異方性拡散フィルムの製造方法及び異方性拡散フィルム
【課題】簡易な方法により、安価で優れた異方拡散性能を発現する異方性拡散フィルムを製造できる方法を提供する。
【解決手段】厚さが１０μｍ〜３００μｍである二軸延伸シンジオタクチックポリスチレン（ＳＰＳ）フィルムを、加圧ロール１１と研磨ロール１２の間で挟持することにより、フィルムの表面に、表面粗さが０．２μｍ〜１μｍである凹凸を設ける。
【解決手段】厚さが１０μｍ〜３００μｍである二軸延伸シンジオタクチックポリスチレン（ＳＰＳ）フィルムを、加圧ロール１１と研磨ロール１２の間で挟持することにより、フィルムの表面に、表面粗さが０．２μｍ〜１μｍである凹凸を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異方性拡散フィルムの製造方法に関する。さらに詳しくは、光の拡散や集光を必要とする光学部材や光学シート等として使用される異方性拡散フィルムに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶テレビや携帯電話のディスプレイでは、バックライトの光源にＬＥＤや冷陰極管が使用されている。これらは点光源や線光源であるので、これらを使用してバックライトに要求される均一な面状光源とするためには、光源から発生する光線を適度に拡散する必要がある。点光源や線光源から発せられる光を拡散するために、複数の光学シートが使用されている。
【０００３】
光学シートの一種である拡散シートは、方位角に対して均一に光を拡散させる能力を有する。一方、異方性拡散シート（フィルム）は、特定の方位角に拡散のピークを有する拡散シートを意味する。表示画面のバックライトとしては、拡散シートを単独で使用するが、用途によっては、複数の光学シートを組合せて使用し、そのなかに異方性拡散シートを使用する場合もある。例えば、冷陰極管を用いたバックライトの場合、一般の等方的な拡散フィルムでは冷陰極管によるランプイメージを解消することが困難であるため、異方拡散シートを用いる。これにより、バックライト性能を向上できる場合がある。
【０００４】
異方性拡散フィルムの製造方法として、例えば、サンドブラスト等で処理したロールや金型を使用して、これらの凹凸をフィルムの表面に転写させる方法が開示されている（特許文献１、２参照。）。
また、基材上に、相互に屈折率が異なる少なくとも２種類の光重合可能なモノマー及びオリゴマーの少なくともいずれかを含む異方性散乱フィルム用樹脂組成物を塗布し、光硬化装置にて硬化させることにより異方性拡散フィルムを製造する方法が開示されている（特許文献３参照。）。
また、加熱収縮性フィルムの片面又は両面に、硬質層が積層された積層シートを使用し、該積層シートの少なくとも一方向に張力を作用させて、加熱収縮させることにより硬質層を蛇行変形させることでフィルムに凹凸パターン形成する方法が開示されている（特許文献４、５参照。）。
【０００５】
上記の他、光学シート上に微細なプリズム加工を施す方法や、射出成形により金型の微細形状を樹脂表面に転写する技術や、ＵＶ硬化樹脂に微細形状を転写し、それを樹脂フィルム上で硬化させ微細形状を得る方法が知られている。
しかしながら、プリズム加工には、高度な金型加工技術が必要であるため、金型費用が高くまた、設計に時間がかかるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−４７００９号公報
【特許文献２】特開２００６−７１８９８号公報
【特許文献３】特開２００５−２４８８５号公報
【特許文献４】特開２００８−３０４６５１号公報
【特許文献５】特開２０１０−９７１０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、簡易な方法により安価で優れた異方拡散性能を発現する異方性拡散フィルムを製造できる方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、以下の異方性拡散フィルムの製造方法等が提供される。
１．厚さが１０μｍ〜３００μｍである二軸延伸シンジオタクチックポリスチレン（ＳＰＳ）フィルムを、加圧ロールと研磨ロールの間で挟持することにより、前記フィルムの表面に、表面粗さが０．２μｍ〜１μｍである凹凸を設けることを特徴とする、異方性拡散フィルムの製造方法。
２．前記研磨ロールの回転速度が、基材フィルムの繰り出し速度の１／１０〜１／１０００であることを特徴とする１記載の異方性拡散フィルムの製造方法。
３．前記加圧ロールと研磨ロールの接触点における線圧が、０．５〜３０ｋｇ／ｃｍであることを特徴とする１又は２に記載の異方性拡散フィルムの製造方法。
４．前記基材フィルムの繰り出し速度が、１〜２０ｍ／ｍｉｎであることを特徴とする１〜３のいずれかに記載の異方性拡散フィルムの製造方法。
５．前記研磨ロールが、該表面に研磨剤からなる研磨層を有するロールであることを特徴とする１〜４のいずれかに記載の異方性拡散フィルムの製造方法。
６．上記１〜５のいずれかに記載の製造方法より得られることを特徴とする異方性拡散フィルム。
７．上記６に記載の異方性拡散フィルムを使用したことを特徴とする液晶部材。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、簡易な方法により安価で優れた異方拡散性能を発現する異方性拡散フィルムを製造できる。得られる異方性拡散フィルムは、優れた異方拡散性を有し、また、フィルムの拡散性能が均一である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明で使用した異方性拡散フィルムの製造装置の概略図である。
【図２】異方性拡散性能評価装置の概略正面断面図である。
【図３】異方性拡散性能評価装置の概略側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の異方性拡散フィルムの製造方法は、厚さが１０μｍ〜３００μｍである二軸延伸シンジオタクチックポリスチレン（ＳＰＳ）フィルムを、加圧ロールと研磨ロールの間で挟持することにより、ＳＰＳフィルムの表面に、表面粗さが０．２μｍ〜１μｍである凹凸を設けることを特徴とする。本発明の方法では、研磨ロールにＳＰＳフィルムを擦りつけ、フィルム表面に細かな傷をつけることで光拡散性を付与する。
【００１２】
基材である二軸延伸ＳＰＳフィルムは、特に制限はなく、シンジオタクチックポリスチレンを公知の方法により二軸延伸ＳＰＳフィルムに加工したものでもよい。尚、二軸延伸の方法は、同時法でも逐次法でもよい。
例えば、二軸延伸ＳＰＳフィルムは、ＳＰＳ系樹脂を押出機で溶融押出した後、二軸延伸することで製造できる。延伸温度は、例えば、予熱温度９０℃〜１２０℃、延伸温度１００℃〜１６０℃、熱固定温度２００℃〜２６０℃である。
延伸倍率は、好ましくは、フィルムの繰り出し方向（ＭＤ）が２．５〜４．０倍であり、ＭＤ方向の垂直方向（ＴＤ）が２．５倍〜４．０倍である。
熱固定部にてＭＤ，ＴＤ共に０〜３０％の範囲で弛緩を行ってもよい。弛緩率をＭＤ及びＴＤ共に４〜２０％に設定し、熱固定温度を２００〜２５０℃に調整することにより、長手方向及び幅方向の熱収縮率をそれぞれ０．１〜１．０％とできる。弛緩率を大きくするか、又は、熱固定温度を高くすると、熱収縮率が小さくなる傾向がある。
ＳＰＳフィルムの厚さは、用途に合わせて適宜選択できるが、通常、１０μｍ〜３００μｍが好ましい。
基材にＳＰＳフィルムを用いることで、異方性拡散性能に優れる異方性拡散フィルムとなる。
【００１３】
本発明では、ＳＰＳフィルムを加圧ロールと研磨ロールの間で挟持することにより、ＳＰＳフィルムの表面に凹凸を形成する。研磨ロールを使用することにより、従来の転写技術で必要とされる高価な微細金型が不要となる。
研磨ロールは、ＳＰＳフィルムの表面に、研磨により凹凸を形成するものである。研磨ロールとしては、例えば、表面にヤスリの刃を形成したロールや、表面に公知の研磨剤からなる層を形成したロール等が使用できる。本発明では、研磨ロールの表面に研磨剤からなる研磨層を有するロールが好ましい。研磨層は、例えば、ロール表面にサンドペーパーを巻きつけることにより形成してもよい。これにより、ロール表面に粗度の異なる研磨層を容易に形成できる。この場合、サンドペーパーの目が詰まらないように、研磨ロールの回転速度は低速で回転させることが好ましい。サンドペーパー全面を使用した後、新たなものに容易に取り替えることができる。サンドペーパーの番手は、４００〜１２００が好ましい。
研磨ロールの直径は１００ｍｍ〜３００ｍｍが好ましい。
【００１４】
加圧ロールは、ＳＰＳフィルムを研磨ロールに押しつけるものである。加圧ロールとしては、フィルム及びフィルム加工の分野で公知のものが使用できる。例えば、エアシリンダーで押圧するピンチロール（ゴムロール）等が挙げられる。ゴムロールとしては、ゴム硬度（ＪＩＳ Ｋ６２５３ ショアＡ）が６０度以下のものが好ましい。
加圧ロールの直径は１００ｍｍ〜３００ｍｍが好ましい。
【００１５】
ＳＰＳフィルムを加圧ロールと研磨ロールの間に導入する手段としては、フィルム及びフィルム加工の分野で公知のものが使用できる。例えば、巻重体状のＳＰＳフィルムからフィルムを繰り出し、加圧ロールと研磨ロールの間隙を通過した後に巻き取り装置によりフィルムを巻き取る方法が挙げられる。
ＳＰＳフィルムの繰り出し速度は、巻き取り装置の回転速度で制御できる。尚、加圧ロールをモーター等の駆動手段によって回転させてもよい。この場合、巻き取り装置の回転速度に同調させることが好ましい。
ＳＰＳフィルムの繰り出し速度は、１〜２０ｍ／ｍｉｎであることが好ましく、特に、３〜１５ｍ／ｍｉｎであることが好ましい。繰り出し速度が１ｍ／ｍｉｎ未満では、処理速度が遅いため生産性に劣る。一方、２０ｍ／ｍｉｎを超えると、研磨の際に発生する削りカスの多くがフィルムに随搬し、後工程での除去が困難となる場合がある。
【００１６】
加圧ロールと研磨ロールの間にＳＰＳフィルム導入し、研磨ロールにＳＰＳフィルムを擦りつけることにより、フィルム表面に凹凸をつける。
本発明では、例えば、研磨ロールの回転方向を加圧ロールの逆にすることや、研磨ロールの回転速度と基材フィルムの繰り出し速度（加圧ロールの回転速度）を異ならせることにより、研磨ロールに形成された研磨手段がフィルム表面に擦り傷状の凹凸を形成する。
研磨ロールの回転速度は、基材フィルムの繰り出し速度の１／１０〜１／１０００であることが好ましく、特に、１／１００〜１／５００であることが好ましい。これにより、研磨ロールの目詰まりを抑制し、安定した傷付け加工が可能となる。
【００１７】
加圧ロールと研磨ロールの接触点における線圧は、０．５〜３０ｋｇ／ｃｍであることが好ましく、特に、２〜２０ｋｇ／ｃｍであることが好ましい。線圧が上記範囲であれば、ＳＰＳフィルムが研磨ロールにより適度に研磨され、所望の凹凸が形成されやすい。
【００１８】
本発明の製造方法において、必要であれば、エアナイフ、バキューム、超音波クリーナー、水洗等により、研磨により生じた削りかすを除去してもよい。
また、ＳＰＳフィルムの張力調整のため、ダンサーロール等の公知の装置を導入してもよい。
さらに、同一の製造ライン上に、加圧ロールと研磨ロールからなる表面粗化ユニットを複数設けてもよい。表面粗化ユニットの数は１〜５であることが好ましい。
【００１９】
本発明の方法で得られる異方性拡散フィルムでは、表面粗さが０．２μｍ〜１μｍである凹凸を設ける。表面粗さは、研磨ロールの研磨手段の粗度、回転速度、線圧等により制御できる。
尚、表面粗さはＪＩＳ Ｂ ０６０１：２００１に準拠し測定したＲａ（算術平均粗さ）を意味する。測定方向（走査方向）は、ＳＰＳフィルムの幅方向（ＳＰＳフィルム繰り出し方向に直交する方向）である。
【００２０】
本発明の異方性拡散フィルムは、従来のプリズム形状を有する異方性拡散シートに比べて、経済的かつ、同等性能の異方拡散フィルムを得ることが出来る。また、フィルムの材質がＳＰＳよりなる為、耐薬品性が求められる用途に好適である。さらに、他の透明シートとの貼り合わせが容易で、必要に応じて熱成形やインモールドラミネートが可能であるため、従来のプリズム形状を有する異方性拡散シートに比べて応用範囲が広い。
他の透明シートとの貼り合わせ方法としては、接着剤を用いたドライラミネート方式、ウエットラミネート方式や溶融樹脂を用いたポリサンドラミネート方式、または熱と圧力による熱ラミネート方式が挙げられる。特に透明シートがポリスチレン系の樹脂である場合、ＳＰＳフィルムと溶融ポリスチレン樹脂との接着性が良好である特性を利用し、ポリスチレン系透明シートの溶融押出・冷却固化のプロセスで当該ＳＰＳ異方性拡散フィルムを貼り合わせることが有効である。
従って、液晶ディスプレイの冷陰極管方式バックライトで使用される液晶部材である、ランプイメージを低減させる目的での光学シートとして好適である。
また、携帯電話のＬＥＤ方式バックライトは、ＬＥＤが導光板の一方向から光が入射されるため、効率的に光を前面に反射させる必要がある。本発明の異方性拡散フィルムと既存の導光板と組合せて用いることで、前面の輝度が均一な携帯電話用バックライトを得ることが出来る。
【実施例】
【００２１】
製造例１（ＳＰＳフィルムの製造）
ＳＰＳ樹脂（出光興産（株）製、６０ＺＣ（ホモポリマー））を、７５ｍｍφの単軸押出機を用いて可塑化、溶融し、６００ｍｍ幅のＴダイより押出し、厚さ２７０μｍのキャスト原反を成形した。キャスト原反を連続的に同時二軸延伸機へ導入し、１１０℃で予熱し、この温度でＭＤ及びＴＤの各方向に延伸倍率が３.３倍になるように同時延伸した。その後、２４０℃でＭＤ、ＴＤともに弛緩率５％で熱処理することにより、厚さ３０μｍの二軸延伸フィルムを製造した。
【００２２】
実施例１
図１に示す装置により異方性拡散フィルムを製造した。
製造例１で得たＳＰＳ二軸延伸フィルムの巻重体１３を繰り出し装置に挿入した。ＳＰＳフィルムを、テンションロールＲを介して加圧ロール１１と研磨ロール１２からなる表面粗化ユニット２０に導入した。計３つの表面粗化ユニット２０にて、フィルム表面に凹凸を形成した。その後、テンションロールＲを介して、巻き取り装置１４に処理後のＳＰＳフィルムを巻き取った。装置の稼働条件は以下のとおりとした。
加圧ロール：金属ロールの表面にショアＡ硬度２０のウレタンゴムを形成した直径２００ｍｍのロールを用いた。
研磨ロール：直径２００ｍｍの金属ロールの表面にサンドペーパー（８００番）を市販の両面テープで均一に貼り付けたものを使用した。
フィルム繰り出し速度：１０ｍ／ｍｉｎ
研磨ロールの回転方向：逆回転（速度：０．０５ｍ／ｍｉｎ）
加圧ロールと研磨ロールの接触点における線圧：１０ｋｇ／ｃｍ
表面粗化ユニット数：３
【００２３】
実施例２
加圧ロールと研磨ロールの接触点における線圧を２０ｋｇ／ｃｍにした他は、実施例１と同様にして異方性拡散フィルムを製造した。
【００２４】
実施例３
表面粗化ユニット数を２つとした他は、実施例１と同様にして異方性拡散フィルムを製造した。
【００２５】
比較例１
研磨ロールのサンドペーパーに番手が１４００であるものを使用し、表面粗化ユニット数を１つとした他は、実施例１と同様にして異方性拡散フィルムを製造した。
【００２６】
比較例２
研磨ロールのサンドペーパーに番手が３００であるものを使用した他は、実施例１と同様にして異方性拡散フィルムを製造した。
【００２７】
比較例３
ショットブラスト（遠心式ブラスト）で、回転するインペラーから７号珪砂をブレードに供給し遠心力で投射し、製造例１で得られたＳＰＳ二軸延伸フィルム表面をブラストすることによりフィルム表面を粗面化して拡散フィルムを製造した。
【００２８】
比較例４
市販の拡散シート（光拡散の異方性無し：恵和株式会社製、オパルスＢＳ−５３９）について評価した。
【００２９】
比較例５
市販のプリズムシート（３Ｍ製ＢＥＦII）について評価した。
【００３０】
上記各例で得たシートについて、下記の評価を実施した。
（１）表面粗さ
（株）小坂研究所製サーフレコーダーＤＳＦ５００を使用して測定した。
（２）異方拡散性能評価
図２及び図３に示す評価装置を使用して、試料であるフィルムの輝度を測定した。図２は評価装置の概略正面断面図であり、図３は概略側断面図である。
評価装置は、白色シートからなる下部反射板２２を有する箱状体の内部に複数の冷陰極管２３を、それぞれ平行かつ等間隔に整列させた構造を有するものである。尚、各冷陰極管の間隔は２５ｍｍとし、冷陰極管から測定試料２１までの距離を２０ｍｍとした。
測定試料２１を評価装置上に載せ、冷陰極管の長さ方向と直行する方向の輝度分布を測定し、冷陰極管の直上箇所（図２中、Ｐ）の輝度及び２本の冷極陰線の中間地点（図２中、Ｂ）の輝度を測定した。輝度は（株）トプコンテクノハウス製のＵＡ−１０００Ａで測定した。そして、Ｐ地点の輝度の平均値及びＢ地点の輝度の平均値を算出した。
本測定装置では、試料であるフィルムに光拡散性がない場合、Ｐ地点の輝度とＢ地点の輝度の差が大きくなる。一方、フィルムに光拡散性がある場合、Ｐ地点の輝度とＢ地点の輝度の差は小さくなる。
また、フィルムに異方拡散性がある場合、フィルムの測定方向、即ち、フィルムの繰り出し方向と冷陰極管の長さ方向とを平行になるように測定した場合と、直交するように測定した場合とで、Ｐ地点の輝度とＢ地点の輝度の差が異なる。
本評価では、フィルムの繰り出し方向と冷陰極管の長さ方向とを平行になるように測定した場合をＴＤ方向の輝度分布とし、フィルムの繰り出し方向と冷陰極管の長さ方向が直行する方向をＭＤ方向の輝度分布として各方向について測定した。そして、ＴＤ方向の輝度分布におけるＰ地点の輝度とＢ地点の輝度の差を差ＴＤ（△ＴＤ）とし、ＭＤ方向の輝度分布におけるＰ地点の輝度とＢ地点の輝度の差を差ＭＤ（△ＭＤ）とし、その差△Ｔ（△ＴＤ−△ＭＤ）を求めた。△Ｔの値が５００以上である場合、特定方向への顕著な拡散性能を示すものと判定した。
【００３１】
（３）フィルムの破断強度
ＡＳＴＭ Ｄ８８２に準拠し、フィルムの繰り出し方向（ＭＤ方向）に直交する方向（幅方向、ＴＤ方向）の破断強度を測定した。
評価結果を表１に示す。
【００３２】
【表１】
【００３３】
表１に記載の測定結果から、実施例１〜３のフィルムでは△Ｔの値が５００よりも大きいことから、ＴＤ方向に優れた異方拡散性能を有することが分かる。
一方、比較例１のフィルムでは形成した凹凸が浅いため、△Ｔの値が小さく、ＴＤ方向の異方拡散性能は低いことが分かる。比較例２では△Ｔの値が大きく、値がプラスであることから、ＴＤ方向に顕著な異方拡散性能を有するものの、破断強度が低く、実用上の使用に耐えないことが分かる。比較例３では、△Ｔの値が小さくかつマイナスであり、ＴＤ方向の異方拡散性能はない。
比較例４では、△Ｔの値が小さく異方拡散性能はなく、比較例５では、△Ｔの値が大きく値がプラスであることから、ＴＤ方向に優れた異方拡散性能を有するものの、差ＴＤ（△ＴＤ）が大きく、拡散性能に乏しいことが分かる。差ＴＤ（△ＴＤ）の値は、拡散性能の観点から２０００以下がよい。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の異方性拡散フィルムの製造方法は、液晶部材等に使用される光学シートの製造方法として有用である。
【符号の説明】
【００３５】
１１ 加圧ロール
１２ 研磨ロール
１３ ＳＰＳフィルム巻重体
１４ 巻き取り装置
２０ 表面粗化ユニット
Ｒ テンションロール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異方性拡散フィルムの製造方法に関する。さらに詳しくは、光の拡散や集光を必要とする光学部材や光学シート等として使用される異方性拡散フィルムに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶テレビや携帯電話のディスプレイでは、バックライトの光源にＬＥＤや冷陰極管が使用されている。これらは点光源や線光源であるので、これらを使用してバックライトに要求される均一な面状光源とするためには、光源から発生する光線を適度に拡散する必要がある。点光源や線光源から発せられる光を拡散するために、複数の光学シートが使用されている。
【０００３】
光学シートの一種である拡散シートは、方位角に対して均一に光を拡散させる能力を有する。一方、異方性拡散シート（フィルム）は、特定の方位角に拡散のピークを有する拡散シートを意味する。表示画面のバックライトとしては、拡散シートを単独で使用するが、用途によっては、複数の光学シートを組合せて使用し、そのなかに異方性拡散シートを使用する場合もある。例えば、冷陰極管を用いたバックライトの場合、一般の等方的な拡散フィルムでは冷陰極管によるランプイメージを解消することが困難であるため、異方拡散シートを用いる。これにより、バックライト性能を向上できる場合がある。
【０００４】
異方性拡散フィルムの製造方法として、例えば、サンドブラスト等で処理したロールや金型を使用して、これらの凹凸をフィルムの表面に転写させる方法が開示されている（特許文献１、２参照。）。
また、基材上に、相互に屈折率が異なる少なくとも２種類の光重合可能なモノマー及びオリゴマーの少なくともいずれかを含む異方性散乱フィルム用樹脂組成物を塗布し、光硬化装置にて硬化させることにより異方性拡散フィルムを製造する方法が開示されている（特許文献３参照。）。
また、加熱収縮性フィルムの片面又は両面に、硬質層が積層された積層シートを使用し、該積層シートの少なくとも一方向に張力を作用させて、加熱収縮させることにより硬質層を蛇行変形させることでフィルムに凹凸パターン形成する方法が開示されている（特許文献４、５参照。）。
【０００５】
上記の他、光学シート上に微細なプリズム加工を施す方法や、射出成形により金型の微細形状を樹脂表面に転写する技術や、ＵＶ硬化樹脂に微細形状を転写し、それを樹脂フィルム上で硬化させ微細形状を得る方法が知られている。
しかしながら、プリズム加工には、高度な金型加工技術が必要であるため、金型費用が高くまた、設計に時間がかかるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−４７００９号公報
【特許文献２】特開２００６−７１８９８号公報
【特許文献３】特開２００５−２４８８５号公報
【特許文献４】特開２００８−３０４６５１号公報
【特許文献５】特開２０１０−９７１０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、簡易な方法により安価で優れた異方拡散性能を発現する異方性拡散フィルムを製造できる方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、以下の異方性拡散フィルムの製造方法等が提供される。
１．厚さが１０μｍ〜３００μｍである二軸延伸シンジオタクチックポリスチレン（ＳＰＳ）フィルムを、加圧ロールと研磨ロールの間で挟持することにより、前記フィルムの表面に、表面粗さが０．２μｍ〜１μｍである凹凸を設けることを特徴とする、異方性拡散フィルムの製造方法。
２．前記研磨ロールの回転速度が、基材フィルムの繰り出し速度の１／１０〜１／１０００であることを特徴とする１記載の異方性拡散フィルムの製造方法。
３．前記加圧ロールと研磨ロールの接触点における線圧が、０．５〜３０ｋｇ／ｃｍであることを特徴とする１又は２に記載の異方性拡散フィルムの製造方法。
４．前記基材フィルムの繰り出し速度が、１〜２０ｍ／ｍｉｎであることを特徴とする１〜３のいずれかに記載の異方性拡散フィルムの製造方法。
５．前記研磨ロールが、該表面に研磨剤からなる研磨層を有するロールであることを特徴とする１〜４のいずれかに記載の異方性拡散フィルムの製造方法。
６．上記１〜５のいずれかに記載の製造方法より得られることを特徴とする異方性拡散フィルム。
７．上記６に記載の異方性拡散フィルムを使用したことを特徴とする液晶部材。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、簡易な方法により安価で優れた異方拡散性能を発現する異方性拡散フィルムを製造できる。得られる異方性拡散フィルムは、優れた異方拡散性を有し、また、フィルムの拡散性能が均一である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明で使用した異方性拡散フィルムの製造装置の概略図である。
【図２】異方性拡散性能評価装置の概略正面断面図である。
【図３】異方性拡散性能評価装置の概略側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の異方性拡散フィルムの製造方法は、厚さが１０μｍ〜３００μｍである二軸延伸シンジオタクチックポリスチレン（ＳＰＳ）フィルムを、加圧ロールと研磨ロールの間で挟持することにより、ＳＰＳフィルムの表面に、表面粗さが０．２μｍ〜１μｍである凹凸を設けることを特徴とする。本発明の方法では、研磨ロールにＳＰＳフィルムを擦りつけ、フィルム表面に細かな傷をつけることで光拡散性を付与する。
【００１２】
基材である二軸延伸ＳＰＳフィルムは、特に制限はなく、シンジオタクチックポリスチレンを公知の方法により二軸延伸ＳＰＳフィルムに加工したものでもよい。尚、二軸延伸の方法は、同時法でも逐次法でもよい。
例えば、二軸延伸ＳＰＳフィルムは、ＳＰＳ系樹脂を押出機で溶融押出した後、二軸延伸することで製造できる。延伸温度は、例えば、予熱温度９０℃〜１２０℃、延伸温度１００℃〜１６０℃、熱固定温度２００℃〜２６０℃である。
延伸倍率は、好ましくは、フィルムの繰り出し方向（ＭＤ）が２．５〜４．０倍であり、ＭＤ方向の垂直方向（ＴＤ）が２．５倍〜４．０倍である。
熱固定部にてＭＤ，ＴＤ共に０〜３０％の範囲で弛緩を行ってもよい。弛緩率をＭＤ及びＴＤ共に４〜２０％に設定し、熱固定温度を２００〜２５０℃に調整することにより、長手方向及び幅方向の熱収縮率をそれぞれ０．１〜１．０％とできる。弛緩率を大きくするか、又は、熱固定温度を高くすると、熱収縮率が小さくなる傾向がある。
ＳＰＳフィルムの厚さは、用途に合わせて適宜選択できるが、通常、１０μｍ〜３００μｍが好ましい。
基材にＳＰＳフィルムを用いることで、異方性拡散性能に優れる異方性拡散フィルムとなる。
【００１３】
本発明では、ＳＰＳフィルムを加圧ロールと研磨ロールの間で挟持することにより、ＳＰＳフィルムの表面に凹凸を形成する。研磨ロールを使用することにより、従来の転写技術で必要とされる高価な微細金型が不要となる。
研磨ロールは、ＳＰＳフィルムの表面に、研磨により凹凸を形成するものである。研磨ロールとしては、例えば、表面にヤスリの刃を形成したロールや、表面に公知の研磨剤からなる層を形成したロール等が使用できる。本発明では、研磨ロールの表面に研磨剤からなる研磨層を有するロールが好ましい。研磨層は、例えば、ロール表面にサンドペーパーを巻きつけることにより形成してもよい。これにより、ロール表面に粗度の異なる研磨層を容易に形成できる。この場合、サンドペーパーの目が詰まらないように、研磨ロールの回転速度は低速で回転させることが好ましい。サンドペーパー全面を使用した後、新たなものに容易に取り替えることができる。サンドペーパーの番手は、４００〜１２００が好ましい。
研磨ロールの直径は１００ｍｍ〜３００ｍｍが好ましい。
【００１４】
加圧ロールは、ＳＰＳフィルムを研磨ロールに押しつけるものである。加圧ロールとしては、フィルム及びフィルム加工の分野で公知のものが使用できる。例えば、エアシリンダーで押圧するピンチロール（ゴムロール）等が挙げられる。ゴムロールとしては、ゴム硬度（ＪＩＳ Ｋ６２５３ ショアＡ）が６０度以下のものが好ましい。
加圧ロールの直径は１００ｍｍ〜３００ｍｍが好ましい。
【００１５】
ＳＰＳフィルムを加圧ロールと研磨ロールの間に導入する手段としては、フィルム及びフィルム加工の分野で公知のものが使用できる。例えば、巻重体状のＳＰＳフィルムからフィルムを繰り出し、加圧ロールと研磨ロールの間隙を通過した後に巻き取り装置によりフィルムを巻き取る方法が挙げられる。
ＳＰＳフィルムの繰り出し速度は、巻き取り装置の回転速度で制御できる。尚、加圧ロールをモーター等の駆動手段によって回転させてもよい。この場合、巻き取り装置の回転速度に同調させることが好ましい。
ＳＰＳフィルムの繰り出し速度は、１〜２０ｍ／ｍｉｎであることが好ましく、特に、３〜１５ｍ／ｍｉｎであることが好ましい。繰り出し速度が１ｍ／ｍｉｎ未満では、処理速度が遅いため生産性に劣る。一方、２０ｍ／ｍｉｎを超えると、研磨の際に発生する削りカスの多くがフィルムに随搬し、後工程での除去が困難となる場合がある。
【００１６】
加圧ロールと研磨ロールの間にＳＰＳフィルム導入し、研磨ロールにＳＰＳフィルムを擦りつけることにより、フィルム表面に凹凸をつける。
本発明では、例えば、研磨ロールの回転方向を加圧ロールの逆にすることや、研磨ロールの回転速度と基材フィルムの繰り出し速度（加圧ロールの回転速度）を異ならせることにより、研磨ロールに形成された研磨手段がフィルム表面に擦り傷状の凹凸を形成する。
研磨ロールの回転速度は、基材フィルムの繰り出し速度の１／１０〜１／１０００であることが好ましく、特に、１／１００〜１／５００であることが好ましい。これにより、研磨ロールの目詰まりを抑制し、安定した傷付け加工が可能となる。
【００１７】
加圧ロールと研磨ロールの接触点における線圧は、０．５〜３０ｋｇ／ｃｍであることが好ましく、特に、２〜２０ｋｇ／ｃｍであることが好ましい。線圧が上記範囲であれば、ＳＰＳフィルムが研磨ロールにより適度に研磨され、所望の凹凸が形成されやすい。
【００１８】
本発明の製造方法において、必要であれば、エアナイフ、バキューム、超音波クリーナー、水洗等により、研磨により生じた削りかすを除去してもよい。
また、ＳＰＳフィルムの張力調整のため、ダンサーロール等の公知の装置を導入してもよい。
さらに、同一の製造ライン上に、加圧ロールと研磨ロールからなる表面粗化ユニットを複数設けてもよい。表面粗化ユニットの数は１〜５であることが好ましい。
【００１９】
本発明の方法で得られる異方性拡散フィルムでは、表面粗さが０．２μｍ〜１μｍである凹凸を設ける。表面粗さは、研磨ロールの研磨手段の粗度、回転速度、線圧等により制御できる。
尚、表面粗さはＪＩＳ Ｂ ０６０１：２００１に準拠し測定したＲａ（算術平均粗さ）を意味する。測定方向（走査方向）は、ＳＰＳフィルムの幅方向（ＳＰＳフィルム繰り出し方向に直交する方向）である。
【００２０】
本発明の異方性拡散フィルムは、従来のプリズム形状を有する異方性拡散シートに比べて、経済的かつ、同等性能の異方拡散フィルムを得ることが出来る。また、フィルムの材質がＳＰＳよりなる為、耐薬品性が求められる用途に好適である。さらに、他の透明シートとの貼り合わせが容易で、必要に応じて熱成形やインモールドラミネートが可能であるため、従来のプリズム形状を有する異方性拡散シートに比べて応用範囲が広い。
他の透明シートとの貼り合わせ方法としては、接着剤を用いたドライラミネート方式、ウエットラミネート方式や溶融樹脂を用いたポリサンドラミネート方式、または熱と圧力による熱ラミネート方式が挙げられる。特に透明シートがポリスチレン系の樹脂である場合、ＳＰＳフィルムと溶融ポリスチレン樹脂との接着性が良好である特性を利用し、ポリスチレン系透明シートの溶融押出・冷却固化のプロセスで当該ＳＰＳ異方性拡散フィルムを貼り合わせることが有効である。
従って、液晶ディスプレイの冷陰極管方式バックライトで使用される液晶部材である、ランプイメージを低減させる目的での光学シートとして好適である。
また、携帯電話のＬＥＤ方式バックライトは、ＬＥＤが導光板の一方向から光が入射されるため、効率的に光を前面に反射させる必要がある。本発明の異方性拡散フィルムと既存の導光板と組合せて用いることで、前面の輝度が均一な携帯電話用バックライトを得ることが出来る。
【実施例】
【００２１】
製造例１（ＳＰＳフィルムの製造）
ＳＰＳ樹脂（出光興産（株）製、６０ＺＣ（ホモポリマー））を、７５ｍｍφの単軸押出機を用いて可塑化、溶融し、６００ｍｍ幅のＴダイより押出し、厚さ２７０μｍのキャスト原反を成形した。キャスト原反を連続的に同時二軸延伸機へ導入し、１１０℃で予熱し、この温度でＭＤ及びＴＤの各方向に延伸倍率が３.３倍になるように同時延伸した。その後、２４０℃でＭＤ、ＴＤともに弛緩率５％で熱処理することにより、厚さ３０μｍの二軸延伸フィルムを製造した。
【００２２】
実施例１
図１に示す装置により異方性拡散フィルムを製造した。
製造例１で得たＳＰＳ二軸延伸フィルムの巻重体１３を繰り出し装置に挿入した。ＳＰＳフィルムを、テンションロールＲを介して加圧ロール１１と研磨ロール１２からなる表面粗化ユニット２０に導入した。計３つの表面粗化ユニット２０にて、フィルム表面に凹凸を形成した。その後、テンションロールＲを介して、巻き取り装置１４に処理後のＳＰＳフィルムを巻き取った。装置の稼働条件は以下のとおりとした。
加圧ロール：金属ロールの表面にショアＡ硬度２０のウレタンゴムを形成した直径２００ｍｍのロールを用いた。
研磨ロール：直径２００ｍｍの金属ロールの表面にサンドペーパー（８００番）を市販の両面テープで均一に貼り付けたものを使用した。
フィルム繰り出し速度：１０ｍ／ｍｉｎ
研磨ロールの回転方向：逆回転（速度：０．０５ｍ／ｍｉｎ）
加圧ロールと研磨ロールの接触点における線圧：１０ｋｇ／ｃｍ
表面粗化ユニット数：３
【００２３】
実施例２
加圧ロールと研磨ロールの接触点における線圧を２０ｋｇ／ｃｍにした他は、実施例１と同様にして異方性拡散フィルムを製造した。
【００２４】
実施例３
表面粗化ユニット数を２つとした他は、実施例１と同様にして異方性拡散フィルムを製造した。
【００２５】
比較例１
研磨ロールのサンドペーパーに番手が１４００であるものを使用し、表面粗化ユニット数を１つとした他は、実施例１と同様にして異方性拡散フィルムを製造した。
【００２６】
比較例２
研磨ロールのサンドペーパーに番手が３００であるものを使用した他は、実施例１と同様にして異方性拡散フィルムを製造した。
【００２７】
比較例３
ショットブラスト（遠心式ブラスト）で、回転するインペラーから７号珪砂をブレードに供給し遠心力で投射し、製造例１で得られたＳＰＳ二軸延伸フィルム表面をブラストすることによりフィルム表面を粗面化して拡散フィルムを製造した。
【００２８】
比較例４
市販の拡散シート（光拡散の異方性無し：恵和株式会社製、オパルスＢＳ−５３９）について評価した。
【００２９】
比較例５
市販のプリズムシート（３Ｍ製ＢＥＦII）について評価した。
【００３０】
上記各例で得たシートについて、下記の評価を実施した。
（１）表面粗さ
（株）小坂研究所製サーフレコーダーＤＳＦ５００を使用して測定した。
（２）異方拡散性能評価
図２及び図３に示す評価装置を使用して、試料であるフィルムの輝度を測定した。図２は評価装置の概略正面断面図であり、図３は概略側断面図である。
評価装置は、白色シートからなる下部反射板２２を有する箱状体の内部に複数の冷陰極管２３を、それぞれ平行かつ等間隔に整列させた構造を有するものである。尚、各冷陰極管の間隔は２５ｍｍとし、冷陰極管から測定試料２１までの距離を２０ｍｍとした。
測定試料２１を評価装置上に載せ、冷陰極管の長さ方向と直行する方向の輝度分布を測定し、冷陰極管の直上箇所（図２中、Ｐ）の輝度及び２本の冷極陰線の中間地点（図２中、Ｂ）の輝度を測定した。輝度は（株）トプコンテクノハウス製のＵＡ−１０００Ａで測定した。そして、Ｐ地点の輝度の平均値及びＢ地点の輝度の平均値を算出した。
本測定装置では、試料であるフィルムに光拡散性がない場合、Ｐ地点の輝度とＢ地点の輝度の差が大きくなる。一方、フィルムに光拡散性がある場合、Ｐ地点の輝度とＢ地点の輝度の差は小さくなる。
また、フィルムに異方拡散性がある場合、フィルムの測定方向、即ち、フィルムの繰り出し方向と冷陰極管の長さ方向とを平行になるように測定した場合と、直交するように測定した場合とで、Ｐ地点の輝度とＢ地点の輝度の差が異なる。
本評価では、フィルムの繰り出し方向と冷陰極管の長さ方向とを平行になるように測定した場合をＴＤ方向の輝度分布とし、フィルムの繰り出し方向と冷陰極管の長さ方向が直行する方向をＭＤ方向の輝度分布として各方向について測定した。そして、ＴＤ方向の輝度分布におけるＰ地点の輝度とＢ地点の輝度の差を差ＴＤ（△ＴＤ）とし、ＭＤ方向の輝度分布におけるＰ地点の輝度とＢ地点の輝度の差を差ＭＤ（△ＭＤ）とし、その差△Ｔ（△ＴＤ−△ＭＤ）を求めた。△Ｔの値が５００以上である場合、特定方向への顕著な拡散性能を示すものと判定した。
【００３１】
（３）フィルムの破断強度
ＡＳＴＭ Ｄ８８２に準拠し、フィルムの繰り出し方向（ＭＤ方向）に直交する方向（幅方向、ＴＤ方向）の破断強度を測定した。
評価結果を表１に示す。
【００３２】
【表１】
【００３３】
表１に記載の測定結果から、実施例１〜３のフィルムでは△Ｔの値が５００よりも大きいことから、ＴＤ方向に優れた異方拡散性能を有することが分かる。
一方、比較例１のフィルムでは形成した凹凸が浅いため、△Ｔの値が小さく、ＴＤ方向の異方拡散性能は低いことが分かる。比較例２では△Ｔの値が大きく、値がプラスであることから、ＴＤ方向に顕著な異方拡散性能を有するものの、破断強度が低く、実用上の使用に耐えないことが分かる。比較例３では、△Ｔの値が小さくかつマイナスであり、ＴＤ方向の異方拡散性能はない。
比較例４では、△Ｔの値が小さく異方拡散性能はなく、比較例５では、△Ｔの値が大きく値がプラスであることから、ＴＤ方向に優れた異方拡散性能を有するものの、差ＴＤ（△ＴＤ）が大きく、拡散性能に乏しいことが分かる。差ＴＤ（△ＴＤ）の値は、拡散性能の観点から２０００以下がよい。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の異方性拡散フィルムの製造方法は、液晶部材等に使用される光学シートの製造方法として有用である。
【符号の説明】
【００３５】
１１ 加圧ロール
１２ 研磨ロール
１３ ＳＰＳフィルム巻重体
１４ 巻き取り装置
２０ 表面粗化ユニット
Ｒ テンションロール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚さが１０μｍ〜３００μｍである二軸延伸シンジオタクチックポリスチレン（ＳＰＳ）フィルムを、加圧ロールと研磨ロールの間で挟持することにより、前記フィルムの表面に、表面粗さが０．２μｍ〜１μｍである凹凸を設けることを特徴とする、異方性拡散フィルムの製造方法。
【請求項２】
前記研磨ロールの回転速度が、基材フィルムの繰り出し速度の１／１０〜１／１０００であることを特徴とする請求項１記載の異方性拡散フィルムの製造方法。
【請求項３】
前記加圧ロールと研磨ロールの接触点における線圧が、０．５〜３０ｋｇ／ｃｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の異方性拡散フィルムの製造方法。
【請求項４】
前記基材フィルムの繰り出し速度が、１〜２０ｍ／ｍｉｎであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の異方性拡散フィルムの製造方法。
【請求項５】
前記研磨ロールが、該表面に研磨剤からなる研磨層を有するロールであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の異方性拡散フィルムの製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の製造方法より得られることを特徴とする異方性拡散フィルム。
【請求項７】
請求項６に記載の異方性拡散フィルムを使用したことを特徴とする液晶部材。
【請求項１】
厚さが１０μｍ〜３００μｍである二軸延伸シンジオタクチックポリスチレン（ＳＰＳ）フィルムを、加圧ロールと研磨ロールの間で挟持することにより、前記フィルムの表面に、表面粗さが０．２μｍ〜１μｍである凹凸を設けることを特徴とする、異方性拡散フィルムの製造方法。
【請求項２】
前記研磨ロールの回転速度が、基材フィルムの繰り出し速度の１／１０〜１／１０００であることを特徴とする請求項１記載の異方性拡散フィルムの製造方法。
【請求項３】
前記加圧ロールと研磨ロールの接触点における線圧が、０．５〜３０ｋｇ／ｃｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の異方性拡散フィルムの製造方法。
【請求項４】
前記基材フィルムの繰り出し速度が、１〜２０ｍ／ｍｉｎであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の異方性拡散フィルムの製造方法。
【請求項５】
前記研磨ロールが、該表面に研磨剤からなる研磨層を有するロールであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の異方性拡散フィルムの製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の製造方法より得られることを特徴とする異方性拡散フィルム。
【請求項７】
請求項６に記載の異方性拡散フィルムを使用したことを特徴とする液晶部材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−２１２０４１（Ｐ２０１２−２１２０４１Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７７９６１（Ｐ２０１１−７７９６１）
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００１８３６４６）出光興産株式会社 (2,069)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００１８３６４６）出光興産株式会社 (2,069)
【Ｆターム（参考）】
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