JP4972197B2 - 光学機能フィルム連続ロール、およびそれを用いた液晶表示素子の製造方法、ならびに光学機能フィルム貼り合せ装置 - Google Patents
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Description
図1Aおよび図1Bは、本発明の連続ロール50の外周部から、光学フィルム積層体15の外周部を巻き出した状態を模式的に表す断面図である。連続ロール50は、連続ウェブ形態の光学フィルム積層体15が所定の径を有する巻芯30を中心として、ロール状に巻き取られたものである。光学フィルム積層体15は、連続ウェブ形態のキャリアフィルム13上に、切断された状態で形成されている光学機能フィルム10のシート片を備える。光学機能フィルム10には、幅方向に沿って切込線16が長手方向に所定間隔で設けられており、この切込線によって、光学機能フィルム10は複数の矩形のシート片に切断されている。
図6に示すように、光学機能フィルム10は、偏光子21の一方主面のみに保護フィルム22が積層された偏光フィルム20を含む。光学機能フィルム10が切込線部分で屈曲することを抑止する観点から、光学機能フィルムの単位長さあたりの曲げ剛性EI10は、1.3×10−1N・mm2以下であることが好ましく、5×10−2N・mm2以下であることがより好ましく、2×10−2N・mm2以下であることがさらに好ましい。
一般に、偏光子は、ポリビニルアルコールフィルムを延伸しながらヨウ素染色する方法により製造される。このようなフィルム偏光子の厚みを薄くする方法としては、例えば、厚みの薄いポリビニルアルコールフィルムを用いたり、偏光子を形成する際の延伸倍率を大きくすること等が挙げられる。一方で、偏光子の厚みが過度に薄いと、ハンドリング性に乏しくなったり、製造過程にてフィルムの破断を生じやすくなる傾向がある。
光学機能フィルム10の単位長さあたりの曲げ剛性EI10は、偏光子21に積層される保護フィルム22の厚みや縦弾性率によっても制御し得る。偏光子に積層される保護フィルムとしては、例えば、透明性、機械的強度、熱安定性、水分遮断性等に優れ、偏光子保護フィルムとして一般に用いられるものを好適に採用し得る。保護フィルムを構成する材料の具体例としては、トリアセチルセルロース等のセルロース系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂(ノルボルネン系樹脂)、ポリアリレート系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、及びこれらの混合物が挙げられる。保護フィルムの縦弾性率は、保護フィルムを構成する樹脂材料のほか、フィラー等の添加剤の存在や、フィルムの延伸倍率などによっても制御し得る。
光学機能フィルム10は、キャリアフィルム13と積層されない側の主面に表面保護フィルム24を有していてもよい。表面保護フィルムは、フィルムの製造工程、あるいはフィルムを液晶パネルと貼り合せる工程等において、フィルムの表面のキズ付きや汚染の防止を目的として貼り合わされるものである。表面保護フィルムは、通常、粘着面を有し、この粘着面により、偏光フィルム等と剥離自在に積層されている。
光学機能フィルム10のキャリアフィルム13と積層する側の主面には粘着層11を有することが好ましい。この粘着層11は、光学機能フィルム10上にキャリアフィルム13とを剥離自在に添設するために用いられるほか、光学機能フィルム10を液晶パネルWと貼り合せるための粘着層としての機能も果たし得る。粘着層11は、例えばアクリル系重合体、シリコーン系ポリマー、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリエーテル、フッ素系やゴム系等のポリマーをベースポリマーとする粘着剤により形成し得る。
キャリアフィルム13は、光学機能フィルム10の製造工程、あるいは光学機能フィルムを液晶パネルと貼り合せる工程等において、光学機能フィルムの表面のキズ付きや汚染の防止、あるいは粘着層11を保護するために設けられる。このような粘着層を保護するためのフィルムは、一般に「離型フィルム」等とも称されるが、本発明においては、液晶パネルに光学機能フィルム10を貼り合せる際の、光学機能フィルム10の搬送媒体としての機能を有するため、「キャリアフィルム」と称する。
上記のような光学フィルム積層体15は、切込線16が入れられ、ロール状に巻き取られることによって、連続ロールが形成される。
上記の光学機能フィルム10とキャリアフィルム13とが積層された光学フィルム積層体は、該積層体の幅方向に沿って切込線16を入れることで、切込線入り光学フィルム積層体となる。切込線16は、光学フィルム積層体のキャリアフィルム13とは反対の側からキャリアフィルム13の光学機能フィルム10側の面に達する深さまで入れられる(ハーフカット)。キャリアフィルム13は、切込線16によって、厚み方向の光学機能フィルム10側の一部が切断されていてもよいが、完全には切断されない。このようにキャリアフィルムが完全には切断されず、連続したウェブ形態を保持しているため、フィルム搬送装置による搬送張力がキャリアフィルム13を介して切込線16が入れられた光学機能フィルム10に伝わる。そのため、光学フィルム積層体15がハーフカットされた後においても搬送張力によって光学機能フィルムを搬送することができる。
このようにしてハーフカットされた光学フィルム積層体15は、ロール状に巻き取られることにより、連続ロール50が形成される。より具体的には、所定の径からなる巻芯30を中心に光学フィルム積層体を所定の張力で巻き取ることにより、連続ロールが形成される。
本発明の連続ロールは、液晶表示素子の形成に好ましく用いることができる。液晶表示素子の形成は、本発明の連続ロールから光学フィルム積層体を繰り出し、光学機能フィルムからキャリアフィルムを剥離し、光学機能フィルムの露出面と液晶パネルとを貼り合せることによって行う。
[製造例1A]
基材として、厚み150μmのノルボルネン系フィルム(JSR製 商品名「アートンフィルム FEKV150D0」)を用い、基材上にポリビニルアルコール樹脂(日本合成製 商品名「ゴセノール NH−18」)の水溶液(固形分濃度10%)を、乾燥後厚みが16.5μmとなるように塗布した後、テンター延伸機により、143℃で、幅方向に3.3倍に横方向一軸延伸を行い、基材上にポリビニルアルコール膜が形成された積層体を作製した。この積層体を搬送しながら、下記[1]〜[4]条件の4浴に順次浸漬し、ポリビニルアルコール膜の膨潤、染色、架橋、洗浄を行った。これにより、基材上にヨウ素染色されたポリビニルアルコール膜(偏光子)が形成された積層体を得た。
[2]染色浴: 水100重量部に対して、ヨウ素1重量部、ヨウ化カリウム10重量部を含む30℃の水溶液に60秒間浸漬
[3]架橋浴: 水100重量部に対して、ホウ酸7.5重量部を含む60℃の水溶液に300秒間浸漬
[4]洗浄浴: 純水に10秒間浸漬
厚み60μmのポリビニルアルコールフィルム(クラレ製 商品名「PE6000」)を、ロール延伸機により縦方向一軸延伸しながら、同時に膨潤、染色、架橋工程を施し、長手方向に4.5倍に延伸して偏光子とした。この偏光子の一方主面に、ノルボルネン系フィルム(JSR製 商品名「アートンフィルム FEKV150D0」)を幅方向に7.5倍に横方向一軸延伸したフィルム(厚み20μm)を、ポリビニルアルコール系の接着剤を介して貼り合せて、50℃で乾燥させた。このようにして得られた偏光フィルム1Bの厚みは50μmであった。
非晶質ポリエチレンテレフタレート(A−PET)樹脂を、Tダイ法により成形温度270度で押出成形して、厚み200μmの基材フィルムを作製した。この基材上に、製造例1Aで用いたのと同様のポリビニルアルコール水溶液を、乾燥後厚みが20μmとなるように塗布した後、ロール延伸機により、100℃で、長手方向に4倍に縦方向一軸延伸を行い、基材上にポリビニルアルコール膜が形成された積層体を作製した。
製造例1Bと同様にして、厚み30μmの偏光子を作製し、その一方主面に、ノルボルネン系フィルム(JSR製 商品名「アートンフィルム FEKV150D0」)を幅方向に3倍に横方向一軸延伸したフィルム(厚み50μm)を、ポリビニルアルコール系の接着剤を介して貼り合せて、50℃で乾燥させた。このようにして得られた偏光フィルム1Dの厚みは80μmであった。
前記製造例1Aで用いたのと同様の厚み150μmの基材上に、製造例1Aで用いたのと同様のポリビニルアルコール水溶液を、乾燥後厚みが7.8μmとなるように塗布した後、テンター延伸機により、143℃で、幅方向に1.6倍に横方向一軸延伸を行い、基材上にポリビニルアルコール膜が形成された積層体を作製した。
長手方向の延伸倍率を5.5倍としたこと以外は製造例1Bと同様にして、厚み25.5μmの偏光子を作製し、その一方主面に、ポリエチレンテレフタレートフィルム(東レ製 商品名「ルミラー F57」、厚み4.5μm)を、ポリビニルアルコール系の接着剤を介して貼り合せて、50℃で乾燥させた。このようにして得られた偏光フィルム1Fの厚みは30μmであった。
前記製造例1Cで用いたのと同様の厚み200μmの基材上に、製造例1Aで用いたのと同様のポリビニルアルコール水溶液を、乾燥後厚みが5μmとなるように塗布した後、ロール延伸機により、100℃で、長手方向に6.3倍に縦方向一軸延伸を行い、基材上にポリビニルアルコール膜が形成された積層体を作製した。
製造例1Bと同様にして、厚み30μmの偏光子を作製し、その一方主面に、ノルボルネン系フィルム(日本ゼオン製 商品名「ゼオノアフィルム ZB14−55/135」を幅方向に1.4倍に横方向一軸延伸したフィルム(厚み50μm)を、ポリビニルアルコール系の接着剤を介して貼り合せて、50℃で乾燥させた。このようにして得られた偏光フィルム1Hの厚みは80μmであった。
製造例1Cで用いたのと同様の厚み200μmの基材上に、製造例1Aで用いたのと同様のポリビニルアルコール水溶液を、乾燥後厚みが30μmとなるように塗布した後、ロール延伸機により、100℃で、長手方向に2.3倍に縦方向一軸延伸を行い、基材上にポリビニルアルコール膜が形成された積層体を作製した。
製造例1Cで用いたのと同様の厚み200μmの基材上に、製造例1Aで用いたのと同様のポリビニルアルコール水溶液を、乾燥後厚みが10μmとなるように塗布した後、ロール延伸機により、100℃で、長手方向に4倍に縦方向一軸延伸を行い、基材上にポリビニルアルコール膜が形成された積層体を作製した。
製造例1Cで用いたのと同様の厚み200μmの基材上に、製造例1Aで用いたのと同様のポリビニルアルコール水溶液を、乾燥後厚みが30μmとなるように塗布した後、ロール延伸機により、100℃で、長手方向に2,3倍に縦方向一軸延伸を行い、基材上にポリビニルアルコール膜が形成された積層体を作製した。
キャリアフィルムとして、以下のものを用いた。
キャリアフィルムA:
非晶質ポリエチレンテレフタレート(A−PET)樹脂を、Tダイ法により成形温度270度で押出成形して得られた、厚み150μmのフィルム
キャリアフィルムB:
非晶質ポリエチレンテレフタレート(A−PET)樹脂を、Tダイ法により成形温度270度で押出成形して得られた、厚み100μmのフィルム
キャリアフィルムC:
非晶質ポリエチレンテレフタレート(A−PET)樹脂を、Tダイ法により成形温度270度で押出成形して得られた、厚み170μmのフィルム
キャリアフィルムD:
非晶質ポリエチレンテレフタレート(A−PET)樹脂を、Tダイ法により成形温度270度で押出成形して得られた、厚み200μmのフィルム
キャリアフィルムE:
厚み38μmの二軸延伸ポチエチレンテレフタレートフィルム(三菱化学ポリエステル製 商品名「ダイアホイル MRF38CK」)
キャリアフィルムF:
厚み75μmの二軸延伸ポチエチレンテレフタレートフィルム(三菱化学ポリエステル製 商品名「ダイアホイル MRF75CK」)
上記の各フィルムの曲げ剛性は、下記の方法により測定した。
光学機能フィルムを、長手方向を長辺とする25mm×200mmの短冊状の試料に切り出し、幅、厚みを、それぞれノギス、デジタル厚み計により測定した後、島津製作所製のオートグラフを用いて、チャック間距離150mm、変位速度1mm/分で引張試験を行った。引張試験中の変位量と荷重を測定し、応力−歪み曲線から縦弾性率を算出した。
表1に示す組合せで、光学機能フィルム(偏光フィルム)とキャリアフィルムとを積層して、光学フィルム積層体を作製した。
キャリアフィルムの表面に離型処理を施し、この離型処理面上に厚み20μmの粘着層を形成して、粘着層付きキャリアフィルムを形成した。ロールラミネータを用いて、このキャリアフィルムを、前記製造例で得られた偏光フィルム1A〜1Iの偏光子の露出面側に積層して光学フィルム積層体とした後、フィルム幅が400mmとなるように幅方向の両端部をスリットして、ロール状に巻き取り、切込線形成前の連続ロールを作製した。
実施例・比較例と同様に粘着層付きキャリアフィルムを作製し、前記製造例で得られた偏光フィルム2A、2Bのノルボルネン系フィルム側の主面に粘着層付きキャリアフィルムを積層して光学フィルム積層体とした。その後は、実施例・比較例と同様にして、切込線入りの連続ロールを作製した
各実施例、比較例、参考例の切込線入り連続ロールをロール状に巻き取った後、クリーンルーム(20〜25℃、湿度60〜70%RH)にて10時間静置した後、貼り合せ試験を行った。図7に示す貼り合せ装置の繰り出し架台212に、上記各、比較例、参考例の連続ロールを設置して、セルWとして長手方向710mm、幅方向405mmの無アルカリガラス板(コーニング製)を用い、繰り出し架台からフィルムを繰り出して、剥離板の折り返し部にキャリアフィルムを巻き掛けて反転移送することによって、偏光フィルムからキャリアフィルムを剥離しながら、偏光フィルムとガラス板との貼り合せ試験を行った。
<剥離不良>
剥離部で偏光フィルムとキャリアフィルムとが剥離せず、キャリアフィルムに追従して偏光フィルムが剥離板で折り返され、ガラス板への貼り合せが行われなかったもの
<偏光フィルム破断>
光学機能フィルムの搬送経路、あるいは貼り合せ部において、偏光フィルムの破断が生じたもの
<スジ状ムラ発生>
ガラス板上に偏光フィルムが貼り合せられたサンプルを目視にて観察した際に、スジ状の気泡の噛み込みが発生していたもの
<ムラ発生>
バックライト上に偏光フィルム(日東電工製 NPF VEG1724DU)を配置し、その上にガラス板上に偏光フィルムが貼り合せられたサンプルを、ガラス板側をバックライト側として、かつ2枚の偏光フィルムの吸収軸方向が直交するように配置して目視観察した場合に、ムラが観察されたもの
実施例1〜3と比較例1〜3を比較すると、偏光フィルムの単位長さあたりの曲げ剛性が1×10−2N・mm2〜1.3×10−1N・mm2の範囲内にある実施例1〜3は、スジ状ムラの発生もなく、また、偏光フィルムをキャリアフィルムから剥離する際の失敗も発生しなかった。一方、偏光フィルムの単位長さあたりの曲げ剛性EI10が小さい比較例1では、スジ状ムラの発生はみられなかったものの、偏光フィルムをキャリアフィルムから剥離する際の失敗率が急激に上昇した。また、偏光フィルムの単位長さあたりの曲げ剛性EI10が大きい比較例2、3においては、10時間静置の場合はスジ状ムラ発生率が10%未満に抑制されているものの、静置時間が24時間に延長された場合に、スジ状のムラの発生率が2倍以上に上昇していることがわかる。
11 粘着層
13 キャリアフィルム
15 光学フィルム積層体
16 切込線
21 偏光子
22,23 保護フィルム
24 表面保護フィルム
30 巻芯
50 連続ロール
110,310 光学機能フィルム
113,313 キャリアフィルム
115,315 光学フィルム積層体
16,116 切込線
150,350 連続ロール
201,401 光学フィルム積層体供給装置
202,402 検査装置
403 切断装置
204,404 キャリアフィルム剥離装置
205,405 貼合装置
206,406 キャリアフィルム巻取装置
207,407 アキュームローラ
208,408 液晶パネル供給装置
212,412 支架装置
215,415 巻取ボビン
220 欠点検出手段
225,425 案内ローラ
226,426 貼り合せローラ
230,430 剥離板
W 液晶パネル
Claims (10)
- 光学機能フィルムと、光学機能フィルムに剥離自在に積層されたキャリアフィルムとを少なくとも含む連続ウェブ形態の光学フィルム積層体がロール状に巻き取られている連続ロールであって、
前記光学機能フィルムは偏光子の一方主面のみに保護フィルムが積層された偏光フィルムを含み、
前記光学機能フィルムは、前記光学フィルム積層体の幅方向に沿って切込線が形成されることで複数の光学機能フィルムのシート片に切断されており、
前記光学機能フィルムの長手方向の単位長さあたりの曲げ剛性が、1×10−2N・mm2以上、1.3×10−1N・mm2以下である、連続ロール。 - 前記光学フィルム積層体は、前記キャリアフィルムが粘着層を介して光学機能フィルムに添設されている、請求項1に記載の連続ロール。
- 前記光学機能フィルムの厚みが10μm以上、90μm以下である、請求項1または2に記載の連続ロール。
- 前記偏光子の厚みが2μm以上、10μm以下である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の連続ロール。
- 前記偏光子が、コーティングにより形成された偏光子である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の連続ロール。
- 前記キャリアフィルムの長手方向の単位長さあたりの曲げ剛性が、前記光学機能フィルムの長手方向の単位長さあたりの曲げ剛性よりも大きい、請求項1〜5のいずれか1項に記載の連続ロール。
- 前記キャリアフィルムの長手方向の単位長さあたりの曲げ剛性が、1.7×10−2N・mm2以上、2N・mm2以下である、請求項6に記載の連続ロール。
- 光学機能フィルムと液晶パネルと貼り合せる液晶表示素子の製造方法であって、
請求項1〜7のいずれか1項記載の連続ロールから前記光学フィルム積層体を繰り出す工程、
前記光学機能フィルムから前記キャリアフィルムを剥離する工程、および
前記光学機能フィルムの前記キャリアフィルムが剥離された露出面を液晶パネルと貼り合せる工程、
を有する、液晶表示素子の製造方法。 - 前記光学機能フィルムから前記キャリアフィルムを剥離する工程において、先端鋭角形状の剥離板にキャリアフィルムが巻き掛けられ、前記キャリアフィルムが鋭角に折り返されて反転移送されることにより、切込線形成部を起点としてキャリアフィルムから光学機能フィルムが剥離される、請求項8に記載の液晶表示素子の製造方法。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の連続ロールを用いて、光学機能フィルムを液晶パネルに貼り合せて液晶表示素子を製造するための貼り合せ装置であって、
前記連続ロールから前記光学フィルム積層体を連続的に繰り出す光学フィルム積層体供給装置、
前記キャリアフィルムから前記光学機能フィルムを剥離して、キャリアフィルムが剥離された光学機能フィルムの先端を貼合装置に導くキャリアフィルム剥離装置、
前記光学機能フィルムの前記キャリアフィルムが剥離された露出面を前記液晶パネルと貼り合せる貼合装置、および
光学機能フィルムが剥離された後のキャリアフィルムを巻取り回収するキャリアフィルム巻取装置を備え、
前記キャリアフィルム剥離装置は、前記キャリアフィルムを巻き掛けるための折り返し部を有する剥離板を備え、剥離板は前記折り返し部でキャリアフィルムが鋭角に折り返されて反転移送されることにより、切込線形成部を起点としてキャリアフィルムから光学機能フィルムが剥離されるように構成されている、貼り合せ装置。
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