JP2011013297A

JP2011013297A - 反射板用白色フィルム

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Publication number: JP2011013297A
Application number: JP2009155283A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kusume; 博楠目; Shinya Togano; 真也栂野; Koji Kubo; 耕司久保
Original assignee: Teijin DuPont Films Japan Ltd
Current assignee: Toyobo Film Solutions Ltd
Priority date: 2009-06-30
Filing date: 2009-06-30
Publication date: 2011-01-20
Anticipated expiration: 2029-06-30
Also published as: JP5629064B2

Abstract

【課題】液晶表示装置のバックライトユニットに反射板として用いたときに高い輝度を得ることができ、打ち抜き加工の際にカエリやヒゲ状物が発生し難い、打ち抜き性に優れる液晶表示装置のバックライトユニットに用いられる反射板用白色フィルムを提供する。
【解決手段】ボイド体積率が５５〜８０％である光反射層、およびその少なくとも一方の面に設けられた二軸延伸ポリステルフィルムの支持層からなり、光反射層の厚みの合計と支持層の厚みの合計との比が８５：１５〜９８：２であり、フィルムの反射率が９８.０％以上であり、かつ落下衝撃試験による打ち抜きエネルギーが０．１０〜０．３０Ｊ、フィルム厚みが１５０〜２５０μｍであることを特徴とする、反射板用白色フィルム。
【選択図】なし

Description

本発明は、液晶表示装置のバックライトユニットの反射板として用いられる、反射板用白色フィルムに関する。

液晶表示装置のバックライトユニットには、光源からの光が画面の背面へ逃げるのを防ぐために、背面に反射板が設置されている。この反射板には、薄くかつ高い反射率を備えることが要求される。

液晶表示装置用のバックライトユニットに用いる反射フィルムとして、フィルムの内部に微細な気泡を含有する白色ポリエステルフィルムが知られており、液晶表示装置用反射フィルムとして広く利用されている。

特開昭６３−６２１０４号公報特公平８−１６１７５号公報特開２０００−３７８３５号公報特開２００５−１２５７００号公報特開２００４−５０４７９号公報

反射板用白色フィルムは、所定の形状に加工されてバックライトユニットに組み込まれる。この加工のために反射板用白色フィルムを所定の形状に裁断する工程があるが、この工程での裁断速度は、バックライトユニットの大量生産化が進むに伴い速くなっている。従来の反射フィルムで高輝度を得られるものは、断裁時にフィルムの端面にカエリやヒゲ状物が発生し易い。このカエリやヒゲ状物は生産性を低下させる原因となる。なお、ヒゲ状物は、裁断による切断面に発生する細い突起部であり、カエリは、裁断による切断面付近に発生する部分的に盛り上がった部分である。

本発明は、液晶表示装置のバックライトユニットに反射板として用いたときに高い輝度を得ることができ、打ち抜き加工の際にカエリやヒゲ状物が発生し難い、打ち抜き性に優れる液晶表示装置のバックライトユニットに用いられる反射板用白色フィルムを提供することを目的とする。

すなわち本発明は、ボイド体積率が５５〜８０％である光反射層、およびその少なくとも一方の面に設けられた二軸延伸ポリステルフィルムの支持層からなり、光反射層の厚みの合計と支持層の厚みの合計との比が８５：１５〜９８：２であり、フィルムの反射率が９８.０％以上であり、かつ落下衝撃試験による打ち抜きエネルギーが０．１０〜０．３０Ｊ、フィルム厚みが１５０〜２５０μｍであることを特徴とする、反射板用白色フィルムである。

本発明によれば、液晶表示装置のバックライトユニットに反射板として用いたときに高い輝度を得ることができ、打ち抜き加工の際にカエリやヒゲ状物が発生し難い、打ち抜き性に優れる、反射板用白色フィルムを提供することができる。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の反射板用白色フィルムは、光反射層およびその少なくとも一方の面に設けられた二軸延伸ポリステルフィルムの支持層からなる。

［光反射層］
本発明における光反射層は、白色の着色剤を熱可塑性樹脂中に含有させることによって白色を呈するようにした層またはボイド形成物質を熱可塑性樹脂中に含有させて延伸することにより熱可塑性樹脂とボイド形成物質との界面にボイドを形成することで白色を呈するにようした層である。
本発明の光反射層のボイド体積率は５５〜８０％、さらに好ましくは６０〜７５％、特に好ましくは６２〜７０％である。ボイド体積率が５５％未満であると高い反射率を得ることができず、打ち抜き加工性も劣るものとなる。他方、ボイド体積率が８０％を超えると製膜が非常に困難になる。

［ポリエステル］
光反射層の熱可塑性樹脂としては、好ましくは熱可塑性のポリエステルを用いる。熱可塑性のポリエステルを用いる場合、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。この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。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。ポリエチレンテレフタレートは、ホモポリマーであってもよいが、共重合ポリマーが好ましい。共重合ポリマーである場合、共重合成分の割合は、全ジカルボン酸成分を基準として例えば１〜２０モル％、好ましくは２〜１５モル％、さらに好ましくは３〜１３モル％である。共重合成分の割合をこの範囲とすることによって、光反射層についても優れた製膜性を得ることができ、熱寸法安定性に優れたフィルムを得ることできる。

［白色無機粒子］
光反射層の白色の着色剤としては、白色無機粒子を用いる。ボイド形成物質としては、白色無機粒子、有機粒子または非相溶樹脂を用いる。
白色無機粒子としては、例えば、硫酸バリウム粒子、二酸化チタン粒子、二酸化珪素粒子、炭酸カルシウム粒子を用いることができる。白色無機粒子の平均粒径は、好ましくは０．１〜３．０μｍ、さらに好ましくは０．２〜２．５μｍ、特に好ましくは０．３〜２．０μｍである。この範囲の平均粒径の白色無機粒子を用いることで、熱可塑性樹脂中に適度に分散させることができ、白色無機粒子の凝集が起こりずらく、表面に粗大突起のない光反射層を得ることができる。同時に、光反射層の表面が粗れすぎず、適切な範囲の光沢度にすることができる。白色無機粒子として最も好ましいものは、平均粒子径が０．１〜３．０μｍの硫酸バリウム粒子である。

白色無機粒子の平均粒径は、ｄ５０（メジアン径）を採用するが、粒子径の小さいものから１０％のｄ１０、小さいものから９０％のｄ９０で表した際、粒度分布のｄ９０／ｄ１０が、好ましくは１〜５００、さらに好ましくは１〜３００、さらに好ましくは１〜１００、特に好ましくは１〜５０である。５００を超える粒度分布である場合、フィルターに粗大粒子が詰まったり、微小粒子が再凝集する場合があり好ましくない。
白色無機粒子は、どのような粒子形状でもあってもよく、例えば、板状、球状であってもよい。白色無機粒子は、分散性を向上させるために表面処理を行ってあってもよい。

ボイド形成物質として有機粒子を用いる場合、例えば、架橋ポリスチレン粒子、アクリル粒子を用いることができる。
ボイド形成物質として非相溶樹脂を用いる場合、光反射層の熱可塑性樹脂に非相溶な樹脂を用いる。非相溶樹脂として、例えば、ポリオレフィン、ポリスチレンを用いることができる。

光反射層が白色無機粒子および熱可塑性樹脂からなる組成物から構成される場合、白色無機粒子は好ましくは５０〜６０重量％を占め、熱可塑性樹脂は好ましくは５０〜４０重量％を占める。この範囲の組成であると良好な反射率と打ち抜き加工性、安定したフィルム製膜が期待できる。
光反射層の組成物は、必要に応じて、白色無機粒子および熱可塑性樹脂以外の成分を含有してもよい。そのような成分として、例えば、紫外線吸収剤、酸化防止剤、光安定剤、難燃剤を挙げることができる。

［支持層］
支持層は二軸延伸ポリエステルフィルムからなる。ポリエステルとしては、芳香族ジカルボン酸成分とジオール成分とからなる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。ポリエチレンテレフタレートは、ホモポリマーであってもよいが、共重合ポリマーが好ましい。共重合ポリマーである場合、共重合成分の割合は、全ジカルボン酸成分を基準として例えば１〜２０モル％、好ましくは２〜１５モル％、さらに好ましくは３〜１３モル％である。共重合成分の割合をこの範囲とすることによって、光反射層についても優れた製膜性を得ることができ、熱寸法安定性に優れたフィルムを得ることできる。

［層構成］
本発明の反射板用白色フィルムは、共押出し法により製造されたものであることが好ましい。すなわち、光反射層と支持層とは、共押出し法により積層されていることが好ましい。本発明の反射板用白色フィルムは、単一もしくは複数の光反射層を含み、単一もしくは複数の支持層を含む。光反射層の厚みの合計と支持層の厚みの合計との比は８５：１５〜９８：２、好ましくは９５：５〜９８：２である。反射層の厚みの合計がフィルムの総厚みに占める割合が８５未満であると高い反射率を得ることが難しくなり、他方、９８を超えるとフィルムの破断が多くなり、安定して製膜することが難しくなる。

本発明の反射板用白色フィルムは、光反射層の少なくとも一方の面に支持層が設けられた構成であり、具体的には、例えば、光反射層／支持層の２層構成、支持層／光反射層／支持層の３層構成、光反射層／支持層／光反射層の３層構成、支持層／光反射層／支持層／光反射層の４層構成、支持層／光反射層／支持層／光反射層／支持層の５層構成をとることができる。このうち製膜安定性や製造コストの観点から、支持層／光反射層／支持層の３層構成が好ましい。

本発明の反射板用白色フィルムの総厚みは１５０〜２５０μｍ、好ましくは１７０〜２３０μｍである。この範囲の総厚みであるでことによって良好なハンドリング性および生産性を得ることができる。１５０μｍ未満であると反射率が不足する。他方、２５０μｍを超えると、十分な反射率は得られるものの、打ち抜き性が劣る。

［落下衝撃試験、光反射率］
本発明の反射板用白色フィルムは、落下衝撃試験による打ち抜きエネルギーが０．１０〜０．３０Jであることが必要である。０．１０Ｊ未満であるとフィルム自体が割れ易く、０．３０Ｊを超えるとヒゲ状物やカエリが発生する。
本発明の反射板用白色フィルムの光反射率は、波長５５０ｎｍにおける反射率として、好ましくは９８．０％以上、さらに好ましくは９８．５％以上、特に好ましくは９９．０％以上である。反射率が９８．０％以上であることによってバックライトユニットに用いたときに高い輝度を得ることができる。

［製造方法］
以下、本発明の反射板用白色フィルムを製造する方法の一例を説明する。以下、ポリマーのガラス転移温度をＴｇ、融点をＴｍということがある。
反射板用白色フィルムの製造に用いるポリエステルは、線径１５μｍ以下のステンレス鋼細線よりなる平均目開き１０〜１００μｍの不織布型フィルターを用いて濾過を行うことが好ましい。この濾過を行うことで、通常は凝集して粗大凝集粒子となりやすい粒子の凝集を抑え、粗大異物の少ない白色フィルムを得ることができる。なお、不織布の平均目開きは、好ましくは２０〜５０μｍ、さらに好ましくは１５〜４０μｍである。濾過したポリエステルの組成物は、溶融した状態でフィードブロックを用いた同時多層押出法により、ダイから多層状態で押出し、未延伸積層シートを製造する。

ダイより押出された未延伸積層シートは、キャスティングドラムで冷却固化され、未延伸積層フィルムとなる。この未延伸積層フィルムをロール加熱、赤外線加熱等で加熱し、縦方向に延伸して縦延伸積層フィルムを得る。この延伸は２個以上のロールの周速差を利用して行うのが好ましい。延伸は、ポリエステルのＴｇ以上の温度で行うことが好ましい。延伸倍率は、縦方向、縦方向と直交する方向（以降、横方向と呼ぶ）ともに、好ましくは２．５〜４．３倍、さらに好ましくは２．７〜４．２倍である。２．５倍未満とするとフィルムの厚み斑が悪くなり良好なフィルムが得られず、４．３倍を超えると製膜中に破断が発生し易くなり好ましくない。

縦延伸後の積層フィルムは、続いて、横延伸、熱固定、熱弛緩の処理を順次施して積層二軸配向フィルムとするが、これらの処理は、フィルムを走行させながら行う。横延伸の予熱処理はポリエステルのＴｇより高い温度から始める。横延伸過程での昇温は連続的でも段階的（逐次的）でもよいが通常逐次的に昇温する。例えばテンターの横延伸ゾーンをフィルム走行方向に沿って複数に分け、ゾーン毎に所定温度の加熱媒体を流すことで昇温する。横延伸後のフィルムは、両端を把持したまま（Ｔｍ−２０℃）〜（Ｔｍ−１００℃）で定幅または１０％以下の幅減少下で熱処理して熱収縮率を低下させるのがよい。熱処理温度が（Ｔｍ−２０℃）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−１００℃）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。

また、本発明の積層フィルムは逐次二軸延伸法以外にも同時二軸延伸法を用いて製膜することができる。延伸倍率は、縦方向、横方向ともに例えば２．７〜４．３倍、好ましくは２．８〜４．２倍である。

以下、実施例により本発明を詳述する。なお、各特性値は以下の方法で測定した。
なお、ＰＥＴはポリエチレンテレフタレート、ＩＰＡはイソフタル酸を意味する。

（１）反射率
分光光度計（島津製作所製ＵＶ−３１０１ＰＣ）に積分球を取り付け、ＢａＳＯ_４白板を１００％としたときのサンプルフィルムの反射率を波長５５０ｎｍで測定した。

（２）輝度
液晶表示装置に反射板として用いたときの表示装置の輝度を評価した。ソニー（株）製３２インチテレビ（ブラビアＫＤＬ−３２Ｖ２５００）のバックライトの反射フィルムを取り外し、かわりに評価対象のサンプルフィルムを設置し、輝度計（大塚電子製ＭｏｄｅｌＭＣ−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。

（３）無機粒子の平均粒径
粒度分布計（堀場製作所製ＬＡ−９５０）にて、粒子の粒度分布を求め、ｄ５０での粒子径を平均粒径とした。

（４）落下衝撃試験による打ち抜きエネルギー
デュポン式衝撃試験（ＪＩＳＫ５６００−５−３、ＩＳＯ６２７２）に基づき実施した。２５℃、５０％ＲＨ環境下で調整されたサンプルフィルム（３０ｍｍ×３０ｍｍ）を受台の上にセットし、撃芯（直径４ｍｍの円柱状、材質ＳＵＳ）をサンプルフィルムの上に設置した。おもり（荷重３００ｇ）を適当な位置より撃芯の上に落下させ、撃芯の下のサンプルフィルムに割れが生じたかどうかを観察した。割れの有無の判定では、サンプルフィルムの伸びにより円状に抜けきれたものは割れがあるとは判定せず、サンプルフィルムにヒビ割れの生じたもののみを割れがあると判定した。
サンプルフィルムの割れが発生するまで落下高さを１ｃｍ刻みで高くして、サンプルフィルムに割れが生じるまで予備テストを行った。サンプルフィルムに割れが発生した場合には落下高さを１ｃｍ低くし、割れが発生しない場合には落下高さを１ｃｍ高くすることを繰り返した。サンプルフィルム５０枚についてこのテスト行い、サンプルフィルムの半数に割れが生じる落下高さを求めた。落下高さに荷重を掛けて、落下衝撃試験による打ち抜きエネルギー（Ｊ）とした。

（５）ボイド体積率
光反射層のポリマーの密度および無機粒子の密度と、光拡散層におけるこれらの配合比率から、光拡散層にボイドがない場合の光拡散層の計算上の密度を求めた。この計算で用いた密度は、ポリエチレンテレフタレートが１．３９ｇ／ｃｍ^３、硫酸バリウム粒子が４．５ｇ／ｃｍ^３である。他方、積層フィルムから光反射層のみを分離し、単位体積当たりの重量を計り、光反射層の実密度を求めた。ボイド体積率を下記式で算出した。
ボイド体積率（％）＝（１−実密度／ボイドがない場合の計算上の密度）×１００

（６）各層の厚み比
日立製作所製Ｓ−４７００形電界放出形走査電子顕微鏡を用い、倍率５００倍にて、フィルムの断面を観察し、測定数５点の平均にてフィルムの各層の厚み比を求めた。

（７）フィルムの厚み
接触式厚み計（アンリツ製Ｋ−４０２Ｂ）を用いてフィルム厚みを測定した。

（８）打ち抜き性
穴あけ治具ＣＡＲＬＣＰ−５を用いて、フィルムを５０回打ち抜き（円形状の穴の直径は６ｍｍ、打ち抜く速度は５０回／１分間とした）、打ち抜いた端部を光学顕微鏡にて倍率２５倍にて観察しヒゲ状物の発生の有無とカエリの発生の有無を観察した。
ヒゲ状物については、打ち抜き部分から長さ１ｍｍ以上飛び出しているヒゲ状物がある打ち抜き穴を「発生有」とし、カエリについては、打ち抜き部分の一部または全部がフィルム平面を基準として０．５ｍｍ以上盛り上がっている打ち抜き穴を「発生有」とした。
ヒゲ状物およびカエリのそれぞれについて、下記式で発生割合を算出した。
発生割合（％）＝「発生有」の個数／５０個

［実施例１］
テレフタル酸ジメチル１３２重量部、イソフタル酸ジメチル１８重量部（ポリエステルの全ジカルボン酸成分を基準に１２モル％）、エチレングリコール９８重量部、ジエチレングリコール１．０重量部、酢酸マンガン０．０５重量部、酢酸リチウム０．０１２重量部を精留塔、留出コンデンサを備えたフラスコに仕込み、撹拌しながら１５０〜２３５℃に加熱しメタノールを留出させエステル交換反応を行った。メタノールが留出した後、リン酸トリメチル０．０３重量部、二酸化ゲルマニウム０．０４重量部を添加し、反応物を反応器に移した。ついで撹拌しながら反応器内を徐々に０．５ｍｍＨｇまで減圧するとともに２９０℃まで昇温し、重縮合反応を行い、ポリエステルを得た。得られたポリエステルを支持層および光反射層のポリエステルとして用い、平均粒径１．２μｍの硫酸バリウムのマスターバッチを作製し、支持層のポリエステル組成物には４重量％、光反射層のポリエステル組成物には５５重量％の含有量になるように添加量を調整した。

これらの原料を用い、それぞれ２７５℃に加熱された２台の押出機に供給し、支持層のポリエステル組成物と光反射層のポリエステル組成物とを、支持層／光反射層／支持層となるような３層フィードブロック装置を使用して合流させ、その積層状態を保持したままダイスよりシート状に成形した。支持層／光反射層／支持層の厚み比が二軸延伸後に４／９２／４となるように各押出機の吐出量で調整した。さらにこのシートを表面温度２３℃の冷却ドラムで冷却固化した未延伸フィルムを、表１に記載された予熱１（７３℃）および予熱２（７７℃）の温度にて加熱し、長手方向（縦方向）に延伸速度１０００％／秒にて９２℃にて３．０倍の倍率で延伸し、２５℃のロール群で冷却した。続いて、縦延伸したフィルムの両端をクリップで保持しながらテンターに導き、１１５℃にて予熱し、１２５℃に加熱された雰囲気中で長手に垂直な方向（横方向）に、５秒間で３．７倍の倍率で延伸した。その後テンター内で１９５℃の温度で熱固定を行い、テンター内で弛緩率２％で縦方向に弛緩し、１４５℃の温度にて幅入れ率２％で横方向に幅入れを行い、室温まで冷やして白色フィルムを得た。得られた白色フィルムは厚み２２５μｍ、反射率は９８．７％であった。評価結果を表３にまとめる。

［実施例２］
実施例１において支持層および光反射層の硫酸バリウム粒子の添加量をそれぞれ６重量％と６０重量％に変更し、硫酸バリウム粒子の平均粒径（ｄ５０）を表１記載のとおり変更した以外は実施例１同様にして白色フィルムを作成した。評価結果を表３にまとめる。

［実施例３］
実施例１において支持層のポリエステルを重合の段階でジカルボン酸成分としてイソフタル酸ジメチルを用いず、テレフタル酸ジメチルのみを用いて重合を行い、これの硫酸バリウムのマスターバッチを作成して、表１に記載の割合になるようにし、表２記載の延伸条件にて白色フィルムを作成した。評価結果を表３にまとめる。

［実施例４］
実施例３において、支持層の無機粒子を平均粒子径（ｄ５０）０．２μｍのルチル型二酸化チタン粒子に変更し、光反射層の硫酸バリウム粒子として平均粒径（ｄ５０）１．２μｍのものを用いた他は、実施例３と同様にして白色フィルムを作成した。評価結果を表３にまとめる。

［実施例５〜９］
表１に記載された条件に変更する他は実施例１と同様にして白色フィルムを得た。なお実施例９は２層積層フィルムを作成したが、全て光反射層側から評価を行った。評価結果を表３にまとめる。

［比較例１〜７］
表１に記載された条件に変更する他は実施例１と同様にして白色フィルムを得た。なお比較例５は製膜性が非常に悪くフィルム破断のためサンプルが得られなかった。評価結果を表３にまとめる。

本発明の反射板用白色フィルムは、液晶表示装置の反射フィルムとして好適に用いることができる。

Claims

ボイド体積率が５５〜８０％である光反射層、およびその少なくとも一方の面に設けられた二軸延伸ポリステルフィルムの支持層からなり、光反射層の厚みの合計と支持層の厚みの合計との比が８５：１５〜９８：２であり、フィルムの反射率が９８.０％以上であり、かつ落下衝撃試験による打ち抜きエネルギーが０．１０〜０．３０Ｊ、フィルム厚みが１５０〜２５０μｍであることを特徴とする、反射板用白色フィルム。