JP4441904B2 - バックライト用反射シート及びバックライト - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置等の面光源装置に用いるバックライト用反射シート及びそれを用いたバックライトに関し、特にアルミニウム蒸着ポリエステルフィルムを用いて実用的な輝度を確保できるバックライト用反射シート及びそれを用いたバックライトに関する。本発明は、各種の面光源装置に適用できるが、以下、その代表例としての液晶表示装置に関連して主に説明する。

サイドライト型バックライト方式の液晶表示装置においては、一般に、筐体の中に反射板、導光板、拡散板、通常は２枚のプリズムシート、液晶セルの順の積層構造を有し、且つ、導光板の側方に冷陰極管やＬＥＤ（発光ダイオード）等の光源（ランプ）とランプリフレクタが配置されており、反射板から拡散板又はプリズムシートまでの積層構造と光源びランプリフレクタとで主にバックライトは構成されている。一方、直下型バックライト方式の液晶表示装置においては、筐体の中に反射板、光源（ランプ）、拡散板、プリズムシート、液晶セルがこの順に積層され、反射板からプリズムシートまでの積層構造で主にバックライトは構成されている。このようなバックライトにおいて、その用途によって、発泡白色ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム、ポリオレフィン系の多孔層を有する白色フィルム、銀蒸着ＰＥＴフィルム等の反射シートが反射板として用いられている。

これらの反射シートのうち、銀蒸着ＰＥＴフィルムは反射率（特に正反射率）が高いものの極めて高価であり、また、発泡白色ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムやポリオレフィン系の多孔層を有する白色フィルムは反射率がやや低く（但し、拡散反射率は比較的高い）やや高価である。そのため、安価なアルミニウム蒸着フィルムを代りに使用しようとする試みが多く為され、アルミニウム蒸着フィルムを反射シートとする文献も多いが、実際に工業的にはアルミニウム蒸着フィルムを反射シートとして使用することは殆ど無い。これは、通常使われるポリエステルフィルムのアルミニウム蒸着品は、機械的性能、特に滑り性改善のため、ポリエステルフィルムの表面の中心的平均粗さＲａが０．０１２μｍを越える程度に粗く、また、アルミニウム蒸着フィルムの反射率が７５〜８５％と大きく劣り、そのために液晶表示面の輝度が大きく劣ってくるからである。因みに、実際に工業的に用いられている上記の発泡白色ＰＥＴフィルム、ポリオレフィン系の多孔層を有する白色フィルム、銀蒸着ＰＥＴフィルム等の反射シートの反射率は、９０％以上、通常は９０〜９８％程度である。

反射シートの上記問題点とは別に、液晶表示面の輝度向上のために上記の２枚のプリズムシートを用いるのが通常であるが、これらが極めて高価なため、バックライト、延いては液晶表示装置のコストアップに繋がっており、その対策として、導光板の片面にプリズム加工を施し、プリズムシートの１枚を省略することも行われている。しかし、それでも１枚のプリズムシートを用いるため、バックライト、延いては液晶表示装置をコストの高いものとしている。

さらに、液晶表示装置の輝度向上は、特に直下型バックライトを用いたパソコン用パネル、液晶テレビ等では冷陰極管の本数を多くして輝度向上を図っている。しかしながら、冷陰極管の本数を増加すると筐体内の温度上昇が発生し、冷陰極管の性能低下が発生するため（照明性能が悪化し、液晶表示面の輝度が低下する）、筐体内から放熱が必要となる。バックライト用反射シートにおいても出来るだけ筐体内の温度上昇を防ぐため熱伝導性の高い素材を選ぶ必要がある。

本発明は、上述の従来技術の問題点に鑑みて、液晶表示装置等の面光源装置のコストダウンを可能とするバックライト用反射シート及びそれを用いたバックライトを提供することを主目的とする。

本発明は、表面の中心的平均粗さＲａが０．０１２μｍ以下、好ましくは０．０１０〜０．００４μｍの平滑な表面上にアルミニウム蒸着層を有するポリエステルフィルムの非蒸着裏面に遮光性のプラスチックフィルムを貼り合せ、前記アルミニウム蒸着層の上にアクリル系樹脂を厚み０．５〜３．０μｍで塗布して光線透過率９０％以上の防錆処理層を形成したことを特徴とするバックライト用反射シート、並びに、上記の反射シートを反射板として用いたことを特徴とするバックライトを提供するものである。本発明の反射シート及びバックライトは、液晶表示装置等の面光源装置に用いるものである。上記反射シートは、防錆処理層の上に更に光線透過率９０％以上の紫外線吸収剤含有透明樹脂層を形成しているのが好ましく、更に光線透過率９０％以上の滑り性付与層を形成しているのも好ましい。

表面の中心的平均粗さＲａの測定法を説明する。接針式三次元表面粗さ計による測定値をＪＩＳ−Ｂ０６０１の表面粗さの規定に従い処理する。接針式三次元表面粗さ計としては、例えば、Ｔａｙｌａｒ社製のＴａｌｙｓｕｒｆ測定機を用いることができる。

本発明の反射シートは、ポリエステルフィルムが極めて平滑であるためにアルミニウム蒸着ポリエステルフィルムを用いているにも拘らず反射能に優れ、しかも、蒸着材料として銀の代りにアルミニウムを用いているので安価である。この反射シートを反射板として、プリズム加工した導光板と組み合わせて用いることにより、液晶表示装置バックライトにおいて、例えばサイドライト型バックライトでは極めて高価なプリズムシートを不要とすることもできる場合もある。結果として、バックライト、延いては液晶表示装置等の面光源装置のコストダウンを達成することができる。

また、防錆処理層としてアクリル系樹脂を厚み０．５〜３．０μｍで塗布して形成して光線透過率９０％以上を確保すると共に、熱伝導性の比較的高いアクリル系樹脂を用いて、直下型バックライトにおいても筐体内の温度上昇を最小限とし、冷陰極管の性能低下を抑制し、また、その硬さから蒸着面の傷防止にも有効であることが分かった。

以下、本発明の好ましい実施の形態を説明するが、本発明がこれらに限定されるものでないことは言うまでもない。

アルミニウム蒸着層を有するポリエステルフィルムのポリエステルフィルム素材としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、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等を用いることができるが、コストや寸法安定性等の諸物性の点でＰＥＴが特に好ましい。その表面の中心的平均粗さＲａが０．０１２μｍ以下、好ましくは０．０１０〜０．００４μｍとなる様に特殊加工したポリエステルフィルムの平滑な表面上にアルミニウム蒸着層を設けることにより、従来のアルミニウム蒸着フィルムでは達成できなかった高い反射率を確保することができる。このような表面平滑ポリエステルフィルムの厚みは、好ましくは１２〜３００μｍで、その例としては、帝人株式会社製の０−タイプのＰＥＴフィルム（炭酸カルシウム等の粒子を含まない）、Ｅ_２−ベースのＰＥＴフィルム、ＨＳフィルム、「メリネックス＃５０５」や、東洋紡株式会社製の「コスモシャインＡ−４１００」等を挙げることができる。このようなポリエステルフィルムの平滑面上に常法によりアルミニウム蒸着層を形成する。

バックライトの光がアルミニウム蒸着層を有するポリエステルフィルムを透過してその裏面から逃げるのを防ぎ、また、該裏面から出た光が反射シートの下に在るアルミニウム、樹脂等のフレームで反射されて、この反射光が液晶表示面にまで到達して該フレームの影として現れるのを防ぐため、遮光性のプラスチックフィルムを用いる。かかる遮光性のプラスチックフィルムとしては、白色、灰色、黒色等のプラスチックフィルムを用いることができるが、液晶表示面の輝度を向上させることができる点で白色のプラスチックフィルムが特に好ましい。白色のプラスチックフィルムの具体例としては、液晶表示装置バックライト用白色反射シートとして常用されている発泡によって微細セルを形成させた白色ＰＥＴフィルムやポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂に白色顔料を練り込んで延伸させて微細溝を形成したポリオレフィン系白色フィルム等を好ましく用いることができるが、これらに限定されるものではない。例えば、白色顔料含有コーティング層を設けたＰＥＴフィルム等や、ＰＥＴ以外のポリエステル系樹脂などを用い発泡によって微細セルを形成させた白色フィルムや、上記のポリオレフィン樹脂の代りにＰＥＴやポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）の如き樹脂などを用い上記と同様に微細溝を形成した白色フィルムなども用いることができる。遮光性のプラスチックフィルムにアルミニウム蒸着層を有するポリエステルフィルムを貼り合せるには、例えば、アクリル系粘着剤やホットメルト型ポリエステル系接着剤等の各種接着剤を用いることができる。

アルミニウム蒸着層の厚みは、液晶表示面の輝度の点で４０〜３００ｎｍであるのが好ましく、５０〜１２０ｎｍであるのがより好ましい。この厚みは、光学濃度測定法や表面電気抵抗測定法で測定することができる。

アルミニウム蒸着層の上には、防錆処理層を形成する。防錆処理層は、アルミニウム蒸着層上に防錆処理剤として機能する樹脂を塗工して形成し、アルミニウム蒸着層が湿気等で腐食するのを防ぐ防錆作用と熱伝導の役割を発揮する。通常は、防錆処理剤用樹脂の有機溶剤溶液を塗布、乾燥して防錆処理層とする。防錆処理剤用樹脂としては、高い光線透過率、比較的高い熱伝導性及び良好な蒸着面の傷防止性という観点からアクリル系樹脂を用いる。アクリル系樹脂としては、メチルメタクリレートやその他のアクリル系モノマーの単独重合体樹脂類や、アクリル系モノマー同士又はアクリル系モノマーと他の共重合性モノマーの共重合体樹脂類、アクリル−ウレタン樹脂等を挙げることができる。防錆処理層の厚みは、上記と同様の観点から０．５〜３．０μｍであり、０．８〜１．８μｍであるのが好ましい。

防錆処理層の上に紫外線吸収剤含有透明樹脂層を形成してもよいが、必須の構成要素ではない。この層は、防錆処理層上に紫外線吸収剤入り透明樹脂を塗工して設けられ、冷陰極管等の光源による反射シートの劣化を防止し、また、反射シートの耐久性を向上させる。通常は、該透明樹脂の有機溶剤溶液を塗布、乾燥して紫外線吸収剤含有透明樹脂層とする。例えば、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤を側鎖に持ったアクリルモノマーの他のアクリルモノマーとの共重合体類が一方社油脂株式会社や新中村化学株式会社などから市販されており、これらを用いるのが好ましいが、これらに限定されない。紫外線吸収剤含有透明樹脂層の厚みは、０．５〜８μｍであるのが好ましく、１〜５μｍであるのがより好ましく、３〜５μｍであるのが特に好ましい。

さらに、滑り性付与層を、防錆処理層又は紫外線吸収剤含有透明樹脂層の上に形成してもよいが、必須の構成要素ではない。この層は、防錆処理層又は紫外線吸収剤含有透明樹脂層上に滑り性付与剤として機能する樹脂を塗工して設けられ、バックライトの組立作業を円滑に行える様にする機能を有する。通常は、該滑り性付与剤用樹脂の水性エマルション又は有機溶剤溶液を塗布、乾燥して滑り性付与層とする。滑り性付与剤用樹脂としては、例えば、弗素系樹脂やアクリル−シリコーン共重合体を好ましく用いることができるが、これらに限定されない。アクリル−シリコーン共重合体の一例として、アクリル主鎖に対して側鎖にジメチルシリコーンオリゴマーをグラフト重合したグラフト共重合樹脂を挙げることができ、下地層との密着性をアクリル主鎖にて確保し、表面に現れたシリコーンにより滑り性や防汚性を確保する。滑り性付与層の滑り性は、導光板を反射板の上に差し込む時に音も無く滑り込む様に差し込むことを可能とし、傷の発生を防止し、作業性を向上させるが、バックライトの組立方式がこれとは異なる場合は滑り性付与層を必ずしも必要としない。滑り性付与層の厚みは０．０５〜０．２μｍであるのが好ましい。

上記の各層を形成するための工業的塗工法としては、例えば、グラビアコーティング、ロールコーティング、ロッドコーティング、スクリーンべた刷りコーティングを挙げることができ、グラビアコーティングが好ましい。

防錆処理層、場合によっては更に紫外線吸収剤含有透明樹脂層や滑り性付与層等は、所謂保護層として機能する。アルミニウム蒸着層上の各層の光線透過率はそれぞれ９０％以上であるが、これは液晶表示面の輝度があまり低下しない様にするための観点からの要件である。アルミニウム蒸着層上の層の数が多い場合は、各層の光線透過率を比較的高いものとし、所謂保護層全体の光線透過率の低下を少なくし、液晶表示面の輝度があまり低下しない様にするのが望ましいのは言うまでもない。最上層を構成する層は、屈折率が低い方が好ましい。この屈折率が低いと、アルミニウム蒸着層からの反射光が最上層から出射する際の最上層表面での反射が小さくなり、液晶表示面の輝度が良くなるからである。この屈折率としては、例えば、１．５２以下が好ましく、１．４９以下がより好ましい。例えば、弗素系樹脂類では、屈折率１．２８〜１．４２程度のものが入手できる。所謂保護層は、合計厚みが１０μｍ以下であるのが好ましく、８μｍ以下であるのがより好ましく、６μｍ以下であるのが更に好ましい。この保護層が更に厚いと導光板との距離が大きくなり、液晶表示面の輝度の低下が生じるからである。

さらに、液晶表示装置の輝度向上の要求のため、直下型バックライトの場合、冷陰極管の本数アップが行われている。この場合、冷陰極管からの輻射熱により筐体内の温度上昇が発生し、バックライトの輝度低下、輝度斑が発生する。筐体内の熱を出来るだけ放熱して逃すためには筐体と接合されるバックライトからの伝熱は重要な因子となるため、バックライトに用いられる素材は熱伝導性の高い素材が望ましい。

反射シートの反射率は、分光光度計を用いてＪＩＳ−Ａ５７５９に準拠して測定する。代表値として波長５５０ｎｍにおける反射率を用いる。

筐体の中に反射板として本発明の反射シート、プリズム加工した導光板（プリズム加工面が拡散板と向き合う様に）、拡散板、液晶セルの順の積層構造を形成し、プリズム加工した導光板の側方に冷陰極管やＬＥＤ（発光ダイオード）等の光源（ランプ）とランプリフレクタを配置し、サイドライト型バックライト構造の液晶表示装置を製作する。一方、直下型バックライトの場合は、筐体の中に反射板として本発明の反射シート、冷陰極管等の光源、拡散板、プリズムシート等が積層され、その上に液晶セルが積載される。

以下、本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。

発泡白色プラスチックフィルムとしての厚み１８８μｍの発泡白色ＰＥＴフィルムＥ−６０Ｌ（東レ株式会社製）の片面上に、架橋型アクリル系粘着剤のトルエン溶液を塗布、乾燥して僅かに架橋させ、厚み約１０μｍの粘着剤層を形成した。その上から、表面の中心的平均粗さＲａ０．００６μｍの平滑表面上に厚み１００ｎｍのアルミニウム蒸着層を有する厚み５０μｍの粒子を含まない０−タイプＰＥＴフィルム（帝人株式会社製）の非蒸着面を貼り合せた。得られたシートのアルミニウム蒸着面の上に、防錆処理剤としてのアクリル樹脂のトルエン−シクロヘキサノン混合溶媒溶液を塗布、乾燥して、厚み約１．５μｍの防錆処理層を形成した。次いで、防錆処理層の上に屈折率１．３５の弗素系樹脂の水性エマルションを塗布、乾燥して、厚み約０．１μｍの滑り性付与層を形成し、本発明の反射シートを作成した。この反射シートの反射率は、波長５５０ｎｍで９２％であった。

この様にして得られた反射シートを適当なサイズに裁断し、反射板としてその滑り性付与層をプリズム加工した導光板の裏面（非プリズム加工面）に当接する様にして液晶表示装置中に組み込み、該導光板の上に拡散板、液晶セルの順に積層構造を形成し、一方、導光板の側方に冷陰極管と得られた上記反射シートを適当なサイズに裁断して作成したランプリフレクタを配置して、プリズムシート無しサイドライト型バックライトを構成して、液晶表示装置を組み立てた。この液晶表示装置を点灯したが、その液晶表示面の輝度は、従来の銀蒸着ＰＥＴフィルムを反射板として用い、２枚のプリズムシートを更に使用した従来型の液晶表示装置の液晶表示面の輝度と比べて遜色が無かった。

実施例１で用いたアルミニウム蒸着層を有する０−タイプＰＥＴフィルムの代りに、表面の中心的平均粗さＲａ０．０１０μｍの平滑表面上に厚み１００ｎｍのアルミニウム蒸着層を有する厚み３８μｍのＥ_２ベースのＰＥＴフィルム（帝人株式会社製）を用いた以外は、実施例１と同様にして本発明の反射シートを作成した。この反射シートの反射率は、波長５５０ｎｍで９０．０％であった。次いで、この反射シートを適当なサイズに裁断し、直下型液晶表示装置バックライトの反射板として組み込み、液晶表示装置を組み立てた。この液晶表示装置を点灯したが、その液晶表示面の輝度は、従来の銀蒸着ＰＥＴフィルムを反射板とした場合の液晶表示面の輝度と比べて遜色が無かった。

本発明の反射シートは、反射能に優れ、しかも、蒸着材料として銀の代りにアルミニウムを用いているので安価であり、この反射シートを反射板としてサイドライト型や直下型液晶表示装置バックライト等の各種の面光源装置に適用でき、液晶表示装置等のコストダウンを達成することができる。

Claims (4)

1. 表面の中心的平均粗さＲａが０．０１２μｍ以下の平滑な表面上にアルミニウム蒸着層を有するポリエステルフィルムの非蒸着裏面に遮光性のプラスチックフィルムを貼り合せ、前記アルミニウム蒸着層の上にアクリル系樹脂を厚み０．５〜３．０μｍで塗布して光線透過率９０％以上の防錆処理層を形成したことを特徴とするバックライト用反射シート。
2. 前記防錆処理層の上に更に光線透過率９０％以上且つ厚み０．５〜８μｍの紫外線吸収剤含有透明樹脂層を形成したことを特徴とする請求項１に記載のバックライト用反射シート。
3. 前記防錆処理層又は紫外線吸収剤含有透明樹脂層の上に更に光線透過率９０％以上且つ厚み０．０５〜０．２μｍの滑り性付与層を形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載のバックライト用反射シート。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の反射シートを反射板として用いたことを特徴とするバックライト。