JPWO2017013976A1 - 白色反射フィルム - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献2、3に記載の従来技術では、白点ムラ(点状に明るく視認される部分)や振動により導光板上印刷層へのキズ発生を抑制できていたが、近年要求されているタブレットやノートパソコンでの衝撃耐久性を十分に満足することはできない。
(1)次の(i)〜(iii)を満たす、エッジ型バックライト用白色反射フィルム。
(i)表層(A)と気泡を含有する基材層(B)を少なくとも含む2層以上の積層フィルムであること。
(ii)表層(A)の表面の中心面平均粗さ(SRa)が90nm以上300nm未満であること。
(iii)表層(A)が、マトリックス構成するポリマーと異なるポリマーからなるドメインを有してなること。
(2)前記、ドメインの界面厚みが、20nm以上1,000nm以下である、(1)記載のエッジ型バックライト用白色反射フィルム。
(3)(1)または(2)に記載のドメインの形状が、表層(A)の断面を観察した場合の、厚み方向の長さ:長手方向の長さ、の比が、1:3以上1:50以下であることを特徴とする、(1)または(2)に記載のエッジ型バックライト用白色反射フィルム。
(4)表層(A)が粒子を含み、その粒子含有量が5質量%未満である、(1)〜(3)のいずれかに記載のエッジ型バックライト用白色反射フィルム。
(5)表層(A)の20°と85°の光沢度差が50%以上である、(1)〜(4)のいずれかに記載のエッジ型バックライト用白色反射フィルム。
(6)表層(A)中に脂環構造を持つポリエステルまたはポリオレフィンを少なくとも含有する、(1)〜(5)のいずれかに記載のエッジ型バックライト用白色反射フィルム。
(7)表層(A)が2種類以上のポリマーから構成され、その降温結晶化温度(Tmc)の差が10℃以上40℃未満である、(1)〜(6)のいずれかに記載のエッジ型バックライト用白色反射フィルム。
(8)(1)〜(7)のいずれかに記載のフィルムを用いて構成される液晶ディスプレイ用バックライト。
(9)光源が発光ダイオードである、(8)記載の液晶ディスプレイ用バックライト。
なお、輝度ムラとは、バックライトを点灯した際に目視にて観察される下記に記載するムラを意味する。
(i)スジ状のムラ
(ii)水たまり状のムラ
(iii)暗部となって見えるムラ
また、白点ムラとは、バックライトを点灯した際に目視にて観察される長径5cm未満の楕円体の点状のムラを意味する。
本発明の白色反射フィルムは、表層(A)と気泡を含有する基材層(B)とからなり、製膜の容易さと効果を考慮すると2層以上の構成が必要であり、3層構成が好ましい。特に表層(A)にて基材層(B)を保護する形態、すなわち、表層(A)/基材層(B)/表層(A)の3層構成が好ましい。また、さらに多層となる場合、芯層部が基材層(B)であり、片側または両側の表層部が表層(A)であることが好ましい。
本発明の白色反射フィルムは、基材層(B)内部に気泡を有することが白色性、反射特性のために必要であるが、基材層(B)を構成するポリエステルあるいはポリプロピレンと非相溶な成分を含有させ2軸延伸することによって、気泡を形成させることができる。
本発明の白色反射フィルムにおいて、表層(A)表面の中心面平均粗さ(SRa)が90nm以上であり300nm未満であることが必要であり、好ましくは120〜300nm、最も好ましくは120〜250nmである。90nm未満の場合、光沢度が高くなり、表面に付着する埃が視認しやすくなり、また、エッジライト型バックライトでの輝度ムラ、特に白点が発生しやすくなる。一方、300nm以上の場合、導光板との振動試験時に表層(A)の表面が削れて、導光板ドットに転写する問題が発生しやすくなる。
JIS B0601(2001)に基づき、中心面平均粗さ(SRa)を小坂研究所製、触針式表面粗さ計(型番:ET 4000A)を用いて測定した。条件は下記の通りであり、5回の測定の平均値をもって値とした。
・触針先端半径:0.1μm
・触針荷重 :100μN
・測定長 :1.0mm
・カットオフ値:0.25mm
[表層(A)がマトリックスを構成するポリマーと異なるポリマーからなるドメインを有する]
表層(A)は導光板と接した際に発生する輝度ムラや衝撃試験後の輝度ムラが発生しないよう、マトリックスを構成するポリマーと異なるポリマーからなるドメインを有する必要がある。ドメインは、表層(A)の断面SEMのコントラストから容易に視認することができる。
本発明における表層(A)は衝撃試験後の輝度ムラが発生しないよう、主たる突起がポリマーを核としてなる、ことが好ましい。ポリマーを核とした突起を形成するには、2種類以上のポリマーから構成され、かつ、それらが押出機や製膜過程において相溶することなく、層(A)を形成された状態が好ましい。
本発明における2種類以上のポリマーのうち、少なくとも1種類に脂環構造をもつポリエステルまたはポリオレフィンを含有することが好ましい。中でも、相溶性の異なる脂環構造を持つポリエステルまたはポリオレフィンを使用すると、適切な表面凹凸が形成されやすくなる。このような脂環構造としては、シクロプロパン環、シクロブタン環、シクロペンタン環、シクロヘキサン環が好ましい。酸成分としてテレフタル酸ジメチルを、ジオール成分として1,3−シクロプロパンジオール、1,3−シクロブタンジオール、1,3ーシクロペンタンジオール、1,4―シクロヘキサンジメタノールを、200ppmのブチルスズトリス(2−エチルヘキサノエート)の存在下で重縮合反応を行い、脂環構造を有するポリエステルペレットまたはポリオレフィンペレットを得ることが出来る。
本発明の効果を損なわない範囲で、粒子を5質量%未満含有していてもよい。粒子が5質量%以上含有すると、導光板を傷つけたり、粒子を起点としてポリマーが剥がれたり、粒子自体が脱落して導光板を汚染する場合がある。より好ましい粒子含有量の範囲は、4質量%以下、さらに好ましくは3質量%以下である。
本発明の粒子とは、無機粒子または有機粒子をさす。無機粒子としては、二酸化チタン、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、シリカなどを挙げることができる。有機粒子としては、アクリル、ポリスチレン、ナイロンなどが挙げられる。
[光沢度差]
本発明における表層(A)の20°と85°の光沢度差が、50%以上であることが好ましい。光沢度の差が大きいことで、光反射フィルムとして効率良く光をディスプレイ前方に返すことができる。より好ましくは65%以上、さらに好ましくは80%以上である。
[製膜方法]
本発明の2軸延伸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。
気泡を含有する基材層(B)については、ポリエステルあるいはポリプロピレンと非相溶な成分、及び必要に応じて分散剤を含む混合物を、十分真空乾燥を行い、加熱された押出機に供給する。非相溶な成分の添加は、事前に均一に溶融混練して作製されたマスターチップを用いても、もしくは直接混練押出機に供給してもよい。
本発明の白色反射フィルムは、エッジライト型バックライトに好適に用いられる。エッジライト型バックライトは、例えば凹凸を有する筐体に、本発明の白色反射フィルム、導光板がこの順に組み込まれてなり、白色フィルムは、表層(A)の側が導光板に対向するように組み込まれる。また、導光板のエッジ部分には、LEDなどの光源が設置される。さらに、導光板の前面(白色反射フィルムとは反対側)には、拡散板、プリズムなどが設置されても良い。
本発明の白色反射フィルムは、バックライトに用いられるが、中でも、エッジライト方式の液晶ディスプレイ用バックライト、及び、看板や自動販売機等の照明用面光源に好適に使用することができる。
測定方法
本発明の物性値の評価方法ならびに効果の評価方法は次の通りである。
JIS B0601(2001)に基づき、中心面平均粗さ(SRa)を小坂研究所製、触針式表面粗さ計(型番:ET 4000A)を用いて測定した。条件は下記の通りであり、5回の測定の平均値をもって値とした。
・触針先端半径:0.1μm
・触針荷重 :100μN
・測定長 :1.0mm
・カットオフ値:0.25mm
B.ドメイン
白色反射フィルムサンプルの断面を切り出し、電界放射走査型電子顕微鏡”JSM−6700F”(日本電子(株)製)を用いて、表層(A)を2,000〜10,000倍に拡大観察して撮影した断面写真より、ドメインを観察した。明確な界面を持たず、共延伸された略扁平状の濃淡部分がある場合をマトリックスを構成するポリマーと異なるポリマーからなるドメインを持つ、と判断した。一方、周囲にボイドが形成されているものは、粒子と判断した。
次に、ポリマーからなるドメインであった場合、表層(A)の超薄切片を作成し、OsO4で染色したのち、透過型電子顕微鏡TEMで、ドメインの形状およびドメインの界面厚みを観察した。
ドメインの形状は、厚み方向の長さ:長手方向の長さを二点間距離で測定し、比率を求めた。同様にドメインの界面(濃淡部分の幅)を二点間距離で測定し、界面厚みとした。ドメインの形状とドメインの界面厚みは、5箇所を測定した平均値を用いた。
白色反射フィルム表面をテーパーで削ってでた小片をサンプルとし、JISK7250−1:2006に基づいて得られた灰分量を測定した。同様の操作を別の5つの白色反射フィルムで測定し、その5つの平均値をもって、粒子含有量、とした。
白色反射フィルム表面をテーパーで削ってでた小片を、サンプルパンに5mg秤量し、JIS K7122(1987)に準じて、セイコー電子工業(株)製示差走査熱量測定装置“ロボットDSC−RDC220”を、データ解析にはディスクセッション“SSC/5200”を用いて、下記の要領にて、測定を実施した。ちなみに、以下に挙げる温度は、5つのフィルムサンプルを用いて測定を行った平均値を用いた。
前記、20℃/分の速度で300℃から25℃まで降温する過程における、発熱ピーク温度を降温結晶化温度(Tmc)とした。
降温結晶化温度の中で、高い温度の発熱ピーク温度をTmc1、低い方の発熱ピーク温度をTmc2とし、次式により、降温結晶化温度(Tmc)の差とした。
降温結晶化温度(Tmc)の差=Tmc1−Tmc2
E.導光板との相性
(i)導光板汚れ
40インチ液晶テレビ(ソニー社製、KDL−40EX700)を分解し、LEDを光源とするエッジライト型のバックライトを取り出した。発光面の大きさは、89cm×50cmであり、対角の長さは102.2cmであった。このバックライトから導光板を取り出し、該導光板を5cm角に切り出し、導光板の凹凸部分と本発明の白色反射フィルムの表層(A)を重ね合わせ、表層(A)の反対側の上に500gの分銅を載せ、本発明の白色反射フィルムの表層(A)を擦るように3cm×5往復させる。その後、5cm角の導光板の、本発明の白色反射フィルム表面に接触していた表層(A)面を顕微鏡にて観察し、下記の通りの評価結果とした。
A:優良 (付着物が見えない)
B:良好 (よく観察すると付着物が見える)
F:劣る (付着物が見える)
上記のAおよびBを合格とした。
上記バックライトから取り出した導光板を5cm角に切り出し、導光板の凹凸部分と本発明の白色反射フィルムの表層(A)を重ね合わせ、表層(A)の反対側の上に直径1mmのSUS製の円柱状の棒にて200gの加重で、1000回打点試験を行う。その後、白色反射フィルムの表層(A)が接触していた導光板の面を顕微鏡にて観察し、下記の通りの評価結果とした。
A:優良 (傷が見えない)
B:良好 (よく観察すると傷が見える)
F:劣る (傷が見える)
上記のAおよびBを合格とした。
新品のハイセンスジャパン株式会社製32型液晶TV LHD32K15JPバックライト内に張り合わせてある反射フィルムを、本発明の白色反射フィルムに変更し、点灯させた。その状態で1時間待機して光源を安定化させた後、500Lxの照明環境下または暗所環境下において目視で輝度ムラとして認識できるものを観察し、下記の通りの評価結果とした。なお、ここでいう輝度ムラとは、反射フィルムと導光板が接触することによる輝点によるものである。
A:優良 (500Lxの照明環境下、暗所環境下ともに、輝度ムラが見えない。)
B:良好 (500Lxの暗所環境下においては、輝度ムラが見えるが、照明環境下においては、輝度ムラが見えない。)
F:劣る (500Lxの照明環境下、暗所環境下ともに、輝度ムラが見える。)
上記のAおよびBを合格とした。
実施例・比較例において製膜した際に、フィルム破れが1回/日以下しか生じず、かつ粒子脱落などによる工程汚染ないものをA、フィルム破れは1回/日以下しか生じないが、ロール表面への汚れの蓄積が肉眼で確認できるものをB、フィルム破れが2回/日以上3回/日以下発生するものをF、大量生産にはB以上の製膜性が必要であり、A以上であるとさらにコスト低減効果がある。
G.光沢度
デジタル変角光沢度計UGV−5B(スガ試験機(株)製)を用いて、白色反射フィルムの表層(A)側よりJIS Z−8741(1997)に準じて測定した。なお、測定条件は、60°光沢度は、測定条件を入射角=60°、受光角=60°としたときの値であり、同様に20°光沢度は入射角=20°、受光角=20°、85°光沢度は入射角=85°、受光角=85°としたときの値である。
・表層(A)
酸成分としてテレフタル酸を、ジオ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。
同様の方法でイソフタル酸を添加することでポリエチレンテレフタレート/イソフタレート共重合物(PET−I)を得た。
同様の方法でブタンジオールを添加することでポリブチレンテレフタレート(PBT)を得た。
酸成分としてテレフタル酸ジメチルを、ジオール成分としてCHDM(シクロヘキサンジメタノール)を、200ppmのブチルスズトリス(2−エチルヘキサノエート)の存在下で重縮合反応を行い、共重合ポリエステルを得た。
また、上市されている商品(例えば、脂環構造aとして、“TRITAN” (Eastman Chemical Company社製)、脂環構造bとして“EASTAR”(登録商標)(Eastman Chemical Company社製))、脂環構造cとして“ゼオノア”(登録商標)(日本ゼオン(株)製))を用いた。
これらは、ジオール成分を構成する共重合成分が特徴的であり、例えば、EASTARはシクロヘキサン環、TRITANはシクロブタン環成分をそれぞれ有する。
PET57質量部、ポリブチレンテレフタレートとポリテトラメチレングリコールの(PBT/PTMG)共重合物を5質量部(商品名:東レデュポン社製ハイトレル)、エチレングリコールに対し1,4−シクロヘキサンジメタノールが33mol%共重合された共重合ポリエチレンテレフタレート(33mol%CHDM共重合PET)8質量部、ポリ(5−メチル)ノルボルネン20質量部、ルチル型酸化チタン10重量部を調整混合し、180℃で3時間乾燥させた後、270〜300℃に加熱された押出機Bに供給(B層)した。
このように本発明の白色反射フィルムは安定に製膜でき、表面形状(重荷重打点試験、導光板汚れ、輝度ムラ低減)に優れた特性を示した。
(表層(A))
非晶性シクロオレフィン系樹脂A(日本ゼオン株式会社製、商品名「ZEONOR 1430R」、密度(ASTMD792):1.01g/cm3、ガラス転移温度Tg(JISK7121):133℃のペレットとポリプロピレン樹脂(日本ポリプロ株式会社製、商品名「ノバテックPPEA9」のペレットを、30:70の質量割合で混合したものを上記方法で押出機Aに供給した。
ポリプロピレン樹脂(日本ポリプロ株式会社製、商品名「ノバテックPP FY6HA」のペレットと、酸化チタン(KRONOS社製、商品名「KRONOS2230」、ルチル型酸化チタン、Al,Si表面処理、TiO2含有量96.0%、製造法:塩素法)とを、50:50の質量割合で混合したものを上記方法で押出機Bに供給した。
各押出機において、200℃および230℃で溶融混練した後、2種3層用のTダイに合流させ、層(A)/層(B)/層(A)の3層構成になるようにシート状に押出し、冷却固化して積層シートを形成した。 得られた積層シートを、温度130℃でMDに2倍ロール延伸した後、さらに130℃
でTDに3倍テンター延伸することで二軸延伸を行い、厚さ150μm(樹脂層(A):8μm、樹脂層(B):134μm)の白色反射フィルムを得た。光反射用基材としての物性は表1に示した。
このように本発明の白色反射フィルムは安定に製膜でき、表面形状(重荷重打点試験、導光板汚れ、輝度ムラ低減)に優れた特性を示した。
PET57質量部、ポリブチレンテレフタレートとポリテトラメチレングリコールの(PBT/PTMG)共重合物を5質量部(商品名:東レデュポン社製ハイトレル)、エチレングリコールに対し1,4−シクロヘキサンジメタノールが33mol%共重合された共重合ポリエチレンテレフタレート(33mol%CHDM共重合PET)8質量部、ポリ(5−メチル)ノルボルネン20質量部、ルチル型酸化チタン10重量部を調整混合し、180℃で3時間乾燥させた後、270〜300℃に加熱された押出機Bに供給(B層)した。
主押出機と副押出機を有する複合製膜装置において、表2に示した配合に変更して製膜を行った。
比較例1、6では、主たる突起が粒子であるため、導光板にキズが発生した。比較例3〜6では、脂環構造a“TRITAN” (Eastman Chemical Company社製)、脂環構造bとして“EASTAR”(登録商標)(Eastman Chemical Company社製)、脂環構造dとして“ECOZEN”(SK chemicals社製))を表2に示す割合で混合し、実施例1と同様な原料・条件で押出機Aに供給し、白色反射フィルムを作製したところ、比較例2、3、5では、SRaが小さく輝度ムラが発生し、比較例4ではSRaが大きく導光板汚れが発生した。
PET57質量部、ポリブチレンテレフタレートとポリテトラメチレングリコールの(PBT/PTMG)共重合物を5質量部(商品名:東レデュポン社製ハイトレル)、エチレングリコールに対し1,4−シクロヘキサンジメタノールが33mol%共重合された共重合ポリエチレンテレフタレート(33mol%CHDM共重合PET)8質量部、ポリ(5−メチル)ノルボルネン20質量部、ルチル型酸化チタン10重量部を調整混合し、180℃で3時間乾燥させた後、270〜300℃に加熱された押出機Bに供給(B層)した。
主押出機と副押出機を有する複合製膜装置において、表2に示した配合に変更して製膜を行った。
主たる突起が粒子cであるため、導光板にキズが発生した。
Claims (9)
- 次の(i)〜(iii)を満たす、エッジ型バックライト用白色反射フィルム。
(i)表層(A)と気泡を含有する基材層(B)を少なくとも含む2層以上の積層フィルムであること。
(ii)表層(A)の表面の中心面平均粗さ(SRa)が90nm以上300nm未満であること。
(iii)表層(A)が、マトリックスを構成するポリマーと異なるポリマーからなるドメインを有してなること。 - 前記、ドメインの界面厚みが、20nm以上1,000nm以下である、請求項1記載のエッジ型バックライト用白色反射フィルム。
- 請求項1または2に記載のドメインの形状が、表層(A)の断面を観察した場合の、厚み方向の長さ:長手方向の長さ、の比が、1:3以上1:50以下であることを特徴とする、請求項1または2に記載のエッジ型バックライト用白色反射フィルム。
- 表層(A)が粒子を含み、その粒子含有量が5質量%未満である、請求項1または2に記載のエッジ型バックライト用白色反射フィルム。
- 表層(A)の20°と85°の光沢度差が50%以上である、請求項1に記載のエッジ型バックライト用白色反射フィルム。
- 表層(A)中に脂環構造を持つポリエステルまたはポリオレフィンを少なくとも含有する、請求項1に記載のエッジ型バックライト用白色反射フィルム。
- 表層(A)が2種類以上のポリマーから構成され、その降温結晶化温度(Tmc)の差が10℃以上40℃未満である、請求項1に記載のエッジ型バックライト用白色反射フィルム。
- 請求項1に記載のフィルムを用いて構成される液晶ディスプレイ用バックライト。
- 光源が発光ダイオードである、請求項7記載の液晶ディスプレイ用バックライト。
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