JP5998990B2

JP5998990B2 - 熱可塑性樹脂シートの製造方法、熱可塑性樹脂シート、液晶表示体および投影装置

Info

Publication number: JP5998990B2
Application number: JP2013046518A
Authority: JP
Inventors: 大樹草野; 剛竹森; 智也高坂
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 2013-03-08
Filing date: 2013-03-08
Publication date: 2016-09-28
Anticipated expiration: 2033-03-08
Also published as: JP2014172274A

Description

本発明は、熱可塑性樹脂シートの製造方法、熱可塑性樹脂シート、液晶表示体および投影装置に関する。

従来から、ポリカーボネート樹脂シートは、樹脂の持つ耐衝撃性、耐熱性などから、表示体の保護板として使用されている。保護板の中でもサングラスを着装する必要の高い車載用表示体の保護板では、干渉色の発生が無く、遅相軸の傾きが調整されているシートが求められている。
さらに近年、モニターサイズが拡大傾向にあり、それに伴い表示体に使用されるシートのサイズも拡大していることから、光学特性の面内差を大きなサイズで調整したシートが必要となっている。
そのため、安価で干渉色が発生せずかつ遅相軸の傾きが調整されている広幅シートが求められている。
特許文献１には、ポリカーボネート樹脂を延伸しリタデーションを上げることで干渉色を見えにくくし、かつ遅相軸の傾きを制御したシートが提案されている。
また、特許文献２には、押出成形によりリタデーションの低い原板を提供することによりことが提案されている。

ＷＯ２０１１−０５８７７４号公報特開２０１２−２２０８５２号公報

しかしながら、上記文献記載の技術は、以下の点で改善の余地を有していた。
特許文献１においては、遅相軸の傾きが揃うものの、延伸ムラにより一部でスジ状の着色が発生する恐れがあり、かつ高延伸で歪ませる影響で他の物性が低下する恐れがある。
特許文献２においては、リタデーションは記載されているものの遅相軸の傾きについては記載されていない。本発明者が、通常の手法にて押出成形した場合、シート両端での遅相軸の傾きに大きな差が生じることが判明した。
本発明者らは、このような状況において鋭意研究したところ、以下のような点を見出した。通常の押出キャスティングではリタデーションと遅相軸の傾き制御の両立は困難であったが、キャスティング時の冷却過程を高度に調整することにより、リタデーションと遅相軸の傾き制御の両立ができることを見出した。

このような目的は、下記［１］〜［８］の本発明により達成される。
［１］溶融状態にある熱可塑性樹脂を押出した熱可塑性樹脂シートを第一ロールにキャストする工程、その後第二冷却ロールに搬送される工程を有し、第一ロール最下部での熱可塑性樹脂シート中央部温度Ｔ１、熱可塑性樹脂シート端部温度Ｔ２とした場合に下記式（１）を満たす熱可塑性樹脂シートの製造方法。
Ｔ２＋３≧Ｔ１、Ｔ１＜１６０℃ （１）
［２］前記第一ロール最下部での熱可塑性樹脂シート中央部温度Ｔ１、熱可塑性樹脂シート端部温度Ｔ２とした場合に下記式（２）を満たす［１］に記載の熱可塑性樹脂シート
の製造方法。
Ｔ２≧Ｔ１（２）
［３］前記熱可塑性樹脂が、ポリカーボネート樹脂である［１］または［２］に記載の熱可塑性樹脂シートの製造方法。
［４］前記熱可塑性樹脂シートの厚さが、０．３ｍｍ以上１ｍｍ以下である［１］乃至［３］のいずれか１項に記載の熱可塑性樹脂シートの製造方法。
［５］前記［１］乃至［４］のいずれか１項に記載の熱可塑性樹脂シートの製造方法により製造された熱可塑性樹脂シート。
［６］前記熱可塑性樹脂シートの面内のリタデーションの値が、５０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下である［５］に記載の熱可塑性樹脂シート。
［７］前記熱可塑性樹脂シート両端の遅相軸の傾きの差が、６０°以内である［５］または［６］に記載の熱可塑性樹脂シート。
［８］前記［５］５乃至［７］のいずれか１項に記載の熱可塑性樹脂シートを保護板として使用した液晶表示体および投影装置。

本発明によれば、保護板として必要な剛性を有しながら、干渉色の発生が無く、偏光制御が可能な熱可塑性樹脂シートを提供することができる。

本発明の熱可塑性樹脂シートの製造方法の一実施形態で、上が側面図、下が底面側から見た図である。

以下、本発明について、図１を用いて説明する。但し、図１は、本発明の一実施形態であり、本発明がこの製造方法に限定されるものではない。
本発明の熱可塑性樹脂シート２４の製造方法は、溶融状態にある熱可塑性樹脂を押出した熱可塑性樹脂シート２４を第一ロール２２にキャストする工程、その後第二冷却ロール２３に搬送される工程を有し、第一ロール最下部での熱可塑性樹脂シート中央部温度Ｔ１、樹脂シート端部温度Ｔ２とした場合に下記式（１）を満たす熱可塑性樹脂シートの製造方法である。
Ｔ２＋３≧Ｔ１、Ｔ１＜１６０℃ （１）
このような製造方法とすることで、保護板として必要な剛性を有しながら、干渉色の発生が無く、偏光制御が可能な熱可塑性樹脂シートを提供することができる。

図１（ａ）は、熱可塑性樹脂を押出機（図示せず）にて溶融し、ダイ２１より熱可塑性樹脂をキャストし、円筒状の第一ロール２２に接地し、冷却する工程の後に、第二ロール２３へと搬送する工程となっている。黒色部分が、ダイ２１および熱可塑性樹脂シート２４である。
図１（ｂ）は、図１（ａ）を底面側より見た図である。第一ロール最下部での熱可塑性樹脂シート中央部温度Ｔ１の位置は（１１）であり、熱可塑性樹脂シート端部温度Ｔ２の位置は（１２）である。但し、ダイ２１は記載していない。
上記式（１）の範囲にするには、熱可塑性樹脂を第一ロール２２に接地時の冷却過程を調整する必要がある。冷却過程の調整方法については、熱量を調整できるもので有れば冷却／加熱方法に特に制限はない。具体的には、冷却ロール側でのロール温度調整、空気層側での赤外線ヒーター、熱風オーブン、ドライエアによる加熱／冷却などが挙げられる。

第一ロール最下部の熱可塑性樹脂シート中央部温度Ｔ１は、１６０℃以下が好ましく、より好ましくは、１５５℃以下、さらに好ましくは、１５０℃以下である。前記上限値を超えた場合には、冷却が不十分なまま第二冷却ロール２３に移行し、移行の際に熱可塑性
樹脂シートに歪が生じ、リタデーションが上昇する要因となる。
また、下限値については、特に限定されるものではないが、１２０℃以上が好ましく、より好ましくは１３０℃以上、さらに好ましくは１４０℃以上である。前記下限値を下回ると、熱可塑性樹脂シートの反りなどの不具合が生じる。
また、下記式（２）を満たす製造方法がより好ましく、Ｔ１は、１６０℃以下である。
Ｔ２≧Ｔ１（２）
上記範囲とすることでより、熱可塑性樹脂シートの両端の遅相軸の傾きの差を低減させることができ、投影画の明るさのムラの発生が抑制される。

さらに、第一ロール２２の表面温度Ｔ３についても特に限定されるものではない。
第一ロール２２の表面温度Ｔ３は、９０℃以上が好ましく、より好ましくは１１０℃以上、さらに好ましくは１２０℃以上である。前記下限値未満の場合、熱可塑性樹脂シートの反りなどの不具合が生じる。
上限値は、１６０℃以下が好ましく、より好ましくは、１５５℃以下、さらに好ましくは１５０℃以下である。

本発明に用いられる熱可塑性樹脂としては、特に限定されるものではない。
例えば、ポリオレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリ乳酸、スチレン系共重合体、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂等が挙げられる。
上記ポリオレフィン樹脂としては、高密度ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリブテン系樹脂、エチレン−（メタ）アクリル酸共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸メチル共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸エチル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、無水マレイン酸変性ポリエチレン、カルボン酸変性ポリエチレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体等が挙げられる。これらの樹脂は、１種または２種以上組み合わせて用いることができる。
使用される樹脂として、好ましくはポリカーボネート樹脂である。

前記ポリカーボネート樹脂は、種々のジヒドロキシジアリール化合物とホスゲンとを反応させるホスゲン法、またはジヒドロキシジアリール化合物とジフェニルカーボネートなどの炭酸エステルとを反応させるエステル交換法によって得られる。
上記ジヒドロキシジアリール化合物としては、ビスフェノールＡの他に、ビス（４−ヒドロキシフェニル）メタン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）ブタン、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）オクタン、ビス（４−ヒドロキシフェニル）フェニルメタン、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル−３−メチルフェニル）プロパン、１，１−ビス（４−ヒドロキシ−３−第三ブチルフェニル）プロパンのようなビス（ヒドロキシアリール）アルカン類、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロペンタン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサンのようなビス（ヒドロキシアリール）シクロアルカン類、４，４’−ジヒドロキシジフェニルエーテル、４，４’−ジヒドロキシ−３，３’−ジメチルジフェニルエーテルのようなジヒドロキシジアリールエーテル類、４，４’−ジヒドロキシジフェニルスルフィド、４，４’−ジヒドロキシ−３，３’−ジメチルジフェニルスルフィドのようなジヒドロキシジアリールスルフィド類、４，４’−ジヒドロキシジフェニルスルホキシド、４，４’−ジヒドロキシ−３，３’−ジメチルジフェニルスルホキシドのようなジヒドロキシジアリールスルホキシド類、４，４’−ジヒドロキシジフェニルスルホン、４，４’−ジヒドロキシ−３，３’−ジメチルジフェニルスルホンのようなジヒドロキシジアリールスルホン類等が挙げられる。これらは単独だけでなく２種類以上混合して使用してもよい。

前記ポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量（Ｍ）は、特に制限はない。具体的には、５×１０^３以上１×１０^５以下、好ましくは１．２×１０^４以上３．５×１０^４以下、より好ましくは１．５×１０^４以上３．０×１０^４以下、さらに好ましくは１．８×１０^４以上２．８×１０^４以下である。
粘度平均分子量（Ｍ）は、高分子の溶液の粘度（η）から、η＝ｋＭ^α（ｋおよびαは高分子に固有の定数）の式を利用して算出される。
また、かかるポリカーボネート樹脂を製造するに際し分子量調節剤、触媒等を必要に応じて添加しても差し支えない。
前記ポリカーボネート樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）は、特に制限はない。具体的には１００℃以上１７０℃以下、好ましくは１２０℃以上１６０℃以下、さらに好ましくは１３０℃以上１５５℃以下である。

本発明の熱可塑性樹脂シートに用いられる熱可塑性樹脂には、本発明の特性を損なわない範囲で添加剤を単独または複数使用することができる。
添加材の例としては、色材、安定剤、滑剤、加工助剤、帯電防止剤、酸化防止剤、中和剤、紫外線吸収剤、分散剤、増粘剤などが挙げられる。
紫外線吸収剤の例としては、ベンゾフェノン類、ベンゾトリアゾール類、安息香酸エステル類、サリチル酸フェニル類、クロトン酸類、マロン酸エステル類、オルガノアクリレート類、ヒンダードアミン類、ヒンダードフェノール類、トリアジン類などが挙げられる。これらの紫外線吸収剤は、単独もしくは複数を併用してもよい。

上記の製造方法で作製された熱可塑性樹脂シートのリタデーションは、５０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下であるものが好ましく、より好ましくは、７０ｎｍ以上２３０ｎｍ以下、さらに好ましくは９０ｎｍ以上２１０ｎｍ以下である。このような範囲にすることにより、投影画に着色がない、良好な画面を投影させることが可能になる。

上記の製造方法で作製された熱可塑性樹脂シートの面内の両端部の遅相軸の傾き差は、６０°以内とすることが好ましく、より好ましくは、５０°以内、さらに好ましくは４０°以内である。この範囲とすることにより、明るさのムラの少ない表示画面とすることが可能である。熱可塑性樹脂シートの面内の両端部の遅相軸の傾き差は、まず、一方の端部の遅相軸の傾きを測定し、その遅相軸の傾きに対して、もう一方の端部の遅層軸の傾きとの差（絶対値）で表した。
また、リタデーションと遅相軸の傾きを上記範囲とすることで、投影画の着色がなく、明るさのムラのない熱可塑性樹脂シートを提供することが可能となる

本発明に使用されるシートまたはフィルムを製造する手法としては、押出法が挙げられる。ダイよりシートをロール上にキャストすることが可能であれば、押出機および引き取り機の構成に特に制限はない。具体的には押出機として単軸押出機、同方向二軸押出機、異方向二軸押出機、多軸押出機などが挙げられる。
冷却ロールの構造としては特に制限されるものではないが、表面柄としては鏡面ロール、梨地ロール、彫刻ロールなどが挙げられる。また、冷却管内部構造の例としては２重管構造、スパイラル構造、ペリフェリ構造、ボワード構造などが挙げられる。

熱可塑性樹脂シートの厚さについては限定されるものではない。具体的には、０．３ｍｍ以上１ｍｍ以下が好ましく、より好ましくは０．４ｍｍ以上０．８ｍｍ以下、さらに好ましくは０．４５ｍｍ以上０．６５ｍｍ以下である。前記下限値未満の場合、保護板として使用する際のシートの剛性の点から不具合を生じるため好ましくない。前記上限値を超える場合については、熱可塑性樹脂シートのリタデーション値が悪いものとなる。

上記の方法により作製されたポリカーボネート樹脂シートについて、必要に応じ少なく
とも片面にハードコート層を設けてもよい。ハードコート層の組成については限定されるものではないが、例として低官能モノマー、多官能アクリレートモノマーまたは多官能アクリレートオリゴマーなどを含む化合物に硬化触媒として光重合開始剤などの単独または複数加えられた紫外線硬化組成物が挙げられる。

得られた熱可塑性樹脂シートは、剛性を有しながら干渉色の発生が無く偏光制御が可能であることから、携帯電話、ＰＤＡ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＡｓｓｉｓ）、携帯型ゲーム機、携帯型ＤＶＤ（ＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃ）、液晶テレビ、タッチパネル、カーナビなど表示体の保護板や、プロジェクター、ヘッドアップディスプレイなどの投影装置の保護カバー、タッチパネルの下部電極用の支持基板といった偏光した光が透過する部分に好適なシートとして使用できる。

以下実施例により本発明を説明するが、これは単なる例示であり、本発明はこれらに限定されるものではない。本発明では下記材料を用いた。
ポリカーボネート樹脂製品名：Ｅ−２０００、粘度平均分子量：２７０００
三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製

［実施例１］
単軸押出機およびＴ型ダイスを用いて、上記ポリカーボネート樹脂をシート状に押出し、１３５℃の第一ロール２２にキャストし、キャストされた樹脂温度をヒーターで制御し、表１に示す所定温度に保ち、得られた熱可塑性樹脂シート２４を以下の方法により評価した。評価結果を表１に示した。

上記方法にて作製した熱可塑性樹脂シートを４００ｍｍ×４００ｍｍに裁断し、下記の評価を実施した。評価結果を表１に示す。
≪リタデーション、遅相軸の傾きの差≫
リタデーション、熱可塑性樹脂シート両端の遅相軸の傾きは、ＫＯＢＲＡ−３１ＰＲＷにて測定を実施した。（測定波長４７７ｎｍ）熱可塑性樹脂シート両端の遅相軸の傾きの差は、一方の遅相軸の傾きに対する残りの遅相軸の傾きの差として記載した。
≪着色性≫
バックライト表面にクロスニコル状態に設置した偏光板の間に上記作製した熱可塑性樹脂シートを挟み込み遅相軸をポラライザに対し０°〜９０°まで連続的に変化させた際の着色有無を確認し、着色の無いものを「○」、着色が見られたものを「×」とした。
≪偏光制御性≫
バックライト表面にクロスニコル状態に設置した偏光板の間に上記作製した熱可塑性樹脂シート中心の遅相軸をポラライザに対し４５°の角度となるように挟み込んだ際に、バックライトの光が見えかつ明るさのムラがないものを「○」、光が見えないもしくは明るさにムラが有るものを「×」とした。

上記熱可塑性樹脂シートをヘッドアップディスプレイの投影装置の保護カバーとし使用した場合、着色が無く、歪みのない表示画面であり、良好な結果となった。

［実施例２〜６、比較例１〜３］
表１に記載のとおりの条件に変更した以外は、実施例１と同様に熱可塑性樹脂シートを作製した。評価結果を表１に示した。

実施例１〜６では、リタデーションと遅相軸の傾きの面内差が所定の範囲内であるため、投影画の着色がなく、明るさのムラもない熱可塑性樹脂シートを得ることができた。
比較例１では、遅相軸の傾きの面内差が大きく、投影画に明るさのムラが見られた。
比較例２では、リタデーション値が高く投影画に着色がみられた。

１１第一ロール最下部の熱可塑性樹脂シート中央部
１２第一ロール最下部の熱可塑性樹脂シート端部
１３第一ロール表面温度
２１ダイ
２２第一ロール
２３第二ロール
２４熱可塑性樹脂シート

Claims

溶融状態にある熱可塑性樹脂を押出した熱可塑性樹脂シートを第一ロールにキャストする工程、その後第二冷却ロールに搬送される工程を有し、第一ロール最下部での熱可塑性樹脂シート中央部温度Ｔ１、熱可塑性樹脂シート端部温度Ｔ２とした場合に下記式（１）を満たす熱可塑性樹脂シートの製造方法。
Ｔ２＋３≧Ｔ１、Ｔ１＜１６０℃、Ｔ２≦１５６℃ （１）
前記第一ロール最下部での熱可塑性樹脂シート中央部温度Ｔ１、熱可塑性樹脂シート端部温度Ｔ２とした場合に下記式（２）を満たす請求項１に記載の熱可塑性樹脂シートの製造方法。
Ｔ２≧Ｔ１（２）
前記熱可塑性樹脂が、ポリカーボネート樹脂である請求項１または２に記載の熱可塑性樹脂シートの製造方法。
前記熱可塑性樹脂シートの厚さが、０．３ｍｍ以上１ｍｍ以下である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の熱可塑性樹脂シートの製造方法。