阅读说明：本技术 高度透明的光学膜 (Highly transparent optical film ) 是由 金昌柱 林圣植 李圭锡 洪性熙 于 2019-01-07 设计创作，主要内容包括：本发明可以提供这样制造的高度透明的光学膜：在作为常用的聚酯膜的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)中使用折射率没有差异的颗粒,由此具有1.5％或更小的雾度以及对肉眼不可见的颗粒以便具有高透明性,由此适用于光学用途并且能够通过形成4nm或更大的粗糙度来改善卷绕性。(The present invention can provide a highly transparent optical film manufactured by: particles having no difference in refractive index are used in polyethylene terephthalate (PET), which is a commonly used polyester film, thereby having a haze of 1.5% or less and particles invisible to the naked eye so as to have high transparency, thereby being suitable for optical use and being capable of improving winding properties by forming a roughness of 4nm or more.)

高度透明的光学膜

技术领域

本发明涉及高度透明的光学膜，并且更特别地，涉及表现出优异的透明性(其具有低雾度和低肉眼可见颗粒感的颗粒)、以及表现出优异的卷绕特性和即使在膜制备之后颗粒形状仍稳定的高度透明的光学膜。

背景技术

通常，作为多用途聚合物的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)通常用作用于液晶显示器的聚酯膜，并且已经应用于各种用途，例如反射器、漫射器、棱镜片等。

虽然这些PET膜具有良好的整体物理特性(例如耐热性、耐候性、透明性等)并且便于加工，但是存在这样的缺点：当用单一PET材料制备膜时，没有粗糙度，从而引起其可运行性劣化，导致卷绕困难。

因此，通常通过向PET或PET上的涂覆溶液中添加颗粒以在其上形成粗糙度来解决卷绕的问题；然而，存在由于需要高透明性的光学膜中的颗粒的可见性而导致产品透明性较低的潜在担忧(专利文献1)。

因此，作为为解决用于常规液晶显示器的聚酯膜的问题而做出的努力的结果，本发明人用减小膜与颗粒组分之间的折射率差的设计同时提高了卷绕特性和透明性，从而完成了本发明。

发明内容

技术问题

本发明旨在解决如上所述的问题，并且本发明的一个目的是提供表现出优异的透明性以及优异的卷绕特性和即使在膜制备之后颗粒形状仍稳定的高度透明的光学膜。

本发明的以上目的和优点以及其他目的和优点将从以下优选实施方案的描述中变得更加明显。

技术方案

以上目的通过包含颗粒的高度透明的光学膜来实现，其中颗粒与膜基底组分之间的折射率差为0.1或更低，以及颗粒的大直径/小直径的比例为1.0至1.5或更低。

在此，膜基底组分为聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂。

优选地，颗粒为硫酸钡(BaSO₄)、碳酸钙(CaCO₃)和聚苯乙烯中的至少一者。

优选地，颗粒的大直径为0.5μm至3μm。

优选地，基于树脂组合物的总重量，颗粒的含量为0.0005重量％至0.005重量％。

优选地，膜具有4nm或更高的二维表面粗糙度(Ra)值和1.5％或更低的雾度值。

发明效果

本发明具有通过低雾度和低肉眼可见颗粒感的颗粒实现了具有优异的透明性的用于液晶显示器的膜的各种物理特性的效果，以及具有通过形成粗糙度而具有优异的卷绕特性的效果，等等。

此外，本发明提供了即使在膜制备之后颗粒形状仍稳定的效果等。

然而，本发明的效果不限于上述那些，并且本领域普通技术人员将从以下描述中清楚地理解以上未提及的另外的效果。

附图说明

图1是根据本发明的一个优选实施方案的高度透明的光学膜的示意性截面图。

具体实施方式

在下文中，将参照本发明的实施方案和附图详细地描述本发明。对于本领域普通技术人员明显的是，这些实施方案仅通过实例的方式呈现以更详细地描述本发明，并且本发明的范围不受这样的实施方案的限制。

除非另有定义，否则本文所使用的所有技术术语和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。在冲突的情况下，应当以包括术语的定义的本说明书为准。此外，虽然本发明的实施或测试中可以使用与本文描述的那些类似或等同的其他方法和材料，但是本文描述了合适的方法和材料。

在描述和/或要求保护本发明时，术语“共聚物”用于指通过使两种或更多种单体共聚而形成的聚合物。这样的共聚物包括共聚物、三元共聚物或高阶共聚物。

根据本发明的一个方面的高度透明的光学膜为包含颗粒的高度透明的光学膜，其中颗粒与膜基底组分之间的折射率差可以为0.1或更低，以及颗粒的大直径/小直径的比例可以为1.0至1.5或更低。这是因为，如果在这种情况下颗粒的大直径/小直径的比例超过1.5，则不能确保本发明中要实现的粗糙度。

在此，通过使用电子显微镜观察来确定大直径/小直径的比例(在下文中，称为纵横比)。颗粒的最大直径被认为是大直径，并且在与该最大直径正交的方向上的最大直径被认为是小直径。具体地，将生产的膜在其顶部切开(截面切片技术(cross sectiontoming))，使用来自日本Hitachi Ltd.的电子扫描显微镜(S-4800)以5000倍的放大倍率拍摄照片，对于10个颗粒测量大直径和小直径，并且以大直径/小直径的平均值获得数据。

将通过根据本发明的另一个方面的用于制造高度透明的光学膜的方法详细描述本发明。

根据本发明的用于制造膜的方法可以包括如下五(5)个步骤：

1)通过将包含聚酯树脂作为主要组分的原料组合物熔融挤出，然后使其形成为片状来制造未经拉伸的片材的步骤1。

2)将未经拉伸的片材在流延鼓中冷却的步骤2。

3)单轴拉伸冷却的片材的步骤3。

4)双轴拉伸已经被单轴拉伸的膜的步骤4。

5)对经双轴拉伸的膜进行热处理的步骤5。

步骤1是通过将包含聚酯树脂作为主要组分的原料组合物熔融挤出，然后使其形成为片状来制造未经拉伸的片材的步骤。

在一个实施方案中，用作聚酯膜的基础树脂的聚酯树脂可以包含二羧酸组分和二醇组分；对于二羧酸组分，其可以优选使用对苯二甲酸、三苯胺二羧酸、间苯二甲酸、2,6-萘二羧酸、2,7-蒽二羧酸、2,7-芘二羧酸，4,4’-二苯基二羧酸、己二酸、或癸二酸；以及二醇组分可以从乙二醇、1,4-丁二醇、1,4-环己烷二甲醇、1,6-己二醇等中选择使用。

此外，如果使用聚对苯二甲酸乙二醇酯作为用于膜基底组分的基础树脂，则从膜制备稳定性的观点出发，可以期望使用基于全部二羧酸组分，包含优选1mol％至15mol％，更优选3mol％至14mol％，并且最优选5mol％至13mol％的共聚组分的共聚聚酯，或者使用基于全部二醇组分，包含优选1mol％至15mol％，更优选3mol％至14mol％，并且最优选5mol％至13mol％的共聚组分的共聚聚酯。在这种情况下，如果共聚组分小于1mol％，则难以制备具有良好的物理特性的膜，而如果超过15mol％，则也难以制备膜。此外，作为共聚组分的二羧酸组分可以从间苯二甲酸、2,6-萘二羧酸、4,4’-二苯基二羧酸、己二酸、和癸二酸中选择使用，以及二醇组分可以从乙二醇、1,4-丁二醇、1,4-环己烷二甲醇、1,6-己二醇等中选择使用。此外，优选使用共聚组分中的间苯二甲酸或2,6-萘二羧酸以获得良好的膜制备特性，并且优选使用1,4-环己烷二甲醇，其具有使不混溶的树脂的分散状态稳定的效果。通过该方法获得的根据一个实施方案的共聚物优选满足80℃至150℃的玻璃化转变温度。这是因为，在这种情况下，如果玻璃化转变温度小于80℃，则共聚物不适合用于加热至60℃或更高的显示器应用中，而如果玻璃化转变温度超过150℃，则由于拉伸负荷而难以制备膜。

此外，在不损害本发明的效果的范围内，可以向原料组合物中添加各种添加剂，例如荧光增白剂、交联剂、热稳定剂、抗氧化稳定剂、紫外线吸收剂、有机润滑剂、无机细颗粒、填料、耐光剂、抗静电剂、成核剂、染料、分散剂、偶联剂等。

此外，在原料组合物中使用与聚酯树脂(20)具有相容性的颗粒(10)。在这种情况下，优选使用硫酸钡、碳酸钙和聚苯乙烯中的至少一者作为本发明中的颗粒。换句话说，这些可以单独使用或者以两种或更多种的组合使用。

此外，相对于树脂组合物的总重量，颗粒的含量优选为0.0005重量％至0.005重量％，并且更优选地，使用0.001重量％至0.002重量％。这是因为，在这种情况下，如果含量小于0.0005重量％，则存在如下缺点：由于量太少而导致测量误差变大，并且粗糙度的形成不足，这进而导致改善卷绕特性的效果不显著，而如果含量超过0.005重量％，则由过量添加产生的颗粒的团聚被认为是膜中的缺陷，这导致较高的雾度以及颗粒对于肉眼的更容易的可见性，从而导致膜不适合用作光学膜。

此外，优选颗粒的大直径为0.5μm至3μm，并且这是因为如果大直径小于0.5μm，则粗糙度的形成不足，这几乎不能确保优异的卷绕特性，而如果超过3μm，则存在被认作膜中的缺陷的可能性。

此外，优选颗粒与膜基底组分之间的折射率差为0.1或更低，以及颗粒的纵横比(大直径/小直径的比例)为1.0至1.5或更低。

步骤1中生产的未经拉伸的片材可以为单层或者两个或更多个层的多层。

接下来，步骤2是将步骤1中形成的未经拉伸的片材在流延鼓中冷却的步骤。由于该步骤对于本领域普通技术人员而言是广泛已知的，因此这里将不阐述其详细描述。

接下来，步骤3是通过对冷却的未经拉伸的片材进行单轴拉伸来生产经单轴拉伸的膜的步骤，并且是通过诸如辊加热或红外线加热(加热器)的加热手段对冷却的未经拉伸的片材进行加热以及首先在纵向上对其进行拉伸以由此获得经单轴拉伸的膜的步骤。优选利用两个或更多个辊的圆周速度之差进行拉伸，将拉伸温度设定为等于或高于聚酯树脂的玻璃化转变温度(Tg)的温度，并且拉伸比优选为3.0倍至5.0倍。如果拉伸比小于3.0倍，则不能充分地获得所需的光学特性，而如果拉伸比大于5.0倍，则膜制备稳定性变得不利。

接下来，步骤4是通过对经单轴拉伸的膜进行双轴拉伸来生产经双轴拉伸的膜的步骤，并且是对已经在步骤3中在纵向上单轴拉伸的膜在纵向和与其垂直的方向(在下文中，也称为“宽度方向”)二者上连续进行双轴拉伸的步骤。此时，在宽度方向上的拉伸在高于聚酯树脂的玻璃化转变温度(Tg)的温度下开始，并且在将温度升高至高于玻璃化转变温度(Tg)5℃至70℃时进行。在宽度方向上的拉伸过程期间的温度升高可以是连续的或逐步的(顺序的)，但是通常顺序地进行。例如，拉幅机的在宽度方向上的拉伸区域沿着膜行进方向被分成复数个，并且通过对每个区域使预定温度的加热介质流动来升高温度。

接下来，步骤5是对经双轴拉伸的膜进行热处理的步骤，并且用于通过在使经双轴拉伸的膜行进的同时顺序地进行热处理例如热定型、热松弛等来生产双轴取向膜。因此，为了完成所获得的经双轴拉伸的膜的晶体取向以由此赋予平面性和尺寸稳定性，热处理在拉幅机中在150℃至250℃的温度下连续进行1秒至30秒。如果热处理温度低于150℃，则晶体取向不完全，这进而不利地影响膜的强度和伸长率，而如果高于250℃，则由于过度结晶化而难以实现期望的完全透明性。在热处理之后，通过将膜均匀且缓慢地冷却至室温，然后将其卷绕，可以获得根据本发明的高度透明的光学膜。此时，可以在热处理过程期间根据需要在宽度方向或纵向上进行3％至12％的松弛处理。

通过上述制造方法生产的高度透明的光学膜优选具有4nm或更高的二维表面粗糙度(Ra)和1.5％或更低的雾度值。

在下文中，将通过实施方案和比较例更详细地描述本发明的构造及其效果。然而，这些实施方案旨在更具体地说明本发明，并且本发明的范围不限于此。

实施方案1

将平均粒径为2μm的硫酸钡颗粒(来自Huntsman Co.的AB-TM系列)以0.001重量％添加至99.999重量％的聚酯树脂中，并且将该混合物进给到加热至280℃的挤出机中并在模具中形成为层厚度比为1:10:1的ABA的三个层的片材。

将形成的片材在表面温度为20℃的流延鼓中冷却并固化以获得未经拉伸的膜，将其加热，在纵向上拉伸3.5倍，然后冷却。随后，在用夹子保持已经在纵向上单轴拉伸的膜的两端的同时，将膜引导至拉幅机并且在加热的气氛中在垂直于长度的方向(宽度方向)上拉伸3.5倍。

其后，使膜在拉幅机中经受热定型并冷却至室温以获得经双轴拉伸的膜。此时获得的膜的厚度为100μm。如上获得的膜的物理特性呈现在下表1中。

实施方案2

以与实施方案1中相同的方式制备膜，不同之处在于在实施方案1中的膜制备期间，原料组合物中的颗粒的平均直径为0.5μm。

实施方案3

以与实施方案1中相同的方式制备膜，不同之处在于在实施方案1中的膜制备期间，原料组合物中的颗粒的平均直径为3μm。

实施方案4

以与实施方案1中相同的方式制备膜，不同之处在于在实施方案1中的膜制备期间，原料组合物中的颗粒的含量为0.0005重量％。

实施方案5

以与实施方案1中相同的方式制备膜，不同之处在于在实施方案1中的膜制备期间，原料组合物中的颗粒的含量为0.005重量％。

实施方案6

以与实施方案1中相同的方式制备膜，不同之处在于在实施方案1中的膜制备期间，原料组合物中的颗粒为碳酸钙(来自Maruo Calcium Co.的MX系列)。

实施方案7

以与实施方案1中相同的方式制备膜，不同之处在于在实施方案1中的膜制备期间，原料组合物中的颗粒为聚苯乙烯(来自Nippon Shokubai Co.的IX3HEHE系列)。

比较例1

以与实施方案1中相同的方式制备膜，不同之处在于在实施方案1中的膜制备期间，原料组合物中的颗粒为二氧化硅(来自Grace的K系列)。

比较例2

以与实施方案1中相同的方式制备膜，不同之处在于在实施方案1中的膜制备期间，原料组合物中的颗粒的平均直径为0.2μm。

比较例3

以与实施方案1中相同的方式制备膜，不同之处在于在实施方案1中的膜制备期间，原料组合物中的颗粒的平均直径为5.0μm。

比较例4

以与实施方案1中相同的方式制备膜，不同之处在于在实施方案1中的膜制备期间，原料组合物中的颗粒的含量为0.0002重量％。

比较例5

以与实施方案1中相同的方式制备膜，不同之处在于在实施方案1中的膜制备期间，原料组合物中的颗粒的含量为0.01重量％。

比较例6

以与实施方案1中相同的方式制备膜，不同之处在于在实施方案1中的膜制备期间，原料组合物中的颗粒为聚甲基丙烯酸甲酯(来自Nippon Shokubai Co.的MX系列)。

通过以下实验例使用根据上述实施方案1至7和比较例1至6的高度透明的光学膜测量物理特性，并且结果示于下表1中。

实验例

1.雾度测量

对于实施方案1至7和比较例1至6中生产的膜，将样品垂直放置在来自NipponDenshoku Co.的自动数字雾度计(COH400)上，并且使波长为0nm至700nm的光束沿着垂直于垂直放置的样品的方向透射过垂直放置的样品，以测量所得值。

2.二维(2D)表面粗糙度(Ra)的测量

用来自日本Kosaka Co.的表面粗糙度仪(SE3300)在0.25mm的截止点(cut-off)下测量实施方案1至7和比较例1至6中生产的膜。

3.纵横比的测量

将实施方案1至7和比较例1至6中生产的膜在其顶部切开(截面切片技术)，使用来自日本Hitachi Ltd.的电子扫描显微镜(S-4800)以5000倍的放大倍率拍摄照片，对于10个颗粒测量大直径和小直径，并且以大直径/小直径的平均值获得数据。

4.目视检查(颗粒性)

通过使来自三波长光源的光透射来检查实施方案1至7和比较例1至6中生产的膜，并且如果没有颗粒或缺陷是可见的，则标记为“O”，如果一些是可见的，则标记为“Δ”，以及如果颗粒是容易可见的，则标记为“X”。

5.卷绕特性的评估

以30吨或更多制造实施方案1至7和比较例1至6中生产的膜，并且当在纵断器(slitter)上卷绕时，如果没有截面缺陷，则标记为“O”，而如果存在截面缺陷，则标记为“X”。

表1

从表1可以看出，确定了如下良好的结果：根据本发明的实施方案1至7的高度透明的光学膜具有1.5％或更低的雾度值、4nm或更高的二维表面粗糙度(Ra)值、以及即使在膜制备之后具有1.1的纵横比水平的稳定的颗粒形状，颗粒的颗粒性在目视检查时不容易可见，并且在膜制备期间未发生卷绕问题。

相比之下，根据比较例1的高度透明的光学膜实现了各种物理特性，但是由于折射率的差异，因此颗粒在目视检查时是可见的，以及根据比较例2的高度透明的光学膜使用太小的颗粒，这导致差的卷绕特性。根据比较例3的高度透明的光学膜使用太大的颗粒，使得它们在目视检查时作为膜的缺陷可见，以及根据比较例4的高度透明的光学膜中的颗粒的含量太低，这导致较低的粗糙度并因此导致差的卷绕特性。根据比较例5的高度透明的光学膜由于添加了过量的颗粒而导致提高的雾度水平和颗粒性可见性。最后，对于根据比较例6的高度透明的光学膜，在膜制备之后测量的内部颗粒的纵横比为2.1，这导致较低的粗糙度并因此导致差的卷绕特性，并且由于折射率的差异，颗粒在目视检查时是可见的。

因此，根据本发明的高度透明的光学膜可以有利地用作用于图像显示的背光装置的扩散片、棱镜片、用于移动装置的硬涂覆片等。

此外，本说明书主要描述了高度透明的光学膜，但是根据本发明的高度透明的光学膜还可以有利地用作用于车窗或一般窗户的安全性的片材。

虽然本说明书仅描述了由本发明人执行的各种实施方案中的一些实例，但是本发明的精神不限于此或局限于此，并且也可以由本领域普通技术人员以各种方式实施。