JP2007034140A - 薄膜生成装置 - Google Patents

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

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。

特許第３４５６６６４号公報

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。

本発明の薄膜生成装置に用いられるマイクログラビア方式塗工装置の一態様を示す正面図 本発明の薄膜生成装置に用いられる電子線照射装置の一態様を示す正面図 本発明の電子線照射装置に用いられる電子線の浸透深さを示すグラフ

符号の説明

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

Claims (3)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
   

Images