(57)【要約】【課題】基板と光学異方体層との密着性を確保しつつ、配向膜形成時に加熱を不要にするか短縮できる配向膜を用いた光学異方性を有する基板、配向膜形成時に加熱を不要にするか短縮できる配向膜、配向膜材料及び当該基板の製造方法を提供する。【解決手段】基板、配向膜、光学異方体層の順に積層されてなる光学異方性を有する基板において、配向膜がエポキシアクリレートを含有する配向膜材料の硬化物である光学異方性を有する基板を提供し、基板と光学異方体層との密着性を確保しつつ、紫外線または電子線等のエネルギー線で硬化することにより形成可能な配向膜を使用することにより、配向膜形成時に加熱を不要にするか短縮できる配向膜、配向膜材料を提供する。【効果】本発明の光学異方性を有する基板は、光学異方体との密着性に優れ、配向膜を形成する際に加熱が必要ないか短縮できるため、製造時間が短縮され効率的な生産が可能である。【選択図】　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板、配向膜、光学異方体層の順に積層されてなる光学異方性を有する基板において、配向膜がエポキシアクリレートを含有する配向膜材料の硬化物であることを特徴とする当該基板。
【請求項２】
エポキシアクリレートを含有する配向膜材料において、エポキシアクリレート由来の水酸基が２×１０−３ｍｏｌ／ｇ以上の濃度である請求項１記載の基板。
【請求項３】
エポキシアクリレートを含有する配向膜材料が、一般式（Ｉ）
【化１】
2004054093.tif 000015
（式中、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３はそれぞれ独立して炭素原子数１〜１０のアルキル基、炭素原子数１〜１０のアルコキシル基を表し、炭素鎖は直鎖状であっても分岐していても良い、Ｙは単結合又は炭素原子数１〜５のアルキレン基を表し、Ｚは下記の式（ａ）〜（ｍ）
【化２】
2004054093.tif 000016
（式は左端でＹと結合するものとする。）を表す。）で表されるシランカップリング剤を含有する請求項１又は２記載の基板。
【請求項４】
Ｒ１及びＲ２がメトキシ基を表し、Ｙがトリメチレン基を表し、Ｚが（ｃ）、（ｄ）又は（ｅ）
【化３】
2004054093.tif 000017
（式は左端でＹと結合するものとする。）を表す請求項３記載の基板。
【請求項５】
請求項３又は４記載の基板において用いられる配向膜。
【請求項６】
請求項３又は４記載の基板において用いられる配向膜材料。
【請求項７】
基板、配向膜、光学異方体層の順に積層されてなる光学異方性を有する基板の製造において、２枚の基板を用意し、一方に基板にエポキシアクリレートを含有する配向膜材料を塗布した後に硬化、さらに配向処理することにより基板上に配向膜を形成する第一工程、もう一方の基板上に必要に応じて有機薄膜を形成し、必要に応じて配向処理することにより基板に配向規制力を付与する第二工程、作成した二枚の基板を配向膜面が内側となるよう間隙をもって対向させ、この間隙に重合性液晶材料を挟持させる第三工程、挟持させた重合性液晶材料に紫外線または電子線等のエネルギー線を照射して硬化させる第四工程、重合性液晶材料の硬化物からエポキシアクリレートを含有しない有機薄膜を形成した基板のみを剥離する第五工程を含む、請求項１記載の光学異方性を有する基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光学素子の構成材料として有用な光学異方性を有する基板及び当該基板の製造方法、当該基板の構成部材である配向膜及び配向膜材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
重合性液晶材料を配向させた状態で重合させて得られる光学異方体相を基板上に設けた光学異方性を有する基板において、基板と光学異方体層との密着性が確保できないと、使用中に剥離が生じてしまい信頼性を損なう危険がある。これを解決する手段として基板と光学異方体層との密着性を改良することを目的とした配向膜を用いた光学素子の製造方法は特表平１１−５０８０６４号公報に開示されている。これは、共有結合した反応性基を有する配向膜を使用するというもので、ポリイミドを主成分とする配向膜を主に使用している。しかしながら、ポリイミドは固形物であるため基板上に配向膜として形成するためには溶媒に溶かしてから塗布し、その後溶媒を乾燥させる工程が必須で、少なくとも１００℃以上で１時間程度の加熱時間が必要である。そのため、製造時間が長くなってしまうという問題があった。
【０００３】
一方、基板上に配向膜を形成する際に、加熱を不要とするために配向膜材料としてエポキシアクリレートを使用する液晶表示素子が特開昭５４−１０７３５３号公報に開示されている。これは、エポキシアクリレートを光硬化させて配向膜を形成することにより加熱を不必要としたものである。しかしながら、エポキシアクリレートを光学異方性を有する基板において用いた例は知られておらず、優れた密着性を有し、製造において加熱工程を削減できる基板の開発が望まれていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、基板と光学異方体層との密着性を確保しつつ、配向膜形成時に加熱を不要にするか短縮できる配向膜を用いた光学異方性を有する基板を提供し、当該基板に用いられる配向膜及び配向膜材料を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
検討の結果、基板と光学異方体層との密着性を確保しつつ、紫外線または電子線等のエネルギー線で硬化することにより形成可能な配向膜を使用することにより課題を解決できることを見いだし、本発明を完成するに至った。
【０００６】
即ち、本発明は基板、配向膜、光学異方体層の順に積層されてなる光学異方性を有する基板において、配向膜がエポキシアクリレートを含有する配向膜材料の硬化物であることを特徴とする、光学異方性を有する基板を提供する。更に、配向膜が、エポキシアクリレート及び一般式（Ｉ）
【０００７】
【化４】
2004054093.tif 000002
（式中、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３はそれぞれ独立して炭素原子数１〜１０のアルキル基、炭素原子数１〜１０のアルコキシル基を表し、炭素鎖は直鎖状であっても分岐していても良い、Ｙは単結合又は炭素原子数１〜５のアルキレン基を表し、Ｚは下記の式（ａ）〜（ｍ）
【０００８】
【化５】
2004054093.tif 000003
（式は左端でＹと結合するものとする。）を表す。）で表されるシランカップリング剤を含有しなおかつエポキシアクリレート由来の水酸基が２×１０−３ｍｏｌ／ｇ以上の濃度である配向膜材料の硬化物である光学異方性を有する当該基板を提供し、これに用いる配向膜及び配向膜材料を提供し、更に、基板、配向膜、光学異方体層の順に積層されてなる光学異方性を有する基板の製造において、２枚の基板を用意し、一方に基板にエポキシアクリレートを含有する配向膜材料を塗布した後に硬化、さらに配向処理することにより基板上に配向膜を形成する第一工程、もう一方の基板上に必要に応じて有機薄膜を形成し、必要に応じて配向処理することにより基板に配向規制力を付与する第二工程、作成した二枚の基板を配向膜面が内側となるよう間隙をもって対向させ、この間隙に重合性液晶材料を挟持させる第三工程、挟持させた重合性液晶材料に紫外線または電子線等のエネルギー線を照射して硬化させる第四工程、重合性液晶材料の硬化物からエポキシアクリレートを含有しない有機薄膜を形成した基板のみを剥離する第五工程を含む、光学異方性を有する基板の製造方法を提供する。
【０００９】
エポキシアクリレートを含有する配向膜材料は、紫外線または電子線等のエネルギー線で硬化可能であり、その硬化物は配向膜として良好な特性を有し、かつ基板及び光学異方体層との密着性が良好である。その結果として、基板と光学異方体層との密着性を確保できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態の例を説明する。本発明の光学異方性を有する基板において、基板としてはガラス、水晶、ニオブ酸リチウム、シリコン等の無機材料、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリメタクリル酸メチル等の有機材料を挙げることができる。
【００１１】
配向膜として用いるエポキシアクリレートを含有する配向膜材料の硬化物について説明する。配向膜として用いる硬化物はエポキシアクリレートを含有する配向膜材料を基板上に塗布し、電子線もしくは紫外線等のエネルギー線を照射して製造するのが好ましい。その後、この硬化物の表面をラビングもしくは偏光した紫外線等を照射することによって配向膜として使用することができる。エネルギー線の照射量は５０ｍＪ／ｃｍ２〜２０Ｊ／ｃｍ２の範囲が好ましく、１００ｍＪ／ｃｍ２〜５Ｊ／ｃｍ２の範囲がより好ましく、５００ｍＪ／ｃｍ２〜２Ｊ／ｃｍ２の範囲が特に好ましい。硬化性を確保することを目的として、エネルギー線の照射後に、加熱処理をしても良い。この場合、加熱温度としては８０〜１５０℃が好ましく、１００〜１４０℃がより好ましい。エポキシアクリレートを含有する配向膜材料の塗布はスピンコート、グラビアコート、ブレードコート、ダイコート、ディッピング等の方法で塗布することができる。配向膜の厚みは配向膜として機能しうる厚み以上、典型的には５０ｎｍ以上であれば良いが、密着性の確保という観点、基板と光学異方体層との間に熱膨張係数がある場合の緩衝材として機能させる観点から、０．５ｍｍ以上にするのが好ましく、１ｍｍ以上がより好ましい。特に基板として無機材料を選択した場合、基板と光学異方体層との間の熱膨張計数の差が大きくなる場合があるので、厚みは２ｍｍ以上に設定するのが好ましい。ただし、厚みを２０ｍｍ以上にすると、透過率などの光学的な性質を犠牲にする場合があるので留意が必要である。また、膜厚精度は光学異方性を有する基板の用途によっても要求は異なるが、膜厚に対してプラスマイナス１０％以内にするのが好ましく、プラスマイナス３％以内にするのがより好ましく、プラスマイナス１％以内にするのが特に好ましい。エポキシアクリレートを含有する配向膜材料は、エポキシアクリレート化合物を５０質量％以上含有するものが好ましく、６０質量％以上含有するのがより好ましく、７０質量％以上含有するのが特に好ましい。性状としては、２５℃において液状であることが望ましい。
【００１２】
配向規制力を確保する観点から、エポキシアクリレート由来の水酸基の濃度を制御することが重要である。エポキシアクリレートとは、下式に示す部分構造を有する化合物であり、エポキシアクリレート由来の水酸基とは、下式に含まれている水酸基を指す。
【化６】
2004054093.tif 000004
良好な配向規制力を得る観点からは、エポキシアクリレート由来の水酸基が２×１０−３ｍｏｌ／ｇ以上含有するように調整するのが好ましく、エポキシアクリレート由来の水酸基が３×１０−３ｍｏｌ／ｇ以上含有するのがより好ましく、４×１０−３ｍｏｌ／ｇ以上含有するのが特に好ましい。エポキシアクリレート化合物としては、式（１）〜（５）のような化合物を例示できるが、本発明で使用することができるエポキシアクリレート化合物は、これらに限定されるものではない。
【００１３】
【化７】
2004054093.tif 000005
【００１４】
エポキシアクリレート化合物のアクリロイルオキシ官能基数も重要である。硬化させて得られる配向膜の耐熱性を確保する観点から、式（３）〜（５）に示すような２官能以上のエポキシアクリレートは３５質量％以上含有するのが好ましく、４０質量％以上含有するのがより好ましく、４５質量％以上含有するのが特に好ましい。また、配向膜と基板、配向膜と光学異方体層との密着性を確保する観点から、式（１）、（２）に示すような単官能エポキシアクリレートを用いることによって配向膜の硬さを適度に低下させるのは有用である。また、単官能エポキシアクリレートは２官能以上のエポキシアクリレートと比較して粘度が低い傾向があるため、エポキシアクリレート化合物を含有する組成物の粘度を低減するのにも有用である。基板に塗布する際に、エポキシアクリレートを含有する配向膜材料の粘度が５０００〜６０００ｍＰａ・ｓ以上と高いと、溶媒を併用しないと困難な場合が多い。溶媒の併用は、製造工程として環境負荷の増大を招いてしまう。これに対して単官能エポキシアクリレートを含有させることによって、溶媒の併用を避けることが可能になる。このような目的で使用する場合、５〜６５質量％の範囲で含有させるのが好ましく、１０〜６０質量％の範囲で含有させるのが好ましく、１５〜５５質量％の範囲で含有させるのが特に好ましい。単官能エポキシアクリレートの含有量が６５質量％を超えると、配向膜の耐熱性が悪化する恐れがある。
【００１５】
エポキシアクリレートを含有する配向膜材料には、上述のエポキシアクリレートの他に、光硬化性の材料を添加しても良い。光硬化性の材料としては、アクリレート化合物が好ましく、基板の材質によってアクリレート化合物の種類を適宜調整するのが好ましい。基板としてガラスを使用する場合、シロキサン結合を有するアクリレート化合物、ウレタン結合を有するアクリレート化合物を含有させるのが好ましい。
【００１６】
エポキシアクリレートを含有する配向膜材料の硬化物の屈折率を制御することは重要である。光学異方体層における常光屈折率、もしくは異常光屈折率と近い値に制御すると配向膜と光学異方体層界面における光の反射を低減することができる。もしくは、基板と近い値に制御する基板と配向膜界面における光の反射を低減することができる。エポキシアクリレートを含有する配向膜材料の硬化物の屈折率を大きくする場合には、組成物に対して硫黄原子や芳香環を含むアクリレート材料の含有量を増やせば良く、硬化物の屈折率を小さくする場合にはフッ素原子を含むアクリレート材料の含有量を増やせば良い。
【００１７】
エポキシアクリレートを含有する配向膜材料には、その光重合反応性を向上させることを目的として、光重合開始剤を添加することができる。光重合開始剤としては、ベンゾインエーテル類、ベンゾフェノン類、アセトフェノン類、ベンジルケタール類、アシルフォスフィンオキサイド等が挙げられる。その添加量は組成物に対して０．０１〜５質量％が好ましく、０．０２〜１質量％がさらに好ましく、０．０３〜１質量％の範囲が特に好ましい。
【００１８】
また、エポキシアクリレートを含有する配向膜材料には、その保存安定性を向上させるために、安定剤を添加することもできる。使用できる安定剤としては、例えば、ヒドロキノン、ヒドロキノンモノアルキルエーテル類、第三ブチルカテコール類、ピロガロール類、チオフェノール類、ニトロ化合物類、β−ナフチルアミン類、β−ナフトール類、ニトロソ化合物等が挙げられる。安定剤を使用する場合の添加量は、液晶組成物に対して０．００５〜１質量％の範囲が好ましく、０．０２〜０．５質量％がさらに好ましく、０．０３〜０．１質量％が特に好ましい。
【００１９】
エポキシアクリレートを含有する配向膜材料には、基板に対する塗れ性の向上やレベリング性向上のため界面活性剤を添加しても良い。また、基板としてガラス基板を使用する場合には、シランカップリング剤を添加するのが好ましい。シランカップリング剤の添加濃度としては０．０５〜５％が好ましく、０．１〜３％ががさらに好ましく０．２〜２％が特に好ましい。シランカップリング剤としては、一般式（Ｉ）
【００２０】
【化８】
2004054093.tif 000006
（式中、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３はそれぞれ独立して炭素原子数１〜１０のアルキル基、炭素原子数１〜１０のアルコキシル基を表し、炭素鎖は直鎖状であっても分岐していても良い、Ｙは単結合又は炭素原子数１〜５のアルキレン基を表し、Ｚは下記の式（ａ）〜（ｍ）
【００２１】
【化９】
2004054093.tif 000007
（左端でＹと結合するものとする。）を表す。）で表されるシランカップリング剤を使用するのが好ましい。具体的なシランカップリング剤としては（ｓ−１）〜（ｓ−２４）を例示することができる。
【００２２】
【化１０】
2004054093.tif 000008
【００２３】
特に、Ｒ１及びＲ２がメトキシ基を表し、Ｙがトリメチレン基を表し、Ｚが（ｃ）、（ｄ）又は（ｅ）であるシランカップリング剤を使用するのが好ましい。
【００２４】
光学異方体層は、重合性液晶材料を配向させ、紫外線もしくは電子線等のエネルギー線の照射によって硬化させることによって製造したものであることが好ましい。光学異方体層の厚みは、０．５〜２００ｍｍの範囲が好ましく、１〜１５０ｍｍがより好ましく、２〜１００ｍｍが特に好ましい。膜厚精度は光学異方性を有する基板の用途によっても要求は異なるが、膜厚に対してプラスマイナス１０％以内にするのが好ましく、プラスマイナス３％以内にするのがより好ましく、プラスマイナス１％以内にするのが特に好ましい。
【００２５】
本発明の配向膜材料は、エポキシアクリレートを含有する組成物であり、エポキシアクリレート由来の水酸基が２×１０−３ｍｏｌ／ｇ以上含有している。このため、これを用いて配向膜を形成する際に長時間の加熱が不要であり、得られた配向膜は基板に対する密着性、光学異方体層との密着性に優れ、かつ優れた液晶配向付与能が得られる。エポキシアクリレートを含有する組成物は、エポキシアクリレート化合物を５０質量％以上含有するものが好ましく、６０質量％以上含有するのがより好ましく、７０質量％以上含有するのが特に好ましい。性状としては、２５℃において液状であることが望ましい。良好な配向付与能を得る観点からは、エポキシアクリレート由来の水酸基が３×１０−３ｍｏｌ／ｇ以上含有するのがより好ましく、４×１０−３ｍｏｌ／ｇ以上含有するのが特に好ましい。エポキシアクリレート化合物としては、式（１）〜（５）のような化合物を例示できるが、本発明で使用することができるエポキシアクリレート化合物は、これらに限定されるものではない。
【００２６】
エポキシアクリレート化合物のアクリロイルオキシ官能基数も重要である。硬化させて得られる配向膜の耐熱性を確保する観点から、式（３）〜（５）に示すような２官能以上のエポキシアクリレートは３５質量％以上含有するのが好ましく、４０質量％以上含有するのがより好ましく、４５質量％以上含有するのが特に好ましい。また、配向膜と基板、配向膜と光学異方体層との密着性を確保する観点から、式（１）、（２）に示すような単官能エポキシアクリレートを用いることによって配向膜の硬さを適度に低下させるのは有用である。また、単官能エポキシアクリレートは２官能以上のエポキシアクリレートと比較して粘度が低い傾向があるため、エポキシアクリレート化合物を含有する組成物の粘度を低減するのにも有用である。基板に塗布する際に、エポキシアクリレートを含有する組成物の粘度が５０００〜６０００ｍＰａ・ｓ以上と高いと、溶媒を併用しないと困難な場合が多い。溶媒の併用は、製造工程として環境負荷の増大を招いてしまう。これに対して単官能エポキシアクリレートを含有させることによって、溶媒の併用を避けることが可能になる。このような目的で使用する場合、５〜６５質量％の範囲で含有させるのが好ましく、１０〜６０質量％の範囲で含有させるのが好ましく、１５〜５５質量％の範囲で含有させるのが特に好ましい。単官能エポキシアクリレートの含有量が６５質量％を超えると、配向膜の耐熱性が悪化する恐れがある。
【００２７】
本発明の配向膜材料には、上述のエポキシアクリレートの他に、光硬化性の材料を添加しても良い。光硬化性の材料としては、アクリレート化合物が好ましく、基板の材質によってアクリレート化合物の種類を適宜調整するのが好ましい。基板としてガラスを使用する場合、シロキサン結合を有するアクリレート化合物、ウレタン結合を有するアクリレート化合物を含有させるのが好ましい。
【００２８】
本発明の配向膜材料の硬化物の屈折率を制御することは重要である。光学異方体層における常光屈折率、もしくは異常光屈折率のどちらかに近い値、好ましくはどちらかと同じ値、または常光屈折率と異常光屈折率の範囲内に制御すると配向膜と光学異方体層界面における光の反射を低減することができる。もしくは、基板と近い値に制御する基板と配向膜界面における光の反射を低減することができる。エポキシアクリレートを含有する配向膜材料の硬化物の屈折率を大きくする場合には、組成物に対して硫黄原子や芳香環を含むアクリレート材料の含有量を増やせば良く、硬化物の屈折率を小さくする場合にはフッ素原子を含むアクリレート材料の含有量を増やせば良い。
【００２９】
本発明の配向膜材料には、その光重合反応性を向上させることを目的として、光重合開始剤を添加することができる。光重合開始剤としては、ベンゾインエーテル類、ベンゾフェノン類、アセトフェノン類、ベンジルケタール類、アシルフォスフィンオキサイド等が挙げられる。その添加量は組成物に対して０．０１〜５質量％が好ましく、０．０２〜１質量％がさらに好ましく、０．０３〜１質量％の範囲が特に好ましい。
【００３０】
また、本発明の配向膜材料には、その保存安定性を向上させるために、安定剤を添加することもできる。使用できる安定剤としては、例えば、ヒドロキノン、ヒドロキノンモノアルキルエーテル類、第三ブチルカテコール類、ピロガロール類、チオフェノール類、ニトロ化合物類、β−ナフチルアミン類、β−ナフトール類、ニトロソ化合物等が挙げられる。安定剤を使用する場合の添加量は、液晶組成物に対して０．００５〜１質量％の範囲が好ましく、０．０２〜０．５質量％がさらに好ましく、０．０３〜０．１質量％が特に好ましい。
本発明の配向膜材料には、基板に対する塗れ性の向上やレベリング性向上のため界面活性剤を添加しても良い。
【００３１】
本発明の配向膜は、本発明の配向膜材料を基板上に一定の厚みで塗布後、紫外線もしくは電子線等のエネルギー線を照射して硬化させた後、ラビング処理もしくは偏光紫外線の照射によって製造することができる。このようにして得られる配向膜は基板との密着性に優れ、かつ配向膜上に形成される光学異方体層との密着性に優れているため、耐久性が良い光学異方性を有する基板が得られるため有用である。また、この技術分野で多用されるポリイミド配向膜は硬化の際に長時間の加熱が必要であるのに対し、エネルギー線の照射は短時間ですむため、製造時間を短縮することができる。さらに長時間の加熱が必要無いため、耐熱性が良好で無い基板上への光学異方体層の積層にも有用である。エネルギー線の照射量は５０ｍＪ／ｃｍ２〜２０Ｊ／ｃｍ２の範囲が好ましく、１００ｍＪ／ｃｍ２〜５Ｊ／ｃｍ２の範囲がより好ましく、５００ｍＪ／ｃｍ２〜２Ｊ／ｃｍ２の範囲が特に好ましい。硬化性を確保することを目的として、エネルギー線の照射後に、加熱処理をしても良い。この場合、加熱温度としては８０〜１５０℃が好ましく、１００〜１４０℃がより好ましい。エポキシアクリレートを含有する配向膜材料の塗布はスピンコート、グラビアコート、ブレードコート、ダイコート、ディッピング等の方法で塗布することができる。配向膜の厚みは配向膜として機能しうる厚み以上、典型的には５０ｎｍ以上であれば良いが、密着性の確保という観点、基板と光学異方体層との間に熱膨張係数がある場合の緩衝材として機能させる観点から、０．５ｍｍ以上にするのが好ましく、１ｍｍ以上がより好ましい。特に基板として無機材料を選択した場合、基板と光学異方体層との間の熱膨張計数の差が大きくなる場合があるので、厚みは２ｍｍ以上に設定するのが好ましい。ただし、厚みを２０ｍｍ以上にすると、透過率などの光学的な性質を犠牲にする場合があるので留意が必要である。また、膜厚精度は光学異方性を有する基板の用途によっても要求は異なるが、膜厚に対してプラスマイナス１０％以内にするのが好ましく、プラスマイナス３％以内にするのがより好ましく、プラスマイナス１％以内にするのが特に好ましい。このようにして得られた配向膜表面は、光学異方体層との密着性を増すことを目的として、プラズマ表面処理、ＵＶ照射処理等を施しても良い。
【００３２】
本発明の光学異方性を有する基板の製造方法において二枚の基板の材質は同一でも良いし、異なっていても良い。基板として使用できる材料は、ガラス、水晶、ニオブ酸リチウム、シリコン等の無機材料、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリメタクリル酸メチル等の有機材料を挙げることができる。第一工程において、一方の基板上に本発明のエポキシアクリレートを含有する配向膜材料を塗布後、硬化し、さらに配向処理することにより配向膜を形成する。基板は組成物の塗布に先立って、洗浄しておくのが好ましい。配向処理は、ラビングもしくは偏光した紫外線を照射することにより達成することができる。第二工程において、もう一方の基板に配向規制力を付与する場合、基板が有機材料であれば、多くの場合はラビングもしくは偏光した紫外線を照射することにより配向規制力を付与することができる。また、基板としてＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂を用いた場合、それ自体で垂直配向膜として機能するため、垂直配向規制力が必要な場合には特別な処理は必要無い。基板が無機材料の時、基板上には有機薄膜を形成することが好ましい。平行一軸配向規制力が必要な場合には、有機薄膜としてポリイミド、ポリアミド、ポリビニルアルコールを使用するのが好ましい。これらの有機薄膜にラビングもしくは偏光した紫外線を照射することにより配向規制力を付与することができる。垂直配向規制力が必要な場合には、有機薄膜として界面活性剤層を形成するのが好ましい。
【００３３】
二枚の基板に形成する配向膜は、一方が本発明の配向膜を使用し、もう一方は本発明の配向膜と異なるものを使用する必要がある。同じ配向膜を使用すると、第五工程で重合性液晶材料の硬化物から本件発明の配向膜を用いない基板のみを剥離することができず、光学異方性を有する基板の製造歩留まりが低下してしまう。
【００３４】
第三工程において、二枚の基板を配向処理面が内側となるよう間隙をもって対向させ、この間隙に重合性液晶材料を挟持させる。二枚の基板は平行に対向させるのが好ましく、間隙の間隔は、目的とする光学異方体層の厚みに設定すれば良い。この間隙に重合性液晶材料を挟持させる手段としては、毛細管現象を利用した方法や、液晶ディスプレイ製造の技術分野で使用されている真空注入法を利用することができる。重合性液晶材料は、この技術分野で紫外線もしくは電子線等のエネルギー線の照射により重合・硬化する液晶材料であれば、特に制限無く使用することができが、挟持させる過程で必要な時間は液晶材料の粘度が高いほど長くなってしまうので、粘度１０００ｍＰａ・ｓ以下が好ましく、５００ｍＰａ・ｓ以下がより好ましく、３００ｍＰａ・ｓ以下が特に好ましい。重合性液晶材料を挟持させた後、重合性液晶材料の配向が所望の状態になり、ディスクリネーション等の配向欠陥が消失するまで暗所で静置する時間を設けるのが好ましい。
【００３５】
第四工程において、挟持させた重合性液晶材料に紫外線または電子線等のエネルギー線を照射して硬化させる。エネルギー線の照射量は５０ｍＪ／ｃｍ２〜２０Ｊ／ｃｍ２の範囲が好ましく、１００ｍＪ／ｃｍ２〜５Ｊ／ｃｍ２の範囲がより好ましく、５００ｍＪ／ｃｍ２〜２Ｊ／ｃｍ２の範囲が特に好ましい。硬化性を確保することを目的として、エネルギー線の照射後に、加熱処理をしても良い。この場合、加熱温度としては８０〜１５０℃が好ましく、１００〜１４０℃がより好ましい。第五工程では重合性液晶材料の硬化物から本件発明の配向膜を有さない基板のみを剥離する。この基板と重合性液晶材料の硬化物である光学異方体の間に鋭利な器具により一部を剥離させた後、二枚の基板に対してお互いに引き離す方向の力を作用させることより、あるいは直接二枚の基板に対してお互いに引き離す方向の力を作用させることよりによっても、本件発明の配向膜を有さない基板のみを剥離することができる。このようにして得られた光学異方性を有する基板は、光学異方体層の上にさらに他の部材を積層しても良いし、光学異方体層の表面保護にハードコートしても良いし、光学異方体層の表面反射を低減するため反射防止コートを施しても良い。
【００３６】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を更に詳述するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。粘度はＥ型粘度計を用いて２０℃において測定した。％は質量％を表す。
【００３７】
（参考例１）　重合性液晶材料の調製（１）
下記の重合性液晶材料（Ｐ−１）を調製した。
【化１１】
2004054093.tif 000009
【００３８】
本材料は、室温（２５℃）でネマチック液晶相を呈した。ネマチック相−等方性液体相転移温度は４６℃であった。また、５８９ｎｍで測定したｎｅ（異常光の屈折率）は１．６６２で、ｎｏ（常光の屈折率）は１．５１０、複屈折率は０．１５２であった。粘度は２７ｍＰａ・ｓであった。この重合性液晶材料（Ｐ−１）に、光重合開始剤Ｉｒｇａｃｕｒｅ−６５１（チバスペシャリティケミカルズ社製）１．０％添加して、重合性液晶材料（Ｐ−１’）を得た。
【００３９】
（実施例１）　光学異方性を有する基板の作製
（実施例１−１）　配向膜材料の調製（１）
エポキシアクリレート化合物（１）　４７．０２５％
【化１２】
2004054093.tif 000010
エポキシアクリレート化合物（４）　４７．０２５％
【化１３】
2004054093.tif 000011
シランカップリング剤（６）　０．９５％
【化１４】
2004054093.tif 000012
光重合開始剤Ｉｒｇａｃｕｒｅ−６５１（チバスペシャリティケミカルズ社製）５．００％から成る本発明の配向膜材料（Ｌ−１）を調製した。エポキシアクリレート由来の水酸基の濃度は、４．６×１０−３ｍｏｌ／ｇである。本材料の粘度は２０℃において４５１ｍＰａ・ｓであった。
【００４０】
（実施例１−２）　配向膜の作製（１）
５ｃｍ角で厚さ２ｍｍのガラス基板に、実施例１−１で調製した配向膜材料（Ｌ−１）をスピンコート（２０００ｒｐｍで５秒、４０００ｒｐｍで１５秒）により塗布した。次に、塗布した材料を窒素気流下で高圧水銀ランプを用いて紫外線を照射（２８０ｍＪ／ｃｍ２）して硬化膜とした。硬化膜の厚みは２ｍｍであった。得られた硬化膜にラビング処理を施して、本発明の配向膜が形成されたガラス基板を得た。
【００４１】
（実施例１−３）　有機薄膜を形成した基板の作製　（ポリビニルアルコールを用いた配向膜形成）
ポリビニルアルコール４．５ｇ、水１６５ｇ、エタノール２９．４ｇを加熱撹拌することにより均一なポリビニルアルコール溶液とした。これを、５ｃｍ角で厚さ２ｍｍのガラス基板にスピンコーター（２０００ｒｐｍで５秒、４０００ｒｐｍで１５秒）で塗布した。塗布後、ガラス基板を１２０℃で２分加熱することにより乾燥させた。室温まで冷却後、ラビング処理することにより、ポリビニルアルコール配向膜が形成されたガラス基板を得た。
【００４２】
（実施例１−４）　光学異方性を有する基板の作製（１）
実施例１−２で作製した本発明の配向膜が形成されたガラス基板、及び実施例１−３で作製した有機薄膜を形成した基板（ポリビニルアルコール配向膜が形成されたガラス基板）を、配向膜面が向き合うように対向させた。この時２枚の基板の間隔は３ｍｍ、２枚のガラス基板のラビング方向はアンチパラレルとした。この間隙に、参考例１で調製した重合性液晶材料（Ｐ−１’）を毛細管現象を利用して注入した。注入後、５分暗所で静置した後、偏光顕微鏡を用いて観察したところ、重合性液晶材料は平行一軸配向していることが確認できた。この重合性液晶材料に、高圧水銀ランプにて紫外線を照射（２８０ｍＪ／ｃｍ２）して重合性液晶材料を硬化させ、平行一軸配向状態が固定化された光学異方体層を得た。次に向き合った２枚のガラス基板の間にカッターナイフの刃を差し込み、刃先をねじるようにすることで、２枚のガラス基板を引き離すような力を作用させた結果、ポリビニルアルコール配向膜が形成されたガラス基板のみが剥離し、ガラス基板、本発明の配向膜、光学異方体層の順で積層されてなる本発明の光学異方性を有する基板が得られた。この基板を８０℃で１０００時間保持しても、温度８０℃湿度８５％で５００時間保持しても、ガラス基板と光学異方体層との密着性は保たれた。又、本発明の配向膜材料を用いて作製された配向膜を用いる製造方法は、ポリイミドを用いた従来の方法では避けることのできなかった、配向膜の乾燥工程を必要としないため製造効率に優れる。
【００４３】
（参考例２）　重合性液晶材料の調製（２）
下記の重合性液晶材料（Ｐ−２）を調製した。
【化１５】
2004054093.tif 000013
本材料は、室温（２５℃）でネマチック液晶相を呈した。ネマチック相−等方性液体相転移温度は５２℃であった。また、５８９ｎｍで測定したｎｅ（異常光の屈折率）は１．６６４で、ｎｏ（常光の屈折率）は１．５０５、複屈折率は０．１５９であった。粘度は１７８ｍＰａ・ｓであった。この重合性液晶材料（Ｐ−１）に、光重合開始剤ルシリン−ＴＰＯ（ＢＡＳＦ社製）を０．１０％添加して、重合性液晶材料（Ｐ−２’）を得た。
【００４４】
（実施例２）　光学異方性を有する基板の作製
（実施例２−１）　配向膜材料の調製（２）
エポキシアクリレート化合物（１）　４４．５０％
エポキシアクリレート化合物（４）　４４．５０％
アクリレート化合物（７）　９．９０％
【化１６】
2004054093.tif 000014
シランカップリング化合物（６）　１．００％
光重合開始剤ルシリン−ＴＰＯ（ＢＡＳＦ社製）　０．１０％から成る本発明の配向膜材料（Ｌ−２）を調製した。エポキシアクリレート由来の水酸基の濃度は、４．３×１０−３ｍｏｌ／ｇである。本材料の粘度は２０℃において２６７．９ｍＰａ・ｓであった。
【００４５】
（実施例２−２）　配向膜の作製（２）
５ｃｍ角で厚さ２ｍｍのガラス基板に、実施例２−１で調製した配向膜材料（Ｌ−２）をスピンコート（２０００ｒｐｍで５秒、４０００ｒｐｍで１５秒）により塗布した。次に、塗布した材料を窒素気流下で高圧水銀ランプを用いて紫外線を照射（２８０ｍＪ／ｃｍ２）して硬化膜とした。硬化膜の厚みは２ｍｍであった。得られた硬化膜にラビング処理を施して、本発明の配向膜が形成されたガラス基板を得た。
【００４６】
（実施例２−３）　光学異方性を有する基板の作製（２）
実施例２−２で作製した本発明の配向膜が形成されたガラス基板、及び実施例１−３で作製したポリビニルアルコール配向膜が形成されたガラス基板を、配向膜面が向き合うように対向させた。この時２枚の基板の間隔は１００ｍｍ、２枚のガラス基板のラビング方向はアンチパラレルとした。この間隙に、参考例２で調製した重合性液晶材料（Ｐ−２’）を毛細管現象を利用して注入した。この２枚のガラスに挟持された重合性液晶材料（Ｐ−２’）を、図１に示すように半径５ｃｍの円形磁極で、Ｎ極とＳ極が向かい合うように電磁石を配置して得られる５０００Ｇの磁場に３００秒間おいた。この時、Ｎ極もしくはＳ極の面に対する法線と基板のラビング方向は平行になるように設定しておいた。この重合性液晶材料に、高圧水銀ランプにて紫外線を照射（４８０ｍＪ／ｃｍ２）して重合性液晶材料を硬化させ、光軸が厚み方向で４５度傾いた光学異方体層を得た。次に向き合った２枚のガラス基板の間にカッターナイフの刃を差し込み、刃先をねじるようにすることで、２枚のガラス基板を引き離すような力を作用させた結果、ポリビニルアルコール配向膜が形成されたガラス基板のみが剥離し、ガラス基板、本発明の配向膜、光学異方体層の順で積層されてなる本発明の光学異方性を有する基板が得られた。この基板を８０℃で１０００時間保持しても、温度８０℃湿度８５％で５００時間保持しても、ガラス基板と光学異方体層との密着性は保たれた。又、実施例１と同様、実施例２の製造方法もまた、ポリイミドを用いた従来の方法では避けることのできなかった配向膜の乾燥工程を必要としないため製造効率に優れたものであった。
【００４７】
（比較例１）
（比較例１−１）　ポリイミドを用いた配向膜形成
ポリイミド液晶配向剤「ＡＬ−１０５１」（ＪＳＲ製）を、５ｃｍ角で厚さ２ｍｍのガラス基板にスピンコーター（５００ｒｐｍで５秒、２５００ｒｐｍで２５秒）で塗布した。塗布後、ガラス基板を１８０℃で６０分加熱することにより乾燥させた。室温まで冷却後、ラビング処理することにより、ポリイミド配向膜が形成されたガラス基板を得た。
【００４８】
（比較例１−２）　光学異方性を有する基板の作製
比較例１−１で作製したポリイミド配向膜が形成されたガラス基板、及び実施例１−３で作製したポリビニルアルコール配向膜が形成されたガラス基板を、配向膜面が向き合うように対向させた。この時２枚の基板の間隔は３ｍｍ、２枚のガラス基板のラビング方向はアンチパラレルとした。この間隙に、参考例１で調製した重合性液晶材料（Ｐ−１’）を毛細管現象を利用して注入した。注入後、５分暗所で静置した後、偏光顕微鏡を用いて観察したところ、重合性液晶材料は平行一軸配向していることが確認できた。この重合性液晶材料に、高圧水銀ランプにて紫外線を照射（２８０ｍＪ／ｃｍ２）して重合性液晶材料を硬化させ、平行一軸配向状態が固定化された光学異方体層を得た。次に向き合った２枚のガラス基板の間にカッターナイフの刃を差し込み、刃先をねじるようにすることで、２枚のガラス基板を引き離すような力を作用させた結果、光学異方体層が２枚のどちらの基板からも中途半端に剥離したものや、ポリイミド配向膜が形成された基板のみが剥離したものや、ポリビニルアルコール配向膜が形成された基板のみが剥離したものが得られた。つまり、カッターナイフの刃先の力のかけ方によって、剥離する基板が一定しなかった。得ることができたガラス基板、ポリイミド配向膜及び光学異方体層の順で形成されてなる光学異方性を有する基板、又は得ることができたガラス基板、ポリビニルアルコール配向膜及び光学異方体層の順で形成されてなる光学異方性を有する基板を８０℃　１０００時間保持すると、光学異方体層の剥がれが起きた。また、温度８０℃湿度８５％で５００時間保持しても、光学異方体層の剥がれが起きた。又、実施例の製造方法では配向膜の作製が紫外線の照射で行えるのに対して、比較例の製造方法ではポリイミド配向膜の乾燥に時間が掛かり効率が悪かった。
【００４９】
【発明の効果】
本発明の光学異方性を有する基板は、配向膜を形成する際に加熱が必要ないか短くて良いので、製造時間が短縮されたものである。そのため、生産コストが低廉であり有用である。
【００５０】
【図面の簡単な説明】
【図１】２枚のガラス基板に挟持された重合性液晶材料への磁場印加の配置図
【符号の説明】
１　磁石（Ｎ極）
２　磁石（Ｓ極）
３．　重合性液晶材料
４．　ガラス
【図１】
2004054093.tif 000018