(57)【要約】      （修正有）【課題】リオトロピック液晶化合物を配向させてなる偏光膜において、高い配向度と偏光度を実現するための製造方法を提供する。【解決手段】次の（ａ）〜（ｃ）によれば、リオトロピック液晶化合物を配向させてなる偏光膜において、高い配向度と偏光度を実現できる。（ａ）偏光膜生成用コーティング液の表面張力を２０ｍＮ／ｍ〜５０ｍＮ／ｍとし、（ｂ）ラビング配向膜上に、（ｃ）剪断応力をかけながら流延する。【選択図】図１
2009300630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リオトロピック液晶化合物を含有し、表面張力が２５℃で２０ｍＮ／ｍ〜５０ｍＮ／ｍである偏光膜生成用コーティング液を、液晶相を示す状態で、剪断応力を加えながら基材上のラビング配向膜上に流延することを特徴とする偏光膜の製造方法。
【請求項２】
前記偏光膜生成用コーティング液がノニオン系界面活性剤を含有することを特徴とする請求項１に記載の偏光膜の製造方法。
【請求項３】
前記リオトロピック液晶化合物が下記一般式（１）で表わされるアゾ化合物であることを特徴とする請求項１または２に記載の偏光膜の製造方法。
【化１】
2009300630.tif 000007
（一般式（１）中、Ｘは水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数１〜４のアルキル基、または炭素数１〜４のアルコキシ基を表わし、Ｍは対イオンを表わす。）
【請求項４】
前記基材がシクロオレフィン系樹脂からなることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の偏光膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はリオトロピック液晶化合物を配向させてなる偏光膜の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リオトロピック液晶性を有するコーティング液を流延・配向させて、偏光膜や位相差膜などの光異方性膜を作製することが知られている（特許文献１）。リオトロピック液晶化合物はコーティング液中で超分子会合体を形成しており、剪断応力を加えながらコーティング液を流動させると超分子会合体の長軸方向が流動方向に配向する。またリオトロピック液晶化合物はサーモトロピック液晶のようにラビング配向膜によって配向させることも可能である。しかし、剪断応力を加えながらの流動、およびラビング配向膜による配向のいずれによってもリオトロピック液晶化合物を十分に配向させることができず、高い偏光度を実現することはできなかった。
【特許文献１】特開２００６−３２３３７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、リオトロピック液晶化合物を配向させてなる偏光膜において、高い配向度と偏光度を実現するための製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明者の研究により、次の（ａ）〜（ｃ）によれば、リオトロピック液晶化合物を配向させてなる偏光膜において、高い配向度と偏光度を実現できることが判明した。
（ａ）偏光膜生成用コーティング液の表面張力を２０ｍＮ／ｍ〜５０ｍＮ／ｍとし、
（ｂ）ラビング配向膜上に、
（ｃ）剪断応力をかけながら流延する。
【０００５】
本発明の要旨は次の通りである。
（１）本発明の偏光膜の製造方法は、リオトロピック液晶化合物を含有し、表面張力が２５℃で２０ｍＮ／ｍ〜５０ｍＮ／ｍである偏光膜生成用コーティング液を、液晶相を示す状態で、剪断応力を加えながら基材上のラビング配向膜上に流延することを特徴とする。
（２）本発明の偏光膜の製造方法は、偏光膜生成用コーティング液がノニオン系界面活性剤を含有することを特徴とする。
（３）本発明の偏光膜の製造方法は、リオトロピック液晶化合物が下記一般式（１）で表わされるアゾ化合物であることを特徴とする。
【化１】
2009300630.tif 000003
一般式（１）中、Ｘは水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数１〜４のアルキル基、または炭素数１〜４のアルコキシ基を表わし、Ｍは対イオンを表わす。
（４）本発明の偏光膜の製造方法は、基材がシクロオレフィン系樹脂からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の製造方法により、リオトロピック液晶化合物を配向させてなる偏光膜においてはじきや乱れがなく、高い配向度と偏光度を実現することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
リオトロピック液晶化合物を含有し、表面張力が２５℃で２０ｍＮ／ｍ〜５０ｍＮ／ｍである偏光膜生成用コーティング液を、液晶相を示す状態で、剪断応力を加えながら基材上のラビング配向膜上に流延することにより、高い偏光度を得ることができるようになった。これはコーティング液の表面張力が低下することにより、ラビング配向膜への濡れ性が向上し、ラビング配向膜による配向規制力の効果が高くなり、剪断応力による配向との相乗作用により高い配向度が得られるようになったためと考えられる。
【０００８】
偏光膜生成用コーティング液の表面張力を低下させるには、界面活性剤を添加するのが効果的である。
【０００９】
表面張力が５０ｍＮ／ｍより大きい偏光膜生成用コーティング液（界面活性剤を添加していない偏光膜生成用コーティング液は通常このようになる）は、ラビング配向膜上に流延しても高い偏光度は得られなかった。これは偏光膜生成用コーティング液のラビング配向膜への濡れ性が低いため、ラビング配向膜による配向規制力の効果が十分に作用しなかったためと考えられる。
【００１０】
［リオトロピック液晶化合物］
本発明に用いられるリオトロピック液晶化合物とは、溶媒に溶解させた溶液状態で濃度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をもつ液晶化合物をいう（温度を変化させても相転移は起こる）。
【００１１】
本発明に用いられるリオトロピック液晶化合物は、可視光領域（波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）のいずれかの波長で吸収を示すものが好ましい。リオトロピック液晶化合物として、アゾ系化合物、アントラキノン系化合物、ペリレン系化合物、キノフタロン系化合物、ナフトキノン系化合物またはメロシアニン系化合物などが用いられる。
【００１２】
本発明に用いられるリオトロピック液晶化合物は、下記一般式（１）で表わされるアゾ化合物が好ましい。一般式（１）で表わされるアゾ化合物は溶液中で安定な液晶相を示し、偏光度の高い偏光膜を得ることができる。一般式（１）中、Ｘは水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数１〜４のアルキル基、または炭素数１〜４のアルコキシ基を表わし、Ｍは対イオンを表わす。
【化１】
2009300630.tif 000004
【００１３】
［表面張力低下手段］
偏光膜生成用コーティング液の表面張力（２５℃）が５０ｍＮ／ｍを超えると、ラビング配向膜に対する十分な濡れ性を確保することができないため、リオトロピック液晶化合物の配向が不十分となり高い偏光度を実現することができない。通常の偏光膜生成用コーティング液は表面張力が５０ｍＮ／ｍを超えることが多いため、表面張力を５０ｍＮ／ｍ以下に低下させるための添加剤が必要である。
【００１４】
偏光膜生成用コーティング液の表面張力を低下させる添加剤として、界面活性剤やポリビニルアルコール、ポリアクリル酸などの水溶性ポリマーを添加する。水溶性ポリマーよりも界面活性剤の方がより大きな表面張力低下効果が得られるため好ましい。
【００１５】
界面活性剤には、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤がある。アニオン系界面活性剤は起泡することがある。カチオン系界面活性剤はアニオン系物質があると凝集することがある。ノニオン系界面活性剤は起泡や凝集が生じることなく表面張力を低下させることができるので最も好ましい。ノニオン系界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、脂肪酸ソルビタンエステル、アルキルポリグルコシド、脂肪酸ジエタノールアミド、アルキルモノグリセリルエーテルなどがある。
【００１６】
［偏光膜生成用コーティング液］
本発明に用いられる偏光膜生成用コーティング液はリオトロピック液晶化合物、表面張力低下用添加剤および溶媒を含む。本発明に用いられる偏光膜生成用コーティング液は、リオトロピック液晶化合物の濃度が０．５重量％〜５０重量％の範囲の少なくとも一部で液晶相を示すことが好ましい。このときの液晶相は、例えばネマチック液晶相、スメクチック液晶相またはヘキサゴナル液晶相である。これらの液晶相は偏光顕微鏡で観察される光学模様により確認、識別される。
【００１７】
本発明に用いられる偏光膜生成用コーティング液は、リオトロピック液晶化合物、表面張力低下用添加剤、溶媒を含むものであれば、他に任意の添加剤を含有していてもよい。そのような添加剤としては、例えば酸化防止剤、帯電防止剤などが挙げられる。そのような添加剤の濃度は、通常、リオトロピック液晶化合物１００重量部に対し１０重量部未満である。
【００１８】
［溶媒］
本発明に用いられる溶媒としては、リオトロピック液晶化合物を溶解するものであれば特に制限はない。溶媒としては水、アルコール類、ケトン類、セロソルブ類およびそれらの混合溶媒のような親水性溶媒が好ましい。
【００１９】
［基材］
本発明に用いられる基材として、ガラスや各種樹脂フィルム、例えばスチレン系樹脂フィルム、（メタ）アクリル系樹脂フィルム、ポリエステル系樹脂フィルム、ポリオレフィン系樹脂フィルム、シクロオレフィン系樹脂フィルム、ポリイミド系樹脂フィルム、セルロース系樹脂フィルム、ポリカーボネート系樹脂フィルムなどが用いられる。これらの基材は単層で、または積層して用いられる。なかでも特にシクロオレフィン系樹脂フィルムが光学異方性が少ない点や、コストが低い面で好ましい。
【００２０】
基材として、水に溶解・膨潤する材料（ポリビニルアルコールなど）は、リオトロピック液晶化合物の配向性を低下させるため好ましくない。
【００２１】
リオトロピック液晶化合物の配向軸制御の容易さからすると、ラビング処理前の基材としては未延伸フィルムのような配向規制力のないものが望ましい。しかし配向規制力のある基材でも、剪断応力あるいはラビング配向膜と同方向に均一な配向規制力の作用する基材ならば差し支えない。
【００２２】
基材としては、ラビング処理によって配向規制力の発現しやすい材料が好ましい。ラビング処理による配向規制力は、ラビング溝や基材表面の分子延伸構造などに影響される。
【００２３】
［ラビング配向膜］
本発明に用いられるラビング配向膜は、基材の表面に直接ラビング処理が施されて形成されたものでもよいし、基材に積層された薄膜にラビング処理が施されて形成されたものでもよい。本明細書では両者を総称して基材上のラビング配向膜という。ラビング処理は基材または基材上の薄膜の表面をラビング布、フィルムなどで擦ることにより行なう。ラビング布としては綿布、ベルベットなどが好ましい。均一にラビング処理が施されるように、一定方向に数回〜１０回程度擦る処理を行なう。
【００２４】
［流延処理］
本発明の偏光膜の製造方法においては、リオトロピック液晶化合物が液晶相を示す状態の偏光膜生成用コーティング液を、剪断応力を加えながらラビング配向膜上に流延する。リオトロピック液晶化合物は偏光膜生成用コーティング液中で超分子会合体を形成しており、剪断応力を加えながら偏光膜生成用コーティング液を流動させると超分子会合体の長軸方向が流動方向に配向する。流延手段は偏光膜生成用コーティング液を均一に流延できるものであればよく、例えばワイヤーバー、ギャップコーター（ブロックダイ）、コンマコーター、グラビアコーター、スロットダイなどを使用することができる。
【００２５】
［乾燥処理］
ラビング配向膜上に流延された偏光膜生成用コーティング液は乾燥処理されることが好ましい。乾燥方法に特に制限はなく、自然乾燥、減圧乾燥、加熱乾燥、減圧加熱乾燥などが用いられる。乾燥の際、必要に応じて温度、湿度、風量などが調整される。乾燥手段として、空気循環式乾燥オーブン、熱ロールなどが使用される。乾燥温度は４０℃以上、１００℃未満が好ましい。
【００２６】
［偏光膜］
偏光膜は偏光膜生成用コーティング液を、ラビング配向膜を有する基材上に流延し、乾燥させることによって得られる。偏光膜は可視光領域（波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）で吸収二色性を示すことが好ましい。吸収二色性は偏光膜中でリオトロピック液晶化合物が配向することによって得られる。
【００２７】
偏光膜の厚みは、０．１μｍ〜１μｍが好ましく、０．１μｍ〜０．８μｍがさらに好ましい。この厚み範囲であれば適切な単体透過率（例えば３０％〜５０％）の偏光膜が得られる。
【００２８】
［偏光膜の用途］
偏光膜は偏光素子として好適に用いられる。偏光素子は、例えば液晶ディスプレイ、コピー機、携帯電話、時計、デジタルカメラ、携帯情報端末、携帯ゲーム機、ビデオカメラ、液晶テレビ、電子レンジ、カーナビゲーション、カーオーディオなどの液晶パネルに使われる。偏光膜は基材から剥離して用いてもよいし、基材と積層したまま用いてもよい。基材と積層したまま光学用途に用いる場合、基材は可視光に透明なものが好ましい。基材から剥離した場合は、他の支持体や光学素子に積層して用いることが好ましい。
【実施例】
【００２９】
［実施例１］
溶媒（純水）に下記構造式（２）のアゾ化合物が２０重量％、界面活性剤（Ａｌｄｒｉｃｈ社製、商品名「ｔｒｉｔｏｎＸ１００」）が０．１重量％含まれた偏光膜生成用コーティング液を調製した。この偏光膜生成用コーティング液の表面張力は２５℃で３２ｍＮ／ｍであった。
【００３０】
また基材としてシクロオレフィン系樹脂フィルム（日本ゼオン社製  商品名「ゼオノア」、厚み１００μｍ）を選び、その表面をベルベット布で５回ラビング処理してラビング配向膜を形成し、さらにコロナ処理（１４３Ｗ／ｍ２／分）を行なった。
【００３１】
次に基材上のラビング配向膜に偏光膜生成用コーティング液を＃１．５ワイヤーバー（ＢＵＳＣＨＭＡＮ社製）を用いて一方向に流延して塗布膜を得た。
【００３２】
次に２５℃、４５％ＲＨの条件下で塗布膜を自然乾燥し、厚み０．５μｍの偏光膜を得た。得られた偏光膜に、はじき、配向乱れは確認されず、単体透過率は４０．１％、偏光度は９９．３１％であった。
【化２】
2009300630.tif 000005
【００３３】
［実施例２］
界面活性剤としてｔｒｉｔｏｎＸ１００の代わりにＴｗｅｅｎ２０（Ａｌｄｒｉｃｈ社製）を０．０５重量％添加したこと以外は、実施例１と同様にして偏光膜を作製した。得られた偏光膜に、はじき、配向乱れは確認されず、単体透過率は４０．０％、偏光度は９９．０２％であった。
【００３４】
［実施例３］
界面活性剤としてｔｒｉｔｏｎＸ１００を０．５重量％添加したこと以外は、実施例１と同様にして偏光膜を作製した。得られた偏光膜に、はじき、配向乱れは確認されず、単体透過率は３９．８％、偏光度は９８．９０％であった。
【００３５】
［比較例１］
基材のラビング処理を行なわなかったこと以外は実施例１と同様にして偏光膜を作製した。得られた偏光膜に、はじき、配向乱れが確認された。偏光度は９７．８１％であった。
【００３６】
［比較例２］
界面活性剤を加えなかったこと以外は、実施例１と同様にして偏光膜を作製した。得られた偏光膜に、はじき、配向乱れは確認されず、単体透過率は４０．０％、偏光度は９７．８８％であった。
【００３７】
［比較例３］
基材のラビング処理を行なわなかったことと、界面活性剤を加えなかったこと以外は、実施例１と同様にして偏光膜を作製した。得られた偏光膜に、はじき、配向乱れは確認されず、単体透過率は３９．８％、偏光度は９７．７９％であった。
【００３８】
以上の実施例と比較例の偏光膜の光学特性等を表１に示す。また表面張力と偏光度の関係を示すグラフを図１に示す。
【表１】
2009300630.tif 000006
【００３９】
［評価］
（１）高い偏光度を得るためにはラビング処理と表面張力低下のどちらも必要である。一方だけでは高い偏光度は得られない。
（２）表面張力は２０ｍＮ／ｍ〜５０ｍＮ／ｍであることが必要である。
【００４０】
［測定方法］
［はじき］
白色光源の上に標準的な偏光板を載せ、その上に本発明に係る偏光膜をクロスニコルになる方向に設置して目視で確認した。はじきが無いときは偏光膜全体が暗くなるが、はじきがあると光が抜けてはじきの部分だけが明るく見える。
【００４１】
［配向乱れ］
白色光源の上に標準的な偏光板を載せ、その上に本発明に係る偏光膜をクロスニコルになるように設置したのち回転させて目視で確認した。配向の乱れが無いときはクロスニコルとなる角度で偏光膜全体が最も暗く見える。配向の乱れがあると、配向の乱れの部分はクロスニコルと異なる角度で最も暗く見える。
【００４２】
［透過率、偏光度］
分光光度計（日本分光社製  製品名「Ｖ−７１００」）を用いて測定した。偏光膜の透過軸を、プリズムからの偏光の振動面に直交する方向に設置して透過率Ｋ２（最小透過率）を測定した。次に偏光膜を９０°回転させて透過率Ｋ１（最大透過率）を測定した。次の式により単体透過率、偏光度を算出した。
単体透過率（％）＝（Ｋ１＋Ｋ２）／２
偏光度（％）＝｛（Ｋ１−Ｋ２）／（Ｋ１＋Ｋ２）｝×１００
［表面張力］
接触角計（協和界面科学社製  製品名「ＤＭ５００」）を用いて、懸滴法（ペンダントドロップ法）により表面張力を測定した。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】表面張力と偏光度の関係を示すグラフ
【図１】
2009300630.tif 000008