JPWO2011105295A1 - 白色フィルムおよびそれを用いた面光源 - Google Patents
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Abstract
Description
(1) フィルム内部に気泡を含有する白色フィルムであって、下記式(i)〜(iii)を満足する白色フィルム。
(i)0.6≦nB/nA≦0.9
(ii)20≦nA
(iii)15≦nB
(ただし、nAはフィルム厚み方向の表層部10μmにおける界面数、nBはフィルム厚み方向の中央部±5μmにおける界面数)
(2) 下記式(iv)を満たす、前記(1)に記載の白色フィルム。
(iv)vB>vA
(ただし、vAはフィルム厚み方向の表層部10μmにおけるボイド率、vBはフィルム厚み方向の中央部±5μmにおけるボイド率)
(3) 該白色フィルムの曲げ剛性が1.1(mN・m)以上である、前記(1)または(2)に記載の白色フィルム。
(4) 該白色フィルムが、単層フィルムである、前記(1)〜(3)のいずれかに記載の白色フィルム。
(5) 該白色フィルムが、ポリエステル樹脂(A)と非相溶性成分(B)とを含有する組成物からなり、該非相溶性成分(B)の周りに気泡が形成されてなる、前記(1)〜(4)のいずれかに記載の白色フィルム。
(6) 非相溶性成分(B)として、熱可塑性樹脂(B1)と無機粒子(B2)とを含むものである、前記(1)〜(5)のいずれかに記載の白色フィルム。
(7) 熱可塑性樹脂(B1)が環状オレフィン共重合体樹脂(b1)、無機粒子(B2)が酸化チタン(b2)である、前記(6)に記載の白色フィルム。
(8) 該白色フィルムの比重が1.2以下である、前記(1)〜(7)のいずれかに記載の白色フィルム。
(9) 該白色フィルムの全光線透過率が1.2以下である、前記(1)〜(8)のいずれかに記載の白色フィルム。
(10) 該白色フィルムの厚みが30μm以上500μm以下である、前記(1)〜(9)のいずれかに記載の白色フィルム。
(11) 前記(1)〜(10)のいずれかに記載の白色フィルムと光源とを備えた面光源。
(1.1) 白色フィルムの構成
本発明の白色フィルムは、フィルム内部に気泡を含有する必要がある。フィルム内部に気泡を含有することにより、高い反射特性を有する白色フィルムを、後述するように容易に製造することが可能である。
(i)0.6≦nB/nA≦0.9
(ii)20≦nA
(iii)15≦nB
(ただし、nAはフィルム厚み方向の表層部10μmにおける界面数、nBはフィルム厚み方向の中央部±5μmにおける界面数)
本発明の白色フィルムにおいて、上記式を満足することにより、白色フィルムの反射性および隠蔽性を飛躍的に向上させることが可能となる。
(1.2) 白色フィルムを構成する主たる樹脂成分
本発明の白色フィルムにおいて、使用する樹脂は限らないが、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂などの熱可塑性樹脂が好ましく例示され、より好ましくはポリエステル樹脂である。特に上記(I)の方法でフィルム内部に気泡を形成させる場合、ポリエステル樹脂が好ましい。
(1.3) 非相溶性成分(B)
上記(I)の方法でフィルム内部に気泡を形成させる場合に用いる非相溶性成分(B)としては、ポリエステル樹脂(A)などのマトリックスに非相溶なものであれば特に限定されず、マトリックスと非相溶の熱可塑性樹脂や無機粒子、いずれもが好ましく用いられる。上記成分は単独でも2種以上を併用してもよいが、非相溶性成分(B)として、マトリックスと非相溶の熱可塑性樹脂(B1)と無機粒子(B2)を併用することは、本発明の白色フィルムにおいてより好ましい形態の一つである。複数の非相溶成分(B)を含有することによって、より多くの気泡を形成出来るために高い反射性を得ることができるため好ましい。
(1.3.1) 熱可塑性樹脂(B1)
ここで、非相溶性成分(B)として熱可塑性樹脂(B1)を用いる場合、その具体例としては、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、シクロペンタジエンなどのような直鎖状、分鎖状あるいは環状のポリオレフィン系樹脂、ポリ(メタ)アクリレートなどのアクリル系樹脂、ポリスチレン、フッ素系樹脂などが好ましく用いられる。これらの非相溶性樹脂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種以上の非相溶性樹脂を併用してもよい。これらの中でも、透明性に優れ、かつ耐熱性に優れるという点で、ポリオレフィンが好ましく用いられる。具体的には、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、シクロオレフィン共重合体などが好ましく用いられる。
(1.3.2) 無機粒子(B2)
本発明の白色フィルムにおいて、非相溶性成分(B)として、無機粒子(B2)を用いる場合、その例としては、ガラス、シリカ、硫酸バリウム、酸化チタン、硫酸マグネシウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、タルクなどを挙げることができる。
(1.4)その他添加物
本発明の白色フィルムにおいて、マトリックスに熱可塑性樹脂(B1)をより微分散させるためには、ポリエステル樹脂(A)にさらに分散剤(D)を含有せしめることが好ましい。分散剤(D)をポリエステル樹脂(A)中に含むことにより、熱可塑性樹脂(B1)の分散径をさらに小さくすることが可能となり、その結果、延伸により生成する扁平な気泡をより微細にでき、結果的にフィルムの白色性、反射性、軽量性を高めることができる。
(2)フィルム特性
本発明の白色フィルムは上述の構成からなるものであるが、該白色フィルムの全光線透過率は1.2%以下であることが好ましい。より好ましくは1.05%以下、更に好ましくは0.9%以下である。なお、ここでいう透過率とは、JIS K7361−1(1997)に基づいて測定された値である。該透過率を1.2%以下とすることによって、裏面への光抜けを抑えることができる結果、白色性、反射特性および隠蔽性に優れた白色フィルムとすることができ、特に液晶表示装置用として用いた場合に高い輝度向上効果を得ることができる。なお、下限としては0%が好ましいく、実質的な値として0.001%であることが好ましい。具体的には、例えば反射フィルム(本発明の白色フィルム)の更に背面に配置するバックライトユニットの筐体の形状による陰影が見えない事が好ましい。
(3)製造方法
本発明の白色フィルムの製造方法について、その一例を説明するが、本発明は、かかる例のみに限定されるものではない。
Q=(赤外ヒーターの出力(W/cm))×(0.4−0.055×ln(赤外線ヒーターとフィルムとの距離(mm)))
赤外線ヒーターの本数は1本でも複数本でも特に限定されないが、照射ゾーンを通過する時間が0.2〜2秒間が好ましい。さらに好ましくは0.4秒〜1秒である。製膜速度が遅い場合は1本でもかまわないが、製膜速度が早い場合、複数本並べることが好ましい。上限は特に規定されないがロール間の空隙から実際は4本が上限である。本発明でいう照射ゾーンはヒーター1本あたり40mmとし、重複を除した距離をいう。通過する時間が0.2秒未満では昇温が十分にされず、また2秒以上ではフィルム内部の温度が高温になるため反射率が小さくなり好ましくない。
(4)面光源
上述の白色フィルムは、液晶ディスプレイ等のバックライト(面光源)に適用される。該バックライトとしては、サイドライト型および直下型があるが、本発明の白色フィルムはそのいずれにも適用可能である。
A.フィルム内部の気泡−樹脂界面の数
ミクロトームを用いてフィルムTD方向(横方向)と平行方向の断面を切り出し、白金−パラジウムを蒸着した後、日本電子(株)製電界放射走査型電子顕微鏡”JSM−6700F”で適当な倍率(500〜10000倍)に拡大観察した。得られた画像上で、フィルム表面の一面から他の一面に向かって、フィルム表面に対して任意で垂直に直線を引き、線上に存在する界面の数を計数した。このとき、界面数の計測は、気相から固相への界面であっても、固相から気相への界面であっても、共に1界面と数える。熱可塑性樹脂(B1)によって生成した気泡による界面も、無機粒子(B2)によって生成した気泡による界面も界面として数えた。測定数はn=5とし、その平均値を求めた。ここで、フィルム厚み方向の表層部10μmにおける界面数をnAとし、フィルム厚み方向中央部±5μmにおける界面数をnBとした。
フィルム厚み方向の表層部10μmにおける界面数をnAが、
30以上の場合 A。
25以上30より少ない場合 B
20以上25より少ない場合 C
20より少ない場合 D
とし、フィルム厚み方向中央部±5μmにおける界面数をnBが、
25以上の場合 A
20以上25より少ない場合 B
15以上20より少ない場合 C
15より少ない場合 D
とし、フィルム厚み方向の表層部10μmにおける界面数nAに対するフィルム厚み方向の中央部±5μmにおける界面数nBの比率(nB/nA)が、
0.6以上0.8より小さい場合 A
0.8以上0.9より小さい場合 B
0.9以上の場合 D
とした。
分光光度計U−3410((株)日立製作所)に、φ60積分球130−0632((株)日立製作所)(内面が硫酸バリウム製)および10°傾斜スペーサーを取りつけた状態で560nmの光反射率を求めた。なお、光反射率は白色フィルムの両面について求め、より高い数値を当該白色フィルムの反射率とした。白色フィルムは5枚準備し、それら反射率の平均値を相対反射率とした。標準白色板には(株)日立計測器サービス製の部品番号210−0740(酸化アルミニウム)を用いた。相対反射率は以下のように判定した。
相対反射率が
101%以上の場合 A
100.5%以上101%より小さい場合 B
100%以上100.5%より小さい場合 C
100%より小さい場合 D
とした。
ヘイズメーターNDH−5000(日本電色(株)製)を用いて、フィルム厚み方向の全光線透過率を測定した。なお、透過率は白色フィルムの両面について求め、より低い数値を当該白色フィルムの透過率とした。白色フィルムは5枚準備し、それら透過率の平均値を全光線透過率とした。全光線透過率は以下のように判定した。
全光線透過率が
0.90%以下の場合 A
0.90%より大きく1.05%以下の場合 B
1.05%より大きく1.20%以下の場合 C
1.20%より大きい場合 D
とした。
白色フィルムを5cm×5cmの大きさに切りだし、JIS K7112(1980)に基づいて電子比重計SD−120L(ミラージュ貿易(株)製)を用いて測定した。なお、各白色フィルムについて5枚用意し、それぞれを測定し、その平均値でもって該白色フィルムの比重とした。
比重が
0.9以下の場合 A
0.9より大きく1.0以下の場合 B
1.0より大きく1.2以下の場合 C
1.2より大きい場合 D
とした。
実施例・比較例において製膜した際に、フィルム破れがほとんど生じないもの(24時間製膜中に1回未満)をA、僅かに発生するもの(24時間製膜中に1回以上3回未満)をB、若干発生するもの(24時間製膜中に3回以上5回未満)をC、頻発するもの(24時間製膜中に5回以上)をDとした。大量生産にはB以上の製膜性が必要であり、Aであるとさらにコスト低減効果がある。
曲げ剛性とはJIS P8125(2000)による曲げモーメント表示のこわさBを、下記式にて厚み188μmに換算した値を曲げ剛性度とした。なお、白色フィルムについて5枚用意し、それぞれを測定し、その平均値でもって該白色フィルムの曲げ剛性とした。測定にはテーパー式剛性度試験機TELEDYNE TABER MODEL150―D(NORTH Tonawanda, New York USA製)を使用した。
曲げ剛性(mN・m)=B(mN・m)×(188(mN・m))3/(フィルム厚み(μm))3
G.ボイド率
ミクロトームを用いて白色フィルム幅方向と平行方向のフィルム断面を切り出し、白金−パラジウムを蒸着した後、日本電子(株)製電界放射走査型電子顕微鏡”JSM−6700F”で、対象領域を2000倍〜3000倍の間の任意の倍率で観察し、断面観察写真を得た。得られた断面写真の上に、透明なフィルムやシートを重ねて、ボイドに該当する部分を油性インキ等で塗りつぶした。次いで、イメージアナライザー(ニレコ株式会社製:“ルーゼックス”(登録商標)IID)を用いて、当該領域におけるボイドの面積率(%)を求め、この値をボイド率とした。この際ボイドに該当する部分に粒子は含まない。なお、白色フィルムについて5枚用意し、それぞれを測定し、その平均値でもって該白色フィルムのボイド率とした。
vB>vAである場合 A
vB≦vAである場合 B
とした。
30cm四方にフィルムサンプルをカットし、1.5cm×1.5cmのチャックで任意の端部1辺の中央部をチャックする。チャック面が水平になるように設置し、フィルムが自重でたれるようにする。チャックを解放し、フィルムに長さ1mm以上の折れ皺が発生したか目視で確認する。フィルムサンプル12枚につき同様に行い、以下のように判定した。
折れ皺の発生したフィルムの枚数が12枚中
0枚の場合 A
1枚〜3枚の場合 B
4枚〜12枚の場合 C
とした。
・ポリエステル樹脂(A)
酸成分としてテレフタル酸を、グリコール成分としてエチレングリコールを用い、三酸化アンチモン(重合触媒)を得られるポリエステルペレットに対してアンチモン原子換算で300ppmとなるように添加し、重縮合反応を行い、極限粘度0.63dl/g、カルボキシル末端基量40当量/トンのポリエチレンテレフタレートペレット(PET)を得た。示差熱分析計を用いて結晶融解熱を測定したところ1cal/g以上であり、結晶性のポリエステル樹脂である。この樹脂の融点Tmを測定したところ、250℃であった。
・環状オレフィン共重合体樹脂(b1)
ガラス転移温度が178℃、MVR(260℃/2.16kg)が4.5ml/10mimである環状オレフィン樹脂「TOPAS」(ポリプラスチック社製)を用いた。なお、示差熱分析計を用いて結晶融解熱を測定したところ1cal/g未満であり、非晶性樹脂であった。
・共重合ポリエステル樹脂(C1)
CHDM(シクロヘキサンジメタノール)共重合PETを用いた。該共重合グリコール成分にシクロヘキサンジメタノールを30mol%共重合したPETである。示差熱分析計を用いて結晶融解熱を測定したところ1cal/g未満であり、非晶性樹脂であった。
・共重合ポリエステル樹脂(C2)
CHDM(シクロヘキサンジメタノール)共重合PETを用いた。該共重合グリコール成分にシクロヘキサンジメタノールを60mol%共重合したPETである。示差熱分析計を用いて結晶融解熱を測定したところ1cal/g未満であり、非晶性樹脂であった。
・共重合ポリエステル樹脂(C3)
イソフタル酸共重合PETを用いた。ジカルボン酸成分としてイソフタル酸を17.5mol%共重合したPETである。示差熱分析計を用いて結晶融解熱を測定したところ1cal/g未満であり、非晶性を示した。
・分散剤(D)
PBT-PAG(ポリブチレンテレフタレート−ポリアルキレングリコール)ブロック共重合体(D1)を用いた。該樹脂はPBT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。示差熱分析計を用いて結晶融解熱を測定したところ1cal/g以上であり、結晶性樹脂であった。
表1に示した原料の混合物を180℃の温度で3時間真空乾燥した後に押出機に供給し、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後に、Tダイ口金に導入した。
それぞれ表2に示した赤外線ヒーターの条件とした以外は、実施例1と同様に製膜を行い、厚さ188μmの単層の白色フィルムを得た。製膜性はいずれも良好であった。この白色フィルムの断面を観察したところ、内部に微細な気泡を多数含有していた。また、フィルム厚み方向の表層部10μmにおける界面数nA、フィルム厚み方向の中央部±5μmにおける界面数nBおよびその比率を表3に示す。また、フィルムの各種特性を表3に示す。得られた白色フィルムは実施例1と同様に反射性・隠蔽性に優れるものであった。
それぞれ表1に示した原料組成とした以外は、実施例1と同様に製膜を行い、厚さ188μmの単層の白色フィルムを得た。製膜性はいずれも良好であった。この白色フィルムの断面を観察したところ、内部に微細な気泡を多数含有していた。また、フィルム厚み方向の表層部10μmにおける界面数nA、フィルム厚み方向の中央部±5μmにおける界面数nBおよびその比率を表3に示す。また、フィルムの各種特性を表3に示す。得られた白色フィルムは実施例1には及ばないものの、反射性・隠蔽性に優れるものであった。
それぞれ表1に示した原料組成とした以外は、実施例1と同様に製膜を行い、厚さ188μmの単層の白色フィルムを得た。製膜性は実施例1に比べてやや劣るが、概ね良好であった。この白色フィルムの断面を観察したところ、内部に微細な気泡を多数含有していた。また、フィルム厚み方向の表層部10μmにおける界面数nA、フィルム厚み方向の中央部±5μmにおける界面数nBおよびその比率を表3に示す。また、フィルムの各種特性を表3に示す。得られた白色フィルムは、反射性・隠蔽性に優れるものであった。特に、実施例5で得られた白色フィルムは反射性に優れ、実施例7で得られた白色フィルムは隠蔽性に優れるものであった。
それぞれ表1に示した原料組成とした以外は、実施例1と同様に製膜を行い、厚さ188μmの単層の白色フィルムを得た。製膜性はいずれも良好であった。この白色フィルムの断面を観察したところ、内部に微細な気泡を多数含有していた。また、フィルム厚み方向の表層部10μmにおける界面数nA、フィルム厚み方向の中央部±5μmにおける界面数nBおよびその比率を表3に示す。また、フィルムの各種特性を表3に示す。得られた白色フィルムは、実施例1よりも反射性・隠蔽性に優れるものであった。
表1に示した原料組成の混合物を160℃の温度で3時間真空乾燥した後に押出機(A)に供給した。このとき硫酸バリウム粒子は粒径1.2μmを使用した。また、ポリエステル樹脂(A)を別途180℃の温度で3時間乾燥した後に押出機(B)に供給した。押出機(A)に供給した原料および押出機(B)に供給した原料を、それぞれ280℃の温度で溶融させ、フィードブロックに供給した。フィードブロックにて、厚さ方向に押出機(A)に供給した原料からなる層(A層)と、押出機(B)に供給した原料からなる層(B層)を、A層/B層の2層積層となるように積層し、Tダイ口金に導入した。
それぞれ表2に示した赤外線ヒーターの条件とした以外は、実施例1と同様に製膜を行い、厚さ188μmの単層の白色フィルムを得た。製膜性は実施例1に比べ劣るものであった。この白色フィルムの断面を観察したところ、内部に微細な気泡を含有していた。また、フィルム厚み方向の表層部10μmにおける界面数nA、フィルム厚み方向の中央部±5μmにおける界面数nBおよびその比率を表3に示す。また、フィルムの各種特性を表3に示す。しかし、nB/nAが大きく、実施例1に比べて隠蔽性に劣るものであった。
表2に示した赤外線ヒーターの条件とした以外は、実施例1と同様に製膜を行ったが、長手方向(縦方向)への延伸時にフィルムが熱垂れを起こし、製膜することができなかった。
それぞれ表1に示した原料組成とした以外は、実施例1と同様に製膜を行い、厚さ188μmの単層の白色フィルムを得た。製膜性はいずれも良好であった。この白色フィルムの断面を観察したところ、内部に微細な気泡を含有していた。また、フィルム厚み方向の表層部10μmにおける界面数nA、フィルム厚み方向の中央部±5μmにおける界面数nBおよびその比率を表3に示す。また、フィルムの各種特性を表3に示す。しかし、nA、または、nAおよびnBの両者が小さく、実施例1に比べて、反射性・隠蔽性に大幅に劣るものであった。
それぞれ表1に示した原料組成とした以外は、実施例1と同様に製膜を行ったが、延伸時にフィルム破れが頻発し、製膜することができなかった。
表2に示した予熱ロール温度とした以外は、実施例1と同様に製膜を行い、厚さ188μmの単層の白色フィルムを得た。製膜性は良好であった。この白色フィルムの断面を観察したところ、内部に微細な気泡を含有していた。また、フィルム厚み方向の表層部10μmにおける界面数nA、フィルム厚み方向の中央部±5μmにおける界面数nBおよびその比率を表3に示す。また、フィルムの各種特性を表3に示す。しかし、nA、nBが小さく、実施例1に比べて、反射性・隠蔽性に大幅に劣るものであった。
Claims (11)
- フィルム内部に気泡を含有する白色フィルムであって、下記式(i)〜(iii)を満足する白色フィルム。
(i)0.6≦nB/nA≦0.9
(ii)20≦nA
(iii)15≦nB
(ただし、nAはフィルム厚み方向の表層部10μmにおける界面数、nBはフィルム厚み方向の中央部±5μmにおける界面数) - 下記式(iv)を満たす、請求項1に記載の白色フィルム。
(iv)vB>vA
(ただし、vAはフィルム厚み方向の表層部10μmにおけるボイド率、vBはフィルム厚み方向の中央部±5μmにおけるボイド率) - 該白色フィルムの曲げ剛性が1.1(mN・m)以上である、請求項1または2に記載の白色フィルム。
- 該白色フィルムが、単層フィルムである、請求項1〜3のいずれかに記載の白色フィルム。
- 該白色フィルムが、ポリエステル樹脂(A)と非相溶性成分(B)とを含有する組成物からなり、該非相溶性成分(B)の周りに気泡が形成されてなる、請求項1〜4のいずれかに記載の白色フィルム。
- 非相溶性成分(B)として、熱可塑性樹脂(B1)と無機粒子(B2)とを含むものである、請求項1〜5のいずれかに記載の白色フィルム。
- 熱可塑性樹脂(B1)が環状オレフィン共重合体樹脂(b1)、無機粒子(B2)が酸化チタン(b2)である、請求項6に記載の白色フィルム。
- 該白色フィルムの比重が1.2以下である、請求項1〜7のいずれかに記載の白色フィルム。
- 該白色フィルムの全光線透過率が1.2以下である、請求項1〜8のいずれかに記載の白色フィルム。
- 該白色フィルムの厚みが30μm以上500μm以下である、請求項1〜9のいずれかに記載の白色フィルム。
- 請求項1〜10のいずれかに記載の白色フィルムと光源とを備えた面光源。
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