JP4364445B2

JP4364445B2 - 面光源装置

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Publication number: JP4364445B2
Application number: JP2001022699A
Authority: JP
Inventors: 吉田　　浩隆; 福田　　伸
Original assignee: Mitsui Chemicals Inc
Current assignee: Mitsui Chemicals Inc
Priority date: 2000-07-17
Filing date: 2001-01-31
Publication date: 2009-11-18
Anticipated expiration: 2021-01-31
Also published as: JP2002100227A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射率に優れる反射板、及びそれを利用した面光源装置に関する。さらには面光源装置を使用した液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置はこれまでの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、低電圧で作動すること、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】
中でも現在広く使用されている液晶表示装置は、光源にバックライトを用いる透過型液晶表示装置である。この液晶表示装置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。近年の液晶表示装置ではさらなる軽量、薄型化が必須事項となっていること、また、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等の理由より、バックライトの方式は光源の後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を多重反射させることで面光源化するエッジライト式バックライトが多く用いられている。バックライトにおける導光板では、その下面に、拡散ドットが印刷されており、その大きさは（面積）は位置に応じて変化し、ドットの大きさが大きくなるにつれ、そのドットに光が当たる確率が高くなる。その結果、そのドットがある位置からはより多くの光が出射されることになるため、この拡散ドットの大きさと分布を最適化することにより、発光面における輝度のムラを減少させ、同時に、より高い輝度を得ることができる様になっている。導光板の下面には反射板が設置されるが、ここでの反射板は、白色板が一般的である。一方、最近では偏光板による吸収ロスを低減させ、液晶表示装置における輝度をさらに向上させるため、下面に拡散ドット印刷された導光板ではなく、下面に凹凸形状をもたせたものや、導光板中に拡散粒子を配合したものがある。これらの導光板では、下面に配置される反射板は白色板ではなく、金属の反射体の方がより高い輝度を得られると言われている。この反射体は、エッジライトのパネル面方向以外の光をパネル側に反射して光の利用効率を上げる目的で使用されるが、液晶表示装置の軽量、薄型化に伴い、軽量、薄型化する必要があり、金属板を使うというわけにはいかず、樹脂の表面に金属層を形成した物が一般的に使われている。バックライトにおいて、この反射板は導光板の下面に付設されているが、導光板に接着はされていない。これは光源の熱により、その材質上、導光板は膨張しやすく、反射板は収縮しやすいためである。このため、反射シートは導光板の下面で僅かではあるが動いてしまうことがあり、動くことによりシートがたわむと、その部分での十分な反射光が得られなくなり、液晶表示装置上で輝度の得られない黒い部分として出てしまうという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、金属層を有する反射シートを用いたバックライトにおいて、現状のバックライトの構造を変えることなく、反射シートのたわみによる輝度の低下部分が発生しないような、反射率、耐久性に優れた反射シートを用いたバックライトを提供することを目的とする。
【０００５】
【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、驚くべきことに、バックライトにおける導光板の下面に用いる反射シートに、基材上に平均粒径が１μｍ以上１５μｍ以下であるような粒子をバインダーともに塗布することにより得られる凹凸層面に、金属層を形成することにより得られる反射シートを用いることで、上記の課題を解決出来ることを見いだした。
【０００６】
すなわち本発明は、
［１］側面に光源を有し、導光板及びその下面に配置された反射シートからなる面光源装置において、該反射シートが、基材上に平均粒径が１μｍ以上１５μｍ以下であるような粒子をバインダーとともに塗布することにより得られる凹凸層面に、金属層を形成することにより得られる反射シートを用いることを特徴とする面光源装置、
［２］該反射シートの凹凸面を形成する際、粒子とバインダーの割合が、形成される凹凸層の体積に対し、粒子の体積が５〜５２体積％の割合になるように配合され、かつ、該凹凸層の乾燥重量（ｇ／ｃｍ²）が下記式（１）の条件を満足する反射シートであることを特徴とする▲１▼記載の面光源装置、
式（１）：０．６×２ｒ×１０²／（ｐ／ａ＋（１００−ｐ）／ｂ）≦重量（ｇ／ｃｍ²）≦２．５×２ｒ×１０²／（ｐ／ａ＋（１００−ｐ）／ｂ）
〔但し、ｐ＝１００／（１＋（１００／ｖ―１）×ｂ／ａ）〕であり、
ｒ：使用した微細粒子の半径の平均値（ｃｍ）
ｐ：凹凸層中の微細粒子の割合（重量％）
ｖ：凹凸層中の微細粒子の割合（体積％）
ａ：用いた微細粒子の密度（ｇ／ｃｍ³）
ｂ：用いたバインダーの密度（ｇ／ｃｍ³）
［３］該反射シートの金属層側から測定した５５０ｎｍにおける反射率が、８５〜９９％であることを特徴とする［１］及び［２］記載の面光源装置、
［４］該反射シートの反射輝度の半価角度が、１０°〜４０°であることを特徴とする前記［１］〜［３］のいずれかに記載の面光源装置、
［５］該反射シートの反射層の構成が、下地層（Ａ）、銀層（Ｂ）、銀を主体とする合金の金属層（Ｃ）、珪素酸化物層（Ｄ）をＡＢＣＤの順に有することを特徴とする前記［１］〜［４］のいずれかに記載の面光源装置、
［６］該反射シートの凹凸層を形成する粒子が、アクリル系粒子であることを特徴とする前記［１］〜［５］のいずれかに記載の面光源装置、
［７］該反射シートの凹凸層を形成するバインダーが、アクリル系樹脂であることを特徴とする前記［１］〜［６］のいずれかに記載の面光源装置、
［８］該反射シートの反射層における下地層（Ａ）が、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、もしくは、パラジウムからなる厚さ５〜５０ｎｍの金属層、または、酸化アルミニウムが０〜５重量％ドープされた酸化亜鉛、または、インジウムとスズの酸化物（ＩＴＯ）からなる厚さ１〜２０ｎｍの透明酸化物層であることを特徴とする前記［１］〜［７］のいずれかに記載の面光源装置、
［９］該反射シートの反射層における銀層（Ｂ）の厚みが、７０〜４００ｎｍであることを特徴とする前記［１］〜［８］のいずれかに記載の面光源装置。
［１０］該反射シートの反射層における銀を主体とする合金の金属層（Ｃ）が、銀に対し銅とパラジウムをあわせて０．００１〜２重量％含有している合金からなる層であ
り、該金属層の膜厚が、５〜４０ｎｍであることを特徴とする前記［１］〜［９］のいずれかに記載の面光源装置、
［１１］該反射シートの反射層における珪素酸化物層（Ｆ）の厚みが、１〜５０ｎｍであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の面光源装置
［１２］該反射シートの波長５５０ｎｍにおける全反射率に対する拡散反射率の割合（反射のヘイズ値）が５〜５０％であることを特徴とする請求項１〜１１の何れかに記載の面光源装置
であることを特徴とする前記［１］〜［１１］のいずれかに記載の面光源装置
に関するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の面光源装置は、導光板の下面に用いる反射体に、凹凸のある金属反射シートを配置した、エッジライト型の面光源装置である。
【０００８】
本発明における導光板としては、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・ポリスチレン重合体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これに限定されない。
【０００９】
導光板の製造方法としては、例えば、熱や紫外線、放射線等で重合処理した液状樹脂を、所定の下面形状を得られる型に充填、或いは流延して重合処理する方法、熱可塑性樹脂を所定の下面形状の得られる金型に加熱下で押し当てて成型する方法、加熱溶融させた熱可塑性樹脂或いは熱や溶媒を介して流動化させた樹脂を所定の形状の得られる金型に充填する方法などが挙げられるが、ある程度量産性のよい方法であればこれに限定されるものではない。
【００１０】
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。液晶表示装置等に用いる場合の導光板の一般的な厚さは、０．１〜２０ｍｍ以下が好ましく、より好ましくは、０．３〜１２ｍｍ、さらに好ましくは、０．６〜８ｍｍである。また、入射面と上面の一般的な面積比は、入射面：上面が、１：５〜１００が好ましく、より好ましくは１：１０〜８０、さらに好ましくは１：１５〜５０である。
【００１１】
本発明の面光源装置に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。
また光源からの発散光を導光板の側面に導くために、通常光源を反射板で包囲する。反射板としては高反射率金属薄膜を付設した樹脂シートや金属箔などが一般的に用いられる。
【００１２】
本発明の面光源装置における導光板の下面に用いる反射シートは、特定の平均粒径により構成される微細粒子（以下、フィラーとも言う）を、特定の重量割合でバインダーに配合し、乾燥重量がある特定の重量になるように塗布して、高分子フィルム上に凹凸構造を有する層を形成した後、該凹凸層上に酸化物或いは金属単体層、銀層、銀を主体とする金属層、珪素酸化物層を順に形成した反射シートである。
【００１３】
該反射シートにおいて、基材として使用される高分子フィルムは、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、フッ素系樹脂などの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。
【００１４】
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得られれば、特に限定されるものではないが、通常は１０〜４００μｍ程度、好ましくは１０〜２００μｍ程度が、さらに好ましくは２５〜１００μｍ程度である。
【００１５】
高分子フィルム上に形成される凹凸層は、フィラーとなる微細粒子及びバインダーにより形成される。フィラーとなる微細粒子としては、例えば、アクリル、ポリスチレン、ビニルベンゼン、ポリメタクリル酸メチル、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が好ましい。
【００１６】
高分子からなる微細粒子の調整方法としては、乳化重合法、懸濁重合法、分散重合法などが挙げられる。なかでも乳化重合法が最も一般的であるが、近年、分散重合も盛んに行われている。どの重合法においても、生成する高分子は分散媒に難溶であり、分散媒と高分子間の表面張力により粒子化する。高分子粒子は、粒子表面に結合又は吸着している保護コロイドによって安定化され、さらに粒子内架橋によっても安定化される。これらの方法の中でも特に、分散重合法を用いた場合、サブミクロンから数十ミクロンまでの広い範囲の粒子が得られる特徴がある。
【００１７】
高分子フィルムの表面に所望の粗さを得るためのフィラーとなる微細粒子の平均粒子径は、１〜１５μｍであり、好ましくは２〜１０μｍであり、さらに好ましくは３〜８μｍである。平均粒子径が１μｍ未満では、粒子の埋没で凹凸構造の表面が形成しにくくなり、また、１５μｍを越えると凹凸構造の起伏が大きくなり、きめの粗い反射シートとなる。なお、微細粒子の粒径分布は小さい方が好ましい。粒径の標準偏差の平均粒径に対する割合は５０％以下が好ましく、より好ましくは３０％以下で、さらに好ましくは２０％以下である。粒径分布が上記の割合を大きく超えると、制御された凹凸構造を得ることが難しくなる。
【００１８】
微細粒子分散させるバインダーとして用いるものは、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る物ではない。これらは高分子フィルム及び粒子との密着性を考慮して選択され、なかでもアクリル系樹脂が好ましい。
【００１９】
凹凸層の形成方法としては、フィラーである微細粒子及びバインダーを、高分子フィルム上に塗布することで形成する。塗布する際、フィラーである微細粒子をバインダー中に分散させるための溶媒としては、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フィラー微細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、塗布溶液には、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。
【００２０】
フィラーとなる微細粒子の配合割合としては、塗布溶液における固形分（フィラー＋バインダー）中のフィラーの体積％で表され、通常固形分１００体積％に対し、５体積％以上、５２体積％以下が好ましく、より好ましくは１０体積％以上４５体積％以下、さらに好ましくは、２０体積％以上、４０体積％以下である。フィラーの使用量が５体積％以下の場合、所望の光拡散性を得ることが出来ず、５２体積％を越えると複屈折により十分な反射光が得られなくなる。
【００２１】
該反射シートの製造に際して、高分子からなる微細粒子を、バインダー中に溶剤を用いて分散させた溶液を塗布する際は、分散溶液を調合後、４時間、好ましくは１２時間、さらに好ましくは２４時間おいた後に塗布することが好ましい。高分子からなる微細粒子は溶剤の影響を受け、数時間の間、経時で膨潤するため、分散溶液調合後、すぐに塗布を行うと、微細粒子の粒径が経時で変化するため、凹凸構造が不均一になると共に、分散溶液の粘度も経時で変化するため、塗布条件の調整が困難になることがある。
【００２２】
高分子上に形成される凹凸層の重量は、式（１）で表すように、
式（１）：０．６×２ｒ×１０²／（ｐ／ａ＋（１００−ｐ）／ｂ）≦重量（ｇ／ｃｍ²）≦２．５×２ｒ×１０²／（ｐ／ａ＋（１００−ｐ）／ｂ）
であることが好ましい。より好ましくは、
式（３）：０．６×２ｒ×１０²／（ｐ／ａ＋（１００−ｐ）／ｂ）≦重量（ｇ／ｃｍ²）≦２．０×２ｒ×１０²／（ｐ／ａ＋（１００−ｐ）／ｂ）
さらに好ましくは、
式（４）：０．６×２ｒ×１０²／（ｐ／ａ＋（１００−ｐ）／ｂ）≦重量（ｇ／ｃｍ²）≦１．５×２ｒ×１０²／（ｐ／ａ＋（１００−ｐ）／ｂ）
である。凹凸層の重量が、式（１）の左辺の値より少なくなると、凹凸層を形成するための粒子の数が少なすぎ、高分子フィルム上に所望の凹凸構造を得ることが出来ない。また、凹凸層の重量が（１）式の右辺の値より少なくなると、粒子の数が多くなりすぎて、制御された凹凸構造を作ることが難しくなる。ここでいう重量とは、乾燥後（ドライ）重量を表す。乾燥前（ウェット）での重量（塗布量）は、コーティングに用いるグラビヤ版やメイヤーバーの番手を選ぶの上で有用であるが、実測が困難であることが多い。そこで、実際には乾燥後の膜厚や、乾燥後の塗布重量を測定し評価することが多い。しかしながら、粒子層は凹凸層になっているため、必ずしも塗布量と膜厚が一致しない。よって、乾燥後（ドライ）の重量で評価を行うことが好ましいと考えられる。
【００２３】
ドライ重量の測定方法としては例えば、凹凸層表面の微細粒子及びバインダーを可溶する溶剤により丁寧にふき取り、剥がれた凹凸層及び溶剤を乾燥させ、溶剤を蒸発させることにより容易に計量する事ができる。基材高分子フィルム上に微細粒子による凹凸層を形成する方法としては、種々の溶液塗工法が思考されるが、その際の塗布量はウェット重量で制御される。塗布液中の固形分の重量％をＮで示した場合、ウェット重量とドライ重量の間には実質的に、
ウェット重量（ｇ／ｃｍ²）＝ドライ重量（ｇ／ｃｍ²）／Ｎ×１００
Ｎ：ウェット塗布溶液中の、固形分の割合（重量％）
の関係がある。よって、式（１）は式（５）と表すことができる。
式（５）：０．６×２ｒ／Ｎ×１０⁴／（ｐ／ａ＋（１００−ｐ）／ｂ）≦塗布量（ｇ／ｃｍ²）≦２．５×２ｒ／Ｎ×１０⁴／（ｐ／ａ＋（１００−ｐ）／ｂ）
但し、ウェット重量は、前述したとおり塗布方法や、乾燥条件により、最終的な乾燥重量と整合性がとれない場合が多々あるため、あくまでも塗工中の目安の値とし、評価はドライ重量で行う。
【００２４】
以下には該反射シートの凹凸層を形成する方法について説明する。
はじめに、ロールコータについて説明する。ロールコータとは、メタリングロールとアプリケータロールとバックアップロールの３本で構成され、メタリングロールの配置される位置により、正回転ロールコータとリバースロールコータに分けられる。メタリングロールの役目はアプリケータロール上に、塗工剤を正確な一定量保持させることであり、アプリケータロール上に存在する塗工剤の量は、アプリケータロールとメタリングロールとのニップ幅及び、相対的表面速度で調整される。実際の操作では、アプリケータロールとメタリングロールはそれぞれ独立に速度をコントロールする。このことは広範囲の塗工剤を取り扱う場合に特に重要であり、大部分の塗工剤では、メタリングニップにおける相対速度の関係を正しく調整することによって、きわめて平滑な外観の塗膜を得ることが出来る。正回転ロールコータにおいては、メタリングロールとアプリケータロールの周速を等速にするとロール間ニップの出口で塗液が分裂する際に、液が上下に引っ張られ、分裂模様を生じるため、アプリケータロールの方をより速く回転させる。一般的には、メタリングロールとアプリケータロールの間隔は少し離して計量の一部を受け持たせている。この間隙が離れすぎるとリング状のパターンを生じるという欠点がある。
【００２５】
ロールコータにおいてアプリケータロールが逆回転しながら塗工するのがリバースロールコータである。リバースロールコータにおいて、塗膜厚さは互いに接するロール間の間隙の大きさ、各ロールの周速比、塗工液の粘度、固形分濃度などにより決定される。このコータの長所は、
（１）広い粘度範囲にわたって塗布が可能である、
（２）走行中に塗膜厚さを調整できる、
（３）塗膜厚さを大幅に変えることが出来る、
（４）支持体の表面に沿った塗膜表面が形成され、ミクロにみて塗膜厚さが均一である、（５）ピックアップロールを共有するため溶剤の損失が少ないこと、
などが挙げられる。しかしながら一方で、
（１）メタリングロールの速度が速すぎると、アプリケータロール上に計量された塗工剤に粗い波状模様ができ、この模様はフィルム表面に移動したとき同じ模様として現れてしまう、
（２）メタリングロールを理想的速度より遅くすると、アプリケータロール上に計量された塗工剤に同心円の隆起が生じる、
（３）塗工剤槽内でのかき混ぜ効果が強く泡が発生しやすい、
（４）アプリケーションロールによるホンピング作用が強くなり、オーバーフローを防ぐため塗工剤溜めを深くする必要がある、
（５）エッジドクタの取り付けが困難であり、バックアップロールに段を付ける必要がある、
（６）ポンピング作用による塗工剤の飛散問題から、塗工速度に制限がある、
などの欠点もある。
【００２６】
グラビアコータ法では、グラビアロール、バックアップロール、アジャストロールで構成され、液槽の中に浸かっているグラビアロールは、表面に凹凸の彫刻加工が施されており、その凸部に付着した塗工液をドクタブレードでかき落とし、凹部で塗工液を計量して支持体に転移させる方法であり、塗工量の調整はグラビアセルの形状、深さ、メッシュ、塗工液の固形分濃度などにより行う。グラビアセルから被塗物への塗工剤の転移に影響を与える因子は、粘度と表面張力である。セルの形状には、ピラミット型、格子型、斜線型であり、ピラミット型＜格子型＜斜線型の順に塗工量が大きくなる。この方法の長所は、運転技術を要さずに、幅広でも塗工厚さが均一で、薄膜コーティング出来ることにある。一方で（１）塗工剤の転移率は浅いセルでは極めて少なく約５０％が最大である。（２）塗工剤の転移機構より深いセルでは塗工剤のメスニカスはセルの中心が凹み、セルの壁に沿って塗工剤が付着した形をしているため、被塗物に塗工した後の塗膜には中心が抜けてドーナツ状の環として現れる、などの短所も挙げられる。
【００２７】
ロッドコータ法では、正回転のアプリケータロールで支持体に塗工液を転移してから、外径６〜１０ｍｍくらいのロッドの周りに０．１〜０．８ｍｍぐらいの太さのピアノ線またはステンレス線を密に巻いたもので、過剰の塗液を削り落として計量する方式であり、この方式では、ロッド上の支持体の張力を一定に保つことが安定した塗工量を得るために重要である。したがって、支持体の幅方向に張力の差があると左右の塗工量に差ができる。ロッド前後の押さえローラー間は距離的に出来るだけ近づけ、この部分での支持体のシワやたるみを発生させないようにしないと、走行方向に筋が生じるという欠点がある。
【００２８】
ブレードコータ法では、パンにバターを塗るときの様に、ブレードによって塗工剤を計量し、平坦化する方法である。塗工量に影響を与える因子としては、ブレードの厚さ、ブレードの圧力、ブレードの切線との角度、ブレードの圧着部の長さ、ブレードの斜角、塗工剤の粘弾性、塗工速度などである。
【００２９】
また、バックアップロールの上部に垂直にナイフを設置し、ロールによって搬送される支持体とナイフエッジとの間隙により塗工厚さを計量するナイフコータでは、塗工量の決定要因としては、支持体とナイフエッジの間隙、塗工速度、塗工剤粘度、塗工液溜めの支持体への圧力、ナイフエッジの形状などが挙げられる。
【００３０】
ダイコート（押し出し）法とは、ホッパーなどに溜められた溶液を、ポンプ圧力によりダイから押し出しフィルム表面に塗布する方法である。ダイコート法では通常供給された塗布液のすべてが再循環することなくフィルム上に塗布される。よって塗布量はポンプ送出量とラインスピードによって決定される。また、非常に低い粘度の塗布液を用いる場合は、幅方向で十分なダイ内部圧が得られず、塗工量が不均一になる場合があるが、その際にはフィード部分のオリフィスギャップを狭くすることによりダイ内部圧を均一とすることで対応する。また、ダイの先端部分は計量ブレードとして用いられ、幅方法の塗布量の均一性を高めている。例えば先端部分を唇状に丸めたダイコート法は、リップコート法とも呼ばれているが、塗布量の均一性のみならず良好な塗布面を得るにはこのようにダイの先端部分に工夫を凝らしたものが好ましく用いられる。ダイコート（押し出し）法の長所としては、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、などが挙げられ、短所としては、生産量が少ないときには、スタート時や幅変更時のロスがやや多くなることなどがある。
【００３１】
上記の他にも種々の塗布方法が考えられるが、本発明の要求を満たす塗工法としては、塗工時のゲル化によるブツの発生も考慮すると、ダイコート法が、中でもリップコート法の使用が好ましい。
【００３２】
該反射シートの反射層は、凹凸層上に形成される４層からなるものである。凹凸層側からの第１層は下地層（Ａ）、第２層は銀層（Ｂ）、第３層は銀を主体とする合金の金属層（Ｃ）、第４層は珪素酸化物層（Ｄ）である。
【００３３】
第１層の下地層（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、パラジウムなどの金属単体、または、酸化アルミニウムが０〜５重量％ドープされた酸化亜鉛もしくはインジウムとスズの酸化物（ＩＴＯ）などの透明酸化物が好ましく用いられる。
【００３４】
第２層の銀層（Ｂ）には、基本的には銀単体であることが望ましいが、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、パラジウムなどの金属不純物が含まれても良い。
【００３５】
第３層（Ｃ）の銀を主体とする合金の金属層には、銀に対し銅及びパラジウムが合わせて２重量％以下の範囲で含有している合金が好ましく用いられる。
【００３６】
第４層の珪素酸化物層（Ｄ）には、通常、一般的な珪素酸化物である二酸化珪素を用いることが好ましいが、酸素の数が必ずしも２で有る必要はなく、例えば１．８であるという場合でもなんら問題ない。
【００３７】
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。
【００３８】
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良い。
【００３９】
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。
【００４０】
基材高分子フィルム上に成形する薄膜の厚さは、反射シート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。
【００４１】
第１層である下地層において、金属層を用いた場合、その厚みは、５〜５０ｎｍが好ましく、より好ましくは５〜３０ｎｍ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、第２層の銀層に凝集を発生させる。また、５０ｎｍより厚くしてもその効果に変化が無いばかりか、資源を有効に利用するという観点からも好ましくない。また、透明酸化物を用いた場合、該層の厚みは、１〜２０ｎｍが好ましく、さらに好ましくは、５〜１０ｎｍ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、第２層の銀層に凝集を発生させる。
【００４２】
第２層である銀層の厚みは、７０〜４００ｎｍが好ましく、より好ましくは１００〜３００ｎｍ、さらに好ましくは１５０〜２５０ｎｍ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。また、４００ｎｍよりも厚くしてもその効果に変化が無いばかりか、資源を有効に利用するという観点からも好ましくない。
【００４３】
第３層である銀を主体とする合金の金属層の厚みは、５〜４０ｎｍが好ましい。かかる層の厚みが５ｎｍよりも薄い場合は、所望のバリヤー効果が得られず、また、４０ｎｍより厚い場合は第２層である銀層の特性がでなくなってしまい好ましくない。
【００４４】
第４層である珪素酸化物層の厚みは、１〜１０ｎｍが好ましく、より好ましくは１〜７ｎｍ、さらに好ましくは１〜５ｎｍ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、第２層の銀層に凝集を発生させる。また、１０ｎｍより厚くしてもその効果に変化が無いばかりか、資源を有効に利用するという観点からも好ましくない。
【００４５】
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。
【００４６】
上記のように形成した反射シートを、第４層側から反射率を測定すると、波長５５０ｎｍにおいて、通常８５〜９９％である。より好ましくは９０〜９９％である。反射率が８５％より低いと、バックライトユニットに組み込んだ際に、得られる輝度が低くなり好ましくない。一方ここでは、反射率の上限を９９％としたが、反射率は高いほど好ましく、さらに高屈折率と低屈折率の薄膜を交互に積層して増反射膜を形成するなどして９９％を超える反射率を実現することはコストとの兼ね合いもあるが性能的には非常に好ましいといえる。
【００４７】
上記のように成形した反射シートの輝度の半価角度は１０〜４０°になる。半価角度が１０°より小さくなると、反射シートの鏡面性が強くなり、拡散成分が不足し、通常の銀反射シートと同様に光の指向性が強くなり、たわみ時に暗転部を発生する。また、４０°を超える場合は、光が分散しすぎて、全体としての輝度が低下するため好ましくない。
また、該反射シートを分光光度計を用いて、反射層から反射層側からの全反射率及び拡散反射率の測定を行なうと、全反射率に対する拡散反射率の割合（反射ヘイズ値）は、通常５〜５０％になる。この値が、５％より小さくなると、入射光に対する正反射分が強すぎ、本発明における課題の解決に至らない。また、５０％より大きくなると、全体としての明るさが十分得られないので好ましくない。
【００４８】
【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】
平均粒子が５μｍであるアクリル系樹脂（根上工業（株）製、品名：アートパール）と、バインダーとしてアクリル系樹脂（三井化学（株）製、品名：アルマテックスＥ２６９）（共に密度１．２ｇ／ｃｍ³）を、トルエンとエチルメチルケトンからなる溶剤を用いて、固形分比３５％、固形分中の粒子の割合を３７.０体積％とした溶液を調合した。粘度は３８ｃｐｓであった。これらの物性値を式（１）に代入することにより、塗布重量範囲を計算したところ３．６（ｇ／ｍ²）≦塗布量（ｇ／ｍ²）≦１０．８（ｇ／ｍ²）となったため、ドライ塗布量が８．５ｇ／ｍ²となるようにポンプ圧力とラインスピードを調整し、厚さ５０μｍのポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）フィルムの上に、リップコート法にて塗布を行った。この際、ブツによる筋は観察されず、良好な塗布面が得られた。できたシートに、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、このシート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、このシートをスパッタ装置から取り出すことなく、ＤＣマグネトロンスパッタ法にて純度９９．９％のＡＰＣ２％（Ａｇに対し、ＰｄとＣｕが合計で２重量％配合された合金）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、ＡＰＣ２％が膜厚８ｎｍになるように成形した。続いて、このシートをスパッタ装置からと取り出すことなく、ＲＦマグネトロンスパッタ法にて純度９９．９％のＳｉＯ₂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、ＳｉＯ₂を膜厚５ｎｍになるように成形し、図１に示すような所望の反射シートを得た。次にアクリル系樹脂を離型処理した金属金型に注入し、１００℃で２時間加熱後、さらに１５０℃で３時間加熱して硬化処理後、徐々に冷却し、１９５ｍｍ×１５０ｍｍで入射面の厚さが５ｍｍ、出射面は平坦で、底面には平均表面粗さ２００μmの、凹部の深さが２０μmの凹凸面を持つ導光板を得た。次に、金属製のカバーの上に得られた反射シートを導光板に見合うサイズにカットしたものを配置し、その上に導光板をセットした。さらに、導光板の入射面に直径３ｍｍの冷陰極管を配置し、それを銀を蒸着したポリエステルフィルムからなるランプリフレクターにより包囲し、図２の様な面光源装置を得た。この状態で、光源を点灯し、面中央での正面方向に得られる輝度を測定するとともに、面の輝度ムラについて観察した。次に、反射シートの上部を故意にたわませた状態で、面光源装置にセットし同様の観測を行った。結果を表１に示す。
【比較例１】
反射シートに、厚さ５０μmのＰＥＴフィルムに銀を、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ものを使用したこと以外は、実施例１に準じて液晶表示装置を作成した。続いて、実施例１と同様の観測を行った。結果を表１に示す。
【実施例２】
固形分中の粒子の割合を１０％としたこと以外は、実施例１に準じて溶液を調合した。式（１）により塗布量範囲を計算したところ、３．６（ｇ／ｍ２）≦塗布量（ｇ／ｍ２）≦１０．８（ｇ／ｍ２）となったが、ドライ塗布量を５．０ｇ／ｍ２とし、以下実施例１に準じて粒子層の塗布、及び反射層の形成を行なった。得られた反射体を、日立自記分光光度計（型式Ｕ−３４００）に１５０φの積分球を設置し、波長５５０ｎｍにおける全反射率、拡散反射率測定を行なったところ、反射率９３．５％、拡散反射率１５．６％を得た。この値から計算される反射ヘイズは１６．７％であった。得られた反射シートを、実施例１と同様に面光源装置に組み込み反射輝度の測定を行なった。結果を表１に示す。
【００４９】
【表１】

【００５０】
【発明の効果】
本発明の面光源装置は、液晶表示装置に組み込んだ場合、該反射シートの優れた反射率により、液晶画面において非常に高い輝度を得られると共に、該反射シートのたわみにより発生する輝度の低下した黒い部分の発生も起きないことから、液晶の表示能力を向上させることができ、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凹凸層
３０高分子フィルム
４０冷陰極管
５０ランプリフレクター
６０導光板
７０反射シート

Claims

側面に光源を有し、導光板及びその下面に配置された反射シートからなる面光源装置において、該反射シートが、基材上に平均粒径が１μｍ以上１５μｍ以下であるような粒子をバインダーとともに塗布することにより得られる凹凸層面に、金属層を形成することにより得られる反射シートを用いることを特徴とする面光源装置。
該反射シートの凹凸面を形成する際、粒子とバインダーの割合が、形成される凹凸層の体積に対し、粒子の体積が５〜５２体積％の割合になるように配合され、かつ、該凹凸層の乾燥重量（ｇ／ｃｍ²）が下記式（１）の条件を満足する反射シートであることを特徴とする請求項１記載の面光源装置。
式（１）：０．６×２ｒ×１０²／（ｐ／ａ＋（１００−ｐ）／ｂ）≦重量（ｇ／ｃｍ²）≦２．５×２ｒ×１０²／（ｐ／ａ＋（１００−ｐ）／ｂ）
〔但し、ｐ＝１００／（１＋（１００／ｖ―１）×ｂ／ａ）〕であり、
ｒ：使用した微細粒子の半径の平均値（ｃｍ）
ｐ：凹凸層中の微細粒子の割合（重量％）
ｖ：凹凸層中の微細粒子の割合（体積％）
ａ：用いた微細粒子の密度（ｇ／ｃｍ³）
ｂ：用いたバインダーの密度（ｇ／ｃｍ³）
該反射シートの金属層側から測定した５５０ｎｍにおける反射率が、８５〜９９％であることを特徴とする請求項１及び２記載の面光源装置。
該反射シートの反射輝度の半価角度が、１０°〜４０°であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の面光源装置。
該反射シートの反射層の構成が、下地層（Ａ）、銀層（Ｂ）、銀を主体とする合金の金属層（Ｃ）、珪素酸化物層（Ｄ）をＡＢＣＤの順に有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の面光源装置。
該反射シートの凹凸層を形成する粒子が、アクリル系粒子であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の面光源装置。
該反射シートの凹凸層を形成するバインダーが、アクリル系樹脂であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の面光源装置。
該反射シートの反射層における下地層（Ａ）が、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、もしくは、パラジウムからなる厚さ５〜５０ｎｍの金属層、または、酸化アルミニウムが０〜５重量％ドープされた酸化亜鉛、または、インジウムとスズの酸化物（ＩＴＯ）からなる厚さ１〜２０ｎｍの透明酸化物層であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の面光源装置。
該反射シートの反射層における銀層（Ｂ）の厚みが、７０〜４００ｎｍであることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の面光源装置。
該反射シートの反射層における銀を主体とする合金の金属層（Ｃ）が、銀に対し銅とパラジウムをあわせて０．００１〜２重量％含有している合金からなる層であり、該金属層の膜厚が、５〜４０ｎｍであることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の面光源装置。
該反射シートの反射層における珪素酸化物層（Ｆ）の厚みが、１〜５０ｎｍであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の面光源装置。
該反射シートの波長５５０ｎｍにおける全反射率に対する拡散反射率の割合（反射のヘイズ値）が５〜５０％であることを特徴とする請求項１〜１１の何れかに記載の面光源装置。