JP4914562B2

JP4914562B2 - 光反射体およびそれを用いた面光源装置

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Publication number: JP4914562B2
Application number: JP2004180901A
Authority: JP
Inventors: 小山　　廣; 隆彦上田; 友嗣高橋
Original assignee: Yupo Corp
Current assignee: Yupo Corp
Priority date: 2003-06-19
Filing date: 2004-06-18
Publication date: 2012-04-11
Anticipated expiration: 2024-06-18
Also published as: JP2005031653A

Description

本発明は、面光源装置に使用される光反射板、リフレクターおよび各種照明器具に用いられる光反射用の部材として有用であって、各種加工を行っても表面の損傷が起こりにくく、加工適性に優れている光反射体に関するものである。

内蔵式光源を配置したバックライト型の液晶ディスプレイが広く普及している。バックライト型の内蔵光源のうち、直下式バックライトの典型的な構成は図１に示すとおりであり、構造体兼光反射体の役割を果たすハウジング１１、拡散板１４、そして冷陰極ランプ１５などの光源からなる。サイドライト式バックライトの典型的な構成は図２に示すとおりであり、透明なアクリル板１３に網点印刷１２を行った導光板、光反射体１１、拡散板１４、そして冷陰極ランプ１５などの光源からなる。何れも光源からの光を光反射体で反射させて、拡散板で均一面状の光を形成する。近年照明光源も高出力化や光源ランプ数の増加などの改良が図られてきている。表示物の大型化に伴い輝度向上のため、光源は図１，図２に示すように複数個設置される場合もある。

従来から、本用途の光反射体には白色ポリエステルフィルムが使用されることが多かった（例えば特許文献１）。ところが、白色ポリエステルフィルムを用いた光反射体の場合、近年の光量の増加、またランプからの熱による雰囲気温度の高温化により、光反射体の色調の変化（黄変）が問題になることがあり、より変色の少ない素材が求められるようになっていた。

そこで近年、白色ポリオレフィンフィルムを用いた光反射体が提案されている（例えば特許文献２、３）。白色ポリオレフィンフィルムを用いた光反射体は、白色ポリエステルフィルムを用いた光反射体に比べて色調の変化が少ない（例えば特許文献４、５）が、その一方で、金属や他の板材に貼合し各種成形加工する場合に、貼合部分の破壊による浮き、脱落などが発生するという問題が生じていた。また、場合によっては表面を保護するための保護テープを使用しても、その粘着力により白色ポリオレフィンフィルムの表面が剥がれてしまう等の問題が発生することも明らかになった。

特開平４−２３９５４０号公報特開平６―２９８９５７号公報特開２００２−３１７０４号公報特開平８―２６２２０８号公報ＷＯ０３／０１４７７８号公報

本発明は、各種板材に貼合して成形を行っても、貼合した板材からの浮き、脱落、剥がれ等を発生しにくくて加工適性に優れているとともに、光学特性にも優れた光反射体を提供することを目的とする。

本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、光反射体としての反射特性に優れるポリオレフィン系樹脂とフィラーを含有した積層フィルムであって、表面強度を２５０ｇ以上にするなどの特定の特性を付与することにより、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明はポリオレフィン系樹脂と粒径が０．１〜１．０μｍであるフィラーを含有し、少なくとも１軸方向に延伸され、かつ面積延伸倍率が１．３〜８０倍である基材層（Ａ）とポリオレフィン系樹脂を含む層（Ｂ）からなる積層フィルムであって、ポリオレフィン系樹脂を含む層（Ｂ）のフィラー含有量が５重量％未満であり、ポリオレフィン系樹脂を含む層（Ｂ）の肉厚が２〜１４μｍであって、全光線反射率が９５％以上であり、表面強度が２５０ｇ以上であることを特徴とする光反射体である。
本発明の積層フィルムは拡散反射率が９３％以上であることが好ましく、基材層（Ａ）のフィラー濃度が５〜７５重量％であることが好ましい。

また、積層フィルムは（式１）で計算される空孔率が１５〜６０％であることが好ましい。
ρ₀−ρ
空孔率（％）＝ ―――――――― × １００（式１）
ρ₀
（上式において、ρ₀は真密度であり、ρは密度である）
さらに、ポリオレフィン系樹脂を含む層（Ｂ）が少なくとも１軸方向に延伸されていることが好ましい。
さらに本発明は上記光反射体を用いた面光源装置も含む。

本発明の光反射体は、加工性に優れているとともに光学特性にも優れている。すなわち、本発明の光反射体を各種板材に貼合して成形を行っても、貼合した板材からの浮き、脱落、剥がれ等を発生しにくい。また、本発明の光反射体を用いて製造した面光源装置は、輝度ムラがなく明度が良好で極めて有用である。

発明の実施の形態

以下において、本発明の光反射体の構成および効果を詳細に説明する。なお、本発明において「〜」はその前後に記載される数値をそれぞれ最小値および最大値として含む範囲を意味する。

［基材層（Ａ）］
ポリオレフィン系樹脂
本発明の基材層（Ａ）に用いられるポリオレフィン系樹脂の種類は特に制限されない。例えば、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン等のエチレン系樹脂、あるいはプロピレン系樹脂等が挙げられる。これらは２種以上混合して用いることもできる。ポリオレフィン系樹脂の中では、プロピレン系樹脂が耐薬品性、成形性などから好ましい。

プロピレン系樹脂としては、プロピレン単独重合体や、主成分であるプロピレンと、エチレン、１−ブテン、１−ヘキセン、１−ヘプテン，４−メチル−１−ペンテン等のα−オレフィンとの共重合体を用いることができる。立体規則性は特に制限されず、アイソタクティックないしはシンジオタクティック及び種々の程度の立体規則性を示すものを用いることができる。また、共重合体は２元系でも３元系でも４元系でもよく、またランダム共重合体でもブロック共重合体であってもよい。

このようなポリオレフィン系樹脂は、基材層（Ａ）に２５〜９５重量％で使用することが好ましく、３０〜９０重量％で使用することがより好ましい。基材層（Ａ）におけるポリオレフィン系樹脂の含有量が２５重量％以上であれば、後述する積層フィルムの延伸成形時に表面にキズが生じにくい傾向があり、９０重量％以下であれば、充分な空孔数が得られやすい傾向がある。

フィラー
本発明の基材層（Ａ）にポリオレフィン系樹脂とともに用いられるフィラーとしては、各種無機フィラーまたは有機フィラーを使用することができる。
無機フィラーとしては、炭酸カルシウム、焼成クレイ、シリカ、けいそう土、タルク、酸化チタン、硫酸バリウム、アルミナ等が挙げられる。
有機フィラーとしては、ポリオレフィン系樹脂の融点またはガラス転移点よりも高い融点またはガラス転移点（例えば、１２０〜３００℃）を有するものが使用される。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、ポリカーボネート、ナイロン−６、ナイロン−６，６等が挙げられる。
基材層（Ａ）には、無機フィラーまたは有機フィラーの中から１種を選択してこれを単独で使用してもよいし、２種以上を選択して組み合わせて使用してもよい。２種以上を組み合わせて使用する場合には、有機フィラーと無機フィラーを混合して使用してもよい。

後述する積層フィルムの延伸成形により発生させる空孔サイズの調整のため、上記無機フィラーの平均粒径、または有機フィラーの平均分散粒径は好ましくはそれぞれが０．１〜１μｍの範囲のものを使用する。平均粒径または平均分散粒径が１．５μｍ以下のフィラーを用いれば、空孔がより均一になる傾向がある。また、平均粒径または平均分散粒径が０．０５μｍ以上のフィラーを用いれば、所定の空孔がより得られやすくなる傾向がある。

また、好ましい空孔を形成するためには、例えば比表面積が２０，０００ｃｍ²／ｇ以上で、かつ粒径１０μｍ以上（レーザー回折式粒子計測装置「マイクロトラック」により測定した値）の粒子を含まないフィラーを使用するのが効果的である。

後述する積層フィルムの延伸成形により発生させる空孔量の調整のため、延伸フィルム中への上記フィラーの配合量は好ましくは５〜７５重量％、より好ましくは１０〜７０重量％の範囲にする。フィラーの配合量が５重量％以上であれば、充分な空孔数が得られやすくなる傾向がある。また、フィラーの配合量が７５重量％以下であれば、表面にキズがより生じにくくなる傾向がある。

その他の成分
基材層（Ａ）を構成する主要な樹脂がプロピレン系樹脂の場合、延伸性を改良するために、ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル等のプロピレン系樹脂より低融点の樹脂を３〜２５重量％配合してもよい。

本発明で用いる基材層（Ａ）は、単層構造であっても、多層構造であってもよい。基材層（Ａ）の肉厚は、３０〜５００μｍが好ましく、４０〜４００μｍがより好ましく、５０〜３００μｍがさらに好ましい。

［ポリオレフィン系樹脂を含む層（Ｂ）］
ポリオレフィン系樹脂を含む層（Ｂ）は、基材層（Ａ）の片面に形成しても両面に形成してもよい。
層（Ｂ）の形成方法としては、上記基材層（Ａ）の延伸成形前に多層ＴダイやＩダイを使用して層（Ｂ）の溶融原料を共押出し、得られた積層体を延伸成形して設ける方法、上記基材層（Ａ）が２軸延伸の場合、１軸方向の延伸が終了したのち、層（Ｂ）の溶融原料を押し出し貼合し、この積層体を１軸延伸成形して設ける方法、上記基材層（Ａ）を延伸成形して得た後に層（Ｂ）の原料樹脂を直接または易接着層を介して押し出し貼合して設ける方法等が挙げられる。

上記層（Ｂ）には、基材層（Ａ）に使用されるものと同じポリオレフィン系樹脂が使用できる。また、上記フィラーを含有しても良く、フィラーの配合量は５重量％未満の範囲で使用できる。
層（Ｂ）がフィラーを含有しない場合、プロピレン系樹脂４０〜６０重量％、高密度ポリエチレン６０〜４０重量％を含有するものが、積層フィルムの光沢度が７０〜８６％に制御され、明度に優れた光反射体を得ることができるため好ましい。

層（Ｂ）の肉厚は、２〜１４μｍである。２μｍ以上にすることによって、２５０ｇ以上の表面強度が得られやすくなるとともに、所望の加工特性も得られやすくなる。

［積層フィルム］
添加剤
本発明の積層フィルムには、必要により、蛍光増白剤、安定剤、光安定剤、分散剤、滑剤等を配合してもよい。安定剤としては、立体障害フェノール系やリン系、アミン系等の安定剤を０．００１〜１重量％、光安定剤としては、立体障害アミンやベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系などの光安定剤を０．００１〜１重量％、無機フィラーの分散剤としては、シランカップリング剤、オレイン酸やステアリン酸等の高級脂肪酸、金属石鹸、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸ないしはそれらの塩等を０．０１〜４重量％配合してもよい。

成形
積層フィルムの成形方法としては、一般的な１軸延伸や２軸延伸方法が使用できる。具体例としてはスクリュー型押出機に接続された単層または多層のＴダイやＩダイを使用して溶融樹脂をシート状に押し出した後、ロール群の周速差を利用した縦延伸で１軸延伸する方法、さらにこの後にテンターオーブンを使用した横延伸を組み合わせた２軸延伸方法や、テンターオーブンとリニアモーターの組み合わせによる同時２軸延伸などが挙げられる。

延伸温度は使用するポリオレフィン系樹脂の融点より２〜６０℃低い温度、ガラス転移点より２〜６０℃高い温度であり、樹脂がプロピレン単独重合体（融点１５５〜１６７℃）のときは９５〜１６５℃、環状ポリオレフィン系樹脂（ガラス転移点：１２０℃）のときは１２２〜１８０℃が好ましい。また、延伸速度は２０〜３５０ｍ／分が好ましい。

積層フィルム中に発生させる空孔の大きさを調整するために、基材層（Ａ）の面積延伸倍率は好ましくは１．３〜８０倍の範囲とし、より好ましくは１．５〜７０倍の範囲、さらに好ましくは２２倍〜６５倍とする。
面積延伸倍率が１．３〜８０倍の範囲内であれば、微細な空孔が得られやすく、反射率の低下も抑えやすい傾向がある。

本発明の積層フィルム中に発生させる空孔の単位体積あたりの量を調整するために、空孔率は好ましくは１５〜６０％、より好ましくは２０〜５５％の範囲とする。
本明細書において「空孔率」とは、上記式（１）にしたがって計算される値を意味する。式（１）のρ₀は真密度を表し、ρは密度（ＪＩＳ−Ｐ８１１８）を表す。延伸前の材料が多量の空気を含有するものでない限り、真密度は延伸前の密度にほぼ等しい。

本発明で用いる積層フィルムの密度は一般に０．５〜１．２ｇ／ｃｍ³の範囲であり、空孔が多いほど密度は小さくなり空孔率は大きくなる。空孔率が大きい方が表面の反射特性も向上させることができる。

［光反射体］
本発明の光反射体は、上記の積層フィルムを有する点に特徴がある。本発明の光反射体は、上記の積層フィルムのみからなっていてもよいし、上記の積層フィルムにさらに適当な材料が付加されたものであってもよい。

例えば、本発明の光反射体は、基材層（Ａ）とポリオレフィン系樹脂を含む層（Ｂ）からなる積層体に、さらに別の層が積層された構造を有していてもよい。具体的には、基材層（Ａ）の両面にポリオレフィン系樹脂を含む層（Ｂ）を積層した構造を有していてもよいし、基材層（Ａ）とポリオレフィン系樹脂を含む層（Ｂ）からなる積層体の一面または両面に保護層（Ｃ）を積層した構造を有していてもよい。すなわち、（Ａ）／（Ｂ）、（Ｂ）／（Ａ）／（Ｂ）、（Ｃ）／（Ａ）／（Ｂ）、（Ａ）／（Ｂ）／（Ｃ）、（Ｃ）／（Ａ）／（Ｂ）／（Ｃ）、（Ｂ）／（Ａ）／（Ｂ）／（Ｃ）、（Ｃ）／（Ｂ）／（Ａ）／（Ｂ）／（Ｃ）などの構造を有する光反射体を例示することができる。

本発明の光反射体の全光線反射率は９５％以上であり、好ましくは９６〜１００％である。本明細書でいう全光線反射率は、ＪＩＳ−Ｚ８７２２条件ｄ記載の方法にしたがって波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲で測定した各波長の反射率の平均値を意味する。全光線反射率が９５％以上であれば、本発明の光反射体を用いたディスプレイは十分な輝度を有する。

本発明の光反射体の表面強度は２５０ｇ以上であり、好ましくは２７０〜１０００ｇである。本明細書でいう表面強度は、後述する測定法に示すとおり、光反射体の測定面に幅１８ｍｍの粘着テープを貼り、３００ｍｍ／ｍｉｎの速度で剥離した際の剥離荷重を意味する。表面強度が２５０ｇ以上であれば、本発明の光反射体を板材に貼合し各種成形加工した場合に浮きや剥離等の問題が発生するのを回避することができる。

本発明の光反射体の拡散反射率は９３％以上であることが好ましく、９４〜１００％であることがより好ましい。本明細書でいう拡散反射率は、ＪＩＳ−Ｚ８７２２条件ｄ記載の方法に従って光トラップを用いて、波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲で測定した各波長の反射率の平均値を意味する。拡散反射率が９３％以上であれば、本発明の光反射体を用いて面光源装置を作成したときに輝度ムラがより発生しにくくなるため好ましい。

特に、全光線反射率が９５％以上で拡散反射率が９３％以上である本発明の光反射体を用いれば、輝度ムラがさらに発生しにくくて、より明度に優れた面光源装置を提供することができる。

以下に実施例、比較例及び試験例を記載して、本発明をさらに具体的に説明する。以下に示す材料、使用量、割合、操作等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適時変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例に制限されるものではない。なお、本実施例に使用した材料を表１に示す。

（実施例１）
表１に記載の材料を表２に記載の配合で混合した組成物（Ａ）と組成物（Ｂ）を、それぞれ別々の３台の押出機（組成物（Ｂ）については２台使用）を用いて２５０℃で溶融混練した。その後、一台の共押ダイに供給してダイ内で（Ａ）の両面に（Ｂ）を積層後、シート状に押し出し、冷却ロールで約６０℃まで冷却することによって（Ｂ）/（Ａ）/（Ｂ）の積層物を得た。
この積層物を１４５℃に再加熱した後、多数のロール群の周速差を利用して縦方向に延伸し、再び約１５０℃まで再加熱してテンターで横方向に延伸した。その後、１６０℃でアニーリング処理した後、６０℃まで冷却し、耳部をスリットして三層構造の積層フィルムを得た。縦、横の延伸倍率および各層の肉厚は表２に記載の通りである。この積層フィルムを光反射体とした。

（実施例２）
表１に記載の材料を表２に記載の配合で混合した組成物（Ａ）を、押出機を用いて２５０℃に溶融混練した。その後、シート状に押し出し、冷却ロールで約６０℃まで冷却することによってシートを得た。このシートを１４５℃に再加熱した後、多数のロール群の周速差を利用して縦方向に延伸した。
表１に記載の材料を表２に記載の配合で混合した組成物（Ｂ）を２つの押出機で溶融混練し、上で得られた延伸シートの両面に（Ｂ）が外側になるようにダイ内で押し出しして積層し、（Ｂ）／（Ａ）／（Ｂ）の積層物を得た。ついでこの積層物を１６０℃に再加熱してテンターで横方向に延伸した。
その後、１６０℃でアニーリング処理した後、６０℃まで冷却し、耳部をスリットして三層構造の積層フィンフィルムを得た。縦、横の延伸倍率および各層の肉厚は表２に記載の通りである。この積層フィルムを光反射体とした。

（比較例１）
実施例１の基材層（Ａ）を光反射体とした。

（比較例２）
特開２００２−３１７０４号公報の実施例５で得られた積層フィルムを光反射体とした。

（試験例）
実施例１、２および比較例１、２の各光反射体について、全光線反射率、表面強度、拡散反射率、空孔率、明度及び加工性について評価した。

全光線反射率は、ＪＩＳ−Ｚ８７２２条件ｄ記載の方法にしたがって波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲で測定した各波長の反射率の平均値を算出することによって求めた。

表面強度は以下の手順で測定した。幅１８ｍｍのニチバン製粘着テープ（ニチバン製、商品名：セロテープ（登録商標））を光反射体の測定面に空気が入らないように１００ｍｍ以上の長さを貼り付け、最後の１０ｍｍ以上は貼り付けずに残した。その試料を２０ｍｍ幅に切り取った。引っ張り試験機（（株）オリエンテク製、商品名：ＲＴＭ−２５０）で荷重５ｋｇ用のロードセルを用い、チャック間隔を１ｃｍにし、貼り付けずに残した粘着テープの部分と粘着テープを貼り付けなかった光反射体の部分をそれぞれ上下のチャックに挟んだ。３００ｍｍ／ｍｉｎのスピードで引っ張り、チャートの安定している部分の荷重を読みとった。３回測定し、その平均値を算出することによって表面強度を求めた。

拡散反射率はＪＩＳ−Ｚ８７２２条件ｄ記載の方法にしたがって光トラップを用いて測定した。

空孔率は、ＪＩＳ−Ｐ８１１８にしたがって密度ρおよび真密度ρ₀を測定し、（式１）の空孔率算出式により計算して求めた。

明度は、図２に示すように白色網点印刷１２を施したアクリル板１３（導光板）に光反射体１１をセットし、両側端面より冷陰極ランプ１５（ハリソン社（製）インバーターユニット、１２Ｖ、６ｍＡ管電流下）を照射して、面方向での明度を以下の基準で目視評価した。
○ 画面全体が均一に明るい
△ 画面全体が不均一に明るい
× 画面全体が薄暗い

加工性は、以下の試料を作成して評価した。
実施例および比較例で得られた光反射体を、ステンレス板（ＳＵＳ＃５０５２、厚さ０．６ｍｍ）に接着剤（東洋モートン社製、商品名：ＴＭ５９０）と硬化剤（東洋モートン社製、商品名：ＣＡＴ５６）を用いてドライラミネーションし、試料とした。
本試料の光反射体側に保護フィルム（積水化学工業（株）製、商品番号：＃６３１２Ｂ）を貼り合わせ、光反射体側が山および谷になるようにプレス機で互いに逆向きに９０°の角度で２カ所を曲げ加工し、保護フィルムを剥がして以下の評価を行った。
加工性
○ ステンレス板からの浮きや剥がれ、反射体表面の剥がれがない。
× ステンレス板からの浮きや剥がれ、反射体表面の剥がれが見られる。
これらの各測定結果を表２に示す。

本発明の光反射体は、加工性に優れているとともに光学特性にも優れている。すなわち、本発明の光反射体を各種板材に貼合して成形を行っても、貼合した板材からの浮き、脱落、剥がれ等を発生しにくい。また、本発明の光反射体を用いて製造した面光源装置は、輝度ムラがなく明度が良好で極めて有用である。したがって本発明は、光反射体や面光源装置などの工業的な製造に利用することが可能であり、産業上有用な発明である。

直下式バックライトの構成を示す断面図である。サイドライト式バックライトの構成を示す断面図である。

符号の説明

１１光反射体（ハウジング）
１２反射用白色網点印刷
１３アクリル板（導光板）
１４拡散板
１５冷陰極ランプ

Claims

ポリオレフィン系樹脂と粒径が０．１〜１．０μｍであるフィラーを含有し、少なくとも１軸方向に延伸され、かつ面積延伸倍率が１．３〜８０倍である基材層（Ａ）とポリオレフィン系樹脂を含む層（Ｂ）よりなる積層フィルムを有し、ポリオレフィン系樹脂を含む層（Ｂ）のフィラー含有量が５重量％未満であり、ポリオレフィン系樹脂を含む層（Ｂ）の肉厚が２〜１４μｍであって、全光線反射率が９５％以上であり、表面強度が２５０ｇ以上であることを特徴とする光反射体（前記表面強度は、幅１８ｍｍのセロテープ（登録商標）を光反射体の層（Ｂ）上に貼り付け、３００ｍｍ／ｍｉｎの速度で剥離した際の剥離荷重を意味する。前記セロテープ（登録商標）を剥離した後の前記光反射体の層（Ｂ）は損傷していない。）。
拡散反射率が９３％以上であることを特徴とする請求項１に記載の光反射体。
表面強度が３２０〜１０００ｇであることを特徴とする請求項１または２に記載の光反射体。
基材層（Ａ）が、ポリオレフィン系樹脂３０〜９０重量％と、フィラー１０〜７０重量％から構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光反射体。
ポリオレフィン系樹脂を含む層（Ｂ）が、フィラーを含有せず、プロピレン系樹脂４０〜６０重量％と、高密度ポリエチレン４０〜６０重量％を含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光反射体。
積層フィルムの次の（式１）で算出された空孔率が１５〜６０％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光反射体。
空孔率（％）＝（ρ₀−ρ）／ρ₀ × １００（式１）
（上式において、ρ₀は積層フィルムの真密度であり、ρは積層フィルムの密度である）
ポリオレフィン系樹脂を含む層（Ｂ）が少なくとも１軸方向に延伸されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の光反射体。
請求項１〜７のいずれかに記載の光反射体を用いた面光源装置。