JP3936434B2 - 光学素子の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶ディスプレイの色補償用、視野角補償用光学素子の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パーソナルコンピューターのマルチメディア化が進み、ラップトップ型パーソナルコンピューターに於いても、カラー表示が一般的になってきている。ラップトップ型コンピューターでは、ＳＴＮ液晶ディスプレイやＴＦＴ液晶ディスプレイが主に使用されている。
【０００３】
ＳＴＮ液晶ディスプレイは、複屈折モードを利用した表示素子であるため、液晶で生じる位相差により着色し、白黒表示が不可能であるという大きな問題があった。
このような問題を解決するために、Ｄ−ＳＴＮ方式（補償用液晶セルを用いる方式）が試みられたが、この方式では、液晶ディスプレイの特徴である「薄くて、軽い」という点で、時代の要求と逆行しており、補償用液晶セルの製造にも、高い精度が要求され、歩留りが悪いという問題点があった。
【０００４】
これらの問題を解決する方法として、各種の提案がなされ、例えば、特開昭６３−１４９６２４号公報には、延伸樹脂フィルムを用いるＦ−ＳＴＮ方式が提案され、又、特開平３−８７７２０号公報、特開平４−３３３０１９号公報には、Ｄ−ＳＴＮ方式の補償性能を維持して、その重量と肉厚を軽減する目的で、液晶性高分子をねじれ配向させたフィルムを使って色補償を行う方法が提案されている。この液晶ディスプレイの位相差補償板は、透光性基板と、この基板の上に形成された配向膜、及び、この配向膜の上にねじれ配向状態に固定した液晶高分子層とから構成されている。
【０００５】
さらに、最近では、ＴＦＴ液晶ディスプレイの視野角補償として、特開平７−１９１２１７号公報に開示されているように、ディスコチック液晶のフィルムを液晶セルの上面と下面に配置して、液晶セルの視野角特性を改善する試みがなされている。該ＴＮ型液晶ディスプレイ用補償板は、上述の特開平３−８７７２０号公報、特開平４−３３３０１９号公報に記載されている液晶ディスプレイの位相差補償板と同様に、透光性基板と、この基板の上に形成された配向膜、及び、この配向膜の上に形成された液晶高分子層とから構成されている。
【０００６】
上述のように、近年、ＳＴＮ液晶ディスプレイやＴＦＴ液晶ディスプレイに於いては、従来より高度な補償性能を有する光学フィルムが要望され、その解決手段として、液晶性高分子が検討されるようになってきている。
【０００７】
液晶性高分子を用いた光学素子は、液晶性高分子を特定の均一な配向状態にさせるために、配向膜が使用され、この配向膜は、通常、ポリイミドの前駆体の有機溶剤溶液を基板の上に薄膜塗工し、この有機溶剤を乾燥、除去させて、百数十度の温度に加熱焼成して、ポリイミド膜を基板の上に形成させている。
このような配向膜を基板としての樹脂フィルムの上に形成させる場合には、樹脂フィルムは、配向膜の有機溶剤に溶解、変質してはならないし、配向膜の形成に必要な加熱焼成温度に充分に耐える耐熱性が必要である。
【０００８】
しかるに、上述の光学素子の透光性基板は、光学的に等方な材質であって、耐熱性、耐薬品性のあるガラス板、ポリアリレートフィルムなどが望ましいが、現実的には、耐熱性に問題はあるが、コストが安価で、位相差が生じにくいトリアセチルセルロースや鹸化トリアセチルセルロースのフィルムが採用されなくてはならない場合が多い。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述のような問題点を解決するためになされたものであって、安価で、光学性能の優れたトリアセチルセルロースや鹸化トリアセチルセルロースのフィルムを基板として使用し、液晶性高分子を該基板を変質させずに配向固定して、従来より高度な補償性能を有する光学素子を経済的に製造する方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の光学素子の製造方法は、少なくとも一方の表面にトリアセチルセルロース又は／及び鹸化トリアセチルセルロースからなる層を有する基板の該一の層の表面を直接ラビング処理し、該ラビング処理面に、液晶性高分子の２，６−ジメチル−４−ヘプタノン又は／及び４−ヘプタノンの溶液を塗工、乾燥することにより、基板表面に液晶性高分子層を配向固定することを特徴とする。
【００１１】
本発明にいう「トリアセチルセルロース又は／及び鹸化トリアセチルセルロースからなる層」とは、トリアセチルセルロース、鹸化トリアセチルセルロースのそれぞれの単独の樹脂、又は、両者の樹脂を任意の割合で混合した樹脂からなる層を意味する。
従って、本発明に使用される基板は、少なくとも片面にトリアセチルセルロース又は鹸化トリアセチルセルロース又は両者の混合物からなる層が露出しており、この表面を直接ラビングして、表面が活性化される。
【００１２】
本発明に於いて、「液晶性高分子の２，６−ジメチル−４−ヘプタノン又は／及び４−ヘプタノンの溶液」とは、液晶性高分子の２，６−ジメチル−４−ヘプタノンの溶液、又は、液晶性高分子の４−ヘプタノンの溶液、又は、液晶性高分子の両者の任意の混合溶液を意味する。
又、上記の２種の溶剤が選定された理由は、いずれの溶剤も、安価で光学性能が良いトリアセチルセルロースや鹸化トリアセチルセルロースを変質させずに溶解し、同時に、これらの溶剤の液晶性高分子溶液が、塗工、乾燥、配向固定に適していることによる。
【００１３】
又、本発明に使用される液晶性高分子は、特に、限定されるものではないが、側鎖に液晶性分子を有する高分子又は主鎖に液晶性分子を有する高分子であればよく、レオトロピック液晶性高分子であって、上記溶媒に溶解して溶液を形成し、液晶発現温度が８０〜１３０℃であることが好ましい。
液晶発現温度が、８０℃未満の場合は、液晶ディスプレイなどに適用されると、液晶ディスプレイの使用環境によって、液晶性高分子の配向状態を維持することができず、補償性能が失効することがある。
又、液晶発現温度が、高すぎると、トリアセチルセルロース、鹸化トリアセチルセルロースである基板材料そのものが、変形、変質して、本発明の目的を達成することができない。
本発明の実施に当たり、広範な実験により、実施例１、２に示された液晶性高分子１、２が良好な結果をもたらした。
【００１４】
（作用）
本発明に使用される液晶性高分子の溶剤は、２，６−ジメチル−４−ヘプタノン又は／及び４−ヘプタノンであって、基板材料のトリアセチルセルロース又は／及び鹸化トリアセチルセルロースを溶解、変質させない。
それ故に、表面がトリアセチルセルロース又は／及び鹸化トリアセチルセルロースからなり、ラビング処理された基板であれば、上記の溶剤の液晶性高分子溶液をこの基板に塗工、乾燥し、液晶性高分子を配向固定させることができ、液晶ディスプレイの色補償、視野角補償など高度な補償性能を基板に賦与させることができる。
【００１５】
上述のように、本発明の光学素子の製造方法は、従来の様に、高温で焼成して配向膜を作製することが不要であり、製造の歩留りがよく、製造が省力化でき、経済的にも極めて有利である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明を更に具体的に説明するために、以下、実施例をもって説明する。
実施例１
下記の化学式で示される液晶性高分子（以下、液晶性高分子１と略称する）１００ｇを２，６−ジメチル−４−ヘプタノン４００ｇに溶解し、濃度２０重量％の溶液に調製した。
肉厚８０μｍのトリアセチルセルロースフィルムを基材とし、ラビング法で表面処理を行い、この処理面をシャワー状の水流で洗浄し、表面の水分を圧搾空気で取り除き、７５℃のオーブンに入れて、５分間乾燥した。
【００１７】
【化１】

【００１８】
乾燥したトリアセチルセルロースフィルムにスピンコーターを用いて、１０００ｒｐｍ×６０秒の条件で、先に調製した液晶性高分子１の溶液を塗工した。
塗工後のフィルムをオーブンに入れて、５０℃から１２０℃まで、１０℃／分の割合で昇温し、１２０℃で５分間保持して溶剤の乾燥を行った。
かくして、液晶性高分子１の肉厚が４μｍで、均一なホモジニアス配向の液晶性高分子層を有するフィルムを得た。
【００１９】
実施例２
下記の化学式で示される液晶性高分子（以下、液晶性高分子２と略称する）１００ｇを２，６−ジメチル−４−ヘプタノン４００ｇに溶解し、濃度２０重量％の溶液に調製した。
肉厚９０μｍの鹸化トリアセチルセルロースフィルムを基材とし、ラビング法で表面処理を行い、この処理面に圧搾空気を吹付け、表面のゴミを取り除いて洗浄した。
【００２０】
【化２】

【００２１】
上記の洗浄した鹸化トリアセチルセルロースフィルムにスピンコーターを用いて、１０００ｒｐｍ×６０秒の条件で、先に調製した液晶性高分子２の溶液を塗工した。
塗工後のフィルムをオーブンに入れて、５０℃から１１０℃まで、１０℃／分の割合で昇温し、１１０℃で５分間保持して溶剤の乾燥を行った。
かくして、液晶性高分子２の肉厚が５μｍで、均一なホモジニアス配向の液晶性高分子層を有するフィルムを得た。
【００２２】
実施例３
液晶性高分子１の１００ｇを４−ヘプタノン４００ｇに溶解し、濃度２０重量％の溶液に調製した。
ハードコート、アンチグレア等の表面処理を行っていない鹸化トリアセチルセルロースを保護膜として両面に有する偏光板を基板とし、ラビング法で表面処理を行い、この処理面に圧搾空気を吹付け、表面のゴミを取り除いて洗浄した。
【００２３】
上記偏光板の洗浄処理面にスピンコーターを用いて、１０００ｒｐｍ×６０秒の条件で、先に調製した液晶性高分子１の溶液を塗工した。
塗工後の偏光板をオーブンに入れて、５０℃から１２０℃まで、１０℃／分の割合で昇温し、１２０℃で５分間保持して溶剤の乾燥を行った。
かくして、液晶性高分子１の肉厚が５μｍで、均一なホモジニアス配向の液晶性高分子層を有する偏光板を得た。
【００２４】
比較例１
液晶性高分子１の１００ｇをシクロヘキサノン４００ｇに溶解し、濃度２０重量％の溶液に調製した。
肉厚８０μｍのトリアセチルセルロースフィルムを基材とし、ラビング法で表面処理を行い、この処理面をシャワー状の水流で洗浄し、表面の水分を圧搾空気で取り除き、７５℃のオーブンに入れて、５分間乾燥した。
乾燥したトリアセチルセルロースフィルムにスピンコーターを用いて、１０００ｒｐｍ×６０秒の条件で、先に調製した液晶性高分子１の溶液を塗工した。
塗工後のフィルムをオーブンに入れて、５０℃から１２０℃まで、１０℃／分の割合で昇温し、１２０℃で５分間保持して溶剤の乾燥を行った。
得られた液晶性高分子層を有するフィルムは、白濁したものであった。
【００２５】
比較例２
液晶性高分子２の１００ｇをメチルエチルケトン４００ｇに溶解し、濃度２０重量％の溶液に調製した。
肉厚９０μｍの鹸化トリアセチルセルロースフィルムを基材とし、ラビング法で表面処理を行い、この処理面に圧搾空気を吹付け、表面のゴミを取り除いて洗浄した。
上記の洗浄した鹸化トリアセチルセルロースフィルムにスピンコーターを用いて、１０００ｒｐｍ×６０秒の条件で、先に調製した液晶性高分子２の溶液を塗工した。
塗工後のフィルムをオーブンに入れて、５０℃から１２０℃まで、１０℃／分の割合で昇温し、１２０℃で５分間保持して溶剤の乾燥を行った。
得られた液晶性高分子層を有するフィルムは、白濁したものであった。
【００２６】
比較例３
液晶性高分子１の１００ｇを２−ヘプタノン４００ｇに溶解し、濃度２０重量％の溶液に調製した。
ハードコート、アンチグレア等の表面処理を行っていない鹸化トリアセチルセルロースを保護膜として両面に有する偏光板を基板とし、ラビング法で表面処理を行い、この処理面に圧搾空気を吹付け、表面のゴミを取り除いて洗浄した。
【００２７】
上記偏光板の洗浄処理面にスピンコーターを用いて、１０００ｒｐｍ×６０秒の条件で、先に調製した液晶性高分子１の溶液を塗工した。
塗工後の偏光板をオーブンに入れて、５０℃から１２０℃まで、１０℃／分の割合で昇温し、１２０℃で５分間保持して溶剤の乾燥を行った。
得られた液晶性高分子層を有するフィルムは、白濁したものであった。
【００２８】
実施例、比較例の評価
実施例１〜３、比較例１〜３で得られた光学フィルムを、透過軸が直行するように配置した２枚の偏光板の間に、基材のラビング方向と偏光板のどちらかの軸が平行になるように配置して、それぞれの光線透過率を偏光板２枚のみの時と比較して、結果を表１に示した。
【００２９】
【表１】

【００３０】
【発明の効果】
本発明の光学素子の製造方法は、上述のように構成されているため、配向膜が無くなり、生産工程を簡略化することが可能となった。そのため、光学素子の歩留りが向上し、配向膜の材料コスト、塗工費用が省力化でき、トータルコストの削減に大いに寄与する。
さらに、本発明の製造方法は、基板として、位相差が出にくく、コストが安価なトリアセチルセルロースフィルム、鹸化トリアセチルセルロースフィルムを使用することができるため、補償板としての機能が向上し、低コストの補償フィルムを提供することができる。

Claims (1)

1. 少なくとも一方の表面にトリアセチルセルロース又は／及び鹸化トリアセチルセルロースからなる層を有する基板の該一の層の表面を直接ラビング処理し、該ラビング処理面に、液晶性高分子の２，６−ジメチル−４−ヘプタノン又は／及び４−ヘプタノンの溶液を塗工、乾燥することにより、基板表面に液晶性高分子層を配向固定することを特徴とする光学素子の製造方法。