CN101622120B - 聚合物薄膜 - Google Patents

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Abstract

根据本发明，可以提供一种聚合物薄膜，该聚合物薄膜的Ra(算术平均粗糙度)为0.5μm～2.5μm，Ry(最大高度)为3μm～11μm，Rz(十点平均高度)为3μm～8μm，透光率为85％以上。本发明的优选实施方案能够同时满足以往没有的光漫射作用、辉度提高、透射率等。此外，优选的方案是，Sm(凹凸的平均间隔)为90μm～160μm，局部峰顶的平均间隔(S)为5μm～15μm。

Description

聚合物薄膜
技术领域
本发明涉及用于以液晶显示装置(LCD)为首的显示器以及光学器件领域的聚合物薄膜。更具体地说，涉及适于提高液晶显示器的辉度、对比度的薄膜。
背景技术
目前，在使用发光二极管等点光源或者荧光灯、阴极管等线状光源进行数字、文字的显示或者面发光等的显示元件中，使用光漫射性薄膜，该光漫射性薄膜将上述点状或线状光源如同面光源一样散射透射光。
同样地，在平板显示器(FPD)中，作为显示性能，期望改善辉度不均匀、提高辉度。
液晶显示器的常用的背灯单元由在背面印刷有光漫射用点的导光板、设置在该导光板的一侧或两侧的光源(冷阴极管等)、重叠于该导光板上的光漫射片、在该光漫射片的上面或上下方根据需要配置透镜薄膜(棱镜片)等构成。
组装到这种背灯单元的光漫射片均匀地漫射来自导光板的光，防止了在显示画面上见到点，起到了抑制光损失、漫射光在液晶板面上均匀地放出的作用。
作为这种光漫射片，以往已经提出了几种。例如，日本特开平11-337711号公报中，为了实现上述目的，作为高光漫射剂，提出了使用由选自PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、聚丙烯腈、聚酯、有机硅、聚乙烯、环氧树脂、三聚氰胺-甲醛缩合物、苯并三聚氰二胺-甲醛缩合物、苯并三聚氰二胺-三聚氰胺-甲醛缩合物等有机材料中的至少一种以上的材料构成，而且由粒径1～20μm的球状或正球状的颗粒构成的漫射剂的材料。
日本特开2003-107214号公报提出了在透明支撑体上层压含有粘结剂树脂和树脂颗粒并且具有凹凸表面的光漫射层而形成的光漫射性片，据报告该光漫射性片的总透光率为70.0％以上，雾度为80.0％以上，透射的图像清晰度为21.0％以上且不足25.0％。
然而，日本特开平11-337711号公报、日本特开2003-107214号公报所公开的光漫射片具有如下问题：从光漫射层表面突出的聚合物珠粒、无机微粒损伤在其上叠置的透镜薄膜；由于冲击等容易从光漫射层上脱落，因此，清晰度不充分；显示的品位降低；成品率变差、制造成本增高等。此外，为了使光漫射作用变得充分而提高雾度值，需要增加所添加的分散剂的含量，但这些分散剂导致的光损失不能被忽视。
因此，在日本特开2002-357706号公报中，提出了一种光学片，其为了解决上述问题而想要用压花(emboss)加工来表现光漫射性，其具有透明合成树脂制的基材层、形成于该基材层的表面侧的光学功能层，该基材层含有玻璃化转变温度100℃以上且180℃以下的合成树脂，此外，该基材层的背面通过压花加工形成微细凹凸。此外，在该提案中，为了通过压花加工形成背面的微细凹凸，能够容易且正确地调整微细凹凸的形状、表面粗糙度等，防止在导光板等表面的受伤，制成有效的表面粗糙度、凹凸的形状等是比较容易的，背面的表面粗糙度(Rz)推荐为30μm以上且60μm以下。然而，最近的漫射薄膜中寻求的漫射作用和辉度提高作用的要求在逐年增高，需要在光学上设计、结构可控的漫射薄膜，仅用Rz规定是不充分的，尤其30μm以上是过大的，有可能不能完全消除辉度不均匀。
日本特开2002-202508号公报提出了在正侧面和背侧面形成有漫射部而且该两个漫射部的任何一方形成为压花形状的漫射薄膜。另外，据报告，由于不需要如以往那样通过实施印刷来减少发光二极管发出的光线的自身光量，因此，不会降低整个液晶屏幕的照度，可以有效地照明液晶屏幕。此外据报告，能够比较容易地形成用于用压花加工制造的光漫射片，该制造成本没有增加。
此外，在形成为压花形状的情况下，其表面的粗糙度在形成Rz为5μm以上且50μm以下时，能够显著地漫射光线，但仅仅规定Rz则难以同时完全满足光漫射作用和辉度提高、透射率等。
日本特开2003-329812号公报的提案，其特征在于，在透明高分子薄膜的一个面具有光漫射层，另一个面形成算术平均粗糙度为0.5μm以下、凹凸的平均间隔(Sm)为80μm以下的凹凸面。据报告，这种形状的凹凸面可以直接形成在透明高分子薄膜上，也可以在透明高分子薄膜的与光漫射层相反的面上形成后涂层、并在该后涂层上形成凹凸面。
由于仅用上述规定的压花面不能获得充分的光漫射作用，因此该技术方案另外需要光漫射层，制造方法是麻烦的，存在光损失、成本增加的问题。
日本特开2004-4417号公报提出了一种光漫射性片，该片是在透明基板的至少一个单面上设置了表面形成有微细凹凸形状的透明树脂层的光漫射性片，该光漫射性片的雾度值为30％以上，中心线平均表面粗糙度(Ra：μm)和平均峰谷间隔(Sm：μm)的比(Ra/Sm)为0.005以下，而且满足0.1≤Ra≤0.4。然而，这样在Ra小的凹凸面不能获得充分的漫射作用，具有与日本特开2003-329812号公报同样的问题。
发明内容
如上所述，目前提出的光学漫射薄膜分散有粘结剂树脂和树脂颗粒，因此，显示的品位低，不能忽视光损失，即使是在凹凸面上实施显示光漫射作用的压花面而获得的薄膜，也不能同时满足光漫射作用和辉度提高、透射率等。
本发明人为了解决上述问题进行了深入研究，结果发现，Ra(算术平均粗糙度)为0.5μm～2.5μm、Ry(最大高度)为3μm～11μm、Rz(十点平均高度)为3μm以上～8μm，透光率为85％以上的聚合物薄膜同时满足以往没有的光漫射作用和辉度提高、透射率等，从而完成了本发明。此外发现，在Sm(凹凸的平均间隔)为90μm～160μm，局部峰顶的平均间隔(S)为5μm～15μm的情况下，显示了特别适合的性能。另外，本发明的聚合物薄膜可以用熔融挤出法来制造。
附图说明
图1是表示算术平均粗糙度(Ra)的计算方法的图。
图2是表示十点平均粗糙度(Rz)的计算方法的图。
图3是表示凹凸的平均间隔(Sm)的计算方法的图。
具体实施方式
以下更详细的说明本发明。
本发明的聚合物薄膜的算术平均粗糙度Ra为0.5μm～2.5μm。本发明的算术平均粗糙度(Ra)的测定方法在以下实施例中描述。本发明的算术平均粗糙度Ra的值优选为1.0μm～2.0μm。
本发明的聚合物薄膜的最大高度Ry为3μm～11μm。本发明的最大高度Ry的测定方法在以下实施例中描述。本发明的最大高度Ry的值优选为5μm～10μm。
本发明的聚合物的十点平均高度Rz为3μm～8μm。本发明的十点平均高度Rz的测定方法在以下实施例中描述。本发明的十点平均高度Rz的值优选为4μm～7μm。
本发明的聚合物薄膜的透光率为85％以上。本发明的透光率的测定方法在以下实施例中描述。在透光率为85％以上时，能够将光损失抑制至很低，而且减小了辉度的降低，因此是优选的。
优选的是，本发明的聚合物薄膜的凹凸的平均间隔Sm为90μm～160μm。本发明的凹凸的平均间隔Sm的测定方法在以下实施例中描述。更优选的凹凸的平均间隔Sm的值为100μm～150μm。
优选的是，本发明的聚合物薄膜的局部峰顶的平均间隔S为5μm～15μm。本发明的局部峰顶的平均间隔S的测定方法在以下实施例中描述。更优选的局部峰顶的平均间隔S的值为7μm～12μm。
优选的是，本发明的聚合物薄膜的雾度为50％以上。本发明的雾度的测定方法在以下实施例中描述。在雾度为50％以上时，漫射效果增大，因此是优选的。
在表面粗糙度过小时，维持了透光率的光漫射作用但辉度提高效果减小，因此是不优选的；另一方面，在表面粗糙度过大时，细小的辉度不均匀不能消除而残留，因此是不优选的。另外，对于表面粗糙度，仅用Rz规定是不充分的，优选还用Ra、Ry规定。另外，在凹凸的间隔过大时，每单位面积的凹凸的个数减少，漫射和辉度提高效果降低，因此是不优选的。
为了获得本发明的表面粗糙度，压花加工的金属制冷却辊的表面粗糙度是最重要的，进一步用辊速度、温度来规定。
作为相位差膜，可使用透光性优异的薄膜，没有特别限制。优选使用透光率85％以上、取向不均匀少的薄膜。作为材质，例如可以使用聚碳酸酯、聚芳酯、聚砜、PET、聚萘二甲酸乙二醇酯之类的聚酯，聚醚砜、聚乙烯醇、聚乙烯、聚丙烯之类的聚烯烃，纤维素系聚合物，聚苯乙烯，聚甲基丙烯酸甲酯，聚氯乙烯，聚偏氯乙烯，聚酰胺，降冰片烯系聚合物等。在上述聚合物当中，尤其适宜使用聚碳酸酯。
聚碳酸酯的制造方法是使用双酚类与碳酸酯形成化合物的公知方法。例如可以用双酚类与光气的直接反应(光气法)或者用双酚类与双芳基碳酸酯的酯交换反应(酯交换法)等方法制造。
作为上述双酚类，可以列举出2，2-双(4-羟苯基)丙烷(俗称双酚A)、双(4-羟苯基)甲烷、1，1-双(4-羟苯基)乙烷、2，2-双(4-羟苯基)丁烷、2，2-双(4-羟苯基)辛烷；2，2-双(4-羟苯基)苯基甲烷、2，2-双(4-羟基-1-甲基苯基)丙烷、2，2-双(3-甲基-4-羟苯基)丙烷、2，2-双(3，5-二甲基-4-羟苯基)丙烷、双(4-羟苯基)萘基甲烷、1，1-双(4-羟基-叔丁基苯基)丙烷、2，2-双(4-羟基-3-溴苯基)丙烷、2，2-双(4-羟基-3，5-四甲基苯基)丙烷、2，2-双(4-羟基-3-氯苯基)丙烷、2，2-双(4-羟基-3，5-四氯苯基)丙烷、2，2-双(4-羟基-3，5-四溴苯基)丙烷等双(羟基芳基)烷烃类，1，1-双(4-羟苯基)环戊烷、1，1-双(4-羟苯基)环己烷(俗称双酚Z)、1，1-双(4-羟苯基)-3，5，5-三甲基环己烷等双(羟基芳基)环烷烃类，双(4-羟苯基)硫醚等双(羟基芳基)硫醚类，双(4-羟苯基)砜等双(羟基芳基)砜类等。
尤其，2，2-双(4-羟苯基)丙烷(俗称双酚A)是优选的。
另一方面，作为碳酸酯形成化合物，可以列举出例如光气、三光气、碳酸二苯酯、碳酸二对甲苯基酯、碳酸苯基-对甲苯基酯、碳酸二-对氯苯基酯、碳酸二萘酯等碳酸双芳基酯。还可以并用两种以上这些的化合物。
此外，在本发明的目的的范围内，还可以将三环[5.2.1.02，6]癸烷二甲醇、环己烷-1，4-二甲醇、十氢化萘-2，6-二甲醇、降冰片烷二甲醇、五环十五烷二甲醇、环戊烷-1，3-二甲醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、螺环二醇、异山梨醇、异二缩甘露醇(isomannide)等与上述双酚类并用。
本发明的聚合物薄膜优选由于在至少一个面的表面上具有凹凸形状的图样而具有雾度50％以上的功能。该表面形状优选是光漫射性优异的压花图样、V形沟图样、垄状图样等，尤其压花图样是优选的。通过在薄膜表面上具有凹凸形状的图样，透光率和雾度升高，光漫射性能变得优异。
作为本发明的树脂制薄膜的制造方法，可以使用通常的熔融挤出成形装置来成形。将在挤出机内熔融并从T形模头挤出的熔融树脂薄膜在具有橡胶弹性的第一冷却辊和表面压花加工的金属制第二冷却辊之间挤压，从而在薄膜表面上赋予凹凸形状，用配置于下游侧的金属制第三冷却辊和引出辊(take awayroll)引出薄膜。
实施例
以下通过实施例来说明本发明，但本发明决不限于这些实施例。特性的评价如下所述。
(1)总透光率、雾度
用株式会社村上色彩技术研究所制造的雾度计HM-150型测定。
(2)正面辉度
将辉度计(ミノルタ制造的LS-110)设置在距离尺寸7cm×9cm的背灯单元的发光面30cm的位置，测定光源的正面辉度。
以凹凸面朝向光源侧的方向，将切成6.5cm×8.5cm大小的漫射薄膜安装在背灯发光面上，用胶带固定，然后用辉度计测定正面辉度。
(3)薄膜表面粗糙度的测定
测定装置使用株式会社キ一エンス制造的超深度形状测定显微镜VK-8500。测定设定为：物镜×50、自动快门、自动增益控制。螺距(PITCH)按0.1μm来进行测定。
(算术平均粗糙度(Ra))
算术平均粗糙度如下得出：从粗糙度曲线在其平均线方向上取基准长度(l)，在该取样部分的平均线方向上设X轴，在与该X轴正交的方向上设Y轴，用y＝f(x)表示粗糙度曲线时，以微米(μm)求出由下式得出的值。Ra的计算方法用图表示时如图1所示。
Ra = 1 l ∫ 0 l | f ( x ) | dx
(最大高度(Ry))
最大高度如下得出：从粗糙度曲线在其平均线方向上取基准长度，在与该粗糙度曲线正交的方向上测定该取样部分的峰顶线与谷底线的间隔，将该值用微米(μm)表示。
(十点平均粗糙度(Rz))
十点平均粗糙度如下得出：从粗糙度曲线在其平均线方向上取基准长度(l)，求出在与该取样部分的平均线正交的方向上测定的、从最高的峰顶到第五高的峰顶的标高(Yp)的绝对值的平均值与最低的谷底到第五低的谷底的标高(Yv)的绝对值的平均值之和，将该值用微米(μm)表示。即，Rz通过下式求出。另外，Rz的计算方法在用图表示时如图2所示。
Rz = | Yp 1 + Yp 2 + Yp 3 + Yp 4 + Yp 5 | + | Yv 1 + Yv 2 + Yv 3 + Yv 4 + Yv 5 | 5
Yp1+Yp2+Yp3+Yp4+Yp5：对于基准长度(l)的取样部分的最高峰顶到第五高的峰顶的标高
Yv1+Yv2+Yv3+Yv4+Yv5：对于基准长度(l)的取样部分的最低谷底到第五低的谷底的标高
(凹凸的平均间隔(Sm))
凹凸的平均间隔如下得出：从粗糙度曲线在其平均线方向上取基准长度(l)，在该抽取部分内，求出对应于一个峰及与之相邻的一个谷的平均线的长度之和(以下称为凹凸的间隔)，表示该多个凹凸的间隔的算术平均值。虽然在标准中以毫米(mm)为单位，但在本装置中，为了精确对象范围，以微米(μm)为单位。即，Sm通过下式求出。另外，Sm的计算方法用图表示时如图3所示。
Sm = 1 n Σ i = 1 n Smi
(局部峰顶的平均间隔(S))
局部峰顶的平均间隔如下得出：从粗糙度曲线在其平均线方向上取基准长度，在该取样部分内，求出对应于相邻的局部峰顶间的平均线的长度(以下称为局部峰顶的间隔)，表示该多个局部峰顶的间隔的算术平均值。
[实施例1]
使用热风干燥机，将聚碳酸酯树脂(三菱工程塑料株式会社生产的Lupilon E-2000)粒料在120℃下干燥3小时。将该粒料通过90mm单螺杆挤出机和T形模头在270℃下熔融挤出，挤出的熔融薄膜在直径220mm的硅橡胶制的第一冷却辊与表面算术平均粗糙度为2.4μm的、压花加工的直径450mm的金属制第二冷却辊之间挤压。然后，在薄膜表面上赋予压花花纹，冷却，进一步通过表面为镜面的金属制第三冷却辊，一边用引出辊引出，一边成形厚度130μm的单面压花薄膜。此时，将第一冷却辊的温度设定在50℃，将第二冷却辊的温度设定在130℃，将第三冷却辊的温度设定在130℃，冷却辊的速度为9.9m/min。所得薄膜的特性评价结果在表1中示出。在测定辉度时，通过安装本实施例的聚碳酸酯树脂制薄膜，可以显著提高辉度。
[实施例2]
使用热风干燥机，将聚碳酸酯树脂(三菱工程塑料株式会社生产的Lupilon E-2000)粒料在120℃下干燥3小时。将该粒料通过90mm单螺杆挤出机和T形模头在270℃下熔融挤出，挤出的熔融薄膜在直径220mm的硅橡胶制的第一冷却辊与表面算术平均粗糙度为2.4μm的、压花加工的直径450mm的金属制第二冷却辊之间挤压。然后，在薄膜表面上赋予压花花纹，冷却，进一步通过表面为镜面的金属制第三冷却辊，一边用引出辊引出，一边成形厚度75μm的单面压花薄膜。此时，将第一冷却辊的温度设定在60℃，将第二冷却辊的温度设定在135℃，将第三冷却辊的温度设定在135℃，冷却辊的速度为17.0m/min。所得薄膜的特性评价结果在表1中示出。在测定辉度时，通过安装本实施例的聚碳酸酯树脂制薄膜，可以显著提高辉度。
[比较例1]
使用热风干燥机，将聚碳酸酯树脂(三菱工程塑料株式会社生产的Lupilon E-2000)粒料在120℃下干燥3小时。将该粒料通过90mm单螺杆挤出机和T形模头在270℃下熔融挤出，挤出的熔融薄膜在直径220mm的硅橡胶制的第一冷却辊与表面算术平均粗糙度为0.8μm的、压花加工的直径450mm的金属制第二冷却辊之间挤压。然后，在薄膜表面上赋予压花花纹，冷却，进一步通过表面为镜面的金属制第三冷却辊，一边用引出辊引出，一边成形厚度130μm的单面压花薄膜。此时，将第一冷却辊的温度设定在50℃，将第二冷却辊的温度设定在130℃，将第三冷却辊的温度设定在130℃，冷却辊的速度为9.9m/min。所得薄膜的特性评价结果在表1中示出。在测定辉度时，通过安装本比较例的聚碳酸酯树脂制薄膜，辉度没有显著提高。
[比较例2]
使用筒中塑料工业公司制造的聚碳酸酯薄膜ECG100-80，进行与实施例1和2同样的测定。所得薄膜的特性评价结果在表1中示出。
[比较例3]
使用筒中塑料工业公司制造的聚碳酸酯薄膜ECG100S，进行与实施例1和2同样的测定。所得薄膜的特性评价结果在表1中示出。
表1
  实施例1   实施例2   比较例1   比较例2   比较例3
 薄膜厚度(μm)   130   75   130   130   300
 雾度(％)   79   71   14   78   69
 总透光率(％)   87   88   89   89   88
 Ra(μm)   1.6   1.5   0.4   2.9   3.0
 Ry(μm)   7.9   8.1   1.9   12.4   13.8
 Rz(μm)   4.9   5.0   1.1   9.9   9.1
 Sm(μm)   112   150   81   157   120
 S(μm)   10   9   7.4   5   13
 正面辉度比   1.10   1.08   1.04   1.06   1.05

Claims (5)

1.一种聚合物薄膜，该聚合物薄膜通过熔融挤出法来制造，所述聚合物薄膜是将熔融薄膜通过在具有橡胶弹性的第一冷却辊和表面压花加工的金属制第二冷却辊之间挤压、从而在薄膜表面上赋予凹凸形状而成的单面压花薄膜，所述聚合物薄膜的表面的算术平均粗糙度Ra为1.0μm～2.5μm，最大高度Ry为3μm～11μm，十点平均高度Rz为3μm～8μm，透光率为85％以上。
2.根据权利要求1所述的聚合物薄膜，其中凹凸的平均间隔Sm为90μm～160μm，局部峰顶的平均间隔S为5μm～15μm。
3.根据权利要求1或2所述的聚合物薄膜，其中雾度为50％以上。
4.根据权利要求1或2所述的聚合物薄膜，其包含聚碳酸酯树脂。
5.根据权利要求3所述的聚合物薄膜，其包含聚碳酸酯树脂。
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