JP4051356B2 - ラビングロールの調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置の配向基板の製造に使用するラビングロールの毛足の調整方法に関する。

液晶表示装置等における、液晶セル中の液晶分子の配向用に高分子配向基板が使用されている。また、配向基板フィルム上に液晶性高分子層を形成したものを直接または該液晶性高分子層を透光性基板フィルム上に転写して得られた視野角改良板、位相差板、色補償板等の光学素子が知られている。このような配向基板は、ラビング布を貼り付けたラビングロールを一定方向に回転させて、該ラビング布の繊維毛足が、高分子基板フィルムの表面またはガラス等の基板上に設けた高分子膜の表面を、一定方向に擦ることによって得られる。

一般に、ラビング布の毛足（パイル）の方向はまちまちである。また、ラビングにより基板表面から削り取られた微細な屑および毛足繊維が切断又は脱離した微細小片が毛足の間に付着したのを、定期的に清掃除去しているが、繰り返し清掃をしていると毛足の方向が不揃いなままで固定されることがある。そのような毛足の方向が不均一なラビングロールを使用すると、ラビング処理された配向基板の配向性の方向分布が不均一になり、液晶表示装置の性能の低下をもたらす。さらに、毛足の方向がまちまちであると、清掃によっても微小片が除去されずに残りやすくなり、これが配向基板に付着して欠陥となる。

ラビングロールに付着した配向膜の屑等の微細な塵埃を除去する方法は種々提案されている。その際に、毛足の規制を併せて行う方法として、外周面にラビング布の毛足が挿入される複数の溝を設けた導電性の回転ローラを、配向基板を載置するステージの前または後に設けて、ラビングロールと該ステージを相対的に移動させてラビングし、ラビングロールの毛足に付着した微小な塵埃を該導電性回転ローラの溝のエッジで除去する方法が開示されている（たとえば特許文献１＝特開平２００３−５１８８）。
特開２００３−５１８８号公報（請求項および図面）

しかし、上記方法では、ラビングロールの初期状態の調整ができない。従来は、慣らし運転をしてラビング布の毛足の状態の調整をしていた。そのため、運転初期においては配向性分布が不均一な不良品が避けられなかった。また、上記方法はステージに配向基板を載置して行うラビング方法に関するものであり、長尺基板フィルムを走行させながら連続的にラビングする方法には使用できない。よって、本発明の目的は、長尺基板フィルムの連続ラビングに適したラビング布の毛足の方向を規制する方法を提供することにある。

本発明は、ラビングロールのラビング布の毛足を、金属表面を有するロールであって、該金属表面を有するロールの径：該ラビングロールの径が０．５〜３．０の関係にあるロールの該金属表面に接触させて、該ラビングロールを一方向に回転し、吸引装置の先に設けた微粒子測定器で測定される微粒子が実質的に認められなくなるまで該毛足の方向をそろえることを特徴とするラビングロールの調整方法に関するものである。

本発明によると、ラビング前およびラビング布の清掃後に、ラビング布の毛足の方向を一定方向に揃えることができるので、ラビングによる配向基板の配向性の方向分布が均一になり液晶表示装置の性能が向上する効果がある。さらに、ラビング布の毛足の方向が揃っているので、毛足に付着していた微小片が清掃によって容易に除去され、配向基板への再付着による不良発生が減少する効果がある。

以下図面に沿って本発明の実施態様を説明する。
図１は、本発明の一実施形態に使用する装置を示すものである。ラビングロール１はその表面にラビング布２が貼り付けられており、毛足３が出ている。金属表面ロール４は金属表面５を有している。

ラビングロールを矢印の一定方向に回転する。ラビングロールの回転線速度は、ラビング操作時の線速度と同等であればよいが、好ましくは１〜１０ｍ／秒である。ラビングロールを回転しながら毛足３の先端を金属表面ロール４の金属表面５に接触させる。金属表面に接触させる毛足が長すぎると、毛足が寝てしまいラビング処理に適さないし、毛足を損傷しラビング布の寿命を短くする。よって、毛足の金属表面への接触長さは、先端が触れる程度でよく、接触長さが先端から３ｍｍまでが好ましい。金属表面の材質はステンレス鋼、ハードクロームメッキ、ニッケルメッキ、チタン、ガラス等が好ましく使用できる。金属表面の表面粗さは０．１Ｓ〜６．０Ｓが好ましい。金属表面を有するロールの径は、実際の運転条件と同等になることが好ましい。例えば、金属表面ロールの径：ラビングロールの径が０．５〜３．０の範囲が好ましい。金属表面ロールは回転してもしなくてもよい。回転する場合は、ラビングロールの線速度と金属表面ロールの線速度の比が、−３００〜３００であるのが好ましい。

この調整方法は、ラビングロールに新たにラビング布を貼り付けた後に実機運転に入る前に行う場合だけでなく、ラビングロールの洗浄の際に行ったり、ラビング中に適宜行うことができる。毛足の調整に要する時間は、ラビング布の毛足を構成する繊維の種類およびラビング対象物である高分子配向基板の種類によって、適宜定める。長時間の処理は、毛足が寝すぎてラビングに適さなくなったり、ラビング布の寿命を短くする。ラビングロールの調整の終了は、吸引装置６の先に設けた測定器で、吸引された微粒子の量を監視し、測定される微粒子量が実質的に認められなくなったときをもって定めるのが好ましい。

ラビング布の毛足に付着した高分子配向基板から生じた樹脂微粉や、毛足の微小切断片を、適宜の方法によって除塵するが、その方法としては、圧縮空気をラビングロール表面に吹き付けて、吹き飛ばされた微粉を吸引する方法が好ましい。圧縮空気の吹き付け方向は、毛の性質や付着した異物により決定する。圧縮空気の圧力は、噴出しノズル内圧を０．１〜１MPa程度が好ましい。この清掃方法と本願発明の毛足調整方法とを組合わせることにより、毛足の方向を常に一定方向に保つことができ、かつ配向基板への微細塵埃の付着が生じない。本発明の方法にはこの外に、各種の除電および除塵工程を適宜組合わせることができる。

本発明の調整を施したラビングロールを用いてラビング処理した配向基板フィルムは、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイパネル、ＥＬディスプレイ等の各種ディスプレイに備えられる各種光学フィルムおよび基板フィルム等を得る際に有用である。さらに具体的には、液晶物質等を塗工展開して得ることができるコレステリックフィルム、ホログラムフィルム、偏光板、カラー偏光板、位相差板、色補償フィルム、視野角改良フィルム、輝度向上フィルム、反射防止フィルム、旋光フィルム等を得ることができる。さらに本発明においては、例えば、フィルムのラビング面に液晶物質を塗工展開し、場合によっては乾燥、そして熱処理によって液晶状態にした場合、該液晶物質の液晶相の分子配列がラビング方向に対応して配向する。この配向状態を硬化または固化して固定化することにより上記のような各種光学フィルムを得ることができる。なお本発明の方法で処理された配向基板フィルムを用いて所望とする光学フィルムを得た後、光学フィルムから該基板フィルムを剥離除去して他の透光性基板フィルム上に転写して光学素子とすることができる。さらには光学フィルム自身が自己支持性を有するのであれば、基板フィルムを剥離除去し、光学フィルム単体としても得ることができる。

このような液晶物質としては、ネマチック相、ねじれネマチック相、コレステリック相、ハイブリッドネマチック相、ハイブリッドねじれネマチック相、ディスコティックネマチック相、スメクチック相、キラルスメクチック相等のいずれかの液晶相を発現するものであればよい。このような液晶物質を溶融状態または適当な溶剤に溶解した溶液として配向基板フィルム上に塗工展開し、所望とする液晶相を発現する温度において熱処理し、配向状態を形成させた後、例えば光架橋や熱架橋による硬化、また液晶物質のガラス転移温度以下に冷却することによるガラス固化により液晶状態における分子配向状態を固定化することができる。

固定化の方法として、液晶物質として高分子液晶物質を用いた場合は、配向状態から急冷してガラス化状態にして固化する方法、また反応性官能基を有する低分子または高分子液晶物質を用いた場合には、当該官能基を反応せしめ、硬化または架橋する方法などが挙げられる。

液晶物質としては、低分子液晶物質、高分子液晶物質を問わず広い範囲から選定することができる。さらに液晶物質の分子形状は、棒状であるか円盤状であるかを問わない。例えばディスコティックネマチック液晶性を示すディスコティック液晶化合物も使用することができる。

前記高分子液晶物質としては、各種の主鎖型高分子液晶物質、側鎖型高分子液晶物質、またはこれらの混合物を用いることができる。主鎖型高分子液晶物質としては、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリカーボネート系、ポリイミド系、ポリウレタン系、ポリベンズイミダゾール系、ポリベンズオキサゾール系、ポリベンズチアゾール系、ポリアゾメチン系、ポリエステルアミド系、ポリエステルカーボネート系、ポリエステルイミド系等の高分子液晶物質、またはこれらの混合物等が挙げられる。また、側鎖型高分子液晶物質としては、ポリアクリレート系、ポリメタクリレート系、ポリビニル系、ポリシロキサン系、ポリエーテル系、ポリマロネート系、ポリエステル系等の直鎖状または環状構造の骨格鎖を有する物質に側鎖としてメソゲン基が結合した高分子液晶物質、またはこれらの混合物が挙げられる。これらのなかでも合成や配向の容易さなどから、主鎖型高分子液晶物質のポリエステル系が好ましい。

低分子液晶物質としては、飽和ベンゼンカルボン酸類、不飽和ベンゼンカルボン酸類、ビフェニルカルボン酸類、芳香族オキシカルボン酸類、シッフ塩基型類、ビスアゾメチン化合物類、アゾ化合物類、アゾキシ化合物類、シクロヘキサンエステル化合物類、ステロール化合物類などの末端に反応性官能基を導入した液晶性を示す化合物や前記化合物類のなかで液晶性を示す化合物に架橋性化合物を添加した組成物などが挙げられる。
また、ディスコティック液晶化合物としては、トリフェニレン系、トルクセン系等が挙げられる。
さらに、液晶物質中に熱または光架橋反応等によって反応しうる官能基または部位を有している各種化合物を液晶性の発現を妨げない範囲で配合しても良い。架橋反応しうる官能基としては、ビニル基、（メタ）アクリロイル基、ビニルオキシ基、エポキシ基、オキセタニル基、カルボキシル基、水酸基、アミノ基、イソシアナート基、酸無水物等を挙げることができる。

レーヨン繊維製の平均毛足長２．０ｍｍの新しいラビング布を貼り付けた径１５０ｍｍのラビングロールと、ハードクロームメッキ処理を施し平滑表面を有する径１００ｍｍの金属ロールとを用い、毛足の先端から０．６ｍｍの場所に金属表面を位置させて、ラビングロールを線速度２ｍ／秒で回転させて毛足調整を行った。微粒子測定器で実質的に粒子のカウントが認められなくなるまで２０分調整を行った。

処理対象物として、厚さ６０μｍ、幅１０００ｍｍのポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）を５ｍ／分の速度で走行させ上記の処理をしたラビングロールの軸をフィルムの進行方向に対して４５度傾斜させて、ラビングした。

（比較例）
実施例で用いたラビングロールを実施例の調整処理をしないで、実施例と同様にしてラビングした。

実施例および比較例によって得られたフィルムを配向基板フィルムとし、当該フィルムのラビング処理面上に、ロールコーターを使用して下記の液晶性高分子物質溶液を３００ｍｍ幅で塗布した。乾燥後２００℃×１５分間加熱処理して液晶性高分子を配向させ、次に室温まで冷却して液晶構造（ねじれネマチック配向構造）を固定化した。
得られた長尺の液晶性高分子層について、下記の評価方法によって配向ムラの有無および欠陥数を観察したところ、実施例のフィルムを用いたものには配向ムラおよび欠陥はほとんど認められなかった。一方、比較例のフィルムは全面的に配向ムラが観察され、欠陥数は１０個/ｍ^２以上であった。

評価に用いた液晶高分子溶液は以下のようにして製造した。
式（１）の液晶性高分子物質（対数粘度＝０．２２ｄｌ／ｇ、Ｔｇ＝６１℃）、及び式（２）の（Ｒ）−３−メチルヘキサン−１，６−ジオール単位を含む光学活性な液晶性高分子物質(対数粘度＝０．１７ｄｌ／ｇ)を合成した。
これらの高分子材料の合成は、オルトジクロルベンゼン溶媒中、トリエチルアミンの共存下で、ジカルボン酸単位に対応する酸塩化物とジオール化合物とを反応させることによって行った。
得られた式（１）の液晶性高分子物質１８．１ｇ及び式（２）の液晶性高分子物質１．９ｇの混合物を８０ｇのＮ−メチルピロリドンに溶解させて液晶性高分子物質溶液を調製した。

なお上記の分折法および評価法は以下のとおりである。
（１）液晶性高分子の対数粘度測定
ウッベローデ型粘度計を用いて、フェノール／テトラクロロエタン（６０／４０重量比）混合溶媒中、３０℃で測定した。
（２）配向ムラおよび欠陥検査の観察
配向ムラ観察はオリンパス光学（株）製ＢＨ２偏光顕微鏡を用いて行った。
（３）液晶性高分子の組成の決定
液晶性ポリエステルを重水素化クロロホルムに溶解し、４００ＭＨｚの^１Ｈ−ＮＭＲ(日本電子製ＪＮＭ−ＧＸ４００)で測定し組成を決定した。

本発明の方法によって調整されたラビングロールは、液晶表示装置の液晶セルにおける液晶分子の配向処理用に広く使用されている基板フィルムあるいは、基板フィルム上に液晶性高分子層を形成したものを直接または該液晶性高分子層を透光性基板フィルム上に転写して視野角改良板、位相差板、色補償板等の光学素子に使用する基板フィルム等のラビングに広く使用することができる。

本発明の一実施態様を示す図面である。

符号の説明

１：ラビングロール
２：ラビング布
３：毛足
４：金属表面ロール
５：金属表面
６：吸引装置

Claims (1)

1. ラビングロールのラビング布の毛足を、金属表面を有するロールであって、該金属表面を有するロールの径：該ラビングロールの径が０．５〜３．０の関係にあるロールの該金属表面に接触させて、該ラビングロールを一方向に回転し、吸引装置の先に設けた微粒子測定器で測定される微粒子が実質的に認められなくなるまで該毛足の方向をそろえることを特徴とするラビングロールの調整方法。

Images