説明

光学用積層ポリエステルフィルム

【課題】光拡散フィルムとして用いたときに輝度低下が少なく、かつ、優れた光拡散性を備えた、光学用積層ポリエステルフィルムを提供する。
【解決手段】パール顔料を含有するポリエステル組成物からなるパール顔料含有層と、この層に接し塊状粒子を含有するポリエステル組成物からなる塊状粒子含有層と、からなる積層ポリエステルフィルムであって、パール顔料含有層のパール顔料の平均長径が0.5〜125μmであり、パール顔料含有層のポリエステル組成物におけるパール顔料の含有量が10〜5000ppmであり、塊状粒子含有層の塊状粒子の平均粒径が1〜10μmであり、塊状粒子含有層のポリエステル組成物における塊状粒子の含有量が50〜1000ppmであることを特徴とする、光学用積層ポリエステルフィルム。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液晶表示装置の光学部材のベースフィルムとして用いられる光学用積層ポリエステルフィルムに関する。
【背景技術】
【0002】
ポリエステルフィルムは、液晶表示装置の光学部材に用いられ、例えばプリズムレンズシート等のベースフィルムとして用いられている。
近年、液晶表示装置の薄型化が進んでおり、液晶表示装置を構成する光学部材には薄膜化と枚数の削減が求められている。このなか、ベースフィルムとしてそれ自体が光拡散性を備えるポリエステルフィルムが提案されている。
【0003】
例えば特開2001−272508号公報や特開2001−272511号公報では、フィルムの内部に光拡散成分を含有させることで、ベースフィルム自体に光拡散性を付与している。また、特開2002−178472号公報では、フィルムの内部に球状または凸レンズ状の粒子を含有させることで、ベースフィルム自体に光拡散性を付与している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2001−272508号公報
【特許文献2】特開2001−272511号公報
【特許文献3】特開2002−178472号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
バックライトの輝線を隠蔽するためには、ベースフィルムの光拡散性が高いことが望ましい。しかし、これら従来のフィルムは、光の拡散性を高めると、液晶表示装置に光拡散フィルムとして組み込んで用いたときに表示面の輝度が大幅に低下してしまう。
本発明は、光拡散フィルムとして用いたときに輝度低下が少なく、かつ、優れた光拡散性を備えた、光学用積層ポリエステルフィルムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
すなわち、本発明は、パール顔料を含有するポリエステル組成物からなるパール顔料含有層と、この層に接し塊状粒子を含有するポリエステル組成物からなる塊状粒子含有層と、からなる積層ポリエステルフィルムであって、パール顔料含有層のパール顔料の平均長径が0.5〜125μmであり、パール顔料含有層のポリエステル組成物におけるパール顔料の含有量が10〜5000ppmであり、塊状粒子含有層の塊状粒子の平均粒径が1〜10μmであり、塊状粒子含有層のポリエステル組成物における塊状粒子の含有量が50〜1000ppmであることを特徴とする、光学用積層ポリエステルフィルムである。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、光拡散フィルムとして用いたときに輝度低下が少なく、かつ、優れた光拡散性を備えた、光学用積層ポリエステルフィルムを提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の光学用積層ポリエステルフィルムは、パール顔料含有層およびこれに接して設けられた塊状粒子含有層からなる。これらの層は、共押出によって積層されている。
【0009】
[パール顔料含有層]
パール顔料含有層を構成するポリエステル組成物のポリエステルとしては、ジカルボン酸成分とジオール成分とからなるポリエステルを用いる。ジカルボン酸としては、例えばテレフタル酸、イソフタル酸、2,6―ナフタレンジカルボン酸、4,4’―ジフェニルジカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸を挙げることができる。ジオールとしては、例えばエチレングリコール、1,4―ブタンジオール、1,4―シクロヘキサンジメタノール、1,6―ヘキサンジオールを挙げることができる。
【0010】
これらのポリエステルのなかでも芳香族ポリエステルが好ましく、特にポリエチレンテレフタレートが好ましい。ポリエステルは、フィルムを延伸する時の応力を小さくすることができ、パール顔料を添加した際にも破断すること無く延伸ができるため、共重合ポリエステルを用いることが好ましい。共重合ポリエチレンテレフタレートを用いる場合、ポリエチレンテレフタレートに共重合させる共重合成分としては、イソフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジメタノールなど、ポリエステルのガラス転移点変化が小さい成分が好ましい。共重合成分の共重合比率は4〜20モル%が好ましい。
【0011】
[パール顔料]
パール顔料含有層のポリエステル組成物に含有させるパール顔料は、一般にパール顔料として市販されているものを使用することができる。パール顔料としては、二酸化チタン、酸化鉄などにより被覆された平板状マイカ粒子が好ましい。二酸化チタンにより被覆された平板状マイカ粒子を用いる場合は、二酸化チタンによる表面の被覆率が10〜50%の範囲のものが好ましい。かかるパール顔料としては、例えばメルク社製「Iriodin(登録商標)」、トピー社製「PDM」シリーズ、SKY CHEMICAL社製の「SKYパール」、日本光研工業社製の「パールグレイズ/PEARL−GLAZE(登録商標)」、「アルティミカ/ULTIMICA(登録商標)」、「ロナパール/Rona(登録商標) Pearl」、「プロミネンス/PROMINENCE(登録商標)」エンゲルハード社製「MagnaPearl(登録商標)」を挙げることができる。
【0012】
これらの二酸化チタンにより被覆された平板状マイカ粒子を用いる場合、二酸化チタン表面にコーティングを施したものを用いてもよい。このコーティングは、例えば二酸化チタンによる光触媒作用を抑えるため、またはポリエステルへの分散性を高める目的で行うことができる。
【0013】
パール顔料の平均長径は、0.5〜125μm、好ましくは1〜100μmである。パール顔料の平均長径が0.5μm未満であると、光拡散性は向上するが、液晶表示装置の輝度を維持することが困難となり、また125μmを超えるとフィルム製造時に破断が多発するなど生産性に劣ったものとなる。
【0014】
かかるパール顔料の厚みは、0.01〜10μmであることが好ましい。0.01μm未満であると、十分な反射特性が得られ難く、また製膜工程においてパール顔料が折損しやすくなり好ましくない。他方、10μmを超えると板状の特徴が失われやすく、反射特性が低下して好ましくない。
【0015】
ポリエステル組成物において、パール顔料のポリエステルへの添加は、ポリエステルの合成の際のエステル交換反応終了前、または重縮合反応開始前であってもよく、ポリエステルフィルム製膜の際にであってもよい。また、あらかじめパール顔料を多量に添加したマスターペレットを製造しておき、ポリエステル合成時、あるいはポリエステルフィルム製膜時に、パール顔料を含有しないポリエステルと混練して所定量の濃度に調整する方法であってもよい。なお、ポリエステルの合成時にパール顔料を添加する場合には、パール顔料をジオール成分に分散させてから、スラリーとして反応系に添加する方法が好ましい。パール顔料のポリエステル組成物における含有量は、パール顔料を含有するポリエステル組成物の重量を基準として10〜5000ppmであることが必要であり、好ましくは20〜3000ppm、さらに好ましくは50〜2000ppmである。含有量が10ppm未満であると光の拡散性が不足し、他方、含有量が5000ppmを超えると、液晶表示装置の輝度を維持することが困難となる。
【0016】
本発明の光学用積層ポリエステルフィルムにおいて、パール顔料は、フィルムのパール顔料含有層中でフィルムの平面方向を基準にプラスマイナス30°以内の配向角で配向していることが望ましい。また、かかるパール顔料の配向角は、より好ましくは15°以下である。ここで配向角とは、一定数のパール顔料の平板状面とポリエステルフィルムの平面とでなす角度の平均値を指す。具体的には、得られたポリエステルフィルムの任意の断面を走査型電子顕微鏡(日本電子(株)製、JSM−5200)にて写真撮影し、任意の100個のパール顔料について、パール顔料の平板状面のポリエステルフィルム面に対する配向角を測定して平均値を算出し、その値をもって「配向角」とする。ポリエステルフィルム中に含有されるパール顔料の配向角がプラスマイナス30°以内にないと、液晶表示装置の輝度が低下する。このような配向は該フィルムの製膜に際し、縦および横方向にそれぞれ2.5 倍以上の延伸倍率で延伸することにより得ることができる。
【0017】
[塊状粒子含有層]
塊状粒子含有層を構成するポリエステル組成物のポリエステルは、パール顔料含有層のポリエステルと同じポリエステルであってもよく、異なるポリエステルであってもよい。
異なるポリエステルを用いる場合、塊状粒子含有層のポリエステルとして、パール顔料含有層のポリエステルより融点の低いポリエステルを用いることが好ましい。この場合、融点の差は、好ましくは2〜50℃、さらに好ましくは5〜20℃である。このように融点差のあるポリエステルを用いることで、延伸時にパール顔料含有層のパール顔料の周囲に空隙が発生した場合に、後に熱処理を施してパール顔料の周囲の空隙を消滅させることができて好ましい。この融点差のあるポリエステルは、例えば共重合ポリエステルの共重合成分の種類や量を調節することにより、得ることができる。
【0018】
[塊状粒子]
塊状粒子含有層のポリエステル組成物には、平均粒径1〜10μmの塊状粒子を50〜1000ppm含有させる。塊状粒子含有層に塊状粒子を含有させると、バックライトユニットに組み込まれたときに隣接する部材とのブロッキングを抑制することができる。粒子として塊状粒子を用いることで、フィルムの延伸時に延伸応力によって塊状粒子が崩壊し、界面での剥離が抑制されて、空隙を含まないポリエステルの層を得ることができ、透明性の高い層を得ることができる。
【0019】
塊状粒子としては、例えば、塊状シリカ粒子、硫酸バリウム粒子、アルミナ粒子、炭酸カルシウム粒子を挙げることができ、塊状シリカ粒子が特に好ましい。
塊状粒子の平均粒径は1〜10μm、好ましくは1〜8μmである。平均粒径がこの範囲であることによって、延伸時に粒子の周囲に発生する空隙を少なく、小さくすることができる。また、十分な表面粗さを備えたフィルムを得ることができ、ブロッキング防止効果を得ることができる。
【0020】
塊状粒子のBET比表面積は、好ましくは200〜800m/gである。この範囲であることによって、延伸時に塊状粒子がポリエステルの延伸に追随して移動し適度に崩れることで空隙の発生を抑制すると同時に高い光拡散効果を得ることができる。
塊状粒子含有層における塊状粒子の濃度は、50〜1000ppm、好ましくは100〜500ppmである。50ppm未満であるとブロッキング防止効果十分に発揮されないことがあり、他方、1000ppmを超えると塊状粒子含有層の透明性が低下し、輝度を維持できない。
【0021】
[フィルム層構成]
本発明の光学用積層ポリエステルフィルムは、パール顔料含有層およびこれに接する塊状粒子含有層からなる。
パール顔料含有層と塊状粒子含有層との厚み比率は、パール顔料含有層の厚み1.0に対して、塊状粒子含有層の厚みが好ましくは0.01〜1.0、さらに好ましくは0.05〜0.8である。この範囲の厚み比率であることによって、機械的強度を維持しながら、優れた光拡散性を得ることができる。本発明において好ましい構成は、パール顔料含有層の両側に塊状粒子含有層を備える構成である。
【0022】
本発明の光学用積層ポリエステルフィルムの総厚みは、好ましくは10〜500μm、さらに好ましくは25〜350μmである。この範囲の総厚みであることによって、優れた光学特性を発揮しながら、延伸性が良好であり、生産性のよい光学用積層ポリエステルフィルムを得ることができる。
【0023】
[表面処理]
本発明の光学用積層ポリエステルフィルムの表面には、必要に応じて、本発明の効果を損なわない限りにおいて、表面処理を施してもよい。表面処理としては、プライマー層を塗設により設けてもよく、また、コロナ放電処理、プラズマ処理、火炎処理などの表面処理を行ってもよい。これらの表面処理は、フィルムの製造後に行ってもよく、フィルムの製造工程内で行ってもよい。これはいずれの表面に対して行ってもよく、両方の表面に行ってもよい。
【0024】
[光学機能層]
本発明の光学用ポリエステルフィルムの少なくとも片面に、光学機能層を設けてもよい。本発明に置いて光学機能層は、プリズムやレンズなど、光の幾何学効果を利用し光を集光および/または拡散させる機能層を指す。光学機能層は公知の方法で設けることができる。
【0025】
[製造方法]
本発明の光学用ポリエステルフィルムは、例えば以下のようにして製造することができる。以下、ポリエステルの融点をTm、ガラス転移温度をTgと表記する。
【0026】
本発明において、パール顔料含有層と塊状粒子含有層は、共押出法により積層される。すなわち、パール顔料含有層を構成するポリエステル組成物と、塊状粒子含有層を構成するポリエステル組成物とを、両方のポリエステルが溶融した状態で、例えばTm〜(Tm+70)℃の温度で、両者が接するようにダイから押出して未延伸積層フィルムとする。未延伸フィルムを、一軸方向(縦方向または横方向)に(Tg−10)〜(Tg+70)℃の温度で2.8〜4.0倍の倍率で延伸し、次いで上記延伸方向と直角方向にTg〜(Tg+70)℃の温度で3.0〜4.5倍の倍率で延伸する。延伸により得られた二軸配向フィルムを、(Tm−70)℃〜(Tm−15)℃の温度範囲で熱固定する。熱固定は、定幅または10%以下の幅減少下で行い、熱収縮率を低下させるのがよい。熱処理温度が(Tm−15)℃より高いとフィルムの平面性が悪くなり、厚み斑が大きくなり好ましくない。(Tm−70)℃より低いと熱収縮率が大きくなることがあり好ましくない。また、熱収縮量を調整するために、把持しているフィルムの両端を切り落し、フィルム縦方向の引き取り速度を調整し、縦方向に弛緩させることができる。弛緩させる手段としてはテンター出側のロール群の速度を調整する。弛緩させる割合として、テンターのフィルムライン速度に対してロール群の速度ダウンを行い、好ましくは0.1〜2.5%、さらに好ましくは0.2〜2.3%、特に好ましくは0.3〜2.0%の速度ダウンを実施してフィルムを弛緩(この値を「弛緩率」という)して、弛緩率をコントロールすることによって縦方向の熱収縮率を調整する。また、フィルム横方向は両端を切り落すまでの過程で幅減少させて、所望の熱収縮率を得ることができる。
【0027】
逐次二軸延伸法にかえて、同時二軸延伸法で延伸してもよい。同時二軸延伸法で延伸すると、延伸が二軸方向に同時に行われるために、比較的大きなパール顔料を含有していても切断が発生しにくく、好ましい。
【実施例】
【0028】
以下、本発明を、実施例を用いて詳細に説明する。なお、物性は以下の方法で測定、評価した。
【0029】
(1)パール顔料の平均長径および厚み
フィルムをヘキサフルオロイソプロパノールで溶解して粒子を分離し、得られた粒子を走査型電子顕微鏡(株式会社日立製作所製S−3100)で100個について、長径および厚みを測定し、平均値を求めた。
【0030】
(2)塊状粒子の平均粒径
フィルムをヘキサフルオロイソプロパノールで溶解して塊状粒子を分離し、得られた粒子を走査型電子顕微鏡(株式会社日立製作所製S−3 100)で100個について粒径を測定し、平均値を求めた。
【0031】
(3)ポリエステルの融点およびガラス転移温度
サンプル10mgを測定用のアルミニウム製パンに封入して示差熱量計(デュポン社製・V4.OB2000型DSC)に装着し、25℃から20℃/分の速度で300℃まで昇温させ、融点を測定し、300℃で5分間保持した後取出し、直ちに氷の上に移して急冷した。このパンを再度、示差熱量計に装着し、25℃から20℃/分の速度で昇温させて、ガラス転移温度を測定した。
【0032】
(4)フィルムの厚み
フィルムサンプルをエレクトリックマイクロメーター(アンリツ製 K−402B)にて、10点厚みを測定し、平均値をフィルムの厚みとした。
【0033】
(5)各層の厚み
サンプルを三角形に切り出し、包埋カプセルに固定後、エポキシ樹脂にて包埋した。そして、包埋されたサンプルをミクロトーム(ULTRACUT−S)で縦方向に平行な断面を50nm厚の薄膜切片にした後、透過型電子顕微鏡を用いて、加速電圧100kvにて観察撮影し、写真から各層の厚みを測定し、平均厚みを求めた。
【0034】
(6)光拡散性
DIN5036に準じ、(株)村上色彩技術研究所製 自動変角計GP−200を使用し、受光角度5度、20度および70度での輝度値を測定し、下記式より光拡散率を算出して、光拡散性の評価とした。この測定では、プリズム形成面とは反対の面より光を入射して光拡散性を評価した。
光拡散率(%)
=(20度での輝度値+70度での輝度値)×100/(5度での輝度値×2)
【0035】
(7)輝度
ソニー(株)製液晶テレビKDL−32V2500からバックライトユニットを取出して、光拡散ボード上に評価対象のフィルムを載せ、大塚電子(株)製輝度計MC−940を用いて、バックライトの中心を真正面より測定距離500mmで輝度を測定した。測定回数は5回とし、その平均値をとった。この測定では、プリズム面を上側(液晶表示側)として輝度を測定した。
【0036】
[実施例1]
平均長径25μmのパール顔料(メルク社製、Iriodin(登録商標)120)を400ppm 含有するイソフタル酸9モル%共重合ポリエチレンテレフタレート(Tg=75℃、Tm=235℃ )をパール顔料含有層に用いるポリエステル組成物として、また、平均粒径3.9μmの塊状シリカ粒子(富士シリシア化学製、SYLYSIA(登録商標)550)を100ppm含有するポリエチレンテレフタレート(Tg=78℃、Tm=256℃)を塊状粒子含有層に用いるポリエステル組成物として用意し、それぞれ別の押出機にて280℃で溶融混練し、塊状粒子含有層/パール顔料含有層/塊状粒子含有層の3層構造となるようにフィードブロックを用いて重ね合わせてからダイより押出し、水冷ドラム上で急冷固化して未延伸フィルムを得た。この未延伸フィルムを100℃に加熱し、縦方向に3.2倍に延伸した後、その両面に下記の塗液Aを5g/mの塗布量で、ロールコーターで均一に塗布した。次いで120℃に加熱したフィルムを、横方向に3.3倍に延伸した。その後、225℃の熱固定温度で熱固定処理を行い、厚み188μmの二軸配向フィルムを得た。
【0037】
塊状粒子含有層/パール顔料含有層/塊状粒子含有層の各層の厚み比率は、0.2/1/0.2であった。なお、熱処理する際に、縦方向1.0%および横方向2.0%に弛緩を入れて、熱収縮率を調整した。
得られた二軸配向フィルムの塗布層のうえに、下記の条件でUV硬化樹脂を塗布しプリズム版を重ねてメタルハライドランプによりUV光を照射しプリズムを形成した。光拡散性および輝度を測定した。結果を表1に示す。
【0038】
<塗液A>
四つ口フラスコに、界面活性剤としてラウリルスルホン酸ナトリウム3重量部、およびイオン交換水181重量部を仕込んで窒素気流中で60℃まで昇温させ、次いで重合開始剤として過硫酸アンモニウム0.5重量部、亜硝酸水素ナトリウム0.2重量部を添加し、さらに、メタクリル酸メチル30.1重量部、2−イソプロペニル−2−オキサゾリン21.9重量部、ポリエチレンオキシド(n=10)メタクリル酸39.4重量部、アクリルアミド8.6重量部の混合物を3時間にわたり、液温が60〜70℃になるよう調整しながら滴下した。滴下終了後も同温度範囲に2時間保持しつつ攪拌下に反応を継続させ、次いで冷却して固形分が35%重量のアクリルの水分散体を得た。一方で、シリカフィラー(平均粒径:100nm)(日産化学株式会社製 商品名スノーテックスZL)を0.2重量%、濡れ剤として、ポリオキシエチレン(n=7)ラウリルエーテル(三洋化成株式会社製 商品名ナロアクティーN−70)を0.3重量%添加した水溶液を作成した。上記で得た水分散体を15重量部と水溶液を85重量部とを混合して塗剤Aを作成した。
【0039】
<プリズム形成>
UV硬化樹脂: MCL555(MicrosharpCorporation Limited製)
UV光照射条件: 300mJ/cm
【0040】
[実施例2]
パール顔料含有層のポリエステル組成物のパール顔料濃度を200ppmとし、フィルム厚みを350μmとした他は実施例1と同様にして、二軸配向フィルムを得た。塊状粒子含有層/パール顔料含有層/塊状粒子含有層の各層の厚み比率は、0.1/1/0.1であった。さらに、実施例1と同様にしてプリズムを形成し、光拡散性および輝度を測定した。結果を表1に示す。
【0041】
[実施例3]
パール顔料含有層のポリエステル祖性物のパール顔料濃度を1500ppmとし、フィルム厚みを75μmとした他は実施例1と同様にして、二軸配向フィルムを得た。塊状粒子含有層/パール顔料含有層/塊状粒子含有層の各層の厚み比率は、0.3/1/0.3であった。さらに、実施例1と同様にしてプリズムを形成し、光拡散性および輝度を測定した。結果を表1に示す。
【0042】
[比較例1]
パール顔料の替わりに、平均粒径1.1μmの真球状シリカ粒子(日本触媒製、シーホスター(登録商標)KEP−100)を1000ppm添加した他は実施例1と同様にして、二軸配向フィルムを得た。塊状粒子含有層/真球状シリカ粒子含有層/塊状粒子含有層の各層の厚み比率は、0.2/1/0.2であった。さらに、実施例1と同様にしてプリズムを形成し、光拡散性および輝度を測定した。結果を表1に示す。
【0043】
【表1】

【0044】
表1の結果から明らかなように、本発明の光学用積層ポリエステルフィルムは、高い光拡散性を示しながらも高い輝度を示しており、液晶表示装置の光学部材のベースフィルムとして優れている。
【産業上の利用可能性】
【0045】
本発明の光学用積層ポリエステルフィルムは、液晶表示装置の光学部材のベースフィルムとして好適に用いることができる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
パール顔料を含有するポリエステル組成物からなるパール顔料含有層と、この層に接し塊状粒子を含有するポリエステル組成物からなる塊状粒子含有層と、からなる積層ポリエステルフィルムであって、パール顔料含有層のパール顔料の平均長径が0.5〜125μmであり、パール顔料含有層のポリエステル組成物におけるパール顔料の含有量が10〜5000ppmであり、塊状粒子含有層の塊状粒子の平均粒径が1〜10μmであり、塊状粒子含有層のポリエステル組成物における塊状粒子の含有量が50〜1000ppmであることを特徴とする、光学用積層ポリエステルフィルム。
【請求項2】
請求項1記載の光学用ポリエステルフィルムの少なくとも片面に光学機能層が設けられた、光学用積層フィルム。

【公開番号】特開2010−243572(P2010−243572A)
【公開日】平成22年10月28日(2010.10.28)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−88982(P2009−88982)
【出願日】平成21年4月1日(2009.4.1)
【出願人】(301020226)帝人デュポンフィルム株式会社 (517)
【Fターム(参考)】