JP2020160359A - 積層光学フィルムおよびその製造方法、偏光板、ならびに画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フィルム基材上に配向液晶層を備える積層光学フィルムを提供する。【解決手段】積層光学フィルム（１０）は、フィルム基材（１）上に、棒状液晶化合物がホモジニアス配向した配向液晶層（３）を備える。フィルム基材は、少なくとも一方向に延伸されたポリマーフィルムである。フィルム基材と配向液晶層とが接しており、フィルム基材の遅相軸方向と、配向液晶層の遅相軸方向は非平行である。フィルム基材の配向規制力により、フィルム基材の延伸方向と平行ではない方向に棒状液晶化合物をホモジニアス配向させることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、フィルム基材上に配向液晶層を備える積層光学フィルム、およびその製造方法に関する。さらに、本発明は、積層光学フィルムと偏光子とを積層した偏光板、および画像表示装置に関する。

液晶表示装置は、その表示原理から、液晶セルの両面に偏光子が配置されており、液晶セルと偏光子の間には、コントラスト向上や視野角拡大等の光学補償を行う目的で、位相差板が配置されている。例えば、液晶表示装置を斜め方向から視認した場合は、２枚の偏光子の吸収軸方向の見かけ上の角度が９０°からずれるために光漏れが生じ、コントラスト低下の原因となる。そのため、２枚の偏光子の見かけ上の吸収軸方向のズレを補償する目的で位相差板が用いられている。有機ＥＬ表示装置では、外光が金属電極（陰極）で反射されて鏡面のように視認されることを抑制するために、セルの視認側表面に円偏光板（偏光板と１／４波長のレターデーションを有する位相差フィルムとの積層体）が配置されている。

位相差板として、非液晶性ポリマーの延伸フィルムや、液晶化合物を所定方向に配向させた配向液晶層が用いられている。偏光子の見かけ上の吸収軸方向のズレの補償や、反射防止用の円偏光板に用いられる位相差板は、長波長ほど大きなレターデーションを有し、可視光の全波長領域にわたって、波長とレターデーションの比が一定であることが理想的である。しかし、長波長ほど大きなレターデーションを有する（いわゆる「逆波長分散」の）材料は限られており、大半のポリマーおよび液晶材料は、長波長ほど小さなレターデーション（正分散）、または波長によらずほぼ一定のレターデーション（低分散）を示す。

複数の位相差板を積層することにより、レターデーションの波長分散を調整する方法が提案されている。例えば、特許文献１では、レターデーションの波長分散が異なる２枚の位相差板を、遅相軸方向が直交するように積層して、レターデーションが逆波長分散を示す積層位相差板を形成する方法が提案されている。特許文献２では、２枚の位相差板を、両者の遅相軸方向が平行でも直交でもない角度で積層することにより、波長分散を調整できることが開示されている。

特許文献３には、ポリマーの延伸フィルムからなる位相差板上に、液晶化合物がホモジニアス配向した配向液晶層を備える積層位相差板が開示されている。

特開平５−２７１１８号公報 特開平１０−６３８１６号公報 ＷＯ２０１６／１２１８５６号

ロール・トゥー・ロール方式では、複数の延伸フィルムを遅相軸方向が非平行となるように積層することは容易ではない。そのため、特許文献１や特許文献２に記載の積層位相差板は、生産性が高いとは言い難い。また、複数の延伸フィルムを、粘着剤等を介して積層した積層位相差板は厚みが大きくなり、薄型化や軽量化には不向きである。

配向液晶層は、ポリマーの延伸フィルムに比べて複屈折が大きい。また、特許文献３に記載のように、延伸フィルムの配向規制力を利用すれば、延伸フィルムに接して配向液晶を積層できるため、薄型化や軽量化に有利である。しかし、延伸フィルム上で液晶化合物を配向させると、一般に、液晶化合物がポリマーの配向方向（延伸方向）と平行配向するため、ポリマーの延伸フィルムと配向液晶層の遅相軸方向を非平行とするためには、ポリマーフィルムの延伸方向と非平行な方向の配向規制力を有する配向膜を設ける必要がある。この方法ででは、ポリマーフィルムの延伸方向と非平行な方向にラビングを行う必要があるため、ロール・トゥー・ロール方式の適用が困難であり、生産性が高いとは言い難い。

本発明の積層光学フィルムは、少なくとも一方向に延伸されたポリマーフィルム基材上に、棒状液晶化合物がホモジニアス配向した配向液晶層を備える。フィルム基材の表面には配向膜が設けられておらず、フィルム基材と配向液晶層とが接している。フィルム基材の遅相軸方向と、配向液晶層の遅相軸方向は非平行である。フィルム基材の遅相軸方向と、配向液晶層の遅相軸方向とのなす角は例えば５°以上であり、４５°より大きくてもよい。

フィルム基材の配向規制力を利用することにより、フィルム基材の延伸方向と平行ではない方向に棒状液晶化合物をホモジニアス配向させることができる。このような配向規制力を有するフィルム基材として、主鎖の繰り返し単位に不斉炭素を有するポリマーを含むフィルムを用いることができる。

フィルム基材は、エステル系ポリマーを含んでいてもよい。エステル系ポリマーとしては、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアリレート等が挙げられる。エステル系ポリマーは、ジオール成分として、不斉炭素を有する環状ジオールを含んでいてもよい。不斉炭素を含む環状ジオールとして、イソソルビド、イソマンニド、イソイジド等が挙げられる。エステル系ポリマーは、不斉炭素を有するジオール成分に加えて、不斉炭素を有さないジオール成分を含んでいてもよい。不斉炭素を有さないジオール成分は、脂環式ジオールであってもよい。

棒状液晶化合物は、サーモトロピック液晶であることが好ましい。棒状液晶化合物は、液晶ポリマーでもよく、重合性液晶化合物の重合物であってもよい。重合性液晶化合物の重合物は、重合前のモノマーが液晶性を示せばよく、重合後は液晶性を示さないものであってもよい。

例えば、液晶化合物を含有する液晶組成物をフィルム基材上に塗布し、フィルム基材上の液晶組成物を加熱して、液晶化合物を液晶状態として配向させることにより、積層光学フィルムが得られる。液晶化合物が、光重合性液晶モノマーである場合は、光重合性液晶モノマーを含む液晶組成物をフィルム基材上で加熱して、液晶モノマーを配向させた後、光照射により液晶モノマーを重合または架橋することが好ましい。

積層光学フィルムは、波長４５０ｎｍにおける正面レターデーションＲｅ（４５０）と、波長５５０ｎｍにおける正面レターデーションＲｅ（５５０）との比Ｒｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）は、１．００未満であってもよい。

フィルム基材は、波長４５０ｎｍにおける正面レターデーションＲｅ（４５０）と、波長５５０ｎｍにおける正面レターデーションＲｅ（５５０）との比Ｒｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）が、０．９０〜１．０５であってもよい。この場合、配向液晶層のＲｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）は、フィルム基材のＲｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）よりも大きいことが好ましい。

上記の積層光学フィルムを偏光子と積層することにより、位相差板付き偏光板を形成できる。積層光学フィルム、および積層光学フィルムを備える偏光板は、画像表示装置用の光学部材として用いることができる。

それぞれが単独で位相差板として機能し得る延伸フィルム基材と配向液晶層とが、遅相軸方向が非平行に配置されている積層光学フィルムは、レターデーションの波長分散を調整可能であり、画像表示装置の光学補償や反射防止等を目的とした積層位相差板として利用できる。

一実施形態の積層光学フィルムの断面図である。 一実施形態の偏光板の断面図である。

図１は、本発明の一実施形態にかかる積層光学フィルムの断面図である。積層光学フィルム１０は、フィルム基材１に接して密着積層された配向液晶層３を備える。

［液晶化合物および液晶組成物］
配向液晶層では、棒状液晶化合物が所定方向にホモジニアス配向している。フィルム基材上に、液晶組成物を塗布し、液晶組成物を加熱して液晶化合物を所定方向に配向させた後、配向状態を固定することにより、配向液晶層が形成される。

棒状液晶化合物は、主鎖型液晶でも側鎖型液晶でもよい。棒状液晶化合物は、液晶ポリマーでもよく、重合性液晶化合物の重合物でもよい。重合前の液晶化合物（モノマー）が液晶性を示すものであれば、重合後は液晶性を示さないものであってもよい。

重合性液晶化合物としては、例えば、ポリマーバインダーを用いて棒状液晶化合物の配向状態を固定可能とした重合性液晶化合物、重合により液晶化合物の配向状態を固定可能とした重合性官能基を有する重合性液晶化合物等が挙げられる。この中でも、光重合性官能基を有する重合性液晶化合物が好ましい。

液晶化合物は、加熱により液晶性を発現するサーモトロピック液晶であることが好ましい。サーモトロピック液晶は、温度変化に伴って、結晶相、液晶相、等方相の相転移を生じる。サーモトロピック性を示す棒状液晶化合物としては、アゾメチン類、アゾキシ類、シアノビフェニル類、シアノフェニルエステル類、安息香酸エステル類、シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル類、シアノフェニルシクロヘキサン類、シアノ置換フェニルピリミジン類、アルコキシ置換フェニルピリミジン類、フェニルジオキサン類、トラン類、アルケニルシクロヘキシルベンゾニトリル類等が挙げられる。

光重合性液晶化合物（液晶モノマー）は、１分子中にメソゲン基と少なくとも１つの光重合性官能基とを有する。液晶モノマーが液晶性を示す温度（液晶相転移温度）は、４０〜２００℃が好ましく、５０〜１５０℃がより好ましく、５５〜１００℃がさらに好ましい。

液晶モノマーのメソゲン基としては、ビフェニル基、フェニルベンゾエート基、フェニルシクロヘキサン基、アゾキシベンゼン基、アゾメチン基、アゾベンゼン基、フェニルピリミジン基、ジフェニルアセチレン基、ジフェニルベンゾエート基、ビシクロヘキサン基、シクロヘキシルベンゼン基、ターフェニル基等の環状構造が挙げられる。これらの環状単位の末端は、シアノ基、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン基等の置換基を有していてもよい。

光重合性官能基としては、（メタ）アクリロイル基、エポキシ基、ビニルエーテル基等が挙げられる。中でも、（メタ）アクリロイル基が好ましい。光重合性液晶モノマーは、１分子中に２以上の光重合性官能基を有するものが好ましい。２以上の光重合性官能基を含む液晶モノマーを用いることにより、光硬化後の液晶層に架橋構造が導入されるため、配向液晶層の耐久性が向上する傾向がある。

１分子中にメソゲン基と複数の（メタ）アクリロイル基とを有する光重合性サーモトロピック液晶モノマーの一例として、下記の一般式（Ｉ）で表される化合物が挙げられる。

式（Ｉ）において、Ｒは水素原子またはメチル基であり、ＡおよびＤはそれぞれ独立に１，４−フェニレン基または１，４−シクロヘキシレン基であり、Ｂは１，４−フェニレン基、１，４−シクロヘキシレン基、４，４’−ビフェニレン基または４，４’−ビシクロヘキシレン基であり、ＹおよびＺはそれぞれ独立に−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−または−Ｏ−である。ｇおよびｈはそれぞれ独立に２〜６の整数である。

上記一般式（Ｉ）で表される光重合性液晶モノマーの市販品としては、ＢＡＳＦ製「Ｐａｌｉｏｃｏｌｏｒ ＬＣ２４２」を例示できる。

液晶組成物は、光重合開始剤を含んでいてもよい。紫外線照射により液晶モノマーを硬化する場合は、光硬化を促進するために、液晶組成物は、光照射によりラジカルを生成する光重合開始剤（光ラジカル発生剤）を含んでいることが好ましい。液晶モノマーの種類（光重合性官能基の種類）に応じて、光カチオン発生剤や光アニオン発生剤を用いてもよい。光重合開始剤の使用量は、液晶モノマー１００重量部に対して、０．０１〜１０重量部程度である。光重合開始剤の他に増感剤等を用いてもよい。

液晶モノマーおよび重合開始剤等を溶媒と混合することにより、液晶組成物を調製できる。溶媒は、液晶モノマーを溶解可能であり、かつフィルム基材を侵食しない（または侵食性が低い）ものであれば特に限定されず、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、テトラクロロエタン、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化炭化水素類；フェノール、バラクロロフェノール等のフェノール類；ベンゼン、トルエン、キシレン、メトキシベンゼン、１，２−ジメトキシベンゼン等の芳香族炭化水素類；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、シクロペンタノン、２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等のケトン系溶媒；酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶媒；ｔ−ブチルアルコール、グリセリン、エチレングリコール、トリエチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、２−メチル−２，４−ペンタンジオール等のアルコール系溶媒；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；アセトニトリル、ブチロニトリル等のニトリル系溶媒；ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒；エチルセルソルブ、ブチルセルソルブ等が挙げられる。２種以上の溶媒の混合溶媒を用いてもよい。

液晶組成物の固形分濃度は、通常５〜６０重量％程度である。液晶組成物は、界面活性剤やレベリング剤等の添加剤を含んでいてもよい。

［フィルム基材］
液晶組成物を塗布する支持体としてフィルム基材を用いることにより、液晶組成物の塗布から液晶モノマーの光重合による硬化までの一連の工程をロール・トゥー・ロールにより実施できるため、積層光学フィルムの生産性を向上できる。

フィルム基材１は延伸フィルムである。ポリマーフィルムを延伸することにより、フィルムを構成するポリマーの分子鎖が延伸方向に優先的に配向し、フィルム基材１上に設けられる配向液晶層３の液晶化合物を所定方向にホモジニアス配向させる配向規制力が作用する。

延伸フィルムの延伸倍率は、配向規制力を発揮し得る程度であればよく、例えば、１．０５倍〜５倍程度である。延伸フィルムは二軸延伸フィルムであってもよい。二軸延伸フィルムであっても、縦方向と横方向の延伸倍率が異なるものを用いれば、液晶化合物を所定方向に配向させる作用を持たせることができる。

フィルム基材１として用いられる延伸フィルムの正面レターデーションは、１０ｎｍ以上が好ましい。フィルム基材が１０ｎｍ以上の正面レターデーションを有する延伸フィルムである場合は、フィルムを構成するポリマーが所定方向に優先的に配向しているため、液晶化合物を所定方向にホモジニアス配向させる配向規制力が作用しやすい。

フィルム基材１と配向液晶層３との積層体を積層位相差板として用いる場合は、積層位相差板の光学設計にあわせて、フィルム基材１の正面レターデーション等を設定すればよい。フィルム基材１の波長５５０ｎｍにおける正面レターデーションＲｅ（５５０）は、例えば、１０〜１０００ｎｍである。

フィルム基材１の厚みは特に限定されないが、ハンドリング性等を考慮すると、１０〜３００μｍ程度が好ましい。液晶化合物に配向規制力を作用させる観点から、フィルム基材１の面内複屈折Δｎ（正面レターデーションを厚みで割った値）は、１×１０^−５以上が好ましく、３×１０^−５以上がより好ましく、５×１０^−５以上がさらに好ましい。フィルム基材１の面内複屈折Δｎは、１×１０^−４以上、３×１０^−４以上、または５×１０^−４以上であってもよい。

フィルム基材を構成するポリマー材料としては、液晶組成物の溶媒に溶解せず、かつ液晶化合物を配向させるための加熱時の耐熱性を有しているものが用いられる。ポリマーとしては、ポリエステル、ポリアリレート、ポリカーボネート等の主鎖にエステル結合を有するエステル系ポリマー；ポリオレフィン、環状ポリオレフィン、セルロース系ポリマー、アクリル系ポリマー、スチレン系ポリマー等が挙げられる。

フィルム基材は、フィルムの延伸方向（ポリマーの配向方向）と非平行に液晶化合物をホモジニアス配向させる配向規制力を有することが好ましい。このような配向規制力を有するフィルム基材上に、液晶組成物を塗布し、加熱により液晶相とすると、フィルム基材の配向規制力により、液晶化合物が所定方向にホモジニアス配向する。

一般的なポリマーの延伸フィルムは、延伸方向（ポリマーの配向方向）と平行な方向に液晶化合物をホモジニアス配向させる配向規制力を有している。このような延伸ポリマーフィルム上で棒状液晶化合物を配向させると、ポリマーフィルムの延伸方向と液晶化合物の配向方向が平行である積層フィルムが形成される。

これに対して、ポリマーの配向方向と非平行に棒状液晶化合物を配向させる作用を有するフィルム基材を用いることにより、フィルム基材１におけるポリマーの配向方向と、配向液晶層３における液晶化合物の配向方向とが非平行となる。そのため、フィルム基材１の遅相軸方向と、配向液晶層３の遅相軸方向が非平行な積層光学フィルムが得られる。

延伸方向と非平行に液晶化合物を配向させる配向規制力を有するポリマーとしては、主鎖の繰り返し単位に不斉炭素を有するポリマーが挙げられる。主鎖の繰り返し単位に不斉炭素を有するポリマーは、モノマー成分として不斉炭素を有する化合物用いることにより得られる。フィルム基材を構成するポリマーが、主鎖に不斉炭素を有する繰り返し単位を含み、ポリマーが所定方向に配向している場合、その上で液晶性化合物を液晶相として配向させると、不斉炭素（キラル中心）を含む構造単位と液晶化合物との相互作用により、ポリマー分子の配向方向と異なる方向に液晶性化合物を配向させる作用が生じると考えられる。

ポリマーの種類は特に限定されないが、液晶化合物に対する配向規制力を制御しやすいことから、エステル系ポリマーが好ましい。エステル系ポリマーは、主鎖にエステル結合を含むポリマーであり、ジヒドロキシ化合物（ジオール）と、カルボニルを含む化合物との縮合、重付加またはエステル交換等により得られる。エステル系ポリマーとしては、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアリレート等が挙げられる。中でも、主鎖におけるジオール成分由来構造の比率が高いことから、ポリカーボネート（炭酸エステル）が好ましい。

エステル系ポリマーのジオール成分としては、脂環式ジオール、環状エーテル構造を有するジオール、脂肪族ジオール、オキシアルキレングリコール類、芳香族ジオール等が挙げられる。不斉炭素を有するジオールを用いることにより、不斉炭素を有する繰り返し単位を含むポリマーが得られる。不斉炭素を有するジオールとしては、例えば環状ジオールが挙げられる。環状ジオールは、環を構成する炭素原子のうちの少なくとも１つが不斉炭素であるものが好ましく、非芳香族環状ジオールであることが好ましい。

環状ジオールの環構造は、炭素のみを有する脂環構造でもよく、酸素、窒素、硫黄等のヘテロ原子を含む非芳香族ヘテロ環でもよい。ヘテロ環としては、例えば環状エーテルが挙げられる。環状ジオールの環構造は単環でもよく、多環でもよい。

環状ジオールは、環を構成する炭素原子に直接ヒドロキシ基が結合していてもよく、環を構成する炭素原子に、メチレン、プロピレン等のアルキレン基を介してヒドロキシ基が結合していてもよい。不斉炭素を有する環状ジオールの例として、イソソルビド、ならびにその光学異性体であるイソマンニドおよびイソイジドが挙げられる。

エステル系ポリマーは、ジオール成分として、不斉炭素を含むジオールに加えて、不斉炭素を含まないジオールを含んでいてもよい。

脂環式ジオールとしては、シクロヘキサンジメタノール、トリシクロデカンジメタノール、ペンタシクロペンタデカンジメタノール、デカリンジメタノール、２，３−ノルボルナンジメタノール、アダマンタンジメタノール、シクロヘキサンジオール、デカリンジオール、ノルボルナンジオール、アダマンタンジオール等が挙げられる。

脂肪族ジオールとしては、エチレングリコール、プロパンジオール、ブタンジオール、ヘプタンジオール、ヘキサンジオール等が挙げられる。オキシアルキレングリコール類としては、例えば、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール等が挙げられる。芳香族ジオールとしては、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン（＝ビスフェノールＡ）に代表されるビスフェノール類が挙げられる。

ポリカーボネート等のエステル系ポリマーは、ジオール成分として、不斉炭素を含むジオールに加えて、脂環式ジオールを含むことが好ましい。エステル系ポリマーが主鎖に脂環構造を含むことにより、ポリマーの耐熱性が向上する傾向がある。また、エステル系ポリマーが主鎖に脂環構造を含むことにより、延伸フィルムのレターデーションがフラットな波長分散を示す傾向がある。上述の脂環式ジオールの中でも、シクロヘキサンジメタノール、トリシクロデカンジメタノール、アダマンタンジオール、ペンタシクロペンタデカンジメタノールが好ましく、中でも、１，４−シクロヘキサンジメタノール、１，３−シクロヘキサンジメタノール、１，２−シクロヘキサンジメタノール、トリシクロデカンジメタノールが好ましい。

エステル系ポリマーのジオール成分の全量１００モル％のうち、不斉炭素を含むジオールの量は、３０モル％以上が好ましく、４０モル％以上がより好ましく、５０モル％以上がさらに好ましい。不斉炭素を含むジオールの割合は、５５モル％以上または６０モル％以上でもよい。不斉炭素を含むジオールの量が上記範囲であれば、フィルム基材上の液晶化合物に対する配向規制力が高められる傾向がある。イソソルビド、イソマンニドおよびイソイジドからなる群から選択される１種以上のジオールの量が上記範囲であってもよく、イソソルビドの量が上記範囲であってもよい。

不斉炭素を含むジオールの割合は、９５モル％以下、９０モル％以下、８５モル％以下、または８０モル％以下であってもよい。エステル系ポリマーは、ジオール成分として、５モル％以上、１０モル％以上、または２０モル％以上の脂環式ジオールを含んでいてもよい。

フィルム基材は、複数種のエステル系ポリマーを含んでいてもよい。また、エステル系ポリマー以外のポリマーを含んでいてもよい。主鎖の繰り返し単位に不斉炭素を有するエステル系ポリマーの含有量は、フィルム基材を構成する樹脂材料合計１００重量部に対して、５０重量部以上が好ましく、６０重量部以上がより好ましく、７０重量部以上がさらに好ましい。主鎖の繰り返し単位に不斉炭素を有するエステル系ポリマーの含有量は、８０重量部以上、９０重量部以上、９５重量部以上または１００重量部であってもよい。

［フィルム基材上への配向液晶層の形成］
フィルム基材１上に液晶組成物を塗布し、加熱により液晶化合物を液晶状態として配向させることにより、フィルム基材１と配向液晶層３とが密着積層した積層光学フィルムが形成される。フィルム基材上に液晶組成物を塗布する方法は特に限定されず、スピンコート、ダイコー、キスロールコート、グラビアコート、リバースコート、スプレーコート、マイヤーバーコート、ナイフロールコート、エアーナイフコート等を採用できる。溶液を塗布後、溶媒を除去することにより、フィルム基材上に液晶組成物層が形成される。塗布厚みは、溶媒を乾燥後の液晶組成物層の厚み（配向液晶層の厚み）が０．１〜２０μｍ程度となるように調整することが好ましい。

フィルム基材上に形成された液晶組成物層を加熱して液晶相とすることにより、液晶化合物が配向する。具体的には、液晶組成物をフィルム基材上に塗布後、液晶組成物のＮ（ネマチック相）−Ｉ（等方性液体相）転移温度（以下、Ｎ−Ｉ転移温度と略す）以上に加熱して、液晶組成物を等方相液体状態にする。そこから、必要に応じ徐冷してネマチック相を発現させる。このとき、一旦液晶相を呈する温度に保ち、液晶相ドメインを成長させてモノドメインとすることが望ましい。あるいは、液晶組成物をフィルム基材上に塗布後、ネマチック相が発現する温度範囲内で温度を一定時間保持して液晶化合物を配向させてもよい。上記のように、所定のポリマーを含むフィルム基材を用いることにより、フィルム基材の延伸方向と異なる方向に液晶化合物をホモジニアス配向させることができる。

液晶化合物を配向させる際の加熱温度は、液晶組成物の種類に応じて適宜選択すればよく、通常４０〜２００℃程度である。加熱温度が過度に低いと液晶相への転移が不十分となる傾向があり、加熱温度が過度に高いと配向欠陥が増加する場合がある。加熱時間は液晶相ドメインが十分に成長するように調整すればよく、通常３０秒〜３０分程度である。

加熱により液晶化合物を配向させた後、ガラス転移温度以下の温度に冷却することが好ましい。冷却方法は特に限定されず、例えば、加熱雰囲気から室温に取り出せばよい。空冷、水冷等の強制冷却を行ってもよい。

液晶層に光照射を行うことにより、光重合性液晶化合物（液晶モノマー）が液晶規則性を有した状態で光硬化が行われる。照射光は、光重合性液晶化合物を重合せさることが可能であればよく、通常は、波長２５０〜４５０ｎｍの紫外または可視光が用いられる。液晶組成物が光重合開始剤を含む場合は、光重合開始剤が感度を有する波長の光を選択すればよい。照射光源としては、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、ＬＥＤ、ブラックライト、ケミカルランプ等が用いられる。光硬化反応を促進するために、光照射は窒素ガス等の不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。

照射強度は、液晶組成物の組成や光重合開始剤の添加量等に応じて適宜調整すればよい。照射エネルギー（積算照射光量）は、通常２０〜１００００ｍＪ／ｃｍ^２程度であり、５０〜５０００ｍＪ／ｃｍ^２が好ましく、１００〜８００ｍＪ／ｃｍ^２がより好ましい。光硬化反応を促進するため、加熱条件下で光照射を実施してもよい。

液晶モノマーを光硬化後の重合物は非液晶性であり、温度変化による、液晶相、ガラス相、結晶相の転移が生じない。そのため、液晶モノマーを所定方向に配向させた状態で光硬化した液晶層は、温度変化による分子配向の変化が生じ難い。また、配向液晶層は、非液晶材料からなるフィルムに比べて複屈折が格段に大きいため、所望のレターデーションを有する光学異方性素子の厚みを格段に小さくできる。配向液晶層の厚みは、目的とするレターデーション値等に応じて設定すればよく、通常０．１〜２０μｍ程度であり、０．２〜１０μｍが好ましく、０．５〜７μｍがより好ましい。

フィルム基材上への液晶組成物の塗布、加熱による液晶化合物の配向、および光硬化は、長尺のフィルム基材を長手方向に搬送しながら、ロール・トゥー・ロール方式で実施してもよい。ロール・トゥー・ロール方式でフィルム基材上に配向液晶層を形成することにより、長尺の積層光学フィルムが得られる。長尺の積層光学フィルムは、ロール状に巻き取って巻回体としてもよい。長尺状の積層光学フィルムの幅は、３００ｍｍ以上、５００ｍｍ以上、８００ｍｍ以上、または１０００ｍｍ以上であってもよい。長尺上の積層光学フィルムの長さは、１０ｍ以上、５０ｍ以上、１００ｍ以上、３００ｍ以上または５００ｍ以上であってもよい。

上記のように、本発明の積層光学フィルムは、延伸フィルム基材１に配向液晶層３が接しており、延伸フィルム基材１の配向規制力により、配向液晶層３の液晶化合物が、フィルム基材１の面内方向に配向（ホモジニアス配向）している。フィルム基材１の延伸方向と、配向液晶層３における液晶化合物の配向方向は非平行である。そのため、フィルム基材１の遅相軸方向と、配向液晶層３の遅相軸方向は非平行である。

フィルム基材１の遅相軸方向と、配向液晶層３の遅相軸方向とのなす角は、例えば、５〜９０°である。フィルム基材１の遅相軸方向を基準（０°）とした場合の配向液晶層３の遅相軸方向θは、５°以上、１０°以上、１５°以上、２０°以上、３０°以上、または４０°以上であってもよい。θは、４５°でもよく、４５°より大きくてもよく、５０°以上、６０°以上または７０°以上でもよい。θは９０°でもよく、８５°以下でもよい。

フィルム基材１は延伸フィルムであり、単独でも位相差板として機能し得る。配向液晶層３は、液晶分子がホモジニアス配向しているため、単層で位相差板として機能し得る。フィルム基材１の遅相軸方向と、配向液晶層３の遅相軸方向とが非平行であることにより、積層位相差板のレターデーションを調整可能である。

例えば、フィルム基材１の正面レターデーションが、配向液晶層３の正面レターデーションよりも大きく、フィルム基材１の遅相軸方向と配向液晶層３の遅相軸方向とが直交する場合、積層位相差板の正面レターデーションは、フィルム基材１の正面レターデーションから配向液晶層３の正面レターデーションを引いた値となる。このような特性を利用することにより、積層位相差板のレターデーションの波長分散を調整することが可能である。位相差板の正面レターデーションの波長分散は、波長５５０ｎｍにおける正面レターデーションＲｅ（５５０）に対する波長４５０ｎｍにおける正面レターデーションＲｅ（４５０）の比Ｒｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）で評価できる。

フィルム基材１の正面レターデーションが配向液晶層３の正面レターデーションよりも大きく、フィルム基材１のＲｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）が配向液晶層３のＲｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）よりも小さい場合、積層光学フィルムのＲｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）を、フィルム基材１単体の場合のＲｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）よりも小さくすることが可能である。フィルム基材１の遅相軸方向と配向液晶層３の遅相軸方向とは必ずしも直交する必要はなく、角度θが４５°より大きい場合は、上記のような「引き算」による積層位相差板の波長分散の調整が可能である。引き算により積層位相差板の波長分散を調整する場合、フィルム基材１の遅相軸方向と配向液晶層３の遅相軸方向とのなす角θは、５０°以上が好ましく、６０°以上がより好ましく、７０°以上がさらに好ましい。

上記のような正面レターデーションの「引き算」を利用することにより、Ｒｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）が１よりも小さく、長波長ほど大きなレターデーションを有する積層位相差板を得ることもできる。積層位相差板のＲｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）は、０．７５〜０．９９であってもよい。積層位相差板のＲｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）は、０．９５以下、０．９２以下または０．９０以下であってもよい。Ｒｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）は０．８０以上であってもよい。レターデーションが理想的な逆波長分散を示す位相差板のＲｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）は、０．８２である。

フィルム基材１の単体の正面レターデーションの波長分散が小さく（例えば、Ｒｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）が、０．９０〜１．０５）、配向液晶層のＲｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）が、フィルム基材のＲｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）よりも大きい場合に、Ｒｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）の小さい積層位相差板が得られる。

フィルム基材１のＲｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）は、０．９５〜１．０３でもよい。配向液晶層３のＲｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）が大きいほど、正面レターデーションの引き算による波長分散の調整効果が大きくなる。配向液晶層３のＲｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）は、１．０５以上、１．０８以上または１．１０以上であってもよい。

積層光学フィルムの正面レターデーションは、利用目的に応じて適宜設定すればよく、例えば、１０〜５００ｎｍ程度である。積層光学フィルムと偏光子とを積層して円偏光板を形成する場合、積層光学フィルムのＲｅ（５５０）は、９０〜１８０ｎｍが好ましく、１１０〜１６０ｎｍがより好ましく、１２０〜１５０ｎｍがさらに好ましい。

［配向液晶層および積層光学フィルムの応用］
フィルム基材１上に接して配向液晶層３が設けられた積層光学フィルム１０は、そのまま積層位相差板として利用できる。

積層光学フィルム１０のフィルム基材１から、配向液晶層３を剥離して他の基材に転写してもよい。長尺の積層光学フィルム１０から配向液晶層３を剥離して他の基材に転写する場合は、ロール・トゥー・ロール方式により実施してもよい。配向液晶層３は、フィルム基材の長手方向と非平行な方向に遅相軸を有しているため、他の基材と積層した場合でも、レターデーションの波長分散の調整等に適用可能である。また、配向液晶層を偏光子と積層して、円偏光板や楕円偏光板を形成することもできる。

積層光学フィルムの一方の主面または両方の主面に偏光子を積層して、偏光板を形成してもよい。図２は、積層光学フィルム１０の一方の主面に偏光子を積層した偏光板の断面図である。偏光板５０では、偏光子２０の一方の主面に、接着剤層４１を介して積層光学フィルム１０が積層されている。図２では、積層光学フィルム１０のフィルム基材１側の面が偏光子２０と貼り合わせられているが、配向液晶層３側の面が偏光子２０と貼り合わせられていてもよい。また、積層光学フィルム１０と偏光子２０との間に、他のフィルムが積層されていてもよい。

偏光子２０の他方の主面には、接着剤層４２を介して、偏光子保護フィルムとしての透明フィルム３０が貼り合わせられている。なお、本発明の偏光板は、偏光子２０の一方の主面に偏光子２０が積層されていればよく、透明フィルム３０を省略してもよい。偏光板には、積層光学フィルムおよび偏光子保護フィルム以外の光学フィルムが積層されていてもよい。光学フィルムの具体例としては、位相差フィルム、視野角拡大フィルム、視野角制限（覗き見防止）フィルム、輝度向上フィルム等の機能性フィルムが挙げられる。偏光板には、画像表示セル等との貼り合わせのための接着剤層や粘着剤層が積層されていてもよい。

配向液晶層を備える積層光学フィルムおよび偏光板は、画像表示装置用光学フィルムとして用いることができる。例えば、画像表示セルの表面に、積層光学フィルム、または積層光学フィルムを備える偏光板を配置することにより、画像表示装置が形成される。

液晶表示装置では、液晶セルから視認側に射出される光の偏光状態を適宜に変換して、視野角特性を向上させる等の目的で、画像表示セル（液晶セル）と偏光子との間に光学補償フィルムとしての位相差板が配置される場合がある。有機ＥＬ表示装置では、外光が金属電極層で反射して鏡面のように視認されることを抑制するために、セルと偏光板との間に１／４波長板が配置される場合がある。また、偏光板の視認側に１／４波長板を配置して、出射光を円偏光とすることにより、偏光サングラスを装着した視認者に対しても、適切な画像表示を視認させることができる。

以下に、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明は下記の例に限定されるものではない。

［実施例１］
＜延伸フィルム基材の作製＞
ジオール成分として、イソソルビドと１，４−シクロヘキサンジメタノールを、７０：３０のモル比で含むポリカーボネート樹脂のペレットを用い、溶融押出法により、厚み１００μｍの未延伸フィルムを作製した。テンター延伸機を用いて、延伸温度１３１℃で幅方向に１．６倍に延伸して、幅方向と遅相軸方向が一致している延伸ポリカーボネートフィルムＡを得た。このフィルムの波長５９０ｎｍにおける正面レターデーションは３６０ｎｍであった。

＜配向組成物の調製＞
ネマチック液晶相を示す光重合性液晶化合物（ＢＡＳＦ製「Ｐａｌｉｏｃｏｌｏｒ ＬＣ２４２」）１００重量部、界面活性剤（ビック・ケミー製「ＢＹＫ−３６１」）０．５重量部、光重合開始剤（ＢＡＳＦ製「イルガキュア９０７」）３重量部、およびトルエン２００重量部を混合して、液晶組成物溶液Ａを調製した。

＜配向液晶層の形成＞
上記の延伸ポリカーボネートフィルムＡに、液晶組成物Ａをバーコーターで塗布し、１１０℃で１５０秒加熱した後、室温まで冷却した。その後、窒素雰囲気下で紫外線を照射して、光重合を行い、膜厚２．７μｍの配向液晶層を形成した。

［実施例２］
＜延伸フィルム基材の作製＞
ジオール成分として、イソソルビドとトリシクロデカンジメタノールを、７０：３０のモル比で含むポリカーボネート樹脂のペレットを用い、溶融押出法により、厚み１００μｍの未延伸フィルムを作製した。ロール延伸機を用いて、延伸温度１３３℃で長手方向に２．１倍に自由端一軸延伸して、長手方向と遅相軸方向が一致している延伸ポリカーボネートフィルムＢを得た。このフィルムの波長５９０ｎｍにおける正面レターデーションは３６０ｎｍであった。

＜配向液晶層の形成＞
延伸ポリカーボネートフィルムＡに代えて、上記の延伸ポリカーボネートフィルムＢを用いた。それ以外は実施例１と同様にして、延伸フィルム基材上に配向液晶層を形成した。

［比較例１］
＜延伸フィルム基材の作製＞
クリップの移動速度を任意に設定可能なリニアモーター式のテンター延伸機を用いて、厚み８０μｍのノルボルネン系樹脂フィルム（日本ゼオン製「ゼオノアフィルム」）を、搬送方向に対して遅相軸方向が４５°となるように斜め延伸して、延伸ノルボルネンフィルムを得た。このフィルムの波長５９０ｎｍにおける正面レターデーションは６９ｎｍであった。

＜配向組成物の調製および配向液晶層の形成＞
溶媒をトルエンからメチルエチルケトンに変更したこと以外は、実施例１と同様にして、液晶組成物溶液Ｂを調製した。上記の延伸ノルボルネンフィルム上に、液晶組成物Ｂを塗布し、実施例１と同様に、加熱、冷却および光重合を行い、配向液晶層を形成した。

［評価］

レターデーションおよび遅相軸方向の測定には、偏光・位相差測定システム（Ａｘｏｍｅｔｒｉｃｓ製 製品名「ＡｘｏＳｃａｎ」）を用い、２３℃の環境下にて測定を行った。レターデーションの値は、特に記載がない限り、波長５５０ｎｍの測定値である。配向液晶層（単体）の測定には、表面に粘着剤を設けたガラス板の粘着剤付設面上に、配向液晶層を転写し、フィルム基材を剥離除去したものをレターデーション測定用試料として用いた。

＜液晶層の配向性＞
実施例１および実施例２の配向液晶層の遅相軸方向は、フィルム基材の遅相軸方向に対して８０°であった。遅相軸方向を中心として、−７０°〜＋７０°の範囲で試料を回転させ、１０°ごとのレターデーションを測定したところ、回転角０°（垂直入射）を中心に、プラス側とマイナス側のレターデーションが概ね対称となっていた。これらの結果から、実施例１および実施例２では、延伸フィルム基材上の配向液晶層は、フィルム基材の遅相軸に対して８０°の方向にホモジニアス配向していることが確認された。

比較例１の配向液晶層の遅相軸方向は、フィルム基材（斜め延伸フィルム）の遅相軸方向と平行であった。上記と同様に、遅相軸方向を中心として−７０°〜＋７０°の範囲で試料を回転させてレターデーションを測定したところ、プラス側とマイナス側のレターデーションが概ね対称となっていたことから、フィルム基材の遅相軸と平行な方向に液晶化合物がホモジニアス配向していることが確認された。

＜正面レターデーションの波長分散＞
実施例１の積層位相差フィルムの波長４５０ｎｍにおける正面レターデーションＲｅ（４５０）は１１８ｎｍ、波長５５０ｎｍにおける正面レターデーションＲｅ（５５０）は１３２ｎｍ、Ｒｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）は０．８９であり、逆波長分散特性を示した。実施例１の延伸フィルム基材（ポリカーボネートフィルムＡ）の単体のＲｅ（４５０）は３７２ｎｍ、Ｒｅ（５５０）は３６２ｎｍ、Ｒｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）は１．０２であり、延伸フィルム基材上に遅相軸方向が８０°傾斜してホモジニアス配向している配向液晶層が形成されたことにより、Ｒｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）が小さくなったことが分かる。実施例２の積層位相差フィルムも、実施例１と同様、Ｒｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）が０．８９であり、延伸フィルム基材（ポリカーボネートフィルムＢ）上に遅相軸方向が８０°傾斜してホモジニアス配向している配向液晶層が形成されたことにより、Ｒｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）が小さくなっていた。

１ フィルム基材
３ 配向液晶層
１０ 積層光学フィルム
２０ 偏光子
３０ 透明フィルム
４１，４２ 接着剤層
５０ 偏光板

Claims (14)

1. フィルム基材上に、棒状液晶化合物がホモジニアス配向した配向液晶層を備える積層光学フィルムであって、
   前記フィルム基材は、少なくとも一方向に延伸されたポリマーフィルムであり、
   前記フィルム基材と前記配向液晶層とが接しており、
   前記フィルム基材の遅相軸方向と、前記配向液晶層の遅相軸方向が非平行である、積層光学フィルム。
2. 前記フィルム基材が、主鎖の繰り返し単位に不斉炭素を有するポリマーを含む、請求項１に記載の積層光学フィルム。
3. 前記フィルム基材が、エステル結合を有するエステル系ポリマーを含み、
   前記エステルのジオール成分として、不斉炭素を有する環状ジオールを含む、請求項２に記載の積層光学フィルム。
4. 前記不斉炭素を含む環状ジオールが、イソソルビド、イソマンニドおよびイソイジドからなる群から選択される１種以上を含む、請求項３に記載の積層光学フィルム。
5. 前記エステルのジオール成分として、さらに脂環式ジオールを含む、請求項３または４に記載の積層光学フィルム。
6. 前記エステル系ポリマーがポリカーボネートである、請求項３〜５のいずれか１項に記載の積層光学フィルム。
7. 前記棒状液晶化合物が、光重合性サーモロトピック液晶化合物の重合物である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の積層光学フィルム。
8. 波長４５０ｎｍにおける正面レターデーションＲｅ（４５０）と、波長５５０ｎｍにおける正面レターデーションＲｅ（５５０）との比Ｒｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）が、０．７５〜０．９９である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の積層光学フィルム。
9. 前記フィルム基材の波長５５０ｎｍにおける正面レターデーションＲｅ（５５０）が、前記配向液晶層の波長５５０ｎｍにおける正面レターデーションＲｅ（５５０）よりも大きく、
   前記フィルム基材は、波長４５０ｎｍにおける正面レターデーションＲｅ（４５０）と、波長５５０ｎｍにおける正面レターデーションＲｅ（５５０）との比Ｒｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）が、０．９０〜１．０５であり、
   前記配向液晶層のＲｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）が、前記フィルム基材のＲｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）よりも大きい、請求項１〜８のいずれか１項に記載の積層光学フィルム。
10. 前記フィルム基材の遅相軸方向と、前記配向液晶層の遅相軸方向とのなす角が４５°より大きい、請求項１〜９のいずれか１項に記載の積層光学フィルム。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の積層光学フィルムと、偏光子とを積層した偏光板。
12. 画像表示セルの表面に、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の積層光学フィルムを備える、画像表示装置。
13. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の積層光学フィルムの製造方法であって、
    液晶化合物を含有する液晶組成物をフィルム基材上に塗布し、
    前記フィルム基材上の液晶組成物を加熱して、液晶化合物を液晶状態として配向させる、積層光学フィルムの製造方法。
14. 前記液晶化合物が、光重合性液晶モノマーであり、
    前記フィルム基材上で前記光重合性液晶モノマーを配向させた後、光照射により前記液晶モノマーを重合または架橋する、請求項１３に記載の積層光学フィルムの製造方法。

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