(57)【要約】輝度の均一性に優れ、光透過率の部分的な低下を示さず、これにより暗影の形成を排除する、光拡散フィルム。単分散光拡散剤、並びに、光拡散剤およびバインダ樹脂を含有する光拡散層を基板の一平面上に有し、積層比率は１０％以下で、前記光拡散剤中の凝集粒子の径は５０μｍ以下である、本発明の光拡散フィルムは、優れた輝度および熱的特性を示すことから、種々の画像表示装置、特に、ＬＥＤ（発光ダイオード）ランプまたはＬＣＤ（液晶ディスプレイ装置）バックライトシステムを採用するディスプレイ装置に好適に用いられうる。
2004533656.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板フィルムの少なくとも１の表面上に、無機または有機光拡散剤およびバインダ樹脂からなる光拡散層を有し、積層比率が数式１で表され、積層された光拡散剤中の凝集粒子の大きさが数式２で表される、光拡散フィルム：
【数１】
2004533656.tif 000013
【数２】
2004533656.tif 000014
式中、Ｓは、前記光拡散剤の平均粒子径を表す。
【請求項２】
前記光拡散剤は、１種または２種以上の単分散粒子からなる、請求項１に記載の光拡散フィルム。
【請求項３】
前記光拡散剤中に２種の単分散粒子が混合している場合には、下記数式３を満足する、請求項１または２に記載の光拡散フィルム。
【数３】
2004533656.tif 000015
式中、Ｓａは、相対的に大きい光拡散剤粒子の平均粒子径を表し、Ｓｂは、相対的に小さい拡散剤粒子の平均粒子径を表す。
【請求項４】
前記光拡散剤中に２種の単分散粒子が混合している場合には、コーティング量は５〜２５〜２５ｇ／ｍ２の範囲である、請求項１、２または３のいずれか１項に記載の光拡散フィルム。
【請求項５】
前記光拡散剤の平均粒子径は１〜５０μｍの範囲である、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】
ＬＥＤ（発光ダイオード）ランプまたはＬＣＤ（液晶ディスプレイ）バックライトシステムを採用し、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、ディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野
本発明は、光拡散フィルムに関し、より詳細には、輝度の均一性に優れ、光透過率の部分的な低下を示さず、これにより暗影の形成を排除する、光拡散フィルムに関する。
【背景技術】
【０００２】
背景技術
ポリマー樹脂フィルムは、産業上、包装、写真用フィルム、コンデンサ、電気絶縁体、ラベル、磁気記録媒体、医療目的のための基板のような幅広い用途を有している。近年、ポリマー樹脂フィルムは、背面投影型スクリーン、プラズマディスプレイパネルまたは液晶ディスプレイ装置のような画像表示装置用の基板材料としても広く用いられている。
【０００３】
特に、画像表示装置は、ブラウン管と異なり、装置の背面に設置されたバックライトの蛍光管から照射される光が、導光板を通じて画像を表示するための金属蒸着層または半透明もしくは不透明の白色反射板に映る、間接的な照明系を採用しているため、鮮明度が劣り、これはより大きな表示装置を追求するに従って悪化する。
【０００４】
上記の問題を克服するため、均一に拡散する光により輝度を向上させる目的で、導光板に接着した光拡散フィルムが開発されている。
【０００５】
例えば、特開平６−６７００３号、特開平７−１７４９０９号および特開平９−１２７３１４号、米国特許第５，７０６，１３４号並びに日本国実用新案第２，５３９，４９１号には、無機または有機粒子が分散した透明なバインダ樹脂溶液が光拡散剤として透明なポリマー樹脂フィルムの１の表面上にコーティングされた、光拡散フィルムが開示されている。
【０００６】
ここで、本発明の光拡散剤としては、無機の光拡散剤または有機の光拡散剤が用いられうる。前記無機の光拡散剤の例としては、シリカ、ジルコニア、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、ガラス、二酸化チタン等が挙げられ、前記有機の光拡散剤の例としては、ウレタンベースの樹脂、アクリルベースの樹脂、塩化ビニルベースの樹脂等の微粒子が挙げられる。
【０００７】
前記光拡散剤の直径は、通常、１〜５０μｍの範囲である。単位面積あたりの前記光拡散剤のポリ（ｐｏｌｙ）の形成を最大にするためには、異なる粒子サイズを有する粒子が一般的に用いられる。
【０００８】
また、拡散透過率を増加させる目的で、透明なバインダ樹脂に対する光拡散剤の比を最大にする試みもなされている。しかしながら、かような光拡散層においては、光拡散材料は独立して存在できず、お互いに凝集する、または積層体の形状で存在する。
【０００９】
図３は、従来の光拡散フィルムの断面図である。導光板Ｐを透過した光の透過率は、光拡散剤粒子Ｓが積層している部分Ｌにおいて低下する。特に、前記透過率は、前記粒子が凝集している部分において著しく減少する。よって、輝度の均一性を改善するには限度がある。また、暗影が肉眼によって容易に目視でき、このため従来の光拡散フィルムは光拡散フィルムとして適切ではない。
【発明の開示】
【００１０】
上記の問題を解決するため、本発明の目的は、光透過性の部分的な劣化を示さず暗影を生じない一方で、輝度の均一性に優れる、光拡散フィルムを提供することである。
【００１１】
上記の目的を達成するために、基板フィルムの少なくとも１の表面上に、無機または有機光拡散剤およびバインダ樹脂からなる光拡散層を有し、積層比率が数式１で表され、積層された光拡散剤中の凝集粒子の大きさが数式２で表される、光拡散フィルムが提供される：
【００１２】
【数１】
2004533656.tif 000003
【００１３】
【数２】
2004533656.tif 000004
【００１４】
式中、Ｓは、前記光拡散剤の平均粒子径を表す。
【００１５】
前記光拡散剤は、好ましくは１種以上の単分散粒子からなる。前記光拡散剤中に２種の単分散粒子が混合している場合には、下記数式３を満足する：
【００１６】
【数３】
2004533656.tif 000005
【００１７】
式中、Ｓａは、相対的に大きい光拡散剤粒子の平均粒子径を表し、Ｓｂは、相対的に小さい拡散剤粒子の平均粒子径を表す。前記光拡散剤中に２種の単分散粒子が混合している場合には、コーティング量は、好ましくは５〜２５〜２５ｇ／ｍ２の範囲である。また、前記光拡散剤の平均粒子径は、１〜５０μｍである。
【００１８】
発明を実施するための最良の形態
ポリマー樹脂フィルムからなる基板Ｆの一平面上に、無機または有機の光拡散剤Ｓおよびバインダ樹脂Ｂからなる光拡散層を有する、本発明の光拡散フィルムＤにおいて、前記光拡散剤は、その拡散状態、種類および粒子サイズに従って、前記光拡散層の輝度を決定する際に最も影響を及ぼす因子の一つである。特に、前記拡散状態は、前記光拡散層の輝度を決定する際の最も重要な因子である。仮に前記光分散剤が不均一に分散するまたは凝集すると、積層比率が１０％を超える場合があり、凝集粒子のために光透過率が著しく減少する結果となる。
【００１９】
たとえ積層比率が１０％以下であっても、５０μｍを超えるサイズの積層された光拡散剤粒子が凝集すると、光透過率が減少しうる。
【００２０】
積層比率を１０％以下に調整し、凝集粒子のサイズを５０μｍ以下に調整するには種々の技術がある。
【００２１】
本発明の一実施形態に係る光拡散フィルムの断面図である、図１を参照すると、前記光拡散フィルムは、前記数式１および２を満足する光拡散層からなる。
【００２２】
この際、前記光拡散剤をその粒子径に相当する均一な厚さでコーティングすることで、単層の光拡散層が得られ、そして前記光拡散剤は、好ましくは単分散の形態である。
【００２３】
本発明の所望の範囲で同一のポリの形成を増加させることによって前記光拡散剤の輝度を最大にするために、好ましくは、平均粒子径の異なる２種の光拡散剤が下記数式３を満足するように組み合わせて用いられる：
【００２４】
【数４】
2004533656.tif 000006
【００２５】
式中、Ｓａは、相対的に大きい光拡散剤粒子の平均粒子径を表し、Ｓｂは、相対的に小さい拡散剤粒子の平均粒子径を表す。
【００２６】
好ましくは、Ｓａの平均粒子径を有する粒子の、Ｓｂの平均粒子径を有する粒子に対する混合比は、１０：９０〜９０：１０の範囲である。
【００２７】
図２は、本発明の他の実施形態に係る光拡散フィルムの概念図である。図２を参照すると、前記数式１、２および３を満足する光拡散層は、他の単分散粒子からなる。
【００２８】
ここで、前記光拡散剤の平均粒子径は、好ましくは１〜５０μｍの範囲である。仮に前記光拡散剤の平均粒子径が１μｍ未満であると、単分散の達成は困難となり、これにより光拡散剤粒子は凝集しやすくなる。また、積層比率が１０％を超える場合がある。仮に前記光拡散剤の平均粒子径が５０μｍを超えると、単分散は容易に達成されるが、粒子間の引力が強くなり、単分散後に再度凝集が発生しやすくなる。また、光透過率が減少しうる。
【００２９】
前記数式３を満足する異なる粒子径を有する光拡散剤を用いる場合、コーティング量は、好ましくは５〜２５ｇ／ｍ２の範囲である。仮にコーティング量が５ｇ／ｍ２未満であると、フィルムが薄くなりすぎ、光拡散効果がごくわずかとなる。仮にコーティング量が２５ｇ／ｍ２を超えると、積層比率が１０％を超え、光透過率が減少する結果となり、これは光拡散板としての実用性の観点からは不利である。
【００３０】
上記の要求を満足する光拡散フィルムは、一般的なフィルム作製方法により製造されうる。
【００３１】
初めに、ガラスまたはジルコニウムビーズを用いたビーズミラーまたは水平もしくは垂直ロールを用いたロールミラーのような通常の分散機を用いて、光拡散剤およびバインダ樹脂を含有する光拡散組成物を分散させる。
【００３２】
分散を促進させるために、変性ポリシロキサンまたはポリカルボン酸を含有する拡散剤が用いられうる。
【００３３】
均一に分散した光拡散剤を含むバインダ樹脂溶液を、基板フィルム、好ましくはＰＥＴフィルム上にコーティングし、そして乾燥させることにより光拡散層を形成させる。
【００３４】
基板フィルム上に光拡散組成物をコーティングする方法としては、特に制限されず、本技術分野において周知の方法が挙げられ、使用可能なコーティング方法としては、エアナイフコーティング、グラビアコーティング、リバースロールコーティング、スプレーコーティングおよびブレードコーティングが挙げられる。
【００３５】
基板フィルムに光拡散組成物をコーティングした後、得られた構造物を温風、赤外線または遠赤外線を照射することにより加熱し、これによりコーティング層を形成させる。
【００３６】
本明細書を通じて用いられる「単分散光拡散剤」の語は、光拡散剤粒子の約９５％が、その光拡散剤の平均粒子径に対して±１５％の範囲内である、光拡散剤を意味する。
【００３７】
ここで、以下の実施例を参照することにより、本発明はより完全に説明されるだろう。しかしながら、本発明は異なる形式で具体化されてもよく、下記の実施例に制限されるものと解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施例は本願の開示を完全にするために提供され、またこれらの実施例により本発明の範囲が当業者に対して完全に伝達されるであろう。
【実施例】
【００３８】
実施例１
下記の構成成分を有する光拡散組成物を、１５ｇ／ｍ２の量で、１００μｍの厚さのＰＥＴフィルム（エスケーシー  カンパニー，リミテッド，大韓民国のモデルＮｏ．ＳＨ３１）に０．３ｍｍのマイヤーバーを用いてコーティングし、１２０℃で３分間乾燥させ、これにより、１．２％の積層比率および２０μｍの凝集粒子径を有する光拡散フィルムを製造した。次いで、製造された光拡散フィルムの暗影および輝度特性を評価し、これらの結果を表１に示す。
【００３９】
【表１】
2004533656.tif 000007
【００４０】
実施例２
実施例１と同様の装置および方法により、以下の組成物から、２．７％の積層比率および２５μｍの凝集粒子径を有する光拡散フィルムを調製した。次いで、製造された光拡散フィルムの暗影および輝度特性を評価し、これらの結果を表１に示す。
【００４１】
【表２】
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【００４２】
実施例３
実施例１と同様の装置および方法により、以下の組成物から、０．８％の積層比率および３０μｍの凝集粒子径を有する光拡散フィルムを調製した。次いで、製造された光拡散フィルムの暗影および輝度特性を評価し、これらの結果を表１に示す。
【００４３】
【表３】
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【００４４】
比較例１
実施例１と同様の装置および方法により、以下の組成物から、３０．２％の積層比率および９０μｍの凝集粒子径を有する光拡散フィルムを調製した。次いで、製造された光拡散フィルムの暗影および輝度特性を評価し、これらの結果を表１に示す。
【００４５】
【表４】
2004533656.tif 000010
【００４６】
比較例２
実施例１と同様の装置および方法により、以下の組成物から、２１．５％の積層比率および８１μｍの凝集粒子径を有する光拡散フィルムを調製した。次いで、製造された光拡散フィルムの暗影および輝度特性を評価し、これらの結果を表１に示す。
【００４７】
【表５】
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【００４８】
＜評価＞
積層比率
液晶バックライト装置の導光板上に、２または３シートの光拡散フィルムを積層し、次いで光学顕微鏡を用いて５００倍の倍率で観察し、数式１で表される積層比率を算出した。
【００４９】
凝集粒子の最大径
液晶バックライト装置の導光板上に、２または３シートの光拡散フィルムを積層し、次いで光学顕微鏡を用いて５００倍の倍率で観察し、数式２で表される粒子径を算出した。
【００５０】
暗影
液晶バックライト装置の導光板上に、２または３シートの光拡散フィルムを積層し、次いで光学顕微鏡を用いて１４倍の倍率で観察し、肉眼で暗影を同定した。前記フィルムの質（良さまたは悪さ）を、以下の等級のうちの１つとして評価した：
良好：積層により生じるドットも暗影も見られなかった；
劣る：積層により生じるドットまたは暗影が見られた。
【００５１】
輝度
液晶バックライト装置の導光板上に、２または３シートの光拡散フィルムを積層し、次いで株式会社トプコン（ＴＯＰＣＯＮ）から入手可能な輝度メータＢＭ−７を用いて、輝度を測定した。
【００５２】
【表６】
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【００５３】
表１に示されるように、積層比率が１０％以下であり、光拡散剤中の凝集粒子のサイズが５０μｍ以下である実施例１〜３においては、輝度特性が優れ、暗影も見られない。
【００５４】
しかしながら、光拡散フィルムに凝集および積層が発生した比較例１および２においては、輝度特性は劣り、暗影も見られ、種々のディスプレイ装置への適用の点で不利である。
【００５５】
本発明は、その好ましい実施形態を参照することで詳細に示され記載されるが、添付の特許請求の範囲により定義される本発明の範囲を逸脱することなく、形式および詳細の種々の変更がなされうるということは、当業者により理解されるであろう。
【００５６】
産業上の利用可能性
単分散光拡散剤、並びに、光拡散剤およびバインダ樹脂を含有する光拡散層を基板の一平面上に有し、積層比率は１０％以下で、前記光拡散剤中の凝集粒子の径は５０μｍ以下である、本発明の光拡散フィルムは、優れた輝度および熱的特性を示すことから、種々の画像表示装置、特に、ＬＥＤ（発光ダイオード）ランプまたはＬＣＤ（液晶ディスプレイ装置）バックライトシステムを採用するディスプレイ装置に好適に用いられうる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施形態に係る光拡散フィルムの断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係る光拡散フィルムの概念図である。
【図３】従来の光拡散フィルムの断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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