JP2009240997A - 塗布方法及び光学フィルムの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】一次側に液溜り部が設けられている塗布装置を用いた塗布方法において、気液界面の乱れにより塗布スジが発生するのを防止することができる塗布方法及び光学フィルムの製造方法を提供する。
【解決手段】バー１６に接触して走行するウエブ１２の接触部直前に形成される液溜り部３０に塗布液を供給するスリット２４と、液溜り部３０の塗布液がオーバーフローする堰２６とを少なくとも備えた塗布装置を用いて、ウエブ１２に塗布液を塗布する塗布方法において、スリット１２から送液される塗布液の送液量をＱ（ｋｇ／ｍｉｎ）、ウエブ１２の走行速度をＶ（ｍ／ｍｉｎ）、スリット１２のウエブ幅方向のスリット幅をＬ（ｍ）、塗布液の密度をρ（ｋｇ／ｃｃ）、ウエブに対して塗布液を塗布する塗布量をｑ（ｃｃ／ｍ^２ ）としたとき、 Ｑ／（Ｌ・Ｖ・ρ・ｑ）で算出される数値が１０以上３０以下である条件で塗布する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、塗布方法及び光学フィルムの製造方法に係り、特に液晶表示装置に好適な品質を有する光学フィルムを製造するための塗布技術に関する。

光学補償フィルム等の光学性機能フィルムの製造における塗布では、塗布液を均一且つ薄層に塗布することが要求される。しかしながら、このような薄層塗布では、縦スジやストリーク故障を生じることが多く、従来から各種対策が検討されている。

たとえば、塗布装置の一次側（ポリマーフィルム走行方向の上流側）液溜めに不規則な渦が発生するのを抑制するため、液溜めにおけるウエブの走行方向の長さを１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下とすることが提案されている（特許文献１）。

バー塗布装置においては、バー断面の最大半径とバー受け部断面の円弧の曲率半径との関係、バーホールド角等を規定することで、バー振動による段状塗布ムラや、バーとバー支持部材との間に発生する泡による塗布スジ故障を防止することが提案されている（特許文献２）。

また、ポリマーフィルム（ウエブともいう。）とバーのラップ角度を２．５〜３０°にすると共に、バー断面の最大径をＲｂとし、バー支持部材のバー受け部断面の円弧の曲率半径をＲｈとしたときに、Ｒｂ／Ｒｈが０．９〜１．０の範囲とし、バー支持部材のバーホールド角を９０°以上１８０°以下にするバー塗布方法が提案されている（特許文献３）。

ブレードコーターにおいて、ファウンテンノズルから塗布液を吹き出す前に、塗布液にせん断力を付与して低粘度化する方法（特許文献４）、ロッドコーターにおいて、ロッドのワイヤー間の溝に引っかかる異物や凝集物を除去するための異物除去ブラシ等をロッドバーホルダに設ける方法（特許文献５）等が提案されている。また、ウエブ上に塗布膜を形成した後、掻き取りローラにより余剰液を掻き取り必要膜厚を得る塗布方法において、掻き取りローラ表面の乾きに起因する塗布故障を抑制するために、掻き取りローラ表面に塗布液又は溶剤を供給する方法が提案されている（特許文献６）。
特開２００３−３３７０２号公報 特開２００６−８２０５９号公報 特開平９−２０１５６３号公報 特開平７−１８９１６９号公報 特開平７−２４６３５８号公報 特開平９−２９４９５６号公報

ところで、ウエブに塗布液を塗布する方法として、バーなどの計量手段（円柱体）に接触して走行するポリマーフィルムの接触部直前に形成される液溜り部に塗布液を供給するスリットと、液溜り部の塗布液がオーバーフローする堰とを備えた塗布装置が一般的に用いられている。この一次側の気液界面が乱れると、液溜り部の塗布液の流動に乱れが生じ、液溜り部での内圧力の変動が生じてしまう。特に、塗布速度の速い系では、一次側の気液界面が乱れてしまい塗布スジが発生するという問題があった。

これに対して、特許文献１〜６に記載された塗布方法では、いずれも一次側の気液界面の乱れに起因する塗布スジを解決するものではなかった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、一次側に液溜り部が設けられている塗布装置を用いた塗布方法において、気液界面の乱れにより塗布スジが発生するのを防止することができる塗布方法及び光学フィルムの製造方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、前記目的を達成するために、円柱体に接触して走行するポリマーフィルムの接触部直前に形成される液溜り部に塗布液を供給するスリットと、前記液溜り部の塗布液がオーバーフローする堰とを少なくとも備えた塗布装置を用いて、塗布液を前記ポリマーフィルムに塗布する塗布方法において、前記スリットから送液される塗布液の送液量をＱ（ｋｇ／ｍｉｎ）、前記ポリマーフィルムの走行速度をＶ（ｍ／ｍｉｎ）、前記スリットの前記ポリマーフィルム幅方向のスリット幅をＬ（ｍ）、前記塗布液の密度をρ（ｋｇ／ｃｃ）、前記ポリマーフィルムに対して前記塗布液を塗布する塗布量をｑ（ｃｃ／ｍ^２ ）としたとき、Ｑ／（Ｌ・Ｖ・ρ・ｑ）で算出される数値が１０以上３０以下である条件で塗布することを特徴とする。

本願発明者は、塗布装置一次側の気液界面の乱れにより塗布スジが発生するのを防止する原因について鋭意研究した結果、無次元化された数値 Ｑ／（Ｌ・Ｖ・ρ・ｑ）が１０以上３０以下である条件で塗布することで塗布スジが発生するのを防止できるという知見を得た。即ち、液溜り部から塗布液がオーバーフローするが、塗布装置一次側の気液界面を安定にするためには、そのオーバーフローする塗布液の流量に適正範囲があり、ポリマーフィルムの走行速度Ｖとスリット幅Ｌに対して適正な送液量Ｑにすることが必要であることを見出した。また、オーバーフローする塗布液の流量は、塗布量ｑにも依存し、塗布液の密度ρにも関係する。

尚、オーバーフローする塗布液の流量が少ないと、オーバーフローする塗布液が形成する気液界面が液溜り部側に動き、液溜まり内の圧力変動が起きる。また、オーバーフローする塗布液の流量が多いと、気液界面が液溜り部から外側に動いてしまい、塗布幅方向に均一な面状の気液界面を得ることができない。

請求項１の発明によれば、無次元化された数値 Ｑ／（Ｌ・Ｖ・ρ・ｑ）が１０以上３０以下であることで、塗布装置一次側の気液界面は、乱れが小さくなり、塗布幅方向に対して均一になるので、気液界面の乱れにより塗布スジが発生するのを防止することができる。

請求項２の発明は、請求項１において、前記数値が１２以上２８以下であることを特徴とする。また、請求項３の発明は、請求項１において、前記数値が１５以上２７以下であることを特徴とする。

請求項２と請求項３は、無次元化された数値 Ｑ／（Ｌ・Ｖ・ρ・ｑ）の好ましい範囲、又は、より好ましい範囲を示したものである。

請求項４の発明は、前記目的を達成するために、帯状体に形成された配向膜にラビング処理する工程と、前記ラビング処理された配向膜上に前記塗布方法で液晶ディスコティック化合物を含有する塗布液を塗布する工程と、塗布された前記塗布液を乾燥し硬化することにより光学異方性層を形成する工程と、を備えたことを特徴とする。

本発明の光学フィルムの製造方法によれば、塗布スジが生じることなく、良好な品質の光学フィルムを得ることができる。

本発明によれば、塗布装置の一次側での気液界面の乱れに起因する塗布スジが生じることがなく、均質な塗布を行うことができる。

以下添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について説明する。本発明は以下の好ましい実施の形態により説明されるが、本発明の範囲を逸脱すること無く、多くの手法により変更を行うことができ、本実施の形態以外の他の実施の形態を利用することができる。従って、本発明の範囲内における全ての変更が特許請求の範囲に含まれる。また、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を含む範囲を意味する。

図１は本発明の塗布方法が適用される実施形態の塗布装置の構成を模式的に示す断面図である。塗布装置１０は、走行方向に沿って連続走行するウエブ（ポリマーフィルム）１２に塗布液を塗布する塗布装置であり、バー１６を有する塗布ヘッド１４と、バー１６が接触するようにウエブ１２を塗布面と反対側から支持するバックアップローラ１８を備えている。

塗布ヘッド１４のバー１６は、円柱状に形成されており、円周方向に一定間隔で溝が形成されているもの、ワイヤーが密に巻回されているもの、あるいは表面が平滑であるものの何れでもよい。また、バー１６は、不図示の回転駆動手段に連結されており、ウエブ１２の走行方向と同方向に、且つウエブ１２の走行速度と略同じ速度で回転される。

また、バー１６は、ウエブ１２の走行方向と反対方向に回転させてもよく、さらにはバー１６の周速がウエブ１２の走行速度と異なるように回転させてもよい。

バー１６は、支持部材２０によって支持される。支持部材２０の上部には、円弧状の溝が形成されており、この溝にバー１６が回動自在に支持される。

バー１６に対してウエブ１２の走行方向の上流側（すなわち、ウエブ１２の進入側）に、第１ブロック２２が支持部材２０に対して所定の間隔で平行に設けられる。第１ブロック２２と支持部材２０との間にスリット２４が形成される。第１ブロック２２は走行方向の上流側に堰２６を備えている。液溜り部３０が支持部材２０とバー１６、及び堰２６により構成される。

スリット２４には、塗布液の供給ライン（不図示）が接続される。供給ラインから供給された塗布液が、スリット２４を介して液溜り部３０に供給される。液溜り部３０の塗布液が回転するバー１６にピックアップされ、バー１６にラップして連続走行するウエブ１２に塗布される。なお、過剰に供給された塗布液は堰２６をオーバーフローし、堰２６の上流側の面２６Ａを流下して、回収部（不図示）により回収される。

バー１６に対してウエブ１２の走行方向の下流側には、第２ブロック３２が支持部材２０に対して所定の間隔で平行に設けられる。第２ブロック３２と支持部材２０との間にはスリット３４が形成される。スリット３４には、塗布液の供給ライン（不図示）が接続される。供給ラインから供給された塗布液が、バー１６の乾きによる塗布故障を防止するために、バー１６の下流側に供給され、バー１６表面との間に塗布液ビードが形成される。塗布液の一部は塗布残液として第２ブロック３２をオーバーフローして、傾斜面３２Ａを流下する。

しかしながら、このように構成された塗布装置１０で塗布すると、一次側の気液界面が乱れてしまい、塗布スジが発生することがあるという問題があった。

オーバーフローする塗布液の流量が少ないと、オーバーフローする塗布液が形成する気液界面４０が液溜り部３０側（図１では左側）に動き、液溜まり内の圧力変動が起きる。また、オーバーフローする塗布液の流量が多いと、気液界面４０が液溜り部３０から外側（図１では右側）に動いてしまい、塗布幅方向に均一な面状の気液界面を得ることができない。この気液界面の乱れが塗布スジの原因となる。

そこで、本発明では、スリット２４から送液される塗布液の送液量をＱ（ｋｇ／ｍｉｎ）、ウエブ１２の走行速度をＶ（ｍ／ｍｉｎ）、スリット２４のウエブ幅方向のスリット幅をＬ（ｍ）、塗布液の密度をρ（ｋｇ／ｃｃ）、ウエブ１２に塗布液が塗布される塗布量をｑ（ｃｃ／ｍ^２ ）としたとき、 Ｑ／（Ｌ・Ｖ・ρ・ｑ）で算出される数値が１０以上３０以下である条件で塗布するようにした。尚、Ｑ／（Ｌ・Ｖ・ρ・ｑ）の範囲は、好ましくは１２以上〜２８以下である。

本願発明者は、塗布装置一次側の気液界面の乱れにより塗布スジが発生するのを防止する原因について鋭意研究した結果、無次元化された数値 Ｑ／（Ｌ・Ｖ・ρ・ｑ）が１０以上３０以下である条件で塗布することで塗布スジが発生するのを防止できるという知見を得た。即ち、液溜り部から塗布液がオーバーフローするが、塗布装置一次側の気液界面を安定にするためには、そのオーバーフローする塗布液の流量に適正範囲があり、ポリマーフィルムの走行速度Ｖとスリット幅Ｌに対して適正な送液量Ｑにすることで必要であることを見出した。また、オーバーフローする塗布液の流量は、塗布量ｑにも依存し、塗布液の密度ρにも関係する。

このように無次元化された数値 Ｑ／（Ｌ・Ｖ・ρ・ｑ）が１０以上３０以下の範囲であることで、塗布装置一次側の気液界面は、乱れが小さくなり、塗布幅方向に対して均一になるので、気液界面の乱れにより塗布スジが発生するのを防止することができる。

次に、本発明の塗布方法に係る塗布装置１０の適用例について説明する。図２は、塗布装置１０を組み込んだ光学フィルム（以下、光学補償フィルムという。）の製造ライン８０である。

光学補償フィルムの製造ライン８０は、図２に示されるように、送出機８２から予め配向膜形成用のポリマー層が形成された透明支持体であるウエブ１２が送り出される。

次に、ウエブ１２はガイドローラ８４によってガイドされてラビング処理装置８６に送りこまれる。そして、ウエブ１２のポリマー層には、ラビングローラ８８によりラビング処理が施される。ラビングローラ８８の下流には除塵機９０が設けられており、ウエブ１２の表面に付着した塵を取り除く。

除塵機９０の下流には本発明の塗布方法に係る塗布ヘッド１４が設けられている。塗布ヘッド１４に対し、ウエブ１２の走行方向の上流及び下流側に、ウエブ１２をバーにラップさせるためのガイドローラ８４が設けられている。また、塗布ヘッド１４の上方向で、堰２６の近傍にバックアップローラ１８が設けられている。これにより、塗布ヘッド１４の一次側での乱れが抑制され、二次側でのスジ等の塗布ムラが抑制される。塗布ヘッド１４によりディスコネマティック液晶を含む塗布液がウエブ１２に塗布される。塗布ヘッド１４の下流には、乾燥ゾーン９２、加熱ゾーン９４が順次設けられており、ウエブ１２上の塗布液が乾燥・加熱されて液晶層が形成される。更に、この下流には紫外線ランプ９６が設けられており、紫外線照射により、液晶を架橋させ、所望のポリマーが形成される。これにより、光学補償フィルムが製造され、製造された光学補償フィルムは巻取機９８に巻き取られる。

このように、本発明の塗布方法に係る塗布装置１０を、光学補償フィルムの液晶層の塗布（ディスコネマティック液晶を含む塗布液の塗布）に用いるので、縦スジ等のムラのない良好な面質のフィルムを製造できる。

本発明に使用されるウエブ１２としては、紙、プラスチックフィルム、レジンコーティッド紙、合成紙等が包含される。プラスチックフィルムの材質は、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン等のビニル重合体、６，６−ナイロン、６−ナイロン等のポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレート等のポリエステル、ポリカーボネート、ヘルローストリアセテート、セルロースダイアセテート等のセルロースアセテート等が使用される。またレジンコーティッド紙に用いられる樹脂としては、ポリエチレンをはじめとするポリオレフィンが代表的であるが、必ずしもこれに限定されない。ウエブの厚さも特に限定されないが、０．０１ｍｍ〜１．０ｍｍ程度のものが取扱い、汎用性の見地から有利である。

本発明に用いられる塗布液は特に限定は無く、高分子化合物の水又は有機溶媒液、顔料分散液、コロイド溶液等が適用できる。特に、薄層塗布を均一且つ高精度に行うことが求められる各種光学フィルムの塗布液、例えば、液晶性ディスコティック塗布液等が好適である。また、塗布液の粘度が高い場合、塗布膜厚や塗布速度、塗布後の乾燥速度等にもよるが、ワイヤー目或いは溝の目が消えずにバー筋故障となるため、０．５Ｐａ・ｓ以下が望ましい。

以上、本発明に係る塗布方法の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、各種の態様が採り得る。

以下、実施例を挙げて本発明の特徴を具体的に説明するが、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。本発明に係る塗布装置及び従来の塗布装置を組み込んだ図２の光学補償フィルムの製造ライン８０において、塗布直後のスジ故障の影響を評価した。

ウエブ１２は、厚さ４０〜１２０μｍのトリアセチルセルロース（フジタック、富士フィルム（株）製）の表面に長鎖アルキル変性ポバールの２重量％溶液をフィルム１ｍ²当たり２５ｍｌになるように塗布後、６０℃で１分間乾燥させて配向膜用樹脂層を形成したものを使用した。このウエブ１２を、送出機８２から送り出すと共に１０〜５０ｍ／分で搬送しながらラビング処理装置８６によって配向膜用樹脂層表面にラビング処理を行って配向膜を形成した。ラビング処理におけるラビングローラ８８の押し付け圧力を、配向膜樹脂層の１ｃｍ²あたり１０ｋｇｆ/ｃｍ²にすると共に、回転周速を５．０ｍ／秒とした。

そして、配向膜用樹脂層をラビング処理して得られた配向膜上に、図１に示す塗布装置１０を使用して塗布液を塗布した。塗布液は、下記に示すディスコティック化合物ＴＥ−８のＲ（１）とＲ（２）の重量比で４：１の混合物に対し、エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリアクリレート（Ｖ♯３６０、大阪有機科学（株）製）を１０重量％、セルロースアセテートブチレート（ＣＡＢ５３１−１、イーストマンケミカル社製）を０．６重量％、光重合開始剤（イルガキュア９０７、日本チバガイギー（株）製）を３重量％、増感剤（カヤキュアーＤＥＴ−Ｘ、日本化薬（株）製）を１重量％、添加し、最終的にその混合物の３２重量％メチルエチルケトン溶液とした。その液晶性化合物を含む液に、さらにフッ素系界面活性剤（フルオロ脂肪族基含有共重合体、メガファックＦ７８０、大日本インキ（株）製）を０．３重量％添加し、塗布液として使用した。

そして、図１に示す実施形態に係る塗布装置１０において、支持部材２０により、バー径６ｍｍ、線径８０μｍのワイヤーのバー１６を支持し、ウエブ１２を走行速度１０〜５０ｍ／分で走行させながらバー１６も同速で順回転させ、塗布ヘッド１４から塗布液を配向膜上に塗布した。

ここで、スリットから送液される塗布液の送液量Ｑ（ｋｇ／ｍｉｎ）、ウエブの走行速度Ｖ（ｍ／ｍｉｎ）、スリットのウエブ幅方向のスリット幅Ｌ（ｍ）、塗布液の密度ρ（ｋｇ／ｃｃ）、ウエブに対して塗布液を塗布する塗布量ｑ（ｃｃ／ｍ^２ ）を下記の表１に示す実験Ｎｏ．１〜１５の条件で行った。

（評価方法）
評価項目は、バーの塗布直後において下流側のウエブの塗布面に発生する塗布スジを目視により評価した。

評価レベルは、光学補償フィルムにおいて塗布スシ゛の単位ｍ^２当りの発生数に基づく評価であり、塗布スジの発生がないレベルを◎、塗布スジの品質許容限度レベルの１／３以下のレベルを○、塗布スジの品質許容限度レベルの２／３以下のレベルを△、塗布スジの品質許容限度レベル以上のレベルを×とした４段階評価を行った。

実験結果を表１に示す。

表１から分かるように、Ｑ／（Ｌ・Ｖ・ρ・ｑ）が１０以上３０以下である本発明の条件で塗布液を塗布したものは、評価が△以上となった。

更に、表１の実験結果をグラフにした。縦軸は塗布スジの単位ｍ^２当りの発生数に基づく評価である。そのグラフを図３に示す。

図３と上記表１との実験結果から分かるように、Ｑ／（Ｌ・Ｖ・ρ・ｑ）は、概ね１０〜３０の範囲であることが必要であり、１２〜２８の範囲であることが好ましく、１５〜２７の範囲であることが更に好ましい。

本発明の塗布方法の実施形態に係る塗布装置を示す概略図 本発明の塗布方法の実施形態に係る塗布装置を組み込んだ光学フィルムの製造ラインを示す概略図 実施例の表をグラフにしたスジ発生数との相関図

符号の説明

１０・・・バー塗布装置、１２・・・ウエブ、１４・・・塗布ヘッド、１６・・・バー、１８・・・バックアップローラ、２０・・・支持部材、２２・・・第１ブロック、２４・・・第１スリット、２６・・・堰、２６Ａ・・・面、３０・・・液溜り部、３２・・・第２ブロック、３２Ａ・・・傾斜面、３４・・・第１スリット

Claims (4)

1. 円柱体に接触して走行するポリマーフィルムの接触部直前に形成される液溜り部に塗布液を供給するスリットと、前記液溜り部の塗布液がオーバーフローする堰とを少なくとも備えた塗布装置を用いて、塗布液を前記ポリマーフィルムに塗布する塗布方法において、
   前記スリットから送液される塗布液の送液量をＱ（ｋｇ／ｍｉｎ）、前記ポリマーフィルムの走行速度をＶ（ｍ／ｍｉｎ）、前記スリットの前記ポリマーフィルム幅方向のスリット幅をＬ（ｍ）、前記塗布液の密度をρ（ｋｇ／ｃｃ）、前記ポリマーフィルムに対して前記塗布液を塗布する塗布量をｑ（ｃｃ／ｍ^２ ）としたとき、Ｑ／（Ｌ・Ｖ・ρ・ｑ）で算出される数値が１０以上３０以下である条件で塗布することを特徴とする塗布方法。
2. 前記数値が１２以上２８以下であることを特徴とする請求項１に記載の塗布方法。
3. 前記数値が１５以上２７以下であることを特徴とする請求項１に記載の塗布方法。
4. ポリマーフィルムに形成された配向膜にラビング処理する工程と、
   前記ラビング処理された配向膜上に請求項１〜３の何れかの塗布方法で液晶ディスコティック化合物を含有する塗布液を塗布する工程と、
   前記塗布された塗布液を乾燥し硬化することにより光学異方性層を形成する工程と、を備えたことを特徴とする光学フィルムの製造方法。

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