JP2007155753A - 液晶配向用基材、積層光学補償フィルム、複合偏光板及び液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶表示装置の画質の改善に用いられる液晶配向用基材、積層光学補償フィルム、複合偏光板、及び、液晶表示素子を提供する。
【解決手段】シクロオレフィン系樹脂フィルムと、前記シクロオレフィン系樹脂フィルム上に形成されたウレタンエマルジョンからなる層とからなる液晶配向用基材。
【選択図】 なし

Description

本発明は、液晶表示装置の画質の改善に用いられる液晶配向用基板、光学補償フィルム、複合偏光板及び液晶表示素子に関する。

液晶表示装置は、ノートパソコンやパソコン用モニタ等に使用されているが、近年では、大型テレビ用途にも採用され、急激に需要が増加している。
このような用途に用いられる液晶表示装置は、より広範囲から良好に視認されることが求められており、従来のＴＮ方式の視野角依存性を改善したＶＡ方式、ＩＰＳ方式と呼ばれる方式が多く採用されている。しかしながら、これらの方式では、画像表示面の上下左右方向の視野角特性は向上しているものの、例えば、斜め方向から観察した場合にはコントラストや色再現性が不充分であり、更なる改善が求められている。

このような斜め方向からの視野角の低下は、液晶表示装置に用いられている偏光板の視野角特性が原因の１つであると考えられている。これを改善する方法として、例えば、特許文献１には、Ｎｚ係数が０．５となるような光学補償フィルムを用いることが開示されている。

従来、このような光学補償フィルムとしては、特許文献２に開示されているように、延伸処理しようとする樹脂フィルムに収縮性フィルムをその収縮方向が延伸方向と直交するように貼合した後、加熱延伸するという方法で製造されるため、特にフィルム幅方向の歩留りが低く、近年需要が多い大型の液晶表示装置に用いられる大型の光学補償フィルムを製造することが困難となってきた。

このような問題に対して、近年、例えば、特許文献３に記載されているように、一軸又は二軸延伸処理されたフィルム層に垂直配向処理された液晶層を積層した、液晶積層型の光学補償フィルムが提案されている。

液晶積層型の光学補償フィルムのフィルム層の材料としては、ポリカーボネートやトリアセチルセルロースフィルムが用いられている。
しかし、このようなフィルム層を有する光学補償フィルムを用いて製造した液晶表示装置は、使用の際のバックライトの発熱により、光学補償フィルムのフィルム層が加熱され、発生した内部応力により光抜けと呼ばれる、表示不良が生じるという問題があった。

このような問題に対して、近年、フィルム層の材料として耐熱性、低光弾性に優れたシクロオレフィン系樹脂が用いられるようになりつつある。しかし、シクロオレフィン系樹脂フィルム上に液晶溶液を塗工し、液晶層を形成しようとしてもはじきを生じるため塗工が困難であり、また、シクロオレフィン系樹脂フィルムと液晶層とは密着性が悪いという問題があった。

一方、フィルム層と液晶層との密着性を改善するため、特許文献４には、配向された液晶層をフィルム層に転写する方法が開示されている。しかしながら、このような方法で得られた液晶積層型フィルムは、層間の密着性が依然として不充分であった。
また、特許文献５には、フィルム層と液晶層との間に、双方との塗布性、密着性に優れる樹脂からなる配向膜層を設ける方法が開示されている。しかしながら、配向膜層として、ポリイミド樹脂を用いた場合は、液晶溶液を塗布する工程において、液晶溶液に含まれる溶剤により、配向膜層が侵され、得られる液晶積層型フィルムに外観不良等の不具合が生じていた。また、配向膜層として、ポリビニルアルコール樹脂を用いた場合は、ラビング処理工程やパネル作製工程における偏光板のリワーク時等において液晶層が剥離することがあった。
特開平４−３０５６０２号公報 特開平５−１５７９１１号公報 特開２００３−１４９４４１号公報 特開２００２−３６３２６６号公報 特開２００３−９６０６６号公報

本発明は、上記現状に鑑み、液晶表示装置の画質の改善に用いられる液晶配向用基板、積層光学補償フィルム及び複合偏光板を提供することを目的とする。

本発明は、シクロオレフィン系樹脂フィルムと、前記シクロオレフィン系樹脂フィルム上に形成されたウレタンエマルジョンからなる層とからなる液晶配向用基材である。
以下に本発明を詳述する。

本発明者らは、鋭意検討の結果、シクロオレフィン系樹脂フィルムの液晶層を積層する面にウレタンエマルジョンからなる層を形成することにより、液晶溶液の塗工性、及び、液晶層との密着性を著しく改善することができ、かつ、液晶溶液に含まれる溶剤に起因する外観不良等を防止できることから、極めて高性能の液晶配向用基材、積層光学補償フィルム、複合偏光板及び液晶表示素子が得られるということを見出し、本発明を完成させるに至った。

本発明の液晶配向用基材は、シクロオレフィン系樹脂フィルムを有する。上記シクロオレフィン系樹脂フィルムは、シクロオレフィン系樹脂を成膜したものである。
上記シクロオレフィン系樹脂としては特に限定されず、例えば、ノルボルネン系樹脂、ジシクロペンタジエン系樹脂等が挙げられる。なかでも、不飽和結合を有さないか、又は、不飽和結合が水素添加されたものが好適に用いられ、例えば、１種又は２種以上のノルボルネン系モノマーの開環（共）重合体の水素添加物、１種又は２種以上のノルボルネン系モノマーの付加（共）重合体、ノルボルネン系モノマーとオレフィン系モノマー（エチレン、α−オレフィン等）との付加共重合体、ノルボルネン系モノマーとシクロオレフィン系モノマー（シクロペンテン、シクロオクテン、５，６−ジヒドロジシクロペンタジエン等）との付加共重合体、及び、これらの変性物等が挙げられ、具体的には、ＺＥＯＮＥＸ、ＺＥＯＮＯＲ（日本ゼオン社製）、ＡＲＴＯＮ（ＪＳＲ社製）、ＴＯＰＡＳ（チコナ社製）、ＡＰＥＬ（三井化学社製）等が挙げられる。

上記成膜の方法としては特に限定されず、従来公知の成膜方法を用いればよく、具体的には、例えば、シクロオレフィン系樹脂を押出機に供給して溶融、混練し、押出機の先端に取り付けた金型からフィルム状に押し出して長尺状のシクロオレフィン系樹脂フィルムを成膜する方法（溶融押出法）、シクロオレフィン系樹脂を有機溶媒中に溶解してなる溶液をドラム又はバンド上に流延した後に有機溶媒を蒸発させて長尺状のシクロオレフィン系樹脂フィルムを成膜する方法（溶液流延法）等が挙げられる。
なお、シクロオレフィン系樹脂フィルムの厚みが８０μｍ以上となる場合には、溶液流延法では有機溶剤を充分に蒸発、除去させることが困難となることがあるので、溶融押出法を用いることが好ましい。

上記シクロオレフィン系樹脂フィルムは、延伸処理されることにより位相差を有する位相差フィルムであってもよい。位相差フィルムを用いることにより、様々な光学特性を付与することが可能となる。
上記位相差フィルムは、上記シクロオレフィン系樹脂フィルムを延伸処理することによりシクロオレフィン系樹脂分子を所定方向に配向させたものである。上記延伸処理の方法としては、例えば、長尺状のシクロオレフィン系樹脂フィルムを、シクロオレフィン系樹脂のガラス転移温度Ｔｇ付近の温度領域において、横方向（幅方向）又は縦方向（長さ方向）に延伸する方法、長尺状のシクロオレフィン系樹脂フィルムを、シクロオレフィン系樹脂のガラス転移温度Ｔｇ付近の温度領域において、横方向（幅方向）に延伸した後に縦方向（長さ方向）に延伸する方法、長尺状のシクロオレフィン系樹脂フィルムを、シクロオレフィン系樹脂のガラス転移温度Ｔｇ付近の温度領域において、縦方向（長さ方向）及び横方向（幅方向）に同時に延伸する方法、シクロオレフィン系樹脂フィルムを、シクロオレフィン系樹脂のガラス転移温度Ｔｇ付近の温度領域において、厚み方向に押圧力を加えて薄膜化して縦方向（長さ方向）及び横方向（幅方向）に同時に延伸する方法等が挙げられる。

本発明の液晶配向用基板においては、上記シクロオレフィン系樹脂フィルムは、上記ウレタンエマルジョンからなる層と接する側の表面に、酸素濃度が１５体積％以下である不活性ガスによる常圧プラズマ処理が施されていることが好ましい。
上記常圧プラズマ処理が施されていることにより、シクロオレフィン系樹脂フィルム上にウレタンエマルジョン液を塗工しやすくなり、上記ウレタンエマルジョンからなる層とシクロオレフィン系樹脂フィルムとは密着性に優れたものとなる。

上記常圧プラズマ処理とは、電極間に導いた気体に電圧を印加することにより励起させてプラズマ化ガスとし、このプラズマ化ガスにより被処理物の表面を親水化処理するものである。

上記常圧プラズマ処理は、一対の対向電極を有し、該電極の対向面の少なくとも一方に固体誘電体が設置されている装置において行われることが好ましい。プラズマが発生する部位は、上記電極の一方に固体誘電体を設置した場合は、固体誘電体と電極との間、上記電極の双方に固体誘電体を設置した場合は、固体誘電体同士の間の空間である。この固体誘電体と電極との間又は固体誘電体同士の間に親水化処理の対象物体である疎水性樹脂フィルムを配置して常圧プラズマ処理を行う。

上記電極としては特に限定されず、例えば、銅、アルミニウム等の金属単体、ステンレス、真鍮等の合金、金属化合物等からなるものが挙げられる。

上記対向電極は、電界集中によるアーク放電の発生を避けるために、対向電極間の距離が略一定となる構造であることが好ましい。この条件を満たす電極構造としては、平行平板型、円筒対向平板型、球対向平板型、双曲面、対向平板型、同軸円筒型構造等が挙げられる。

上記固体誘電体は、上記電極の対向面の一方又は双方に設置されていることが好ましい。この際、固体誘電体と設置される側の電極が密着し、かつ、接する電極の対向面を完全に覆うようにする。固体誘電体によって覆われずに電極同士が直接対向する部位があると、そこからアーク放電が生じるためである。
上記固体誘電体の形状は、シート状でもフィルム状でもよいが、好ましい厚さの下限が０．０１ｍｍ、好ましい厚さの上限が４ｍｍである。０．０１ｍｍ未満であると放電プラズマを発生するのに高電圧を要し、４ｍｍを超えると電圧印加時に絶縁破壊が起こりアーク放電が発生する。

上記固体誘電体の材質としては特に限定されず、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタレート等のプラスチック、ガラス、二酸化珪素、酸化アルミニウム、二酸化ジルコニウム、二酸化チタン等の金属酸化物、チタン酸バリウム等の複酸化物等が挙げられる。
また、上記固体誘電体は、比誘電率が２５℃環境下で２以上であることが好ましい。比誘電率が２以上の誘電体の具体例としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ガラス、金属酸化膜等が挙げられる。さらに、高密度の放電プラズマを安定して発生させるためには、比誘電率が１０以上の固体誘電体を用いることが好ましい。
比誘電率の上限は特に限定されるものではないが、現実の材料では１８５００程度のものが知られている。比誘電率が１０以上の固体誘電体としては、酸化チタン５〜５０重量％、酸化アルミニウム５０〜９５重量％で混合された金属酸化物被膜、又は、酸化ジルコニウムを含有する金属酸化物被膜からなり、その被膜の厚みが１０〜１０００μｍであるものを用いることが好ましい。

上記電極間の距離としては特に限定されず、雰囲気ガスの圧力、酸素濃度、固体誘電体の厚さ、印加電圧の大きさ、プラズマ放電処理されたフィルムを利用する目的等を考慮して決定され、好ましい下限は０．５ｍｍ、好ましい上限は５０ｍｍである。０．５ｍｍ未満であると、電極間における雰囲気ガス濃度の変動が大きく、処理が不均一になり易く、また、電極間に設置する被処理物の厚さが限定されてしまう。５０ｍｍを超えると、均一な放電プラズマを発生させることが困難である。
また、印加する電圧はパルス電圧が好ましい。パルス波形はインパルス型、方形波型、変調型の波形のいずれでもよく、さらに印加電圧が正負の繰り返しであっても、正又は負のいずれかの極性側に電圧が印加される片波状の波形であってもよい。

パルス電圧の大きさの好ましい下限は、プラズマが発生するのに必要な最小電圧であり、好ましい上限は１００ｋＶである。１００ｋＶを超えると、アーク放電や基材の絶縁破壊が起こることがある。なお、後述するウレタンエマルジョンに架橋剤を添加する場合は、パルス電圧の大きさを上述の数値の半分とすることができる。

パルス電圧の電圧立ち上がり時間としては特に限定されないが、好ましい下限は４０ｎｓ、好ましい上限は１００μｓである。ここで、パルス電圧の電圧立ち上がり時間とは、電圧変化が連続して正である時間を意味する。４０ｎｓ未満の電圧立ち上がり時間のパルス電圧を実現することは困難であり、１００μｓを超えると放電状態がアークに移行しやすく不安定なものとなり、パルス電圧による高密度プラズマ状態を期待できなくなる。より好ましい下限は５０ｎｓ、より好ましい上限は５μｓである。
また、パルス電圧の電圧立ち下がり時間も急峻であることが好ましく、パルス電圧の電圧立ち上がり時間と同様の１００μｓ以下のタイムスケールであることが好ましい。パルス電界発生技術によっても異なるが、例えば、本発明の実施例で使用した電源装置では、パルス電圧の電圧立ち上がり時間と電圧立ち下がり時間とを同じ時間に設定することができる。

パルス電圧の周波数としては特に限定されないが、好ましい下限は０．５ｋＨｚ、好ましい上限は１００ｋＨｚである。０．５ｋＨｚ未満であるとプラズマ密度が低いため処理に時間がかかりすぎ、１００ｋＨｚを超えるとアーク放電が発生しやすくなる。より好ましい下限は１ｋＨｚである。

上記パルス電圧におけるパルス継続時間としては特に限定されないが、好ましい下限は１μｓ、好ましい上限は１０００μｓである。１μｓ未満であると放電が不安定なものとなり、１０００μｓを超えるとアーク放電に移行しやすくなる。より好ましい下限は３μｓ、より好ましい上限は２００μｓである。ここで、パルス継続時間とは、ＯＮ、ＯＦＦの繰り返しからなるパルス電圧における、パルスが連続する時間を意味する。
さらに、放電を安定させるためには、放電時間１ｍｓ内に、少なくとも１μｓ継続するＯＦＦ時間を有することが好ましい。また、パルス電圧の印加において、直流を重畳してもよい。

プラズマ放電を発生する雰囲気ガスは、少なくとも酸素ガスを含むガスである。酸素ガス以外の混合ガスとしては、窒素ガス、アルゴンガスなどが挙げられ、酸素ガスと酸素以外のガスの体積比率は１５：８５〜１：９９の範囲でほぼ任意の比率で混合することができる。混合ガス中の酸素ガス濃度が１５体積％を超えると重合性液晶層の密着性が急激に低下する。また、混合ガス中の酸素ガス濃度の下限は特に限定されないが、本発明においては常圧付近で処理を実施するため、完全に無酸素状態になることはなく、実質的にその程度の酸素が存在すればよい。酸素ガス濃度のより好ましい上限は１０体積％である。

上記常圧プラズマ処理の圧力としては特に限定されないが、好ましい下限は１００Ｔｏｒｒ（約１．３３×１０^４Ｐａ）、好ましい上限は８００Ｔｏｒｒ（約１０．６×１０^４Ｐａ）であり、より好ましい下限は７００Ｔｏｒｒ（約９．３１×１０^４Ｐａ）、より好ましい上限は７８０Ｔｏｒｒ（約１０．４×１０^４Ｐａ）である。

本発明の液晶配向用基板は、上記常温プラズマ処理の代わりに、コロナ処理が施されていてもよい。
上記コロナ処理は、表面エネルギーをコントロールする物理処理として用いられる方法である。具体的には、従来公知の方法を用いことができ、例えば、枚葉式コロナ放電処理装置（春日電機社製）等の市販のコロナ放電処理装置を用いることにより行うことができる。

上記コロナ放電処理装置の電極間のクリアランスが１ｍｍである場合、上記コロナ処理を施す際の処理エネルギーの好ましい下限は０．５Ｗ・ｓｅｃ／ｃｍ^２、好ましい上限は９Ｗ・ｓｅｃ／ｃｍ^２である。０．５Ｗ・ｓｅｃ／ｃｍ^２未満であると、コロナ処理が不充分となり、ウレタンエマルジョンのはじきが発生して、ウレタンエマルジョンからなる層を均一に形成することができないことがある。９Ｗ・ｓｅｃ／ｃｍ^２を超えると、コロナ処理によってシクロオレフィン系樹脂フィルムがダメージを受け、波うってしまったり、プロテクトフィルムの接着性が著しく昂進し、プロテクトフィルムが剥離できなくなったりすることがある。より好ましい下限は２Ｗ・ｓｅｃ／ｃｍ^２、より好ましい上限は６Ｗ・ｓｅｃ／ｃｍ^２である。

本発明の液晶配向用基材は、上記シクロオレフィン系樹脂フィルム上にウレタンエマルジョンからなる層を有する。
本明細書において、上記ウレタンエマルジョンとは、ウレタンポリマーからなる粒子が溶媒に分散された分散液のことをいう。上記ウレタンエマルジョンからなる層とは、ウレタンエマルジョンを例えば、塗工、乾燥することによって造膜された層のことであり、上記ウレタンエマルジョンからなる層は、ウレタンポリマーからなる粒子が合着した状態で存在する構造となっている。

本発明の液晶配向用基材は、上記ウレタンエマルジョンからなる層を有することで、液晶溶液の塗工性、及び、液晶層との密着性を著しく改善することができ、かつ、液晶溶液に含まれる溶剤に起因する外観不良等を防止することができる。
また、上記ウレタンエマルジョンからなる層は、充分に硬いことから、ウレタン樹脂溶液を塗工することにより形成されたウレタン樹脂層と異なり、表面にラビング処理を行うことが可能となり、耐溶剤性にも優れることから、配向性の液晶を有する積層光学補償フィルムを好適に製造することができる。

上記ウレタンエマルジョンは、水系のウレタンエマルジョンと溶剤系のウレタンエマルジョンとに大別されるが、本発明におけるウレタンエマルジョンとは、水系のウレタンエマルジョンのことをいう。水系のウレタンエマルジョンを使用することで、上記ウレタンエマルジョンをシクロオレフィン系樹脂フィルムに塗工する際に、溶媒によるフィルムの劣化を防止できるという利点がある。

上記ウレタンエマルジョンとしては、ウレタンポリマーの主鎖にポリエステル骨格を有するポリエステル系ウレタンエマルジョン、ポリエステル骨格とポリエーテル骨格とを併せもつエステル・エーテル系ウレタンエマルジョン、ポリエーテル骨格を有するポリエーテル系ウレタンエマルジョンが好ましい。特に、シクロオレフィン系樹脂フィルムへの塗工性、密着性を考慮すると、エステル・エーテル系ウレタンエマルジョン（第一工業製薬社製 ＳＦ Ｆ８５８２Ｄ等）、ポリエステル系ウレタンエマルジョン（第一工業製薬社製 ＳＦ１７０等）がより好ましい。
また、ウレタンポリマーのイオン性については、特に限定されず、アニオン性、カチオン性、ノニオン性の何れであってもよい。

上記ウレタンエマルジョンにおけるウレタンポリマーからなる粒子の平均粒子径の好ましい下限は０．０１μｍ、好ましい上限は２μｍである。

上記ウレタンエマルジョンは、架橋剤を含有することが好ましい。
近年、中・小型液晶ディスプレイには、軽量化、薄型化が求められていることから、シクロオレフィン系樹脂フィルムとして、延伸処理を行うことによりシクロオレフィン系樹脂分子を所定方向に配向させたシクロオレフィン系位相差フィルムを用いることがある。このようなシクロオレフィン系位相差フィルムを用いた場合、液晶溶液に含まれる溶剤によって、シクロオレフィン系位相差フィルムやウレタンエマルジョンからなる層が膨潤し、シクロオレフィン系位相差フィルムの位相差が低下するおそれがある。しかしながら、上記ウレタンエマルジョンに架橋剤を添加することで、ウレタンエマルジョンの架橋が促進され、得られるウレタンエマルジョンからなる層の耐溶剤性を飛躍的に向上させることができる。

上記架橋剤としては、下記式（１）に示す官能基を有するエポキシ系架橋剤、下記式（２）に示す官能基を有するオキサゾリン系架橋剤、カルボジイミド系架橋剤等が好ましい。

上記架橋剤の含有量は特に限定されないが、上記ウレタンエマルジョンの固形分全体に対して、好ましい下限は１重量％、好ましい上限は４０重量％である。１重量％未満であると、上記架橋剤の添加による造膜性の向上があまり見られず、４０重量％を超えると、ウレタンエマルジョンの粘度が高くなりすぎ、塗工性が低下するとともに、保存した溶液が２４時間以内に硬化してしまうといった不具合が生じる。より好ましい下限は３重量％であり、より好ましい上限は２０重量％である。

上記ウレタンエマルジョンは、造膜助剤を含有していてもよい。上記造膜助剤としては特に限定されず、例えば、１，４−ジオキサン、イソプロピルアルコール、エチレングリコールモノエチルエーテル、ｎ―メチルピロリドン等が挙げられる。

上記ウレタンエマルジョンの固形分濃度の好ましい下限は１０重量％、好ましい上限は４０重量％である。１０重量％未満であると、塗工する際に必要な最適粘度が得られないことや、乾燥、造膜の時間と熱量がかかるといったことがあり、経済的観点から好ましくない。４０重量％を超えると、塗工する際に溶液粘度が高すぎるといった不具合が生じる。より好ましい下限は１５重量％であり、より好ましい上限は２５重量％である。
なお、上記ウレタンエマルジョンの固形分濃度については、塗工方法により異なるが、スピンコート法によって、回転数２０００ｒｐｍで、膜厚が０．５〜１μｍのウレタンエマルジョンからなる層を塗工する場合、好ましい下限が１５重量％、好ましい上限が２０重量％である。

上記ウレタンエマルジョンからなる層の厚みの好ましい下限は０．５μｍ、好ましい上限は５μｍである。０．５μｍ未満であると、ウレタンエマルジョンからなる層の形成による効果、特に液晶溶液に含まれる溶剤に起因するクラックの発生を防止する効果が不充分となることがあり、５μｍを超えると、経済的に不利となることがある。

本発明の液晶配向用基板においては、上記ウレタンエマルジョンからなる層にラビング処理が施されていることが好ましい。
上記ラビング処理の方法としては特に限定されず、従来公知の手段を用いることができ、例えば、長尺状のフィルムを搬送しつつ、該フィルム上に長さ方向を任意の角度に設定し得るラビングロールを設置し、ラビングロールを回転させつつフィルム表面に接触させ、基材表面をラビング処理する方法等が挙げられる。フィルムの搬送速度、ラビング角度、ラビングロールの回転数及びラビング圧等は、目的とするラビング処理に応じて適宜設定すればよい。
また、使用するラビングロール表面材等のラビング材の材質についても特に限定されないが、上記ラビング処理により得られるフィルムが光学用途に用いられるものであることを考慮すると、ナイロン、綿、ポリエステル等のフェルトのような傷がつきにくいものを選ぶことが好ましい。
本発明の液晶配向用基板においては、ウレタンエマルジョンからなる層にラビング処理がされていることにより、液晶層をホモジニアス配向させることができる。

本発明の液晶配向用基材において、シクロオレフィン系樹脂フィルムとウレタンエマルジョンからなる層とは、ＪＩＳ Ｋ ５６００−５−６のクロスカット法に準ずる方法により測定した付着性評価が０〜２分類であることが好ましい。付着性評価が０〜２分類であることによりシクロオレフィン系樹脂フィルムとウレタンエマルジョンからなる層との密着性が優れていることになり、本発明の液晶配向用基材の耐久性が優れたものとなる。

本発明の液晶配向用基材の製造方法としては特に限定されず、例えば、必要に応じて常圧プラズマ処理されたシクロオレフィン系樹脂フィルム上に、ウレタンエマルジョンを塗工し、乾燥させる方法等が挙げられる。

上記ウレタンエマルジョンの塗工方法としては特に限定されず、例えば、ダイコート法、ロールコート法、グラビアコート法、マイクログラビア法、スピンコート法、バーコート法等が挙げられる。

次いで、ウレタンエマルジョンの塗工膜の溶媒を除去して乾燥させることにより、上記シクロオレフィン系樹脂フィルム上に膜厚の均一なウレタンエマルジョンからなる層を形成する。

上記溶媒除去の方法としては、水系溶媒が除去され、ウレタンエマルジョンからなる層が造膜されるよう加熱される方法であれば特に限定されず、例えば、室温での風乾、ホットプレートでの乾燥、乾燥炉での乾燥、温風や熱風の吹きつけ等が挙げられる。

上記乾燥工程における温度についても特に限定されないが。好ましい下限は、樹脂の最低造膜温度であり、好ましい上限は１００℃である。樹脂の最低造膜温度未満であると、ウレタンエマルジョンからなる層の造膜が不完全となり、１００℃を超えると、水系溶媒の蒸発によって、得られるウレタンエマルジョンからなる層の表面荒れ等が発生し、造膜性の悪化を招くことがある。より好ましい下限は５０℃、より好ましい上限は９０℃である。

本発明の液晶配向用基材のウレタンエマルジョンからなる層上に液晶層を形成することにより、光学補償フィルムが得られる。このような光学補償フィルムもまた本発明の１つである。

上記液晶層としては、通常、液晶積層型の光学補償フィルムに用いられる液晶層であれば特に限定されないが、フィルムに対するダメージが少ないことから、液晶状態を発現する温度が低いものが好ましく、具体的には重合性液晶組成物からなる液晶層が好適に用いられる。

上記重合性液晶組成物としては特に限定されず、例えば、下記式（３）〜（９）からなる群より選択される少なくとも１種の重合性液晶化合物を含有するものが挙げられる。

なお、上記式（３）は、特開平９−３１６０３２号公報に記載の方法で合成できる。上記式（４）は、特開平７−１７９１０号公報に記載の方法で合成できる。上記式（５）は、ＷＯ９８／００４２８に記載の方法で合成できる。上記式（６）は、ＤＥ１９５０４２２４に記載の方法で合成できる。上記式（７）は、Ｍａｋｒｏｍｏｌ．Ｃｈｅｍ．１９０，３２０１−３２１５（１９８９）に記載の方法で合成できる。上記式（８）は、特開２００３−４８９０３号公報に記載の方法で合成できる。上記式（９）は、ＷＯ９７／００６００に記載の方法で合成できる。

本発明の光学補償フィルムの製造方法としては特に限定されず、例えば、本発明の液晶配向用基材のウレタンエマルジョンからなる層上に、上記液晶層の原料となる上記重合性液晶組成物を溶剤に溶解した液晶溶液を塗工し、乾燥させる方法等が挙げられる。

上記溶剤としては特に限定されず、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン等が挙げられる。上記溶媒は単一化合物であってもよいし、混合物であってもよい。

上記溶剤の割合としては特に限定されないが、組成物全量を基準として、好ましい下限は７０重量％、好ましい上限は８５重量％である。７０重量％未満であると、重合性液晶化合物の溶解性及び重合性液晶組成物を塗工する際に最適な粘度が得られないことがあり、８５重量％を超えると、溶剤コスト及び溶剤を蒸発させる際の時間や熱量といった経済的観点から好ましくない。

上記重合性液晶組成物の重合速度を最適化するために、公知の光重合開始剤を用いてもよい。光重合開始剤の好ましい添加量としては特に限定されないが、組成物全量を基準として、好ましい下限は０．０１重量％、好ましい上限は１０重量％であり、より好ましい下限は０．１重量％、より好ましい上限は７重量％である。

上記光重合開始剤としては特に限定されず、例えば、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン、イルガキュアー５００、イルガキュアー２９５９、イルガキュアー９０７、イルガキュアー３６９、イルガキュアー１３００、イルガキュアー８１９、イルガキュアー１７００、イルガキュアー１８００、イルガキュアー１８５０、ダロキュアー４２６５、イルガキュアー７８４、イルガキュアー７５４、イルガキュアーＯＸＥ０１、ｐ−メトキシフェニル−２，４−ビス（トリクロロメチル）トリアジン、２−（ｐ−ブトキシスチリル）−５−トリクロロメチル−１，３，４−オキサジアゾール、９−フェニルアクリジン、１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、ベンジルジメチルケタール、２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルホリノプロパン−１−オン、及び、２，４−ジエチルキサントンとｐ−ジメチルアミノ安息香酸メチルとの混合物等が挙げられる。なお、ダロキュアー及びイルガキュアーはいずれもチバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製のものである。更に、これらに公知の増感剤（イソプロピルチオキサントン、ジエチルチオキサントンなど）を添加してもよい。

上記光ラジカル重合開始剤のその他の例としては、例えば、ｐ−メトキシフェニル−２，４−ビス（トリクロロメチル）トリアジン、２−（ｐ−ブトキシスチリル）−５−トリクロロメチル−１，３，４−オキサジアゾール、９−フェニルアクリジン、９，１０−ベンズフェナジン、ベンゾフェノン／ミヒラーズケトン混合物、ヘキサアリールビイミダゾール／メルカプトベンズイミダゾール混合物、１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、ベンジルジメチルケタール、２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルホリノプロパン−１−オン、２，４−ジエチルキサントン／ｐ−ジメチルアミノ安息香酸メチル混合物、ベンゾフェノン／メチルトリエタノールアミン混合物等が挙げられる。

上記塗工の方法としては特に限定されず、例えば、ダイコート法、ロールコート法等が挙げられる。

上記液晶溶液を塗工する際には、塗工後に溶剤を除去して、上記ウレタンエマルジョンからなる層上に膜厚の均一な液晶溶液の層、すなわち、液晶層を形成させる。溶剤除去の条件は特に限定されず、溶剤がおおむね除去され、塗膜の流動性がなくなるまで乾燥すればよい。室温での風乾、ホットプレートでの乾燥、乾燥炉での乾燥、温風や熱風の吹き付けなどを利用して溶剤を除去することができる。なお、上記乾燥を行う際の温度の好ましい下限は３０℃、好ましい上限は８５℃である。より好ましくは７０℃付近である。
上記重合性液晶組成物の種類と組成比によっては、塗膜を乾燥する過程で、塗膜中の上記重合性液晶組成物のネマチック配向が完了していることがある。従って、乾燥工程を経た塗膜は、後述する熱処理工程を経由することなく、重合工程に供することができる。しかしながら、塗膜中の液晶分子の配向をより均一化させるためには、乾燥工程を経た塗膜を熱処理し、その後に光重合処理することが好ましい。

塗膜を熱処理する際の温度及び時間、光照射に用いられる光の波長、光源から照射する光の量等は、上記重合性液晶組成物の種類と組成比、光重合開始剤の添加の有無やその添加量等によって好ましい範囲が異なる。従って、以下に説明する塗膜の熱処理の温度及び時間、光照射に用いられる光の波長、光源から照射する光の量についての条件は、あくまでもおよその範囲を示すものである。

塗膜の熱処理は、溶剤が除去され重合性液晶の均一配向性が得られる条件で行うことが好ましく、重合性液晶組成物の液晶相転移点以上で行ってもよい。熱処理方法としては、例えば、上記重合性液晶組成物がネマチック液晶相を示す温度まで塗膜を加温して、塗膜中の重合性液晶組成物にネマチック配向を形成させる方法等が挙げられる。上記重合性液晶組成物がネマチック液晶相を示す温度範囲内で、塗膜の温度を変化させることによってネマチック配向を形成させてもよい。この方法は、上記温度範囲の高温域まで塗膜を加温することによって塗膜中にネマチック配向を概ね完成させ、次いで温度を下げることによってさらに秩序だった配向にする方法である。上記のどちらの熱処理方法を採用する場合でも、熱処理温度の好ましい下限は室温、好ましい上限は１２０℃であり、より好ましい上限は９０℃であり、更に好ましい上限は７０℃である。
また、上記熱処理時間の好ましい下限は５秒、好ましい上限は２時間であり、より好ましい下限は１０秒、より好ましい上限は４０分であり、更に好ましい下限は２０秒、更に好ましい上限は２０分である。重合性液晶組成物からなる層の温度を所定の温度まで上昇させるためには、熱処理時間を５秒以上にすることが好ましい。生産性を低下させないためには、熱処理時間を２時間以内にすることが好ましい。このようにして本発明の重合性液晶層が得られる。

上記光照射に用いられる光の波長は特に限定されないが、好ましい下限は１５０ｎｍ、好ましい上限は５００ｎｍであり、より好ましい下限は２５０ｎｍ、より好ましい上限は４５０ｎｍであり、更に好ましい下限は３００ｎｍ、更に好ましい上限は４００ｎｍである。上記光としては、例えば、電子線、紫外線、可視光線、赤外線（熱線）等を利用することができ、通常は、紫外線又は可視光線を用いればよい。光源の具体的例としては、例えば、低圧水銀ランプ（殺菌ランプ、蛍光ケミカルランプ、ブラックライト）、高圧放電ランプ（高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ）、ショートアーク放電ランプ（超高圧水銀ランプ、キセノンランプ、水銀キセノンランプ）等が挙げられる。なかでも、メタルハライドランプ、キセノンランプ、及び、高圧水銀ランプが好適に用いられる。光源と重合性液晶層との間にフィルター等を設置して特定の波長領域のみを通すことにより、照射光源の波長領域を選択してもよい。光源から照射する光量としては特に限定されないが、好ましい下限は２ｍＪ／ｃｍ^２、好ましい上限は５０００ｍＪ／ｃｍ^２であり、より好ましい下限は１０ｍＪ／ｃｍ^２、より好ましい上限は３０００ｍＪ／ｃｍ^２であり、更に好ましい下限は１００ｍＪ／ｃｍ^２、更に好ましい上限は２０００ｍＪ／ｃｍ^２である。光照射時の温度条件は、上記の熱処理温度と同様に設定されることが好ましい。

本発明の積層光学補償フィルムにおいては、上記液晶層は、正面位相差が２０ｎｍ以上であることが好ましい。２０ｎｍ未満であると、充分な光学補償効果が得られないことがある。

本発明の積層光学補償フィルムを従来公知の偏光板に積層することにより複合偏光板を製造することができる。
本発明の積層光学補償フィルムが偏光板に積層されてなる複合偏光板もまた、本発明の１つである。

本発明の複合偏光板を用いてなる液晶表示素子もまた、本発明の１つである。

本発明の液晶配向用基材によれば、シクロオレフィン系樹脂フィルム上にウレタンエマルジョンからなる層を形成することで、シクロオレフィン系樹脂フィルムを用いる際の問題点であった液晶溶液の塗工性、及び、液晶層との密着性を著しく改善することができ、かつ、液晶溶液に含まれる溶剤に起因する外観不良等を防止することが可能な液晶配向用基材を提供することができる。
また、上記ウレタンエマルジョンからなる層は、表面にラビング処理を行うことができ、耐溶剤性にも優れることから、配向性の液晶を有する積層光学補償フィルムを好適に製造することができる。
本発明の積層光学補償フィルムは、透明性、耐熱性に優れ、光弾性係数の小さなシクロオレフィン系樹脂フィルムを用いることから、バックライトの発熱により加熱された場合であっても、光抜け等の表示不良が発生することもない。
本発明によれば、液晶表示装置の画質の改善に用いられる液晶配向用基材、積層光学補償フィルム、複合偏光板、及び、液晶表示素子を提供することができる。

以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。

（実施例１）
（シクロオレフィン系樹脂フィルムの作製）
シクロオレフィン系樹脂として熱可塑性飽和ノルボルネン系樹脂（日本ゼオン社製 商品名「ゼオノア＃１４２０」）を用い、これを一軸押出機に供給して溶融、混練し、一軸押出機の先端に取り付けたＴダイから溶融押出を行って、幅６５０ｍｍで、かつ、平均厚みが６５μｍの長尺状のフィルムを得た。

（コロナ処理）
枚葉式コロナ放電処理機（春日電機社製）を用い、処理出力２００Ｗ、電極クリアランス１ｍｍでコロナ放電している電極間に、得られたシクロオレフィン系樹脂フィルムを４ｍ／分の速度で移動させることによりコロナ放電処理を行った。

（ウレタンエマルジョンの調製）
ウレタンエマルジョンの原液（ＳＦ Ｆ８５８２Ｄ、第一工業製薬社製、固形分濃度；３５重量％）を固形分濃度が２１重量％となるように純水で１．６７倍に希釈し、ウレタンエマルジョンを得た。

（液晶配向用基材の作製）
１０ｃｍ×１０ｃｍガラス基板に保持されたシクロオレフィン系樹脂フィルムの表面処理面にウレタンエマルジョンをスピンコート法により、２０００ｒｐｍで２０秒回転させることによって塗工した。塗工後、９０℃に保ったホットプレート上で５分間加熱し溶媒をほぼ乾燥させ、シクロオレフィン系樹脂フィルム上にウレタンエマルジョンからなる層を造膜し、液晶配向用基材とした。

（ラビング処理）
得られた液晶配向用基材のウレタンエマルジョンからなる層の表面に、ナイロン製フェルトを用いてラビング処理を行った。

（重合性液晶化合物（７）の合成）
２−ブタノン３００ｍＬに対して４−ヒドロキシベンゾエート１６．６ｇ、水酸化ナトリウム４ｇを加え、更に、ヨウ化ナトリウム１５ｇ、６−クロロヘキサノール１５ｇを添加し６０℃に加熱した。１０時間後、溶媒を除去し、残渣を水酸化ナトリウム水溶液で洗浄し、０．５Ｍ水酸化カリウム水溶液中に加え、５時間還流した。その後、中和、再結晶を行い、１，４−ジオキサン２３０ｍＬ、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン１３．９ｇ、塩化アクリロイル１０．４ｇを加え、６０℃に加熱した。再結晶して得られた物質１１．７ｇを、１，２−ジメトキシエタン１００ｍＬ、トリエチルアミン８．１ｇ、塩化スルホニルメタン４．６ｇ中に添加し−３０℃に冷却した。１時間後、２−メチル−１，４−ジヒドロキシベンゼン２．５ｇ、４−（ジメチルアミノ）ピリジン０．５ｇを加え、３時間５℃に保つことにより下記式（７）で示される重合性液晶化合物を得た。

（重合性液晶組成物の調製）
重合性液晶化合物（７）に対して重量比０．０３の重合開始剤２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オンを添加した。この組成物にトルエンを加えて、溶剤含有量が７５重量％である重合性液晶組成物溶液（液晶溶液）を作製した。

（積層光学補償フィルムの作製）
重合性液晶組成物溶液（液晶溶液）を１０ｃｍ×１０ｃｍのガラス基板に保持された液晶配向用基材のウレタンエマルジョンからなる層表面に、スピンコートにて塗工した。なお、回転数は２０００ｒｐｍ、回転時間は２０秒間とした。
塗工後、７０℃に保ったホットプレート上で３分間加熱し、溶媒を乾燥させた。更にこれをハロゲンランプにてＵＶ照射を行い硬化させることにより、ほぼ１／２波長板となる積層光学補償フィルムを作製した。なお、積算照射量は４００ｍＪ、雰囲気の酸素濃度は５％で行った。

（実施例２）
ウレタンエマルジョンの調製を下記の方法で行った以外は実施例１と同様にして積層光学補償フィルムを作製した。
（ウレタンエマルジョンの調製）
ウレタンエマルジョンの原液（ＳＦ １７０、第一工業製薬社製、固形分濃度；３３重量％）を固形分濃度が２１重量％となるように純水で１．６倍に希釈し、ウレタンエマルジョンを得た。

（実施例３）
シクロオレフィン系樹脂フィルムの作製、ウレタンエマルジョンの調製及び重合性液晶組成物の調製を下記の方法で行い、液晶配向用基材のウレタンエマルジョンからなる層の表面にラビング処理を行わなかった以外は実施例１と同様にして積層光学補償フィルムを作製した。

（シクロオレフィン系樹脂フィルムの作製）
シクロオレフィン系樹脂として熱可塑性飽和ノルボルネン系樹脂（日本ゼオン社製 商品名「ゼオノア＃１４２０」）を用い、これを一軸押出機に供給して溶融、混練し、一軸押出機の先端に取り付けたＴダイから溶融押出を行って、幅６５０ｍｍで、かつ、平均厚みが６５μｍの長尺状のフィルムを得た。
次いで、得られたフィルムをＴｇ付近である１４０℃の温度領域において、正面位相差が１３５ｎｍとなるように、縦方向に延伸倍率１．４倍で延伸することにより位相差フィルムとした。

（ウレタンエマルジョンの調製）
ウレタンエマルジョン原液（ＳＦ Ｆ８５８２Ｄ、第一工業製薬社製、固形分濃度；３５重量％）を固形分濃度が１５重量％となるように純水で２．３３倍に希釈した。更に、エポキシ系架橋剤としてデナコールＥＸ−６１４Ｂ（第一工業製薬社製）を固形分に対して２０重量％添加することにより、ウレタンエマルジョンを得た。

（重合性液晶組成物の調製）
重合性液晶化合物（７）に対して、重量比０．０３の重合開始剤２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン、重量比０．１０の配向制御剤サイラエース Ｓ３３０（チッソ社製）を添加した。この組成物にトルエンを加えて、溶剤含有量が７５重量％である重合性液晶組成物溶液（液晶溶液）を作製した。

（実施例４）
重合性液晶組成物の調製において、配向制御剤を添加しなかった以外は実施例３と同様にして積層光学補償フィルムを作製した。

（実施例５）
ウレタンエマルジョンの調製を下記の方法で行った以外は実施例３と同様にして積層光学補償フィルムを作製した。
（ウレタンエマルジョンの調製）
ウレタンエマルジョン原液（ＳＦ １７０、第一工業製薬社製、固形分濃度；３３重量％）を固形分濃度が１５重量％となるように純水で２．１倍に希釈した。更に、エポキシ系架橋剤としてデナコールＥＸ−６１４Ｂ（第一工業製薬社製）を固形分に対して１５重量％添加することにより、ウレタンエマルジョンを得た。

（実施例６）
重合性液晶組成物の調製において、重合性液晶化合物（７）、重合開始剤２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン及び配向制御剤の比率を１５重量％、溶剤であるトルエンの比率を８５重量％とした以外は実施例３と同様にして積層光学補償フィルムを作製した。

（比較例１）
液晶配向用基材の作製において、ウレタンエマルジョンの代わりに、ＰＶＡ（ゴーセーノールＥＧ−４０、日本合成化学社製）を水：メタノール＝９：１からなる混合溶媒で溶解したＰＶＡ４％溶液を用い、９０℃に保ったホットプレート上で５分間加熱し溶媒をほぼ乾燥させた以外は、実施例１と同様にして積層光学補償フィルムを作製した。

（比較例２）
液晶配向用基材の作製において、ウレタンエマルジョンの代わりに、ポリイミド溶液（ＡＣＴ−６５４、ＪＳＲ社製）を用い、９０℃に保ったホットプレート上で５分間加熱し溶媒をほぼ乾燥させた以外は、実施例１と同様にして積層光学補償フィルムを作製した。

＜評価＞
実施例１〜６、及び、比較例１〜２で得られた積層光学補償フィルムについて以下の評価を行った。結果を表１に示した。

（接触角の測定）
ウレタンエマルジョンからなる層上に液晶溶液を塗工した際のシクロオレフィン系樹脂フィルムと液晶溶液との接触角をＫＲＵＳＳ社製 Ｇ２により測定した。なお、比較例１の場合はＰＶＡ層と液晶溶液との接触角、比較例２の場合はポリイミド層と液晶溶液との接触角を測定した。

（はじき評価）
ウレタンエマルジョンからなる層上に液晶溶液を塗工した際のウレタンエマルジョンからなる層に対する液晶溶液のはじき具合を目視により観察し、下記基準によりはじき評価を行った。なお、比較例１の場合はＰＶＡ層、比較例２の場合はポリイミド層のはじき具合を観察した。
○ はじきがなかった。
× はじきがあった。

（密着性評価）
得られた積層光学補償フィルムに対して、シクロオレフィン系樹脂フィルムとウレタンエマルジョンからなる層との密着性をＪＩＳ Ｋ ５６００−５−６のクロスカット法（１ｍｍ幅１００マス）に準ずる方法により測定し、評価した。なお、比較例１の場合はシクロオレフィン系樹脂フィルムとＰＶＡ層との密着性、比較例２の場合はシクロオレフィン系樹脂フィルムとポリイミド層との密着性を評価した。

（位相差測定）
得られた積層光学補償フィルムに対して位相差測定装置ＫＯＢＲＡ−２１ＡＤＨ（王子計測機器株式会社製）を用いて測定を行った。遅相軸角度はラビング方向を０度として表した。

（ソルベントクラック）
得られた積層光学補償フィルムを目視にて観察し、溶剤に起因するクラック（ソルベントクラック）の発生の有無を評価した。
○ ソルベントクラックなし
× ソルベントクラックあり

（外観）
得られた積層光学補償フィルムをクロスニコルに配設した偏光板間に挟み、目視にて評価した。
○ 正面から見て黒い
× 正面から見て白い

本発明によれば、液晶表示装置の画質の改善に用いられる液晶配向用基材、積層光学補償フィルム、複合偏光板、及び、液晶表示素子を提供することができる。

Claims (6)

1. シクロオレフィン系樹脂フィルムと、前記シクロオレフィン系樹脂フィルム上に形成されたウレタンエマルジョンからなる層とからなることを特徴とする液晶配向用基材。
2. シクロオレフィン系樹脂フィルムとウレタンエマルジョンからなる層とは、ＪＩＳ Ｋ ５６００−５−６のクロスカット法に準ずる方法により測定した付着性評価が、０〜２分類であることを特徴とする請求項１記載の液晶配向用基材。
3. ウレタンエマルジョンは、架橋剤を含有することを特徴とする請求項１又は２記載の液晶配向用基材。
4. 請求項１、２又は３記載の液晶配向用基材と、前記液晶配向用基材のウレタンエマルジョンからなる層上に形成された液晶層とからなることを特徴とする積層光学補償フィルム。
5. 請求項４記載の積層光学補償フィルムが偏光板に積層されてなることを特徴とする複合偏光板。
6. 請求項５記載の複合偏光板を用いてなることを特徴とする液晶表示素子。