JP2014199321A - パターン位相差フィルムの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】個々のライン幅及びライン相互間の間隔が高精度なストライプパターンをもつ位相差フィルムを効率的に製造する。【解決手段】支持体２の表面に塗布された配向層２４にさらに樹脂層３０が塗布され、樹脂層硬化処理装置１０に搬送される。樹脂層硬化処理装置１０は、カバー３１内に第１〜第４ゾーン１０Ａ〜１０Ｄを備え、ゾーンごとに樹脂層３０を光硬化させる紫外線ランプ３２ａ〜３２ｄが設けられる。これらの紫外線ランプ３２ａ〜３２ｄからの照射光の強度を段階的に設定する。支持体２とともに樹脂層３０が樹脂層硬化処理装置１０を通過する間に樹脂層３０の硬化が行われ、かつ樹脂層３０に段階的な加熱による温度履歴が加わり、液晶層の偏光特性が安定するとともにライン状のパターンの変動も抑えられる。【選択図】図４

Description

本発明は、個々のラインの幅や各ラインの平行度に高い精度が要求されるストライプ状のパターンをもったパターン位相差フィルムの製造方法に関するものである。

特許文献１，２で知られるように、パターン位相差フィルム（Film Patterned Retarder：以下、ＦＰＲ）は、左右で円偏光の向きが異なる偏光メガネを併用する立体画像表示装置の光学フィルタとして効果的に用いられる。ＦＰＲは、液晶表示パネルの表示画面側に積層して用いられ、ライン状の第１位相差領域と第２位相差領域とが水平方向に交互に延びるストライプ状に整列され、それぞれのライン幅は表示画面サイズに応じて２５０〜７００μｍ程度に設定される。第１位相領域と第２位相差領域には、それぞれ光学軸を互いに直交する方向に配向させた液晶分子を含む樹脂層が形成され、これらの位相差領域は液晶表示パネルの水平方向の画素列に重ねられる。そして、水平方向の画素列の一列ごとに互いに偏光方向を変調させた表示光で表示し、それぞれ対応する第１，第２位相差領域及と偏光メガネの左右を通して立体画像を観察することができる。

上記用途で用いられるＦＰＲは、製造効率を考慮してロール形態を保ったまま製造が進められ、基本的には透明フィルムからなる支持体の表面に光反応性の配向膜を形成する工程が最初にあり、次に配向膜にライン状の第１，第２位相差領域に対応したパターン露光を行う。続いて配向膜に液晶分子などを含む樹脂層を塗布形成して液晶分子を配向させる工程、配向膜上で所定方向に配向された液晶分子を含めて樹脂層を硬化させる工程などがある。そしてＦＰＲには、ライン状に形成される第１位相差領域と第２位相差領域のライン幅を設計値どおりに一定に保つこと、第１，第２位相差領域が互いに接する各境界線も直線状かつ互いに平行に保つことが要求される。

パターン露光の方法としては、特許文献１，２に見られるようにマスクプレートを配向膜表面に近接させてパターン露光を行うプロキシミティ方式が利用されている。そして、配向膜に液晶分子を含む樹脂層を塗布し、液晶分子を配向させることによって第１，第２位相差領域を得ている。

特許文献１で用いられているパターン露光は、スリットの配列パターンを半ピッチ分ずらした２種類のマスクプレートを支持体の搬送方向に並べて用い、搬送系路中の２箇所で順次に第１，第２のマスクプレートを通して行われる。それぞれのパターン露光には偏光方向が互いに直交する２種類の紫外線が用いられ、第１，第２のマスクプレートの順にパターン露光を行うと、第１のマスクプレートで未露光となった領域に第２のマスクプレートによるパターン露光が行われ、配向膜上にはそれぞれ配向特性が異なるライン状パターンが交互に配列される。その上で配向膜の上に棒状液晶（ネマチック液晶）を含む樹脂層を塗布すると、棒状液晶が配向膜上の配向特性に対応した向きに配向するから、以後は樹脂層全体の硬化処理を行うことによって目的とするＦＰＲが得られる。

特許文献２記載のＦＰＲは、第１位相差領域と第２位相差領域にディスコティック液晶を含む樹脂層が用いられ、やはりその光学軸はラインごとに交互に直交するように配向している。その製造時には、配向膜中に光酸発生剤を添加し、幅方向に一定幅・一定間隔で透光用のスリットが配列されたマスクプレートを通してプロキシミティ方式で連続的に行われる一連のパターン露光により、光酸発生剤が分解して酸性化合物が発生した領域と、発生していない領域とを形成する。光未照射部分では光酸発生剤はほぼ未分解のままであり、配向膜材料、液晶、及び所望により添加される配向制御剤の相互作用が配向状態を支配し、液晶を、その遅相軸がラビング方向と直交する方向に配向させる。配向膜へ光照射し、酸性化合物が発生すると、その相互作用はもはや支配的ではなくなり、ラビング配向膜のラビング方向が配向状態を支配し、液晶は、その遅相軸をラビング方向と平行にして平行配向し、ＦＰＲが得られる。

国際公開第２０１０／０９０４２９号Ａ２ 特開２０１３−１１８００号公報

上記のように、ＦＰＲの性能はライン状に交互に形成される第１位相差領域と第２位相差領域のパターン精度に大きく影響される。そして、製造効率を考慮して支持体を連続的に搬送させながらパターン露光を与えるために、マスクプレートをパターン露光を行う表面に対して極近接させたプロキシミティ方式が用いられている。しかも、ミラーやレンズを組み合わせた光学系を光源と組み合わせ、マスクプレートに入射する光を平行光化して露光部分と非露光部分との境界にケラレによるボケ領域が広がることを防ぎ、また支持体の搬送機構を改良して露光位置で支持体が幅方向に振動することを防いでいる。

しかし、マスクプレートへの入射光を完全に平行光化することは原理的に困難で、光源や光学系に高品質のもの用いてボケ領域を狭めることはできるが完全になくすことはできない。また、搬送機構やその駆動・伝達機構を改良して露光位置の支持体に伝わる振動を十分に抑えたとしても、ＦＰＲに要求される性能がより高度なものになってくると対応が難しくなってくる。例えば４２インチサイズの液晶表示ディスプレイ用のＦＰＲとして、第１，第２位相差領域の蛇行の許容量が±０．２ｍｍ程度にまで厳格化されると、従来のようにパターン露光の精度を上げ、また支持体の搬送機構を構造的に改良するだけでは、効果の割にはコスト負担が増大して有効な対策とは言えなくなる。さらに、液晶表示ディスプレイの薄型化に伴ってＦＰＲもより薄くしたいという要求も生じており、このこともまた第１，第２位相差領域のパターン精度を高精度に保つことを困難にする大きな要因の一つになっている。

本発明は、以上の背景を考慮してなされたもので、その目的は、製造効率を高く維持しながらも、光学軸を互いに直交させたライン状の第１，第２位相差領域を高精度に形成することができるパターン位相差フィルムの製造方法を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、表面に光反応性の配向膜が塗布された透明な帯状の支持体を連続搬送し、その搬送中に前記配向膜に幅方向では一定幅で交互に繰り返され、搬送方向では一連となる複数本のライン状のパターン露光を与えて前記配向膜に偏光特性を発現する樹脂層を塗布した後、前記樹脂層に光照射を行って硬化処理が行われるパターン位相差フィルムを製造するにあたり、パターン露光を与えてから硬化処理を終了するまでの間、支持体を幅方向の収縮率が０．０２％以下となる張力で一連に搬送し、また硬化処理の開始時から終了時までの期間中に樹脂層硬化のための光照射の強度を変化させ、前記樹脂層に付与された偏光特性を所望数値範囲内に収めつつライン状パターンの変動を所望数値範囲内に抑える温度履歴を与えることを特徴とする。

偏光特性として、この明細書中では面内レタデーション（以下、Ｒｅと呼ぶ）を一例に挙げて、説明する。面内レタデーションの所望数値範囲は、顧客の要望によって様々である。しかし、いずれにせよ顧客の所望数値範囲内にＲｅ値を収める必要がある。本願発明者は、硬化処理中の温度変化がＲｅ値に影響を及ぼすことを見出した。（硬化処理中の温度が高いほどＲｅ値は低くなり、硬化処理中の温度が低いほどＲｅ値は高くなる。）他の偏光特性の場合でも、硬化処理中の温度と偏光特性の間の相関関係を把握すれば、以下で述べるＲｅと同じように偏光特性を制御できる。すなわち、本発明を実施できる。

本願発明者は、硬化処理中の温度および支持体の搬送張力が、ライン状パターンの変動に影響することを見出した。（硬化処理中の温度が高いほどライン状パターンが変動し、支持体の搬送張力が高いほどライン状パターンが変動する。）また、ライン状パターンの変動をどこまで許容するかも、偏光特性と同様、顧客の要望によって様々である。しかし、いずれにせよ顧客の所望数値範囲内にライン状パターンの変動を抑える必要がある。

本願発明者は、硬化処理中の温度が偏光特性とライン状パターンの変動の両方に影響すること、および、ライン状パターンの変動に支持体の搬送張力が影響することを他者に先駆けて見出し、本発明に想到した。

前記支持体には厚みが８０μｍ未満、より好ましくは厚みが６０μｍ以下のＴＡＣ（トリアセチルセルロース）フィルムを好適に用いることができる。硬化処理は、照明光の強度が個別に調整自在な光源をそれぞれ含む複数の処理ゾーンの中を樹脂層を設けた支持体を順次に通過させることで効率的に行うことができ、硬化処理が行われる間の温度環境を安定的に保つことができるように、硬化処理が行われる処理ゾーン全体を空間的に外気から遮断しておくのがよい。

前記ライン状パターンの変動は、支持体の幅方向で±０．２ｍｍ以内に抑えることが好ましい。より好ましくは±０．１８ｍｍ以内、±０．１５ｍｍ以内、更に好ましくは±０．１ｍｍ以内に抑えることが好ましい。

複数の処理ゾーンの光源装置の各々は、支持体の搬送方向に互いに離間して配置され、少なくとも一部の光源装置には、支持体の搬送方向に直交するライン状パターンの照射光を樹脂層に照射する機能を備えたものを用いることができる。これにより、樹脂層には集光した状態の高いエネルギの照射光を与えることができ、特に樹脂層の加熱温度が高めに設定される硬化処理の前段階でこのような光源装置を用いて光照射を行うとよい。

樹脂層には硬化剤として紫外線硬化樹脂を添加しておくことにより、光源ランプには紫外線ランプを簡便に利用することができる。硬化処理が行われる複数の処理ゾーンごとに支持体の裏面を支持するパスローラが設けられ、これらのパスローラには表面温度が調整可能な調温型のものを用いてもよい。さらに、パスローラとして支持体の裏面をそれぞれのラップ角で支持するバックアップローラを用い、それぞれのバックアップローラで支持された位置ごとに樹脂層に紫外線照射を行うことも有効である。

本発明によれば、配向膜の上に塗布された液晶分子及び光硬化樹脂を含む樹脂層に光照射を行って硬化処理する期間中に、支持体に加わる張力を適切なレベルに保ちつつ光照射に伴って発生する熱を考慮して樹脂層に適切な温度履歴を与え、これにより樹脂層の配向特性を所望数値範囲内に収めつつ、及びライン状パターンの変動を抑えることができるから、設備コストを大きく増やすことなくパターン位相差フィルムを効率的に製造することが可能となる。

パターン位相差フィルムの製造ラインの概略を示す説明図である。 パターン位相差フィルムの説明図である。 パターン露光装置の説明図である。 樹脂層硬化処理装置の説明図である。 樹脂層硬化処理装置の他の例の説明図である。 樹脂層硬化処理装置の別の例の説明図である。 図４に示す樹脂層硬化処理装置による温度履歴の説明図である。 図５に示す樹脂層硬化処理装置による温度履歴の説明図である。 図６に示す樹脂層硬化処理装置による温度履歴の説明図である。

パターン位相差フィルム（以下、ＦＰＲ）の製造装置の一例を示す図１において、支持体２には例えば６０μｍ厚みのＴＡＣフィルム２が用いられる。支持体２は、適用対象となる液晶表示パネルの画面サイズに応じた幅に調整され、供給ロール３として最上流側にセットされる。支持体２は、パターン露光装置８で用いられているバックアップローラ２５を駆動する搬送モータ５の駆動により所定速度で搬送され、上流側から順に設けられた配向膜塗布装置６、ラビング装置７、パターン露光装置８、樹脂層塗布装置９、樹脂層硬化処理装置１０による加工・処理工程を経てＦＰＲ１８となり、巻取りロール１２として巻芯１２ａで巻き取られる。

巻取りロール１２に巻き取られたＦＰＲ１８は、液晶表示パネルの画面サイズに対応する長さにオフラインで切断され、液晶表示パネルに積層される。図２では拡大図示されているが、ＦＰＲ１８の表面には搬送方向にライン状に延び、幅方向では一定ピッチＰ１で配列された第１位相差領域２１と第２位相差領域２２とが交互に形成されている。第１，第２位相差領域２１，２２の幅Ｗは等しく、重ね合わされる液晶表示パネルの水平方向の画素列幅にもよるが、一般に２５０μｍ〜７００μｍの範囲内である。また、図中に矢印Ａ１，Ａ２で示すように、第１位相差領域２１と第２位相差領域２２とでは、光学軸、例えば遅相軸が互いに直交している。これらの第１，第２位相差領域２１，２２は、フィルム１８の表面に形成された液晶分子の配向方向を変えることによって異なる位相差特性を発現する。

第１，第２位相差領域２１，２２の境界部分には、搬送方向に延びた無配向領域２３が生じている。この無配向領域２３の幅Ｗａは狭く、しかも均一であることが望ましいが、例えば支持体２の搬送中に幅方向への振動が加わったとき、またパターン露光時に露光部分と非露光部分との境界に曖昧な露光が行われた場合などのように製造時の様々な外因で生じることが多い。この無配向領域２３は、幅Ｗａが１０〜１５μｍ程度であれば、液晶表示パネルの水平方向画素列の境界に設けられるブラックストライプと重ね合わせることによって大きな問題にはならないが、幅方向で±０．２ｍｍ程度のずれを伴うような蛇行が重畳された場合には問題になる。

表面に上記第１，第２位相差領域２１，２２が形成されたＦＰＲ１８は、図１に示す製造ラインのもとで製造される。支持体２の搬送速度は搬送モータ５の回転速度によって決められる。その速度は、パターン露光装置８でパターン露光を行うときの露光量が適正かつ安定に保つことができる速度、例えば１０〜２５ｍ／ｍｉｎの範囲内で設定される。さらに、全系で支持体２に加わる張力を一定に保つことができるように、供給ロール３の巻芯３ａにはパウダブレーキ１３が連結され、巻取りロール１２の巻芯１２ａにはパウダクラッチ１４を介して巻取りモータ１５が連結される。

巻取りモータ１５の回転速度は搬送モータ５の回転速度よりもわずかに速くなるように設定されるが、パウダブレーキ１３の制動トルク、パウダクラッチ１４のスリップ発生トルクなどの設定、そして供給ロール３や巻取りロール１２の巻径変化に対応した調整が行われ、製造ラインの全系で支持体２に加わる張力を略一定に保つようにしている。

配向膜塗布装置６は支持体２の表面に液状の配向膜を塗布する。この配向膜は、紫外線の照射を受けると組成の一部が分解して酸を発生する光−酸発生剤を含む。液状の配向膜はバーコーターなどで支持体２の表面に塗布される。同装置内で乾燥処理も施され、支持体２には一定膜厚の配向膜２４（図３参照）が形成される。この配向膜２４が特定波長の光に反応する反応膜となるが、紫外線以外の特定波長の光に反応して硬化する硬化剤や光酸発生剤を反応膜として用いてもよい。また、配向膜２４の形成に関しても、塗布以外の、例えば吹付けなどの手法を用いてもよい。表面に配向膜２４が形成された支持体２はラビング装置７に送られる。

ラビング装置７にはラビングローラやその駆動機構が設けられ、支持体２の表面に形成された配向膜２４に配向処理を施す。ラビングローラは、その長手方向が例えば支持体２の搬送方向に対して４５°交差する向きで設けられ、支持体２の搬送速度よりも速い回転数で回転される。これにより、配向膜２４にはその全幅にわたって搬送方向に対して４５°で交差する向きの配向が与えられる。なお、ラビングローラにはラビング処理用に起毛させたシート材が巻き付けられ、ラビングローラの外周面が配向膜２４の表面に強く接することはないから、支持体２の搬送速度や張力にはほとんど影響を及ぼすことはない。

ラビング処理の後、配向膜４が形成された支持体２はパターン露光装置８に送られる。パターン露光装置８は、搬送モータ５により一定速度で回転するバックアップローラ２５、マスクホルダ２６で保持されたマスクプレート２７、光源装置２８を備えている。マスクプレート２７は、図３に示すように、光学ガラスなどの透明プレート２７ａの表面にクロムなどのように遮光性及び耐熱性に優れた金属薄膜でマスクパターン２７ｂを蒸着したものが好ましい。マスクパターン２７ｂは、一定幅の複数本のスリットを支持体２の搬送方向に直交する向きに一定間隔を開けて配列したパターンを有し、光源装置２８から略平行光として出射した紫外線をストライプパターン状に通過させる。

この結果、配向膜２４の表面には、スリットを透過した紫外線によるライン状の露光部分と、スリットとスリットとの間の遮光マスク部による同じ幅の非露光部分とが幅方向に交互に配列されたパターン露光が行われる。このパターン露光が行われる間、支持体２は予め適正に設定された一定の張力で、またバックアップローラ２５により一定のラップ角で背面を支持された状態で連続搬送されているから、露光位置で支持体２をほとんど蛇行させることなく、安定したパターン露光を継続させることができる。

パターン露光装置８によって以上のように配向膜２４がパターン露光されると、ライン状の紫外線照射を受けた露光部分には光酸発生剤が分解して酸性化合物が発生しているのに対し、非露光部分には酸性化合物が発生していない状態となっている。この状態で下流に設けられた樹脂層塗布装置９に搬送し、液晶層が形成される。この液晶層を形成するために、樹脂層塗布装置９は流延ダイによる樹脂層の塗布を行うが、樹脂層にはディスコティック液晶分子を含む液晶のほかに、配向剤や紫外線の照射を受けて硬化するＵＶ硬化剤を含まれている。

紫外線未照射部分では光酸発生剤はほぼ未分解のままであり、配向膜材料、ディスコティック液晶分子、及び所望により添加される配向制御剤の相互作用が配向状態を支配し、液晶分子を、その遅相軸がラビング方向と直交する方向に配向させ、第1位相差領域２１となる。配向膜へ紫外線照射し、酸性化合物が発生すると、その相互作用はもはや支配的ではなくなり、ラビング配向膜のラビング方向が配向状態を支配し、ディスコティック液晶分子は、その遅相軸をラビング方向と平行にして平行配向し、第２位相差領域２２となる。

こうして配向膜２４上に液晶層による第１，第２位相差領域２１，２２を備えたＦＰＲ１８が得られ、さらに樹脂層塗布装置９内でＦＰＲ１８が搬送される間に、内部温度環境に応じて樹脂層の液晶配向及び乾燥が併せて行われる。

樹脂層塗布装置９から送り出されたＦＰＲ１８は続いて樹脂層硬化処理装置１０に搬送される。樹脂層硬化処理装置１０は、基本的には図４に示すように、配向膜２４の上に塗布され、液晶配向された樹脂層を硬化させ第１，第２位相差領域２１，２２のディスコティック液晶の姿勢を最終的に固定させる作用をもつ。このため、樹脂層硬化処理装置１０の内部には、樹脂層に含まれているＵＶ硬化剤に紫外線を照射する紫外線ランプが設けられている。

図４に示すように、本発明で用いられる樹脂層硬化処理装置１０は、内部が便宜的に第１ゾーン１０Ａ、第２ゾーン１０Ｂ、第３ゾーン１０Ｃ、第４ゾーン１０Ｄに分かれ、全体的にカバー３１で空間的に覆うことが好ましい。各ゾーン１０Ａ〜１０Ｄにはそれぞれ紫外線ランプ３２ａ〜３２ｄと、パスローラ３３ａ〜３３ｄが設けられ、温度センサ３４ａ〜３４ｄを設けてもよい。各々の温度センサには、樹脂層３０の表面から放射される赤外線に基づいて温度を測定する赤外線放射温度計を用いることが好ましい。また、同様の温度センサ３５によって、樹脂層硬化処理装置１０に送り込まれる直前の樹脂層３０の表面温度を測定してもよい。なお、温度センサ３４ａ〜３４ｄはそれぞれ紫外線ランプ３２ａ〜３２ｄのほぼ直下で樹脂層３０の表面温度を測定することが好ましい。

各ゾーンの紫外線ランプ３２ａ〜３２ｄは、ＦＰＲ１８の幅方向に細長い管状のものが用いられている。そして、第１ゾーン１０Ａ及び第２ゾーン１０Ｂでは、紫外線ランプ３２ａ，３２ｂが筒状の放物面鏡などの光学系と組み合わされ、樹脂層３０の表面にライン状に結像されるように用いられている。これは、第１，第２ゾーン１０Ａ，１０Ｂでは比較的高い温度で加熱できるようにするためである。また、第３，第４ゾーン１０Ｃ，１０Ｄでは、紫外線ランプ３２ｃ，３２ｄが半円筒状ミラーと組み合わされているが、これらのゾーンでは集中的な加熱ではなく、樹脂層３０の広い範囲に広がるような光照射の方が好ましいからである。

以下、上記の樹脂層硬化処理装置１０による作用について具体的な実施例に基づいて説明する。まず前述したように、ＦＰＲ１８の支持体２には厚み６０μｍのＴＡＣフィルムが用いられている。製造ラインの中で支持体２に継続的に加えられる張力は、２００Ｎ／ｍに設定されている。この張力の値は、支持体２をこの張力で搬送方向に引っ張って支持体２を幅方向に収縮させたとき、その収縮率が０．０２％以下であり、しかも支持体２が蛇行して搬送されたり、搬送中に幅方向にシワが寄ったりすることのない張力の値に相当している。したがって、より過大な張力が支持体２に加わった場合にはその幅方向の収縮率が０．０２％を越えてしまい、製造後に張力を解放して支持体２が元の幅に復元したときには、第１，第２位相差領域２１，２２が直線状にならず蛇行や湾曲したラインになる大きな原因となる。

液晶表示パネルの表示画面サイズが４２インチであるとき、これに用いられるＦＰＲ１８の垂直方向の幅は５８０ｍｍ程度になるが、前述の収縮率を０．０２％以下に抑えておけば、張力解放時との寸法差を０．１ｍｍ程度にまで抑え込むことができる。したがって、第１，第２位相差領域２１，２２はほぼ直線状とみなすことができ、液晶表示パネルの表示面に積層する作業も簡単になる。なお、支持体２に厚みが８０μｍ以上のＴＡＣフィルムを用いる場合には、厚みが大きいほど張力に対する幅方向の収縮率が小さくなるので有利ではあるが、薄型化あるいは高い光透過性の点で大きなマイナス要因となる。

図１に示す製造ラインにおいて、支持体２にはその表面に鹸化処理が施された後、配向膜２４となる塗布液が連続的に塗布される。塗布液は以下の組成である。塗布は♯８のワイヤーバーで行い、支持体２上に塗布された塗布液を、６０℃の温風で６０秒、さらに１００℃の温風で１２０秒乾燥することにより、配向膜２４を形成した。

＜配向膜２４を形成する塗布液の組成＞
配向膜２４を形成する樹脂材料 ３．９質量部
（ＰＶＡ１０３、クラレ（株）製ポリビニルアルコール）
光酸発生剤（Ｓ−２） ０．１質量部
メタノール ３６ 質量部
水 ６０ 質量部

続いてラビング装置７を用い、乾燥した配向膜２４の表面にラビング処理を施した。ラビング処理では、搬送方向に４５°の角度を保持して５００ｒｐｍでラビングローラを回転させ、一方向にラビングを行った。なお、配向膜２４の膜厚は、０．５μｍであった。ラビング処理の後、パターン露光装置８により配向膜２４にストライプ状のパターン露光を行った。支持体２の搬送速度を１８ｍ／ｍｉｎとし、配向膜２４には光源装置２８から紫外線を５０ｍＪ／ｃｍ^２となるように照射した。

続いてパターン露光を与えた配向膜２４の上に液状の樹脂層３０を塗布した。塗布にはバーコーターを用い、その塗布量は５．５ｃｃ／ｍ^２である。この塗布液の組成は以下のとおりである。なお、パターン露光終了直後の支持体２の幅と、樹脂層の硬化処理終了後の支持体２の幅とを測定して収縮率を確認・評価するために、パターン露光装置８及び樹脂層硬化処理装置１０の直後にはそれぞれ測定用のデジタルカメラが設置され、デジタルカメラからの画像信号を利用して支持体２の幅が計測される。

＜樹脂層３０の塗布液の組成＞
ディスコティック液晶Ｅ−１ １００ 質量部
配向膜界面配向剤（ＩＩ−１） ３．０質量部
空気界面配向剤（Ｐ−１） ０．４質量部
光重合開始剤 ３．０質量部
（イルガキュア９０７、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ（株）製）
増感剤（カヤキュア−ＤＥＴＸ、日本化薬（株）製） １．０質量部
メチルエチルケトン ４００ 質量部

樹脂層塗布装置９の内部では、配向膜２４上に塗布された樹脂層３０が表面温度１１０℃で２分間加熱の後、７０℃〜８０℃前後まで冷却する液晶配向処理が行われる。この熟成処理により、遅相軸が互いに直交したライン状の第１，第２位相差領域２１，２２が一定の間隔で幅方向に配列されたＦＰＲ１８が得られる。第１，第２位相差領域２１，２２ではいずれもディスコティック液晶が垂直に起立しているが、パターン露光装置８でライン状の露光を受けた第１位相差領域２１の遅相軸は配向膜２４に与えられたラビング方向と平行に、逆に非露光部分の第２位相差領域２２の遅相軸はラビング方向に直交する向きにそろえられる。

こうして得られたＦＰＲ１８は、引き続き図４に示す樹脂層硬化処理装置１０に搬送され、樹脂層３０の硬化とともにディスコティック液晶の姿勢が固定される。この樹脂層硬化処理装置１０では、各ゾーンのパスローラ３３ａ〜３３ｄはいずれも加熱されておらず、樹脂層３０は第１〜第４ゾーン１０Ａ〜１０Ｄの紫外線ランプ３２ａ〜３２ｄの紫外線照射による加熱が行われるだけで、パスローラ非加熱方式に相当する。ただし、第１〜第４ゾーン１０Ａ〜１０Ｄは全体的にカバー３１で覆われているため、内部の雰囲気温度は略７０℃でほぼ安定した状態に保たれている。

ところが、表１における「１．パスローラ非加熱方式」の欄に示すように、図４の樹脂層硬化処理装置１０を用いた場合でも、第１ゾーン１０Ａ〜第４ゾーン１０Ｄに設けられた紫外線ランプ３２ａ〜３２ｄによる樹脂層硬化処理の条件設定に応じ、ＦＰＲ１８の品質に影響を及ぼす様々な結果が得られている。なお、ＦＰＲ１８が各ゾーンを通過するのに要する時間は５秒程度で、第１〜第４の全てのゾーンを２０秒程度で通過する。

実施例１−１では、６０μｍ厚みのＴＡＣフィルムを支持体に用い、張力２００Ｎ／ｍの張力で連続的に搬送しながら樹脂層硬化処理を行う直前の樹脂層３０の表面温度が８１℃であるとき、第１ゾーン１０Ａの紫外線ランプ３２ａを照射エネルギ７０ｍＪ／ｃｍ^２で点灯、第２ゾーン１０Ｂと第３ゾーン１０Ｃでは紫外線ランプ３２ｂ，３２ｃを消灯、そして第４ゾーン１０Ｄでは紫外線ランプ３２ｄを照射エネルギ４０Ｊ／ｃｍ^２で点灯させ、その結果、樹脂層硬化処理装置１０から送り出された時点での終了段階では、樹脂層３０の表面温度が８５℃となって硬化処理が終了したことを表している。

この手順にしたがって樹脂層３０の硬化処理を終えたＦＰＲ１８では、第１，第２位相差領域２１，２２の遅相軸が相互に直交していることによるレタデーションＲｅの値が適正範囲内（ＯＫ）であり、また第１，第２位相差領域２１，２２のライン状のピッチの変動幅も適正範囲内（ＯＫ）であることを示している。Ｒｅ値の判断基準は、中心波長５００ｎｍの緑色光について、基準値１２５ｎｍに対して「１２５±５ｎｍ」であれば適正範囲内であるとした。またピッチ変動幅の判断基準に関しては、適正範囲「ＯＫ」は、４２インチ相当のＦＰＲについて、パターン露光直後の支持体幅から硬化処理終了時の支持体幅が±０．２ｍｍ以内（支持体幅の収縮率が０．０２％以下）であり、ＮＧ評価では±０．２ｍｍを超える（支持体幅の収縮率が０．０２％を超える）ことに相当する。

図７は、ＴＡＣフィルムの厚み６０μｍ、搬送時の張力２００Ｎ／ｍが等しい実施例１−１、比較例１−１〜比較例１−３の温度履歴を模式的にグラフ化したものである。なお、横軸の「Ｆ」は処理直前における温度の測定位置を表している。図７及び先の表１に基づき、第１ゾーン１０Ａ〜第４ゾーン１０Ｄ内での温度履歴と評価結果とを併せて考慮すると、実施例１−１のように、第１ゾーン１０Ａで他のゾーンよりも紫外線照射を強めにして樹脂層３０の硬化処理を促進させ、同時にＲｅ値の安定化を図るのが有利であることが分かる。また、比較例１−２、比較例１−３の評価結果は、ピッチ変動を適正範囲内に収める上では第３ゾーンあるいは第４ゾーンで樹脂層３０の表面温度が高くなり過ぎないようにすべきであることを示している。

配向膜２４の上に樹脂層３０が塗布され、ディスコティック液晶の配向が決まって熟成段階を経ながらも、例えば加熱不足などの理由でＲｅ値が基準値よりも大き過ぎる値になることがあるが、第１ゾーンにおける紫外線の照射エネルギを大きくして樹脂層３０を適切な範囲まで再加熱できれば、Ｒｅ値を下げて適正な範囲に収めることができるようになる。したがって、第１ゾーンではＲｅ値を適切な範囲に収め得る高めの温度で樹脂層３０を加熱するために紫外線ランプの照射量を調節して硬化処理も促進させ、第３ゾーンあるいは第４ゾーンではＦＰＲ１８の温度を低めにして熱膨張に伴う幅方向での収縮を防ぐことによって、パターンピッチの変動を抑えるのが効果的である。

なお、比較例１−４のように張力が低過ぎる設定になっていると搬送中に蛇行が生じやすくなり、また工程上で加熱を伴うエリアではＴＡＣフィルム（支持体）の熱膨張に伴って幅方向にシワが寄るなどの不都合が生じてピッチ変動が大きくなる。逆に、比較例１−５のように張力が高すぎると、工程上で加熱を伴うエリアでは、過度に引っ張られた支持体が搬送方向に延びたときに幅方向に収縮する現象が顕著になり、やはりピッチ変動を大きくする原因になるので避ける方がよい。

図５、図６に樹脂層硬化処理装置の他の例を示す。図５の例は、バックアップローラ３８ａ〜３８ｄでＦＰＲ１８の裏面側をそれぞれ所定のラップ角で保持させ、全体的にカバー３９で覆って外部とは空間的に遮断したものである。バックアップローラ３８ａ〜３８ｄは表面温度が個別に調整自在であり、入口側から順に８０℃、６０℃、６０℃、６０℃に調整されている。各々のバックアップローラ３８ａ〜３８ｄには、図４の例と同様に、放物面鏡あるいは半円筒状のミラーと組み合わされた紫外線ランプ３２ａ〜３２ｄが対面して設けられ、これらの対によって入口側から順に第１ゾーン〜第４ゾーンが構成される。各ゾーン及び入口近傍と出口近傍には、先の実施形態と同様に温度センサ３４ａ〜３４ｄ、温度センサ３５が設けられ、それぞれのゾーンで樹脂層３０の表面温度を測定する。表面温度の測定はチノー社製ＩＲ−ＣＡＥにて行った。

図６に示された例は、図４と同様にＦＰＲ１８は４本のパスローラ４０ａ〜４０ｄの支持により直線状に搬送されるが、それぞれのパスローラ４０ａ〜４０ｄには調温型のものが用いられ、個別に表面温度の調整が可能である。これらのパスローラ４０ａ〜４０ｄは、第１ゾーンから第４ゾーンに向かって順に８０℃、６０℃、６０℃、６０℃に設定されている。なお、紫外線ランプ３２ａ〜３２ｄ、温度センサ３４ａ〜３４ｄ、３５などについては、図４に示す実施形態と共通である。

図５及び図６に示す装置を用いた樹脂層３０の硬化処理の態様及びその評価結果については、表１にそれぞれ「２．ＢＰローラ加熱方式」、「３．パスローラ加熱方式」として示した。また、硬化処理期間中に支持体２及び樹脂層２４に付与される温度履歴は、ＢＰローラ加熱方式は図８に、パスローラ加熱方式は図９に示すとおりである。ＢＰローラ加熱方式の実施例２−１及び２−２、さらにパスローラ加熱方式の実施例３−１及び３−２で分かるように、第１ゾーンから第４ゾーンを通過する硬化処理期間中に、実施例１と略同様の温度履歴を与えたＦＰＲは、Ｒｅ値及びピッチ変動のいずれの評価項目もＯＫであった。なお、Ｒｅの測定はアクソメトリックス社製アクソステップにて行った。

実施例２−２、実施例３−２では、樹脂層塗布装置内で行われる熟成期間中の温度条件を低めに設定し、意図的に硬化処理を行う直前における樹脂層３０の表面温度を７３℃に下げている。通常、この条件下ではＲｅ値が所望数値範囲よりも大きくなり過ぎるという故障の発生頻度が高まるが、それぞれの第１ゾーンで加熱型のバックアップローラあるいはパスローラにより支持体の加熱を行い、さらに紫外線ランプ３２ａ，３２ａからの光照射によって樹脂層３０の表面温度が８５℃程度にまで加熱を行うことによって、Ｒｅ値が所望数値範囲より大きくなるという故障を防いでいる。

実施例２−３及び実施例３−３の評価結果が示すところは、第２，第３ゾーンにて紫外線ランプ３２ｂ，３２ｃを点灯させ、樹脂層３０に高めの温度履歴を与えたとしても、第４ゾーンの紫外線ランプ３２ｄを消灯し、第３ゾーンから第４ゾーンに搬送される間に樹脂層３０の表面温度を一旦十分に低下させる温度履歴を与えることによって、ピッチ変動を問題のない程度まで改善可能であることを意味する。なお、参考例２、３で確認できるように、支持体として厚みが８０μｍのＴＡＣフィルムを用いた場合には、それぞれ実施例２−３、実施例３−３とほぼ同じ温度履歴を付与しても問題は生じていない。

これらの知見から、支持体の厚みを薄くしながらも高品質のＦＰＲを製造してゆく上では、偏光特性が異なる第１，第２位相差領域２１，２２に用いる樹脂層３０を塗布・熟成してから硬化処理する際、以下の手順が有効であると言える。
イ）支持体搬送用の張力を、搬送中における支持体の蛇行や加熱時の支持体の熱膨張によって幅方向にシワが寄るなどの低張力故障、あるいは支持体が搬送方向に過度に引っ張られたときに生じやすい幅方向への収縮などの高張力故障が発生しないような適切な範囲に設定する。適切な範囲とは、搬送ラインの全体にわたって支持体の幅方向の収縮率が０．０２％以下であって、これは支持体が加熱される期間中でも同様とする。
ロ）樹脂層の塗布・熟成の後に行われる樹脂層の硬化処理を光照射によって行う。光照射用の光源を搬送ラインに沿って間隔を開けて複数配置するとともに光照射の強度を段階的に設定し、樹脂層に適切な温度履歴を付与するための熱源として兼用する。
ハ）温度履歴としては、硬化処理の開始時には樹脂層の硬化処理に並行して液晶層に要求される偏光性能を安定化するために、偏光性能の安定化を重視した高めの温度設定を行うことが好ましい。そして、硬化処理の中間過程では、硬化処理の開始時の温度よりも低い温度設定にし、一旦、支持体に対する熱の影響を軽減しておき、硬化処理の終了時には、硬化処理の開始時の温度設定を越えない範囲で高くすることが好ましい。

なお、本発明を実施するにあたり、樹脂層硬化処理装置内に設けられるゾーン数は４ゾーンに限られず、２ゾーン以上であればよい。また、配向膜２４や樹脂層３０の具体的な組成あるいは処方は上述した実施例のみならず適宜の変更も可能で、その変更に応じて樹脂層硬化処理を行う間の段階的な加熱温度はそれぞれゾーンごとに適切なレベルになるように紫外線ランプの照射強度が調節される。樹脂層硬化処理装置の中に徐冷ゾーンを設ける場合などでは、必ずしもゾーンごとに紫外線ランプを設けなくてもよい。樹脂層に添加する硬化剤を調整することができれば樹脂層を硬化させるために紫外線は必須ではなく、他の電磁波、放射線あるいは電子線を用いることも可能である。

さらに、ＦＰＲの支持体は、可視光に対して十分に透明であれば必ずしもＴＡＣフィルムのみに限られない。もちろん、支持体の組成や処方などの変更に伴って長手方向への引っ張りに対する剛性が変わった場合には、幅方向の収縮率が０．０２％以下に収まるように搬送時の張力を調節する必要がある。また、偏光特性が異なる第１，第２位相差領域をライン状に交互に配列する方法にしても、本発明のように配向膜に対して一回のパターン露光を与えるだけの態様だけでなく、先の特許文献１に記載されたように、搬送経路内の２箇所で配向膜に異なった配向特性を与える２種類の光を順次にライン状パターンで照射し、その上に液晶を含む樹脂層を塗布して第１，第２位相差領域を得るものにも本発明は適用できる。

２ 支持体
３ 供給ロール
５ 搬送モータ
６ 配向膜塗布装置
７ ラビング装置
８ パターン露光装置
９ 樹脂層塗布装置
１０ 樹脂層硬化処理装置
１３ パウダブレーキ
１４ パウダクラッチ
１５ 巻取りモータ
１８ ＦＰＲ
２４ 配向膜
２５ バックアップローラ
２７ マスクプレート
３０ 樹脂層

Claims (8)

1. 表面に光反応性の配向膜が塗布された透明な帯状の支持体を連続搬送し、その搬送中に前記配向膜に幅方向では一定幅で交互に繰り替えされ、搬送方向では一連となる複数本のライン状のパターン露光を与えて前記配向膜に偏光特性を発現する樹脂層を塗布した後、前記樹脂層に光照射を行って硬化処理が行われるパターン位相差フィルムの製造方法において、
   前記パターン露光を与えてから前記硬化処理を終了するまでの間、前記支持体を幅方向の収縮率が０．０２％以下となる張力で一連に搬送するとともに、前記硬化処理の開始時から終了時までの期間中に前記光照射の強度を変化させ、前記樹脂層に付与された偏光特性を所望数値範囲内に収めつつライン状パターンの変動を所望数値範囲内に抑える温度履歴を与えることを特徴とするパターン位相差フィルムの製造方法。
2. 前記支持体が、厚み８０μｍ未満のＴＡＣフィルムである請求項１記載のパターン位相差フィルムの製造方法。
3. 前記ライン状パターンの変動を、支持体の幅方向で±０．２ｍｍ以内に抑えることを特徴とする請求項１記載のパターン位相差フィルムの製造方法。
4. 前記硬化処理は、照明光の強度を個別に調整自在な光源装置がそれぞれ設けられた複数の処理ゾーンの中を、前記樹脂層が設けられた支持体を順に通過させることによって行われ、前記複数の処理ゾーン全体は空間的に外部から遮断されている請求項２記載のパターン位相差フィルムの製造方法。
5. 前記複数の処理ゾーンに設けられた光源装置の各々は支持体の搬送方向に互いに離間して配置され、少なくとも一部の光源装置には、支持体の搬送方向に直交するライン状パターンに集光した照射光を樹脂層に照射する機能を備えたものが用いられる請求項２又は３記載のパターン位相差フィルムの製造方法。
6. 前記樹脂層は紫外線の照射を受けて硬化する紫外線硬化樹脂を含み、前記光源装置に用いられる光源ランプは紫外線を放射する紫外線ランプである請求項４記載のパターン位相差フィルムの製造方法。
7. 前記複数の処理ゾーンごとに支持体の裏面を支持するパスローラが設けられ、これらのパスローラは個別に表面温度が調整可能な調温型のパスローラである請求項５記載のパターン位相差フィルムの製造方法。
8. 前記パスローラが、前記支持対の裏面をそれぞれ所定のラップ角で支持した調温型のバックアップローラであり、前記紫外線ランプのそれぞれはこれらのバックアップローラで支持された位置で前記樹脂層に光照射を行う請求項６記載のパターン位相差フィルムの製造方法。
   

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