JP2007072383A - 反射シートおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】十分な反射・輝度特性を持ちながら、薄型化、軽量化を図ることのできる反射シートを提供すること。
【解決手段】熱可塑性樹脂からなる層状かつ多孔構造を有するシートであり、該シートの空孔率が３０〜９５％であって、波長５５０ｎｍにおける反射率が６０〜１２０％、比重が１．０以下であり、かつ該シートのゴニオフォトメーターで測定される散乱光プロファイルの出射角０°の光強度に対する３０°の散乱光強度が１５〜５０％、６０°の散乱光強度が８〜２５％の範囲にあることを特徴とする反射シート。
【選択図】なし

Description

本発明は、反射シートに関し、更に詳しくは液晶ディスプレイや表示体のバックライト光源に用いられる反射シートであり、特に携帯電話やＰＤＡなどのＬＥＤや冷陰極管を光源とする薄型パネルに用いる厚み１ｃｍ以下のバックライトユニットに用いる事ができる反射シートに関する。

近年、反射シートは様々な分野で用いられてきており、特に、携帯電話、パーソナルコンピュータ、テレビジョン等の液晶表示装置の主要部品として数多く使用されているが、特に携帯電話に用いられる液晶表示装置は、薄型化、省電力化、軽量化できるものであることが重要である。また、液晶表示装置の表示品位の向上も望まれており、この為には大容量の光を液晶部分に供給することが必要とされる。以上の要求を満たす為には、光源から供給する光量を多くすることが必要であり、反射シートの反射効率が高く、高輝度が得られる反射シートが求められている。

液晶表示装置のバックライトユニットには、光源を直接液晶部の下部に置く方式と、光源を透明な導光板の横に置く方式がある。反射体としては前者の方式では液晶部の下部にランプの光を反射するように配置され、後者の方式ではランプを覆うように導光板横、及び導光板の光を反射するように導光板下に配置される。これらの反射シートはいずれも高反射効率もさることながら、生産性も考慮に入れて優れた打抜き性、曲げ加工性も要求される。

従来、この反射シートの素材としては、アルミニウム等の金属板の表面に銀を主成分とする金属薄膜層を有する反射シートを貼り合わせたもの、または、白色顔料を塗工したアルミニウム等の金属板、白色ポリエチレンテレフタレートシートが反射シートとして用いられている（例えば、特許文献１、２参照）。また、ポリエチレンテレフタレートシート以外にポリオレフィン系の反射シートも報告されている（特許文献３参照）。

しかしながら、上記従来技術においては、反射シートとしての反射特性を高めようとすると、シート自体の厚みを大きくする必要があり、一方、薄型化、軽量化を図ると反射特性が劣るものとなり、十分な反射特性を持ちながら、薄型化、軽量化を図ることのできる反射シートは得ることができていなかった。

特開平２−１３９２５号公報 特開昭５９−８７８２号公報 実開昭５７−６０１１９号公報

本発明の目的は上記従来技術が有していた問題点を解消し、十分な反射特性を持ちながら、薄型化、軽量化を図ることのできる反射シートを得、更に輝度向上を図ることにある。

本発明者らは上記従来技術に鑑み鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明の目的は、
熱可塑性樹脂からなる層状かつ多孔構造を有するシートであり、下記要件（ａ）〜（ｄ）を同時に満足することを特徴とする反射シートによって達成される。
（ａ）シートの空孔率が３０〜９５％であること。
（ｂ）波長５５０ｎｍにおける反射率が６０〜１２０％であること。
（ｃ）比重が１．０以下であること。
（ｄ）シートのゴニオフォトメーターで測定される散乱光プロファイルの出射角０°の光強度に対する３０°の散乱光強度が１５〜５０％、６０°の散乱光強度が８〜２５％の範囲にあること。

また、本発明の他の目的は、
熱可塑性樹脂からなる層状かつ多孔構造を有するシートであり、下記要件（ａ）〜（ｄ）を同時に満足することを特徴とする反射シートを製造する方法であって、溶剤、及び熱可塑性樹脂から実質的になる熱可逆的ゲル化溶液を用いてゲル化製膜し、ついで延伸することによりシート状に形成することを特徴とする反射シートの製造方法によって達成される。
（ａ）シートの空孔率が３０〜９５％であること。
（ｂ）波長５５０ｎｍにおける反射率が６０〜１２０％であること。
（ｃ）比重が１．０以下であること。
（ｄ）シートのゴニオフォトメーターで測定される散乱光プロファイルの出射角０°の光強度に対する３０°の散乱光強度が１５〜５０％、６０°の散乱光強度が８〜２５％の範囲にあること。

本発明によれば、十分な反射特性を持ちながら、薄型化、軽量化を図ることのできる反射シートを提供することができ、更に輝度が向上し、特にパソコン、携帯電話の液晶表示装置に組み込まれる反射シートとして好適に用いることができる。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の反射シートは、
熱可塑性樹脂からなる層状かつ多孔構造を有するシートであり、下記要件（ａ）〜（ｄ）を同時に満足することを特徴とする反射シートである。
（ａ）シートの空孔率が３０〜９５％であること。
（ｂ）波長５５０ｎｍにおける反射率が６０〜１２０％であること。
（ｃ）比重が１．０以下であること。
（ｄ）シートのゴニオフォトメーターで測定される散乱光プロファイルの出射角０°の光強度に対する３０°の散乱光強度が１５〜５０％、６０°の散乱光強度が８〜２５％の範囲にあること。

ここで、シートの空孔率が３０％未満であると、反射が起こるシートの樹脂層と空気層との界面が減少するため、反射特性に劣るものとなる。一方、９５％を越えると反射シートの成形性、延伸性等に問題が生じる。

また、波長５５０ｎｍにおいて、反射率が６０％未満であると、反射シートを液晶ディスプレイに用いるバックライトの反射板用基材に用いられたとき、十分な明るさを得ることが難しくなる。また該反射率が１２０％あれば十分な反射特性を有するものであって、それ以上反射率を高めるためには、反射シートの重さ、嵩に影響を与える可能性が生じる。

本発明においては、軽量化の観点からシートの比重が１．０以下であることが必要であり、好ましくは０．９以下、より好ましくは、０．８以下である。
シートの素材としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂を好ましい例として挙げることができるが、特に、シートの素材である熱可塑性樹脂が実質的にポリオレフィンであることが好ましい。ここで「実質的に」とは、熱可塑性樹脂を基準として９０重量％以上をポリオレフィンが占めていることをいう。

また、ゴニオフォトメーターで測定される散乱光の強度分布が、液晶ディスプレイの輝度アップに相関することを確認した。該シートのゴニオフォトメーターで測定される散乱光プロファイルの出射角０°の光強度に対する３０°の散乱光強度が１５〜４５％、６０°の散乱光強度が８〜２０％の範囲にあることが必要であり、出射角０°の光強度に対する３０°の散乱光強度は好ましくは２０〜４５％、より好ましくは２５〜４０％である。６０°の散乱光強度は好ましくは９〜２０％、より好ましくは１０〜１８％である。

本発明の反射シートを構成する熱可塑性樹脂は、実質的に少なくとも５ｄｌ／ｇの固有粘度を有するポリエチレンからなることが好ましい。固有粘度が５ｄｌ／ｇ未満の場合、シート材料の力学的物性に問題が生じることがある。また延伸性に問題が生じる場合がある。固有粘度は更に好ましくは８ｄｌ／ｇ以上、特に好ましくは１０ｄｌ／ｇ以上である。
ここで、「実質的に」とは少なくとも５ｄｌ／ｇの固有粘度を有するポリエチレンが、熱可塑性樹脂を基準として９０重量％以上を占めることをいう。

本発明のシートは少なくとも１軸方向に延伸されてなることが好ましい。延伸を加える事で層状の構造が発現し反射界面が増え、拡散反射率を高めることが出来る。
本発明のシートの延伸方法としては縦横逐次２軸延伸、縦横同時２軸延伸、縦１軸延伸、横１軸延伸が挙げられるが、反射光の方向性や強度分布を制御し良好な反射特性を得る為には縦横同時２軸延伸、または縦横逐次２軸延伸が好ましく、更に生産性やコスト面を考慮すると縦横逐次２軸延伸が最も好ましい。また面倍率は１０倍以上延伸することが好ましい。

本発明の反射シートは、１枚のシートにより層状の多孔構造を形成してなることを特徴とする。層状構造を有することにより反射界面数を稼ぐことが可能となる。
断面方向から観察したときの層の数はシートの厚み方向に少なくとも５層以上あるのが好ましく、より好ましくは１０層以上である。層の数が５未満であれば界面反射の強度が小さく、反射率が稼げなくなる。

本発明における反射シートの好ましい厚みは１０〜２５０μｍであり更に好ましくは１０〜２００μｍである。厚みが１０μｍ未満の時には反射率が低下したり、シートを裁断する際などの取り扱い性が低下したりするなどの不具合が生じるので好ましくない。一方厚みが２５０μｍを超えると液晶バックライトユニットに挿入し、折り曲げ加工などを施したときの曲げによって表層部が剥がれたり、割れたりして耐久性に欠ける場合がある。

本発明のシートは自立性を有するため、シート１枚の状態で反射シートとして使用できるが、当該発明の反射シートの裁断を補助する目的や、液晶バックライトパネルへの挿入または設置を簡素化する目的として、別のフィルム基材に貼付して用いることも出来る。例えばアルミ製やスチール製の金属板、または他のプラスチックシートを当該反射シートの片面に接着剤や両面テープを用いて複合シートとして取り扱う事も可能である。
該基材フィルムの厚さは１０〜２５０μｍである。厚さが１０μｍ以下の場合は、ハンドリング等の問題が生じる恐れがある。また２５０μｍ以上の場合は、反射シートの薄葉化の要求にこたえられないものとなる。

本発明の反射シートの製造方法としては、特に制限はないが、実質的にゲル化製膜及び得られたゲル化シートを延伸することにより製造することができる。例えば樹脂と適当な上記ゲル化溶媒を加熱溶解させることによりゾル化させる。
このようにして得られたゾル化組成物をゲル化温度以上の温度にてシート状に付形し、該シート状物をゲル化点以下に急冷することによりゲル化シートを作成する。このゲル化シートを、樹脂のガラス転移点以上の温度で１軸あるいは２軸に延伸し、その後熱固定することにより製造することができる。かかる溶媒としては、例えばポリエチレンを熱可塑性樹脂として用いる場合、通常デカリン、ヘキサン、パラフィン、キシレン等が挙げられる。これらは２種類以上組み合わせて用いてもよい。また乾燥を制御し、ある程度溶剤を残存した状態で延伸を行うことも出来る。

以下、本発明の具体例を挙げて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
なお、実施例中の値は以下の方法で測定した。
（１）反射率：
分光光度計（（株）島津製作所製「ＵＶ−３１０１ＰＣ」）に積分球を取り付け、ＢａＳＯ_４白板を１００％とした時の測定光入射（反射）角５゜で反射率を４００〜８００ｎｍにわたって測定し、５５０ｎｍでの反射率（％）で比較を行った。
（２）空孔率：
測定したシート材料の密度ρと空孔のないシート材料の理論密度ρ０から以下の式により求めた。
空孔率 ＝ （ρ０−ρ） ／ ρ０ × １００ （％）
（３）シート材料の厚さ：
ＦＩＢ法で断面を出した後、走査型電子顕微鏡またはレーザー顕微鏡により非接触で測定した。
（４）シート材料の密度：
既知容量のシート材料片の重量を測定することにより決定した。
（５）散乱光プロファイルの測定：
自動変角光度計ＧＰ−５型（（株）村上色彩技術研究所製）を用いて、入射光に対してフィルムを垂直に配置し、全方位に渡って散乱光プロファイルを測定した。このプロファイルより、出射角０°に対する３０°、６０°散乱光強度を求めた。
（６）輝度：
バックライトにフィルムを組み込み、測定した。使用したバックライトは、評価用に用意したノートパソコンに使用される直管一灯型エッジ式バックライト（１４．１インチ）であり、元々組み込まれていた反射シートに替えて、測定対象となる反射シートを組み込んだ。測定は、バックライト面を２×２の４区画に分け、点灯１時間後の正面、６０°、３０°の輝度を求めることによって行った。輝度はトプコン社製のＢＭ−７を用いて測定した。測定した結果から下記基準に基づいて評価した。
○：正面、３０°、６０°の輝度が、元々組み込まれていた反射シートより高い。
△：正面、３０°、６０°の輝度が、元々組み込まれていた反射シートと同等（±３０ｃｄ／ｍ２）。
×：正面、３０°、６０°の輝度が、元々組み込まれていた反射シートより低い。

［実施例１］
デカリン８４重量部に、パラフィン油（Ｓｈｅｌｌ社製Ｏｎｄｉｎａ Ｏｉｌ ６８）６重量部および２２ｄｌ／ｇの固有粘度（デカリン中１３５℃で測定）を有する超高分子量ポリエチレン（Ｔｉｃｏｎａ製「ＧＵＲ」４０３２）３０重量部を加え、２軸混練押し出し機を用いて１８０℃で溶解させてゾル化し、該ゾル化物をフラットフィルム押し出しダイを介して１６０℃で押し出した。ついで、該押し出し品を水浴を通過させて冷却し、ゲル化させた。この様にして成型されたシートを６０℃で１時間乾燥させることにより、デカリンを除去した。このシート厚みは７００μｍであった。

このパラフィン油がシート中に残留したパラフィン油含有シートを、延伸中の温度を１１５℃でＭＤ方向に４倍、１２０℃でＴＤ方向に１０倍に逐次２軸延伸した。その後パラフィン油をヘキサンを用いてシートから抽出し、６０℃で１時間乾燥し、１２０℃で３分間熱固定した。得られたこのシートは厚み方向に層状構造を有する多孔質であり、下記表１の特性を有していた。

［実施例２］
デカリン１６４重量部に、パラフィン油（Ｓｈｅｌｌ製Ｏｎｄｉｎａ Ｏｉｌ ６８）６重量部および２２ｄｌ／ｇの固有粘度（デカリン中１３５℃で測定）を有する超高分子量ポリエチレン（Ｔｉｃｏｎａ製「ＧＵＲ」４０３２）３０重量部を加え、２軸混練押し出し機を用いて１８０℃で溶解させてゾル化し、該ゾル化物をフラットフィルム押し出しダイを介して１６０℃で押し出した。ついで、該押し出し品を水浴を通過させて冷却し、ゲル化させた。この様にして成型されたシートを６０℃で１時間乾燥させることにより、デカリンを除去した。このシート厚みは７００μｍであった。

このパラフィン油がシート中に残留したパラフィン油含有シートを、延伸中の温度を１１５℃でＭＤ方向に４倍、１２０℃でＴＤ方向に１４倍に２軸延伸した。その後パラフィン油をヘキサンを用いてシートから抽出し、６０℃で１時間乾燥し、１２０℃で３分間熱固定した。得られたこのシートは厚み方向に層状構造を有する多孔質であり、下記表１の特性を有していた。

［実施例３］
デカリン８４重量部に、パラフィン油（Ｓｈｅｌｌ製 Ｏｎｄｉｎａ Ｏｉｌ ６８）６重量部および超高分子量ポリエチレン（Ｔｉｃｏｎａ製「ＧＵＲ」４０３２）１２重量部と高密度ポリエチレン（Ｔｉｃｏｎａ製「ＧＵＲ」２１０５）１８重量部を加えた。このポリエチレンブレンド樹脂の固有粘度は１２ｄｌ／ｇであった。これらを２軸混練押し出し機を用いて１８０℃で溶解させてゾル化し、該ゾル化物をフラットフィルム押し出しダイを介して１６０℃で押し出した。ついで、該押し出し品を水浴を通過させて冷却し、ゲル化させた。この様にして成型されたシートを６０℃で１時間乾燥させることにより、デカリンを除去した。このシート厚みは７００μｍであった。

このパラフィン油がシート中に残留したパラフィン油含有シートを、延伸中の温度を１１５℃でＭＤ方向に４倍、１２０℃でＴＤ方向に１０倍に逐次２軸延伸した。その後パラフィン油をヘキサンを用いてシートから抽出し、６０℃で１時間乾燥し、１２０℃で３分間熱固定した。得られたこのシートは厚み方向に層状構造を有する多孔質であり、下記表１の特性を有していた。

［実施例４］
実施例１で作成したシートと、３６μｍの白色ポリエチレンテレフタレートフィルム（帝人デュポンフィルム（株）製「メリネックス」３９９）をラミネート接着剤（ディックドライＬＸ４５０ＡＬ）を用い、貼り合わせシートを作成した。下記表１に記載の特性を有していた。

［比較例１］
原料として、固有粘度０．６２ｄｌ／ｇのポリエチレンテレフタレート樹脂１１２重量％に平均粒径０．３μｍのルチル型二酸化チタン粒子（富士チタン工業（株）製、ＴＡ−３００）７６重量％を混合したものをベント式二軸押出機に供給して予備混練した。この溶融樹脂を連続的にベント式単軸混練機に供給、混練して押出し、得られたストランドを冷却、切断して二酸化チタン粒子含有ＰＥＴペレットを製造した。
このＰＥＴペレットを１４０℃で８時間の真空乾燥を施した後、フィルム原料としてベント式二軸押出機に供給し、これを１５℃に調温した冷却ロール上にＴダイより共押出し、押出機の吐出量を調整して、厚み１８００μｍの未延伸フィルムを作成した。

得られた未延伸フィルムを、加熱ロールを用いて７５℃に均一加熱し、周速が異なる二対のニップロール（低速ロール側周速：１０ｍ／分、高速ロール側周速：３１ｍ／分）間で３．１倍に縦方向に延伸（ＭＤ倍率）した。
このとき、フィルムの補助加熱装置として、ニップロール中間部に金反射膜を備えた集光赤外線加熱ヒーター（定格出力：７４Ｗ／ｃｍ）をフィルムの両面に対向してフィルム面から１ｃｍの位置に設置した。更に、予熱温度９０℃、延伸温度１２０℃、熱固定温度２４０℃、冷却温度１００℃に設定したクリップテンターを用いて３．２倍に横延伸し白色ポリエステル系フィルムを作成し、これを反射シートとした。得られた反射シートの特性は下記表１にまとめる。

［比較例２］
比較例１において、押出機の吐出量を調整して、厚み１８００μｍから変更して４００μｍの未延伸フィルムを作成したこと以外は同様の操作を行った。得られた反射シートの特性は下記表１にまとめる。

Claims (11)

1. 熱可塑性樹脂からなる層状かつ多孔構造を有するシートであり、下記要件（ａ）〜（ｄ）を同時に満足することを特徴とする反射シート。
   （ａ）シートの空孔率が３０〜９５％であること。
   （ｂ）波長５５０ｎｍにおける反射率が６０〜１２０％であること。
   （ｃ）比重が１．０以下であること。
   （ｄ）シートのゴニオフォトメーターで測定される散乱光プロファイルの出射角０°の光強度に対する３０°の散乱光強度が１５〜５０％、６０°の散乱光強度が８〜２５％の範囲にあること。
2. 比重が０．９以下である、請求項１記載の反射シート。
3. 熱可塑性樹脂が実質的にポリオレフィンである、請求項１または２記載の反射シート。
4. シートが少なくとも１軸方向に延伸されてなる、請求項１〜３のいずれか記載の反射シート。
5. １枚のシートにより層状の多孔構造を形成してなる、請求項１〜４のいずれか記載の反射シート。
6. 熱可塑性樹脂が実質的に少なくとも５ｄｌ／ｇの固有粘度を有するポリエチレンからなる請求項３記載の反射シート。
7. シート厚みが１０〜２５０μｍである、請求項６記載の反射シート。
8. 請求項１〜７のいずれか記載の反射シートを厚さ１０〜２５０μｍの基材フィルムに貼付してなる、複合反射シート。
9. 基材フィルムが熱可塑性樹脂である請求項８記載の複合反射シート。
10. 基材フィルムが金属箔である請求項８記載の複合反射シート。
11. 熱可塑性樹脂からなる層状かつ多孔構造を有するシートであり、下記要件（ａ）〜（ｄ）を同時に満足することを特徴とする反射シートを製造する方法であって、溶剤、及び熱可塑性樹脂から実質的になる熱可逆的ゲル化溶液を用いてゲル化製膜し、ついで延伸することによりシート状に形成することを特徴とする反射シートの製造方法。
    （ａ）シートの空孔率が３０〜９５％であること。
    （ｂ）波長５５０ｎｍにおける反射率が６０〜１２０％であること。
    （ｃ）比重が１．０以下であること。
    （ｄ）シートのゴニオフォトメーターで測定される散乱光プロファイルの出射角０°の光強度に対する３０°の散乱光強度が１５〜５０％、６０°の散乱光強度が８〜２５％の範囲にあること。