JP5464996B2 - 光反射体及び面光源装置 - Google Patents
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Description
一方、長時間使用しても黄変が少ない光反射体として、白色ポリオレフィンフィルム(例えば特許文献4、5参照)や白色ポリオレフィンフィルム(例えば特許文献6参照)が提案されている。これらの光反射体を用いれば輝度を向上させることができるが、これらの文献には輝度ムラに対処することについては記載されていない。
[1] 基材(A)上にフィラーを含む塗工層(B)を設けた塗工フィルムであり、該塗工層(B)表面の平均傾斜Δaが0.04〜0.2であり、45°光沢度が10〜80%であり、下記式(1)で算出される光沢度比が2〜25であり、且つ反射率が90%以上であることを特徴とする光反射体。
[3] 塗工層(B)に含まれるフィラーの平均粒径が4〜30μmであることを特徴とする[1]または[2]に記載の光反射体。
[4] 基材(A)が熱可塑性樹脂とフィラーとを含み、少なくとも一軸方向に延伸された樹脂延伸フィルムであることを特徴とする[1]〜[3]のいずれか一項に記載の光反射体。
[5] 基材(A)において、前記熱可塑性樹脂がポリオレフィン系樹脂であることを特徴とする[4]に記載の光反射体。
[6] 基材(A)が、平均粒径0.05〜1.5μmの無機フィラー、平均分散粒径0.05〜1.8μmの有機フィラー、またはこれらの混合物を5〜75重量%の濃度で含むことを特徴とする[4]または[5]に記載の光反射体。
[7] [1]〜[6]のいずれか一項に記載の光反射体を用いた面光源装置。
(1)光反射体の構成の特徴
本発明の光反射体は、基材(A)上にフィラーを含む塗工層(B)を設けた塗工フィルムであり、該塗工層(B)表面にフィラーを核とした突起を形成することで、該塗工層(B)表面の平均傾斜Δaが0.04〜0.2であり、45°光沢度が10〜80%であり、上記式(1)で算出される光沢度比が2〜25であり、且つ反射率が90%以上であることを特徴とする。
以下、本発明の光反射体の好ましい態様を参照しつつ、本発明を具体的に説明する。
本発明の光反射体において、基材(A)は塗工層(B)を設けるための支持体となるものであり、入射光を効果的に入射面側に反射して光反射体の反射率を達成するものである。
そのため基材(A)は塗工支持体として用い得て光反射体の反射率が90%以上を達成しうるものであれば、特に限定はされないが、好ましくは熱可塑性樹脂とフィラーとを含み、少なくとも一軸方向に延伸された樹脂延伸フィルムである。
前記基材(A)に用いられる熱可塑性樹脂の種類は特に制限されない。前記基材(A)に使用することができる熱可塑性樹脂としては、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン等のエチレン系樹脂;プロピレン系樹脂、ポリメチル−1−ペンテン、エチレン−環状オレフィン共重合体等のポリオレフィン系樹脂;ナイロン−6、ナイロン−6,6、ナイロン−6,10、ナイロン−6,12等のポリアミド系樹脂;ポリエチレンテレフタレートやその共重合体、ポリエチレンナフタレート、脂肪族ポリエステル等の熱可塑性ポリエステル系樹脂;ポリカーボネート、アタクティックポリスチレン、シンジオタクティックポリスチレン、ポリフェニレンスルフィド等の熱可塑性樹脂が挙げられる。これらは2種以上混合して用いることもできる。
これらの中でも、使用時の黄変が少ないことや耐薬品性や生産コスト等の観点より、ポリオレフィン系樹脂を用いることが好ましく、その中でもプロピレン系樹脂を用いることがより好ましい。
前記基材(A)には、熱可塑性樹脂とともにフィラーを用いることが好ましい。前記基材(A)に用いられるフィラーとしては、各種の無機フィラーや有機フィラーを挙げることができる。
前記無機フィラーとしては、重質炭酸カルシウム、沈降性炭酸カルシウム、焼成クレー、タルク、酸化チタン、硫酸バリウム、硫酸アルミニウム、シリカ、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、珪藻土等を例示することができる。また、上記無機フィラーの種々の表面処理剤による表面処理品も例示できる。中でも重質炭酸カルシウム、沈降性炭酸カルシウム及びそれらの表面処理品、クレー、珪藻土を使用すれば安価で延伸時の空孔形成性がよいために好ましい。さらに好ましいのは、重質炭酸カルシウム、沈降性炭酸カルシウムの種々の表面処理剤による表面処理品である。
本発明の光反射体は前記基材(A)を含むものである。基材(A)が熱可塑性樹脂とフィラーとを含み、少なくとも一軸方向に延伸された樹脂延伸フィルムである場合、基材(A)は、同層用の樹脂組成物を押出機を用いて溶融混練し、溶融物を押出機からシート状に押し出し、該溶融物を冷却ロール上で冷却し、固化して樹脂シートを得た後に、これを公知の延伸行程を経て得ることができる。基材(A)を製造する方法は、少なくとも一軸方向への延伸工程を含むことが好ましく、縦延伸及び横延伸を行う2軸延伸を含むことがより好ましい。
前記延伸工程では、一般的な1軸延伸方法や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軸延伸方法などが挙げられる。
なお本明細書中、縦延伸とはMD(マシン・ディレクション)方向への延伸を表し、横延伸とはMD方向に直交するシート幅方向への延伸を表す。
これら積層体としての基材(A)の製造方法として、多層TダイやIダイを使用して個々の溶融原料を共押出し、得られた積層体を延伸成形して製造する方法が挙げられる。また、前記基材(A)が2軸延伸の場合、全てを積層後に2軸延伸してもよいが、任意の層の1軸方向の延伸(例えば縦延伸)が終了したのちに他の層の溶融原料を押し出し貼合して積層体とし、これを更に異なる軸方向に延伸(例えば横延伸)して、任意の層のみ2軸延伸した基材(A)を製造する方法も挙げられる。
同延伸温度は、使用する熱可塑性樹脂の融点より2〜60℃低い温度、ガラス転移点より2〜60℃高い温度であることが好ましい。
具体的には、使用する熱可塑性樹脂がプロピレン単独重合体(融点155〜167℃)のときは95〜165℃が、使用する熱可塑性樹脂がポリエチレンテレフタレート(ガラス転移点:約70℃)のときは100〜130℃が好ましい。なお、熱可塑性樹脂が溶融押出しされた場合、冷却され、固化した後に上記延伸温度まで再加熱して延伸することが好ましい。また、前記延伸工程における延伸速度は20〜350m/分が好ましい。
本発明の光反射体において、塗工層(B)は基材(A)上に塗工により設けられるものであり、入射光の光沢度を調整して光反射体の輝線防止を達成するものである。
該塗工層(B)はフィラーを含むものであり、好ましくはフィラー及びバインダー樹脂を含むものである。該塗工層(B)表面にフィラーを核とした突起を形成することで、該塗工層(B)表面の平均傾斜Δaが0.04〜0.2であり、45°光沢度が10〜80%であり、上記式(1)で算出される光沢度比が2〜25であり、且つ反射率が90%以上であることを特徴とする。
前記塗工層(B)に用いられるフィラーとしては、後述する好ましい範囲の粒径を満たすことができる無機フィラーまたは有機フィラーを用いることが好ましい。無機フィラーの具体例としてシリカ、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、沈降性炭酸カルシウム等、有機フィラーの具体例としてアクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ウレタン系樹脂等を用いることがより好ましい。これらの中でも表面突起の形成性、及びこれによる平均傾斜Δaの調整、光沢調整のし易さの観点から、沈降性炭酸カルシウムまたは架橋アクリルビーズを用いることが特に好ましい。
前記塗工層(B)において前記フィラーとともに基材(A)上に塗工されてフィラーを固定するバインダー樹脂としては、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、エーテル系樹脂、エステル系樹脂、エポキシ系樹脂、ゴム系樹脂、シリコーン系樹脂、ABS系樹脂等からなる樹脂成分が挙げられる。これらを従来公知の溶剤を用いてその相の中に、溶解、分散、乳濁分解、希釈して、流動性があり塗工可能な溶液型やエマルジョン型の様態の塗工剤とすることで、基材(A)上への塗工が可能となる。
塗工剤には必要により、蛍光増白剤、酸化防止剤、光安定剤などの添加剤を配合してもよい。前記蛍光増白剤としてはベンゾキサゾイル系やクマリン系、スチレンビフェニル系、ピラゾロン系のものを、前記酸化防止剤としては、立体障害フェノール系やリン系、アミン系等のものを、前記光安定剤としては、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ものを配合してもよい。
本発明において、塗工層(B)を製造する方法は、基材(A)の片面または両面に、ダイコーター、バーコーター、カーテンコーター、グラビアコーター、スプレーコーター、ブレードコーター、リバースコーター、エアーナイフコーター、ディップコーター、スクイズコーター、スライドホッパーコーター等の設備を用いて塗工層(B)成分を含む塗工剤を塗工し、その後必要によりスムージングを行い、乾燥工程又は硬化工程を経てバインダー樹脂を乾燥固化して製膜化するものである。
前記塗工層(B)は、塗工されて形成されることにより、前記好ましい粒径のフィラーが光反射体表面に突出し、光反射体表面に本発明の光反射体の特性を満たすための表面凹凸(または突起)を形成することができる。
本発明の光反射体の塗工層(B)表面の平均傾斜Δaは、三次元粗さ計((株)小坂研究所製:SPA−11)を用いて、該光反射体の表面粗さを測定し、測定データから下記式(2)により計算によって求めた値である。
平均傾斜Δaは光反射体の塗工層(B)の表面の凸構造の大きさや頻度といった形状の特徴を表すものであり、該数値が小さいほど凸構造の頻度が少なく、大きいほど凸構造の頻度が多いことを示す。
本発明においてこうした特定の表面形状は、最外層である塗工層(B)がフィラーを含み、該フィラーが突起を形成することで達成される。
本発明の光反射体の塗工層(B)表面の平均傾斜Δaは0.04〜0.2である。同値は0.04〜0.15であることが好ましく、0.04〜0.1であることがより好ましい。同値が0.04〜0.2の範囲内であれば、同じく請求項で規定する45°光沢度、及び光沢度比が得られて、面光源装置に組み込んだ際に輝度ムラが改善され易くなる。
平均傾斜Δaは、塗工層(B)を形成する際に用いる塗工液に含まれるフィラーの種類や配合量、塗工層(B)の坪量などを調整することにより制御することが可能である。
<光沢度>
本発明の光反射体の45°光沢度は、塗工層(B)表面を、デジタル変角光沢度計(スガ試験機(株)製:UGV−5DP)を用いて、JIS−Z8741の方法4記載の方法に従って、入射角45°の鏡面光沢度を測定した値である。45°光沢度は反射面に対して鋭角に入射する光の反射を観測するものであり、本発明の光反射体の45°光沢度は10〜80%である。同値は好ましくは15〜70%であり、より好ましくは20〜50%である。同値が10%以上であれば、反射面に対し鋭角に入射した光の指向性が十分高く、輝度ムラの発生を抑制することができる。また、45°光沢度が80%以下であれば、拡散反射の効果も与えられ、光反射体のたわみなどによる輝度ムラ(鏡面反射による)が発生することを抑制することができる。
本発明の光反射体は、前記で測定された45°光沢度及び85°光沢度から、上記式(1)で算出される光沢度比が2〜25の範囲のものである。同値は好ましくは4〜20の範囲である。光沢度比が2以上であれば反射面に対し鈍角に入射する光の指向性が高くなりすぎず、輝度ムラの発生を抑制できる。光沢度比が25以下の場合、直下型バックライトにおいて冷陰極ランプの直上も十分明るくなり、輝度ムラの発生を抑制できる。
本発明の光反射体の塗工層(B)表面における、波長550nmで測定した波長の反射率は90%以上であることが好ましい。前記反射率は95%以上であることがより好ましく、97%以上であることが特に好ましい。反射率が90%以上であれば、面光源装置に組み込んだ際に本発明で制御された特定の入射光に対する反射光による輝度が高くなり、輝度ムラが改善されやすくなる。この特長は、基材(A)が内部に多数の空孔を含み、上記の空孔率を有することにより達成できる。
本発明の光反射体は、内蔵式光源の液晶表示装置や、内蔵式光源を使用せずに室内光を反射させることを意図した低消費電力型の表示装置に利用することが可能である。また、室内外照明用、電飾看板用光源の背面にも幅広く利用することができる。
本発明の面光源装置は、本発明の光反射体を用いることを特徴とする。本発明の面光源装置は、サイドライト方式、直下型ライト方式などの面光源装置として好ましく使用することができる。中でも直下型ライト方式の面光源装置に極めて有用である。本発明の面光源装置としては、例えば、液晶テレビ等の液晶表示装置を挙げることができる。
本発明の直下型ライト方式の液晶表示装置(液晶テレビ等)は、例えば図2に示すような構成を有し、光反射体に対して全方向から入射した光を効率よく光反射体に対して直角方向に反射することができる。このため、輝度が高くかつ輝度ムラなく、液晶表示装置を見る人に自然な感じを与えることができる。
<製造例1及び2>
表1に記載の材料を表2に記載の配合比率で混合した組成物(a)を、押出機を用いて250℃で溶融混練した。その後、溶融物をシート状に押し出し、冷却ロールで約60℃まで冷却して無延伸シートを得た。この無延伸シートを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表2に記載の倍率で延伸した。
次いで表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、得られた延伸シートの両面に溶融押出して(b)/(a)/(b)となるように積層した。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表2に記載の倍率で延伸した。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表2に記載の厚みを有する3層構造の積層フィルムを得た。この積層フィルムを基材(A)とした。
尚、表2中、フィラーの欄において、数字は各層に含まれるフィラーの含有量(重量%)を表し、文字は各層に含まれるフィラーの表1における種類を表す。
表1に記載の材料を表2に記載の配合比率で混合した組成物(a)を、押出機を用いて260℃で溶融混練した。その後、溶融物をシート状に押し出し、冷却ロールで約60℃まで冷却して無延伸シートを得た。この無延伸シートを150℃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表2に記載の倍率で延伸した。
次いで表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、得られた延伸シートの片面に溶融押出して(b)/(a)となるように積層した。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表2に記載の倍率で延伸した。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表2に記載の厚みを有する2層構造の積層フィルムを得た。この積層フィルムを基材層(A)とした。
尚、表2中、フィラーの欄において、数字は各層に含まれるフィラーの含有量(重量%)を表し、文字は各層に含まれるフィラーの表1における種類を表す。
別の基材(A)として、市販の白色PETフィルム(ルミラーE60L、(株)東レ製)を用意した。
<実施例1〜6及び比較例1、3〜5>
表3に記載される基材(A)の片面に、表3の配合組成を有する塗工剤を塗工し乾燥させることによって表3の坪量を有する塗工層(B)を形成し、(B)/(A)の積層構造を有する光反射体を製造した。表3中、塗工剤のフィラーの欄において、数字は塗工剤に含まれるフィラーの含有量(重量部)を表し、文字は各塗工剤に含まれるフィラーの表1における種類を表す。
表3に記載される基材層(A)の組成物(a)面に、表3の配合組成を有する塗工剤を塗工し乾燥させることによって表3の坪量を有する塗工層(B)を形成し、(B)/(A)の積層構造を有する光反射体を製造した。表3中、塗工剤のフィラーの欄において、数字は塗工剤に含まれるフィラーの含有量(重量部)を表し、文字は各塗工剤に含まれるフィラーの表1における種類を表す。
製造例1記載の基材(A)をそのまま光反射体とした。
実施例1〜7及び比較例1〜5の光反射体を用いて、以下の測定と試験を行った。
各実施例及び比較例の光反射体の塗工層(B)側表面における反射率は、直径150mmの積分球を搭載した分光光度計((株)日立製作所製:U−3310)を用いて、JIS−Z8722条件d記載の方法に従って、波長550nmでの反射率として測定した。測定結果は、酸化アルミニウムの反射率を100%としたときの相対反射率として表した。
各実施例及び比較例の光反射体の塗工層(B)側表面における平均傾斜Δaは、同光反射体を3cm角にカットしたサンプルの表面粗さを、三次元粗さ計((株)小坂研究所製:SPA−11)を用いて5mmの長さ(L)にわたって測定し、図6に示す凹凸部間の高低差h1、h2、h3・・・hnから、上記式(2)より計算によって求めた。
デジタル変角光沢度計(スガ試験機(株)製:UGV−5DP)を用いて、JIS−Z−8741の方法4記載の方法に従って、塗工層(B)側表面における入射角45°の光沢度を測定した。その測定値を各実施例及び比較例の光反射体の45°光沢度とした。
ハンディー85°光沢度計(DR LANGE製:LMG063)を用いて、塗工層(B)側表面における入射角85°の光沢度を測定した。その測定値を各実施例及び比較例の光反射体の85°光沢度とした。
測定により求めた上記45°光沢度、及び85°光沢度の値を用いて、上記式(1)より計算によって求めた。
各実施例及び比較例の光反射体を、図2に示す対応の直下式バックライト型面光源装置に装着した。同装置は、冷陰極ランプ間距離dが30mm、光反射体11と冷陰極ランプ13の中心部までの距離が5mm、光反射体11と拡散板12の底面までの距離が25mmで、冷陰極ランプ13を12本搭載した32インチの直下式バックライトである。この直下式バックライトを点灯した際に生じる輝度ムラを、目視にて確認し、以下の基準にて評価した。
◎:輝度ムラは確認できず良好である。
○:輝度ムラが確認できるが実用上問題はない。
△:輝度ムラが確認され実用上問題である。
×:輝度ムラが悪く実用レベルではない。
これらの各試験結果を表3にまとめて示す。
以上より、本発明の光反射体は、冷陰極ランプ使用本数が少なくランプ間距離が大きな面光源装置に組み込んだ際でも、輝度ムラの発生が少ない光反射体であることがわかった。
2 塗工層(B)
11 光反射体
12 拡散板
13 冷陰極ランプ
d 冷陰極ランプ間の距離
h 隣接する凹凸部間の高低差
L 測定長さ
Claims (7)
- 基材(A)上にフィラーを含む塗工層(B)を設けた塗工フィルムであり、該塗工層(B)表面の平均傾斜Δaが0.04〜0.2であり、45°光沢度が10〜80%であり、下記式(1)で算出される光沢度比が2〜25であり、且つ反射率が90%以上であることを特徴とする光反射体。
- 塗工層(B)の乾燥後のフィラー濃度が2〜40重量%であることを特徴とする請求項1に記載の光反射体。
- 塗工層(B)に含まれるフィラーの平均粒径が4〜30μm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(A)が熱可塑性樹脂とフィラーとを含み、少なくとも一軸方向に延伸された樹脂延伸フィルムであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の光反射体。
- 基材(A)において、前記熱可塑性樹脂がポリオレフィン系樹脂であることを特徴とする請求項4に記載の光反射体。
- 基材(A)が、平均粒径0.05〜1.5μmの無機フィラー、平均分散粒径0.05〜1.8μmの有機フィラー、またはこれらの混合物を5〜75重量%の濃度で含むことを特徴とする請求項4または5に記載の光反射体。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載の光反射体を用いた面光源装置。
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