JP2005257922A - 光学補償シート及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】膜厚が均一で、かつ、表面の膜厚ムラが生じにくい光学異方性層を有する光学補償シートが得られる光学補償シートの製造方法を提供する。
【解決手段】透明支持体１６の表面に形成された配向膜の上に、液晶性化合物を含む液晶性組成物を塗布液として塗布手段１０により塗布形成した光学異方性層を有する光学補償シートの製造方法。塗布液の塗布量Ｙ（ｍＬ／ｍ² ）と塗布液の固形分濃度Ｘ（％）との関係を、０．１７Ｘ＋２．０＞Ｙ＞０．１０Ｘ＋２．０となるように調整する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光学補償シート及びその製造方法に係り、特に、透明支持体上に液晶性化合物を含む液晶性組成物を塗布して形成した光学異方性層を有する光学補償シート及びその製造方法に関する。

液晶表示装置は、液晶セル、偏光素子及び光学補償シート（位相差板）等からなる。透過型液晶表示装置では、二枚の偏光素子を液晶セルの両側に取り付け、少なくとも一枚の光学補償シートを液晶セルと偏光素子との間に配置する。反射型液晶表示装置では、反射板、液晶セル、少なくとも一枚の光学補償シート、そして一枚の偏光素子の順に配置する。

液晶セルは、棒状液晶性化合物、それを封入するための二枚の透明基板及び棒状液晶性化合物に電圧を加えるための電極層からなる。液晶セルは、棒状液晶性化合物の配向状態の違いで、透過型については、ＴＮ（Twisted Nematic ）、ＩＰＳ（In-Plane Switching）、ＦＬＣ（Ferroelectric Liquid Crystal）、ＯＣＢ（Optically Compensatory Bend ）、ＳＴＮ（Supper Twisted Nematic）、ＶＡ（Vertically Aligned）、反射型については、ＨＡＮ（Hybrid Aligned Nematic）のような様々な表示モードが提案されている。

光学補償シートは、画像着色を解消したり、視野角を拡大するために、様々な液晶表示装置で用いられている。光学補償シートとしては、延伸ポリマーフィルムが従来から使用されていた。更に、延伸ポリマーフィルムからなる光学補償シートに代えて、透明支持体上に液晶性化合物を含む液晶性組成物を塗布して形成した光学異方性層を有する光学補償シートを使用することが提案されている。

液晶性化合物には、多様な配向形態がある。液晶性化合物を用いることで、従来の延伸ポリマーフィルムでは得ることができない光学的性質を実現することが可能になった。液晶性化合物を用いた光学補償シートでは、液晶セルの様々な表示モードに対応するものが既に提案されている。たとえば、ＴＮモードの液晶セル用光学補償シートは、特許文献１〜４に開示されている。

また、ＩＰＳモード又はＦＬＣモードの液晶セル用光学補償シートは、特許文献５に開示されている。更に、ＯＣＢモード又はＨＡＮモードの液晶セル用光学補償シートは、特許文献６及び７に開示されている。更にまた、ＳＴＮモードの液晶セル用光学補償シートは、特許文献８に開示されている。そして、ＶＡモードの液晶セル用光学補償シートは、特許文献９に開示されている。

このような光学補償シートの作製においては、透明支持体上の配向膜の上に、液晶性組成物を均一に塗布することが重要である。光学異方性層の厚さにムラがあったり、光学異方性層の表面に凹凸やスジ（ワイヤバーのような塗布に使用する器具で起きるスジ）が生じると、光学異方性層の光学的性質に問題が生じる。一般に、塗布液の粘度が高いと、塗布層表面にスジが生じ易く、塗布液の粘度が低いと、搬送時の風の影響などを受け凹凸が生じ易い。

このような欠陥に対処すべく、従来の技術では、粘度をコントロールすることにより、液晶性組成物の膜厚を均一にしようとしていた。
特開平６−２１４１１６号公報 米国特許５５８３６７９号 米国特許５６４６７０３号 ドイツ特許公報３９１１６２０Ａ１号 特開平１０−５４９８２号公報 米国特許５８０５２５３号 国際特許出願ＷＯ９６／３７８０４号 特開平９−２６５７２号公報 特許第２８６６３７２号公報

しかしながら、上記従来の技術では、光学異方性層の膜厚が均一となりにくいうえに、表面の膜厚ムラが生じやすく、良好な光学補償シートを得ることが非常に困難であった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、膜厚が均一で、かつ、表面の膜厚ムラが生じにくい光学異方性層を有する光学補償シートが得られる光学補償シートの製造方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明は、透明支持体の表面に形成された配向膜の上に、液晶性化合物を含む液晶性組成物を塗布液として塗布手段により塗布形成した光学異方性層を有する光学補償シートの製造方法において、前記塗布液の塗布量Ｙ（ｍＬ／ｍ² ）と前記塗布液の固形分濃度Ｘ（％）との関係を、０．１７Ｘ＋２．０＞Ｙ＞０．１０Ｘ＋２．０となるように調整することを特徴とする光学補償シートの製造方法を提供する。

すなわち、ＸとＹとの関係は、下記の式（１）及び（２）のようにも表現できる。

（１）Ｙ＞０．１０Ｘ＋２．０
（２）Ｙ＜０．１７Ｘ＋２．０
ここで、Ｘは、塗布液中の固形分重量×１００／( 溶媒重量＋塗布液中の固形分重量) （単位：重量％）であり、Ｙは、塗布液の単位面積当りの塗布量( 単位：ｍＬ／ｍ² ) である。

本発明によれば、塗布液の塗布量と塗布液の固形分濃度との関係が最適範囲に選択され、これにより、膜厚が均一で、かつ、表面の膜厚ムラが生じにくい光学異方性層を有する光学補償シートが得ることが可能になる。

本発明において、前記塗布液の２５°Ｃにおける粘度を１〜２０ｍＰａ・ｓｅｃの範囲に調整することが好ましく、１〜１０ｍＰａ・ｓｅｃの範囲に調整することが更に好ましい。このように、塗布液の粘度を最適範囲に調整することにより、膜厚が均一で、かつ、表面の膜厚ムラが生じにくい光学異方性層を有する光学補償シートが得ることが一層容易になる。

また、本発明において、前記塗布液において前記液晶性組成物は有機溶媒中に溶解しており、前記塗布液を前記配向膜の上に塗布してから前記有機溶媒の残存率が１０重量％以下になるまでの時間が３〜２０秒となるように調整することが好ましい。このように、光学異方性層の膜厚均一性は、塗布後の有機溶媒の蒸発時間にも影響を受ける。

透明支持体の配向膜の上に塗布してから、有機溶媒の残存率が１０重量％以下になるまでの時間が３秒未満の場合は乾燥ムラが生じ易く、膜厚を均一にすることはできない。又、この時間が２０秒を超える場合は、生産性が低下し、また、設備のサイズが大きくなり、経済性が悪く、好ましくない。有機溶媒の残存率をコントロールするのは、塗布部及び乾燥工程部の雰囲気温度及び体積、循環風量等を最適化することが有効である。

また、本発明において、前記塗布手段がワイヤバーコーターであり、ワイヤバーの回転周速Ｖ_b と前記透明支持体の搬送速度Ｖ_w との比Ｖ_b ／Ｖ_w を０．３〜１．７に設定することが好ましい。このように、塗布手段としてワイヤバーコーターを使用すると、塗布膜厚のコントロールが容易となり、また、Ｖ_b ／Ｖ_w を適正範囲とすることにより、塗布膜厚のコントロールは一層容易となる。

すなわち、塗布液の塗布量( ｍＬ／ｍ² ) は、塗布中のワイヤバーの回転周速Ｖ_b ( ｍ／分) と塗布中の透明支持体の搬送速度Ｖw ( ｍ／分) との比で調整することが可能である。Ｖb ／Ｖw を調整することにより、上記式（１）及び（２）を満足する固形分濃度及びワイヤバーの選択範囲が広がり、生産性の向上及び品質安定性を確保することが可能となる。ただし、Ｖb とＶw との比が大きくなると、ワイヤバー表面の不整部分によって点状欠陥が透明支持体の走行方向に拡大されるおそれがあるため、Ｖb とＶw との比は、上記範囲が好ましい。

また、本発明において、前記ワイヤバーコーターの前記ワイヤバーに巻回されるワイヤの直径が４０〜９０μｍであることが好ましい。このようにすることにより、塗布膜厚のコントロールは一層容易となる。

また、本発明において、前記光学異方性層の任意の箇所における膜厚が、該光学異方性層の平均膜厚に対して±３％以内の範囲にあることが好ましい。このような膜厚偏差の少ない光学異方性層とすれば、光学補償シートとしての性能が十分に発揮できる。

以上説明したように、本発明によれば、塗布液の塗布量と塗布液の固形分濃度との関係が最適範囲に選択され、これにより、膜厚が均一で、かつ、表面の膜厚ムラが生じにくい光学異方性層を有する光学補償シートを得ることが可能になる。

以下、添付図面に従って本発明に係る光学補償シート及びその製造方法の好ましい実施の形態について詳説する。図１は、本発明に係る光学補償シートの製造方法が適用される光学補償シートの製造ラインを説明する説明図である。図２は、この製造ラインのうち、塗布手段であるワイヤバー塗布装置１０の一例を示す断面図である。

光学補償シートの製造ラインは、図１に示されるように、送り出し機６６から予め配向膜形成用のポリマー層が形成された透明支持体であるウエブ１６が送り出されるようになっている。ウエブ１６はガイドローラ６８によってガイドされてラビング処理装置７０に送りこまれるようになっている。ラビングローラ７２は、ポリマー層にラビング処理を施すべく設けられている。ラビングローラ７２の下流には除塵機７４が設けられており、ウエブ１６の表面に付着した塵を取り除くことができるようになっている。

除塵機７４の下流にはワイヤバー塗布装置１０が設けられており、ディスコネマティック液晶を含む塗布液がウエブ１６に塗布できるようになっている。この下流には、乾燥ゾーン７６、加熱ゾーン７８が順次設けられており、ウエブ１６上に液晶層が形成できるようになっている。更に、この下流には紫外線ランプ８０が設けられており、紫外線照射により、液晶を架橋させ、所望のポリマーを形成できるようになっている。そして、この下流に設けられた巻取り機８２により、ポリマーが形成されたウエブ１６が巻き取られるようになっている。

図２に示されるように、ワイヤバー塗布装置１０は、一対のガイドローラ１８、１８でガイドされて走行するウエブ１６に対して、塗工用ワイヤバー１２を備えた塗布ヘッド１４で塗布液を塗布する装置である。一対のガイドローラ１８、１８は、ウエブ１６が塗工用ワイヤバー１２に近接走行するように配置されている。

塗布ヘッド１４は主として、塗工用ワイヤバー１２、バックアップ部材２０、コーターブロック２２、２４で構成され、塗工用ワイヤバー１２は、バックアップ部材２０に回動自在に支持されている。バックアップ部材２０と各コーターブロック２２、２４との間には、マニホールド２６、２８及びスロット３０、３２が形成され、各マニホールド２６、２８に塗布液が供給される。各マニホールド２６、２８に供給された塗布液は、狭隘なスロット３０、３２を介してウエブ幅方向で均一に押し出される。これにより、塗工用ワイヤバー１２に対してウエブ１６の送り方向の上流側（以下、「１次側」という）に１次側塗布ビード３４が形成され、下流側（以下「２次側」という）に２次側塗布ビード３６が形成される。これらの塗布ビード３４、３６を介して、走行するウエブ１６に塗布液が塗布される。

マニホールド２６、２８から過剰に供給された塗布液は各コーターブロック２２、２４とウエブ１６との間からオーバーフローし、図示しない側溝を介して回収される。なお、マニホールド２６、２８への塗布液の供給はマニホールド２６、２８の中央部から行なっても、又は端部から行なってもよい。

塗工用ワイヤバー１２は、図３に示されるように、丸棒状のロッド３８にワイヤ４０を螺旋状に密着巻回して形成されたワイヤ列４２を備えており、このワイヤ列４２に塗布液を保持させることにより、走行するウエブ１６に塗布液を転移塗布する。

塗工用ワイヤバー１２を構成するロッド３８及びワイヤ４０の材質としては、ステンレスをはじめとする各種金属が使用可能であり、塗布液を汚染させず、強度的に満足するものであればよい。また、ロッド３８は、５〜１５ｍｍの径のものが好適に使用される。

一方、ワイヤ４０は、真円度が２μｍ以下のものが使用される。具体的には、、ワイヤ４０の単位断面積（仮想真円）に対し、欠損や突起等の不整部分の面積の割合が小さいもの（たとえば０．５％以下のもの）を使用することが好ましい。上記のように構成された塗工用ワイヤバー１２は、図２に示されるように、ウエブ１６の搬送方向に対して順転又は逆転される。

ワイヤバーコーターのワイヤバー１２に巻回されるワイヤ４０の直径は４０〜９０μｍであることが好ましい。

本実施の形態において、ワイヤバー塗布装置１０は、クリーンルーム等の清浄な雰囲気に設置するとよい。その際、清浄度はクラス１０００以下が好ましく、クラス１００以下がより好ましく、クラス１０以下が更に好ましい。

上述したワイヤバー塗布装置１０は特に薄層塗布に有効であるので、たとえば、ウエット塗布量が１０ｍＬ／ｍ² 以下の超薄層塗布を行う光学補償シートの製造ラインに好適に適用することができる。

次に、塗布液の組成について説明する。液晶性組成物に添加する物質は、液晶性化合物の配向や光学異方性層の光学的性質に影響を与えない高分子化合物を選択して使用する必要がある。液晶性組成物には、下記の液晶性化合物及び各種の有機溶媒又は高分子化合物に加えて、任意の添加剤（例、重合開始剤、可塑剤、モノマー、界面活性剤、配向温度低下剤、カイラル剤）を加えてもよい。

液晶性化合物としては、棒状液晶性化合物又はディスコティック液晶性化合物が好ましく、ディスコティック液晶性化合物が特に好ましい。棒状液晶性化合物としては、アゾメチン類、アゾキシ類、シアノビフェニル類、シアノフェニルエステル類、安息香酸エステル類、シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル類、シアノフェニルシクロヘキサン類、シアノ置換フェニルピリミジン類、アルコキシ置換フェニルピリミジン類、フェニルジオキサン類、トラン類及びアルケニルシクロヘキシルベンゾニトリル類が好ましく用いられる。

以上のような低分子液晶性化合物だけではなく、高分子液晶性化合物も用いることができる。高分子液晶性化合物は、以上のような低分子液晶性化合物に相当する側鎖を有するポリマーである。高分子液晶性化合物を用いた光学補償シートについては、特開平５−５３０１６号公報に記載がある。

円盤状化合物は、様々な文献（C. Destrade et al., Mol. Crysr. Liq. Cryst., vol. 71, page 111 (1981) ；日本化学会編、季刊化学総説、Ｎｏ．２２、液晶の化学、第５章、第１０章第２節(1994)；B. Kohne et al., Angew. Chem. Soc. Chem. Comm., page 1794 (1985)；J. Zhang et al., J. Am. Chem. Soc., vol. 116, page 2655 (1994)）に記載されている。円盤状化合物の重合については、特開平８−２７２８４公報に記載がある。

円盤状化合物を重合により固定するためには、円盤状化合物の円盤状コアに、置換基として重合性基を結合させる必要がある。ただし、円盤状コアに重合性基を直結させると、重合反応において配向状態を保つことが困難になる。そこで、円盤状コアと重合性基との間に、連結基を導入する。したがって、重合性基を有する円盤状化合物は、下記の式（３）で表わされる化合物であることが好ましい。

（３）Ｄ（−Ｌ−Ｐ）_n
式中、Ｄは、円盤状コアであり、Ｌは、二価の連結基であり、Ｐは、重合性基である。また、ｎは、４〜１２の整数である。

円盤状コア（Ｄ）の例を以下に示す。以下の各例（化１〜９）において、ＬＰ（又はＰＬ）は、二価の連結基（Ｌ）と重合性基（Ｐ）との組み合わせを意味する。

式（３）において、二価の連結基（Ｌ）は、アルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基、−ＣＯ−、−ＮＨ−、−Ｏ−、−Ｓ−及びそ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であることが好ましい。二価の連結基（Ｌ）は、アルキレン基、アリーレン基、−ＣＯ−、−ＮＨ−、−Ｏ−及び−Ｓ−からなる群より選ばれる二価の基を少なくとも二つ組み合わせた二価の連結基であることが更に好ましい。

二価の連結基（Ｌ）は、アルキレン基、アリーレン基、−ＣＯ−及び−Ｏ−からなる群より選ばれる二価の基を少なくとも二つ組み合わせた二価の連結基であることが最も好ましい。アルキレン基の炭素原子数は、１〜１２であることが好ましい。アルケニレン基の炭素原子数は、２〜１２であることが好ましい。アリーレン基の炭素原子数は、６〜１０であることが好ましい。

二価の連結基（Ｌ）の例を以下に示す。左側が円盤状コア（Ｄ）に結合し、右側が重合性基（Ｐ）に結合する。ＡＬはアルキレン基又はアルケニレン基、ＡＲはアリーレン基を意味する。なお、アルキレン基、アルケニレン基及びアリーレン基は、置換基（例、アルキル基）を有していてもよい。
Ｌ１：−ＡＬ−ＣＯ−Ｏ−ＡＬ−
Ｌ２：−ＡＬ−ＣＯ−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−
Ｌ３：−ＡＬ−ＣＯ−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−ＡＬ−
Ｌ４：−ＡＬ−ＣＯ−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−ＣＯ−
Ｌ５：−ＣＯ−ＡＲ−Ｏ−ＡＬ−
Ｌ６：−ＣＯ−ＡＲ−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−
Ｌ７：−ＣＯ−ＡＲ−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−ＣＯ−
Ｌ８：−ＣＯ−ＮＨ−ＡＬ−
Ｌ９：−ＮＨ−ＡＬ−Ｏ−
Ｌ10：−ＮＨ−ＡＬ−Ｏ−ＣＯ−
Ｌ11：−Ｏ−ＡＬ−
Ｌ12：−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−
Ｌ13：−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−ＣＯ−
Ｌ14：−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−ＣＯ−ＮＨ−ＡＬ−
Ｌ15：−Ｏ−ＡＬ−Ｓ−ＡＬ−
Ｌ16：−Ｏ−ＣＯ−ＡＲ−Ｏ−ＡＬ−ＣＯ−
Ｌ17：−Ｏ−ＣＯ−ＡＲ−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−ＣＯ−
Ｌ18：−Ｏ−ＣＯ−ＡＲ−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−ＣＯ−
Ｌ19：−Ｏ−ＣＯ−ＡＲ−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−ＡＬ−Ｏ−ＣＯ−
Ｌ20：−Ｓ−ＡＬ−
Ｌ21：−Ｓ−ＡＬ−Ｏ−
Ｌ22：−Ｓ−ＡＬ−Ｏ−ＣＯ−
Ｌ23：−Ｓ−ＡＬ−Ｓ−ＡＬ−
Ｌ24：−Ｓ−ＡＲ−ＡＬ−
式（３）の重合性基（Ｐ）は、重合反応の種類に応じて決定する。重合性基（Ｐ）の例を以下に示す。

重合性基（Ｐ）は、不飽和重合性基（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ７、Ｐ８、Ｐ１５、Ｐ１６、Ｐ１７）又はエポキシ基（Ｐ６、Ｐ１８）であることが好ましく、不飽和重合性基であることが更に好ましく、エチレン性不飽和重合性基（Ｐ１、Ｐ７、Ｐ８、Ｐ１５、Ｐ１６、Ｐ１７）であることが最も好ましい。

式（３）において、ｎは４〜１２の整数である。具体的な数字は、円盤状コア（Ｄ）の種類に応じて決定される。なお、複数のＬとＰの組み合わせは、異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。

光学異方性層は、円盤状化合物及び必要に応じて重合性開始剤や任意の成分を含む塗布液を、配向膜の上に塗布することで形成できる。

配向させた円盤状化合物を、配向状態を維持して固定する。固定化は、重合反応により実施することが好ましい。重合反応には、熱重合開始剤を用いる熱重合反応と光重合開始剤を用いる光重合反応とが含まれる。光重合反応が好ましい。

光重合開始剤の例には、α−カルボニル化合物（米国特許２３６７６６１号、同２３６７６７０号の各明細書記載）、アシロインエーテル（米国特許２４４８８２８号明細書記載）、α−炭化水素置換芳香族アシロイン化合物（米国特許２７２２５１２号明細書記載）、多核キノン化合物（米国特許３０４６１２７号、同２９５１７５８号の各明細書記載）、トリアリールイミダゾールダイマーとｐ−アミノフェニルケトンとの組み合わせ（米国特許３５４９３６７号明細書記載）、アクリジン及びフェナジン化合物（特開昭６０−１０５６６７号公報、米国特許４２３９８５０号明細書記載）及びオキサジアゾール化合物（米国特許４２１２９７０号明細書記載）が含まれる。

光重合開始剤の使用量は、塗布液の固形分の０．０１〜２０重量％であることが好ましく、０．５〜５重量％であることが更に好ましい。

円盤状化合物の重合のための光照射は、紫外線を用いることが好ましい。照射エネルギーは、２０〜５０００ｍＪ／ｃｍ² であることが好ましく、１００〜８００ｍＪ／ｃｍ² であることが更に好ましい。また、光重合反応を促進するため、加熱条件下で光照射を実施してもよい。

保護層を、光学異方性層の上に設けてもよい。

光学異方性層は、液晶性組成物を後述する配向膜の上に、塗布して形成する。液晶組成物の塗布は、図２のワイヤバー塗布装置１０を使用したバーコーティング法以外に、公知の方法、たとえば、押し出しコーティング法、ダイレクトグラビアコーティング法、リバースグラビアコーティング法、ダイコーティング法、等により実施できる。

液晶性化合物の重合反応には、熱重合開始剤を用いる熱重合反応と光重合開始剤を用いる光重合反応とが含まれる。このうち、光重合反応が好ましい。光重合開始剤の例には、α−カルボニル化合物（米国特許２３６７６６１号、同２３６７６７０号の各明細書記載）、アシロインエーテル（米国特許２４４８８２８号明細書記載）、α−炭化水素置換芳香族アシロイン化合物（米国特許２７２２５１２号明細書記載）、多核キノン化合物（米国特許３０４６１２７号、同２９５１７５８号の各明細書記載）、トリアリールイミダゾールダイマーとｐ−アミノフェニルケトンとの組み合わせ（米国特許３５４９３６７号明細書記載）、アクリジン及びフェナジン化合物（特開昭６０−１０５６６７号公報、米国特許４２３９８５０号明細書記載）及びオキサジアゾール化合物（米国特許４２１２９７０号明細書記載）が含まれる。

光重合開始剤の使用量は、塗布液の固形分の０．０１〜２０重量％であることが好ましく、０．５〜５重量％であることが更に好ましい。液晶性化合物の重合のための光照射は、紫外線を用いることが好ましい。照射エネルギーは、２０ｍＪ／ｃｍ² 〜５０Ｊ／ｃｍ² であることが好ましく、１００〜８００ｍＪ／ｃｍ² であることが更に好ましい。光重合反応を促進するため、加熱条件下で光照射を実施してもよい。光学異方性層の厚さは、０．１〜２０μｍであることが好ましく、０．２〜１５μｍであることが更に好ましく、０．３〜１０μｍであることが最も好ましい。

配向膜は、有機化合物（好ましくはポリマー）のラビング処理、無機化合物の斜方蒸着、マイクログルーブを有する層の形成、あるいはラングミュア・ブロジェット法（ＬＢ膜）による有機化合物（例、ω−トリコサン酸、ジオクタデシルメチルアンモニウムクロライド、ステアリル酸メチル）の累積のような手段で、設けることができる。更に、電場の付与、磁場の付与あるいは光照射により、配向機能が生じる配向膜も知られている。

配向膜に使用するポリマーの種類は、液晶セルの表示モードの種類に応じて決定する。液晶セル内の棒状液晶性分子の多くが実質的に垂直（ダイレクターが透明支持体面の法線方向に平行）に配向している表示モード（例、ＶＡ、ＯＣＢ、ＨＡＮ）では、光学的異方性層の液晶性分子を実質的に水平（ディスコティック液晶性分子ではダイレクターが透明支持体面の法線方向に平行）に配向させる機能を有する配向膜を用いる。

液晶セル内の棒状液晶性分子の多くが実質的に水平に配向している表示モード（例、ＳＴＮ）では、光学的異方性層の液晶性分子を実質的に垂直に配向させる機能を有する配向膜を用いる。液晶セル内の棒状液晶性分子の多くが実質的に斜めに配向している表示モード（例、ＴＮ）では、光学的異方性層の液晶性分子を実質的に斜めに配向させる機能を有する配向膜を用いる。

具体的なポリマーの種類については、液晶セルの表示モードに対応する液晶性分子を用いた光学補償シートについての文献に記載がある。配向膜に使用するポリマーを架橋して、配向膜の強度を強化してもよい。配向膜に使用するポリマーに架橋性基を導入して、架橋性基を反応させることにより、ポリマーを架橋させることができる。

なお、配向膜に使用するポリマーの架橋については、特開平８−３３８９１３号公報に記載がある。配向膜の厚さは、０．０１〜５μｍであることが好ましく、０．０５〜１μｍであることが更に好ましい。

光学補償シートの透明支持体として、光学異方性を制御したポリマーフィルムが用いられる。支持体が透明であるとは、光透過率が８０％以上であることを意味する。

透明支持体を形成する材料としては、セルロースエステル、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ノルボルネン樹脂が用いられる。ポリマーフィルムを延伸することによって、光学異方性を得る。なお、セルロースエステルフィルムにレターデーション上昇剤（欧州特許０９１１６５６Ａ２号明細書記載）を添加することで、光学的異方性の高いセルロースエステルフィルムを製造することもできる。セルロースエステル又は合成ポリマーのフィルムは、ソルベントキャスト法により形成することが好ましい。

透明支持体の厚さは、２０〜５００μｍであることが好ましく、５０〜２００μｍであることが更に好ましい。透明支持体とその上に設けられる層（接着層、配向膜あるいは光学異方性層）との接着を改善するため、透明支持体に表面処理（例、グロー放電処理、コロナ放電処理、紫外線（ＵＶ）処理、火炎処理、鹸化処理）を実施してもよい。透明支持体の上に、接着層（下塗り層）を設けてもよい。

本発明の光学補償シートは、ＴＮ（Twisted Nematic ）、ＩＰＳ（In-Plane Switching）、ＦＬＣ（Ferroelectric Liquid Crystal）、ＯＣＢ（Optically Compensatory Bend ）、ＳＴＮ（Supper Twisted Nematic）、ＶＡ（Vertically Aligned）及びＨＡＮ（Hybrid Aligned Nematic）のような様々な表示モードの液晶表示装置に用いることができる。

液晶表示装置は、液晶セル、偏光素子及び光学補償シート（位相差板）等からなる。偏光素子は、一般に偏光膜と保護膜からなる。偏光膜には、ヨウ素系偏光膜、二色性染料を用いる染料系偏光膜やポリエン系偏光膜がある。ヨウ素系偏光膜及び染料系偏光膜は、一般にポリビニルアルコール系フィルムを用いて製造する。偏光膜の偏光軸は、フィルムの延伸方向に垂直な方向に相当する。

保護膜は偏光膜の両面に設けられる。光学補償シートの透明支持体を、偏光膜の一方の側の保護膜としても機能させることができる。他方の側の保護膜としては、光学的等方性が高いセルロースエステルフィルムを用いることが好ましい。

次に、図１に示される光学補償シートの製造ラインを使用した光学補償シートの製造方法について説明する。先ず、送り出し機６６から、予め配向膜形成用のポリマー層が形成された、厚さが４０〜３００μｍのウエブ１６が送り出される。ウエブ１６はガイドローラ６８によってガイドされてラビング処理装置７０に送りこまれ、ラビングローラ７２によってポリマー層がラビング処理される。次に、除塵機７４により、ウエブ１６の表面に付着した塵が取り除かれる。そして、ワイヤバー塗布装置１０によりディスコネマティック液晶を含む塗布液がウエブ１６に塗布される。

この後に、乾燥ゾーン７６、加熱ゾーン７８を経て、液晶層が形成される。更に紫外線ランプ８０により液晶層を照射し、液晶を架橋させることにより、所望のポリマーが形成される。そして、このポリマーが形成されたウエブ１６は巻取り機８２により巻き取られる。

ワイヤバー塗布装置１０により塗布液をウエブ１６に塗布する際には、塗布液の塗布量Ｙ（ｍＬ／ｍ² ）と塗布液の固形分濃度Ｘ（％）との関係を、０．１７Ｘ＋２．０＞Ｙ＞０．１０Ｘ＋２．０となるように調整することが必要である。

また、塗布液の２５°Ｃにおける粘度を２〜７Ｐａ・ｓに調整することが好ましい。

また、ワイヤバー塗布装置１０におけるワイヤバー１２の回転周速Ｖ_b とウエブ１６の搬送速度Ｖ_w との比Ｖ_b ／Ｖ_w を０．３以上１．７以下に設定することが好ましい。

塗布液において液晶性組成物は有機溶媒中に溶解している。この塗布液をウエブ１６の配向膜の上に塗布してから有機溶媒の残存率が１０重量％以下になるまでの時間が３〜２０秒となるように乾燥ゾーン７６及び加熱ゾーン７８を調整する。

以上の製造方法により、膜厚が均一で、かつ、表面の膜厚ムラが生じにくい光学異方性層を有する光学補償シートが得られる。

以上、本発明に係る光学補償シートの製造方法の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、各種の態様が採り得る。

たとえば、本実施形態では、液晶性化合物を含む液晶性組成物の塗布にワイヤバー塗布装置１０を使用したが、これ以外の塗布装置、たとえば、グラビアコーター又はロールコーターを使用してもよい。このような塗布装置によっても、最適な条件の選定により好適な塗布が実施できる。

以下の各種条件で、例１〜例１３の光学補償シートを製造し、性能を比較した。

ウエブ１６として、後述する方法により作製されてなるウエブを使用し、表面に鹸化処理（以下記載）を実施した。次にウエブ１６の表面に、長鎖アルキル変性ボバール（ＭＰ−２０３、クラレ（株）製）の２質量パーセント溶液を、ウエブ１６の１ｍ² 当り２５ｍＬ塗布後、６０°Ｃで１分間乾燥させて配向膜用樹脂層を形成した。図１の光学補償シートの製造ラインを使用し、このウエブ１６を５０ｍ／分で搬送しながら、樹脂層表面にラビング処理を行って配向膜を形成した。ラビング処理におけるラビングローラ７２の押しつけ圧力は、配向膜樹脂層の１ｃｍ² 当たり９．８×１０⁵ Ｐａ（１０ｋｇｆ／ｃｍ² ）とするとともに、回転周速を５．０ｍ／秒とした。

そして、配向膜用樹脂層をラビング処理して得られた配向膜上に、ワイヤバー塗布装置１０（図２参照）を使用して塗布液を塗布した。

塗工用ワイヤバー１２はロッド径８ｍｍのステンレス製で、ワイヤ４０の真円度が５μｍのものを使用した。バーの番手（＃）は、＃２．２〜＃４．２までのものを選択して使用した。

この塗工用ワイヤバー１２をウエブ１６に対して順回転させ、塗布液を塗布ヘッド（図２のように１次側の液溜まりの少ないブロックを採用）１４から幅６８０ｍｍの配向膜上に、塗布液量がウエブ１６について１ｍ² 当り６ｍＬになるように塗布した。送液量は１次側のマニホールド２６より１分間当たり２．０Ｌとし、２次側マニホールドより１分間当たり０．５Ｌとした。

塗布液が塗布されたウエブ１６は、１００°Ｃに調整された乾燥ゾーン７６、及び、１３０°Ｃに調整された加熱ゾーン７８を通過させてネマチック相を形成した後、この配向膜及び液晶性化合物相が塗布されたウエブ１６を連続搬送しながら、液晶層の表面に紫外線ランプ８０により紫外線を照射した。

鹸化処理は、以下のように行った。セルロースアセテートフィルム（ＣＡ−１）上に、温度６０°Ｃの誘電式加熱ローラを通過させ、フィルム表面温度４０°Ｃに昇温させた後に、下記に示す組成のアルカリ溶液（Ｓ−１）をロッドコーターを用いて塗布量１５ｍＬ／ｍ² で塗布し、１１０°Ｃに加熱したスチーム式遠赤外ヒーター（ノリタケカンパニーリミテド製）の下に１５秒滞留させた後に、ロッドコーターを用いて純水を３ｍＬ／ｍ² 塗布した。この時のフィルム温度は４０°Ｃであった。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°Ｃの乾燥ゾーンに５秒間滞留させて乾燥させた。

＜アルカリ溶液（Ｓ−１）組成＞
水酸化カリウム ８．５５質量％
水 ２３．２３５質量％
イソプロパノール ５４．２０質量％
界面活性剤（Ｋ−１：C14H29O(CH2CH2O)20H ） １．０質量％
プロピレングリコール １３．０質量％
消泡剤サーフィノールDF110D（日信化学工業製） ０．０１５質量％
ウエブ１６の作製は、以下のように行った。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、各成分を溶解させ、セルロースアセテート溶液を調製した。

＜セルロースアセテート溶液組成＞
酢化度６０．９％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） ４５質量部
染料（住化ファインケム製 ３６０ＦＰ） ０．０００９質量部
別のミキシングタンクに、下記のレターデーション上昇剤１６質量部、メチレンクロライド８０質量部及びメタノール２０質量部を投入し、加熱しながら攪拌して、レターデーション上昇剤溶液を調製した。

上記組成のセルロースアセテート溶液４６４質量部にレターデーション上昇剤溶液３６質量部、及びシリカ微粒子（アイロジル製 Ｒ９７２）１．１質量部を混合し、充分に攪拌してドープを調製した。レターデーション上昇剤の添加量は、セルロースアセテート１００質量部に対して、５．０質量部であった。また、シリカ微粒子の添加量は、セルロースアセテート１００質量部に対して、０．１５質量部であった。

得られたドープを、バンド流延機を用いて流延した。バンド上での膜面温度が４０°Ｃとなってから、1 分乾燥させ、剥ぎ取った後、乾燥風で、残留溶剤量が０．３質量％のセルロースアセテートフィルム（厚さ１０９μｍ）を作製した。

光学異方性層の形成は、以下のように行った。先ず、下記の組成のディスコティック液晶塗布液を作製した。

ディスコティック液晶ＤＬＣ−Ａ ９．１質量部
エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパンアクリレート
（Ｖ＃３６０、大阪有機化学社製） ０．９質量部
セルロースアセテートブチレート ０．１０質量部
（ＣＡＢ５３１−１イーストマンケミカル製）
イルガキュアー９０７ ３．０質量部
カヤキュアーＤＥＴＸ（日本化薬製） ０．１質量部
次いで、上記組成の固形分に対し、メチルエチルケトンを必要量添加し、所望の固形分濃度となるように調整した。

各種の測定は、以下のように行った。

塗布液の粘度は振動粘度計タイプＣＪＶ−５０００（秩父セメント社製）を用いて２５°Ｃで測定した。そして、２５°Ｃで１〜１０ｍＰａ・ｓになるように管理した。

塗布液を配向膜の上に塗布してから、有機溶媒の残存率が１０重量％以下になるまでの時間は、薄膜用の赤外式膜厚計を用い測定した。なお、有機溶媒が１０重量％以下迄に達する時間は、初期の溶媒量に対して残存溶媒量が１０重量％以下になるまでの時間とした。

ディスコティック液晶層の膜厚は、光干渉膜厚計を用い測定した。なお、膜厚ムラの平均値は、光学補償シートの１ｍ² あたりの任意の点１００点を測定し、平均値を求め、これを基準にして、各測定値のバラツキを求めた。

例１〜例１３までの１３条件の試料を作成し、製造条件及び評価結果等を図４及び図５の表に纏めた。また、例１〜例１３における塗布液の固形分濃度Ｘ（％）と塗布液の塗布量Ｙ（ｍＬ／ｍ² ）を図６のグラフにプロットした。

図４の表は、塗布液の塗布量Ｙ（ｍＬ／ｍ² ）と塗布液の固形分濃度Ｘ（％）との関係を変化させた例１〜例７を比較するものである。これら例１〜例７の、有機溶媒の残存率が１０重量％以下になるまでの時間は、全て５秒となるように調整した。また、ワイヤバー１２の回転方向は順転（ウエブ１６の搬送方向と同じ）で、ワイヤバー１２の回転周速Ｖ_b とウエブ１６の搬送速度Ｖ_w との比Ｖ_b ／Ｖ_w は、全て１．０に設定した。

図４の表において、塗布液の塗布量Ｙ（ｍＬ／ｍ² ）と塗布液の固形分濃度Ｘ（％）との積を同じとした、すなわち、固形分塗布量（乾燥厚さ）が同一とみなせる試料である例１〜例４のうち、式（１）及び（２）の条件を満たす例２及び例３の膜厚ムラ（膜厚バラツキ）は、それぞれ±１％以内、±２％以内であり、良好（○）な結果が得られた。一方、式（１）及び（２）の条件を満たさない例１及び例４の膜厚ムラ（膜厚バラツキ）は、それぞれ±４％以内、±５％以内であり、不良（×）であった。

図４の表において、塗布液の塗布量Ｙ（ｍＬ／ｍ² ）と塗布液の固形分濃度Ｘ（％）との積、すなわち、固形分塗布量（乾燥厚さ）を例１〜例４の約１／２とした例５〜例７のうち、式（１）及び（２）の条件を満たす例５の膜厚ムラ（膜厚バラツキ）は、±１％以内であり、良好（○）な結果が得られた。一方、式（１）及び（２）の条件を満たさない例６及び例７の膜厚ムラ（膜厚バラツキ）は、いずれも±４％以内であり、不良（×）であった。

図５の表は、塗布液を配向膜の上に塗布してから、有機溶媒の残存率が１０重量％以下になるまでの時間（「残存揮発時間」と表示）を変化させた例２、例８〜例１０を比較するもの、及び、ワイヤバー１２の回転周速Ｖ_b とウエブ１６の搬送速度Ｖ_w との比Ｖ_b ／Ｖ_w を変化させた例１、例１１〜例１３を比較するものである。

図５の表の各例において、Ｗｅｔ塗布量（ｍＬ／ｍ² ）×固形分濃度（重量％）を１．８１とし、ほぼ乾燥厚さを同一とした。また、例２、例８〜例１０の、ワイヤバー１２の回転周速Ｖ_b とウエブ１６の搬送速度Ｖ_w との比Ｖ_b ／Ｖ_w は、全て１．０に設定した。また、例１、例１１〜例１３の有機溶媒の残存率が１０重量％以下になるまでの時間は、全て５秒となるように調整した。

図５の表において、有機溶媒の残存率が１０重量％以下になるまでの時間を変化させた例２、例８〜例１０のうち、この値が３〜２０秒の範囲に入る例２及び例９の膜厚ムラ（膜厚バラツキ）は、それぞれ±１％以内、±２％以内であり、良好（○）な結果が得られた。一方、この値が３〜２０秒の範囲に入らない例８及び例１０の膜厚ムラ（膜厚バラツキ）は、それぞれ±３％以内、±２％以内であり、やや良好（△）及び良好（○）であった。

また、例２、例８〜例１０はいずれも、塗布液の塗布量Ｙ（ｍＬ／ｍ² ）と塗布液の固形分濃度Ｘ（％）との関係が式（１）及び（２）の条件を満たしているためか、点状欠陥の評価は良好（○）であった。

例２、例８〜例１０の生産性の項目は、有機溶媒の残存率が１０重量％以下になるまでの時間に対応させてグレード分けしたが、２秒の例８及び５秒の例２は、非常に良好（◎）であり、１８秒の例９は、やや良好（△）であり、２２秒の例１０は、不良（×）であった。

図５の表において、ワイヤバー１２の回転周速Ｖ_b とウエブ１６の搬送速度Ｖ_w との比Ｖ_b ／Ｖ_w を変化させた例１、例１１〜例１３のうち、この比（「異周速比」と表示）が０．３〜１．７の範囲に入る例１及び例１１の膜厚ムラ（膜厚バラツキ）は、それぞれ±４％以内、±２％以内であり、不良（×）及び良好（○）であった。但し、例１は、塗布液の塗布量Ｙ（ｍＬ／ｍ² ）と塗布液の固形分濃度Ｘ（％）との関係が式（１）及び（２）の条件を満たしていない。

一方、比Ｖ_b ／Ｖ_w が０．３〜１．７の範囲に入らない例１２及び例１３の膜厚ムラ（膜厚バラツキ）は、それぞれ±４％以内、±６％以内であり、いずれも不良（×）であった。なお、例１２及び例１３は、塗布液の塗布量Ｙ（ｍＬ／ｍ² ）と塗布液の固形分濃度Ｘ（％）との関係が式（１）及び（２）の条件を満たしていない。

図５の表において、比Ｖ_b ／Ｖ_w が０．３〜１．７の範囲に入る例１及び例１１の点状欠陥の評価は良好（○）であった。一方、比Ｖ_b ／Ｖ_w が０．３〜１．７の範囲に入らない例１２及び例１３の点状欠陥の評価は不良（×）であった。

例１、例１１〜例１３の生産性の項目は、有機溶媒の残存率が１０重量％以下になるまでの時間に対応させてグレード分けしたが、この時間はいずれも５秒であり、良好（○）であった。

本発明に係る光学補償シートの製造方法が適用される光学補償シートの製造ラインを説明する説明図 ワイヤバー塗布装置の全体構成を説明する断面図 塗工用ワイヤバーを説明する部分拡大断面図 実施例の結果を示す表 実施例の結果を示す表 実施例の結果を示すグラフ

符号の説明

１０…ワイヤバー塗布装置、１２…塗工用ワイヤバー、１４…塗布ヘッド、１６…ウエブ、１８…ガイドローラ、２０…バックアップ部材、２２、２４…コーターブロック、２６、２８…マニホールド、３０、３２…スロット、３４…１次側塗布ビード、３６…２次側塗布ビード、３８…ロッド、４０…ワイヤ、４２…ワイヤ列、６６…送り出し機、６８…ガイドローラ、７０…ラビング処理装置、７２…ラビングローラ、７４…除塵機、７６…乾燥ゾーン、７８…加熱ゾーン、８０…紫外線ランプ、８２…巻取り機

Claims (6)

1. 透明支持体の表面に形成された配向膜の上に、液晶性化合物を含む液晶性組成物を塗布液として塗布手段により塗布形成した光学異方性層を有する光学補償シートの製造方法において、
   前記塗布液の塗布量Ｙ（ｍＬ／ｍ² ）と前記塗布液の固形分濃度Ｘ（％）との関係を、
   ０．１７Ｘ＋２．０＞Ｙ＞０．１０Ｘ＋２．０
   となるように調整することを特徴とする光学補償シートの製造方法。
2. 前記塗布液において前記液晶性組成物は有機溶媒中に溶解しており、前記塗布液を前記配向膜の上に塗布してから前記有機溶媒の残存率が１０重量％以下になるまでの時間が３〜２０秒となるように調整することを特徴とする請求項１に記載の光学補償シートの製造方法。
3. 前記塗布手段がワイヤバーコーターであり、ワイヤバーの回転周速Ｖ_b と前記透明支持体の搬送速度Ｖ_w との比Ｖ_b ／Ｖ_w を０．３〜１．７に設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の光学補償シートの製造方法。
4. 前記ワイヤバーコーターの前記ワイヤバーに巻回されるワイヤの直径が４０〜９０μｍであることを特徴とする請求項３に記載の光学補償シートの製造方法。
5. 前記請求項１〜４に記載の光学補償シートの製造方法により製造されたことを特徴とする光学補償シート。
6. 前記光学異方性層の任意の箇所における膜厚が、該光学異方性層の平均膜厚に対して±３％以内の範囲にあることを特徴とする請求項５に記載の光学補償シート。

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