(57)【要約】光学特性、ブロキング性、取り扱い性等の光拡散フイルムとしての本来の性能を維持しつつ、導光板、特に、ポリオレフィン系導光板の損傷を防止し、品位の高い表示装置を構成するバックライト光学系用の光拡散フイルムを提供する。光源、導光板、光反射フイルム及び光拡散フイルムから構成されるバックライト光学系において、光拡散フイルムの導光板と接する面に、弾性を有する粒子を含有する樹脂層（バックコート層）を設け、かつ、光拡散フイルムの光拡散面に光を拡散するための凹凸を有する光拡散層を設けた光拡散フイルムである。弾性を有する粒子は、クッション性、弾力性のある粒子で、ゴム硬度（ＪＩＳＫ６２５３）５０以下のものが好ましい。具体的には、シリコーン、架橋ポリアクリル酸エステル、ポリウレタン等からなるものが好ましい。弾性を有する粒子の粒径は１〜６０μｍの範囲にあるものが好ましい。
2003032074.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源、導光板、光反射フイルム及び光拡散フイルムから構成されるバックライト光学系において使用する光拡散フイルムであって、光拡散フイルムの導光板と接する面に、弾性を有する粒子を含有する樹脂層を設けた光拡散フイルム。
【請求項２】
前記導光板が、ポリオレフィン系からなることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の光拡散フイルム。
【請求項３】
前記弾性を有する粒子のゴム硬度が５０以下であることを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項に記載の光拡散フイルム。
【請求項４】
前記弾性を有する粒子が、シリコーン、架橋ポリアクリル酸エステル、ポリウレタンのうち少なくとも一種からなることを特徴とする請求の範囲第１項から第３項のいずれかに記載の光拡散フイルム。
【請求項５】
前記弾性を有する粒子が、球状であることを特徴とする請求の範囲第１項から第４項のいずれかに記載の光拡散フイルム。
【請求項６】
前記弾性を有する粒子の直径が１〜６０μｍの範囲にあることを特徴とする請求の範囲第１項から第５項のいずれかに記載の光拡散フイルム。
【請求項７】
前記弾性を有する粒子の直径が１〜４０μｍの範囲にあることを特徴とする請求の範囲第１項から第６項のいずれかに記載の光拡散フイルム。
【請求項８】
前記弾性を有する粒子の平均粒径が５〜２０μｍであることを特徴とする請求の範囲第１項から第７項のいずれかに記裁の光拡散フイルム。
【請求項９】
前記光拡散フイルムが、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂又はポリオレフィン系樹脂からなり、拡散面に凹凸を有する拡散層を設けたことを特徴とする請求の範囲第１項から第８項のいずれかに記載の光拡散フイルム。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は光拡散フイルムに関するものである。さらに詳しくは、液晶表示用バックライト光学系に使用される均質性の高い光拡散フイルムに関するものである。
背景技術
液晶表示装置は、コンピュータ、テレビジョン、モバイル、通信機器等ＩＴ関連機器の表示手段として急速にその用途分野を拡大している。特に、ノート型パソコン、携帯電話機やモバイル等は、それらの携帯性、利便性の観点から、小型化、軽量化及び表示品位向上等が強く求められている。それに伴い、これらＩＴ機器を構成する部品の一つであるバックライトにおいても、小型化、軽量化、加えて強靱性が求められている。
バックライトは、基本的には、第２図に示したように、光源５、導光板４、反射フイルム７、光拡散フイルム６から構成される光学系である。従来、光学性能及び成形性の観点から、導光板はアクリル樹脂板が使用されてきたが、小型化、軽量化、強靱性、更には、耐高温性、耐多湿性、そり、たわみを起こしにくい、表示品位の向上等の諸要求に対応して、ポリオレフィン系の導光板が採用されるようになってきている。また、導光板の表面に配置される光拡散フイルムは、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂やポリオレフィン系樹脂から構成される。光拡散の効果を高め、視野角を拡げるため、光拡散フイルムの光拡散面に粒子を含む樹脂層を設け凹凸を有する拡散層を配置する場合が多い。
ポリオレフィン系導光板として、例えば、日本ゼオン（株）製のゼオノア樹脂製のものが好適に使用される。ポリオレフィン系導光板は、その比重がアクリル板に比較してかなり小さいので、小型化、軽量化の効果を奏するものである。
しかしながら、バックライト光学系を構成する際、光拡散フイルムのバックコート層に、主として球状又は真球状のアクリル粒子やスチレン粒子が使用されるので、ポリオレフィン系導光板のように表面硬度が小さいものは、これらの硬い粒子により、加圧損傷を受け易いという問題がある。導光板が加圧損傷を受けると、その部分に輝点斑、暗点斑を生じ、表示装置の品位を損なう。
本発明は、光学特性、ブロキング性、取り扱い性等の光拡散フイルムとしての本来の性能を維持しつつ、特に、ポリオレフィン系導光板を使用する際、光拡散フイルムバックコート層の粒子によって生じる導光板の損傷をなくし、品位の高い表示装置を構成するバックライト光学系用の光拡散フイルムを提供するものである。
発明の開示
本発明は、光拡散フイルムが導光板と接する面上に、弾性を有する粒子（以下、弾性粒子とも記述する）を含有する樹脂層を設けた光拡散フイルムフイルムである。即ち、光源、導光板、反射フイルム及び光拡散フイルムから構成されるバックライト光学系において使用する光拡散フイルムであって、光拡散フイルムが導光板と接する面に、弾性を有する粒子を含有する樹脂層を設けてなる光拡散フイルムである。
前記導光板は、ポリオレフィン系樹脂からなることが好ましい。一般的には、導光板は、アクリル樹脂板やポリオレフィン系樹脂板が使用されるが、本発明においては、小型化、軽量化の観点から、ポリオレフィン系樹脂板を使用するのが好ましい。また、前記弾性を有する粒子は、クッション性、弾力性を有するもので、ゴム硬度（ＪＩＳＫ６２５３）が５０以下であるものが好ましい。具体的には、シリコーン、架橋ポリアクリル酸エステル、ポリウレタンのうち少なくとも一種からなることが好ましい。これらのうち一種からなる弾性粒子のみを使用してもよいし、２種以上の弾性粒子を混合使用してもよい。
前記弾性粒子は、球状であることが好ましい。粒子の形状が球状であると、その粒子が光拡散フイルム上に好適に展開し易いからである。前記弾性粒子の直径は、１〜６０μｍの範囲にあることが好ましく、また、前記弾性粒子の直径が１〜４０μｍの範囲であることが更に好ましい。そして、前記弾性粒子の平均粒径（以下、直径を示す）は、５〜２０μｍであることが好ましい。
また、前記光拡散フイルムは、一般的には、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂やポリオレフィン系樹脂からなるフイルム等が使用される。そして、その拡散面に光拡散を効果的に行うため凹凸を有する拡散層を設ける。光拡散フイルムの厚さは、その使用目的に合わせて適宜選択されるが、３０〜３００μｍのもが好適に使用できる。
本発明の特徴は、光拡散フイルムの導光板と接する面に、弾性粒子を含有する樹脂層を設けたことにある。弾性粒子を含む樹脂層を設けることにより、導光板が光拡散フイルムと接触するに際して、弾性粒子が緩衝材となり、導光板に損傷を与えることを防止することができる。導光板がポリオレフィン系樹脂からなる場合に、その効果が顕著なものになる。
弾性粒子をフイルムに固定するバインダーとしては、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、シリコーンアクリル樹脂、フッ素樹脂若しくはフッ素−アクリル樹脂又はこれらの樹脂に硬化機能を有する架橋性樹脂を添加したものやポリウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂等の硬化性樹脂等のなかから選択される少なくとも１種以上の樹脂を使用することができる。
本発明の光拡散フイルムは、弾性粒子を上記バインダーとともに溶剤中で混合したものをフイルム上に塗布し、塗布後溶剤を除き熱処理をして該弾性粒子を該フイルム上に固定して製することができる。
発明を実施するための最良の形態
本発明を実施形態に基づいて説明する。本発明の基本構成を第１図に示した。本発明のバックライト光学系は、基本的には、光源５、導光板４、反射フイルム７、弾性粒子３を含む樹脂層２を有する光拡散フイルム６から構成される。光拡散フイルム６は、その基材フイルム９が導光板４と接触する面に弾性粒子３を含む樹脂層２が設けられ、他の面に凹凸を有する拡散層８を設けたものである。弾性粒子３は、導光板４と光拡散フイルム６の間にあって、相互間の圧力を吸収し、導光板に損傷を与えるのを防止する。
光拡散フイルムは、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂若しくはポリオレフィン系樹脂等からなるプラスチックフイルムを使用する。この光拡散フイルムの一の面に凹凸を設ける。他の面、即ち、導光板と接する面に弾性粒子を含有する樹脂層を設ける。光拡散フイルムの一面に凹凸を設けるには、例えば、粒子を含有する樹脂層を形成する。即ち、アクリル粒子、ポリスチレン粒子、シリカ粒子等の高分子又は無機の粒子をバインダー樹脂と共に溶剤中で混合し、その溶液を光拡散フイルムに塗布するのである。
導光板４は、アクリル樹脂板やポリオレフィン樹脂板が使用されるが、バックライト光学系の小型化、軽量化の観点から、ポリオレフィン系樹脂板が好適に使用される。
本発明に使用する弾性粒子は、クッション性、弾力性のある粒子である。弾性の目安として、ゴム硬度（ＪＩＳＫ６２５３）が５０以下のものが好ましく、ゴム硬度３０以下のものが更に好ましい。弾性粒子の具体的な例として、シリコーン、架橋ポリアクリル酸エステル、ポリウレタン等からなる粒子を挙げることができる。弾性粒子は、これらのうち少なくとも１種を使用する。単独で使用しても良いし、２種以上を混合使用してもよい。
また、シリコーン弾性粒子は、バインダー樹脂との相溶性、密着性、分散性等を考慮して、樹脂でカプセル化したものが好適に使用できる。
弾性粒子の形状は、特に問わないが、形成される弾性粒子を含む樹脂層の凹凸均一性、バインダー樹脂との分散性等の観点から、球状の形状が好ましい。また、粒子の大きさは、その直径が１〜６０μｍの範囲にあることが好ましい。４０μｍ以下のものは更に好ましい。そして、平均粒径は５〜２０μｍのものが好ましい。粒径が１μｍ未満の場合は、導光板４と光拡散フイルム６とのブロッキング性、クッション性が得られ難く、粒径が６０μｍを越える場合は、バインダー樹脂と粒子との密着性、保持性（粒子が脱落しにくい）の観点から、樹脂層の厚みを大きくする必要がある。厚みを大きくすると、樹脂層の光沢性が増加し、光拡散フイルムの拡散性を損ない好ましくない。
弾性粒子３を、基材フイルム９に固定するために、バインダー樹脂を使用する。バインダーとして、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、シリコーンアクリル樹脂、フッ素樹脂等の耐久性が良く透明性の良い樹脂を使用する。この樹脂に、必要に応じて、紫外線硬化、電子線硬化、熱硬化、イソシアネート硬化、エポキシ硬化などの架橋可能な樹脂を加えることができる。支持体の厚さは、３０〜３００μｍが好ましく、取り扱い性、反射特性、軽量化の観点から、５０〜２００μｍ程度とするのが更に好ましい。
上記樹脂と、弾性粒子を溶剤中で混合する。次に、弾性粒子とバインダー樹脂を含有する溶液を、適当な粘度に調整した上で、光拡散フイルムの基材フイルム９に塗布する。塗布後、乾燥、熱処理して所定のプラスチックフイルムに弾性粒子をフイルムに固定する。その他、スクリーン印刷法、コーティング法等によっても、弾性粒子を含む樹脂層を基材フイルムの表面に形成することができる。
弾性粒子を混合する量は、光拡散フイルムの光反射特性、ブロッキング性、ハレーション性等を考慮して、バインダー樹脂１００重量部に対して０．３〜１００重量部、好ましくは０．５〜１０重量部とするのがよい。
このようにして製造した光拡散フイルムは、導光板の大きさに適合する寸法に切断し、又は、調光のための印刷パターンを付与した後切断し、導光板の裏面に接するように配置される。
弾性粒子を含有する樹脂層は、導光板の損傷を防止する目的以外に、導光板と光拡散フイルムとのブロッキング性防止機能も合わせてもたせるのがよい。そのためには、弾性粒子全体が樹脂層内に埋没するのは好ましくないので、樹脂層の厚さが厚すぎては好ましくない。また、樹脂層の厚さが薄いと弾性粒子が脱落するので、或る程度の樹脂層の厚さが必要である。このような観点から、樹脂層の厚さは、弾性粒子の平均粒径の五分の一ないし五分の四程度の厚さにするのが好ましい。
光拡散フイルムは、光の拡散効率を高め、視野角を拡げるために、その拡散面に凹凸を設けることができる。拡散層は、第１図においては、例えば、拡散フイルム６の基材フイルム９にエンボス調の凹凸を設けたものである。これは、基材フイルム９を成形する際、例えば、溶融押し出したフイルムを、表面に凹凸のあるローラに、押し当てローラ状の凹凸形状を転写し、拡散層８を形成したものである。第３図に示したものは、基材フイルム９の拡散面上に、樹脂を凹凸状に配置し、拡散層８を形成したものである。第４図は、基材フイルムに粒子１０を含有する樹脂層を設け、粒子により凹凸をもつ拡散層８を形成したものを示している。第４図の形態のものが、好適に使用できる。粒子を含有する樹脂層を設ける方法としては、コーティングによる方法、粒子をあらかじめ混合した樹脂を押し出し、基材フイルム９上に形成する方法がある。
実施例１〜６
厚さ１００μｍの透明なポリエステルフイルム（Ｔ６００三菱ポリエステル株式会社製）を用意した。この片面には、表面に凹凸を設けるための光拡散層がコーティングされている。他の表面に弾性粒子を含有する樹脂層を設けた。表１に示す各種弾性粒子をアクリル系樹脂と、トルエン、メチルエチルケトン及び酢酸ブチルからなる溶媒中で混合した。溶液の粘度等を調整し、この溶液をポリエステルフイルムの他の表面に塗布し、加熱乾燥、エージングを行い、弾性粒子を含有する樹脂層を形成した光拡散フイルム得た。このようにして得た一の面に弾性粒子を含有する樹脂層、他の面に凹凸を設けるための光拡散層とを設けた光拡散フイルムを、適当な大きさに切断し、光源、ポリオレフィン系導光板、ポリエステル反射フィルム等と組み合わせて、バックライト光学系を構成した。
バックライト光学系の裏面に、直径５ｍｍ程度の面積に１０ｋｇの荷重を課した。２４時間放置後、導光板の損傷程度及び光斑を目視により判定した。判定結果を、表１に示した。尚、表１の添加量の欄は、バインダー樹脂１００重量部に対して添加した弾性粒子の重量部を示し、同じく導光板の損傷及び光斑の欄に於ける記号は次の通りである。◎印は表示装置点灯上の損傷又は光斑を認識できないレベル、○印は極わずかにへこみが認識できるが実用上は問題ないレベル、×印は損傷又は光斑が認識でき実用上問題があるレベル、であることを示す。
2003032074.tif 000003
比較例１〜６
実施例１〜６と同様にして、光拡散フイルムの入射面に各種粒子を含む樹脂層を形成した。この粒子は、いずれも弾性をもたないものであった。表２に粒子の素性及び得られた光拡散フイルムによる導光板の損傷程度及び光斑の程度を示した。尚、表２の添加量の欄は、バインダー樹脂１００重量部に対して添加した粒子の重量部を示し、導光板の損傷及び光斑の欄に於ける記号は表１と同様に、◎印は目視上表示装置点灯上の損傷又は光斑を認識できないレベル、○印は極わずかにへこみが認識できるが実用上は問題ないレベル、×印は損傷又は光斑が認識でき実用上問題があるレベル、であることを示す。
2003032074.tif 000004
比較例７〜８
比較例７では、株式会社ツジデン製の光拡散フイルム（品番Ｄ１２４）を光拡散フイルムとして使用し、比較例８では市販の光拡散フイルムＡ、比較例９では同じく市販の光拡散フイルムＢをそれぞれ光拡散フイルムとして用い、実施例１〜６と同様に処理した。いずれも、導光板に傷が認められ、光斑が生じ、表示装置用としては実用上問題のあるものであった。
以上、表１及び表２から明らかなように、比較例においては、バックライト光学系を構成した場合、導光板は、いずれも、損傷が認められ、光斑が認識でき実用上問題があるレベルのものであった。これに対して、実施例１〜６においては、弾性粒子を含有する樹脂層を設けた光拡散フイルムを用いてバックライト光学系を構成した場合、いずれも、導光板の損傷はほとんど無く、光斑も認識しがたく、表示装置として実用上問題のないレベルのものであった。
産業上の利用可能性
導光板と接する面に、弾性を有する粒子を含有する樹脂層を設けた光拡散フイルムを用いてバックライト光学系を構成することにより、導光板、特に、ポリオレフィン系樹脂からなる導光板に損傷が生じることを防止することができる。その結果、光斑のない品位の高い表示装置を構成することができる。しかも、弾性粒子を含有する樹脂層は、低コストでしかも簡便な工程で、光拡散フイルムに設けることができる。更に、本発明の特徴は、液晶表示装置の軽量化、小型化を実現していることにある。従来、液晶装置の軽量化、小型化を図ろうとすれば、ポリオレフィン系の樹脂からなる導光板を使用するが、この場合は、導光板に損傷が生じ、光斑を発生させ、実用上問題が生じる。本発明は、液晶表示装置を軽量化、小型化を実現するとともに、導光板に損傷を与えることなく、従って光斑を生じない、液晶表示装置バックライト用の光拡散フイルムを提供するものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の光拡散フイルムを使用したバックライト光学系の基本構成を示す図である。
第２図は、バックライト光学系の一般的な構成を示す図である。
第３図は、本発明の光拡散フイルムの例を示す図である。
第４図は、本発明の光拡散フイルムの好適の例を示す図である。
【図１】
2003032074.tif 000005
【図２】
2003032074.tif 000006
【図３】
2003032074.tif 000007
【図４】
2003032074.tif 000008
【国際調査報告】
2003032074.tif 000009
2003032074.tif 000010