JP2011092832A - 塗膜を有するフィルムの製造方法、光学フィルムの製造方法、光学フィルム、液晶表示装置、および画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スロットダイから流れ出した塗布液による汚染を防止することができる塗膜を有するフィルムの製造方法を提供する。
【解決手段】
ウェブＷを送り出し機６６からコーター１０に送り出す。ウェブＷはバックアップローラ１１に巻きかけられ、スロットダイ１３のスロットから塗布液が吐出されて、ウェブＷとの間にビードが形成される。スロットダイ１３の上流側に減圧チャンバー４０が配置され、減圧チャンバー４０によりビードのウェブＷ上流側を減圧しながらウェブＷ上に塗膜が形成される。減圧チャンバー４０はスロットダイ１３の両端に配置されたサイドプレート４４とウェブＷの幅方向に沿って配置されたバックプレート４２とを有する。サイドプレート４４のスロットダイ１３近傍に窪み５２が設けられる。
【選択図】図４

Description

本発明は、塗膜を有するフィルムの製造方法、光学フィルムの製造方法、該製造方法によって製造された光学フィルム、該光学フィルムを含む液晶表示装置又は画像表示装置に関する。

従来、ウェブの表面に所望の厚さの塗布液を塗布する塗布装置として、マニホールドからスロットを介して塗布液を吐出させるスロットダイを用いる装置が広く利用されている。スロットダイを用いたコーターには、スライドコータ、ファウンテンコータ、エクストルージョンコータ、等の種類があり、用途に応じたダイコータが用いられて高品質の塗膜がウェブ上に形成される。

例えば、エクストルージョンコータが用いられる塗布装置では、ウェブとスロットダイとの間に架設される塗布液のビードによってウェブ上に塗布液が塗布される。塗膜を精度良く形成する上で、ビードの状態を安定化させることが好ましい。そのため、ビードの近傍の圧力状態を理想的な状態に保つために減圧チャンバーが用いられる。

例えば、特許文献１には減圧チャンバーを設置した塗布装置が開示されている。この塗布装置では、減圧チャンバーのバックプレートとウェブとの隙間、サイドプレートとウェブの隙間又はサイドプレートとバックアップローラの隙間とが所定の距離に調整される。サイドプレートはバックアップローラの形状に沿って円弧状に形成される。この塗布装置によれば、減圧チャンバーによるサクション変動（減圧変動）を効果的に抑えることができ、ビードの状態を安定化させることができる。

特許第３９４１８５７号公報

ところで、近年、光学フィルムに所望の機能を高精度に発現させるために、従来に比べて低粘度の塗布液を薄膜で塗布することが要求されている。スロットダイのスロット開口部から低粘度の塗布液を薄膜で塗布する場合、吐出された塗布液がスロットダイの先端に沿ってウェブの幅方向に広がる。この塗布液がスロットダイの両端に配置されたサイドプレートに達することがある。所定の減圧状態を維持するため、サイドプレートとバックアップローラとの隙間は狭く設定される。そのため、サイドプレートに達した液が円弧上を流れ、狭い隙間で調整されたバックアップローラを汚染する場合がある。また、ウェブの裏面に回り込み、塗布後の乾燥工程の例えばパスローラ等を汚染してしまう問題もある。これらの汚染は塗布の精度を悪化させる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、スロットダイから流れ出した塗布液による汚染を防止することができる塗膜を有するフィルムの製造方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の塗膜を有するフィルムの製造方法は、ウェブを送り出す工程と、前記ウェブをバックアップローラに巻きかけて、スロットダイのスロット開口部から塗布液を吐出して前記ウェブとの間にビードを形成し、前記スロットダイの両端に配置されたサイドプレートと前記ウェブの幅方向に沿って配置されたバックプレートとを含む減圧チャンバーにより前記ビードの上流側を減圧しながら前記ウェブ上に塗膜を形成する工程と、前記ウェブ上の前記塗膜を乾燥する工程と、乾燥された前記塗膜を有する前記ウェブを巻き取る工程と、を有す塗膜を有するフィルムの製造方法であって、前記サイドプレートの前記スロットダイと対向する面側の前記スロット開口部の近傍に窪みが設けられたことを特徴とする。

これにより、塗布液がサイドプレートを伝わりサイドプレートの円弧上や減圧チャンバー内などに流れ出すのを、防止することができる。

本発明の製造方法によれば、スロットダイから流れ出した塗布液による汚染を防止することができ、汚染による塗布精度の悪化を防止することができる。これにより所望の機能を備えた塗膜を有するフィルムを得ることができる。

スロットダイの周辺部を示す部分断面図。 スロットダイの周辺部を示す斜視図。 スロットダイの周辺部を示す斜視図。 光学フィルムの製造ラインを示す構成図。

以下添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について説明する。本発明は以下の好ましい実施の形態により説明されるが、本発明の範囲を逸脱すること無く、多くの手法により変更を行うことができ、本実施の形態以外の他の実施の形態を利用することができる。従って、本発明の範囲内における全ての変更が特許請求の範囲に含まれる。

図１は、スロットダイ１３の周辺部を示すコーター１０の部分断面図である。図１では、減圧チャンバーが省略されている。図２は、光学フィルムの製造方法に使用される塗布装置のスロットダイ１３及びその周辺を示す斜視図である。

コーター１０はバックアップローラ１１に支持されて連続走行するウェブＷに対して、スロットダイ１３から塗布液１４をビード１４ａにして塗布することにより、ウェブＷ上に塗膜１４ｂを形成する塗布装置である。

位置に関して、ある基準点からウェブＷが搬送される方向を「下流に向かって」、「下流側」と称し、ある基準点からウェブＷが搬送される方向と逆方向を「上流に向かって」「上流側」と称する。また、ウェブの搬送方向と垂直を成すウェブの方向を「ウェブの幅方向」と称する。

スロットダイ１３の内部にはポケット１５、スロット１６が形成される。ポケット１５は、その断面が曲線及び直線で構成されている。例えば、図１に示されるような略円形でもよいし、又は半円形でもよい。ポケット１５は、スロットダイ１３の幅方向にその断面形状をもって延長された塗布液の液溜め空間である。その有効延長の長さは、塗布幅と同等か若干長めにするのが一般的である。

ポケット１５への塗布液１４の供給は、スロットダイ１３の側面から、又はスロット開口部１６ａとは反対側の面の中央から行う。また、ポケット１５には塗布液１４が漏れ出ることを防止する栓が設けられる。

スロット１６は、ポケット１５からウェブＷへの塗布液１４の流路である。ポケット１５と同様にスロットダイ１３の幅方向にその断面形状を有する。ウェブＷ側に位置する開口部１６ａは、一般に、図示しないスペーサを用いて、概ね塗布幅と同じ長さの幅になるように調整される。このスロット１６のスロット先端における、バックアップローラ１１のウェブ走行方向の接線とのなす角は、３０°以上９０°以下が好ましい。

スロット１６の開口部１６ａが位置するスロットダイ１３の先端リップは、先細り状に形成される。先端リップにはランドと呼ばれるランド１８が形成される。ランド１８であって、スロット１６に対してウェブＷの走行方向の上流側を上流側リップランド１８ａ、下流側を下流側リップランド１８ｂと称する。上流側リップランド１８ａとウェブＷとの距離と、下流側リップランド１８ｂのウェブＷとの距離は、ウェブＷに形成すべき塗膜１４ｂの厚さに応じて適宜決定される。例えば、塗膜１４ｂの厚さを薄くする場合、上流側リップランド１８ａとウェブＷとの距離を、下流側リップランド１８ｂのウェブＷとの距離と異ならせる。

上流側リップランド１８ａのランド長さＩＵＰは特に限定はされないが、５００μｍ〜１ｍｍの範囲が好ましく採用される。下流側リップランド１８ｂのランド長さＩＬＯは３０μｍ以上１００μｍ以下であり、好ましくは３０μｍ以上８０μｍ以下である。上流側リップランド１８ａと底面２２との間に下側傾斜面２０が形成される。上流側リップランド１８ａと下側傾斜面２０の部分に、スロット１６から流れ出した塗布液が溜まりやすい。

下流側リップランド１８ｂの長さＩＬＯが３０μｍよりも短い場合は、先端リップのエッジ又はランドが欠けやすく、塗膜にスジが発生しやすくなり、結果的には塗布が不可能になる。また、下流側の濡れ線位置の設定が困難になり、塗布液が下流側で広がりやすくなるという問題も発生する。この下流側での塗布液の濡れ広がりは、濡れ線の不均一化を意味し、塗布面上にスジなどの不良形状を招くという問題につながることが知られている。一方、下流側リップランド１８ｂの長さＩＬＯが１００μｍよりも長い場合は、上流側の減圧度を大きくする必要がある、その場合、ビードの安定性が損なわれる場合がある。下流側リップランド１８ｂと上面２６との間に上側傾斜面２４が形成される。

スロットダイ１３の先端部分である上流側リップランド１８ａ及び下流側リップランド１８ｂは、超硬部材で形成されている。スロットダイ１３の先端部分にステンレス鋼等のような材質を用いると、ダイ加工の段階でだれてしまい、先端リップの加工精度を満足できない場合が多い。したがって、高い加工精度を維持するためには、特許第２８１７０５３号公報に記載されているような超硬材質のものを用いることが好ましい。

具体的には、スロットダイ１３の少なくとも先端リップを、平均粒径５μｍ以下の炭化物結晶を結合してなる超硬合金にすることが好ましい。超硬合金としては、タングステンカーバイド（以下、ＷＣと称す）等の炭化物結晶粒子をＣｏ（コバルト）等の結合金属によって結合したものなどがあり、結合金属としては他にＴｉ（チタン）、Ｔａ（タンタル）、Ｎｂ（ニオブ) 及びこれらの混合金属を用いることもできる。ＷＣ結晶の平均粒径としては、粒径３μｍ以下が更に好ましい。

また、スロットダイ１３の先端において、上流側リップランド１８ａ及び下流側リップランド１８ｂの先端エッジの曲率半径を１０μｍ以下とすることが好ましい。また、スロットダイ１３の先端部分（上流側リップランド１８ａ及び下流側リップランド１８ｂ）の表面粗さＲａを０．４μｍ以下とすることが好ましい。このようなスロットダイ１３の先端部分とすることにより、ビードの形状を一定に保つことが容易にできる。

図２において、スロットダイ１３に対し、ウェブＷの上流側に、ビード１４ａに対して充分な減圧調整を行えるよう、接触しない位置に減圧チャンバー４０が設置される。減圧チャンバー４０は、その作動効率を保持するためのバックプレート４２とサイドプレート４４を備える。バックプレート４２は、減圧チャンバー４０のうちウェブ搬送方向の最も上流側に位置し、ウェブＷの幅方向に沿って配置される。バックプレート４２とウェブＷの間に隙間が設けられる。

サイドプレート４４は、スロットダイ１３の両端に取り付けられる。２枚のサイドプレート４４は、バックプレート４２と垂直を成すように配置される。サイドプレート４４は、バックアップローラ１１に対向する円弧形状部５０を有する。円弧形状部５０はバックアップローラ１１とほぼ同じ曲率を有する。サイドプレート４４の円弧形状部５０とバックアップローラ１１とに一定間隔の隙間が形成される。バックプレート４２が、バックアップローラ１１の形状に沿ってバックアップローラ１１に対し所定距離だけ離れた位置に配置される。減圧チャンバー４０の減圧状態を維持するため、この距離は狭く設定される。

次に、図３を参照して、本実施の形態を説明する。図１と同様の構成には同一符号を付して説明を省略する場合がある。図３（Ａ）は、サイドプレート４４にスロットダイ１３が取り付けられる前の状態を示す。サイドプレート４４はスロットダイ１３に対向する面に窪み５２が形成される。例えば、サイドプレート４４はｔ＝１０ｍｍの厚さを有し、窪み５２はｄ＝２ｍｍ程度の深さを有する。窪み５２の深さはサイドプレート４４の厚さより小さいので、窪み５２はサイドプレート４４を貫通しない。したがって、サイドプレート４４により減圧チャンバー内の圧力が維持される。

図３（Ｂ）は、スロットダイ１３とサイドプレート４４の位置関係を示す。スロットダイ１３の上流側リップランド１８ａと下側傾斜面２０の一部とは、窪み５２により、サイドプレート４４と接触しない。したがって、たとえスロット開口部１６ａから塗布液が流出したとしても、塗布液が円弧形状部５０を伝わって流れ出すことはない。

窪み５２は、スロットダイ１３の先端部であって、液溜り部が形成され易い位置に設けられる。スロット開口部１６ａより上流側の位置、例えば、上流側リップランド１８ａや下側傾斜面２０は塗布液が流れ出して液溜り部を形成しやすい。窪み５２により、液溜り部とサイドプレート４４との接触を無くすことが重要となる。

ウェブＷに塗布される塗布液としては、光学補償フィルム用塗布液、反射防止フィルム用塗布液、視野角拡大用塗布液のように低粘度・薄膜塗布が必要な有機溶剤塗布液を好適に使用できる。例えば、メチルエチルケトン等が使用される。具定例をお知らせ下さい。できれば、塗布液の粘度も併せてお知らせ下さい。

ウェブＷとしては公知の各種ウェブを用いることができる。一般的にはポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレート、セルロースダイアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートプロピオネート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミド等の公知の各種プラスチックフィルム、紙、紙にポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンブテン共重合体等の炭素数が２〜１０のα−ポリオレフィン類を塗布またはラミネートした各種積層紙、アルミニウム、銅、スズ等の金属箔等、帯状基材の表面に予備的な加工層を形成させたもの、あるいはこれらを積層した各種複合材料が含まれる。

図４は、光学フィルムの製造ライン１００の全体構成を示す図である。図中の矢印はウェブＷの走行方向を示す。なお、ウェブＷを搬送する複数のパスローラ６８については、代表的な位置に配置されるパスローラ６８のみが図示されている。

本実施の形態の製造ライン１００では、上流側から下流側に向かって、送り出し機６６、除塵機７４、バックアップローラ１１、コーター１０、乾燥装置７６、加熱装置７８、紫外線照射装置８０、および巻き取り機８２が順次設置されている。なお、ここでいう「上流」および「下流」は、ウェブＷの走行方向を基準としている。

送り出し機６６は、ポリマー層が予め形成された透明な支持体であるウェブＷを、下流側へ順次送り出す。除塵機７４は、ウェブＷに付着する塵等の異物を除去する。

バックアップローラ１１によって搬送、支持されるウェブＷに向かってスロットダイ１３から塗布液が吐出され、ウェブＷ上に塗膜が形成される。

スロットダイ１３の上流側に減圧チャンバー４０が配置される。減圧チャンバー４０はバックプレート４２と２枚のサイドプレート４４を有する。減圧チャンバー４０で減圧することにより、ビードを精度よく形成できる。減圧チャンバー４０のサイドプレート４４に窪み５２がスロットダイ１３の近傍に形成される。これにより、スロットダイ１３から流れ出した塗布液がサイドプレート４４とバックアップローラ１１の隙間を流れ出しにくくなる。

乾燥装置７６および加熱装置７８は、ウェブＷ上に形成された塗膜を乾燥させるゾーンを形成する。乾燥装置７６は、塗膜に含まれる溶媒を蒸発させる。加熱装置７８は、必要により加熱して溶剤を除去したり、膜硬化させたりするのに用いられることもある。

なお、乾燥装置７６および加熱装置７８による溶媒の乾燥は、カバーで覆った状態で行われることが好ましい。乾燥風として、整流した風、均質な風、等を用いることができる。蒸発した溶媒を、塗膜面に対向して設置された冷却凝縮板により、凝縮させて取り除いてもよい。

紫外線照射装置８０は、紫外線ランプによって塗膜に紫外線を照射する。紫外線により塗膜のモノマー等を架橋させて、所望のポリマーを形成する。巻き取り機８２は、ポリマー化された塗膜が積層されているウェブＷを、ロール状に巻き取って回収する。

なお、塗膜の成分に応じて、塗膜を熱により硬化させるための熱処理ゾーンを更に設けることもでき、所望の塗膜の硬化および架橋を行ってもよい。また、製造ライン１００と別の工程で、ウェブＷ上の塗膜に対して熱処理等の他の処理を施してもよい。

各機器類の間にはパスローラ６８が複数設けられる。ウェブＷは、これらのパスローラ６８によって上流側から下流側へ送られる。パスローラ６８の位置および数、隣接するパスローラ６８の回転中心の相互間距離、等は必要に応じて適宜調整される。

また、バックアップローラ１１およびパスローラ６８が、ウェブＷを搬送するガイドローラとして働く。また、必要に応じて他の機器類を製造ライン１００に導入することもできる。例えば、光学補償フィルムでは、塗膜の液晶部の配向を調整するためのラビング処理装置を除塵機７４の前後に設置することもできる。

１０…コーター、１１…バックアップローラ、１３…スロットダイ、１４…塗布液、１４ａ…ビード、１４ｂ…塗膜、１５…ポケット、１６…スロット、１８…ランド、１８ａ…上流側リップランド、１８ｂ…下流側リップランド、Ｗ…ウェブ、４０…減圧チャンバー、４２…バックプレート、４４…サイドプレート、５０…円弧形状部、５２…窪み

Claims (8)

1. ウェブを送り出す工程と、
   前記ウェブをバックアップローラに巻きかけて、スロットダイのスロット開口部から塗布液を吐出して前記ウェブとの間にビードを形成し、前記スロットダイの両端に配置されたサイドプレートと前記ウェブの幅方向に沿って配置されたバックプレートとを含む減圧チャンバーにより前記ビードの上流側を減圧しながら前記ウェブ上に塗膜を形成する工程と、
   前記ウェブ上の前記塗膜を乾燥する工程と、
   乾燥された前記塗膜を有する前記ウェブを巻き取る工程と、
   を有す塗膜を有するフィルムの製造方法であって、
   前記サイドプレートの前記スロットダイと対向する面側の前記スロット開口部の近傍に窪みが設けられたことを特徴とする塗膜を有するフィルムの製造方法。
2. 前記窪みの深さがサイドプレートの厚さより小さい請求項１記載の塗膜を有するフィルムの製造方法。
3. 前記窪みが、前記スロットダイの下側の液溜り部に形成される請求項１又は２記載の塗膜を有するフィルムの製造方法。
4. 前記塗布液の粘度が１０ｍＰａ・ｓ以下で、前記塗布液の吐出量が１０ｃｃ／ｍ^２以下である請求項１〜３の何れか１に記載の塗膜を有するフィルムの製造方法。
5. フィルムに光学機能を付与する塗布液を準備し、請求項１〜４の何れかに記載の塗膜を有するフィルムの製造方法を用いることを特徴とする光学フィルムの製造方法。
6. 請求項５に記載の製造方法により製造された光学フィルム。
7. 請求項６記載の光学フィルムを含む液晶表示装置。
8. 請求項６記載の光学フィルムを含む画像表示装置。

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