JPWO2010035746A1 - 光学シートの製造方法、光学シート、および当該光学シートを含む光源ユニット、表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の光学シートの製造方法は、押出機から押し出されたシート状溶融熱可塑性樹脂を、第1ロール及び第2ロールの2本のロールの間隙を通過させ、圧延されたシート状溶融熱可塑性樹脂を得る工程と、前記圧延されたシート状溶融熱可塑性樹脂を、そのまま第2ロールに、次いで3本目の第3ロールに順に外接させて移送する工程と、続いてシート状溶融熱可塑性樹脂を引き取りロールにより引き取る工程を有する製造方法を好ましく採用することができる。
本発明の図1を例に、前記実施形態を実施するための本発明のロールの配置について説明する。図1は、押出機のダイ(1)から押し出されたシート状溶融熱可塑性樹脂を、第1ロール(2)及び第2ロール(3)の2本のロールの間隙を通過させ、圧延されたシート状溶融熱可塑性樹脂を得る工程と、前記圧延されたシート状溶融熱可塑性樹脂を、そのまま第2ロール(3)に、次いで3本目の第3ロール(4)に順に外接させて移送する工程と、続いて表面賦型されたシート状溶融熱可塑性樹脂を第3ロール(4)から剥離して、移送するための一対の引き取りロール(5a、5b)を有する製造方法を示している。
まず第1ロールの周速度は、ダイからの熱可塑性樹脂の吐出量と全工程を通した安定したシートの走行、そして生産性の観点から決定される。第1ロールの周速度の好ましい範囲は0.3m/分〜30m/分、最も好ましい範囲は0.5m/分〜20m/分である。
図1の実施形態を選択する場合、第1〜第3ロールの温度は調節可能であり、これらの温度は本発明で使用する熱可塑性樹脂樹脂によって選択される。一般に、第1〜第3ロールは、シートを成型すると同時に、熱可塑性樹脂を冷却することを目的としている為、各ロールの温度はダイからの熱可塑性樹脂の吐出温度より低く設定される。
本発明において、第1ロール、第2ロール、第3ロールは、シートを形成する熱可塑性樹脂を成型可能な温度まで調整できるまで加熱、冷却しても変形等を生じない材料であればよく、通常は金属がよく用いられる。これらのロールは、それぞれ独立して熱媒、ヒーター等で任意の温度に調節可能であり、また、ロールの回転数もそれぞれ独立して、調整可能である必要がある。
本発明に係る光学シートを構成する熱可塑性樹脂は、透明なものであり且つ光学シートの主な構成要素として適度な強度を有するものであれば特に制限されない。例えば、ポリカーボネート樹脂;ポリメチルメタクリレートなどのアクリル系樹脂;ポリスチレン、ポリビニルトルエン、ポリ(p−メチルスチレン)などのスチレン系樹脂;MS樹脂(メチルメタクリレートとスチレンの共重合体);ノルボルネン系樹脂;ポリアリレート樹脂;ポリエーテルスルホン樹脂;環構造含有重合体樹脂;これらのうち2種以上の混合樹脂などを用いることができる。好適にはポリカーボネート樹脂、スチレン系樹脂、ノルボルネン系樹脂、または環構造含有重合体樹脂を用いる。中でもポリカーボネート樹脂は、透明性や耐熱性、加工性に優れており、且つそれらのバランスがよいので光学シート用の樹脂として特に好ましい。また、環構造含有重合体樹脂は光学性能に優れているので、これもまた、光学シート用の樹脂として特に好ましい。
ηsp/c=[η]+0.45×[η]2c
[η]=1.23×10-4M0.83
(但しc=0.7、[η]は極限粘度)
本発明の光学シートの厚みに特に制限はないが、光学シートとして使用する点から、5mm以下とすることが好ましく、より好ましくは3mm以下であり、さらに好ましくは2mm以下である。また、透明樹脂のみで構成されていても良いが、光拡散性を調整する為に、光拡散層を設けても良い。光拡散層は、光学シート全体、レンズ部のみ、レンズ部以外全体、出光面表層のみ、入光面表層のみあるいは、中間層に均一、あるいはランダムに分散させてよい。光拡散層は、光拡散性の粒子が熱可塑性樹脂中に分散されているものであり、光を所定の方向に拡散させる。
本発明の光学シートは、光拡散性粒子を有するものであってもよい。光拡散性粒子の材質としては、例えば、(メタ)アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、これらの共重合体などの合成樹脂;ガラス;スメクタイト、カオリナイトなどの粘土化合物;シリカ、アルミナなどの無機酸化物;などが挙げられる。これらの材質のうち、(メタ)アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、シリカが特に好適である。
本発明の光学シートの少なくとも一方の表面には、光学要素としてレンズ群が形成されている。本発明におけるレンズとは、プリズムのように1個1個が独立したレンズや、ある程度の長さと、二等辺三角形、不等辺三角形、楕円形の一部分、円の一部分、放物曲線で囲まれた一部分、あるいはこれらの形状の複合化したものといった断面形状を有する略畝状レンズが挙げられ、入射光を一定の視野各内に拡散または集光できるレンズをいう。なお、略畝状レンズとは、シート長手方向(引き取り方向)に上記断面形状が連続して伸びるレンズである。
本発明の光学シートでは、紫外線吸収剤・帯電防止剤・滑剤・近赤外線吸収剤を本発明の主旨を損なわない範囲で用いることができる。特に、光源側に設定される面において、紫外線吸収剤を含む層、帯電防止剤を含む層、或いは紫外線吸収剤含有層と帯電防止剤含有層の両方が形成されていていることが好ましい。即ち、光学シート(光拡散層)の少なくとも片面側に光分散作用以外の作用を有する層が形成されていてもよい。紫外線吸収剤含有層は、少なくとも、第一の光学シートの光源対向面側に設けることが好ましいが、様々な光源装置の設置環境や部材の保存環境における機能の保持、延命の観点からは、両表面に設けてもよい。同様に、帯電防止剤含有層は第一光学シートの片面にのみ設けても、両面に設けても構わない。また第一光学シート全体が帯電防止剤含有層や紫外線吸収剤含有層であってもよい。これらの光拡散機能とは異なる機能を有する層は、発光体から発せられる紫外線を低減して光学シートの着色を抑制したり、また、帯電を抑制して粉塵の付着による輝度低下を抑制したり、電子デバイスの寿命を延ばしたりするといった機能を本発明の光学シートに付与するものである。
<製造例1>
ポリカーボネート樹脂(「ユーピロン(登録商標)E2000FN」:三菱エンジニアリングプラスチックス社製、ガラス転移点(Tg)=150℃)100部と、リン系熱安定剤(「イルガフォス(登録商標)168」:チバ・ジャパン社製)0.1部、オキサゾール系蛍光増白剤(「ユビテックス(登録商標)OB」:チバ・ジャパン社製)0.003部とを、ベントとギアポンプ付きで、3本のロールを図1の構成で有するシート押出機に供給し、押出機出口温度265℃、第1ロール温度140℃、第2ロール温度188℃、第3ロール温度193℃で、ダイス幅1150mm、厚さ1.2mmの光学シートの押出成形を行った。なお第1・第2ロールは鏡面フラットロールを使用し、第3ロールはレンズピッチが100ミクロン、レンズ高さが50ミクロンの略楕円畝状レンズが賦型出来るように彫刻されたロール(レンズ稜線の方向がロールの回転方向に対し平行となるように彫刻)を使用した。第3ロールの周速は2.0m/分、引き取りロールの周速は2.06m/分として、光学シートを製造するための運転を行った。
引き取りロールの周速を2.6m/分とした以外は、すべて製造例1と同一条件で、光学シートを製造するための運転を行った。
引き取りロールの周速を2.3m/分とした以外は、すべて製造例1と同一条件で、光学シートを製造するための運転を行った。
第1ロール温度125℃、第2ロール温度197℃、第3ロール温度193℃とした以外は、すべて製造例1と同一条件で、光学シートを製造するための運転を行った。
第1ロール温度135℃、第2ロール温度191℃、第3ロール温度191℃とした以外は、すべて製造例1と同一条件で、光学シートを製造するための運転を行った。
引き取りロールの周速を2.3m/分、第1ロール温度135℃、第2ロール温度191℃、第3ロール温度191℃とし、第3ロールと引き取りロールの間に、温度を調節せず、周速度も調節しないテイクオフロールを設置した以外は、すべて製造例3と同一条件で、光学シートを製造するための運転を行った。
テイクオフロールの温度を130℃とした以外は、すべて製造例6と同一条件で、光学シートを製造するための運転を行った。
テイクオフロールの周速度を2.3m/分とした以外は、すべて製造例7と同一条件で、光学シートを製造するための運転を行った。
第2ロールにマットロール(算術表面粗さRa=4.0μm)を使用した以外は、すべて製造例4と同一条件で、光学シートを製造するための運転を行った。
第2ロールにエンボスロール(算術表面粗さRa=0.25μm)を使用した以外は、すべて製造例4と同一条件で、光学シートを製造するための運転を行った。
引き取りロールの周速を2.0m/分とした以外は、すべて製造例1と同一条件で、光学シートを製造するための運転を行った。
引き取りロールの周速を2.8m/分とした以外は、すべて製造例1と同一条件で、光学シートを製造するための運転を行った。
引き取りロールの周速を3.0m/分とした以外は、すべて製造例1と同一条件で、光学シートを製造するための運転を行った。
第1・第3ロールは鏡面ロールを使用し、第2ロールにレンズピッチが100ミクロン、レンズ高さが60ミクロンの略楕円畝状レンズが賦型出来るように彫刻されたロール(レンズ稜線の方向がロールの回転方向に対し平行となるように彫刻)を使用した以外は、すべて製造例1と同一条件で、光学シートを製造するための運転を行った。
第1ロール温度155℃、第2ロール温度210℃、第3ロール温度210℃とした以外は、すべて製造例1と同一条件で、光学シートを製造するための運転を行った。
第1ロール温度125℃、第2ロール温度145℃、第3ロール温度165℃とした以外は、すべて製造例1と同一条件で、光学シートを製造するための運転を行った。
6時間の連続運転について、最初の設定条件から微調整をくわえずに安定運転が出来たものを○、微調整を加えて安定運転が可能だったものを△、微調整を加えるまでもなく運転障害が出て止まってしまったものを×として評価した。結果は表1にまとめた。
賦型率の測定は、得られた光学シートの幅方向の中心部分でレンズピッチ及びレンズ高さをSEM撮影により測定し、光学シートのレンズ高さ/レンズピッチを算出し、その値を金型(彫刻)ロールのレンズ高さ/レンズピッチで除することにより行った。例えば実施例1により得られた光学シートのレンズピッチは98.5ミクロン、レンズ高さは48.3ミクロンであり、金型(彫刻)ロールのレンズピッチは100ミクロン、レンズ高さは50ミクロンであるから、(賦型率)=(48.3/98.5)×100/(50/100)=98(%)となる。この値が100に近いほど賦型性が良いと判断される。結果は表1にまとめた。
均一性の測定は、得られた光学シートの幅方向に9ポイントのサンプルを採取し、それぞれのレンズピッチをSEM撮影により測定し、最小値/最大値の比を測定することにより行った。例えば実施例1により得られた光学シートの最小レンズピッチは98.0ミクロン、最大レンズピッチは99.2ミクロンであるので、(均一性)=(98.0/99.2)×100=99(%)となる。この値が100に近いほど賦型性が良いと判断される。結果は表1にまとめた。
厚みの測定は、得られた光学シート原板のTD(Transverse Direction:横軸:幅方向)方向について、センター、センターの左右25cm、及びセンターの左右50cmの計5箇所の厚みをマイクロメータを用いて測定し、最大厚みと最小厚みの差を求め、それを5箇所の厚みの平均値で除する事により行った。例えば、実施例1により得られた光学シートの最大厚みと最小厚みの差は0.03mm、5箇所の厚みの平均値は1.19mmであるから、(厚み精度)=(0.03/1.19)×100=2.5(%)となる。この値が小さいほど、厚み精度は良いと判断される。結果は表1にまとめた。
得られた光学シート原板から切出された1000mm×1000mmのシートを気温23℃−湿度60%の室内に設置された定盤の上に1h放置した後に、水平に置いた状態で、定盤との隙間(反り)をゲージで測定した。反りが2mm未満のものを○、2mm以上3mm未満のものを△、3mm以上あるものは×とする。
光学性能は、以下の方法にて測定した。(株)日立製作所製の薄型液晶テレビ(WOOO UT−32−HV700)に装着されているバックライト部分を取り出し、輝度測定用の光源とした。製造例及び比較製造例により得られた各光学シートを前記光源に組み込み可能な大きさにカットし(※略楕円畝状レンズの稜線方向はシートの長辺方向と平行になる方向;すなわちバックライトの冷陰極管と略楕円畝状レンズの稜線が平行となる方向)、レンズ面が光源と反対向きとなるようにしてバックライトに装着した。その上に、32インチサイズのプリズムシート(UTE−30;MN Tech社製)を1枚、マイクロレンズシート(UTE−21;MN Tech社製)1枚を、いずれもレンズ面が光源と反対向きとなるように拡散板上に配設した。
輝度=(甲+乙)/2
輝度ムラ(%)=|甲−乙|*100/輝度
2:第1ロール
3:第2ロール
4:第3ロール(表面賦型ロール)
5a:引き取りロールa
5b:引き取りロールb
6:テイクオフロール
Claims (6)
- 光学要素がシートに賦型されるように表面加工された賦型ロールを用いて表面賦型される光学シートの製造方法において、賦型ロールの周速度をVaとし、引き取りロール(ドローロール)の周速度をVbとしたとき、周速度Vbを周速度Vaの103〜130%にすることを特徴とする光学シートの製造方法。
- 光学要素が、引き取り方向と略平行に賦型され、かつ、横断面が凸状または凸弧状の頂部と横断面が凹状または凹弧状の谷部とが交互に略平行に多数配列された略畝状光学要素である請求項1記載の光学シートの製造方法。
- 略畝状光学要素の頂部と頂部の間隔、あるいは谷部と谷部の間隔が、200μm以下である請求項2に記載の光学シートの製造方法。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載の製造方法で作製されたことを特徴とする光学シート。
- 請求項4記載の光学シートを用いたことを特徴とする光源ユニット。
- 請求項5記載の光源ユニットを用いたことを特徴とする表示装置。
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