(57)【要約】【課題】生産性を落とすことなく、コストを特に増大させることなく、カブリ故障を抑えつつ、良好な露光パターンが得られる露光装置及び露光方法及びパターンフィルムの製造方法を提供する。【解決手段】本発明の露光装置は、バックアップロールの直径が３００ｍｍ以上８００ｍｍ以下とし、光源による前記光反応性膜への露光量が１００ｍＪ／ｃｍ２以下として、バックアップロールの回転軸の両端に回転軸にかかるラジアル荷重と両方向のアキシアル荷重による負荷を吸収するために設けられた組合せアンギュラ玉軸受を用いた。【選択図】図５
2013213885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に光反応性膜が形成された可塑性ウェブの裏面を支持する周面を有し、前記支持された可塑性ウェブを搬送する金属製のバックアップロールと、
前記バックアップロールの回転軸にかかるラジアル荷重と両方向のアキシアル荷重による負荷を吸収するために前記回転軸の両端に設けられた組合せアンギュラ玉軸受と、
前記支持されている前記可塑性ウェブ上に形成された前記光反応性膜に向けて、前記光反応性膜に光反応を引き起こす光を照射する光源と、
前記バックアップロールに近接するようにして前記光源及び前記バックアップロールの間に配置され、前記可塑性ウェブの搬送方向に延び前記可塑性ウェブの幅方向に一定ピッチで複数本配列され前記光源からの光を通過させるスリットを有する光マスク板と、
を有する露光装置であって、
前記可塑性ウェブを搬送する速度が１０ｍ／分以上であることと、
前記バックアップロールの直径が３００ｍｍ以上８００ｍｍ以下であることと、
前記光源による前記光反応性膜への露光量が１００ｍＪ／ｃｍ２以下であることと、
を特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記光源が照射する前記光が紫外線であることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記光マスク板が、
前記光に対して透明で反応性を有しない矩形状の板と、
前記矩形状の板の少なくともどちらか一方の面上に前記光に対して不透明で反応性を有しない材料により形成されたマスク膜と、
を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記矩形状の板がオゾンレス石英ガラス，合成石英ガラス，天然石英ガラスのうちいずれか一つの材料からなることを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
【請求項５】
前記マスク膜が金属により形成されていることを特徴とする、請求項３または４に記載の露光装置。
【請求項６】
前記金属がクロムであることを特徴とする、請求項５に記載の露光装置。
【請求項７】
前記マスク膜が真空蒸着，電子ビーム蒸着，イオンビーム蒸着，プラズマ蒸着，スパッタリングのうちいずれか１つの方法で形成されていることを特徴とする、請求項３〜６のいずれか一つに記載の露光装置。
【請求項８】
金属製のバックアップロールにより表面に光反応性膜が形成された可塑性ウェブの裏面を支持ながら連続搬送する搬送工程と、
前記支持されている前記可塑性ウェブ上に形成された前記光反応性膜に向けて、光源により前記光反応性膜に光反応を引き起こす光を照射する照射工程と、
を有する露光方法であって、
前記可塑性ウェブを搬送する速度が１０ｍ／分以上であることと、
前記バックアップロールの直径が３００ｍｍ以上８００ｍｍ以下であることと、
前記光源による前記光反応性膜への露光量が１００ｍＪ／ｃｍ２以下であることと、
前記照射工程において、前記光は、前記バックアップロールに近接するようにして前記光源及び前記バックアップロールの間に配置され、前記可塑性ウェブの搬送方向に延び前記可塑性ウェブの幅方向に一定ピッチで複数本配列され前記光源からの光を通過させるスリットを有する光マスク板を介して照射されることと、
を特徴とする、露光方法。
【請求項９】
前記バックアップロールの表面温度が１５℃〜３０℃であることを特徴とする、請求項８に記載の露光方法。
【請求項１０】
前記光源が照射する前記光が紫外線であり、前記光反応性膜が紫外線に対して反応する性質を有する化合物を含有することを特徴とする、請求項８又は９に記載の露光方法。
【請求項１１】
前記光マスク板が、
前記光に対して透明で反応性を有しない矩形状の板と、
前記矩形状の板の少なくともどちらか一方の面上に前記光に対して不透明で反応性を有しない材料により形成されたマスク膜と、
を有することを特徴とする、請求項８〜１０のいずれか一つに記載の露光方法。
【請求項１２】
前記矩形状の板が、オゾンレス石英ガラス，合成石英ガラス，天然石英ガラスのうちいずれか一つの材料からなることを特徴とする、請求項１１に記載の露光方法。
【請求項１３】
前記マスク膜が金属により形成されていることを特徴とする、請求項１１または１２に記載の露光方法。
【請求項１４】
前記金属がクロムであることを特徴とする、請求項１３に記載の露光方法。
【請求項１５】
前記マスク膜が真空蒸着，電子ビーム蒸着，イオンビーム蒸着，プラズマ蒸着，スパッタリングのうちいずれか１つの方法で形成されていることを特徴とする、請求項１１〜１４のいずれか一つに記載の露光方法。
【請求項１６】
可塑性ウェブの表面に光反応性膜を形成する光反応性膜形成工程と、
請求項８〜１５のいずれか一つに記載の露光方法による露光工程と、
を備えたことを特徴とするパターンフィルムの製造方法。
【請求項１７】
前記光反応性膜形成工程は、
光反応性膜塗布液を塗布する光反応性膜塗布工程と、
前記光反応性塗布液を乾燥する光反応性膜乾燥工程と、
を有することを特徴とする請求項１６に記載のパターンフィルムの製造方法。
【請求項１８】
前記露光方法の前後どちらか一方において、ラビング工程を行うことを特徴とする請求項１６又は１７に記載のパターンフィルムの製造方法。
【請求項１９】
前記露光工程と前記ラビング工程を両方とも行った後に、液晶膜塗布液を塗布する液晶膜塗布工程と、前記液晶膜塗布液を硬化させる液晶膜硬化工程とを行うことを特徴とする請求項１６〜１８のいずれか一つに記載のパターンフィルムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置及び露光方法及びパターンフィルムの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
微細パターンを設けたフィルムやガラス板は、３Ｄディスプレイ等に用いられる位相差板等に用いられる。また、微細パターンを設けたフィルムの製造効率を向上させるためには、可撓性ウェブに対して長尺のまま微細パターンを形成することが望ましい。３Ｄディスプレイ等に要求される低コスト及び高品質を満足するために、可撓性ウェブにおける微細パターンの精度をより向上させること及びパターン間の境界領域の欠陥をより減少させることが求められている。
【０００３】
可塑性ウェブに第一の領域と及び第二の領域とを有する微細パターンを設けたフィルムの製造方法として、例えば、特許文献１に記載されている。この製造方法による工程フローチャートは、一軸延伸シートに対して光異性化物質を塗布する光異性化膜塗布工程と、光異性化物質に対して所定のパターンを有するマスクを介して直線偏光光を照射する直線偏光光照射工程と、光異性化物質を硬化させる加熱硬化工程とを有する。
【０００４】
第一の領域を直線偏光光照射領域とし、第二の領域を非照射領域とする。光異性化膜塗布工程により塗布された光異性化物質は、一軸延伸シートの一軸延伸方向に従って、一定の方向に配向する。直線偏光光照射工程により３００ルクス以上の光が照射されることにより、第一の領域に塗布された光異性化物質のみの配向方位を変化する。加熱硬化工程により１８０度で加熱されることにより、第一，第二の領域の両方にある光異性化物質が、その前の状態における配向方位を保持しながら硬化される。
【０００５】
また、可撓性ウェブに塗布された光反応性化合物を含む光反応性膜に対して光を照射して、光反応性膜を反応させる露光装置が知られている。光反応には、光による液晶分子の配向や硬化などが知られている。例えば、特許文献２の露光装置では、光反応による光反応性膜のシワを防止するため、光が照射されるエリアを、バックアップロールで支持された部分に設定している。
【０００６】
光源と光反応性膜との間に配された光マスク板を用いて光反応性膜の一部のみに光を照射する露光装置も知られている（例えば、特許文献３）。特許文献３に記載の光マスク板には、ウェブの長手方向（搬送方向）に延びウェブの幅方向に並ぶスリットが設けられる。特許文献３の露光装置によれば、ウェブを連続搬送しながら光反応性膜において露光により光反応が進んだ線状の露光部分と未露光のため光反応が起きていない線状の未露光部分とが交互に並ぶ、いわゆる、ストライプ状の露光パターンを効率的に形成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−１５３７０７号公報
【特許文献２】特開昭６３−１９４７７９号公報
【特許文献３】特開平０９−２７４３２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献３記載の露光装置のように、光源からの光をレンズやミラーなどの光学系で整えた上でマスク板を通して露光を行うにしても、ランプやＬＥＤなどからなる光源自体が広がりを有している。このため、光学系や光マスク板にいかに高精度のものを用いたとしても、マスク板を露光対象であるフィルムの表面に密着させない限り、原理的に未露光エリアとして設定した領域にも露光が及ぶカブリ故障を避けることができない。この露光工程におけるカブリ故障が、フィルムにおけるストライプ状のパターン間の境界領域の欠陥となって現れてしまう。フィルムに要求される高い品質への要求を満足するためには、露光工程においてカブリ故障を可能な限り低減することが必要であり、このためには、例えば、光マスク板とバックアップロールとのギャップを小さくしなければならない。
【０００９】
ところが、光マスク板をバックアップロールに近づけた場合、バックアップロールの形状に起因して、ウェブの長手方向両端部における光マスク板とバックアップロールとのギャップの、ウェブの長手方向中央部におけるそれとの比が大きくなる。このため、ウェブの長手方向におけるスリットの長さを長くすると、スリットの両端部を通過した光によるカブリ故障が問題となる。このため、カブリ故障を避けるためには、ウェブの長手方向におけるスリットの長さをできるだけ短くすることが必要となる。
【００１０】
一方、光反応性化合物が光反応するためには、一定以上の光エネルギーを必要とする。特許文献１に示すような例では、５００〜１００００ｍＪ／ｃｍ２の照射エネルギーを必要とする。そのため、ウェブの長手方向におけるスリットの長さが短い光マスク板を用いて、光反応性膜に対して光反応を誘発するべく露光する場合には、より光源による照射エネルギーを高くすることが必要となる。しかし、照射エネルギーを高くした場合、次の理由でカブリ故障が多発する。一つは、光源から照射された光マスク板に対して完全に垂直でない光が可撓性ウェブあるいはバックアップロールにより反射され、その反射光がさらに光マスク板によって反射され、未露光部分に設定された領域に光が照射されてしまうことに起因するカブリ故障である。もう一つはバックアップロールの表面温度が高くなることによる熱膨張収縮やバックアップロールの振動などに起因するカブリ故障である。
【００１１】
露光工程において、ウェブの長手方向におけるスリットの長さが短い光マスク板を用いて、照射エネルギーを低く抑えることは、バックアップロールなどによる可撓性ウェブの搬送速度を減少させることで可能ではあるが、生産性やコストの点で見合わない。
【００１２】
発明者は、鋭意検討の結果、生産性を落とすことなく、コストを特に増大させることなく、照射エネルギーを低くし、なおかつ表面温度を低く抑え、バックアップロールの振動もより低く抑える露光装置及び露光工程を見出した。本発明は、カブリ故障を抑えつつ、良好な露光パターンが得られる露光装置及び露光方法及びパターンフィルムの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の露光装置は、表面に光反応性膜が形成された可塑性ウェブの裏面を支持する周面を有し、前記支持された可塑性ウェブを搬送する金属製のバックアップロールと、前記バックアップロールの回転軸にかかるラジアル荷重と両方向のアキシアル荷重による負荷を吸収するために前記回転軸の両端に設けられた組合せアンギュラ玉軸受と、前記支持されている前記可塑性ウェブ上に形成された前記光反応性膜に向けて、前記光反応性膜に光反応を引き起こす光を照射する光源と、前記バックアップロールに近接するようにして前記光源及び前記バックアップロールの間に配置され、前記可塑性ウェブの搬送方向に延び前記可塑性ウェブの幅方向に一定ピッチで複数本配列され前記光源からの光を通過させるスリットを有する光マスク板と、を有する露光装置であって、前記可塑性ウェブを搬送する速度が１０ｍ／分以上であることと、前記バックアップロールの直径が３００ｍｍ以上８００ｍｍ以下であることと、前記光源による前記光反応性膜への露光量が１００ｍＪ／ｃｍ２以下であることと、を特徴とする。
【００１４】
前記光源が照射する前記光が紫外線であることが望ましい。また、前記光マスク板が、前記光に対して透明で反応性を有しない矩形状の板と、前記矩形状の板の少なくともどちらか一方の面上に前記光に対して不透明で反応性を有しない材料により形成されたマスク膜と、を有することが望ましい。また、前記矩形状の板がオゾンレス石英ガラス，合成石英ガラス，天然石英ガラスのうちいずれか一つの材料からなることが望ましい。また、前記マスク膜が金属により形成されていることが望ましい。また、前記金属がクロムであることが望ましい。また、前記マスク膜が真空蒸着，電子ビーム蒸着，イオンビーム蒸着，プラズマ蒸着，スパッタリングのうちいずれか１つの方法で形成されていることが望ましい。
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明の露光方法は、金属製のバックアップロールにより表面に光反応性膜が形成された可塑性ウェブの裏面を支持ながら連続搬送する搬送工程と、前記支持されている前記可塑性ウェブ上に形成された前記光反応性膜に向けて、光源により前記光反応性膜に光反応を引き起こす光を照射する照射工程と、を有する露光方法であって、前記可塑性ウェブを搬送する速度が１０ｍ／分以上であることと、前記バックアップロールの直径が３００ｍｍ以上８００ｍｍ以下であることと、前記光源による前記光反応性膜への露光量が１００ｍＪ／ｃｍ２以下であることと、前記照射工程において、前記光は、前記バックアップロールに近接するようにして前記光源及び前記バックアップロールの間に配置され、前記可塑性ウェブの搬送方向に延び前記可塑性ウェブの幅方向に一定ピッチで複数本配列され前記光源からの光を通過させるスリットを有する光マスク板を介して照射されることと、を特徴とする。
【００１６】
前記バックアップロールの表面温度が１５℃〜３０℃であることが望ましい。また、前記光源が照射する前記光が紫外線であり、前記光反応性膜が紫外線に対して反応する性質を有する化合物を含有することが望ましい。
【００１７】
また、前記光マスク板が、前記光に対して透明で反応性を有しない矩形状の板と、前記矩形状の板の少なくともどちらか一方の面上に前記光に対して不透明で反応性を有しない材料により形成されたマスク膜と、を有することが望ましい。また、前記矩形状の板がオゾンレス石英ガラス，合成石英ガラス，天然石英ガラスのうちいずれか一つの材料からなることが望ましい。また、前記マスク膜が金属により形成されていることが望ましい。また、前記金属がクロムであることが望ましい。また、前記マスク膜が真空蒸着，電子ビーム蒸着，イオンビーム蒸着，プラズマ蒸着，スパッタリングのうちいずれか１つの方法で形成されていることが望ましい。
【００１８】
上記目的を達成するために、本発明のパターンフィルムの製造方法は、可塑性ウェブの表面に光反応性膜を形成する光反応性膜形成工程と、上記記載の露光方法による露光工程と、を備えたことを特徴とする。また、前記光反応性膜形成工程は、光反応性膜塗布液を塗布する光反応性膜塗布工程と、前記光反応性塗布液を乾燥する光反応性膜乾燥工程と、を有することが望ましい。また、前記露光方法の前後どちらか一方において、ラビング工程を行うことが望ましい。また、前記露光工程と前記ラビング工程を両方とも行った後に、液晶膜塗布液を塗布する液晶膜塗布工程と、前記液晶膜塗布液を硬化させる液晶膜硬化工程とを行うことが望ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の露光装置は、バックアップロールの直径が３００ｍｍ以上８００ｍｍ以下とし、光源による前記光反応性膜への露光量が１００ｍＪ／ｃｍ２以下として、バックアップロールの回転軸の両端に回転軸にかかるラジアル荷重と両方向のアキシアル荷重による負荷を吸収するために設けられた組合せアンギュラ玉軸受を用いたため、可塑性ウェブを搬送する速度が１０ｍ／分以上であっても、生産性を落とすことなく、コストを特に増大させることなく、カブリ故障を抑えつつ、良好な露光パターンが得られる露光装置を提供することができる。また、このような露光装置を用いてする本発明の露光方法は、同様に、生産性を落とすことなく、コストを特に増大させることなく、カブリ故障を抑えつつ、良好な露光パターンが得られる露光方法を提供することができる。また、このような露光方法を用いてする本発明のパターンフィルムの製造方法は、同様に生産性を落とすことなく、コストを特に増大させることなく、カブリ故障を抑えつつ、良好な露光パターンが得られたパターンフィルムを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係る可撓性ウェブに微細パターンを設けたフィルム（以下、パターンフィルム、と称する）の製造工程のフローチャートである。
【図２】本発明の実施形態に係る塗布及び乾燥工程を説明する概略図である。
【図３】本発明の実施形態に係る露光装置を説明する概略図である。
【図４】本発明の実施形態に係る露光装置を説明する断面図であり、図３における（ＩＶ）での断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る露光装置を説明する断面図であり、図３における（Ｖ）での断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（パターンフィルムの製造工程）
図１（Ａ）及び図２に示すように、パターンフィルムの製造工程は、基材フィルム１０の片側の表面に少なくとも一つの光酸発生剤を含むラビング配向膜液を塗布しラビング配向膜１２を形成するラビング配向膜塗布工程Ｓ２と、その塗布されたラビング配向膜１２を乾燥させて第一処理フィルム１０Ａを得るラビング配向膜乾燥工程Ｓ３とを備える。
【００２２】
また、図１（Ａ）及び図３に示すように、パターンフィルムの製造工程は、バックアップロール２５により第一処理フィルム１０Ａの基材フィルム１０側を支持しながら搬送する搬送工程Ｓ５と、ラビング配向膜液の塗布側の面に対し露光部４に紫外線を照射し非露光部５には紫外線が照射されないようなパターンのスリット２９を有するマスク２８を介してＵＶ光源３４により紫外線を照射して露光部４における光酸発生剤から酸を発生させ第二処理フィルム１０Ｂを得る照射工程Ｓ６とを備える。
【００２３】
また、図１（Ａ）に示すように、ラビング配向膜液の塗布側の面に対しラビング配向の方向にラビングするラビング工程Ｓ８と、ラビング配向膜液の塗布側の面に対しディスコティック液晶を含有し光学異方性層を形成する液を塗布する液晶膜塗布工程Ｓ１１と、ディスコティック液晶を配向させる熟成工程Ｓ１２と、全面に紫外線を照射して露光部４及び非露光部５によってそれぞれの方向に配向されたディスコティック液晶を配向方向が変化しないように硬化させるＵＶ硬化工程Ｓ１４と、を有する。なお、図１（Ｂ）に示すように、ラビング工程Ｓ８はラビング配向膜乾燥工程Ｓ３と搬送工程Ｓ５との間にあっても良い。
【００２４】
［光酸発生剤］
光酸発生剤には、紫外線等の光照射により分解し酸性化合物を発生させる化合物、例えば化１又は化２に示す化合物が用いられる。前記光酸発生剤が、光照射により分解して酸性化合物を発生すると、配向膜の配向制御能に変化が生じる。ここでいう配向制御能の変化は、配向膜単独の配向制御能の変化として特定されるものであっても、配向膜とその上に配置される光学異方性層形成用組成物中に含まれる添加剤等とによって達成される配向制御能の変化として特定されるものであってもよいし、またこれらの組み合わせとして特定されるものであってもよい。
【００２５】
【化１】
2013213885.tif 000003
【００２６】
【化２】
2013213885.tif 000004
【００２７】
［重合性基を有するディスコティック液晶化合物］
本発明の光学異方性層の主原料として使用可能なディスコティック液晶としては、前記のとおり重合性基を有する化合物が好ましい。前記ディスコティック液晶としては、下記一般式（Ｉ）で表される化合物が好ましい。
一般式（Ｉ）：  Ｄ（−Ｌ−Ｈ−Ｑ）ｎ
一般式（Ｉ）中のＤは円盤状コアであり、Ｌは二価の連結基であり、Ｈは二価の芳香族環又は複素環であり、Ｑは重合性基であり、ｎは３〜１２の整数を表す。
【００２８】
円盤状コア（Ｄ）は、ベンゼン環、ナフタレン環、トリフェニレン環、アントラキノン環、トルキセン環、ピリジン環、ピリミジン環、トリアジン環が好ましく、ベンゼン環、トリフェニレン環、ピリジン環、ピリミジン環、トリアジン環が特に好ましい。
【００２９】
Ｌは、＊−Ｏ−ＣＯ−、＊−ＣＯ−Ｏ−、＊−ＣＨ＝ＣＨ−、＊−Ｃ≡Ｃ−及びこれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基が好ましく、＊−ＣＨ＝ＣＨ−又は＊−Ｃ≡Ｃ−のいずれか一方を少なくとも一つ以上含む二価の連結基であることが特に好ましい。ここで、＊は一般式（Ｉ）中のＤに結合する位置を表す。
【００３０】
Ｈは、芳香族環としては、ベンゼン環及びナフタレン環が好ましく、ベンゼン環が特に好ましい。複素環としては、ピリジン環及びピリミジン環が好ましく、ピリジン環が特に好ましい。Ｈは、芳香族環が特に好ましい。
【００３１】
重合性基Ｑの重合反応は、付加重合（開環重合を含む）又は縮合重合であることが好ましい。言い換えると、重合性基は、付加重合反応又は縮合重合反応が可能な官能基であることが好ましい。中でも、（メタ）アクリレート基、エポキシ基が好ましい。
【００３２】
前記一般式（Ｉ）で表されるディスコティック液晶は、下記一般式（ＩＩ）又は（ＩＩＩ）で表されるディスコティック液晶であることが特に好ましい。
【００３３】
【化３】
2013213885.tif 000005
【００３４】
式中、Ｌ、Ｈ、Ｑは、前記一般式（Ｉ）におけるＬ、Ｈ、Ｑとそれぞれ同義であり、好ましい範囲も同様である。
【００３５】
【化４】
2013213885.tif 000006
【００３６】
式中、Ｙ１、Ｙ２、及びＹ３は、後述する一般式（ＩＶ）におけるＹ１１、Ｙ１２、及びＹ１３と同義であり、その好ましい範囲も同一である。また、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３も、後述する一般式（ＩＶ）におけるＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３と同義であり、その好ましい範囲も同一である。
【００３７】
後述するように、一般式（Ｉ）、（ＩＩ）、（ＩＩＩ）及び（ＩＶ）で表されるように、分子内に複数個の芳香環を有しているディスコティック液晶は、配向制御剤として用いられるピリジニウム化合物又はイミダゾリウム化合物等のオニウム塩との間に分子間π−π相互作用が起こるため、垂直配向を実現できる。特に、例えば、一般式（ＩＩ）において、Ｌが、＊−ＣＨ＝ＣＨ−又は＊−Ｃ≡Ｃ−のいずれか一方を少なくとも一つ以上含む二価の連結基である場合、及び、一般式（ＩＩＩ）において、複数個の芳香環及び複素環が単結合で連結される場合は、該連結基により結合の自由回転が強く束縛されることにより分子の直線性が保持されるため、液晶性が向上すると共に、より強い分子間π−π相互作用が起こり安定な垂直配向が実現できる。
【００３８】
前記ディスコティック液晶としては、下記一般式（ＩＶ）で表される化合物が好ましい。
【００３９】
【化５】
2013213885.tif 000007
【００４０】
式中、Ｙ１１、Ｙ１２及びＹ１３はそれぞれ独立に置換されていてもよいメチン又は窒素原子を表し、Ｌ１、Ｌ２及びＬ３はそれぞれ独立に単結合又は二価の連結基を表し、Ｈ１、Ｈ２及びＨ３はそれぞれ独立に一般式（Ｉ−Ａ）又は（Ｉ−Ｂ）の基を表し、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれ独立に下記一般式（Ｉ−Ｒ）を表す。
【００４１】
【化６】
2013213885.tif 000008
【００４２】
一般式（Ｉ−Ａ）中、ＹＡ１及びＹＡ２はそれぞれ独立にメチン又は窒素原子を表し、ＸＡは酸素原子，硫黄原子，メチレン又はイミノを表し、＊は上記一般式（ＩＶ）におけるＬ１〜Ｌ３側と結合する位置を表し、＊＊は上記一般式（ＩＶ）におけるＲ１〜Ｒ３側と結合する位置を表す。
【００４３】
【化７】
2013213885.tif 000009
【００４４】
一般式（Ｉ−Ｂ）中、ＹＢ１及びＹＢ２はそれぞれ独立にメチン又は窒素原子を表し、ＸＢは酸素原子，硫黄原子，メチレン又はイミノを表し、＊は上記一般式（ＩＶ）におけるＬ１〜Ｌ３側と結合する位置を表し、＊＊は上記一般式（ＩＶ）におけるＲ１〜Ｒ３側と結合する位置を表す。
【００４５】
一般式（Ｉ−Ｒ）：  ＊−（−Ｌ２１−Ｑ２）ｎ１−Ｌ２２−Ｌ２３−Ｑ１
一般式（Ｉ−Ｒ）中、＊は、一般式（ＩＶ）におけるＨ１〜Ｈ３側と結合する位置を表し、Ｌ２１は単結合又は二価の連結基を表し、Ｑ２は少なくとも１種類の環状構造を有する二価の基（環状基）を表す。ｎ１は、０〜４の整数を表す。Ｌ２２は、＊＊−Ｏ−、＊＊−Ｏ−ＣＯ−、＊＊−ＣＯ−Ｏ−、＊＊−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、＊＊−Ｓ−、＊＊−ＮＨ−、＊＊−ＳＯ２−、＊＊−ＣＨ２−、＊＊−ＣＨ＝ＣＨ−又は＊＊−Ｃ≡Ｃ−を表す。Ｌ２３は、−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｃ（＝Ｏ）−、−ＳＯ２−、−ＮＨ−、−ＣＨ２−、−ＣＨ＝ＣＨ−及び−Ｃ≡Ｃ−並びにこれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基を表す。Ｑ１は重合性基又は水素原子を表す。
【００４６】
前記式（ＩＶ）で表される３置換ベンゼン系ディスコティック液晶性化合物の各符号の好ましい範囲、及び前記式（ＩＶ）の化合物の具体例については、特開２０１０−２４４０３８号公報の段落［００１３］〜［００７７］記載を参照することができる。但し、本発明に使用可能なディスコティック液晶性化合物は、前記式（ＩＶ）の３置換ベンゼン系ディスコティック液晶性化合物に限定されるものではない。
【００４７】
トリフェニレン化合物としては、特開２００７−１０８７３２号公報の段落［００６２］〜［００６７］記載の化合物等が挙げられるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００４８】
前記一般式（ＩＶ）で表されるディスコティック液晶は、分子内に複数個の芳香環を有しているため、後述する、ピリジニウム化合物又はイミダゾリウム化合物との間に強い分子間π−π相互作用が起こり、ディスコティック液晶の配向膜界面近傍におけるチルト角を増加させる。特に、一般式（ＩＶ）で表されるディスコティック液晶は、複数個の芳香環が単結合で連結されているため、分子の回転自由度が束縛された直線性の高い分子構造を有しているため、ピリジニウム化合物又はイミダゾリウム化合物との間により強い分子間π−π相互作用が起こり、ディスコティック液晶の配向膜界面近傍におけるチルト角を増加させ垂直配向状態が実現できる。
【００４９】
本発明では、ディスコティック液晶を垂直配向させるのが好ましい。尚、本明細書において「垂直配向」とは、ディスコティック液晶の円盤面と層面が垂直であることをいう。厳密に垂直であることを要求するものではなく、本明細書では、水平面とのなす傾斜角が７０度以上の配向を意味するものとする。傾斜角は８５〜９０度が好ましく、８７〜９０度がより好ましく、８８〜９０度がさらに好ましく、８９〜９０度が最も好ましい。なお、前記組成物中には、液晶の垂直配向を促進する添加剤を添加していることが好ましく、該添加剤の例には、特開２００９−２２３００１号公報の［００５５］〜［００６３］に記載の化合物が含まれる。
【００５０】
ディスコティック液晶は、オニウム塩を添加することで、直交垂直配向状態になる場合がある。さらに、光照射により発生した酸とそのオニウム塩とがアニオン交換すると、そのオニウム塩の配向膜界面における偏在性が低下し、直交垂直配向効果を低下させ、平行垂直配向状態を形成される場合がある。本実施例においては、光学異方性層に対し、このような特徴を備えるオニウム塩を含有させ、ラビング配向膜にこのような特徴を備える光酸発生剤を含有させるように、材料となる化合物が選択され用いられる。また、配向膜にポリビニルアルコール系の化合物を採用し、光照射により発生した酸によりそのエステル部分を分解させてオニウム塩の配向膜界面偏在性を変化させるように、各種化合物が選択されて用いられてもよい。もちろんこれらに限ることはなく、同様の技術的思想を有する化合物の組み合わせによる実施であれば本発明の範囲内とする。このような技術的思想を用いて、露光部４におけるディスコティック液晶の配向方向と非露光部５におけるそれとをそれぞれ別の方向にしたパターンフィルムが得られる。
【００５１】
［オニウム塩化合物（配向膜側配向制御剤）］
本発明では、前述のように、重合性基を有するディスコティック液晶の垂直配向を実現するために、オニウム塩を添加することが好ましい。オニウム塩は配向膜界面に偏在し、液晶分子の配向膜界面近傍におけるチルト角を増加させる作用をする。
【００５２】
オニウム塩としては、下記一般式（１）で表される化合物が好ましい。
一般式（１）    Ｚ−（Ｙ−Ｌ−）ｎＣｙ＋・Ｘ‐
式中、Ｃｙは５又は６員環のオニウム基であり、Ｌ、Ｙ、Ｚ、Ｘは、後述する一般式（２ａ）及び（２ｂ）におけるＬ２３、Ｌ２４、Ｙ２２、Ｙ２３、Ｚ２１、Ｘに同義であり、その好ましい範囲も同一であり、ｎは２以上の整数を表す。
【００５３】
５又は６員環のオニウム基（Ｃｙ）は、ピラゾリウム環、イミダゾリウム環、トリアゾリウム環、テトラゾリウム環、ピリジニウム環、ピリジニウム環、ピリミジニウム環、トリアジニウム環が好ましく、イミダゾリウム環、ピリジニウム環が特に好ましい。
【００５４】
５又は６員環のオニウム基（Ｃｙ）は、配向膜材料と親和性のある基を有するのが好ましい。さらに、オニウム塩化合物は、温度Ｔ１℃では配向膜材料との親和性が高く、一方、温度Ｔ２℃では、親和性が低下しているのが好ましい。水素結合は、液晶を配向させる実際の温度範囲内（室温〜１５０℃程度）において、結合状態にも、その結合が消失した状態にもなり得るので、水素結合による親和性を利用するのが好ましい。但し、この例に限定されるものではない。
【００５５】
例えば、配向膜材料としてポリビニルアルコールを利用する態様では、ポリビニルアルコールの水酸基と水素結合を形成するために、水素結合性基を有しているのが好ましい。水素結合の理論的な解釈としては、例えば、Ｈ．Ｕｎｅｙａｍａ  ａｎｄ  Ｋ．Ｍｏｒｏｋｕｍａ、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ、第９９巻、第１３１６〜１３３２頁、１９７７年に報告がある。具体的な水素結合の様式としては、例えば、Ｊ．Ｎ．イスラエスアチヴィリ著、近藤保、大島広行訳、分子間力と表面力、マグロウヒル社、１９９１年の第９８頁、図１７に記載の様式が挙げられる。具体的な水素結合の例としては、例えば、Ｇ．Ｒ．Ｄｅｓｉｒａｊｕ、Ａｎｇｅｗａｎｔｅ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｅｄｉｔｉｏｎ  Ｅｎｇｌｉｓｈ、第３４巻、第２３１１頁、１９９５年に記載のものが挙げられる。
【００５６】
水素結合性基を有する５又は６員環のオニウム基は、オニウム基の親水性の効果に加え、ポリビニルアルコールと水素結合することによって、配向膜界面の表面偏在性を高めるとともに、ポリビニルアルコール主鎖に対する直交配向性を付与する機能を促進する。好ましい水素結合性基としては、アミノ基、カルボンアミド基、スルホンアミド基、酸アミド基、ウレイド基、カルバモイル基、カルボキシル基、スルホ基、含窒素複素環基（例えば、イミダゾリル基、ベンズイミダゾリル基、ピラゾリル基、ピリジル基、１，３，５−トリアジル基、ピリミジル基、ピリダジル基、キノリル基、ベンズイミダゾリル基、ベンズチアゾリル基、コハクイミド基、フタルイミド基、マレイミド基、ウラシル基、チオウラシル基、バルビツール酸基、ヒダントイン基、マレイン酸ヒドラジド基、イサチン基、ウラミル基などが挙げられる）を挙げることができる。更に好ましい水素結合性基としては、アミノ基、ピリジル基を挙げることができる。
【００５７】
また、イミダゾリウム環の窒素原子ように、５又は６員環のオニウム環に、水素結合性基を有する原子を含有していることも好ましい。
【００５８】
ｎは、２〜５の整数が好ましく、３又は４であるのがより好ましく、３であるのが特に好ましい。複数のＬ及びＹは、互いに同一であっても異なっていてもよい。ｎが３以上である場合、一般式（１）で表されるオニウム塩は、３つ以上の５又は６員環を有しているため、前記ディスコティック液晶と強い分子間π−π相互作用が働くため、該ディスコティック液晶の垂直配向、特に、ポリビニルアルコール配向膜上では、ポリビニルアルコール主鎖に対する直交垂直配向を実現することができる。
【００５９】
前記一般式（１）で表されるオニウム塩は、下記一般式（２ａ）で表されるピリジニウム化合物又は下記一般式（２ｂ）で表されるイミダゾリウム化合物であることが特に好ましい。一般式（２ａ）及び（２ｂ）で表される化合物は、主に、前記一般式（Ｉ）〜（ＩＶ）で表されるディスコティック液晶の配向膜界面における配向を制御することを目的として添加され、ディスコティック液晶の分子の配向膜界面近傍におけるチルト角を増加させる作用がある。なお、一般式（２）とは、一般式（２ａ）及び（２ｂ）のことを指す。
【００６０】
【化８】
2013213885.tif 000010
【００６１】
式中、Ｌ２３及びＬ２４はそれぞれ二価の連結基を表す。Ｌ２３は、単結合、−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝Ｎ−、−Ｎ＝ＣＨ−、−Ｎ＝Ｎ−、−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−、−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−ＣＯ−、−Ｏ−ＡＬ−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＯ−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−、−ＣＯ−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−ＡＬ−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−ＡＬ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−ＡＬ−Ｏ−ＣＯ−又は−Ｏ−ＣＯ−ＡＬ−ＣＯ−Ｏ−であるのが好ましく、ＡＬは、炭素原子数が１〜１０のアルキレン基である。Ｌ２３は、単結合、−Ｏ−、−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−、−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−ＣＯ−、−Ｏ−ＡＬ−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＯ−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−、−ＣＯ−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−ＡＬ−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−ＡＬ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−ＡＬ−Ｏ−ＣＯ−または−Ｏ−ＣＯ−ＡＬ−ＣＯ−Ｏ−が好ましく、単結合または−Ｏ−がさらに好ましく、−Ｏ−が最も好ましい。
【００６２】
Ｌ２４は、単結合、−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝Ｎ−、−Ｎ＝ＣＨ−または−Ｎ＝Ｎ−であるのが好ましく、−Ｏ−ＣＯ−又は−ＣＯ−Ｏ−がより好ましい。ｍが２以上のとき、複数のＬ２４が交互に、−Ｏ−ＣＯ−及び−ＣＯ−Ｏ−であるのがさらに好ましい。
【００６３】
Ｒ２２は水素原子、無置換アミノ基、又は炭素原子数が１〜２０の置換アミノ基である。Ｒ２２が、ジアルキル置換アミノ基である場合、２つのアルキル基が互いに結合して含窒素複素環を形成してもよい。このとき形成される含窒素複素環は、５員環または６員環が好ましい。Ｒ２３は水素原子、無置換アミノ基、または炭素原子数が２〜１２のジアルキル置換アミノ基であるのがさらに好ましく、水素原子、無置換アミノ基、または炭素原子数が２〜８のジアルキル置換アミノ基であるのがよりさらに好ましい。Ｒ２３が無置換アミノ基及び置換アミノ基である場合、ピリジニウム環の４位が置換されていることが好ましい。
【００６４】
Ｘはアニオンである。Ｘは、一価のアニオンであることが好ましい。アニオンの例には、ハライドイオン（フッ素イオン、塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオン）およびスルホン酸イオン（例、メタンスルホネートイオン、ｐ−トルエンスルホネートイオン、ベンゼンスルホネートイオン）が含まれる。
【００６５】
Ｙ２２及びＹ２３はそれぞれ、５又は６員環を部分構造として有する２価の連結基である。前記５又は６員環が置換基を有していてもよい。好ましくは、Ｙ２２及びＹ２３のうち少なくとも１つは、置換基を有する５又は６員環を部分構造として有する２価の連結基である。Ｙ２２およびＹ２３は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい６員環を部分構造として有する２価の連結基であるのが好ましい。６員環は、脂肪族環、芳香族環（ベンゼン環）および複素環を含む。６員脂肪族環の例は、シクロヘキサン環、シクロヘキセン環およびシクロヘキサジエン環を含む。６員複素環の例は、ピラン環、ジオキサン環、ジチアン環、チイン環、ピリジン環、ピペリジン環、オキサジン環、モルホリン環、チアジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、ピペラジン環およびトリアジン環を含む。６員環に、他の６員環または５員環が縮合していてもよい。
【００６６】
５又は６員環が有する置換基の例は、ハロゲン原子、シアノ、炭素原子数が１〜１２のアルキル基および炭素原子数が１〜１２のアルコキシ基を含む。アルキル基およびアルコキシ基は、炭素原子数が２〜１２のアシル基または炭素原子数が２〜１２のアシルオキシ基で置換されていてもよい。置換基は、炭素原子数が１〜１２（より好ましくは１〜６、さらに好ましくは１〜３）のアルキル基であるのが好ましい。置換基は２以上であってもよく、例えば、Ｙ２２及びＹ２３がフェニレン基である場合は、１〜４の炭素原子数が１〜１２（より好ましくは１〜６、さらに好ましくは１〜３）のアルキル基で置換されていてもよい。
【００６７】
なお、ｍは１又は２であり、２であるのが好ましい。ｍが２のとき、複数のＹ２３及びＬ２４は、互いに同一であっても異なっていてもよい。
【００６８】
Ｚ２１は、ハロゲン置換フェニル、ニトロ置換フェニル、シアノ置換フェニル、炭素原子数が１〜１０のアルキル基で置換されたフェニル、炭素原子数が２〜１０のアルコキシ基で置換されたフェニル、炭素原子数が１〜１２のアルキル基、炭素原子数が２〜２０のアルキニル基、炭素原子数が１〜１２のアルコキシ基、炭素原子数が２〜１３のアルコキシカルボニル基、炭素原子数が７〜２６のアリールオキシカルボニル基および炭素原子数が７〜２６のアリールカルボニルオキシ基からなる群より選ばれる一価の基である。
【００６９】
ｍが２の場合、Ｚ２１は、シアノ、炭素原子数が１〜１０のアルキル基または炭素原子数が１〜１０のアルコキシ基であることが好ましく、炭素原子数４〜１０のアルコキシ基であるのがさらに好ましい。ｍが１の場合、Ｚ２１は、炭素原子数が７〜１２のアルキル基、炭素原子数が７〜１２のアルコキシ基、炭素原子数が７〜１２のアシル置換アルキル基、炭素原子数が７〜１２のアシル置換アルコキシ基、炭素原子数が７〜１２のアシルオキシ置換アルキル基または炭素原子数が７〜１２のアシルオキシ置換アルコキシ基であることが好ましい。
【００７０】
アシル基は−ＣＯ−Ｒ、アシルオキシ基は−Ｏ−ＣＯ−Ｒで表され、Ｒは脂肪族基（アルキル基、置換アルキル基、アルケニル基、置換アルケニル基、アルキニル基、置換アルキニル基）または芳香族基（アリール基、置換アリール基）である。Ｒは、脂肪族基であることが好ましく、アルキル基またはアルケニル基であることがさらに好ましい。
【００７１】
ｐは、１〜１０の整数である。ｐは、１または２であることが特に好ましい。ＣｐＨ２ｐは、分岐構造を有していてもよい鎖状アルキレン基を意味する。ＣｐＨ２ｐは、直鎖状アルキレン基（−（ＣＨ２）ｐ−）であることが好ましい。
【００７２】
式（２ｂ）中、Ｒ３０は、水素原子又は炭素原子数が１〜１２（より好ましくは１〜６、さらに好ましくは１〜３）のアルキル基である。
【００７３】
前記式（２ａ）又は（２ｂ）で表される化合物の中でも、下記式（２ａ’）又は（２ｂ’）で表される化合物が好ましい。なお、一般式（２’）とは、一般式（２ａ’）及び（２ｂ’）のことを指す。
【００７４】
【化９】
2013213885.tif 000011
【００７５】
式（２ａ’）及び（２ｂ’）中、式（２）と同一の符号は同一の意義であり、好ましい範囲も同様である。Ｌ２５はＬ２４と同義であり、好ましい範囲も同様である。Ｌ２４及びＬ２５は、−Ｏ−ＣＯ−又は−ＣＯ−Ｏ−であるのが好ましく、Ｌ２４が−Ｏ−ＣＯ−で、且つＬ２５が−ＣＯ−Ｏ−であるのが好ましい。
【００７６】
Ｒ２３、Ｒ２４及びＲ２５はそれぞれ、炭素原子数が１〜１２（より好ましくは１〜６、さらに好ましくは１〜３）のアルキル基である。ｎ２３は０〜４、ｎ２４は１〜４、及びｎ２５は０〜４を表す。ｎ２３及びｎ２５が０で、ｎ２４が１〜４（より好ましくは１〜３）であるのが好ましい。Ｒ３０は、炭素原子数が１〜１２（より好ましくは１〜６、さらに好ましくは１〜３）のアルキル基であるのが好ましい。
【００７７】
一般式（２）で表される化合物の具体例としては、特開２００６−１１３５００号公報の明細書中［００５８］〜［００６１］に記載の化合物が挙げられる。
【００７８】
以下に、一般式（２’）で表される化合物の具体例を示す。但し、下記式中、アニオン（Ｘ−）は省略した。
【００７９】
【化１０】
2013213885.tif 000012
【００８０】
【化１１】
2013213885.tif 000013
【００８１】
式（２ａ）及び（２ｂ）の化合物は、一般的な方法で製造することができる。例えば、式（２ａ）のピリジニウム誘導体は、一般にピリジン環をアルキル化（メンシュトキン反応）して得られる。また、オニウム塩は、その添加量が、液晶化合物に対して５質量％を超えることはなく、０．１〜２質量％程度であるのが好ましい。
【００８２】
前記一般式（２ａ）及び（２ｂ）で表されるオニウム塩は、ピリジニウム基又はイミダリウム基が親水的であるため前記親水的なポリビニルアルコール配向膜表面に偏在する。特に、ピリジニウム基に、さらに、水素原子のアクセプターの置換基であるアミノ基（一般式（２ａ）及び（２ａ’）において、Ｒ２２が無置換のアミノ基又は炭素原子数が１〜２０の置換アミノ基）が置換されていると、ポリビニルアルコールとの間に分子間水素結合が発生し、より高密度に配向膜表面に偏在すると共に、水素結合の効果により、ピリジニウム誘導体がポリビニルアルコールの主鎖と直交する方向に配向するため、ラビング方向に対して液晶の直交配向を促進する。前記ピリジニウム誘導体は、分子内に複数個の芳香環を有しているため、前述した、液晶、特にディスコティック液晶との間に強い分子間π−π相互作用が起こり、ディスコティック液晶の配向膜界面近傍における直交配向を誘起する。特に、一般式（２ａ’）で表されるように、親水的なピリジニウム基に疎水的な芳香環が連結されていると、その疎水性の効果により垂直配向を誘起する効果も有する。
【００８３】
さらに、前記一般式（２ａ）及び（２ｂ）で表されるオニウム塩を併用すると、ある温度を超えて加熱することで、液晶が、その遅相軸を、ラビング方向に対して平行にして配向する、平行配向を促進することができる。これは、加熱による熱エネルギーでポリビニルアルコールとの水素結合が切断され、オニウム塩が配向膜に均一に分散され配向膜表面における密度が低下し、ラビング配向膜そのものの規制力により液晶が配向するためである。
【００８４】
光反応性膜塗布工程Ｓ２及び光反応性膜乾燥工程Ｓ３に係る製膜装置について説明する。図２に示すように、この製膜装置は、光反応性膜塗布工程Ｓ２においてラビング配向膜液を基材フィルム１０に塗布するダイ２０と、光反応性膜乾燥工程Ｓ３においてラビング配向膜１２を乾燥させるために熱風を当てて第一処理フィルム１０Ａを得る乾燥装置２２と、を有する。基材フィルム１０，第一処理フィルム１０Ａ，及びそれ以降の第二処理フィルム１０Ｂなどを搬送する搬送ローラ２３がところどころに設けられている。
【００８５】
ダイ２０は、図示しない供給口より、ラビング配向膜液を含有する液が常に供給される。乾燥装置２２には排気装置（図示省略）が設けられており、ラビング配向膜１２から蒸発した有機溶剤を排気する。
【００８６】
搬送工程Ｓ５及び照射工程Ｓ６に係る露光装置について説明する。図３及び図４に示すように、この露光装置は、バックアップロール２５と、駆動源（図示省略）が接続されバックアップロールを回転運動させる駆動軸２６と、露光部４が露光され非露光部５が露光されないようにパターンされたマスク２８と、マスク２８に設けられたスリット２９と、マスク２８を支持するマスクフォルダ３０と、マスク２８を介してバックアップロール２５に支持された第一処理フィルム１０Ａに対して紫外線を照射するＵＶ光源３４と、を有する。
【００８７】
マスク２８は、例えば、紫外線に対して透明で反応性を有しない矩形状の板２８Ａのバックアップロール２５側の面に対し、紫外線に対して不透明で反応性を有しない材料の蒸着あるいはスパッタにより形成されたマスク膜２８Ｂを形成することで得られる。
【００８８】
透明な板２８Ａは、紫外線の透過率に優れ、紫外線光源からの熱に安定なものが好ましく、例えばオゾンレス石英ガラス，合成石英ガラス，天然石英ガラスが好ましい。マスク膜２８Ｂには、成膜しやすい材料であって紫外線に対して反応性を有しないものが使用されるのが望ましく、例えば金属が望ましい。マスク膜２８Ｂの成膜の方法は、真空蒸着，電子ビーム蒸着，イオンビーム蒸着，プラズマ蒸着，スパッタリングのいずれか１つであることが望ましい。また、マスク膜２８Ｂは露光工程中において、ラビング配向膜１２から発生するガスなどにより劣化しないものが望ましく、例えば強酸に対して緻密な表面酸化皮膜を形成するクロムが望ましい。
【００８９】
ＵＶ光源３４として、例えば、少なくとも一つの紫外線ランプを用いることができる。紫外線ランプとしては、例えば、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、カーボンアーク灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ等がある。ＵＶ光源３４の照度は、例えば、５００ｍＷ／ｃｍ２以上１０００ｍＷ／ｃｍ２以下である。ＵＶ光源３４はパターンに対してカブリ防止の観点から平行光が好ましい。その平行度は基材に対して幅方向に１０°以下、このましくは５°以下が好ましい。光の平行化の手段に特に限定はないが、ミラーやレンズなど種々の光学機器をもちいることができる。またＵＶ光源３４はマスク２８のうちマスクパターンが形成されている部分のみに露光されていることが好ましい。これにより、マスクの表面温度が高くなることによる熱膨張収縮に起因するカブリ故障の頻度も低減することができる。前記露光の手段に特に限定はないが、ミラーやレンズを用いた集光や遮光板をもちいることができる。
【００９０】
図３に示すように駆動軸２６の両端部には、軸支持部材２７が設けられている。図５に示すように、軸支持部材２７は、組合せアンギュラ玉軸受２７Ａと軸固定部材２７Ｂを備えている。組合せアンギュラ玉軸受２７Ａは、２つのアンギュラ玉軸受を組み合わせて用いられる軸受けである。このアンギュラ玉軸受は、玉と内輪・外輪との接触点を結ぶ直線がある角度（接触角）を持っていることが特徴であるため、軸にかかるラジアル荷重と一方向のアキシアル荷重とによる負荷を吸収することができる。組合せアンギュラ玉軸受２７Ａは、両方向のアキシアル荷重による負荷を吸収できるように、アンギュラ玉軸受を二個対向させるように組み合わせて、一般に組合せアンギュラ玉軸受として用いられているものである。軸固定部材２７Ｂは組合せアンギュラ玉軸受２７Ａを固定するようにその外側に設けられ、動かないように固定して取り付けられている。
【００９１】
組合せアンギュラ玉軸受２７Ａは上記のような特徴を有するため、通常の軸受を用いる場合と比較して、バックアップロール２５の幅方向振れが１０分の１以下になる。また、このような特徴を有する組合せアンギュラ玉軸受であれば、いかなる公知の組合せアンギュラ玉軸受を用いてもかまわない。また、組合せアンギュラ玉軸受を複数組み合わせてもかまわない。さらに使用時の温度環境変化を小さくすることで高精度を維持できる。好ましくは２０℃以内、さらに好ましくは１０℃以内である。
【００９２】
さらに、搬送工程Ｓ５においてバックアップロール２５により第一処理フィルム１０Ａの基材フィルム１０側が支持された状態において、照射工程Ｓ６においてバックアップロール２５上に支持された第一処理フィルム１０Ａのラビング配向膜液の塗布側の面に対し、露光部４に紫外線を照射し非露光部５には紫外線が照射されないようなパターンのスリット２９を有するマスク２８を介して、ＵＶ光源３４により１０ｍＪ／ｃｍ２程度のエネルギーの紫外線を照射して、露光部４における光酸発生剤のみから酸を発生させることで、第二処理フィルム１０Ｂが得られる。なお、本実施形態では、露光部４及び非露光部５のウェブの幅方向におけるパターン幅は、２８０μｍ程度とした。
【００９３】
第二処理フィルム１０Ｂに対し、ラビング工程Ｓ８においてラビング配向膜液の塗布側の面に対し所望の方向にラビングする。また、液晶膜塗布工程Ｓ１１においてラビング配向膜液の塗布側の面に対しディスコティック液晶を含有し光学異方性層を形成する液を５ｃｃ／ｍ２塗布する。さらに、２段階の熟成工程Ｓ１２が行われる。第１段階では、７５度の環境下に置き、ディスコティック液晶をラビング配向方向に垂直な方向に配向させ、露光部４において垂直配向剤と酸とを反応させる。第２段階では、さらに１１０度の環境下に置き、露光部４においてディスコティック液晶をラビング配向方向に配向させる。最後に、ＵＶ硬化工程Ｓ１４において、フィルムの全面に５００ｍＪ／ｃｍ２のエネルギーの紫外線を照射して露光部４及び非露光部５においてそれぞれの方向に配向されたディスコティック液晶を配向方向が変化しないように硬化させると、所望のパターンフィルムが得られる。
【００９４】
微細パターンを形成する際に照射する光の照射エネルギーは、本発明に係るパターンフィルムの製造方法においては光酸発生剤が酸を発生する程度のエネルギーである１０ｍＪ／ｃｍ２程度であり、背景技術に係る可撓性ウェブに微細パターンを設けたフィルムの製造方法においては光異性化物質が配向する程度のエネルギーである５００〜１００００ｍＪ／ｃｍ２程度である。
【００９５】
このため、本発明に係る露光装置では、光源から照射された光マスク板に対して完全に垂直でない光が可撓性ウェブあるいはバックアップロールにより反射され、その反射光がさらに光マスク板によって反射され、未露光部分に設定された領域に光が照射されてしまうことに起因するカブリ故障の頻度を大幅に低減することができる。また、本発明に係る露光装置では、背景技術によるものと比較して、ＵＶ光源３４により紫外線が照射されるマスク２８やバックアップローラ２５の表面の温度が上昇しないため、バックアップロール２５の表面温度が高くなることによる熱膨張収縮に起因するカブリ故障の頻度も大幅に低減することができる。また、そのために、バックアップローラ２５の駆動軸２６に組合せアンギュラ玉軸受を用いることが可能となるため、バックアップロール２５の振動などに起因するカブリ故障も大幅に低減することができる。
【００９６】
また、バックアップロール２５の表面の温度が５０度を超えると、光酸発生剤から発生した酸が露光部４から非露光部５へ拡散するため、拡散によるカブリ故障が懸念される。しかし、本発明に係る露光装置では、照射エネルギーが１０ｍＪ／ｃｍ２程度の紫外線を照射しているため、バックアップローラ２５の表面の温度がせいぜい３０度までしか上昇しないので、この酸の拡散によるカブリ故障もほとんど起きることはない。
【００９７】
また、本発明に係る露光装置では、バックアップロール２５の直径が３００ｍｍ以上８００ｍｍ以下であることが望ましい。バックアップロール２５の直径が３００ｍｍ未満である場合は、バックアップロール２５の形状に起因して、ウェブの長手方向両端部における光マスク板とバックアップロール２５とのギャップの、ウェブの長手方向中央部におけるそれとの比が大きくなるため、カブリ故障が懸念される。また、バックアップロール２５の直径が８００ｍｍより大きい場合は、組合せアンギュラ玉軸受の使用条件外になってしまうため、バックアップロール２５の振動などに起因するカブリ故障が懸念される。しかし、バックアップロール２５の直径が３００ｍｍ以上８００ｍｍ以下であれば、ウェブの長手方向両端部における光マスク板とバックアップロール２５とのギャップの、ウェブの長手方向中央部におけるそれとの比が抑えられ、なおかつ組合せアンギュラ玉軸受２７Ａの使用条件内になるため、カブリ故障の発生がより抑えられるからである。
【００９８】
また、本発明に係る露光装置では、可塑性ウェブを搬送する速度が１０ｍ／分以上であることが望ましい。この速度が１０ｍ／分以上であれば、軸受のベアリング形式が他のものを用いた場合には、バックアップロール２５が幅方向に２００μｍ程度振動してしまうが、組合せアンギュラ玉軸受を用いた場合にはその振動が５μｍ以下低減するため、組合せアンギュラ玉軸受を用いる効果がより高い。一方、この速度が１０ｍ／分以下であれば、生産性が低下するだけでなく、バックアップロール２５上において第一処理フィルム１０Ａの特定の場所に対する紫外線の露光時間が延びるため、第一処理フィルム１０Ａにおいて局所的に温度上昇することが懸念される。
【００９９】
また、本実施形態では、３Ｄディスプレイ等に用いられる位相差板等に用いられる微細パターンを設けた可撓性ウェブの製造装置及び製造工程の一部である露光装置及び露光工程について記載したが、これに限ることなく、カラーフィルタ等のカラーパターンや遮光パターンの製造についても同様に用いることができる。
【実施例】
【０１００】
本発明の効果を確認するために、実験１〜３を行った。
【０１０１】
（実験１）
＜基材フィルム１０の作製＞
下記の組成物をミキシングタンクに投入し、加熱しながら攪拌して、各成分を溶解し、セルロースアシレート溶液Ａを調製した。
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セルロースアシレート溶液Ａの組成
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置換度２．８６のセルロースアセテート                        １００    質量部
トリフェニルホスフェート（可塑剤）                              ７．８質量部
ビフェニルジフェニルホスフェート（可塑剤）                      ３．９質量部
メチレンクロライド（第１溶媒）                              ３００    質量部
メタノール（第２溶媒）                                        ５４    質量部
１−ブタノール                                                １１    質量部
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【０１０２】
別のミキシングタンクに、下記の組成物を投入し、加熱しながら攪拌して、各成分を溶解し、添加剤溶液Ｂを調製した。
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添加剤溶液Ｂの組成
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下記化合物Ｂ１（Ｒｅ低下剤）                                  ４０    質量部
下記化合物Ｂ２（波長分散制御剤）                                ４    質量部
メチレンクロライド（第１溶媒）                                ８０    質量部
メタノール（第２溶媒）                                        ２０    質量部
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【０１０３】
【化１２】
2013213885.tif 000014
【０１０４】
＜＜セルロースアセテート製の基材フィルム１０の作製＞＞
セルロースアシレート溶液Ａを４７７質量部に、添加剤溶液Ｂの４０質量部を添加し、充分に攪拌して、ドープを調製した。ドープを流延口から０℃に冷却したドラム上に流延した。溶媒含有率７０質量％の場外で剥ぎ取り、フィルムの巾方向の両端をピンテンター（特開平４−１００９号の図３に記載のピンテンター）で固定し、溶媒含有率が３乃至５質量％の状態で、横方向（機械方向に垂直な方向）の延伸率が３％となる間隔を保ちつつ乾燥した。その後、熱処理装置のロール間を搬送することにより、さらに乾燥し、厚み６０μｍのセルロースアセテート製の基材フィルム１０を作製した。このセルロースアセテート製の基材フィルム１０は紫外線吸収剤を含有しておらず、Ｒｅ（５５０）は０ｎｍであり、Ｒｔｈ（５５０）は１２．３ｎｍであった。
＜＜アルカリ鹸化処理＞＞
セルロースアセテート製の基材フィルム１０を、温度６０℃の誘電式加熱ロールを通過させ、フィルム表面温度を４０℃に昇温した後に、フィルムの片面に下記に示す組成のアルカリ溶液を、バーコーターを用いて塗布量１４ｍｌ／ｍ２で塗布し、１１０℃に加熱し、（株）ノリタケカンパニーリミテド製のスチーム式遠赤外ヒーターの下に、１０秒間搬送した。続いて、同じくバーコーターを用いて、純水を３ｍｌ／ｍ２塗布した。次いで、ファウンテンコーターによる水洗とエアナイフによる水切りを３回繰り返した後に、７０℃の乾燥ゾーンに１０秒間搬送して乾燥し、アルカリ鹸化処理したセルロースアセテート製の基材フィルム１０を作製した。
【０１０５】
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アルカリ溶液の組成（質量部）
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水酸化カリウム                                                  ４．７質量部
水                                                            １５．８質量部
イソプロパノール                                              ６３．７質量部
界面活性剤
ＳＦ−１：Ｃ１４Ｈ２９Ｏ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）２０Ｈ                       １．０質量部
プロピレングリコール                                          １４．８質量部
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【０１０６】
＜露光装置＞
本実験に用いた露光装置のバックアップロール２５の直径を２００ｍｍとし、軸受構造の直径を７０ｍｍとした。基材フィルム１０の走行速度は１５ｍ／分とした。軸受構造のベアリング形式は、組合せアンギュラ玉軸受を採用した。
【０１０７】
＜ラビング配向膜の形成＞
上記作製した基材フィルム１０の、鹸化処理を施した面に、下記の組成のラビング配向膜液を＃８のワイヤーバーで連続的に塗布した。６０℃の温風で６０秒、さらに１００℃の温風で１２０秒乾燥し、ラビング配向膜を形成した。次に、透過部の横ストライプ幅２８５μｍ、遮蔽部の横ストライプ幅２８５μｍのマスク２８をラビング配向膜上に配置し、室温空気下にて、ＵＶ−Ｃ領域における照度２．５ｍＷ／ｃｍ２の空冷メタルハライドランプ（アイグラフィックス（株）製）を用いて紫外線を４秒間照射して、光酸発生剤を分解し酸性化合物を発生させることにより第１位相差領域用配向層を形成した。その後に、ストライプマスクのストライプに対して４５°の角度を保持して５００ｒｐｍで一方向に１往復、ラビング処理を行い、ラビング配向膜付透明支持体を作製した。なお、配向膜の膜厚は、０．５μｍであった。
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ラビング配向膜液の組成
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配向膜用ポリマー材料                                            ３．９質量部
（ＰＶＡ１０３、クラレ（株）製ポリビニルアルコール）
光酸発生剤（Ｓ−２）                                            ０．１質量部
メタノール                                                    ３６    質量部
水                                                            ６０    質量部
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【０１０８】
【化１３】
2013213885.tif 000015
【０１０９】
＜パターン化された光学異方性層の形成＞
下記の光学異方性層用塗布液を、バーコーターを用いて塗布量４ｍｌ／ｍ２で塗布した。次いで、膜面温度１１０℃で２分間加熱熟成した後、８０℃まで冷却し空気下にて２０ｍＷ／ｃｍ２の空冷メタルハライドランプ（アイグラフィックス（株）製）を用いて紫外線を２０秒間照射して、その配向状態を固定化することによりパターン光学異方性層Ａを形成した。マスク露光部分（第１位相差領域）は、ラビング方向に対し遅相軸方向が平行にディスコティック液晶が垂直配向しており、未露光部分（第２位相差領域）は直交に垂直配向していた。なお、光学異方性層の膜厚は、０．９μｍであった。
【０１１０】
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光学異方性層用塗布液の組成
───────────────────────────────────────
ディスコティック液晶Ｅ−１                                  １００    質量部
配向膜界面配向剤（ＩＩ−１）                                    ３．０質量部
空気界面配向剤（Ｐ−１）                                        ０．４質量部
光重合開始剤                                                    ３．０質量部
（イルガキュア９０７、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ（株）製）
増感剤（カヤキュア−ＤＥＴＸ、日本化薬（株）製）                １．０質量部
メチルエチルケトン                                          ４００    質量部
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【０１１１】
上記実験１について、露光条件が適切であるかどうかを、基材フィルム１０の走行中における露光装置のバックアップロール２５の幅方向の振れの振幅がどれほど小さいかで評価した。なお、その振幅は、出来上がったパターンフィルムにおけるパターン境界線の湾曲具合から求めた。評価の結果、バックアップロール２５の幅方向の振れは５μｍ以下（検出限界以下）であった。
【０１１２】
（実験２）
実験２では、バックアップロールの直径を６００ｍｍとし、軸受構造の直径を１８０ｍｍとしたこと以外は、実験１と同じである。
【０１１３】
上記実験２についても、実験１と同様の方法で評価した。評価の結果、バックアップロール２５の幅方向の振れは５μｍ以下（検出限界以下）であった。
【０１１４】
（実験３）
実験３では、バックアップロールの直径を５００ｍｍとし、軸受構造の直径を２４０ｍｍとし、ベアリング形式を複列円筒ころ軸受及び単列深溝玉軸受に変更したこと以外は、実験１と同じである。
【０１１５】
上記実験３についても、実験１と同様の方法で評価した。評価の結果、バックアップロール２５の幅方向の振れは２００μｍであった。
【０１１６】
上記実験１〜３の評価結果より、パターンフィルムを製造するための露光装置において組合せアンギュラ玉軸受が有効であることがわかった。
【符号の説明】
【０１１７】
２  パターンフィルム
４  露光部
５  非露光部
１０  基材フィルム
１０Ａ  第一処理フィルム
１０Ｂ  第二処理フィルム
１２  ラビング配向膜
２０  ダイ
２２  乾燥装置
２３  搬送ローラ
２５  バックアップロール
２６  駆動軸
２７  軸支持部材
２７Ａ  組合せアンギュラ玉軸受
２７Ｂ  軸固定部材
２８  マスク
２９  スリット
３０  マスクフォルダ
３４  ＵＶ光源
４０  ＵＶ光路
Ｓ２  ラビング配向膜塗布工程
Ｓ３  ラビング配向膜乾燥工程
Ｓ５  搬送工程
Ｓ６  照射工程
Ｓ８  ラビング工程
Ｓ１１  液晶膜塗布工程
Ｓ１２  熟成工程
Ｓ１４  ＵＶ硬化工程
【図１】
2013213885.tif 000016
【図２】
2013213885.tif 000017
【図３】
2013213885.tif 000018
【図４】
2013213885.tif 000019
【図５】
2013213885.tif 000020