JP2005300877A - Sheet with alignment film, optical anisotropic sheet, and polarizing plate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶ディスプレイなどに用いる、配向膜付シート、光学的異方性シート及び偏光板に関する。 The present invention relates to a sheet with an alignment film, an optically anisotropic sheet, and a polarizing plate used for a liquid crystal display and the like.
液晶ディスプレイには、偏光素子と光学補償シートとを積層した偏光板が使用されている。光学補償シートは、画像着色の補正、視野角の拡大などのために使用されており、液晶ディスプレイの用途および表示モードにより種々な光学的性質のものが開発されている。従来は光学補償シートの材料として、延伸複屈折ポリマーフィルムが多用されていたが、近年では光学的異方性を有する液晶性分子にて構成された光学的異方性シートが提案されている。光学的異方性シートは、支持基材上に配向膜を形成し、その配向膜表面をラビング処理した後、液晶材料を塗布し、乾燥、硬化させて光学機能層を形成する方法によって製造されることが多い。 A polarizing plate in which a polarizing element and an optical compensation sheet are laminated is used for a liquid crystal display. Optical compensation sheets are used for correcting image coloring, expanding the viewing angle, and the like, and those having various optical properties have been developed depending on the application and display mode of the liquid crystal display. Conventionally, stretched birefringent polymer films have been frequently used as materials for optical compensation sheets, but in recent years optically anisotropic sheets composed of liquid crystalline molecules having optical anisotropy have been proposed. An optically anisotropic sheet is manufactured by a method in which an alignment film is formed on a support substrate, the surface of the alignment film is rubbed, a liquid crystal material is applied, dried and cured to form an optical functional layer. Often.
偏光板に用いる光学的異方性シートや偏光素子の製造においては、生産性を上げるため、一般にロール状に巻いた連続形態のものが使用されている。すなわち、光学的異方性シートの製造に当たっては、支持基材として連続した透明樹脂フィルム等の連続基材が用いられ、その連続基材の表面に配向膜を形成した後、その連続基材を連続的に走行させ、その連続基材の配向膜に、軸線を連続基材に平行に且つ連続基材の走行方向に垂直に配置したラビングロールを接触させてラビング処理を行い、その後、配向膜上に液晶材料を塗布し、乾燥、硬化させて光学機能層を形成する方法で連続した光学的異方性シートが製造されている。また、偏光素子の製造に当たっては、連続した樹脂フィルムに延伸処理を施して偏光素子を製造している。液晶ディスプレイに使用される偏光板は、光学的異方性シートと偏光素子を貼り合わせた後、液晶セル部材に積層されるケースが多い。この際、光学的異方性シートと偏光素子は、液晶ディスプレイの表示モードによって、偏光素子の透過軸と光学的異方性シートの遅相軸が所望の角度(例えば、平行、直角等)となるように配置している。
樹脂フィルムに延伸処理を施して形成した偏光素子は、延伸方向に垂直方向が透過軸に相当する。このため、連続した樹脂フィルムに延伸処理を施して形成した連続形態の偏光素子では、多くの場合延伸処理が長手方向に実施されることから、透過軸は長手方向に垂直方向すなわち幅方向となっている。一方、光学的異方性シートの遅相軸は、光学機能層を棒状液晶性分子で構成した場合、その棒状液晶性分子の長軸方向に相当する。また、棒状液晶性分子の長軸方向は、配向膜の材料によっても異なるが、多くの場合、ラビング処理方向(配向膜をラビング布等で擦る方向)と同方向或いはそれに近い方向となっている。前記したように、連続形態の光学的異方性シートの製造においては、一般的に連続基材の長手方向にラビング処理を施すケースが多いので、連続形態の光学的異方性シートの遅相軸は、連続基材のほぼ長手方向となっている。以上のことから、ロール状に巻かれた連続形態の偏光素子と、ロール状に巻かれた連続形態の光学的異方性シートを積層して偏光板を製造する場合、偏光素子の透過軸と光学的異方性シートの遅相軸とがほぼ垂直になるように積層する場合には、単に偏光素子と光学的異方性シートとを、両者の長手方向を互いに平行にして積層すればよいので、連続的に積層可能であり、きわめて生産性を高くすることができると共に両者の貼り合わせ誤差を小さくできる。 In a polarizing element formed by subjecting a resin film to stretching, the direction perpendicular to the stretching direction corresponds to the transmission axis. For this reason, in a continuous polarizing element formed by subjecting a continuous resin film to a stretching process, in many cases, the stretching process is performed in the longitudinal direction, so that the transmission axis is perpendicular to the longitudinal direction, that is, the width direction. ing. On the other hand, the slow axis of the optically anisotropic sheet corresponds to the major axis direction of the rod-like liquid crystalline molecule when the optical functional layer is composed of the rod-like liquid crystalline molecule. In addition, the major axis direction of the rod-like liquid crystalline molecules varies depending on the material of the alignment film, but in many cases, it is the same direction as the rubbing treatment direction (direction in which the alignment film is rubbed with a rubbing cloth or the like). . As described above, in the production of a continuous optically anisotropic sheet, there are many cases where rubbing treatment is generally performed in the longitudinal direction of a continuous base material. The axis is substantially the longitudinal direction of the continuous substrate. From the above, when manufacturing a polarizing plate by laminating a continuous polarizing element wound in a roll and a continuous optical anisotropic sheet wound in a roll, the transmission axis of the polarizing element When laminating so that the slow axis of the optically anisotropic sheet is almost perpendicular, it is only necessary to laminate the polarizing element and the optically anisotropic sheet with their longitudinal directions parallel to each other. Therefore, it can be laminated continuously, so that the productivity can be extremely increased and the bonding error between them can be reduced.
しかしながら、偏光板の光学的特性は、表示モードの違いによって光学的異方性シートの遅相軸と偏光素子の透過軸をほぼ平行に配置した方が良い場合がある。この場合に対応するには、光学的異方性シート又は偏光素子の一方又は双方を所望サイズに切断後、両者のアラインメントを行い積層するという操作を行わなければならず、工程が増える他、貼り合わせ方式が複雑化するといった問題がある。 However, as for the optical characteristics of the polarizing plate, it may be better to arrange the slow axis of the optically anisotropic sheet and the transmission axis of the polarizing element substantially in parallel depending on the display mode. In order to cope with this case, one or both of the optically anisotropic sheet and the polarizing element must be cut to a desired size, and then the two must be aligned and laminated to increase the number of processes. There is a problem that the alignment method becomes complicated.
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、光学的異方性シートの遅相軸と偏光素子の透過軸をほぼ平行に配置して積層する操作を生産性よく行うことの可能な光学的異方性シートを提供することを課題とする。また、本発明はその光学的異方性シートの製造に用いる配向膜付シート及びその光学的異方性シートを用いて製造した偏光板を提供することも課題とする。 The present invention has been made in view of such problems, and is an optical device that can perform the operation of laminating with the slow axis of the optically anisotropic sheet and the transmission axis of the polarizing element arranged substantially in parallel with high productivity. It is an object to provide a mechanically anisotropic sheet. Moreover, this invention also makes it the subject to provide the polarizing plate manufactured using the sheet | seat with the alignment film used for manufacture of the optically anisotropic sheet | seat, and the optically anisotropic sheet | seat.
上記課題を解決すべくなされた請求項1に係る発明は、連続基材表面に配向膜を積層した配向膜付シートであって、前記配向膜表面に連続基材の長手方向に対して垂直±20°の範囲内となる方向のラビング処理を施していることを特徴とする配向膜付シートである。この構成の配向膜付シートでは、配向膜の上に液晶材料を塗布し、棒状液晶性分子から形成された光学機能層を形成することで、得られた光学的異方性シートの遅相軸を長手方向に対してほぼ垂直とすることができる。
The invention according to
請求項2に係る発明は、請求項1記載の配向膜付シートをロール状に巻き上げた形態として取り扱いを容易としたものである。
The invention according to
請求項3に係る発明は、請求項1に記載の配向膜付シートの配向膜上に、液晶ポリマー、液晶オリゴマー又は重合性メソゲン材料を塗布し、架橋又は重合させて形成した光学機能層を有する構成とした光学的異方性シートである。この光学的異方性シートは遅相軸が長手方向に対してほぼ垂直となっているので、これを連続形態の偏光素子に互いに長手方向を平行として積層することで、光学的異方性シートの遅相軸と偏光素子の透過軸をほぼ平行に配置した偏光板を生産性良く製造できる。
The invention according to
請求項4に係る発明は、請求項3記載の光学的異方性シートをロール状に巻き上げた形態として取り扱いを容易としたものである。
The invention according to
請求項5に係る発明は、請求項3に記載の光学的異方性シートに連続偏光素子を積層して形成した偏光板である。この偏光板は光学的異方性シートの遅相軸と偏光素子の透過軸をほぼ平行に配置した光学的特性を有している。
The invention according to
請求項6に係る発明は、請求項5記載の偏光板をロール状に巻き上げた形態として取り扱いを容易としたものである。
The invention according to claim 6 facilitates handling as a form in which the polarizing plate according to
本発明により、偏光板製造の課題であった、光学的異方性シートの遅相軸と偏光素子の透過軸をほぼ平行に配置した積層において、光学的異方性シート又は偏光素子の一方又は双方を所望サイズに切断後、両者のアラインメントを行い積層するという操作が不要となり、単に、連続形態の光学的異方性シートと偏光素子を連続的に走行させながら両者の長手方向を平行にして積層すればよく、これにより偏光板を生産性良く製造することができると共に両者の貼り合わせ誤差を小さくできる。 According to the present invention, in the lamination in which the slow axis of the optically anisotropic sheet and the transmission axis of the polarizing element are arranged substantially in parallel, which is a problem of polarizing plate production, either the optically anisotropic sheet or the polarizing element or The operation of aligning and laminating both of them after cutting them to the desired size is no longer necessary. Simply run the optically anisotropic sheet and the polarizing element in a continuous form while keeping the longitudinal direction of both parallel. What is necessary is just to laminate | stack, and this can manufacture a polarizing plate with sufficient productivity, and can make both bonding errors small.
本発明の配向膜付シートは、支持体となる長尺フィルムなどの連続基材とその表面に形成された配向膜を有しており、通常、ロール状に巻き取った形態で取り扱われる。連続基材には、光学異方性が小さい透明ポリマーフィルムが好ましい。透明であるとは、光透過率80%以上であることを意味する。透明ポリマーフィルムの例としては、セルロース系ポリマー、ノルボルネン系ポリマー、シクロオレフィン系ポリマー及びポリメチルメタクリレートなどが挙げられる。セルロース系ポリマーとしては、セルロースエステルが好ましく、セルロースの低級脂肪酸エステルが更に好ましい。低級脂肪酸とは、炭素原子数が6以下の脂肪酸を意味する。セルロースエステルとしては、セルロースアセテートが好ましく、その例としては、ジアセチルセルロースおよびトリアセチルセルロースなどが挙げられる。セルロースアセテートプロピオネートやセルロースアセテートブチレートのような混合脂肪酸エステルを用いても良い。連続基材をセルロースエステル又は合成ポリマーのフィルムとする場合には、ソルベントキャスト法により形成することが好ましい。支持体として用いる連続基材の厚さは、20μmから500μmであることが好ましく、50μmから200μmであることが更に好ましい。連続基材とその上に設けられる層(配向膜、光学機能層など)との接着性を改善するため、連続基材に表面処理(例えば、グロー放電処理、コロナ放電処理、紫外線(UV)処理、火炎処理など)を実施してもよく、プライマー層(接着剤層)を形成してもよい。 The sheet with an alignment film of the present invention has a continuous base material such as a long film as a support and an alignment film formed on the surface thereof, and is usually handled in a roll-up form. For the continuous substrate, a transparent polymer film having small optical anisotropy is preferable. The term “transparent” means that the light transmittance is 80% or more. Examples of the transparent polymer film include a cellulose polymer, a norbornene polymer, a cycloolefin polymer, and polymethyl methacrylate. As the cellulose polymer, a cellulose ester is preferable, and a lower fatty acid ester of cellulose is more preferable. Lower fatty acid means a fatty acid having 6 or less carbon atoms. As the cellulose ester, cellulose acetate is preferable, and examples thereof include diacetyl cellulose and triacetyl cellulose. Mixed fatty acid esters such as cellulose acetate propionate and cellulose acetate butyrate may be used. When the continuous substrate is a cellulose ester or synthetic polymer film, it is preferably formed by a solvent cast method. The thickness of the continuous base material used as the support is preferably 20 μm to 500 μm, and more preferably 50 μm to 200 μm. Surface treatment (for example, glow discharge treatment, corona discharge treatment, ultraviolet ray (UV) treatment) is applied to the continuous base material in order to improve the adhesion between the continuous base material and the layers (alignment film, optical functional layer, etc.) provided thereon. , Flame treatment, etc.) and a primer layer (adhesive layer) may be formed.
連続基材の表面に形成された配向膜は、その上に塗布される液晶化合物の配向方向を規定する機能を有するものである。ポリイミド、ポリビニルアルコール、ゼラチン等のポリマーに配向性があることが知られており、これらが配向膜に使用される。配向膜の厚さは0.01μmから5μmであることが好ましく、0.05μmから1μmであることが更に好ましい。 The alignment film formed on the surface of the continuous substrate has a function of defining the alignment direction of the liquid crystal compound applied thereon. It is known that polymers such as polyimide, polyvinyl alcohol, and gelatin have orientation, and these are used for the alignment film. The thickness of the alignment film is preferably 0.01 μm to 5 μm, and more preferably 0.05 μm to 1 μm.
配向膜表面には、織布、フェルト、ラバー、刷毛などで擦るラビング処理を施しており、そのラビング処理によって生じる配向規制力で配向膜表面に塗布される液晶化合物を容易に配向させることができる。ここで、ラビング処理方向(配向膜表面をラビング布等で擦る方向)は、配向膜を支持している連続基材の長手方向に対して垂直±20°の範囲内となるように定める。この点を図面を参照して更に説明する。図1(a)は本発明の実施形態に係る配向膜付シート1を示す概略斜視図である。配向膜付シート1はロール状に巻き取られた連続形態のものであり、連続基材2とその表面に形成された配向膜3を有している。配向膜付シート1の長手方向をY−Y、それに垂直な方向(幅方向)をX−Xとすると、ラビング処理方向A−Aは、長手方向Y−Yに垂直なX−X方向とするか、X−X方向に対してなす角度αが20°以内となるように設定している。一般的にラビング処理した配向膜3上に液晶化合物を塗布して液晶を配向させた時、その液晶化合物の配向方向(得られた光学的異方性シートの遅相軸の方向)は、配向膜材料によっても異なるが、多くの場合、ラビング処理方向A−Aにほぼ等しくなるか、或いはラビング処理方向から若干ずれる方向となっている。そのため、液晶化合物の配向方向を長手方向Y−Yに垂直なX−X方向とするためには、ラビング処理方向をX−X方向に対して若干ずらしておくことが必要となる場合がある。また、偏光板に要求される光学的特性として、光学的異方性シートの遅相軸を長手方向Y−Yに垂直なX−X方向から若干ずらせておくことが望ましい場合もある。これらに対応することができるよう、本発明ではラビング処理方向を長手方向に対して垂直±20°の範囲内となるように定めたものである。ラビング処理方向がこの方向となるようにラビング処理を行う装置については後述する。
The alignment film surface is rubbed by rubbing with a woven fabric, felt, rubber, brush, etc., and the liquid crystal compound applied to the alignment film surface can be easily aligned by the alignment regulating force generated by the rubbing process. . Here, the rubbing treatment direction (direction in which the alignment film surface is rubbed with a rubbing cloth or the like) is determined to be within a range of ± 20 ° perpendicular to the longitudinal direction of the continuous base material supporting the alignment film. This point will be further described with reference to the drawings. Fig.1 (a) is a schematic perspective view which shows the sheet |
図1(b)は本発明の実施形態に係る光学的異方性シート4を示すものである。この光学的異方性シート4は、上記した配向膜付シートの配向膜上に、液晶ポリマー、液晶オリゴマー又は重合性メソゲン材料を塗布し、架橋又は重合させて形成した光学機能層5を備えており、通常、ロール状に巻き取った形態で取り扱われる。光学機能層5の材料としては、ネマチック規則性、スメクチック規則性またはコレステリック規則性を有する液晶を形成しうる液晶材料であれば特に限定されるものではなく、ポリマー液晶及び重合性液晶化合物のどちらでもよい。また、重合性液晶化合物としては、分子の両末端に重合性官能基があることが耐熱性の良い光学素子を得る上で好ましい。なお、光学機能層は2層以上積層してもよい。上記したように、光学的異方性シート4に用いている配向膜付シート1は、長手方向に対してほぼ垂直方向にラビング処理されているので、その上に形成した光学機能層5の遅相軸の方向(B−B方向)も、多くの場合、長手方向に対してほぼ垂直となっている。
FIG. 1B shows an optically
本発明の偏光板は上記した構成の光学的異方性シート4に連続偏光素子を積層して形成したものである。すなわち、図2に示すように、ロール状に巻き取った形態の光学的異方性シート4とロール状に巻き取った形態の連続偏光素子7を、それぞれ連続的に引き出しながら重ね合わせて積層し、一体化して形成したものであり、得られた偏光板8は通常、ロール状に巻き取った形態で取り扱われる。ここで連続偏光素子7は、ポリビニルアルコール系フィルム等で作られた公知のものを使用可能である。これらの連続偏光素子7は、長手方向に延伸処理することで偏光性を付与されており、従って、偏光素子7の透過軸の方向(C−C方向)は、フィルム延伸方向即ち長手方向Y−Yに垂直となっている。かくして、ロール状に巻き取った形態の光学的異方性シート4とロール状に巻き取った形態の連続偏光素子7を、それぞれ矢印Hで示すように長手方向に連続的に引き出し、走行させながら重ね合わせて積層することで、光学的異方性シートの遅相軸と偏光素子の透過軸をほぼ平行に配置した光学的特性を有する偏光板8を連続的に生産性良く製造することができる。なお、偏光板8の偏光素子表面には、必要に応じ、透明な樹脂フィルムで構成される保護層を積層しておいてもよい。この保護層の積層は、光学的異方性シート4と偏光素子7の積層と同じラインで実施してもよいし、別ラインで実施してもよい。
The polarizing plate of the present invention is formed by laminating a continuous polarizing element on the optically
以上に説明した光学的異方性シートや偏光板の主要な用途としては、液晶表示素子用色補償板、液晶表示素子用視野角補償板、光学的位相差板、1/2波長板、1/4波長板、旋光性光学素子、光学素子用積層シート等を挙げることができる。 The main applications of the optically anisotropic sheet and polarizing plate described above include liquid crystal display element color compensation plates, liquid crystal display element viewing angle compensation plates, optical retardation plates, half-wave plates, / 4 wavelength plate, optical rotatory optical element, laminated sheet for optical elements, and the like.
次に、配向膜付シートに対して、長手方向に対してほぼ垂直方向のラビング処理を行う装置、並びにそれを用いて光学的異方性シートを製造する装置を説明する。図3は、連続基材表面に配向膜を形成した配向膜付シート1に対してラビング処理を行うためのラビング処理設備の1例の概略構成を示すものである。全体を参照符号10で示すラビング処理設備は、配向膜付シート1の巻取をセットし、その巻取から配向膜付シート1(以下連続シート1と称する)を繰り出す供給装置11と、連続シート1の幅方向の走行位置を安定させるEPC装置12と、連続シート1に対してラビング処理を施すためのラビング装置13と、連続シート1を一時的に滞留させるためのアキュムレート装置14と、連続シート1の幅方向の走行位置を安定させるEPC装置15と、連続シート1の表面のごみ、ほこり等の異物を除去するためのフィルム除塵装置16と、ラビング処理後の連続シート1を巻き取る巻取装置17と、連続シート1を所定の経路に沿って走行させ且つ案内する多数のロール18(ラビング装置13に配置された一対のガイドロール18a、18bを含む)等を備えている。ここで、アキュムレート装置14の上流では、連続シート1が間欠的に走行すると共に停止時には一対のガイドロール18a、18bの間の連続シート1に、ラビング処理に支障を生じないような適度なテンションが加わった状態に保持されるようになっており、また、アキュムレート装置14の下流では連続シート1が連続的に走行するようになっている。
Next, an apparatus for performing a rubbing process in a direction substantially perpendicular to the longitudinal direction of the alignment film-attached sheet and an apparatus for manufacturing an optically anisotropic sheet using the apparatus will be described. FIG. 3 shows a schematic configuration of an example of a rubbing treatment facility for performing a rubbing treatment on the alignment film-coated
ラビング装置13は、連続シート1を水平に走行させるように配置された一対のガイドロール18a、18bの間に位置している連続シート1の下面に対して、その長手方向にほぼ垂直方向にラビング処理を施すことが可能な構成のものであり、図4、図5に示すように、一対のガイドロール18a、18bの間に下方に配置された回転テーブル21と、その上に保持されたスライドユニット22と、このスライドユニット22によって往復動させられるように保持された移動台23と、その移動台23に垂直に取り付けられた直動案内24と、その直動案内24によって昇降可能に支持されたロール支持部25と、そのロール支持部25を昇降させる駆動装置26と、ロール支持部25の上限位置を規制するストッパー27と、ロール支持部25に保持されたラビングロール28等を備えている。ラビングロール28は金属鏡面ロール表面に両面テープ等を用いてレーヨン等で作られたラビング布を一様に貼り付けた構造のものであり、そのラビングロール28を回転させた状態で連続シート1に接触させることでラビング処理を施すことができる。このラビングロール28には、それを正逆両方向に回転駆動するための回転駆動装置(図示せず)が連結されている。前記したストッパー27は、そのストッパー27にロール支持部25を押し当てて位置決めした時に、ラビングロール28が、一対のガイドロール18a、18bの間に適度なテンションが与えられた状態で位置している連続シート1に対して所望のラビング処理を施すために必要な接触圧で接触するように、高さ位置が定められている。回転テーブル21は、図5において、点Oを中心として旋回させ、所望の角度位置に固定しうる構造となっており、これにより、移動台23及びそれに保持しているラビングロール28の移動方向Dを調整可能である。図面では、ラビングロール28の移動方向Dを、連続シート1の長手方向Y−Yに対して垂直となるように設定している。
The rubbing
図3において、ラビングロール28の両側に位置しているガイドロール18a、18bの近傍には、連続シート1へのごみ、ほこり等の異物の付着を防止するための除電装置29が設けられている。なお、図示は省略しているが、一対のガイドロール18a、18bの間に、ラビング装置13及びラビングロール18に接触している連続シート1を覆うように、連続シート1の出入り口を備えた防塵カバーが設けられ、常時その内部を排気するようになっている。これにより、ラビング処理によって生じる連続シート1の削りカスやラビング布の脱落繊維などの異物が周囲に飛散して堆積したり、連続シート1に付着することを防止している。
In FIG. 3, in the vicinity of the guide rolls 18 a and 18 b located on both sides of the rubbing
アキュムレート装置14は、昇降するように配置された複数のガイドロール33を備えており、このガイドロール33の昇降により滞留する連続シート1の量を増減させる構成となっている。前記したように、アキュムレート装置14の上流では連続シート1が間欠的に走行し、下流では連続的に走行するが、アキュムレート装置14における滞留量を増減させることで、その上下流の間欠走行領域と連続走行領域を支障無く連結できる。
The
次に、上記構成のラビング処理設備10によるラビング動作を説明する。連続シート1は、ラビング処理すべき配向膜を有する面が下側となってラビングロール28の上方を通過するようにセットされている。ラビングロール28は、所定回転数にて回転している状態で、その最上部が連続シート1の側縁を外れた位置で且つ連続シート1に接触しないよう下降した位置で待機している。アキュムレート装置14よりも上流では、連続シート1が一定ピッチで間欠的に送られる。また、連続シート1が停止した状態で、一対のガイドロール18a、18bの間に延びている連続シート1に適切なテンションが加わった状態に保たれるように、連続シート1のテンションが調整されている。いま、連続シート1が送られてきて停止すると、ラビングロール28がストッパー27で規制される位置まで上昇し、次いで、移動台23が図5で矢印D方向に移動し、それに伴ってラビングロール28も矢印D方向に移動する。この移動により、ラビングロール28は連続シート1を擦りながら矢印D方向に移動し、連続シート1に対して矢印D方向のラビング処理を行う。ラビングロール28が連続シート1の全幅を通りすぎて、連続シート全幅に対するラビング処理が終了すると、ラビングロール28はその位置で下降して次のラビング処理に備える。次いで、連続シート1が、先にラビング処理した領域の長手方向の長さを超えない一定長さだけ送られて停止し、再び、ラビングロール28が上昇し、次いで連続シート1を矢印Dとは反対方向に移動してラビング処理を行い、その後、下降して次のラビング処理に備える。以下、同様の動作を繰り返すことで、連続シート1に対して間欠的にラビング処理が行われる。これらのラビング処理の間、アキュムレート装置14は連続シート1の滞留量を増減させており、その下流では連続シート1が連続的に送られ、巻取装置17によって連続的に巻き取られる。以上のようにして、連続シート1に対するラビング処理が行われる。ここで、図5から良く分かるように、ラビングロール28が連続シート1の長手方向Y−Yに対して垂直方向に移動しているので、長手方向Y−Yに垂直方向のラビング処理を行うことができる。また、旋回テーブル21の位置を調整してラビングロール28の移動方向Dを調整することで、所望方向へのラビング処理を行うこともできる。以上のようにして、長手方向に対して垂直±20°の範囲内でのラビング処理を施した本発明の配向膜付シートを製造できる。
Next, the rubbing operation by the rubbing
なお、以上のラビング処理動作では、ラビングロール28の往復移動のそれぞれで連続シート1の長手方向の異なる領域にラビング処理を施しているが、ラビングロール28の一方向への移動時のみにラビング処理を施すようにするとか、ラビングロール28の一往復で連続シート1の同じ領域にラビング処理を施すように変更してもよい。
In the rubbing process described above, the rubbing process is applied to different regions in the longitudinal direction of the
また、図4に示すラビング装置13は、一対のガイドロール18a、18bの間に延びている連続シート1の上面側を支えることなくラビング処理する構成としているが、連続シート1に付与するテンションが小さくてラビング処理時に連続シート1が変形する恐れがある場合には、図6に示すように、連続シート1の上面側に吸着プレート35を、昇降装置36によって昇降可能に設け、連続シート1を停止させてラビング処理を行う際には、吸着プレート35を下降させて連続シート1のラビング処理される領域を吸着保持し、その状態でラビングロール28によるラビング処理を行う構成としてもよい。また、吸着プレート35以外のものによるバックアップ支持でもよい。
Further, the rubbing
上記構成のラビング処理設備10によってラビング処理され、巻き取られた連続シート(配向膜付シート)1は、光学機能層を形成する工程に送られ、配向膜上に液晶材料を塗布し、乾燥、硬化させることで光学機能層が形成され、光学的異方性シートが製造される。
A continuous sheet (sheet with alignment film) 1 that has been rubbed and wound by the rubbing
以上に説明したラビング処理設備10は、ラビング処理のみを行っているが、これを光学機能層の形成ラインと組み合わせることでラビング処理と光学機能層形成とを1ラインで実施することも可能である。図7はそのように構成した光学的異方性シートの製造設備40を示すものであり、図3に示す装置と同一或いは同様な部分には同一符号を付している。この製造設備40は、図3のラビング処理設備10と同様に、供給装置11、EPC装置12、ラビング装置13、アキュムレート装置14、EPC装置15、フィルム除塵装置16等を備えており、更にその下流に、液晶塗布装置42、乾燥装置43、UV硬化装置44、巻取装置17等が配置されている。この構成の製造設備40では、供給装置35から、表面に配向膜を有する連続シート1が引き出され、ラビング装置13によってラビング処理された後、そのラビング処理後の表面に液晶が塗布され、乾燥工程を経て巻取装置17に巻き取られる。かくして、長手方向に対してほぼ垂直方向にラビング処理を行い、その上に液晶層で形成される光学機能層を形成することで遅相軸が長手方向に対してほぼ垂直方向となった光学的異方性シート8を連続的に製造できる。
The rubbing
図3に示すラビング処理設備10は、連続シート1を間欠的に送り、連続シート1の停止時にラビング処理を施す構成としているが、連続シート1を連続的に送りながらラビング処理を行う構成とすることも可能である。図8は連続シート1を連続的に送りながらラビング処理することの可能なラビング処理設備50の主要部分を示すものであり、図3に示すラビング処理設備10と同一又は同様な部分には同一符号を付している。図8に示すラビング処理設備50は、連続的にラビング処理可能なラビング装置51を備えており、アキュムレート装置は設けていない。ラビング装置51によるラビング位置をはさんで配置される一対のガイドロール18a、18bは、直動案内(図示せず)で昇降可能に保持されると共に駆動装置52で昇降し所望高さに位置決めし、連続シート1のラビングロールに対する接触圧を所望のように調整可能としている。ラビング装置51は、図9、図10にも示すように、回転テーブル21と、多列に配置された複数のラビングロール53と、その多列のラビングロール53を所定の無端状の軌道に沿って一定方向に一定速度で走行させるラビングロール列循環装置54等を備えている。ここで用いられるラビングロール53も金属鏡面ロールにラビング布を貼り付けた構造のものであり、複数のラビングロール53はすべて同一外径に作られ、且つ互いに平行に且つ近接するように連結されている。ここで、複数のラビングロール53が循環する軌道は、連続シート1に接する位置では、ラビングロール53が連続シート1に接触しながら水平に走行するように定められている。また、個々のラビングロール53自体は同一の駆動源(図示せず)から回転駆動させられるようになっており、全てのラビングロール53が同一方向に同一速度で回転させられる構成となっている。ラビング処理設備50のその他の構成は、図3に示すラビング処理設備10と同様である。
The rubbing
次に、ラビング処理動作を説明する。この場合にも、あらかじめ回転テーブル21を、図10(a)又は(b)に示すように、点Oを中心として旋回させ、ラビングロール53が走行する方向Eが連続シート1の長手方向Y−Yに対して垂直もしくはその近傍の所望の角度となるように設定しておく。また、図8において一対のガイドロール18a、18bの高さ位置を、連続シート1をラビングロール53に対して所望の接触圧で接触させることができる位置に位置決めしておく。この状態で連続シート1が連続的に一定速度で搬送される。同時に、複数のラビングロール53がそれぞれ同一速度で同一方向に回転しながら、所定の循環経路に沿って一定速度で走行する。この走行の際に、複数のラビングロール53が連続シート1の下面に接触しながら連続シート1を横切って走行することで、連続シート1に対して連続的にラビング処理が行われる。
Next, the rubbing processing operation will be described. Also in this case, as shown in FIG. 10A or 10B, the rotary table 21 is turned around the point O in advance, and the direction E in which the rubbing
ここで、連続シート1に対するラビング処理方向は次のようになる。図10(a)に示すように、ラビングロール53の走行方向Eを連続シート1の長手方向Y−Yに対して垂直となるように設定した場合、ラビングロール53の回転及び移動によって、ラビングロール53の表面のラビング布は、ラビングロール53の走行方向Eに、すなわち長手方向Y−Yに垂直な方向に、ラビングロール53の周速度及び走行速度によって定まる移動速度VE で移動する。一方、連続シート1が矢印Hで示すように長手方向に且つ図面で右方向に走行しているため、ラビング布は連続シート1に対して長手方向に、且つ連続シート1の走行方向とは逆方向に連続シート1の走行速度で定まる移動速度VH で移動する。このため、ラビング布の連続シート1に対する相対的な移動速度V及び移動方向は、これらの二つの移動速度VE 、VH の大きさ及び方向によって定まることとなり、図10(a)に示すように移動速度Vの方向(この方向が正確なラビング処理方向となる)は、ラビングロール53の走行方向とは若干(角度θだけ)ずれることとなる。しかしながら、実際には、ラビングロール53の走行速度及び周速度によって定まる移動速度VE が、連続シート1の走行速度で定まる移動速度VH に比べてはるかに大きいため、ずれ角度θはきわめて小さく、このため、多くの場合ラビング処理方向をラビングロール53の移動方向に近似することができる。なお、厳密にラビング処理方向を長手方向Y−Yに対して垂直としたい場合には、図10(b)に示すように、回転テーブル21の配置角度を調整してラビングロール53の走行方向Eを、連続シート1の走行による移動速度VH を考慮して傾斜させておけばよい。かくして、このラビング装置51においても、連続シート1に対して長手方向にほぼ垂直方向のラビング処理を行うことができる。
Here, the rubbing process direction for the
図8に示すラビング装置51も、一対のガイドロール18a、18bの間に延びている連続シート1の上面側を支えることなくラビング処理する構成としているが、連続シート1に付与するテンションが小さくてラビング処理時に連続シート1が変形する恐れがある場合には、図11に示すように、連続シート1の上面側に支持用のコンベア56を駆動装置57によって昇降可能に設け、そのコンベア56で連続シート1の上面を支える構成としてもよい。また、コンベア56以外のものによるバックアップ支持でもよい。
The rubbing
更に、図8に示すラビング処理設備50も、光学機能層の形成ラインと組み合わせることでラビング処理と光学機能層形成とを1ラインで実施する構成とすることができる。図12はそのように構成した光学的異方性シートの製造設備60を示すものであり、図7に示す製造設備40と同一或いは同様な部分には同一符号を付している。図12に示す製造設備60は、供給装置11、EPC装置12、ラビング装置51、EPC装置15、フィルム除塵装置16、液晶塗布装置42、乾燥装置43、UV硬化装置44、巻取装置17等を備えており、ラビング装置51として、図8〜図10で説明したものが用いられている。この構成の製造設備60でも、供給装置11から、表面に配向膜を有する連続シート1が引き出され、ラビング装置51によってラビング処理された後、そのラビング処理後の表面に液晶が塗布され、乾燥工程を経て巻取装置17に巻き取られる。かくして、長手方向に対してほぼ垂直方向にラビング処理を行い、その上に液晶層で形成される光学機能層を形成することで遅相軸が長手方向に対してほぼ垂直方向となった光学的異方性シート8を連続的に製造できる。
Further, the rubbing
図13、図14は、連続シート1を連続的に送りながらラビング処理する装置の他の例を示すものである。図13においても、図8に示すラビング処理設備50と同一又は同様な部分には同一符号を付している。図13、図14に示すラビング処理設備65に設けているラビング装置66では、回転テーブル21に一対の支柱67を設け、その支柱67に大径のラビングロール68を一定位置で回転するように保持させている。この大径のラビングロール68も、金属鏡面ロールにラビング布を貼り付けた構成のものではあるが、その外径を連続シート1の幅よりもかなり大きく定めており、このラビングロール68をその軸線が連続シート1の長手方向に平行になるように配置した際、連続シート1の全幅がラビングロール68の円周の一部に接触するようにしている。また、ラビングロール68は回転テーブル21に対して、図14(c)に示すように水平に見た時のラビングロール68の中心点Cが回転テーブル21の旋回中心Oに一致する位置となるように取り付けられており、且つ回転テーブル21は、その旋回中心Oが連続シート1の中心軸線上に位置するように配置されている。ラビングロール68には、そのラビングロール68を所望の速度で回転させるための回転駆動装置(図示せず)が連結されている。ラビング処理設備65のその他の構成は図8に示すラビング処理設備50と同様である。
13 and 14 show another example of an apparatus for rubbing while continuously feeding the
次に、図13に示すラビング処理設備65によるラビング処理動作を説明する。この装置においても、あらかじめ回転テーブル21の旋回角度を調整して、ラビングロール68の中心軸線が連続シート1の長手方向にほぼ平行となるように、すなわちラビングロール68の円周方向が連続シート1の長手方向にほぼ垂直となるように設定している。また、図14において一対のガイドロール18a、18bの高さ位置を、連続シート1の全幅をラビングロール68の円周面に所望の接触圧で接触させることができる位置に位置決めしておく。この状態で連続シート1が連続的に一定速度で搬送される。同時に、大径のラビングロール68が一定速度で一定方向に回転する。かくして、図14(c)、(d)から良く分かるように、ラビングロール68の円周面が連続シート1の全幅に接触しながら長手方向に対してほぼ垂直な方向(矢印F方向)に移動してラビング処理を連続的に行い、これにより、連続シート1に対して長手方向にほぼ垂直方向にラビング処理を行うことができる。なお、この場合においても、実際のラビング処理方向は連続シート1の走行によって、ラビングロール68の円周面の移動方向から若干ずれることとなるので、これを考慮してラビングロール68の設置角度(回転テーブル21の旋回角度)を調整しておけばよい。
Next, the rubbing processing operation by the rubbing
大径のラビングロール68を用いる場合、連続シート1の全幅をラビングロール68の円周面に極力均一な圧力で接触させることが好ましく、そのためには、ラビングロール68の直径を極力大きくして、図14(b)に示す連続シート1が接触する円弧に対する中心角βを小さくすることが望ましい。この中心角βのおおよその目安としては、90°以下とすることが好ましく、このため、ラビングロール68の半径Rは、連続シート1の幅をWとした時に、R>2W/π となるように設定することが好ましい。また、一対のガイドロール18a、18b間を走行する連続シート1のパス長が、連続シート1の幅方向の中央領域(ラビングロール68の最上部を通過する領域)と両端領域とで異なるため、張力差が生じる。この張力差が大きくなるとラビング処理効果が不均一になるとか、連続シートの走行が不安定になるためこの張力差を極力小さくすることが好ましい。そこで、この張力差を極力小さくするため、各ガイドロール18a、18bとラビングロール68との間隔(中心間距離)を極力大きくすることが好ましく、おおよその目安としては10R(mm)以上とすることが好ましい。更に、連続シート1の中央領域と両端領域でのパス長を差を小さくするため、一対のガイドロール18a、18bとして、単純な円筒状のロールに代えて、鼓形等のロールを用いても良い。
When using the large-
図13、図14に示すラビング装置66においても、ラビングロール68に接触している位置の連続シート1の上面側を支えることなくラビング処理する構成としているが、必要に応じ、連続シート1の上面側をラビングロール68に押し付けるバックアップ手段を設けても良い。また、このラビング装置66を、図12に示す光学的異方性シートの製造設備60に、ラビング装置51に代えて用いることも可能である。
In the rubbing
図15〜図17は、連続シート1を連続的に送りながらラビング処理する装置の更に他の例を示すものである。図15においても、図8に示すラビング処理設備50と同一又は同様な部分には同一符号を付している。図15〜図17に示すラビング処理設備70に設けているラビング装置71は、回転テーブル21に支柱72を設け、その支柱72にプーリ73を保持させて無端状のラビングベルト75を掛け渡している。このラビングベルト75はスチールベルト等の表面に鏡面加工を施した無端状ベルトにラビング布を貼り付けて構成したものである。ラビングベルト75は、上側の走行部分が水平になるように配置されており、その下面を図17(a)に示す板状のバックアップ部材77或いは図17(b)に示す多数のロールからなるバックアップ部材78で支持されている。ラビングベルト75を支持したプーリ73の少なくとも一方は、ラビングベルト75を一定速度で走行させるための駆動装置(図示せず)に連結されている。ラビング処理設備70のその他の構成は図8に示すラビング処理設備50と同様である。
15 to 17 show still another example of an apparatus for rubbing while continuously feeding the
次に、図15に示すラビング処理設備71によるラビング処理動作を説明する。この装置においても、あらかじめ回転テーブル21の旋回角度を調整して、ラビングベルト75の走行方向Gが、連続シート1の長手方向にほぼ垂直となるように設定している。また、一対のガイドロール18a、18bの高さ位置を、連続シート1をラビングベルト75に所望の接触圧で接触させることができる位置に位置決めしておく。この状態で連続シート1が連続的に一定速度で搬送される。同時に、ラビングベルト75が一定速度で一定方向(G方向)に走行し、連続シート1をラビング処理する。かくして、連続シート1に対して長手方向にほぼ垂直方向にラビング処理を行うことができる。なお、この場合においても、実際のラビング処理方向は連続シート1の走行によって、ラビングベルト75の走行方向から若干ずれることとなるので、これを考慮してラビングベルト75の設置角度(回転テーブル21の旋回角度)を調整しておけばよい。
Next, the rubbing processing operation by the rubbing
図15〜図17に示すラビング装置71においても、ラビングベルト75に接触している位置の連続シート1の上面側を支えることなくラビング処理する構成としているが、必要に応じ、連続シート1の上面側をラビングベルト75に押し付けるバックアップ手段を設けても良い。図18はバックアップ手段を設けた例を示すものであり、連続シート1の上側にロール形態のバックアップ部材81及びそれを昇降させる駆動装置82を設け、そのバックアップ部材81で連続シート1をラビングベルト75に押し付ける構成としている。また、このラビング装置71を、図12に示す光学的異方性シートの製造設備60に、ラビング装置51に代えて用いることも可能である。
Also in the rubbing
以上に、連続シート(配向膜付シート)1に、その長手方向に対してほぼ垂直方向にラビング処理を施して本発明の配向膜付シートを製造する装置の例をいくつか説明したが、本発明の配向膜付シートを製造するために用いる装置はこれら限定されるものではなく、配向膜付シートの長手方向に対してほぼ垂直方向にラビング処理を施すことができる他の構成の装置を使用してもよいことは言うまでもない。 As mentioned above, although several examples of the apparatus which manufactures the sheet | seat with an alignment film of this invention by giving the rubbing process to the continuous sheet (sheet | seat with an alignment film) 1 in the substantially perpendicular direction with respect to the longitudinal direction, some examples were demonstrated. The apparatus used for manufacturing the sheet with an alignment film of the invention is not limited to these, and an apparatus having another configuration capable of performing a rubbing process in a direction substantially perpendicular to the longitudinal direction of the sheet with an alignment film is used. Needless to say.
1 配向膜付シート(連続シート)
2 連続基材
3 配向膜
4 光学的異方性シート
5 光学機能層
7 偏光素子
8 偏光板
10、50、65、70 ラビング処理設備
11 供給装置
12、15 EPC装置
13、51、66、71 ラビング装置
14 アキュムレート装置
16 フィルム除塵装置
17 巻取装置
18a、18b ガイドロール
21 回転テーブル
28、53、68 ラビングロール
29 除電装置
40、60 光学的異方性シートの製造設備
42 液晶塗布装置
43 乾燥装置
44 UV硬化装置
77 ラビングベルト
1 Sheet with orientation film (continuous sheet)
DESCRIPTION OF
Claims (6)
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2004
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