(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光反応性基を有し、かつ液晶性を示すポリイミドを含む材料からなる位相差膜であって、
前記位相差膜が、光反応性基を有し、かつ液晶性を示すポリイミドの前駆体の溶液の塗膜を形成し、形成された塗膜に特定の光を照射して光反応性基による反応によって液晶性ポリイミドの前駆体を配向させ、その後、光配向させた塗膜を焼成することによって得られるものである、位相差膜。
【請求項２】
光反応性基を有し、かつ液晶性を示すポリイミドを含む材料からなる位相差膜であって、光軸の向き及びレタデーションの大きさの一方又は両方が異なる少なくとも２つ以上の領域よりなるパターンが形成された、位相差膜。
【請求項３】
異なる偏光状態の光が照射されることで得られる請求項１または２に記載の位相差膜。
【請求項４】
任意の偏光状態の光が、異なる照度又は照射エネルギー強度で照射されることで得られる請求項１〜３のいずれか一項に記載の位相差膜。
【請求項５】
異なる膜厚が形成されたことで得られる請求項１〜４のいずれか一項に記載の位相差膜。
【請求項６】
（１）異なる偏光状態の光が照射されること、（２）任意の偏光状態を有する光が異なる照度又は照射エネルギー強度で照射されること、（３）異なる膜厚が形成されること、の少なくとも２つの手法を組み合わせることにより得られる請求項１または２に記載の位相差膜。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の位相差膜を有する光学素子。
【請求項８】
光軸の向き及びレタデーションの大きさの一方又は両方が異なる少なくとも２つ以上の
領域よりなるパターンが形成されたパターン化位相差膜と、光軸の向き及びレタデーションの大きさが一様な非パターン化位相差膜とを有し、パターン化位相差膜が請求項１〜６のいずれか一項に記載の位相差膜である、請求項７に記載の光学素子。
【請求項９】
非パターン化位相差膜の少なくとも１層が、重合性官能基を有する液晶化合物の架橋又は重合により液晶化合物の配向状態が固定化された膜である請求項８に記載の光学素子。
【請求項１０】
架橋又は重合により液晶化合物の配向状態が固定化された非パターン化位相差膜が、直接、前記パターン化位相差膜上に形成されている請求項９に記載の光学素子。
【請求項１１】
前記パターン化位相差膜が、その表面がラビングされ、又はその表面に紫外線が照射されたパターン化位相差膜であり、その上に、架橋又は重合により液晶化合物の配向状態が固定化された非パターン化位相差膜が形成されている請求項１０に記載の光学素子。
【請求項１２】
前記液晶化合物の配向状態が水平配向である請求項９〜１１のいずれか一項に記載の光学素子。
【請求項１３】
前記液晶化合物の配向状態がスプレイ配向又はハイブリッド配向である請求項９〜１１のいずれか一項に記載の光学素子。
【請求項１４】
前記液晶化合物の配向状態が垂直配向である請求項９〜１１のいずれか一項に記載の光学素子。
【請求項１５】
前記液晶化合物の配向状態が螺旋状にねじれた配向である請求項９〜１１のいずれか一項に記載の光学素子。
【請求項１６】
偽造防止素子である請求項７〜１５のいずれか一項に記載の光学素子。
【請求項１７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の位相差膜を有する表示装置。
【請求項１８】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の位相差膜を有する液晶表示装置。
【請求項１９】
特定の波長域の光を選択的に透過させるカラーフィルタをさらに有し、
前記カラーフィルタが、画素ごとに二以上の特定の波長域の光を選択的に、かつ独立して透過させるカラーフィルタ層と、カラーフィルタ層に対応して設けられる位相差膜とを有し、
前記位相差膜が請求項１〜６のいずれか一項に記載の位相差膜である請求項１８に記載の液晶表示装置。
【請求項２０】
前記位相差膜が、特定の波長域の光を透過させるカラーフィルタ層の各領域に対応して、光軸の向き及びレタデーションの大きさの一方又は両方が異なる２つ以上の領域よりなるパターンが形成された位相差膜である請求項１９に記載の液晶表示装置。
【請求項２１】
画素ごとに反射板が設けられた領域と反射板が設けられていない領域とを有する半透過型液晶表示装置において、前記位相差膜が、反射板が設けられた領域と設けられていない領域に対応して、光軸の向き及びレタデーションの大きさの一方又は両方が異なる二以上の領域よりなるパターンが形成された位相差膜である請求項１９に記載の液晶表示装置。
【請求項２２】
前記位相差膜が、特定の波長域の光を透過させるカラーフィルタ層の各領域にさらに対応して、光軸の向き及びレタデーションの大きさの一方又は両方が異なる２つ以上の領域
よりなるパターンが形成された位相差膜である請求項２１に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光反応性基を有する液晶性ポリイミドを用いて製造した、光軸やレタデーションの光学特性が異なる複数の領域をパターン化した位相差膜、及びその位相差膜を有する光学素子、液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
位相差フィルムは、そのレタデーションの大きさや光軸の軸角度等の光学特性により、それを通過する前の偏光状態を別の異なる偏光状態に変換する機能を有していることから、液晶表示装置をはじめ、ピックアップ光学系、偽造防止等の光学素子に活用されている。【０００３】
さらに、位相差フィルムにおいて、レタデーションの大きさや光軸の軸角度等の光学特性を所定の領域毎に変えて、パターン化すること（以下、「パターン化した位相差膜」とも称す。）が、先の光学素子においては性能向上に、さらに、ユニークな光学素子の創出にも繋がるものと考えられている。【０００４】
現在、位相差フィルムの多くは、ポリカーボネート樹脂、環状オレフィン系樹脂をはじめとする熱可塑性樹脂を延伸することにより得られているが、この手法ではパターン化した位相差膜を得ることは難しい。【０００５】
光軸の軸角度を変えることでパターン化した位相差膜を得るための手法としては、その配向を固定化するために重合性官能基が付与された液晶化合物を含有する組成物（以下、「重合性液晶材料」とも称す。）と、偏光紫外線等の光が照射されることで特定の方向に液晶分子を配向させるための配向規制力が付与される膜（以下、「光配向膜」とも称す。）の活用が挙げられる（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１によれば、所定の領域に特定の向きの偏光紫外線を照射された光配向膜の上に、重合性液晶材料を塗布しその配向を整え、該材料を硬化させることで、光軸が異なる領域がパターン化した位相差膜が得られる。しかし、この手法では、光軸とは別の光学特性であるレタデーションに関するパターン化については、別の技術が必要となる。【０００６】
また、レタデーションを変えることでパターン化した位相差膜を得るための手法としては、光異性化可能な化合物を含む重合性液晶材料を用いる方法が知られている（例えば、特許文献２参照。）。この方法は、例えば、重合性液晶材料に含まれる光異性化可能な化合物は、光照射によりトランス体からシス体に光異性化し、光の照射量の増加に伴いシス体／トランス体の割合が増加するものであり、このような光異性化可能な化合物を含む重合性液晶材料では、光の照射量が増加するほど、すなわち光異性化可能な化合物のシス体／トランス体の割合が増加するほど複屈折が減少する。従って、所定の領域毎に光照射を変えることで、レタデーションの大きさの異なる領域がパターン化された位相差膜が得られる。しかし、この技術においてもレタデーションとは別の光学特性である光軸のパターン化については、別の技術が必要となる。【０００７】
以上、パターン化した位相差膜の製造においては、重合性液晶材料の利用が有用であるが、液晶分子を一様に配向させるために、ラビング処理や偏光紫外線の照射が施されることで配向規制力が付与された配向膜を基板に設けなければならず、そのための材料、製造工程が別途必要となる。また、光軸とレタデーションの両方がパターン化した位相差膜の製造は、特許文献１及び２の技術を組み合わせることで可能であるが、さらに製造工程が複雑化することは明らかであり、量産においてはさらに製造負荷の少ない手法が求められている。【０００８】
先に、液晶表示装置で位相差フィルムが活用されていることを記したが、その具体的な例と解決されるべき問題点を次に挙げる。所謂１／４λ板は、反射型液晶表示装置あるいは半透過液晶表示装置で使用される。１／４λ板とは、特定の波長λに対してレタデーションがその波長λの１／４の大きさを有する位相差フィルムである。ただし、可視光域の全て波長に対してそのような特性を有する位相差膜を得ることは容易ではない。そこで、代表的な波長λmでレタデーションがその波長λmの１／４大きさに調整された位相差膜が使用されるが、λm以外の波長ではレタデーションが理想的な大きさと異なることから、それを搭載した液晶表示装置においては、コントラスト比等の表示装置の性能に関る特性において十分に満足な値が得られない。【０００９】
この問題点を解決する手法としては、分光透過率特性の異なる複数のカラーフィルタ層のパターンが形成されたカラーフィルタが搭載された液晶表示装置においては、各々のカラーフィルタ層に対応する波長帯域の代表的な波長λ1、λ2、・・・、λmに対してレタデーションがλ1／４、λ2／４、・・・λm／４の大きさに調整された位相差膜を、カラーフィルタにおける分光透過率特性の異なるカラーフィルタ層に対応してパターン化させることが有効である。さらにこのパターン化した位相差膜は、視差の影響を考慮すればカラーフィルタ層に形成され、液晶パネルの内側に配置されることが望ましい。【００１０】
さらに、パターン化した位相差膜をカラーフィルタ層の上に形成する場合は、液晶パネルを製造する際に、パターン化した位相差膜上にオーバーコート、電極、駆動液晶用の配向膜が形成されるので、パターン化した位相差膜は、これらの製膜プロセスの処理温度と熱履歴に対して位相差膜の特性が許容範囲を超えて変化しない耐熱性も求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特表２００１−５２５０８０号公報
【特許文献２】特表２００６−５２６１６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、光軸、レタデーションのいずれか一方あるいは両方の光学特性が異なる領域がパターン化した位相差膜をより少ない負荷で製造できる技術を提供する。本発明は、さらにこのパターン化した位相差膜を用いた光学素子、液晶表示素子を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者らは、加熱、イミド化することによりサーモトロピックな液晶性を発現し、なおかつ光配向性を有するポリアミック酸の特定な構造と、その塗膜において該ポリアミック酸を光配向させ、加熱、イミド化することによって得られる薄膜が、該イミド化によって発現される液晶性により得られる大きな光学異方性により、位相差膜としても活用できることとを見出し、さらには前記塗膜において、光配向させる光の偏光状態や照射エネルギー強度を制御しながら光を照射することによって、前記薄膜における位相差膜としての光軸の軸角度やレタデーションの大きさといった光学特性を制御できることを見出し、本発明を完成させた。【００１４】
すなわち本発明は、光反応性基を有し、かつ液晶性を示すポリイミドを含む材料からなる位相差膜を提供する。【００１５】
また本発明は、光軸の向き及びレタデーションの一方又は両方が異なる少なくとも２つ以上の領域よりなるパターンが形成された前記の位相差膜を提供する。【００１６】
また本発明は、異なる偏光状態の光が照射されることで得られる前記の位相差膜を提供する。【００１７】
また本発明は、任意の偏光状態の光が、異なる照度又は照射エネルギー強度で照射されることで得られる前記の位相差膜を提供する。【００１８】
また本発明は、異なる膜厚が形成されたことで得られる前記の位相差膜を提供する。【００１９】
また本発明は、（１）異なる偏光状態の光が照射されること、（２）任意の偏光状態を有する光が異なる照度又は照射エネルギー強度で照射されること、（３）異なる膜厚が形成されること、の少なくとも２つの手法を組み合わせることにより得られる前記の位相差膜を提供する。【００２０】
また本発明は、前記液晶性ポリイミド膜が、光反応性基を有し、イミド化することにより液晶性を発現するポリアミック酸の光照射と焼成により光学異方性を発現させたポリイミド膜である前記の位相差膜を提供する。【００２１】
また本発明は、前記の本発明の位相差膜を有する光学素子を提供する。【００２２】
また本発明は、光軸の向き及びレタデーションの大きさの一方又は両方が異なる少なくとも２つ以上の領域よりなるパターンが形成されたパターン化位相差膜と、光軸の向き及びレタデーションの大きさが一様な非パターン化位相差膜とを有し、パターン化位相差膜が前記の本発明の位相差膜である、前記の光学素子を提供する。【００２３】
また本発明は、非パターン化位相差膜の少なくとも１層が、重合性官能基を有する液晶化合物の架橋又は重合により液晶化合物の配向状態が固定化された膜である前記の光学素子を提供する。【００２４】
また本発明は、架橋又は重合により液晶化合物の配向状態が固定化された非パターン化位相差膜が、直接、前記パターン化位相差膜上に形成されている前記の光学素子を提供する。【００２５】
また本発明は、前記パターン化位相差膜が、その表面がラビングされ、又はその表面に紫外線が照射されたパターン化位相差膜であり、その上に、架橋又は重合により液晶化合物の配向状態が固定化された非パターン化位相差膜が形成されている前記の光学素子を提供する。【００２６】
また本発明は、前記液晶化合物の配向状態が水平配向である前記の光学素子を提供する。【００２７】
また本発明は、前記液晶化合物の配向状態がスプレイ配向又はハイブリッド配向である前記の光学素子を提供する。【００２８】
また本発明は、前記液晶化合物の配向状態が垂直配向である前記の光学素子を提供する。【００２９】
また本発明は、前記液晶化合物の配向状態が螺旋状にねじれた配向である前記の光学素子を提供する。【００３０】
また本発明は、偽造防止素子である前記の光学素子を提供する。【００３１】
また本発明は、前記の本発明の位相差膜を有する表示装置を提供する。【００３２】
また本発明は、前記の本発明の位相差膜を有する液晶表示装置を提供する。【００３３】
また本発明は、特定の波長域の光を選択的に透過させるカラーフィルタをさらに有し、前記カラーフィルタが、画素ごとに二以上の特定の波長域の光を選択的に、かつ独立して透過させるカラーフィルタ層と、カラーフィルタ層に対応して設けられる位相差膜とを有し、前記位相差膜が前記の本発明の位相差膜である、前記の液晶表示装置を提供する。【００３４】
また本発明は、前記位相差膜が、特定の波長域の光を選択的に透過させるカラーフィルタ層の各領域に対応して、光軸の向き及びレタデーションの大きさの一方又は両方が異なる２つ以上の領域よりなるパターンが形成された位相差膜である前記の液晶表示装置を提供する。【００３５】
また本発明は、画素ごとに反射板が設けられた領域と反射板が設けられていない領域とを有する半透過型液晶表示装置において、前記位相差膜が、反射板が設けられた領域と設けられていない領域に対応して、光軸の向き及びレタデーションの大きさの一方又は両方が異なる二以上の領域よりなるパターンが形成された位相差膜である前記の液晶表示装置を提供する。【００３６】
また本発明は、前記カラーフィルタが、特定の波長域の光を選択的に透過させるカラーフィルタ層の２つ以上の領域よりなるパターンが形成されたカラーフィルタであり、前記位相差膜が、分光透過率特性が異なるカラーフィルタ層の各領域にさらに対応して、光軸の向き及びレタデーションの大きさの一方又は両方が異なる２つ以上の領域よりなるパターンが形成された位相差膜である前記の液晶表示装置を提供する。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、光学特性、すなわち光軸の向き（軸角度）及びレタデーションの大きさを、加熱、イミド化する前のポリアミック酸の膜に照射する光の偏光状態や照射エネルギー強度等によって調整することができ、またポリイミド特有の高い耐熱性を有する位相差膜が得られる。したがって、本発明は、光軸の軸角度及びレタデーションの大きさのいずれか一方又は両方が異なる領域がパターン化した位相差膜をより少ない部材点数と工程で製造できる技術を提供することができる。さらに本発明は、このパターン化した位相差膜を用いた光学素子、液晶表示素子も、より少ない部材点数と工程によって提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】三方向の屈折率ｎｘ、ｎｙ、ｎｚにおける軸方向を示す図である。
【図２】光軸及び吸収軸の軸角度を示す図である。
【図３】入射面、方位角度、及び極角を示す図である。
【図４】本発明における偽造防止素子の一例を示す図である。
【図５】特殊フィルタを介さずに図４の偽造防止素子を観察した様子を示す図である。
【図６】特殊フィルタの一例を示す図である。
【図７】特殊フィルタを介して図４の偽装防止素子を観察した様子を示す図である。
【図８】図４の偽造防止素子の一変形例を示す図である。
【図９】本発明における偽造防止素子の他の例を示す図である。
【図１０】特殊フィルタを介さずに図９の偽造防止素子を観察した様子を示す図である。
【図１１】特殊フィルタを介して図９の偽装防止素子を観察した様子の一例を示す図である。
【図１２】特殊フィルタを介して図９の偽装防止素子を観察した様子の他の例を示す図である。
【図１３】支持体を用いる一製造過程における図９の偽造防止素子を示す図である。
【図１４】本発明における立体画像表示装置の一例を示す図である。
【図１５】本発明における反射型液晶表示装置の一例を示す図である。
【図１６】本発明における反射型液晶表示装置の他の例を示す図である。
【図１７】本発明における透過型液晶表示装置の一例を示す図である。
【図１８】本発明における透過型液晶表示装置の他の例を示す図である。
【図１９】本発明における半反射型液晶表示装置の一例を示す図である。
【図２０】実施例１の位相差膜における照射エネルギー強度と複屈折との関係を示す図である。
【図２１】実施例５の比較例１と発明例２の分光透過率特性を示す図である。
【図２２】実施例６の比較例３と発明例６の分光透過率特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
本発明の位相差膜は、光反応性基を有し、かつ液晶性を示すポリイミド（以下、「液晶性ポリイミド」とも言う）を含む材料からなる。
【００４０】
＜光反応性基を含有する液晶性ポリイミドについて＞
液晶性ポリイミドとは、液晶性ポリイミドの主鎖あるいは側鎖に光反応性基を有し、かつサーモトロピック液晶性あるいはライオトロピック液晶性等の液晶性を示すポリイミドの総称である。以下に液晶性ポリイミドの具体的な構造を例示するが、以下の具体例は本発明の範囲を限定するものではない。
【００４１】
前記液晶性ポリイミドの平均分子量は、特に限定されないが、塗膜の焼成での液晶性ポリイミドの蒸発を防止し、また前記材料における好ましい物性の発現の観点から、重量平均分子量で５×１０3以上であることが好ましく、１×１０4以上であることがより好ましい。また前記重量平均分子量は、１×１０6以下であることが、粘性等の前記材料の取り扱いを容易にする観点から好ましい。
【００４２】
前記液晶性ポリイミドの重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）法により測定される。例えば、液晶性ポリイミド又はその前駆体であるポリアミック酸をジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）で、液晶性ポリイミド又はその前駆体の濃度が約１重量％になるように希釈し、例えばクロマトパックＣ−Ｒ７Ａ（島津製作所製）を用いて、ＤＭＦを展開溶媒としてゲル浸透クロマトグラフ分析（ＧＰＣ）法により測定し、ポリスチレン換算することにより求められる。さらに、ＧＰＣ測定の精度を高める観点から、リン酸、塩酸、硝酸、硫酸等の無機酸やリチウムブロミド、リチウムクロリド等の無機塩をＤＭＦ溶媒に溶解させた展開溶媒を調製して用いてもよい。
【００４３】
光反応性基は、特定の光の照射によって、液晶性ポリイミド中のメソゲン基等の特定の分子構造を一方向に向けて配向させる基である。光反応性基は一つでも二以上でもよい。例えばアゾベンゼンは３００〜４００ｎｍの波長域の直線偏光が照射されることによって、前記の偏光方向に直交する方向に、アゾベンゼンの分子構造の長軸を有するトランス体に変化する光異性化反応が知られている。光反応性基には、このような、特定の光の照射によって、光異性化反応や光架橋反応により特定の構造に変化する基を用いることができる。光異性化反応する光反応性基としては、例えば窒素原子間の二重結合を含む基であるアゾ基、炭素原子間の二重結合を含む基であるビニレン基、及び炭素原子間の三重結合を含む基であるエチニル基が挙げられる。光架橋反応する光反応性基としては、例えば桂皮酸構造を有する基、クマリン酸構造を有する基、及びカルコン酸を有する基が挙げられる。光反応性基は、光異性化反応する光反応性基が好ましい。
【００４４】
液晶性ポリイミド中における光反応性基の含有量は、本発明の位相差膜に所望の光学異方性を発現させる観点、例えば照射される光に応じてメソゲン基を所定の方向に配向させる観点から、液晶性ポリイミド中のイミド基に対して１０〜５０ｍｏｌ％含まれることが好ましい。
【００４５】
液晶性ポリイミドは、前記光反応性基と、剛直な分子構造であるメソゲン基と、柔軟な分子構造であるスペーサ基とによって構成される。光反応性基、メソゲン基、及びスペーサ基を含む主鎖を構成することによって主鎖型液晶性ポリイミドを構成することができ、光反応性基、メソゲン基、及びスペーサ基を含む側鎖を構成することによって側鎖型液晶性ポリイミドを構成することができる。メソゲン基及びスペーサ基には公知の構造を採用することができる。メソゲン基としては、例えば芳香族イミド環、アゾベンゼン、ビフェニル、フェニルベンゾアート、アゾキシベンゼン、スチルベン、テルフェニル等を含む基が挙げられる。スペーサ基としては、例えば炭素数１〜２０程度の直鎖のアルキル基が挙げられる。
【００４６】
本発明の位相差膜は、液晶性ポリイミド又はその前駆体の溶液の塗膜を形成し、形成された塗膜に特定の光を照射して光反応性基による反応によって液晶性ポリイミド又はその前駆体を配向させ、光配向させた塗膜を焼成することによって得ることができる。液晶性ポリイミド又はその前駆体は、前記塗膜において特定の光の照射によって光配向する化合物であればよい。また液晶性ポリイミドは、光配向後から位相差膜形成時の間に少なくとも液晶性を示すポリイミドであり、溶液や塗膜において液晶性を示すポリイミドであってもよいし、焼成中すなわちある温度以上に加熱した膜において液晶性を示すポリイミドであってもよい。前記液晶性ポリイミドとしては、例えば光反応性基とメソゲン構造とを有し、後述する溶剤に１重量％以上の濃度で溶解するポリイミドが挙げられる。前記液晶性ポリイミドの前駆体としては、例えば光反応性基とメソゲン構造とを有するポリアミック酸が挙げられる。
【００４７】
なお、前記液晶性ポリイミドの濃度は、本発明の位相差膜の用途に応じて決めることができる。例えば本発明の位相差膜では、１０ｎｍ程度という小さなレタデーションを要する用途等が生じる場合がある。この場合、材料の複屈折より、位相差膜の膜厚は３０ｎｍ程度で十分であると思われ、この程度の膜厚の塗膜を形成することに基づけば、前記のように、液晶性ポリイミドの濃度の下限値を１重量％に決めることができる。
【００４８】
本発明では、前記塗膜に特定の光を照射することによって、位相差膜における光軸の軸角度やレタデーションの大きさを調整することができる。
【００４９】
例えば本発明では、直線偏光を前記塗膜に垂直に照射することによって、照射光の偏光方向に平行な光軸の位相差膜を得ることができる。また本発明では、楕円偏光を前記塗膜に垂直に照射することによって、楕円偏光の長軸方向に平行な光軸の位相差膜を得ることができる。さらに本発明では、無偏光を前記塗膜に垂直に照射することによって、光軸の向きが特定されない位相差膜（ポリイミド膜）を得ることができる。
【００５０】
また例えば、本発明では、前記塗膜への光の照射エネルギー強度に比例して、位相差膜の複屈折Δｎの大きさを調整することができ、位相差膜のレタデーションＲｅの大きさを調整することができる。すなわち、前記塗膜への光の照射エネルギー強度を大きくすることによって前記ΔｎやＲｅを大きくすることができ、前記塗膜への光の照射エネルギー強度を小さくすることによって前記ΔｎやＲｅを小さくすることができる。
【００５１】
また例えば、本発明では、位相差膜の膜厚に比例して前記Ｒｅの大きさを調整することができる。すなわち、位相差膜の膜厚を大きくすることによって前記Ｒｅを大きくすることができ、位相差膜の膜厚を小さくすることによって前記Ｒｅを小さくすることができる。位相差膜の膜厚は、例えば前記液晶性ポリイミドの溶液又はその前駆体の溶液の粘度や濃度、あるいは塗布回数によって調整することができ、これらの少なくともいずれかを増やすことによって大きくすることができる。さらに本発明では、二種以上の前記液晶性ポリイミドを併用することによって前記ＲｅやΔｎを調整することができる。
【００５２】
光配向のために前記塗膜に照射する光は、前述した光反応性基に液晶性ポリイミドの向きを変える反応を生じさせる光であればよい。このような光としては、例えば波長が３００〜４００ｎｍの光（紫外線）が挙げられる。照射光の照射エネルギー強度は、例えば前記ポリアミック酸に適度な配向を与える観点から、１０Ｊ／ｃｍ2未満であることが好ましい。
【００５３】
本発明の位相差膜は、光の照射によって光学特性を調整することができることから、フォトマスク等のマスキング技術と共に、照射される光の偏光状態や照射エネルギー強度を制御することによって、同一膜内において、光学特性が異なる複数の領域を容易かつ精密に形成することができる。
【００５４】
また、本発明の位相差膜は、位相差膜上に液晶層を形成したときに、液晶化合物を液晶性ポリイミドの光軸の向きに沿って配向させることができる。さらに、本発明の位相差膜は、その表面をラビング処理した後に位相差膜上に液晶層を形成したときには、液晶性ポリイミドの光軸の向きに関わらず、ラビング方向に沿って液晶化合物を配向させることができる。
【００５５】
また、本発明の位相差膜は、その表面に紫外線を照射した後に位相差膜上に液晶層を形成したときには、特開２００９−６９４９３号公報に記載されているように、液晶層における液晶化合物のプレチルト角を付与する特定の構造（側鎖構造）を有するジアミンを有するポリアミック酸を液晶性ポリイミドの前駆体の溶液に混合することによって、液晶化合物のプレチルト角を調整することができる。さらに、本発明の位相差膜では、前記溶液の塗膜に、特定の偏光紫外線（例えば波長３００ｎｍ以下の短波長の偏光紫外線）を照射することにより、前記プレチルト角を低下させることができる。
【００５６】
さらに、本発明の位相差膜は、その光学特性を、前述した種々の手法によって、位相差膜の用途に応じた適当な特性に調整することによって、公知の位相差膜と同じように、液晶性ポリイミドが一軸性を有し、フィルム面内に光軸を有するＡプレート、１／４λ板、１／２λ板、光学補償膜、及び偏光旋光子等の種々の用途で用いることができる。
【００５７】
加えて本発明の位相差膜は、ポリイミド膜であることから耐熱性が高く、２００℃を超える熱的な負荷が与えられた後も、変化の少ない安定した光学特性を有する。したがって、この位相差膜上にさらなる別の一又は二以上の膜等の層が形成される光学素子において、それらの層を形成するために行われる焼成の工程が繰り返し行われる光学素子の製造環境にも耐えることができ、液晶表示素子等の光学素子に幅広く適用することができる。
【００５８】
また、本発明では、配向膜と液晶性材料による従来の位相差膜の製造方法に比べて、より少ない部材点数と工程数の製造方法によって、光学特性、すなわち光軸の向きやレタデーションの大きさ、が異なる領域を、位相差膜の同一の面内に複数形成することができる。
【００５９】
（光反応性基を有する液晶性ポリイミドの前駆体である光反応性基を有するポリアミック酸の好ましい例）
次に本発明の光反応性基を有する液晶性ポリイミドの具体例を示す。好ましい例としては、光反応性基を主鎖に有するポリアミック酸及びこれの脱水反応によって得られるポリイミドから選択される少なくとも１つのポリマーを含有する組成物であって、１００℃から３００℃の間に液晶温度範囲を有することを特徴とするものである。このような特徴が得られるポリアミック酸を構成するジアミンと酸無水物の化合物を表１に、その組み合わせの例を表２に示す。
【００６０】
【表１】
0005565411.tif 000002
【００６１】
【表２】
0005565411.tif 000003
【００６２】
【化１】
0005565411.tif 000004
【００６３】
【化２】
0005565411.tif 000005
【００６４】
【化３】
0005565411.tif 000006
【００６５】
【化４】
0005565411.tif 000007
【００６６】
前記式（ＶＩＩ−１）中、Ｒ1は炭素数６〜２０のアルキレンを表す。好ましい炭素数は６〜１２である。また前記式（ＶＩＩ−２）及び（ＶＩＩ−３）中、Ｒ2は、一又は隣接しない二の−ＣＨ2−が−Ｏ−、−ＮＨ−、−Ｎ（ＣＨ3）−、−Ｓｉ（ＣＨ3）2ＯＳｉ（ＣＨ3）2−又は−ＣＯＯ−で置き換えられてもよい炭素数６〜２０のアルキレンを表す。
【００６７】
【化５】
0005565411.tif 000008
【００６８】
【化６】
0005565411.tif 000009
【００６９】
前記式（ＶＩＩ−４）及び（ＶＩＩ−５）中、Ｒ3は、一又は隣接しない二の−ＣＨ2−が−Ｏ−、−ＮＨ−、−Ｎ（ＣＨ3）−、−Ｓｉ（ＣＨ3）2ＯＳｉ（ＣＨ3）2−又は−ＣＯＯ−で置き換えられてもよい炭素数６〜２０のアルキレンを表す。
【００７０】
本発明の光反応性基を有する液晶性ポリイミドとしては、例えば、上記の４つの好ましいポリアミック酸から選択されるポリアミック酸を脱水反応によって得られるポリイミドを含有する材料が挙げられる。選択されるポリアミック酸は２つ以上であってもよい。
【００７１】
また、本発明では、ここまでの説明で挙げたジアミン以外のジアミン、あるいはここまでの説明で挙げた酸無水物以外の酸無水物を併用することができる。併用できるジアミンとしては、例えば特開２００９−６９４９３号公報の段落００７７から００９８までに記載されているジアミンが挙げられる。また併用できる酸無水物としては、例えば同じく特開２００９−６９４９３号公報の段落０１０３から０１２５までに記載されている酸無水物が挙げられる。
【００７２】
さらに、併用できる酸無水物としては、例えば化合物及び式（ＩＸ−１）〜（ＩＸ−４）が挙げられる。このような酸無水物による構造を含んだポリアミック酸は、それをイミド化したポリイミドにおいても溶剤に対する可溶性を向上させる観点から好ましい。
【００７３】
【化７】
0005565411.tif 000010
【００７４】
前記式（ＩＸ−２）中、Ｒ7は、水素あるいはメチル基を表す。
【００７５】
例えば前記ポリアミック酸は、位相差膜又は位相差膜と配向膜との二つの機能を併せて活用する上で、所期の特性の観点から、種々の組成を取り得る。例えば前記ポリアミック酸は、前記ジアミンが光反応性基を有するジアミンと光反応性基を有さないジアミンとからなる共重合体であってもよいし、前記酸無水物が光反応性基を有する酸無水物と光反応性基を有さない酸無水物とからなる共重合体であってもよい。さらに、前記ポリアミック酸には、二種以上の光反応性基を有するポリアミック酸の混合物や、光反応性基を有するポリアミック酸と光反応性基を有さないポリアミック酸との混合物を用いることができる。
【００７６】
前記ポリアミック酸における光反応性基の含有量は、照射される偏光に応じた所定の方向にメソゲン基を配向させる観点から、前記ポリアミック酸が１００％イミド化すると仮定した場合、そのイミド基に対して１０〜５０ｍｏｌ％であることがより好ましい。
【００７７】
（好ましいポリアミック酸とは異なる材料の添加について）
本発明では、液晶性ポリイミド又はその前駆体を含有する、前記塗膜を形成するための材料に、液晶性ポリイミドの液晶性が得られる範囲で、液晶性ポリイミド又はその前駆体以外の材料（以下、「添加剤」とも言う）をさらに含有させることができる。添加剤は一種でも二種以上でもよい。例えば、前記液晶性ポリイミド又はその前駆体が上記に挙げた４つのポリアミック酸である場合では、液晶性ポリイミドにおいて１００℃から３００℃の間に液晶温度範囲を有する特徴が得られる範囲で、前記ポリアミック酸１００重量部に対して添加剤を、前記材料に総量で５０重量部未満まで含有させることができる。
【００７８】
（光反応性基を有しないポリアミック酸）
本発明では、前記添加剤として、前記材料に、光反応性基を全く含まないポリアミック酸を含有させてもよい。このようなポリアミック酸としては、例えば直鎖状のポリアミック酸や、側鎖構造を有するポリアミック酸が挙げられる。これらのポリアミック酸は、例えば、得られる位相差膜を駆動液晶媒体又は液晶性材料の配向膜としても活用する上で、膜の電気特性や配向特性を改善し、又は液晶の配向特性を向上あるいは変化させる観点から添加することができる。
【００７９】
（非ポリイミド系液晶高分子）
また本発明では、前記添加剤として、前記材料に、液晶性を向上させる観点から、非ポリイミド系液晶高分子を含有させてもよい。液晶高分子の例としては、Ｈａｎｄｂｏｏｋ  ｏｆ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｓ  Ｖｏｌ．３  （出版：ＷＩＬＥＹ−ＶＣＨ  １９９８年出版）に記載されているような、主鎖型サーモトロピック液晶高分子、側鎖型サーモトロピック液晶高分子等が挙げられる。
【００８０】
（重合性液晶化合物）
また本発明では、前記添加剤として、前記材料に、液晶性を向上させる等の観点から、重合性官能基を有する液晶性化合物を含有させてもよい。このような重合性液晶化合物の具体例を以下に例示する。
【００８１】
【化８】
0005565411.tif 000011
【００８２】
前記式中、Ｐは重合性官能基を表す。また前記式中、Ｒ4は、独立して、−Ｆ、−Ｃｌ、−ＣＮ、−ＮＯ2、−ＯＨ、−ＯＣＨ3、−ＯＣＮ、−ＳＣＮ、−ＯＣＦ3、炭素数１〜１２のハロゲン化されてもよいアルキル、アルキルの炭素数が１〜１２のアルキルカルボニル、アルコキシの炭素数が１〜１２のアルコキシカルボニル、アルキルの炭素数が１〜１２のアルキルカルボニルオキシ、又はアルコキシの炭素数が１〜１２のアルコキシカルボニルオキシを表す。また前記式中、Ｒ5及びＲ6は、それぞれ、−Ｈ、−Ｆ、−Ｃｌ、−ＣＮ又は炭素数１〜７のハロゲン化されてもよいアルキル、アルコキシの炭素数が１〜７のアルコキシ、アルキルカルボニル、アルキルの炭素数が１〜７のアルキルカルボニルオキシ、又はアルコキシの炭素数が１〜７のアルコキシカルボニルオキシを表す。また前記式中、Ａは、Ｒ5によってモノ置換、ジ置換、又はトリ置換されてもよい１，４−フェニレン又は１，４−シクロヘキシレンを表す。また前記式中、ｕは０又は１を表し、ｖは０、１、又は２を表し、ｘ及びｙは、独立して１〜１２を表す。
【００８３】
前記重合性官能基の好ましい例としては、以下の構造が挙げられる。
【００８４】
【化９】
0005565411.tif 000012
【００８５】
前記式中、Ｗ1は−Ｈもしくは炭素数１〜５のアルキルを表し、ｎは０又は１を表す。
【００８６】
（架橋剤）
また本発明では、前記添加剤として、前記材料に、特性の経時劣化や環境による劣化を防ぐ観点から、ポリアミック酸のカルボン酸残基と反応する官能基を２つ以上有する化合物、いわゆる架橋剤をさらに含有させてもよい。このような架橋剤としては、例えば特許第３０４９６９９号公報、特開２００５−２７５３６０号公報、特開平１０−２１２４８４号公報等に記載されているような多官能エポキシ、イソシアネート材料が挙げられる。
【００８７】
また架橋剤自身が反応して網目構造のポリマーとなり、ポリアミック酸又はポリイミドの膜強度を向上するような架橋剤も上記と同様な目的に使用することができる。このような架橋剤としては、例えば特開平１０−３１０６０８号公報、特開２００４−３４１０３０号公報等に記載されているような多官能ビニルエーテル、マレイミド、及びビスアリルナジイミド誘導体が挙げられる。
【００８８】
これらの架橋剤の好ましい含有量は、液晶性ポリイミドの前駆体である前記ポリアミック酸１００重量部に対して５０重量部未満であり、より好ましくは３０重量部未満である。
【００８９】
（有機ケイ素化合物）
また本発明では、前記添加剤として、前記材料に、ガラス基板への密着性を調節する観点から、有機ケイ素化合物をさらに含有させてもよい。有機ケイ素化合物としては、例えば、アミノプロピルトリメトキシシラン、アミノプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン等のシランカップリング剤、及びジメチルポリシロキサン、ポリジメチルシロキサン、ポリジフェニルシロキサン等のシリコーンオイルが挙げられる。有機ケイ素化合物の添加量は、前記液晶性ポリイミド又はその前駆体１００重量部に対して０．０１〜５重量部であることが好ましく、０．１〜３重量部であることがより好ましい。
【００９０】
（その他添加剤）
また本発明では、前記材料には、所望により各種の添加剤をさらに含有させてもよい。例えば、前記材料には、塗布性のさらなる向上を望むときには、かかる目的に沿った界面活性剤を、帯電防止のさらなる向上を望むときは帯電防止剤を、重合性液晶化合物あるいは、架橋剤を含有させる場合、その重合反応あるいは架橋反応を促進させるために、重合開始剤を適量含有させてもよい。
以下、前記液晶性ポリイミド又はその前駆体、及び前述の添加剤を含む材料を位相差膜用材料と称す。
【００９１】
＜位相差膜を得るための手法＞
位相差膜用材料は、これを溶解させる能力を有する溶剤に溶解させた形態で使用することができる。以下、このような形態を位相差膜用材料溶液と称す。かかる溶剤はポリアミック酸又はその誘導体の製造や使用において通常使用されている溶剤を広く含み、使用目的に応じて、適宜選択できる。これらの溶剤を例示すれば以下のとおりである。
【００９２】
ポリアミック酸に対し良溶剤である非プロトン性極性有機溶剤の例としては、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、ジメチルイミダゾリジノン、Ｎ−メチルカプロラクタム、Ｎ−メチルプロピオンアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ−ジエチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、及びγ−ブチロラクトン（ＧＢＬ）等のラクトンが挙げられる。
【００９３】
上記の溶剤以外の溶剤であって、塗布性改善等を目的とした他の溶剤の例としては、乳酸アルキル、３−メチル−３−メトキシブタノール、テトラリン、イソホロン、エチレングリコールモノブチルエーテル（ＢＣＳ）等のエチレングリコールモノアルキルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル等のジエチレングリコールモノアルキルエーテル、エチレングリコールモノアルキル及びフェニルアセテート、トリエチレングリコールモノアルキルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル等のプロピレングリコールモノアルキルエーテル、マロン酸ジエチル等のマロン酸ジアルキル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル等のジプロピレングリコールモノアルキルエーテル、並びにこれらグリコールモノエーテル類等のエステル化合物が挙げられる。これらの中で、前記溶剤には、ＮＭＰ、ジメチルイミダゾリジノン、ＧＢＬ、ＢＣＳ、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル等を特に好ましく用いることができる。
【００９４】
前記位相差膜用材料溶液において、前記溶剤は、前記位相差膜用材料溶液における固形分の濃度が下記の種々の塗布法に応じた適切な値になるように含有されていればよい。前記位相差膜用材料溶液における溶剤の含有量は、通常、塗布時のムラやピンホール等を抑える観点から、前記位相差膜用材料溶液における固形分の濃度が０．１〜３０重量％となる量であることが好ましく、１〜２０重量％となる量であることがより好ましい。
【００９５】
本発明の位相差膜は、上記の位相差膜用材料溶液を基板に塗布して得られる塗膜に、任意の偏光状態の光を照射し、光反応性基を有するポリアミック酸の光反応性基の配向に異方性を付与し、その後、塗膜の液晶温度範囲まで加熱して、前記ポリアミック酸の脱水による液晶性ポリイミドの膜を形成（焼成）し、かつ形成した膜の光学異方性を発現、増大させることにより得られる。
【００９６】
このとき十分な光学異方性を発現する観点から、本発明の位相差膜は以下の手順で製造されることが好ましい。
（１）前記位相差膜用材料溶液を刷毛塗り法、浸漬法、スピンナー法、スプレー法、印刷法、インクジェット法等により基板上に塗布する。
（２）基板上に形成された塗膜を５０〜１２０℃、好ましくは８０〜１００℃で加熱し、溶剤を蒸発させる。
（３）任意の偏光状態の光を前記塗膜に照射して前記塗膜中のポリアミック酸を配向させる。
（４）ポリアミック酸を配向させた前記塗膜を１５０〜３００℃、好ましくは１８０〜２５０℃で加熱しイミド化させるとともに、液晶相を発現させる。
【００９７】
光軸が基板に対して水平な位相差膜を製造する場合、前記ポリアミック酸の配向には直線偏光が好適には用いられる。例えば、光反応性基がアゾベンゼンである場合、アゾベンゼンはその分子構造の長軸が、直線偏光の照射によって、偏光方向に対して垂直な方向に配向する。前記直線偏光は、前記塗膜中のポリアミック酸を配向させることができる光であれば特に限定されない。前記塗膜では低エネルギーの光照射によってポリアミック酸を配向することができる。そこで前記ポリアミック酸の光配向処理における直線偏光の照射量は１０Ｊ／ｃｍ2未満であることが好ましい。また直線偏光の波長は３００〜４００ｎｍであることが好ましい。なお、前記の光反応性基を有するジアミン化合物（Ｉ−１）、（Ｉ−２）、（Ｉ−３）、（ＩＩ−１）、（ＩＩ−２）、（ＩＩ−３）、（ＩＩＩ−１）、（ＩＶ−１）、（ＩＶ−２）、（ＩＶ−３）、（Ｖ−１）、（ＶＩ−１）、（ＶＩ−２）、（ＶＩ−３）、（ＶＩ−４）、（ＶＩ−５）、（ＶＩ−６）や、酸無水物（ＩＶ−４）、（ＶＩ−８）により得られるポリアミック酸においても、同様のメカニズムと製造条件によって光軸が基板に対して水平な位相差膜が得られる。
【００９８】
このような製造工程は、従来の配向剤による光配向膜の製造工程とほぼ同じである。従来の配向剤による光配向膜は、重合性液晶材料をはじめとする液晶性材料を配向させる配向膜としての機能は有しているものの、位相差膜としてレタデーション等の特性において十分なものが得られにくい。これに対して、光反応性基を含有する液晶性ポリイミドは、それ自身を配向させることで、従来の光配向膜と同様、配向膜としての機能に加えて、位相差膜としても十分な特性が得られる点が、従来の配向剤と大きく異なる点である。
【００９９】
＜光軸、レタデーションのいずれか一方あるいは両方の特性がパターン化した位相差膜を得るための手法について＞
光軸あるいはレタデーションを特定の領域でパターン化させる手法について説明する。具体的な手法は以下の３つが挙げられる。
【０１００】
（１）所定の領域毎に異なる任意の偏光状態の光を照射する。
任意の偏光状態は、直線偏光、円偏光、楕円偏光、無偏光より選択される特定の偏光状態である。前記ポリアミック酸の塗膜に所定の偏光状態の光が照射されることで、位相差膜における光軸の方向やレタデーションの大きさが制御される。加熱イミド化する前の、ポリアミック酸の膜に対して、フォトマスク等のマスキング技術と共に、異なる任意の偏光状態の光を複数回照射し、その後一気にイミド化、液晶相を発現する温度まで加熱することにより、所定の領域毎に光軸の方向やレタデーションの大きさが異なるパターン化した位相差膜が得られる。
【０１０１】
（２）所定の領域毎に任意の偏光状態の光を、異なる照度もしくは照射エネルギー強度で照射する。
前記ポリアミック酸の塗膜に任意の偏光状態の光が異なる照度もしくは照射エネルギー強度で照射されることで位相差膜におけるレタデーションの大きさを制御する。加熱イミド化する前の、ポリアミック酸の膜に対して、フォトマスク等のマスキング技術と共に、照度あるいは照射エネルギー強度を変えて任意の偏光状態の光を照射して、その後一気にイミド化、液晶相を発現する温度まで加熱することにより、所定の領域毎にレタデーションの大きさが異なるパターン化した位相差膜が得られる。
【０１０２】
（３）所定の領域毎に異なる膜厚の位相差膜を形成する。
前記ポリアミック酸の塗膜の膜厚を変化させることで、位相差膜におけるレタデーションの大きさを制御する。塗膜の領域毎の厚さは、例えばインクジェット法等の、同一の膜中の特定の領域に選択的に（濃度、粘度、あるいは組成等が異なる）位相差膜用材料溶液を塗布することができる方法で塗膜を形成することによって変えることができる。
【０１０３】
本発明における光軸、レタデーションのいずれか一方あるいは両方の光学特性がパターン化した位相差膜は、これらの手法を、それぞれ単独、任意に２つ以上組み合わせることで得られる。
【０１０４】
＜光反応性基を含有する液晶性ポリイミド以外の材料より形成される位相差膜について＞
本発明の光学素子は、前述した本発明の位相差膜を有する。本発明における光学素子は、前述した本発明の位相差膜を少なくとも一層有していればよく、本発明の位相差膜を複数層有していてもよいし、光反応性基を含有する液晶性ポリイミドより形成される位相差膜とは別に、光反応性基を含有する液晶性ポリイミド以外の材料より形成される位相差膜を含んでもよい。また本発明の光学素子が有する本発明の位相差膜の種類は特に限定されない。
【０１０５】
はじめに、本発明の位相差膜に関する定義について説明する。
【０１０６】
（位相差膜の三軸方向の屈折率について）
はじめに、図１に従って位相差膜の屈折率の異方性を、直交座標系を用いて説明する。位相差膜の平面に対して平行かつ互いに直交する軸をｘ軸及びｙ軸とし、位相差膜の表面に対して垂直な軸をｚ軸としたときの位相差膜の屈折率は、各軸に平行な方向に分解することができる。ｘ、ｙ、及びｚ軸のそれぞれに対応して分解した屈折率をそれぞれｎｘ、ｎｙ、及びｎｚとし、位相差膜の厚さをｄとする。本件では、ｎｘ≠ｎｙである時、ｎｘ＞ｎｙであるとする。このとき、位相差膜の平面方向におけるレタデーション（Ｒｅ）は、（ｎｘ−ｎｙ）×ｄで表わされ、位相差膜の平面に対して垂直な方向におけるレタデーション（Ｒｔｈ）は、［｛（ｎｘ＋ｎｙ）／２｝−ｎｚ］×ｄで表わされる。また位相差膜の複屈折はｎｘ−ｎｙ（＝Δｎ）で表わされる。
【０１０７】
（位相差膜、偏光板の軸角度について）
次に、位相差膜の光軸や偏光板の吸収軸の軸角度を定義する。Ｘ軸、Ｙ軸は位相差膜や偏光板の膜平面に平行な面であるＸＹ平面の軸に相当し、位相差膜や偏光板の膜平面の法線に平行な軸がＺ軸である。位相差膜が後述のＡプレートである場合、その光軸はＡプレートがポジティブＡプレートである場合はｘ軸に相当し、ＡプレートがネガティブＡプレートである場合はｙ軸に相当する。図２に示すように、光軸がＸ軸に対して平行ではない場合、光軸の軸角度１は、光軸とＸ軸がなす角度で表され、反時計回りに正に増加するように表示される。また、位相差膜が後述のＣプレートである場合、光軸であるｚ軸はＺ軸に平行である。偏光板の吸収軸の軸角度２は、偏光板の吸収軸とＸ軸がなす角度で表され、反時計回りに正に増加するように表示される。
【０１０８】
さらに、位相差膜や光学素子、液晶表示装置の観察において、図３に示すように、観察者の観察方向（視線の向き）とＺ軸とを含む平面を入射面３と言い、Ｘ軸と入射面３とがなす角度を方位角度４と言い、入射面３内で観察者の観察方向とＺ軸とがなす角度を極角度５と言う。方位角度４は、基準となる向き（例えば位相差膜の光軸の向き）に対して反時計回りに正に増加するように表示される。極角度５は、Ｚ軸から時計回りに正に増加するように表示される。
【０１０９】
位相差膜は、図１に示す三軸方向における各屈折率のｎｘ、ｎｙ、ｎｚの大小関係の違いより分類される。
【０１１０】
（１）ポジティブＡプレート
三軸方向の屈折率の関係として、ｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚを有する。正の一軸性を示し、光軸が位相差膜の薄膜面に対して平行な位相差膜と表現される場合もある。環状オレフィン系樹脂や変性ポリカーボネート樹脂等の固有複屈折率が正の透明樹脂を特定の条件で延伸することで得られる。あるいは、棒状のメソゲン骨格を有する液晶性材料のダイレクタが一様なホモジニアス配向を透明な基材上に形成し固定化することでも得られる。棒状のメソゲン骨格を有する重合性液晶材料を水平配向させる例としては特開２００６−３０７１５０号公報等に記載されている。
【０１１１】
（２）ネガティブＣプレート
三軸方向の屈折率の関係として、ｎｘ＝ｎｙ＞ｎｚを有する。負の一軸性を示し、光軸が位相差膜の薄膜面の法線方向と一致する位相差膜と表現される場合もある。環状オレフィン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、セルロース系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂及びポリイミド系樹脂等の固有複屈折率が正の透明樹脂を特定の条件で延伸することで、あるいは、ソルベントキャスティング法で薄膜を成形する場合、溶剤の蒸発過程で、分子が自発的に配向することにより得られる。また、特定の形状のメソゲン骨格を有する液晶性材料の特定な配向を透明な基材上に固定化することでも得られる。その１つは棒状のメソゲン骨格を有する液晶性材料が螺旋配向したによるものであるが、この場合、螺旋軸は透明基材面の法線方向に平行であることと、螺旋ピッチが３００ｎｍ未満であることが前提となる。棒状のメソゲン骨格を有する重合性液晶材料を螺旋配向させる例としては特開２００５−２６３７７８号公報等に記載されている。別の１つは、円盤状のメソゲン骨格のホメオトロピック配向を固定化させたものである。また、棒状のメソゲン骨格を有する液晶性材料を透明樹脂に浸透させランダムなダイレクタのホモジニアス配向を形成することでも得られる。
【０１１２】
（３）ポジティブＣプレート
三軸方向の屈折率の関係として、ｎｘ＝ｎｙ＜ｎｚを有する。正の一軸性を示し、光軸が位相差膜の薄膜面の法線方向と一致する位相差膜と表現される場合もある。ポリスチレン系樹脂、Ｎ−置換マレイミド共重合体等の固有複屈折率が負の樹脂を特定の条件で延伸することで得られる。あるいは、棒状のメソゲン骨格を有する液晶性材料のホメオトロピック配向を透明基材上に形成し固定化することでも得られる。棒状のメソゲン骨格を有する重合性液晶材料をホメオトロピック配向させる例としては特開２００６−１８８６６２号公報等に記載されている。
【０１１３】
（４）ネガティブＡプレート
三軸方向の屈折率の関係として、ｎｚ＝ｎｘ＞ｎｙを有する。負の一軸性を示し、光軸が位相差膜の薄膜面に対して平行な位相差膜と表現される場合もある。ポリスチレン系樹脂、Ｎ−置換マレイミド共重合体等の固有複屈折率が負の透明樹脂を特定の条件で延伸することで得られる。あるいは、円盤状のメソゲン骨格を有する液晶性材料のダイレクタが一様なホモジニアス配向を透明基材上に形成し固定化することでも得られる。また、ライオトロピック相で発現する円盤状分子あるいは矩形状分子による超分子パッキングの形状とその配向形態によって得られるとの報告もある。
【０１１４】
（５）二軸性プレート（Ｉ）
三軸方向の屈折率の関係として、ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚを有する。環状オレフィン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、セルロース系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂及びポリイミド系樹脂等の固有複屈折率が正の樹脂を特定の条件で延伸することで得られる。あるいは、上記に記載した透明樹脂により得られるネガティブＣプレートをさらに延伸することでも得られる。また、棒状のメソゲン骨格を有する液晶性材料を螺旋ピッチが螺旋軸方向で周期的に変化した螺旋配向させたものを固定化することでも得られる。さらに具体的には、二色性重合開始剤を含有した重合性コレステリック液晶材料を用いて、螺旋軸が透明基材面の法線方向に平行であり、螺旋ピッチが３００ｎｍ未満である配向を形成し、これに偏光紫外線を照射することにより得られる。紫外線の偏光方向と二色性重合開始剤のダイレクタが平行となるほどフリーラジカルが発生しやすいことから螺旋軸方向でフリーラジカルの発生に周期的な濃度勾配が生じるためと考えられ、その例は、特表２００５−５１３２４１号公報等に記載されている。
【０１１５】
（６）二軸性プレート（ＩＩ）
三軸方向の屈折率の関係として、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙを有する。環状オレフィン系樹脂等を特殊な条件で延伸することにより得られる。特開２００６−７２３０９号公報等に記載されている。また、ライオトロピック相で発現する矩形状分子による超分子パッキングの形状とその配向形態によって得られるとの報告もある。
（７）二軸性プレート（ＩＩＩ）
三軸方向の屈折率の関係として、ｎｚ＞ｎｘ＞ｎｙを有する。上述の固有複屈折率が負の透明樹脂を特定の条件で延伸することで得られる。
【０１１６】
さらに、三軸方向の屈折率のｎｘ、ｎｙ、ｎｚの大小関係の違いでは、分類できない位相差膜の例を挙げる。
【０１１７】
（８）傾斜配向した液晶性材料より得られる位相差膜
棒状あるいは、円盤状のメソゲン骨格を有する液晶性材料を透明な基材上に固定化した膜においてダイレクタが基板平面と水平から垂直の間で傾いた位相差膜である。基板界面から空気界面まで傾き角が一定である場合、その配向をスプレイ配向と称し、傾き角が連続的に変化する場合、その配向をハイブリッド配向と称す。棒状のメソゲン骨格を有する重合性液晶材料を傾斜配向させる例としては特開２００６−３０７１５０号公報等に記載されている。
【０１１８】
次に、棒状のメソゲン骨格を有するコレステリック液晶性材料を基材上に固定化した膜において螺旋軸がその基材面の法線方向に平行である場合、対象とする波長と螺旋ピッチの関係より特異的な位相差膜としての機能を発現する例を挙げる。
【０１１９】
（９）螺旋配向した液晶性材料より得られる位相差膜（Ｉ）選択反射膜
対象とする波長と螺旋ピッチが同程度である場合、この膜に光を照射すると、螺旋ピッチとコレステリック液晶性材料の平均屈折率の積に相当する波長を含む光の成分のうち、捩れの左右の向きに対応する左右いずれか一方の円偏光のみが反射する。
【０１２０】
（１０）螺旋配向した液晶性材料より得られる位相差膜（ＩＩ）旋光子
螺旋ピッチが対象とする波長よりも長い場合、旋光子としての機能を発現する。棒状のメソゲン骨格を有する重合性液晶材料を螺旋配向させる例としては特開２００５−１７１２３５号公報等に記載されている。
【０１２１】
本発明では、このような種類の位相差膜は、液晶性ポリイミド又はその前駆体の種類、添加剤の種類、及び光照射における偏光状態や照射方向等の諸条件に応じて製造することができる。例えば本発明では、前述の光反応性基を含有するポリアミック酸を用いて、その塗膜に直線偏光を光線方向が薄膜面の法線方向と一致する方向から照射して、１５０〜３００℃で焼成することによって、前述したポジティブＡプレートを形成することができる。
【０１２２】
前述の種々の位相差膜には、従来の公知の位相差膜を用いてもよく、前述の種々の位相差膜は本発明の光学素子においては任意の位置に設置することが可能である。このような本発明の位相差膜と従来の位相差膜とを有する本発明の光学素子としては、例えば、光軸の向き及びレタデーションの一方又は両方が異なる少なくとも二つ以上の領域よりなるパターンが形成されたパターン化位相差膜と、光軸の向き及びレタデーションが一様な非パターン化位相差膜とを有し、パターン化位相差膜が前述した本発明の位相差膜であり、非パターン化位相差膜が前記の公知の位相差膜である光学素子が挙げられる。
【０１２３】
非パターン化位相差膜は、前述した公知の位相差膜の中から任意に利用することができるが、薄膜化することができ、光学異方性を発現させるための延伸処理が不要であり、さらに耐熱性に優れる等光学素子の性能や製造上の観点から、重合性官能基を有する液晶化合物の架橋もしくは重合によって液晶化合物の配向状態が固定化した、重合性液晶材料による位相差膜であることが好ましい。重合性液晶材料において、前記液晶化合物は一種でもよいし二種以上でもよい。このような非パターン化位相差膜は、本発明の光学素子における非パターン化位相差膜の一層であってもよいし二層以上であってもよい。重合性液晶材料としては、例えば特開２００６−３０７１５０号公報や特開２００５−２６３７７８号公報等に記載されている材料が挙げられる。
【０１２４】
非パターン化位相差膜の重合性液晶層は、適当な液晶化合物を採用することによって、種々の形態の液晶層となり得る。このような液晶層における液晶の配向状態としては、例えば、水平配向、スプレイ配向又はハイブリッド配向、垂直配向、及び螺旋状にねじれた配向が挙げられる。
【０１２５】
本発明の位相差膜と前記非パターン化位相差膜とは直接接していてもよいし、間に他の層を介して配置されていてもよいが、パターン化位相差膜である本発明の位相差膜上に直接前記の非パターン化位相差膜を形成することは、本発明の位相差膜におけるポリアミック酸の配向、又は本発明の位相差膜の表面処理によって非パターン化位相差膜における液晶化合物の配向を制御し、本発明の光学素子において種々の光学特性を発現し、又は向上させる観点から好ましい。
【０１２６】
例えば、液晶性材料による位相差膜を、光反応性基を含有する液晶性ポリイミドの位相差膜上に形成する場合は、光反応性基を含有する液晶性ポリイミドの位相差膜を、液晶性材料の配向膜として機能させることも可能である。
【０１２７】
例えば、光反応性基がアゾベンゼンである場合、前記液晶性材料における液晶分子の長軸はアゾベンゼンの長軸方向に配向する。また、特開２００９−６９４９３号公報にあるように、特定な構造を有するジアミンを有するポリアミック酸をブレンドし、特定な条件で偏光紫外線を照射することにより液晶分子のプレチルト角を制御することも可能である。
【０１２８】
さらに、液晶性材料の配向を調整する目的で、光反応性基を含有する液晶性ポリイミドによる位相差膜の表面にラビング処理を施すことや特定のエネルギー強度を有する紫外線等の電磁波を照射することも有用である。ラビング処理は、位相差膜の最表面におけるポリイミド主鎖の任意の方向への再配列を誘起する。また、短波長の紫外線の照射は表面エネルギーを上昇させ、液晶分子プレチルト角を低下させる等の効果が知られている。
【０１２９】
なお、本発明の位相差膜と非パターン化位相差膜との積層型の光学素子において、本発明の位相差膜においてラビング処理や前述の紫外線照射等の表面処理を行う場合は、本発明の位相差膜中の液晶性ポリイミドの配向による光学特性と、前記の表面処理による本発明の位相差膜の表面における上層の液晶化合物に対する配向特性との両方の特性を十分に得る観点から、本発明の位相差膜の膜厚は５ｎｍ以上であることが好ましく、１０ｎｍであることがより好ましく、３０ｎｍであることがさらに好ましい。ただし、本発明の位相差膜は、所望の光学特性を発現させる観点から、その膜厚を、前記の表面処理に要する厚さに対して十分に大きい膜厚（例えば５０ｎｍ以上）とすることがあり、このような大きな膜厚の位相差膜では、前記の表面処理が本発明の位相差膜の光学特性に与える影響は極僅かであり、このような表面処理のための厚さを確保しなくてもよい。
【０１３０】
＜具体的な光学素子について＞
光反応性基を有する液晶性ポリイミドよりなるパターン化位相差膜が組み込まれた光学素子について説明する。
【０１３１】
（偽造防止素子について）
光反応性基を含有する液晶性ポリイミドよりなるパターン化した位相差膜を偽造防止素子として活用する例を、偽造防止素子を観察する光として外光の反射を利用する反射型偽造防止素子を例に、図４に従い説明する。図４に示す偽造防止素子は、反射基板７と、反射基板７の反射面の表面に設けられる位相差膜８とによって構成されている。
【０１３２】
反射基板７は、ガラス基板等の基板の表面に金属酸化物や反射能の高い金属薄膜を被膜してなる基板、あるいは金属箔等の光を反射する金属材料をそのまま用いることができる。
【０１３３】
位相差膜８は、反射基板７上に形成された、光反応性基を有する液晶性ポリイミドの位相差膜である。位相差膜８には、それぞれ特定の光学特性を有する領域８ａ〜８ｅが形成されている。領域８ａ及び８ｃは同じ光学特性とされており、領域８ａ、８ｂ、８ｄ及び８ｅはそれぞれ異なる光学特性とされている。領域８ａ〜８ｅのそれぞれにおける光学特性は、光軸の向き及びレタデーションＲｅの大きさの相違によって発現されている。このような位相差膜８における定の領域毎に光軸の軸角度やレタデーションの大きさが異なるパターンは、ポリアミック酸の状態でフォトマスク等のマスキング技術と共に、所定の領域毎に異なる偏光状態、照度、あるいは照射エネルギー強度の光を複数回照射して、その後一気にイミド化、液晶相を発現する温度まで加熱することにより得られる。領域８ｅは、偏光紫外線が照射されない領域であり、レタデーションの大きさはゼロである。
【０１３４】
この偽造防止素子に外光として自然光を当てて観察すると、反射光は位相差膜８の光軸の方向やレタデーションの大きさにより異なる偏光状態が変換されるが、光の量は同じであり、人間の目は偏光状態の違いを認識することができないので、領域８ａ〜８ｅの明るさや色合いは同じであり、また、液晶性ポリイミドの薄膜もほぼ無色透明であることから図５に示すように、反射基板７単独の反射と同様に一様に反射基板７の反射光による色が観察される。
【０１３５】
次に、図６に示すように、偽造防止素子の上に偏光フィルタ９をその吸収軸が任意の軸角度で設置して、外光として自然光を当てて観察する場合について説明する。偏光フィルタ９は、例えば偏光板１０と偏光板１０上に形成される位相差膜１１とから構成され、位相差膜１１の光軸の向き（１１ａ）に対して偏光板１０の吸収軸の向き（１０ａ）が４５度となるように構成されている。位相差膜１１は、その光学特性が一様な非パターン化位相差膜であり、前記の公知の位相差膜から任意に選択することができる。
【０１３６】
自然光は、偏光板１０、位相差膜１１を通過して、位相差膜８を通過し、反射基板７で反射して再び位相差膜８を通過し、再度、位相差膜１１及び偏光板１０を通過して観察者１２に到達する。自然光は偏光フィルタ９により楕円偏光に変換され位相差膜８に入射する。この直線偏光は光軸の向きあるいはレタデーションの大きさが異なる領域８ａ〜８ｅが形成された位相差膜８を通過した際に、位相差膜８その中の領域８ａ〜８ｅにおける光軸の向きやレタデーションの大きさに応じて、各波長毎にそれぞれ異なる別の偏光状態に変換される。変換された偏光状態の光は、再度、偏光フィルタ９を通過する際に、その波長毎の偏光状態に応じて通過できる光の量が異なるため、図７に示すように、観察者１２はパターン化された位相差膜の光軸の軸角度やレタデーションの大きさの違いを明るさや色合いの違いとして認識することができる。
【０１３７】
このように、観察者１２は偏光フィルタ９のように光を特定の偏光状態の変換するフィルタ、あるいは、特定の偏光状態の光を選択的に通過させるフィルタを介して観察することによって、パターン化された位相差膜の光軸の軸角度やレタデーションの大きさの違いを明るさや色合いの違いとして認識することができる。光を特定の偏光状態の変換する偏光フィルタ９等のフィルタ、あるいは特定の偏光状態の光を選択的に通過させるフィルタを本発明においては、特殊フィルタと称す。特殊フィルタにおいて、図６の１枚の偏光板１０は特殊フィルタに最低限必要な構成であり、図６の位相差膜１１は任意に設けることができる構成である。位相差膜１１を有さず偏光板１０のみからなる特殊フィルタは、通過した光を直線偏光にし、偏光板１０と位相差膜１１とを有する特殊フィルムは、前述したように通過した光を楕円偏光にする。所望の偏光状態に応じて特殊フィルタの構成や適用する位相差膜１１のレタデーション大きさ等を決めることができる。
【０１３８】
前記偽造防止素子には、図８に示すように、特殊フィルタを通して観察する際の、明るさや色合いの変化を調整するため、あるいはさらにその変化を際立たせる等の目的で、光軸やレタデーションがパターン化されていない位相差膜１３を１層以上追加することができる。このパターン化されていない位相差膜１３は、反射基板７上に形成されるが、パターン化した位相差膜８を挟んで、反射基板７、あるいは観察者１２側の任意の位置に設けることができる。
【０１３９】
液晶性材料を用いて、パターン化した位相差膜８の上に、隣接するようにパターン化されていない位相差膜１３を形成する場合、位相差膜８は液晶性材料の配向膜を兼ねさせることも可能である。この場合、液晶性材料に対する配向規制力を再調整するために、光反応性基を含有する液晶性ポリイミドによる位相差膜８の表面にラビング処理や紫外線の照射を施すことも有用である。このように本実施形態では、従来の配向剤を用いて配向膜を設ける場合とほぼ同じ製造工程で位相差膜という光学的な機能と液晶性材料を配向させる機能を併せ持つ膜を得ることができる。位相差膜１３を形成するための液晶性材料としては、重合性液晶材料、液晶高分子、ライオトロピック液晶等が挙げられる。
【０１４０】
特殊フィルタは、明るさや色合いの変化を調整するため、あるいはさらにその変化を際立たせる等の目的で、１枚の偏光板１０に、任意の光軸の軸角度やレタデーション等の光学特性を有する位相差板１１を少なくとも１枚以上追加することができる。位相差板１１は観察時に偏光板１０を挟んで観察者１０と反対側にある場合、偏光状態を変換する等の本来の機能を発現するが、特殊フィルタで観察される明るさや色合いの変化を複雑化させる目的で、レタデーション等の光学特性が異なるように位相差板１１を偏光板１０の両側に貼合させて、観察者が観察する際、特殊フィルタの表裏を換えて、すなわち、観察者側と反対側に配置される位相差板１１の光学特性を換えて、明るさや色合いの変化の違いを確認することも有用である。
【０１４１】
本発明の位相差膜は、位相差膜８、１１、及び１３のいずれにも用いることができるが、特定のパターンに対応するマスクを介して偏光紫外線を照射することによって光学特性を部分的に変えることができることから、位相差膜８に特に好適に用いることができる。本発明の位相差膜を位相差膜８に用いることは、液晶配向膜と液晶性材料とからなる従来の位相差膜を位相差膜８に用いる場合に比べて、位相差膜８の作製工程において液晶性材料を配向させるための配向膜を形成するための工程を省くことができ、また領域８ａ〜８ｅを容易に形成することができ、さらに領域８ａ〜８ｅによって精細な像を容易に形成することができる。また、本発明の位相差膜は耐熱性に優れることから、焼成を含む工程によって位相差膜８上に位相差膜１１を形成する場合において、この焼成による位相差膜８の光学特性の変化を抑制することができる。
【０１４２】
次に、光反応性基を含有する液晶性ポリイミドよりなるパターン化した位相差膜と選択反射膜を組み合わせた光学素子を偽造防止素子として用いる例を図９に従い説明する。
【０１４３】
図９の偽造防止素子は、基板１４と、基板１４上に形成される選択反射膜１５と、選択反射膜１５上に配置される位相差膜１６とによって構成されている。
【０１４４】
基板１４は特定の波長域の光を吸収する基板であり、基板１４には、特定の波長域の光を吸収する顔料等が練り込まれた樹脂からなる基板、あるいは透明基板に特定の波長域の光を吸収する顔料等が練り込まれた樹脂の薄膜を貼合してなる基板を用いることができる。
【０１４５】
選択反射膜１５は特定の波長帯域（理想的には特定の波長λが含まれる）の右あるいは左のいずれかの円偏光（図９では左円偏光）を反射する。選択反射膜１５は、例えば特開２００５−１７１２３５号公報に記載の材料と製造方法によって形成される。
【０１４６】
位相差膜１６は、光反応性基を含有する液晶性ポリイミドよりなる位相差膜であり、パターン化位相差膜である。すなわち位相差膜１６は、光学特性が異なる二つの領域１６ａ及び１６ｂと、これらの領域を囲み、これらの領域とはさらに光学特性が異なる領域１６ｃとが、前述したフォトマスク等のマスキング技術、直線偏光の照射、及び焼成によって形成されている。例えば領域１６ａ及び１６ｂは、レタデーションが１／４λの領域とされ、領域１６ｃはレタデーションがゼロの領域とされており、さらに領域１６ａ及び１６ｂは、それぞれの光軸が互いに直交する向きとされている。
【０１４７】
また、図９の偽造防止素子を観察するための特殊フィルタは偏光板１７である。
【０１４８】
偏光板１７を通さないで、図９の偽造防止素子に自然光に当てて観察した場合、位相差膜１６のパターンで異なるレタデーションの大きさ、光軸の向きに依らず、自然光のうち、選択反射膜１５の反射波長帯域の左円偏光のみが反射し、観察者１２は、図１０に示すように、選択反射膜１５による選択反射による一様な特定の明るさと色合いを認識する。
【０１４９】
次に偏光板１７を通して、図９の偽造防止素子を観察する場合について説明する。
自然光は偏光板を通過する際、その成分のうち、偏光板の透過軸方向の成分のみが選択的に透過する。こうして得られた直線偏光は、その光軸が偏光板の透過軸とプラスあるいはマイナス４５度であり、１／４λのレタデーションを有する位相差膜を通過することで、特定の波長λの光は位相差膜の光軸のプラスあるいはマイナスに応じて左円偏光あるいは右円偏光に変換される。このように偏光板と１／４λ板を組み合わせたものは、自然光の特定の波長λについて、左右いずれかの円偏光成分のみを選択的に透過させることから円偏光板と呼ばれている。以後、本出願では、左円偏光を選択的に透過させる円偏光板を左円偏光板、右円偏光を選択的に透過させる円偏光板を右円偏光板と称す。
【０１５０】
偏光板１７とパターン化した位相差膜１６のうち１／４λのレタデーションを有する領域との組み合わせは、上述の円偏光板となり得る。ここで、領域１６ａと１６ｂにおいては光軸が直交していることから、特殊フィルタすなわち偏光板の透過軸の向きと合わせて、偏光板１７と領域１６ａの組み合わせが左円偏光板である場合、偏光板１７と領域１６ｂの組み合わせは右円偏光板となり、また、偏光板１７と領域１６ａの組み合わせが右円偏光板である場合、偏光板１７と領域１６ｂの組み合わせは左円偏光板となる。
【０１５１】
偏光板１７を通して、図９の偽造防止素子を観察する場合、偏光板１７は、その透過軸が位相差膜パターンの領域１６ａあるいは領域１６ｂの位相差膜の光軸がプラスあるいはマイナス４５度となるように偽造防止素子と合わせる。
【０１５２】
偏光板１７と領域１６ａの組み合わせが、右円偏光板である場合、特定の波長λの右円偏光は選択反射膜で反射されないため、図１１に示すように、領域１６ａに相当する領域は暗くなる。この時、偏光板１７と領域１６ｂの組み合わせは、左円偏光板となり、特定の波長λの左円偏光は選択反射膜で反射され、領域１６ｂに相当する領域は暗くならない。
【０１５３】
また、偏光板１７と領域１６ｂの組み合わせが、右円偏光板である場合、特定の波長λの右円偏光は選択反射膜で反射されないため、図１２に示すように、領域１６ｂに相当する領域は暗くなる。この時、偏光板１７と領域１６ａの組み合わせは、左円偏光板となり、特定の波長λの左円偏光は選択反射膜で反射され、領域１６ａに相当する領域は暗くならない。
【０１５４】
図９の偽造防止素子では、位相差膜１６における光反応性基を含有する液晶性ポリイミドの配向は、選択反射膜１５におけるメソゲン骨格の配向に影響されず、また、位相差膜１６ａ、１６ｂの光軸の向きは、ポリアミック酸の状態でフォトマスク等のマスキング技術と照射される直線偏光の偏光軸の向きで制御される。
【０１５５】
また、図９の偽造防止素子は、図１３に示すように、支持体１８にパターン化した位相差膜１６を形成し、位相差膜１６上に選択反射膜１５を形成し、選択反射膜１５上に粘着層１９を形成して、粘着層１９を介して選択反射膜１５と基板１４と貼合し、最後に支持体１８を剥離することでも得られる。このような場合、パターン化した位相差膜１２に相当する光反応性基を含有する液晶性ポリイミドの膜は、選択反射膜１５の液晶性材料の配向膜として機能させることも可能である。さらにこの場合、選択反射膜１５の液晶性材料に対する配向規制力を再調整するために、光反応性基を含有する液晶性ポリイミドによるパターン化した位相差膜１６の表面にラビング処理や紫外線の照射を施すことも有用である。
【０１５６】
さらに、これらの偽造防止素子はホログラム等の異なる原理の光学素子と組み合わせることにも可能である。その具体的な手法としてはホログラムシートを光学素子に追加する、あるいは図９の偽造防止素子において、選択反射膜１５の基板１４側の表面にエンボスのホログラムを形成する等が挙げられる。
【０１５７】
前述の各形態における偽造防止素子は、偏光に関する情報の違いがパターン化されたものと見做すことができる。偏光に関する情報の違いは、人間の目では区別できないため潜像であり、この潜像は、偏光板等の特殊フィルタを通して、偏光に関する情報を、特殊フィルタを透過できる光の量の違いに置き換えることで認識される。また、このような偏光に関する情報の違いは、通常の複写機のコピーでは複写することはできない。
【０１５８】
従って、これらの偽造防止素子を接着層やヒートシール層を併せてラベル化して金券、有価証券、証明書類、チケット、カード類あるいはコンピューターソフト、音楽ソフトやブランド品のケース等に貼り付ければ、真贋判定が可能であり、模造品でないことの証明として利用することもできる。
【０１５９】
本発明の位相差膜は、図９の偽造防止素子において、位相差膜１６に好適に用いることができ、前述したように、このような位相差膜の作製の省力化や前記の領域の容易かつ精細な形成の観点、及び耐熱性に優れる観点から従来の位相差膜を用いる場合に比べて優れている。なお、Ｒｅがゼロの領域は、例えば無偏光を塗膜表面に対して垂直の方向から照射することによって、又は光を照射しないことによって、形成することができる。
【０１６０】
＜表示装置について＞
本発明の表示装置は、位相差膜を有する画像表示装置であり、この位相差膜の一部又は全部に前述した本発明の位相差膜を有する。本発明の表示装置は、公知の前記画像表示装置における位相差膜の一部又は全部に、前述した本発明の位相差膜を採用することによって構成することができる。以下、光反応性基を有する液晶性ポリイミドよりなるパターン化位相差膜が組み込まれた表示装置について説明する
【０１６１】
（立体画像表示装置について）
光反応性基を含有する液晶性ポリイミドよりなるパターン化した位相差膜が組み込まれた立体画像表示装置に関して、図１４に従い説明する。図１４の立体画像表示装置は、画像表示装置２０と、画像表示装置２０の表示面上に配置される偏光板２１と、偏光板２１上に配置される配置される位相差膜２２とによって構成されている。
【０１６２】
画像表示装置２０は、２次元画像を表示する表示装置である。画像表示装置２０は、行方向に複数分割された各領域において画像を表示する装置であり、奇数の行２０ａと偶数の行２０ｂとでは、観察者の視差に応じた、表示すべき画像に類似する二種類の画像を表示する装置である。画像表示装置２０には、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等を適用できる。画像表示装置２０は立体画像を表示する場合、例えば、奇数行２０ａにおいて左目用の画像が表示され、偶数行２０ｂにおいて右目用の画像が表示される。
【０１６３】
偏光板２１は、画像表示装置２０の表示面に貼り付けられている。偏光板２１は、矢印２１ａで示される一方向の吸収軸を有している。
【０１６４】
位相差膜２２は、偏光板２１に貼り付けられている。位相差膜２２は、光反応性基を有する液晶性ポリイミドの膜であり、偏光板２１と合わせて、奇数行２０ａからの左目用画像光を特定の偏光状態（図１４では右円偏光）、偶数行２０ｂからの右目用画像光を偏光状態とは異なる別の特定の偏光状態（図１４では左円偏光）に変換するように、奇数行２０ａ、偶数行２０ｂに対応する、光軸あるいはレタデーションの少なくともいずれか１つのパラメータが異なる二種類の領域２２ａ及び２２ｂがパターン化されたパターン化位相差膜である。例えば位相差膜２２は、図１４に示すように、領域２２ａ及び２２ｂにおいてレタデーションはいずれも１／４λで同じであるが、光軸のみが偏光板２１の吸収軸に対して−４５度、＋４５度になるようにパターン化されている。
【０１６５】
画像表示装置２０の奇数行２０ａより発せられた左目用画像光は、偏光板２１を通過し、位相差膜２２の領域２２ａを通過し、右円偏光に変換される。画像表示装置２０の偶数行２０ｂより発せられた右目用画像光は、偏光板２１を通過し、位相差膜２２の領域２２ｂを通過し、左円偏光に変換される。
【０１６６】
観察者は、観察者の左目２４ａの視界を覆う左目用特殊フィルタに右円偏光のみを通過させる偏光フィルタ２３ａと、観察者の右目２４ｂの視界を覆う右目用特殊フィルタに左円偏光のみを通過させる偏光フィルタ２３ｂとを装着すると、左目２４ａでは左目用画像光のみを、右目２４ｂでは右目用画像光のみを捉えることができるようになり、観察者は立体画像認識することが可能となる。
【０１６７】
偏光板２１は画像表示装置２０が液晶ディスプレイである場合、元々この液晶ディスプレイの観察者側に設けられる偏光板の機能を併せて液晶ディスプレイに設置させることも可能である。
【０１６８】
光反応性基を含有する液晶性ポリイミドよりなるパターン化した位相差膜２２以外に、パターン化されていない位相差膜を別途追加する構造（図示せず）も立体画像表示装置の好ましい形態である。この場合、パターン化されていな位相差膜は、偏光板２１と偏光フィルタ２３ａ、２３ｂとの間で任意の位置に設置することができる。
【０１６９】
また、図１４においては特定の偏光状態として左右の円偏光を挙げているが、特定の偏光状態としてはそれぞれのベクトルが直交関係にある直線偏光の組み合わせを適用することも好ましい形態である。この場合、位相差膜２２は、レタデーションが１／２λで光軸が偏光板２１の吸収軸に対して４５度の領域とレタデーションがゼロの領域をパターン化したものを適用する。
【０１７０】
本発明の位相差膜は、同一膜中に複数の異なる光学特性の領域を有する位相差膜２２に好適に用いることができ、前述したように、このような位相差膜の作製の省力化や前記の領域の容易な形成、及び耐熱性に優れる観点から従来の位相差膜を用いる場合に比べて優れている。
【０１７１】
＜液晶表示装置について＞
本発明の液晶表示装置は、前述した本発明の位相差膜を有する。本発明の液晶表示装置は、公知の液晶表示装置の構成中の位相差膜の一部又は全部に本発明の位相差膜を用いることによって構成することができる。本発明の液晶表示装置は、位相差膜の作製の省力化や前記の領域の容易な形成、及び耐熱性に優れる観点から従来の位相差膜を用いる場合に比べて優れている。特に、液晶表示装置における膜の一般的な焼成温度においても、本発明の位相差膜では光学特性がほとんど変化しないことから、本発明の位相差膜を様々な層により構成される液晶表示素子において任意の位置に設けて液晶表示素子を構成することができる。
【０１７２】
本発明の液晶表示素子において、本発明の位相差膜は、光学特性の異なる精細なパターンを容易に形成する点で優れていることから、カラーフィルタに一体化されることが好ましい。本発明においては、吸収、干渉、散乱等の原理を用いて特定の波長帯域の光を選択的に透過させるための特定の分光透過率特性を有しているカラーフィルタ層とそのパターンが形成された基板をカラーフィルタと称す。
【０１７３】
カラーフィルタは、画像をカラー表示するために、各画素単位で、分光透過率特性が異なるカラーフィルタ層の二つ以上の領域を形成している。カラーフィルタは、一般に、赤、青、緑の波長域の光を選択的に、かつ独立して透過する分光透過率を有するカラーフィルタ層が、画素毎に、一画素の三等分のサブ画素に分割されるように形成されるが、本発明では、適用するカラーフィルタ層における選択的に透過する波長域やそのサブ画素への分割数は限定されない。
【０１７４】
なお、カラーフィルタ層と位相差膜とは近接して又は接して設けられることが、視差の影響を考慮すれば好ましい。視差の影響とは、液晶表示装置を斜め方向から見た場合に発生する恐れのあるカラーフィルタ層とそれに対応する位相差膜の領域との間の光路のずれのことであり、このような光路のずれによる位相差膜の光学特性の調整による効果の損失を防止する観点から好ましい。
【０１７５】
本発明の液晶表示装置においては、分光透過率特性が異なるカラーフィルタ層で分割されたサブ画素においては、それぞれのカラーフィルタ層の分光透過率特性に応じて特定の波長域の光が透過する。カラーフィルタと一体化される位相差膜は分光透過率特性が異なるカラーフィルタ層が形成されたサブ画素単位で、光が透過する波長域、あるいはその波長域を代表する波長に対応して、液晶表示装置の特性が向上するような光学設計に合わせてレタデーションや光軸の軸角度が最適化されて設けることができる。ここで、波長域を代表する波長とは、カラーフィルタ層の分光透過率特性において、透過率が高い波長域に含まれる任意の波長を意味するが、さらに液晶表示装置に用いられるバックライトの分光特性や視感度等を考慮して設定されてもよい。
【０１７６】
また、例えば本発明の位相差膜は、光源として外光とバックライトを併用できるように画素単位ごとに反射板が設けられた領域（以下、「反射領域」とも称す）と反射板が設けられていない領域（以下、「透過領域」とも称す）とを有する半透過型液晶表示装置において、反射領域と透過領域の光学設計に合わせて、反射領域と透過領域毎に位相差膜のレタデーションや光軸の軸角度を最適化して設けることができる。すなわち、本発明の位相差膜は、半透過型液晶表示装置において、反射領域と透過領域において所望の光学特性を発現するようにレタデーションや光軸の軸角度の一方又は両方が調整されてなる領域が、外光とバックライトの両光源からの光路上に形成されるように設けることができる。
【０１７７】
さらに、例えば本発明の位相差膜は、分光透過率特性が異なるカラーフィルタ層で分割されたサブ画素毎に反射領域と透過領域が形成された半透過型液晶表示装置においても、反射領域と透過領域、さらには対応するカラーフィルタ層の代表する波長に対応した光学設計に合わせて、位相差膜のレタデーションや光軸の軸角度を最適化して設けることができる。すなわち、本発明の位相差膜は、分光透過率特性が異なるカラーフィルタ層を有する半透過型液晶表示装置において、異なる分光透過率特性のカラーフィルタ層のサブ画素、さらには各々のサブ画素の反射領域と透過領域において、所望の光学特性を発現するようにレタデーションや光軸の軸角度の一方又は両方が調整されてなる領域が、各カラーフィルタ層の反射領域と透過領域からの光路上に形成されるように設けることができる。本発明の位相差膜は、画素をさらに分割するようなより精細に形成される領域においても、独立して所望の光学特性を有する領域を形成することができる。
【０１７８】
光反応性基を有する液晶性ポリイミドよりなるパターン化した位相差膜が組み込まれた本発明の液晶表示装置について、図に従い説明する。なお、以下の説明では、構成要素をその配置に応じて説明するが、液晶表示装置における各構成要素が製造される順序を意味するものではない。以下に説明の液晶表示装置は、例えば図示のそれぞれの基板上に電極や液晶配向膜などの各層を順次積層し、これらの基板を対向させ、駆動液晶媒体からなる液晶層を挟み込んで貼り合せられた形態であり、このような形態を実現するために公知の方法で製造することができる。
【０１７９】
図１５の液晶表示装置は、平面基板３１と、平面基板３１上に配置されるスイッチング素子３２と、スイッチング素子３２上に配置される絶縁膜３３と、絶縁膜３３上に配置される反射電極３４と、反射電極３４上に配置される液晶配向膜３５と、液晶配向膜３５上に配置される駆動液晶媒体からなる液晶層３６と、液晶層３６上に配置される液晶配向膜３７と、液晶配向膜３７上に配置される透明電極３８と、透明電極３８上に配置される位相差膜３９と、位相差膜３９上に配置されるオーバーコート層４０と、オーバーコート層４０上に配置されるカラーフィルタ層４１と、カラーフィルタ層４１上に配置される透明基板４２と、透明基板４２上に配置される偏光板４３とから構成される反射型液晶表示装置である。カラーフィルタ層４１は赤、緑、青の光を選択的に透過する層が、画素毎に３つのサブ画素に分割されて形成された層であり、位相差膜３９は光反応性基を有する液晶性ポリイミドの膜であり、赤、緑、青のカラーフィルタ層に応じて、異なる光学特性をそれぞれ有する三つの領域からなるパターンが形成された膜である。
【０１８０】
また図１６の液晶表示装置は、平面基板３１と、平面基板３１上に配置されるスイッチング素子３２と、スイッチング素子３２上に配置される絶縁膜３３と、絶縁膜３３上に配置される反射電極３４と、反射電極３４上に配置される液晶配向膜３５と、液晶配向膜３５上に配置される駆動液晶媒体からなる液晶層３６と、液晶層３６上に配置される位相差膜３９と、位相差膜３９上に配置される透明電極３８と、透明電極３８上に配置されるオーバーコート層４０と、オーバーコート層４０上に配置されるカラーフィルタ層４１と、カラーフィルタ層４１上に配置される透明基板４２と、透明基板４２上に配置される位相差膜４４と、位相差膜４４上に配置される偏光板４３とから構成される反射型液晶表示装置である。位相差膜４４は、一様な光学特性を有する位相差膜であり、例えば重合性液晶材料からなる位相差膜と液晶配向膜とからなる位相差膜である。
【０１８１】
また図１７の液晶表示装置は、光源であるバックライトユニット４５と、バックライトユニット４５からの光路上に配置される偏光板４６と、偏光板４６上に配置される透明基板４７と、透明基板４７上に配置されるスイッチング素子３２と、スイッチング素子３２上に配置される絶縁膜３３と、絶縁膜３３上に配置される透明電極４８と、透明電極４８上に配置される液晶配向膜３５と、液晶配向膜３５上に配置される駆動液晶媒体からなる液晶層３６と、液晶層３６上に配置される液晶配向膜３７と、液晶配向膜３７上に配置される透明電極３８と、透明電極３８上に配置される位相差膜４９と、位相差膜４９上に配置される位相差膜３９と、位相差膜３９上に配置されるオーバーコート層４０と、オーバーコート層４０上に配置されるカラーフィルタ層４１と、カラーフィルタ層４１上に配置される透明基板４２と、透明基板４２上に配置される偏光板４３とから構成される透過型液晶表示装置である。位相差膜４９は、一様な光学特性を有する位相差膜であり、例えば位相差膜３９によって重合性液晶化合物が配向してなる重合性液晶材料からなる位相差膜である。
【０１８２】
また図１８の液晶表示装置は、光源であるバックライトユニット４５と、バックライトユニット４５からの光路上に配置される偏光板４６と、偏光板４６上に配置される位相差膜４４と、位相差膜４４上に配置される透明基板４７と、透明基板４７上に配置されるスイッチング素子３２と、スイッチング素子３２上に配置される絶縁膜３３と、絶縁膜３３上に配置される透明電極４８と、透明電極４８上に配置される液晶配向膜３５と、液晶配向膜３５上に配置される駆動液晶媒体からなる液晶層３６と、液晶層３６上に配置される液晶配向膜３７と、液晶配向膜３７上に配置される透明電極３８と、透明電極３８上に配置される位相差膜３９と、位相差膜３９上に配置されるオーバーコート層４０と、オーバーコート層４０上に配置されるカラーフィルタ層４１と、カラーフィルタ層４１上に配置される透明基板４２と、透明基板４２上に配置される偏光板４３とから構成される透過型液晶表示装置である。
【０１８３】
また図１９の液晶表示装置は、光源であるバックライトユニット４５と、バックライトユニット４５からの光路上に配置される偏光板４６と、偏光板４６上に形成される配置される透明基板４７と、透明基板４７上に配置されるスイッチング素子３２と、スイッチング素子３２上に配置される絶縁膜３３と、絶縁膜３３上に配置される透明電極４８及び反射電極３４と、透明電極４８及び反射電極３４上に配置される液晶配向膜３５と、液晶配向膜３５上に配置される駆動液晶媒体からなる液晶層３６と、液晶層３６上に配置される液晶配向膜３７と、液晶配向膜３７上に配置される透明電極３８と、反射電極３４上の透明電極３８上に配置されるセル厚調整層５０と、透明電極４８上の透明電極３８とセル厚調整層５０との上に配置される位相差膜５１と、位相差膜５１上に配置されるオーバーコート層４０と、オーバーコート層４０上に配置されるカラーフィルタ層４１と、カラーフィルタ層４１上に配置される透明基板４２と、透明基板４２上に配置される位相差膜４４と、位相差膜４４上に配置される偏光板４３とから構成される半透過型液晶表示装置である。透明電極４８及び反射電極３４は、各画素における前記の各サブ画素に対応する領域がそれぞれこれらの電極によって分割されるように、所定のパターンで絶縁膜３３上に配置されている。セル厚調整層５０は、各サブ画素に対応する領域のうち反射電極３４に対応する領域に対応して配置される、光透過性を有する樹脂による層である。位相差膜５１は、光反応性基を有する液晶性ポリイミドの膜であり、各サブ画素に応じた異なる光学特性をそれぞれ有する三つの領域のそれぞれに、透明電極４８及び反射電極３４に応じたさらに異なる光学特性を有する二つの領域、すなわち各画素において光学特性が異なる六つの領域を形成するパターンを有する膜である。
【０１８４】
図示の液晶表示装置では、２枚の平行に配列した平面基板３１、４２があり、少なくとも１枚は透明である。少なくとも一方の基板には透明電極３８、液晶配向膜３７が形成され、必要に応じてもう一方の基板にも透明電極４８あるいは反射電極３４、液晶配向膜３５が形成される。
【０１８５】
透明電極３８が一方の基板のみあるいは透明電極３８、４８が両方の基板に形成された液晶表示装置では、光源としてバックライトユニット４５を利用し、このような液晶表示装置は透過型液晶表示装置と呼ばれる（図１７、１８）。また、光源として外光を利用する液晶表示装置は反射型液晶表示装置と呼ばれる。光源として外光を利用する場合、反射板が必要となるが、液晶セルの外側に反射板を設ける方式（図示せず）、反射板と電極の機能と併用させた反射電極３４を液晶セル内に形成する方式（図１５、１６）があるが、後者の方が視差の影響が少ないため好ましい。
【０１８６】
対向した２枚の平面基板３１（４７）、４２に駆動液晶媒体からなる液晶層３６が挟まれる。この液晶層３６は液晶配向膜３５、３７や対向する電極３４（４８）、３８に掛かる電圧などにより少なくとも２つ以上異なる配向状態を示す。基板及びその間の層や膜からなる液晶セルは、これらの構造を有している。
【０１８７】
本発明においては、平面基板３１（４７）、４２の上に形成あるいは配置される膜や構造体が液晶層３６側である場合、その膜や構造体は液晶セルの内側に形成あるいは設置されると表現し、また、平面基板３１（４７）、４２の上に形成あるいは設置される膜や構造体が液晶層３６と反対側である場合、その膜や構造体は液晶セルの外側に形成あるいは配置されると表現する。
【０１８８】
液晶セルには必要に応じて画素毎に印加電圧を調整できるようＴＦＴに代表されるスイッチング素子３２やカラーフィルタ層４１が形成され、これらの上には、平坦化することなどを目的として、必要に応じてオーバーコート層４０や絶縁膜３３が設けられる。
【０１８９】
本発明においては、カラーフィルタ層４１を有し、さらに必要に応じてオーバーコート層４０、セル厚調整層５０、ブラックマトリックス（図示せず）等が形成された透明基板４２をカラーフィルタ、あるいはカラーフィルタ基板と称す。カラーフィルタ層４１は、吸収、干渉、散乱等の原理を用いて特定の波長帯域を選択的に透過させるための特定の分光透過率特性を有している。
【０１９０】
液晶セルには、その外側に必要に応じてバックライトユニット４５と称される光源や少なくとも１枚の偏光板４３又は４６が設けられる。偏光板４３又は４６は平面基板３１（４７）、４２の上に液晶セルの外側に設置される。そして、光反応性基を含有する液晶性ポリイミドによる位相差膜３９は、平面基板３１（４７）、４２の上に、液晶層３６と偏光板４３又は４６に挟まれる位置に形成される。
【０１９１】
分光透過率特性の異なるカラーフィルタ層４１の領域が２つ以上パターン化した液晶表示装置においては、各々のカラーフィルタ層４１に対応する波長帯域の代表的な波長λ1、λ2、・・・λkでレタデーションの大きさや光軸の角度が最適化された位相差膜３９をカラーフィルタ層４１のパターンに対応させてパターン化して設けることが有効である。
【０１９２】
さらにこのパターン化した位相差膜３９は、視差の影響を考慮すれば液晶セルの内側に形成されることが好ましく、液晶層３６側に、カラーフィルタ層４１に隣接して配置されるように、透明基板４２上に形成されたカラーフィルタ層４１の上に、必要に応じてオーバーコート層４０を挟んで形成されることがさらに好ましい。
【０１９３】
１つの画素毎に、反射板が設けられた領域と反射板が設けられていない領域が形成された液晶表示装置は、光源としてバックライトユニット４５と外光を併用することができる。このような液晶表示装置は半透過型液晶表示装置と呼ばれる。半透過型液晶表示装置の例として、１つの画素毎に透明電極４８と反射電極３４のパターンが形成された液晶表示装置を図１９に示す。このような半透過型液晶表示装置においては、反射電極３４と透明電極４８のパターン、すなわち、反射板が設けられた領域と反射板が設けられていない領域に対応して、位相差膜５１のレタデーションの大きさや光軸の角度が最適化されることが好ましい。さらに反射板が設けられた領域あるいは反射板が設けられていない領域も、分光透過率特性の異なるカラーフィルタ層４１に対応させて、その波長帯域の代表的な波長λ1、λ2、・・・λkでレタデーションの大きさや光軸の角度がさらに最適化させることはさらに好ましい形態である。
【０１９４】
光反応性基を含有する液晶性ポリイミドによるパターン化した位相差膜３９を液晶層３６と隣接するように形成する場合（図１６）、このパターン化した位相差膜３９は液晶層３６における駆動液晶媒体の配向膜を兼ねさせることも可能である。この場合、駆動液晶媒体に対する配向規制力を再調整するために、光反応性基を含有する液晶性ポリイミドによる位相差膜３９の表面にラビング処理や紫外線の照射を施すことも有用である。位相差膜３９を液晶層３６に隣接して配置する構成を採用することにより、従来の配向剤を用いて配向膜を設ける場合とほぼ同じ製造工程で位相差膜という光学的な機能と駆動液晶媒体を配向させる機能を併せ持つ膜が得られることになり、この点は、光反応性基を含有する液晶性ポリイミドの優位点である。
【０１９５】
光反応性基を含有する液晶性ポリイミドよりなるパターン化した位相差膜３９以外に、パターン化されていない位相差膜４４又は４９を別途追加する構造も好ましい形態である。パターン化されていない位相差膜４４又は４９は、平面基板上３１（４７）、４２に液晶層３６と偏光板４３又は４６に挟まれる位置で設けられる。さらに液晶セルの外側もしくは液晶セルの内側のいずれかに配置される。液晶セルの内側に形成される位相差膜は、光反応性基を含有する液晶性ポリイミドに加えて、その他に重合性液晶材料あるいはライオトロピック液晶材料等の液晶性材料あるいは、ソルベントキャスティング法で薄膜を成形する場合、溶剤の蒸発過程で、その分子が自発的な配向より薄膜の厚み方向に光軸を有する位相差膜が得られる特定な構造を有するポリアミドイミド系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂及びポリイミド系樹脂により形成される。
【０１９６】
光反応性基を含有する液晶性ポリイミドによるパターン化した位相差膜３９上に液晶性材料による位相差膜４９を形成する場合（図１７）、このパターン化した位相差膜３９は、位相差膜４９における液晶性材料の配向膜を兼ねさせることも可能である。この場合、液晶性材料に対する配向規制力を再調整するために、光反応性基を含有する液晶性ポリイミドによる位相差膜３９の表面にラビング処理や紫外線の照射を施すことも有用である。このような液晶性材料による位相差膜４９に位相差膜３９を隣接させる構成を採用することにより、従来の配向剤を用いて配向膜を設ける場合とほぼ同じ製造工程で位相差膜という光学的な機能と液晶性材料を配向させる機能を併せ持つ膜が得られることとなり、この点は、光反応性基を含有する液晶性ポリイミドの優位点である。
【０１９７】
光反応性基を含有する液晶性ポリイミドによるパターン化した位相差膜３９を液晶セル内側に形成する場合、このパターン化した位相差膜３９（５１）の上にさらに、パターン化されていない位相差膜４９、透明電極３８、液晶配向膜３７、セル厚調整層５０が任意に形成される場合がある。これらの膜、層を形成するプロセスは２００℃を超える高い処理温度が一定の時間の加わる熱的な負荷を伴うものである。光反応性基を含有する液晶性ポリイミドによる位相差膜３９（５１）は、耐熱性に優れており、先のプロセスによる熱的な負荷に対してレタデーション等の特性の変化が少ない。この点も光反応性基を含有する液晶性ポリイミドの優位点である。
【０１９８】
（偏光ホログラムについて）
本発明の位相差膜は、前述した形態以外にも、位相差膜を有する種々の光学素子に用いることができる。このような光学素子としては、例えば偏光ホログラムが挙げられる。このような偏光ホログラムは、公知の偏光ホログラムにおける液晶層と液晶配向層とからなる位相差膜を本発明の位相差膜に代えることによって構成することができ、例えば特表２００８−５３２０８５号公報の図１に示されている光配向層（２）と液晶組成物（３）とを本発明の位相差膜に代えることによって構成することができる。
【実施例】
【０１９９】
以下、本発明の実施例を説明する。本発明は、以下の実施例にのみに限定されない。【０２００】
はじめに、実施例で用いた材料、位相差膜に関する評価方法を示す。
＜粘度＞
ポリアミック酸溶液の回転粘度計（ＴＶ−２２Ｌ、東機産業社製）を用い測定した。
＜重量平均分子量（Ｍｗ）＞
ポリアミック酸の重量平均分子量（Ｍｗ）は、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー（ＧＰＣ）を用いて、溶出液として０．６重量％リン酸含有ＤＭＦを用い、カラム温度５０℃、ポリスチレンを標準溶液として測定した。ＧＰＣには日本分光社製ゲル浸透クロマトグラフシステム（ＰＵ−２０８０  ＨＰＬＣ  ポンプ、８６５−ＣＯ  カラムオーブン、ＵＶ−２０７５  紫外可視検出器、ＲＩ−２０３１  示差屈折計検出器）を用い、カラムにはＳｈｏｄｅｘ  ＧＦ−７Ｍ  ＨＱ（昭和電工社製）を用いた。
＜位相差膜の膜厚＞
位相差膜が形成された基板より位相差膜を一部削って、その段差を表面計測プロファイラ（アルファステップＩＱ／ケーエルエー・テンコール株式会社製）を測定して求めた。＜位相差膜のレタデーション、及びΔｎの波長依存性＞
位相差膜のレタデーション、及びΔｎの波長依存性は、偏光解析装置（ＯｐｔｉＰｒｏ／シンテック株式会社製）を用いて求めた。【０２０１】
［実施例１］
＜化合物（ＶＩＩ−４−１）の合成＞【０２０２】
【化１０】
0005565411.tif 000013
【０２０３】
４−ブロモフタル酸ジエチルエステル（５０ｇ、１６６ｍｍｏｌ）、１，７−オクタジイン（８．７ｇ、８２ｍｍｏｌ）、ジクロロトリフェニルフォスフィンパラジウム（ＩＩ）（２９０ｍｇ、０．４１ｍｍｏｌ）、及びヨウ化銅（１５８ｍｍｏｌ、０．８３ｍｍｏｌ）の混合物を、窒素気流下、トリエチルアミン（２００ｍＬ）中、４時間還流した。反応終了後、トルエン（５００ｍＬ）及び純水（５００ｍＬ）を加え、抽出を行った。有機相を純水（３００ｍＬ）で一回洗浄したのち、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。得られた有気相をろ過し、溶媒を減圧留去し、目的物である１，４−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）エチニルブタン  テトラエチルエステルを得た。収量４２ｇ、収率９５％。この化合物は精製せずにそのまま次の反応に用いた。【０２０４】
１，４−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）エチニルブタン  テトラエチルエステル（４２ｇ、７７ｍｍｏｌ）に５％Ｐｄ／Ｃ（２．１ｇ）を加え、トルエン／エタノール混合溶媒（３００ｍＬ／３００ｍＬ）中、水素圧７２０ＭＰａで水素添加反応を行った。反応終了後、触媒をろ別し、溶媒を減圧留去した。残さをカラムクロマトグラフィー（シリカゲル／トルエン：酢酸エチル＝１０：１）で精製し、目的とする１，８−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）オクタン  テトラエチルエステルを得た。収量４３ｇ、収率１００％。【０２０５】
１，８−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）オクタン  テトラエチルエステル（４３ｇ、７７ｍｍｏｌ）をエタノール（２５０ｍＬ）に溶解し、５．７％水酸化ナトリウム水溶液（２５０ｍＬ）を加え、２時間還流した。反応後、溶媒を減圧留去した後、濃塩酸をｐＨが１になるまで加えた。生じた沈殿をろ過した後、沈殿を純水（２００ｍＬ）で３回洗浄した。得られた結晶を減圧乾燥することによって１，８−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）オクタンを得た。収量３１ｇ、収率９０％。【０２０６】
１，８−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）オクタン（１０ｇ、２３ｍｍｏｌ）に無水酢酸（５０ｍＬ）を加え、２時間還流した。無水酢酸を減圧留去した後、残さにシクロヘキサン（５０ｍＬ）を加え、生じた沈殿をろ過した。得られた結晶を減圧乾燥することによって化合物（ＶＩＩ−４−１）を得た。収量９．２ｇ、収率９７％。融点；１０９．７−１１１．２℃。得られた化合物の1Ｈ−ＮＭＲを測定したところ、次のようなスペクトルが得られ、目的物が合成されたことを確認した。1Ｈ−ＮＭＲ（５００Ｈｚ，ＣＤＣ１３）；δ（ｐｐｍ）７．９２（ｄ，４Ｈ，Ｊ＝７．８０Ｈｚ）、７．７０（ｄ，４Ｈ，Ｊ＝８．１Ｈｚ）、２．８２（ｔ，４Ｈ，Ｊ＝７．６５Ｈｚ）、１．３−１．７（ｍ，１２Ｈ）【０２０７】
＜ポリアミック酸の合成とポリアミック酸溶液の調製＞
下記化合物（ＶＩ−１）（０．１６６１ｇ、０．７８２７ｍｍｏｌ）をＮ−メチル−２−ピロリドン（以下「ＮＭＰ」と称す、３．０ｇ）に溶解し、化合物（ＶＩＩ−４−１）（０．３１８２ｇ、０．７８２９ｍｍｏｌ）を室温以下に保ちながら加えた。一晩攪拌後、ＮＭＰ（３．５ｇ）及びエチレングリコールモノブチルエーテル（ＢＳＣ、３．０ｇ）を加えることで、光反応性基を有する液晶性ポリイミドの前駆体であるポリアミック酸を約５重量％含有する溶液（Ａ−１）を得た。溶液（Ａ−１）の粘度は２０．７ｍＰａ・ｓであり、ポリアミック酸の重量平均分子量は５８，０００であった。さらにこの溶液を、ポリアミック酸の含有量が３重量％となるように、ＮＭＰ／ＢＳＣ＝１／１（重量比）で希釈した溶液を調製した。この希釈により得た溶液をポリアミック酸の溶液（Ａ−２）とする。なお、化合物（ＶＩ−１）は市販品を精製したものを使用した。【０２０８】
【化１１】
0005565411.tif 000014
【０２０９】
＜位相差膜１の作製及び光学特性の確認＞
ガラス基板に溶液（Ａ−１）をスピンナーで塗布（２，０００ｒｐｍ、１５秒）し、さらに８０℃で３分間加熱して溶剤を蒸発させた後、偏光板を介して紫外線を照射することによって直線偏光の偏光紫外線（照度：９ｍＷ／ｃｍ2、照射エネルギー強度：５Ｊ／ｃｍ2）を照射した。偏光紫外線が照射された基板をオーブン中で２３０℃、１５分加熱処理を行い、膜厚１７５ｎｍの位相差膜１を得た。位相差膜１のレタデーションを測定したところＲｅ＝７１ｎｍ（λ＝５５０ｎｍ）であり、位相差膜１は、光反応性基を有するポリアミック酸を加熱、イミド化して得られる、液晶性を有するポリイミドによる膜であることを確認した。位相差膜１における光軸の向きは、偏光紫外線を照射した際の偏光板の吸収軸の方向にほぼ平行であり、位相差膜１における光軸の角度を、照射する紫外線の偏光状態で制御できることを確認した。【０２１０】
なお、位相差膜１の光軸の向きは、偏光解析装置（ＯｐｔｉＰｒｏ／シンテック株式会社製）の測定によって確認した。【０２１１】
＜位相差膜１の耐熱性の試験＞
位相差膜１を２３０℃のオーブンに２時間放置し、これをオーブンから取り出して、室温に戻した後、レタデーションを測定したところ、２３０℃のオーブンに投入する前と比較してその変化は１ｎｍ未満であった。以上より、位相差膜１は耐熱性において優れていることを確認した。【０２１２】
＜偏光紫外線の照射エネルギー強度によるレタデーション（複屈折）の制御＞
溶液（Ａ−１）の塗膜へ偏光紫外線を照射する時間を変えることにより、前記塗膜への照射エネルギー強度を調整しながら、位相差膜のサンプルを複数作製し、各サンプルにおける膜厚とレタデーションとを測定し、各サンプルにおける複屈折を求めた。結果を図２０に示す。図２０により、前記塗膜への照射エネルギー強度を調整することにより、位相差膜のレタデーションの大きさを制御できることを確認した。図２０より、レタデーションの大きさは位相差膜における複屈折の違いによるものであることが明らかとなった。ここで、複屈折は、実測されたレタデーションを実測された膜厚で割ることにより与えられた値である。【０２１３】
この結果より、塗膜の膜厚が同一であっても、フォトマスクによるマスキングと併せて塗膜への異なる照射エネルギー強度の光を照射することにより、レタデーションの大きさの異なる複数の領域がパターン化した位相差膜に形成できることは明らかである。【０２１４】
［実施例２］
＜緑色の選択反射膜を得るための重合性（コレステリック）液晶材料溶液（Ｂ−１）の調製＞
下記化合物（Ｐ−１）８２．２重量％、下記化合物（Ｐ−２）４．８重量％、下記化合物（Ｐ−３）９．７重量％，及び下記化合物（Ｐ−４）３．３重量％からなる組成物を（ＭＩＸ１）とし、この（ＭＩＸ１）に重量比０．０３０のＣＰＩ−１１０Ｐ（サンアプロ株式会社）を加え、さらに重量比２．３３３のシクロペンタノンを加えて、溶質濃度３０重量％のシクロペンタノンの溶液（Ｂ−１）を得た。なお、化合物（Ｐ−１）は、Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，１９９３，２６（６），２４４に記載されている方法により合成した。また、化合物（Ｐ−２）と化合物（Ｐ−３）は特開２００５−６０３７３号公報に記載されている方法により合成した。さらに、化合物（Ｐ−４）は特開２００５−２６３７７８号公報に記載されている方法により合成した。【０２１５】
【化１２】
0005565411.tif 000015
【０２１６】
＜位相差膜１上への重合性（コレステリック）液晶材料溶液（Ｂ−１）の塗布、重合による緑色の選択反射膜の作製＞
位相差膜１に溶液（Ｂ−１）をスピンナーで１，５００ｒｐｍ、１５秒の条件で塗布し、さらに得られた塗膜を８０℃で３分間加熱して溶剤を蒸発させた後、得られた膜に紫外線（照度：２５ｍＷ／ｃｍ2、照射量：０．７５Ｊ／ｃｍ2）を照射し、緑色の選択反射膜を形成した。得られた膜は鏡面状であり、偏光顕微鏡で観察したところグランシャン組織が確認された。すなわち、重合性（コレステリック）液晶材料は、その螺旋軸が基板法線方向に揃った配向をしており、位相差膜１が重合性（コレステリック）液晶材料を配向させる機能を兼ね備えることを確認した。【０２１７】
［実施例３］
＜ホモジニアス配向を固定化しポジティブＡプレートが得られる棒状のメソゲン骨格を有する重合性液晶材料の溶液（Ｂ−２）の調製＞
下記化合物（Ｐ−５）７５重量％及び下記化合物（Ｐ−６）２５重量％からなる組成物を（ＭＩＸ２）とし、この（ＭＩＸ２）に重量比０．０３のイルガキュアー９０７（チバ・ジャパン株式会社）を加え、さらに重量比２．３３３のシクロペンタノンを加えて、溶質濃度３０重量％のシクロペンタノンの溶液（Ｂ−２）を得た。なお、化合物（Ｐ−５）は特開２００６−３０７１５０号公報に記載されている方法により合成した。また、化合物（Ｐ−６）は、Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，１９９０，２３（１７），３９３８に記載されている方法により合成した。【０２１８】
【化１３】
0005565411.tif 000016
【０２１９】
＜位相差膜（Ｉ）上への溶液（Ｂ−２）の塗布、重合によるポジティブＡプレートの位相差膜を有する複合位相差膜の作製＞
（位相差膜（Ｉ））
溶液（Ａ−２）をガラス基板に塗布して、実施例１の位相差膜１の作製に倣って位相差膜（Ｉ）を作製した。焼成前の溶液（Ａ−２）の膜への偏光紫外線の照射エネルギーをゼロとした。得られた位相差膜（Ｉ）の膜厚は８３ｎｍであった。また、位相差膜（Ｉ）について、青、緑、及び赤に対応する光の波長（４５０ｎｍ、５５０ｎｍ、及び６５０ｎｍ）におけるレタデーションをそれぞれ測定した。位相差膜（Ｉ）のレタデーションを以下の表に示す。【０２２０】
【表３】
0005565411.tif 000017
【０２２１】
（位相差膜（ＩＩ））
焼成前の溶液（Ａ−２）の膜への偏光紫外線の照射エネルギー強度を２．６Ｊ／ｃｍ2とした以外は、位相差膜（Ｉ）と同様に位相差膜（ＩＩ）を作製した。得られた位相差膜（ＩＩ）の膜厚は８３ｎｍであった。また、位相差膜（Ｉ）と同様にして、位相差膜（ＩＩ）のレタデーションを測定した。位相差膜（ＩＩ）のレタデーションを以下の表に示す。レタデーションを膜厚で割った値、すなわちΔｎについて、位相差膜（Ｉ）と位相差膜（ＩＩ）を比較した場合、いずれも約０．４でほぼ同じであることから、実施例１の位相差膜（Ｉ）と比較することで、膜厚を変えることによりレタデーションを調整できることを確認した。なお、位相差膜（ＩＩ）においては、位相差膜（Ｉ）と比較して膜厚が薄いために、与えられる偏光紫外線の照射エネルギー強度がより少なくても同じ大きさのΔｎが得られている。【０２２２】
【表４】
0005565411.tif 000018
【０２２３】
（位相差膜（ＩＩＩ））
位相差膜（Ｉ）を、株式会社イーエッチシー製のラビング装置ＲＭ−５０を用いて、ラビング布（毛足長１．８ｍｍ：レーヨン）の毛足押し込み量：０．６ｍｍローラー回転数：１，４００ｒｐｍ、ステージ移動速度：０．６ｍ／ｍｉｎの条件で一方向にラビングして、その上に溶液（Ｂ−２）をスピンナーで１，８００ｒｐｍ、１５秒の条件で塗布し、さらに得られた塗膜を８０℃で３分間加熱して溶剤を蒸発させた後、得られた塗膜に紫外線（照度：２５ｍＷ／ｃｍ2、照射量：０．７５Ｊ／ｃｍ2）を照射することによって固定化して、位相差膜（Ｉ）に水平配向した重合性液晶材料からなる位相差膜を基板上に作製した。この位相差膜を位相差膜（ＩＩＩ）とする。得られた位相差膜（ＩＩＩ）のトータルの膜厚は７７５ｎｍであった。また、位相差膜（Ｉ）と同様にして、位相差膜（ＩＩＩ）のレタデーションを測定した。位相差膜（ＩＩＩ）のレタデーションを以下の表に示す。【０２２４】
【表５】
0005565411.tif 000019
【０２２５】
（位相差膜（ＩＶ））
位相差膜（ＩＩ）をその遅相軸と平行方向に、位相差膜（ＩＩＩ）の作製時と同じ条件でラビングして、その上に、位相差膜（ＩＩＩ）の作製と同じ条件で溶液（Ｂ−２）を塗布、固定化して、位相差膜（ＩＩ）に水平配向した重合性液晶材料からなる位相差膜を基板上に作製した。この位相差膜を位相差膜（ＩＶ）とする。得られた位相差膜（ＩＶ）の膜厚は位相差膜（ＩＩＩ）の膜厚とほぼ同じで７７９ｎｍであった。また、位相差膜（Ｉ）と同様にして、位相差膜（ＩＶ）のレタデーションを測定した。位相差膜（ＩＶ）のレタデーションを以下の表に示す。【０２２６】
【表６】
0005565411.tif 000020
【０２２７】
（位相差膜（Ｖ））
位相差膜（ＩＩ）をその遅相軸と垂直方向に、位相差膜（ＩＩＩ）の作製時と同じ条件でラビングし、その上に、位相差膜（ＩＩＩ）の作製と同じ条件で溶液（Ｂ−２）を塗布、固定化して、位相差膜（ＩＩ）に水平配向した重合性液晶材料からなる位相差膜を基板上に作製した。この位相差膜を位相差膜（Ｖ）とする。得られた位相差膜（Ｖ）の膜厚は位相差膜（ＩＩＩ）の膜厚とほぼ同じで７７２ｎｍであった。また、位相差膜（Ｉ）と同様にして、位相差膜（Ｖ）のレタデーションを測定した。位相差膜（Ｖ）のレタデーションを以下の表に示す。【０２２８】
【表７】
0005565411.tif 000021
【０２２９】
次に、上記の結果を基に、分光透過率が異なるカラーフィルタ層を有する液晶表示装置に、光反応性基を含有する液晶性ポリイミドによるレタデーションあるいは、光軸がパターン化した位相差膜とその上に形成されるパターン化されていない位相差膜による複合位相差膜を適用する有用な例について説明する。【０２３０】
分光透過率が異なるカラーフィルタ層を有する液晶表示装置として、青（４５０ｎｍ付近）の波長の光を選択的に透過するカラーフィルタ層を有する青の画素、緑（５５０ｎｍ付近）の波長の光を選択的に透過するカラーフィルタ層を有する緑の画素、赤（６５０ｎｍ付近）の波長の光を選択的に透過するカラーフィルタ層を有する赤の画素とそのパターンを有する液晶表示装置を想定する。【０２３１】
まず、レタデーションあるいは、光軸がパターン化されていない光反応性基を含有する液晶性ポリイミドの位相差膜と、その上に重合性液晶材料によるポジティブＡプレートに相当する位相差膜を形成された複合位相差膜の特性について見てみる。【０２３２】
青の画素の代表的な波長４５０ｎｍにおけるレタデーションをＲｅ（λ＝４５０ｎｍ）、緑の画素の代表的な波長５５０ｎｍにおけるレタデーションをＲｅ（λ＝５５０ｎｍ）、赤の画素の代表的な波長６５０ｎｍにおけるレタデーションをＲｅ（λ＝６５０ｎｍ）としたとき、複合位相差膜（ＩＩＩ）〜（Ｖ）では表５〜７にある通り、いずれも、Ｒｅ（λ＝４５０ｎｍ）＞Ｒｅ（λ＝５５０ｎｍ）＞Ｒｅ（λ＝６５０ｎｍ）の関係になっている。【０２３３】
次に、レタデーションと光軸がパターン化された光反応性基を含有する液晶性ポリイミドの位相差膜と、その上に重合性液晶材料によるポジティブＡプレートに相当する位相差膜を形成された複合位相差膜の特性について見てみる。【０２３４】
青、緑、赤の画素に対応する複合位相差膜として複合位相差膜（ＩＩＩ）〜（Ｖ）からいずれか１つを、少なくとも１つは他の２つとは異なるように選択することで可能である。【０２３５】
例えば、青の画素に対応して、複合位相差膜（Ｖ）、緑の画素に対応して、複合位相差膜（ＩＩＩ）、赤の画素に対応して、複合位相差膜（ＩＶ）を選択すると、先の複合位相差膜（ＩＩＩ）〜（Ｖ）の評価結果より、青、緑、赤の画素に対応する複合位相差膜の特性として、青の画素では代表的な波長４５０ｎｍにおけるレタデーションとして、１０２．１ｎｍ（Ｖ−Ｂに相当）、緑の画素では代表的な波長５５０ｎｍにおけるレタデーションとして、１２４．５ｎｍ（ＩＩＩ−Ｇに相当）、赤の画素では代表的な波長６５０ｎｍにおけるレタデーションとして、１４６．２ｎｍ（ＩＶ−Ｒに相当）が得られることになる。すなわち、Ｒｅ（λ＝４５０ｎｍ）＜Ｒｅ（λ＝５５０ｎｍ）＜Ｒｅ（λ＝６５０ｎｍ）の関係が得られており、レタデーションあるいは、光軸がパターン化されていない位相差膜では得られない特性が得られたことが明らかとなった。【０２３６】
このような関係が得られる位相差膜は、例えば、青、赤、緑の着色層がパターン化されたカラーフィルタ層に、溶液（Ａ−２）を塗布し、得られた塗膜に、青の着色層に対応するパターンを有するマスクを介して、後のラビング方向と直交する方向にポリイミドが配向するように所定の偏光方向で偏光紫外線を適当な照射エネルギー強度で照射し、赤の着色層に対応するパターンを有するマスクを介して、後のラビング方向と平行な方向にポリイミドが配向するように所定の偏光方向で偏光紫外線を適当な照射エネルギー強度で照射し、前記塗膜を焼成して液晶性ポリイミド膜を形成し、得られた膜を前述の特定の一方向にラビングし、ラビングされた膜の表面に溶液（Ｂ−２）を塗布し、固定化して水平配向の重合性液晶材料からなる位相差膜を前記の液晶性ポリイミド膜の表面に形成することによって得ることができる。【０２３７】
以上により、吸収スペクトル特性が異なる領域が２つ以上設けられたカラーフィルタ層を有するカラーフィルタに対して、吸収スペクトル特性が異なるカラーフィルタ層の領域に対応して光軸の向き及びレタデーションの大きさがより適切に調整されたパターンが形成された複合位相差膜が形成できることを確認した。【０２３８】
次に、光反応性基を含有する液晶性ポリイミドによる光軸、レタデーションがパターン化された位相差膜について、それを適用した光学素子あるいは液晶表示装置における機能及び効果を光学シミュレーションにより確認した。なお光学計算には、シンテック株式会社製のＬＣＤ  Ｍａｓｔｅｒ  Ｖｅｒ６．２３を用いた。【０２３９】
なお、これらの計算に用いた各材料により形成された位相差膜とそのΔｎの波長依存性を表８に示す。【０２４０】
表８中、ｐＡ−ｐｌａｔｅ（Ｉ）は、光反応性基を有する液晶性ポリイミドよりなるポジティブＡ−ｐｌａｔｅの位相差膜を表し、そのΔｎの波長依存性は実施例３の表４の結果に基づく。また、それぞれの光学計算で与えられる光軸の軸角度、レタデーションＲｅの大きさは先の実施例の結果に基づき、位相差膜を製膜する際の偏光紫外線の向き、照射エネルギー強度、膜厚等のパラメータを最適化することで得られる値である。【０２４１】
表８中、ｐＡ−ｐｌａｔｅ（ＩＩ）は、ホモジニアス配向の重合性液晶材料よりなるポジティブＡ−ｐｌａｔｅの位相差膜を表し、そのΔｎの波長依存性は、実施例３の表５の結果に基づく。また、それぞれの光学計算で与えられるレタデーションＲｅの大きさは先の実施例の結果に基づき、位相差膜を製膜する際の膜厚等のパラメータを最適化することで得られる範囲内の値である。【０２４２】
表８中、ｎＣ−ｐｌａｔｅは、螺旋配向の重合性液晶材料よりなるネガティブＣ−ｐｌａｔｅの位相差膜を表し、そのΔｎの波長依存性は特開２００５−２６３７７８号公報等に記載されている組成物の膜を作製し、測定して得られた値である。また、それぞれの光学計算で与えられるレタデーションＲｔｈの大きさは、位相差膜を製膜する際の膜厚等のパラメータを最適化することで得られる値である。【０２４３】
表８中、位相差フィルムは、特定の条件で延伸された環状オレフィン系樹脂によるものであり、そのΔｎの波長依存性は市販の液晶ディスプレイより位相差フィルムを剥離して測定することにより得られた値である。また、それぞれの光学計算で与えられるレタデーションＲｅの大きさは位相差フィルムを製膜する際のフィルムの厚みや延伸条件等のパラメータを最適化することで得られる値である。【０２４４】
表８中、偏光板保護層は、市販の偏光板に貼合されたセルロース系樹脂によるものであり、そのレタデーションＲｔｈとΔｎの波長依存性は市販の液晶ディスプレイに搭載されている偏光板より偏光板保護層のみを剥離して測定することにより得られた値である。【０２４５】
表８中、駆動液晶は、ＶＡモード用に開発された液晶組成物であり、Δｎ（異常光屈折率ｎｅと常光屈折率ｎｏの差）の波長依存性を表８に記す。また、ＶＡセルのレタデーションＲｔｈは常光屈折率ｎｏと異常光屈折率ｎｅの差とセル厚ｄの積であり、それぞれの光学計算で与えられたレタデーションＲｔｈはセル厚ｄを制御することで得られる値である。【０２４６】
光学素子及びそこに適用される位相差膜の光軸の軸角度、レタデーションＲｅ、Ｒｔｈ、偏光板の吸収軸の軸角度は前述の定義に従う。また、偽造防止素子や液晶表示装置の光学素子の光学特性を評価する際、観察者の目線方向と光学素子がなす角度を極座標（方位角（φ）、極角度（θ））で表し、その定義を図３に示す。偽造防止素子や液晶表示装置における表示面がＸＹ平面であり、目線方向を含む面を入射面として、Ｘ軸と入射面がなす角度が方位角（φ）であり、入射面内で、目線方向がＺ軸となす角度が極角度（θ）である。【０２４７】
【表８】
0005565411.tif 000022
【０２４８】
［実施例４］
＜偽造防止素子としての応用＞
鏡面状の反射板に、光反応性基を有する液晶性ポリイミドを用いて光軸の軸角度やレタデーションの大きさが異なる複数のパターンが形成された、実施例３の表４に準ずる波長依存性を有するｐＡ−ｐｌａｔｅの位相差膜（ｐＡ−ｐｌａｔｅ（Ｉ））を形成した光学素子を偽造防止素子（１）とする。この位相差膜には、全面が一様に均一な膜厚のポリアミック酸の塗膜にフォトマスクによるマスキングと併せて所定の領域ごとに最適な向きと照射エネルギー強度の偏光紫外線照射を与えることで、光軸の軸角度やレタデーションの大きさが異なる複数のパターンＡ−Ｉ〜Ａ−ＶＩが形成されている。【０２４９】
また、偽造防止素子（１）のｐＡ−ｐｌａｔｅ（Ｉ）上に、ホモジニアス配向の重合性液晶材料による光軸の軸角度とレタデーションの大きさが一様であるｐＡ−ｐｌａｔｅの位相差膜（ｐＡ−ｐｌａｔｅ（ＩＩ））を形成した構造を有する光学素子を偽造防止素子（２）とする。この位相差膜は、所望の遅相軸が得られるようｐＡ−ｐｌａｔｅ（Ｉ）の表面を一方向にラビングした上に形成され、さらに所望のレタデーションに合わせて膜厚が最適化された、ホモジニアス配向が固定化した重合性液晶材料の膜であり、ｐＡ−ｐｌａｔｅ（Ｉ）に形成されているパターンＡ−Ｉ〜Ａ−ＶＩに応じて、異なる光学特性を有する複数のパターンＢ−Ｉ〜Ｂ−ＶＩが形成されている。【０２５０】
なお、偽造防止素子（１）と偽造防止素子（２）の構造は、前述の図４の構造に準ずる。これらの偽造防止素子を、特殊フィルタを通さないで観察した場合、位相差膜における光軸の軸角度、レタデーションの大小に係わらず色度、相対反射率はほとんど同じであり、前述したパターンの相違を識別することができない。【０２５１】
これらの偽造防止素子を、特殊フィルタを通して観察した場合、位相差膜における光軸の軸角度、レタデーションの大小により色度、相対反射率が大きく変化し、前述したパターンを区別することが可能である。また、適当なレタデーションＲｅを有する位相差膜（ｐＡ−ｐｌａｔｅ（ＩＩ））を設置したり、特殊フィルタの位相差フィルムのレタデーションＲｅを変化させることで、一連の色度、相対反射率の変化に多様性が生じることを確認した。なお、特定のレタデーションＲｅの大きさを有する位相差フィルムが貼合された偏光板を特殊フィルタと称し、１３８ｎｍのレタデーションの位相差フィルムが貼合された偏光板をフィルタＩ、５３０ｎｍのレタデーションの位相差フィルムが貼合された偏光板をフィルタＩＩとする。各偽造防止素子の光学特性と観察結果を表９及び１０に示す。【０２５２】
【表９】
0005565411.tif 000023
【０２５３】
【表１０】
0005565411.tif 000024
【０２５４】
フィルタＩ及びＩＩにおいて、位相差フィルムの光軸の向きを０°としたとき偏光板の吸収軸の向きが４５°となるように位相差フィルムと偏光板とが貼り合わされている。フィルタによる観察は、位相差フィルムが偽造防止素子側になるようにフィルタを配置して行われ、色度及び相対反射率は、方位角及び極角がいずれも０°の位置においた観察される値である。【０２５５】
以上から明らかなように、本発明の位相差膜は、前記フィルタを介することによって特定の色が観察される偽造防止素子を構成することができる。また、本発明の位相差膜は、前記ポリアミック酸溶液の塗膜に、文字や図柄の一部に対応する開口を有するマスクを介して、照射光の種類、その偏光方向、及び照射エネルギー強度が適宜調整された光を照射することによって、これらの特定の色の組み合わせによる文字や図柄が前記フィルタを介して観察される、より精密な像が観察される偽造防止素子を構成することができる。【０２５６】
［実施例５］
＜青、緑、赤の画素毎にレタデーション、光軸を最適化したパターン位相差膜及びこの位相差膜を含む複合位相差膜による１／４λ板と偏光板を組み合わせた円偏光板の特性＞
１／４λ板を偏光板と組み合わせて円偏光板とし、これを反射板に設置して、反射光の反射率を計算し、円偏光板の性能を評価する。さらに、この円偏光板が反射型液晶表示装置、あるいは半透過型液晶表示装置で利用されることを想定し、反射板と偏光板の間には、青、緑、赤に対応した分光透過率を有するカラーフィルタ層のパターンを形成する。【０２５７】
１／４λ板として、青、赤、緑の画素によらず、一様な光軸の軸角度とレタデーションの大きさであるホモジニアス配向の重合性液晶によるＡ−ｐｌａｔｅの位相差膜（ｐＡ−ｐｌａｔｅ（ＩＩ））である場合を比較例１とする。【０２５８】
１／４λ板として、青、赤、緑の画素毎に、光反応性基を含有する液晶性ポリイミドを用いてレタデーションの大きさを最適化しそのパターンが形成された位相差膜（ｐＡ−ｐｌａｔｅ（Ｉ））である場合を発明例１とする。ここで、位相差膜（ｐＡ−ｐｌａｔｅ（Ｉ））は、全面が一様に均一な膜厚のポリアミック酸の塗膜にフォトマスクによるマスキングと併せて青、緑、赤の画素毎にレタデーションの大きさが各々最適になるよう照射エネルギー強度を変えて偏光紫外線を照射することで、青、緑、赤の画素毎にレタデーションの大きさが最適化したパターンが形成される。【０２５９】
１／４λ板として、青、赤、緑の画素毎に、光反応性基を含有する液晶性ポリイミドを用いて光軸の軸角度やレタデーションの大きさを最適化しそのパターンが形成された位相差膜（ｐＡ−ｐｌａｔｅ（Ｉ））と、ホモジニアス配向の重合性液晶材料による光軸の軸角度とレタデーションの大きさが一様であるＡ−ｐｌａｔｅの位相差膜（ｐＡ−ｐｌａｔｅ（ＩＩ））を組み合わせた場合を発明例２とする。ここで、位相差膜（ｐＡ−ｐｌａｔｅ（Ｉ））は、全面が一様に均一な膜厚のポリアミック酸の塗膜にフォトマスクによるマスキングと併せて青、緑、赤の画素毎に最適な向きと照射エネルギー強度の偏光紫外線を照射することで、青、緑、赤の画素毎に光軸の向きとレタデーションの大きさが最適化したパターンが形成される。また、位相差膜（ｐＡ−ｐｌａｔｅ（ＩＩ））は、所望の遅相軸が得られるよう位相差膜（ｐＡ−ｐｌａｔｅ（Ｉ））の表面（反射板側）を一方向にラビングした上に形成され、さらにそのレタデーションに合わせて膜厚が最適化されたホモジニアス配向が固定化した重合性液晶材料の膜である。【０２６０】
前記の各例における、ｐＡ−ｐｌａｔｅ（Ｉ）における各着色層に対応する光軸の向きとレタデーションＲｅ、ｐＡ−ｐｌａｔｅ（ＩＩ）における各着色層に対応する光軸の向きとレタデーションＲｅ、偏光板保護層の厚み方向におけるレタデーションＲｔｈ、偏光板の吸収軸の向き（４５度）、及び、方位角及び極角が０°の観察位置における反射率を以下の表に示す。また、前記比較例１及び発明例２の分光透過率特性を図２１に示す。【０２６１】
【表１１】
0005565411.tif 000025
【０２６２】
表１１に示すように、比較例１の反射率は１．９７×１０-3であり、発明例１の反射率は６．５７×１０-4であり、発明例２の反射率は４．３３×１０-4であった。１／４λ板として、青、赤、緑の画素によらず、一様な光軸の軸角度とレタデーションの位相差膜を使用する場合（比較例１）に比べ、１／４λ板として、青、赤、緑の画素毎に、光反応性基を含有する液晶性ポリイミドを用いて光軸の軸角度やレタデーションの大きさを最適化しそのパターンが形成された位相差膜を利用した場合（発明例１、２）は、表１１に示す通り、より低い反射率が得られる。これは図２１に示す通り、より広帯域の波長域で反射率が抑えられているからである。また、１／４λ板として、青、赤、緑の画素毎に、光反応性基を含有する液晶性ポリイミドを用いて光軸の軸角度やレタデーションの大きさを最適化しそのパターンが形成された位相差膜を利用した反射型液晶表示装置あるいは半透過型液晶表示装置においては、より高いコントラスト比が得られることは明らかである。【０２６３】
［実施例６］
＜青、緑、赤の画素毎にレタデーション、光軸を最適化したパターン位相差膜及びこの位相差膜を含む複合位相差膜によるＶＡモードの視野角特性改善＞
ポジティブＡ−ｐｌａｔｅとネガティブＣ−ｐｌａｔｅで光学補償されるＶＡモードの透過型液晶表示装置について評価を行った。電圧を印加しない暗状態における視野角方向（方位角＝４５度、極角＝７０度）の輝度（相対値）を評価した。輝度が低いほど、より高いコントラスト比が得られるため、液晶表示装置としては、より性能が優れていると見做される。【０２６４】
青、緑、赤に対応した分光透過率を有するカラーフィルタ層のパターンが形成されており、さらにｐＡ−ｐｌａｔｅ（Ｉ）、ｐＡ−ｐｌａｔｅ（ＩＩ）、ｎＣ−ｐｌａｔｅはいずれもカラーフィルタ層上に駆動液晶媒体側に形成されている。【０２６５】
ポジティブＡ−ｐｌａｔｅとして、青、赤、緑の画素によらず、一様な光軸の軸角度とレタデーションの大きさであるホモジニアス配向の重合性液晶材料によるＡ−ｐｌａｔｅの位相差膜（ｐＡ−ｐｌａｔｅ（ＩＩ））である場合を比較例２、比較例３とする。【０２６６】
ポジティブＡ−ｐｌａｔｅとして、光反応性基を含有する液晶性ポリイミドを用いてレタデーションの大きさを最適化しそのパターンが形成された位相差膜（ｐＡ−ｐｌａｔｅ（Ｉ））である場合を発明例５とする。ここで、位相差膜（ｐＡ−ｐｌａｔｅ（Ｉ））は、全面が一様に均一な膜厚のポリアミック酸の塗膜にフォトマスクによるマスキングと併せて青、緑、赤の画素毎にレタデーションの大きさが各々最適になるよう照射エネルギー強度を変えて偏光紫外線を照射することで、青、緑、赤の画素毎にレタデーションの大きさが最適化したパターンが形成される。【０２６７】
ポジティブＡ−ｐｌａｔｅとして、青、赤、緑の画素毎に、光反応性基を含有する液晶性ポリイミドを用いて光軸の軸角度やレタデーションの大きさを最適化しそのパターンが形成された位相差膜（ｐＡ−ｐｌａｔｅ（Ｉ））と、一様な光軸の軸角度とレタデーションの大きさであるホモジニアス配向の重合性液晶材料によるＡ−ｐｌａｔｅの位相差膜（ｐＡ−ｐｌａｔｅ（ＩＩ））を組み合わせた場合を発明例３、４、６とする。ここで、位相差膜（ｐＡ−ｐｌａｔｅ（Ｉ））は、全面が一様に均一な膜厚のポリアミック酸の塗膜にフォトマスクによるマスキングと併せて青、緑、赤の画素毎に最適な向きと照射エネルギー強度の偏光紫外線を照射することで、青、緑、赤の画素毎に光軸の向きとレタデーションの大きさが最適化したパターンが形成される。また、位相差膜（ｐＡ−ｐｌａｔｅ（ＩＩ））は、所望の遅相軸が得られるよう位相差膜（ｐＡ−ｐｌａｔｅ（Ｉ））の表面（偏光板保護層側あるいは駆動液晶側）を一方向にラビングした上に形成され、さらにそのレタデーションに合わせて膜厚が最適化されたホモジニアス配向が固定化した重合性液晶材料の膜である。【０２６８】
前述の各例について、第一及び第二の偏光板の吸収軸の向き、第一及び第二の偏光板保護層、ＶＡセル、及びｎＣ−ｐｌａｔｅのＲｔｈ、各ｐＡ−ｐｌａｔｅのＲｅ、及び各例における前記視野角方向における輝度を以下の表に示す。また、比較例３と発明例６の分光透過率特性を図２２に示す。ＶＡセルのＲｔｈは（ｎｏ−ｎｅ）×ｄで求められ、ｎｏ及びｎｅは駆動液晶層の屈折率を表し、ｄは駆動液晶層の厚さを表している。【０２６９】
【表１２】
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【０２７０】
ポジティブＡ−ｐｌａｔｅとして、青、赤、緑の画素によらず、一様な光軸の軸角度とレタデーションの位相差膜を使用する場合（比較例２、３）に比べ、ポジティブＡ−ｐｌａｔｅとして、青、赤、緑の画素毎に、光反応性基を含有する液晶性ポリイミドを用いて光軸の軸角度やレタデーションの大きさを最適化しそのパターンが形成された位相差膜を利用した場合（比較例２に対して発明例３，あるいは比較例３に対して発明例４、５，６）は、表１２に示す通りより低い輝度が得られている。これは図２２に示す通り、より広帯域の波長域で透過率が抑えられているからである。
【産業上の利用可能性】
【０２７１】
本発明の位相差膜は、光反応性基を有する液晶性ポリイミド膜を用いることから、光配向すなわち、特定の偏光状態の光を照射により得られるものであり、従来の配向膜と重合性液晶材料をはじめとする液晶性材料による位相差膜の製造方法と比較して、より少ない部材点数と工程によって提供することができる。【０２７２】
また、本発明の位相差膜は、光軸の軸角度や複屈折の大きさを照射する光の偏光状態や照射エネルギー強度を制御することにより調整できることから、マスキングの手法を併用することで、所定の領域毎に光軸やレタデーションを変化させることができる。【０２７３】
さらに、光軸やレタデーションの光学特性が異なる領域がパターン化した位相差膜やそれを用いた液晶表示装置や偽造防止素子をはじめとする光学素子をより簡略化した製造工程により提供することができる。
【符号の説明】
【０２７４】
１  光軸の軸角度
２  吸収軸の軸角度
３  入射面
４  方位角度
５  極角度
７  反射基板
８、１１、１３、１６、２２、３９、４４、４９、５１  位相差膜
８ａ〜８ｅ、１６ａ〜１６ｃ、２２ａ、２２ｂ  領域
９  偏光フィルタ
１０、１７、２１、４３、４６  偏光板
１０ａ  吸収軸の向き
１１ａ  光軸の向き
１２  観察者
１４  基板
１５  選択反射膜
１８  支持体
１９  粘着層
２０  画像表示装置
２０ａ  奇数行
２０ｂ  偶数行
２３ａ、２３ｂ  偏光フィルタ
２４ａ  左目
２４ｂ  右目
３１  平面基板
３２  スイッチング素子
３３  絶縁膜
３４  反射電極
３５、３７  液晶配向膜
３６  液晶層
３８、４８  透明電極
４０  オーバーコート層
４１  カラーフィルタ層
４２、４７  透明基板
４５  バックライトユニット
５０  セル厚調整層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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