JP2012155125A - 液晶バックライト用光反射板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高い白色度と高い反射率を持ちながら、高い機械的強度を実現する液晶バックライト用光反射板を提供する。
【解決手段】光源から発する光を反射させる液晶バックライト用光反射板であって、内部に平均気泡径１０μｍ以下の複数の気泡を有し、ＪＩＳ Ｌ １０１５で規定される２波長法による白色度が９０％以上であり、波長４５０ｎｍの光の全反射率が９５％以上であり、波長５５０ｎｍの光の全反射率が９５％以上であることを特徴とする熱可塑性樹脂発泡体からなることを特徴とする液晶バックライト用光反射板である。
【選択図】図１

Description

本発明は、内部に微細な孔を有する熱可塑性樹脂発泡体を用いた液晶バックライト用反射板に関する。本発明の反射板は、高い光反射率および白色度を有するため、液晶ディスプレイのバックライトの光反射板として好適に用いることができる。

エッジライト方式の液晶表示装置では、面光源としての機能を得るために、一般的に図３のような構造のバックライト装置が用いられている。図３に示す液晶バックライト１１は、光源１３と導光板１５からなり、導光板１５は背面に光反射板１を有し、前面に光透過拡散板１７を有する。光１９は、光源１３から発せられ、導光板１５に入射し、導光板１５と光反射板１との界面において拡散反射を繰り返しながら、最終的に光透過拡散板１７を通ってディスプレイ面へ出射する。

従来、液晶ディスプレイのバックライトに使用される光反射板として、ポリエステル樹脂（ａ）を主成分とした層（Ａ層）と、ポリエステル樹脂（ｂ）および該ポリエステル樹脂（ｂ）とは非相溶な熱可塑性樹脂（ｄ）を主成分とした層（Ｂ層）と、ポリエステル樹脂（ｃ）および該ポリエステル樹脂（ｃ）とは非相溶な熱可塑性樹脂（ｅ）を主成分とした層（Ｃ層）を有した３層以上の構成からなる積層白色ポリエステルフィルムなどが提案されている（特許文献１参照）。

特開２００１−１２１６６５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の発明は、三層に多層化することで、強度を確保していた。また、蛍光白色剤などを添加することで、白色性を高めていた。したがって、製造コストが高い上に、十分な白色性や反射率、曲げ強度を確保することが難しいという問題点があった。

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的とすることは高い白色度と高い反射率を持ちながら、高い機械的強度を実現する液晶バックライト用光反射板を提供することである。

前述した目的を達成するために、以下の発明を提供する。
（１）光源から発する光を反射させる液晶バックライト用光反射板であって、内部に平均気泡径１０μｍ以下の複数の気泡を有し、ＪＩＳ Ｌ １０１５で規定される２波長法による白色度が９０％以上であり、波長４５０ｎｍの光の全反射率が９５％以上であり、波長５５０ｎｍの光の全反射率が９５％以上であることを特徴とする熱可塑性樹脂発泡体からなることを特徴とする液晶バックライト用光反射板。
（２）前記熱可塑性樹脂発泡体のＭＤ（流れ方向）及びＴＤ（幅方向）の曲げ強さ（ＪＩＳ Ｋ ７１７１）がいずれも８ＭＰa以上であることを特徴とする（１）に記載の液晶バックライト用光反射板。
（３）前記熱可塑性樹脂発泡体の曲げ強さのＭＤ（流れ方向）／ＴＤ（幅方向）の比が０．８〜１．７であることを特徴とする（２）に記載の液晶バックライト用光反射板。
（４）熱可塑性樹脂からなる樹脂シートを加圧不活性ガス雰囲気中に保持して前記樹脂シートに不活性ガスを含有させる工程と、前記不活性ガスを含有させた前記樹脂シートを常圧下で加熱して発泡させる工程と、を備え、内部に平均気泡径１０μｍ以下の複数の気泡を有し、ＪＩＳ Ｌ １０１５で規定される２波長法による白色度が９０％以上であり、波長４５０ｎｍの光の全反射率が９５％以上であり、波長５５０ｎｍの光の全反射率が９５％以上であることを特徴とする熱可塑性樹脂発泡体からなる液晶バックライト用光反射板の製造方法。

本発明により、高い白色度と高い反射率を持ちながら、高い機械的強度を実現する液晶バックライト用光反射板を提供できる。

本発明に係る光反射板の断面模式図。 本発明に係る光反射板の他の例の断面模式図。 エッジライト方式の液晶バックライトの断面模式図。

以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。
〔光反射板〕
図１は、本発明に係る液晶バックライト用光反射板の断面模式図である。液晶バックライト用光反射板１は、内部に複数の微細な気泡３を有する熱可塑性樹脂発泡体からなる。

（光反射板の材質）
光反射板の熱可塑性樹脂の材質は、限定されるものではない。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビフェニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリビニルアルコールなどの汎用樹脂、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリアセタール、ポリフェニレンエーテル、超高分子量ポリエチレン、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、液晶ポリマー、フッ素樹脂などのエンジニアリングプラスチックス、またはこれらの共重合体もしくは混合物などが挙げられる。これらのうちでも、耐熱性、耐衝撃性などが良好であることから、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルイミド、シクロポリオレフィンが好ましく、中でもポリエステルが特に好ましい。さらに、ポリエステルの中でも、ポリエチレンテレフタレートが特に好ましい。

（光反射板の光反射率）
光反射板の光反射率は、４５０ｎｍおよび５５０のｎｍ波長の光の全反射率が９５％以上であることが好ましい。より好ましくは９７％以上、さらに好ましくは１００％以上である。なお、本明細書でいう光反射率とは、リファレンスの反射板に対する相対的な光反射率をいう。したがって、リファレンスの反射板と同等の光反射率の場合には光反射率が１００％となり、リファレンスの反射板より光反射率が高い場合には１００％を超える光反射率になり、リファレンスの反射板より光反射率が低い場合には１００％を下回る光反射率になる。本発明では、リファレンスとして、酸化アルミニウムの微粉末を固めた白板を用いた。

（光反射板の厚み）
光反射板の厚みは０．３７ｍｍ以上０．８０ｍｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、０．４０ｍｍ以上０．５５ｍｍ以下とする。光反射板は、その厚みが０．３７ｍｍ未満であると剛性が不足する場合があり、その場合には撓みが生じやすくなる。このため、光反射板として使用することが困難になる場合がある。また、光反射板の厚みを０．３７ｍｍ以上とすれば、十分な剛性が得られる。一方、光反射板の厚みが０．８０ｍｍを超えると、現在市場で求められる薄肉化の要求に応えられなくなる。よって、光反射板の厚みは上記範囲とすることが好ましい。

（白色度）
光反射板の白色度は９０％以上が好ましい。白色度が９０％未満では画像が全体的に暗くなり、また、光反射する光に色が付き（黄色、赤色）、画面の色彩に影響する場合あるので好ましくない。白色度は、ＪＩＳ Ｌ １０１５で規定される２波長法により測定される。

（曲げ強さ）
光反射板の曲げ強さ（ＪＩＳ Ｋ ７１７１）はＭＤ方向とＴＤ方向のいずれも８．０ＭＰａ以上が好ましく、９．０ＭＰａ以上がより好ましい。曲げ強さが８．０ＭＰａ未満だと液晶パネルへの設置の際の作業性が低下したり、設置状況によっては液晶パネルの輝度ムラが発生しやすくなったりする。

（曲げ強さ比）
光反射板の流れ方向（ＭＤ）と幅方向（ＴＤ）の曲げ強さの比は０．８〜１．７が好ましい。特に好ましくは１．０〜１．７である。０．８より小さい場合や、１．７を超える場合は、流れ方向と幅方向の曲げ強さが大きく異なるため、光反射板が反りやすくなる。この反りにより、液晶パネルへの設置の際の作業性が低下し、液晶パネルの輝度ムラが発生しやすくなる。

（平均気泡径）
本発明の熱可塑性樹脂発泡体は、平均気泡径が１０μｍ以下であることが好ましい。平均気泡径が１０μｍを超えると反射が不均一かつ全反射率が９５％未満となり、十分な反射が得られない。１０μｍ以下であれば面内に均一に反射でき、全反射率が９５％以上となる。平均気泡径は、より好ましくは８μｍ以下、さらに好ましくは５μｍ以下である。平均気泡径は、ＡＳＴＭ Ｄ３５７６−７７に準じて求めた。すなわち、熱可塑性樹脂発泡体の断面のＳＥＭ写真を撮影し、ＳＥＭ写真上に水平方向と垂直方向に直線を引き、直線が横切る気泡の弦の長さｔを平均した。写真の倍率をＭとして、下記式に代入して平均気泡径ｄを求めた。
ｄ＝ｔ／（０．６１６×Ｍ）

（かさ比重）
本発明において、熱可塑性樹脂発泡体のかさ比重が大きくなる、つまり発泡倍率が小さくなると、結果として気泡率の低下による反射率の低下や成形性の低下、軽量化効果の減少につながるので、得られた熱可塑性樹脂発泡体のかさ比重は０．７以下であることが好ましい。上記かさ比重は、より好ましくは、０．６５以下、さらに好ましくは０．５以下である。なお、熱可塑性樹脂発泡体のかさ比重は０．０５以上であることが好ましい。かさ比重は水中置換法により測定できる。

（スキン層）
なお、本発明に係る光反射板は、図２に示すように、表面に未発泡のスキン層５を有してもよい。このスキン層５は、微細な気泡３がほとんど分布せず、表面に気泡が露出していない、密で平坦な、厚さが０μｍを超える熱可塑性樹脂の層である。なお、スキン層５の表面にごく少数の気泡が露出する場合もあるが、気泡が露出している箇所の面積は全面の１割以下であり、通常は１％以下である。スキン層５は、光反射板１の両面にあっても良いし、光を反射させる片面のみにあっても良い。

（添加可能な添加剤）
光反射板が形成される発泡前の熱可塑性樹脂中には、特性に影響を及ぼさない範囲で、種々の添加剤を添加することが可能である。その添加剤としては、結晶化核剤、結晶化促進剤、気泡化核剤、酸化防止剤、帯電防止剤、紫外線防止剤、光安定剤、蛍光増白剤、顔料、染料、相溶化剤、滑剤、強化剤、難燃剤、架橋剤、架橋助剤、可塑剤、増粘剤、減粘剤などが挙げられる。または、光反射板に上記添加剤を含有する樹脂シートを積層してもよいし、上記添加剤を含有する塗料をコーティングしてもよい。

（ポリエステル系エラストマーの添加）
特に、本発明においては、熱可塑性ポリエステル樹脂１００重量部に対し、ポリエステル系エラストマーを０．１〜１０重量部を添加してもよい。ポリエステル系エラストマーの添加量が０．１重量部未満であると、得られる発泡体の気泡径が大きくなる傾向があり、分散も不均一となる傾向にある。ポリエステル系エラストマーの添加量が１０重量部を超えると、コストの面で不利である。上記添加量は、より好ましくは１〜５重量部、さらに好ましくは１〜３重量部である。

〔光反射板の製造方法〕
次に、本発明の光反射板の製造方法に係る好ましい一実施形態を以下に説明する。

（不活性ガスの含浸工程）
まず熱可塑性樹脂シートを用意し、加圧した不活性ガス雰囲気中に、その熱可塑性樹脂シートを保持することで、シート中に不活性ガスを含浸させ、熱可塑性樹脂を結晶化させる。この工程は特に限定されないが、量産性を考慮すると、上記熱可塑性樹脂シートのロールを用意し、それを加圧した不活性ガス雰囲気中に保持して熱可塑性樹脂シート中に不活性ガスを含浸させる方法が好ましい。

この熱可塑性樹脂シートには、上述した熱可塑性樹脂のシートを用いることができる。好ましくは、上述した理由によりポリエチレンテレフタレートのシートを用いる。また、熱可塑性樹脂シート中に上述した添加剤が含まれていてもよい。

上記発泡剤には不活性ガスを用いる。この不活性ガスとしては、ヘリウム、窒素、二酸化炭素、アルゴンなどのガスが挙げられる。熱可塑性樹脂シート中の不活性ガスが飽和状態になるまでの不活性ガス浸透時間および不活性ガス浸透量は、発泡させる熱可塑性樹脂の種類、不活性ガスの種類、浸透圧力およびシートの厚さ等によって異なる。熱可塑性樹脂へのガス浸透性（例えば、浸透速度、溶解度等）を考慮すると、二酸化炭素がより好ましい。

また、二酸化炭素は熱可塑性ポリエステル中に多量に含有させることができる点でも好ましい。不活性ガスの浸透圧力は、３０ｋｇ／ｃｍ^２〜７０ｋｇ／ｃｍ^２であり、５０ｋｇ／ｃｍ^２〜７０ｋｇ／ｃｍ^２とすることがより好ましい。不活性ガスの浸透時間は１時間以上とし、より好ましくは飽和状態になるまでガスを浸透させる。例えば、ポリエチレンテレフタレートシートに二酸化炭素を６０ｋｇ／ｃｍ^２で浸透させる場合、熱可塑性樹脂シートの厚さが０．６ｍｍならば浸透時間は２４時間以上、０．９ｍｍならば９６時間以上とすることが好ましい。このような条件では、熱可塑性樹脂シート中の二酸化炭素の含有量は６重量％〜７重量％となる。

（発泡工程）
次に、不活性ガスを含侵させた上記熱可塑性樹脂シートを加熱して発泡させ、その内部に気泡を形成する。この発泡方法は、特に限定されないが、量産性を考慮すると、例えば、不活性ガスを含浸させた上記熱可塑性樹脂シートを常圧（例えば大気圧）下で、ガラス転移点以上融点未満の温度で加熱して発泡させ、その内部に気泡を形成する。この工程は、例えば、熱風を連続的に供給する熱風循環式発泡炉を用いて行う。

発泡工程を経ると、熱可塑性樹脂発泡体が得られるため、所望の大きさに切り出して、液晶バックライト用光反射板とする。

また、本発明に係る液晶バックライト用光反射板の表面にビーズコートをすることができる。ビーズを均一に塗布すれば、導光板とのギャップを一定に保つことができ、液晶パネルの輝度ムラの防止にさらに有効である。なお、ビーズとしては例えば硬質のガラスやポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、軟質のポリメタクリル酸ブチル（ＰＢＭＡ）が使用できる。

以下、本発明について実施例および比較例を用いて具体的に説明するが、本発明は下記例に限定されるものではない。

（実施例１〜５、比較例４）
ポリエチレンテレフタレート（ユニチカ社製：ＳＡ１２０６グレード）１００重量部にポリエステル系エラストマー（三菱化学製：プリマロイＢ１９４２Ｎグレード）２重量部を加え、二軸押出機で混合・混錬してからＴダイで押し出し、０．５ｍｍ厚み×３００ｍｍ幅×６０ｍの長さで巻き取り、ロールＡ（図示せず）を作製した。次に、セパレータとして１６０μｍ厚み×２９０ｍｍ幅×６０ｍ長さ、目付量５５ｇ／ｍ^２のオレフィン系不織布（日本バイリーン社製：ＦＴ３００グレード）のロールＢ（図示せず）を用意した。そして、ロールＡのポリエチレンテレフタレートにロールＢのセパレータを重ねて巻取ることで新たにロールＣ（図示せず）を作製した。
その後、上記ロールＣを圧力容器に入れ、その圧力容器内を炭酸ガスで６ＭＰａに加圧し、ポリエチレンテレフタレートシート中に炭酸ガスを浸透させた。ポリエチレンテレフタレートシートへの炭酸ガスの浸透時間は７２時間とした。
次に、圧力容器からロールＣを取り出し、セパレータを取り除きながら炭酸ガスが浸透したポリエチレンテレフタレートシートだけを２２０℃に設定した熱風循環式発泡炉に発泡時間が１分となるように連続的に供給して発泡させた。得られた発泡させた熱可塑性樹脂発泡体の厚みは０．７０ｍｍ、気泡の平均径は約１μｍであった。
なお、押出工程にてロールＡを作製する際、押し出しラインの速度調整によりＴダイから押し出したフィルムのＭＤ方向の樹脂の配向性を変えてＴＤ方向とＭＤ方向の差を調整した。また、発泡工程にて、熱風循環式発泡炉の温度と時間を変えることで、発泡密度を調整し、曲げ強度を変えた。
（実施例６）
実施例１と同様に厚み０．７０ｍｍの熱可塑性樹脂発泡体を作った後、熱プレスして０．５５ｍｍ厚とした後、平均粒径５０μｍのポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）でビーズコートした。ビーズコートした後の平均厚みは０．５８ｍｍ
、気泡の平均径は約１μｍであった。
（実施例７）
０．２ｍｍ厚み×３００ｍｍ幅×６０ｍの長さで巻き取った以外は実施例１と同様で、厚み０．３２ｍｍの熱可塑性樹脂発泡体を作った。気泡の平均径は約１μｍであった。

（比較例１、２）
ポリプロピレンとして、住友化学（株）製のＦＳＸ８１Ｅ４を二軸押出機に供給して３００℃で溶融・混練後、押出し、５ｍｍ長にペレタイズした。次に、このポリプロピレンを一軸押出機に供給して２２０℃で溶融・混練し、２００℃に加熱されたＴダイから押出し、加熱された金属ドラムに巻き付け、シート状に成形した。得られた未延伸シートを１３５℃に保たれたオーブンに通してフィルム温度を１２５℃とした後、１２０℃に保ち周速差を設けたロール間に通し、長手方向（ＭＤ）に５倍延伸して１００℃に冷却する。引き続きこの縦延伸フィルムの両端をクリップで把持しつつテンターに導入して１５５℃で予熱し、１４５℃で横方向（幅方向ＴＤ）に１０倍延伸した。なお、比較例１，２は、延伸フィルムであり、発泡体ではない。
（比較例３）
０．１２５ｍｍの透明なＰＥＴフィルム（帝人テトロンフィルム）と０．１８８ｍｍの白濁したＰＥＴフィルム（帝人テトロンフィルム）の間に接着層を介して積層し、表面にガラスビーズコートした。

［各種測定および評価について］
得られた熱可塑性樹脂発泡体の各種特性の測定および評価は以下の通りとした。

（光反射率の求め方）
光反射率の測定は次のように行った。光反射率は分光光度計（例えば、日立ハイテクノロジーズ社製Ｕ−４１００）により４５０ｎｍと５５０ｎｍの波長で測定した。なお、ここでいう光反射率とは、酸化アルミニウムの微粉末を固めた白板の拡散反射率を１００％として、その反射率に対する相対値である。したがって、酸化アルミニウム表面よりも光反射率が高くなる場合には、１００％を超える光反射率になる。このように得られた光反射率を光の全反射率とした。

（白色度の求め方）
前述のように求めた４５０ｎｍ及び５５０ｎｍにおける光反射率をそれぞれＢ％、Ｇ％としたとき、白色度（％）＝４Ｂ−３Ｇで求める。

（剛性の測定方法および評価方法）
剛性の測定は次のように行った。まず、試験片を４０ｍｍ×１００ｍｍに形成し、その試験片をＪＩＳ Ｋ ７１７１（１９９４）の５．１．３項に基づいた支持台に静置し、同項に記載の圧子で試験片中央部に０．５Ｎの荷重をかけた。そのときの中央部たわみを測定した。試験装置には万能試験機（例えば、東洋精機製作所社製ストログラフＲ−３）を用いた。

（取り扱い性）
発泡後の３００ｍｍ幅×６０ｍの長さで巻き取りロールを所定の大きさにカットした後、反り、曲がりにくさなどの取り扱い性について調べた。取り扱いやすいを◎、取り扱いに問題なしを○、取り扱いにくいを×とした。

測定結果を、以下の表１と表２にまとめた。

実施例１〜７は、白色度が９０％以上であり、波長４５０ｎｍと５５０ｎｍの光の全反射率が９５％を越えている上、曲げ強度がＭＤ方向及びＴＤ方向の何れも８ＭＰａ以上であり、ＭＤ方向とＴＤ方向の曲げ強度比が０．８〜１．７の間にあるため、取り扱い性に問題がない。なお、実施例７において、曲げ強度比が１．０を割っているため、取り扱い性が実施例１〜６に比べると少し悪化した。

比較例１〜３は気泡がないため、全反射率及び白色度が劣る。さらに、比較例１は、曲げ強度比が０．８未満であるため、取り扱い性にも問題があった。

比較例４は、平均気泡径１０μｍ以下の気泡を有するため、各波長での全反射率及び白色度に問題はなかったが、ＴＤ方向の強度が８ＭＰａ以下であり、曲げ強度比が１．７を超えているため、取り扱い性が似問題があった。

以上、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しえることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１………液晶バックライト用光反射板
３………気泡
５………スキン層
１１………エッジライト方式の液晶バックライト
１３………光源
１５………導光板
１７………光透過拡散板
１９、２１………光

Claims (4)

1. 光源から発する光を反射させる液晶バックライト用光反射板であって、
   内部に平均気泡径１０μｍ以下の複数の気泡を有し、
   ＪＩＳ Ｌ １０１５で規定される２波長法による白色度が９０％以上であり、
   波長４５０ｎｍの光の全反射率が９５％以上であり、
   波長５５０ｎｍの光の全反射率が９５％以上である
   ことを特徴とする熱可塑性樹脂発泡体からなることを特徴とする液晶バックライト用光反射板。
2. 前記熱可塑性樹脂発泡体のＭＤ（流れ方向）及びＴＤ（幅方向）の曲げ強さ（ＪＩＳ Ｋ ７１７１）がいずれも８ＭＰa以上であることを特徴とする請求項１に記載の液晶バックライト用光反射板。
3. 前記熱可塑性樹脂発泡体の曲げ強さのＭＤ（流れ方向）／ＴＤ（幅方向）の比が０．８〜１．７であることを特徴とする請求項２に記載の液晶バックライト用光反射板。
4. 熱可塑性樹脂からなる樹脂シートを加圧不活性ガス雰囲気中に保持して前記樹脂シートに不活性ガスを含有させる工程と、
   前記不活性ガスを含有させた前記樹脂シートを常圧下で加熱して発泡させる工程と、
   を備え、
   内部に平均気泡径１０μｍ以下の複数の気泡を有し、
   ＪＩＳ Ｌ １０１５で規定される２波長法による白色度が９０％以上であり、
   波長４５０ｎｍの光の全反射率が９５％以上であり、
   波長５５０ｎｍの光の全反射率が９５％以上である
   ことを特徴とする熱可塑性樹脂発泡体からなる液晶バックライト用光反射板の製造方法。

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