JP4710160B2 - Optical compensation cellulose ester film manufacturing equipment for liquid crystal display - Google Patents

Optical compensation cellulose ester film manufacturing equipment for liquid crystal display Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置用光学補償セルロースエステルフィルムの製造装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、液晶画像表示装置はワードプロセッサーやパーソナルコンピュータ等の表示装置として広く使用されているが、この液晶画像表示装置の基本的な構成は、液晶セルの両側に偏光板を設けたものである。偏光板は、一定方向の偏波面の光だけを通すので、液晶画像表示装置においては、電界による液晶表示装置の配向の変化を可視化させる重要な役割を担っており、偏光板の性能によって液晶画像表示装置の性能が大きく左右される。
【0003】
近年、液晶画像表示装置はCRTに代わるモニタとしての大画面・高画質化の為の開発が進んでいる。それに伴って、液晶用偏光板の保護フィルムに対する要求も厳しくなっている。特に保護フィルムの表面粗さに伴って発生する面品質及び光学特性の問題の改善が強く望まれている。
【0004】
液晶画像表示装置の偏光板に用いられる保護フィルムとしては、トリアセチルセルロースのようなセルロースエステルフィルムが、その複屈折性が小さいことから適しており、よく用いられている。
【0005】
偏光板は、一般に、ヨウ素や染料を吸着配向させたポリビニルアルコールフィルム等からなる偏光フィルムの片面または両面に透明な樹脂層を積層した構成を有しているが、トリアセチルセルロースフィルムの保護フィルムがこの透明な樹脂層として、良く使われている。
【0006】
ところで、液晶画像表示装置は一層薄型化する傾向にあるため、偏光板に使用せられるセルロースエステルフィルムも、より薄手のフィルムが必要とされてきている。ここで、従来のハロゲン化銀写真感光材料のフィルムベースに使用されているセルロースエステルフィルムは、例えば図3に示すような通常の溶液流延製膜装置を用いて製造される。
【0007】
まず、セルロースエステルをこれを溶解する良溶媒及び溶解しない貧溶媒の混合溶媒に溶解し、これに可塑剤や紫外線吸収剤を添加してセルロースエステル溶液(以下「ドープ」という)を調製し、ドープを鏡面処理された表面を有する駆動ステンレス製エンドレスベルト(13)上にダイ(12)から流延してドープ膜すなわちウェブ(11)を得、ウェブ(11)がエンドレスベルト(13)の下面に至り、ほぼ一巡したところで、剥離ロール(14)により剥離し、側面から見て千鳥配置せられた複数の移送ロール(20)で移送して乾燥装置(15)に導入する。乾燥装置(15)内では上下に交互に配置せられた複数の乾燥用ロール(16)によってウェブ(11)が蛇行せられ、その間にウェブ (11)は乾燥装置(15)の底の前寄り部分から吹込まれ、乾燥装置(15)の天井の後寄り部分から排出せられる乾燥ガス(17)によって乾燥され、セルロースエステルフィルム(21)として巻取機(18)に巻き取られる。上記乾燥装置 (15)は乾燥ガスを用いるものであるが、赤外線で乾燥するようにしてもよい。また図示は省略したが、ウェブ(11)が剥離ロール(14)により剥離されてから乾燥装置(15)に導入せられる間に、ウェブの両側縁部をクリップで把持して延伸するとともにウェブを乾燥するテンター乾燥装置(図示略)が介在せられることもある。
【0008】
そして、上記のように、近年、軽量・薄型の特徴が評価されて、液晶表示装置の開発が積極的に進められているのに伴い、これに用いる光学特性の優れたセルロースエステルフィルムに対する需要がますます高まっている。
【0009】
セルロースエステルフィルムの重要な光学特性の1つとして、レターデーションがある。レターデーションとは、複屈折率とフィルム厚さの積で表わされるが、レターデーションは、セルロースエステルフィルムを組み込んだ液晶表示素子の補償に大きく関連し、セルロースエステルフィルムのレターデーションのズレが生じ、このズレが一定範囲を超えると、液晶表示素子の十分な補償ができなくなる問題がある。特に幅方向の目標レターデーション値からのズレが大きくなると、液晶表示素子の大きさに合わせて切り出されるセルロースエステルフィルム1枚の中でも、部分的に異なる光学特性のため均一な画面表示ができないという問題や、切り出されたセルロースエステルフィルム間で光学特性が異なるという問題等が顕著になる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、溶液流延製膜法により特に液晶表示装置用光学補償セルロースエステルフィルムを製造する装置において、エンドレスベルトを保持する前後一対のドラム同士の中間に配置されかつエンドレスベルトの上部及び下部移行部の裏面にそれぞれ接触する複数のサポートロールの配置に関して、使用するベルトの長さと搬送速度に対して必要なサポートロールの距離を規定することにより、高速搬送でのベルトの振動を抑制し、安定した製膜を可能として、液晶表示装置用光学補償セルロースエステルフィルムの面品質及び光学特性を改善することができ、レターデーション値のばらつきが少なくかつ目標とするレターデーション値を持つ品質の優れた液晶表示装置用光学補償セルロースエステルフィルムを効率よく、常時、高品質で製造することを可能とする液晶表示装置用光学補償セルロースエステルフィルムの製造装置を提供しようとするにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶表示装置用光学補償セルロースエステルフィルムの製造装置は、溶液流延製膜法により液晶表示装置用光学補償セルロースエステルフィルムを製造する装置において、セルロースエステル溶液を流延して膜を形成する駆動エンドレスベルトが掛け渡された一対のドラム同士の中間に配置されかつエンドレスベルトの上部及び下部移行部をそれぞれ裏側より支えている複数のロールのうち、相互に隣り合うサポートロール同士の間の距離が、2m以上、5m以下の範囲で、ロール周長の整数倍の±5%の範囲外の長さであることを特徴としている。
本発明の装置により製造されるセルロースエステルフィルムは光学等方性に優れており、液晶表示装置の部材とりわけ光学補償フィルムに適している。
【0012】
本発明の装置により製造される液晶表示装置用光学補償セルロースエステルフィルムの膜厚は、例えば20〜200μmの範囲のものである。
【0013】
上記において、エンドレスベルトとしては、通常、駆動ステンレス製エンドレスベルト等の駆動金属製エンドレスベルトを使用する。
【0014】
上記セルロースエステルフィルムに使用するセルロースエステルは、リンターパルプ、ウッドパルプ及びケナフパルプの群から選ばれたセルロースを用い、セルロースに無水酢酸、無水プロピオン酸または無水酪酸を常法により反応して得られるものであり、なかでもセルロースの水酸基に対する全アシル基の置換度が2.5〜3.0のセルローストリアセテート、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート及びセルロースアセテートプロピオネートブチレートが好ましい。上記セルロースエステルのアセチル基の置換度は、少なくとも1.5であることが好ましい。セルロースエステルのアシル基の置換度の測定方法としては、ASTMのD−817−91に準じて実施することができる。セルロースエステルの分子量は、数平均分子量として70,000〜300,000、とくに80,000〜200,000が、フィルムに成形した場合の機械的強度上好ましい。通常、セルロースエステルは反応後の水洗等処理後においてフレーク状となり、その形状で使用されるが、粒径を0.05〜2.0mmの粒状とすることにより溶解性を早めることができる。
【0015】
セルロースエステルフィルム中に、フタル酸エステル、リン酸エステルなどの可塑剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤及びマット剤などを含有させることにより、セルロースエステルフィルムに起因するハロゲン化銀写真感光材料や液晶画像表示装置の性能を向上させることができる。また、セルロースエステルフィルム中には染料等を含有させてもよい。この他、上記セルロースエステルフィルム中に帯電防止剤、難燃剤、滑剤及び油剤等も加える場合もある。これらの添加剤は、セルロースエステル溶液の調製の際に、セルロースエステルや溶媒と共に添加してもよいし、溶液調製中や調製後に添加してもよい。
【0016】
つぎに、ドープの調製方法について述べる。セルロースエステルに対する良溶媒を主とする有機溶媒に溶解釜中でフレーク状のセルロースエステルを攪拌しながら溶解してドープを形成する。溶解方法としては、常圧で行う方法、主溶媒の沸点以下で行う方法、主溶媒の沸点以上で加圧して行う方法、特開平9−95544号、特開平9−95557号及び特開平9−95538号の各公報に開示されているような冷却溶解法で行う方法並びに特開平11−21379号公報開示されているような高圧で行う方法等がある。溶解後ドープを濾材で濾過し、脱泡してポンプで次工程に送る。ドープ中のセルロースエステルの濃度は10〜35%程度であり、好ましくは15〜25%である。有用なポリマーをドープ中に含有させるには、予め有機溶媒に該ポリマーを溶解してから添加してもよいし、ドープに直接添加してもよい。この場合、ポリマーがドープ中で白濁したり、相分離したりしないように添加する。
【0017】
セルロースエステルに対する良溶媒としての有機溶媒としては、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸アミル、ギ酸エチル、アセトン、シクロヘキサノン、アセト酢酸メチル、テトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン、1,4−ジオキサン、2,2,2−トリフルオロエタノール、2,2,3,3−ヘキサフルオロ−1−プロパノール、1,3−ジフルオロ−2−プロパノール、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−メチル−2−プロパノール、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノール、2,2,3,3,3−ペンタフルオロ−1−プロパノール、ニトロエタン、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、塩化メチレン及びブロモプロパン等を挙げることができる。なかでも酢酸メチル、アセトンまたは塩化メチレンが好ましいが、最近の環境問題から非塩素系の有機溶媒の方が好ましい。また、有機溶媒に、メタノール、エタノール及びブタノール等の低級アルコールを併用すると、セルロースエステルの有機溶媒への溶解性が向上したり、ドープ粘度が低減できるので好ましく、なかでも沸点が低く、毒性の少ないエタノールがとくに好ましい。ドープに使用する有機溶媒は、セルロースエステルの良溶剤と貧溶剤を混合して使用することが生産効率の点で好ましく、良溶剤と貧溶剤の混合比率の好ましい範囲は、良溶剤が70〜98%であり、貧溶剤が2〜30%である。良溶剤とは、使用するセルロースエステルを単独で溶解するものをいい、貧溶剤とは、単独では溶解しないものをいう。ドープに使用する貧溶剤としては、メタノール、エタノール、n−ブタノール、シクロヘキサン、アセトン及びシクロヘキサノン等を挙げることができる。有用なポリマーに対する有機溶媒としては、セルロースエステルの良溶媒が選定される。前記のように低分子可塑剤を使用する場合には、通常の添加方法で行うことができるが、ドープ中に直接添加してもよく、予め有機溶媒に溶解してからドープ中に注ぎ入れてもよい。
【0018】
セルロースエステルドープは濾過することにより、異物、とくに液晶画像表示装置において画像と認識しやすい異物は除去しなければならない。偏光板用保護フィルムの品質は、この濾過によって決まるといってよい。濾過に使用する濾材は、絶対濾過精度が小さい方が好ましいが、絶対濾過精度が小さすぎると、濾材の目詰まりが発生しやすく、濾材の交換を頻繁に行わなければならないので、生産性を低下させるという問題がある。このため、ドープに使用する濾材は、絶対濾過精度0.001〜0.008mmのものが好ましく、なかでも0.003〜0.006mmがとくに好ましい。
【0019】
つぎに、セルロースエステルフィルムの製造工程のうち、ドープを駆動エンドレスベルト上に流延する工程、エンドレスベルト上での乾燥工程及びウェブをエンドレスベルトから剥離する剥離工程及びウェブを乾燥する工程について述べる。
【0020】
流延工程は、例えば図1と図2に示すように、ドープを加圧型定量ギヤポンプを通して加圧ダイ4に送液し、流延位置において、駆動エンドレスベルト2上に加圧ダイ4からドープを流延する工程である。
【0021】
同図において、駆動エンドレスベルト2は一対の駆動ドラム1及び従動ドラム1に掛け渡されており、図示しない駆動発生手段によりエンドレスベルト2が一定方向に回動するようになされている。エンドレスベルト2が掛け渡された前後一対のドラム1,1同士の中間には、エンドレスベルト2の上部移行部2a及び下部移行部2bをそれぞれ裏側より支えている複数のサポートロール3がその長軸とドラム1,1の長軸が平行となるように配置され、エンドレスベルト2が回動自在にかつ緊張状態に保持している。そして、ダイ4からエンドレスベルト2の上部移行部2a上に流延させられたセルロースエステル溶液は、エンドレスベルト2上で乾燥されかつ図の矢印方向に連続的に移送され、同エンドレスベルト2の下部移行部2bを経て、再び流延側のドラム1の近くに戻ってきたところで、剥離ロール6によりエンドレスベルト2上から剥離され、後の乾燥工程に送られる。
【0022】
なお、ドープを流延するその他の流延方法としては、流延されたウェブの膜厚をブレードで調節するドクターブレード法及び逆回転するロールで調節するリバースロールコーターによる方法等があるが、口金部分のスリット形状を調整できて膜厚を均一にし易い点で加圧ダイが好ましい。加圧ダイには、コートハンガーダイやTダイがあるが、いずれも好ましく用いられる。製膜速度を上げるためには、加圧ダイをエンドレスベルト上に2基以上設け、ドープ量を分割して重層してもよい。膜厚の調節には、所望の厚さになるように、ドープ濃度、ポンプの送液量、ダイの口金のスリット間隙、ダイの押し出し圧力及びエンドレスベルトの速度等をコントロールするのがよい。
【0023】
エンドレスベルト上での乾燥工程は、ウェブをエンドレスベルト上で加熱し、溶媒を蒸発させる工程である。溶媒を蒸発させるには、ウェブ側及びエンドレスベルトの裏側から温風を送る方法、エンドレスベルトの裏側から加熱液体により加熱する方法、輻射熱によりウェブ側からとエンドレスベルトの裏側から加熱する方法、これらを組み合わせる方法等がある。当然のことながら、ウェブの膜厚が薄ければ乾燥がはやい。エンドレスベルトの温度は全体が同じであってもよいし、位置によって異なっていてもよい。
【0024】
剥離工程は、エンドレスベルト上で有機溶媒を蒸発させ、エンドレスベルトが一周する前にウェブを剥離する工程であり、この工程後ウェブは乾燥工程に送られる。エンドレスベルトからウェブを剥離する位置のことを剥離点といい、剥離を助けるロールを剥離ロールという。ウェブの厚さにもよるが、剥離点でのウェブの残留溶媒量があまり大き過ぎると剥離し難かったり、逆にエンドレスベルト上で充分に乾燥させてから剥離すると、途中でウェブの一部が剥がれたりすることがあるので、残留溶媒量が10〜150%でウェブを剥離する。
【0025】
本発明では、セルロースエステル溶液を流延して膜を形成する駆動エンドレスベルトが掛け渡された一対のドラム同士の中間に配置されかつエンドレスベルトの上部及び下部移行部をそれぞれ裏側より支えている複数のロールのうち、相互に隣り合うサポートロール同士の間の距離が、2m以上、5m以下の範囲内である。なお、例えばエンドレスベルトの上部及び下部移行部の全長は、通常、20〜60mであるところから、サポートロールを例えば1m間隔で配置した場合には、ロール本数が増えることによるコスト負担が大きくなるため、サポートロール同士間の距離は2m以上が好ましい。また、相互に隣り合うサポートロール同士の間の距離が5mを超えると、レターデーション値のばらつきΔRが増大するため、好ましくない。
【0026】
そして、本発明では、相互に隣り合うサポートロール同士の間の距離が、2m以上、5m以下の範囲で、ロール周長の整数倍の±5%の範囲外の長さであることが限定されている。その理由は、相互に隣り合うサポートロール同士の間の距離が、ロール周長S×整数nであると、ロール移送による振動の波が増幅され、その結果、得られるセルロースエステルフィルムのレターデーション値のばらつきΔRが増大するため、好ましくないからであり、また、相互に隣り合うサポートロール同士の間の距離が、ロール周長S×整数nの±5%の範囲であっても、同様に得られるセルロースエステルフィルムのレターデーション値のばらつきΔRが増大するため、好ましくないからである。
【0027】
ここで、サポートロールの直径は、100〜250mm、好ましくは100〜200mmである。
【0028】
なお、本発明において、エンドレスベルトの上部移行部を裏側より支えているサポートロールのうち相互に隣り合うサポートロール同士の間の距離が、エンドレスベルトの下部移行部を裏側より支えているサポートロールのうち相互に隣り合うサポートロール同士の間の距離よりも狭いものであることが好ましい。その理由は、このようにエンドレスベルトの上部移行部側のサポートロールの距離を、同エンドレスベルトの下部移行部側のサポートロールの距離よりも狭くすることにより、得られる液晶表示装置用光学補償セルロースエステルフィルムのレターデーション値のばらつきΔRを小さくすることができるからである。
【0029】
偏光板は、従来公知の方法により製造することができる。1例を挙げると、セルロースエステルフィルムを40℃の2.5mol/lの水酸化ナトリウム水溶液で60秒間表面鹸化処理を行い、3分間水洗して乾燥させて表面鹸化した偏光板用保護フィルムを得る。別に120μmの厚さのポリビニルアルコールをヨウ素1質量部、ホウ酸4質量部を含む水溶液100質量部に浸漬し、50℃で4倍に縦方向に延伸して偏光膜を得る。この偏光膜の片面または両面に上記表面鹸化処理したセルロースエステルフィルムを完全鹸化型のポリビニルアルコール5%水溶液よりなる粘着剤により貼り合わせて偏光板となすのである。
【0030】
本発明の装置により製造されるセルロースエステルフィルムは、特に液晶表示装置用光学補償フィルムに用いられるセルロースエステルフィルムである。そして、本発明の装置によれば、高速搬送でのベルトの振動を抑制し、安定した製膜を可能として、液晶表示装置用光学補償セルロースエステルフィルムの面品質及び光学特性を改善することができ、レターデーション値のばらつきが少なくかつ目標とするレターデーション値を持つ品質の優れた液晶表示装置用光学補償セルロースエステルフィルムを効率よく、常時、高品質で製造することを可能である。
【0031】
本発明の装置により製造されるセルロースエステルフィルムは、光学等方性に優れており、液晶表示装置の部材、特に、光学補償フィルムに適している。
【0032】
【発明の実施の形態】
実施例
本発明の装置を用いてセルロースエステルフィルムを製造するにあたり、まずドープを調製した。すなわち、溶媒にトリアセチルセルロースを溶解した下記配合組成物を密閉容器に投入し、撹拌しながら溶解してドープを調製し、調製後のドープを濾紙により濾過した。
【0033】
(ドープ組成)
アセチル置換度2.88のセルローストリアセテート
(数平均分子量150000) 100重量部
トリフェニルホスフェート 10重量部
エチルフタリルエチルグリコレート 2重量部
チヌビン326 1重量部
AEROSIL 200V 0.1重量部
メチレンクロライド 475重量部
エタノール 25重量部
つぎに、上記濾過後のドープを用い、図1と図2に示す本発明の装置により、セルロースエステルフィルムを以下のようにして製造した。
【0034】
駆動エンドレスベルト2は前後一対のドラム1,1に掛け渡されており、図示しない駆動発生手段によりエンドレスベルト2が一定方向に例えば50m/minの移行速度で回動している。エンドレスベルト2が掛け渡された一対のドラム1,1同士の中間には、エンドレスベルト2の上部移行部2a及び下部移行部2bをそれぞれ裏側より支えている複数のサポートロール3がその長軸とドラム1,1の長軸が平行となるように配置され、エンドレスベルト2が回動自在にかつ緊張状態に保持されている。
【0035】
ダイ4からエンドレスベルト2の上部移行部2a上に流延されたセルロースエステル溶液は、エンドレスベルト2上で乾燥されながら図の矢印方向に連続的に移送され、同エンドレスベルト2の下部移行部2bを経て、再び流延側のドラム1の近くに戻ってきたところで、剥離ロール6によりエンドレスベルト2上から剥離され、乾燥室にて残りの溶媒が乾燥され、セルロースエステルフィルムが製造される。
【0036】
ここで、一対のドラム1,1間に配置されたサポートロール3の周長をS、エンドレスベルト2の上部移行部2aを裏側より支えているサポートロール3のうち相互に隣り合うサポートロール3,3同士の間の距離をL1 、エンドレスベルト2の下部移行部2bを裏側より支えているサポートロール3のうち相互に隣り合うサポートロール3,3同士の間の距離をL2 とした時、S、L1 、L2 の条件を変えて製膜し、膜厚約80μmのセルロースエステルフィルムを得た。得られたセルロースエステルフィルムのレターデーション値のばらつきΔRを測定し、得られた結果を表1に示した。
【0037】
なお、レターデーションの測定は、王子計測機器製の自動複屈折計COBRA−21ADHにて製膜されたサンプルの任意30ポイントを測定し、その標準偏差をレターデーション値のばらつき(ΔR)とした。
【0038】
参考例1〜3、実施例1〜5及び比較例1〜3
【表1】

Figure 0004710160
【0039】
表1の結果からわかるように、エンドレスベルト2の上部移行部2aの裏面に接触するサポートロール3,3の距離L1 、及び同エンドレスベルト2の下部移行部2bの裏面に接触するサポートロール3,3の距離L2 が1000〜5000mmの範囲内の場合(参考例1〜3、実施例1〜2)では、セルロースエステルフィルムのレターデーション値のばらつきΔRは小さいものであるが、L1 及びL2 が5000mmを越えると、レターデーション値のばらつきΔRが増大することがわかった(比較例1)。なお、L1 及びL2 が1000mm(参考例1)でのレターデーション値のばらつきΔRは、L1 及びL2 が2000〜5000mmの範囲内の実施例1〜2および参考例2〜3の場合と大きく変わらないが、このように1000mm間隔でサポートロール3を配置した場合は、ロール本数が増えることによるコスト負担が大きくなるため、サポートロール3,3の距離L1 及びL2 は、2000mm〜5000mmの範囲内が好ましい。
【0040】
さらに、表1の実施例3〜5及び比較例2と3の結果からわかるように、相互に隣り合うサポートロール3,3間の距離L1 及びL2 が、2mより大きく、5m以下の範囲内でかつロール周長S×整数n、及びその±5%以内であると、レターデーション値のばらつきΔRが大きくなり(比較例2と3)、サポートロール3,3間の距離L1 及びL2 が、2m以上、5m以下の範囲で、ロール周長の整数倍の±5%の範囲外の長さであれば、得られるセルロースエステルフィルムのレターデーション値のばらつきΔRを小さくすることができる(実施例3〜5)ことがわかった。
【0041】
【発明の効果】
本発明によれば、溶液流延製膜法により液晶表示装置用光学補償セルロースエステルフィルムを製造する装置において、セルロースエステル溶液を流延して膜を形成する駆動エンドレスベルトが掛け渡された一対のドラム同士の中間に配置されかつエンドレスベルトの上部及び下部移行部をそれぞれ裏側より支えている複数のサポートロールの配置に関して、使用するベルトの長さと搬送速度に対して必要なサポートロールの距離を、2m以上、5m以下の範囲で、ロール周長の整数倍の±5%の範囲外の長さに規定することにより、高速搬送でのベルトの振動を抑制し、安定した製膜を可能として、液晶表示装置用光学補償セルロースエステルフィルムの面品質及び光学特性を改善することができ、レターデーション値のばらつきが少なくかつ目標とするレターデーション値を持つ品質の優れた液晶表示装置用光学補償セルロースエステルフィルムを効率よく、常時、高品質で製造することを可能であるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態を示す液晶表示装置用光学補償セルロースエステルフィルムの製造装置の平面略図である。
【図2】 同セルロースエステルフィルムの製造装置の縦断面略図である。
【図3】 従来のセルロースエステルフィルムの製造装置の縦断面略図である。
【符号の説明】
1 ドラム
2 エンドレスベルト
2a エンドレスベルトの上部移行部
2b エンドレスベルトの下部移行部
3 サポートロール
4 ダイ
5 ウェブ
6 剥離ロール[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus for producing an optically compensated cellulose ester film for a liquid crystal display device .
[0002]
[Prior art]
In general, a liquid crystal image display device is widely used as a display device such as a word processor or a personal computer. The basic configuration of the liquid crystal image display device is one in which polarizing plates are provided on both sides of a liquid crystal cell. Since a polarizing plate allows only light of a polarization plane in a certain direction to pass, it plays an important role in visualizing changes in the orientation of the liquid crystal display device due to an electric field in a liquid crystal image display device. The performance of the display device is greatly affected.
[0003]
In recent years, liquid crystal image display devices have been developed for a large screen and high image quality as a monitor instead of a CRT. Along with this, the demand for protective films for polarizing plates for liquid crystals has also become severe. In particular, it is strongly desired to improve the surface quality and optical property problems that occur with the surface roughness of the protective film.
[0004]
As a protective film used for a polarizing plate of a liquid crystal image display device, a cellulose ester film such as triacetyl cellulose is suitable because it has a small birefringence and is often used.
[0005]
The polarizing plate generally has a configuration in which a transparent resin layer is laminated on one or both sides of a polarizing film made of polyvinyl alcohol film or the like on which iodine or dye is adsorbed and oriented. It is often used as this transparent resin layer.
[0006]
By the way, since the liquid crystal image display device tends to be further thinned, a thinner film is also required for the cellulose ester film used for the polarizing plate. Here, the cellulose ester film used for the film base of the conventional silver halide photographic light-sensitive material is manufactured using, for example, an ordinary solution casting film forming apparatus as shown in FIG.
[0007]
First, the cellulose ester is dissolved in a mixed solvent of a good solvent that dissolves the cellulose ester and a poor solvent that does not dissolve the cellulose ester, and a cellulose ester solution (hereinafter referred to as “dope”) is prepared by adding a plasticizer and an ultraviolet absorber. Is cast from a die (12) onto a drive stainless steel endless belt (13) having a mirror-finished surface to obtain a dope film or web (11), and the web (11) is placed on the lower surface of the endless belt (13). When it is almost complete, it is peeled off by the peeling roll (14), transferred by a plurality of transfer rolls (20) arranged in a staggered manner as viewed from the side, and introduced into the drying device (15). In the drying device (15), the web (11) is meandered by a plurality of drying rolls (16) arranged alternately on the top and bottom, and the web (11) is moved forward of the bottom of the drying device (15). The air is blown from the portion, dried by the dry gas (17) discharged from the rear portion of the ceiling of the drying device (15), and wound on the winder (18) as the cellulose ester film (21). The drying device (15) uses a drying gas, but may be dried by infrared rays. Although not shown in the figure, while the web (11) is peeled off by the peeling roll (14) and introduced into the drying device (15), the both side edges of the web are held with clips and stretched. A tenter dryer (not shown) for drying may be interposed.
[0008]
As described above, in recent years, light and thin features have been evaluated, and as liquid crystal display devices have been actively developed, there is a demand for cellulose ester films having excellent optical properties. Increasingly.
[0009]
One of the important optical properties of the cellulose ester film is retardation. Retardation is represented by the product of birefringence and film thickness. Retardation is largely related to the compensation of a liquid crystal display device incorporating a cellulose ester film, resulting in a deviation in retardation of the cellulose ester film, If this deviation exceeds a certain range, there is a problem that sufficient compensation of the liquid crystal display element cannot be performed. In particular, when the deviation from the target retardation value in the width direction becomes large, even in one cellulose ester film cut out according to the size of the liquid crystal display element, there is a problem that uniform screen display cannot be performed due to partially different optical characteristics. In addition, the problem that optical characteristics are different between the cut cellulose ester films becomes remarkable.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is an apparatus for producing an optically-compensated cellulose ester film for a liquid crystal display device, in particular, by a solution casting film forming method, and is disposed between a pair of front and rear drums holding an endless belt, and an upper portion of the endless belt With regard to the arrangement of multiple support rolls that are in contact with the back surface of the lower transition part, belt vibration during high-speed conveyance is suppressed by defining the required support roll distance for the belt length and conveyance speed to be used. , Enabling stable film formation, improving the surface quality and optical properties of the optically compensated cellulose ester film for liquid crystal display devices, with little variation in retardation values and excellent quality with target retardation values liquid crystal display device for optical compensation cellulose ester film efficiently at all times, high - In in attempts to provide an apparatus for manufacturing a liquid crystal display device for optical compensation cellulose ester film makes it possible to produce.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The apparatus for producing an optically compensated cellulose ester film for a liquid crystal display device of the present invention is an apparatus for producing an optically compensated cellulose ester film for a liquid crystal display device by a solution casting film forming method, and a film is formed by casting a cellulose ester solution. Among a plurality of rolls arranged between a pair of drums around which a driving endless belt is stretched and supporting the upper and lower transition portions of the endless belt from the back side, between the support rolls adjacent to each other The distance is in the range of 2 m or more and 5 m or less, and the length is outside the range of ± 5% of an integral multiple of the roll circumference .
The cellulose ester film produced by the apparatus of the present invention is excellent in optical isotropy, and is suitable for a member of a liquid crystal display device, particularly an optical compensation film.
[0012]
The film thickness of the optically compensated cellulose ester film for a liquid crystal display device produced by the device of the present invention is, for example, in the range of 20 to 200 μm.
[0013]
In the above, as the endless belt, a driving metal endless belt such as a driving stainless steel endless belt is usually used.
[0014]
The cellulose ester used in the cellulose ester film is obtained by reacting cellulose with acetic anhydride, propionic anhydride or butyric anhydride by a conventional method using cellulose selected from the group of linter pulp, wood pulp and kenaf pulp. Among them, cellulose triacetate, cellulose acetate propionate, cellulose acetate butyrate and cellulose acetate propionate butyrate having a substitution degree of all acyl groups with respect to hydroxyl groups of cellulose of 2.5 to 3.0 are preferable. The substitution degree of the acetyl group of the cellulose ester is preferably at least 1.5. As a measuring method of the substitution degree of the acyl group of a cellulose ester, it can implement according to ASTM-D-817-91. The molecular weight of the cellulose ester is preferably 70,000 to 300,000, particularly 80,000 to 200,000 as the number average molecular weight in view of mechanical strength when formed into a film. Usually, cellulose ester becomes flakes after treatment such as water washing after the reaction, and is used in that shape, but the solubility can be accelerated by making the particle size 0.05 to 2.0 mm.
[0015]
By including plasticizers such as phthalate esters and phosphate esters, ultraviolet absorbers, antioxidants and matting agents in the cellulose ester film, silver halide photographic light-sensitive materials and liquid crystal images resulting from the cellulose ester film The performance of the display device can be improved. Moreover, you may contain dye etc. in a cellulose-ester film. In addition, an antistatic agent, a flame retardant, a lubricant and an oil agent may be added to the cellulose ester film. These additives may be added together with the cellulose ester and the solvent during the preparation of the cellulose ester solution, or may be added during or after the solution preparation.
[0016]
Next, a method for preparing the dope will be described. A dope is formed by dissolving a flaky cellulose ester in an organic solvent mainly containing a good solvent for the cellulose ester while stirring in a dissolving kettle. As a dissolution method, a method performed at normal pressure, a method performed below the boiling point of the main solvent, a method performed under pressure above the boiling point of the main solvent, JP-A-9-95544, JP-A-9-95557, and JP-A-9- There are a method of carrying out by a cooling dissolution method as disclosed in each publication of Japanese Patent No. 95538 and a method of carrying out at a high pressure as disclosed in JP-A No. 11-21379. After dissolution, the dope is filtered with a filter medium, defoamed, and sent to the next process with a pump. The concentration of the cellulose ester in the dope is about 10 to 35%, preferably 15 to 25%. In order to contain a useful polymer in the dope, it may be added after dissolving the polymer in an organic solvent in advance, or may be added directly to the dope. In this case, the polymer is added so as not to become cloudy or phase-separated in the dope.
[0017]
Examples of organic solvents as good solvents for cellulose esters include methyl acetate, ethyl acetate, amyl acetate, ethyl formate, acetone, cyclohexanone, methyl acetoacetate, tetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, 1,4-dioxane, 2,2,2-trifluoroethanol, 2,2,3,3-hexafluoro-1-propanol, 1,3-difluoro-2-propanol, 1,1,1,3,3 , 3-hexafluoro-2-methyl-2-propanol, 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol, 2,2,3,3,3-pentafluoro-1-propanol, Nitroethane, 2-pyrrolidone, N-methyl-2-pyrrolidone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, methylene chloride and It can be exemplified bromo propane. Of these, methyl acetate, acetone or methylene chloride is preferred, but a non-chlorine organic solvent is more preferred in view of recent environmental problems. In addition, it is preferable to use a lower alcohol such as methanol, ethanol and butanol in combination with the organic solvent because the solubility of the cellulose ester in the organic solvent can be improved and the dope viscosity can be reduced. Especially, the boiling point is low and the toxicity is low. Ethanol is particularly preferred. The organic solvent used for the dope is preferably used by mixing a good solvent and a poor solvent of cellulose ester from the viewpoint of production efficiency. The preferred range of the mixing ratio of the good solvent and the poor solvent is 70 to 98 for the good solvent. %, And the poor solvent is 2 to 30%. A good solvent refers to a solvent that dissolves the cellulose ester used alone, and a poor solvent refers to a solvent that does not dissolve alone. Examples of the poor solvent used for the dope include methanol, ethanol, n-butanol, cyclohexane, acetone, and cyclohexanone. As the organic solvent for the useful polymer, a good solvent for cellulose ester is selected. As described above, when using a low molecular weight plasticizer, it can be carried out by a usual addition method, but it may be added directly into the dope, and after dissolving in an organic solvent in advance, it is poured into the dope. Also good.
[0018]
The cellulose ester dope must be filtered to remove foreign substances, particularly foreign substances that are easily recognized as an image in a liquid crystal image display device. It can be said that the quality of the protective film for polarizing plates is determined by this filtration. Filter media used for filtration should have low absolute filtration accuracy. However, if the absolute filtration accuracy is too small, the filter media is likely to be clogged, and the filter media must be replaced frequently, reducing productivity. There is a problem of making it. For this reason, the filter medium used for the dope is preferably one having an absolute filtration accuracy of 0.001 to 0.008 mm, and particularly preferably 0.003 to 0.006 mm.
[0019]
Next, of the manufacturing process of the cellulose ester film, a process of casting the dope on the drive endless belt, a drying process on the endless belt, a peeling process of peeling the web from the endless belt, and a process of drying the web will be described.
[0020]
In the casting process, for example, as shown in FIGS. 1 and 2, the dope is fed to the pressurizing die 4 through the pressurization type fixed gear pump, and the dope is supplied from the pressurizing die 4 onto the drive endless belt 2 at the casting position. It is a process of casting.
[0021]
In the figure, a drive endless belt 2 is stretched around a pair of drive drums 1 and a driven drum 1, and the endless belt 2 is rotated in a fixed direction by a drive generating means (not shown). A plurality of support rolls 3 supporting the upper transition portion 2a and the lower transition portion 2b of the endless belt 2 from the back side are provided in the middle between the pair of front and rear drums 1 and 1 around which the endless belt 2 is stretched. The drums 1 and 1 are arranged so that the long axes thereof are parallel to each other, and the endless belt 2 is rotatably and held in a tension state. Then, the cellulose ester solution cast from the die 4 onto the upper transition part 2a of the endless belt 2 is dried on the endless belt 2 and continuously transferred in the direction of the arrow in the figure. When it returns to the vicinity of the drum 1 on the casting side again through the transition part 2b, it is peeled off from the endless belt 2 by the peeling roll 6, and sent to the subsequent drying step.
[0022]
As other casting methods for casting the dope, there are a doctor blade method in which the film thickness of the cast web is adjusted with a blade and a reverse roll coater method in which the film thickness is adjusted with a reverse rotating roll. A pressure die is preferred in that the slit shape of the portion can be adjusted and the film thickness can be made uniform easily. The pressure die includes a coat hanger die and a T die, both of which are preferably used. In order to increase the film forming speed, two or more pressure dies may be provided on the endless belt, and the dope amount may be divided and stacked. In order to adjust the film thickness, it is preferable to control the dope concentration, the pumping amount, the slit gap of the die base, the extrusion pressure of the die, the speed of the endless belt, and the like so as to obtain a desired thickness.
[0023]
The drying process on the endless belt is a process in which the web is heated on the endless belt to evaporate the solvent. In order to evaporate the solvent, a method of sending warm air from the web side and the back side of the endless belt, a method of heating from the back side of the endless belt with a heating liquid, a method of heating from the web side and the back side of the endless belt by radiant heat, There are ways to combine them. Of course, if the web film is thin, it dries quickly. The temperature of the endless belt may be the same as a whole or may be different depending on the position.
[0024]
The peeling process is a process of evaporating the organic solvent on the endless belt and peeling the web before the endless belt makes a full circuit. After this process, the web is sent to the drying process. The position at which the web is peeled from the endless belt is called a peeling point, and a roll that helps the peeling is called a peeling roll. Although it depends on the thickness of the web, if the residual solvent amount of the web at the peeling point is too large, it will be difficult to peel off, or conversely, if it is peeled off after sufficiently drying on the endless belt, a part of the web will be halfway The web may be peeled off when the residual solvent amount is 10 to 150%.
[0025]
In the present invention, a plurality of endless belts, which are arranged in the middle of a pair of drums over which a driving endless belt is cast to cast a cellulose ester solution and support the upper and lower transition portions of the endless belt from the back side. The distance between the support rolls adjacent to each other is within a range of 2 m or more and 5 m or less. For example, since the total length of the upper and lower transition portions of the endless belt is usually 20 to 60 m, when the support rolls are arranged at intervals of 1 m, for example , the cost burden increases due to the increase in the number of rolls. The distance between the support rolls is preferably 2 m or more. Further, if the distance between the support rolls adjacent to each other exceeds 5 m, the retardation value variation ΔR increases, which is not preferable.
[0026]
In the present invention, the distance between the support rolls adjacent to each other is limited to a length outside the range of ± 5% of an integral multiple of the roll circumference in the range of 2 m to 5 m. ing. The reason is that if the distance between the support rolls adjacent to each other is roll circumference S × integer n, the wave of vibration due to roll transfer is amplified, and as a result, the retardation value of the resulting cellulose ester film This is because it is not preferable because the dispersion ΔR of the roller increases, and even when the distance between the support rolls adjacent to each other is within a range of ± 5% of the roll circumferential length S × integer n, it is obtained similarly. This is because the dispersion ΔR of the retardation value of the obtained cellulose ester film increases, which is not preferable.
[0027]
Here, the diameter of the support roll is 100 to 250 mm, preferably 100 to 200 mm.
[0028]
In the present invention, the distance between the support rolls adjacent to each other among the support rolls supporting the upper transition part of the endless belt from the back side is the distance between the support rolls supporting the lower transition part of the endless belt from the back side. Of these, the distance is preferably narrower than the distance between the support rolls adjacent to each other . The reason for this is that the distance between the support rolls on the upper transition part side of the endless belt is made narrower than the distance between the support rolls on the lower transition part side of the endless belt, and thus the optically compensated cellulose for a liquid crystal display device is obtained. This is because the variation ΔR in the retardation value of the ester film can be reduced.
[0029]
The polarizing plate can be produced by a conventionally known method. For example, a cellulose ester film is subjected to a surface saponification treatment with a 2.5 mol / l sodium hydroxide aqueous solution at 40 ° C. for 60 seconds, washed with water for 3 minutes and dried to obtain a protective film for polarizing plate. . Separately, 120 μm-thick polyvinyl alcohol is immersed in 100 parts by mass of an aqueous solution containing 1 part by mass of iodine and 4 parts by mass of boric acid, and stretched four times in the longitudinal direction at 50 ° C. to obtain a polarizing film. A cellulose ester film subjected to the above surface saponification treatment is bonded to one surface or both surfaces of this polarizing film with an adhesive made of a completely saponified 5% aqueous solution of polyvinyl alcohol to form a polarizing plate.
[0030]
The cellulose ester film produced by the apparatus of the present invention is a cellulose ester film particularly used for an optical compensation film for liquid crystal display devices . According to the apparatus of the present invention, it is possible to suppress the vibration of the belt during high-speed conveyance, enable stable film formation, and improve the surface quality and optical characteristics of the optically compensated cellulose ester film for liquid crystal display devices. In addition, it is possible to efficiently produce an optically compensated cellulose ester film for a liquid crystal display device having a small retardation value variation and having a target retardation value, with high quality.
[0031]
The cellulose ester film produced by the apparatus of the present invention is excellent in optical isotropy, and is suitable for a member of a liquid crystal display device, particularly an optical compensation film.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Example In producing a cellulose ester film using the apparatus of the present invention, a dope was first prepared. That is, the following blended composition in which triacetyl cellulose was dissolved in a solvent was put into a sealed container, dissolved with stirring to prepare a dope, and the prepared dope was filtered with a filter paper.
[0033]
(Dope composition)
Cellulose triacetate with a degree of acetyl substitution of 2.88 (number average molecular weight 150,000) 100 parts by weight Triphenyl phosphate 10 parts by weight Ethylphthalyl ethyl glycolate 2 parts by weight Tinuvin 326 1 part by weight AEROSIL 200V 0.1 part by weight Methylene chloride 475 parts by weight Ethanol 25 parts by weight Next, using the dope after filtration, a cellulose ester film was produced by the apparatus of the present invention shown in FIGS. 1 and 2 as follows.
[0034]
The drive endless belt 2 is stretched around a pair of front and rear drums 1 and 1, and the endless belt 2 is rotated in a fixed direction at a transition speed of, for example, 50 m / min by a drive generating means (not shown). A plurality of support rolls 3 supporting the upper transition part 2a and the lower transition part 2b of the endless belt 2 from the back side are provided between the pair of drums 1 and 1 on which the endless belt 2 is stretched. The drums 1 and 1 are arranged so that the long axes thereof are parallel to each other, and the endless belt 2 is rotatably held in a tension state.
[0035]
The cellulose ester solution cast from the die 4 onto the upper transition portion 2a of the endless belt 2 is continuously transferred in the direction of the arrow while being dried on the endless belt 2, and the lower transition portion 2b of the endless belt 2 is transferred. Then, when it returns to the vicinity of the drum 1 on the casting side again, it is peeled off from the endless belt 2 by the peeling roll 6, and the remaining solvent is dried in the drying chamber to produce a cellulose ester film.
[0036]
Here, the circumferential length of the support roll 3 disposed between the pair of drums 1 and 1 is S, and the support rolls 3 adjacent to each other among the support rolls 3 supporting the upper transition portion 2a of the endless belt 2 from the back side. When the distance between the support rolls 3 and 3 adjacent to each other among the support rolls 3 supporting the lower transition portion 2b of the endless belt 2 from the back side is L1, the distance between the three is S, Films were formed by changing the conditions of L1 and L2, and a cellulose ester film having a thickness of about 80 μm was obtained. The variation ΔR of the retardation value of the obtained cellulose ester film was measured, and the results obtained are shown in Table 1.
[0037]
In addition, the measurement of retardation measured the arbitrary 30 points of the sample formed into a film with the automatic birefringence meter COBRA-21ADH by Oji Scientific Instruments, and made the standard deviation the dispersion | variation ((DELTA) R) of retardation value.
[0038]
Reference Examples 1-3, Examples 1-5, and Comparative Examples 1-3
[Table 1]
Figure 0004710160
[0039]
As can be seen from the results in Table 1, the distance L1 of the support rolls 3 and 3 in contact with the back surface of the upper transition portion 2a of the endless belt 2 and the support roll 3 in contact with the back surface of the lower transition portion 2b of the endless belt 2 are shown. When the distance L2 of 3 is in the range of 1000 to 5000 mm ( Reference Examples 1 to 3 and Examples 1 to 2 ), the retardation value variation ΔR of the cellulose ester film is small, but L1 and L2 are 5000 mm. It was found that the dispersion ΔR of the retardation value increases when the value exceeds (Comparative Example 1). The retardation value variation ΔR when L1 and L2 are 1000 mm ( Reference Example 1 ) is not significantly different from the case of Examples 1-2 and Reference Examples 2-3 where L1 and L2 are in the range of 2000 to 5000 mm. However, when the support rolls 3 are arranged at intervals of 1000 mm in this way, the cost burden due to the increase in the number of rolls increases, so the distances L1 and L2 of the support rolls 3 and 3 are preferably in the range of 2000 mm to 5000 mm. .
[0040]
Further, as can be seen from the results of Examples 3 to 5 and Comparative Examples 2 and 3 in Table 1, the distances L1 and L2 between the support rolls 3 and 3 adjacent to each other are within a range of more than 2 m and less than 5 m. When the roll circumference S × integer n and within ± 5% thereof, the retardation value variation ΔR becomes large (Comparative Examples 2 and 3), and the distances L1 and L2 between the support rolls 3 and 3 are 2 m. As long as the length is outside the range of ± 5% of an integral multiple of the roll circumference in the range of 5 m or less, the retardation value variation ΔR of the resulting cellulose ester film can be reduced ( Example 3). ~ 5) was found.
[0041]
【The invention's effect】
According to the present invention, in an apparatus for producing an optically compensated cellulose ester film for a liquid crystal display device by a solution casting film forming method, a pair of drive endless belts are formed on which a cellulose ester solution is cast to form a film. Regarding the arrangement of a plurality of support rolls arranged in the middle of the drums and supporting the upper and lower transition portions of the endless belt from the back side, the distance of the support rolls required for the length of the belt to be used and the conveying speed is determined. By defining the length outside the range of ± 5% of an integral multiple of the roll circumference in the range of 2 m or more and 5 m or less, the vibration of the belt at high speed conveyance is suppressed, enabling stable film formation. It can improve the surface quality and optical characteristics of the liquid crystal display device for optical compensation cellulose ester film, less variation in the retardation value One goal to retardation efficiently excellent liquid crystal display device for optical compensation cellulose ester films of quality having always an effect that it is possible to produce high quality.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic plan view of an apparatus for producing an optically compensated cellulose ester film for a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view of the cellulose ester film production apparatus.
FIG. 3 is a schematic longitudinal sectional view of a conventional cellulose ester film production apparatus.
[Explanation of symbols]
1 Drum 2 Endless Belt 2a Endless Belt Upper Transition 2b Endless Belt Lower Transition 3 Support Roll 4 Die 5 Web 6 Peeling Roll

Claims (1)

溶液流延製膜法により液晶表示装置用光学補償セルロースエステルフィルムを製造する装置において、セルロースエステル溶液を流延して膜を形成する駆動エンドレスベルトが掛け渡された一対のドラム同士の中間に配置されかつエンドレスベルトの上部及び下部移行部をそれぞれ裏側より支えている複数のロール(以下、「サポートロール」という)のうち、相互に隣り合うサポートロール同士の間の距離が、2m以上、5m以下の範囲で、ロール周長の整数倍の±5%の範囲外の長さであることを特徴とする液晶表示装置用光学補償セルロースエステルフィルムの製造装置。In an apparatus for producing an optically compensated cellulose ester film for a liquid crystal display device by a solution casting film forming method, it is arranged between a pair of drums over which a driving endless belt is formed that casts a cellulose ester solution to form a film. Among the plurality of rolls that support the upper and lower transition portions of the endless belt from the back side (hereinafter referred to as “support rolls”), the distance between the adjacent support rolls is 2 m or more and 5 m or less. An apparatus for producing an optically compensated cellulose ester film for a liquid crystal display device , wherein the length is outside the range of ± 5% of an integral multiple of the roll circumference .
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