JP2013205453A

JP2013205453A - ラビング処理方法及び光学フィルムの製造方法

Info

Publication number: JP2013205453A
Application number: JP2012071122A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Naoi; 博之直井
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2012-03-27
Filing date: 2012-03-27
Publication date: 2013-10-07
Anticipated expiration: 2032-03-27
Also published as: JP5616919B2; CN103364997A; TW201339713A; TWI475303B; KR20130110085A; KR101517667B1; CN103364997B

Abstract

【課題】発塵を低減可能なラビング方法及び光学フィルムの製造方法を提供する。
【解決手段】
配配向膜形成材料の表面を布材で擦る工程を備え、前記布材は、経糸及び緯糸からなる地布組織と、該地布組織に織り込まれたパイル糸とからなり、前記パイル糸が、海島構造を有する繊維であるラビング処理方法。
【選択図】図３

Description

本発明は、ラビング処理方法及び光学フィルムの製造方法に関し、特に液晶表示装置の光学補償フィルム等を製造する際に用いられるラビング処理方法及び光学フィルムの製造方法に関する。

近年、液晶表示装置の開発が進められ、世界中に液晶表示装置が普及してきている。液晶表示装置には、様々な光学フィルムが使用され、その中には、配向フィルムや光学補償フィルムなど、ラビング処理を施されることにより配向性が付与されたフィルムが存在し、重要な役割を担っている。

これら配向性を付与されるフィルムの一つである視野角向上フィルムは、一般的に、透明樹脂製の帯状可撓性支持体（以下、「ウエブ」ともいう）の表面に配向膜形成材料を塗布乾燥して配向膜形成用樹脂層を形成した後、その表面にラビング処理を施して配向膜を形成する。そして、配向膜の上に液晶性塗布液を塗布乾燥して液晶層を形成し、その後に硬化させることにより製造される。

ラビング処理とは、液晶分子の配向処理方法の代表的なものであり、ウエブ表面に配向膜形成材料を製膜し、この配向膜形成材料の表面をラビング用布材が巻回されたラビングローラを回転させて擦ることにより行われる。

このようなラビング処理方法として、特許文献１には、経糸及び緯糸からなる地布組織と、該地布組織に織り込まれたパイル糸とからなり、該パイル糸が、フィラメントの表面に樹脂製の被覆材を被覆してなるラビング用布材を用いるラビング処理方法について開示されている。

これにより、フィルムが長尺化しても光学特性のバラツキが少なく、輝点発生頻度の少ない光学補償フィルムを製造することができるとしている。

特開２０１０−２０４１７３号公報

しかしながら、特許文献１に記載されているラビング処理方法は、まだ発塵が少なくないという問題があった。

本発明は、かかる実情に鑑み、配向性良好なラビングが可能で、かつ、発塵も低減させたラビング処理方法と光学フィルムの製造方法とを提供しようとするものである。

本発明の課題は、下記の各発明によって解決することができる。

即ち、本発明のラビング処理方法は、配向膜形成材料に配向性を付与するためのラビング処理方法であって、前記配向膜形成材料の表面を布材で擦る工程を備え、前記布材は、経糸及び緯糸からなる地布組織と、該地布組織に織り込まれたパイル糸とからなり、前記パイル糸が、海島構造を有することを主要な特徴にしている。

これにより、パイル糸が海島構造を有しているので、配向性良好で、かつ、発塵を低減させたラビング処理が可能になる。

また、本発明のラビング処理方法は、パイル糸は、海部がＥＶＡで形成され、島部がＰＥＴ、ＰＢＴ、ナイロンから選択される樹脂で形成されていることを主要な特徴にしている。

これにより、配向性良好で、かつ、発塵を低減させたラビング処理が可能になる。

更に、本発明のラビング処理方法は、パイル糸の長手方向に垂直な断面において、海部の面積の占める割合が５０％〜６７％であり、島部の面積の占める割合が５０％〜３３％であることを主要な特徴にしている。

更にまた、本発明のラビング処理方法は、パイル糸の海島構造は、島部を３つ以上有する構造であることを主要な特徴にしている。

また、本発明のラビング処理方法は、パイル糸の引っ張り弾性率が、0.1×10¹¹〜2.0×10¹¹Paであることを主要な特徴にしている。

更に、本発明の光学フィルムの製造方法は、支持体に配向膜形成材料を製膜する工程と、前記支持体に製膜された配向膜形成材料の表面を上記のいずれか一つのラビング処理方法でラビング処理を行う工程と、を備えたことを主要な特徴にしている。

これにより、配向性良好で、かつ、発塵を低減させて光学フィルムを製造することができる。

発塵を低減することができる。

光学フィルムの製造ラインを示す説明図である。ラビング用布材１の部分拡大斜視図である。パイル糸の内部構造を説明する説明図である。パーティクルカウンタの設置場所を示す説明図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。ここで、図中、同一の記号で示される部分は、同様の機能を有する同様の要素である。また、本明細書中で、数値範囲を“ 〜 ”を用いて表す場合は、“ 〜 ”で示される上限、下限の数値も数値範囲に含むものとする。

＜光学フィルムの製造方法＞
本発明に係る光学フィルムの製造方法の一実施形態について図面を参照して説明する。図１は、光学フィルムの製造ラインを示す説明図である。

本発明に係る光学フィルム製造方法は、支持体であるウエブに配向膜形成材料を製膜する工程と、ウエブに製膜された配向膜形成材料の表面をラビング処理方法する工程とを主に備えて構成される。

図１を参照して詳細に説明すると、送り出し機６６から透明支持体であるウエブ１６が送り出される。ウエブ１６はガイドローラ６８によってガイドされて、除塵機１５Ａを経ることによって、ウエブ１６の表面に付着した塵を取り除く。除塵機１５Ａとしては公知の各種タイプのものが採用できる。たとえば、静電除塵した圧縮エア（窒素ガス）をウエブ１６の表面に吹き付け、ウエブ１６の表面に付着した塵を取り除く構成のものが採用できる。

除塵機１５Ａのウエブ走行方向下流（以下、単に下流という）にはバー塗布装置１１Ａが設けられており、配向膜形成材料を含む塗布液がウエブ１６に塗布される。なお、塗布装置はバー塗布装置に限らず各種の塗布装置、例えばグラビアコータ、ロールコータ（トランスファロールコータ、リバースロールコータ等）、ダイコータ、エクストルージョンコータ、ファウンテンコータ、カーテンコータ、ディップコータ、スプレーコータ又はスライドホッパ等を採用できる。

バー塗布装置１１Ａの下流には乾燥ゾーン７６Ａ、加熱ゾーン７８Ａが順次設けられており、ウエブ１６上に配向膜形成材料層が形成される。

塗布液の塗布、乾燥後、ウエブ１６はガイドローラ６８によってガイドされて、ラビング処理装置７０に送りこまれる。ラビングローラ７２Ａ（７２Ｂ）は、配向膜形成材料層にラビング処理を施すために設けられる。ラビングローラ７２Ａ（７２Ｂ）の上流には除塵機７１Ａ（７１Ｂ）が設けられ、ウエブ１６の表面に付着した塵を取り除く。

ラビング処理装置７０Ａ（７０Ｂ）は、ポリマー層にラビング処理を施すための装置であり、本例ではラビングローラ７２Ａ、７２Ｂによる２段のローラ構成となっている。なお、ラビング処理装置７０として、１段のローラ構成も採用できる。

ラビング処理装置７０Ａ（７０Ｂ）は、外周表面に後述するラビング用布材が巻付けられたラビングローラ７２Ａ（７２Ｂ）を回転駆動させる装置であり、その回転速度は、例えば１０００ｒｐｍ程度まで回転速度を制御することができる。ラビングローラ７２Ａ（７２Ｂ）の形状は、例えば外径が１５０ｍｍであり、長さが、ラビング角度をつけた状態でもウエブ１６の幅より若干長くなるローラ状にできる。また、ラビング処理装置７０Ａ（７０Ｂ）は、任意のラビング角度に調整できるように、ウエブ１６の走行方向に対して水平面で回転自在となっている。

ラビングローラ７２Ａ（７２Ｂ）の上方には、ローラステージ８４Ａ（８４Ｂ）が設けられ、このローラステージ８４Ａ（８４Ｂ）の下面にスプリングを介してバックアップローラ８６Ａ（８６Ｂ）、８８Ａ（８８Ｂ）が回動自在に取り付けられる。バックアップローラ８６Ａ（８６Ｂ）、８８Ａ（８８Ｂ）には、ウエブ１６のテンションを検出する機構が備えられ、ラビング時のテンションの管理を行なうことができる。

更に、バックアップローラ８６Ａ（８６Ｂ）、８８Ａ（８８Ｂ）は上下の調整が可能であり、ローラを上下に移動させてウエブ１６のラビングローラ７２Ａ（７２Ｂ）へのラップ角を調整することができる。

以上の構成により、ウエブ１６がバックアップローラ８６Ａ（８６Ｂ）、８８Ａ（８８Ｂ）により上部から押えられながら、下側より押圧されたラビングローラ７２Ａ（７２Ｂ）によりウエブ１６表面（下面）の配向膜形成材料層の表面がラビングされ、配向性が付与された配向膜が形成される。

ラビング処理装置７０の下流には除塵機１５Ｂが設けられ、ウエブ１６の表面に付着した塵を取り除くことができる。

除塵機１５Ｂの下流にはバー塗布装置１１Ｂが設けられており、ディスコネマティック液晶を含む塗布液がウエブ１６に塗布される。塗布装置１１Ｂとしては、配向膜形成材料を含む塗布液をウエブ１６に塗布したときと同様に、各種の塗布装置を使用できる。

バー塗布装置１１Ｂの下流には、乾燥ゾーン７６Ｂ、加熱ゾーン７８Ｂが順次設けられ、ウエブ１６上に液晶層が形成される。更に、この下流には紫外線ランプ８０が設けられ、紫外線照射により、液晶を架橋させ、所望のポリマーを形成する。そして、検査装置８４で検査され、ラミネート機８８より送り出される保護フィルム８８Ａがウエブ１６にラミネートされ、この下流に設けられた巻取り機８２により、ポリマーが形成されたウエブ１６が巻き取られる。

本実施の形態において、光学フィルムの製造ライン１０全体、特にバー塗布装置１１Ａ、１１Ｂは、クリーンルーム等の清浄な雰囲気に設置するとよい。その際、清浄度はクラス１０００以下が好ましく、クラス１００以下がより好ましく、クラス１０以下が更に好ましい。

＜ラビング用布材＞
次に、本発明の特徴部分であるラビング用布材１について説明する。図２は、ラビング用布材１の部分拡大斜視図である。

（１）ラビング用布材の概要
このラビング用布材１は、地布組織の経糸２と地布組織の緯糸３とが格子状に織られた基布５にパイル糸４が織り込まれることによって形成される。このうち図２（Ａ）に示すラビング用布材１のように、パイル糸４が３本の緯糸３に織り込まれたものをＷ組織と称し、図２（Ｂ）に示すラビング用布材１のように、パイル糸４が１本の緯糸３に織り込まれたものをＶ組織と称している。Ｗ組織及びＶ組織は、パイル糸４の織り込み方が異なるのみで、用いられる材料は同様の材料を使用することができる。

基布５としては、例えばナイロン６・６（登録商標）などのポリアミド系、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル系、ポリエチレンなどのポリオレフィン系、ポリビニルアルコール系、ポリ塩化ビニリデン系、ポリ塩化ビニル系、ポリアクリロニトリル、アクリルアミド、メタクリルアミドなどのアクリル系、ポリシアン化ビニリデン系、ポリフルオロエチレン系、ポリウレタン系などの合成繊維、絹、綿、羊毛、セルロース系、セルロースエステル系などの天然繊維、再生繊維（レーヨン、アセテートなど）の中から選ばれる１種又は２種以上を組み合わせた繊維が挙げられる。

これらの繊維素材において、好ましくは、ナイロン６、ナイロン６・６（登録商標）などのポリアミド系、ポリアクリロニトリル、アクリルアミド、メタクリルアミドなどのアクリル系、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル系、再生繊維としてのセルロース系、セルロースエステル系であるレーヨンおよびアセテートが挙げられる。

この基布５の経糸２及び緯糸３は、例えば１．４デニールの繊維が７０本より合わされて約１００デニールのフィラメント（長い連続状の繊維）となっている状態で使用されることが好ましい。このような経糸２及び緯糸３としては、例えば旭化成（株）製のキュプラレーヨン（ベンベルグ）フィラメントを好ましく使用できる。

（２）パイル糸について
次に、本発明の最も特徴的な部分であるパイル糸について図面を参照して説明する。図３は、パイル糸の内部構造を説明する説明図である。

図３に示すように、ラビング用布材のパイル糸４は、繊維断面が海島構造を有しており、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）で形成された海部１００にＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ナイロン等で形成された島部１１０が存在している。島部１１０は、パイル糸４の長手方向に連続して存在している。

ここでいう海島構造とは、最低でも島部が２以上あるものをいうが、島部は、３以上あることが好ましく、７以上であることがより好ましく、１５以上であることが最も好ましい。その理由は、以下の通りである。即ち、島部と海部との熱膨張係数の違いにより、パイル糸の縮れが発生しやすいが、島部を３つ断面において均等に配置することにより、熱膨張係数の違いの影響による引っ張りがパイル糸の一部に発生し縮みの原因になることを防止できるからである。

島部が一つのみの場合は、断面の真ん中に島部を配置すれば熱膨張率の違いによる引っ張り応力をキャンセルできるが、パイル糸の長手方向全部に渡って、完全に真ん中に島部を配置することは困難であり、真ん中からのわずかなズレによって、パイル糸の縮みが発生する。

しかしながら、島部が３つ以上の場合は、島部の位置が長手方向でわずかにランダムに揺らいでも、異なった島部同士のランダムな揺らぎが互いに熱膨張率の違いによる引っ張り応力をキャンセルするので、パイル糸が縮むことを防止できる。

この効果は、島部が多いほど顕著であり、本発明者の研究によれば、島部は、３以上あることが好ましく、７以上であることがより好ましく、１５以上であることが最も好ましいことが判明した。

このような海島構造を有するパイル糸４を備えたラビング用布材を用いてラビングすることにより、発塵少なく、かつ、良好な配向性を付与可能なラビング処理ができる。

＜評価＞
次に、様々な種類のラビング用布材を使用してラビング処理を行い、配向膜の配向性、発塵性、印字について評価を行った。評価に使用したラビング用布材は、パイル糸のみが異なり、地布組織は共通である。

以下に、評価に使用したパイル糸について示す。
・比較例１：中心部にＰＥＴの芯部、その回りにＥＶＡの鞘部を有する芯鞘構造を備え、繊維断面（長手方向に垂直な断面）における面積比は、ＥＶＡ：ＰＥＴ＝５０：５０となるもの。
・比較例２：中心部にＰＥＴの芯部、その回りにＥＶＡの鞘部を有する芯鞘構造を備え、繊維断面（長手方向に垂直な断面）における面積比は、ＥＶＡ：ＰＥＴ＝６７：３３となるもの。
・比較例３：ＰＥＴ単独で構成されたもの。
・比較例４：ＥＶＡ単独で構成されたもの。
・比較例５：レーヨン単独で構成されたもの。
・実施例１：ＥＶＡの海部とＰＥＴの島部とを有する海島構造を備え、繊維断面（長手方向に垂直な断面）における面積比は、ＥＶＡ：ＰＥＴ＝５０：５０となるもの。
・実施例２：ＥＶＡの海部とＰＥＴの島部とを有する海島構造を備え、繊維断面（長手方向に垂直な断面）における面積比は、ＥＶＡ：ＰＥＴ＝６７：３３となるもの。
・実施例３：ＥＶＡの海部とＰＢＴの島部とを有する海島構造を備え、繊維断面（長手方向に垂直な断面）における面積比は、ＥＶＡ：ＰＢＴ＝５０：５０となるもの。
・実施例４：ＥＶＡの海部とナイロンの島部とを有する海島構造を備え、繊維断面（長手方向に垂直な断面）における面積比は、ＥＶＡ：ナイロン＝５０：５０となるもの。

《パイル糸表面の凹凸の評価方法》
パイル糸表面の凹凸の評価には、日本電子株式会社製電子顕微鏡を使用した。この装置において、倍率を２０００倍とし、パイル糸１本１本の表面に焦点をあて、凹凸を評価した。

《パイル糸の収縮の評価方法》
パイル糸表面の凹凸の評価には、日本電子株式会社製電子顕微鏡を使用した。この装置において、倍率を１００倍とし、パイル糸全体に焦点をあて、収縮を評価した。

《消光度による配向性の評価方法》
消光度による配向性の評価には、大塚電子株式会社製の消光度測定装置を使用した。この装置において、測定波長を550nmとし、パラニコルの偏光板の透過率を１００％とした。そして、クロスニコルに配置した２枚のディスコチック液晶の配向性の評価を行った。

発塵性については、図４に示すように、ローラ１２０に巻き掛けられたラビング用布材１を矢印方向に回転させながらウエブ１６の配向膜形成材料が製膜された側を擦ることによりラビング処理を行い、そのときのウエブ１６の進行方向（矢印方向）上流側の測定箇所Ａと下流側の測定箇所ＢとにLighthouse社製のパーティクルカウンタHANDHELD3016を設置して、0.3μｍ以上の粒径の浮遊粒子の個数を測定し、比較例1での個数を１００としたときの相対的な比率で示した。図４は、パーティクルカウンタの設置場所を示す説明図である。

また、印字とは、ラビング処理後の透明フィルムの輝点欠陥数を、CCDカメラ
を用いた面状検査装置の輝点発生頻度により評価した値であり、比較例１を１としたときの相対的な比率で示した。

以下に、評価条件、評価結果をまとめた表を示す。
＜表１＞

ここで、各評価結果の基準は、以下の通りである。
・パイル糸表面の凹凸：優（凹凸なし）、不可（凹凸あり）
・パイル糸の収縮：優（収縮なし）、不可（収縮あり）
・配向性：優（ラビング処理開始時に較べて終了時の配向膜の配向性が殆ど同じであり、合格）、可（ラビング処理開始時に較べて終了時の配向膜の配向性がやや悪くなるが、合格ライン）、不可（ラビング処理開始時に較べて終了時の配向膜の配向性が悪くなり、ラビング処理における配向均一性を長時間維持できず、不合格）
・発塵性：優（0〜50）、可（51〜250）、不可（251以上）
・印字：優（0〜0.50）、可（0.51〜2.50）、不可（2.51〜）
・総合評価：優（全ての評価優のもの）、可（不可が一つもなく、可が含まれるもの）、不可（一つでも不可が含まれるもの）
評価結果が示すように、海島構造を有する実施例１〜４はすべて総合評価が優になった。これより、パイル糸が海島構造を有することによって、配向膜の配向性も良好で、発塵も少なく、印字も良好にラビング処理ができることが明らかになった。

また、海島構造としては、海部がＥＶＡで形成され、島部がＰＥＴ、ＰＢＴ、ナイロンから選択される樹脂で形成されていることが好ましいことも判明した。更に、パイル糸の長手方向に垂直な断面において、海部の面積の占める割合が５０％〜６７％であり、島部の面積の占める割合が５０％〜３３％であることが好ましいことも判明した。

更に、上述したような海島構造を有するパイル糸において、引っ張り弾性率が、0.1×10¹¹〜2.0×10¹¹Paであるものが配向膜の配向性、発塵、印字等の観点から好ましいものであることを、本発明者は見いだした。

本発明において、ラビング用布材のパイル糸が海島構造を有することにより、良好な配向性を配向膜形成材料に付与することができるメカニズムは、以下の理由によるものと推測される。即ち、本発明に係るパイル糸は、レーヨンやコットンなどの天然繊維に較べてパイル糸表面の凹凸が少なく、ＥＶＡ被覆構造（ＥＶＡを鞘とする芯鞘構造）の糸に較べてパイル糸全体のクリンプ（収縮）が少ないため、ラビング処理時に発生するラビング屑がパイル糸に蓄積されづらく、ラビング処理に適した表面状体を長時間維持できるためではないかと思われる。

１…ラビング用布材、２…経糸、３…緯糸、４…パイル糸、５…基布、１０…製造ライン、１１Ａ…バー塗布装置、１１Ｂ…バー塗布装置、１５Ａ…除塵機、１５Ｂ…除塵機、１６…ウエブ、６６…送り出し機、６８…ガイドローラ、７０…ラビング処理装置、７０Ａ…ラビング処理装置、７１Ａ…除塵機、７２Ａ…ラビングローラ、７６Ａ…乾燥ゾーン、７６Ｂ…乾燥ゾーン、７８Ａ…加熱ゾーン、７８Ｂ…加熱ゾーン、８０…紫外線ランプ、８２…巻取り機、８４…検査装置、８４Ａ…ローラステージ、８６Ａ…バックアップローラ、８８…ラミネート機、８８Ａ…保護フィルム、１００…海部、１１０…島部、１２０…ローラ、Ａ…測定箇所、Ｂ…測定箇所

Claims

配向膜形成材料に配向性を付与するためのラビング処理方法であって、
前記配向膜形成材料の表面を布材で擦る工程を備え、
前記布材は、経糸及び緯糸からなる地布組織と、該地布組織に織り込まれたパイル糸とからなり、
前記パイル糸が、海島構造を有する繊維であるラビング処理方法。
前記パイル糸は、海部がＥＶＡで形成され、島部がＰＥＴ、ＰＢＴ、ナイロンから選択される樹脂で形成されている請求項１に記載のラビング処理方法。
前記パイル糸の長手方向に垂直な断面において、海部の面積の占める割合が５０％〜６７％であり、島部の面積の占める割合が５０％〜３３％である請求項１または２に記載のラビング処理方法。
前記パイル糸の海島構造は、島部を３つ以上有する構造である請求項１から３のいずれか一つに記載のラビング処理方法。
前記パイル糸の引っ張り弾性率が、0.1×10¹¹〜2.0×10¹¹Paである請求項１〜４のいずれか一つに記載のラビング処理方法。
支持体に配向膜形成材料を製膜する工程と、
前記支持体に製膜された配向膜形成材料の表面を請求項１〜５のいずれか一つのラビング処理方法でラビング処理を行う工程と、
を備えた光学フィルムの製造方法。