JP2004117658A

JP2004117658A - プリズム様シートの製造方法及び装置

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Publication number: JP2004117658A
Application number: JP2002279024A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Yamazaki; 山崎　英数
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2002-09-25
Filing date: 2002-09-25
Publication date: 2004-04-15
Anticipated expiration: 2022-09-25
Also published as: JP4081559B2

Abstract

【課題】アスペクト比や均一厚み等の製品品質に優れ、且つプリズム列のピッチの小さなプリズム様シートを製造でき、しかも複雑な工程を必要としないと共に、プリズム列を形成する手段がシートに非接触なためにゴミ等が転写されることがない。
【解決手段】走行又は回転する流延バンド４４上に高分子溶液を流延してシート５２を製膜する溶液製膜工程と、流延バンド４４上のシート５２面に、干渉縞照射装置１４により可干渉性の光線から得られる干渉縞を照射し、該干渉縞の明線と暗線によるシート５２の乾燥速度差によりシート５２面にプリズム列の形状を形成する干渉縞照射工程と、プリズム列の形状が形成されたシート５２を流延バンド４４から剥離して乾燥する乾燥工程と、を有する。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリズム様シートの製造方法及び装置に係り、特に液晶表示装置の視野角を拡大するために用いられるプリズム様シートの製造方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、液晶自体が角度依存性を有するため、良好な表示品質が得られる視野角が狭く、見る角度により表示の明暗が反転したり、輝度が極端に低下又は上昇したりする。この為、従来より、液晶表示装置の視野角を拡大するためにシート面に図７のような断面三角の凸列１がほぼ平行に配列されたプリズム列２を有するプリズム様シート３が用いられている。
【０００３】
従来のプリズム様シートの製造方法としては、ローラ表面にプリズム列の形状が形成されたエンボスローラと、表面が平滑なバックアップローラとからなる一対のニップローラの何れかを熱ローラとし、このニップローラで乾膜状態の熱可塑性シートをニップすることにより、熱可塑性シートにエンボスローラのプリズム列の形状を熱転写する方法がある。
【０００４】
また、転写によらないプリズム様シートの製造方法としては、例えば特許文献１に、熱可塑性の溶液キャスティングフイルムと粘着材層と一軸延伸フイルムとの積層体を溶剤の沸点以上の温度で加熱して一軸延伸フイルムを熱収縮させることにより溶液キャスティングフイルムに微細な凸凹を形成させた後、積層体から一軸延伸フイルムを剥離する方法がある。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−２２１８５４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、熱によってエンボスローラのプリズム列を熱可塑性シートに転写する方法は、微細な凸凹を転写するには限界があるので、転写精度が悪くなるという欠点がある。例えば、ニップ力が解除されたときに、熱可塑性シートの弾性により凸列と凸列の間の凹部が元に戻ろうとするので、プリズム列の高さが設計寸法よりも低くなってしまい、設計値に近似したアスペクト比のプリズム列が形成できないという欠点がある。また、大きなニップ力が必要であることから、均一な厚みのプリズム様シートを製造するには大きな装置剛性が必要になり、装置コストが高くなる。しかも、装置剛性の改良には限界があるので、結局、プリズム様シート厚みの均一精度を十分に得ることができないという欠点がある。
【０００７】
また、特許文献１の方法は、粘着層や一軸延伸フイルムを溶液キャスティングフイルムに積層させたり剥離させたりする工程があるため、工程が複雑化するという欠点がある。
【０００８】
更には、エンボスローラを用いる方法は、シート面にピッチの小さなプリズム列の形状を転写することが困難であり、またローラ面とシート面が接触するので、ローラ面に微細なゴミ等が付着していると、ゴミも一緒に転写されてしまう虞がある。
【０００９】
本発明はかかる事情に鑑みて成されたもので、アスペクト比や均一厚み等の製品品質に優れ、且つプリズム列のピッチの小さなプリズム様シートを製造でき、しかも複雑な工程を必要としないと共に、プリズム列を形成する手段がシートに非接触なためにゴミ等が転写されることがないプリズム様シートの製造方法及び装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決する為の手段】
本発明は、前記目的を達成する為に、シート面にプリズム列を有するプリズム様シートの製造方法において、走行又は回転する支持体上に高分子溶液を流延してシートを製膜する溶液製膜工程と、前記流延された支持体上のシート面に、可干渉性の光線から得られる干渉縞を照射し、該干渉縞の明線と暗線によるシートの乾燥速度差により前記シート面に前記プリズム列の形状を形成する干渉縞照射工程と、前記プリズム列の形状が形成されたシートを前記支持体から剥離して乾燥する乾燥工程と、を有するプリズム様シートの製造方法及びその方法を行う装置を特徴とする。
【００１１】
発明者は、支持体に流延されて溶媒等の揮発成分（以下、単に『揮発分』という）が多くウエットな状態にあるシート面に、該シート面の部分によって乾燥速度差をつけることにより、シート面に微細な凸凹を精度良く形成できることに着目した。
【００１２】
そこで、本発明では、可干渉性の光線から得られる干渉縞をシート面に照射することで、干渉縞の明線のシート部分の温度が暗線のシート部分の温度よりも高くなるようにした。これにより、明線のシート部分の方が暗線のシート部分よりも乾燥速度が速くなるので、乾燥速度の速い明線のシート部分は乾燥速度の遅い暗線のシート部分よりもシートの厚み方向に大きく収縮する。これにより、シート面には凸列と凹列とが交互に配列されたプリズム列の形状が形成される。この場合、干渉縞の間隔を小さくすることにより、シート面に形成されるプリズム列のピッチを小さくすることができる。
【００１３】
プリズム列の形状が形成されたシートは、次に乾燥工程で乾燥される。乾燥工程では、シート中の揮発分が更に蒸発して乾燥され、表面に形成されたプリズム列が固定化される。この乾燥により、シートが収縮するので、プリズム列における凸の頂点同士の距離であるピッチ寸法は、干渉縞照射工程で形成されたときのプリズム列のピッチよりも小さくできる。このときに、プリズム列のピッチ方向の収縮と高さ方向の収縮の両方が起きるので、設計したアスペクト比に近いピッチ寸法と高さ寸法を有するプリズム列を得ることができる。このように、乾燥工程を行うことで、干渉縞照射工程でのプリズム列のピッチ寸法や高さ寸法よりも小さくなるので、これを考慮して干渉縞の間隔を設定するとよい。
【００１４】
本発明の態様によれば、干渉縞がシートに照射されるゾーンの酸素濃度を０〜９体積％に制御することが好ましい。これは、溶液製膜には有機溶媒等の可燃性溶媒が使用されると共に、可干渉性の光線（例えばレーザ）は高エネルギーになるので、シートから揮発した可燃性溶媒と空気との混合比が爆発下限濃度を超えないようにするためである。
【００１５】
本発明の態様によれば、シートを支持体から剥離する剥離時のシートの残留揮発分の重量部（以下「剥ぎ取り揮発分」という）は、該シートの固形分の重量部を１としたときに０．１〜３．０であることが好ましい。これは、干渉縞でシート面に精度良くプリズム列を形成するには、干渉縞の照射によるシートの乾燥速度を好適にする必要があり、剥ぎ取り揮発分でみたときに０．１〜３．０の範囲になるように乾燥速度を調整することが好ましいからである。従って、剥ぎ取り揮発分が０．１〜３．０の範囲を満足するように、干渉縞の照射量を調整することが好ましい。
【００１６】
本発明の態様によれば、干渉縞照射工程と乾燥工程との間に、プリズム列の形状が形成されて前記支持体から剥離したシートを該プリズム列に沿った方向に一軸延伸する延伸工程を有することが好ましい。例えば、シートの搬送方向にプリズム列を形成しておいて、シートをプリズム列に沿った方向に一軸延伸すれば、シートの幅方向が収縮するので、プリズム列のピッチを一層小さくすることができる。この場合、シートをプリズム列に沿った方向に１．１〜３．０倍に一軸延伸させることが好ましい。一軸延伸量が１．１倍未満では一軸延伸によりプリズム列のピッチを小さくするという効果を得ることができない。また、３．０倍を超えると、シートが破断する虞があるだけでなく、シートの幅方向寸法がシート搬送方向で一定しなくなるので、プリズム列の凸列同士の平行性が損なわれる。
【００１７】
本発明の態様によれば、乾燥工程では、シートの残留揮発分の重量部が、該シートの固形分の重量部を１としたときに０．１以下になるまでは無接触乾燥を行うと共に、無接触乾燥によるシートの収縮量は無接触乾燥の入口における収縮前のシート面積を１としたときに出口における収縮後のシート面積が０．５〜０．９になるように乾燥条件を設定することが好ましい。例えば収縮量が０．５とは、無接触乾燥後のシート面積が無接触乾燥前のシート面積の半分になったことを意味する。これは、シートの残留揮発分が０．１を超える状態においては、シートに形成されたプリズム列の形状が完全に固定化していないため、その後の工程においてガイドローラ等に接触するとプリズム列が変形する虞があるためである。また、シートの収縮量が０．５未満のように、収縮量が大き過ぎるとシート面にプリズム列とは別の皺が寄り易く好ましくない。また、シートの収縮量が０．９を超えると乾燥によりプリズム列のピッチを小さくするという効果を十分に得ることができない。
【００１８】
本発明の態様によれば、シートを支持体から剥離する剥離ローラの表面温度分布を±５°Ｃ以内に制御することが好ましい。これは、剥離ローラの表面温度分布が大きすぎると、干渉縞照射工程における明線と暗線の温度差が維持されなくなり、シート面に形成されたプリズム列の凸凹形状のコントラストが悪くなるためであり、剥離ローラの表面温度分布が±５°Ｃ以内が限界である。
【００１９】
本発明の態様によれば、シートを支持体から剥離する剥離ローラの表面温度をＴ_１、シートの表面温度をＴ_２としたときに、０°Ｃ≦Ｔ_２−Ｔ_１≦５０°Ｃを満足することが好ましい。これにより、プリズム列のコーナ部に発生し易い髭状の剥離ムラを解消できると共に、剥離ローラのローラ面の汚れを防止できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係るプリズム様シートの製造方法及び装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【００２１】
図１は、本発明のプリズム様シートの製造装置１０の全体構成図であり、主として、溶液製膜装置１２、干渉縞照射装置１４、一軸延伸・無接触乾燥装置１６、耳部裁断機１８、ローレット装置２０、接触式乾燥装置２２、接触式冷却装置２４、及び巻取装置２６で構成される。
【００２２】
図１に示すように、溶液製膜装置１２では、ミキシングタンク２８に貯留されたポリマーの所定量と溶媒タンク３０に貯留された溶媒との所定量が、それぞれ定量ポンプ３２，３４によりスタティックミキサ３６に送られて混合溶解され、高分子溶液（ドープ）が調製される。この場合、ポリマーと溶媒を混合する温度は、−１０°Ｃ〜５５°Ｃの範囲であることが好ましく、通常は室温で実施する。ポリマーと溶媒との比率は、最終的に得られる高分子溶液の濃度によって決定されるが、一般には、ポリマー量は調製する高分子溶液の５〜３０重量％であることが好ましく、８〜２５重量％であることが更に好ましく、１０〜２０重量％であることが最も好ましい。また、ポリマーに必要な添加剤を添加してもよい。調製された高分子溶液は、連続ろ過装置３８を介して送液管４０により流延ダイ４２に送られる。
【００２３】
流延ダイ４２の下方には、支持体としてステンレススチール製の流延バンド４４が配置されており、流延バンド４４は流延部側回転ドラム４６および非流延部側回転ドラム４８に巻き掛けられ、流延バンド４４が流延部側回転ドラム４６と非流延部側回転ドラム４８との間を矢印方向に周回走行する。流延部側回転ドラム４６と非流延部側回転ドラム４８との間には、流延バンド４４を弛まないように支持する複数の支持ローラ５０が設けられる。そして、流延ダイ４２から流延バンド４４上に流延された高分子溶液の流延膜は、流延バンド４４が略一回り周回走行する間に、流延膜中の揮発分（主として溶媒）の一部が揮発して薄膜状のシート５２が製膜される。
【００２４】
流延部側回転ドラム４６の近傍には、流延バンド４４から剥離する前のシート５２面に、可干渉性の光線から得られる干渉縞を照射する干渉縞照射装置１４が配置される。この干渉縞照射装置１４は、干渉縞が照射されるシート５２面を覆うケーシング５１内に収納される。ケーシング５１には給気口５１Ａと排気口５１Ｂが形成され、ケーシング５１内には干渉縞がシート５２に照射されるゾーン５３の酸素濃度を下げるための空気やガス（Ｎ_２ガス等）が供給される（図５参照）。ゾーン５３の酸素濃度は、シート５２から揮発した可燃性溶媒と空気との混合比が爆発下限濃度を超えないように０〜９体積％に制御することが好ましい。
【００２５】
そして、干渉縞照射装置１４から流延バンド４４上のシート５２面に干渉縞が照射される。図２は、干渉縞照射装置１４の光学系の一例である。図２に示すように、干渉縞照射装置１４は、レーザー光発振器８０、レーザー光をＯＮ−ＯＦＦするシャッター８２、レーザー光のビーム径を拡大するビームエキスパンダ８４、平行光を得るコリメータレンズ８６、レーザー光を２つの光束に分離するビームスプリッタ８８、及び一対の反射ミラー９０、９０で構成される。レーザー光発振器８０から発振されたレーザー光は、シャッター８２を介してビームエキスパンダ８４でビーム径が拡大された後、コリメータレンズ８６とビームスプリッタ８８とで２光束の平行光に分離される。分離された２光束の平行光を、それぞれの反射ミラー９０を用いてシート５２面に角度θ（以下「光学系角度θ」という）で入射してシート５２面に干渉縞を形成する。図３は、干渉縞照射装置１４で干渉縞が照射された後のシート５２を模式的に示したものであり、シート５２の搬送方向に沿って干渉縞の明線に対応するシート部分Ａと暗線に対応するシート部分Ｂが交互に並ぶようにする。これにより、明線のシート部分Ａの方が暗線のシート部分Ｂよりも乾燥速度が速くなるので、乾燥速度の速い明線のシート部分Ａは乾燥速度の遅い暗線のシート部分Ｂよりもシート５２の厚み方向に大きく収縮する。この結果、シート５２面には凸列と凹列とが交互に配列されたプリズム列の形状が形成される。
【００２６】
シート５２面に形成するプリズム列は、図４に示すように、凸列５２Ａ同士のピッチ寸法（Ｐ）と凸列５２Ａの高さ寸法（Ｄ）で規定され、製品であるプリズム様シートの仕様によって異なるが、一般的には、ピッチ寸法（Ｐ）が５〜１００μｍであり、高さ寸法（Ｄ）が５〜１００μｍである。但し、本発明の場合には、溶剤製膜によって製膜された軟膜状態のシート５２に干渉縞照射装置１４でプリズム列の形状を形成した後、一軸延伸・無接触乾燥装置１６や接触式乾燥装置２２で乾燥することでシート５２が収縮するので、この収縮によってプリズム列のピッチ寸法や高さ寸法も干渉縞照射装置１４での形成直後の寸法よりも小さくなる。従って、この乾燥工程での収縮を考慮して、干渉縞照射装置１４で形成するプリズム列５４Ｂのピッチ寸法と高さ寸法を、製造されたプリズム様シートに形成されるプリズム列のピッチ寸法と高さ寸法よりも大きく設定することが好ましい。具体的には、乾燥することによって収縮するピッチ方向の収縮率と高さ方向の収縮率を予め測定しておいて、干渉縞照射装置１４でシート５２に形成するプリズム列５４Ｂのピッチ寸法と高さ寸法をそれぞれの収縮率を吸収する倍率にすればよい。
【００２７】
干渉縞照射装置１４でシート５２面に形成するプリズム列のピッチ寸法と高さ寸法を変えるには、シート５２面への光学系角度θを変えて干渉縞の間隔を変えればよい。プリズム列のピッチ寸法と高さ寸法を小さくする場合には光学系角度θを大きくして空間周波数（本／ｍｍ）を大きくし、干渉縞の間隔を狭くする。逆に、プリズム列のピッチ寸法と高さ寸法を大きくする場合には光学系角度θを小さくして空間周波数（本／ｍｍ）を小さくし、干渉縞の間隔を拡げる。
【００２８】
干渉縞照射装置１４でプリズム列の形状が形成されたシート５２は、図１のように、剥離ローラ４９により流延バンド４４から剥離される。シート５２を流延バンド４４から剥離する剥離時の剥ぎ取り揮発分は、０．１〜３．０であることが好ましく、０．３〜２．０の範囲がより好ましい。これは、干渉縞によるシート５２面へのプリズム列の形成精度は、干渉縞の照射によるシート５２の乾燥速度によって左右され、剥ぎ取り揮発分が０．１未満の場合には剥離抵抗が大きく面状が悪化する。３．０超の場合には、剥離後の後乾燥で形状変化が大きく精度の良いプリズム列が形成されにくいためである。従って、剥ぎ取り揮発分が０．１〜３．０の範囲を満足するように、干渉縞の照射量及び支持体上乾燥量を調整することが好ましい。好ましい照射量は、２０〜６０ｍＪ／ｃｍ^２であり、例えばレーザー光の種類としては、アルゴンイオンレーザで波長が５１４．５ｎｍのものを好適に使用することができる。
【００２９】
また、剥離ローラ４９の表面温度分布を±５°Ｃ以内に制御することが好ましい。更には、剥離ローラ４９の表面温度をＴ_１、シート５２の表面温度をＴ_２としたときに、次式（１）を満足することが好ましい。
【００３０】
【数１】
０°Ｃ≦Ｔ_２−Ｔ_１≦５０°Ｃ…（１）
これは、剥離ローラ４９の表面温度分布が±５°Ｃを超えると、温度分布によるシート面の収縮が発生し、シート５２面に形成されたプリズム列の凸凹のコントラストが明瞭でなくなるためである。また、０°Ｃ≦Ｔ_２−Ｔ_１≦５０°Ｃの範囲を外れると、プリズム列のコーナ部に髭状の剥離ムラが発生し易くなると共に、剥離ローラ４９のローラ面が汚れ易くなるためである。剥離ローラ４９の表面温度分布及びシート表面温度との間の温度制御は、図示しないが、剥離ローラ４９内部に熱媒体の通水パイプを内蔵し、該通水パイプをロータリジョイントを介して所定温度の熱媒体を循環する循環ラインに接続すればよい。
【００３１】
干渉縞照射装置１４でプリズム列の形状が形成され、剥離ローラ５４で流延バンド４４から剥離されたシート５２は、一軸延伸・無接触乾燥装置１６に送られて、シート５２の搬送方向、即ちプリズム列に沿った方向に一軸延伸されると共に、シート５２の耳部が耳部裁断機１８で裁断された後、シート５２に残留する残留揮発分の無接触乾燥が行われる。尚、裁断された耳部は耳部処理工程で処理される。図５に示すように、一軸延伸・無接触乾燥装置１６は、上記した溶液製膜装置１２側から順に一軸延伸ゾーン５８と、無接触乾燥ゾーン６０とに区画される。一軸延伸ゾーン５８は、乾燥風の供給口６２と排出口６４を有するケーシング６６で覆われ、ゾーン５８内のシート搬送方向上流端に剥離ローラ４９が配置され、下流端が無接触乾燥ゾーン６０を覆うケーシング６８のシート搬送入口６９に接続される。無接触乾燥ゾーン６０には、搬送されるシート５２の搬送方向に沿って、シート５２の上側と下側に複数の乾燥風吹出器７０が対向配置されると共に、シート５２を搬送する搬送装置７２が設けられる。そして、シート５２を挟んで対向配置される乾燥風吹出器７０から吹き出される乾燥風により、シート５２を空中に支持しながら、シート５２を表面と裏面の両方から乾燥する。搬送装置７２は、後工程で裁断するシート５２の幅方向両端部（以下『シートの耳部』という）を支持し、製品となるシート中央部には接触しない搬送方式であればよく、例えばピンテンター方式やクリップテンター方式を好適に使用できる。ピンテンター方式の搬送装置７２は、シート５２の両耳部側位置に一対の移動チェーン７４を配設し、この移動チェーン７４に、多数のピンが植設されたピンプレート（不図示）を支持したもので、ピンをシート５２の耳部に刺すことにより、シート５２を幅方向にテンションをかけながら搬送する。クリップテンター方式はピンの代わりにクリップでシート５２の耳部を支持するもので、基本的な搬送機構は同じである。そして、この搬送装置７２によるシート５２の搬送速度を剥離ローラ４９による搬送速度よりも速くしてシート５２の搬送方向にテンションを付与することにより、一軸延伸ゾーン５８を搬送されるシート５２を搬送方向に一軸延伸する。シート５２を搬送方向、即ちプリズム列に沿った方向に一軸延伸すれば、シート５２の幅方向が収縮するので、プリズム列のピッチ寸法を干渉縞照射装置１４でのプリズム列形成時よりも小さくすることができる。この場合、シート５２をプリズム列に沿った方向に１．１〜３．０倍に一軸延伸させることが好ましく、１．５〜２．０倍がより好ましい。一軸延伸が１．１倍未満で一軸延伸によりプリズム列のピッチ寸法を小さくするという効果が殆どなく、３．０倍を超えると、シート５２が破断する虞があるばかりでなく、シート幅がシート搬送方向において一定でなくなるので、プリズム列の各列同士の平行性が損なわれる。従って、搬送装置７２のシート搬送速度と剥離ローラ４９のニップ搬送速度との関係もシート５２を１．１〜３．０倍に一軸延伸できるように設定することが必要である。
【００３２】
また、無接触乾燥ゾーン６０では、シート５２の残留揮発分が、シート５２の固形分を１としたときに０．１以下になるまでは無接触乾燥を行うと共に、無接触乾燥によるシート５２の収縮量が無接触乾燥ゾーン６０の入口における収縮前のシート５２の面積を１としたときに出口におけるシート面積が０．５〜０．９になるように、より好ましくは０．７〜０．８になるように乾燥条件を設定することが好ましい。これは、残留揮発分が０．１以下にならない状態で後工程でガイドローラ等の機器にシート５２が接触すると、プリズム列の形状が変形する虞があるためである。また、シート５２の収縮量が０．５未満のように、収縮量が大き過ぎるとシート面にプリズム列とは別の皺が寄り易く好ましくない。また、シート５２の収縮量が０．９を超えると乾燥によりプリズム列のピッチを小さくするという効果を殆ど得ることができない。
【００３３】
一軸延伸・無接触乾燥装置１６で一軸延伸と無接触乾燥が行われたシート５２は、シート５２の耳部のうちのピンやクリップで支持された部分が裁断機１８（図１参照）でシート搬送方向に裁断される。裁断機１８としては、回転刃式のものでもカッター刃式のものでも他のものでもよい。裁断後のシート５２の耳部には、シートの両耳部位置に配設された一対のローレット装置２０により５〜５０μｍ高さの突起を有するローレットが施される。ローレット装置２０によりローレットが施されたシート５２は、接触式乾燥装置２２で乾燥された後、接触式冷却装置２４で室温まで冷却され、巻取装置２６に巻き取られる。このように、シート５２の両耳部にローレットを施しておけば、図１のように、接触式乾燥装置２２や接触式冷却装置２４が、乾燥距離や冷却距離を確保するためにシート５２の両面が交互にガイドローラ７６に接触するローラ配置であっても、プリズム列がガイドローラ７６に接触する際に変形するのを抑制できる。従って、シート５２に形成するプリズム列の高さ寸法に応じて、５〜５０μｍの範囲内においてローレットの突起高さがプリズム列の高さよりも同等以上になるようにすることが好ましい。また、シート５２の両耳部にローレットを施しておけば、巻取装置２６に巻き取られるときに巻きズレが発生しないので、巻取り時におけるプリズム列の変形を抑制できる。
【００３４】
尚、本実施の形態では、溶液製膜装置１２の支持体として、流延バンド４４の例で説明したが、図６に示すように、流延ドラム７８を使用してもよい。
【００３５】
溶剤製膜で使用される高分子溶液のポリマー種類としては、ポリオレフィン類（例、ノルボルネン系ポリマー）、ポリアミド類（例、芳香族ポリアミド）、ポリスルホン類、ポリエーテル類（ポリエーテルスルホン類やポリエーテルケトン類を含む）、ポリスチレン類、ポリカーボネート類、ポリアクリル酸類、ポリアクリルアミド類、ポリメタクリル酸類（例、ポリメチルメタクリレート）、ポリメタクリルアミド類、ポリビニルアルコール類、ポリウレア類、ポリエステル類、ポリウレタン類、ポリイミド類、ポリビニルアセテート類、ポリビニルアセタール類（例、ポリビニルホルマール、ポリビニルブチラール）やセルロース誘導体（例、セルロースの低級脂肪酸エステル）が用いられる。本発明はセルロースの低級脂肪酸エステルを使用する場合に特に有効である。セルロースの低級脂肪酸エステルの低級脂肪酸とは、炭素数が６以下の脂肪酸を意味する。炭素数は、２（セルロースアセテート）、３（セルロースプロピオネート）、又は４（セルロースブチレート）であることが好ましい。更に好ましくはセルロースアセテートであり、セルローストリアセテート（酸化度：５８．０〜６２．５％）が特に好ましい。セルロースアセテートプロピオネートやセルロースアセテートブチレートのようなセルロースの混合脂肪酸エステルを用いてもよい。
【００３６】
溶剤製膜で使用される高分子溶液の溶媒としては、０°Ｃ〜５５°Ｃの範囲の温度（高分子溶液を使用するときに予定している温度）において、ポリマーが溶媒により溶解又は膨潤するポリマーと溶媒との組み合わせを用いることができる。ポリマーと溶媒により膨潤しないと、冷却溶解法（特開平９−９５５４４号公報参照）を用いても溶解させることは殆ど不可能である。溶媒は、水系と溶剤系があるが、有機溶剤を好適に使用できる。有機溶剤の例としては、ハロゲン化炭化水素類（例、メチレンクロライド）、ケトン類（例、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン）、エステル類（例、メチルホルメート、メチルアセテート、エチルアセテート、アミルアセテート、ビチルアセテート）、エーテル類（例、ジオキサン、ジオキソラン、ＴＨＦ、ジエチルエーテル、メチル−ｔ−ブチルエーテル）、炭化水素（例、ベンゼン、トルエン、キシレン、ヘキサン）、及びアルコール類（例、メタノール、エタノール）が含まれる。溶媒は前述したように、ポリマーを溶解又は膨潤する液体である。従って、具体的な溶媒の種類は、使用するポリマーの種類の応じて選択するのが好ましい。例えば、ポリマーがセルローストリアセテート、ポリカーボネート類やポリスチレン類の場合には、アセトンや酢酸メチルが好ましい溶媒として用いられる。また、ノルボルネン系のポリマーの場合には、ベンゼン、トルエン、キシレン、ヘキサン、アセトンや、メチルエチルケトンが好ましい溶媒として用いられる。ポリメチルメタクリレートがポリマーの場合には、アセトン、メチルエチルケトン、メチルアセテート、ブチルアセテートやメタノールが好ましい溶媒として用いられる。２種類以上の溶媒を混合して使用してもよい。溶媒の沸点は、２０°Ｃ〜３００°Ｃであることが好ましく、４０°Ｃ〜１００°Ｃであることが最も好ましい。
【００３７】
【実施例】
表１に示す組成の高分子溶液を用いて、実施例では図１の装置により溶液製膜したシート面に干渉縞照射装置でプリズム列の形状を形成し、その後、一軸延伸してから乾燥して平均厚みが８０μｍのプリズム様シートを製造した。比較例では、乾膜シートにエンボスローラとバックアップローラとで熱転写することによりシート面にプリズム列の形状を形成し、平均厚みが８０μｍのプリズム様シートを製造した。干渉縞照射装置による干渉縞の発生条件は表２の通りであり、エンボスローラのロール形状は表３の通りである。
【００３８】
【表１】

【００３９】
【表２】

【００４０】
【表３】

【００４１】
製造されたプリズム様シートの評価方法としては、プリズム列の形成精度、シート厚みのバラツキ、髭状の剥離ムラの有る無しの３項目で行った。
【００４２】
プリズム列の形成精度は、実施例及び比較例ともに、プリズム様シートに形成されるプリズム列のピッチ寸法が４μｍ、高さ寸法が２μｍの小さな寸法のプリズム列を形成でき且つアスペクト比が２：１を目標として、干渉縞の発生条件やエンボスローラに形成するプリズム列のアスペクト比の条件を設定し、目標通りのアスペクト比が得られれば良い評価とした。プリズム様シートに形成されるプリズム列の測定方法は、キーエンス社製の超深度形状測定顕微鏡ＶＫ８５００を用いてプリズム列のうちの１０個の凸列のピッチ寸法と高さ寸法について測定し、平均値で表した。また、シート厚みのバラツキは、接触式厚み計を用いてプリズム様シートの幅方向厚み分布を測定して最大値と最小値の差をΔｄとし、Δｄが２μｍ未満であれば○（バラツキ小さい）、Δｄが２〜４μｍであれば△（バラツキ普通）、Δｄが４μｍ超えると×（バラツキ大きい）とした。髭状の剥離ムラはシートを切断し、その断面を光学顕微鏡で観察（１００倍）することにより評価した。
（実施例１）
本発明による実施例では、シート搬送速度を３５ｍ／分、干渉縞を形成する光学系角度θを５°（空間周波数１７０本／ｍｍ）、剥ぎ取り揮発分を１．０、一軸延伸量を１．５倍、無接触乾燥の収縮量を０．７倍とした。その結果、プリズム様シートに形成されたプリズム列のピッチ寸法（Ｐ）４μｍ、高さ寸法（Ｄ）２μｍ、アスペクト比（Ｐ：Ｄ）２：１で目標のプリズム列を有するプリズム様シートを製造することができた。また、シート厚みのバラツキも小さく○の評価であり、髭状の剥離ムラもなかった。プリズム列の形状としては、凸列が尖っていない山脈状のプリズム列になった。
（比較例１）
比較例１では、実施例１と同じ表１の高分子溶液で製造した８０μｍの乾膜シート（熱可塑性シート）に、表２のエンボスローラでプリズム列を熱転写した。エンボス時のシート搬送速度を３５ｍ／分、エンボスローラのローラ面温度を１４０°Ｃとした。その結果、シート面に精度良く転写されず、転写が不鮮明になった。また、シート厚みのバラツキも大きく×の評価であり、髭状の剥離ムラも発生した。
（実施例２）
実施例２は、剥ぎ取り揮発分を好ましい範囲である０．１〜３．０の下限から外れる０．０８にした場合であり、その他の条件は実施例１と同様である。その結果、剥離抵抗が大きくなり、搬送方向に垂直な方向の段ムラが残り、面状が不合格であった。シート厚みのバラツキは小さく○の評価であり、髭状の剥離ムラもなかった。
（実施例３）
実施例３は、剥ぎ取り揮発分を好ましい範囲である０．１〜３．０の上限から外れる３．２にした場合であり、その他の条件は実施例１と同様である。その結果、実施例２と同様の結果であった。即ち、プリズム様シートに形成されたプリズム列のピッチ寸法（Ｐ）５μｍ、高さ寸法（Ｄ）１μｍとなり、小さな寸法のプリズム列を形成できたが、アスペクト比が目標の２：１にならなかった。シート厚みのバラツキは小さく○の評価であり、髭状の剥離ムラもなかった。
【００４３】
以上の実施例及び比較例の結果から、干渉縞を利用したプリズム列の形成方法は、ピッチ寸法や高さ寸法の小さなプリズム列の形成も可能であるのに対し、エンボスローラを利用したプリズム列の転写は、プリズム列のピッチ寸法や高さ寸法が小さい場合には困難である。
【００４４】
また、実施例１と実施例２、３との対比から分かるように、剥ぎ取り揮発分が適切であるか否かは良好な面状や目標のアスペクト比のプリズム列を得る上で重要であり、剥ぎ取り揮発分の適切な範囲である０．１〜３．０の範囲を外れた場合には、面状が悪化すると共にアスペクト比が目標どおりにならない。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のプリズム様シートの製造方法及び装置によれば、アスペクト比や均一厚み等の製品品質に優れ、且つプリズム列のピッチの小さなプリズム様シートを製造でき、しかも複雑な工程を必要としないと共に、プリズム列を形成する手段がシートに非接触なためにゴミ等が転写されることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプリズム様シートの製造装置の全体構成図
【図２】干渉縞照射装置の光学系の一例を説明する説明図
【図３】干渉縞の明線に対応するシート部分と暗線に対応するシート部分を説明する説明図
【図４】プリズム列の形状を説明する説明図
【図５】干渉縞照射装置で照射する照射ゾーンの防爆機構及び一軸延伸・無接触乾燥装置を説明する説明図
【図６】溶液製膜装置の支持態の別態様として流延ドラムを説明する説明図
【図７】プリズム様シートに形成されたプリズム列を説明する説明図
【符号の説明】
１０…プリズム様シートの製造装置、１２…溶液製膜装置、１４…干渉縞照射装置、１６…一軸延伸・無接触乾燥装置、１８…裁断機、２０…ローレット装置、２２…接触式乾燥装置、２４…接触式冷却装置、２６…巻取装置、４２…流延ダイ、４４…流延バンド、４９…剥離ローラ、５２…シート、５２Ａ…凸列、７８…流延ドラム

Claims

シート面にプリズム列を有するプリズム様シートの製造方法において、
走行又は回転する支持体上に高分子溶液を流延してシートを製膜する溶液製膜工程と、
前記流延された支持体上のシート面に、可干渉性の光線から得られる干渉縞を照射し、該干渉縞の明線と暗線によるシートの乾燥速度差により前記シート面に前記プリズム列の形状を形成する干渉縞照射工程と、
前記プリズム列の形状が形成されたシートを前記支持体から剥離して乾燥する乾燥工程と、
を有することを特徴とするプリズム様シートの製造方法。
前記干渉縞がシートに照射されるゾーンの酸素濃度を０〜９体積％に制御することを特徴とする請求項１のプリズム様シートの製造方法。
前記シートを前記支持体から剥離する剥離時の前記シートの残留揮発分の重量部は、該シートの固形分の重量部を１としたときに０．１〜３．０であることを特徴とする請求項１又は２に記載のプリズム様シートの製造方法。
前記干渉縞照射工程と前記乾燥工程との間に、前記プリズム列の形状が形成されて前記支持体から剥離したシートを該プリズム列に沿った方向に一軸延伸する延伸工程を有することを特徴とする請求項１〜３の何れか１に記載のプリズム様シートの製造方法。
前記延伸工程では、前記シートを前記プリズム列に沿った方向に１．１〜３．０倍に一軸延伸させることを特徴とする請求項４に記載のプリズム様シートの製造方法。
前記乾燥工程では、前記シートの残留揮発分の重量部が、該シートの固形分の重量部を１としたときに０．１以下になるまでは無接触乾燥を行うと共に、無接触乾燥による前記シートの収縮量は前記無接触乾燥の入口における収縮前のシート面積を１としたときに出口における収縮後のシート面積が０．５〜０．９になるように乾燥条件を設定することを特徴とする請求項１〜５の何れか１に記載のプリズム様シートの製造方法。
前記シートを前記支持体から剥離する剥離ローラの表面温度分布を±５°Ｃ以内に制御することを特徴とする請求項１〜６の何れか１に記載のプリズム様シートの製造方法。
前記シートを前記支持体から剥離する剥離ローラの表面温度をＴ_１、前記シートの表面温度をＴ_２としたときに、
０°Ｃ≦Ｔ_２−Ｔ_１≦５０°Ｃを満足することを特徴とする請求項１〜７の何れか１に記載のプリズム様シートの製造方法。
シート面にプリズム列を有するプリズム様シートの製造装置において、
走行又は回転する支持体上に高分子溶液を流延してシートを製造する溶液製膜装置と、
前記流延された支持体上のシート面に、可干渉性の光線から得られる干渉縞を照射し、該干渉縞の明線と暗線によるシートの乾燥速度差により前記シート面に前記プリズム列の形状を形成する干渉縞照射装置と、
前記プリズム列が形成されたシートを前記支持体から剥離して乾燥する乾燥装置と、
を有することを特徴とするプリズム様シートの製造装置。
前記転写装置と前記乾燥装置との間に、前記プリズム列の形状が転写されたシートを該プリズム列に沿った方向に一軸延伸する延伸装置を設けたことを特徴とする請求項９のプリズム様シートの製造装置。
前記干渉縞照射工程で形成するプリズム列のピッチ寸法と高さ寸法は、製造されたプリズム様シートに形成されるプリズム列のピッチ寸法と高さ寸法よりも大きく設定することを特徴とする請求項９又は１０に記載のプリズム様シートの製造装置。