JP4699517B2 - 超薄型半透過反射用アクロマチック１／４波長位相差フィルム積層体及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、超薄型半透過反射用アクロマチック１／４波長位相差フィルムに関するもので、より詳しくはＬＣＤ偏光板に含まれる１／４波長位相差フィルムであって、異方性高分子フィルムが積層された形態で使用された既存の１／４波長位相差フィルムに比べてその厚さが著しく減少した超薄型半透過反射用アクロマチック１／４波長位相差フィルムに関する。

１／４波長位相差フィルムは、半透過反射型ＬＣＤにおいて、偏光フィルムを通過しながら偏光された線偏光に１／４波長だけ位相差を与えて上記線偏光を円偏光に変える役割をするフィルムである。

図１に半透過反射型ＬＣＤにおける各層の形態を概略的に表した。図１は本明細書において必須として説明すべき部分を強調して表したもので、実際のＬＣＤでは必要によって上記構成に加えて追加の層が配置されることもある。

ＬＣＤはバックライト７から発生する光が様々な経路を通して観察者の目に到達する過程中に偏光現象を利用して上記光を選択的に遮断したり、または通過させることにより情報を伝達するディスプレー装置である。しかし、通常バックライト７から発生する光は図１から分かるように様々な経路を通して目に到達するため、目で観察できる光の量はバックライトから発散する光の一部に限られるしかない。

半透過反射型ＬＣＤは、このような点に着目して開発されたもので、通常のバックライトで使用される光を利用するが、別途の光源が供給される所では、光がＬＣＤから反射されＬＣＤの明るさを向上させるよう考案されたディスプレー装置である。

ところが、上記半透過反射型ＬＣＤには上述の１／４波長位相差フィルム層２、５が含まれる。その理由を上記図１と図２を利用して説明する。但し、図２中円偏光に×が印されているのは光がＬＣＤの内側に進行することを意味し、・が印されているのは光がＬＣＤの外側に進行することを意味する。

先ず、液晶層３に電気場が与えられた場合を説明する。バックライトではない外部光源から供給された光はＬＣＤの最外側の偏光フィルム１を通過しながら線偏光になる（ＳＮ１）。その後、上記線偏光になった光は１／４波長位相差フィルム２を通過しながら１／４波長だけの位相差が発生して円偏光に変わる（ＳＮ２）。円偏光になった光は再び液晶層３を通過するが、液晶層に電気場が与えられたため液晶は元の配向方向とは異なる方向に配列し、従って液晶が配向されていないため液晶層３では偏光状態が変わらない（ＳＮ３）。上記液晶層を通過した円偏光は、その後反射板４により反射される（ＳＮ４）。反射された円偏光は同一の位相差を維持しながら液晶層３を通過する。同様に液晶層３は位相差を発生させるように配向されていないため円偏光の偏光状態は変わらない（ＳＮ５）。その後、円偏光は１／４波長位相差フィルム層２を再び通過するが、上記ＳＮ２段階で１／４波長だけ位相差が発生したものと足して計１／２波長だけの位相差が発生し、その結果、光は最初に偏光フィルムを通過した線偏光の偏光方向から９０度回転された線偏光に変わる（ＳＮ６）。その結果、最外郭に位置した偏光フィルムに到達した光は上記偏光フィルムの偏光方向と直交する方向の偏光状態であるため、上記偏光フィルムを通過できずに遮断される。従って、液晶層に電気場が与えられた際には外部から光が供給されても反射されなくなる。

しかし、液晶層に電気場が与えられず元の配向状態を維持している場合には上記とは異なる現象が発生する。外部光源から供給された光が偏光フィルム１を通過して線偏光になり（ＳＹ１）、１／４波長位相差フィルム層２を通過して円偏光（ＳＹ２）になる現象は上記と同一である。しかし、上記円偏光になった光が液晶層３を通過するときは状況が変わる。即ち、液晶層３には電気場が作用していないため配向膜との相互作用により元の配向状態を維持しており、従って上記液晶層３の厚さを適切に調節する場合１／４だけの位相差を発生させることができるが、これによって上記ＳＹ２段階で円偏光になった光は再び１／４だけの位相差を受けて上記ＳＹ１段階で線偏光になった光と直交する方向に偏光されることになる（ＳＹ３）。上記液晶層３を通過した線偏光はその後反射板４により反射される（ＳＹ４）。反射された線偏光は偏光状態が変化することなく同一の位相差を維持しながら液晶層３を通過する。同様に液晶層３が元の配向状態を維持しているため線偏光は再び１／４波長だけの位相差を受けることになり、その結果、計３／４波長だけの位相差が発生した円偏光に変わる（ＳＹ５）。以後、円偏光は１／４波長位相差フィルム層２を再び通過することになるが、以前の段階で３／４波長だけ位相差が発生したものと足して計１波長だけの位相差が発生することになり（即ち、位相差がなくなり）、その結果、光は最初に偏光フィルムを通過した線偏光の偏光方向と同一の線偏光に変わる（ＳＹ６）。結果として最外郭に位置した偏光フィルムに到達した光は上記偏光フィルムの偏光方向と同一の方向の偏光であるため、上記偏光フィルムを通過して観察者の目に到達する。従って、電気場が与えられなかった場合には外部光源によりＬＣＤの明るさが補強される硬化が得られる。

上述の通り、半透過反射型ＬＣＤでは１／４位相差フィルムの役割が重要である。

また、図１から分かるように、液晶層３を介して上述の１／４位相差フィルム層２の反対側にも同様にさらに異なる１／４位相差フィルムが必要となる。これはバックライトから発散してガラス基板７と下部の偏光フィルム６を通過した光が液晶層に電気場が与えられなかった場合位相差が発生せず（即ち、１波長だけの位相差が発生し）上部の偏光フィルム１を通過することが出来るようにするためには、１／４波長だけの位相差をさらに発生するようにする必要があるためである。即ち、反射板が位置しない部分の液晶層は反射板が位置した部分の液晶層より相対的に厚さが厚いが、この厚さを適切に調節することにより、電気場が形成されたとき１／２波長だけの位相差を発生させることができ、上部１／４位相差フィルム層２により１／４波長だけの位相差が発生するため、計３／４波長だけの位相差を有した円偏光になるが、これを１波長だけの位相差が発生した線偏光にするためには、１／４波長だけの位相差をさらに発生させる位相差フィルム層５が必要である。
従って、半透過反射型ＬＣＤには計２つの位相差フィルム層が必要である。

ところが、図３から分かるように上記位相差フィルムは全ての波長光に対して１／４波長だけの位相差を発生させるものではなく、光の波長が変わることによってその程度の位相差を発生させる。通常は、上記図３から分かるように、波長が長くなるにつれ位相差の程度は小さくなるが、その結果、一定の波長帯域を除いては円偏光を発生させずに楕円偏光を発生させることになる。

上記楕円偏光が発生する場合、偏光現象による光の透過性の制御はさらに困難になるため、可能であれば広い波長帯域の光に対して１／４波長程度の位相差を発生させることが出来るようアクロマチック特性を与えることが重要である。

このためには、１／２波長位相差フィルムを上記１／４波長位相差フィルムと一定の角度に交差するように積層して広い波長帯域の光に対して１／４波長の程度の位相差を発生させる技術が通常使用される。

従って、上記図１の１／４位相差フィルム層（２または５）は単一層ではなく、図４から分かるように１／４位相差フィルム（８または１０）と１／２位相差フィルム（１０または８）が積層され、その間に結合力を提供するため粘着剤層９が形成された３層構造を有する１／４波長位相差フィルム積層体であることが一般である。

この際、上記１／４位相差フィルムと１／２位相差フィルムとしては、通常、所定の方向に伸ばされ異方性を有するシクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）やポリカーボネート（ＰＣ）などのような高分子フィルムが多く使われ、これらは所定の厚さを有するそれぞれのフィルムで製造された後、粘着体により積層された１／４位相差フィルム積層体３に製造される。

ところが、上記１／４位相差フィルムと１／２位相差フィルムは上述の通り異方性が与えられるために伸びる過程を経るため予めフィルム形態で製造された後積層されるべきであるが、過程上必ず十分な厚さを有したフィルムで製造される必要がある。このような各フィルムの厚さはフィルム一枚当たり最小約４０μｍ程度であるため粘着剤層まで含まれる場合には総位相差フィルム積層体の厚さが約１００μｍにも及ぶ。

しかし、携帯電話、ＰＤＡまたはゲーム機などのような中小型のディスプレー装置は徐々に薄型化される傾向にあるが、上記のような１００μｍ程度の厚い位相差フィルム層はこのような小型ディスプレー装置の薄型化に大きな障害となる。

従って、本発明は上述の従来の技術の問題点を解決するためのもので、半透過反射型ＬＣＤに提供される１／４波長位相差フィルム積層体として全体の厚さが１０μｍ以下の超薄型１／４波長位相差フィルム積層体とその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の一側面によると、下部光配向膜と、上記下部光配向膜層上にコーティングされた下部位相差フィルム層と、上記下部位相差フィルムの上部にコーティングされた中間光配向膜と、上記配向膜上にコーティングされた上部位相差フィルム層と、を含むアクロマチック１／４波長位相差フィルム積層体であって、上記下部位相差フィルム層及び上部位相差フィルム層は液晶からなることを特徴とする超薄型半透過反射用アクロマチック１／４波長位相差フィルム積層体が提供される。

この際、上記上部及び下部光配向膜は多重環化合物を溶媒に溶解させた後、コーティング、乾燥及びＵＶ硬化して形成されることが好ましい。

また、上記上部及び下部光配向膜のＵＶ硬化に使用されるＵＶは偏光ＵＶであることがさらに好ましい。

そして、上記上部または下部位相差フィルム層は光重合可能なアクリレートが重合された液晶層であることが良い。

また、上記上部位相差フィルム層と上記下部位相差フィルム層中の一つの層は１／４波長位相差フィルム層で、もう一つの層は１／２波長位相差フィルム層であることが好ましい。

上述の通り、上記上部位相差フィルム層と上記下部位相差フィルム層中の一つの層が１／４波長位相差フィルム層の場合、上記１／４波長位相差フィルム層の厚さは１〜１．５μｍであることが好ましい。

また、上記上部位相差フィルム層と上記下部位相差フィルム層中の一つの層が１／２波長位相差フィルム層の場合、上記１／２波長位相差フィルム層の厚さは１．６〜２．３μｍであることが効果的である。

本発明の位相差フィルム積層体がアクロマチック特性を有しながら１／４位相差フィルムの役割を果たすためには、上記１／４波長位相差フィルムと上記１／２波長位相差フィルムが互いに対して６０〜９０度交差するように配向されている必要がある。

本発明の他の一側面によると、基材を備える段階と、上記基材上に配向膜用溶液をコーティング及び乾燥した後偏光ＵＶを照射して光配向された下部配向膜を形成させる段階と、上記下部配向膜上に液晶溶液をコーティングする段階と、上記コーティングされた液晶溶液を乾燥及びＵＶ硬化して下部液晶層で製造する段階と、上記硬化された液晶層上に配向膜用溶液をコーティング及び乾燥した後偏光ＵＶを照射して光配向された中間配向膜を形成させる段階と、上記中間配向膜上に液晶溶液をコーティングする段階と、上記コーティングされた液晶溶液を乾燥及びＵＶ硬化して上部液晶層で製造する段階と、を含むことを特徴とする超薄型半透過反射用アクロマチック１／４波長位相差フィルム積層体の製造方法が提供される。

この際、上記配向膜用溶液は多重環化合物を溶媒に溶解させたものが好ましい。

そして、上記上部または下部液晶層でコーティングされるコーティング溶液は光重合可能なアクリレートであることが好ましい。

また、上記上部液晶層または上記下部液晶層中の一つは１／４波長位相差フィルム層で、残りの一つは１／２波長位相差フィルム層で製造されることが効果的である。

この際、上記１／４波長位相差フィルム層の厚さが１〜１．５μｍになるよう液晶溶液をコーティングすることが好ましい。

同様に、上記１／２波長位相差フィルム層の厚さが１．６〜２．３μｍになるよう液晶溶液をコーティングすることが好ましい。

本発明の位相差フィルム積層体がアクロマチック特性を有しながら１／４位相差フィルムの役割を果たすためには、上記下部配向膜と上記中間配向膜の配向方向を互いに対して６０〜９０度交差するように形成させることが効果的である。

場合によっては、上記配向膜を乾燥する段階で乾燥後、上記乾燥された配向膜をＵＶ硬化させる過程がさらに含まれることが好ましい。

また均一で薄いフィルム層を形成するためには、上記液晶溶液を溶液キャスト法でコーティングすることが効果的である。

同様に、配向膜溶液も溶液キャスト法でコーティングすることが効果的である。

上述の通り、本発明による場合、従来に比べて３％水準に過ぎない厚さを有する超薄型アクロマチック１／４位相差フィルムを製造することができ、上記本発明により提供された超薄型アクロマチック１／４位相差フィルムは薄い厚さであるにも係わらず優れたアクロマチック特性を有する。

以下、添付の図面を参照に本発明を詳しく説明する。
本発明の発明者等は異方性を有する高分子フィルムを粘着剤と共に積層する方式である従来の１／４波長位相差フィルム積層体の製造方式の問題点について綿密に検討した結果、積層体に含まれる各位相差フィルムを異方性を与えた高分子フィルムにした場合には、これ以上１／４波長位相差フィルム積層体の厚さを減少させる可能性が非常に低いという結論に至り、別途の適切な方式の積層体を模索して本発明に至った。

即ち、本発明は従来のように予め高分子フィルムを製造し、上記高分子フィルムに対して伸びなどの作業を実施することによって異方性を与えた後、これらを粘着剤を用いて特定の方位に交差するよう積層及び結合させる方式ではなく、各位相差フィルム層をコーティング方式で形成させることにより、超薄型１／４波長フィルム層及び１／２波長位相差フィルムが積層されたアクロマチック１／４波長位相差フィルム層を形成させるものである。

この際、各位相差フィルムとしては、従来使用されたシクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）やポリカーボネート（ＰＣ）のような材質ではなく、特定の方向に配向された液晶層が使用される。液晶層が有機溶媒に混合される場合、適切な粘度によってコーティングされる面に均一な厚さで容易に分散されることが出来るため、非常に薄い厚さを有する超薄型コーティング層を形成することが出来る。従って、液晶を位相差フィルム層として使用する場合、数μｍ以下の薄いフィルム層を形成することが出来る。

上記液晶は、重合性のある材料を使用して形成されたものが特に好ましい。即ち、重合性のある液晶材料は配向性のある基材フィルム上で等方性物質状態でコーティングされた後、乾燥などの過程で液晶に上転移され特定の方向に配向される性質と、その後、紫外線（ＵＶ）照射過程で重合反応により硬化された後、他の層を積層しても再び等方性物質に変わるなどの問題を起こさないため有利である。

特に、上記重合性のある液晶材料の中でも光反応により重合可能なアクリレート形態の単量体またはこれらの混合物が使用されることが好ましい。上記光反応により重合可能なアクリレート形態の単量体またはこれらの混合物の中でも特に一軸の水平配向が可能な液晶であることが好ましい。

上述の好ましいアクリレート形態の液晶混合物の条件を満足させる液晶単量体としては、シアノビフェニル（ｃｙａｎｏ ｂｉｐｈｅｎｙｌ）係やシアノフェニルシクロヘキサン（ｃｙａｎｏ ｐｈｅｎｙｌ ｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｅ）係、シアノフェニルエステル（ｃｙａｎｏ ｐｈｅｎｙｌ ｅｓｔｅｒ）係や安息香酸フェニルエステル（ｐｈｅｎｙｌ ｅｓｔｅｒ）係、フェニルピリミジン（ｐｈｅｎｙｌ ｐｙｒｉｍｉｄｉｎｅ）係のアクリレートやこれらの混合物のような実温または高温でネマチック状を表す低分子液晶が挙げられる。

また、上記液晶混合物には光重合開始剤が所定量含まれても良い。
そして、本発明のアクロマチック１／４波長位相差フィルムは、上述のように１／２波長位相差フィルムと１／４波長位相差フィルムとが積層された形態の位相差フィルム積層体である。従来のシクロオレフィンポリマーやポリカーボネートのような異方性高分子フィルムを１／２波長位相差フィルムと１／４波長位相差フィルムで積層して使用した場合には、両層間の結合力を提供するため厚い粘着剤層が提供されたが、本発明のように各位相差フィルムがコーティングされた超薄型液晶層で提供される場合には、厚い粘着体層ではなく超薄型でコーティングされた配向膜が下部位相差フィルム上に形成されれば良い。

上記配向膜は、配向方向が固定された下部液晶位相差フィルム層の上部にコーティング方式で積層されることが出来る。従って、上記配向膜の厚さは２５０〜３５０ｎｍ（０．２５〜０．３５μｍ）程度に非常に薄く制御されることができ、以後の工程で上記配向膜の上にもう一つの位相差フィルム層がすぐコーティングされ形成されることが出来るため、別途の厚い粘着体層が必要なくなる。また、上記下部位相差フィルムは基材上に形成されるが、上記下部位相差フィルムに方向性を与えるため、基材上にもう一つの配向膜を形成させることが好ましい。

この際、上記配向膜を形成する材料は光配向物質からなることが好ましい。即ち、位相差フィルム積層体は偏光板などに取り付けられて使用されることが一般であるが、ラビング処理された配向膜を使用する場合には偏光板に位相差フィルムを取り付けるときに予め配向膜をラビング処理して使用しなければならないなど過程が複雑なため、ロールツーロール（ｒｏｌｌ ｔｏ ｒｏｌｌ）のような効率的な生産過程により製造され難い。しかし、本発明のように配向膜を形成する材料を光配向物質にする場合には、すぐ光配向物質コーティング及び乾燥後偏光ＵＶなどにより光配向させることが出来るため、工程の単純化及びロールツーロール工程が可能である。

さらに、ラビング配向を実施する配向膜の場合には、ラビング方向の制約（最大±４５°）があるため、偏光板の製造時に偏光板を配向方向に合わせて再び裁断しなければならないなどの問題が発生し得る。しかし、光配向をする場合には偏光ＵＶの照射方向によって配向方向を自由に変えることが出来るため、偏光板の製造後に偏光板の長さ方向に対して垂直な方向に切断すれば良いだけで、所望の配向角度に合わせて裁断しなければならないという厄介さが避けられる。

従って、本発明では上記のような有利な点を得るため、光配向物質からなる配向膜材料をコーティング及び乾燥させた後、偏光ＵＶを照射して光配向することによって配向膜を形成することを主な特徴とする。

上述の光配向物質から製造された配向膜は各位相差フィルム（１／４位相差フィルム及び１／２位相差フィルム）の間に位置することは勿論、下部に位置する位相差フィルムの配向膜としても使用されることが好ましい。これは上述のように、ラビング方式に比べて全方位を自由角度に液晶配向をなすことが出来るため、アクロマチック１／４波長位相差フィルム積層体の各位相差フィルム光軸の交差した構造に対する考慮が容易で、一度に連続コーティングが可能であり、製作するための時間と工程効率などにおいて非常に有利である。また、非接触方式として、異物による汚染と静電気の発生などの接触方式の短所を取り除き、高品質の位相差フィルムを得ることが出来る。

上記光配向物質としては多重環化合物を溶媒に溶解させた後使用することが好ましい。この際、上記多重環化合物の例としてはノルボルネン高分子などが挙げられ、溶媒としてはシクロペンタノンまたはトルエンなどが挙げられる。

上記本発明の位相差フィルムにおいて配向膜（重合体膜）の形成に使用される多重環化合物の光配向物質には、下記の化学式１で表される重合繰返し単位（単量体）からなる重合体が使用される。下記の化学式１から由来の重合繰返し単位からなる重合体の重合度は５０乃至５，０００であることが好ましい。重合度が５０未満であると良好な配向特性を示すことが出来ず、５，０００を超えると分子量によって粘度が増加して精密な厚さを有する配向膜にコーティングすることが難しい。

上記化学式１において、Ｐは０−４の整数、
Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３及びＲ_４のうち少なくとも一つは下記の化学式ａ、ｂ、ｃ、及びｄで構成されるグループから選択されたラジカルであり、
Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３及びＲ_４のうち残りはそれぞれ独立して水素；ハロゲン；置換または非置換されたＣ１−２０のアルキル、置換または非置換されたＣ２−２０のアルケニル；置換または非置換されたＣ５−１２の飽和または不飽和シクロアルキル；置換または非置換されたＣ６−４０のアリール；置換または非置換されたＣ７−１５のアラルキル；置換または非置換されたＣ２−２０のアルキニル；及び酸素、窒素、リン、硫黄、シリコン及びボロンで構成されるグループから選択された少なくとも一つの元素を含む非炭化水素極性基（ｎｏｎ−ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎａｃｅｏｕｓ ｐｏｌａｒ ｇｒｏｕｐ）で構成されるグループから選択され、
Ｒ_１とＲ_２、またはＲ_３とＲ_４が相互連結されＣ１−１０のアルキリデングループを形成するか、またはＲ_１またはＲ_２がＲ_３及びＲ_４中のいずれか一つと連結され、Ｃ４−１２の飽和または不飽和シクロアルキル、またはＣ６−２４の方向族環化合物を形成することができ、

上記化学式ａ、ｂ、ｃ、及びｄにおいて、
Ａ及びＡ‘はそれぞれ独立して置換または非置換されたＣ１−２０のアルキレン、カルボニル、カルボキシ；及び置換または非置換されたＣ６−４０のアリーレンで構成されるグループから選択され；
Ｂは酸素、硫黄または−ＮＨ−で；
Ｘは酸素または硫黄で；
Ｒ_９は単純結合、置換または非置換されたＣ１−２０のアルキレン、置換または非置換されたＣ２−２０のアルケニレン；置換または非置換されたＣ５−１２の飽和または不飽和シクロアルキレン；置換または非置換されたＣ６−４０のアリーレン；置換または非置換されたＣ７−１５のアラルキレン；及び置換または非置換されたＣ２−２０のアルキニレンで構成されるグループから選択され；
Ｒ_１０、Ｒ_１１、Ｒ_１２、Ｒ_１３及びＲ_１４はそれぞれ独立して置換または非置換されたＣ１−２０のアルキル、置換または非置換されたＣ１−２０のアルコキシ、置換または非置換されたＣ６−３０のアリールオキシ及び置換または非置換されたＣ６−４０のアリールで構成されるグループから選択される。

上述の内容に基づいて本発明のアクロマチック１／４波長位相差フィルム積層体の構成をみると、上記の図５に表した通り、下部光配向膜１５、１／４波長位相差フィルム１２または１４、中間光配向膜１３及び１／２波長位相差フィルム１４または１２からなる４つの層で形成されることが出来る。図５に図示されたアクロマチック１／４波長位相差フィルム積層体のうち１／４波長位相差フィルムと１／２位相差フィルムの上下位置は特に制限する必要はない。即ち、１／４波長位相差フィルムが上部位相差フィルム１２として形成されても良く、１／２波長位相差フィルムが上部位相差フィルム１２として形成されても良い。

但し、上記１／４波長位相差フィルムと１／２波長位相差フィルムは、積層体がアクロマチック特性を有するために、その配向角度が６０乃至９０度の間の範囲で交差して配向されることが好ましい。但し、各位相差フィルムの配向方向は後述の配向膜の角度により定められるため、本発明の下部及び中間配向膜の光配向方向が互いに対して上記範囲の角度を有するよう制御することにより、１／４波長位相差フィルムと１／２波長位相差フィルムの角度を制御することが出来る。

また、上記位相差フィルムにより発生する位相差は、フィルムの材質と厚さにより定められるため、１／４波長位相差フィルムと１／２波長位相差フィルム層として使用するためには、各フィルム層の厚さを適正の範囲内に制御する必要がある。本発明で使用される光反応により重合可能なアクリレート形態の液晶混合物を用いてフィルム層を形成する場合には、アクリレートの種類によって微差はあるが、１／２波長位相差フィルムの場合には１．６〜２．３μｍの範囲に制御され、１／４波長位相差フィルムの場合には１〜１．５μｍの範囲に制御されれば適当である。

また、下部位相差フィルムはその種類（即ち、１／４波長位相差フィルムか、それとも１／２波長位相差フィルムか）に関係なく高分子溶液を容易にコーティングできる高分子基材上に形成されることが出来る。このような高分子基材としては通常、光学的に透明で厚く、安定して溶液をコーティングできる高分子であれば何れも使用でき、上記高分子の例としては、ポリメチルメタクリレート、アクリル酸／メタクリル酸共重合体、ポリビニルアルコール及び変性ポリビニルアルコール、ポリ（Ｎ−メチロールアクリルアミド）、スチレン／ビニルトルエン共重合体、クロロスルホン化ポリエチレン、ニトロセルロース、塩素化ポリオレフィン、ポリエステル、ポリイミド、酢酸ビニル／塩化ビニル共重合体、エチレン／酢酸ビニル共重合体、セルロースアセテート、ポリエチレン、ポリプロピレン及びポリカーボネートなどの化合物が挙げられる。好ましい高分子の例としては、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルアルコール及び変性ポリビニルアルコール、ポリエステル、セルロースアセテート、ポリカーボネートなどの高分子が挙げられる。

また、本発明の１／４波長位相差フィルム積層体は、上述の高分子基材から円滑に離脱が可能なため最終の用途に使用する前に上記高分子の基材を除去した後使用することが出来る。

また、本発明のアクロマチック１／４波長位相差フィルム積層体を構成する各位相差フィルムは、本発明で規定する条件を満たせば、相互同一の材質でもよく、その使用条件によって相違する材質でも良い。

上述の本発明のアクロマチック１／４波長位相差フィルムは次のような方法で製造することが出来る。

先ず、位相差フィルムを形成させるために基材上に光配向膜１５を形成させる段階が必要である。上記基材としては、ポリエステルフィルムやセルロースまたはポリビニルアルコール類のような通常の基材を使用することができ、基材の種類に制限は無い。但し、先に説明したように、偏光板の表面に上記配向膜を形成させる場合、ロールツーロール工程上で本発明の１／４波長位相差フィルム積層体を形成することが出来るため、製造工程が単純化することができてさらに好ましい。光配向膜を形成するためには、上述の好ましい配向膜の材料が溶解された高分子溶液を基材上にコーティング及び乾燥した後、所望の配向方向に偏光された紫外線（ＵＶ）を照射することにより、配向膜を配向させると同時に硬化させることが出来る。

この際、高分子溶液は上述の適切な配向膜基材用の材料を上述の種類の溶媒に溶解することによって用意できる。適切なコーティング性を確保するため上記配向膜基材用の材料は溶液中１〜１０重量％含まれることが好ましい。上記過程により用意された溶液は溶液キャスト法により薄くて均一に上記基材の表面にコーティングされることが出来る。

上記コーティング後、乾燥段階が続くが、乾燥温度は８０〜１００℃であることが好ましい。

上記乾燥後偏光ＵＶを使用して硬化させることにより光配向膜１５を形成させることが出来る。

次に、上記光配向膜上に下部位相差フィルム１４を形成させるために、液晶溶液をコーティングさせる段階が必要である。液晶溶液は上述の液晶材料をトルエン系列の溶媒に溶解させたものが使用できる。溶液の組成は、液晶材料が２０〜４０重量％含まれ、残りの６０〜８０重量％は溶媒であることが好ましい。上記液晶溶液が均一で薄い膜を形成することが重要であるため、液晶溶液は溶液キャスト法でコーティングされることが好ましい。

以後、上記コーティングされた液晶溶液は、乾燥及びＵＶ硬化段階により一定の方向に配向された位相差フィルム層１４（下部位相差フィルム層）を形成することになる。

乾燥は乾燥オーブン内で行われることが好ましいが、乾燥温度は２５〜７０℃であることが好ましく、乾燥時間は１分乃至５分程度であることが好ましい。乾燥温度は液晶の配向位置の姿勢において重要な要因となり、適正の温度区間を外れた領域ではきちんと配向されないこともある。また十分乾燥が行われないとムラなどが発生し得るため、乾燥は１分以上実施することが好ましく、５分ほど乾燥すると十分であるため上記乾燥時間は１〜５分に限定する。
ＵＶ硬化は通常の液晶硬化方法に準じて実施すれば良い。

以後、上記液晶溶液の上部に光配向膜１３を形成するため、高分子溶液をコーティングして乾燥する段階が必要である。光配向膜１３の形成段階は上述の配向膜１５の形成段階と同一である。

上記配向膜１３の上部に再び残りの位相差フィルム層（１２、上部位相差フィルム層）を形成するため、液晶溶液をコーティングした後、乾燥及びＵＶ硬化処理する段階が必要である。

本段階では先の下部位相差フィルム層１４を形成する方法と同一の方法でコーティング、乾燥及びＵＶ硬化処理すれば良い。

以後、必要によって下部位相差フィルムを形成させるために用意していた最下層の高分子基材を除去する段階が続くこともあり得る。

以下、添付の図面と下記の実施例を通して本発明をさらに詳しく説明する。但し、下記の実施例は本発明をより詳しく説明するためのものであり、本発明の権利範囲を限定するためのものではない。

アクロマチック１／４位相差フィルム積層体の製造（実施例１）
図６及び表１を参考に本発明のアクロマチック１／４位相差フィルム積層体を製造する過程を説明する。

本発明のアクロマチック１／４位相差フィルム積層体を製造するために、ポリエステル高分子基材上に上記表１に記載した光配向物質を溶液キャスト法でコーティング及び８０℃で５分間乾燥した後、偏光ＵＶを照射して上記光配向物質を光配向させた（図６（ａ））。この際、偏光ＵＶを照射するための装置としてＵＶ偏光装置を利用し、ＵＶ偏光板の偏光方向を任意で調節できるよう上記偏光装置にジグを取り付けた。従って、ＵＶ硬化時にジグを用いて偏光方向を任意で調節することにより、光配向膜の配向方向を任意で調節することができ、本実施例では基材上にコーティングされる下部配向膜の光配向方向が偏光板の吸収軸に対して７５°（誤差±３°）の角度を有するよう制御した。

以後、基材上に形成された上記光配向膜上に上記表１の組成を有する液晶溶液を１±０．２μｍの厚さを有するよう溶液キャスト法でコーティングした。コーティングされた等方性液晶層を５０℃の温度で１分間乾燥オーブン内で乾燥して一定方向に配向された１／４波長位相差フィルム層に固定させた。上記固定されたフィルム層は以後ＵＶ硬化過程により硬化され、堅固な１／４波長位相差フィルム層を形成するようにした（図６（ｂ））。

上記、１／４位相差フィルム層上に前の段階で形成したものと同一の形態の中間層光配向膜を２００±５０ｎｍの厚さを有するよう形成した。中間層光配向膜を形成するための配向膜の材料及び製造過程は先の下部位相差フィルムを形成させるための光配向膜の製造過程と同一のもので、これも溶液キャスト法で溶液をコーティングした後、乾燥及び偏光ＵＶ硬化させることによって配向膜を製造することが出来る。但し、１／４位相差フィルム層と１／２位相差フィルム層間の角度を６０°に制御するため、中間配向膜の光配向の方向は偏光板の吸収軸と１５°（誤差±３°）の角度を有するよう制御された（図６（ｃ））。

フィルム層が１／２位相差を有するようフィルム層の厚さを１．６±０．２μｍに調節したこと以外は上記中間配向膜上に１／４位相差フィルム層と同一の方式で１／２位相差フィルム層をコーティングした（図６（ｄ））。

上記のような過程で下部配向膜−１／４位相差フィルム−中間配向膜−１／２位相差フィルムの順で積層されたアクロマチック１／４位相差フィルム積層体を製造することが出来た。得られた積層体の厚さは最下部の高分子基材を除いた場合約３μｍ程度であり、その結果、既存に提供された約１００μｍの厚さを有していた異方性高分子フィルムが粘着剤により結合された形態のアクロマチック１／４波長位相差フィルム積層体の厚さの３％水準に過ぎない超薄型アクロマチック１／４波長位相差フィルム積層体を得ることが出来るということが確認できた。

積層体のアクロマチック特性評価（実施例２）
上記実施例１で製造されたアクロマチック１／４波長位相差フィルム積層体がアクロマチック特性を有する波長帯域の幅を複屈折測定装置を用いて検討した。上記複屈折測定の結果が類似な場合、アクロマチック特性も類似な結果を表す。比較のため従来アクロマチック１／４波長位相差フィルム積層体として使用されたＣＯＰフィルム材質の位相差フィルムと単層でアクロマチック特性を表したＴｅｉｊｉｎ社の位相差フィルムのアクロマチック特性も一緒に検討した。

図７にその結果を表した。図７（ａ）は２枚のＣＯＰフィルムを粘着剤を通して重ねた形態の１／４波長位相差フィルム積層体の波長別反射率を測定した結果を表し、図７（ｂ）はＴｅｉｊｉｎ社の単層位相差フィルムの波長別反射率を測定した結果を表し、図７（ｃ）は実施例１による１／４波長位相差フィルム積層体の反射率を測定した結果を表す。

図面から、実施例１の結果である図７（ｃ）と２枚のＣＯＰフィルムを積層して製造した場合である図７（ａ）において、反射が殆ど起きない波長範囲が最も広いということが明確に分かる。一方、単層フィルムで形成された位相差フィルムの結果である図７（ｂ）は、反射を防ぐことが出来る波長範囲が狭いだけでなく、長波長の範囲での反射率が他の場合に比べて非常に高いことが分かる。

従って、本発明による１／４波長位相差フィルム積層体は、従来の場合に比べてその厚さは画期的に減少した超薄型位相差フィルム積層体であるにも係わらず、アクロマチック特性を表した波長範囲が同等の水準以上であることが分かった。

上述の通り、本発明による場合、従来に比べて３％水準に過ぎない厚さを有する超薄型アクロマチック１／４位相差フィルムを製造することができ、上記本発明により提供された超薄型アクロマチック１／４位相差フィルムは薄い厚さにも係わらず優れたアクロマチック特性を有する。

半透過反射用ＬＣＤを構成する各層を概略的に説明した概略図である。 半透過反射用ＬＣＤに外部光源が反射される過程中の偏光現象を表した説明図である。 通過する光の波長によって位相差が異なって表れる位相差フィルムの分散特性（現象）を表したグラフである。ふ 通常のアクロマチック１／４波長位相差フィルム積層体の層配列方式を表した断面図である。 本発明によるアクロマチック１／４波長位相差フィルム積層体の配列方式を表した断面図である。 本発明によるアクロマチック１／４波長位相差フィルム積層体を製造する一実施例を説明するための工程図である。 従来の１／４波長位相差フィルム積層体と本発明による位相差フィルム積層体のアクロマチック特性とを比較したもので、図７（ａ）は２枚のＣＯＰフィルムを粘着剤を通して重ねた形態の１／４波長位相差フィルム積層体の波長別反射率を測定した結果を表し、図７（ｂ）はＴｅｉｊｉｎ社の単層位相差フィルムの波長別反射率を測定した結果を表し、図７（ｃ）は実施例１による１／４波長位相差フィルム積層体の反射率を測定した結果を表す。

符号の説明

１ 偏光フィルム
２、５ １／４波長位相差フィルム層
３ 液晶層
４ 反射板
７ ガラス基板
６ 下部の偏光フィルム

Claims (18)

1. 下部光配向膜と、
   前記下部光配向膜層上にコーティングされた下部位相差フィルム層と、
   前記下部位相差フィルムの上部にコーティングされた中間光配向膜と、
   前記中間光配向膜上にコーティングされた上部位相差フィルム層と
   を含むアクロマチック１／４波長位相差フィルム積層体であって、
   前記下部および中間光配向膜は、以下の化学式１で表される単量体から誘導される、５０乃至５，０００の重合度を有する重合体からなり：
   

   

   上記化学式１において、Ｐは０−４の整数、
   Ｒ _１ 、Ｒ _２ 、Ｒ _３ 及びＲ _４ のうち少なくとも一つは下記の化学式ａ、ｂ、ｃ、及びｄで構成されるグループから選択され、
   Ｒ _１ 、Ｒ _２ 、Ｒ _３ 及びＲ _４ のうち残りはそれぞれ独立して水素；ハロゲン；置換または非置換されたＣ _１ −Ｃ _２０ のアルキル、置換または非置換されたＣ _２ −Ｃ _２０ のアルケニル；置換または非置換されたＣ _５ −Ｃ _１２ の飽和または不飽和シクロアルキル；置換または非置換されたＣ _６ −Ｃ _４０ のアリール；置換または非置換されたＣ _７ −Ｃ _１５ のアラルキル；置換または非置換されたＣ _２ −Ｃ _２０ のアルキニル；及び酸素、窒素、リン、硫黄、シリコン及びボロンで構成されるグループから選択された少なくとも一つの元素を含む非炭化水素極性基で構成されるグループから選択され、
   Ｒ _１ とＲ _２ 、またはＲ _３ とＲ _４ が相互連結されＣ _１ −Ｃ _１０ のアルキリデングループを形成するか、またはＲ _１ またはＲ _２ がＲ _３ 及びＲ _４ 中のいずれか一つと連結され、置換または非置換されたＣ _４ −Ｃ _１２ のシクロアルキル、またはＣ _６ −Ｃ _２４ の芳香族環化合物を形成することができ、
   

   

   

   

   

   上記化学式ａ、ｂ、ｃ、及びｄにおいて、
   Ａ及びＡ’はそれぞれ独立して置換または非置換されたＣ _１ −Ｃ _２０ のアルキレン、カルボニル、カルボキシ；及び置換または非置換されたＣ _６ −Ｃ _４０ のアリーレンで構成されるグループから選択され；
   Ｂは酸素、硫黄または−ＮＨ−で；
   Ｘは酸素または硫黄で；
   Ｒ _９ は単結合、置換または非置換されたＣ _１ −Ｃ _２０ のアルキレン、置換または非置換されたＣ _２ −Ｃ _２０ のアルケニレン；置換または非置換されたＣ _５ −Ｃ _１２ の飽和または不飽和シクロアルキレン；置換または非置換されたＣ _６ −Ｃ _４０ のアリーレン；置換または非置換されたＣ _７ −Ｃ _１５ のアラルキレン；及び置換または非置換されたＣ _２ −Ｃ _２０ のアルキニレンで構成されるグループから選択され；
   Ｒ _１０ 、Ｒ _１１ 、Ｒ _１２ 、Ｒ _１３ 及びＲ _１４ はそれぞれ独立して置換または非置換されたＣ _１ −Ｃ _２０ のアルキル、置換または非置換されたＣ _１ −Ｃ _２０ のアルコキシ、置換または非置換されたＣ _６ −Ｃ _３０ のアリールオキシ及び置換または非置換されたＣ _６ −Ｃ _４０ のアリールで構成されるグループから選択され、
   前記下部位相差フィルム層及び上部位相差フィルム層は液晶からなることを特徴とする超薄型半透過反射用アクロマチック１／４波長位相差フィルム積層体。
2. 前記中間及び下部光配向膜は、多重環化合物を架橋剤と共に溶媒に溶解させた後コーティング、乾燥及びＵＶ硬化して形成されることを特徴とする請求項１に記載の超薄型半透過反射用アクロマチック１／４波長位相差フィルム積層体。
3. 前記中間及び下部光配向膜のＵＶ硬化に使用されるＵＶは偏光ＵＶであることを特徴とする請求項２に記載の超薄型半透過反射用アクロマチック１／４波長位相差フィルム積層体。
4. 前記上部または下部位相差フィルム層は、光重合可能なアクリレートが重合された液晶層であることを特徴とする請求項１に記載の超薄型半透過反射用アクロマチック１／４波長位相差フィルム積層体。
5. 前記上部位相差フィルム層と前記下部位相差フィルム層中の一つの層は１／４波長位相
   差フィルム層で、もう一つの層は１／２波長位相差フィルム層であることを特徴とする請
   求項１乃至４のいずれか１項に記載の超薄型半透過反射用アクロマチック１／４波長位相
   差フィルム積層体。
6. 前記１／４波長位相差フィルム層の厚さが１〜１．５μｍであることを特徴とする請求項５に記載の超薄型半透過反射用アクロマチック１／４波長位相差フィルム積層体。
7. 前記１／２波長位相差フィルム層の厚さが１．６〜２．３μｍであることを特徴とする請求項５に記載の超薄型半透過反射用アクロマチック１／４波長位相差フィルム積層体。
8. 前記１／４波長位相差フィルムと前記１／２波長位相差フィルムが互いに対して６０〜９０度交差するよう配向されていることを特徴とする請求項５に記載の超薄型半透過反射用アクロマチック１／４波長位相差フィルム積層体。
9. 基材を備える段階と、
   前記基材上に配向膜用溶液をコーティング及び乾燥した後偏光ＵＶを照射して光配向された下部配向膜を形成させる段階と、
   前記下部配向膜上に液晶溶液をコーティングする段階と、
   前記コーティングされた液晶溶液を乾燥及びＵＶ硬化して下部液晶層に製造する段階と、前記硬化された液晶層上に配向膜用溶液をコーティング及び乾燥した後偏光ＵＶを照射して光配向された中間配向膜を形成させる段階と、
   前記中間配向膜上に液晶溶液をコーティングする段階と、
   前記コーティングされた液晶溶液を乾燥及びＵＶ硬化して上部液晶層に製造する段階と
   を含み、
   前記下部および中間光配向膜は、以下の化学式１で表される単量体から誘導される、５０乃至５，０００の重合度を有する重合体からなり：
   

   

   上記化学式１において、Ｐは０−４の整数、
   Ｒ _１ 、Ｒ _２ 、Ｒ _３ 及びＲ _４ のうち少なくとも一つは下記の化学式ａ、ｂ、ｃ、及びｄで構成されるグループから選択され、
   Ｒ _１ 、Ｒ _２ 、Ｒ _３ 及びＲ _４ のうち残りはそれぞれ独立して水素；ハロゲン；置換または非置換されたＣ _１ −Ｃ _２０ のアルキル、置換または非置換されたＣ _２ −Ｃ _２０ のアルケニル；置換または非置換されたＣ _５ −Ｃ _１２ の飽和または不飽和シクロアルキル；置換または非置換されたＣ _６ −Ｃ _４０ のアリール；置換または非置換されたＣ _７ −Ｃ _１５ のアラルキル；置換または非置換されたＣ _２ −Ｃ _２０ のアルキニル；及び酸素、窒素、リン、硫黄、シリコン及びボロンで構成されるグループから選択された少なくとも一つの元素を含む非炭化水素極性基で構成されるグループから選択され、
   Ｒ _１ とＲ _２ 、またはＲ _３ とＲ _４ が相互連結されＣ _１ −Ｃ _１０ のアルキリデングループを形成するか、またはＲ _１ またはＲ _２ がＲ _３ 及びＲ _４ 中のいずれか一つと連結され、置換または非置換されたＣ _４ −Ｃ _１２ のシクロアルキル、またはＣ _６ −Ｃ _２４ の芳香族環化合物を形成することができ、
   

   

   

   

   

   上記化学式ａ、ｂ、ｃ、及びｄにおいて、
   Ａ及びＡ’はそれぞれ独立して置換または非置換されたＣ _１ −Ｃ _２０ のアルキレン、カルボニル、カルボキシ；及び置換または非置換されたＣ _６ −Ｃ _４０ のアリーレンで構成されるグループから選択され；
   Ｂは酸素、硫黄または−ＮＨ−で；
   Ｘは酸素または硫黄で；
   Ｒ _９ は単結合、置換または非置換されたＣ _１ −Ｃ _２０ のアルキレン、置換または非置換されたＣ _２ −Ｃ _２０ のアルケニレン；置換または非置換されたＣ _５ −Ｃ _１２ の飽和または不飽和シクロアルキレン；置換または非置換されたＣ _６ −Ｃ _４０ のアリーレン；置換または非置換されたＣ _７ −Ｃ _１５ のアラルキレン；及び置換または非置換されたＣ _２ −Ｃ _２０ のアルキニレンで構成されるグループから選択され；
   Ｒ _１０ 、Ｒ _１１ 、Ｒ _１２ 、Ｒ _１３ 及びＲ _１４ はそれぞれ独立して置換または非置換されたＣ _１ −Ｃ _２０ のアルキル、置換または非置換されたＣ _１ −Ｃ _２０ のアルコキシ、置換または非置換されたＣ _６ −Ｃ _３０ のアリールオキシ及び置換または非置換されたＣ _６ −Ｃ _４０ のアリールで構成されるグループから選択されることを特徴とする、
   超薄型半透過反射用アクロマチック１／４波長位相差フィルム積層体の製造方法。
10. 前記中間及び下部光配向膜用溶液は、多重環化合物を架橋剤と共に溶媒に溶解させたものであることを特徴とする請求項９に記載の超薄型半透過反射用アクロマチック１／４波長位相差フィルム積層体の製造方法。
11. 前記上部または下部液晶層でコーティングされるコーティング溶液は、光重合可能なアクリレートであることを特徴とする請求項９に記載の超薄型半透過反射用アクロマチック１／４波長位相差フィルム積層体の製造方法。
12. 前記上部液晶層または前記下部液晶層中の一つは１／４波長位相差フィルム層で、残りの一つは１／２波長位相差フィルム層で製造されることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の超薄型半透過反射用アクロマチック１／４波長位相差フィルム積層体の製造方法。
13. 前記１／４波長位相差フィルム層の厚さが１〜１．５μｍになるよう液晶溶液をコーティングすることを特徴とする請求項１２に記載の超薄型半透過反射用アクロマチック１／４波長位相差フィルム積層体の製造方法。
14. 前記１／２波長位相差フィルム層の厚さが１．６〜２．３μｍになるよう液晶溶液をコーティングすることを特徴とする請求項１２に記載の超薄型半透過反射用アクロマチック１／４波長位相差フィルム積層体の製造方法。
15. 前記下部配向膜と前記中間配向膜の配向方向を互いに対して６０〜９０度交差するよう形成させることを特徴とする請求項９に記載の超薄型半透過反射用アクロマチック１／４波長位相差フィルム積層体の製造方法。
16. 前記中間及び下部光配向膜を乾燥する段階は、乾燥後前記乾燥された配向膜をＵＶ硬化させる過程をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の超薄型半透過反射用アクロマチック１／４波長位相差フィルム積層体の製造方法。
17. 前記液晶溶液を溶液キャスト法でコーティングすることを特徴とする請求項９に記載の超薄型半透過反射用アクロマチック１／４波長位相差フィルム積層体の製造方法。
18. 前記配向膜を溶液キャスト法でコーティングすることを特徴とする請求項９に記載の超薄型半透過反射用アクロマチック１／４波長位相差フィルム積層体の製造方法。

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