JP5210992B2

JP5210992B2 - 積層光学フィルムの製造方法

Info

Publication number: JP5210992B2
Application number: JP2009174235A
Authority: JP
Inventors: 誠小松原; 友昭増田
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2009-07-27
Filing date: 2009-07-27
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2029-07-27
Also published as: KR20120040228A; TWI412799B; CN102472858A; TW201118436A; CN102472858B; US20120148737A1; WO2011013506A1; JP2011028039A

Description

本発明は、積層光学フィルムの製造方法に関する。

従来、積層光学フィルムの製造方法としては、例えば、長尺状基材フィルムの一方の面に、起毛布等で一方向に擦るラビング処理を施すことによりラビング処理面を形成し、該ラビング処理面にリオトロピック液晶化合物を含む水溶液を塗布することにより光学異方膜を形成する方法が知られている（特許文献１）。

この種の製造方法においては、生産効率を高めるべく、連続的に積層光学フィルムを製造することが考えられる。

具体的には、長尺状基材フィルムを長手方向に沿って送りつつ、一方の面にラビング処理を施してラビング処理面を形成するラビング処理工程と、フィルムを安定的に搬送すべく送り方向を屈曲させる複数のガイドロールを用い、ラビング処理工程を経たフィルムを屈曲させて搬送する屈曲搬送工程と、屈曲搬送工程を経たフィルムのラビング処理面に、リオトロピック液晶化合物を含む溶液を塗布することにより光学異方膜を形成する塗布工程とをおこない、連続的に積層光学フィルムを製造することが考えられる。

しかしながら、斯かる積層光学フィルムの製造方法においては、製造された積層光学フィルムに点状欠陥が発生するという問題がある。

特開２００２−３１１２４６号公報

本発明は、上記のような従来技術の問題点等に鑑みてなされたものであり、連続的な積層光学フィルムの製造方法であって、点状欠陥の発生が抑制された積層光学フィルムを製造できる積層光学フィルムの製造方法を提供することを課題とする。

積層光学フィルムに点状欠陥が発生する原因は、明確には解明されていないものの、本発明者等は上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、ラビング処理面側に配されたガイドとして気体噴射手段を有するガイドを用い、ラビング処理面をガイドに接触させずにフィルムの送り方向を屈曲させて積層光学フィルムを製造することにより、製造された積層光学フィルムにおける点状欠陥の発生が抑制されることを見出し、本発明を完成するに至った。

本発明の積層光学フィルムの製造方法は、長尺状基材フィルムを長手方向に沿って送りつつ、一方の面にラビング処理を施してラビング処理面を形成するラビング処理工程と、送り方向を屈曲させる複数のガイドを用い、ラビング処理工程を経たフィルムを屈曲させて搬送する屈曲搬送工程と、屈曲搬送工程を経たフィルムのラビング処理面に、リオトロピック液晶化合物を含む溶液を塗布することにより光学異方膜を形成する塗布工程とを含み、連続的に積層光学フィルムを製造する積層光学フィルムの製造方法であって、
前記屈曲搬送工程では、ラビング処理面側に配されたガイドとして、気体噴射手段を有するガイドを用い、ラビング処理面をガイドに接触させずにフィルムの送り方向を屈曲させることを特徴とする。

斯かる積層光学フィルムの製造方法によれば、前記屈曲搬送工程において、ラビング処理面側に配されたガイドとして、気体噴射手段を有するガイドを用い、ラビング処理面をガイドに接触させずにフィルムの送り方向を屈曲させるため、フィルムを連続的に送りつつも、ラビング処理面がガイドと接触することを防ぐことができる。そして、前記塗布工程においては、ガイドとの接触による影響を受けなかったラビング処理面にリオトロピック液晶化合物を含む溶液を塗布するため、ラビング処理面においてリオトロピック液晶化合物が比較的均一に配向することができる。従って、形成された光学異方膜におけるリオトロピック液晶化合物の配向が比較的均一なものとなり、積層光学フィルムにおける点状欠陥の発生を抑制することができる。

なお、「光学フィルム」との用語は、光を透過し得るフィルムであって、光学的な機能を有するフィルムのことを意味する。光学的な機能の具体例としては、屈折、複屈折などが挙げられる。

以上のように、本発明によれば、点状欠陥の発生が抑制された積層光学フィルムを連続的に製造することができる。

本実施形態の積層光学フィルムの製造方法において用いられる装置の概略図。従来の積層光学フィルムの製造方法において用いられる装置の概略図。気体噴射手段を有するガイドを表す概略図。積層光学フィルムの概略図。実施例の積層光学フィルムの点状欠陥観察における画像。比較例の積層光学フィルムの点状欠陥観察における画像。

以下、本発明に係る積層光学フィルムの製造方法の一実施形態について図面を参照しながら説明する。

本実施形態の積層光学フィルムの製造方法は、図１に示すように、長尺状基材フィルムを長手方向に沿って送りつつ、一方の面にラビング処理を施してラビング処理面を形成するラビング処理工程と、送り方向を屈曲させる複数のガイドを用い、ラビング処理工程を経たフィルムを屈曲させて搬送する屈曲搬送工程と、屈曲搬送工程を経たフィルムのラビング処理面に、リオトロピック液晶化合物を含む溶液を塗布することにより光学異方膜を形成する塗布工程とを含み、連続的に積層光学フィルムを製造する積層光学フィルムの製造方法であって、
前記屈曲搬送工程では、ラビング処理面側に配されたガイドとして、気体噴射手段を有するガイドを用い、ラビング処理面をガイドに接触させずにフィルムの送り方向を屈曲させるものである。

前記ラビング処理工程においては、図１に示すように、長尺状基材フィルム１を長手方向に沿って送りつつ、一方の面をラビングロール２によって一方向に擦るラビング処理を施してラビング処理面を形成する。
なお、フィルムは、巻回された長尺状基材フィルム１を下流側へ送り出すこと、フィルムを最下流側へ向けて引っ張ること、又は、フィルムと接触した前記ガイドロール５を回転させてフィルムを下流側へ送ることなどにより、長手方向に沿って連続的に送ることができる。
また、長尺状基材フィルム１における「長尺状」とは、長手方向の長さが幅方向の長さよりも十分に長いこと（例えば、１０倍以上）を意味する。

前記ラビング処理とは、長尺状基材フィルム１の一方の面を一方向に擦りラビング処理面を形成する処理である。ラビング処理を施すことによって、ラビング処理面が配向性を有することとなり、その後に実施する塗布工程で塗付される溶液中のリオトロピック液晶化合物がラビング処理面で配向するものと考えられる。

前記ラビング処理において用いるラビングロール２としては、回転可能なローラの表面に布を巻回し担持させたもの等を用いることができる。具体的には、例えば、回転可能な金属ローラの表面にバフ布（数ｍｍの毛足を有する繊維布）を巻き付けて接着剤などで固定したものを用いることができる。

前記ラビングロール２の回転速度としては、特に限定されるものではないが、リオトロピック液晶化合物がより均一に配向し得るという点で、１００ｒｐｍ〜２０００ｒｐｍであることが好ましい。
また、前記ラビング処理におけるラビング回数としては、特に限定されるものではないが、リオトロピック液晶化合物がより均一に配向し得るという点で、１回〜３回であることが好ましい。なお、ラビング回数は、用いるラビングロール２の数を増やすことにより増加させることができる。具体的には、ラビング回数を２回にするには、ラビングロール２を２本用いる。

前記長尺状基材フィルム１の長手方向の長さは、特に限定されるものではないが、通常、３００m以上である。また、前記長尺状基材フィルム１の幅（長手方向に直交する方向の長さ）は、特に限定されるものではないが、通常、１００〜２０００ｍｍである。また、前記長尺状基材フィルム１の厚みは、特に限定されるものではないが、好ましくは５μm〜２００μmである。

前記長尺状基材フィルム１は、単層フィルムであってもよく、同質又は異質の材料で形成された複数のフィルムが積層された複層フィルムであってもよい。

前記長尺状基材フィルム１を形成している材料としては、特に限定されるものではないが、例えば、ポリエステル系樹脂、セルロース系樹脂、シクロオレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリビニルアルコール等を用いることができる。

前記長尺状基材フィルム１をラビング処理することにより形成されたラビング処理面は、通常、擦った方向に沿った溝、即ち凹凸形状を有する。

前記屈曲搬送工程においては、安定搬送機構にフィルムを通し、フィルムを安定的に搬送している。該安定搬送機構は、フィルムの送り方向を屈曲させる複数のガイドを備えており、斯かるガイドはフィルムの長手方向に所定の間隔をあけて且つフィルムがジグザグに走行するように（交互に逆方向にフィルムが屈曲するように）配されている。そして、フィルムの一面側に配された一のガイドと、送り方向下流側にあってフィルムの他面側に配された次のガイドとの間隔を調整することにより、走行しているフィルムにテンションを付与しつつフィルムが安定して搬送されるように構成されている。即ち、フィルムの一の屈曲から、該屈曲と屈曲向きが逆となる次の屈曲までの長さを調整することにより、フィルムにテンションを付与しつつフィルムが安定して搬送されるように構成されている。
そして、前記屈曲搬送工程においては、ラビング処理面側に配されたガイドとして、気体噴射手段を有するガイド４を用い、該ガイド４にラビング処理面を接触させずにフィルムの送り方向を屈曲させる。

前記屈曲搬送工程においては、ガイドとしては、ラビング処理面が形成された面とは反対側の面に配されフィルムと接触しながら回転することによりフィルムの送り方向を屈曲できるガイドロール５と、ラビング処理面が形成されたフィルム３のラビング処理面側に配されラビング処理面と接触せずにフィルムの送り方向を屈曲させる気体噴射手段を有するガイド４とを用いる。
即ち、該屈曲搬送工程においては、ガイドとして、例えば図２に示す従来の積層光学フィルムの製造方法のようにガイドロール５のみを用いるわけではなく、ラビング処理面側に配された気体噴射手段を有するガイド４をも用いる。

前記気体噴射手段を有するガイド４について、斯かるガイド４の好ましい態様の例を示した図面（図３）を参照しながら詳しく説明する。
図３（ａ）は、気体噴射手段を有するガイド４を横方向から見たときの概略図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）における（Ｘ）で気体噴射手段を有するガイド４を切断したときの断面図である。図３（ｃ）は、該ガイドの斜視図である。

前記気体噴射手段を有するガイド４には、ラビング処理面を該ガイドと接触させないでフィルムの送り方向を屈曲させるべく、図３に示すように、気体噴射手段として、フィルムの送り方向を屈曲させる役割を担い気体噴射孔１１が形成されたガイド面１２と、該気体噴射孔１１に気体を供給するための送風ライン１３と、該送風ライン１３に接続された送風機１４とが備えられている。前記ガイド面１２には、気体を外方側へ噴射できるように複数の気体噴射孔１１が形成されている。
なお、該送風ライン１３、該送風機１４としては、従来公知の一般的なものを用いることができる。

前記気体噴射手段を有するガイド４のガイド面１２は、その長手方向がフィルムの幅方向となるように形成されている。また、該ガイド面１２は、図３（ｂ）に示すように、その長手方向に直交する横断面において、長方形の一辺が円弧状に突出してなる形状をしている。

前記気体噴射手段を有するガイド４においては、図１に示すように、ラビング処理面が形成されたフィルム３が、気体噴射孔１１から噴射される気体の圧力により、ガイド面１２に沿って浮上しながら移動することができる。即ち、ラビング処理面が形成されたフィルム３が、送り方向を屈曲させながらガイド面１２に対して非接触状態でガイド面１２に沿って移動することができる。

前記気体噴射手段を有するガイド４から噴射される気体の種類は、特に限定されるものではないが、空気又は不活性ガスが好ましい。

前記気体噴射手段を有するガイド４においては、ラビング処理面が形成されたフィルム３の厚みや幅、弾性に応じて、前記送風ライン１３を通る気体の流量をラビング処理面が形成されたフィルム３の幅１ｍあたり、好ましくは１m³／分〜５０ｍ³／分とする。また、気体噴射孔１１の大きさを好ましくは０．５ｍｍ〜４ｍｍとし、気体噴射孔１１の間隔を好ましくは５ｍｍ〜５０ｍｍとする。また、前記ラビング処理面が形成されたフィルム３の送り速度を好ましくは１ｍ／分〜１００ｍ／分とする。

斯かる好ましい気体噴射条件、及びフィルムの好ましい送り速度を採用することにより、気体噴射手段を有するガイド４においてフィルムがより確実にガイド面１２と接触せずに送り方向を屈曲させて移動することができる。フィルムの浮上量（ガイド面１２からの高さ）は、フィルムがより確実にガイド面と接触せずに送り方向を変えて移動できるという点で、上記の好ましい気体噴射条件や好ましい送り速度を採用することにより、０．５ｍｍ以上に設定することが好ましい。

前記塗布工程においては、前記屈曲搬送工程を経たフィルム（ラビング処理工程によりラビング処理面が形成され前記屈曲搬送工程を経たフィルム）のラビング処理面にリオトロピック液晶化合物を含む溶液を塗布することにより光学異方膜を形成する。

前記リオトロピック液晶化合物とは、溶媒に溶解させるときの濃度を変えることにより、等方相から液晶相への相転移を起こす液晶化合物のことを意味する。等方相状態又は液晶相状態にあるリオトロピック液晶化合物を含む液体をラビング処理面に塗布することによって、リオトロピック液晶化合物を一方向に配向させることができる。そして、配向したリオトロピック液晶化合物によって光学異方膜が形成される。

前記光学異方膜は、リオトロピック液晶化合物が略一方向に配向したものであり、屈折、吸収、散乱及び反射のうち、少なくとも１つの光学的異方性を示す。前記光学異方膜が、例えば吸収二色性を示す場合、該光学異方膜は偏光膜として機能し得る。

前記光学異方膜の厚みとしては、特に限定されるものではないが、好ましくは０．１μm〜５．０μmである。

前記リオトロピック液晶化合物としては、上記性質を示すものであれば特に制限されるものではなく、例えば、アゾ系化合物、アントラキノン系化合物、ペリレン系化合物、キノフタロン系化合物、ナフトキノン系化合物、又はメロシアニン系化合物等を用いることができる。
なお、該リオトロピック液晶化合物としては、従来公知の一般的な方法によって合成されたものを用いることができる。また、市販されているものを用いることもできる。

前記塗布工程において用いる前記溶液（以下、コーティング液ともいう）は、リオトロピック液晶化合物と溶媒とを含む。

前記溶液（コーティング液）に含まれる前記溶媒としては、リオトロピック液晶化合物を等方相状態又は液晶相状態にするものであれば特に限定されるものではないが、例えば、水、アルコール類、セロソルブ類、又はこれらの複数種を混合した混合溶媒等を用いることができる。

前記溶液（コーティング液）におけるリオトロピック液晶化合物の濃度は、該溶液の粘度が適度なものとなり塗布工程が実施しやすくなるという点で、１重量％〜１５重量％であることが好ましい。

前記溶液（コーティング液）は、添加剤を含有していてもよい。前記添加剤としては、例えば、界面活性剤、酸化防止剤、配向助剤等を用いることができる。

前記塗布工程における前記溶液（コーティング液）の塗布方法としては、特に限定されるものではなく、例えば図１に示すように、コータ６を用いる方法を採用することができる。
前記コータ６としては、例えば、テンションウェブダイ、バックアップロールに対向したスロットダイ、ワイヤーバー、又はカーテンロールを有するコータを用いることができる。

前記乾燥工程においては、前記塗布工程により形成された光学異方膜を乾燥させることができる。即ち、前記塗布工程でフィルムに塗布した溶液（コーティング液）由来の溶媒を減少させることができる。

前記乾燥工程においては、前記塗布工程により形成された光学異方膜は、前記溶液（コーティング液）に含まれていた溶媒が光学異方膜中で５０重量％以下になるように、乾燥させることが好ましい。乾燥方法としては、自然乾燥、減圧乾燥、加熱乾燥等を採用することができ、簡便で乾燥が比較的速いという点で、図１に示すように、乾燥オーブン７による加熱乾燥を採用することが好ましい。
また、前記乾燥工程においては、形成された光学異方膜の配向を変えないようにすべく、通常、光学異方膜が形成された側と反対側にガイドロール５を配してフィルムを送る。

前記製造方法により製造された積層光学フィルム９は、図４に示すように、ラビング処理面が形成されたフィルム３と、該ラビング処理面が形成されたフィルム３の一方の面（ラビング処理面）側に積層された光学異方膜８とを有する。該積層光学フィルムの総厚みは、特に限定されるものではないが、１０〜３００μｍであることが好ましい。

前記積層光学フィルム９は、偏光板保護フィルム、位相差フィルム、光学補償フィルムなどの用途で好適に用いられ、特に、偏光板保護フィルムの用途で好適に用いられる。

本実施形態の積層光学フィルムの製造方法は上記例示の通りであるが、本発明は、上記例示の積層光学フィルムの製造方法に限定されるものではない。また、本発明では、一般の積層光学フィルムの製造方法において採用される種々の形態を、本発明の効果を損ねない範囲で採用することができる。

例えば、前記積層光学フィルムの製造方法においては、前記ラビング処理工程と前記塗布工程との間に、ラビング処理面が形成されたフィルム３のラビング処理表面にコロナ処理を施すコロナ処理工程をおこなうことができる。また、ラビング処理面が形成されたフィルム３のラビング処理表面にプラズマ処理を施すプラズマ処理工程をおこなうことができる。
該コロナ処理工程又はプラズマ処理工程をおこなうことにより、ラビング処理面を親水化して、ラビング処理面が形成されたフィルム３と光学異方膜８との密着性を向上させることができる。

次に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

（実施例）
○リオトロピック液晶化合物の合成
4−ニトロアニリンと８−アミノ−２−ナフタレンスルホン酸とを、常法（細田豊著「理論製造染料化学（５版）」昭和４３年７月１５日、技法堂発行１３５項〜１５２項）に従って、ジアゾ化及びカップリンク反応させて、モノアゾ化合物を得た。
このモノアゾ化合物を、同様に常法によりジアゾ化し、さらに１−アミノ−８−ナフトール−２，４−ジスルホン酸リチウム塩とカップリング反応させて、下記構造式（Ｉ）のアゾ化合物を含む粗生成物を得て、これを塩化リチウムで塩析することにより、下記構造式（Ｉ）のアゾ系化合物を得た。
このアゾ系化合物を水に溶解して偏光顕微鏡で観察すると、２０重量％でネマチック液晶相を示した。

○積層光学フィルムの製造
図１に示すように積層光学フィルム製造のための各装置を配置し、積層光学フィルムを製造した。
即ち、長尺状基材フィルムとして、厚み４０μｍの巻回された長尺状シクロオレフィン系樹脂フィルム（幅４００ｍｍ日本ゼオン社製商品名「ゼオノア」）を準備し、斯かるフィルムを連続的に一方向に送った（送り速度５ｍ／分）。
斯かるフィルムを連続的に送りながら、その表面をラビングロールによって擦った。具体的には、ラビングロールとして、ポリエステルとナイロンの複合繊維製のバフ布（クラレトレーデインク社製商品名「マイクロファイバー」）を回転金属ローラに巻き付けたものを用いた。このラビングロール（回転数１６００ｒｐｍ、回転方向はフィルムの送り方向と反対）で長尺状基材フィルムを一方向に擦ってラビング処理を施し、ラビング処理工程をおこなった。
同時に、ラビング処理面が形成されたフィルムのラビング処理面にコロナ処理を施した後、該フィルムを複数のガイドを用いて屈曲させながら該フィルムを安定的に搬送した。また、ラビング処理面側に配したガイドとして、図３に示す気体噴射手段を有するガイド（気体噴射孔の大きさ＝１ｍｍ、間隔＝２０ｍｍ）を用いて、そのラビング処理面が斯かるガイドに接触しないように、気体噴射孔から空気を噴射して（空気の流量フィルム幅１ｍあたり５ｍ³／分）ガイド面から０．５ｍｍ浮上させつつフィルムの送り方向を変え、屈曲搬送工程を連続的におこなった。
同時に、ラビング処理面に、テンションウェブダイを有するコータを用いて、上記アゾ系化合物の濃度が７重量％となるように調製した水溶液を均一に塗布し、光学異方膜を形成し、塗布工程を連続的におこなった。
そして、４０℃の恒温オーブンで乾燥工程をおこない、ラビング処理面が形成されたフィルムの表面に、厚み０．４μｍの光学異方膜を有する積層光学フィルムを製造した。

（比較例）
気体噴射手段を有するガイドに代えて回転可能なガイドロールを用い、図２に示すように積層光学フィルム製造のための各装置を配置した点以外は、実施例と同様の方法で、積層光学フィルムを製造した。

＜点状欠陥の観察＞
実施例及び比較例で製造された積層光学フィルムから積層光学フィルムのサンプルを切り出し、輝度１００００ｃｄ／ｍ²のバックライト（電通産業製商品名「フラットイルミネ一タ」）の上に、市販の偏光板（日東電工社製商品名「ＮＰＦ−ＳＥＧ１２２４ＤＵ」）を置き、その上に積層光学フィルムのサンプルを、吸収軸が直交するように配置して、目視観察した。
なお、リオトロピック液晶化合物が均一に配向している部分は、吸収軸が直交関係にあるために黒く見え、リオトロピック液晶化合物が不均一に配向している部分は、バックライトの光が漏れて、明るく見える。この明るく見える部分が点状欠陥である。

実施例の積層光学フィルムのサンプルにおける観察画像を図５に、比較例の積層光学フィルムのサンプルにおける観察画像を図６に示す。

実施例の積層光学フィルムのサンプルは、可視光領域で吸収二色性を示し、図５に示すように、点状欠陥が観察されなかった。
比較例の積層光学フィルムのサンプルにおいては、図６に示すように、多数の点状欠陥が観察された。

１：長尺状基材フィルム、２：ラビングロール、３：ラビング処理面が形成されたフィルム、４：気体噴射手段を有するガイド、５：ガイドロール、６：コータ、７：乾燥オーブン、８：光学異方膜、９：積層光学フィルム、１１：気体噴射孔、１２：ガイド面、１３：送風ライン、１４：送風機

Claims

長尺状基材フィルムを長手方向に沿って送りつつ、一方の面にラビング処理を施してラビング処理面を形成するラビング処理工程と、送り方向を屈曲させる複数のガイドを用い、ラビング処理工程を経たフィルムを屈曲させて搬送する屈曲搬送工程と、屈曲搬送工程を経たフィルムのラビング処理面に、リオトロピック液晶化合物を含む溶液を塗布することにより光学異方膜を形成する塗布工程とを含み、連続的に積層光学フィルムを製造する積層光学フィルムの製造方法であって、
前記屈曲搬送工程では、ラビング処理面側に配されたガイドとして、気体噴射手段を有するガイドを用い、ラビング処理面をガイドに接触させずにフィルムの送り方向を屈曲させることを特徴とする積層光学フィルムの製造方法。