JP5123016B2 - 複屈折測定装置、複屈折測定方法、フイルム生産システムおよびフイルム生産方法 - Google Patents

Description

本発明は複屈折測定装置及び複屈折測定方法に係り、特にプラスチック樹脂フイルムの製造工程において、フイルムの複屈折特性を正確に測定する複屈折測定装置、複屈折測定方法、フイルム生産システムおよびフイルム生産方法に関する。

液晶ディスプレイ等に用いるプラスチック樹脂フイルムを製造する際には、製造工程内においてフイルムの配向軸やレタデーション等の複屈折特性を計測し、計測結果に基づいて工程条件を制御することが好ましい。このように、工程条件に対してフィードバックを行うことで、所望の性能のフイルムを安定製造することが可能となり、その結果、ディスプレイの高性能化、高品質化を図ることが可能となる。

特許文献１には、互いに異なる波長を有する少なくとも二つの光を使うことによって計測範囲を拡大し、レタデーションを計測した位置の試料の厚さを計測することにより、試料の走行方向の厚さむらと幅方向の厚さ変化を捉え、正確に複屈折を計測することができるレタデーション計測装置が記載されている。特許文献１の装置によれば、厚さ変動によるレタデーション変動を識別することができるので、工程変動を素早く的確に把えることが可能となる。

一方、レタデーションは搬送中のフイルムにかかる張力の影響を受けることが知られており、製造工程内で計測されるレタデーションはフイルム本来の値を正確に計測できているとは必ずしも言えない。これに対し、特許文献２には、フイルムの進行方向に働く張力の幅方向の分布を一定にしてレタデーションを測定し、測定値から張力による変化量を差し引いて無負荷状態のレタデーション値を近似する装置が記載されている。特許文献２の装置によれば、生産ライン中にある位相差フイルムのレタデーションについて、無負荷状態で測定したものと同等の測定結果が得られることから、測定結果に基づく生産条件の調整を容易に行うことが可能となる。
特開平１１−３２６１９０号公報 特開２００１−４５３５号公報

近年、フイルムの厚みや張力以外に、フイルムの含水率によりレタデーション測定値が変化するという事実が知られてきた。フイルム含水率は、フイルム原材料の特性や、製造工程内の加熱、乾燥工程およびフイルム搬送される周囲の温湿度環境の影響を受けて変動するため、レタデーションを製造工程内のどの工程で測定するかによって測定値への影響度合いが変化する。したがって、レタデーション測定値を基にフイルム性能を判断し、工程条件を変更するためには、レタデーション測定時のフイルム含水率を知ることが重要である。

しかしながら、特許文献１や特許文献２に記載の装置では、製造工程におけるレタデーション測定値の変化が、フイルム含水率の影響によるものか、フイルムのレタデーション性能が変化したのか判断出来ないという問題があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、被測定試料の複屈折特性を正確に測定する複屈折測定装置、複屈折測定方法、フイルム生産システムおよびフイルム生産方法を提供する。

前記目的を達成するために請求項１に記載の複屈折測定装置は、被測定試料に光を入射して前記被測定試料のレタデーションを測定するレタデーション測定手段と、前記被測定試料の含水率を測定する含水率測定手段と、前記測定した含水率に基づいて前記レタデーション測定手段の測定値を補正する補正手段とを備えたことを特徴とする。

これにより、レタデーション測定値の含水率の影響を排除でき、被測定試料の複屈折特性を正確に測定することができる。

請求項２に示すように請求項１に記載の複屈折測定装置において、前記含水率測定手段は、前記レタデーション測定手段の測定領域における含水率を測定することを特徴とする。

これにより、適切に試料の含水率を測定することができる。

請求項３に示すように請求項１または２に記載の複屈折測定装置において、前記含水率測定手段は、赤外吸収法を用いて前記被測定試料の含水率を測定することを特徴とする。

これにより、簡単に含水率を測定することができる。

請求項４に示すように請求項１から３のいずれかに記載の複屈折測定装置において、前記被測定試料の単位厚みあたりの含水率と単位厚みあたりのレタデーションの変化率との第１の相関関係を算出する手段と、前記被測定試料の厚みを測定する厚み測定手段と、前記測定した含水率と前記測定した厚みに基づいて前記被測定試料の単位厚みあたりの含水率を算出する手段と、前記算出した被測定試料の単位厚みあたりの含水率と前記算出した第１の相関関係から前記被測定試料の単位厚みあたりのレタデーションの変化率を算出する手段とを備え、前記補正手段は前記算出した単位厚みあたりのレタデーションの変化率に基づいて前記レタデーション測定手段の測定値を補正することを特徴とする。

これにより、適切にレタデーション測定値の含水率の影響を排除することができる。

請求項５に示すように請求項４に記載の複屈折測定装置において、前記厚み測定手段は、前記含水率測定手段の測定領域における厚みを測定することを特徴とする。

これにより、適切に試料の厚みを測定することができる。

請求項６に示すように請求項４または５に記載の複屈折測定装置において、前記厚み測定手段は、赤外吸収法を用いて前記被測定試料の厚みを測定することを特徴とする。

これにより、簡単に試料の厚みを測定することができる。

請求項７に示すように請求項４から６のいずれかに記載の複屈折測定装置において、前記被測定試料を搬送する搬送手段と、前記搬送手段の搬送量を算出する手段と、前記被測定試料の搬送方向に沿って配置された前記レタデーション測定手段、前記含水率測定手段、および前記厚み測定手段の各測定位置間の距離および前記算出された搬送量に基づいて、各測定手段が前記被測定試料の同一領域を測定するように各測定手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。

これにより、簡単に試料の同一領域のレタデーション、含水率、厚みを測定することができる。

請求項８に示すように請求項１から７のいずれかに記載の複屈折測定装置において、前記被測定試料にかかる張力と前記被測定試料のレタデーションの変化率との第２の相関関係を算出する手段と、前記レタデーション測定手段の測定時に前記被測定試料にかかる張力を測定する手段と、前記測定した張力と前記第２の相関関係から前記被測定試料のレタデーションの変化率を算出する手段とを備え、前記補正手段は、前記算出したレタデーションの変化率に基づいて前記レタデーション測定手段の測定値を補正することを特徴とする。

これにより、レタデーション測定値の張力による影響を排除することができる。

前記目的を達成するために請求項９に記載のフイルム生産システムは、所定の生産条件でフイルムを生産する生産手段と、請求項１から８のいずれかに記載の複屈折測定装置と、前記生産手段で生産したフイルムを前記複屈折測定装置で測定した結果に基づいて、前記所定の生産条件を変更する手段とを備えたことを特徴とする。

これにより、安定して高性能なフイルムを生産することができる。

請求項１０に示すように請求項９に記載のフイルム生産システムにおいて、前記所定の生産条件は、前記フイルム原材料の押し出し量、前記フイルムの縦／横延伸率、前記フイルム延伸時のフイルム加熱温度、および前記フイルム延伸後のフイルム熱処理温度のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする。

これにより、適切に工程条件に対してフィードバックすることができる。

前記目的を達成するために請求項１１に記載の複屈折測定方法は、被測定試料に光を入射して前記被測定試料のレタデーションを測定するレタデーション測定工程と、前記被測定試料の含水率を測定する含水率測定工程と、前記測定した含水率に基づいて前記レタデーション測定工程の測定値を補正する補正工程とを備えたことを特徴とする。

これにより、レタデーション測定値の含水率の影響を排除でき、製造工程内でフイルムの複屈折特性を正確に測定することができる。

前記目的を達成するために請求項１２に記載のフイルム生産方法は、所定の生産条件でフイルムを生産する生産工程と、前記生産されたフイルムに光を入射して前記フイルムのレタデーションを測定するレタデーション測定工程と、前記フイルムの含水率を測定する含水率測定工程と、前記測定した含水率に基づいて前記レタデーション測定工程の測定値を補正する補正工程と、前記補正したレタデーションに基づいて、前記所定の生産条件を変更する工程とを備えたことを特徴とする。

これにより、安定して高性能なフイルムを生産することができる。

本発明によれば、被測定試料のレタデーション測定において、被測定試料の含水率を測定し、測定した含水率に基づいて測定したレタデーションを補正するので、レタデーション測定値の含水率の影響を排除した正確なレタデーション測定が可能となる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１は、本発明に係る複屈折測定装置１０の第１の実施の形態の概略を示す構成図である。

同図に示すように、本実施の形態の複屈折測定装置１０は、第１の投光器１２及び第１の受光器１４から構成される第１の偏光特性測定部１１、第２の投光器１８及び第２の受光器１９から構成される第２の偏光特性測定部１７、試料１６を搬送するための搬送ロール２１、軸／レタデーション算出手段６１、計測制御手段６２、面内方位可変手段６３、及び面内方位制御手段６４、搬送位置検出手段６５、含水率測定部８１、厚み測定部８２、および張力測定部８３から構成されている。

第１の偏光特性測定部１１は、回転検光子法を用いて試料の軸方位とレタデーションを算出するための測定部である。図２は、第１の偏光特性測定部１１の光学系の構成図であり、同図に示すように、第１の偏光特性測定部１１の投光器１２は、光源２６、第１の平凸レンズ２８、分光フィルタ３２、ピンホール板３０、第２の平凸レンズ３４、直線偏光板３６、λ／４波長板３８、及び出射アパーチャ４０から構成される。

光源２６は、所望の波長帯域を含む光を発生し出射する光源であり、単色光源、白色光源を用いることが可能である。

光源２６から発光された光線は、第１の平凸レンズ２８を通過し、分光フィルタ３２に導かれる。分光フィルタ３２は、入射した光から所望の波長の光を取り出す、もしくは入射した光の波長帯を制限して単色性を高める働きをし、回折格子などの分光器を用いてもよい。本実施の形態では、光源２６に中心波長６３０ｎｍのＬＥＤを、分光フィルタ３２に半値幅１０ｎｍの金属干渉型フィルタを使用して、所望の波長の光を取り出す。

なお、光源２６から出射される光を分光フィルタ３２まで導光する手段、および分光フィルタ３２から出射される光を以降の光学系まで導光する手段は、光ファイバー等を用いてもよいし、光源２６と分光フィルタ３２、および以降の光学系を一体化してもよい。

ピンホール板３０のピンホール、および第２の平凸レンズ３４は、試料１６に入射する光を平行光にする働きをする。ピンホール板３０のピンホールから出射される光をほぼ点光源と見なし、第２の平凸レンズ３４の焦点距離がピンホール板３０のピンホールに合うように第２の平凸レンズ３４を配置することで、第２の平凸レンズ３４からの出射光をほぼ平行光とすることができる。本実施の形態では、第２の平凸レンズ３４には焦点距離４０ｍｍのレンズを使用して、スポット径が約４ｍｍとなる平行光を得る。また、ピンホール板３０のピンホール径は小さいほど平行光の平行度が高まり、本実施の形態ではφ０．４ｍｍのピンホール径を使用する。

第２の平凸レンズ３４を通過した光は、直線偏光板３６により、直線偏光板３６の透過軸に沿った直線偏光に変換される。直線偏光板３６には、消光比が１０^−６〜１０^−５オーダーで、ヨウ素吸収を利用した高分子型や光学結晶を利用したプリズム型などが使用され、本実施の形態では、ヨウ素吸収の高分子型を用いる。

直線偏光に偏光された光は、λ／４波長板３８に導かれる。λ／４波長板３８は、複屈折を持つ水晶などの光学結晶を組み合わせて作られた位相差９０°の位相子であり、直線偏光の偏光方向に対して進相軸を相対的に４５°または−４５°傾けて配置することで、直線偏光を円偏光に変換する。なお、正確に位相差９０°のλ／４波長板３８を作ることは現実的には非常に困難であるので、本実施の形態では、λ／４波長板３８の進相軸方位４５°に配置し、入射偏光状態(ストークスパラメーター)を事前に実測して、測定値の計算に使用する。

λ／４波長板３８を通過した光は、出射アパーチャ４０に導かれ、ここで投光器１２から出射する出射光のビーム径が決定される。本実施の形態では、φ４ｍｍのビーム径を使用する。出射アパーチャ４０を通過した光は、試料１６を透過して受光器１４に受光される。搬送中に発生する試料１６のたるみ、シワによる平面性悪化の影響を受け難くするために、出射アパーチャ４０のビーム径、すなわち試料１６の測定領域の直径は４ｍｍ以下であることが好ましい。

図２に示すように、第１の偏光特性測定部１１の受光器１４は、ロータリーエンコーダ４４付きの回転中空モータ４６、直線偏光板４８、及び光電子倍増管（ＰＭＴ）５０から構成される。

直線偏光板４８は、回転中空モータ４６の中央部に配置され、光軸周りを所定の回転角で回転する。回転する直線偏光板４８の透過軸方位の光強度のみをＰＭＴ５０で検出することで、ＰＭＴ５０に入射される偏光の光強度を全方位に渡って検出する。本実施の形態では、ヨウ素吸収の高分子型の直線偏光板４８を使用した。

回転中空モータ４６は、中心に光を通すことができる中空型のモータであり、図示しない中心部の中空の回転体に直線偏光板４８を固定保持し、直線偏光板４８を３６０°回転させることが可能である。中空の回転体は外周にギア等の機械的結合部を有し、ブラシレスモータやステッピングモータ等がベルトや歯車により結合される。回転体とモータは機構要素として分離されていてもよいし、一体化されていてもよい。本実施の形態では、ブラシレスモータを用い、ロータの回転速度を３０Ｈｚとした。

ロータリーエンコーダ４４は、所定の回転角度ピッチ毎に生成される角度パルスを出力することにより、回転中空モータ４６の現在の角度位置を検出するもので、これにより直線偏光板４８の現在の透過軸方位を検出することができる。本実施の形態では、１回転３０００パルス出力するものを使用する。

光電子倍増管（ＰＭＴ）５０は、増幅率を可変するための感度調整器と、光電管から出力された電流信号を電圧に変換する電流−電圧変換器を備え、光強度信号をアナログ電圧信号に変換して出力する。光を検出する手段は、ＰＭＴに限定されるものではなく、ＣＣＤ等を用いてもよい。

このように構成された第１の偏光特性測定部１１は、第１の投光器１２から出射する光が試料１６の法線と平行になるように配置される。

試料１６はシート状のプラスチック樹脂フイルムであり、投光器１２と受光器１４の間に配置され、搬送ロール２１により所定の速度で搬送される。張力測定部８３は、搬送ロール２１による試料１６の張力を検出可能に構成されている。

第２の偏光特性測定部１７も、回転検光子法を用いて試料の斜め入射光のレタデーションを算出するための測定部である。第２の偏光特性測定部１７の光学系の構成は、第１の偏光特性測定部１１の光学系の構成と同様となっている。第１の偏光特性測定部１１と第２の偏光特性測定部１７は、試料１６の幅方向の同一領域を測定可能となるように配置される。

さらに、第２の偏光特性測定部１７は、第２の投光器１８から出射する光が試料１６に斜め方向に入射するように配置され、かつ面内方位可変手段６３により、入射する点の法線を中心として方位旋回可能に構成されている。したがって、第２の偏光特性測定部１７は、測定領域と入射角を一定に保ちつつ、入射方位を変更することが可能となっている。本実施の形態では、第２の投光器１８から出射する光が試料１６の法線から４０°の入射角を持つように配置した。

なお、第１の偏光特性測定部１１と第２の偏光特性測定部１７は、試料１６の搬送方向に所定の距離を離して配置してもよい。離して配置する場合には、それぞれの測定位置を試料１６の幅方向に同じ位置に配置し、後述する搬送位置検出手段６５により試料１６の搬送量を検出することで、測定領域を同一とすることが望ましい。

含水率測定部８１は、赤外吸収法を用いて試料１６の含水率を測定することが可能に構成されている。また、厚み測定部８２は、赤外吸収法を用いて試料１６の厚みを測定することが可能に構成されている。厚み測定部８２は、光干渉法を用いても良く、赤外吸収法によれば含水率測定部８１と同一に出来て望ましい。

第１の偏光特性測定部１１、第２の偏光特性測定部１７、含水率測定部８１、および厚み測定部８２は、試料１６の幅方向の同一位置を測定可能なように、試料１６の搬送方向に沿って配置する。また、これらの測定部は、搬送される試料１６の含水率の変化が無視できるように、互いに近い位置に配置することが好ましい。

図３は、軸／レタデーション算出手段６１の電気的構成を示すブロック図である。同図に示すように、軸／レタデーション算出手段６１は、ＡＤ変換部７１及び演算部７２から構成される。ＡＤ変換部７１は、第１の偏光特性測定部１１と第２の偏光特性測定部１７、含水率測定部８１、厚み測定部８２、および張力測定部８３から出力されるアナログ電圧信号を、逐次デジタル電圧信号に変換する。演算部７２は、ＡＤ変換部７１の出力値や演算結果等を記憶する記憶部７３、ＡＤ変換部７１が出力したデジタルデータをフーリエ変換するフーリエ変換処理部７４、フーリエ変換処理部７４の出力結果に基づいて軸方位とレタデーションを算出する算出部７５により構成される。

記憶部７３は、ＡＤ変換部７１から伝送されたデジタルデータや、フーリエ変換処理部７４において変換処理された結果データ、算出部７５において軸方位およびレタデーションを算出する過程で発生する演算途中のデータや演算結果のデータを記憶するものである。

フーリエ変換処理部７４は、記憶部７３に記憶されている直線偏光板４８の回転角度に応じたデジタルデータを、ＤＦＴ(離散フーリエ変換)やＦＦＴ(高速フーリエ変換)などのフーリエ変換アルゴリズムを用いて、直線偏光板４８の所定の回転角における周波数成分のフーリエ係数を算出する。

算出部７５は、フーリエ変換処理部７４の出力結果に基づいて軸方位とレタデーションを算出するとともに、記憶部７３に記憶された含水率、厚み、および張力の測定結果に基づいて、算出したレタデーションの補正を行う。

ＡＤ変換部７１及び演算部７２は、所定のプログラムとそのプログラムを実行するプロセッサ（ＣＰＵ、ＤＳＰ）などを用いたコンピュータで実現可能である。本実施の形態では、ＤＳＰによる信号処理ボードを使用した。

面内方位制御手段６４は、計測制御手段６２からの指令に基づいて面内方位可変手段６３を制御する。

面内方位可変手段６３は、試料１６を挟んで投光側、受光側のそれぞれについて独立に方位可変に構成している。面内方位可変手段６３にはステッピングモータを使用し、面内方位を０〜３６０°回転可能としている。

搬送位置検出手段６５は、回転駆動する搬送ロール２１の回転角を図示しないエンコーダで検出し、前記エンコーダパルス列のパルス数を積算する。

計測制御手段６２は、搬送位置検出手段６５の検出結果に基づいて試料１６の搬送量を算出し、算出した搬送量に基づいて張力測定部８３、含水率測定部８１、厚み測定部８２、第１の偏光特性測定部１１、および第２の偏光特性測定部１７を制御し、試料１６の複屈折測定を統括制御する。本実施の形態では、計測制御手段６２にはパーソナルコンピュータを用いており、各測定部、軸／レタデーション算出手段６１、面内方位制御手段６４、および搬送位置検出手段６５とは、双方向通信可能に接続されている。

次に、本実施の形態の複屈折測定装置１０と、複屈折測定装置１０を用いたフイルム生産システムの動作について説明する。

まず、計測制御手段６２の制御に基づいて、第１の偏光特性測定部１１が試料１６の偏光の光強度を全方位に渡って検出する。この測定結果に基づいて、軸／レタデーション算出手段６１が試料１６の配向軸方位を算出する。面内方位制御手段６４は、面内方位可変手段６３を制御し、第２の偏光特性測定部１７の斜め入射光が算出された配向軸方位と平行もしくは直交になるように方位旋回させ、固定する。この後、搬送ロール２１による試料１６の搬送が開始される。

搬送が開始されると、計測制御手段６２は、含水率測定部８１に対して試料１６の含水率の測定を行わせる。搬送位置検出手段６５は、搬送ロール２１による試料１６の搬送量に基づいて、試料１６における含水率測定部８１が含水率の測定を行った領域の位置を検出する。この位置が厚み測定部８２の測定位置に達したことを検出すると、計測制御手段６２は、搬送位置検出手段６５の検出結果に基づいて、厚み測定部８２に対して厚みの測定を行わせる。

さらに、搬送位置検出手段６５が、試料１６における厚み測定部８２が厚み測定を行った領域が第１の偏光特性測定部１１および第２の偏光特性測定部１７の測定位置に達したことを検出すると、計測制御手段６２は、搬送位置検出手段６５の検出結果に基づいて、第１の偏光特性測定部１１および第２の偏光特性測定部１７に対して偏光特性の測定を行わせる。

この間、張力測定部８３は、計測制御手段６２からの指示により、搬送ロール２１による試料１６の張力の測定を行う。

このように、複屈折測定装置１０は、試料１６の同一領域において、含水率、厚み、張力、および偏光特性の測定を行うことが可能となっている。

これらの測定が終了すると、軸／レタデーション算出手段６１は、第１の偏光特性測定部１１の測定結果に基づいて正面レタデーションを、第２の偏光特性測定部１７の測定結果に基づいて斜めレタデーションを算出する。正面レタデーションと斜めレタデーションから厚み方向レタデーション（Ｒｔｈ）を算出してもよい。さらに、算出されたレタデーションについて、測定された含水率、厚みに基づいて、補正を行う。

ここで、算出したレタデーションの含水率による補正について説明する。図４は、試料１６の完成状態の温度条件一定における含水率とレタデーションの相関関係を示すグラフである。このように、含水率とレタデーションの関係を事前に求めておく。さらに、この関係から相関式を算出しておくのが好ましい。図４の縦軸であるリターダンス変化割合は、試料１６の単位厚み当りのレタデーション（リターダンス）について、完成状態の含水率でのリターダンスを基準とした比率を算出したものである。また、図４の横軸である含水率は、試料１６の単位厚み当りの含水率として算出する。

軸／レタデーション算出手段６１は、含水率測定部８１で測定された含水率を厚み測定部８２で測定された厚み値で規格化し、図４から算出される相関式を用いて、試料１６の完成状態のリターダンスに対して、測定時がどの程度変化しているかの割合を算出する。さらに、算出されたレタデーションを前述のレタデーションの変化割合で除算することで、算出されたレタデーションを補正することが可能となる。

また、含水率と厚さに加えて、張力測定部８３により試料１６の搬送張力を測定し、測定結果に基づいて算出したレタデーションを張力の影響がない値に補正してもよい。

このように構成することで、算出したレタデーションに対して、含水率、厚み、および張力の測定結果に応じて補正を行い、真のレタデーションを算出することが可能となる。

なお、第１の偏光特性測定部１１、第２の偏光特性測定部１７、含水率測定部８１、厚み測定部８２を一体化し、試料１６の幅方向に移動させて測定するためのトラバース手段を設けてもよい。

次に、本発明に係る生産システムが、複屈折測定装置１０において最終的に算出したレタデーションに基づいて、工程条件にフィードバックする処理について、図５を用いて説明する。ここでは、目標レタデーションが５０ｎｍで性能範囲が±５ｎｍ、目標フイルム厚みが４０μｍで性能範囲が±５μｍの場合を例に取って説明する。

これまで説明したように、複屈折測定装置１０が、含水率測定部８１、厚み測定部８２、第１の偏光特性測定部１１、第２の偏光特性測定部１７、および張力測定部８３の測定結果に基づいて、含水率や張力の影響のない真のレタデーションを算出する（ステップＳ１）。

次に、算出したレタデーションが目標値プラス５ｎｍより大きいか否かを判定する（ステップＳ２）。目標値プラス５ｎｍより大きい場合は、厚み測定部８２が測定した試料１６の厚みについて判定する(ステップ３)。試料１６の厚みが目標値プラス５μｍより大きい場合は、算出したレタデーションに応じて溶液キャスト工程の原材料の押出し量を減らしてレタデーションを目標値に近づける（ステップＳ４）。例えば、算出したレタデーションが目標値より１０％大きい場合、溶液キャスト工程の原材料の押出し量を１０％減らすことにより、レタデーションを１０％小さくすることができる。このとき、試料１６の厚みも１０％薄くなるため、厚みの性能範囲を超えて薄くなりすぎる場合、即ち試料１６の厚みが目標値マイナス５μｍより小さくなると予測される場合には、厚みが性能範囲内に入るように、延伸倍率を下げる（ステップＳ５）。

厚み測定部８２が測定した試料１６の厚みが目標値マイナス５μｍから目標値プラス５μｍの範囲内の場合は、延伸倍率を下げてレタデーションを目標値に近づける（ステップＳ６）。このとき、延伸倍率を下げることによる試料１６の厚みの増加を加味して、試料１６の厚みが性能範囲内に入るように溶液キャスト工程の原材料の押出し量を減らす（ステップＳ７）。

厚み測定部８２が測定した試料１６の厚みが目標値マイナス５μｍより小さい場合は、試料１６の厚みが性能範囲に入るように押し出し量を増やす（ステップＳ８）。さらに、試料１６の厚みを増やすことによるレタデーションの増加分を加味して延伸倍率を下げ、レタデーションを目標値に近づける（ステップＳ９）。

ステップＳ２において、算出したレタデーションが目標値プラス５ｎｍ以下である場合は、目標値マイナス５ｎｍより小さいか否かを判定する（ステップＳ１０）。目標値マイナス５ｎｍより小さい場合は、厚み測定部８２が測定した試料１６の厚みについて判定する(ステップ１１)。

厚み測定部８２が測定した試料１６の厚みが目標値プラス５μｍより大きい場合は、試料１６の厚みが性能範囲に入るように押し出し量を減らす（ステップＳ１２）。さらに、試料１６の厚みを減らすことによるレタデーションの減少分を加味して延伸倍率を上げ、レタデーションを目標値に近づける（ステップＳ１３）。

厚み測定部８２が測定した試料１６の厚みが目標値マイナス５μｍから目標値プラス５μｍの範囲内の場合は、延伸倍率を上げてレタデーションを目標値に近づける（ステップＳ１４）。このとき、延伸倍率を上げることによる試料１６の厚みの減少を加味して、試料１６の厚みが性能範囲内に入るように溶液キャスト工程の原材料の押出し量を増やす（ステップＳ１５）。

厚み測定部８２が測定した試料の厚みが目標値マイナス５μｍより小さい場合は、算出したレタデーションに応じて溶液キャスト工程の原材料の押出し量を増やしてレタデーションを目標値に近づける（ステップＳ１６）。このとき、原材料の押出し量を増やすことによる試料１６の厚みの増加を加味して、レタデーションが目標値プラス５ｎｍより大きくなると予測される場合は、厚みが性能範囲内に入るように、延伸倍率を上げる（ステップＳ１７）。

このように、複屈折測定装置１０において最終的に算出したレタデーションに基づいてフイルム性能を判断し、工程条件にフィードバックすることにより、安定して高性能なフイルムを生産することが可能となる。

本実施の形態では、溶液キャスト工程の原材料の押出し量と延伸倍率を制御することにより試料１６のレタデーションを調整したが、その他の工程条件を制御して調整してもよい。例えば、溶液キャスト工程や溶融キャスト工程で流延されたフイルムを延伸する工程での、フイルム原材料の押し出し量、フイルムの縦／横延伸率、延伸時のフイルム加熱温度や延伸後のフイルム熱処理温度を制御することで、完成段階のレタデーション性能を目標値として工程条件を調整することが可能である。

なお、延伸倍率の変化によるレタデーションへの影響は、試料１６の厚みが減ることでレタデーションが小さくなる効果と、延伸によってフイルムに配向性が付与されてレタデーションが大きく、もしくは小さくなる効果がある。したがって、それらトータルの影響度合いによりレタデーションの変化方向が決まるため、フイルム原材料によって延伸倍率の制御が異なる場合がある。

また、延伸時のフイルム加熱温度や延伸後のフイルム熱処理温度も、幅方向のレタデーションと軸の均一性を高めるための重要な工程条件であるが、これらのレタデーションへの影響についても、フイルム原材料や製造プロセスの違い(例えば縦延伸か、または横延伸か等)によって、レタデーションの変化方向が変わるため、これらを考慮して制御する必要がある。

図１は、本発明に係る複屈折測定装置１０の第１の実施の形態の概略を示す構成図である。 図２は、第１の偏光特性測定部１１の光学系の構成図である。 図３は、軸／レタデーション算出手段６１の電気的構成を示すブロック図である。 図４は、試料１６の完成状態の温度条件一定における含水率とレタデーション相関を示すグラフである。 図５は、最終的に算出したレタデーションに基づいて工程条件にフィードバックする処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１０…複屈折測定装置、１１…第１の偏光特性測定部、１２…第１の投光器、１４…第１の受光器、１６…試料、１７…第２の偏光特性測定部、１８…第２の投光器、１９…第２の受光器、２１…搬送ロール、６１…軸／レタデーション算出手段、６２…計測制御手段、６３…面内方位可変手段、６４…面内方位制御手段、６５…搬送位置検出手段、８１…含水率測定部、８２…厚み測定部、８３…張力測定部

Claims (12)

1. 被測定試料に光を入射して前記被測定試料のレタデーションを測定するレタデーション測定手段と、
   前記被測定試料の含水率を測定する含水率測定手段と、
   前記測定した含水率に基づいて前記レタデーション測定手段の測定値を補正する補正手段と、
   を備えたことを特徴とする複屈折測定装置。
2. 前記含水率測定手段は、前記レタデーション測定手段の測定領域における含水率を測定することを特徴とする請求項１に記載の複屈折測定装置。
3. 前記含水率測定手段は、赤外吸収法を用いて前記被測定試料の含水率を測定することを特徴とする請求項１または２に記載の複屈折測定装置。
4. 前記被測定試料の単位厚みあたりの含水率と単位厚みあたりのレタデーションの変化率との第１の相関関係を算出する手段と、
   前記被測定試料の厚みを測定する厚み測定手段と、
   前記測定した含水率と前記測定した厚みに基づいて前記被測定試料の単位厚みあたりの含水率を算出する手段と、
   前記算出した被測定試料の単位厚みあたりの含水率と前記算出した第１の相関関係から前記被測定試料の単位厚みあたりのレタデーションの変化率を算出する手段と、
   を備え、
   前記補正手段は前記算出した単位厚みあたりのレタデーションの変化率に基づいて前記レタデーション測定手段の測定値を補正することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の複屈折測定装置。
5. 前記厚み測定手段は、前記含水率測定手段の測定領域における厚みを測定することを特徴とする請求項４に記載の複屈折測定装置。
6. 前記厚み測定手段は、赤外吸収法を用いて前記被測定試料の厚みを測定することを特徴とする請求項４または５に記載の複屈折測定装置。
7. 前記被測定試料を搬送する搬送手段と、
   前記搬送手段の搬送量を算出する手段と、
   前記被測定試料の搬送方向に沿って配置された前記レタデーション測定手段、前記含水率測定手段、および前記厚み測定手段の各測定位置間の距離および前記算出された搬送量に基づいて、各測定手段が前記被測定試料の同一領域を測定するように各測定手段を制御する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項４から６のいずれかに記載の複屈折測定装置。
8. 前記被測定試料にかかる張力と前記被測定試料のレタデーションの変化率との第２の相関関係を算出する手段と、
   前記レタデーション測定手段の測定時に前記被測定試料にかかる張力を測定する手段と、
   前記測定した張力と前記第２の相関関係から前記被測定試料のレタデーションの変化率を算出する手段と、
   を備え、
   前記補正手段は、前記算出したレタデーションの変化率に基づいて前記レタデーション測定手段の測定値を補正することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の複屈折測定装置。
9. 所定の生産条件でフイルムを生産する生産手段と、
   請求項１から８のいずれかに記載の複屈折測定装置と、
   前記生産手段で生産したフイルムを前記複屈折測定装置で測定した結果に基づいて、前記所定の生産条件を変更する手段と、
   を備えたことを特徴とするフイルム生産システム。
10. 前記所定の生産条件は、前記フイルム原材料の押し出し量、前記フイルムの縦／横延伸率、前記フイルム延伸時のフイルム加熱温度、および前記フイルム延伸後のフイルム熱処理温度のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項９に記載のフイルム生産システム。
11. 被測定試料に光を入射して前記被測定試料のレタデーションを測定するレタデーション測定工程と、
    前記被測定試料の含水率を測定する含水率測定工程と、
    前記測定した含水率に基づいて前記レタデーション測定工程の測定値を補正する補正工程と、
    を備えたことを特徴とする複屈折測定方法。
12. 所定の生産条件でフイルムを生産する生産工程と、
    前記生産されたフイルムに光を入射して前記フイルムのレタデーションを測定するレタデーション測定工程と、
    前記フイルムの含水率を測定する含水率測定工程と、
    前記測定した含水率に基づいて前記レタデーション測定工程の測定値を補正する補正工程と、
    前記補正したレタデーションに基づいて、前記所定の生産条件を変更する工程と、
    を備えたことを特徴とするフイルム生産方法。

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