JP2007034140A - 薄膜生成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】反射防止フィルムの反射防止膜下層に配設された基材やオーバーコート膜にダメージを与えることなく、反射防止膜内部まで完全に硬化させる薄膜生成装置を提供。
【解決手段】基材8の搬送速度と異なる速さで回転しながら1μm以下の薄膜状に液状の電子線硬化型樹脂9Aを転写する直径約20〜50mmのマイクログラビアロール5を備えているマイクログラビア方式塗工装置2と液状の電子線硬化型樹脂9Aなどの薄膜10が塗工された基材8を搬送する第2の搬送手段11と、第2の搬送手段11によって搬送された基材8の上方に配設されている真空チャンバ12内において電子発生素子13と、真空チャンバ12もしくは第2の搬送手段11の配設位置または真空チャンバ12および第2の搬送手段11の配設位置を変更して照射窓12bから基材8までの照射距離SDを調整する照射距離調整部17とを備えている電子線照射装置3からなる薄膜生成装置。
【選択図】 図2
【解決手段】基材8の搬送速度と異なる速さで回転しながら1μm以下の薄膜状に液状の電子線硬化型樹脂9Aを転写する直径約20〜50mmのマイクログラビアロール5を備えているマイクログラビア方式塗工装置2と液状の電子線硬化型樹脂9Aなどの薄膜10が塗工された基材8を搬送する第2の搬送手段11と、第2の搬送手段11によって搬送された基材8の上方に配設されている真空チャンバ12内において電子発生素子13と、真空チャンバ12もしくは第2の搬送手段11の配設位置または真空チャンバ12および第2の搬送手段11の配設位置を変更して照射窓12bから基材8までの照射距離SDを調整する照射距離調整部17とを備えている電子線照射装置3からなる薄膜生成装置。
【選択図】 図2
Description
本発明は、薄膜生成装置に係り、特に、液晶ディスプレイなどに用いられる反射防止フィルムに反射防止膜を生成するのに好適に用いられる薄膜生成装置に関する。
一般的に、液晶パネルなどの画像表示装置は、反射防止処理や防眩処理された光学系フィルム(以下、「反射防止フィルム」という。)を有している。この反射防止フィルムは、ポリエチレンテレフタレート(PET)やトリアセチルセルロース(TAC)などの基材(厚さ:70〜200μm)上に、アクリル系ハードコート膜(厚さ:〜10μm)および反射防止もしくは防眩効果を有する反射防止膜(厚さ:100〜1000nm)ならびに反射防止膜の反射防止もしくは防眩効果に影響を及ぼさない防汚膜(厚さ:〜3nm)をそれぞれ積層させて形成されている。
ここで、反射防止フィルムの反射防止膜は、光の干渉を利用して光の強度を弱めるため、光の波長以下の厚さ(例えば1μm以下の厚さ)を有していることが好ましい。また、反射防止フィルムへ入射された光を散乱させるため、粒子状もしくは粉状の無機材料(以下、「フィラー」という。)を有していることが好ましい。さらに、反射防止フィルムは、反射防止フィルムを有する画像表示装置の表面に人体の指が接触したり、当該表面を掃除するために布でこすったりする機会が多いので、反射防止膜が傷付きにくい硬度を有していることも要求される。そのため、反射防止フィルムの反射防止膜は、フッ素系樹脂を汎用溶剤に溶解したものや、フッ素系樹脂にフィラーを混入させて汎用溶剤に溶解したものなどを用いて基材上に薄膜塗工することにより、低屈折率と塗膜の耐擦傷性を向上させている(特許文献1を参照)。
従来、塗工された反射防止膜の硬化は、生産性向上のため、紫外線照射により行なわれていた。また、反射防止膜の硬化は、生産性の観点からは劣るものの、従来より頻繁に行なわれていたということから、熱硬化によっても行なわれていた。
しかしながら、塗工された反射防止膜に紫外線を照射しても、反射防止膜に含まれるフィラーが当該紫外線を反射してしまうことから、反射防止膜の内部が硬化しないという問題があった。
また、光の干渉効果を利用するために塗工された反射防止膜の膜厚を1μm以下にすると、反射防止膜の表面付近が大気中の酸素の影響を受けやすくなるので、大気雰囲気下で紫外線照射を行なうことができないという問題があった。
さらに、反射防止膜の内部を硬化させるために反射防止膜を熱硬化させようとすると、反射防止膜の下層の基材やオーバーコート膜に対しても加熱することになるので、基材やオーバーコート膜にダメージを与えてしまうという問題があった。
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、反射防止フィルムの反射防止膜下層に配設された基材やオーバーコート膜にダメージを与えることなく、反射防止膜内部まで完全に硬化させることが可能となる薄膜生成装置を提供することを本発明の目的としている。
前述した目的を達成するため、本発明の薄膜生成装置は、その第1の態様として、液状の電子線硬化型樹脂もしくは光を反射するフィラーを含有する液状の電子線硬化型樹脂が塗工される基材を搬送する第1の搬送手段と、基材が搬送される搬送速度と異なる速度で回転しながらロール面に付着した液状の電子線硬化型樹脂もしくは光を反射するフィラーを含有する液状の電子線硬化型樹脂を基材の反対面が自由状態な一方の面に1μm以下の厚さを有する薄膜状に転写する直径約20〜50mmのマイクログラビアロールと、基材に転写する前にマイクログラビアロールのロール面に余剰に付着した液状の電子線硬化型樹脂もしくは光を反射するフィラーを含有する液状の電子線硬化型樹脂を掻き落とすヘラ状に形成されたドクターブレードとを有するマイクログラビア方式塗工装置と、液状の電子線硬化型樹脂もしくは光を反射するフィラーを含有する液状の電子線硬化型樹脂が塗工された基材を搬送する第2の搬送手段と、第2の搬送手段によって搬送された基材の上方に配設されている真空チャンバと、真空チャンバ内において電子を発生する電子発生素子と、電子発生素子から真空チャンバの一部分に設けられた電子を透過する照射窓までの加速電圧を印加する電源部と、真空チャンバもしくは第2の搬送手段の配設位置または真空チャンバおよび第2の搬送手段の配設位置を変更して照射窓から基材までの照射距離を調整する照射距離調整部と、照射窓から基材に電子線が照射される照射領域を酸素濃度500PPM以下の窒素雰囲気に制御する酸素濃度制御部とを有する電子線照射装置とを備えていることを特徴としている。
第1の態様の薄膜生成装置によって、所望する1μm以下の厚さを有する薄膜を基材上に安定して塗工することができるとともに、フィラーをも貫通する良好な浸透性を有する電子線を薄膜のみに照射して薄膜を硬化させることができる。
本発明の第2の態様の薄膜生成装置は、第1の態様の薄膜生成装置において、加速電圧は、100kV以下となっていることを特徴としている。
第2の態様の薄膜生成装置によって、電子線の浸透深さを小さくすることができるので、電子線の照射距離の調整が行ないやすくなるとともに、電子線照射装置が小型化する。
本発明の第3の態様の薄膜生成装置は、第1または第2の態様の薄膜生成装置において、第2の搬送手段は、基材を冷却するための冷却されたガイドロールを有していることを特徴としている。
第3の態様の薄膜生成装置によって、電子線硬化によって生じた熱を冷却して基材に悪影響を及ぼさないようにすることができる。
本発明の薄膜生成装置によって、液状の電子線硬化型樹脂もしくは光を反射するフィラーを含有する液状の電子線硬化型樹脂による薄膜を完全に硬化させつつ、当該薄膜の下層にある基材に電子線による悪影響を与えないようにすることができるので、反射防止フィルムなどの電子線硬化型樹脂を有する薄膜を積層するフィルムの歩留まりを向上させる効果を奏する。
以下、図1および図2を用いて、本発明の薄膜生成装置1の一実施形態を説明する。ここで、図1は、マイクログラビア方式塗工装置2を示している。また、図2は、電子線照射装置3を示している。なお、図1および図2に記載された矢印は、基材8の搬送方向FD、各ロールの回転方向RD、照射距離SDを変更する移動方向MDを示している。
本実施形態の薄膜生成装置1は、液晶パネルなどの画像表示装置に用いられる反射防止フィルムの反射防止膜(以下、単に「薄膜」という)10を生成するために、マイクログラビア方式塗工装置2と、マイクログラビア方式塗工装置2の下流側に配設された電子線照射装置3とを備えている。
マイクログラビア方式塗工装置2は、図1に示すように、第1の搬送手段4と、マイクログラビアロール5と、ドクターブレード7とを有している。
第1の搬送手段4は、長尺状の基材8を搬送するために、複数個のガイドロール4a、4b、4c、4dを有している。なお、搬送される基材8は、ポリエチレンテレフタレート(PET)やトリアセチルセルロース(TAC)を用いてフィルム状に形成されているとともに、その表面にハードコート膜(図示せず)を有していることが好ましい。
マイクログラビアロール5は、直径約20〜50mmの円柱状に形成されており、基材8の搬送方向FDに対して逆方向に回転している。また、マイクログラビアロール5は、液状の電子線硬化型樹脂9Aもしくは光を反射するフィラーを含有する液状の電子線硬化型樹脂9Bが溜められたプール状の容器6に部分的に浸かっている。なお、マイクログラビアロールは、基材を搬送する速度と相対的に異なるようであれば、順方向に回転しても良い。
ドクターブレード7は、その長手方向の長さが基材8に対する液状の電子線硬化型樹脂9Aもしくは光を反射するフィラーを含有する液状の電子線硬化型樹脂9Bを塗工する幅と同一長となるヘラ状に形成されており、その先端部7aがマイクログラビアロール5のロール表面に当接して余剰な液状の電子線硬化型樹脂9Aもしくは光を反射するフィラーを含有する液状の電子線硬化型樹脂9Bが液状の電子線硬化型樹脂9Aもしくは光を反射するフィラーを含有する液状の電子線硬化型樹脂9を掻き落とすようにして配設されている。
電子線照射装置3は、図2に示すように、第2の搬送手段11と、真空チャンバ12と、電子発生素子13と、電源部14と、照射距離調整部17と、酸素濃度制御部15とを有している。
第2の搬送手段11は、マイクログラビア方式塗工装置2によって薄膜10が塗工された基材8を搬送するガイドロール11aを有している。このガイドロール11aは、ガイドロール11a内に冷却水を循環させる水冷式冷却装置11bを有している。
真空チャンバ12は、第2の搬送手段11によって搬送される基材8の上方に配設されている。この真空チャンバ12は、真空ポンプ12aに接続されている。
電子発生素子13は、フィラメント13aとグリッド13bとを用いて形成されており、真空チャンバ12内において電源部14からの印加電圧によってフィラメント13aに生じた熱電子をグリッド13bが引き出すように形成されている。
電源部14は、フィラメント13aへ熱電子発生のための電圧を印加するとともに、電子発生素子13から真空チャンバ12に形成された照射窓12bまでの加速電圧を印加する。この加速電圧は、100kV以下となっていることが好ましい。なお、真空チャンバ12の照射窓12bはチタン薄膜を用いて真空チャンバ12の一部分に形成されており、真空チャンバ12の真空を維持しながら電子発生素子13によって生じた電子を透過するようになっている。
照射距離調整部17は、真空チャンバ12もしくは第2の搬送手段11のうちのどちらか一方の配設位置、または真空チャンバ12および第2の搬送手段11の両方の配設位置を図2の上下方向に移動させて変更することにより、照射窓12bから基材8までの照射距離SDを調整することができるように形成されている。例えば、真空チャンバ移動手段17aにより真空チャンバ12が第2の搬送手段11のガイドロール11aに遠近する方向(上下方向)に移動したり(図2においては真空チャンバ12に連結した電子発生素子13、電源部14およびパージ容器16もあわせて移動する)、また逆に、ガイドロール移動手段17bにより第2の搬送手段11のガイドロール11aが真空チャンバ12に遠近する方向(上下方向)に移動したりすることによって、照射距離SDを調整することができるように形成されている。
酸素濃度制御部15は、基材8の出入口16a、16bのみを大気開口部とされているパージ容器16と、そのパージ容器16に取り付けられた窒素供給器16cとを有している。この酸素濃度制御部15は、パージ容器16内(照射窓12bから基材8に電子線12cが照射される照射領域)を酸素濃度500PPM以下の窒素雰囲気になるように制御されている。
次に、図1から図3を用いて、本実施形態の薄膜生成装置1の作用を説明する。ここで、図3は、本実施形態の電子線照射装置3に用いられる電子線12cの浸透深さを示している。
本実施形態の薄膜生成装置1は、マイクログラビア方式塗工装置2によって長尺状の基材8上に1μm以下の薄膜10を塗工し、電子線照射装置3によって薄膜10の内部まで短時間に硬化させることができる。
具体的には、図1に示すように、マイクログラビア方式塗工装置2において、第1の搬送手段4が、液状の電子線硬化型樹脂9Aもしくは光を反射するフィラーを含有する液状の電子線硬化型樹脂9Bが塗工される基材8を搬送する。また、マイクログラビアロール5は、ロール面5aに付着した液状の電子線硬化型樹脂9Aもしくは光を反射するフィラーを含有する液状の電子線硬化型樹脂9Bを基材8の下面(図1を参照)に1μm以下の厚さを有する薄膜状に転写する。このとき、ドクターブレード7は、基材8に転写する前にマイクログラビアロール5のロール面5aに余剰に付着した液状の電子線硬化型樹脂9Aもしくは光を反射するフィラーを含有する液状の電子線硬化型樹脂9Bを掻き落とす。これによって、所望する1μm以下の厚さを有する薄膜10を基材8上に安定して塗工することができる。
マイクログラビア方式塗工装置2によって薄膜10を塗工された基材8は、その後、図2に示すように、電子線照射装置3に搬送される。その電子線照射装置3においては、第2の搬送手段11に備えられたガイドロール11aが基材8に張力を与えながら回転することによって、基材8にシワを発生させること無く搬送することができるようになっている。また、真空チャンバ12は、高真空に保ちながら電子を発生する電子発生素子13を内部に有しており、電源部14から印加される加速電圧により照射窓12bから電子を照射することができる。そして、照射窓12bから基材8に電子線12cが照射される照射領域を含むパージ容器16は、500PPM以下の窒素雰囲気になるように制御されているので、1μm以下の厚さを有する基材8上の薄膜10に酸素による悪影響を及ぼさないようにすることができる。
ここで、電子線照射装置3の照射距離調整部17は、照射窓12bから基材8までの照射距離SDを自在に変更することができるので、基材8上の薄膜10にのみ電子線12cを照射することができるようになっている。ここで、図3に示すように、電子線12cは、加速電圧が小さくなるほど浸透深さが浅くなることが実験により明らかとなっている。本実施形態の薄膜10においては、加速電圧10kV時に10μm程度浸透することも実験により明らかになったことから、加速電圧10kV時において1μmの厚さを有する薄膜10に電子線12cを照射する場合は、例えば10倍ほど照射距離SDを離間して電子線12cを照射すれば、電子線12cが基材8に照射することなく薄膜10のみに照射することができる。
なお、現状においては加速電圧10kVは現実的に使用されている加速電圧の値よりも低い値なので、好ましくは加速電圧を50〜70kV程度とし、その加速電圧増加分を照射距離SDの離間によって補うことがよい。ただし、加速電圧が100kV以上になると、照射距離があまりにも離れすぎて電子線照射装置3が大型化してしまうおそれがある。そこで、加速電圧を100kV以下にすることによって、電子線12cの照射距離SDの調整が行ないやすくなるとともに、電子線照射装置3を小型にすることができる。
もちろん、電子線12cは、フィラーをも貫通する良好な浸透性を有していることから、電子線硬化型樹脂9Aによる薄膜のみならず、光を反射するフィラーを含有する電子線硬化型樹脂9Bによる薄膜においても、基材8に照射せずに塗工された薄膜10のみに照射して薄膜10を硬化させることができる。
さらに、薄膜生成装置1は、第2の搬送手段11のガイドロール11aに冷却装置11bを有しているので、ガイドロール11aを介して基材8の温度を常に一定に保つことができるようになっている。これによって、薄膜10の電子線硬化によって生じた熱が基材8に伝わり基材8が変形してしまうなどの悪影響を基材8に及ぼさないようにすることができる。
すなわち、本実施形態の薄膜生成装置1によって、液状の電子線硬化型樹脂9Aもしくは光を反射するフィラーを含有する液状の電子線硬化型樹脂9Bによる薄膜10を完全に硬化させつつ、当該薄膜10の下層にある基材8に電子線12cによる悪影響を与えないように薄膜10を生成することができる。これによって、反射防止フィルムなどの電子線硬化型樹脂を有する薄膜10を積層するフィルムの歩留まりを向上させる効果を奏する。
なお、本発明は、前述した実施形態などに限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
1 薄膜生成装置
2 マイクログラビア方式塗工装置
3 電子線照射装置
4 第1の搬送手段
4a、4b、4c、4d ガイドロール
5 マイクログラビアロール
6 容器
7 ドクターブレード
7a 先端部
8 基材
9A 液状の電子線硬化型樹脂
9B 光を反射するフィラーを含有する液状の電子線硬化型樹脂
10 薄膜
11 第2の搬送手段
11a ガイドロール
11b 冷却装置
12 真空チャンバ
12a 真空ポンプ
12b 照射窓
12c 電子線
13 電子発生素子
13a フィラメント
13b グリッド
14 電源部
15 酸素濃度制御部
16 パージ容器
16a、16b 塗工された基材の入口、出口
16c 窒素供給器
17 照射位置調整部
17a 真空チャンバ移動手段
17b ガイドロール移動手段
FD 基材の搬送方向
MD 移動方向
RD 各ロールの回転方向
SD 照射距離
2 マイクログラビア方式塗工装置
3 電子線照射装置
4 第1の搬送手段
4a、4b、4c、4d ガイドロール
5 マイクログラビアロール
6 容器
7 ドクターブレード
7a 先端部
8 基材
9A 液状の電子線硬化型樹脂
9B 光を反射するフィラーを含有する液状の電子線硬化型樹脂
10 薄膜
11 第2の搬送手段
11a ガイドロール
11b 冷却装置
12 真空チャンバ
12a 真空ポンプ
12b 照射窓
12c 電子線
13 電子発生素子
13a フィラメント
13b グリッド
14 電源部
15 酸素濃度制御部
16 パージ容器
16a、16b 塗工された基材の入口、出口
16c 窒素供給器
17 照射位置調整部
17a 真空チャンバ移動手段
17b ガイドロール移動手段
FD 基材の搬送方向
MD 移動方向
RD 各ロールの回転方向
SD 照射距離
Claims (3)
- 液状の電子線硬化型樹脂もしくは光を反射するフィラーを含有する液状の電子線硬化型樹脂が塗工される基材を搬送する第1の搬送手段と、前記基材が搬送される搬送速度と相対的に異なる速度で回転しながらロール面に付着した前記液状の電子線硬化型樹脂もしくは前記光を反射するフィラーを含有する液状の電子線硬化型樹脂を前記基材の反対面が自由状態な一方の面に1μm以下の厚さを有する薄膜状に転写する直径約20〜50mmのマイクログラビアロールと、前記基材に転写する前に前記マイクログラビアロールのロール面に余剰に付着した前記液状の電子線硬化型樹脂もしくは前記光を反射するフィラーを含有する液状の電子線硬化型樹脂を掻き落とすヘラ状に形成されたドクターブレードとを有するマイクログラビア方式塗工装置と、
前記液状の電子線硬化型樹脂もしくは前記光を反射するフィラーを含有する液状の電子線硬化型樹脂が塗工された前記基材を搬送する第2の搬送手段と、前記第2の搬送手段によって搬送された前記基材の上方に配設されている真空チャンバと、前記真空チャンバ内において電子を発生する電子発生素子と、前記電子発生素子から前記真空チャンバの一部分に設けられた電子を透過する照射窓までの加速電圧を印加する電源部と、前記真空チャンバもしくは前記第2の搬送手段の配設位置または前記真空チャンバおよび前記第2の搬送手段の配設位置を変更して前記照射窓から前記基材までの照射距離を調整する照射距離調整部と、前記照射窓から前記基材に電子線が照射される照射領域を酸素濃度500PPM以下の窒素雰囲気に制御する酸素濃度制御部とを有する電子線照射装置と
を備えていることを特徴とする薄膜生成装置。 - 前記加速電圧は、100kV以下となっている
ことを特徴とする請求項1に記載の薄膜生成装置。 - 前記第2の搬送手段は、前記基材を冷却するための冷却されたガイドロールを有している
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の薄膜生成装置。
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- 2005-07-29 JP JP2005220405A patent/JP2007034140A/ja active Pending
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