JP5257634B2 - 位相差層の形成方法 - Google Patents
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Description
本発明は、スリットダイコート法による位相差層の形成方法に関する。
近年、液晶表示装置は、薄型軽量、低消費電力という大きな利点を持つため、パーソナルコンピューターや携帯電話、電子手帳等の表示装置に積極的に用いられている。これらの液晶表示装置は、駆動用液晶材料の複屈折性を利用して光のスイッチングを行っている。したがって、液晶表示装置は駆動用液晶材料の複屈折性に由来する視野角依存性が存在し、この問題を解決するために各種の位相差層形成フィルムが開発されている。この位相差層形成フィルムは通常、ポリアクリレート、ポリカーボネート、トリアセチルセルロース等のフィルムの延伸によって作製され、２枚の基板で駆動用液晶材料を挟み込んでなる液晶セルの外側に設置される。
また、最近では架橋性液晶材料や高分子液晶材料を液晶セルの内側に塗工および固定化することで、いわゆるインセル方式により位相差層を設置する方法が提案されている（下記特許文献１を参照。）。かかる方式によれば、延伸フィルムが不要となるため、耐熱性、耐膨潤性、および機械的強度などを向上することができる。
この種の位相差層を形成するための塗布装置としては、従来スピナー、バーコータまたはロールコータなどが多く使用されてきたが、近年では塗工液の消費量を削減し、また塗膜の物性を向上するという観点からダイコータの使用が検討されている。
ダイコータを用いたスリットダイコート法に関する塗工技術としては、例えば下記特許文献２〜４に見られるようにカーテンフロー法、押出法、ビード法などの塗工方法が知られる。中でも上記ビード法は、ダイコータの口金に設けられたスリットから塗料を吐出して、口金と一定の間隔を保って相対的に走行する被塗工材との間にビードと呼ばれる塗料溜りを形成し、この状態で被塗工材の走行に伴って塗料を引き出して塗膜を形成する。そして、塗膜形成により消費される量と同量の塗料をスリットから供給することにより塗膜を連続的に形成するビード法を採用すれば、形成された塗膜は膜厚の均一性をかなり高精度に達成できる。また、塗料の無駄がほとんどなく、また、スリットから吐出されるまで塗料送液経路が密閉されているのであるから、塗料の変質、異物の混入を防止でき、得られる塗膜の品質を高く維持できる。
一方、下記特許文献５には、液晶表示装置等に用いられるカラーフィルタを構成する着色層をスリットダイコート法にて塗工形成する際に、動的表面張力を所定の範囲とすることでスリットから吐出されるビードを安定化させ、塗工方向と直交する方向に生じるいわゆる横スジムラの発生を抑制しつつも塗工工程のスループットを高く維持することのできる着色層形成用塗工液の発明が記載されている。
しかしながら、上記特許文献５に記載の着色層形成用塗工液は一般に洗浄されたガラス基板等の表面に直接塗布されることが一般的であるところ、液晶表示装置のカラーフィルタを構成する位相差層は、ガラス基板上のほか、着色層や配向膜、保護層、透明電極など、表面平滑性や親水／疎水性が多様な基材（下地）に対して塗布および固定化されることが一般的であるという大きな相違点がある。また、位相差層と着色層とでは溶媒の種別や溶質との混合比、およびとりわけ架橋性液晶分子の含有の有無という決定的な差異があることから、上記特許文献５から得られる知見を位相差層形成用の液晶組成物にそのまま適用することはできず、したがって液晶組成物をスリットダイコート法により高品質かつ高スループットにて塗工する工程はこれまで確立されていなかったといえる。
また、架橋性液晶分子を架橋させて形成した位相差層は、架橋性液晶分子自体に接着に関与する部位が乏しいため、液晶セル内側の基材、すなわちガラス基板や着色層との密着性が低く、長期間の密着信頼性が乏しいという問題があった。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ダイコータを用いて生産性において問題の無い程度に高い塗工速度で位相差層を形成した場合でも、横スジムラの発生が極めて少なく、均一な位相差層が得られるとともに、長期にわたり基材との密着性に優れた位相差層を形成することのできる位相差層の形成方法を提供することを主目的とするものである。
本発明は、発明者らの度重なる試行および検討の末、架橋性液晶分子を所定量含有する液晶組成物についても、シリコーン系界面活性剤を含有するとともに表面寿命１０ｍｓにおける動的表面張力が３１ｍＮ／ｍ〜５０ｍＮ／ｍとなるよう調整することでスリットダイコート法による塗工性をきわめて良好とすることができ、さらに所定の官能基を有するシランカップリング剤を液晶組成物に添加することにより、上記塗工性を損なうことなく、位相差層の基板密着性を向上することができるという知見に基づいてなされたものである。
即ち本発明は、
（１）１種または２種以上の正の一軸ネマチック規則性を有する架橋性液晶分子と、（メタ）アクリロイル基、アミノ基、スルフィド基、メルカプト基より選ばれた少なくとも１種を有するシランカップリング剤と、シリコーン系界面活性剤とを含有し、表面寿命が１０ｍｓの際の動的表面張力が３１ｍＮ／ｍ〜５０ｍＮ／ｍであり且つシェアレートが１００ｓ −１ の際の動的粘度が２．０ｍＰａ・ｓ〜４．０ｍＰａ・ｓの範囲内である位相差層形成用液晶組成物を、スリットダイコート法により塗工速度８０〜５００ｍｍ／ｓｅｃで透明基板上に塗布して液晶塗布膜を形成し、減圧乾燥により液晶塗布膜を乾燥させ、液晶塗布膜を加熱して架橋性液晶分子の液晶相転移温度以上で等方相転移温度未満となして液晶塗布膜中の架橋性液晶分子をホメオトロピック配向させた後、紫外線を照射して架橋性液晶分子を架橋重合させ、更に液晶塗布膜の加熱を行う、ことを特徴とする位相差層の形成方法；
（２）透明基板上に着色層を形成した後、着色層上に位相差層形成用液晶組成物を塗布して位相差層を形成する上記（１）に記載の位相差層の形成方法；
（３）架橋性液晶分子の少なくとも１種が、１分子中に１個または２個以上の（メタ）アクリロイル基を有する上記（１）または（２）に記載の位相差層の形成方法；
を要旨とするものである。
（１）１種または２種以上の正の一軸ネマチック規則性を有する架橋性液晶分子と、（メタ）アクリロイル基、アミノ基、スルフィド基、メルカプト基より選ばれた少なくとも１種を有するシランカップリング剤と、シリコーン系界面活性剤とを含有し、表面寿命が１０ｍｓの際の動的表面張力が３１ｍＮ／ｍ〜５０ｍＮ／ｍであり且つシェアレートが１００ｓ −１ の際の動的粘度が２．０ｍＰａ・ｓ〜４．０ｍＰａ・ｓの範囲内である位相差層形成用液晶組成物を、スリットダイコート法により塗工速度８０〜５００ｍｍ／ｓｅｃで透明基板上に塗布して液晶塗布膜を形成し、減圧乾燥により液晶塗布膜を乾燥させ、液晶塗布膜を加熱して架橋性液晶分子の液晶相転移温度以上で等方相転移温度未満となして液晶塗布膜中の架橋性液晶分子をホメオトロピック配向させた後、紫外線を照射して架橋性液晶分子を架橋重合させ、更に液晶塗布膜の加熱を行う、ことを特徴とする位相差層の形成方法；
（２）透明基板上に着色層を形成した後、着色層上に位相差層形成用液晶組成物を塗布して位相差層を形成する上記（１）に記載の位相差層の形成方法；
（３）架橋性液晶分子の少なくとも１種が、１分子中に１個または２個以上の（メタ）アクリロイル基を有する上記（１）または（２）に記載の位相差層の形成方法；
を要旨とするものである。
尚、本明細書において用いられるいくつかの用語について以下のとおり定義する。
「（メタ）アクリロイル基」とは、「アクリロイル基」および「メタアクリロイル基」の２つの官能基の総称として用いるものとする。尚、アクリロイル基の例としてはアクリレート基やアクリロキシ基など、メタアクリロイル基の例としてはメタクリレート基やメタクリロキシ基などが挙げられる。
「（メタ）アクリロイル基」とは、「アクリロイル基」および「メタアクリロイル基」の２つの官能基の総称として用いるものとする。尚、アクリロイル基の例としてはアクリレート基やアクリロキシ基など、メタアクリロイル基の例としてはメタクリレート基やメタクリロキシ基などが挙げられる。
「動的表面張力」とは動いている液体の表面張力のことであり、本発明ではこれを最大泡圧法で測定する。最大泡圧法は、キャピラリの先端から液中に発生させた気泡の圧力を測定することで該液体の表面張力を求める方法である。またこの測定では、気泡の表面が形成されてから直ちに圧力を測定することでより流動状態に近い、すなわち動的な表面張力を求めることができるところ、本発明においてはこの経過時間である「表面寿命」を１０ｍｓときわめて小さな値を採用している。このような動的表面張力の測定は、バブルプレッシャー動的表面張力計（商品名：ＢＰ−２、ＫＲＵＳＳ社製）などを用いて測定することができる。
なお、本発明にて定義する液晶組成物の動的表面張力とはスリットダイコート法による塗工工程に供される際の値をいい、液晶組成物の生産・流通時などに例えば濃縮状態で存在する場合における値を意味するものではない。
「位相差層」とは、光の位相差（リタデーション）変化に対して光学補償することができる位相差制御機能を有する層を意味する。
「液晶組成物」とは、少なくとも架橋性液晶分子を１種または２種以上含み、さらに位相差層を形成するために用いられる他の物質が配合された混合物である組成物、および上記混合物を溶媒に溶解もしくは懸濁させて調製した溶液状態である組成物の両方を意味する。また本明細書中、特に上述した「溶液状態である組成物」である液晶組成物のことを、便宜上「液晶組成物溶液」とも呼ぶ。
「対配合物換算値」とは、本発明に用いられる液晶組成物が上記混合物である場合には、該混合物を構成する物質として配合される各配合物の総重量を１００としたときの各配合物の重量比を意味し、本発明に用いられる液晶組成物が上記配合物を溶媒で溶解あるいは混合した溶液である場合には、溶液の重量から溶媒の重量を引いた重量（即ち、溶媒に溶解或いは懸濁する前の各配合物の総重量）を１００としたときの各配合物の重量比を意味する。なお、本発明において特に断りなく重量％と表記した場合は、対配合物換算値を意味するものとする。
「ホメオトロピック配向」とは、位相差層を構成する液晶分子の光軸が基板面に対して垂直または略垂直に立ち上がっている配向状態をいう。また「位相差層がホメオトロピック配向している」とは、位相差層を構成する液晶分子が、ホメオトロピック配向していることをいう。尚、本発明において、液晶分子の理想的なホメオトロピック配向とは、位相差層の厚さ方向をｚ軸としてｘｙｚ直交座標系を想定したとき、ｘ軸方向の屈折率ｎｘとｙ軸方向の屈折率ｎｙがほぼ同じ値になり、かつ測定角度が０°の時の位相差値が４ｎｍ以下の場合をいい、好ましくは３．５ｎｍ以下、より好ましくは３ｎｍ以下の場合をいう。
本発明によれば、架橋性液晶分子を含有する液晶組成物をスリットダイコート法によって基材上に塗布する際、適用された面における塗液の塗れ性が十分となるため、決められた区域に塗液が均一に広がり、横スジムラの発生を抑えることができる。このため本発明に用いられる液晶組成物によれば、ガラス基板や着色層など基材の種類や表面の性状によらず良好な塗工性を得ることができるため、いわゆるインセル方式によって対向するガラス基板の内側に保護されるように位相差層を塗工形成した液晶表示装置、およびこれを構成するカラーフィルタにつき、安定して優れた視野角改善効果を発揮することができる。
また本発明によれば、液晶組成物にシリコーン系界面活性剤を添加することで上記所定の動的表面張力が好適に実現されてスリットダイコート法による塗工性が改善され、さらに上記４種官能基の少なくともいずれかを有するシランカップリング剤を添加することで、その塗工性を阻害することなく、液晶組成物を基材に塗布および固定化してなる位相差層につき基材密着性を向上することができる。
なお、液晶組成物を固定化した位相差層と基材との密着性を向上するという観点のみから言えば、例えば両者の間に粘着層を形成する方法も採り得るところであるが、かかる方法では、位相差層の形成に先立って粘着層を塗工および固定する工程を経る必要があり、またカラーフィルタや液晶表示装置全体の厚さが増してしまうほか、該粘着層によって透過光の散乱が生じ、カラーフィルタ等の光学特性が低下する虞がある。これに対し、本発明のように液晶組成物中に上記所定の官能基を有するシランカップリング剤を一体に混合することにより、工程数の増大、層厚さの拡大および光学特性の低下のいずれの問題をも伴うことなく本発明の効果を得ることができる。
以下、本発明を実施するための最良の形態について具体的に説明する。本発明に用いられる液晶組成物は、架橋重合可能な分子構造を有する架橋性液晶分子を含有し、かつその動的表面張力が上記所定の範囲内にあり、さらに特定のシランカップリング剤およびシリコーン系界面活性剤が含有されていることを基本的な特徴とする。
＜架橋性液晶分子について＞
本発明で用いられる液晶組成物に用いる架橋性液晶分子としては、架橋性のネマチック液晶を用いることができ、架橋性ネマチック液晶としては例えば、１分子中に（メタ）アクリロイル基、エポキシ基、オキタセン基、イソシアネート基等の重合性基を少なくとも１個有するモノマー、オリゴマー、ポリマー等が挙げられる。このような架橋性液晶分子としては、下記一般式（１）で表される化合物（Ｉ）のうちの１種の化合物もしくは２種以上の混合物、化２、化３に示す化合物（ＩＩ）のうちの１種の化合物もしくは２種以上の混合物、またはこれらを組み合わせた混合物を用いることができる。特に、本発明における架橋性液晶分子を構成する架橋性ネマチック液晶分子の少なくとも１種が１分子中に１個または２個以上の（メタ）アクリロイル基を有することが好ましい。
本発明で用いられる液晶組成物に用いる架橋性液晶分子としては、架橋性のネマチック液晶を用いることができ、架橋性ネマチック液晶としては例えば、１分子中に（メタ）アクリロイル基、エポキシ基、オキタセン基、イソシアネート基等の重合性基を少なくとも１個有するモノマー、オリゴマー、ポリマー等が挙げられる。このような架橋性液晶分子としては、下記一般式（１）で表される化合物（Ｉ）のうちの１種の化合物もしくは２種以上の混合物、化２、化３に示す化合物（ＩＩ）のうちの１種の化合物もしくは２種以上の混合物、またはこれらを組み合わせた混合物を用いることができる。特に、本発明における架橋性液晶分子を構成する架橋性ネマチック液晶分子の少なくとも１種が１分子中に１個または２個以上の（メタ）アクリロイル基を有することが好ましい。
上記一般式（１）において、Ｒ1およびＲ2はそれぞれ水素またはメチル基を示すが、液晶相を示す温度範囲の広さからＲ1またはＲ2の少なくとも一方はともに水素であることが好ましく、Ｒ1およびＲ2がともに水素であることがより好ましい。Ｘは水素、塩素、臭素、ヨウ素、炭素数１〜４のアルキル基、メトキシ基、シアノ基またはニトロ基のいずれであってもよいが、塩素またはメチル基であることが好ましい。また、化合物（Ｉ）の分子鎖両端の（メタ）アクリロイロキシ基、芳香環とのスペーサーであるアルキレン基の鎖長を示すａおよびｂは、それぞれ個別に２〜１２の範囲で任意の整数をとり得るが、４〜１０の範囲であることが好ましく、６〜９の範囲であることがさらに好ましい。ａ＝ｂ＝０である一般式（１）の化合物は安定性に乏しく、加水分解を受けやすい上に、化合物自体の結晶性が高い。また、ａおよびｂがそれぞれ１３以上である一般式（１）の化合物は、等方相転移温度（ＴＩ）が低い。この理由から、これらの化合物はどちらも液晶性を示す温度範囲が狭くなり好ましくない。上記した化１、化２、化３では架橋性液晶のモノマーを例示したが、架橋性液晶のオリゴマーや架橋性液晶のポリマー等も、従来用いられているもののなかから適宜選択して用いることができる。
一般に位相差層のリタデーション量および配向特性は、架橋性液晶分子の複屈折Δｎと、位相差層の膜厚により決定されるところ、架橋性液晶分子のΔｎは０．０３〜０．２０程度が好ましく、０．０５〜０．１５程度が更に好ましい。かかる複屈折率を達成することで、一般的なスリットダイコータによる液晶組成物の塗工により、波長λの可視光を透過させた場合にλ／４やλ／２などの所望の位相差を得ることのできる位相差層が形成される。
本発明に用いられる液晶組成物において、架橋性液晶分子は対配合物換算値で７０重量％以上、好ましくは７５重量％以上となるように配合されることが好ましい。含有量を７０重量％以上とすることにより液晶性が向上し、位相差層における配向不良の発生を良好に抑制できる。ただし架橋性液晶分子に特定の作用を付与し、あるいは本発明で用いられる液晶組成物を用いて形成される位相差層に特定の機能を付与するためのさらなる添加剤を添加することが必要な場合には、架橋性液晶分子の添加量は上述の限りではない。かかる場合には、他の添加剤の添加量を考慮し、適宜、架橋性液晶分子の添加量を決定してよい。例えば、後述するカイラル剤を添加して一般に形成される所謂負のＣプレートを得る場合などについては、架橋性液晶分子の添加量が７０重量％未満になることを除外するものではない。
＜正のＣプレートについて＞
上記架橋性液晶分子を垂直配向（ホメオトロピック配向）させて固定化することにより、液晶分子の光軸が位相差層の法線方向を向くとともに常光線屈折率よりも大きな異常光線屈折率を位相差層の法線方向に有する、いわゆる正のＣプレートを形成することができる。この場合、液晶組成物の塗布面には垂直配向膜を予め形成するか、または液晶組成物に垂直配向助剤を混合するとよい。
上記架橋性液晶分子を垂直配向（ホメオトロピック配向）させて固定化することにより、液晶分子の光軸が位相差層の法線方向を向くとともに常光線屈折率よりも大きな異常光線屈折率を位相差層の法線方向に有する、いわゆる正のＣプレートを形成することができる。この場合、液晶組成物の塗布面には垂直配向膜を予め形成するか、または液晶組成物に垂直配向助剤を混合するとよい。
垂直配向助剤の例としては、例えばレシチンや第四級アンモニウム界面活性剤などの垂直に整列したアルキル鎖またはフルオロカーボン鎖を有する表面カップリング剤、ＨＴＡＢ（ヘキサデシル−トリメチルアンモニウムブロミド）、ＤＭＯＡＰ（Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−オクタデシル−３−アミノプロピルトリメトキシシリルクロリド）、Ｎ−パーフルオロオクチルスルホニル−３−アミノプロピルトリメチルアンモニウムヨージド、長鎖アルキルアルコール、シランポリマーなどを挙げることができる。
架橋性液晶分子がホメオトロピック（垂直）配向した上記正のＣプレートを形成するに際し、本発明の課題である横スジムラの発生は架橋性液晶の垂直配向性を著しく乱し該プレートの光漏れを生じる要因となることから、本発明のごとく塗工性を改善し横スジムラの発生を低減することのできる液晶組成物は、正のＣプレートの形成を目的とする場合に特に好適に用いられる。
＜負のＣプレートについて＞
一方、液晶分子の光軸が位相差層と並行するとともに常光線屈折率よりも小さな異常光線屈折率を位相差層の法線方向に有する、いわゆる負のＣプレートを形成する場合、架橋性ネマチック液晶としてはカイラル剤を添加したコレステリック規則性を有するカイラルネマチック液晶を好適に用いることができる。
一方、液晶分子の光軸が位相差層と並行するとともに常光線屈折率よりも小さな異常光線屈折率を位相差層の法線方向に有する、いわゆる負のＣプレートを形成する場合、架橋性ネマチック液晶としてはカイラル剤を添加したコレステリック規則性を有するカイラルネマチック液晶を好適に用いることができる。
カイラル剤は光学活性な部位を有する低分子量化合物で、分子量１５００以下の化合物が好ましい。カイラル剤は、上記化１に示す化合物（Ｉ）、または化２、化３に示す化合物（ＩＩ）が発現する正の一軸ネマチック規則性に、螺旋ピッチを誘起させる目的で用いられる。カイラル剤としては下記、化４に示す化合物を例示することができるが、上記化合物（Ｉ）や化合物（ＩＩ）と溶液状態または溶融状態で相溶性を有し、かつ架橋性ネマチック液晶の液晶性を損なうことなく螺旋ピッチを誘起できるものであれば、化４に示す化合物に限定されない。しかしながら分子の両末端に架橋性官能基を有するものが、耐熱性の良い光学素子を得る上で好ましい。カイラル剤は分子内に光学活性な部位を有する化合物である。
本発明で使用可能なカイラル剤としては、例えば１つもしくは２つ以上の不斉炭素を有する化合物、キラルなアミン、キラルなスルフォキシド等のようにヘテロ原子上に不斉点がある化合物、またはクムレン、ビナフトール等の軸不斉を持つ化合物等が挙げられる。例えば市販のカイラルネマチック液晶、より具体的にはＭｅｒｃｋ社製Ｓ−８１１等を用いることができる。選択したカイラル剤の性質によっては、ネマチック規則性の破壊、配向性の低下を招き、また非重合性のカイラル剤の場合には架橋性液晶の硬化性の低下、硬化フィルムの電気的信頼性の低下を招く虞があり、更に光学活性な部位を有するカイラル剤の多量使用はコストアップを招く。従って本発明で用いるカイラル剤としては、液晶性高分子の配向に螺旋ピッチを誘発する効果の大きなカイラル剤を選択することが好ましく、具体的には下記一般式（２）〜（４）で表されるような化合物であって、分子内に軸不斉を有する低分子化合物の使用が好ましい。
上記一般式（２）〜（４）において、Ｒ4は水素またはメチル基を示し、Ｙは下記、化５、化６に示す（ｉ）〜（ｘｘｉｖ）のうちの任意の一つであるが、中でも式（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）、（ｖ）および（ｖｉｉ）の何れか一つであることが好ましい。またアルキレン基の繰り返しを示すｃとｄは、それぞれ個別に２〜１２の範囲であることがさらに好ましい。ｃとｄのいずれかまたは両方の値が０または１である化合物は、安定性に欠け、加水分解を受けやすく、結晶性も高い。一方、ｃまたはｄのいずれかの値が１３以上である化合物は、融点（Ｔｍ）が低い。換言すると、ｃとｄの値がともに上記好ましい範囲のカイラル剤を用いると、上記化合物（Ｉ）および化合物（ＩＩ）に例示される架橋性液晶モノマーとの相溶性が十分に得られるという利点がある。
カイラル剤の配合量の最適範囲は、螺旋ピッチ誘起能力や最終的に得られる位相差層のコレステリック性を考慮して決められる。具体的な配合量の範囲は、架橋性液晶の種類等により大きく異なるものではあるが、一般に液晶組成物の対配合物換算値で０．０１〜３０重量％、好ましくは０．１〜２０重量％、更に好ましくは０．５〜１５重量％となるように配合される。特に好ましいカイラル剤の配合量は、対配合物換算値で１〜１５重量％である。カイラル剤の配合量が対配合物換算値で０．０１重量％未満の場合、液晶組成物に十分なコレステリック性を付与できない場合があり、また３０重量％を超える場合は、架橋性液晶分子の配向が阻害され、硬化させる際に硬化速度の低下や架橋密度の低下といった悪影響を及ぼす虞がある。特にカイラル剤の配合量が上記好適な数値範囲内の場合、負のＣプレートの配向性と架橋硬化性をともに十分に高め、位相差層の良好な光学特性を得ることができる。
尚、本発明で用いるカイラル剤は、特に架橋性を有することを必須とするものではないが、得られる位相差層の熱安定性等を考慮すると、上述した架橋性液晶分子と重合し、コレステリック規則性を固定化することが可能な架橋性カイラル剤を用いることが好ましい。特に、分子の両末端に架橋性官能基があることが、耐熱性のよい光学素子を得る上で好ましい。
＜正のＡプレートについて＞
液晶分子の光軸が位相差層と並行するとともに、常光線屈折率よりも大きな異常光線屈折率を位相差層の面内方向に有する、いわゆる正のＡプレートを形成する場合、ラビング処理などを施した水平配向膜による配向規制力を架橋性液晶分子に負荷するか、または空気界面に対する架橋性液晶分子の表面自由エネルギーを抑制するためのレベリング剤を添加することで該分子を水平配向させることができる。
液晶分子の光軸が位相差層と並行するとともに、常光線屈折率よりも大きな異常光線屈折率を位相差層の面内方向に有する、いわゆる正のＡプレートを形成する場合、ラビング処理などを施した水平配向膜による配向規制力を架橋性液晶分子に負荷するか、または空気界面に対する架橋性液晶分子の表面自由エネルギーを抑制するためのレベリング剤を添加することで該分子を水平配向させることができる。
＜シランカップリング剤について＞
本発明に用いられる液晶組成物は、（メタ）アクリロイル基、アミノ基、スルフィド基、メルカプト基の少なくとも１種を有するシランカップリング剤を含有することを特徴とする。上記所定の官能基を有するシランカップリング剤を混合することにより、上述の正のＣプレート、負のＣプレート、または正のＡプレートのいずれを形成するに際しても、本発明に用いられる液晶組成物は基材（下地）との密着性が向上するとともに、さらにシリコーン系界面活性剤の存在と相まって塗工工程時の横スジムラの発生を抑制し、良好な基材塗工性が得られる。また特に正のＣプレートを形成するに際しては、上記４種シランカップリング剤の少なくとも１種以上を添加することにより、液晶組成物に含有される架橋性液晶分子のホメオトロピック（垂直）配向性が向上するという効果が得られる。
本発明に用いられる液晶組成物は、（メタ）アクリロイル基、アミノ基、スルフィド基、メルカプト基の少なくとも１種を有するシランカップリング剤を含有することを特徴とする。上記所定の官能基を有するシランカップリング剤を混合することにより、上述の正のＣプレート、負のＣプレート、または正のＡプレートのいずれを形成するに際しても、本発明に用いられる液晶組成物は基材（下地）との密着性が向上するとともに、さらにシリコーン系界面活性剤の存在と相まって塗工工程時の横スジムラの発生を抑制し、良好な基材塗工性が得られる。また特に正のＣプレートを形成するに際しては、上記４種シランカップリング剤の少なくとも１種以上を添加することにより、液晶組成物に含有される架橋性液晶分子のホメオトロピック（垂直）配向性が向上するという効果が得られる。
この種のシランカップリング剤としては、例えば、３−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン（信越化学社製ＫＢＭ−５０２、東芝シリコーン社製ＴＳＬ８３７５）、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学社製ＫＢＭ−５０３、東芝シリコーン社製ＴＳＬ８３７０）、３−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン（信越化学社製ＫＢＥ−５０２）、３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン（信越化学社製ＫＢＥ−５０３）、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学社製ＫＢＭ−５１０３）、（３−アクリロキシプロピル）トリメトキシシラン（Ｇｅｌｅｓｔ社製ＳＩＡ０２００．０）、メタクリロキシメチルトリエトキシシラン（Ｇｅｌｅｓｔ社製６４８２．０）、メタクリロキシメチルトリメトキシシラン（Ｇｅｌｅｓｔ社製６４８３．０）等の（メタ）アクリロイル系シランカップリング剤；
Ｎ−２（アミノエチル）３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン（信越化学社製ＫＢＭ−６０２、東芝シリコーン社製ＴＳＬ８３４５）、Ｎ−２（アミノエチル）３−アミノプロピルトリメトキシシラン（信越化学社製ＫＢＭ−６０３、東芝シリコーン社製ＴＳＬ８３４０）、３−アミノプロピルトリエトキシシラン（信越化学社製ＫＢＥ−６０３、東芝シリコーン社製ＴＳＬ８３３１）、３−アミノプロピルトリメトキシシラン（信越化学社製ＫＢＭ−９０３）、３−アミノプロピルトリエトキシシラン（信越化学社製ＫＢＥ−９０３）、３−トリエトキシシリル−Ｎ−（１、３−ジメチル−ブチリデン）プロピルアミン（信越化学社製ＫＢＥ−９１０３）、Ｎ−フェニル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン（信越化学社製ＫＢＭ−５７３）等のアミノ系シランカップリング剤；
ビス[３−（トリエトキシシリル）プロピル]テトラスルフィド（信越化学社製ＫＢＥ−８４６）、ビス[３−（トリエトキシシリル）プロピル]ジスルフィド（Ｇｅｌｅｓｔ社製ＳＩＢ１８２４．６）、ビス[ｍ−（２−トリエトキシシリルエチル）トリル]ポリスルフィド（Ｇｅｌｅｓｔ社製ＳＩＢ１８２０．５）等のスルフィド系シランカップリング剤；
及び３−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン（信越化学社製ＫＢＭ−８０２）、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン（信越化学社製ＫＢＭ−８０３、東芝シリコーン社製ＴＳＬ８３８０）、３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン（Ｇｅｌｅｓｔ社製ＳＩＭ６４７５．０）、１１−メルカプトウンデシルトリメトキシシラン（Ｇｅｌｅｓｔ社製ＳＩＭ６４８０．０）、メルカプトメチルメチルジエトキシシラン（Ｇｅｌｅｓｔ社製ＳＩＭ６４７３．０）、Ｓ−（オクタノイル）メルカプトプロピルトリエトキシシラン（Ｇｅｌｅｓｔ社製ＳＩＭ６７０４．０）等のメルカプト系シランカップリング剤；
を挙げることができる。
Ｎ−２（アミノエチル）３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン（信越化学社製ＫＢＭ−６０２、東芝シリコーン社製ＴＳＬ８３４５）、Ｎ−２（アミノエチル）３−アミノプロピルトリメトキシシラン（信越化学社製ＫＢＭ−６０３、東芝シリコーン社製ＴＳＬ８３４０）、３−アミノプロピルトリエトキシシラン（信越化学社製ＫＢＥ−６０３、東芝シリコーン社製ＴＳＬ８３３１）、３−アミノプロピルトリメトキシシラン（信越化学社製ＫＢＭ−９０３）、３−アミノプロピルトリエトキシシラン（信越化学社製ＫＢＥ−９０３）、３−トリエトキシシリル−Ｎ−（１、３−ジメチル−ブチリデン）プロピルアミン（信越化学社製ＫＢＥ−９１０３）、Ｎ−フェニル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン（信越化学社製ＫＢＭ−５７３）等のアミノ系シランカップリング剤；
ビス[３−（トリエトキシシリル）プロピル]テトラスルフィド（信越化学社製ＫＢＥ−８４６）、ビス[３−（トリエトキシシリル）プロピル]ジスルフィド（Ｇｅｌｅｓｔ社製ＳＩＢ１８２４．６）、ビス[ｍ−（２−トリエトキシシリルエチル）トリル]ポリスルフィド（Ｇｅｌｅｓｔ社製ＳＩＢ１８２０．５）等のスルフィド系シランカップリング剤；
及び３−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン（信越化学社製ＫＢＭ−８０２）、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン（信越化学社製ＫＢＭ−８０３、東芝シリコーン社製ＴＳＬ８３８０）、３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン（Ｇｅｌｅｓｔ社製ＳＩＭ６４７５．０）、１１−メルカプトウンデシルトリメトキシシラン（Ｇｅｌｅｓｔ社製ＳＩＭ６４８０．０）、メルカプトメチルメチルジエトキシシラン（Ｇｅｌｅｓｔ社製ＳＩＭ６４７３．０）、Ｓ−（オクタノイル）メルカプトプロピルトリエトキシシラン（Ｇｅｌｅｓｔ社製ＳＩＭ６７０４．０）等のメルカプト系シランカップリング剤；
を挙げることができる。
シランカップリング剤は異なる２種以上を組み合わせて用いることもできる。シランカップリング剤は、対配合物換算値が０．０１〜２０重量％、好ましくは０．１〜５重量％となるように添加する。０．０１重量％以上を添加することにより、架橋性液晶分子の良好な垂直配向性と、位相差層の十分な基材密着性を得ることができる。また２０重量％以下とすることにより、位相差層中の液晶の配向不良の発生や、位相差層の電気信頼性の低下の虞を抑えることができ良好である。
＜液晶組成物の動的表面張力について＞
本発明に用いられる液晶組成物は、スリットダイコート法による塗工に供される際の動的表面張力が表面寿命１０ｍｓで、３１ｍＮ／ｍ〜５０ｍＮ／ｍの範囲内、好ましくは３２ｍＮ／ｍ〜５０ｍＮ／ｍとした点に大きな特徴を有する。本発明において、液晶組成物の動的表面張力を上記範囲とすることにより、塗工時にコータ下端面と塗工面との間に形成される液晶組成物のビードの形状を安定化させることが可能となり、その結果、形成される位相差層の表面に生じる横スジムラを大幅に低減することができる。本発明においては、シリコーン系界面活性剤の種類および添加量を調整することにより、液晶組成物の動的表面張力を上記範囲とすることができる。
本発明に用いられる液晶組成物は、スリットダイコート法による塗工に供される際の動的表面張力が表面寿命１０ｍｓで、３１ｍＮ／ｍ〜５０ｍＮ／ｍの範囲内、好ましくは３２ｍＮ／ｍ〜５０ｍＮ／ｍとした点に大きな特徴を有する。本発明において、液晶組成物の動的表面張力を上記範囲とすることにより、塗工時にコータ下端面と塗工面との間に形成される液晶組成物のビードの形状を安定化させることが可能となり、その結果、形成される位相差層の表面に生じる横スジムラを大幅に低減することができる。本発明においては、シリコーン系界面活性剤の種類および添加量を調整することにより、液晶組成物の動的表面張力を上記範囲とすることができる。
液晶組成物の動的表面張力の測定には、上記バブルプレッシャー動的表面張力計を用いることができる。測定条件は以下の通りである。
キャピラリ径：φ０．２２８ｍｍ
測定温度：２３℃
液量：６０ｃｃ
表面寿命：１０ｍｓ
キャピラリ浸漬深さ：１０ｍｍ
設定密度：１．００ｇ／ｃｍ3
上記バブルプレッシャー動的表面張力計の概略を図１に示す。
キャピラリ径：φ０．２２８ｍｍ
測定温度：２３℃
液量：６０ｃｃ
表面寿命：１０ｍｓ
キャピラリ浸漬深さ：１０ｍｍ
設定密度：１．００ｇ／ｃｍ3
上記バブルプレッシャー動的表面張力計の概略を図１に示す。
＜液晶組成物の動的粘度について＞
また本発明に用いられる液晶組成物は、動的表面張力が上記所定範囲であることに加え、さらにシェアレート（ずり速度）が１００ｓ−１の際の動的粘度が２．０ｍＰａ・ｓ〜４．０ｍＰａ・ｓの範囲内であるが、特に２．５ｍＰａ・ｓ〜４．０ｍＰａ・ｓの範囲内であることが好ましい。動的粘度がこの範囲内であることにより、上述した液晶組成物のビード形状をより安定させることができ、結果的に得られる位相差層表面の横スジムラの発生率をさらに低減させることができる。
また本発明に用いられる液晶組成物は、動的表面張力が上記所定範囲であることに加え、さらにシェアレート（ずり速度）が１００ｓ−１の際の動的粘度が２．０ｍＰａ・ｓ〜４．０ｍＰａ・ｓの範囲内であるが、特に２．５ｍＰａ・ｓ〜４．０ｍＰａ・ｓの範囲内であることが好ましい。動的粘度がこの範囲内であることにより、上述した液晶組成物のビード形状をより安定させることができ、結果的に得られる位相差層表面の横スジムラの発生率をさらに低減させることができる。
なお、液晶組成物の上記動的粘度は、スリットダイコート法による塗工工程に供される際の値をいい、液晶組成物の生産・流通時などに例えば濃縮状態で存在する場合における値を意味するものではない。
本発明に用いられる液晶組成物の動的粘度は、例えば二重円筒方式レオメータ（ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン株式会社製、商品名：ＡＲＥＳ）を用い、シェアレートが１００ｓ−１、２３℃、液量１０ｃｃで測定した値を用いることができる。二重円筒方式レオメータの概略を図２に示す。
液晶組成物の動的粘度の調整は、例えば液晶組成物溶液の混合物の濃度を調整することにより行うことが可能であり、また用いる溶媒を選択することによっても行うことができる。
＜溶媒について＞
本発明に用いられる液晶組成物は、塗布性を向上させるために上記固形分を溶媒に溶解した液晶組成物溶液として用いられる。溶媒としては上述した架橋性液晶分子、シランカップリング剤および界面活性剤、ならびに必要に応じて用いられる垂直配向助剤、カイラル剤および後述する光重合開始剤や重合禁止剤等の溶質成分を溶解することが可能であり、かつ塗布する相手側素材の性能を阻害しないものを選択する。
本発明に用いられる液晶組成物は、塗布性を向上させるために上記固形分を溶媒に溶解した液晶組成物溶液として用いられる。溶媒としては上述した架橋性液晶分子、シランカップリング剤および界面活性剤、ならびに必要に応じて用いられる垂直配向助剤、カイラル剤および後述する光重合開始剤や重合禁止剤等の溶質成分を溶解することが可能であり、かつ塗布する相手側素材の性能を阻害しないものを選択する。
また本発明で用いられる液晶組成物に用いられる溶媒は、表面寿命１０ｍｓにおける動的表面張力が２７ｍＮ／ｍ〜５０ｍＮ／ｍの範囲内、好ましくは２８ｍＮ／ｍ〜４８ｍＮ／ｍであるものを選択して用いるとよい。この範囲内の溶媒を選択して用いることにより、液晶組成物溶液としての動的表面張力を上述した範囲内に調整することが容易であり、スリットダイコート法による高速塗工を行った際のビード安定性を向上させることができる。
また溶媒は、１００ｓ-1における動的粘度が１．０ｍＰａ・ｓ〜４．０ｍＰａ・ｓの範囲内、特に１．０ｍＰａ・ｓ〜３．０ｍＰａ・ｓの範囲内であることが好ましい。溶媒の動的粘度が上述した範囲内であるものを選択して用いることにより、このような溶媒を用いて調製された液晶組成物の動的粘度を上述した所定の範囲内とすることが可能となり、結果的に得られる位相差層の表面の平滑性を向上させることができる。
上記溶媒の常圧沸点は、液晶組成物溶液とした場合の取扱性の観点から、１４０℃〜２１０℃の範囲内、特に１４０℃〜１８０℃の範囲内のものが好ましく、また蒸気圧が０．１ｋＰａ〜１．４ｋＰａの範囲内、特に０．１３ｋＰａ〜１ｋＰａ（２０℃、１気圧時）の範囲内のものが好適に用いられる。
溶媒の具体例としては以下のものを例示することができる。すなわち、ベンゼン、トルエン、キシレン、ｎ−ブチルベンゼン、ジエチルベンゼン、テトラリン等の炭化水素類、メトキシベンゼン、１，２−ジメトキシベンゼン、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、２，４−ペンタンジオン等のケトン類、酢酸エチル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、γ−ブチロラクトン等のエステル類、２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド系溶媒、クロロホルム、ジクロロメタン、四塩化炭素、ジクロロエタン、テトラクロロエタン、トリトリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、クロロベンゼン、オルソジクロロベンゼン等のハロゲン系溶媒、ｔ−ブチルアルコール、ジアセトンアルコール、グリセリン、モノアセチン、エチレングリコール、トリエチレングリコール、ヘキシレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチルセルソルブ、ブチルセルソルブ等のアルコール類、フェノール、パラクロロフェノール等のフェノール類等の１種または２種以上が使用可能である。
なお、単一種の溶媒を使用した場合に動的表面張力および／または動的粘度が上記所望の範囲を逸脱する場合、２種以上の溶媒を混合することで該混合溶媒の動的表面張力および動的粘度を上記範囲に調整してもよい。また架橋性液晶分子等の溶質成分の溶解性が不充分である場合や、塗布する相手方の素材が侵される虞がある場合等についても、２種以上の溶媒を混合使用することにより、これらの不都合を回避することができる。液晶組成物溶液の濃度、すなわち溶媒と溶質成分とを混合した液晶組成物溶液に占める溶質成分の重量比率は、液晶組成物に用いる溶質成分の溶解性や位相差層の所望する膜厚等により異なるが、通常は１〜６０重量％、好ましくは３〜４０重量％の範囲で用いられる。
＜界面活性剤について＞
本発明においては、液晶組成物にシリコーン系界面活性剤を添加することにより、その動的表面張力を上記所定の範囲内に調整し、塗工形成される位相差層の横スジムラを抑制することもできる。
本発明においては、液晶組成物にシリコーン系界面活性剤を添加することにより、その動的表面張力を上記所定の範囲内に調整し、塗工形成される位相差層の横スジムラを抑制することもできる。
シリコーン系界面活性剤としては、例えば、ポリメチルフェニルシロキサン、ポリエーテル変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性ジメチルポリシロキサン、ジメチルシリコーン、ジフェニルシリコーン、ハイドロジェン変性ポリシロキサン、ビニル変性ポリシロキサン、ヒドロキシ変性ポリシロキサン、アミノ変性ポリシロキサン、カルボキシル変性ポリシロキサン、クロル変性ポリシロキサン、エポキシ変性ポリシロキサン、メタクリロキシ変性ポリシロキサン、メルカプト変性ポリシロキサン、フッ素変性ポリシロキサン、長鎖アルキル変性ポリシロキサン、フェニル変性ポリシロキサン、シリコーン変性コポリマーなどの珪素原子含有の低分子化合物が挙げられる。
シリコーン系界面活性剤の市販品としては、トーレシリコーンＤＣ３ＰＡ、同ＤＣ７ＰＡ、同ＳＨ１１ＰＡ、同ＳＨ２１ＰＡ、同ＳＨ２８ＰＡ、同ＳＨ２９ＰＡ、同ＳＨ３０ＰＡ、同ＦＳ−１２６５−３００（以上、東レ・ダウコーニング・シリコーン（株）製）、ＴＳＦ−４３００、同−４４４０、同−４４４５、同−４４４６、同−４４５２、同−４４６０（以上、ＧＥ東芝シリコン（株）製）、ポリシロキサンポリマーＫＰ３４１（信越化学（株）製）、ＢＹＫ−３０１、同ＢＹＫ−３０２、同ＢＹＫ−３０７、同ＢＹＫ−３２５、同ＢＹＫ−３３１、同ＢＹＫ−３３３、同ＢＹＫ−３４１、同ＢＹＫ−３４５、同ＢＹＫ−３４６、同ＢＹＫ−３４８、同ＢＹＫ−３７５（ビックケミー・ジャパン（株）製）アロンＧＳ−３０（東亜合成社製）、シリコーンＬ−７５、シリコーンＬ−７６、シリコーンＬ−７７、シリコーンＬ−７８、シリコーンＬ−７９、シリコーンＬ−５２０及びシリコーンＬ−５３０（日本ユニカ社製）等を挙げることができる。
シリコーン系界面活性剤は、液晶の配向を大きく損なわない範囲で添加することが好ましく、具体的には対配合物換算値で０．０１〜１重量％となるように添加する。０．０１重量％以上となる量を添加することにより液晶組成物に十分な塗工性を付与することができ、横スジムラの良好な防止効果が発揮される。また添加量を１重量％以下とすることによって、位相差層中の液晶の配向不良の発生や、位相差層の電気信頼性の低下の虞を抑えることができる良好である。
＜光重合開始剤について＞
本発明に用いられる液晶組成物を紫外線などの電磁波を照射して重合硬化させる場合、光重合開始剤を配合するとよい。光重合開始剤としては、ラジカル重合開始剤を使用することができる。ラジカル重合開始剤は電磁波のエネルギーによりフリーラジカルを発生する化合物であって、例えばベンゾイン、ベンゾフェノンなどのベンゾフェノン誘導体またはそれらのエステルなどの誘導体；キサントンおよびチオキサントン誘導体；クロロスルフォニル、クロロメチル多核芳香族化合物、クロロメチル複素環式化合物、クロロメチルベンゾフェノン類などの含ハロゲン化合物；トリアジン類；フルオレノン類；ハロアルカン類；光還元性色素と還元剤とのレドックスカップル類；有機硫黄化合物；過酸化物等が挙げられる。光重合開始剤としては、イルガキュアー１８４、イルガキュアー３６９、イルガキュアー６５１、イルガキュアー９０７（いずれもチバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製）、ダロキュアー（メルク社製）、アデカ１７１７（旭電化工業株式会社製）、２，２’−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４’−テトラフェニル−１，２’−ビイミダゾール（黒金化成株式会社製）等のケトン系、ビイミダゾール系化合物等が好ましい。これらの重合開始剤は、１種のみまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。２種以上を併用する場合には、吸収分光特性を阻害しないように、吸収波長の異なる開始剤を組み合わせるのが良い。上記光重合開始剤が配合された液晶組成物を基材上に塗布して塗膜を形成し、該塗膜中に存在する架橋性液晶分子を配向させた後、該光重合開始剤の感光波長の光を該塗膜に照射することによって、配向した架橋性液晶分子同士を良好に架橋させることができる。
本発明に用いられる液晶組成物を紫外線などの電磁波を照射して重合硬化させる場合、光重合開始剤を配合するとよい。光重合開始剤としては、ラジカル重合開始剤を使用することができる。ラジカル重合開始剤は電磁波のエネルギーによりフリーラジカルを発生する化合物であって、例えばベンゾイン、ベンゾフェノンなどのベンゾフェノン誘導体またはそれらのエステルなどの誘導体；キサントンおよびチオキサントン誘導体；クロロスルフォニル、クロロメチル多核芳香族化合物、クロロメチル複素環式化合物、クロロメチルベンゾフェノン類などの含ハロゲン化合物；トリアジン類；フルオレノン類；ハロアルカン類；光還元性色素と還元剤とのレドックスカップル類；有機硫黄化合物；過酸化物等が挙げられる。光重合開始剤としては、イルガキュアー１８４、イルガキュアー３６９、イルガキュアー６５１、イルガキュアー９０７（いずれもチバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製）、ダロキュアー（メルク社製）、アデカ１７１７（旭電化工業株式会社製）、２，２’−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４’−テトラフェニル−１，２’−ビイミダゾール（黒金化成株式会社製）等のケトン系、ビイミダゾール系化合物等が好ましい。これらの重合開始剤は、１種のみまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。２種以上を併用する場合には、吸収分光特性を阻害しないように、吸収波長の異なる開始剤を組み合わせるのが良い。上記光重合開始剤が配合された液晶組成物を基材上に塗布して塗膜を形成し、該塗膜中に存在する架橋性液晶分子を配向させた後、該光重合開始剤の感光波長の光を該塗膜に照射することによって、配向した架橋性液晶分子同士を良好に架橋させることができる。
光重合開始剤は、液晶の配向を大きく損なわない範囲で添加することが必要であり、液晶組成物の対配合物換算値で０．０１〜１５重量％、好ましくは０．１〜１２重量％、より好ましくは０．１〜１０重量％、特に０．５〜１０重量％となるように添加する。
なお本発明に用いられる液晶組成物には光重合開始剤のほか、その目的が損なわれない範囲で液晶組成物の保存安定性を向上するための重合禁止剤を、また紫外線などの電磁波の吸収を補助するための増感剤を添加することもできる。
＜スリットダイコート法による塗工方法について＞
本発明の位相差層の形成方法では、上記位相差層形成用液晶組成物をスリットダイコート法により、塗工速度が８０〜５００ｍｍ／ｓｅｃの範囲内で塗布するが、かつ塗布ギャップが１２０〜３００μｍの範囲内の条件でスリットダイコート法により基材（下地）上に塗工することができる。かかる塗工速度による場合、基材とスリットダイコータ口金との衝突の虞がなく、またかかる広い塗布ギャップの条件下でダイコータを用いて位相差層を形成した場合でも、横スジムラの発生が極めて少ない位相差層を得ることができる。
本発明の位相差層の形成方法では、上記位相差層形成用液晶組成物をスリットダイコート法により、塗工速度が８０〜５００ｍｍ／ｓｅｃの範囲内で塗布するが、かつ塗布ギャップが１２０〜３００μｍの範囲内の条件でスリットダイコート法により基材（下地）上に塗工することができる。かかる塗工速度による場合、基材とスリットダイコータ口金との衝突の虞がなく、またかかる広い塗布ギャップの条件下でダイコータを用いて位相差層を形成した場合でも、横スジムラの発生が極めて少ない位相差層を得ることができる。
なお、上記塗工速度とは、スリットダイコータ口金と基材との相対速度を意味し、上記範囲のうち、さらに８０〜２５０ｍｍ／ｓｅｃ、特に８０〜１５０ｍｍ／ｓｅｃの速度とした場合に生産効率の確保と横スジムラの低減の効果を両立することができる。
また上記塗布ギャップとは、スリットダイコータ口金の下端面から基材表面までの距離をいい、これが上記範囲のうち、さらに１２０〜２００μｍ、特に１２０〜１５０μｍの場合、スリットダイコータ口金と基材との衝突を回避しつつ、ビードの安定性を保つことができる。
また上記塗布ギャップとは、スリットダイコータ口金の下端面から基材表面までの距離をいい、これが上記範囲のうち、さらに１２０〜２００μｍ、特に１２０〜１５０μｍの場合、スリットダイコータ口金と基材との衝突を回避しつつ、ビードの安定性を保つことができる。
＜基材密着性の評価について＞
基材密着性、すなわち本発明に用いられる液晶組成物を塗工および固定化してなる位相差層と、透明基板や着色層などの下地層との間の剥離強度、を向上することのできる本発明に関する液晶組成物およびこれを備えるカラーフィルタは、加速寿命試験後の位相差層の剥離強度が、ＪＩＳＫ５６００−５−６の評価基準で１以下であることが好ましい。
加熱寿命試験には、タバイ製加速寿命試験機ＥＨＳ−４１１Ｍを用い、１００℃、１００％ＲＨで１時間行うものとする。具体的な剥離試験は、加速寿命試験後に温度２３±２℃、湿度５０±５％程度の環境下、位相差層を塗工形成したサンプル基板に対して、格子状に、各方向に対して１ｍｍ間隔で６回カットを行い、５×５個の格子目を設ける。次に、幅２５ｍｍ、幅２５ｍｍあたりの付着力１０±１Ｎを有するテープを約７５ｍｍ用い、テープの長手方向が格子の何れかの辺に平行となるように格子上に貼り付け、指でこすり付ける。さらに、テープの端をつまみ上げ、テープ非粘着面に対し約６０°となる角度で、０．５〜１秒かけて引き剥がした後の格子の状態を以下の６段階で評価する。
基材密着性、すなわち本発明に用いられる液晶組成物を塗工および固定化してなる位相差層と、透明基板や着色層などの下地層との間の剥離強度、を向上することのできる本発明に関する液晶組成物およびこれを備えるカラーフィルタは、加速寿命試験後の位相差層の剥離強度が、ＪＩＳＫ５６００−５−６の評価基準で１以下であることが好ましい。
加熱寿命試験には、タバイ製加速寿命試験機ＥＨＳ−４１１Ｍを用い、１００℃、１００％ＲＨで１時間行うものとする。具体的な剥離試験は、加速寿命試験後に温度２３±２℃、湿度５０±５％程度の環境下、位相差層を塗工形成したサンプル基板に対して、格子状に、各方向に対して１ｍｍ間隔で６回カットを行い、５×５個の格子目を設ける。次に、幅２５ｍｍ、幅２５ｍｍあたりの付着力１０±１Ｎを有するテープを約７５ｍｍ用い、テープの長手方向が格子の何れかの辺に平行となるように格子上に貼り付け、指でこすり付ける。さらに、テープの端をつまみ上げ、テープ非粘着面に対し約６０°となる角度で、０．５〜１秒かけて引き剥がした後の格子の状態を以下の６段階で評価する。
評価基準０：カットの縁が完全に滑らかで、どの格子の目にもはがれがない状態。
評価基準1：カットの交差点における塗膜の小さなはがれはあるが、クロスカット部分で影響を受けるのは、５％以下の状態。
評価基準２：塗膜がカットの縁に沿って、及び／又は交差点においてはがれている。クロスカット部分で影響を受けているのは明確に５％を超えるが、１５％を上回ることはない。
評価基準３：塗膜がカットの縁に沿って、部分的又は全面的に大はがれを生じており、及び／又は目のいろいろな部分が、部分的又は全面的にはがれている。クロスカット部分で影響を受けるのは、明確に１５％を超えるが、３５％を上回ることはない。
評価基準４：塗膜がカットの縁に沿って、部分的又は全面的に大はがれを生じており、及び／又は数か所の目が部分的又は全面的にはがれている。クロスカット部分で影響を受けるのは、明確に３５％を超えるが６５％上回ることはない。
評価基準５：はがれの程度が分類４を超える場合（格子の全面が剥離している状態を含む）。
評価基準1：カットの交差点における塗膜の小さなはがれはあるが、クロスカット部分で影響を受けるのは、５％以下の状態。
評価基準２：塗膜がカットの縁に沿って、及び／又は交差点においてはがれている。クロスカット部分で影響を受けているのは明確に５％を超えるが、１５％を上回ることはない。
評価基準３：塗膜がカットの縁に沿って、部分的又は全面的に大はがれを生じており、及び／又は目のいろいろな部分が、部分的又は全面的にはがれている。クロスカット部分で影響を受けるのは、明確に１５％を超えるが、３５％を上回ることはない。
評価基準４：塗膜がカットの縁に沿って、部分的又は全面的に大はがれを生じており、及び／又は数か所の目が部分的又は全面的にはがれている。クロスカット部分で影響を受けるのは、明確に３５％を超えるが６５％上回ることはない。
評価基準５：はがれの程度が分類４を超える場合（格子の全面が剥離している状態を含む）。
＜液晶組成物を用いたカラーフィルタについて＞
本発明に用いられる液晶組成物は、液晶表示装置において視野角を調整するための位相差層を形成するために用いることができ、位相差層は例えば液晶表示装置のカラーフィルタに代表される光学素子に設けることができる。以下、位相差層を設けたカラーフィルタについて図面に基づいて例示的に説明する。
本発明に用いられる液晶組成物は、液晶表示装置において視野角を調整するための位相差層を形成するために用いることができ、位相差層は例えば液晶表示装置のカラーフィルタに代表される光学素子に設けることができる。以下、位相差層を設けたカラーフィルタについて図面に基づいて例示的に説明する。
図３は本発明を用いて得られるカラーフィルタ１の一実施例を示し、２は透明基板、３は着色層、４は本発明に用いられる液晶組成物により形成した位相差層を示す。カラーフィルタ１は、透明基板２の上に、ブラックマトリクス５（ＢＭ）、赤（Ｒ）のサブ画素６、緑（Ｇ）のサブ画素７、青（Ｂ）のサブ画素８を設けて着色層３を形成し、さらに着色層３の表面に本発明に用いられる液晶組成物を用いて成膜した位相差層４を積層したものである。
透明基板２は光透過性を有し、光学的に等方性のものが好ましいが、必要に応じて局所的に光学的異方性または遮光性の領域を設けることもできる。また光透過率はカラーフィルタの用途に応じて適宜選定可能である。
透明基板２は、具体的には、ガラス、シリコン、もしくは石英等の無機基材か、次に列挙するような有機基材からなる。有機基材としては、ポリメチルメタクリレート等のアクリル、ポリアミド、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、トリアセチルセルロース、もしくはシンジオタクティック・ポリスチレン等、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、フッ素樹脂、もしくはポリエーテルニトリル等、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリシクロヘキセン、もしくはポリノルボルネン系樹脂等、または、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリプロピレン、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトン、もしくは熱可塑性ポリイミド等からなるものを挙げることができるが、一般的なプラスチックからなるものも使用可能である。透明基板２の厚さについても、用途に応じて、例えば５μｍ〜３ｍｍ程度のものが使用される。
透明基板２上には、ＲＧＢ３色のサブ画素の予定配置位置を区画形成するため、遮光性または吸光性のブラックマトリクス（ＢＭ）５がストライプ状やモザイク状などに予め設けられている。ただし本発明を用いて得られるカラーフィルタにおいてブラックマトリクスの存在は必須ではなく、これを省略することもできる。また図３ではＲＧＢからなる３色カラーフィルタを例示しているが、その用途に応じて単色、２色または４色以上のサブ画素を設けることもできる。
かかる透明基板２の上に、フォトリソグラフィー法やインクジェット法などでＲＧＢ各色の着色レジストを塗布し、さらにこれを加熱焼成することで赤（Ｒ）のサブ画素６、緑（Ｇ）のサブ画素７、青（Ｂ）のサブ画素８を順次設け、着色層３を形成する。着色レジストは、顔料など各色の着色材料を溶媒に分散させて得ることができる。
着色層３は表面の不純物を除去し、また液晶組成物に対する濡れ性を改善するため、ＵＶ洗浄処理やコロナ処理などの表面改質処理が施されることが一般的である。これにより、着色層３と後述する位相差層４との密着性が向上し、カラーフィルタ１の耐久性が向上する。
このとき、位相差層４を形成するに先だって、必要に応じて液晶組成物の塗工面となる透明基板２や着色層３の表面には図示しない配向膜を設けてもよい。配向膜は必ずしも必須ではないが、これを設けることにより架橋性液晶分子の配向方向の制御が容易となる。
水平配向膜の場合、透明基板２上にポリイミド等の配向性樹脂を塗布、乾燥させた後、ラビング処理や光配向処理することにより形成することができるが、ラビング処理や光配向処理は必ずしも行わなくてもよい。
また垂直配向膜の場合、透明基板２上に酸化ケイ素を斜め蒸着することで配向膜を形成することもできる。
本発明で用いられる配向膜材料としては、市販の配向膜材料を用いることができる。具体的には日産化学（株）製の配向膜材料（サンエバー）、日立化成デュポンマイクロシステムズ（株）製の配向膜材料（ＱＬ，ＬＸシリーズ）、ＪＳＲ（株）製の配向膜材料（ＡＬシリーズ）、チッソ（株）製の配向剤（リクソンアライナー）などを用いることができる。
水平配向膜の場合、透明基板２上にポリイミド等の配向性樹脂を塗布、乾燥させた後、ラビング処理や光配向処理することにより形成することができるが、ラビング処理や光配向処理は必ずしも行わなくてもよい。
また垂直配向膜の場合、透明基板２上に酸化ケイ素を斜め蒸着することで配向膜を形成することもできる。
本発明で用いられる配向膜材料としては、市販の配向膜材料を用いることができる。具体的には日産化学（株）製の配向膜材料（サンエバー）、日立化成デュポンマイクロシステムズ（株）製の配向膜材料（ＱＬ，ＬＸシリーズ）、ＪＳＲ（株）製の配向膜材料（ＡＬシリーズ）、チッソ（株）製の配向剤（リクソンアライナー）などを用いることができる。
着色層３または配向膜の表面に液晶組成物を塗布し液晶塗布膜を形成した後、液晶塗布膜に含まれる架橋性液晶分子に予め定められた配向を付与して架橋性液晶の分子を架橋重合させる。
例えば、液晶塗布膜を正のＣプレートとしての機能を有する位相差層４となす場合には、液晶塗布膜中の架橋性液晶分子をホメオトロピック配向させて架橋性液晶分子同士を重合させる。架橋性液晶分子にホメオトロピック配向を付与することは、赤外線で加熱する手段などを用いて液晶塗布膜を加熱して、その液晶塗布膜の温度を、その中に含まれる架橋性液晶が液晶相となる温度（液晶相転移温度）以上、架橋性液晶が等方相（液体相）となる温度（等方相転移温度）未満にすることで実施できる。
加熱温度は液晶組成物に含まれる各溶質成分の違いにより異なるが、通常７０〜１２０℃であり、加熱時間は２〜３０分間程度である。次いで紫外線を照射して架橋性液晶分子を架橋硬化させる。紫外線としては、波長２００〜５００ｎｍ程度のものが照射され、紫外線源としては高圧水銀ランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ等が用いられる。照射光量は架橋性液晶の種類や組成、光重合開始剤の種類や量等によっても異なるが、通常、１０〜３０００ｍＪ／ｃｍ2程度である。
紫外線照射後、更に加熱処理することにより、光重合では硬化しきれなかった未反応の架橋性液晶分子を互いに架橋させ、一定方向に配列した状態で三次元構造に重合させて位相差層４を形成する。紫外線照射後に加熱処理する際の温度、時間は、架橋性液晶分子の種類や組成に依存するが、通常、１５０℃〜２６０℃で１０分〜６０分間程度の範囲で行われる。塗布した液晶組成物を架橋、硬化させて得られる位相差層４の厚み特に制限はないが、生産性等を考慮して通常、０．５〜１０μｍ程度が好ましい。
上記本実施の形態のカラーフィルタ１のように、透明基板２上に液晶組成物を塗布してこれを配向および固定化して位相差層４を形成することにより、いわゆるインセル型の位相差層４を得ることができる。これにより、シート状に外部成形した位相差フィルムを接着剤などにより透明基板に貼り付ける従来の方式に比べ、カラーフィルタ１の全体を薄型化し、また該接着剤による光の散乱が防止できるとともに、位相差層４が透明基板２で保護されることからその耐熱性の向上や吸湿変形の抑制などの効果を得ることができる。
＜その他の層について＞
図３に示すように、位相差層４の表面には必要に応じて更に保護層９、スペーサー１０を順次設けてもよい。保護層９は、多官能アクリレートを含有するアクリル系、アミド系もしくはエステル系ポリマー等の材料からなる透明樹脂材料、または多官能エポキシを含有するアクリル系、アミド系もしくはエステル系ポリマー等の材料からなる透明樹脂塗料を位相差層４の表面に塗布し、さらにこれを乾燥および硬化させて形成することができる。保護層９の硬化には、透明樹脂材料の性質に応じて、例えばＵＶ光を照射するなどの方法を採ることができる。
図３に示すように、位相差層４の表面には必要に応じて更に保護層９、スペーサー１０を順次設けてもよい。保護層９は、多官能アクリレートを含有するアクリル系、アミド系もしくはエステル系ポリマー等の材料からなる透明樹脂材料、または多官能エポキシを含有するアクリル系、アミド系もしくはエステル系ポリマー等の材料からなる透明樹脂塗料を位相差層４の表面に塗布し、さらにこれを乾燥および硬化させて形成することができる。保護層９の硬化には、透明樹脂材料の性質に応じて、例えばＵＶ光を照射するなどの方法を採ることができる。
スペーサー１０は、多官能アクリレートを含有するアクリル系、アミド系またはエステル系ポリマー等の材料からなる光硬化性の感光性塗料を、位相差層４、保護層９、または透明基板２の上に塗布してこれを乾燥させ、さらにスペーサー１０の形成予定位置に対応したマスクパターンを介して該塗料を露光硬化させた後、未硬化部分をエッチング除去し、さらに全体を焼成することにより形成される。同図に示すようにスペーサー１０の配置位置を、分散配置されたブラックマトリクス５と対応させることにより、カラーフィルタ１の光学特性を阻害せずに機械特性の向上の効果を得ることができる。
このほか、カラーフィルタ１には、透明基板２と位相差層４の間、または位相差層４の上に、例えば光軸が透明基板２の面に平行するように形成された液晶材料を配向および固定化してなる正のＡプレートなどの他の位相差制御層などの層を備えてもよい。
一方、カラーフィルタ１のうち、透明基板２を挟んで位相差層４の反対側には、その他の機能層２０を備えてもよい。機能層２０の例としては、後述する駆動用電極との間に電場を形成する透明導電膜、上記正または負のＣプレートや正のＡプレートなどの位相差制御層、または偏光板などを例示することができる。これらを１種または２種以上選択し、透明基板２に積層することにより、本発明を用いて得られるカラーフィルタ１を後述する液晶表示装置として用いた場合に所望の機能が発揮される。
なお、カラーフィルタ１の異なる態様としては、透明基板２の上に必要に応じて配向膜を形成した後、本発明に用いられる液晶組成物を塗工、三次元配向、および加熱焼成により固定化して位相差層４を形成し、さらにその上にブラックマトリクス５および赤（Ｒ）のサブ画素６、緑（Ｇ）のサブ画素７、青（Ｂ）のサブ画素８を順次設けて着色層３を形成してもよい。
＜液晶表示装置について＞
図４に示すように、本発明を用いて得られるカラーフィルタ１と駆動用回路側基板１３とを、熱硬化性樹脂からなるシール剤１６によって貼り合わせ、両基板の間に駆動用液晶材料１４を封入して液晶セル１５を構成することにより、カラーフィルタ１を液晶表示装置１１の観察者側（図中上方に相当）に設置される表示側基板１２として用いることができる。カラーフィルタ１の位相差層４は、上記のように架橋性液晶分子が透明基板２に対して、例えばホメオトロピック（垂直）配向した状態で固定化された正のＣプレートを構成しているものとする。ここで、位相差層４はカラーフィルタ１の透明基板２と、駆動用回路側基板１３を構成する透明基板３１との間に挟まれるよう配置され、いわゆるインセル型をなす。なお、スペーサー１０は図示を省略している。
図４に示すように、本発明を用いて得られるカラーフィルタ１と駆動用回路側基板１３とを、熱硬化性樹脂からなるシール剤１６によって貼り合わせ、両基板の間に駆動用液晶材料１４を封入して液晶セル１５を構成することにより、カラーフィルタ１を液晶表示装置１１の観察者側（図中上方に相当）に設置される表示側基板１２として用いることができる。カラーフィルタ１の位相差層４は、上記のように架橋性液晶分子が透明基板２に対して、例えばホメオトロピック（垂直）配向した状態で固定化された正のＣプレートを構成しているものとする。ここで、位相差層４はカラーフィルタ１の透明基板２と、駆動用回路側基板１３を構成する透明基板３１との間に挟まれるよう配置され、いわゆるインセル型をなす。なお、スペーサー１０は図示を省略している。
液晶表示装置１１がＩＰＳモードの場合には、表示側基板１２の直線偏光板２３と、駆動用回路側基板１３の直線偏光板３２とは、互いの透過軸が直交するように配されている。
駆動用回路側基板１３は、透明基板３１のインセル側（駆動用液晶材料１４の封入される側）に駆動用回路３３と、これにより電圧の負荷量が制御される液晶駆動用電極３４とが設けられている。一方、表示側基板１２には必要に応じて、透明導電膜２１、正のＡプレート２２、および直線偏光板２３などからなる機能層２０を透明基板２の観察者側に備えている。
次に、本発明で用いられる液晶組成物を用いた位相差層につき、液晶組成物に含まれる液晶の分子をホメオトロピック配向させ、位相差層を正のＣプレートとなす場合を例として詳細に説明する。
（実施例１）
下記化７に示す化合物（ａ）〜（ｄ）の混合物を架橋性液晶分子として用い、重合禁止剤としてＢＨＴ（２，６−ジーｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシトルエン）、重合開始剤としてイルガキュアー９０７、そのほか添加剤としてドデカノールを用い、これらを混合して下記組成の架橋性液晶組成物（組成物Ａ）を作製した。架橋性液晶組成物は、特表２００４−５２４３８５号公報の記載に準じて作製した。尚、以下に示す組成物Ａにおける各物質の重量比は、組成物Ａの総重量に対する各物質の重量比である。
下記化７に示す化合物（ａ）〜（ｄ）の混合物を架橋性液晶分子として用い、重合禁止剤としてＢＨＴ（２，６−ジーｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシトルエン）、重合開始剤としてイルガキュアー９０７、そのほか添加剤としてドデカノールを用い、これらを混合して下記組成の架橋性液晶組成物（組成物Ａ）を作製した。架橋性液晶組成物は、特表２００４−５２４３８５号公報の記載に準じて作製した。尚、以下に示す組成物Ａにおける各物質の重量比は、組成物Ａの総重量に対する各物質の重量比である。
＜架橋性液晶組成物Ａ＞
化合物（ａ） ３２．６７重量％
化合物（ｂ） １８．６７重量％
化合物（ｃ） ２１．００重量％
化合物（ｄ） ２１．００重量％
ドデカノール １．０２重量％
ＢＨＴ ０．０４重量％
イルガキュアー９０７ ５．６０重量％
化合物（ａ） ３２．６７重量％
化合物（ｂ） １８．６７重量％
化合物（ｃ） ２１．００重量％
化合物（ｄ） ２１．００重量％
ドデカノール １．０２重量％
ＢＨＴ ０．０４重量％
イルガキュアー９０７ ５．６０重量％
上記液晶組成物Ａに対して、シランカップリング剤として３−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン（信越化学社製ＫＢＥ−５０２）を１重量％、および界面活性剤としてシリコーン系のノニオン系界面活性剤（ビックケミー・ジャパン社製、ＢＹＫ−３０１）を０．０１重量％添加した後、濃度２０％となるようプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）で溶解して液晶組成物溶液を得た。なお、上記装置にて測定されるＰＧＭＥＡの動的表面張力は、表面寿命１０ｍｓで２７．４ｍＮ／ｍであった。
液晶組成物溶液の動的表面張力を上記測定装置で測定した結果、３４ｍＮ/ｍであった。またその動的粘度は、２．７ｍＰａ・ｓであった。
次に下記着色レジストを用いて、基材サイズが５５０ｍｍ×６５０ｍｍ×０．７ｍｍの無アルカリガラス（日本電気硝子社製ＯＡ−１０）基板上に単色（赤色）の着色層を形成した。
＜赤色（Ｒ）着色画素用フォトレジスト組成＞
・赤顔料・・・・・５．０重量部
（Ｃ．Ｉ．ＰＲ２５４（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製、クロモフタールＤＰＰ Ｒｅｄ ＢＰ））
・黄顔料・・・・・１．０重量部
（Ｃ．Ｉ．ＰＹ１３９（ＢＡＳＦ社製、パリオトールイエローＤ１８１９））
・分散剤・・・・・３．０重量部
（ゼネカ（株）製、ソルスパース２４０００）
・多官能アクリレートモノマー・・・・・４．０重量部
（サートマー（株）製、ＳＲ３９９）
・ポリマー・・・・・５．０重量部
（昭和高分子（株）製ＶＲ６０）
・光重合開始剤１・・・・・１．４重量部
（チバガイギー社製、イルガキュアー９０７）
・光重合開始剤２・・・・・０．６重量部
（２，２’−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４’，５’−テトラフェニル−１，２’−ビイミダゾール）
・溶媒・・・・・８０．０重量部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
・赤顔料・・・・・５．０重量部
（Ｃ．Ｉ．ＰＲ２５４（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製、クロモフタールＤＰＰ Ｒｅｄ ＢＰ））
・黄顔料・・・・・１．０重量部
（Ｃ．Ｉ．ＰＹ１３９（ＢＡＳＦ社製、パリオトールイエローＤ１８１９））
・分散剤・・・・・３．０重量部
（ゼネカ（株）製、ソルスパース２４０００）
・多官能アクリレートモノマー・・・・・４．０重量部
（サートマー（株）製、ＳＲ３９９）
・ポリマー・・・・・５．０重量部
（昭和高分子（株）製ＶＲ６０）
・光重合開始剤１・・・・・１．４重量部
（チバガイギー社製、イルガキュアー９０７）
・光重合開始剤２・・・・・０．６重量部
（２，２’−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４’，５’−テトラフェニル−１，２’−ビイミダゾール）
・溶媒・・・・・８０．０重量部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
次いで、下記条件に従ってスリットダイコータ法により液晶組成物（塗料）を着色層上に塗布した。
すなわち定量ポンプにはダイヤフラムポンプを使用し、塗布ギャップを１２０μｍに設定し、スリット先端の吐出口の渡り方向の幅を５２０ｍｍとした。また、ガラス基板端部より１０ｍｍの位置に口金先端の中央部を停止させ、クリアランスを４０μｍとし、定常塗工時と同じ０．０１〜０．０３Ｌ／ｍｉｎの吐出レートで塗料を０．７ｓｅｃ間吐出し、塗料ビードを形成した。
すなわち定量ポンプにはダイヤフラムポンプを使用し、塗布ギャップを１２０μｍに設定し、スリット先端の吐出口の渡り方向の幅を５２０ｍｍとした。また、ガラス基板端部より１０ｍｍの位置に口金先端の中央部を停止させ、クリアランスを４０μｍとし、定常塗工時と同じ０．０１〜０．０３Ｌ／ｍｉｎの吐出レートで塗料を０．７ｓｅｃ間吐出し、塗料ビードを形成した。
次に、基板搬送速度を８０ｍｍ／ｓｅｃ〜１２０ｍｍ／ｓｅｃに変化させ、吐出レートを０．０１〜０．０３Ｌ／ｍｉｎの間でウェット膜厚に対して任意に設定し、塗料吐出装置をＺ軸方向に上昇させ、塗布ギャップが１２０μｍとなる点で上昇を停止して定常塗工状態とした。
さらに、塗工終了側の基板端部より１０ｍｍの位置にて、塗料の吐出を停止させ、同時に塗料吐出装置をＺ軸方向に上昇させ塗工を終了した。
さらに、塗工終了側の基板端部より１０ｍｍの位置にて、塗料の吐出を停止させ、同時に塗料吐出装置をＺ軸方向に上昇させ塗工を終了した。
得られた塗工基板を減圧乾燥機にて内圧が９３Ｐａを示すまで仮乾燥させた後、空気雰囲気下において超高圧水銀灯を有する市販の紫外線照射装置により波長３６５ｎｍの紫外線を２０ｍＷ／ｃｍ2で１０秒照射して架橋性液晶分子を架橋させ、次いで２３０℃のオーブンを用いて３０分焼成して膜厚１．５μｍの位相差層を形成した。
得られた位相差層につき、架橋性液晶分子の垂直配向性および塗工性を測定した。
（評価１：垂直配向性）
位相差層を構成する架橋性液晶分子の配向状態は、波長５８９ｎｍの光が位相差層を透過する際に生じる位相差を、次のように測定することによって評価した。なお、位相差の測定には、大塚電子社製のＲＥＴＳ−１２５０ＡＶを用いた。
位相差層を構成する架橋性液晶分子の配向状態は、波長５８９ｎｍの光が位相差層を透過する際に生じる位相差を、次のように測定することによって評価した。なお、位相差の測定には、大塚電子社製のＲＥＴＳ−１２５０ＡＶを用いた。
図５に示すように、位相差層の表面上に互いに直交するｘ軸とｙ軸をとるとともにｘ軸とｙ軸に対して垂直なｚ軸を想定した。そして、ｚ軸方向およびｚ軸に対してｘ軸方向及びｙ軸方向に傾斜する方向について光学素子の位相差を測定した。また、ｘ軸方向に傾斜する方向について測定された場合、ｙ軸方向に傾斜する方向について測定された場合、光学素子に生じる位相差がｚ軸を基準として対称性を示しているか否かを測定した。これらの測定結果に基づき、架橋性液晶分子が良好にホメオトロピック配向をしているか否かという配向性の良否を、次のように評価した。結果については表１に示す。
位相差はｘ軸方向、ｙ軸方向ともに対称性を示す、又は、ｚ軸方向の位相差の値が４ｎｍ以下、についていずれか一方を満たす ・・・・ ○
位相差はｘ軸方向、ｙ軸方向ともに対称性に乱れがあり、且つ、ｚ軸方向の位相差の値が４ｎｍより大きい ・・・・・・・・・・・・・ ×
位相差はｘ軸方向、ｙ軸方向ともに対称性に乱れがあり、且つ、ｚ軸方向の位相差の値が４ｎｍより大きい ・・・・・・・・・・・・・ ×
なお、上記の位相差４ｎｍの基準に関し、クロスニコルに配した２枚の偏光板の間で位相差を生じさせ、２枚の偏光板を光が透過するか否かを調べた場合に、目視上、光の透過が確認できない程度に収まる位相差の基準値が４ｎｍである。
（評価２：基材密着性）
得られた位相差層の基板密着性の測定は、温度１００℃、湿度１００％、で１時間の加速寿命試験後の光学素子に対してＪＩＳＫ５６００−５−６に準じた剥離強度の測定によって実施した。位相差層の基板密着性は次に示すように評価した。結果を表１に示す。
得られた位相差層の基板密着性の測定は、温度１００℃、湿度１００％、で１時間の加速寿命試験後の光学素子に対してＪＩＳＫ５６００−５−６に準じた剥離強度の測定によって実施した。位相差層の基板密着性は次に示すように評価した。結果を表１に示す。
剥離強度の測定による評価基準が０または１（すなわち１以下） ・・・・ ◎
剥離強度の測定による評価基準が２ ・・・・・・・・・・・・・・・・・ ○
剥離強度の測定による評価基準が３乃至５（すなわち３以上） ・・・・・ ×
剥離強度の測定による評価基準が２ ・・・・・・・・・・・・・・・・・ ○
剥離強度の測定による評価基準が３乃至５（すなわち３以上） ・・・・・ ×
（評価３：塗工性）
スリットダイコート法により塗工形成された位相差層につき、横スジムラの発生の有無を下記条件化で目視観測により評価した。
スリットダイコート法により塗工形成された位相差層につき、横スジムラの発生の有無を下記条件化で目視観測により評価した。
１）単色光照射時の反射評価
単色光光源に波長５８９ｎｍのナトリウムランプを用い、検査光入射角度を６０°、検査光反射角度を４５°として該反射光の光ムラを目視観測した。
評価基準は、
・横スジムラが観測されなかった ・・・・・・・・・・・・・・・・・ ◎
・横スジムラに起因する光ムラが若干観測された ・・・・・・・・・・ ○
・横スジムラに起因する光ムラが観測された ・・・・・・・・・・・・ △
・液晶組成物の液切れによる塗工不良が生じた ・・・・・・・・・・・ ―
とした。評価結果を表２に示す。
単色光光源に波長５８９ｎｍのナトリウムランプを用い、検査光入射角度を６０°、検査光反射角度を４５°として該反射光の光ムラを目視観測した。
評価基準は、
・横スジムラが観測されなかった ・・・・・・・・・・・・・・・・・ ◎
・横スジムラに起因する光ムラが若干観測された ・・・・・・・・・・ ○
・横スジムラに起因する光ムラが観測された ・・・・・・・・・・・・ △
・液晶組成物の液切れによる塗工不良が生じた ・・・・・・・・・・・ ―
とした。評価結果を表２に示す。
２）白色光照射時の透過評価
白色光の光源として、発光スペクトラムのピークがＲＧＢの三波長に存在する三波長管を用いた。白色光を位相差層の背面から照射し、その透過光の光ムラを目視観測した。
評価基準は、
・良好な白色光が観測された ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ ○
・透過光がグレー光として観測された ・・・・・・・・・・・・・・・ △
・透過光不良が生じた ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ ×
・液晶組成物の液切れによる塗工不良が生じた ・・・・・・・・・・・ ―
とした。評価結果を表２にあわせて示す。
白色光の光源として、発光スペクトラムのピークがＲＧＢの三波長に存在する三波長管を用いた。白色光を位相差層の背面から照射し、その透過光の光ムラを目視観測した。
評価基準は、
・良好な白色光が観測された ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ ○
・透過光がグレー光として観測された ・・・・・・・・・・・・・・・ △
・透過光不良が生じた ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ ×
・液晶組成物の液切れによる塗工不良が生じた ・・・・・・・・・・・ ―
とした。評価結果を表２にあわせて示す。
（実施例２）
界面活性剤としてシリコーン系のノニオン系界面活性剤（ＧＥ東芝シリコーン社製、ＴＳＦ−４３００）を０．０１重量％添加した以外は実施例１と同様にして位相差層を作製した。
液晶組成物溶液の動的表面張力を上記測定装置で測定した結果、３４ｍＮ/ｍであった。得られた位相差層の配向性および塗工性を実施例１と同様に測定した。評価結果を表１および表２に示す。
界面活性剤としてシリコーン系のノニオン系界面活性剤（ＧＥ東芝シリコーン社製、ＴＳＦ−４３００）を０．０１重量％添加した以外は実施例１と同様にして位相差層を作製した。
液晶組成物溶液の動的表面張力を上記測定装置で測定した結果、３４ｍＮ/ｍであった。得られた位相差層の配向性および塗工性を実施例１と同様に測定した。評価結果を表１および表２に示す。
（実施例３）
シランカップリング剤として３−トリエトキシシリル−Ｎ−（１，３−ジメチル−ブチリデン）プロピルアミン（信越化学社製ＫＢＥ−９１０３）を０．０１重量％添加した以外は実施例１と同様にして位相差層を作製した。
液晶組成物溶液の動的表面張力を上記測定装置で測定した結果、３４ｍＮ/ｍであった。得られた位相差層の配向性および塗工性を実施例１と同様に測定した。評価結果を表１および表２に示す。
シランカップリング剤として３−トリエトキシシリル−Ｎ−（１，３−ジメチル−ブチリデン）プロピルアミン（信越化学社製ＫＢＥ−９１０３）を０．０１重量％添加した以外は実施例１と同様にして位相差層を作製した。
液晶組成物溶液の動的表面張力を上記測定装置で測定した結果、３４ｍＮ/ｍであった。得られた位相差層の配向性および塗工性を実施例１と同様に測定した。評価結果を表１および表２に示す。
（実施例４）
シランカップリング剤として３−トリエトキシシリル−Ｎ−（１，３−ジメチル−ブチリデン）プロピルアミン（信越化学社製ＫＢＥ−９１０３）を０．０１重量％添加した以外は実施例２と同様にして位相差層を作製した。
液晶組成物溶液の動的表面張力を上記測定装置で測定した結果、３４ｍＮ/ｍであった。得られた位相差層の配向性および塗工性を実施例１と同様に測定した。評価結果を表１および表２に示す。
シランカップリング剤として３−トリエトキシシリル−Ｎ−（１，３−ジメチル−ブチリデン）プロピルアミン（信越化学社製ＫＢＥ−９１０３）を０．０１重量％添加した以外は実施例２と同様にして位相差層を作製した。
液晶組成物溶液の動的表面張力を上記測定装置で測定した結果、３４ｍＮ/ｍであった。得られた位相差層の配向性および塗工性を実施例１と同様に測定した。評価結果を表１および表２に示す。
（実施例５）
シランカップリング剤としてビス（トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド（信越化学社製ＫＢＥ−８４６）を１重量％用いた以外は実施例１と同様にして位相差層を作製した。
液晶組成物溶液の動的表面張力を上記測定装置で測定した結果、３４ｍＮ/ｍであった。得られた位相差層の配向性および塗工性を実施例１と同様に測定した。評価結果を表１および表２に示す。
シランカップリング剤としてビス（トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド（信越化学社製ＫＢＥ−８４６）を１重量％用いた以外は実施例１と同様にして位相差層を作製した。
液晶組成物溶液の動的表面張力を上記測定装置で測定した結果、３４ｍＮ/ｍであった。得られた位相差層の配向性および塗工性を実施例１と同様に測定した。評価結果を表１および表２に示す。
（実施例６）
シランカップリング剤としてビス（トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド（信越化学社製ＫＢＥ−８４６）を１重量％用いた以外は実施例２と同様にして位相差層を作製した。
液晶組成物溶液の動的表面張力を上記測定装置で測定した結果、３３ｍＮ/ｍであった。得られた位相差層の配向性および塗工性を実施例１と同様に測定した。評価結果を表１および表２に示す。
シランカップリング剤としてビス（トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド（信越化学社製ＫＢＥ−８４６）を１重量％用いた以外は実施例２と同様にして位相差層を作製した。
液晶組成物溶液の動的表面張力を上記測定装置で測定した結果、３３ｍＮ/ｍであった。得られた位相差層の配向性および塗工性を実施例１と同様に測定した。評価結果を表１および表２に示す。
（実施例７）
シランカップリング剤として３−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン（信越化学社製ＫＢＭ−８０２）を１重量％用いた以外は実施例１と同様にして位相差層を作製した。
液晶組成物溶液の動的表面張力を上記測定装置で測定した結果、３３ｍＮ/ｍであった。得られた位相差層の配向性および塗工性を実施例１と同様に測定した。評価結果を表１および表２に示す。
シランカップリング剤として３−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン（信越化学社製ＫＢＭ−８０２）を１重量％用いた以外は実施例１と同様にして位相差層を作製した。
液晶組成物溶液の動的表面張力を上記測定装置で測定した結果、３３ｍＮ/ｍであった。得られた位相差層の配向性および塗工性を実施例１と同様に測定した。評価結果を表１および表２に示す。
（実施例８）
シランカップリング剤として３−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン（信越化学社製ＫＢＭ−８０２）を１重量％用いた以外は実施例２と同様にして位相差層を作製した。
液晶組成物溶液の動的表面張力を上記測定装置で測定した結果、３３ｍＮ/ｍであった。得られた位相差層の配向性および塗工性を実施例１と同様に測定した。評価結果を表１および表２に示す。
シランカップリング剤として３−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン（信越化学社製ＫＢＭ−８０２）を１重量％用いた以外は実施例２と同様にして位相差層を作製した。
液晶組成物溶液の動的表面張力を上記測定装置で測定した結果、３３ｍＮ/ｍであった。得られた位相差層の配向性および塗工性を実施例１と同様に測定した。評価結果を表１および表２に示す。
（比較例１）
シリコーン系界面活性剤を用いなかった以外は実施例１と同様にして位相差層を作製した。液晶組成物溶液の動的表面張力を上記測定装置で測定した結果、３８ｍＮ／ｍであった。得られた位相差層の配向性および塗工性を実施例１と同様に測定した。評価結果を表１および表２に示す。
シリコーン系界面活性剤を用いなかった以外は実施例１と同様にして位相差層を作製した。液晶組成物溶液の動的表面張力を上記測定装置で測定した結果、３８ｍＮ／ｍであった。得られた位相差層の配向性および塗工性を実施例１と同様に測定した。評価結果を表１および表２に示す。
（比較例２）
界面活性剤として脂肪酸系のノニオン系界面活性剤（花王製、エマゾールＬ−１０Ｖ）を０．１重量％用いた以外は実施例１と同様にして位相差層を作製した。液晶組成物溶液の動的表面張力を上記測定装置で測定した結果、３０ｍＮ/ｍであった。得られた位相差層の配向性および塗工性を実施例１と同様に測定した。評価結果を表１および表２に示す。
界面活性剤として脂肪酸系のノニオン系界面活性剤（花王製、エマゾールＬ−１０Ｖ）を０．１重量％用いた以外は実施例１と同様にして位相差層を作製した。液晶組成物溶液の動的表面張力を上記測定装置で測定した結果、３０ｍＮ/ｍであった。得られた位相差層の配向性および塗工性を実施例１と同様に測定した。評価結果を表１および表２に示す。
（比較例３）
シランカップリング剤としてビニルメトキシシラン（信越化学社製ＫＢＭ−１００３）を１重量％用いた以外は実施例１と同様にして位相差層を作成した。液晶組成物溶液の動的表面張力を上記測定装置で測定した結果、３０ｍＮ／ｍであった。得られた位相差層の配向性および塗工性を実施例１と同様に測定した。評価結果を表１および表２に示す。
シランカップリング剤としてビニルメトキシシラン（信越化学社製ＫＢＭ−１００３）を１重量％用いた以外は実施例１と同様にして位相差層を作成した。液晶組成物溶液の動的表面張力を上記測定装置で測定した結果、３０ｍＮ／ｍであった。得られた位相差層の配向性および塗工性を実施例１と同様に測定した。評価結果を表１および表２に示す。
（比較例４）
溶媒としてエチレングリコールを用いた以外は実施例７と同様にして位相差層を作成した。なお、エチレングリコールの動的表面張力は、表面寿命１０ｍｓで４８．４ｍＮ／ｍである。液晶組成物溶液の動的表面張力を上記測定装置で測定した結果、５３ｍＮ／ｍであった。またその動的粘度は、２４ｍＰａ・ｓであった。得られた位相差層の配向性および塗工性を実施例１と同様に測定した。評価結果を表１および表２に示す。
溶媒としてエチレングリコールを用いた以外は実施例７と同様にして位相差層を作成した。なお、エチレングリコールの動的表面張力は、表面寿命１０ｍｓで４８．４ｍＮ／ｍである。液晶組成物溶液の動的表面張力を上記測定装置で測定した結果、５３ｍＮ／ｍであった。またその動的粘度は、２４ｍＰａ・ｓであった。得られた位相差層の配向性および塗工性を実施例１と同様に測定した。評価結果を表１および表２に示す。
（比較例５）
シランカップリング剤の対配合物換算値を５重量％とし、かつ界面活性剤として脂肪酸系のノニオン系界面活性剤（花王製、エマゾールＬ−１０Ｖ）を０．１重量％用いた以外は実施例７と同様にして位相差層を作成した。液晶組成物溶液の動的表面張力を上記測定装置で測定した結果、３５ｍＮ／ｍであった。得られた位相差層の配向性および塗工性を実施例１と同様に測定した。評価結果を表１および表２に示す。
シランカップリング剤の対配合物換算値を５重量％とし、かつ界面活性剤として脂肪酸系のノニオン系界面活性剤（花王製、エマゾールＬ−１０Ｖ）を０．１重量％用いた以外は実施例７と同様にして位相差層を作成した。液晶組成物溶液の動的表面張力を上記測定装置で測定した結果、３５ｍＮ／ｍであった。得られた位相差層の配向性および塗工性を実施例１と同様に測定した。評価結果を表１および表２に示す。
（比較例６）
シリコーン系界面活性剤の対配合物換算値を１重量％とした以外は実施例１と同様にして位相差層を作成した。液晶組成物溶液の動的表面張力を上記測定装置で測定した結果、３０ｍＮ／ｍであった。得られた位相差層の配向性および塗工性を実施例１と同様に測定した。評価結果を表１および表２に示す。
シリコーン系界面活性剤の対配合物換算値を１重量％とした以外は実施例１と同様にして位相差層を作成した。液晶組成物溶液の動的表面張力を上記測定装置で測定した結果、３０ｍＮ／ｍであった。得られた位相差層の配向性および塗工性を実施例１と同様に測定した。評価結果を表１および表２に示す。
上記各実施例および比較例の実験結果により、シリコーン系界面活性剤を添加し、かつその動的表面張力および動的粘度を所定の範囲内に調整することにより液晶組成物の横スジムラの発生を抑制し、また（メタ）アクリロイル基、アミノ基、スルフィド基またはメルカプト基の少なくともいずれか１種を有するシランカップリング剤を添加することにより液晶組成物の基材密着性が向上することが理解される。
１ カラーフィルタ
２ 透明基板
３ 着色層
４ 位相差層
１１ 液晶表示装置
１２ 表示側基板
１３ 駆動用回路側基板
１４ 駆動用液晶材料
１５ 液晶セル
２ 透明基板
３ 着色層
４ 位相差層
１１ 液晶表示装置
１２ 表示側基板
１３ 駆動用回路側基板
１４ 駆動用液晶材料
１５ 液晶セル
Claims (3)
- １種または２種以上の正の一軸ネマチック規則性を有する架橋性液晶分子と、（メタ）アクリロイル基、アミノ基、スルフィド基、メルカプト基より選ばれた少なくとも１種を有するシランカップリング剤と、シリコーン系界面活性剤とを含有し、表面寿命が１０ｍｓの際の動的表面張力が３１ｍＮ／ｍ〜５０ｍＮ／ｍであり且つシェアレートが１００ｓ −１ の際の動的粘度が２．０ｍＰａ・ｓ〜４．０ｍＰａ・ｓの範囲内である位相差層形成用液晶組成物を、スリットダイコート法により塗工速度８０〜５００ｍｍ／ｓｅｃで透明基板上に塗布して液晶塗布膜を形成し、減圧乾燥により液晶塗布膜を乾燥させ、液晶塗布膜を加熱して架橋性液晶分子の液晶相転移温度以上で等方相転移温度未満となして液晶塗布膜中の架橋性液晶分子をホメオトロピック配向させた後、紫外線を照射して架橋性液晶分子を架橋重合させ、更に液晶塗布膜の加熱を行う、ことを特徴とする位相差層の形成方法。
- 透明基板上に着色層を形成した後、着色層上に位相差層形成用液晶組成物を塗布して位相差層を形成する請求項１に記載の位相差層の形成方法。
- 架橋性液晶分子の少なくとも１種が、１分子中に１個または２個以上の（メタ）アクリロイル基を有する請求項１または２に記載の位相差層の形成方法。
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