JPS63300221A - 光学部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、液晶表示装置（以下、ＬＣＤと略称する。）
や光カード等の光学部品、特に薄肉のＬＣＤ装置等の部
品に関するものである。

［従来の技術］ ＬＣＤは多くの構成部品から成り立っているが液晶基板
や偏光板、表面板等にはシート状の光学部品が使用され
ている。ここで、シート状部品とはシート、板（プレー
ト）、フィルム等を言う。

従来、これらシート状光学部品にはガラスやビスフェノ
ール系ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、メタ
クリル樹脂等、各種材質が用いられている。

［発明が解決しようとする問題点］ ＬＣＤのついたＩＣカード等では一般にカードの厚みを
０．８■量程度にするため非常に薄肉のＬＣＤが必要で
ある。また、液晶テレビ（以下、ＬＣＤ−ＴＶと略称す
る）でも運搬及び設置の都合上薄肉かつ軽量のＬＣ［ｌ
が望ましい。

そのため薄肉のＬＣＤを構成する薄肉のシート状光学部
品が要求されている。一方、光カードもＩＣカード同様
、カードとしての厚みに限界が有るため、薄肉のシート
状光学部品が要求されている。

これらシート状光学部品には、光学的性能と同時に薄肉
のシート状でも十分な物理的性能が要求される。光学的
性能としては透明性に優れ（全光線透過率が高いこと）
、かつ光学的均一性を有する、即ち偏光板ではさんでも
異方性が見られず、複屈折が起こらないかもル＜は光学
部品としての性能に影響しない程度にリターデーション
が小さいことである。

また、物理的性能としては優れた硬度、曲げ剛性、強靭
性が要求され、その低耐熱性、耐溶剤性、経済性にも優
れていることが要求される。

従来、シート状光学部品に用いられていたガラスシート
は硬度や曲げ剛性、透明性、光学的均一性には優れてい
るが、薄肉のシート状になると割れ易く強靭性に劣り、
小さな光学部品にのみ使用が限定される。ビスフェノー
ル系ポリカーボネートシートは強靭性には優れるが、光
学的均一性に劣り、ポリエーテルスルホンシートは透明
性と経済性に問題が有る。また、一般的なメタクリル樹
脂は薄肉になると割れ易く強靭性に劣る。この様に、必
要な性能を全て兼備えた材質が要求されているのが現状
である。

［問題点を解決するための手段及び作用］本発明者らは
、シート状光学部品に適した材質を種々検討した結果、
均一な多軸配向メタクリル樹脂シートがシート状光学部
品として著しく優れていることを発見し、本発明に至っ
た。

本発明に述べる光学部品とは、ＬＣＤ　、光／レーザー
カード、偏光板及びそれを用いた製品等光学的均一性が
要求される透明部品であり１例えばＬＣＤでは液晶をは
さむ基板、該基板の外側にある偏光板、表面板等であり
、光／レーザーカードでは読み取り用のレーザービーム
が通る表面保護層である。光／１／−ザーカードはメモ
リー容量が従来の磁気カードの約３万倍もあり、現在実
用化、研究が行われている。光／レーザーカードを最初
に開発したのは米国ドレスクラ−・テクノロジー社であ
り、レーザーカードの商標を持つが、本発明では１／−
ザーカードと光カードは同じ意味を持つものとしている
。

一般に合成樹脂の配向シートは複屈折を示し光学部品に
は不適当であるが、発明者はすでに特許出願した特開昭
６１−２４８７２７号公報に示されているプレス延伸法
で成形することにより、光学部品に適したメタクリル樹
脂シートを得た。一般にメタクリル樹脂は、ポリカーボ
ネート等の芳香族系ポリマーと比較して複屈折が小さい
が、これをプレス延伸により均一に多軸延伸したシー）
・は優れた光学的性質を有し、かつ、耐衝撃性や耐溶剤
性も向上することがわかった。中でも重量平均分子量（
以下、Ｍｗと略称する。）が８０万以上の超高分子量メ
タクリル樹脂の多軸延伸シートは耐衝撃性と耐溶剤性が
著しく向上することがわかった。

本発明で述べるメタクリル樹脂とはメチルメタクリレー
ト（以下、ＨＭＡと略称する）を主成分とする重合体で
あり、ＭＭＡ単独重合体（以下、ＰＭＭＡと略称する）
　、　Ｍ）ＩＡ以外のモノマーとＩＡとの共重合体、Ｐ
ＭＭＡあるいはＭＭＡ共重合体に他のポリマーを配合し
たポリマーブレンド、その他各種の配合物を添加したも
の等で、Ｍ）ＩＡが５０重量％以上１００重量％以下、
好ましくは９０重量％以上含まれるものである。ＰＭＭ
Ａはセルキャスト法により容易にシート状に重合される
０分子量もＭｗが８０万以上の超高分子量ＰＭＭＡが容
易に重合できる。

ＨＭＡの共重合としては、メチルアクリレート、エチル
アクリレート、プロピルアクリレート、ブチルアクリレ
ート、２−エチルアクリレート等アルキルアクリレート
を１〜１０重量％含むものが好ましい、また、ＨＭＡ−
ｆｉ　水マレイン酸−スチレンの３元系共重合体や、Ｍ
ＭＡ−メチルメタクリルアミド共重合体等の耐熱アクリ
ル樹脂も良好に使用できる。この他スチレン、スチレン
誘導体、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アク
リル酸、メタクリル酸の一種あるいは二種以上をＨＭＡ
と共重合してもよい、また、ＰＭＭＡとブレンドするポ
リマーとしては、ＰＭＭＡに均一に分子分散できるポリ
マーであり、例えばポリフッ化ビニリデンやスチレン−
アクリルニトリル共重合体である。

本発明のシートの面積比延伸倍率は２倍量−１−である
。好ましくは３倍以上２０倍以下である。２倍未満では
延伸効果がなく、２０倍を超える延伸は成形が困難であ
る。

本発明のシートは高度に多軸配向されたシートでアリ、
平均オリエンテーションリリースストレス（以下、ＯＲ
３と略称する）が１０ｋｇ／ｍ２以上、好ましくは１５
ｋｇ／＋２以上である。　ＯＲＳはシートの配向度合を
示し、シートを加熱した時の収縮力のことである。　Ｏ
ＲＳの測定法はＡＳＴＭ　Ｄ　１５０４に準じた方法で
ある。

本発明のシートの厚みは１．０■以下で好ましくは１０
ｇｍ〜１．０ｍｍである。本発明では平面状シートの他
に、曲面状シートも含まれるものとする。

多軸配向の均一性は、測定するシートを２枚の偏光板に
はさんで光を通して見た時の虹模様、明るさ等で判断で
きるが、定量的には偏光蛍光光度計による測定や、複屈
折のりタープ−ジョンを測定すれば良い。

偏光蛍光光度計で分子配向を測定する方法は、Ｊ、　Ｐ
ｏ１ｙ、　Ｓｃｉ、、　ｃ−１５，２３７（１９６６）
、　Ｊａｓｃ。

Ｒｅｐｏｒｔ、　６−、１１６　（１９Ｅｉ９）、等に
示される方法であり、シート中に固定された蛍光性分子
が発する蛍光の偏光特性の角度分布から、蛍光性分子配
向の状態を求める方法である。この方法の重要な特長は
、蛍光性分子が光の吸収時と蛍光の発光時に示す二重の
光学的異方性を応用していることで、いわゆる配向度と
して平均化した形でのみ記述されてきた分子配向が、配
向形式を求めて、配向の状ｊＥを示す配向パターンとし
て直接測定される。測定法はＪａｓｃｏ　Ｒｅｐｏｒｔ
、　６．１１６　（１９６９）に準じて行い、装置は次
の物から成る。

光　　源 ↓ レンズ（平行光束にする） ↓ 中色光フィルター ↓ 偏光板（Ｐｌ） ↓ シート ↓ 偏光板（Ｐ２） ↓ カットフィルター （蛍光は透過、励起光は遮断） ↓ 光電子増倍管（測定） 測定するシート（以下、サンプルと略称する。）の前後
に置く２枚の偏光板（Ｐｌ、Ｐ２）の偏光軸を平行にし
た時の蛍光偏光成分強度工を、サンプルを３６０°回転
させて測定し、その全角度方向最大ＬａＸと最小Ｌｉｎ
の差が小さい程、均一に多軸配向されていることを示し
ており、本発明では、（Ｉｓａｘ−１ｓｉｎ）／Ｉｍａ
ｘが０．１以下であり、好ましくは０．０５以下、さら
に好ましくは０．０２以下の、均一に多軸配向されてい
るシートである。蛍光偏光成分強度工を円形パターンに
示すと、１８０°の差を有する各角度のＩは原理的には
互に等しくなり、ＩＩａＸと１ａｉｎの比も円形パター
ンの直径を比較すれば求められる。本発明の（ｆａｘ−
１ａｉｎ）／ｌ５ａｘの値も、円形パターンの直径を測
定して求めた。

均一配向性は複屈折のりタープ−ジョンを測定すること
によりわかる。一般に、ＬＣＤ等のシート状光学部品の
場合、０．５＋ｗｍ厚シートにレーザー光が通過した時
のりタープ−ジョンが４０ｎ層以下、光／レーザーカー
ドの場合、レーザー光が往復通過して５０ｒ＋＋ｓ以下
であることが要求されている０本発明の多軸配向メタク
リル樹脂シートとはこれらの規準に合格するシートであ
る。

次に、本発明の均一な多軸配向シートの成形方法を示す
、これは熱可塑性樹脂素地を圧縮グイ内で圧縮して配向
成形品を成形する方法で、１）ダイ内に２層以上のメタ
クリル樹脂素地を互に非接着状態にして重ねて置き、 ２）グイ内表面と該樹脂素地表面の界面を潤滑状態にし
、 ３）該樹脂素地のガラス転移温度以上溶融点以下で圧縮
して樹脂素地を配向させ、 ４）冷却後ダイ内より地り出し、各素地より成形された
配向成形品を互に剥離して２個以上の成形品を得る ことを特徴とする多軸配向成形品の圧縮成形法である。

ここで述べる非接着状態とは２層以上のメタクリル樹脂
素地を重ね合わせて圧縮成形後、各素地から成形された
配向成形品が互に容易に剥離できる程度の状態を言う。

樹脂素地と非接着性の樹脂フィルム、あるいはシートを
各素地の界面に置く方法を取っても良い。この場合、成
形時に於て、非接着性の樹脂フィルムあるいはシートの
粘度は、樹脂素地の粘度と近く、１７３０〜３０倍の範
囲にあることが好ましい、樹脂素地と非接着性の樹脂フ
ィルムあるいはシートの粘度差が小さいと、圧縮成形で
樹脂素地が延伸される時に、該非接着性樹脂フィルムあ
るいはシートも一緒に安定に延伸され、均一な多軸配向
成形品が得られる。特に、非接着性樹脂フィルムあるい
はシートの粘度が成形時に樹脂素地の粘度の１〜２０倍
であり、かつ平滑表面を有するものが好ましい。この場
合非接着性樹脂フィルムあるいはシートの表面が成形品
表面に転写され、平滑表面の成形品が得られる。

グイ内表面と樹脂素地表面の界面を潤滑状態にするには
、ダイ内表面に潤滑剤を塗布するか、あるいは、及びグ
イ内表面と素地の界面に潤滑剤を練込んだシートを存在
させることにより潤滑状態にすることができる。

樹脂素地のガラス転移温度以上、溶融点以下で圧縮して
配向させるには、重ね合せた素地がグイ内で圧縮力によ
り均一にプラグフローすれば良い、グイ内表面と樹脂素
地表面の界面を良い潤滑状態にすることにより均一なプ
ラグフロー成形ができる。

延伸倍率は必要に応じ、面積比で２〜２０倍の範囲より
選択できる。

以下、本発明を図面により説明する。

第１図は一般的な多軸配向シートを、第２図は本発明の
薄肉の多軸配向シートをそれぞれ圧縮成形により成形す
る過程を示す。

第１図に於て、圧縮グイ１の内表面２に潤滑剤を塗布し
、メタクリル樹脂の板状素地３を置き（１−１）　、該
素地３のガラス転移温度以上、溶融点以下に加熱した後
圧縮して素ｉ′！！！３をプラグフローさせて多軸配向
させ（１−２）　、そのまま冷却して多軸配向シート４
を得る。第１図に示したのは一般的な圧縮成形法である
が、本発明の様なｉｍｍｍｍ下の薄肉の多軸配向シート
の場合は第２図に示す方法が適している。

第２図に於て、圧縮ダイ５の内表面６に潤滑剤を塗布し
た後、４枚のメタクリル樹脂素地７の各界面と両表面に
該素地と非接着性の樹脂フィルム８を置き、圧縮グイ内
に鐙＜　（２−１）。素ｉ′１！！７のガラス転移温度
以上、溶融点以下に加熱した後、圧縮して素地７をプラ
グフローさせて４枚の多軸配向シート９を成形しく２−
２）　、そのまま冷却して４枚の多軸配向シート９を圧
縮ダイ５より取り出しく２−３）　、次いで各多軸配向
シートを剥離してさらに非接着性のフィルムを配向シー
トから剥離して、薄肉の多軸配向シート１０を得る（２
−４）　。

第３図は２層以上の熱可塑性樹脂素地を互に非接著状態
に重ね合せて置く各種方法を示すものである。（３−１
）は樹脂素地１１をそのまま重ね合せた場合、あるいは
樹脂素地１１の各界面１２に潤滑剤あるいは離型剤を塗
布する方法、（３−２）は樹脂素地１１の各界面及び表
面に非接着性樹脂フィルム１３を舒〈方法、（３−３）
は樹脂素地１１の各界面に非接着性樹脂フィルム１３を
置き、重ね合せた素地全体を非接着性樹脂フィルム１４
で真空包装する方法、（３−４）は互に非接着性の２種
の樹脂１５．１６を交互に重ねる方法である０本発明の
シートの成形には（３−３）の方法が好適である。樹脂
素地を真空包装することにより、重ね合せた界面に空気
が残留して、成形品表面が悪くなるのを防ぐことができ
る０表面が鏡面平滑な樹脂素地と、表面が鏡面平滑な非
接着性樹脂フィルムあるいはシートを用い、（３−３）
に示した真空包装した後、圧縮成形して多軸配向すると
、本発明に好適な表面が平滑な多軸配向成形品が得られ
る。

第４図はドレクスラー社で開発された書き込み可能（Ｗ
ｒｉｔｅ　０ｎｃｅ）光カードの断面であり、表面から
傷防止用の表面硬化層２１、保護層２２、クラスト層２
３、下層２４、基材２５、保護層２６から成り、レーザ
ー光２７を表面から当て、ビット２８からの反射率とピ
ット外（クラスト層）からの反射率の差から読み取る０
表面側の保護層２２は複屈折の小さい透明シートが必要
であり１本発明に述べる均一な多軸配向メタクリル樹脂
シートが良好に使用できる。この光カードの保護層２２
のリターデーションは往復で５０ｎｍ以下が好ましく、
４０ｎｍ以下であればさらに好ましい。

第５図は、光源を有するＬＣＤ−ＴＶの断面で、本発明
に係る部分である。液晶３４は基板３３．３５ではさま
れ、さらに偏光板３２．３６ではさまれている。さらに
表面板３１がある光源３８からの光は、反射板３９で反
射され、拡散板３７で拡散されて均一な光になり、液晶
に入る。偏光板３２．３６は偏光膜の両側を光学的に均
一なシートではさまれている。このＬＣＤで光学的に均
一なシートが要求されるのは、液晶基板３３．３５と偏
光板３２．３６の両面シートである。さらに拡散板３７
と表面板３１も光学的に均一なシートが好ましい。これ
ら光学的に均一なシートが要求される部分に本発明のシ
ートが良好に用いられる。

［発明の効果］ 以上に述べた様に本発明の多軸配向メタクリル樹脂シー
トを用いた光学部品は優れた光学的性質、即ち、透明性
、光学的均一性を有し、かつ強靭性、耐衝撃性、耐溶剤
性にも優れている。そのため軽量、小型のＬＣＤ−ＴＶ
や超薄型で丈夫なＩＣカードや光カードといった製品が
実用可能である。またこれらの他にもサングラスやゴー
グルといった日用品にも巾広く用いることができる。

［実施例］ 実施例１ メチルアクリレートを５重量％含むＭＭＡ共重合体に蛍
光剤としてスチルベンメチルベンゾオキサゾール（住友
化学製Ｗｈｉｔｅｘ　ＲＰ　）を０．０２重量％練込ん
だ２■厚の表面平滑な無配向シートを樹脂素地とし、該
素地を１０枚重ね、その各素地の界面にポリプロピレン
の１１００ｐ厚の無配向鏡面シートを置き、該ｌＯ枚積
層の厚肉素地を上記ポリブビレンシートで真空包装して
圧縮多軸配向成形の素地とした。第２図に示した方法で
、圧縮グイ内表面にポリジメチルシロキサンを塗布し、
圧縮グイ及び樹脂素地を１４０℃に加熱し圧縮してプラ
グフローさせ、面積比で４倍に多軸配向した。圧縮ダイ
を冷却して多軸配向成形品を冷却した後、圧縮ダイより
成形品を取り出し、各成形品を互に剥離しさらにポリプ
ロピレンを剥離すると表面が平滑な０．５層層厚のＰＭ
ＭＡ多軸配向シートが１０枚得られた。

該０．５■厚のＰＭ）ＩＡ多軸配向シートの多軸配向均
一性を偏光蛍光光度計（日本分光工業製ＦＯト２形）で
測定した。また、該ＰＭＭＡシートのＯＲＳ　、各種物
理的、光学的性質を測定し第１表に示した。

第１表かられかる様に、このシートは均一に多軸配向が
行われ光学的に均一で光学的性能に優れ、かつ物理的性
能も有しているため、薄肉のシート状光学部品として良
好に使用できる。

第　　１　　表 実施例２．比較例１ セルキャスト法で重合した２ｍｍ厚ＰＭＭＡシート（Ｍ
ｗ　２５０万）樹脂素地として用い、実施例１と同様に
して多軸配向させ、０．４層国厚の均一多軸配向シート
を得た。該シートの性能を第２表に示した。比較例１と
して無配向ＰＭＭＡシートも同様に示した。ａ高分子量
ＰＭＭＡの均一多軸配向シートは破断引張伸びが大きく
強靭であり、耐溶剤性に著しく優れ、且つ光学的均一性
にも優れ、光学部品に良好に使用できる。特に第４図に
示した光／レーザーカードの保護層２２に好適である。

（以下余白ジ 実施例３ セルキャ大ト法で重合した０、５ｍｍ厚ＰＭＭＡシート
（Ｍｗ　１２０万）を樹脂素地として用い、実施例と同
様にして多軸配向し、０．１ｍ１ｇ厚の均一多軸配向シ
ートを得た。該シートの件部は実施例２のシートとほぼ
同等であった。この０．１ｍｍ厚の均一多軸配向シート
はＩＣカードのＬＣＤの液晶基板に良好に使用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は圧縮成形により多軸配向シートを成
形する過程を示す説明図、第３図は４層の樹脂素地を互
に非接着状態にして重ねて置く各種方法を示す説明図、
５層４図及び第５図は、本発明の光学部品が使用された
光カード及びＬＣ［ｌの一部断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）均一な多軸配向メタクリル樹脂シートから成るこ
   とを特徴とする光学部品。