JP2011028026A - 光学積層体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ラビング処理により基材フィルムに発現される液晶分子の配向規制力を長時間維持することにより、基材フィルム上で液晶分子が配向し易くして大きな光学異方性を有する光学積層体を製造することが可能な光学積層体の製造方法を提供する。
【解決手段】ラビング処理された基材フィルムの表面に、リオトロピック液晶化合物の配向層を形成する光学積層体の製造方法であって、ラビング処理された前記基材フィルムの表面に水溶性薄膜を形成する工程Ａと、前記水溶性薄膜の表面にリオトロピック液晶化合物を含む水溶液を塗布し、リオトロピック液晶化合物の配向層を形成する工程Ｂとを、含むことを特徴とする光学積層体の製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、光学積層体の製造方法に関する。

従来より、特開平２００２−３１１２４６号公報に記載されているように、ラビング処理が行われた基材フィルムの表面に、リオトロピック液晶化合物を含む水溶液を塗布することにより偏光膜を製造する方法が提案されている。かかる方法により製造される偏光膜は、一般に汎用されているポリビニルアルコールフィルムをヨウ素で染色した偏光膜に比べて、その膜厚を格段に薄くすることができ、将来的に期待されている。

特開平２００２−３１１２４６号公報

しかしながら、前記した従来の製造方法により得られる偏光膜では、その偏光度がまだまだ低いことから実用性が低いという課題があり、その課題の解決が切望されている。

本発明は前記従来の課題を解決するためになされたものであり、ラビング処理により基材フィルムに発現される液晶化合物の配向規制力を長時間維持することにより、基材フィルム上で液晶化合物が配向し易くして大きな光学異方性を有する光学積層体を製造することが可能な光学積層体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、請求項１に係る光学積層体の製造方法は、ラビング処理された基材フィルムの表面に、リオトロピック液晶化合物の配向層を形成する光学積層体の製造方法であって、ラビング処理された前記基材フィルムの表面に水溶性薄膜を形成する工程Ａと、前記水溶性薄膜の表面にリオトロピック液晶化合物を含む水溶液を塗布し、リオトロピック液晶化合物の配向層を形成する工程Ｂとを、含むことを特徴とする。

請求項２に係る光学積層体の製造方法は、請求項１の光学積層体の製造方法において、前記水溶性薄膜の一部又は全部は、前記リオトロピック液晶化合物を含む水溶液を塗布した際に、水溶液中に溶解することを特徴とする。

請求項３に係る光学積層体の製造方法は、請求項１又は請求項２に記載の光学積層体の製造方法において、前記水溶性薄膜の厚さは、０．０１μｍ〜１μｍの範囲にあることを特徴とする。

請求項４に係る光学積層体の製造方法は、請求項３の光学積層体の製造方法において、前記水溶性薄膜の厚さは、０．０１μｍ〜０．１μｍの範囲にあることを特徴とする。

請求項５に係る光学積層体の製造方法は、請求項３の光学積層体の製造方法において、前記水溶性薄膜は、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド、メチルセルロース、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン又はポリエチレングリコールから形成されたことを特徴とする。

請求項１に係る光学積層体の製造方法では、ラビング処理された基材フィルムの表面に水溶性薄膜が形成された（工程Ａ）後、水溶性薄膜の表面にリオトロピック液晶化合物を含む水溶液が塗布されてリオトロピック液晶化合物の配向層が形成される（工程Ｂ）。

このとき、ラビング処理された基材フィルムの表面は、水溶性薄膜を介して保護されて空気に曝されることが防止されるので、ラビング処理に基づき基材フィルム表面に発現されるリオトロピック液晶化合物の配向規制力を長時間維持することができる。これに基づき、水溶性薄膜の表面にリオトロピック液晶化合物を含む水溶液が塗布される際、配向規制力によりリオトロピック液晶化合物が配向し易くなり、この結果、大きな光学異方性を有する光学積層体を得ることが可能となる。

ここに、請求項２に記載されているように、水溶性薄膜の一部又は全部は、リオトロピック液晶化合物を含む水溶液を塗布した際に、水溶液中に溶解することか望ましい。
また、請求項３及び請求項４に記載されているように、水溶性薄膜の厚さは、０．０１μｍ〜１μｍの範囲にあることが望ましく、更に、０．０１μｍ〜０．１μｍの範囲にあることが望ましい。
更に、請求項５に記載されているように、水溶性薄膜は、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド、メチルセルロース、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン又はポリエチレングリコールから形成されることが望ましい。

本発明の実施形態に係る光学積層体の製造方法における手順を模式的に示す説明図である。

［本発明の概要］
本発明に係る光学積層体の製造方法は、ラビング処理された基材フィルムの表面に、リオトロピック液晶化合物の配向層を形成する光学積層体の製造方法であって、ラビング処理された前記基材フィルムの表面に水溶性薄膜を形成する工程Ａと、前記水溶性薄膜の表面にリオトロピック液晶化合物を含む水溶液を塗布し、リオトロピック液晶化合物の配向層を形成する工程Ｂとを、含む。
ここに、前記製造方法では、工程Ａ及び工程Ｂの他に、任意の工程を含んでもよい。任意の工程としては、例えば、工程Ｂの後に行われる、リオトロピック液晶化合物の配向層を乾燥する工程が挙げられる。

かかる光学積層体の製造方法によれば、ラビング処理された基材フィルムの表面は、工程Ａにて形成される水溶性薄膜を介して保護されて空気に曝されることが防止されるので、ラビング処理に基づき基材フィルム表面に発現されるリオトロピック液晶化合物の配向規制力を長時間維持することができる。これに基づき、水溶性薄膜の表面にリオトロピック液晶化合物を含む水溶液が塗布される際、配向規制力によりリオトロピック液晶化合物が配向し易くなり、この結果、大きな光学異方性を有する光学積層体を得ることが可能となる。

ここで、本発明に係る光学積層体の製造方法における手順について、図１に基づき説明する。
先ず、本発明者等は、従来法により得られる光学積層体の光学異方性が小さい原因として、ラビング処理された基材フィルムの表面が一定時間空気に曝されたり、基材フィルムの搬送中にロール等に接触することに起因して、リオトロピック液晶化合物を基材フィルム表面に塗布する時点でラビング処理により発現される配向規制力が小さくなるのであろうと推測した。
そこで、ラビング処理された後の基材フィルム表面を空気等から遮断すべく、ラビング処理後の基材フィルムの表面に水溶性薄膜を形成した後、水溶性薄膜上にリオトロピック液晶化合物を含む水溶液を塗布することにより本発明をなすに至ったものである。

図１において、先ず、（Ａ）に示すように、基材フィルム１の一面（図１では上面）にラビング処理が施される。この後、（Ｂ）に示すように、基材フィルム１のラビング面に水溶性高分子を溶解してなる水溶液が塗布される。これにより、水溶性高分子の水溶性薄膜２が基材フィルム１のラビング面に形成される。かかる水溶性薄膜２は、基材フィルム１のラビング面が、空気に曝されたり、ロールに直接接触することを防止し、ラビング処理により基材フィルム１の表面に発現された配向規制力を長時間維持することができる。

この後、前記のように形成された水溶性薄膜２の表面に、リオトロピック液晶化合物を含む水溶液３が塗布される。このとき、水溶性薄膜２は、水溶性高分子から構成されていることに基づき、リオトロピック液晶化合物を含む水溶液３を塗布した際に水溶液３に溶解し、リオトロピック液晶化合物の配向には何ら影響を及ぼすことはない。

そして、水溶液３に含有されているリオトロピック液晶化合物は、基材フィルム１のラビング面に残存している大きな配向規制力を介して高度に配向され、これによりリオトロピック液晶化合物が配向されてなる配向層４が形成される。この結果、基材フィルム１上にリオトロピック液晶化合物が高度に配向されてなる配向層４が形成されて大きな光学異方性を有する光学積層体５が得られる。

［工程Ａ］
本発明を構成する工程Ａは、ラビング処理された基材フィルムの表面に水溶性薄膜を形成する工程である。
ここに、基材フィルムとしてはプラスチックフィルムが使用され、かかるプラスチックフィルムを形成する材料は、特に制限はないが、例えば、ポリエステル系樹脂、セルロース系樹脂、シクロオレフィン系樹脂、アクリル系樹脂等が使用される。また、プラスチックフィルムは、単層フィルムであってもよいし、また、単層フィルム上にポリイミドやポリビニルアルコール等の高分子膜が塗布された複層フィルムであってもよい。プラスチックフィルムの総厚さは、好ましくは１０μｍ〜２００μｍである。

ラビング処理は、一般的に、前記プラスチックフィルムの表面をバフ布により擦る（ラビング）ことにより行われる。かかるラビング処理が施されると、プラスチックフィルムの表面には、バフ布で擦られることによって微細な溝（凹凸形状）が形成される。

前記ラビング処理は、通常、回転金属ローラの巻きつけたバフ布（数ｍｍの毛足を有する繊維布）で、プラスチックフィルムの一面を一方向に擦る処理である。このラビング処理によって、プラスチックフィルムの表面に、リオトロピック液晶化合物を配向させる配向規制力が発現し、リオトロピック液晶化合物は配向規制力に従って一方向に配向される。尚、前記金属ローラの回転速度は、通常、１００ｒｐｍ〜２０００ｒｐｍであり、ラビング回数は１回〜５回である。

また、水溶性薄膜は、その表面にリオトロピック液晶化合物を含む水溶液が塗布された際に、その水溶液に溶解する特性を有する。水溶性薄膜の厚さは、好ましくは０．０１μｍ〜１μｍであり、更に好ましくは０．０１μｍ〜０．１μｍである。このような厚さであれば、水溶液中に十分溶解させることができる。

水溶性薄膜を形成する水溶性高分子としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポレエチレンオキシド、メチルセルロース、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール等の水溶性高分子が使用される。
尚、水溶性薄膜を形成する方法としては特に制限はなく、例えば、スピンコート法や真空蒸着法等が使用され得る。

［工程Ｂ］
本発明を構成する工程Ｂは、前記水溶性薄膜の表面にもリオトロピック化合物を含む水溶液を塗布して、リオトロピック液晶化合物の配向層を形成する工程である。
ここに、リオトロピック液晶化合物とは、溶媒に溶解し、その濃度を調製することにより等方相から液晶相への相転移を起こす液晶化合物をいう。このようなリオトロピック液晶化合物を含む水溶液は、等方相状態又は液晶相状態で、基材フィルムに塗布することにより、一方向に配向させることができる。

前記リオトロピック液晶化合物は、前記性質を示すものであれば特に制限はなく、例えば、アゾ系化合物、アントラキノン系化合物、ペリレン系化合物、キノフタロン系化合物、ナフトキノン系化合物、メロシアンニン系化合物等が用いられ得る。

前記水溶液は、リオトロピック液晶化合物と水とを含む。水溶液におけるリオトロピック液晶化合物の濃度は、水溶液の総重量に対して、好ましくは１重量％〜１５重量％である。

前記水溶液を基材フィルム上に塗布するには、任意のコータが使用できる。かかるコータは、例えば、テンショウウェブダイ、スロットダイ、ワイヤバー又はカーテンロールを有するコータである。
工程Ｂにより得られる配向層は、少なくともリオトロピック液晶化合物と水溶性薄膜を形成する材料を含み、リオトロピック液晶が一方向に配向したものである。このような配向層は、屈折、吸収、散乱及び反射のうち、少なくとも１つの光学的異方性を示す。配向層が吸収二色性を記す場合、配向層は偏光膜として用いられる。配向層の厚さは、好ましくは０．１μｍ〜５μｍである。
前記配向層は、溶媒含有率が５０重量％以下になるように、乾燥させることが好ましい。この場合における乾燥手段としては、自然乾燥、減圧乾燥、加熱乾燥が一般的である。

［光学積層体］
前記のようにして得られる光学積層体は、基材フィルムと、その基材フィルムに形成されたリオトロピック液晶化合物の配向層とを含む。かかる光学積層体の厚さは、好ましくは１０μｍを超え２５０μｍ以下である。

［リオトロピック液晶化合物の合成］
ｐ−アニシジンと８−アミノ−２−ナフタレンスルホン酸とを、常法（細田豊著 「理
論製造 染料化学（５版）」 昭和４３年７月１５日、技法堂発行 １３５頁〜１５２ペー
ジ）に従って、ジアゾ化及びカップリング反応させて、モノアゾ化合物を得た。このモノアゾ化合物を、同様に常法によりジアゾ化し、さらに１−アミノ−８−ナフトール−２，４−ジスルホン酸リチウム塩とカップリング反応させて、下記構造式（１）のアゾ化合物を得た。

このアゾ化合物を濃度２０重量％で含む水溶液は、２３℃でネマチック相を示したこ
とから、このアゾ化合物はリオトロピック液晶化合物であることが確認できた。

［実施例］
厚さ１００μｍのシクロオレフィン系樹脂フィルム（オプデス社製 商品名「ゼオノア」）の表面を、コットン製バフ布（吉川加工社製 商品名「２５Ｃ」）で一方向に５回擦って、ラビング処理されたフィルムを得た。このフィルムをコロナ処理した後、その表面に、オクチルフェノールポリ（エチレングリコールエーテル）ｎ（シグマアルドリッチ社製 商品名「ＴｔｉｔｏｎＸ１００」）を、スピンコート法で塗布し、厚さ０．０５μｍの水溶性薄膜を形成した。また、基材フィルムの搬送中におけるロール接触を再現するために、実験的にシクロオレフィン系樹脂フィルムのラビング処理側の表面に金属ロールを圧力１０ｋｇ／ｃｍ^２、速度１０ｍｍ／秒の条件で接触させた。

前記のようにラビング処理したフィルム上に形成された水溶性薄膜の表面に、前記のように合成されたリオトロピック液晶化合物を５重量％含む水溶液を塗布した後、乾燥して厚さ０．５μｍのリオトロピック液晶化合物の配向層を形成した。このように得られた光学積層体の断面を電子顕微鏡で観察したところ、水溶性薄膜は無くなっており、リオトロピック液晶化合物の配向層と渾然一体となっていた。

前記光学積層体の光学特性を下記表１に示す。尚、ラビング処理されたフィルムは、光学的に等方性であるので、配向層の光学特性は、表１の光学特性と実質的に同一である。

［比較例］
ラビング処理されたフィルム上に水溶性薄膜を形成しなかった点以外は、実施例と同様の方法で、光学積層体を得た。このようにして得られた光学積層体の光学特性を下記表１に示す。

表１において、基材フィルム上に水溶性薄膜を形成した実施例に係る光学積層体の偏
光度は、９８．４と高い値であった。これに対して、基材フィルム上に水溶性薄膜を形成していない比較例に係る光学積層体の偏光度は、６５．２と低い値であった。実施例の場合には、ラビング処理が行われて基材フィルムに発現した配向規制力が水溶性薄膜にて被覆されることより長時間高く維持されたことに基づき光学積層体の偏光度が高くなったものと考えられ、一方、比較例の場合には、ラビング処理により基材フィルムに発現した配向規制力が水溶性薄膜により保護されることなく金属ロールに接触してしまうことに起因して光学積層体の配向度が低くなったものと考えられる。

（７）実施例・比較例で用いた測定方法
（ａ）厚さの測定方法
電子顕微鏡（ＨＩＴＡＣＨＩ社製 製品名「Ｈ−７６５０」）を用いて、光学積層体の断面を観察して求めた。
（ｂ）液晶相の観察
２枚のスライドガラスに、コーティング液を少量挟み込み、顕微鏡用大型試料加熱冷却ステージ（ジャパンハイテック社製 製品名「１００１３Ｌ」）を備える偏光顕微鏡（オ
リンパス社製 製品名「ＯＰＴＩＰＨＯＴ−ＰＯＬ」）を用いて観察した。
（ｃ）偏光度の測定方法
グラムトムソン偏光子を備える分光光度計（日本分光社製 製品名「Ｖ−７１００」）
を用いて、波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの範囲の偏光透過スペクトルを測定した。このスペクトルから、視感度補正を行ったＹ１及びＹ２を求め、次式により偏光度を算出した。

式：偏光度＝（Ｙ１−Ｙ２）／（Ｙ１＋Ｙ２）

ここで、上記Ｙ１は、最大透過率方向の直線偏光の透過率を表し、Ｙ２は最大透過率方向に直交する方向の直線偏光の透過率を示す。

本発明に係る光学積層体の製造方法では、ラビング処理により基材フィルムに発現される液晶分子の配向規制力を長時間維持することにより、基材フィルム上で液晶分子が配向し易くして大きな光学異方性を有する光学積層体を製造することができ、各種表示装置に適用される光学積層体の製造にきわめて有用である。

１ 基材フィルム
２ 水溶性薄膜
３ 水溶液
４ 配向層
５ 光学積層体

Claims (5)

1. ラビング処理された基材フィルムの表面に、リオトロピック液晶化合物の配向層を形成する光学積層体の製造方法であって、
   ラビング処理された前記基材フィルムの表面に水溶性薄膜を形成する工程Ａと、
   前記水溶性薄膜の表面にリオトロピック液晶化合物を含む水溶液を塗布し、リオトロピック液晶化合物の配向層を形成する工程Ｂとを、含むことを特徴とする光学積層体の製造方法。
2. 前記水溶性薄膜の一部又は全部は、前記リオトロピック液晶化合物を含む水溶液を塗布した際に、水溶液中に溶解することを特徴とする請求項１に記載の光学積層体の製造方法。
3. 前記水溶性薄膜の厚さは、０．０１μｍ〜１μｍの範囲にあることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光学積層体の製造方法。
4. 前記水溶性薄膜の厚さは、０．０１μｍ〜０．１μｍの範囲にあることを特徴とする請求項３に記載の光学積層体の製造方法。
5. 前記水溶性薄膜は、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド、メチルセルロース、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン又はポリエチレングリコールから形成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の光学積層体の製造方法。

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