JP2005209513A

JP2005209513A - 除電方法

Info

Publication number: JP2005209513A
Application number: JP2004015636A
Authority: JP
Inventors: Toshikazu Kiyohara; 稔和清原; Yasushi Fukuda; 靖福田
Original assignee: SHIN NISSEKI EKISHO FILM KK
Current assignee: SHIN NISSEKI EKISHO FILM KK
Priority date: 2004-01-23
Filing date: 2004-01-23
Publication date: 2005-08-04

Abstract

【課題】連続走行しているフィルム、シートまたはウエブ等に生じた正負が混在する帯電を、表裏を同時に完全に除電すること。
【解決手段】走行する処理対象物の表面および裏面に、複数のイオン生成用電極を対向して配置して、該電極に交流電圧を印加して、生成イオンを処理対象物に照射する。イオンの照射と共に、処理対象物にエアーを吹き付けるのが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、帯電体の除電方法に関する。特に、走行する長尺帯電物の除電方法に関する。

液晶表示装置等の製造に、フィルム表面を一方向にラビング処理した基板フィルムが用いられている。基板フィルムは液晶セルにおける液晶分子の配向処理用に広く使用されている（例えば、特許文献１参照）。また、基板フィルム上に液晶性高分子層を形成したものを直接または該液晶性高分子層を透光性基板フィルム上に転写して視野角改良板、位相差板、色補償板等の光学素子の製造方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。基板フィルムをラビング処理するには、一般的には長尺フィルムを搬送しつつラビングロールとそれに対向して配置したバックアップロールによって行う。ラビング処理時の摩擦により基板フィルム表面が帯電する。帯電は一様ではなく、ラビングロールのピッチに対応して、正と負が数ｍｍ〜数十ｍｍの幅で交互に繰り返されたパターンで帯電することがある。このような帯電フィルム表面には、ラビング時に生じた微細な粉塵が静電気で付着しているので、これに液晶性高分子層を形成させると光学的な欠陥が生じる。あるいは、ラビング前の基板フィルムが帯電していると、微細な粉塵がフィルム表面に付着しラビング時に傷を生じて液晶性高分子層に欠陥を生じる。さらに、一般のフィルムの製造においても、プラスチックフィルムをローラーで案内しながら走行させるとフィルム表面に正負が混在した帯電が生じることがある。帯電による最終製品の欠陥が製品の歩留まりを低下させる原因となっている。

従来より、フィルム、シートまたはウエブの除電方法が多く提案されている。たとえば、ウエブまたはシート等の基材に付着している塵埃を該基材の搬送中に除去する方法の一工程として表面および裏面の除電工程を含む除塵方法（例えば、特許文献３参照）、長尺フィルム基盤をラビングする際に静電気除去装置と超音波除塵装置を通過させる方法（例えば、特許文献４参照）等が開示されているが、いずれも一般的な除電装置を例示しているに過ぎず、正負が混在した帯電状態を除電することについて具体的開示がない。また、正負が混在した走行するフィルム等の帯電物体の除電を、正負イオン生成用除電電極と帯電物体を挟んで対向配置したイオン吸引電極からなる除電方法および除電装置（例えば、特許文献５参照）および、さらにこの方法および装置において処理対象帯電物体にエアーを吹きつけことを付加した方法および装置（例えば、特許文献６参照）が提案されているが、極めて精細な光学素子用の基板フィルの除電方法としては、表裏同時に完全に除電するに至らず、除電ムラが残る等の問題がある。
特開平６−１１００５９号公報特開平７−１１３９９３号公報特開２００３−１０３２２４号公報特開平７−３３３６１３号公報特許第２６５１４７６号公報特許第２６５１４７８号公報

近年の液晶表示装置の精細化にともない、帯電に起因する欠陥が製品の歩留まりを低下させている。従来の除電方法および装置によっては、連続走行しているフィルム、シートまたはウエブ等に生じた、正負が混在する帯電体の除電を完全に行うことは困難である。また、帯電体の表裏を同時に除電することも困難であった。本発明の目的は、走行している処理対象物の表裏の除電を連続的に行う方法を提供することにある。

本発明の第１は、走行する処理対象物の表面および裏面に複数のイオン生成用電極をそれぞれ処理対象物表面から４０ｍｍ未満の距離に対向して配置して、該電極に交流電圧を印加して、生成イオンを処理対象物に照射することを特徴とする除電方法に関するものである。

本発明の第２は、本発明の第１においてイオンの照射と共に、処理対象物にエアーを吹き付けることを特徴とする除電方法に関するものである。

本発明の除電方法によれば、正負混在した帯電状態を有する走行長尺処理対象物の表裏を同時に除電することができ、除電ムラも生じない。

図１は本発明の方法に使用する除電装置の一実施態様を示す概略構成図である。走行している処理対象物１の表裏に面して、複数の除電電極２および３が対向して設けられている。図１では、除電後の処理対象物が巻き取りロール４に巻き取られる例を示している。

処理対象物１は、帯電している長尺物であり、例えばフィルム、シート、ウエブ等が挙げられる。微量の帯電であっても製品の品質に大きな影響を及ぼす用途に特に適している。例えば液晶性高分子を塗布する配向用基板としての高分子フィルム、その他の光学素子用フィルム、シートあるいは磁気テープ用基材フィルム等である。最も適しているのは、ラビング処理後の配向基板用フィルムである。配向基板用長尺フィルムは、高分子材料からなるもの、高分子材料と他の材料（たとえば、銅、ステンレス、鋼等の金属の箔等）との多層構造のいずれも使用できる。配向基板用フィルム自体を、銅、ステンレス、鋼などの金属箔とすることもできる。

この材料としては高分子材料が好ましく、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂のいずれも使用できる。たとえばポリイミド、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂、ナイロンなどのポリアミド；ポリエーテルイミド；ポリエーテルケトン；ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）；ポリケトン；ポリエーテルスルフォン；ポリフェニレンサルファイド；ポリフェニレンオキサイド；ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル；ポリアセタール；ポリカーボネート；ポリ（メタ）アクリレート；トリアセチルセルロースなどのセルロース系樹脂；ポリビニルアルコールなどの熱可塑性樹脂などが例示される。配向基板上に配向膜または液晶性高分子膜を形成する際に加熱を要する場合には、耐熱性を考慮すると、さらに好ましいものはポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ＰＥＥＫ、ポリビニルアルコールなどの熱可塑性樹脂からなるものである。これらは、加熱によってラビング処理の効果が消滅または減少するおそれのないものである。

フィルムの表面に配向膜を構成する材料としては各種の材料が使用できるが高分子化合物が好ましい。例えばポリイミド膜、アルキル鎖変性系ポバール、ポリビニルブチラール、ポリメチルメタクリレートなどである。また無機物としてＳｉＯ斜方蒸着膜などの無機物斜方蒸着膜がある。ポリイミドの場合は、ポリアミック酸を塗布した後１００℃から３００℃で加熱して硬化させる。

図中２および３は、被処理対象物の表面側および裏面側にそれぞれ設置した除電電極である。この除電電極は、イオン生成用除電電極である。除電電極２および３として各種の構造のものが使用できるが、除電バーとして知られている一例を図２に示す。図２は除電電極２および３の正面図であり、処理対象物に面する側の表面に複数の放電針３１が植えられている。除電電極は、除電効果を上げと同時に除電放電針にゴミが付着し難くなるように除塵を同時に行うためにエアーを噴出す機能を有するものが好ましい。図２中の３２はエアー噴出し口を示す。図２中の矢印３２はエアーの流れを示す。フィルム蛇行等を考慮し、除電有効幅Lはフィルム幅より長くした方が確実である。例えば、除電有効幅＝フィルム幅＋１００ｍｍとするのが好ましい。複数の除電電極の大きさは同一であり、除電電極を固定するサポートは絶縁体であるのが好ましい。

複数の除電電極２および３は、処理対象物の走行方向に間隔をおいて並列に配置されている。その間隔は、処理対象物の帯電パターンや走行スピード等に対応して適宜調整する。処理対象物としてラビング処理された配向基板フィルムを使用するときは、ラビングロールの回転ピッチに対応して、交互に正負に帯電するので、予備的にラビングフィルムを走行させて最適な除電電極間の距離を求めるのが好ましい。例えば直径５０ｍｍ〜３００ｍｍのラビングロールで被処理対象物である高分子フィルムをラビングしたものを０．５〜１００ｍ／分、好ましくは１〜３０ｍ／分で走行させる場合の、隣り合う電極の中心線間の距離は、約１０ｍｍ〜３００ｍｍが好ましい。この間隔は、一般に除電電極を複数設置する場合には互いにあまり近づけないものとされており、同向きで数十ｍｍ間隔に設置することは一般的ではない。

除電電極２および３の数は、それぞれ１〜１００個が好ましい。処理対象物の種類、帯電状況、走行速度等に対応して好ましい数に設定する。走行速度が増加すれば除電電極の個数を増加させる。例えば、直径１５０ｍｍのラビングロールで被処理対象物である高分子フィルムをラビングしたものを走行速度が５ｍ／分〜１０ｍ／分で走行させる場合は、５〜１５個使用するのが好ましい。

また、除電電極２および３は同数使用し、それぞれの除電電極２と除電電極３とが処理対象物１を挟んで対向するように配置されている。従来、除電装置の電極を処理対象物の表裏に対向して設けると逆帯電を招き、さらに除電を要するので好ましくないとされていたが、本発明においては対向して設置することが、表裏同時に除電ムラのない除電を行うための不可欠の要件である。

処理対象物１と除電電極２および３の放電針の先端との距離は、いずれも４０ｍｍ未満、好ましくは、いずれも約１ｍｍ〜３０ｍｍであることが本発明では望ましい。従来、除電電極と処理対象物との距離が短くなると、イオンの拡散が不十分で除電ムラが生じるので好ましくないとして、少なくとも４０ｍｍ以上離すことが推奨されていた。しかしながら本発明においては、従来の技術常識に反し短い距離の方が、表裏同時に除電ムラのない除電を行うことができるのである。

除電電極は交流高電圧を印加するタイプを使用するのが好ましい。交流高電圧を印加することにより、除電電極から正負のイオンが交互に生成し、走行している処理対象物の表面に向かって照射される。処理対象物の表裏に除電電極２と除電電極３からイオンが照射されるが、対向する電極から照射されるイオンは同じイオンであっても異なるイオンであっても良い。また、隣り合う除電電極のイオンは同じであっても異なっていても良い。
本発明の除電装置の前およびまたは後に除塵装置を適宜設け、除塵を行うことができる。

ラビング処理後このようにして除電処理された配向基板フィルムは、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイパネル、ＥＬディスプレイ等の各種ディスプレイに備えられる各種光学フィルムおよび基板フィルム等を得る際に有用である。さらに具体的には、液晶物質等を塗工展開して得ることができるコレステリックフィルム、ホログラムフィルム、偏光板、カラー偏光板、位相差板、色補償フィルム、視野角改良フィルム、輝度向上フィルム、反射防止フィルム、旋光フィルム等を得ることができる。さらに本発明においては、例えば、フィルムのラビング面に液晶物質を塗工展開し、場合によっては乾燥、そして熱処理によって液晶状態にした場合、該液晶物質の液晶相の分子配列がラビング方向に対応して配向する。この配向状態を硬化または固化して固定化することにより上記のような各種光学フィルムを得ることができる。なお本発明の方法で処理された配向基板フィルムを用いて所望とする光学フィルムを得た後、光学フィルムから該基板フィルムを剥離除去して他の透光性基板フィルム上に転写して光学素子とすることができる。さらには光学フィルム自身が自己支持性を有するのであれば、基板フィルムを剥離除去し、光学フィルム単体としても得ることができる。

このような液晶物質としては、ネマチック相、ねじれネマチック相、コレステリック相、ハイブリッドネマチック相、ハイブリッドねじれネマチック相、ディスコティックネマチック相、スメクチック相、キラルスメクチック相等のいずれかの液晶相を発現するものであればよい。このような液晶物質を溶融状態または適当な溶剤に溶解した溶液として配向基板フィルム上に塗工展開し、所望とする液晶相を発現する温度において熱処理し、配向状態を形成させた後、例えば光架橋や熱架橋による硬化、また液晶物質のガラス転移温度以下に冷却することによるガラス固化により液晶状態における分子配向状態を固定化することができる。

固定化の方法として、液晶物質として高分子液晶物質を用いた場合は、配向状態から急冷してガラス化状態にして固化する方法、また反応性官能基を有する低分子または高分子液晶物質を用いた場合には、当該官能基を反応せしめ、硬化または架橋する方法などが挙げられる。

液晶物質としては、低分子液晶物質、高分子液晶物質を問わず広い範囲から選定することができる。さらに液晶物質の分子形状は、棒状であるか円盤状であるかを問わない。例えばディスコティックネマチック液晶性を示すディスコティック液晶化合物も使用することができる。

前記高分子液晶物質としては、各種の主鎖型高分子液晶物質、側鎖型高分子液晶物質、またはこれらの混合物を用いることができる。主鎖型高分子液晶物質としては、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリカーボネート系、ポリイミド系、ポリウレタン系、ポリベンズイミダゾール系、ポリベンズオキサゾール系、ポリベンズチアゾール系、ポリアゾメチン系、ポリエステルアミド系、ポリエステルカーボネート系、ポリエステルイミド系等の高分子液晶物質、またはこれらの混合物等が挙げられる。また、側鎖型高分子液晶物質としては、ポリアクリレート系、ポリメタクリレート系、ポリビニル系、ポリシロキサン系、ポリエーテル系、ポリマロネート系、ポリエステル系等の直鎖状または環状構造の骨格鎖を有する物質に側鎖としてメソゲン基が結合した高分子液晶物質、またはこれらの混合物が挙げられる。これらのなかでも合成や配向の容易さなどから、主鎖型高分子液晶物質のポリエステル系が好ましい。

低分子液晶物質としては、飽和ベンゼンカルボン酸類、不飽和ベンゼンカルボン酸類、ビフェニルカルボン酸類、芳香族オキシカルボン酸類、シッフ塩基型類、ビスアゾメチン化合物類、アゾ化合物類、アゾキシ化合物類、シクロヘキサンエステル化合物類、ステロール化合物類などの末端に反応性官能基を導入した液晶性を示す化合物や前記化合物類のなかで液晶性を示す化合物に架橋性化合物を添加した組成物などが挙げられる。
また、ディスコティック液晶化合物としては、トリフェニレン系、トルクセン系等が挙げられる。
さらに、液晶物質中に熱または光架橋反応等によって反応しうる官能基または部位を有している各種化合物を液晶性の発現を妨げない範囲で配合しても良い。架橋反応しうる官能基としては、ビニル基、（メタ）アクリロイル基、ビニルオキシ基、エポキシ基、オキセタニル基、カルボキシル基、水酸基、アミノ基、イソシアナート基、酸無水物等を挙げることができる。

処理対象物として、厚さ６０μｍ、幅１０００ｍｍのポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）を径１５０ｍｍのラビングロールで、該ラビングロールの軸をフィルムの進行方向に対して４５度傾斜させて、ラビングしたものを用いた。該フィルムを５ｍ／分の速度で走行させた。該フィルム走行フィルムの上下に、除電電極２および３として除電有効幅＞フィルム幅となるエアー吹出しタイプ幅１１００ｍｍ（除電有効幅）、９０本の放電針を有し、９０個のエアー吹き出し孔を有するシシド静電気会社製の除電バーを、それぞれ６本ずつ対向して設けた。各除電バーの中心間距離を５０ｍｍ、放電針の先端とフィルムとの距離を１５ｍｍにした。除電バーに周波数６０／秒、電圧７０００Vの交流高圧を除電バーに印加して除電した。

（比較例１および２）
フィルムの上下の除電バーの放電針の先端とフィルムの距離を４０ｍｍにした外は実施例と同様にして除電した（比較例１）。下側の６本の除電電極に電圧を印加しなかった外は実施例と同様に除電処理をした（比較例２）。

上記ラビング処理されたポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）フィルムの除電処理前の帯電パターンおよび実施例および比較例１および２による除電処理後の帯電パターンを以下の方法で対比した。
帯電状態を可視化するために青色の負極性の微粉末と赤色の正極性の微粉末とをフィルム表面上に散布して余分な粉を落とすと、帯電状態に対応して微粉末が静電気的に付着する。青色のところが正に帯電している部分、赤色のところが負に帯電している部分である。
図３は、ラビング処理されたポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）フィルムの除電処理前の帯電パターンであり、正と負が交互に規則的に繰り返された縞模様になっている。図４は、実施例の除電処理をしたフィルムであり、いずれの粉末も付着していない。図５は比較例１の帯電パターン、図６は比較例２の印加面の図７は比較例２の非印加面の帯電パターンである。これらの図に示すように、比較例１および２の方法では、除電が完全に行われないことがわかる。

実施例および比較例１および２によって得られたフィルムを配向基板フィルムとし、当該フィルムのラビング処理面上に、ロールコーターを使用して下記の液晶性高分子物質溶液を３００ｍｍ幅で塗布した。乾燥後２００℃×１５分間加熱処理して液晶性高分子を配向させ、次に室温まで冷却して液晶構造（ねじれネマチック配向構造）を固定化した。
得られた長尺の液晶性高分子層について、下記の評価方法によって配向ムラの有無および欠陥数を観察したところ、実施例のフィルムを用いたものには配向ムラおよび欠陥は全く認められなかった。一方、比較例１のフィルムは図５のような、また比較例２のフィルムでは除電処理を施していないフィルムを用いた場合と同様に全面的に配向ムラが観察された。

評価に用いた液晶高分子溶液は以下のようにして製造した。
式（１）の液晶性高分子物質（対数粘度＝０．２２ｄｌ／ｇ、Ｔｇ＝６１℃）、及び式（２）の（Ｒ）−３−メチルヘキサン−１，６−ジオール単位を含む光学活性な液晶性高分子物質(対数粘度＝０．１７ｄｌ／ｇ)を合成した。
これらの高分子材料の合成は、オルトジクロルベンゼン溶媒中、トリエチルアミンの共存下で、ジカルボン酸単位に対応する酸塩化物とジオール化合物とを反応させることによって行った。
得られた式（１）の液晶性高分子物質１８．１ｇ及び式（２）の液晶性高分子物質１．９ｇの混合物を８０ｇのＮ−メチルピロリドンに溶解させて液晶性高分子物質溶液を調製した。

なお上記の分折法および評価法は以下のとおりである。
（１）液晶性高分子の対数粘度測定
ウッベローデ型粘度計を用いて、フェノール／テトラクロロエタン（６０／４０重量比）混合溶媒中、３０℃で測定した。
（２）配向ムラおよび欠陥検査の観察
配向ムラ観察はオリンパス光学（株）製ＢＨ２偏光顕微鏡を用いて行った。
（３）液晶性高分子の組成の決定
液晶性ポリエステルを重水素化クロロホルムに溶解し、４００ＭＨｚの^１Ｈ−ＮＭＲ(日本電子製ＪＮＭ−ＧＸ４００)で測定し組成を決定した。

本発明の方法は、液晶表示装置の液晶セルにおける液晶分子の配向処理用に広く使用されている基板フィルムあるいは、基板フィルム上に液晶性高分子層を形成したものを直接または該液晶性高分子層を透光性基板フィルム上に転写して視野角改良板、位相差板、色補償板等の光学素子に使用する基板フィルム等の除電に使用するほかに、半導体製品等の製造過程および包装に使用するクリーンフィルム等の極めて高い清浄度を必要とするフィルムの除電にも利用できる。

本発明の方法に使用する除電装置の一実施態様を示す概略構成図除電電極の正面図および部分拡大図除電処理前のフィルムの帯電パターン実施例による除電処理後の帯電パターン比較例１による常電処理後の帯電パターン比較例２による常電処理後の耐電パターン（印加面）比較例２による常電処理後の耐電パターン（非印加面）

符号の説明

１処理対象物
２除電電極
３除電電極
４巻取りロール
３１放電針
３２エアー噴出し口
３３エアー流れ

Claims

走行する処理対象物の表面および裏面に複数のイオン生成用電極をそれぞれ処理対象物表面から４０ｍｍ未満の距離に対向して配置して、該電極に交流電圧を印加して、生成イオンを処理対象物に照射することを特徴とする除電方法。
イオンの照射と共に、処理対象物にエアーを吹き付けることを特徴とする請求項１記載の除電方法。