JP5388505B2

JP5388505B2 - 液晶表示装置用反射フィルム

Info

Publication number: JP5388505B2
Application number: JP2008209794A
Authority: JP
Inventors: 真也栂野
Original assignee: Teijin DuPont Films Japan Ltd
Current assignee: Toyobo Film Solutions Ltd
Priority date: 2008-08-18
Filing date: 2008-08-18
Publication date: 2014-01-15
Anticipated expiration: 2028-08-18
Also published as: JP2010044321A

Description

本発明は、液晶表示装置のバックライトユニットにおいて光源の反射フィルムとして用いられる、液晶表示装置用反射フィルムに関する。

液晶表示装置のバックライトユニットには、表示装置の背面に光源を置くバックライト方式と、側面に光源を置くサイドライト方式があり、いずれの方式においても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フィルムが設置される。この反射フィルムには、薄く、かつ高い反射率を備えることが要求される。この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用いられている。

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

液晶テレビの多くは、バックライト方式のバックライトユニットを備えるが、テレビの高輝度化に対応するために、より高輝度のバックライトユニットが求められている。しかし、反射フィルムの反射率を向上することだけでは限界がある。

バックライト方式においては、反射板の鏡面反射が強いと、液晶表示装置において反射フィルムのうえに配置される光源に光が返り、その光は表示面には到達しないため、光のロスが生じて輝度低下の原因になる。本発明は、反射光を集光することにより、液晶表示装置において反射光が光源に返ることを防ぎ、表示面に到達する光量を損なうことのない液晶表示装置用反射フィルムであって、高い輝度を得ることのできる液晶表示装置用反射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、白色フィルムおよび、そのうえに設けられた透明粒子と該透明粒子を覆うバインダーとからなる透明粒子層からなり、該透明粒子層は白色フィルムの表面から透明粒子層の表面までの間のフィルム面に垂線な方向に粒子径５〜１００μｍの透明粒子を２〜３０個含み、該透明粒子層の最表面の透明粒子を覆うバインダーの厚みが０．０１〜５μｍである、液晶表示装置用反射フィルムである。

本発明によれば、反射光を集光することにより、液晶表示装置において反射光が光源に返ることを防ぎ、表示面に到達する光量を損なうことない液晶表示装置用反射フィルムであって、高い輝度を得ることのできる液晶表示装置用反射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。
［白色フィルム］
本発明における白色フィルムは、熱可塑性樹脂からなり、白色の着色剤またはボイド形成物質をフィルム中に含有させることによって白色を呈するようにしたフィルムである。着色剤またはボイド形成物質としては、例えば無機粒子、有機粒子を用いることができる。

白色フィルムの光線反射率は、波長５５０ｎｍにおける反射率として、好ましくは９５％以上、さらに好ましくは９６％以上、特に好ましくは９７％以上である。白色フィルムは単層フィルムであっても、積層フィルムであってもよい。高い光線反射率と機械的強度を得る観点から、比較的多くのボイドを含有する層と比較的少ないボイドを含有するかボイドを含有しない層とから構成される積層フィルムが好ましい。フィルムを構成する熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリスチレンを挙げることができ、機械的特性および熱安定性を両立させる観点からポリエステルが好ましい。

［ポリエステル］
白色フィルムの熱可塑性樹脂として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。このジカルボン酸成分としては、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。ジオール成分としては、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。特に、白色フィルムとして比較的多くのボイドを含有する層と比較的少ないボイドを含有するかボイドを含有しない層とから構成される積層フィルムを用いる場合、比較的多くのボイドを含有する層に用いるポリエステルは、共重合ポリマーであることが好ましい。その場合、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３〜２０モル％、好ましくは４〜１５モル％、さらに好ましくは５〜１３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、ボイドを比較的多く含有する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積層フィルムを得ることできる。

着色剤またはボイド形成物質として無機粒子を用いる場合、無機粒子としては白色無機粒子が好ましい。この白色無機粒子としては、硫酸バリウム、二酸化チタン、二酸化珪素、炭酸カルシウムの粒子を例示することができる。無機粒子の平均粒子径は、例えば０．２〜３．０μｍ、好ましくは０．３〜２．５μｍ、さら好ましくは０．４〜２．０μｍである。この範囲の無機粒子を用いることで、ポリエステル中で適度に分散させることができ、粒子の凝集が起こりずらく、粗大突起のないフィルムを得ることができ、同時に、フィルムの表面が荒れすぎず、適切な範囲に光沢度をコントロールすることができる。なお、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。無機粒子は、分散性を向上させるための表面処理を行ってあってもよい。

着色剤またはボイド形成物質として有機粒子を用いる場合、有機粒子としてはポリエステルに非相溶である樹脂の粒子を用いる。この有機粒子としては、シリコーン樹脂粒子、ポリテトラフルオロエチレン粒子が好ましい。有機粒子の平均粒子径は、例えば０．２〜１０μｍ、好ましくは０．３〜８μｍ、さらに好ましくは０．４〜６μｍである。この範囲の有機粒子を用いることで、ポリエステル中で適度に分散させることができ、粒子の凝集が起こりずらく、粗大突起のないフィルムを得ることができる。

［透明粒子層］
本発明において、白色フィルムのうえに、透明粒子層が設けられる。
透明粒子層は、透明粒子と該透明粒子を覆い白色フィルム上に保持するバインダーとからなる。

本発明で肝要なことは、透明粒子層が、白色フィルムの表面から透明粒子層の表面までの間のフィルム面に垂線な方向に粒子径５〜１００μｍの透明粒子を２〜３０個含んでなること、そして、該透明粒子層の最表面の透明粒子を覆うバインダーの厚みが０．０１〜５μｍであることである。

透明粒子層を構成する粒子径５〜１００μｍの透明粒子は、相互にバインダーによって接着され白色フィルムとも接着されることで白色フィルム上に保持されている。白色フィルムの表面から透明粒子層の最表面までの間の、フィルム面に垂直な方向での透明粒子の個数は、粒子径５〜１００μｍの透明粒子が２〜３０個、好ましくは２．５〜３０個、さらに好ましくは３〜３０個である。この透明粒子の個数は、本発明の反射フィルムの断面を、例えば顕微鏡で観察して粒子径５〜１００μｍの透明粒子の個数を数えることによって確認することができる。この個数は、より正確に定義すれば、白色フィルムの表面から透明粒子層の最表面までの間において、白色フィルム面と垂直な方向に直線を引き、その直線が横切る透明粒子の数である。ただし、ここで透明粒子として数えるのは粒子径５〜１００μｍのものに限る。この直線をフィルム上の任意の位置について３０本引き、その３０本の直線が横切る粒子の数を数え平均値をとって、白色フィルムの表面から透明粒子層の最表面までの間のフィルム面に垂直な方向での透明粒子の個数とする。

この透明粒子の数が２個未満であると反射光に十分に指向性を付与することができず、バックライトユニットにおいて反射フィルムに上方に配置された光源に光が戻り、表示面に届く光量が低下することを防ぐ効果が低く、十分な輝度上昇の効果を得ることができない。他方、３０個を超えるとバインダーの接着性が悪くなり、透明粒子層を白色フィルム上に支えきれず、表面の欠陥が発生する。

透明粒子層の最表面の透明粒子を覆うバインダーの厚みは、０．０１〜５μｍ、好ましくは０．０２〜４．５μｍ、さらに好ましくは０．０３〜４μｍである。このバインダーの厚みは、透明粒子層の最表面に位置する透明粒子の中心から、透明粒子層の最表面まで線を引き、この線に沿って測ったバインダーの厚みである。バインダーの厚みが０．０１μｍ未満であると透明粒子相互の接着性が低く、安定した透明粒子層を形成することができない。他方、５μｍを超えると透明粒子のレンズ効果が損なわれ、輝度上昇の効果が小さい。

［透明粒子］
本発明において透明粒子層を構成する成分として必要なのは粒子径５〜１００μｍの透明粒子であり、この透明層を形成するための透明粒子として、平均粒子径が例えば５〜１００μｍ、好ましくは７〜７０μｍのものを用いることができる。透明粒子層には、個々の粒子径が５μｍ未満の透明粒子や粒子径１００μｍを超える透明粒子を含んでいてもよいが、それらの粒子は少ないほうがよく、粒子径１００μｍを超える透明粒子は含まれないことが好ましい。なお、透明粒子の透明とは、可視光領域での光線透過率が例えば５０％以上、好ましくは６０％以上、さらに好ましくは７０％以上であることをいう。

透明粒子としては、有機粒子、無機粒子のいずれも用いることができる。有機粒子として、アクリル粒子、シリコーン粒子、スチレン粒子を例示することができる。なかでも、可視光領域における光の吸収が殆ど無いことから、アクリル粒子、スチレン粒子が好ましい。無機粒子として、ガラス粒子を例示することができる。

透明粒子は、光を集光するために曲面で構成されるか、曲面と平面で構成される形状のものを用いる。この形状として、例えば、球状、ラグビーボール状、凸レンズ状のものを用いることができる。効果的に輝度を向上するために、アスペクト比が３以下のものが好ましく、さらにアスペクト比が１．２以下のものが好ましい。特に好ましい形状は球状粒子である。なお、アスペクト比は長径／短径である。そして、透明粒子の粒子径は、透明粒子が球状でない場合には、長径と短径の平均をとった値である。

透明粒子層を構成する透明粒子の大きさは、平均粒子径でいうと、好ましくは５〜１００μｍ、さらに好ましくは５〜５０μｍ、特に好ましくは７〜４０μｍ、最も好ましくは８〜３０μｍである。この範囲の平均粒子径であることによって、凝集が生じがたく、光の指向性をコントロールすることができ、粒子の脱落や筋状の塗布欠陥のない良好な外見を呈する反射フィルムを得ることができる。

［バインダー］
透明粒子層は、透明粒子と、該透明粒子の表面を被覆し透明粒子同士を接着するとともに白色フィルム表面に支持するバインダーとからなる。バインダーとしては、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステルアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、これらの共重合体やブレンド物を用いることができる。
バインダーには、イソシアネート系、メラミン系、エポキシ系の架橋剤を配合して架橋構造をとらせてもよい。

バインダーとして最も好ましいものは、アクリル樹脂である。そして、透明粒子層は、透明粒子層の重量を基準として、アクリル粒子３０〜７０重量％およびアクリルバインダー７０〜３０重量％からなることが好ましい。
本発明の液晶表示装置用反射フィルムは、反射率が９６％以上であることが好ましい。

［製造方法］
以下、本発明の反射フィルムを製造する方法の一例を説明する。この例では白色フィルムとして積層フィルムを用いる。なお、この白色フィルムとしては、例えば、テイジンテトロンＵＸ０２−２２５（帝人デュポンフィルム製）の名称で市販されているフィルムを用いることができる。

積層白色フィルム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、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、粗大異物の少ない積層フィルムを得ることができる。

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、ダイから多層に状態で押出し、積層未延伸シートを製造する。
ダイより押出された積層未延伸シートは、キャスティングドラムで冷却固化され、積層未延伸フィルムとなる。この積層未延伸フィルムをロール加熱、赤外線加熱等で加熱し、縦方向に延伸して積層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。延伸は、ポリエステルのガラス転移点（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２．２〜４．０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。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。以下、融点をＴｍと略す。

横延伸後のフィルムは、両端を把持したまま（Ｔｍ−２０℃）〜（Ｔｍ〜１００℃）の温度で定幅または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。

白色フィルムの反射層側の表面に、透明粒子層を形成するための塗液として、透明粒子およびバインダーを溶媒に分散させた塗液を、コーティング装置を用いて所定量塗工して、１２０℃まで段階的に温度設定したオーブンにより乾燥させることによって、本発明の液晶表示装置用反射フィルムを得ることができる。塗工量は、乾燥前のｗｅｔ塗布量として、好ましくは１０〜５０ｇ／ｍ^２、さらに好ましくは１５〜４０ｇ／ｍ^２である。
コーティング装置としては、ダイコーティング装置、グラビアロールコーティング装置、バーコーティング装置を用いることができる。

以下、実施例により本発明を詳述する。なお、各特性値は以下の方法で測定した。
（１）相対輝度
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、かわり評価対象の反射フィルムを設置し、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。
透明粒子層の塗設前の白色フィルムと、塗設後の反射フィルムでそれぞれ求めた輝度を用いて、下記の式で相対輝度を求めた。
相対輝度
＝（塗設後の反射フィルムの輝度）／（塗設前の白色フィルムの輝度）×１００（％）
なお、相対輝度が１０１．０％以上あれば、バックライトとして優れた輝度上昇効果を得たといえる。

（２）白色フィルム中の粒子の平均粒子径
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子径とした。

（３）透明粒子の平均粒子径
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１０００倍にて、フィルム原料の組成物に添加する前の粒子を１００個任意に測定し（球状以外の場合は（長径＋短径）／２にて求める）、平均粒子径を求めた。

（４）透明粒子のアスペクト比
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、露出した粒子３０個任意に観察し、長径、短径の値から、下記式で求め平均値を算出した。
アスペクト比＝長径／短径

（５）透明粒子の積層数
フィルムの厚み方向にミクロトームを用いて切り出した切片を観察した。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３０００倍にて、白色フィルムの表面から透明粒子層の表面までについて、フィルム面との垂直な直線を通過する粒子径５〜１００μｍの透明粒子の数を数えた（図１のａ）。３０箇所について観察して、粒子径５〜１００μｍの透明粒子の数を数え、３０箇所の平均値をとった。

（６）バインダー厚み
透明粒子層の最表面に位置する粒子径５〜１００μｍの透明粒子について、透明粒子の中心から、透明粒子層の最表面の方向に向けて直線を引き、この直線に沿ってバインダーの厚み（図１のｂ）を測った。最表面に位置する粒子径５〜１００μｍの透明粒子３０個について測定して、この３０個の平均値をとった。

（７）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波長５５０ｎｍで測定し、この値を反射率とした。

［実施例１］
ボイド形成剤として硫酸バリウム粒子を含有するポリエステル組成物からなる反射層とポリエステルからなる支持層の２層から構成されたフィルム総厚み２２５μｍの白色フィルム（帝人デュポンフィルム製テイジンテトロンＵＸ０２−２２５）の反射層（反射率９８．５％）のうえに、ダイコーティング装置にて、番手が１６番のマイヤーバーを用い、下記の調液レシピに示す組成からなる塗液を、ｗｅｔ厚み２５ｇ／ｍ^２の塗布量で塗布した後、オーブン内にて乾燥して反射フィルムを得た。
調液レシピ１）
・透明粒子：積水化成品工業ＭＢＸ−３０（アクリル透明粒子）（３５重量％）
・アクリルバインダー：日本触媒ユーダブルＳ２７４０（２３重量％）
・架橋剤：日本ポリウレタン工業社コロネートＨＬ（２重量％）
・有機溶剤：酢酸ブチル（４０重量％）
得られた反射フィルムの評価結果を表１に示す。

［実施例２］
塗液を下記の調液レシピに示す組成からなる塗液に変更する他は実施例１と同様にして反射フィルムを得た。得られた反射フィルムの評価結果を表１に示す。
調液レシピ２）
・透明粒子：積水化成品工業ＭＢＸ−１５（アクリル透明粒子）（３５重量％）
・アクリルバインダー：日本触媒ユーダブルＳ２７４０（２３重量％）
・架橋剤：日本ポリウレタン工業社コロネートＨＬ（２重量％）
・有機溶剤：酢酸ブチル（４０重量％）

［実施例３］
塗液を下記の調液レシピに示す組成からなる塗液に変更する他は実施例１と同様にして反射フィルムを得た。得られた反射フィルムの評価結果を表１に示す。
調液レシピ３）
・透明粒子：積水化成品工業ＭＢＸ−５０（アクリル透明粒子）（３２重量％）
・アクリルバインダー：日本触媒ユーダブルＳ２７４０（２５重量％）
・架橋剤：日本ポリウレタン工業社コロネートＨＬ（３重量％）
・有機溶剤：酢酸ブチル（４０重量％）

［実施例４］
塗液を下記の調液レシピに示す組成からなる塗液に変更する他は実施例１と同様にして反射フィルムを得た。得られた反射フィルムの評価結果を表１に示す。
調液レシピ４）
・透明粒子：積水化成品工業ＭＢＸ−１２（アクリル透明粒子）（３８重量％）
・アクリルバインダー：日本触媒ユーダブルＳ２７４０（２５重量％）
・架橋剤：日本ポリウレタン工業社コロネートＨＬ（３重量％）
・有機溶剤：酢酸エチル（３４重量％）

［実施例５］
塗液を下記の調液レシピに示す組成からなる塗液に変更する他は実施例１と同様にして反射フィルムを得た。得られた反射フィルムの評価結果を表１に示す。
調液レシピ５）
・透明粒子：積水化成品工業ＭＢＸ−５（アクリル透明粒子）（１９重量％）
・アクリルバインダー：日本触媒ユーダブルＳ２７４０（３７重量％）
・架橋剤：日本ポリウレタン工業社コロネートＨＬ（４重量％）
・有機溶剤：酢酸エチル（４０重量％）

［比較例１］
白色フィルムに塗液をコートせずに白色フィルムの反射層側を評価した。

［比較例２］
塗液を下記の調液レシピに示す組成からなる塗液に変更する他は実施例１と同様にして反射フィルムを得た。得られた反射フィルムの評価結果を表１に示す。輝度の上昇が小さかった。
調液レシピ６）
・透明粒子：積水化成品工業ＭＢＸ−１５（アクリル透明粒子）（１０重量％）
・アクリルバインダー：日本触媒ユーダブルＳ２７４０（４８重量％）
・架橋剤：日本ポリウレタン工業社コロネートＨＬ（２重量％）
・有機溶剤：酢酸ブチル（４０重量％）

［比較例３］
塗液を下記の調液レシピに示す組成からなる塗液に変更する他は実施例１と同様にして反射フィルムを得た。得られた反射フィルムの評価結果を表１に示す。輝度の上昇が小さかった。
調液レシピ７）
・透明粒子：積水化成品工業ＭＢＸ−１５（アクリル透明粒子）（２重量％）
・アクリルバインダー：日本触媒ユーダブルＳ２７４０（５６重量％）
・架橋剤：日本ポリウレタン工業社コロネートＨＬ（２重量％）
・有機溶剤：酢酸ブチル（４０重量％）

本発明の液晶表示装置用反射フィルムは、液晶表示装置の反射フィルムとして、特に、液晶テレビなどの表示装置の背面に光源を置くバックライト方式の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。

透明粒子層の模式図である。

符号の説明

ａ：白色フィルムの表面から透明粒子層の表面までのフィルム面に垂線な方向に引いた直線である。この直線が通過する粒子径５〜１００μｍの透明粒子の数を数える。
ｂ：透明粒子の中心から、透明粒子層の最表面の方向の直線に沿ったバインダーの厚みである。

Claims

白色フィルムおよび、そのうえに設けられた透明粒子と該透明粒子を覆うバインダーとからなる透明粒子層からなり、該透明粒子層は白色フィルムの表面から透明粒子層の表面までの間のフィルム面に垂線な方向に粒子径５〜１００μｍの透明粒子を２〜３０個含み、該透明粒子層の最表面の透明粒子を覆うバインダーの厚みが０．０１〜５μｍであることを特徴とする、液晶表示装置用反射フィルム。