JP7386674B2 - 切削加工された積層フィルムの製造方法 - Google Patents
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Description
〔1〕積層フィルムの主面に対して垂直な方向から見て渦巻き状に切削工具を相対移動させる操作を行うことにより、前記積層フィルムを切削する第1切削工程を含む、切削加工された積層フィルムの製造方法。
〔2〕前記切削工具は、回転可能な柄と外周刃とを有し、
前記外周刃は前記柄と一体となっている、〔1〕に記載の製造方法。
〔3〕前記第1切削工程において、前記柄が前記積層フィルムの主面に対して垂直となる状態で前記切削工具を相対移動させる操作を行う、〔2〕に記載の製造方法。
〔4〕前記第1切削工程において、前記切削工具を相対移動させる操作は、前記積層フィルムの主面に対して平行な方向に行う、〔1〕~〔3〕のいずれかに記載の製造方法。
〔5〕前記第1切削工程の前に、前記積層フィルムの主面に対して垂直な方向に貫通する貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
前記貫通孔を貫通するように前記切削工具を配置する配置工程とを更に含む、〔1〕~〔4〕のいずれかに記載の製造方法。
〔6〕前記貫通孔形成工程において、前記切削工具を、前記積層フィルムの主面に対して垂直な方向に相対移動させることにより、前記貫通孔を形成する、〔5〕に記載の製造方法。
〔7〕前記切削工具は、回転可能な柄と外周刃と底刃とを有し、
前記外周刃と前記底刃とはそれぞれ前記柄と一体となっている、〔6〕に記載の製造方法。
〔8〕前記第1切削工程において、渦巻きのピッチは、0.01mm以上0.5mm以下である、〔1〕~〔7〕のいずれかに記載の製造方法。
〔9〕前記第1切削工程により形成された切削部分を研磨する研磨工程を更に含む、〔1〕~〔8〕のいずれかに記載の製造方法。
〔10〕前記第1切削工程により得られた積層フィルムにおいて、前記積層フィルムの主面に対して平行な方向に前記切削工具を相対移動させて更に切削を行う第2切削工程を更に含む、〔1〕~〔9〕のいずれかに記載の製造方法。
〔11〕前記積層フィルムは表示装置用フィルムである、〔1〕~〔10〕のいずれかに記載の製造方法。
〔12〕前記積層フィルムは偏光板を含む、〔1〕~〔11〕のいずれかに記載の製造方法。
〔13〕前記第1切削工程において、前記積層フィルムを複数枚重ねて切削する、〔1〕~〔12〕のいずれかに記載の製造方法。
切削加工された積層フィルムは、積層フィルムの主面に対して垂直な方向に貫通する穴部を有している。該穴部は、上記切削加工によって形成されたものである。図1を参照して、穴部は、例えば円形(図1の(a))、楕円形、角丸型方形状等であってよく、穴部が端面と結合したU字形状(図1の(b))やオメガ形状(図1の(c))等の切り欠き部であってもよい。
積層フィルムは、2以上の層が積層されたものである。積層フィルムを構成する層としては、例えば偏光子、保護フィルム、光学機能層、接着剤層、粘着剤層、セパレートフィルム、表面保護フィルム(プロテクトフィルム)等が挙げられる。積層フィルムの層構成の例を図4及び図5に示すが、積層フィルムはこれらに限定されない。図4の例において、積層フィルム100は、偏光板10と、第1粘着剤層20と、光学機能層30と、接着剤層40と、光学機能層31と、第2粘着剤層21とをこの順に有し、偏光板10は、偏光子11と保護フィルム12とを有する。図5に示すように、偏光板10は、偏光子11と、その両面に積層される保護フィルム12及び13とを有してもよい。積層フィルムは好ましくは偏光板を含む。
偏光板10は、通常、偏光子11と保護フィルムとから構成される。
偏光子11は、吸収軸に平行な振動面をもつ直線偏光を吸収し、吸収軸に直交する(透過軸と平行な)振動面をもつ直線偏光を透過する性質を有する吸収型の偏光子であることができる。偏光子11は、吸収異方性を有する色素を吸着させた延伸フィルム又は延伸層、吸収異方性を有する色素を塗布し硬化させてなる層等が挙げられる。吸収異方性を有する色素としては、例えば、二色性色素が挙げられる。二色性色素として、具体的には、ヨウ素や二色性の有機染料が用いられる。二色性有機染料には、C.I.DIRECT RED 39等のジスアゾ化合物からなる二色性直接染料、トリスアゾ、テトラキスアゾ等の化合物からなる二色性直接染料が包含される。偏光子11は、その一方の面又は両方の面に保護フィルムを接着剤又は粘着剤で貼合して偏光板10として用いることができる。
吸収異方性を有する色素を吸着させた延伸フィルムである偏光子11は、通常、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを一軸延伸する工程、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを二色性色素で染色することにより、その二色性色素を吸着させる工程、二色性色素が吸着されたポリビニルアルコール系樹脂フィルムをホウ酸水溶液で処理する工程、及びホウ酸水溶液による処理後に水洗する工程を経て製造することができる。
必要に応じて、基材フィルムを偏光子から剥離除去してもよい。基材フィルムの材料及び厚みは、後述する保護フィルムの材料及び厚みと同様であってよい。
熱可塑性樹脂フィルムとしては、例えば環状ポリオレフィン系樹脂フィルム;トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース等の樹脂からなる酢酸セルロース系樹脂フィルム;ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート等の樹脂からなるポリエステル系樹脂フィルム;ポリカーボネート系樹脂フィルム;(メタ)アクリル系樹脂フィルム;ポリプロピレン系樹脂フィルム等、当分野において公知のフィルムを挙げることができる。
積層フィルム100が画像表示装置に配置される場合、積層フィルム100は、保護フィルム12が画像表示装置側となるように、画像表示装置に貼合することができる。
吸収異方性を有する色素を塗布し硬化させてなる偏光子11としては、液晶性を有する重合性の二色性色素を含む組成物又は二色性色素と重合性液晶とを含む組成物を基材フィルムに塗布し硬化させて得られる層等の重合性液晶化合物の硬化物を含む偏光子が挙げられる。
第1粘着剤層20は、偏光板10と光学機能層30との間に介在してこれらを接合する層である。第1粘着剤層20は、(メタ)アクリル系樹脂、ゴム系樹脂、ウレタン系樹脂、エステル系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリビニルエーテル系樹脂等を主成分とする粘着剤組成物から構成することができる。中でも、透明性、耐候性、耐熱性等に優れる(メタ)アクリル系樹脂をベースポリマーとする粘着剤組成物が好適である。粘着剤組成物は、活性エネルギー線硬化型又は熱硬化型であってもよい。
第1粘着剤層20の厚みは、その接着力等に応じて決定されるが、例えば1μm以上50μm以下の範囲であってよく、好ましくは2μm以上40μm以下、より好ましくは3μm以上30μm以下、さらに好ましくは3μm以上25μm以下である。
イオン性化合物を構成するカチオン成分は無機カチオンでも有機カチオンでもよい。
有機カチオンとしては、ピリジニウムカチオン、イミダゾリウムカチオン、アンモニウムカチオン、スルホニウムカチオン、ホスホニウムカチオン、ピペリジニウムカチオン、ピロリジニウムカチオン等が挙げられ、無機カチオンとしてはリチウムイオン、カリウムイオン等が挙げられる。
一方、イオン性化合物を構成するアニオン成分としては、無機アニオンでも有機アニオンでもよいが、帯電防止性能に優れるイオン性化合物を与えることから、フッ素原子を含むアニオン成分が好ましい。フッ素原子を含むアニオン成分としては、ヘキサフルオロホスフェートアニオン[(PF6 -)]、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオン[(CF3SO2)2N-]アニオン、ビス(フルオロスルホニル)イミドアニオン[(FSO2)2N-]アニオン等が挙げられる。
光学機能層30,31は、所望の光学機能を付与するための、偏光子11以外の他の光学機能を有する層であってよい。光学機能層の好適な一例は位相差層である。位相差層としては、例えばλ/2の位相差を与える層、λ/4の位相差を与える層(ポジティブAプレート)及びポジティブCプレート等が挙げられる。光学機能層は、配向層及び基材を含んでいてよいし、液晶層、配向層及び基材をそれぞれ2以上有していてもよい。積層フィルム100が偏光層とλ/4の位相差を与えるフィルムとを有する場合、積層フィルム100は円偏光板であってよい。
保護フィルム12が位相差層を兼ねることもできるが、これらのフィルムとは別途に位相差層を積層することもできる。後者の場合、位相差層は、粘着剤層や接着剤層を介して偏光板10に積層することができる。
基材フィルムは通常、熱可塑性樹脂からなるフィルムであり、熱可塑性樹脂の一例は、トリアセチルセルロース等のセルロースエステル系樹脂である。
光学機能層30と光学機能層31とは、粘着剤層又は接着剤層40を介して接合することができる。接着剤層40は、硬化性の樹脂成分を水に溶解又は分散させた公知の水系組成物(水系接着剤を含む。)及び活性エネルギー線硬化性化合物を含有する公知の活性エネルギー線硬化性組成物(活性エネルギー線硬化性接着剤を含む。)等から構成される。
ポリビニルアルコール系樹脂を含む水系組成物は、密着性や接着性を向上させるために、多価アルデヒド、メラミン系化合物、ジルコニア化合物、亜鉛化合物、グリオキザール、グリオキザール誘導体、水溶性エポキシ樹脂等の硬化性成分や架橋剤をさらに含有することができる。
ウレタン樹脂を含む水系組成物としては、ポリエステル系アイオノマー型ウレタン樹脂とグリシジルオキシ基を有する化合物とを含む水系組成物が挙げられる。ポリエステル系アイオノマー型ウレタン樹脂とは、ポリエステル骨格を有するウレタン樹脂であって、その中に少量のイオン性成分(親水成分)が導入されたものである。
活性エネルギー線硬化性組成物は、(メタ)アクリル系化合物等のラジカル重合性成分を含む場合、光ラジカル重合開始剤を含有することが好ましい。光ラジカル重合開始剤としては、アセトフェノン系開始剤、ベンゾフェノン系開始剤、ベンゾインエーテル系開始剤、チオキサントン系開始剤、キサントン、フルオレノン、カンファーキノン、ベンズアルデヒド、アントラキノン等を挙げることができる。
積層フィルム100は、光学機能層31側に第2粘着剤層21を有する。第2粘着剤層21は、積層フィルム100を、画像表示素子又は他の光学部材に貼合することができる。
積層フィルム100は、その表面(典型的には、偏光板の保護フィルムの表面)を保護するための表面保護フィルムを含むことができる。表面保護フィルムは、例えば画像表示素子や他の光学部材に偏光板が貼合された後、それが有する粘着剤層ごと剥離除去される。
基材フィルムを構成する樹脂は、例えば、ポリエチレン等のポリエチレン系樹脂;ポリプロピレン等のポリプロピレン系樹脂;ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂;ポリカーボネート系樹脂;の熱可塑性樹脂であることができる。好ましくは、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂である。
本発明に係る切削加工された積層フィルムの製造方法(以下、本発明の製造方法とも称する。)は、積層フィルムの主面に対して垂直な方向から見て渦巻き状に切削工具を相対移動させる操作を行うことにより、前記積層フィルムを切削する第1切削工程を含む。積層フィルムの主面とは、積層フィルムの厚み方向に垂直な面をいう。
本発明の製造方法に用いられる切削工具は、積層フィルムを切削加工できるものであれば特に限定されないが、例えば回転可能な柄と外周刃とを有し、外周刃は柄と一体となっている切削工具が挙げられる。回転可能な柄と外周刃と底刃とを有し、外周刃と底刃はそれぞれ柄と一体となっている切削工具を用いてもよい。外周刃と底刃とが一体となっていてもよい。このような切削工具としては、エンドミル等が挙げられる。
第1切削工程では、例えば図2の(A)に示すように、積層フィルムの主面に対して垂直な方向から見て渦巻き状に切削工具を相対移動させる操作を行うことにより、積層フィルムを切削する。
本発明の製造方法は、積層フィルムの主面に対して垂直な方向に貫通する貫通孔を形成する貫通孔形成工程を更に含むことが好ましい。貫通孔形成工程及び下記の配置工程は、通常、第1切削工程の前に行う。貫通孔の大きさは、切削工具を貫通孔内に配置できるように、切削工具の柄に直交する最大径と同等又はそれより大きい。
本発明の製造方法は、貫通孔を貫通するように切削工具を配置する配置工程を更に含むことが好ましい。貫通孔を貫通し、切削工具の外周刃が貫通孔の内側に接するように配置してもよい。具体的には、貫通孔を形成後に、貫通孔を貫通するように切削工具を配置すればよい。U字形状、オメガ形状の切り欠き部を形成する場合、積層フィルムの主面に平行な方向に、積層フィルムを切削しながら、切削工具を相対移動させて、渦巻きの開始地点に切削工具を配置してもよい。
本発明の製造方法は、第1切削工程又は下記第2切削工程により形成された切削部分を研磨する研磨工程を更に含むことが好ましい。
本発明の製造方法は、第1切削工程により得られた積層フィルムにおいて、積層フィルムの主面に対して平行な方向に切削工具を相対移動させて更に切削を行う第2切削工程を更に含んでもよい。
本発明の製造方法によって得られる切削加工された積層フィルムは、さまざまな表示装置に用いることができる。表示装置とは、表示素子を有する装置であり、発光源として発光素子又は発光装置を含む。表示装置としては、例えば液晶表示装置、有機EL表示装置、無機エレクトロルミネッセンス(以下、無機ELともいう)表示装置、電子放出表示装置(例えば電場放出表示装置(FEDともいう)、表面電界放出表示装置(SEDともいう))、電子ペーパー(電子インクや電気泳動素子を用いた表示装置)、プラズマ表示装置、投射型表示装置(例えばグレーティングライトバルブ(GLVともいう)表示装置、デジタルマイクロミラーデバイス(DMDともいう)を有する表示装置)及び圧電セラミックディスプレイ等が挙げられる。液晶表示装置は、透過型液晶表示装置、半透過型液晶表示装置等のいずれをも含む。これらの表示装置は、2次元画像を表示する表示装置であってもよいし、3次元画像を表示する立体表示装置であってもよい。
前面板は、好ましくは、光を透過可能な板状体である。前面板は、1層のみから構成されてもよく、2層以上から構成されてもよい。
前面板としては、例えば、ガラス製の板状体(ガラス板、可撓性薄肉ガラス等)、樹脂製の板状体(樹脂板、樹脂シート、樹脂フィルム(ウィンドウフィルムと称する場合がある)等)が挙げられ、可撓性を示す板状体であることが好ましい。上記の中でも、樹脂フィルム等の樹脂製の板状体であることが好ましい。可撓性とは、繰返し屈曲または折り曲げが可能であることをいう。
熱可塑性樹脂は、単独で又は2種以上混合して用いることができる。
中でも、可撓性、強度及び透明性の観点から、前面板を構成する熱可塑性樹脂としては、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂が好適に用いられる。
タッチセンサパネルは、タッチされた位置を検出可能なセンサ(すなわちタッチセンサ)を有するパネルであれば、限定されない。タッチセンサの検出方式は限定されることはなく、抵抗膜方式、静電容量結合方式、光センサ方式、超音波方式、電磁誘導結合方式、表面弾性波方式等のタッチセンサパネルが例示される。低コストであることから、抵抗膜方式、静電容量結合方式のタッチセンサパネルが好適に用いられる。
タッチセンサパネルを有する積層フィルム100として、例えば基材(好ましくは前面板、より好ましくは可撓性を示す前面板)とタッチセンサと偏光層とをこの順に有する積層フィルムや、基材(好ましくは前面板、より好ましくは可撓性を示す前面板)と偏光層とタッチセンサとをこの順に有する積層フィルムが挙げられる。
背面板として、例えば、光を透過可能な板状体を有していてもよい。背面板は、1層のみから構成されてもよく、2層以上から構成されてもよい。
背面板としては、前面板と同様に、例えばガラス製の板状体(ガラス板、ガラスフィルム等)、樹脂製の板状体(例えば、樹脂板、樹脂シート、樹脂フィルム等)が挙げられる。
上記の中でも、積層フィルム100及びこれを含む表示装置のフレキシブル性の観点から、可撓性を示すことが好ましく、可撓性を示す樹脂製の板状体であることが好ましい。樹脂製の板状体としては、熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルムが挙げられる。熱可塑性樹脂の具体例については、前面板についての記述が引用される。熱可塑性樹脂は、好ましくは、セルロース系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂等である。
平均重合度約2400、ケン化度99.9モル%以上で厚み20μmのポリビニルアルコールフィルムを、乾式で約4倍に一軸延伸し、さらに緊張状態を保ったまま、40℃の純水に1分間浸漬した後、ヨウ素/ヨウ化カリウム/水の重量比が0.1/5/100の水溶液に28℃で60秒間浸漬した。その後、ヨウ化カリウム/ホウ酸/水の重量比が10.5/7.5/100の水溶液に68℃で300秒間浸漬した。引き続き、5℃の純水で5秒間洗浄した後、70℃で180秒間乾燥して、一軸延伸されたポリビニルアルコールフィルムにヨウ素が吸着配向された偏光子を得た。偏光子の厚みは7μmであった。
第1粘着剤層21:厚さ5μm
光学機能層30:液晶化合物が硬化した層及び配向膜からなるλ/2板、厚さ3μm
接着剤層40:厚さ5μm
光学機能層31:液晶化合物が硬化した層及び配向膜からなるλ/4板、厚さ3μm
偏光子の両面に熱可塑性樹脂フィルムを接着したこと、及び一方の熱可塑性樹脂フィルムに光学機能層を貼合したこと以外は製造例1と同様にして、第2粘着剤層21を有しないこと以外は図5に記載の構成と同様の構成を有する積層フィルムを得た。
積層フィルムを50枚積層し、積層体を形成した。切削には、直径が2mm、刃数2枚であるエンドミルを用いた。まず、積層体の面に対して垂直な方向にエンドミルを動かし、エンドミルの底刃で貫通孔を形成し、貫通孔を貫通するようにエンドミルを配置した(貫通孔形成工程及び配置工程)。その後、図2の(A)に示すように、エンドミルを積層体の面に対して垂直な方向から見て渦巻きとなるように相対移動させて、積層フィルムの切削を行い(第1切削工程)、直径が3mmである円形の穴部を形成した。この際、エンドミルの回転可能な柄が積層フィルムの主面に対して垂直となるように、また、エンドミルを積層フィルムの主面に対して平行な方向に相対移動させる操作を行いながら、切削を行った。渦巻きは、半周ごとに半径が0.05mm大きくなるような円運動に設定し、渦巻きのピッチは0.10mmであった。エンドミルの送り速度は500mm/分、回転速度は50000rpmであった。
第1切削工程において、エンドミルの送り速度が300mm/分であった以外は実施例1と同様にして、積層体の切削を行った。
第1切削工程において、エンドミルの送り速度が500mm/分、回転数が40000rpmであった以外は実施例1と同様にして、積層体の切削を行った。
第1切削工程において、エンドミルの送り速度が500mm/分、回転数が30000rpmであった以外は実施例1と同様にして、積層体の切削を行った。
実施例1とエンドミルの移動経路が異なる以外は、実施例1と同じようにして積層体の切削を行った。まず、積層体の面に対して垂直な方向にエンドミルを動かし、エンドミルの底刃で貫通孔を形成した。その後、図2の(B)に示すように0.10mmの直線運動と、半径が0.10mmずつ大きくなる円運動とを繰り返し、ピッチが0.10mmとなるように、切削を行い、直径3mmの円形の穴部を形成した。
直線運動の距離を0.05mm、円運動の半径を0.05mmずつ大きくし、ピッチが0.05mmとなるようにした以外は、比較例1と同様にして切削を行った。
直線運動の距離を0.15mm、円運動の半径を0.15mmずつ大きくし、ピッチが0.15mmとなるようにした以外は、比較例1と同様にして切削を行った。
積層体を積層方向におよそ3分割し、それぞれ上層、中層、下層とし、それぞれの層のおよそ中央部から1枚を選び、切削された積層フィルムの切削部分を光学顕微鏡下で観察した。生じた層間剥離量(積層フィルムの主面方向に生じた層間剥離の長さ)の最大値が80μm以下を「A」、81μm以上150μm以下を「B」、151μm以上を「C」として評価した。
Claims (11)
- 積層フィルムの主面に対して垂直な方向に貫通する貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
前記貫通孔を貫通するように切削工具を配置する配置工程と、
前記貫通孔に配置した前記切削工具を、前記積層フィルムの主面に対して垂直な方向から見て、外側に遠ざかりながら旋回する曲線である渦巻き状に相対移動させる操作を行うことにより、前記積層フィルムを切削する第1切削工程と、を含み、
前記第1切削工程において、前記渦巻きのピッチは、0.03mm以上0.2mm以下であり、
前記切削工具は、回転可能な柄と外周刃とを有し、
前記外周刃は前記柄と一体となっており、
前記外周刃は前記柄に沿ってねじれており、
前記切削工具の回転速度は、30000rpm以上60000rpm以下であり、
前記切削工具の送り速度は、200mm/分以上3000mm/分以下である、切削加工された積層フィルムの製造方法。 - 前記第1切削工程において、前記柄が前記積層フィルムの主面に対して垂直となる状態で前記切削工具を相対移動させる操作を行う、請求項1に記載の製造方法。
- 前記第1切削工程において、前記切削工具を相対移動させる操作は、前記積層フィルムの主面に対して平行な方向に行う、請求項1又は2に記載の製造方法。
- 前記切削加工された積層フィルムは、前記積層フィルムの主面に対して垂直な方向に貫通する穴部を有し、
前記穴部は、円形、楕円形、又は角丸形方形状である、請求項1~3のいずれか1項に記載の製造方法。 - 前記貫通孔形成工程において、前記切削工具を、前記積層フィルムの主面に対して垂直な方向に相対移動させることにより、前記貫通孔を形成する、請求項1~4のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記積層フィルムの厚みは、25μm以上1000μm以下である、請求項1~5のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記第1切削工程により形成された切削部分を研磨する研磨工程を更に含む、請求項1~6のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記第1切削工程により得られた積層フィルムにおいて、前記積層フィルムの主面に対して平行な方向に前記切削工具を相対移動させて更に切削を行う第2切削工程を更に含む、請求項1~7のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記積層フィルムは表示装置用フィルムである、請求項1~8のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記積層フィルムは偏光板を含む、請求項1~9のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記第1切削工程において、前記積層フィルムを複数枚重ねて切削する、請求項1~10のいずれか1項に記載の製造方法。
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