(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、長手方向もしくは円周方向に配向させた円筒状フィルムをスパイラルカットし、任意の角度に配向した長尺フィルムを得る工程を含む位相差を有する長尺フィルムの製造方法であって、 前記スパイラルカットの方法が、円筒状フィルムの長手方向と交差する円又は楕円周上を移動する切断手段と円筒状フィルムを長手方向に送る送り機構から成り、円筒状フィルムを長手方向に送りながら切断手段が同一の円又は楕円周上を移動してフィルムをスパイラル状に切断するものであり、巻き取り回転軸に垂直な回転軸をもつ回転機構を有する巻き取り手段を付加したものである位相差を有する長尺フィルムの製造方法。
【請求項２】
少なくとも、長手方向もしくは円周方向に配向させた円筒状フィルムをスパイラルカットし、任意の角度に配向した長尺フィルムを得る工程を含む位相差を有する長尺フィルムの製造方法であって、 前記スパイラルカットの方法が、円筒状フィルムの長手方向と交差する円又は楕円周上を移動する切断手段と円筒状フィルムを長手方向に送る送り機構から成り、円筒状フィルムを長手方向に送りながら切断手段が同一の円又は楕円周上を移動してフィルムをスパイラル状に切断するものであり、移動する切断手段と一体に移動する巻き取り手段を付加したものである位相差を有する長尺フィルムの製造方法。
【請求項３】
少なくとも、長手方向もしくは円周方向に配向させた円筒状フィルムをスパイラルカットし、任意の角度に配向した長尺フィルムを得る工程を含む位相差を有する長尺フィルムの製造方法であって、 前記スパイラルカットの方法が、円筒状フィルムの長手方向と交差する円又は楕円周上を移動する切断手段と円筒状フィルムを長手方向に送る送り機構から成り、円筒状フィルムを長手方向に送りながら切断手段が同一の円又は楕円周上を移動してフィルムをスパイラル状に切断するものであり、任意の角度に配向させる方法が、前記切断手段の移動速度と前記送り機構による円筒状フィルムの送り速度との大小によるものである位相差を有する長尺フィルムの製造方法。
【請求項４】
少なくとも、長手方向もしくは円周方向に配向させた円筒状フィルムをスパイラルカットし、任意の角度に配向した長尺フィルムを得る工程を含む位相差を有する長尺フィルムの製造方法であって、前記スパイラルカットの方法が、円筒状フィルムを、長手方向を中心軸として回転させながら供給する回転供給手段と固定切断手段と巻き取り手段から成り、回転供給手段から回転しながら供給される円筒状フィルムを固定切断手段で切断することによって長尺フィルムを作製し、巻き取り器によって長尺フィルムを巻き取るものであり、 任意の角度に配向した長尺フィルムを得る方法が、回転供給手段の回転速度と長手方向への円筒状フィルム供給速度との大小によるものである位相差を有する長尺フィルムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は任意の位相差及び光学軸を有する長尺フィルムを製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在ディスプレイ等に用いられている液晶素子の主流はツイステッドネマチック（ＴＮ）型やスーパーツイステッドネマチック（ＳＴＮ）型という直線偏光を液晶の電気光学効果で制御する方式のものである。これらのうち特にＳＴＮ型においては出射光が位相差により色づいて見えるため、白黒表示及びカラーフィルターを用いたカラー表示のためには前記位相差を補償する位相差板が必要である。初期の頃には逆方向に配向させた補償用ＳＴＮ液晶セルを駆動するＳＴＮ液晶セルにはり合わせるという方法が用いられたが、厚みや重さが増えるとともに高コストであることから現在は高分子フィルムを延伸して位相差を発生させた位相差板をＳＴＮ液晶セルにはり合わせて光学補償を行っている。また最近ではＴＮ型あるいはエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子等でも表示品位向上のため位相差板を用いる場合がある。現在位相差板の製造方法は溶液キャスト法もしくは溶融Ｔ−ダイ押し出し法で成型したフィルムを再加熱し、縦方向に延伸して所定の位相差を有するフィルムを作製する。その後必要な配向角を与える為、所定の液晶パネルサイズにあわせフィルムを斜めに切断して位相差板を得るという方法で作製されている。
【０００３】
この方法では、フィルムを縦方向に延伸する際に中央部と両端の延伸が一定にならない為、両端１００ｍｍ程度は製品に供することが出来ない。また、切断時にも斜め取りのためロスが出るため、従来の製造法では位相差板の歩留まりは非常に低く半分以下であった。
近年、特開平３−９３２３号公報などに記載されるような高分子フィルムまたはシートを基板として用いた液晶素子が生産されている。高分子フィルムシートを基板として用いた液晶素子は、ガラス基板では割れてしまい達成できないような、例えば０．２ｍｍの厚さの基板を用いて薄型軽量の素子を作製することができ、携帯機器向けに小型のＳＴＮ型素子が使用されている。
しかし、前述のように位相差板をはり合わせる必要があるため、基板厚さが約２倍になってしまっており、高分子フィルムシートを基板とした液晶素子本来の薄さが活かされていなという問題があった。
このため、位相差板の機能を基板の強度を保持する基材そのものに与え、液晶素子の一層の薄型化とはり合わせ層間での反射による透過率ロスも削減した位相差板の機能を有した液晶表示基板も提案されている。このように液晶基板に位相差機能を付与させることが出来れば特性の向上、コスト低減に寄与するが、前述のように従来の方法ではカットしたものでしか提供できず、プラスチックフィルムの有する可とう性を生かし、ロール状態で連続的に製造プロセスを進めることが出来ないため、製造コストがかかっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記高分子フィルムシートの特長を生かし、経済性に優れ、且つロールトゥロールによる表示素子基板の製造を可能にさせる位相差を有する長尺フィルムの製造方法を提供し、これを用いた位相差板および位相差機能付表示素子用基板を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、
（１）少なくとも、長手方向もしくは円周方向に配向させた円筒状フィルムをスパイラルカットし、任意の角度に配向した長尺フィルムを得る工程を含む位相差を有する長尺フィルムの製造方法であって、 前記スパイラルカットの方法が、円筒状フィルムの長手方向と交差する円又は楕円周上を移動する切断手段と円筒状フィルムを長手方向に送る送り機構から成り、円筒状フィルムを長手方向に送りながら切断手段が同一の円又は楕円周上を移動してフィルムをスパイラル状に切断するものであり、巻き取り回転軸に垂直な回転軸をもつ回転機構を有する巻き取り手段を付加したものである位相差を有する長尺フィルムの製造方法、
（２）少なくとも、長手方向もしくは円周方向に配向させた円筒状フィルムをスパイラルカットし、任意の角度に配向した長尺フィルムを得る工程を含む位相差を有する長尺フィルムの製造方法であって、 前記スパイラルカットの方法が、円筒状フィルムの長手方向と交差する円又は楕円周上を移動する切断手段と円筒状フィルムを長手方向に送る送り機構から成り、円筒状フィルムを長手方向に送りながら切断手段が同一の円又は楕円周上を移動してフィルムをスパイラル状に切断するものであり、移動する切断手段と一体に移動する巻き取り手段を付加したものである位相差を有する長尺フィルムの製造方法、
（３）少なくとも、長手方向もしくは円周方向に配向させた円筒状フィルムをスパイラルカットし、任意の角度に配向した長尺フィルムを得る工程を含む位相差を有する長尺フィルムの製造方法であって、 前記スパイラルカットの方法が、円筒状フィルムの長手方向と交差する円又は楕円周上を移動する切断手段と円筒状フィルムを長手方向に送る送り機構から成り、円筒状フィルムを長手方向に送りながら切断手段が同一の円又は楕円周上を移動してフィルムをスパイラル状に切断するものであり、任意の角度に配向させる方法が、前記切断手段の移動速度と前記送り機構による円筒状フィルムの送り速度との大小によるものである位相差を有する長尺フィルムの製造方法、
（４）少なくとも、長手方向もしくは円周方向に配向させた円筒状フィルムをスパイラルカットし、任意の角度に配向した長尺フィルムを得る工程を含む位相差を有する長尺フィルムの製造方法であって、前記スパイラルカットの方法が、円筒状フィルムを、長手方向を中心軸として回転させながら供給する回転供給手段と固定切断手段と巻き取り手段から成り、回転供給手段から回転しながら供給される円筒状フィルムを固定切断手段で切断することによって長尺フィルムを作製し、巻き取り器によって長尺フィルムを巻き取るものであり、 任意の角度に配向した長尺フィルムを得る方法が、回転供給手段の回転速度と長手方向への円筒状フィルム供給速度との大小によるものである位相差を有する長尺フィルムの製造方法、
である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明は、配向した円筒状のフィルムをスパイラル状にカットすることで、任意の方向に配向した長尺フィルムを得ることができるものであり、得られたフィルムは従来のように必要な配向角に合わせて斜め取りする必要がない。また、プラスチック基板に用いる場合には、基板の強度を保持する基材とロールトゥロール方式でラミネートする事ができるため、フィルムのロスを非常に少なくすることができる。さらに、本発明の製造方法によって得られた位相差を有する長尺フィルムは、厚さによってはそのまま位相差機能付表示素子用基板材料とも成りうるものである。
【０００７】
本発明に用いる円筒状フィルムは、配向方向がわかっていれば、特に配向方向は問わないが、その一般的な製造方法によって、長手方向もしくは円周方向に配向しているものが一般的である。長手方向もしくは円周方向に配向させた円筒状フィルムは、例えば、インフレーション成形により直接成形する方法およびチューブラー押し出し法もしくはキャスト法等によって製造された円筒状フィルムを長手方向に一軸延伸する方法、同様の円筒状フィルムを加熱後、エアブローによって円周方向に膨張させる方法等を例示することができる。また、二色性を有する樹脂を用いて製造することもできる。本発明の製造方法は、上記長手方向もしくは円周方向に配向させた円筒状フィルムの製造工程を付加したものであっても良く、特にインフレーション成形による方法を用いれば、使用するバブル安定体を後述するスパイラルカットの挿入部材として用いることによって、円筒状フィルムの製造から長尺フィルムの巻き取りまでを一連の工程で行うこともできる。
【０００８】
円筒状フィルムの材質に関しては、特に限定はしないが、例えば、液晶表示素子用途では、バックライト光源の発熱に耐えうるために、そのガラス転位温度が１２０℃以上の熱可塑性樹脂が好ましい。また、熱及び吸湿による寸法変化は位相差に影響するため、熱及び／又は吸湿による寸法安定性の良い材料が好ましい。具体的には、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリカーボネート、耐熱性ポリエステル、ポリアリレート、環状ポリオレフィン、フッ素系樹脂等を主成分とするのが好ましく、これらのうちの２種類以上を混合して用いても良い。また、その用途上、全光線透過率は８０％以上であることが好ましい。
【０００９】
本発明の製造方法によって得られる位相差を有する長尺フィルムは、その製造条件によって、任意の厚みを得ることができるが、位相差板としては、１０から１００μｍの厚みのものが要求される光学特性を満たす為に好ましい。また位相差機能を有する表示素子用基板としては５０〜４００μのものが望ましいが、プラスチックの特長である薄く軽く壊れない特長と、プロセスでの加工適性、経済性を考えると７０ミクロンから３００ミクロンが特に好ましい。また、表示素子用基板として用いる場合には、液晶層や発光層の保護および寸法安定性等を目的としてガス・水蒸気バリア効果を有する層を備えても良い。
【００１０】
本発明の円筒状フィルムをスパイラルカットする方法としては、特に限定はしないが、例えば第一の例として、円筒状フィルムの長手方向と交差する円又は楕円周上を移動する切断手段と円筒状フィルムを長手方向に送る送り機構から成り、円筒状フィルムを長手方向に送りながら切断手段が同一の円又は楕円周上を移動してフィルムをスパイラル状に切断する方法が挙げられる。前記切断手段は特に限定はしないが、レーザー光線による方法、リング状またはカッターのような形状を持つ刃等を例示することができる。この切断手段は、円筒状フィルムの送りに合わせて、同一の円又は楕円周上を回転するように移動してフィルムを切断することが望ましい。例えば、レーザー光線による方法では、光線をプリズム等によって移動させることも可能である。また、切断手段の設置場所も、円筒状フィルムの内外を問わない。また、円筒状フィルムの内空に、円柱状の挿入部材を挿入しても良い。こうすることによって、円筒状フィルムの把持、切断、送りが容易になる。この挿入部材の表面からエアブローを行うことにより、フィルムの傷つきを防止し、必要であれば、加熱後にエアブローによって円筒状フィルムを円周方向に膨張させることも可能である。円筒状フィルムを長手方向に送る送り機構に関しても特に制限はないが、例えば、駆動ロールを円周状に配設し、前記挿入部材と共に円筒状フィルムを把持して長手方向に搬送する方法を例示できる。このとき、前記挿入部材にもロールを配設する事ができる。
【００１１】
本方法では、前記切断手段の移動速度と前記送り機構による円筒状フィルムの送り速度を調節することで、スパイラルの長手方向ピッチを変更することが可能であり、その結果、切断された長尺フィルム配向の角度は、切断手段の移動速度と前記送り機構による円筒状フィルムの送り速度との大小関係によって決定することができる。また、特に切断手段として刃等を用いた場合は、その角度を調節することが望ましい。
【００１２】
本方法には、切断した任意の位相差を有する長尺フィルムを巻き取るための巻き取り手段を付加しても良い。前記方法によって得られた長尺フィルムは、スパイラル状にねじれているので、巻き取り手段も切断手段の移動に合わせて回転しながら巻き取ることが必要である。例えば、一例として、切断部位の略上方に巻き取り回転軸に垂直な回転軸を持つ回転機構を有する巻き取り器を例示することができる。この巻き取り器は、フィルムを巻き取りながら巻き取りロール全体がフィルムの捻れを解消する方向に回転し、巻き取っていくことができる。
また、他の例としては、巻き取り手段を切断手段と一体に配設することで切断手段と一体に移動し、そのまま巻き取っていく方法も考えられる。このとき、巻き取りロールの巻き取り回転軸は、円錐を描くように回転する。
【００１３】
スパイラルカットの第二の方法として、円筒状フィルムを、長手方向を中心軸として回転させながら供給する回転供給手段と固定切断手段と巻き取り手段から成り、回転供給手段から回転しながら供給される円筒状フィルムを固定切断手段で切断することによって長尺フィルムを作製し、巻き取り器によって長尺フィルムを巻き取る方法を例示できる。本方法は、例えば、一度ロール等に巻き取った長手方向もしくは円周方向に配向させた円筒状フィルムを巻き出し回転軸に垂直な回転軸を持つ回転機構を有する巻きだしロールより供給し、前記挿入部材等により円筒状に形状回復させつつ回転させながら供給し、切断するものである。このときの切断は固定した位置で切断することができる。切断手段としては、第一の方法と同様の手段を用いることができ、巻き取り手段も通常の固定したロールで供給速度に合わせて巻き取ればよい。円筒状フィルムの長手方向の供給に関しては特に限定はしないが、例えば、ニップロール等により供給する方法を例示でき、場合によっては、積極的に供給の駆動はさせず、引き取りによる力で供給しても良い。
【００１４】
本方法では、回転供給手段の回転速度と長手方向への円筒状フィルム供給速度を調節することで、スパイラルの長手方向ピッチを変更することが可能であり、その結果、切断された長尺フィルム配向の角度は、回転供給手段の回転速度と長手方向への円筒状フィルム供給速度との大小関係によって決定することができる。また、特に切断手段として刃等を用いた場合は、その角度および引き取り方向を調節することが望ましい。
【００１５】
【実施例】
以下、図１に基づき本発明の一実施例を説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。
（実施例１）
ポリカーボネート樹脂を押出機（１）にて溶融押し出しし、サーキュラダイ（２）より吐出させると同時に約１３０℃の温風を送り込んで膨張させ、円筒状フィルムを作製した。このときのダイ温度は２７０℃とした。フィルムの安定化と、搬送を目的として、挿入部材（５）を付設した。
円筒状状フィルムを送り機構（７）により挿入部材（５）に沿って上方に送り、切断手段（４）であるレーザー切断器を水平に回転させ、フィルムをスパイラル状に切断した。切断角度は、送り速度とレーザー切断器の回転速度を切断角度が４５度となるように調節した。同時に巻き取り手段（６）として、回転機構を有する巻き取りロールを上方に設置し、レーザー切断器の回転速度に合わせて回転させながら、長尺に切断されたフィルムを巻き取った。
押し出し流量と温風の温度及び流量を調節して、厚さ約５０μｍと約１００μの長尺フィルムを作製した。
作製した２種類のフィルムの配向角を自動複屈折計（王子計測機器：ＫＯＢＲＡ−２１ＡＤＨ）により測定したところ、何れもフィルム長さ方向に対して、４５度傾いていた。各フィルムを長手方向と平行に１０ｃｍ角に切り出し、任意の１０点につき、位相差と光学軸のバラツキを測定した。その結果、光学軸は、両フィルムとも４５±３度、リタデーションは厚さ５０μｍで３０±３ｎｍ、厚さ１００μｍで５５±４ｎｍの範囲に入っていた。また、厚さ約１００μｍのフィルムは、表示素子用基板としても十分使用できる程剛性に富んでいた。
【００１６】
（実施例２）
インフレーション成形によって作製した厚さ約５０μｍの円筒状フィルムを長手方向に延伸し、請求項７に示す方法により、切断角度４５度で切断して長尺フィルムを得た。
このフィルムの位相差と光学軸を、実施例１と同様の方法により測定したところ、それぞれ２００±１０ｎｍ、４５±３度であった。
【００１７】
【発明の効果】
本発明の製造方法は、従来、材料ロスが非常に大きく、枚葉形状しか得られなかった位相差を有するフィルムをロス無く、長尺フィルムとして製造することができるものである。本発明の製造方法によって作られた位相差を有する長尺フィルムを長さ方向に平行に切るだけで、位相差板として使用できるばかりでなく、プラスチック基材とロールトゥロールでラミネートすれば、位相差機能を有するプラスチック基板を安価に生産することも可能である。さらに、厚みを調節することで、そのまま位相差機能付き表示素子基板とも成りうる。これは、表示素子の一層の薄型化に有効であることに加えて、はり合わせ層間での反射による透過率ロスも削減することができる。これにより、コストダウンおよび層間の反射が減ることによる光線透過率の向上という優れた効果が期待できる。さらに、二色性色素等の添加により、偏光板あるいは偏光機能付きのプラスチック基板を製造する事も期待できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す図
【符号の説明】
１  押出機
２  サーキュラダイ
３  フィルム冷却器
４  切断手段
５  挿入部材
６  巻き取り手段
７  送り機構
８  インフレーション成形装置
【図１】
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