JP5493446B2 - 光学異方膜の製造方法、及びラビング処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像表示装置等に使用される光学異方膜の製造方法などに関する。

従来、画像表示装置には、光学異方膜が組み込まれている。光学異方膜は、その光学特性により、位相差フィルム、又は、偏光フィルム（偏光子とも呼ばれる）として用いられている。
前記光学異方膜は、例えば、リオトロピック液晶性化合物を含む塗工液を基材上に塗工し（溶液流延法）、この塗膜を硬化させる方法により得ることができる。

前記溶液流延法により光学異方膜を製造するにあたっては、リオトロピック液晶性化合物を配向させるために、下記のような方法１〜４が行われる。
方法１：塗工液に加わる剪断力によって、リオトロピック液晶性化合物を配向させる（特許文献１）。
方法２：基材から塗膜を剥離した後、前記塗膜を延伸することにより、リオトロピック液晶性化合物を配向させる（特許文献２）。
方法３：基材に光活性分子層（光配向膜）を形成し、この光配向膜の表面にリオトロピック液晶性化合物を塗工することにより、リオトロピック液晶性化合物を配向させる（特許文献３）。
方法４：基材にラビング処理を行うことにより、配向規制力を有する表面を形成し、この基材表面に塗工液を塗工することにより、リオトロピック液晶性化合物を配向させる（特許文献４）。

前記方法１を用いた場合、塗工液の塗工条件及び／又はリオトロピック液晶性化合物の構造に起因して、リオトロピック液晶性化合物が良好に配向しないことがある。前記方法２を用いた場合、リオトロピック液晶性化合物が良好に配向しない場合があり、加えて、塗膜の厚みなどに起因して、延伸時に塗膜が破損するおそれがある。前記方法３を用いた場合、光配向膜を形成しなければならず、その形成工程が煩雑である。
一方、ラビング処理（方法４）は、比較的簡便に実施できることから、従来から多用されている。

上記ラビング処理は、ラビング布を用いて、基材表面を所定方向に擦る処理である。ラビング処理が行われた基材表面には、配向規制力が付与される。なお、前記配向規制力とは、液晶性化合物を所定方向に配向させる機能を意味する。
前記基材表面に配向規制力が付与される原理は、明確ではないが、一般には、下記（１）〜（３）のように考えられている。
（１）ラビング処理によって基材表面に物理的な溝が形成される。（２）ラビング処理によって基材表面の分子が延伸されて配向する。（３）ラビング処理によって基材表面に静電気（電気的な異方性）が生じる。

特表平８−５１１１０９ 特開２００４−３３３８４９ 特開平７−２６１０２４ 特開２００８−２６４２５

しかしながら、基材表面にラビング処理を単に行っただけでは、配向規制力を十分に付与できないことがある。配向規制力が不十分な基材表面に、リオトロピック液晶性化合物を含む塗工液を塗工しても、リオトロピック液晶性化合物が良好に配向しない。そのため、その改善が求められている。

また、光学異方膜の製造ラインにおいては、長尺状の基材が用いられる。この長尺状の基材の表面に、ラビング処理を行った後、この基材表面にリオトロピック液晶性化合物を含む塗工液が塗工される。しかしながら、実際の製造ラインにおいては、ラビング処理の直後に塗工液が塗工されるわけではなく、ラビング処理後から塗工液の塗工前の間には、例えば、下記（ａ）〜（ｃ）のような様々な事態又は工程が存在する。
（ａ）ラビング処理後の基材表面に、異物（例えば製造ライン中の搬送ローラ）が接触する。（ｂ）ラビング処理後の長尺状の基材を、一旦ロールにしてこれを運搬又は保管する。（ｃ）ラビング処理後の長尺状の基材の裏面に、保護フィルムを貼り合わせる。
上記（ａ）〜（ｃ）などの諸点に起因して、一度ラビング処理された基材表面の配向規制力が、その表面の一部又は全部において減少又は消失することがある（以下、「減少又は消失」を「減衰」という）。配向規制力が減衰した基材表面に、前記塗工液を塗工しても、リオトロピック液晶性化合物が良好に配向しない。

本発明の第１の目的は、ラビング処理によって基材表面に十分な配向規制力を付与でき、良好に配向したリオトロピック液晶性化合物を有する光学異方膜の製造方法を提供することである。
本発明の第２の目的は、基材表面に十分な配向規制力を付与できるラビング処理方法を提供することである。

本発明は、リオトロピック液晶性化合物を含む光学異方膜を基材上に形成する光学異方膜の製造方法であって、基材表面にラビング処理を行うプレ−ラビング工程、前記プレ−ラビング後の基材表面に加熱処理を行う加熱工程と、前記加熱処理を行った基材表面にラビング処理を行うラビング工程と、前記ラビング処理を行った基材表面にリオトロピック液晶性化合物を含む塗工液を塗工する塗工工程と、を有する。
好ましくは、前記ラビング工程において、加熱処理を行った基材表面を冷ました後、その冷めた基材表面にラビング処理を行う、又は、加熱処理を行った基材表面を室温にまで冷ました後、その冷めた基材表面にラビング処理を行う。

本発明の製造方法は、基材表面にプレ−ラビング工程を行うので、基材表面に十分な配向規制力を付与できる。その後、基材表面を加熱した後、基材表面にラビング処理を行うことにより、リオトロピック液晶性化合物が良好に配向した光学異方膜を得ることができる。
加熱処理した基材表面にラビング処理を行うと、基材表面に十分な配向規制力を付与できる原理は、明確ではないが、本発明者らは、次のように推定している。
ラビング処理は、ラビング布を用いて、基材表面を所定方向に擦る処理である。この処理時には、ラビング布と基材表面の間に摩擦が生じる。この摩擦によってラビング布の撚れ及び／又はラビング布の繊維の脱落などが発生する。このため、基材表面にラビング処理を単に行うだけでは、基材表面に配向規制力を十分に付与できない。一方、本発明のように加熱処理を行うと、前記摩擦を低減でき、ラビング布の撚れ及びラビング布の繊維の脱落などを抑制できる。よって、本発明によれば、十分な配向規制力を有する基材を形成できる。
また、好ましい製造方法のように、加熱処理が行われた後、冷ました基材表面にラビング処理を行うと、基材表面に十分な配向規制力を付与できる。十分な配向規制力を有する基材表面にリオトロピック液晶性化合物を含む塗工液を塗工することにより、リオトロピック液晶性化合物が良好に配向した光学異方膜を得ることができる。

本発明の好ましい製造方法は、前記加熱処理が、前記基材表面の温度を５０℃〜９０℃にする処理である。
本発明の他の好ましい製造方法は、前記ラビング工程におけるラビング処理が、親水性材料を含むラビング布を用いて前記基材表面を擦る処理である。
本発明の他の好ましい製造方法は、前記ラビング工程の後、塗工工程の前に、基材表面に親水化処理を行う親水化工程をさらに有する。
本発明の他の好ましい製造方法は、前記リオトロピック液晶性化合物を含む塗工液が、リオトロピック液晶性化合物が溶解された水溶液である。

また、本発明の別の局面によれば、ラビング処理方法を提供する。
本発明のラビング処理方法は、基材表面にラビング処理を行うプレ−ラビング工程と、
前記プレ−ラビング後の基材表面に加熱処理を行う加熱工程と、前記加熱処理を行った基材表面にラビング処理を行うラビング工程と、を有する。
好ましくは、前記ラビング工程において、加熱処理を行った基材表面を冷ました後、その冷めた基材表面にラビング処理を行う、又は、加熱処理を行った基材表面を室温にまで冷ました後、基材表面にラビング処理を行う。

本発明光学異方膜の製造方法及びラビング処理方法は、プレ−ラビング処理を行った基材表面に加熱処理を行った後、この基材表面にラビング処理を行うため、十分な配向規制力を有する基材を得ることができる。この基材表面にリオトロピック液晶性化合物を含む塗工液を塗工することにより、リオトロピック液晶性化合物が良好に配向した光学異方膜を得ることができる。よって、本発明の製造方法によれば、光学特性に優れた光学異方膜を得ることができる。得られた光学異方膜を、例えば、画像表示装置に組み込むことにより、表示特性に優れた画像表示装置を提供できる。

本発明の加熱工程及びラビング工程を模式的に表した参考図。 本発明の親水化工程、塗工工程及び乾燥工程を模式的に表した参考図。

本発明は、リオトロピック液晶性化合物を含む光学異方膜を基材上に形成する光学異方膜の製造方法である。本発明の製造方法は、少なくとも下記加熱工程、ラビング工程及び塗工工程を有し、好ましくはプレ−ラビング工程、親水化工程、乾燥工程、及び／又は、その他の工程を有する。
本発明のラビング処理方法は、少なくとも下記加熱工程及びラビング工程を有する。

プレ−ラビング工程：基材表面にラビング処理を行う工程。
加熱工程：前記基材表面に加熱処理を行う工程。
ラビング工程：前記加熱処理を行った前記基材表面にラビング処理を行う工程。
親水化工程：前記ラビング処理された基材表面に親水化処理を行う工程。
塗工工程：前記親水化処理を行った基材表面にリオトロピック液晶性化合物を含む塗工液を塗工する工程。
乾燥工程：前記塗工工程によって形成された塗膜を乾燥し、光学異方膜を得る工程。

［プレ−ラビング工程］
本工程は、必要に応じて行われる。本発明の光学異方膜の製造方法及びラビング処理方法は、ラビング工程を行うことによって基材表面に十分な配向規制力を付与できる。このため、本工程（プレ−ラビング工程）を行ってもよいし、或いは、これを行わなくてもよい。
プレ−ラビング工程は、後述するラビング工程と同様な方法で行ってもよいし、或いは、後述するラビング工程とは異なっていてもよい。

（基材）
基材は、塗工液を略均一に展開でき且つこの塗工液の支持体となり得るものであれば、特に限定されない。基材は、透明性に優れているものが好ましい。
例えば、基材としては、ポリマーフィルムなどのフィルム、ガラス板などが挙げられる。ロールツーロールによって連続的にラビング処理できることから、基材は、フィルムであることが好ましい。
基材がフィルムである場合、その表面が親水性であるフィルム（全体が親水性材料で形成されたフィルム及び表面に親水化処理が施されているフィルムを含む）でもよいし、疎水性のフィルム（全体が疎水性材料で形成されたフィルム及び表面に疎水化処理が施されているフィルムを含む）でもよい。なお、親水性及び疎水性の意味については、後述する。プレ−ラビング処理を良好に行えることから、表面が疎水性であるフィルムを用いることが好ましい。
前記基材の材質は特に限定されず、例えば、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系；ポリプロピレン、環状又はノルボルネン構造を有するポリオレフィン、エチレン・プロピレン共重合体等のオレフィン系；ジアセチルセルロース、トリアセチルセルロース等のセルロース系；などが挙げられる。プレ−ラビング処理を良好に行えることから、基材は、オレフィン系フィルムが好ましい。前記オレフィン系フィルムとしては、例えば、日本ゼオン（株）製の「ゼオノア［登録商標］」、ＪＳＲ（株）製の「アートン［登録商標］」などを用いることが好ましい。

また、前記基材として、２以上のポリマーフィルムが積層された積層フィルムを用いてもよいし、或いは、フィルムの表面（ラビング処理を行う面）に、ポリイミドなどを含む配向用膜が形成されているフィルムを用いてもよい。
基材の厚みは、その材質等に応じて適宜に設計される。基材がポリマーフィルムである場合、その厚みは、好ましくは３００μｍ以下であり、より好ましくは５〜２００μｍであり、特に好ましくは１０〜１００μｍである。

さらに、基材の形状は、長尺状であることが好ましい。長尺状の基材を用いることにより、ロールツーロールによって連続的な処理が可能となる。
尚、前記長尺状の基材とは、縦寸法が横寸法よりも十分に長いフィルムを意味する。前記長尺状の基材の長さは、例えば、１００ｍ以上であり、好ましくは３００ｍ以上であり、より好ましくは１０００ｍ以上である。前記長尺状の基材は、ロール状に巻かれていてもよい。

［加熱工程］
本工程は、基材表面に加熱処理を行う工程である。
プレ−ラビング工程が行われる場合には、プレ−ラビング処理された基材の表面に加熱処理を行う。
プレ−ラビング工程が行われない場合には、上記［プレ−ラビング工程］の欄で例示した基材を適宜選択し、その基材表面に加熱処理を行う。

図１は、本発明のラビング処理方法（加熱工程及びラビング工程）の参考図である。
図１に示すように、長尺状の基材１が巻かれたロール１０を、処理ラインの端部にセットする。前記ロール１０から基材１を引き出し、搬送ローラ（図示せず）を介して搬送し、前記基材１をラインの途中に設けられた加熱装置２に通過させる。加熱装置２を通過している間に、基材表面１ａが加熱される。

処理は、ラビング処理が行われる基材表面のみを加熱することが好ましい。もっとも、基材の表面及び裏面を加熱してもよい。
加熱処理の手段（加熱装置）は、特に限定されず、熱風が装置内を循環し得る熱風循環式乾燥機、遠赤外線などを利用したヒーター、加熱されたローラ、ヒートパイプローラなどが挙げられる。基材の表面全体を略均一に加熱できることから、熱風循環式乾燥機を用いることが好ましい。

前記加熱処理は、好ましくは基材表面の温度を５０℃〜９０℃にする処理であり、より好ましくは６０℃〜８０℃にする処理であり、さらに好ましくは６５℃〜７５℃にする処理である。基材表面の温度が５０℃未満である場合、加熱処理を行った効果を十分に奏しない。一方、基材表面の温度が９０℃を超える場合、基材が湾曲、収縮するおそれがある。
前記加熱処理の時間は、特に限定されないが、好ましくは１分〜１０分であり、より好ましくは２分〜５分である。加熱処理の時間が１分未満である場合、加熱処理を行った効果を十分に奏しない。一方、加熱処理の時間が１０分を超える場合、基材が収縮などするおそれがある。

前記加熱処理を行った後の基材表面は、加熱処理前に比して疎水化されていることが好ましい。通常、前記温度及び時間で加熱処理すると、基材表面は、加熱処理前に比して疎水化される。もっとも、加熱処理前の基材表面の疎水性が高い場合には、これに加熱処理を行っても、加熱処理前後における基材表面の疎水性の程度が殆ど変化しないかもしれない。

ここで、本明細書において、疎水性とは、水との親和性が弱い性質を意味し、親水性とは、水との親和力が強い性質を意味する。本明細書において、疎水化とは、基材表面を疎水性に変えることを意味し、親水化とは、基材表面を親水性に変えることを意味する。
前記疎水性及び親水性の違いは、例えば、基材表面の水の接触角によって区別できる。
例えば、前記加熱処理によって基材表面は、その水の接触角が加熱処理前に比して、１０％以上上昇し、好ましくは１５％〜８０％上昇し、より好ましくは２０％〜６０％上昇する。
ただし、この上昇割合（％）は、式：｛（加熱処理後の基材表面の接触角−加熱処理前の基材表面の接触角）／加熱処理後の基材表面の接触角｝×１００により求められる。
また、前記接触角は、固液界面解析装置（協和界面科学（株）製、製品名：Ｄｒｏｐ Ｍａｓｔｅｒ３００）を用いて測定できる（測定条件：液滴０．５μｌ。滴下後５秒間経過後における静的接触角測定。温度２３℃）。

［ラビング工程］
本工程は、加熱処理後の基材表面にラビング処理を行う工程である。
前記ラビング処理は、加熱処理によって高温状態となっている基材表面に対して行ってもよいし、或いは、加熱処理後、室温まで冷めた状態の基材表面に対して行ってもよい。
図１において、加熱処理後の基材１を、搬送ローラ（図示せず）を介して、加熱装置２の後方側に設けられたラビング装置３に導く。前記基材１がラビング装置３を通過している間に、その表面１ａがラビング処理される。
前記ラビング装置３は、一対の駆動ローラ３１，３２と、前記駆動ローラ３１，３２の間に架設された無限軌道の搬送ベルト３３と、前記搬送ベルト３３の上方において上下方向に昇降可能に設けられたラビングローラ３４と、前記搬送ベルト３３の下面を支持し且つラビングローラに対向配置された複数のバックアップローラ３５と、を有する。
なお、ラビング装置３の前後には、必要に応じて、静電気除去装置や除塵装置などが設置されていてもよい。

基材１は、搬送ベルト３３の上面に接触しつつ搬送される。前記搬送ベルト３３の上面は、鏡面仕上げされた金属表面（搬送ベルト３３全体を金属製としてもよい）とされている。鏡面仕上げの程度としては、算術平均表面粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１（１９９４年））が０．０２μｍ以下であり、好ましくは０．０１μｍ以下である。前記搬送ベルト３３に付与する張力は、好ましくは０．５〜２０ｋｇｆ／ｍｍ^２であり、より好ましくは２〜１５ｋｇｆ／ｍｍ^２である。

前記ラビングローラ３４は、円柱状の芯材と、その芯材の外周面に巻回されたラビング布と、を有する。
前記ラビング布としては、例えば起毛布を用いることができる。
前記ラビング布としては、親水性材料（例えば、親水性繊維）を含む布を用いることが好ましく、さらに、親水性材料（例えば、親水性繊維）を含む起毛布を用いることがより好ましい。前記親水性材料としては、分子中に極性基（例えば、水酸基、アミノ基、アミド基、カルボキシル基等）を有する化合物が挙げられる。前記親水性材料の具体例としては、例えば、レーヨン、コットン、アセテート、ナイロン、及びこれらの混合物などが挙げられる。

前記ラビングローラ３４の回転軸は、基材１の搬送方向Ａに対して、任意の軸角度に設定できるように構成されている。例えば、ラビングローラ３４の回転軸は、基材１の搬送方向Ａに対して直角に配置でき、或いは、前記搬送方向Ａに対して傾斜（例えば、傾斜角度０度〜４５度）させることもできる。
前記プレ−ラビング工程が行われる場合、前記ラビング工程におけるラビングローラの軸角度は、プレ−ラビング工程におけるラビングローラの軸角度と略同じに設定することが好ましい。

前記複数のバックアップローラ３５は、基材１を支持する搬送ベルト３３の下面を支持するために設けられている。これらのバックアップローラ３５が設けられていることにより、回転軸を傾斜させた状態のラビングローラ３４を押し込む、又は、ラビングローラ３４の押し込み量を大きくしても、ラビング処理を安定的に行うことができる。

加熱処理された基材１は、搬送ローラ（図示せず）を介して、搬送ベルト３３上に導かれる。そして、前記駆動ローラ３１，３２によって、搬送ベルト３３の上部が基材１を搬送し、ラビングローラ３４を通過している間に、基材表面１ａがラビング処理される。

ラビング工程において、ラビング強度は、特に限定されないが、好ましくは８００ｍｍ以上であり、より好ましくは８００ｍｍ〜１２００ｍｍである。
ラビング強度を８００ｍｍ以上に設定することにより、仮に、基材にブロッキングが生じていても、基材表面に略均一な配向規制力を付与できる。
ただし、前記ラビング強度は、下記式で定義される。
式：ＲＳ＝Ｎ・Ｍ（１＋２πｒ・ｎｒ／ｖ）
前記ＲＳは、ラビング強度を表す。前記Ｎは、ラビング回数（ラビングローラの個数に相当する。図１に示す例では、ラビング回数は１である）を表す。前記Ｍは、ラビングローラの基材表面に対する押し込み量（ｍｍ）を表す。前記πは、円周率を表す。前記ｒは、ラビングローラ（ラビング布を含む）の半径（ｍｍ）を表す。前記ｎｒは、ラビングローラの回転数（ｒｐｍ）を表す。前記ｖは、基材の搬送速度（ｍｍ／ｓｅｃ）を表す。

前記ラビング回数などのラビング処理時の諸条件は、特に限定されず、適宜設定できる。例えば、前記ラビングローラの回転数は、１〜３０００ｒｐｍに設定でき、好ましくは５００〜２０００ｒｐｍである。前記ラビングローラの押し込み量は、例えば、１００〜２０００μｍに設定でき、好ましくは１００〜１０００μｍである。また、前記基材の搬送速度は、例えば、０．５〜５０ｍ／ｍｉｎに設定でき、好ましくは０．５〜１０ｍ／ｍｉｎである。

ラビング装置３によってラビング処理された基材１は、ロール１１に巻き取られる。基材１は、ロール状にした状態で、運搬・保管され、次の工程に供される。

前記プレ−ラビング工程が行われる場合、プレ−ラビング処理後に異物に接触するなどすることにより配向規制力が減衰した基材表面について、その配向規制力を十分に修復できる。
前記プレ−ラビング工程が行われない場合、基材表面に十分な配向規制力を新たに付与できる。

加熱処理後の基材表面にラビング処理を行うと、基材表面に十分な配向規制力を付与できる。これは、下記実施例及び比較例を参照すると明らかである。この十分な配向規制力を付与できる原理は、明確ではないが、本発明者らは、次のように推定する。
ラビング処理は、ラビング布を用いて、基材表面を所定方向に擦る処理である。この処理時には、ラビング布と基材表面の間に摩擦が生じる。この摩擦によってラビング布の撚れ及び／又はラビング布の繊維の脱落などが発生する。特に、親水性材料を含むラビング布を用いて、親水性の基材表面を擦った場合、ラビング布の撚れや繊維の脱落が生じ易い。しかし、基材表面に加熱処理を行うと、ラビング布と基材表面の間の摩擦を低減できる。この摩擦の低減は、加熱処理によって基材表面が疎水化されること又はその他の要因による結果と推定している。
従来のように基材表面にラビング処理を単に行うだけでは、基材表面に配向規制力を十分に付与できない。本発明のようにラビング処理に先立って加熱処理を行うと、摩擦の低減によってラビング布の撚れや繊維の脱落を抑制でき、基材表面の所定方向に十分な配向規制力を付与できる。基材表面への十分な配向規制力の付与は、この基材上に塗工される塗工液中のリオトロピック液晶性化合物を良好に配向させることを可能にする。
リオトロピック液晶性化合物を含む塗工液を基材上に塗工して光学異方膜を製造する方法においては、十分な配向規制力を有する基材の使用が特に重要である。

［親水化工程］
本工程は、必要に応じて行われる。
特に、リオトロピック液晶性化合物を含む塗工液が水溶液である場合、親水化処理を行うことが好ましい。前記加熱工程によって基材表面が疎水化されているため、親水化処理を行うことにより、前記基材表面を親水性に変えることができる。基材表面を親水化することにより、リオトロピック液晶性化合物を含む塗工液（水溶液）が基材表面から弾かれることがなく、前記塗工液を基材表面に良好に塗工できる。

図２は、本発明の親水化工程、塗工工程及び乾燥工程の参考図である。
図２に示すように、ラビング処理後に巻き取られた基材１のロール１１を、塗工ラインの端部にセットする。前記ロール１１から基材１を引き出し、搬送ローラ（図示せず）を介して搬送し、親水化処理装置４に通過させる。親水化処理装置４を通過している間に、基材表面１ａが親水化される。

前記親水化処理を行った後、基材表面の水の接触角は、好ましくは５°〜６０°となり、より好ましくは５°〜５０°となり、さらに好ましくは５°〜４５°となる。
なお、水の接触角の測定方法は、上述と同様である。
前記親水化処理としては、任意の適切な方法が採用され得る。親水化処理としては、例えば、乾式処理でもよく、湿式処理でもよい。乾式処理としては、例えば、コロナ処理、プラズマ処理、及びグロー放電処理などの放電処理、火炎処理、オゾン処理、ＵＶオゾン処理、紫外線処理および電子線処理などの電離活性線処理などが挙げられる。湿式処理としては、例えば、水やアセトンなどの溶媒を用いた超音波処理、アルカリ処理、アンカーコート処理などが挙げられる。これらの処理は、単独で用いてもよいし、２つ以上を組み合せて用いてもよい。好ましくは、前記親水化処理は、コロナ処理、プラズマ処理、アルカリ処理、又はアンカーコート処理である。

［塗工工程］
本工程は、前記ラビング工程後（又は必要に応じて行われる親水化工程後）の基材表面に、塗工液を塗工する工程である。前記塗工液は、リオトロピック液晶性化合物が溶媒に溶解された液である。
図２において、基材１の表面１ａの上に、塗工液５を載せ、コータ装置６（例えば、バーコータ）を移動させながら、塗膜７を形成する。

（リオトロピック液晶性化合物）
リオトロピック液晶性化合物とは、溶媒に溶解させた溶液状態で、溶液の温度や濃度などを変化させることにより、等方相−液晶相の相転移を起こす性質（リオトロピック液晶性）を有する化合物を意味する。また、等方相とは、巨視的な光学的性質が方向により異ならない（光学的異方性を示さない）状態の相を意味する。
前記リオトロピック液晶性化合物は、溶液状態で液晶相を示し、超分子を形成する性質を有する。前記超分子の構造は、特に限定されず、球状構造、柱状構造、管状構造のようなミセル構造；ラメラ構造；などが挙げられる。前記リオトロピック液晶性化合物の液晶相は、偏光顕微鏡で観察される光学模様によって、確認、識別できる。

本発明の製造方法に用いられるリオトロピック液晶性化合物は、特に限定されない。
リオトロピック液晶性化合物としては、円盤状構造を有する化合物が好ましく、柱状構造の超分子を形成し得る化合物がより好ましい。

上記リオトロピック液晶性化合物は、成膜後、位相差フィルムを形成し得る化合物であってもよいし、或いは、成膜後、偏光フィルムを形成し得る化合物であってもよい。
また、リオトロピック液晶性化合物は、可視光領域（波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）で吸収を示すものであってもよいし、示さないものであってもよい。可視光領域で吸収を示すリオトロピック液晶性化合物を用いて形成される光学異方膜は、偏光フィルムとして利用できる。また、可視光領域で吸収を示さないリオトロピック液晶性化合物を用いて形成される光学異方膜は、位相差フィルムとして利用できる。
尚、偏光フィルムとは、自然光または偏光から特定の直線偏光を透過する機能を有する光学フィルムである。また、位相差フィルムとは、その面内及び／又は厚み方向に複屈折（屈折率の異方性）を示す光学フィルムである。かかる位相差フィルムは、例えば、波長５９０ｎｍにおける面内及び／又は厚み方向の複屈折率が、１×１０^−４以上であるものを含む。

偏光フィルムを形成し得るリオトロピック液晶性化合物としては、アゾ系、アントラキノン系、ペリレン系、インダンスロン系、イミダゾール系、インジゴイド系、オキサジン系、フタロシアニン系、トリフェニルメタン系、ピラゾロン系、スチルベン系、ジフェニルメタン系、ナフトキノン系、メロシアニン系、キノフタロン系、キサンテン系、アリザリン系、アクリジン系、キノンイミン系、チアゾール系、メチン系、ニトロ系、及びニトロソ系の化合物等を例示できる。また、前記リオトロピック液晶性化合物としては、例えば、特開２００６−０４７９６６号公報、特開２００５−２５５８４６号公報、特開２００５−１５４７４６号公報、特開２００２−０９０５２６号公報、特表平８−５１１１０９号公報、特表２００４−５２８６０３号公報などに記載の化合物などが挙げられる。好ましくは、リオトロピック液晶性化合物として二色性色素が用いられ、より好ましくはアゾ系色素が用いられる。これらは１種単独で、又は２種以上を併用できる。

なお、前記アゾ化合物としては、例えば、下記式（Ｉ）で表されるものが好ましい。

前記式（Ｉ）において、Ｒは、水素原子、炭素数１〜３のアルキル基、アセチル基、ベンゾイル基、又は置換若しくは無置換のフェニル基を表し、Ｍは、対イオンを表し、Ｘは、水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、炭素数１〜４のアルキル基、炭素数１〜４のアルコキシ基、又は−ＳＯ_３Ｍ基を表す。前記対イオンとしては、水素原子、アルカリ金属原子、及びアルカリ土類金属原子などが挙げられる。

また、位相差フィルムを形成し得るリオトロピック液晶性化合物としては、キノキサリン系、アクリジン系、及びポリメチン系の化合物等を例示できる。
位相差フィルムを形成するリオトロピック液晶性化合物は、好ましくはキノキサリン系化合物である。
キノキサリン系化合物は、その分子構造中にキノキサリン誘導体単位を含むリオトロピック液晶性化合物である。前記キノキサリン系化合物は、より好ましくは、分子構造中にアセナフト［１，２−ｂ］キノキサリン誘導体単位を含み、特に好ましくは、−ＳＯ_３Ｍ基及び−ＣＯＯＭ基の少なくとも何れか一方を有するアセナフト［１，２−ｂ］キノキサリン誘導体単位を含む。

（溶媒）
リオトロピック液晶性化合物の溶解に用いられる溶媒は、特に制限はない。
一般的な溶媒は、疎水性溶媒と親水性溶媒に大別することができる。
疎水性溶媒としては、ジエチルエーテルなどのエーテル類；ベンゼン、トルエンなどの芳香族炭化水素類；ヘキサンなどの環式炭化水素類；テトラクロロエチレンなどのハロゲン化炭化水素類；ケトン類；炭素数が６以上の高級アルコール類等を例示できる。
親水性溶媒としては、水；メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどの第１級アルコール類；イソプロパノール、イソブタノールなどの第２級アルコール類；ｔｅｒｔ−ブタノールなどの第３級アルコール類；エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコールなどのジオール類；ポリエチレングリコールなどのポリオール類；ピリジン、イミダゾールなどの環状アミン類；テトラヒドロフランなどの環状エーテル類；メチルセロソルブ、エチルセロソルブなどのセロソルブ類；アセトン等を例示できる。
これら溶媒は、１種単独で、または２種以上混合して使用してもよい。

用いられる溶媒は、好ましくは親水性溶媒であり、さらに好ましくは、水、炭素数１〜５の低級アルコール類、及び／又はセロソルブ類である。
特に好ましくは、水単独、又は、水と水以外の上記親水性溶媒との混合溶媒が用いられる。また、水を用いる場合、その水は、好ましくはその電気伝導率が２０μＳ／ｃｍ以下であり、より好ましくは０．００１μＳ／ｃｍ〜１０μＳ／ｃｍである。電気伝導率が前記範囲の水を用いることによって、厚みバラツキが小さく、基材上に略均一に広がった塗膜を形成できる。

（塗工液）
塗工液は、前記リオトロピック液晶性化合物を前記溶媒に溶解させることによって調製できる。
塗工液中のリオトロピック液晶性化合物の濃度は、好ましくは１〜５０質量％である。前記濃度が１質量％未満であると、所定の光学特性を有する光学異方膜を得るために、塗工液を非常に厚く塗工しなければならなくなる。このため、塗工液の塗工時、液流れや塗工斑などを生じるおそれがある。前記濃度が５０質量％を超えると、塗工液の粘度が高くなり、塗工液を基材表面に略均一に塗工できないおそれがある。尚、前記濃度は、１種類のリオトロピック液晶性化合物を用いた場合はその単体の濃度を意味し、２種類以上のリオトロピック液晶性化合物を用いた場合は各化合物の合計の濃度を意味する。
また、塗工液の粘度は、好ましくは、０．１ｍＰａ・ｓ〜３０ｍＰａ・ｓであり、より好ましくは、０．５ｍＰａ・ｓ〜３ｍＰａ・ｓである。ただし、粘度は、レオメーター（Ｈａａｋｅ社製、製品名「レオストレス６００」、測定条件：ダブルコーンセンサー ｓｈｅａｒ ｒａｔｅ １０００（１／ｓ））で測定した値である。
上記塗工液のｐＨは、好ましくは４〜１０、より好ましくは６〜８である。

塗工液には、任意の添加剤が添加されていてもよい。前記添加剤としては、界面活性剤、可塑剤、熱安定剤、光安定剤、滑剤、抗酸化剤、紫外線吸収剤、難燃剤、着色剤、帯電防止剤、相溶化剤、架橋剤、及び増粘剤等を例示できる。これら添加剤は、１種単独で、または２種以上を併用してもよい。前記添加剤の中でも、界面活性剤は、塗工液の基材表面への湿潤性、塗工性を向上させる。
添加剤の添加量は、好ましくは、塗工液１００質量部に対し、０を超え１０質量部以下である。

ラビング処理後（又は必要に応じて行われる親水化工程後）の基材表面に、前記塗工液を塗工する。塗工液の塗工方法は、特に限定されず、バーコート法、インクジェット法、グラビアコート法、スリットコート法、スライドコート法、スプレー法、突出コート法、ディップコート法、ダイコート法、ナイフコート法、ブレードコート法、ロールコート法などが挙げられる。
好ましくは、塗工液は、長尺状の基材の搬送方向に流延させながら塗工される。
また、塗工液の流延速度は、特に限定されないが、１００ｍｍ／ｍｉｎ以上であり、好ましくは５００ｍｍ／ｍｉｎ〜８０００ｍｍ／ｍｉｎである。前記流延速度であれば、厚みバラツキの小さい塗膜を形成できる。
塗工後、リオトロピック液晶性化合物は、基材表面の配向規制力によって所定方向に配向する。

［乾燥工程］
本工程は、塗工工程で形成された塗膜を乾燥する工程である。
塗膜は、通常、多量の溶媒を含んでいるため、このままでは光学異方膜として用いることができない。このため、これを乾燥してリオトロピック液晶性化合物の配向を固定することによって、適切な光学異方膜を得ることができる。

図２において、塗膜７は、乾燥装置８によって乾燥される。乾燥後の塗膜が、本発明の光学異方膜である。前記光学異方膜は、通常、基材１に積層された状態で、ロール１２に巻き取られる。

塗膜の乾燥方法は、基材の種類及び塗工液の溶媒の種類に応じて、適宜な方法が採用され得る。
前記乾燥方法は、自然乾燥でもよいし、強制的な乾燥でもよい。強制的な乾燥には、乾燥装置が用いられる。自然乾燥の場合には、乾燥装置を用いず、基材を搬送している間に塗膜が乾燥する。好ましくは、乾燥方法は自然乾燥である。自然乾燥であれば、特に厚みバラツキのない光学異方膜を得ることができる。
前記乾燥温度は、前記塗膜中のリオトロピック液晶性化合物の液晶相が移相しない範囲内であれば特に制限はない。前記乾燥温度は、例えば１０℃〜８０℃であり、好ましくは２０℃〜６０℃である。
前記塗膜の乾燥時間は、乾燥温度や溶媒の種類によって適宜選択される。前記乾燥時間は、例えば、１秒〜１２０分であり、好ましくは１０秒〜５分である。
乾燥後の塗膜（光学異方膜）の厚みは、特に限定されないが、好ましくは１ｎｍ〜５００ｎｍであり、より好ましくは１０ｎｍ〜４００ｎｍである。

［その他の工程］
本発明の製造方法は、上記のようにして得られた光学異方膜に、耐水化処理を行う工程を有していてもよい。
具体的には、光学異方膜の表面（基材表面に接する面とは反対側の面）に、アルミニウム塩、バリウム塩、鉛塩、クロム塩、ストロンチウム塩、及び分子内に２個以上のアミノ基を有する化合物塩からなる群から選択される少なくとも１種の化合物塩を含む溶液を接触させる。前記溶液を接触させることにより、前記光学異方膜の表面に、前記化合物塩の層が形成される。このような化合物塩の層を形成することにより、光学異方膜の表面を水に対して不溶化又は難溶化させることができる。

また、本発明の製造方法は、上記のようにして得られた光学異方膜の表面に、透明な保護フィルムを積層する工程を有していてもよい。
本発明の製造方法は、上述の耐水化工程や保護フィルムの積層工程以外に、他の工程を有していてもよい。

［光学異方膜の光学的性質］
本発明の製造方法によって得られる光学異方膜は、前記リオトロピック液晶性化合物の種類などに応じて異なるものの、代表的には、偏光フィルム又は位相差フィルムの性質を有する。

光学異方膜が偏光フィルムの性質を有する場合、その偏光度は、好ましくは９８％以上、より好ましくは９８．５％以上である。また、その単体透過率は、好ましくは２５％以上、より好ましくは２７％以上である。
前記偏光度及び単体透過率は、下記実施例に記載の測定方法によって求めることができる。

光学異方膜が位相差フィルムの性質を有する場合、その光学異方膜は所望の位相差値を有する。この光学異方膜の波長５９０ｎｍにおける面内の位相差値（Ｒｅ［５９０］）及び／又は厚み方向の位相差値（Ｒｔｈ［５９０］）は、例えば、１０ｎｍ以上であり、好ましくは２０ｎｍ〜３００ｎｍである。尚、前記Ｒｅ［５９０］は、厚みをｄ（ｎｍ）としたとき、Ｒｅ［５９０］＝（ｎｘ−ｎｙ）×ｄによって求めることができ、前記Ｒｔｈ［５９０］は、厚みをｄ（ｎｍ）としたとき、Ｒｔｈ［５９０］＝（ｎｘ−ｎｚ）×ｄによって求めることができる。
前記位相差値の測定装置としては、例えば、王子計測機器株式会社製の製品名「ＫＯＢＲＡ−ＷＰＲ」などが挙げられる。

［光学異方膜の用途］
本発明の製造方法によって得られる光学異方膜の用途は、特に限定されない。
本発明の光学異方膜が偏光フィルムの性質を有する場合、これに位相差フィルムを積層することにより、偏光板を構成できる。前記位相差フィルムは、本発明の製造方法によって得られる位相差フィルムを用いてもよいし、従来公知の位相差フィルムを用いてもよい。
また、本発明の光学異方膜が位相差フィルムの性質を有する場合、これに偏光フィルムを積層することにより、偏光板を構成できる。前記偏光フィルムは、本発明の製造方法によって得られる偏光フィルムを用いてもよいし、従来公知の偏光フィルムを用いてもよい。また、前記各偏光板は、任意の保護フィルムが積層されていてもよい。
本発明の光学異方膜は、通常、基材から剥離せず、基材上に積層された状態で使用される。もっとも、前記光学異方膜は、前記基材から剥離して使用することもできる。前記基材は、光学異方膜を保護する機能を有するので、基材を剥離しない場合には、前記基材を光学異方膜の保護フィルムとして利用できる。

本発明の光学異方膜に、前記のような他の光学フィルムを積層する場合、実用的には、これらの間には任意の適切な接着層が設けられる。接着層を形成する材料としては、例えば、接着剤、粘着剤、アンカーコート剤等が挙げられる。

本発明の製造方法で得られた光学異方膜は、好ましくは、画像表示装置の構成部材として使用できる。前記画像表示装置が液晶表示装置の場合、その好ましい用途は、テレビ、携帯機器、ビデオカメラなどである。

本発明について、実施例及び比較例を用いて詳細に説明する。尚、本発明は、下記の実施例のみに限定されるものではない。実施例及び比較例で用いた各測定方法は、以下の通りである。

［測定方法］
（１）光学異方膜の厚みの測定：
走査型電子顕微鏡（ＪＥＯＬ社製、製品名「ＪＳＭ−７５００Ｆ」）を用いて、光学異方膜の断面の観察を行い、その厚みを測定した。
（２）単体透過率及び偏光度の測定方法：
分光光度計［日本分光（株）製、製品名「Ｖ７１００」］を用いて、測定対象の光学異方膜の表面を、プリズムから出る偏光に対して垂直にセットし、２３℃下で、透過率ｋ_２を測定した。また、前記光学異方膜を９０°回転させた後、同様に、透過率ｋ_１を測定した。得られたｋ_１及びｋ_２を下記式１及び式２に代入することにより、透過率及び偏光度を求めた。
式１：単体透過率（％）＝（ｋ_１＋ｋ_２）／２
式２：偏光度（％）＝（ｋ_１−ｋ_２）／（ｋ_１＋ｋ_２）×１００
なお、ｋ_１は、最大透過率方向の直線偏光の透過率を表し、ｋ_２は、最大透過率方向に直交する方向の直線偏光の透過率を表す。
（３）配向の乱れの観察
白色光源上に市販の偏光板を載せ、その上に光学異方膜を置き、この光学異方膜を左右周りに回転させながら、光学異方膜の吸収軸のずれ（つまり、光漏れ）を目視で観察した。吸収軸のずれが大きい場合には、配向の乱れがあると評価し、それが小さい場合には、配向の乱れなしと評価した。

［プレ−ラビング処理１］
ロール状に巻かれた厚み１００μｍ、長さ１０００ｍのシクロオレフィン系フィルム（日本ゼオン（株）製、商品名「ゼオノア［登録商標］」）を引き出し、図１に示すようなラビング装置を用いて、前記フィルムの表面にラビング処理を連続的に行った。ラビング処理後のフィルムの表面にコロナ処理を行った後、再びロール状に巻き取った（以下、このプレ−ラビング処理済みのフィルムを「基材（１）」と記す）。なお、ラビング装置の構成及びラビング条件は次の通りである。
（ラビング装置の構成及びラビング条件）
フィルムの搬送速度：１ｍ／ｍｉｎ。
各バックアップローラの回転軸の軸角度：フィルムの搬送方向に対して９０°。
ラビング布の材質：コットン布（吉川化工（株）製、商品名「ＹＡ−２５−Ｃ」）。
ラビングローラの回転軸の軸角度：フィルムの搬送方向に対して０°。
ラビングローラの回転速度：１０００ｒｐｍ。
ラビングローラの押し込み量：２０ｍｍ。
ラビング強度：１０００ｍｍ。

［プレ−ラビング処理２］
前記シクロオレフィン系フィルムに代えて、厚み８０μｍ、長さ１０００ｍのケン化処理済みトリアセチルセルロース系フィルム（コニカミノルタオプト（株）製、商品名「ＴＡＣフィルム」）を用いたこと、及び、コロナ処理を行わなかったこと以外は、前記プレ−ラビング処理１と同様にして、ラビング処理を行い、このフィルムを、再びロール状に巻き取った（以下、このプレ−ラビング処理済みのフィルムを「基材（２）」と記す）。

［塗工液の調製］
ｐ−メトキシアニリンを、常法（細田豊著「理論製造 染料化学 第５版」昭和４３年７月１５日技法堂発行、１３５ページ〜１５２ページに記載の方法）に従い、ジアゾ化し、これと１−アミノ−７−ナフタレンスルホン酸とを、カップリング反応させてモノアゾ化合物を得た。さらに、これをジアゾ化し、３−アミノ−５−ヒドロキシ−２，７−ナフタレンジスルホン酸とカップリング反応させて粗生成物を得た。これを塩化リチウムで塩析することによって、下記式（ＩＩ）のアゾ化合物を得た。
得られたアゾ化合物をイオン交換水に溶解させることにより、濃度５質量％の塗工液を調製した。

［実施例１］
ロール状に巻かれた上記基材（１）を引き出し、熱風循環式乾燥機を用いて、前記基材（１）の表面を７０℃に加熱する処理を１時間行った。加熱処理後の表面が室温まで冷めた後、この基材（１）の表面に、前記プレ−ラビング処理１のラビング装置及びラビング条件と同様にして、ラビング処理を行った。ラビング処理後の基材（１）の表面に、親水化処理としてコロナ処理を行った。コロナ処理後の基材（１）の表面に、ワイヤーバー（＃４）を用いて、前記塗工液を塗工し、１０分間放置して自然乾燥することにより、基材上に光学異方膜を形成した。得られた光学異方膜は、偏光フィルムの性質を有していた。この光学異方膜の厚みは、３５０ｎｍであった。

実施例１の光学異方膜の透過率及び偏光度を測定し、さらに、アゾ化合物の配向の乱れを観察した。その結果を表１に示す。

［実施例２］
基材（１）に代えて、基材（２）を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、光学異方膜を形成した。得られた光学異方膜は、偏光フィルムの性質を有していた。この光学異方膜の厚みは、３４０ｎｍであった。
実施例２の光学異方膜の透過率などの結果を表１に示す。

［比較例１］
ロール状に巻かれた上記基材（１）を引き出し、その表面に、ワイヤーバー（＃４）を用いて、塗工液を塗工し、１０分間放置して自然乾燥することにより、光学異方膜を形成した。得られた光学異方膜は、偏光フィルムの性質を有していた。この光学異方膜の厚みは、３５０ｎｍであった。なお、前記塗工液としては、実施例１と同じ水溶液を用いた。
比較例１の光学異方膜の透過率などの結果を表１に示す。

［比較例２］
ロール状に巻かれた上記基材（１）を引き出し、その表面に、前記プレ−ラビング処理１のラビング装置及びラビング条件と同様にして、ラビング処理を行った。ラビング処理後の基材（１）の表面に、ワイヤーバー（＃４）を用いて、塗工液を塗工し、１０分間放置して自然乾燥することにより、基材上に光学異方膜を形成した。得られた光学異方膜は、偏光フィルムの性質を有していた。この光学異方膜の厚みは、３５０ｎｍであった。なお、前記塗工液としては、実施例１と同じ水溶液を用いた。
比較例２の光学異方膜の透過率などの結果を表１に示す。

［評価］
ラビング処理前に加熱処理を行った実施例１及び２は、液晶性化合物が極めて良好に配向していることがわかる。
一方、ラビング処理を行わなかった比較例１は、偏光度が低く、液晶性化合物が良好に配向していないことがわかる。
また、ラビング処理前に加熱処理を行わなかった比較例２も偏光度が低い。実施例１と比較例２の対比から、ラビング処理前に加熱処理を行うと、基材表面に十分な配向規制力を付与できる。

本発明の光学異方膜の製造方法は、光学特性に優れた光学異方膜の製造に好ましく利用できる。
本発明のラビング処理方法は、十分な配向規制力を有する基材の製造に好ましく利用できる。

１…基材、１ａ…基材表面、２…加熱装置、３…ラビング装置、４…親水化処理装置、５…塗工液、６…コータ装置、７…塗膜、１０、１１、１２…基材ロール

Claims (10)

1. リオトロピック液晶性化合物を含む光学異方膜を基材上に形成する光学異方膜の製造方法であって、
   基材表面にラビング処理を行うプレ−ラビング工程、
   前記プレ−ラビング後の基材表面に加熱処理を行う加熱工程、
   前記加熱処理を行った基材表面にラビング処理を行うラビング工程、
   前記ラビング処理を行った基材表面にリオトロピック液晶性化合物を含む塗工液を塗工する塗工工程、
   を有する光学異方膜の製造方法。
2. 前記ラビング工程において、加熱処理を行った基材表面を冷ました後、その冷めた基材表面にラビング処理を行う請求項１に記載の光学異方膜の製造方法。
3. 前記ラビング工程において、加熱処理を行った基材表面を室温にまで冷ました後、その冷めた基材表面にラビング処理を行う請求項１に記載の光学異方膜の製造方法。
4. 前記加熱処理が、前記基材表面の温度を５０℃〜９０℃にする処理である請求項１〜３のいずれかに記載の光学異方膜の製造方法。
5. 前記ラビング工程におけるラビング処理が、親水性材料を含むラビング布を用いて前記基材表面を擦る処理である請求項１〜４のいずれかに記載の光学異方膜の製造方法。
6. 前記ラビング工程の後、塗工工程の前に、基材表面に親水化処理を行う親水化工程をさらに有する請求項１〜５のいずれかに記載の光学異方膜の製造方法。
7. 前記リオトロピック液晶性化合物を含む塗工液が、リオトロピック液晶性化合物が溶解された水溶液である請求項６に記載の光学異方膜の製造方法。
8. 基材表面にラビング処理を行うプレ−ラビング工程、
   前記プレ−ラビング後の基材表面に加熱処理を行う加熱工程、
   前記加熱処理を行った基材表面にラビング処理を行うラビング工程、を有するラビング処理方法。
9. 前記ラビング工程において、加熱処理を行った基材表面を冷ました後、その冷めた基材表面にラビング処理を行う請求項８に記載のラビング処理方法。
10. 前記ラビング工程において、加熱処理を行った基材表面を室温にまで冷ました後、その冷めた基材表面にラビング処理を行う請求項８に記載のラビング処理方法。

Images