(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融温度差が２０℃以上であるマトリックス成分及び繊維状成分を交互に配列して押出機に同時に投入して押出する第１のステップと、
前記押出されたマトリックス成分及び繊維状成分の溶融物を繊維状成分の断面形状、繊維の太さ及び充填比が決定されたノズルに通過させながら、前記ノズルから断面形状、繊維の太さ及び充填比が決定された繊維状成分をマトリックス内にインサイチュ（Ｉｎ−ｓｉｔｕ）方式で一方向に分散配列する第２のステップと、
前記分散配列されたマトリックス成分及び繊維状成分の押出物をシート状に成形する第３のステップと、
を含む、繊維配向複合材の製造方法。
【請求項２】
前記第１のステップにおいて、マトリックス成分及び繊維状成分間の投入比が１：９〜９：１の重量比であることを特徴とする請求項１に記載の繊維配向複合材の製造方法。
【請求項３】
前記第２のステップにおいて、繊維状成分が、円形又は多角形から選ばれる単独又はその組み合わせの断面形状に配列されることを特徴とする請求項１に記載の繊維配向複合材の製造方法。
【請求項４】
前記第３のステップが、インフレーション円形ダイ法、Ｔ型ダイ法、スリットダイ押出法及び共押出法よりなる群から選ばれるいずれか一つにより行われることを特徴とする請求項１に記載の繊維配向複合材の製造方法。
【請求項５】
前記第３のステップにおけるシート成形後に、延伸ステップをさらに行うことを特徴とする請求項１に記載の繊維配向複合材の製造方法。
【請求項６】
前記マトリックス内の繊維状成分がシートの長手方向に比べ、連続相に配列され、
シートの長手方向の直角方向に比べ不連続相として分散配列されることを特徴とする請求項１に記載の繊維配向複合材の製造方法。
【請求項７】
１）溶融温度差が２０℃以上を満たすマトリックス成分及び繊維状成分を交互に配列して押出機に同時投入して押出し、
２）前記押出されたマトリックス成分及び繊維状成分の溶融物を繊維状成分の断面形状、繊維の太さ及び充填比が決定されたノズルに通過させながら、前記ノズルから断面形状、繊維の太さ及び充填比が決定された繊維状成分をマトリックス内にインサイチュ（Ｉｎ−ｓｉｔｕ）方式で一方向に分散配列し、
３）前記分散配列されたマトリックス内の繊維状成分の押出物をシート状に成形する、
ことを含み、
前記第３のシート成形に際して、巻取工程により、繊維状成分の長手方向の屈折率がマトリックスの長手方向の屈折率よりも低く、前記繊維状成分の長手方向に対する垂直方向への屈折率がマトリックスの垂直方向の屈折率よりも高いかあるいはそれに等しいように整合させて偏光を誘導し、前記マトリックスと繊維状成分の屈折率が高−低−高（ＨＩＧＨ−ＬＯＷ−ＨＩＧＨ）で繰り返し配列された多層に積層することを特徴とする、繊維配向複合材からなる反射偏光フィルムの製造方法。
【請求項８】
前記マトリックス成分及び繊維状成分が１：９〜９：１の重量比で同時に押出されることを特徴とする請求項７に記載の反射偏光フィルムの製造方法。
【請求項９】
前記シート成形後に、延伸工程をさらに行って繊維配向複合材の成分間の屈折率を制御することを特徴とする請求項７に記載の反射偏光フィルムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維配向複合材の製造方法、それにより製造された繊維配向複合材、前記繊維配向複合材よりなる反射偏光フィルム及びその製造方法に係り、さらに詳しくは、マトリックス成分及び繊維状成分を両方とも熱可塑性素材を用いて同時に押出し、繊維状成分の断面形状、繊維の太さ及び充填比が決定されたノズルに通させることにより、マトリックス内の繊維状成分をインサイチュ（Ｉｎ−ｓｉｔｕ）方式を用いて一方向に配列する繊維配向複合材の製造方法、それにより製造されてインサイチュ（Ｉｎ−ｓｉｔｕ）方式の一工程によりマトリックス内の繊維状成分が一方向に配列されるようにする繊維配向複合材（Ｉｎ−ｓｉｔｕ  Ｆｉｂｅｒ−ｏｒｉｅｎｔｅｄ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ）、前記繊維配向複合材よりなる反射偏光フィルム及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
重合体マトリックス内に繊維が高度に整列されるように埋め込む方法についての報告は次から次へと行われているが、特に、マトリックス内に分散された繊維の配向を制御することにより、繊維の補強による分野だけではなく、最近、繊維の光学性を用いた光学産業分野に至るまでその活用幅が広くなりつつある。
【０００３】
この理由から、繊維配向複合材の優れた物性を活用するための応用分野が拡大され、これに伴い、物性の改善又は製法工程の単純化を図るための研究が行われている。
【０００４】
従来、繊維配向複合材は、マトリックスの上に繊維を一方向に配列して接着方式を用いて複合化させた構造として、あるいは、織物補強材が含浸された積層板が積層された構造として提供される。
【０００５】
しかしながら、接着方式による複合化が行われる場合、層間接着不良の問題や、繊維の製造工程及び複合化工程が別途に行われなければならないという工程上の問題がある。
【０００６】
又、織物補強材を挿入した積層構造の場合、経糸方向の繊維束及び緯糸方向の繊維束よりなる織物補強材をマトリックス樹脂に含浸させて硬化させると、経糸方向の繊維束及び緯糸方向の繊維束の表面の間にマトリックス樹脂の過剰領域が生じ、積層板の間の層間厚さが厚くなるという問題がある。
【０００７】
このような繊維配向複合材の層間強度を補強するために、積層板の厚さ方向に補強糸を縫い付けたり、３次元形状の繊維プリフォームを製作して樹脂を含浸させたりする方法が提案されているが、これらの方法は、精度よい繊維の配列のための高価な装備を必要とし、既存の装備では具現し難いという欠点がある。なお、厚さ方向に配列された繊維を高密度化させ難い限界があることが指摘されている。
【０００８】
大韓民国特許第２０１０−７０９８９号には、経糸方向の繊維束及び緯糸方向の繊維束により製織された内部織物層及び前記内部織物層の両面のうちの少なくともいずれか一方の面に配置される微細繊維層を備え、前記微細繊維層は、微細繊維が３次元的に配列された織物補強材を用いた繊維配向複合材が開示されている。
【０００９】
しかしながら、前記発明も又、前記微細繊維層をバインダー樹脂又はニードルパンチングにより内部織物層と結合する方法を行うが故に、多段階の工程に伴われる問題が依然として存在する。
【００１０】
上述したように、マトリックス内の繊維状成分が高度に整列可能に設計された繊維配向複合材は、強度及び弾性率が補強され、繊維状成分の光学的な異方性により応用分野の拡大が期待される。
【００１１】
その具体例として、表示パネルは、電子計算機、電子時計、自動車のナビゲーション、事務自動化機器、携帯電話、ノート型パソコン及び情報通信端末などの表示装置に汎用されている。
【００１２】
この種の表示装置のうち液晶表示装置は、自体的に発光できないためバックライトユニットなどの別途の光源を必要とする。バックライトユニットは、ランプ、反射板、導光板、拡散板、プリズムフィルム及び輝度強化フィルムを備え、この上部に液晶表示パネルが配置される。
【００１３】
バックライトユニットに配設される輝度強化フィルムは、プリズムフィルムから出射される光の損失を低減させて液晶表示装置の輝度を増加させるためのフィルムであり、二重輝度向上フィルム（ＤＢＥＦ：Ｄｕａｌ ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ  ｆｉｌｍ）が代表的である。すなわち、前記二重輝度向上フィルム（ＤＢＥＦ）に無偏光が入射すると、一つの光は透過させ、もう一つの光は反射させることにより、光のリサイクリングを通して透過方向への光の量を増加させる技術である。
【００１４】
このため、二重輝度向上フィルム（ＤＢＥＦ）は、薄膜状の反射型偏光フィルムであり、光の横波が液晶ディスプレイパネルの下部偏光板に吸収されることを防いで液晶表示装置の輝度を強化させる役割を果たす。
【００１５】
このような二重輝度向上フィルム（ＤＢＥＦ）は、多数のポリマーフィルムが積層された構造を有し、可視光領域の特定の波長（λ）を有する光を基準として各層が前記波長（λ）の１／４に見合う分の光学的な厚さになるように設計されている。
【００１６】
このため、可視光の広い波長領域において透過及び反射による輝度向上効果を得るためには、合計で４００〜８００層のポリマーフィルムが積層されなければならない。このため、二重輝度向上フィルム（ＤＢＥＦ）は、このような厚さの制御及び数百層のポリマーフィルムの積層に伴う技術的な難点を有する。
【００１７】
実際に、大韓民国特許第４３２４５７号に開示されている反射偏光フィルムの実施形態を参照すると、光学層の積層数が数百個であることが確認される。
【００１８】
又、液晶表示装置は、電界の印加及び光源から発せられる光のうちの特定の方向の偏光を用いて映像を表示する。この理由から、通常の液晶ディスプレイは、一対の吸光性偏光器の間に液晶及び電極マトリックスが配置されている構造を有する。
【００１９】
しかしながら、従来の液晶ディスプレイの偏光器は、光源から発せられる光のうちいずれか一方の方向の偏光（以下、「Ｐ偏光」と称する。）は通過させ、他方の方向の偏光（以下、「Ｓ偏光」と称する。）は吸収して消滅させる特性を有しているため、光の損失によるディスプレイ装置の輝度が格段に低下し、これは、電力の無駄使いにつながるという問題がある。
【００２０】
このような問題を解消するために、大韓民国特許第４３２４５７号は、光学キャビティと液晶アセンブリとの間に反射偏光フィルムが設けられる輝度向上デバイスを開示している。
【００２１】
前記輝度向上デバイスの偏光分離原理は、光学キャビティから液晶アセンブリへと向かう光のうちＰ偏光は反射偏光フィルムを通過して液晶アセンブリに伝達されるようにし、Ｓ偏光は反射偏光フィルムにおいて光学キャビティへと反射された後、光学キャビティの拡散反射面において光の偏光方向がランダム化された状態で反射されて再び反射偏光フィルムに伝達される作用により、結果的に、Ｓ偏光が液晶アセンブリの偏光器を通過可能なＰ偏光に変換されて反射偏光フィルムを通過した後に液晶アセンブリに伝達されるようにする。
【００２２】
前記技術により光源から発せられる光の損失及び電力の無駄使いを低減させることができるが、従来の輝度向上デバイスの反射偏光フィルムは、屈折率が異なる等方性光学層及び異方性光学層が交互に積層され、これを伸張処理して入射偏光の選択的な反射及び屈折の透過に最適化される各光学層間の光学的な厚さ及び屈折率を有するように製作されるため、反射偏光フィルムの製作工程が複雑であるという問題がある。
【００２３】
このため、本発明者らは、マトリックス成分及び繊維状成分を両方とも熱可塑性素材を同時に押出し、 繊維状成分の断面形状、繊維の太さ及び充填比が前もって決定されたノズルに通させることにより、マトリックス内の繊維状成分をインサイチュ（Ｉｎ−ｓｉｔｕ）方式を用いて配列する繊維配向複合材を製造し、前記製造方法を用いて工程省略のメリットを得るだけではなく、厚さの薄肉化を具現し、特に、マトリックス内の繊維状成分の充填、分散度又は補強度を制御し、更に、前記製造された繊維配向複合材に特定の屈折率を工程上で制御して優れた反射偏光効率を有する反射偏光フィルムを提供することにより、本発明を完成するに至った。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
本発明の目的は、マトリックス内の繊維状成分が効率よく充填、分散又は補強されるようにするマトリックス内の繊維状成分をインサイチュ方式を用いて配列する繊維配向複合材の製造方法を提供することである。
【００２５】
本発明の他の目的は、マトリックス内の繊維状成分が一方向に配列されて強度及び弾性率が補強され、繊維状成分による光学的な異方性を有する繊維配向複合材を提供することである。
【００２６】
本発明のさらに他の目的は、前記繊維配向複合材よりなる反射偏光フィルム及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
前記目的を達成するために、本発明は、マトリックス成分及び繊維状成分を押出機に同時に投入する第１のステップと、前記投入されたマトリックス成分及び繊維状成分の溶融物が繊維状成分の断面形状、繊維の太さ及び充填比が前もって決定されたノズルを通過しながらマトリックス内において所望の断面形状及び配列を有するように繊維状成分を分散させて配列する第２のステップと、前記分散させて配列したマトリックス成分及び繊維状成分をインサイチュ方式を用いて一方向に配列されたシート状に成形する第３のステップと、を含む繊維配向複合材の製造方法を提供する。
【００２８】
本発明の製造方法における第１のステップにおいて、マトリックス成分と繊維状成分との間の溶融温度差が２０℃以上を満たすことが好ましい。
【００２９】
又、本発明のマトリックス成分及び繊維状成分は、前記両成分間の表面張力差が２０ｄｙｎｅ／ｃｍ以上を満たすことが好ましい。
【００３０】
本発明の製造方法における、マトリックス成分及び繊維状成分を押出機に同時に投入する第１のステップにおいて、マトリックス成分及び繊維状成分間の投入比は、１：９〜９：１の重量比である。
【００３１】
本発明の製造方法における第２のステップにおいて、ノズルは、繊維状成分が、円形又は多角形から選ばれる単独又はその組み合わせの断面形状に配列されるように設計される。
【００３２】
本発明の製造方法における第３のステップのシート成形工程は、インフレーション円形ダイ法、Ｔ型ダイ法、スリットダイ押出法及び共押出法よりなる群から選ばれるいずれか一つにより行われる。
【００３３】
前記ダイによりマトリックス内の所定の位置に繊維状成分が所定の断面形状及び位置に配列固定され、このとき、前記ダイの噴射角度は、６０〜１２０°以内であることが好ましい。
【００３４】
本発明の製造方法において、前記第３のステップにおけるシート成形後に、延伸ステップをさらに行う。
【００３５】
本発明は、前記製造方法により製造された繊維配向複合材を提供する。
【００３６】
具体的に、本発明は、マトリックス内の繊維状成分がインサイチュ方式により配列された繊維配向複合材であり、前記マトリックス内の繊維状成分が長手方向に連続的に配列され、前記長手方向に対する直角方向に不連続的に分散されて配列される繊維配向複合材を提供する。
【００３７】
本発明の好適な第１実施形態の繊維配向複合材は、マトリックス成分と繊維状成分との間の表面張力差が２０ｄｙｎｅ／ｃｍ以上であるとき、マトリックス内の繊維状成分が、円形又は多角形から選ばれる単独又はその組み合わせの断面形状に配列される。
【００３８】
又、更に好ましくは、第２実施形態の本発明の繊維配向複合材が、マトリックス成分と繊維状成分との間の表面張力差が２０ｄｙｎｅ／ｃｍ未満であるとき、マトリックス内の繊維状成分の断面形状が、前記円形又は多角形の構造から一軸方向に延びた断面形状に配列される。
【００３９】
更に、本発明は、マトリックス内の繊維状成分がインサイチュ方式により配列された繊維配向複合材からなるが、前記マトリックスの長手方向の屈折率が繊維状成分の長手方向の屈折率よりも高く設計される反射偏光フィルムを提供する。
【００４０】
本発明の反射偏光フィルムにおいて、繊維配向複合材が、繊維状成分の長手方向に対する垂直方向への屈折率がマトリックスの垂直方向の屈折率よりも高いかあるいはそれに等しいように整合される。
【００４１】
更に好ましくは、前記繊維配向複合材において、マトリックスから繊維状成分の長手方向への屈折率が高−低−高（ＨＩＧＨ−ＬＯＷ−ＨＩＧＨ）の順に繰り返し配列された多層の繊維配向複合材からなる反射偏光フィルムを提供する。
【００４２】
本発明の反射偏光フィルムにおいて、マトリックスの長手方向と繊維状成分の長手方向との間の屈折率差が０．０１以上であることが好ましい。
【００４３】
又、本発明の反射偏光フィルムの繊維配向複合材において、繊維状成分が、球状若しくは長円の円形断面、又は三角形若しくは四角形の多角形断面から選ばれる単独又はその組み合わせの断面形状に配列されることが好ましい。
【００４４】
更に好ましくは、前記繊維状成分が連続的に細かくて広く形状化されて、前記円形又は多角形の構造から一軸方向に延びた断面形状である。
【００４５】
更に、本発明の反射偏光フィルムの繊維配向複合材において、マトリックス内の繊維状成分は１０〜９０重量％で分散されて含有される。
【００４６】
更にまた、本発明は、１）マトリックス成分及び繊維状成分を二成分複合ノズルを用いて同時に押出し、２）マトリックス内の繊維状成分を長手方向に分散させて配列し、３）前記分散させて配列したマトリックス内の繊維状成分の押出物をシート状に成形して繊維配向複合材を製造するが、前記第３のステップにおけるシート成形に際して、巻取工程により、繊維状成分の長手方向の屈折率がマトリックスの長手方向の屈折率よりも低く、前記繊維状成分の長手方向に対する垂直方向への屈折率がマトリックスの垂直方向の屈折率よりも高いかあるいはそれに等しいように整合させて偏光を誘導することを特徴とする繊維配向複合材よりなる反射偏光フィルムの製造方法を提供する。
【００４７】
本発明の反射偏光フィルムの製造方法において、前記繊維配向複合材が、マトリックスの長手方向から繊維状成分の長手方向への屈折率が高−低−高（ＨＩＧＨ−ＬＯＷ−ＨＩＧＨ）の順に繰り返し配列された多層に積層されることを特徴とする。
【００４８】
このとき、前記マトリックスの長手方向と繊維状成分の長手方向との間の屈折率差が０．０１以上であることが好ましい。
【００４９】
本発明の反射偏光フィルムの製造方法における１）工程において、マトリックス成分及び繊維状成分は、１：９〜９：１の重量比で同時に押出されることが好ましい。
【００５０】
本発明の反射偏光フィルムの製造方法における３）工程のシート成形後に、延伸工程をさらに行って繊維配向複合材の成分間の屈折率を制御する。
【００５１】
本発明は、以上の多層の繊維配向複合材からなる反射偏光フィルムを採用した液晶ディスプレイ用バックライトユニットを提供する。
【発明の効果】
【００５２】
本発明によれば、マトリックス成分及び繊維状成分を両方とも熱可塑性素材を用いて同時に押出し、繊維状成分の断面形状、繊維の太さ及び充填比が前もって決定されたノズルに通させることにより、マトリックス内の繊維状成分が一方向に配列されるように複合化させるインサイチュ（Ｉｎ−ｓｉｔｕ）方式を用いて配列する繊維配向複合材の製造方法を提供することができる。
【００５３】
以上の繊維配向複合材の製造方法は、マトリックス内の所望の繊維状成分の断面形状、繊維の太さ及び充填比を制御することにより、マトリックス内の繊維状成分を効率よく充填、分散又は補強させることができる。以上の繊維配向複合材の製造方法は、厚さの薄肉化及びマトリックス内の繊維の高密度化を両立させることができる。
【００５４】
又、本発明は、前記製造方法によりマトリックス内の繊維状成分がインサイチュ方式により配列された繊維配向複合材を提供することができる。詳しくは、マトリックス内の繊維状成分が長手方向に連続的に配列され、前記長手方向に対する直角方向に不連続的に分散されて配列された構造の繊維配向複合材を提供することにより、強度及び弾性率が補強され、繊維状成分の光学的な異方性により応用分野が拡大される。
【００５５】
更に、本発明は、前記繊維配向複合材に偏光を誘導して反射偏光フィルムを提供することにより、繊維状成分の長手方向に高反射、その垂直方向には低反射が誘導されて、水平偏光成分は反射させ、残りの垂直偏光成分は透過させる。
【００５６】
本発明は、繊維配向複合材において、マトリックス内の繊維状成分の断面形状、繊維の太さ及び充填比を制御しながら一方向に配列し、特定の屈折率条件を工程上で制御して反射偏光に優れた反射偏光フィルムの製造方法を提供することができる。
【００５７】
更にまた、反射偏光に優れた反射偏光フィルムを採用することにより、物性が改善された液晶ディスプレイ用バックライトユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】図１は、本発明の繊維配向複合材の製造方法を示す模式図である。
【図２】図２は、本発明の製造方法においてノズルにより得られた繊維の断面形状を示す図である。
【図３】図３は、本発明の製造方法においてノズルに設計された繊維の断面形状の一例を示す図である。
【図４】図４は、本発明の実施例４において製造された繊維配向複合材の断面写真である。
【図５】図５は、本発明の実施例６の反射偏光フィルムにおいて、繊維配向複合材の（ａ）断面及び（ｂ）表面を示す図である。
【図６】図６は、本発明の実施例６〜８において製造された繊維配向複合材よりなる反射偏光フィルムの反射率の測定結果を示す図である。
【図７】図７は、本発明の実施例９の反射偏光フィルムにおいて、繊維配向複合材の繊維の断面を示す図である。
【図８】図８は、本発明の実施例９において製造された多層繊維配向複合材よりなる反射偏光フィルムの入射光０°及び９０°に対する反射率の測定結果（左側）と長軸及び短軸方向に対する反射率の測定結果（右側）を示す図である。
【図９】図９は、本発明の実施例１０において製造された多層繊維配向複合材よりなる反射偏光フィルムの長軸及び短軸方向に対する反射率の測定結果を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の繊維配向複合材よりなる反射偏光フィルムの最適な反射率に対するシミュレーション評価結果を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の多層繊維配向複合材よりなる反射偏光フィルムの最適な反射率に対するシミュレーション評価結果を示す図である。
【図１２】図１２は、本発明の繊維状成分の長手方向とマトリックスの長手方向との間の屈折率差が０．０３に設定された繊維配向複合材よりなる反射偏光フィルムの反射率に対するシミュレーション評価結果を示す図である。
【図１３】図１３は、本発明の繊維状成分の長手方向とマトリックスの長手方向との間の屈折率差が０．０１に設定された繊維配向複合材よりなる反射偏光フィルムの反射率に対するシミュレーション評価結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５９】
本発明は、マトリックス成分及び繊維状成分を押出機に同時に投入する第１のステップと、前記投入されたマトリックス成分及び繊維状成分の溶融物が繊維状成分の断面形状、繊維の太さ及び充填比が前もって決定されたノズルを通過しながらマトリックス内において所望の繊維形状及び配列を有するように繊維状成分を分散させて配列する第２のステップと、前記分散させて配列したマトリックス成分及び繊維状成分をインサイチュ方式を用いて一方向に配列されたシート状に成形する第３のステップと、を含む繊維配向複合材の製造方法を提供する。
【００６０】
図１は、本発明の繊維配向複合材の製造方法をステップ別に示す模式図であり、さらに詳しくは、マトリックス成分及び繊維状成分（Ａ成分又はＢ成分）が交互に配列されて同時に投入される第１のステップと、前記投入されたマトリックス成分及び繊維状成分の溶融物が繊維状成分の断面形状、繊維の太さ及び充填比が前もって決定されたノズルを通過しながらマトリックス内において所望の繊維形状及び配列を有するように繊維状成分を分散させて配列する第２のステップと、前記分散させて配列したマトリックス成分及び繊維状成分の押出物をシート状に成形する第３のステップと、が示されている。
【００６１】
以下、各ステップ別に説明すると、第１のステップは、マトリックス成分及び繊維状成分を押出機に同時に投入するステップであり、Ａ成分がマトリックス成分であれば、Ｂ成分は繊維状成分であり、両成分が交互に配列されて投入される限り、互いに位置が逆になって投入されても構わない。
【００６２】
本発明の製造方法における第１のステップにおいては、マトリックス内に配列された繊維の数及び占有比を制御するが、繊維状成分の数は、理論的に、一つ以上から無限大まで導入することができ、具体的には、通常の実験室において具現される数千本乃至それらの組み合わせにより数百万個、それ以上まで適用可能である。このとき、導入する繊維の数は、マトリックス内の繊維状成分の占有比及び繊維の大きさを決定する重要な因子である。
【００６３】
又、本発明の繊維配向複合材を製造するための第１のステップにおいては、メルトプロセスが行える二つの素材を用いて同時に成形できるようにマトリックス成分及び繊維状成分の素材を選定することが重要である。
【００６４】
このため、前記マトリックス成分と繊維状成分との間の溶融温度差が２０℃以上であるという要件を満たすことが好ましい。このとき、前記繊維状成分は、溶融温度が２５０℃以上の高い溶融点を有する結晶性素材であり、公知の熱可塑性高分子物質群から選ばれる。
【００６５】
これに対し、マトリックス成分は、前記繊維状成分の溶融温度よりも低い結晶性又は非結晶性素材であり、公知の熱可塑性高分子又は熱硬化性高分子物質群から選ばれる。
【００６６】
本発明の好適な実施形態によれば、繊維状成分としては、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ：Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ポリシクロヘキサンジメチルテレフタレート（ＰＣＴ：Ｐｏｌｙｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｅ Ｄｉｍｅｔｈｙｌｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）又はポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ：Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｈｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）を用い、マトリックス成分としては、ポリ−４−メチレンペンテン（ＰＭＰ：Ｐｏｌｙ−４−ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｐｅｎｔｅｎｅ）、ポリカーボネート（ＰＣ：Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ：Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｈｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）共重合体又はポリシクロヘキサンジメチルテレフタレート（ＰＣＴ：Ｐｏｌｙｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｅ Ｄｉｍｅｔｈｙｌｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）共重合体を用いるが、これに限定されない。
【００６７】
更に、本発明の製造方法における、マトリックス成分及び繊維状成分（Ａ成分又はＢ成分）が交互に配列されて投入される第１のステップにおいて、マトリックス成分及び繊維状成分間の投入比は、１：９〜９：１の重量比であり、さらに好ましくは、７：３〜３：７の重量比である。前記マトリックス成分及び繊維状成分を押出機に同時に投入するとき、成分間の投入比に応じて、最終的な繊維配向複合材においてマトリックス内に配列された繊維状成分の占有比及び繊維の大きさを決定する。
【００６８】
このとき、前記マトリックス成分内の繊維状成分の占有比は、ギアポンプなどのように原料物質を投入する器具を用いて調節し、例えば、マトリックス成分及び繊維状成分を精度よく制御するギアポンプに投入する場合、回転数に応じて占有比を均一に調節する。前記ギアポンプの回転数は、通常の範囲内において選ばれる。
【００６９】
本発明の製造方法における第２のステップにおいては、第１のステップにおいて投入されたマトリックス成分及び繊維状成分の溶融物がノズルを通過しながらマトリックス内において所望の繊維形状及び配列を有するように繊維状成分を分散させて配列する。
【００７０】
具体的には、前記ノズルに繊維状成分の所望の断面形状、繊維の大きさ（太さ）及び充填比が予め設計されるが、繊維状成分の流路機構部の断面形状及び投入比が決定される。好適な繊維状成分の断面形状としては、円形（○）、三角形（△）、四角形（□）などをはじめとする多角形から選ばれる単独又はそれらの組み合わせの形状が採用可能である。
【００７１】
図２は、本発明の製造方法における第２のステップにおいて、ノズルとダイを連結する流路の内部に繊維状成分が分散されて配列されている形状を示す図であり、図３は、本発明の製造方法において、ノズルに設計された繊維の断面形状の一例を示す図である。このため、繊維状成分がノズルに予め設計された円形（ａ）、三角形（ｂ）、四角形（ｃ）のパターンにより断面形状が得られる。本発明の実施形態においては、円形の断面に限定して説明しているが、これに限定されない。
【００７２】
更に、本発明のマトリックス内の繊維状成分の断面形状を決定する要素としては、マトリックス成分と繊維状成分との間の表面張力差及び粘度が挙げられる。
【００７３】
より具体的に、両成分間の表面張力差及び粘度差により、繊維間の狹窄の発生が防がれ、最終的な繊維配向複合材においてマトリックス内に配列された繊維状成分の断面形状が調節される。
【００７４】
すなわち、マトリックス成分と繊維状成分との間の表面張力差が大きくなれば大きくなるほど、繊維状成分の断面は円形に近く、マトリックス成分内において繊維の独立した位置を占める。このため、好ましくは、マトリックス成分と繊維状成分との間の表面張力差が２０ｄｙｎｅ／ｃｍ以上を満たすと、ノズルに設計された繊維状成分の断面形状が最終的な繊維配向複合材にそのまま維持される。
【００７５】
これに対し、マトリックス成分と繊維状成分との間の表面張力差が小さいか、あるいは、マトリックス成分と繊維状成分との間の表面張力差がほとんどない場合、繊維状成分はマトリックス成分と合わせられてマトリックス成分内において繊維の独立した位置及び形状を有さない。すなわち、マトリックス成分と繊維状成分との間の表面張力差が２０ｄｙｎｅ／ｃｍ以内であり、両成分の表面張力が略等しい場合、マトリックス成分と繊維状成分との間の複合化工程により、マトリックス内に配列された繊維状成分の断面がシートの成形時に幅方向に拡張されながら繊維状成分がマトリックス成分とともに拡張されて断面が円形又は多角形の構造から一軸方向に延びた形状が得られる。
【００７６】
このため、本発明のマトリックス成分と繊維状成分との間の物性によっても最終的な繊維配向複合材においてマトリックス内に配列された繊維状成分の断面形状が決定される。
【００７７】
本発明の製造方法における第３のステップのシート成形工程は、インフレーション円形ダイ法、Ｔ型ダイ法、スリットダイ押出法及び共押出法よりなる群から選ばれるいずれか一つにより行われる。
【００７８】
具体的には、ダイにより押出物がシート状に成形されるとき、マトリックス内の繊維状成分の断面形状、繊維の大きさ（太さ）、占有比が設計された通りにシートに固定される。
【００７９】
本発明の繊維配向複合材の製造方法においては、前記第３のステップにおけるシート成形後に、延伸ステップをさらに行う。
【００８０】
前記延伸ステップをさらに行うことにより、マトリックス内の繊維状成分が高い配向度又は配向結晶化度を有し、繊維状成分に光学的な異方性を与える。
【００８１】
更にまた、本発明は、前記製造方法により製造された繊維配向複合材を提供する。
【００８２】
具体的には、本発明は、マトリックス内の繊維状成分がインサイチュ方式により配列された繊維配向複合材であり、前記マトリックス内の繊維状成分が長手方向に連続的に配列され、前記長手方向に対する直角方向に不連続的に分散されて配列された構造の繊維配向複合材を提供する。
【００８３】
本発明の実施例１〜３において製造された繊維配向複合材の断面は、マトリックス内の繊維状成分が不連続相として配列され、一方向性を有する表面を確認することにより、マトリックス内の繊維状成分が連続的に一方向に配列された結果が確認される。
【００８４】
又、本発明の繊維配向複合材は、マトリックス内の繊維状成分が１０〜９０重量％、さらに好ましくは、３０〜７０重量％で分散されて配列されたものである。このとき、繊維状成分が１０重量％未満であれば、繊維配向複合材内の繊維状成分の効果があまり得られず、９０重量％を超えると、マトリックス成分の効果が期待できない。
【００８５】
このため、本発明の好適な第１の実施形態の繊維配向複合材は、マトリックス内の繊維状成分の断面形状は円形であるが、これに限定されず、前記円形だけではなく、三角形、四角形などをはじめとする多角形から選ばれる単独又はそれらの組み合わせの断面形状に配列される。
【００８６】
このとき、マトリックス内の繊維状成分の円形形状が観察されることから、マトリックス成分と繊維状成分との間の表面張力差が２０ｄｙｎｅ／ｃｍ以上であることが推察される。
【００８７】
これに対し、図４は、本発明の好適な第２の実施形態の繊維配向複合材の断面写真であり、マトリックス内の繊維状成分の断面形状が円形又は多角形の構造から一軸方向に飛躍的に延びた形状の繊維配向複合材を提供する。このとき、マトリックス内の繊維状成分が円形又は多角形の構造から一軸方向に延びた断面形状を有することが観察されるが、この結果は、マトリックス成分と繊維状成分との間の表面張力差が２０ｄｙｎｅ／ｃｍ未満であって、マトリックス成分と繊維状成分との間の表面張力差がほとんどないときに得られる。
【００８８】
本発明は、マトリックス内の繊維状成分がインサイチュ方式により配列された繊維配向複合材からなるが、前記マトリックスの長手方向の屈折率が繊維状成分の長手方向の屈折率よりも高く設計された反射偏光フィルムを提供する。
【００８９】
又、前記繊維配向複合材において、繊維状成分の長手方向に対する垂直方向への屈折率がマトリックスの垂直方向の屈折率よりも高いかあるいはそれに等しいように整合される。
【００９０】
更に好ましくは、本発明の反射偏光フィルムは、前記繊維配向複合材において、マトリックスから繊維状成分の長手方向への屈折率が高−低−高（ＨＩＧＨ−ＬＯＷ−ＨＩＧＨ）の順に繰り返し配列された多層の繊維配向複合材よりなる。
【００９１】
前記構造的な特徴を有する多層の繊維配向複合材よりなる反射偏光フィルムは、マトリックスの長手方向と繊維状成分の長手方向との間の屈折率差が０．０１以上になるように設計されることが好ましく、繊維状成分の長手方向に高反射、その垂直方向には低反射が誘導されることにより、一つの偏光は反射され、残りの偏光は透過されるように制御される。
【００９２】
このため、多層の繊維配向複合材は、少なくとも２層以上、好ましくは、１０層以上、反射率の最大値が得られるシミュレーション評価結果から５０層以上に配列される。
【００９３】
又、本発明の反射偏光フィルムの繊維配向複合材において、前記繊維状の断面は、球状又は長円の円形断面又は三角形又は四角形の多角形断面から選ばれる単独又はそれらの組み合わせの形状に配列される。
【００９４】
更に好ましくは、前記繊維状の断面が連続的に細かくて広く形状化された構造であり、長軸が短軸の長さよりも長い直方体の断面形状であるとき、反射偏光効率が高くなる。
【００９５】
以上の繊維状の断面は反射率に影響を及ぼすが、繊維間の間隔が広いか、あるいは、短絡される形状なしに連続的な繊維状の断面形状であるとき、反射率の増加及び偏光効率に有利である。
【００９６】
図５は、本発明の実施例６の反射偏光フィルムにおいて、繊維配向複合材の（ａ）断面及び（ｂ）表面を示すものであり、繊維状成分が円形又は多角形の構造から一軸方向に延びた直方体の断面形状を示し、一方向性を有する表面が確認される。図７は、本発明の実施例９の反射偏光フィルムにおいて、繊維配向複合材の長円形の繊維断面を示すものであり、マトリックス内の繊維状成分がシートの長手方向に対して連続的に配列され、シートの長手方向の直角方向に対して不連続的に配列された構造を示す。
【００９７】
図６及び図８は、本発明の繊維配向複合材の繊維断面による反射偏光フィルムの反射率の測定結果を示す図であり、特に、多層の繊維配向複合材からなる場合の反射率の測定結果であり、層の増加による反射率の増加が確認される。
【００９８】
特に、本発明の反射偏光フィルムの繊維配向複合材において、マトリックス内の繊維状成分が１０〜９０重量％、更に好ましくは、３０〜７０重量％で分散されて配列される。このとき、繊維状成分が１０重量％未満であれば、マトリックス内に形成される繊維の分布が急減されるため、マトリックス繊維の繰り返し的な境界面による反射率が減少してむしろ分散による散乱が生じ、繊維状成分が９０重量％を超えると、マトリックスの形成が正常に行われないため、繊維状成分同士が融着されるという問題が生じる。
【００９９】
このため、本発明の反射偏光フィルムの繊維配向複合材内の繊維状成分は、繊維間の間隔を制御する。好ましくは、入射光の透過（光漏れ）を防ぐために、繊維配向複合材内の繊維間の間隔を２００ｎｍ以下に配置する。
【０１００】
本発明の繊維配向複合材において、マトリックスとしては、等方相又は異方相の高分子樹脂が用いられ、繊維状成分としても等方相又は異方相の高分子樹脂が用いられる。
【０１０１】
このとき、マトリックスが異方相であるとき、繊維状成分は等方相であることが好ましく、これに対し、マトリックスが等方相であるとき、繊維状成分は異方相に配置されることにより、繊維状成分の長手方向に対する屈折率が制御される。
【０１０２】
具体的には、ほとんどの高分子樹脂がシート状に成形された後に長手方向に延伸されると、長手方向の屈折率が増加されるのに対し、前記長手方向に対する垂直方向の屈折率が減少される。
【０１０３】
このため、繊維状成分が等方相であり、且つ、マトリックスが異方相であるとき、マトリックスを長手方向に延伸することにより、繊維状成分の長手方向の屈折率がマトリックスの長手方向の屈折率よりも低く制御される。
【０１０４】
又、繊維状成分が異方相であり、且つ、マトリックスが等方相であるとき、繊維状成分を長手方向に延伸することにより、繊維状成分の長手方向に対する垂直方向への屈折率がマトリックスの垂直方向の屈折率よりも高いかあるいは等しいように整合される。
【０１０５】
しかしながら、本発明の繊維配向複合材において、繊維状成分の長手方向の屈折率がマトリックスの長手方向の屈折率よりも低く設計されると、マトリックス及び繊維状成分が両方とも異方相であってもよく、両方とも等方相であってもよい。
【０１０６】
このような本発明の繊維配向複合材は、マトリックス及び繊維状成分として選ばれた素材別の屈折率により制御される。すなわち、繊維状成分の長手方向の屈折率がマトリックスの長手方向の屈折率よりも低く配置されるように様々なマトリックス又は繊維状成分の素材群から選ばれる。
【０１０７】
一般に、異方相高分子樹脂は、延伸により屈折率が増加される性質を有するが、このとき、異方相樹脂（＋Δｎ）の屈折率は１．４０以上である。その一例としては、ポリ（１，４−シクロヘキサンジメチレンテレフタレート）（Ｔｒｉｔａｎ、屈折率１．５５）、ポリシクロヘキシレンジメチレンテレフタレート（ＰＣＴＧ、屈折率１．５６）、グリコール改質されたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴＧ、屈折率１．５７）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ、屈折率１．５７５）、ペンタエリスリトールテトラニトレート（ＰＥＴＮ、屈折率１．５８３）、ポリスチレン（ＰＳ、屈折率１．５９）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ、屈折率１．６５）などが挙げられ、これに限定されない。
【０１０８】
これに対し、延伸により屈折率が減少する異方性物質（−Δｎ）としては、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ、屈折率１．４９）が挙げられる。
【０１０９】
又、屈折率の変化が少ないため等方相の性質を示す高分子樹脂としては、ポリメチルペンテン（ＴＰＸ ＲＴ１８、屈折率１．４６）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ、屈折率１．５３）及びフッ素化ポリエステル（Ｆｌｕｏｒｅｎｅ ｂａｓｅｄ  ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ：ＦＢＰ−ＨＸ、大阪ガス（株）、日本国、ＯＫＰ８５０、屈折率１．６５）などが使用可能であるが、等方相高分子樹脂の公知の物質であれば、制限なしに使用可能である。以上の屈折率特性を有する素材群から選んで様々な屈折率の組み合わせによりマトリックス及び繊維状成分を配置する。
【０１１０】
本発明は、以上の繊維配向複合材よりなる反射偏光フィルムの製造方法を提供する。より具体的には、
１）マトリックス成分及び繊維状成分を二成分複合ノズルを用いて同時に押出し、
２）マトリックス内の繊維状成分を長手方向に分散させて配列し、
３）前記分散させて配列したマトリックス内の繊維状成分の押出物をシート状に成形した繊維配向複合材からなるが、
前記シート成形に際して、巻取工程により、マトリックスの長手方向の屈折率が繊維状成分の長手方向の屈折率よりも高く、前記繊維状成分の長手方向に対する垂直方向への屈折率がマトリックスの垂直方向の屈折率よりも高いかあるいはそれに等しいように整合させて偏光を誘導する反射偏光フィルムの製造方法を提供する。
【０１１１】
又、本発明の反射偏光フィルムは、以上の繊維配向複合材において、マトリックスの長手方向から繊維状成分の長手方向への屈折率が高−低−高（ＨＩＧＨ−ＬＯＷ−ＨＩＧＨ）の順に繰り返し配列された多層の繊維配向複合材からなることがさらに好ましい。
【０１１２】
このとき、前記マトリックスの長手方向と繊維状成分の長手方向との間の屈折率差は、０．０１以上であることが好ましい。
【０１１３】
本発明の反射偏光フィルムの製造方法における１）〜３）の工程は繊維配向複合材の製造方法と同様であるため省略するが、３）工程におけるシート成形ステップについて詳細に説明する。
【０１１４】
又、本発明の反射偏光フィルムの製造方法における３）工程のシート成形工程は、インフレーション円形ダイ法、Ｔ型ダイ法、スリットダイ押出法及び共押出法よりなる群から選ばれるいずれか一つにより行われる。
【０１１５】
具体的には、ダイにより押出物がシート状に成形されるとき、マトリックス内の繊維状成分の断面形状、繊維の大きさ（太さ）、占有比が設計された通りに配列され、本発明の繊維状成分は、スリットダイ押出法による円形又は多角形の構造から一軸方向に延びた断面を有することが観察される。
【０１１６】
このとき、シート成形工程は、複数の巻取ロールを通過するが、ステップ別の巻取ロールの速度を変化させながら行うときにシートの延伸効果が与えられるので、マトリックス及び繊維状成分の屈折率が制御される。
【０１１７】
具体的には、押出物を第１の巻取ロール、第２の巻取ロール及び第３の巻取ロールを通過させながらシートを成形するとき、各ステップ別の巻取速度を異ならせて行う。すなわち、第１の巻取ロールの速度を低速にし、次いで、第２の巻取ロール及び第３の巻取ロールは０〜３０ｍ／分の速度範囲内において速度を変えて成形を行う。このとき、ステップ別の速度の変化が大きくなれば大きくなるほど、延伸効果が大きくなるので、本発明のマトリックスと繊維状成分との間の所望の屈折率の範囲に調節して行うことができる。
【０１１８】
本発明の繊維配向複合材の製造方法においては、前記３）のシート成形後に、延伸ステップをさらに行う。
【０１１９】
前記延伸ステップをさらに行うことにより、マトリックス内の繊維状成分が高い配向度又は配向結晶化度を有し、特に、繊維状成分に光学的な異方性を与える。
【０１２０】
すなわち、繊維状成分が等方相であり、且つ、マトリックスが異方相であるとき、マトリックスを長手方向に延伸して、マトリックスの長手方向の屈折率を繊維状成分の長手方向の屈折率よりも高く制御する。このような屈折率の制御により、マトリックスから繊維状成分の長手方向への屈折率が高−低−高（ＨＩＧＨ−ＬＯＷ−ＨＩＧＨ）の順に繰り返し配列された多層繊維配向複合材の場合、反射偏光効率が高くなる。
【０１２１】
又、繊維状成分が異方相であり、且つ、マトリックスが等方相であるとき、繊維状成分の長手方向に延伸して、繊維状成分の長手方向に対する垂直方向への屈折率をマトリックスの垂直方向の屈折率よりも高いかあるいは等しいように整合させる。
【０１２２】
以上の延伸工程により、繊維状成分の長手方向に高反射、その垂直方向には低反射が誘導されることにより、水平偏光成分は反射され、残りの垂直偏光成分は透過されるように制御される。
【０１２３】
このため、本発明の反射偏光フィルムの製造方法においては、繊維配向複合材において、マトリックス内の繊維状成分の断面形状、繊維の太さ及び充填比を制御しながら一方向に配列し、マトリックスと繊維状成分との間の屈折率を工程上で制御する。
【０１２４】
図９及び図１１は、本発明の繊維配向複合材よりなる反射偏光フィルムの最適な反射率に対するシミュレーション評価結果を示す図であり、前記繊維配向複合材において、繊維状成分の長手方向及びマトリックスの長手方向に対する屈折率が高−低−高（Ｈ−Ｌ−Ｈ：１．６５−１．５５−１．６５）の順に繰り返し配列された場合、最適な反射率を示し、特に、多層の繊維配向複合材よりなる反射偏光フィルムの場合、最大の繊維状成分が最大４８層である構造において１００％に近い反射率が算出される。
【０１２５】
図１２及び図１３は、マトリックス内の繊維状成分が長手方向に埋め込まれた繊維配向複合材よりなる反射光フィルムの反射率に対するシミュレーション評価結果を示す図であり、繊維状成分の長手方向とマトリックスの長手方向との間の屈折率差が０．０３に設定された繊維配向複合材を用いる場合、優れた反射偏光効率が確認される。
【０１２６】
このため、本発明の反射偏光フィルムは、従来の３Ｍ社製の二重輝度向上フィルム（ＤＢＥＦ）に代えうるものであり、他の様々な光学フィルムとしても使用可能である。
【０１２７】
更に、本発明は、以上の多層の繊維配向複合材よりなる反射偏光フィルムを採用した液晶ディスプレイ用バックライトユニットを提供する。
【実施例】
【０１２８】
以下、実施例を挙げて本発明についてより詳細に説明する。
【０１２９】
これらの実施例は本発明をより具体的に説明するためのものに過ぎず、本発明の範囲がこれらの実施例に限定されることはない。
【０１３０】
Ａ．繊維配向複合材の製造
＜実施例１＞
マトリックス成分としてのポリ−４−メチレンペンテン（Ｐｏｌｙ−４−ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｐｅｎｔｅｎｅ：ＰＭＰ、三井化学株式会社製のＴＰＸ  ＲＴ１８）及び繊維状成分としてのポリエチレンナフタレート（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ：ＰＥＮ、コーロンプラスチック社製のＮＯＰＬＡ）間の投入比を７：３の重量比にして押出機に同時に投入した。このとき、マトリックス成分であるＰＭＰの溶融温度は２３２℃であり、繊維状成分であるＰＥＮの溶融温度は２８０℃であり、両成分間の溶融温度差は４８℃であった。又、マトリックス成分であるＰＭＰの表面張力は２４ｄｙｎｅ／ｃｍであり、繊維状成分であるＰＥＮの表面張力は４７ｄｙｎｅ／ｃｍであり、両成分間の表面張力差は２３ｄｙｎｅ／ｃｍであった。
【０１３１】
前記マトリックス成分及び繊維状成分をギアポンプを用いて定量に調節して投入して成分を交互に配列して２６０〜２９０℃に保たれた押出機に同時に投入した。
【０１３２】
前記押出機において、マトリックス成分及び繊維状成分の溶融物は、繊維状成分が導入される流路機構部の断面が円形であり、３８０８個の孔状に設計されたノズルを通過しながら繊維状成分を分散させて配列する工程を行った。このとき、前記工程は、ノズルの温度が２９５〜３００℃である条件下で行われた。
【０１３３】
前記ノズルを通過した押出物を３００℃に保たれたダイ（コートハンガーダイ）を用いてシート状に成形し、乾燥させて繊維配向複合材を製造した。
【０１３４】
＜実施例２＞
マトリックス成分であるポリ−４−メチレンペンテン（ＰＭＰ）と繊維状成分であるポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）との間の投入比を８：２の重量比にして押出機に同時に投入した以外は、前記実施例１の方法と同様にして繊維配向複合材を製造した。
【０１３５】
＜実施例３＞
マトリックス成分であるポリ−４−メチレンペンテン（ＰＭＰ）と繊維状成分であるポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）との間の投入比を９：１の重量比にして押出機に同時に投入した以外は、前記実施例１の方法と同様にして繊維配向複合材を製造した。
【０１３６】
＜実施例４＞
マトリックス成分としてポリシクロヘキシレンジメチレンテレフタレート（Ｐｏｌｙｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｅ Ｄｉｍｅｔｈｙｌｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ：ＰＣＴ、イーストマン社製のＴｒｉｔａｎ ＴＸ２００１）を用い、繊維状成分としてポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）（コーロンプラスチック社製のＮＯＰＬＡ）を用いた以外は、前記実施例１の方法と同様にして繊維配向複合材を製造した。
【０１３７】
このとき、マトリックス成分であるＰＣＴの溶融温度は２５０℃であり、繊維状成分であるＰＥＮの溶融温度は２８０℃であり、両成分間の溶融温度差は３０℃であった。なお、マトリックス成分であるＰＣＴの表面張力は４５ｄｙｎｅ／ｃｍであり、繊維状成分であるＰＥＮの表面張力は４７ｄｙｎｅ／ｃｍであり、両成分間の表面張力差は２ｄｙｎｅ／ｃｍであった。
【０１３８】
＜実施例５＞
実施例１において、シート形成後に、縦方向に３．５倍延伸し、次いで、横方向に３．５倍延伸する工程をさらに行った以外は、前記実施例１の方法と同様にして繊維配向複合材を製造した。
【０１３９】
Ｂ．繊維配向複合材よりなる反射偏光フィルムの製造
＜実施例６＞
マトリックス成分としてポリ（１，４−シクロヘキサンジメチレンテレフタレート）（ＴＲＩＴＡＮ、屈折率１．５５）を用い、繊維状成分としてポリメチルペンテンポリマー（ＴＰＸ ＲＴ１８、屈折率１．４６）を用い、前記マトリックス成分及び繊維状成分をギアポンプを用いて投入比７：３の重量比で投入して成分を交互に配列して２６０〜２９０℃に保たれた押出機に同時に投入した。前記押出機において、マトリックス成分及び繊維状成分の溶融物は、繊維状成分が導入される流路機構部の断面が円形であり、３８０８個の孔状に設計されたノズルを通過しながら繊維状成分を分散させて配列する工程を行った。このとき、前記工程は、ノズルの温度が２９５〜３００℃である条件下で行われた。
【０１４０】
前記ノズルを通過した押出物を３００℃に保たれたスリットダイを用いて吐き出して冷却ロールの表面と接触させて固化させ、連続的に巻取工程による延伸によりシートを成形した。このとき、前記巻取工程において、第１の巻取ロールの速度（１st ｒｏｌｌｅｒ ｓｐｅｅｄ）３ｍ／分、第２の巻取ロールの速度（２nd ｒｏｌｌｅｒ ｓｐｅｅｄ）２９ｍ／分及び第３の巻取ロールの速度（Ｔａｋｅ−ｏｆｆ ｓｐｅｅｄ）２９ｍ／分にて連続的に通過しながら繊維状成分の長手方向の屈折率がマトリックスの長手方向の屈折率よりも低くなるように制御した。前記シートを成形した後に乾燥させて繊維配向複合材よりなる反射偏光フィルムを製作した。このとき、繊維状成分の長手方向及び前記長手方向に対する垂直方向への屈折率が高−低−高（ＨＩＧＨ−ＬＯＷ−ＨＩＧＨ）の順の繰り返し配列されたサンプルを製作した。
【０１４１】
＜実施例７及び８＞
前記実施例６において製造された繊維配向複合材の繊維層数をそれぞれ２枚及び３枚に調節して多層の繊維配向複合材よりなる反射偏光フィルムを製作した。
【０１４２】
＜実施例９＞
マトリックス成分としてのポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）（コーロンプラスチック社製のＮＯＰＬＡ、屈折率１．６５）と繊維状成分としてのトリフェニレンメタン（ＴＲＩＴＡＮ、屈折率１．５５）との間の投入比を８：２の重量比にして投入し、使用角度が９０°であるＴ型ダイ（Ｔ９０）を用いた以外は、前記実施例１の方法と同様にして１１層の多層よりなる繊維配向複合材を用いて反射偏光フィルムを製作した。
【０１４３】
＜実施例１０＞
前記実施例９の繊維配向複合材の製造に際して、マトリックスが異方相であり、かつ、繊維状成分が等方相であるとき、マトリックスの長手方向に延伸して繊維状成分の長手方向の屈折率よりもマトリックスの長手方向の屈折率が高くなるように制御して、マトリックスの長手方向から繊維状成分の長手方向への屈折率が高−低−高（ＨＩＧＨ−ＬＯＷ−ＨＩＧＨ）の順に繰り返し配列された８層の繊維配向複合材よりなる反射偏光フィルムを製作した。
【０１４４】
このとき、前記繊維状成分の長手方向に対する垂直方向への屈折率がマトリックスの垂直方向の屈折率よりも高いかあるいはそれに等しいように整合させて、繊維状成分の垂直方向への屈折率を高−低−高（ＬＯＷ−ＨＩＧＨ−ＬＯＷ）の順に繰り返し配列した。
【０１４５】
＜実施例１１＞
前記実施例６の巻取工程において、第１の巻取ロールの速度（１st ｒｏｌｌｅｒ ｓｐｅｅｄ）３ｍ／分、第２の巻取ロールの速度（２nd ｒｏｌｌｅｒ ｓｐｅｅｄ）４ｍ／分及び第３の巻取ロールの速度（Ｔａｋｅ−ｏｆｆ ｓｐｅｅｄ）４ｍ／分にて連続的に通過しながら成形した以外は、前記実施例６の方法と同様にして、繊維配向複合材よりなる反射偏光フィルムを製作した。
【０１４６】
＜実施例１２＞
前記実施例６の巻取工程において、第１の巻取ロールの速度（１st ｒｏｌｌｅｒ ｓｐｅｅｄ）３ｍ／分、第２の巻取ロールの速度（２nd ｒｏｌｌｅｒ ｓｐｅｅｄ）６ｍ／分及び第３の巻取ロールの速度（Ｔａｋｅ−ｏｆｆ ｓｐｅｅｄ）２９ｍ／分にて連続的に通過しながら成形した以外は、前記実施例６の方法と同様にして、繊維配向複合材よりなる反射偏光フィルムを製作した。
【０１４７】
＜実施例１３＞
前記実施例において、ノズルを通過した押出物を３００℃に保たれたスリットダイを用いて巻取しながら空気を吹き込んで速やかに冷却及び硬化させ、高温高圧の空気により縦方向及び横方向に延伸工程を行った以外は、前記実施例６の方法と同様にして、繊維配向複合材よりなる反射偏光フィルムを製作した。
【０１４８】
＜実験例１＞  成分間の投入比による繊維配向複合材の表面の観察−その１
前記実施例１〜３において製造された繊維配向複合材に対するマトリックス成分及び繊維状成分間の投入比及び繊維配向複合材上の繊維状成分の占有比（％）を下記表１に記載し、製造された繊維配向複合材に対する断面及び表面形状を走査電子顕微鏡を用いて、断面×１５０倍及び表面×５０倍に拡大して観察した。
【０１４９】
その結果、実施例１〜実施例３において製造された繊維配向複合材の断面は、マトリックス内の繊維状成分が不連続的に分散されて配列され、表面を観察したところ、繊維状成分の連続的な一方向の配列が確認された。
【０１５０】
なお、マトリックス内の分散された繊維の円形断面を確認した。
【０１５１】
【表１】
0006276853.tif 000002
【０１５２】
＜実験例２＞  成分の変更による繊維配向複合材の表面の観察−その２
前記実施例５において製造されたマトリックス成分（ＰＣＴ）及び繊維状成分（ＰＥＮ）により製造された繊維配向複合材の断面を走査電子顕微鏡を用いて、×１５０倍に拡大して観察した。
【０１５３】
その結果、図４に示すように、実施例４において製造された繊維配向複合材は、実施例１〜３において製造された繊維配向複合材の断面から観察された繊維状成分の円形の断面形状よりも一軸方向に延びた形状の断面が観察された。
【０１５４】
＜実験例３＞  反射率の測定−その１
前記実施例６〜８において製造された繊維配向複合材よりなる反射偏光フィルムに対し、入射する光の偏光方向及び繊維方向が平行であるときを長軸とし、入射する光の偏光方向及び繊維方向が垂直であるときを短軸として反射率を観察した。
【０１５５】
図６は、本発明の実施例６〜８において製造された繊維配向複合材よりなる反射偏光フィルムの反射率の測定結果を示す図であり、長軸及び短軸における反射率データは、層の増加に伴い反射率が増加する結果を示す。
【０１５６】
このとき、繊維状成分の長手方向及び前記長手方向に対する垂直方向への屈折率が両方とも高−低−高（Ｈ−Ｌ−Ｈ）の順の繰り返し配置されたサンプルを製作して、層の増加による反射率の増加結果を確認した。
【０１５７】
＜実験例４＞  反射率の測定−その２
前記実施例９において製造された１１層の多層繊維配向複合材よりなる反射偏光フィルムに対し、入射光０°及び９０°に対する反射率、並びに長軸方向及び短軸方向に対する反射率を測定した。
【０１５８】
図８の左図に示すように、長軸及び短軸方向に対する反射率に比べて、１１層の多層繊維配向複合材よりなる反射偏光フィルムの無偏光入射光に対する反射率は著しく増加した。
【０１５９】
＜実験例５＞  反射率の測定−その３
前記実施例１０において製造された８層の多層繊維配向複合材よりなる反射偏光フィルムに対し、長軸方向及び短軸方向に対する反射率を測定した。
【０１６０】
図９は、前記多層繊維配向複合材よりなる反射偏光フィルムの長軸及び短軸方向に対する反射率の測定結果を示す図であり、長軸（平行）及び短軸（垂直）方向において互いに異なる反射率が得られ、繊維状成分の長手方向に入射光が高反射されて、格段に高い反射率が確認された。
【０１６１】
＜実験例６＞  シミュレーション評価−その１
ＭＡＴＬＡＢプログラミングを通して屈折率１．６５（ＰＥＮの屈折率を基準とする）及び１．５５（ＴＲＩＴＡＮ２００１を基準とする）の媒質を繰り返し単位とし、１．６５−１．５５−１．６５（Ｈ−Ｌ−Ｈ）の組み合わせよりなる多層繊維配向複合材のサンプルを製作し、その反射率を測定した。このとき、λは、人間が最大の視感度を感じると言われる波長５５０ｎｍを基準として設定し、それぞれの層の厚さは、同じ割合にて増加するように設定した。
【０１６２】
図１０は、本発明の多層繊維配向複合材において、マトリックスから繊維状成分の長手方向への屈折率がＨ−Ｌ−Ｈ（１．６５−１．５５−１．６５）の順に繰り返し配列された場合の反射率の測定結果を示す図であり、それぞれの厚さがλ／４の奇数倍を満たす場合、９％以上の最大の反射率が得られることが確認された。
【０１６３】
これに対し、１．５５−１．６５−１．５５（Ｌ−Ｈ−Ｌ）の組み合わせにおいては、２％近くの最小の反射率が得られることが確認された。
【０１６４】
前記製作された繊維配向複合材を多層に設定したサンプルに対し、ＭＡＴＬＡＢプログラミングを通して反射率を算出した。
【０１６５】
その結果を図１１に示し、１２層の屈折率１．６５−屈折率１．５５−屈折率１．６５の繊維配列構造よりなる多層の繊維配向複合材の構造においては５０％の反射率が、２４層の繊維配列の構造においては８０％の反射率が、且つ、４８層の繊維配列の構造においては１００％に近い反射率が得られることが確認された。
【０１６６】
＜実験例７＞  シミュレーション評価−その２
マトリックスの長手方向の屈折率が１．６７であり、繊維状成分の長手方向の屈折率が１．６４であるマトリックス内に繊維状成分が埋め込まれた繊維配向複合材よりなる反射偏光フィルムに対してプログラミング（ルメリカル社製のＦＤＴＤソリューション）を通して反射率を測定した。前記繊維配向複合材において、繊維と繊維との間の間隔を２００ｎｍにし、マトリックス及び繊維の厚さを８２．３３ｎｍにして、反射偏光フィルムの長軸及び短軸に対する反射率を測定した。
【０１６７】
図１２は、本発明の繊維配向複合材において、繊維状成分の長手方向とマトリックスの長手方向との間の屈折率差が０．０３に設定された繊維配向複合材よりなる反射偏光フィルムの長軸及び短軸方向に対する反射率の測定結果を示す図であり、５０層の繊維配列構造において長軸に対する反射率は６７％と算出された。
【０１６８】
これに対し、図１３は、繊維状成分の長手方向とマトリックスの長手方向との間の屈折率差が０．０１に設定された繊維配向複合材よりなる反射偏光フィルムの反射率に対するシミュレーション評価結果を示す図であり、十分な延伸が行われなかったとき、屈折率差が小さい反射偏光フィルムにおいて、長軸に対する反射率は２２．７％であり、短軸の反射率は１０．８％であった。
【０１６９】
以上の評価結果から、繊維状成分の長手方向とマトリックスの長手方向との間の屈折率差が少なくとも０．０１以上であることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【０１７０】
以上述べたように、本発明によれば、マトリックス成分及び繊維状成分を両方とも熱可塑性素材を用いて同時に押出し、繊維状成分の断面形状、繊維の太さ及び充填比が前もって決定されたノズルに通させることにより、マトリックス内の繊維状成分が一方向に配列されるように複合化させるインサイチュ（Ｉｎ−ｓｉｔｕ）方式を用いて配列する繊維配向複合材の製造方法を提供することができる。以上の製造方法によれば、インサイチュ（Ｉｎ−ｓｉｔｕ）方式の一工程により複合化可能であることから、工程省略のメリットを得るだけではなく、厚さの薄肉化を具現し、マトリックス内の繊維状成分の充填、分散度又は補強度を効率よく制御し、その結果、マトリックス内の繊維の高密度化が図られる。
【０１７１】
このため、前記製造方法により製造された繊維配向複合材は、マトリックス内の繊維状成分が一方向に配列されて強度及び弾性率が補強され、繊維状成分の光学的な異方性により応用分野の拡大が期待される。
【０１７２】
又、本発明は、前記繊維配向複合材に偏光を誘導して反射偏光フィルムを提供することにより、繊維状成分の長手方向に高反射、その垂直方向には低反射が誘導されて、水平偏光成分は反射させ、残りの垂直偏光成分は透過させる。
【０１７３】
本発明は、繊維配向複合材において、マトリックス内の繊維状成分の断面形状、繊維の太さ及び充填比を制御しながら一方向に配列されるようにし、特定の屈折率条件を工程上で制御して反射偏光に優れた反射偏光フィルムの製造方法を提供することができる。
【０１７４】
更に、本発明は、反射偏光に優れた反射偏光フィルムを採用することにより、物性が改善された液晶ディスプレイ用バックライトユニットを提供することができる。
【０１７５】
以上、本発明は記載された具体例についてのみ詳細に説明されたが、本発明の技術思想の範囲内において様々な変形及び修正が行えるということは当業者にとって自明であり、このような変形及び修正が特許請求の範囲に属するということはいうまでもない。
【符号の説明】
【０１７６】
１０…繊維配向複合材
１１…繊維状成分
１２…マトリックス
２０…ノズル
３０…ダイ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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