(57)【要約】      （修正有）【課題】ダイコーターを用いて異方性色素膜形成用組成物を塗布する際、塗布膜の膜厚や膜幅のムラを抑制し、均一な塗布膜を得ることができる、特定形状のシムを有するダイを提供する。【解決手段】特定のダイであって、前記シムの開口部に位置する外周部のうち、前記スロットの長手方向部分の長さをＡとし、前記シムの開口部の開口幅をＢとし、前記スロットの長手方向部分の一端をａとし、前記シムの開口部の一端のうち、ａと同じ側に存在する一端をｂとし、前記ａを通る前記スロットの長手方向部分の法線と、前記シムの開口部を含む直線との交点をｃとした際の、角ｂａｃの角度をθとしたとき、長さＡ−Ｂが０より大きく、１０ｍｍ以下であり、角度θが０より大きく、１０°以下であることを特徴とする。【選択図】図１−１
2015066537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する一対のダイブロック、及び前記ダイブロック間に挟持されたシムを含み、前記シムが有する開口部により異方性色素膜形成用組成物の流路であるスロットが形成された、前記異方性色素膜形成用組成物の塗布に用いるダイであって、
前記シムの開口部に位置する外周部のうち、前記スロットの長手方向部分の長さをＡとし、
前記シムの開口部の開口幅をＢとし、
前記スロットの長手方向部分の一端をａとし、
前記シムの開口部の一端のうち、ａと同じ側に存在する一端をｂとし、
前記ａを通る前記スロットの長手方向部分の法線と、前記シムの開口部を含む直線との交点をｃとした際の、角ｂａｃの角度をθとしたとき、
長さＡ−Ｂが０より大きく、１０ｍｍ以下であり、
角度θが０より大きく、１０°以下であることを特徴とするダイ。
【請求項２】
請求項１に記載のダイを含む、ダイコーター。
【請求項３】
請求項２に記載のダイコーターを用いて、前記異方性色素膜形成用組成物を基板上に塗布する塗布ステップを有する光学素子の製造方法であって、前記塗布ステップにおける前記ダイコーターの速度が５ｍｍ／ｓ以上、２００ｍｍ／ｓ以下である、光学素子の製造方法。
【請求項４】
前記塗布ステップにおいて塗布された前記異方性色素膜形成用組成物の膜幅Ｗが前記Ｂの０．９５倍以上、１倍以下である、請求項３に記載の光学素子の製造方法。
【請求項５】
前記異方性色素膜形成用組成物の粘度が３ｃＰ以上、１０００ｃＰ以下である、請求項３または４に記載の光学素子の製造方法。
【請求項６】
請求項３〜５のいずれか１項に記載の製造方法により製造された、光学素子。
【請求項７】
請求項６に記載の光学素子を含む、液晶素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイ、該ダイを含むダイコーター、該ダイコーターを用いた光学素子の製造方法、該製造方法により製造された光学素子、および該光学素子を含む液晶素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）では、表示における旋光性や複屈折性を制御するために直線偏光膜や円偏光膜が用いられている。また、有機ＥＬディスプレイなどの発光型表示素子やタッチパネルなどの入出力素子においても、外光の反射防止のために円偏光膜が使用されている。 
これらの偏光膜（異方性色素膜）の形成技術には、ポリビニルアルコール等の高分子フィルムに二色性物質（ヨウ素や色素）を含浸して延伸する方法と、液晶性色素を塗布して作製する方法の二種類がある。前者の方法では、偏光膜成形に上記のような複雑な工程が必要で、さらに偏光膜をＬＣＤの光学素子（偏光素子）として使用するためには偏光膜をガラス基板に接着する工程が必要である。また、偏光膜の製造だけでなく、接着剤や接着工程の技術も必要であるため、一般的には高コストである。一方、後者の方法では、ガラス基板等に液晶性色素を直接塗布する工程のみであるため、簡便に薄型にすることが可能で、一般的には低コストである。
【０００３】
後者の方法としては、例えば、膜厚のムラや塗布スジの発生抑制、塗布速度の向上を目的として、フリースパン法を用いて塗布型偏光膜を連続で製造する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
また、高粘度の塗工液を用いて基材フィルム上に外観不良のない均一な膜厚の被覆を形成することを目的として、ダイコーターにおける塗布上流側の雰囲気を減圧する方法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
さらに、アクリルフィルムを溶融製膜する際に、ネックイン現象（両耳が幅方向に縮む）の発生を防止することを目的として、製膜幅を特定の値以上とすることで厚みムラを抑制する方法が開示されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−６１７５５号公報
【特許文献２】特開２００８−７１４号公報
【特許文献３】特開２０１２−７１４４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１及び２に開示される方法は、連続塗布法にしか用いることができず、枚葉法に適用することができなかった。また、上記特許文献３に開示される方法では、塗布速度を大きくしたとき、塗布液の吐出口における塗布液の液切れや、ネックインの問題を解消することができなかった。
本発明は、ダイコーターを用いて異方性色素膜形成用組成物を塗布する際、塗布膜の膜厚や膜幅のムラを抑制し、均一な塗布膜を得ることができる、特定形状のシムを有するダイを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ダイコーターを用いて塗布する異方性色素膜形成用組成物は、比較的高粘度であるため、異方性色素膜形成用組成物にせん断力をかけて塗布することによって配向性を生じさせる必要がある。そのためには、塗布速度をできるだけ大きくして塗布することが好ましい。
しかし、従来法では、塗布速度を大きくすることにより、ネックインによる膜幅や膜厚のムラが生じてしまうこと、また、塗布速度が大きいと、ダイ内部において、塗布面への異方性色素膜形成用組成物の供給が間に合わないため、液切れによる膜厚のムラや塗布スジが生じてしまうことを、本研究者らは見出した。
【０００７】
本発明者らは、上記知見に基づき更に検討を進め、ダイコーターを用いて異方性色素膜形成用組成物を塗布する際、塗布速度を大きくしても、ネックインによる膜幅や膜厚のムラが生じず、かつ、異方性色素膜形成用組成物の液切れによる膜厚のムラや塗布スジが生じない方法を検討したところ、塗布に用いるダイにおけるシムを特定形状とすることにより、これを達成できることに想到し、本発明を完成させた。
【０００８】
本発明の第一の実施態様は、
対向する一対のダイブロック、及び前記ダイブロック間に挟持されたシムを含み、前記シムが有する開口部により異方性色素膜形成用組成物の流路であるスロットが形成された、前記異方性色素膜形成用組成物の塗布に用いるダイであって、
前記シムの開口部に位置する外周部のうち、前記スロットの長手方向部分の長さをＡとし、
前記シムの開口部の開口幅をＢとし、
前記スロットの長手方向部分の一端をａとし、
前記シムの開口部の一端のうち、ａと同じ側に存在する一端をｂとし、
前記ａを通る前記スロットの長手方向部分の法線と、前記シムの開口部を含む直線との交点をｃとした際の、角ｂａｃの角度をθとしたとき、
長さＡ−Ｂが０より大きく、１０ｍｍ以下であり、
角度θが０より大きく、１０°以下であることを特徴とするダイである。
【０００９】
本発明の第二の実施態様は、前記ダイを含むダイコーターである。
【００１０】
本発明の第三の実施態様は、
前記ダイコーターを用いて、前記異方性色素膜形成用組成物を基板上に塗布する塗布ステップを有する光学素子の製造方法であって、前記塗布ステップにおける前記ダイコーターの速度が５ｍｍ／ｓ以上、２００ｍｍ／ｓ以下である、光学素子の製造方法である。
【００１１】
前記光学素子の製造方法においては、前記塗布ステップにおいて塗布された前記異方性色素膜形成用組成物の膜幅Ｗが前記Ｂの０．９５倍以上、１倍以下であることが好ましい。
【００１２】
また、前記光学素子の製造方法においては、前記異方性色素膜形成用組成物の粘度が３ｃＰ以上、１０００ｃｐ以下であることが好ましい。
【００１３】
本発明の第四の実施態様は、前記製造方法により製造された、光学素子である。
【００１４】
本発明の第五の実施態様は、前記光学素子を含む、液晶素子である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、ダイコーターを用いて異方性色素膜形成用組成物を塗布する際、塗布膜の膜厚や膜幅のムラを抑制し、均一な塗布膜を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１−１】本実施態様に係るシムを含むダイの断面図である。
【図１−２】従来のシムを含むダイの断面図である。
【図２】ダイの構成を表す斜視図である。
【図３】ダイコーターの具体的実施態様を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明について、具体的な態様を示しながら詳細に説明するが、本発明は例示する具体的態様に限定されないことはいうまでもない。
【００１８】
本発明の第一の実施態様は、
対向する一対のダイブロック、及び前記ダイブロック間に挟持されたシムを含み、前記シムが有する開口部により異方性色素膜形成用組成物の流路であるスロットが形成された、前記異方性色素膜形成用組成物の塗布に用いるダイであって、
前記シムの開口部に位置する外周部のうち、前記スロットの長手方向部分の長さをＡとし、
前記シムの開口部の開口幅をＢとし、
前記スロットの長手方向部分の一端をａとし、
前記シムの開口部の一端のうち、ａと同じ側に存在する一端をｂとし、
前記ａを通る前記スロットの長手方向部分の法線と、前記シムの開口部を含む直線との交点をｃとした際の、角ｂａｃの角度をθとしたとき、
長さＡ−Ｂが０より大きく、１０ｍｍ以下であり、
角度θが０より大きく、１０°以下であることを特徴とするダイに関する。
【００１９】
（ダイ）
本実施態様のダイは、対向する一対のダイブロック、及び前記ダイブロック間に挟持されたシムを含み、前記シムが有する開口部により異方性色素膜形成用組成物の流路であるスロットが形成されたダイである。以下、本実施態様のダイの構成について、図面を用いて説明する。
図１−１は、本実施態様に係るダイの断面の拡大図であり、図３に示すダイ１０１のａ−ａ’方向の切断面を示す図である。ダイは通常、図２に示すように、対向する２つのダイブロック２０ａと２０ｂとの間にシム２３を挟持させることでなる。ダイブロックの対向面には、シム２３の開口部により、塗布液の流路となるスロット２２が形成される。図１に示すように、異方性色素膜形成用組成物はシム２３の開口部１０３より吐出される。なお、本明細書では、開口部を吐出口と称することがある。
【００２０】
本実施態様におけるダイは、図１−１に示すように、シム２３の開口部に位置する外周部のうち、スロット２２の長手方向部分の長さをＡとし、前記シム２３の開口部の開口幅をＢとし、前記スロット２２の長手方向部分の一端をａとし、前記シム２３の開口部の一端のうち、ａと同じ側に存在する一端をｂとし、前記ａを通る前記スロット２２の長手方向部分の法線と、前記シム２３の開口部を含む直線との交点をｃとした際の、角ｂａｃの角度をθとしたとき、長さＡ−Ｂが０より大きく、１０ｍｍ以下であり、角度θが０より大きく、１０°以下となるとように設計される。
【００２１】
従来のダイは、図１−２に示すように、シムの２３開口部に位置する外周部のうち、スロット２２の長手方向部分の長さをＡとし、前記シム２３の開口部の開口幅をＢとしたとき、長さＡと開口幅Ｂとが等しい。すなわち、Ａ−Ｂが０であり、また、本実施態様に係るダイにおけるｂとｃが一致するため、角度θは０である。
【００２２】
長さＡ−Ｂは、通常０より大きく、好ましくは０．１ｍｍ以上であり、より好ましくは１ｍｍ以上である。これにより、開口部において異方性色素膜形成用組成物の液切れ、およびサイドエッジのネックインを防いで、均一な膜幅および膜厚の塗布膜を得るとともに、塗布スジの発生を防止することができる。
一方で、長さＡ−Ｂは、通常１０ｍｍ以下であり、好ましくは６ｍｍ以下であり、より好ましくは４ｍｍ以下である。これにより、開口部における異方性色素膜形成用組成物量が過剰となることを防いで、塗布膜の膜幅および膜厚を均一にすることができる。
【００２３】
角度θは通常０より大きく、好ましくは０．１°以上であり、より好ましくは０．７°以上であり、一方、通常１０°以下であり、好ましくは５°以下であり、より好ましくは３°以下である。角度θがこの範囲にあることで、開口部における異方性色素膜形成用組成物が適量となり、サイドエッジのネックインの発生を防止して、均一な膜幅および膜厚の塗布膜を得るとともに、塗布スジの発生を防止することができる。
【００２４】
なお、スロットの長手方向部分の長さＡ、シムの開口部の開口幅Ｂは、Ａ−Ｂの差が本発明の規定の範囲であれば特に限定されない。所望の塗布幅によって適宜選択することができる。
【００２５】
（ダイコーター）
本発明の別の実施態様は、前記ダイを含むダイコーターである。本実施態様のダイコーターは、枚葉方式ものもであってもよく、ロール・ツー・ロール方式のものであってもよい。以下、枚葉方式に用いるダイコーターの構成について、図３を用いて説明する。
【００２６】
図３は、光学素子の製造方法に用いるダイコーターの一態様を示す斜視図である。ダイコーター１００は、基板Ｓに塗布液としての異方性色素膜形成用組成物を塗布するための装置であり、液晶素子を構成する光学素子が含む異方性色素膜の形成に利用される。ダイコーター１００は、基板Ｓを積載するための塗布テーブル１０５と、塗布テーブル１０５上の基板Ｓに異方性色素膜形成用組成物を塗布するダイ１０１と、ダイ１０１を移動させるダイ駆動機構１０８とを備えている。塗布テーブル１０５の所定の位置に基板Ｓは積載される。ダイ１０１は、対向する２つのダイブロック間にシム（図示しない。）が挟持されてなる。２つのダイブロック及びシムによりスロットが形成され、スロットを経由してダイの先端の吐出口１０３から異方性色素膜形成用組成物を吐出する。
【００２７】
ダイ駆動機構１０８には、ダイ１０１を保持する保持部１０８ａと、保持部１０８ａを図面奥方向に往復駆動可能な駆動部１０８ｂとが設けられている。保持部１０８ａは、異方性色素膜形成用組成物を吐出する吐出口が基板Ｓと一定の間隔を保つようにダイ１０１を保持する。加えて、図示しないが、吐出口と基板Ｓとの間隔を適宜変更できる、位置決め機構を有する。
駆動部１０８ｂは、各種モータ、エンコーダ等により構成され、保持部１０８ａを駆動することにより、ダイ１０１を図面奥方向に移動させる。このようにして、ダイ１０１は、基板Ｓ上に異方性色素膜形成用組成物を塗布する。
【００２８】
（光学素子の製造方法）
本発明の別の実施態様は、上記ダイコーターを用いて、異方性色素膜形成用組成物を基板上に塗布する塗布ステップを有する光学素子の製造方法である。
本実施態様の光学素子の製造方法は、後に詳述する塗布ステップを有するものであるが、その他のステップを有していてもよい。その他ステップとしては、例えば、洗浄ステップ、供給ステップが挙げられる。また、液晶素子を製造する際には、基板上に配向膜や保護膜等の他の膜を形成するステップ、形成した膜を乾燥させる乾燥ステップなどがあげられる。
【００２９】
（塗布ステップ）
塗布ステップは、異方性色素膜形成用組成物を基板上に塗布し、異方性色素膜を形成するステップである。
本実施態様における光学素子の具体的態様の一つが偏光素子であり、偏光素子は異方性色素膜を含むものである。偏光素子は、異方性色素膜のみからなる場合もあり得る一方で、偏光性能を向上させる、機械的強度を向上させる等の目的で他の膜等を有していてもよい。
【００３０】
本実施態様における塗布ステップは、湿式成膜法により、異方性色素膜を成膜するステップである。湿式成膜法とは、異方性色素膜形成用組成物を基板上に何らかの手法により適用し、溶剤が乾燥する過程を経て色素等を基板上で配向・積層させる方法である。本実施態様では、適用手段としてダイコーターを用いる。湿式成膜法では異方性色素膜形成用組成物が基板上に形成されると、すでに異方性色素膜形成用組成物中で、または溶剤が乾燥する過程で、色素自体が自己会合することにより微小面積での配向が起こる。この状態に外場を与えることにより、マクロな領域で一定方向に配向させ、所望の性能を有する異方性色素膜を得ることができる。この点で、いわゆるポリビニルアルコール（ＰＶＡ）フィルム等を、色素を含む溶液で染色して延伸し、延伸工程だけで色素を配向させることを原理とする方法とは異なる。なお、ここで外場とは、あらかじめ基板上に施された配向処理層の影響、せん断力、磁場などが挙げられ、これらを単独で用いてもよく、複数組み合わせて用いてもよい。
【００３１】
また、異方性色素膜形成用組成物を基板上に塗布する過程、外場を与えて配向させる過程、溶剤を乾燥させる過程は、逐次行ってもよいし、同時に行ってもよい。
異方性色素膜の配向方向は、通常、塗布方向と一致するが、塗布方向と異なっていてもよい。なお、本実施態様において異方性色素膜の配向方向とは、例えば、異方性色素膜であれば、偏光の透過軸又は吸収軸であり、位相差膜であれば、進相軸又は遅相軸のことである。
【００３２】
異方性色素膜形成用組成物を連続的に塗布する際の、異方性色素膜形成用組成物のダイコーターへの供給方法、供給間隔は特に限定されないが、塗布液の供給操作が繁雑になったり、塗布液の開始時と停止時に塗布膜厚の変動を生じてしまったりする場合があるため、異方性色素膜の膜厚が薄い時には、特に連続的に異方性色素膜形成用組成物をダイコーターに供給しながら塗布することが望ましい。
また、本実施態様において、異方性色素膜形成用組成物の塗布は、親液部分及び/又は
撥液部分を形成する処理を行なった基板全体に、連続的に塗布してもよく、部分的に塗布してもよい。
【００３３】
本実施態様の塗布ステップにおける塗布速度は、好ましくは５ｍｍ／ｓ以上であり、より好ましくは１０ｍｍ／ｓ以上であり、さらに好ましくは１５ｍｍ／ｓ以上である。これにより、塗布する異方性色素膜形成用組成物へのせん断力を上がり、異方性色素膜形成用組成物の配向性を向上することができる。また、開口部における異方性色素膜形成用組成物が適量となり、塗布膜の膜幅および膜厚を均一にできる。さらに、量産等の生産性を向上することができる。
一方で、塗布速度は、好ましくは２００ｍｍ／ｓ以下であり、より好ましくは１５０ｍｍ／ｓ以下であり、さらに好ましくは１００ｍｍ／ｓ以下である。これにより、開口部における異方性色素膜形成用組成物の液切れを防いで、均一な膜幅および膜厚の塗布膜を得るとともに、塗布スジの発生を防止できる。
【００３４】
なお、異方性色素膜形成用組成物の塗布温度としては、通常０℃以上８０℃以下、好ま
しくは４０℃以下である。また、異方性色素膜形成用組成物の塗布時の湿度は、好ましくは１０％ＲＨ以上、さらに好ましくは３０％ＲＨ以上であり、好ましくは８０ＲＨ％以下である。
【００３５】
本実施態様の塗布ステップでは、塗布速度を大きくしても、ネックインによる膜幅および膜厚のムラが生じず、塗布された異方性色素膜形成用組成物の膜幅および膜厚は一定である。すなわち、膜幅はシムの開口部の開口幅と等しく、膜厚は塗布液吐出量と塗布速度で決まる。なお、異方性色素膜形成用組成物の膜幅および膜厚が一定とは、全くの一定のみならず、多少不均一な膜幅および膜厚を含む。
【００３６】
許容される膜幅としては、本実施態様の塗布ステップにおいて塗布された異方性色素膜形成用組成物の膜幅Ｗとしたとき、膜幅Ｗは、前記開口幅Ｂに対し、通常０．８倍以上、より好ましくは０．９倍以上、さらに好ましくは０．９５倍以上である。このような数値とすることにより、製品とする塗布幅が生産性良く確保できる。
【００３７】
許容される膜厚としては、本実施態様の塗布ステップにおいて塗布された異方性色素膜形成用組成物の膜厚Ｔとしたとき、膜厚Ｔは、幅手方向の平均膜厚に対し、好ましくは０．９倍以上、より好ましくは０．９５倍以上、さらに好ましくは０．９９倍以上である。
一方で、膜厚Ｔは、幅手方向の平均膜厚に対し、好ましくは１．１倍以下、より好ましくは１．０５倍以下、さらに好ましくは１．０１倍以下である。このような数値とすることにより、均一な塗布膜が得られる。
【００３８】
なお、膜厚は、乾燥膜厚として、好ましくは１０ｎｍ以上、さらに好ましくは５０ｎｍ以上である。一方、好ましくは３０μｍ以下、さらに好ましくは１μｍ以下である。異方性色素膜の膜厚が適当な範囲にあることで、膜内で分子の均一な配向及び均一な膜厚を得られる傾向にある。
【００３９】
また、塗布開始時に塗布速度を変化させることにより、吐出遅れによる液切れ等をコントロールすることもできる。例えば、塗布開始直後は、塗布速度を落とすことで、吐出遅れにより少なくなった異方性色素膜形成用組成物量を補い、塗布膜厚を一定とすることができる。
【００４０】
異方性色素膜には、不溶化処理を行ってもよい。不溶化とは、異方性色素膜中の化合物の溶解性を低下させることにより、該化合物の異方性色素膜からの溶出を制御し、膜の安定性を高める処理工程を意味する。具体的には、例えば少ない価数のイオンを、それより大きい価数のイオンに置き換える（例えば、１価のイオンを多価のイオンに置き換える）処理や、イオン基を複数有する有機分子やポリマーに置き換える処理が挙げられる。このような処理方法としては、例えば、細田豊著「理論製造  染色化学」（技報堂、１９５７年）４３５〜４３７頁等に記載されている処理工程等の公知の方法を用いることができる。
好ましくは、得られた異方性色素膜を、特開２００７−２４１２６７号公報等に記載の方法で処理し、水に対して不溶性の異方性色素膜とすることが、後工程の容易さ及び耐久性等の点から好ましい。
【００４１】
また、異方性色素膜の可視光波長領域における透過率は、好ましくは２５％以上である。３５％以上が更に好ましく、４０％以上が特に好ましい。また、透過率は高いほど好ましく上限はない。透過率が特定値以上であることで、下記の光学素子として有用であり、特にカラー表示に用いる液晶ディスプレイ用の光学素子として有用である。
【００４２】
（異方性色素膜）
異方性色素膜は、膜の厚み方向及び任意の直交する面内２方向の立体座標系における合計３方向から選ばれる任意の２方向における電磁気学的性質に、異方性を有する光学膜である。電磁気学的性質としては、吸収、屈折などの光学的性質、抵抗、容量などの電気的性質などが挙げられる。吸収、屈折などの光学的異方性を有する膜としては、例えば、直線偏光層、円偏光層、位相差膜、導電異方性膜などがある。本実施の形態における異方性色素膜は、異方性色素膜以外にも、位相差膜、導電異方性膜としても好適に用いることが可能である。  
【００４３】
異方性色素膜の形成に用いられる色素などの異方性材料は、膜を形成した際に上記異方性を発現する材料であれば特に限定されない。本実施態様では、塗布により基板上に異方性色素膜を成膜することから、このような異方性材料と溶剤を含む異方性色素膜形成用組成物を用いる。
組成物の態様としては、溶液状であってもよいし、ゲル状であってもよく、色素等の異方性材料が溶剤中に分散している状態であってもよい。また、これら以外にも必要に応じ、バインダー樹脂、モノマー、硬化剤及び添加剤等を含んでいてもよい。
【００４４】
（異方性色素膜形成用組成物）
異方性色素膜形成用組成物は、組成物として液晶相の状態であることが、溶剤が蒸発した後に形成される異方性色素膜を高配向度に形成する観点から好ましい。なお、本実施態様において、液晶相の状態であるとは、『液晶の基礎と応用』（松本正一・角田市良著、１９９１）の１〜１６ページに記載されている状態のことをいう。特に３ページに記載されているネマティック相が好ましい。
材料としては、異方性色素膜を形成できるものであればよく、色素や透明材料が挙げられる。
また、異方性色素膜形成用組成物には、必要に応じ、バインダー樹脂、モノマー、硬化剤及び添加剤等が配合されてもよい。異方性色素膜形成用組成物の態様としては、溶液状であってもよいし、ゲル状であってもよい。異方性色素膜形成用組成物は、溶剤中に色素等が溶解又は分散している状態であってもよい。
【００４５】
（色素）
色素については、通常、二色性色素が用いられる。二色性色素としては、液晶を発現する色素及びサーモトロピック液晶を発現する色素等が挙げられ、どれを用いてもよい。
本実施態様において、色素は、配向制御のため液晶相を有する色素であることが好ましい。ここで、液晶相を有する色素とは、溶剤中でリオトロピック液晶性を示す色素を意味し、異方性色素膜形成用組成物にした際に、液晶相を発現していても、いなくてもよいが、前述のように液晶相の状態であることが好ましい。
【００４６】
また、色素は、異方性色素膜形成用組成物が液晶相を発現するため、及び後述の湿式成膜法に供するために、水や有機溶媒に可溶であることが好ましく、特に水溶性であることが好ましい。さらに好ましいものは、「有機概念図−基礎と応用」（甲田善生著、三共出版、１９８４年）で定義される無機性値が有機性値よりも小さな化合物である。又、塩型をとらない遊離の状態で、その分子量が２００以上であるのが好ましく、３００以上であるのが特に好ましく、又、１５００以下であるのが好ましく、１２００以下であるのが特に好ましい。尚、水溶性とは、室温で化合物が水に、通常０．１質量％以上、好ましくは１質量％以上溶解することをいう。
【００４７】
本実施態様では、色素は１種のみを用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。２種類以上組み合わせる場合、異方性色素膜形成用組成物が液晶相を発現するためには、少なくとも１種が液晶相を発現する色素であればよい。
【００４８】
色素として、具体的には、アゾ系色素、スチルベン系色素、シアニン系色素、フタロシアニン系色素、縮合多環系色素（ペリレン系、オキサジン系）等が挙げられる。
例えば、特開２００６−０７９０３０号公報、特開２０１０−１６８５７０号公報、特開２００７−３０２８０７号公報、特開２００８−０８１７００号公報、特開平０９−２３０１２号公報、特開２００７−２７２２１１号公報、特開２００７−１８６４２８号公報、特開２００８−６９３００号公報、特開２００９−１６９３４１号公報、特開２００９−１６１７２２号公報、特開２００９−１７３８４９号公報、特開２０１０−０３９１５４号公報、特開２０１０−１８０３１４号公報、特開２０１０−２６６７６９号公報、特開２０１１−０１２１５２号公報、特開２０１１―０１６９２２号公報、特開２０１０−１０００５９号公報、特開２０１１−１４１３３１号公報、並びに、特表平０８−５１１１０９号公報、特表２００１−５０４２３８号公報及び特開２００６−４８０７８号公報等に記載の色素が挙げられる。
【００４９】
さらに、これらの色素の中でも、異方性色素膜中で高い分子配列を取りうるアゾ系色素が好ましい。アゾ系色素とは、アゾ基を少なくとも１つ以上有する色素を言う。その一分子中のアゾ基の数は、２以上が好ましく、６以下が好ましい。また、４以下が更に好ましい。アゾ基が適当な数であることで、波長分散性が低く、可視領域に広域に吸収を有する色調が得られ、また、製造が容易になる傾向にある。
【００５０】
アゾ系色素のなかでも、遊離酸の形で以下式（Ａ）の構造を有する、ジスアゾ、トリスアゾ及びテトラキスアゾの各色素が、波長分散性が低く、可視領域に広域に吸収を有する色調が得られることから好ましい。
【００５１】
【化１】
2015066537.tif 000003
【００５２】
上記式（Ａ）において、Ｅ１は任意の有機基を表し、Ｒ２０及びＲ２１は、それぞれ独立して、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基または置換基を有していてもよいフェニル基を表し、ｐ及びｑは、それぞれ独立して１以上、５以下の整数であり、且つｐ+ｑが２以上、６以下を表す。
【００５３】
さらに上記式（Ａ）の構造の中でも、遊離酸の形で以下式（Ｂ）の構造を有する、ジスアゾ、トリスアゾ及びテトラキスアゾの各色素が、波長分散性が低く、可視領域に広域に吸収を有する色調が得られ、かつ異方性色素膜にした場合に高い二色性が得られることから特に好ましい。
【００５４】
【化２】
2015066537.tif 000004
【００５５】
上記式（Ｂ）において、Ｅ２は任意の有機基を表し、Ｒ２２及びＲ２３は、それぞれ独立して、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、または置換基を有していてもよいフェニル基を表す。
【００５６】
本実施態様における色素は、遊離酸の形のまま使用してもよく、酸基の一部が塩型を取っているものであってもよい。また、塩型の色素と遊離酸型の色素が混在していてもよい。また、製造時に塩型で得られた場合はそのまま使用してもよいし、所望の塩型に変換してもよい。塩型の交換方法としては、公知の方法を任意に用いることができ、例えば以下の方法が挙げられる。
【００５７】
１）塩型で得られた色素の水溶液に塩酸等の強酸を添加し、色素を遊離酸の形で酸析せしめた後、所望の対イオンを有するアルカリ溶液（例えば水酸化リチウム水溶液）で色素酸性基を中和し塩交換する方法。
２）塩型で得られた色素の水溶液に、所望の対イオンを有する大過剰の中性塩（例えば、塩化リチウム）を添加し、塩析ケーキの形で塩交換を行う方法。
３）塩型で得られた色素の水溶液を、強酸性陽イオン交換樹脂で処理し、色素を遊離酸の形で酸析せしめた後、所望の対イオンを有するアルカリ溶液（例えば水酸化リチウム水溶液）で色素酸性基を中和し塩交換する方法。
４）予め所望の対イオンを有するアルカリ溶液（例えば水酸化リチウム水溶液）で処理した強酸性陽イオン交換樹脂に、塩型で得られた色素の水溶液を作用させ、塩交換を行う方法。
【００５８】
また、本実施態様における色素が有する酸性基が遊離酸型となるか、塩型となるかは、色素のｐＫａと色素水溶液のｐＨに依存する。
上記の塩型の例としては、Ｎａ、Ｌｉ、Ｋ等のアルカリ金属の塩、アルキル基もしくはヒドロキシアルキル基で置換されていてもよいアンモニウムの塩、または有機アミンの塩が挙げられる。有機アミンの例として、炭素数１〜６の低級アルキルアミン、ヒドロキシ置換された炭素数１〜６の低級アルキルアミン、カルボキシ置換された炭素数１〜６の低級アルキルアミン等が挙げられる。これらの塩型の場合、その種類は１種類に限られず複数種混在していてもよい。
また、色素は単独で使用することができるが、これらの２種以上を併用してもよく、また、配向を低下させない程度に上記例示色素以外の色素を配合して用いることもできる。これにより各種の色相を有する異方性色素膜を製造することができる。
【００５９】
他の色素を配合する場合の配合用色素の例としては、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  １２、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  ３４、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  ８６、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  １４２、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ
Ｙｅｌｌｏｗ  １３２、Ｃ．Ｉ．Ａｃｉｄ  Ｙｅｌｌｏｗ  ２５、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃ
ｔ  Ｏｒａｎｇｅ  ３９、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ  Ｏｒａｎｇｅ  ７２、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ  Ｏｒａｎｇｅ  ７９、Ｃ．Ｉ．Ａｃｉｄ  Ｏｒａｎｇｅ  ２８、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ  Ｒｅｄ  ３９、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ  Ｒｅｄ  ７９、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ  Ｒｅｄ  ８１、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ  Ｒｅｄ  ８３、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ  Ｒｅｄ  ８９、Ｃ．Ｉ．Ａｃｉｄ  Ｒｅｄ  ３７、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ  Ｖｉｏｌｅｔ  ９、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ  Ｖｉｏｌｅｔ  ３５、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ  Ｖｉｏｌｅｔ  ４８、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ  Ｖｉｏｌｅｔ  ５７、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ  Ｂｌｕｅ  １、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ  Ｂｌｕｅ  ６７、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ  Ｂｌｕｅ  ８３、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ  Ｂｌｕｅ  ９０、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ  Ｇｒｅｅｎ  ４２、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ  Ｇｒｅｅｎ  ５１、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ  Ｇｒｅｅｎ  ５９等が挙げられる。
【００６０】
（溶媒）
溶媒としては、上記の化合物を溶解、または分散させるものであれば特に制限はない。特に、色素が溶媒中でリオトロピック液晶のような会合状態を形成しやすいことから、水、水混和性のある有機溶剤、或いはこれらの混合物が適している。有機溶剤の具体例としては、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、グリセリン等のアルコール類、エチレングリコール、ジエチレングリコール等のグリコール類、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ等のセロソルブ類等の単独又は２種以上の混合溶剤が挙げられる。
上記の中でも、色素の芳香族環等の有機性の高い部分同士での会合を促進することから、水、メタノール及びエタノールが好ましく、水が特に好ましい。
【００６１】
異方性色素膜形成用組成物中の色素の濃度としては、成膜条件にもよるが、好ましくは０．０１質量％以上、更に好ましくは０．１質量％以上であり、好ましくは５０質量％以下、更に好ましくは３０質量％以下である。色素濃度が過度に低いと、組成物中での色素の会合が不十分となり、得られる異方性色素膜において十分な二色比等の異方性を得ることができず、過度に高いと、粘度が高くなり均一な薄膜塗布が難しくなったり、異方性色素膜形成用組成物中で異方性材料が析出したりする場合がある。
異方性色素膜形成用組成物には、さらに必要に応じて、界面活性剤、レベリング剤、カップリング剤、ｐＨ調整剤等の添加剤を配合することができる。添加剤により、濡れ性、塗布性等を向上させ得る場合がある。
界面活性剤としては、アニオン性、カチオン性およびノニオン性のいずれも使用可能である。その添加濃度は、特に限定されるものではないが、添加した効果を得るために十分であって、かつ分子の配向を阻害しない量として、異方性色素膜形成用組成物中の濃度として通常、０．０１質量％以上が好ましく、０．１質量％以上がさらに好ましい。また、５質量％以下が好ましく、１質量％以下がさらに好ましく、０．５質量％以下が特に好ましい。
【００６２】
また、異方性色素膜形成用組成物中での異方性材料の造塩や凝集などの不安定性を抑制する等の目的のために、公知の酸／アルカリ等のｐＨ調整剤等を、異方性色素膜形成用組成物の構成成分の混合の前後或いは混合中のいずれかで添加してもよい。なお、上記以外の添加剤として“Ａｄｄｉｔｉｖｅ  ｆｏｒ  Ｃｏａｔｉｎｇ”，  Ｅｄｉｔｅｄ  ｂｙ
Ｊ．Ｂｉｅｌｅｍａｎ，Ｗｉｌｌｅｙ−ＶＣＨ（２０００）記載の公知の添加剤を用いることもできる。
【００６３】
（異方性色素膜形成用組成物の粘度等）
異方性色素膜形成用組成物は、色素等の異方性材料を含むため、比較的粘度が高い。通常３ｃｐ以上である。一方上限は、通常１０００ｃｐ以下であり、好ましくは５００ｃｐ以下、より好ましくは２００ｃｐ以下である。
粘度測定は、レオメーターＶＡＲ−５０（ＲＥＯＬＯＧＩＣＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製）にパラレルプレート（直径４０ｍｍ、測定ギャップ０．８ｍｍ）を取り付けて行い、測定温度２５℃、代表せん断速度４００（１／ｓ）における値を指す。
なお、異方性色素膜形成用組成物のｐＨは７未満であることが基板表面の濡れ性改善の観点から好ましい。塗布ステップは、枚葉方式で行ってもよく、ロール・ツー・ロール方式で行ってもよいが、前述したとおり、枚葉方式で行う場合に本発明は好ましく適用される。
【００６４】
（基板）
本実施の形態における基板としては、特に限定されるものではないが、良好な表面性状、接触角特性と吸水特性を有する基板であることが好ましい。そのような基板を形成する基材としては、例えば、ガラス等の無機材料；トリアセテート系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、トリアセチルセルロース系樹脂、ノルボルネン系樹脂、環状ポレオレフィン系樹脂、又はウレタン系樹脂等の高分子材料；等を挙げることができる。これらは１種を単独で、または２種以上を併用してもよい。特に基板は高分子材料を含有する高分子基材を含む基板であることが好ましい。
【００６５】
基板の吸水率としては、通常、５％以下、好ましくは３％以下、より好ましくは１％以下である。吸水率が過度に大きいと、塗布法にて色素などの異方性材料の膜を形成する際に基板が吸湿して基板が反り、塗布欠陥が生じやすくなる場合がある。また、塗布法にて異方性色素膜が形成された後に基板が膨潤して光学欠陥が発生する場合がある。   
なお、本実施の形態における「吸水率」とは、ＡＳＴＭ Ｄ５７０の試験方法を用い、
２３℃の水に４時間浸漬させたときの重量変化率を測定した値である。
【００６６】
基板の、異方性色素膜が形成される面には、異方性色素膜に含まれる色素などの異方性材料をよりよく一定方向に配向させる観点から、予め配向処理層等を設けることができる。配向処理層の形成方法については「液晶便覧」（丸善株式会社、平成１２年１０月３０日発行）２２６頁〜２３９頁などに記載の公知の方法によることができる。
また、基板の形状としては、一定寸法のフィルム状（枚葉状）であってもよいし、連続フィルム状（ロール状）であってもよい。また、基板の膜厚としては、通常、０．０１ｍｍ〜３ｍｍ、好ましくは０．０２ｍｍ〜２ｍｍである。
【００６７】
基板の全光線透過率としては、通常、８０％以上、好ましくは８５％以上、より好ましくは９０％以上である。 なお、本実施の形態における「全光線透過率」とは、積分球色
測定装置を使用して測定されるもので、拡散透過光と平行光線透過光とをあわせた値である。
【００６８】
（光学素子）
本実施態様における光学素子は、光吸収の異方性を利用し直線偏光、円偏光、楕円偏光等を得る偏光素子、位相差素子、屈折異方性や伝導異方性等の機能を有する素子である。これらの機能は、膜形成プロセスと基板や有機化合物（色素や透明材料）を含有する組成物の選択により、適宜調整することができる。本実施態様では、偏光素子として用いることが好ましい。
【００６９】
（偏光素子）
光学素子のうち偏光素子は、基板上に異方性色素膜形成用組成物を積層して得られるものである。そのほかにも、如何なる膜（層）を有するものであってもよい。例えば、配向膜の表面に、異方性色素膜形成用組成物を形成することにより製造することができる。本実施態様における偏光素子においては、配向膜、異方性色素膜以外に必要に応じて、オー
バーコート層、粘着層或いは反射防止層、配向膜、位相差フィルムとしての機能、輝度向上フィルムとしての機能、反射フィルムとしての機能、半透過反射フィルムとしての機能、拡散フィルムとしての機能などの光学機能をもつ層など、様々な機能をもつ層を塗布や貼合などにより積層形成し、積層体として使用してもよい。これら光学機能を有する層は、例えば以下の様な方法により形成することができる。
【００７０】
位相差フィルムとしての機能を有する層は、例えば特開平２−５９７０３号公報、特開平４−２３０７０４号公報などに記載の延伸処理を施したり、特開平７−２３０００７号公報などに記載された処理を施したりすることにより形成することができる。
また、輝度向上フィルムとしての機能を有する層は、例えば特開２００２−１６９０２５号公報や特開２００３−２９０３０号公報に記載されるような方法で微細孔を形成すること、或いは、選択反射の中心波長が異なる２層以上のコレステリック液晶層を重畳することにより形成することができる。
【００７１】
反射フィルムまたは半透過反射フィルムとしての機能を有する層は、蒸着やスパッタリングなどで得られた金属薄膜を用いて形成することができる。拡散フィルムとしての機能を有する層は、上記の保護層に微粒子を含む樹脂溶液をコーティングすることにより、形成することができる。
また、位相差フィルムや光学補償フィルムとしての機能を有する層は、ディスコティック液晶性化合物、ネマティック液晶性化合物などの液晶性化合物を塗布して配向させることにより形成することができる。
【００７２】
本実施態様における異方性色素膜をＬＣＤやＯＬＥＤ等の各種の表示素子に異方性色素膜等として用いる場合には、これらの表示素子を構成する電極基板等の表面に直接異方性色素膜を形成したり、異方性色素膜を形成した基板をこれら表示素子の構成部材として用いたりすることができる。
偏光素子は、ガラスなどの高耐熱性基板上に直接形成することで、高耐熱性の偏光素子を得ることができるという点から、液晶ディスプレイや有機エレクトロルミネッセンスディスプレイだけでなく液晶プロジェクタや車載用表示パネル等、高耐熱性が求められる用途にも好適に使用することができる。
【００７３】
（液晶素子）
本発明の別の実施態様は液晶素子である。液晶素子は、通常、２枚の基板により液晶材料を挟持してなる。液晶素子の基本構成は、例えば、株式会社工業調査会「フラットパネルディスプレイ大辞典」（内田龍男、内池平樹監修、２００１年１２月２５日発行）の４５頁の図１に示されている通りである。即ち、本発明の液晶素子は、対向して配置される一対の基板と、各基板の内側に設けられる一対の配向膜（液晶材料を配向させる配向層）と、基板間（液晶セル）に介装される液晶層（液晶材料を有する層）と、液晶層に電界を印加する電極（例えばＩＴＯ電極等）とを少なくとも備えてなり、電極により液晶層に電界を印加して液晶の配列を変化させることによって、光の透過・遮断を制御するものである。
【００７４】
液晶素子の具体的な表示方式としては、株式会社工業調査会「フラットパネルディスプレイ大辞典」（内田龍男、内池平樹監修、２００１年１２月２５日発行）の５４頁から８３頁に記載された、ＴＮモード、ＳＴＮモード、ＤＳＭモード、ＥＣＢモード、ＶＡモード、πセル、ＯＣＢモード、ＨＡＮモード、相転移−コレステリック液晶モード、ＥＣＥモード、強誘電性液晶モード、反強誘電性液晶モード、ゲスト−ホスト液晶モード、ＩＰＳモード、高分子複合型モード、高分子液晶モード、フォトルミネッセントモードなどの各種液晶モードを用いた液晶素子が挙げられるが、本発明の液晶素子は、これらの何れに対しても適用可能である。
【００７５】
液晶素子としての機能を損なわない限り、その用途に応じて各構成要素の配置・形状・積層順等を変更したり、一部の構成要素を省略したり、複数の構成要素を一体に構成したり、他の構成要素を追加したり等、適宜変形を加えて実施することが可能である。
【００７６】
例えば、バックライトなどの補助光源を有しない反射型液晶素子や、フロントライトやサイドエッジライトを具備した透過型・半透過型液晶素子、マイクロカラーフィルターを具備しないモノクロ液晶素子や、フィールドシーケンシャル方式の液晶素子として、液晶素子を構成することも可能である。
【符号の説明】
【００７７】
２０、２０ａ、２０ｂ  ダイブロック
２１  マニホールド
２２  スロット
２３  シム
１００  ダイコーター
１０１  ダイ
１０３  開口部（吐出口）
１０５  塗布テーブル
１０６  スロット
１０８  ダイ駆動機構
１０８ａ  保持部
１０８ｂ  駆動部
Ｓ  基板
【図１−１】
2015066537.tif 000005
【図１−２】
2015066537.tif 000006
【図２】
2015066537.tif 000007
【図３】
2015066537.tif 000008