ダイコータ、ダイコータを用いたダイコーティング方法、ダイコータを用いて得られる光学素子および液晶表示装置
【課題】 本発明は、ダイコータを用いて光学素子を作成する場合の厚みムラの問題を解決し、より薄い塗工膜を広範囲に、厚みムラを抑えつつ、高い精度にて形成することができるダイコータ、ダイコーティング法を提供するとともに、ダイコータを用いて光学素子や液晶表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 所定の基体を固定可能な塗工ステージ４０と、塗工ステージ４０上に固定された基体に対して相対的に移動可能に構成されたダイ本体２を備えるダイコータ１において、ダイ本体２に、塗工用組成物を吐出可能に開口してなるスリット８を形成するとともに該スリット８に向かってマニホールド７から延びて塗工用組成物の通路をなすスロット９を形成した口金４が設けられ、塗工ステージ４０を加熱する加熱機構３が、塗工ステージ４０の所定位置に設けられていることにより、塗工膜を、広範囲に厚みムラを抑えつつ高い精度にて形成することが可能となり、ダイコータを用いて高い厚み精度の光学素子や液晶表示装置を提供することができる。
【解決手段】 所定の基体を固定可能な塗工ステージ４０と、塗工ステージ４０上に固定された基体に対して相対的に移動可能に構成されたダイ本体２を備えるダイコータ１において、ダイ本体２に、塗工用組成物を吐出可能に開口してなるスリット８を形成するとともに該スリット８に向かってマニホールド７から延びて塗工用組成物の通路をなすスロット９を形成した口金４が設けられ、塗工ステージ４０を加熱する加熱機構３が、塗工ステージ４０の所定位置に設けられていることにより、塗工膜を、広範囲に厚みムラを抑えつつ高い精度にて形成することが可能となり、ダイコータを用いて高い厚み精度の光学素子や液晶表示装置を提供することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイコータ、ダイコータを用いたダイコート方法、ダイコータを用いて得られる光学素子および液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学フィルタ用のプラスチック基板や、液晶表示装置用のガラス基板、カラーフィルタ用のガラス基板などの所定の基板に所定の層を積層したものや基板そのものといった各種の基体に対して紫外線吸収層などの層構造を形成して光学素子を得る方法としては、塗工による方法が用いられる。塗工による方法は、基体を被塗工材として、その表面に、形成しようとする層構造を構成する様々な物質からなる塗工用組成物を塗工して塗工膜を形成したうえでその塗工膜を層構造となすことにより実施される。
【０００３】
光学フィルタや液晶表示装置の分野では製品の高機能化、薄型化が進んでおり、それに伴い、光学フィルタや液晶表示装置において形成される層構造として、その層構造の機能を保持しつつも厚みが薄くしかも均一で高い寸法精度を有するものが求められ、層構造をなす塗工膜を形成する際にも、被塗工材の表面に対して薄くしかも均一に塗工用組成物を塗布することが強く要請されている。
【０００４】
このような塗工膜を工業的に形成する方式としては、被塗工材を１枚ずつコータ（塗工機）に供給し、塗工用組成物を塗布し、乾燥などの次工程に搬送する枚葉塗工方式が採用される。枚葉塗工方式で被塗工材に塗工膜を形成するにあたっては、コータとしては、従前よりスピンコータ、バーコータ、ロールコータが広く採用される。
【０００５】
スピンコータは、半導体製造分野においてレジスト膜を形成して半導体ウエハを得る際や、カラーフィルタなどにフォトレジストを塗布する際に広く用いられている。スピンコータによる塗工膜の形成は、スピンコータに被塗工材をセットしてその被塗工材を回転させ、回転する被塗工材の表面の回転面中央（中心）に塗工用組成物を滴下することによって行われる。すなわち、回転による遠心力で被塗工材表面上に塗工用組成物が広がり、被塗工材上に塗工膜を形成することができる。スピンコータを用いる方法により得られる塗工膜は、塗工用組成物の組成を適宜設定することにより、塗工膜の厚みを被塗工材の全範囲にわたって精度良く均一化できる。しかしながら、所定の厚みの塗工膜を形成するために著しく多くの量の塗工用組成物が使用される必要があり、多くの塗工用組成物を準備することが要請されることから製造コストの高騰を招きやすい。また、スピンコートを用いた方法では被塗工材の隅部分や裏面に塗工用組成物が付着することがあるうえ、スピンコータの装置内壁に塗工用組成物が飛散して付着することもあり、さらにそのような付着した塗工用組成物がゲル化や固形化して残ってしまうことも生じうる。このように、スピンコートを用いる方法では、裏面に塗工用組成物の付着しない一定の品質を備えた被塗工材を安定して得ることが難しいという問題があり、さらにはスピンコートの装置自体の清浄な状態で維持することも難しいという問題もある。
【０００６】
ロールコータは、ピックアップロールやアプリケーションロールといったローラを介して塗工用組成物を被塗工材に転写する方法であり、帯状の長尺な被塗工材やロール状に巻き取られた被塗工材に対して塗工用組成物を塗工して塗工膜を形成することが容易となる。しかし、ロールコータを用いる方法では、塗工用組成物は塗料パン（塗料溜め）からピックアップロール、アプリケーションロールへと順次送られ、そうした段階を経たうえで被塗工材へ転写されるため、ロールコータを設置した周囲の環境に塗工用組成物が曝される時間が長くなる。通常、ロールコータは大気雰囲気下に配置されるので、塗工用組成物は大気中の湿気や酸素の影響を受けて、すなわち塗工用組成物の吸湿や酸化が生じて、塗工用組成物の品質の低下が起こり易くなる。これに加え、外部から塗工用組成物中に異物が混入する虞も大きく、これによっても塗工用組成物の品質が低下してしまう。そのような結果、ロールコータを用いた方法では、塗工膜の品質低下を招く虞が大きくなるという問題がある。
【０００７】
バーコータを用いる方法は、ロッドに細いワイヤを巻いたバーを用いて被塗工材に塗工用組成物を塗布する方法である。この方法ではロッドに巻かれたワイヤが被塗工材に接するため塗工膜にスジが入り易く、薄くしかも均一な塗工膜を得ることが困難であるという問題がある。
【０００８】
上記したような従来の方法における問題点を考慮して、近年、上記したような塗工膜を形成するにあたりダイコータを用いる方法（ダイコート法）が提案されており、具体的に、ダイコータをカラーフィルタの製造に応用することが提案されている（例えば、特許文献１，２，３）。また、ダイコータを用いて光学補償素子を製造する方法も提案されている（特許文献４）。
【０００９】
ところで、ダイコータを用いて層や膜を形成する方法は、従来から厚みのある塗工膜を形成する用途や、高粘度の塗工用組成物を被塗工材に連続的に塗布する用途として広く採用されている方法である。
【００１０】
ダイコータを用いて被塗工材に塗工膜を形成するダイコーティング方法として、カーテンフロー法、押出法、ビード法などの方法が知られている（特許文献５，６，７）。これらの方法の中で、ビード法は、ダイコータのダイ本体に設けられる口金のスリットから塗工用組成物を吐出して被塗工材との間に塗料ビードと呼ばれる塗料溜りを形成した状態となし、この状態でスリットの位置と一定の間隔を保ちつつダイ本体に対して相対的に走行する被塗工材の走行に伴ってスリットから塗工用組成物を引き出すことで塗工膜を形成する方法である。ビード法は、塗工膜の形成に消費される塗工用組成物量と同量の塗工用組成物をスリットから吐出供給することにより塗工膜を連続的に形成するので塗工用組成物の無駄がほとんどないうえ、ダイヘッドの口金のスリットと被塗工材の表面との間隔を一定に制御しているので形成される塗工膜の膜厚を高精度に均一にすることができる（特許文献８）。
【００１１】
ところが、ダイコータを用いたダイコーティング法により光学素子に形成される位相差層のような薄い厚みの塗工膜を連続して作製しようとする場合、塗工用組成物が口金のスリットの部位にて乾燥してしまい塗工用組成物を構成する成分の固形化物が析出し、それが塗工膜に塗工ムラを、口金の被塗工材に対する相対的な進行方向に平行する方向に、発生させてしまうという問題がある。特に、塗工用組成物に含まれる組成物が、温度に応じて溶解度に大きな違いがあるものであって、温度変化に依存して溶解や析出を繰り返しうるようなものである場合、口金のスリットの部位に固形物が析出しさらにその固形物露出面上に塗工組成物が流れることでその固形物が部分的に溶解し、口金のスリットの部位に不均一に固形物が析出した状態が形成されてしまい、塗工膜の塗工ムラを悪化させる。
【００１２】
ダイコータを用いる際に生じるこうした問題に対しては、乾燥抑制剤を添加した塗工用組成物を用いることで固形物の析出を抑制する方法が提案されている（特許文献９）。
【００１３】
【特許文献１】特開平５−１１１０５号公報
【特許文献２】特開平５−１４２４０７号公報
【特許文献３】特開平６−３３９６５６号公報
【特許文献４】特開平８−４３６２５号公報
【特許文献５】米国特許第４２３０７９３号明細書
【特許文献６】米国特許第４６９６８８５号明細書
【特許文献７】米国特許第２７６１７９１号明細書
【特許文献８】特開２０００−１５７９０７号公報
【特許文献９】特開２００５−１５６７３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、特許文献９に記載された発明では、乾燥抑制剤に対する溶解性が悪い材料が塗工用組成物に含まれる場合には適用できずに汎用性に劣るという問題があり、ダイコータを用いて光学素子を連続で作製する場合の塗工ムラという問題は依然として解決されていない状況にあった。
【００１５】
本発明の目的は、上記したようなダイコータを用いて光学素子を作成する場合の問題を解決し、より薄い塗工膜を広範囲に、厚みムラを抑えつつ、高い精度にて形成することができるダイコータ、ダイコーティング法を提供するとともに、ダイコータを用いて厚みムラの抑制された光学素子や液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、（１）所定の基体を固定可能な塗工ステージと、塗工ステージに固定された基体に対して相対的に移動可能に構成されたダイ本体を備えるダイコータであって、
ダイ本体に、塗工用組成物を吐出可能に開口してなるスリットを形成するとともに該スリットに向かってマニホールドから延びて塗工用組成物の通路をなすスロットを形成した口金が設けられ、
塗工ステージを加熱する加熱機構が、塗工ステージに設けられていることを特徴とするダイコータ、
（２）塗工ステージの温度を計測する温度計測機構を備える、上記（１）に記載のダイコータ、
（３）上記（１）または（２）に記載のダイコータを用い、加熱機構にて塗工ステージを加熱しながらスリットの位置から基体面上に塗工用組成物を吐出して塗工膜を形成することを特徴とするダイコーティング方法、
（４）上記（１）または（２）に記載のダイコータを用いるとともに、光透過性を有する基材と所定波長の可視光を通過させる着色層を備えたカラーフィルタを基体として用い、加熱機構にて塗工ステージを加熱しながらスリットの位置から前記カラーフィルタ面上に塗工用組成物を吐出して塗工膜を形成することを特徴とするダイコーティング方法。
（５）上記（１）または（２）に記載のダイコータを用い、加熱機構にて塗工ステージを加熱しながらスリットの位置から光透過性を有する基材を備えた基体の面上に、液晶化合物を含有する液晶組成物にてなる塗工用組成物を吐出して塗工膜を形成することを特徴とするダイコーティング方法、
（６）加熱機構にて、塗工ステージを、液晶化合物が液晶相を示す温度範囲内の所定の温度まで加熱するとともに該温度を前記温度範囲内に維持することを特徴とする、上記（５）に記載のダイコーティング方法、
（７）光透過性を有する基材を備えた基体に、液晶化合物が配向されて固定された層構造を形成してなる光学素子であって、
上記（１）または（２）に記載のダイコータを用い、加熱機構にて塗工ステージを加熱しながら、基体の表面上に液晶化合物を含有する液晶組成物にてなる塗工用組成物を吐出して塗工膜を形成し、該塗工膜に含まれる液晶化合物を配向させて固定してなる光学素子、
（８）所定波長の可視光を通過させる着色層をさらに備えた、上記（７）に記載の光学素子。
（９）対面する一対の基板のうち、少なくとも一方の基板に電極を配設するとともに、該一対の基板の間に液晶組成物を封入して印加される電圧の変化に応じて液晶の配向性を変えることができる駆動液晶層を形成してなる液晶表示装置において、該一対の基板のいずれかに、上記（７）または（８）に記載の光学素子が組み込まれてなる液晶表示装置、
を要旨とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のダイコータによれば、ダイコータの加熱機構にて塗工ステージを加熱しながら、塗工用組成物を所定の温度に加熱しつつ基体の表面上に吐出して塗工膜を形成することができる。そして、このダイコータによれば、スリットの位置に、塗工用組成物の含まれる組成物のうち温度に応じて析出と溶解を繰り返しうる組成物の析出固形物が不均一に析出したとしても、基体上の塗工膜近傍でその組成物の固形物を再び溶解した状態となすことができ、口金の基体に対する相対的な進行方向に平行する方向に、析出固形物による塗工膜におけるムラ（筋痕など）の発生を抑制でき、表面の平滑な塗工膜を歩留まり良く形成することが可能となる。
【００１８】
また、本発明のダイコータでは、温度計測機構を設けてもよく、この場合、塗工用組成物の温度を所定の温度範囲内に収めつつ、塗工用組成物を基体上に吐出して塗工膜を形成することが容易となる。
【００１９】
また、光学素子として、光透過性を有する基材を備えた基体に、液晶化合物が配向されて固定された層構造（位相差層）を形成してなるものを、本発明のダイコータを用いて得ることができる。この場合、液晶化合物を含有する液晶材料組成物を塗工用組成物として用い、本発明のダイコータの加熱機構にて塗工ステージを加熱しながら、塗工用組成物を基体の表面上に吐出して塗工膜を形成し、さらに塗工膜に含まれる液晶化合物を配向させて固定して位相差層となすことで、光学素子が形成されることになる。
【００２０】
ところで、液晶材料組成物は、通常、液晶化合物を溶剤に溶かして構成される。そのような液晶材料組成物を塗工用組成物として用いて従前のダイコータにて基体に塗工膜を形成しようとすると、塗工用組成物がダイコータのスロットからリップ部先端のスリットへと流れて塗工膜が形成されるとともにそのリップ部先端において溶剤が揮発し、溶剤の揮発にともない液晶化合物の固形物がリップ部先端で析出して口金に付着してしまうことがある。このような場合に、従前のダイコータでは、リップ部先端に析出した液晶化合物の固形物がダイコータによる塗工膜の形成時に塗工膜表面に筋痕を発生させてしまう原因となることがある、という問題がある。
【００２１】
この点、本発明のダイコータでは、塗工ステージを加熱することで、口金に液晶化合物の固形物が析出しても、その析出した液晶化合物の固形物は、加熱された塗工ステージ上の基体付近では塗工用組成物に再び溶解した状態となり、析出した固形物がその状態のままで基体に塗工形成された塗工膜に対して接触する虞が抑制される。このように、本発明のダイコータによれば、塗工むらが塗工膜に形成されてしまう虞が抑えられることが明らかとなった。本発明において、塗工ステージの加熱温度は、液晶材料組成物に含まれる架橋性液晶化合物などの液晶化合物が液晶相となる相転移温度以上である事が望ましい。
【００２２】
なお、塗工ステージを加熱すれば、溶剤の揮発速度が大きくなることも考えられるが、塗工膜中の溶剤の揮発は瞬時に完全に進むものではなく徐々に進んでおり（緩やかに進み）、塗工ステージの加熱にともない溶剤と液晶化合物の相溶性も高まっているので、基体の塗工膜の表面付近では、溶剤の揮発の進行と、溶剤と液晶化合物の相溶性の向上とが同時に起こるものと思量される。そして、ダイコータにて塗工膜を形成する際には、塗工用組成物はスリットからおおよそ断続的に基体にむけて吐出されるため、リップ部に析出する液晶化合物の固形物は次々に吐出される塗工用組成物に曝されている。したがって、析出した液晶化合物の固形物は、加熱された塗工ステージ上の基体付近で、吐出される塗工用組成物に再び溶解した状態となることが思料される。
【００２３】
したがって、本発明のダイコータでは、塗工ステージを加熱するにあたり、加熱温度は、溶剤の揮発速度が過度に大きくならない範囲に（極端に高い温度とならないように）制御することがより好ましい。この点を考慮して、液晶化合物が液晶相をなす温度を示す温度範囲の所定の温度に塗工ステージが加熱されるとともにその温度範囲内から塗工ステージの温度が外れないようにすること、すなわち塗工ステージの温度が「液晶化合物が液晶相をなす温度範囲」内に維持されることが、溶媒が揮発すること抑制しつつ液晶化合物の固形物が溶解した状態となることを効果的に促進できることとなって、好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
＜ダイコータおよびダイコータ用の口金＞
本発明のダイコータ１は、口金４を設けたダイ本体２と、加熱機構３と、塗工ステージ４０とを備えて構成される（図１、図５）。
【００２５】
ダイ本体２の口金４は、図１、図５に示すように、口金構成部材５，６を組み合わせて一体的に構成される。口金４の内部には、対面する口金構成部材５，６の隙間に外部に向かって開口した空間部が形成されてマニホールド７となしている。また口金４は、マニホールド７から外部に向かって幅細に開口した部分であって口金４の長手方向に延びた部分をスリット８となし、さらにマニホールド７からスリット８に向かって伸びる空間を形成してスロット９となしている。口金４の外形は、マニホールド７からスリット８に向かう方向に幅細に構成されてその先端部をリップ部２０とし、そのリップ部２０の位置にスリット８が形成される。そして、口金４は、口金構成部材５の幅方向（長手方向）の所定の位置（例えば中心部）に、マニホールド７に連通する塗工用組成物供給孔１０を形成している。
【００２６】
塗工用組成物供給孔１０は、図５に示すように、塗液貯留部１１に対して管１２にて接続されている。管１２には、ポンプ１３が設けられており、このポンプ１３は塗工用組成物貯留部１１に貯留されている塗工用組成物１４を、ダイ本体２の塗工用組成物供給孔１０を介してマニホールド７に送りこむ。ポンプ１３としては、ギアポンプ、ダイアフラムポンプ、ピストン型ポンプなど一般的に使用されるポンプを適宜用いることができる。また、ポンプ１３による塗工用組成物１４の流量（塗工用組成物貯留部１１からマニホールド７への供給速度）は適宜制御されてよく、例えば、管１２にバルブ（図示せず）を接続してバルブによりポンプ１３による塗工用組成物１４の流量が制御されるように構成されていてもよい。
【００２７】
口金構成材５，６としては、剛性や精度、伝熱性の点から通常ステンレス鋼が採用される。口金構成材５，６がステンレス鋼で形成されている事で、リップ部２０先端と基体３０表面とのクリアランス（図５においてＤ）を口金４の長手方向に均一に保持する事ができ、更に口金４全体の温度分布を一定に保つ事が容易になる。
【００２８】
口金４において、スリット８の幅（図５においてＫ）（リップ部２０先端位置における口金構成材５，６間の離間距離））は、１０μｍから５００μｍの範囲の所定の値に調整する。スリット８の幅（スリット間隔）Ｋが１０μｍ未満では、塗工用組成物１４吐出の圧力損失が大きくポンプ１３に過負荷がかかったり、ポンプ１３の動きに対して塗工用組成物１４吐出の応答に遅れがあり枚葉塗工として好ましくなかったりする。スリット間隔Ｋが５００μｍを越えると、口金４の長手方向に対する塗工用組成物１４の吐出量の均一性が確保しにくい。基体３０とリップ２０先端面との隙間の距離であるクリアランスは、できるだけ塗工用組成物１４を均一に塗布して均一な厚みの塗工膜２１を得るためには、塗工膜２１の厚みの１００倍以下から選ばれることが好ましく、通常、１０μｍから５００μｍの範囲の所定の値に設定する。クリアランスが１０μｍ未満では、基体３０自体のうねりや基体３０と口金４とを相対的に走行させる機構の精度のため基体３０とリップ２０先端面との接触を避けることが難しくなる虞がある。
【００２９】
塗工ステージ４０は、所定の基体を固定可能な面（基体設置面）（図５において面Ｓ）を有し、加熱機構３を備えてなり、ダイ本体の口金４のスリット８に対して所定間隔を隔てて基体設置面を対面可能な位置に配置されている。
【００３０】
加熱機構３は、発熱部品１５を備えてなる。なお、加熱機構３は、必要に応じて、発熱部品１５の発熱状態を制御する制御装置１６を備える。加熱機構３としては、金属やカーボンや導電性ポリマーやＴＩＯなどといった導電性材料を発熱体として用いたステンレスヒーターやセラミックヒーターや金属箔ヒーターやガラスヒーターやシリコンラバーヒーター等のヒーターを具体的に挙げることができる。
【００３１】
ダイコータ１において、発熱部品１５は、塗工ステージ４０の基体設置面の温度を上昇可能に搭載されるが、このとき、発熱部品１５は、塗工ステージ４０の基体設置面の面内方向の一部領域の温度を上昇させるように配設されていてもよいし、塗工ステージ４０の基体設置面の面内方向の全体領域の温度を上昇させるように配設されていてもよい。なお、塗工ステージ４０の基体設置面の面内方向の一部領域あるいは全体領域の温度を上昇させることは、例えば、発熱部品１５として発熱部品１５の設置領域を加熱する性質を有するもの（導電性材料を用いた面ヒーターなど）を用い、そのような発熱部品１５が塗工ステージ４０の表面の一部領域あるいは全体領域に配置されていることで具体的に実現できる。
【００３２】
また、発熱部品１５は、塗工ステージ４０において、その発熱部品１５を外方向に向かって露出させて配置されるほか（図１）、その発熱部品１５を塗工ステージ４０の内部に埋没させて配置されていてもよい（図２）。なお、図１の例には、塗工ステージ４０の表面における上面全面にわたって発熱部品１５が露出するように配置されている例が示されているが、このとき、塗工ステージ４０では、その上面を形成する発熱部品１５の露出面が、基体設置面を形成している。
【００３３】
図１に示すダイコータ１の例では、加熱機構３によって塗工ステージ４０が効率的に加熱されることになり、基体３０に塗工されて塗工膜にとり込まれようとする塗工用組成液１４や塗工直後の塗工用組成物１４についてその塗工用組成物１４の粘度や表面張力を調製することができ、均一な塗工膜２１を形成することができる。
【００３４】
なお、加熱機構３に含まれる発熱部品１５は、１個であっても複数個であってもよい。
【００３５】
加熱機構３に発熱部品１５が複数個含まれる場合、塗工ステージ４０は、基体設置面の面内方向に複数個の発熱部品１５を互いに隙間なく配置させていてよいほか、複数個の発熱部品１５を、隙間を隔てて配置させていてもよい。また、加熱機構３に発熱部品１５が複数個含まれる場合、複数個の発熱部品１５の入り切りを個別に制御することで、加熱機構３にて塗工ステージ４０の基体設置面の温度を上昇させる領域を適宜限定することができるほか、その領域を適宜変更することができる。さらに、複数個の発熱部品１５のそれぞれの発熱量を個別に制御することで、塗工ステージ４０の基体設置面に適宜温度差を形成させることができる。ただし、基体に形成される塗工膜のレベリング性を良好にする点では、加熱機構３には、発熱部品１５が１つ含まれ、且つ、その発熱部品１５が塗工ステージ４０の基体設置面全体領域の温度を上昇可能に配置されていることが好ましい。このような場合、塗工ステージ４０の基体設置面全体領域の温度をより均一に上昇させることが容易となり、基体３０の面内方向異なる位置における温度が等しくなりやすく、したがって、基体に形成される塗工膜の温度も均一化しやすくなることから、塗工膜のレベリング性が向上しやすくなる。
【００３６】
なお、発熱部品１５が塗工ステージ４０の基体設置面全体領域の温度を上昇させることは、発熱部品１５を支持台４１の表面に設けて塗工ステージ４０が構成されることで実現するのみならず、発熱部品１５を適宜選択すれば、発熱部品１５を支持台４１の内部に設けて塗工ステージ４０が構成される場合でも実現できる。発熱部品１５が塗工ステージ４０の内部に設けられている場合、塗工ステージ４０の基体設置面に基体を固定しても、基体は発熱部品１５に対して直接接触せず、発熱部品１５を構成する材料の材質（物理的脆さなど）や発熱部品１５の状態（発熱部品１５表面が粗面の状態であるなど）により基体が物理的損傷などの様々な悪影響を受ける虞を抑制することが可能となり、塗工膜の膜質を向上させることが容易となる。
【００３７】
塗工ステージ４０における加熱機構３の発熱部品１５の配置は、例えば、塗工ステージ４０を構成する部材において発熱部品１５を配設しようとする部分に孔を穿設することや切り込んで空間部を形成することなどによって発熱部品１５を配設するための空間部分を確保しておき、その空間部分に発熱部品１５を挿入配置することで実施することができる。また、塗工ステージ４０における加熱機構３の発熱部品１５の配置は、塗工ステージ４０を構成する部材の表面上に発熱部品１５を配設することでも実施することができる。
【００３８】
ダイコータ１には、通常、駆動機構（図示しない）が設けられる。その駆動機構は、ダイ本体２を基体３０表面に対して相対的に移動させる機構であり、従前より公知な機構を適宜用いることができる。例えば、駆動機構としては、ダイ本体２の基体に対する移動は、基体の位置を固定しつつダイ本体２が移動するように構成した機構、ダイ本体２を固定しつつ基体の位置を移動させるように構成した機構、ダイ本体２と基体の両方を相互に移動させるように構成した機構を挙げることができる。
【００３９】
基体３０の位置を固定させつつダイ本体２を移動する機構は、塗工ステージ４０の面に対して所定の距離をおいて塗工ステージ４０上方にレールを架設し、そのレールに対してスライド移動可能にスライダー（スライド装置）を配置し、そのスライダーにダイ本体２を固定することによってなる機構、などによって実現することができる。
【００４０】
ダイ本体２を固定しつつ基体３０の位置を移動させる機構は、コンベヤ上に塗工ステージ４０を移動可能に配置するとともにその塗工ステージ４０上に基体を配置して基体の上方の所定の位置にダイ本体を固定しコンベヤの駆動に伴って基体を移動させるように構成してなる機構や、所定のローラとそのローラの面に対してダイ本体を対面させておき基体を所定のローラの回転面に固定させてローラの軸まわりの回転に伴って移動させるように構成してなる機構、などによって具体的に実現することができる。なお、ローラの回転面に基体が固定される場合、ローラに発熱部品１５を配備することで、そのローラに塗工ステージとしての機能（基体を加熱する機能と基体を着体設置面（ローラの回転面）に対して固定する機能）を果たさせてもよい。
【００４１】
図１に示すダイコータ１の例では、塗工用組成物１４をダイ本体２に向けて供給する手段（塗工用組成物供給手段）としてポンプ１３と管１２でなる機構を設けた場合について説明したが、塗工用組成物供給手段は、この例に限定されず、圧縮空気にて塗工用組成物１４を塗液貯留部１１から管１２を通じて塗工用組成物供給孔１０に向けて押し出すように構成してなる手段といった、いわゆる圧空手段などであっても良い。
【００４２】
なお、ダイコータ１には、図３に示すように、温度を検知するセンサ１８を備えた温度計測機構１７が設けられていることが好ましい。図３の例では、温度測定機構１７は、センサ１８を塗工ステージ４０の内部に配置してダイコータ１に設けられる。ここに、センサ１８は、塗工ステージ４０の基体設置面の温度を計測するものであり、具体的に、熱電対を挙げることができる。
【００４３】
また、温度測定機構１７は、センサ１８を塗工ステージの基体設置面の上方に設置してダイコータ１に設けられていてもよい（図４）。その場合、センサ１８としては、赤外線温度センサなどを具体的に挙げることができ、そのようなセンサ１８によれば、塗工ステージ４０の基体設置面の温度を間接的に計測することができる。なお、このようなセンサ１８を用いることは、基体設置面の温度を測定するのみならず、基体の塗工膜の温度を正確に測定することも可能となって好ましい。
【００４４】
ダイコータ１は、このように温度計測機構１７を備える事で、塗工ステージ４０の基体設置面や基体の塗工膜の温度を検出することができ、その温度に応じて加熱機構３による塗工ステージ４０の加熱を調整することが可能となり、塗工膜の温度を調節することが可能となる。
【００４５】
本発明のダイコータ１には、リップ２０先端面と基体３０の間に保持されている塗工用組成物１４に対して、口金４の基体３０に対する移動方向に対して上流側（図５において矢印Ａ側）または下流側（図５において矢印Ｂ側）から加圧または減圧を与えるための機構（図示せず）が、付加されることが適宜許される。この機構は、ダイコータ１のリップ部２０の先端より塗工用組成物がダイコータ１の外部に押し出されることと、塗工用組成物をダイコータ１の内部に吸引させることとの間の調整（押出吸引調整）を、容易にする。ダイコーティングでは、塗工むらの防止と均一な膜厚の塗工膜を得るため、塗布する直前にリップ部の先端に塗工用組成物の液溜り（メニスカス）を作り、また、塗工膜の形成後には液溜りをダイコータ内に引き戻すことが行われる。したがって、上記のような押出吸引調整を容易にする機構によれば、基体３０に塗工膜を形成する直前にダイコータ１のリップ部２０の先端より塗工用組成物の液溜り（メニスカス）を形成させることと、塗工膜の形成後にメニスカスを構成する塗工用組成物をダイコータ１内に引き戻させることが容易に実施でできる。
【００４６】
＜ダイコーティング方法＞
次に、本発明のダイコータ用の口金４を設けたダイコータ１により基体３０の面上に塗工用組成物を塗工して塗工膜を形成する方法（ダイコーティング方法）について図５を参照しつつ詳細に説明する。図５は、ダイコーティング方法を実施している状態を説明するための図面である。なお、ダイコータ１がスリットダイコータである場合を例として説明する。
【００４７】
まず、図５に示すように、ダイコータ１の塗工ステージ４０上に基体３０が配置される。このとき、ダイコータ１は、口金４のリップ部２０の先端に形成されるスリット８を、塗工膜２１を形成しようとする基体３０の面に向けられている。
【００４８】
次に、ダイコータ１は、塗工用組成物貯留部１１に貯留した塗工用組成物１４を、ポンプ１３により、管１２内を通じてダイ本体２の塗工用組成物供給孔１０を介してマニホールド７に送りこむ。ダイコータ１では、マニホールド７に送り込まれた塗工用組成物１４は、スロット８を経由してリップ部２０のスリット８より基体３０面上へと吐出する。
【００４９】
ここで、ダイコータ１では、加熱機構３を構成する制御装置１６が、塗工ステージ４０に設けられた発熱部品１５を適宜作動させ、塗工ステージ４０が加熱されている。そして、塗工ステージ４０において発熱部品15が塗工ステージ上部あるいは塗工ステージ面上に配置されるので、加熱機構３によって加熱された塗工ステージ４０の温度と、金口４から吐出され、基体３０と接触している塗工用組成物１４の温度とは、同一あるいはおおよそ同一になっている。したがって、ダイコータ１において、塗工ステージ４０が加熱されると、スロット９をスリット８に向かって移動する塗工用組成物が基体に近づくにつれて加熱され、スリット８から基体３０面上に接触したときには塗工用組成物１４は加熱された状態となる。なお、加熱機構３の作動のタイミングは、塗料や基体の材質や性質などのほか、ダイコータ１の周囲の温度雰囲気などの諸条件に応じて適宜設定することができる。
【００５０】
その一方で、ダイコータ１は、塗工用組成物１４の基体３０表面上への吐出に応じて、適宜、ダイ本体２を基体表面に対して相対的に移動させる。ダイ本体２の基体に対する移動は、基体３０の位置を固定しつつダイ本体２が移動することによるほか、ダイ本体２を固定しつつ基体３０の位置を移動させること、ダイ本体２と基体３０の両方によっても実現することができる。また、ダイ本体２を固定しつつ基体３０の位置を移動させることは、基体３０を所定の平面に対して平行に移動させることや、基体３０を所定の軸まわりに回転させることで移動させること、などによって具体的に実現することができる。
【００５１】
こうして、ダイコータ１の口金４のスリット８の位置から塗工用組成物１４が基体３０面上に吐出されるとともに、ダイ本体２と基体３０表面とが相対的に移動し、その移動に応じて基体３０表面に塗工膜２１が形成される。このとき、塗工用組成物１４の吐出速度と、ダイ本体２と基体３０表面との相対的な移動速度は、塗工用組成物１４の性質や塗工膜２１の厚みなどの条件によって適宜設定される。
【００５２】
なお、ダイコータ１にて塗工用組成物１４を用いて塗工膜２１を形成するにあたり、塗工用組成物１４がスリット８から最初に吐出された後、基体１表面上に塗工用組成物１４が盛られてその盛られた塗工用組成物１４の量（Ｗｓ）が最初に目的とする塗工膜２１の厚みを得るために必要な量（Ｗｒ）（メニスカスを構成する塗工用組成物１４の量（メニスカスの量））になるまでの時間（Ｔｒ）は出来るだけ短いことが好ましく（メニスカスが出来るまでの時間）、その後、メニスカスの量（Ｗｒ）が一定に維持されることが好ましい。このような点を踏まえて、塗工用組成物１４の単位時間あたりの吐出量（吐出速度）は、基材３１面上に形成しようとする塗工膜２１の厚みに応じたメニスカスの量（Ｗｒ）に応じて適宜設定される。すなわち、塗工開始から塗工用組成物１４の吐出された量（Ｗｓ）がＷｒに達するまでは吐出速度を大きくし（時間Ｔｒをできるだけ小さくし）、塗工用組成物１４の吐出量がＷｓを超えた後（時間Ｔｒ経過後）は、Ｗｒの値を維持して基体１への塗工用組成物１４の吐出が行われることが好ましい。ＷｓがＷｒに至らない状態で、ダイ本体２と基体３０表面との相対的な移動が進むと、塗工用組成物が基体に塗工され始めた塗工開始位置からダイ本体２の移動方向に数ｃｍの位置までの範囲において塗工膜の膜厚みが不足してしまう。また、時間Ｔｒが、余り大きいと、塗布ムラが生じるおそれがある。
【００５３】
ダイコーティング方法は、ダイコータ１として上記したような温度計測機構１７を備えるものを用いて実施されてもよいが、その場合、ダイコーティング方法は、基体３０に形成される塗工膜の温度を、温度計測機構１７にて検出し、その温度に応じて加熱機構３による塗工ステージ４０の加熱を調整しつつ塗工膜２１を形成することで、実施されてもよい。具体的には、ダイコータ１は、所定の時間間隔で基体３０に形成される塗工膜の温度を温度計測機構１７にて検出し、その検出された温度が所定の温度範囲から外れた場合に、加熱機構３の制御部１６が発熱部品１５による発熱を規制し、検出された温度が所定の温度範囲以内に収まる場合に、加熱機構３の制御部１６が発熱部品１５による発熱を実施させる。これにより、ダイコータ１は、基体３０の塗工膜の温度を所定の温度範囲内に維持することが可能となる。
【００５４】
本発明のダイコータやダイコーティング方法は、塗工用組成物を基体に塗布して精密な塗工膜を形成することを必要とする際に、好適に用いられることが可能である。この点、光学素子についてみると、光学素子は光学機能を発揮させる必要性から基体上に精密な塗工膜を形成する必要がある。特に、液晶化合物を含んでなる液晶組成物を基体に塗工して塗工膜を成膜しその塗工膜を位相差層となして光学素子を得るような場合においては、塗工膜に極めて精密な寸法精度を要求され、さらに塗工膜を作成する途中で液晶化合物の析出が高度に抑制される必要もある。したがって、本発明のダイコータやダイコーティング方法は、このような位相差層を備えた光学素子を作成する場合に特に顕著な効果を発揮する。
【００５５】
そこで、本発明のダイコータ１を用いるとともに、液晶化合物を含んでなる液晶組成物を塗工用組成物１４として用いて基体３０上に塗工膜２１を形成して光学素子となす場合について、次に詳細に説明する。
【００５６】
＜ダイコータを用いて得られる光学素子（第１の形態）＞
ダイコータ１を用いて形成される本発明の光学素子３２は、基体３０の表面上に直接もしくは間接に位相差層３３を形成してなる（第１の形態の光学素子）（図６）。なお、図６では、光学素子３２は基体３０に対して直接に位相差層３３を形成している場合についてのみ示す。
【００５７】
基体３０には、光透過性を有する基材３１が用いられる。この基材３１は基材形成材から構成される。
【００５８】
基材形成材は、光学的に等方性を有するように構成されていることが好ましい。基材形成材としては、ガラス基板などのガラス材の他、種々の材質からなる板状体を適宜選択できる。具体的には、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、トリアセチルセルロースなどからなるプラスチック基板であってもよいし、またさらにポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリプロプレン、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルケトンなどのフィルムを用いることもできる。ただし、特に位相差制御部材を液晶ディスプレイ用に用いる場合には、基板形成材は無アルカリガラスであることが好ましい。
【００５９】
位相差層３３は、その厚み方向に位相差層３３の内部を進行して一方側の表面から入射されて他方側の表面より出射する光につき、その光が位相差層３３の内部を進行する際に光を複屈折させる機能を有する層である。
【００６０】
位相差層３３としては、その屈折率ｎｘ、ｎｙ、ｎｚについて、ｎｘ＜ｎｚおよびｎｙ＜ｎｚを満たし且つｎｘとｎｙは等しい、もしくは殆ど等しい関係となっており、いわゆる「＋Ｃプレート」（正のＣプレート）として機能する層、ｎｚ＜ｎｘおよびｎｚ＜ｎｙを満たし且つｎｘとｎｙは等しい、もしくは殆ど等しい関係となっており、いわゆる「-Ｃプレート」（負のＣプレート）として機能する層、ｎｙ＝ｎｚ＜ｎｘもしくはｎｘ＝ｎｚ＜ｎｙの関係となっており、いわゆる「＋Ａプレート」（正のＡプレート）として機能する層を挙げることができる。ただし、位相差層３３の屈折率につき、位相差層４の厚み方向（位相差層４の法線方向）にｚ軸をとり、位相差層４の面内方向（位相差層４の厚み方向に法線を有するような面（平面）についての面内方向（その平面に平行する方向））にｘ軸、ｙ軸を相互に直交するようにとってｘｙｚ空間を想定した場合、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の光の屈折率をそれぞれｎｘ、ｎｙ、ｎｚとして定義する。
【００６１】
位相差層３３は、分子構造中に重合性官能基を有する液晶分子（重合性液晶分子という）を重合反応させてなる高分子構造を形成している。
【００６２】
位相差層３３は、液晶化合物をなす液晶分子を所定の方向に配向させた状態にて形成されている。液晶分子は、その分子構造に応じた光軸を有し、その光軸の状態に応じて定まる複屈折特性を備えており、特定の方向に液晶分子を配向させて固定することで、その配向状態に応じた複屈折特性を有する層（例えば正のＣプレートの機能を有する層、負のＣプレートの機能を有する層、正のＡプレートの機能を有する層）として位相差層３３が形成される。
【００６３】
＜位相差層３３が正のＣプレートの機能を有する層である場合＞
位相差層３３を構成する液晶化合物は、位相差層３３を正のＣプレートの機能を有する層となすことができるものから適宜選択できる。そのような液晶化合物としては、ネマチック液晶相を形成可能な液晶化合物やスメクチック液晶相を形成可能な液晶化合物を用いることができる。
【００６４】
位相差層３３を構成する液晶化合物は、その液晶化合物をなす液晶分子の分子構造中に不飽和２重結合を重合性官能基として有する重合性液晶化合物が好ましい。また、重合性液晶化合物には、耐熱性の点から液晶相状態で架橋重合反応可能な重合性液晶化合物（架橋重合性液晶化合物、あるいは架橋性液晶化合物という）がより好ましく用いられ、架橋重合性液晶化合物としては分子構造の両末端に不飽和２重結合を有するもの（不飽和２重結合を２以上有するもの）が好ましい。なお、架橋重合性液晶化合物を用いて位相差層３３が形成される場合、位相差層３３には、架橋重合性液晶化合物をなす液晶分子同士を相互に架橋させてなる架橋高分子構造が形成されることになる。
【００６５】
位相差層３３を得るために用いられる架橋性液晶化合物としては、架橋性を有するネマチック液晶化合物（架橋性ネマチック液晶化合物）などをあげることができる。架橋性ネマチック液晶化合物としては例えば、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。また、このような架橋性液晶化合物として、より具体的には、下記化１に示す一般式（１）で表される化合物のうちの１種の化合物（化合物（Ｉ））もしくは２種以上の混合物、下記化２に示す一般式（２）で表される化合物のうちの１種の化合物（化合物（ＩＩ））もしくは２種以上の混合物、化３、化４に示す化合物（化合物（ＩＩＩ））のうちの１種の化合物或いは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。
【００６６】
【化１】
【００６７】
【化２】
【００６８】
【化３】
【００６９】
【化４】
【００７０】
化１に示す一般式（１）において、Ｒ１およびＲ2は、それぞれに、水素またはメチル基を示すが、架橋性液晶化合物が液晶相を示す温度の範囲をより広くするには少なくともＲ１及びＲ2のどちらか一方が水素であることが好ましく、両方が水素であることがより好ましい。また一般式（１）におけるＸ及び一般式（２）のＹ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、一般式（１）の分子鎖両端の（メタ）アクリロイロキシ基と芳香環と間のアルキレン基の鎖長を示すａおよびｂ並びに、一般式（２）におけるｄおよびｅは、それぞれ個別に１〜１２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（Ｉ）またはｄ＝ｅ＝０である一般式（２）の化合物(ＩＩ)は安定性に乏しく、加水分解を受けやすい上に、化合物（Ｉ）または(ＩＩ)自体の結晶性が高い。また、ａやｂ、あるいはｄやｅがそれぞれ１３以上である一般式（１）の化合物（Ｉ）または一般式（２）の化合物（ＩＩ）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、どちらについても液晶化合物が液晶性を安定的に示す温度範囲（液晶相を維持する温度範囲）が狭いものとなり、位相差層３３に用いるには好ましくない。
【００７１】
架橋性液晶化合物として、上記した化１、化２、化３、化４では重合性を備える液晶（重合性液晶）のモノマーを例示したが、重合性液晶のオリゴマーや重合性液晶のポリマー等を用いてもよく、これらについても、上記した化１、化２、化３、化４などのオリゴマーやポリマーなどといった公知なものを適宜選択して用いることができる。
【００７２】
位相差層３３においては、液晶分子の重合度（架橋重合性液晶分子の場合は、架橋重合度）が８０以上程度であることが好ましく、９０以上程度であることがより好ましい。位相差層４を構成する液晶分子の重合度が８０より小さいと、均一な配向性を十分に維持できない虞がある。なお、上記重合度、架橋重合度は、液晶分子の重合性官能基のうち液晶分子の重合反応に消費された割合を示す。
【００７３】
上記したような液晶化合物を用いた塗工用組成物と、本発明のダイコータ１を用いて、位相差層３３は、その光軸が上記にて想定したｘｙｚ空間におけるｚ軸方向を向くように、正の複屈折異方性の液晶分子を配向させて固定することにより正のＣプレートとしての光学補償機能を有する層をなして基材３１上に形成される。
【００７４】
本発明のダイコータ１を用いて、位相差層３３は、次のようにして具体的に形成することができる。
【００７５】
＜塗工用組成物の調整＞
まず、塗工用組成物１４として、位相差層３３を構成する液晶化合物を含む組成液（液晶材料組成液）が調整される。すなわち、位相差層３３を構成する上記した化合物（Ｉ）化合物（ＩＩ）化合物（ＩＩＩ）のような液晶化合物と、溶媒とを配合して液晶材料組成液が調整される。液晶材料組成液には、必要に応じて、液晶化合物をなす液晶分子を垂直に配向させる配向助剤（垂直配向助剤ということがある）などを含む添加剤が適宜添加されてもよい。
【００７６】
液晶材料組成液において添加剤が添加される場合、液晶化合物は、７０重量％（対配合物換算値）以上、好ましくは７５重量％（対配合物換算値）以上となるように含有されることが好ましい。添加量を７０重量％（対配合物換算値）以上とすることにより液晶化合物の液晶性が向上し、位相差層３３における液晶化合物をなす架橋性液晶分子の配向不良の発生を無視し得る程度に低減することができる。液晶材料組成液における液晶化合物の配合量が７０重量％（対配合物換算値）以上である場合は、液晶分子の配向性の観点からは特に問題が生じる虞が小さいので、液晶材料組成液に添加される液晶化合物以外の添加剤の配合量とのバランスで、液晶化合物の添加量を適宜決定することができる。なお、対配合物換算値とは、液晶材料組成液の総重量から溶媒の重量を差し引いた量（すなわち溶媒に溶解もしくは懸濁させる前における液晶化合物や添加物の混合物の総重量）を１００とした場合において液晶材料組成液を構成する成分（配合物成分）として配合される各配合物（固形物）の重量％を示すものとする。
【００７７】
液晶材料組成液の調整に用いる溶媒としては、位相差層３３を構成する液晶化合物を溶解させることができるものであれば特に限定されず、具体的には、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種又は２種以上が使用可能である。単一種の溶媒を使用しただけでは、架橋性液晶化合物等の配合物成分の溶解性が不充分である場合や、液晶材料組成液を塗布する際における塗布の相手方となる素材（基材を構成する素材）が侵される虞がある場合等には、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。上記した溶媒のなかにあって、単独溶媒として好ましいものは、炭化水素系溶媒とグリコールモノエーテルアセテート系溶媒であり、混合溶媒として好ましいものは、エーテル類又はケトン類と、グリコール類とを混合した混合系溶媒である。液晶材料組成物溶液の配合物成分の濃度は、液晶材料組成物に用いる配合物成分の溶媒への溶解性や位相差層に望まれる層厚み等により異なるが、通常は１〜６０重量％、好ましくは３〜４０重量％の範囲である。
【００７８】
液晶材料組成液に含まれる垂直配向助剤としては、ポリイミドや、界面活性剤やカップリング剤が具体的に例示される。
【００７９】
垂直配向助剤としてポリイミドを用いる場合、ポリイミドは、長鎖アルキル基を有するものであることが、位相差制御部材に形成される位相差層４の厚さを広い範囲で選択することができて好ましい。なお、垂直配向助剤がポリイミドである場合、ポリイミドとしては、具体的には、日産化学社製のＳＥ−７５１１やＳＥ−１２１１、あるいはＪＳＲ社製のＪＡＬＳ−２０２１−Ｒ２等を例示できる。
【００８０】
垂直配向助剤として界面活性剤を用いる場合、界面活性剤は、重合性液晶分子を垂直配向させることができるものであればよいが、位相差層の形成の際に液晶化合物を液晶相への転移温度まで加熱する必要があることから、液晶相への転移温度でも分解されない程度に耐熱性を有していることが要請される。また、位相差層４の形成の際、液晶分子は有機溶媒に溶解させる場合があることから、そのような場合には、液晶分子を溶解させる有機溶媒との親和性が良好であることが要請される。このような要請をみたすものであれば、界面活性剤はノニオン系、カチオン系、アニオン系等の種類を限定されず、１種類の界面活性剤のみを用いてもよいし、複数種の界面活性剤を併用してもよい。
【００８１】
垂直配向助剤としてカップリング剤を用いる場合、カップリング剤としては、具体的には、ｎ−オクチルトリメトキシシラン、ｎ−オクチルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、デシルトリエトキシシラン、ｎ−ドデシルトリメトキシシラン、ｎ−ドデシルトリエトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリエトキシシランなどのシラン化合物を加水分解して得られるシランカップリング剤や、アミノ基含有シランカップリング剤、フッ素基含有シランカップリング剤などを例示することができる。これらのカップリング剤は、複数種選択されて、液晶材料組成物に添加されてもよい。
【００８２】
また、液晶材料組成物には、必要に応じて、光重合開始剤、増感剤が添加される。
【００８３】
光重合開始剤としては、例えば、ベンジル（もしくはビベンゾイル）、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、４−ベンゾイル−４’メチルジフェニルサルファイド、ベンジルメチルケタール、ジメチルアミノメチルベンゾエート、２−ｎ−ブトキシエチル−４−ジメチルアミノベンゾエート、ｐ−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、３，３’−ジメチル−４−メトキシベンゾフェノン、メチロベンゾイルフォーメート、２−メチル−１−（４−（メチルチオ）フェニル）−２−モルフォリノプロパン−１−オン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタン−１−オン、１−（４−ドデシルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、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、２−クロロチオキサントン、２，４−ジエチルチオキサントン、２，４−ジイソプロピルチオキサントン、２，４−ジメチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、１−クロロ−４−プロポキシチオサントン等を挙げることができる。
【００８４】
液晶材料組成物に光重合開始剤が配合される場合、光重合開始剤の配合量は、０．０１〜１０重量％である。なお、光重合開始剤の配合量は、重合性液晶分子の配向をできるだけ損なわない程度であることが好ましく、この点を考慮して、０．１〜７重量％であることが好ましく、０．５〜５重量％であることがより好ましい。
【００８５】
また、液晶材料組成物に増感剤が配合される場合、増感剤の配合量は、重合性液晶分子の配向を大きく損なわない範囲で適宜選択でき、具体的には０．０１〜１重量％の範囲内で選択される。光重合開始剤及び増感剤は、それぞれ、１種類のみ用いられてもよいし、２種類以上が併用されてもよい。
【００８６】
このように塗工用組成物１４をなす液晶材料組成物が調整されると、次いで、この液晶材料組成物を、基体３０としての基材３１上に塗工する。
【００８７】
＜液晶材料組成液の塗工＞
塗工にあたり、塗工用組成物１４をなす溶液状にされた液晶材料組成物（液晶材料組成液）をダイコータ１の塗工用組成物貯留部１１に仕込む。このとき、塗工用組成物貯留部１１は外部からごみが混入しないように密閉されることが好ましい。
【００８８】
さらに、基体３０としての基材３１が、塗工ステージ４０の基体設置面上、ダイコータ１のスリット８に対面する位置に配置される。このとき、ダイコータ１のスリット８は、基材３１において位相差層３３を形成しようとする面内の所定の位置に対面する。ここに、所定の位置は、基材３１において位相差層３３の塗工形成を開始するべき位置として定められた位置（塗工開始位置）である。
【００８９】
こうして、ダイコータ１に基材３１がセットされると、上記したダイコート１によるダイコーティング方法と同様にして、ダイコータ１は、ポンプ１３を作動させて塗工用組成物１４たる液晶材料組成物を塗工用組成物貯留部１１からダイ本体２の口金４に向けて送り出す（図５）。そして、塗工用組成物１４は口金４内をマニホールド７、スロット９、スリット８を順に通じて基材３１表面上へと吐出される。その際、ダイコータ１では、加熱機構３の作動により、塗工ステージ４０が加熱されており、その熱が基材３１に伝えられ、さらに基材３１に形成される塗工膜を構成する液晶材料組成物や塗工の進行に伴って塗工膜に取り込まれようとする液晶材料組成物が所定の温度に加熱される。すなわち、スリット８より基材３１表面に吐出される液晶材料組成物は、基材３１表面に近づくにつれて所定の温度に加熱された状態に近づく。
【００９０】
なお、液晶材料組成物の加熱について、ダイコータ１は、加熱機構３にて、塗工ステージ４０を、液晶化合物が液晶相を示す温度範囲内の所定の温度まで加熱するとともに、その温度を維持することが好ましい。これにより、基材３１の塗工膜を構成する液晶材料組成物の加熱温度は、塗工ステージ４０と同様の所定の温度、すなわち液晶相を示す温度範囲内の所定の温度に加熱され、その状態を維持することができる。
【００９１】
さらに、ダイコータ１として、温度計測機構１７を備えるものが用いられる場合には、塗工ステージ４０や基材３０や塗工膜の温度を検出し、その温度に応じて加熱機構３による塗工ステージ４０の加熱が調整される。これにより、ダイコータ1は、基材３１に形成される塗工膜を構成する液晶材料組成物の温度を、所定の温度範囲内に維持する。
【００９２】
ダイコータ１は、塗工用組成物１４をなす液晶材料組成物の吐出に応じて、適宜、ダイ本体２を基材３１表面に対して相対的に移動させる。これにともなって、基材３１の面上に塗工膜が形成される。すなわち、口金４に対し基材３１を相対的に送っていきつつ、口金４のスリット８を通して基材３１上に液晶材料組成物を塗布し塗工膜を形成していく。そして、口金４のスリット８が基材３１表面上の塗工膜の形成を終了させる位置として定められた位置（塗工終了予定位置）に対面するまで口金４に対し基材３１を相対的に送ると、ポンプ１３の作動が停止してダイコータ１は液晶材料組成物の吐出を終える。このとき、基材３１の所定の領域（口金４と基材３１の相対的な移動方向に塗工開始位置から塗工終了予定位置までの領域）に塗工膜（液晶塗布膜）が形成された状態が形成されている
【００９３】
また、基体基材３１表面上に液晶塗布膜が成膜されると、基材３１と液晶塗布膜の積層体を乾燥して（乾燥工程）、液晶塗布膜中の溶媒を留去する。その乾燥工程は、減圧乾燥によって減圧状態下で行われる他、大気圧下で行われてもよいが、大気圧下で自然乾燥されることが、液晶分子により均一に配向性を付与することができて好ましい。
【００９４】
基材３１表面に液晶材料組成液を塗布して得られる塗工膜に含まれる重合性液晶化合物は、例えば次に示すように配向される。位相差層３３が正のＣプレートとしての光学補償機能を奏する層構造である場合、重合性液晶化合物をなす液晶分子は垂直配向され、ホメオトロピック配向した位相差層３３が形成されることになる。液晶分子に対する配向性の付与は、液晶塗布膜を加熱して、液晶塗布膜の温度を、液晶塗布膜中に含まれる液晶分子が液晶相となる温度（液晶相温度）以上、液晶塗布膜中に含まれる液晶分子が等方相（液体相）となる温度未満にすることで、実施される。このとき液晶塗布膜の加熱手段は、特に限定されず、液晶塗布膜を形成した基材を加熱雰囲気下におく手段でもよいし、液晶塗布膜に赤外線を照射して加熱する手段でもよい。
【００９５】
なお、重合性液晶分子を配向させる方法は、上記方法による他、液晶塗布膜に含まれる重合性液晶分子やこの液晶塗布膜の状態に応じ、液晶塗布膜を一旦等方相温度まで加熱し、その後に液晶塗布膜を冷却し、その冷却の過程で自発的に液晶分子に配向を誘起させる方法や、液晶塗布膜に対して所定方向から電場や磁場を負荷する方法によっても実現可能である。
【００９６】
また、液晶相となる温度範囲が室温よりも高く、通常室温では液晶相を示さない重合性液晶分子が液晶材料組成物に含有される液晶分子として用いられた場合であっても、室温で過冷却状態の液晶相を示す液晶分子を含有した液晶材料組成物であれば、その液晶材料組成物を、液晶分子が液晶相を示す時間の範囲内で、室温でも、配向性を付与された液晶分子を含有する液晶塗布膜を形成するために使用することが可能である。
【００９７】
このようにして液晶塗布膜中に含まれる液晶分子が配向された状態が形成されると、液晶分子同士を重合反応（液晶分子が架橋重合性液晶分子の場合は、架橋重合反応）させる。
【００９８】
この重合反応は、液晶材料組成物中に添加された光重合開始剤の感光波長の光（具体的には例えば紫外線）などの活性放射線を、液晶相の状態となっている液晶分子を含有している液晶塗布膜に向けて、その液晶塗布膜全面に照射することで進行する。このとき、液晶塗布膜に照射する光の波長は、この塗膜中に含まれている光重合開始剤の種類に応じて適宜選択される。なお、液晶塗布膜に照射する光は、単色光に限らず、光重合開始剤の感光波長を含む一定の波長域を持った光であってもよい。
【００９９】
また、液晶分子の重合反応は、液晶塗布膜が液晶相を示す状態で、光重合開始剤の感光波長の光などの活性放射線を、遮光パターンを有するフォトマスクなどを介して液晶塗布膜に照射して（露光して）重合反応を部分的に進行させ（部分的重合工程という）、部分的重合工程の後、液晶分子が等方相となる温度（Ｔi）まで液晶塗布膜を加熱し、この状態でさらに感光波長の光などの活性放射線を液晶塗布膜に照射して重合反応を進行させる方法や、部分的重合工程の後に液晶塗布膜を温度Ｔｉ以上に加熱して液晶分子を熱重合させる処理を施すことにより液晶塗布膜に含まれる液晶分子の重合反応を所定の重合度に至るまで進める方法で実施されてもよい。なお、活性放射線とは、紫外線などを含む電磁波、及び電子線などを含み分子を重合し得るエネルギー量子を有する粒子線のいずれをも含む。また、上記した温度Ｔｉは、重合反応を進行させる前の液晶塗布膜において液晶分子が等方相となる温度である。
【０１００】
また、液晶分子の重合反応がフォトマスクを用いた部分的重合工程を経て実施される場合、液晶塗布膜を形成した基材に対して部分的重合工程が実施された後、その基材を、液晶分子の重合反応が不十分で未硬化な状態にある液晶材料組成物を溶解可能な溶液に浸漬することにより、液晶塗布膜において液晶分子の重合反応が進まなかった部分を基材面から除去し、基材上に液晶相の液晶分子を含む層構造を所定のパターンで形成する（パターニングする）ことも可能である。
【０１０１】
なお活性放射線を照射して液晶塗布膜中の液晶化合物をなす液晶分子を重合反応させることによる液晶塗布膜の硬化は、空気雰囲気下で実施されるのみならず、不活性ガス雰囲気中でも実施できる。
【０１０２】
なお、位相差層３３の形成にあたり、基材３１と位相差層３３との間に予め垂直配向膜を介在させ、垂直配向膜の表面に対して直接に位相差層３３が積層形成されてもよく、こうすることで、位相差層３３の光軸をより均一化しつつｚ軸方向に向けることができて好ましい。
【０１０３】
垂直配向膜は、垂直配向膜を構成する成分を含んだ垂直配向膜組成液をフレキソ印刷やスピンコート等の方法で基材３１上に塗布して垂直配向膜形成用塗膜を形成し、この塗膜を硬化させることで形成することができる。垂直配向膜組成液としてはポリイミドを含む溶液が挙げられる。そのようなポリイミドを含む垂直配向膜組成液としては、具体的には、日産化学社製のＳＥ−７５１１やＳＥ−１２１１、あるいはＪＳＲ社製のＪＡＬＳ−２０２１−Ｒ２等を挙げることができる。
【０１０４】
垂直配向膜は、その膜厚みが１００Åから１０００Å程度の範囲であることが好ましい。垂直配向膜の膜厚が、０．０１μmよりも薄いと、液晶分子を垂直配向させる効果を発揮させることが困難になる虞が大きくなる。また、垂直配向膜の膜厚が１μmよりも厚いと、この垂直配向膜による光の散乱の程度が大きくなって光学素子１の光透過率の低下を来す虞が大きくなる。
【０１０５】
なお、垂直配向膜が撥水性又は撥油性の高いものである場合には、ダイコータ１にて垂直配向膜上に液晶材料組成物を塗布して位相差層３３を形成する前に、液晶分子を垂直配向させることが可能な範囲内でＵＶ洗浄やプラズマ処理を施して、液晶組成液を塗布しようとする垂直配向膜表面の濡れ性を予め高めておいてもよい。
【０１０６】
＜負のＣプレートである場合＞
位相差層３３が「−Ｃプレート」としての光学補償機能を有する層である場合、位相差層３３は、その光軸がｚ軸方向に向かうように、負の誘電率異方性の液晶化合物を用いてその液晶化合物を構成する液晶分子を配向させて固定することにより形成できる。そのほか、「−Ｃプレート」としての光学補償機能を有する位相差層３３は、上記「＋Ｃプレート」を作成する際の架橋性ネマチック液晶（例えば、化合物（Ｉ）（ＩＩ）（ＩＩＩ））などの液晶化合物を含む液晶材料組成物を用いて、これにカイラル剤を添加して、重合性液晶分子にコレステリック規則性を付与してカイラルネマチック液晶となすための液晶組成物（カイラル剤含有液晶組成物ということがある）を調製し、そのカイラル剤含有液晶組成物を用いて形成してもよい。
【０１０７】
カイラル剤含有液晶組成物を用いた位相差層３３をダイコータ１にて形成するにあたっては、具体的に、まず、上記したような液晶化合物と、カイラル剤と、光開始剤と、溶媒を混合して液晶材料組成液を調整する。この液晶材料組成液を塗工用組成物１４として用いて「＋Ｃプレート」を作成する場合と同様にしてダイコータ１にて基材３１面上に塗布して塗工膜を作成して、その塗工膜に含まれる液晶化合物を重合して焼成することにより、「−Ｃプレート」としての光学機能を備える位相差層３３が形成される。なお液晶化合物の重合は、上記「＋Ｃプレート」の場合と同様に、活性放射線を塗工膜に照射することによって実施することができる。
【０１０８】
カイラル剤としては、分子内に光学活性な部位を有する低分子量化合物で、分子量１５００以下の化合物であることが好ましい。カイラル剤としては化１に示す化合物（Ｉ）、化２に示す化合物（ＩＩ）や化３、化４に示す化合物（ＩＩＩ）と溶液状態或い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分子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よい。ただし、カイラル剤としては、その分子構造中における両方の末端部位に重合性官能基を有するものが、耐熱性の良い位相差層３３を得る上で好ましく、またカイラル剤は分子構造内に光学活性な部位を有する化合物であることが重要である。
【０１０９】
このようなカイラル剤が、化１に示す化合物（Ｉ）、化２に示す化合物（ＩＩ）や化３、化４に示す化合物（ＩＩＩ）を重合性液晶化合物として含む液晶材料組成物において配合されると、その液晶材料組成物を用いて位相差層３３を形成するにあたり、位相差層３３に含まれる重合性液晶化合物に対して正の一軸ネマチック規則性で螺旋ピッチを誘起することができる。
【０１１０】
カイラル剤は、液晶化合物をなす液晶分子を螺旋状に配向させるために添加されるが、液晶分子が近紫外線領域の螺旋ピッチをとると選択反対現象により特定色の反射色を生じることから、カイラル剤の配合量は、選択反対現象が紫外領域になるような螺旋ピッチが得られるような量とすることが好ましい。
【０１１１】
また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が、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重合性液晶分子同士の重合による硬化性能を低下させる事態を招くばかりか、液晶材料組成液を用いて形成される位相差層の電気的信頼性を低下させる事態を招く虞があり、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。従ってカイラル剤としては、少量でも液晶分子の配向に螺旋ピッチを誘発させる効果の大きなカイラル剤を選択することが好ましく、より具体的には、例えばＭｅｒｃｋ社製Ｓ−８１１等の市販のものを用いることができる。
【０１１２】
＜正のＡプレートである場合＞
位相差層３３が「＋Ａプレート」としての光学補償機能を有する層である場合、位相差層３３は、液晶化合物をなす正の誘電率異方性の液晶分子をその光軸がｘ軸とｙ軸を含むｘｙ平面に平行するように配向させて固定することにより形成される。
【０１１３】
より具体的には、液晶分子を水平配向させることが可能な樹脂膜（水平配向膜）を構成する樹脂材料を調整し、その樹脂材料を基材３１面上に塗布して水平配向膜形成用塗膜を形成し、水平配向膜形成用塗膜の表面をラビング処理や光配向処理を施すことによって水平配向膜を得て、基材形成材と水平配向膜とで基体３０となす。その一方で、液晶化合物を溶媒に溶解させた液晶材料組成液を調整する。そして、その液晶材料組成液を塗工用組成物１４として用い、「＋Ｃプレート」を作成する場合と同様にしてダイコータ１にて、先に形成しておいた基体３０の水平配向膜上に塗工用組成物１４としての液晶材料組成液を塗工して塗工膜を作成し、その塗工膜に含まれる液晶化合物をなす液晶分子を水平配向（プラナー）させて重合させることで水平配向させた状態にて液晶化合物を固定し、塗工膜を位相差層３３となす。こうして、「＋Ａプレート」としての位相差層３３を得ることができる。なお液晶分子の重合は、「＋Ｃプレート」を作成する場合と同様に、液晶化合物の感光波長の光や紫外線などといった活性放射線を塗工膜に照射することによって実施することができる。
【０１１４】
＜ダイコータを用いて得られる光学素子（第２の形態）＞
上記では、第１の形態の光学素子として、基体３０として基材３１からなるものを用いた場合について説明したが、これに限定されず、基体３０として基材３１表面上に所定の層構造を積層したものが用いられて光学素子１が形成されてもよい（第２の形態の光学素子）。この場合、基材３１に積層される層構造としては、厚み方向に進行する光を遮断する遮光層をなすブラックマトリクスや、そうした光のうち所定範囲の波長の可視光を通過させる層や、それらを適宜組み合わせてなる着色層、などといった層構造を挙げることができる。
【０１１５】
本発明のダイコータ１を用いてなる光学素子３２について、光学素子３２は、光透過性を有する基材３１と所定波長の可視光を通過させる着色層を備えた構造体（カラーフィルター）を基体３０として、その基体３０面上（カラーフィルター面上）に対してダイコータ１にて位相差層３３を設けたものであってもよい。
【０１１６】
そこで、光学素子３２について、基体３０が基材３１の表面上に、色パターンとブラックマトリクスとを有する着色層を形成してなる構造体である場合を一例として説明する（図７、８）。図７、図８は、光学素子３２の実施例の一つを説明するための断面を示すそれぞれ概略断面図、概略平面図である。図７は、図８のＩＩ−ＩＩ断面の一部の状態を示す。なお、図８では、説明の都合上、位相差層３３を省略している。
【０１１７】
光学素子３２は、基材３１の一方の表面に遮光性のブラックマトリクス４５が縦横に格子状（格子縞状）に塗工形成され、これによりブラックマトリクス４５の非形成領域が開口部５０として格子点状に多数形成される。このとき、ブラックマトリクス４５の形成領域が遮光部に相当し、開口部５０が透過部に相当する。
【０１１８】
ブラックマトリクス４５は、例えば、金属クロム薄膜やタングステン薄膜等、遮光性又は光吸収性を有する金属薄膜を基材３１面にパターニングすることにより、形成することができる。また、ブラックマトリクス４５は、黒色顔料を含む樹脂等の有機材料を所定形状に印刷することにより形成することも可能である。
【０１１９】
ブラックマトリクス４５を配置した基材３１の上には、開口部５０を覆うように三色の色パターン４６，４７，４８が短冊状に配列されて、これら色パターン４６，４７，４８とブラックマトリクス４５とで着色層４３が形成されている（図７、図８）。色パターン４６，４７，４８は光透過性を有しており、透過する可視光を分光してそれぞれ赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の光となす。したがって図３に二点鎖線で示すように、ＲＧＢの三色の色パターン（赤色（Ｒ）の色パターン４６、緑色（Ｇ）の色パターン４７、青色（Ｂ）の色パターン４８）によってそれぞれ被覆された開口部５０が形成されてそれぞれ画素をなし、そして三色の色パターン４６，４７，４８によって被覆された三つの開口部５０があわさって、一つの絵素５１が形成される。
【０１２０】
色パターン４６，４７，４８は、色種ごとに、各色種に対応する顔料と樹脂などを配合してなる着色材料を溶媒に分散させた着色材料分散液を基材３１に塗布して形成される塗膜を、例えばフォトリソグラフィー法で、例えば短冊状などといった所定形状にパターニングすることで形成されるほか、着色材料分散液を所定形状に基材３１に塗布することによっても形成できる。
【０１２１】
着色層４３においてブラックマトリクス４５が形成される場合、このブラックマトリクス４５は、遮光部としての機能として、おおよそ短冊状に塗工される色パターン４６，４７，４８の混色を防止する機能と、開口部５０を平面視上区画化して、絵素５１の輪郭を鮮明化する機能、さらにまた、光学素子３２が液晶ディスプレイに組み込まれる際に、基板に通常配置され液晶を駆動させるために用いられるＴＦＴなどといった駆動回路などを、透過光から隠蔽する機能を併せもつ。
【０１２２】
この光学素子３２においては、ブラックマトリクス４５の配置形状は矩形格子状である場合に限定されず、ストライプ状や三角格子状などに形成してもよい。また着色層４３を構成する色パターンについても、ＲＧＢ方式の三色の場合のほか、その補色系であるＣＭＹ方式とすることも可能であり、さらに単色もしくは二色の場合、または四色以上の場合なども採りうる。また色パターンの形状も、短冊状にパターン形成する場合のほか、矩形状や三角形状などの微細パターンを基材２上に多数分散配置するパターンの場合など、目的に応じて種々のパターンを採りうる。
【０１２３】
なお、光学素子３２においては、基材３１と位相差層３３との間には、ブラックマトリクス４５のみが形成されていてもよいし、あるいは、ブラックマトリクス４５を形成されずに色パターン４６、４７、４８のうちのいずれかのみ、あるいは２種類、または３種類が形成されていてもよい。
【０１２４】
なお、上記した第１の形態の光学素子、第２の形態の光学素子のいずれについても、ダイコータ１を用いて液晶材料組成液を基体３０上に塗工して作製された塗工膜に含まれる液晶化合物をなす液晶分子を重合させてその塗工膜を位相差層３３となした後に、重合された液晶分子を含む位相差層３３を更に加熱する処理（重合後加熱処理ということがある）が施されることが、位相差層３３の硬さを向上させることができて好ましい。ただし、重合後加熱処理を行う場合、基材３１は、耐熱性を有することが必要であることから、基材３１を構成する基材形成材として耐熱性を有するガラス基板などが好ましく用いられる。
【０１２５】
重合後加熱処理を行うにあたり、位相差層３３の加熱温度は、１５０〜２６０℃であるが、２００〜２５０℃であることが、重合後加熱処理後において位相差層３３を、重合後加熱処理の前よりも効果的に硬くすることができる観点から好ましい。重合後加熱処理を行う時間については、５〜９０分であるが、重合後加熱処理を行う際の加熱温度についての上記観点と同様の観点から、１５〜３０分程度であることが好ましい。なお、加熱温度が２６０℃もしくは加熱時間が９０分を超えると、位相差層３３の硬度・強度は上がるが位相差層３３自体が強く黄変してしまう虞が大きくなり、一方加熱温度が１５０℃もしくは加熱時間が５分を下回ると、十分な硬度・強度が得られない虞が大きくなる。
【０１２６】
そして、位相差層３３は、加熱された後、降温される。
【０１２７】
重合後加熱処理は、基体３０に位相差層３３を形成した構造体を、オーブン装置などの焼成装置に導入し、圧力が大気圧、空気雰囲気の条件下で焼成することによって具体的に実施できる。その他、赤外線照射による方法でも実施することができる。
【０１２８】
また、重合後加熱処理の工程を行うにあたり、位相差層３３の加熱の際の昇温、加熱後の降温は徐々に行われることが好ましい。
【０１２９】
＜ダイコータを用いて得られる液晶表示装置＞
ダイコータ１を用いて得られる光学素子３２を液晶表示装置に組み込むことで、本発明のダイコータ１を用いた液晶表示装置を形成することができる。
【０１３０】
そこで、ダイコータ１を用いて得られる光学素子３２を組み込んだ液晶ディスプレイについて説明する。なお、液晶ディスプレイとしては、ＩＰＳモードであって、着色層４３を備える光学素子３２（第２の形態の光学素子）を組み込んでいる場合（図９）、を例として説明する。図９は、液晶ディスプレイ８１を説明するための図である。
【０１３１】
本発明の液晶ディスプレイ８１は、図９に示すように、対向する一対の基板５５（対向基板５２、ＴＦＴアレイ基板５３）の間に、電場に置かれた状態で電場の変化に応じて駆動可能（配向を変動可能）に液晶ディスプレイ駆動用の液晶組成物（駆動用液晶組成物５４）を封入して駆動液晶層５８を形成している。そして、液晶ディスプレイ８１は、ＴＦＴアレイ基板５３の厚さ方向に、ＴＦＴアレイ基板５３の外側位置からＴＦＴアレイ基板５３に向かって光を照射するバックライト（図示しない）を配設して構成されている。
【０１３２】
対向基板５２は、基材３１上に、ブラックマトリクス４５と色パターン４６，４７，４８を備えた着色層４３を積層しており、着色層４３の表面を被覆して位相差層３３を形成している。位相差層３３は、上記第２の形態の光学素子を作成する際と同様にダイコータ１を用いて作製される。
【０１３３】
さらに位相差層３３上には、柱体７３が、その基底部（図９において上方側の部分）を、位相差層３３表面上所定の位置（柱体形成予定位置）にフォトリソグラフィー法などの公知方法を用いて分散配置されている。柱体形成予定位置は、対向基板５２において画素とする部分を除いた部分（非画素部）内に、適宜定められる。
【０１３４】
柱体７３は、多官能アクリレートを含有するアクリル系、及びアミド系又はエステル系ポリマー等の光硬化可能な感光性を有する樹脂材料から構成されている。
【０１３５】
対向基板５２には、基材３１の厚さ方向の表面のうち着色層４３の非形成面の上には、直線偏光板６３が配置されている。
【０１３６】
ＴＦＴアレイ基板５３は、透明な基材７１のインセル側（駆動用液晶組成物５４の封入される側）の面上に、駆動液晶層５８の液晶７４に対する電圧の印加有無のスイッチング駆動する駆動用回路をなすＴＦＴと、これにより駆動液晶層５８への電圧の負荷量が制御される液晶駆動用電極とを設けている（図示せず）。液晶駆動用電極は、駆動液晶層５８の面内方向の電場を生じさせるとともに、駆動液晶層５８の面内方向に液晶７４の配向を変化させる。
【０１３７】
さらに、ＴＦＴアレイ基板５３は、そのインセル側の最表面に、多数の柱体７３の先端部（同図における下方）を当接している。そして、バックライト側基板５３には、そのアウトセル側（インセル側とは逆側）の面に、直線偏光板７２が配置されている。
【０１３８】
また、液晶ディスプレイ８１において、対向基板５２の直線偏光板６３と、ＴＦＴアレイ基板５３の直線偏光板７２とは、互いの透過軸が直交するように配されている。なお、図中、直線偏光板６３、７２の透過軸は矢印にて示す。
【０１３９】
この液晶ディスプレイ８１では、対向基板５２において、基材３１と着色層４３と位相差層３３が積層されてなる層構造が備えられており、この層構造は、本発明における光学素子１を構成する。すなわち、液晶ディスプレイ８１には、光学素子１が組み込まれて構成されている。
【０１４０】
なお、液晶ディスプレイ８１には、必要に応じて、対向基板５２における直線偏光板６３の内側に、位相差フィルム６０が介在配置されていてもよい。図９に示す例では、液晶ディスプレイ８１として、位相差層３３を正のＣプレートの光学補償機能を有する層として形成した光学素子３２を組み込み、且つ、位相差フィルム６０として、正のＡプレートとしての光学補償機能を有するものが示されている。図９中、位相差層３３、位相差フィルム６０の光学補償機能を規定する複屈折特性は、それぞれ屈折率楕円体１００，１０１にて示す。
【０１４１】
液晶ディスプレイ８１においては、位相差フィルム６０は、必要に応じて複数枚、複数種類介在させていてもよい。したがって、例えば、液晶ディスプレイ８１は、位相差層３３を正のＣプレートの光学補償機能を有する層として形成した位相差制御部材１を組み込み、且つ、位相差フィルム６０として、正のＡプレートとしての光学補償機能を有するもの、さらにその他の機能を有するものと、２枚以上を積層させて構成されていてもよい。
【０１４２】
なお、本明細書において、位相差層３３を組み込む液晶ディスプレイがＩＰＳモードである場合について説明したが、このことは、この位相差制御部材１を例えばＭＶＡモードやＯＣＢモード（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅモード）などといった他のモードの液晶ディスプレイに使用されることを否定するものではない。
【０１４３】
以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するがこれらに限定されるものではない。
【実施例】
【０１４４】
＜ダイコータの製作＞
図１０に示すように、ステンレス鋼（ＪＩＳ規格 ＳＵＳ３０４）を用いて縦×横の寸法が４００ｍｍ×５００ｍｍの一対の鋼板１１４，１１４を作製し、その一対の鋼板１１４，１１４の間に加熱機構３をなす発熱部品１１５を挟み合わせて固定して、全体を一体化することにより、塗工ステージ４０を作製した。加熱機構３の発熱部品１１５は、次のように作製された。すなわち、一対の鋼板１１４，１１４の間に、ニクロム線からなる発熱体１１５ａを平面視上鋼板の面内方向にジグザグ形状に配置し、さらに鋼板１１４，１１４の間の空間における発熱体１１５ａの周りに空いているスペースをマグネシア粉末からなる絶縁体１１５ｂで埋めることにより、発熱体１１５ａを備える加熱機構３が形成された（図１０）。さらに、ステンレス鋼（ＪＩＳ規格 ＳＵＳ３０４）を用いて幅２９ｃｍの一対の口金構成材を作成し、口金構成材を組み合わせて一体化することで図３の符号４に示すような口金を作成し、これをダイ本体にセットしてダイコータを作成した。
【０１４５】
なお、このダイコータには、塗工ステージ４０には温度計測機構１７が配置されており、その温度計測機構１７としては、まず温度を検知するセンサ（温度センサ）として赤外線温度計１８を備えるものが用いられ、赤外線温度計１８の温度センサは塗工ステージ４０の基体設置面に向けて配置された。このダイコータでは、加熱機構３と温度計測機構１７とは制御部１６としてのレギュレータで接続された。このレギュレータは、塗工ステージ４０の温度を所定の温度範囲に保持しつつ加熱機構による加熱が行われるように、加熱機構による加熱量の調整と塗工ステージの温度の保持を制御する機構を備えた制御装置である。なお、製作されたダイコータには、図５に示す例と同様に、塗工用組成物貯留部が設けられ、管を中継して塗工用組成物貯留部からダイ本体の塗工用組成物供給孔へ塗工用組成物を送り出し可能にポンプが設置された。このように形成されたダイコータをダイコータ１とした。
【０１４６】
さらに、加熱機構と温度計測機構を設置しなかった以外はダイコータ１と同様にしてダイコータ（ダイコータ２）を製作した。
【０１４７】
実施例１
基体として、ガラス基板（ＮＨテクノグラス社製、ＮＡ３５、寸法：３００ｍｍ×４００ｍｍ×厚み０．７ｍｍ）を準備し、先に製作した上記のダイコータ１を用いて、次のように、塗工用組成物を調整して、その塗工用組成物を基体に塗工して塗工膜を成膜し、その塗工膜を位相差層となして光学素子を作成した。
【０１４８】
＜塗工用組成物の調整＞
ダイコータ１によるガラス基板面への塗工の際に用いる塗工用組成物として液晶材料組成液が採用された。液晶材料組成液は次のように調整された。
【０１４９】
まず、下記化５に示す化合物（ａ）〜（ｄ）、光重合開始剤（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、イルガキュアー９０７）、シランカップリング剤（アミン基含有シランカップリング剤（ＧＥ東芝シリコーン社製、ＴＳＬ−８３３１））、界面活性剤（ドデカノール）、重合禁止剤（ＢＨＴ（（２，６−ジーｔｅｒｔ−ブチルー4−ヒドロキシトルエン））、を混合して、下記の組成の液晶組成物Ａを得た。尚、以下に示す液晶組成物Ａにおける各物質の重量比は、液晶組成物Ａの総重量に対する各物質の重量比である。
【０１５０】
【化５】
【０１５１】
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％
【０１５２】
次いで、上記液晶組成物Ａを溶媒（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、濃度２０％（溶媒に対する液晶組成物Ａの重量比率）の液晶材料組成液を得た。尚、この液晶材料組成液の液晶化温度は８０℃から１００℃である。
【０１５３】
調整された上記液晶材料組成液を、作製したダイコータ１の塗工用組成物貯留部に仕込み、まず１０枚の基体に塗布して塗工膜（液晶塗布膜）を成膜し、ダイコータ１の口金に液晶材料組成物が付着した状態のままダイコータ１を２時間室温下に放置した。また、基体上に塗布された液晶塗布膜は乾燥された。乾燥後の液晶塗布膜の膜厚は２μｍであった。
【０１５４】
なお、ダイコータ１による液晶材料組成液の塗工にあたり、加熱機構にて、ダイコータ１の塗工ステージの基体設置面の温度が８０℃になるまで加熱し、８０℃となった後に、液晶材料組成液の塗工を開始した（塗布ギャップ：６０μｍ、吐出量：１３００μｌ/ｓ、相対的移動速度：４５ｍｍ/ｓ）。また、液晶材料組成液の塗工中、温度計測機構にて、塗工ステージの温度が８０から１００℃の範囲を超えないように調整した。この調整は、塗工ステージの基体設置面の温度が９６℃を超えた時点で加熱機構による加熱を中断することで、加熱機構の発熱部品の余熱によって塗工ステージの基体設置面の温度が１００℃を超えてしまわないようにレギュレータにて監視すること、によって行われた。
【０１５５】
次に、２時間室温下に放置後のダイコータ１をそのまま用い、先に実施した１０枚の基体に対する液晶材料組成物の塗工と同様の条件にて、更に基体上に液晶材料組成液が塗工されて液晶塗布膜が成膜された。最後に液晶材料組成物を塗布されて液晶塗布膜を形成された基体を減圧乾燥し（圧力：１．５×１０−１Ｔｏｒｒ）、さらにホットプレート上にてプリベーク（９０℃、３分）して液晶塗布膜中の溶媒を除去するとともに液晶塗布膜中に含まれる液晶分子を液晶相に転移させ（液晶分子を垂直配向させ）、その後、液晶塗布膜に向けて、紫外線照射装置（ハリソン東芝ライティング社製、「商品名ＴＯＳＣＵＲＥ７５１」）を用いて紫外線（３６５ｎｍ）を照射（１００ｍＪ／ｃｍ２）し、液晶塗布膜を硬化させて位相差層となし、基体に位相差層を形成してなる光学素子が得られた。この光学素子を試験基板とし、位相差層の膜厚ムラの点での良否の評価に基づき、得られた液晶塗布膜（塗工膜）の良否を膜厚ムラの点について評価した。
【０１５６】
［特性の測定・評価方法］
＜塗工膜表面のスジムラ発生評価方法について＞
塗工時に発生する塗工膜の膜厚ムラは、光学素子の位相差層に膜厚ムラがどの程度残っているかという点に対応付けられる。そこで、塗工時に発生する塗工膜の膜厚ムラの評価は、光学素子の位相差層における膜厚ムラの評価に基づき実施された。なお、光学素子の位相差層における膜厚ムラの評価には特開平８−１７３８７８の評価方法が用いられた。すなわち、位相差層中央から１０ｍｍピッチで、塗工方向（ダイコータの基体に対する相対的な移動方向）および塗工方向に対して直角方向の２方向に、位相差層の膜厚を測定した。ただし、膜厚を測定される対象となる位相差層の領域について、位相差層端部から１０ｍｍ内側までの領域が外された。測定された位相差層の膜厚のデータを用い、全てのデータについての平均値が算出され、（（測定されたデータの最大値）／平均値）×１００（％）（Ｆｈとする）、および、（（測定されたデータの最小値）／平均値）×１００（％）（Ｆｌとする）を導出した。こうして得られたＦｈとＦｌの値を基準に位相差層の膜厚ムラが評価された。評価については、ＦｈおよびＦｌの値が１００％に近いほど位相差層の厚みにばらつきが少なく膜厚ムラが小さく、位相差層は膜厚ムラの点で良好であると評価した。具体的には、次のような膜厚ムラの評価基準にて評価した。
【０１５７】
＜膜厚ムラの評価基準＞
ＦｈおよびＦｌの値が９５％以上１０５％以下の範囲である。・・・位相差層の状態は膜厚ムラの小さい状態であり、位相差層は膜厚ムラの点で「良好である」。
Ｆｈが１０５％を超えるか、もしくは、Ｆｌが９５％未満となっている。・・・・位相差層の状態は膜厚ムラの大きい状態であり、位相差層は膜厚ムラの点で「不良である」。
【０１５８】
そして、位相差層が膜厚ムラの点で「良好である」という評価がなされる場合に、塗工時に形成される塗工膜についても膜厚ムラの点で「良好である」という評価がなされ、位相差層の膜厚ムラの評価として「不良である」という評価がなされる場合に、塗工時に形成される塗工膜についても膜厚ムラの点で「不良である」という評価がなされた。
【０１５９】
ダイコータ１を用いて得られる光学素子について、位相差層の膜厚ムラを評価した結果、Ｆｈが１０５％、Ｆｌが９６％であり、膜厚ムラは小さく、「光学素子は位相差層の膜厚ムラの点で「良好である」と評価した。したがって、塗工時に発生する塗工膜の膜厚ムラの評価についても「良好である」という評価がなされた。
【０１６０】
比較例１
ダイコータとしてダイコータ２を用いたほかは実施例１と同様にしてガラス基板に位相差層を形成した構造体（比較用素子１）を製作した。得られた比較用素子１を用いて、実施例１と同様にして、その位相差層の膜厚ムラを評価したところ、Ｆｈが１４５％、Ｆｌが６５％であり膜厚ムラが確認され、光学素子は膜厚ムラの小ささの点で「不良である」と評価した。したがって、塗工時に発生する塗工膜の膜厚ムラの評価についても「不良である」という評価がなされた。
【０１６１】
実施例２
基体として、ガラス基板（ＮＨテクノグラス社製、ＮＡ３５、寸法：３００ｍｍ×４００ｍｍ×厚み０．７ｍｍ）の上に、下記のように赤色の色パターンを着色層として形成したものを用いたほかは、実施例１と同様にして、ダイコータ１を用いて光学素子を得た。ダイコータ１を用いて得られる光学素子について、塗工膜の膜厚ムラを評価した結果、Ｆｈが１０１％、Ｆｌが９８％であり、膜厚ムラは小さく、光学素子は膜厚ムラの小ささの点で「良好である」と評価した。したがって、塗工時に発生する塗工膜の膜厚ムラの評価についても「良好である」という評価がなされた。
【０１６２】
＜色パターンの形成に用いる着色材料分散液の調整＞
赤色（Ｒ）の色パターンの着色材料分散液を調整した。赤色の色パターンの着色材料分散液としては、顔料分散型フォトレジストが用いられた。
【０１６３】
色パターンの顔料分散型フォトレジストの調整は、分散液組成物（顔料、分散剤及び溶剤を含有する）にビーズを加え、分散機（ペイントシェーカー（浅田鉄工社製））で３時間分散させ、その後ビーズを取り除いた分散液とクリアレジスト組成物（ポリマー、モノマー、添加剤、開始剤及び溶剤を含有する）とを混合することにより顔料分散型フォトレジストが得られた。なお、各色の色パターンについて、顔料分散型フォトレジストは次に示すような組成のものが用いられた。
【０１６４】
（赤色（Ｒ）色パターン用顔料分散型フォトレジスト）
・赤顔料・・・・・４．８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・・・・・１．２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）
・モノマー・・・・・４．０重量部
（サートマー（株）製、ＳＲ３９９）
・ポリマー１・・・・・５．０重量部
・開始剤・・・・・１．４重量部
（チバガイギー社製、イルガキュアー９０７）
・開始剤・・・・・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）
・溶剤・・・・・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）
【０１６５】
尚、上記ポリマー１は、ベンジルメタクリレート：スチレン：アクリル酸：２−ヒドロキシエチルメタクリレート＝１５．６：３７．０：３０．５：１６．９（モル比）の共重合体１００モル％に対して、２−メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを１６．９モル％付加したものであり、重量平均分子量は４２５００である。
【０１６６】
＜着色層の形成＞
予め赤色の色パターンに対応する位置に対応するように調整した赤色（Ｒ）の顔料分散型フォトレジストを上記ＢＭ形成基材上にスピンコート法で塗布し、８０℃、３分間の条件でプリベークし、さらに、紫外線露光（３００ｍＪ／ｃｍ２）した。さらに、０．１％ＫＯＨ水溶液を用いたスプレー現像を６０秒行った後、２００℃、６０分間ポストベーク（焼成）し、膜厚１．３μｍの赤色（Ｒ）の色パターンを一面に形成した。こうして、ガラス基板上に、赤色の色パターンから構成される着色層が形成された。
【０１６７】
比較例２
ダイコータとしてダイコータ２を用いたほかは実施例２と同様にして基体に位相差層を形成した構造体（比較用素子２）を製作した。得られた比較用素子２を用いて、実施例１と同様にして、その位相差層の膜厚ムラを評価したところ、Ｆｈが１４８％、Ｆｌが６５％であり膜厚ムラが確認され、光学素子は膜厚ムラの小ささの点で「不良である」と評価した。したがって、塗工時に発生する塗工膜の膜厚ムラの評価についても「不良である」という評価がなされた。
【０１６８】
実施例１、２では、１０枚の基体に対して液晶塗布膜を塗工した後、さらに基体に対して液晶塗布膜を形成しても、比較例１、２の比較用素子１、２に比べて膜厚ムラの小さい位相差層を形成した光学素子が得られている。したがって、加熱機構などを備えていない従来のダイコータ２では塗工時に塗工膜にスジムラを生じる虞があり、塗工膜の成膜を塗工膜を硬化させても位相差層にスジムラが残って膜厚ムラが生じているのに対して、ダイコータ１のように加熱機構を備えるダイコータを用いて製作された位相差層には膜厚ムラの発生が効果的に改善されていることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【０１６９】
【図１】本発明のダイコータの例を説明する概略図である。
【図２】本発明のダイコータの他の実施例を説明する概略図である。
【図３】本発明のダイコータの他の実施例を説明する概略図である。
【図４】本発明のダイコータの他の実施例を説明する概略図である。
【図５】本発明のダイコータを用いた塗工膜の形成を説明するための面図である。
【図６】本発明のダイコータを用いて得られる光学素子（第１の形態）を説明するための概略断面図である。
【図７】本発明のダイコータを用いて得られる光学素子（第２の形態）を説明するための概略断面図である。
【図８】本発明のダイコータを用いて得られる光学素子（第２の形態）を説明するための概略平面図である。
【図９】本発明のダイコータを用いて得られる光学素子を組み込んだ液晶ディスプレイを説明するための概略分解斜視図である。
【図１０】本発明のダイコータを構成する塗工ステージの例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【０１７０】
１ ダイコータ
２ ダイ本体
３ 加熱機構
４ 口金
５，６ 口金構成部材
７ マニホールド
８ スリット
９ スロット
１０ 塗工用組成物供給孔
１１ 塗工用組成物貯留部
２１ 塗工膜
３０ 基体
３２ 光学素子
３３ 位相差層
８１ 液晶ディスプレイ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイコータ、ダイコータを用いたダイコート方法、ダイコータを用いて得られる光学素子および液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学フィルタ用のプラスチック基板や、液晶表示装置用のガラス基板、カラーフィルタ用のガラス基板などの所定の基板に所定の層を積層したものや基板そのものといった各種の基体に対して紫外線吸収層などの層構造を形成して光学素子を得る方法としては、塗工による方法が用いられる。塗工による方法は、基体を被塗工材として、その表面に、形成しようとする層構造を構成する様々な物質からなる塗工用組成物を塗工して塗工膜を形成したうえでその塗工膜を層構造となすことにより実施される。
【０００３】
光学フィルタや液晶表示装置の分野では製品の高機能化、薄型化が進んでおり、それに伴い、光学フィルタや液晶表示装置において形成される層構造として、その層構造の機能を保持しつつも厚みが薄くしかも均一で高い寸法精度を有するものが求められ、層構造をなす塗工膜を形成する際にも、被塗工材の表面に対して薄くしかも均一に塗工用組成物を塗布することが強く要請されている。
【０００４】
このような塗工膜を工業的に形成する方式としては、被塗工材を１枚ずつコータ（塗工機）に供給し、塗工用組成物を塗布し、乾燥などの次工程に搬送する枚葉塗工方式が採用される。枚葉塗工方式で被塗工材に塗工膜を形成するにあたっては、コータとしては、従前よりスピンコータ、バーコータ、ロールコータが広く採用される。
【０００５】
スピンコータは、半導体製造分野においてレジスト膜を形成して半導体ウエハを得る際や、カラーフィルタなどにフォトレジストを塗布する際に広く用いられている。スピンコータによる塗工膜の形成は、スピンコータに被塗工材をセットしてその被塗工材を回転させ、回転する被塗工材の表面の回転面中央（中心）に塗工用組成物を滴下することによって行われる。すなわち、回転による遠心力で被塗工材表面上に塗工用組成物が広がり、被塗工材上に塗工膜を形成することができる。スピンコータを用いる方法により得られる塗工膜は、塗工用組成物の組成を適宜設定することにより、塗工膜の厚みを被塗工材の全範囲にわたって精度良く均一化できる。しかしながら、所定の厚みの塗工膜を形成するために著しく多くの量の塗工用組成物が使用される必要があり、多くの塗工用組成物を準備することが要請されることから製造コストの高騰を招きやすい。また、スピンコートを用いた方法では被塗工材の隅部分や裏面に塗工用組成物が付着することがあるうえ、スピンコータの装置内壁に塗工用組成物が飛散して付着することもあり、さらにそのような付着した塗工用組成物がゲル化や固形化して残ってしまうことも生じうる。このように、スピンコートを用いる方法では、裏面に塗工用組成物の付着しない一定の品質を備えた被塗工材を安定して得ることが難しいという問題があり、さらにはスピンコートの装置自体の清浄な状態で維持することも難しいという問題もある。
【０００６】
ロールコータは、ピックアップロールやアプリケーションロールといったローラを介して塗工用組成物を被塗工材に転写する方法であり、帯状の長尺な被塗工材やロール状に巻き取られた被塗工材に対して塗工用組成物を塗工して塗工膜を形成することが容易となる。しかし、ロールコータを用いる方法では、塗工用組成物は塗料パン（塗料溜め）からピックアップロール、アプリケーションロールへと順次送られ、そうした段階を経たうえで被塗工材へ転写されるため、ロールコータを設置した周囲の環境に塗工用組成物が曝される時間が長くなる。通常、ロールコータは大気雰囲気下に配置されるので、塗工用組成物は大気中の湿気や酸素の影響を受けて、すなわち塗工用組成物の吸湿や酸化が生じて、塗工用組成物の品質の低下が起こり易くなる。これに加え、外部から塗工用組成物中に異物が混入する虞も大きく、これによっても塗工用組成物の品質が低下してしまう。そのような結果、ロールコータを用いた方法では、塗工膜の品質低下を招く虞が大きくなるという問題がある。
【０００７】
バーコータを用いる方法は、ロッドに細いワイヤを巻いたバーを用いて被塗工材に塗工用組成物を塗布する方法である。この方法ではロッドに巻かれたワイヤが被塗工材に接するため塗工膜にスジが入り易く、薄くしかも均一な塗工膜を得ることが困難であるという問題がある。
【０００８】
上記したような従来の方法における問題点を考慮して、近年、上記したような塗工膜を形成するにあたりダイコータを用いる方法（ダイコート法）が提案されており、具体的に、ダイコータをカラーフィルタの製造に応用することが提案されている（例えば、特許文献１，２，３）。また、ダイコータを用いて光学補償素子を製造する方法も提案されている（特許文献４）。
【０００９】
ところで、ダイコータを用いて層や膜を形成する方法は、従来から厚みのある塗工膜を形成する用途や、高粘度の塗工用組成物を被塗工材に連続的に塗布する用途として広く採用されている方法である。
【００１０】
ダイコータを用いて被塗工材に塗工膜を形成するダイコーティング方法として、カーテンフロー法、押出法、ビード法などの方法が知られている（特許文献５，６，７）。これらの方法の中で、ビード法は、ダイコータのダイ本体に設けられる口金のスリットから塗工用組成物を吐出して被塗工材との間に塗料ビードと呼ばれる塗料溜りを形成した状態となし、この状態でスリットの位置と一定の間隔を保ちつつダイ本体に対して相対的に走行する被塗工材の走行に伴ってスリットから塗工用組成物を引き出すことで塗工膜を形成する方法である。ビード法は、塗工膜の形成に消費される塗工用組成物量と同量の塗工用組成物をスリットから吐出供給することにより塗工膜を連続的に形成するので塗工用組成物の無駄がほとんどないうえ、ダイヘッドの口金のスリットと被塗工材の表面との間隔を一定に制御しているので形成される塗工膜の膜厚を高精度に均一にすることができる（特許文献８）。
【００１１】
ところが、ダイコータを用いたダイコーティング法により光学素子に形成される位相差層のような薄い厚みの塗工膜を連続して作製しようとする場合、塗工用組成物が口金のスリットの部位にて乾燥してしまい塗工用組成物を構成する成分の固形化物が析出し、それが塗工膜に塗工ムラを、口金の被塗工材に対する相対的な進行方向に平行する方向に、発生させてしまうという問題がある。特に、塗工用組成物に含まれる組成物が、温度に応じて溶解度に大きな違いがあるものであって、温度変化に依存して溶解や析出を繰り返しうるようなものである場合、口金のスリットの部位に固形物が析出しさらにその固形物露出面上に塗工組成物が流れることでその固形物が部分的に溶解し、口金のスリットの部位に不均一に固形物が析出した状態が形成されてしまい、塗工膜の塗工ムラを悪化させる。
【００１２】
ダイコータを用いる際に生じるこうした問題に対しては、乾燥抑制剤を添加した塗工用組成物を用いることで固形物の析出を抑制する方法が提案されている（特許文献９）。
【００１３】
【特許文献１】特開平５−１１１０５号公報
【特許文献２】特開平５−１４２４０７号公報
【特許文献３】特開平６−３３９６５６号公報
【特許文献４】特開平８−４３６２５号公報
【特許文献５】米国特許第４２３０７９３号明細書
【特許文献６】米国特許第４６９６８８５号明細書
【特許文献７】米国特許第２７６１７９１号明細書
【特許文献８】特開２０００−１５７９０７号公報
【特許文献９】特開２００５−１５６７３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、特許文献９に記載された発明では、乾燥抑制剤に対する溶解性が悪い材料が塗工用組成物に含まれる場合には適用できずに汎用性に劣るという問題があり、ダイコータを用いて光学素子を連続で作製する場合の塗工ムラという問題は依然として解決されていない状況にあった。
【００１５】
本発明の目的は、上記したようなダイコータを用いて光学素子を作成する場合の問題を解決し、より薄い塗工膜を広範囲に、厚みムラを抑えつつ、高い精度にて形成することができるダイコータ、ダイコーティング法を提供するとともに、ダイコータを用いて厚みムラの抑制された光学素子や液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、（１）所定の基体を固定可能な塗工ステージと、塗工ステージに固定された基体に対して相対的に移動可能に構成されたダイ本体を備えるダイコータであって、
ダイ本体に、塗工用組成物を吐出可能に開口してなるスリットを形成するとともに該スリットに向かってマニホールドから延びて塗工用組成物の通路をなすスロットを形成した口金が設けられ、
塗工ステージを加熱する加熱機構が、塗工ステージに設けられていることを特徴とするダイコータ、
（２）塗工ステージの温度を計測する温度計測機構を備える、上記（１）に記載のダイコータ、
（３）上記（１）または（２）に記載のダイコータを用い、加熱機構にて塗工ステージを加熱しながらスリットの位置から基体面上に塗工用組成物を吐出して塗工膜を形成することを特徴とするダイコーティング方法、
（４）上記（１）または（２）に記載のダイコータを用いるとともに、光透過性を有する基材と所定波長の可視光を通過させる着色層を備えたカラーフィルタを基体として用い、加熱機構にて塗工ステージを加熱しながらスリットの位置から前記カラーフィルタ面上に塗工用組成物を吐出して塗工膜を形成することを特徴とするダイコーティング方法。
（５）上記（１）または（２）に記載のダイコータを用い、加熱機構にて塗工ステージを加熱しながらスリットの位置から光透過性を有する基材を備えた基体の面上に、液晶化合物を含有する液晶組成物にてなる塗工用組成物を吐出して塗工膜を形成することを特徴とするダイコーティング方法、
（６）加熱機構にて、塗工ステージを、液晶化合物が液晶相を示す温度範囲内の所定の温度まで加熱するとともに該温度を前記温度範囲内に維持することを特徴とする、上記（５）に記載のダイコーティング方法、
（７）光透過性を有する基材を備えた基体に、液晶化合物が配向されて固定された層構造を形成してなる光学素子であって、
上記（１）または（２）に記載のダイコータを用い、加熱機構にて塗工ステージを加熱しながら、基体の表面上に液晶化合物を含有する液晶組成物にてなる塗工用組成物を吐出して塗工膜を形成し、該塗工膜に含まれる液晶化合物を配向させて固定してなる光学素子、
（８）所定波長の可視光を通過させる着色層をさらに備えた、上記（７）に記載の光学素子。
（９）対面する一対の基板のうち、少なくとも一方の基板に電極を配設するとともに、該一対の基板の間に液晶組成物を封入して印加される電圧の変化に応じて液晶の配向性を変えることができる駆動液晶層を形成してなる液晶表示装置において、該一対の基板のいずれかに、上記（７）または（８）に記載の光学素子が組み込まれてなる液晶表示装置、
を要旨とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のダイコータによれば、ダイコータの加熱機構にて塗工ステージを加熱しながら、塗工用組成物を所定の温度に加熱しつつ基体の表面上に吐出して塗工膜を形成することができる。そして、このダイコータによれば、スリットの位置に、塗工用組成物の含まれる組成物のうち温度に応じて析出と溶解を繰り返しうる組成物の析出固形物が不均一に析出したとしても、基体上の塗工膜近傍でその組成物の固形物を再び溶解した状態となすことができ、口金の基体に対する相対的な進行方向に平行する方向に、析出固形物による塗工膜におけるムラ（筋痕など）の発生を抑制でき、表面の平滑な塗工膜を歩留まり良く形成することが可能となる。
【００１８】
また、本発明のダイコータでは、温度計測機構を設けてもよく、この場合、塗工用組成物の温度を所定の温度範囲内に収めつつ、塗工用組成物を基体上に吐出して塗工膜を形成することが容易となる。
【００１９】
また、光学素子として、光透過性を有する基材を備えた基体に、液晶化合物が配向されて固定された層構造（位相差層）を形成してなるものを、本発明のダイコータを用いて得ることができる。この場合、液晶化合物を含有する液晶材料組成物を塗工用組成物として用い、本発明のダイコータの加熱機構にて塗工ステージを加熱しながら、塗工用組成物を基体の表面上に吐出して塗工膜を形成し、さらに塗工膜に含まれる液晶化合物を配向させて固定して位相差層となすことで、光学素子が形成されることになる。
【００２０】
ところで、液晶材料組成物は、通常、液晶化合物を溶剤に溶かして構成される。そのような液晶材料組成物を塗工用組成物として用いて従前のダイコータにて基体に塗工膜を形成しようとすると、塗工用組成物がダイコータのスロットからリップ部先端のスリットへと流れて塗工膜が形成されるとともにそのリップ部先端において溶剤が揮発し、溶剤の揮発にともない液晶化合物の固形物がリップ部先端で析出して口金に付着してしまうことがある。このような場合に、従前のダイコータでは、リップ部先端に析出した液晶化合物の固形物がダイコータによる塗工膜の形成時に塗工膜表面に筋痕を発生させてしまう原因となることがある、という問題がある。
【００２１】
この点、本発明のダイコータでは、塗工ステージを加熱することで、口金に液晶化合物の固形物が析出しても、その析出した液晶化合物の固形物は、加熱された塗工ステージ上の基体付近では塗工用組成物に再び溶解した状態となり、析出した固形物がその状態のままで基体に塗工形成された塗工膜に対して接触する虞が抑制される。このように、本発明のダイコータによれば、塗工むらが塗工膜に形成されてしまう虞が抑えられることが明らかとなった。本発明において、塗工ステージの加熱温度は、液晶材料組成物に含まれる架橋性液晶化合物などの液晶化合物が液晶相となる相転移温度以上である事が望ましい。
【００２２】
なお、塗工ステージを加熱すれば、溶剤の揮発速度が大きくなることも考えられるが、塗工膜中の溶剤の揮発は瞬時に完全に進むものではなく徐々に進んでおり（緩やかに進み）、塗工ステージの加熱にともない溶剤と液晶化合物の相溶性も高まっているので、基体の塗工膜の表面付近では、溶剤の揮発の進行と、溶剤と液晶化合物の相溶性の向上とが同時に起こるものと思量される。そして、ダイコータにて塗工膜を形成する際には、塗工用組成物はスリットからおおよそ断続的に基体にむけて吐出されるため、リップ部に析出する液晶化合物の固形物は次々に吐出される塗工用組成物に曝されている。したがって、析出した液晶化合物の固形物は、加熱された塗工ステージ上の基体付近で、吐出される塗工用組成物に再び溶解した状態となることが思料される。
【００２３】
したがって、本発明のダイコータでは、塗工ステージを加熱するにあたり、加熱温度は、溶剤の揮発速度が過度に大きくならない範囲に（極端に高い温度とならないように）制御することがより好ましい。この点を考慮して、液晶化合物が液晶相をなす温度を示す温度範囲の所定の温度に塗工ステージが加熱されるとともにその温度範囲内から塗工ステージの温度が外れないようにすること、すなわち塗工ステージの温度が「液晶化合物が液晶相をなす温度範囲」内に維持されることが、溶媒が揮発すること抑制しつつ液晶化合物の固形物が溶解した状態となることを効果的に促進できることとなって、好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
＜ダイコータおよびダイコータ用の口金＞
本発明のダイコータ１は、口金４を設けたダイ本体２と、加熱機構３と、塗工ステージ４０とを備えて構成される（図１、図５）。
【００２５】
ダイ本体２の口金４は、図１、図５に示すように、口金構成部材５，６を組み合わせて一体的に構成される。口金４の内部には、対面する口金構成部材５，６の隙間に外部に向かって開口した空間部が形成されてマニホールド７となしている。また口金４は、マニホールド７から外部に向かって幅細に開口した部分であって口金４の長手方向に延びた部分をスリット８となし、さらにマニホールド７からスリット８に向かって伸びる空間を形成してスロット９となしている。口金４の外形は、マニホールド７からスリット８に向かう方向に幅細に構成されてその先端部をリップ部２０とし、そのリップ部２０の位置にスリット８が形成される。そして、口金４は、口金構成部材５の幅方向（長手方向）の所定の位置（例えば中心部）に、マニホールド７に連通する塗工用組成物供給孔１０を形成している。
【００２６】
塗工用組成物供給孔１０は、図５に示すように、塗液貯留部１１に対して管１２にて接続されている。管１２には、ポンプ１３が設けられており、このポンプ１３は塗工用組成物貯留部１１に貯留されている塗工用組成物１４を、ダイ本体２の塗工用組成物供給孔１０を介してマニホールド７に送りこむ。ポンプ１３としては、ギアポンプ、ダイアフラムポンプ、ピストン型ポンプなど一般的に使用されるポンプを適宜用いることができる。また、ポンプ１３による塗工用組成物１４の流量（塗工用組成物貯留部１１からマニホールド７への供給速度）は適宜制御されてよく、例えば、管１２にバルブ（図示せず）を接続してバルブによりポンプ１３による塗工用組成物１４の流量が制御されるように構成されていてもよい。
【００２７】
口金構成材５，６としては、剛性や精度、伝熱性の点から通常ステンレス鋼が採用される。口金構成材５，６がステンレス鋼で形成されている事で、リップ部２０先端と基体３０表面とのクリアランス（図５においてＤ）を口金４の長手方向に均一に保持する事ができ、更に口金４全体の温度分布を一定に保つ事が容易になる。
【００２８】
口金４において、スリット８の幅（図５においてＫ）（リップ部２０先端位置における口金構成材５，６間の離間距離））は、１０μｍから５００μｍの範囲の所定の値に調整する。スリット８の幅（スリット間隔）Ｋが１０μｍ未満では、塗工用組成物１４吐出の圧力損失が大きくポンプ１３に過負荷がかかったり、ポンプ１３の動きに対して塗工用組成物１４吐出の応答に遅れがあり枚葉塗工として好ましくなかったりする。スリット間隔Ｋが５００μｍを越えると、口金４の長手方向に対する塗工用組成物１４の吐出量の均一性が確保しにくい。基体３０とリップ２０先端面との隙間の距離であるクリアランスは、できるだけ塗工用組成物１４を均一に塗布して均一な厚みの塗工膜２１を得るためには、塗工膜２１の厚みの１００倍以下から選ばれることが好ましく、通常、１０μｍから５００μｍの範囲の所定の値に設定する。クリアランスが１０μｍ未満では、基体３０自体のうねりや基体３０と口金４とを相対的に走行させる機構の精度のため基体３０とリップ２０先端面との接触を避けることが難しくなる虞がある。
【００２９】
塗工ステージ４０は、所定の基体を固定可能な面（基体設置面）（図５において面Ｓ）を有し、加熱機構３を備えてなり、ダイ本体の口金４のスリット８に対して所定間隔を隔てて基体設置面を対面可能な位置に配置されている。
【００３０】
加熱機構３は、発熱部品１５を備えてなる。なお、加熱機構３は、必要に応じて、発熱部品１５の発熱状態を制御する制御装置１６を備える。加熱機構３としては、金属やカーボンや導電性ポリマーやＴＩＯなどといった導電性材料を発熱体として用いたステンレスヒーターやセラミックヒーターや金属箔ヒーターやガラスヒーターやシリコンラバーヒーター等のヒーターを具体的に挙げることができる。
【００３１】
ダイコータ１において、発熱部品１５は、塗工ステージ４０の基体設置面の温度を上昇可能に搭載されるが、このとき、発熱部品１５は、塗工ステージ４０の基体設置面の面内方向の一部領域の温度を上昇させるように配設されていてもよいし、塗工ステージ４０の基体設置面の面内方向の全体領域の温度を上昇させるように配設されていてもよい。なお、塗工ステージ４０の基体設置面の面内方向の一部領域あるいは全体領域の温度を上昇させることは、例えば、発熱部品１５として発熱部品１５の設置領域を加熱する性質を有するもの（導電性材料を用いた面ヒーターなど）を用い、そのような発熱部品１５が塗工ステージ４０の表面の一部領域あるいは全体領域に配置されていることで具体的に実現できる。
【００３２】
また、発熱部品１５は、塗工ステージ４０において、その発熱部品１５を外方向に向かって露出させて配置されるほか（図１）、その発熱部品１５を塗工ステージ４０の内部に埋没させて配置されていてもよい（図２）。なお、図１の例には、塗工ステージ４０の表面における上面全面にわたって発熱部品１５が露出するように配置されている例が示されているが、このとき、塗工ステージ４０では、その上面を形成する発熱部品１５の露出面が、基体設置面を形成している。
【００３３】
図１に示すダイコータ１の例では、加熱機構３によって塗工ステージ４０が効率的に加熱されることになり、基体３０に塗工されて塗工膜にとり込まれようとする塗工用組成液１４や塗工直後の塗工用組成物１４についてその塗工用組成物１４の粘度や表面張力を調製することができ、均一な塗工膜２１を形成することができる。
【００３４】
なお、加熱機構３に含まれる発熱部品１５は、１個であっても複数個であってもよい。
【００３５】
加熱機構３に発熱部品１５が複数個含まれる場合、塗工ステージ４０は、基体設置面の面内方向に複数個の発熱部品１５を互いに隙間なく配置させていてよいほか、複数個の発熱部品１５を、隙間を隔てて配置させていてもよい。また、加熱機構３に発熱部品１５が複数個含まれる場合、複数個の発熱部品１５の入り切りを個別に制御することで、加熱機構３にて塗工ステージ４０の基体設置面の温度を上昇させる領域を適宜限定することができるほか、その領域を適宜変更することができる。さらに、複数個の発熱部品１５のそれぞれの発熱量を個別に制御することで、塗工ステージ４０の基体設置面に適宜温度差を形成させることができる。ただし、基体に形成される塗工膜のレベリング性を良好にする点では、加熱機構３には、発熱部品１５が１つ含まれ、且つ、その発熱部品１５が塗工ステージ４０の基体設置面全体領域の温度を上昇可能に配置されていることが好ましい。このような場合、塗工ステージ４０の基体設置面全体領域の温度をより均一に上昇させることが容易となり、基体３０の面内方向異なる位置における温度が等しくなりやすく、したがって、基体に形成される塗工膜の温度も均一化しやすくなることから、塗工膜のレベリング性が向上しやすくなる。
【００３６】
なお、発熱部品１５が塗工ステージ４０の基体設置面全体領域の温度を上昇させることは、発熱部品１５を支持台４１の表面に設けて塗工ステージ４０が構成されることで実現するのみならず、発熱部品１５を適宜選択すれば、発熱部品１５を支持台４１の内部に設けて塗工ステージ４０が構成される場合でも実現できる。発熱部品１５が塗工ステージ４０の内部に設けられている場合、塗工ステージ４０の基体設置面に基体を固定しても、基体は発熱部品１５に対して直接接触せず、発熱部品１５を構成する材料の材質（物理的脆さなど）や発熱部品１５の状態（発熱部品１５表面が粗面の状態であるなど）により基体が物理的損傷などの様々な悪影響を受ける虞を抑制することが可能となり、塗工膜の膜質を向上させることが容易となる。
【００３７】
塗工ステージ４０における加熱機構３の発熱部品１５の配置は、例えば、塗工ステージ４０を構成する部材において発熱部品１５を配設しようとする部分に孔を穿設することや切り込んで空間部を形成することなどによって発熱部品１５を配設するための空間部分を確保しておき、その空間部分に発熱部品１５を挿入配置することで実施することができる。また、塗工ステージ４０における加熱機構３の発熱部品１５の配置は、塗工ステージ４０を構成する部材の表面上に発熱部品１５を配設することでも実施することができる。
【００３８】
ダイコータ１には、通常、駆動機構（図示しない）が設けられる。その駆動機構は、ダイ本体２を基体３０表面に対して相対的に移動させる機構であり、従前より公知な機構を適宜用いることができる。例えば、駆動機構としては、ダイ本体２の基体に対する移動は、基体の位置を固定しつつダイ本体２が移動するように構成した機構、ダイ本体２を固定しつつ基体の位置を移動させるように構成した機構、ダイ本体２と基体の両方を相互に移動させるように構成した機構を挙げることができる。
【００３９】
基体３０の位置を固定させつつダイ本体２を移動する機構は、塗工ステージ４０の面に対して所定の距離をおいて塗工ステージ４０上方にレールを架設し、そのレールに対してスライド移動可能にスライダー（スライド装置）を配置し、そのスライダーにダイ本体２を固定することによってなる機構、などによって実現することができる。
【００４０】
ダイ本体２を固定しつつ基体３０の位置を移動させる機構は、コンベヤ上に塗工ステージ４０を移動可能に配置するとともにその塗工ステージ４０上に基体を配置して基体の上方の所定の位置にダイ本体を固定しコンベヤの駆動に伴って基体を移動させるように構成してなる機構や、所定のローラとそのローラの面に対してダイ本体を対面させておき基体を所定のローラの回転面に固定させてローラの軸まわりの回転に伴って移動させるように構成してなる機構、などによって具体的に実現することができる。なお、ローラの回転面に基体が固定される場合、ローラに発熱部品１５を配備することで、そのローラに塗工ステージとしての機能（基体を加熱する機能と基体を着体設置面（ローラの回転面）に対して固定する機能）を果たさせてもよい。
【００４１】
図１に示すダイコータ１の例では、塗工用組成物１４をダイ本体２に向けて供給する手段（塗工用組成物供給手段）としてポンプ１３と管１２でなる機構を設けた場合について説明したが、塗工用組成物供給手段は、この例に限定されず、圧縮空気にて塗工用組成物１４を塗液貯留部１１から管１２を通じて塗工用組成物供給孔１０に向けて押し出すように構成してなる手段といった、いわゆる圧空手段などであっても良い。
【００４２】
なお、ダイコータ１には、図３に示すように、温度を検知するセンサ１８を備えた温度計測機構１７が設けられていることが好ましい。図３の例では、温度測定機構１７は、センサ１８を塗工ステージ４０の内部に配置してダイコータ１に設けられる。ここに、センサ１８は、塗工ステージ４０の基体設置面の温度を計測するものであり、具体的に、熱電対を挙げることができる。
【００４３】
また、温度測定機構１７は、センサ１８を塗工ステージの基体設置面の上方に設置してダイコータ１に設けられていてもよい（図４）。その場合、センサ１８としては、赤外線温度センサなどを具体的に挙げることができ、そのようなセンサ１８によれば、塗工ステージ４０の基体設置面の温度を間接的に計測することができる。なお、このようなセンサ１８を用いることは、基体設置面の温度を測定するのみならず、基体の塗工膜の温度を正確に測定することも可能となって好ましい。
【００４４】
ダイコータ１は、このように温度計測機構１７を備える事で、塗工ステージ４０の基体設置面や基体の塗工膜の温度を検出することができ、その温度に応じて加熱機構３による塗工ステージ４０の加熱を調整することが可能となり、塗工膜の温度を調節することが可能となる。
【００４５】
本発明のダイコータ１には、リップ２０先端面と基体３０の間に保持されている塗工用組成物１４に対して、口金４の基体３０に対する移動方向に対して上流側（図５において矢印Ａ側）または下流側（図５において矢印Ｂ側）から加圧または減圧を与えるための機構（図示せず）が、付加されることが適宜許される。この機構は、ダイコータ１のリップ部２０の先端より塗工用組成物がダイコータ１の外部に押し出されることと、塗工用組成物をダイコータ１の内部に吸引させることとの間の調整（押出吸引調整）を、容易にする。ダイコーティングでは、塗工むらの防止と均一な膜厚の塗工膜を得るため、塗布する直前にリップ部の先端に塗工用組成物の液溜り（メニスカス）を作り、また、塗工膜の形成後には液溜りをダイコータ内に引き戻すことが行われる。したがって、上記のような押出吸引調整を容易にする機構によれば、基体３０に塗工膜を形成する直前にダイコータ１のリップ部２０の先端より塗工用組成物の液溜り（メニスカス）を形成させることと、塗工膜の形成後にメニスカスを構成する塗工用組成物をダイコータ１内に引き戻させることが容易に実施でできる。
【００４６】
＜ダイコーティング方法＞
次に、本発明のダイコータ用の口金４を設けたダイコータ１により基体３０の面上に塗工用組成物を塗工して塗工膜を形成する方法（ダイコーティング方法）について図５を参照しつつ詳細に説明する。図５は、ダイコーティング方法を実施している状態を説明するための図面である。なお、ダイコータ１がスリットダイコータである場合を例として説明する。
【００４７】
まず、図５に示すように、ダイコータ１の塗工ステージ４０上に基体３０が配置される。このとき、ダイコータ１は、口金４のリップ部２０の先端に形成されるスリット８を、塗工膜２１を形成しようとする基体３０の面に向けられている。
【００４８】
次に、ダイコータ１は、塗工用組成物貯留部１１に貯留した塗工用組成物１４を、ポンプ１３により、管１２内を通じてダイ本体２の塗工用組成物供給孔１０を介してマニホールド７に送りこむ。ダイコータ１では、マニホールド７に送り込まれた塗工用組成物１４は、スロット８を経由してリップ部２０のスリット８より基体３０面上へと吐出する。
【００４９】
ここで、ダイコータ１では、加熱機構３を構成する制御装置１６が、塗工ステージ４０に設けられた発熱部品１５を適宜作動させ、塗工ステージ４０が加熱されている。そして、塗工ステージ４０において発熱部品15が塗工ステージ上部あるいは塗工ステージ面上に配置されるので、加熱機構３によって加熱された塗工ステージ４０の温度と、金口４から吐出され、基体３０と接触している塗工用組成物１４の温度とは、同一あるいはおおよそ同一になっている。したがって、ダイコータ１において、塗工ステージ４０が加熱されると、スロット９をスリット８に向かって移動する塗工用組成物が基体に近づくにつれて加熱され、スリット８から基体３０面上に接触したときには塗工用組成物１４は加熱された状態となる。なお、加熱機構３の作動のタイミングは、塗料や基体の材質や性質などのほか、ダイコータ１の周囲の温度雰囲気などの諸条件に応じて適宜設定することができる。
【００５０】
その一方で、ダイコータ１は、塗工用組成物１４の基体３０表面上への吐出に応じて、適宜、ダイ本体２を基体表面に対して相対的に移動させる。ダイ本体２の基体に対する移動は、基体３０の位置を固定しつつダイ本体２が移動することによるほか、ダイ本体２を固定しつつ基体３０の位置を移動させること、ダイ本体２と基体３０の両方によっても実現することができる。また、ダイ本体２を固定しつつ基体３０の位置を移動させることは、基体３０を所定の平面に対して平行に移動させることや、基体３０を所定の軸まわりに回転させることで移動させること、などによって具体的に実現することができる。
【００５１】
こうして、ダイコータ１の口金４のスリット８の位置から塗工用組成物１４が基体３０面上に吐出されるとともに、ダイ本体２と基体３０表面とが相対的に移動し、その移動に応じて基体３０表面に塗工膜２１が形成される。このとき、塗工用組成物１４の吐出速度と、ダイ本体２と基体３０表面との相対的な移動速度は、塗工用組成物１４の性質や塗工膜２１の厚みなどの条件によって適宜設定される。
【００５２】
なお、ダイコータ１にて塗工用組成物１４を用いて塗工膜２１を形成するにあたり、塗工用組成物１４がスリット８から最初に吐出された後、基体１表面上に塗工用組成物１４が盛られてその盛られた塗工用組成物１４の量（Ｗｓ）が最初に目的とする塗工膜２１の厚みを得るために必要な量（Ｗｒ）（メニスカスを構成する塗工用組成物１４の量（メニスカスの量））になるまでの時間（Ｔｒ）は出来るだけ短いことが好ましく（メニスカスが出来るまでの時間）、その後、メニスカスの量（Ｗｒ）が一定に維持されることが好ましい。このような点を踏まえて、塗工用組成物１４の単位時間あたりの吐出量（吐出速度）は、基材３１面上に形成しようとする塗工膜２１の厚みに応じたメニスカスの量（Ｗｒ）に応じて適宜設定される。すなわち、塗工開始から塗工用組成物１４の吐出された量（Ｗｓ）がＷｒに達するまでは吐出速度を大きくし（時間Ｔｒをできるだけ小さくし）、塗工用組成物１４の吐出量がＷｓを超えた後（時間Ｔｒ経過後）は、Ｗｒの値を維持して基体１への塗工用組成物１４の吐出が行われることが好ましい。ＷｓがＷｒに至らない状態で、ダイ本体２と基体３０表面との相対的な移動が進むと、塗工用組成物が基体に塗工され始めた塗工開始位置からダイ本体２の移動方向に数ｃｍの位置までの範囲において塗工膜の膜厚みが不足してしまう。また、時間Ｔｒが、余り大きいと、塗布ムラが生じるおそれがある。
【００５３】
ダイコーティング方法は、ダイコータ１として上記したような温度計測機構１７を備えるものを用いて実施されてもよいが、その場合、ダイコーティング方法は、基体３０に形成される塗工膜の温度を、温度計測機構１７にて検出し、その温度に応じて加熱機構３による塗工ステージ４０の加熱を調整しつつ塗工膜２１を形成することで、実施されてもよい。具体的には、ダイコータ１は、所定の時間間隔で基体３０に形成される塗工膜の温度を温度計測機構１７にて検出し、その検出された温度が所定の温度範囲から外れた場合に、加熱機構３の制御部１６が発熱部品１５による発熱を規制し、検出された温度が所定の温度範囲以内に収まる場合に、加熱機構３の制御部１６が発熱部品１５による発熱を実施させる。これにより、ダイコータ１は、基体３０の塗工膜の温度を所定の温度範囲内に維持することが可能となる。
【００５４】
本発明のダイコータやダイコーティング方法は、塗工用組成物を基体に塗布して精密な塗工膜を形成することを必要とする際に、好適に用いられることが可能である。この点、光学素子についてみると、光学素子は光学機能を発揮させる必要性から基体上に精密な塗工膜を形成する必要がある。特に、液晶化合物を含んでなる液晶組成物を基体に塗工して塗工膜を成膜しその塗工膜を位相差層となして光学素子を得るような場合においては、塗工膜に極めて精密な寸法精度を要求され、さらに塗工膜を作成する途中で液晶化合物の析出が高度に抑制される必要もある。したがって、本発明のダイコータやダイコーティング方法は、このような位相差層を備えた光学素子を作成する場合に特に顕著な効果を発揮する。
【００５５】
そこで、本発明のダイコータ１を用いるとともに、液晶化合物を含んでなる液晶組成物を塗工用組成物１４として用いて基体３０上に塗工膜２１を形成して光学素子となす場合について、次に詳細に説明する。
【００５６】
＜ダイコータを用いて得られる光学素子（第１の形態）＞
ダイコータ１を用いて形成される本発明の光学素子３２は、基体３０の表面上に直接もしくは間接に位相差層３３を形成してなる（第１の形態の光学素子）（図６）。なお、図６では、光学素子３２は基体３０に対して直接に位相差層３３を形成している場合についてのみ示す。
【００５７】
基体３０には、光透過性を有する基材３１が用いられる。この基材３１は基材形成材から構成される。
【００５８】
基材形成材は、光学的に等方性を有するように構成されていることが好ましい。基材形成材としては、ガラス基板などのガラス材の他、種々の材質からなる板状体を適宜選択できる。具体的には、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、トリアセチルセルロースなどからなるプラスチック基板であってもよいし、またさらにポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリプロプレン、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルケトンなどのフィルムを用いることもできる。ただし、特に位相差制御部材を液晶ディスプレイ用に用いる場合には、基板形成材は無アルカリガラスであることが好ましい。
【００５９】
位相差層３３は、その厚み方向に位相差層３３の内部を進行して一方側の表面から入射されて他方側の表面より出射する光につき、その光が位相差層３３の内部を進行する際に光を複屈折させる機能を有する層である。
【００６０】
位相差層３３としては、その屈折率ｎｘ、ｎｙ、ｎｚについて、ｎｘ＜ｎｚおよびｎｙ＜ｎｚを満たし且つｎｘとｎｙは等しい、もしくは殆ど等しい関係となっており、いわゆる「＋Ｃプレート」（正のＣプレート）として機能する層、ｎｚ＜ｎｘおよびｎｚ＜ｎｙを満たし且つｎｘとｎｙは等しい、もしくは殆ど等しい関係となっており、いわゆる「-Ｃプレート」（負のＣプレート）として機能する層、ｎｙ＝ｎｚ＜ｎｘもしくはｎｘ＝ｎｚ＜ｎｙの関係となっており、いわゆる「＋Ａプレート」（正のＡプレート）として機能する層を挙げることができる。ただし、位相差層３３の屈折率につき、位相差層４の厚み方向（位相差層４の法線方向）にｚ軸をとり、位相差層４の面内方向（位相差層４の厚み方向に法線を有するような面（平面）についての面内方向（その平面に平行する方向））にｘ軸、ｙ軸を相互に直交するようにとってｘｙｚ空間を想定した場合、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の光の屈折率をそれぞれｎｘ、ｎｙ、ｎｚとして定義する。
【００６１】
位相差層３３は、分子構造中に重合性官能基を有する液晶分子（重合性液晶分子という）を重合反応させてなる高分子構造を形成している。
【００６２】
位相差層３３は、液晶化合物をなす液晶分子を所定の方向に配向させた状態にて形成されている。液晶分子は、その分子構造に応じた光軸を有し、その光軸の状態に応じて定まる複屈折特性を備えており、特定の方向に液晶分子を配向させて固定することで、その配向状態に応じた複屈折特性を有する層（例えば正のＣプレートの機能を有する層、負のＣプレートの機能を有する層、正のＡプレートの機能を有する層）として位相差層３３が形成される。
【００６３】
＜位相差層３３が正のＣプレートの機能を有する層である場合＞
位相差層３３を構成する液晶化合物は、位相差層３３を正のＣプレートの機能を有する層となすことができるものから適宜選択できる。そのような液晶化合物としては、ネマチック液晶相を形成可能な液晶化合物やスメクチック液晶相を形成可能な液晶化合物を用いることができる。
【００６４】
位相差層３３を構成する液晶化合物は、その液晶化合物をなす液晶分子の分子構造中に不飽和２重結合を重合性官能基として有する重合性液晶化合物が好ましい。また、重合性液晶化合物には、耐熱性の点から液晶相状態で架橋重合反応可能な重合性液晶化合物（架橋重合性液晶化合物、あるいは架橋性液晶化合物という）がより好ましく用いられ、架橋重合性液晶化合物としては分子構造の両末端に不飽和２重結合を有するもの（不飽和２重結合を２以上有するもの）が好ましい。なお、架橋重合性液晶化合物を用いて位相差層３３が形成される場合、位相差層３３には、架橋重合性液晶化合物をなす液晶分子同士を相互に架橋させてなる架橋高分子構造が形成されることになる。
【００６５】
位相差層３３を得るために用いられる架橋性液晶化合物としては、架橋性を有するネマチック液晶化合物（架橋性ネマチック液晶化合物）などをあげることができる。架橋性ネマチック液晶化合物としては例えば、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。また、このような架橋性液晶化合物として、より具体的には、下記化１に示す一般式（１）で表される化合物のうちの１種の化合物（化合物（Ｉ））もしくは２種以上の混合物、下記化２に示す一般式（２）で表される化合物のうちの１種の化合物（化合物（ＩＩ））もしくは２種以上の混合物、化３、化４に示す化合物（化合物（ＩＩＩ））のうちの１種の化合物或いは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。
【００６６】
【化１】
【００６７】
【化２】
【００６８】
【化３】
【００６９】
【化４】
【００７０】
化１に示す一般式（１）において、Ｒ１およびＲ2は、それぞれに、水素またはメチル基を示すが、架橋性液晶化合物が液晶相を示す温度の範囲をより広くするには少なくともＲ１及びＲ2のどちらか一方が水素であることが好ましく、両方が水素であることがより好ましい。また一般式（１）におけるＸ及び一般式（２）のＹ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、一般式（１）の分子鎖両端の（メタ）アクリロイロキシ基と芳香環と間のアルキレン基の鎖長を示すａおよびｂ並びに、一般式（２）におけるｄおよびｅは、それぞれ個別に１〜１２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（Ｉ）またはｄ＝ｅ＝０である一般式（２）の化合物(ＩＩ)は安定性に乏しく、加水分解を受けやすい上に、化合物（Ｉ）または(ＩＩ)自体の結晶性が高い。また、ａやｂ、あるいはｄやｅがそれぞれ１３以上である一般式（１）の化合物（Ｉ）または一般式（２）の化合物（ＩＩ）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、どちらについても液晶化合物が液晶性を安定的に示す温度範囲（液晶相を維持する温度範囲）が狭いものとなり、位相差層３３に用いるには好ましくない。
【００７１】
架橋性液晶化合物として、上記した化１、化２、化３、化４では重合性を備える液晶（重合性液晶）のモノマーを例示したが、重合性液晶のオリゴマーや重合性液晶のポリマー等を用いてもよく、これらについても、上記した化１、化２、化３、化４などのオリゴマーやポリマーなどといった公知なものを適宜選択して用いることができる。
【００７２】
位相差層３３においては、液晶分子の重合度（架橋重合性液晶分子の場合は、架橋重合度）が８０以上程度であることが好ましく、９０以上程度であることがより好ましい。位相差層４を構成する液晶分子の重合度が８０より小さいと、均一な配向性を十分に維持できない虞がある。なお、上記重合度、架橋重合度は、液晶分子の重合性官能基のうち液晶分子の重合反応に消費された割合を示す。
【００７３】
上記したような液晶化合物を用いた塗工用組成物と、本発明のダイコータ１を用いて、位相差層３３は、その光軸が上記にて想定したｘｙｚ空間におけるｚ軸方向を向くように、正の複屈折異方性の液晶分子を配向させて固定することにより正のＣプレートとしての光学補償機能を有する層をなして基材３１上に形成される。
【００７４】
本発明のダイコータ１を用いて、位相差層３３は、次のようにして具体的に形成することができる。
【００７５】
＜塗工用組成物の調整＞
まず、塗工用組成物１４として、位相差層３３を構成する液晶化合物を含む組成液（液晶材料組成液）が調整される。すなわち、位相差層３３を構成する上記した化合物（Ｉ）化合物（ＩＩ）化合物（ＩＩＩ）のような液晶化合物と、溶媒とを配合して液晶材料組成液が調整される。液晶材料組成液には、必要に応じて、液晶化合物をなす液晶分子を垂直に配向させる配向助剤（垂直配向助剤ということがある）などを含む添加剤が適宜添加されてもよい。
【００７６】
液晶材料組成液において添加剤が添加される場合、液晶化合物は、７０重量％（対配合物換算値）以上、好ましくは７５重量％（対配合物換算値）以上となるように含有されることが好ましい。添加量を７０重量％（対配合物換算値）以上とすることにより液晶化合物の液晶性が向上し、位相差層３３における液晶化合物をなす架橋性液晶分子の配向不良の発生を無視し得る程度に低減することができる。液晶材料組成液における液晶化合物の配合量が７０重量％（対配合物換算値）以上である場合は、液晶分子の配向性の観点からは特に問題が生じる虞が小さいので、液晶材料組成液に添加される液晶化合物以外の添加剤の配合量とのバランスで、液晶化合物の添加量を適宜決定することができる。なお、対配合物換算値とは、液晶材料組成液の総重量から溶媒の重量を差し引いた量（すなわち溶媒に溶解もしくは懸濁させる前における液晶化合物や添加物の混合物の総重量）を１００とした場合において液晶材料組成液を構成する成分（配合物成分）として配合される各配合物（固形物）の重量％を示すものとする。
【００７７】
液晶材料組成液の調整に用いる溶媒としては、位相差層３３を構成する液晶化合物を溶解させることができるものであれば特に限定されず、具体的には、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種又は２種以上が使用可能である。単一種の溶媒を使用しただけでは、架橋性液晶化合物等の配合物成分の溶解性が不充分である場合や、液晶材料組成液を塗布する際における塗布の相手方となる素材（基材を構成する素材）が侵される虞がある場合等には、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。上記した溶媒のなかにあって、単独溶媒として好ましいものは、炭化水素系溶媒とグリコールモノエーテルアセテート系溶媒であり、混合溶媒として好ましいものは、エーテル類又はケトン類と、グリコール類とを混合した混合系溶媒である。液晶材料組成物溶液の配合物成分の濃度は、液晶材料組成物に用いる配合物成分の溶媒への溶解性や位相差層に望まれる層厚み等により異なるが、通常は１〜６０重量％、好ましくは３〜４０重量％の範囲である。
【００７８】
液晶材料組成液に含まれる垂直配向助剤としては、ポリイミドや、界面活性剤やカップリング剤が具体的に例示される。
【００７９】
垂直配向助剤としてポリイミドを用いる場合、ポリイミドは、長鎖アルキル基を有するものであることが、位相差制御部材に形成される位相差層４の厚さを広い範囲で選択することができて好ましい。なお、垂直配向助剤がポリイミドである場合、ポリイミドとしては、具体的には、日産化学社製のＳＥ−７５１１やＳＥ−１２１１、あるいはＪＳＲ社製のＪＡＬＳ−２０２１−Ｒ２等を例示できる。
【００８０】
垂直配向助剤として界面活性剤を用いる場合、界面活性剤は、重合性液晶分子を垂直配向させることができるものであればよいが、位相差層の形成の際に液晶化合物を液晶相への転移温度まで加熱する必要があることから、液晶相への転移温度でも分解されない程度に耐熱性を有していることが要請される。また、位相差層４の形成の際、液晶分子は有機溶媒に溶解させる場合があることから、そのような場合には、液晶分子を溶解させる有機溶媒との親和性が良好であることが要請される。このような要請をみたすものであれば、界面活性剤はノニオン系、カチオン系、アニオン系等の種類を限定されず、１種類の界面活性剤のみを用いてもよいし、複数種の界面活性剤を併用してもよい。
【００８１】
垂直配向助剤としてカップリング剤を用いる場合、カップリング剤としては、具体的には、ｎ−オクチルトリメトキシシラン、ｎ−オクチルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、デシルトリエトキシシラン、ｎ−ドデシルトリメトキシシラン、ｎ−ドデシルトリエトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリエトキシシランなどのシラン化合物を加水分解して得られるシランカップリング剤や、アミノ基含有シランカップリング剤、フッ素基含有シランカップリング剤などを例示することができる。これらのカップリング剤は、複数種選択されて、液晶材料組成物に添加されてもよい。
【００８２】
また、液晶材料組成物には、必要に応じて、光重合開始剤、増感剤が添加される。
【００８３】
光重合開始剤としては、例えば、ベンジル（もしくはビベンゾイル）、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、４−ベンゾイル−４’メチルジフェニルサルファイド、ベンジルメチルケタール、ジメチルアミノメチルベンゾエート、２−ｎ−ブトキシエチル−４−ジメチルアミノベンゾエート、ｐ−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、３，３’−ジメチル−４−メトキシベンゾフェノン、メチロベンゾイルフォーメート、２−メチル−１−（４−（メチルチオ）フェニル）−２−モルフォリノプロパン−１−オン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタン−１−オン、１−（４−ドデシルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、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、２−クロロチオキサントン、２，４−ジエチルチオキサントン、２，４−ジイソプロピルチオキサントン、２，４−ジメチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、１−クロロ−４−プロポキシチオサントン等を挙げることができる。
【００８４】
液晶材料組成物に光重合開始剤が配合される場合、光重合開始剤の配合量は、０．０１〜１０重量％である。なお、光重合開始剤の配合量は、重合性液晶分子の配向をできるだけ損なわない程度であることが好ましく、この点を考慮して、０．１〜７重量％であることが好ましく、０．５〜５重量％であることがより好ましい。
【００８５】
また、液晶材料組成物に増感剤が配合される場合、増感剤の配合量は、重合性液晶分子の配向を大きく損なわない範囲で適宜選択でき、具体的には０．０１〜１重量％の範囲内で選択される。光重合開始剤及び増感剤は、それぞれ、１種類のみ用いられてもよいし、２種類以上が併用されてもよい。
【００８６】
このように塗工用組成物１４をなす液晶材料組成物が調整されると、次いで、この液晶材料組成物を、基体３０としての基材３１上に塗工する。
【００８７】
＜液晶材料組成液の塗工＞
塗工にあたり、塗工用組成物１４をなす溶液状にされた液晶材料組成物（液晶材料組成液）をダイコータ１の塗工用組成物貯留部１１に仕込む。このとき、塗工用組成物貯留部１１は外部からごみが混入しないように密閉されることが好ましい。
【００８８】
さらに、基体３０としての基材３１が、塗工ステージ４０の基体設置面上、ダイコータ１のスリット８に対面する位置に配置される。このとき、ダイコータ１のスリット８は、基材３１において位相差層３３を形成しようとする面内の所定の位置に対面する。ここに、所定の位置は、基材３１において位相差層３３の塗工形成を開始するべき位置として定められた位置（塗工開始位置）である。
【００８９】
こうして、ダイコータ１に基材３１がセットされると、上記したダイコート１によるダイコーティング方法と同様にして、ダイコータ１は、ポンプ１３を作動させて塗工用組成物１４たる液晶材料組成物を塗工用組成物貯留部１１からダイ本体２の口金４に向けて送り出す（図５）。そして、塗工用組成物１４は口金４内をマニホールド７、スロット９、スリット８を順に通じて基材３１表面上へと吐出される。その際、ダイコータ１では、加熱機構３の作動により、塗工ステージ４０が加熱されており、その熱が基材３１に伝えられ、さらに基材３１に形成される塗工膜を構成する液晶材料組成物や塗工の進行に伴って塗工膜に取り込まれようとする液晶材料組成物が所定の温度に加熱される。すなわち、スリット８より基材３１表面に吐出される液晶材料組成物は、基材３１表面に近づくにつれて所定の温度に加熱された状態に近づく。
【００９０】
なお、液晶材料組成物の加熱について、ダイコータ１は、加熱機構３にて、塗工ステージ４０を、液晶化合物が液晶相を示す温度範囲内の所定の温度まで加熱するとともに、その温度を維持することが好ましい。これにより、基材３１の塗工膜を構成する液晶材料組成物の加熱温度は、塗工ステージ４０と同様の所定の温度、すなわち液晶相を示す温度範囲内の所定の温度に加熱され、その状態を維持することができる。
【００９１】
さらに、ダイコータ１として、温度計測機構１７を備えるものが用いられる場合には、塗工ステージ４０や基材３０や塗工膜の温度を検出し、その温度に応じて加熱機構３による塗工ステージ４０の加熱が調整される。これにより、ダイコータ1は、基材３１に形成される塗工膜を構成する液晶材料組成物の温度を、所定の温度範囲内に維持する。
【００９２】
ダイコータ１は、塗工用組成物１４をなす液晶材料組成物の吐出に応じて、適宜、ダイ本体２を基材３１表面に対して相対的に移動させる。これにともなって、基材３１の面上に塗工膜が形成される。すなわち、口金４に対し基材３１を相対的に送っていきつつ、口金４のスリット８を通して基材３１上に液晶材料組成物を塗布し塗工膜を形成していく。そして、口金４のスリット８が基材３１表面上の塗工膜の形成を終了させる位置として定められた位置（塗工終了予定位置）に対面するまで口金４に対し基材３１を相対的に送ると、ポンプ１３の作動が停止してダイコータ１は液晶材料組成物の吐出を終える。このとき、基材３１の所定の領域（口金４と基材３１の相対的な移動方向に塗工開始位置から塗工終了予定位置までの領域）に塗工膜（液晶塗布膜）が形成された状態が形成されている
【００９３】
また、基体基材３１表面上に液晶塗布膜が成膜されると、基材３１と液晶塗布膜の積層体を乾燥して（乾燥工程）、液晶塗布膜中の溶媒を留去する。その乾燥工程は、減圧乾燥によって減圧状態下で行われる他、大気圧下で行われてもよいが、大気圧下で自然乾燥されることが、液晶分子により均一に配向性を付与することができて好ましい。
【００９４】
基材３１表面に液晶材料組成液を塗布して得られる塗工膜に含まれる重合性液晶化合物は、例えば次に示すように配向される。位相差層３３が正のＣプレートとしての光学補償機能を奏する層構造である場合、重合性液晶化合物をなす液晶分子は垂直配向され、ホメオトロピック配向した位相差層３３が形成されることになる。液晶分子に対する配向性の付与は、液晶塗布膜を加熱して、液晶塗布膜の温度を、液晶塗布膜中に含まれる液晶分子が液晶相となる温度（液晶相温度）以上、液晶塗布膜中に含まれる液晶分子が等方相（液体相）となる温度未満にすることで、実施される。このとき液晶塗布膜の加熱手段は、特に限定されず、液晶塗布膜を形成した基材を加熱雰囲気下におく手段でもよいし、液晶塗布膜に赤外線を照射して加熱する手段でもよい。
【００９５】
なお、重合性液晶分子を配向させる方法は、上記方法による他、液晶塗布膜に含まれる重合性液晶分子やこの液晶塗布膜の状態に応じ、液晶塗布膜を一旦等方相温度まで加熱し、その後に液晶塗布膜を冷却し、その冷却の過程で自発的に液晶分子に配向を誘起させる方法や、液晶塗布膜に対して所定方向から電場や磁場を負荷する方法によっても実現可能である。
【００９６】
また、液晶相となる温度範囲が室温よりも高く、通常室温では液晶相を示さない重合性液晶分子が液晶材料組成物に含有される液晶分子として用いられた場合であっても、室温で過冷却状態の液晶相を示す液晶分子を含有した液晶材料組成物であれば、その液晶材料組成物を、液晶分子が液晶相を示す時間の範囲内で、室温でも、配向性を付与された液晶分子を含有する液晶塗布膜を形成するために使用することが可能である。
【００９７】
このようにして液晶塗布膜中に含まれる液晶分子が配向された状態が形成されると、液晶分子同士を重合反応（液晶分子が架橋重合性液晶分子の場合は、架橋重合反応）させる。
【００９８】
この重合反応は、液晶材料組成物中に添加された光重合開始剤の感光波長の光（具体的には例えば紫外線）などの活性放射線を、液晶相の状態となっている液晶分子を含有している液晶塗布膜に向けて、その液晶塗布膜全面に照射することで進行する。このとき、液晶塗布膜に照射する光の波長は、この塗膜中に含まれている光重合開始剤の種類に応じて適宜選択される。なお、液晶塗布膜に照射する光は、単色光に限らず、光重合開始剤の感光波長を含む一定の波長域を持った光であってもよい。
【００９９】
また、液晶分子の重合反応は、液晶塗布膜が液晶相を示す状態で、光重合開始剤の感光波長の光などの活性放射線を、遮光パターンを有するフォトマスクなどを介して液晶塗布膜に照射して（露光して）重合反応を部分的に進行させ（部分的重合工程という）、部分的重合工程の後、液晶分子が等方相となる温度（Ｔi）まで液晶塗布膜を加熱し、この状態でさらに感光波長の光などの活性放射線を液晶塗布膜に照射して重合反応を進行させる方法や、部分的重合工程の後に液晶塗布膜を温度Ｔｉ以上に加熱して液晶分子を熱重合させる処理を施すことにより液晶塗布膜に含まれる液晶分子の重合反応を所定の重合度に至るまで進める方法で実施されてもよい。なお、活性放射線とは、紫外線などを含む電磁波、及び電子線などを含み分子を重合し得るエネルギー量子を有する粒子線のいずれをも含む。また、上記した温度Ｔｉは、重合反応を進行させる前の液晶塗布膜において液晶分子が等方相となる温度である。
【０１００】
また、液晶分子の重合反応がフォトマスクを用いた部分的重合工程を経て実施される場合、液晶塗布膜を形成した基材に対して部分的重合工程が実施された後、その基材を、液晶分子の重合反応が不十分で未硬化な状態にある液晶材料組成物を溶解可能な溶液に浸漬することにより、液晶塗布膜において液晶分子の重合反応が進まなかった部分を基材面から除去し、基材上に液晶相の液晶分子を含む層構造を所定のパターンで形成する（パターニングする）ことも可能である。
【０１０１】
なお活性放射線を照射して液晶塗布膜中の液晶化合物をなす液晶分子を重合反応させることによる液晶塗布膜の硬化は、空気雰囲気下で実施されるのみならず、不活性ガス雰囲気中でも実施できる。
【０１０２】
なお、位相差層３３の形成にあたり、基材３１と位相差層３３との間に予め垂直配向膜を介在させ、垂直配向膜の表面に対して直接に位相差層３３が積層形成されてもよく、こうすることで、位相差層３３の光軸をより均一化しつつｚ軸方向に向けることができて好ましい。
【０１０３】
垂直配向膜は、垂直配向膜を構成する成分を含んだ垂直配向膜組成液をフレキソ印刷やスピンコート等の方法で基材３１上に塗布して垂直配向膜形成用塗膜を形成し、この塗膜を硬化させることで形成することができる。垂直配向膜組成液としてはポリイミドを含む溶液が挙げられる。そのようなポリイミドを含む垂直配向膜組成液としては、具体的には、日産化学社製のＳＥ−７５１１やＳＥ−１２１１、あるいはＪＳＲ社製のＪＡＬＳ−２０２１−Ｒ２等を挙げることができる。
【０１０４】
垂直配向膜は、その膜厚みが１００Åから１０００Å程度の範囲であることが好ましい。垂直配向膜の膜厚が、０．０１μmよりも薄いと、液晶分子を垂直配向させる効果を発揮させることが困難になる虞が大きくなる。また、垂直配向膜の膜厚が１μmよりも厚いと、この垂直配向膜による光の散乱の程度が大きくなって光学素子１の光透過率の低下を来す虞が大きくなる。
【０１０５】
なお、垂直配向膜が撥水性又は撥油性の高いものである場合には、ダイコータ１にて垂直配向膜上に液晶材料組成物を塗布して位相差層３３を形成する前に、液晶分子を垂直配向させることが可能な範囲内でＵＶ洗浄やプラズマ処理を施して、液晶組成液を塗布しようとする垂直配向膜表面の濡れ性を予め高めておいてもよい。
【０１０６】
＜負のＣプレートである場合＞
位相差層３３が「−Ｃプレート」としての光学補償機能を有する層である場合、位相差層３３は、その光軸がｚ軸方向に向かうように、負の誘電率異方性の液晶化合物を用いてその液晶化合物を構成する液晶分子を配向させて固定することにより形成できる。そのほか、「−Ｃプレート」としての光学補償機能を有する位相差層３３は、上記「＋Ｃプレート」を作成する際の架橋性ネマチック液晶（例えば、化合物（Ｉ）（ＩＩ）（ＩＩＩ））などの液晶化合物を含む液晶材料組成物を用いて、これにカイラル剤を添加して、重合性液晶分子にコレステリック規則性を付与してカイラルネマチック液晶となすための液晶組成物（カイラル剤含有液晶組成物ということがある）を調製し、そのカイラル剤含有液晶組成物を用いて形成してもよい。
【０１０７】
カイラル剤含有液晶組成物を用いた位相差層３３をダイコータ１にて形成するにあたっては、具体的に、まず、上記したような液晶化合物と、カイラル剤と、光開始剤と、溶媒を混合して液晶材料組成液を調整する。この液晶材料組成液を塗工用組成物１４として用いて「＋Ｃプレート」を作成する場合と同様にしてダイコータ１にて基材３１面上に塗布して塗工膜を作成して、その塗工膜に含まれる液晶化合物を重合して焼成することにより、「−Ｃプレート」としての光学機能を備える位相差層３３が形成される。なお液晶化合物の重合は、上記「＋Ｃプレート」の場合と同様に、活性放射線を塗工膜に照射することによって実施することができる。
【０１０８】
カイラル剤としては、分子内に光学活性な部位を有する低分子量化合物で、分子量１５００以下の化合物であることが好ましい。カイラル剤としては化１に示す化合物（Ｉ）、化２に示す化合物（ＩＩ）や化３、化４に示す化合物（ＩＩＩ）と溶液状態或い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分子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よい。ただし、カイラル剤としては、その分子構造中における両方の末端部位に重合性官能基を有するものが、耐熱性の良い位相差層３３を得る上で好ましく、またカイラル剤は分子構造内に光学活性な部位を有する化合物であることが重要である。
【０１０９】
このようなカイラル剤が、化１に示す化合物（Ｉ）、化２に示す化合物（ＩＩ）や化３、化４に示す化合物（ＩＩＩ）を重合性液晶化合物として含む液晶材料組成物において配合されると、その液晶材料組成物を用いて位相差層３３を形成するにあたり、位相差層３３に含まれる重合性液晶化合物に対して正の一軸ネマチック規則性で螺旋ピッチを誘起することができる。
【０１１０】
カイラル剤は、液晶化合物をなす液晶分子を螺旋状に配向させるために添加されるが、液晶分子が近紫外線領域の螺旋ピッチをとると選択反対現象により特定色の反射色を生じることから、カイラル剤の配合量は、選択反対現象が紫外領域になるような螺旋ピッチが得られるような量とすることが好ましい。
【０１１１】
また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が、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重合性液晶分子同士の重合による硬化性能を低下させる事態を招くばかりか、液晶材料組成液を用いて形成される位相差層の電気的信頼性を低下させる事態を招く虞があり、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。従ってカイラル剤としては、少量でも液晶分子の配向に螺旋ピッチを誘発させる効果の大きなカイラル剤を選択することが好ましく、より具体的には、例えばＭｅｒｃｋ社製Ｓ−８１１等の市販のものを用いることができる。
【０１１２】
＜正のＡプレートである場合＞
位相差層３３が「＋Ａプレート」としての光学補償機能を有する層である場合、位相差層３３は、液晶化合物をなす正の誘電率異方性の液晶分子をその光軸がｘ軸とｙ軸を含むｘｙ平面に平行するように配向させて固定することにより形成される。
【０１１３】
より具体的には、液晶分子を水平配向させることが可能な樹脂膜（水平配向膜）を構成する樹脂材料を調整し、その樹脂材料を基材３１面上に塗布して水平配向膜形成用塗膜を形成し、水平配向膜形成用塗膜の表面をラビング処理や光配向処理を施すことによって水平配向膜を得て、基材形成材と水平配向膜とで基体３０となす。その一方で、液晶化合物を溶媒に溶解させた液晶材料組成液を調整する。そして、その液晶材料組成液を塗工用組成物１４として用い、「＋Ｃプレート」を作成する場合と同様にしてダイコータ１にて、先に形成しておいた基体３０の水平配向膜上に塗工用組成物１４としての液晶材料組成液を塗工して塗工膜を作成し、その塗工膜に含まれる液晶化合物をなす液晶分子を水平配向（プラナー）させて重合させることで水平配向させた状態にて液晶化合物を固定し、塗工膜を位相差層３３となす。こうして、「＋Ａプレート」としての位相差層３３を得ることができる。なお液晶分子の重合は、「＋Ｃプレート」を作成する場合と同様に、液晶化合物の感光波長の光や紫外線などといった活性放射線を塗工膜に照射することによって実施することができる。
【０１１４】
＜ダイコータを用いて得られる光学素子（第２の形態）＞
上記では、第１の形態の光学素子として、基体３０として基材３１からなるものを用いた場合について説明したが、これに限定されず、基体３０として基材３１表面上に所定の層構造を積層したものが用いられて光学素子１が形成されてもよい（第２の形態の光学素子）。この場合、基材３１に積層される層構造としては、厚み方向に進行する光を遮断する遮光層をなすブラックマトリクスや、そうした光のうち所定範囲の波長の可視光を通過させる層や、それらを適宜組み合わせてなる着色層、などといった層構造を挙げることができる。
【０１１５】
本発明のダイコータ１を用いてなる光学素子３２について、光学素子３２は、光透過性を有する基材３１と所定波長の可視光を通過させる着色層を備えた構造体（カラーフィルター）を基体３０として、その基体３０面上（カラーフィルター面上）に対してダイコータ１にて位相差層３３を設けたものであってもよい。
【０１１６】
そこで、光学素子３２について、基体３０が基材３１の表面上に、色パターンとブラックマトリクスとを有する着色層を形成してなる構造体である場合を一例として説明する（図７、８）。図７、図８は、光学素子３２の実施例の一つを説明するための断面を示すそれぞれ概略断面図、概略平面図である。図７は、図８のＩＩ−ＩＩ断面の一部の状態を示す。なお、図８では、説明の都合上、位相差層３３を省略している。
【０１１７】
光学素子３２は、基材３１の一方の表面に遮光性のブラックマトリクス４５が縦横に格子状（格子縞状）に塗工形成され、これによりブラックマトリクス４５の非形成領域が開口部５０として格子点状に多数形成される。このとき、ブラックマトリクス４５の形成領域が遮光部に相当し、開口部５０が透過部に相当する。
【０１１８】
ブラックマトリクス４５は、例えば、金属クロム薄膜やタングステン薄膜等、遮光性又は光吸収性を有する金属薄膜を基材３１面にパターニングすることにより、形成することができる。また、ブラックマトリクス４５は、黒色顔料を含む樹脂等の有機材料を所定形状に印刷することにより形成することも可能である。
【０１１９】
ブラックマトリクス４５を配置した基材３１の上には、開口部５０を覆うように三色の色パターン４６，４７，４８が短冊状に配列されて、これら色パターン４６，４７，４８とブラックマトリクス４５とで着色層４３が形成されている（図７、図８）。色パターン４６，４７，４８は光透過性を有しており、透過する可視光を分光してそれぞれ赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の光となす。したがって図３に二点鎖線で示すように、ＲＧＢの三色の色パターン（赤色（Ｒ）の色パターン４６、緑色（Ｇ）の色パターン４７、青色（Ｂ）の色パターン４８）によってそれぞれ被覆された開口部５０が形成されてそれぞれ画素をなし、そして三色の色パターン４６，４７，４８によって被覆された三つの開口部５０があわさって、一つの絵素５１が形成される。
【０１２０】
色パターン４６，４７，４８は、色種ごとに、各色種に対応する顔料と樹脂などを配合してなる着色材料を溶媒に分散させた着色材料分散液を基材３１に塗布して形成される塗膜を、例えばフォトリソグラフィー法で、例えば短冊状などといった所定形状にパターニングすることで形成されるほか、着色材料分散液を所定形状に基材３１に塗布することによっても形成できる。
【０１２１】
着色層４３においてブラックマトリクス４５が形成される場合、このブラックマトリクス４５は、遮光部としての機能として、おおよそ短冊状に塗工される色パターン４６，４７，４８の混色を防止する機能と、開口部５０を平面視上区画化して、絵素５１の輪郭を鮮明化する機能、さらにまた、光学素子３２が液晶ディスプレイに組み込まれる際に、基板に通常配置され液晶を駆動させるために用いられるＴＦＴなどといった駆動回路などを、透過光から隠蔽する機能を併せもつ。
【０１２２】
この光学素子３２においては、ブラックマトリクス４５の配置形状は矩形格子状である場合に限定されず、ストライプ状や三角格子状などに形成してもよい。また着色層４３を構成する色パターンについても、ＲＧＢ方式の三色の場合のほか、その補色系であるＣＭＹ方式とすることも可能であり、さらに単色もしくは二色の場合、または四色以上の場合なども採りうる。また色パターンの形状も、短冊状にパターン形成する場合のほか、矩形状や三角形状などの微細パターンを基材２上に多数分散配置するパターンの場合など、目的に応じて種々のパターンを採りうる。
【０１２３】
なお、光学素子３２においては、基材３１と位相差層３３との間には、ブラックマトリクス４５のみが形成されていてもよいし、あるいは、ブラックマトリクス４５を形成されずに色パターン４６、４７、４８のうちのいずれかのみ、あるいは２種類、または３種類が形成されていてもよい。
【０１２４】
なお、上記した第１の形態の光学素子、第２の形態の光学素子のいずれについても、ダイコータ１を用いて液晶材料組成液を基体３０上に塗工して作製された塗工膜に含まれる液晶化合物をなす液晶分子を重合させてその塗工膜を位相差層３３となした後に、重合された液晶分子を含む位相差層３３を更に加熱する処理（重合後加熱処理ということがある）が施されることが、位相差層３３の硬さを向上させることができて好ましい。ただし、重合後加熱処理を行う場合、基材３１は、耐熱性を有することが必要であることから、基材３１を構成する基材形成材として耐熱性を有するガラス基板などが好ましく用いられる。
【０１２５】
重合後加熱処理を行うにあたり、位相差層３３の加熱温度は、１５０〜２６０℃であるが、２００〜２５０℃であることが、重合後加熱処理後において位相差層３３を、重合後加熱処理の前よりも効果的に硬くすることができる観点から好ましい。重合後加熱処理を行う時間については、５〜９０分であるが、重合後加熱処理を行う際の加熱温度についての上記観点と同様の観点から、１５〜３０分程度であることが好ましい。なお、加熱温度が２６０℃もしくは加熱時間が９０分を超えると、位相差層３３の硬度・強度は上がるが位相差層３３自体が強く黄変してしまう虞が大きくなり、一方加熱温度が１５０℃もしくは加熱時間が５分を下回ると、十分な硬度・強度が得られない虞が大きくなる。
【０１２６】
そして、位相差層３３は、加熱された後、降温される。
【０１２７】
重合後加熱処理は、基体３０に位相差層３３を形成した構造体を、オーブン装置などの焼成装置に導入し、圧力が大気圧、空気雰囲気の条件下で焼成することによって具体的に実施できる。その他、赤外線照射による方法でも実施することができる。
【０１２８】
また、重合後加熱処理の工程を行うにあたり、位相差層３３の加熱の際の昇温、加熱後の降温は徐々に行われることが好ましい。
【０１２９】
＜ダイコータを用いて得られる液晶表示装置＞
ダイコータ１を用いて得られる光学素子３２を液晶表示装置に組み込むことで、本発明のダイコータ１を用いた液晶表示装置を形成することができる。
【０１３０】
そこで、ダイコータ１を用いて得られる光学素子３２を組み込んだ液晶ディスプレイについて説明する。なお、液晶ディスプレイとしては、ＩＰＳモードであって、着色層４３を備える光学素子３２（第２の形態の光学素子）を組み込んでいる場合（図９）、を例として説明する。図９は、液晶ディスプレイ８１を説明するための図である。
【０１３１】
本発明の液晶ディスプレイ８１は、図９に示すように、対向する一対の基板５５（対向基板５２、ＴＦＴアレイ基板５３）の間に、電場に置かれた状態で電場の変化に応じて駆動可能（配向を変動可能）に液晶ディスプレイ駆動用の液晶組成物（駆動用液晶組成物５４）を封入して駆動液晶層５８を形成している。そして、液晶ディスプレイ８１は、ＴＦＴアレイ基板５３の厚さ方向に、ＴＦＴアレイ基板５３の外側位置からＴＦＴアレイ基板５３に向かって光を照射するバックライト（図示しない）を配設して構成されている。
【０１３２】
対向基板５２は、基材３１上に、ブラックマトリクス４５と色パターン４６，４７，４８を備えた着色層４３を積層しており、着色層４３の表面を被覆して位相差層３３を形成している。位相差層３３は、上記第２の形態の光学素子を作成する際と同様にダイコータ１を用いて作製される。
【０１３３】
さらに位相差層３３上には、柱体７３が、その基底部（図９において上方側の部分）を、位相差層３３表面上所定の位置（柱体形成予定位置）にフォトリソグラフィー法などの公知方法を用いて分散配置されている。柱体形成予定位置は、対向基板５２において画素とする部分を除いた部分（非画素部）内に、適宜定められる。
【０１３４】
柱体７３は、多官能アクリレートを含有するアクリル系、及びアミド系又はエステル系ポリマー等の光硬化可能な感光性を有する樹脂材料から構成されている。
【０１３５】
対向基板５２には、基材３１の厚さ方向の表面のうち着色層４３の非形成面の上には、直線偏光板６３が配置されている。
【０１３６】
ＴＦＴアレイ基板５３は、透明な基材７１のインセル側（駆動用液晶組成物５４の封入される側）の面上に、駆動液晶層５８の液晶７４に対する電圧の印加有無のスイッチング駆動する駆動用回路をなすＴＦＴと、これにより駆動液晶層５８への電圧の負荷量が制御される液晶駆動用電極とを設けている（図示せず）。液晶駆動用電極は、駆動液晶層５８の面内方向の電場を生じさせるとともに、駆動液晶層５８の面内方向に液晶７４の配向を変化させる。
【０１３７】
さらに、ＴＦＴアレイ基板５３は、そのインセル側の最表面に、多数の柱体７３の先端部（同図における下方）を当接している。そして、バックライト側基板５３には、そのアウトセル側（インセル側とは逆側）の面に、直線偏光板７２が配置されている。
【０１３８】
また、液晶ディスプレイ８１において、対向基板５２の直線偏光板６３と、ＴＦＴアレイ基板５３の直線偏光板７２とは、互いの透過軸が直交するように配されている。なお、図中、直線偏光板６３、７２の透過軸は矢印にて示す。
【０１３９】
この液晶ディスプレイ８１では、対向基板５２において、基材３１と着色層４３と位相差層３３が積層されてなる層構造が備えられており、この層構造は、本発明における光学素子１を構成する。すなわち、液晶ディスプレイ８１には、光学素子１が組み込まれて構成されている。
【０１４０】
なお、液晶ディスプレイ８１には、必要に応じて、対向基板５２における直線偏光板６３の内側に、位相差フィルム６０が介在配置されていてもよい。図９に示す例では、液晶ディスプレイ８１として、位相差層３３を正のＣプレートの光学補償機能を有する層として形成した光学素子３２を組み込み、且つ、位相差フィルム６０として、正のＡプレートとしての光学補償機能を有するものが示されている。図９中、位相差層３３、位相差フィルム６０の光学補償機能を規定する複屈折特性は、それぞれ屈折率楕円体１００，１０１にて示す。
【０１４１】
液晶ディスプレイ８１においては、位相差フィルム６０は、必要に応じて複数枚、複数種類介在させていてもよい。したがって、例えば、液晶ディスプレイ８１は、位相差層３３を正のＣプレートの光学補償機能を有する層として形成した位相差制御部材１を組み込み、且つ、位相差フィルム６０として、正のＡプレートとしての光学補償機能を有するもの、さらにその他の機能を有するものと、２枚以上を積層させて構成されていてもよい。
【０１４２】
なお、本明細書において、位相差層３３を組み込む液晶ディスプレイがＩＰＳモードである場合について説明したが、このことは、この位相差制御部材１を例えばＭＶＡモードやＯＣＢモード（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅモード）などといった他のモードの液晶ディスプレイに使用されることを否定するものではない。
【０１４３】
以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するがこれらに限定されるものではない。
【実施例】
【０１４４】
＜ダイコータの製作＞
図１０に示すように、ステンレス鋼（ＪＩＳ規格 ＳＵＳ３０４）を用いて縦×横の寸法が４００ｍｍ×５００ｍｍの一対の鋼板１１４，１１４を作製し、その一対の鋼板１１４，１１４の間に加熱機構３をなす発熱部品１１５を挟み合わせて固定して、全体を一体化することにより、塗工ステージ４０を作製した。加熱機構３の発熱部品１１５は、次のように作製された。すなわち、一対の鋼板１１４，１１４の間に、ニクロム線からなる発熱体１１５ａを平面視上鋼板の面内方向にジグザグ形状に配置し、さらに鋼板１１４，１１４の間の空間における発熱体１１５ａの周りに空いているスペースをマグネシア粉末からなる絶縁体１１５ｂで埋めることにより、発熱体１１５ａを備える加熱機構３が形成された（図１０）。さらに、ステンレス鋼（ＪＩＳ規格 ＳＵＳ３０４）を用いて幅２９ｃｍの一対の口金構成材を作成し、口金構成材を組み合わせて一体化することで図３の符号４に示すような口金を作成し、これをダイ本体にセットしてダイコータを作成した。
【０１４５】
なお、このダイコータには、塗工ステージ４０には温度計測機構１７が配置されており、その温度計測機構１７としては、まず温度を検知するセンサ（温度センサ）として赤外線温度計１８を備えるものが用いられ、赤外線温度計１８の温度センサは塗工ステージ４０の基体設置面に向けて配置された。このダイコータでは、加熱機構３と温度計測機構１７とは制御部１６としてのレギュレータで接続された。このレギュレータは、塗工ステージ４０の温度を所定の温度範囲に保持しつつ加熱機構による加熱が行われるように、加熱機構による加熱量の調整と塗工ステージの温度の保持を制御する機構を備えた制御装置である。なお、製作されたダイコータには、図５に示す例と同様に、塗工用組成物貯留部が設けられ、管を中継して塗工用組成物貯留部からダイ本体の塗工用組成物供給孔へ塗工用組成物を送り出し可能にポンプが設置された。このように形成されたダイコータをダイコータ１とした。
【０１４６】
さらに、加熱機構と温度計測機構を設置しなかった以外はダイコータ１と同様にしてダイコータ（ダイコータ２）を製作した。
【０１４７】
実施例１
基体として、ガラス基板（ＮＨテクノグラス社製、ＮＡ３５、寸法：３００ｍｍ×４００ｍｍ×厚み０．７ｍｍ）を準備し、先に製作した上記のダイコータ１を用いて、次のように、塗工用組成物を調整して、その塗工用組成物を基体に塗工して塗工膜を成膜し、その塗工膜を位相差層となして光学素子を作成した。
【０１４８】
＜塗工用組成物の調整＞
ダイコータ１によるガラス基板面への塗工の際に用いる塗工用組成物として液晶材料組成液が採用された。液晶材料組成液は次のように調整された。
【０１４９】
まず、下記化５に示す化合物（ａ）〜（ｄ）、光重合開始剤（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、イルガキュアー９０７）、シランカップリング剤（アミン基含有シランカップリング剤（ＧＥ東芝シリコーン社製、ＴＳＬ−８３３１））、界面活性剤（ドデカノール）、重合禁止剤（ＢＨＴ（（２，６−ジーｔｅｒｔ−ブチルー4−ヒドロキシトルエン））、を混合して、下記の組成の液晶組成物Ａを得た。尚、以下に示す液晶組成物Ａにおける各物質の重量比は、液晶組成物Ａの総重量に対する各物質の重量比である。
【０１５０】
【化５】
【０１５１】
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％
【０１５２】
次いで、上記液晶組成物Ａを溶媒（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、濃度２０％（溶媒に対する液晶組成物Ａの重量比率）の液晶材料組成液を得た。尚、この液晶材料組成液の液晶化温度は８０℃から１００℃である。
【０１５３】
調整された上記液晶材料組成液を、作製したダイコータ１の塗工用組成物貯留部に仕込み、まず１０枚の基体に塗布して塗工膜（液晶塗布膜）を成膜し、ダイコータ１の口金に液晶材料組成物が付着した状態のままダイコータ１を２時間室温下に放置した。また、基体上に塗布された液晶塗布膜は乾燥された。乾燥後の液晶塗布膜の膜厚は２μｍであった。
【０１５４】
なお、ダイコータ１による液晶材料組成液の塗工にあたり、加熱機構にて、ダイコータ１の塗工ステージの基体設置面の温度が８０℃になるまで加熱し、８０℃となった後に、液晶材料組成液の塗工を開始した（塗布ギャップ：６０μｍ、吐出量：１３００μｌ/ｓ、相対的移動速度：４５ｍｍ/ｓ）。また、液晶材料組成液の塗工中、温度計測機構にて、塗工ステージの温度が８０から１００℃の範囲を超えないように調整した。この調整は、塗工ステージの基体設置面の温度が９６℃を超えた時点で加熱機構による加熱を中断することで、加熱機構の発熱部品の余熱によって塗工ステージの基体設置面の温度が１００℃を超えてしまわないようにレギュレータにて監視すること、によって行われた。
【０１５５】
次に、２時間室温下に放置後のダイコータ１をそのまま用い、先に実施した１０枚の基体に対する液晶材料組成物の塗工と同様の条件にて、更に基体上に液晶材料組成液が塗工されて液晶塗布膜が成膜された。最後に液晶材料組成物を塗布されて液晶塗布膜を形成された基体を減圧乾燥し（圧力：１．５×１０−１Ｔｏｒｒ）、さらにホットプレート上にてプリベーク（９０℃、３分）して液晶塗布膜中の溶媒を除去するとともに液晶塗布膜中に含まれる液晶分子を液晶相に転移させ（液晶分子を垂直配向させ）、その後、液晶塗布膜に向けて、紫外線照射装置（ハリソン東芝ライティング社製、「商品名ＴＯＳＣＵＲＥ７５１」）を用いて紫外線（３６５ｎｍ）を照射（１００ｍＪ／ｃｍ２）し、液晶塗布膜を硬化させて位相差層となし、基体に位相差層を形成してなる光学素子が得られた。この光学素子を試験基板とし、位相差層の膜厚ムラの点での良否の評価に基づき、得られた液晶塗布膜（塗工膜）の良否を膜厚ムラの点について評価した。
【０１５６】
［特性の測定・評価方法］
＜塗工膜表面のスジムラ発生評価方法について＞
塗工時に発生する塗工膜の膜厚ムラは、光学素子の位相差層に膜厚ムラがどの程度残っているかという点に対応付けられる。そこで、塗工時に発生する塗工膜の膜厚ムラの評価は、光学素子の位相差層における膜厚ムラの評価に基づき実施された。なお、光学素子の位相差層における膜厚ムラの評価には特開平８−１７３８７８の評価方法が用いられた。すなわち、位相差層中央から１０ｍｍピッチで、塗工方向（ダイコータの基体に対する相対的な移動方向）および塗工方向に対して直角方向の２方向に、位相差層の膜厚を測定した。ただし、膜厚を測定される対象となる位相差層の領域について、位相差層端部から１０ｍｍ内側までの領域が外された。測定された位相差層の膜厚のデータを用い、全てのデータについての平均値が算出され、（（測定されたデータの最大値）／平均値）×１００（％）（Ｆｈとする）、および、（（測定されたデータの最小値）／平均値）×１００（％）（Ｆｌとする）を導出した。こうして得られたＦｈとＦｌの値を基準に位相差層の膜厚ムラが評価された。評価については、ＦｈおよびＦｌの値が１００％に近いほど位相差層の厚みにばらつきが少なく膜厚ムラが小さく、位相差層は膜厚ムラの点で良好であると評価した。具体的には、次のような膜厚ムラの評価基準にて評価した。
【０１５７】
＜膜厚ムラの評価基準＞
ＦｈおよびＦｌの値が９５％以上１０５％以下の範囲である。・・・位相差層の状態は膜厚ムラの小さい状態であり、位相差層は膜厚ムラの点で「良好である」。
Ｆｈが１０５％を超えるか、もしくは、Ｆｌが９５％未満となっている。・・・・位相差層の状態は膜厚ムラの大きい状態であり、位相差層は膜厚ムラの点で「不良である」。
【０１５８】
そして、位相差層が膜厚ムラの点で「良好である」という評価がなされる場合に、塗工時に形成される塗工膜についても膜厚ムラの点で「良好である」という評価がなされ、位相差層の膜厚ムラの評価として「不良である」という評価がなされる場合に、塗工時に形成される塗工膜についても膜厚ムラの点で「不良である」という評価がなされた。
【０１５９】
ダイコータ１を用いて得られる光学素子について、位相差層の膜厚ムラを評価した結果、Ｆｈが１０５％、Ｆｌが９６％であり、膜厚ムラは小さく、「光学素子は位相差層の膜厚ムラの点で「良好である」と評価した。したがって、塗工時に発生する塗工膜の膜厚ムラの評価についても「良好である」という評価がなされた。
【０１６０】
比較例１
ダイコータとしてダイコータ２を用いたほかは実施例１と同様にしてガラス基板に位相差層を形成した構造体（比較用素子１）を製作した。得られた比較用素子１を用いて、実施例１と同様にして、その位相差層の膜厚ムラを評価したところ、Ｆｈが１４５％、Ｆｌが６５％であり膜厚ムラが確認され、光学素子は膜厚ムラの小ささの点で「不良である」と評価した。したがって、塗工時に発生する塗工膜の膜厚ムラの評価についても「不良である」という評価がなされた。
【０１６１】
実施例２
基体として、ガラス基板（ＮＨテクノグラス社製、ＮＡ３５、寸法：３００ｍｍ×４００ｍｍ×厚み０．７ｍｍ）の上に、下記のように赤色の色パターンを着色層として形成したものを用いたほかは、実施例１と同様にして、ダイコータ１を用いて光学素子を得た。ダイコータ１を用いて得られる光学素子について、塗工膜の膜厚ムラを評価した結果、Ｆｈが１０１％、Ｆｌが９８％であり、膜厚ムラは小さく、光学素子は膜厚ムラの小ささの点で「良好である」と評価した。したがって、塗工時に発生する塗工膜の膜厚ムラの評価についても「良好である」という評価がなされた。
【０１６２】
＜色パターンの形成に用いる着色材料分散液の調整＞
赤色（Ｒ）の色パターンの着色材料分散液を調整した。赤色の色パターンの着色材料分散液としては、顔料分散型フォトレジストが用いられた。
【０１６３】
色パターンの顔料分散型フォトレジストの調整は、分散液組成物（顔料、分散剤及び溶剤を含有する）にビーズを加え、分散機（ペイントシェーカー（浅田鉄工社製））で３時間分散させ、その後ビーズを取り除いた分散液とクリアレジスト組成物（ポリマー、モノマー、添加剤、開始剤及び溶剤を含有する）とを混合することにより顔料分散型フォトレジストが得られた。なお、各色の色パターンについて、顔料分散型フォトレジストは次に示すような組成のものが用いられた。
【０１６４】
（赤色（Ｒ）色パターン用顔料分散型フォトレジスト）
・赤顔料・・・・・４．８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・・・・・１．２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）
・モノマー・・・・・４．０重量部
（サートマー（株）製、ＳＲ３９９）
・ポリマー１・・・・・５．０重量部
・開始剤・・・・・１．４重量部
（チバガイギー社製、イルガキュアー９０７）
・開始剤・・・・・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）
・溶剤・・・・・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）
【０１６５】
尚、上記ポリマー１は、ベンジルメタクリレート：スチレン：アクリル酸：２−ヒドロキシエチルメタクリレート＝１５．６：３７．０：３０．５：１６．９（モル比）の共重合体１００モル％に対して、２−メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを１６．９モル％付加したものであり、重量平均分子量は４２５００である。
【０１６６】
＜着色層の形成＞
予め赤色の色パターンに対応する位置に対応するように調整した赤色（Ｒ）の顔料分散型フォトレジストを上記ＢＭ形成基材上にスピンコート法で塗布し、８０℃、３分間の条件でプリベークし、さらに、紫外線露光（３００ｍＪ／ｃｍ２）した。さらに、０．１％ＫＯＨ水溶液を用いたスプレー現像を６０秒行った後、２００℃、６０分間ポストベーク（焼成）し、膜厚１．３μｍの赤色（Ｒ）の色パターンを一面に形成した。こうして、ガラス基板上に、赤色の色パターンから構成される着色層が形成された。
【０１６７】
比較例２
ダイコータとしてダイコータ２を用いたほかは実施例２と同様にして基体に位相差層を形成した構造体（比較用素子２）を製作した。得られた比較用素子２を用いて、実施例１と同様にして、その位相差層の膜厚ムラを評価したところ、Ｆｈが１４８％、Ｆｌが６５％であり膜厚ムラが確認され、光学素子は膜厚ムラの小ささの点で「不良である」と評価した。したがって、塗工時に発生する塗工膜の膜厚ムラの評価についても「不良である」という評価がなされた。
【０１６８】
実施例１、２では、１０枚の基体に対して液晶塗布膜を塗工した後、さらに基体に対して液晶塗布膜を形成しても、比較例１、２の比較用素子１、２に比べて膜厚ムラの小さい位相差層を形成した光学素子が得られている。したがって、加熱機構などを備えていない従来のダイコータ２では塗工時に塗工膜にスジムラを生じる虞があり、塗工膜の成膜を塗工膜を硬化させても位相差層にスジムラが残って膜厚ムラが生じているのに対して、ダイコータ１のように加熱機構を備えるダイコータを用いて製作された位相差層には膜厚ムラの発生が効果的に改善されていることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【０１６９】
【図１】本発明のダイコータの例を説明する概略図である。
【図２】本発明のダイコータの他の実施例を説明する概略図である。
【図３】本発明のダイコータの他の実施例を説明する概略図である。
【図４】本発明のダイコータの他の実施例を説明する概略図である。
【図５】本発明のダイコータを用いた塗工膜の形成を説明するための面図である。
【図６】本発明のダイコータを用いて得られる光学素子（第１の形態）を説明するための概略断面図である。
【図７】本発明のダイコータを用いて得られる光学素子（第２の形態）を説明するための概略断面図である。
【図８】本発明のダイコータを用いて得られる光学素子（第２の形態）を説明するための概略平面図である。
【図９】本発明のダイコータを用いて得られる光学素子を組み込んだ液晶ディスプレイを説明するための概略分解斜視図である。
【図１０】本発明のダイコータを構成する塗工ステージの例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【０１７０】
１ ダイコータ
２ ダイ本体
３ 加熱機構
４ 口金
５，６ 口金構成部材
７ マニホールド
８ スリット
９ スロット
１０ 塗工用組成物供給孔
１１ 塗工用組成物貯留部
２１ 塗工膜
３０ 基体
３２ 光学素子
３３ 位相差層
８１ 液晶ディスプレイ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の基体を固定可能な塗工ステージと、塗工ステージ上に固定された基体に対して相対的に移動可能に構成されたダイ本体を備えるダイコータであって、
ダイ本体に、塗工用組成物を吐出可能に開口してなるスリットを形成するとともに該スリットに向かってマニホールドから延びて塗工用組成物の通路をなすスロットを形成した口金が設けられ、
塗工ステージを加熱する加熱機構が、塗工ステージの所定位置に設けられていることを特徴とするダイコータ。
【請求項２】
塗工ステージの温度を計測する温度計測機構を備える、請求項１に記載のダイコータ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のダイコータを用い、加熱機構にて塗工ステージを加熱しながらスリットの位置から基体面上に塗工用組成物を吐出して塗工膜を形成することを特徴とするダイコーティング方法。
【請求項４】
請求項１または２に記載のダイコータを用いるとともに、光透過性を有する基材と所定波長の可視光を通過させる着色層を備えたカラーフィルタを基体として用い、加熱機構にて塗工ステージを加熱しながらスリットの位置から前記カラーフィルタ面上に塗工用組成物を吐出して塗工膜を形成することを特徴とするダイコーティング方法。
【請求項５】
請求項１または２に記載のダイコータを用い、加熱機構にて塗工ステージを加熱しながらスリットの位置から光透過性を有する基材を備えた基体の面上に、液晶化合物を含有する液晶組成物にてなる塗工用組成物を吐出して塗工膜を形成することを特徴とするダイコーティング方法。
【請求項６】
加熱機構にて、塗工ステージを、液晶化合物が液晶相を示す温度範囲内の所定の温度まで加熱するとともに該温度を前記温度範囲内に維持することを特徴とする、請求項５に記載のダイコーティング方法。
【請求項７】
光透過性を有する基材を備えた基体に、液晶化合物が配向されて固定された層構造を形成してなる光学素子であって、
請求項１または２に記載のダイコータを用い、加熱機構にて塗工ステージを加熱しながら、基体の表面上に液晶化合物を含有する液晶組成物にてなる塗工用組成物を吐出して塗工膜を形成し、該塗工膜に含まれる液晶化合物を配向させて固定してなる光学素子。
【請求項８】
所定波長の可視光を通過させる着色層をさらに備えた、請求項７に記載の光学素子。
【請求項９】
対面する一対の基板のうち、少なくとも一方の基板に電極を配設するとともに、該一対の基板の間に液晶組成物を封入して印加される電圧の変化に応じて液晶の配向性を変えることができる駆動液晶層を形成してなる液晶表示装置において、該一対の基板のいずれかに、請求項７または８に記載の光学素子が組み込まれてなる液晶表示装置。
【請求項１】
所定の基体を固定可能な塗工ステージと、塗工ステージ上に固定された基体に対して相対的に移動可能に構成されたダイ本体を備えるダイコータであって、
ダイ本体に、塗工用組成物を吐出可能に開口してなるスリットを形成するとともに該スリットに向かってマニホールドから延びて塗工用組成物の通路をなすスロットを形成した口金が設けられ、
塗工ステージを加熱する加熱機構が、塗工ステージの所定位置に設けられていることを特徴とするダイコータ。
【請求項２】
塗工ステージの温度を計測する温度計測機構を備える、請求項１に記載のダイコータ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のダイコータを用い、加熱機構にて塗工ステージを加熱しながらスリットの位置から基体面上に塗工用組成物を吐出して塗工膜を形成することを特徴とするダイコーティング方法。
【請求項４】
請求項１または２に記載のダイコータを用いるとともに、光透過性を有する基材と所定波長の可視光を通過させる着色層を備えたカラーフィルタを基体として用い、加熱機構にて塗工ステージを加熱しながらスリットの位置から前記カラーフィルタ面上に塗工用組成物を吐出して塗工膜を形成することを特徴とするダイコーティング方法。
【請求項５】
請求項１または２に記載のダイコータを用い、加熱機構にて塗工ステージを加熱しながらスリットの位置から光透過性を有する基材を備えた基体の面上に、液晶化合物を含有する液晶組成物にてなる塗工用組成物を吐出して塗工膜を形成することを特徴とするダイコーティング方法。
【請求項６】
加熱機構にて、塗工ステージを、液晶化合物が液晶相を示す温度範囲内の所定の温度まで加熱するとともに該温度を前記温度範囲内に維持することを特徴とする、請求項５に記載のダイコーティング方法。
【請求項７】
光透過性を有する基材を備えた基体に、液晶化合物が配向されて固定された層構造を形成してなる光学素子であって、
請求項１または２に記載のダイコータを用い、加熱機構にて塗工ステージを加熱しながら、基体の表面上に液晶化合物を含有する液晶組成物にてなる塗工用組成物を吐出して塗工膜を形成し、該塗工膜に含まれる液晶化合物を配向させて固定してなる光学素子。
【請求項８】
所定波長の可視光を通過させる着色層をさらに備えた、請求項７に記載の光学素子。
【請求項９】
対面する一対の基板のうち、少なくとも一方の基板に電極を配設するとともに、該一対の基板の間に液晶組成物を封入して印加される電圧の変化に応じて液晶の配向性を変えることができる駆動液晶層を形成してなる液晶表示装置において、該一対の基板のいずれかに、請求項７または８に記載の光学素子が組み込まれてなる液晶表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−２３３５１８（Ｐ２００９−２３３５１８Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−８０５６７（Ｐ２００８−８０５６７）
【出願日】平成２０年３月２６日（２００８．３．２６）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２６日（２００８．３．２６）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
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