JP2001131299A - 高分子シートの製造方法及び製造装置並びに光学用高分子シート - Google Patents

高分子シートの製造方法及び製造装置並びに光学用高分子シート

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敏正 江口
Junji Tanaka
順二 田中
Hideki Goto
英樹 後藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 表面平滑性に優れた高分子シートの連続製造
法、製造装置及びこれを用いた光学用高分子シートを提
供すること。 【解決手段】 高分子シート原反上に紫外線硬化性樹脂
組成物を塗布またはラミネートし、該紫外線硬化性樹脂
組成物が軟化した状態で表面粗さの最大(Rmax)が
Rmax≦0.1μmの平滑面を有し、かつ流れ方向に
30cm以上の平面部分を有するエンドレスベルトに密
着させて紫外線を照射し、エンドレスベルトの平滑面を
転写、成形する高分子シートの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高分子シートの製
造方法において、平面平滑性に優れ、リタデーションの
小さく、剛性を有する高分子シートを効率良く製造する
方法と、これを製造する装置、並びにこれを用いて製造
した光学用シートに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、液晶表示素子用透明電極基板には
ガラス基板が採用されてきたが、ガラス基板を用いた液
晶表示素子においては、ガラス基板自体が厚いため液晶
表示素子自体の薄型化が困難であると共に、軽量化しに
くいという欠点があり、更に耐衝撃性の点で問題があっ
た。このガラス基板液晶表示素子のもつ欠点を改善する
方法として、光学用高分子シートを用いて液晶表示素子
を作製することにより、軽量化、耐衝撃性の向上が検討
されている。例えば、特開昭53−68099号公報及
び特開昭54−126559号公報には、ガラス基板の
代わりに導電性酸化金属物質を蒸着した長尺のポリエス
テルフィルムを用いて液晶表示素子を連続して製造する
ことが示されているが、研磨により極めて良好な平滑性
が得られるガラス基板と異なり、高分子シートの場合に
は表面の平滑性に優れているとは言い難いものであっ
た。特に、高精細な表示を得るためにSTN(Super Tw
isted Nematic)型液晶表示素子とした場合には、間隔
を0.1μm単位で制御された基板間の液晶の複屈折性を利
用して表示を行うために前記の高分子シートの表面平滑
性が極めて重大になっている。さらに、従来のポリエス
テルフィルム等では剛性が無いために、対角10cm以上の
中型〜大型の液晶表示素子を製造することができず、剛
性を有するシートが求められている。
【0003】これらの問題を解決する方法として、液状
の紫外線硬化性樹脂組成物または熱硬化性樹脂組成物を
研磨ガラス面上等に流し込み、これを硬化してシートを
得る方法が提案されている。しかし、該方法では、シー
トが脆く取り扱い時に割れたり欠けるという問題が起こ
っており、ガラス基板に対して高分子シートを用いる優
位性が十分発揮されていない。さらに、該方法は生産性
が低く、結果として基板が高価になってしまう。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的とすると
ころは、高分子シートの表面平滑性が優れ、液晶表示素
子用基板等の光学用高分子シートとして優れた特性を持
つ剛性を有する高分子シートを効率よく連続生産可能で
ある製造方法、製造装置、および本方法に適した樹脂を
用いることにより前記特性の良好な光学用高分子シート
を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、(1)高分子
シート原反上に紫外線硬化性樹脂組成物を塗布またはラ
ミネートし、該紫外線硬化性樹脂組成物が軟化した状態
で表面粗さの最大(Rmax)がRmax≦0.1μm
の平滑面を有し、かつ流れ方向に30cm以上の平面部
分を有するエンドレスベルトに密着させて紫外線を照射
し、エンドレスベルトの平滑面を転写、成形することを
特徴とする高分子シートの製造方法、(2)平滑面を有
するエンドレスベルトが紫外線を透過する透明ベルトで
あり、エンドレスベルトの内側に紫外線光源を有するも
のである第(1)項記載の高分子シートの製造方法、
(3)高分子シート原反が紫外線を透過する透明なシー
ト原反であり、エンドレスベルトに密着させた状態で高
分子シート原反のエンドレスベルト接触面の反対側から
紫外線を照射する第(1)項記載の高分子シートの製造
方法、(4)表面粗さの最大(Rmax)がRmax≦
0.1μmの平滑面を有し紫外線を透過する透明エンド
レスベルトと、該透明エンドレスベルト内側に紫外線光
源が設置されている紫外線露光部とを有する高分子シー
トの製造装置、(5)第(1)〜(3)項記載の高分子
シートの製造方法を用いて製造した光学用高分子シー
ト、(6)高分子がポリエーテルサルホンである第
(5)項記載の光学用高分子シート、を提供するもので
ある。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明中の高分子シート原反とし
て使用される高分子の例を挙げると、ポリエステル、ポ
リサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルケト
ン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリア
ミドイミド、ポリカーボネート、エポキシ樹脂、アクリ
ル樹脂、ノルボルネン系高分子及びこれをブレンドした
樹脂等をあげることができるがこれらに限定されるもの
ではない。中でも液晶表示素子製造上、透明性、耐熱
性、加工性、耐衝撃性のバランスの良いポリエーテルサ
ルホンが特に好ましい。高分子シート原反の厚みは、1
0μm以上500μm以下が好ましく、更に好ましくは
50μm以上400μm以下である。高分子シートの厚
みが10μm未満であると切れやすく取り扱いが困難で
あり、又、液晶表示素子の基板間隔の保持が難しく、5
00μmを越えると重くなりガラス基板に対する優位性
が少なくなる。
【0007】本発明で用いられる紫外線硬化性樹脂組成
物の例を挙げると、アクリレート化合物等を主成分とし
た液状の紫外線硬化性樹脂組成物やエポキシ樹脂や不飽
和ポリエステル樹脂を主成分としたシート状の紫外線硬
化性樹脂組成物等である。前者の場合は塗布装置により
高分子シート原反上に塗布し、溶剤を含む場合には乾燥
装置により溶剤を揮発させ、後者の場合には高分子シー
ト原反上にラミネートする。紫外線硬化性樹脂組成物の
硬化後の膜厚は1μm以上400μm以下であることが
好ましい。1μm未満であると高分子シート原反に凹凸
が有った場合に鏡面を転写したシートを得ることが難し
く、400μmを越えると重くなりガラス基板に対する
優位性が少なくなる。
【0008】本発明において表面に紫外線硬化性樹脂組
成物を有した高分子シートをRmax≦0.1μmの平
滑面を有するエンドレスベルトに密着させる際には、そ
の平滑面が十分に紫外線硬化性樹脂組成物表面に転写さ
れるよう、紫外線硬化性樹脂組成物は軟化または液化し
ていなければならない。紫外線硬化性樹脂組成物には、
溶剤を含まなくても室温で軟化しているものや液状のも
のも有るが、そうでない場合は密着する前にヒーター等
により加熱を行い軟化させることが必要である。密着さ
せる方法としては、ニップロールや帯電固定等の方法が
挙げられるがこれらに限定されるものではない。
【0009】本発明において表面に紫外線硬化性樹脂組
成物を有した高分子シートを密着させるエンドレスベル
トは、表面粗さの最大(Rmax)がRmax≦0.1
μmであることが必要である。Rmaxが0.1μmを
越えると、表示性が良好な液晶表示素子を製造すること
ができない。さらにエンドレスベルトは流れ方向に30
cm以上の長さの平面部分を有することが必要であり、
この部分で紫外線硬化性樹脂組成物を硬化させることに
より反りの無い剛性を有するシートを得ることができ
る。Rmax≦0.1μmであるエンドレスベルトはス
テンレスベルトの表面を研磨処理することや透明高分子
のキャストフィルムを用いること等で製造できる。
【0010】本発明においてRmax≦0.1μmの平
滑面を有するエンドレスベルトとしてポリカーボネート
やノルボルネン系ポリシクロオレフィン等のように紫外
線を透過する透明なエンドレスベルトを用いる場合は、
エンドレスベルトの側に高圧水銀灯等の紫外線光源を設
置することにより紫外線硬化性樹脂組成物を硬化させる
ことができ、これによりエンドレスベルト平滑面を転写
した状態で高分子シート原反上に紫外線硬化樹脂層を形
成して表面が平滑な高分子シートを製造することができ
る。
【0011】本発明においてRmax≦0.1μmの平
滑面を有するエンドレスベルトとしてステンレスベルト
等の不透明なものを用いる場合、高分子シート原反とし
て紫外線を透過するものを用い、紫外線硬化性樹脂組成
物を有した面と反対の面から紫外線を照射することによ
り、前記と同様に表面が平滑な高分子シートを製造する
ことができる。この場合、高分子シート原反に使用でき
るものは透明性を有するものに限られるが、多くの高分
子シートは透明性を有するものであり、この方法につい
ても産業上極めて有用なものである。以上のようにして
製造される光学用高分子シートは、液晶表示素子用透明
基板用や光学ミラー用基板等として有用なものである。
【0012】
【実施例】以下本発明を実施例、比較例、図面によって
説明するが、本発明は実施例により何ら限定されるもの
ではない。シートの光学的物性は次の方法により測定し
た。 (1)シート厚み 接触式ダイヤルゲージで高分子シートの幅方向に20m
m間隔で測定した平均値。 (2)高分子シートの表面粗さの最大(Rmax) 接触式の精密段差計(TENCOR INSTRUMENTS製、AlPHA-ST
EP200)により、高分子シートの幅方向に2mmのスキ
ャン幅にて全幅を測定した凹凸の最大値。 (3)ロール面の表面粗さの最大(Rmax) (株)ミツトヨ製接触式表面粗さ計により、ロールの幅
方向にカットオフ長さ0.8mmにて全幅を測定したと
きの凹凸の最大値。
【0013】《実施例1》厚さ200μm、表面粗さの
最大(Rmax)が0.3μmのポリエーテルサルホン
を高分子シート原反として用い、巻出装置、コーター
部、加熱乾燥ゾーン、ニップロール、内部に高圧水銀灯
を有するRmax=0.04μmのノルボルネン系ポリ
シクロオレフィン製エンドレスベルト、及び巻取装置を
有する製造装置を用いて次の加工を行った。まず、紫外
線硬化性樹脂組成物として分子量1540融点70℃の
エポキシアクリレートプレポリマー(昭和高分子製、V
R−60)100重量部、酢酸ブチル200重量部,セ
ロソルブアセテート100重量部,ベンゾインエチルエ
ーテル2重量部を50℃にて撹拌、溶解して均一な溶液
としたものをコーター部のキスロールコーターで乾燥前
膜厚10μmで塗布し、加熱乾燥ゾーン中100℃で5
分間加熱して溶媒を除去した。溶媒除去後の紫外線硬化
性樹脂組成物はペースト状の軟化状態であった。続いて
ゴム製ニップロールを用いて、流れ方向に50cmの平
面部分を有し、内部に100w/cmの高圧水銀灯を有
するRmax=0.02μmの鏡面ロールで駆動するR
max=0.04μmのノルボルネン系ポリシクロオレ
フィンキャストフィルム製エンドレスベルトに駆動ロー
ル上で紫外線硬化性樹脂組成物の塗布面を密着させて紫
外線を照射して紫外線硬化性樹脂組成物を硬化させ、エ
ンドレスベルトから剥離し巻取装置で巻き取って高分子
シートを連続的に得た。紫外線の照射時間は40秒間で
あった。得られた高分子シートのロール面に接した面の
Rmaxを測定したところ0.04μmであった。次
に、この高分子シート上に、DCマグネトロン法によ
り、初期真空度3×10-4Paの状態から酸素/アルゴ
ンガス9%の混合ガスを導入して3×10-1Paの条件
下においてスパッタリングを行い500Å厚のSiO2
を得た。続いて、透明導電膜として、同じくDCマグネ
トロン法により初期真空度3×10-4Paの状態から酸
素/アルゴンガス4%の混合ガスを導入して1×10-1
Paの条件下においてスパッタリングを行いIn/In
+Snの原子比が0.98である酸化インジウム錫(I
TO)からなる透明導電膜を得た。測定の結果、膜厚は
1600Å、比抵抗は4×10-4Ω−cmであった。I
TOを成膜後、レジストを塗布して現像し、エッチング
液として10vol%HCl、液温40℃中でパターン
エッチングし、対角長さ3インチ、L/S=150/5
0μmの表示パターンを形成した。パターン形成後、S
TN用配向膜を塗布し、150℃2hrの焼成処理を行
った後、240度ツイストの配向となるようラビング処
理を行った。ラビング処理後、スペーサーを散布し、シ
ール剤を塗布し、130℃でシール硬化させてセル化
し、STN用液晶組成物を注入した。偏光板をコントラ
ストの最大となる位置に貼り合わせて液晶表示素子を作
製した。この液晶表示素子を駆動電圧0Vから±5Vで
点灯試験を行ったところ、液晶のセルギャップ異常によ
る表示ムラは見られず良好な表示を示した。
【0014】《実施例2》Rmaxが0.2μmのポリ
カーボネートを用い、巻出装置、コーター部、加熱乾燥
ゾーン、Rmax0.03μmの流れ方向に60cmの
平面部分を有するステンレス製エンドレスベルトとこの
ベルト面に向けて照射を行う80w/cmの出力の高圧
水銀灯、及び巻取装置を有する製造装置を用いて次の加
工を行った。まず、実施例1と同様にして紫外線硬化性
樹脂組成物の塗布〜乾燥を行った。続いてゴム製ニップ
ロールを用いて紫外線硬化性樹脂組成物の塗布面をエン
ドレスベルト面に密着させて80w/cmの出力の高圧
水銀灯で紫外線硬化性樹脂組成物の塗布面と逆の面から
紫外線を照射して紫外線硬化性樹脂組成物を硬化させ、
巻取装置で巻き取って高分子シートを連続的に得た。紫
外線の照射時間は30秒間であった。得られた高分子シ
ートのロール面に接した面のRmaxを測定したところ
0.03μmであった。以下実施例と同様にして液晶表
示素子を作成した。この液晶表示素子を駆動電圧0Vか
ら±5Vで点灯試験を行ったところ、液晶のセルギャッ
プ異常による表示ムラは見られず良好な表示を示した。
【0015】《比較例1》実施例1に用いた製造装置の
代わりに、巻出装置、コーター部、加熱乾燥ゾーン、塗
布を行う側の面に紫外線を照射する高圧水銀灯、巻取装
置を有する製造装置を用い、内部に高圧水銀灯を有する
エンドレスベルトに密着させずに紫外線硬化性樹脂組成
物の塗布面側から80w/cmの高圧水銀灯で40秒間
紫外線を照射した以外は実施例1と同様に加工を行い高
分子シートを連続的に得た。得られた高分子シートの紫
外線硬化性樹脂組成物塗布面のRmaxを測定したとこ
ろ0.2μmであった。以下実施例と同様にして液晶表
示素子を作成した。この液晶表示素子を駆動電圧0Vか
ら±5Vで点灯試験を行ったところ、Rmaxの部分に
対応した場所に液晶のセルギャップ異常による表示ムラ
が見られた。
【0016】実施例1および2で製造した高分子シート
を用いて作製した液晶表示素子は、いずれも良好な表示
を示した。即ち、実施例1および2では平滑性の良好な
光学用高分子シートを得ることができた。これに対して
比較例1ではRmax≦0.1μmの平滑面を有するエ
ンドレスベルトに密着させずに紫外線を照射して紫外線
硬化性樹脂を硬化したために良好な平滑性を持つ高分子
シートが得られず、液晶表示素子を作製した場合には表
示ムラを発生した。
【0017】
【発明の効果】本発明の製造方法及び製造装置を用いる
ことにより、表面平滑性が良好な高分子シートを安定し
て、効率よく連続製造することができる。また、本発明
により得られたシートは光学用高分子シートとして最適
で、液晶表示素子用透明電極基板として液晶表示素子を
作製した場合、ガラス基板に比べて軽く割れにくいだけ
でなく、表示ムラのない良好な表示を示した。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1で用いた製造装置の内側に紫外線光源
が設置されている透明エンドレスベルト部分の概略図
【符号の説明】
1:ゴム製ニップロール 2:駆動用鏡面ロール 3:透明エンドレスベルト 4:高圧水銀灯 5:テンションロール 6:剥離用ロール 7:高分子シート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H090 JB03 JB06 JC07 JD14 4F071 AA31 AA39 AA42 AA43 AA49 AA50 AA51 AA60 AA64 AH19 BA01 BB13 BC01 BC16

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】高分子シート原反上に紫外線硬化性樹脂組
    成物を塗布またはラミネートし、該紫外線硬化性樹脂組
    成物が軟化した状態で表面粗さの最大(Rmax)がR
    max≦0.1μmの平滑面を有し、かつ流れ方向に3
    0cm以上の平面部分を有するエンドレスベルトに密着
    させて紫外線を照射し、エンドレスベルトの平滑面を転
    写、成形することを特徴とする高分子シートの製造方
    法。
  2. 【請求項2】該平滑面を有するエンドレスベルトが紫外
    線を透過する透明ベルトであり、エンドレスベルトの内
    側に紫外線光源を有するものである請求項1記載の高分
    子シートの製造方法。
  3. 【請求項3】該高分子シート原反が紫外線を透過する透
    明なシート原反であり、エンドレスベルトに密着させた
    状態で高分子シート原反のエンドレスベルト接触面の反
    対側から紫外線を照射する請求項1記載の高分子シート
    の製造方法。
  4. 【請求項4】表面粗さの最大(Rmax)がRmax≦
    0.1μmの平滑面を有し紫外線を透過する透明エンド
    レスベルトと、該透明エンドレスベルト内側に紫外線光
    源が設置されている紫外線露光部とを有する高分子シー
    トの製造装置。
  5. 【請求項5】請求項1〜3記載の高分子シートの製造方
    法を用いて製造した光学用高分子シート。
  6. 【請求項6】高分子がポリエーテルサルホンである請求
    項5記載の光学用高分子シート。
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