JP2007226123A - 反射シート - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明の目的は、高い反射特性及び拡散反射特性を持ちながら、薄膜化を図ることのできる反射シートを提供することにある。
【解決手段】無機粒子と熱可塑性樹脂とからなり、空隙率が50〜85%であり、かつ厚みが20〜100μmである多孔質シートの両面に基材シートが貼り合わせてなる反射シートであって、該反射シートの一方の面に対し垂直方向を0°としたとき、波長550nmの光を(i)25°の角度で照射したときの0°方向における反射強度が85%以上、(ii)45°の角度で照射したときの0°方向における反射強度が80%以上、(iii)75°の角度で照射したときの0°方向における反射強度が75%以上である反射シート。
【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好適に用いられる反射シートに関する。特に携帯電話やPDA、ノートブックPC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ことができる。
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、さらには拡散反射性が得られる反射シートが求められている。特に近年の小型化志向による例陰極管からLEDへの移行、さらにはLED使用個数の低減により拡散反射性の向上が期待されている。またLEDの波長特性をより効率的に発揮するには従来の550nmよりもより短波長側での反射率の向上が望まれている。
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)。
さらには微細気泡を有するシート、特定量の無機充填剤を含む多孔シート、及びそれらの積層シートからなる反射シートが幾つか報告されている。(例えば、特許文献4、5、6参照)これは反射シートの表面のみならず、その内部に反射層を多数含有していることでより優れた光線反射性を実現するものである。
近年の液晶表示装置の薄型化につれてバックライトユニットの光源を導光板横に配置する方式が多く用いられるようになり、さらには光源数の低減によりバックライトユニットのある一辺からの光源を表示画面の全面に、しかも均一に分散させる要望が強くなってきた。これにより反射シートに関しても、従来の正反射タイプから均一分散に優れる拡散反射タイプの要望が多くなってきたが、現状では正反射タイプに対し、輝度、反射率の低下、さらには薄膜にするとさらにその差が大きくなることが問題となっている。
特開平2−13925号公報 特開昭59−8782号公報 実開昭57−60119号公報 特開平7−230004号公報 特開2002−98811号公報 実開2003−136619号公報
本発明の目的は上記問題点を解消し、高い反射特性を持ちながら、薄膜化、拡散反射特性、短波長での高反射率化、機械特性の保持を図ることのできる反射シートを得ることにある。
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。
すなわち本発明は、下記〔1〕〜〔10〕のとおりである。
〔1〕無機粒子と熱可塑性樹脂とからなり、空隙率が50〜85%であり、かつ厚みが20〜100μmである多孔質シートの両面に基材シートが貼り合わせてなる反射シートであって、該反射シートの一方の面に対し垂直方向を0°としたとき、波長550nmの光を(i)25°の角度で照射したときの0°方向における反射強度が85%以上であり、(ii)45°の角度で照射したときの0°方向における反射強度が80%以上であり、(iii)75°の角度で照射したときの0°方向における反射強度が75%以上である反射シート。
〔2〕波長430nmの光を照射したときにおける拡散反射率が95%以上である上記の反射シート。
〔3〕多孔質シートが、無機粒子と熱可塑性樹脂の合計量に基づいた重量百分率において該無機粒子を50〜96%、該熱可塑性樹脂を4〜50%含有する上記の反射シート。
〔4〕熱可塑性樹脂がポリオレフィンである、上記の反射シート。
〔5〕ポリオレフィンが少なくとも5dl/gの固有粘度を有するポリエチレンからなる上記の反射シート。
〔6〕多孔質シートが少なくとも1軸方向に延伸されてなる、上記の反射シート。
〔7〕少なくとも一方の面の基材シートは厚みが4〜25μmである、上記の反射シート。
〔8〕少なくとも一方の面の基材シートが熱可塑性樹脂からなる上記の反射シート。
〔9〕熱可塑性樹脂がポリエステルまたはポリオレフィンである、上記の反射シート。
本発明の反射シートは、腰がありハンドリング性(取り扱い性)に優れる。そして驚くべきことには、多孔質シートの両面に基材シートを貼り合せても、該多孔質シートそのもののもつ角度に応じた高い反射特性を持ち、かつ拡散反射性をほとんど低下させることがないという優れた特性を有する。
それ故本発明によれば、十分な反射特性を持ちながら、薄型化、機械特性の保持を図ることのできる反射シートを提供することができる。特に携帯電話、ノートブックパソコン等の中小型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。
さらに液晶表示装置においては光源が導光板横に配置されたことと液晶表示装置の薄膜化により、従来の冷陰極管からLEDを採用する方向に移行しており、一方LEDは相対エネルギーに波長依存性を有する。本発明の反射シートは、例えば波長430nm、好ましくは波長400〜500nm、より好ましくは420〜480nm、さらにより好ましくは430〜480nmの範囲で高反射率を有することができるのでLEDの輝度を最大限に利用するのに好都合である。
以下、本発明を詳細に説明する。
[多孔質シート]
本発明における多孔質シートは、無機粒子を含有する熱可塑性樹脂からなり、かつ内部に多数の空孔が連結したような空間(空隙)を有する。また内部には層状の構造が見られる。かかる多孔質シートは、このような空隙を有することにより反射特性が良好となる。空隙率は50〜85%であり、好ましくは55〜80%である。
無機粒子としては、例えば、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、チタン酸バリウム、酸化チタン、タルク、クレイ、シリカ、アルミノシリケートを挙げることができる。反射効率やコスト、シートを廃棄処理する観点から無機の粒子を適用するのが好ましく、中でも炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化チタン、シリカ、アルミノシリケートが特に好ましく例示できる。
上記粒子の形状については、特に言及されるものではないが板状や偏平状であることが好ましい。板状や偏平状であれば多孔質シートを製造するために例えば延伸を行った際、それら粒子の面方向がシート中の層状構造と比較的並行に配置し、光の反射を補助する効果が発現しやすくなる為である。
また、上記無機粒子は、平均粒径が0.01〜10μmであることが好ましい。平均粒径が0.01μm未満では反射性能に欠けてしまうので好ましくない。また10μmを超えてしまうと多孔質シートの製造中に破れを生じて生産性が低下したり、拡散反射成分が増えてしまって従来の白色フィルムと同等以下の反射特性となってしまうので好ましくない。
上記多孔質シートは、該無機粒子と熱可塑性樹脂との合計量に基づいた重量百分率で、該無機粒子を50〜96%含有し、熱可塑性樹脂4〜50%含有してなることが好ましい。かかる粒子含有率はより好ましくは70〜94%、さらにより好ましくは80〜92%である。96%より無機粒子の含有率が高い場合は、機械強度に問題が生じる場合がある。逆に無機粒子の含有率が50%より少ない場合は、熱可塑性樹脂、空気層、無機粒子からなる反射・散乱界面が減少するため、十分な反射特性が得られない。
上記多孔質シートを構成する熱可塑性樹脂としては、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。
上記熱可塑性樹脂は、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。5dl/g未満の場合、多孔質シートの強度が不十分となる可能性がある。
本発明における多孔質シートは、軽量化の観点から比重が2.0以下からなることが好ましい。
また本発明における多孔質シートは厚みが100μm以下である。厚みが100μmより厚い場合は、反射特性の向上にほとんど寄与しない。また厚みの下限は20μmである。20μmより小さいと反射特性が顕著に低下する傾向がある。
本発明の多孔質シートは、少なくとも1軸方向に延伸により配向されてなることが好ましい。延伸することにより層状の多孔構造が発現する。このような構造は、反射界面が増え、同時にその反射成分は、散乱反射だけでなく正反射成分を発現する為、鏡のような反射を発現するのと同時に反射によるギラツキを抑えるのに寄与していると考えられる。好ましい厚みは25〜75μm、より好ましくは25〜60μmである。
かかる延伸方法としては、例えば縦横逐次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。
本発明における多孔質シートは、1枚のシートの厚み方向に層状の多孔構造を形成していることを特徴とする。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、高い反射率が稼げなくなる。このような層構造は例えばSEMにより観察することができる。
上記多孔質シートの製造方法としては、特に制限はないが、例えば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、無機粒子として無機の誘電体粉末をミリング装置等を用いて適当なゲル化溶媒中に分散させた後、結着剤としての熱可塑性樹脂と適当な上記ゲル化溶媒の残りを加えて、該熱可塑性樹脂と該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、上記熱可塑性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。上記ゲル化溶媒としては、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、キシレン等が例示できる。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。
上記多孔質シートは、本発明の目的を奏する範囲内であれば、必要に応じて滑剤、顔料、染料、酸化防止剤、蛍光増白剤、帯電防止剤、抗菌剤、紫外線吸収剤、光安定剤、熱安定剤、遮光剤、艶消剤等の機能性を付与する添加剤を配合することができる。
[基材シート]
本発明においては、前記多孔質シートの両面に基材シートが貼り合せられている。この基材シートを貼り合わせることにより、多孔質シート単体では不足しがちな機械特性、特にユーザーにおける液晶バックライトパネルへの挿入または設置等の組み立て時のハンドリング性が向上し、さらに多孔質シート中に含有される粒子の脱離を防止することができる。
基材シートは反射特性に影響することから、多孔質シートの反射特性を阻害しない範囲で透明である必要があるが、特に光が入射する面側(反射面側ということがある)に設置される基材シートは高い透明性を有するものがよく、ヘイズとして2%以下であるものがより好ましい。
かかる基材シートの素材としては熱可塑性樹脂のフィルムが好ましい。かかる熱可塑性樹脂としては、例えばポリエチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリプロピレン等のポリオレフィンが挙げられる。
基材シートの厚さとしては薄い方が反射シート全体を薄くできるので好適であるが、好ましい具体的範囲としては4〜25μmである。厚さが4μm未満の場合は、基材シートのハンドリング等の問題が生じる恐れがある。また25μm以上の場合は、場合によって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。
また入射した光が多孔質シートを通過してくる側(非反射面側)の基材シートは、該基材シート自体の取り扱い性および反射シートの取り扱い性に優れるもの(腰がありハンドリング性に優れるもの)を用いることが望ましい。この非反射面側の基材シートは反射面側の基材シートと同様のもの(熱可塑性樹脂のフィルム)を用いることができるが、例えばアルミ製やスチール製の金属箔を使用することも可能である。尚、貼り合わせる基材シートは同種、同厚みの方が寸法安定性という点でより好ましい。また用途に応じ、非反射面側の基材シートで厚みを調整することも可能である。
[反射シート]
本発明の反射シートは、波長430nmにおける拡散反射率が好ましくは95%以上である。該反射率が95%未満であると、反射シートが液晶ディスプレイのバックライト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出来ない。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ことから波長430nmにおける拡散反射率はより好ましくは96.0%以上、さらに好ましくは97.0%以上であり、上限は120%であることが好ましい。
また本発明の反射シートは、波長550nmの光を特定の角度で照射しても、反射強度が高いのが特徴である。具体的には、
(i)25°の角度で照射したときの反射強度が85%以上、
(ii)45°の角度で照射したときの反射強度が80%以上、
(iii)75°の角度で照射したときの反射強度が75%以上、
である。このように本発明の反射シートは照射角度が少なくとも25〜75°(好ましくは0〜90°)の広範囲にわたっても反射強度がほとんど低下せず高い反射強度を維持する。なお、この場合反射シートの表面に対し垂直方向に照射したときの角度を0°とし、反射シートの表面と平行の方向を90°とする。
なお、25°、45°及び75°の角度で照射したときの反射強度は高い方が好ましいが、例えば後述する実施例1の多孔質シートの両面を熱可塑性樹脂のフィルムで貼り合せた反射シートにおいて、それらの角度の上限は、フィルムの厚みにもよるが、それぞれ100%、95%、90%程度である。
本発明の反射シートの好ましい厚みは20〜100μmであり更に好ましくは25〜75μmである。厚みが20μm未満の時には反射率が低下したり、シートを貼りあわせ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100μmを超えても反射特性は向上しないため、単に生産コストが上がるばかりで好ましくない。また近年の反射フィルム薄葉化の要求にこたえられない。
[反射シートの製造方法]
本発明の反射シートは、前記多孔質シートの両面に前記基材シートが貼り合せられて製造される。
貼り合わせの方法としては、基材シートの表面に接着層を形成し、かかる接着層に多孔質シートを接着して貼り合わせる方法を挙げることができる。または多孔質シート上に基材シート熱圧着してもよい。接着層の形成方法としては、一般的なコーティング方法であるコンマコーター法、グラビア法、等を用いることができる。これは接着剤の流動性に合わせ選定することが可能である。また貼り合わせ時のニップ条件、例えば温度、圧力、時間については接着剤の種類と反射シートの特性を見ながら調整することができる。
接着層の形成については、一般的な接着剤や両面テープを用いることができる。接着剤としては、例えば、変性オレフィン、ポリエステル系、エポキシ系、ウレタン系、ナイロン系、アクリル系接着剤を使用できる。透明性に優れた接着剤を使用すると反射特性の低減が小さいので好ましい。
接着層の厚みは反射特性の観点から薄い方が良い。好ましくは10μm以下、より好ましくは5μm以下が良い。10μmを超えると反射特性、熱寸法安定性、ハンドリング性等に影響し、好ましくない。下限は特に制限はないが1μmがよい。
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)反射強度
分光測色計(コニカミノルタセンシング社製の商品名「CM−512m3」)にて出射光角度25°、45°、75°、0°受光の波長550nmにおける、基準サンプルに対する反射強度(%)を示す。基準サンプルは、CM−512m3付属の白色セラミックタイル(CM−A64)を使用した。なお、この場合反射シートの表面に対し垂直方向に照射(出射)したときの角度を0°とし、反射シートの表面と平行の方向を90°とする。
(2)拡散反射率:
分光光度計(株式会社島津製作所製の商品名「UV−3101PC」)に積分球を取り付け、BaSO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にわたって測定した。波長430nm及び550nmにおける拡散反射率(%)を測定した。
(3)空隙率:
公知の方法により測定した多孔質シートの見かけ密度ρと真密度ρ0から以下の式により求めた。
空隙率 = (ρ0−ρ) / ρ0 × 100 (%)
(4)シートの厚み:
ミツトヨ製「ライトマチック」にて直径4mmΦ、測定面が平坦である測定子を使用し、測定した。
[実施例1]
デカリン19重量部に、パラフィン14重量部および15dl/gの極限粘度(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株式会社製)6重量部、分散剤2重量部を加え、酸化チタン(堺化学株式会社製)59重量部を分散させた。該分散体を2軸混練押し出し機を用いて165℃で溶解させて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、該押し出し品を冷却固化させ、80℃で30分加熱処理した。このシートを120℃でMD方向に5倍、ついでTD方向に10倍に延伸し、130℃で熱固定処理を行った。その後メチクロで洗浄し乾燥後、120℃で熱固定し、厚み75μm、空隙率69%、無機粒子の含有率が90重量%の多孔質シートを作成した。
基材シートには、反射面となる多孔質シートの一方の面に透明なポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(帝人デュポンフィルム製「テトロン」HPEフィルム(厚み16μm))を、非反射面に透明なPETフィルム(帝人デュポンフィルム製「テトロン」HPEフィルム(厚み16μm))を用い、これらのPETフィルムのそれぞれ片面に接着剤としてアクリル系樹脂を塗布し接着層を設け(厚み2μm)、基材シートの両面に上記PETフィルムを貼り合わせ反射シートを作成した。この反射シートはハンドリング性が良好で、生産性よくバックライトを製造することができた。得られた反射シートの特性を下記表1に示す。
[実施例2]
デカリン21重量部に、パラフィン13重量部および15dl/gの極限粘度(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株式会社製)5重量部、分散剤2重量部を加え、酸化チタン(堺化学株式会社製)60重量部を分散させた。該分散体を2軸混練押し出し機を用いて170℃で溶解させてフラットフィルム押し出しダイを介して155℃で押し出した。ついで、該押し出し品を冷却固化させ、80℃で20分加熱処理した。このシートを125℃でMD方向に4.5倍、ついでTD方向に13倍に延伸し、130℃で熱固定処理を行った。その後メチクロで洗浄し乾燥後、120℃で熱固定し、厚み40μm、空隙率72%、無機粒子の含有率92重量%の多孔質シートを作成した。
基材シートには、反射面となる多孔質シートの一方の面に透明なPETフィルム(帝人デュポンフィルム製「テトロン」GEフィルム(厚み12μm))、非反射面に透明なPETフィルム(帝人デュポンフィルム製「テトロン」GEフィルム(厚さ12μm))、これらのPETフィルムのそれぞれ片面に接着剤としてアクリル系樹脂を塗布し接着層を設け(厚み1μm)、基材シートの両面に上記PETフィルムを貼り合わせ反射シートを作成した。この反射シートはハンドリング性が良好で、生産性よくバックライトを製造することができた。得られた反射シートの特性を下記表1にまとめる。
[実施例3]
実施例2の多孔質シートを使用した。基材シートには反射面に透明なポリオレフィンフィルム(王子製紙株式会社製「アルファン」OPPフィルム(厚さ6μm))、非反射面に透明なポリオレフィンフィルム(王子製紙株式会社製「アルファン」OPPフィルム(厚さ6μm))を用いた以外は実施例2と同様にして反射シートを作成した。得られた反射シートの特性を下記表1にまとめる。
[実施例4]
デカリン20重量部に、パラフィン13重量部および15dl/gの極限粘度(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株式会社製)5重量部、分散剤2重量部を加え、チタン酸バリウム(共立株式会社製)60重量部を分散させた。該分散体を2軸混練押し出し機を用いて170℃で溶解させてフラットフィルム押し出しダイを介して155℃で押し出した。ついで、該押し出し品を冷却固化させ、80℃で15分加熱処理した。このシートを120℃でMD方向に6.0倍、ついでTD方向に15倍に延伸し、135℃で熱固定処理を行った。その後メチクロで洗浄し乾燥後、120℃で熱固定し、厚み20μm、空隙率72%、無機粒子の含有率90重量%の多孔質シートを作成した。
基材シートには反射面に透明なPETフィルム(帝人デュポンフィルム製「テトロン」HB3フィルム(厚さ25μm))、非反射面に透明なPETフィルム(帝人デュポンフィルム製「テトロン」HB3フィルム(厚さ25μm))を用いた以外は実施例1と同様にして反射シートを作成した。得られた反射シートの特性を下記表1にまとめる。
[参考例1]
白色PETフィルム(帝人デュポンフィルム製「UX」、厚み150μm)からなる反射シートの特性を下記表1にまとめる。
[参考例2]
銀反射シート(麗光製60W、厚み65μm)からなる反射シートの特性を下記表1にまとめる。
Figure 2007226123
本発明の多孔質シートは、反射特性及びハンドリング性に優れ、また全体を薄くすることができるので、薄膜化の要望にこたえることができ、例えば、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有用である。

Claims (9)

  1. 無機粒子と熱可塑性樹脂とからなり、空隙率が50〜85%であり、かつ厚みが20〜100μmである多孔質シートの両面に基材シートが貼り合わせてなる反射シートであって、該反射シートの一方の面に対し垂直方向を0°としたとき、波長550nmの光を(i)25°の角度で照射したときの0°方向における反射強度が85%以上であり、(ii)45°の角度で照射したときの0°方向における反射強度が80%以上であり、(iii)75°の角度で照射したときの0°方向における反射強度が75%以上である反射シート。
  2. 波長430nmの光を照射したときにおける拡散反射率が95%以上である請求項1記載の反射シート。
  3. 多孔質シートが、無機粒子と熱可塑性樹脂の合計量に基づいた重量百分率において該無機粒子を50〜96%、該熱可塑性樹脂を4〜50%含有する請求項1〜2のいずれかに記載の反射シート。
  4. 熱可塑性樹脂がポリオレフィンである、請求項1〜3のいずれかに記載の反射シート。
  5. ポリオレフィンが少なくとも5dl/gの固有粘度を有するポリエチレンからなる請求項4記載の反射シート。
  6. 多孔質シートが少なくとも1軸方向に延伸されてなる、請求項1〜5のいずれかに記載の反射シート。
  7. 少なくとも一方の面の基材シートは厚みが4〜25μmである、請求項1〜6のいずれかに記載の反射シート。
  8. 少なくとも一方の面の基材シートが熱可塑性樹脂からなる請求項1〜7のいずれかに記載の反射シート。
  9. 熱可塑性樹脂がポリエステルまたはポリオレフィンである、請求項8に記載の反射シート。
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