JP4090283B2 - Reflector and sidelight type backlight device using the same - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射率、輝度が高く輝度ムラの少ない反射体、さらにはこれを用いた液晶表示装置などに適用されるサイドライト型のバックライト装置および液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ディスプレイはこれまでのＣＲＴディスプレイに比べ、薄型であり省スペース化できること、また、消費電力が少なく省エネルギー化できるなどの特徴から、中小型機器のディスプレイを中心に広く用いられている。
【０００３】
現在広く使用されている液晶ディスプレイは、光源にバックライトを用いる透過型液晶ディスプレイである。この液晶ディスプレイにおける表示の見やすさは、液晶自身の性能もさることながら、バックライトの性能によるところも大きくなっている。バックライトの方式は近年の液晶ディスプレイのさらなる軽量、薄型化が必須事項となっていることや、輝度の均一性や、光源からの熱が液晶パネルに伝達しにくいなどの理由より、光源の前方に反射板を置く直下型ではなく、導光板を用い、その一端に配置された光源からの光を多重反射させることで面光源化するサイドライト式バックライトが多く用いられている。
【０００４】
導光板の下には、白色ＰＥＴフィルム等からなる乱反射部材が配設されている場合が多く、この反射体により光を拡散させることにより、均一な輝度を得ることが出来きる。しかしながら、これらの乱反射部材では、正反射成分が殆どないため、全体としては均一ではあるが十分な輝度は得ることができないという問題がある。また、透明ＰＥＴフィルム上にアルミニウムを蒸着したシートを用いると、白色ＰＥＴに比べ輝度は向上するものの、拡散反射成分が無いため、シートの僅かな歪みが輝度むらに大きく影響してしまい、美しい画像を得ることができない。この問題を解決するため、表面を粗面化したフィルムに金属を蒸着したシートが開発されたが、用いる金属にアルミニウムを使うと、耐久性は優れるがそれ程高い輝度が得られない。また、可視光域で最も反射率の高い銀を使うと、十分な輝度がえられるものの、銀は耐久性が乏しくすぐに劣化して、輝度が低下してしまうという問題があった。
【０００５】
これらの問題を解決するため、本発明者らは、ある程度の大きさの粒子を高分子フィルム上に塗布する事で、反射体が設置される導光板の下面に、導光板と反射体の間に緩衝材としての空間を設けることで解決することを見出した。しかしながら、この際、反射層の下地となるコーティング層が柔らかいため、製造工程、加工工程において傷が入りやすく製品歩留まりが上がらないという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、高輝度で耐久性に優れた反射体及び、該反射体をサイドライト型バックライト装置に組み込むまでの各工程において、不良となる傷の発生が起こりにくく、生産性、取り扱い性に優れた反射体を供給することで、従来よりも明るく、また生産性の優れたサイドライト型バックライト装置を供給することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の課題を解決するため鋭意検討した結果、反射体の傷の発生をなくす方法として、反射体のベースとなるフィルム上へのコーティング材に、乾燥時にある硬度以上になるものを使用することで、解決することを見出した。
【０００８】
すなわち本発明は、
（１）少なくとも基板と凹凸層及び反射層からなる反射体であって、平均粒子径５μｍ以上５０μｍ以下の粒子及びガラス転移温度が４０℃以上であるバインダー樹脂を含有してなる塗工液を前記基板に塗布することにより形成された凹凸層が最大幅１０μｍ〜５０μｍ、高さ５μｍ〜４５μｍの突起物を１ｍｍ２当たり２個以上１００個以下有し、
ダイナミック微小硬度計で９．８ｍＮの負荷を５秒加えた時の反射体表面のへこみ量に対する除荷後５秒後のへこみ量の割合が、０．７以下であり、
反射面表面のＪＩＳ Ｋ５４００のえんぴつ引っかき試験での値がＨＢ以上であり、
全反射率に対する拡散反射率の割合（拡散率）が１％〜５０％であることを特徴とする反射体、
（２）前記基板の反射層を形成していない側の面は、易滑処理がされていることを特徴とする前記（１）に記載の反射体、
（３）前記（１）または（２）のいずれかに記載の反射体を、側面に設置された光源から入射される光を上面に出射する導光板の下面に配設したことを特徴とするサイドライト型バックライト装置、
（４）反射層が導光板側になるように反射体を配設したことを特徴とする（３）に記載のサイドライト型バックライト装置、
（５）前記（４）記載のサイドライト型バックライト装置を備えることを特徴とする液晶表示装置、
に関する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の反射体の基板に用いられるものは、物理的、化学的に安定なガラス板、セラミック板等の板状、シート状の無機材料、高分子シート、高分子フィルム等の有機材料等が適宜用いられる。これらの中でも、形状の自由度が高く、作成する際にロールツーロールプロセスが適用できる高分子フィルムが望ましい。高分子フィルムは、例えばポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート、溶融状態で液晶構造をとる液晶ポリエステルなどのポリエステル類、ビスフェノールＡ系ポリカーボネートなどのポリカーボネート類、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン類、セルローストリアセテートなどのセルロース誘導体類、ポリ塩化ビニリデンなどのビニル系樹脂、ポリイミド類、ポリアミド類、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン系樹脂、ポリアリレート系樹脂、フッ素系樹脂など各種プラスチックからなるフィルムが挙げられるが、必ずしもこれらに限定されるものではなく、ある程度ガラス転移点が高く、平滑な表面をもつものであれば使用できる。なかでもポリエチレンテレフタラートが好ましい。
【００１０】
使用される高分子フィルムの厚みは、ある程度シートにコシが必要であり、通常は１００〜２００μｍ程度であることが望ましい。
高分子フィルム上のＡ面に形成する突起物は、種々の方法により形成されるが、中でも表面状態の調整が比較的容易な、粒子を塗布させることにより形成するのが好ましい。塗布される粒子としては、例えば、アクリル、ポリスチレン、ビニルベンゼン、スチレンメタクリレート、スチレンアクリレート、スチレンブタジエン等の高分子（有機）粒子をはじめ、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、酸化鉛（鉛白）、酸化亜鉛（亜鉛華）、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、硫酸バリウム、チタン酸カリウム、ケイ酸ソーダなどからなる無機微粒子や、酸化錫、酸化インジウム、酸化カドミウム、酸化アンチモンなどの導電性透明微粒子なども用いることができるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。なかでもアクリル樹脂或いはシリカが好ましい。
【００１１】
本発明においては、平均粒子径１０μｍ以上５０μｍ以下の粒子を使用することが好ましい。前記粒子は、通常、バインダーなる樹脂中に分散させた状態で塗布される。バインダー樹脂のガラス転移温度は４０℃以上であることが好ましく更に好ましくは５０℃以上が好ましい。バインダー樹脂は通常主剤と硬化剤で構成される。主剤として用いるものとしては、例えばポリメタクリル酸メチルなどのアクリル樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリメタアクリルニトリル樹脂、エチルシリケートより得られる重合体などの珪素樹脂、フッ素系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリスチレン樹脂、アセテート系樹脂、ポリエーテルサルホン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂や、これらの混合物などが挙げられるが、必ずしもこれらに限定されない。硬化剤として用いられるものとしては、メラミン樹脂、イソシアネートプレポリマー、エポキシ樹脂、アルコキシシランなどが用いられる。本発明においては、上記主剤、硬化剤のなかから、硬化後の樹脂のガラス転移温度が４０℃以上となるものを選んで使用する。中でも、アクリル樹脂と、イソシアネートプレポリマーの組み合わせが好ましく、通常、塗工後、１３０℃〜１８０℃の温度で１分〜５分乾燥させることで、硬化する。硬化が進みにくい場合については、適宜、触媒を添加し、調整することができる。
【００１２】
また通常、粒子をバインダー樹脂に分散させるためには溶媒を用いる。溶媒としては、トルエン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、イソプロピルアルコールなどが好ましく用いられる。これらは塗布作業時に一般的に用いられる溶媒であり、これら以外でも基材高分子フィルムや粒子に影響を与えない溶媒であれば、問題なく使用できる。また、必要に応じてぬれ剤や増粘剤、分散剤、消泡剤などの添加剤も加えられることもある。
【００１３】
粒子の配合率は、粒子がバインダー樹脂に対して０．１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下であることが好ましい。配合率が、０．１ｗｔ％より小さい場合、必要な拡散特性が得られないため好ましくなく、１０ｗｔ％に対し、あまりにも大きい場合は、光の拡散性が強くなりすぎるため好ましくない場合がある。
【００１４】
塗工液は、固形分が５ｗｔ％以上５０ｗｔ％以下になるように調合することが好ましい。固形分が５ｗｔ％より少ないと、液の粘度が小さくなりすぎ、粒子がフィルム上に乗らない場合が有り、所望の粒子量を得ることが出来ず好ましくなく、また、固形分が５０ｗｔ％より大きくなると、塗工層厚みが大きくなり、突起物としての高さを十分に得られない場合がある。
【００１５】
塗工液は、高分子フィルム上にｗｅｔ状態で塗工量１０ｇ／ｍ2以上、４０ｇ／ｍ2で塗布することが好ましい。粒子の配合率は、反射体表面の粒子密度に反映され、反射体の拡散率に影響を及ぼす。また塗布量は、高分子フィルム上のバインダー層の厚みに反映され、粒子の頂上との高さの差つまり、導光板と接触時のスペーサーのサイズに影響を及ぼす。塗布液量を１０ｇ／ｍ2より小さくすると、塗布液中に含まれる粒子の量が不足し、必要な拡散性能が得られない場合があり好ましくない。また、塗布液量が４０ｇ／ｍ2より大きいと、粒子がバインダー樹脂に埋もれてしまい、必要な突起高さが得られない場合があり好ましくない。つまり、上述範囲での粒子配合量と塗布液の塗布量を調整することで、高分子フィルム上に１ｍｍ2当たり、２個以上１００個以下の突起物を得ることができる。また、バインダー表面から粒子頂部までの突起高さは、触診粗さ計や表面形状測定装置などにより容易に測定することができる。
【００１６】
上記の粒子とバインダー樹脂を含む混合液を高分子フィルムに塗布する方法としては、広い粘度範囲にわたって塗布が可能であり、走行中にも塗膜厚さを調整でき、また塗膜厚さを大幅に変えることが出来るなどの特徴をもつ、ロールコータ法、リバースロールコータ法、比較的運転技術を要さず、幅広でも塗工厚さが均一で、薄膜コーティング出来るなどの特徴をもつクラビアコータ法、高速塗工、高生産性、塗工厚さの均一性、広範囲に塗装が出来るなどの特徴をもつダイコート（押出）法などが挙げられるが、どの方法においても特に問題無く塗布できる。
本発明の反射体は、例えば上記のような方法により作製した突起物上に反射層を形成することにより得られる。反射層は高分子フィルム側から順に、下地層（ａ）、銀を主体とする金属層（ｂ）、透明酸化物層（ｃ）であることが好ましい。
【００１７】
下地層（ａ）には、金、銅、ニッケル、鉄、コバルト、タングステン、モリブデン、タンタル、クロム、インジウム、マンガン、チタン、ネオジウム、パラジウムなどの金属単体、もしくは２種以上からなる合金、または、酸化アルミニウムが５重量％以下ドープされた酸化亜鉛、ガリウムが１０重量％以下ドープされた酸化亜鉛、インジウムとスズの酸化物（ＩＴＯ）または二酸化珪素などの透明酸化物が好ましく用いられる。
【００１８】
銀を主体とする金属層（ｂ）には、銀単体或いは、銀を主体とした、金、銅、パラジウム、ネオジウム或いは白金等の合金が好ましく用いられる。また、これら銀、銀を主体とした合金の純度は１００％であることが好ましいが、その性能に害を及ぼさない程度の、金、銅、ニッケル、鉄、コバルト、タングステン、モリブデン、タンタル、クロム、インジウム、マンガン、チタン、パラジウムなどを不純物として少量含有してもよい。
【００１９】
透明酸化物層（ｃ）には、酸化アルミニウムが５重量％以下ドープされた酸化亜鉛、ガリウムが１０重量％以下ドープされた酸化亜鉛、インジウムとスズの酸化物（ＩＴＯ）、二酸化珪素などの透明酸化物が好ましく用いられる。
【００２０】
金属薄膜層の形成法は、湿式法及び乾式法がある。湿式法とはメッキ法の総称であり、溶液から金属を析出させ膜を形成する方法である。具体例をあげるとすれば、銀鏡反応などがある。一方、乾式法とは、真空成膜法の総称であり、具体的に例示するとすれば、抵抗加熱式真空蒸着法、電子ビーム加熱式真空蒸着法、イオンプレーティング法、イオンビームアシスト真空蒸着法、スパッタ法などがある。とりわけ、本発明には連続的に成膜するロール・ツー・ロール方式が可能な真空成膜法が好ましく用いられる。
【００２１】
真空蒸着法では、金属の原材料を電子ビーム、抵抗加熱、誘導加熱などで溶融させ、蒸気圧を上昇させ、好ましくは１３．３ｍＰａ（０．１ｍＴｏｒｒ）以下で基材表面に蒸発させる。この際に、アルゴンなどのガスを１３．３ｍＰａ以上導入させ、高周波もしくは直流のグロー放電を起こしてもよい。
【００２２】
スパッタ法には、ＤＣマグネトロンスパッタ法、ＲＦマグネトロンスパッタ法、イオンビームスパッタ法、ＥＣＲスパッタ法、コンベンショナルＲＦスパッタ法、コンベンショナルＤＣスパッタ法などを使用しうる。
スパッタ法においては、原材料は金属の板状のターゲットを用いればよく、スパッタガスにはヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンなどを使用しうるが、好ましくはアルゴンが用いられる。ガスの純度は９９％以上が好ましいが、より好ましくは９９．５％以上である。また、透明酸化膜の形成には、真空成膜法が好ましく用いられる。主に、スパッタ法が使用され、スパッタガスには、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンなどを使用し、場合においては酸素ガスを用いて行うこともある。
【００２３】
突起物上に成形する薄膜の厚さは、反射体とした際に光線透過率が１％未満になるように考慮して決められる。
本発明の反射層における各層の厚みは、以下のようにすることが好ましい。
下地層（ａ）の厚みは、金属層を用いた場合、その厚みは、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは５ｎｍ以上３０ｎｍ以下である。該層の厚みが５ｎｍより薄い場合は、所望のバリヤー効果が得られず、銀を主体とする金属層（ｂ）に凝集を発生させる場合がある。また、５０ｎｍより厚くしてもその効果に変化が無い。また、透明酸化物を用いた場合、該層の厚みは、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下が好ましく、さらに好ましくは、５以上１０ｎｍ以下である。かかる層の厚みが１ｎｍより薄い場合は、所望のバリヤー効果が得られず、銀を主体とする金属層（ｂ）に凝集を発生させる場合があり好ましくない。また、１０ｎｍより厚くしてもその効果に変化が無い。
【００２４】
銀を主体とする金属層（ｂ）の厚みは、７０以上４００ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは１００以上３００ｎｍ以下、さらに好ましくは１５０以上２５０ｎｍ以下である。かかる層の厚みが７０ｎｍより薄い場合は、十分な金属層の形成が出来ていないため、所望の反射率を得ることが出来ない場合がある。また、４００ｎｍより厚くしてもその効果に変化はない。
【００２５】
透明酸化物層（ｃ）の厚みは、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下が好ましく、さらに好ましくは、５ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。かかる層の厚みが１ｎｍより薄い場合は、所望のバリヤー効果が得られず、銀を主体とする金属層（ｂ）に凝集を発生させる場合がある。また、４００ｎｍより厚くしてもその効果に変化はない。
【００２６】
前記各層の膜厚の測定方法としては、触針粗さ計、繰り返し反射干渉計、マイクロバランス、水晶振動子法などを用いる方法があり、特に水晶振動子法では成膜中に膜厚が測定可能であるため所望の膜厚を得るのに適している。また、前もって成膜の条件を定めておき、試料基材上に成膜を行い、成膜時間と膜厚の関係を調べた上で、成膜時間により膜厚を制御する方法もある。
上記のように形成した反射シートを、金属薄膜層側から反射率を測定すると、波長５５０ｎｍにおいて、通常９０％以上の全反射率が得られる。
【００２７】
上述のような方法で作製した本発明の反射体の反射面表面のＪＩＳ Ｋ５４００のえんぴつ引っかき試験の値は、ＨＢ以上であり、ダイナミック微小硬度計で９．８ｍＮで５秒の負荷を加えた時の反射体表面の除荷後５秒後のへこみ量に対する割合は、０．７以下、更に好ましくは０．５以下である。硬度が上記の値を大きく外れると、巻き取り、輸送、ハンドリングなどの際のわずかなこすれや応力などで、表面に傷が生じる場合があり、好ましくない。
【００２８】
本発明のサイドライト型バックライト装置では、上記のように作製した反射シートを導光板の下面に金属薄膜層側を上面として設置することを特徴とする。バックライト装置としては、サイドライト型として一般的に用いられているものであればなんら問題無い。
【００２９】
使用される導光板は、例えば、ポリメチルメタクリレートなどのアクリル系樹脂、ポリカーボネイトやポリカーボネイト・ポリスチレン組成物などのポリカーボネイト系樹脂、エポキシ系樹脂などの透明樹脂やガラスなどの約４００〜７００ｎｍの波長域において透明性を示すものが好ましく用いられるが、光源の波長領域に応じてそれに透明性を示す材料であれば必ずしもこれらに限定されなるわけではない。また、導光板の厚さは、使用目的の導光板のサイズや、光源の大きさなどにより適宜に決定することができる。
【００３０】
使用する光源としては、例えば、白熱電球、発光ダイオード（ＬＥＤ）、エレクトロルミネセンス（ＥＬ）、蛍光ランプ、メタルハイドライドランプなどが挙げられ、中でも蛍光ランプが好ましく用いられる。蛍光ランプにはその電極構造、点灯方式により熱陰極型と、冷陰極型に大別され、電極、インバーターとも熱陰極型の方が大きくなる傾向にある。熱陰極型は、発光に寄与しない電極近傍の電飾損失が小さく効率がよく、冷陰極型に比べ数倍優れた発光効率を示し、発光も強いが、寿命は冷陰極型の方が優れており、低消費電力性、耐久性などの点から冷陰極型がより好ましく用いられる。
【００３１】
本発明の面光源装置では、上述したような方法で作成された反射体を使用することで、シートに歪みが生じた場合でも、輝度むらとなって現われることはなく、また、従来の面光源装置に比べ格段の輝度向上を実現することができる。
【００３２】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
実施例１
平均粒子径が３０μｍであるアクリル粒子、バインダーの主材としてアクリル樹脂（Ｔｇ＝５６℃）、硬化剤として芳香族イソシアネートを用い、バインダーに対し粒子の配合量を３．0ｗｔ％とし、固形分比が３５ｗｔ％になるようにトルエンとエチルメチルケトンからなる溶剤を用いて溶液を調合した後、１８８μmのＰＥＴフィルム上に塗布を行いＡ面側の突起物を得た。次に、平均粒子径１．５μｍのアクリル粒子、バインダーの主剤としてアクリル樹脂、硬化材としてメラミン樹脂を用い、バインダーに対し、粒子の配合量を、５．０ｗｔ％とし、固形分比が２０ｗｔ％になるようにトルエンとエチルメチルケトンからなる溶剤を用いて溶液を調合した後、１８８μmのＰＥＴフィルム上のＢ面側に塗布を行い、易滑面を得た。
次にＡ面側に、ＤＣマグネトロンスパッタ法で、２％のＡｌ2Ｏ3がドープされた酸化亜鉛（純度９９．９％）をターゲットとし、純度９９．５％のアルゴンをスパッタガスとして、酸化亜鉛を膜厚５ｎｍになるように形成した。続いて、このフィルムをスパッタ装置から取り出すことなく、同様にＤＣマグネトロンスパッタ法で、純度９９．９％の銀をターゲットととし、純度９９．５％のアルゴンをスパッタガスとして銀を膜厚２００ｎｍになるように成形した。続いて、このフィルムをスパッタ装置からと取り出すことなく、ＤＣマグネトロンスパッタ法で、２％のＡｌ2Ｏ3がドープされた酸化亜鉛（純度９９．９％）をターゲットとし、純度９９．５％のアルゴンをスパッタガスとして、酸化亜鉛を膜厚５ｎｍになるように形成し、図１に示すような所望の反射シートを得た。この反射シートを日立自記分光光度計（型式Ｕ―３４００）に１５０φの積分球を設置し、５５０ｎｍにおける金属層側から測定した全反射率、拡散反射率は、全反射率９５．３％、拡散反射率６．３％であり、拡散率は６．６％であった。次にＡ面側の突起物の高さを表面形状測定装置（ＤＥＫＴＡＫ３：Ｖｅｅｃｏ社製）で１０点測定したところ、その平均値は、２６．２μmであった。また、１ｍｍ2当たりの粒子数は２７個存在した。測定後の反射シートを、恒温恒湿槽に入れ、６０℃、９０％ＲＨの湿熱条件で５００時間放置した。５００時間経過後、シートを取り出して表面を観察したところ、金属の凝集は見られなかった。また、再度分光光度計により、全反射率、拡散反射率を測定した結果、全反射率が９５．１％、拡散反射率が６．７％と湿熱前とほとんどかわらなかった。
また、この反射シートの反射面（Ａ面側）の硬度を測定したところ、えんぴつ引っかき値でＦとなった。また、島津製作所製 ダイナミック微小硬度計により、９．８ｍＮの荷重で５秒間負荷をかけた際のへこみを測定したところ、１．５３μｍ、除荷後５秒後に表面が戻らずにへこんだままになっている深さを測定したところ、０．９３μｍとなり、負荷時に生じるへこみ量に対する、除荷時に残るへこみ量の割合が０．６となった。次に、該反射シートの反射面に、アクリル製の定規を押し付けたところ、表面には顕著なキズはつかなかった。
【００３３】
比較例１
平均粒子径３０μmのアクリル粒子を、バインダーの主剤としてポリエステル樹脂（Ｔｇ＝２０℃）、硬化剤として脂肪族イソシアネートを用い、バインダーに対し粒子の配合量を４．５ｗｔ％とし、固形分比が２８ｗｔ％になるようにトルエンとエチルメチルケトンからなる溶剤を用いて溶液を調合した後、１８８μmのＰＥＴフィルム上に塗布を行いＡ面側の突起物を得た。続いて、実施例１に準じてＢ面側に塗布を行い、易滑面を得た。さらに、実施例１に準じてスパッタを行い反射体を得た。できた反射シートを日立自記分光光度計（型式Ｕ―３４００）に１５０φの積分球を設置し、５５０ｎｍにおける金属層側から測定した全反射率、拡散反射率は、全反射率９５．５％、拡散反射率５．６％であり、拡散率は５．７％であった。次にＡ面側の突起物の高さを表面形状測定装置（ＤＥＫＴＡＫ３：Ｖｅｅｃｏ社製）で１０点測定したところ、その平均値は、２５．２μmであった。また、１ｍｍ２当たりの粒子数は３０個存在した。測定後の反射シートを、恒温恒湿槽に入れ、６０℃、９０％ＲＨの湿熱条件で５００時間放置した。５００時間経過後、シートを取り出して表面を観察したところ、金属の凝集は見られなかった。また、再度分光光度計により、全反射率、拡散反射率を測定した結果、全反射率が９２．１％、拡散反射率が１３．７％と湿熱前と比べ、全反射率が低下し、拡散反射率が増加していた。
【００３４】
また、この反射シートの反射面（Ａ面側）の硬度を測定したところ、えんぴつ引っかき値で６Ｂとなった。また、島津製作所製 ダイナミック微小硬度計により、９．８ｍＮの荷重で５秒間負荷をかけた際のへこみを測定したところ、２．０７μｍ、除荷後５秒後に表面が戻らずにへこんだままになっている深さを測定したところ、１．７０μｍとなり、負荷時に生じるへこみ量に対する、除荷時に残るへこみ量の割合が０．８２となった。次に、該反射シートの反射面に、アクリル製の定規を押し付けたところ、表面に押し付けた後が残った。
【００３５】
【表１】
【表２】
【表３】
【発明の効果】
本発明の反射用基板を用いることで、製造工程、加工工程において、不良となるキズの発生が起こりにくくなり、取り扱い性、生産性の向上が得られる。また、本発明の反射体を組み込んだサイドライト型バックライト装置は、該バックライト装置において、反射体に歪みが発生した場合でも、その歪みによる輝度ムラが生じないため、視認性のよい液晶ディスプレイを提供することができる。また、該反射体は、従来の反射体に比べ高輝度であり、かつ耐久性にも優れるため、長期にわたり、均一で、高輝度な光を得られることから、液晶の表示能力を向上させることができるため、本発明の工業的意義は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に於ける反射シートの一例を示す断面図
【図２】 本発明の面光源装置の一例
【符号の説明】
１０ 反射層
２０ 突起
３０ 高分子フィルム
４０ 冷陰極管
５０ ランプリレフクター
６０ 導光板
７０ 反射シート[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a reflector having high reflectance and high luminance and low luminance unevenness, and further relates to a sidelight type backlight device and a liquid crystal display device applied to a liquid crystal display device using the same.
[0002]
[Prior art]
Liquid crystal displays are widely used mainly for displays of small and medium-sized devices because they are thinner and space-saving than conventional CRT displays and can save energy with less power consumption.
[0003]
A liquid crystal display widely used at present is a transmissive liquid crystal display using a backlight as a light source. The visibility of the display on this liquid crystal display is not only due to the performance of the liquid crystal itself but also due to the performance of the backlight. The backlight method requires the lighter and thinner LCD display in recent years, the brightness uniformity, and the heat from the light source is difficult to transfer to the LCD panel. A sidelight type backlight that uses a light guide plate instead of a direct type that places a reflection plate on it and uses multiple reflections of light from a light source disposed at one end thereof is used as a surface light source.
[0004]
A diffused reflection member made of a white PET film or the like is often disposed under the light guide plate, and uniform luminance can be obtained by diffusing light with this reflector. However, since these irregular reflection members have almost no specular reflection component, there is a problem in that sufficient luminance cannot be obtained although it is uniform as a whole. In addition, when a sheet obtained by vapor-depositing aluminum on a transparent PET film is used, the brightness is improved as compared with white PET, but since there is no diffuse reflection component, a slight distortion of the sheet greatly affects the brightness unevenness, and a beautiful image is obtained. Can't get. In order to solve this problem, a sheet in which a metal is vapor-deposited on a film having a roughened surface has been developed. However, when aluminum is used as a metal to be used, durability is excellent, but not so high luminance can be obtained. Further, when silver having the highest reflectivity in the visible light region is used, sufficient luminance can be obtained, but silver has a problem that durability is poor and it deteriorates quickly and luminance decreases.
[0005]
In order to solve these problems, the present inventors apply particles of a certain size on the polymer film, so that the lower surface of the light guide plate on which the reflector is installed is placed between the light guide plate and the reflector. It was found that the problem can be solved by providing a space as a cushioning material. However, at this time, since the coating layer that is the base of the reflective layer is soft, there is a problem in that the product yield is not increased due to easy damage to the manufacturing process and the processing process.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention is a high-brightness and highly durable reflector, and in each process until the reflector is incorporated into a sidelight type backlight device, the occurrence of defective scratches is unlikely to occur, and productivity and handling are improved. By supplying an excellent reflector, a sidelight type backlight device that is brighter and more productive than conventional ones is provided.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found that the coating material on the film serving as the base of the reflector has a hardness higher than that at the time of drying as a method for eliminating the occurrence of scratches on the reflector. It was found that the problem was solved by using things.
[0008]
That is, the present invention
(1) A coating liquid comprising at least a substrate, a concavo-convex layer, and a reflective layer, comprising particles having an average particle diameter of 5 μm to 50 μm and a binder resin having a glass transition temperature of 40 ° C. or higher. The uneven layer formed by applying to the substrate has 2 to 100 protrusions per 1 mm 2 with a maximum width of 10 μm to 50 μm and a height of 5 μm to 45 μm ,
The ratio of the dent amount 5 seconds after unloading to the dent amount on the reflector surface when a load of 9.8 mN is applied for 5 seconds with a dynamic microhardness meter is 0.7 or less,
The value in the pencil scratch test of JIS K5400 on the reflective surface is HB or more ,
A reflector having a ratio of diffuse reflectance to total reflectance (diffusivity) of 1% to 50%;
(2) The reflector according to (1) above, wherein the surface of the substrate on which the reflective layer is not formed is subjected to an easy slip treatment ,
(3) The reflector according to either (1) or (2) is provided on the lower surface of a light guide plate that emits light incident from a light source installed on a side surface to the upper surface. Sidelight type backlight device,
(4) The sidelight-type backlight device according to (3), wherein the reflector is disposed so that the reflective layer is on the light guide plate side,
(5) A liquid crystal display device comprising the sidelight-type backlight device according to (4),
About.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
What is used for the reflector substrate of the present invention is a physically and chemically stable glass plate, a plate such as a ceramic plate, a sheet-like inorganic material, an organic material such as a polymer sheet or a polymer film, or the like. Used as appropriate. Among these, a polymer film that has a high degree of freedom in shape and that can be applied with a roll-to-roll process is preferable. Examples of the polymer film include polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate, polyesters such as liquid crystal polyester having a liquid crystal structure in a molten state, polycarbonates such as bisphenol A polycarbonate, polyolefins such as polyethylene and polypropylene, cellulose triacetate Examples include cellulose derivatives such as vinyl resins such as polyvinylidene chloride, polyimides, polyamides, polyethersulfone, polysulfone resins, polyarylate resins, and films made of various plastics such as fluorine resins. The glass transition point is not limited to a certain level, and any glass having a smooth surface can be used. Of these, polyethylene terephthalate is preferable.
[0010]
The thickness of the polymer film to be used requires a certain amount of stiffness in the sheet, and it is generally desirable that the thickness is about 100 to 200 μm.
Protrusions formed on the A surface on the polymer film are formed by various methods, and among them, it is preferable to form the protrusions by applying particles whose surface state is relatively easy to adjust. Examples of the particles to be applied include polymer (organic) particles such as acrylic, polystyrene, vinylbenzene, styrene methacrylate, styrene acrylate, and styrene butadiene, silica, alumina, titania, zirconia, lead oxide (lead white), Also used are inorganic fine particles composed of zinc oxide (zinc white), calcium carbonate, barium carbonate, barium sulfate, potassium titanate, sodium silicate, and conductive transparent fine particles such as tin oxide, indium oxide, cadmium oxide, and antimony oxide. However, the present invention is not necessarily limited thereto. Of these, acrylic resin or silica is preferable.
[0011]
In the present invention, it is preferable to use particles having an average particle diameter of 10 μm to 50 μm. The particles are usually applied in a state of being dispersed in a binder resin. The glass transition temperature of the binder resin is preferably 40 ° C. or higher, more preferably 50 ° C. or higher. The binder resin is usually composed of a main agent and a curing agent. As the main agent, for example, acrylic resins such as polymethyl methacrylate, polyacrylonitrile resins, polymethacrylonitrile resins, silicon resins such as polymers obtained from ethyl silicate, fluorine resins, polyester resins, polystyrene resins, Acetate resin, polyether sulfone resin, polycarbonate resin, polyamide resin, polyimide resin, polyolefin resin, polyurethane resin, urea resin, melamine resin, epoxy resin, and mixtures thereof can be mentioned. It is not necessarily limited to these. As the curing agent, melamine resin, isocyanate prepolymer, epoxy resin, alkoxysilane and the like are used. In the present invention, those having a glass transition temperature of 40 ° C. or higher are selected from the main agent and the curing agent. Especially, the combination of an acrylic resin and an isocyanate prepolymer is preferable, and normally it hardens | cures by drying at the temperature of 130 to 180 degreeC for 1 minute-5 minutes after coating. When curing is difficult to proceed, a catalyst can be appropriately added and adjusted.
[0012]
Usually, a solvent is used to disperse the particles in the binder resin. As the solvent, toluene, methyl ethyl ketone, ethyl acetate, isopropyl alcohol and the like are preferably used. These are solvents generally used at the time of the coating operation, and any other solvent that does not affect the base polymer film or particles can be used without any problem. In addition, additives such as wetting agents, thickeners, dispersants and antifoaming agents may be added as necessary.
[0013]
The compounding ratio of the particles is preferably 0.1 wt% or more and 10 wt% or less with respect to the binder resin. If the blending ratio is less than 0.1 wt%, the necessary diffusion characteristics cannot be obtained, which is not preferable. If it is too large for 10 wt%, the light diffusibility becomes too strong, which may not be preferable.
[0014]
The coating solution is preferably prepared so that the solid content is 5 wt% or more and 50 wt% or less. If the solid content is less than 5 wt%, the viscosity of the liquid becomes too small, and the particles may not get on the film, and it is not preferable because the desired particle amount cannot be obtained, and the solid content is more than 50 wt%. In this case, the thickness of the coating layer is increased, and the height as the protrusion may not be sufficiently obtained.
[0015]
The coating liquid is preferably applied on the polymer film in a wet state at a coating amount of 10 g / m 2 or more and 40 g / m 2 . The mixing ratio of the particles is reflected in the particle density on the reflector surface and affects the diffusivity of the reflector. The coating amount is reflected in the thickness of the binder layer on the polymer film, and affects the difference in height from the top of the particles, that is, the size of the spacer when contacting the light guide plate. If the amount of the coating solution is smaller than 10 g / m 2, the amount of particles contained in the coating solution is insufficient, and the necessary diffusion performance may not be obtained, which is not preferable. On the other hand, if the amount of the coating solution is larger than 40 g / m 2 , the particles are buried in the binder resin, and the necessary protrusion height may not be obtained, which is not preferable. That is, by adjusting the compounding amount of the particles and the coating amount of the coating liquid within the above range, 2 to 100 protrusions per 1 mm 2 can be obtained on the polymer film. Further, the height of the protrusion from the binder surface to the particle top can be easily measured by a palpation roughness meter, a surface shape measuring device, or the like.
[0016]
As a method of applying a mixed liquid containing the above particles and binder resin to a polymer film, it can be applied over a wide viscosity range, and the coating thickness can be adjusted during running, and the coating thickness can be greatly increased. The roll coater method, the reverse roll coater method, which has the characteristics that it can be changed into a thin film, and the clavia coater method that has the characteristics that the coating thickness is uniform even if it is wide, and the thin film can be coated. The die coating (extrusion) method has features such as high-speed coating, high productivity, uniform coating thickness, and a wide range of coating, and any method can be applied without any particular problem.
The reflector of the present invention can be obtained, for example, by forming a reflective layer on a protrusion produced by the method described above. The reflective layer is preferably a base layer (a), a metal layer (b) mainly composed of silver, and a transparent oxide layer (c) in this order from the polymer film side.
[0017]
In the underlayer (a), gold, copper, nickel, iron, cobalt, tungsten, molybdenum, tantalum, chromium, indium, manganese, titanium, neodymium, palladium, or other metal alone, or an alloy composed of two or more kinds, or Zinc oxide doped with 5% by weight or less of aluminum oxide, zinc oxide doped with 10% by weight or less of gallium, transparent oxide such as indium and tin oxide (ITO) or silicon dioxide is preferably used.
[0018]
For the metal layer (b) mainly composed of silver, silver alone or an alloy such as gold, copper, palladium, neodymium or platinum mainly composed of silver is preferably used. In addition, the purity of these silver and silver-based alloys is preferably 100%, but gold, copper, nickel, iron, cobalt, tungsten, molybdenum, tantalum, chromium to the extent that they do not harm their performance. , Indium, manganese, titanium, palladium and the like may be contained in small amounts as impurities.
[0019]
The transparent oxide layer (c) is made of zinc oxide doped with 5% by weight or less of aluminum oxide, zinc oxide doped with 10% by weight or less of gallium, oxide of indium and tin (ITO), transparent such as silicon dioxide An oxide is preferably used.
[0020]
As a method for forming the metal thin film layer, there are a wet method and a dry method. The wet method is a general term for a plating method, and is a method of forming a film by depositing a metal from a solution. Specific examples include silver mirror reaction. On the other hand, the dry method is a general term for a vacuum film-forming method. Specific examples include a resistance heating vacuum deposition method, an electron beam heating vacuum deposition method, an ion plating method, and an ion beam assisted vacuum deposition method. And sputtering method. In particular, a vacuum film forming method capable of a roll-to-roll method for continuously forming a film is preferably used in the present invention.
[0021]
In the vacuum deposition method, a metal raw material is melted by an electron beam, resistance heating, induction heating or the like to increase the vapor pressure, and is preferably evaporated to the substrate surface at 13.3 mPa (0.1 mTorr) or less. At this time, a gas such as argon may be introduced at 13.3 mPa or more to cause high frequency or direct current glow discharge.
[0022]
As the sputtering method, a DC magnetron sputtering method, an RF magnetron sputtering method, an ion beam sputtering method, an ECR sputtering method, a conventional RF sputtering method, a conventional DC sputtering method, or the like can be used.
In the sputtering method, a metal plate target may be used as a raw material, and helium, neon, argon, krypton, xenon, or the like may be used as a sputtering gas, but argon is preferably used. The purity of the gas is preferably 99% or more, more preferably 99.5% or more. In addition, a vacuum film forming method is preferably used for forming the transparent oxide film. Sputtering is mainly used, and helium, neon, argon, krypton, xenon, or the like is used as the sputtering gas, and in some cases, oxygen gas may be used.
[0023]
The thickness of the thin film formed on the projection is determined in consideration of the light transmittance being less than 1% when the reflector is used.
The thickness of each layer in the reflective layer of the present invention is preferably as follows.
When the metal layer is used, the thickness of the underlayer (a) is preferably 5 nm or more and 50 nm or less, more preferably 5 nm or more and 30 nm or less. When the thickness of the layer is less than 5 nm, a desired barrier effect cannot be obtained, and aggregation may occur in the metal layer (b) mainly composed of silver. Even if the thickness is larger than 50 nm, the effect is not changed. When a transparent oxide is used, the thickness of the layer is preferably 1 nm or more and 20 nm or less, and more preferably 5 or more and 10 nm or less. When the thickness of the layer is less than 1 nm, the desired barrier effect cannot be obtained, and aggregation may occur in the metal layer (b) mainly composed of silver, which is not preferable. Even if it is thicker than 10 nm, the effect does not change.
[0024]
The thickness of the metal layer (b) mainly composed of silver is preferably from 70 to 400 nm, more preferably from 100 to 300 nm, and still more preferably from 150 to 250 nm. If the thickness of such a layer is less than 70 nm, a sufficient reflectance may not be obtained because a sufficient metal layer cannot be formed. Even if the thickness is larger than 400 nm, the effect is not changed.
[0025]
The thickness of the transparent oxide layer (c) is preferably 1 nm or more and 20 nm or less, and more preferably 5 nm or more and 10 nm or less. If the thickness of the layer is less than 1 nm, the desired barrier effect cannot be obtained, and aggregation may occur in the metal layer (b) mainly composed of silver. Even if the thickness is larger than 400 nm, the effect is not changed.
[0026]
As a method for measuring the film thickness of each layer, there are methods using a stylus roughness meter, a repetitive reflection interferometer, a microbalance, a crystal oscillator method, and the like. In particular, in the crystal oscillator method, the film thickness is measured during film formation. Since it is possible, it is suitable for obtaining a desired film thickness. There is also a method in which film forming conditions are determined in advance, a film is formed on a sample substrate, the relationship between the film forming time and the film thickness is examined, and the film thickness is controlled by the film forming time.
When the reflectance of the reflective sheet formed as described above is measured from the metal thin film layer side, a total reflectance of 90% or more is usually obtained at a wavelength of 550 nm.
[0027]
The value of the pencil scratch test of JIS K5400 on the reflecting surface of the reflector of the present invention produced by the method as described above is HB or higher, and when a dynamic microhardness meter is applied with a load of 9.8 mN for 5 seconds. The ratio with respect to the
[0028]
In the sidelight type backlight device of the present invention, the reflection sheet produced as described above is installed on the lower surface of the light guide plate with the metal thin film layer side as the upper surface. There is no problem as long as the backlight device is generally used as a sidelight type.
[0029]
The light guide plate used is, for example, in a wavelength range of about 400 to 700 nm such as acrylic resin such as polymethyl methacrylate, polycarbonate resin such as polycarbonate and polycarbonate / polystyrene composition, transparent resin such as epoxy resin, and glass. A material exhibiting transparency is preferably used. However, the material is not necessarily limited to this as long as the material exhibits transparency according to the wavelength region of the light source. Further, the thickness of the light guide plate can be appropriately determined depending on the size of the light guide plate to be used, the size of the light source, and the like.
[0030]
Examples of the light source to be used include incandescent bulbs, light emitting diodes (LEDs), electroluminescence (EL), fluorescent lamps, metal hydride lamps, etc. Among them, fluorescent lamps are preferably used. Fluorescent lamps are roughly classified into a hot cathode type and a cold cathode type depending on the electrode structure and lighting method, and the hot cathode type tends to be larger for both electrodes and inverters. The hot-cathode type is less efficient in the vicinity of the electrode that does not contribute to light emission and is more efficient. It exhibits luminous efficiency several times better than the cold-cathode type. The cold cathode type is more preferably used from the viewpoint of low power consumption and durability.
[0031]
In the surface light source device of the present invention, by using the reflector created by the method described above, even when the sheet is distorted, it does not appear as uneven brightness, and the conventional surface light source The brightness can be improved significantly compared to the device.
[0032]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described specifically by way of examples.
Example 1
Acrylic particles having an average particle diameter of 30 μm, acrylic resin (Tg = 56 ° C.) as the main material of the binder, aromatic isocyanate as the curing agent, the amount of particles to be 3.0 wt% with respect to the binder, and the solid content ratio After preparing a solution using a solvent consisting of toluene and ethyl methyl ketone so that the amount was 35 wt%, coating was performed on a 188 μm PET film to obtain a projection on the A side. Next, acrylic particles having an average particle diameter of 1.5 μm, an acrylic resin as the main component of the binder, and a melamine resin as the curing material, the blending amount of the particles with respect to the binder is 5.0 wt%, and the solid content ratio is 20 wt%. After preparing a solution using a solvent consisting of toluene and ethyl methyl ketone so as to be, a B surface on a 188 μm PET film was applied to obtain a smooth surface.
Next, the surface A side is oxidized by a DC magnetron sputtering method using zinc oxide doped with 2% Al 2 O 3 (purity: 99.9%) as a target and argon having a purity of 99.5% as a sputtering gas. Zinc was formed to a thickness of 5 nm. Subsequently, without taking out this film from the sputtering apparatus, similarly, a DC magnetron sputtering method was used to target silver with a purity of 99.9%, argon with a purity of 99.5% as a sputtering gas, and a silver film with a thickness of 200 nm. It shape | molded so that it might become. Subsequently, without taking out the film from the sputtering apparatus, the target was zinc oxide doped with 2% Al 2 O 3 (purity 99.9%) by DC magnetron sputtering, and the purity was 99.5%. Zinc oxide was formed to a thickness of 5 nm using argon as a sputtering gas, and a desired reflection sheet as shown in FIG. 1 was obtained. This reflective sheet was installed in a Hitachi's own spectrophotometer (model U-3400) with a 150φ integrating sphere, and the total reflectance and diffuse reflectance measured from the metal layer side at 550 nm were 95.3% total diffused and diffused. The reflectance was 6.3%, and the diffusivity was 6.6%. Next, when the height of the projection on the A side was measured at 10 points with a surface shape measuring device (DEKTAK3: manufactured by Veeco), the average value was 26.2 μm. There were 27 particles per mm 2 . The reflective sheet after the measurement was placed in a constant temperature and humidity chamber, and left for 500 hours under wet heat conditions of 60 ° C. and 90% RH. After 500 hours, when the sheet was taken out and the surface was observed, no metal aggregation was observed. Moreover, as a result of measuring the total reflectance and the diffuse reflectance again with a spectrophotometer, the total reflectance was 95.1% and the diffuse reflectance was 6.7%, which was almost the same as before the wet heat.
Moreover, when the hardness of the reflective surface (A surface side) of this reflective sheet was measured, it was set to F by the pencil scratch value. In addition, when a dent when a load of 9.8 mN was applied for 5 seconds was measured with a dynamic microhardness meter manufactured by Shimadzu Corporation, the surface did not return to 1.53 μm and the surface did not return 5 seconds after unloading. The measured depth was 0.93 μm, and the ratio of the dent amount remaining during unloading to the dent amount generated during loading was 0.6. Next, when an acrylic ruler was pressed against the reflection surface of the reflection sheet, the surface was not noticeably scratched.
[0033]
Comparative Example 1
Acrylic particles having an average particle diameter of 30 μm, a polyester resin (Tg = 20 ° C.) as a main component of a binder, an aliphatic isocyanate as a curing agent, a blending amount of particles with respect to the binder of 4.5 wt%, and a solid content ratio of 28 wt. After preparing a solution using a solvent composed of toluene and ethyl methyl ketone so as to be%, coating was performed on a 188 μm PET film to obtain a projection on the A side. Then, it applied to the B surface side according to Example 1, and obtained the smooth surface. Furthermore, sputtering was performed according to Example 1 to obtain a reflector. The resulting reflective sheet was installed in a Hitachi auto-recording spectrophotometer (model U-3400) with a 150φ integrating sphere, and the total reflectance and diffuse reflectance measured from the metal layer side at 550 nm were 95.5% total reflectance, The diffuse reflectance was 5.6%, and the diffusivity was 5.7%. Next, when the height of the projection on the A side was measured by a surface shape measuring device (DEKTAK3: manufactured by Veeco), the average value was 25.2 μm. There were 30 particles per mm 2 . The reflective sheet after the measurement was placed in a constant temperature and humidity chamber, and left for 500 hours under wet heat conditions of 60 ° C. and 90% RH. After 500 hours, when the sheet was taken out and the surface was observed, no metal aggregation was observed. Moreover, as a result of measuring the total reflectance and the diffuse reflectance again with a spectrophotometer, the total reflectance is 92.1% and the diffuse reflectance is 13.7%, which is lower than that before wet heat, The diffuse reflectance increased.
[0034]
Moreover, when the hardness of the reflective surface (A surface side) of this reflective sheet was measured, the pencil scratch value was 6B. In addition, when a dent when a load of 9.8 mN was applied for 5 seconds with a dynamic microhardness meter manufactured by Shimadzu Corporation was measured, the surface did not return to 2.07 μm and the surface did not return 5 seconds after unloading. The measured depth was 1.70 μm, and the ratio of the dent amount remaining during unloading to the dent amount generated during loading was 0.82. Next, when an acrylic ruler was pressed against the reflection surface of the reflection sheet, the surface remained after being pressed against the surface.
[0035]
[Table 1]
[Table 2]
[Table 3]
【The invention's effect】
By using the reflective substrate of the present invention, defective scratches are less likely to occur in the manufacturing process and the processing process, and the handling and productivity are improved. Further, the sidelight type backlight device incorporating the reflector according to the present invention is a liquid crystal display with good visibility since the luminance unevenness due to the distortion does not occur even if the reflector is distorted in the backlight device. Can be provided. In addition, since the reflector has higher luminance and superior durability than conventional reflectors, it can provide uniform and high-intensity light over a long period of time, thereby improving the display performance of the liquid crystal. Therefore, the industrial significance of the present invention is great.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing an example of a reflection sheet in the present invention. FIG. 2 is an example of a surface light source device of the present invention.
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