(57)【要約】【課題】  本発明は、配向層と位相差層を有する光学素子において、高温高湿雰囲気下においても、配向層と位相差層の層間剥離が生じたり、配向層に凝集破壊等が生じることなく使用できる光学素子を提供することを主目的とする。【解決手段】  本発明は、透明基材と、上記透明基材上に形成され、液晶分子の配向能を有する高分子化合物からなる配向層と、上記配向層上に形成され、アクリロイル基を有する重合性液晶化合物の重合物からなる位相差層とを有する光学素子であって、上記配向層に、アミノ基を有するシランカップリング剤を含むことを特徴とする光学素子を提供することにより、上記目的を達成するものである。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基材と、前記透明基材上に形成され、液晶分子の配向能を有する高分子化合物からなる配向層と、前記配向層上に形成され、アクリロイル基を有する重合性液晶化合物の重合物からなる位相差層とを有する光学素子であって、
前記配向層に、アミノ基を有するシランカップリング剤を含むことを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記液晶分子の配向能を有する高分子化合物が、水酸基を有する高分子化合物であることを特徴とする、請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記水酸基を有する高分子化合物が、セルロース誘導体であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の光学素子。
【請求項４】
前記位相差層が位相差性を有することを特徴とする、請求項１から請求項３までのいずれかに記載の光学素子。
【請求項５】
前記透明基材が、トリアセチルセルロースフイルムであることを特徴とする、請求項１から請求項４までのいずれかに記載の光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置等に用いられる光学素子に関するものであり、より詳しくは、優れた耐湿熱性を備える光学素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶は、屈折率、誘電率または磁化率等の物理的性質が方向によって異なる異方性を有するという特徴から、近年急速に普及している液晶表示装置の表示媒体に用いられるのみではなく、位相差板、偏光板、光偏光プリズム、各種光学フィルター等、広く液晶表示装置用途の光学素子を構成する材料として用いられている。
【０００３】
液晶の上記異方性を利用した、種々の光学素子を得るには、液晶分子を規則的に配列させることが不可欠である。このような液晶分子の規則的配列を実現するためには、液晶分子の配向能を有する高分子化合物からなる配向層を用いるのが一般的であり、このような配向層上に液晶性化合物を含む位相差層を積層して光学素子を形成する方法が広く用いられている。
【０００４】
しかしながら、上記のような配向層と位相差層とを有する光学素子は、高温高湿雰囲気下での長時間使用により、配向層と位相差層との境界で層間剥離が生じたり、配向層に凝集破壊が生じることがあり、配向層と位相差層との密着強度が低いという問題があった。このような問題は、上記配向層を形成する高分子として水溶性高分子を用いた場合に特に顕著であった。
【０００５】
特許文献１には、水溶性高分子をポリイソシアネート化合物を用いて架橋硬化する方法が開示されている。このような方法を、上記問題点の解決手段として用いる場合、配向層と位相差層との密着強度を向上できる点においては有効な手段であるが、ポリイソシアネート化合物の反応温度が１２０℃〜１６０℃と高温であるために、光学素子に用いることができる透明基材等の材料が限定されてしまう問題がある。
【０００６】
また、特許文献２には、ポリビニルアルコール系ポリマーを用いて配向層を形成し、配向層を２官能アルデヒド化合物を用いて架橋硬化することにより、上記問題点を解決する手段が開示されている。このような方法は、配向層の架橋により配向層の機械強度が向上するため、上記問題点の解決に寄与できる点においては有効であるが、２官能アルデヒド化合物は反応により人体に有害なホルムアルデヒドを発生する問題点があった。
【０００７】
【特許文献１】特開平３−８１３８０号公報
【特許文献２】特開平１０−２１８９３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、少なくとも配向層と位相差層とを有する光学素子であって、高温高湿雰囲気下においても、配向層と位相差層とが層間剥離したり、配向層に凝集破壊等が生じることなく使用できる光学素子を提供することを主目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、透明基材と、上記透明基材上に形成され、液晶分子の配向能を有する高分子化合物からなる配向層と、上記配向層上に形成され、アクリロイル基を有する重合性液晶化合物の重合物からなる位相差層とを有する光学素子であって、上記配向層に、アミノ基を有するシランカップリング剤を含むことを特徴とする光学素子を提供する。
【００１０】
本発明によれば、位相差層がアクリロイル基を有する重合性液晶化合物の重合物からなり、配向層がアミノ基を有するシランカップリング剤を含むことにより、位相差層と配向層との密着力が向上し、高温高湿雰囲気下においても位相差層と配向層との層間剥離が生じることのない、密着強度に優れた光学素子を容易に得ることができる。このような位相差層と配向層との密着力の向上は、位相差層と配向層との界面において、上記アクリロイル基と上記アミノ基とが反応し、これらの官能基を介して位相差層と配向層とが結合することに起因すると考えられる。
【００１１】
また、本発明においては、上記液晶分子の配向能を有する高分子化合物が、水酸基を有する高分子化合物であることが好ましい。水酸基を有する高分子化合物は吸湿性が高いことから、高温高湿雰囲気下において上記配向層と上記位相差層とに層間剥離を生じやすい特徴がある。したがって、上記液晶分子の配向能を有する高分子化合物として、水酸基を有する高分子化合物を用いることにより、本発明による密着強度の向上効果をより一層得ることができるからである。
また、本発明における配向層にはアミノ基を有するシランカップリング剤を含むことから、当該アミノ基が位相差層を構成する重合性液晶化合物が有するアクリロイル基と反応することに加えて、シラノール基が配向層を形成する高分子が有する水酸基と反応するため、上記配向層と上記位相差層との密着強度をより強固にすることができるからである。
さらに、水酸基を有する高分子化合物がシラノール基と反応することにより、配向層の機械強度を向上させることが可能となるため、高温高湿雰囲気下における配向層の凝集破壊を防止することも可能になるからである。
【００１２】
また、本発明においては、上記水酸基を有する高分子化合物が、セルロース誘導体であることが好ましい。セルロース誘導体は液晶分子を配向させる配向能に優れるため、水酸基を有する高分子化合物として、セルロース誘導体を用いることにより液晶分子の配列性に優れた光学素子を得ることができるからである。また、セルロース誘導体は工業的に数多くの種類が広く用いられているため、入手容易性等の点において有利だからである。
【００１３】
また、本発明においては、上記位相差層が位相差性を有することが好ましい。液晶分子は方向によって屈折率が異なる屈折率異方性(複屈折性)を示し、規則的に配列させることにより位相差性を発現しやすい特徴を有するため、本発明における重合性液晶化合物の重合物からなる位相差層においては、位相差性を容易に発現することが可能だからである。また、液晶表示装置は視野角特性が狭いという固有の欠点を有することから、このような視野角特性を改善できる位相差性を有する光学素子が広く求められているからである。
【００１４】
さらに、本発明においては上記透明基材が、トリアセチルセルロースフイルムであることが好ましい。トリアセチルセルロースフイルムは光学的等方性に優れた透明基材であることから、上記透明基材にトリアセチルセルロースを用いることにより、本発明の光学素子をより光学的特性の優れたものにすることができるからである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、アクリロイル基を有する重合性液晶化合物の重合物からなる位相差層と、液晶分子の配向能を有する高分子化合物からなり、アミノ基を有するシランカップリング剤を含む配向層とを有することにより、高温高湿雰囲気下においても位相差層と配向層とに層間剥離が生じない、密着強度に優れた光学素子を容易に得ることができるといった効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る光学素子について詳細に説明する。
【００１７】
本発明の光学素子は、透明基材と、上記透明基材上に形成され、液晶分子の配向能を有する高分子化合物からなる配向層と、上記配向層上に形成され、アクリロイル基を有する重合性液晶化合物の重合物からなる位相差層とを有する光学素子であって、上記配向層にアミノ基を有するシランカップリング剤を含むことを特徴とするものである。
【００１８】
次に、本発明の光学素子について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の光学素子の一例を示す概略断面図である。図１に示すように、本発明の光学素子１１は、透明基材１と、上記透明基材上に形成され、液晶分子の配向能を有する高分子化合物からなり、アミノ基を有するシランカップリング剤を含む配向層２と、上記配向層上に形成され、アクリロイル基を有する重合性液晶化合物の重合物からなる位相差層３とを有するものである。
【００１９】
本発明の光学素子は、上記位相差層がアクリロイル基を有する重合性液晶化合物の重合物からなり、上記配向層が液晶分子の配向能を有する高分子化合物からなり、アミノ基を有するシランカップリング剤を含むことにより、位相差層と配向層との密着力を向上することができる。本発明の光学素子がこのような作用効果を奏する機構は明確ではないが、位相差層と配向層との境界面において、位相差層に含まれるアクリロイル基と、配向層に含まれるシランカップリング剤のアミノ基とが反応して化学結合を形成するため、両者の密着強度を従来にない強固なものにすることができると考えられる。
【００２０】
液晶分子の配列によって光学的機能を発現する光学素子においては、液晶分子の配向能を有する高分子化合物からなる配向層上に、液晶分子を含む位相差層を積層し、配向層の作用により液晶分子を配列させる方法が広く用いられている。このような構成を有する光学素子を、例えば液晶表示装置に用いる場合、液晶表示素子を構成する偏光板と張り合わせて使用することが一般的であるが、このような使用態様においては高温高湿雰囲気下において上記位相差層と上記配向層とに層間剥離が生じたり、配向層に凝集破壊が生じる問題があった。このような問題は、配向層を形成する高分子として、吸湿性が高い水溶性高分子を用いた場合に特に顕著であった。このようなことから、上記配向層と上記位相差層を有する光学素子においては、高温高湿雰囲気下での使用に耐え得る密着強度を達成することが必要であった。
【００２１】
本発明によれば、位相差層に含まれるアクリロイル基と、配向層に含まれるシランカップリング剤が有するアミノ基とが作用し、位相差層と配向層の境界において化学結合を形成することが想定される。このようにして形成される化学結合は、分子間引力による結合や水素結合等と比較して、結合力が強いため、本発明を用いることにより上記位相差層と上記配向層の密着力を従来にない強固なものにすることができる。したがって、本発明によれば、高温高湿雰囲気下においても位相差層と配向層とが剥離することのない、密着強度に優れた光学素子を容易に得ることができる。
以下、本発明の光学素子の各構成について詳細に説明する。
【００２２】
Ａ．配向層
本発明における配向層について説明する。本発明における配向層は、液晶分子の配向能を有する高分子化合物からなり、アミノ基を有するシランカップリング剤を含むことを特徴とするものである。
【００２３】
１．アミノ基を有するシランカップリング剤
本発明における配向層は、アミノ基を有するシランカップリング剤（以下、単にシランカップリング剤と称する場合もある。）を含むことを特徴とするものである。以下、本発明に用いられるアミノ基を有するシランカップリング剤について詳細に説明する。
【００２４】
本発明に用いられるアミノ基を有するシランカップリング剤は、配向層の液晶分子を配向させる機能を害するものでなければ特に限定されるものではない。本発明に用いられるシランカップリング剤としては、下記式１〜３で表されるものを挙げることができる。
【００２５】
【化１】
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【００２６】
上記式１〜３において、−ＯＲ１は、加水分解反応を生じる官能基であり、（Ａ）はアミノ基を有する原子団である。本発明に用いられるＯＲ１の具体例としては、メトキシ基（−ＯＣＨ３）、エトキシ基（−ＯＣＨ２ＣＨ３）を挙げることができる。また、上記式１〜３におけるＲ２、Ｒ３は、配向層の液晶分子を配向させる機能を害するものでなければ、特に限定されるものではないが、炭素数１〜１２の低級炭化水素鎖であることが好ましく、炭素数１〜６の低級炭化水素鎖であることがより好ましい。さらに、Ｒ２、Ｒ３は同一である必要はなく、配向層を形成する高分子化合物の種類等に応じて、任意に選択することができるが、すべて同一であることが好ましい。シランカップリング剤の合成が容易になる点において利点を有するからである。
ここで、本発明における配向層を形成する高分子化合物とは、上記液晶分子の配向能を有する高分子化合物を意味するものとする。
【００２７】
上記式１〜３に示すシランカップリング剤は、いずれも本発明に好適に用いることができるが、特に上記式２または３に示すシランカップリグ剤が好ましく、中でも上記式３に示すシランカップリング剤が特に好ましい。シランカップリング剤の１分子中に複数の加水分解性官能基（ＯＲ１）を有することにより、一分子で複数の結合を形成することができることから、例えば、上記式３で示されるシランカップリング剤を、水酸基を有する高分子化合物からなる配向層に含ませた場合、脱水縮合反応によりシランカップリング剤の一分子で３つの化学結合を形成することができ、上記位相差層と上記配向層との密着強度をより強固にすることができるからである。また、シランカップリング剤の一分子で複数の化学結合を形成できることから、上記式１または２に示すシランカップリング剤を用いた場合と比較して、シランカップリング剤の使用量を削減することができ、配向層の液晶分子を配向させる機能を害する可能性が低くなるからである。さらに、コスト面においても有利だからである。
【００２８】
上記式１〜３において、（Ａ）はアミノ基を少なくとも一つ有する原子団である。（Ａ）が有するアミノ基の数は、１つである必要は無く、配向層を形成する高分子化合物の種類等に応じて、２以上のアミノ基を有する（Ａ）を適宜選択して用いることができる。
上記式１〜３において（Ａ）がアミノ基を有する態様として、下記式４〜６で表される化合物を例示することができる。
【００２９】
【化２】
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【００３０】
上記式４〜６において、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、およびＲ８は、配向層の液晶分子を配向させる機能を害するものでなければ、特に限定されるものではないが、炭素数１〜１２の低級炭化水素鎖であることが好ましく、炭素数１〜６の低級炭化水素鎖であることがより好ましい。また、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、およびＲ８は、配向層を形成する高分子化合物や、上記位相差層を形成する重合性液晶化合物の種類等に応じて、１級アミノ基（−ＮＨ２）や２級アミノ基（−ＮＨ−）を含んでも良い。これらのアミノ基を含む場合はＲ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、およびＲ８それぞれについて一つのアミノ基に限らず、複数のアミノ基を含んでいても良い。また複数のアミノ基を含む場合は、1級アミノ基（−ＮＨ２）と２級アミノ基（−ＮＨ−）のいずれかのみを含んでも良いし、両方を含んでも良い。
ここで、本発明における位相差層を形成する重合性液晶化合物とは、上記アクリロイル基を有する重合性液晶化合物を意味するものとする。
【００３１】
上記式４〜６に示すシランカップリング剤は、いずれも本発明に好適に用いることができるが、中でも上記式４または５に示す、一級アミノ基（−ＮＨ２）を有するシランカップリング剤を用いることが好ましい。一般的に、一級アミノ基（−ＮＨ２）は、二級アミノ基（−ＮＨ−）と比較して反応性が高いため、これらの一級アミノ基（−ＮＨ２）を有するシランカップリング剤を用いることにより、容易に上記位相差層に存在するアクリロイル基との反応を進行させることができるからである。
【００３２】
上記のシランカップリング剤のうち、本発明に好適に用いられるものとして、下記式のものを例示することができる。
【００３３】
【化３】
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【００３４】
２．液晶分子の配向能を有する高分子化合物
本発明における配向層は、液晶分子の配向能を有する高分子化合物（以下、単に高分子化合物とする）からなり、アミノ基を有するシランカップリング剤を含むことを特徴とするものである。以下、本発明に用いられる液晶分子の配向能を有する高分子化合物について詳細に説明する。
【００３５】
本発明における配向層に用いられる液晶分子の配向能を有する高分子化合物は、液晶分子の配向能を有する高分子化合物であれば特に限定されず使用することができる。このような高分子化合物としては、ポリイミド、アクリル酸／メタクリル酸共重合体、ポリエチレンオキサイド、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）、セルロース誘導体等の多糖類、ビニルアルコール・ビニルアミン共重合体、または、ゼラチン等を例示することができるが、本発明においては、中でも水酸基を有する高分子化合物を用いることが好ましい。シランカップリング剤は水酸基と脱水縮合反応することよって結合を形成する性質を有しているため、配向層に水酸基を有する高分子化合物を用いることによって、上記アミノ基を有するシランカップリング剤は、上記高分子化合物とも結合を形成することができる。したがって、配向層に水酸基を有する高分子化合物を用いることによって、上記アミノ基を有するシランカップリング剤が、上記位相差層と上記配向層とに化学結合を形成するため、両層の密着強度をより強固にすることができるからである。
【００３６】
上記水酸基を有する高分子化合物としては、液晶分子の配向能を有する高分子化合物であれば、特に限定されることなく用いることができるが、中でもセルロース誘導体を用いることがより好ましい。セルロース誘導体は、単位モノマー当たりに複数の水酸基を有するため、上記アミノ基を有するシランカップリング剤と縮合反応を生じやすいからである。また、セルロース誘導体は液晶分子を配向させる配向能に優れるため、液晶分子の配列性に優れた光学素子を得ることができるからである。さらに、セルロース誘導体は工業的に数多くの種類が広く用いられているため、入手容易性等の点において有利だからである。
【００３７】
本発明に好適に用いられるセルロース誘導体としては、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース等を例示することができるが、これらに限られるものではない。
【００３８】
３．配向層
本発明における配向層は、液晶分子の配向能を有する高分子化合物からなり、アミノ基を有するシランカップリング剤を含むことを特徴とする層である。
【００３９】
本発明における配向層の厚みは、配向層を形成する高分子化合物の種類に応じて、液晶分子の配向能を発現することができる範囲内であれば特に限られないが、通常、０．０１μｍ〜２０μｍの範囲内が好ましく、特に０．０５μｍ〜１０μｍの範囲内が好ましく、中でも０．１μｍ〜５μｍの範囲内が好ましい。配向層の厚みが上記範囲よりも薄いと、液晶分子に対する十分な配向能を得ることができない場合があり、また、上記範囲よりも厚みが厚いとコスト的に不利になる可能性があるからである。
【００４０】
本発明における配向層の透明度は、本発明の光学素子の用途や上記位相差層を形成する重合性液晶化合物や上記透明基材の種類に応じて、所望の光学的性質を達成できる範囲内であれば特に限定されないが、通常、可視光領域における透過率が８０％以上であることが好ましく、９０％以上であることがより好ましい。透過率が上記の値よりも低いと、本発明の光学素子の光学的性質を損なってしまう可能性があるからである。ここで、配向層の透過率は、ＪＩＳ  Ｋ７３６１−１（プラスチックー透明材料の全光透過率の試験方法）により測定することができる。
【００４１】
４．配向層の形成方法
本発明における配向層の形成方法は、上記位相差層を均質に積層することが可能な平面性を実現できる方法であれば、特に限定されるものではない。このような配向層の形成方法としては、液晶分子の配向能を有する高分子化合物からなり、アミノ基を有するシランカップリング剤を含む高分子フイルムを作成し、当該高分子フイルムを上記透明基材上に貼り合わせる方法や、配向層形成用組成物を上記透明基材上に塗工する方法を挙げることができるが、本発明においては、配向層形成用組成物を上記透明基材上に塗工する方法が好ましい。このような方法によれば、平面性に優れた配向層を容易に形成することが可能だからである。以下、このような配向層の形成方法について説明する。
【００４２】
（１）配向層形成用組成物
本発明に用いられる配向層形成用組成物は、通常、アミノ基を有するシランカップリング剤と、液晶分子の配向能を有する高分子化合物と、溶媒とからなり、必要に応じて他の化合物を含んでも良い。
【００４３】
ａ．アミノ基を有するシランカップリング剤
配向層形成用組成物に用いられるアミノ基を有するシランカップリング剤は、「１．アミノ基を有するシランカップリング剤」の項に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００４４】
配向層形成用組成物中の、アミノ基を有するシランカップリング剤の含有量は、上記配向層を形成する高分子化合物や、上記位相差層を形成する重合性液晶化合物の種類に応じて、高温高湿雰囲気下においても上記配向層と上記位相差層とに層間剥離等を生じることのない密着強度を達成できる範囲内であれば特に限定されるものではないが、通常、後述する配向層形成用組成物に含まれる液晶分子の配向能を有する高分子化合物１ｇ当たりに、アミノ基の量が、０．１ｍｍｏｌ〜１０ｍｍｏｌとなる範囲内であることが好ましく、特に０．２ｍｍｏｌ〜５ｍｍｏｌの範囲内であることが好ましい。アミノ基を有するシランカップリング剤の含有量が、上記範囲よりも少ないと上記配向層と上記位相差層との密着強度が不十分になる場合があり、また、上記範囲よりも含有量が多いと配向層の液晶分子を配向する機能を損なう可能性があるからである。
【００４５】
ｂ．液晶分子の配向能を有する高分子化合物
配向層形成用組成物に用いられる液晶分子の配向能を有する高分子化合物は、「２．液晶分子の配向能を有する高分子化合物」の項に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００４６】
ｃ．溶媒
配向層形成用組成物に用いられる溶媒としては、上記アミノ基を有するシランカップリング剤と上記液晶分子の配向能を有する高分子化合物を所望の濃度に溶解できるものであれば特に限定されないが、水、低級アルコール溶剤、または水と低級アルコール溶剤との混合溶剤であることが好ましい。本発明に用いるアミノ基を有するシランカップリング剤は、水、低級アルコール溶剤中では安定的に存在できるため、配向層形成用組成物の経時安定性を向上することができ、生産性の面において有利だからである。また、上記液晶分子の配向能を有する高分子化合物として、水酸基を有する高分子化合物を用いる場合に、良好な溶解性を得ることができるからである。
【００４７】
上記低級アルコール溶剤は、炭素数が１〜５の鎖式アルコールを指す。本発明においては、中でもメタノールまたはエタノールを用いることが好ましい。メタノールまたはエタノールは水との相溶性に特に優れるからである。
【００４８】
上記配向層形成用組成物の溶媒として、水と低級アルコール溶剤との混合溶媒を用いる場合は、低級アルコール溶剤の比率が質量比で、５〜１００の範囲内が好ましく、特に１０〜１００の範囲内が好ましい。質量比を上記の範囲内とすることにより、透明基材上への配向層形成用組成物の塗布工程における泡の発生を抑制することができ、生産面において有利だからである。
【００４９】
また、上記配向層形成用組成物の溶媒としては、配向層形成用組成物の経時安定性や、上記液晶分子の配向能を有する高分子化合物の溶解性を損なわない範囲で、水、低級アルコール溶剤以外に、ケトン系、エーテル系、エステル系等の他の溶媒を含んでもよい。このような他の溶媒の含有量は、溶媒全体に対して３０質量％以下が好ましく、特に２０質量％以下であることが好ましい。含有量が多いと、配向層形成用組成物の経時安定性や、上記液晶分子の配向能を有する高分子化合物の溶解性を損なう可能性があるからである。
【００５０】
上記他の溶媒としては、水および低級アルコールと相溶性を示すものであれば、特に限定されることなく、一般的な溶媒を用いることができる。
【００５１】
ｄ．他の化合物
配向層形成用組成物中には、上記アミノ基を有するシランカップリング剤の反応性を向上させるために、水溶液中において酸性を示す酸性化合物を含むことが好ましい。上記配向層形成用組成物中に酸性化合物を含むことにより、上記アミノ基を有するシランカップリング剤の反応を促進することができ、生産性の面において有利だからである。
【００５２】
上記酸性化合物としては、上記シランカップリング剤の反応性を向上できる化合物であれば特に限定されないが、中でも２５℃の水溶液中における酸解離定数（ｐＫａ）が６以下であることが好ましく、特に５以下であることが好ましい。ｐＫａが上記の範囲よりも大きいと、上記シランカップリング剤の反応性を向上できない場合があるからである。
【００５３】
上記酸性化合物の具体例としては、塩酸、硫酸、硝酸、燐酸、亜硫酸、炭酸等の無機酸類、酢酸、プロピオン酸、シュウ酸、モノクロル酢酸、ジクロル酢酸、トリフルオロ酢酸、安息香酸、サリチル酸等の有機カルボン酸類、メタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸等の有機スルホン酸類を挙げることができるがこれらに限られない。これらの酸性化合物は通常１種類を用いるが、必要に応じて２以上の種類を用いても良い。本発明においては、上記酸性化合物の中でも酢酸が特に好ましい。
【００５４】
配向層形成用組成物中の上記酸性化合物の含有量は、上記アミノ基を有するシランカップリング剤の反応性を向上できる範囲内であれば特に限定されないが、通常、上記アミノ基を有するシランカップリング剤１００重量部に対して、５重量部〜１００重量部の範囲内が好ましく、中でも１０重量部〜５０重量部の範囲内であることが好ましい。酸性化合物の含有量が上記範囲よりも少ないと、アミノ基を有するシランカップリング剤の反応性を向上することができない場合があり、また含有量が上記範囲よりも多いとアミノ基を有するシランカップリング剤同士が反応し、凝集する可能性があるからである。
【００５５】
配向層形成用組成物には、必要に応じて上記以外の他の化合物を含んでも良い。他の化合物としては、配向層の液晶分子を配列させる機能を損なうものでなければ、その種類、含有量等において特に限定されるものではない。
【００５６】
ｅ．配向層形成用組成物
配向層形成用組成物の固形分濃度は、後述する透明基材上への配向層形成用組成物の塗布方式等に応じて、上記位相差層を均質に積層することが可能な平面性を実現できる範囲内であれば特に限定されるものではないが、通常、０．１質量％〜１０質量％の範囲内が好ましく、特に０．１質量％〜５質量％の範囲内がより好ましく、中でも０．５質量％〜３質量％の範囲内がさらに好ましい。固形分濃度が上記範囲よりも濃いと、平面性に優れた配向層を得ることができない場合があり、また固形分濃度が上記範囲よりも薄いと、溶媒の乾燥負荷が増加するため、生産性の面において不利になる可能性があるからである。
【００５７】
（２）配向層の形成方法
本発明における配向層は、通常、上記配向層形成用組成物を透明基材上に塗布し、塗膜を乾燥することによって配向層を成膜した後、アミノ基を有するシランカップリング剤の反応を促進するための加熱処理を実施することにより形成する。以下、本発明における配向層の形成方法について説明する。
【００５８】
本発明における配向層形成用組成物を透明基材上に塗工する塗布方式としては、上記位相差層を均質に積層することが可能な平面性を達成できる方法であれば、特に限定されるものではない。具体的には、グラビアコート法、リバースコート法、ナイフコート法、ディップコート法、スプレーコート法、エアーナイフコート法、スピンコート法、ロールコート法、プリント法、浸漬引き上げ法、カーテンコート法、ダイコート法、キャスティング法、バーコート法、エクストルージョンコート法、Ｅ型塗布方法などを例示することができるが、これらに限られるものではない。
【００５９】
上記配向層形成用組成物の塗膜の厚みについても、均質な位相差層を積層することが可能な平面性を達成できる範囲内であれば、特に限定されるものではないが、通常、０．０１μｍ〜２０μｍの範囲内が好ましく、特に０．０５μｍ〜１０μｍの範囲内が好ましく、中でも０．１μｍ〜５μｍの範囲内が好ましい。塗膜の厚みが上記範囲より薄いと配向層の平面性を損なってしまう場合があり、また、塗膜の厚みが上記範囲より厚いと溶媒の乾燥負荷が増大し、生産性が低下してしまう可能性があるからである。
【００６０】
配向層形成用組成物の塗膜の乾燥温度は、溶媒を所望の乾燥時間内に乾燥除去することができる範囲内であれば特に限定されないが、通常、１０℃〜１５０℃の範囲内が好ましく、特に４０℃〜１２０℃の範囲内が好ましい。乾燥温度が上記の範囲よりも高いと、発泡や急激な乾燥収縮等により、配向層の平面性が損なわれる場合があり、また、乾燥温度が上記範囲よりも低いと、乾燥時間が長くなり、生産面において不利となる可能性があるからである。
【００６１】
配向層形成用組成物の塗膜の乾燥時間は、配向層中の溶媒を所望の残留量まで除去できる範囲内であれば特に限定されないが、通常、３０秒〜１０分の範囲内が好ましく、特に１分〜２分の範囲内が好ましい。乾燥時間が上記範囲よりも短いと、乾燥方法によっては溶媒を所望の残留量まで削減できない場合があり、また、上記範囲よりも長いと生産性の面において不利となる可能性があるからである。
【００６２】
上記配向層形成用組成物の塗膜の乾燥方法は、加熱乾燥方法、減圧乾燥方法、ギャップ乾燥方法等、一般的に用いられる乾燥方法を用いることができる。また、本発明における乾燥方法は、単一の方法に限られず、例えば残留する溶媒量に応じて、順次乾燥方式を変化させる等の態様により、複数の乾燥方式を採用してもよい。
【００６３】
透明基材に塗工した配向層形成用組成物に対して、アミノ基を有するシランカップリング剤の反応を促進させるために行う加熱処理は、アミノ基を有するシランカップリング剤の縮合反応を向上できる範囲内であれば、乾燥時間・乾燥温度共に特に限定されない。本発明における上記加熱処理としては、加熱温度が３０℃〜１５０℃の範囲内であることが好ましく、特に４０℃〜１２０℃の範囲内であることが好ましく、中でも４０℃〜８０℃の範囲内であることが好ましい。加熱温度が上記範囲より高いと、透明基材や配向層に熱損傷が生じる場合があり、また加熱温度が上記範囲より低いと上記アミノ基を有するシランカップリング剤の縮合反応を所望の程度まで促進できない場合があるからである。また、上記加熱処理における加熱時間は、上記加熱温度に応じて任意に調整して決定することができる。
【００６４】
また本発明においては、上記のアミノ基を有するシランカップリング剤の反応を促進するために行う加熱処理を、上記配向層形成用組成物の塗膜の乾燥と同一の工程において実施しても良い。
【００６５】
本発明における配向層は必要に応じて、加熱処理またはエネルギー線照射処理等により硬化させても良い。このようなエネルギー線としては、紫外線や電子線を挙げることができる。
【００６６】
本発明の配向層は液晶分子の配向能を付与しても良い。液晶分子の配向能を付与する方法としては、ラビング処理、電場の付与、磁場の付与、および光照射による方法等を挙げることができるが、本発明においてはラビング処理による方法が好ましい。このようなラビング処理には、一般的に用いられるラビング方法を用いることができる。
【００６７】
Ｂ．位相差層
次に、本発明における位相差層について説明する。本発明における位相差層は、アクリロイル基を有する重合性液晶化合物の重合物からなることを特徴とするものである。
【００６８】
１．アクリロイル基を有する重合性液晶化合物の重合物
本発明における位相差層は、アクリロイル基を有する重合性液晶化合物の重合物からなることを特徴とする。このような重合物を構成するアクリロイル基を有する重合性液晶化合物は、所定温度において液晶性を示す化合物であれば特に限定されるものではない。本発明に用いられるアクリロイル基を有する重合性液晶化合物としては、重合性液晶モノマー、重合性液晶オリゴマー、および重合性液晶高分子を挙げることができるが、本発明においては中でも、重合性液晶モノマーが好適に用いられる。重合性液晶モノマーは、重合性液晶オリゴマーや重合性液晶高分子と比較して、より低温で配向が可能であり、かつ配向に際しての感度も高いことから、容易に配向させることができるからである。
【００６９】
上記重合性液晶モノマーが示す液晶性としては、特に限定されるものではなく、本発明の光学素子の用途等に応じて所望の光学的性質を発現できるものを適宜選択して用いることができる。このような液晶性としては、ネマチック液晶性、スメクチック液晶性、コレステリック液晶性、ディスコチック液晶性などを挙げることができるが、本発明においては、中でも、ネマチック液晶性またはコレステリック液晶性の重合性液晶モノマーを好適に用いることができる。また、本発明に用いられる重合性液晶モノマーは１種類に限らず、2種類以上の重合性液晶モノマーを混合して用いることもできる。
【００７０】
上記ネマチック液晶性を示す重合性液晶モノマーとしては、例えば下記式で示される化合物が挙げられる。
【００７１】
【化４】
2006276061.tif 000006
【００７２】
【化５】
2006276061.tif 000007
【００７３】
【化６】
2006276061.tif 000008
【００７４】
上記化合物（Ｉ）において、Ｒ２１、Ｒ２２は、それぞれ水素（Ｈ）またはメチル基（−ＣＨ３）を示すが、Ｒ２１、Ｒ２２は共に水素であることが好ましい。上記化合物（Ｉ）が液晶層を示す温度範囲が広くなるからである。上記化合物（Ｉ）におけるＸは、水素、炭素数１〜２０のアルキル、炭素数１〜２０のアルケニル、炭素数１〜２０のアルキルオキシ、炭素数１〜２０のアルキルオキシカルボニル、ホルミル、炭素数１〜２０のアルキルカルボニル、炭素数１〜２０のアルキルカルボニルオキシ、ハロゲン、シアノまたはニトロを表す。また、上記化合物（Ｉ）におけるａ、ｂは２〜２０の範囲内の整数を表す。
【００７５】
また、コレステリック液晶性を示す重合性液晶モノマーとしては、例えば上記化合物（Ｉ）、あるいは、下記式で示される化合物が挙げられる。
【００７６】
【化７】
2006276061.tif 000009
【００７７】
【化８】
2006276061.tif 000010
【００７８】
２．位相差層
本発明における位相差層は、アクリロイル基を有する重合性液晶化合物の重合物からなり、本発明の光学素子の用途に応じて、所望の光学的性質を発現する機能を有する層である。
【００７９】
本発明における位相差層の厚みは、上記アクリロイル基を有する重合性液晶化合物の種類や、本発明の光学素子の用途等に応じて、所望の光学的性質を実現できる範囲内で任意に決定することができるが、通常、０．１μｍ〜５０μｍの範囲内が好ましく、特に０．５μｍ〜３０μｍの範囲内が好ましく、中でも０．５μｍ〜１０μｍの範囲内が好ましい。厚みが上記範囲よりも厚いと、透過率の低下や、液晶の配列の乱れが生じる場合があり、厚みが上記範囲より薄いと所望の光学的性質を得ることができない可能性があるからである。
【００８０】
本発明における位相差層の構成は、位相差層に求められる光学的性質や、本発明の光学素子の用途に応じて任意の構成とすることができ、単層構造であっても、複数の層からなる構成としても良い。位相差層を複数の層からなる構成とする場合の具体例としては、同一の液晶性を示す重合性液晶化合物の重合物からなる位相差層を積層して構成する態様や、互いに異なる液晶性を示す重合性液晶化合物の重合物からなる位相差層を積層して構成する態様を挙げることができる。
互いに異なる液晶性を示す重合性液晶化合物の重合物からなる位相差層を積層する構成としては、例えばネマチック液晶性を示す重合性液晶化合物の重合物からなる位相差層と、コレステリック液晶性やスメクチック液晶性等の異なる液晶性を示す重合性液晶性化合物の重合物からなる位相差層とを積層する構成を例示することができるが、これらに限られるものではない。
【００８１】
本発明における位相差層が示す光学的性質は、本発明の光学素子の用途等に応じて任意の特性を付与することができるが、中でも位相差性を有することが好ましい。位相差層を構成する上記アクリロイル基を有する重合性液晶化合物は、方向によって屈折率が異なる屈折率異方性(複屈折性)を示し、規則的に配列させることにより位相差性を発現しやすい特徴を有するため、本発明によれば位相差性を容易に発現することが可能だからである。ここで、本発明における位相差性とは、方向によって屈折率が異なる屈折率異方性（複屈折性）を有することを意味するものとする。
【００８２】
位相差層の透明度は、本発明の光学素子の用途や上記アクリロイル基を有する重合性液晶化合物の種類等に応じて、所望の光学的性質を達成できる範囲内であれば特に限定されないが、通常、可視光領域における透過率が８０％以上であることが好ましく、９０％以上であることがより好ましい。透過率が上記の値よりも低いと、本発明の光学素子の光学的性質を損なってしまう可能性があるからである。ここで、位相差層の透過率は、ＪＩＳ  Ｋ７３６１−１（プラスチック−透明材料の全光透過率の試験方法）により測定することができる。
【００８３】
３．位相差層の形成方法
本発明における位相差層の形成方法は、本発明の光学素子の用途や位相差層に付与する光学的性質等に応じて、膜厚が均一で平面性に優れた層を形成できる方法であれば、特に限定されるものではないが、位相差層形成用組成物を上記配向層上に塗工する方法が好ましい。このような方法によれば、平面性に優れた位相差層を容易に形成することが可能だからである。以下、このような位相差層の形成方法について説明する。
【００８４】
（１）位相差層形成用組成物
上記位相差層形成用組成物は、通常、アクリロイル基を有する重合性液晶化合物と、溶媒とからなり、必要に応じて他の化合物を含んでも良い。以下、位相差層形成用組成物の各構成について説明する。
【００８５】
ａ．アクリロイル基を有する重合性液晶化合物
位相差層形成用組成物に用いられるアクリロイル基を有する重合性液晶化合物は、「１．アクリロイル基を有する重合性液晶化合物の重合物」の項に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００８６】
ｂ．溶媒
位相差層形成用組成物に用いられる溶媒としては、上記アクリロイル基を有する重合性液晶化合物を所望の濃度に溶解できるものであれば特に限定されない。本発明に用いられる溶媒としては、例えば、ベンゼン、ヘキサン等の炭化水素系溶媒、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒、テトラヒドロフラン、１，２−ジメトキシエタン等のエーテル系溶媒、クロロホルム、ジクロロメタン等のハロゲン化アルキル系溶媒、酢酸メチル、酢酸ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のエステル系溶媒、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等のアミド系溶媒、およびジメチルスルホキシド等のスルホキシド系溶媒を例示することができるが、これらに限られるものではない。また、本発明に用いられる溶媒は、１種類でもよく、２種類以上の溶媒の混合溶媒でもよい。
【００８７】
ｃ．他の化合物
位相差層形成用組成物には、必要に応じてカイラル剤を含んでも良い。特に位相差層に、コレステリック規則性を付与する場合にはカイラル剤を含むことが好ましい。本発明に用いられるカイラル剤としては、分子内にキラリティーを有する化合物であれば特に限定されないが、重合性官能基を有する重合性カイラル剤を用いることが好ましい。重合性カイラル剤を用いることにより、重合性カイラル剤が上記アクリロイル基を有する重合性液晶化合物と重合物を形成することができるため、位相差層をより緻密で、耐熱性に優れたものにすることができるからである。このようなカイラル剤としては下記式で表される化合物を例示することができるが、これらに限られない。また、本発明に用いられるカイラル剤は1種類でもよく、２種類以上を混合して用いても良い。
【００８８】
【化９】
2006276061.tif 000011
【００８９】
【化１０】
2006276061.tif 000012
【００９０】
【化１１】
2006276061.tif 000013
【００９１】
上記式において、Ｒ５１は、水素またはメチル基を示す。Ｙは本発明の光学素子の用途等に応じて、上記式（ｉ）〜（ｘｘｉｖ）までに示す原子団の中から任意に採用することができるが、中でも（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）、（ｖ）および（ｖｉｉ）のいずれかを用いることが好ましい。また、上記式中において、ｃおよびｄは任意の整数とすることができるが、通常、それぞれ個別に２〜１２の範囲内が好ましく、特に４〜１０の範囲内が好ましい。ｃおよびｄが上記範囲よりも小さいと安定性に欠ける場合があり、また、上記範囲よりも大きいと融点が低くなり、上記アクリロイル基を有する重合性液晶化合物と相分離を生じる可能性があるからである。
【００９２】
位相差層形成用組成物中におけるカイラル剤の含有量は、カイラル剤の螺旋ピッチ誘起能力や、本発明の光学素子に付与するコレステリック性に応じて、任意に決定することができる。本発明における位相差層形成用組成物中のカイラル剤含有量は、上記アクリロイル基を有する重合性液晶材料の種類によって異なるが、通常、アクリロイル基を有する重合性液晶材料の１００重量部当り、０．０１重量部〜６０重量部の範囲内が好ましく、特に０．１重量部〜４０重量部の範囲内が好ましく、さらに０．５重量部〜３０重量部の範囲内が好ましい。中でも本発明においては、１重量部〜２０重量部の範囲内が最も好ましい。位相差層形成用組成物中におけるカイラル剤の含有量が、上記範囲よりも少ないと、重合性液晶材料に所望のコレステリック性を付与できない場合があり、また上記範囲よりも多いと、上記アクリロイル基を有する重合性液晶材料の配向が阻害され、活性放射線によって硬化する際に悪影響が生じる可能性があるからである。
【００９３】
上記位相差層形成用組成物中には、必要に応じて光重合開始剤を含んでも良い。特に紫外線照射により位相差層を硬化させる処理を実施する場合には、光重合開始剤を含むことが好ましい。本発明に用いられる光重合開始剤としては、ベンゾフェノン、ｏ−ベンゾイル安息香酸メチル、４，４−ビス（ジメチルアミン）ベンゾフェノン、４，４−ビス（ジエチルアミン）ベンゾフェノン、α−アミノ・アセトフェノン、４，４−ジクロロベンゾフェノン、４−ベンゾイル−４−メチルジフェニルケトン、ジベンジルケトン、フルオレノン、２，２−ジエトキシアセトフェノン、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、２−ヒドロキシ−２−メチルプロピオフェノン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルジクロロアセトフェノン、チオキサントン、２−メチルチオキサントン、２−クロロチオキサントン、２−イソプロピルチオキサントン、ジエチルチオキサントン、ベンジルジメチルケタール、ベンジルメトキシエチルアセタール、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインブチルエーテル、アントラキノン、２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラキノン、２−アミルアントラキノン、β−クロルアントラキノン、アントロン、ベンズアントロン、ジベンズスベロン、メチレンアントロン、４−アジドベンジルアセトフェノン、２，６−ビス（ｐ−アジドベンジリデン）シクロヘキサン、２，６−ビス（ｐ−アジドベンジリデン）−４−メチルシクロヘキサノン、２−フェニル−１，２−ブタジオン−２−（ｏ−メトキシカルボニル）オキシム、１−フェニル−プロパンジオン−２−（ｏ−エトキシカルボニル）オキシム、１，３−ジフェニル−プロパントリオン−２−（ｏ−エトキシカルボニル）オキシム、１−フェニル−３−エトキシ−プロパントリオン−２−（ｏ−ベンゾイル）オキシム、ミヒラーケトン、２−メチル−１［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルフォリノプロパン−１−オン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタノン、ナフタレンスルホニルクロライド、キノリンスルホニルクロライド、ｎ−フェニルチオアクリドン、４，４−アゾビスイソブチロニトリル、ジフェニルジスルフィド、ベンズチアゾールジスルフィド、トリフェニルホスフィン、カンファーキノン、アデカ社製Ｎ１７１７、四臭化炭素、トリブロモフェニルスルホン、過酸化ベンゾイン、エオシン、メチレンブルー等の光還元性色素とアスコルビン酸やトリエタノールアミンのような還元剤との組み合わせ等を例示できる。本発明では、これらの光重合開始剤を１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００９４】
さらに、上記光重合開始剤を用いる場合には、光重合開始助剤を併用することができる。このような光重合開始助剤としては、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン等の３級アミン類や、２−ジメチルアミノエチル安息香酸、４−ジメチルアミド安息香酸エチル等の安息香酸誘導体を例示することができるが、これらに限られるものではない。
【００９５】
上記光重合開始剤の含有量は、位相差層形成用組成物の固形分中、０．５〜３０質量％の範囲内、特に１〜１０質量％の範囲内とすることが好ましい。
【００９６】
上記位相差層形成用組成物には、本発明の目的を損なわない範囲内で、下記に示すような化合物を添加することができる。添加できる化合物としては、例えば、多価アルコールと１塩基酸または多塩基酸を縮合して得られるポリエステルプレポリマーに、（メタ）アクリル酸を反応させて得られるポリエステル（メタ）アクリレート；ポリオール基と２個のイソシアネート基を持つ化合物を互いに反応させた後、その反応生成物に（メタ）アクリル酸を反応させて得られるポリウレタン（メタ）アクリレート；ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ポリカルボン酸ポリグリシジルエステル、ポリオールポリグリシジルエーテル、脂肪族または脂環式エポキシ樹脂、アミノ基エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、ジヒドロキシベンゼン型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂と、（メタ）アクリル酸を反応させて得られるエポキシ（メタ）アクリレート等の光重合性化合物；アクリル基やメタクリル基を有する光重合性の液晶性化合物等が挙げられる。上記位相差層形成用組成物に対するこれら化合物の添加量は、本発明の目的が損なわれない範囲で決定することができる。上記のような化合物を添加することにより位相差層の機械強度が向上し、安定性が改善される場合がある。
【００９７】
上記位相差層形成用組成物には、必要に応じて上記以外の他の化合物を含んでもよい。他の化合物としては、本発明の光学素子の用途等に応じて、位相差層の光学的性質を害さないものであれば特に限定されるものではない。
【００９８】
ｄ．位相差層形成用組成物
位相差層形成用組成物の固形分濃度は、本発明の光学素子の用途や位相差層に付与する光学的性質等に応じて、所望の膜厚と平面性を達成できる方法であれば特に限定されないが、通常、０．０１質量％〜６０質量％の範囲内が好ましく、特に１質量％〜４０質量％の範囲内が好ましく、中でも５質量％〜３０質量％の範囲内であることが好ましい。位相差層形成用組成物の固形分濃度が上記範囲よりも濃いと、所望の平面性を得ることができない場合があり、また濃度が上記範囲よりも薄いと、溶媒の乾燥負荷が増加し、生産性の面において不利となる可能性があるからである。
【００９９】
（２）位相差層の形成方法
本発明における位相差層は、通常、上記位相差層形成用組成物を配向層上に塗布し、乾燥した後、硬化処理を実施することにより形成する。以下、このような位相差層の形成方法について説明する。
【０１００】
位相差層形成用組成物を配向層上に塗工する塗布方式としては、所望の平面性を達成できる方法であれば、特に限定されるものではない。具体的には、グラビアコート法、リバースコート法、ナイフコート法、ディップコート法、スプレーコート法、エアーナイフコート法、スピンコート法、ロールコート法、プリント法、浸漬引き上げ法、カーテンコート法、ダイコート法、キャスティング法、バーコート法、エクストルージョンコート法、Ｅ型塗布方法などを例示することができるが、これに限られるものではない。
【０１０１】
上記位相差層形成用組成物の塗膜の厚みについても、所望の平面性を達成できる範囲内であれば特に限定されるものではないが、通常、０．１μｍ〜５０μｍの範囲内が好ましく、特に０．５μｍ〜３０μｍの範囲内が好ましく、中でも０．５μｍ〜１０μｍの範囲内が好ましい。位相差層形成用組成物の塗膜の厚みが上記範囲より薄いと位相差層の平面性を損なってしまう場合があり、また厚みが上記範囲より厚いと、溶媒の乾燥負荷が増大し、生産性が低下してしまう可能性があるからである。
【０１０２】
上記位相差層形成用組成物の塗膜の乾燥方法は、加熱乾燥方法、減圧乾燥方法、ギャップ乾燥方法等、一般的に用いられる乾燥方法を用いることができる。また、本発明における乾燥方法は、単一の方法に限られず、例えば残留する溶媒量に応じて順次乾燥方式を変化させる等の態様により、複数の乾燥方式を採用してもよい。
【０１０３】
上記位相差層形成用組成物の硬化方法は、上記アクリロイル基を有する重合性液晶化合物を重合することができる方法であれば特に限定されないが、活性放射線の照射により硬化させる方法が好ましい。活性放射線としては、上記アクリロイル基を有する重合性液晶化合物を重合させることが可能な放射線であれば特に限定されるものではないが、通常は装置の容易性等の観点から紫外光または可視光を使用することが好ましく、中でも、波長が１５０〜５００ｎｍ、好ましくは２５０〜４５０ｎｍ、さらに好ましくは３００〜４００ｎｍの照射光を用いることが好ましい。
【０１０４】
この照射光の光源としては、低圧水銀ランプ（殺菌ランプ、蛍光ケミカルランプ、ブラックライト）、高圧放電ランプ（高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ）、ショートアーク放電ランプ（超高圧水銀ランプ、キセノンランプ、水銀キセノンランプ）などが例示できる。中でも、メタルハライドランプ、キセノンランプ、高圧水銀ランプ灯等の使用が推奨される。また、照射強度は、光重合開始剤の含有量等によって適宜調整して照射することができる。
【０１０５】
このような活性照射線の照射による位相差層形成用組成物の硬化処理は、上記アクリロイル基を有する重合性液晶化合物が液晶相となる温度条件で行ってもよく、また液晶相となる温度より低い温度で行ってもよい。
【０１０６】
Ｃ．透明基材
次に、本発明に用いられる透明基材について説明する。
【０１０７】
本発明に用いられる透明基材の透明度は、本発明の光学素子の用途や上記配向層および上記位相差層を構成する材料の種類等に応じて、所望の光学的性質を達成できるものを任意に用いることができるが、中でも、可視光領域における透過率が８０％以上であることが好ましく、９０％以上であることがより好ましい。透過率が低いと、上記配向層や上記位相差層の構成材料の選択幅が狭くなってしまう場合があるからである。ここで、透明基材の透過率は、ＪＩＳ  Ｋ７３６１−１（プラスチックー透明材料の全光透過率の試験方法）により測定することができる。
【０１０８】
本発明に用いられる透明基材は、光学的等方性を有するものが好ましい。上記透明基材が、光学的等方性を有することにより本発明の光学素子を光学特性に優れたものにでき、本発明の光学素子の用途を広範にすることができるからである。
本発明に用いられる透明基材の光学的等方性は、本発明の光学素子の用途や上記配向層および上記位相差層を構成する材料の種類等に応じて、所望の光学特的性質を達成できるものを任意に採用できるが、中でも、レターデーション値（Ｒｅ）が０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内であることが好ましく、０ｎｍ〜５０ｎｍの範囲内がより好ましく、０ｎｍ〜１０ｎｍの範囲内がさらに好ましい。このような透明基材を用いることにより、本発明の光学素子の用途や上記配向層および上記位相差層の構成材料の選択の幅を広げることができるからである。ここで、レターデーション値（Ｒｅ）とは、透明基材の遅相軸方向（屈折率が最大となる方向）の屈折率をｎｘ、透明基材の進相軸方向（屈折率が最小となる方向）の屈折率をｎｙ、透明基材の厚みをｄ（ｎｍ）とした場合に、Ｒｅ＝（ｎｘ−ｎｙ）×ｄで表される値をいう。
【０１０９】
本発明に用いられる透明基材の厚みは、本発明の光学素子の用途に応じて、必要な自己支持性を有するものであれば特に限定されないが、通常、５μｍ〜５００μｍの範囲内が好ましい。厚みが上記の範囲よりも薄いと、本発明の光学素子に必要な自己支持性が得られない場合があるからである。また、厚みが上記の範囲よりも厚いと、例えば、本発明の光学素子を裁断加工する際に、加工屑が増加したり、裁断刃の磨耗が早くなってしまう場合があるからである。
【０１１０】
また、本発明に用いられる透明基材は、上記光学的特性を具備するものであれば、可撓性を有するリジッド材でも、可撓性のないフレキシブル材を用いることもできるが、フレキシブル材を用いることが好ましい。フレキシブル材を用いることにより、本発明の光学素子の製造工程をロールトゥロールプロセスとすることができ、生産性に優れた光学素子を得ることができるからである。
【０１１１】
上記フレキシブル材としては、セルロース誘導体、ノルボルネン系ポリマー、シクロオレフィン系ポリマー、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリアリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、アモルファスポリオレフィン、変性アクリル系ポリマー、ポリスチレン、エポキシ樹脂、ポリカーボネート、ポリエステル類などを例示することができるが、中でもセルロース誘導体を用いることが好ましい。セルロース誘導体は特に光学的等方性に優れるため、光学的特性に優れた光学素子を得ることができるからである。
【０１１２】
上記セルロース誘導体は、セルロースエステルを用いることが好ましく、さらに、セルロースエステル類の中では、セルロースアシレート類を用いることが好ましい。セルロースアシレート類は工業的に広く用いられていることから、入手容易性の点において有利だからである。
【０１１３】
上記セルロースアシレート類としては、炭素数２〜４の低級脂肪酸エステルが好ましい。低級脂肪酸エステルとしては、例えばセルロースアセテートのように、単一の低級脂肪酸エステルのみを含むものでもよく、また、例えばセルロースアセテートブチレートやセルロースアセテートプロピオネートのような複数の脂肪酸エステルを含むものであっても良い。
【０１１４】
本発明においては、上記低級脂肪酸エステルの中でもセルロースアセテートを特に好適に用いることができる。セルロースアセテートとしては、平均酢化度が５７．５〜６２．５％（置換度：２．６〜３．０）のトリアセチルセルロースを用いることが最も好ましい。このようなトリアセチルセルロースは数多くの種類が工業的に用いられていることから、本発明の光学素子の用途に適したトリアセチルセルロースを選択することが可能だからである。ここで、酢化度とは、セルロース単位質量当りの結合酢酸量を意味する。酢化度は、ＡＳＴＭ：Ｄ−８１７−９１（セルロースアセテート等の試験方法）におけるアセチル化度の測定および計算により求めることができる。
【０１１５】
Ｄ．光学素子
本発明の光学素子の膜厚は、その用途等により適宜選択されるものであるが、通常、５μｍ〜５００μｍの範囲内が好ましい。厚みが上記の範囲より薄いと、必要な自己支持性が得られない場合があるからである。また、厚みが上記の範囲より厚いと、例えば、光学素子を裁断加工する際に、加工屑が増加したり、裁断刃の磨耗が早くなってしまう場合があるからである。
【０１１６】
本発明の光学素子の透明性は、光学素子の用途等により適宜決定することができるが、中でも、可視光領域における透過率が８０％以上であることが好ましく、９０％以上であることがより好ましい。透過率は、ＪＩＳ  Ｋ７３６１−１（プラスチックー透明材料の全光透過率の試験方法）により測定することができる。
【０１１７】
本発明の光学素子の用途は、上記位相差層が位相差性を有することにより、液晶表示装置用の位相差フイルムとして用いることが好ましい。このように本発明の光学素子を位相差フイルムとして用いる場合の態様としては、図２に示すように位相差層３において、ネマチック液晶性を示す上記アクリロイル基を有する重合性液晶化合物a（以下、単にネマチック液晶化合物と称する。）が、分子の長軸方向と透明基材１の表面とが平行になるように固定されている光学素子２１を挙げることができる。このようなホモジニアス構造（平行配向構造）を有する光学素子２１は、Ａプレートとして用いることができる。
また、本発明の光学素子を位相差フイルムとして用いる場合の他の態様として、図３に示すように位相差層３において、ネマチック液晶化合物ａが、分子の長軸方向と透明基材１の表面とが垂直となるように固定されている光学素子２２を挙げることができる。このようなホメオトロピック構造（垂直配向構造）を有する光学素子２２は、ポジティブ（＋）Ｃプレートとして用いることができる。
さらに、本発明の光学素子を位相差フイルムとして用いる場合の他の態様として、図４に示すように、位相差層３にカイラル剤を含むことにより、ネマチック液晶化合物ａが透明基材１に対してプラナー配向した螺旋構造で固定されている光学素子２３を挙げることができる。このような、プラナー配向した螺旋構造を有する光学素子２３は、ネガティブ（−）Ｃプレートとして用いることができる。
【０１１８】
本発明の光学素子は、配向層にアミノ基を有するシランカップリング剤を有する特徴を有するが、配向層中のアミノ基は、例えば熱分解ＧＣ−ＭＡＳ法等によりその存在を確認することができる。
【０１１９】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と、実質的に同一の構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなる場合であっても本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【０１２０】
以下、実施例を用いて、本発明をさらに具体的に説明する。なお、実施例においては、アクリロイル基を有する重合性液晶材料として、下記式で表される化合物（ＩＩ）を用い、カイラル剤として下記式で表される化合物（ＩＩＩ）を用いた。
【０１２１】
【化１２】
2006276061.tif 000014
【０１２２】
（実施例１）
厚み８０μｍのトリアセチルセルロースフイルムの片面に、下記組成の配向層形成用組成物を＃１２のワイヤーバーコーターにて塗布し、９０℃で４分間乾燥することにより厚み０．２μｍの配向層を成膜した後、さらに５０℃で６日間加熱した。
その後、下記組成の位相差層形成用組成物を配向層上に＃８のワイヤーバーコーターにて塗布し、８０℃で２分間乾燥した後、高圧水銀灯を窒素雰囲気下で１００ｍＪ/ｃｍ２照射して紫外線硬化することによって厚み２．０μｍの位相差層を形成し、位相差性を有する光学素子を作製した。
【０１２３】
＜配向層形成用組成物の組成（実施例１）＞
・ヒドロキシエチルセルロース（ダイセル化学工業社製）                １重量部
・アミノプロピルトリメトキシシラン
（商品名  ＫＢＭ９０３：信越化学工業社製）                  ０．３５重量部
・メタノール                                                ３２．８８重量部
・水                                                        ６５．７７重量部
【０１２４】
＜位相差層形成用組成物の組成（実施例１）＞
・ネマチック液晶性を示す重合性液晶化合物（上記化合物（ＩＩ））１７．２重量部
・カイラル剤（上記化合物（ＩＩＩ））                            ２．８重量部
・反応開始剤    
（商品名  Ｉｇｒ９０７：チバスペシャリティ・ケミカルズ社製）    ０．８重量部
・反応禁止剤（商品名  ＢＨＴ：関東化学社製）                ０．００４重量部
・シクロヘキサノン                                          ７１．２７重量部
・イソプロピルアルコール                                      ７．９２重量部
【０１２５】
（実施例２）
下記組成の配向層形成用組成物を用いたこと以外は、実施例１と同様の方法により、位相差性を有する光学素子を作製した。
【０１２６】
＜配向層形成用組成物の組成（実施例２）＞
・ヒドロキシエチルセルロース（ダイセル化学工業社製）                １重量部
・アミノプロピルトリメトキシシラン
（商品名  ＫＢＭ９０３：信越化学工業社製）                  ０．２５重量部
・メタノール                                                ３２．９２重量部
・水                                                        ６５．８３重量部
【０１２７】
（実施例３）
配向層成膜後の加熱条件を、５０℃で４日間としたこと以外は、実施例１と同様の方法により位相差性を有する光学素子を作製した。
【０１２８】
（実施例４）
厚み８０μｍのトリアセチルセルロースフイルムの片面に、実施例１と同様の配向層形成用組成物を、実施例１と同様の方法により塗布し、１１０℃にて１０分間することにより厚み０．２μｍの配向層を形成した。
その後、実施例１と同様の方法により位相差層を形成し、位相差性を有する光学素子を作製した。
【０１２９】
（比較例１）
厚み８０μｍのトリアセチルセルロースフイルムの片面に、下記組成の配向層形成用組成物を＃１２のワイヤーバーコーターにて塗布し、９０℃で４分間乾燥することにより厚み０．２μｍの配向層を形成した。
その後、実施例１と同様の方法により位相差層を形成し、位相差性を有する光学素子を作製した。
【０１３０】
＜配向層形成用組成物の組成（比較例１）＞
・ヒドロキシエチルセルロース（ダイセル化学工業社製）              １重量部
・メタノール                                                    ３３重量部
・水                                                            ６６重量部
【０１３１】
（比較例２）
配向層形成後、５０℃で４日間加熱すること以外は、比較例１と同様の方法により位相差性を有する光学素子を作製した。
【０１３２】
（比較例３）
配向層形成後、５０℃で６日間加熱すること以外は、比較例１と同様の方法により位相差性を有する光学素子を作製した。
【０１３３】
（比較例４）
厚み８０μｍのトリアセチルセルロースフイルムの片面に、比較例１と同様の配向層形成用組成物を、比較例１と同様の方法により塗布し、１１０℃で１０分間加熱することにより厚み０．２μｍの配向層を形成した。
その後、比較例１と同様の方法により位相差層を形成し、位相差性を有する光学素子を作製した。
【０１３４】
（比較例５）
位相差層形成後、５０℃で６日間加熱すること以外は、比較例１と同様の方法により位相差性を有する光学素子を作製した。
【０１３５】
（比較例６）
下記組成の配向層形成用組成物を用いること以外は、実施例１と同様の方法により位相差性を有する光学素子を作製した。
【０１３６】
＜配向層形成用組成物（比較例６）＞
・ヒドロキシエチルセルロース（ダイセル化学工業社製）                １重量部
・アミノプロピルトリメトキシシラン
（商品名  ＫＢＭ９０３：信越化学工業社製）                  ０．５０重量部
・メタノール                                                ３２．８３重量部
・水                                                        ６５．６７重量部
【０１３７】
（比較例７）
アミノプロピルトリメトキシシランの代わりに、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン（商品名  ＫＢＭ４０３：信越化学工業社製）を用いること以外は、実施例１と同様の方法により、位相差性を有する光学素子を作製した。
【０１３８】
（評価）
上記実施例および比較例で作成した光学素子について、以下の方法により位相差層と配向層との密着耐湿熱性、および液晶の配向性を評価した。その結果を表１に示す。
【０１３９】
１．配向層と位相差層との密着耐湿熱性の評価方法
配向層と位相差層との密着の耐湿熱性評価は、光学素子を２５℃の水に２４時間浸漬した後、配向層と位相差層との密着状態を目視にて観察することにより評価した。
２４時間浸漬後、配向層と位相差層とに剥離が全く観察されない場合は「◎」と評価し、部分的に剥離が生じたが、配向層と位相差層との密着状態が保持されている場合は「○」と評価し、水に浸漬中に配向層と位相差層とが剥離してしまった場合は「×」と評価した。
【０１４０】
２．液晶の配向性の評価方法
液晶の配向性の評価は、目視にて光学素子の白濁の有無を観察することにより評価した。白濁が観察されない場合は「○」と評価し、白濁が観察される場合は「×」と評価した。
【０１４１】
【表１】
2006276061.tif 000015
【０１４２】
表１に示すように、比較例１〜比較例５、および比較例７の光学素子は、液晶の配向性に優れるが、配向層と位相差層との密着耐湿熱性が劣り、また比較例６の光学素子は、配向層と位相差層との密着耐湿熱性に優れるが液晶の配向性が劣り、両方の品質を満足する光学素子を得ることができなかった。一方、実施例１〜実施例４では、液晶の配向性、および配向層と位相差層との密着耐湿熱性に優れた光学素子を得ることができた。このように、本発明によれば配向層と位相差層との密着耐湿熱性に優れ、液晶分子の配向性が良好な光学素子を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４３】
【図１】本発明の光学素子の一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明の光学素子の他の例を示す概略断面図である。
【図３】本発明の光学素子の他の例を示す概略断面図である。
【図４】本発明の光学素子の他の例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【０１４４】
１  …  透明基材
２  …  配向層
３  …  位相差層
１１  …  光学素子
２１  …  光学素子
２２  …  光学素子
２３  …  光学素子
ａ  …  アクリロイル基を有する重合性液晶化合物
【図１】
2006276061.tif 000016
【図２】
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【図３】
2006276061.tif 000018
【図４】
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