JP2000056130A - 位相差フィルムの製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 位相差の均一化を図りながら、原料中の異物
除去を行い、更に加熱による樹脂変成を防止すること
で、光学均一性の高い位相差フィルムを製造できる位相
差フィルムの製造装置を提供する。 【解決手段】 熱可塑性樹脂と可塑剤により構成される
位相差フィルムの製造装置であって、原料を溶解させる
第１の押出機１と、可塑剤供給部を有し、第１の押出機
１から供給される溶融樹脂に可塑剤を供給混練できる第
２の押出機２とが設けられ、第１の押出機１と第２の押
出機２との間にフィルター１４が設けられ、第２の押出
機２のバレル２１に不活性ガス供給口が設けられてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、位相差均一性に優
れ且つ外観の良好な位相差フィルムを製造することので
きる位相差フィルムの製造装置に関するもののである。

【０００２】

【従来の技術】従来、位相差フィルムは主としてＳＴＮ
（超ねじれネマティック）型液晶ディスプレイに使用さ
れているが、主として使用される位相差は、約４００ｍ
ｍてあり、現在そのばらつきはＲ（ｍａｘーｍｉｎ）で
約４ｎｍ、即ち１％以内（＝±０．５％）の精度が要求
されている。位相差は、位相差＝厚み×配向度（配向度
＝ＴＤ、ＭＤの屈折率差）で表される。通常のフィルム
では配向度は厚み方向で一定であるため位相差の精度は
厚みの精度と直線的な相関がある。即ち、位相差精度１
％を実現するためには、厚み精度も１％以内に制御する
必要がある。

【０００３】コストが低く、生産性に優れる押出成膜法
で、光学用途である位相差フィルムを成膜する場合、樹
脂特性面から成膜時のパラメーターを最適にすること
で、厚みや外観等で優れる押出原反を得ることができ
る。

【０００４】本発明者等は鋭意検討を重ねた結果、最適
値を見いだし、特開平９−１５５９５１号公報記載の位
相差フィルムの製造方法を出願した。

【０００５】この特開平９−１５５９５１号公報記載の
位相差フィルムの製造方法においては、押出機を使用し
て、ポリサルホン樹脂をＴダイから吐出時の樹脂温度３
３０〜４００℃でフィルム上に押出し、押出された樹脂
フィルムをエアギャップ５０〜２５０ｍｍで冷却ロール
又はベルトに導き、ロールとロールとの間、ロールとベ
ルトの間、又はベルトとベルトの間で、冷却ロール又は
ベルト温度１２０〜２２０℃、挟圧力５０〜５００ｋｇ
／ｃｍの条件で挟圧するものである。

【０００６】しかしながら、液晶ディスプレイの高精度
化に伴い、位相差フィルムに要求される特性も、非常に
均一性の高いものが要求されるようになってきた。特に
重要な特性の一つが位相差の均一性であり、叙上のよう
に押出成膜法の限界とも言える精度が要求されるように
なってきた。仮に、最高精度の押出成膜法を確立して
も、安定的に連続して高精度なフィルムを製造すること
は非常に困難である。

【０００７】本発明者等は更に検討を重ね、位相差の均
一性を向上させるために可塑剤を樹脂内に含有・混練さ
せた後、揮発させる手段により位相差の均一性を発現で
きることを見いだした。可塑剤を揮発させるのは、可塑
剤濃度分布を厚み方向に作り、位相差を発現するための
延伸の際にフィルムの厚み方向に配向を制御するためで
あり、厚み精度以上の位相差均一性を得ることが可能と
なる。

【０００８】更に、位相差板の光学的な均一性を向上す
るためには、フィルムに含まれる異物を除去する必要が
ある。位相差板に１００μｍ以上の異物が存在すると、
異物と重なったＬＣＤ上の１画素が全く見えなくなるた
め不良画像となってしまう。位相差板の光学性能におい
て、位相差の均一性以上に重要な品質とも言える。

【０００９】本発明者等はフィルム中の異物を除去する
手段として、原料を投入した後、溶解させる第１の押出
機と可塑剤供給部を有し、第１の押出機から供給される
溶融樹脂に可塑剤を供給混練できる機能を有する第２の
押出機とに分け、更に第１の押出機と第２の押出機との
間にフィルターが設けられたタンデム押出機構を発明
し、特願平１０−１４４３２１号により出願した。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明では、更に異物
の低減を図り、最新の液晶ディスプレイに対応するべく
光学的な均一性の高いフィルムを提供することを狙いと
している。フィルターを使用して物理的に異物を除去し
た後、問題となるのは、従来の熱変成による変色、異物
化である。

【００１１】押出成形を行う場合、必ず樹脂は溶融温度
近傍まで加熱されるため、変成劣化が避けられない。使
用する樹脂によっては変成劣化すると茶色或いは黒色に
着色し、明らかな異物となる。後述するように、位相差
の原料となるポリサルホンやポリカーボネートは熱変成
により着色し異物化する。特にこれらの樹脂の熱変成は
酸素雰囲気下で促進される。

【００１２】叙上のタンデム押出機構を使用した場合に
は、第２の押出機のバレル内に樹脂で充満されない部分
ができてしまい、その空隙と溶融樹脂との間で酸素と接
触する機械が増加し、劣化が促進されてしまう場合があ
る。ここで加熱された溶融樹脂が熱変成を起こさないよ
うに酸素と接触しない製造装置を提供する必要が生じ
る。

【００１３】本発明は、叙上の従来の位相差フィルムの
製造装置における、このような問題点に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、上記の問題を解
決し、位相差の均一化を図りながら、原料中の異物除去
を行い、更に加熱による樹脂変成を防止することで、光
学均一性の高い位相差フィルムを製造できる位相差フィ
ルムの製造装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１記載の本発明位相差フィルムの製造装置
は、熱可塑性樹脂と可塑剤により構成される位相差フィ
ルムの製造装置であって、原料を溶解させる第１の押出
機と、可塑剤供給部を有し、第１の押出機から供給され
る溶融樹脂に可塑剤を供給混練できる第２の押出機とが
設けられ、第１の押出機と第２の押出機との間にフィル
ターが設けられ、第２の押出機のバレルに不活性ガス供
給口が設けられていることを特徴とするものである。

【００１５】本発明において、熱可塑性樹脂としては、
セルロース系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリカーボネー
ト系樹脂、アクリロニトリル系樹脂、オレフィン系樹
脂、ポリスチレン系樹脂、ポリメタクリル酸系樹脂、ポ
リアリレート系樹脂、ポリサルホン系樹脂、ポリエーテ
ルサルホン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂等が使
用できる。望ましくは、液晶の波長分散性に近い特性を
示す樹脂が良く、ポリサルホン系樹脂、ポリアリレート
系樹脂、ポリカーボネート系樹脂等を使用するのが好ま
しい。

【００１６】可塑剤としては、アジピン酸エステル、ア
ゼライト酸エステル、安息香酸エステル、イソブチル酸
エステル、チオブチル酸エステル、ブラシリック酸エス
テル、クエン酸エステル、グリコール酸エステル、イタ
コン酸エステル、オレイン酸エステル、燐酸エステル、
ホスフィン酸エステル、フタル酸エステルフタル酸異性
体エステル、テトラヒドロフタル酸エステル、ヘキサヒ
ドロフタル酸エステル、ピロメリット酸エステル、リシ
ノール酸エステル、セバシン酸エステル、コハク酸エス
テル、スルホンアミド、トリアセチレン、トリメリット
酸エステル等が使用できる。望ましくは、発泡防止のた
め可塑剤の沸点が成形温度よりも高く、樹脂との相溶性
の面からフタル酸系可塑剤を使用するのが好ましい。

【００１７】可塑剤の含有量としては、０．２〜２０重
量部程度が好ましい。０．２重量部未満である場合に
は、可塑剤が揮発しても絶対量が過少であるため均一化
効果が働き難い。２０重量部を越えると、可塑剤の可塑
化効果が過大であるため原反を延伸して配向させようと
しても応力緩和してしまい、殆ど配向しなくなり、配向
しないと位相差は発現しないため位相差フィルムとして
使用困難となる。

【００１８】第１の押出機及び第２の押出機は、一軸タ
イプでも二軸タイプでもよいが、可塑剤の混練性を高め
るために、第２の押出機は、二軸スクリュウタイプを使
用するのが好ましい。第１の押出機及び第２の押出機の
スクリュウは汎用樹脂用の市販品でよく、ユニメルトタ
イプでもフルフライトタイプでもよいが、可塑剤を予め
樹脂に含浸させる場合や、同時に投入する場合には、含
有物が気化した場合ホッパー側に逆流しないようにメル
トシールできいるような設計になっていることが好まし
い。可塑剤を途中で圧入させる場合には、圧入圧力より
樹脂圧力が低くなっているような設計になっていること
が好ましい。

【００１９】可塑剤の揮発は、押出直後或いは溶融樹脂
冷却工程、養生工程或いは延伸予熱工程、延伸工程の少
なくとも１工程中において行えばよい。又、溶剤キャス
ト法にあっては、成膜乾燥工程、或いは養生工程、延伸
予熱工程、延伸工程の少なくとも１工程中において行え
ばよい。

【００２０】第１の押出機と第２の押出機との間に設置
されるフィルターは、不織布タイプ、織り込み積層タイ
プ等が使用できるが、空孔率が高く透過効率の良い不織
布タイプが好ましい。

【００２１】フィルターによる圧力損失を低減させるた
め濾過面積は大きい方が好ましい。更に、フィルターを
収納するケースは小さい方が好ましい。従って、フィル
ターの形状は、リーフディスク形状、キャンドル形状、
カートリッジ形状等が使用できるが、リーフディスク形
状のものを使用するのが好ましい。

【００２２】溶融樹脂の酸素による熱変成は第２の押出
機に溶融樹脂が供給された部分で起きる。第２の押出機
に溶融樹脂を供給した部分よりスクリュウ駆動機側には
樹脂は全く充填されていない。従って、先のバレル内は
空気で満たされている為、溶融樹脂は酸素と接触してし
まう。この樹脂非充填部分は不活性ガスで充満させる必
要がある。不活性ガス濃度は９９％以上あればよく、更
に望ましくは９９．９％以上あればよく、更に望ましく
は９９．９９％以上である。

【００２３】不活性ガスとしては、樹脂の熱変成の促進
を抑制するものであればよいものであって、特に限定さ
れないが、例えば、窒素、アルゴン、その他の不活性ガ
スが単独もしくは適宜混合して使用できる。

【００２４】不活性ガスには微量の水分を含むことがあ
るので、使用に際しては、除湿処理を行うことが好まし
い。

【００２５】又、樹脂は元々完全に脱水できないために
加水分解する恐れがあり、ベント口より真空引きして脱
水脱気により除湿するのが好ましいが、その場合、押出
機内が負圧になり、スクリュウ根本等から外気が進入す
る恐れがあるので、押出機内に外気が進入しないように
不活性ガスを加圧気味に常時供給することが好ましい。

【００２６】位相差を発現する延伸方法としては、縦一
軸延伸、横一軸延伸、同時二軸延伸、逐次二軸延伸や空
気にてフィルムを浮かせて延伸する方法、オイルバス中
で延伸する方法、横一軸延伸後、機械送り方向に弛ませ
た樹脂を収縮させる方法、ＭＤ方向に樹脂を弛ませて取
付けた後、横一軸延伸を行う方法等、種々の方法が使用
できるが、延伸後の位相差に著しいバラツキや外観不
良、斜め方向入射の位相差が著しく変化する視野角の不
良等の不具合がなければ、どのような方法であってもよ
い。又、延伸間距離が短い近接延伸であってもよく、長
い非近接延伸であってもよい。

【００２７】延伸温度は、ネッキング現象防止のためＴ
ｇ（ガラス転移温度）以上が好ましい。又、所定の位相
差を得るため、又フィルムの搬送を安定的に行うために
上限はＴｇ＋８０℃以下が好ましく、更にはＴｇ＋４０
℃以下が望ましい。予熱温度は延伸が良好に行える範囲
であればよいが、予熱温度を延伸温度よりも高く設定
し、延伸中にフィルムを冷却しながら延伸できれば更に
好ましい。予熱温度を延伸温度よりも高く設定する場合
の予熱温度も、Ｔｇ＋８０℃以下が好ましく、更にはＴ
ｇ＋４０℃以下が望ましい。予熱温度と延伸温度との差
は大きい程良く、２０℃、更には、４０度以上が最も好
ましい。

【００２８】延伸時のライン速度は、生産性の観点から
０．５ｍ／分以上が好ましく、装置の安定性、装置精度
の安定性の面から１ｍ／分以上が好ましい。延伸倍率
は、所定の位相差が得られれば何倍に延伸してもよい
が、均一性の面から１．０５〜２．０倍の範囲が好まし
い。

【００２９】〔作用〕本発明位相差フィルムの製造装置
においては、原料を溶解させる第１の押出機と、可塑剤
供給部を有し、第１の押出機から供給される溶融樹脂に
可塑剤を供給混練できる第２の押出機とが設けられ、第
１の押出機と第２の押出機との間にフィルターが設けら
れ、第２の押出機のバレルに不活性ガス供給口が設けら
れているので、不活性ガス供給口から不活性ガスを供給
することにより溶融樹脂は酸素と接触することがない。

【００３０】

【発明の実施の形態】次に、本発明装置の実施の形態を
図面を参照しながら説明する。

【実施例】図１は本発明の位相差フィルムの製造装置の
一例を示す説明図である。図１において、１は第１の押
出機、１１は第１の押出機１のバレル、１２は第１の押
出機１のバレル１１の一端に設けられたホッパー、１３
はバレル１１の他端に設けられたフィルターケースであ
り、フィルターケース１３内にフィルター１４が設けら
れている。

【００３１】２は第１の押出機、２１は第１の押出機２
のバレルであり、バレル２１の内部は区域Ｂ１から区域
Ｂ１０までの１０か所の区域に区分されている。バレル
２１の区域Ｂ６にアダプター１５によりフィルターケー
ス１３が接続されている。２２は不活性ガスであるＮ₂
ガスの供給管であり、供給管２２はバレル２１の区域Ｂ
１に接続されている。２３は他のＮ₂ ガスの供給管であ
り、供給管２３はバレル２１の区域Ｂ３に接続されてい
る。２４はプランジャーポンプであり、プランジャーポ
ンプ２４により可塑剤がバレル２１の区域Ｂ９に供給さ
れるようになっている。

【００３２】２５は金型であり、金型２５はアダプター
２６によりバレル２１の区域Ｂ１０に接続されている。
第１の押出機１として、ＧＭエンジニアリング社製の商
品名「ＧＭ−５０」Ｌ／Ｄ＝２８のものを使用した。第
２の押出機２として、日本製鋼所製の商品名「ＴＥＸ４
４」Ｌ／Ｄ＝２８（同方向回転２軸スクリュー）のもの
を使用した。フィルター１４としては、リーフディスク
形状の焼結ステンレス鋼不織布（日本精線社製の商品名
「ＮＦ２Ｍ−０６Ｄ２」）であって、濾過面積が０．０
２５６ｍ² ／枚のものを３５枚使用した。

【００３３】金型２５としてはコートハンガータイプＴ
ダイ（ＥＤＩ社製）であり、押出幅５００ｍｍのものを
使用した。熱可塑性樹脂としては、ポリサルホンペレッ
ト（帝人アモコエンジニアリングプラスチック社製の品
番「Ｐ−１７００」）を使用した。可塑剤としては、フ
タル酸ジエステル（大八化学工業社製）であって、沸点
２９６℃のものを使用した。不活性ガスとしては、窒素
ガスを使用し、窒素ガスは太陽東洋酸素株式会社製の小
型窒素ガス発生装置（商品名「Ｐ−３．０」）により発
生させた。

【００３４】窒素ガスはガス圧４ｋｇ／ｃｍ² 、流量２
リットル／分を供給管２２、２３からバレル２１内に供
給した。

【００３５】ポリサルホン樹脂１００重量部を第１の押
出機１で溶融混練し、フィルター１４を経由して第２の
押出機２に供給する。フタル酸ジエステルをプランジャ
ーポンプ２４により５重量部を供給した。第１の押出機
１のバレル１１及びフィルターケース１３の温度を３３
０℃フィルターケース１３の出口からアダプター１５の
出口までの温度を３２０℃第２の押出機２のバレル２１
のＢ１からＢ７までの温度を３２０℃第２の押出機２の
バレル２１のＢ８の温度を３１０℃第２の押出機２のバ
レル２１のＢ９、Ｂ１０の温度を２７０℃アダプター２
６及び金型２５の温度を２７０℃にそれぞれ設定した。
金型２５より押し出した樹脂を、表面温度１４５℃の金
属ロール（直径６００ｍｍ）とゴムロールでニップ冷却
し、未延伸のポリサルホンフィルムを成形した。フィル
ムの異物を顕微鏡で観察したところ皆無であった。

【００３６】〔比較例〕図２に示す装置を使用し、実施
例と同様の構成により窒素ガスを全く使用せずに成膜を
行った。成形されたフィルムの異物は目視観察では観察
されなかったが、顕微鏡観察を行うと口径１００μｍの
異物で１ｍ² 当たり平均して５か所以上存在した。がで
きるものである。

【００３７】以上、本発明の実施の形態例を図により説
明したが、本発明の具体的な構成は図示の実施の形態例
に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない
範囲の設計変更は本発明に含まれる。

【００３８】例えば、図４に示すように、クランプ台３
の下端を固定台１にねじ込む代わりにクランプ台３の下
端にフランジを設け、フランジをボルトにより固定台１
に取付けるようにしてもよい。

【００３９】

【発明の効果】本発明の位相差フィルムの製造装置にお
いては、不活性ガス供給口から不活性ガスを供給するこ
とにより溶融樹脂は酸素と接触することがないので、位
相差の均一化を図りながら、原料中の異物除去を行い、
更に加熱による樹脂変成を防止することで、光学均一性
の高い位相差フィルムを製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の位相差フィルムの製造装置の一例を示
す説明図。

【図２】従来の位相差フィルムの製造装置の説明図。

【符号の説明】 １ 第１の押出機 １１ バレル １２ ホッパー １３ フィルターケース １４ フィルター １５ アダプター ２ 第２の押出機 ２１ バレル ２２、２３ 供給管 ２４ プランジャーポンプ ２５ 金型 ２６ アダプター

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｂ２９Ｌ 7:00 Ｆターム(参考） 2H049 BC01 BC22 2H091 FA11X FA11Z FB02 FB12 FC01 FC29 LA07 LA12 4F207 AA34 AB07 AG01 AH33 AH73 AR12 KA01 KA17 KF02 KF12 KK13 KK23 KL04 KL38 KL84 KM02 KM15 4F210 AA34 AB07 AG01 AH33 AH73 AR12 QA00 QC01 QC05 QD13 QG01 QG18

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱可塑性樹脂と可塑剤により構成される
   位相差フィルムの製造装置であって、原料を溶解させる
   第１の押出機と、可塑剤供給部を有し、第１の押出機か
   ら供給される溶融樹脂に可塑剤を供給混練できる第２の
   押出機とが設けられ、第１の押出機と第２の押出機との
   間にフィルターが設けられ、第２の押出機のバレルに不
   活性ガス供給口が設けられていることを特徴とする位相
   差フィルムの製造装置。