TW201317127A - 單軸拉伸多層層合薄膜 - Google Patents
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Abstract
本發明之目的係提供一種正面方向之亮度比以往更高之單軸延伸多層層合薄膜,以及由其所構成之單軸延伸多層層合薄膜層合體。本發明為一種單軸延伸多層層合薄膜,其為第一層與第二層交互層合251層以上之單軸延伸多層層合薄膜,其特徵為1)第一層係以含有2,6-萘二羧酸成分之聚酯作為構成成分之厚度0.01μm以上0.5μm以下之層,單軸延伸方向(X方向)、於薄膜面內與單軸延伸方向垂直之方向(Y方向)及薄膜厚度方向(Z方向)中,第一層之Y方向與Z方向之折射率差為0.1以上,2)第二層為以熱可塑性樹脂作為構成成分之厚度0.01μm以上0.5μm以下之層,該熱可塑性樹脂之平均折射率為1.60以上1.65以下,且為負的光學異向性或等向性之樹脂,3)以薄膜面作為反射面,相對於包含Y方向之入射面呈垂直之偏光成分中,對於於入射角0度及50度之該入射偏光之波長400~800nm之平均反射率分別為90%以上,4)以薄膜面作為反射面,相對於包含Y方向之入射面呈平行之偏光成分中,對於於入射角0度之該入射偏光之波長400~800nm之平均反射率為15%以下,對於於入射角50度之該入射偏光之波長400~800nm之平均反射率為20%以上。
Description
本發明係關於一種選擇性反射一定之偏光成分,且使該偏光成分與垂直方向之偏光成分選擇性透過之單軸延伸多層層合薄膜。更詳言之,本發明係關於針對一定偏光成分,對自薄膜正面及傾斜方向之入射角選擇性反射,且針對該偏光成分與垂直方向之偏光成分,藉由對自薄膜正面方向之入射角選擇性地透過,對於自薄膜傾斜方向之入射角具有一定反射率,而大幅提高正面方向之亮度之單軸延伸多層層合薄膜。
折射率低之層與折射率高之層交互多層層合而成之薄膜可成為藉由層間之構造性光干涉,使特定波長之光選擇性反射或透過之光學干涉薄膜。且,該種多層層合薄膜藉由使膜厚緩慢變化,而貼合具有不同反射峰之薄膜,可獲得與使用金屬之薄膜相同之高反射率,亦可使用作為金屬光澤薄膜或反射鏡。而且,藉由使該種多層層合薄膜僅於單一方向延伸,僅使特定之偏光成分反射,可使其垂直方向之偏光成分直接透過,且由於可使用作為偏光反射薄膜,故可使用作為液晶顯示器等之亮度提高之薄膜。
一般而言,以層厚為0.05~0.5μm且具有不同折射率之層構成之多層光學薄膜係利用構成其一層之層與構成另一層之層之折射率差與膜厚及層合數,而展現使特定波長之光反射之所謂增加反射之現象。一般其反射波長係以下述式表示。
λ=2(n1×d1+n2×d2)
(上式中,λ表示反射波長(nm),n1、n2表示各層之折射率,d1、d2表示各層之厚度(nm))。
例如專利文獻1中所示,藉由使用其一層上具有正的應力光學係數之樹脂,藉由單軸方向延伸使該層之折射率雙折射化而成為具有異向性、薄膜面內之延伸方向之層間折射率差變大,另一方面使與薄膜面內之延伸方向垂直方向之層間折射率差變小之方法,可僅使特定之偏光成分反射。
利用該原理,可設計例如使一方向之偏光反射,使其垂直方向之偏光透過之反射偏光薄膜,此時之理想雙折射性係以下述式表示。
n1X>n2X,n1Y=n2Y
(上式中,n1X、n2X表示各層之延伸方向之折射率,n1Y、n2Y表示各層之垂直於延伸方向之方向之折射率)。
又,專利文獻2中,例示於折射率高之層中使用聚2,6-萘二羧酸乙二酯(以下有時稱為2,6-PEN),於折射率低之層中使用共聚合有30mol%之熱可塑性彈性體或對苯二甲酸之PEN之多層層合薄膜。此係例示為於一層中使用具有正的應力光學係數之樹脂,且於另一層中使用應力光學係數極小(延伸所致之雙折射之展現極小)之樹脂,而僅使特定之偏光反射之反射偏光薄膜者。
關於該種反射偏光薄膜之檢討主要著眼於延伸方向之層間之折射率差、及薄膜面內之延伸方向與垂直之方向之層間折射率差,再利用未透過之偏光於光源側反射之光而提高亮度提高性能者。
另一方面,有關著眼於未通過之偏光成分之再利用技術,僅以使該偏光成分之反射率達到接近100%,而再利用該偏光之方法在進而提高亮度提高性能方面係處於困難之狀況。
又專利文獻3雖揭示使聚2,6-萘二羧酸乙二酯與間規(syndiotactic)聚苯乙烯交互層合之單軸延伸多層層合薄膜,但並未提案藉由僅反射某一部份之波長峰而為作為薄膜之透過率高者之亮度提高薄膜之概念。
(專利文獻1)特開平04-268505號公報
(專利文獻2)特表平9-506837號公報
(專利文獻3)WO01/47711號說明書
本發明之目的為提供一種不僅藉由使對未通過之偏光成分再利用,且針對其垂直方向之偏光成分,亦即以往之以高範圍角度透過之偏光成分,亦相對於薄膜傾斜方向入射之偏光成分具備一定反射率,而使正面方向之亮度比以往大幅提高之單軸延伸多層層合薄膜及由其組成之單軸延伸多層層合薄膜層合體。
又本發明之第二目的係提供正面方向之亮度比以往大幅提高,且正面方向之色相偏差小之單軸延伸多層層合薄膜以及由其所組成之單軸延伸多層層合薄膜層合體。
本發明係基於以下見解。亦即,發現關於在可見光之波長區域中,具有使一偏光反射、使其垂直方向之偏光透過之功能之多層層合薄膜,除了以往之反射軸方向之偏光之高反射特性以外,亦具備使透過軸方向之偏光中自薄膜正面方向之入射角之偏光成分選擇性地透過,使自薄膜斜方向入射之偏光成分反射之新的功能,藉此可使朝斜方向射出之透過軸方向之偏光成分亦可於光源側反射而被再利用,使正面亮度大幅提升。
至於液晶顯示器之亮度提高薄膜,存在有藉由偏光之再利用之如上述之亮度提高薄膜,或於聚對苯二甲酸乙二酯薄膜上並列50微米左右之三角柱,使特定方向之亮度下降而提高正面亮度之稜鏡薄片等。
本發明係藉由控制多層層合薄膜之雙折射特性,一方面進行偏光之再利用,一方面使以往之透過之特定方向之入射角之光反射而實現提高正面亮度。且可使以往藉組合由多層層合薄膜所構成之亮度提高薄膜與稜鏡之方法進行液晶顯示器之正面亮度提高與視角之控制之兩構件之功能予以統合。
為此,藉由使用本發明之多層層合薄膜作為液晶顯示器之亮度提高薄膜,一方面可削減稜鏡構件並提高光利用效率,而可削減液晶顯示器之消耗電力。又,本發明之多層層合薄膜與立體形狀之稜鏡薄片不同,由於為平面狀故與其他光學薄膜之統合亦可被期待。
亦即,本發明之目的係由以下之發明達成。
1.一種單軸延伸多層層合薄膜,其為第一層與第二層交互層合251層以上之單軸延伸多層層合薄膜,其特徵為1) 第一層係以含有2,6-萘二羧酸成分之聚酯作為構成成分之厚度0.01μm以上0.5μm以下之層,單軸延伸方向(X方向)、於薄膜面內與單軸延伸方向垂直之方向(Y方向)及薄膜厚度方向(Z方向)中,第一層之Y方向與Z方向之折射率差為0.1以上,
2) 第二層為以熱可塑性樹脂作為構成成分之厚度0.01 μm以上0.5μm以下之層,該熱可塑性樹脂之平均折射率為1.60以上1.65以下,且為負的光學異向性或等向性之樹脂,
3) 以薄膜面作為反射面,對於包含Y方向之入射面呈垂直之偏光成分中,對於於入射角0度及50度之該入射偏光之波長400~800nm之平均反射率分別為90%以上,
4) 以薄膜面作為反射面,對於包含Y方向之入射面呈平行之偏光成分中,對於於入射角0度之該入射偏光之波長400~800nm之平均反射率為15%以下,對於於入射角50度之該入射偏光之波長400~800nm之平均反射率為20%以上。
2.如前項1所記載之單軸延伸多層層合薄膜,其中構成第二層之負的光學異向性之樹脂為間規聚苯乙烯系樹脂,對於包含該Y方向之入射面呈平行之偏光成分中,對於於入射角50度之該入射偏光之波長400~800nm之平均反射率為50%以上。
3.如前項2所記載之單軸延伸多層層合薄膜,其中第一層之平均層厚相對於第二層之平均層厚之比(第一層之平均層厚/第二層之平均層厚)為0.1以上5.0以下。
4.如前項1所記載之單軸延伸多層層合薄膜,其中構成第二層之等向性樹脂為以全部重複單位作為基準,以30莫耳%以上70莫耳%以下之範圍使對苯二甲酸成分或間苯二甲酸成分之至少一成分共聚合而成之共聚合聚萘二羧酸乙二酯。
5.如前項4所記載之單軸延伸多層層合薄膜,其中第一層之平均層厚相對於第二層之平均層厚之比(第一層之平均層厚/第二層之平均層厚)為1.2以上5.0以下。
6.如前項4或5所記載之單軸延伸多層層合薄膜,其中單軸延伸多層層合薄膜之薄膜厚度方向之結晶配向度為-0.30以上0.05以下。
7.如前項1所記載之單軸延伸多層層合薄膜,其中第一層之聚酯為聚2,6-萘二羧酸乙二酯。
8.如前項1所記載之單軸延伸多層層合薄膜,其中第一層、第二層均不含粒子。
9.如前項1所記載之單軸延伸多層層合薄膜,其係使用作為液晶顯示器之亮度提高薄膜。
10.一種單軸延伸多層層合薄膜層合體,其係於如前項1~9中任一項所記載之單軸延伸多層層合薄膜之至少一面上進而層合耐熱性熱可塑性樹脂薄膜而成。
11.一種液晶顯示器用之亮度提高薄膜,其係由如前項1~9中任一項所記載之單軸延伸多層層合薄膜而成。
本發明之單軸延伸多層層合薄膜為第一層與第二層交互層合251層以上而成之單軸延伸多層層合薄膜。針對構成本發明之單軸延伸多層層合薄膜之第一層、第二層及反射特性說明如下。
本發明中,第一層表示折射率比第二層高之層,第二層表示折射率比第一層低之層。
又,本發明中所謂反射面係指薄膜面。本發明中所謂入射面係處於與反射面層垂直之關係,且指包含入射光線與反射光線之面。以薄膜面作為反射面,相對於單軸薄膜之包含非延伸方向(Y方向)之入射面平行之偏光成分在本發明中亦稱為P偏光。又,以薄膜面作為反射面,相對於單軸延伸薄膜之包含非延伸方向(Y方向)之入射面垂直之偏光成分在本發明中亦稱為S偏光。
再者入射角係以相對於薄膜面之垂直方向之入射角表示,於本發明,係以單軸延伸薄膜之包含非延伸方向(Y方向)之入射面中以Z方向作為0度,該入射面內之入射光線與Z方向之角度稱為入射角。
且本發明中,有時稱單軸延伸薄膜之非延伸方向(Y方向)為透過軸方向,單軸延伸薄膜之延伸方向(X方向)為反射軸方向。
本發明之第一層為以包含2,6-萘二羧酸成分之聚酯作為構成成分之層。藉由使用包含2,6-萘二羧酸成分之聚酯,因延伸產生較大的雙折射,顯示適於反射偏光薄膜之折射率特性。
包含2,6-萘二羧酸成分之聚酯具體而言較好為以聚酯之全部重複單位為基準,以90莫耳%以上之2,6-萘二羧酸作為單體成分,利用聚縮合獲得之結晶性聚酯,又更好為2,6-萘二羧酸成分之含量為95莫耳%以上。此處所謂該結晶性聚酯意指具有熔點之聚酯。
至於該聚酯,具體而言列舉為聚2,6-萘二羧酸乙二酯、聚2,6-萘二羧酸丁二酯、聚2,6-萘二羧酸丙二酯或其共聚物。其中主要之重複單位較好為由2,6-萘二羧酸乙二酯構成之聚酯。
該等聚酯中,為了使配向狀態維持在理想狀態,較好為聚2,6-萘二羧酸乙二酯,或以聚酯之全部重複單位作為基準,使2莫耳%以上5莫耳%以下之作為酸成分之6,6’-(伸乙基二氧基)二-2-萘甲酸、6,6’-(三亞甲基二氧基)二-2-萘甲酸或6,6’-(伸丁基二氧基)二-2-萘甲酸予以共聚合之聚2,6-萘二羧酸乙二酯等。至於其他共聚合成分列舉較佳者為如間苯二甲酸、2,7-萘二羧酸之其他芳香族羧酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、癸二羧酸等之脂肪族二羧酸,環己二羧酸等之脂環族二羧酸等酸成分,與丁二醇、己二醇等脂肪族二醇,環己烷二甲醇等脂環族二醇等之二醇成分。
構成第一層之各層厚度為0.01μm以上0.5μm以下。該層厚可根據使用透過型電子顯微鏡攝影並基於照片求得。構成第一層之各層藉由具有該範圍之層厚,藉由在400~800nm之波長區域中之層間之光干涉而展現反射性能。第一層之層厚若超過0.5μm時反射帶域處於紅外線區域,無法獲得作為反射偏光薄膜之利用性。另一方面,層厚未達0.01μm時,聚酯成分吸收光而無法獲得反射性能。
又,薄膜之單軸延伸方向(X方向)、於薄膜面內與單軸延伸方向垂直之方向(Y方向)及薄膜厚度方向(Z方向)中,第一層之Y方向與Z方向之折射率差要求為0.1以上。
此處,第一層之Y方向之折射率、Z方向之折射率係以對於使構成第一層之聚酯單獨熔融且自模嘴擠出,於單軸方向在135℃進行5倍延伸作成單軸延伸薄膜所獲得之薄膜之Y方向、Z方向各方向,使用Metricon公司製造之稜鏡耦合器測定於波長633nm之折射率之值表示。
使用含有雙折射性之2,6-萘二羧酸之聚酯作為第一層,且第一層之Y方向與Z方向之折射率差較大,另藉由使用平均折射率為1.60以上1.65以下,且為負的光學異向性或等向性之熱可塑性樹脂作為第二層,使薄膜面內之Y方向之第一層與第二層之折射率差變小,而對於包含Y方向之入射面平行之偏光成分中之自垂直方向入射之偏光(入射角0度之入射偏光)及接近垂直之角度之入射偏光,獲得高的透過性能。
另一方面,包含Y方向之入射面中,使入射光線之入射角偏斜時,成為不僅受到Y方向之層間折射率差之影響,亦受到X方向之層間折射率差與Z方向之層間折射率差之影響,而使由斜向入射時之層間折射率差變大。為此,本發明之特徵為使對於包含Y方向之入射面為平行之偏光成分中以斜向方向入射之偏光獲得高的反射性能,可有效地再利用該斜向入射光而大幅提高正面亮度。
為了提高該斜方向偏光之反射性能,依據樹脂之種類進而使第一層之厚度比第二層厚係為有效。
至於使第一層之Y方向及Z方向之折射率差成為0.1以上之方法,列舉為於第一層中使用含有雙折射性之2,6-萘二羧酸成分之聚酯,在薄膜之製造方法中所記載之範圍內使薄膜延伸之方法。
本發明之第二層為以熱可塑性樹脂作為構成成分之厚度0.01μm以上0.5μm以下之層,該熱可塑性樹脂之平均折射率為1.60以上1.65以下,且為負的光學異向性或等向性之樹脂。
藉由使用具有上述折射率特性之負的折射性之樹脂或等向性之樹脂作為構成第二層之熱可塑性樹脂,分別利用以下之機制,而展現使對包含Y方向之入射面之平行偏光中自薄膜傾斜方向入射之偏光成分反射之功能。
首先,使用平均折射率為1.60以上1.65以下之負的光學異向性樹脂作為第二層時,藉由進行單軸延伸,使延伸方向(X方向)之折射率成為比延伸前之平均折射率小,使薄膜面內與單軸延伸方向垂直之方向(Y方向)及薄膜厚度方向(Z方向)之折射率,成為比延伸前之平均折射率大,而顯示所謂的負的光學異向性。使顯示該負的光學異向性之熱可塑性樹脂經單軸延伸時,第二層之折射率於Y方向及Z方向比X方向大。
藉由使用含有2,6-萘二羧酸之聚酯作為第一層,使用該平均折射率負的光學異向性樹脂作為第二層,可增大X方向中之第一層與第二層之層間折射率差,縮小Y方向之第一層與第二層之折射率差。又,Z方向之第一層與第二層之層間折射率差亦起因於第一層之特性而變大。組合該等樹脂時,尤其使X方向之層間折射率差增大。
因此,於對於包含Y方向之入射面之平行偏光中之於傾斜方向入射之P偏光,藉由如前述影響所有X方向、Y方向及Z方向之層間折射率差,而獲得高的反射性能,故可有效再利用該斜入射偏光之反射光,使正面亮度大幅度提高。
又,使用平均折射率為1.60以上1.65以下之等向性樹脂作為第二層時,第二層具有單軸延伸後之X方向、Y方向、Z方向之折射率差較小之折射率特性。本發明中所謂等向性具體而言意指延伸前之平均折射率與延伸後之X方向、Y方向、Z方向之折射率之差在三方向均為0.05以下,或者延伸後之X方向、Y方向、Z方向之折射率差為0.05以下。
藉由於第二層中使用該折射率特性之等向性樹脂,且使用含有上述之2,6-萘二羧酸成分之聚酯作為第一層之樹脂,可同時增大X方向中之第一層與第二層之層間折射率差及Z方向中之第一層與第二層之層間折射率差,而縮小Y方向中之第一層與第二層之層間折射率差。據此,除使特定方向之偏光選擇性反射之反射偏光薄膜之功能以外,可獲得本發明之特徵之關於斜方向入射之P偏光之反射性能。另外,使用該等向性樹脂作為第二層時,X方向之層間折射率差比使用負的光學異向性樹脂時更小,但由於展現斜方向之P偏光之反射性能,故使第一層之厚度比第二層更厚將更有效。藉由使延伸方向之面配向性高之第一層比第二層相對較厚,可提高第一層之折射率特性之影響。
又,所謂延伸前之平均折射率為使構成第二層之熱可塑性樹脂單獨熔融,自模嘴擠出作成未延伸薄膜,針對所得薄膜之X方向、Y方向、Z方向各方向之折射率,使用Metricon製之稜鏡偶合器,以波長633nm測定,以該等之平均值作為平均折射率而規定者。
又,第二層之延伸後之X方向、Y方向、Z方向之折射率為使構成第二層之熱可塑性樹脂單獨熔融且自模嘴擠出,在單軸方向於135℃進行五倍之延伸作成單軸延伸薄膜,對所得薄膜之X方向、Y方向、Z方向各方向,使用Metricon製之稜鏡偶合器測定於波長633nm之折射率而求得者。
第二層中使用之熱可塑性樹脂之平均折射率較好為1.61以上1.64以下,更好為1.62以上1.63以下,上述樹脂中,使用單軸延伸後之第一層與第二層之Y方向折射率接近之樹脂,較好使用該Y方向之折射率差為0.1以下,更好為0.05以下之樹脂。
至於平均折射率在上述範圍之負的光學異向性樹脂列舉為間規聚苯乙烯系樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯、馬來酸酐改質之聚苯乙烯、茀改質之聚碳酸酯等。其中考慮延伸所致之各方向之折射率時較好為間規聚苯乙烯系樹脂。
所謂間規聚苯乙烯系樹脂為具有立體構造係間規構造,亦即相對於由碳-碳鍵形成之主鏈,側鏈的苯基或經取代苯基位於相互相反方向之立體構造者,其立體規整度(tacticity)係利用同位素碳之核磁共振法予以定量。以該方法測定之立體規整度,可由連續複數個構成單位之存在比例,例如兩個時為二合體(diad),三個時為三合體(triad),五個時為五合體表示,但本發明中之間規聚苯乙烯系樹脂,列舉為以消旋二合體(racemic diad)計具有75%以上,較好為85%以上,或者以消旋五合體計具有30%以上,較好為50%以上之間規聚苯乙烯之聚苯乙烯、聚烷基苯乙烯、聚鹵化苯乙烯、聚烷氧基苯乙烯、聚乙烯基苯甲酸、或者該等之氫化聚合物以及該等之共聚物。
本發明中具有該種間規構造之聚苯乙烯系樹脂以統稱稱為間規聚苯乙烯系樹脂。
該等中較佳之間規聚苯乙烯系樹脂為熔點係220~270℃之範圍者,更好為240~270℃之範圍者。
且可使用共聚物作為間規聚苯乙烯系樹脂,較好為間規聚苯乙烯與對-甲基苯乙烯之共聚物。其中,間規聚苯乙烯均聚物之熔點為270℃,可藉由調整對-甲基苯乙烯之共聚合量而調整熔點,但對-甲基苯乙烯較多時熔點下降,結晶性亦下降。該共聚合量較好為20莫耳%以下之範圍。熔點低於220℃時間規聚苯乙烯系樹脂之結晶性過低,難以製膜,而有耐熱性(承受熱處理時之尺寸變化)降低之情況。
由該間規聚苯乙烯系樹脂所成之第二層在不使光學特性惡化之範圍下添加惰性粒子亦無妨,但較好實質上不含惰性粒子。
無規聚苯乙烯或等規聚苯乙烯其結晶性低而難以製膜,且由於不具有結晶構造或構造鬆散,故耐熱性差而不佳。
含有2,6-萘二羧酸成分之聚酯雖利用延伸而增加延伸方向之折射率,但間規聚苯乙烯系樹脂由於顯示負的光學異向性,故延伸方向之折射率反而下降,可增大兩層之X方向之折射率差。
又,由包含2,6-萘二羧酸之聚酯所成之層(第一層),與由本發明之負的光學異向性樹脂構成之層(第二層)之熔點差較好在30℃以內。該差大於30℃時,經熔融層合後,在固化而形成未延伸薄片之時點會有產生層間之剝離、於隨後之延伸時產生剝離之情況。
平均折射率在上述範圍之等向性樹脂為具有該折射率特性之熱可塑性樹脂,且只要是延伸後不顯示雙折射性者即無特別限制,列舉為例如聚酯、聚碳酸酯、丙烯酸樹脂等。其中就層間密著性或延伸性之觀點而言,較好為共聚合聚萘二羧酸烷二酯。
至於該共聚合聚萘二羧酸烷二酯,例示為以全部重複單為為基準,以30莫耳%以上70莫耳%以下之範圍使對苯二甲酸成分或間苯二甲酸成分之至少一成分共聚合而成之共聚合聚萘二羧酸乙二酯或共聚合聚萘二羧酸丁二酯。又,就薄膜製膜性或與第一層之層間密著性之觀點而言,更好使用該共聚合聚萘二羧酸乙二酯作為第二層。該共聚合聚酯之共聚合量更好為40莫耳%以上65莫耳%以下。
構成第二層之各層厚度為0.01μm以上0.5μm以下。該層厚可使用透過型電子顯微鏡進行攝影並基於照片求得。藉由使構成第二層之各層具有該範圍之層厚,在400~800nm之波長區域中,藉由層間之光干涉而展現反射性能。第二層之層厚超過0.5μm時,反射帶域成為紅外線區域,無法獲得作為反射偏光薄膜之可用性。另一方面,層厚未達0.01μm時,聚酯成分吸收光而無法獲得反射性能。
本發明之單軸延伸多層層合薄膜在滿足該反射率特性之範圍內,為提高薄膜之捲起性,亦可以在至少一最外層上以層之重量為基準,含有0.001重量%~0.5重量%之平均粒徑0.01μm~2μm之惰性粒子。添加惰性粒子時,較佳之惰性粒子之平均粒徑為0.02μm~1μm,最好為0.1μm~0.3μm之範圍。又,較佳之惰性粒子含量為0.02重量%~0.2重量%之範圍。
至於單軸延伸多層層合薄膜中所含之惰性粒子,列舉為如例如二氧化矽、氧化鋁、碳酸鈣、磷酸鈣、高嶺土、滑石之無機惰性粒子,矽氧、交聯聚苯乙烯、苯乙烯-二乙烯基苯共聚物之有機惰性粒子。粒子形狀只要是凝聚狀、球狀等一般使用之形狀即無特別限制。
又,若在滿足該反射率特性之範圍,則不但是最外層,於以與最外層相同之樹脂構成之層中亦可含惰性粒子,例如亦可包含於第一層或第二層之至少一層中。或者,亦可設置與第一層、第二層不同之另一層作為最外層。
為達成更良好之光學特性,較好第一層、第二層均不包含粒子。藉由使薄膜中不包含粒子,可提高對於以入射角0°入射之P偏光之透過率,且可更減小對於該P偏光之波長400~800nm之平均反射率,更提高正面亮度。
本發明之單軸延伸多層層合薄膜為使上述第一層及第二層交互層合251層以上而成者。單軸延伸多層層合薄膜之層合數較好為301層以上,更好為401層以上,又更好為501層以上,最好為551層以上。層合數未達下限值時,關於相對於包含非延伸方向(Y方向)之入射面為垂直之偏光成分(S偏光)之平均反射率特性,並無法滿足整個波長400~800nm之一定平均反射率。同時,層合數未達下限值時,關於對於包含非延伸方向(Y方向)之入射面為平行之偏光成分(P偏光)之入射角50度之平均反射率特性,亦無法滿足整個波長400~800nm之一定的平均反射率。
層合數之上限值,就生產性與薄膜之處理性等之觀點而言,較好為2001層。層合數之上限值只要是可獲得本發明之平均反射率特性,則就生產性或處理性之觀點而言,亦可進而減少層合數,例如可為1001層、801層。
使用上述等向性樹脂作為構成第二層之熱可塑性樹脂時,除因樹脂造成之各方向之折射率特性以外,進而第一層之平均層厚相對於第二層之平均層厚之比(第一層之平均層厚/第二層之平均層厚)會影響於包含Y方向之入射面呈平行之P偏光中之斜向入射之偏光成分之反射特性,藉由使第一層之平均層厚比第二層之平均層厚更厚,可有效地再利用斜方向之入射偏光之反射,可有效提高正面亮度。
第一層之平均層厚相對於第二層之平均層厚之比(第一層之平均層厚/第二層之平均層厚)若在0.5以上5.0以下之範圍,則可獲得150%以上之正面亮度提高率,但為了獲得160%以上之正面亮度提高率,該層厚之比較好為1.2以上5.0以下。又,該層厚比之上限較好為4.0,更好為3.5。
第一層之平均層厚對第二層之平均層厚之比(第一層之平均層厚/第二層之平均層厚)超過上限值時,層間之光干涉降低,無法確保S偏光之充分反射特性。且該層厚之比未達下限值時P偏光中之斜向入射光之再利用變不充分,無法得到正面亮度之大幅提升。
使用上述負的光學異向性樹脂作為構成第二層之熱可塑性樹脂時,雖利用樹脂之折射率特性提高對於P偏光之斜向入射光之反射率,而對第一層與第二層之平均層厚之關係並未特別規定,但該層厚比(第一層之平均層厚/第二層之平均層厚)較好在0.1以上5.0以下之範圍。藉由使該層厚比落在該範圍,而獲得正面亮度之大幅提升。
又,使用負的光學異向性樹脂時,該層厚比(第一層之平均層厚/第二層之平均層厚)較好為0.2以上3.0以下之範圍,更好為0.3以上3.0以下之範圍,又更好為0.5以上2.0以下之範圍,最好為0.7以上1.5以下之範圍。該層厚比若在0.2以上3.0以下之範圍時,則色相偏差變大,使用作為液晶顯示器之亮度提高薄膜時,缺乏映像之再現性,會有辨識性降低之情況。
多層層合薄膜通常依據折射率、層數、層之厚度而決定反射之波長,但層合之第一層及第二層各層為一定厚度僅能反射僅特定之波長。為此,本發明之單軸延伸多層層合薄膜藉由使第一層與第二層各層之最大層厚與最小層厚之比率落在2.0以上5.0以下,可提高在波長400~800nm之可見光全區域中之反射特性。
第一層與第二層各層之最大層厚與最小層厚之比率之下限值較好為2.1,上限值較好為4.0,更好為3.5,又更好為3.0,第一層與第二層各層之最大厚度與最小厚度之比率未達下限值時,在400~800nm之整個波長區域中,關於S偏光之反射特性、P偏光之斜方向之反射特性,無法獲得目標之反射特性。另一方面,第一層及第二層各層之最大厚度與最小厚度之比率超過上限值時反射帶域過寬,在400~800nm之波長區域中之平均反射率降低,故無法獲得目標之反射特性。
第一層、第二層中之各層之最大層厚與最小層厚可以利用透過型電子顯微鏡進行攝影並基於照片求得。
又,第一層及第二層可階段性變化,亦可連續變化。
至於獲得該層厚特性之方法,列舉為例如在第一層用樹脂與第二層用樹脂交互層合時,使用多層給料管(feed block)裝置,使給料管之流路厚度連續變化之方法。又,階段性變化之方法列舉為以多層給料管裝置層合均一厚度之層,接著層合由不同層厚構成之均一厚度之層,且進一步層合該等之層合流動體,使層厚階段性變化之方法。使層厚階段性變化之一例列舉為以1.0:1.3:2.0之比變化之層構成。
又,亦可使用將該等多層流動體垂直於面而分支,再度層合成251層以上之層合化方法,例示有例如使三分支而增加層合數之方法。
本發明之單軸延伸多層層合薄膜除該第一層、第二層以外,該層合薄膜之表層或中間層亦可存在超過0.5μm之厚膜層。藉由於第一層與第二層交互層合構成之一部份中具有該厚之層,可不影響偏光功能,而使構成第一層及第二層之各層厚容易地調整至均一。該厚的層可與第一層、第二層任一層為相同之組成,或者亦可部分的包含該等組成之組成,由於層厚較厚,故無助於反射特性。另一方面,由於會影響透過之偏光,故層中較好不含粒子。
本發明之單軸延伸多層層合薄膜之薄膜厚度較好為15μm以上150μm以下,更好為30μm以上100μm以下。
本發明之單軸延伸多層層合薄膜為滿足作為目標之反射偏光薄膜之光學特性,而至少於單軸進行延伸。本發明中之單軸延伸除僅於單軸方向延伸之薄膜以外,亦包含於二軸方向延伸之薄膜中經一方向延伸之薄膜。單軸延伸方向(X方向)可為薄膜之長度方向、寬度方向之任一方向。另外,於二軸方向延伸之薄膜中經一方向延伸之薄膜時,再次延伸之方向(X方向)可為薄膜之長度方向、寬度方向之任一方向,延伸倍率低之方向限於延伸倍率為1.05~1.20倍左右時,就提高偏光性能之方面而言係較佳。於二軸方向延伸之經一方向延伸之薄膜之情況,與偏光或折射率之關係之所謂「延伸方向」意指再次延伸之方向。
延伸方法可使用利用棒狀加熱器進行之加熱延伸、輥加熱延伸、拉幅機延伸等習知之延伸方法,但就降低因與輥接觸造成之吻痕或延伸速度之觀點而言,較好為拉幅機延伸。
本發明之單軸延伸多層層合薄膜,於以薄膜面作為反射面,於對於包含Y方向之入射面呈垂直之偏光成分(S偏光)中,對於入射角0度與50度之該入射偏光之波長400~800nm之平均反射率(有時分別稱為於入射角0度之平均反射率,於入射角50度下之平均反射率)分別為90%以上。
又,以薄膜面作為反射面,於對於包含Y方向之入射面呈平行之偏光成分(P偏光)中,對於於入射角0度之該入射偏光之波長400~800nm之平均反射率(有時稱為於入射角0度之平均反射率)為15%以下,對於於入射角50度之該入射偏光之波長400~800nm之平均反射率(有時稱為於入射角50度之平均反射率)為20%以上。
S偏光成分中,對於於入射角0度及50度之該入射偏光之波長400~800nm之平均反射率較好為95%以上100%以下,更好為98%以上100%以下。
S偏光成分中之平均反射率未達下限值時,作為反射偏光薄膜之偏光反射性能不充分,無法展現作為液晶顯示器等之亮度提高薄膜之充分性能。
為了於S偏光成分獲得該反射率特性,除各層厚、層合數以外,列舉為使薄膜延伸方向(X方向)之第一層與第二層之折射率差異增大,列舉較好為0.15以上。具體而言,列舉為使用本發明中之作為第一層用樹脂、第二層用樹脂列舉者於X方向以一定範圍之倍率進行延伸,提高第一層之雙折射性之方法。且,為了提高在波長400~800nm之廣泛波長範圍內之反射率,列舉為使最大層厚與最小層厚之比率落在上述範圍之方法。
P偏光成分中,對於在入射角度0度之該入射偏光之波長400~800nm之平均反射率較好為13%以下,更好為5%以上13%以下。
又,P偏光成分中,對於於入射角50度之該入射偏光之波長400~800nm之平均反射率,在使用本發明之負的光學異向性樹脂作為第二層之樹脂時,較好為50%以上,更好為70%以上100%以下,又更好為80%以上99%以下。使用本發明之等向性樹脂作為第二層之樹脂時,P偏光成分中,對於於入射角50度之該入射偏光之波長400~800nm之平均反射率較好為20%以上50%以下,更好為25%以上40%以下。
P偏光成分中,將於入射角0度之平均反射率抑制在該範圍,且另一方面使於入射角50度之平均反射率比於0度之平均反射率高,藉由落在上述範圍,可使自斜方向入射之P偏光成分反射至光源側並再利用,可實現高於以往之亮度提高薄膜之正面亮度提高性能。
P偏光成分中,對於於入射角0度之該入射偏光之波長400~800nm之平均反射率超過上限值時,作為反射偏光薄膜之偏光透過率降低,故無法展現作為液晶顯示器等之亮度提高薄膜之充分性能。另一方面,P偏光成分之對於於入射角50度之該入射偏光之波長400~800nm之平均反射率未達該下限值時,由斜方向入射之P偏光成分之大部分直接透過薄膜,使反射至光源側之偏光減少,故P偏光之再利用效率不充分,無法達到超過以往之反射偏光薄膜之正面亮度提高性能。
為了於P偏光成分獲得該反射率特性,除各層厚、層合數以外,舉例有使X方向之層間折射率差與Z方向之層間折射率差如所述般增大,使Y方向之層間折射率差減小,較好為0.02以下,且依據樹脂之種類進而使第一層之平均層厚與第二層之平均層厚之比處於所述之一定範圍。
又,在波長400~800nm之整個廣泛波長範圍內,為提高對斜方向入射之P偏光之反射率,舉例有使最大層厚與最小層厚之比率落在上述範圍內之方法。
本發明之單軸延伸多層層合薄膜較好S偏光成分中波長400~800nm之各波長中之最大反射率與最小反射率之差為10%以內,且P偏光成分中,波長400~800nm之各波長下之最大反射率與最小反射率之差亦在10%以內。上述之各偏光成分之最大反射率與最小反射率之差為10%以上時,由於產生反射或透過之光之色相偏差而使用於液晶顯示器等時有產生問題之情況。
本發明之單軸延伸多層層合薄膜之薄膜厚度方向之結晶配向度較好為-0.30以上0.05以下,更好為-0.10以上0.00以下。薄膜厚度方向之結晶配向度之值愈大則面配向性愈小,顯示單軸配向性高。該結晶配向度超過上限值時,單軸配向性太強,無法同時滿足各方向下之折射率特性。另一方面,該結晶配向度未達下限值時面配向變得過多而產生雙軸配向性,故無法獲得本發明之偏光反射特性。
本發明中之薄膜厚度方向之結晶配向度係以求得起因於主要構成第一層之聚酯樹脂之結晶配向度,使用X射線繞射裝置之薄膜之結晶構造中,與萘環呈平行之面(110面)與對於與分子鏈方向呈平行之面(206面)為垂直面之結晶面(010面)之厚度方向(ND)之結晶配向指數<cos2Φ010,ND>,且自下述式(1)獲得之結晶配向度f010,ND表示。
接著,針對本發明之單軸延伸多層層合薄膜之製造方法加以詳述。
本發明之單軸延伸多層層合薄膜係使包含2,6-萘二羧酸之聚酯(第一層用),與展現本發明第二層之折射率特性之熱可塑性樹脂(第二層用),在熔融狀態下以相互重疊至少251層之狀態擠出,成為多層未延伸薄膜(成為薄片狀物之步驟)。此時,經層合251層以上之層合物係以使各層之厚度階段性或連續性於2.0倍~5.0倍之範圍變化之方式層合。
將如此般獲得之多層未延伸薄膜於製膜方向或與其垂直之寬度方向之至少單軸方向(沿著薄膜面之方向)延伸(X方向)。延伸溫度較好為第一層之聚酯之玻璃轉移點溫度(Tg)~Tg+50℃之範圍。此時之延伸倍率較好為2~10倍,更好為2.5~7倍,又更好為3~6倍,最好為4.5~5.5倍。延伸倍率較大時,第一層與第二層中之各層之面方向偏差藉由延伸造成之薄層化而變小,延伸多層層合薄膜之光干涉在面方向變得均一故較佳,又第一層與第二層之延伸方向之折射率差、及厚度方向之折射率差變大故較佳。此時之延伸方法可使用利用棒狀加熱器進行之加熱延伸、輥加熱延伸、拉幅機延伸等習知之延伸方法,但就降低因與輥接觸造成之吻痕或延伸速度之觀點而言,較好為拉幅機延伸。又,亦於與該延伸方向垂直之方向(Y方向)施予延伸處理,進行雙軸延伸時,較好限於1.05~1.20倍左右之延伸倍率。Y方向之延伸倍率高如其以上時,會有偏光性能下降之情況。且,延伸後較好進而進行熱固定處理。
本發明之單軸延伸多層層合薄膜由於使S偏光成分選擇性高反射,與該S偏光成分呈垂直方向之P偏光成分中之入射角0度附近之光選擇性高透過,且使於斜方向入射之P偏光成分反射,故藉由使用作為液晶顯示器之亮度提高薄膜,可使反射之S偏光成分與P偏光成分被再利用,使P偏光之一部份被再利用而可使正面亮度比以往更大幅提高。
且,藉由使多層層合薄膜本身具備該功能,相對於依據以往,藉由組合由多層層合薄膜所成之亮度提高薄膜與稜鏡薄片,進行液晶顯示器之正面亮度提高與視角控制,藉由使用本發明之多層層合薄膜,可統合以往之亮度提高薄膜與稜鏡二構件之功能,一方面削減構件一方面提高光利用效率,可削減液晶顯示器之消耗電力。
使用本發明之單軸延伸多層層合薄膜作為液晶顯示器等亮度提高薄膜時,就確保平面性之觀點而言,可在本發明之單軸延伸多層層合薄膜之至少一面上層合耐熱性熱可塑性樹脂薄膜。
構成耐熱性熱可塑性樹脂薄膜之樹脂並無特別限制,但舉例有聚酯樹脂、聚碳酸酯樹脂、丙烯酸樹脂、聚醯胺樹脂等。其中尤其就透明性與耐熱性之觀點而言,較好為聚碳酸酯樹脂。總稱為聚碳酸酯之高分子材料,雖係總稱於其合成方法中使用聚縮合反應,主鏈係以碳酸鍵結合者,但該等中一般亦意指以由酚衍生物與碳醯氯、碳酸二苯酯等聚縮合獲得者。通常,較好選擇稱為雙酚A之2,2-雙(4-羥基苯基)丙烷作為雙酚成分之聚碳酸酯,但藉由選擇適當之各種雙酚衍生物,可構成聚碳酸酯共聚物。
至於該共聚合成分除該雙酚A以外,可列舉為雙(4-羥基苯基)甲烷、1,1-雙(4-羥基苯基)環己烷、9,9-雙(4-羥基苯基)茀、1,1-雙(4-羥基苯基)-3,3,5-三甲基環己烷、2,2-雙(4-羥基-3-甲基苯基)丙烷、2,2-雙(4-羥基苯基)-2-苯基乙烷、2,2-雙(4-羥基苯基)-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷、雙(4-羥基苯基)二苯基甲烷、雙(4-羥基苯基)硫醚、雙(4-羥基苯基)碸等。
該共聚合成分之比例在聚碳酸酯共聚物之全部重複單位中較好為2~20莫耳%,更好為5~10莫耳%。
此處使用之聚碳酸酯樹脂之黏度平均分子量較好為10,000以上200,000以下。黏度平均分子量低於10,000時會有所得薄膜之機械強度不足之情況,又成為200,000以上之高分子量時摻雜物之黏度過大,有缺乏操作性之情況。
於單軸延伸多層層合薄膜之至少一面上層合耐熱性熱可塑性樹脂薄膜之方法,可使用以輥塗佈器等耐熱性熱可塑性樹脂薄膜之單面上塗佈黏著層之後,在室溫貼合單軸延伸多層層合薄膜之方法,於耐熱性熱可塑性樹脂薄膜之單面上塗佈熱密封層後以層壓機等加熱壓著之方法,以及於耐熱性熱可塑性樹脂薄膜之單面上塗佈紫外線硬化性樹脂後照射紫外線而接著之方法等之適當習知技術。
列舉實施例進一步說明本發明。又,實施例中之物性或特性係以下述方法測定或評價。
取樣10mg之樹脂或薄膜樣品,使用DSC(TA Instruments公司製造,商品名:DSC2920),以20℃/min之升溫速度測定熔點及玻璃轉移點。
針對薄膜樣品之各層,以1H-NMR測定對各樹脂成分以及共聚合成分及各成分量加以特定。
將薄膜樣品切成薄膜長度方向2mm,寬度方向2cm,固定於包埋膠囊中之後,以環氧樹脂(REFINETEC(股)製造之EPOMOUNT)包埋。以MICROTOME(LEICA製造之ULTRACUT UCT)於寬度方向將包封之樣品垂直切斷,成為5nm厚之薄膜切片。使用透過型電子顯微鏡(日立S-4300),以加速電壓100kV觀察攝影,由相片測定各層之厚度。
且,基於所得各層之厚度,分別求得第一層中之最大層厚度與最小層厚度之比率,第二層中最大層之厚度與最小層之厚度之比率。
又,基於所得各層之厚度,分別求得第一層之平均層厚、第二層之平均層厚,算出第一層之平均層厚對第二層之平均層厚。
又,最外層或交互層合層中存在超過0.5μm厚度之調整層時,將其自第一層與第二層排除。
將薄膜樣品置於轉子檢出器(安立電氣(股)製造K107C),以數位差動電子微米計(安立電氣(股)製造之K351),在不同位置測定10點厚度,求得平均值作為薄膜厚度。
針對構成各層之各樹脂,分別使其熔融自模嘴擠出,澆鑄於澆鑄滾筒上獲得未延伸薄膜。且,使所得未延伸薄膜接著在135℃於單軸方向五倍延伸而準備延伸薄膜。使用所得未延伸薄膜與延伸薄膜,對於延伸方向(X方向)、其垂直方向(Y方向)、厚度方向(Z方向)之各折射率(分別為nX、nY、nZ),使用Metricon製造之稜鏡耦合器,於波長633nm進行測定,求得延伸前之折射率、延伸後之折射率。
關於各層之延伸前之平均折射率,係以延伸前之三方向之折射率之平均值求得。又,關於各層之延伸後之平均折射率,係以延伸後之三方向折射率之平均值求得。
使用分光光度計(島津製作所製造,MPC-3100),於光源側裝設偏光濾光器,以波長400nm至800nm之範圍內測定於各波長之相對於積分球之全光線反射率。此時,以使偏光濾光器之透過軸與薄膜之非延伸方向(Y方向)對準之方式配置時之測定值作為「對於包含Y方向之入射面呈平行之偏光(P偏光)」,以使偏光濾光器之透過軸與薄膜之非延伸方向呈垂直之方式配置時之測定值作為「對於Y包含方向之入射面呈垂直之偏光(S偏光)」。
各偏光成分中,基於在400~800nm之範圍之反射率數據求得平均值作為平均反射率。又,於入射角0度之測定係以使光源位於與薄膜面呈垂直之方式配置薄膜樣品,而於入射角50度之測定係以使光源位於該入射角之延長上之方式配置薄膜樣品而進行。
使用X射線繞射裝置(理學電機製造之ROTAFLEX RINT 2500HL),求得薄膜之結晶面(010)之厚度方向ND之結晶配向指數<cos2Φ010,ND>,且以下式(1)求得結晶配向度f010,ND。
又,ND方向之結晶配向度係使用極點試料台(理學電機製造之多目的試料台)測定。
以取出LCD面板(松下電器製造之VIERA TH-32LZ80 2007年製造)中之光學薄膜(擴散薄膜,稜鏡薄片)之狀態作為參考,將所得之單軸延伸多層層合薄膜插入於該LCD面板之液晶胞偏光板與光源之間,以Opto Design公司製造之FPD視角測定評價裝置(ErgoScope88)測定於PC上顯示白色時之正面亮度,計算出插入單軸延伸多層層合薄膜後對插入單軸延伸多層層合薄膜前之正面亮度之上升率,以下述基準評價正面亮度提高效果。
AA:正面亮度提高效果為180%以上
A:正面亮度提高效果為160%以上,未達180%
B:正面亮度提高效果為150%以上,未達160%
C:正面亮度提高效果為140%以上,未達150%
D:正面亮度提高效果未達140%
使用正面亮度提高效果之測定方法亦進行色彩之測定,由插入樣品薄膜前之正面亮度中之色相x及y之值與插入樣品後之正面亮度中之色相x及y之值之差異,以下述基準評價色相。
◎:x、y之差異均未達0.03
○:x、y之任一最大變化為0.03以上
×:x、y之最大變化均為0.03以上
在140℃、275kPa之條件將所得單軸延伸多層層合薄膜之兩面上壓著光擴散性之耐熱性熱可塑性樹脂薄膜(惠和股份有限光司製造:OPALUS BS-912)之背塗覆面歷時2秒並貼合,作成層合體薄膜,並插入於LCD面板(松下電器製造之VIERA TH-32LZ80 2007年製造)中之液晶胞偏光板與光源之間,使背光連續點亮3000hr後,以肉眼觀察取出之薄片之外觀,且基於下述基準進行評價。
◎:連續點亮後之薄膜外觀完全未發現變化,或雖以目視辨識到連續點亮後之薄膜有變化,但為未達0.5mm之高度無法量測之凹凸
○:連續點亮後之薄膜上見到0.5mm以上未達1mm高度之凹凸
×:連續點亮後之薄膜上見到1mm以上高度之凹凸
以固有黏度(鄰氯酚,35℃)0.62dl/g之聚2,6-萘二羧酸乙二酯(PEN)作為第一層用聚酯,準備共聚合有8莫耳%之對-甲基苯乙烯之間規聚苯乙烯共聚物作為第二層用熱可塑性樹脂。
接著使第一層用聚酯在170℃乾燥5小時,及使第二層用樹脂在100℃乾燥3小時後,供給於第一、第二擠出機中,加熱至300℃成為熔融狀態,第一層用聚酯分歧為276層,第二層用樹脂分歧為275層後,交互層合第一層與第二層,且使第一層與第二層中各最大層厚與最小層厚以最大/最小連續的變化至2.2倍為止,且使用設計成使第一層與第二層之平均層厚成為1.0:1.0之多層進料管裝置,在保持該層合狀態下導入模嘴中,澆鑄於澆鑄滾筒上,作成第一層與第二層之平均層厚為1.0:1.0,第一層與第二層交互層合之總數551層之未延伸多層層合薄膜。
使該多層未延伸薄膜在135℃之溫度於寬度方向延伸至5.2倍,在150℃進行熱固定處理3秒。所得薄膜厚度為55μm。
所得單軸延伸多層層合薄膜之各層之樹脂構成、各層之特徵示於表1,且物性示於表2。
除變更為如表1所示之各層之樹脂組成以外,餘進行與實施例1相同之操作,獲得單軸延伸多層層合薄膜。所得單軸延伸多層層合薄膜之各層之樹脂構成、各層之特徵示於表1,且物性示於表2。
除變更為如表1所示之各層之層厚以外,餘進行與實施例1相同之操作,獲得單軸延伸多層層合薄膜。所得單軸延伸多層層合薄膜之各層之樹脂構成、各層之特徵示於表1,且物性示於表2。
除變更為如表1所示之各層之樹脂組成及製造條件以外,餘進行與實施例1相同之操作,獲得單軸延伸多層層合薄膜。所得單軸延伸多層層合薄膜之各層之樹脂構成、各層之特徵示於表1,且物性示於表2。
以於固有黏度(鄰氯酚,35℃)0.62dl/g之聚2,6-萘二羧酸乙二酯(PEN)中,以第一層之重量為基準添加0.15wt%之真球狀二氧化矽粒子(平均粒徑:0.3μm,長徑與短徑之比:1.02,粒徑之平均偏差:0.1)者作為第一層用聚酯,準備共聚合有64mol%之固有黏度(鄰氯酚,35℃)0.62dl/g之對苯二甲酸之聚2,6-萘二羧酸乙二酯(TA64PEN)作為第二層用熱可塑性樹脂。
接著使第一層用聚酯及第二層用聚酯分別在170℃乾燥5小時後,供給於第一、第二擠出機中,加熱至300℃成為熔融狀態,使第一層用聚酯分歧為276層,第二層用樹脂分歧為275層後,交互層合第一層與第二層,且使第一層與第二層中各最大層厚與最小層厚以最大/最小連續變化至2.2倍為止,且使用設計為第一層與第二層之平均層厚成為1.0:0.8之多層進料管裝置,在保持該層合狀態下導入模嘴中,澆鑄於澆鑄滾筒上,作成第一層與第二層之平均層厚為1.0:0.8,第一層與第二層交互層合之總數551層之未延伸多層層合薄膜。
使該多層未延伸薄膜在135℃之溫度於寬度方向延伸至5.2倍,在150℃進行熱固定處理3秒。所得薄膜厚度為55μm。
所得單軸延伸多層層合薄膜之各層之樹脂構成、各層之特徵示於表3,且物性示於表4。
除變更為如表1所示之各層之樹脂組成、層厚、及製造條件以外,餘進行與實施例1相同之操作,獲得單軸延伸多層層合薄膜。所得單軸延伸多層層合薄膜之各層之樹脂構成、各層之特徵示於表3,且物性示於表4。
本發明之單軸延伸多層層合薄膜除了以往之反射軸方向之偏光之高反射特性以外,藉由新具備有使透過軸方向之偏光中之自薄膜正面方向之入射角之偏光成分選擇性地透過,使自薄膜斜向入射之偏光成分反射之功能,即使射出於斜向之透過軸方向之偏光成分亦可反射至光源側並再利用,而使正面亮度大幅提升。
藉由使多層層合薄膜本身具備該功能,相對於依據以往之藉由組合由多層層合薄膜所成之亮度提高薄膜與稜鏡之方法,進行液晶顯示器之正面亮度提高與視角控制,藉由使用本發明之多層層合薄膜,可統合以往之亮度提高薄膜與稜鏡二構件之功能,一方面削減構件一方面提高光利用效率,而可削減液晶顯示器之消耗電力。
圖1為2,6-PEN之單軸延伸倍率與單軸延伸後之延伸方向(X方向)、與延伸方向垂直之方向(Y方向)、厚度方向(Z方向)之折射率(分別表示為nX、nY、nZ)。
圖2為表示於第二層中使用間規聚苯乙烯系樹脂之本發明之單軸延伸多層層合薄膜之反射率特性之圖之一例,係有關以薄膜面作為反射面,對於包含非延伸方向(Y方向)之入射面呈平行之偏光成分(本發明中之P偏光成分),及對於包含非延伸方向(Y方向)之入射面呈垂直之偏光成分(本發明中之S偏光成分)之反射率特性。
圖3為關於圖2之入射面(包含非延伸方向(Y方向)之入射面=YZ面)及入射角之說明圖,相當於在該入射面內以Z軸方向之入射角作為0度,該入射面內以0度作為基準之角度θ之入射角。
圖4為僅參考地表示於第二層中使用間規聚苯乙烯系樹脂之本發明之單軸延伸多層層合薄膜之入射面變更時之反射率特性之圖,為將入射面變更為對延伸方向(X方向)呈平行方向時,表示對入射面垂直之偏光成分(圖4中之S偏光成分)及對入射面平行之偏光成分(圖4中之P偏光成分)之反射率特性。
圖5為關於圖4之入射面(包含延伸方向(X方向)之入射面=XZ面)及入射角之說明圖,相當於該入射面內以Z軸方向之入射角作為0度,該入射面內以0度作為基準之角度θ之入射角。
Claims (11)
- 一種單軸延伸多層層合薄膜,其特徵為第一層與第二層交互層合251層以上,1) 第一層係以含有2,6-萘二羧酸成分之聚酯作為構成成分之厚度0.01μm以上0.5μm以下之層,單軸延伸方向(X方向)、於薄膜面內與單軸延伸方向垂直之方向(Y方向)及薄膜厚度方向(Z方向)中,第一層之Y方向與Z方向之折射率差為0.1以上,2) 第二層為以熱可塑性樹脂作為構成成分之厚度0.01μm以上0.5μm以下之層,該熱可塑性樹脂之平均折射率為1.60以上1.65以下,且為負的光學異向性或等向性之樹脂,3) 以薄膜面作為反射面,對於包含Y方向之入射面呈垂直之偏光成分中,對於於入射角0度及50度之該入射偏光之波長400~800nm之平均反射率分別為90%以上,4) 以薄膜面作為反射面,對於包含Y方向之入射面呈平行之偏光成分中,對於於入射角0度之該入射偏光之波長400~800nm之平均反射率為15%以下,對於於入射角50度之該入射偏光之波長400~800nm之平均反射率為20%以上。
- 如申請專利範圍第1項之單軸延伸多層層合薄膜,其中構成第二層之負的光學異向性之樹脂為間規(syndiotactic)聚苯乙烯系樹脂,對於包含該Y方向之入射面呈平行之偏光成分中,對於於入射角50度之該入射偏光之波長400~800nm之平均反射率為50%以上。
- 如申請專利範圍第2項之單軸延伸多層層合薄膜,其中第一層之平均層厚相對於第二層之平均層厚之比(第一層之平均層厚/第二層之平均層厚)為0.1以上5.0以下。
- 如申請專利範圍第1項之單軸延伸多層層合薄膜,其中構成第二層之等向性樹脂為以全部重複單位作為基準,以30莫耳%以上70莫耳%以下之範圍使對苯二甲酸成分或間苯二甲酸成分之至少一成分共聚合而成之共聚合聚萘二羧酸乙二酯。
- 如申請專利範圍第4項之單軸延伸多層層合薄膜,其中第一層之平均層厚相對於第二層之平均層厚之比(第一層之平均層厚/第二層之平均層厚)為1.2以上5.0以下。
- 如申請專利範圍第4或5項之單軸延伸多層層合薄膜,其中單軸延伸多層層合薄膜之薄膜厚度方向之結晶配向度為-0.30以上0.05以下。
- 如申請專利範圍第1項之單軸延伸多層層合薄膜,其中第一層之聚酯為聚2,6-萘二羧酸乙二酯。
- 如申請專利範圍第1項之單軸延伸多層層合薄膜,其中第一層、第二層均不含粒子。
- 如申請專利範圍第1項之單軸延伸多層層合薄膜,其係使用作為液晶顯示器之亮度提高薄膜。
- 一種單軸延伸多層層合薄膜層合體,其係於如申請專利範圍第1至9項中任一項之單軸延伸多層層合薄膜之至少一面上進而層合耐熱性熱可塑性樹脂薄膜而成。
- 一種液晶顯示器用之亮度提高薄膜,其係由如申請專利範圍第1至9項中任一項之單軸延伸多層層合薄膜而成。
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