TWI382931B - A laminated film for a reflector - Google Patents

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TWI382931B TW94120022A TW94120022A TWI382931B TW I382931 B TWI382931 B TW I382931B TW 94120022 A TW94120022 A TW 94120022A TW 94120022 A TW94120022 A TW 94120022A TW I382931 B TWI382931 B TW I382931B
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Hiroshi Kusume
Atsushi Oyamatsu
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Teijin Dupont Films Japan Ltd
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Description

反射板用層合薄膜
本發明係有關反射板用層合薄膜。更詳細的係有關具備高反射率且不易出現薄膜的缺陷之層合薄膜。
有關液晶顯示器，向來採用由顯示器的背面受光之背光方式，近年如日本特開昭63－62104號公報所示之側光方式，由於可薄型且均勻的照明優點，廣泛的被使用。該側光方式為持有一定厚度之亞克力板等的由邊沿接受冷陰極管等的照明，由於為網點印刷，照明光均勻的被分散得到均勻亮度的畫面。該方式係，由於不經背面而由邊沿設置照明，可以比背光方式薄型的利點，為防止照明光的畫面由背面逃逸必要於畫面的背面設置反射板。因此反射板要求對光的高反射性及高擴散性。
得到此目的適於液晶顯示反射板用之聚酯薄膜之方法，日本特公平8－16175號公報記載含非相溶樹脂之方法。該方法可由比較廉價製造上述薄膜，但僅添加非相溶樹脂對提高反射率並不充分，製成之液晶顯示畫面的亮度不充分。又，添加高濃度二氧化鈦等的惰性粒子時，可期待提高反射率，例如添加50重量%時，由於惰性粒子濃度非常高，破裂多起製膜非常困難。因此必要提高反射率與容易製膜可兩立的白色聚酯薄膜。
又，向來的白色聚酯薄膜於日本特開昭63－137927號公報或日本特開昭63-235338號公報可見到廣泛使用作為觸媒的三氧化銻，三氧化銻於模具的模口擠出時容易由溶融之聚酯析出至模具，此等容易於溶融之樹脂產生條狀的缺陷。特別白色的聚酯薄膜，由於該條狀的缺陷容易觀察到黑色的條狀缺陷，要求解決對其之對策。
 [發明之揭示]
本發明的目的為提供實用上充分具備可見光範圍的反射光，添加高濃度的惰性粒子亦可安定製膜，不易於薄膜產生條狀缺陷之反射板用層合薄膜。
本發明的其他目的為提供適合使用於液晶顯示器或內照式電裝飾招牌之反射用基材之白色層合薄膜。
依本發明，本發明的上述目的及優點，第一，至少由2層所成之層合薄膜，其中的1層之表面層實質上由不含銻元素之芳香族聚酯所構成，為其特徵所達成之反射板用層合薄膜。
依本發明，本發明的上述目的及優點，其二，係由上述層合薄膜所成之反射板而達成。
[發明之最佳實施形態]
本發明的層合薄膜，至少由2層所成。其中之1層為表面層，表面層實質上由不含銻元素之芳香族聚酯所構成，以下以層A稱之，2層之中，非表面層的另一層以層B稱之。此係為簡化說明。
層A及層B所使用之芳香族聚酯，主要係由芳香族二羧酸成分與二醇成分所構成。芳香族二羧酸，可舉例如對苯二甲酸、鄰苯二甲酸、2,6－察二甲酸、4,4’－二苯基二羧酸。二醇可舉例如乙醇、1,4－丁烷二醇、1,4－環己烷二醇、1,6－環己烷二醇。
芳香族聚酯可為均質聚合物或共聚物。為共聚物時，共聚物成分之二羧酸成分可使用脂肪族二羧酸。脂肪族二羧酸可舉例如己二酸、癸二酸等。芳香族聚酯以對苯二甲酸乙二醇酯為主重複單元，均質合物以聚對苯二甲酸乙二醇酯或共聚物為理想。為共聚物時，共聚合成分的比例，以全二羧酸成分之1~30莫耳%為理想，更理想為3~25莫耳%，再理想為5~20莫耳%，特別理想為7~15莫耳%。低於1莫耳%時，含有惰性粒子之層例如含有31重量%以上惰性粒子之層有不能製膜的情形不理想，超過30莫耳%時成為缺欠熱尺寸安定性之薄膜，有不能製膜狀況之可能缺點不太理想。
層A及層B之中至少層A所使用的聚酯，實質上必要為不含有銻元素。因此聚酯之聚合所使用的觸媒，例如以使用錳(Mn)化合物、鈦(Ti)化合物、鎵(Ge)化合物中任一者為理想。鈦化合物可舉例如四丁氧基鈦、醋酸鈦。鎵化合物可舉例如1)不定形氧化鎵、2)微細之結晶性氧化鎵、3)將氧化錠於鹼金屬或鹼土類金屬或此等化合物的存在化溶解於甘醇之溶液、4)將氧化鎵溶解於水的溶液。此等使用鎵化合物為觸媒之方法係公知之聚酯的聚合方法，適合於作為本發明使用之聚酯的製造。層合之聚酯亦可由同樣的方法製造。
此處，實質上不含銻元素係意味銻元素之含量為20ppm以下，理想為15ppm以下，更理想為10ppm以下者。
層B的聚酯之融點。以220~250℃者為理想。由使用此範圍融點的聚酯添加高濃度的惰性粒子亦可安定的製膜。
層A及層B任一者所使用的聚酯，可添加公知的各種添加劑，例如抗氧化劑、抗靜電劑、螢光增白劑、紫外線吸收劑。
惰性粒子
在本發明層A的聚酯理想為含有平均粒徑0.3~3.0μm的惰性粒子1~25重量%。層B的聚理想為含有平均粒徑0.3~3.0μm的惰性粒子31~80重量%。層A及層B所含之惰性粒子的平均粒徑，任一者均為0.3~3.0μm，理想為0.5~2.5μm，更理想為0.7~2.0μm。平均粒徑低於0.3μm者分散性極端變差，由於引起凝聚，在生產步驟上容易產生故障，薄膜形成粗大突起，可能成為光澤差的薄膜，超過3.0μm時薄膜表面變粗，光澤下降，光澤度控制於適度的範圍有困難。又，惰性粒子的粒度分佈的半值寬度以0.3~3.0μm為理想，更理想為0.3~2.5μm。又，在層A中上述惰性粒子的含量以2~23重量%更為理想，3~20重量%為特別理想。同樣的層B中之上述惰性粒子的含量以33~70重量%為更理想，35~55重量%為特別理想。
又，相對於層A及層B的合計重量惰性粒子的比例理想為10~80重量%，更理想為15~70重量%，再理想為20~60重量%，特別理想為25~55重量%。薄膜之惰性粒子的含量未達10重量%時不能得到必要的反射率或白度，惰性粒子含量超過80重量%時在製膜時容易產生斷裂不理想。
惰性粒子可使用無機粒子或有機粒子的任一者。有機粒子可舉例如交聯聚苯乙烯樹脂、交聯丙烯酸樹脂等。無機粒子可舉例如二氧化鈦、硫酸鋇、碳酸鈣及二氧化矽。此等無機粒子即所謂白色顏料，由於可提高反射能理想可使用。其中亦以可得到優反射率觀點，以硫酸鋇特別理想。硫酸鋇可為板狀、球狀之任一粒子形狀。
使用二氧化鈦時，金紅石型二氧化鈦比銳太石型二氧化鈦較少變黃，可控制色差的變化為理想。金紅石型二氧化鈦為提高分散性，可使用硬脂酸等的脂肪酸及其衍生物等處理後再使用，薄膜的光澤度可再提高為理想。
使用金紅石型二氧化鈦時，於聚酯前添加，使用精製程序將粗大粒子去除為理想。精製程序的工業手段，粉碎手段可使用噴射研磨、球磨，分級手段可使用乾式或濕式的離心分離。又，此等手段亦可組合2種以上以階段式精製。
惰性粒子可單獨1種或2種以上一起組合使用。
將惰性粒子含於聚酯的方法，以下述之任一種方法為理想。(甲)於聚酯合成時的酯交換反應或酯交換反應終了前添加，或聚縮合反應反應開始前添加的方法。(乙)添加於聚酯，溶融混練之方法。(丙)在上述(甲)或(乙)的方法製造添加大量惰性粒子的濃度膠粒，將其與不含有添加劑的聚酯混練使其含有特定量的添加物之方法。(丁)將上述高濃度膠粒原樣使用的方法。
使用上述(甲)於聚酯成時添加之方法時，將二氧化鈦以甘醇分散為漿體添加至反應系為理想。
特別以上述(丙)及(丁)之方法為理想。
本發明於製膜前，即將溶融聚合物薄膜化模縫擠出前，過濾器以使用由線徑15μm以下之不鏽鋼細線所成平均網目為10~100μm，理想為20~50μm的不織布型過濾器，將溶融聚合物過濾為理想。由進行該該過濾，抑制一般容易凝聚為粗大凝聚粒子之粒子凝聚，可得到粗大異物少的薄膜。
構成層A及層B之聚酯，添加劑可因應必要不脫逸本發明的範圍之範圍內，例如可含有氧化鋁、氧化鎂或如丙烯酸樹脂、尿素樹脂、三聚氰胺之有機填充劑、或如聚乙烯、聚丙烯、乙烯－丙烯三元聚合物、烯烴系離子聚合物之其他樹脂、抗氧化劑、紫外線吸收劑、螢光增白劑。
螢光增白劑，相對於聚酯組成物之濃度，理想為0.005~0.2重量%，更理想為0.01~0.1重量%的範圍內配合為佳。螢光劑的添加量未達0.01重量%時於350nm附近之波長範圍的反射率不充分，作為反射板時照度不充分不理想。超過0.2重量%時，呈現螢光增白劑持有的特性不理想。螢光增白劑例如可使用OB－1(Eastman公司製)、Uvitex－MD(Ciba Geigy製)、JP－Conc(日本化學工業所製)。又，因應必要可於本薄膜的至少一面塗數含有抗氧化劑、紫外線吸收劑、螢光增白劑等之塗料。
製膜
本發明的層合薄膜，至少含層A與層B，更可層合其他的層。層A與層B以接觸存在於本發明的層合薄膜，例如可為層A/層B的2層構造，層A/層B/層A的3層構造或層A/層B/層A/層B的4層構造，亦可將含此等構造為5層以上的構成。
考慮製膜上的容易度時以2層或層A/層B/層A所成之3層的型態為特別良好。又，薄膜的一面或兩面，為賦予其他功能，亦更可層合其他層之層合物。此處所謂的其他層可使用透明的聚酯層、金屬薄膜或塗層、油墨接收層。
1層層A的厚度，理想為6~60μm，更理想為5~50μm。又，1層層B的厚度理想為30~230μm，更理想為40~220μm。又1層的層A的厚度/1層的層B的厚度的比以1/20~1/2為理想，1/18~2/5為更理想。
其次，說明本發明的層合薄膜的製造方法之一例。由模頭將溶融之聚合物由使用進料調整器之同時多層擠壓法，製造層合未延伸薄片。即將形成層A之聚合物的溶融物與形成層B之聚合物的溶融物，使用進料調整器例如層合成為層A/層B/層A，於模頭展開實施擠壓。此時，於進料調整器所層合之聚合物維持層合的狀態。
由模頭擠壓之未延伸薄片，於鑄模筒冷卻固化，成為未延伸的薄膜。該未延伸狀薄膜以輥輪加熱、紅外線加熱等加熱後縱向延伸成為縱向延伸膜。該延伸利用2個以上輥輪的周速差進行為理想。延伸溫度為聚酯的玻璃轉移點(Tg)以上的溫度，理想為Tg~比Tg高70℃的溫度。延伸倍率依用途的要求特性。與縱向直交的方向(以下以橫向稱之)，同時為2.5~4.0倍，更理想為2.8~3.9倍。未達2.5倍時薄膜的厚斑變差不能得到良好的薄膜，超過4.0倍時製膜中容易產生斷裂不理想。
縱延伸薄膜，接著依順序作橫延伸、熱定型、熱鬆弛的處理成為雙軸配向薄膜，此等的處理係在移動中進行。橫延伸的處理以高於聚酯的玻璃轉移點(Tg)溫度開始。然後昇溫至比Tg高(5~70)℃後進行。橫延伸過程可為連續或階段(逐步)之昇溫通常以逐步昇溫進行。例如伸張器的橫延伸帶沿薄膜行進方向分為數區，每區流通特定溫度的加熱媒體昇溫。橫延伸的倍率依該用途的要求特性而定，理想為2.5~4.5倍，更理想為2.8~3.9倍。未達2.5倍時薄膜的厚斑變差不能得到良好的薄膜，超過4.5倍時製膜中容易產生斷裂。
橫延伸後的薄膜兩端在原樣挾持下，以聚酯的融點Tm時，於Tm-20~100)℃以熱處理將寛度定型或減少寛度10%以下降低熱收縮率為佳。比此為高的溫度時薄膜的平面性變差，厚斑變大不理想。又，熱處理溫度為比(Tm-80)℃更低時，熱收縮率有變大的情形。又，熱定型後薄膜溫度於返回常溫的過程為調整(Tm-20~100)℃以下範圍的熱收縮量，將薄膜被挾持的兩端切離，調整薄膜縱方向的牽引速度可鬆弛縱方向。鬆弛的手段係調整延伸器出口方向的輥輪群的速度。鬆弛的比例，相對於延伸器薄膜線速進行輥輪的降速，理想為實施0.1~1.5%的降速之鬆弛(以下該值以鬆弛率稱之)。更理想為0.2~1.2%的鬆弛率，更理想為實施0.3~1.0%的鬆弛率調整縱方向的熱收縮率。又，薄膜橫方向係於切離兩前的過程縮減寬度，可得到特定的熱收縮率。如所得之本發明層合薄膜，於85℃的熱收縮率，直交的兩方向均為0.7%以下，更理想為0.6%以下，最理想為0.5%以下者。雙軸延伸的薄膜之厚度，理想為25~250μm，更理想為30~220μm，最理想為40~200μm。25μm以下者反射率降低，超過250μm以上的厚度時亦不能期望反射率的上昇不理想。
本發明的層合薄膜，可適合使用於反射板，例如液晶顯示器的反射板。
如上所述，依本發明，既使添加高濃度的惰性粒子於可見光範圍充分具備實用上反射性能可亦安定的製膜，薄膜的表面條狀的缺陷少，可提供白色層合薄膜。該層合薄膜，可適合使用於液顯示器或內照式電飾招牌的反射基板用基材。
以下以實施例詳細說明本發明，又，各特性值依以下方法測定。
(1)薄膜厚度
薄膜樣品以電測微器(日本安立製K－402B)，測定10點的厚度，以其平均值為薄膜厚度。
(2)各層厚度
樣品切取三角形，固定於埋覆膠囊後，以環氧樹脂埋覆。然後，將埋覆之樣品以Microtom(ULTRACUT－S)切取50nm厚度平行於縱方向之斷面薄膜後，使用穿透型電子顯微鏡於100kv加速電壓觀察攝影，由照片測定各層之厚度，求平均厚度。
(3)反射率
分光光度計(日本島津製作所製UV－3101PC)裝置積分球，以400~700nm測定之BaSO4 白板為100%之反射率。由所得之圖表讀取2nm間隔的反射率。求上述範圍內的平均值，依其次之基準判定。
○：全測定範圍反射率為90%以上
△：測定範圍平均反射率為90%以上，一部份未達90%
×：全測定範圍平均反射率低於90%
(4)延伸性
延伸縱向2.9~3.4倍，橫向3.5~3.7倍製膜，觀察是否能安定製膜。以下述基準評價。
○：安定的製膜1小時以上
×：1小時以內產生斷裂，不能安定製膜。
(5)熱收率
於設設定85℃的烘箱中將薄膜以無張力狀態保持30分鐘，測定加熱處理前後標點間的距離，依下述式算出熱收縮率(85℃熱收縮率)。
熱收縮率%=((L0-L)/L0)×100
L0：熱收縮前的標點距離
L：熱收縮後的標點距離
(6)玻璃轉移點(Tg)、融點(Tm)
使用差示掃瞄熱量測定裝置(TA Instrumentdsc 2100 DSC)，以20m/分昇溫速度進行測定。
(7)薄膜缺陷的確認
四方型20cm大小的雙軸延伸薄膜於鹵素燈下，由距離薄膜面約30cm，45°斜角位置以目視觀察。
×：看到黑條痕○：沒看到黑條痕
(8)金屬元素的定量測定
將薄膜於240℃溶融成形製作5cmψ，厚3mm的板狀，以螢光X線(SII製SEA1000)測定。實質上不含銻(Sb)元素，為於本測定的檢測界限以下(例如記述為0ppm)表示。
實施例1~4
將132重量份對苯二甲酸二甲酯，18重量份鄰苯二甲酸二甲酯(相對於聚酯的酸成分為12mol%)，96重量份乙二醇，3.0重量份二乙二醇，0.05重量份醋酸錳，0.012重量份醋酸鋰投入於裝置精餾塔、冷凝器之燒瓶攪拌後加熱至150~235℃將甲醇餾出進行酯交換。餾出甲醇後，添加0.03重量份的磷酸三甲酯，0.04重量份的二氧化鍺，將反應物移至反應器。接著邊攪拌邊將反應器內的壓力緩緩的減壓至0.5mmHg同時將溫度昇至290℃進行聚縮合。所得之共聚聚酯的固有黏度為0.70dl/g，融點為224℃，二乙二醇成分量2.5wt%，鎵元素量為50ppm，鋰元素量為5ppm。該聚酯樹脂添加表1所示之惰性粒子，供給各自加熱至280℃的2台擠壓機，將層A聚合物、層B聚合物使層A與層B成為層A/層B/層A之3層進料調整器合流，保持其層合狀態原樣由模頭形成薄片狀。更將此薄片於表面溫度冷卻至25℃的冷卻輥輪冷卻硬化之未延伸薄膜以所記載之溫度加熱於長軸方向(縱向)延伸，於25℃的冷卻輥輪群冷卻。接著將縱延伸之薄膜的兩端以挾具挾持後導入延伸器於加熱至120℃之氣體環境中對垂直於長軸的方向(橫軸)延伸。其後於延伸器內以表2的溫度進行熱定型，如表2所示溫度範圍進行縱向鬆弛、橫向整幅，冷卻至室溫得到雙軸延伸薄膜。以所得薄膜作為反射基板之物性如表2。
實施例5~13
變更醋酸錳0.05重量份為醋酸鈦0.02重量份以外，與實施例1~4同樣實施得到共聚聚酯。所得之共聚聚酯的固有黏度為0.68dl/g，融點為225℃，二乙二醇成分量2.5wt%，鈦元素量為15ppm，鋰元素量為5ppm。該聚酯樹脂添加如表1所示惰性粒子，製作如表2所示之薄膜。
比較例1
85重量份對苯二甲酸二甲酯，60重量份乙二醇與0.09重量份醋酸鈣作為觸媒，依常法進行醋交換後，添加相對於聚合物為0.18重量%含磷酸三甲酯10重量%之乙二醇溶液，其次添加0.03重量份作為觸媒的三氧化銻。其後，於高溫減壓下依常法進行聚縮合反應得到特性黏度0.60的聚對苯二甲酸乙二醇酯。該聚酯的固有黏度為0.65dl/g，融點為257℃，二乙二醇成分量為1.2wt%，銻元素量為30ppm，鈣元素量為10ppm。該樹脂添加如表1所示惰性粒子作為A、B層。依表2記載之條件製作。
比較例2
採用表1、2所示條件以外與比較例1同樣實施。
比較例3、4
採用表1、2所示條件以外與比較例1同樣製膜。延伸性能極低，製膜時由於發生多次斷裂，不能製作薄膜樣品。
比較例5、6
0.04重量份二氧化鍺變更為0.04重量份三氧化銻以外與實施例1~4同樣的共聚聚酯樹脂。此時的銻元素量為40ppm。使用該樹脂如表1、2實施。
比較例7
使用比較例1的樹脂，3層薄膜的表層(表層與底層)添加無機粒子之碳酸鈣14重量%，芯層添加與聚對苯二甲酸酯不相溶的聚甲基戊烯10重量%，聚乙二醇1重量%混合，製造薄膜。如表1、2所示條痕顯眼，其結果反射率差。

Claims (9)

  1. 一種可見光反射板用層合薄膜，其特徵為由至少2層所構成之反射板用層合薄膜，其中1層的表面層由實質上不含銻元素之芳香族聚酯所構成，且其薄膜厚度為25~250μm。
  2. 如申請專利範圍第1項之可見光反射板用層合薄膜，其中該至少2層中之1層的表面層含有平均粒徑0.3~3.0μm的惰性粒子1~25重量%。
  3. 如申請專利範圍第1項之可見光反射板用層合薄膜，其中該表面層以外的另外一層含有平均粒徑0.3~3.0μm的惰性粒子31~80重量%。
  4. 如申請專利範圍第3項之可見光反射板用層合薄膜，其中芳香族聚酯為融點220~250℃的共聚合聚酯。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之可見光反射板用層合薄膜，其中表面層的厚度為5~50μm的範圍。
  6. 如申請專利範圍第3項之可見光反射板用層合薄膜，其中表面層以外的另一層的厚度為30~230μm的範圍。
  7. 如申請專利範圍第3項之可見光反射板用層合薄膜，其中表面層的厚度/表面層以外的另一層的厚度的比為1/20~1/2的範圍。
  8. 一種將如申請專利範圍第1項的可見光反射板用 層合薄膜用於液晶顯示器之可見光反射板之用途。
  9. 一種反射板，其係由申請專利範圍第1項之可見光層合薄膜所成者。
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