JP2007086775A - 高度の光拡散能を有する反射部材 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の主目的は、反射部材が、６０度の入射角でＡＳＴＭ Ｄ５２３規格による方法によって測定した場合に、１０％以下の光沢を示すことを特徴とする、光を反射することができる基板を備える高度の拡散能を有する反射部材を提供することである。
【解決手段】本発明は、光を反射することができる基板を備える反射部材であって、この反射部材が、光源が反射部材の表面に６０度で投射されたときに測定された場合に１０％以下の光沢度を呈することを特徴としている。本発明の反射部材は、光を均一に反射することができ、高い反射能を有する。
【選択図】図６

Description

本発明は、光を均一に反射し、輝度を高めることのできる反射部材（ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）に関する。特に、本発明は、液晶ディスプレイに使用することができる光拡散型反射部材に関する。

液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ）の表示輝度を高めるために、表示機能の必要不可欠な要素として、かつＬＣＤの輝度の源としてバックライトを使用することが重要である。本発明の以前に、ＬＣＤの表示輝度を改善するためのバックライト源の改良に関する多くの方法が提案されてきている。例えば、ランプの数を増加することによる、及び／又はランプの発行量を増加させることによる表示輝度を改善することが提案されていた。しかしながら、この方法は大きさ及び電気消費の問題に関する欠点を有している。

優秀な反射部材は、視角を狭めることなく、全体的に輝度を上げることができる。現実のテストによれば、装置の反射度が３〜５％増加する場合、同じ条件における同じ装置の輝度は８〜１０％増加する。

さらに、ＬＣＤ製品市場は、ラップトップコンピュータのＬＣＤ又は液晶テレビのＬＣＤによって拡大している。このように、考慮されるべき重要な要因は十分なイメージング輝度、広い視角、明瞭なイメージコントラスト、及び望ましい寿命である。これらの要求を満たすために、直接式バックライトが大型液晶テレビに使用される主流の技術となってきている。図１は、直接式バックライト装置の図である。

直接式バックライト装置製品は、通常高い輝度を提供するが、ランプの数が増加するために明暗の縞が簡単に生じ、よって光の均一性が影響される。さらに、通常の反射部材は平面であり、光の入射角が垂直から偏位したときに、反射された光もまた垂直から偏位し、よって前面の輝度が不十分となる。

上述の欠点を克服する１つの方法は、光拡散板を使用することである。例えば、特許文献１は、ガラス基板の表面の金属をエッチングして、ざらざらで凹凸の表面を有する反射部材を得るものを開示している。ガラス基板の裏面がエッチング溶液に接触するのを避けるために、ガラス基板は保護されなければならず、これによって製造工程はより複雑になり、エッチング溶液を後処理する困難度が増す。

さらに、マスクリソグラフィー技術による、光感光性樹脂で金属に凹凸構造を有する層を形成したものもまた提案された。しかし、マスクリソグラフィーを含む製造工程はさらに高価であるとともに、制御は簡単ではない。

広範囲に亘る調査の後に、上述の欠点を、反射部材の表面上に直接凹凸構造のフィルムを載せることによって克服できることが判明した。この製造工程は単純で、制御しやすく、基板への接着強度を増大することができる。
特開２０００−１１８８６号公報

本発明の主目的は、反射部材が、６０度の入射角でＡＳＴＭ Ｄ５２３規格による方法によって測定した場合に、１０％以下の光沢を示すことを特徴とする、光を反射することができる基板を備える高度の拡散能を有する反射部材を提供することである。

様々な表面構造の故に、物体は光を様々に反射する。光の反射には、鏡面反射と拡散反射とが含まれる。図２に示すように、光が滑らかな表面を有する硬い物質上に投射すると、光は一様に反射し、そのような反射は鏡面反射と呼ばれる。図３に示すように、光が粗い表面を有する物体上に投射すると、光は不規則に反射し、そのような反射は拡散反射と呼ばれる。

拡散反射効果を得るために、本発明による反射部材は基板の少なくとも一の表面上に凹凸状の微小構造を有している。凹凸構造を形成する工程は特に限定されず、当業者に良く知られた工程であってよい。好ましい方法は、基板の表面上に凹凸構造を有する樹脂塗布層を形成する方法である。上記の樹脂塗布層は、１μｍ〜５０μｍの範囲の直径を有する粒子と、結合剤とを備えている。高い拡散効果を達成するために、粒子の量は、結合剤の重量を基準として約１０〜２００重量％の範囲にあることが好ましく、３０〜６０重量％の範囲にあることがより好ましい。粒子の量が結合剤の重量を基準として１０重量％より少ない場合には、拡散効果は望ましいものではなく、その反対に、粒子の量が２００重量％より多い場合には、粒子が基板の表面上の結合剤の中に固定され難く、粒子の抜けが生じる危険性がある。本発明に使用され得る粒子は特に限定されるわけではなく、有機物の粒子でも、無機物の粒子でも、またはこれらの混合物でもあり得る。また、粒子の形状も特に限定されず、球状、又はダイアモンド形状であり得る。

本発明で使用される有機物粒子は、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、および、これら樹脂の混合物からなるグループから選ぶことができる。

本発明で使用される無機物粒子は、酸化亜鉛、二酸化珪素、二酸化チタン、ジルコニア、酸化アルミニウム、硫化亜鉛、硫化バリウム、及びこれらの混合物からなるグループから選ぶことができる。

本発明の一実施形態によれば、上記の粒子は、好ましくは１μｍから１０μｍの範囲の大きさの有機物粒子である。好ましくは、有機物粒子はシリコーン樹脂の粒子である。

上記の結合剤は特に限定されないが、例えば、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、アルキド樹脂、ポリエステル樹脂、及びこれらの混合物からなるグループから選ぶことができ、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、及びこれらの混合物が好ましい。本発明に使用される結合剤は、光が透過できるように無色透明であることが好ましい。

本発明による反射部材の基板は特に限定されず、透明、半透明、または不透明であり得る。通常、基板は少なくとも一層のポリマー樹脂を備えて成る。ポリマー樹脂は、特別な限定を必要としない。好適なポリマー樹脂の例は、ポリエチレン（ＰＥ）またはポリプロピレン（ＰＰ）のようなポリオレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のようなポリエステル樹脂、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）のようなポリアクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、及びこれらの混合物を含むが、これらに限られるわけではない。本発明の一実施形態によれば、本発明にかかる反射部材はポリエステル樹脂、好ましくはポリエチレンテレフタレートの基板を備えて成る。本発明において使用される基板は、当業者には良く知られている無機物の粒子を任意的に含んでいて良く、この無機物の粒子は酸化亜鉛、二酸化珪素、二酸化チタン、酸化アルミニウム、硫化カルシウム、硫化バリウム、炭酸カルシウム及びこれらの混合物であり、この中の二酸化チタン及び硫化バリウムが好ましい。本発明にかかる反射部材の反射効果は、発泡性のポリマー樹脂又は無機物の粒子を使用することによって達成される。本発明において使用される基板は多層の基板であり得、中間の層が発泡性であろうと非発泡性であろうと前記ポリマー樹脂を含む、または中間の層が無機物の粒子を含む。

本発明の反射部材上の凹凸上の微細構造を有するコーティング層は、１μｍから５０μｍ、好ましくは２μｍから１５μｍの範囲の厚みを備えている。ポリマー樹脂の黄変、この黄変による反射効果の劣化、及び結果として生じる液晶ディスプレイに関する色調変異の問題を避けるために、ＵＶ光を吸収することのできる無機物がコーティング層に任意的に添加されている。無機物の好適な種はいかなる特別な限定を必要とせず、例えば、酸化亜鉛、酸化鉛、酸化アルミニウム、二酸化珪素、二酸化チタン、硫化カルシウム、硫化バリウム、炭酸カルシウム、又はこれらの混合物であるが、これらに限られるわけではない。上記の無機物の粒子サイズは通常、１ｎｍから１００ｎｍの範囲、好ましくは２０ｎｍから５０ｎｍの範囲である。

本発明にかかる反射部材の基板上のコーティング層は、当業者には既知の添加剤を含んでよく、それらは例えばレベリング剤、安定剤、硬化剤、蛍光輝度増強剤、またはＵＶ吸収剤であるが、それに限られるわけではない。

本発明において、分子間の化学結合を通じて結合剤で架橋を形成するために使用することのできる硬化剤は、当業者には良く知られており、例えばポリイソシアネートであるが、これに限られるわけではない。

本発明に使用することのできる蛍光輝度増強剤は、特に限定されるわけではなく、当業者には明白であり、ベンゾキシアゾール、ベンゾイミダゾール、またはジフェニルエチレンビストリアジンを含む有機物質であり得るが、これに限られるわけではなく、または硫化亜鉛を含む無機物質であり得るが、これに限られるわけではない。

本発明に使用されることのできるＵＶ吸収剤は、当業者にはよく知られており、ＵＶ吸収剤の例としてはベンゾトリアゾール、ベンゾトリアジン、ベンゾフェノン、又はサリチル酸誘導体が含まれる。

本発明の反射部材は、４００μｍから７８０μｍの可視波長域において９７％以上の反射能を提供し、効果的にバックライト装置の輝度を上げることができる。

“光沢度”は、物体の表面が滑らかであるか否かを評価するための視覚的な特性である。物体の表面がより多くの光を反射する場合、物体の光沢度はより大きい。図４に示すように、光源が入射角６０度で投影する場合、凹凸状の微細構造を有する表面の光沢度は、ＡＳＴＭ Ｄ５２３規格の標準方法で測定した場合に、１０％以下である。

本発明の反射部材は、ゴニオフォトメータ（ｇｏｎｉｏｐｈｏｔｏｍｅｔｅｒ）によって測定された反射パラメータの分布によって証明されるように、良好な光の拡散効果を示す。図５ａに示すように、概して滑らかな表面を有する一般的な物体に対しては、反射方向における、より強い反射が得られる。しかし、図５ｂに示すように、本発明の反射部材に対しては、光線は反射部材の凹凸状の表面構造によって様々な方向に拡散的に反射する。

本発明の反射部材は良好な耐候特性を有し、ＵＶ光の吸収に優れ、光を拡散的に反射することができ、均一な視角を得ることができる。したがって、本発明の反射部材はバックライト装置に、特にフラットディスプレイの直接型バックライト装置の光拡散反射部材として使用するのに好適である。反射部材が高い拡散特性を有しているので光を均一に拡散することができ、よって明暗の縞を除去することができるとともに均一な照明効果を達成することができる。

後述の実施例は本発明をさらに説明するためのものであるが、本発明の範囲を限るものではない。当業者によって簡単に達成することのできる変型や変形は本明細書及び請求の範囲に開示されている技術的範囲に含まれる。

［実施例１］
６８．１ｇのアクリル樹脂［Ｅｔｅｒａｃ７３６３−ｉｓ−５０，エターナル社］（約５０％の固形分を含む）がプラスティックのビンに加えられた。その後、５２．０ｇのメチルエチルケトン、５２．０ｇのトルエン、５０．０ｇの平均粒径２４μｍのシリコーン樹脂粉［Ｔｏｓｐｅａｒｌ １４５， ＧＥ東芝シリコーン社］、１０．０ｇの１〜１００ｎｍの酸化亜鉛／ニ酸化チタン／硫化バリウム、及び６．６ｇの硬化剤［Ｄｅｓｍｏｄｕｒ ３３９０、バイエル社］が、高速攪拌の下で順に加えられた。このようにして、固形分が約４０％であり、総重量が約２５０．０ｇのコーティング材が得られた。コーティング材はＵＸ−１５０（帝人社製）の基板に塗布された。乾燥後、１０μｍのコーティングフィルムが得られた。７日間の静置の後、フィルムは耐候試験（Ｑ−パネル社製のＱＵＶ加速耐候試験機を用いた）にかけられた。試験の結果を表１に示す。さらに、図６に示すように、塗布された基板の輝度も測定された。

［実施例２］
基板ＵＸ−１５０（帝人社製）をＥ６０Ｌ（東レ社製）に置き換えた以外は、実施例１の手順が繰り返された。試験の結果を表１に示す。

［比較例１］
１４５．９ｇのアクリル樹脂［Ｅｔｅｒａｃ７３６３−ｉｓ−５０，エターナル社］（約５０％の固形分を含む）がプラスティックのビンに加えられた。その後、３８．０ｇのメチルエチルケトン、３８．０ｇのトルエン、１０．０ｇの１〜１００ｎｍの酸化亜鉛／ニ酸化チタン／硫化バリウム、及び１４．１ｇの硬化剤［Ｄｅｓｍｏｄｕｒ ３３９０、バイエル社］が、高速攪拌の下で順に加えられた。このようにして、固形分が約４０％であり、総重量が約２５０．０ｇのコーティング材が得られた。コーティング材はＵＸ−１５０（帝人社製）の基板に塗布された。乾燥後、１０μｍのコーティングフィルムが得られた。７日間の静置の後、フィルムは物理特性の試験にかけられた。試験の結果を表１に示す。

［比較例２］
基板ＵＸ−１５０（帝人社製）をＥ６０Ｌ（東レ社製）に置き換えた以外は、比較例１の手順が繰り返された。試験の結果を表１に示す。

［比較例３］
６８．１ｇのアクリル樹脂［Ｅｔｅｒａｃ７３６３−ｉｓ−５０，エターナル社］（約５０％の固形分を含む）がプラスティックのビンに加えられた。その後、５２．０ｇのメチルエチルケトン、５２．０ｇのトルエン、５０．０ｇのシリコーン樹脂粉［Ｔｏｓｐｅａｒｌ １４５， ＧＥ東芝シリコーン社］が、高速攪拌の下で順に加えられた。その後、６．６ｇの硬化剤［Ｄｅｓｍｏｄｕｒ ３３９０、バイエル社］が加えられた。このようにして、固形分が約４０％であり、総重量が約２５０．０ｇのコーティング材が得られた。コーティング材はＵＸ−１５０（帝人社製）の基板に塗布された。乾燥後、１０μｍのコーティングフィルムが得られた。７日間の静置の後、フィルムは耐候試験（Ｑ−パネル社製のＱＵＶ加速耐候試験機を用いた）にかけられた。試験の結果を表１に示す。

［比較例４］
基板ＵＸ−１５０（帝人社製）をＥ６０Ｌ（東レ社製）に置き換えた以外は、比較例３の手順が繰り返された。試験の結果を表１に示す。

［比較例５］
コーティング層を有さず、凹凸状の微細構造を有し、無機物粒子を含むＵＸ−１５０（帝人社製）基板が、そのまま耐候試験（Ｑ−パネル社製のＱＵＶ加速耐候試験機を用いた）にかけられた。試験の結果を表１に示す。さらに、図６に示すように、塗布された基板の輝度も測定された。

［比較例６］
基板ＵＸ−１５０（帝人社製）をＥ６０Ｌ（東レ社製）に置き換えた以外は、比較例５の手順が繰り返された。試験の結果を表１に示す。

［試験方法］
光沢度試験：ＡＳＴＭ Ｄ５２３規格の標準方法に従い、６０度の入射角で、Ｄｒｌａｎｇｅ Ｒｒｆｏ３（Ｒｅｆｌｅｋ ＴＯ ｍｅｔｅｒ社から販売されている）による％のオーダーでの測定を行う。
ＱＵＶ加速耐候試験：ＱＵＶ耐候試験機（Ｑ−パネル社製）による、暴露時間［主試験波長：３１３ｎｍにて］を変えながらの黄変インデックスの測定を行う。
輝度：６０度の入射角での、ゴニオフォトメータ［ＧＰ−２００、村上カラーリサーチ研究所製］による、様々な反射角での反射光の強度の分布の測定を行う。

実施例１及び実施例２の結果から、有機物粒子を含むコーティング層を備えることによって凹凸構造を有する、例示された基板が光分散特性を有することは明らかである。また、コーティング層がＵＶ光を吸収することのできる無機物質を含有するので、コーティング層はより良好な対黄変効果を提供し、基板に対ＵＶ特性を供する。

実施例１と比較例１、及び実施例２と比較例２とを比較した結果から、有機物粒子を備えず、凹凸状の表面構造を有しないことによって、コーティングされた基板が光分散特性を有しないことは明らかである。

実施例１と比較例２とを、また、実施例２と比較例４とを比較した結果から、コーティング層が無機物質を備えない場合には、コーティングされた基板は黄変しやすいということが明らかである。

実施例と比較例との間の比較によって、有機物粒子を含み、それによって凹凸状の表面構造を有し、同時に、ＵＶ光を吸収することのできる無機物質を含んでいるコーティング材で基板がコーティングされている場合、この基板はより良好な反射能とより高い輝度を呈するであろうことがわかる。

実施例１と比較例５との輝度マップの比較から、基板が凹凸構造を有するコーティング層でコーティングされた場合、この基板が光分散特性を呈するであろうことが明らかである。

直接型バックライト装置の図である。 鏡面反射を示している。 拡散反射を示している。 反射部材に対する光の入射角及び反射角を示している。 ゴニオフォトメータによって決められた鏡面反射の輝度マップを表わしている。 ゴニオフォトメータによって決められた拡散販社の輝度マップを表わしている。 例１によって決められた、６０度の入射角における輝度マップを示している。 比較例５によって決められた６０度の入射角における輝度マップを示している。

Claims (18)

1. ６０度の入射角でＡＳＴＭ Ｄ５２３規格の標準方法に従って測定された１０％以下の光沢度を有する反射部材。
2. 光を反射することのできる基板を備えて成る反射部材であって、該基板が、該基板の少なくとも一の面に凹凸状の微細構造を有することを特徴とする反射部材。
3. 前記凹凸状の微細構造は、前記基板の表面に、凹凸状の微細構造を有するコーティング層を設けることによって形成されていることを特徴とする、請求項２に記載の反射部材。
4. 前記凹凸状の微細構造を有するコーティング層は、１μｍ〜５０μｍの範囲の直径を有する粒子を備えていることを特徴とする、請求項３に記載の反射部材。
5. 前記粒子は有機物粒子、無機物粒子又はこれらの混合物であることを特徴とする請求項４に記載の反射部材。
6. 前記有機物粒子は、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、及びこれらの混合物からなるグループから選択されていることを特徴とする、請求項５に記載の反射部材。
7. 前記無機物粒子は、酸化亜鉛、二酸化珪素、二酸化チタン、ジルコニア、酸化アルミニウム、硫化亜鉛、硫化バリウム、及びこれらの混合物からなるグループから選択されていることを特徴とする、請求項５に記載の反射部材。
8. 前記基板は、少なくとも一層のポリマー樹脂を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の反射部材。
9. 光を反射することができるとともに、少なくとも一層のポリエステル樹脂層を含む基板を備える、バックライト装置に使用するための反射部材において、
   凹凸状の微細構造を有し、１μｍ〜５０μｍの範囲の直径の粒子を含み、６０度の入射角でＡＳＴＭ Ｄ５２３規格の標準方法に従って測定された１０％以下の光沢度を呈するコーティング層で前記基板がコーティングされていることを特徴とする反射部材。
10. 前記粒子は有機物粒子であることを特徴とする請求項９に記載の反射部材。
11. 前記粒子は、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、及びこれらの混合物からなるグループから選択されていることを特徴とする、請求項１０に記載の反射部材。
12. 光を反射することができるとともに、少なくとも一層のポリエチレンテレフタレート樹脂層を含む基板を備える、直接型バックライト装置に使用するための光分散反射部材において、
    凹凸状の微細構造を有し、１μｍ〜５０μｍの範囲の直径の粒子、及び結合剤を含み、前記粒子の量が前記結合剤の重量に基づき１０〜２００重量％の範囲にあるコーティング層で前記基板がコーティングされていることを特徴とするとともに、
    前記基板は、６０度の入射角でＡＳＴＭ Ｄ５２３規格の標準方法に従って測定された１０％以下の光沢度を呈することを特徴とする光分散反射部材。
13. 前記粒子は、１μｍ〜１０μｍの範囲の直径を有する有機物粒子であることを特徴とする請求項１２に記載の光分散反射部材。
14. 前記有機物粒子はシリコーン樹脂粒子であることを特徴とする請求項１３に記載の光分散反射部材。
15. 前記結合剤は、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、アルキド樹脂、ポリエステル樹脂、及びこれらの混合物からなるグループから選択されていることを特徴とする、請求項１２に記載の光分散反射部材。
16. 前記基板は、さらに無機物粒子を備えていることを特徴とする請求項１２に記載の光分散反射部材。
17. 前記粒子の量は、前記結合剤の重量に基づいて３０〜６０重量％の範囲にあることを特徴とする請求項１２に記載の光分散反射部材。
18. 前記コーティング材は、さらに無機物の基板を備えることを特徴とする請求項１２に記載の光分散反射部材。

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