TWI449966B

TWI449966B - Optical laminated film

Info

Publication number: TWI449966B
Application number: TW098136979A
Authority: TW
Inventors: Shigeyuki Watanabe; Masanori Hada; Shinji Yano; Koji Kubo
Original assignee: Teijin Dupont Films Japan Ltd
Priority date: 2008-10-30
Filing date: 2009-10-30
Publication date: 2014-08-21
Also published as: JP5161973B2; TW201033643A; KR101569552B1; JPWO2010050603A1; WO2010050603A1; CN102077122B; CN102077122A; KR20110076870A

Description

光學用層合薄膜

本發明係關於可作為液晶顯示裝置之光學構件的基質薄膜使用的光學用層合薄膜。

聚酯薄膜可作為液晶顯示裝置之光學構件的稜鏡薄片等基質薄膜使用。

近年來，液晶顯示裝置之薄型化正進展著，對於構成液晶顯示裝置之光學構件，要求薄膜化與片數之減少。其中作為基質薄膜，該自體具備光擴散性之聚酯薄膜已被提案。

例如特開2001-272508號公報或特開2001-272511號公報中記載，使於薄膜內部含有光擴散成分時，於基質薄膜自體可賦予光擴散性。又，特開2002-178472號公報中記載，使於薄膜內部含有球狀或凸透鏡狀粒子時，於基質薄膜自體可賦予光擴散性。

液晶顯示裝置之光學構件為裝置於液晶顯示裝置而使用。然而，藉由過去技術的基質薄膜，因與其他構件之摩擦較為大，故裝置於液晶顯示裝置的背光中時，會與其他構件貼合，使得裝置光學構件時的操作性顯著降低。又，藉由液晶顯示裝置之使用環境中的熱或濕度會使得光學構件之尺寸變化很大，光學構件會彎曲，其結果作為光擴散薄膜使用時，於液晶顯示裝置會產生亮度斑。

本發明提供一種作為光擴散薄膜使用時的亮度斑較少，且可隱蔽發射線，具備優良光擴散性，況且組裝於背光單位時，與鄰接之構件的結塊被抑制之光學用層合薄膜作為課題。

本發明提供一種進一步設置稜鏡層或擴散珠子層，作為液晶顯示裝置之光學構件使用時，可得到提高亮度之效果的光學用層合薄膜作為課題。

即，本發明係由光擴散層及於此上所設置密著防止層所成之光學用層合薄膜，密著防止層係由聚酯及填料所成之二軸配向的層，實質上未含有空隙，其表面粗度Rz為400～5000nm，光擴散層係由比密著防止層的聚酯之熔點還低5～50℃之聚酯及光擴散成分所成為特徵之光學用層合薄膜。

本發明為提供一種作為光擴散薄膜使用時的亮度斑較少，且可隱蔽背光之發射線，具備優良光擴散性，且組裝於背光單位時，與鄰接之構件的結塊受到抑制之光學用層合薄膜。

本發明為提供一種進一步設置稜鏡層或擴散珠子層，作為液晶顯示裝置之光學構件使用時，可得到提高亮度效果的光學用層合薄膜。

[實施發明之最佳形態]

本發明的光學用層合薄膜係由光擴散層及設置此上的密著防止層所成。以下詳細說明本發明。由密著防止層來說明。

密著防止層

密著防止層係由聚酯及填料所成之二軸配向的層。若非二軸配向之層時，熱收縮率會變高，藉由液晶顯示裝置之背光單位的光源之熱，薄膜會變形、或產生背光單位之亮度斑。

密著防止層為實質上未含有空隙。本發明中實質上未含有空隙時，表示未含有空隙、或含有不會使密著防止層之全光線透過率降低的程度之空隙，例如將密著防止層於薄膜面切斷成垂直時的空隙之截面積為填料截面積之50%以下，較佳為30%以下而言。密著防止層若實質上含有空隙時，在空隙界面之光反射會變多，薄膜全光線透過率為降低，使得亮度劣化。密著防止層若實質上未含空隙時，將薄膜之截面以掃描型顯微鏡(SEM)或透過型顯微鏡(TEM)觀察時可由500倍～20000倍之倍率下確認。

密著防止層之表面粗度Rz為400～5000nm，以1500～4500nm為佳。Rz未達400nm時，粗度會不足，在組裝於液晶顯示裝置之步驟時，會與其他構件密著，使得密著防止之功能不足。另一方面，Rz若為超過5000nm時，薄膜表面會過粗，使得薄膜全體之全光線透過率會降低。

使用於密著防止層之聚酯為芳香族飽和聚酯。此係由芳香族二羧酸成分與脂肪族二醇成分所成之聚酯。作為該聚酯，例如可舉出聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯萘二羧酸酯。彼等以共聚物或均聚物為佳。最佳聚酯為聚對苯二甲酸乙二醇酯之均聚物。

填料之含有量將密著防止層之重量作為基準時為0.05～10重量%。未達0.05重量%時，表面粗度會不足且密著防止功能亦會不足，超過10重量%時，延伸時會產生多處空隙，使得全光線透過率劣化。

本發明中，以於密著防止層之聚酯與填料之界面不形成空隙為佳，作為填料使用塊狀粒子為佳。使用塊狀粒子時，於薄膜之延伸時會藉由延伸應力而使塊狀粒子崩壞，可得到在界面之剝離受到抑制之未含有空隙的密著防止層，且可得到具備高透明性之薄膜。作為塊狀粒子，例如可舉出塊狀二氧化矽粒子、硫酸鋇粒子、氧化鋁粒子、碳酸鈣粒子，以塊狀二氧化矽粒子為特佳。

塊狀粒子之平均粒徑較佳為1～10μm，更佳為1～8μm。平均粒徑於此範圍時，可得到具備充分表面粗度之層合薄膜，亦可得到更優良的密著防止性，又於延伸時填料周圍較少產生空隙，且可變小故較佳。作為填料使用塊狀粒子時，塊狀粒子之BET比表面積較佳為200～800m² /g。藉由該範圍，於延伸時塊狀填料可追隨聚酯延伸而移動，因塊狀粒子的適度崩解，而可抑制空隙之產生。

光擴散層

光擴散層係由聚酯與光擴散成分所成。作為光擴散層之聚酯，使用熔點比密著防止層之聚酯的熔點還低5～50℃之聚酯。本發明中，由得到高光線透過率之觀點來看，光擴散層為實質上不含空隙者為佳，將因薄膜延伸而產生的光擴散層之空隙藉由薄膜之熱處理而消滅，得到實質上未含有空隙之光擴散層為佳。熔點差若未達5℃時，保持薄膜之機械性強度下，無法再熔解光擴散層之聚酯，延伸時於光擴散成分之周圍所產生的空隙亦無法由薄膜之熱處理而充分地消滅，熔點差超過50℃時，所得之薄膜的耐熱性會不足。

作為使用於光擴散層之熔點低的聚酯，可使用共聚合聚酯。例如作為密著防止層之聚酯，使用聚對苯二甲酸乙二醇酯為佳，作為光擴散層之聚酯，使用共聚合聚對苯二甲酸乙二醇酯為佳。作為共聚合成分，其中作為二羧酸成分，例如可舉出如異鄰苯二甲酸、萘二羧酸之芳香族二羧酸、如己二酸、壬二酸、癸二酸、癸烷二羧酸之脂肪族二羧酸、如環己烷二羧酸之脂環族二羧酸。作為二醇成分，例如可舉出如1,4-丁烷二醇、1,6-己烷二醇、二乙二醇之脂肪族二醇、1,4-環己烷二甲醇之脂環族二醇、如雙酚A之芳香族二醇。彼等可單獨或使用二種以上。

例如作為密著防止層之聚酯，使用聚乙烯萘二羧酸酯時為佳，作為光擴散層之聚酯，使用共聚合聚乙烯萘二羧酸酯者為佳。作為共聚合成分，其中作為二羧酸成分，例如可舉出如鄰苯二甲酸、異鄰苯二甲酸之芳香族二羧酸、如己二酸、壬二酸、癸二酸、癸烷二羧酸之脂肪族二羧酸、如環己烷二羧酸之脂環族二羧酸。作為二醇成分，可舉出如1,4-丁烷二醇、1,6-己烷二醇、二乙二醇之脂肪族二醇、如1,4-環己烷二甲醇之脂環族二醇、如雙酚A之芳香族二醇。彼等可單獨或使用二種以上。

作為光擴散層之光擴散成分，使用與光擴散層之聚酯的折射率相異的物質，例如使用填料或非相溶聚合物。其中，所謂非相溶聚合物表示光擴散層之聚酯與非相溶性聚合物。

由容易控制形狀與粒徑來看，作為光擴散成分以填料為佳。填料以球狀粒子為佳，以真球狀粒子為特佳。填料之真球度越高越佳，縱橫比以1.1以下為特佳。填料之平均粒徑較佳為0.5～30μm，更佳為1～20μm。平均粒徑為該範圍時，因可得到充分高光擴散性與全光線透過率，故亮度優，且可使填料之周圍所產生的空隙變小，故藉由熱處理容易消滅空隙。填料以無色透明之物質為佳。

作為光擴散成分中之填料，例如可使用二氧化矽粒子、丙烯酸粒子、聚苯乙烯粒子、聚矽氧粒子、交聯丙烯酸粒子、交聯聚苯乙烯粒子、交聯聚矽氧粒子。

作為光擴散成分之填料的折射率與光擴散層的聚酯之折射率差，與光擴散成分之填料的平均粒子徑之積(折射率差×平均粒子徑(μm))以0.1～0.5[μm]為佳。該範圍時，可得到非常良好之光擴散性。

光擴散層於二軸延伸後，可藉由比光擴散層之聚酯的熔點還高之溫度下進行熱處理時，使配向緩和或使配向消失為佳。若於光擴散層留下配向時，在與光擴散粒子之界面，於延伸時所產生的空隙無法充分消失，而導致光線透過率之降低。

層構成

本發明之光學用層合薄膜係由光擴散層及設置於此上的密著防止層所成。光擴散層與密著防止層之厚度比率對於光擴散層之厚度1而言，密著防止層之厚度較佳為0.2～5.0，更佳為0.2～4.0。藉由該範圍之厚度比率，可維持機械性強度下，得到優良的光擴散性。本發明中較佳的構成為於光擴散層之兩側具備密著防止層之構成。

本發明的光學用層合薄膜之總厚度較佳為10～500μm，更佳為10～400μm。藉由該範圍之總厚度，具備光擴散性與密著防止性之同時，延伸性亦良好，可得到生產性佳的光學用層合薄膜。

於本發明之光學用層合薄膜的表面，視必要以不損害本發明之效果下，塗佈基底層、或可施予電暈放電處理、電漿處理、火焰處理等。這些處理亦可於薄膜製造後施予、或可於薄膜製造步驟內施予。

製造方法

以下將熔點以Tm表示，將玻璃轉移溫度以Tg表示。又，「Tg(密著防止層)」表示密著防止層之聚酯的Tg，「Tg(光擴散層)」表示光擴散層的聚酯之Tg，「Tm(密著防止層)」表示密著防止層之聚酯的Tm，「Tm(光擴散層)」表示光擴散層之聚酯的Tm。

本發明中，光擴散層與密著防止層藉由共押出法而層合。本發明之光學用層合薄膜，例如可如以下而製造。

即，構成含有球狀粒子之光擴散層的聚酯組成物、與構成含有塊狀粒子之密著防止層的聚酯組成物之雙方聚酯於熔融狀態下，例如於Tm(密著防止層)～(Tm(密著防止層)+70)℃之溫度下，由塑膜壓出成兩者接觸而成為未延伸層合薄膜。將未延伸層合薄膜於一軸方向(縱方向或橫方向)，於(Tg(密著防止層)-10)～(Tg(密著防止層)+70)℃之溫度下以3倍以上之倍率進行延伸，其次於上述延伸方向與直角方向在Tg(密著防止層)～(Tg(密著防止層)+70)℃之溫度下以3倍以上之倍率進行延伸。將經延伸所得之二軸配向薄膜，於光擴散層之聚酯為非晶性時，在(Tg(密著防止層)+70)℃～(Tm(密著防止層)-10)℃之溫度範圍下進行熱固定，於光擴散層之聚酯為結晶性時，在(Tm(光擴散層)+5)℃～(Tm(密著防止層)-10)℃之溫度範圍下進行熱固定。藉由該熱固定步驟，經二軸延伸之光擴散層的聚酯之配向會消失，可消滅於光擴散成分與聚酯之界面上所產生的空隙。且，將塊狀粒子作為填料使用的密著防止層，可於薄膜之延伸時藉由延伸應力而使塊狀粒子崩壞，在界面之剝離受到抑制，成為未含有空隙之密著防止層。

於此雖說明藉由逐次二軸延伸法之製造方法，但亦可同時以二軸延伸法進行延伸。若以同時二軸延伸法進行延伸時，因延伸於二軸方向同時進行，故不容易產生空隙而較佳。

且，空隙為薄膜之延伸時，於填料周圍因賦予應力而產生，故於緩和延伸應力之條件下進行延伸時，可得到未含有空隙之薄膜。

實施例

以下將本發明使用實施例作詳細說明。且物理性質藉由以下方法測定、評估。

(1)　平均粒徑

將薄膜以六氟異丙醇溶解後分離填料，將所得之填料使用於測定。平均粒徑之測定為使用島津製作所製「CP-50型Centrifugal Particle Size Analyzer」進行。由將藉由該測定器所得之離心沈澱曲線為基準所算出之各粒徑的填料與其存在量之cumulative曲線，讀取相當於50mass percent之粒徑，將該值作為上述平均粒徑(參照「粒度測定技術」，242～247頁，日刊工業新聞公司，1975年發行)。

(2)　折射率 ‧光擴散層之聚酯

將熔融押出前之聚酯成型為板狀，以阿貝折射率計(D線589nm)進行測定。

‧光擴散成分(填料)

將光擴散成分之填料懸浮於折射率相異之種種25℃的液中，將懸濁液最透明之液體的折射率藉由阿貝折射率計(D線589nm)測定。

(3)　縱橫比

將薄膜固定於掃描型電子顯微鏡用試料台，使用日本電子(股)製濺鍍裝置(JIS-1100型離子濺鍍裝置)，於薄片表面，1×10^-3 torr之真空下，以0.25kV、1.25mA的條件下施予10分鐘的離子蝕刻處理。以(股)日立製掃描型電子顯微鏡S-4700，對於100個粒子測定長徑與短徑並算出縱橫比，該平均值作為縱橫比。

(4)　空隙

將薄膜以切片機於厚度方向進行切斷，將切截面以(股)日立製掃描型電子顯微鏡S-4700進行觀察，計算出對於粒子或填料之截面積的空隙截面積之比率。對於至少10點，算出對於填料之截面積的空隙截面積之比率，並藉由該平均值，以下述評估基準評估空隙。

○：空隙截面積為30%以下

△：空隙截面積超過30%超，50%以下

×：空隙截面積超過50%

(5)　熔點‧玻璃轉移溫度

將各分離各層所得之樣品10mg封入於測定用鋁製鍋，並裝上差示熱量計(Dupont公司製‧V4.OB2000型DSC)，由25℃以20℃/分鐘的速度昇溫至300℃，測定熔點，於300℃下保持5分鐘後取出，馬上移至冰上使其急冷。將該鍋子再次裝上差示熱量計，由25℃以20℃/分的速度昇溫，測定玻璃轉移溫度。

(6)　表面粗度

使用小坂研究所公司製之表面粗度測定器SE-3FAT，藉由JIS B0601之測定法，求得薄膜表面之十點平均粗度Rz。

(7)　全光線透過率

以JIS K7361為準，使用日本電色工業公司製之霧值測定器(NDH-2000)，測定薄膜之全光線透過率。

(8)　霧值

依據JIS K7136，使用日本電色工業公司製之霧值測定器(NDH-2000)，測定薄膜之霧值。

(9)　光擴散性

依據DIN5036，使用(股)村上色彩技術研究所製自動變角計GP-200，在受光角度5度、20度及70度下測定亮度值，藉由下述式算出光擴散率，作為光擴散性之評估。

光擴散率(%)=(在20度之亮度值+在70度之亮度值)×100/(在5度之亮度值×2)

(10)　亮度斑

由索尼(股)製液晶電視KDL-32V2500取出背光單位，於光擴散板上載持評估對象之薄膜，以大塚電子(股)製亮度計MC-940，對於中心點左右之螢光管上(a)、與進一步鄰接的螢光管之間上(b)的各3處進行亮度(cd/m² )之測定。亮度相對值以下述式算出，作為亮度斑之評估。且，螢光管彼此之間隔為23mm。

亮度相對值=亮度(a)/亮度(b)

○：相對亮度值為1.1以下

△：相對亮度值超過1.1，1.2以下

×：相對亮度值超過1.2，1.3以下

(11)　密著防止性

由索尼(股)製液晶電視KDL-32V2500取出背光單位，於光擴散板上載持評估對象之薄膜，著重亮點產生程度並觀察其密著程度，作為密著防止性之評估。

○：即使由任何角度進行觀察，幾乎無亮點產生。

△：將薄膜由斜面進行觀察時，1處以上產生亮點。

×：將薄膜由正面進行觀察時，1處以上產生亮點。

(12)　各層厚度

將樣品切成三角形，固定於包埋於膠囊後，以環氧樹脂進行包埋。然後將經包埋之樣品以切片機(ULTRACUT-S)於縱方向切成平行截面為50nm厚度之薄膜切片後，使用透過型電子顯微鏡，以加速電壓100kv進行觀察攝影，由照片測定各層厚度，求得平均厚度。

(13)　薄膜厚度

將薄膜樣品以電氣測微器(Electrical Micrometer)(Anritsu製K-402B)，測定10點厚度，將平均值作為薄膜厚度。

(14)　稜鏡層之作成

於各薄膜以滴管滴入UV硬化性樹脂2g，其後載持於^頂角90°、頂角傾斜度50μm、稜鏡高度25μm之稜鏡成形用版，於薄膜前面拉伸UV硬化性樹脂。於此將調整為300mJ/cm² 之365nm的UV光，由薄膜側進行2次照射，使UV硬化性樹脂充分硬化。硬化後將稜鏡成形用版自薄膜剝離後成為附有稜鏡層之樣品。作為UV硬化性樹脂，使用MicroSharp製MCL555(折射率1.55～1.58)。稜鏡作成後，確認稜鏡之形狀於截面SEM上作成如稜鏡成形用的版。

作為使用於提高亮度效果之評估的基準樣品，準備全光線透過率92%、霧值0.5%、薄膜厚度75μm下未添加填料之聚對苯二甲酸乙二醇酯薄膜，同様下作成稜鏡層，作為附有稜鏡層之基準樣品。

(15)　擴散珠子層之作成

於薄膜上，以Mayer bar #14塗佈下述所示組成之塗液。其後，於100℃之烤箱進行1分鐘乾燥，將樹脂充分硬化。其後，以60℃下進行24小時熟成處理，將薄膜與珠子層進一步強固地密著，成為附有珠子層之樣品。

作為使用於提高亮度之效果的評估之基準樣品，準備全光線透過率92%、霧值0.5%、薄膜厚度75μm下無添加填料之聚對苯二甲酸乙二醇酯薄膜，同様地作成擴散珠子層，成為附有擴散珠子層之基準樣品。

塗液：

‧日本觸媒(股)公司製「YudaburuS-2740」：128重量份

‧日本聚尿烷工業(股)公司製「CORONET HL」：18重量份

‧甲基乙基酮：105重量份

‧甲苯：105重量份

‧積水化成品工業(股)公司製「MBX-20」(平均粒徑20μm之丙烯酸粒子)：192重量份

(16)　提高亮度之效果

由索尼(股)製液晶電視KDL-32V2500取出背光單位，於光擴散板上載持評估對象之薄膜，以大塚電子(股)製亮度計MC-940，測定於畫面中心點之亮度(cd/m² )。亮度提高率由下述式算出，評估提高亮度之效果。

亮度提高率(%)=亮度(a)/基準樣品亮度(b)×100

◎：亮度向上率為超過120%

○：亮度向上率為超過110%，120%以下

△：亮度向上率為超過100%，110%以下

×：亮度向上率為100%以下

實施例1

層構成為密著防止層/光擴散層/密著防止層。添加平均粒徑1.7μm之塊狀二氧化矽填料至於聚對苯二甲酸乙二醇酯為0.08重量%，而準備密著防止層用之組成物。另一方面，將平均粒徑2.0μm之真球狀填料添加於異鄰苯二甲酸(以下稱為「IA」) 12莫耳%經共聚合之共聚合聚對苯二甲酸乙二醇酯中至2重量%，而準備光擴散層用之組成物。各熔融彼等組成物，成為密著防止層/光擴散層/密著防止層之層合構成，由塑膜擠出後在澆鑄輥筒上急冷而得到層合薄片。其後，在75℃預熱，在延伸溫度110℃於縱方向延伸至3.3倍，在110℃進行預熱，在延伸溫度130℃於橫方向延伸至3.6倍。其後，於結晶化區域以235℃進行熱處理後得到層合薄膜。且，進行熱處理時，於縱方向鬆弛1.5%及於橫方向鬆弛2.0%，調整熱收縮率。評估結果如表1所示。

實施例2

將密著防止層用之組成物與光擴散層用之組成物變更為表1所記載以外，與實施例1同様地得到層合薄膜。

實施例3

將密著防止層用之組成物與光擴散層用之組成物變更為如表1所記載，將層合構成作為2層(密著防止層/光擴散層)，其他與實施例1同様下得到層合薄膜。

比較例1

除未設置密著防止層以外，與實施例1同様下進行製膜而得到薄膜。因未有密著防止層，故欲消失光擴散層之空隙而進行充分熱處理(235℃)時，會使薄膜破裂而無法安定地製膜，故將熱處理溫度降為220℃而取得薄膜。因熱處理未充分故於光擴散層存在多數空隙，成為全光線透過率較劣化之薄膜。

比較例2

除於密著防止層未添加填料以外，與實施例1同様下製膜而得到層合薄膜。因於密著防止層未添加填料，故表面粗度不足下組裝於背光單位時，與其他光學薄膜會密著。又，因不均勻地密著，故亮度斑會顯著。

比較例3

作為密著防止層的填料，使用比表面積較少的塊狀二氧化矽填料，與實施例1同様地，經製膜得到層合薄膜。因填料未崩解，故於密著防止層之填料周圍產生多數空隙。因此，全光線透過率變差，不適合作為光學薄膜使用。

表中，「PET」表示聚對苯二甲酸乙二醇酯，「PEN」表示聚乙烯2,6-萘二羧酸酯，「IA12PET」表示將異鄰苯二甲酸12莫耳%經共聚合的共聚合聚對苯二甲酸乙二醇酯，「IA8PET」表示將異鄰苯二甲酸8莫耳%經共聚合的共聚合聚對苯二甲酸乙二醇酯，「IA20PET」表示將異鄰苯二甲酸20莫耳%經共聚合之共聚合聚對苯二甲酸乙二醇酯。層構成的欄之「A」表示密著防止層，「B」表示光擴散層。

[產業上可利用性]

本發明的光學用層合薄膜可作為液晶顯示裝置之光學構件的基質薄膜而使用。

Claims

一種光學用層合薄膜，其係由光擴散層及設置此上的密著防止層所成之光學用層合薄膜，其特徵為密著防止層係由聚酯及填料所成之經二軸配向的層，實質上未含有空隙，其表面粗度Rz為400～5000nm，光擴散層係由比密著防止層的聚酯之熔點還低5～50℃的聚酯及光擴散成分所成者。
如申請專利範圍第1項之光學用層合薄膜，其中密著防止層的填料為平均粒徑1～10μm之塊狀粒子。
如申請專利範圍第1項之光學用層合薄膜，其中光擴散層的光擴散成分為平均粒徑0.5～30μm之真球狀粒子。