JP2005070240A - バックライト用の反射フイルム - Google Patents

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Abstract

【課題】
レンズ導光体のレンズ山部を傷つけることなく、レンズ導光体方式バックライトの特徴である高い正面輝度を保持した拡散反射タイプの反射フイルムを提供する。
【解決手段】
表面に複数の凹部を有し、前記複数の凹部周辺に形成される凸部が互いに連続してネット状に延在し、凸部の頂は丸味を帯びるとともにその頂角が鈍角であり、凹部はクレータ状穴から構成され、かつクレータ状穴からなる複数の凹部が配列された反射面を有する反射フイルムであって、その反射面に保護層を設けたものである。また、該反射面に金属膜を設け、更に、その金属膜の上に保護層を設けることができる。クレーター状穴の大きさは、口径4μm〜150μmであり、好ましくは5μm〜50μmである。
【選択図】図3

Description

本発明は、各種液晶表示装置に使用されるバックライトに用いられる反射フイルムに関するものである。更に詳しくは、レンズ導光体の下方に配置される反射フイルムであって、レンズ導光体のレンズ山部を傷つけることなく、しかも、高い正面輝度を有する拡散反射型反射フイルムに関するものである。尚、ここでレンズ導光体というのは、その表面にプリズム状のレンズを有する導光体のことである。
反射フイルムには、大別して鏡面反射特性を有するタイプと拡散反射特性を有するタイプとがある。鏡面反射特性を有する反射フイルムは、プラスチックフイルムの平滑な表面にアルミニウムや銀等の金属を蒸着して平滑な金属膜を形成している。一方、拡散反射特性を有するタイプのものは、フイルムの上にエンボス加工等により凹凸を形成し、又はアクリルビーズ、シリカビーズ等の真球状又は球状の粒子を混合した樹脂塗料をコーティングし、球状の凹凸を表層に形成し、更に、その表面に、金属膜を形成したものが多い。
鏡面反射特性を有する反射フイルムは、平滑なフイルム基材の上に平滑な金属膜、その上に保護膜を設けたものが多い。この鏡面反射特性を有する反射フイルムにおいては、入射光の入射角と同じ角度で反射光が反射される。従って、反射率は高いが、反射光の方向は入射角によって定まり、指向性の高いものとなる。それに対して、拡散反射特性を有するタイプのものは、基材フイルムの上に凹凸を設けているので、入射光は乱反射して反射光は拡散し指向性が低いものとなる。
鏡面反射特性を有する反射フイルムにおいては、反射光は正反射で指向性が高いので、極く小さなフイルムの欠陥(オレ、キズ)、フイルムと導光体間の異物、導光体の欠陥(小さな混合異物、キズ、気泡等)等が液晶表示装置のパネル上に、また、バックライト上に鮮明に視認される。そのため、鏡面反射特性を有する反射フイルムは、生産工程における不良率が高くなりやすい、表示品質不良、外観品質を損なう等の問題が指摘されている。これらのことから、鏡面反射特性を有する反射フィルムは、レンズ導光体方式のバックライトにおける導光体の下に配置する反射フイルムには適さないとされる。
拡散反射特性を有する反射フイルムについても、反射フイルム表面の凹凸がレンズ導光体のレンズ山部を傷つけ、同様に、生産工程における歩留まり不良、表示品質不良、外観不良の問題がある。また、金属膜を有する反射フイルムは、金属が酸化されて、反射率が低下するという問題があり、この金属膜の酸化防止のための保護膜を設けることは知られている。一方、傷等に基づく問題を解決する方法はほとんど知られていない。
特開2001−305321号公報 特開2001−305313号公報 特開2001−296412号公報 特開2002−31703号公報 特開2002−71918号公報 特開平8−297336号公報 特開2002−71919号公報 特開2002−79605号公報 特開2002−318305号公報
本発明は、かかる観点から、拡散反射特性を有する反射フイルムにおいて、レンズ導光体のレンズ山部を傷つけることなく、しかも、レンズ導光体方式バックライトの特徴である高い反射光の指向性に基づく高い正面輝度を保持した拡散反射特性を有する反射フイルムを提供するものである。
本発明の要旨は、表面にクレータ状穴からなる複数の凹部を有し、複数の凹部周辺に形成される凸部が互いに連続してネット状に延在し、凸部の頂は丸味を帯びるとともにその頂角が鈍角であり、かつクレータ状穴からなる複数の凹部が配置された反射面を有する反射フイルムにおいて、反射面に保護層を設けたことを特徴とするバックライト用の反射フイルムであり、表面にクレータ状穴からなる複数の凹部を有し、複数の凹部周辺に形成される凸部が互いに連続してネット状に延在し、凸部の頂は丸味を帯びるとともにその頂角が鈍角であり、かつクレータ状穴からなる複数の凹部が配置された反射面を有する反射フイルムにおいて、反射面に金属膜を設けたことを特徴とする、バックライト用の反射フイルムであり、そして、この金属膜上に保護層を設けることができる。クレーター状穴の大きさは、口径4μm〜150μmであり、好ましくは、口径5μm〜50μmである。
保護層は、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、アクリル系樹脂、メラミン系樹脂、フッ素系樹脂及びポリアミノ酸系樹脂等から選択される少なくとも一種の樹脂からなり、この場合の保護層の厚みは0.1〜10μm程度である。また、保護層は、酸化錫、酸化亜鉛、酸化珪素、窒化珪素、インジウム−錫酸化物(ITO)等の無機物からなり、その保護層の厚みは10〜300nm程度である。無機物の保護層は、真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーテイング法、化学蒸着法(CVD)から選択された一種の方法で形成することができる。また、反射面の上方金属膜の下方に下地層を設けることができる。金属膜は、少なくとも銀、アルミニウム、銀・パラジウム・銅合金の内一種から構成することができる。
反射フイルムの表面にクレータ状穴からなる複数の凹部を有し、複数の凹部周辺に形成される凸部が互いに連続してネット状に延在し、凸部の頂は丸味を帯びるとともにその頂角が鈍角であり、互いに連続してネット状に延在していることにより、レンズ導光体のレンズ部において、反射フイルムの反射面がレンズ導光体のレンズの複数の稜線に略接する状態に保持されている。このため、本発明の反射フイルムがレンズ導光体に対し移動する際は、反射フイルム側の凸部とレンズ導光体のレンズの稜線とが摺接する。即ち、反射フイルムの凸部はレンズ導光体のレンズ山部を傷つけることなく滑動する。また、前記クレータ状穴からなる複数の凹部が配置された反射面に金属膜を設けた反射フイルムにおいて、金属膜上に保護層を設けることにより、反射面に形成された金属膜の酸化防止、黄変防止の効果を奏する。これに伴い、液晶表示装置用バックライト発光面に傷による暗点、明点等の欠点が無く鮮明できれいな画面を実現することができる。しかも、レンズ導光体方式バックライトの特徴である指向性に基づく高い正面輝度を示す。
レンズ導光体方式バックライト用の反射フイルム1は、通常、図2に示したように、レンズ導光体2の下に配置されて、光源5から出射した光をレンズシート3を経て、拡散フイルム4から均一に放射するような構成となっている。そして、図5に示したように、反射フイルム1がレンズ導光体2と接触する反射フイルム1の面を凹凸面32となるように熱成形するか又は反射フイルムの表面に粒子33を含む樹脂層31が設けられ凹凸面32が形成されている。これは、反射フイルム上で、光が乱反射して指向性の低いものとするためである。
反射フイルム1は、ポリエステル系樹脂若しくはポリオレフィン系樹脂からなるフイルム又は白色フイルムが使用される。白色フイルムは、フイルム若しくはシート状に成形する前に、例えば、白色となるように、酸化チタン、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、炭酸マグネシウムや酸化アルミニウムなどの顔料をプラスチック樹脂に添加してフイルム、シートに成形したものである。樹脂に炭酸カルシウムや酸化チタン等の無機充填剤を含有させフイルムを成形し、これを延伸し多数のミクロボイドを形成させたものを使用することもできる。また、反射の効率を高めるために、反射フイルムに、銀又はアルミニウムの蒸着層を設けたものを、使用することもできる。更に、例えば、白色となるように、酸化チタン、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、炭酸マグネシウムや酸化アルミニウムなどの顔料を含む樹脂層を反射フイルムにコーティングしたものでもよい。
本発明の反射フイルムには、その表面にクレータ状穴からなる複数の凹部を有し、複数の凹部周辺に形成される凸部が互いに連続してネット状に延在し、凸部の頂は丸味を帯びるとともにその頂角が鈍角であり、クレータ状穴からなる複数の凹部が配置された反射面を有する反射フィルムを使用する。反射フイルムの反射面は、種々の大きさをもつ多数のクレーター状穴からなる。勿論、同じ大きさのものも含まれる。クレーター状穴の配列も、一定の規則性をもつものよりも、ランダムな配列をもつものが好ましい。
本発明に使用する反射フィルムの詳細を、図1に示した。反射フイルム13の表面は、クレーター状穴11が隣接して複数連続する非幾何学形状パターンで構成されており、パターンは、クレーター状穴11周りの凸部12が互いに連続してネット状に延在する形態に構成されている。即ち、図1(a)は、電子顕微鏡による反射フイルム13の反射面14の斜視拡大写真を図示したもので、この図に示すように、反射面14のパターンは、掬い取る部分の周縁が互いに重なるように、ほぼ平坦な面をスプーンで掬い取るようにしてできた、大きさの異なる大小様々なクレーター状穴11が複数隣接して連続した凹凸で構成されている。また、各クレーター状穴11の大きさは、口径4μm〜150μm、好ましくは肉眼で模様として目立たない口径5μm〜50μmの範囲で分布することが望ましい。クレーター状の穴はその大きさが異なるものが配列されるので、クレーター状の穴と穴の配列もランダムになる。勿論、大きさの揃ったクレーター状の穴を規則的に配列することもできる。
また、各クレーター状穴部11を画成する凸部12は、互いに連続して単一平面にほぼ沿ってネット状に延在し、凸部12の頂は、図1(b)に示すように、やや丸みを帯びるとともに、その頂角θが鈍角となるように形成されている。このため、反射フイルム側のネット状に延在する凸部12の丸みを帯びた稜線が常に導光体と略接する形態に保持されるため、反射フイルム13がレンズ導光体に対し移動する際に、反射フイルム13のネット状に延在する凸部12とレンズ導光体とが摺接することとなって、反射フイルムは、レンズ導光体上をスムーズに、レンズ導光体のレンズ稜線を傷つけることなく滑動する。即ち、多数のクレーター状の穴からなる反射面をもつ反射フィルムは、レンズ導光体のレンズ山部を傷をつけることの少ないものである。
本発明の反射フィルムが上記のような多数のクレーター状の穴及びそのクレーター状の穴の周りの突部が互いに連続してネット上に在延した構成をとる反射面をもつことにより、拡散反射フィルムでありながら、クレーター状の穴の表面が凹面鏡としての作用することにより、光の指向性を維持する特徴をもたせることができる。図6に輝度の測定結果を示した。記号Aは上記多数のクレーター状穴からなる反射面(以下クレーター状反射面と称する)を有する反射フィルムの輝度を、記号Bは正反射タイプの反射フィルム(代表的なものとして三井化学社製SU−119を使用した)の輝度を、記号Cは拡散反射タイプの反射フィルム(代表的なものとして東レ社製E60Lを使用した)の輝度をそれぞれ示している。
正反射タイプの反射フィルムBの正面輝度が2522cd/mであり、拡散反射タイプの反射フィルムCの正面輝度が2141cd/mであり、クレーター状反射フィルム反射面を有する反射フィルムAの正面輝度が2476cd/mであった。これからわかるように、クレーター状反射面をもつ反射フィルムはAは、正反射タイプの反射フィルムの輝度よりは若干低いものの、拡散反射タイプの反射フィルムの輝度よりは高くなっている。このように、クレーター状反射面を有する反射フィルムは、拡散反射タイプの特性を有しながら、正面輝度が高いという特徴をもつ。
クレーター状反射面をもつ反射フィルムは、例えば、フィルムを押し出し成形する際に、設けるべきクレーター状の穴に対応する突起をもたせたロールを使用し、溶融成形した樹脂フィルムの上にローラ上の形状を転写することにより得ることができる。樹脂フィルムの材料としては、ポリエステルを好適に使用することができる。また、ポリエステルフイルムを基材とし、その表面に紫外線硬化アクリル樹脂をクレータ状凹部及びネット状に延在する凸部に対応する凹凸のある転写ロールを用いて、紫外線照射し硬化成形して得ることができる。
クレーター状反射面を有する反射フィルムは、その他、例えば、特開平11−52110号公報、特開平11−242105号公報に記載の方法に基づいても製造することができる。即ち、まず、母型用基材を準備する。この母型用機材の表面に先端が球面状をした圧子を押圧し、母型用基材表面における圧子の位置を変えながらこの圧子による押圧を繰り返すことにより、母型用基材の型面にその内面が球面の一部をなす多数の凹部を連続して形成する。次に、反射面形成用母型の凹部を形成した型面の凹凸形状を反対にした型面を持つ転写型を形成し、この転写型の型面を反射体用基材の表面に転写し、ついで、反射体用基材表面の凹凸上に反射膜を形成し、これを反射面とするものである。
上記説明したクレーター状反射面を有する反射フイルムにおいて、反射面の上に金属膜を設けることができる。金属膜を設けることにより、輝度を高めることができる。金属膜に使用する金属としては、反射率の高い材料であればよいが、銀、アルミニウム、銀・パラジウム・銅合金等の金属が使用される。金属膜は、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレディング法等のドライコーティング法で形成することができる。金属膜は、金属の単層膜や積層膜であってもよく、酸化物の単層膜や積層膜であってもよい。膜の厚みは、特に制限はないが、10〜300nm程度である。
本発明の特徴の一つは、反射フィルムの反射面に保護層を設けることにある。即ち、図3に示したように、凹凸面21上側の反射金属膜22に保護層25を設けるのである。この反射面23は、クレーター状反射面である。保護膜25は、反射面の腐食、酸化劣化、黄変等を防止するためのものである。特に、金属膜は酸化劣化を受けやすく、輝度低下の大きな原因になる。このような保護層を設けることにより、クレーター状反射面の元々傷つけにくいという性質に加えて、レンズ導光体のレンズ山部を傷をつけることを防止する効果を一段と大きくするものである。
保護層は、2種の方法で実現することができる。その一は樹脂膜を形成することであり、その二は極薄い無機質層を形成することにある。樹脂の保護層は、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、アクリル系樹脂、メラミン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリアミノ酸系樹脂の単独又は混合体からなる樹脂材料を使用して、キスコート法、グラビアコート法、リバースコート法等のウエットコーティング法で形成することができる。また、無機質層の保護層は、酸化錫、酸化亜鉛、酸化珪素、窒化珪素、ITO(インジウム・錫酸化物)の無機質膜であり、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーテイング法、CVD(化学蒸着法)等の方法で形成することができる。これら無機質の保護層は、その厚みが大きいと、輝度が低下するので、厚みはnmレベルのものにするのがよい。具体的には、10〜300nmの厚みにするのがよい。
CVDについては、例えば、特開平10−83988号公報、特開2000−73172号公報、特開2000−277501号公報、特開2000−277502、特開2001−198879号公報、特開2001−345280号公報等に記載されている。CVDは、基板上に所定の薄膜を作成するプロセスである。CVDには、プラズマを形成してプラズマのエネルギーにより気相反応を生じさせて成膜を行うプラズマCVD、基板を加熱して基板の熱により気相反応を生じさせて成膜を行う熱CVDの他に、所定の高温に維持した発熱体を経由して原料ガスを供給するタイプの発熱体CVDが知られている。この中で、発熱体CVDにおいては、化学蒸着装置内に基板を配置し、容器内に設けられた発熱体を所定の高温に維持しながら原料ガスを導入する。導入された原料ガスが発熱体の表面を通過する際、分解や活性化等の変化が原料ガスに生じ、この変化による生成物が基板に到達することにより最終的な目的物である材料の薄膜が基板の表面に堆積し、薄膜が形成される。即ち、基体として反射フィルムを用いれば、反射フィルムに無機質膜を形成することができる。無機質膜は、酸化錫、酸化亜鉛、酸化珪素、窒化珪素、ITO(インジウム・錫酸化物)の膜である。
更に、反射面と金属膜又は保護層との間に、下地層を設けることができる。下地層を設けた場合の反射フィルムの構成の例を図4に示した。即ち、凹凸面26の上に下地層27が設けられ、金属膜28が保護層29と下地層27の間に形成される。下地層27は、反射フィルム1の凹凸面26と金属膜28の密着度高めるためのものであり、金属膜の形成適正化を高めるものである。具体的には、保護層と同様に、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、メラミン系樹脂、フッ素系樹脂、アミノ系樹脂の単独又は混合体からなる樹脂材料を使用して、キスコート法、グラビアコート法、リバースコート法、スプレーコート法等のウエットコーティング法で形成することができる。下地層27の厚みは、クレーター状反射面の形状を損なわない範囲であればよく、0.01〜1μm程度のものである。
(反射フィルムの調製)
クレータ状反射面は、ポリエステルフイルム上に光硬化型アクリル樹脂を塗布し、凹凸加工した金属ロールで押圧するとともに紫外線を照射して、所定のクレータ状穴を有する凹凸形状を形成せしめた。このクレータ状の穴を有する凹凸面の上にスプレーコーティングにより下地層を形成した。更に、下地層の上にスパッタリング法により銀・パラジウム・銅合金からなる金属膜を形成した。保護層は、CVDによりシランガスを原料として窒化シリコン膜を形成した。
(バックライトユニットの調製)
レンズ導光体は、くさび形で、一方の面がプリズム状レンズ形状で、他方の表面が粗面になったものを使用した。即ち、レンズ導光体の光源の近いところから遠いところにいくに従って、光源に近いところは厚く遠いところは薄くなるように、光源に近いところは凹凸が粗となり、遠いところは密となるようにシボ状の凹凸をつけ、かつ、裏側(反射フイルムと接する面)表面にプリズム状レンズの形状がつくように金型を使用して射出成型することにより得た。レンズシートは、ポリエステルフイルム上に、アクリル系紫外線硬化型樹脂によって所定のプリズム頂角をもつ、ピッチ50μmのプリズム列が並列に連設したプリズム層を形成せしめることにより得た。この導光体及びレンズシートを使用して、バックライトユニットを組み立てた。
レンズ導光体は、長さ287.6mm、217.2mmの寸法をもつ矩形状のものである。このレンズ導光体の下に反射シートを配置した。レンズ導光体の長さ287.6mmの長辺の側端面に、径が2.6mmで長さが290mmの冷陰極管を配置した。次いで、レンズ導光体の表面頂角65度のプリズムの列を配したレンズシートをプリズム列が冷陰極管に平行しプリズム列が導光体と接する面にくるよう配置した。更に、その上に、拡散フイルムを配置した。レンズシートの寸法は、レンズ導光体のそれと同様であった。また、レンズ導光体の寸法は、縦267.2mm、横287.6mm、厚み2.9〜0.8mmであり、レンズシートも同様の寸法で、厚みは155μm、拡散フイルムも同様でその厚みは136μmであり、反射フイルムの寸法もレンズ導光体と同様で、その厚みは198μmであった。
上記バックライトユニットの上に液晶素子を配置し、所定の筐体に納めることにより、ノート型パソコン用液晶表示装置を得ることができる。
(バックライトユニットの輝度の測定)
長さ287.6mm、217.2mmの寸法をもつ矩形状のレンズ導光体バックライトユニットを使用した。ランプは、その径が2.6mmで長さが290mmのものを使用し、12V、0.5Aの条件で点灯した。輝度測定器は、トプコン製BM−7を備えた、大野技術研究所輝度特性計測システム「ORDL−002」を使用し、暗室の中で測定を行った。バックライトユニット上の法線からの角度を2度ずつ左右に変化させて0〜±90度の範囲に亘って、バックライトユニットの長辺側を上下とした状態で輝度を測定した。
本発明の反射フィルムは、レンズ導光体のレンズ山部を傷つけることなく、酸化による輝度の劣化や黄変が無く、しかも、レンズ導光体方式バックライトの特徴である高い正面輝度を有するものであり、液晶表示装置用の反射フィルムとして広く使用することができるものである。
反射フィルムの反射面を示す図である バックライトユニットの構成例を示す図である 保護層の例を示す図である 反射面上の層の構成を示す図である 反射フィルムの構成例を示す図である 輝度を示す図である
符号の説明
1 反射フィルム
2 レンズ導光体
3 レンズシート
4 拡散フイルム
5 光源
11 クレーター状穴
12 クレーター状穴周りの突部
13 反射フィルム
14 反射面
21、26 凹凸面
25、29 保護層
23 反射面
27 下地層
22、28 金属膜
31 樹脂層
32 凹凸面
33 粒子
θ 突部の頂のなす角度
A クレーター状反射面を有する反射フィルムの輝度
B 正反射タイプの反射フィルムの輝度
C 拡散反射タイプの反射フィルムの輝度

Claims (12)

  1. 表面にクレータ状穴からなる複数の凹部を有し、前記複数の凹部周辺に形成される凸部が互いに連続してネット状に延在し、前記凸部の頂は丸味を帯びるとともにその頂角が鈍角であり、かつ前記クレータ状穴からなる複数の凹部が配置された反射面を有する反射フイルムにおいて、前記反射面に保護層を設けたことを特徴とするバックライト用の反射フイルム。
  2. 表面にクレータ状穴からなる複数の凹部を有し、前記複数の凹部周辺に形成される凸部が互いに連続してネット状に延在し、前記凸部の頂は丸味を帯びるとともにその頂角が鈍角であり、かつ前記クレータ状穴からなる複数の凹部が配置された反射面を有する反射フイルムにおいて、前記反射面に金属膜を設けたことを特徴とするバックライト用の反射フイルム。
  3. 前記金属膜上に保護層を設けたことを特徴とする、請求項2に記載のバックライト用の反射フイルム。
  4. 前記クレーター状穴の大きさが、口径4μm〜150μmであることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載のバックライト用の反射フィルム。
  5. 前記クレーター状穴の大きさが、口径5μm〜50μmであることを特徴とする請求項4に記載のバックライト用の反射フィルム。
  6. 前記保護層がポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、アクリル系樹脂、メラミン系樹脂、フッ素系樹脂及びポリアミノ酸系樹脂から選択される少なくとも一種の樹脂からなることを特徴とする請求項1又は請求項3に記載のバックライト用の反射フイルム。
  7. 前記保護層の厚みが0.1〜10μmであることを特徴とする請求項6に記載のバックライト用の反射フイルム。
  8. 前記保護層が酸化錫、酸化亜鉛、酸化珪素、窒化珪素、インジウム−錫酸化物(ITO)等の無機物からなることを特徴とする請求項1又は請求項3に記載のバックライト用の反射フイルム。
  9. 前記保護層の厚みが10〜300nmであることを特徴とする請求項8に記載のバックライト用の反射フイルム。
  10. 前記保護層が、真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーテイング法、化学蒸着法(CVD)から選択された一種の方法で形成されたことを特徴とする請求項8又は請求項9に記載のバックライト用の反射フイルム。
  11. 前記反射面の上方金属膜の下方に下地層を設けたことを特徴とする請求項1から請求項10のいずれかに記載のバックライト用の反射フイルム。
  12. 前記金属膜が少なくとも銀、アルミニウム、銀・パラジウム・銅合金の内一種からなることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載のバックライト用の反射フイルム。

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