JP4524833B2

JP4524833B2 - 高分子フィルムシートの製造方法、製造装置、およびこれを用いた高分子フィルムシート

Info

Publication number: JP4524833B2
Application number: JP2000024170A
Authority: JP
Inventors: 敏正江口
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 2000-02-01
Filing date: 2000-02-01
Publication date: 2010-08-18
Anticipated expiration: 2020-02-01
Also published as: JP2001212878A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高分子フィルムシートの製造において、平面平滑性に優れた高分子フィルムシートを効率良く製造する方法と、これを製造する装置、並びにこれを用いて製造した高分子フィルムシートに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶表示素子用透明電極基板にはガラス基板が採用されてきたが、ガラス基板を用いた液晶表示素子においては、ガラス基板自体が厚いため液晶表示素子自体の薄型化が困難であると共に、軽量化しにくいという欠点があり、更に耐衝撃性の点で問題があった。
このガラス基板液晶表示素子のもつ欠点を改善する方法として、光学用高分子フィルムシートを用いて液晶表示素子を作製することにより、軽量化、耐衝撃性の向上が検討されている。
例えば、特開昭５３−６８０９９号公報及び特開昭５４−１２６５５９号公報には、ガラス基板の代わりに導電性酸化金属物質を蒸着した長尺のポリエステルフィルムを用いて液晶表示素子を連続して製造することが示されているが、研磨により極めて良好な平滑性が得られるガラス基板と異なり、高分子フィルムシートの場合には表面の平滑性に優れているとは言い難いものであった。特に、高精細な表示を得るためにＳＴＮ（Super Twisted Nematic）型液晶表示素子とした場合には、間隔を0.1μm単位で制御された基板間の液晶の複屈折性を利用して表示を行うために表面平滑性が極めて重要になっている。
【０００３】
表面平滑性を解決する方法として、液状の紫外線硬化性樹脂組成物または熱硬化性樹脂組成物を研磨ガラス面上等に流し込み、これを硬化してシートを得る方法が提案されている。しかし、該方法では、得られるシートが脆く取り扱い時に割れたり欠けるという問題が起こっており、ガラス基板に対して高分子シートを用いる優位性が十分発揮されていない。さらに、該方法は生産性が低く、結果として基板が高価になってしまう。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的とするところは、高分子フィルムシートの表面平滑性が優れ、液晶表示素子用基板等の光学用として優れた特性を持つ高分子フィルムシートを効率よく連続生産可能である製造方法、製造装置および光学用途に適した表面平滑性に優れる高分子シートを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、
１．高分子フィルムシート原反上に紫外線硬化性樹脂組成物を塗布またはラミネートし、該紫外線硬化性樹脂組成物が軟化した状態で、任意の場所の長さ２ｍｍを走査して測定した際の表面粗さの最大（Ｒｍａｘ）がＲｍａｘ≦０．１μｍの平滑面を有し、かつ離型性向上処理をしたロールに密着させて紫外線を照射し、ロール平滑面を転写、成形することを特徴とする高分子フィルムシートの製造方法、
であり、
２．離型性向上処理をしたロールが、無機薄膜を形成したロールである前記１記載の高分子フィルムシートの製造方法
であり、
３．無機薄膜がフッ素化合物または窒素化合物を含有するものである前記２記載の高分子フィルムシートの製造方法
であり、
４．離型性向上処理をしたロールが、有機薄膜を形成したロールである前記１記載の高分子フィルムシートの製造方法
であり、
５．有機薄膜がフッ素化合物または珪素化合物を含有するものである前記４記載の高分子フィルムシートの製造方法
であり、
６．表面粗さの最大（Ｒｍａｘ）がＲｍａｘ≦０．１μｍの平滑面を有する離型性向上処理をしたロールと、該ロールに高分子フィルムシートを密着させるための装置と紫外線光源を有する高分子フィルムシートの製造装置
であり、
７．前記１〜５記載の高分子シートの製造方法を用いて製造した高分子フィルムシート
であり、
８．高分子がポリエーテルスルホンである前記５記載の高分子フィルムシート
である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明中の高分子フィルムシート原反として使用される高分子の例を挙げると、ポリエステル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ノルボルネン系高分子及びこれをブレンドした樹脂等をあげることができるがこれらに限定されるものではない。中でも液晶表示素子製造上、透明性、耐熱性、加工性、耐衝撃性のバランスの良いポリエーテルスルホンが特に好ましい。高分子フィルムシート原反の厚みは、１０μｍ以上５００μｍ以下が好ましく、更に好ましくは５０μｍ以上４００μｍ以下である。高分子フィルムシートの厚みが１０μｍ未満であると切れやすく取り扱いが困難であり、又、液晶表示素子の基板間隔の保持が難しく、５００μｍを越えるとロールへの密着が困難となる。
【０００７】
本発明で用いられる紫外線硬化性樹脂組成物の例を挙げるとアクリレート化合物等を主成分とした液状の紫外線硬化性樹脂組成物やエポキシ樹脂や不飽和ポリエステル樹脂を主成分としたシート状の紫外線硬化性樹脂組成物等である。前者の場合は塗布装置により高分子フィルムシート原反上に塗布し、溶剤を含む場合には乾燥装置により溶剤を揮発させ、後者の場合には高分子フィルムシート原反上にラミネートする。
【０００８】
本発明において表面に紫外線硬化性樹脂組成物を有した高分子フィルムシートをＲｍａｘ≦０．１μｍの平滑面を有するロールに密着させる際には、その平滑面が十分に紫外線硬化性樹脂組成物表面に転写されるよう、紫外線硬化性樹脂組成物は軟化または液化していなければならない。紫外線硬化性樹脂組成物には、溶剤を含まなくても室温で軟化しているものや液状のものも有るが、そうでない場合は密着する前にヒーター等により加熱を行うか、平滑面を有するロールを加熱しておき密着と同時に軟化させることが必要である。密着させる装置としては、ニップロール、帯電固定装置、圧縮空気噴出装置等の装置が挙げられるがこれらに限定されるものではない。
【０００９】
本発明において表面に紫外線硬化性樹脂組成物を有した高分子フィルムシートを密着させるロールは、表面粗さの最大（Ｒｍａｘ）がＲｍａｘ≦０．１μｍであることが必要である。尚、本発明において表面粗さの最大（Ｒｍａｘ）は、任意の場所の長さ２ｍｍを走査して測定した際の最大値とする。Ｒｍａｘが０．１μｍを越えると、表示性が良好な液晶表示素子を製造することができない。Ｒｍａｘ≦０．１μｍであるロールは石英ガラス管や金属ロールの表面を研磨処理することで製造できる。
【００１０】
さらに、本発明において表面に紫外線硬化性樹脂組成物を有した高分子シートを密着させるロールは、離型性向上処理がしてあることが必要である。離型性向上処理をすることにより未硬化の紫外線硬化性樹脂組成物がロールに付着して高分子フィルムシートから剥離してしまうことを防ぐことができる。従来離型性の良好なロールとしてポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を用いたロールが使用されているが、ＰＴＦＥは無機物に比べて硬度が低いためこのロールを研磨してもＲｍａｘ≦０．１μｍには到達できない。従って本発明では、金属、セラミック、ガラス等を研磨して得たＲｍａｘ≦０．１μｍのベースロールに無機または有機の離型性向上処理を行う。離型性向上処理の例としては、フッ化マグネシウム、ＳｉＯＦ、窒化珪素等の無機薄膜を蒸着等に成膜したものや、溶剤可溶なフッ化オレフィン系高分子やシロキサン構造を有する高分子をディッピング等によりロールに塗布し、溶剤を乾燥して成膜することにより行うことができる。尚、本発明における離型性向上処理は上記のような恒久的処理である。シリコーンオイルや低分子ないしオリゴマーのフッ素化合物をスプレー等により塗布した離型性向上処理は、効果が短時間であることおよび製造された高分子フィルムシート面上に転写されて後工程で不良を発生する場合があるので好ましくない。
【００１１】
本発明におけるロールとして石英ガラス管等のように紫外線を透過する透明な中空ロールを用いることにより、ロール内部に高圧水銀灯等の紫外線光源を設置することにより紫外線硬化性樹脂組成物を硬化させることができ、これによりロール平滑面を転写した状態で高分子シート原反上に紫外線硬化樹脂層を形成して表面が平滑な高分子シートを製造することができる。
【００１２】
本発明におけるロールとして金属ロール、セラミックロール等の不透明なものを用いる場合、高分子シート原反として紫外線を透過するものを用い、紫外線硬化性樹脂組成物を有した面と反対の面から紫外線を照射することにより、前記と同様に表面が平滑な高分子シートを製造することができる。この場合、高分子シート原反に使用できるものは透明性を有するものに限られるが、多くの高分子シートは透明性を有するものであり、この方法についても産業上極めて有用なものである。
以上のようにして製造される光学用高分子シートは、液晶表示素子用透明基板用や光学ミラー用基板等として有用なものである。
【００１３】
【実施例】
以下本発明を実施例、比較例、図面によって説明するが、本発明は実施例により何ら限定されるものではない。
シートの光学的物性は次の方法により測定した。
（１）シート厚み
接触式ダイヤルゲージで高分子シートの幅方向に２０ｍｍ間隔で測定した平均値。
（２）高分子シートの表面粗さの最大（Ｒｍａｘ）
接触式表面粗さ計により、高分子シートの任意の場所を幅方向に２ｍｍのスキャン幅にて測定した凹凸の最大値。
（３）ロール面の表面粗さの最大（Ｒｍａｘ）
接触式表面粗さ計により、ロール上の任意の場所を幅方向に長さ２ｍｍを測定したときの凹凸の最大値。
【００１４】
《実施例１》
厚さ２００μｍ、表面粗さの最大（Ｒｍａｘ）が０．３μｍのポリエーテルスルホンを高分子シート原反として用い、巻出装置、コーター部、加熱乾燥ゾーン、表面にフッ化マグネシウムを１００ｎｍ蒸着した内部に高圧水銀灯を有する中空石英ガラスロール、巻取装置を有する製造装置を用いて次の加工を行った。まず、紫外線硬化性樹脂組成物として分子量１５４０融点７０℃のエポキシアクリレートプレポリマー（昭和高分子製、ＶＲ−６０）１００重量部、酢酸ブチル３００重量部，セロソルブアセテート１００重量部，ベンゾインエチルエーテル２重量部を５０℃にて撹拌、溶解して均一な溶液としたものをコーター部のグラビヤロールコーターで乾燥前膜厚５μｍで塗布し、加熱乾燥ゾーン中１００℃で５分間加熱して溶媒を除去した。溶媒除去後の紫外線硬化性樹脂組成物はペースト状の軟化状態であった。続いてゴム製ニップロールを用いて、直径３００ｍｍ、Ｒｍａｘ＝０．０４μｍである内部に８０ｗ／ｃｍの高圧水銀灯を有する中空石英ガラスロールに密着させて紫外線を照射して紫外線硬化性樹脂組成物を硬化させ、巻取装置で巻き取って高分子シートを連続的に得た。紫外線の照射時間は４０秒間であった。得られた高分子シートのロール面に接した面のＲｍａｘを測定したところ０．０４μｍであった。
次に、この高分子シート上に、ＤＣマグネトロン法により、初期真空度３×１０^-4Ｐａの状態から酸素／アルゴンガス９％の混合ガスを導入して３×１０^-1Ｐａの条件下においてスパッタリングを行い５００Å厚のＳｉＯ₂を得た。続いて、透明導電膜として、同じくＤＣマグネトロン法により初期真空度３×１０^-4Ｐａの状態から酸素／アルゴンガス４％の混合ガスを導入して１×１０^-1Ｐａの条件下においてスパッタリングを行いＩｎ／Ｉｎ＋Ｓｎの原子比が０．９８である酸化インジウム錫（ＩＴＯ）からなる透明導電膜を得た。測定の結果、膜厚は１６００Å、比抵抗は４×１０^-1Ω−ｃｍであった。
ＩＴＯを成膜後、レジストを塗布して現像し、エッチング液として１０ｖｏｌ％ＨＣＬ、液温４０℃中でパターンエッチングし、対角長さ３インチ、Ｌ／Ｓ＝１５０／５０μｍの表示パターンを形成した。パターン形成後、ＳＴＮ用配向膜を塗布し、１５０℃２ｈｒの焼成処理を行った後、２４０度ツイストの配向となるようラビング処理を行った。ラビング処理後、スペーサーを散布し、シール剤を塗布し、１３０℃でシール硬化させてセル化し、ＳＴＮ用液晶組成物を注入した。偏光板をコントラストの最大となる位置に貼り合わせて液晶表示素子を作製した。この液晶表示素子を駆動電圧０Ｖから±５Ｖで点灯試験を行ったところ、液晶のセルギャップ異常による表示ムラは見られず良好な表示を示した。
【００１５】
《実施例２》
Ｒｍａｘ０．０３μｍのクロムメッキロール上に、溶剤可溶なフッ化オレフィン系高分子である旭化成工業社製「サイトップ」の３％溶液を用いてディッピングにより前記高分子の皮膜を形成した。Ｒｍａｘが０．２μｍのポリカーボネートを用い、巻出装置、コーター部、加熱乾燥ゾーン、直径４００ｍｍの上記ロールとこのロール面に向けて照射を行う８０ｗ／ｃｍの出力の高圧水銀灯、巻取装置を有する製造装置を用いて次の加工を行った。まず、実施例１と同様にして紫外線硬化性樹脂組成物の塗布〜乾燥を行った。続いてゴム製ニップロールを用いて温度を５０℃に制御した直径４００ｍｍ、Ｒｍａｘ０．０３μｍのクロムメッキロール面に密着させて８０ｗ／ｃｍの出力の高圧水銀灯で紫外線硬化性樹脂組成物の塗布面と逆の面から紫外線を照射して紫外線硬化性樹脂組成物を硬化させ、巻取装置で巻き取って高分子シートを連続的に得た。紫外線の照射時間は３０秒間であった。得られた高分子シートのロール面に接した面のＲｍａｘを測定したところ０．０３μｍであった。
以下実施例と同様にして液晶表示素子を作成した。この液晶表示素子を駆動電圧０Ｖから±５Ｖで点灯試験を行ったところ、液晶のセルギャップ異常による表示ムラは見られず良好な表示を示した。
【００１６】
《比較例１》
実施例１において、巻出装置、コーター部、加熱乾燥ゾーン、表面にフッ化マグネシウム１００ｎｍを蒸着した内部に高圧水銀灯を有する中空石英ガラスロール、巻取装置を有する製造装置の代わりに、巻出装置、コーター部、加熱乾燥ゾーン、塗布を行う側の面に紫外線を照射する高圧水銀灯、巻取装置を有する製造装置を用い、内部に高圧水銀灯を有する中空石英ガラスロールに密着させずに紫外線硬化性樹脂組成物の塗布面側から８０ｗ／ｃｍの高圧水銀灯で４０秒間紫外線を照射した以外は実施例１と同様に加工を行い高分子シートを連続的に得た。得られた高分子シートの紫外線硬化性樹脂組成物塗布面のＲｍａｘを測定したところ０．２μｍであった。以下実施例と同様にして液晶表示素子を作成した。この液晶表示素子を駆動電圧０Ｖから±５Ｖで点灯試験を行ったところ、Ｒｍａｘの部分に対応した場所に液晶のセルギャップ異常による表示ムラが見られた。
【００１７】
実施例１および２で製造した高分子シートを用いて作製した液晶表示素子はいずれも良好な表示を示した。即ち、実施例１および２では平滑性の良好な光学用高分子シートを得ることができた。これに対して比較例１ではＲｍａｘ≦０．１μｍの平滑面を有するロールに密着させずに紫外線を照射して紫外線硬化性樹脂を硬化したために良好な平滑性を持つ高分子シートが得られず、液晶表示素子を作製した場合には表示ムラを発生した。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の製造方法及び製造装置を用いることにより、表面平滑性が良好な高分子シートを安定して、効率よく連続製造することができる。また、本発明により得られたシートは光学用高分子シートとして最適で、液晶表示素子用透明電極基板として液晶表示素子を作製した場合、ガラス基板に比べて軽く割れにくいだけでなく、表示ムラのない良好な表示を示した。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１で用いた製造装置の内部に高圧水銀灯を有する中空石英ガラスロールの部分の断面の概略図。
【符号の説明】
１：ゴム製ニップロール
２：表面にフッ化マグネシウムを成膜した中空石英ガラスロール
３：高圧水銀灯（ウォータージャケット付）
４：反射板
５：剥離用ロール
６：高分子シート

Claims

高分子フィルムシート原反上に、塗布またはラミネートにより紫外線硬化性樹脂組成物層を設け、
前記紫外線硬化性樹脂組成物層が軟化した状態でロールに密着させるとともに紫外線を照射する透明電極基板用高分子フィルムシートの製造方法であって、
前記ロールが、任意の場所の長さ２ｍｍを走査して測定した際の表面粗さの最大（Ｒｍａｘ）がＲｍａｘ≦０．１μｍの平滑面である表面上に、更に離型性向上処理が施されているものである透明電極基板用高分子フィルムシートの製造方法。
前記離型性向上処理が無機薄膜の形成による離型性向上処理である請求項１記載の透明電極基板用高分子フィルムシートの製造方法。
前記無機薄膜がフッ素化合物または窒素化合物を含有するものである請求項２記載の透明電極基板用高分子フィルムシートの製造方法。
前記離型性向上処理が有機薄膜の形成による離型性向上処理である請求項１記載の透明電極基板用高分子フィルムシートの製造方法。
前記有機薄膜がフッ素化合物または珪素化合物を含有するものである請求項４記載の透明電極基板用高分子フィルムシートの製造方法。
前記高分子フィルムシート原反がポリエーテルスルホンからなるものである請求項１記載の透明電極基板用高分子フィルムシートの製造方法。