(57)【要約】【課題】液晶表示装置に用いられるバックライトユニット用の下拡散フィルムとして用いられたときに、正面輝度を大幅に下げることなく、高い見栄え向上効果が得られる薄膜化の可能な下拡散フィルムを提供すること。【解決手段】樹脂バインダーと、該樹脂バインダー中に拡散粒子の分散された光拡散層を、光透過性基体上に有する光拡散フィルムであって、拡散粒子は細孔容積１．００〜２．００ｍｌ／ｇの非球状不定形の多孔質粒子であり、８５以上のヘイズ値を有する光拡散フィルムを提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂バインダーと、該樹脂バインダー中に拡散粒子の分散された光拡散層を、光透過性基体上に有する光拡散フィルムであって、前記拡散粒子は細孔容積１．００〜２．００ｍｌ／ｇの非球状不定形の多孔質粒子であり、８５以上のヘイズ値を有することを特徴とする光拡散フィルム。
【請求項２】
前記多孔質粒子の平均細孔径が１０〜３０ｎｍである請求項１に記載の光拡散フィルム。
【請求項３】
前記光拡散層の膜厚は２．０〜８．０μｍである請求項１または２に記載の光拡散フィルム。
【請求項４】
前記光拡散フィルムの全厚は７〜５０μｍである請求項１〜３のいずれか１項に記載の光拡散フィルム。
【請求項５】
前記光拡散層は樹脂バインダー、光拡散粒子及び溶剤を含有する光拡散層用塗料を、透明支持体上に塗布した後、そのまま乾燥、熱硬化して得られたものである請求項１〜４のいずれか１項に記載の光拡散フィルム。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の光拡散フィルムを有することを特徴とするバックライトユニット。
【請求項７】
導光板と導光板の少なくとも片側端面側に配置された光源と、前記導光板の出射面側に、請求項６に記載の光拡散フィルムを有することを特徴とするバックライトユニット。
【請求項８】
請求項６または７に記載のバックライトユニットを有することを特徴とする液層表示装置。
【請求項９】
光透過性基体上に樹脂バインダー、光拡散粒子、及び溶剤を含有する光拡散用塗料を塗布した後、そのまま乾燥、熱硬化して光拡散層を形成するモアレ縞抑制フィルムの製造方法であって、前記光拡散粒子は細孔容積１．００〜２．００ｍｌ／ｇの非球状不定形の多孔質粒子であることを特徴とする光拡散フィルムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイ装置（ＬＣＤ）等のバックライトユニットの構成部品として用いられる、光拡散フィルムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータ、携帯電話、デジタルカメラ等に装備されている液晶ディスプレイ装置において、その液晶表示面を背面側から照明するための装置として、バックライトユニットが組み込まれている。液晶ディスプレイ装置の、一般的な構成の一例を図１に示す。従来のバックライトユニット２においては、冷陰極管（ＣＣＦＬ）・発光ダイオード（ＬＥＤ）などの光源３から発せられた光を、反射シート６などで反射させながら導光板５に入射させ、該導光板５の上面から出射された光を、光拡散フィルム（下拡散フィルム）７を通して正面方向に集光させる。光拡散フィルム（下拡散フィルム）７からの出射光は、プリズム列が形成されたプリズムシート８のプリズム列の形成されていない面（非プリズム面）から入射させ、プリズム列の形成されている面（プリズム面）から出射させることにより、さらに正面方向に強く集光される。こうしてプリズム面から出射された光は、液晶表示面を有する液晶モジュール１の下面より入射され、背面側からの照明として利用される。プリズムシート８と液晶ユニット１との間に、光拡散フィルム（上拡散フィルム）９が配置される場合もある。
【０００３】
このように、プリズムシート８には、光拡散フィルム（下拡散フィルム）からの出射光を、透明基体面上に形成したプリズム斜面で屈折させ、より正面方向に偏向させることによって、液晶ディスプレイの観察者から見た正面方向の輝度を高める働きがある。このときプリズムシート８を光路に配置する向きとしては、非プリズム面を導光板の出射面に向けて配置してもよいし、逆にプリズムの稜を導光板の出射面に向けて配置してもよいが、非プリズム面を導光板の出射面に向けて配置する方がプリズムシートへの入射角の調整が不要のため、非プリズム面を導光板の出射面に向けて配置される場合が多い。
【０００４】
近年、発光ダイオード等の光源の発光効率が向上し、高輝度化が進むに伴い、光源の高輝度部分が輝度斑となって表示されたり、輝度の均一化や外観品質向上のために、導光板表面やその周囲に形成される印刷パターンや光学素子が、ディスプレイ越しに視認されたりする問題が顕在化してきた。あるいはそれらが明確に視認されないまでも、ディスプレイの輝度均一性を損ない、ディスプレイの品質を低下させるこれら問題への解決が急務となっている。これらはディスプレイ面上の品質を低下させるノイズであり、液晶表示装置の高輝度化、精細化に伴い、これらノイズを低減する手段もより一層求められるようになった。
【０００５】
従来より、ディスプレイの見栄え向上効果を高める手段として、下拡散フィルムの光拡散層に含有する拡散材量を増加させ、拡散効率を上げることによってその解決を図る方法が主流であった。しかし、この方法ではいたずらに光拡散層の表面を粗面化するのみであって、正面輝度が低下してしまうという欠点があった。
【０００６】
光拡散性を高める手段としては、光拡散フィルムの光拡散層の拡散材に多孔質粒子を使用することが検討されてきた（例えば特許文献１、２、３参照）。しかし拡散材に球状多孔質シリカを使用した特許文献１の光拡散シートでは、活性線硬化型樹脂組成物と光拡散粒子を含有する溶液を、一軸延伸後の熱可塑性フィルム上に塗布し、さらに直角方向に延伸を行って光拡散シートを作製する方法をとっている。そしてこの製造方法が原因で、実際は最も拡散効率の優れている非球状不定形の多孔質粒子の優れた特性を引き出すことができなかった。また光拡散性と正面輝度の両立に関する検討はなされているものの、ディスプレイの見栄え向上に関する検討まではなされておらず、その効果は特定の球状多孔質シリカを用いたときにのみ限定されており、多孔質シリカの最大の特徴であるシリカ中の細孔に関する検討は全くなされていない。一方、光拡散層に多孔質粒子を含有させた特許文献２の光拡散部材は、背面透過型プロジェクションテレビ用の透過型スクリーンに適用されるものであり、その効果は光拡散性に限定されており、ディスプレイの見栄えと正面輝度の両立に関する検討は全くなされていない。また多孔質の透明微粒子をバインダー中に分散させた特許文献３の光拡散シートは、全光線透過率や光拡散性といった基本特性が、従来の多孔質でない樹脂微粒子を用いた場合と比較されているだけであって、光拡散シートとして実用に供するための検討結果は全く記載されていない。
【特許文献１】特開２００４−０６１５９８
【特許文献２】特開２００６−１１９３１８
【特許文献３】特開２００４−３４８０００
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、液晶表示装置に用いられるバックライトユニット用のフィルムとして用いられたときに、正面輝度を大幅に下げることなく、高い見栄え向上効果が得られる薄膜化の可能な光拡散フィルムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、特定の多孔質粒子を用い、この多孔質粒子を拡散粒子として含有する光拡散層を有する光拡散フィルムにおいて、多孔質粒子の細孔容積を一定の範囲とすることによって、正面輝度を大幅に下げることなく高い見栄え向上効果が得られる下拡散フィルムを作製できることを見いだし、本発明を成すに至った。
即ち、本発明は、樹脂バインダーと、該樹脂バインダー中に拡散粒子の分散された光拡散層を、光透過性基体上に有する光拡散フィルムであって、前記拡散粒子は細孔容積１．００〜２．００ｍｌ／ｇの非球状不定形の多孔質粒子であり、８５以上のヘイズ値を有することを特徴とする光拡散フィルムを提供する。
さらに本発明は前記光拡散フィルムを下拡散フィルムとして有することを特徴とするバックライトユニットを提供する。
さらにまた本発明は、前記光拡散フィルムを備えたバックライトユニットを有する液晶表示装置を提供する。
さらにまた本発明は光透過性基体上に樹脂バインダー、光拡散粒子、及び溶剤を含有する光拡散用塗料を塗布した後、そのまま乾燥、熱硬化して光拡散層を形成するモアレ縞抑制フィルムの製造方法であって、前記光拡散粒子は細孔容積１．００〜２．００ｍｌ／ｇの非球状不定形の多孔質粒子であることを特徴とする光拡散フィルムの製造方法を提供する。
【０００９】
本発明の光拡散フィルムの光拡散層に含有される非球状で不定形の多孔質粒子は、該粒子を形成する素材によって囲まれた多くの細孔を含有し、かつ該細孔は光拡散層形成後はその中にバインダー樹脂及び空気を含んでいる。このため、光拡散層に入射した光は、多孔質粒子表面における反射による散乱に加えて、これら細孔内の空気や細孔を形成する多孔質粒子の素材部分、多孔質粒子を保持するバインダー、及び細孔内に存在するバインダー樹脂を通過する間に極めて多数回にわたって反射、屈折を繰り返す。空気とバインダー樹脂、空気と多孔質粒子の素材部分の屈折率差は大きいので、結果として通常の樹脂粒子と比較すると、比較的少ない含有量の多孔質粒子、比較的膜厚の薄い光拡散層によっても良好に拡散することになる。このため光拡散フィルムへの入射光を短い光路で良好に散乱しつつ、全光線透過率を高い値に維持できるため、液晶表示面の正面輝度を高く保ちつつ、見栄え向上効果を高めることが可能となる。
【００１０】
本発明の光拡散フィルムにおける多孔質粒子の細孔容積は１．００〜２．００ｍｌ／ｇであるため、入射光が多孔質粒子の表面よりもむしろ、粒子内の細孔との界面で不規則に拡散される確率が極めて高くなる。このため光拡散層中の多孔質粒子の含有量を低く抑えても、高い見栄え向上効果を得ることが出来る。
このように配合する多孔質粒子の細孔容積の最適範囲を設定することによって、多孔質粒子の含有量を低くおさえることができるため、多孔質粒子を多く配合した塗料で発生するポットライフの低下や、そのような塗料で形成された塗膜の樹脂成分が相対的に減少することによる基体との接着力の低下を防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の光拡散フィルムは、光透過性基体の一方の面に非球状不定形の多孔質粒子を含有する光拡散層を有しており、該多孔質粒子の細孔容積が１．００〜２．００ｍｌ／ｇの範囲にあるため、少ない含有量で効率的な光拡散が行えるとともに、正面方向に出射される光量を確保することができ、正面輝度を大幅に低下させることがなく、高い見栄え向上効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】液晶ディスプレイ装置の一般的な構成の一例を示した分解図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための、最良の態様を含んだ種々の光拡散フィルム、バックライトユニット及び液晶表示装置の各部分について、説明を行う。
【００１４】
まず、本発明の光拡散フィルムの光拡散層は光拡散材として非球状で不定形の多孔質粒子を含有し、該多孔質粒子の細孔容積を１．００〜２．００ｍｌ／ｇの範囲とすることによって、正面輝度を大幅に低下させずに見栄え向上効果を高めることが可能である。本発明で使用する多孔質粒子は、より効率的に光の拡散・散乱が起きるように、非球状であり、その断面が全体として不規則な角度と辺長を有する多角形形状を有する不定形の多孔質粒子である。本発明の光拡散フィルムにおいては、入射光は主に光拡散層内にある多孔質粒子の細孔を通過するときに、反射、屈折を繰り返す。しかし、このときさらに多孔質粒子の形状が非球状で不定型であると、入射光が多孔質粒子表面においても不規則な反射、屈折を行うため、入射光の経路がより多方向に変化し光拡散の効率が向上する。球状のものは非球状不定形のものに比較して光拡散機能が低いため、高い見栄え向上効果を得るためにはより多くの粒子を含有させることになり、拡散層表面が荒れやすく、正面に向かう光量が減少して正面輝度が低下しやすい。また粒子含有量が増加するため全光線透過率が低下する傾向にある。また光拡散層を形成するための光拡散層用塗料において、多孔質粒子の含有量が増加するため、塗料のポットライフが短くなる傾向にある。
本発明で使用する多孔質粒子の細孔容積の範囲は１．００〜２．００ｍｌ／ｇである。
多孔質粒子の細孔容積が１．００ｍｌ／ｇ未満では、高い光拡散効果を得るために光拡散層中の拡散粒子濃度を増加させなければならず、その場合、拡散層と基体との接着力が低下する傾向があり、また塗料のポットライフが低下しやすい。一方、多孔質粒子の細孔容積が２．００ｍｌ／ｇ以上になると、塗料中における多孔質粒子の細孔中のバインダー樹脂総量が多くなり、多孔質粒子中のバインダー樹脂の総量も増加する。このため多孔質粒子はよりバインダー樹脂に類似した特性を持つようになり、多孔質粒子同士の凝集が起こりやすくなる結果、光拡散層形成用の塗料が増粘し、ゲル化し易くなり、塗料ポットライフが低下しやすい。さらに、該多孔質粒子の細孔容積が大きくなることで、多孔質粒子中のより多くの細孔部分がバインダー樹脂に充填されず空孔として残る。このため入射光が細孔壁と屈折率差の大きい空孔との間で、全反射や屈折角の大きい屈折を受け、よりバックライトの正面方向をはずれた方向に出射し易くなるため、正面輝度が低下する傾向にある。
なお多孔質粒子の細孔容積は水銀圧入法（ポロシメータ法）によって測定することができ、水銀ポロシメータ（例えば島津製作所のオートポアＩＶ９５シリーズ）による細孔分布測定を行うことによって得ることが出来る。
【００１５】
本発明で使用する多孔質粒子は、粒子内の空孔で入射光が散乱されるが、空孔の大きさが入射光の波長より小さい領域にあると、レーリー散乱が支配的になり始める。レーリー散乱においては波長の短い光がより多く散乱されるため、本発明の光拡散フィルムが含有する該多孔質粒子の平均細孔径が極めて細かく、例えば平均細孔径を１０〜３０ｎｍの範囲とすることによって、バックライトユニットの色度を青色領域へシフトさせるが可能である。通常は、ディスプレイ画面の黄色化を防ぐため、液晶ユニットを載せた後に青色方向への色度補正が行われるが、予めバックライトユニットの色調を青色にシフトさせることにより、該補正時における輝度の低下を低く抑えることができる。実際の多孔質粒子においては、様々の大きさの空孔が分布しており、さらに多孔質粒子の外側には波長レベルよりはるかに大きな凹凸もある。このため、通常のミー散乱あるいは幾何光学の反射、屈折による取り扱いをすべき現象も同時に発生していると考えられ、本発明が有する上記効果の詳細な実態は必ずしも明らかではない。しかし、平均細孔径が入射光の波長より遙かに小さい領域では、以下のような状況が発生すると考えられる。
当該多孔質粒子の粒子径はマイクロメートルオーダーであるのに対し、粒子内部の平均細孔径はナノメートルオーダーである。光散乱現象は、マイクロメートルオーダー領域ではミー散乱が、ナノメートルオーダー領域ではレイリー散乱が支配的となる。本発明で使用する多孔質粒子においては、光散乱は、ミー散乱とレイリー散乱の両方の散乱現象が起きていると考えられるが、特にレイリー散乱においては、下記（１）式に示すように波長の短い光をより多く散乱する。
Ks＝(2π6/3)n*((m2-1)/m2+2)2*(d5/λ4)    ・・・・・・・（１）
Ks：散乱係数、n：粒子数、m：反射係数、d：粒子径、λ：波長
本発明の光拡散フィルムを使用したバックライトユニットにおいては、波長の短い光、すなわち青色領域の光がより多く散乱される結果、バックライトユニットの色度が青色領域にシフトすると考えられる。
該多孔質粒子の平均細孔径が１０ｎｍ未満では、式（１）よりレイリー散乱効率が低下するため、バックライトユニットの色度が青色領域へシフトする量は非常に小さくなる。一方、多孔質粒子の平均細孔径が３０ｎｍ以上になると、レイリー散乱効率は非常に高くなるものの、塗料中における多孔質粒子の細孔中のバインダー樹脂総量が多くなり、多孔質粒子間の凝集が起こりやすくなる結果、塗料ポットライフが低下しやすいという。また、該多孔質粒子の細孔径が大きくなることで、多孔質粒子中のより多くの細孔部分がバインダー樹脂に充填されず空孔として残る。このため入射光が細孔壁と屈折率差の大きい空孔との間で、屈折角の大きい屈折や全反射を受け、より正面をはずれた方向に出射し易くなるため、正面輝度が低下する傾向にある。
なお多孔質粒子の平均細孔径は水銀圧入法（ポロシメータ法）によって測定することができ、水銀ポロシメータ（例えば島津製作所のオートポアＩＶ９５シリーズ）による細孔分布測定を行うことによって得ることが出来る。
【００１６】
本発明の光拡散フィルムの光拡散層に使用する多孔質粒子は、前述のように、より効率的に光の拡散・散乱が起きるように、非球状であり、その断面が全体として不規則な角度と辺長を有する多角形形状を有する不定形の多孔質粒子であることが好ましく、構造としては一次粒子が凝集して体積平均粒径１〜１０μｍの不定形な凝集粒子を形成しているものが好ましい。体積平均粒径２〜８μｍがより好ましく、２．５〜６μｍが最も好ましい。さらに一次粒子としては、粒径１０〜１００ｎｍのものが好ましい。また不規則な反射、屈折がより効率的に起こるように、粒度分布の幅は大きい方が良い。有機微粒子、無機微粒子共に使用可能であるが、中でも、多孔質シリカ、多孔質アルミナ、多孔質酸化チタン、多孔質ガラス等の無機材料が、バインダー樹脂との屈折率差を大きく取りやすく、粒子表面における反射率を高くしやすいため、拡散反射光を効率良く得られる点で好ましい。さらに光拡散層の表面硬度を向上させやすい点においても好ましい。その中でも多孔質シリカの粒子がより好ましい。
なお多孔質粒子の粒径の測定には、レーザー回折式の粒度分布測定装置、例えばレーザー回折式粒度分布測定装置ＳＡＬＤ−２２００（株式会社島津製作所製）が用いられる。
【００１７】
本発明の光拡散フィルムにおける光拡散層は、多孔質粒子の拡散効率が良好であるため、従来より膜厚を薄くすることができ、光拡散フィルムの薄膜化が可能である。高い見栄え向上効果と高い正面輝度を確保しつつ、光拡散層厚を８μｍ以下とすることができ、従来より極めて薄い膜厚の光拡散層が実現出来、光拡散フィルムの大幅な薄膜化が可能である。６μｍ以下の膜厚であると、薄膜化の点でさらに好ましい。但し２μｍ未満の膜厚になると、拡散粒子の粒径や含有量を調整しても光拡散の効率が低下しやすくなるため、薄膜化を考慮する場合でも、２〜６μｍの範囲の膜厚が好ましい。
ここで光拡散層の厚さは、突出している光拡散材の頂点からの高さを測るのではなく、光拡散材を保持している樹脂バインダー表面のシート状基体からの高さを測るものとする。多孔質粒子が突出しているとき多孔質粒子の頂点の高さは極めてバラツキが大きく、必ずしも光拡散層の膜厚の実態を表さない、これに対してバインダー樹脂の層の厚さは、光拡散層用の塗料の塗布時のレベリングによって一定となる。この厚さの測定は点接触式の膜厚計を用いて測定するときは、最低１０点以上の測定を行い最も低いものから３点の平均値を取ることによって求められる。あるいは光拡散層の断面のＳＥＭ写真を撮影し、３点の膜厚を測定してその平均値を取ることによっても求められる。
【００１８】
前記光拡散層は、入射光のできるだけ多くの部分を効率的に拡散させつつ入射方向と反対側へと透過させることが重要である。このため本発明の光拡散層の部分のヘイズ値は、達成すべき光拡散効果、正面輝度にもよるが８５％以上が必要であり、９０％以上がより好ましく、９５％以上がさらに好ましい。さらに全光線透過率は８５％以上が好ましく、９０％以上がより好ましい。本発明においては光拡散層中の多孔質粒子が効率的に入射光を散乱するため、極めて低損失で、入射光を入射光とは反対方向への拡散透過光へと変換できる。本発明の光拡散フィルムは従来の下拡散フィルムに用いられる光拡散フィルムに比べ、より少量の光拡散粒子で、従来と同等以上の光拡散効果を実現する。このため、達成された同等の光拡散効果で比較すると、常に従来の下拡散フィルム用の光拡散フィルムを使用した場合より、含有される光拡散粒子量が少なく、その結果高いヘイズ値にも係わらず、高い正面輝度と高い全光線透過率を実現することができる。本光拡散フィルムを用いて、液晶表示面の輝度を維持しつつ光拡散を効果的に行うためには、光拡散層中の多孔質粒子の含有量は、樹脂バインダーの固形分１００質量％に対し、５〜６０質量％が好ましく、１０〜５０質量％がより好ましい、また、１５〜４０質量％が最も好ましい。多孔質粒子の含有量が５質量％以上であると、その優れた光拡散効果を効率的に利用することができる。含有量が６０質量％を超えるときは、光拡散層中に樹脂バインダーが不足するため、光透過性基体上へ良好な接着性を有する光拡散層を形成することが困難になる傾向にある。さらに多くの多孔質粒子が存在する結果、光拡散層表面の凹凸が顕著になり、出射光が大きく偏向される確率が高くなって正面輝度が低下する傾向にある。また、塗料ポットライフの低下が起きやすい。
【００１９】
該光拡散層は前記多孔質粒子の他に、必要に応じて、無機粒子、有機粒子または無機−有機ハイブリッド材料粒子を含有してもよい。例えば、酸化チタン、酸化亜鉛等の白色顔料、炭酸カルシウム、タルク等のフィラーを、光拡散層の諸特性を阻害しない範囲で含有させることができる。アクリル粒子、アクリルウレタン粒子等の有機粒子を含有させても良い。また、前記粒子を含有する層を他の光拡散層に積層させることもできる。
該光拡散層には、必要に応じて、硬化剤、硬化触媒、分散剤、可塑剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、劣化防止剤等を含有させることもできこれらは光拡散層を形成する塗料作製時に配合される。但し、可視光領域に吸収を有する物質の存在によって透過光が減衰しないことが好ましく、前記光拡散層には可視光領域に吸収を有する物質が含有されていないことが好ましい。
光拡散層の形成は上記多孔質粒子等とバインダー樹脂、及び溶剤を含有する光拡散層用塗料を基体上に塗布、乾燥し、そのまま熱硬化させることによって行うことができるが、基体と光拡散層を一体化させることもできる。例えば多孔質粒子の分散したバインダー樹脂を用いて、押出法等の通常のシート製造方法により、基体シートであってかつ全体が光拡散層となるものを作製し、光拡散フィルム全体の膜厚を薄くすることができる。但し、多孔質粒子の含有量が多いときにはシート自体の力学的特性が脆弱となる可能性があり、強度確保のためには、光拡散フィルムの見栄え向上機能と支持体機能を分離して、透明基体、透明フィルムを光拡散層の支持体として用いることが好ましい。多孔質粒子、特に非球状の不定形な多孔質粒子を、均一にバインダー樹脂中に分散させやすい点においても透明基体上に塗布にて光拡散層を形成する方法が好ましい。不定形な多孔質粒子は優れた拡散効率を有しているが、球状の粒子に比べると粒子表面の滑性に劣り、粒子同士の接触時に会合が進行しやすい、従って塗布前に十分に解砕し、分散させた多孔質粒子を含有する塗料を、速やかに塗布、乾燥し、例えば熱硬化などで粒子をそのまま固定することが好ましい。
【００２０】
前記バインダー樹脂としては、前記多孔質粒子を樹脂中に均一に分散でき、シート状に成形できるもの、或いはさらに溶剤を添加して塗料を作製し、光透過性基体上に塗布し塗膜を積層できるものであれば特に限定されず、一般的な成形用樹脂、塗料用樹脂等が使用できる。例えば、アクリル系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、スチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、シクロオレフィン系樹脂等が挙げられる。
塗布により光拡散層を形成するときの光拡散層用塗料に用いる溶剤としては、バインダー樹脂の溶解性、多孔質粒子等の分散性、形成する拡散層の膜厚、及び塗膜乾燥性等を考慮して、通常、塗料に使用される公知の溶剤のなかから適宜選択して使用することができる。
【００２１】
本発明の光拡散フィルムの支持体として使用する光透過性基体としては、支持体として十分な物理的強度と光透過性を有するものであれば特に限定されないが、透明性基体であることが好ましい。表面の平滑性や機械的強度から、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フィルム、アクリルフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリカーボネート、シクロオレフィン、アクリル等の透明または半透明樹脂シート又はフィルムから選ばれる。なかでもＰＥＴフィルムまたはＰＥＮフィルムが、その機械的強度の面から特に好ましい。基体の厚さは、５〜２５０μｍであることが好ましく、１０〜１００μｍの範囲であることがさらに好ましい。５μｍより薄い場合、取り扱いが困難となるばかりでなく、熱収縮に起因するカールが発生して作業性を著しく低下させたりするなど、加工性を低下する傾向にある。２５０μｍより厚い場合、光拡散フィルムの全厚が厚くなって薄型の電子装置等には使用できなくなってしまうとともに、基体そのものの可視光透過率が低下しやすく、バックライトユニットの正面輝度が低下する傾向にある。特に下拡散フィルムとして用いられたときの全厚を薄くしてバックライトユニットの薄型化、特に携帯電話用の液晶表示装置の薄型化を目的とするときは７〜５０μｍとすることが好ましい。
基体の表面のうち少なくとも一方の面には、光拡散層との密着性を向上させるため、易接着処理層が塗布されている、あるいはコロナ処理が施されているなど、易接着処理がなされていることが好ましい。
【００２２】
本発明の光拡散フィルムを製造する方法としては、例えば、透明なシート状基材の一方の面に、光拡散層用塗料を塗布して、光拡散層を形成させる。光拡散層用塗料は多孔質粒子、樹脂バインダー、溶剤、帯電防止剤、その他必要に応じて配合する添加剤を、混合することにより、調製する。従来、樹脂バインダーと光拡散粒子を含んだ混合物を押し出し成形して、光拡散シートや光拡散フィルムが製造されている。さらに延伸工程の途中にあるフィルム基体上に光拡散層用塗料で塗膜を形成し、基体ごと延伸を行って光拡散フィルムを作製することも行われている。しかし多孔質粒子が非球状の不定形粒子の場合、粒子同士の接触によって会合を起こしやすい。このため、このような塗膜の成形、変形を伴う工程を行うと、粒子が均一に再配列しにくく局在する傾向にあり、均一な光拡散を得ることが困難となる傾向にある。
調整された光拡散層用塗料は、多孔質粒子が良好に分散された状態を維持しつつ、光透過性基体上に塗布される。塗布する方法には一般的な塗工方式が利用できる。例えば、ブレード、ナイフ、キャスト、浸漬、含浸機、スクリーン、スピン、リバースロール、エアドクター、グラビア、スプレー、カーテン、押出、ファウンテン、キス、ロッド、スクイズ、正回転ロール、キスロールなどの各塗工方式が利用できる。
これらの塗布方法によって形成された塗膜は、そのまま乾燥することにより均一に分散した多孔質粒子を固定することが好ましい。塗膜の乾燥には、一般的な乾燥方式が利用でき、例えば、熱風、赤外線、マイクロ波、誘導加熱、紫外線硬化、電子線硬化などの乾燥方式が利用できる。乾燥後、必要に応じ、所定の温度および時間にて熱硬化を行う。
【００２３】
このようにして製造された光拡散フィルムは全厚が２０〜３００μｍであるが、２０〜１００μｍであることがバックライトユニットを薄型化できる点において好ましい。特に薄型化の要請の強い携帯電話用の液晶表示装置に用いられるバックライトユニットの場合、全厚を１００μｍ未満、より好ましくは２０〜７０μｍとすることが出来るため表示部ひいては携帯電話の薄型化に大きく貢献することになり好ましい。
以上のように作製した光拡散フィルムは、プリズムシートを用いたバックライトユニットの光拡散フィルムとして用いることが好ましい。しかしその他の光拡散機能を要する用途にも好適に用いられる。
すなわち導光板と導光板の少なくとも片側端面側に配置された光源と、導光板上に配置した本発明の光拡散フィルムと、さらにその上に配置したプリズムシートとからなる構成を採ることにより、本願発明のバックライトユニットを形成することができる。
さらにこのように作製したバックライトユニットの出射面を液晶表示面の背面側に、従来公知の方法で配置、固定することにより、本願発明の液晶表示装置を作製することができる。
光拡散フィルムを挿入する向きについては、特にどちら側でも問題はないが、光透過性基体を入射側、光拡散層を出射側にする方が、入射側の面に種々の機能を付与できる可能性があるため好ましい。
【００２４】
光透過性基体をはさんでの光拡散層とは反対の面には、光拡散フィルムが配置されるバックライトユニット中の位置に応じて、導光板との間のスティッキング防止機能、帯電防止機能、傷付き防止機能等、必要な各種機能を果たすための各種機能層が設けられても良い。またさらに光拡散機能を有する別の層を形成して、さらに光拡散効果を増強し全体のヘイズ値を増加するため、あるいはヘイズ値を場所によって増減させてその分布を調整するために用いることもできる。
【実施例】
【００２５】
以下に、実施例を用いて本発明を説明する。
《拡散層用塗料（a）の調製工程》
トルエン                                                  ２９５  質量部
シクロヘキサノン                                            ８１  質量部
不定形状多孔質シリカ「サイリシア２５０Ｎ」                  ４３  質量部
〔平均細孔径：２４nｍ、細孔容積：１．８０ｍｌ／ｇ、
体積平均粒径（レーザー法による）：５．７μｍ、富士シリシア化学工業社製〕
アクリル樹脂溶液「アクリディックＷＤＵ―９３８」          ３０８  質量部
〔固形分５０％、固形分の水酸基価５０、大日本インキ化学工業社製〕
帯電防止剤「ノプコスタットＳＮ  Ａ−２」                      ２  質量部
〔イミダゾリン型カチオン性帯電防止剤、サンノプコ社製〕
ポリイソシアネート溶液「コロネートＨＬ」                    ４２  質量部
〔固形分７５％、ＨＤＩ系、固形分中の有効ＮＣＯ含量１７％、日本ポリウレタン工業社製〕
以上を分散攪拌機で攪拌混合し、拡散層用塗料（a）を得た。このとき、樹脂バインダーの固形分に対する多孔質シリカの添加量は、２３％（質量比）であった。
【００２６】
《拡散層用塗料（ｂ）の調製工程》
トルエン                                                  ３１１  質量部
シクロヘキサノン                                            ８１  質量部
不定形状多孔質シリカ「サイリシア４２０」                    ６０  質量部
〔平均細孔径：１７nｍ、細孔容積：１．２５ｍｌ／ｇ、
体積平均粒径（レーザー法による）：３．１μｍ、富士シリシア化学工業社製〕
アクリル樹脂溶液「アクリディックＷＤＵ−９３８」          ２８２  質量部
帯電防止剤「ノプコスタットＳＮ  Ａ−２」                      ２  質量部
ポリイソシアネート溶液「コロネートＨＬ」                    ３８  質量部
以上を分散攪拌機で攪拌混合し、拡散層用塗料（ｂ）を得た。このとき、樹脂バインダーの固形分に対する多孔質シリカの添加量は、３５％（質量比）であった。
【００２７】
《拡散層用塗料（ｃ）の調製工程》
トルエン                                                  ３０６  質量部
シクロヘキサノン                                            ８０  質量部
不定形状多孔質シリカ「サイリシア４３０」                    ６０  質量部
〔平均細孔径：１７nｍ、細孔容積：１．２５ｍｌ／ｇ、
体積平均粒径（レーザー法による）：４．１μｍ、富士シリシア化学工業社製〕
アクリル樹脂溶液「アクリディックＷＤＵ−９３８」          ２７４  質量部
帯電防止剤「ノプコスタットＳＮ  Ａ−２」                      ２  質量部
ポリイソシアネート溶液「コロネートＨＬ」                    ３７  質量部
以上を分散攪拌機で攪拌混合し、拡散層用塗料（ｃ）を得た。このとき、樹脂バインダーの固形分に対する多孔質シリカの添加量は、３６％（質量比）であった。
【００２８】
《拡散層用塗料（ｄ）の調製工程》
トルエン                                                  ３１７  質量部
シクロヘキサノン                                            ８１  質量部
不定形状多孔質シリカ「サイリシア４４０」                    ７０  質量部
〔平均細孔径：１７nｍ、細孔容積：１．２５ｍｌ／ｇ、
体積平均粒径（レーザー法による）：６．２μｍ、富士シリシア化学工業社製〕
アクリル樹脂溶液「アクリディックＷＤＵ−９３８」          ２６２  質量部
帯電防止剤「ノプコスタットＳＮ  Ａ−２」                      ２  質量部
ポリイソシアネート溶液「コロネートＨＬ」                    ３５  質量部
以上を分散攪拌機で攪拌混合し、拡散層用塗料（ｄ）を得た。このとき、樹脂バインダーの固形分に対する多孔質シリカの添加量は、４４％（質量比）であった。
【００２９】
《拡散層用塗料（e）の調製工程》
トルエン                                                  ３２８  質量部
シクロヘキサノン                                            ８０  質量部
不定形状多孔質シリカ「サイリシア５５０」                    ８５  質量部
〔平均細孔径：７nｍ、細孔容積：０．８０ｍｌ／ｇ、
体積平均粒径（レーザー法による）：３．９μｍ、富士シリシア化学工業社製〕
アクリル樹脂溶液「アクリディックＷＤＵ−９３８」          ２３３  質量部
帯電防止剤「ノプコスタットＳＮ  Ａ−２」                      ２  質量部
ポリイソシアネート溶液「コロネートＨＬ」                    ３１  質量部
以上を分散攪拌機で攪拌混合し、拡散層用塗料（e）を得た。このとき、樹脂バインダーの固形分に対する多孔質シリカの添加量は、６０％（質量比）であった。
【００３０】
《拡散層用塗料（ｆ）の調製工程》
トルエン                                                  ３１３  質量部
シクロヘキサノン                                            ７９  質量部
球状多孔質シリカ「サイロスフェアＣ−１５０４」              ７０  質量部
〔細孔容積：１．５０ｍｌ／ｇ、体積平均粒径（レーザー法による）：４．５μｍ、
富士シリシア化学工業社製〕
アクリル樹脂溶液「アクリディックＷＤＵ−９３８」          ２５６  質量部
帯電防止剤「ノプコスタットＳＮ  Ａ−２」                      ２  質量部
ポリイソシアネート溶液「コロネートＨＬ」                    ３５  質量部
以上を分散攪拌機で攪拌混合し、拡散層用塗料（ｆ）を得た。このとき、樹脂バインダーの固形分に対する多孔質シリカの添加量は、４５％（質量比）であった。
【００３１】
《拡散層用塗料（ｇ）の調製工程》
トルエン                                                  ２６９  質量部
シクロヘキサノン                                            ７０  質量部
真球状アクリルウレタン樹脂粒子「ＢＣ−７９」              １４０  質量部
〔体積平均粒子径約６μｍ、岐阜セラック製造所社製〕
アクリル樹脂溶液「アクリディックＷＤＵ−９３８」          ２３１  質量部
帯電防止剤「ノプコスタットＳＮ  Ａ−２」                    １０  質量部
ポリイソシアネート溶液「コロネートＨＬ」                    ３１  質量部
以上を分散攪拌機で攪拌混合し、拡散層用塗料（ｇ）を得た。このとき、樹脂バインダーの固形分に対する樹脂粒子の添加量は、１００％（質量比）であった。
【００３２】
《拡散層用塗料（ｈ）の調製工程》
トルエン                                                  ３２９  質量部
シクロヘキサノン                                            ７０  質量部
真球状アクリルウレタン樹脂粒子「ＢＣ−７９」              ２１０  質量部
アクリル樹脂溶液「アクリディックＷＤＵ−９３８」          １１５  質量部
帯電防止剤「ノプコスタットＳＮ  Ａ−２」                    １０  質量部
ポリイソシアネート溶液「コロネートＨＬ」                    １６  質量部
以上を分散攪拌機で攪拌混合し、拡散層用塗料（ｈ）を得た。このとき、樹脂バインダーの固形分に対する樹脂粒子の添加量は、３００％（質量比）であった。
【００３３】
（実施例１〜４、比較例１〜４）
《基体への塗布・乾燥・硬化工程》
基体として、厚さ２５μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを使用した。基体の一方の面に、上記拡散層用塗料（a）を乾燥膜厚７μｍになるように塗布し、熱風乾燥させて拡散層の乾燥塗膜を得たものを実施例１とした。同様に、上記拡散層用塗料（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）をそれぞれ乾燥膜厚７μｍ、８μｍ、７μｍになるように塗布し、乾燥させたものを実施例２〜４とした。また同様に、上記拡散層用塗料（e）、（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）を乾燥膜厚７μｍ、６μｍ、９μｍ、９μｍになるように塗布し、乾燥させたものを比較例１〜４とした（拡散層用塗料と塗布膜厚の対応については表１参照）。上記の塗布工程終了後、硬化反応を促進するため、４０℃恒温室中に９６時間保管した。
【００３４】
《光学特性の評価》
ヘイズメーターＮＤＨ２０００（日本電色社製）を使用し、光拡散フィルムのヘイズ、全光線透過率を測定した。また輝度測定については、市販の携帯電話のバックライトユニットを分解し、組み込まれている３枚のフィルム（下拡散フィルム、プリズムシート２枚）のうち下拡散フィルムのみを取り出し、本発明の光拡散フィルムを下拡散フィルムとしてバックライトユニット中に組み込み、バックライトユニットの正面輝度を測定した。測定装置は多点輝度計ＥｙｅＷｉｎ３９０ｃ（アイ・システム社製）を用いた。測定領域はバックライトユニット発光面において、全横幅の１５％の幅を、それぞれのバックライトユニット発光面の左右端から除外し、かつ全縦幅の１５％の幅をそれぞれのバックライトユニット発光面の上下端から除外した中心部分の矩形の領域である。この測定領域を３×３で９分割し、それぞれの領域の輝度を測定してからこれらを平均し正面輝度の値とした。
【００３５】
見栄えの評価については、バックライトユニット越しに見えるＬＥＤ光源近傍の導光板パターン模様について、以下の５段階の評価基準で評価を行った。
《見栄え評価値》
評価値  １・・・・・導光板パターン模様が明確に確認でき、輝度均一性も低い。
評価値  ２・・・・・輝度均一性は向上するが、導光板パターン模様が明確に確認できる。
評価値  ３・・・・・ぼんやりではあるが導光板パターン模様が確認できる。
評価値  ４・・・・・注視することにより導光板パターン模様の確認が可能である。
評価値  ５・・・・・導光板パターン模様が全く確認できない。
【００３６】
本発明の光拡散フィルムにおいては、バックライトユニットや液晶表示装置の表示面の正面輝度を大きく低下させずに、導光板パターン模様を防ぐことができるが、正面輝度の向上と、導光板パターン模様の抑制はトレードオフの関係にあることに変わりがない。導光板パターン模様の抑制がほぼ完全に行われている状態、すなわち見栄え評価値４以上を、高い見栄え向上効果が得られるレベルに設定した。見栄え評価値４を実現するように作製された、実施例、比較例の各光拡散フィルムについて、見栄え評価値以外の、正面輝度を始めとする各種特性がどのようなものであるか、その評価結果を表１に示した。
【００３７】
《光拡散層の膜厚測定方法》
光拡散層の膜厚は電子マイクロメーターＫ４０２Ｂ（アンリツ株式会社製）で１０点測定し、値の小さいものから３点をとって平均値を求めた。
【００３８】
《塗膜密着性の評価》
光拡散層にニチバン社製セロテープ（登録商標）（幅１５ｍｍ）を貼り付け、荷重５ｋｇのゴムローラーで１往復押圧した後、テープを剥離した。剥離後の拡散層の剥がれ具合を以下のように判定した。評価結果を表１に示した。
○・・・膜の剥がれが全くない
△・・・膜の剥がれた面積がテープ貼り付け面積の３０％未満
×・・・膜の剥がれた面積がテープ貼り付け面積の３０％以上
【００３９】
【表１】
2010211010.tif 000003
【００４０】
表１からわかるように、多孔質粒子の細孔容積が１．２５ｍｌ／ｇ以上である実施例１〜４は、高い正面輝度と高い見栄え評価値を両立させることが可能である。特に、多孔質粒子の細孔容積が１．８０ｍｌ／ｇである実施例１は、樹脂バインダー中の拡散材質量を比較的少なくすることができるので、塗料ポットライフの向上が実現でき、非常に好ましい。一方、多孔質粒子の細孔容積を０．８０ｍｌ／ｇまで小さくした比較例１では、見栄え評価値を高めるために、樹脂バインダー中の拡散材質量を６０％まで増加させなければならず、その結果、正面輝度が低下する。また、樹脂バインダーの相対量が減少するため、拡散層と基体との接着力が低下し、塗料のポットライフも短くなる。球状多孔質シリカを使用した比較例２では、高い見栄え評価値を確保しようとすると、拡散材の添加量を４５質量％まで増加しなくてはならず、正面輝度が低下する傾向にあった。また、比較例３、４のように、拡散材に多孔質でない通常の樹脂粒子を使用した場合、見栄え評価値を高めるためには、多量の拡散材を加えなくてはならず、この場合正面輝度が大きく低下する。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本願発明の光拡散フィルムは、薄膜で光拡散機能の優れた光拡散フィルムとして、液晶表示素子用のバックライトユニットの構成部品として利用可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１      液晶モジュール
２      バックライトユニット
３      光源
４      反射フィルム
５      導光版
６      反射シート
７      光拡散フィルム（下拡散フィルム）
８      プリズムシート
９      光拡散フィルム（上拡散フィルム）
【図１】
2010211010.tif 000004