JP4423924B2 - 反射シート - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置等の透過型表示装置における背面光源の背面側に配設する光反射用部材等として好適な反射シートに関するものである。

液晶表示装置における液晶素子を背面から照明するための背面光源としては、液晶素子の背面直下に冷陰極管等の照明源を配設する直下型バックライト方式と、液晶素子の背面に配設した導光板の側面に照明源を配設するエッジライト方式とがある。従来の液晶表示装置の主要な用途であるノートブック型パーソナルコンピュータ等の様に、小型化・薄型化・軽量化が求められる用途分野においては、後者のエッジライト方式が主流となっている。しかし、液晶表示装置の大型化技術が進歩し、家庭用テレビジョン受像機や公共空間における案内表示装置等の様な用途向けに、２０インチ以上といった大型の液晶表示装置の生産が開始される様になるにつれて、大型画面でも十分な輝度を容易に得やすい直下型バックライト方式の採用が増加しつつある。

この直下型バックライト方式においては、冷陰極管等の背面光源から放射される光の利用効率を高めて輝度を向上させると共に、光を適度に拡散させて背面光源からの距離による輝度の差を少なくするために、背面光源の背面側に、光拡散反射性の反射シートを配設するのが一般的である。この反射シートとしては従来、光拡散反射性に優れた白色ポリエステルシートや白色発泡ポリエステルシート等がよく用いられている（特許文献１、２参照）。これらは、ポリエステルのシートに二酸化チタン等の白色顔料を添加したり、発泡により内部に空洞を発生させたりすることによって、反射光の輝度及び光拡散性を向上させている。しかし、係る手法によって輝度及び光拡散性を両立させつつ両者の向上を図るには限界があり、特に、表示装置のさらなる大型化の流れを考慮すると、その輝度の面からさらなる性能向上が求められている。また、ポリエステルシートは冷陰極管からの紫外線の作用によって黄ばみを発生し易く、これが光反射率を低下させるために、経時により輝度が低下してしまうという問題も指摘されている。

これらの問題を改良するために、プラスチックシートの表面に、銀箔又はアルミニウム箔等の金属箔や、若しくは、銀又はアルミニウム等の金属蒸着膜を設け、その表面に光拡散層を設けてなる反射シートも提案されている（特許文献３参照）。この反射シートは、光反射面が金属面であるので、輝度が極めて高いほか、光が金属面に遮られてプラスチックシートに入射しないので、耐紫外線性の面でも優れている。しかし、金属面は鏡面反射性が極めて強く、従って光拡散性に劣るので、その表面上に光拡散層を設けたとしても、十分な光拡散性を得ることが難しい。光拡散性を高めるために、光拡散層の厚みを増したり、光拡散層中の白色顔料の配合量を増したりすると、結果的に光拡散層の光透過率が低下するために、輝度が低下してしまうからである。

このほか、前述した白色ポリエステルシートや白色発泡ポリエステルシートにおいて、紫外線吸収剤や光安定剤、蛍光増白剤等を添加することにより、紫外線による黄ばみを抑制したり、輝度を向上させたりする手法の提案もある（特許文献４参照）。しかし、これらの手法で十分な効果を得ようとして、紫外線吸収剤や光安定剤の添加量を増すと、経時及び光源の熱の作用によって、それらがシートからブリードして表面を汚染し、輝度の低下の原因となったり、或いは、該ブリードによってそれらのシート中での濃度が低下する結果、シートの黄ばみを十分に抑制することが出来なくなったりすることなどの問題があり、十分な効果を挙げているとは言い難いのが現実である。

上記の様な問題点に鑑みて、本発明者らは既に、透明媒質中に二酸化チタン被覆雲母粒子が分散されてなる光反射層と、該光反射層の表面側に配設された光拡散層とを少なくとも具備する反射シートを提案した（特願２００３−２９８２５７号）。この反射シートは、その光反射能の大半を、紫外線による黄ばみの影響を受けない無機物からなる二酸化チタン被覆雲母粒子が担っているので、長時間使用しても反射光の黄ばみは殆ど生じない。しかも、二酸化チタン被覆雲母粒子の高い光反射率に基づく高い反射輝度と、光反射層の透明媒質中における二酸化チタン被覆雲母粒子の配向状態のばらつきに基づく高い光拡散性とを、同時に得ることができる。

しかし、上記の様に二酸化チタン被覆雲母粒子を光反射層に用いた反射シートは、その正面方向への反射光については特に大きな問題はないが、二酸化チタン被覆雲母粒子の基材となっている雲母が、微量の不純物に由来する僅かな黄味を帯びているため、光が該雲母中を通過する距離の長い斜め方向への反射光は、若干黄味を帯びて来る。このため、液晶表示装置等の映像を正面から鑑賞した時と比較して、斜め方向から鑑賞した時には、画面の色調が全体的に若干黄味を帯びて見えてしまうという問題点があった。

以下に、本発明と関連する先行技術文献情報を開示する。
特公平８-１６１７５号公報 特開２００１-２２５４３３号公報 特開平５-３０１３１９号公報 特開２００２-９８８０８号公報 特開平９−７７５１２号公報 特開平１０−２９８４５８号公報 特開平１０−３２８６１５号公報

本発明は、従来の技術における上記の課題を解決し、液晶表示装置における背面光源の光反射用部材等として十分に優れた反射輝度や光拡散性を備え、経時による紫外線の作用による黄ばみも極めて少なく、しかも、斜め方向から見た時の黄味帯びも極めて少ない反射シートを提供しようとするものである。

本発明は、透明媒質中に光反射性粒子が分散されてなる光反射層と、該光反射層の表面側に配設された光拡散層とを少なくとも具備し、背面光源の背面側に配設する反射シートにおいて、前記光反射性粒子が、二酸化チタン被覆雲母粒子を含まない酸化チタン被覆酸化アルミニウムフレーク粒子であることを特徴とする反射シート。

また本発明は、前記酸化チタン被覆酸化アルミニウムフレーク粒子の平均粒径が１０〜８０μｍであることを特徴とする反射シートである。

本発明の反射シートは、透明媒質中に光反射性粒子が分散されてなる光反射層と、該光反射層の表面側に配設された光拡散層とを少なくとも具備する反射シートにおいて、前記光反射性粒子として、本発明者らが先に提案した二酸化チタン被覆雲母粒子に替えて、酸化チタン被覆酸化アルミニウムフレーク粒子を採用している。この粒子の基材である酸化アルミニウムフレークは、高純度に精製された酸化アルミニウム原料を用いて人工的に合成されたフレーク状粒子であるので、不純物を殆ど含まず、実質的にほぼ完全に無色透明である。従って、微量の不純物によって僅かに黄味を帯びた雲母を基材とする二酸化チタン被覆雲母粒子の場合と異なり、光が基材中を通過する距離の長い斜め方向への反射光であっても、黄味を帯びることなく、正面反射の時と同等の白色度の高い光が反射光として得られる。従って、本発明の反射シートを例えば液晶表示装置における背面光源用の光反射用部材として使用した場合には、表示された映像を斜め方向から鑑賞した場合にも、画面の色調の黄味帯びが極めて少なく、正面から鑑賞した場合とほぼ同等の鮮やかな色調の映像を鑑賞することができる。

本発明の反射シートは、図１〜４に示す様に、透明媒質中に光反射性粒子としての酸化チタン被覆酸化アルミニウムフレーク粒子が分散されてなる光反射層１と、その表面側に配設された光拡散層２との、少なくとも２層が積層されて構成されてなるものである。

光反射層１の主たる構成材料である透明媒質としては、例えばガラス等の無機物等も考えられるが、係る表示装置背面光源用反射シートに通常要求される可撓性や、製造上の加工性等を考慮すれば、透明な合成樹脂を使用することが望ましい。具体的には、例えばポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、塩化ビニル系樹脂、フッ素系樹脂等の熱可塑性樹脂や、メラミン系樹脂、尿素系樹脂、フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂等の熱硬化性樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂等の電離放射線硬化性樹脂等である。これらの中でも、紫外線による黄ばみの防止を考慮して、耐候性に優れた合成樹脂を使用することが望ましく、具体的には例えばポリウレタン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、アクリル系樹脂等が好適である。

光反射性粒子としての酸化チタン被覆酸化アルミニウムフレーク粒子は、酸化アルミニウムの鱗片状結晶粒子の表面を酸化チタンで被覆したもの、若しくは、酸化アルミニウムの鱗片状結晶粒子の表面をまず酸化スズで被覆し、さらに二酸化チタンで被覆したものであって、従来の二酸化チタン被覆雲母を上回る輝度や透明感のある光輝性塗膜が得られる光反射性粒子として、自動車用塗料等の用途に従来よく用いられている（前掲の特許文献５〜７参照）。平均粒径としては、５〜５００μｍ程度のものが使用可能であるが、その中でも本発明においては平均粒径１０〜８０μｍのものが効果が高い。

上記透明媒質として熱可塑性樹脂を使用した場合には、図３に示す様に、該熱可塑性樹脂中に光反射性粒子を混練してシート成形したものを、基材シートを兼ねた光反射層１とすることも可能である。しかし、この構成によると、基材シートを兼ねた光反射層１の成形性や強度の面から、光反射性粒子の配合量に制限があり、十分な反射輝度を得ることが困難な場合が多い。また、反射シートの支持体としての強度上十分な厚みの光反射層１を成形した場合には、結果的に光反射性粒子の無駄が多いことにもなる。従って、光反射層１は、図１に示す様に、支持体としての基材シート３の片面に積層して設けることが望ましい。

基材シート３は、本発明の反射シートの支持体となるものであって、その材質については特に制限されるものではなく、例えば金属板や金属箔、板紙、グラシン紙等の紙類、織布、編布、不織布等であってもよいが、可撓性や加工性を考慮すると、熱可塑性樹脂のフィルム又はシートを使用することが最も望ましい。熱可塑性樹脂の種類には特に制限はなく、例えばポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ビニル系樹脂等から任意に選択可能であるが、物性面や価格面から一般的には、ポリオレフィン系樹脂又はポリエステル系樹脂を使用することが望ましい。

ポリオレフィン系樹脂としては例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−α−オレフィン共重合体、プロピレン−α−オレフィン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、エチレン−（メタ）アクリレート共重合体、アイオノマー等、ポリエステル系樹脂としては例えばポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート等を使用することができる。中でも剛性の高いシートが得られるポリエチレンテレフタレート系樹脂が好適に使用できる。基材シート３の厚みとしては、５０〜３００μｍ程度のものが使用できるが、特に１５０〜２５０μｍのものが、平面性の維持性や光反射層１等の塗布適性などから好ましい。

基材シート３と光反射層１との積層方法に関しては、光反射層１が単独の層として成形可能であれば、両者を別途製膜してからドライラミネーション法又は熱ラミネーション法等で積層する方法、光反射層１の透明媒質が熱可塑性樹脂であれば、光反射性粒子を分散した熱可塑性樹脂を基材シート３上に溶融押出しするエクストルージョンラミネート法、基材シート３も熱可塑性樹脂であれば共押出製膜法などの採用も可能である。しかし一般的には、透明媒質中に光反射性粒子を高濃度で分散した反射輝度の高い光反射層１を容易に形成可能な方法として、塗布法によることが最も望ましい。

塗布法は、透明媒質及び光反射性粒子を適当な溶媒中に溶解又は分散した塗液を基材シート３の表面に塗布し、塗膜を乾燥固化させることにより行う。なお、透明媒質の原料が硬化可能な液体であれば、溶媒を使用することなく液体原料中に光反射性粒子を分散したものと塗布し、硬化させることも可能である。具体的な塗布方法としては、例えばグラビアコート法、ロールコート法、ナイフコート法、シルクスクリーン印刷法、その他通常のコート法乃至印刷法から適宜選択して行えば良い。塗布に先立ち、基材シート１と塗布層との接着性を向上させるために、基材シート１にコロナ放電処理等の表面処理を施しても良い。なお、基材シート１の表面に直接塗布することが困難な場合には、別途用意した離型性シートの表面に塗布して形成した塗膜を基材シート１の表面に接着させ、しかる後に離型性シートを剥離除去する転写法によることも可能である。光反射性粒子の配合量及び光反射層１の厚みは、反射輝度等を考慮して適宜設計すればよい。

基材シート３が透明である場合には、図４に示す様に、光反射層１を基材シート３の裏面側に設けた構成とすることも可能である。しかし、この構成によると、基材シート３の表面に設けた光拡散層２に十分な紫外線遮蔽機能を付与できれば良いが、それが不十分であると、基材シート３が紫外線の作用により劣化して黄ばみを生じ、反射輝度の低下や演色性の悪化に繋がる虞がある。従って、図１に示す様に、光反射層１は基材シート３の表面側に、すなわち基材シート３と光拡散層２との間に設けた構成とすることが望ましい。

この場合、基材シート３は透明であっても良いし、不透明であっても良い。特に、基材シート３が白色顔料及び／又は空洞（気泡）を含有して白色を呈していると、光反射層１を透過した僅かな光をも表面側に反射し、反射輝度をさらに向上させることが出来る利点がある。或いは、白色顔料の代わりに、若しくはそれと併用して、光反射性粒子を含有させても良い。

なお、基材シート３を白色を呈するものとする代わりに、若しくはそれと併用して、図２に示す様に、光反射層１の背面側に、白色顔料を含有する白色塗膜層４を設けると、上記の効果をさらに有効に発揮させることができる。白色顔料としては、例えば二酸化チタン、酸化亜鉛等、常用のものを使用すれば良い。バインダーとしては、光反射層１の透明媒質として用いるものと同様の各種の合成樹脂が使用可能であり、耐候性に優れたものを使用することが望ましい。基材シート３が透明である場合には、白色塗膜層４は基材シート３の裏面に設けても、同様の効果を得ることは可能であるが、光反射層１の背面に直接隣接して設けた方が、より効果が高い。

光拡散層２は、光源から入射した光が光反射層１に入射する過程及び光反射層１によって反射された光が前方へ放射する過程において、光を適度に散乱させることにより、反射光の光拡散性を向上させる目的で、光反射層１の前方（表面側）に設けられるものである。この光拡散層２の表面にさらに透明な表面保護層を設けることも可能であるが、一般的には、この光拡散層２に表面保護層を兼ねさせて最表面に設けるのが好適である。

光拡散層２の具体的な構成としては、透明媒質を主成分としつつ、その内部に空洞（気泡）を含有させた発泡層とする方法や、その表面、裏面又は内部に光を散乱する微細な凹凸形状（エンボス）を形成する方法等の採用も可能である。しかし、光散乱効果の大きさ及びその安定性、製造の容易性などの面からは、透明媒質中に光散乱性粒子を分散した層とするのが最も好適である。

光拡散層２の透明媒質としては、前述した光反射層１の透明媒質の例として挙げたものと同様のものの中から適宜選択して使用することができる。光拡散層２の形成方法や積層方法に関しても、前述した光反射層１の場合と同様の各種の方法が任意に適用可能であるが、一般的には、光反射層１の表面に塗布法により形成するのが好適である。光散乱性粒子の配合量や光拡散層２の厚みは、反射輝度及び光拡散性を考慮して適宜設計すればよい。

光散乱性粒子は、透明媒質と屈折率の異なる透明ないし白色の粒子であれば良く、具体的には、例えばシリカ、アルミナ、酸化ジルコニウム、二酸化チタン、酸化亜鉛、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、タルク、クレー、カオリン、マイカ、ガラス等の無機物の粒子や、アクリル、ポリスチレン、ポリウレタン、ナイロン、ポリカーボネート、シリコーン等の合成樹脂の粒子などを使用することができる。但し、透明媒質との屈折率差が極端に大きいと、光拡散層２の隠蔽性が強くなって反射輝度を低下させる原因となるから、透明媒質との屈折率差が概ね０．１５以下程度の粒子を使用することが望ましい。

具体的には、シリカ粒子が最も好適であり、屈折率が１．４６〜１．６０程度のものの中から適宜選択して使用するのが良い。粒子形状は、球形、不定形等、特に問わない。粒径は、小さすぎても大きすぎても光散乱性が不十分となり、特に大きすぎると塗布が困難となるので、平均粒径が１〜５０μｍのものが使用でき、中でも平均粒径が１〜２５μｍ、特に１〜１０μｍのものが最も好ましい。シリカは二酸化珪素を主成分とするものであるが、シラン処理、ワックス処理等により疎水化されたもの等を好適に使用することができる。

光散乱性粒子の添加量は、多過ぎると隠蔽性が強くなって、表面からの入射光が光反射層１に到達しにくくなるため反射輝度が低下し、一方、少な過ぎると光拡散効果が不十分となるので、樹脂固形分に対して１〜４０重量％程度、さらに好ましくは１〜１０重量％程度とすることが望ましい。

本発明の表示装置背面光源用反射シートにおける各層には、必要に応じて、光源からの紫外線による性能劣化を防止するための紫外線吸収剤及び／又は光安定剤や、紫外線等を可視光線に変換させて輝度を向上させるための蛍光増白剤などを添加することも出来る。特に、少なくとも光拡散層２に紫外線吸収剤を添加すると、各層の紫外線による劣化の防止に極めて有効であり、光安定剤を併用すれば光拡散層２自体の劣化の防止にもさらに有効である。勿論、光反射層１や基材シート３等にも紫外線吸収剤及び／又は光安定剤を添加すれば、さらに効果を高めることができる。

一般的に用いられている紫外線吸収剤としては、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系、トリアジン系、オキザニリド系等がある。添加量としては、樹脂固形分に対して０．１〜５０重量％程度、好ましくは１〜３０重量％程度であるが、一般的には１０重量％以下程度で十分な効果が得られる場合が多い。

ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤としては、２−（２−ヒドロキシ−５−ｔ−ブチルフェニル）−２Ｈ−ベンゾトリアゾール、２−（５−メチル−２−ヒドロキシフェニル）ベンゾトリアゾール、２−（２−ヒドロキシ−３，５−ビス（α，α−ジメチルベンジル）フェニル）−２Ｈ−ベンゾトリアゾール等、トリアジン系紫外線吸収剤としては、２−（４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジン−２−イル）−５−（（ヘキシル）オキシ）−フェノール、２−（４−（２−ヒドロキシ−３−ドデシルオキシプロピル）オキシ）−２−ヒドロキシフェニル）−４，６−ビス（２，４−ジメチルフェニル）−１，３，５−トリアジン等が代表的なものであるが、他のものも使用可能であるし、それらの変性物、誘導体等であっても良い。

光安定剤は、樹脂自体の光・熱・水などによる劣化を防止するためのもので、ヒンダードアミン系が最も一般的である。ヒンダードアミン系光安定剤としては、ビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジニル）（（３，５−ビス（１，１−ジメチルエチル）−４−ヒドロキシフェニル）メチル）ブチルマロネート、ビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジニル）セバケート等が代表的なものであるが、他のものも使用可能であるし、それらの変性物、誘導体等であっても良い。その他にニッケル錯体系などもある。添加量としては、樹脂固形分に対し０．１〜５０重量％程度、好ましくは１〜３０重量％程度であるが、一般的には１０重量％程度以下で十分な効果が得られる場合が多い。

基材シートとしての厚み１８８μｍの白色ポリエステルシート（白色顔料にて白色に着色された二軸延伸ポリエチレンテレフタレートシート。三菱化学ポリエステル社製）の片面に、ポリウレタン樹脂２０重量部（固形分）、光反射性粒子としての二酸化チタン被覆酸化アルミニウムフレーク粒子（Ｘｉｒａｌｌｉｃ Ｔ６０−１０ ＷＮＴ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｓｉｌｖｅｒ、粒径分布５〜３０μｍ。メルク社製）３５重量部、溶剤（メチルエチルケトン／メチルイソブチルケトン＝１／１）５５重量部を混合してなる塗液を、版深４５μｍの彫刻版を用いたグラビアコート法により２回塗布して、厚み６μｍの光反射層を形成した。

しかる後、該光反射層の上に、ポリウレタン樹脂１０重量部（固形分）、シリカ粒子（平均粒径４μｍ、屈折率１．４６）３重量部、紫外線吸収剤（２−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−４，６−ジ−ｔ−ペンチルフェノール。チバ・スペシャリティー・ケミカルズ社製ＴＩＮＵＶＩＮ３２８）０．５重量部、光安定剤（デカン二酸ビス（２，２，６，６−テトラメチル−１−（オクチルオキシ）−４−ピペリジニル）エステル。チバ・スペシャリティー・ケミカルズ社製ＴＩＮＵＶＩＮ１２３）０．５重量部、溶剤（メチルエチルケトン／メチルイソブチルケトン＝１／１）８６重量部を混合してなる塗液を、版深４５μｍの彫刻版を用いたグラビアコート法により１回塗布して、厚み３μｍの光拡散層を形成して、本発明の反射シートを作製した。

＜比較例１＞
実施例１における光反射層形成用塗工液の光反射性粒子を、粒径分布１０〜６０μｍの酸化チタン被覆雲母粒子（日本光研工業株式会社製 ＰＥＡＲＬ−ＧＬＡＺＥ ＭＥ−１００）に変更した他は、実施例１と同様にして反射シートを作製した。

＜評価＞
以上の様にして得られた実施例１及び比較例１の２種類の反射シートについて、水平面に対して４５°の方向からＤ６５光源の光を照射し、正反射光に対して１５°、２５°、４５°、７５°及び１１０°の方向への反射光の色調を目視にて評価した。結果を下表に示す。

評価結果一覧
１５° ２５° ４５° ７５° １１０°
実施例１ ○ ○ ○ ○ ○
比較例１ ○ △ × × ×
評価基準 ○：黄味なし、△：やや黄味あり、×：黄味あり

本発明の反射シートの実施の形態を示す模式断面図。 本発明の反射シートの実施の形態を示す模式断面図。 本発明の反射シートの実施の形態を示す模式断面図。 本発明の反射シートの実施の形態を示す模式断面図。

符号の説明

１ 光反射層
２ 光拡散層
３ 基材シート
４ 白色塗膜層

Claims (2)

1. 透明媒質中に光反射性粒子が分散されてなる光反射層と、該光反射層の表面側に配設さ
   れた光拡散層とを少なくとも具備し、背面光源の背面側に配設する反射シートにおいて、前記光反射性粒子が、二酸化チタン被覆雲母粒子を含まない酸化チタン被覆酸化アルミニウムフレーク粒子であることを特徴とする反射シート。
2. 前記酸化チタン被覆酸化アルミニウムフレーク粒子の平均粒径が１０〜８０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の反射シート。

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