JP7452427B2 - 樹脂フィルム、及び、樹脂フィルムの製造方法 - Google Patents
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Description
(2)前記表面における前記傾斜領域の占める面積の割合が、0.01%以上である、上記(1)に記載の樹脂フィルム。
(3)前記表面において、0.2度以上の傾斜角を有する傾斜領域の占める面積の割合が30%以下である、上記(1)又は(2)に記載の樹脂フィルム。
(4)前記表面において、0.15度以上の傾斜角を有する傾斜領域の占める面積の割合が45%以下である、上記(1)~(3)のいずれかに記載の樹脂フィルム。
(5)前記表面におけるISO 25178に基づく面粗さSaの値が、5.0nm以下である、上記(1)~(4)に記載の樹脂フィルム。
(6)前記表面における前記面粗さSaの値が1.0nm以上である、上記(5)に記載の樹脂フィルム。
(7)ASTM E313-05に基づくdYI値が0.8以下である、上記(1)~(6)のいずれか一項に記載の樹脂フィルム。
(8)前記樹脂フィルムが、溶融押出し法で製造される上記(1)~(7)のいずれか一項に記載の樹脂フィルム。
(9)前記溶融押出し法において、前記樹脂フィルムの樹脂材料を溶融押出しする溶融押出工程を有する、上記(8)に記載の樹脂フィルム。
(10)ポリカーボネート(PC)、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)、トリアセチルセルロース(TAC)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリイミド(PI)、シクロオレフィンポリマー(COP)、シクロオレフィンコポリマー(COC)、含ノルボルネン樹脂、ポリエーテルスルホン、セロファン、及び、芳香族ポリアミドの少なくともいずれかを含む樹脂を含む、上記(1)~(7)のいずれか一項に記載の樹脂フィルム。
(11)前記アクリル樹脂がポリメチルメタクリレート(PMMA)を含む、上記(10)に記載の樹脂フィルム。
(12)上記(1)~(11)のいずれか一項に記載の前記樹脂フィルムの前記表面に対応する表面を出光面として有する導光板。
(13)前記樹脂フィルムの樹脂材料を溶融押出しする溶融押出工程を有する、上記(1)~(11)のいずれか一項に記載の樹脂フィルムの製造方法。
(14)0.3度以上の傾斜角を有する傾斜領域の占める面積の割合が5%以下であるように凹凸形状が表面に形成されたロールを、前記溶融押出工程に使用する、上記(13)に記載の樹脂フィルムの製造方法。
また、本発明の導光板は、少なくとも、上記樹脂フィルムの表面をより粗くする加工を経ており、樹脂フィルムに由来するものである。本発明は、さらに、上記樹脂フィルムを製造する方法を含む。
本発明の樹脂フィルムは平滑性の高い表面を有しており、さらなる表面形状の制御が必要となる板状部材、例えば導光板の材料として特に適している。
樹脂フィルムにおいては、0.3度以上の傾斜角を有する傾斜領域の占める面積の割合が10%以下であるように表面形状が制御されている。ここで、樹脂フィルムの表面において傾斜領域の占める面積を傾斜率とすると、傾斜率は、樹脂フィルムの表面において0.3度以上の傾斜角を有する領域を傾斜領域としたときに傾斜領域の表面積の合計が、樹脂フィルムの全表面に占める割合に該当する。
フィルムの測定面上の直交する2方向の一方をx軸、他方をy軸としたときのフィルム表面の点におけるx軸に対するx軸方向の傾き、及び、y軸に対するy軸方向の傾きを求める。x軸方向の傾きの値をtanθx(以下、Sxともいう)、y軸方向の傾きの値をtanθy(以下、Syともいう)とすると、これらの値は下記式(1)および(2)から算出される。
tanθx=(Z2-Z1)/Δx …(1)
tanθy=(Z3-Z1)/Δy …(2)
式(1)、及び、式(2)中、
Z1は、図1(a)にも示されるように、フィルム上の傾斜角θの測定の対象である画素Aにおける高さ(Z軸の値)であり、
Z2、及び、Z3は、それぞれ、画素Aとx軸方向側に隣接する画素Bにおける高さ(Z軸の値)、及び、画素Aとy軸方向側に隣接する画素Cにおける高さ(Z軸の値)であり、
Δx、及び、Δyは、それぞれx軸、及び、y軸方向の1画素のサイズである。
θ=tan-1(tanθxy) …(4)
このような演算により、フィルム表面上の多数の点における傾斜角θiの値が算出され、傾斜角データが得られる。
例えば、図2で例示される樹脂フィルム10の表面において、凸領域12以外は平坦領域10Aであり、傾斜角αが0.3度以上であれば、凸領域12の傾斜面12A側の表面の面積の合計が傾斜領域の面積として算出され、傾斜角βが0.3度未満であれば、凸領域12の傾斜面12B側の表面は傾斜領域には該当しない。そして図2には示されていないものの、凹領域の傾斜角、及び、傾斜領域についても、凸領域12と同様に定められる。すなわち、延長面Sと、図示されていない凹領域の傾斜面との間の角度である傾斜角が0.3度以上の領域も、傾斜領域として定められる。
一方、樹脂フィルムにおける傾斜率の値は、例えば0.01%以上であるが、平滑性が高いことによる欠点は基本的に認められないため、傾斜率の下限値は、0.01%より小さな値であっても良い。
また、傾斜角の閾値が0.15度である他は、上述の通りに傾斜率を規定する場合の樹脂フィルムにおいて、0.15度以上の傾斜角を有する傾斜領域の占める面積の割合は、45%以下であることが好ましく、44%以下であることがより好ましく、20%以下であることがさらに好ましく、12%以下であることが特に好ましい。
なお、樹脂フィルムの両面、すなわち、2つの表面がいずれも、上述の形状を有していることが好ましいが、一方の表面のみが上述の形状を有していても良い。
樹脂フィルムの材質については、特に限定されないが、熱可塑性樹脂を含むことが好ましい。熱可塑性樹脂としては、ポリカーボネート(PC)樹脂、ポリメチルメタクリレート(PMMA)等を含むアクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)、トリアセチルセルロース(TAC)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリイミド(PI)、シクロオレフィンポリマー(COP)、シクロオレフィンコポリマー(COC)、含ノルボルネン樹脂、ポリエーテルスルホン、セロファン、芳香族ポリアミド等の各種樹脂が用いられる。樹脂フィルムには、これらの選択肢のうち、少なくともポリカーボネート樹脂が含まれることが好ましい。
また、樹脂フィルムは、均一な成分で形成されていることが好ましく、透光性微粒子等の粒子、不均一な相等を含まないことが好ましい。
樹脂フィルムにおいては、ASTM E313-05に準拠したdYI値が、0.8以下であることが好ましく、より好ましくは0.7以下であり、さらに好ましくは0.6以下である。このように、dYI値を低く抑えることにより、樹脂フィルムを導光させたときのフィルム端面の黄変が抑制できるため、導光製品として特に適した樹脂フィルムを実現することができる。そして、樹脂フィルムのdYI値を低下させるためには、樹脂フィルムの製造工程、例えば、材料の樹脂ペレットの溶融等の工程を不活性ガスの雰囲気下で行うことが好ましい。不活性ガスとして、窒素ガスを用いることが好ましい。
<導光板の形状>
樹脂フィルムを材料として製造される導光板においては、樹脂フィルムの表面に相当する出光面において、例えば、半球の凹凸形状、プリズム形状等の導光板の用途に応じた所定の形状が形成される。上述のように、本発明の樹脂フィルムにおいては、表面からの出光が最小限に抑制されているため、樹脂フィルムから製造される導光板において所定の表面形状を形成すれば、設計通りの出光が容易に可能となる。従って、本発明の導光板は、導光性能を確実に制御できるという特徴を有する。
導光板の材質については、特に限定されないが、樹脂フィルムを用いて形成されるため、上述の樹脂フィルムの材質と同様のものが好ましい。
本発明の樹脂フィルムは、溶融押出し法で製造されることが好ましい。表面の平滑性を容易に、かつ確実に実現できるためである。
このように、溶融押出し法を用いる押出成形は、例えば、以下の工程に沿って行われる。ペレット、フレーク、あるいは粉末状の樹脂材料を、押出機で溶融し、混練後、Tダイ等から押出し、得られる半溶融状のシートをロールで挟圧しながら、冷却、固化してシートを形成する工程である。
具体的には、上述の樹脂フィルムの傾斜率と同様に定義される傾斜率、すなわち、0.3度以上の傾斜角を有する傾斜領域の面積がロール表面の面積に占める割合が、5%以下であるように凹凸形状が形成された表面を有するロールの採用が好ましい。溶融押出工程で用いるロール表面において、より好ましくは、上記傾斜率の値が4%以下であり、さらに好ましくは1%以下であり、特に好ましくは、0.5%以下である。ロール表面において、0.2度以上の傾斜角を有する傾斜領域の面積が占める割合は、25%以下であることが好ましく、21%以下であることがより好ましく、10%以下であることがさらに好ましく、5%以下であることが特に好ましい。また、ロール表面において、0.15度以上の傾斜角を有する傾斜領域の面積が占める割合は、42.5%以下であることが好ましく、42%以下であることがより好ましく、20%以下であることがさらに好ましく、12%以下であることが特に好ましい。
なお詳細を後述するように、ロールの表面形状は、ロール表面上で樹脂を硬化させて形成したロールレプリカの表面形状を測定し、これと等しいものと近似できる。
金属ロールの表面形状を測定するために、有限会社グルーラボ製のUV硬化型樹脂GLX18-73Nを用いて、金属ロール表面の透明レプリカを作製した。すなわち、金属ロール表面上で上記樹脂を硬化させてレプリカを得て、この透明レプリカの表面形状を測定し、金属ロールの表面形状と等しいものと判断した。
フィルム及びロールレプリカの表面の傾斜率の測定、すなわち、0.3度以上の傾斜角を有する傾斜領域の総和が、フィルムの全表面積に占める面積の割合の測定は、以下の(i)表面形状の取得、および(ii)面積率の測定からなる。
(使用機器)
白色干渉顕微鏡:走査型白色干渉顕微鏡VS-1550(日立ハイテクサイエンス社) 測定ソフトウェア:VS-Measure
(光学条件)
カメラ:Sony XCL-C30 1/3
カメラスピード:1.0X
対物レンズ:50XDI
鏡筒:1X
ズームレンズ:1X
光源:530white
(測定条件)
測定デバイス:ピエゾ
測定モード:Wave
スキャンスピード:4um/sec
視野サイズ:640 x 480
スキャンレンジ(um)
スタート:10
ストップ:-10
有効ピクセル数:70%
平均回数:1
以上の条件により測定を実施し、フィルムの表面形状データを取得する。このとき得られる視野の領域は94μm×71μmであり、上記式(1)におけるΔxの値は0.147μm、上記式(2)におけるΔyの値は0.148μmであった。
解析ソフトウェア:VS-Viewer
上記(i)の手法に沿って取得したフィルム表面形状データについて、解析ソフトウェアVS-Viewerを用いて、以下の操作で解析および測定を実施し、面内における0.3度以上の傾斜角が占める面積の割合を測定した。
操作1.傾斜角の測定の対象とした表面形状データのファイルを開いた。
下記実施例1についての操作1の結果、解析ソフトウェアVS-Viewerによって装置のモニタ上に表示された画面を図6として示した。図6における実際の表面形状データを示す画面上では、横軸が視野領域におけるX軸の長さ(μm)を、縦軸が視野領域におけるY軸の長さ(μm)を示しており、測定領域内の高低差が色表示(濃淡表示)されている。図6において、X軸の値が0(μm)~20(μm)程度である領域における濃い色で示された部分(基礎出願では赤色で示されていた部分)は、基準面からの高さが11.7μm程度の相対的に高いフィルム表面領域を示しており、X軸の値が70(μm)~95(μm)程度である領域における濃い色で示された部分(基礎出願では青色で示されていた部分)は、基準面からの高さが10.5μm程度の相対的に低いフィルム表面領域を示している。
操作2.面補正にて近似面形状で4次を選択し、面補正を実施した。
操作3.うねり解析にてカットオフ値を1μmに設定し、境界処理に対象拡張して、設定されたモードから「エッジ部を補間」を選択し、うねり画像を出力した。
ここまでの各操作の結果、実施例1について、解析ソフトウェアVS-Viewerによって装置のモニタ上に表示された画面を図7(A)として示した。図7(A)は、上述の操作3までの各操作の結果、出力されたうねり画像、すなわち、高低差の基準面を図6から変更したうねり画像を示す。
図7(A)のうねり画像では、測定領域内における基準面から0.009μm程度低いフィルム表面領域が、X軸の値が55(μm)~75(μm)程度、かつY軸の値が25(μm)~35(μm)程度である範囲の濃い色で示され(基礎出願では青色で示されていた)、測定領域内における基準面から0.005μm程度高いフィルム表面領域が、その他の濃い色で示されている(基礎出願では赤色で示されていた)。なお、実際に図7(A)のうねり画像がモニタ上に表示されたタイミングは、下記操作4の直後である。
操作4.得られたうねり画像にて角度/法線解析を以下の条件で実施した。出力されたヒストグラムに記載された面積率を、0.3度以上の傾斜角が占める面積の割合とした。
解析:角度
方向:XY
面積閾値:0.3deg
出力:ヒストグラム
操作4までの各操作の結果、解析ソフトウェアVS-Viewerによって装置のモニタ上に表示された、角度/法線解析の結果を示す実施例1のうねり画像を図7(B)として示した。図7(B)は、上記解析によって得られた各画素の傾斜角と頻度との関係を示しており、横軸は、傾斜角(角度:deg)を示し、縦軸は、各傾斜角を有する画素の頻度を示す。図7(B)に示されるように、実施例1に関する角度/法線解析の結果、閾値として表示された0.3000度(deg)以上の傾斜角を有する傾斜領域が測定対象のフィルム面積全体に示す割合である傾斜率(図7(B)では面積率として表示)の値は、0.0013%と算出された。
ISO25178に基づき、白色干渉顕微鏡(VS-1550、株式会社日立ハイテクサイエンス)を用いて、70μm×70μmの範囲の算術平均高さ(Sa)を測定した。
ASTM E313-05に基づくdYI値を以下のように測定した。
ポリカーボネート樹脂の15重量%ジクロロメタン溶液をガラスセルに入れ、D65光源からの光を、50mmのジクロロメタン溶液層を透過させて受光部で受光し、このとき算出される透過率をdYI値とした。この測定には、日本電色工業株式会社製 分光色彩計 SD-6000を用いた。この測定は、50mm長さのガラスセルに溶媒のみを入れ基準測定を行った後に行い、セル、及び、溶媒の種類に応じてdYI値を補正した。
12cm角に切り出したサンプルフィルム(厚さ0.47mm)に、LEDの光を端部から導光させた際のフィルム表面の輝度を、フィルム平面に対して約20度の角度から輝度計(LS-110 コニカミノルタ製)にて測定した。導光方向をMD方向(樹脂フィルム成形時の樹脂の流れる方向)、及び、TD方向(MD方向に対して垂直な方向)とし、さらに、測定面を表、及び、裏として、各サンプルにつき4通りの方法で測定し、最大となった値を輝度値(Cd/m2)とした。
12cm角に切り出した上記サンプルフィルムに、LEDの光を端部から導光させた際のフィルム表面の白みを、以下の基準にて評価した。
特に良好:表面の白みがほぼみられない。
良好 :表面の白みが弱くみられる。
やや不良:表面の白みがみられる
不良:表面の白みが強くみられる。
以下のように、樹脂フィルムを製造した。
芳香族ポリカーボネート樹脂のペレット(三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製のユーピロン(Iupilon(登録商標))HL-3000(ビスフェノールA骨格を有する質量平均分子量が約19,000のPC樹脂)を、熱風乾燥機にて120℃で3時間、乾燥させた。乾燥後、これらのペレットを、Tダイリップを備えたスクリュー径が90mmの単軸押出機にて溶融させ、押し出すことにより、樹脂フィルムを成形した。この溶融押出の工程においては、下記表1に示す形状のロールAを用いた。ロールA、及び、他の実施例、又は、比較例にて用いたロールB~Dは、表面にクロム(Cr)メッキが施された金属鏡面ロールであり、それらの表面形状は、それぞれ表1に示すロールレプリカ形状とほぼ等しい。
なお、単軸押出機においては、窒素ガスの雰囲気下でペレットを溶融させた。このような窒素パージにより、製造される樹脂フィルムのdYI値が低く抑えられた。
表1に示すように、ポリカーボネート樹脂として、上記ユーピロン(Iupilon(登録商標))HL-3000、三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製のユーピロン(Iupilon(登録商標))S-3000(ビスフェノールA骨格を有する粘度平均分子量が約39,000のPC樹脂) 、又は、三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製のユーピロン(Iupilon(登録商標))E-2000(ビスフェノールA骨格を有する重量平均分子量が約36,000のPC樹脂)のいずれかを採用した。そして、ポリカーボネート樹脂の種類、溶融押出工程に用いたロールの種類、及び、窒素パージの有無の少なくともいずれかが実施例1と異なる他は、実施例1と同様に樹脂フィルムを成形した。
比較例1~4では、表1に示すように、溶融押出工程に用いたロールの種類が各実施例と異なり、さらに比較例2以下では窒素パージを採用しなかった点が実施例1と異なる他は、実施例1と同様に樹脂フィルムを成形した。
12 傾斜領域
32 第2ロール(金属ロール)
Claims (9)
- 表面において、0.3度以上の傾斜角を有する傾斜領域の占める面積の割合が10%以下であり、ポリカーボネート樹脂を95質量%以上含む、導光板用樹脂フィルム。
- 前記表面における前記傾斜領域の占める面積の割合が、0.01%以上である、請求項1に記載の導光板用樹脂フィルム。
- 前記表面において、0.2度以上の傾斜角を有する傾斜領域の占める面積の割合が30%以下である、請求項1又は2に記載の導光板用樹脂フィルム。
- 前記表面において、0.15度以上の傾斜角を有する傾斜領域の占める面積の割合が45%以下である、請求項1~3のいずれかに記載の導光板用樹脂フィルム。
- 前記表面におけるISO 25178に基づく面粗さSaの値が、5.0nm以下である、請求項1~4のいずれかに記載の導光板用樹脂フィルム。
- 前記表面における前記面粗さSaの値が1.0nm以上である、請求項5に記載の導光板用樹脂フィルム。
- ASTM E313-05に基づくdYI値が0.8以下である、請求項1~6のいずれか一項に記載の導光板用樹脂フィルム。
- 前記導光板用樹脂フィルムの樹脂材料を溶融押出しする溶融押出工程を有する、請求項1~7のいずれか一項に記載の導光板用樹脂フィルムの製造方法。
- 0.3度以上の傾斜角を有する傾斜領域の占める面積の割合が5%以下であるように凹凸形状が表面に形成されたロールを、前記溶融押出工程に使用する、請求項8に記載の導光板用樹脂フィルムの製造方法。
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