TWI483986B - 打洞加工用丙烯酸薄膜、面光源裝置以及光學構件的製造方法 - Google Patents

打洞加工用丙烯酸薄膜、面光源裝置以及光學構件的製造方法 Download PDF

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Description

打洞加工用丙烯酸薄膜、面光源裝置以及光學構件的製造方法
本發明是有關於一種打洞加工用丙烯酸薄膜、面光源裝置以及光學構件的製造方法。
液晶顯示裝置由於為薄型、輕量及省電，故而多用於攜帶用機器的顯示部。液晶顯示裝置並非為自發光型，故而需要照明機構，因此一般的液晶顯示裝置中使用的照明裝置是使用稱作背光源(backlight)的面光源裝置。
先前，背光源的發光元件(光源)是使用冷陰極放電管，但近年來，發光二極體(Light Emitting Diode，LED)亦用作發光元件。
薄型背光源有在側面具備發光元件的側光(side light)型背光源。側光型背光源具備板狀導光板。該導光板是以透明性高的樹脂所形成，自發光元件入射至導光板的光在導光板中傳播。另外，該導光板上設置有溝槽、突起或印刷物等反射、散射構件，藉由該反射、散射構件，在導光板中傳播的光向液晶顯示裝置側出射。
LED與冷陰極放電管相比較，容易薄型化，近年來，亦可獲得500μm以下厚度的LED。伴隨於此，導光板的薄型化亦推進至符合LED的厚度。
於使用LED作為發光元件的情況，由於LED為點狀光源，故而與先前的冷陰極管不同，難以使光均勻地入射至平面狀的側面。
因此，例如專利文獻1中提出有如下導光板：使入射光入射至經賦予以固定間距連續形成的V字型或三角形狀等的稜鏡形狀或者連續的圓弧狀、波形狀等微細凹凸形狀的導光板的側面，利用該些微細的凹凸形狀來擴散入射光，使導光板的光放射面的亮度得以均勻化。
賦予微細凹凸形狀的方法已知有：將樹脂成形為薄膜狀或片狀後進行切削加工或打洞加工的方法、於模具中填充經熔融的樹脂的射出成形法。然而，由於利用射出成形法難以將樹脂均勻地填充為薄的薄膜狀、以及切削加工法不適合於大量的製品加工，因此對於藉由可簡便且廉價地賦予微細凹凸形狀的打洞加工法來賦予形狀的需求日益提高。
另外，除了該些賦予微細凹凸形狀的目的以外，將薄膜藉由打洞加工而連續或者多個同時地打洞成預定尺寸來使用的情況增多。
並且，光學薄膜中使用的薄膜已知有透明的聚碳酸酯薄膜或丙烯酸薄膜。該些薄膜中，就總透光率、霧度、黃色度等與透明性相關的特性方面而言，丙烯酸薄膜特別優異，因此在光學薄膜用途中丙烯酸薄膜的打洞加工的迫切期望增多。
然而，先前的丙烯酸薄膜脆，因此不適合於將丙烯酸薄膜連續或多個同時地打洞成預定尺寸的製造法、或藉由打洞加工而賦予微細凹凸形狀的製造法，故而期望改善該丙烯酸薄膜。
作為改善丙烯酸薄膜的強度的方法，例如於專利文獻2中提出有使用在甲基丙烯酸樹脂中分散有橡膠粒子的特定厚度的薄膜的面光源裝置用導光板。
然而，若欲使用專利文獻2中獲得的薄膜來進行打洞加工，則有在藉由打洞加工而獲得的薄膜的端面產生白化的情況，故而期望改善。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特開2006-210140號公報
專利文獻2：日本專利特開2008-218207號公報
本發明的目的在提供一種打洞加工用丙烯酸薄膜，其可提供藉由打洞加工而無破裂或白化，且透明性優異的丙烯酸薄膜。另外，本發明的目的還在於提供一種使用該薄膜的光學構件的製造方法以及面光源裝置。
本發明的打洞加工用丙烯酸薄膜包含包括下述通式(1)所表示的二(甲基)丙烯酸酯(A)單元10~90重量%、及單(甲基)丙烯酸酯(B)單元的聚合物(C)。
-CH2 -CR1 -COO-(X)n -COCR1 -CH2 - (1)
[(X)表示選自C2 H4 O、C3 H6 O及C4 H8 O中的至少一種重複單元，(X)n 的分子量為500以上，R1 表示H或CH3 ]。
另外，本發明為一種光學構件的製造方法，其特徵在 於：對上述打洞加工用丙烯酸薄膜的單面或兩面賦予微細的凹凸形狀，並藉由打洞加工來製作光學構件。
另外，本發明為一種面光源裝置，其將一個或多個光源的光轉換為面狀而出射；上述面光源裝置是由導光體、與該導光體的端面鄰接而配置的至少一個光源、與上述導光體的表面接觸而配置的光偏向元件、以及與上述導光體的背面接觸而配置的反射體所構成；並且上述導光體是使用上述打洞加工用丙烯酸薄膜而形成。
另外，本發明為一種面光源裝置，其將一個或多個光源的光轉換為面狀而出射；該面光源裝置是由導光體、與該導光體的端面鄰接而配置的至少一個光源、與上述導光體的表面接觸而配置的光偏向元件、以及與上述導光體的背面接觸而配置的反射體所構成；並且上述導光體是由包含上述通式(1)所表示的二(甲基)丙烯酸酯(A)單元10~90重量%、及單(甲基)丙烯酸酯(B)單元的聚合物(C)所構成。
另外，本發明為一種面光源裝置用導光體，其是由包含上述通式(1)所表示的二(甲基)丙烯酸酯(A)單元10~90重量%、及單(甲基)丙烯酸酯(B)單元的聚合物(C)所構成。
本發明中獲得的丙烯酸薄膜即便進行打洞加工亦無破裂或白化，且透明性優異。因此，本發明的丙烯酸薄膜例如適合用作：電氣及電子零件、濾光片、汽車零件、機械機構零件、辦公室自動化(office automation，OA)機器及家電機器等的外殼以及其等的零件類、一般雜貨等的一般構件；菲涅耳透鏡(Fresnel lens)、偏光薄膜、偏光元件保護薄膜、相位差薄膜、光擴散薄膜、視角擴大薄膜、反射薄膜、抗反射薄膜、防眩薄膜、亮度提高薄膜、稜鏡片、微透鏡陣列(microlens array)、觸控面板(touch panel)用導電薄膜、道路標識用反射材料等光學構件；以及薄型液晶顯示器、平面顯示器(flat panel display)、電漿顯示器(plasma display)、行動電話顯示器、行動電話鍵區(keypad)照明、個人電腦鍵盤(keyboard)照明以及此外的廣告牌等的導光板。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
 〈二(甲基)丙烯酸酯(A)單元〉
於本發明中，二(甲基)丙烯酸酯(A)單元是通式(1)所表示的單體單元，是聚合物(C)的結構單元之一。
二(甲基)丙烯酸酯(A)單元是藉由富有柔軟性的長鏈分子結構的交聯結構，為了提高本發明的打洞加工用丙烯酸薄膜的打洞加工性而導入至聚合物(C)中。
於本發明中，通式(1)中的(X)表示選自C2 H4 O、C3 H6 O及C4 H8 O中的至少一種重複單元。藉由將(X)設為上述重複單元，可賦予本發明的打洞加工用丙烯酸薄膜的透明性及柔軟性。
於本發明中，於將本發明的打洞加工用丙烯酸薄膜用作光學構件的情況，(X)較佳為將疏水性最高的C4 H8 O作為重複單元。
(X)n 的分子量為500以上，較佳為500~10,000，更佳為600~2,000。藉由將(X)n 的分子量設為500以上，可使本發明的打洞加工用丙烯酸薄膜的打洞加工性良好。另外，就本發明的打洞加工用丙烯酸薄膜的透明性方面而言，(X)n 的分子量較佳為10,000以下。藉由將(X)n 的分子量設為10,000以下，存在可抑制用以獲得構成本發明打洞加工用丙烯酸薄膜的聚合物的聚合中的相分離結構的表現的傾向。
(X)n 的n為自然數。例如於(X)為分子量72的C4 H8 O的重複單元且n為9的情況，(X)n 的分子量經計算出為642。此外，二(甲基)丙烯酸酯(A)是聚合度不同的聚合物的混合物，其分布依據正規分布，因此上述重複單元數n是指中央值。
(X)n 的形態可為均聚物或共聚物中的任一種，另外，亦可為無規聚合物、嵌段聚合物或交替共聚物中的任一種。
作為用以構成二(甲基)丙烯酸酯(A)單元的原料的二(甲基)丙烯酸酯(A)，例如可列舉：十二乙二醇二(甲基) 丙烯酸酯(dodecaethylene glycol di(meth)acrylate)、十三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、十四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、十五乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、十六乙二醇二(甲基)丙烯酸酯等重複單元數n為12以上的聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯；九丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、十丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、十一丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、十二丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、十三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯等重複單元數n為9以上的聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯；以及七丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、八丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、九丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、十丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、十一丁二醇二(甲基)丙烯酸酯等重複單元數n為7以上的聚丁二醇二甲基丙烯酸酯。該些二(甲基)丙烯酸酯可單獨使用，或者將兩種以上併用而使用。
作為上述二(甲基)丙烯酸酯(A)的具體例，Mitsubishi Rayon(股)製造的Acryester PBOM，日油(股)製造的Blemmer PDE-600、Blemmer PDP-700、Blemmer PDT-650、Blemmer 40PDC1700B及Blemmer ADE-600，以及新中村化學工業(股)製造的NK Ester A-600、NK Ester A-1000、NK Ester APG-700、NK Ester 14G及NK Ester 23G(均為商品名)在工業上可獲取，可適宜使用。
此外，於本發明中，「(甲基)丙烯酸酯」是指選自「丙烯酸酯」及「甲基丙烯酸酯」中的至少一種。
〈單(甲基)丙烯酸酯(B)單元〉
本發明中使用的單(甲基)丙烯酸酯(B)單元是聚合物 (C)的結構單元之一。
單(甲基)丙烯酸酯(B)單元是為了提高本發明的打洞加工用丙烯酸薄膜的彈性模數而導入至聚合物(C)中。
作為用以構成單(甲基)丙烯酸酯(B)單元的原料的單(甲基)丙烯酸酯(B)，例如可列舉：(甲基)丙烯酸甲酯(methyl(meth)acrylate)、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸第三丁酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸異丙酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸月桂酯(lauryl(meth)acrylate)等(甲基)丙烯酸烷基酯；(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸苄酯等芳香族甲基丙烯酸酯；以及(甲基)丙烯酸異冰片酯、(甲基)丙烯酸甲基環己酯、(甲基)丙烯酸第三丁基環己酯、(甲基)丙烯酸1-金剛烷基酯、(甲基)丙烯酸2-甲基-2金剛烷基酯、(甲基)丙烯酸2-乙基-2-金剛烷基酯等脂環式甲基丙烯酸酯。該些單(甲基)丙烯酸酯可單獨使用，或者將兩種以上併用而使用。該些單(甲基)丙烯酸酯中，就透明性方面而言，較佳為甲基丙烯酸甲酯。
〈聚合物(C)〉
於本發明中，聚合物(C)是包含二(甲基)丙烯酸酯(A)單元及單(甲基)丙烯酸酯(B)單元的聚合物，可賦予本發明的打洞加工用丙烯酸薄膜的打洞加工性。
就本發明的打洞加工用丙烯酸薄膜的打洞加工性方面而言，聚合物(C)中的二(甲基)丙烯酸酯(A)單元的組成比較佳為10~90wt%(重量百分比)，更佳為30~70 wt%，尤佳為35~65wt%。
於本發明中，聚合物(C)中可視需要而包含二(甲基)丙烯酸酯(A)單元及單(甲基)丙烯酸酯(B)單元以外的其他單體單元。
作為用以構成其他單體單元的原料的其他單體，例如可列舉：苯乙烯、α-甲基苯乙烯等芳香族乙烯基單體；丙烯腈(acrylonitrile)、甲基丙烯腈等含腈基的乙烯基單體等單乙烯基單體；以及二(甲基)丙烯酸酯(A)以外的乙二醇二(甲基)丙烯酸酯等聚乙烯基單體。該些單體可單獨使用，或者將兩種以上併用而使用。
於本發明中，可於聚合物(C)中視需要而調配脫模劑。
脫模劑的調配量相對於聚合物(C)100重量份，較佳為0.005~0.5重量份。當脫模劑的調配量為0.005重量份以上時，存在可使將所得本發明打洞加工用丙烯酸薄膜自聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)薄膜或不鏽鋼板等的鑄模上剝離時的脫模性良好的傾向。另外，當脫模劑的調配量為0.5重量份以下時，存在可使本發明的打洞加工用丙烯酸薄膜的吸水性或表面狀態良好的傾向。
脫模劑例如可列舉：Mitsui Cytec(股)製造的二辛基磺基琥珀酸鈉(商品名：Aerosol OT-100)以及城北化學工業(股)製造的磷酸二乙酯與磷酸單乙酯的55：45混合物(商品名：JP-502)。
於本發明中，視目的可添加潤滑劑、塑化劑、抗菌劑、防黴劑、光穩定劑、紫外線吸收劑、上藍劑(bluing agent)、染料、抗靜電劑、熱穩定劑等各種添加劑。
獲得聚合物(C)的方法例如可列舉塊狀聚合法、溶液聚合法、乳化聚合法及懸浮聚合法。
聚合物(C)的聚合方法可為熱聚合法、活性能量線聚合法以及上述方法的併用中的任一種方法。
用以獲得聚合物(C)的單體原料(以下稱作「單體原料(c)」)的聚合中所使用的聚合起始劑只要是熱聚合或活性能量線聚合中使用的熱聚合起始劑或光聚合起始劑，則無特別限定。
熱聚合起始劑例如可列舉：過氧化苯甲醯(benzoyl peroxide)、過氧化月桂醯(lauroyl peroxide)、過氧化異丁酸第三丁酯(t-butyl peroxyisobutyrate)、過氧化-2-乙基己酸第三丁酯(t-butyl peroxy-2-ethylhexanoate)、過氧化新癸酸第三丁酯(t-butyl peroxyneodecanoate)、過氧化特戊酸第三己酯(t-hexyl peroxypyvalate)、過氧化二碳酸二異丙酯(diisopropyl peroxydicarbonate)、過氧化二碳酸雙(4-第三丁基環己基)酯(bis(4-t-butylcyclohexyl)peroxydicarbonate)等有機過氧化物系聚合起始劑；以及2,2'-偶氮雙異丁腈(2,2'-azobisisobutyronitrile)及2,2'-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)、2,2'-偶氮雙(4-甲氧基-2,4-二甲基戊腈)等偶氮系聚合起始劑。該些熱聚合起始劑可單獨使用，或者將兩種以上 併用而使用。
光聚合起始劑例如可列舉：1-羥基-環己基-苯基-酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮、羥基環己基苯基酮、乙醛酸甲基苯酯(methyl phenyl glyoxylate)、苯乙酮(acetophenone)、二苯甲酮(benzophenone)、二乙氧基苯乙酮、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、1-苯基-1,2-丙-二酮-2-(鄰乙氧基羰基)肟(1-phenyl-1,2-propane-dione-2-(o-ethoxycarbonyl)oxime)、2-甲基[4-(甲硫基)苯基]-2-嗎啉基-1-丙酮(2-methyl[4-(methylthio)phenyl]-2-morpholino-1-propanone)、二苯乙二酮(benzil)、安息香甲醚(benzoin methylether)、安息香乙醚、安息香異丙醚、安息香異丁醚、2-氯噻噸酮(2-chlorothioxanthone)、異丙基噻噸酮、2,4,6-三甲基苯甲醯基二苯基氧化膦(2,4,6-trimethylbenzoyl diphenyl phosphine oxide)、苯甲醯基二苯基氧化膦、2-甲基苯甲醯基二苯基氧化膦以及苯甲醯基二甲氧基氧化膦。該些光聚合起始劑可單獨使用，或者將兩種以上併用而使用。
單體原料(c)中的上述熱聚合起始劑或光聚合起始劑的添加量相對於單體原料(c)100重量份，較佳為0.005~5重量份，更佳為0.01~1重量份，尤佳為0.05~0.5重量份。當熱聚合起始劑或光聚合起始劑的調配量為5重量份以下時，存在可抑制聚合物(C)的著色的傾向。另外，當熱聚合起始劑或光聚合起始劑的調配量為0.005重量份 以上時，存在聚合時間成為並不過長的適當聚合時間的傾向。
於本發明中，可使用在二(甲基)丙烯酸酯(A)及單(甲基)丙烯酸酯(B)的混合物中溶解有(甲基)丙烯酸酯(A)及單(甲基)丙烯酸酯(B)的共聚物的糖漿(syrup)狀物(c')來作為單體原料(c)，該糖漿狀物(c')是使二(甲基)丙烯酸酯(A)及單(甲基)丙烯酸酯(B)的混合物進行一部分聚合而成。
〈打洞加工用丙烯酸薄膜〉
本發明的打洞加工用丙烯酸薄膜含有聚合物(C)，是打洞加工性及透明性優異的薄膜。
本發明的打洞加工用丙烯酸薄膜就打洞加工性方面而言，較佳為，依據JIS K6251，使用啞鈴(dumbbell)狀1號型的試驗片，於23℃下以500mm/min進行拉伸試驗時的薄膜在切斷時的伸長率為30%以上。另外，本發明的打洞加工用丙烯酸薄膜就高速下的打洞加工性方面而言，上述薄膜在切斷時的伸長率更佳為40%以上，尤佳為50%以上。
本發明的打洞加工用丙烯酸薄膜由於上述特性優異，故而可適宜將藉由打洞加工而獲得的成形物用作光學構件。
上述光學構件例如可列舉：菲涅耳透鏡、偏光薄膜、偏光元件保護薄膜、相位差薄膜、光擴散薄膜、視角擴大薄膜、反射薄膜、抗反射薄膜、防眩薄膜、亮度提高薄膜、 稜鏡片、微透鏡陣列、觸控面板用導電薄膜、用於道路標識等的反射材料、太陽電池用薄膜、行動電話前面保護薄膜、行動電話對比度(contrast)提高用薄膜、薄型液晶顯示器、平面顯示器、電漿顯示器、行動電話顯示器、行動電話鍵區照明、個人電腦鍵盤照明以及此外用於廣告牌等的側光型導光板。
另外，本發明的打洞加工用丙烯酸薄膜由於上述特性優異，故而可適宜將藉由打洞加工而獲得的於薄膜側面(端面)經賦予微細凹凸形狀的成形物用作導光板。
於將本發明的打洞加工用丙烯酸薄膜用作導光板的情況，可於其兩面或單面形成例如氈(mat)結構、點(dot)形狀或者稜鏡陣列(prism array)結構等微細的凹凸形狀而使用。上述微細的凹凸形狀可為一種，或者亦可將兩種以上組合。
本發明的打洞加工用丙烯酸薄膜的透明性可根據使光自丙烯酸薄膜的端面(I)入射，自與該端面(I)相對向的端面(II)出射的光的端面亮度來評價。
用以評價本發明打洞加工用丙烯酸薄膜的端面亮度的裝置例如可列舉如圖2所示的測定裝置。自光源5出射的光是使光自以反射片材4包覆表面的本發明打洞加工用丙烯酸薄膜3的端面(I)入射，穿透薄膜中而自端面(II)出射。
測定本發明打洞加工用丙烯酸薄膜的端面亮度時，於假設行動電話等的小型顯示器所使用的導光板的長度的情 況，自端面(I)至端面(II)的距離較佳為5cm以上。另外，於假設用於中型可攜式遊戲機(portable game console)等的顯示器的情況，自端面(I)至端面(II)的距離更佳為10cm以上，於假設用於比筆記型電腦等更大的顯示器的情況，尤佳為20cm以上。
若自端面(I)至端面(II)的距離為20cm以上，則有可觀察到由光的吸收、散射、反射等引起的微小穿透損失之差作為大的亮度差的傾向。
即便於自端面(I)至端面(II)的距離長的情況亦獲得高端面亮度的薄膜由於透明性高，故而適宜作為光學構件，尤其適用於長光程且要求透明性的導光板用途。
作為用作導光板時的端面亮度，當將使用自端面(I)至端面(II)的距離為20cm的測定裝置時，厚度及大小與本發明的打洞加工用丙烯酸薄膜相同且僅使用甲基丙烯酸甲酯作為單體的聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate，PMMA)薄膜的端面亮度設為100%時，本發明的打洞加工用丙烯酸薄膜的相對亮度較佳為50%以上，更佳為70%以上，尤佳為90%以上。
於本發明中，由本發明的打洞加工用丙烯酸薄膜所獲得的導光板較佳為薄型液晶顯示裝置用導光板。
當將本發明的打洞加工用丙烯酸薄膜用作導光板用薄膜、尤其是使用LED的導光板用薄膜時，為了提高亮度的均勻性，較佳為對來自LED的光所入射的薄膜側面(入射面)賦予微細的凹凸形狀。
形成於薄膜側面的微細凹凸形狀例如可列舉：以固定間距連續形成的V字型或三角形狀等的稜鏡狀、連續的圓弧狀或波形狀以及將該些形狀組合而成的形狀。
形成於薄膜側面的微細凹凸形狀較佳為具有半徑為0.2mm以下、較佳為0.1mm以下、更佳為0.05mm以下的圓弧狀或波形狀的凹凸狀態或者稜鏡形狀的形狀。將微細凹凸形狀的具體例示於圖1。圖1表示圓弧或波形的半徑(1)以間距(2)的間隔且以交替的方向連續相連的凹凸形狀。
本發明的打洞加工用丙烯酸薄膜的厚度較佳為500μm以下，更佳為5μm~500μm，進而較佳為25μm~400μm，尤佳為30μm~350μm。藉由將本發明打洞加工用丙烯酸薄膜的厚度設為500μm以下，存在可適宜用於光學構件、尤其是薄型導光板用途的傾向。
本發明的打洞加工用丙烯酸薄膜的製造方法例如可列舉如下方法：藉由將單體原料(c)注入至使以PET薄膜等塑膠薄膜、不鏽鋼等金屬、玻璃等所形成的帶或模型相對向而成的鑄模內，利用熱或活性能量線等將單體原料(c)聚合，從而獲得本發明的打洞加工用丙烯酸薄膜。
上述方法中，於以活性能量線使單體原料(c)硬化的情況，較佳為對相對向的帶或模型中的一者或兩者使用透明的玻璃或塑膠。
另外，本發明的打洞加工用丙烯酸薄膜的其他製造方法可列舉如下方法：向環帶(endless belt)上供給單體原 料(c)，於其上積層以與環帶相同的方向及相同速度移送的薄膜後，照射活性能量線而使其硬化，藉此連續製造本發明的打洞加工用丙烯酸薄膜。
於連續製造本發明的打洞加工用丙烯酸薄膜的情況，所得薄膜可成為捲繞於紙管或塑膠芯等輥上的狀態而回收。
本發明的打洞加工用丙烯酸薄膜適用於打洞加工。
〈光學構件的製造方法〉
於本發明中，光學構件的製造方法的一實施形態為包括以下步驟的製造方法：1)對本發明的打洞加工用丙烯酸薄膜的單面或兩面賦予微細的凹凸形狀；其後，2)藉由打洞加工而對光學構件進行打洞。
對本發明的打洞加工用丙烯酸薄膜的單面或兩面賦予微細凹凸形狀的步驟可列舉如下方法：於薄膜製膜的同時賦予凹凸形狀；以及於薄膜製膜後賦予凹凸形狀。
於薄膜製膜的同時賦予凹凸形狀的方法例如可列舉如下方法：於預先在表面賦予有微細凹凸形狀的PET薄膜或不鏽鋼帶上將單體原料(c)聚合，藉此對薄膜的表面賦予凹凸形狀。
於薄膜製膜後賦予凹凸形狀的方法例如可列舉藉由以下方式對薄膜表面賦予凹凸形狀的方法：藉由使用轉印用模型構件進行熱壓而轉印形狀的熱壓印(thermal imprint)方式；藉由散布光硬化性樹脂組成物使其硬化而賦予形狀的紫外線(ultraviolet，UV)噴墨印刷方式；利用CO2 雷 射等對樹脂表面進行加工而賦予形狀的雷射加工方式；或者塗佈光硬化性樹脂組成物，利用轉印用模型構件來轉印形狀，或使用轉印用模型構件，塗佈絲網印刷樹脂組成物而轉印形狀的樹脂印刷方式等。
微細的凹凸形狀可列舉於本發明的打洞加工用丙烯酸薄膜的單面或兩面形成有例如氈結構、點形狀或稜鏡陣列結構等的凹凸形狀。於本發明的打洞加工用丙烯酸薄膜的表面形成的該些結構可為單獨結構，亦可併用兩種以上的結構。
上述步驟的賦予微細凹凸結構的步驟可列舉將打洞加工用丙烯酸薄膜切斷或打洞加工為預定尺寸後以批次式實施的方法、或者對輥狀薄膜連續實施的方法，就生產性方面而言，更佳為對輥狀薄膜連續實施的方法。
藉由打洞加工而將光學構件打洞的步驟例如可列舉如下方法：將打洞刀片單獨或者併用兩種以上來製作模具，使用該模具以壓機等打洞成預定形狀。
用於打洞加工的刀片例如可列舉：維多利亞打洞刀片(Victoria punching blade)(湯姆森(Thomson)刀片)、密封(seal)刀片(Zenmai刀片)、雕刻刀片以及腐蝕刀片(蝕刻刀片)。該些刀片中，賦予微細凹凸形狀的刀片為了可應用於藉由數值控制的機械加工，較佳為尺寸精度高，可製作成複雜形狀的雕刻刀片。另外，打洞加工時亦可施加預定的溫度而打洞。
藉由使用具有直線形狀或者微細凹凸形狀的模具進行 打洞加工，可對加工面(側面)賦予與模具形狀互補的形狀。於本發明打洞加工用丙烯酸薄膜的加工面形成的該些結構可為單獨結構，亦可將兩種以上的結構併用。另外，打洞後，可對加工面實施研磨。
當將本發明的打洞加工用丙烯酸薄膜用作面光源裝置的導光板用途的薄膜、尤其是使用LED的導光板用途的薄膜時，為了提高亮度的均勻性，更佳為賦予適合於薄膜側面的LED排列間隔的微細凹凸形狀。
〈面光源裝置〉
如上所述，可使用本發明的打洞加工用丙烯酸薄膜來形成導光板。
以下，參照圖式，對本發明的導光體以及面光源裝置的實施形態進行詳細說明。但是，本發明的範圍不受該些實施形態的限制。
本實施形態中，為了簡略化而在若干不同的圖式中利用共用的指示符號來表示相同構件。另外，本實施形態的圖式是用於說明本發明的內容，並不正確反映各部分的尺寸比率。
另外，為了便於參照而於圖中設定xyz直角座標系。即，在導光體中的光的行進方向沿導光體的上表面或下表面的兩條邊而設定x軸及y軸，且在出射面的法線方向設定z軸。
圖3(a)、(b)表示本實施形態的導光體10的概略。圖中亦同時表示成為一次光源的發光二極體20。此外，光 源除了如圖1所示的多個發光二極體之外，亦可利用冷陰極管等螢光管，但較理想為發光面的一邊短的發光二極體。
導光體10至少包括：使來自一次光源的光入射的入射面11、使光自導光體中出射的出射面12、將來自入射面11的入射光或者來自出射面12的反射光反射的反射面13。
更詳細而言，導光體10的出射面12及/或反射面13包括具有使光出射的功能的一個或多個凹或凸形狀的光控制部14。光控制部14的製作方法可利用熱壓印方式、UV噴墨印刷方式、雷射加工方式、樹脂印刷方式等的加工方法。
與導光體組合使用的一次光源可例示薄型發光二極體，其發光部的厚度尺寸例如為250~500μm左右。因此，導光體的厚度較佳為500μm以下。藉此，當使用如上所述的小型發光二極體來實現面光源裝置的充分薄型化時，亦可將由一次光源發出的光幾乎全部導入至導光體內而有效利用，可將光利用的效率維持為較高。另外，導光體的厚度較佳為5μm以上。
另外，藉由使導光體的厚度為500μm以下，可獲得適當的可撓性，製造導光體時可連續供給長條狀的導光體，可獲得在製造上的優點。
本發明的面光源裝置中，光偏向元件是與導光體的表面接觸而配置。光偏向元件是使用朝下的稜鏡片材與擴散片材的組合、或者如下所述的兩種朝上的稜鏡片材與擴散片材的組合。
圖4是表示使用導光體的面光源裝置的一實施形態的示意性分解立體圖。
圖4中，導光體10是以出射面12及反射面13(參照圖3(a)、(b))位於xy面內的方式配置，xy面內的形狀是具有x軸方向邊及y軸方向邊的矩形狀。作為一次光源的多個LED 20是與導光體10的入射面11鄰接(參照圖3(a)、(b))而在y軸方向以適當的間距配置。作為光偏向元件的2片稜鏡片材31與擴散片材32是以與導光體10的出射面12相對向的方式，配置為各稜鏡的延伸方向正交。另一方面，作為反射體的反射片材40是以與導光體10的反射面13相對向的方式配置。
由LED 20發出的光是經由導光體10的入射面11而導入至導光體10內，並藉由出射面12及反射面13的內面全反射而在導光體10內沿xy軸面內的方向導光。出射面12及/或反射面13包括一個或多個凹或凸形狀的光控制部14(參照圖1)，該凹或凸形狀發揮光出射功能，光以所需的出射率出射。自導光體10的光出射面相對於其法線方向(Z方向)而在XZ面內分布中傾斜出射的光入射至稜鏡片材31的下表面(入光面)，且藉由折射而使行進方向朝大致Z方向偏向。經偏向的光自稜鏡片材31的上表面(作為出光面而發揮功能)出光。此外，導光時，自反射面13出射的光由反射片材40反射，並再次導入至導光體10內。
面光源裝置較佳為以來自光偏向元件的出射光所測定的色座標的x值及y值相對於自導光體端面的導光距離的 變化率為0.00065/cm以下。更佳為0.00050/cm以下，進而較佳為0.0004/cm以下。
上述變化率是以下述方式測定。
以圖4所示的方式設置：長度為180mm及寬度為280mm的方形且在背面賦予有直徑為53μm及高度為10μm的凸半球形狀的丙烯酸薄膜、將厚度為450μm的白色晶片型LED(商品名：NSSW045，日亞化學工業(股)製造)63個以4.88mm的間隔設置為橫向一行而成的光源、反射片材、擴散片材及稜鏡片材。與LED接觸的端面為280mm。接著，於距離出射面1m的位置設置亮度計50(商品名：BM-7A，Topcon Technohouse(股)製造)，測定法線方向的色座標的x值及y值。自導光體的入射面朝向導光體中心部，沿導光體的出射面且在正交於入射面與出射面的交線的方向(X軸方向)的對應於導光體中心線的線C上，使亮度計50以2mm的間隔移動而測定各點的x值及y值，算出色座標變化率作為最小平方近似直線的傾斜率。
另外，本發明的一實施形態亦可以如下方式來掌握。
本發明的面光源裝置是將一個或多個光源的光轉換為面狀而出射；該面光源裝置是由導光體、與該導光體的端面鄰接而配置的至少一個光源、與上述導光體的表面接觸而配置的光偏向元件、以及與上述導光體的背面接觸而配置的反射體所構成；並且上述導光體是由包含通式(1)所表示的二(甲基)丙烯酸酯(A)單元、及單(甲基)丙烯酸酯(B)單元的聚合物(C)所構成。
另外，本發明的面光源裝置用導光體是由包含通式(1)所表示的二(甲基)丙烯酸酯(A)單元、及單(甲基)丙烯酸酯(B)單元的聚合物(C)所構成。
依據如上所述的本發明，可獲得即便薄亦難以破裂，且色特性優異的導光體以及使用該導光體的面光源裝置。
上述專利文獻2中是在PMMA中添加含有橡膠成分的微粒子，但於添加含有橡膠成分的微粒子的情況，該橡膠成分會與PMMA形成不均勻結構而產生內部散射，導致面發光強度降低。另外，於聚碳酸酯的情況，或多或少會在接近紫外區域的短波長區域存在光的吸收。因此，使用該些材料的導光體有在導光過程中出現稱作黃變的著色。這尤其在將面光源裝置用作液晶顯示裝置的背光源時，會使顯示特性降低，故而欠佳。因此，尋求解決如上所述的問題，提供一種使用即便薄亦難以破裂且可抑制著色的透明性優異的導光體的面光源裝置。因此，藉由成為上述本發明的構成，可提供一種使用即便薄亦難以破裂且可抑制著色的透明性優異的導光體的面光源裝置。
實例
以下，藉由實例來對本發明進行說明。此外，丙烯酸薄膜的打洞加工性、彈性模數、切斷時的伸長率、總透光率、霧值、端面亮度以及色座標變化率的評價是藉由以下方法實施。另外，以下，「份」表示「重量份」。
(1)打洞加工性
製作具有如圖1所示的高度為23.6mm、半徑(R)為 0.2mm及圓弧的間距為0.8mm的微細凹凸形狀，以及高度為23.6mm、半徑(R)為0.1mm及圓弧的間距為0.4mm的微細凹凸形狀的兩種雕刻刀片。接著，製作具有該些任一個雕刻刀片1邊與高度23.6mm的湯姆森刀片3邊的兩種方形的打洞模型。
將上述獲得的兩種打洞模型的各模型上放置丙烯酸薄膜，並於該丙烯酸薄膜上依序重疊厚度為188μm的PET薄膜、厚度為5mm的聚碳酸酯板。接著，使用電動驅動型壓機(商品名：PAC-SBP-07，Dietecs(股)製造)，以壓力5t及速度10mm/sec將丙烯酸薄膜分別打洞。
使用超深度顯微鏡(商品名：VK-8500，Keyence(股)製造)，來檢查打洞而獲得的丙烯酸薄膜的切片中有無雕刻刀的微細凹凸形狀的打洞部的破裂或缺損。並且，以下述基準來評價打洞加工性。
○：未確認到破裂或缺損。
×：確認到破裂或缺損。
另外，對於打洞面有無白化，亦使用超深度顯微鏡(商品名：VK-8500，Keyence(股)製造)，一併以下述基準進行評價。
○：未確認到白化。
×：確認到白化。
(2)彈性模數
使用超級啞鈴切割機(super dumbbell cutter)(商品名：SDK-100D，Dumbbell(股)製造)來製作5片啞鈴 狀1號型的丙烯酸薄膜的試驗片。接著，利用該些試驗片，使用拉伸試驗機(商品名：Strograph T，東洋精機製作所(股)製造)，以室溫23℃及拉伸速度500mm/min來實施5次拉伸試驗。然後，將應力應變曲線的接線作為彈性模數，求出其等的平均值。
(3)切斷時的伸長率
依據JIS K6251，使用超級啞鈴切割機(商品名：SDK-100D，Dumbbell(股)製造)來製作5片啞鈴狀1號型的丙烯酸薄膜的試驗片。接著，利用該些試驗片，使用拉伸試驗機(商品名：Strograph T，東洋精機製作所(股)製造)，以室溫23℃及拉伸速度500mm/min進行5次拉伸試驗。然後求出切斷時的伸長率的平均值。
(4)總透光率
依據JIS K7361-1，對經切割為5cm見方的丙烯酸薄膜使用霧度計(商品名：NDH2000，日本電色工業(股)製造)來測定總透光率。
(5)霧值
依據JIS K7105，對經切割為5cm見方的丙烯酸薄膜，使用霧度計(商品名：NDH2000，日本電色工業(股)製造)來測定霧值。
(6)端面亮度
以圖2所示的方式設置：長度為200mm及寬度為100mm的方形丙烯酸薄膜、將厚度為450μm的白色晶片型LED(商品名：NSCW335，日亞化學工業(股)製造)20 個設置為橫向一行而成的光源以及膜厚為50μm的反射片材(商品名：Luiremirror，(股)麗光製造)，並於該狀態下測定丙烯酸薄膜的端面亮度。
自丙烯酸薄膜的端面(I)至端面(II)的距離為200mm。另外，丙烯酸薄膜是使用對端面(I)與端面(II)的表面，以旋轉式研磨機(商品名：AP-120，笠井商工(股)製造)，且使用#1200的研磨紙進行研磨而成的薄膜。
測定端面亮度時，於距離端面(II)1m的位置設置亮度計(商品名：CS-100A，Konica Minolta Sensing(股)製造)，測定自端面(I)入射的光自端面(II)出射時的端面亮度。
另外，一併求出將僅使用甲基丙烯酸甲酯作為單體而獲得的PMMA薄膜的端面亮度設為100時的相對亮度。
(7)色座標變化率
以圖4所示的方式設置：長度為180mm及寬度為280mm的方形且在背面賦予有直徑為53μm及高度為10μm的凸半球形狀的丙烯酸薄膜、將厚度為450μm的白色晶片型LED(商品名：NSSW045，日亞化學工業(股)製造)63個以4.88mm的間隔設置為橫向一行而成的光源、反射片材、擴散片材以及稜鏡片材，並於該狀態下測定丙烯酸薄膜的色座標變化率。與LED接觸的端面為280mm。
測定色座標變化率時，於距離出射面1m的位置設置亮度計(商品名：BM-7A，Topcon Technohouse(股)製造)，測定法線方向的色座標的x值及y值。此外，自導光 體的入射面朝向導光體中心部，沿導光體的出射面且在正交於入射面與出射面的交線的方向(X軸方向)的對應於導光體中心線的線C上，使亮度計以2mm的間隔移動而測定各點的x值及y值，算出色座標變化率作為最小平方近似直線的傾斜率。
[實例1]
將80份作為二(甲基)丙烯酸酯(A)單元原料的聚丁二醇二甲基丙烯酸酯(A-1)(商品名：Acryester PBOM，式(1)中的R1 =CH3 ，(X)n =(C4 H8 )9 ，Mitsubishi Rayon(股)製造)、20份作為單(甲基)丙烯酸酯(B)單元原料的甲基丙烯酸甲酯(B-1)(商品名：Acryester M，Mitsubishi Rayon(股)製造)、0.3份作為熱聚合起始劑的過氧化特戊酸第三丁酯(商品名：Perhexyl PV，日油(股)製造)以及0.05份作為脫模劑的二辛基磺基琥珀酸鈉(商品名：Aerosol OT-100，Mitsui Cytec(股)製造)混合來製備單體原料(c-1)，並於減壓下進行除氣處理。
使縱300mm及橫300mm的玻璃板經由聚氯乙烯製襯墊，以0.4mm的間隔相對而形成鑄模，於所形成的鑄模內注入單體原料(c-1)。然後，將鑄模於80℃的水浴中加熱60分鐘，接著於130℃的空氣爐中加熱30分鐘而使聚合結束。然後，將鑄模冷卻至室溫，將模型框去除而獲得平均厚度約400μm的丙烯酸薄膜(a)。將評價結果示於表1。
[實例2~5、比較例1及2]
除了將聚丁二醇二甲基丙烯酸酯(A-1)以及甲基丙烯酸甲酯(B-1)的使用量設為表1所示的量以外，以與實例1相同的方式獲得丙烯酸薄膜(b)~(g)。將評價結果示於表1。
另外，關於實例4中獲得的丙烯酸薄膜(d)，將A4尺寸的丙烯酸薄膜夾持於鏡面板、與鏡面板賦予有直徑為53μm及高度為10μm的凹半球形狀的轉印用模型構件之間，使用熱壓機(商品名：NIC200型層壓成形機，日精樹脂工業(股)製造)對單面賦予微細的凸形狀。將所得的丙烯酸薄膜打洞加工成長度為180mm及寬度為280mm的方形，然後對寬度為280mm的加工面，使用鏡面加工機(商品名：Prafinisher，ASAHI TECHNO CO.LTD.製造)，且利用轉速為9000rpm及輸送速度為2.5mm/sec的條件進行鏡面加工。接著，以圖4所示的方式設置將厚度為450μm的白色晶片型LED(商品名：NSSW045，日亞化學工業(股)製造)63個以4.88mm的間隔設置為橫向一行而成的光源、反射片材、在背面賦予有微細凸形狀的丙烯酸薄膜(d)、擴散片材及稜鏡片材，來製作面光源裝置。與LED接觸的端面為280mm。將評價結果示於表2及圖5。
[實例6~11]
除了代替聚丁二醇二甲基丙烯酸酯(A-1)而使用聚氧乙烯-聚氧丙烯二甲基丙烯酸酯(A-2)(商品名：Blemmer 40PDC-1700B，式(1)中的R1 =CH3 ，(X)n =(C2 H4 O)7.5 -(C3 H6 O)18 -(C2 H4 O)7.5 ，日油(股)製造)來作為二(甲基)丙烯酸酯(A)，且將聚氧乙烯-聚氧丙烯二甲基丙烯酸酯(A-2)與甲基丙烯酸甲酯(B-1)的使用量設為表1所示的量以外，以與實例1相同的方式獲得丙烯酸薄膜(h)~(m)。將評價結果示於表1。關於實例10中獲得的丙烯酸薄膜(1)，以與實例4相同的方式製作面光源裝置。將評價結果示於表2及圖6。
[比較例3]
除了代替聚丁二醇二甲基丙烯酸酯(A-1)而使用三乙二醇二甲基丙烯酸酯(A-3)(商品名：Acryester 3ED，Mitsubishi Rayon(股)製造)來作為二(甲基)丙烯酸酯(A)單元的原料，且將三乙二醇二甲基丙烯酸酯(A-3)與甲基丙烯酸甲酯(B-1)的使用量設為表1所示的量以外，以與實例1相同的方式製作丙烯酸薄膜(h)。所得的丙烯酸 薄膜(h)非常脆，難以脫模，故而無法評價打洞加工性。
[比較例4]
將聚甲基丙烯酸甲酯(D-1)(商品名：VH000，Mitsubishi Rayon(股)製造)的顆粒物作為單(甲基)丙烯酸酯(B)單元的原料，於80℃下乾燥一晝夜，然後將該乾燥顆粒物供給至安裝有300mm寬度的T字模的40mmφ無帶螺旋型擠出機(L/D=26)，獲得平均厚度約400μm的丙烯酸薄膜。此時的條件為：轉筒溫度為200~240℃，T字模溫度為250℃，冷卻輥溫度為95℃。將評價結果示於表1。另外，以與實例4相同的方式製作面光源裝置。將評價結果示於表2及圖7。
[比較例5]
向78份作為單(甲基)丙烯酸酯(B)的聚甲基丙烯酸甲酯(D-1)(商品名：VH000，Mitsubishi Rayon(股)製造)顆粒物中，添加22份含有橡膠的丙烯酸聚合物(E-1)(商品名：Metablen W377，Mitsubishi Rayon(股)製造)後，使用亨舍爾混合機加以混合。接著，將所得的混合物供給至經加熱至230℃的除氣式擠出機(商品名：PCM-30，池貝鐵工(股)製造)，加以混練而獲得顆粒物。除了使用以上述方法製造的顆粒物以外，以與比較例4相同的方式獲得平均厚度約400μm的丙烯酸薄膜。將評價結果示於表1。另外，以與實例4相同的方式製作面光源裝置。將評價結果示於表2及圖8。
實例1~11均為打洞加工性與透明性良好。另外，實 例4及10的色座標變化率小。相對於此，比較例1由於不含二(甲基)丙烯酸酯(A)單元，另外比較例2由於不含單(甲基)丙烯酸酯(B)單元，故而打洞加工性不良。比較例3中二(甲基)丙烯酸酯(A)單元的(X)n 的分子量不足，故而丙烯酸薄膜非常脆。比較例4由於不含二(甲基)丙烯酸酯(A)單元，故而打洞加工性不良。比較例5由於不含二(甲基)丙烯酸酯(A)單元，故而打洞加工性不良。而且，色座標變化率大。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
1‧‧‧形成凹凸形狀的圓弧或波形的半徑
2‧‧‧形成凹凸形狀的圓弧或波形的間距
3‧‧‧丙烯酸薄膜
4‧‧‧反射片材
5‧‧‧光源
6‧‧‧端面(I)
7‧‧‧端面(II)
10‧‧‧導光體
11‧‧‧入射面
12‧‧‧出射面
13‧‧‧反射面
14‧‧‧光控制部
20‧‧‧LED
31‧‧‧稜鏡片材
32‧‧‧擴散片材
40‧‧‧反射片材
50‧‧‧亮度計
圖1是表示打洞模型的形狀的打洞模型形狀概略圖。
圖2是表示用以測定本發明打洞加工用丙烯酸薄膜的端面亮度的裝置的一例的概略構成圖。
圖3(a)、(b)是表示本發明導光體的實施形態的示意性剖面圖。
圖4是表示使用本發明導光體的面光源裝置的實施形態的示意性分解立體圖。
圖5是表示實例4中色座標x,y相對於導光距離的變化的圖。
圖6是表示實例10中色座標x,y相對於導光距離的變化的圖。
圖7是表示比較例4中色座標x,y相對於導光距離的變化的圖。
圖8是表示比較例5中色座標x,y相對於導光距離的變化的圖。
10‧‧‧導光體
20‧‧‧LED
31‧‧‧稜鏡片材
32‧‧‧擴散片材
40‧‧‧反射片材

Claims (8)

  1. 一種打洞加工用丙烯酸薄膜，其包括含有下述通式(1)所表示的二(甲基)丙烯酸酯(A)單元10~90重量%與單(甲基)丙烯酸酯(B)單元的聚合物(C)：-CH2 -CR1 -COO-(X)n -COCR1 -CH2 - (1)(X)表示選自C2 H4 O、C3 H6 O及C4 H8 O中的至少一種重複單元，(X)n 的分子量為500以上，R1 表示H或CH3 。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之打洞加工用丙烯酸薄膜，其中該打洞加工用丙烯酸薄膜的厚度為5μm~500μm。
  3. 一種光學構件的製造方法，其特徵在於：對如申請專利範圍第1項或第2項所述之打洞加工用丙烯酸薄膜的單面或兩面賦予微細的凹凸形狀，並藉由打洞加工而製作光學構件。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之光學構件的製造方法，其中藉由上述打洞加工而對加工面賦予微細的凹凸形狀。
  5. 一種面光源裝置，其將一個或多個光源的光轉換為面狀而出射，上述面光源裝置是由導光體、與該導光體的端面鄰接而配置的至少一個光源、與上述導光體的表面接觸而配置的光偏向元件、及與上述導光體的背面接觸而配置的反射體所構成，且上述導光體是由包含下述通式(2)所表示的二(甲基)丙烯酸酯(A)單元10~90重量%、及單(甲基)丙烯酸酯(B)單元的聚合物(C)所構成： -CH2 -CR1 -COO-(X)n -COCR1 -CH2 - (2)(X)表示選自C2 H4 O、C3 H6 O及C4 H8 O中的至少一種重複單元，(X)n 的分子量為500以上，R1 表示H或CH3 。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之面光源裝置，其中以來自上述光偏向元件的出射光所測定的色座標的x值及y值相對於自上述導光體的端面起的導光距離的變化率為0.00065/cm以下。
  7. 如申請專利範圍第5項或第6項所述之面光源裝置，其中上述光源為發光二極體(LED)。
  8. 一種面光源裝置用導光體，其是由包含下述通式(3)所表示的二(甲基)丙烯酸酯(A)單元10~90重量%、及單(甲基)丙烯酸酯(B)單元的聚合物(C)所構成：-CH2 -CR1 -COO-(X)n -COCR1 -CH2 - (3)(X)表示選自C2 H4 O、C3 H6 O及C4 H8 O中的至少一種重複單元，(X)n 的分子量為500以上，R1 表示H或CH3 。
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