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JP2018025740A - 光反射フィルム及び液晶表示装置用バックライトユニット - Google Patents

光反射フィルム及び液晶表示装置用バックライトユニット Download PDF

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JP2018025740A
JP2018025740A JP2016225172A JP2016225172A JP2018025740A JP 2018025740 A JP2018025740 A JP 2018025740A JP 2016225172 A JP2016225172 A JP 2016225172A JP 2016225172 A JP2016225172 A JP 2016225172A JP 2018025740 A JP2018025740 A JP 2018025740A
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真紀子 齊藤
Makiko Saito
真紀子 齊藤
美佳 本田
Mika Honda
美佳 本田
治加 増田
Haruka Masuda
治加 増田
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Konica Minolta Inc
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Abstract

【課題】高い反射率を有し、且つドライ高温下での光照射に対する耐久性の高い光反射フィルムを提供する。【解決手段】基材11、銀層12、1層以上の低屈折率層Lからなる低屈折率層群、1層以上の高屈折率層Hからなる高屈折率層群をこの順で含み、低屈折率層群と高屈折率層群の少なくとも一方は有機層と無機層とを含み、銀層に隣接する低屈折率層L1は有機層であり、低屈折率層Lのうちの低屈折率層L1以外の少なくとも一つおよび/または高屈折率層Hのうちの少なくとも一つが無機層であり、低屈折率層群は、λ1/8<Σ(nLkxdLk)<λ2/8を満たし、高屈折率層群は、λ1/4<Σ(nHkxdHk)<λ2/4を満たす。nLkとdLkはそれぞれ低屈折率層Lkの屈折率と膜厚、nHkとdHkはそれぞれ高屈折率層Hkの屈折率と膜厚、λ1とλ2はそれぞれ入射光の波長領域の最小値と最大値である。【選択図】図1

Description

本発明は、光反射フィルム及び液晶表示装置用バックライトユニットに関する。
従来、液晶表示装置用バックライトユニットの光反射フィルム、プロジェクションテレビや光学系装置の反射鏡、及びLED照明用反射部材等の用途において、金属反射層を有する反射部材が用いられている。
そのような反射部材として、銀層を含む反射フィルムが知られている。一方で、銀層は、アルミニウムと比べて耐久性が低いという問題があった。この問題を克服するために、銀層に、さらに樹脂や無機物からなる層を積層することが検討されている(例えば特許文献1や2)。
特許文献1には、銀またはアルミニウムを主体とする金属層の上に、低屈折率層と高屈折率層とが積層された反射シートが記載されている。さらに、複数の低屈折率層と複数の高屈折率層とが1層ずつ交互に積層された反射シートも記載されている。それにより、反射シートの反射率を高め、輝度ムラを低減できるとされている。
特許文献2には、基材フィルムと、銀などの金属蒸着層と、樹脂層と、金属化合物層とがこの順に積層された反射シートが記載されている。それにより、反射シートの基材フィルムと金属蒸着層との剥離を防止し、反射率を高めることができるとされている。
特開2004−145239号公報 特開2007−133003号公報
近年、LEDを光源とする表示装置の開発が進められているが、LEDは指向性のある光源であるため、部分的に強い光を照射することが知られている。本発明者の研究によると、LED照明用反射部材においては、強い光が照射され続ける部分から変色が生じることが判明した。このような変色について検討するために、ドライ高温下での光照射に対する耐久性を試験したところ、特許文献1や2に開示されているような、銀層の上に、1層の低屈折率層と1層の高屈折率層とをこの順に積層した反射フィルムでは、長時間の連続光照射によって、光照射部分の黒色変化が生じることが見出された。このような変色は、外観不良のみならず、反射率の低下に繋がると考えられる。また、層間剥離といった強度面での問題も生じることも見出された。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、高い反射率を有し、且つドライ高温下での光照射に対する耐久性の高い光反射フィルムを提供することを目的とする。
本発明の上記目的は、下記構成によって達成される。
[1] 基材と、
前記基材上に配置された銀層と、
前記銀層上に配置された、1層以上の低屈折率層Lからなる低屈折率層群と、
前記低屈折率層群上に配置された、1層以上の高屈折率層Hからなる高屈折率層群と
をこの順で含む光反射フィルムであって、
前記低屈折率層群と前記高屈折率層群の少なくとも一方は、樹脂を主成分とする有機層と、無機化合物を主成分とする無機層とを含み、
前記銀層に隣接する低屈折率層Lは、前記有機層であり、
1層以上の前記低屈折率層Lのうち前記低屈折率層L以外の少なくとも一つが、前記無機層である、および/または
1層以上の前記高屈折率層Hのうち少なくとも一つが、前記無機層であり、
前記低屈折率層群は、下記式(1)を満たし、
前記高屈折率層群は、下記式(2)を満たす、光反射フィルム。
Figure 2018025740
(式(1)において、
Lkは、低屈折率層Lの波長550nmにおける屈折率であり、
Lkは、低屈折率層Lの膜厚(nm)であり、
nは、低屈折率層群に含まれる低屈折率層Lの数であり、
λは、入射光の波長領域の最小値であり、
λは、入射光の波長領域の最大値である。)
Figure 2018025740
(式(2)において、
Hkは、高屈折率層Hの波長550nmにおける屈折率であり、
Hkは、高屈折率層Hの膜厚(nm)であり、
nは、高屈折率層群に含まれる高屈折率層Hの数であり、
λは、入射光の波長領域の最小値であり、
λは、入射光の波長領域の最大値である。)
[2] 1層以上の前記低屈折率層Lの波長550nmにおける屈折率nは、それぞれ1.7未満である、[1]に記載の光反射フィルム。
[3] 前記低屈折率層群が複数の前記低屈折率層Lからなる場合、
波長550nmにおける屈折率が最も高い低屈折率層Lhighと、波長550nmにおける屈折率が最も低い低屈折率層Llowとの間の屈折率差Δnは0.3以下である、[1]または[2]に記載の光反射フィルム。
[4] 1層以上の前記高屈折率層Hの波長550nmにおける屈折率nは、それぞれ1.7以上である、[1]〜[3]のいずれかに記載の光反射フィルム。
[5] 前記高屈折率層群が複数の前記高屈折率層Hからなる場合、
波長550nmにおける屈折率が最も高い高屈折率層Hhighと、波長550nmにおける屈折率が最も低い高屈折率層Hlowとの間の屈折率差Δnは0.6以下である、[1]〜[4]のいずれかに記載の光反射フィルム。
[6] 低屈折率層群に含まれる低屈折率層Lの数が1以上3以下であり、且つ高屈折率層群に含まれる高屈折率層Hの数が1以上3以下である、[1]〜[5]のいずれかに記載の光反射フィルム。
[7] 前記低屈折率層群と前記高屈折率層群を合わせた群が複数の前記無機層を含む場合、
複数の無機層は、互いに隣接していない、[1]〜[6]のいずれかに記載の光反射フィルム。
[8] 前記低屈折率層Lは、アクリル系樹脂、アクリル系樹脂と複素環式化合物の混合物またはアクリル系樹脂の複素環式化合物による架橋物を含む、[1]〜[7]のいずれかに記載の光反射フィルム。
[9] 前記低屈折率層群が、前記低屈折率層L以外の前記有機層からなる低屈折率層Lをさらに含む場合、
前記有機層である前記低屈折率層Lは、アクリル系樹脂、アクリル系樹脂と複素環式化合物の混合物またはアクリル系樹脂の複素環式化合物による架橋物を含む、[1]〜[8]のいずれかに記載の光反射フィルム。
[10] 前記低屈折率層群が、前記低屈折率層L以外の前記無機層からなる低屈折率層Lnをさらに含む場合、
前記無機層である低屈折率層Lは、SiOからなる、[1]〜[9]のいずれかに記載の光反射フィルム。
[11] 前記高屈折率層群が、前記有機層からなる高屈折率層Hを含む場合、
前記有機層である高屈折率層Hは、樹脂と、金属酸化物粒子とを含む、[1]〜[10]のいずれかに記載の光反射フィルム。
[12] 前記高屈折率層群が、前記無機層からなる高屈折率層Hを含む場合、
前記無機層である前記高屈折率層Hは、NbまたはZnSからなる、[1]〜[11]のいずれかに記載の光反射フィルム。
[13] 前記銀層上に、前記有機層である低屈折率層Lと、前記無機層である高屈折率層Hと、前記有機層である高屈折率層Hとがこの順に配置されている、[1]〜[12]のいずれかに記載の光反射フィルム。
[14] 前記銀層上に、前記有機層である低屈折率層Lと、前記有機層である高屈折率層Hと、前記無機層である高屈折率層Hとがこの順に配置されている、[1]〜[12]のいずれかに記載の光反射フィルム。
[15] 前記銀層上に、前記有機層である低屈折率層Lと、前記無機層である低屈折率層Lと、前記有機層である高屈折率層Hとがこの順に配置されている、[1]〜[12]のいずれかに記載の光反射フィルム。
[16] 前記銀層上に、前記有機層である低屈折率層Lと、前記無機層である低屈折率層Lと、前記有機層である低屈折率層Lと、前記無機層である高屈折率層Hとがこの順に配置されている、[1]〜[12]のいずれかに記載の光反射フィルム。
[17] 前記銀層上に、前記有機層である低屈折率層Lと、前記無機層である低屈折率層Lと、前記無機層である高屈折率層Hとがこの順に配置されている、[1]〜[6]および[8]〜[12]のいずれかに記載の光反射フィルム。
[18] 前記基材層と前記銀層との間に配置されたアンカー層をさらに含む、[1]〜[17]のいずれかに記載の光反射フィルム。
[19] 光源と、[1]〜[18]のいずれかに記載の光反射フィルムとを含む、液晶表示装置用バックライトユニット。
本発明は、高い反射率を有し、且つドライ高温下での光照射に対する耐久性の高い光反射フィルムを提供することができる。
本発明の光反射フィルムの一例を示す模式図である。 本発明の液晶表示装置の一例を示す断面図である。
1.光反射フィルム
本発明の光反射フィルムは、基材と、銀層と、1層以上の低屈折率層Lからなる低屈折率層群と、1層以上の高屈折率層Hからなる高屈折率層群とをこの順に含む。
ただし、低屈折率層群と高屈折率層群の少なくとも一方は、樹脂を主成分とする有機層と、無機化合物を主成分とする無機層とを含む。
さらに、銀層に隣接する低屈折率層Lは、樹脂を主成分とする有機層であり;かつ1層以上の低屈折率層Lのうち低屈折率層L以外の少なくとも一つが、前述の無機層である、および/または1層以上の高屈折率層Hのうち少なくとも一つが、前述の無機層である。
本発明の光反射フィルムは、ドライ高温下での光照射に対する耐久性の高い光反射フィルムであり、このような高い耐久性は上記層構成によって達成される。高い耐久性が得られるメカニズムは、明らかではないが、次のように推定される。
銀層上に積層される低屈折率層は、SiOなどの無機材料からなる低屈折率層では、銀層との密着性が悪いため、無機低屈折率層のはがれによって光反射フィルムの耐久性が低下すると考えられる。一方、樹脂などの有機材料からなる低屈折率層は、銀層との密着性は良好であるものの、ドライ高温下での光照射に対する耐久性は低い傾向にある。具体的には、ドライ高温下での光照射によって低屈折率層を構成する樹脂が分解して消散することで、樹脂材料で構成された低屈折率層の膜厚が時間と共に低下し、やがて樹脂材料で構成された低屈折率層そのものが消失することが判明した。このような有機層の消失は、低屈折率材料に限られた現象ではなく、金属酸化物粒子含有樹脂などの高屈折率材料についても、樹脂のみが分解されると考えられる。このような有機層の分解と消散は、光照射のない、高湿高温下の耐久性試験では見られない現象である。
上記有機層は、反射率を高めるために設けられた屈折率層であることから、有機層が消失すると、光反射フィルムの反射率が低下する。さらに、銀層に隣接する有機層(低屈折率層)の消失によって、銀層上に隙間が発生し、その結果、銀層の表面が盛り上がったり、粒子化して他の層と混ざり合ったりすることで、フィルムが黒色に変色すると考えられる。
上記樹脂材料の光分解を防止し、且つ反射率の高い反射フィルムを得るために鋭意検討を行った結果、本発明においては、銀層に隣接する低屈折率層Lを、銀層との密着性の高い有機層とし、かつ低屈折率層Lよりも光入射側に少なくとも1層の無機層を配置することで、有機層である低屈折率層Lの分解と消散を防止する。
低屈折率層Lよりも光入射側に配置される無機層は、具体的には、1層以上の低屈折率層Lのうち低屈折率層L以外の少なくとも一つ、または1層以上の高屈折率層Hのうち少なくとも一つである。これらの低屈折率層Lよりも光入射側に配置される無機層は、屈折率を制御するための屈折率層として機能するだけでなく、バリア層としても機能する。具体的には、その下側に設けられた有機層を光りから防御し、さらには分解した樹脂の外部への拡散もブロックすることで、銀層の変形に伴う変色を防止できると考えられる。
また、低屈折率層群と高屈折率層群の少なくとも一方が、樹脂を主成分とする有機層と、無機化合物を主成分とする無機層とを含むことによって、層間の密着性を高めることができる。さらに、低屈折率層および/または高屈折率層を厚みのある1層ではなく、2〜3層の薄めの層の積層体とすることによって、光反射フィルムの剛性を緩和して、層間剥離や歪みといった問題の発生を防止することができる。さらに、低屈折率層および/または高屈折率層を1層で形成する場合には、使用する材料によって屈折率がほぼ決定するが、2〜3層からなる積層体とすることによって、得られる屈折率を柔軟に調整することが容易になる。
よって本発明においては、銀層の上に設ける低屈折率層および/または高屈折率層を上記特定の層構成からなる積層体とすることによって、高い反射率を犠牲にすることなく、ドライ高温下での光照射に対する耐久性の高い光反射フィルムを提供することが可能となる。
1−1.基材層
基材層は、銀層を支持する機能を有する。基材層は、樹脂フィルムであることが好ましい。
樹脂フィルムの例には、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム等のポリエステルフィルム、ポリプロピレンフィルム、アクリルフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリイミドフィルム、ポリスルホンフィルム、ポリエーテルエーテルケトンフィルム、フッ素樹脂フィルム、セルロースエステル系フィルム、ポリシクロオレフィン系フィルム等が含まれる。中でも、耐熱性や強度、透明性が高い点から、ポリエチレンテレフタレートフィルムやポリプロピレンフィルムが好ましい。
基材層の厚みは、例えば10〜300μmとすることができる。基材層の厚みが10μm以上であると、基材層が十分な強度を有するので、取り扱いやすい。基材層の厚みが300μm以下であると、基材層の表面平滑性が損なわれにくい。基材層の厚みは、20〜200μmであることが好ましく、20〜100μmであることがより好ましい。
基材層上に、銀層を真空蒸着法等で均一に形成するためには、基材層が不純物をできるだけ含まないことが好ましい。そのような観点から、基材層は、透明基材層であることが好ましい。透明基材層の波長360〜400nmでの平均透過率は、80%以上であることが好ましく、85%以上であることがより好ましい。透明基材層の平均透過率は、前述と同様にして測定されうる。
1−2.銀層
銀層は、光を反射する機能を有する。銀層はAg又はその合金を主成分として含む層である。Ag又はその合金を主成分として含むとは、銀層に対するAg含有量が90原子%以上であることをいう。従って、Ag又はその合金の含有量は、銀層に対して90原子%以上であることが好ましく、99.9原子%以上であることがより好ましい。
銀層は、Ag又はその合金以外の他の金属をさらに含んでもよい。他の金属の例には、Au、Pd、Sn、Ga、In、Cu、Ti、Bi及びそれらの合金が含まれ、好ましくはAuとAgとの合金でありうる。銀層は、後述するように真空製膜法で形成された薄膜であることが好ましく、蒸着膜であることがより好ましい。
銀層の厚みは、反射率の点から、100nm〜200nmであることが好ましい。銀層の厚みが100nm以上であると、透過光の割合が増大することによる反射率の低下を抑制できる。銀層の厚みが200nm以下であると、製造コストの増大を抑制しうる。銀層の厚みが80〜150nmであることがより好ましく、90〜150nmであることがさらに好ましい。
銀層の表面反射率は、80%以上であることが好ましく、90%以上であることがより好ましい。銀層の表面反射率は、日立ハイテクノロジーズ社製の分光光度計U−4100により測定することができる。
1−3.低屈折率層群/高屈折率層群
低屈折率層群と高屈折率層群は、銀層の反射率を高める増反射層として機能しうる。低屈折率層群は、1層以上の低屈折率層Lからなり、高屈折率層群は、1層以上の高屈折率層Hからなる。そして、低屈折率層群を構成する1層以上の低屈折率層Lのうち、測定波長550nmの光の屈折率が最も高い低屈折率層Lhighの屈折率は、高屈折率層群を構成する1層以上の高屈折率層Hのうち、測定波長550nmの光の屈折率が最も低い高屈折率層Hlowの屈折率よりも低いものとする。
1−3−1.低屈折率層群
低屈折率層群は、1層以上の低屈折率層Lからなる。低屈折率層群を構成する低屈折率層Lの数は、特に制限されないが、1層以上3層以下であることが好ましい。
低屈折率層Lの波長550nmの光の屈折率nは、高屈折率層Hとの屈折率差を考慮して設定されるが、1.7未満であることが好ましく、1.4〜1.5であることがより好ましい。低屈折率層Lの屈折率nは、主に低屈折率層Lに含まれる材料の屈折率や、低屈折率層Lの密度で調整される。
低屈折率層Lの屈折率nは、以下の方法で測定することができる。即ち、ポリエチレンテレフタレート基材上に、厚み100nmの低屈折率層(単層)を塗布形成して、屈折率測定用サンプルを得る。得られたサンプルの波長550nmの光の屈折率を、堀場製分光エリプソメーターUVSELを用いて測定する。
低屈折率層群が、複数(好ましくは2層または3層)の低屈折率層Lからなる場合、屈折率の最も高い低屈折率層Lhの波長550nmの光の屈折率と、屈折率の最も低い低屈折率層Llの波長550nmの光の屈折率との屈折率差Δnは、0.3以下であることが好ましく、0.2以下であることがより好ましい。低屈折率層群内の屈折率差Δnを0.3以下とすることで、屈折率差のある界面での反射ロスを抑制することができる。
低屈折率層群を構成する低屈折率層Lの膜厚(物理膜厚)dは、下記式(1)を満たすことが好ましい。低屈折率層群を構成する低屈折率層Lの膜厚dが下記式(1)の関係を満たすことによって、反射率の高いフィルムが得られる。
Figure 2018025740
(式(1)において、
Lkは、低屈折率層Lの波長550nmにおける屈折率であり、
Lkは、低屈折率層Lの膜厚(nm)であり、
nは、低屈折率層群に含まれる低屈折率層Lの数であり、
λは、入射光の波長領域の最小値であり、
λは、入射光の波長領域の最大値である)
低屈折率層群を構成する低屈折率層Lの膜厚dの合計値は、設定波長にもよるが、前述の式(1)を満たす範囲であればよい。例えば、低屈折率層Lの膜厚dの合計値は、30nm以上80nm以下であることが好ましく、40nm以上70nm以下であることがより好ましい。
入射光は、通常、一定の波長領域の光である。入射光の波長領域は、通常、可視光線領域の範囲内であるが、これに限定されるものではない。例えば、LED光源を使用するバックライトユニットに組み込まれて使用される反射フィルムの場合は、λを360nm、λを830nmに設定することができる。
低屈折率層Lは、無機材料を主成分とする無機層(好ましくは蒸着膜)であってもよいし、樹脂を主成分とする有機層であってもよい。以下、「主成分」とは、層全体に対する含有量が50質量%以上、好ましくは60質量%以上、より好ましくは70質量%以上である成分をいう。
(無機層)
低屈折率層Lが無機層である場合、当該無機層を構成する無機材料の例には、Siの酸化物(例えばSiO)、Siの窒化物(例えばSi)、Siの酸窒化物(SiOxNy)、金属フッ化物(例えばフッ化マグネシウム、フッ化リチウム、クリオライト、フッ化ナトリウム、フッ化カルシウム、フッ化ランタン、フッ化ネオジム、フッ化セシウム、フッ化鉛)等が含まれる。Siの酸窒化物の例には、ポリシラザンが含まれる。ポリシラザンとは、ケイ素−窒素結合を有するポリマーであり、下記一般式(I)で表されうる。
Figure 2018025740
一般式(I)のR、R及びRは、それぞれ独立して水素原子、置換又は非置換の、アルキル基(好ましくは炭素原子数1〜8の直鎖、分岐状又は環状のアルキル基)、アリール基(好ましくは炭素原子数6〜30のアリール基)、ビニル基、又はトリアルコキシシリル(好ましくは炭素原子数1〜8のアルコキシ基で置換されたシリル)アルキル基である。R、R及びRは、それぞれ同じであってもよいし、異なってもよい。
一般式(I)のnは、1以上の整数である。一般式(I)で表される構造を有する化合物の数平均分子量は、150〜150000であることが好ましい。
一般式(I)で表される構造を有する化合物の例には、R、R及びRの全てが水素原子であるパーヒドロポリシラザン(PHPS)が含まれる。
低屈折率層Lを構成する無機材料は、SiOであることが好ましい。SiOからなる無機層は、低い屈折率と透明性およびバリア性の観点から好適である。
低屈折率層Lが無機層である場合、無機材料の含有量は、低屈折率層Lの全原子量に対して90原子%以上であることが好ましく、95原子%以上であることがより好ましい。
(有機層)
低屈折率層Lが有機層である場合、当該有機層を構成する樹脂は、低屈折率層Lに適した屈折率を有する樹脂であればよく、その例には、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンテレフタレートのコポリマー(coPET)、テレフタル酸−シクロヘキサンジメタノール−エチレングリコール共重合体(PETG)等のポリエステル系樹脂;ポリ(メチルメタクリレート)(PMMA)、ポリ(メチルメタクリレート)のコポリマー(coPMMA)等のアクリル系樹脂;メラミン系樹脂等の複素環式化合物;ポリビニルアルコール系樹脂、ゼラチン、セルロース類、増粘多糖類及び反応性官能基を有するポリマー等の水溶性樹脂等が含まれる。これらの樹脂は、一種類だけであってもよいし、二種類以上が組み合わされてもよい。また、これらの樹脂のうち、硬化剤と反応する官能基を有する硬化性樹脂(例えば水酸基を有するアクリル系樹脂等)は、硬化物であってもよい。そのような硬化物の例には、官能基を有するアクリル系樹脂が、複素環式化合物(硬化剤)によって架橋された架橋物が含まれる。
中でも、ドライ高温下での光照射に対する耐久性の観点から、アクリル系樹脂、アクリル系樹脂と複素環式化合物との混合物、またはアクリル系樹脂の複素環式化合物による架橋物が好ましい。
樹脂の重量平均分子量は、塗布可能な程度であればよく、例えば1000〜50万でありうる。樹脂の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによりポリスチレン換算にて測定することができる。
1−3−2.高屈折率層群
高屈折率層群は、1層以上の高屈折率層Hからなる。高屈折率層群を構成する高屈折率層Hの数は、特に制限されないが、1層以上3層以下であることが好ましい。
高屈折率層Hの波長550nmの光の屈折率nは、低屈折率層Lとの屈折率差を考慮して設定されうるが、例えば1.7以上であることが好ましく、2.0以上2.4以下であることがより好ましい。高屈折率層Hの屈折率は、主に高屈折率層Hに含まれる材料の屈折率や、高屈折率層Hの密度で調整される。
高屈折率層Hの屈折率nは、ポリエチレンテレフタレート基材上に、厚み100nmの高屈折率層(単層)を真空蒸着又は塗布形成して屈折率測定用サンプルを得る以外は前述と同様にして測定することができる。
高屈折率層群が複数(好ましくは2層または3層)の高屈折率層Hからなる場合、屈折率の最も高い高屈折率層Hhと、屈折率の最も低い高屈折率層Hlの波長550nmの光の屈折率差Δnは、0.6以下であることが好ましく、0.5以下であることがより好ましい。高屈折率層群における屈折率差Δnを0.6以下とすることによって、屈折率差のある界面での反射ロスを抑制することができる。
高屈折率層群を構成する高屈折率層Hの膜厚dは、下記式(2)を満たすことが好ましい。高屈折率層群を構成する高屈折率層Hの膜厚dが下記式(2)の関係を満たすことによって、反射率の高いフィルムが得られる。
Figure 2018025740
(式(2)において、
Hkは、高屈折率層Hの波長550nmにおける屈折率であり、
Hkは、高屈折率層Hの膜厚(nm)であり、
nは、高屈折率層群に含まれる高屈折率層Hの数であり、
λは、入射光の波長領域の最小値であり、
λは、入射光の波長領域の最大値である。)
高屈折率層群を構成する高屈折率層Hの膜厚dの合計値は、設定波長にもよるが、前述の式(2)を満たす範囲であればよい。例えば、高屈折率層群を構成する高屈折率層Hの膜厚dの合計値は、30nm以上80nm以下であることが好ましく、40nm以上70nm以下であることがより好ましい。
高屈折率層Hは、無機材料を主成分とする無機層(好ましくは蒸着膜)であってもよいし、樹脂単独、あるいは樹脂と無機材料(粒子)とを含有する樹脂からなる有機層であってもよい。
(無機層)
高屈折率層Hが無機層である場合、当該無機層を構成する無機材料の例には、金属酸化物又は金属硫化物が含まれる。金属酸化物又は金属硫化物を構成する金属の例には、Zn、Ti、Zr、Nb、Ta及びIn等が含まれる。金属酸化物の例には、TiO、ITO(酸化インジウムスズ)、ZnO、Nb、ZrO、CeO、SnO、WO、TNO、Ta、Ti、Ti、Ti及びTiO等が含まれる。金属硫化物の例には、ZnS、MnS等が含まれる。
高屈折率層Hを構成する無機材料は、高屈折率と透明性およびバリア性の観点から、NbまたはZnSであることが好ましい。
金属酸化物又は金属硫化物の含有量は、高屈折率層Hの全原子に対して90原子%以上であることが好ましく、95原子%以上であることがより好ましい。
(有機層)
高屈折率層Hが有機層である場合、当該有機層を構成する有機材料は、屈折率の高い樹脂や、有機層である低屈折率層Lに用いられる樹脂と同様のものを用いることができる。中でも、硬化性樹脂が好ましい。硬化性樹脂の例には、官能基含有アクリル系樹脂が含まれる。
当該有機層を構成する金属酸化物微粒子の例には、波長550nmの光の屈折率が2.0以上である微粒子であることが好ましい。そのような微粒子の例には、酸化チタン、硫化亜鉛、酸化ジルコニウム又は酸化銅等の金属化合物微粒子や、亜鉛、クロム、タングステン等の金属微粒子が含まれる。
金属酸化物微粒子の平均粒子径は、例えば5〜30nmであり得る。
金属酸化物微粒子の含有量は、高屈折率層Hの全質量に対して40〜90質量%であることが好ましく、50〜80質量%であることがより好ましい。
1−3−3.低屈折率層群と高屈折率層群の層構成
本発明の光反射フィルムにおいて、低屈折率層群は、1層以上の低屈折率層Lからなり、高屈折率層群は、1層以上の高屈折率層Hからなる。
ただし、低屈折率層群と高屈折率層群の少なくとも一方は、樹脂を主成分とする有機層と、無機化合物を主成分とする無機層とを含む。例えば、低屈折率層群が3層の低屈折率層Lからなる場合、2層の低屈折率層Lが有機層であり、1層の低屈屈折率層Lが無機層であってもよい。高屈折率層群が3層の高屈折率層Hからなる場合、2層の高屈折率層Hが有機層であり、1層の高屈屈折率層Hが無機層であってもよい。
そして、本発明では、銀層に隣接する低屈折率層Lを「有機層」とし、かつ低屈折率層Lよりも光入射側に少なくとも1層の「無機層」を配置する。低屈折率層Lよりも光入射側に配置される「無機層」は、低屈折率層L以外の低屈折率層Lであってもよいし、高屈折率層Hであってもよい。この無機層と低屈折率層Lとの間には、本発明の効果を損なわない範囲で、他の層がさらに含まれていてもよい。
ただし、低屈折率層群と高屈折率層群を合わせた群が複数の無機層を含む場合、複数の無機層は、互いに隣接してもよいし、無機層と無機層と間に有機層を配置してもよい。
本発明の光反射フィルムの好ましい層構成の例には、以下のものが挙げられる。
銀層/有機層である低屈折率層L/無機層である高屈折率層H/有機層である高屈折率層H(例えば、実施例1の光反射フィルム)。
銀層/有機層である低屈折率層L/有機層である高屈折率層H/無機層である高屈折率層H(例えば、実施例3の光反射フィルム)。
銀層/有機層である低屈折率層L/無機層である低屈折率層L/有機層である高屈折率層H(例えば、実施例6の光反射フィルム)。
銀層/有機層である低屈折率層L/無機層である低屈折率層L/有機層である低屈折率層L/無機層である高屈折率層H(例えば、実施例9の光反射フィルム)。
銀層/有機層である低屈折率層L/無機層である低屈折率層L/無機層である高屈折率層H(例えば、実施例19の光反射フィルム)。
図1は、本発明の光反射フィルムの一例を示す模式図である。同図の光反射フィルムは、実施例9で作製したフィルムと同様に、3層の低屈折率層Lと1層の高屈折率層Hを有している。
図1に示されるように、光反射フィルム10は、基材層11と、銀層12と、低屈折率層13、15および17と、高屈折率層19とをこの順に含む。実施例9で作製したフィルムにおいては、低屈折率層13と17は有機層であり、低屈折率層15と高屈折率層19は無機層である。
上記のような層構成の光反射フィルムにおいては、低屈折率層13よりも光入射側に配置される無機層である低屈折率層15と高屈折率層19は、フィルムの反射率を調整するだけでなく、無機層よりも基材側に位置する有機層(低屈折率層13と17)の分解と拡散を防止するためのバリア層としても機能すると考えられる。無機層は外部からの光や酸素などの浸入を防止するだけでなく、分解した有機層が外部に拡散するのを防止する機能を有すると考えられる。
さらに、低屈折率層群と高屈折率層群の少なくとも一方を、樹脂を主成分とする有機層と、無機化合物を主成分とする無機層とを含むことにより、層間の密着性が高まり、さらには光反射フィルムの剛性を緩和して、層間剥離や歪みといった問題の発生を防止することが可能となる。
よって、高い反射率を犠牲にすることなく、ドライ高温下での光照射に対する耐久性の高い光反射フィルムを提供することが可能となる。
1−4.その他の層
本発明の光反射フィルムは、本発明の効果を損なわない範囲で、他の層をさらに含んでもよい。他の層の例には、基材層と銀層との間に配置されるアンカー層等が含まれる。
アンカー層は、例えば基材層と銀層との間に配置され、基材層と銀層との密着性を高め、且つ銀層の反射性能を損なわない程度の表面平滑性を付与しうる。
アンカー層は、樹脂を主成分として含む。そのような樹脂の例には、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、アクリル系樹脂と複素環式化合物からなる樹脂、エポキシ系樹脂、ポリアミド系樹脂、塩化ビニル系樹脂、及び塩化ビニル酢酸ビニル共重合体系樹脂等が含まれる。中でも、耐久性が良好である点から、アクリル系樹脂や、アクリル系樹脂と複素環式化合物からなる樹脂が好ましい。アンカー層は、イソシアネート等の硬化剤を含む熱硬化型組成物であってもよい。
アンカー層の厚みは、例えば0.01〜3μmとすることができる。アンカー層の厚みが0.01μm以上であると、基材層と銀層との密着性を十分に高めやすい。アンカー層の厚みが3μm以下であると、アンカー層の膜厚均一性が損なわれにくい。アンカー層の厚みは、0.1〜1μmであることが好ましい。
2.光反射フィルムの製造方法
本発明の光反射フィルムは、任意の方法で製造されてよく、例えば銀層、低屈折率層L〜L、高屈折率層H〜Hを順次積層して製造されてもよい。具体的には、基材層の一方の面に、銀層、低屈折率層L〜L、高屈折率層H〜H順次積層して、積層物を得る。nは、1以上の整数であり、好ましくは1〜3の整数である。
銀層の形成は、湿式法又は乾式法により行うことができる。湿式法は、溶液から金属を析出させて膜を形成するめっき法であり、その具体例には銀鏡反応法が含まれる。乾式法は、真空製膜法であり、その具体例には抵抗加熱式真空蒸着法、電子ビーム加熱式真空蒸着法、イオンプレーティング法、イオンビームアシスト真空蒸着法及びスパッタ法が含まれる。中でも、製造効率の点から乾式法が好ましく、連続的な製膜方式であるロール・トゥ・ロールでの製膜が可能である点から、真空蒸着法がより好ましい。
基材層と銀層との密着性を高めるために、銀層を形成する前に、基材層の表面にコロナ処理やイオンコート処理等の表面処理を施してもよい。基材層の表面に、アンカー層をさらに形成してもよい。
低屈折率層L及び高屈折率層Hの形成は、乾式法又は湿式法により行うことができる。樹脂を主成分とする有機層は、湿式法で形成されることが好ましく、無機材料を主成分とする無機層は、乾式法で形成されることが好ましい。
乾式法では、前述の無機材料を、前述と同様の真空製膜法にて製膜して、無機層を形成する。真空製膜法は、連続的な製膜が可能である点から、真空蒸着法であることが好ましい。
湿式法では、例えば前述の有機層を構成する樹脂組成物を塗布した後、硬化させて、当該樹脂組成物の硬化物からなる有機層を形成する。また、バインダー成分を含まない、無機粒子を溶媒に分散させたゾルなどを塗布した後、乾燥させて、無機層を形成することもできる。
樹脂組成物は、前述の硬化性樹脂と、硬化剤とを含み、必要に応じて溶剤をさらに含んでもよい。硬化剤の例には、ポリイソシアネートやエポキシ化合物等が含まれる。硬化剤の含有量は、前述の硬化性樹脂に対して0.1〜15質量%程度としうる。溶剤は、前述の樹脂を良好に分散できるものであればよく、例えば非プロトン性溶剤であることが好ましい。非プロトン性溶剤の例には、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、トルエン等の炭化水素溶媒;塩化メチレン、トリクロロエタン等のハロゲン炭化水素溶媒;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;ジブチルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン等のエーテル類等が含まれる。
樹脂組成物の塗布は、例えばグラビアコート法、スピンコート法及びバーコート法等により行うことができる。硬化は、光硬化又は熱硬化であり、十分な硬化が可能である点では熱硬化が好ましい。
3.光反射フィルムの用途
本発明の光反射フィルムは、各種用途の反射部材、例えば液晶表示装置用バックライトユニットの光反射フィルム、プロジェクションテレビの反射鏡及びランプリフレクター等として用いることができる。中でも、本発明の光反射フィルムは、良好な反射率と耐久性を有する点から、液晶表示装置用バックライトユニットの光反射フィルムとして好ましく用いられる。
(液晶表示装置用バックライトユニット)
液晶表示装置用バックライトユニットは、光源と、本発明の光反射フィルムとを含む。本発明の光反射フィルムは、その最外層の高屈折率層Hが、光源又は導光板の裏面(液晶表示パネルと対向しない面)と対向するように配置される。
光源の例には、冷陰極管(CCFL)、熱陰極管(HCFL)、外部電極蛍光管(EEFL)、平面蛍光管(FFL)、発光ダイオード素子(LED)、及び有機エレクトロルミネッセンス素子(OLED)等が含まれる。中でも、冷陰極管(CCFL)や発光ダイオード素子(LED)が好ましい。
液晶表示装置用バックライトユニットは、他の光学フィルムをさらに含んでもよい。他の光学フィルムの例には、光拡散フィルムやプリズムフィルムが含まれる。光拡散フィルムの例には、フィラーやビーズ含有のバインダーを塗装した拡散フィルムが含まれる。
液晶表示装置用バックライトユニットは、直下型のバックライトユニットであってもよいし、サイドエッジ型のバックライトユニットであってもよい。中・小型の液晶表示装置に適することから、サイドエッジ型のバックライトユニットが好ましい。
サイドエッジ型のバックライトユニットは、光源と、それと隣接して配置される導光板と、導光板の裏面側に配置される光反射フィルムとを含み、必要に応じて他の光学フィルムをさらに含んでもよい。サイドエッジ型のバックライトユニットの態様の一例には、後述する図2に示されるバックライトユニット50が含まれる。
(液晶表示装置)
本発明の液晶表示装置は、液晶表示パネルと、バックライトユニットとを含む。図2は、本発明の液晶表示装置の一例を示す断面図である。同図は、サイドエッジ型のバックライトユニットを用いた場合の一例である。図2に示されるように、液晶表示装置30は、液晶表示パネル40と、サイドエッジ型のバックライトユニット50とを含む。
液晶表示パネル40は、液晶セル41と、それを挟持する一対の偏光板43及び45とを含む。液晶セル41の表示方式は、特に制限されず、VA(MVA、PVA)やIPS等の種々の表示モードでありうる。偏光板43及び45は、それぞれ偏光子と、その少なくとも一方の面に配置された保護フィルムとを含む。
サイドエッジ型のバックライトユニット50は、棒状の光源51と、側端部が光源51と隣接するように配置された導光板53と、導光板53の裏面側に配置された光反射フィルム10と、導光板53の表面側に配置された複数の光学フィルム55とを含む。
光源51は、ランプリフレクター52で覆われている。複数の光学フィルム55は、図2の態様に限定されず、光学フィルム55がなくてもよいし、光学フィルムの組み合わせや枚数を変更してもよい。
サイドエッジ型のバックライトユニット50では、光源51から発せられた光が導光板53の内部を伝播する。導光板53から出た光の一部は、光反射フィルム10で反射され、導光板53の表面側(液晶表示パネル40側)に出射される。導光板53の表面側に出射した光は、光拡散フィルム57で拡散され、プリズムフィルム59で屈折されて、液晶表示パネル40の全面に入射される。
光反射フィルム10は、高い反射率を有することから、それを含む液晶表示装置30は、高い光利用効率を有しうる。
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
1.光反射フィルムの材料の調製
表1−1、表1−2、表2−1および表2−2に示した材料を使用して、低屈折率層群と高屈折率層群とを含む光反射フィルムを作製した。尚、有機層に使用した低屈折率層用溶液および高屈折率層用溶液は、次の通りである。
(1)低屈折率層用溶液
(低屈折率層用溶液1の調製)
樹脂1として、アクリル系樹脂(三菱レイヨン株式会社製のダイヤナールBR−608)と複素環式化合物(メラミン樹脂;(株)三和ケミカル製のMX−730)とを屈折率が1.575となる比率で混合し、メチルエチルケトン(MEK)に3質量%となるように添加し、低屈折率層用溶液1を得た。
(低屈折率層用溶液2の調製)
樹脂1を、樹脂2(三菱レイヨン株式会社製ダイヤナールBR−608;アクリル系樹脂)に変更した以外は、低屈折率層用溶液1の調製と同様にして低屈折率層用溶液2を得た。
(低屈折率層用溶液3の調製)
樹脂3として、ポリシロキサン樹脂(株式会社動研製サーコートSCH72)を固形分濃度0.2質量%となるように1−プロパノールで希釈して、低屈折率層用溶液3を得た。
(2)高屈折率層用溶液
高屈折率層用溶液4:UV硬化性コーティング材料(日産化学工業(株)製、ハイパーテックUR−101、表2−1および表2−2では樹脂4と表記)
高屈折率層用溶液5:ZrO2含有樹脂溶液(トーヨーケム(株)製、UV硬化型アクリル系樹脂と酸化ジルコニウムとを含む分散液TYZ76、表2−1および表2−2では樹脂5と表記)
(3)低屈折率層L及び高屈折率層Hの屈折率の測定
厚み100μmのポリエチレンテレフタレート(PET)基材上に、厚み50nmの低屈折率層Lを真空蒸着又は塗布形成して、屈折率測定用サンプル1を得た。同様にして、厚み100μmのPET基材上に、厚み50nmの高屈折率層Hを真空蒸着又は塗布形成して、屈折率測定用サンプル2を得た。これらのサンプル1及び2の波長550nmの光の屈折率を、堀場製分光エリプソメーターUVSELを用いてそれぞれ測定した。
以下の実施例および比較例において、各低屈折率層および高屈折率層の厚みは、表1−1、表1−2、表2−1および表2−2に示した通りである。
2.光反射フィルムの作製と評価
<実施例1>
厚み25μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(東レ株式会社製、製品名「ルミラーT−60」)上に、上記低屈折率層用溶液1をグラビアコート法により塗布した後乾燥させて、厚み100nmのアンカー層を設けた。
このアンカー層上に、銀を真空蒸着法により積層して、厚さ100nmの銀層を作製した。
次いで、この銀層上に、グラビアロールコート法により低屈折率層用溶液1を塗布し、100℃で乾燥および硬化させて、有機層である低屈折率層Lを形成した。
次いで、低屈折率層L上に、酸化ニオブ(Nb)をスパッタ法で製膜し、無機層である高屈折率層Hを形成した。
次いで、高屈折率層H上に、高屈折率層用溶液4(日産化学工業(株)製、ハイパーテックUR−101)を塗布した後、130℃で1分乾燥させ、高圧水銀ランプにより、積算光量800mJ/cmのUVを照射して硬化膜を得た。この硬化膜を、有機層である高屈折率層Hとした。
それにより、有機層からなる低屈折率層L/無機層である高屈折率層H/有機層である高屈折率層Hの積層構造を有する光反射フィルムを得た。
<実施例2〜17、実施例21〜26、比較例1〜13>
低屈折率層群の層構成を表1−1および表1−2に示されるように変更し、かつ高屈折率層群の層構成を表2−1および表2−2に示されるように変更した以外は実施例1と同様にして光反射フィルムを得た。
なお、表1−1および表1−2において、有機層である低屈折率層に相当するものは、「樹脂1」、「樹脂2」および「樹脂3」であり、実施例1の有機層と同様の方法で形成した。表1−1および表−2において、無機層に相当するものは、「SiO」、「Al」であり、それぞれ真空蒸着法により形成した。
表2−1および表2−2において、有機層に相当するものは、「樹脂4」および「樹脂5」であり、実施例1の有機層である高屈折率層Hと同様の方法で形成した。表2−1および表2−2において、無機層に相当するものは、「Nb」および「ZnS」であり、「Nb」はスパッタ法、「ZnS」は真空蒸着法により形成した。
<実施例18と19>
厚み25μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(東レ株式会社製、製品名「ルミラーT−60」)上に、銀を真空蒸着法により積層して、厚さ100nmの銀層を作製した。
次いで、この銀層上に、表1−1に示される層構成の低屈折率層群と、表2−1に示される層構成の高屈折率層群とを実施例1と同様にして形成して、光反射フィルムを得た。
<実施例20>
アクリル系樹脂(三菱レイヨン株式会社製のダイヤナールBR−608)をメチルエチルケトン(MEK)に3質量%となるように添加した溶液を調製した。この溶液を厚み25μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(東レ株式会社製、製品名「ルミラーT−60」)上にグラビアコート法により塗布した後、乾燥させて、厚み100nmのアンカー層を設けた。
このアンカー層上に、銀を真空蒸着法により積層して、厚さ100nmの銀層を作製した。
次いで、この銀層上に、表1−1に示される層構成の低屈折率層群と、表2−1に示される層構成の高屈折率層群とを実施例1と同様にして形成して、光反射フィルムを得た。
表1−1および表1−2には、低屈折率層L〜Lのそれぞれの形成に用いた材料とその屈折率および膜厚、並びに、低屈折率層L〜Lに対する下記式(1)の値、平均屈折率および屈折率差を記載した。
表2−1および表2−2には、高屈折率層H〜Hのそれぞれの形成に用いた材料とその屈折率および膜厚、並びに、高屈折率層H〜Hに対する下記式(2)の値、平均屈折率および屈折率差を記載した。
尚、表1−1、表1−2、表2−1および表2−2における屈折率差とは、低屈折率層群と高屈折率層群のそれぞれにおいて、屈折率の最も高い層と、屈折率の最も低い層との間の屈折率差である。
式(1)の計算値=(nL1×dL1)+(nL2×dL2)+(nL3×dL3
式(2)の計算値=(nH1×dH1)+(nH2×dH2)+(nH3×dH3
(式(1)および(2)において、
L1〜nL3は、それぞれ低屈折率層L〜Lの波長550nmにおける屈折率であり、
L1〜dL3は、それぞれ低屈折率層L〜Lの膜厚(nm)であり、
H1〜nH3は、それぞれ高屈折率層H〜Hの波長550nmにおける屈折率であり、
H1〜dH3は、それぞれ高屈折率層H〜Hの膜厚(nm)である。
尚、本実施例においては、LED光源の光の波長領域が360〜830nmであることから、λを360nm、λを830nmとした。この場合、上記式(1)および(2)で求められる値は、以下のようになる。
45<式(1)の計算値<103.75
90<式(2)の計算値<207.5
Figure 2018025740
Figure 2018025740
Figure 2018025740
Figure 2018025740
各実施例および比較例で得られた光反射フィルムの、平均反射率及び耐久性を、それぞれ以下の方法で評価した。
(平均反射率)
光反射フィルムの平均反射率は、日立ハイテクノロジーズ社製の分光光度計U−4100(固体試料測定システム)を用いて、波長360〜830nm、入射角5°の条件で測定した。
尚、本発明においては、上記方法で測定した平均反射率が97%以上であるものを、高反射率のフィルムとする。
(耐久性)
得られた反射フィルムを160℃に設定したホットプレート上に置き、日亜化学工業(株)製の、中心波長405nmのLEDを用いて、176mW/cmで3hの光照射を行った。その後、光照射後のフィルムの外観を目視で観察し、次の評価基準にしたがって評価した。
5: 変色がなく、未照射のフィルムと区別がつかない。
4: LED光源の直下は変色しているが、その周辺は変色していない。
3: LED光源の直下とその周辺が変色しているが、黒くはなっていない。
2: LED光源の直下が黒くなり、その周辺は変色しているが黒くはなっていない。
1: LED光源の直下とその周辺が黒く変色している。
尚、本発明においては、上記試験において評価結果が3以上のものを、実用に耐えうるフィルムとする。
更に実施例5、6、9、10、14、15、17、19〜26、および比較例8〜10で得られた光反射フィルムについて、初期相対輝度と湿熱耐性をそれぞれ以下の方法で評価した。
(初期相対輝度)
液晶表示装置(商品名:LC−37GX1W、シャープ製)からバックライトユニットを取り出し、当該バックライトユニットの光反射フィルムを、上記で得られた光反射フィルムに取り換えた。光反射フィルムは、高屈折率層が光入射面となるように配置した。
得られたバックライトユニットの光反射フィルムが配置された面とは反対側で、且つ光反射フィルムからの高さが200mmの位置に、輝度計(コニカミノルタ社製、製品名「CS−2000」)を設置した。そして、面光源装置の中央部を、平行に配列された光源の垂直方向に横断する形で、端から端まで0.6mm間隔で三刺激値Y(輝度)[cd/m]を測定した。
輝度のリファレンスとしてESR80(3M Company製)を用いて、リファレンスの輝度を100%としたときの相対輝度を各反射フィルムについて算出し、初期相対輝度とした。
尚、本発明においては、上記測定方法において初期相対輝度が97%以上であることが好ましい。
(湿熱耐性)
上記で初期相対輝度を測定した反射フィルムを、60℃、相対湿度90%の環境下に250時間保管した。その後、上記方法で再度相対輝度を測定し、初期相対輝度との差(Δ相対輝度)を算出した。算出したΔ相対輝度に基づき、次の評価基準に従って湿熱耐性を評価した。
5: −1.5%≦(Δ相対輝度)≦0%
4: −3.5%≦(Δ相対輝度)<−1.5%
3: −5.5%≦(Δ相対輝度)<−3.5%
2: −7.0%≦(Δ相対輝度)<−5.5%
1: (Δ相対輝度)<−7.0%
各フィルムの評価結果を、フィルムの層構成(材料)および式(1)と式(2)の計算値と共に表3および表4に示した。
Figure 2018025740
上記表3から明らかなように、銀層の上に配置された、1層以上3層以下の低屈折率層Lからなる低屈折率層群と、低屈折率層群の上に配置された、1層以上3層以下の高屈折率層Hからなる高屈折率層群とをこの順番で含み、低屈折率層群と前記高屈折率層群の少なくとも一方は、有機層と無機層の両方を含み、銀層に隣接する低屈折率層Lは有機層であり、低屈折率層Lよりも上側には少なくとも2層が配置され、その少なくとも1層が前記無機層であり、低屈折率層群は、下記式(1)を満たし、高屈折率層群は、下記式(2)を満たす、実施例1〜26の光反射フィルムは、いずれも97%以上の高い平均反射率(%)と、黒い変色を呈しない耐久性とを併せ持った光反射フィルムであった。
一方、低屈折率層および高屈折率層として、それぞれ1層の有機層のみを設けた比較例1と2の光反射フィルムは、いずれも耐久性が低く、黒い変色が認められた。また、低屈折率層および高屈折率層として、それぞれ1層の無機層のみを設けた比較例12の光反射フィルム、および高屈折率層として1層の有機層、低屈折率層として1層の無機層のみを設けた比較例13の光反射フィルムは、耐久性は高いものの、平均反射率が低かった。
また、銀層の上に無機層を設けた比較例5の光反射フィルムは、同様の層を含む実施例14や実施例15の光反射フィルムと比べて、耐久性試験後の黒い変色が多く、耐久性が非常に低かった。
更に低屈折率層群が式(1)の要件を満たさない(本発明の範囲:45超、103.75未満から外れる)比較例4、6と8、および高屈折率層群が式(2)の要件を満たさない(本発明の範囲:90超、207.5未満から外れる)比較例3、7、9と10の光反射フィルムは、いずれも反射率が97%未満で不十分であった。
無機層と有機層とが交互に積層された実施例15の光反射フィルムと、無機層と無機層とが隣接する部分のある実施例14の光反射フィルムでは、平均反射率および耐久性試験の結果に大きな差は認められなかった。同様に、低屈折率層である無機層と、高屈折率層である無機層とが隣接する実施例19〜26の光反射フィルムも、良好の平均反射率および耐久性を示した。
低屈折率層群に含まれる有機層として樹脂1(アクリル系樹脂と複素環式化合物からなる樹脂)を用いた実施例2や6、樹脂2(アクリル系樹脂)を用いた実施例5の光反射フィルムは、その他の樹脂(樹脂3であるポリシロキサン樹脂)を用いた実施例16と17と比べて耐久性が高く、変色はLED直下のみであった。
低屈折率層群に含まれる無機層としてSiOを用いた実施例7の方が、Alを用いた実施例8と比べて、平均反射率と耐久性が共に高かった。
また、アンカー層を設けた実施例2の方が、アンカー層を設けていない以外は実施例2と同じ層構成である実施例18よりも耐久性が高かった。同様の結果が、アンカー層を設けた実施例20と21、およびアンカー層を設けていない以外は実施例20や21と同じ層構成である実施例19についても得られた。
Figure 2018025740
上記表4の結果から明らかなように、高屈折率層が有機層のみである実施例5、6と17の光反射フィルムよりも、高屈折率層が有機層と無機層の2層からなる実施例14と15の光反射フィルムの方が初期輝度が高かった。さらに高屈折率層が1層の無機層のみからなる実施例9、10、19〜26では、初期輝度が100%を超えていた。
また、有機層と無機層の2層の低屈折率層と、無機層である高屈折率層からなる実施例19〜26の光反射フィルムにおいては、有機層である低屈折率層Lの膜厚が10nm以上であり、かつ、無機層である低屈折率層Lの膜厚が30nm以上である実施例19〜21と23〜26の光反射フィルムが、初期輝度と湿熱耐性の両方に優れていた。
更に、アンカー層にアクリル樹脂と複素環式化合物との混合物を用いた実施例21の方が、アンカー層にアクリル樹脂のみを用いたこと以外は実施例21と同じ層構成である実施例20や、アンカー層を設けていない以外は実施例20や21と同じ層構成である実施例19よりも高かった。
一方、低屈折率層群が式(1)の要件を満たさない(本発明の範囲:45超、103.75未満から外れる)比較例8、および高屈折率層群が式(2)の要件を満たさない(本発明の範囲:90超、207.5未満から外れる)比較例9と10の光反射フィルムは、いずれも初期輝度が低かった。
本発明の光反射フィルムは、銀層と、1層以上の低屈折率層Lからなる低屈折率層群と、1層以上の高屈折率層Hからなる高屈折率層群とをこの順で含み、前記低屈折率層群と前記高屈折率層群の少なくとも一方が、有機層と無機層とを含み、前記銀層に隣接する低屈折率層Lは有機層であり、前記低屈折率層Lのうち前記低屈折率層L以外の少なくとも一つ、および/または前記高屈折率層Hのうち少なくとも一つが、前記無機層であり、下記式(1)および(2)を満たす、光反射フィルムである。このような光反射フィルムによって、高い反射率を有し、且つドライ高温下での光照射に対する耐久性の高いフィルムを提供することが可能となる。
10 光反射フィルム
11 基材層
12 銀層
13 低屈折率層L(有機層)
15 低屈折率層L(無機層)
17 低屈折率層L(有機層)
19 高屈折率層H(無機層)
30 液晶表示装置
40 液晶表示パネル
41 液晶セル
43、45 偏光板
50 サイドエッジ型のバックライトユニット
51 光源
52 ランプリフレクター
53 導光板
55 光学フィルム
57 光拡散フィルム
59 プリズムフィルム

Claims (19)

  1. 基材と、
    前記基材上に配置された銀層と、
    前記銀層上に配置された、1層以上の低屈折率層Lからなる低屈折率層群と、
    前記低屈折率層群上に配置された、1層以上の高屈折率層Hからなる高屈折率層群と
    をこの順で含む光反射フィルムであって、
    前記低屈折率層群と前記高屈折率層群の少なくとも一方は、樹脂を主成分とする有機層と、無機化合物を主成分とする無機層とを含み、
    前記銀層に隣接する低屈折率層Lは、前記有機層であり、
    1層以上の前記低屈折率層Lのうち前記低屈折率層L以外の少なくとも一つが、前記無機層である、および/または
    1層以上の前記高屈折率層Hのうち少なくとも一つが、前記無機層であり、
    前記低屈折率層群は、下記式(1)を満たし、
    前記高屈折率層群は、下記式(2)を満たす、光反射フィルム。
    Figure 2018025740
    (式(1)において、
    Lkは、低屈折率層Lの波長550nmにおける屈折率であり、
    Lkは、低屈折率層Lの膜厚(nm)であり、
    nは、低屈折率層群に含まれる低屈折率層Lの数であり、
    λは、入射光の波長領域の最小値であり、
    λは、入射光の波長領域の最大値である。)
    Figure 2018025740
    (式(2)において、
    Hkは、高屈折率層Hの波長550nmにおける屈折率であり、
    Hkは、高屈折率層Hの膜厚(nm)であり、
    nは、高屈折率層群に含まれる高屈折率層Hの数であり、
    λは、入射光の波長領域の最小値であり、
    λは、入射光の波長領域の最大値である。)
  2. 1層以上の前記低屈折率層Lの波長550nmにおける屈折率nは、それぞれ1.7未満である、請求項1に記載の光反射フィルム。
  3. 前記低屈折率層群が複数の前記低屈折率層Lからなる場合、
    波長550nmにおける屈折率が最も高い低屈折率層Lhighと、波長550nmにおける屈折率が最も低い低屈折率層Llowとの間の屈折率差Δnは0.3以下である、請求項1または2に記載の光反射フィルム。
  4. 1層以上の前記高屈折率層Hの波長550nmにおける屈折率nは、それぞれ1.7以上である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の光反射フィルム。
  5. 前記高屈折率層群が複数の前記高屈折率層Hからなる場合、
    波長550nmにおける屈折率が最も高い高屈折率層Hhighと、波長550nmにおける屈折率が最も低い高屈折率層Hlowとの間の屈折率差Δnは0.6以下である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の光反射フィルム。
  6. 低屈折率層群に含まれる低屈折率層Lの数が1以上3以下であり、且つ高屈折率層群に含まれる高屈折率層Hの数が1以上3以下である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の光反射フィルム。
  7. 前記低屈折率層群と前記高屈折率層群を合わせた群が複数の前記無機層を含む場合、
    複数の無機層は、互いに隣接していない、請求項1〜6のいずれか一項に記載の光反射フィルム。
  8. 前記低屈折率層Lは、アクリル系樹脂、アクリル系樹脂と複素環式化合物の混合物またはアクリル系樹脂の複素環式化合物による架橋物を含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の光反射フィルム。
  9. 前記低屈折率層群が、前記低屈折率層L以外の前記有機層からなる低屈折率層Lをさらに含む場合、
    前記有機層である前記低屈折率層Lは、アクリル系樹脂、アクリル系樹脂と複素環式化合物の混合物またはアクリル系樹脂の複素環式化合物による架橋物を含む、請求項1〜8のいずれか一項に記載の光反射フィルム。
  10. 前記低屈折率層群が、前記低屈折率層L以外の前記無機層からなる低屈折率層Lnをさらに含む場合、
    前記無機層である低屈折率層Lは、SiOからなる、請求項1〜9のいずれか一項に記載の光反射フィルム。
  11. 前記高屈折率層群が、前記有機層からなる高屈折率層Hを含む場合、
    前記有機層である高屈折率層Hは、樹脂と、金属酸化物粒子とを含む、請求項1〜10のいずれか一項に記載の光反射フィルム。
  12. 前記高屈折率層群が、前記無機層からなる高屈折率層Hを含む場合、
    前記無機層である前記高屈折率層Hは、NbまたはZnSからなる、請求項1〜11のいずれか一項に記載の光反射フィルム。
  13. 前記銀層上に、前記有機層である低屈折率層Lと、前記無機層である高屈折率層Hと、前記有機層である高屈折率層Hとがこの順に配置されている、請求項1〜12のいずれか一項に記載の光反射フィルム。
  14. 前記銀層上に、前記有機層である低屈折率層Lと、前記有機層である高屈折率層Hと、前記無機層である高屈折率層Hとがこの順に配置されている、請求項1〜12のいずれか一項に記載の光反射フィルム。
  15. 前記銀層上に、前記有機層である低屈折率層Lと、前記無機層である低屈折率層Lと、前記有機層である高屈折率層Hとがこの順に配置されている、請求項1〜12のいずれか一項に記載の光反射フィルム。
  16. 前記銀層上に、前記有機層である低屈折率層Lと、前記無機層である低屈折率層Lと、前記有機層である低屈折率層Lと、前記無機層である高屈折率層Hとがこの順に配置されている、請求項1〜12のいずれか一項に記載の光反射フィルム。
  17. 前記銀層上に、前記有機層である低屈折率層Lと、前記無機層である低屈折率層Lと、前記無機層である高屈折率層Hとがこの順に配置されている、請求項1〜6および8〜12のいずれか一項に記載の光反射フィルム。
  18. 前記基材層と前記銀層との間に配置されたアンカー層をさらに含む、請求項1〜17のいずれか一項に記載の光反射フィルム。
  19. 光源と、請求項1〜18のいずれか一項に記載の光反射フィルムとを含む、液晶表示装置用バックライトユニット。
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