JP2002122737A - 光学異方体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】液晶性化合物の溶液を塗布後、該溶液の溶剤を
除去して液晶性化合物を配向させる際に発生する乾燥ム
ラやハジキを発生させない光学異方体の製造方法を提案
する。 【解決方法】配向処理が施された基板表面に、液晶性化
合物の溶液を塗布後、該溶液の溶剤を除去して液晶性化
合物を配向させる際に、該液晶性化合物の溶液中にフッ
素系界面活性剤を該液晶性化合物１００重量部に対して
０．５〜３重量部添加することを特徴とする光学異方体
の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像表示装置、特
に液晶表示装置に有用な光学異方体の製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ノート型パソコンやモニター、カーナ
ビ、液晶プロジェクターなどに使用される液晶表示装置
は薄型、軽量などの特徴を有するディスプレイとして注
目されている。この液晶ディスプレイは一般に光源であ
るバックライト、偏光に対するスイッチング機能を有す
る液晶セル、そしてこの液晶セルを挟むようにして偏光
板が設置された構成となっている。この液晶セルの種類
によって様々な光学特性を有する液晶ディスプレイが製
造されている。しかしながら例えばＴＦＴ型液晶表示装
置の場合、ディスプレイをみる角度によって画像の明る
さやコントラスト、色などが変化する、いわゆる視野角
依存性があるという問題があった。また、特に高いコン
トラストが要求される液晶プロジェクターにおいては、
液晶セルへの光の入射角依存性が、コントラストに大き
く影響してしまうという問題があった。

【０００３】このような問題に対し、例えばＴＦＴ液晶
ディスプレイの視野角依存性を改善するために特開平７
−９８４１１号公報に開示されているようにディスコテ
ィック液晶層を有する光学異方性フィルムを用いる方法
が提案されている。また、ＷＯ９７／４４７０３号公報
ではハイブリッド配向したネマチック液晶を固定化した
光学異方性フィルムを用いる方法が提案されている。上
記のような液晶性化合物を有するフィルムは、例えば、
配向処理した高分子フィルム上に、紫外線により重合す
ることができる液晶性化合物を重合開始剤とともに溶解
した溶液を塗布し、加熱などにより溶媒を除去して、所
定の厚さの液晶層を形成する。その際、液晶層がすでに
所望の配向をしていれば、そのまま紫外線を照射するこ
とにより配向状態を保ったまま重合し、目的とする光学
異方性フィルムを得ることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記液晶化合物の溶液
をフィルム上に塗布後、溶剤を除去する方法としては、
加熱による方法が一般的に用いられている。しかし、加
熱による溶媒除去は、加熱条件によってムラ（以下乾燥
ムラという。）を発生させてしまうという問題があっ
た。この乾燥ムラは、乾燥時に液晶化合物の配向方向が
部分的にわずかにずれることにより発生するために、例
えばクロスニコルに配置した偏光板の間に、液晶化合物
を塗布し、加熱乾燥させたフィルムを、その配向方向が
一方の偏光板の吸収軸に対して４５°付近になるように
配置して観察すると、明暗の差となって乾燥ムラが確認
される。この乾燥ムラの程度は、溶液の濃度や溶剤の種
類などによっても異なるが、得られたフィルムを液晶デ
ィスプレイに用いた場合には、この乾燥ムラによって画
像表示品位が低下してしまう。塗布面に熱風を吹きつけ
ないように、塗布面の反対側から熱風を吹きつける方法
もあるが、長尺の高分子フィルム上に連続的に塗布する
場合には、フィルム自身の搬送に伴う気流の流れによ
り、同様に乾燥ムラが発生してしまう。また、塗布する
フィルムと液晶性化合物の種類によっては、溶液状態で
均一に塗布しても、溶剤が除去された際に、液晶層のぬ
れ性が乏しいためにハジキが発生してしまうという問題
があった。

【０００５】このような問題点を解決するために、通常
界面活性剤を添加することが一般的であるが、界面活性
剤の種類によっては、上記問題を解決できても液晶の配
向が乱れてしまい、所望の光学性能を得ることができな
いという問題があった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の問
題点を解決するために鋭意検討した結果、配向処理が施
された基板表面に、液晶性化合物の溶液を塗布後、該溶
液の溶剤を除去して液晶性化合物を配向させる際に、該
液晶性化合物の溶液中にフッ素系界面活性剤を該液晶性
化合物１００重量部に対して０．５〜３重量部添加する
ことにより、液晶性化合物の配向を乱すことなく、加熱
による溶剤除去の際に発生するムラを解消し、さらに基
板上でのハジキの発生を抑えることができることを新規
に見出し、本発明に至った。すなわち本発明は、（１）
配向処理が施された基板表面に、液晶性化合物の溶液を
塗布後、該溶液の溶剤を除去して液晶性化合物を配向さ
せる際に、該液晶性化合物の溶液中にフッ素系界面活性
剤を該液晶性化合物１００重量部に対して０．５〜３重
量部添加することを特徴とする光学異方体の製造方法、
（２）液晶性化合物が紫外線硬化型または熱硬化型液晶
性化合物である（１）に記載の光学異方体の製造方法、
（３）液晶性化合物が、溶剤除去後にハイブリッド配向
をする化合物である（１）または（２）のいずれか１項
に記載の光学異方体の製造方法、（４）配向処理が基板
表面を直接ラビングすることを特徴とする（１）ないし
（３）のいずれか１項に記載の光学異方体の製造方法、
（５）基板が高分子フィルムである（１）ないし（４）
のいずれか１項に記載の光学異方体の製造方法、（６）
高分子フィルムがセルロース誘導体からなるフィルムで
ある（５）に記載の光学異方体の製造方法、（７）高分
子フィルムがシクロオレフィンポリマーである（５）に
記載の光学異方体の製造方法、に関する。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の方法は、配向処理が施さ
れた基板表面に、液晶性化合物の溶液を塗布後、該溶液
の溶剤を除去して液晶性化合物を配向させる際に、該液
晶性化合物の溶液中にフッ素系界面活性剤が添加されて
いることを特徴としている。このようなフッ素系界面活
性剤としては、例えばフロラードＦＣ−４３０（３Ｍ社
製）、メガファックＦ−４７０（大日本インキ社製）、
エフトップＥＦ−８０２（トーケムプロダクツ社製）等
が挙げられる。該界面活性剤を、該液晶性化合物の溶液
に添加する際の添加量は、該液晶性化合物１００重量部
に対して好ましくは、０．５〜３重量部、より好ましく
は、０．５〜２重量部程度が良い。該界面活性剤の添加
量が少ない場合、特開２０００−９８１３３号公報に記
載されているように、液晶化合物の種類によっては、配
向状態が異なってしまうおそれがある。

【０００８】本発明で用いられる液晶性化合物として
は、ある温度範囲において液晶性を示す化合物をサーモ
トロピック液晶やある溶液の特定の濃度範囲で液晶性を
示すリオトロピック液晶が挙げられる。特にサーモトロ
ピック液晶は広い温度範囲で液晶性を示すことができる
ようにするために複数の液晶性化合物を混合して用いる
ことが多い。液晶性化合物は低分子量、高分子量および
これらの混合物であってもよく、示される液晶状態はネ
マチック相であることが好ましい。また、液晶性化合物
は配向処理が施された基板表面側では基板表面に対して
わずかに傾斜して配向し、空気界面側に向かうに従って
より大きく傾斜するように連続的に配向が変化するよう
な、いわゆるハイブリッド配向であることが好ましい。
また、配向状態を固定するために、液晶性化合物は紫外
線または熱により重合もしくは架橋するような化合物が
好ましい。そのような液晶性化合物としては、（メタ）
アクリロイル基やエポキシ基、ビニル基などの重合性基
を有する化合物、もしくはアミノ基やヒドロキシル基な
どの架橋性官能基を有する化合物であることが好まし
く、ＷＯ９７／４４７０３号公報に記載の二つの液晶性
化合物（後記実施例中の化１および化２の化合物）の混
合物からなる低分子の液晶性化合物などが挙げられる。

【０００９】本発明の製造方法において、液晶性化合物
の溶液に用いられる溶剤としては上記液晶性化合物を溶
解することができ、塗布時の基板上へのぬれ性に優れ、
溶剤除去後の液晶性化合物の配向を乱さないものであれ
ば特に制限は無いが、例えば、トルエン、キシレン等の
芳香族炭化水素類、アニソール、ジオキサン、テトラヒ
ドロフラン等のエーテル類、メチルイソブチルケトン、
メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタ
ノン、２−ペンタノン、３−ペンタノン、２−ヘキサノ
ン、３−ヘキサノン、２−ヘプタノン、３−ヘプタノ
ン、４−ヘプタノン、２，６−ジメチル−４−ヘプタノ
ン等のケトン類、ｎ−ブタノール、２−ブタノール、シ
クロヘキサノール、イソプロピルアルコール等のアルコ
ール類、メチルセロソルブ、酢酸メチルセロソルブ等の
セロソルブ類、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸メチル等
のエステル類などが挙げられる。また、溶剤は単一でも
混合物でも良い。該液晶性化合物を構成する化合物を溶
解する際の濃度は溶剤溶解性、基板へのぬれ性、所望と
する塗布後の厚みなどによって異なるが、好ましくは５
〜５０重量％、より好ましくは１０〜４０重量％程度が
よい。

【００１０】本発明で用いられる基板としては、透明
性、平滑性、加工性に優れていることが好ましい。その
ような基板としては高分子フィルムが挙げられ、より好
ましくは、本発明により得られる光学異方体の性能を十
分に発揮させるために、複屈折性が極力少ない方がよ
い。そのような高分子フィルムとしては、例えば、トリ
アセチルセルロース等のセルロース誘導体、ノルボルネ
ン誘導体等のシクロオレフィンポリマー、二軸延伸など
の機械的処理により複屈折率を制御したプラスチックフ
ィルム等が挙げられる。これらプラスチックフィルムの
厚さは、液晶層を形成する際の加工性等を考慮すると３
０〜２００μｍ程度がよい。

【００１１】本発明で用いられる基板には、後の配向処
理により液晶性化合物をより安定に配向させるための配
向膜を該基板上に形成しても良い。配向膜としては、基
板への密着性に優れ、液晶性化合物を安定したハイブリ
ッド配向させることができるものであれば特に制限は無
いが、そのような配向膜としては、例えば、ポリビニル
アルコール、およびアルキル変性させるなどしたポリビ
ニルアルコール誘導体、ポリアミドなどが挙げられる。
これらの配向膜は、例えば該化合物を適当な溶剤に溶解
し、基板上に塗布、ついで加熱により溶剤を除去、必要
に応じてさらに熱処理をすることで作製することができ
る。

【００１２】本発明で用いられる配向処理は、基板を直
接、または基板に形成された配向膜上に液晶性化合物を
一定方向に配向させるために行う処理であり、通常ラビ
ング処理によって達成される。ラビング処理は、例えば
レーヨン、ナイロン、コットン、アラミドなどの繊維を
植毛したベルベット状の布をロールに貼り付けてラビン
グロールを作製し、次いでこのロールを高速回転させた
状態で高分子フィルムに接触させ、該フィルムまたはラ
ビングロールを一方向に動かすことにより該フィルム表
面を処理する方法である。長尺な高分子フィルムを用い
る場合には、ラビングロールを固定して高速回転させ、
そこへ高分子フィルムを接触させて連続的にラビング処
理を行う方法が、効率的であり好ましい。ラビング処理
の条件は、用いるフィルムや布の種類、ラビングロール
の径やロールの回転数および回転方向、該フィルムまた
はラビングロールの移動速度および基板へのラビングロ
ールの押しつけの強さなどによって異なるために適宜設
定される。

【００１３】本発明の光学異方体を作製する方法として
は、例えば、高分子フィルムを直接、あるいは配向膜を
形成した高分子フィルムをラビング処理し、次いで適当
な溶剤を用いて溶解したフッ素系界面活性剤を含む液晶
性化合物の溶液を該フィルムのラビング処理面上へ塗布
し、次いで加熱により溶剤を除去する。次いで該液晶化
合物が液晶状態となる温度まで冷却することにより、該
液晶性化合物溶液の溶剤の種類、濃度に応じて、ラビン
グ方向に対してある角度で配向する。さらに、該液晶性
化合物が紫外線または熱により重合もしくは架橋する場
合には液晶性化合物の配向状態が保持された環境下で重
合開始剤または架橋剤の存在下、紫外線または熱により
重合もしくは架橋することにより本発明の光学異方体を
得ることができる。液晶性化合物の溶液を塗布する方法
は特に限定されないが、塗布後の液晶層の厚みが、光学
特性（位相差値）に影響するため、均一の厚さに塗布で
きる方法が好ましい。そのような塗布の方法としては、
例えばマイクログラビアコート方式、グラビアコート方
式、ワイヤーバーコート方式、ディップコート方式、ス
プレーコート方式、メニスカスコート方式などによる方
法が挙げられる。液晶性化合物層の厚さとしては、所望
とする位相差値によって異なり、その位相差値は該化合
物の複屈折率によっても異なるが、好ましくは０．０５
〜１０μｍ、より好ましくは０．１〜５μｍ程度であ
る。また、加熱する方法は、熱風を吹き付ける方法や遠
赤外線などによる方法等種々の方法が挙げられるが、本
発明の効果をより顕著にするには塗布面に局所的に強い
熱風が当たらないように、例えば塗布面の反対側から熱
風を吹き付ける方法や、多数の細かい穴のあいた板を熱
風の吹き出し口に設けるなどの方法を用いることがより
好ましい。

【００１４】こうして本発明の方法により、液晶性化合
物の配向を乱すことなく溶剤除去時の乾燥ムラが解消さ
れ、さらにはハジキの発生を抑えることができるため、
極めて均一な光学異方体を得ることができる。

【００１５】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的
に説明する。 実施例１ ハイブリッド配向する下記の液晶性化合物の混合物

【００１６】

【化１】

【００１７】２３．５重量部、

【００１８】

【化２】

【００１９】７０．５重量部と光重合開始剤イルガキュ
アー９０７（チバガイギー社製）６重量部、界面活性剤
としてフロラードＦＣ−４３０（３Ｍ社製）０．７重量
部をトルエン１７４．７重量部、シクロヘキサノン５
８．３重量部の混合溶剤で溶解し、固形分濃度が約３０
％の溶液を調製した。次に厚さ８０μｍのトリアセチル
セルロースフィルムの片面をレーヨン製のラビング布
（ＹＡ−２０−Ｒ：吉川化工社製）を巻き付けたロール
径１００ｍｍのラビングロールを用い、ラビングロール
の回転数：１２０ｍ／ｍｉｎ．、該フィルムとの接触長
３０ｍｍ、該フィルムの搬送速度：５ｍ／ｍｉｎ．、該
フィルムの搬送張力：３ｋｇｆ／ｃｍの条件でラビング
処理を行った。次にこのラビング処理を行ったフィルム
のラビング面に上記液晶性化合物の溶液をマイクログラ
ビアコーターを用いて、該フィルムの搬送速度：５ｍ／
ｍｉｎ．、溶剤除去後の膜厚が約１μｍになるような条
件で塗布し、８０℃と６０℃の熱風がそれぞれ約１０秒
間塗布面に吹きつけられるような加熱ゾーンを通過させ
て溶媒を除去し、３０℃の雰囲気下の空冷ゾーンを通過
後、高圧水銀灯（１２０Ｗ／ｃｍ）を照射して硬化さ
せ、ハイブリッド配向した液晶層を有する光学異方体を
得た。この光学異方体の配向状態、溶剤除去時のムラ、
ハジキについて評価した。結果を表１に示した。また、
得られた光学異方体の遅相軸方向に傾斜したときの位相
差値の変化を図１に示した。

【００２０】実施例２ 界面活性剤として、エフトップＥＦ−８０２（トーケム
プロダクツ社製）を０．７重量部用いる以外は、実施例
１と同様の操作により、光学異方体を得た。この光学異
方体について実施例１と同様に評価した。結果を表１に
示した。また、得られた光学異方体の遅相軸方向に傾斜
したときの位相差値の変化を図１に示した。

【００２１】界面活性剤として、メガファックＦ−４７
０（大日本インキ社製）を１重量部用いる以外は、実施
例１と同様の操作により、光学異方体を得た。この光学
異方体について実施例１と同様に評価した。結果を表１
に示した。また、得られた光学異方体の、遅相軸方向に
傾斜したときの位相差値の変化を図１に示した。

【００２２】

【比較例】比較例 界面活性剤を用いない以外は、実施例１と同様の操作に
より、光学異方体を得た。この光学異方体について実施
例１と同様に評価した。結果を表１に示した。また、得
られた光学異方体の遅相軸方向に傾斜したときの位相差
値の変化を図１に示した。

【００２３】 乾燥ムラ：得られた光学異方体をビュアー上のクロスニ
コルに配置した偏光板の間に、該光学異方体の遅相軸が
一方の偏光板の偏光軸に対して約４５°になるように配
置し、目視にて明暗のムラが無ければ無しと評価し、あ
れば有りと評価した。 ハジキ：得られた光学異方体をビュアー上のクロスニコ
ルに配置した偏光板の間に、該光学異方体の遅相軸が一
方の偏光板の偏光軸に対して約４５°になるように配置
し、目視にて黒い点が無ければハジキ無しと評価し、黒
い点があればさらに、偏光顕微鏡にて該点部分を観察
し、液晶層が塗布されていなければハジキ有りと評価し
た。

【００２４】尚、図1において図中の位相差比は、位相
差比＝傾斜時の位相差値／正面（０°）の位相差値によ
り求めた。

【００２５】表１の結果から分かるように、本発明の実
施例は比較例に比べて、乾燥ムラ、ハジキが無く、ま
た、図１から、本発明の実施例は比較例と同様にハイブ
リッド配向状態を保っていることが分かる。

【００２６】

【発明の効果】本発明は、配向処理が施された基板表面
に、液晶性化合物の溶液を塗布後、該溶液の溶剤を除去
して液晶性化合物を配向させる際に、該液晶性化合物の
溶液中にフッ素系界面活性剤を該液晶性化合物１００重
量部に対して０．５〜３重量部添加することを特徴とす
る光学異方体の製造方法であって、この方法により、配
向状態を変化させることなく乾燥ムラおよびハジキの発
生を防ぐことができる。

【００２７】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法により得られた光学異方体を遅相
軸方向に傾斜させたときの位相差値の変化を示したグラ
フである。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】配向処理が施された基板表面に、液晶性化
   合物の溶液を塗布後、該溶液の溶剤を除去して液晶性化
   合物を配向させる際に、該液晶性化合物の溶液中にフッ
   素系界面活性剤を該液晶性化合物１００重量部に対して
   ０．５〜３重量部添加することを特徴とする光学異方体
   の製造方法。
2. 【請求項２】液晶性化合物が紫外線硬化型または熱硬化
   型液晶性化合物である請求項１に記載の光学異方体の製
   造方法。
3. 【請求項３】液晶性化合物が、溶剤除去後にハイブリッ
   ド配向をする化合物である請求項１または２のいずれか
   １項に記載の光学異方体の製造方法。
4. 【請求項４】配向処理が基板表面を直接ラビングするこ
   とを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載
   の光学異方体の製造方法。
5. 【請求項５】基板が高分子フィルムである請求項１ない
   し４のいずれか１項に記載の光学異方体の製造方法。
6. 【請求項６】高分子フィルムがセルロース誘導体からな
   るフィルムである請求項５に記載の光学異方体の製造方
   法。
7. 【請求項７】高分子フィルムがシクロオレフィンポリマ
   ーである請求項５に記載の光学異方体の製造方法。