JP4052558B2 - 光学補償シートの製造方法及び装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＳＴＮ液晶やＴＦＴ液晶あるいはＯＣＢ液晶の液晶表示板に用いる光学補償シートの製造方法に関するものであり、特に配向不良を低減した長尺状の光学補償シートの製造方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示素子（以下、ＬＣＤと称する）の普及に伴い、偏光板及び光学補償シートの需要が急増している。光学補償シートの製造方法としては、透明なポリマーフィルムに配向膜を形成する層を付設し、これを乾燥させた後、ラビング処理を施して配向膜を形成させ、その上に液晶化合物の溶液を塗布して乾燥させるというのが代表的である。この製造工程は連続の一貫工程で実施する場合もあるが、生産ラインの部分的メンテナンスや、各工程における原材料の入れ換え等を考慮し、途中でロール状に巻き取る場合も多い。このロール状フィルム（バルクロール）としての巻き取りは、配向膜形成用樹脂層を形成した後であって、ラビング処理前の段階で行われる。また、近年では、偏光板の透過軸に対する配向軸の任意設定を求められるなど、その多グレード化の傾向がみられると同時に、コストダウンへの要求も増している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
光学補償シートの生産得率については、その配向不良の発現率に左右されることが多い。生産にあたっては、長尺状の連続方式で実施する場合が多く、配向不良を有するものは、液晶化合物の配向を乱して表示ムラを招くので、偏光板や液晶表示板にこれを使用することができず、従来、廃棄処分とされている。
【０００４】
配向不良は主に、ラビング処理実施時のフィルム状態の不良が原因となっている。この不良発生は、次の４つに起因することが多い。ひとつは、配向膜形成用樹脂層を付与したフィルムを搬送するために設けているガイドロールによる損傷である。これはガイドロール表面の平滑加工が十分でない場合や、フィルムとガイドロールの間に異物が存在してしまう場合に起こる現象である。ふたつめは、配向膜形成用樹脂層を形成したフィルムを一旦バルクロールとして巻き取った際の巻き締まりによるものである。これは、フィルムが多重に巻かれることによって、巻き締まりが生じ、バルクロール内でフィルム同士が高い圧力で接触しながらずれることにより配向膜形成用樹脂層の表面が損傷してしまうもので、この現象は、特にその巻きの中間部に顕著である。
【０００５】
第３の原因は、バルクロールへの巻き取りにおいて、バルクロールの芯表面の平滑性不足により、それに接触するフィルム面に損傷を与えてしまう現象である。第４の原因としてあげられるのは、バルクロールへの巻き取りはじめの端部での段差発生により、上に重なるフィルム表面が損傷してしまうものである。以上の不良発生は、長尺フィルムに断続的に、しかも高頻度で発生し、かつ、必然的でもあるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、良好な配向性付与により光学的異方性を有する光学補償シートを、高得率で製造する方法および装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の光学補償シートの製造方法は、配向膜形成用樹脂層を表面に有する長尺状のフィルムにラビング処理を施して液晶化合物溶液を塗布する光学補償シートの製造方法において、前記配向膜形成用樹脂層表面に対し、前記ラビング処理工程への搬送過程で３０℃以上６０℃以下、相対湿度５５％以上８０％以下の風を吹き付けることを特徴として構成されている。
【０００８】
前記配向膜形成用樹脂層を形成したフィルムを巻き取り、この巻き取ったフィルムロールから前記フィルムを送出して、これをラビング処理工程へ搬送する過程で送風を行うことが好ましい。さらに、前記送風の後で、かつ、ラビング処理の前に、相対湿度３０％以上５０％以下の風を吹き付けることが好ましい。
【０００９】
また、本発明の光学補償シートの製造装置は、配向膜形成用樹脂層を表面に有する長尺状のフィルムにラビング装置によりラビング処理を施して液晶化合物溶液を塗布する光学補償シートの製造装置において、前記ラビング処理装置へのフィルム搬送経路に設けられ、前記配向膜形成用樹脂層に対して３０℃以上６０℃以下で、相対湿度が５５％以上８０％以下の風を送る第１送風装置を有することを特徴として構成されている。
【００１０】
さらに、この第１送風装置に対してフィルム搬送方向の下流側に、相対湿度が３０％以上５０％以下の風を送る第２送風装置を有することが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態である光学補償シートの製造工程の一例である。フィルムロール１０のフィルム１１ａを送出機１２により送り出し、駆動ローラ１３及びパスローラ１４を経て、ガイドローラ１５で支持しながら表面除塵装置１６により除塵する。除塵した後、バックアップローラ１７で支持しながら塗布装置１８にて配向膜形成用樹脂を主成分とする塗布液を塗布して、乾燥ゾーン１９で乾燥する。配向膜形成用樹脂層を形成された透明フィルム１１ｂを、ガイドローラ２０を経て一旦バルクロール２１としてフィルムロール２１ａに巻き取る。一般的なガイドローラ２０及びフィルムロール２１ａは、その表面をハードクロムメッキとしている。表面が平滑なもの、かつ異物が付着しにくいものが好ましく、例えば研磨や樹脂コーティング等の表面処理を施すとよい。これにより、形成した配向膜形成用樹脂層の表面に与えるダメージをできるだけ低減することができる。
【００１２】
配向膜形成用樹脂層を表面に付与したフィルム１１ｂをバルクロール２１から送出機２２にて送出し、駆動ローラ３０、ガイドローラ３１を経て、ラビング処理装置３２に送る。ガイドローラ３１の上のフィルム１１ｂの近傍には第１及び第２の送風装置３３，３４を設置している。この送風装置３３，３４により、フィルム１１ｂのラビング処置対象面に対し温度及び湿度を調整した風を当ててから、ラビング処理工程に導入する。
【００１３】
ラビング処理装置３２は、ラビングローラ３２ｃとスプリングでローラステージ３２ａに固定されたガイドローラ３２ｂにより構成されており、フィルム１１ｂに配向膜を形成する。配向膜を形成されたフィルム１１ｃを、ガイドローラ３３で支持しながら、前記表面除塵装置１６とは別の表面除塵装置３５を用いて除塵した後、これをパスロール３６にて塗布装置３７に搬送する。
【００１４】
塗布装置３７では、フィルム１１ｃをバックアップロール３８で支持しながら、液晶性化合物の溶液を塗布する。塗膜を乾燥させた後、加熱ゾーン３９にて加熱し、液晶層を形成させる。液晶化合物として、紫外線硬化性の架橋性置換基を有するものを用いた場合は、紫外線硬化性液晶層を形成されたフィルム１１ｄに紫外線ランプ（商品名；メタルハライドランプ，アイグラフィクス社製）４０により紫外線を照射して液晶層を架橋させ、冷却機４１にて冷却する。この場合の冷却は急速に行うことが好ましく、これにより、液晶層のネマティック層が破壊されるのをある程度抑制することができる。液晶化合物として、紫外線硬化性官能基をもたないものを用いた場合は紫外線ランプ４０による紫外線照射及び冷却器４１による冷却は不要である。
【００１５】
配向膜及び液晶層を形成されたフィルム１１ｄの表面の光学特性を検査装置４２（商品名及び型式；配向欠陥検査機、ヒューテック社製）にて検査したあと、その表面に、フィルムロール４３から送出され、バスロール４４で搬送された保護フィルム４５をラミネート機４６ａ，４６ｂによってラミネートする。得られたフィルム１１ｅを光学補償シートとしてフィルムロール４７に巻き取る。なお、本実施形態におけるパスローラ及びガイドローラの数とフィルムとの相対位置については、これに限定されない。
【００１６】
図２には本発明の実施形態であるラビング処理前の送風工程の斜視図である。フィルム１１ｂはガイドローラ３１に支持されながら第１及び第２の送風装置３３，３４より風を送られる。第１及び第２の送風装置３３，３４はフィルム１１ｂに関し、ガイドローラ３１とは反対面、つまり、のちにラビング処理を施す側の面の近傍に設置されている。送風装置３３，３４には、フィルム１１ｂの幅方向にできるだけ均一に風を吹き付けることができるような送風口３３ａ，３４ａがそれぞれ備わっている。ただし、フィルム１１ｂの幅方向に必要十分な風を送ることができるものであればこれに限られるものではなく、小型のものをフィルム１１ｂの幅方向に複数台配置してもよい。送風装置３３，３４の設置位置及び向きについては、図２に示すような本実施形態には限定されず、フィルム１１ｂのラビング処理へと移行するための搬送工程に設置し、かつ、フィルム１１ｂの表面に対し均一で必要十分な送風が可能な向きであればよい。
【００１７】
送風装置３３，３４にはそれぞれ温度と湿度を独立して制御することができる温湿度制御部３３ｂ，３４ｂが備わっている。第１送風装置３３より、乾球温度を３０℃以上６０℃以下、相対湿度を５５％以上８０％以下とした風を吹き付けて高温高湿処理を、さらに第２送風装置３４により乾球温度を２０℃以上３０℃以下、相対湿度を３０％以上５０％以下とした風での乾燥処理を実施することが好ましい。また、風速は５ｍ／ｓ以上３０ｍ／ｓ以下とすることが好ましい。
【００１８】
上記の操作により、ガイドローラ２０，３０、３１等との接触やバルクロール２１としての巻き取りに起因するフィルム１１ｂの表面の配向不良を改善することができる。これは、高温高湿の風を吹き付けて、配向膜形成用樹脂層の表面を適度に結露させることにより、配向膜層の表面分子の延伸の痕跡を緩和させることができることを意味する。第１送風装置３３の乾球温度は４０℃以上５０℃以下、相対湿度は４５％以上６０％以下とし、第２送風装置３４の乾球温度は２５℃以上３０℃以下、相対湿度は３０％以上４０％以下とすることがさらに好ましく、第１送風装置３３の乾球温度は４５℃以上５０℃以下、相対湿度は５０％以上６０％以下とし、第２送風装置３４の乾球温度は２５℃以上２７℃以下、相対湿度は３０％以上３５％以下とすることがもっとも好ましい。なお、第１送風装置３３による送風開始時において、フィルム１１ｂの配向膜形成用樹脂層の温度は２５℃以上３０℃以下とすることが好ましい。
【００１９】
フィルム１１ｂの配向不良が比較的少なく、高温低湿の環境下で製造している場合は、送風装置３４による乾燥を実施せずにラビング処理工程へ移行してもよい。このように、どちらか一方の送風装置のみを稼働して、常温低湿の送風はせずに高温高湿の風のみをフィルムに吹き付けることもできる。つまり、フィルム１１ｂの表面状態や表面温度、環境温度、環境湿度等に応じて、適切な温度及び湿度、風量、風速等を設定するとよい。
【００２０】
本発明の光学補償シートの製造方法において、得られるフィルムの性能評価については、各工程毎に、適宜その評価方法を選んで実施することができる。本実施形態においては、検査装置４２を用いてフィルム１１ｄを検査した。検査装置４２は、主に光源とＣＣＤカメラによって構成されており、ＣＣＤをフィルム１１ｄの配向膜形成層側とし、光源をフィルム１１ｄに関してほぼ対象な位置に設置する。検査は、クロスニコルの偏光板でフィルム１１ｄを挟んだ状態で行い、光源から光をあて、その光の透過状態をＣＣＤカメラによって連続的に監視して、透過率が設定基準値以上のものを配向不良とする。
【００２１】
本発明の製造方法において、配向膜形成用樹脂層を付設するための塗布液としては、公知の樹脂の溶液を用いることができるが、その樹脂としてはイオン性不純物の少ない、高純度のものを使用することが好ましい。光学補償シートに電界をかけると、配向膜主成分の高分子化合物の配向分極が起こるとともに、液晶内部や配向膜に含まれているイオン性不純物が分極し、これらの分極が外部電界を切ったとしても残留して内部電界として作用する。したがって、イオン性不純物の含有量を低減することにより、発生電流を抑制することができ、さらに焼き付け等の問題を回避できることもある。
【００２２】
配向膜用樹脂としては、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、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（ＰＶＡ）、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（ＰＶＣ）、塩素化ポリオレフィン、各種ポリエステル、ポリイミド（ＰＩ）、酢酸ビニル／塩化ビニル共重合体、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、ポリプロピレン及びポリカーボネート（ＰＣ）等を例示することができる。特に、長鎖アルキル変性ポリビニルアルコールやポリイミド、ポリスチレン、スチレン誘導体高分子、ゼラチン等が好ましいが、このなかで、ポリイミドの付設に関しては、ポリイミドの前駆体であるポリアミック酸の溶液を塗布液として用い、加熱乾燥させることにより架橋反応させてポリイミド膜を得る。
【００２３】
本発明の光学補償シートの製造方法において、フィルム１１ａには公知の様々な透明樹脂フィルムを用いることができるが、光透過率が８０％以上であるもので、フィルム面に対向したときに光学的等方性を有するもの、つまり、固有複屈折率の小さいものが好ましい。しかし、固有複屈折率が比較的大きい材料であっても、そのフィルム化条件及び延伸処理条件等を適宜設定することにより、フィルム１１ａとして用いることが可能な場合もある。
【００２４】
上記フィルム１１ａとして、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン−２，６−ナフタレート（ＰＥＮ）、セルロースダイアセテート（ＤＡＣ）、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）、セルロースアセテートプロピオネート、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ塩化ビニリデン、ＰＣ、ＰＩ、ポリアミド（ＰＡ）、ＰＣ、ポリアリレート、ポリスルフォン（ＰＳｆ）、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）等の公知の各種プラスチックフィルム、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、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、あるいはこれらを積層した各種複合材料が含まれる。この中でも、ＴＡＣが特に好ましい。
【００２５】
フィルム１１ａに対し、配向膜形成用樹脂層を塗布により付設する前に、その付設良好性を図るため、つまり、配向膜形成用樹脂層溶液の塗布性を向上させたり、その塗膜とフィルム１１ａとの密着性を向上させるために、フィルム１１ａに対して下引き層を設けてもよい。下引き層の付与は、下引き層の溶液を塗布、噴霧したり、あるいはその溶液にフィルム１１ａを浸漬し、その後乾燥工程を経る等の方法があり、適宜方法を選択する。下引き層用の塗布液としては、主にゼラチン溶液やポリビニルアルコール溶液がある。
【００２６】
本発明の製造方法において、ラビング処理の方法としては、公知の一般的な方法を用いることができる。つまり、もっとも一般的な機械的配向処理のほか、偏光紫外線の照射による光配向処理を実施することが可能である。後者の化学的処理の場合は、ダストや静電気の発生が少ないので、製品の不良率を下げることができるという利点がある。機械的配向処理のラビング処理に使用するラビング用布としては、ゴム、ナイロン、ポリエステル等をその繊維素材としたシート状物、紙、フェルト等がある。配向膜表面とラビング用布との相対速度は、５０〜１０００ｍ／分が好ましく、１００〜５００ｍ／分がさらに好ましい。
【００２７】
本発明の製造方法における液晶化合物としては、公知の種々の光学補償シート用液晶化合物を用いることができる。本実施形態においては、ディスコティック液晶化合物の有機溶媒溶液を、配向膜１１ｃの上に塗布し、乾燥させ、加熱ゾーン３９にてディスコティックネマティック相形成温度にまで加熱し、その後冷却することによって光学異方性層を得た。塗布液には液晶性化合物のほか、光重合開始剤等、各種の添加剤を適宜加えた。加熱ゾーン３９における加熱温度は、用いた液晶化合物の液晶相／固相転移温度に応じて適宜設定する。
【００２８】
【実施例】
以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２９】
〔実施例１〕
フィルム１１ａとしてセルローストリアセテート（商品名；フジタック、富士写真フイルム社製）を用い、これに塗布装置１８にて配向膜形成用樹脂を主成分とする塗布液を塗布した。この塗布液は、主成分を直鎖アルキル変性ポリビニルアルコール（商品名；ＭＰ２０３、クラレ（株）社製）とし、溶媒には水を用いて調製した。配向膜形成用樹脂層を付設したフィルム１１ｂを、一旦バルクロール２１としてフィルムロール２１ａに巻き取った。バルクロール２１からラビング処理装置３２へ搬送する過程で、フィルム１１ｂのラビング処理対象面に対し、第１及び第２の送風装置３３，３４を稼働させて送風を実施した。フィルム１１ｂの表面温度は２５±１℃であった。第１送風装置３３からの送風は、乾球温度４５±２℃、相対湿度５０％以上６０％以下となるように設定した。第１送風装置３３による送風直後に、第２送風装置３４により、乾球温度２５±１℃、相対湿度３０％以上３５％以下に設定した風をフィルム１１ｂの表面にあて、十分な乾燥を行った。乾燥後のフィルム１１ｂを、ラビング処理した。なお、ラビング処理におけるラビングローラの回転周速を８ｍ／秒とし、フィルム１１ｂの張力を幅あたり３００Ｎとした。
【００３０】
ラビング処理を施したフィルム１１ｃに対し、塗布装置３６にて塗布を行った。この塗布液には、ディスコティック化合物の混合物に対して光重合開始剤（商品名；イルガキュア９０７、日本チバガイギー社製）を１重量％添加した１０重量％メチルエチルケトン溶液である、液晶性化合物を含む溶液を用い、湿潤膜厚４μｍとなるように、２５ｍ／分で搬送させたフィルム１１ｃに対して塗布した。塗布後のフィルム１１ｄを、１３０℃に設定した加熱ゾーン３９を通過させ、その表面の液晶層に紫外線ランプ（６００Ｗ／ｃｍ2 メタルハライドランプ、アイグラフィクス（株）製）を用いて紫外線を照射して架橋させた。配向膜及び液晶層を形成されたセルローストリアセテートフィルム１１ｄの表面を検査装置４２にて検査した後、液晶層の上に保護フィルム４５をラミネートし、１５００ｍ巻き取った。本実施例の結果、ガイドロール３０との接触による配向不良、バルクロール２１としての巻き取りに起因する巻き締まりや巻芯との接触及び段差形成による配向不良は認められなかった。
【００３１】
〔実施例２〕
バルクロール２１から送出したフィルム１１ｂに対し、ラビング処理を施す前に、第１送風装置３３より乾球温度４５±２℃、相対湿度５０〜６０％に設定した風を吹き付けた。第２送風装置３４による送風は行わず、そのほかの条件については、実施例１と同様に実施した。本実施例の結果、ガイドロール３０との接触による配向不良、バルクロール２１としての巻き取りに起因する巻き締まりや巻芯との接触及び段差形成による配向不良は認められなかった。
【００３２】
〔実施例３〕
配向膜形成用樹脂層を形成されたフィルム１１ｂを、バルクロール２１としては巻き取らず、連続で、送風工程、ラビング処理工程へ移行させた。送風工程では、第１送風装置３３により，乾球温度４５±２℃、相対湿度５０％以上６０％以下となるように設定した風を吹き付けたが、第２送風装置３４による送風は行わなかった。そのほかの条件については、実施例１と同様に実施した。本実施例の結果、 ガイドロール３０との接触による配向不良は認められなかった。
【００３３】
〔比較例１〕
バルクロール２１としての巻き取り、及び２台の送風装置３３，３４による送風を実施せず、そのほかの条件については実施例１と同様に実施した。つまり、配向膜形成用樹脂層の塗布液を塗布して、乾燥ゾーン１９で乾燥した後、ガイドローラ２０，３０，３１を経て、連続してラビング処理工程へ送った。本実施例の結果、ガイドローラとの接触による配向不良が、フィルム１１ｅの全長にわたり散発して見られた。
【００３４】
〔比較例２〕
第１及び第２の送風装置３３，３４による送風を実施しなかったほかは実施例１と同様に実施した。本実施例の結果、ガイドローラとの接触による配向不良が、フィルム１１ｅの全量にわたり散発して見られた。また、バルクロール２１における巻きはじめ端から２００ｍ〜７００ｍあたりで、巻き締まりによる配向不良が高頻度で認められた。さらに、バルクロール２１における巻きはじめの段差の影響による配向不良が巻きはじめ端より３０ｍほどの範囲でみられたとともに、巻芯との接触面における配向不良も認められた。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように、本発明の光学補償シートの製造方法により、ガイドローラ等での搬送による配向膜表面の配向不良の発現や、配向膜を付与したフィルムの巻き取りによる配向膜へのダメージを改善してラビング処理を実施することが可能になり、結果として、良好な光学補償シートを高い生産得率で製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態である光学補償シートの製造方法の工程図である。
【図２】本発明を実施したラビング処理前の送風工程の斜視図である。
【符号の説明】
１１ａ フィルム
１１ｂ 配向膜形成用樹脂層付与フィルム
１１ｃ 配向膜付与フィルム
１１ｄ 液晶層付与フィルム
１１ｅ ラミネート付与フィルム
２０ ガイドローラ
２１ａ フィルムロール
３３ 第１送風装置
３４ 第２送風装置
３２ ラビング処理装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＳＴＮ液晶やＴＦＴ液晶あるいはＯＣＢ液晶の液晶表示板に用いる光学補償シートの製造方法に関するものであり、特に配向不良を低減した長尺状の光学補償シートの製造方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示素子（以下、ＬＣＤと称する）の普及に伴い、偏光板及び光学補償シートの需要が急増している。光学補償シートの製造方法としては、透明なポリマーフィルムに配向膜を形成する層を付設し、これを乾燥させた後、ラビング処理を施して配向膜を形成させ、その上に液晶化合物の溶液を塗布して乾燥させるというのが代表的である。この製造工程は連続の一貫工程で実施する場合もあるが、生産ラインの部分的メンテナンスや、各工程における原材料の入れ換え等を考慮し、途中でロール状に巻き取る場合も多い。このロール状フィルム（バルクロール）としての巻き取りは、配向膜形成用樹脂層を形成した後であって、ラビング処理前の段階で行われる。また、近年では、偏光板の透過軸に対する配向軸の任意設定を求められるなど、その多グレード化の傾向がみられると同時に、コストダウンへの要求も増している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
光学補償シートの生産得率については、その配向不良の発現率に左右されることが多い。生産にあたっては、長尺状の連続方式で実施する場合が多く、配向不良を有するものは、液晶化合物の配向を乱して表示ムラを招くので、偏光板や液晶表示板にこれを使用することができず、従来、廃棄処分とされている。
【０００４】
配向不良は主に、ラビング処理実施時のフィルム状態の不良が原因となっている。この不良発生は、次の４つに起因することが多い。ひとつは、配向膜形成用樹脂層を付与したフィルムを搬送するために設けているガイドロールによる損傷である。これはガイドロール表面の平滑加工が十分でない場合や、フィルムとガイドロールの間に異物が存在してしまう場合に起こる現象である。ふたつめは、配向膜形成用樹脂層を形成したフィルムを一旦バルクロールとして巻き取った際の巻き締まりによるものである。これは、フィルムが多重に巻かれることによって、巻き締まりが生じ、バルクロール内でフィルム同士が高い圧力で接触しながらずれることにより配向膜形成用樹脂層の表面が損傷してしまうもので、この現象は、特にその巻きの中間部に顕著である。
【０００５】
第３の原因は、バルクロールへの巻き取りにおいて、バルクロールの芯表面の平滑性不足により、それに接触するフィルム面に損傷を与えてしまう現象である。第４の原因としてあげられるのは、バルクロールへの巻き取りはじめの端部での段差発生により、上に重なるフィルム表面が損傷してしまうものである。以上の不良発生は、長尺フィルムに断続的に、しかも高頻度で発生し、かつ、必然的でもあるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、良好な配向性付与により光学的異方性を有する光学補償シートを、高得率で製造する方法および装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の光学補償シートの製造方法は、配向膜形成用樹脂層を表面に有する長尺状のフィルムにラビング処理を施して液晶化合物溶液を塗布する光学補償シートの製造方法において、前記配向膜形成用樹脂層表面に対し、前記ラビング処理工程への搬送過程で３０℃以上６０℃以下、相対湿度５５％以上８０％以下の風を吹き付けることを特徴として構成されている。
【０００８】
前記配向膜形成用樹脂層を形成したフィルムを巻き取り、この巻き取ったフィルムロールから前記フィルムを送出して、これをラビング処理工程へ搬送する過程で送風を行うことが好ましい。さらに、前記送風の後で、かつ、ラビング処理の前に、相対湿度３０％以上５０％以下の風を吹き付けることが好ましい。
【０００９】
また、本発明の光学補償シートの製造装置は、配向膜形成用樹脂層を表面に有する長尺状のフィルムにラビング装置によりラビング処理を施して液晶化合物溶液を塗布する光学補償シートの製造装置において、前記ラビング処理装置へのフィルム搬送経路に設けられ、前記配向膜形成用樹脂層に対して３０℃以上６０℃以下で、相対湿度が５５％以上８０％以下の風を送る第１送風装置を有することを特徴として構成されている。
【００１０】
さらに、この第１送風装置に対してフィルム搬送方向の下流側に、相対湿度が３０％以上５０％以下の風を送る第２送風装置を有することが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態である光学補償シートの製造工程の一例である。フィルムロール１０のフィルム１１ａを送出機１２により送り出し、駆動ローラ１３及びパスローラ１４を経て、ガイドローラ１５で支持しながら表面除塵装置１６により除塵する。除塵した後、バックアップローラ１７で支持しながら塗布装置１８にて配向膜形成用樹脂を主成分とする塗布液を塗布して、乾燥ゾーン１９で乾燥する。配向膜形成用樹脂層を形成された透明フィルム１１ｂを、ガイドローラ２０を経て一旦バルクロール２１としてフィルムロール２１ａに巻き取る。一般的なガイドローラ２０及びフィルムロール２１ａは、その表面をハードクロムメッキとしている。表面が平滑なもの、かつ異物が付着しにくいものが好ましく、例えば研磨や樹脂コーティング等の表面処理を施すとよい。これにより、形成した配向膜形成用樹脂層の表面に与えるダメージをできるだけ低減することができる。
【００１２】
配向膜形成用樹脂層を表面に付与したフィルム１１ｂをバルクロール２１から送出機２２にて送出し、駆動ローラ３０、ガイドローラ３１を経て、ラビング処理装置３２に送る。ガイドローラ３１の上のフィルム１１ｂの近傍には第１及び第２の送風装置３３，３４を設置している。この送風装置３３，３４により、フィルム１１ｂのラビング処置対象面に対し温度及び湿度を調整した風を当ててから、ラビング処理工程に導入する。
【００１３】
ラビング処理装置３２は、ラビングローラ３２ｃとスプリングでローラステージ３２ａに固定されたガイドローラ３２ｂにより構成されており、フィルム１１ｂに配向膜を形成する。配向膜を形成されたフィルム１１ｃを、ガイドローラ３３で支持しながら、前記表面除塵装置１６とは別の表面除塵装置３５を用いて除塵した後、これをパスロール３６にて塗布装置３７に搬送する。
【００１４】
塗布装置３７では、フィルム１１ｃをバックアップロール３８で支持しながら、液晶性化合物の溶液を塗布する。塗膜を乾燥させた後、加熱ゾーン３９にて加熱し、液晶層を形成させる。液晶化合物として、紫外線硬化性の架橋性置換基を有するものを用いた場合は、紫外線硬化性液晶層を形成されたフィルム１１ｄに紫外線ランプ（商品名；メタルハライドランプ，アイグラフィクス社製）４０により紫外線を照射して液晶層を架橋させ、冷却機４１にて冷却する。この場合の冷却は急速に行うことが好ましく、これにより、液晶層のネマティック層が破壊されるのをある程度抑制することができる。液晶化合物として、紫外線硬化性官能基をもたないものを用いた場合は紫外線ランプ４０による紫外線照射及び冷却器４１による冷却は不要である。
【００１５】
配向膜及び液晶層を形成されたフィルム１１ｄの表面の光学特性を検査装置４２（商品名及び型式；配向欠陥検査機、ヒューテック社製）にて検査したあと、その表面に、フィルムロール４３から送出され、バスロール４４で搬送された保護フィルム４５をラミネート機４６ａ，４６ｂによってラミネートする。得られたフィルム１１ｅを光学補償シートとしてフィルムロール４７に巻き取る。なお、本実施形態におけるパスローラ及びガイドローラの数とフィルムとの相対位置については、これに限定されない。
【００１６】
図２には本発明の実施形態であるラビング処理前の送風工程の斜視図である。フィルム１１ｂはガイドローラ３１に支持されながら第１及び第２の送風装置３３，３４より風を送られる。第１及び第２の送風装置３３，３４はフィルム１１ｂに関し、ガイドローラ３１とは反対面、つまり、のちにラビング処理を施す側の面の近傍に設置されている。送風装置３３，３４には、フィルム１１ｂの幅方向にできるだけ均一に風を吹き付けることができるような送風口３３ａ，３４ａがそれぞれ備わっている。ただし、フィルム１１ｂの幅方向に必要十分な風を送ることができるものであればこれに限られるものではなく、小型のものをフィルム１１ｂの幅方向に複数台配置してもよい。送風装置３３，３４の設置位置及び向きについては、図２に示すような本実施形態には限定されず、フィルム１１ｂのラビング処理へと移行するための搬送工程に設置し、かつ、フィルム１１ｂの表面に対し均一で必要十分な送風が可能な向きであればよい。
【００１７】
送風装置３３，３４にはそれぞれ温度と湿度を独立して制御することができる温湿度制御部３３ｂ，３４ｂが備わっている。第１送風装置３３より、乾球温度を３０℃以上６０℃以下、相対湿度を５５％以上８０％以下とした風を吹き付けて高温高湿処理を、さらに第２送風装置３４により乾球温度を２０℃以上３０℃以下、相対湿度を３０％以上５０％以下とした風での乾燥処理を実施することが好ましい。また、風速は５ｍ／ｓ以上３０ｍ／ｓ以下とすることが好ましい。
【００１８】
上記の操作により、ガイドローラ２０，３０、３１等との接触やバルクロール２１としての巻き取りに起因するフィルム１１ｂの表面の配向不良を改善することができる。これは、高温高湿の風を吹き付けて、配向膜形成用樹脂層の表面を適度に結露させることにより、配向膜層の表面分子の延伸の痕跡を緩和させることができることを意味する。第１送風装置３３の乾球温度は４０℃以上５０℃以下、相対湿度は４５％以上６０％以下とし、第２送風装置３４の乾球温度は２５℃以上３０℃以下、相対湿度は３０％以上４０％以下とすることがさらに好ましく、第１送風装置３３の乾球温度は４５℃以上５０℃以下、相対湿度は５０％以上６０％以下とし、第２送風装置３４の乾球温度は２５℃以上２７℃以下、相対湿度は３０％以上３５％以下とすることがもっとも好ましい。なお、第１送風装置３３による送風開始時において、フィルム１１ｂの配向膜形成用樹脂層の温度は２５℃以上３０℃以下とすることが好ましい。
【００１９】
フィルム１１ｂの配向不良が比較的少なく、高温低湿の環境下で製造している場合は、送風装置３４による乾燥を実施せずにラビング処理工程へ移行してもよい。このように、どちらか一方の送風装置のみを稼働して、常温低湿の送風はせずに高温高湿の風のみをフィルムに吹き付けることもできる。つまり、フィルム１１ｂの表面状態や表面温度、環境温度、環境湿度等に応じて、適切な温度及び湿度、風量、風速等を設定するとよい。
【００２０】
本発明の光学補償シートの製造方法において、得られるフィルムの性能評価については、各工程毎に、適宜その評価方法を選んで実施することができる。本実施形態においては、検査装置４２を用いてフィルム１１ｄを検査した。検査装置４２は、主に光源とＣＣＤカメラによって構成されており、ＣＣＤをフィルム１１ｄの配向膜形成層側とし、光源をフィルム１１ｄに関してほぼ対象な位置に設置する。検査は、クロスニコルの偏光板でフィルム１１ｄを挟んだ状態で行い、光源から光をあて、その光の透過状態をＣＣＤカメラによって連続的に監視して、透過率が設定基準値以上のものを配向不良とする。
【００２１】
本発明の製造方法において、配向膜形成用樹脂層を付設するための塗布液としては、公知の樹脂の溶液を用いることができるが、その樹脂としてはイオン性不純物の少ない、高純度のものを使用することが好ましい。光学補償シートに電界をかけると、配向膜主成分の高分子化合物の配向分極が起こるとともに、液晶内部や配向膜に含まれているイオン性不純物が分極し、これらの分極が外部電界を切ったとしても残留して内部電界として作用する。したがって、イオン性不純物の含有量を低減することにより、発生電流を抑制することができ、さらに焼き付け等の問題を回避できることもある。
【００２２】
配向膜用樹脂としては、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、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（ＰＶＡ）、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（ＰＶＣ）、塩素化ポリオレフィン、各種ポリエステル、ポリイミド（ＰＩ）、酢酸ビニル／塩化ビニル共重合体、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、ポリプロピレン及びポリカーボネート（ＰＣ）等を例示することができる。特に、長鎖アルキル変性ポリビニルアルコールやポリイミド、ポリスチレン、スチレン誘導体高分子、ゼラチン等が好ましいが、このなかで、ポリイミドの付設に関しては、ポリイミドの前駆体であるポリアミック酸の溶液を塗布液として用い、加熱乾燥させることにより架橋反応させてポリイミド膜を得る。
【００２３】
本発明の光学補償シートの製造方法において、フィルム１１ａには公知の様々な透明樹脂フィルムを用いることができるが、光透過率が８０％以上であるもので、フィルム面に対向したときに光学的等方性を有するもの、つまり、固有複屈折率の小さいものが好ましい。しかし、固有複屈折率が比較的大きい材料であっても、そのフィルム化条件及び延伸処理条件等を適宜設定することにより、フィルム１１ａとして用いることが可能な場合もある。
【００２４】
上記フィルム１１ａとして、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン−２，６−ナフタレート（ＰＥＮ）、セルロースダイアセテート（ＤＡＣ）、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）、セルロースアセテートプロピオネート、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ塩化ビニリデン、ＰＣ、ＰＩ、ポリアミド（ＰＡ）、ＰＣ、ポリアリレート、ポリスルフォン（ＰＳｆ）、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）等の公知の各種プラスチックフィルム、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、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、あるいはこれらを積層した各種複合材料が含まれる。この中でも、ＴＡＣが特に好ましい。
【００２５】
フィルム１１ａに対し、配向膜形成用樹脂層を塗布により付設する前に、その付設良好性を図るため、つまり、配向膜形成用樹脂層溶液の塗布性を向上させたり、その塗膜とフィルム１１ａとの密着性を向上させるために、フィルム１１ａに対して下引き層を設けてもよい。下引き層の付与は、下引き層の溶液を塗布、噴霧したり、あるいはその溶液にフィルム１１ａを浸漬し、その後乾燥工程を経る等の方法があり、適宜方法を選択する。下引き層用の塗布液としては、主にゼラチン溶液やポリビニルアルコール溶液がある。
【００２６】
本発明の製造方法において、ラビング処理の方法としては、公知の一般的な方法を用いることができる。つまり、もっとも一般的な機械的配向処理のほか、偏光紫外線の照射による光配向処理を実施することが可能である。後者の化学的処理の場合は、ダストや静電気の発生が少ないので、製品の不良率を下げることができるという利点がある。機械的配向処理のラビング処理に使用するラビング用布としては、ゴム、ナイロン、ポリエステル等をその繊維素材としたシート状物、紙、フェルト等がある。配向膜表面とラビング用布との相対速度は、５０〜１０００ｍ／分が好ましく、１００〜５００ｍ／分がさらに好ましい。
【００２７】
本発明の製造方法における液晶化合物としては、公知の種々の光学補償シート用液晶化合物を用いることができる。本実施形態においては、ディスコティック液晶化合物の有機溶媒溶液を、配向膜１１ｃの上に塗布し、乾燥させ、加熱ゾーン３９にてディスコティックネマティック相形成温度にまで加熱し、その後冷却することによって光学異方性層を得た。塗布液には液晶性化合物のほか、光重合開始剤等、各種の添加剤を適宜加えた。加熱ゾーン３９における加熱温度は、用いた液晶化合物の液晶相／固相転移温度に応じて適宜設定する。
【００２８】
【実施例】
以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２９】
〔実施例１〕
フィルム１１ａとしてセルローストリアセテート（商品名；フジタック、富士写真フイルム社製）を用い、これに塗布装置１８にて配向膜形成用樹脂を主成分とする塗布液を塗布した。この塗布液は、主成分を直鎖アルキル変性ポリビニルアルコール（商品名；ＭＰ２０３、クラレ（株）社製）とし、溶媒には水を用いて調製した。配向膜形成用樹脂層を付設したフィルム１１ｂを、一旦バルクロール２１としてフィルムロール２１ａに巻き取った。バルクロール２１からラビング処理装置３２へ搬送する過程で、フィルム１１ｂのラビング処理対象面に対し、第１及び第２の送風装置３３，３４を稼働させて送風を実施した。フィルム１１ｂの表面温度は２５±１℃であった。第１送風装置３３からの送風は、乾球温度４５±２℃、相対湿度５０％以上６０％以下となるように設定した。第１送風装置３３による送風直後に、第２送風装置３４により、乾球温度２５±１℃、相対湿度３０％以上３５％以下に設定した風をフィルム１１ｂの表面にあて、十分な乾燥を行った。乾燥後のフィルム１１ｂを、ラビング処理した。なお、ラビング処理におけるラビングローラの回転周速を８ｍ／秒とし、フィルム１１ｂの張力を幅あたり３００Ｎとした。
【００３０】
ラビング処理を施したフィルム１１ｃに対し、塗布装置３６にて塗布を行った。この塗布液には、ディスコティック化合物の混合物に対して光重合開始剤（商品名；イルガキュア９０７、日本チバガイギー社製）を１重量％添加した１０重量％メチルエチルケトン溶液である、液晶性化合物を含む溶液を用い、湿潤膜厚４μｍとなるように、２５ｍ／分で搬送させたフィルム１１ｃに対して塗布した。塗布後のフィルム１１ｄを、１３０℃に設定した加熱ゾーン３９を通過させ、その表面の液晶層に紫外線ランプ（６００Ｗ／ｃｍ2 メタルハライドランプ、アイグラフィクス（株）製）を用いて紫外線を照射して架橋させた。配向膜及び液晶層を形成されたセルローストリアセテートフィルム１１ｄの表面を検査装置４２にて検査した後、液晶層の上に保護フィルム４５をラミネートし、１５００ｍ巻き取った。本実施例の結果、ガイドロール３０との接触による配向不良、バルクロール２１としての巻き取りに起因する巻き締まりや巻芯との接触及び段差形成による配向不良は認められなかった。
【００３１】
〔実施例２〕
バルクロール２１から送出したフィルム１１ｂに対し、ラビング処理を施す前に、第１送風装置３３より乾球温度４５±２℃、相対湿度５０〜６０％に設定した風を吹き付けた。第２送風装置３４による送風は行わず、そのほかの条件については、実施例１と同様に実施した。本実施例の結果、ガイドロール３０との接触による配向不良、バルクロール２１としての巻き取りに起因する巻き締まりや巻芯との接触及び段差形成による配向不良は認められなかった。
【００３２】
〔実施例３〕
配向膜形成用樹脂層を形成されたフィルム１１ｂを、バルクロール２１としては巻き取らず、連続で、送風工程、ラビング処理工程へ移行させた。送風工程では、第１送風装置３３により，乾球温度４５±２℃、相対湿度５０％以上６０％以下となるように設定した風を吹き付けたが、第２送風装置３４による送風は行わなかった。そのほかの条件については、実施例１と同様に実施した。本実施例の結果、 ガイドロール３０との接触による配向不良は認められなかった。
【００３３】
〔比較例１〕
バルクロール２１としての巻き取り、及び２台の送風装置３３，３４による送風を実施せず、そのほかの条件については実施例１と同様に実施した。つまり、配向膜形成用樹脂層の塗布液を塗布して、乾燥ゾーン１９で乾燥した後、ガイドローラ２０，３０，３１を経て、連続してラビング処理工程へ送った。本実施例の結果、ガイドローラとの接触による配向不良が、フィルム１１ｅの全長にわたり散発して見られた。
【００３４】
〔比較例２〕
第１及び第２の送風装置３３，３４による送風を実施しなかったほかは実施例１と同様に実施した。本実施例の結果、ガイドローラとの接触による配向不良が、フィルム１１ｅの全量にわたり散発して見られた。また、バルクロール２１における巻きはじめ端から２００ｍ〜７００ｍあたりで、巻き締まりによる配向不良が高頻度で認められた。さらに、バルクロール２１における巻きはじめの段差の影響による配向不良が巻きはじめ端より３０ｍほどの範囲でみられたとともに、巻芯との接触面における配向不良も認められた。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように、本発明の光学補償シートの製造方法により、ガイドローラ等での搬送による配向膜表面の配向不良の発現や、配向膜を付与したフィルムの巻き取りによる配向膜へのダメージを改善してラビング処理を実施することが可能になり、結果として、良好な光学補償シートを高い生産得率で製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態である光学補償シートの製造方法の工程図である。
【図２】本発明を実施したラビング処理前の送風工程の斜視図である。
【符号の説明】
１１ａ フィルム
１１ｂ 配向膜形成用樹脂層付与フィルム
１１ｃ 配向膜付与フィルム
１１ｄ 液晶層付与フィルム
１１ｅ ラミネート付与フィルム
２０ ガイドローラ
２１ａ フィルムロール
３３ 第１送風装置
３４ 第２送風装置
３２ ラビング処理装置
Claims (5)
- 配向膜形成用樹脂層を表面に有する長尺状のフィルムにラビング処理を施して液晶化合物溶液を塗布する光学補償シートの製造方法において、
前記配向膜形成用樹脂層表面に対し、前記ラビング処理工程への搬送過程で３０℃以上６０℃以下、相対湿度５５％以上８０％以下の風を吹き付けることを特徴とする製造方法。 - 前記配向膜形成用樹脂層を形成した前記フィルムを巻き取り、この巻き取ったフィルムロールから前記フィルムを送出して前記ラビング処理工程への搬送過程で前記送風を行うことを特徴とする請求項１記載の製造方法。
- 前記配向膜形成用樹脂層に対し前記送風を行った後で、かつ、前記ラビング処理の前に、相対湿度３０％以上５０％以下の風を吹き付けることを特徴とする請求項１または２記載の製造方法。
- 配向膜形成用樹脂層を表面に有する長尺状のフィルムにラビング装置によりラビング処理を施して液晶化合物溶液を塗布する光学補償シートの製造装置において、
前記ラビング装置へのフィルム搬送経路に設けられ、前記配向膜形成用樹脂層にに対して３０℃以上６０℃以下で、相対湿度が５５％以上８０％以下の風を送る第１送風装置を有することを特徴とする光学補償シートの製造装置。 - 前記第１送風装置に対してフィルム搬送方向の下流側に、 相対湿度３０％以上５０％以下の風を送る第２送風装置を有することを特徴とする請求項４記載の光学補償シートの製造装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002137667A JP4052558B2 (ja) | 2002-05-13 | 2002-05-13 | 光学補償シートの製造方法及び装置 |
| US10/434,179 US7208194B2 (en) | 2002-05-13 | 2003-05-09 | Method and machine for producing optical compensation sheet |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP2002137667A JP4052558B2 (ja) | 2002-05-13 | 2002-05-13 | 光学補償シートの製造方法及び装置 |
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