JPH1016143A - 光学用透明プラスチックシートの製造方法 - Google Patents

光学用透明プラスチックシートの製造方法

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JPH1016143A
JPH1016143A JP8173117A JP17311796A JPH1016143A JP H1016143 A JPH1016143 A JP H1016143A JP 8173117 A JP8173117 A JP 8173117A JP 17311796 A JP17311796 A JP 17311796A JP H1016143 A JPH1016143 A JP H1016143A
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JP
Japan
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core layer
plastic sheet
transparent plastic
sheet
layer
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Pending
Application number
JP8173117A
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English (en)
Inventor
Kenji Matsumoto
賢次 松本
Toru Ueda
亨 上田
Yoichi Hosokawa
洋一 細川
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Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 軽量で耐衝撃性に優れ、かつ極めて平坦な表
面性と低複屈折性を有するガラス基板に代わりうる光学
用透明プラスチックシートを製造する。 【解決手段】 光学的に透明な熱可塑性ポリマーからな
るコア層と、その両側にコア層よりTgの高い光学的に
透明な熱可塑性ポリマーからなる表面層とを積層させた
光学用透明プラスチックシートを製造する際に、コア層
のTg以上で、かつ表面層のTg未満の温度で、少なく
とも両側の表面層に張力を付加した状態で積層シートを
加熱融着させ、張力を付加したままコア層のTg未満の
温度まで冷却する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学用透明プラス
チックシートを製造する技術分野に属する。さらに詳し
くは、軽量で耐衝撃性に優れ、かつ極めて平坦な表面性
と低複屈折性を有するガラス基板に代替可能な光学用透
明プラスチックシートを製造する技術分野に属する。
【0002】
【従来の技術】近年、電子機器はますます小型化し、ノ
ートパソコン、ワードプロセッサ、情報携帯端末に代表
されるように、軽量・コンパクトという特徴を生かした
液晶表示素子が多く用いられるようになってきている。
これらの液晶表示素子は、一般には液晶層の両側を透明
導電層を有するガラス基板が挟む構成となっている。ガ
ラス基板は、光学的特性、耐薬品性、耐透質性、耐擦傷
性、耐熱性などに優れるため、広く使用されている。
【0003】しかしながら、ガラス基板を用いると、耐
衝撃性に劣る、比重が大きいため機器が重くなるという
欠点を有している。とくに、液晶表示素子を携帯機器に
組み込むばあい、軽量化のため、厚さが0.4mm程度
の薄いガラス基板が使用されているが、ガラスの脆性の
ため、液晶表示素子組立プロセス中での割れによる歩留
り低下や、機器使用時のガラス基板の破損がしばしば起
こることが、大きな問題となっている。
【0004】前記のごときガラス基板の有する欠点を解
消するために透明プラスチックシートを基板として使用
することがこれまでにも試みられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】基板として透明プラス
チックシートを使用するばあい、耐熱性、表面平滑性、
光学的等方性の点でガラス基板に比して劣る。表面平滑
性に関してはSTN型の液晶表示素子のばあい、とくに
良好なレベルが要求される。
【0006】本発明者らは、表面平滑性の良好な透明プ
ラスチックシートの製法に関して、特願平7−7605
5号明細書において熱融着による方法を提案している
が、この方法による積層透明プラスチックシートは小ピ
ッチの表面粗度については問題ないが、比較的長ピッチ
のうねりや、基板全体のそりについては必ずしも満足で
きるレベルのものが歩留りよくえられていない。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような実
情に鑑み、軽量で耐衝撃性を有し、低複屈折で、かつ平
坦度の良好な光学用透明プラスチックシートの製造方法
を提供するためになされたものであり、光学的に透明な
熱可塑性ポリマーからなるコア層と、その両側にコア層
よりTg(ガラス転移温度)の高い光学的に透明な熱可
塑性ポリマーからなる表面層とを積層させた光学用透明
プラスチックシートを製造する際に、コア層のTg以上
で、かつ表面層のTg未満の温度で、少なくとも両側の
表面層に張力を付加した状態で積層シートを加熱融着さ
せ、張力を付加したままコア層のTg未満の温度まで冷
却することを特徴とする光学用透明プラスチックシート
の製造方法(請求項1)、表面層の面方向の主応力が実
質的に全領域で0.02〜0.4kg/mm2となる張
力を付加した状態で積層シートを加熱融着させることを
特徴とする請求項1記載の光学用透明プラスチックシー
トの製造方法(請求項2)、および表面層がポリアリレ
ートからなり、コア層がポリカーボネートからなる請求
項1または2記載の光学用透明プラスチックシートの製
造方法(請求項3)に関する。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明においては、光学的に透明
な熱可塑性ポリマーからなるコア層と、その両側にコア
層よりTgの高い光学的に透明な熱可塑性ポリマーから
なる表面層とを積層させた光学用透明プラスチックシー
トが製造される。
【0009】前記コア層を構成する光学的に透明な熱可
塑性ポリマーとしては、一般には低複屈折性(具体的に
はリタデーションで表わされる光学異方性が小さいこ
と)を有し、膜厚100〜500μm、さらには200
〜400μm程度の厚膜化が容易な材料であり、Tgが
表面層より低く、表面層と親和性の優れた材料であるの
が好ましい。コア層を構成する材料のTgは、要求され
る耐熱性の程度にもよるが、一般には100℃以上あれ
ばよく、さらには140℃以上あるのが、液晶表示素子
を形成させるのに必要なプロセス温度に対して充分な基
板剛性を保持させることができるという点から好まし
い。また上限としては、表面層を構成する材料のTgに
より決定されるが、コア層と表面層を充分に融着させ、
かつ表面層に影響を与えないという点から表面層のTg
よりも20℃以下、さらには40℃以下であるのが好ま
しい。
【0010】なお、本発明におけるTgは示差走査熱量
測定法(DSC法)により測定した値である。
【0011】また、前記光学的に透明とは、厚さ75μ
mのフィルムの波長550nmにおける光の透過率が7
5%以上、さらには85%以上のことである。
【0012】さらに、前記コア層の膜厚としては、10
0〜500μm、さらには200〜400μmであるの
が、液晶表示素子に用いたばあいの薄型化、軽量化とい
う点から好ましい。
【0013】前記コア層を構成する光学的に透明な熱可
塑性ポリマーの具体例としては、たとえばポリカーボネ
ート樹脂(Tg149℃)、ポリスルホン(Tg190
℃)、ポリエーテルスルホン(Tg230℃)などがあ
げられる。
【0014】前記表面層を構成するコア層よりTgの高
い光学的に透明な熱可塑性ポリマーとしては、一般には
液晶表示素子として用いるばあいには、液晶表示素子の
作製に必要な表面平滑性と、液晶表示素子のコントラス
トの低下を少なくするという点からリタデーションが小
さく、コア層よりも高いTgであることが必要であり、
また、コア層との親和性に優れた材料であるのが好まし
い。
【0015】表面層を構成する材料のTgも要求される
耐熱性の程度によるが、一般にはコア層のTgより20
℃以上、さらには40℃以上であるのが、液晶表示素子
を形成させるのに必要なプロセス温度に対して充分な基
板剛性を保持させるという点から好ましい。
【0016】また、前記光学的に透明とは、コア層のば
あいと同様に厚さ75μmのフィルムの波長550nm
における光の透過率が75%以上、さらには85%以上
のことである。
【0017】さらに前記表面層の膜厚としては、25〜
150μm、さらには50〜100μmであるのが、液
晶表示素子に用いたばあいの薄型化、軽量化という点か
ら好ましい。
【0018】なお、コア層の両面に設けられる表面層
は、材質や厚さが同じであっても異なっていてもよい。
また、表面にハードコートなどの処理を施したものであ
ってもよい。
【0019】前記表面層を構成するコア層よりTgの高
い光学的に透明な熱可塑性ポリマーの具体的としては、
たとえばポリアリレート(Tg215℃)、ポリカーボ
ネート(Tg149℃)、ポリスルホン(Tg190
℃)、ポリエーテルスルホン(Tg230℃)などの非
晶質の熱可塑性ポリマーのごとき光学的に透明で複屈折
性が小さく、かつ耐熱性の高い樹脂が用いられる。
【0020】本発明における光学用透明プラスチックシ
ートは、前記コア層とその両面に積層された表面層とか
ら形成されているが、表面層としてポリアリレート(T
g215℃)、コア層としてポリカーボネート(Tg1
49℃)を用いるのが、液晶表示素子を作製するプロセ
ス温度に対して充分な耐熱性を持ち、かつ、両層の親和
性がよいため、加熱融着に際して表面層とコア層とを強
固に融着させることができるという点から好ましい。
【0021】前記光学用透明プラスチックシートは、表
面層とコア層とを積層した状態で加熱融着させる際に、
少なくとも両側の表面層に張力をかけた状態で加熱融着
させることにより製造される。
【0022】表面層とコア層とを重ね合わせた状態で加
熱融着させる際の温度は、表面層のTgより低く、コア
層のTg以上の温度である。このばあい、コア層は熱ア
ニールをうけた状態になり、単一フィルム時に有してい
た複屈折性が、熱アニール効果により低下改善される。
その結果、えられるシートの複屈折性は単一フィルムの
リターデーションの総和より小さくなる。
【0023】表面層の主応力の方向をX方向、Y方向と
したとき、表面層にかかるX方向、Y方向の主応力がほ
ぼ同一になるように張力をかけるのが好ましい。具体的
には2つの主応力の差が0.1kg/mm2以下である
のが好ましい。2方向の主応力の大きさが異なるばあい
には複屈折性が生じやすくなる。X方向、Y方向の主応
力の大きさは、それぞれ0.02〜0.4kg/mm2
の範囲が好ましく、さらには0.08〜0.3kg/m
2の範囲である。主応力が小さすぎると、えられる光
学用透明プラスチックシートのうねりとそりの改善効果
が充分えられなくなり、大きすぎると積層シートが2方
向に延伸された状態になり、放射状の複屈折ムラが生じ
やすくなる。
【0024】張力をかける際に、両側の表面層のみに張
力をかけてもよく、コア層も含めて張力をかけてもよ
い。
【0025】張力をかける方法についてはとくに制限は
なく、同時2軸延伸機を用いる方法や、スプリングを用
いる方法などがあるが、歩留りやコストの観点から連続
的にシートを生産することができる連続生産法が好まし
い。
【0026】なお、主応力の大きさは張力と表面層の材
料の引張り弾性率から計算により求めることができる。
【0027】加熱融着に先だって、重ね合わせたシート
を減圧下で加圧することにより、積層した各層の密着性
が良好となり、なおかつ積層した各層の間の気泡残りな
どがなくなる。
【0028】減圧下で加圧する方法としては、たとえば
真空ラミネート法や、真空チャンバー内において機械的
にプレスする方法などがあげられる。さらに、重ね合わ
せたシートをヒーターなどを用いて加熱しながら減圧す
ることにより、この効果は増大する。
【0029】前記減圧下としては、通常500mmTo
rr程度が採用され、また、前記加圧としては、通常1
kg/cm2程度が採用される。さらに、前記加熱とし
ては、通常100℃程度が採用される。
【0030】本発明においては、加熱融着後、張力を付
加したままコア層のTg未満の温度になるまで冷却せし
められるが、張力を付加したままコア層のTg未満の温
度まで冷却させるため、冷却に伴う熱収縮によりシート
にそり、うねりなどが発生することなく優れた平担性を
持つシートが歩留りよくえられる。
【0031】前記冷却は、コア層のTg未満、少なくと
も40℃程度まで10℃/min程度の冷却速度で徐冷
するのが、光学的等方性に優れ、かつコア層と表面層と
を強固に融着させるという点から好ましい。
【0032】このようにして製造された光学用透明プラ
スチックシートは、一般に優れた平担性と表面性とを有
し、かつ光学的な等方性に優れた透明プラスチックシー
トである。
【0033】
【実施例】以下、実施例に基づき本発明の製造方法を具
体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものでは
ない。
【0034】実施例1 表面層として、溶剤キャスティング法で製膜されたTg
215℃、リタデーション10nm、厚さ75μmの透
明なポリアリレートフィルム(商品名 エルメック F
−1100:鐘淵化学工業(株)製)を用い、コア層と
して、溶融押出法で成形されたTg149℃、リタデー
ション150nm、厚さ400μmのポリカーボネート
板を用いた。
【0035】ポリカーボネート板(35cm×35c
m)を2枚のポリアリレートフィルム(35cm×35
cm)で挟み、重ね合わせたのち、ステンレス製の治具
を用いて、スプリングでX方向、Y方向それぞれの平均
応力が0.2kg/mm2になるように、シートの各コ
ーナー部4箇所に張力をかけた。その状態のまま185
℃で20分間加熱融着させたのち、室温まで冷却し、ス
プリングをはずして厚さ550μmの積層シートをえ
た。
【0036】えられた積層シートは極めてフラットで気
泡のないものであった。また、このシートの表面性を下
記方法で測定したところ、WCA(ろ波中心線うねり)
は20mmピッチで0.07μm、リタデーションは1
2nmであった。また、リタデーションの分布は±2%
以内であった。
【0037】(表面性) WCA:JIS B 0601に規定された方法に準
じ、表面荒さ計((株)東京精密製、サーフコム150
0A)を用いて測定。 リタデーション:リタデーションとは、複屈折率×厚さ
のことであり、自動複屈折計(KDシステムズ(株)製
KOBRA−21SDH)を用いて測定して求める。 リタデーションの分布:えられたシートのリタデーショ
ンを5cm刻みで測定し、えられた値の平均値と各値と
の差の平均値に対する%を求める。
【0038】実施例2 実施例1と同様の表面層およびコア層を使用した。
【0039】ポリカーボネート板をポリアリレートフィ
ルム2枚で挟み、重ね合わせたのち、真空ラミネート法
で減圧(500mmTorr)、プレス(1kg/cm
2)した。そののち、実施例1と同様にしてスプリング
で張力をかけて185℃で20分間加熱融着させたの
ち、室温まで冷却し、厚さ550μmの積層シートをえ
た。
【0040】えられた積層シートの表面性を実施例1と
同様にして測定したところ、WCAは20mmピッチで
0.08μm、リタデーションは11nmであった。ま
た、リタデーションの分布は±3%以内であり、優れた
表面性と光学特性を示した。
【0041】実施例3 実施例1と同様の表面層およびコア層を使用した。
【0042】ポリカーボネート板をポリアリレートフィ
ルム2枚で挟み、重ね合わせたのち、真空ラミネート法
で減圧(500mmTorr)、プレス(1kg/cm
2)した。そののち、クリップでシートの各辺を挟み固
定したのち、X方向、Y方向の平均応力がそれぞれ0.
2kg/mm2になるように張力をかけた。その状態の
ままで185℃で20分間加熱融着させたのち、室温ま
で冷却し、スプリングをはずして厚さ550μmの積層
シートをえた。
【0043】えられた積層シートの表面性を測定したと
ころ、WCAは20mmピッチで0.07μm、リタデ
ーションは9nmであった。また、リタデーションの分
布は±2%であり、優れた表面性と光学特性を示した。
【0044】比較例1 実施例1と同様の表面層およびコア層を使用した。
【0045】ポリカーボネート板をポリアリレートフィ
ルム2枚で挟み、重ね合わせたのち、張力0のフリーの
状態で185℃20分加熱融着させたのち、室温まで冷
却し、厚さ550μmの積層シートをえた。
【0046】えられた積層シートは、表面に微妙なうね
りが見られた。また、積層シートの表面性を実施例1と
同様にして測定したところ、WCAは20mmピッチで
0.24μmであった。
【0047】
【発明の効果】本発明の製造方法によれば、優れた平担
性および表面性を示し、かつ光学的特性に優れた光学用
透明プラスチックシートが提供される。本発明の製造方
法でえられた光学用透明プラスチックシートは、液晶表
示装置などのガラス基板に代わる基板材料として有用で
ある。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光学的に透明な熱可塑性ポリマーからな
    るコア層と、その両側にコア層よりTgの高い光学的に
    透明な熱可塑性ポリマーからなる表面層とを積層させた
    光学用透明プラスチックシートを製造する際に、コア層
    のTg以上で、かつ表面層のTg未満の温度で、少なく
    とも両側の表面層に張力を付加した状態で積層シートを
    加熱融着させ、張力を付加したままコア層のTg未満の
    温度まで冷却することを特徴とする光学用透明プラスチ
    ックシートの製造方法。
  2. 【請求項2】 表面層の面方向の主応力が実質的に全領
    域で0.02〜0.4kg/mm2となる張力を付加し
    た状態で積層シートを加熱融着させることを特徴とする
    請求項1記載の光学用透明プラスチックシートの製造方
    法。
  3. 【請求項3】 表面層がポリアリレートからなり、コア
    層がポリカーボネートからなる請求項1または2記載の
    光学用透明プラスチックシートの製造方法。
JP8173117A 1996-07-03 1996-07-03 光学用透明プラスチックシートの製造方法 Pending JPH1016143A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007037393A1 (ja) * 2005-09-29 2007-04-05 The Furukawa Electric Co., Ltd. 多層膜の製造方法及び多層膜、並びに多層膜光学素子
WO2008093566A1 (ja) * 2007-01-29 2008-08-07 Nippon Electric Glass Co., Ltd. ディスプレイ用ガラス基板

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WO2007037393A1 (ja) * 2005-09-29 2007-04-05 The Furukawa Electric Co., Ltd. 多層膜の製造方法及び多層膜、並びに多層膜光学素子
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