JP2022111430A - フィルムおよびバックライト構成部材 - Google Patents

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Kei Nishizawa
秀夫 荘司
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Abstract

【課題】バックライトの輝度を向上させることが出来、高反射率であり、生産性、耐劈開性に優れる反射材料を提供する。【解決手段】空隙を有し、かつ貫通孔2を複数個有するフィルム1であって、貫通孔を、フィルム面内で間隔を置いて平行に有する複数のa線3と、a線と直交し、フィルム面内で間隔を置いて平行に有する複数のb線4との交点上に有しており、貫通孔の150℃30分加熱前後の開口変化率が1.0%以上3.0%以下であるフィルムを、バックライト構成部材とする。【選択図】図1

Description

本発明は、薄型液晶ディスプレイ用途に好ましく用いられるフィルムおよびそれを用いたバックライト構成部材に関するものである。
液晶ディスプレイの光源として広く適用される、ディスプレイの背面からライトをあてるバックライト方式において、照明光の画面背面への逃げを防ぐため、画面の背面に光反射機能を有するフィルムを設置する必要がある。このような液晶ディスプレイ用バックライトに用いられるフィルムには、従来、白色顔料を添加したフィルムや内部に微細な空隙を含有させたフィルムが単独で、もしくはこれらのフィルムと金属板、プラスチック板などを貼り合わせたものが使用されてきた。特に内部に微細な空隙を含有させたフィルムは、反射率が高く、輝度の向上効果や、画面輝度の均一化に一定の効果があることから広く使用されている(特許文献1、2)。また、内部に微細な空隙を含有させたフィルムとしては、熱収縮率を低くするためにアニール処理と呼ばれる熱処理を加えた技術が知られている(特許文献3)
また、近年では、携帯電話・スマートフォンおよびノート型パソコンの薄型化、小型化やテレビの大画面化に伴い、バックライトのMini-LED化が進み、高い反射率、光の高隠蔽性、および高い剛性を維持しつつ、より薄い反射機能を有するフィルムが要求されるようになってきた。Mini-LEDバックライトでは、これら反射機能を有するフィルムに施した貫通孔より、光源としてLEDライトを画面方向へ突出させた構成とすることで、LEDライトから画面背面に漏れた光を反射機能を有するフィルム上で反射させ、画面方向に射出させる。ここで、フィルムが厚く、貫通孔にLEDライトが埋もれてしまうと、LEDライトから射出された光の一部はフィルムの貫通孔側面に射出されるため、画面方向に射出できず反射性能が低下してしまう。従って、フィルムが薄く、貫通孔からLEDライトが完全に突出した状態で、最も効率よく出射光がフィルムに反射され反射光が画面方向に射出できる。
また、反射機能を有するフィルムには、反射機能の低下を抑制するため、LEDライトがフィルムを貫通するのに必要最低限の面積の穴あけ加工が施される。こうした貫通孔を有するフィルムは、バックライト構成体として、LEDライトを組み込んだ基板上に貫通孔を有した反射機能を有するフィルムを、粘着剤を介してラミネートされ、さらに、LEDライト上面からシリコーン材等によってLEDライト全体が封止めされるシーリングが加工される。こうすることによって、反射率や輝度に優れたバックライト構成体が製造される。
特開2003-160682号公報 特開2012-135952号公報 特開2011-202060号公報
しかしながら、上記のようにバックライト構成体とする際には、シリコーン材等によるシーリング加工工程において100℃~150℃程度の熱が1~2時間、フィルムに加わりバックライト構成体とされる。フィルムは、フィルム自身が有する熱特性から、その加工時の加熱により、貫通孔間の寸法(貫通孔と他の貫通孔との距離)にズレが生じ、LED基板からフィルムが浮きフィルムの貫通孔がLEDライトから外れ、その外れにより輝度が低下したり、フィルムの貫通孔とLEDライトとの界面の開きが大きくなり輝度が低下する問題があった。また、フィルムを薄膜化するとより熱収縮率が高くなる傾向があり、貫通孔間の寸法のズレやLEDライトと界面の開きが大きくなりやすいという課題がある。
本発明者は、上記課題に鑑み特定の構成を有するフィルムとすれば、かかる課題を解決できることを見出した。
つまり、本発明の要旨とするところは、
(1)空隙を有し、かつ貫通孔を複数個有するフィルムであって、
該貫通孔を、フィルム面内で間隔を置いて平行に有する複数のa線と、前記a線と直交し、フィルム面内で間隔を置いて平行に有する複数のb線との交点上に有しており、
該貫通孔の150℃30分加熱前後の開口変化率が1.0%以上3.0%以下であるフィルム。
(2)空隙を有し、かつ貫通孔を複数個有するフィルムであって、
該貫通孔を、フィルム面内で間隔を置いて平行に有する複数のa線と、前記a線と直交し、フィルム面内で間隔を置いて平行に有する複数のb線との交点上に有しており、
該貫通孔がa線に占める長さHaと、同一a線上で隣接する貫通孔間の最短距離Laとの比Ha/La、および該貫通孔がb線に占める長さHbと、同一b線上で隣接する貫通孔間の最短距離Lbとの比Hb/Lbが0.10以上3.00以下の範囲であるフィルム。
(3)前記a線方向の150℃30分の熱収縮率をSha(%)、前記b線方向の150℃30分の熱収縮率をShb(%)とした際、Sha>Shbであり、
Ha/La>Hb/Lbとなるように貫通孔を有する(2)に記載のフィルム。
(4)前記フィルムが矩形であり、フィルムの全面積を100とした際、フィルムの四隅を中心とする面積が1となる四分円の内側となる領域に前記貫通孔をそれぞれ少なくとも1つ以上有する(1)~(3)のいずれかに記載のフィルム。
(5)前記フィルムを面直方向から観察した際の貫通孔の面積がいずれも0.2mm以上12.6mm以下である(1)~(4)のいずれかに記載のフィルム。
(6)前記フィルムを面直方向から観察した際の貫通孔の表面占有率Sa1が0.030以上0.500以下である(1)~(5)のいずれかに記載のフィルム。
(7)150℃30分加熱後の、前記フィルムを面直方向から観察した際の貫通孔の表面占有率Sa2が0.032以上0.530以下である(1)~(6)のいずれかに記載のフィルム。
(8)前記フィルムの空隙率が20~50体積%である(1)~(7)のいずれかに記載のフィルム。
(9)前記a線方向および前記b線方向の150℃30分加熱時の熱収縮率ShaおよびShbがいずれも1.0%以上5.0%以下である(1)~(8)のいずれかに記載のフィルム。
(10)前記フィルムの厚みが10μm以上90μm以下である(1)~(9)のいずれかに記載のフィルム。
(11)波長400~780nmの平均反射率RALLが90%以上105%以下である(1)~(10)のいずれかに記載のフィルム。
(12)LEDライトが基板上に設けられたLED基板と、(1)~(11)のいずれかに記載のフィルムと封止材がこの順で積層されてなる反射材であって、フィルムと封止材が隣接して設けられ、LEDライトがその隣接間に封止されてなるバックライト構成部材である。
なお、本発明は、上記(1)を本発明1、上記(2)を本発明2と称する場合がある。
本発明によれば、バックライト構成部材とした際に、貫通孔間の寸法にズレが生じにくく、LEDライトからフィルムの貫通孔が外れることなく、また、フィルムの貫通孔とLEDライトとの界面の開きが少ない、輝度低下抑制に優れたフィルムを提供することができる。
本発明の貫通孔を有するフィルムの一態様を示す概略図である。 本発明の貫通孔のa線に占める長さHa、同一a線上で隣接する貫通孔間の最短距離La、貫通孔のb線に占める長さHb、同一b線上で隣接する貫通孔間の最短距離Lbを示す概略図である。 本発明の貫通孔を有するフィルムの一態様を示す概略図である。 本発明の貫通孔のa線に占める長さHa、同一a線上で隣接する貫通孔間の最短距離La、貫通孔のb線に占める長さHb、同一b線上で隣接する貫通孔間の最短距離Lbを示す概略図である。
本発明は、本発明1、本発明2を骨子とするものである。
本発明1は、空隙を有し、かつ貫通孔を複数個有するフィルムであって、該貫通孔を、フィルム面内で間隔を置いて平行に有する複数のa線と、前記a線と直交し、フィルム面内で間隔を置いて平行に有する複数のb線との交点上に有しており、該貫通孔の150℃30分加熱前後の開口変化率が1.0%以上3.0%以下であるフィルムである。
本発明2は、空隙を有し、かつ貫通孔を複数個有するフィルムであって、該貫通孔を、フィルム面内で間隔を置いて平行に有する複数のa線と、前記a線と直交し、フィルム面内で間隔を置いて平行に有する複数のb線との交点上に有しており、該貫通孔がa線に占める長さHaと、同一a線上で隣接する貫通孔間の最短距離Laとの比Ha/La、および該貫通孔がb線に占める長さHbと、同一b線上で隣接する貫通孔間の最短距離Lbとの比Hb/Lbが0.10以上3.00以下の範囲であるフィルムである。
本発明1および本発明2の共通する点について、以下、本発明として説明する。
本発明のフィルムは、シート材からなり、例えば、熱可塑性樹脂をマトリックスとしたシート材料であることが難燃性、経時的な劣化抑制性や耐久性の観点から好ましい。
熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン・ポリプロピレン・ポリアミド・ABS樹脂等が挙げられ、汎用として一般的にはポリエステル樹脂であることが好ましい。
ポリエステル樹脂は、エステル結合を主鎖の主要な結合鎖とする高分子の総称であり、エチレンテレフタレート、エチレン-2,6-ナフタレート、ブチレンテレフタレート、エチレン-α,β-ビス(2-クロロフェノキシ)エタン-4,4’-ジカルボキシレートなどから選ばれた少なくとも1種の構成成分を主成分とし、これら構成成分は1種のみ用いても、2種以上併用してもよいが、中でも、品質、経済性などを総合的に考慮すると、ポリエチレンテレフタレートを主成分とすることが好ましい。また、これらポリエステル樹脂には、さらに他のジカルボン酸成分やジオール成分が一部、好ましくは20モル%以下共重合されていてもよい。
本発明のフィルムは、空隙を有するフィルムである。空隙を有するとは、フィルム中に空気などの気体を含むフィルムである。空隙を有する方法としては特に限られるものでは無いが、フィルムの製造方法においてフィルムをマトリックスとする樹脂の中に、空隙を発生させる核剤として樹脂とは非相溶の粒子などをあらかじめ添加し、フィルムを延伸する際に、樹脂と核剤との乖離を意図的に発現させ空隙を形成する方法や、樹脂中に、空隙を発生させる核剤として発泡剤を添加しフィルムを溶融押出する際に、押出する前後とでフィルム全体にかかる圧を変化させて発泡剤を発泡させる方法や、加熱により発泡剤に化学反応をおこさせ空隙を発現させる方法等を用いることができる。このような方法によってフィルム中に空隙を有することにより、フィルム中に入射する光が屈折できる界面を複数設け反射率や輝度を向上させることができる。フィルムの反射率や輝度を高くする方法としては、白色顔料(白色粒子)を添加する方法が挙げられ、例えば、酸化チタンや硫酸バリウム、炭酸カルシウムなどの白色顔料(白色粒子)を添加させる方法があるが、これらの白色顔料(白色粒子)のみの添加の場合では、フィルム中に空隙を発現させにくいため、フィルムの加熱によるフィルムの貫通孔とLEDライトの界面の開きや貫通孔の寸法のズレは起こりにくいが、フィルムの反射率や輝度は、空隙を有するフィルムに比べて低いフィルムとなる。
本発明のフィルムは、貫通孔を複数個有するフィルムである。貫通孔は、基板上に設けられたLEDライトをフィルムの表面に露出させるための孔である。貫通孔からより上面にLEDライトが完全に突出した状態とすることで、効率よく反射光を画面方向に射出することができる。そのため、貫通孔の個数はLED基板上に設けられたLEDライトの数だけフィルムに設けることとなり、LEDライトの数は、LEDライト一つ当りの出射光の能力によって変化し、特段に個数を限定するものではないが、一般的にMini-LEDの場合には、100mmあたり、0.1個~20個設けられることが一般的である。そのため、本発明のフィルムにおいて、貫通孔は100mmあたり、0.1個~20個有することが好ましい。
本発明のフィルムの貫通孔は、フィルム面内で間隔を置いて平行に有する複数のa線と、前記a線と直交し、フィルム面内で間隔を置いて平行に有する複数のb線との交点上に有していることが必要である。フィルム面内とは、LEDライトが反射される面をいう。間隔を置いて平行に有する複数のa線と、a線と直行し、フィルム面内で間隔を置いて平行に有する複数のb線とは、a線間の任意のa線と他のa線とが平行であり、b線間の任意のb線と他のb線とが平行であればよく、a線間での間隔、b線間での間隔は、特段に限定されるものではなく、a線間での間隔が均一であっても不均一であっても、また、b線間での間隔が均一であっても不均一であっても、本発明の効果を阻害しなければいずれでもよい。したがって、複数のa線と複数のb線の交差により形成される複数の矩形は、フィルム面内に、a線間の間隔が同一、b線間の間隔が同一であり、a線間の間隔とb線間の間隔が同一である正方形のみのが存在する態様であっても、a線間もしくはb線間の間隔が同一であり、他方の線間の間隔が不均一である長方形を含む態様であっても、また、フィルム面内にそれら矩形が正方形および長方形のいずれもが形成される態様であってもよく、本発明の貫通孔は、a線とb線の交点上、すなわち、それら矩形のすべての4つの角に配置されることになる。より好ましい態様として、a線間での間隔が均一であること(a線はフィルム面内で一定の間隔を置いて平行に有すること)、b線間での間隔が均一であること(b線はフィルム面内で一定の間隔を置いて平行に有すること)、a線とb線のすべての交点上に貫通孔を有することが挙げられる。
なお、本発明のフィルムにおいて、a線およびb線の特定は、詳しくは測定方法で後述するが、任意の貫通孔から各方向に直線をひいた際の最両端の貫通孔を含む直線間において、貫通孔が直線上に存在する割合が最も多い方向をa線方向とし、a線と垂直に交わる方向をb線方向とする。また、本発明の複数のa線および複数のb線は貫通孔の配置を特定するための基準線であって、フィルム面上にそれぞれの線が直接的に記されたフィルムである必要はない。
本発明に用いる貫通孔を設ける加工前のフィルムは、特定の熱特性を有しているため加熱を施すとフィルム全体に熱収縮が起こり、フィルム自体の寸法が小さくなる。また、貫通孔を設けた後の本発明のフィルムであれば、加熱すると貫通孔が存在する部分では熱収縮は緩和され熱収縮率は低くはなるが、貫通孔以外の部分はフィルムを形成する樹脂が少なからず連続的に配向して存在しているため、フィルムは収縮してしまう。この貫通孔の加工前と後とでは、熱収縮率は大きくはかわらず、例えば、貫通孔の加工前の熱収縮率が150℃30分で3.5%であったとすると、貫通孔の占有面積がフィルム面全体の50%を占めている場合であっても、貫通孔を設けた後の同方向の熱収縮率は約2.5%であり、貫通孔の0.5%程度しか下がらないことがわかっている。
フィルムが熱収縮性を有する原因として、反射性能を高めるためにフィルム内に空隙を有していること、フィルムの強度を高めるために延伸を施し、さらには、バックライトのMini-LED化に伴いフィルムをより高い倍率で延伸して薄膜化していること、が主な要因として挙げられる。フィルムは、加熱すると空隙に含まれる気体が熱せられ、膨張するためその膨張に伴いフィルムの樹脂が多方面に引っ張られることにより、また、フィルムの延伸応力や製膜時の熱膨張が加熱によりもとに戻ろうとする力が働くことにより、熱収縮性が現れる。そのため、貫通孔を施したフィルムを加熱すると、フィルムの貫通孔とLEDライトとの界面の開きが大きくなりディスプレイとした際の輝度が低下したり、フィルムがLED基板からフィルムの貫通孔が外れ輝度が低下しやすくなる。Mini-LEDバックライトの製造では、シリコーン材等によるシーリング加工工程において100℃~150℃程度の熱が1時間~2時間フィルムに加わるため、上述の熱収縮が発生しやすい。特に、封止工程時に治具で固定されるフィルム外周部に比べ、固定されない貫通孔周囲は、熱収縮が起きやすく、貫通孔の位置、寸法が変化する為、上記LEDライトからのフィルムの貫通孔の外れや、フィルムの貫通孔とLEDライトの界面の開きが大きくなり、輝度低下に繋がりやすい。こうしたフィルムの加熱による熱収縮をゼロに近づける手段として、一般的にはアニール処理が知られている。アニール処理とは、製造したフィルムを一旦巻きとられたロール状の状態で、あらかじめ加熱処理を施して熱収縮をおこさせたフィルムとし、加工時の加熱によるフィルムの収縮をほぼなきものとするプロセスである。しかしながら、フィルムは厚みが100μmより薄いような薄膜である場合は、アニール時のフィルムロールの巻き締りによりフィルムの平面性を阻害する場合がある。フィルムの熱収縮は、空隙を有しており、さらには、フィルムの厚みが薄膜であるほど大きくなりやすい。フィルム面内に本発明が規定するa線およびb線の交点上に貫通孔を配置することで、フィルムの熱収縮によるLED基板からのフィルムの貫通孔の外れや、フィルムの貫通孔とLEDライトの界面の開きが抑制され輝度の反射性能を好適に管理しやすくなる。
次に、本発明1および本発明2が規定する各要件について以下、説明する。
本発明1として、本発明の該貫通孔の150℃30分加熱前後の開口変化率が1.0%以上3.0%以下であるフィルムが挙げられる。貫通孔の加工前のフィルムは、あらゆる方向で熱収縮が起こりやすいが、本発明1は、貫通孔の配置および本発明1が規定する開口変化率とすることにより、加熱加工時には、上述した複数のa線および複数のb線で形成されるフィルムの各矩形領域で均一に収縮する分、熱収縮バランスが均一となりやすくなる。つまり、フィルムの寸法変化は最小化され、LED基板からのフィルムの貫通孔の外れ、輝度の反射性能低下も最小化される。
空隙を有さないフィルムや一旦アニール処理を施したフィルムは、熱収縮率も低く、例えば、150℃30分加熱後の熱収縮率が0%のフィルムであれば、開口変化率を1.0%未満とさせることができ、LED基板から貫通孔が外れにくくなるが、こういった熱収縮率を低下させる方法としては、アニール処理があげられ、アニール処理を施したフィルムは、フィルムの厚みが100μm以下のような薄膜であると上述したように平面性を阻害しやすくこのましくない。また、a線上およびb線上の交点の貫通孔を多く設けることで、開口変化率が1.0%未満になりやすくなるが、貫通孔が多くなるとLEDライトから照射される光の反射面が少なくなり、輝度が低くなりやすい。
本発明に用いられるフィルムは、一定の熱収縮率を有するフィルムであり、貫通孔の位置を管理し、開口変化率を1.0%以上3.0%以下とすることにより本発明の効果を奏することができる。すなわち、本発明1の貫通孔を設けたフィルムの貫通孔の配置や開口変化率を1.0%以上3.0%以下とすることにより、LEDライトからフィルムの貫通孔が外れその外れによる輝度の低下や、フィルムの貫通孔とLEDライトとの界面の開きによる輝度低下を抑制することができる。さらには、輝度低下を抑制するため、開口変化率は好ましくは、1.0%以上2.0%以下であり、さらに好ましくは、1.0%以上1.5%以下である。なお、貫通孔を設けたフィルムのa線方向およびb線方向の150℃30分加熱後の熱収縮率が大きいと、貫通孔を設ける数にもよるが、開口変化率も大きくなりやすくなり、150℃30分加熱後の熱収縮率が小さいと、開口変化率も小さくなりやすくなる。そのため、貫通孔を設けたフィルムのa線方向およびb線方向の150℃30分加熱後の熱収縮率は、1.0%以上5.0%以下であることが好ましい。また、フィルムの貫通孔を設ける前のa線方向およびb線方向の150℃30分加熱後の熱収縮率は、1.0%以上5.0%以下であることが好ましい。
貫通孔が複数のa線および複数のb線により形成される交点上に有していない、すなわち、矩形の角に有さないフィルムは、フィルム面内のいずれかの貫通孔を四隅とする矩形内でフィルムの熱収縮のバランスが崩れ貫通孔を有さない部分を中心に熱収縮率が大きくなる傾向があり、LED基板からフィルムの貫通孔の外れや輝度が低下しやすくなる。また、その熱収縮が大きくなる貫通孔を有さない領域に隣接する貫通孔の開口変化率も3.0%を超えやすくなり、貫通孔とLEDライトとの界面の開きが大きくなり輝度が低下しやすくなる。すなわち、一定の熱収縮率を有するフィルムにおいて、この開口変化率を満たすようにa線上およびb線上に貫通孔を設けることで、フィルムが有する熱収縮率が各矩形領域で均一に収縮され、貫通孔で均一に緩和され、バックライト構成体とした際にフィルムの貫通孔がLED基板から外れたり、フィルムの貫通孔とLEDライトの界面との開きが大きくなり輝度が低下することを抑制することができる。
本発明2として、貫通孔がa線に占める長さHaと、同一a線上で隣接する貫通孔間の最短距離Laとの比Ha/La、および該貫通孔がb線に占める長さHbと、同一b線上で隣接する貫通孔間の最短距離Lbとの比Hb/Lbが0.10以上3.00以下の範囲であるフィルムが挙げられる。
本発明2のHa/LaおよびHb/Lbなる規定は、各線上において、加熱後のフィルムの貫通孔が伸縮する領域と、加熱後のフィルムの収縮する領域、および反射領域を考慮した規定である。Ha/LaおよびHb/Lbが0.10以上3.00以下であると、バックライト構成体とした際の反射性能、とくには輝度を維持しつつ、貫通孔でフィルムの収縮が緩和されフィルムの貫通孔とLEDライトの界面の開きやフィルムの貫通孔の位置とLEDライトの配置にズレをなくすことができる。すなわち、Ha/LaおよびHb/Lbが0.1未満である場合は、より貫通孔が線上に占める割合が少なく、加熱後のフィルムの収縮が貫通孔で緩和されない場合であり、フィルムの熱収縮率が勝り貫通孔の伸縮が大きくなりやすく輝度低下が確認されやすくなる。また、Ha/LaおよびHb/Lbが3.0を超える場合とは、より貫通孔が線上に占める割合が多く、フィルムの収縮は貫通孔で緩和されやすいが、フィルムの反射面積が少なくなり反射率が低下し全体として輝度が低下する。また、Ha/LaもしくはHb/Lbのいずれか一方のみが0.10以上3.00以下の範囲を満たしていたとしても、LED基板からのフィルムの貫通孔の外れや、フィルムの貫通孔とLEDライトの界面の開きにより輝度低下という反射性能が悪化する傾向にある。また、本発明1の説明と同様に、一定の熱収縮率を有さないフィルム、例えば、150℃30分加熱時の熱収縮率が0%のフィルムであれば、本発明2のHa/LaもしくはHb/Lbを考慮せずとも、LED基板からのフィルムの貫通孔の外れやフィルムの貫通孔とLEDライトの界面の開きによる輝度低下は抑制できるが、本発明に用いられるフィルムは、一定の熱収縮率を有するフィルムであり、Ha/LaもしくはHb/Lbを規定した貫通孔の位置を特定することで、LED基板からのフィルムの貫通孔の外れやLEDライトと貫通孔の界面の開きを抑制し、輝度の性能を良化せんとするものである。すなわち、貫通孔をHa/LaもしくはHb/Lbが0.10以上3.00以下とすることでLED基板からのフィルムの貫通孔の外れやフィルムの貫通孔とLEDライトの界面の開きによる輝度低下を抑制できる。Haの好ましい範囲としては、1.0以上4.0以下、Hbの好ましい範囲としては1.0以上4.0以下である
さらに、本発明2のフィルムは、前記a線方向の150℃30分の熱収縮率をSha(%)、前記b線方向の150℃30分の熱収縮率をShb(%)とした際、Sha>Shbである場合、すなわち、a線方向およびb線方向の熱収縮率が同じではなく、a線方向に熱収縮率が高い場合、Ha/La>Hb/Lbとなるように貫通孔を有することが好ましい。Sha(%)、およびShb(%)は、貫通孔が占める割合が多いa線上のHa/Laがb線上のHb/Lbより大きくなるように管理すると、加熱した後の貫通孔の各線上の寸法変化がより均一に伸縮しやすく、LED基板からのフィルムの貫通孔の外れや、貫通孔とLEDライトとの界面の開きが抑制されやすい。Sha>Shbである場合において、Ha/La≦Hb/Lbとなると、a線上の貫通孔の寸法変化が大きくなり、貫通孔がb線上で狭くなりやすく、LED基板からフィルムの貫通孔が外れやすくなる傾向がある。
以下、本発明1および本発明2に共通する技術について本発明のフィルムとして説明する。
本発明のフィルムは矩形であり、フィルムの全面積を100とした際、フィルムの四隅を中心とする面積が1となる四分円の内側となる領域に貫通孔をそれぞれ少なくとも1つ以上有するフィルムであることが好ましい。フィルムの四隅に貫通孔を有することで、バックシート構成体とした際のLED基板からフィルムの貫通孔から外れたりすることや、伸縮による輝度低下を抑制することができる。また、バックライト構成体にフィルムが用いられる場合は、製造時のフィルムの長手方向及び幅方向に沿って加工されることが多く、フィルムの四隅を起点としてa線およびb線を有していると、複数のa線および複数のb線で形成される矩形領域におけるフィルムの収縮による開口変化率もしくは、複数のa線上および複数のb線上のHa/LaおよびHb/Lbを管理しやすい。
本発明のフィルムは、フィルムを面直方向から観察した際の貫通孔の面積がいずれも0.2mm以上12.6mm以下であることが好ましい。貫通孔の面積はLEDライトのフィルム析出部の面直方向の面積により決めることができ、LEDライトの光源側面がフィルムに勘合するように貫通孔は形成する必要があり、貫通孔とLEDとの界面に隙間が少ないほどフィルムによる反射率を高める点で好ましいが、フィルムが反り曲げられない程度の界面を考慮し、LEDライトの周囲から0.1~1.0%大きく貫通孔を形成させる面積となる。
本発明のフィルムは、フィルムを面直方向から観察した際の貫通孔の表面占有率Sa1が0.030以上0.500以下であることが好ましい。LEDライト個々の大きさにもよるが、LED個数としては少なくとも100mmあたり0.1個~20個あることが光源の輝度を高める点で好ましく、より好ましくは、100mmあたり1.0個以上20個以下である。LED個数が100mmあたり0.1個未満であると、バックライト構成体とした際の輝度の低下が起こりやすい。また、100mmあたり20個を超えると、バックライト構成体とした際の反射面積が少なくなりやすく、反射率が低下しやすい。また、表面占有率Sa1が0.030未満であると、輝度が低くなりやすく、また0.500以上であると、光源量に対してフィルムの面積が小さくなるため反射率の性能は効率的ではない。
本発明のフィルムは、150℃30分加熱後の、前記フィルムを面直方向から観察した際の貫通孔の表面占有率Sa2において、表面占有率Sa2と表面占有率Sa1の差は0であることが好ましいが、本発明のフィルムは熱収縮性を有しているため、Sa2は、0.032以上0.530以下であることが好ましい。
本発明のフィルムの空隙率は、20~50体積%であることが好ましい。20~50体積%であることで、フィルムをバックライト構成体とした際の反射率が向上し、さらには、本発明1の開口変化率もしくは本発明2のHa/LaおよびHb/Lbを管理する意義が重要となる。フィルムの空隙率が20体積%未満であると、反射率が低く、また、熱収縮率も低くなる傾向があり、本発明の貫通孔の配置や開口変化率またはHa/LaおよびHb/Lbを管理する意味合いが低くなる。また、フィルムの空隙率が50体積%を超えると、フィルムが脆く加工時のフィルムの破断を招きやすく、また、フィルムの熱収縮率が5.0%を超える場合があり、貫通孔のフィルムの伸縮も著しく、LEDライトとフィルムの貫通孔との界面の開きが大きくなり輝度が低下する傾向にある。フィルムの空隙率は、好ましくは25体積%以上45体積%以下である。本発明の積層構成については、後述するが、フィルム断面を観察した際の空隙含有率が本発明の範囲であればよく、例えば、フィルム断面全体に空隙を有する構成であっても、フィルムの表層側には空隙を有さず、裏面側に空隙を有する構成であっても、フィルム表裏層には空隙を有さず、中間層に空隙を有する構成であってもよい。
本発明のフィルムは、前記a線方向の150℃30分の熱収縮率Sha(%)、前記b線方向の150℃30分の熱収縮率Shb(%)がいずれも1.0%以上5.0%以下であることが好ましい。本発明は、熱収縮率を有するフィルムにおいて、開口変化率やHa/LaおよびHb/Lbを規定することにより、LED基板からのフィルムの外れや、輝度の低下を抑制することができる。
本発明のフィルムの厚みは、10μm以上90μm以下である薄膜フィルムであることが好ましい。本発明に用いられるフィルムは、特には、MiniLEDに用いられるため薄膜であることが好ましい。フィルムが薄膜であることにより、LEDライトが完全にフィルムから突出した状態となり効率よく反射光を画面方向に射出することができる。フィルムの製造方法は後述するが、フィルムの厚みが薄膜の場合には、一般的には、溶融樹脂を一旦冷却固化した未延伸フィルムをフィルムの製造流れ方向(以下、長手方向という場合がある)、および/もしくは長手方向と垂直な方向に高倍率に延伸してフィルムを得ることができる。一方で、延伸倍率が高くなると熱収縮率も高くなる傾向にある。フィルムの厚みは、80μm以下、さらに好ましくは70μm以下であることが好ましい。
本発明のフィルムの可視光領域波長400~780nmの平均反射率RALLが90%以上105%以下であることが好ましい。さらに好ましくは95%以上である。波長400~780nmの平均反射率RALLが90%以上105%以下であると、反射率が高いバックライト構成体を得ることができる。可視光領域波長400~780nmの平均反射率RALLを90%以上とするためには、上述したとおり空隙をフィルム中に多く含有させることによりフィルム中に屈折する界面を発現させることで達成しやすくなる。
本発明のフィルムは、LEDライトが基板上に設けられたLED基板の上面に接着剤を介して設けられ、さらにフィルムの上面から封止材がこの順で積層されてなる反射材であり、フィルムと封止材が隣接して設けられ、LEDライトがその隣接間に封止されてなるバックライト構成部材となる。本発明のフィルムを用いたバックライト構成体は、LED基板とフィルムの貫通孔との外れがなく、輝度が良好な反射性能に優れる。
次に本発明のフィルムについて熱可塑性樹脂の代表例であるポリエステル樹脂を例にして詳細に説明する。
<貫通孔加工前のフィルム>
本発明のフィルムは、ポリエステル樹脂およびポリエステル樹脂に非相溶な熱可塑性樹脂を主成分とする層を少なくとも1層有することが好ましい。フィルム中のある層を構成する成分の内、ポリエステル樹脂およびポリエステル樹脂に非相溶な熱可塑性樹脂の合計が50質量%以上であれば、主成分といえる。
ポリエステル樹脂について、好ましい態様を以下に記載する。ポリエステル樹脂とはエステル結合を主鎖に持つ高分子をいうが、本発明に用いるポリエステル樹脂は、ジカルボン酸とジオールとが縮重合した構造を持つポリエステル樹脂が好ましい。ジカルボン酸成分としては、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、ジフェニルジカルボン酸、ジフェニルスルホンジカルボン酸、ジフェノキシエタンジカルボン酸、5-ナトリウムスルホンジカルボン酸などの芳香族ジカルボン酸、シュウ酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、ダイマー酸、マレイン酸、フマル酸などの脂肪族ジカルボン酸、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環族ジカルボン酸、パラオキシ安息香酸などのオキシカルボン酸などの各成分を挙げることができる。また、ジカルボン酸エステル誘導体成分として、上記ジカルボン酸化合物のエステル化物、たとえばテレフタル酸ジメチル、テレフタル酸ジエチル、テレフタル酸2-ヒドロキシエチルメチルエステル、2,6-ナフタレンジカルボン酸ジメチル、イソフタル酸ジメチル、アジピン酸ジメチル、マレイン酸ジエチル、ダイマー酸ジメチルなどの各成分を挙げることができる。また、ジオール成分としては、例えば、エチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオール(ネオペンチルグリコール)などの脂肪族ジヒドロキシ化合物、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコールなどのポリオキシアルキレングリコール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、スピログリコールなどの脂環族ジヒドロキシ化合物、ビスフェノールA、ビスフェノールSなどの芳香族ジヒドロキシ化合物など各成分が挙げられる。これらはそれぞれ1種だけであっても2種以上用いられるものであっても良い。また、フィルムとして製膜性に影響が出なければトリメリット酸、ピロメリット酸およびそのエステル誘導体のうち1種以上を少量共重合されたものであっても構わない。
ポリエステル樹脂の具体的な例は、ポリエチレンテレフタレート(以下、PETと略称する)、ポリエチレン-2,6-ナフタレンジカルボキシレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ-1,4-シクロヘキシレンジメチレンテレフタレートなどは安価に入手でき、かつ製膜性も良好であるため、特に好適に用いることができる。
また、ポリエステル樹脂はホモポリマーであってもコポリマーであってもよい。コポリマーにおける共重合成分としては、芳香族ジカルボン酸、脂肪族ジカルボン酸、脂環族ジカルボン酸、炭素数2~15のジオール成分を挙げることができ、これらの例としては、たとえばイソフタル酸、アジピン酸、セバシン酸、フタル酸、スルホン酸塩基含有イソフタル酸、およびこれらのエステル形成性化合物、エチレングリコール、1,4-ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、スピログリコール、数平均分子量400~20,000のポリアルキレングリコールなどを挙げることができる。
ポリエステル樹脂に非相溶な熱可塑性樹脂は、空隙を形成する核剤として使用される。本発明における空隙とは、核剤によって形成されるフィルム中に存在する空間のことを指す。空隙の形状は、フィルム断面から略円、略楕円状に観察される。空隙の形成方法は、上記に記載のポリエステル樹脂と核剤を任意の割合で混合した樹脂を延伸により外力を加え、ポリエステル樹脂と核剤とを引き剥がす方法で形成させることができる。具体的には、ポリエステル樹脂と核剤とを含有する混合物を溶融押出しした後、少なくとも一方向に延伸することで、内部に空隙を形成させる方法が挙げられる。
核剤の具体的な例は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリメチルペンテンなどの直鎖状または分鎖状オレフィン系樹脂、環状オレフィン系樹脂、スチレン系樹脂、ポリ(メタ)アクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、フッ素系樹脂などが選ばれる。なかでも好ましいのはオレフィン系樹脂またはスチレン系樹脂であり、オレフィン系樹脂としてはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ4-メチルペンテン-1(以下、「ポリメチルペンテン」または「PMP」と略称することがある)、エチレン-プロピレン共重合体、エチレン-ブテン-1共重合体、環状オレフィンが、スチレン系樹脂としてはポリスチレン、ポリメチルスチレン、ポリジメチルスチレンなどが好ましい。これらは単独重合体であっても共重合体であってもよく、さらには2種以上の熱可塑性樹脂を併用してもよい。本発明で用いる核剤としては、ポリエステル樹脂中に空隙を形成しやすく、かつ製膜性との両立がしやすいポリオレフィンが好ましく、具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリメチルペンテンなどの直鎖状または分鎖状オレフィン系樹脂、環状オレフィン系樹脂などが用いられる。特に、空隙の形成および耐熱性の観点で、ポリメチルペンテンもしくは環状ポリオレフィンが好ましく、よりガラス転移温度が高く、かつポリエステル中で微分散が可能な環状ポリオレフィンが最も好ましい。
核剤に好ましく用いられるポリメチルペンテンとしては、分子骨格中に4-メチルペンテン-1から誘導される二価の有機基を繰返し単位として、好ましくは80モル%以上、より好ましくは85モル%以上、特に好ましくは90モル%以上含むものが好ましい。また、その他の繰返し単位としては、エチレン、プロピレン、ブテン-1、3-メチルブテン-1、あるいは4-メチルペンテン-1以外で炭素数6~12の炭化水素から誘導される二価の有機基などが挙げられる。ポリメチルペンテンは単独重合体であっても共重合体であってもよい。また、組成や溶融粘度などが異なる複数のポリメチルペンテンを混合して用いたり、他のオレフィン系樹脂やその他樹脂と併用したりしてもよい。
核剤に好ましく用いられる環状ポリオレフィンとしては、シクロアルケン、ビシクロアルケン、トリシクロアルケン及びテトラシクロアルケンなどのシクロオレフィン成分と、エチレン、プロピレンなどの直鎖オレフィン成分からなる共重合体が好ましい。
シクロオレフィン成分の代表例としては、ビシクロ〔2,2,1〕ヘプト-2-エン、6-メチルビシクロ〔2,2,1〕ヘプト-2-エン、5,6-ジメチルビシクロ〔2,2,1〕ヘプト-2-エン、1-メチルビシクロ〔2,2,1〕ヘプト-2-エン、6-エチルビシクロ〔2,2,1〕ヘプト-2-エン、6-n-ブチルビシクロ〔2,2,1〕ヘプト-2-エン、6-i-ブチルビシクロ〔2,2,1〕ヘプト-2-エン、7-メチルビシクロ〔2,2,1〕ヘプト-2-エン、トリシクロ〔4,3,0,12.5〕-3-デセン、2-メチル-トリシクロ〔4,3,0,12.5〕-3-デセン、5-メチル-トリシクロ〔4,3,0,12.5〕-3-デセン、トリシクロ〔4,4,0,12.5〕-3-デセン、10-メチル-トリシクロ〔4,4,0,12.5〕-3-デセンなどが挙げられる。
直鎖オレフィン成分の代表例としては、エチレン、プロピレン、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、1-オクテン、1-デセン、1-ドデセン、1-テトラデセン、1-ヘキサデセン、1-オクタデセンなどが挙げられる。
核剤に好ましく用いられるシクロオレフィン共重合体のガラス転移温度(Tg)は、110℃以上であることが好ましい。110℃以上とすることで高い反射率と、寸法安定性を両立することが可能となる。具体的には130℃以上が好ましく、より好ましくは150℃以上である。かかる範囲にすることにより、混練時において樹脂中に微分散化し、延伸工程においてより確実に空隙を形成し、熱処理工程における空隙消失を抑制することができるためである。シクロオレフィン共重合体のガラス転移温度(Tg)の上限は250℃が好ましい。
シクロオレフィン共重合体のガラス転移温度(Tg)を110℃以上に制御するためには、例えばシクロオレフィン共重合体中のシクロオレフィン成分の含有量を多くし、エチレンなどの直鎖オレフィン成分の含有量を少なくすることが挙げられる。具体的には、シクロオレフィン成分は60モル%以上であり、エチレンなどの直鎖オレフィン成分の含有量は40モル%未満であることが好ましい。より好ましくは、シクロオレフィン成分は70モル%以上であり、エチレンなどの直鎖オレフィン成分の含有量は30モル%未満、さらに好ましくはシクロオレフィン成分が80モル%以上であり、エチレンなどの直鎖オレフィン成分の含有量が20モル%未満である。特に好ましくはシクロオレフィン成分が90モル%以上であり、エチレンなどの直鎖オレフィン成分の含有量が10モル%未満である。かかる範囲にすることにより、シクロオレフィン共重合体のガラス転移温度(Tg)を前述の範囲まで高めることができる。
シクロオレフィン共重合体を用いる場合、直鎖オレフィン成分は、反応性の観点からエチレン成分が好ましい。さらに、シクロオレフィン成分は、ビシクロ〔2,2,1〕ヘプト-2-エン(ノルボルネン)やその誘導体が生産性・透明性・高Tg化の点から好ましい。
核剤の含有量としては、ポリエステル樹脂および核剤を主成分とする層100質量%に対して、5~50質量%が好ましい。5質量%以上、より好ましくは10質量%以上とすることで、空隙を効果的に形成し、反射率を向上させることができる。また、50質量%以下、より好ましくは40質量%以下とすることで、反射率の低下や製膜時の破れを防ぐことができる。
本発明のフィルムの層構成としては単層であっても複数の層から構成されていてもよい。本発明のフィルムは、単層であればその層に空隙を有し、複数の層から構成される場合は、少なくとも1層に空隙を有するフィルムであってもよい。また、少なくとも2層からなるフィルムである場合は、酸化チタンの重量分率が25質量%以上60質量%以下であるポリエステル層を少なくとも1層以上有するフィルムであることが好ましい。
<フィルムの製造方法>
次に本発明のフィルムの製造方法について、具体例を挙げて説明する。なお、本発明のフィルムは下記の製法により得られたものに限定されるものではない。
少なくとも2台の一軸もしくは二軸押出機、または主押出機と副押出機を有する複合製膜装置において、単層であれば主押出機にB層の原料となる樹脂、複合フィルムであれば、主押出機にB層の原料となる樹脂、副押出機にA層の原料となる樹脂を投入する。それぞれの原料は水分率が50ppm以下となるように乾燥されていることが好ましい。このようにして各押出機に原料を供給し、例えば2台の押出機と直線状のリップを有する金型(Tダイ)上部に設置したフィードブロックやマルチマニホールドにてA/B/Aの3層積層フィルムとすることができる。押出された未延伸シートを冷却されたドラム上で密着冷却固化し、未延伸積層フィルムを得る。このとき、均一なフィルムを得るために静電気を印加してドラム上に密着させることが好ましい。
この未延伸フィルムをロール加熱、必要に応じて赤外線加熱等でポリマーのガラス転移温度(Tg)以上に加熱し、長手方向(以降、MDと呼ぶ)に延伸する(MD延伸)。逐次二軸延伸の場合、MD延伸は2個以上のロールの周速差を利用して行う。MD延伸の倍率は1.5~6.0倍が好ましい。1.5倍以上、より好ましくは2.0倍以上、さらに好ましくは2.8倍以上とすることで、反射率の高いフィルムを得ることができる。また、6.0倍以下、より好ましくは4.0倍以下とすることで、製膜中の破断の発生を防ぐことができる。また、MD延伸の温度は、フィルムのTg以上Tg+20℃以下であることが均一な延伸とロール粘着を抑制する観点から好ましい。また、延伸速度は1,000%/分以上200,000%/分以下であることが望ましい。
MD延伸後、続いて、MDと直交する方向(以降、TDと呼ぶ)に延伸して(TD延伸)、熱固定、熱弛緩の処理を順次施して二軸配向フィルムとすることができる。これらの処理はフィルムを走行させながら行う。このとき、TD延伸のための予熱および延伸温度はポリマーのガラス転移温度Tgに対して、Tg以上、Tg+50℃以下で行うのが好ましい。TD延伸の倍率は、2.5~6.0倍が好ましい。2.5倍以上、より好ましくは3.0倍以上とすることで、反射率の高いフィルムを得ることができる。6.0倍以下、より好ましくは4.0倍以下とすることで、製膜中の破断の発生を抑制することができる。また、TD方向の延伸速度は1,000%/分以上200,000%/分以下であることが望ましい。
ここでは逐次二軸延伸法によって延伸する場合を例に詳細に説明したが、逐次二軸延伸法、同時二軸延伸法のいずれを採用してもよい。
また、本発明の効果が損なわれない範囲で、少なくとも一方の表面に、易滑性や帯電防止性、紫外光吸収性能等を付与するために、公知の技術を用いて種々の塗液を塗布したり、耐衝撃性を高めるためにハードコート層などを設けても良い。塗布は、フィルム製造時に塗布(インラインコーティング)してもよいし、フィルム製造後の二軸配向ポリエステルフィルム上に塗布(オフラインコーティング)してもよい。
上記で得られた貫通孔加工前のフィルムに、LEDバックライトの構成体のLEDライトを貫通させるための孔を加工する。
加工方法としては、あらかじめ複数設けた型を用意し、その型を上面からフィルムに加圧して打ち抜く方法、あらかじめフィルムの表面に貫通孔の輪郭線を印刷し、その線上をレーザー光の照射で孔を打ち抜く方法、あらじめ、貫通孔の直径に対応する孔径を有するドリルでフィルムの上面から貫通させる方法などが挙げられ、どのような加工方法であってもよい。
なお、本発明のフィルムは、a線上およびb線上に貫通孔を設ける際に、フィルム面内で一方向とそれに垂直な方向に測定した際に、150°30分加熱した際の熱収縮率差が最大となる方向を特定し、その方向の熱収縮率が高い方向をa線方向、それとは垂直な方向をb線方向として貫通孔を設けると、a線およびb線で形成される矩形内での収縮が均等となり本発明1の開口変化率を管理しやすくなり、また、a線およびb線で規定する本発明2のHa/LaおよびHb/Lbによる直線上での収縮が均等となり好ましい。
こうして得られたフィルムは、LEDライトが基板上に設けられたLED基板に、本発明のフィルムに接着剤を設け、接着剤側とLED基板を加圧接着し、さらに、シリコーン材などの封止材を塗布した後、100℃~150℃程度で1~2時間乾燥され、バックライト構成部材とすることができる。
本発明のフィルムは、バックライトの輝度を向上させる特性と高い生産性、および耐劈開性を有するため、バックライトに好適に用いることができる。また、かかるフィルムを用いたバックライトはLED基板からのフィルムの貫通孔の外れがなく、また、フィルムの輝度低下抑制に優れたまま小型化が容易となる。
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。
(1)フィルムのa線方向およびb線方向の特定、およびフィルムの150℃30分の熱収縮率ShaおよびShb(%)
[貫通孔加工後のフィルム]
フィルムから400mm角に切り出し(以下、切り出し試料という)、その切り出し試料をスキャナーで10倍に拡大して画像に取り込んだ際に画像全面にフィルムが映るようにし、画像上で任意の貫通孔から各方向に直線をひき、直線上に貫通孔が存在する割合が最も多い方向をa線方向とし、a線と垂直に交わる方向をb線方向とした。貫通孔が存在する割合は、直線を引いた際の最も端に位置する2つの貫通孔のそれぞれの最も外側となる外周部間までの距離を測定し、小数点下3桁を切り捨て小数点2桁で、以下にて算出する。
直線上に貫通孔が存在する割合=(すべての貫通孔の直線上に占める距離の総和)/(最も端に位置する2つの貫通孔のそれぞれの最も外側となる外周部間までの距離)
次に、画像から特定したa線方向およびb線方向から、切り出し試料のa線方向およびb線方向を特定し、切り出し試料からb線方向に幅1cm、a線方向に長さ10cmとした短冊状と、a線方向に幅1cm、b線方向に長さ10cmとした短冊状に切り取り測定試料とした。
長辺の両端から1cm、内側が8cmとなるようにして測定試料に線を引き、その測定試料を150℃の熱風オーブン中で30分間、実質的に張力を掛けない状態で熱処理を行い、下記の式で測定試料の熱収縮率(%)を計算した。
a線方向に長さ10cmとした測定試料の熱収縮率をSha、b線方向に長さ10cmとした測定試料の熱収縮率をShbとした。
熱収縮率(%)=((熱処理前の間隔-熱処理し冷却後の間隔)/熱処理前の間隔)×100
なお、a線方向、b線方向の貫通孔の割合が同一の場合は、熱収縮率が高い方をa線方向、熱収縮率が低い方をb線方向とし、熱収縮率が同一の場合は、一方をa線方向、他方をb線方向とした。
(2)貫通孔の開口変化率
貫通孔加工後のフィルムの場合は、(1)で用いた切り出し試料から、新たにa線方向が長辺となるように長辺100mm、b線方向が短辺となるように短辺76mmに切り出し、これを測定試料とした。この測定試料を白色の用紙の上に乗せ、測定試料の四隅をセロハンテープ(商標登録)で止めた。これをスキャナーで画像に取り込んだ(以下、取り込み画像(i)と称する)。
(複数の線aおよび複数の線bを取り込み画像に引く作業)
この取り込み画像(i)を10倍に拡大して、測定試料の一方の短辺から他方の短辺と交わる線が垂直となる直線上に両端部の貫通孔と、その直線上の中点に位置する貫通孔もしくは中点に貫通孔がない場合は中点に隣接する2つの貫通孔の貫通孔の中心点を通るように線を長辺の端部側から直線a1、a2、a3、・・・というように、他方の長辺の端部までの最終直線anまで順に線を引き、これら直線を複数の線aとした。
複数の線aの貫通孔の中心点は、直線を引いた際の直線aと、その直線aを対称に、直線aから垂直方向に伸びる貫通孔の外周との交点までの距離が最大となる点と、直線aを挟んで直線aから垂直方向に伸びる同一の貫通孔の外周との交点までの距離が最大となる点を結んだ際の中点とを中心点とした。なお、直線について、それぞれの中点を直線が通過しない場合は、中点からその直線に垂直に線を引いた際に、それぞれの中点と直線との距離が最も近くなる近似直線とした。
さらに、直線a1から直線anまでの貫通孔において、両端部の貫通孔と、その直線上の中点に位置する貫通孔もしくは中点に貫通孔がない場合は中点に隣接する2つの貫通孔の貫通孔それぞれを、複数の線aの対応する直線a間で、測定試料の一方の長辺から他方の長辺と交わる線が垂直となり各貫通孔の中心点を通過するように一方の短辺側から順に直線b1、b2、b3、・・・というように、他方の長辺の端部までの最終直線bnまで順に線を引き、これら直線を複数の線bとした。
複数の線aの貫通孔の中心点は、直線を引いた際の直線aと、その直線aを対称に、直線aから垂直方向に伸びる貫通孔の外周との交点までの距離が最大となる点と、直線aを挟んで直線aから垂直方向に伸びる同一の貫通孔の外周との交点までの距離が最大となる点を結んだ際の中点とを中心点とした。
複数の線bの貫通孔の中心点は、直線を引いた際の直線bと、その直線bを対称に、直線bから垂直方向に伸びる貫通孔の外周との交点までの距離が最大となる点と、直線bを挟んで直線bから垂直方向に伸びる同一の貫通孔の外周との交点までの距離が最大となる点を結んだ際の中点とを中心点とした。(以下、これを加工画像(i)という)。次に、上記の測定試料を白紙から外し、用意したガラス板(厚み10mm)2枚のガラス板の表面に粘着剤を均一に塗布し、その粘着剤が塗布された側を互いに内側にして、その間に測定試料がガラス板内にすべて収まるようにして、ガラス板で挟んだ。そのガラス板に挟んだ状態で、150℃30分間加熱した。
加熱後、ガラス板を取り外して測定試料を取出し、加熱後の試料を加熱前の試料と同様にして、この測定試料を白色の用紙の上に乗せ、測定試料の四隅をセロハンテープ(商標登録)で止めた。これをスキャナーで画像に取り込んだ(以下、取り込み画像(ii)と称する)。さらに、上記加熱前の直線を引いた際の手順(複数の線aおよび複数の線bを取り込み画像に引く作業)と同じ作業を行った(以下、これを加工画像(ii)という)。
なお、直線a1~直線an、直線b1~直線bnが各線間で平行であるかは、上記の(直線aおよび直線bを取り込み画像に引く作業)の画像から、直線aと直線bが交わり形成される各交点間の間隔を測定し、各交点間の間隔の平均から1%以下である場合には、平行に有するものとみなした。
上記の加工画像(i)および加工画像(ii)をそれぞれ2部プリントアウトし、1部のプリントアウトから、複数の線aの内、直線a1と、直線anと、直線a1と直線anの中間点となる直線、該当となる中間点となる直線がない場合は、中間点に隣接する両側の直線を、加工画像(i)と、加工画像(ii)のそれぞれについて、それぞれの直線および対応する直線上の貫通孔がすべて含まれるように短冊状に切り出し短冊状試料とした。その短冊状試料を画像ソフトのHALCON11(株式会社リンクス社製)にそれぞれ取り込み、加工画像(i)の貫通孔の内側を黒く塗り、短冊状試料の貫通孔の面積を貫通孔面積α(ピクセル数)とし、加工画像(ii)の貫通孔の貫通孔の内側を黒く塗りの短冊状試料の貫通孔の面積を貫通孔面積β(ピクセル数)とし、下記のようにして開口変化率を求めた。なお、画像ソフトの解析において、閾値は、グレー色の用紙を用いそれを基準Aとして閾値を設けた。基準Aをベースに暗部領域の面積(ピクセル)を求めた。得られた貫通孔面積α、貫通孔面積βを下記のように算出し、これを貫通孔の開口変化率γとした。
貫通孔の開口変化率γ=[(貫通孔面積β/貫通孔面積α)]0.5
次に、残った1部のプリントアウトから、直線aと同様に、複数の線bの内、直線b1と、直線bnと、直線b1と直線bnの中間点の直線、該当となる中間点となる直線がない場合は、中間点に隣接する両側の直線が、加工画像(i)と、加工画像(ii)のそれぞれについて、それぞれの直線および対応する直線上の貫通孔がすべて含まれるように短冊状に切り出し短冊状試料とする。その短冊状試料を画像ソフトのHALCON11(株式会社リンクス社製)にそれぞれ取り込み、上記同様にして開口変化率を求めた。
得られた貫通孔面積α’、貫通孔面積β’を下記のように算出し、これを貫通孔の開口変化率γ’とした。
貫通孔の開口変化率γ’=[(貫通孔面積β’/貫通孔面積α’)]0.5
直線a線方向にて求められた複数の貫通孔の開口変化率γと、直線b線方向にて求められた複数の貫通孔の開口変化率γ’の平均値を求め、これを開口変化率とした。
(3)貫通孔がa線に占める長さHa、同一a線上で隣接する貫通孔間の最短距離La、貫通孔がb線に占める長さHb、同一b線上で隣接する貫通孔間の最短距離Lb、Ha/LaおよびHb/Lbの値
(2)で切り出したすべての短冊状の試料を用い、各短冊状の試料毎に、直線上に位置する直線を引いた際に基準とした貫通孔3点もしくは4点について、それぞれの貫通孔について小数点下2桁は切り捨て、小数点下一桁まで計測する。直線a、直線bごとに貫通孔3点もしくは4点について計測する。貫通孔は直線上の貫通孔が占める距離を定規で計測した。また、直線上の両端の貫通孔については、貫通孔と次のa線とb線の交点上に位置する貫通孔の互いに内側となる外周と直線の交点間の距離を定規で測定した。また、その直線上の中点に位置する貫通孔もしくは中点に貫通孔がない場合は中点に隣接する2つの貫通孔については、その貫通孔と次のa線とb線の交点上に位置する最も隣接する方の貫通孔と互いに内側となる外周と直線の交点間の距離を定規で測定した。
これを直線aの短冊状試料すべておこない、直線上の貫通孔が占める距離の平均を10で割り返した値をHa、次のa線とb線の交点上に位置する貫通孔の互いに内側となる外周と直線の交点間の距離とその貫通孔と次のa線とb線の交点上に位置する最も隣接する方の貫通孔と互いに内側となる外周と直線の交点間の距離の平均を10で割り返した値をLaとした。
同様にして、直線bについても、短冊状試料すべてについて、直線上の貫通孔が占める距離の平均を10で割り返した値をHb、次のa線とb線の交点上に位置する貫通孔の互いに内側となる外周と直線の交点間の距離とその貫通孔と次のa線とb線の交点上に位置する最も隣接する方の貫通孔と互いに内側となる外周と直線の交点間の距離の平均を10で割り返した値をLbとした。
(4)貫通孔の面積、表面占有率Sa1
(2)で用いた取り込み画像(i)を10倍に拡大し、貫通孔の内側をすべて黒色に塗りつぶし、画像ソフトのHALCON11(株式会社リンクス社製)を用いて、閾値は、グレー色の用紙を用いそれを基準Aとして閾値を設け、基準Aをベースに暗部領域の面積(ピクセル)と明部領域の面積(ピクセル)と、すべての貫通孔の面積を解析して算出した。取り込み画像(i)の全体面積のピクセル数(暗部領域の面積と明部領域の面積の和)を暗部領域の面積の総和のピクセル数で割り返し、小数点下4ケタを切り捨てし、表面占有率を求めた。
(5)表面占有率Sa2
(2)で用いた取り込み画像(ii)を10倍に拡大し、貫通孔の内側をすべて黒色に塗りつぶし、画像ソフトのHALCON11(株式会社リンクス社製)を用いて、閾値は、グレー色の用紙を用いそれを基準Aとして閾値を設け、基準Aをベースに暗部領域の面積(ピクセル)と明部領域の面積(ピクセル)と、すべての貫通孔の面積を解析して算出した。取り込み画像(ii)の全体面積のピクセル数(暗部領域の面積と明部領域の面積の和)を暗部領域の面積の総和のピクセル数で割り返し、小数点下4ケタを切り捨てし、表面占有率を求めた。
(6)フィルムの空隙率
フィルムの空隙率は、(1)の切り出し試料から30mm×40mmの大きさにカットして得た試料サンプルを、ミラージュ貿易(株)製高精度電子比重計SD-120Lを用い、水中置換法(JIS K-7112のA法)に準じて10点について測定した。なお、測定は温度23℃、相対湿度65%の条件下にて行なった。また、測定は、フィルムの見かけ比重(d1)を測定した後、さらに、このシートを280℃の熱プレスによって熱融解して圧縮して完全に空孔を排除したシート作成し、該シートを30℃の水に浸漬して急冷したシートの見掛け比重(d2)を同様に測定する。フィルムの空隙率は下記式により求めた。
空隙率(%)=(1-d1/d2)×100
(7)波長400~780nmの平均反射率RALL
(1)のフィルムの切り出し試料から、1.0×1.0mmにフィルムを切り出し、日立ハイテクノロジーズ製分光光度計(U―3310)に60mmφ積分球を取り付け、酸化アルミニウムの標準白色板(日立ハイテクノロジーズ製、部品No.210-0740)を100%としたときの反射率を400~780nmにわたって測定する。得られたチャートより5nm間隔で反射率を読み取り、算術平均値を計算し、反射率とする。
(8)フィルム厚み
23℃65%RHの雰囲気下でアンリツ(株)製電子マイクロメータ(K-312A型)を用いて、針圧30gにてフィルム厚みを測定した。
(9)酸化チタン粒子の重量分率
フィルム1gを1N-KOHメタノール溶液200mlに投入して加熱還流し溶解した。溶解が終了した該溶液に200mlの水を加え、ついで該液体を遠心分離器にかけて粒子を沈降させ、上澄み液を取り除いた。粒子にはさらに水を加えて洗浄、遠心分離を2回繰り返した。このようにして得られた粒子を乾燥させ、その質量を量ることで酸化チタン粒子の重量分率を算出した。フィルムが複数の層から構成される場合は、(1)に記載の方法にて層構成を特定し、必要な層を切削してサンプリングし評価に用いた。
(10)フィルムの組成
ポリエステル樹脂およびフィルムをヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)に溶解し、H-NMRおよび13C-NMRを用いて各モノマー残基成分や副生ジエチレングリコールについて含有量を定量することができる。積層フィルムの場合は、積層厚みに応じて、フィルムの各層を削り取ることで、各層単体を構成する成分を採取し、評価することができる。なお、本発明のフィルムについては、フィルム製造時の混合比率から計算により、組成を算出した。
(11)ミニLED相対輝度評価1(青色LED)および輝度低下評価
長辺140mm、短辺76.4mmの樹脂基板上に、実施例に示すレイアウトで青色LED(基板からの高さ80μm、横376μm、縦200μm)が配置されたLED基板を作製し、評価に用いた。サンプルをLED基板と同じサイズに、LED基板の長辺・短辺にサンプルフィルムの横方向・縦方向が対応する向きで切り出し、青色LEDが配置されている位置に対応させて横500μm、縦300μmの穿孔加工をトムソン刃による打ち抜きにて行った。孔開け加工後のフィルムを、孔にLEDが入るように樹脂基板上に配置し、接着剤を介してラミネートした。青色LED上に5mmの間隙が空くようにアクリル拡散板を載せ、その上にプリズムシートを配置し、温度25℃、相対湿度65%の条件下で1時間静置した。
その後、LED基板から90cm直上の地点よりCCDカメラ(SONY製DXC-390)で撮影し画像解析装置(コニカミノルタ製CA-2000)で画像を取り込んだ。その後、撮影した画像の輝度レベルを3万ステップに制御し自動検出させ、輝度に変換し、シーリング加工前の輝度とした。
次いで、青色LED上のアクリル拡散板、およびプリズムシートを外し、基板およびLEDをシリコーン材でシーリング加工した。この際、青色LED上5mmの高さまでシーリング加工した。その上に、アクリル拡散板を載せ、その上にプリズムシートを配置し、温度25℃、相対湿度65%の条件下で1時間静置した。その後、同様に輝度を測定し、シーリング加工前の輝度で割り返した。この測定と計算をn=5にて行い、その平均値をサンプルの相対輝度として下記の基準で評価し、△以上を合格とした。
◎:輝度低下が0%以上1.0%以下
〇:輝度低下が1.0%を超え2.0%以下
△:輝度低下が2.0%を超え3.0%以下
×:輝度低下が3.0%を超える。
(12)LED基材からのフィルムの貫通孔の外れの有無
上記(11)に記載の方法において、シーリング加工後、LEDライトから貫通孔の外れの有無を評価した。
〇:LEDライトから貫通孔の外れがあった。
×:LEDライトから貫通孔の外れがなかった。
[使用原料]
(1)ポリエステル樹脂(a)
テレフタル酸およびエチレングリコールから、三酸化アンチモンを触媒として、常法により重合を行い、ポリエチレンテレフタレート(PET)を得た。得られたPETのガラス転移温度は77℃、融点は255℃、固有粘度は0.63dl/g、末端カルボキシル基濃度は40eq./tであった。
(2)ポリエステル樹脂(b)
ポリエステル(a)の重合時に数平均粒子径2.2μmの凝集シリカ粒子を粒子濃度2質量%で添加しポリエチレンテレフタレート粒子マスター(b)を得た。
(3)共重合ポリエステル樹脂(c)
市販の1,4-シクロヘキサンジメタノール共重合ポリエステル(イーストマン・ケミカル社製 GN001)を使用した。
(4)共重合ポリエステル樹脂(d)
市販のPBT-PAG(ポリアルキレングリコール)共重合体「ハイトレル 7247」(東レ・デュポン(株)製)を用いた。当該樹脂はPBT(ポリブチレンテレフタレート)とPAG(主としてポリテトラメチレングリコール)のブロック共重合体である。
(5)熱可塑性樹脂(e)
市販の環状オレフィン樹脂「TOPAS 6017」(日本ポリプラスチックス株式会社)を用いた。
(6)二酸化チタンマスター(g)
ルチル型二酸化チタン粒子(数平均粒径0.25μm)をアルミナゾル(pH8.0、酸化アルミニウム濃度1%)を用いて常法により表面処理したのち、ポリエステル樹脂(a)を50質量部と二軸押出機にて混練し、二酸化チタンマスター(g)のペレットを得た。
(実施例1)
[二軸配向ポリエステルフィルムの製造]
下記に示した組成の原料を180℃の温度で6時間真空乾燥した後に、主押出機にB層の原料を供給し、280℃の温度で溶融押出後、30μmカットフィルターにより濾過を行った。また、副押出機にA層の原料を供給し、290℃の温度で溶融押出後、30μmカットフィルターにより濾過を行った。引き続いて、これらの溶融ポリマーをTダイ複合口金内で、B層がA層の両表層に積層(B/A/B)されるよう合流させた。引き続いて、合流した溶融ポリマーをシート状に押出して溶融シートとし、当該溶融シートを、表面温度25℃に保たれたドラム上に静電印加法で密着させ冷却固化させて未延伸フィルムとした。引き続いて、該未延伸フィルムを80℃の温度に加熱したロール群で予熱した後、赤外線ヒーターで両面から照射しながら、3.3倍の倍率にてMD延伸を行い、25℃の温度のロール群で冷却して一軸延伸フィルムとした。引き続いて、一軸延伸フィルムの両端をクリップで把持しながらテンター内の90℃の予熱ゾーンに導き、95℃で3.3倍の倍率にてTD延伸を行った。引き続いて、テンター内の熱処理ゾーンで200℃の温度の熱処理を施し、次いで均一に徐冷後、ロールに巻き取り、フィルム厚み60μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。
B層:ポリエステル樹脂(a):100重量%、
A層:ポリエステル樹脂(a):50重量%、ポリエステル樹脂(b)5重量%、
共重合ポリエステル樹脂(c):5重量%、熱可塑性樹脂(e):20質量%、二酸化チタンマスター(g):20重量%
得られた二軸配向ポリエステルフィルムの空隙含有率は、28.2%、反射率98.1%であった。
得られた二軸配向ポリエステルフィルムに貫通孔を設ける加工を行う。貫通孔は、ドリルの直径φ0.15mm用いて、フィルムの表面から穴開け加工を行い、本発明のフィルムを得る。本発明のフィルムの特性を表1に表す。
なお、フィルムの全面積を100とした際、フィルムの四隅を中心とする面積が1となる四分円の内側となる領域に前記貫通孔をそれぞれ少なくとも1つ有していた。
(実施例2~実施例17、比較例1~比較例5)
表1に記載の条件以外は実施例1と同様にしてフィルムを得た。得られたフィルムの特性を表1に表す。なお、実施例3のフィルムの反射率は101%、実施例4および実施例5の反射率は102%であった。また、実施例13、比較例2においては、実施例12のa線方向とb線方向を逆にして貫通孔を設けた。
Figure 2022111430000002
本発明によれば、バックライトの輝度を向上させる特性と高い生産性、および耐劈開性を有する二軸配向ポリエステルフィルムを得ることができる。
1;フィルム
2;貫通孔
3;a線
4;b線
5;Ha
6;La
7;Hb
8;Lb

Claims (12)

  1. 空隙を有し、かつ貫通孔を複数個有するフィルムであって、
    該貫通孔を、フィルム面内で間隔を置いて平行に有する複数のa線と、前記a線と直交し、フィルム面内で間隔を置いて平行に有する複数のb線との交点上に有しており、
    該貫通孔の150℃30分加熱前後の開口変化率が1.0%以上3.0%以下であるフィルム。
  2. 空隙を有し、かつ貫通孔を複数個有するフィルムであって、
    該貫通孔を、フィルム面内で間隔を置いて平行に有する複数のa線と、前記a線と直交し、フィルム面内で間隔を置いて平行に有する複数のb線との交点上に有しており、
    該貫通孔がa線に占める長さHaと、同一a線上で隣接する貫通孔間の最短距離Laとの比Ha/La、および該貫通孔がb線に占める長さHbと、同一b線上で隣接する貫通孔間の最短距離Lbとの比Hb/Lbが0.10以上3.00以下の範囲であるフィルム。
  3. 前記a線方向の150℃30分の熱収縮率をSha(%)、前記b線方向の150℃30分の熱収縮率をShb(%)とした際、Sha>Shbであり、
    Ha/La>Hb/Lbとなるように貫通孔を有する請求項2に記載のフィルム。
  4. 前記フィルムが矩形であり、フィルムの全面積を100とした際、フィルムの四隅を中心とする面積が1となる四分円の内側となる領域に前記貫通孔をそれぞれ少なくとも1つ以上有する請求項1~3のいずれかに記載のフィルム。
  5. 前記フィルムを面直方向から観察した際の貫通孔の面積がいずれも0.2mm以上12.6mm以下である請求項1~4のいずれかに記載のフィルム。
  6. 前記フィルムを面直方向から観察した際の貫通孔の表面占有率Sa1が0.030以上0.500以下である請求項1~5のいずれかに記載のフィルム。
  7. 150℃30分加熱後の、前記フィルムを面直方向から観察した際の貫通孔の表面占有率Sa2が0.032以上0.530以下である請求項1~6のいずれかに記載のフィルム。
  8. 前記フィルムの空隙率が20~50体積%である請求項1~7のいずれかに記載のフィルム。
  9. 前記a線方向および前記b線方向の150℃30分加熱時の熱収縮率ShaおよびShbがいずれも1.0%以上5.0%以下である請求項1~8のいずれかに記載のフィルム。
  10. 前記フィルムの厚みが10μm以上90μm以下である請求項1~9のいずれかに記載のフィルム。
  11. 波長400~780nmの平均反射率RALLが90%以上105%以下である請求項1~10のいずれかに記載のフィルム。
  12. LEDライトが基板上に設けられたLED基板と、前記請求項1~11のいずれかに記載のフィルムと封止材がこの順で積層されてなる反射材であって、フィルムと封止材が隣接して設けられ、LEDライトがその隣接間に封止されてなるバックライト構成部材。
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