JP2009156926A - 光学フィルム - Google Patents

Abstract

【課題】プラスチックフィルムの表面に均一なラビング処理が施されることにより、液晶性分子が均一に配向され、均一な光学特性を有する光学フィルムを提供する。
【解決手段】長手方向に搬送される長尺のプラスチックフィルムＦの表面をラビングロールによって擦るラビング処理工程と、前記ラビング処理工程を経たプラスチックフィルムの表面に液晶性分子を塗布する塗布工程と、前記塗布した液晶性分子を固定する固定工程とを含む製造方法により製造される光学フィルムであって、前記ラビング処理工程において、前記プラスチックフィルムの一方の表面に接触して当該プラスチックフィルムを搬送する一対の搬送ロール１Ａ，１Ｂが配置されると共に、当該一対の搬送ロールの間に前記プラスチックフィルムの他方の表面に接触するラビングロール２が配置されることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置等の光学補償や反射防止などに用いられる光学フィルムに関し、特にプラスチックフィルムの表面に均一なラビング処理が施されることにより、液晶性分子が均一に配向され、均一な光学特性を有する光学フィルムに関する。

従来より、基材の表面上に液晶性分子を塗布して配向させることにより製造される種々の光学素子が知られている。このような光学素子の製造工程においては、液晶性分子を基材表面上で配向させるため、例えば起毛布を巻回したラビングロールによって基材表面を一方向に擦るラビング処理を施すのが一般的である。例えば、光学素子が液晶セルである場合には、基材としてのガラス基板単位でラビング処理が施されることになる。しかしながら、基材としてプラスチックフィルムを用いる光学素子（光学フィルム）の場合には、裁断したフィルム単位でラビング処理を施すよりも、長尺のプラスチックフィルムを用いていわゆるロール・ツー・ロール方式で連続的にラビング処理を施す方が、製造効率ひいてはコスト面で圧倒的に有利である。

従って、光学フィルムを製造するに際し、上記のようなロール・ツー・ロール方式によって長尺のプラスチックフィルムに連続的にラビング処理を施す方法として、従来より種々の方法が提案されている。

例えば、特許文献１には、長尺のプラスチックフィルムを、ラビングロールと該ラビングロールに対向して配置されたバックアップロールとの間に連続的に搬送させながら、前記ラビングロールで前記フィルム表面にラビング処理を施すことを特徴とするラビング方法が提案されている。

また、特許文献２には、鏡面仕上げをされた金属表面を有する搬送ベルトにて長尺フィルムを搬送しながら、搬送ベルト上に配置されたラビングロールで前記フィルム表面にラビング処理を施すことを特徴とするラビング方法が提案されている。
特開平６−１１００５９号公報 特開２００４−１７０４５４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方法においては、ラビングロールとバックアップロールとでプラスチックフィルムを挟みながらラビング処理を行うため、ラビングロールの回転軸とバックアップロールの回転軸とが平行でないと、プラスチックフィルムに対するラビングロールの押圧力がラビングロールの回転軸方向に沿って不均一となる結果、均一なラビング処理を施すことができない。このため、均一なラビング処理を施すには、ラビングロールの回転軸とバックアップロールの回転軸との間に極めて高精度の平行度が要求されるという問題がある。

また、特許文献１に記載の方法では、特に斜め方向にラビング処理を施す際に、すなわち、ラビングロール及びバックアップロールの回転軸をプラスチックフィルムの搬送方向に対して直角な方向から傾斜させた際に、プラスチックフィルムが前記回転軸に直角な方向に力を受ける。このため、プラスチックフィルムが幅方向に移動して、ラビング方向が不均一になったり、プラスチックフィルムに皺が生じる場合もある。

一方、特許文献２に記載の方法では、バックアップロールが存在しないため、搬送ベルトの弛み、ひいてはプラスチックフィルムの弛みの影響等により、均一なラビング処理を施すことができないという問題がある。

上記のような不均一なラビング処理は、プラスチックフィルム表面上での液晶性分子の均一な配向を妨げ、ひいては均一な光学特性を有する光学フィルムの製造を阻害する。

本発明は、斯かる従来技術の問題を解決するべくなされたものであり、プラスチックフィルムの表面に均一なラビング処理が施されることにより、プラスチックフィルムの表面に液晶性分子が均一に配向され、均一な光学特性を有する光学フィルムを提供することを課題とする。

上記課題を解決するべく、本発明者らは鋭意検討した。その結果、光学フィルムを製造するためのラビング処理工程において、ラビングロールに対向してバックアップロールを配置する代わりに、或いは、鏡面仕上げをされた金属表面を有する搬送ベルトを用いる代わりに、プラスチックフィルムの一方の表面に接触して当該プラスチックフィルムを搬送する一対の搬送ロールを配置すると共に、当該一対の搬送ロールの間に前記プラスチックフィルムの他方の表面に接触するラビングロールを配置すれば、上記の課題を解決できることを見出した。本発明者らは、この新しい知見に基づき、本発明を完成させた。

すなわち、本発明は、長手方向に搬送される長尺のプラスチックフィルムの表面をラビングロールによって擦るラビング処理工程と、前記ラビング処理工程を経たプラスチックフィルムの表面に液晶性分子を塗布する塗布工程と、前記塗布した液晶性分子を固定する固定工程とを含む製造方法により製造される光学フィルムであって、前記ラビング処理工程において、前記プラスチックフィルムの一方の表面に接触して当該プラスチックフィルムを搬送する一対の搬送ロールが配置されると共に、当該一対の搬送ロールの間に前記プラスチックフィルムの他方の表面に接触するラビングロールが配置されることを特徴とする光学フィルムを提供する。

好ましくは、前記塗布工程において、ネマチック液晶モノマーを含む液晶性分子が塗布される。

好ましくは、前記固定工程において、ハイブリッド配向された状態の液晶性分子が固定される。

本発明によれば、プラスチックフィルムの表面に均一なラビング処理が施されることにより、プラスチックフィルムの表面に液晶性分子が均一に配向され、均一な光学特性を有する光学フィルムを得ることが可能である。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る光学フィルムの製造方法におけるラビング処理工程を実施するためのラビング処理装置の概略構成を模式的に示す図である。図１（ａ）は正面図であり、図１（ｂ）は平面図である。図１に示すように、本実施形態に係るラビング処理装置１００は、長尺のプラスチックフィルムＦの一方の表面（本実施形態では下面）に接触して、プラスチックフィルムＦを長手方向に搬送する一対の搬送ロール１Ａ、１Ｂと、一対の搬送ロール１Ａ、１Ｂの間に配置され、プラスチックフィルムＦの他方の表面（本実施形態では上面）に接触するラビングロール２とを備えている。なお、ラビング処理装置１００の前後には、必要に応じて適切な静電気除去装置や除塵装置等を設置しても良い。

本実施形態に係るラビングロール２は、その外周面に起毛布が巻回されている。起毛布の材質や形状等は、ラビング処理を施されるプラスチックフィルムＦの材質に応じて適宜選択すればよい。一般的には、起毛布として、レーヨン、コットン、ナイロン、トリアセテート又はこれらの混合物等を適用することができる。

本実施形態に係るラビングロール２は、一対の搬送ロール１Ａ、１Ｂの各回転軸１Ａ’、１Ｂ’を含む平面Ｐとラビングロール２の回転軸２’との距離Ｈが調整可能に構成されている。より具体的に説明すれば、本実施形態では、回転軸１Ａ’と回転軸１Ｂ’とが略同一の上下方向位置となるように、一対の搬送ロール１Ａ、１Ｂが配置されている。従って、各回転軸１Ａ’、１Ｂ’を含む平面Ｐは水平面である。そして、ラビングロール２は、上下方向に昇降可能に構成されており、これにより、平面Ｐとラビングロール２の回転軸２’との距離Ｈが調整可能である。

また、本実施形態に係るラビングロール２は、その回転軸２’がプラスチックフィルムＦの搬送方向（図１の矢符Ｖの方向）に対して直角な方向から傾斜可能に構成されている。より具体的に説明すれば、本実施形態では、ラビングロール２が水平方向に回動自在とされており、図１に示すラビングロール２の傾斜角度（ラビング角）αが、例えば、０°≦α≦４５°の範囲の任意の角度に設定可能とされている。なお、ラビングロール２の回転軸２’周りの回転方向は、プラスチックフィルムＦの搬送方向Ｖと逆方向に限るものではなく、ラビング処理の条件に応じて適宜選択可能である。

以上に説明した構成を有するラビング処理装置１００を用いてプラスチックフィルムＦのラビング処理工程を実施する際には、例えば、予め一対の搬送ロール１Ａ、１Ｂ間に所定の張力でプラスチックフィルムＦを架設する一方、ラビングロール２をこのプラスチックフィルムＦに接触しない上方位置に待機させておく。そして、必要に応じてラビングロール２を図１の２点鎖線で示すように水平方向に回動し、所望するラビング角αを設定する。次に、ラビングロール２を所定の位置まで下降させて、プラスチックフィルムＦの上面に接触させる。そして、適宜の搬送駆動装置（図示せず）によって、所定の張力及び所定の速度でプラスチックフィルムＦを搬送ローラ１Ａから搬送ローラ１Ｂに向けて搬送することにより、この間に配置されたラビングロール２によってプラスチックフィルムＦの上面に連続的にラビング処理が施される。

なお、ラビングロール２によってラビング処理を施す際の平面Ｐとラビングロール２の回転軸２’との距離Ｈに応じて、ラビングロール２とプラスチックフィルムＦとの接触長さ（プラスチックフィルムＦの搬送方向Ｖに沿った、ラビングロール２とプラスチックフィルムとの接触部位の長さ）が変化する。そして、この接触長さに応じて、プラスチックフィルムＦに施されるラビング処理の強さが変化する。このため、ラビング処理を施す際の距離Ｈは、プラスチックフィルムＦの表面に十分な強さのラビング処理が施されるように、ひいてはプラスチックフィルムＦの表面に塗布した液晶性分子が十分に配向されるように、適宜設定すればよい。

上記のようにしてラビング処理を施すことにより、前述したような従来のラビング処理における種々の問題を解決でき、安定した搬送状態で均一なラビング処理を施すことが可能となる。

なお、プラスチックフィルムＦとしては、その表面をラビング処理するか或いはその表面に形成した配向膜をラビング処理することにより、表面に塗布した液晶性分子を配向させることのできる機能が付与される限りにおいて、その材質に特に制限はない。

プラスチックフィルムＦの表面に形成する配向膜としては、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリアミド等を例示できる。また、配向膜の形成方法としては、スピンコート法、バーコート法、スロット代コート法、ディップコート法などを例示できる。さらに、形成される配向膜の厚みは、配向膜が形成される前のプラスチックフィルムＦの表面粗さ等に応じて適宜設定可能であるが、好ましくは０．１μｍ〜５μｍ、より好ましくは０．２μｍ〜３μｍ、さらに好ましくは０．３μｍ〜１μｍとされる。

また、前記配向膜が形成される前のプラスチックフィルムＦの表面粗さＲｚは、小さすぎると、フィルム搬送時にきずが生じ易くなる一方、大きすぎると、粗さ突起部にラビング処理を施すことが困難となり、異物が付着し易くなる。従って、上記の表面粗さＲｚ（２００１年度のＪＩＳ Ｂ０６０１で規定されている最大高さ）は、好ましくは１２０ｎｍ〜６００ｎｍ、より好ましくは２００ｎｍ〜５００ｎｍ、さらに好ましくは３００ｎｍ〜４５０ｎｍとされる。

以上のようにしてラビング処理を施されたプラスチックフィルムＦの表面には、液晶性分子が塗布され、当該塗布した液晶性分子を固定（硬化又は固化）することによって光学フィルムが製造される。

液晶性分子を塗布する際には、一般的に、液晶化合物が溶解された溶液が用いられる。前記溶液に含有される液晶性分子としては、液晶ポリマー、液晶プレポリマー、液晶モノマーなどが適宜用いられる。

液晶ポリマーを用いる場合、液晶ポリマー溶液をプラスチックフィルムＦの表面に塗布した後、液晶相を示す温度領域以上になるまで加熱し、乾燥させる。その後、液晶相を示す状態のままで室温まで急冷することにより、光学異方性を示す液晶状態を固定化することが可能である。

液晶プレポリマーや液晶モノマーを用いる場合、これらの溶液をプラスチックフィルムＦの表面に塗布した後、液晶相を示す温度領域以上になるまで加熱し、乾燥させる。その後、液晶相を示す状態の温度まで冷却し、紫外線などを露光することにより架橋させて、光学異方性を示す液晶状態を固定化することが可能である。

液晶モノマーとしては、これに限るものではないが、例えばネマチック液晶モノマーを挙げることができる。また、液晶性分子を固定する際に、液晶性分子がハイブリッド配向（プラスチックフィルムＦの表面に平行ではなく斜め方向に配向）された状態とすることも可能である。

以上に説明したように、本発明によれば、ラビング処理工程において、安定した搬送状態でプラスチックフィルム表面に均一なラビング処理が施されるため、プラスチックフィルム表面に液晶性分子が均一に配向され、均一な光学特性を有する光学フィルムを得ることが可能である。この光学フィルムには、公知の方法を適宜適用することにより、位相差、色補償、視野角拡大、反射防止等の機能を付与することが可能であり、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、ＥＬディスプレイ等の各種表示装置用の光学フィルムとして使用することができる。

表１は、本発明の実施例（図１に示すラビング装置を用いてプラスチックフィルムにラビング処理を施したもの）及び比較例（特許文献２に記載のような搬送ベルト式のラビング装置を用いてプラスチックフィルムにラビング処理を施したもの）に係る光学フィルムに関し、ラビング処理後（液晶性分子の塗布前）のプラスチックフィルムに存在する輝点数を評価した結果の一例を示す。具体的には、実施例及び比較例のそれぞれについて、ラビング処理後のプラスチックフィルムをレーザ顕微鏡で撮像し、その撮像画を市販の画像処理ソフトを用いて２値化し、これにより抽出された輝点（白点）の単位長さ当たりの個数を計数した。なお、実施例及び比較例におけるラビング処理の条件については、ラビング装置の構造が相違しているために合致させることができない条件を除き、ラビングロールの回転数やプラスチックフィルムの搬送速度等の条件をできるだけ合致させた。

表１に示すように、実施例に係るプラスチックフィルムについては、２値化によって抽出された輝点（プラスチックフィルムに付着した異物に相当）の数が、比較例に係るプラスチックフィルムに比べて少なくなった。これは、実施例に係るプラスチックフィルムの配向特性が比較例に比べて均一であり、これに起因して異物の付着が少なくなったものと考えられる。

なお、本実施形態では、搬送ロール１Ａ、１ＢがプラスチックフィルムＦの下面に接触し、ラビングロール２がプラスチックフィルムＦの上面に接触する構成について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、ラビングロール２によってラビング処理を施す際にプラスチックフィルムＦの弛みが生じない限りにおいて、種々の構成を採用可能である。例えば、搬送ロール１Ａ、１Ｂとラビングロール２との上下の位置関係を反転させ、搬送ロール１Ａ、１ＢがプラスチックフィルムＦの上面に接触し、ラビングロール２がプラスチックフィルムＦの下面に接触する構成を採用してもよい。また、搬送ロール１Ａ、１Ｂとラビングロール２とが、上下方向や斜め方向に並設された構成を採用することも可能である。

また、本実施形態では、１つのラビングロール２が配置された構成について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、図２に示すように、複数（図２に示す例では２つ）のラビングロールを配置する構成を採用することも可能である。図２に示す例では、一対の搬送ロール１Ａ、１Ｂの間にラビングロール２Ａが配置され、一対の搬送ロール１Ｂ、１Ｃの間にラビングロール２Ｂが配置されている。斯かる構成によっても、従来のラビング処理における種々の問題を解決でき、安定した搬送状態で均一なラビング処理を施すことが可能である。

図１は、本発明の一実施形態に係る光学フィルムの製造方法におけるラビング処理工程を実施するためのラビング処理装置の概略構成を模式的に示す図である。図１（ａ）は正面図であり、図１（ｂ）は平面図である。 図２は、ラビング処理装置の変形例を模式的に示す正面図である。

符号の説明

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…搬送ロール
１Ａ’，１Ｂ’，２’…回転軸
２，２Ａ…ラビングロール
１００…ラビング装置
Ｆ…プラスチックフィルム
Ｖ…搬送方向
α…ラビング角

Claims (3)

1. 長手方向に搬送される長尺のプラスチックフィルムの表面をラビングロールによって擦るラビング処理工程と、前記ラビング処理工程を経たプラスチックフィルムの表面に液晶性分子を塗布する塗布工程と、前記塗布した液晶性分子を固定する固定工程とを含む製造方法により製造される光学フィルムであって、
   前記ラビング処理工程において、前記プラスチックフィルムの一方の表面に接触して当該プラスチックフィルムを搬送する一対の搬送ロールが配置されると共に、当該一対の搬送ロールの間に前記プラスチックフィルムの他方の表面に接触するラビングロールが配置されることを特徴とする光学フィルム。
2. 前記塗布工程において、ネマチック液晶モノマーを含む液晶性分子が塗布されることを特徴とする請求項１に記載の光学フィルム。
3. 前記固定工程において、ハイブリッド配向された状態の液晶性分子が固定されることを特徴とする請求項１に記載の光学フィルム。

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