光学用层合薄膜
阅读：544发布：2020-05-12
专利汇可以提供光学用层合薄膜专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供光学用层合 薄膜 ，该光学用层合薄膜含有光扩散层和设置于其上的防粘连层，其特征在于：防粘连层是含有聚酯和填料的双轴取向的层，实质上不含有孔隙，其表面粗糙度Rz为400-5000nm，光扩散层含有比防粘连层的聚酯的熔点低5-50℃的聚酯以及光扩散成分，通过该光学用层合薄膜，可以提供 亮度 不均匀少、具备光扩散性、组装到 背光 单元时与相邻部件的结 块 得到抑制的光学用层合薄膜。，下面是光学用层合薄膜专利的具体信息内容。
光学用层合薄膜
技术领域
背景技术
[0002] 聚酯薄膜可作为液晶显示装置的光学部件—棱镜片等的基膜使用。
[0003] 近年来，液晶显示装置的薄型化日益进展，对构成液晶显示装置的光学部件要求薄膜化和片数减少。其中，提出了本身具备光扩散性的聚酯薄膜作为基膜。
[0004] 例如日本特开2001-272508号公报或日本特开2001-272511号公报中，通过在薄膜的内部含有光扩散成分，为基膜本身赋予光扩散性。另外，日本特开2002-178472号公报中，通过在薄膜的内部含有球状或凸透镜状的颗粒，为基膜本身赋予光扩散性。
发明内容
[0005] 液晶显示装置的光学部件组装于液晶显示装置而使用。但是在以往的技术制备的基膜中，与其它的部件的摩擦大，因此在组装到液晶显示装置的背光中时，与其它部件粘贴，组装光学部件时的操作性显著降低。另外，液晶显示装置的使用环境中的热或湿度导致光学部件的尺寸有很大变化，光学部件弯曲，结果，作为光扩散薄膜使用时，具有液晶显示装置上发生亮度不均匀的情况。
[0006] 本发明的课题在于提供一种光学用层合薄膜，该光学用层合薄膜在作为光扩散薄膜使用时亮度不均匀少、且可以遮蔽背光的光线、具备优异的光扩散性，并且在组装于背光单元时与相邻部件的结块得到抑制。
[0007] 本发明的课题在于提供通过进一步设置棱柱层或扩散珠层、作为液晶显示装置的光学部件使用，可以获得亮度提高的效果的光学用层合薄膜。
[0008] 即，本发明涉及一种光学用层合薄膜，该光学用层合薄膜含有光扩散层和设置于其上的防粘连层，其特征在于：防粘连层是含有聚酯和填料的双轴取向的层，实质上不含有孔隙，其表面粗糙度Rz为400-5000 nm，光扩散层含有比防粘连层的聚酯的熔点低5-50℃的聚酯和光扩散成分。
[0009] 根据本发明，可以提供：作为光扩散薄膜使用时亮度不均匀少、且可以遮蔽背光的光线，具有优异的光扩散性，并且在组装于背光单元时与相邻部件的结块得到抑制的光学用层合薄膜。
[0010] 根据本发明，通过进一步设置棱柱层或扩散珠层、作为液晶显示装置的光学部件使用，可以提供可获得亮度提高效果的光学用层合薄膜。
具体实施方式
[0011] 本发明的光学用层合薄膜含有光扩散层和设置于其上的防粘连层。以下详细说明本发明。由防粘连层开始说明。
[0012] 防粘连层
[0014] 防粘连层实质上不含有孔隙。本发明中实质上不含有孔隙，是指不含有孔隙、或者含有不会使防粘连层的总透光率降低程度的孔隙，例如垂直薄膜面切断防粘连层时，孔隙的截面积为填料截面积的例如50%以下，优选30%以下的情况。如果防粘连层实质上含有孔隙，则孔隙界面的光反射增多，薄膜的总透光率降低，亮度变差。防粘连层实质上不含有孔隙，这可通过用扫描式显微镜(SEM)或透射式显微镜(TEM)以500倍-20000倍的倍率观察薄膜截面来确认。
[0015] 防粘连层的表面粗糙度Rz为400-5000 nm，优选1500-4500 nm。如果Rz低于400 nm，则粗糙度不足，在组装到液晶显示装置的步骤中存在与其它部件粘连的情况，防粘连功能不足。另一方面，如果Rz超过5000 nm，则薄膜表面过粗，薄膜整体的总透光率降低。
[0016] 防粘连层中使用的聚酯是芳族饱和聚酯。这是含有芳族二羧酸成分和脂族二元醇成分的聚酯。作为该聚酯例如可例举：聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯。它们可以是共聚物，优选为均聚物。最优选的聚酯是聚对苯二甲酸乙二醇酯的均聚物。
[0017] 填料的含量以防粘连层的重量为基准，为0.05-10%重量。如果低于0.05%重量，则表面粗糙度不足，防粘连功能不足，如果超过10%重量，则拉伸时产生较多孔隙，总透光率变差。
[0018] 本发明中，优选在防粘连层的聚酯与填料的界面不形成孔隙，优选使用块状颗粒作为填料。如果使用块状颗粒，则薄膜拉伸时由于拉伸应力导致块状颗粒崩解，在界面的剥离得到抑制，可获得不含有孔隙的防粘连层，可得到具备高透明性的薄膜。作为块状颗粒例如可举出：块状二氧化硅颗粒、硫酸钡颗粒、氧化铝颗粒、碳酸钙颗粒，特别优选块状二氧化硅颗粒。
[0019] 块状颗粒的平均粒径优选1-10 μm，进一步优选1-8 μm。通过平均粒径在该范围，可以获得具备足够的表面粗糙度的层合薄膜，可获得更为优异的防粘连性，另外可以使拉伸时填料周围产生的孔隙减少并变小，因此优选。使用块状颗粒作为填料时，块状颗粒的2
BET比表面积优选200-800 m/g。通过在该范围，拉伸时块状填料随着聚酯的拉伸进行移动，块状颗粒适当崩解，由此可以进一步抑制孔隙的发生。
BET比表面积优选200-800 m/g。通过在该范围，拉伸时块状填料随着聚酯的拉伸进行移动，块状颗粒适当崩解，由此可以进一步抑制孔隙的发生。
[0020] 光扩散层
[0021] 光扩散层含有聚酯和光扩散成分。作为光扩散层的聚酯，使用显示比防粘连层的聚酯的熔点低5-50℃的熔点的聚酯。本发明中，从获得更高的透光率的角度考虑，优选光扩散层实质上不含有孔隙，还优选通过薄膜的热处理使薄膜拉伸而产生的光扩散层的孔隙消失，获得实质上不含有孔隙的光扩散层。如果熔点差低于5℃，则无法在保持薄膜的机械强度的状态下使光扩散层的聚酯再熔解，无法通过薄膜的热处理使拉伸时在光扩散成分周围产生的孔隙充分消失，如果熔点差超过50℃，则所得薄膜的耐热性不足。
[0022] 作为光扩散层中使用的熔点低的聚酯可以使用共聚聚酯。例如，使用聚对苯二甲酸乙二醇酯作为防粘连层的聚酯时，作为光扩散层的聚酯优选使用共聚聚对苯二甲酸乙二醇酯。作为共聚成分，其中作为二羧酸成分例如可举出：芳族二羧酸，例如间苯二甲酸、萘二甲酸；脂族二羧酸，例如己二酸、壬二酸、癸二酸、癸烷二羧酸等；脂环族二羧酸，例如环己烷二甲酸。作为二元醇成分可举出：脂族二元醇，例如1,4-丁烷二醇、1,6-己烷二醇、二甘醇；脂环族二醇，例如1,4-环己烷二甲醇；芳族二元醇，例如双酚A。它们可单独使用，也可以使用2种以上。
[0023] 例如使用聚萘二甲酸乙二醇酯作为防粘连层的聚酯时，作为光扩散层的聚酯优选使用共聚聚萘二甲酸乙二醇酯。作为共聚成分，作为二羧酸成分例如可举出：芳族二羧酸，例如邻苯二甲酸、间苯二甲酸；脂族二羧酸，例如己二酸、壬二酸、癸二酸、癸烷二羧酸；脂环族二羧酸，例如环己烷二甲酸。作为二元醇成分可举出：脂族二元醇，例如1,4-丁烷二醇、1,6-己烷二醇、二甘醇；脂环族二元醇，例如1,4-环己烷二甲醇；芳族二元醇，例如双酚A。它们可单独使用，也可以使用2种以上。
[0024] 作为光扩散层的光扩散成分使用与光扩散层的聚酯的折射率不同的物质，例如使用填料或非相容聚合物。这里，非相容聚合物是指与光扩散层的聚酯非相容的聚合物。
[0025] 从容易控制形状和粒径的角度考虑，光扩散成分优选填料。填料优选球状颗粒，特别优选圆球状颗粒。填料的球形度越高则越优选，如果按照长宽比来说，特别优选1.1以下。填料的平均粒径优选0.5-30 μm，进一步优选1-20 μm。通过平均粒径在该范围，则可以获得足够高的光扩散性和总透光率，因此亮度优异，进一步可以减小填料周围产生的孔隙，因此容易通过热处理使孔隙消失。填料优选为无色透明的物质。
[0026] 作为光扩散成分的填料例如可使用二氧化硅颗粒、丙烯酸颗粒、聚苯乙烯颗粒、有机硅颗粒、交联丙烯酸颗粒、交联聚苯乙烯颗粒、交联有机硅颗粒。
[0027] 作为光扩散成分的填料的折射率与光扩散层的聚酯的折射率的差、与作为光扩散成分的填料的平均粒径的乘积(折射率差×平均粒径(μm))优选为0.1-0.5 μm。如果在该范围，则可以获得非常良好的光扩散性。
[0028] 优选光扩散层通过在双轴拉伸后在比光扩散层的聚酯的熔点高的温度下进行热处理，使取向缓和或者使取向消失。如果光扩散层残留有取向，则无法在光扩散颗粒的界面上使拉伸时产生的孔隙充分消失，导致透光率的降低。
[0029] 层构成
[0030] 本发明的光学用层合薄膜含有光扩散层以及设置在其上的防粘连层。光扩散层和防粘连层的厚度比例是相对于光扩散层的厚度1，防粘连层的厚度优选0.2-5.0，进一步优选0.2-4.0。通过为该范围的厚度比例，可以保持机械强度，同时获得优异的光扩散性。本发明中优选的构成是在光扩散层的两侧具备防粘连层的构成。
[0031] 本发明的光学用层合薄膜的总厚度优选10-500 μm，进一步优选10-400 μm。通过为该范围的总厚度，在具备光扩散性和防粘连性的同时，拉伸性良好，可获得生产性良好的光学用层合薄膜。
[0032] 在不损害本发明效果的范围内，本发明的光学用层合薄膜的表面可以根据需要涂布底漆层，也可以实施电晕放电处理、等离子体处理、火焰处理等。这些处理可以在薄膜制备后实施，也可以在薄膜制备步骤内实施。
[0033] 制备方法
[0034] 以下将熔点标记为Tm、玻璃化转变温度标记为Tg。另外，“Tg (防粘连层)”是防粘连层的聚酯的Tg，“Tg (光扩散层)”是光扩散层的聚酯的Tg，“Tm (防粘连层)”是防粘连层的聚酯的Tm，“Tm (光扩散层)”是光扩散层的聚酯的Tm。
[0035] 本发明中，光扩散层和防粘连层通过共挤出法层合。本发明的光学用层合薄膜例如可如下制备。
[0036] 即，在两种聚酯熔融的状态下，例如在Tm (防粘连层)-(Tm (防粘连层)＋70)℃的温度下，由模头挤出含有球状颗粒而构成光扩散层的聚酯组合物和含有块状颗粒而构成防粘连层的聚酯组合物，使两者相接触，制成未拉伸层合薄膜。将未拉伸层合薄膜沿单轴方向(纵向或横向)、在(Tg (防粘连层)-10)-(Tg (防粘连层)＋70)℃的温度下以3倍以上的倍率拉伸，接着沿与上述拉伸方向成直角的方向、在Tg (防粘连层)-(Tg (防粘连层)＋70)℃的温度下以3倍以上的倍率拉伸。光扩散层的聚酯为非晶性时，在(Tg (防粘连层)+70)℃-(Tm (防粘连层)-10)℃的温度范围，将通过拉伸得到的双轴取向薄膜进行热定型；光扩散层的聚酯为结晶性时，在(Tm (光扩散层)+5)℃-(Tm (防粘连层)-10)℃的温度范围，将通过拉伸得到的双轴取向薄膜进行热定型。通过该热定型步骤，双轴拉伸导致的光扩散层的聚酯取向消除，可以使在光扩散成分与聚酯界面产生的孔隙消失。应予说明，使用块状颗粒作为填料的防粘连层在薄膜拉伸时由于拉伸应力导致块状颗粒崩解，在界面的剥离受到抑制，形成不含有孔隙的防粘连层。
[0037] 这里对利用双轴依次拉伸法的制备方法进行了说明，也可以用双轴同时拉伸法进行拉伸。如果用双轴同时拉伸法进行拉伸，则拉伸在两个轴方向上同时进行，因此难以产生孔隙，是优选的。
[0039] 以下使用实施例详细说明本发明。应予说明，物性通过以下方法测定、评价。
[0040] (1) 平均粒径
[0041] 将薄膜用六氟异丙醇溶解，分离填料，将所得填料用于测定。平均粒径的测定是使用岛津制作所制的“CP-50型离心粒度分析仪”进行。制作根据通过该测定仪器得到的离心沉降曲线计算的各粒径的填料与其存在量的累积曲线，由该累积曲线读取相当于50%质量的粒径，将该值作为上述平均粒径(参照“粒度测定技术”, 242-247页, 日刊工业新闻社, 1975年发行)。
[0042] (2) 折射率
[0043] ·光扩散层的聚酯
[0044] 将熔融挤出之前的聚酯成型为成板状，用阿贝折射率计(D线589 nm)测定。
[0045] ·光扩散成分(填料)
[0046] 将光扩散成分的填料悬浊于折射率不同的各种25℃的液体，用阿贝折射率计(D线589 nm)测定悬浊液可见最为透明的液体的折射率。
[0047] (3) 长宽比
[0048] 将薄膜固定于扫描式电子显微镜用试样台，使用日本电子(株)制的溅射装置－3(JIS-1100型离子溅射装置)，在1×10 托的真空下，在0.25 kV、1.25 mA的条件下，对片材的表面实施10分钟的离子蚀刻处理。通过(株)日立制的扫描式电子显微镜S-4700，对
100个颗粒测定其长径和短径，计算长宽比，将其平均值作为长宽比。
100个颗粒测定其长径和短径，计算长宽比，将其平均值作为长宽比。
[0049] (4) 孔隙
[0050] 用切片仪将薄膜沿厚度方向切断，用(株)日立制的扫描式电子显微镜S-4700观察切面，计算孔隙截面积相对于颗粒或填料的截面积的比例。对于至少10处计算孔隙截面积相对于填料截面积的比例，按照下述评价基准，根据其平均值评价孔隙。
[0051] ○：孔隙截面积为30%以下
[0052] △：孔隙截面积超过30%，为50%以下
[0053] ×：孔隙截面积超过50%
[0054] (5) 熔点·玻璃化转变温度
[0055] 分别分离各层，将所得的10 mg样品密封到测定用的铝制盘中，安装于差示量热计(デュポン社制造·V4.OB2000型DSC)，以20℃/分钟的速度由25℃升温至300℃，测定熔点，在300℃下保持5分钟，然后取出，立即转移到冰上进行骤冷。再次将该盘安装于差示量热计，以20℃/分钟的速度由25℃升温，测定玻璃化转变温度。
[0056] (6) 表面粗糙度
[0057] 使用小坂研究所社制的表面粗糙度测定仪SE-3FAT，按照JIS B0601的测定方法求出薄膜表面的10点平均粗糙度Rz。
[0058] (7) 总透光率
[0059] 按照JIS K7361，使用日本电色工业社制的雾度测定仪(NDH-2000)测定薄膜的总透光率。
[0060] (8) 雾度
[0061] 按照JIS K7136，使用日本电色工业社制的雾度测定仪(NDH-2000)测定薄膜的雾度值。
[0062] (9) 光扩散性
[0063] 按照DIN5036，使用(株)村上色彩技术研究所制的自动变角分光光度计GP-200，测定受光角度5度、20度和70度下的亮度值，由下式计算光扩散率，作为光扩散性的评价。
[0064] 光扩散率(%)＝(20度下的亮度值＋70度下的亮度值)×100/(5度下的亮度值×2)
[0065] (10) 亮度不均匀
[0066] 从ソニ一(株)制的液晶电视KDL-32V2500取出背光单元，在光扩散板上放置评价对象薄膜，用大塚电子(株)制的亮度计MC-940，对位于中心点左右的荧光管上(a)、和2
更为相邻的荧光管之间上(b)的各3处测定亮度(cd/m)。通过下式计算亮度相对值，作为亮度不均匀的评价。应予说明，荧光管之间的间隔为23 mm。
更为相邻的荧光管之间上(b)的各3处测定亮度(cd/m)。通过下式计算亮度相对值，作为亮度不均匀的评价。应予说明，荧光管之间的间隔为23 mm。
[0067] 亮度相对值＝亮度(a)/亮度/(b)
[0068] ○：相对亮度值为1.1以下
[0069] △：相对亮度值超过1.1并为1.2以下
[0070] ×：相对亮度值超过1.2并为1.3以下
[0071] (11) 防粘连性
[0072] 从ソニ一(株)制的液晶电视KDL-32V2500取出背光单元，在光扩散板上放置评价对象薄膜，着眼于亮点发生情况，观察粘连程度，作为防粘连性的评价。
[0073] ○：由任何角度观察，完全未产生亮点。
[0074] △：斜着观察薄膜，发生一处以上的亮点。
[0075] ×：由正面观察薄膜，发生一处以上的亮点。
[0076] (12) 各层的厚度
[0077] 将样品切成三角形，固定于包埋胶囊，然后用环氧树脂包埋。并且，通过切片仪(ULTRACUT-S)将包埋的样品切成与纵向平行的切面，制成50 nm厚的薄膜切片，然后使用透射式电子显微镜、以加速电压100 kv观察拍摄，由照片测定各层的厚度，求出平均厚度。
[0078] (13) 薄膜厚度
[0079] 将薄膜样品用电子测微计(アンリツ制K-402B)测定10处的厚度，将其平均值作为薄膜的厚度。
[0080] (14) 棱柱层的制作
[0081] 用滴管向各薄膜上滴加2 g UV固化性树脂，然后放置在顶角90°、顶角间距50 μm、棱柱高度25μm的棱柱成型用的板上，将UV固化性树脂延展至薄膜前面。由薄膜侧对2
其照射2次调节为300 mJ/cm 的365 nm的UV光，使UV固化性树脂充分固化。固化后，从薄膜上将棱柱成型用的板剥离，制成带棱柱层的样品。作为UV固化性树脂使用MicroSharp制的MCL555 (折射率1.55-1.58)。棱柱制作后，通过截面SEM确认棱柱的形状按照棱柱成型用的板而制作。
其照射2次调节为300 mJ/cm 的365 nm的UV光，使UV固化性树脂充分固化。固化后，从薄膜上将棱柱成型用的板剥离，制成带棱柱层的样品。作为UV固化性树脂使用MicroSharp制的MCL555 (折射率1.55-1.58)。棱柱制作后，通过截面SEM确认棱柱的形状按照棱柱成型用的板而制作。
[0082] 准备总透光率92%、雾度0.5%、薄膜厚度75 μm、未添加填料的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜作为亮度提高效果评价中所使用的标准样品，同样地制作棱柱层，制成带有棱柱层的标准样品。
[0083] (15) 扩散珠层的制作
[0084] 用迈耶绕线棒#14在薄膜上涂布以下所示的组成的涂液。然后在100℃的烘箱中干燥1分钟，使树脂充分固化。然后在60℃下进行24小时的老化处理，使薄膜与珠层更牢固地粘连，制成带珠层的样品。
[0085] 作为亮度提高效果评价中所使用的标准样品，准备总透光率92%、雾度0.5%、薄膜厚度75 μm、未添加填料的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜，同样地制作扩散珠层，制成带扩散珠层的标准样品。
[0086] 涂液：
[0087] ·日本触媒(株)社制“ユーダブルS-2740”：128重量份
[0088] ·日本ポリウレタン工业(株)社制“コロネートHL”：18重量份[0089] ·甲基乙基酮：105重量份
[0090] ·甲苯：105重量份
[0092] (16) 亮度提高效果
[0093] 从ソニ一(株)制的液晶电视KDL-32V2500取出背光单元，在光扩散板上放置评2
价对象薄膜，用大塚电子(株)制的亮度计MC-940对画面中心点测定亮度(cd/m)。通过下式计算亮度提高率，评价亮度提高效果。
价对象薄膜，用大塚电子(株)制的亮度计MC-940对画面中心点测定亮度(cd/m)。通过下式计算亮度提高率，评价亮度提高效果。
[0094] 亮度提高率(%)＝亮度(a)/标准样品亮度(b)×100
[0095] ◎：亮度提高率超过120%
[0096] ○：亮度提高率超过110%并为120%以下
[0097] △：亮度提高率超过100%并为110%以下
[0098] ×：亮度提高率为100%以下
[0099] 实施例1
[0100] 层构成是防粘连层/光扩散层/防粘连层。在聚对苯二甲酸乙二醇酯中配合平均粒径1.7 μm的块状二氧化硅填料，使其为0.08%重量，准备防粘连层用的组合物。另一方面，将平均粒径2.0 μm的圆球状填料配合在12%摩尔间苯二甲酸(以下称为“IA”)共聚所得的共聚聚对苯二甲酸乙二醇酯中，使其为2%重量，准备光扩散层用的组合物。将这些组合物分别熔融，由模头挤出，在流延转毂上骤冷，获得层合片材，形成防粘连层/光扩散层/防粘连层的层合构成。然后在75℃下预热，在拉伸温度110℃下沿纵向拉伸至3.3倍，在110℃下预热，在拉伸温度130℃下沿横向拉伸至3.6倍。然后在结晶化区域、在235℃下进行热处理，得到层合薄膜。应予说明，热处理时对纵向和横向分别施加1.5%和2.0%的驰豫，调节热收缩率，其评价结果如表1所示。
[0101] 实施例2
[0102] 如表1所示，变更防粘连层用的组合物和光扩散层用的组合物，除此之外与实施例1同样地得到层合薄膜。
[0103] 实施例3
[0104] 如表1所示，变更防粘连层用的组合物和光扩散层用的组合物，使层合构成是2层(防粘连层/光扩散层)，其它与实施例1同样，得到层合薄膜。
[0105] 比较例1
[0106] 不设置防粘连层，除此之外与实施例1同样地成膜，得到薄膜。由于没有防粘连层，为了使光扩散层的孔隙消失而进行充分的热处理(235℃)，则薄膜破裂，无法稳定成膜，将热处理温度降至220℃，获得了薄膜。但热处理不充分，因此形成光扩散层中存在较多孔隙，总透光率变差的薄膜。
[0107] 比较例2
[0108] 防粘连层不添加填料，除此之外与实施例1同样地成膜，得到层合薄膜。由于防粘连层中不添加填料，因此表面粗糙度不足，组装至背光单元时，与其它光学薄膜粘连。另外由于不均匀粘连，因此亮度不均匀明显。
[0109] 比较例3
[0110] 使用比表面积小的块状二氧化硅填料作为防粘连层的填料，与实施例1同样地成膜，得到层合薄膜。由于填料未崩解，因此在防粘连层的填料周围产生很多孔隙。因此总透光率变差，不适合作为光学薄膜。
[0111]
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