JP2014215494A - ラビング処理方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】輝点欠陥を大幅に抑制することができるラビング処理方法及び装置を提供することを目的とする。
【解決手段】オフラインで、断面歯車状のブレードローラ１０２を、外周にラビング布９０を装着したラビングローラ７２に回転接触させて、ラビング布９０に付着した塵埃を除去する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ラビングローラを用いて配向膜を形成するラビング処理方法及び装置に係り、特に液晶表示装置の光学補償フィルムを製造する際に、配向膜形成用樹脂層の表面をラビング処理するラビング処理方法及び装置に関する。

液晶表示装置には偏光板用部材として視野角を拡大するための光学補償フィルムが使用されている。この光学補償フィルムは、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）の表面に配向用塗布液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用樹脂層を形成し、この配向膜形成用樹脂層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高速回転させて擦ることにより行われる。

近年、液晶表示装置は、装置の大型化、高輝度化が進むとともに、製造コストの低減が求められている。これに伴い、液晶表示装置の部材である偏光板も大サイズ化、高機能化、品質向上が求められ、それに伴って光学補償フィルムも広幅化、長尺化している。また、特に、液晶表示装置の高輝度化、高精細化により液晶表示装置の表示品質の低下に影響を及ぼす輝点サイズが小さくなっている。このため、輝点の原因となる微小な塵埃の除去（除塵）が求められている。

そこで、特許文献１では、ラビング処理で発生する塵埃を効率良く除去し、かつ、ラビングローラの長寿命化を図ることで生産性を向上できるラビング処理方法が提案されている。

特開２０１１−１２３１２０号公報

しかしながら、特許文献１のようにラビング処理を行っても輝点欠陥を防ぐことは難しかった。

本発明はこのような事情によりなされたもので、輝点欠陥を大幅に抑制することができるラビング処理方法及び装置を提供することを目的とする。

本発明は前記目的を達成するために、オフラインで、断面歯車状のブレードローラを、外周にラビング布を装着したラビングローラに回転接触させて、ラビング布に付着した塵埃を除去するオフライン除塵工程を有するラビング処理方法を提供する。

また、本発明は前記目的を達成するために、配向膜形成材料層を備えた帯状可撓性支持体を連続走行させながら、外周にラビング布を装着したラビングローラに回転接触させ、断面歯車状のブレードローラを、ラビングローラに回転接触させて塵埃を除去する配向膜形成工程を有するラビング処理方法を提供する。

本発明によれば、断面歯車状のブレードローラを、外周にラビング布を装着したラビングローラに回転接触させて、ラビング布に付着した塵埃を除去することで、輝点欠陥を大幅に抑制することができる。

そして、本発明において、ブレードローラのラビングローラに対する回転方向は、ラビングローラを用いて配向膜を形成する回転方向と同じ方向であることが好ましい。ラビングローラを用いて配向膜を形成する回転方向と同じであれば、布目を揃えることができる。

また、本発明は前記目的を達成するために、外周にラビング布を装着したラビングローラに回転接触させてラビング布に付着した塵埃を除去する断面歯車状のブレードローラを有するラビング処理装置を提供する。

本発明によれば、断面歯車状のブレードローラを、外周にラビング布を装着したラビングローラに回転接触させて、ラビング布に付着した塵埃を除去することで、輝点欠陥を大幅に抑制することができる。

本発明に係るラビング処理方法及び装置によれば、輝点欠陥を大幅に抑制することができる。

光学補償フィルムの製造ラインを示す説明図である。 本発明に係る除塵装置（オフライン）を模式的に示す構成図である。 本発明に係るラビング処理装置（オンライン）を模式的に示す構成図である。 実施例を示す表図である。

以下、添付図面に従って、本発明に係るラビング処理方法及び装置の好ましい実施の形態について説明する。

図１は、本発明のラビング処理方法を適用する一例である光学補償フィルムの製造ライン１０である。

図１に示されるように、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、配向膜形成用樹脂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上に配向膜形成用樹脂層が形成される。塗布液の塗布、乾燥後、巻き取り機６７に巻き取られる。

更に配向膜形成用樹脂層が塗布されたウエブ１６ａが送り出し機８１から送りだされる。ウエブ１６ａ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、配向膜形成用樹脂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１６ａ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、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１６ａ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１６ａ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７２は、円筒軸にラビング布９０を貼り合わせて形成したものであり、その外径は１００〜５００ｍｍ、好ましくは１５０〜３００ｍｍで製造されている。ラビング布９０としては、ゴム、ナイロン、ポリエステル等から得られるシート、ナイロン繊維、レイヨン繊維、ポリエステル繊維から得られるシート（ベルベット等）、紙、ガーゼ、フェルトなどを挙げることができる（図２参照）。

ラビングローラ７２は、不図示の回転駆動源に接続され、所定の速度（たとえば２００〜６００ｒｐｍ）で回転するように制御される。なお、ラビングローラ７２は、その回転速度を所定の範囲、たとえば１０００ｒｐｍ程度までの範囲で制御できるように構成することが好ましい。

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１６ａ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１６ａ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１６ａ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１６ａ表面（下面）の配向膜形成用樹脂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。

配向膜形成用樹脂層は、透明で、且つ、配向処理により配向され得るものであれば良い。配向膜形成材料層の形成材料の例としては、ポリメチルメタクリレート、アクリル酸／メタクリル酸共重合体、スチレン／マレインイミド共重合体、ポリビニルアルコール、ポリ（Ｎ−メチロールアクリルアミド）、スチレン／ビニルトルエン共重合体、クロロスルホン化ポリエチレン、ニトロセルロース、ポリ塩化ビニル、塩素化ポリオレフィン、ポリエステル、ポリイミド、酢酸ビニル共重合体、エチレン／酢酸ビニル共重合体、カルボキシメチルセルロース、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリカーボネート等のポリマーおよびシランカップリング剤等の化合物を挙げることができる。好ましいポリマーの例としては、ポリイミド、ポリスチレン、スチレン誘導体のポリマー、ゼラチン、ポリビニルアルコールあるいはポリビニルアルコール誘導体を挙げることができる。配向膜形成材料層の形成材料は、重合性基を有するものが液晶層との接合強度を増すために有効である。

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１６ａ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１６ａに塗布される。バー塗布装置１１Ｂとしては、配向膜形成用樹脂を含む塗布液がウエブ１６ａ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１６ａ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１６ａ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１６ａが巻き取られる。

本実施の形態において、光学補償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。

図２は、本実施形態に係るオフライン除塵工程における除塵装置１００の構成を示す模式図である。

本実施形態においては、光学補償フィルムを製造した後又は製造する前、ラビング布９０の塵埃を除去するオフライン除塵工程を有することができる。このオフライン除塵工程でラビング布９０の塵埃を断面歯車状のブレードローラ１０２を回転接触させて除去することにより、光学補償フィルムの製造ライン１０で配向膜を形成する際に、透明フィルム１２に塵埃が付着することを防止することができるので、良好な外観のフィルムを製造することができる。

オフライン除塵工程は、図２に示すように断面歯車状のブレードローラ１０２を用いて行う。ブレードローラ１０２は、ラビング布９０に接触させることにより、ラビング布９０に付着した塵埃を除去できるように構成される。ブレードローラ１０２のラビングローラ７２に対する回転方向は、ラビングローラを用いて配向膜を形成する回転方向と同じ方向であることが好ましい。ラビングローラを用いて配向膜を形成する回転方向（図２の回転方向を順転という。）と同じであれば、布目を揃えることができる。

ラビングローラ７２は、不図示の回転駆動源に接続され、所定の速度（たとえば２００〜６００ｒｐｍ）で回転するように制御される。なお、ラビングローラ７２は、その回転速度を所定の範囲、たとえば１０００ｒｐｍ程度までの範囲で制御できるように構成することが好ましい。

また、ブレードローラ１０２も、不図示の回転駆動源に接続され、所定の速度で回転するように制御される。ブレードローラ１０２の回転速度は、１００〜７００ｒｐｍが最適値であり、１００ｒｐｍ以上で塵埃を叩き落とす効果が生じる。また、７００ｒｐｍ以下で塵埃が取れ易い。

ブレードローラ１０２とラビングローラ７２とのオーバーラップ量（ブラシの押し込み量）は０．５〜１．５ｍｍが最適値である。０．５ｍｍ以上であれば塵埃を叩き落とす効果が生じ、１．５ｍｍ以下であればラビング布の傷みが低減される。

ブレードローラ１０２のローラの直径は、５０〜２００ｍｍが最適値であり、５０ｍｍ以上では回転中にシャフトが撓みことがなく、幅方向で均一に塵埃を除去することができる。また、２００ｍｍ以下であればローラの製作コストは上昇しない。

そして、ブレードローラ１０２のブレードの歯数は、２０個以上５０個以下であることが好ましく、ブレードローラ１０２のブレードの溝肩の曲率半径は、３ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましい。ブレードの溝肩の曲率半径が３ｍｍ以上であれば、布目が乱れにくく、ラビング布にキズが付きにくい。また、曲率半径が５ｍｍ以下であれば、歯数を確保することができるので、ラビング布との接触面積も多く、塵埃を取り除き易い。なお、ブレードローラ１０２の幅は、１．０〜２．０ｍであることが好ましい。

さらに、オフライン除塵装置１００は、図２のように、排気装置１０４を備えていることが好ましい。排気装置１０４は、オフライン除塵工程により除去した塵埃がラビング布に再付着することを防止することができる。

なお、ブレードローラ１０２は、金属で構成されるのが好ましく、特に金属加工性が良いものが好ましい。例えば、アルミニウムであることが好ましい。

別の本実施形態は、光学補償フィルムの製造ライン１０におけるラビング処理工程において、断面歯車状のブレードローラをラビングローラに回転接触させて塵埃を除去することができる。

図３は、別の本実施形態に係るラビング処理工程における除塵機７１の構成を示す模式図である。

図３に示すように、ラビング処理工程における除塵は、断面歯車状のブレードローラ１０２を用いて行う。ブレードローラ１０２は、ラビング布９０に接触させることにより、ラビング布９０に付着した塵埃を除去できるように構成される。ブレードローラ１０２のラビングローラ７２に対する回転方向は、ラビングローラを用いて配向膜を形成する回転方向と同じ方向であることが好ましい。ラビングローラを用いて配向膜を形成する回転方向（図３の回転方向を順転という。）と同じであれば、布目を揃えることができる。

ラビングローラ７２は、不図示の回転駆動源に接続され、所定の速度（たとえば２００〜６００ｒｐｍ）で回転するように制御される。なお、ラビングローラ７２は、その回転速度を所定の範囲、たとえば１０００ｒｐｍ程度までの範囲で制御できるように構成することが好ましい。

また、ブレードローラ１０２も、不図示の回転駆動源に接続され、所定の速度で回転するように制御される。ブレードローラ１０２の回転速度は、１００〜７００ｒｐｍが最適値であり、１００ｒｐｍ以上で塵埃を叩き落とす効果が生じる。また、７００ｒｐｍ以下で塵埃が取れ易い。

ブレードローラ１０２とラビングローラ７２とのオーバーラップ量（ブラシの押し込み量）は０．５〜１．５ｍｍが最適値である。０．５ｍｍ以上であれば塵埃を叩き落とす効果が生じ、１．５ｍｍ以下であればラビング布の傷みが低減される。

ブレードローラ１０２のローラの直径は、５０〜２００ｍｍが最適値であり、５０ｍｍ以上では回転中にシャフトが撓みことがなく、幅方向で均一に塵埃を除去することができる。また、２００ｍｍ以下であればローラの製作コストは上昇しない。

そして、ブレードローラ１０２のブレードの歯数は、２０個以上５０個以下であることが好ましく、ブレードローラ１０２のブレードの溝肩の曲率半径は、３ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましい。なお、ブレードローラ１０２の幅は、１．０〜２．０ｍであることが好ましい。

さらに、オフライン除塵装置１００は、図３のように、排気装置１０４を備えていることが好ましい。排気装置１０４は、オフライン除塵工程により除去した塵埃がラビング布に再付着することを防止することができる。

なお、ブレードローラ１０２は、金属で構成されるのが好ましく、特に金属加工性が良いものが好ましい。例えば、アルミニウムであることが好ましい。

以上のように、本実施形態のように、外周にラビング布を装着したラビングローラに断面歯車状のブレードローラを回転接触させて、ラビング布に付着した塵埃を除去することで、輝点欠陥の少ない高品質の光学補償フィルムを提供することができる。

［実験１］
セルローストリアセテート（フジタック、富士フイルム（株）製、厚さ：４０μｍ、幅：１５００ｍｍ）の長尺状フィルムの一方の側に、長鎖アルキル変性ポリビニルアルコール（ＭＰ−２０３、クラレ（株）製）５重量％水溶液を塗布し、９０℃、４分間乾燥させた。こうして、厚さ２．０μｍの配向膜形成材料層を形成した。

図１の装置を用いて配向膜形成材料層表面にラビング処理を施した。配向膜形成材料層を備えた透明フィルムは、矢印の方向に連続して３０ｍ／分で搬送した。透明フィルムはローラ（ローラ外径：９０ｍｍ、長さ：１６５０ｍｍ）により上部から抑えながら搬送し、下側より押圧されたラビングローラ（外径：３００ｍｍ）を走行方向と反対向きに４００ｒｐｍで回転させながら、円筒軸に貼り付けたラビング布を配向膜形成材料層に接触させることによりラビング処理を施した。

ラビングローラは、図４の表１に示す塵埃の除去を行った。なお、除塵において、ブレードローラは、図３に示したものであり、直径１００ｍｍ、歯数５０個、溝肩の曲率半径３ｍｍのものを用いた。ブラシローラは、材質はナイロンとし、長さ８ｍｍ、直径３００μｍのものを用いた。板状ブレードは、回転するラビングローラに接触させることでラビング布の付着した塵埃を除去するものである。

［評価方法］
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を行った。評価結果を図４の表１に示す。なお、表中の記号は、除塵を実施しないときの輝点発生頻度を１５０％とし、以下のように評価した。なお、この評価は、ラビング処理のスタート時から塗布長さ２００ｍまでにおいて行った。
５・・・品質良い（発生頻度５０％未満）
４・・・品質許容内（発生頻度５０％以上８０％未満）
３・・・品質許容限度（発生頻度８０％以上１００％未満）
２・・・品質悪い（発生頻度１００％以上１２０％未満）
１・・・品質許容外（発生頻度１２０％以上１５０％以下）
図４の表１の評価結果から分かるように、本発明に係るブレードローラを用いて除塵を実施したものは、輝点欠陥数の少ない品質の高いフィルムを得ることができることが分かった。

［実験２］
先ず、図４の表２に示すオフライン除塵を行った。なお、オフライン除塵において、ブレードローラは、図２に示したものであり、直径１００ｍｍ、歯数５０個、溝肩の曲率半径３ｍｍのものを用いた。ブラシローラは、材質はナイロンとし、長さ８ｍｍ、直径３００μｍのものを用いた。

セルローストリアセテート（フジタック、富士フイルム（株）製、厚さ：４０μｍ、幅：１５００ｍｍ）の長尺状フィルムの一方の側に、長鎖アルキル変性ポリビニルアルコール（ＭＰ−２０３、クラレ（株）製）５重量％水溶液を塗布し、９０℃、４分間乾燥させた。こうして、厚さ２．０μｍの配向膜形成材料層を形成した。

図１の装置を用いて配向膜形成材料層表面にラビング処理を施した。配向膜形成材料層を備えた透明フィルムは、矢印の方向に連続して２０ｍ／分で搬送した。透明フィルムはローラ（ローラ外径：９０ｍｍ、長さ：１６５０ｍｍ）により上部から抑えながら搬送し、下側より押圧されたラビングローラ（外径：３００ｍｍ）を走行方向と反対向きに４００ｒｐｍで回転させながら、円筒軸に貼り付けたラビング布を配向膜形成材料層に接触させることによりラビング処理を施した。なお、ここで、ラビング処理は、図４の表２に示したオフライン除塵を行ったラビングローラを用いた。

［評価方法］
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を行った。評価結果を図４の表２に示す。なお、表中の記号は、オフライン除塵を実施しないときの輝点発生頻度を１５０％とし、評価した。なお、評価の１〜５の判断基準等は実験１と同様である。

また、黒スジ状シミについても評価を行った。なお、「黒スジ状シミ」とは、太さ５ｍｍ程度、長さが１ｍ程度の色反転するシミのような故障であり、この故障の箇所に液晶層を塗布すると、配向軸ずれを生じる。なお、表中の記号は、オフライン除塵を実施しないときの黒スジ状シミ発生頻度を１５０％とし、以下のように評価した。
５・・・品質良い（発生頻度５０％未満）
４・・・品質許容内（発生頻度５０％以上８０％未満）
３・・・品質許容限度（発生頻度８０％以上１００％未満）
２・・・品質悪い（発生頻度１００％以上１２０％未満）
１・・・品質許容外（発生頻度１２０％以上１５０％以下）
図４の表２の評価結果から分かるように、本発明に係るブレードローラを用いてオフライン除塵を実施したものは、輝点欠陥数と黒スジ状シミが少ない品質の高いフィルムを得ることができることが分かった。

１０…光学補償フィルムの製造ライン、１１…バー塗布装置、１６，１６ａ…ウエブ、６６…送り出し機、６７…巻き取り機、６８…ガイドローラ、７０…ラビング処理装置、７１…除塵機、７２…ラビングローラ、７６…乾燥ゾーン、７８…加熱ゾーン、８０…紫外線ランプ、８１…送り出し機、８２…巻き取り機、８４…ローラステージ、８６、８８…バックアップローラ、９０…ラビング布、１００…除塵装置、１０２…ブレードローラ、１０４…排気装置

Claims (4)

1. オフラインで、断面歯車状のブレードローラを、外周にラビング布を装着したラビングローラに回転接触させて、前記ラビング布に付着した塵埃を除去するオフライン除塵工程を有するラビング処理方法。
2. 配向膜形成材料層を備えた帯状可撓性支持体を連続走行させながら、外周にラビング布を装着したラビングローラに回転接触させ、断面歯車状のブレードローラを、前記ラビングローラに回転接触させて塵埃を除去する配向膜形成工程を有するラビング処理方法。
3. 前記ブレードローラの前記ラビングローラに対する回転方向は、前記ラビングローラを用いて配向膜を形成する回転方向と同じ方向である請求項１又は２記載のラビング処理方法。
4. 外周にラビング布を装着したラビングローラに回転接触させて前記ラビング布に付着した塵埃を除去する断面歯車状のブレードローラを有するラビング処理装置。

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