JP2010072662A - プリズムシート用光散乱性ポリエステルフィルム - Google Patents

Abstract

【課題】 多数のプリズム単位からなるプリズム層をフィルムの片面に形成する際に、プリズム層とポリエステルフィルムとの接着性が良好であり、優れた光散乱性を有する二軸延伸ポリエステルフィルムを提供する。
【解決手段】 平均粒径が０．５〜５０μｍの不活性粒子を０．０５〜１０重量％含有する光散乱層を有する積層ポリエステルフィルムの少なくとも片面に易接着層を有するポリエステルフィルムであって、ヘーズが１０〜８０％の範囲であることを特徴とするプリズムシート用光散乱性二軸延伸ポリエステルフィルム。
【選択図】 なし

Description

本発明は、液晶ディスプレイなどに用いられるプリズムシートを形成する場合の基材フィルムとなる光散乱性プリズムシート用フィルムに関する。さらに詳しくは、プリズムの頂角が導光板側の向きに設置される下向きプリズムシート用二軸延伸ポリエステルフィルムに関するものである。

液晶表示板は、薄型軽量化や画面の高精細化、高コンストラスト化の傾向にあり、特にノートパソコンや携帯電話に代表される携帯用電子機器は、限られた容量の電力で明るい画面を得るため、発光体の光を極限まで利用できることが望まれている。そのため液晶用のバックライトユニットでは、高輝度が達成できる下向きのプリズムシートが注目されている。プリズムシートとは、一方の面に多数のプリズム単位が平行にプリズム面を有するシート状の基本構造を有するものをいい、例えば、特許文献１などに記載されているようなものをいう。

しかしながら、下向きのプリズムシートは導光板の品位欠陥が視認しやすい短所がある。その短所をカバーするため光を散乱できるフィルムを用いたり、プルズムシート自身にプリズム面とは反対面に光散乱性の層を設けることがなされたりしている。例えば特許文献１によれば、ポリエステルフィルムの表面に有機溶剤を含有する塗布液を塗布し乾燥することによりマット層を作成し、さらに光散乱剤を含有する層を共押し出しラミネート法により光散乱層を形成する方法が開示されている。しかしながらこの製造方法は、有機溶剤を含有する塗布層を設けたり、光散乱層を設けたりするために、製造工程が複雑になり、コストアップや工程の安全衛生管理に多大な労力を有する問題がある。また、特許文献２によればプリズムを形成する基材との接着性に優れた易接着性層を有するポリエチレンテレフタレートフィルムが開示されているが、光散乱性を持たせたポリエステルフィルムに関しては開示されていない。

特開平６−６７００４号公報 特開平８−３１３７０８号公報 特開平１１−２７１５０３号公報 特開２００１−１７２４０３号公報 特開２００３−３０１０５７号公報 特開平１０−１００３４９号公報

本発明は、多数のプリズム単位からなるプリズム層をフィルムの片面に形成する際に、プリズム層とポリエステルフィルムとの接着性が良好であり、優れた光散乱性を有する二軸延伸ポリエステルフィルムを提供することを解決課題とするものである。

本発明者は、上記課題に鑑み鋭意検討した結果、特定の構成を有する二軸延伸ポリエステルフィルムによれば、上記課題を容易に解決できることを見いだし、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の要旨は、平均粒径が０．５〜５０μｍの不活性粒子を０．０５〜１０重量％含有する光散乱層を有する積層ポリエステルフィルムの少なくとも片面に易接着層を有するポリエステルフィルムであって、ヘーズが１０〜８０％の範囲であることを特徴とするプリズムシート用光散乱性二軸延伸ポリエステルフィルムに存する。

本発明は、多数のプリズム単位からなるプリズム層をフィルムの片面に形成すときプリズム層とポリエステルフィルムの接着性が良好で、かつ光散乱性を有する二軸延伸ポリエステルフィルムを提供され、本発明の工業的価値は高い。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明におけるポリエステルとは、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレン−２，６−ジカルボン酸等のような芳香族ジカルボン酸と、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール等のようなグリコールとのエステルを主たる成分とするポリエステルである。当該ポリエステルは、芳香族ジカルボン酸とグリコールとを直接重合させて得られるほか、芳香族ジカルボン酸ジアルキルエステルとグリコールとをエステル交換反応させた後、重縮合させる方法、あるいは芳香族ジカルボン酸のジグリコールエステルを重縮合させる等の方法によっても得られる。当該ポリエステルの代表的なものとしては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレンジカルボキシレート（ＰＥＮ）、ボリブチレンテレフタレート等が例示される。かかるポリエステルは、共重合されないホモポリマーであってもよく、またジカルボン酸成分の４０モル％以下が主成分以外のジカルボン酸成分であり、ジオール成分の４０モル％以下が主成分以外のジオール成分であるような共重合ポリエステルであってもよく、またそれらの混合物であってもよい。

本発明のフィルムのヘーズは、１０〜８０％の範囲である必要があり、好ましくは１５〜７０％、さらに好ましくは１７〜６０％の範囲である。フィルムヘーズが１０％未満では、光散乱性が劣り、導光板の品位欠陥を見えなくする効果に乏しい。一方、フィルムヘーズが８０％以上では、全光線透過率の低下が大きくなり、液晶パネルへの光量が減少する。

本発明のフィルムは、上記ヘーズ値を達成するため光散乱層を有することが好ましい。光散乱層は、易接着層を除くフィルム全体、またはフィルムの内部であっても表面であってもよいが、光散乱剤が脱落しにくいことからフィルム内部に設けることが好ましい。さらに光散乱層を中間層にした場合、表層の厚みは、光拡散剤の平均粒径よりも大きいことが特に好ましい。

光散乱層に用いる光散乱剤はポリエステルと非相溶の樹脂や不活性粒子が用いられる。具体的には、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ポリエチレン、ポリスチレン、有機シリコーン樹脂、アクリル−スチレン共重合体等の有機質微粒子および炭酸カルシウム、シリカ、酸化アルミニウム、炭酸バリウム、硫酸バリウム、ガラス等の無機質微粒子で単体もしくは混合体で利用される。

不活性粒子の平均粒径は、０．５〜５０μｍ、さらには１〜４０μｍ、特には２〜３０μｍの範囲が好ましい。平均粒径が０．５μｍ未満の不活性粒子は、光散乱効果に乏しい傾向がある。また、５０μｍを超える不活性粒子は、製膜性に劣る傾向がある。

さらに、延伸の結果、不活性粒子の周りに発生するボイド（空隙）は、平均粒径０．５〜３μｍの粒子は、ボイド径比が２．５以上であることが好ましく、さらに好ましくは３以上である。ボイド径比が２．５未満では光散乱効果に乏しい傾向がある。また３μｍを超え５０μｍ以下の粒子では、ボイド径比は２．０以下が好ましく、さらに好ましくは１．５以下である。ボイド径比が２．０を超えると全光線透過率が低下したり、製膜性やフィルム強度が低下したりすることがある。

また光拡散剤の形状は球状であることが好ましく、その体積形状係数は、０．３以上π／６以下が好ましく、さらに好ましくは、０．４以上π／６以下である。体積形状係数が、０．３未満では全光線透過率が低下することがある。なお、体積形状係数ｆは、ｆ＝Ｖ／Ｄ^３で表すことができる（この式において、Ｖは粒子体積（μｍ^３）、Ｄは粒子投影面における最大径（μｍ）である）。

また光散乱層での光散乱剤の含有量は、０．０５〜１０重量％の範囲が好ましく、さらに好ましくは０．１〜５重量％の範囲である。含有量が０．０５重量％未満では、光散乱性を十分に発揮できないことがあり、一方、１０重量％を超えると、樹脂の流動特性が変化し共押し出しが困難になることがある。

また、光散乱層には、必要に応じて、紫外線吸収剤、帯電防止剤、酸化防止剤、蛍光増白剤等の添加剤を含有してもよい。

本発明のフィルムの表面粗さＲａは、好ましくは０．０１〜０．５μｍの範囲であり、さらに好ましくは０．０２〜０．４μｍの範囲である。フィルムの表面粗さが、０．０１μｍ未満では、フィルムの巻取作業性が悪くなる傾向がある。一方、表面粗さが０．５μｍを超えると摩耗紛が発生しやすくなる傾向がある。

本発明のフィルムの少なくとも片面には易接着層を設ける。この易接着層を設けることで、プリズムを構成する樹脂とフィルムとの接着性が向上する。

易接着層は、ポリマーおよび架橋剤を主成分として構成される。ポリマーは、水性ポリウレタン、水性ポリエステルおよび水性アクリル樹脂の少なくとも１つからなり、好ましくは、ガラス転移温度（Ｔｇ）が０℃以上、さらには４０℃以上のものであり、さらに好ましくはポリウレタンの中でもポリエステルポリウレタンであり、カルボン酸残基を持ち、その少なくとも一部はアミンまたはアンモニアを用いて水性化されているものである。また架橋剤は、メラミン系、エポキシ系、オキサゾリン系樹脂が一般に用いられるが、塗布性、耐久接着性の点で、メラミン系樹脂が好ましい。

塗布剤の塗布方法としては、例えば、原崎勇次著、槙書店、１９７９年発行、「コーティング方式」に示されるような、リバースロールコーター、グラビアコーター、ロッドコーター、エアドクターコーターまたはこれら以外の塗布装置を使用することができる。塗布層は、ポリエステルフィルムの片面だけに形成してもよいし、両面に形成してもよい。片面にのみ形成した場合、その反対面には必要に応じて上記の塗布層と異なる塗布層を形成して他の特性を付与することもできる。なお、塗布剤のフィルムへの塗布性や接着性を改良するため、塗布前にフィルムに化学処理や放電処理を施してもよい。また、表面特性をさらに改良するため、塗布層形成後に放電処理を施してもよい。

塗布層の厚みは、最終的な乾燥厚さとして、通常０．０２〜０．５μｍ、好ましくは０．０３〜０．３μｍの範囲である。塗布層の厚さが０．０２μｍ未満の場合は、接着性が劣る。一方塗布層の厚さが０．５μｍを超える場合は、フィルムが相互に固着しやすくなったり、特にフィルムの高強度化のために塗布処理フィルムを再延伸する場合は、工程中のロールに粘着しやすくなったりする傾向がある。上記の固着の問題は、特にフィルムの両面に同一の塗布層を形成する場合に顕著に現れる。

また、本発明のフィルムの全光線透過率は、好ましくは８０％以上、さらに好ましくは８５％、特に好ましくは８８％以上である。全光線透過率が８０％未満ででは、利用できる光の量が少なくなり好ましくない。全光線透過率を８０％以上にするには、光散乱層に用いる光散乱剤の粒径が、２μｍ以上でフィルム延伸時に粒子の周りにボイドが発生しにくい粒子が特に好ましい。

本発明のフィルムの厚みは、特に限定しないが２０〜３００μｍの範囲である。フィルム厚みが２０μｍ未満では、加工作業性が悪いことがある。一方、フィルム厚みが３００μｍを超えると、プリズムシートの重量が増加してしまい、好ましくない場合がある。

次に本発明のフィルムの製造方法を具体的に説明するが、本発明の構成要件を満足する限り、以下の例示に特に限定されるものではない。

本発明のフィルムを製造するときには、乾燥したポリエステルを押出機に供給し、各ポリエステルの融点以上の温度に加熱してそれぞれ溶融させる。次いで、Ｔダイから溶融シートとして押出す。続いて、溶融シートを回転冷却ドラム上でガラス転位温度未満にまで急冷し、非晶質の未延伸フィルムを得る。このとき、未延伸フィルムの平面性を向上させるために、静電印加密着法や液体塗布密着法等によって、未延伸フィルムと回転冷却ドラムとの密着性を向上させてもよい。そして、ロール延伸機を用いて、未延伸フィルムをその長手方向に延伸（縦延伸）することにより一軸延伸フィルムを得る。このときの延伸温度は、原料レジンのガラス転移温度（Ｔｇ）のマイナス１０℃からプラス４０℃の温度範囲で延伸する。また、延伸倍率は、好ましくは２．５〜７．０倍、さらに好ましくは３．０〜６．０倍である。さらに、縦延伸を一段階のみで行ってもよいし、二段階以上に分けて行ってもよい。次いで、易接着層を設けるためコーターにより水性塗布剤を塗布する。その後、テンターに導きテンター延伸機を用いて、一軸延伸フィルムをその幅方向に延伸（横延伸）することにより二軸延伸フィルムを得る。このときの延伸温度は、原料レジンのガラス転移温度（Ｔｇ）からプラス５０℃の温度範囲で延伸する。また、延伸倍率は、好ましくは２．５〜７．０倍、さらに好ましくは３．５〜６．０倍である。さらに、横延伸を一段階のみで行ってもよいし、二段以上に分けて行ってもよい。また縦と横を同時に行う同時二軸延伸を行ってもよい。そして二軸延伸フィルムを熱処理することにより積層フィルムが製造される。このときの熱処理温度は、１３０〜２５０℃である。二軸延伸フィルムを熱処理するときには、二軸延伸フィルムに対して２０％以内の弛緩を行ってもよい。

以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。なお、実施例および本発明で用いた測定法および用語の定義は次のとおりである。

（１）平均粒径
フィルム中の少なくとも１００個の不活性粒子についてＳＥＭを用いて観察して最大径と最小径とをそれぞれ求め、その相加平均を不活性粒子の平均粒径とした。

（２）表面粗さＲａ
小坂研究所社製表面粗さ測定機（ＳＥ−３Ｆ）を用い、ＪＩＳ−Ｂ−０６０１−１９８２に準じて測定した。なお測定長２．５ｍｍとした。

（３）ボイド径比
低温灰化プラズマ装置にて、フィルム表面から厚さ方向に向かって、平均粒径の半分の深さに灰化した後、走査型電子顕微鏡にて平均粒径の±１０％に入る少なくとも５０個の粒子について粒子径とその周りにできたボイドを観察し、粒子径の平均値とボイド径の平均値を求め、それぞれの平均値を粒子径とボイド径とし下記式よりボイド径比を求めた。
ボイド径／粒子径＝ボイド径比

（４）光硬化性樹脂との接着性
易接着面の表面にアクリル系光硬化樹脂（日本化薬製ＫＡＹＡＮＯＶＡ ＦＯＰ−１７００）を硬化後の厚さが６μｍになるように塗布し、１２０Ｗ／ｃｍのエネルギーの高圧水銀灯を使用し、照射距離１００ｍｍにて約１０秒間照射して、表面硬化フィルムを得た。アクリル系光硬化層形成直後、当該層に１インチ幅に碁盤目が１００個になるようクロスカットを入れ、直ちに、同一箇所について３回セロテープ（登録商標）急速剥離テストを実施し、剥離面積により評価した。判定基準は以下のとおりである。
◎：碁盤目剥離個数＝０
○：１≦碁盤目剥離個数≦１０
△：１１≦碁盤目剥離個数≦２０
×：２１＜碁盤目剥離個数

（５）巻き作業性
ポリエステルフィルムを製造するに際し、いったんマスターロールに巻き取り次いで所定の幅にスリットし巻き上げる際の状態を観察し、次の３ランクに分けた。
○：巻き上げロールにシワ発生が認められず、端面も揃っている
△：巻き上げロールにシワが若干認められるが、端面は揃っている
×：巻き上げロールにシワが多く認められ、端面も不揃いである
上記ランク○および△は、ポリエステルフィルムを製造する際の巻き作業性に問題のないレベルである。

（原料の調整）
・ポリエステルＡ
常法の重縮合で合成された極限粘度０．６５、融点２５３℃のポリエチレンテレフタレートである。
・ポリエステルＢ
平均粒径３．５μｍの不定形シリカを２．０重量％含有する常法の重縮合で合成された極限粘度０．６３、融点２５３℃のポリエチレンテレフタレート樹脂である。
・ポリエステルＣ
常法の重縮合で合成された極限粘度０．６４、融点２５３℃のポリエチレンテレフタレート樹脂に乳化重合で合成された平均粒径０．８μｍ、体積形状係数０．５１の球状架橋高分子粒子を練り混み２．０重量％含有させたものである。
・ポリエステルＤ
常法の重縮合で合成された極限粘度０．６４、融点２５３℃のポリエチレンテレフタレート樹脂に平均粒径４．０μｍ、体積形状係数０．５１の球状シリカ粒子を練り混み２．０重量％含有させたものである。

・水性塗布剤Ａ
水性塗布剤は下記ａ、ｂ、ｃ、ｄの化合物を各々４７／２０／３０／３の重量比で混合した混合物である。
ａ：テレフタル酸／イソフタル酸／５−ソジウムスルホイソフタル酸／エチレングリコール／１．４−ブタンジオール／ジエチレングリコールを各々２８／２０／２／３５／１０／５のモル比で反応させたポリエステル水分散体。
ｂ：メチルメタクリレート／エチルアクリレート／アクリロニトリル／Ｎ−メチロールメタアクリルアミドを各々４５／４５／５／５のモル比で重合された重合物水分散体（乳化剤：アニオン系界面活性剤）
ｃ：メラミン系架橋剤（ヘキサメトキシメチルメラミン）
ｄ：平均粒径０．０６μｍの酸化ケイ素の水分散体

実施例１：
ポリエステルＣが１５重量％とポリエステルＡが８５重量％の混合物をベント付き２軸押出機（サブ）に供給し、ポリエステルＡを別のベント付き２軸押出機（メイン）に供給して溶融温度２８０℃で溶融し、サブ押出機の溶融ポリマーと、メイン押出機からの溶融ポリマーとをギヤポンプフィルターを介してフィードブロックで分流させ、ダイを通してキャスティングドラムに引き取り２種２層の未延伸フィルムとした。キャスティングの際、静電密着法を採用した。かくして得られた未延伸フィルムを縦延伸ロールに送り込み、まずフィルム温度８３℃（ＩＲヒーター付与）で３．７倍延伸した後、片面に水性塗布剤Ａを塗布しテンターに導き９５℃で横方向に４．０倍延伸して二軸配向フィルムを得た。次いで、得られた二軸配向フィルムを熱固定ゾーンに導き、２３０℃で５秒間幅方向に３％弛緩させながら熱固定し、易接着層厚み０．１μｍを有する厚み５０μｍのポリエステルフィルムを得た。

実施例２：
ポリエステルＤが２２．５重量％とポリエステルＡが７７．５重量％の混合物をベント付き２軸押出機（メイン）に供給し、ポリエステルＡを別のベント付き２軸押出機（サブ）に供給して溶融温度２８０℃で溶融し、サブ押出機の溶融ポリマーとメイン押出機からの溶融ポリマーとを、ギヤポンプフィルターを介してフィードブロックで分流させ、ダイを通してキャスティングドラムに引き取り２種３層の未延伸フィルムを得たほか実施例１と同じ方法でフィルムを得た。

比較例１：
易接着層を設けなかったほかは実施例１と同じ条件でフィルムを得た。

比較例２：
ポリエステルＢを１００重量％原料に用いたほかは実施例１と同じ条件でフィルムを得た。

比較例３：
ポリエステルＡを１００重量％原料に用いたほかは実施例１と同じ条件でフィルムを得た。
以上、得られた結果をまとめて下記表１に示す。

実施例１および２においては、アクリル系光硬化樹脂との接着性に優れ、光散乱性にも優れる。特に実施例２は、中間層を光拡散層とし表層の厚みを光拡散剤の平均粒径よりも大きいため、フィルム製膜工程や加工工程での光拡散剤のフィルムからの脱落がおきにくい。一方、比較例１は、易接着層を有していないためアクリル系光硬化樹脂との接着性に劣る。比較例２は、ヘーズが８０％を超えるため、全光線透過率が低下した。比較例３は、光拡散層を有しない透明フィルムのため光拡散性を示さなかった。

本発明のフィルムは、例えば、プリズムシートを形成する場合の基材フィルムとなる光散乱性プリズムシート用フィルムとして好適に利用することができる。

Claims (1)

1. 平均粒径が０．５〜５０μｍの不活性粒子を０．０５〜１０重量％含有する光散乱層を有する積層ポリエステルフィルムの少なくとも片面に易接着層を有するポリエステルフィルムであって、ヘーズが１０〜８０％の範囲であることを特徴とするプリズムシート用光散乱性二軸延伸ポリエステルフィルム。