JP2010046882A - 微細形状転写シートの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
微細な凹凸形状が表面に形成された金型にシート状樹脂基材を押圧する微細形状転写シートの製造方法において、微細形状転写シートの表面に金型の剥離跡が残らないようにする。
【解決手段】
本発明の微細形状転写シートの製造方法は、
微細な凹凸形状が表面に形成された金型の該表面にシート状樹脂基材を供給する工程と、
該シート状樹脂基材を該金型に押圧してシート状樹脂基材の表面に金型の微細な凹凸形状を転写する工程と、
該シート状樹脂基材を該金型に押圧する力を開放する際に、シート状樹脂基材の微細な凹凸形状が転写された範囲の端部を金型へ密着させながら開放する工程と、を少なくともこの順番に行うものである。
【選択図】図２

Description

本発明は、微細な凹凸形状が表面に転写された微細形状転写シートを製造する方法に関する。

液晶表示装置は、ノートパソコンや携帯電話機器を始め、テレビ、モニター、カーナビゲーション等、多様な用途に用いられている。液晶表示装置には、光源となるバックライト装置が組み込まれており、バックライト装置からの光線を液晶セルに通して制御することにより、表示される仕組みとなっている。このバックライト装置に求められる特性は、単に光を出射する光源としてだけではなく、画面全体を明るく均一に光らせることである。

近年、カラー液晶テレビ等をはじめ、液晶表示装置のカラー化が進んでおり、従来の単色液晶表示装置に使用された面光源手段では十分な輝度を確保することができなくなってきている。そのため、各種バックライト装置と液晶セルの間には、一般的に輝度向上シートが使用されている。輝度向上シートは、シート表面に微細形状を設け、光を集光させて、正面輝度を向上させる仕様となっていることが多い。シート表面に微細形状を設ける方法のひとつとして、薄いフィルムなどのシート状基材の表面に、金型の表面に設けた微細形状を転写するプレス成形方法が知られている（特許文献１、特許文献２）。
特開２００５―１９９４５５号公報 特開２００５―３１０２８６号公報

前述したプレス成形方法でシート状樹脂基材に成形を行った場合、押圧を開放する際にシート状樹脂基材が端部より金型から剥離し、その剥離跡が微細形状転写シートに残る問題がある。これらの跡は外観検査を行う際に微細形状転写シートの欠陥となってしまう。

本発明はかかる課題を解決するために、次の手段を採用するものである。すなわち、本発明の微細形状転写シートの製造方法は、
微細な凹凸形状が表面に形成された金型の該表面にシート状樹脂基材を供給する工程と、
該シート状樹脂基材を該金型に押圧してシート状樹脂基材の表面に金型の微細な凹凸形状を転写する工程と、
該シート状樹脂基材を該金型に押圧する力を開放する際に、シート状樹脂基材の微細な凹凸形状が転写された範囲の端部を金型へ密着させながら開放する工程と、を少なくともこの順番に行うものである。

本発明の微細形状転写シートの製造方法によれば、前述したプレス成形方法でシート状樹脂基材に成形を行った場合、金型からの剥離跡がない微細形状転写シートが製造できる。

以下、更に詳しく本発明の微細形状転写シートの製造方法について説明する。

図１は本発明の微細形状転写シートの製造方法を実現するための成形装置の一例であって、
シート状樹脂基材としてフィルムを用いた場合で、該フィルム幅方向から見た概略断面図を示す。

図１に示すように、微細形状転写シートの成形装置１は、プレスユニット１０と、離型ユニット２０と、上部加圧板３０と、下部加圧板４０と、シート状樹脂基材５０と、緩衝材６０と、金型７０と、プレート８０とから構成される。

プレスユニット１０は上部加圧板の昇降動作及び、加圧力の制御を行う。

本発明の微細形状転写シートの製造方法では、先ずシート状樹脂基材５０を金型７０の表面に供給し、次いで上部加圧板３０によりシート状樹脂基材５０を金型７０に押圧する。この際、上部加圧板とシート状樹脂基材の間に緩衝材６０を設けて押圧することが好ましい。

金型７０は、その転写面に微細な凹凸形状を有するものである。金型の微細な凹凸形状は、シート状樹脂基材の表面に付与したい微細な凹凸形状に対応して形成されているものである。本発明における金型の微細な凹凸形状の大きさは、液晶表示装置に用いられる一般的な輝度向上シートの表面に形成されている凹凸形状程度の大きさである。好ましくは凸部の高さが１〜２５μｍ、凸部の幅が２〜５０μｍ、凸部間のピッチが２〜５０μｍの範囲の凹凸形状である。

また、金型の作成方法が簡易なことから、微細形状が直線もしくは曲線状に伸びた溝を、ストライプ状に並列配置された金型が好ましく用いられる。この金型を用いる際に、金型とシート状樹脂基材の間に溜まるエアを抜くため、溝の長手方向に沿って圧力差が存在するように作成する。樹脂基材を金型に押圧した際に、金型賦形面中央部が最大圧力となり、金型賦形面端部が最小圧力となるようにすることが好ましい。

図１では厚み分布を与えたプレート８０を下部加圧板４０と金型７０の間に設置しているが、金型賦形面に溝の長手方向に沿って圧力差が存在し、シート状樹脂基材を金型に押圧した際に、金型賦形面中央部が最大圧力となり、金型賦形面端部が最小圧力となるように賦形できれば上部加圧板３０と緩衝材６０の間などに設置してもかまわない。

シート状樹脂基材の表面に金型の微細な凹凸形状を転写した後、プレス圧力を開放して、上部加圧板３０を離型ユニット２０がプレス装置内を水平移動させるのに十分なスペースを確保できる位置まで上昇させる。この際に、シート状樹脂基材５０の微細凹凸形状が転写された範囲の端部が金型から剥がれやすく、端部が金型から剥がれてしまうとシート状樹脂基材５０に剥離跡が残ってしまう。特に、図１に示すように金型が厚み分布を持ち、中央部に比べて端部の厚みが薄いとこの現象が顕著に現れる。したがって、本発明の微細形状転写シートの製造方法においては、シート状樹脂基材５０を金型７０に押圧する力を開放する際に、シート状樹脂基材５０の微細な凹凸形状が転写された範囲の端部を金型側に密着させながら押圧を開放する必要がある。

金型側にシート状樹脂基材５０の微細な凹凸形状が転写された範囲の端部を密着させる方法としては、図２のように金型賦形面近傍にエア吸い込み口９０を作成し金型側にエアを吸い込むことで密着させる方法や、図３のように上部加圧板の端部にシート状樹脂基材を金型側に押さえつけるような重し９１をつけて金型側に密着させる方法や、金型賦形面近傍に粘着性の両面テープを貼り密着させる方法や、金型賦形面近傍にニップロールを設置し固定することで密着させる方法などが考えられるが、金型側にシート状樹脂基材を密着させる方法であれば、シート状樹脂基材を汚さないまたは傷つけない限り、いかなるものでもよい。

本発明におけるシート状樹脂基材は、熱可塑性樹脂を主体とした薄板状物であればよく、後述する成形用の熱可塑性樹脂（以下、成形用熱可塑性樹脂）からなる単層体、支持体の片面に成形用熱可塑性樹脂を積層した２層積層体、支持体の一方の面に成形用熱可塑性樹脂を他方の面に成形用熱可塑性樹脂とは異なる樹脂を積層した３層積層体、支持体の両面に成形用熱可塑性樹脂を積層した３層積層体等がある。単層体は製膜上のハンドリング等に優れてる点から好ましい。また、成形熱可塑性樹脂からなる単層体や、２層積層体又は３層積層体における成形面の成形用熱可塑性樹脂からなる層には、本発明の効果を阻害しない範囲において成形用熱可塑性樹脂以外の成分が含まれていてもよい。また、シート状樹脂基材の厚さは、好ましくは０．０１〜３ｍｍの範囲、より好ましくは０．０１〜１ｍｍの範囲である。０．０１ｍｍ未満では成形するのに厚みが十分でない場合があり、３ｍｍを超えると基材の剛性により搬送が難しくなる場合がある。

本発明にかかる成形用熱可塑性樹脂は、ガラス転移温度Ｔｇが好ましくは４０〜１８０℃、より好ましくは５０〜１６０℃、最も好ましくは５０〜１２０℃の熱可塑性樹脂である。ガラス転移温度Ｔｇが４０℃未満であると成形品の耐熱性が低くなり形状が経時変化する場合がある。また、１８０℃を上回ると成形温度を高くせざるを得ないものとなりエネルギー的に非効率であり、またフィルムの加熱／冷却時の体積変動が大きくなりフィルムが金型に噛み込んで離型できなくなったり、また離型できたとしてもパターンの転写精度が低下したり、部分的にパターンが欠けて欠点となる場合がある。成型用熱可塑性樹脂は、好ましくは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、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリエステルアミド系樹脂、ポリエーテルエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、あるいはポリ塩化ビニル系樹脂などの熱可塑性樹脂からなるものである。これらの中で共重合するモノマー種が多様であり、かつ、そのことによって材料物性の調整が容易であるなどの理由から、特にポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、アクリル系樹脂またはこれらの混合物から選ばれる熱可塑性樹脂から主として形成されていることが好ましく、上述の熱可塑性樹脂が５０重量％以上からなることがさらに好ましい。

以下、本発明について実施例を挙げて説明するが、本発明は必ずしもこれらに限定されるものではない。

（実施例１）
まず、微細形状転写シートの作成方法を（１）〜（９）に示す。
（１）金型サイズ：５００ｍｍ（フィルム幅方向）×８００ｍｍ（フィルム走行方向）×２０ｍｍ（厚み）。
（２）金型材質：銅。
（３）微細形状：ピッチ２５μｍ、凸部幅２５μｍ、凸部高さ１２．５μｍで、フィルム走行方向から見たときの断面が三角形状のものを使用した。
（４）プレス装置：最大３０００ｋＮまで加圧できるもので、加圧は油圧ポンプによってされる。プレス装置内にはアルミ合金製でサイズが７００ｍｍ（フィルム幅方向）×１０００ｍｍ（フィルム走行方向）の温調プレートが上下に２枚取り付けられ、それぞれ、加熱装置、冷却装置に連結されている。なお、金型は下側の温調プレートに取り付けられている。加熱装置は熱媒循環装置で、熱媒はバーレルサーム＃４００（松村石油株式会社製）で、１５０℃に加熱したものを１００Ｌ／ｍｉｎの流量で流す。また、冷却装置は冷却水循環装置で、２０℃に冷却された水を１５０Ｌ／ｍｉｎの流量で流すものである。
（５）緩衝材：上側の温調プレートと基材（ＰＥＴフィルム）との間に、厚み０．２ｍｍ、表面にダイヤモンドライクカーボンをコーティングすることによりＰＥＴフィルムとの静摩擦係数が０．２０となるシリコーンゴムシート（熱伝導率：０．２Ｗ／ｍ・Ｋ）を貼り付ける。
（６）離型装置：図１に示したものと同じ構成で剥離ロールと補助ロールを組み合わせたものを使用した。
（７）基材：ポリエチレンテレフタレートからなり、厚みが１００μｍ（厚みむら：±１０μｍ）、幅は５２０ｍｍである。該フィルムはプレス装置を挟んで対向に設置した巻出、巻取装置によって、送り出され、巻き取られる。
（８）動作方法：上記の装置を用い、以下のように間欠的に成型を行った。あらかじめ、フィルムを巻出装置から巻取装置までプレス装置を経由して通しておく。次に、温調プレートが上下ともに１１０℃となるまで加熱した後、上側プレートを下降させて、フィルムのプレスを開始する。プレスは金型表面で７ＭＰａで、１５秒実施した。その後、プレスを継続したまま、温調プレートを上下ともに冷却する。各温調プレートが６０℃になったときに冷却を停止する。上下ともに冷却が完了すれば、プレスを開放する。
（９）その開放する際にフィルムの被転写部の範囲の外側で被転写部の範囲の端部近傍を金型側に手で押さえつけて固定したまま、上側プレートを上限まで上昇させた。その後、離型装置を駆動してフィルムを離型する。
（１０）上記の動作にて微細形状転写シートを作成した。
作成された微細形状転写シートの表面を目視で確認したところ、金型の剥離跡が残っていないことが確認できた。

（比較例１）
実施例１の工程（９）においてフィルムの被転写部の端部を金型側に押さえつけない以外は実施例１と同様にして微細形状転写シートを作成した。
シート状樹脂基材の被転写部の端部が金型側に固定されていなかったため、プレスを開放する際に被転写部の端部が金型から剥離してしまい、金型の剥離跡が微細形状転写シートに残った。

本発明によれば、前述したプレス成形方法で成形する際に樹脂基材を金型に密着させることによって、金型からの剥離跡がない微細形状転写シートを提供できる。

微細形状転写シートの成形装置を、シート状樹脂基材としてフィルムを用いた場合で、該フィルム幅方向から見た概略断面図である。 図１に示した装置にエア吸い込み口を加え、フィルム幅方向から見た概略断面図である。 図１に示した装置に上部加圧板の端部にシート状樹脂基材を金型側に押さえつける重しを加え、フィルム幅方向から見た概略断面図である。

符号の説明

１：微細形状転写シートの成形装置
１０：プレスユニット
２０：離型ユニット
２１：剥離ロール
２２：補助ロール
３０：上部加圧板
４０：下部加圧板
５０：シート状樹脂基材
６０：緩衝材
７０：金型
８０：プレート
９０：エア吸い込み口
９１：重し

Claims (1)

1. 微細な凹凸形状が表面に形成された金型の該表面にシート状樹脂基材を供給する工程と、
   該シート状樹脂基材を該金型に押圧してシート状樹脂基材の表面に金型の微細な凹凸形状を転写する工程と、
   該シート状樹脂基材を該金型に押圧する力を開放する際に、シート状樹脂基材の微細な凹凸形状が転写された範囲の端部を金型へ密着させながら開放する工程と、を少なくともこの順番に行う微細形状転写シートの製造方法。

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