好な配向性を発揮させることができる。

位相差フィルムの一例を示す概略図である。位相差フィルムの断面を走査電子顕微鏡にて観察したＳＥＭ写真である。配向膜（パターン配向膜）の一例を示す概略図である。ガラス基板上に光配向膜組成物を塗布し、配向膜厚がそれぞれ１１０ｎｍ、８５ｎｍ、５５ｎｍ、２５ｎｍ、１３ｎｍ、７ｎｍとなる６サンプルの配向膜を成膜し、その上に液晶化合物を塗布して位相差板とし、その配向性を評価したときの写真図である。位相差フィルムの製造工程の一例を示す概略図である。光配向方式によって配向パターンを形成する手法を模式的に示した図である。パッシブ方式による三次元画像表示の説明に供する図である。

以下、本発明に係る位相差フィルムの具体的な実施形態（以下、「本実施の形態」という）について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更が可能である。

≪１．位相差フィルムの構成≫
図１は、本実施の形態に係る位相差フィルム１の一例を示す図である。図１に示すように、位相差フィルム１は、透明フィルム材からなる基材１１と、浸透層１２と、配向層１３と、位相差層１４とが順次設けられてなる。この位相差フィルム１において、浸透層１２は、基材１１に対して配向層に含有される光配向材料を含む配向膜組成物が浸透すること形成され、その厚みが１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下となっている。

なお、図１に示す位相差フィルム１は、配向層１３を、パターン状に配向膜を形成させてパターン配向層とした場合を例としたときの模式図であるが、これに限定されるものではなく、ベタ状に配向膜を形成して配向層１３としたものであってもよい。

［基材］
基材１１は、透明フィルム材であり、配向層１３を支持する機能を有し、長尺に形成されている。

基材１１は、位相差が小さいことが好ましく、面内位相差（面内レターデーション値、以下「Ｒｅ値」ともいう。）が、０ｎｍ以上１０ｎｍ以下の範囲内であることが好ましく、０ｎｍ以上５ｎｍ以下の範囲内であることがより好ましく、０ｎｍ以上３ｎｍ以下の範囲内であることがさらに好ましい。Ｒｅ値が１０ｎｍを超えると、パターン配向膜を用いたフラットパネルディスプレイの表示品質が悪くなる可能性がある点で好ましくない。

Ｒｅ値とは、屈折率異方体の面内方向における複屈折性の程度を示す指標をいい、面内方向において屈折率が最も大きい遅相軸方向の屈折率をＮｘ、遅相軸方向に直交する進相軸方向の屈折率をＮｙ、屈折率異方体の面内方向に垂直な方向の厚さをｄとした場合に、
Ｒｅ［ｎｍ］＝（Ｎｘ−Ｎｙ）×ｄ［ｎｍ］
で表わされる値である。Ｒｅ値は、例えば位相差測定装置ＫＯＢＲＡ−ＷＲ（王子計測機器社製）を用い、平行ニコル回転法により測定することができる。また、本明細書では、特段の記載をしない限り、Ｒｅ値は波長５８９ｎｍにおける値を意味するものとする。

基材１１の可視光領域における透過率は、８０％以上であることが好ましく、９０％以上であることがより好ましい。ここで、透明フィルム基材の透過率は、ＪＩＳＫ７３６１−１（プラスチック−透明材料の全光透過率の試験方法）により測定することができる。このようなフレキシブル材としては、アクリル系ポリマー（アクリル樹脂）、セルロース誘導体、ノルボルネン系ポリマー、シクロオレフィン系ポリマー、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリアリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、アモルファスポリオレフィン、ポリスチレン、エポキシ樹脂、ポリカーボネート、ポリエステル類等を例示することができる。

その中でも、本実施の形態においては、ＰＭＭＡ等のアクリル樹脂からなるアクリル基材を用いることが好ましい。このようなアクリル基材によれば、後述する浸透層１２をより効果的に形成させることができ、そのアクリル基材に対して塗布した配向成分の密着性をより効果的に高めることができる。

また、このようなアクリル基材は、その屈折率が１．４０から１．６０程度であり、基材の厚さ方向に屈折率差がなく寸法収縮率の対湿度依存性が低い。そのため、例えばＴＡＣに比べてフィルム厚さを薄くすることができ、３Ｄパネルの視野角拡大に貢献できるという利点も有する。

アクリル基材等により構成される基材１１の厚さとしては、２５μｍ以上１２５μｍ以下の範囲内であることが好ましく、４０μｍ以上１００μｍ以下の範囲内であることがより好ましく、４０μｍ以上８０μｍ以下の範囲内であることがさらに好ましい。基材１１の厚さが２５μｍ未満であると、位相差フィルムに必要な自己支持性を付与できない場合があり好ましくない。一方で、基材１１の厚さが１２５μｍを超えると、位相差フィルムが長尺状である場合、長尺状の位相差フィルムを裁断加工し、枚葉の位相差フィルムとする際に、加工屑が増加したり、裁断刃の磨耗が早くなってしまう場合があり好ましくない。基材１１は、単一の層からなる構成に限られるものではなく、複数の層が積層された構成を有してもよい。複数の層が積層された構成を有する場合は、同一組成の層が積層されてもよく、また、異なった組成を有する複数の層が積層されてもよい。

［浸透層］
図２は、位相差フィルム１の断面を走査電子顕微鏡にて観察したＳＥＭ写真である。この図２のＳＥＭ写真に示されるように、位相差フィルム１では、基材１１と後述する配向層１３の間に浸透層１２が形成されてなる。

なお、図２のＳＥＭ写真に示す位相差フィルムの例では、ＳＥＭ写真中の「１」及び「４」が液晶層１４、「２」及び「５」が配向層１３、「３」が浸透層１２を示し、左上の数字表記が各層の厚みを示す。すなわち、「１」部における液晶層１４が０．８８８９μｍ、「２」部における配向層１３が０．１５０８μｍ、「３」部における浸透層１２が０．０７５４μｍ、「４」部における液晶層１４が０．８６１１μｍ、「５」部における配向層１３が０．１０３２μｍとなっている。このように、図２の断面写真に示す位相差フィルムでは、純粋な配向層１３をおよそ１４０ｎｍ程度の厚みとし、浸透層１２を７５ｎｍ程度の厚みとしている。

浸透層１２は、基材１１上に光配向材料を含む配向膜組成物を塗布して、その配向膜組成物の一部を基材１１に浸透させることで形成される。すなわち、この浸透層１２は、少なくとも基材１１の成分と、配向膜組成物中の光配向材料を含む成分とにより形成される。位相差フィルム１では、このようにして、配向膜組成物の一部が基材１１に浸透して浸透層１２が形成され、その浸透層１２の上に、その配向膜組成物が硬化して形成された配向膜、すなわち純粋な配向層１３が形成されて構成される。

位相差フィルム１では、このように基材１１と配向層１３の間に浸透層１２を設けることで、配向層１３を構成する配向膜の基材１１に対する密着性を高めることができ、良好な配向性を安定的に発揮させることができる。

ここで、浸透層１２においては、基材１１に対する密着性を有効に高める観点から、その厚みが１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることが重要となる。また、その厚みは、１０ｎｍ以上２３０ｎｍ以下であることがより好ましい。浸透層１２の厚みが１０ｎｍ未満であると、基材１１に対する配向膜の密着性が不十分となり、結果として良好な配向性を維持することができない。一方で、浸透層１２の厚みが３００ｎｍを超えると、詳しくは後述するが、配向膜組成物の所定の塗工量において、配向層１３の厚みが相対的に薄くなってしまい、液晶を配向させることができなくなる。

［配向層］
図３は、配向膜２（パターン配向膜）の一例を示す概略図である。配向膜２は、基材１１上に配向層用組成物（配向膜組成物）を塗布（塗工）して硬化させて得られた硬化物からなり、この配向膜２により配向層１３が形成される。この配向膜２は、偏光照射により光配向性を発揮する光配向材料を用い光照射によって配向させる光配向方式により形成することができる。

本実施の形態においては、図３に示すように、基材１１上に配向膜組成物を塗工することで、その配向膜組成物の一部が基材１１に浸透して浸透層１２が形成され、その浸透層１２上に純粋な配向層１３が形成されることになる。

ここで、配向層１３を構成する配向膜２は、図３に示したように、パターン状に形成したパターン配向膜とすることができる。また、この配向膜２は、基板１１上にベタ状に形成したベタ膜としてもよい。このように、配向層１３を構成する配向膜２がパターン状であってもベタ状であっても、基材１１と配向層１３の間に浸透層１２を形成することで、配向膜２の基材１１に対する密着性を効果的に高めることができる。

（配向層の厚さ）
ここで、本発明者は、配向層１３に関して、良好な配向性を発揮させる観点においては、５５ｎｍ以上の厚みを有するものであることが好ましいことを見出した。

図４は、ガラス基板上に、光配向膜組成物をスピンコーターで塗布して、その配向膜厚がそれぞれ１１０ｎｍ（Ａ）、８５ｎｍ（Ｂ）、５５ｎｍ（Ｃ）、２５ｎｍ（Ｄ）、１３ｎｍ（Ｅ）、７ｎｍ（Ｆ）である６サンプルの配向膜を成膜し、その上に液晶化合物を塗布して位相差板を作製し、その配向性を評価したときの写真図である。

なお、光配向膜組成物としては、ポリビニルシンナメート（ＰＶＣｉ）基を有する光配向材料を含有し、溶剤としてＰＧＭＥを用いた組成物を使用した。また、その膜厚の制御は、光配向膜組成物中の固形分濃度を変化させることによって行った。例えば、膜厚５５ｎｍの配向膜の成膜においては、１１０ｎｍの配向膜の成膜に用いた配向膜組成物中の固形分濃度の半分の濃度の固形分を含有する組成物を用いて行った。

また、配向性の評価は、作製した位相差フィルムの両面に偏光板をクロスニコル配置となるように貼り合わせて、貼り合せた部材を液晶用バックライトに設置し、部材正面の濁り（白濁）の程度を暗室下にて目視で観察した。濁りの程度が低く液晶が配向したものを“配向良好”とし、濁りの程度が高く配向しなかったものを“配向不良”とした。

図４の写真図に示されるように、５５ｎｍ以上の膜厚を有する配向膜では、液晶が良好に配向し、優れた液晶配向性を示した（配向良好）。しかしながら、それより膜厚の薄い２５ｎｍ、１３ｎｍ、７ｎｍの膜厚の配向膜を形成したサンプルでは、液晶は全く配向しなかった（配向不良）。このことは、配向膜の膜厚が５５ｎｍ未満と薄くなるとその分だけ乾燥時間が短くなるため、配向に必要な配向材料の移動時間が短くなって配向膜表面に出現しなくなることが一因として考えられ、その結果として良好な配向性が発揮されなかったものと考えられる。

本実施の形態においては、上述したように、配向層１３を構成する配向膜組成物の一部が基材１１に浸透することによって浸透層１２が形成されることになるが、いわゆる“純粋な配向層１３”の厚さとして、５５ｎｍ以上であることが好ましい。

なお、配向層１３の厚さの上限値としては、特に限定されないが、１０００ｎｍ以下であることが好ましく、５００ｎｍ以下であることがより好ましく、３００ｎｍ以下であることを特に好ましい。配向層１３の厚さが１０００ｎｍを超えると、基材１１に対する密着力が徐々に低下する可能性がある。

（光配向材料）
光配向方式によって配向層１３を形成するに際し、基材１１上に塗布する配向膜組成物として、偏光照射により光配向性を発揮する光配向材料を含む組成物を用いる。

ここで、光配向材料とは、偏光紫外線の照射により配向規制力を発現できる材料をいう。配向規制力とは、光配向材料を含む配向層を形成し、この配向層上に重合性液晶化合物（「棒状化合物」ともいう）からなる層（位相差層１４）を形成したとき、その液晶化合物を所定の方向に配列させる機能をいう。

光配向材料としては、偏光を照射することにより配向規制力を発現するものであれば特に限定されるものではない。このような光配向材料は、シス−トランス変化によって分子形状のみを変化させて配向規制力を可逆的に変化させる光異性化材料と、偏光を照射することにより分子そのものを変化させる光反応材料とに大別することができる。位相差フィルム１においては、上述した光異性化材料及び光反応材料のいずれであっても好適に用いることができるが、光反応材料を用いることがより好ましい。光反応材料は、偏光が照射されることによって分子が反応して配向規制力を発現するものであるため、不可逆的に配向規制力を発現することが可能になり、配向規制力の経時安定性において優れる。

また、光反応材料は、光二量化反応が生じることによって配向規制力を発現する光二量化型材料、光分解反応が生じることによって配向規制力を発現する光分解型材料、光結合反応が生じることによって配向規制力を発現する光結合型材料、及び光分解反応と光結合反応とが生じることによって配向規制力を発現する光分解−結合型材料等に分けることができる。位相差フィルム１においては、上述した光反応材料のいずれであっても好適に用いることができるが、光二量化型材料を用いることがより好ましい。

光二量化型材料としては、光二量化反応を生じることにより配向規制力を発現できる材料であれば特に限定されないが、配向規制力が良好である点から、光二量化反応を生じる光の波長が２８０ｎｍ以上であることが好ましく、２８０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の範囲内であることがより好ましく、３００ｎｍ以上３８０ｎｍ以下の範囲内であることがさらに好ましい。このような光二量化型材料としては、シンナメート、クマリン、ベンジリデンフタルイミジン、ベンジリデンアセトフェノン、ジフェニルアセチレン、スチルバゾール、ウラシル、キノリノン、マレインイミド、又はシンナミリデン酢酸誘導体を有するポリマーが挙げられる。その中でも、配向規制力が良好である点で、シンナメート、クマリンの一方又は両方を有するポリマーが好ましく用いられる。このような光二量化型材料の具体例としては、例えば特開平９−１１８７１７号公報、特表平１０−５０６４２０号公報、特表２００３−５０５５６１号公報及びＷＯ２０１０／１５０７４８号公報に記載された化合物を挙げることができる。

なお、本実施の形態において用いられる光配向材料は、１種類のみであってもよく、２種類以上を混合させて用いてもよい。

（溶媒）
配向膜組成物中に用いる溶媒は、光配向材料を所望の濃度に溶解できるものであれば特に限定されるものでなく、例えば、ベンゼン、ヘキサン等の炭化水素系溶媒、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（ＣＨＮ）等のケトン系溶媒、テトラヒドロフラン、１，２−ジメトキシエタン、プロピレングリコールモノエチルエーテル（ＰＧＭＥ）等のエーテル系溶媒、クロロホルム、ジクロロメタン等のハロゲン化アルキル系溶媒、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）等のエステル系溶媒、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等のアミド系溶媒、ジメチルスルホキシド等のスルホキシド系溶媒、シクロヘキサン等のアノン系溶媒、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール（以下「ＩＰＡ」という。）等のアルコール系溶媒を例示することができるが、これらに限られるものではない。また、溶媒は、１種類であってもよいし、２種類以上の溶媒の混合溶媒であってもよい。

その中でも、本実施の形態においては、ＰＧＭＥＡにＰＧＭＥを添加して得られた溶媒を用いることが好ましい。その溶剤比としては、例えば、ＰＧＭＥＡ：ＰＧＭＥ＝１：１〜４：１程度とする。このような溶媒を用いた配向膜組成物によれば、より効果的にかつ適度に、その配向膜組成物がアクリル樹脂等からなる基材１１に浸透し、上述したような所望とする厚みの浸透層１２を有効に形成させることができる。

溶媒の量としては、例えば光配向材料１００質量部に対して６００質量部以上３９００質量部以下であることが好ましい。溶媒の量が６００質量部未満であると、光配向材料を均一に溶かすことができない可能性があり好ましくない。一方で、溶媒の量が３９００質量部を超えると、配向膜組成物中の溶媒が基材１１に浸潤しすぎてしまい、光配向性が低下してしまう可能性があり好ましくない。

［位相差層］
位相差層１４は、重合性液晶組成物を含有する。この重合性液晶組成物は、液晶性を示し分子内に重合性官能基を有する液晶化合物（棒状化合物）を含有する。

（液晶化合物）
液晶化合物は、屈折率異方性を有し、規則的に配列することにより所望の位相差性を付与する機能を有する。液晶化合物として、例えば、ネマチック相、スメクチック相等の液晶相を示す材料が挙げられるが、他の液晶相を示す液晶化合物と比較して規則的に配列させることが容易である点で、ネマチック相を示す液晶化合物を用いることがより好ましい。ネマチック相を示す液晶化合物としては、メソゲン両端にスペーサを有する材料を用いることが好ましい。メソゲン両端にスペーサを有する液晶化合物は、柔軟性に優れるため、このような液晶化合物を用いることによって位相差フィルム１を透明性に優れたものにすることができる。

液晶化合物は、上述したように、分子内に重合性官能基を有する。重合性官能基を有することにより、液晶化合物を重合して固定することが可能になるため、配列安定性に優れ、位相差性の経時変化が生じにくくなる。また、液晶化合物は、分子内に三次元架橋可能な重合性官能基を有することがより好ましい。三次元架橋可能な重合性官能基を有することにより、配列安定性をより一層に高めることができる。なお、「三次元架橋」とは、液晶性分子を互いに三次元に重合して、網目（ネットワーク）構造の状態にすることをいう。

重合性官能基としては、例えば、紫外線、電子線等の電離放射線、あるいは熱の作用によって重合する重合性官能基を挙げることができる。これら重合性官能基の代表例としては、ラジカル重合性官能基、あるいはカチオン重合性官能基等が挙げられる。ラジカル重合性官能基の代表例としては、少なくとも１つの付加重合可能なエチレン性不飽和二重結合を持つ官能基が挙げられ、具体例としては、置換基を有する若しくは有さないビニル基、アクリレート基（アクリロイル基、メタクリロイル基、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基を包含する総称）等が挙げられる。また、カチオン重合性官能基の具体例としては、エポキシ基等が挙げられる。その他、重合性官能基としては、例えば、イソシアネート基、不飽和３重結合等が挙げられる。その中でも、プロセス上の点から、エチレン性不飽和二重結合を持つ官能基が好適に用いられる。

さらにまた、液晶化合物は、末端に重合性官能基を有するものが特に好ましい。このような液晶化合物を用いることにより、例えば、互いに三次元に重合して、網目（ネットワーク）構造の状態にすることができるため、列安定性を備え、かつ、光学特性の発現性に優れた位相差フィルム１を形成することができる。

液晶化合物の量としては、配向層１３上に塗布する塗布方法に応じて、位相差層形成用塗工液（液晶組成物）の粘度を所望の値に調整できるものであれば特に限定されないが、液晶組成物中の量として５質量部以上４０質量部以下の範囲内であることが好ましく、１０質量部以上３０質量部以下の範囲内であることがより好ましい。液晶化合物の量が５質量部未満であると、液晶化合物が少なすぎるために位相差層１４への入射光を適切に配向できない可能性があり好ましくない。一方で、３０質量部を超えると、位相差層形成用塗工液の粘度が高くなりすぎるために作業性が悪くなり好ましくない。

また、液晶化合物は、１種類のみを用いてもよく２種以上を混合して用いてもよい。例えば、液晶化合物として、両末端に重合性官能基を１つ以上有する液晶化合物と片末端に重合性官能基を１つ以上有する液晶化合物とを混合して用いると、両者の配合比の調整により重合密度（架橋密度）及び光学特性を任意に調整できる。また、信頼性確保の観点からは両末端に重合性官能基を１つ以上有する液晶化合物を用いることが好ましいが、液晶配向の観点からは両末端の重合性官能基が１つで液晶化合物を用いることが好ましい。

（溶媒）
上述した液晶化合物は、通常、溶媒に溶かされている。溶媒としては、液晶化合物を均一に分散できるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、ベンゼン、ヘキサン等の炭化水素系溶媒、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（ＣＨＮ）等のケトン系溶媒、テトラヒドロフラン、１，２−ジメトキシエタン、プロピレングリコールモノエチルエーテル（ＰＧＭＥ）等のエーテル系溶媒、クロロホルム、ジクロロメタン等のハロゲン化アルキル系溶媒、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）等のエステル系溶媒、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等のアミド系溶媒、ジメチルスルホキシド等のスルホキシド系溶媒、シクロヘキサン等のアノン系溶媒、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール（以下「ＩＰＡ」という。）等のアルコール系溶媒を例示することができるが、これらに限られるものではない。また、溶媒は、１種類であってもよいし、２種類以上の溶媒の混合溶媒であってもよい。

溶媒の量は、液晶化合物１００質量部に対して６６質量部以上９００質量部以下であることが好ましい。溶媒の量が６６質量部未満であると、液晶化合物を均一に溶かすことができない可能性があり好ましくない。一方で、９００質量部を超えると、溶媒の一部が残存し、信頼性が低下する可能性、及び均一に塗工できない可能性があり好ましくない。

（他の化合物）
また、液晶組成物は、必要に応じて他の化合物を含むものであってもよい。他の化合物としては、上述した液晶化合物の配列秩序を害するものでなければ特に限定されるものではなく、例えば、重合開始剤、重合禁止剤、可塑剤、界面活性剤及びシランカップリング剤等を挙げることができる。なお、例えば、レベリング剤としてシリコーン系の高分子量レベリング剤を添加する場合においての添加量は、０．１％以上１％未満程度である。

（位相差層の厚さ）
位相差層１４の厚さとしては、特に限定されるものでないが、適切な配向性能を得るためには、５００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下であることが好ましい。

≪２．位相差フィルムの製造方法≫
次に、位相差フィルム１の製造方法について説明する。本実施の形態においては、光配向方式によって位相差フィルム１を形成する。

図５は、位相差フィルム１の製造工程の流れを模式的に示す図である。なお、ここでは、配向層１３として、パターン状に配向膜を形成してなるパターン配向層とする場合を例に挙げて説明するが、これに限られるものではない。

位相差フィルム１の製造においては、先ず、（Ａ）ロール３１に巻き取った長尺フィルムから基材１１を提供し、この基材１１上に配向層用組成物（配向膜組成物）３２を塗工する配向膜組成物塗工処理を行う。このとき、本実施の形態においては、基材１１上に塗工した配向膜組成物３２の一部を基材１１に浸透させることで、所望の厚みを有する浸透層１２を形成させるようにする。続いて、（Ｂ）その配向膜組成物を乾燥機３３で熱硬化させて薄膜状の配向層形成用層１３’を形成する配向層形成用層形成処理を行う。そして、（Ｃ）配向層形成用層１３’に対して紫外線照射装置３４，３５から紫外線を照射する紫外線照射処理を行う。これら（Ａ）〜（Ｃ）の処理によって、配向層１３（パターン配向層）が形成される。

続いて、（Ｄ）位相差層形成用の重合性液晶組成物を含有する位相差層形成用塗工液の供給装置３６から位相差層形成用塗工液１３’を塗工し、位相差層形成用層を形成する位相差層形成用塗工液塗工処理を行う。その後、（Ｅ）レベリング装置３７を用いて、位相差層形成用層の層厚を均一にするレベリング処理を行う。そして、（Ｆ）乾燥機３８を用いて位相差層形成用塗工液１３’の塗膜に含まれる液晶化合物を液晶相形成温度以上に加温することで、上述した配向層１３（パターン配向層）が有する、右目用の領域に対応する第１配向領域１３Ａと、左目用の領域に対応する第２配向領域１３Ｂとの異なる配向方向に沿って、液晶化合物を配列させる配向処理を行う。この配向処理によって位相差層形成用層が位相差層１４となる。

その後、（Ｇ）冷却機３９を用いて、基材１１／浸透層１２／配向層１３／位相差層１４からなる積層体を冷却する冷却処理を行い、（Ｈ）紫外線照射装置４０を用いて、重合性液晶化合物に紫外線を照射する。そして、（Ｉ）フィルムを巻き取りリール４１に巻き取った後、所望の大きさに切り出す切断処理を行う。以上のような工程を経て位相差フィルム１が作製される。

［（Ａ）配向膜組成物塗工処理］
先ず、ロール３１に巻き取った長尺フィルムから基材１１を提供し、この基材１１上に配向層用組成物３２を塗工する配向膜組成物塗工処理を行う。なお、基材１１に対しては、ロール３１から引き出し、順次、防眩処理（ＡＧ処理）や反射防止処理（ＡＲ処理）等を施すことで、基材１１の表面に防眩層や反射防止層を形成することができる。

〔配向膜組成物３２の塗工〕
配向膜組成物３２を塗工するにあたり、塗工方法としては、ダイコート法、グラビアコート法、リバースコート法、ナイフコート法、ディップコート法、スプレーコート法、エアーナイフコート法、スピンコート法、ロールコート法、プリント法、浸漬引き上げ法、カーテンコート法、キャスティング法、バーコート法、エクストルージョンコート法、Ｅ型塗布方法等を用いることができる。これら塗工方法により配向膜組成物３２を基材１１に塗工することで、配向層形成用層１３’を形成する。

ここで、本実施の形態においては、基材１１上に配向膜組成物３２を塗工し、その一部を基材１１に浸透させることで、厚さが１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の範囲の浸透層１２を形成させる。さらに、浸透層１２の上に“純粋な配向層１３”を構成するようし、その厚みとしては好ましくは５５ｎｍ以上となるようする。

そこで、配向膜組成物３２の塗工においては、配向層形成用層１３’の厚さとして、その基材１１に対して配向膜組成物３２の一部を浸透させて１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の厚みの浸透層１２が形成されるようにし、硬化後に形成される純粋な配向層１３の厚さが５５ｎｍ以上となるように塗工する。

［（Ｂ）配向層形成用層形成処理］
配向層形成用層形成処理では、乾燥機３３を用いて基材１１に塗工した配向膜組成物３２を熱硬化させる。この処理では、配向膜組成物３２が塗工された基材１１を乾燥機３３に導き、その配向膜組成物３２を熱硬化させた後、半乾きの状態で次の工程に送出する。

配向膜組成物３２の硬化温度としては、１００℃以上１３０℃以下であることが好ましい。硬化温度が１００℃未満であると、配向膜組成物３２を均一に熱硬化できず、薄膜が不均一になる可能性があるため好ましくない。一方で、硬化温度が１３０℃を超えると、基材１１や薄膜が収縮する可能性があるため好ましくない。また、配向膜組成物３２の硬化時間としては、１分以上１０分未満であることが好ましい。硬化時間が１分未満であると、熱硬化できず、薄膜が不均一になる可能性があるため好ましくない。また、配向膜表面に配向成分が出現しなくなり、良好な配向性を発揮させることができない可能性がある。一方で、硬化時間が１０分以上であると、ハジキや欠点が発生する可能性や、基材１１や薄膜が収縮する可能性があるため好ましくない。

［（Ｃ）紫外線照射処理］
続いて、配向層形成用層１３’に対して紫外線を照射する紫外線照射処理を行う。この紫外線照射処理では、先ず、図６の（Ａ）に示すように、右目用の領域に対応する第１配向準備領域１３’Ａを遮光せず、左目用の領域に対応する第２配向準備領域１３’Ｂだけを遮光したマスク２１を介して、直線偏光による紫外線（偏光紫外線）を配向層形成用層１３’に向けて照射することにより、遮光されていない第１配向準備領域１３’Ａを所望の方向に配向させる。次に、図６の（Ｂ）に示すように、第１配向準備領域１３’Ａだけを遮光し、第２配向準備領域１３’Ｂを遮光しないマスク２２を介して、１回目の照射とは偏光方向が９０°異なる直線偏光により紫外線を配向層形成用層１３’に向けて照射し、遮光されていない第２配向準備領域１３’Ｂを所望の方向に配向させる。これら２回の紫外線照射により、２種類の配向パターンが形成される。なお、図６の例では、まず第１配向準備領域１３’Ａに偏光紫外線を照射し、その後、第２配向準備領域１３’Ｂに偏光紫外線を照射しているが、この順番に限るものではない。

マスクのパターン、すなわちパターン照射のパターンは、右目用の領域に対応する第１配向領域１３Ａ（図３参照）と、左目用の領域に対応する第２配向領域１３Ｂ（図３参照）とを安定的に形成できるものであれば特に限定されるものではない。例えば、帯状パターン、モザイク状パターン、千鳥配置状パターン等のパターンとすることができる。

偏光紫外線の偏光方向は、右目用の領域に対応する領域に対する偏光方向と、左目用の領域に対応する領域に対する偏光方向とが異なるものであれば特に限定されるものではないが、両者の間で９０°異なるものであることが好ましい。９０°異なる方向とは、長尺状の位相差フィルム１を切り出した位相差フィルムを用いて三次元表示が可能な表示装置を形成した際に、精度良く三次元表示を行うことができるものであれば特に限定されない。通常、９０°±３°の範囲内であることが好ましく、９０°±２°程度の範囲内であることがより好ましく、９０°±１°程度の範囲内であることがさらに好ましい。

偏光紫外線の波長は、光配向材料等に応じて適宜設定されるものであり、一般的な光配向材料に配向規制力を発現させる際に用いられる波長とすることができる。具体的には、波長が２１０ｎｍ以上３８０ｎｍ以下、好ましくは２３０ｎｍ以上３８０ｎｍ以下、さらに好ましくは２５０ｎｍ以上３８０ｎｍ以下の照射光を用いることが好ましい。

偏光紫外線の照射量（積算光量）としては、所望の配向規制力を有する配向領域を形成できるものであれば特に限定されるものではない。例えば、波長３１０ｎｍである場合には、５ｍＪ／ｃｍ^２以上５００ｍＪ／ｃｍ^２以下の範囲内であることが好ましく、７ｍＪ／ｃｍ^２以上３００ｍＪ／ｃｍ^２以下の範囲内であることがより好ましく、１０ｍＪ／ｃｍ^２以上１００ｍＪ／ｃｍ^２以下の範囲内であることがさらに好ましい。このような照射量とすることで、十分な配向規制力を有する配向領域を形成することができる。

薄膜に対して偏光紫外線を照射する際、薄膜の温度が一定となるように温度調節することが好ましい。配向領域を精度良く形成することができるからである。薄膜の温度は、１５℃以上９０℃以下であることが好ましく、１５℃以上６０℃以下であることがより好ましい。温度調節の方法としては、一般的な加熱・冷却装置等の温度調節装置を用いる方法を挙げることができる。

［（Ｄ）位相差層形成用塗工液塗工処理］
次に、位相差層形成用塗工液塗工処理では、形成した配向層１３上に、位相差層形成用塗工液の供給装置３６から位相差層形成用塗工液を塗工する。塗工方法としては、配向層１３上に位相差層形成用塗工液からなる塗膜を安定的に塗布できる方法であれば特に限定されず、（Ａ）配向膜組成物塗工処理で説明したものと同じものを例示できる。

位相差層１４は、液晶化合物が含有されることにより、位相差性を発現するものになっているところ、その位相差性の程度は、液晶化合物の種類及び当該位相差層１４の厚さに依存して決定される。したがって、位相差層形成用層の厚さとしては、所定の位相差性を達成できる範囲内であれば特に限定されるものではなく、位相差フィルム１の用途等に応じて適宜決定することができる。

［（Ｅ）レベリング処理］
続いて、レベリング装置３７を用いて、位相差層形成用層の層厚を均一にするレベリング処理を行う。位相差層形成用層は、その後に形成される位相差層１４の面内位相差がλ／４分に相当するような範囲内の厚さとなるように、位相差層形成用塗工液を塗布することが好ましい。これにより、第１位相差領域１４Ａ及び第２位相差領域１４Ｂを通過する直線偏光を、互いに直交関係にある円偏光にすることができ、結果として、より精度良く三次元映像を表示することができる。

位相差層１４の面内位相差がλ／４分に相当するような範囲内の距離にする場合、具体的にどの程度の距離にするかは、液晶化合物の種類により適宜決定される。一般的な液晶化合物を用いる場合、当該距離は０．５μｍ以上２μｍ以下の範囲内となるが、これに限られるものではない。

［（Ｆ）配向処理］
続いて、位相差層形成用塗工液の塗膜に含まれる液晶化合物を、配向層１３（パターン配向層）に含まれる第１配向領域１３Ａ及び第２配向領域１３Ｂの異なる配向方向に沿って、液晶化合物を配列させる。液晶化合物を配列させる方法としては、所望の方向に配列させることができる方法であれば特に限定されるものではなく、例えば、乾燥機３８を用いて液晶化合物を液晶相形成温度以上に加温する方法等が挙げられる。

この配向処理によって形成される位相差層１４のパターンは、配向層１３のパターンと同一となり、右目用の領域に対応する第１配向領域１３Ａ上には、右目用の領域に対応する第１位相差領域１４Ａが形成され、左目用の領域に対応する第２配向領域１３Ｂ上には、左目用の領域に対応する第２位相差領域１４Ｂが形成される。

［（Ｇ）冷却処理］
その後、冷却機３９を用いて、基材１１／浸透層１２／配向層１３／位相差層１４からなる積層体を冷却する冷却処理を行う。この冷却処理は、例えば積層体が室温になる程度まで行えばよい。

［（Ｈ）硬化処理］
続いて、重合性液晶化合物を重合し硬化させる硬化処理を行う。重合性液晶化合物を重合させる方法としては、重合性液晶化合物が有する重合性官能基の種類に応じて任意に決定すればよいが、適量の重合開始剤を加えて活性放射線の照射により硬化させる方法が好ましい。その活性放射線としては、重合性液晶化合物を重合することが可能な放射線であれば特に限定されるものではないが、通常は装置の容易性等の観点から紫外光又は可視光を使用することが好ましい。具体的には、配向層１３を形成する際に用いた紫外線と同様とすることができる。このような硬化処理を行うことで、液晶化合物が互いに重合して、網目（ネットワーク）構造の状態にすることができ、列安定性を備え、かつ、光学特性の発現性に優れた位相差層１４を形成できる。

［（Ｉ）位相差フィルム１の作製］
続いて、フィルムを巻き取りリール４１に巻き取る。その後、フィルムを所望の大きさに切り出す。以上のような工程を経て、位相差フィルム１が作製される。

１位相差フィルム
２配向膜
１１基材
１２浸透層
１３配向層
１４位相差層

Claims

基材と、光配向材料を含む配向膜組成物を含有する配向層と、液晶化合物を含有する液晶層とを有する位相差フィルムであって、
前記基材と前記配向層の間に、該基材に対して該配向層に含有される配向膜組成物が浸透して形成された浸透層を有し、該浸透層の厚みが１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である位相差フィルム。
前記配向層の厚みが５５ｎｍ以上である請求項１に記載の位相差フィルム。
前記基材がアクリル基材である請求項１又は２に記載の位相差フィルム。
前記配向層が、パターン状又はベタ状の配向膜からなる請求項１乃至３の何れかに記載の位相差フィルム。