JP5004652B2 - 光学フィルムの製造方法、光学フィルム及び液晶表示装置 - Google Patents
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なお、前記緩和弾性率は、正三角錐型ダイヤモンド製圧子を荷重Pが最大荷重P max になるまでプラスチックフィルムに押し込む負荷過程と該負荷過程の後に前記圧子を荷重Pが0になるまで引き抜く除荷過程とを実行するナノインデンテーション試験によって得られる、前記圧子の荷重Pと押し込み深さhとの関係に基づき、以下の式(1)によって算出されるものである。
E r =S/2・(π/A) 1/2 ・・・ (1)
上記の式(1)において、E r は緩和弾性率を、Sは接触剛性率を、πは円周率を、Aは前記圧子とプラスチックフィルムの表面との接触射影面積を示す。
前記接触剛性率Sは、前記圧子の荷重Pと押し込み深さhとの関係の内、前記除荷過程で得られる関係(除荷曲線)に基づき算出されるものであって、前記負荷過程から前記除荷過程に遷移した直後の前記除荷曲線の傾きdP/dhを意味する。前記圧子の最大押し込み深さh max (前記圧子の荷重Pが最大荷重P max に到達したときの前記圧子の押し込み深さh)は200nmに設定される。
前記接触射影面積Aは、前記圧子の押し込み深さhが前記最大押し込み深さh max に到達したときの前記圧子とプラスチックフィルムの表面との接触部分の面積を前記圧子の押し込み方向に射影した面積を意味し、前記接触部分の深さ(接触深さ)をh c とすると、以下の式(2)で表される。
A=24.56・h c 2 ・・・(2)
前記接触深さh c は、前記最大押し込み深さh max 、最大荷重P max 及び接触剛性率Sを用いて、以下の式(3)で表される。
h c =h max −0.75・P max /S ・・・(3)
前記ラビングロールの直下であって、前記ラビングロールの回転軸と略平行な直線に沿って配設され、前記搬送ベルトの搬送方向に沿ってそれぞれ回転する複数のバックアップロールと、
前記ラビングロールの回転軸と略平行な直線に沿って配設された台座部と、
前記搬送ベルト表面の法線周りに回転可能に前記台座部上に一端が軸支された複数の支持部とを備え、
前記複数の各バックアップロールは、前記複数の各支持部に前記搬送ベルトの搬送方向に沿って回転可能に軸支され、前記搬送ベルトの移動に伴い前記搬送ベルトの下面から付与される摩擦力によって、前記搬送ベルトの搬送方向に沿って回転する向きとなる。
図1は、本発明の一実施形態に係る光学フィルムの製造方法におけるラビング処理工程を実施するためのラビング処理装置の概略構成を示す正面図である。図2は、図1に示すバックアップロール機構の概略構成を示す図であり、図2(a)は平面図を、図2(b)はバックアップロール近傍の斜視図を、図2(c)はフィルムの搬送方向から見た図をそれぞれ示す。図1に示すように、本実施形態に係るラビング処理装置100は、駆動ロール1、2と、駆動ロール1、2間に架設され、長尺のプラスチックフィルムFを支持して搬送する無限軌道の搬送ベルト3と、搬送ベルト3の上方において上下方向に昇降可能に配設されたラビングロール4と、プラスチックフィルムFを支持する搬送ベルト3の下面を支持するバックアップロール機構5とを備えている。なお、ラビング装置100の前後には、必要に応じて適切な静電気除去装置や除塵装置等を設置しても良い。
Er=S/2・(π/A)1/2 ・・・ (1)
ここで、上記の式(1)において、Erは緩和弾性率を、Sは接触剛性率を、πは円周率を、Aは圧子と被検材表面との接触射影面積を示す。
本発明における接触剛性率Sは、上記のナノインデンテーション試験によって得られる圧子の荷重Pと押し込み深さhとの関係の内、除荷過程で得られる関係(図3(c)の除荷曲線)に基づき算出される。より具体的に説明すれば、接触剛性率Sは、圧子の位置が最大押し込み深さhmax(最大荷重Pmaxをかけたときの押し込み深さ)に到達してから除荷過程に遷移した直後の除荷曲線の傾きによって定義される。換言すれば、接触剛性率Sは、点(hmax、Pmax)における除荷曲線に対する接線Lの勾配(dP/dh)を意味する。
本発明における接触射影面積Aは、圧子の位置が最大押し込み深さhmaxに到達したときにおける圧子と被検材表面との接触部分の面積を、圧子の押し込み方向に射影した面積を意味する(図3(a)参照)。なお、この接触部分の深さ(接触深さ)をhcとすると、正三角錐型圧子の場合、接触射影面積Aは、以下の式(2)で近似できる。
A=24.56・hc 2 ・・・(2)
上記の接触深さhcは、最大押し込み深さhmax、最大荷重Pmax及び接触剛性率Sを用いて、以下の式(3)で表される。
hc=hmax−0.75・Pmax/S ・・・(3)
(1)基材(プラスチックフィルムF)の作製
不活性粒子として数珠状シリカを添加したエチレングリコールスラリーを調製し、このエチレングリコールスラリーを190℃で1.5時間熱処理した。続いて、このエチレングリコールスラリーをテレフタル酸ジメチルとエステル交換反応させた後、重縮合させ、数珠状シリカを0.3〜55重量%含有するエチレンテレフタレートのペレットを作製した。
上記のPETフィルムに対して、図1及び図2に示すラビング処理装置100を用いて、ラビング処理を施した。なお、搬送ベルト3表面の鏡面仕上げはRa=0.01μm、駆動ロール1、2の外径は550mm、フィルムの搬送速度は5m/min、各バックアップロール51の外径は全て90mm、隣接する各バックアップロール51の回転軸方向の中心間距離L1は全て80mm、各バックアップロール51の回転軸方向の幅L2は全て30mmとした。また、ラビングロール4(起毛布4aを含む)の半径は76.89mmとし、レーヨン製の起毛布を巻回したものを用いた。ラビングロール4の回転軸はフィルムの搬送方向に対して直角方向から24.3°傾斜させ、各バックアップロール51は、ラビングロール4の直下であって、上記回転軸と平行な直線に沿って配置した。ラビングロール4の回転数は1500rpm、押し込み量は0.4mmとした。
下記の化学式で表される紫外線重合性ネマチック液晶化合物1gに光重合開始剤(チバスペシャリティーケミカルズ社製Irgacure907)0.03gを加え、固形分が20重量%になるようにトルエンで希釈し、10分間攪拌して塗布液を得た。
前記PETフィルムのラビング処理を施した表面に、キャップコーターを用いて前記塗布液を塗布し、90℃で2分間乾燥させた後、室温に冷却し、紫外線を積算光量で100mJ/cm2照射することにより液晶性分子を硬化させて位相差フィルム(1/4波長板)を作製した。
基材として、結晶化温度245℃(結晶化率50%)で作製したPETフィルムを用いたこと以外は、実施例1に準じて位相差フィルム(1/4波長板)を作製した。本実施例におけるPETフィルムの表面の緩和弾性率は3.85GPaであった。
基材として、押出機の吐出量を調節することにより厚み80μmとしたPETフィルムを用いたこと以外は、実施例2に準じて位相差フィルム(1/4波長板)を作製した。本実施例におけるPETフィルムの表面の緩和弾性率は3.87GPaであった。
基材として結晶化温度155℃(結晶化率35%)で作製したPETフィルムを用いたこと、押出機の吐出量を調節することによりPETフィルムの厚みを75μmとしたこと、及び、そのPETフィルムの表面に厚み2μm、結晶化温度(乾燥温度)60℃、結晶化率20%のポリビニルアルコール(PVA)を配向膜として形成したこと以外は、実施例1に準じて位相差フィルム(1/4波長板)を作製した。本実施例における基材(PETフィルムと配向膜との積層体)の表面の緩和弾性率は5.19GPaであった。なお、配向膜の厚み測定には、大塚電子製の分光光度計:MCPD2000を用いた。後述する実施例5、6についても同様である。また、PVAの結晶化率は、前述したPETフィルムの結晶化率測定方法と同様の方法で測定した。後述する実施例5、6についても同様である。
結晶化温度(乾燥温度)120℃、結晶化率30%のPVAを配向膜として形成したこと以外は、実施例4に準じて位相差フィルム(1/4波長板)を作製した。本実施例における基材(PETフィルムと配向膜との積層体)の表面の緩和弾性率は5.98GPaであった。
配向膜の厚みを10μmとしたこと以外は、実施例5に準じて位相差フィルム(1/4波長板)を作製した。本実施例における基材(PETフィルムと配向膜との積層体)の表面の緩和弾性率は6.31GPaであった。
基材として、結晶化温度155℃(結晶化率35%)で作製したPETフィルムを用いたこと以外は、実施例1に準じて位相差フィルム(1/4波長板)を作製した。本実施例におけるPETフィルムの表面の緩和弾性率は3.09GPaであった。
基材として、結晶化温度180℃(結晶化率38%)で作製したPETフィルムを用いたこと以外は、実施例1に準じて位相差フィルム(1/4波長板)を作製した。本実施例におけるPETフィルムの表面の緩和弾性率は3.27GPaであった。
基材として、結晶化温度205℃(結晶化率41%)で作製したPETフィルムを用いたこと以外は、実施例1に準じて位相差フィルム(1/4波長板)を作製した。本実施例におけるPETフィルムの表面の緩和弾性率は3.35GPaであった。
基材として、結晶化温度220℃(結晶化率44%)で作製したPETフィルムを用いたこと以外は、実施例1に準じて位相差フィルム(1/4波長板)を作製した。本実施例におけるPETフィルムの表面の緩和弾性率は3.43GPaであった。
(1)摩耗試験による粗さ変化の評価
実施例1〜6及び比較例1〜4において作製した基材(実施例1〜3及び比較例1〜4についてはPETフィルム、実施例4〜6についてはPETフィルムと配向膜との積層体)から切り出した試験片をガラス板上に粘着剤で固定し、コットン製の起毛布(林テレンプ社製)を巻回した直径80mmのラビングロールで、試験片にラビング処理を施した。ラビングロールの回転数は2000rpm、押し込み量は0.5mmとした。また、ガラス板の搬送速度は250mm/minとした。
互いの吸収軸が直交するように配置した2枚の偏光板の間に、実施例1〜6及び比較例1〜4において作製した位相差フィルムを挟み、視認側の偏光板の吸収軸と位相差フィルムの遅相軸とが平行になるように積層した状態で視認することにより、輝点個数を評価した。なお、輝点個数は、位相差フィルム面の10cm×10cmの領域で計数し、この個数を1m2当たりの個数に比例換算して評価した。
3…搬送ベルト
4…ラビングロール
4a…起毛布
5…バックアップロール機構
51…バックアップロール
52…台座部
53…支持部
56…連結機構
100…ラビング装置
F…プラスチックフィルム
M…モータ
Claims (6)
- 長尺のプラスチックフィルムの表面をプラスチックフィルムの搬送方向に対して直角方向から回転軸を傾斜させたラビングロールによって擦るラビング処理工程と、
前記ラビング処理工程を経たプラスチックフィルムの表面に液晶性分子を塗布する塗布工程と、
前記塗布した液晶性分子を固定する固定工程とを含み、
前記ラビング処理工程において、前記プラスチックフィルムの搬送速度が1〜50m/minであり、前記ラビングロールの外径が130〜170mmであり、前記ラビングロールの回転数が1〜3000rpmであり、前記ラビングロールの押し込み量が100〜2000μmであり、前記ラビングロールによって擦るプラスチックフィルムの表面の緩和弾性率が3.5GPa以上であることを特徴とする光学フィルムの製造方法。
なお、前記緩和弾性率は、正三角錐型ダイヤモンド製圧子を荷重Pが最大荷重P max になるまでプラスチックフィルムに押し込む負荷過程と該負荷過程の後に前記圧子を荷重Pが0になるまで引き抜く除荷過程とを実行するナノインデンテーション試験によって得られる、前記圧子の荷重Pと押し込み深さhとの関係に基づき、以下の式(1)によって算出されるものである。
E r =S/2・(π/A) 1/2 ・・・ (1)
上記の式(1)において、E r は緩和弾性率を、Sは接触剛性率を、πは円周率を、Aは前記圧子とプラスチックフィルムの表面との接触射影面積を示す。
前記接触剛性率Sは、前記圧子の荷重Pと押し込み深さhとの関係の内、前記除荷過程で得られる関係(除荷曲線)に基づき算出されるものであって、前記負荷過程から前記除荷過程に遷移した直後の前記除荷曲線の傾きdP/dhを意味する。前記圧子の最大押し込み深さh max (前記圧子の荷重Pが最大荷重P max に到達したときの前記圧子の押し込み深さh)は200nmに設定される。
前記接触射影面積Aは、前記圧子の押し込み深さhが前記最大押し込み深さh max に到達したときの前記圧子とプラスチックフィルムの表面との接触部分の面積を前記圧子の押し込み方向に射影した面積を意味し、前記接触部分の深さ(接触深さ)をh c とすると、以下の式(2)で表される。
A=24.56・h c 2 ・・・(2)
前記接触深さh c は、前記最大押し込み深さh max 、最大荷重P max 及び接触剛性率Sを用いて、以下の式(3)で表される。
h c =h max −0.75・P max /S ・・・(3) - 前記ラビング処理工程において、金属表面を有する搬送ベルトによって前記長尺のプラスチックフィルムを支持して搬送すると共に、前記プラスチックフィルムを支持する搬送ベルトの下面を支持するバックアップロール機構を配設し、
前記バックアップロール機構は、
前記ラビングロールの直下であって、前記ラビングロールの回転軸と略平行な直線に沿って配設され、前記搬送ベルトの搬送方向に沿ってそれぞれ回転する複数のバックアップロールと、
前記ラビングロールの回転軸と略平行な直線に沿って配設された台座部と、
前記搬送ベルト表面の法線周りに回転可能に前記台座部上に一端が軸支された複数の支持部とを備え、
前記複数の各バックアップロールは、前記複数の各支持部に前記搬送ベルトの搬送方向に沿って回転可能に軸支され、前記搬送ベルトの移動に伴い前記搬送ベルトの下面から付与される摩擦力によって、前記搬送ベルトの搬送方向に沿って回転する向きとなることを特徴とする請求項1に記載の光学フィルムの製造方法。 - 前記塗布工程及び前記固定工程により、前記プラスチックフィルムの表面に1/2波長板として機能する光学補償層を形成することを特徴とする請求項1又は2に記載の光学フィルムの製造方法。
- 請求項1から3の何れかに記載の光学フィルムの製造方法によって製造される光学フィルム。
- バーティカル・アライメント(VA)モードの液晶セルを具備する液晶表示装置に用いられることを特徴とする請求項4に記載の光学フィルム。
- 請求項4又は5に記載の光学フィルムを有する液晶表示装置。
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