JP2007298682A - 液晶性フィルムおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ラビング処理したプラスチックフィルムまたはシートからなる配向基板上に液晶物質の薄膜を形成し、液晶の配向および配向固定化を行って得られる液晶性フィルムにおいて、ラビング布から発生する液晶の配向に悪影響を及ぼす異物や汚染源となる物質を抑制し、品質に優れた液晶性フィルムおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】温度４０〜８０℃の水で洗浄処理された起毛状部材からなるラビング布を用いてラビング処理を行う。
【選択図】なし

Description

本発明は、液晶ディスプレイ分野、光学分野、オプトエレクトロニクス分野で有用な液晶性フィルムおよびその製造方法に関する。

液晶物質をフィルム材料とする液晶性フィルムは、液晶ディスプレイ用の光学フィルムとして有用であるが、ディスプレイの高精細化に伴い、液晶性フィルムに要求される品質基準は近年ますます厳しくなっている。

液晶性フィルムの製造法としては、配向基板上に液晶物質の薄膜を形成し、液晶の配向および配向固定化を行う方法がある。この配向基板としてラビング処理した基板を用いることが一般的である。ラビング処理は、ロール上に布（ラビング布）を巻きつけたものを回転させて、走行する基板上を擦ることによって行う。例えば、配向膜を形成した基板にラビング処理を施して用いる方法（例えば、特許文献１参照）が、またプラスチックフィルムを直接ラビングして配向基板フィルムとして用いる方法（例えば、特許文献２参照）が示されている。配向膜を用いる方法では、品質的には有利な反面、配向膜の形成にコストがかかる、工程が増えるという課題がある。一方、配向膜を用いない方法が、コスト、生産性の点で有利である。

ラビング処理においてラビング布に含まれる異物が基板上に取り込まれその上に形成した液晶物質の配向不良を引き起こすことがある。液晶の配向不良を防止する（欠点除去）対策としては、ラビング処理工程と同時にブラッシング処理をして異物を取り除く方法（例えば、特許文献３参照）、または基板をイオナイザーで帯電後ラビング処理し電気的に異物の付着を防止する方法（例えば、特許文献４参照）等が提案されている。前者は、ブラッシングにより除外できない異物の残存やラビングにより発生する静電気の影響で除去された異物の再付着などがあり、後者は帯電の抑制が十分になされず異物の付着量増大による配向不良の増加などがある。さらにラビング布の製造工程で使用される各種の処理剤等がラビング時に配向基板となるプラスチックフィルムやシートの表面に移行してフィルム表面を汚染し表面張力の異常を引き起こしハジキや塗布膜厚の不均一を引き起こすことがある。これらのラビング布に起因すると考えられる異常を除去するために、ラビング布を洗浄する方法として、水蒸気や溶剤蒸気などによる蒸気洗浄法（例えば、特許文献５参照）、超音波による洗浄法（例えば、特許文献６参照）などが提案されている。前者は洗浄度が不十分であること、後者はラビング布の材質や織り方により処理条件を調節しなければならないなど課題があった。
特開平７−９８４１１号公報 特開平４−５７０１７号公報 特開平９−３１１１３５５号公報 特開２０００−２９２７９３号公報 特開２００３−１４０１５６号公報 特開平６−２８９３９７号公報

本発明は、ラビング布から発生する液晶の配向に悪影響を及ぼす異物や汚染源となる物質を抑制し、品質に優れた液晶性フィルムおよびその製造方法を提供することを課題とする。

本発明の第１は、温度４０〜８０℃の水を用いて洗浄処理された起毛状部材からなるラビング布を用いてラビング処理したプラスチックフィルムまたはシートからなる配向基板上に液晶物質の薄膜を形成され、液晶が配向および配向固定化されてなる液晶性フィルムに関する。

本発明の第２は、前記起毛状部材が、合成繊維、天然合成繊維、天然繊維の単体の少なくとも１種、もしくはこれらの２種以上の混合物からなることを特徴とする本発明の第１の液晶性フィルムに関する。

本発明の第３は、前記洗浄処理が、孔径１μｍのフィルターを通過しない粒子を含まない水で行われることを特徴とする本発明の第１の液晶性フィルムに関する。

本発明の第４は、プラスチックフィルムまたはシートからなる配向基板を温度４０〜８０℃の水を用いて洗浄処理された起毛状部材からなるラビング布を用いてラビング処理する工程、該ラビング処理した配向基板上に液晶物質の薄膜を形成する工程および液晶の配向および配向固定化を行う工程を含むことを特徴とする液晶性フィルムの製造方法に関する。

本発明の第５は、前記起毛状部材が、合成繊維、天然合成繊維、天然繊維の単体の少なくとも１種、もしくはこれらの２種以上の混合物からなることを特徴とする本発明の第４の液晶性フィルムの製造方法に関する。

本発明の第６は、前記洗浄処理が、孔径１μｍのフィルターを通過しない粒子を含まない水で行われることを特徴とする本発明の第４の液晶性フィルムの製造方法に関する。

本発明によれば、ラビング布から発生する液晶の配向に悪影響を及ぼす異物や汚染源となる物質を抑制し、傷や異物による液晶の配向異常やムラがない品質に優れた液晶性フィルムが得られる。また、ラビング布の製造工程で使用される各種の加工助剤による液晶配向への悪影響を簡便な方法で低減できる。

本発明に使用されるラビング布の材質や織り方に特に制限はないが、材質としては、各種の繊維、例えば、綿、羊毛、麻等の天然繊維、レーヨン、キュプラ等の再生繊維、ポリアミド、アラミド、ポリエステル、アクリル、ビニロン、ポリフェニレンスルフィド等の合成繊維などを挙げることができる。これらの１種または、複数を混合したものを用いる。また、織り方としては、ベルベット織、ベッチン織、ベロア織、ループ織、パイル織等を挙げることができる。これらの中でベルベット織またはループ織が好ましい。

一般にラビング布に限らず、布が製造されるまでの各工程で種々の加工助剤が使用される。これらの加工助剤の中には最終製品である布中に残存し、ラビング時にプラスチックフィルムまたはシートに再付着し液晶の配向に悪影響を及ぼすものが多く、さらには、ラビング時に発生する静電気によるゴミの付着や、ラビング布とフィルムまたはシート表面との摩擦で発生する微細な磨耗屑を凝集させ異物化させるなど悪影響もある。
前述の加工助剤としては、防皺剤（Ｎ−メチロール系、グリオキザール系など）、糊剤（澱粉、ゼラチン、アルギン酸ナトリウム、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコールなど）、潤滑剤（鉱油、ワックスなど）、染・顔料、柔軟剤等を挙げることができる。
これらの加工助剤がすべてラビング時に悪影響を及ぼすとは限らないが液晶の配向という面からはできるだけ除去しておくことが望ましい。

加工助剤の除去方法としては、前述のように水や有機溶剤による洗浄、これらの蒸気による洗浄やさらには界面活性剤による洗浄が提案されているが、いずれも水以外の洗浄では特別な設備が必要となったり、その効果に乏しいなど好ましくない。
これらの中で、水による洗浄は特別な設備を必要とせず環境面からも好ましいが、常温付近での洗浄では、前記の加工助剤等の溶解性が低く効果が発現しがたい。一方、加熱下に洗浄すれば溶解性が向上することは公知であるが、水の蒸発が激しく補充も頻繁に行わなければならないなど煩雑であった。これらに鑑み種々検討した結果、特定温度範囲の水による洗浄を行うと好ましいことを見出した。

洗浄処理に適した水の温度範囲は、４０〜８０℃、好ましくは５０〜７０℃である。４０℃未満では洗浄効果が不足し、８０℃を越える温度では洗浄水の蒸発損失が多く多量補給水が必要で温度維持管理に煩雑になるなど好ましくない。

洗浄に使用される水は、必ずしも超純水である必要はないが、少なくとも上水または同等以上の水が好ましい。また使用する水は予め濾過等により浮遊物等の異物を除去しておくことが好ましく、孔径１μｍのフィルターを通過しない粒子を含まない水であることが好ましい。濾過は１μｍ、好ましくは０．５μｍを超える粒子が捕集できるフィルター類を用いて重力下、加圧または減圧下に濾過する方法や遠心力による方法等で行うことができる。

濾過により捕集できる粒子径は小さいほど好ましいが、あまりに小孔径のフィルターでは濾過が困難になることがあり、また孔径が大きすぎると洗浄の効果が見られないなどして好ましくない。
また、補充する水量を減少させるために洗浄処理工程に濾過装置を組み込むことも可能である。４０〜８０℃への加温に使用する加熱源も特に制限はなく公知の方法・装置を用いて行えばよい。

以上のようにして得られた水による洗浄処理方法も特に制限はなく、ラビング布と加温水とが相対的に移動できる方法であればよく、例えば流水、シャワー、高圧水噴射などを例示でき、洗浄方式としては、回分式、半回分式、連続式が挙げられるがいずれの方式であってもよい。

洗浄されるラビング布は長尺であっても短尺であってもそれぞれに適した方法、方式を用いればよい。洗浄に要する時間も、ラビング布の形状（長尺、短尺）、材質、織り方などにより変化するため一概には決定できないが、通常は ５分〜２時間、好ましくは１０分〜１時間である。洗浄時間が５分未満では洗浄が不十分の虞があり、２時間を越えると生産性が悪化したりして好ましくない。

十分な洗浄効果を発現するために界面活性剤を併用してもよいが、界面活性剤の残存を防止するために後洗浄を十分に行う必要がありあまり好ましいとはいえない。

洗浄の終わったラビング布の乾燥は、ゴミや異物の沈着や再付着のない清浄な環境で行えばよく、乾燥方法も自然乾燥、強制乾燥のいずれであってもよい。強制乾燥は周囲温度を上げる、温風を吹き付ける等をして行うことができる。このときの周囲温度は好ましくは３０〜７０℃である。この範囲外では、自然乾燥との差が少ない、ラビング布にダメージを与える等で好ましくない。
なお、洗浄および乾燥は好ましくはクリーンルームもしくはそれに近い環境で行われることが望ましい。

ラビング布の巻き着け方は、通常は両面粘着シートまたはテープを用いてロールに巻き着ける方法でよく、そのひとつは、ロールの円周を一方の辺とし、ロールの幅を他方の辺とした長方形または正方形に裁断されたラビング布をロール表面上に両面粘着シートなどにより巻き着ける方法である。もうひとつの方法は、ラビング布をロール幅に対してたとえば５ｃｍ幅程度に細長く裁断しロール軸に対して一定の角度で螺旋状に巻き着けるものである。洗浄処理は、ラビング布をロールに巻きつける前に行っても、巻きつけた後に行ってもよい。洗浄による布の寸法変化の影響を考えると、ロールに巻きつける前に洗浄処理を行うのが好ましい。

ラビング処理は、従来公知の方法、装置で行うことができる。その概要は、配向基板となるプラスチックフィルムまたはシートに対してラビング布を巻き付けたロールを回転させながら前記フィルムまたはシートに押圧しながら相対的に移動させることにより行われる。なお、ロール軸と前記フィルムまたはシートの移動方向とを、ある角度θで接触するようにしてもよい。この角度θの範囲としては、フィルムまたはシートの移動方向と垂直な方向を基準としてロール軸のなす角度が±４５度の範囲が好ましい。

このとき、ロールの回転方向は巻き付けられたラビング布の植毛方向の順目方向が好ましく、周速比（相対的なロールの線速度／相対的なフィルム移動速度）は、ラビング布の材質や後述する織り方などにより変化するため一概に決定はできないが、通常は０〜３００が好ましく、さらに好ましくは０〜２００である。周速比が３００以上では、フィルムまたはシートとラビング布との摩擦力が大きくなりすぎ、フィルムまたはシートに擦り傷が多くなったりして好ましくない。

押圧は、一般に前記フィルムまたはシート表面とラビング布表面とが接する位置からラビング布（ロール）をフィルムまたはシート表面に押し付ける長さ（押し込み量）で表され、本発明の押し込み量は前述のように、ラビング布の材質や後述する織り方などにより変化するため一概に決定はできないが、好ましくは０．０１〜３ｍｍ、さらに好ましくは０．０５〜２ｍｍ、より好ましくは０．１〜０．８ｍｍの範囲である。押し込み量が０．０１ｍｍ未満ではラビンングの効果が乏しかったり、また、３ｍｍを超えると押圧が強くなりすぎて擦り傷や皺ができたりして好ましくない。

本発明に使用されるプラスチックフィルムまたはシートからなる配向基板は、用いる液晶物質や配向処理条件等から耐熱性、耐薬品性、難燃性、機械特性、対静電気特性等が求められる。これらのことから配向基板に用いられるプラスチックフィルムまたはシートはエンジニアリングプラスチックが主に用いられ、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンテレフタレートフィルム（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテル・エーテル・ケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）などからなるフィルムやシートが挙げられる。
以下、実施例により、本発明を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

槌屋ティスコ（株）製導電性ナイロン繊維製ラビング布を下記の条件で洗浄後、径１５ｃｍのラビングロールに巻き付け、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）フィルム（サイズ：３００ｍｍ×３００ｍｍ）を、フィルムの移動速度６ｍ／ｍｉｎ、ロールの回転数６３７ｒｐｍ、ロールの回転方向とフィルムの移動方向は同一方向、周速比５０、押し込み量０．５ｍｍでラビング処理し、液晶塗布用の配向基板とした。

＜洗浄条件＞
ラビング布の大きさ：幅９６０ｍｍ，長さ１０００ｍｍ
６０℃に保持した孔径０．５μｍのフィルターを通過しない粒子を含まない脱イオン水８，０００Ｌを入れた容量９，５００Lの槽に上記ラビング布を浸漬し小型ポンプにより脱イオン水を循環させながら２０分間洗浄した。脱イオン水を入れ替えて洗浄を繰り返す操作を４回行った後、自然乾燥した。

かくして得られた配向基板上に、特開平０５−０６１０３９号の実施例１に記載された液晶性ポリエステルを用いた溶液をスピンコート法により塗布し、７０℃のホットプレートで乾燥後、所定温度のオーブン内で液晶を配向させ冷却し、配向を固定化し液晶性フィルムを作成した。
配向基板であるＰＰＳフィルムは着色し、かつ複屈折性を示すため、ノンキャリア粘着剤を介してトリアセチルセルロースフィルムへ液晶層のみを転写した。同様にして５枚の試料を作製し、バックライトを付した２枚の偏光板間に挿入し液晶の配向状態を目視で検査した。
検査した結果、５枚の試料に傷や異物による液晶の配向異常やムラは認められなかった。

比較例１：
洗浄を行わない以外は実施例１と全く同様に行った。
５枚のうち、２枚にはムラが認められ、２枚には微小異物によると思われるハジキ（０．５ｍｍφ）が認められ、その数はそれぞれ４個と６個であった。

比較例２：
３０℃に保持した孔径０．５μｍのフィルターを通過しない粒子を含まない脱イオン水で実施例１と全く同様に行った。５枚のうち、２枚にはムラが認められ、２枚には微小異物によると思われるハジキ（０．５ｍｍφ）が認められ、その数はそれぞれ２個と３個であった。

比較例３：
９０℃に保持した孔径０．５μｍのフィルターを通過しない粒子を含まない脱イオン水で実施例１と全く同様に行った。脱イオン水量の制御と温度維持管理ができず洗浄操作ができず、十分に洗浄された布が得られなかった。

本発明の液晶性フィルムは、液晶ディスプレイ分野、オプトエレクトロニクス分野、高精細光学分野等において、視野角改良板、位相差板、色補償素子等として有用なものである。

Claims (6)

1. 温度４０〜８０℃の水を用いて洗浄処理された起毛状部材からなるラビング布を用いてラビング処理したプラスチックフィルムまたはシートからなる配向基板上に液晶物質の薄膜を形成され、液晶が配向および配向固定化されてなる液晶性フィルム。
2. 前記起毛状部材が、合成繊維、天然合成繊維、天然繊維の単体の少なくとも１種、もしくはこれらの２種以上の混合物からなることを特徴とする請求項1に記載の液晶性フィルム。
3. 前記洗浄処理が、孔径１μｍのフィルターを通過しない粒子を含まない水で行われることを特徴とする請求項1に記載の液晶性フィルム。
4. プラスチックフィルムまたはシートからなる配向基板を温度４０〜８０℃の水を用いて洗浄処理された起毛状部材からなるラビング布を用いてラビング処理する工程、該ラビング処理した配向基板上に液晶物質の薄膜を形成する工程および液晶の配向および配向固定化を行う工程を含むことを特徴とする液晶性フィルムの製造方法。
5. 前記起毛状部材が、合成繊維、天然合成繊維、天然繊維の単体の少なくとも１種、もしくはこれらの２種以上の混合物からなることを特徴とする請求項４に記載の液晶性フィルムの製造方法。
6. 前記洗浄処理が、孔径１μｍのフィルターを通過しない粒子を含まない水で行われることを特徴とする請求項４に記載の液晶性フィルムの製造方法。