JP2018189724A - 液晶配向フィルムおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】所定の屈折率異方性を有する液晶配向フィルムを提供する。【解決手段】本発明の液晶配向フィルムは、側鎖型サーモトロピック液晶ポリマー、およびサーモトロピック液晶化合物の重合物を含有する。側鎖型サーモトロピック液晶ポリマーは、液晶性フラグメント側鎖を含有するモノマーユニットと、非液晶性フラグメント側鎖を含有するモノマーユニットとを有する。液晶配向フィルムは、面内の遅相軸方向の屈折率ｎｘ、面内の進相軸方向の屈折率ｎｙ、および厚み方向の屈折率ｎｚが、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙを満たす。ＮＺ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）で表されるＮＺ係数は、０．２〜０．８が好ましい。【選択図】なし

Description

本発明は、液晶配向フィルムおよびその製造方法に関する。

液晶表示装置の光学補償、有機ＥＬ素子の外光反射防止等の目的で、種々の屈折率異方性を有する光学フィルム（位相差フィルム）が用いられている。位相差フィルムとしては、ポリマーフィルムを延伸したものが一般的である。薄型化や軽量化の観点から、液晶分子を所定方向に配向させた液晶配向フィルムも用いられている。

液晶配向フィルムとしては、配向膜を設けた基板上で、液晶分子をホモジニアス配向またはホメオトロピック配向させたものが知られている。特許文献１には、垂直配向膜有していない基板上で、自発的にホメオトロピック配向する液晶組成物が記載されている。

厚み方向の屈折率ｎｚが、面内の遅相軸方向の屈折率ｎｘと進相軸方向の屈折率ｎｙの中間的な値である位相差フィルムは、視認方向の変化によるレターデーションの変化が小さく、ディスプレイの視野角補償等に用いられている。１枚のフィルムでｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの屈折率異方性を実現するためには、フィルム内で分子を面内方向と厚み方向に配向させる必要がある。

ポリマーフィルムでは、両面に熱収縮性フィルムを貼着し、熱収縮性フィルムの収縮力によってポリマーフィルムが厚み方向に膨張するように延伸する方法により、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの屈折率異方性を有する位相差フィルムが得られる。一方、液晶分子を多方向に配向させることは容易ではない。ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの屈折率異方性を有する液晶配向フィルムは、複数の液晶配向フィルムを積層した例（例えば特許文献２）や、複数種のリオトロピック液晶化合物を用いた例（例えば特許文献３）等わずかである。

特許第４１７４１９２号 特開２００８−１２２８５１号公報 ＷＯ２０１１／１３８８６９号パンフレット

本発明は、薄型化が可能であり、屈折率異方性が制御された液晶配向フィルムの提供を目的とする。

本発明は、側鎖型サーモトロピック液晶ポリマー、およびサーモトロピック液晶化合物の重合物を含有する液晶配向フィルムに関する。側鎖型サーモトロピック液晶ポリマーは、液晶性フラグメント側鎖を含有するモノマーユニットと、非液晶性フラグメント側鎖を含有するモノマーユニットとを有するものが好ましく用いられる。サーモトロピック液晶化合物の重合物の含有量は、側鎖型サーモトロピック液晶ポリマーの含有量の１．２〜２０倍が好ましい。

本発明の液晶配向フィルムの一実施形態は、面内の遅相軸方向の屈折率ｎｘ、面内の進相軸方向の屈折率ｎｙ、および厚み方向の屈折率ｎｚが、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙを満たす。好ましくは、ＮＺ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）で表されるＮＺ係数が０．２〜０．８である。

液晶配向フィルムは、垂直配向膜が設けられていないフィルム基板上に、側鎖型サーモトロピック液晶ポリマーおよび光重合性のサーモトロピック液晶化合物を含有する液晶性組成物を塗布し（塗布工程）、側鎖型サーモトロピック液晶ポリマーおよびサーモトロピック液晶化合物を加熱して配向させ（液晶配向工程）、光照射によりサーモトロピック液晶化合物を重合または架橋する（光重合工程）ことにより作製できる。

本発明においては、フィルム基板として延伸フィルムが用いられる。フィルム基板として用いられる延伸フィルムの面内レターデーションは、例えば１０〜１０００ｎｍが好ましい。フィルム基板の面内レターデーションおよび面内複屈折が大きいほど、液晶配向フィルムのＮＺ係数が大きくなる（１に近付く）傾向がある。フィルム基板としては、例えばノルボルネン系ポリマーフィルムが用いられる。

加熱による液晶配向時の加熱温度が高いほど、液晶分子のホモジニアス配向性が高くなり、液晶配向フィルムのＮＺ係数が大きくなる傾向がある。液晶配向時の加熱温度Ｔ（℃）と、フィルム基板の面内複屈折Δｎが、Ｔ≧９０−５×１０^３Δｎを満たすことが好ましい。加熱温度Tを当該範囲に調整することにより、ＮＺ係数が０より大きい液晶配向フィルムが得られやすい。

本発明によれば、屈折率異方性が制御された液晶配向フィルムが得られる。

本発明の液晶配向フィルムは、側鎖型液晶ポリマーと液晶化合物の重合物を含有する。側鎖型液晶ポリマーおよび液晶化合物（光重合性液晶モノマー）は、いずれもサーモトロピック液晶性を示す。液晶配向フィルムは、液晶ポリマーと液晶モノマーとを含む液晶性組成物を基板上に塗布し、その配向を固定することにより作製される。

［液晶性組成物］
液晶配向フィルムの作製に用いられる液晶性組成物は、側鎖型サーモトロピック液晶ポリマー、および光重合性のサーモトロピック液晶化合物（モノマー）を含む。

＜側鎖型液晶ポリマー＞
側鎖型サーモトロピック液晶ポリマーとしては、サーモトロピック液晶性フラグメント側鎖を含有するモノマーユニットと、非液晶性フラグメント側鎖を含有するモノマーユニットとを有するコポリマーが用いられる。ポリマーが側鎖にサーモトロピック液晶性フラグメントを有することにより、液晶性組成物を所定温度に加熱した際に、側鎖型液晶ポリマーが配向する。また、側鎖型ポリマーが側鎖に非液晶性フラグメントを有することにより、非液晶性フラグメントが光重合性液晶モノマーと相互作用して、光重合性液晶モノマーをホメオトロピック配向させる作用が生じる。

液晶性フラグメント側鎖を有するモノマーとしては、メソゲン基を含むネマチック液晶性の置換基を有する重合性化合物が挙げられる。メソゲン基としては、ビフェニル基、フェニルベンゾエート基、フェニルシクロヘキサン基、アゾキシベンゼン基、アゾメチン基、アゾベンゼン基、フェニルピリミジン基、ジフェニルアセチレン基、ジフェニルベンゾエート基、ビシクロヘキサン基、シクロヘキシルベンゼン基、ターフェニル基等の環状構造が挙げられる。これらの環状単位の末端は、シアノ基、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン基等の置換基を有していてもよい。中でも、メソゲン基としては、ビフェニル基、フェニルベンゾエート基を有するものが好ましい。

非液晶性フラグメント側鎖を有するモノマーとしては、炭素数７以上の長鎖アルキル等の直鎖状の置換基を有する重合性化合物が挙げられる。液晶性モノマーおよび非液晶性モノマーの重合性官能基としては、例えば（メタ）アクリロイル基が挙げられる。

側鎖型サーモトロピック液晶ポリマーとしては、一般式（I）で表される液晶性モノマーユニットと、一般式（II）で表される非液晶性モノマーユニットとを有するコポリマーが好ましく用いられる。

式（I）において、Ｒ^１は水素原子またはメチル基であり、Ｒ^２は、シアノ基、フルオロ基、炭素数１〜６のアルキル基、または炭素数１〜６のアルコキシ基であり、Ｘ^１は−ＣＯ_２−または−ＯＣＯ−である。ａは１〜６の整数であり、ｂおよびｃは、それぞれ独立に１または２である。

式（II）において、Ｒ^３は水素原子またはメチル基であり、Ｒ^４は、炭素数７〜２２のアルキル基、炭素数１〜２２のフルオロアルキル基、または下記一般式（III）で表される基である。

式（III）において、Ｒ^５は炭素数１〜５のアルキル基であり、ｄは１〜６の整数である。

側鎖型液晶モノマーにおける液晶性モノマーユニットと非液晶性モノマーユニットの比率は特に限定されないが、非液晶性モノマーユニットの割合が少ない場合は、側鎖型液晶ポリマーの配向に伴う光重合性液晶モノマーの配向が不十分となる傾向があり、液晶性モノマーユニットの割合が少ない場合は、側鎖型液晶ポリマーが液晶モノドメイン配向性を示し難くなる。そのため、液晶性モノマーユニットと非液晶性モノマーユニットの合計に対する非液晶性モノマーの割合は、モル比で０．０５〜０．８が好ましく、０．１〜０．６がより好ましく、０．１５〜０．５がさらに好ましい。液晶性組成物の成膜性と配向性とを両立する観点から、側鎖型液晶ポリマーの重量平均分子量は、２０００〜１０００００程度が好ましく、２５００〜５００００程度がより好ましい。

側鎖型液晶ポリマーは、各種公知の方法により重合できる。例えば、モノマーユニットが重合性官能基として（メタ）アクリロイル基を有する場合は、光または熱を利用したラジカル重合により、液晶性フラグメントおよび非液晶性フラグメントを有する側鎖型液晶ポリマーが得られる。

＜光重合性サーモトロピック液晶モノマー＞
光重合性サーモトロピック液晶モノマーは、１分子中にメソゲン基と少なくとも１つの光重合性官能基とを有する。メソゲン基としては、側鎖型液晶ポリマーの液晶性フラグメントとして上述したものが挙げられる。光重合性官能基としては、（メタ）アクリロイル基、エポキシ基、ビニルエーテル基等が挙げられる。中でも、（メタ）アクリロイル基が好ましい。

光重合性液晶モノマーは、１分子中に２以上の光重合性官能基を有するものが好ましい。２以上の光重合性官能基を含む液晶モノマーを用いることにより、光重合後の液晶層に架橋構造が導入されるため、液晶配向フィルムの耐久性が向上する傾向がある。

１分子中にメソゲン基と複数の（メタ）アクリロイル基とを有する光重合性液晶化合物としては、例えば、下記の一般式（IV）で表される化合物が挙げられる。

式（IV）において、Ｒは水素原子またはメチル基であり、ＡおよびＤはそれぞれ独立に１，４−フェニレン基または１，４−シクロヘキシレン基であり、Ｂは１，４−フェニレン基、１，４−シクロヘキシレン基、４，４’−ビフェニレン基または４，４’−ビシクロヘキシレン基であり、ＹおよびＺはそれぞれ独立に−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−または−Ｏ−である。ｇおよびｈはそれぞれ独立に２〜６の整数である。

上記一般式（IV）で表される光重合性液晶モノマーの市販品としては、ＢＡＳＦ社製「Ｐａｌｉｏｃｏｌｏｒ ＬＣ２４２」を例示できる。

＜組成＞
液晶性組成物中の光重合性液晶化合物と側鎖型液晶ポリマーの比率は特に制限されない。側鎖型液晶ポリマーの含有量が多い場合は、ポリマーとの相互作用に起因するホメオトロピック配向が優勢となり、（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）で表されるＮＺ係数が小さくなる傾向がある。一方、光重合性液晶化合物の含有量が多い場合は、基板の配向規制力による液晶化合物のホモジニアス配向が優勢となり、（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）で表されるＮＺ係数が大きくなる傾向がある。ＮＺ係数が０．２〜０．８の範囲の液晶配向フィルムを得るためには、光重合性液晶化合物の含有量が、側鎖型液晶ポリマーの含有量の１．２〜２０倍が好ましい。ＮＺ係数が０．５に近い液晶配向フィルムを得るためには、光重合性液晶化合物の含有量が、側鎖型液晶ポリマーの含有量の１．３〜１０倍が好ましく、１．４〜９倍がより好ましく、１．５〜８倍がさらに好ましい。

光照射による光重合性液晶化合物の硬化を促進するために、液晶性組成物は、光重合開始剤を含有することが好ましい。光重合開始剤としては、例えば、ＢＡＳＦ社製のイルガキュア９０７，イルガキュア１８４、イルガキュア６５１、イルガキュア３６９等を例示できる。液晶性組成物中の光重合開始剤の含有量は、光重合性液晶化合物１００重量部に対して、通常０．５〜２０重量部程度であり、好ましくは３〜１５重量部程度、より好ましくは５〜１０重量部程度である。

側鎖型液晶ポリマー、光重合性液晶化合物および光重合開始剤と溶媒とを混合することにより、液晶性組成物を調製できる。溶媒は、側鎖型液晶ポリマーおよび光重合性液晶化合物を溶解可能であり、かつフィルム基板を侵食しない（または侵食性が低い）ものであれば特に限定されず、クロロホルム、ジクロロメタン、四塩化炭素、ジクロロエタン、テトラクロロエタン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、クロロベンゼン、オルソジクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類；フェノール、バラクロロフェノール等のフェノール類；ベンゼン、トルエン、キシレン、メトキシベンゼン、１，２−ジメトキシベンゼン等の芳香族炭化水素類；アセトン、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、シクロペンタノン、２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等のケトン系溶媒；酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶媒；ｔ−ブチルアルコール、グリセリン、エチレングリコール、トリエチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、２−メチル−２，４−ペンタンジオール等のアルコール系溶媒；ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド系溶媒；アセトニトリル、ブチロニトリル等のニトリル系溶媒；ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒；エチルセルソルブ、ブチルセルソルブ等が挙げられる。液晶性組成物の濃度は、通常３〜５０重量％程度であり、好ましくは７〜３５重量％程度である。

［フィルム基板］
ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの屈折率異方性を有する液晶配向フィルムを得るためには、液晶性組成物を塗布する基板として、垂直配向膜が設けられていない延伸フィルムを用いることが好ましい。延伸フィルム基板を用いることにより、光重合性液晶化合物には、側鎖型液晶ポリマーとの相互作用によるホメオトロピック配向作用と、延伸フィルム基板を構成するポリマーの分子配向に起因するホモジニアス配向作用が働く。これらの配向作用をバランスさせることにより、光重合性液晶化合物の配向を調整し、液晶配向フィルムの屈折率異方性を制御できる。

フィルム基板として用いられる延伸フィルムの面内レターデーションＲ_０は、一般に１０ｎｍ以上である。フィルム基板の面内レターデーションが大きいほど、フィルムを構成するポリマーの所定方向（遅相軸方向または進相軸方向）への配向性が大きく、これに伴ってフィルム基板上に形成される液晶配向層のホモジニアス配向性が大きくなり、ＮＺ係数が大きくなる（１に近付く）傾向がある。延伸フィルムの面内レターデーションが過度に大きい場合は、液晶分子の配向性の制御が困難となる傾向があるため、延伸フィルムの面内レターデーションＲ_０は、１０００ｎｍ以下が好ましく、５００ｎｍ以下がより好ましく、４００ｎｍ以下がさらに好ましい。

フィルム基板の厚みは特に限定されないが、ハンドリング性等を考慮すると、通常１０〜２００μｍ程度である。延伸フィルムの面内複屈折Δｎ（面内レターデーションＲ_０を厚みで割った値）は、０．０００１〜０．０５が好ましく、０．０００５〜０．０３がより好ましく、０．００１〜０．０２がさらに好ましい。

フィルム基板を構成する樹脂材料は、液晶性組成物の溶媒に溶解せず、かつ液晶性組成物を配向させるための加熱時の耐熱性を有していれば特に制限されず、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル；ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン；ノルボルネン系ポリマー等の環状ポリオレフィン；ジアセチルセルロース、トリアセチルセルロース等のセルロース系ポリマー；アクリル系ポリマー；スチレン系ポリマー；ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド等が挙げられる。中でも、成形時の流動性に優れ、平滑性の高いフィルムが得られやすいことから、フィルム基板としてノルボルネン系ポリマーフィルムを用いることが特に好ましい。液晶配向フィルムを他の基材等に転写する際の剥離性に優れることからも、ノルボルネン系ポリマーフィルムが好ましい。ノルボルネン系ポリマーとしては、日本ゼオン製のゼオノア、ゼオネックス、ＪＳＲ製のアートン等が挙げられる。

フィルム基板は第一主面および第二主面を有し、第一主面上に液晶性組成物が塗布される。フィルム基板の第一主面の算術平均粗さＲａは、３ｎｍ以下が好ましく、２ｎｍ以下がより好ましく、１．５ｎｍ以下がさらに好ましい。Ｒａが小さく平滑性の高いフィルム基板面に液晶組成物を塗布することにより、液晶配向フィルムの配向欠陥が低減する傾向がある。

フィルムを延伸することにより、成膜時ダイライン等の凹凸が平準化されるため、フィルム基板のＲａが小さくなる傾向がある。そのため、延伸フィルム基板を用いることにより、液晶配向フィルムの屈折率異方性を制御できることに加えて、配向欠陥が低減する傾向がある。表面の均一性が高いことから、フィルム基板として二軸延伸フィルムを用いることが特に好ましい。

算術平均粗さを上記範囲とするために、フィルム基板は内部にフィラーを含有していないものが好ましい。フィラーを含有せず表面の平滑性が高いフィルムは、滑り性が低いため、ブロッキングを生じたり、ロール・トゥー・ロールプロセスでの搬送不良や巻き不良を生じる場合がある。高平滑性に起因するブロッキングや搬送不良等の防止には、フィルム基板に滑り性の高い他のフィルムを貼り合わせる方法や、フィルム基板に易滑層を設ける方法が挙げられる。フィルム基板に他のフィルムを貼り合わせる場合は、第一主面（液晶性組成物を塗布する面）への接着層等の転写に起因する不具合（液晶の配向不良や光学的欠陥等）を抑制する観点から、第二主面（液晶性組成物の塗布面と反対側の面）に貼り合わせることが好ましい。ただし、ロール・トゥー・ロールプロセスでは、フィルム基板の巻取り時に、第二主面に付着した粘着剤等が第一主面に移着して、配向不良や光学的な欠陥の原因となり得る。

そのため、フィルム基板の少なくとも一方の面に易滑層を設けることにより、滑り性を改善することが好ましい。易滑層としては、例えば、ポリエステル、ポリウレタン等のバインダー中に平均粒径が１００ｎｍ以下の微小フィラーを含有させたものが挙げられる。ホメオトロピック配向液晶フィルムを他の基材等に転写する際の剥離性を維持し、かつフィルム基板からの剥離時のホメオトロピック配向液晶フィルムへの易滑層の転写等の不具合を抑制する観点から、フィルム基板は、液晶性組成物を塗布する面には易滑層を有していないことが好ましい。すなわち、第二主面に易滑層を有し、第一主面には易滑層を有していないフィルム基板を用いることが好ましい。

［フィルム基板上への液晶配向フィルムの形成］
フィルム基板上に液晶性組成物を塗布し、加熱により液晶状態として液晶性分子を配向させた後、冷却により配向を固定化し、光照射により液晶モノマーを重合または架橋することにより、液晶配向フィルムが得られる。そのため、液晶配向フィルムは、液晶ポリマーと液晶化合物の重合物とを含有する。

フィルム基板上に液晶性組成物を塗布する方法は特に限定されず、スピンコート、ダイコート、キスロールコート、グラビアコート、リバースコート、スプレーコート、マイヤーバーコート、ナイフロールコート、エアーナイフコート等を採用できる。溶液を塗布後、溶媒を除去することにより、フィルム基板上に液晶性組成物層が形成される。塗布厚みは、溶媒を乾燥後の液晶性組成物層の厚み（液晶配向フィルムの厚み）が０．５〜５μｍ程度となるように調整することが好ましい。液晶配向フィルムの面内レターデーションは、面内複屈折（ｎｘ−ｎｙ）と厚みの積で表されるため、厚みが大きいほど面内レターデーションが大きくなる。また、後述の実験例に結果を示すように、塗布厚みが大きいほど、液晶配向フィルムのＮＺ係数が大きくなる傾向がある。

フィルム基板上に形成された液晶性組成物層を加熱して液晶相とすることにより、側鎖型液晶ポリマーはホメオトロピック配向する。その際、側鎖型液晶ポリマーの非液晶性フラグメントとの相互作用により、光重合性液晶化合物にはホメオトロピック配向作用が生じる。無延伸フィルム基板を用いた場合は、基板による配向規制力が作用しないため、側鎖型液晶ポリマーと光重合性液晶化合物の両方がホメオトロピック配向し、ホメオトロピック配向液晶層が形成される。一方、延伸フィルム基板を用いた場合は、加熱温度により液晶配向フィルムの屈折率異方性が異なり、温度が高いほど、厚み方向の屈折率ｎｚが小さくなり、（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）で表されるＮＺ係数が大きくなる傾向がある。

加熱温度が高いほど厚み方向の屈折率ｎｚが小さくなることは、加熱温度により光重合性液晶化合物の配向挙動が異なることに起因すると考えられる。すなわち、加熱温度が低い場合は、液晶モノマーの非液晶フラグメントと光重合性液晶化合物との相互作用が強く、光重合性液晶化合物はホメオトロピック配向が優勢となるのに対して、加熱温度が高くなるにつれて、延伸フィルム基板の配向規制力の影響が強くなり、光重合性液晶化合物はホモジニアス配向が優勢になると考えられる。高温ほどフィルム基板の配向規制力の影響が大きくなる一因として、高温では重合性液晶化合物が等方相転移し、冷却により液晶相に戻る際にフィルム基板の配向規制力による影響を受けやすいことが考えられる。

本発明においては、上記の知見を利用することにより、液晶組成物の配向を制御し、厚み方向の屈折率ｎｚが面内の遅相軸方向の屈折率ｎｘと進相軸方向の屈折率ｎｙとの中間の値を有する（ＮＺ係数が０より大きく１より小さい）液晶配向フィルムを作製できる。

延伸フィルム基板を用いる場合は、加熱温度以外に、液晶性組成物の組成や、延伸フィルム基板の面内レターデーションおよび面内複屈折も、液晶配向フィルムの屈折率異方性に影響を与える。そのため、延伸フィルム基板上に液晶性組成物を塗布後に液晶性化合物を配向させる際の適切な温度範囲を一概に定めることはできないが、ＮＺ係数が０より大きい液晶配向フィルムを得るための加熱温度Ｔは、７０℃以上が好ましく、７５℃以上がより好ましく、８０℃以上がさらに好ましい。また、加熱温度Ｔ（℃）と、フィルム基板の面内複屈折Δｎとが、Ｔ≧９０−５×１０^３Δｎを満たすことが好ましい。加熱温度Ｔ（℃）は、９５−５×１０^３Δｎ以上がより好ましく、１００−５×１０^３Δｎ以上がより好ましく、１０５−５×１０^３Δｎ以上がさらに好ましい。

液晶分子が均一にホモジニアス配向した場合、液晶配向フィルムは、ｎｘ＝ｎｚ＞ｎｙ（ＮＺ＝１）のポジティブＡプレートとなる。ホメオトロピック配向成分とホモジニアス配向成分とを共存させ、ｎｘ＞ｎｚ（ＮＺ＜１）の液晶配向フィルムを得るための加熱温度Ｔは、１５０℃以下が好ましく、１４０℃以下がより好ましく、１３０℃以下がさらに好ましい。また、加熱温度Ｔ（℃）と、フィルム基板の面内複屈折Δｎとが、Ｔ≦１５０−３×１０^３Δｎを満たすことが好ましい。加熱温度Ｔ（℃）は、１４０−３×１０^３Δｎ以下がより好ましく、１３５−３×１０^３Δｎ以下がより好ましく、１３０−３×１０^３Δｎ以下がさらに好ましい。

上記と同様の観点から、ＮＺ係数が０より大きく１より小さい液晶配向フィルムを得るために、加熱温度Ｔ（℃）は、（９０−０．１×Ｒ_０）〜（１５０−０．０６×Ｒ_０）が好ましく、（９５−０．１×Ｒ_０）〜（１４０−０．０６×Ｒ_０）がより好ましく、（１００−０．１×Ｒ_０）〜（１３５−０．０６×Ｒ_０）がさらに好ましく、（１０５−０．１×Ｒ_０）〜（１３０−０．０６×Ｒ_０）が特に好ましい。Ｒ_０は、延伸フィルム基材の面内レターデーション（ｎｍ）である。

液晶性組成物層を加熱後に、液晶ポリマーのガラス転移温度以下の温度に冷却することにより、液晶性化合物の配向が固定される。冷却方法は特に限定されず、例えば、加熱雰囲気から室温に取り出せばよい。空冷、水冷等の強制冷却を行ってもよい。

配向が固定された液晶性組成物層に光照射を行い、光重合性液晶化合物を重合または架橋させることにより、光重合性液晶化合物の配向が固定され、液晶配向フィルムの耐久性が向上する。照射する光としては、光重合開始剤が開裂する波長の光を選択すればよく、一般には紫外線が用いられる。光重合反応を促進するために、光照射は窒素ガス等の不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。

［液晶配向フィルムの特性および用途］
上記により得られる液晶配向フィルムは、ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚの屈折率異方性を有し、視野角補償等を目的としたディスプレイ用光学フィルムとして用いることができる。液晶配向フィルムの面内レターデーションは、例えば５０〜５００ｎｍである。本発明においては、液晶性組成物の配合、延伸フィルム基材の面内レターデーションおよび面内複屈折、液晶性組成物の塗布厚み、ならびに液晶配向時の加熱温度等を調整することにより、所望のレターデーションおよびＮＺ係数を有する液晶配向フィルムが得られる。本発明によれば、同一のフィルム基板および液晶組成物を用いて、液晶配向時の加熱温度を調整するのみで、種々の正面レターデーションやＮＺ係数を有する液晶配向フィルムを作製できるため、生産性を向上可能であり、小ロット生産等への対応も容易である。

視認方向によるレターデーションの変化を小さくするためには、液晶配向フィルムのＮＺ係数が、０．２〜０．８であることが好ましく、０．３〜０．７であることがより好ましく、０．４〜０．６であることがさらに好ましく、０．４５〜０．５５であることが特に好ましい。

液晶配向フィルムの面内レターデーションＲｏおよびＮＺ係数の好ましい範囲は、使用目的等により異なる。例えば、Ｒｏが２００〜３５０ｎｍであり、ＮＺ係数が０．４〜０．６である場合は、視認方向によるレターデーションの変化の少ないλ／２位相差板として適しており、ＩＰＳ液晶表示装置の視野角補償フィルム等に好適に用いられる。Ｒｏが１２０〜１７０ｎｍであり、ＮＺ係数が０．４〜０．６である場合は、視認方向によるレターデーションの変化の少ないλ／４位相差板として適しており、偏光板と積層することにより広視野角円偏光板が得られる。広視野角円偏光板は、ＯＬＥＤの外光反射防止フィルム等に好適に用いられる。

液晶配向フィルムは、フィルム基板と積層したままの状態で用いてもよく、フィルム基板から剥離して用いてもよい。液晶配向フィルムは、フィルム基板から剥離して、位相差フィルム、偏光板、ガラス等の基材と積層して用いてもよい。

以下に、液晶配向フィルムの作製例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明は下記の例に限定されるものではない。

［評価方法］
（算術平均粗さ）
走査型プローブ顕微鏡（ＡＦＭ）を用いた１μｍ四方のＡＦＭ観察像から、算術平均粗さを求めた。

（レターデーション）
レターデーションの測定には、偏光・位相差測定システム（Ａｘｏｍｅｔｒｉｃｓ製 製品名「ＡｘｏＳｃａｎ」）を用い、２３℃の環境下にて、波長５９０ｎｍの値を測定した。液晶配向フィルムのレターデーションの測定には、表面に粘着剤を設けたガラス板の粘着剤付設面上に、液晶配向フィルムを転写したサンプルを用い、面内レターデーションＲ_０、および４０°傾斜時のレターデーションを測定し、これらの測定値から、液晶配向フィルムの平均屈折率を１．５２として、屈折率ｎｘ，ｎｙ，ｎｚを算出し、ＮＺ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）を求めた。

［液晶性組成物１〜８の調製］
下記の化学式（ｎ＝０．３５であり、便宜上ブロックポリマー体で示している）の重量平均分子量５０００の側鎖型液晶ポリマーと、サーモトロピックネマチック液晶相を示す重合性液晶モノマー（ＢＡＳＦ製「Ｐａｌｉｏｃｏｌｏｒ ＬＣ２４２」）とを合計１００重量部、および光重合開始剤（ＢＡＳＦ製「イルガキュア９０７」）５重量部を、シクロペンタノン４００重量部に溶解して液晶性組成物を調製した。ポリマーとモノマーの比を表１に示すように、１００／０〜２０／８０の比で変更して、液晶性組成物１〜８とした。

［液晶性組成物９の調製］
下記の化学式で表される繰り返し単位を有する重量平均分子量５０００の側鎖型液晶ポリマー５０重量部、ＢＡＳＦ製「Ｐａｌｉｏｃｏｌｏｒ ＬＣ２４２」５０重量部、およびＢＡＳＦ製「イルガキュア９０７」５重量部を、シクロペンタノン４００重量部に溶解して液晶性組成物９を調製した。

［実験例１］
一方の面に易滑層を有する二軸延伸ノルボルネン系フィルム（日本ゼオン製「ゼオノアフィルム」、厚み；５２μｍ、面内レターデーション：５０ｎｍ、易滑層非形成面の算術平均粗さ：１．２ｎｍ）の易滑層非形成面に、マイヤーバー（＃４）を用いて上記の液晶性組成物１〜９を塗布し、１００℃で２分間加熱して液晶を配向させた。その後、室温に冷却して配向を固定し、窒素雰囲気下で７００ｍＪ／ｃｍ^２の紫外線を照射して、液晶モノマーを光硬化させ、液晶配向フィルムを作製した。

［実験例２，３］
実験例２では＃８、実験例３では＃１２のマイヤーバーを用いたこと以外は、実験例１と同様にして、液晶性組成物１〜８の塗布、加熱、冷却および光硬化を実施して、液晶配向フィルムを作製した。

［実験例４］
一方の面に易滑層を有する二軸延伸ノルボルネン系フィルム（日本ゼオン製「ゼオノアフィルム」、厚み；３４μｍ、面内レターデーション：２７０ｎｍ、易滑層非形成面の算術平均粗さ：０．９ｎｍ）の易滑層非形成面に、＃１２のマイヤーバーロールを用いて液晶性組成物１〜８を塗布し、実験例３と同様にして液晶配向フィルムを作製した。

［実験例５］
未延伸のノルボルネン系フィルム（日本ゼオン製「ゼオノアフィルム」、厚み；３４μｍ、面内レターデーション：０ｎｍ、算術平均粗さ２．３ｎｍ）に、＃１２のマイヤーバーロールを用いて液晶性組成物４を塗布し、実験例３と同様にして液晶配向フィルムを作製した。

実験例１〜５に用いた基材の面内レターデーションＲ_０、液晶配向フィルムの厚み、および液晶配向フィルムのレターデーションの測定結果（面内レターデーションＲ_０およびＮＺ）を、表１に示す。

［実験例６〜８］
実験例１〜３と同様の面内レターデーションが５０ｎｍの二軸延伸フィルム上に、＃１２のマイヤーバーを用いて、液晶性組成物４（ポリマー／モノマーの比が８０／２０）を塗布し、その後の加熱温度を７０〜１２０℃の範囲で変更した。それ以外は、実験例３と同様にして、液晶配向フィルムを作製した。実験例６〜８の加熱温度、および液晶配向フィルムのレターデーションの測定結果を、実験例３の結果（再掲）とともに、表２に示す。

表１において、液晶組成物中のサーモトロピック液晶化合物の割合が小さい液晶組成物７，８を延伸フィルム基板上に塗布した場合は、実験例１〜４のいずれにおいても、得られた液晶配向フィルムは、面内レターデーションＲ_０が略０でＮＺ係数がマイナスのポジティブＣプレートであった。実験例１〜４では、サーモトロピック液晶化合物の割合が増加するにつれて、液晶配向フィルムのＲ_０が大きくなり、これに伴ってＮＺ係数が大きくなる傾向がみられた。一方、無延伸フィルムを用いた実験例５では、サーモトロピック液晶化合物の割合が大きい場合（モノマー／ポリマー＝８０／２０）でも液晶配向フィルムのＲ_０は略０であった。

実験例１〜３を対比すると、同一の液晶組成物を用いた場合でも、塗布厚みが大きくなるほど液晶配向フィルムのＮＺが大きくなる傾向がみられた。実験例３と実験例４との対比から、延伸基板フィルムの面内複屈折が大きいほど、ホモジニアス配向成分が増加し、液晶配向フィルムのＮＺ係数が大きくなることが分かる。

表２に示す結果から、同一の液晶組成物を用いた場合でも、液晶性組成物を塗布後の加熱温度が高いほど、液晶配向フィルムのＮＺ係数が大きくなることが分かる。

以上の結果から、延伸フィルム基板上に側鎖型サーモトロピック液晶ポリマーとサーモトロピック液晶化合物とを含む液晶性組成物を塗布後の加熱温度等を調整することにより、液晶配向フィルムの屈折率異方性を制御できることが分かる。すなわち、本発明によれば、液晶組成物の配合、液晶組成物を塗布する基板の面内レターデーション（面内複屈折）、塗布厚み、および加熱温度等を調整することにより、種々の面内レターデーションおよびＮＺ係数を有する液晶配向フィルムが得られることが分かる。

Claims (8)

1. 側鎖型サーモトロピック液晶ポリマー、およびサーモトロピック液晶化合物の重合物を含有し、
   前記側鎖型サーモトロピック液晶ポリマーは、液晶性フラグメント側鎖を含有するモノマーユニットと、非液晶性フラグメント側鎖を含有するモノマーユニットとを有し、
   面内の遅相軸方向の屈折率ｎｘ、面内の進相軸方向の屈折率ｎｙ、および厚み方向の屈折率ｎｚが、０．２≦（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）≦０．８を満たす、液晶配向フィルム。
2. 前記側鎖型サーモトロピック液晶ポリマーは、下記一般式（I）で表される液晶性モノマーユニットと、下記一般式（II）で表される非液晶性モノマーユニットとを有する、請求項１に記載の液晶配向フィルム：
   

   

   

   Ｒ^１およびＲ^３は、それぞれ独立に水素原子またはメチル基であり、
   Ｘ^１は−ＣＯ_２−基または−ＯＣＯ−基であり、
   Ｒ^２はシアノ基、フルオロ基、炭素数１〜６のアルキル基、または炭素数１〜６のアルコキシ基であり、
   ａは１〜６の整数であり、ｂおよびｃは、それぞれ独立に１または２であり、
   Ｒ^４は、炭素数７〜２２のアルキル基、炭素数１〜２２のフルオロアルキル基、または下記一般式（III）で表される基であり、
   

   

   Ｒ^５は炭素数１〜５のアルキル基であり、ｄは１〜６の整数である。
3. 前記サーモトロピック液晶化合物の重合物の含有量が、前記側鎖型サーモトロピック液晶ポリマーの含有量の１．２〜２０倍である、請求項１または２に記載の液晶配向フィルム。
4. 面内レターデーションが、５０〜５００ｎｍである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶配向フィルム。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の液晶配向フィルムの製造方法であって、
   第一主面と第二主面とを有し垂直配向膜が設けられていないフィルム基板の第一主面上に、側鎖型サーモトロピック液晶ポリマーおよび光重合性のサーモトロピック液晶化合物を含有する液晶性組成物を塗布する塗布工程；
   前記側鎖型サーモトロピック液晶ポリマーおよびサーモトロピック液晶化合物を加熱して配向させる液晶配向工程；および
   光照射により前記サーモトロピック液晶化合物を重合または架橋する光重合工程、
   を有し、
   前記フィルム基板が延伸フィルムである、液晶配向フィルムの製造方法。
6. 前記フィルム基板が１０〜１０００ｎｍの面内レターデーションを有する、請求項５に記載の液晶配向フィルムの製造方法。
7. 前記液晶配向工程における加熱温度Ｔ（℃）と、前記フィルム基板の面内複屈折Δｎとが、Ｔ≧９０−５×１０^３Δｎを満たす、請求項５または６に記載の液晶配向フィルムの製造方法。
8. 前記フィルム基板がノルボルネン系ポリマーフィルムである、請求項５〜７のいずれか１項に記載の液晶配向フィルムの製造方法。