JPH08240713A - 光学補償フィルムの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光学補償フィルムの塗布層前面にわたって均
一に製造する方法を提供する。 【構成】 透明フィルム上に配向膜を形成し、該配向膜
の上に円盤状化合物を含む塗布液を塗布し、乾燥するこ
とで円盤状化合物層を含む層を形成する光学補償フィル
ムの製造方法において、塗布後、円盤状化合物層に衝突
する乾燥風の速度［ｍ／秒］を円盤状化合物層の粘度
［ｍＰａ・ｓ］に対して０．４以下にすることを特徴と
する光学補償フィルムの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光学補償フィルムの製
造方法に関し、特に表示コントラスト及び表示色の視角
特性を改善するために有用な光学補償フィルムの製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】日本語ワードプロセッサやデスクトップ
パソコン等のＯＡ機器の表示装置の主流であるＣＲＴ
は、薄型軽量、低消費電力という大きな利点をもった液
晶表示素子に変換されてきている。現在普及している液
晶表示素子（以下ＬＣＤと称す）の多くは、ねじれネマ
チック液晶を用いている。このような液晶を用いた表示
方式としては、複屈折モードと旋光モードとの２つの方
式に大別できる。

【０００３】複屈折モードを用いたＬＣＤは、液晶分子
配列のねじれ角が９０゜以上ねじれたもので、急峻な電
気光学特性を持つため、能動素子（薄膜トランジスタや
ダイオード）が無くても単純なマトリクス状の電極構造
で時分割駆動により大容量の表示が得られる。しかし、
この複屈折モードを用いたＬＣＤは応答速度が遅く（数
百ミリ秒）、階調表示が困難という欠点を持っているた
め、能動素子を用いた液晶表示素子（ＴＦＴ−ＬＣＤや
ＭＩＭ−ＬＣＤなど）の表示性能を越えるまでにはいた
らない。

【０００４】ＴＦＴ−ＬＣＤやＭＩＭ−ＬＣＤには、液
晶分子の配列状態が９０゜ねじれた旋光モードの表示方
式（ＴＮ型液晶表示素子）が用いられている。この表示
方式は、応答速度が速く（数十ミリ秒）、容易に白色表
示が得られ、高い表示コントラストを示すことから他の
方式のＬＣＤと比較して高画質化には最も有力な方式で
ある。しかし、ねじれネマティック液晶を用いているた
め、表示方式の原理上、見る方向によって表示色や表示
コントラストが変化するといった視角特性上の問題があ
り、ＣＲＴの視角特性にはいたらない。

【０００５】特開平４−２２９８２８号、特開平４−２
５８９２３号公報などに見られるように、一対の偏光板
とＴＮ型液晶セルの間に、位相差フィルムを配置するこ
とによって視野角を拡大しようとする方法が提案されて
いる。上記特許公報で提案された位相差フィルムは、液
晶セルに対して、垂直な方向に位相差がほぼゼロのもの
であり、真正面からはなんら光学的な作用を及ぼさず、
傾けたときに位相差が発現し、液晶セルで発現する位相
差を補償しようというものである。しかし、これらの方
法によってもＬＣＤの視野角はまだ不十分であり、更な
る改良が望まれている。特に、車載用や、ＣＲＴの代替
として考えた場合には、現状の視野角では全く対応でき
ないのが実状である。

【０００６】また、特開平４−３６６８０８号、特開平
４−３６６８０９号公報では、光学軸が傾いたカイラル
ネマティク液晶を含む液晶セルを位相差フィルムとして
用いて視野角を改良しているが、２層液晶方式となりコ
ストが高く、非常に重く低消費電力からほど遠いものに
なっている。更に特開平４−１１３３０１号、特開平５
−８０３２３号公報に、液晶セルに対して、光軸が傾斜
している位相差フィルムを用いる方法が提案されている
が、一軸性のポリカーボネートを斜めにスライスして用
いるため、大面積の位相差フィルムを、低コストでは得
難いという問題点があった。また特開平５−１５７９１
３号、ＥＰ０５７６３０４Ａ１公報に、ポリカーボネー
トに特殊な延伸を行なうことにより、光軸が傾斜してい
る位相差フィルムを用いる方法が提案されているが、や
はり、大面積の位相差フィルムを低コストで得ることは
難しい。更に、特開平６−２６５７２８号公報に光異性
化物質を用いて光軸が傾斜している位相差フィルムを用
いる方法が記載されている。この方法によれば、広い視
野角特性を有し、軽量で、かつ低コストの液晶表示素子
が実現できる。しかし、この方法の欠点として該位相差
フィルムの熱、光に対する安定性が十分でないという問
題点があった。

【０００７】また、特開平５−２１５９２１号公報にお
いては一対の配向処理された基板に硬化時に液晶性を示
す棒状化合物を挟持した形態の複屈折板によりＬＣＤの
光学補償をする案が提示されているが、この案では従来
から提案されているいわゆるダブルセル型の補償板と何
ら変わることがなく、大変なコストアップになり事実上
大量生産には向かない。さらに棒状化合物を使用する限
りは、後に述べる光学理由によりその複屈折板ではＴＮ
型ＬＣＤの全方位視野角改善は不可能である。また、特
開平３−９３２６号、及び特開平３−２９１６０１号公
報においては配向膜が設置されたフィルム状基盤に高分
子液晶を塗布することによりＬＣＤ用の光学補償板とす
る案が記載されているが、この方法では分子を斜めに配
向させることは不可能であるため、やはりＴＮ型ＬＣＤ
の全方位視野角改善は不可能である。

【０００８】そこで、鋭意検討した結果、光学的に負の
一軸性であると共に、光軸が傾斜した位相差板によって
目的を達成することが突き止られている（特開平６−２
１４１１６号公報）。更に、該位相差板を簡単な製法に
より、工業的に有利に製造するためにディスコティック
液晶を透明フィルム上に塗布し、配向固定する方法を見
い出している（特開平６−１１８９６３号公報）。しか
しながら、大面積の光学補償フィルムを製造するため
に、大面積のフィルム上に膜厚の均一な液晶層を形成す
ることが難しく、とくに液晶層を塗布後、乾燥する工程
において、ムラが発生し、光学特性を大面積で均一に制
御することが困難な場合があった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、特にＴＮ型
液晶表示素子における良好な視野角特性を表示画面全面
に亙って均一に付与するために、円盤状化合物を含む層
を有する大面積の光学補償フィルムの塗布層を均一に製
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】上記課題は、透明フィル
ム上に配向膜を形成し、該配向膜上に円盤状化合物を含
む塗布液を塗布し、乾燥することで円盤状化合物を含む
層を形成する光学補償フィルムの製造法において、塗布
後、円盤状化合物を含む層に衝突する乾燥風の速度［ｍ
／秒］を、円盤状化合物を含む塗布液の粘度［mPa・s］
に対して０．４以下にすることを特徴とする光学補償フ
ィルムの製造方法。および、該円盤状化合物を含む塗布
液が、固形分濃度を１５〜５０重量％の範囲で含み、粘
度が１〜２０［mPa・s］の範囲である光学補償フィルム
の製造方法。および、該円盤状化合物を含む塗布液をワ
イヤーバーコートによって塗布することを特徴とした光
学補償フィルムの製造方法によって達成される。

【００１１】本発明者は、上述のような光学補償フィル
ムを量産するための技術検討を行ったところ、重要な開
発課題は円盤状化合物を含む塗布液を配向膜上に塗布
後、乾燥させる工程において、乾燥風が該塗布層に衝突
して引き起こされる膜厚の不均一化を防止することであ
ることを見いだした。この膜厚の不均一化をもたらす機
構としては、風の乱れ自体が塗布層の液を吹きよせる作
用以外に、溶媒の揮発の不均一化を引き起こして、塗布
層の温度の不均一化による表面張力と粘度分布に不均一
が生じて塗布層の液の流動が起こることが指摘できる。
乾燥工程で風の乱れによる塗布層の膜厚の不均一化を防
止するには、塗布層の塗布液粘度に対応して、塗布層に
衝突する熱風風速を調整することが有効である。この
時、（塗布層に衝突する風の速度［ｍ／秒］）／（塗布
層塗布液の粘度［mPa・s］）の比が０．１以下、好まし
くは０．４以下になるようにすればよい。すなわち、塗
布層の塗布液粘度が低いほど、より弱い風を塗布層に吹
き当てることが好ましい。塗布液の粘度は、通常の方法
の測定により２５℃で測定した値である。また、風の速
度は、塗布層の膜面から１０ｍｍのところで測定した値
である。塗布層を乾燥する方法としては、熱風を衝突さ
せる対流伝熱、または遠赤外線による放射伝熱を用いる
ことが可能である。とくに放射伝熱を利用する場合は、
防爆などの安全上や乾燥速度を一定に保つために、乾燥
工程の空間における溶媒濃度をある値以下に保つことが
要求され、揮発した溶媒を乾燥工程外部に排出する必要
がある。この目的のために乾燥工程にパージ風を吹き込
む必要がある。これによりＴＮ型液晶表示素子における
良好な視野角特性を表示画面全面に亙って均一に付与す
ることができることが明らかとなった。

【００１２】本発明おける円盤状化合物を含む塗布液を
配向膜上に塗布する方法としては、ワイヤーバーコー
ト、ローラーコートエクストルージョンコート、スライ
ドビードコート、カーテンコートなどが利用でき、その
他の塗布方法も可能であるが、本発明の様に塗布液粘度
が低い場合はワイヤーバーコートが好ましい。

【００１３】熱風を吹き当てて乾燥する手段としては、
熱風温度が３０〜１５０℃、熱風の流れが支持体を含む
層に対して垂直から平行の角度で衝突してよく、熱風の
吹き出し孔の形状としては、多孔板状、スリット板状、
ノズル状であってよい。また、放射伝熱を利用して乾燥
させる手段としては、熱を遠赤外線に変換するセラミッ
ク材料、たとえばコージエライト系を成形したものある
いは金属材料を該材料で被覆したものを用いてよい。こ
の場合熱源としては、スチーム、高温ガス、高温オイル
を用いることが、防爆上好ましい。

【００１４】本発明における円盤状化合物とは、例えば
下記に列挙するディスコティック液晶、および他の低分
子化合物やポリマ−との反応により、もはや液晶性を示
さなくなったディスコティック液晶の反応生成物等のよ
うに、分子自身が光学的に負の一軸性を有する化合物全
般を意味する。

【００１５】ディスコティック液晶として代表的なもの
は例えば、Ｃ．Ｄｅｓｔｒａｄｅらの研究報告、Ｍｏ
ｌ．Ｃｒｙｓｔ．Ｌｉｑ．Ｃｒｙｓｔ．７１巻、１１１
頁（１９８１年）に記載されている、ベンゼン誘導体、
トリフェニレン誘導体、トルキセン誘導体、フタロシア
ニン誘導体や、Ｂ．Ｋｏｈｎｅらの研究報告、Ａｎｇｅ
ｗ．Ｃｈｅｍ．９６巻、７０頁（１９８４年）に記載さ
れたシクロヘキサン誘導体及びＪ．Ｍ．Ｌｅｈｎらの研
究報告、Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍｕ
ｎ．，１７９４頁（１９８５年）、Ｊ．Ｚｈａｎｇらの
研究報告、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１１６巻、２
６５５頁（１９９４年）に記載されているアザクラウン
系やフェニルアセチレン系マクロサイクルが挙げられ
る。このほか下記に列挙する様なものであるが、分子自
身が負の一軸光学異方性を持ち且つ斜め配向膜により基
盤面に対して斜めに光軸が配向するもので有れば、特に
下記物質に限定されるものではない。

【００１６】

【化１】

【００１７】

【化２】

【００１８】

【化３】

【００１９】

【化４】

【００２０】本発明における負の一軸性とは、光学異方
性を有するフィルムの３軸方向屈折率を、その値が小さ
い順にｎ1、ｎ2、ｎ3 としたとき、ｎ1＜ｎ2＝ｎ3の関
係を有するものである。従って光学軸方向の屈折率が最
も小さいという特性を有するものである。ただし、ｎ2
とｎ3の値は厳密に等しい必要はなく、ほぼ等しければ
十分である。

【００２１】本発明の透明フィルムは光透過率が良好で
あることが好ましい。具体的には、光の透過率が８０％
以上、更には９０％以上であることが好ましい。従っ
て、ゼオネックス（日本ゼオン）、ＡＲＴＯＮ（日本合
成ゴム）、フジタック（富士フィルム）などの商品名で
売られている固有複屈折値が小さい素材から形成された
支持体が好ましい。しかし、ポリカーボネート、ポリア
クリレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン等の
固有複屈折値が大きな素材であっても、製膜時に分子配
向を制御することによって光学的に等方的な支持体を形
成することも可能であり、それらも好適に利用される。
具体的には、支持体の面内の主屈折率をＮｘ，Ｎｙ、厚
み方向の主屈折率をＮｚ、厚みをｄとした時に、下式
（２）で表せる面配向性Ｒｅ値の範囲が、２０ｎｍ乃至
３００ｎｍ，更に好ましくは３０ｎｍ乃至１５０ｎｍで
ある。この面配向の条件を満たすことにより、視角特性
の改善に著しい効果をもたらす。

【００２２】式（１） Ｒｅ＝（（Ｎｘ＋Ｎｙ）／２−Ｎｚ）×ｄ

【００２３】本発明の光学補償フィルムを作成する場合
は、その製造工程において円盤状化合物例えばディスコ
ティック液晶を均一に斜め配向させ得るための工程を必
要とする。具体的には配向膜を塗布した長尺のフィルム
を均一にラビングする工程、ディスコティック液晶を塗
布する工程、ディスコティック液晶形成温度まで昇温す
る工程、さらに円盤状化合物が、架橋可能な分子の場合
はＵＶ光照射などの架橋処理を施し、冷却する工程など
である。これにより該ディスコティック液晶は均一な斜
め配向をし、その配向を崩さずに常温で個体になる。本
発明に用いるディスコティック液晶のディスコティック
液晶相をとる温度としては、好ましくは９０℃以上３０
０℃以下、特に好ましくは９０℃以上１５０℃以下であ
る。

【００２４】本発明において用いることができるディス
コティック液晶の配向処理には、様々な方法がある。単
純に基板表面をラビング処理し、その上に塗設するだけ
で有効な配向が得られるディスコティック液晶・基板の
組み合わせもあるが、最も汎用性が高い方法は配向膜を
使う方法である。配向膜としては、無機物斜方蒸着膜、
或いは特定の有機高分子膜をラビングした配向膜がこれ
にあたる。また、アゾベンゼン誘導体からなるＬＢ膜の
ように光により異性化を起こし、分子が方向性を持って
均一に配列する薄膜などもこれにあてはまる。

【００２５】有機配向膜としては代表的なものとしてポ
リイミド膜がある。これはポリアミック酸（例えば、日
産化学（株）製ＳＥ−７２１０）を基板面に塗布し１０
０℃から３００℃で焼成後ラビングすることにより、デ
ィスコティック液晶を配向させることができる。また、
アルキル鎖変性系ポバール（例えば、クラレ（株）製Ｍ
Ｐ２０３、同Ｒ１１３０など）の塗膜ならば焼成は必要
なく、ラビングするだけで該配向能が付与できる。その
他、ポリビニルブチラール、ポリメチルメタクリレー
ト、など疎水性表面を形成する有機高分子膜ならば大抵
のものがその表面をラビングすることによりディスコテ
ィック液晶配向能を付与できる。また、無機物斜方蒸着
膜としては代表的なものにＳｉＯ斜方蒸着膜がある。こ
れは、真空槽内においてベースフィルム面に斜め方向か
らＳｉＯ蒸発粒子を当て、約２０〜２００ｎｍ厚の斜め
蒸着膜を形成させて配向膜とするものである。この蒸着
膜によってディスコティック液晶が配向をすると該液晶
層の光軸は、ＳｉＯ蒸着粒子が飛んできた軌跡を含み該
ベースフィルム面に垂直な平面上の特定の方向を向く。

【００２６】上記配向膜は、その上に塗設されたディス
コティック液晶分子の配向方向を決定する作用がある。
但し、ディスコティック液晶の配向は配向膜に依存する
ため、その組み合わせを最適化する必要がある。次に、
一旦配向したディスコティック液晶分子は基板面とある
角度θをもって配向しているが、１成分系では斜め配向
の角度は配向膜の種類によってあまり変化せず、ディス
コティック液晶分子固有の値をとることが多い。また、
ディスコティック液晶分子２種以上を混合するとその混
合比によりある範囲内の傾斜角の調整が可能である。従
って、斜め配向の傾斜角制御にはディスコティック液晶
種の選択、更には２種以上のディスコティック液晶分子
を混合するなどの方法が有効である。

【００２７】透明フィルム上に塗設されたディスコティ
ック液晶を斜めに配向させる上記以外の方法として、磁
場配向や電場配向がある。この方法においてはディスコ
ティック液晶を基板に塗設後、所望の角度に磁場、或い
は電場をかけるゾーンが必要であるがそのゾーン自体を
ディスコティックネマティック相が形成される温度に調
整しておく必要がある。本発明では、これらの方法を併
用しても良い。

【００２８】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明
する。 実施例１ トリアセチルセルロース（富士写真フィルム（株）製、
厚み：１００μｍ、｛（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ｝×ｄ
＝７０ｎｍ）のロールフィルムの一方の側にゼラチン層
（層厚：０．１μｍ）を塗設した。次に、塗設したゼラ
チン層の上に長鎖アルキル変性ポバール（ＭＰ−２０
３，クラレ（株）製）の塗布液を塗布し、６０℃の熱風
を９０秒間吹き当てて乾燥させた後、ラビング処理を行
い配向膜を形成した。この配向膜上に、表１に示す固形
分濃度と支持体を含む配向膜単位面積当たりの塗布量を
変えた各種組成の液晶層塗布液を塗布し、同じく表１に
示す熱風を吹き当てる乾燥条件にて乾燥後、続いて液晶
層が形成されたフィルムを、１２０℃に設定された恒温
槽に２分間入れてディスコティック液晶を配向させ、熟
成させた後に、引き続き１２０℃の条件下で水銀灯（４
００ワット）を３０秒間照射して該液晶分子を架橋固定
した後、室温まで放冷することにより、光学補償フィル
ムを得た。液晶層塗布液に含まれる素材は下記の通りで
ある。ディスコティック液晶（前記化合物例：ＴＥ−８
（：ｍ＝４））光重合開始剤（イルガキュア３６９、
日本チバガイギー（株）製）が該液晶の１．２重量％、
モノマー（ＳＡＲＴＯＭＥＲ３０６、ソマール（株）
製）が該液晶の２５重量％、バインダー（ＣＡＢ５３
１、イーストマンケミカル（株）製）が該液晶の２．５
重量％、溶媒がメチルエチルケトンである。液晶層の塗
布方式としてワイヤーバーコートを用い、塗布幅は３０
０［ｍｍ］、塗布速度は２０ｍ／分であった。なお、塗
布液の粘度は、振動粘度計タイプＣＪＶ−５０００（秩
父セメント（株）製）を用いて２５℃で測定した。ま
た、乾燥風の風速は、塗布膜の面から１０ｍｍのところ
で熱線風速計タイプ２４−６１３１（カノマックス製）
を用いて測定した。

【００２９】実施例１で得られた光学補償フィルムを偏
光板のクロスニコル間にはさみ、光学補償フィルムの液
晶層の膜厚の不均一により視られるムラを評価した結果
を表２に示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】

【表２】

【００３２】

【発明の効果】実施例から明らかなように、本発明の光
学補償フィルム製造方法により均一な膜厚の液晶層が得
られ、ＴＮ型液晶表示素子における良好な視野角特性を
表示画面全面に亙って均一に付与することができる、デ
ィスコティック液晶を含む層を有する大面積の光学補償
フィルムを製造することができる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明フィルム上に配向膜を形成し、該配向
   膜上に円盤状化合物を含む塗布液を塗布し、乾燥するこ
   とで円盤状化合物を含む層を形成する光学補償フィルム
   の製造法において、塗布後、円盤状化合物を含む層に衝
   突する乾燥風の速度［ｍ／秒］を、円盤状化合物を含む
   塗布液の粘度［mPa・s］に対して０．４以下にすること
   を特徴とする光学補償フィルムの製造方法。
2. 【請求項２】円盤状化合物を含む塗布液が、固形分濃度
   を１５〜５０重量％の範囲で含み、粘度が１〜２０［mP
   a・s］の範囲である請求項１に記載の光学補償フィルム
   の製造方法。
3. 【請求項３】円盤状化合物を含む塗布液をワイヤーバー
   コートによって塗布することを特徴とする請求項２に記
   載の光学補償フィルムの製造方法。