JPH0895049A - ラビング方法およびそれを用いた光学補償シートの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 片面に配向膜が形成された長尺フィルム表面
をラビングロールによって連続してラビングする際に、
複数本のラビングロールを順次用いる長尺フィルムの連
続ラビング方法において、複数のラビングロールの回転
数がお互いに異なる事を特徴とする連続ラビング方法。 【目的】 ラビング処理におけるラビングむらを取り除
くことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶分子を配向させる
ための配向膜に配向規制力を付与するラビング方法に係
り、詳しくは、均一な配向規制力を再現よく安定に行う
ためのラビング方法およびそれによって製造される光学
補償シートの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】日本語ワードプロセッサやデスクトップ
パソコン等のＯＡ機器の表示装置の主流であるＣＲＴ
は、薄型軽量、低消費電力という大きな利点をもった液
晶表示素子に変換されてきている。現在普及している液
晶表示素子（以下ＬＣＤと称す）の多くは、ねじれネマ
ティック液晶を用いている。このような液晶を用いた表
示方法としては、複屈折モードと旋光モードとの２つの
方式に大別できる。

【０００３】複屈折モードを用いたＬＣＤは、液晶分子
配列のねじれ角が９０゜以上ねじれたもので、急峻な電
気光学特性をもつ為、能動素子（薄膜トランジスタやダ
イオード）が無くても単純なマトリックス状の電極構造
で時分割挙動により大容量の表示が得られる。しかし、
応答速度が遅く（数百ミリ秒）、階調表示が困難という
欠点を持ち、能動素子を用いた液晶表示素子（ＴＦＴ−
ＬＣＤやＭＩＭ−ＬＣＤなど）の表示性能を越えるまで
には到らない。

【０００４】ＴＦＴ−ＬＣＤやＭＩＭ−ＬＣＤには、液
晶分子の配列状態が９０゜ねじれた旋光モードの表示方
式（ＴＮ型液晶表示素子）が用いられている。この表示
方式は、応答速度が速く（数十ミリ秒）、容易に白黒表
示が得られ、高い表示コントラストを示すことから他の
方式のＬＣＤと比較して最も有力な方式である。しか
し、ねじれネマティック液晶を用いているため、表示方
式の原理上、見る方向によって表示色や表示コントラス
トが変化するといった視角特性上の問題点があり、ＣＲ
Ｔの表示性能を越えるまでには到らない。

【０００５】特開平４−２２９８２８号、特開平４−２
５８９２３号公報などに見られるように、一対の偏光板
とＴＮ型液晶セルの間に、光学補償シートを配置するこ
とによって視野角を拡大しようとする方法が提案されて
いる。上記特許公報で提案された光学補償シートは、液
晶セルに対して、垂直な方向に位相差がほぼゼロのもの
であり、真正面からはなんら光学的な作用を及ぼさず、
傾けたときに位相差が発現し、液晶セルで発現する位相
差を補償しようというものである。しかし、これらの方
法によってもＬＣＤの視野角はまだ不十分であり、更な
る改良が望まれている。特に、車載用や、ＣＲＴの代替
として考えた場合には、現状の視野角では全く対応でき
ないのが現状である。

【０００６】また、特開平４−３６６８０８号、特開平
４−３６６８０９号公報では、光学軸が傾いたカイラル
ネマティック液晶を含む液晶セルを光学補償シートとし
て用いて視野角を改良しているが、２層液晶方式となり
コストが高く、非常に重いものになっている。さらに特
開平５−８０３２３号公報に、液晶セルに対して、光軸
が傾斜している光学補償シートを用いる方法が提案され
ているが、一軸性のポリカーボネートを斜めにスライス
して用いているため、大面積の光学補償シートを、低コ
ストで得難いという問題点があった。更に、特願平５ー
５８２３号明細書に光異性化物質を用いて光軸が傾斜し
ている位相差フィルムを用いる方法が記載されている。
この方法によれば、広い視野角特性を有し、軽量で、か
つ低コストの液晶表示素子が実現できる。しかし、この
方法の欠点として該位相差フィルムの熱、光に対する安
定性が十分でないという問題点があった。また、特開平
５ー２１５９２１号公報においては一対の配向処理され
た基盤に硬化時に液晶性を示す棒状化合物を挟持した形
態の複屈折板によりＬＣＤの光学補償をする案が提示さ
れているが、この案では従来から提案されているいわゆ
るダブルセル型の補償板と何ら変わることがなく、大変
なコストアップになり事実上大量生産には向かない。さ
らに棒状化合物を使用する限りは、後に述べる光学理由
によりその複屈折板ではＴＮ型ＬＣＤの全方位視野角改
善は不可能である。また、特開平３ー９３２６号、及び
特開平３ー２９１６０１号公報においては配向膜が設置
されたフィルム状基盤に高分子液晶を塗布することによ
りＬＣＤ用の光学補償板とする案が記載されているが、
この方法では分子を斜めに配向させることは不可能であ
るため、やはりＴＮ型ＬＣＤの全方位視野角改善は不可
能である。

【０００７】さらに、ＥＰ０５７６３０４Ａ１において
は屈折率特性が負の一軸性を示し、その光軸が傾斜して
いる位相差板を用いることにより、視角特性を改良する
方法が記載されている。この方法では確かに視野角は従
来のものと比較し大幅に改善されるが、それでもＣＲＴ
代替を検討するほどの視野角改善は不可能であった。

【０００８】そこで、本発明者は特願平５−２３６５３
９号明細書により円盤状分子を斜めに配向させた光学補
償シートにより、ＴＮ型ＬＣＤの視野角が著しく改善さ
れることを見いだした。そして、このような光学補償シ
ートをロール状に製造するにあたって、透明フィルム上
に配向膜を設置し、その上に円盤状分子としてディスコ
ティック液晶を塗設して配向させる手段が最も良いと考
え、量産適性を検討した。その結果、最も汎用性が高い
と思われる有機膜を配向膜とするときに、その上にディ
スコティック液晶単独の連続膜を形成することが可能で
あることが判った。本発明者らの検討によれば、ＴＮ型
液晶セルの視野角改善用光学補償シートは光学軸が法線
方向から傾いた負の一軸性光学異方体であり法線方向か
らの傾きはＴＮ型液晶セルの特性によって最適化しなけ
ればならない。ところがディスコティック液晶の斜め配
向角度は、有機配向膜の場合ディスコティック液晶分子
構造によって決まっているので、液晶種を選択すること
によって該斜め配向角度を調整できる。しかし、このよ
うな光学補償シートをロール状に製造するにあたって、
透明フィルム上に配向膜を設置し、さらに、その上に液
晶分子を塗布し配向させる際に均一に配向させるために
は、ラビング処理が重要であることが判った。

【０００９】液晶分子の配向には、Ｓｉ等無機配向膜を
用いる、あるいはラビング処理した有機配向膜を用いる
方法などが知られているが、長尺フィルム上に液晶を配
向させる方法としてラビング法が一般的である。ラビン
グはパイル系の布等で一方向に配向膜表面を一方向に摺
擦し、その擦った方向に液晶を配向させる手法である。
ラビング処理は基板全面にわたり均一に施すことが必要
とされ、シート状のものについては、図４に示すように
行われている。ところで基板として長尺のフィルム基板
を用いる場合、図５に示すような連続処理をおこなって
いる。

【００１０】通常、連続処理の場合には、配向規制力が
ラビングロールの半径、ラビングロールの回転数、ラビ
ング布の起毛パイルの押し込み深さ、基板の搬送速度等
に依存している。特にラビングロールの起毛パイルの押
し込み深さについて厳密な管理が必要とされ、特開平６
−２０２１１２号公報に開示された方法など、ローラー
の基板に対する平行性を確保することがなされている。
しかしながら、連続処理の場合は一本のロールでは一回
しかラビングすることが出来ないため、ラビング効率上
げるためにはラビングロールを高速で回転させねばなら
ない。そのために、ロールの回転の真円度が重要になっ
てくる。この真円度の精度が悪いと、押し込み深さの変
動によるだけでなく、偏心に起因する回転の振動が大き
くなり、ロール全体、さらには装置全体に微少な振動を
生じることになる。この振動は、結果的に、配向規制力
の変動となり、液晶配向に影響を及ぼす。この影響は、
液晶を塗布してなる光学補償シートの光学特性のむらと
なって現れることがある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】近年液晶表示板の大型
化にともない、これらラビングロールや装置の振動によ
る液晶の配向むらが原因の視認性低下が大きな問題とな
ってきた。さらに、ラビング処理の広幅・高速化等が加
わり、これら振動に起因するむらを確実に除去できる方
法の開発が急務となってきた。本発明の目的は、長尺フ
ィルムに連続ラビング処理を施す場合、ラビングに起因
する液晶の配向むらを減少させることである。さらに、
その方法を用いて、均一な光学特性を持つ光学補償シー
トを製造することにある

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述事情の鑑
みなされたものであって、（１）片面に配向膜が形成さ
れた長尺フィルム表面をラビングロールによって連続し
てラビングする際に、複数本のラビングロールを順次用
いる長尺フィルムの連続ラビング方法において、複数の
ラビングロールの回転数がお互いに異なる事を特徴とす
る連続ラビング方法、（２）複数のラビングロールの少
なくとも一本の径がその他の径と異なる前記（１）記載
の連続ラビング方法、（３）透明支持体上に配向膜材料
を塗設し、ラビング処理をした後、少なくとも一種の円
盤状化合物を含む層を形成する光学補償シートの製造方
法であって、該ラビング処理が前記（１）、（２）の方
法であることを特徴とする光学補償シートの製造方法に
よって達成される。

【００１３】

【作用】以上の構成に基づき一つのラビングロールの振
動によって発生する液晶配向のむらの周期と、その他の
ロールの振動によって発生する液晶配向のむらの周期を
異なるように調節し、これらの複数のラビングロールで
逐次摺擦する事により、液晶配向にむらのないラビング
を施すことが出来る。振動によるむらの周期は、ロール
の回転数、ロールの径を適宜変えることで調整できる。

【００１４】本発明に用いられる代表的な液晶の配向方
法として例えば、ポリイミド膜を用いる方法が挙げられ
る。これはポリアミック酸（例えば、日産化学（株）製
ＳＥ−７２１０）を長尺フィルムに塗布し１００℃から
３００℃で焼成して配向膜とした後ラビングすることに
より、ネマティック液晶やディスコティック液晶を配向
させる方法である。また、他の例としてアルキル鎖変性
系ポバール（例えば、クラレ（株）製ＭＰ２０３、同Ｒ
１１３０など）を配向膜として用いるならば焼成は必要
なく、ラビングするだけでネマティック液晶やディスコ
ティック液晶に対する配向能を付与できる。その他、ポ
リビニルブチラール、ポリメチルメタクリレート、など
疎水性表面を形成する有機高分子を配向膜として用いる
ならば大抵のものがその表面をラビングすることにより
液晶配向能を付与できる。

【００１５】本発明の円盤状化合物とは、下記に列挙す
る様なディスコティック液晶、および他の低分子化合物
やポリマ−との反応により、もはや液晶性を示さなくな
ったディスコティック液晶の反応生成物等のように、分
子自身が光学的に負の一軸性を有する化合物全般を意味
する。

【００１６】ディスコティック液晶として代表的なもの
は例えば、Ｃ．Ｄｅｓｔｒａｄｅらの研究報告、Ｍｏ
ｌ．Ｃｒｙｓｔ．Ｌｉｑ．Ｃｒｙｓｔ．７１巻、１１１
頁（１９８１年）に記載されている、ベンゼン誘導体、
トリフェニレン誘導体、トルキセン誘導体、フタロシア
ニン誘導体や、Ｂ．Ｋｏｈｎｅらの研究報告、Ａｎｇｅ
ｗ．Ｃｈｅｍ．９６巻、７０頁（１９８４年）に記載さ
れたシクロヘキサン誘導体及びＪ．Ｍ．Ｌｅｈｎらの研
究報告、Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍｕ
ｎ．，１７９４頁（１９８５年）、Ｊ．Ｚｈａｎｇらの
研究報告、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１１６巻、２
６５５頁（１９９４年）に記載されているアザクラウン
系やフェニルアセチレン系マクロサイクルが挙げられ
る。このほか下記に列挙する様なものであるが、分子自
身が負の一軸光学異方性を持ち且つ斜め配向膜により基
盤面に対して斜めに光軸が配向するもので有れば、特に
下記物質に限定されるものではない。

【００１７】

【化１】

【００１８】

【化２】

【００１９】

【化３】

【００２０】

【化４】

【００２１】本発明における負の一軸性とは、光学異方
性を有するシートの３軸方向屈折率を、その値が小さい
順にｎ1、ｎ2、ｎ3 としたとき、ｎ1＜ｎ2＝ｎ3の関係
を有するものである。従って光学軸方向の屈折率が最も
小さいという特性を有するものである。ただし、ｎ2と
ｎ3の値は厳密に等しい必要はなく、ほぼ等しければ十
分である。

【００２２】本発明の透明フィルムは光透過率が良好で
あることが好ましい。具体的には、光の透過率が８０％
以上、更には９０％以上であることが好ましい。従っ
て、ゼオネックス（日本ゼオン）、ＡＲＴＯＮ（日本合
成ゴム）、フジタック（富士フィルム）などの商品名で
売られている固有複屈折値が小さい素材から形成された
支持体が好ましい。しかし、ポリカーボネート、ポリア
クリレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン等の
固有複屈折値が大きな素材であっても、製膜時に分子配
向を制御することによって光学的に等方的な支持体を形
成することも可能であり、それらも好適に利用される。
具体的には、支持体の面配向主屈折率をＮｘ，Ｎｙ、厚
み方向の主屈折率をＮｚ、厚みをｄとした時に、下式
（２）で表せる面配向性Ｒｅ値の範囲が、２０ｎｍ乃至
３００ｎｍ，更に好ましくは３０ｎｍ乃至１５０ｎｍで
ある。この面配向の条件を満たすことにより、視角特性
の改善に著しい効果をもたらす。

【００２３】式（１） Ｒｅ＝（（Ｎｘ＋Ｎｙ）／２−Ｎｚ）×ｄ

【００２４】本発明の光学補償シートを作成する場合
は、その製造工程において均一な斜め配向を得るための
工程を必要とする。具体的には配向膜を塗布した長尺の
フィルムを均一にラビングする工程、ディスコティック
液晶を塗布する工程、ディスコティック液晶形成温度ま
で昇温する工程が、架橋型分子の場合はＵＶ光照射等架
橋処理を施し、冷却する工程などである。これにより該
液晶は均一な斜め配向をし、その配向を崩さずに常温で
個体になる。本発明に用いるディスコティック液晶のデ
ィスコティック液晶相をとる温度としては、好ましくは
９０℃以上３００℃以下、特に好ましくは９０℃以上１
５０℃以下である。

【００２５】基板上に塗設されたディスコティック液晶
を斜めに配向させる上記以外の方法として、配向膜以外
の方法としては磁場配向や電場配向がある。この方法に
おいてはディスコティック液晶を基板に塗設後、所望の
角度に磁場、あるいは電場をかけるゾーンが必要である
がそのゾーン自体をディスコティック液晶が形成される
温度に調整しておく必要がある。

【００２６】図１は本発明の概要を示す図である。この
ラビング方法は、付随の長尺基板の搬送装置１、２と外
径６０ｍｍ〜１５０ｍｍの複数のラビングロール３と基
板の反対側に配置された外径６０ｍｍ〜１５０ｍｍの基
板搬送用のロール４の構成からなる。この配向処理装置
では、長尺なフイルム基板５が搬送装置によって、一定
張力の状態で１〜１００ｍ／ｍｉｎの搬送速度で矢印Ｅ
の方向に搬送されるようになっている。フイルム基板５
の上面には、上記ポリイミド、アルキル変性ポバール等
からなる配向膜が形成されている。ラビングロール３は
ロール本体の外周面にベルベット等のラビング布が巻き
付けられたものからなっている。またラビングロール３
は、必要に応じてラビング角度設定のため軸方向中心部
を中心にして水平方向に回転自在とされ、また上下自在
とされている。この方法ではまず、フイルム基板５上方
で待機させていたラビングロール３を所定の位置まで下
降させ、フイルム基板の配向膜面に接触させ更に一定の
深さに沈み込ませる。次に、付随の搬送装置１，２によ
って一定張力、一定速度条件でフイルム基板５を矢印Ｅ
の方向に搬送する。ここで、ラビングロール３をフイル
ム基板５の搬送方向とは逆の方向つまり矢印Ｅ方向に１
００〜８００ｍ／ｍｉｎの一定の回転周速度で回転させ
る。すると、連続的に搬送されるフイルム基板５上の配
向膜の表面がラビングロール３によって連続的に逐次ラ
ビングされる。このときラビングロールが一本あるいは
複数本設置されていても、回転数が同一であるときに
は、ラビングロール３が微細な供振動を起こし、その振
動よるラビングの周期的なむらが発生し易く、配向規制
力にむらが発生し易い。

【００２７】本発明ではラビングロール３を複数本順次
直列に配置し、その回転数をそれぞれ異なるように設定
することで、前述の周期的なむらを完全に消すことが出
来る。また、この時に図２に示される様な複数ロール個
々の径の異なったもの用いることによって、より効果的
に周期的なむらを消すことが出来る。更に、図３の様に
ラビングロールを直接バックアップロールに接触させず
に、ラップさせることで、ラビングロールの振動を効果
的に吸収させることが出来るためさらに効果的に周期的
なむらを消すことが出来る。。

【００２８】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明
する。 実施例１ トリアセチルセルロースの１００μｍ厚フィルム（富士
写真フイルム（株）製フジタック）を基板として、その
上に配向膜としてアルキル変性ポバール（クラレ（株）
製ＭＰ２０３）を１μｍ厚となるように塗布した。これ
を本発明の図１に示すラビング方法で、ラビング処理を
行った。実施例１としては、ラビングロール外径８０ｍ
ｍを３本、フイルム基板搬送用ロール外径６０ｍｍ３
本、フイルム基板搬送速度１００ｍ／ｍｉｎ、ラビング
ロール回転数を１本目１０００ｒｐｍ、２本目１３００
ｒｐｍ、３本目１７００ｒｐｍに設定した。フイルム基
板搬送張力は１ｋｇｆ／ｃｍ基板巾の条件でラビング処
理を行った。そして、このラビング処理を施したフイル
ム配向膜上に下記処方の塗布液をバーコーターで乾燥膜
２μｍ厚さに塗布する。 ＣＡＢ５３１・・・・・・・・１２部 ＴＥ−８（ｍ＝４）・・・１００部 ＳＲ３０６・・・・・・・・・１０部 イルガキュア９０７・・・・・・２部 メチルエチルケトン・・・・４００部 ここで、ＣＡＢ５３１はイーストマンケミカル社のセル
ロースアセテートブチレート、ＴＥ−８は前記のディ
スコティック液晶、ＳＲ３０６はソマール（株）のトリ
プロピイレングリコールジアクリレート、イルガキュア
９０７は日本チバガイギー（株）の光重合開始剤であ
る。この塗布フィルムを１４０℃の加熱ゾーンを通過さ
せ加熱状態で２分処理しその後ＵＶ光照射を行い、架橋
させて、光学補償シートサンプルを得た。

【００２９】実施例２ 実施例１で用いた３本のラビングロールの回転数を、そ
れぞれ６００ｒｐｍ、１７００ｒｐｍ、２３００ｒｐｍ
と設定した以外は実施例１と同一条件で、ディスコティ
ック液晶を含む層を有したフィルムを作成した。

【００３０】実施例３ 実施例１で用いた３本のラビングロールの直径が８０ｍ
ｍ、１２０ｍｍ、１５０ｍｍのものを用いた以外は実施
例１と同一条件で、ディスコティック液晶を含む層を有
したフィルムを作成した。

【００３１】比較例 実施例１の３本のラビングロールの回転数を何れも１５
００ｒｐｍとしてラビングした以外は実施例１と同一条
件で、ディスコティック液晶を含む層を有したフィルム
を作成した。

【００３２】上記の実施例１〜３と比較例１の光学補償
フィルムをＴＮ型液晶セル（液晶の異常光と常光の屈折
率の差と液晶セルのギャップサイズの積が５１０ｎｍで
ねじれ角が８７゜）に図６のように装着し、実際の画像
による視認性評価（色むら）を実施した。さらに、これ
ら光学補償フィルムの表面の液晶の配向の乱れを偏光顕
微鏡で観察した。

【００３３】表１には視認性評価結果と偏光顕微鏡観察
の結果を示した。

【００３４】

【表１】

【００３５】表１の結果によれば、本発明の構成で得ら
れた光学補償フィルムは塗布された液晶の配向が均一
で、ＴＮセルへ装着した結果でも表示画像に乱れのない
高い表示品位を示すことが確認された。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、配向膜の塗布された長尺フィルムを複数本のラビン
グロールを用いて連続してラビングする際に、それぞれ
のロールの回転数を異なるように設定することにより、
あるいは同時にそれらロールの径を異なる様にすること
で、ラビング時に発生するラビングむらを消し、長時間
連続して安定したラビング処理が行えることがわかっ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例におけるラビング処理装置を
示す。

【図２】本発明の一実施例におけるラビング処理装置
（ロール径が異なる場合）を示す。

【図３】従来のシート状基板を処理するラビング装置を
示す。

【図４】従来の長尺フィルムのラビング装置を示す。

【図５】従来の長尺フィルムのラビング装置を示す。

【図６】ＴＮ型液晶表示板の構成を示す。

【符号の説明】

１：フィルム基板搬送装置（送り出し部） ２：フィルム基板搬送装置（送り出し部） ３；ラビングロール ４；基板支持ロール ５；フィルム基板 ＴＮＣ：ＴＮ型液晶セル Ａ、Ｂ：偏光板 ＰＡ、ＰＢ：偏光軸 ＲＦ１、ＲＦ２：光学補償フィルム ＢＬ：バックライト Ｒ１、Ｒ２：光学補償フィルムのラビング方向

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 片面に配向膜が形成された長尺フィルム
   表面をラビングロールによって連続してラビングする際
   に、複数本のラビングロールを順次用いる長尺フィルム
   の連続ラビング方法において、複数のラビングロールの
   回転数がお互いに異なる事を特徴とする連続ラビング方
   法。
2. 【請求項２】 複数のラビングロールの少なくとも一本
   の径がその他の径と異なる請求項１記載の連続ラビング
   方法。
3. 【請求項３】 透明支持体上に配向膜材料を塗設し、ラ
   ビング処理をした後、少なくとも一種の円盤状化合物を
   含む層を形成する光学補償シートの製造方法であって、
   該ラビング処理が請求項１または２記載の方法であるこ
   とを特徴とする光学補償シートの製造方法。