JP2006195453A - 光反射体およびそれを用いた面光源装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光線照射角度が15°で受光角度が0°であるときの変角反射率R1が90〜120%であり、光線照射角度が75°で受光角度が0°であるときの変角反射率R2が85〜110%である光反射体。
【選択図】なし
Description
本発明は、従来の光反射体よりも輝度を向上させて高反射率な光反射体を実現することを目的とした。
(1)光線照射角度が15°で受光角度が0°であるときの変角反射率R1が90〜120%であり、光線照射角度が75°で受光角度が0°であるときの変角反射率R2が85〜110%である。
(2)相対輝度が112〜150%である。
(3)光反射面が光集光機能を有する。
基材層(A)は、フィラー濃度が5〜75重量%であり、該フィラーが平均粒径0.05〜0.9μmの無機フィラー及び/又は平均分散粒径0.05〜0.9μmの有機フィラーであることが好ましい。また、光拡散層(B)は、フィラー濃度が5〜90重量%であり、該フィラーが平均粒径0.05〜1.5μmの無機フィラー及び/又は平均分散粒径0.05〜1.5μmの有機フィラーであることが好ましい。フィラーは、表面処理された無機フィラーであることが好ましい。
光集光機能を発現する反射面の断面は、三角形のプリズム形状を有することが好ましく、そのプリズム形状はエンボス加工により付形されたものであることが好ましい。
基材層(A)または積層フィルムの空孔率は15〜60%であることが好ましい。また、本発明の光反射体に使用される熱可塑性樹脂はポリエステル系樹脂またはポリオレフィン系樹脂であることが好ましい。
更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、次の(1)〜(3)のいずれかの条件を満たすことを特徴とする。
(1)光線照射角度が15°で受光角度が0°であるときの変角反射率R1が90〜120%であり、光線照射角度が75°で受光角度が0°であるときの変角反射率R2が85〜110%である。
(2)相対輝度が112〜150%である。
(3)光反射面が光集光機能を有する。
変角反射率R1が90%以上であり、変角反射率R2が85%以上であれば、面方向輝度が高くなるため好ましい。基本的に変角反射率が大きいほど、面方向の輝度は高まるので好ましいが、変角反射率が大きくなり過ぎると製造容易性や製造効率が低下するため、変角反射率R1が120%以下であり、変角反射率R2が110%以下であることが好ましい。
本発明の光反射体は、相対輝度が112〜150%であり、113〜125%であることが好ましく、114〜120%であることがより好ましい。従来は、相対輝度が112%以上の光反射体を簡便な方法で提供することができなかったため、相対輝度が112%以上である本発明の光反射体は有用である。また、相対輝度が150%以下である本発明の光反射体は、製造が比較的容易である点で好ましい。
典型的な本発明の光反射体は、2層以上の層からなる積層体構造を有している。積層体は、少なくとも基材層(A)と光拡散層(B)を有しているか、あるいは、少なくとも基材層(A)と保護層(C)を有している。光拡散層(B)や保護層(C)は、積層体中に1層だけ存在していてもよいし、複数層存在していてもよい。例えば、基材層(A)の両面に光拡散層(B)を積層した構造を有してもよい。また、基材層(A)の光拡散層(B)を含む面とは反対面もしくは基材層(A)と光拡散層(B)の間に保護層(C)を有していてもよい。具体的な積層体構造例として、(B)/(A)、(B)/(A)/(B)、(B)/(A)/(C)、(B)/(C)/(A)、(B)/(C)/(A)/(C)、(B)/(C)/(A)/(C)/(B)などの構造を挙げることができる。
以下において、各層について順に説明する。
基材層(A)は、一般に熱可塑性樹脂から主として構成されており、必要に応じてフィラーなどが含まれている。
本発明の基材層(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。基材フィルムに使用する熱可塑性樹脂(A)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、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または熱可塑性ポリエステル系樹脂を用いることが好ましく、プロピレン系樹脂を用いることがより好ましい。
本発明の基材層(A)に熱可塑性樹脂とともに用いることができ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挙げることができる。
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。表面処理剤としては、例えば樹脂酸、脂肪酸、有機酸、硫酸エステル型陰イオン界面活性剤、スルホン酸型陰イオン界面活性剤、石油樹脂酸、これらのナトリウム、カリウム、アンモニウム等の塩、または、これらの脂肪酸エステル、樹脂酸エステル、ワックス、パラフィン等が好ましく、非イオン系界面活性剤、ジエン系ポリマー、チタネート系カップリング剤、シラン系カップリング剤、燐酸系カップリング剤等も好ましい。硫酸エステル型陰イオン界面活性剤としては、例えば長鎖アルコール硫酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル、硫酸化油等あるいはそれらのナトリウム、カリウム等の塩が挙げられ、スルホン酸型陰イオン界面活性剤としては、例えばアルキルベンゼンスルホン酸、アルキルナフタレンスルホン酸、パラフィンスルホン酸、α−オレフィンスルホン酸、アルキルスルホコハク酸等あるいはそれらのナトリウム、カリウム等の塩が挙げられる。また、脂肪酸としては、例えばカプロン酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ウンデカン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ヘベン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、エレオステアリン酸等が挙げられ、有機酸としては、例えばマレイン酸、ソルビン酸等が挙げられ、ジエン系ポリマーとしては、例えばポリブタジエン、イソプレンなどが挙げられ、非イオン系界面活性剤としてはポリエチレングリコールエステル型界面活性剤等が挙げられる。これらの表面処理剤は1種類または2種類以上組み合わせて使用することができる。これらの表面処理剤を用いた無機フィラーの表面処理方法としては、例えば、特開平5−43815号公報、特開平5−139728号公報、特開平7−300568号公報、特開平10−176079号公報、特開平11−256144号公報、特開平11−349846号公報、特開2001−158863号公報、特開2002−220547号公報、特開2002−363443号公報などに記載の方法を使用することができる。
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0.05〜0.9μmの範囲、より好ましくはそれぞれが0.1〜0.7μm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0.9μm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。
基材層(A)には、本発明の光反射体の用途等に応じて、熱可塑性樹脂やフィラー以外の成分を含有させてもよい。例えば、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。
本発明の光反射体を構成する基材層(A)は、単層構造であってもよいし、多層構造であってもよい。基材層(A)の肉厚は、30〜1000μmであることが好ましく、40〜400μmであることがより好ましく、50〜300μmであることがさらに好ましい。
光拡散層(B)は、基材層(A)の光反射面のみに形成してもよいし、両面に形成してもよい。また、本発明の光反射体に光拡散層(B)を形成しなくてもよい。本発明では基材層(A)の少なくとも片面に光反射層(B)を有する積層構造のフィルムを含むものを積層フィルムと称する。光拡散層(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ダイを使用して光拡散層(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、光拡散層(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光拡散層(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。
保護層(C)は、基材層(A)の片面のみに形成してもよいし、両面に形成してもよい。また、基材層(A)と光拡散層(B)の間に形成してもよいし、光反射体の表面層として形成してもよい。さらに、本発明の光反射体には保護層(C)を形成しなくてもよい。
保護層(C)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ダイを使用して保護層(C)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、保護層(C)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保護層(C)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。
保護層(C)の肉厚は、1μm以上が好ましく、2〜30μmがより好ましく、3〜20μmがさらに好ましい。1μm以上にすることによって、光反射体の表面強度が向上し、またエンボス加工した際に集光効果が発現しやすい。
本発明の光反射体を構成する各層には、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通常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通常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通常0.01〜4重量%配合することができる。
基材層(A)または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。
得られた基材層(A)または積層フィルムは、必要により熱処理(アニーリング処理)を行い、結晶化の促進や、積層フィルムの熱収縮率低減などを図ることもできる。
ρ0−ρ
空孔率(%) = ―――――――― × 100
ρ0
本発明の光反射体は、上記の基材層(A)や積層フィルムのみからなっていてもよいし、上記の基材層(A)や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。ここでいう適当な材料として、金属板、PETフィルムなどを例示することができる。
本発明の光反射体は、光反射面が光集光機能を有することが好ましい。光反射面が光集光機能を発現させるためには、光反射面に断面が三角形のプリズム形状を形成することが特に好ましい。プリズム形状の形成法は、例えば、紫外線硬化性の熱可塑性樹脂にエンボスロール版によってエンボス加工したのちに、紫外線を照射してその形状を硬化させる方法、溶融樹脂をラミネートする際にエンボスロール版によってエンボス加工する方法、シートをエンボスロール版にて加熱プレスすることによりエンボス加工する方法等が挙げられる。その中でも加熱プレスによるエンボス加工する方法が好ましい。
光集光機能を発現するためのプリズム形状は、周期が2000μm以下、好ましくは、1〜1000μm、更に好ましくは10〜500μmである。また、プリズム断面が三角形状であり、頂角が40°〜170°の角度になるようにエンボスロールにより加熱、加圧し付形することが好ましい。
本発明の光反射体は、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。
本発明の光反射体を用いた直下型ライト方式の液晶表示装置(液晶テレビ等)は、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。本発明の光反射体は、このような直下型ライト方式の液晶表示装置のみならず、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も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。
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基材層(A)を得た。この基材層(A)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。
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)、(C)を溶融混練し、得られた基材層(A)の両面に溶融押し出しして光拡散層(B)、保護層(C)をB/C/A/C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四層構造の積層フィルムを得た。この積層フィルムを光反射体とした。
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(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基材層(A)を得た。この基材層(A)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。
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(C)を溶融混練し、得られた基材層(A)の両面に溶融押し出しして保護層(C)をC/A/C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四層構造の積層フィルムを得た。この積層フィルムを光反射体とした。
実施例2で得られた基材の光反射面に、深さ58μm、ピッチ145μmの断面が正三角形のエンボスロールを用いて、加圧100kg、80℃、ライン速度3m/minの条件でエンボスを施し、表面に集光機能を持つ積層フィルムを得た。この積層フィルムを光反射体とした。
実施例3で得られた基材を使用した以外は実施例4と同様の方法にて、表面に集光機能を持つ積層フィルムを得た。この積層フィルムを光反射体とした。
(株)ユポ・コーポレーション製合成紙ユポ商品名『FPG200』を光反射体とした。
表1に記載の材料を表2に記載の配合で混合した基材層(A)組成物、表面層(B)組成物、および裏面層(C)組成物を、それぞれ別々の3台の押出機を用いて250℃で溶融混練した。その後、一台の共押出ダイに供給して、ダイ内で(A)の両面に、(B)、(C)をそれぞれ積層後、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表2に記載の倍率で延伸し、次いで約150℃まで再加熱してテンターを利用して横方向に表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三層構造(B/A/C)の光反射体を得た。
三井化学(株)製:商品名『WS180E』を光反射体とした。
各光反射体のサンプルについて、以下の試験を行った。結果を表3に示す。
(株)村上色彩研究所製『変角分光測色システムGCMS4』により測定した波長550nmの反射率を変角反射率とした。
R1の測定は、光線照射角度をサンプル表面の法線方向から15°とし、受光角度を0°として行った。セラミック製の標準白板(変角分光光度計GCMS4に付属の標準白板)の変角反射率を100%として、サンプルの変角反射率を相対値で表し、これをR1とした。
同様に、R2の測定は、光線照射角度をサンプル表面の法線方向から75°とし、受光角度を0°として行った。セラミック製の標準白板の変角反射率を100%として、サンプルの変角反射率を相対値で表し、これをR2とした。
図4に例示する17インチサイズの面光源装置の11の位置に各光反射体をセットし、冷陰極ランプ15にハリソン社(製)インバーターユニットを接続した。冷陰極ランプに12V,6mAの管電流を流し点灯、照射して、3時間後に輝度を測定した。輝度の測定は、(株)トプコン社製輝度計16(商品名:BM−7)を用い、輝度計測部と面光源装置の距離(面光源装置の法線方向の距離)を50cmとして合計9点を測定した(測定点17)。9点の測定値を平均して、(株)ユポ・コーポレーション製合成紙ユポ(商品名『FPG200』)の輝度値を100%としたときの相対値として相対輝度を表した。
JIS−Z8722条件d記載の方法に従って、測定した波長550nmの反射率を測定した。
2 保護層(C)
3 光拡散層(B)
11 光反射体
12 網点印刷
13 透明なアクリル板
14 拡散板
15 光源
16 輝度計
17 測定点
18 照射光(照射角度15°)
19 照射光(照射角度75°)
20 光反射体反射面の法線方向(垂直方向)への反射光
21 受光部
Claims (18)
- 光線照射角度が15°で受光角度が0°であるときの変角反射率R1が90〜120%であり、光線照射角度が75°で受光角度が0°であるときの変角反射率R2が85〜110%であることを特徴とする光反射体。
- 相対輝度が112〜150%であることを特徴とする光反射体。
- 相対輝度が112〜150%であることを特徴とする請求項1に記載の光反射体。
- 光反射面が光集光機能を有することを特徴とする光反射体。
- 光反射面が光集光機能を有す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。
- 熱可塑性樹脂とフィラーを含有し且つ少なくとも1軸方向に延伸されている基材層(A)を有す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。
- 熱可塑性樹脂とフィラーを含有し且つ面積延伸倍率1.3〜80倍で延伸されている基材層(A)を有す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。
- 基材層(A)の少なくとも片面に光拡散層(B)を有する積層フィルムであることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の光反射体。
- 基材層(A)のフィラー濃度が5〜75重量%であり、該フィラーが平均粒径0.05〜0.9μmの無機フィラー及び/又は平均分散粒径0.05〜0.9μmの有機フィラーであることを特徴とする請求項6〜8のいずれかに記載の光反射体。
- 光拡散層(B)のフィラー濃度が5〜90重量%であり、該フィラーが平均粒径0.05〜1.5μmの無機フィラー及び/又は平均分散粒径0.05〜1.5μmの有機フィラーであることを特徴とする請求項8に記載の光反射体。
- フィラーが表面処理された無機フィラーであることを特徴とする請求項6、7、9または10に記載の光反射体。
- 積層フィルムが基材層(A)の光拡散層(B)を有する面とは反対面に保護層(C)を有することを特徴とする請求項8に記載の光反射体。
- 光拡散層(B)の肉厚が0.5〜20μmであることを特徴とする請求項8、10または12に記載の光反射体。
- 光集光機能を発現する反射面の断面が三角形のプリズム形状を有することを特徴とする請求項4または5に記載の光反射体。
- プリズム形状がエンボス加工により付形されたことを特徴とする請求項14に記載の光反射体。
- 基材層(A)または積層フィルムの空孔率が15〜60%であることを特徴とする請求項6〜15のいずれかに記載の光反射体。
- 熱可塑性樹脂がポリエステル系樹脂またはポリオレフィン系樹脂であることを特徴とする請求項6または7に記載の光反射体。
- 請求項1〜17のいずれかに記載の光反射体を用いた面光源装置。
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