JP5108438B2 - 反射板用ポリエステルフィルム - Google Patents

Description

本発明は、反射板用ポリエステルフィルムに関する。

液晶表示装置の照明用器材として、導光板のエッジに冷陰極線管を照明用光源として配置した、いわゆるエッジライト方式の照明用器材が広く使用されている（例えば、特開昭６３−６２１０４号公報）。この照明方式においては、光をより効率的に利用するために、冷陰極線管の周囲にリフレクターが設けられ、さらに導光板から拡散された光を液晶表示面側に効率的に反射させるために導光板の下には反射板が設けられている。リフレクターと反射板によって、冷陰極線管からの光のロスを少なくし、液晶表示面に到達する光を多くすることが行われている。

近年普及し始めた液晶テレビのような大画面の液晶表示装置においては、エッジライト方式では画面の高輝度化が望めないことから直下型ライト方式が採用されてきている。この方式は、液晶表示面の下部に冷陰極線管を並列に設けるもので、反射板の上に平行に冷陰極線管が並べられる。この方式での反射板として、平面状のものや冷陰極線管の部分を半円凹状に成形したもの等が用いられている。

このような液晶表示装置の面光源に用いられるリクレクターや反射板には、高い反射機能が要求される。従来は、白色染料、白色顔料を添加したフィルムや内部に微細な気泡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とを貼り合わせたものが使用されてきた。内部に白色顔料を含有するフィルムは、高い輝度を得ることができ、表示面での均一な輝度を得ることができるため、広く使用されている（特開２００４−０５０４７９号公報、特開２００４−３３０７２７号公報）。同様の理由で、微細な気泡を含有するフィルムも広く使用されている（特開平６−３２２１５３号公報、特開平７−１１８４３３号公報）。

高い輝度を得る方策として、可視光以外の光エネルギーを可視光に変換する蛍光増白剤を適用することが検討されている。例えば、蛍光増白剤を表面層にコーティングする方法が知られている（特開２００２−４０２１４号公報）。

特開昭６３−６２１０４号公報 特開２００４−０５０４７９号公報 特開２００４−３３０７２７号公報 特開平６−３２２１５３号公報 特開平７−１１８４３３号公報 特開２００２−４０２１４号公報

しかし、蛍光増白剤を使用する場合、冷陰極線管の光によって蛍光増白剤自体が劣化してしまうため、輝度上昇効果が経時とともに急速に失われてしまう。
本発明は、反射板として用いたときに高い輝度を得ることができ、かつ経時的な黄変や輝度の低下が抑制された、反射板用ポリエステルフィルムを提供することを課題とする。

すなわち本発明は、反射層およびこれに接する支持層からなる反射板用ポリエステルフィルムであって、反射層が蛍光増白剤を０．０１〜０．２重量％および硫酸バリウム粒子を３１〜６０重量％含有するポリエステル組成物からなり、支持層が蛍光増白剤を０．３〜３．５重量％含有するポリエステル組成物からなり、反射層が反射面として用いられることを特徴とする反射板用ポリエステルフィルムである。

本発明によれば、面光源の反射板として用いたときに高い輝度を得ることができ、かつ経時的な黄変が抑制された、反射板用ポリエステル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。
［反射層］
反射層は、蛍光増白剤を０．０１〜０．２重量％含有する。反射層に含有される蛍光増白剤が０．０１重量％未満であると輝度が上がらず、面光源の反射板として用いたときに高い輝度を得ることができない。０．２重量％を超えると色相が緑色にずれ、液晶表示装置の面光源反射板として用いたときに表示の色相がずれ、色の再現性に劣る。

反射層は、硫酸バリウム粒子を３１〜６０重量％含有する。硫酸バリウム粒子が３１重量％未満であると耐光性が不足して、長期間使用すると黄変する。６０重量％を超えると製膜できない。

延伸時に、反射層で硫酸バリウム粒子とポリエステルとの界面で剥離が起こり、ボイドが形成される。反射層のボイド体積率は、好ましくは３０〜８０％、さらに好ましくは３５〜７５％、特に好ましくは３８〜７０％である。この範囲であれば高い反射率を備えながら強度を維持した反射層を得ることができる。

［支持層］
支持層は蛍光増白剤を０．３〜３．５重量％含有するポリエステル組成物からなる。支持層に含有される蛍光増白剤が０．３重量％未満であると輝度が上がらず、面光源の反射板として用いたときに高い輝度を得ることができない。３．５重量％を超えると蛍光増白剤のブリードアウトが発生し製膜工程が汚染されて製膜性が劣ることになる。

支持層のポリエステル組成物は、無機粒子を好ましくは０．５〜３０重量％、さらに好ましくは１〜２７重量％、特に好ましくは２〜２５重量％含有する。０．５重量％未満であると十分な滑り性を得ることができず、３０重量％を超えると反射層を支える支持層としての強度を保つことができず、白色反射フィルムの破断に繋がりかねず好ましくない。

無機粒子の平均粒径は、好ましくは０．１〜５μｍ、さらに好ましくは０．５〜３μｍ、特に好ましくは０．６〜２μｍである。０．１μｍ未満であると粒子の凝集が生じ易く好ましくなく、５μｍを超えると粗大突起となりフィルム破断に繋がることがあり好ましくない。

無機粒子としては、例えば硫酸バリウム粒子、酸化チタン粒子を用いることができるが、製造時にフィルムの端材を回収して再利用することができるため、硫酸バリウム粒子が好ましい。

［層厚み］
反射層の厚みは好ましくは５０〜３００μｍである。反射層の厚みをこの範囲とすることによって高い反射率を確保しながら良好な製膜性を得ることができる。

支持層の厚みは好ましくは１０〜１００μｍである。１０μｍ未満であるとフィルムが破断することがあり、１００μｍを超えると製膜性が劣り好ましくない。

反射層の厚みは、支持層の厚みの３〜５倍であることが好ましい。厚みをこの範囲とすることで高い反射率を確保しながら良好な製膜性を得ることができる。

本発明の反射板用ポリエステルフィルムの総厚みは、好ましくは６０〜４００μｍ、さらに好ましくは７５〜３００μｍ、特に好ましくは１００〜２５０μｍである。６０μｍ未満であると反射率が低下して好ましくなく、４００μｍを超えるとこれ以上厚くしても反射率の上昇が望めないことから好ましくない。

［組成］
［ポリエステル］
反射層および支持層のポリエステル組成物のポリエステルとしては、熱可塑性芳香族ポリエステルを用いる。例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートといった公知のポリエステルを用いることができる。フィルムの黄変を防止する観点から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共重合成分を２０モル％以下の割合で含んでもよい。共重合成分としては、例えば、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸を挙げることができる。

［蛍光増白剤］
蛍光増白剤としては公知のものを使用することができる。例えばユビテック（チバガイギ−社製）、ＯＢ−１（イーストマン社製）、ＴＢＯ（住友精化社製）、ケイコール（日本曹達社製）、カヤライト（日本化薬社製）、リューコプアＥＧＭ（クライアントジャパン社製）、Ｕｖｉｔｅｘ−ＭＤ（チバガイギー社製）、ＪＰ−Ｃｏｎｃ（日本化学工業所製）などを用いることができる。

これらの中でも耐熱性と輝度向上性能の観点から、ＯＢ−１（イーストマン社製）、Ｕｖｉｔｅｘ−ＭＤ（チバガイギー社製）、ＪＰ−Ｃｏｎｃ（日本化学工業所製）が好ましい。

［硫酸バリウム粒子］
硫酸バリウム粒子としては、好ましくは０．３〜３．０μｍ、さらに好ましくは０．４〜２．５μｍ、特に好ましくは０．５〜２．０μｍの平均粒径の硫酸バリウム粒子を用いる。平均粒径が０．３μｍ未満であると凝集が生じ易く好ましくなく、３．０μｍを超えるとフィルムの破断に繋がりやすく好ましくない。

［製造方法］
以下、本発明の反射板用ポリエステルフィルムを製造する方法の一例を説明する。
蛍光増白剤のポリエステル組成物への配合は、重合後のポリエステルに添加し溶融混練することで行うことができる。この場合、蛍光増白剤を比較的高濃度で含有するマスターペレットを製造し、これを蛍光増白剤を含有しないポリエステルペレットに配合することで所望の含有率で蛍光増白剤を含有するポリエステル組成物を得ることができる。

硫酸バリウム粒子のポリエステル組成物への配合は、ポリエステルの重合時におこなってもよく、重合後に行ってもよい。重合時に行う場合、エステル交換反応もしくはエステル化反応終了前に配合してもよく、重縮合反応開始前に配合してもよい。

重合後に行う場合、重合後のポリエステルに添加し溶融混練すればよい。この場合、硫酸バリウム粒子を比較的高濃度で含有するマスターペレットを製造し、これを硫酸バリウム粒子を含有しないポリエステルペレットに配合することで所望の含有率で硫酸バリウム粒子を含有するポリエステル組成物を得ることができる。

本発明では、製膜時のフィルターとして線径１５μｍ以下のステンレス鋼細線よりなる平均目開き１０〜１００μｍ、好ましくは平均目開き２０〜５０μｍの不織布型フィルターを用い、ポリエステル組成物を濾過することが好ましい。この濾過を行なうことにより、一般的に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て、粗大異物の少ないフィルムを得ることができる。

ダイから溶融したポリエステル組成物をフィードブロックを用いた同時多層押出し法により、積層未延伸シートを製造する。すなわち反射層を構成するポリエステル組成物の溶融物と、支持層を構成するポリエステル組成物の溶融物とを、フィードブロックを用いて反射層／支持層となるように積層し、ダイに展開して押出しを実施する。この時、フィードブロックで積層されたポリエステル組成物物は、積層された形態を維持している。

ダイより押出された未延伸シートは、キャスティングドラムで冷却固化され、未延伸フィルムとなる。この未延伸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。延伸温度はポリエステルのガラス転移点（Ｔｇ）以上の温度、さらにはＴｇ〜７０℃高い温度とするのが好ましい。延伸倍率は、用途の要求特性にもよるが、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２．２〜４．０倍、さらに好ましくは２．３〜３．９倍である。２．２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、４．０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二軸配向フィルムとするが、これら処理はフィルムを走行させながら行う。横延伸の処理はポリエステルのガラス転移点（Ｔｇ）より高い温度から始める。そしてＴｇより（５〜７０）℃高い温度まで昇温しながら行う。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。横延伸の倍率は、この用途の要求特性にもよるが、好ましくは２．５〜４．５倍、さらに好ましくは２．８〜３．９倍である。２．５倍未満であ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、４．５倍を超えると製膜中に破断が発生し易くなる。

横延伸後のフィルムは両端を把持したまま（Ｔｍ−２０〜１００）℃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。これより高い温度である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。また、熱処理温度が（Ｔｍ−８０）℃より低いと熱収縮率が大きくなることがある。また、熱固定後フィルム温度を常温に戻す過程で（Ｔｍ−２０〜１００）℃以下の領域の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０．１〜１．５％、さらに好ましくは０．２〜１．２％、特に好ましくは０．３〜１．０％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もできる。

ここでは、フィルムを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の方法で延伸してもよい。

［平均反射率］
このようにして得られる本発明の反射板用ポリエステルフィルムは、その少なくとも一方の表面の反射率が、波長４００〜７００ｎｍの平均反射率で９０％以上、さらに好ましくは９２％以上、特に好ましくは９４％以上を達成することができる。

以下、実施例により本発明を詳述する。なお、測定、評価は以下の方法で行った。
（１）フィルム厚み
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。

（２）各層の厚み
フィルム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、包埋されたフィルムサンプルをミクロトーム（ＵＬＴＲＡＣＵＴ−Ｓ）で縦方向に平行な断面を薄膜切片にした後、光学顕微鏡を用いて観察撮影し、写真から各層の厚み比を測定し、フィルム全体の厚みから計算して、各層の厚みを求めた。

（３）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％としたときの反射率を４００〜７００ｎｍにわたって測定し、得られたチャートより２ｎｍ間隔で反射率を読み取った。フィルムの構成が反射層Ａ／支持層Ｂの２層の場合、反射層Ａ側から測定を行った。

（４）延伸性
縦方向２．５〜３．４倍、横方向３．５〜３．７倍に延伸して製膜し、安定に製膜できるか観察した。下記基準で評価した。
○： １時間以上安定に製膜できる
×： １時間以内に切断が発生し、安定な製膜ができない

（５）ガラス転移点（Ｔｇ）、融点（Ｔｍ）
示差走査熱量測定装置（ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ２１００ ＤＳＣ）を用い、昇温速度２０ｍ／分で測定を行った。

（６）経時的な黄変
高圧水銀ランプ（ハリソン東芝ライティング製 「トスキュア４０１」：ガラスフィルタ付き）照射にて照射時間５０時間にて前後の色変化をみた。このときの放射照度は約１８ｍＷ／ｃｍ^２であった。フィルムの構成が反射層Ａ／支持層Ｂの２層の場合、反射層Ａ側から照射して測定を行った。
初期のフィルム色相（Ｌ_１ ^＊、ａ_１ ^＊、ｂ_１ ^＊）と、照射後のフィルム色相（Ｌ_２ ^＊、ａ_２ ^＊、ｂ_２ ^＊）とを、色差計（日本電色工業製ＳＺＳ−Σ９０ ＣＯＬＯＲ ＭＥＡＳＵＲＩＮＧ ＳＹＳＴＥＭ）にて測定し、下記式で表される色相変化ｄＥ^＊を算出し、下記の基準で評価した。
ｄＥ^＊＝｛（Ｌ_１ ^＊−Ｌ_２ ^＊）²＋（ａ_１ ^＊−ａ_２ ^＊）²＋（ｂ_１ ^＊−ｂ_２ ^＊）²｝^1/2
◎： ｄＥ^＊ ≦ ５
○： ５ ＜ ｄＥ^＊ ≦ １０
△： １０ ＜ ｄＥ^＊ ≦ １５
×： １５ ＜ ｄＥ^＊

（７）バックライトユニットへのフィルムサンプルの組み込み
評価用に用意した液晶テレビ（ＳＨＡＲＰ社製ＡＱＵＯＳ−２０Ｖ）の直下型バックライト（２０インチ）ユニットから、元々組み込まれていた光反射シートを取り外し、測定対象とするフィルムサンプルを組み込んだ。

（８）反射板としての輝度
バックライトユニットの発光面を２×２の４区画に分け、点灯１時間後の正面輝度を、トプコン社製のＢＭ−７を用いて測定した。測定角は１°、輝度計とバックライトユニット発光面との距離は５０ｃｍとした。バックライトユニット発光面の面内４箇所における輝度の単純平均を求め、輝度とした。

（９）反射板としての色度差
色度（ｘ，ｙ）を、上記（８）と同様の方法で測定した。得られた色度から、下記の式を用いて基準色との差異である色度差を算出し、下記の基準で評価した。
Δｘ＝基準座標（ｘ＝０．３００）−測定座標（ｘ）
Δｙ＝基準座標（ｙ＝０．３１０）−測定座標（ｙ）
Δｘｙ＝（Δｘ^２＋Δｙ^２）^１／２
◎： Δｘｙ ＜ ０．０５
○： ０．０５ ≦ Δｘｙ ＜ ０．１０
×： ０．１０ ≦ Δｘｙ

（１０）耐久性試験後の輝度
上記（７）でフィルムサンプルを組み込んだバックライトユニットを、点灯させたまま３０００時間経時させる耐久性試験を行った。耐久性試験後の反射シートの輝度を上記（８）の測定方法で測定した。

（１１）耐久性試験後の色度差
上記（７）でフィルムサンプルを組み込んだバックライトユニットを、点灯させたまま３０００時間経時させる耐久性試験を行った。耐久性試験の前後での色度を上記（９）の測定方法で測定して色度差を算出し、（９）と同じ基準で評価した。

（１２）輝度低下率
上記（８）で求めた反射板としての輝度および（１０）で求めた耐久性試験後の輝度を用い、輝度低下率を下記の式にて算出した。
輝度低下率（％）＝（耐久性試験後の輝度）／（反射板としての輝度）×１００

［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（ポリエステルの酸成分に対して１２モル％）、エチレングリコール９６重量部、ジエチレングリコール３．０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った。得られた共重合ポリエステルのジエチレングリコール成分量は２．５ｗｔ％、ゲルマニウム元素量は５０ｐｐｍ、リチウム元素量は５ｐｐｍであった。この共重合ポリエステルを層Ａに用い、表１に示す不活性粒子および蛍光増白剤（イーストマン社製ＯＢ−１）を添加した。また上述の共重合ポリエステルを層Ｂに用い、同じく表１に示す不活性粒子を添加した。それぞれ２８０℃に加熱された２台の押出機に供給し、層Ａポリマー、層Ｂポリマーを層Ａと層ＢがＡ／Ｂとなるような２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。さらにこのシートを表面温度２５℃の冷却ドラムで冷却固化した未延伸フィルムを記載された温度にて加熱し長手方向（縦方向）に延伸し、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１２０℃に加熱された雰囲気中で長手に垂直な方向（横方向）に延伸した。その後テンター内で表２の温度で熱固定を行い、表２に示す条件にて縦方向の弛緩、横方向の幅入れを行い、室温まで冷やして二軸延伸されたポリエステルフィルムを得た。得られたポリエステルフィルムの反射板基材としての物性は表２の通りであった。

［実施例２〜９］
表１に示す添加量、不活性粒子、蛍光増白剤に変更した以外は実施例１と同様にして、層Ａポリマー、層Ｂポリマーを準備した。表２に示す通りの製膜条件にてポリエステルフィルムを作製し、評価を行った。

［比較例１〜９］
表１に示す添加量、不活性粒子、蛍光増白剤に変更した以外は実施例１と同様にして、層Ａポリマー、層Ｂポリマーを準備した。表２に示す通りの製膜条件にてポリエステルフィルムを作製し、評価を行った。

［比較例１０］
比較例１の二軸延伸ポリエステルフィルム上に紫外線吸収能を有する物質として“ユータブル”ＵＶ６０１０（日本触媒製）のトルエン／酢酸ブチル溶液中に蛍光増白剤として“ＵＶＩＴＥＸ−ＯＢ”（ＣＨＩＢＡ−ＧＥＩＧＹ社製）を塗液中の固形分比で０．０３重量％となるように添加した塗料を、乾燥後の厚みが５μｍになるように塗布した。乾燥は１５０℃で２分間熱風乾燥した。

本発明の反射板用ポリエステルフィルムは、反射層を反射面として用いて反射板として用いることができ、特に液晶表示装置のバックライトユニットの面光源反射板として好適に用いることができる。

Claims (3)

1. 反射層およびこれに接する支持層からなる反射板用ポリエステルフィルムであって、
   反射層が蛍光増白剤を０．０１〜０．２重量％および硫酸バリウム粒子を３１〜６０重量％含有するポリエステル組成物からなり、
   支持層が蛍光増白剤を０．３〜３．５重量％含有するポリエステル組成物からなり、
   反射層が反射面として用いられることを特徴とする反射板用ポリエステルフィルム。
2. 反射層の厚みが５０〜３００μｍ、支持層の厚みが１０〜１００μｍであり、かつ反射層の厚みが支持層の厚みの３〜５倍である、請求項１記載の反射板用ポリエステルフィルム。
3. 請求項１記載の反射板用ポリエステルフィルムからなり、反射層を反射面として用いた反射板。