説明

光学補償フィルムの製造方法および光学補償フィルム、偏光板、液晶表示装置

【課題】配向膜の発塵を効果的に抑制することで、液晶表示装置に好適な、高品位の光学補償フィルムの製造方法、及びその製造方法により製造された光学補償フィルム、並びにその光学補償フィルムを用いた偏光板、更には液晶表示装置を得ることを目的とする。
【解決手段】走行するウエブ1aに、少なくともポリマーと該ポリマーを硬化させる硬化用化合物とを有機溶剤性の溶媒に含有させた塗布液を塗布機5により塗布して塗布膜を形成し、塗布膜を乾燥装置6で乾燥及び硬化してATR/IR法により測定した結晶化度が0.2〜0.8の配向膜を形成し、ラビング装置8により300〜800Nm/mの仕事量で配向膜をラビング処理し、ラビング処理された配向膜に塗布機10により液晶性ディスコティック化合物を含む塗布液と塗布し、加熱ゾーン11で加熱及び紫外線ランプ12により紫外線を照射して液晶層を形成し、光学補償フィルムを製造する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光学補償フィルムおよび光学補償フィルムの製造方法に係り、特に面状を改良した光学補償フィルム、光学補償フィルムの製造方法、該光学補償フィルムを用いた偏光板、液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
液晶表示装置は、通常、液晶セル、偏光板および光学補償フィルム(位相差板)からなり、主として透過型液晶表示装置および反射型液晶表示装置に大別される。
【0003】
透過型液晶表示装置では、二枚の偏光板を液晶セルの両側に取り付け、一枚または二枚の光学補償フィルムを液晶セルと偏光板との間に配置する。反射型液晶表示装置では、反射板、液晶セル、一枚の光学補償フィルム、そして一枚の偏光板の順に配置する。
【0004】
液晶セルは、通常、棒状液晶性分子、それを封入するための二枚の基盤および棒状液晶性部分子に電圧を加えるための電極層からなる。液晶セルは、棒状液晶性分子の配向状態の違いにより様々な表示モードが提案されており、透過型については、TN(Twisted Nematic)、IPS(In-Plane Switching)、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal)、OCB(Optically Compensatory Bend)、STN(Supper Twisted Nematic)、VA(Vertically Aligned)等、反射型については、HAN(Hybrid Aligned Nematic)等が提案されている。
【0005】
偏光板は、一般的に、偏光膜と透明保護膜とからなっている。該偏光膜は、一般的に、ポリビニルアルコールにヨウ素または二色性染料の水溶液を含浸させ、さらにこのフィルムを一軸延伸することにより得られる。該偏光板はこの偏光膜の両側に二枚の透明保護膜を貼りつけた構成を有する。
【0006】
光学補償フィルムは、画像着色を解消したり、視野角を拡大するために、様々な液晶表示装置で用いられている。光学補償フィルムとしては、透明支持体上に液晶性分子(特にディスコティック液晶性分子)から形成された光学異方性層を有する光学補償フィルムを使用することが提案されている。光学異方性層は、液晶性分子を配向させ、その配向状態を固定化することにより形成する。一般に、重合性基を有する液晶性分子を用いて、重合反応によって配向状態を固定化する。液晶性分子は、大きな複屈折を有する。そして、液晶性分子には、多様な配向形態がある。液晶性分子を用いることで、従来の延伸複屈折フィルムでは得ることができない光学的性質を実現することが可能になった。
【0007】
光学補償フィルムの光学的性質は、液晶セルの光学的性質、具体的には上記の表示モードの違いに応じて決定する。光学補償フィルムに液晶性分子、特にディスコティック液晶性分子を用いると液晶セルの様々な表示モードに対応する様々な光学的性質を有する光学補償フィルムを製造することができる。ディスコティック液晶性分子を用いた光学補償フィルムでは、様々な表示モードに対応するものが既に提案されている。
【0008】
透明支持体上に液晶性分子の配向を固定化した光学異方性層を設けた光学補償フィルムを製造する場合、透明支持体と光学異方性層の間に配向膜を設ける。この場合、透明支持体(通常は、セルロースアシレートフィルム)と配向膜との間の密着性が必要になる。また、配向膜の配向はラビング、電界印加、磁場印加、或いは光照射等の処理により行われるが、配向膜上の微小なチリ等の付着が配向の均一性を損なってしまう。特に、ラビング処理では膜表面を擦るため配向膜形成材料から発塵が配向膜上の微小なチリ等として付着する場合がある。また、ラビング処理において、ラビング布で配向膜を擦ることで静電気が帯電し、発塵と配向膜の付着力が大きくなる場合がある。そのため、ラビング処理による発塵及び静電気を効率よく除去することが求められている。
【0009】
光学補償フィルムのラビング処理による問題を解決する方法として、特許文献1には、軟X線を照射することで発生する静電気を除去し、除塵器によって除塵する方法が開示されている。特許文献2には、除塵器を幅方向に移動させることにより、除塵器からの圧縮空気の風速を幅方向に一定にし、除塵ムラやラビングフィルムの破損を少なくする方法が開示されている。特許文献3には、ラビング布のクリーニング機構を設けることにより、ラビング処理に用いるラビング布のパイル糸に付着する塵埃を除去し、配向膜への再付着による不良を低減する方法が開示されている。また、特許文献4には、ラビング布素材を配向膜と同等のラビング仕事関数を有するものを選定することで静電気発生を抑制する方法が開示されている。
【特許文献1】特開平11−305233号公報
【特許文献2】特開平11−311787号公報
【特許文献3】特開2003−5188号公報
【特許文献4】特開2001−75100号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
ところで、液晶表示装置の高輝度化、表示品位の向上により、同装置に用いられる光学補償フィルムの品質向上(輝点欠陥、ムラ故障)が求められている。また、近年は、TV用途に適合する高輝度、かつ大画面化の液晶表示装置に対応できる光学補償フィルムが要望されている。更には、光学補償フィルムを偏光膜の片側に配置した偏光板を備えた表示品位の高い液晶表示装置が要望されている。
【0011】
しかし、従来の特許文献の技術を適用して、ラビング処理時の除塵・除電能力をアップするだけでは品質向上の要求には十分に対応できない。また、能力向上には設備投資、設備配置スペースが必要となる。
【0012】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、配向膜の発塵を効果的に抑制することで、液晶表示装置に好適な、高品位の光学補償フィルムの製造方法、及びその製造方法により製造された光学補償フィルム、並びにその光学補償フィルムを用いた偏光板、更には液晶表示装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
前記目的を達成するために、本発明の光学補償フィルムの製造方法は、(a)走行する支持体に、少なくともポリマーと該ポリマーを硬化させる硬化用化合物とを有機溶剤性の溶媒に含有させた塗布液を塗布して塗布膜を形成する工程と、(b)前記塗布膜を乾燥及び硬化し、ATR/IR法により測定した結晶化度が0.2〜0.8の配向膜を形成する乾燥・硬化工程と、(c)前記配向膜を300〜800Nm/mの仕事量でラビング処理する工程と、(d)ラビング処理された前記配向膜に液晶層を形成する工程と、を有することを特徴とする。
【0014】
上記目的を達成するために、発明者らが鋭意 検討した結果、(1)ATR/IR法により測定した結晶化度が0.2〜0.8の配向膜を形成し、(2)配向膜を300〜800Nm/mの仕事量でラビング処理することより、発塵量を抑制することができ、輝点欠陥を低減することができ、また配向膜の配向規制力を向上させることを見出した。
【0015】
本発明の光学補償フィルムの製造方法は、前記発明において、前記乾燥・硬化工程が、恒率乾燥を行う第1の工程と減率乾燥を行う第2の工程を含み、該第2の工程における前記塗布膜の最大膜面温度が25℃〜135℃であることを特徴とする。
【0016】
第2の工程における塗布膜の最大膜面温度を制御することで、配向膜の結晶化度を制御することを見出した。特に、最大膜面温度を25℃〜135℃の範囲に制御することで、結晶化度0.2〜0.8の配向膜を得ること見出した。
【0017】
本発明の光学補償フィルムの製造方法は、前記発明において、前記第2の工程における前記塗布膜中の固形分濃度が80%以上であることを特徴とする。第1の工程と、第2の工程との乾燥変化点の位置、つまり最大膜面温度の測定位置を規定したものである、塗布膜中の固形分濃度が80%以上になる点を最大膜面温度の測定点と規定したものである。塗布膜中の固形分濃度が80%以上あれば減率乾燥へ移行したと考えられるからである。
【0018】
本発明の光学補償フィルムの製造方法は、前記発明において、前記硬化用化合物は2以上の架橋性反応基を有するモノマーの1種を少なくとも含有することを特徴とする。硬化用化合物として、2以上の架橋性反応基を有するモノマーの1種を少なくとも含有するもので、密着性及び良好な面状を両立した光学補償フィルムを製造できる。
【0019】
本発明の光学補償フィルムの製造方法は、前記発明において、前記支持体は、レターデーション値(Re値)が0〜200nmの透明支持体であることを特徴とする。支持体のレターデーション値を上記範囲とすることにより、液晶表示装置用の光学補償フィルムとして好適に用いることができる。
【0020】
本発明の光学補償フィルムの製造方法は、前記発明において、前記ポリマーが、ポリビニルアルコール及び/又は変性ポリビニルアルコールを主成分として含有する配向膜形成用組成物であることを特徴とする。ポリマーがポリビニルアルコール及び/又は変性ポリビニルアルコールを主成分としているため、前記配向膜形成層に積層する液晶性化合物との接合強度を適切に維持することができる。
【0021】
本発明の光学補償フィルムの製造方法は、前記発明において、前記2以上の架橋反応性基を有するモノマーが2以上のアルデヒド基を有するアルデヒド化合物であることを特徴とする。2以上の架橋反応性基を有するモノマーが2以上のアルデヒド基を有するアルデヒド化合物であるため、支持体と塗布膜との密着性を向上させることができる。
【0022】
前記目的を達成するために、本発明の光学補償フィルムは前記製造方法により製造されたことを特徴とする。
【0023】
前記目的を達成するために、本発明の偏光板は前記光学補償フィルムを含むことを特徴とする。
【0024】
前記目的を達成するために、本発明の液晶表示装置は前記偏光板を含むことを特徴とする。
【0025】
本発明の製造方法により製造された光学補償フィルム、この光学補償フィルムを含む偏光板、およびこの偏光板を含む液晶表示装置である。本発明の光学補償フィルムは、発塵が抑制されている結果、品質(輝点欠陥、ムラ故障)が改善されているので、上記用途に好適に用いることができる。
【発明の効果】
【0026】
本発明によれば、配向膜の結晶化度を0.2〜0.8の範囲とし、この配向膜に対するラビング仕事量を300〜800Nm/mとすることで、発塵を効果的に抑制することができる。その結果、高品位の液晶表示装置に好適な光学補償フィルムの製造方法、及びその製造方法により製造された光学補償フィルム、並びにその光学補償フィルムを用いた偏光板、更には液晶表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0027】
以下本発明の光学補償フィルムの製造方法、その製造方法により製造された光学補償フィルム、該光学補償フィルムを用いた偏光板及び該偏光板を配置した液晶表示装置について詳しく説明する。本発明は以下の好ましい実施の形態により説明されるが、本発明の範囲を逸脱すること無く、多くの手法により変更を行うことができ、本実施の形態以外の他の実施の形態を利用することができる。従って、本発明の範囲内における全ての変更が特許請求の範囲に含まれる。
【0028】
本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を含む範囲を意味する。
【0029】
まず、光学補償フィルム及びその製造方法について説明する。本発明の光学補償フィルムは予め密着性を付与処理した支持体、配向膜、及び光学異方性(「光学的異方性層」とも言う。)がこの順に積層された層構成を有する。
【0030】
[支持体]
本発明の支持体は、ガラス、もしくは透明なポリマーフィルムであることが好ましい。支持体は、光透過率が80%以上であることが好ましい。ポリマーフィルムを構成するポリマーの例としては、セルロースエステル(例、セルロースのモノ乃至トリアシレート体)、ノルボルネン系ポリマーでは、アートン及びゼオネックス(いずれも商品名))が挙げられる。また、従来知られているポリカーボネートやポリスルホンのような複屈折の発現しやすいポリマーであっても、国際公開第00/26705号パンフレットに記載のように、分子を修飾することで複屈折の発現性を制御すれば、本発明の光学補償フィルムに用いることができる。本発明に用いられるポリマーフィルムとしては、セルロースエステルフィルムが好ましく、さらにはセルロースアセテートフィルムが好ましい。また、本発明における支持体の厚さは、20乃至500μmであることが好ましく、40乃至200μmであることがさらに好ましく、30乃至80μmが最も好ましい。
【0031】
本明細書において、Re(λ)、Rth(λ)は各々、波長λにおける面内のレターデーションおよび厚さ方向のレターデーションを表す。Re(λ)はKOBRA 21ADH(王子計測機器(株)製)において波長λnmの光をフィルム法線方向に入射させて測定される。Rth(λ)は前記Re(λ)、面内の遅相軸(KOBRA 21ADHにより判断される)を傾斜軸(回転軸)としてフィルム法線方向に対して+40°傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて測定したレターデーション値、および面内の遅相軸を傾斜軸(回転軸)としてフィルム法線方向に対して−40°傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて測定したレターデーション値の計3つの方向で測定したレターデーション値を基にKOBRA 21ADHが算出する。ここで平均屈折率の仮定値は、ポリマーハンドブック(JOHN WILEY&SONS,INC)、各種光学フィルムのカタログの値を使用することができる。平均屈折率の値が既知でないものについてはアッベ屈折計で測定することができる。主な光学フィルムの平均屈折率の値を以下に例示する:セルロースアシレート(1.48)、シクロオレフィンポリマー(1.52)、ポリカーボネート(1.59)、ポリメチルメタクリレート(1.49)、ポリスチレン(1.59)である。これら平均屈折率の仮定値と膜厚を入力することで、KOBRA 21ADHはnx、ny、nzを算出する。
【0032】
ポリマーフィルムのレターデーション値は光学補償フィルムが用いられる液晶表示装置やその使用の方法に応じて好ましい範囲が異なり、通常、Re値は0〜200nmの透明支持体であることが好ましい。ポリマーフィルムのRe値を調整するためには延伸のような外力を与える方法が一般的であり、他の方法として、光学異方性を調節するためのレターデーション上昇剤が、場合により添加される。
【0033】
本発明に用いられるセルロースアシレートは、その原料としては、綿花リンター、ケナフ、木材パルプ(広葉樹パルプ、針葉樹パルプ)などがあり、何れの原料セルロースから得られるセルロースアシレートでも使用でき、場合により混合して使用してもよい。また、本発明においてはセルロースからエステル化してセルロースアシレートを作製するが、特に好ましい前述のセルロースがそのまま利用できる訳ではなく、リンター、ケナフ、パルプを精製して用いられる。
【0034】
本発明において、セルロースアシレートとは、セルロースのカルボン酸エステルのことである。該カルボン酸の総炭素数は2〜22が好ましい。また、本発明のセルロースアシレートは、セルロースの水酸基への置換度が下記数式(1)及び(2)を満足するものが好ましい。
【0035】
数式(1) : 2.3≦SA’+SB’≦3.0
数式(2) : 0≦SA’≦3.0
ここで、SA’はセルロースの水酸基の水素原子を置換しているアセチル基の置換度、又SB’はセルロースの水酸基の水素原子を置換している炭素原子数3〜22のアシル基の置換度を表す。なお、SAはセルロースの水酸基の水素原子を置換しているアセチル基を表し、SBはセルロースの水酸基の水素原子を置換している炭素原子数3〜22のアシル基を表す。
【0036】
セルロースを構成するβ−1,4結合しているグルコース単位は、2位、3位及び6位に遊離の水酸基を有している。セルロースアシレートは、これらの水酸基の一部または全部をアシル基によりエステル化した重合体(ポリマー)である。アシル置換度は、2位、3位及び6位のそれぞれについて、セルロースがエステル化している割合(各位それぞれ100%のエステル化は置換度1)を意味する。
【0037】
本発明では、SAとSBの置換度の総和(SA’+SB’)は、より好ましくは2.6〜3.0であり、特に好ましくは2.80〜3.00である。
【0038】
また、SBの置換度(SB’)はより好ましくは0〜1.2であり、特には0〜0.8である。
【0039】
本発明に用いられるセルロースアシレートの炭素数3〜22のアシル基(SB)としては、脂肪族基でもアリール基でもよく、特に限定されない。それらは、例えばセルロースのアルキルカルボニルエステル、アルケニルカルボニルエステル、シクロアルカンカルボニルエステル、芳香族カルボニルエステル、芳香族アルキルカルボニルエステルなどであり、それぞれさらに置換された基を有していてもよい。これらの好ましいSBとしては、プロピオニル、ブタノイル、ケプタノイル、ヘキサノイル、オクタノイル、デカノイル、ドデカノイル、トリデカノイル、テトラデカノイル、ヘキサデカノイル、オクタデカノイル、シクロヘキサンカルボニル、オレオイル、(メタ)アクリロイル、フェニルアセチル、ベンゾイル、ナフチルカルボニル、シンナモイル基などを挙げることができる。これらの中でも、好ましいSBは、プロピオニル、ブタノイル、ペンタノイル、ヘキサノイル、シクロヘキサンカルボニル、ドデカノイル、オクタデカノイル、オレオイル、(メタ)アクリロイル、ベンゾイル、ナフチルカルボニル、シンナモイルなどである。
【0040】
セルロースの低級脂肪酸エステルがさらに好ましい。
【0041】
低級脂肪酸とは、炭素原子数が6以下の脂肪酸を意味する。炭素原子数は、2(セルロースアセテート)、3(セルロースプロピオネート)または4(セルロースブチレート)であることが好ましい。セルロースエステルとしてはセルロースアセテートが好ましく、その例としては、ジアセチルセルロースおよびトリアセチルセルロースなどが挙げられる。セルロースアセテートプロピオネートやセルロースアセテートブチレートのような混合脂肪酸エステルを用いることも好ましい。
【0042】
これらの具体的なアシル基、及びセルロースアシレートの合成方法は、発明協会公開技報公技番号2001−1745号(2001年3月15日発行 発明協会)p.9に詳細に記載されている。
【0043】
セルロースアセテートでは、セルロースの2位、3位、6位のヒドロキシルが均等に置換されるのではなく、6位の置換度が小さくなる傾向がある。本発明に用いるセルロースアセテートでは、セルロースの6位置換度が、2位、3位に比べて同程度または多い方が好ましい。
【0044】
2位、3位、6位の置換度の合計に対する、6位の置換度の割合は、30乃至40%であることが好ましく、31乃至40%であることがさらに好ましく、32乃至40%であることが最も好ましい。6位の置換度は、0.88以上であることが好ましい。
【0045】
セルロースアシレートフィルムは、フィルムを構成するポリマー成分が実質的に前記の定義を有するセルロースアシレートからなることが好ましい。「実質的に」とは、全ポリマー成分(後述する粒子以外のポリマー成分)の55重量%以上(好ましくは70重量%以上、さらに好ましくは80重量%以上)を意味する。
【0046】
前記セルロースアシレートの重合度は、粘度平均重合度200〜700、好ましくは230〜550、更に好ましくは230〜350であり、特に好ましくは粘度平均重合度240〜320である。平均重合度は、宇田らの極限粘度法(宇田和夫、斉藤秀夫、繊維学会誌、第18巻第1号、105〜120頁、1962年)により測定できる。更に特開平9−95538号公報に詳細に記載されている。
【0047】
また、本発明で好ましく用いられるセルロースアシレートの分子量分布はゲルパーミエーションクロマトグラフィーによって評価され、その多分散性指数Mw/Mn(Mwは重量平均分子量、Mnは数平均分子量)が小さく、分子量分布が狭いことが好ましい。具体的なMw/Mnの値としては、1.0〜5.0であることが好ましく、1.0〜3.0であることがさらに好ましく、1.0〜2.0であることが最も好ましい。
【0048】
前記セルロースアシレートは、その原料綿や合成方法が前記公技番号2001−1745号p.7−12に詳細に記載されている。
【0049】
前記したようにレターデーション上昇剤を用いて、支持体の厚み方向のレターデーションを高い値とすることもできる。レターデーション上昇剤としては、芳香族環を少なくとも二つ有し、二つの芳香族環の立体配座を立体障害しない分子構造を有する化合物を使用できる。芳香族化合物は、セルロースアシレート100重量部に対して、0.01乃至20重量部の範囲で使用する。芳香族化合物は、セルロースアシレート100重量部に対して、0.05乃至15重量部の範囲で使用することが好ましく、0.1乃至10重量部の範囲で使用することがさらに好ましい。二種類以上の芳香族化合物を併用してもよい。芳香族化合物の芳香族環には、芳香族炭化水素環に加えて、芳香族性ヘテロ環を含む。
【0050】
レターデーション上昇剤としては例えば、欧州特許0911656A2号明細書、特開2000−111914号公報、同2000−275434号公報等記載の化合物等が挙げられる。
【0051】
本発明のセルロースアシレートフィルムには、耐傷性やフィルムの搬送性を良好に保持するために微粒子を添加するのが好ましい。
【0052】
それらは、マット剤、ブロッキング防止剤あるいはキシミ防止剤と称されて従来から利用されている。それらは、前述の機能を呈する素材であれば特に限定されないが、これらのマット剤の好ましい具体例は、無機化合物としては、ケイ素を含む化合物、二酸化ケイ素、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化バリウム、酸化ジルコニウム、酸化ストロンチウム、酸化アンチモン、酸化スズ、酸化スズ・アンチモン、炭酸カルシウム、タルク、クレイ、焼成カオリン、焼成ケイ酸カルシウム、水和ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸マグネシウム及びリン酸カルシウム等が好ましく、更に好ましくはケイ素を含む無機化合物や酸化ジルコニウムであるが、セルロースアシレートフィルムの濁度を低減できるので、二酸化ケイ素が特に好ましい。
【0053】
また、表面処理された無機微粒子もセルロースアシレート中への分散性が良好となり好ましい。処理法としては、例えば、特開昭54−57562号公報に記載の方法が挙げられる。粒子としては、例えば、特開2001−151936号公報に記載のものが挙げられる。
【0054】
有機化合物としては、例えば、架橋ポリスチレン、シリコーン樹脂、フッ素樹脂及びアクリル樹脂等のポリマーが好ましく、なかでも、シリコーン樹脂が好ましく用いられる。シリコーン樹脂のなかでも、特に三次元の網状構造を有するものが好ましい。
【0055】
本発明のセルロースアシレートフィルムには、機械的物性を改良するため、または乾燥速度を向上するために、可塑剤を添加することができる。可塑剤としては、リン酸エステルまたはカルボン酸エステルが用いられる。具体的には、発明協会公開技報(公技番号2001−1745、2001年3月15日発行 発明協会)の16頁に詳細に記載されている内容のものが好ましく用いられる。可塑剤の添加量は、セルロースエステルの量の0.1乃至25重量%であることが好ましく、1乃至20重量%であることがさらに好ましく、3乃至15重量%であることが最も好ましい。
【0056】
本発明のセルロースアシレートフィルムには、更に、劣化防止剤(例、酸化防止剤、過酸化物分解剤、ラジカル禁止剤、金属不活性化剤、酸捕獲剤、アミン)や紫外線防止剤を添加してもよい。劣化防止剤については、特開平3−199201号、同5−1907073号、同5−194789号、同5−271471号、同6−107854号の各公報に記載されている化合物が挙げられる。劣化防止剤の添加量は、調製する溶液(ドープ)の0.01乃至1重量%であることが好ましく、0.01乃至0.2重量%であることがさらに好ましい。特に好ましい劣化防止剤の例としては、ブチル化ヒドロキシトルエン(BHT)を挙げることができる。紫外線防止剤については、特開平7−11055号公報及び同平7−11056号公報に記載されている化合物が挙げられる。更に、これらの詳細は、上記の公技番号2001−1745の17頁〜22頁に詳細に記載されている素材が好ましく用いられる。
【0057】
作製したセルロースアシレートフィルムの吸湿による寸度変化を小さくするには、疎水基を有する化合物或いは微粒子等を添加することが好ましい。疎水基を有する化合物としては、分子中に脂肪族基や芳香族基のような疎水基を有する可塑剤や劣化防止剤の中で該当する素材が特に好ましく用いられる。これらの化合物の添加量は、調整する溶液(ドープ)に対して0.01乃至10重量%の範囲にあることが好ましい。また、セルロースアシレートフィルム中の自由体積を小さくすればよく、具体的には、後述のソルベントキャスト方法による成膜時の残留溶剤量が少ない方が、自由体積が小さくなる。セルロースアシレートフィルムに対する残留溶剤量が、0.01乃至1.00重量%の範囲となる条件で乾燥することが好ましい。
【0058】
[支持体の製造方法]
本発明では、ソルベントキャスト法によりセルロースアシレートフィルムを製造することが好ましく、セルロースアシレートを有機溶媒に溶解した溶液(ドープ)を用いてフィルムは製造される。
【0059】
用いる有機溶媒としては、従来公知の有機溶媒が挙げられ、例えば溶解度パラメーターで17〜22の範囲のものが好ましい。溶解度パラメーターは、例えばJ. Brandrup、E. H等の「PolymerHandbook(4th. edition)」、VII/671〜VII/714に記載の内容のものを表す。低級脂肪族炭化水素の塩化物、低級脂肪族アルコール、炭素原子数3から12のケトン、炭素原子数3〜12のエステル、炭素原子数3〜12のエーテル、炭素原子数5〜8の脂肪族炭化水素類、炭素数6〜12の芳香族炭化水素類等が挙げられる。
【0060】
エーテル、ケトンおよびエステルは、環状構造を有していてもよい。エーテル、ケトンおよびエステルの官能基(すなわち、−O−、−CO−および−COO−)のいずれかを二つ以上有する化合物も、有機溶媒として用いることができる。有機溶媒は、アルコール性水酸基のような他の官能基を有していてもよい。二種類以上の官能基を有する有機溶媒の場合、その炭素原子数は、いずれかの官能基を有する化合物の規定範囲内であればよい。
【0061】
具体的には、例えば前記の公技番号2001−1745の12頁〜16頁に詳細の化合物が挙げられる。
【0062】
特に、本発明では、溶媒は2種類以上の有機溶媒を混合して用いることが好ましく、特に好ましい有機溶媒は、互いに異なる3種類以上の混合溶媒であって、第1の溶媒が炭素原子数が3〜4のケトン類および炭素原子数が3〜4のエステル或いはその混合液であり、第2の溶媒が炭素原子数が5〜7のケトン類またはアセト酢酸エステルから選ばれ、第3の溶媒として沸点が30〜170℃のアルコールまたは沸点が30〜170℃の炭化水素から選ばれることが好ましい。
【0063】
とくに、酢酸エステルを20〜90重量%、ケトン類を5〜60重量%、アルコール類を5〜30重量%の混合比で用いることがセルロースアセテートの溶解性の点から好ましい。
【0064】
また、本発明に用いるドープには、上記の有機溶媒以外にフルオロアルコール類を全有機溶媒量の10重量%以下、より好ましくは5重量%以下含有させることもフィルムの透明性を向上させたり、溶解性を早めたりする上で好ましい。フルオロアルコール類としては沸点が165℃以下のものがよく、好ましくは111℃以下がよく、更に80℃以下が好ましい。フルオロアルコール類は好ましくは炭素原子数が2から10程度、より好ましくは2から8程度のものがよい。また、フルオロアルコール類はフッ素原子含有脂肪族アルコールで、置換基があってもなくてもよい。置換基としてはフッ素原子含有或いはなしの脂肪族置換基、芳香族置換基などがよい。
【0065】
該フルオロアルコール類としては例えば、特開平8−143709号公報明細書中の段落番号[0020]、同11−60807号公報明細書中の段落番号[0037]等に記載の化合物が挙げられる。これらのフルオロアルコールは一種または二種以上使用してもよい。
また、ハロゲン化炭化水素を含まない非ハロゲン系有機溶媒系が特に好ましい。技術的には、メチレンクロリドのようなハロゲン化炭化水素は問題なく使用できるが、地球環境や作業環境の観点では、有機溶媒はハロゲン化炭化水素を実質的に含まないことが好ましい。「実質的に含まない」とは、有機溶媒中のハロゲン化炭化水素の割合が5重量%未満(好ましくは2重量%未満)であることを意味する。また、製造したセルロースアセテートフィルムから、メチレンクロリドのようなハロゲン化炭化水素が全く検出されないことが好ましい。
【0066】
本発明に使用する有機溶媒は具体的には、例えば特開2002−146043号明細書の段落番号[0021]〜[0025]、特開2002−146045号明細書の段落番号[0016]〜[0021]等に記載の溶媒系の例が挙げられる。
【0067】
本発明のセルロースアシレート溶液を調製する際に、容器内に窒素ガスなどの不活性ガスを充満させてもよい。セルローストリアセテート溶液の製膜直前の粘度は、製膜の際、流延可能な範囲であればよく、通常10〜2000Pa・sの範囲に調製されることが好ましく、特に30〜400Pa・sが好ましい。
【0068】
本発明に係るセルロースアシレート溶液(ドープ)の調製については、その溶解方法は特に限定されず、室温溶解法でもよく、冷却溶解法あるいは高温溶解方法、さらにはこれらの組み合わせで実施される。これらに関しては、例えば特開平5−163301号、特開昭61−106628号、特開昭58−127737号、特開平9−95544号、特開平10−95854号、特開平10−45950号、特開2000−53784号、特開平11−322946号、さらに特開平11−322947号、特開平2−276830号、特開2000−273239号、特開平11−71463号、特開平04−259511号、特開2000−273184号、特開平11−323017号、特開平11−302388号などの各公報に記載のセルロースアシレート溶液の調製法が挙げられる。以上記載したこれらのセルロースアシレートの有機溶媒への溶解方法は、本発明においても、適宜これらの技術を適用できるものである。さらにセルロースアシレートのドープ溶液は、溶液の濃縮とろ過が通常実施され、同様に前記の公技番号2001−1745の25頁に詳細に記載されている。なお、高温度で溶解する場合は、使用する有機溶媒の沸点以上の場合がほとんどであり、その場合は加圧状態で用いられる。
【0069】
次に、本発明において、セルロースアシレート溶液を用いたフィルムの製造方法について述べる。セルロースアシレートフィルムを製造する方法及び設備は、セルローストリアセテートフィルム製造に供するドラム方法若しくはバンド方法と称される、従来公知の溶液流延製膜方法及び溶液流延製膜装置が用いられる。バンド法を例として製膜の工程を説明すると、溶解機(釜)から調製されたドープ(セルロースアシレート溶液)を貯蔵釜に一旦貯蔵し、ドープに含まれている泡を脱泡して最終調製をする。調製したドープをドープ排出口から、例えば回転数によって高精度に定量送液できる加圧型定量ギヤポンプを通して加圧型ダイに送り、ドープを加圧型ダイの口金(スリット)からエンドレスに走行している流延部の金属支持体の上に均一に流延し、金属支持体がほぼ一周した剥離点で、生乾きのドープ膜(ウェブとも呼ぶ)を金属支持体から剥離する。得られるウェブの両端をクリップで挟み、幅保持しながらテンターで搬送して乾燥し、続いて乾燥装置のロール群で搬送し乾燥を終了して巻き取り機で所定の長さに巻き取る。テンターとロール群の乾燥装置との組み合わせはその目的により変わる。これらの各製造工程(流延(共流延を含む)、金属支持体、乾燥、剥離、延伸などに分類)については、前記の公技番号2001−1745の25頁〜30頁に詳細に記載された内容が挙げられる。流延工程では1種類のセルロースアシレート溶液を単層流延してもよいし、2種類以上のセルロースアシレート溶液を同時及びまたは逐次共流延しても良い。
【0070】
[透明支持体の密着性付与の方法]
本発明の光学補償フィルムは、配向膜を塗布方式で設ける場合には、該透明支持体表面に密着性を付与し、配向膜用塗布液が均一に塗工されるように表面処理を施すことが好ましい。
【0071】
表面処理の方法としては、配向膜の下塗り層を設ける方法が挙げられる。特開平7−333433号公報記載の下塗り層、或いは疎水性基と親水性基との両方を含有するゼラチン等の樹脂層を一層のみ塗布する単層法、第1層として高分子フィルムによく密着する層(以下、下塗第1層と略す)を設け、その上に第2層として配向膜とよく密着するゼラチン等の親水性の樹脂層(以下、下塗第2層と略す)を塗布する所謂重層法(例えば、特開平11−248940号公報記載)の内容が挙げられる。
【0072】
他の表面処理として、コロナ放電処理、グロー放電処理、紫外線照射処理、火炎処理、オゾン処理、酸処理、アルカリ処理等で該フィルム表面を改質する方法が挙げられる。これらについては、詳細が前記の公技番号2001−1745号公報の30頁〜32頁に詳細に記載されている。これらの中でも特に好ましくは、アルカリ鹸化処理でありセルロースアセテートフィルムの表面処理としては極めて有効である。
【0073】
[配向膜]
次に、支持体の上に形成される配向膜について説明する。本発明の配向膜は、有機化合物(好ましくはポリマー)塗布液を塗布して形成される配向膜が好ましい。配向膜の膜自身の強度、下層或いは上層となる光学異方性層との密着性の観点から、硬化されたポリマー膜であることが好ましい。配向膜は、その上に設けられる液晶性化合物の配向方向を規定するために設けられる。配向膜に配向規定の機能を付与する方法としては、従来公知のラビング、磁場或いは電場の付与、光照射等が挙げられる。
【0074】
本発明に供される配向膜は、液晶セルの表示モードの種類に応じて変更することが可能である。
【0075】
液晶セル内の棒状液晶性分子の多くが実質的に垂直に配向している表示モード(例、VA、OCB、HAN)では、光学的異方性層の液晶性分子を実質的に水平に配向させる機能を有する。液晶セル内の棒状液晶性分子の多くが実質的に水平に配向している表示モード(例、STN)では、光学的異方性層の液晶性分子を実質的に垂直に配向させる機能を有する。液晶セル内の棒状液晶性分子の多くが実質的に斜めに配向している表示モード(例、TN)では、光学的異方性層の液晶性分子を実質的に斜めに配向させる機能を有する。
【0076】
本発明における配向膜に使用される具体的なポリマーの種類については、前述した様々な表示モードに対応するディスコティック液晶性分子を用いた光学補償フィルムについての文献に記載がある。
【0077】
配向膜に使用されるポリマーは、それ自体架橋可能なポリマーあるいは架橋剤により架橋されるポリマーのいずれも使用することができ、これらの組み合わせを複数使用することができる。ポリマーの例として、例えば特開平8−338913号公報明細書中段落番号[0022]記載の化合物が挙げられる。好ましくは水溶性ポリマー(例えば、ポリ(N−メチロールアクリルアミド)、カルボキシメチルセルロース、ゼラチン、ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール)が挙げられ、この中でもゼラチン、ポリビニルアルコールおよび変性ポリビニルアルコールがさらに好ましく、ポリビニルアルコールおよび変性ポリビニルアルコールが最も好ましい。
【0078】
ポリビニルアルコールの鹸化度は、70乃至100%が好ましく、80乃至100%がさらに好ましく、85乃至95%が最も好ましい。ポリビニルアルコールの重合度は、100乃至3000であることが好ましい。
【0079】
変性ポリビニルアルコールの変性基は、共重合変性、連鎖移動変性またはブロック重合変性により導入できる。変性基の例には、親水性基(カルボン酸基、スルホン酸基、ホスホン酸基、アミノ基、アンモニウム基、アミド基、チオール基等)、炭素数10〜100個の炭化水素基、フッ素原子置換の炭化水素基、チオエーテル基、重合性基(不飽和重合性基、エポキシ基、アジリニジル基等)、アルコキシシリル基(トリアルコキシ、ジアルコキシ、モノアルコキシ)等が挙げられる。これらの変性ポリビニルアルコール化合物の具体例として、例えば、特開2000−56310号公報明細書中の段落番号[0074]、同2000−155216号公報明細書中の段落番号[0022]〜[0145]、同2002−62426号公報明細書中の段落番号[0018]〜[0022]に記載のもの等が挙げられる。
【0080】
[硬化用化合物]
本発明において配向膜形成用組成物は、前記配向膜に使用するポリマー(好ましくは水溶性ポリマー、さらに好ましくはポリビニルアルコールまたは変性ポリビニルアルコール)を硬化するために硬化用化合物として、二つ以上のアルデヒド基を含有するアルデヒド化合物を含有する。具体的な化合物として、例えばグリオキサール、マロンアルデヒド、スクシンアルデヒド、グルタルアルデヒド、アジポアルデヒド、ピメロアルデヒド、スベロアルデヒド、アゼラアルデヒド、セバコアルデヒド、アスパルアルデヒド、1,2,4−ブタントリカルバルデヒド、3−ホルミルヘキサンジアール、シクロヘキサンジカルバルデヒド、シクロヘキサンジアセトアルデヒド、フタルアルデヒド、イソフタルアルデヒド、テレフタルアルデヒド、ベンゼントリアルデヒド、1,4,5,8−ナフタレンテトラアセトアルデヒド、両末端アルデヒド化ポバール、ジアルデヒドでんぷん等が挙げられる。本発明に供されるアルデヒド化合物はこれらに限定されるものではない。
【0081】
これらの中で、特に、反応性の高い2官能性(アルデヒド基が2つ)脂肪族アルデヒド化合物が好ましい。
【0082】
また、供される硬化用化合物として、更に従来公知の架橋剤を併用してもよい。例えばN−メチロール化合物、ジオキサン誘導体、カルボキシル基を活性化することにより作用する化合物、活性ビニル化合物、活性ハロゲン化合物、イソオキサゾール等が挙げられる。具体的には、例えば特開2002−62426号公報明細書中の段落番号[0023]〜[0024]記載の化合物等が挙げられる。
【0083】
これらの架橋剤を併用する場合は、全硬化用化合物中の30重量%以下が好ましく、より好ましくは10重量%以下である。
【0084】
硬化用化合物の添加量は、ポリマーに対して0.1乃至20重量%が好ましく、0.5乃至15重量%がさらに好ましい。配向膜に残存する未反応の硬化用化合物の量は、1.0重量%以下であることが好ましく、0.5重量%以下であることがさらに好ましい。配向膜中に残存する硬化用化合物が1.0重量%以下であると、充分な耐久性を得ることができるので好ましい。また、そのような配向膜を液晶表示装置に使用することにより、長期の使用、あるいは高温高湿の雰囲気に長期放置した場合にも、レチキュレーションが発生しないので好ましい。
【0085】
[配向膜に含有される求核剤]
また、配向膜形成用組成物は、Pearson等の求核性定数(nCH3I)が5以上10以下の求核性剤を少なくとも1種含有することが好ましい。好ましくはPearson等の求核性定数(n)が6.5以上10以下であり、より好ましくは7以上10以下である(以降、求核性定数(nCH3I)を求核性定数(n)と表記することもある)。ここで、Pearson等の求核性定数(nCH3I)は、R.G.Pearson、et al.、J.Am.Chem.Soc.、89、1827(1967)に基づくものであり、岡本邦男、「講座有機反応機構3、求核置換反応」pp147((株)東京化学同人(1970年刊))等に記載の内容のものが挙げられる。上記の求核定数(n)となる求核試薬として、例えば以下の試薬が挙げられる(括弧の数字は求核定数(n)を示す)。
【0086】
有機塩基(例えば、トリエチルアミン(6.66)、ジエチルアミン(7.00)、N,N−ジメチルシクロヘキシルアミン(6.73)、ピリジン(5.23)、ピロリジン(7.23)、ピペリジン(7.30)、アニリン(5.70)、N,N−ジメチルアニリン(5.64)等)、NH(5.5)、ArO(Arはアリール基を表し、フェニル基、トリル基、キシリル基、メトキシフェニル基等が挙げられ、例えばフェノレートアニオン(5.75)等)、ヒドロキリルアミン(6.60)、SCN(6.70)、チオ尿素(7.27)、OH(6.58)、I(7.42)、(R)P(Rは炭化水素基又は−OR1基(Rは炭化水素基)を表す。:炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、フェニル基、トリル基等が挙げられる。例えばトリエチルフォスフィン(8.72)、トリブチルフォスフィン(8.69)、トリフェニルフォスフィン(7.00)、トリメトキシフォスフィン(5.00)等)、RS-(Rは炭化水素基を表し、例えばブチル基、ヘキシル基、オクチル基、フェニル基、トリル基等が挙げられる。フェニルチオラートイオン(9.92)等)、SO2−(8.53)、S2−(8.95)などが挙げられる。
【0087】
上記の求核試薬として挙げられるアニオン分子は、無機カチオンと塩を形成した化合物として用いられる(本発明で称する「求核剤」)。無機カチオンとしては特に限定されないが、具体的にはアンモニウムカチオン、金属カチオン(金属としてはアルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属等の何れでも良い。例えば、Li、Na、K、Be、Mg、Ca、Ba、Ce、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、W、Co、Cu、Ag、Zn、B、Al等)が挙げられる。
より好ましくは、アンモニウムカチオン、或いはLi、Na、K、Mg、Ca、Ba、Al、Ti、Zr、Co、Ni、Znから選ばれる金属イオンが挙げられる。
【0088】
さらに好ましくは、水/メタノールに対しての溶解性が良い塩を形成していることが挙げられる。
【0089】
これにより、得られた配向膜に配向手段で配向した後に光学異方性層を塗設して得られた光学補償フィルムの塗布面状が良好で白抜け等の光学的欠陥を軽減若しくは解消する改善効果を発現する。推測される理由としては、配向膜に含有する求核性物質が配向膜に含まれる架橋剤を安定かつ均一に分布させることで光学異方性層を塗設した時に液晶分子の配向状態への影響を小さくすることが1つの要因と思われる。当然、添加量により効果は異なってくるため、適時量を調整する必要がある。
【0090】
本発明の特に好ましい求核剤として、亜硫酸イオンを生じる亜硫酸塩(ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩等)、チオ硫酸イオンを生じるチオ硫酸塩(ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩等)が挙げられる。
【0091】
配向膜の塗布液の調製法としては、(a)配向膜の素材を溶解した溶液の中に架橋剤、求核剤を別々に添加する方法、(b)高濃度の架橋剤の溶液を作製してその中に求核剤を添加してその混合溶液を配向膜の素材を溶解した溶液に添加する方法、(c)配向膜の素材を溶解した溶液に高濃度の架橋剤と求核剤を溶解させた混合溶液を添加した溶液を添加する方法が挙げられる。高濃度の架橋剤の溶液は10〜50wt%溶液が好ましく、本発明においては(b)乃至(c)の方法で行うことが好ましい。
【0092】
配向膜は、前記ポリマー、アルデヒド化合物(硬化用化合物)、及び求核剤を少なくとも含有する配向膜形成用組成物の塗布液を支持体上に塗布した後、加熱乾燥し(架橋し)、配向処理することにより形成することができる硬化膜である。架橋反応は、前記のように、支持体上に塗布した後、任意の時期に行なって良い。ポリビニルアルコールのような水溶性ポリマーを配向膜形成用組成物として用いる場合には、塗布液は消泡作用のある有機溶媒(例、メタノール、エタノール、イソプロパノール等)と水の混合溶媒とすることが好ましい。その比率は重量比で水:メタノールが0:100〜99:1が好ましく、0:100〜91:9であることがさらに好ましい。これにより、泡の発生が抑えられ、配向膜、更には光学異方層の層表面の欠陥が著しく減少するので好ましい。
【0093】
[求核剤の添加量]
求核剤の添加量は、ポリマーに対して0.001乃至1.0重量%が好ましく、0.005乃至0.8重量%がさらに好ましい。求核剤の添加量が上記範囲内であると、液晶の良好な配向性が得られ、配向欠陥や液晶ドメインのムラが発生しないので好ましい。
【0094】
[配向膜の形成方法]
配向膜の形成方法について説明する。図1は本発明の光学補償フィルムの製造方法の全体を示す概略図である。フィルムの長尺ロール(フィルムロール)1から帯状可撓性の支持体であるウエブ1aが送出機2から送り出される。ウエブ1aはガイドローラ3により除塵機4に案内される。ウエブ1aの表面に付着した塵が除塵機4により除去される。その後塗布機5により配向膜形成用組成物を含む塗布液がウエブ1aの表面に塗布され、ウエブ1aの表面に塗布膜が形成される。
【0095】
配向膜形成用組成物を塗布機5により塗布する方法としては、ディップコート法、エアーナイフコート法、カーテンコート法、ローラーコート法、ワイヤーバーコート法、グラビアコート、マイクログラビア法、ダイコート法(エクストルージョンコート法(米国特許2681294号明細書)、スライドコート法、押し出しコート法)等の方法を用いて塗布することができる。塗布方式に関しては、各種文献(例えば、Modern Coating and Drying Technology, Edward Cohen and Edgar B. Gutoff, Edits., VCH Publishers, Inc, 1992)に記載されている。少ない塗布量域でも安定に操作できるロッドコーター法、グラビアコーター法、ブレードコーター法、ダイコーター法が好ましく、特に、ロッドコーター法或いはダイコーター法が好ましい。
【0096】
塗布膜が形成されたウエブ1aは乾燥装置6に搬送される。乾燥装置6は恒率乾燥を行う第1ゾーン6aと減率乾燥を行う第2ゾーン6bを備えている。塗布膜を乾燥装置6内で乾燥風により乾燥・硬化させ、ウエブ1a上にATR/IR法により測定した結晶化度0.2〜0.8の配向膜(配向膜形成材料層)を形成させる。なお、配向膜が形成されたウエブ1aを一旦巻き取ってフィルムロールとしても良い。
【0097】
配向膜が形成されたウエブ1aはガイドローラ7により案内され、ラビング処理装置8に搬送される。ラビング処理装置8はウエブ1a上の配向膜にラビング処理を施すための装置である。本例のラビング処理装置8は、外周表面にラビング布が巻付けられたラビングローラ8aと、エアノズル8bと、バックアップローラ8cと、除塵機8dから構成されている。
【0098】
ラビング処理は、配向膜の表面を、紙やガーゼ、フェルト、ゴムあるいはナイロン、ポリエステル繊維などを用いて一定方向に擦ることにより、配向膜に規制力を与える方法である。一般的には、長さおよび太さが均一な繊維を平均的に植毛した布などを用いて数回程度ラビングを行うことにより実施される。本実施形態では、ラビングローラ8aを矢印方向に回転させて、ラビング布で配向膜を擦ることでラビング処理が行われる。このとき、ラビング処理は仕事量300〜800Nm/mで行われ、規制力が配向膜に与えられる。
【0099】
ウエブ1aのラビングローラ8aへのラップ角が、バックアップローラ8cを上下に移動させることで調整される。また、エアノズル8bが、ラビングローラ8aの上方に設けられている。エアノズル8bはウエブ1aの裏面側(配向膜が形成されない側)に気体(空気、窒素ガス等)を噴き付けることができる。エアノズル8bからの気体によりウエブ1aがラビングローラ8aに押し付けられる。
【0100】
結晶化度0.2〜0.8の配向膜に対しラビング処理の仕事量を300〜800Nm/mとすることで、配向膜からの発塵を効果的に抑制することができる。
【0101】
ラビング処理が施された配向膜の表面は、ラビング処理装置に隣接して設けられた表面除塵機9により除塵される。ラビング処理装置は、上記以外の公知の装置を使用しても良い。配向膜が形成されたウエブ1aは駆動ローラにより塗布機10に搬送される。液晶性ディスコティック化合物を含む塗布液が塗布機10により配向膜上に塗布される。次いで、溶剤を蒸発させた後、加熱ゾーン11において、塗布層をディスコティックネマティック相形成温度に加熱して(ここで塗布層の残留溶剤も蒸発する)、ディスコティックネマティック相の液晶層がウエブ1a上に形成される。
【0102】
上記液晶層は、次いで、紫外線(UV)ランプ12により紫外線が照射され、液晶層は架橋する。架橋させるためには、液晶性ディスコティック化合物として架橋性官能基を有する液晶性ディスコティック化合物を使用する必要がある。架橋性官能基を持たない液晶性ディスコティック化合物を用いた場合は、この紫外線照射工程は省略され、直ちに冷却される。この場合、ディスコティックネマティック相が冷却中に破壊されないように、冷却は急速に行なう必要がある。配向膜及び液晶層が形成された透明フィルムは、検査装置13により透明フィルム表面の光学特性が測定され、異状がないかどうか検査が行なわれる。次いで、送出機17からの保護フィルム14が液晶層表面にラミネート機15によりラミネートされ、巻取装置16に巻き取られる。
【0103】
図2は、配向膜の形成方法の塗布工程および乾燥・効果工程を示す概略図と乾燥時間に対する膜面温度の温度変化を示している。ウエブに塗布された配向膜形成用組成物の塗布液は、複数の乾燥ゾーン61を備える乾燥装置6に搬送され、乾燥が行われる。乾燥装置6内は、ウエブの走行方向に直行した複数の仕切り板で仕切ることにより、複数の乾燥ゾーン61に区分けされる。各乾燥ゾーン61は乾燥風発生手段62、乾燥風を排気する排気手段63および乾燥風を加熱する加熱手段64を備えている。乾燥ゾーン61ごとに、乾燥風の温度および風量を調節することができる。そして、この乾燥風の温度および風量を調節することにより、膜面温度の調節が可能である。なお、図2においては、乾燥ゾーン61を7つのゾーンとして記載しているが、乾燥ゾーンの数は特に限定されず、配向膜の形成条件により適宜設定が可能である。
【0104】
また、ウエブ1aの膜面温度を調節するため、乾燥風の温度および風量を制御する乾燥風制御手段65を備える。乾燥風の温度および膜面温度に基づいて、乾燥風発生手段62と加熱手段64とが制御される。乾燥風の温度、風量を制御することにより膜面温度が調節される。図2においては、乾燥風制御手段65は、乾燥ゾーン61gにのみ記載したが、すべての乾燥ゾーン61に設けることが好ましい。ウエブ1aの膜面温度を測定する表面温度測定手段としては、赤外線温度計、放射式温度計等の公知の各種測定手段を採用することができる。
【0105】
乾燥ゾーン61内の温度は、まず、塗布膜が硬化する硬化温度よりも高い温度の乾燥風を乾燥ゾーン61内に供給し乾燥を行う。乾燥初期の恒率乾燥期における乾燥においては、乾燥風の熱のほとんどが塗布膜の溶媒揮発のために使用されるため、硬化温度よりも高い乾燥風の温度で乾燥を行っても硬化用化合物が揮発することなく、塗布膜の乾燥を促進することができる(第1の工程)。
【0106】
次に、塗布膜中の溶媒が少なくなり、減率乾燥期に移行すると、乾燥風の熱の大部分が
膜面温度の上昇に使用され、乾燥速度が低下する(第2の工程)。乾燥を開始すると、ある時間から湿球温度であった膜面温度が上昇する。本発明のおいては、上昇前を恒率乾燥期と称し、上昇が開始した点以降を減率乾燥期と称する。膜面温度が湿球温度である恒率乾燥期においては、膜内の揮発分の膜内移動が充分早く、表面から揮発する液が充分存在する状態である。そして、減率乾燥期では、膜内の揮発分が表面に不足して同じ風を与えても乾燥速度が遅い状態になる。恒率乾燥期から減率乾燥期へ移行する点における、固形分濃度を測定すると80%以上の値を示す。固形分濃度が80%以上となるときの膜面温度が25℃〜135℃の範囲にコントロールされる。
【0107】
塗布膜は乾燥装置6で乾燥・硬化される。乾燥装置6を経て塗布膜のポリマー層が架橋し、最終的に結晶化度0.2〜0.8の配向膜が形成される。
【0108】
乾燥・硬化工程が恒率乾燥を行う第1の工程と減率乾燥を行う第2の工程とは、乾燥・硬化工程において恒率乾燥と減率乾燥とが行われることを意味する。乾燥装置6において、恒率乾燥を行う第1ゾーンと減率乾燥を行う第2ゾーンが明確に区別されるわけではなく、乾燥装置6で恒率乾燥と減率乾燥とが行われることを意味するにすぎない。
【0109】
次に、固形分濃度の測定方法について説明する。ここでいう固形分濃度とは
固形分濃度(%)=固形分/(揮発分+固形分)×100
である。固形分及び(揮発分+固形分)は、重量測定により、以下の式(1)及び式(2)により求めることができる。
固形分=[A:乾燥終了した膜の重量]−[B:塗布前の支持体の重量]・・・(1)
揮発分+固形分=[C:ある乾燥ゾーンでサンプルした膜の重量]−[B:塗布前の支持体の重量] ・・・(2)
したがって、あるゾーンでサンプルを採取した時に
A:揮発分の沸点以上で絶乾させた重量、
B:Aを脱膜して測った重量、
C:サンプルしてすぐに測った重量、
を各々測定することにより固形分濃度を得ることができる。
【0110】
本発明では乾燥・硬化工程で上記のように配向膜を成形することにより、結晶化度が0.2〜0.8の配向膜を得ることができる。配向膜の結晶化度が0.2より小さいと配向膜が未乾燥となる。この配向膜にラビング処理を施すと配向不良が生じてしまう。また、配向膜の結晶化度が0.8より大きいと、配向膜は硬くて脆くなる。この配向膜にラビング処理を施すと発塵量が増え、輝点の数が増えてしまう。
【0111】
更に、本発明の配向膜形成用組成物の塗布液を支持体に塗布、乾燥し、配向手段で配向させたのちに光学異方性層用塗布液が塗布されるときに、該配向膜の表面がpH4.0〜10.0の範囲に保持されることが好ましい。更にはpH4.5〜8.0がより好ましい。また、該光学異方性層用塗布液を塗布する際に、塗布の幅方向での配向膜表面のpHの変動幅△pHが±0.30の範囲で行われることが好ましい。より好ましくは、△pHが±0.15の範囲である。
【0112】
pHの変動幅が上記範囲であると、光学異方性層を塗設された光学補償フィルムは光学的欠陥がより軽減され、好ましい。
【0113】
配向膜表面のpH値の測定方法は、配向膜を塗設した試料を(温度25℃/湿度65%RH)の環境下に1日静置した後、窒素雰囲気下で純水を10ml乗せて速やかにpHメーターでpH値を読み取る。
【0114】
本発明の配向膜表面のpH値を特定し、且つ塗布幅方向での△pHを制御するには、上記のロッドコーター法或いはダーコーター法による塗布により行うことができる。更には、膜表面の乾燥温度、乾燥風を用いる場合のその風量、風向等を調節することも有効である。
【0115】
本発明の単位面積当たりのラビング仕事量について図を参照に説明する。
一般に、仕事量は、図3(a)に示すように、物体に力F(N)が加えられ、その物体が加えられた力の向きにS(m)だけ移動したとき、仕事量の大きさL(Nm)は、
L=F・S・・・(1)
で求められる。また、図3(b)に示すように、重量Wの物体を水平な床面上をSだけ移動したとき、動摩擦係数をμとすると仕事量の大きさLは、
L=μ・W・S・・・(2)
で求められる。ラビング仕事量を求めるには、ラビング処理におけるμ、W及びSを求めることになる。
【0116】
図4は、バックアップローラ8c、エアノズル8bとラビングローラ8aの位置関係を示す要部拡大図であり、(a)は、正面図であり、(b)は、右側面図である。ラビング処理装置8は、ラビングローラ8aの上流側と下流側に配置されたバックアップローラ8cを備えている。ラビング処理装置8において、ウエブ1aは一定の搬送張力T(N)、搬送速度V(m/min)で矢印方向に走行する。走行するウエブ1aは、バックアップローラ8cの下方向の力により、所定のラップ角θ、F1の力でラビングローラ8aに押し付けられる。
【0117】
また、エアノズル8bは、ウエブ1aの幅と略同一長さを有している。空気の噴出し口である先端部が、ラビングローラ8aの軸心と平行になるように配置されている。この気体噴き付け位置は、ウエブ1aのラップ角を二等分する中心線上である。気体がウエブ1aの裏面側から、ウエブ1aの幅方向に均一な圧力P(Pa)で、幅h(m)で噴き付けられ、ウエブ1aがF2の力でラビングローラ8aに押し付けられる。
【0118】
ラビング処理中においては、ラビングローラ8aは、所定の回転数N(rpm)で、ウエブ1aの走行方向と逆方向に回転される。
【0119】
この条件下において、式(2)に当てはめると、重量Wはウエブ1aに加えられる力F1とF2の合計となる。従って、仕事量の大きさLは、
L=μ(F1+F2)S・・・(3)
となる。次に、移動距離Sは、ウエブ1aとラビングローラ8aが逆方向に移動するので、移動距離Sはウエブ1aの走行距離とラビングローラ8aの回転に伴う距離との合計となる。ウエブ1aの走行速度V(m/min)、ラビングローラ8aの半径r(m)、回転数N(rpm)とすると、一分間当たりの移動距離Sは、
S=V+2πrN・・・(4)
となる。これを(3)式に代入すると、一分間当たりの仕事量Lmは、
Lm=μ(F1+F2)(V+2πrN)・・・(5)
となる。最後にF1及びF2を求める。F1は、ラップ角θ(°)、搬送張力T(N)、ラビングローラ72の半径r(m)、ウエブ1aのベース幅w(m)とすると、
F1=180T/πθ・・・(6)
となる。また、F2は、エアノズル8bからのエアプレス圧P(Pa)、エアプレス幅h(m)、ウエブのベース幅w(m)とすると、
F2=P・S0・w・・・(7)
となる。式(6)及び(7)を式(5)に代入すると、単位面積当たりのラビング仕事量Lsは、
Ls=μ(180T/πθ+P・S0・w)(V+2πrN)・・・(8)となる。
【0120】
本発明では、単位面積当たりのラビング仕事量Lsを300〜800Nm/mの範囲内に制御される。ラビング仕事量が300Nm/mより小さいと配向膜に与える規制力が弱くなるため、配向不良が生じてしまう。また、ラビング仕事量が800Nm/mより大きいと配向膜を擦る力が強くなり、発塵量が増え、輝点の数が増えてしまう。
【0121】
図5(a)のグラフは膜面温度と輝点の数の関係を示している。横軸の膜面温度(℃)は、乾燥装置6の第2ゾーンにおける膜面温度、つまり減率乾燥期(固形分濃度80%)の膜面温度を示している。縦軸の輝点個数(個/m)は、配向膜上に液晶層塗布した後の製品1m当たりの配向膜の光り抜けする故障(点欠陥故障)の数を表している。このグラフから、膜面温度が低いほど、輝点(点欠陥故障)の数が減少することが理解できる。
【0122】
ここで、輝点個数は、配向膜上に液晶性化合物塗膜を形成した光学フィルムをクロスニコルに配した1組の偏光板の間を搬送し、一方の偏光板側に光源を配し、他方の偏光板側にCCDカメラを配し、異物、液晶配向不良により生じる透過光をCCDカメラで検出して、その計数値を示している。
【0123】
図5(b)のグラフは膜面温度と輝点の数の関係を示している。横軸の膜面温度(℃)は、図5(a)のグラフの膜面温度と同じ温度を示している。縦軸の発塵量(個/CF)は、ラビング工程の後にウエブを浮上させて搬送するときの浮上風の中に含まれている塵埃の数を示したものある。塵埃の成分を分析したところ、塵埃は配向膜材料であるPVA(ポリビニルアルコール)の屑であった。塵埃の数が発塵量と対応する。このグラフから、膜面温度が低いほど、発塵量が減少することが理解できる。
【0124】
ここで、発塵量をPMS(Particle Measuring Systems)社製の微粒子計測器(Airnet 301型)により計測を実施した。
【0125】
図5(c)のグラフは膜面温度と結晶化度の関係を示している。横軸の膜面温度(℃)は、図5(a)のグラフの膜面温度と同じ温度を示している。縦軸の結晶化度は、ATR/IR法により測定した配向膜の結晶化度を示している。このグラフから、膜面温度が低いほど、配向膜の結晶化度が低くなることが理解できる。
【0126】
ここで、ATR/IR法とは、全反射吸収分光法(Attenuated Total Reflection absorption spectroscopy:標準化学用語辞典 第2版)を意味する。具体的には、石英などの屈折率の大きな透明物質と試料(固体または液体)を密着させ、透明物質側からある入射角度で入射光を当てると全反射が起きるが、反射光は密着面近傍(数μm)でごく一部試料により吸収を受けるため,試料の吸収特性が反映される。この全反射光の強度変化を測定してスペクトルを得る方法をいう。
【0127】
ATR/IR法を以下の条件で実施した。
【0128】
[装置と測定条件]
測定装置:FTS7000(Varian社製)
プリズム:ゲルマニウム
プリズムと試料間のトルク:30cN・m
試料(0.75cm2:Specac社製冶具10567)PVA側をATR結晶面
ATR結晶押付圧:20N/m2
入射角:45°
反射回数:256回
波数分解能:4cm−1
測定波数範囲:4000〜650cm−1
[解析]
波数(1144cm−1)と波数(1712cm−1)とのピーク比を相対結晶化度とした。
【0129】
輝点欠陥は主として発塵により引き起こされることが知られている。図5(a)〜(c)のグラフから、膜面温度が低くなるほど結晶化度が低くなり、それに対応するように発塵量が減少する。発塵量の減少に対応して輝点欠陥が減少することを発明者らは見出し、本発明に至った。
【0130】
[光学異方性層]
本発明の光学異方性層は、液晶性分子から形成され、液晶性分子としては、棒状液晶性分子またはディスコティック液晶性分子が好ましい。棒状液晶性分子としては、例えばアゾメチン類、アゾキシ類、シアノビフェニル類、シアノフェニルエステル類、安息香酸エステル類、シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル類、シアノフェニルシクロヘキサン類、シアノ置換フェニルピリミジン類、アルコキシ置換フェニルピリミジン類、フェニルジオキサン類、トラン類およびアルケニルシクロヘキシルベンゾニトリル類が好ましく用いられる。これらの化合物は、例えば日本化学会編季刊化学総説第22巻液晶の化学(1994年)第4章、第7章および第11章、および液晶デバイスハンドブック日本学術振興会第142委員会編の第3章等の文献記載の化合物等が挙げられる。これら低分子液晶化合物は重合性基を分子内に有することが好ましい(例えば、特開2000−304932号公報明細書段落番号[0016]、特開2002−6138号公報明細書段落番号[0055]等記載)。以上のような低分子液晶性分子だけではなく、高分子液晶性分子も用いることができる。高分子液晶性分子は、以上のような低分子液晶性分子に相当する側鎖を有するポリマーである。高分子液晶性分子を用いた光学補償フィルムについては、特開平5−53016号公報に記載の化合物が挙げられる。
【0131】
ディスコティック液晶性分子としては、様々な文献(C. Destrade et al., Mol. Crysr. Liq. Cryst., vol. 71, page 111 (1981);日本化学会編、季刊化学総説、No.22、液晶の化学、第5章、第10章第2節(1994);B. Kohne et al., Angew. Chem., vol. 96, 70 (1984);J. M. Lehn et al., J. Chem. Soc., Chem. Comm., page 1794 (1985);J. Zhang et al., J. Am. Chem. Soc., vol. 116, page 2655 (1994))に記載されている化合物が挙げられる。ディスコティック液晶性分子の重合については、特開平8−27284号公報の記載が挙げられる。
【0132】
ディスコティック液晶性分子を重合により固定するためには、ディスコティック液晶性分子の円盤状コアに、置換基として重合性基を結合させる必要がある。円盤状コアと重合性基は、連結基を介して結合する化合物が好ましく、これにより重合反応においても配向状態を保つことが出来る。例えば、特開2000−155216号公報明細書中の段落番号[0151]〜[0168]記載の化合物等が挙げられる。
【0133】
なお、STNモードのような棒状液晶性分子がねじれ配向している液晶セルを、光学的に補償するためには、ディスコティック液晶性分子もねじれ配向させることが好ましい。上記連結基に、不斉炭素原子を導入すると、ディスコティック液晶性分子を螺旋状にねじれ配向させることができる。また、不斉炭素原子を含む光学活性を示す化合物(カイラル剤)を光学的異方性層に添加しても、ディスコティック液晶性分子を螺旋状にねじれ配向させることができる。
【0134】
また、二種類以上のディスコティック液晶性分子を併用してもよい。例えば、以上述べたような重合性ディスコティック液晶性分子と非重合性ディスコティック液晶性分子とを併用することができる。
【0135】
非重合性ディスコティック液晶性分子は、前述した重合性ディスコティック液晶性分子の重合性基を、水素原子またはアルキル基に変更した化合物であることが好ましい。すなわち、非重合性ディスコティック液晶性分子は、例えば特許第2640083号公報記載の化合物等が挙げられる。
【0136】
[光学異方性層の他の成分]
上記の液晶性分子と共に、可塑剤、界面活性剤、含フルオロ脂肪族基を含有するポリマー、重合性モノマー、ポリマー、配向剤、傾斜角制御剤等の成分を併用して、塗工膜の均一性、膜の強度、液晶分子の配向性等を向上することが出来る。液晶性分子と相溶性を有し、液晶性分子の傾斜角の変化を与えられるか、あるいは配向を阻害しないことが好ましい。
【0137】
重合性モノマーとしては、ラジカル重合性若しくはカチオン重合性の化合物が挙げられる。好ましくは、多官能性ラジカル重合性モノマーであり、上記の重合性基含有の液晶化合物と共重合性のものが好ましい。例えば、特開2002−296423号公報明細書中の段落番号[0018]〜[0020]記載のものが挙げられる。上記化合物の添加量は、ディスコティック液晶性分子に対して一般に1〜50重量%の範囲にあり、5〜30重量%の範囲にあることが好ましい。
【0138】
界面活性剤としては、従来公知の化合物が挙げられるが、特に含フッ素界面活性剤が好ましい。具体的には、例えば特開2001−330725号公報明細書中の段落番号[0028]〜[0056]記載の化合物が挙げられる。
【0139】
ディスコティック液晶性分子とともに使用するポリマーは、ディスコティック液晶性分子に傾斜角の変化を与えられることが好ましい。具体的には、例えば特開2004−139015号公報明細書中の段落番号[0036]〜[0094]、特開2004−101820号公報明細書中の段落[0029]〜[0058]記載の化合物が挙げられる。
ポリマーの例としては、セルロースエステルを挙げることができる。セルロースエステルの好ましい例としては、特開2000−155216号公報明細書中の段落番号[0178]記載のものが挙げられる。液晶性分子の配向を阻害しないように、上記ポリマーの添加量は、液晶性分子に対して0.1〜10重量%の範囲にあることが好ましく、0.1〜8重量%の範囲にあることがより好ましい。
【0140】
ディスコティック液晶性分子のディスコティックネマティック液晶相−固相転移温度は、70〜300℃が好ましく、70〜170℃がさらに好ましい。
【0141】
上記化合物を用い、特許第2004−139015号公報記載の光学異方層を用いることも挙げられる。
【0142】
含フルオロ脂肪族基を含有するポリマー(以下「ポリマーA」とする。)としてはフルオロ脂肪族基含有モノマーにより誘導される繰り返し単位と下記一般式(1)で表される繰り返し単位とを含む共重合体が好ましい。
【0143】
【化1】

【0144】
このような化合物としては、例えば、特開2006−119605号公報明細書中の段落番号[0108]〜[0124]に記載の化合物を用いることができる。
【0145】
光学異方性層の塗布液の調製に使用する溶媒としては、有機溶媒が好ましく用いられる。有機溶媒の例には、アミド(例、N,N−ジメチルホルムアミド、アセトアミド等)、スルホキシド(例、ジメチルスルホキシド)、ヘテロ環化合物(例、テトラヒドロフラン、トリオキサン、1,3−ジオキソラン等)、炭化水素(例、ベンゼン、トルエン、ヘキサン、シクロヘキサン等)、アルキルハライド(例、クロロホルム、ジクロロメタン等)、エステル(例、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル)、ケトン(例、アセトン、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等)、エーテル(例、1,2−ジメトキシエタン、1,3−ジメトキシプロパン等)、アルコール(例、メタノール、エタノール、プロパノール、エチレングリコール、プロパングリコール等)が挙げられる。このうち、アルキルハライドおよびケトンが好ましい。二種類以上の有機溶媒を併用してもよい。
【0146】
塗布液の塗布は、公知の方法(例、ロッドコーティング法、ダイレクトグラビアコーティング法、リバースグラビアコーティング法、ダイコーティング法(押し出しコーティング法、エクストリュージョン法、スライドコーティング法、スリットコーティング法)により実施できる。
【0147】
配向剤としては以下の構造の物質を挙げることができる。
一般式(I)
Z−(X−Q)
式中、Zはm価の連結基を表し、好ましくは、芳香環以外の連結基である。mは2以上の整数を表す。XはNRa(Raは水素原子、アルキル基またはアリール基を表す)、O、Sのいずれかをあらわし、複数のXは同じでも異なっても良い。Qはヘテロ環または芳香環をあらわし、複数のQは同じでも異なっていてもよい。
【0148】
前記一般式(I)において、Qはヘテロ環または芳香環をあらわし、複数のQは同じでも異なっていてもよい。ヘテロ環の例としては、5〜7員の置換もしくは無置換、飽和もしくは不飽和、芳香族もしくは非芳香族、単環もしくは縮環のヘテロ環であり、好ましくは、環構成原子が炭素原子、窒素原子および硫黄原子から選択され、かつ窒素原子、酸素原子および硫黄原子のいずれかのヘテロ原子を少なくとも一個有するヘテロ環であり、更に好ましくは、炭素数3〜30の5もしくは6員の芳香族のヘテロ環である。芳香環の例としては、6〜30員の置換もしくは無置換の芳香環であり、好ましくは5、6員の置換もしくは無置換の芳香環基であり、さらに好ましくは、ヘテロ環の芳香環である。
【0149】
Qが有してもよい置換基としては、特開2006−119605号広報明細書[0129]〜[0142]に記載されている置換基を挙げることができる。
【0150】
傾斜角制御剤としては、特開2006−119605号公報明細書[0174]〜[0191]に記載されている化合物を用いることができる。
【0151】
[液晶性分子の配向状態の固定]
液晶性分子は、実質的に均一に配向していることが好ましく、実質的に均一に配向している状態で固定されていることがさらに好ましく、重合反応により液晶性分子が実質的に均一に配向している状態で固定されていることが最も好ましい。重合反応には、熱重合開始剤を用いる熱重合反応と光重合開始剤を用いる光重合反応とが含まれる。光重合反応が好ましい。
【0152】
光重合開始剤の例としては、α−カルボニル化合物(米国特許2367661号、同2367670号の各明細書記載)、アシロインエーテル(米国特許2448828号明細書記載)、α−炭化水素置換芳香族アシロイン化合物(米国特許2722512号明細書記載)、多核キノン化合物(米国特許3046127号、同2951758号の各明細書記載)、トリアリールイミダゾールダイマーとp−アミノフェニルケトンとの組み合わせ(米国特許3549367号明細書記載)、アクリジンおよびフェナジン化合物(特開昭60−105667号公報、米国特許4239850号明細書記載)およびオキサジアゾール化合物(米国特許4212970号明細書記載)が挙げられる。
【0153】
光重合開始剤の使用量は、塗布液の固形分の0.01乃至20重量%であることが好ましく、0.5乃至5重量%であることがさらに好ましい。
【0154】
ディスコティック液晶性分子の重合のための光照射は、紫外線を用いることが好ましい。
【0155】
照射エネルギーは、20mJ/cm乃至50J/cmであることが好ましく、100乃至800mJ/cmであることがさらに好ましい。光重合反応を促進するため、加熱条件下で光照射を実施してもよい。
【0156】
光学的異方性層の厚さは、0.1乃至10μmであることが好ましく、0.5乃至5μmであることがさらに好ましく、0.7乃至5μmであることが最も好ましい。ただし、液晶セルのモードによっては、高い光学的異方性を得るために、光学的異方性層を厚く(3乃至10μm)する場合がある。
【0157】
光学的異方性層内での液晶性分子の配向状態は、前述したように、液晶セルの表示モードの種類に応じて決定される。液晶性分子の配向状態は、具体的には、液晶性分子の種類、配向膜の種類および光学異方性層内の添加剤(例、可塑剤、ポリマー、界面活性剤)の使用によって制御される。
【0158】
[偏光板の透明保護膜]
本発明の偏光板は偏光膜と透明保護膜を含有することからなる。保護膜が透明であるとは、光透過率が80%以上であることを意味する。透明保護膜としては、一般にセルロースエステルフィルム、好ましくは前記のセルロースアシレートフィルムが用いられる。透明保護膜の厚さは、20〜200μmであることが好ましく、30〜100μmであることがさらに好ましい。特に好ましくは30〜80μmである。通常は偏光膜の両面に透明保護膜を配置する。
【0159】
本発明では、偏光板の片面に透明保護膜の代わりに光学補償フィルムを用いることが好ましい。すなわち、光学補償フィルムの光学異方性層(複数の光学異方性層を設ける場合、最も偏光膜側の第1光学異方性層)を、偏光膜上に直接液晶性分子から形成するか、もしくは配向膜を介して液晶性分子から形成することが好ましい。具体的には、前記のような光学異方性層用塗布液を偏光膜の表面に塗布することにより光学異方性層を形成する。その結果、偏光膜と光学異方性層との間に透明保護膜を使用することなく、偏光膜の寸度変化にともなう応力(歪み×断面積×弾性率)が小さい薄い偏光板が作成される。本発明による偏光板を大型の液晶表示装置に取り付けると、光漏れなどの問題を生じることなく、表示品位の高い画像を表示する。
【0160】
[光学補償フィルムの表面処理]
光学補償フィルムを偏光板の透明保護膜の代わりに使用する場合、光学補償フィルムと偏光板の透明保護膜との接着が問題となる。本発明では、光学補償フィルムの偏光膜側の面を表面処理することにより、光学補償フィルムと偏光膜との接着を改善する。表面処理としては、コロナ放電処理、グロー放電処理、火炎処理、紫外線照射処理、オゾン処理、酸処理またはアルカリ処理を実施する。
【0161】
コロナ放電処理、グロー放電処理、火炎処理、紫外線照射処理、オゾン処理、酸処理、アルカリ処理等の処理方法は、例えば、前記の公技番号2001−1745の30頁〜31頁に記載の内容が挙げられる。本発明は、アルカリ処理することが好ましく、前記したフィルムの鹸化処理で記載と同様の内容のものが挙げられる。
【0162】
[偏光膜]
本発明に用いられる偏光膜は、通常、Optiva Inc.に代表される塗布型偏光膜、もしくはバインダーと、ヨウ素または二色性色素とからなる偏光膜が好ましい。
【0163】
偏光膜におけるヨウ素および二色性色素は、バインダー中で配向することで偏向性能を発現する。ヨウ素および二色性色素は、バインダー分子に沿って配向するか、もしくは二色性色素が液晶のような自己組織化により一方向に配向することが好ましい。
【0164】
現在、市販の偏光膜は、延伸したポリマーを、浴槽中のヨウ素もしくは二色性色素の溶液に浸漬し、バインダー中にヨウ素、もしくは二色性色素をバインダー中に浸透させることで作製されるのが一般的である。
【0165】
市販の偏光膜は、ポリマー表面から4μm程度(両側合わせて8μm程度)にヨウ素もしくは二色性色素が分布しており、十分な偏光性能を得るためには、少なくとも10μmの厚みが必要である。浸透度は、ヨウ素もしくは二色性色素の溶液濃度、同浴槽の温度、同浸漬時間により制御することができる。
【0166】
上記のように、バインダー厚みの下限は、10μmであることが好ましい。厚みの上限は、液晶表示装置の光漏れの観点からは、薄ければ薄い程よい。現在市販の偏光板(約30μm)以下であることが好ましく、25μm以下が好ましく、20μm以下がさらに好ましい。20μm以下であると、光漏れ現象は、17インチの液晶表示装置で観察されなくなるので好ましい。
【0167】
偏光膜のバインダーは架橋していてもよい。架橋しているバインダーは、それ自体架橋可能なポリマーを用いることができる。官能基を有するポリマーあるいはポリマーに官能基を導入して得られるバインダーを、光、熱あるいはpH変化により、バインダー間で反応させて偏光膜を形成することができる。
【0168】
また、架橋剤によりポリマーに架橋構造を導入してもよい。架橋は一般に、ポリマーまたはポリマーと架橋剤の混合物を含む塗布液を、透明支持体上に塗布したのち、加熱を行なうことにより実施される。最終商品の段階で耐久性が確保できれば良いため、架橋させる処理は、最終の偏光板を得るまでのいずれの段階で行なっても良い。
【0169】
偏光膜のバインダーは、それ自体架橋可能なポリマーあるいは架橋剤により架橋されるポリマーのいずれも使用することができる。ポリマーの例としては、前記の配向膜で記載のポリマーと同様のものが挙げられる。なかでも、ポリビニルアルコールおよび変性ポリビニルアルコールが最も好ましい。変性ポリビニルアルコールについては、特開平8−338913号、同9−152509号および同9−316127号の各公報に記載がある化合物を用いることができる。また、ポリビニルアルコールおよび変性ポリビニルアルコールは、二種以上を併用してもよい。
【0170】
バインダーの架橋剤の添加量は、バインダーに対して、0.1乃至20重量%が好ましい。偏光素子の配向性、偏光膜の耐湿熱性が良好となる。配向膜は、架橋反応が終了した後でも、反応しなかった架橋剤をある程度含んでいる。但し、残存する架橋剤の量は、配向膜中に1.0重量%以下であることが好ましく、0.5重量%以下であることがさらに好ましい。このようにすることで、偏光膜を液晶表示装置に組み込み、長期使用、或いは高温高湿の雰囲気下に長期間放置しても、偏光度の低下を生じない。架橋剤については、米国再発行特許23297号明細書の記載が挙げられる。また、ホウ素化合物(例、ホウ酸、硼砂)も架橋剤として用いることができる。
【0171】
二色性色素としては、アゾ系色素、スチルベン系色素、ピラゾロン系色素、トリフェニルメタン系色素、キノリン系色素、オキサジン系色素、チアジン系色素あるいはアントラキノン系色素が用いられる。二色性色素は、水溶性であることが好ましい。二色性色素は、親水性置換基(例、スルホ、アミノ、ヒドロキシル)を有することが好ましい。二色性色素の例としては、例えば、発明協会公開技報、公技番号2001−1745号、58頁(発行日2001年3月15日)に記載の化合物が挙げられる。
【0172】
液晶表示装置のコントラスト比を高めるためには、偏光板の透過率は高い方が好ましく、偏光度も高い方が好ましい。偏光板の透過率は、波長550nmの光において、30乃至50%の範囲にあることが好ましく、35乃至50%の範囲にあることがさらに好ましく、40乃至50%の範囲にあることが最も好ましい。偏光度は、波長550nmの光において、90乃至100%の範囲にあることが好ましく、95乃至100%の範囲にあることがさらに好ましく、99乃至100%の範囲にあることが最も好ましい。
【0173】
偏光膜と光学異方性層、あるいは、偏光膜と配向膜を、接着剤を介して配置することも可能性である。接着剤は、ポリビニルアルコール系樹脂(アセトアセチル基、スルホン酸基、カルボキシル基、オキシアルキレン基による変性ポリビニルアルコールを含む)やホウ素化合物水溶液を用いることができる。ポリビニルアルコール系樹脂が好ましい。接着剤層の厚みは、乾燥後に0.01乃至10μmの範囲にあることが好ましく、0.05乃至5μmの範囲にあることが特に好ましい。
【0174】
[偏光板の製造]
偏光膜は、歩留まりの観点から、バインダーを偏光膜の長手方向(MD方向)に対して、10乃至80度傾斜して延伸するか(延伸法)、もしくはラビングした(ラビング法)後に、ヨウ素、二色性染料で染色することが好ましい。傾斜角度は、LCDを構成する液晶セルの両側に貼り合わされる2枚の偏光板の透過軸と液晶セルの縦または横方向のなす角度にあわせるように延伸することが好ましい。
【0175】
通常の傾斜角度は45゜である。しかし、最近は、透過型、反射型および半透過型LCDにおいて必ずしも45゜でない装置が開発されており、延伸方向はLCDの設計にあわせて任意に調整できることが好ましい。
【0176】
延伸法の場合、延伸倍率は2.5乃至30.0倍が好ましく、3.0乃至10.0倍がさらに好ましい。延伸は、空気中でのドライ延伸で実施できる。また、水に浸漬した状態でのウェット延伸を実施してもよい。ドライ延伸の延伸倍率は、2.5乃至5.0倍が好ましく、ウェット延伸の延伸倍率は、3.0乃至10.0倍が好ましい。延伸工程は、斜め延伸を含め数回に分けて行ってもよい。数回に分けることによって、高倍率延伸でもより均一に延伸することができる。斜め延伸前に、横あるいは縦に若干の延伸(幅方向の収縮を防止する程度)を行ってもよい。
【0177】
延伸は、二軸延伸におけるテンター延伸を左右異なる工程で行うことによって実施できる。上記二軸延伸は、通常のフィルム製膜において行われている延伸方法と同様である。二軸延伸では、左右異なる速度によって延伸されるため、延伸前のバインダーフィルムの厚みが左右で異なるようにする必要がある。流延製膜では、ダイにテーパーを付けることにより、バインダー溶液の流量に左右の差をつけることができる。
【0178】
以上のように、偏光膜のMD方向に対して10乃至80度斜め延伸されたバインダーフィルムが製造される。
【0179】
ラビング法では、LCDの液晶配向処理工程として広く採用されているラビング処理方法を応用することができる。すなわち、膜の表面を、紙やガーゼ、フェルト、ゴムあるいはナイロン、ポリエステル繊維を用いて一定方向に擦ることにより配向を得る。一般には、長さ及び太さが均一な繊維を平均的に植毛した布を用いて数回程度ラビングを行うことにより実施される。
【0180】
ロール自身の真円度、円筒度、振れ(偏芯)がいずれも30μm以下であるラビングロールを用いて実施することが好ましい。ラビングロールへのフィルムのラップ角度は、0.1乃至90゜が好ましい。ただし、特開平8−160430号公報に記載されているように、360゜以上巻き付けることで、安定なラビング処理を得ることもできる。
【0181】
長尺フィルムをラビング処理する場合は、フィルムを搬送装置により一定張力の状態で1〜100m/minの速度で搬送することが好ましい。ラビングロールは、任意のラビング角度設定のためフィルム進行方向に対し水平方向に回転自在とされることが好ましい。0〜60゜の範囲で適切なラビング角度を選択することが好ましい。液晶表示装置に使用する場合は、40乃至50゜が好ましい。45゜が特に好ましい。
【0182】
偏光膜の光学異方性層とは反対側の表面には、前記透明保護膜を配置する(光学異方性層/偏光膜/透明保護膜の配置とする)ことが好ましい。
【0183】
透明保護膜は、その最表面が防汚性及び耐擦傷性を有する反射防止膜を設けてなることも好ましい。反射防止膜は、従来公知のいずれのものも用いることが出来る。
【0184】
上記のようにして、本発明の偏光板が製造される。本発明の光学補償フィルムまたは該光学補償フィルムを用いた偏光板は、液晶表示装置、特に透過型液晶表示装置に有利に用いられる。
【0185】
以下、液晶表示装置、特に透過型液晶表示装置及びその製造について詳しく説明する。
【0186】
[液晶表示装置]
本発明の透過型液晶表示装置は、液晶セル及びその両側に配置された二枚の偏光板を含有することからなる。液晶セルは、二枚の電極基板の間に液晶を担持している。光学補償フィルムは、液晶セルと一方の偏光板との間に、一枚配置するか、あるいは液晶セルと双方の偏光板との間に二枚配置する。光学異方性層の好ましい形態については、各液晶モードで任意に設定が可能である。
【0187】
[反射防止膜付きの偏光板]
本発明の偏光板は、空気側の偏光膜の保護膜の表面上に更に反射防止膜を設けてなることが好ましい。これにより、外光の写り込みが著しく軽減若しくは解消されて、鮮明な画像表示が可能となる。反射防止膜は偏光膜の保護膜上に直接設ける、或いは透明支持体上に反射防止膜を設けた反射防止フィルムを偏光膜保護膜と貼り合せる態様が挙げられる。偏光板の薄膜化から、前者の態様が好ましい。
【0188】
[反射防止膜]
反射防止膜は、一般に、防汚性層でもある低屈折率層、及び低屈折率層より高い屈折率を有する少なくとも一層の層(すなわち、高屈折率層、中屈折率層)とを透明支持体上に設けてなる。
【0189】
反射防止膜の形成方法としては、屈折率の異なる無機化合物(金属酸化物等)の透明薄膜を積層させて多層膜とする方法;化学蒸着(CVD)法や物理蒸着(PVD)法により薄膜を形成する方法;金属アルコキシド等の金属化合物のゾル/ゲル方法でコロイド状金属酸化物粒子皮膜を形成後に後処理(紫外線照射:特開平9−157855号公報、プラズマ処理:特開2002−327310号公報)して薄膜を形成する方法などが挙げられる。さらに生産性が高い反射防止膜の形成方法として、無機粒子をマトリックスに分散させてなる薄膜組成物を積層塗布して反射防止膜を形成する方法など各種の提案がなされている。またこの塗布による反射防止膜に、最上層表面が微細な凹凸の形状を有している防眩性を付与した反射防止膜も挙げられる。
【実施例】
【0190】
以下に、実施例により本発明の実質的な効果を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0191】
本実施例においては、光学補償フィルムの材料として、まず、支持体の材料としてセルローストリアセテートフィルム(富士フイルム(株)製)を用いて、支持体を製造した。その後、支持体上に配向膜として変性ポリビニルアルコールを材料として光学補償フィルムを製造した。
【0192】
表1は、本発明の実施例(1〜18)と比較例(1〜4)について、膜面温度、結晶化度、ラビング仕事量と製造された光学補償フィルムの輝点個数及び配向特性に対する評価をまとめて一覧表としたものである。
【0193】
実施例1〜12と比較例1,2では、ラビングの仕事量を600Nm/mとした。膜面温度を15℃〜145℃と変化させた。膜面温度に対応して結晶化度は0.1〜0.9と変化した。実施例13〜18と比較例3,4では、膜面温度を85℃とした。その結果、結晶化度は0.3であった。ラビングの仕事量を200〜900Nm/mと変化させた。膜面温度を15℃〜145℃と変化させた。膜面温度に対応して結晶化度は0.1〜0.9と変化した。
【0194】
50μm以下輝点個数(個/m)については個数で評価をおこなった。個数が100個以上であるものを×、60個以上〜100個未満であるものを○、60個未満であるものを◎と評価した。配向膜特性については、消光度を観察することで評価を行った。消光度を観察した結果、製品として許容できないものを×、許容できるものを○、許容できた更に良いものを◎と評価した。
【0195】
ここで、消光度とは、「本発明の光学補償フィルムの消光度をいい、クロスニコルに配置した2枚の偏光板間に、透過率が最小になるように本発明の光学補償フィルムを配置した時に測定される透過率である。透過率の測定波長は550nmであり、パラニコル配置の偏光板の透過率を100%とする。」を言い、光学補償フィルムの輝点欠陥、すなわち、液晶化合物の配向不良に伴う光漏れ程度を表していることになる。つまり、消光度をモニターすることは最終製品に近い状態を観察することを意味する。
【0196】
比較例1では、膜面温度が15℃で、結晶化度は0.1であった。輝点個数の評価は○であったが、配向膜が未乾燥であるため、配向膜特性において×の評価であった。一方、比較例2では、膜面温度が145℃で、結晶化度は0.9であった。結晶化度が高いので配向膜は硬く、脆いものと推定できる。この配向膜にラビング処理を施したので、発塵量が多く、輝点個数の評価は×であった。
【0197】
実施例6〜9では、膜面温度が75℃〜105℃で、結晶化度は0.2〜0.5で、ラビング仕事量は600Nm/mあった。実施例6〜9は、輝点個数及び配向膜特性の評価ともに◎であった。
【0198】
比較例3では、ラビング仕事量が200Nm/mであったため、配向膜に与える規制力が弱く、配向膜特性の評価が×であった。一方、比較例4では、ラビング仕事量が900Nm/mであったため、配向膜がより強く擦られることになった。その結果、発塵量が多くなり、輝点個数の評価は×であった。
【0199】
実施例15〜17では、膜面温度が85℃で、結晶化度は0.3で、ラビング仕事量は500〜700Nm/mあった。実施例15〜17は、輝点個数及び配向膜特性の評価ともに◎であった。
【0200】
【表1】

【0201】
表1の結果から明らかなように、(1)ATR/IR法により測定した結晶化度が0.2〜0.8の配向膜を形成し、(2)配向膜を300〜800Nm/mの仕事量でラビング処理することより、発塵量を抑制することができる。その結果、輝点欠陥が低減し、配向膜の配向規制力が向上する。
【図面の簡単な説明】
【0202】
【図1】光学補償フィルムの製造方法の全体を示す概略図である。
【図2】配向膜の形成方法の塗布工程および乾燥・効果工程を示す概略図である。
【図3】仕事量の算出方法を示す説明図。
【図4】ラビング処理装置の要部拡大図
【図5】膜面温度と輝点個数、膜面温度と発塵量及び膜面温度と結晶化度の関係を示すグラフ
【符号の説明】
【0203】
1…長尺ロール、1a…ウエブ、2…送出機、3…ガイドローラ、4…除塵機、5…塗布機、6…乾燥装置、7…ガイドローラ、8…ラビング処理装置、9…表面除塵機、10…塗布機、11…加熱ゾーン、12…紫外線(UV)ランプ、13…検査装置、14…保護フィルム、15…ラミネート機、16…巻取装置、17…送出機、61…乾燥ゾーン、62…乾燥風発生手段、63…排気手段、64…加熱手段、65…乾燥風制御手段、

【特許請求の範囲】
【請求項1】
光学補償フィルムの製造方法であって、
(a)走行する支持体に、少なくともポリマーと該ポリマーを硬化させる硬化用化合物とを有機溶剤性の溶媒に含有させた塗布液を塗布して塗布膜を形成する工程と、
(b)前記塗布膜を乾燥及び硬化し、ATR/IR法により測定した結晶化度が0.2〜0.8の配向膜を形成する乾燥・硬化工程と、
(c)前記配向膜を300〜800Nm/mの仕事量でラビング処理する工程と、
(d)ラビング処理された前記配向膜に液晶層を形成する工程と、を有する光学補償フィルムの製造方法。
【請求項2】
前記乾燥・硬化工程が、恒率乾燥を行う第1の工程と減率乾燥を行う第2の工程を含み、該第2の工程における前記塗布膜の最大膜面温度が25℃〜135℃である請求項1記載の光学補償フィルムの製造方法。
【請求項3】
前記第2の工程における前記塗布膜中の固形分濃度が80%以上である請求項2記載の光学補償フィルムの製造方法。
【請求項4】
前記硬化用化合物は2以上の架橋性反応基を有するモノマーの1種を少なくとも含有する請求項1〜3の何れか1記載の光学補償フィルムの製造方法。
【請求項5】
前記支持体は、レターデーション値(Re値)が0〜200nmの透明支持体である請求項1〜4の何れか1記載の光学補償フィルムの製造方法。
【請求項6】
前記ポリマーが、ポリビニルアルコール及び/又は変性ポリビニルアルコールを主成分として含有する配向膜形成用組成物である請求項1〜5の何れか1記載の光学補償フィルムの製造方法。
【請求項7】
前記2以上の架橋反応性基を有するモノマーが2以上のアルデヒド基を有するアルデヒド化合物であることを特徴とする請求項4〜6の何れか1記載の光学補償フィルムの製造方法。
【請求項8】
請求項1〜7の何れか1記載の製造方法により製造された光学補償フィルム。
【請求項9】
請求項8記載の光学補償フィルムを含むことを特徴とする偏光板。
【請求項10】
請求項9記載の偏光板を含むことを特徴とする液晶表示装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2009−75476(P2009−75476A)
【公開日】平成21年4月9日(2009.4.9)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−246175(P2007−246175)
【出願日】平成19年9月21日(2007.9.21)
【出願人】(306037311)富士フイルム株式会社 (25,513)
【Fターム(参考)】