JP3921790B2

JP3921790B2 - 光拡散ポリエステルフィルム

Info

Publication number: JP3921790B2
Application number: JP07029098A
Authority: JP
Inventors: 尚三村; 重己関; 寿士大渡
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1998-03-19
Filing date: 1998-03-19
Publication date: 2007-05-30
Anticipated expiration: 2018-03-19
Also published as: JPH11268211A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光拡散ポリエステルフィルムに関し、更に詳しくは液晶ディスプレイなどに用いられる全光線透過性が高く、平行光透過性が低い光拡散ポリエステルフィルムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光拡散フィルムは、コンピューター、ワープロ、携帯電話、パチンコ台などに代表される液晶ディスプレイ分野のサイドライト方式バックライト用などに輝度、均一性向上のためにレンズフィルムなどと併用して使用されている。これは、冷陰極管（通常は蛍光灯）から発光された光が導光板を通り、ディスプレイ上の輝度を付与するためのもので、光拡散フィルムは導光板を通過し、反射された光を画面上で輝度斑が生じないように画面全体の輝度を均一化する機能が求められる。
【０００３】
従って、光拡散フィルムは散乱光を通過させ、平行光を通過させないものが有効である。そのために、従来から透明な素材、例えばガラスやアクリル板をマット化したもの、内部に光散乱物質を添加したもの、また最近ではポリカーボネートやポリエステルなどのフィルムをマット化したもの、ガラスビーズや無機顔料を添加したコート層を設けものなどが使用されてきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の上述したようなマット化したものでは平行光の遮断性が不十分であり、画面上での輝度斑が生じやすく、またガラスビーズを添加した層を設けた場合には層内での均一分散が難しく、またビーズのサイズから層内で光拡散を生じさせるためにはコート層を厚くする必要があり、生産性や薄型化には問題がある。また表層にコート層を設けた場合には表面に傷がつきやすく輝度欠点になるなどの問題もあった。
【０００５】
光拡散フィルムは、光拡散させるためコート層を含むフィルムの厚み方向において可視光を屈折させながら透過させるのが好ましく、屈折率差の大きい可視光吸収機能のないもので構成されているのが好ましい。従って、ポリエステルフィルムのような有機基材を用いる場合には、その屈折率差が最も大きい空気を介在させ、かつその界面を多く形成させるのが有効である。
【０００６】
本発明は、上記の問題点を改良した新規な光拡散フィルムを提供せんとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、２層以上の複合フィルムよりなり、少なくとも１層が内部に微細な気泡を含有する層であって、かつ複合フィルム全体の全光線透過率が６０％以上でヘイズが６２％以上であり、二軸延伸されていることを特徴とする光拡散ポリエステルフィルムをその骨子とする。
【０００８】
更には、かかる構成において、好ましい態様として、内部に微細な気泡を含有する層（Ａ）を中心層としてその両面に実質的にボイドを含有しない層（Ｂ）が積層され、かつＢ層の厚みとＡ層の厚みがＡ層厚み＜Ｂ層厚みの関係を満たすことを特徴とする光拡散ポリエステルフィルムである。
【０００９】
また、より好ましい態様として、さらにはＡ層の厚みが全フィルム厚みの３％以上、５０％未満であることを特徴とする光拡散ポリエステルフィルムである。
【発明の実施の形態】
本発明は、少なくとも２層、好ましくは３層から構成される二軸延伸された複合ポリエステルフィルムをその基本構成とし、フィルムの厚み方向の複合フィルム全体の全可視光透過率が６０％以上、ヘイズが６２％以上となるような内部に微細な気泡を含有させた層を少なくとも１層有する構成から成るものである。
【００１０】
内部に微細な気泡を含有する層はポリエステル樹脂と該樹脂に非相溶な樹脂を主たる構成成分とし、溶融押し出し後、２軸方向に延伸することにより非相溶樹脂を核としたボイドを形成させることによって得られるものである。
【００１１】
ここで、本発明に用いられるポリエステル樹脂には、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−２、６−ナフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、１、４シクロヘキサンジメタノールを共重合成分としたポリエステルおよびこれらの共重合体などを用いることができる。共重合される酸成分、ジオール成分としては芳香族ジカルボン酸、脂肪族ジカルボン酸、脂環族ジカルボン酸、スルホン酸金属塩基含有ジカルボン酸、炭素数３〜２５のアルキレングリコール、ポリアルキレングリコールなどを用いることができるが、特にこれに限定されるものではない。これらのうち、透明性、経済性、ボイド形成性などの観点からポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−２、６−ナフタレートが特に好ましい。
【００１２】
そして、該ポリエステル樹脂と非相溶な樹脂とは、混練後、シート化した状態において相分離構造を示す樹脂であって、代表的なものとしてポリオレフィン樹脂を用いることができる。具体的には、低密度〜高密度のポリエチレン、アイソタクチック、アタクチック、シンジオタクチックのポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリスチレンなどを用いることができる。これらの非相溶樹脂は、ポリエステル樹脂中に分散配合されるが、光散乱を起こさせるに必要な微細な気泡（ボイド）を形成する上において非相溶度が高く、熱変形温度が高いポリメチルペンテンが最も好ましい。その配合比率は、ボイド形成性、光拡散効果の点から通常は３重量％以上３０重量％以下、好ましくは５重量％以上２５重量％以下、更に好ましくは７重量％以上２０重量％以下であるのが望ましい。
【００１３】
このような非相溶樹脂が分散配合されたポリエステルフィルムは、二軸延伸されることにより非相溶樹脂を核とした微細な空洞を形成し、形成される各種界面、例えばポリエステル樹脂と非相溶樹脂界面、ポリエステル樹脂と空気界面、非相溶樹脂と空気界面などで光の屈折が起こり、光散乱が起こるようになる。このような特性は内部に形成されるボイドの大きさや数量にも影響されるが、本発明において、上記の非相溶樹脂を添加し通常の２軸配向ポリエステルフィルムの製造方法に準じて作成すれば、本発明の効果を得ることができる。
【００１４】
好ましいボイドのサイズはフィルム断面方向から観察したときに、非相溶樹脂を核とした長径が０．３〜７（μｍ）、短径が０．１〜３（μｍ）程度のものが光拡散効果の点で好ましい。また、形成されるボイドは独立の形状を有するものが好ましく、そのボイド形成率は、該層において１０％以上６０％以下、好ましくは１５％以上５５％以下であるのが光拡散効果、生産性の点で好ましい。
【００１５】
該層中には、上記構成成分以外に本発明の効果が失われない範囲内で各種の添加剤を加えることができる。具体的には、有機、無機の微粒子、顔料、染料、蛍光増白剤、酸化防止剤、耐熱剤、耐光剤、耐候剤、帯電防止剤、離型剤などを用いることができる。
【００１６】
これらの中で蛍光増白剤の添加はより輝度を向上させるので好ましい。蛍光増白剤は、上記樹脂成分に対し重量比で０．０１〜１重量％程度添加するのが好ましい。本発明では上記微細気泡を含有する層と積層させる少なくとも１層、好ましくはその両面に積層する層が必要である。この層が実質的に微細気泡を含有せず、透明な層であるのが好ましい。
【００１７】
すなわち、微細気泡含有層で散乱された光を吸収せず画像面に到達させることが好ましく、そのためには該層で必要以上に反射、吸収させる必要がなく、むしろ反射、吸収によって輝度が低下するのを押さえる必要がある。この層を構成する材料としては上記のポリエステル樹脂が好ましく、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレン−２、６−ナフタレートが好ましい。特に１、４シクロヘキサンジメタノールを共重合したポリエステル樹脂は、より透明性に優れるので散乱光のロスを少なくでき特に好ましい。この層中には、本発明の効果が失われない範囲内で上述微細気泡含有層の添加剤として挙げたような各種の添加剤を使用することができる。
【００１８】
特に、ハンドリング性の点で有機、無機の添加剤を添加することができるが、ポリエステル樹脂との屈折率差を考慮すると有機系の微粒子が好ましい。また、該層上にポリエステル樹脂より屈折率の小さい層を設けることにより、光拡散フィルム表面での反射によるロスを軽減することができる。このような層としてはアクリル樹脂層が好ましく、これをコーティング、特に本発明のフィルムを製造する工程内で塗布する、いわゆるインラインコーティングによって設けることが好ましい。用いられるアクリル樹脂は、特に限定されないが、メチルメタクリレートのようなアルキルメタクリレート、アクリル酸およびそのアルキルエステル、アクリルアミドなどを主たる構成成分とするアクリル共重合体が好ましく、特にフッ素を含有するアクリレートモノマーを共重合したものが好ましい。
【００１９】
これらのアクリル共重合体は、有機溶媒や水に溶解、分散した形で塗布に供されるが、インラインコーティング法によって塗布層を設ける場合には水に溶解あるいは分散したものを用いることが、防爆性、環境保護の点で好ましい。
【００２０】
本発明においては、上述の構成よりなる複合ポリエステルフィルムの全光線透過率は６０％以上、好ましくは７０％以上、更に好ましくは８０％以上、ヘイズは６２％以上、好ましくは７０％以上である。全光線透過率が６０％未満では輝度が不十分であり、ディスプレイとして組み込んだ場合に画像が暗くなる。また、ヘイズが５０％未満の場合には平行光の透過率が高くなり、輝度に斑が生じやすくなる。
【００２１】
上述のような全可視光透過率、ヘイズを得るためには、本発明のフィルム構成において、微細気泡含有層と透明層との厚みを特定の範囲のものとすることが好ましい。
【００２２】
すなわち、微細気泡含有層を必要以上に厚くするとヘイズは高くなるが、全光線透過率が低下し、逆に薄くしすぎるとその逆の現象となる。従って、本発明の光拡散ポリエステルフィルムの厚み構成は、微細気泡含有層（Ａ）と透明層（Ｂ）において（Ａ）＜（Ｂ）とするのが好ましい。また、より好ましい構成である（Ｂ）／（Ａ）／（Ｂ）の構成においては（Ａ）層はいずれの（Ｂ）層より薄い層であることが好ましい。
【００２３】
また、上記構成において（Ａ）層の厚みは全フィルム厚みの３％以上５０％未満であるのが好ましい。また、３層構成の場合にはＡ層の厚みは３％以上３０％未満であるのが好ましい。
【００２４】
本発明の光拡散ポリエステルフィルムの厚みは、特に限定されるものではないが、自己支持性や光学特性の点から２５〜１０００（μｍ）、好ましくは５０〜５００（μｍ）、更に好ましくは１００〜３００（μｍ）とするのが望ましい。
【００２５】
本発明の光拡散ポリエステルフィルムの製造法は、微細気泡を含有するポリエステルフィルムと実質的に気泡を含有せず透明なポリエステルフィルムを接着剤を用いて貼り合わせる方法でも良いが、コスト面や品質の安定性から、これらを共押し出し法により一気に製膜する方法を採用することが特に好ましい。
【００２６】
本発明の光拡散ポリエステルフィルムは、主として液晶ディスプレイを使用する分野においてバックライトの光を画面全体に均一に輝度を与えるための部材等として有効に活用できるものであり、更には電飾看板用などにも好適に使用できるものである。
【００２７】
【効果の評価方法】
Ａ．積層厚み構成
サンプルの薄膜断面切片を切り出し、（株）日立製作所製の透過型電子顕微鏡ＨＵ−１２型を用い断面観察を行い、その厚み構成を測定した。測定は５点の平均値を用いた。
【００２８】
Ｂ．ボイドサイズ
上記Ａと同様の方法で長手方向とそれに直角の方向について微細気泡含有層を観察し、形成されたボイドの長径と短径を測定した。測定はそれぞれ３０個の平均値を用いた。
【００２９】
Ｃ．ボイド率
上記Ｃで観察した画像からボイド部分をイメージアナライザにかけて単位断面積あたりのボイド総面積を求め、ボイド率を算出した。
【００３０】
Ｄ．全光線透過率、ヘイズ
全自動直読ヘーズコンピューターＨＧＭ−２ＤＰ（スガ試験機（株）製）を用い全可視光透過率とヘイズを測定した。
【００３１】
Ｆ．輝度
サイドライト方式として３ｍｍ厚のアクリル板に網点印刷を施し、その端面から６Ｗの蛍光管により照明した。このとき、蛍光管は光ロスが生じないように導光板方向以外はリフレクターフィルムでカバーした。また、導光板の下部および光導入端部以外の端面は高反射フィルムでカバーして光のロスを防いだ。このような装置において導光板上部に光拡散ポリエステルフィルムを置き、その上から輝度計（ミノルタ（株）製ＬＳ−１１０）を用いて輝度を測定した。輝度は２００ｍｍ×２００ｍｍの面積を５ｍｍ×５ｍｍに１６分割して１６ポイントを測定し、その平均値と最大値と最小値の差を求めた。
【００３２】
【実施例】
以下、実施例を用いて本発明を説明するが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではない。
【００３３】
実施例１
１台の主押し出し機と１台の副押し出し機が合流して両面積層フィルムを作成できる複合製膜装置を用い、１台の主押し出し機にポリエチレンテレフタレート樹脂８５重量％（以下、ＰＥＴと略称する）とポリメチルペンテン樹脂（以下、ＰＭＰと略称する）１２重量％、分子量２０００のポリエチレングリコールを１０重量％共重合したＰＥＴを３重量％を均一に混合した原料チップを供給し、１台の副押し出し機にポリエチレンテレフタレート樹脂を供給した。なお、それぞれの供給原料は、あらかじめ１５０℃で４時間、真空乾燥したものを用いた。
【００３４】
２台の押し出し機とも約２８５℃に加熱し、所定の方法によって溶融押し出しし、静電印加法により鏡面のキャストドラム上で冷却して副／主／副厚み比４０２０／４０の積層シートを作成した。
【００３５】
このシートを８５℃で長手方向に３．５倍延伸し、連続的に端部をクリップで把持しつつ、テンター内に導き、８５℃の予熱ゾーンを通して１０５℃で幅方向に３．６倍延伸し、更に２２５℃の温度で５秒間熱処理を行い、厚み１００μｍの複合フィルムを作成した。
【００３６】
本発明に基づくフィルムは、輝度が高く、斑の少ないものであった。
【００３７】
実施例２
実施例１の積層フィルムの縦延伸後のフィルムの両面にメチルメタクリレート／エチルアクリレート／アクリル酸（６５／３３／２重量比）の共重合体水分散液を２軸延伸後の積層厚みが０．１μｍになるように塗布した以外は実施例１と同様にして複合ポリエステルフィルムを作成した。
【００３８】
このフィルムは、表面の反射率が小さいため、より輝度が高く斑の少ないものであった。
【００３９】
比較例１〜３、実施例３〜５
実施例１の複合フィルムの積層厚み比をを３／９４／３（比較例１）、１５／７０／１５（比較例２）、３０／４０／３０（実施例３）、４５／１０／４５（実施例４）、４８／４／４８（実施例５）、４９／２／４９（比較例３）とした以外は実施例１と同様にして複合フィルムを作成した。
【００４０】
本発明の範囲にあるものは、良好な特性を示したが、本発明の範囲を外れるものは輝度が不十分であったり、輝度の斑が生じるものであった。
【００４１】
実施例６
実施例１の主押し出し機に供給する原料１００重量部に対し、蛍光増白剤（Ｅａｓｔｍａｎ社製ＯＢ−１）を０．１重量部添加した以外は実施例１と同様にして複合フィルムを作成した。
【００４２】
このフィルムは輝度が高く、斑の少ないものであった。
【００４３】
比較例４
実施例１の副押し出し機を用いず、主押し出し機のみを用い、主押し出し機に供給する原料のみを用いた以外は、実施例１と同様にして単層フィルムを作成した。
【００４４】
このフィルムは、全光線透過率が低く、極めて輝度の低いものであった。
【００４５】
比較例５
実施例１の副押し出し機に供給する原料のみを用いて単層のフィルムを作成した。このフィルムはヘイズが低すぎるために輝度斑の著しいものであった。
【００４６】
比較例６
実施例１の主押し出し機に供給する原料としてＰＥＴに平均粒子径０．２μｍのアナターゼ型酸化チタンを１２重量％添加したものを用いた以外は、実施例１と同様にして複合フィルムを作成した。
【００４７】
このフィルムは、全光線透過率が低く、輝度の低いものであった。
【００４８】
以上の各実施例、比較例の評価結果をまとめて表１に示した。
【００４９】
【表１】

【００５０】
【発明の効果】
本発明の白色ポリエステルフィルムは、液晶ディスプレイ部材などに用いられれば、高い輝度と品質安定性に優れた効果を有し、白色度の耐久性および剛性にも優れたものである。

Claims

２層以上の複合フィルムよりなり、少なくとも１層が内部に微細な気泡を含有する層であって、かつ複合フィルム全体の全光線透過率が６０％以上でヘイズが６２％以上であり、二軸延伸されていることを特徴とする光拡散ポリエステルフィルム。
内部に微細な気泡を含有する層（Ａ）を中心層として、その両面に実質的にボイドを含有しない層（Ｂ）が積層され、かつＢ層の厚みとＡ層の厚みが下記（１）式の関係を満たすことを特徴とする請求項１記載の光拡散ポリエステルフィルム。
Ａ層の厚み＜Ｂ層の厚み・・・（１）
内部に微細な気泡を含有する層の厚みが、全フィルム厚みの３％以上、５０％未満であることを特徴とする請求項１または２記載の光拡散ポリエステルフィルム。
内部に微細な気泡を有する層において、該気泡がポリエステル樹脂と非相溶な樹脂を核として形成されていることを請求項１〜３のいずれかに記載の光拡散ポリエステルフィルム。
内部に微細な気泡を有する層において、ポリエステル樹脂と非相溶な樹脂が３重量％以上３０重量％以下配合されている請求項４に記載の光拡散ポリエステルフィルム。
内部に微細な気泡を有する層において、ポリエステル樹脂と非相溶な樹脂である樹脂がポリメチルペンテンである請求項４または５に記載の光拡散ポリエステルフィルム。
内部に微細な気泡を有する層において、ボイド率が１０％以上６０％以下である請求項１〜６のいずれかに記載の光拡散ポリエステルフィルム
内部に微細な気泡を含有する層に積層させる層上にポリエステル樹脂よりも屈折率の小さい層を設けた請求項１〜７のいずれかに記載の光拡散ポリエステルフィルム。
内部に微細な気泡を有する層（Ａ）と、実質的にボイドを含有しない層（Ｂ）が共押出し法によって積層されている請求項２〜８のいずれかに記載の光拡散ポリエステルフィルム。