JP2002022940A - 光学フィルムの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 有機溶剤を使用することなく、機械的特
性等及び光学的等方性が良好な高分子フィルムを得るこ
とができ、さらに、従来からの製造設備の改造を最小限
に抑えた光学フィルムの製造方法を提供する。 【解決手段】 紫外線硬化性樹脂からなる液体状ポリマ
ー溶液を塗布ヘッド４からスチールベルト５上に流延す
る。流延された液体状ポリマー溶液はスチールベルト５
により搬送され、紫外線ランプ６の下方まで搬送された
とき紫外線が照射される。液体状ポリマー溶液は搬送さ
れつつ固化しフィルムが形成される。この時、紫外線が
照射されるゾーンは、ケース７により包囲され窒素が供
給されているので、酸素濃度が１％以下と小さくなって
おり、紫外線硬化反応が妨げられることがない。紫外線
硬化により形成されたフィルム９はそのまま搬送され、
スチールベルト５の端部で剥離され、搬送ロール１０に
より巻取り機１１に送られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、偏光板や位相差調
整フィルム、液晶表示装置の視野角拡大フィルム等の基
材として有用な等方性の高い光学フィルムの製造方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】偏光板や位相差調整フィルム、液晶表示
装置の視野角拡大フィルム等の基材のように、高度に光
学的な等方性が要求される用途には、セルロース系樹
脂、中でもトリアセチルセルロース樹脂からなるフィル
ムが多く用いられてきた。このトリアセチルセルロース
樹脂フィルムは、原料樹脂を有機溶剤に溶解し、これを
鏡面仕上げされた非常に平滑な金属ベルトもしくは金属
ドラム面上に流延し、さらに乾燥工程において有機溶剤
を乾燥させることにより得られるものである。この有機
溶剤の成分には、環境への悪影響が懸念される塩素系溶
剤、特に、メチレンクロライドが多く用いられている。

【０００３】ところで、乾燥工程で揮発する有機溶剤を
１００％捕集することは困難であり、少なくない量の有
機溶剤が大気中に散逸している。近年、有機溶剤の放出
に伴う環境の悪化が懸念され、このような有機溶剤を使
用しないフィルム製造技術の開発が強く求められてお
り、例えば、実質的にアセトンからなる有機溶媒を用い
てセルロースアセテートフィルムを製造する方法が提案
されている（特開平９−９５５４４号公報）。

【０００４】また、偏光板等に用いられる高分子フィル
ムは光学的異方性が小さいことが求められるが、この高
分子フィルムの光学的異方性は、フィルムを構成するポ
リマー鎖の多くが特定の方向に配列（配向）するために
発現する現象である。これを防止するために、ポリマー
鎖の配向を阻止するような製膜方法が各種提案されてい
る。また、光学的異方性が小さく、かつ、機械的特性、
耐熱性等を改良した光学用のフィルムに関する技術が各
種提案されている。例えば、メタクリルニトリル重合体
をガラス転移温度近辺で延伸する技術（特開平６−３２
９８１４号公報）、ポリエチレンテレフタレート樹脂に
フルオレン骨格を導入しポリマー鎖の配向を阻止する技
術（特開平６−１５７７３０号公報）、直鎖状分子に嵩
高い分岐構造を付与する技術（特開平１０−２５１３３
７号公報）が提案されている。

【０００５】さらに、高分子フィルムの製造方法とし
て、反応硬化型樹脂を用いたフィルムの製造方法（特開
平６−５５５５６号公報、特許第２９３９５９０号公
報）、支持体上に塗布した高分子重合体材料溶液に赤外
線を照射するフィルムの製造方法（特開平６−３３５９
３２号公報）等が提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の技術では、塩素系溶剤を用いることなく、機械
的特性、耐熱性等と光学的な等方性の両者を満足させる
高分子フィルムを得ることはできなかった。

【０００７】本発明は、以上の問題点を解消し、有機溶
剤を使用することなく、機会的特性、耐熱性等と光学的
な等方性が良好な高分子フィルムを得ることができ、さ
らに、従来からの製造設備の改造を最小限に抑えた光学
フィルムの製造方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意研究
の結果、有機溶剤に溶解した樹脂の替わりに紫外線照射
により三次元架橋構造を形成しうる不飽和結合を有する
原料樹脂液を用い、これを鏡面仕上げされた非常に平滑
な金属ベルトもしくは金属ドラム面上に流延し、紫外線
を照射して硬化させることにより、光学的等方性が非常
に良好なフィルムを作製し得ることを見出し、本発明を
完成させた。

【０００９】すなわち、本発明による光学フィルムの製
造方法は、光学フィルム原料となる液体状ポリマー原料
を連続的に駆動される無端のベルトもしくは回転するド
ラム上に流延してこれを固化させ、得られたフィルムを
該ベルトもしくはドラムから連続的に剥離し巻き取る光
学フィルムの製造方法において、該液体状ポリマー原料
として紫外線硬化性樹脂を用い、流延された液体状ポリ
マー原料に紫外線を照射して固化させることを特徴とし
て構成されている。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明においては、流延する液体
状ポリマー原料として紫外線硬化性樹脂を用いている。
この紫外線硬化性樹脂は、光重合性オリゴマーの他に、
製品に要求される特性と紫外線硬化の工程条件に応じ
て、反応性希釈剤、光重合開始剤、光開始助剤、安定剤
等を含有するものである（「紫外線硬化システム」（加
藤清視著、総合技術センター発行 平成元年出版）参
照）。

【００１１】光重合性オリゴマーは、ポリエステル、エ
ポキシ、ウレタン等の骨格に官能其としてアクリロイル
其（ＣＨ²＝ＣＨＣＯ−）、メタクリロイル其（ＣＨ^２
＝Ｃ（ＣＨ^３）ＣＯ−）等が２ヶ以上付加したものであ
り、例えば、エポキシアクリレート、ポリエステルアク
リレート、ウレタンアクリレート、ポリエーテルアクリ
レートが挙げられる。

【００１２】エポキシアクリレートの構造を以下に示
す。

【化１】

【００１３】ウレタンアクリレートの構造を以下に示
す。

【化２】

【００１４】光重合性オリゴマーは、強靭性、柔軟性、
耐熱性、接着性等の物性に大きな影響を与えるものであ
るので、光学フィルムに要求される各種物性を考慮して
好適なものを選択する。上述した中では、透明度が高く
比較的柔軟性のあるフィルムの得られるエポキシアクリ
レートが好ましい。

【００１５】反応性希釈剤は、低分子量で単（モノ）官
能モノマー、多官能モノマー（２〜６官能）であり、官
能其としてはアクリロイル其、メタクリロイル其、ビニ
ル其等がある。単官能モノマーは、溶解性、光重合性オ
リゴマーの粘度減少性が良好で希釈モノマーとして好適
である。

【００１６】単官能モノマーの代表例を以下に示す。 ２（２−エトキシエトキシ）エチルアクリレート（ＥＥ
ＥＡ） ＣＨ^２＝ＣＨＣＯＯ−Ｃ^２Ｈ^４−Ｏ−Ｃ^２Ｈ^４−ＯＣ^２
Ｈ^５ テトラヒドロフルフリルメタクレート（ＴＨＦＭＡ）

【化３】 ２−フェノキシエチルアクリレート

【化４】

【００１７】多官能モノマーは低粘度で希釈モノマーと
しても機能し、また、ポリマー鎖を架橋することもでき
る。重合した網目構造物は架橋密度が増加すればするほ
ど硬く、脆く、耐熱性となる。

【００１８】多官能モノマーの代表例を以下に示す。 １，３−ブチレングリコールジメタクリレート

【化５】 トリプロピレングリコールジアクリレート（ＴＰＧＤ
Ａ）

【化６】 トリメチロールプロパントリアクリレート（ＴＭＰＴ
Ａ）

【化７】 ペンタエリスリトールテトラアクリレート（ＰＥＴＡ）

【化８】

【００１９】光重合開始剤は、紫外線を吸収して電子的
励起状態となり、ラジカルを発生させてラジカル反応を
開始するもので、これにより光重合性オリゴマー、反応
性希釈剤と反応し重合が連鎖的に成長していく。光重合
開始剤は、アセトフェノン系とチオキサントン系とに大
別され、それぞれ誘導体がある。これらの代表例を以下
に示す。

【００２０】

【化９】 ベンゾインエーテル

【化１０】 ベンゾフェノン

【００２１】光開始助剤は、それ自身活性はないが、光
重合開始剤と共用すると光重合開始剤に水素を供与しラ
ジカルができるものであり、例えば、３級アミン類を挙
げることができる。

【００２２】安定剤は、貯蔵中の不慮の重合や硬化を防
止するためのものである。安定剤の代表例を以下に示
す。

【００２３】ハイドロキノンモノメチルエーテル（ＭＥ
ＨＱ）

【化１１】 ２，６−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール（ＢＨＴ）

【化１２】 ２，３−ジメチル−６−ｔ−ブチルフェノール（ＩＡ）

【化１３】

【００２４】流延された液体状ポリマー原料に紫外線を
照射するには、紫外線ランプで紫外線を発生させて照射
する。紫外線ランプには、メタルハライドランプ、高圧
水銀灯、低圧水銀灯、パルス型キセノンランプ、キセノ
ン／水銀混成ランプ、低圧殺菌灯、無電局ランプ等があ
り、いずれも使用することができる。これらの紫外線ラ
ンプの中で、高圧水銀灯もしくはメタルハライドランプ
が好ましい。

【００２５】紫外線ランプには光エネルギーの有効利用
のため楕円型、放物線型、拡散型等の反射板を取り付け
ることが好ましい。

【００２６】紫外線硬化反応はラジカル反応であるため
酸素による阻害を受けるので、紫外線照射ゾーン、すな
わち、ベルトもしくはドラム上に流延された液体状ポリ
マー原料の表面では酸素濃度を１％以下にすることが好
ましく、０．１％以下にすることがより好ましい。酸素
濃度を小さくする手段は特に限定されないが、不活性ガ
スで覆うことにより達成することができる。酸素による
阻害はラジカル発生量を増やせば相対的に無視しうる
が、光重合開始剤を過度に増量すると製品の着色や機能
的特性の低下を招くので好ましいない。

【００２７】液体状ポリマー原料は、公知の塗布装置で
塗布できるが、塗布ヘッドで硬化反応を起こすとゲル状
の付着物がスジや異物の原因となるので、塗布ヘッドに
は紫外線が当たらないようにすることが好ましい。

【００２８】液体状ポリマー原料は無端のベルトもしく
はドラム上に流延するが、このベルト及びドラムは特に
限定されないが、製造された光学フィルムの表面性が良
好であるので、鏡面に仕上げられた金属面であることが
好ましい。金属としては、鉄、鋼、ステンレススチール
等を用いることができ、ハードクロムメッキ等の表面処
理を施すことが好ましい。

【００２９】本発明により製造した光学フィルムは、偏
光板、位相差調整フィルム、液晶表示装置の視野拡大フ
ィルム等に用いることができる。

【００３０】本発明による光学フィルムの製造方法を実
施する光学フィルム製造装置を図面を参照して説明す
る。

【００３１】図１は光学フィルム製造装置の概略図であ
る。この図において、１は原料樹脂液タンクで、紫外線
硬化性樹脂からなる液体状ポリマー原料が貯溜されてい
る。この原料樹脂液タンク１は、送液ポンプ２及びフィ
ルター３を介して塗布ヘッド４に連結されている。塗布
ヘッド４の下方には無端環状のスチールベルト５が設け
られ、その表面は鏡面に仕上げられている。スチールベ
ルト５の中央部上方には反射板を有する紫外線ランプ６
が設けられている。この紫外線ランプ６は下部に開口を
有する紫外線収納ケース７内に収納されており、紫外線
収納ケース７の下端はスチールベルト５の上面とわずか
の間隙となるように配置されている。また、ケース７は
窒素源８に連結されており、窒素源８から送られて来た
窒素が満たされるようになっている。スチールベルト５
の下流側（スチールベルトの走行方向側、図中右側）に
は、スチールベルト５から剥離させたフィルム９を搬送
させる搬送ロール１０及び巻取り機１１が設けられてい
る。

【００３２】以上のような光学フィルム製造装置で光学
フィルムを製造するには、液体状ポリマー溶液を塗布ヘ
ッド４からスチールベルト５上に流延する。なお、紫外
線ランプ６はケース７内に収納されているので、塗布ヘ
ッド４周辺が紫外線に照射されることはない。流延され
た液体状ポリマー溶液はスチールベルト５により搬送さ
れ、紫外線ランプ６の下方まで搬送されたとき紫外線が
照射される。したがって、液体状ポリマー溶液は搬送さ
れつつ固化しフィルムが形成されるが、この時、紫外線
が照射されるゾーンは、ケース７により包囲され窒素が
供給されているので、酸素濃度が１％以下と小さくなっ
ており、紫外線硬化反応が妨げられることがない。紫外
線硬化により形成されたフィルム９はそのまま搬送さ
れ、スチールベルト５の端部で剥離され、搬送ロール１
０により巻取り機１１に送られる。

【００３３】

【実施例】以下、実施例により本発明を詳細に説明する
が、本発明は本実施例に限定されるものでない。

【００３４】［実施例１］ポリエステルアクリレートオ
リゴマー３８部、エポキシアクリレートオリゴマー２０
部、エトキシ化ビスＡエポキシアクリレートモノマー４
０部、ベンゾフェノン１部、トリエタノールアミン２部
を混合し、液体状ポリマー原料を調合した。これを毎分
２ｍで走行する幅３０ｃｍのスチールベルトに塗布し、
さらに高圧水銀灯で紫外線を５００ｍｊ／ｃｍ^２の割合
で照射した。紫外線照射ゾーンには窒素気流を流し、酸
素濃度を１％以下とした。硬化したフィルムの厚みは７
０μｍであった。これをスチールベルトから剥離しフィ
ルムサンプルを得た。

【００３５】このフィルムの光学特性を評価したとこ
ろ、リタデーションは０．５ｎｍ、ヘイズは１％であ
り、また、フィルムの色は略無色であった。

【００３６】［実施例２］ポリエステルアクリレートオ
リゴマー３８部、エポキシアクリレートオリゴマー２０
部、エトキシ化ビスＡエポキシアクリレートモノマー４
０部、ベンゾフェノン５部、トリエタノールアミン４部
を混合し、原料樹脂液を調合した。これを毎分２ｍで走
行する幅３０ｃｍのスチールベルトに塗布し、さらに高
圧水銀灯で紫外線を７００ｍｊ／ｃｍ²の割合で照射し
た。硬化したフィルムの厚みは８５μｍであった。これ
をスチールベルトから剥離しフィルムサンプルを得た。

【００３７】このフィルムの光学特性を評価したとこ
ろ、リタデーションは０．４ｎｍ、ヘイズは１％であ
り、また、フィルムの色は幾分黄色みを帯びたが、使用
可能なレベルであった。

【００３８】上記実施例１及び２における評価方法を以
下に示す。 ＜リタデーション＞エリプソメーター（偏光解析計ＡＥ
Ｐ−１００：津島製作所（株）製）を用いて、波長６３
２．８ｎｍにおけるフィルム面に垂直方向から測定した
正面レターデーション値を求めた。 ＜ヘイズ＞ ヘイズ計（１００１ＤＰ型：日本電色工業（株）製）を
用いて測定した。

【００３９】なお、従来のＴＡＣ（トリアセチルセルロ
ース）は、リタデーションが２．５ｎｍ、ヘイズが０．
４％であった。

【００４０】

【発明の効果】本発明は、有機溶剤を使用することな
く、したがって、環境を汚染する恐れがなく、機械的特
性、耐熱性等のフィルムに要求されている各種特性及び
光学的な等方性が良好な高分子フィルムを得ることがで
き、さらに、従来の製造設備に最小限の改造を施すだけ
で高分子フィルムを製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による光学フィルム製造方法を実施す
るフィルム製造装置の一実施形態の概略図である。

【符号の説明】

１…原料樹脂液タンク ２…送液ポンプ ３…フィルター ４…塗布ヘッド ５…スチールベルト ６…紫外線ランプ ７…ケース ８…窒素源 ９…フィルム １０…搬送ロール １１…巻取り機

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｃ０８Ｆ 2/01 Ｃ０８Ｆ 2/01 ４Ｊ０２７ 2/50 2/50 290/06 290/06 Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５１０ Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５１０ 1/13363 1/13363 // Ｂ２９Ｋ 33:00 Ｂ２９Ｋ 33:00 Ｂ２９Ｌ 7:00 Ｂ２９Ｌ 7:00 Ｆターム(参考） 2H049 BA02 BA06 BB46 BC01 BC05 BC09 BC22 2H091 FA08X FA08Z FA11X FA11Z FB04 FB12 FC14 FC23 FC29 FD15 4F202 AA44L AB04 AF14 AG01 AM26 AM30 CA07 CB02 CK11 CM11 4F205 AA44L AB04 AF14 AG01 AM26 AM30 GA07 GB02 GC02 GC07 4J011 AA01 BA01 BA03 DA02 DB13 DB18 FA02 FB01 QA03 QA12 QA13 QA21 QA24 QB13 QB19 QB20 QB24 SA01 SA21 SA31 SA64 UA01 VA05 VA09 WA10 4J027 AB01 AE01 AE02 AG01 AJ08 BA07 BA19 BA25 BA28 CB10 CC05 CD01

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光学フィルム原料となる液体状ポリマー
   原料を連続的に駆動される無端のベルトもしくは回転す
   るドラム上に流延してこれを固化させ、得られたフィル
   ムを該ベルトもしくはドラムから連続的に剥離し巻き取
   る光学フィルムの製造方法において、該液体状ポリマー
   原料として紫外線硬化性樹脂を用い、流延された液体状
   ポリマー原料に紫外線を照射して固化させることを特徴
   とする光学フィルムの製造方法。
2. 【請求項２】 前記紫外線硬化性樹脂が光重合開始剤を
   含有するエポキシアクリレート樹脂であることを特徴と
   する請求項１記載の光学フィルムの製造方法。
3. 【請求項３】 前記ベルトもしくはドラム上に流延した
   液体状ポリマー原料に紫外線を照射する際、液体状ポリ
   マー原料の表面を不活性ガスで覆っていることを特徴と
   する請求項１又は２記載の光学フィルムの製造方法。
4. 【請求項４】 前記連続的に駆動される無端のベルトも
   しくは回転するドラムの表面が鏡面に仕上げられた金属
   面であることを特徴とする請求項１、２又は３記載の光
   学フィルムの製造方法。