JP2925745B2

JP2925745B2 - 光反射板

Info

Publication number: JP2925745B2
Application number: JP9503718A
Authority: JP
Inventors: 昭株本; 尚樹吉田; 正康伊藤; 光範岡田
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1995-06-23
Filing date: 1996-06-18
Publication date: 1999-07-28
Anticipated expiration: 2016-06-18

Description

【発明の詳細な説明】技術分野本発明は、液晶表示装置のライトボックス、または蛍
光灯や白熱灯などの照明器具に適用される光反射板に関
する。

背景技術サイド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１のような構造のライ
トボックスを用いている。図１に示すように、光反射板
１、導光板２および光透過拡散板３が積層して設けら
れ、これらの側面にランプ４が設けられている。ラップ
４の光は導光板２に導かれ、導光板２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３を通ってディスプレイ面へ出射する。上述した
ように導光板２と光反射板１との界面において拡散反射
を起こさせるためには、以下のような方法が用いられて
いる。例えば、導光板２の下面（光反射板１との境界
面）に拡散反射を起こさせるパターンを印刷する方法、
導光板２と光反射板１との間に所定のパターンが印刷さ
れた別のフィルムを挿入する方法、導光板２の下面に微
細な凹凸を形成する方法などである。

また、この光反射板１には高い光反射率が要求される
ため、従来より以下に示すような種々の材料が用いられ
ている。例えば、金属などの基材の表面に金属蒸着膜を
堆積して金属鏡面を形成した光反射板が知られている。
しかし、金属鏡面を有する光反射板では拡散反射が起こ
りにくいため、ディスプレイ面へ向かう光量はかえって
少なくなる。また、酸化チタンなどの白色顔料を含むフ
ィルムからなる光反射板を用いられている。このフィル
ムからなる光反射板では、背面への光の漏洩を抑制する
ために、顔料の添加量を多くする必要がある。しかし、
フィルムに添加される白色顔料は特定波長の光を吸収す
るために、その添加量が多くなると光損失の増大が無視
できなくなり、反射率が低下するという問題がある。

さらに、特開平４−296819号公報には、微細気泡を含
有するポリエステルフィルムからなる光反射板が開示さ
れている。また、この微細気泡を含有するポリエステル
フィルムと、光吸収のない炭酸カルシウムやシリカの粒
子を分散させた別のポリエステルフィルムとをラミネー
トしたフィルムからなる光反射板も開示されている。こ
の場合、微細気泡を含有するポリエステルフィルムは、
ポリエステル中に非相溶なポリマーを分散させ、これを
１軸または２軸延伸する際に非相溶ポリマー粒子の周り
にボイド（気泡）を形成させることにより製造されてい
る。しかし、ポリエステル中に非相溶なポリマーを均一
に分散させることは困難である。このため、ポリエステ
ル中における気泡の分散も不均一になり、光を十分に拡
散反射させることはできない。また、延伸されたフィル
ムは厚さが200μｍ未満と薄くなるため、フィルム背面
へ漏洩する光も多くなる。この結果、同公報に記載され
たフィルムは満足な反射率を達成することが困難であ
る。そこで、十分な反射率を得るためには、フィルムの
背面に金属鏡面を有する他の光反射板を配置する必要が
生じるという問題があった。

同様に、例えば照明器具の笠の部分に関しては、光反
射率が高いことが要求される場合がある。この用途の光
反射板としては、鋼板、アルミ板などの金属材料からな
るものや、プラスチック射出成形体の表面に光反射性の
顔料を含有する塗料を塗布したものが用いられている。
このうち、金属材料からなる光反射板を用いた場合に
は、光の全反射率は十分高いが、拡散反射が少ないた
め、反射光が目にまぶしく感じるという問題がある。一
方、プラスチック射出成形体の表面に光反射性の顔料を
含有する塗料を塗布した光反射板では、塗膜を厚くする
のに限界があり、しかも顔料自身が光を吸収するため、
光の反射率が低下する問題点がある。

特開昭61−225709号公報には、ガラスなどの透明基材
に、赤外線透過膜、および微細気泡を含む厚さ0.3〜0.8
μｍの金属酸化物（例えば酸化チタン）からなる可視光
を散乱させるための膜を形成した光反射板が記載されて
いる。しかし、この場合も光散乱膜の厚さが薄いため、
反射率は85％程度にとどまり、高効率な反射特性は得ら
れない。

したがって、本発明の目的は、光の散乱性を高める顔
料や微粒子を添加したり、背面に金属鏡面を有する他の
光反射板を配置することなく、基材だけで可視光の拡散
反射率に優れた光反射板を提供することにある。

発明の開示本発明の光反射板は、平均気泡径50μｍ以下の微細気
泡を含有し、厚さ200μｍ以上、比重0.7以下の熱可塑性
ポリエステル発泡体からなるものである。

また、本発明の光反射板は、熱可塑性ポリエステル樹
脂シートとセパレータとを重ねて巻くことによりロール
を形成し、該ロールを加圧不活性ガス雰囲気中に保持し
て熱可塑性ポリエステル樹脂シートに不活性ガスを含有
させる工程と、不活性ガスを含有させた熱可塑性ポリエ
ステル樹脂シートを常圧下で加熱して発泡させる工程と
により製造される、平均気泡径50μｍ以下の微細気泡を
含有し、厚さが200μｍ以上、比重が0.7以下の熱可塑性
ポリエステル発泡体からなるものである。

図面の簡単な説明図１はサイドライト方式の液晶表示素子におけるライ
トボックスの断面図、図２は照明器具用の光反射板の一例を示す断面図、図３は照明器具用の光反射板の他の例を示す断面図、図４は本発明の実施例において作製した照明器具用の
光反射板を示す断面図である。

発明を実施するための最良の形態以下、本発明をさらに詳細に説明する。

本発明の光反射板において、光反射板の平均気泡径、
厚さおよび比重を上記のように規定したのは、以下のよ
うな理由による。

平均気泡径50μｍを超えると、入射光が光反射板の内
部まで浸透したり、気泡界面での乱反射の回数が減少す
るため、拡散反射率が低下する傾向がある。また、特に
液晶素子のライトボックスにおいてシート状の光反射板
を用いる場合には、光反射板の端部からの光損失により
光反射板表面に戻る光量が減少するため、拡散反射率が
低下する。平均気泡径は30μｍ以下であることがより好
ましい。なお、平均気泡径が可視光の波長よりも小さく
なると入射光が透過するので、平均気泡径は少なくとも
可視光の波長以上であることが必要である。

光反射板の厚さが200μｍ未満であると、他の要件を
満たしていても、光反射板背面への光の漏洩が多くなる
ため拡散反射率が低下する。また、光反射板の厚さが薄
いと、所定形状に成形した場合に、形状保持性に劣る。
光反射板の厚さは500μｍ以上であることがより好まし
い。

光反射板の比重が0.7を超える、すなわち気泡率が小
さくなると、他の要件を満たしていても、発泡していな
い樹脂部分における光吸収や光反射板の透明化による光
透過などにより光損失が大きくなるため拡散反射率が低
下する。なお、光反射板の比重は0.05以上であることが
好ましい。

本発明の光反射板には、熱可塑性ポリエステル樹脂が
用いられる。熱可塑性ポリエステル樹脂の具体例として
は、ポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフ
タレートが挙げられる。ポリエチレンテレフタレートや
ポリブチレンテレブタレートに例えばポリカーボネート
などの他の樹脂をブレンドしてもよい。これらの樹脂の
うちではポリエチレンテレフタレートが最も好ましい。

本発明においては、光反射特性に影響を及ぼさない範
囲で、発泡処理前の熱可塑性ポリエステル樹脂に、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、光安定化剤、顔料、染料、滑剤
などの各種添加剤を配合してもよい。これらの添加剤の
うち、結晶化核剤の添加量に関しては、５重量％以下、
さらには２重量％以下であることが好ましい。また、発
泡後の光反射板にこれらの添加剤を塗布するか、これら
の添加剤を含有する他の樹脂をラミネートしてもよい。

本発明の光反射板を製造する方法は特に限定されな
い。ただし、量産性を考慮すると、例えば以下のような
方法を用いることが好ましい。すなわち、熱可塑性ポリ
エステルのシートとセパレータとを重ねて巻くことによ
りロール形成し、このロールを加圧不活性ガス雰囲気中
に保持して熱可塑性ポリエステルシートに不活性ガスを
含有させ、さらに不活性ガスを含有させた熱可塑性ポリ
エステルシートを常圧下で加熱して発泡させる、という
方法が用いられる。なお、この方法では、熱可塑性ポリ
エステルシートとセパレータとからなるロールを、加圧
不活性ガス雰囲気中に保持して熱可塑性ポリエステルシ
ートに不活性ガスを含有させる前に、有機溶剤に含有さ
せてもよい。

以下、本発明の光反射板を製造する方法をより詳細に
説明する。

（１）まず、熱可塑性ポリエステルシートとセパレータ
とを重ね合わせて巻くことによりロールを形成する。こ
こで用いられるセパレータは、不活性ガスや必要に応じ
て用いられる有機溶剤が自由に出入りする空隙を有し、
かつそれ自身への不活性ガスの浸透が無視できるもので
あればいかなるものでもよい。セパレータとしては、特
に樹脂製不織布または金属製の網が好適である。樹脂製
不織布としてはポリオレフィン系樹脂またはナイロン系
樹脂からなるものが好適である。また、ポリエステル系
樹脂からなる不織布でも、繊維が延伸されており不活性
ガスが浸透しにくくなっているものであれば、好適に使
用できる。金属製の網としては、一般的にワイヤークロ
スと呼ばれ、平織、綾織、平畳織、綾畳織などの織り方
で縦線と横線とが直角方向に編まれているものが好まし
い。材質は鉄、アルミ、チタンまたはこれらの合金など
が適用可能であるが、価格、寿命を考慮するとステンレ
ス鋼がより好適である。一方、熱可塑性ポリエステルシ
ートは無延伸であることが好ましい。これは、熱可塑性
ポリエステルシートが延伸されていると、ガスが十分に
シート内に浸透しないため、目的とうる発泡シートが得
られなくなるためである。

シートに有機溶剤を含有させると、熱可塑性ポリエス
テルシートの結晶化度を30％以上にすることができる。
この結果、シートの剛性が増大してシート表面にセパレ
ータの跡が残存しにくくなるとともに、不活性ガスの浸
透時間を短縮できる。なお、セパレータの種類によって
はシート表面にセパレータの跡が存残しないこともある
ので、有機溶剤を含有させる処理は必ずしも必要なわけ
ではない。ただし、ガス浸透時間の短縮の観点からは有
機溶剤を含有させる処理を実施することが好ましい。

樹脂シートの結晶化度を上げるために用いられる有機
溶剤としては、ベンゼン、トルエン、メチルエチルケト
ン、ギ酸エチル、アセトン、酢酸、ジオキサン、ｍ−ク
レゾール、アニリン、アクリロニトリル、フタル酸ジメ
チル、ニトロエタン、ニトロメタン、ベンジルアルコー
ルなどが挙げられる。これらのうち、取り扱い性および
経済性の観点からアセトンがより好ましい。

ロールに有機溶剤を含有させる方法としては、有機溶
剤中にロールを浸漬する方法、またはロールを有機溶剤
の蒸気中に保持する方法が用いられる。後者の方法は、
前者の方法と比較して有機溶剤の使用量が少量でよく、
しかも熱可塑性ポリエステルシートに添加された添加剤
の溶出がほとんどないという点で優れている。

ロールを有機溶剤に浸漬する方法では、処理時間は室
温で数時間から十数時間であれば十分であり、それ以上
長時間にわたって処理しても樹脂中の有機溶剤の含有量
はそれほど増加しない。ロールを有機溶剤の蒸気中に保
持して有機溶剤を含有させるときの処理時間は、発泡さ
せる樹脂の種類、シートの厚さによっても異なる。例え
ば、室温、大気圧においてアセトン蒸気で飽和している
密閉容器にポリエチレンテレフタレートからなるロール
を入れてアセトンを浸透させる場合、シートの厚さが0.
6mmであれば処理時間は24時間以上、0.9mmであれば48時
間以上であれば十分である。このような処理により、樹
脂中のアセトンの含有量は４〜５重量％となる。

なお、予めロールに有機溶剤を含有させてシートの結
晶化度を高めた場合には、不活性ガスを多量に含有させ
ることにより結晶化度を高める必要がなくなるので、不
活性ガスの浸透時間を短くすることができる。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
/cm²で浸透させる場合、シートの厚さが0.6mmならば浸
透時間は１時間以上、0.9mmならば２時間以上で十分で
ある。

また、ロール状のシートを有機溶剤に浸漬した場合に
は、次の工程の前に、シートを別に用意したセパレータ
とともに巻き直して新たにロールを作製してもよい。

（２）次に、以上のようにして形成されたロールを高圧
力容器内に入れ加圧不活性ガス雰囲気中に保持して熱可
塑性ポリエステルシートに発泡剤となる不活性ガスを含
有させる。不活性ガスとしては、ヘリウム、窒素、二酸
化炭素、アルゴンなどが挙げられる。これらのうち、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
ことができる点で好ましい。不活性ガスの浸透圧力は30
〜70kg/cm²、さらに50kg/cm²以上とすることが好まし
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。飽和状態
になるまでのガス浸透時間およびガス浸透量は、発泡さ
せる樹脂の種類、不活性ガスの種類、浸透圧力およびシ
ートの厚さによって異なる。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/cm²で浸透させる
場合、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、樹脂中の二酸化炭素の含有量は６〜
７重量％となる。

（３）さらに、高圧力容器からロールを取り出し、セパ
レータを取り除きながら、不活性ガスを含有する熱可塑
性ポリエステルシートだけを加熱することにより発泡さ
せる。この際、高圧力容器から取り出した後、発泡させ
るまでの時間を調整することにより、得られる発泡体の
比重を調整できる。具体的には、この時間が長いほど比
重の大きな発泡体が得られる。発泡時の加熱温度は、そ
の樹脂のガラス転移点以上融点以下に設定される。加熱
手段としては、熱風循環式発泡炉、オイルバス、溶融塩
バスなどが挙げられるが、取り扱い性の観点から熱風循
環式発泡炉を用いることが好ましい。熱風循環式発泡炉
における発泡条件は、例えば発泡温度を240℃程度と
し、発泡時間が１〜５分となるような線速度に設定す
る。その後、炉から出た発泡シートを150℃以上に温度
調整した熱成形ロールに巻き取り、これを冷却すること
により熱可塑性ポリエステル発泡体からなる所望の光反
射板を得る。

このような方法により得られる光反射板は、光の散乱
性を高める顔料や微粒子を添加したり、金属鏡面を有す
る基材などを背面に配置することなく、400〜1200nmの
波長域において90％以上の拡散反射率を示す。

本発明の光反射板の形状は特に限定されない。例え
ば、上記のような方法で得られたシートのままの形状
で、液晶素子のサイドライトを面光源として機能させる
ための光反射板として用いることができる。

また、上記のようにして得られたシートを光源の周囲
を部分的に囲むような形状に成形することにより、照明
器具用の光反射板を得ることができる。この成形方法と
しては、例えば、雄雌の金型を配した真空成形機を用
い、熱可塑性ポリエステル発泡体シートの温度が200〜2
20℃になるような加熱条件で真空成形する方法が用いら
れる。

照明器具用の光反射板の形態は、例えば図２または図
３に示すようなものである。図２においては、凹状多面
の反射面を有する光反射板11の中央部にランプ13が取付
けられ、ランプ13の周囲が光反射板11の反射面で囲まれ
ている。この場合、光反射板11は筐体を兼ねている。ま
た、図３においては、光反射板11の外側にさらに筐体12
が設けられている。なお、光反射板11の反射面な滑らか
な湾曲面にしてもよい。

実施例以下、本発明の実施例を説明する。

実施例１〜４厚さの異なるポリエチレンテレフタレート（PET）シ
ート（Ｃ−0312グレード、ユニチカ（株）製）と、セパ
レータとしてオレフィン系不織布（FT300グレード、日
本バイリーン（株）製）とを用意した。PETシートとオ
レフィン系不織布とを重ねて、PETシートの表面同士が
接触する部分がないように巻いてロールを作製した。こ
のロールを室温、大気圧においてアセトン蒸気中に48時
間保持した後、取り出した。このロールを高圧力容器に
入れ、60kg/cm²の炭酸ガスを２時間浸透させた。次に、
高圧力容器からロールを取り出し、オレフィン系不織布
のセパレータを取り除きながらPETシートだけを240℃に
設定した熱風循環式発泡炉に発泡時間が１分になるよう
に連続的に供給して発泡させた。このとき、ロールを高
圧力容器から取り出してから発泡させるまでの時間を調
整することにより、発泡体の比重を調整した。

比較例１〜５実施例１〜４と同様な方法により、厚さ、比重、平均
気泡径の異なる発泡体シートを作製した。

得られた発泡PETシートについて、比重、平均気泡系
および拡散反射率を測定した。また、発泡PETシートの
成形体を作製して形状保持性を評価した。これらの結果
を表１に示す。具体的な測定方法および評価方法は以下
の通りである。

比重は水中置換法により測定した。

平均気泡系はシートの断面のSEM写真を撮影し、一定
断面積内に含まれる気泡の径を測定して平均化すること
により求めた。

拡散反射率は自記分光光度計（UV−3101PC:島津製作
所製）により400〜1200nmの波長域で測定した。なお、
表１において、硫酸バリウムの微粉末を固めた白板の拡
散反射率を100％として、各々の光反射板の拡散反射率
を相対値で示している。

また、得られたそれぞれの発泡PETシートを用いて真
空成形機により図４に示すような開口部の直径100mm、
深さ70mmの半球状の照明器具用光反射板を熱成形加工し
た。得られた光反射板を手で持って力を加えて変形の有
無を観察し、形状保持性を評価した。

表１に示されるように、比較例１は厚さが200μｍ未
満であり、比較例２〜４は厚さが200μｍ未満で、しか
も比重が0.7を超えており、比較例５は平均気泡径が50
μｍを超えている。このため、比較例１〜５は、測定波
長域における拡散反射率が低かった。これに対して、実
施例１〜４は400、600、800、1000、1200nmのいずれの
波長において90％以上の拡散反射率を示した。また、実
施例１〜４の発泡PETシートは厚さが200μｍ以上である
ため、その成形体は良好な形状保持性を有していた。こ
のように実施例１〜４は光反射板として好適に用いるこ
とができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平４−119389（ＪＰ，Ａ) 特開平４−296819（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02B 5/02,5/08,5/10 G02F 1/1335 G09F 9/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】平均気泡径50μｍ以下の微細気泡を含有
し、厚さが200μｍ以上、比重が0.7以下の熱可塑性ポリ
エステル発泡体からなることを特徴とする光反射板。
【請求項２】熱可塑性ポリエステル発泡体がポリエチレ
ンテレフタレートからなることを特徴とする請求項１記
載の光反射板。
【請求項３】微細気泡の平均気泡径が30μｍ以下である
ことを特徴とする請求項１記載の光反射板。
【請求項４】熱可塑性ポリエステル発泡体がシート状の
形状を有することを特徴とする請求項１記載の光反射
板。
【請求項５】熱可塑性ポリエステル発泡体が凹状多面ま
たは湾曲面の反射面を有する形状に成形されていること
を特徴とする請求項１記載の光反射板。
【請求項６】熱可塑性ポリエステル樹脂シートとセパレ
ータとを重ねて巻くことによりロールを形成し、該ロー
ルを有機溶媒の蒸気中に保持して熱可塑性ポリエステル
樹脂シートに有機溶媒を含有させる工程と、該ロールを
加圧不活性ガス雰囲気中に保持して熱可塑性ポリエステ
ル樹脂シートに不活性ガスを含有させる工程と、不活性
ガスを含有させた熱可塑性ポリエステル樹脂シートを常
圧下で加熱して発泡させる工程とにより製造された、平
均気泡径50μｍ以下の微細気泡を含有し、厚さが200μ
ｍ以上、比重が0.7以下の熱可塑性ポリエステル発泡体
からなることを特徴とする光反射板。