JPH0736023A

JPH0736023A - 耐熱性光学プラスチックシート及びその製造方法

Info

Publication number: JPH0736023A
Application number: JP17236793A
Authority: JP
Inventors: Sadao Fujii; 貞男藤井
Original assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1993-06-17
Filing date: 1993-06-17
Publication date: 1995-02-07

Abstract

(57)【要約】【構成】主鎖に芳香族基を有する光学的に透明なポリ
アリレートからなる少なくとも一つの第１層と、該層よ
りガラス転移温度の低い光学的に透明な材料からなる第
２層とを積層してなる、耐熱性と透明性に優れた光学プ
ラスチックシート。【効果】耐衝撃性、剛性を備え、且つ優れた光学的特
性を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光学的に均一透明でか
つ耐熱性を有する光学プラスチックシート及びその製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】エレクトロニクス技術の急速な進歩にと
もない、特に液晶表示素子、太陽電池用光電変換素子な
ど、光エレクトロニクス分野は拡大している。これらの
分野において、光エレクトロニクス素子は、一般的に
は、素子を透明導電層を有するガラス基板上に形成する
ことにより各種用途に供されている。しかし、ガラスは
機械的強度、特に脆性に課題があり、素子の耐久性を低
下させるため、強化ガラス等の特殊な処理をした基板の
利用が行われている。また、特に、可搬型機器に組み込
んだ場合、ガラスの大きな比重のため機器の重量が大き
くなり、そのためガラス基板の薄膜化が指向され、０．
４ｍｍ程度の基板が利用可能となった。しかし、この場
合も、ガラスの脆性のため、プロセス中での割れによる
歩留り低下や、素子の耐衝撃性が低下するという課題を
有している。

【０００３】以上のように、基板の強靱化・軽量化が強
く望まれており、軽量・耐衝撃性の点と、ガラスとの互
換性の観点から、０．３〜０．５ｍｍ厚程度のプラスチ
ック基板が要求されている。しかし、光エレクトロニク
ス素子を形成させる際に必要とされるプロセス温度は、
１８０℃以上、好ましくは２００℃以上の耐熱性が要求
され、また、液晶素子への応用を考える場合には、５０
ｎｍ以下、好ましくは２０ｎｍ以下という低複屈折が要
求される。一方、プラスチック成形の際に分子は配向を
受け易く、特に耐熱性の高い材料を用いて低複屈折の成
形体を得ることは非常に困難である。例えば、ポリカー
ボネート等の比較的耐熱性の低い材料では、液晶表示素
子に利用可能な、複屈折で５０ｎｍ程度の光学的特性を
有するシート状成形体を得ることも可能ではあるが、ポ
リアリレート等のガラス転移温度が１８０℃以上の材料
では、低複屈折シート状成形体は得られていない。

【０００４】そのため、耐熱高分子として知られている
ポリアリレート、ポリスルフォン、ポリエーテルイミド
等を溶剤キャスティング法によりフィルム化し、いわゆ
るプラスチック液晶セル等の形態で利用されているが、
基板が約０．１ｍｍ程度のフィルム状であり、ガラスと
比較し剛性に欠けフレキシブルであるため、ガラス基板
を用いたプロセスと共用することができない。かくし
て、新たなプロセス開発が必要となり、既存のガラス基
板プロセスを利用して、ガラス基板の欠点を解消すると
いう目的のためには適当でない。剛性を持たせるために
フィルムの厚膜化が考えられるが、溶剤キャスティング
法により厚膜化する場合、発泡等の欠陥が生じ易い他、
生産性が大幅に低下するので工業的実施は難しく、２０
０μｍ程度が限界である。

【０００５】一方、ポリメチルメタクリレートの様な本
質的に低複屈折材料であるプラスチックや、硬化型プラ
スチックをシート状に成形して利用することが検討され
ているが、前者はガラスプロセスで必要とされる耐熱性
が無く、後者は生産性が悪く量産実用性に欠ける等の課
題を有している。また、前記耐熱光学フィルムを積層し
シート化することも可能であるが、耐熱性と信頼性に優
れた接着剤が無いことや、加熱積層する場合は高い処理
温度が必要となり、樹脂の変性・着色等、特性の劣化が
起こるほか、コスト的に高いものとなる。従って、ガラ
スプロセスと互換性を保つことのできる剛性と耐熱性を
持ち、耐衝撃性に優れ、かつ、透明・低複屈折等の光学
的特性を満足する工業的に利用可能な材料は未だ見いだ
されていないのが実情である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような実情に鑑
み、本発明は、ガラスプロセスと共用又は互換性が期待
でき、耐熱性・光学的特性に優れ、且つ量産性を有する
耐熱光学プラスチックシートを提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記目的
を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、高耐熱性を受け持
つ層と室温における物理的性質を受け持つ層の積層構造
にすることにより、剛性、光学的特性及び耐熱性を合わ
せ持つ光学プラスチックシートが得られることを見出し
本発明に到った。すなわち、本発明の第１は、主鎖に芳
香族基を有する光学的に透明なポリアリレートからなる
少なくとも一つの第１層と、該層よりガラス転移温度の
低い光学的に透明な材料からなる第２層とを積層してな
る、耐熱性と透明性に優れた光学プラスチックシート
を、本発明の第２は、主鎖に芳香族基を有する光学的に
透明なポリアリレートフィルムからなる第１層と、該層
よりガラス転移温度の低い光学的に透明な材料のフィル
ムからなる第２層とを積層することを特徴とする、耐熱
性と透明性に優れた光学プラスチックシートの製造方法
をそれぞれ内容とする。

【０００８】本発明は、高ガラス転移温度を有する耐熱
性の高い低複屈折性の層からなる第１層と、低ガラス転
移温度を有する材料からなる第２層とからなる複層構造
を有するプラスチックシートである。第１層を構成す
る、主鎖に芳香族基を有する光学的に透明なポリアリレ
ートを主体とした高分子の詳細は、特開昭５０−１３４
９１号等に記載されており、そのガラス転移温度は１６
０℃以上、好ましくは１８０℃以上、より好ましくは２
００℃以上を有する材料からなる。該層は低ガラス転移
温度を有する第２層と複層化されており、第２層の片面
もしくは両面に存在し、高温加熱時の熱変形を防止する
役割を果たしている。第１層の厚みは、積層シートの厚
みや要求される耐熱形状安定性により決定されるが、第
１層を構成する総厚みは、通常、積層シートの２０〜５
０％である。

【０００９】第２層を構成するプラスチック材料として
は、低複屈折性を有し、厚膜化が容易な材料から構成さ
れ、耐熱性は第１層より低いものを利用することができ
る。第２層を構成する材料のガラス転移温度は、要求さ
れる耐熱性の程度に依存するが、一般には１００℃以上
であればよく、好ましくは１４０℃以上であれば、よ
い。本発明の積層シートの耐熱性は第１層の耐熱性で規
定される。第２層を構成する材料は、第１層との親和性
に優れた材料が好ましく、ポリアリレートの分子構造に
より、最適プラスチック材料を選択する必要がある。第
２層は、常温でのシートの剛性を出すための役割を果た
している。また、第１層により熱的変形に対して守られ
ているため、ガラス転移温度以上の高温加熱時にも、そ
の片面あるいは両面に存在する高ガラス転移温度を有す
るポリアリレート層の保護を受け、加圧等の応力に対し
ても流動すること無く形態を保持する。第２層の厚み
は、第１層厚みの場合と同様に、積層シートに要求され
る特性により決定されるが、積層シート全体の厚みの５
０〜７０％が選択される。

【００１０】該積層シートは、各層を構成するプラスチ
ックを溶融共押出法により成形することができるが、各
層を単独にて溶剤キャスト法や溶融押出法により必要と
する厚みにフィルム化した後ラミネートすることにより
容易に積層シートを得ることができる。接着剤を用いて
ラミネートすることも可能であるが、積層シートの耐熱
性を損なうことのないように接着剤を選択する必要があ
る。高温時の特性から加熱ラミネートが好ましい。この
場合は、第１層と第２層の親和性を考慮した材料選択を
行う必要がある。

【００１１】第２層の好適な材料としては、比較的低ガ
ラス転移温度を有するポリアリレート系プラスチックを
利用できる。また主鎖に芳香族基を有するポリカーボネ
ートはポリアリレートと相溶性が高く、第２層として好
ましい材料である。ビスフェノールＡを構成成分とする
ポリカーボネートは、特性、コストの点から特に好まし
い。

【００１２】本発明の耐熱光学プラスチックシートは、
上記の如く、第１層と第２層とを積層してなるので、光
学的特性に優れた薄膜フィルムを得やすいという溶剤キ
ャスト法の利点を生かし、低コストで耐熱厚膜シートを
得ることができるという特徴を有している。また、ラミ
ネート法により積層シートを得る場合、高耐熱層（第１
層）は光学的特性から溶剤キャスト法により成膜したフ
ィルムを用い、一方、比較的低ガラス転移温度を有する
材料は溶融押出法で光学的特性の良好なフィルムを生産
性高く得ることが容易であるという特徴を利用し、第２
層は溶融押出フィルムを用い、積層フィルムのコストを
低減することも可能である。更に、加熱ラミネート法に
よれば、一般的に、第２層はラミネート時にガラス転移
温度以上に加熱されるため熱アニールの効果を受けるこ
とになり、単一フィルムで有していた複屈折は熱アニー
ルにより低下改善され、その結果、得られた積層シート
は、単一フィルムの複屈折の総和とはならないという特
徴を有する。好適な加熱ラミネートの方法の一つは、加
熱ロールあるいはベルトによる加熱・加圧ラミネート法
である。加熱温度はラミネートする材料により異なる
が、第２層を構成する材料のガラス転移温度より高く、
第１層を構成する材料のガラス転移温度より低い温度が
好適である。熱ラミネートは、比較的低温にて予備圧着
した後、ラミネート温度に加熱し本圧着する等、加熱を
複数の段階に分けて実施することも可能である。熱ラミ
ネート時の気泡巻き込みを防止するため、真空ラミネー
ト方式も好適に使用可能である。

【００１３】上記の如き構造の本発明のプラスチックシ
ートは、剛性等、プロセスでのガラスとの共用又は互換
性を保つため、厚みは０．２〜１ｍｍが好適であり、
０．３〜０．７ｍｍが特に好ましい。また、光学的特性
については、全光線透過率は７０％以上が好ましく、複
屈折は７０ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは５０ｎ
ｍ以下、更に好ましくは２０ｎｍ以下である。

【００１４】本発明のプラスチックシートは、ガラスと
同様に、光エレクトロニクス素子用基板として、透明導
電加工等の２次加工をすることができるが、加工条件と
しては、透明導電フィルムで実施されている条件を参考
にしながら最適な条件を見出す必要がある。また、ガラ
ス基板と異なり、酸素、水蒸気等に対するバリヤー性能
は落ちるため、必要に応じ、エチレン−ビニルアルコー
ル共重合体（エバール：登録商標）や塩化ビニリデン等
の有機系ガスバリヤー加工や、シリカ等からなる無機系
ガスバリヤー加工を行う。

【００１５】本発明のプラスチックシートは、耐熱性と
光学特性の点からガラスと共用又は互換可能であり、広
く光エレクトロニクス素子用の基板として有用である。
更に、ガラスと異なり耐衝撃性に優れ、かつ軽量である
ため、大面積化が要求されている液晶表示素子用の基板
材料として特に有用である。

【００１６】

【実施例】以下、実施例に基づいて本発明を更に具体的
に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。実施例１第１層の材料として、溶剤キャスティング法により製膜
され、ガラス転移温度が２１５℃、リターデーションが
１０ｎｍである７５μｍ厚のポリアリレート透明フィル
ム（商品名エルメックＦ−１１００：鐘淵化学工業
株式会社製）を用い、第２層の材料として、溶剤キャス
ティング法により製膜され、ガラス転移温度が１５０
℃、リターデーションが２０ｎｍである１２０μｍ厚の
ポリカーボネートフィルムを用い、ポリカーボネートフ
ィルムをポリアリレートフィルム２枚で挟み、真空ラミ
ネート機で１４５℃にて仮圧着した。その後ガラス板で
挟み２００℃に加熱・本圧着し、強固に融着した２７０
μｍ厚の積層シートを得た。積層シートのＴＭＡ分析に
よる軟化温度は２４５℃であり、ポリアリレート単独の
フィルムとほぼ同程度の軟化温度を示した。一方、ポリ
カーボネートの、軟化温度は１８０℃であった。また、
作成した積層シートは２００℃、２０Kg／cm²で加圧し
ても、その形態を保持し、リターデーションは３０ｎｍ
と優れた耐熱性と光学的等方性を有していた。

【００１７】実施例２第２層の材料として溶融押出法により成形された、２０
ｎｍのリターデーションを有する４００μｍ厚のポリカ
ーボネートシートを用い、実施例１と同様にポリアリレ
ートフィルム２枚との加熱融着を行い、５３０μｍ厚の
積層シートを得た。この積層シートの軟化温度は２４５
℃で、２００℃、２０Kg／cm²で加圧した後のリターデ
ーションは４０ｎｍであった。

【００１８】実施例３第２層の材料として溶剤キャスト法により得られた、５
０ｎｍのリターデーションを有する１９０μｍ厚のポリ
カーボネートシートを用い、実施例１と同様にポリアリ
レートフィルム２枚との加熱融着を行い、３４０μｍ厚
の積層シートを得た。この積層シートの軟化温度は２４
５℃で、２００℃、２０Kg／cm²で加圧した後のリター
デーションは５０ｎｍであった。

【００１９】参考例１実施例１で得られた積層シートを用い、真空スパッタリ
ング法にて、ＳｉＯ₂層１０００Å、ＩＴＯ層１０００
Åを順次形成させ、バリヤー層と透明導電層を有する耐
熱透明基板を作成した。この耐熱透明基板は、表面抵抗
が３０Ω／□、酸素透過性が１．２ｃｃ／ｍ² ／ｄａｙ
以下であった。

【００２０】

【発明の効果】叙上のとおり、本発明により耐衝撃性、
剛性を備えるとともに光学的特性に優れた耐熱透明プラ
スチックシートが提供される。本プラスチックシート
は、光エレクトロニクス分野での光学基板等として有用
である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主鎖に芳香族基を有する光学的に透明な
ポリアリレートからなる少なくとも一つの第１層と、該
層よりガラス転移温度の低い光学的に透明な材料からな
る第２層とを積層してなる、耐熱性と透明性に優れた光
学プラスチックシート。
【請求項２】第１層の両面に第２層を配置してなる請
求項１記載の光学プラスチックシート。
【請求項３】第２層がポリカーボネートからなる請求
項１又は２記載の光学プラスチックシート。
【請求項４】複屈折が７０ｎｍ以下である請求項１〜
３記載の光学プラスチックシート。
【請求項５】主鎖に芳香族基を有する光学的に透明な
ポリアリレートフィルムからなる第１層と、該層よりガ
ラス転移温度の低い光学的に透明な材料のフィルムから
なる第２層とを積層することを特徴とする、耐熱性と透
明性に優れた光学プラスチックシートの製造方法。
【請求項６】積層するフィルムが溶剤キャスティング
法により得られたフィルムである請求項５記載の製造方
法。