JP2002372607A

JP2002372607A - 透過型光拡散層

Info

Publication number: JP2002372607A
Application number: JP2001181641A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Uchida; 龍男内田; Hiroyuki Takemoto; 博之武本
Original assignee: Daicel Chemical Industries Ltd
Current assignee: Daicel Corp
Priority date: 2001-06-15
Filing date: 2001-06-15
Publication date: 2002-12-26
Also published as: KR100891813B1; US6856365B2; KR20030028569A; WO2002103414A1; US20030179456A1; DE10292401T5

Abstract

(57)【要約】【課題】液晶セルの基板に光拡散層が形成された内部
光拡散層方式の反射型液晶表示装置において、画面内で
均一かつ明るく表示できる光拡散層を得る。【解決手段】互いに屈折率の異なる複数の樹脂を含む
塗布液を基板１４ａ上に塗布し、乾燥した後、加熱し、
樹脂含有層からのスピノーダル分解を透明基板上で生じ
させ、少なくとも共連続相構造を有する光拡散層１６を
形成する。この基板１４ａの光拡散層１６には透明導電
層（又は透明電極）１７を形成できる。この透明導電層
１７と他の基板１４ｂに形成した反射電極１９とを対向
させ、一対の電極１７，１９間に液晶１８を封入するこ
とにより、反射型液晶表示装置の液晶セル１３を形成で
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置（反
射型液晶表示装置など）において、画面の明るさを改善
するために有用な透過型光拡散層およびその製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、パーソナルコンピュー
タ（パソコン，ＰＣ）、ワードプロセッサ（ワープ
ロ）、液晶テレビ、時計、電卓などの表示に利用されて
いる。最近は、インターネットをはじめとする情報通信
のインフラストラクチャーの整備、コンピュータとの通
信機器の融合による情報のネットワーク化が進んでい
る。ネットワークの利用に欠かせないのは、現在、開発
が盛んなＰＤＡ（Personal Digital Assistance)などに
代表される携帯情報端末や、現在のノート型ＰＣより更
に薄型で軽量のモバイル型ＰＣである。

【０００３】これらの機器は可搬性を考慮して、長時間
のバッテリ駆動と薄型化・小型化を実現する必要がある
ため、これらの装置のデイスプレイには、薄型・軽量・
低消費電力化が要求される。これらの要求に対して反射
型液晶表示装置が最も有望視されている。

【０００４】反射型液晶表示装置を構成する液晶表示ユ
ニットとしては、ＴＮ型（TwistedNematic型）やＳＴＮ
型（Super Twisted Nematic型）などの種々の素子が知
られているが、カラー表示と高精細表示には、一枚偏光
板タイプが有利である。

【０００５】このような反射型液晶ユニットは、入射光
を液晶層に効率的に誘導し、液晶セルの電極から反射し
た光を、視認性を妨げない範囲で散乱し、全反射を防止
して自然光或いは外部光を表示面の照明に最大限に利用
する必要がある。

【０００６】一枚偏光板タイプの反射型液晶表示装置に
関しては、日本印刷学会主催のフォトファブリケーショ
ンシンポジウム‘９２に基本技術や表面凹凸の金属薄膜
を下部電極として適用し、全反射を防止し表示面の視野
角を拡大させた液晶表示装置が紹介されている。しか
し、拡散反射板方式では、拡散反射光を指向させるため
に、凹凸形状およびその分布の精密な制御を必要とする
ため、製造コストが高くなる。さらに、高品質の画質を
実現するためには液晶部の厚みを均一に保つため、前記
反射電極の凹凸を樹脂コートなどにより平滑にする必要
がある。しかし、このような複雑な技術は、製造コスト
の低下と品質の安定性とを一層困難にする。

【０００７】このような拡散反射板方式の他に、透過型
光拡散シートを用いた液晶表示装置も知られている。例
えば、特公昭６１−８４３０号公報には、液晶セルのフ
ロント側に形成された偏光層の表面に、光拡散層を積層
した液晶表示装置が開示されている。しかし、透過型光
拡散シート方式では、光拡散シートと液晶部との間に基
板などの部材があるため、表示面での２重写りや画像ボ
ケなどの問題を避けることができない。

【０００８】画像の鮮明性を改善するため、特開平１１
−３２３１９６号公報では、液晶部（液晶セル）の基板
表面に、透明樹脂マトリックス中に樹脂ビーズを分散さ
せた光拡散層を設けた内部光拡散層方式が提案されてい
る。しかし、この微粒子分散型の海島構造では、原理的
に拡散光の広がり方がガウス分布に従うために、拡散光
を表示輝度に効率的に利用できず、表示画面内で均一か
つ明るく表示できない。

【０００９】さらに、高品質の画質を実現するためには
液晶セルの厚みを均一に保つ必要があるため、表面が平
滑な散乱層を形成しなければならない。しかし、透明樹
脂マトリックスと樹脂ビーズとを含む塗布液を塗布し、
乾燥する方法では、乾燥に伴なう樹脂の体積変化によ
り、表面近傍の樹脂ビーズに由来して凹凸が生成し、表
面が平滑な拡散層を形成することが困難である。さら
に、樹脂ビーズを用いる方法では、樹脂ビーズの粒子径
分布を厳密に制御する必要があり、コスト面で不利にな
らざるを得ない。表面平滑性の高い拡散層を形成するた
めには、重合性モノマーと樹脂ビーズの混合液を塗布
し、紫外線を照射して重合する方法が考えられるもの
の、生産性が低下する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、表面が平滑であり、かつ高品質の画質を効率よく得
ることができる光拡散層およびその製造方法を提供する
ことにある。

【００１１】本発明の他の目的は、液晶セルの基板表面
に光拡散層が形成された内部光拡散層方式において、画
面内で均一かつ明るく表示できる光拡散層およびその製
造方法を提供することにある。

【００１２】本発明のさらに他の目的は、反射型液晶表
示装置において、自然光又は外部光により表示面を有効
に照明するのに有用な光拡散層およびその製造方法を提
供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を達成するため鋭意検討した結果、スピノーダル分解に
よって誘起された相分離構造を基板上で固定化すること
により、表面が平滑であり、かつ内部光拡散層方式の反
射型液晶表示装置においても、画面内で均一かつ明るく
表示できる透過型光拡散層が得られることを見いだし、
本発明を完成した。

【００１４】すなわち、本発明の透過型光拡散層は、互
いに屈折率の異なる複数の樹脂で構成され、かつ少なく
とも共連続（bicontinuous）相構造を有する光拡散層で
あって、ＪＩＳＢ６０１に準じて測定したとき、最
大高低差０．５μｍ以下、中心線平均粗さ０．０５μｍ
以下の表面を有する。この光拡散層は、通常、基板上に
形成され、かつ液相からのスピノーダル分解により形成
された共連続相構造、もしくは共連続相と液滴相とが混
在した中間的な相分離構造を有している。光拡散層の相
分離構造の平均周期距離は１〜１５μｍ程度である。前
記光拡散層は、基板、例えば、反射型液晶表示装置の液
晶セルを構成する透明基板（又は透明支持体）に形成し
てもよい。また、拡散層の厚みは、例えば、３〜５０μ
ｍ程度である。

【００１５】前記光拡散層は、互いに屈折率の異なる複
数の樹脂を含む樹脂含有層からのスピノーダル分解を基
板（又は支持体）上で生じさせ、少なくとも共連続相構
造を形成することにより製造できる。例えば、互いに屈
折率の異なる複数の樹脂を含む塗布液を基板上に塗布
し、溶媒を蒸発させ、スピノーダル分解により少なくと
も共連続相構造を形成することにより光拡散層を製造で
きる。この方法において、塗布液を基板上に塗布し、乾
燥した後、加熱してもよい。具体的には、例えば、（メ
タ）アクリル系樹脂とスチレン系樹脂とを溶解した塗布
液を透明基板上に塗布し、乾燥した後、１４０〜３００
℃に加熱することにより光拡散層を製造してもよい。

【００１６】このような光拡散層およびその製造方法で
は、塗布、重合という複雑な工程を必要とせず、塗布、
乾燥、加熱という簡単な操作で表面が平滑な光拡散層を
形成できる。しかも、樹脂ビーズを必要とせず、相分離
構造により光拡散性を付与できるため、製造コストを大
幅に低減できる。

【００１７】なお、本明細書において「光拡散層」は、
光散乱機能を有し、かつ基板に形成されていてもよい層
を意味する。また、「光拡散」と「光散乱」とを実質的
に同義に用いる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に、必要により添付図面を参
照しつつ本発明をより詳細に説明する。図２は本発明の
光拡散層を備えた液晶表示装置の一例を示す概略断面図
である。

【００１９】光拡散層（光拡散シート又はフィルム）
は、互いに屈折率の異なる複数の樹脂で構成されてい
る。複数の樹脂は、屈折率の差が、例えば、０．０１〜
０．２程度、好ましくは０．１〜０．１５（例えば０．
０１〜０．１）程度となるように組み合わせて使用でき
る。複数の樹脂は、例えば、スチレン系樹脂、（メタ）
アクリル系樹脂、ビニルエステル系樹脂（ポリ酢酸ビニ
ル、エチレン−酢酸ビニル共重合体、酢酸ビニル−塩化
ビニル共重合体、これらの誘導体、例えば、ポリビニル
アルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポ
リビニルアセタール樹脂など）、ビニルエーテル系樹脂
（ビニルＣ_1-10アルキルエーテルの単独又は共重合体、
ビニルＣ_1-10アルキルエーテル−無水マレイン酸共重合
体など）、ハロゲン含有樹脂（ポリ塩化ビニル、ポリフ
ッ化ビニリデン、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体な
ど）、オレフィン系樹脂（エチレン−（メタ）アクリル
酸共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸エステル共
重合体、脂環式オレフィン系樹脂など）、ポリカーボネ
ート系樹脂（ビスフェノールＡ型ポリカーボネート、ジ
エチレングリコールビスアリルカーボネートなど）、ポ
リエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂（脂肪族、脂環族
又は芳香族ホモポリアミド又はコポリアミド）、熱可塑
性ポリウレタン樹脂、ポリスルホン系樹脂（ポリエーテ
ルスルホン、ポリスルホンなど）、ポリフェニレンエー
テル系樹脂（２，６−キシレノールの重合体など）、セ
ルロース誘導体（セルロースアセテート（セルロースジ
アセテート、セルローストリアセテートなど）、セルロ
ースプロピオネート、セルロースブチレート、セルロー
スアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブ
チレートなどのセルロースＣ_2-4アルキルカルボン酸エ
ステル類、セルロースカーバメート類、セルロースエー
テル類など）、シリコーン樹脂（ポリジメチルシロキサ
ン、ポリメチルフェニルシロキサンなど）、ゴム又はエ
ラストマー（ポリブタジエン、ポリイソプレンなどのジ
エン系ゴム、スチレン−ブタジエン共重合体、アクリロ
ニトリル−ブタジエン共重合体、アクリルゴム、ウレタ
ンゴム、シリコーンゴムなど）などから適当に組み合わ
せて選択できる。

【００２０】スチレン系樹脂には、スチレン系単量体の
単独又は共重合体（ポリスチレン、スチレン−α−メチ
ルスチレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合
体など）；スチレン系単量体と他の重合性単量体（（メ
タ）アクリル系単量体、無水マレイン酸、マレイミド系
単量体、ジエン類など）との共重合体、例えば、スチレ
ン−アクリロニトリル共重合体（ＡＳ樹脂）、スチレン
と（メタ）アクリル系単量体との共重合体［スチレン−
メタクリル酸メチル共重合体などのスチレン−（メタ）
アクリル酸エステル共重合体、スチレン−（メタ）アク
リル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル−（メ
タ）アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリ
ル酸メチル−（メタ）アクリル酸共重合体など］、スチ
レン−無水マレイン酸共重合体などが挙げられる。好ま
しいスチレン系樹脂には、ポリスチレン、スチレンと
（メタ）アクリル系単量体との共重合体［スチレン−メ
タクリル酸メチル共重合体などのスチレンとメタクリル
酸メチルを主成分とする共重合体］、ＡＳ樹脂、スチレ
ン−ブタジエン共重合体などが含まれる。

【００２１】（メタ）アクリル系樹脂としては、（メ
タ）アクリル系単量体の単独又は共重合体、（メタ）ア
クリル系単量体と共重合性単量体との共重合体が使用で
きる。（メタ）アクリル系単量体には、例えば、（メ
タ）アクリル酸；（メタ）アクリル酸メチルなどの（メ
タ）アクリル酸Ｃ_1-10アルキル；ヒドロキシアルキル
（メタ）アクリレート；グリシジル（メタ）アクリレー
ト；（メタ）アクリロニトリル；トリシクロデカンなど
の脂環式炭化水素基を有する（メタ）アクリレートなど
が例示できる。共重合性単量体には、前記スチレン系単
量体、ビニルエステル系単量体、無水マレイン酸、マレ
イン酸、フマル酸などが例示できる。これらの単量体は
単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。

【００２２】（メタ）アクリル系樹脂としては、例え
ば、ポリメタクリル酸メチルなどのポリ（メタ）アクリ
ル酸エステル、メタクリル酸メチル−（メタ）アクリル
酸共重合体、メタクリル酸メチル−（メタ）アクリル酸
エステル共重合体、メタクリル酸メチル−アクリル酸エ
ステル−（メタ）アクリル酸共重合体、（メタ）アクリ
ル酸エステル−スチレン共重合体（ＭＳ樹脂など）など
が挙げられ、ポリ（メタ）アクリル酸メチルなどのポリ
（メタ）アクリル酸Ｃ_1-6アルキル、特にメタクリル酸
メチルを主成分（５０〜１００重量％、好ましくは７０
〜１００重量％程度）とするメタクリル酸メチル系樹脂
が好ましい。

【００２３】脂環式オレフィン系樹脂としては、環状オ
レフィン（ノルボルネン、ジシクロペンタジエンなど）
の単独又は共重合体（例えば、立体的に剛直なトリシク
ロデカンなどの脂環式炭化水素基を有する重合体な
ど）、前記環状オレフィンと共重合性単量体との共重合
体（エチレン−ノルボルネン共重合体、プロピレン−ノ
ルボルネン共重合体など）などが例示できる。脂環式オ
レフィン系樹脂は、例えば、商品名「アートン(ARTO
N)」、商品名「ゼオネックス(ZEONEX)」などとして入手
できる。

【００２４】ポリエステル系樹脂には、テレフタル酸な
どの芳香族ジカルボン酸を用いた芳香族ポリエステル
（ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタ
レートなどのポリＣ_2-4アルキレンテレフタレートやポ
リＣ_2-4アルキレンナフタレートなどのホモポリエステ
ル、Ｃ_2-4アルキレンアリレート単位（Ｃ_2-4アルキレン
テレフタレート及び／又はＣ_2-4アルキレンナフタレー
ト単位）を主成分（例えば、５０重量％以上）として含
むコポリエステルなど）が例示できる。コポリエステル
としては、ポリＣ_2-4アルキレンアリレートの構成単位
のうち、Ｃ_2-4アルキレングリコールの一部を、ポリオ
キシＣ_2-4アルキレングリコール、Ｃ_6-10アルキレング
リコール、脂環式ジオール（シクロヘキサンジメタノー
ル、水添ビスフェノールＡなど）、芳香環を有するジオ
ール（フルオレノン側鎖を有する９，９−ビス（４−
（２−ヒドロキシエトキシ）フェニル）フルオレン、ビ
スフェノールＡ、ビスフェノールＡ−アルキレンオキサ
イド付加体など）などで置換したコポリエステル、芳香
族ジカルボン酸の一部を、フタル酸、イソフタル酸など
の非対称芳香族ジカルボン酸、アジピン酸などの脂肪族
Ｃ_6-12ジカルボン酸などで置換したコポリエステルが含
まれる。ポリエステル系樹脂には、ポリアリレート系樹
脂、アジピン酸などの脂肪族ジカルボン酸を用いた脂肪
族ポリエステル、ε−カプロラクトンなどのラクトンの
単独又は共重合体も含まれる。好ましいポリエステル系
樹脂は、通常、非結晶性コポリエステル（例えば、Ｃ
_2-4アルキレンアリレート系コポリエステルなど）など
のように非結晶性である。

【００２５】複数の樹脂としては、通常、非結晶性であ
り、かつ有機溶媒（特に複数の樹脂を溶解可能な共通溶
媒）に可溶な樹脂が使用される。特に、成形性又は製膜
性、透明性の高い樹脂、例えば、スチレン系樹脂、（メ
タ）アクリル系樹脂、脂環式オレフィン系樹脂、ポリエ
ステル系樹脂、セルロース誘導体（セルロースエステル
類など）などが好ましい。

【００２６】樹脂のガラス転移温度は、例えば、−１０
０℃〜２５０℃程度、好ましくは０〜２００℃程度（例
えば、５０〜１８０℃程度）の範囲から選択でき、光拡
散層の強度や剛性の点から、少なくとも１つの樹脂のガ
ラス転移温度は、５０℃以上（例えば、７０〜２００℃
程度）、好ましくは１００〜１７０℃程度であるのが有
利である。樹脂の重量平均分子量は、例えば、1,000,00
0以下（例えば、10,000〜1,000,000程度）、好ましくは
10,000〜700,000程度の範囲から選択できる。

【００２７】複数の樹脂は、第１の樹脂と第２の樹脂と
の組み合わせにより構成でき、第１の樹脂及び第２の樹
脂は、それぞれ単一の樹脂で構成してもよく複数の樹脂
で構成してもよい。第１の樹脂と第２の樹脂との組み合
わせは特に制限されない。例えば、第１の樹脂がスチレ
ン−アリクロニトリル共重合体の場合、第２の樹脂はア
クリル系樹脂（ポリメタクリル酸メチルなど）やポリカ
ーボネート系樹脂などであってよく、第１の樹脂がエー
テル系樹脂（ポリビニルメチルエーテルなど）の場合、
第２の樹脂はスチレン系樹脂（ポリスチレンなど）など
であってよく、第１の樹脂がゴム（ポリブタジエン、ポ
リイソプレンなど）の場合、第２の樹脂はエラストマー
（スチレン−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−
ブタジエン共重合体など）であってよい。さらに、第１
の樹脂がセルロース誘導体（例えば、セルロースアセテ
ートプロピオネートなどのセルロースエステル類）であ
る場合、第２の樹脂は、スチレン系樹脂（ポリスチレ
ン、スチレン−アクリロニトリル共重合体など）、（メ
タ）アクリル系樹脂（ポリメタクリル酸メチルなど）、
脂環式オレフィン系樹脂（ノルボルネンを単量体とする
重合体など）、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル
系樹脂（前記ポリＣ_2-4アルキレンアリレート系コポリ
エステルなど）などであってもよい。

【００２８】前記第１の樹脂と第２の樹脂との割合に関
し、一方の樹脂の割合が偏りすぎると、スピノーダル分
解により形成される連続相の体積分率が偏って、一方の
相が非連続化しやすくなり、液滴相構造を形成し、拡散
光の指向性が低減しやすい。少なくとも共連続相構造を
形成するため、第１の樹脂と第２の樹脂との割合は、例
えば、２０／８０〜８０／２０（重量比）程度、さらに
好ましくは３０／７０〜７０／３０（重量比）程度であ
り、８０／２０〜４０／６０（重量比）、好ましくは７
５／２５〜５０／５０（重量比）程度であってもよい。
３以上の複数の樹脂で光拡散層を形成する場合、各樹脂
の含有量は、通常、１〜９０重量％（例えば、５〜７０
重量％、好ましくは１０〜７０重量％）程度の範囲から
選択できる。

【００２９】本発明の光拡散層は、通常、スピノーダル
分解法などにより、少なくとも相分離構造を有する相分
離構造を形成している。共連続相構造とは、共連続構造
や三次元的に連続又は繋がった構造と称される場合があ
り、少なくとも２種の構成樹脂相が連続している構造
（例えば、網目構造）を意味する。前記光拡散層は、少
なくとも共連続相構造を有していればよく、共連続相構
造と液滴相構造（独立又は孤立した相構造）とが混在し
た中間的相分離構造を有していてもよい。なお、スピノ
ーダル分解において、相分離の進行に伴って共連続相構
造を形成し、さらに相分離を進行させると、連続相が自
らの表面張力により非連続化し、液滴相構造（球状、真
球状などの独立相の海島構造）となる。従って、相分離
の程度によって、共連続相構造と液滴相構造との中間的
構造、すなわち、上記共連続相から液滴相に移行する過
程の相構造も形成できる。本発明では、上記中間的構造
も共連続相構造ということができる。なお、相分離構造
が共連続相構造と液滴構造との混在構造である場合、液
滴相（独立樹脂相）の割合は、例えば、３０％以下（体
積比）、好ましくは１０％以下（体積比）であってもよ
い。共連続相構造の形状は特に制限されず、ネットワー
ク状、特にランダムなネットワーク状であってもよい。

【００３０】本発明の光拡散層は、表面平滑性が高いと
いう特色がある。すなわち、ＪＩＳＢ６０１に準じて
測定したとき、光拡散層の表面の最大高低差は、０．５
μｍ以下（例えば、０〜０．４μｍ、好ましくは０〜
０．３μｍ、さらに好ましくは０〜０．２μｍ程度）で
ある。また、表面の中心線平均粗さは、０．０５μｍ以
下（例えば、０．０４μｍ以下、好ましくは０．０３μ
ｍ以下）である。さらに、光拡散層の表面の平均傾斜角
又は表面の凹凸の平均傾斜角（°）は、例えば、１°以
下（例えば、０．８°以下、特に０．７°以下）であ
る。

【００３１】前記光拡散層は、通常、層又はシート面内
において異方性が低減されており、実質的に等方性であ
る。なお、等方性とは、シート面内のどの方向に対して
も相分離構造（共連続相構造）の平均相間距離が実質的
に等しいことを意味する。そのため、入射光を実質的に
等方的に散乱でき、透過散乱光に光拡散性を付与する。

【００３２】さらに、共連続相構造は、通常、相間距離
（同一相間の距離）に規則性又は周期性を有する。その
ため、光拡散層はブラッグ反射により透過散乱光を特定
方向に指向する。すなわち、光拡散層を利用すると、透
過散乱光に光拡散性と指向性とを付与でき、高い光散乱
性と指向性とを両立できる。従って、反射型液晶表示装
置に装着しても、透過した散乱光を一定の方向に指向さ
せることができ、表示画面を高度に明るくできる。

【００３３】光拡散層において相分離構造の平均周期距
離（同一相間距離）（共連続相などの相分離構造の平均
相間距離）は、例えば、１〜１５μｍ（例えば、２〜１
５μｍ）、好ましくは２〜１１μｍ（例えば、２〜１０
μｍ）、さらに好ましくは２〜８μｍ（例えば、２〜７
μｍ）程度であり、通常、１〜１０μｍ程度である。平
均相間距離が小さすぎると、散乱光強度が低下し指向性
拡散光を得ることが困難であり、平均相間距離が大きす
ぎると、透過散乱光の指向性が低下する。

【００３４】なお、相分離構造の平均周期（共連続相の
平均相間距離）は、例えば、光拡散層の顕微鏡写真（光
学顕微鏡、透過型顕微鏡、位相差顕微鏡、共焦点レーザ
ー顕微鏡など）を画像解析することにより算出できる。

【００３５】本発明の光拡散層は、入射光に対して直進
する光線の割合（直進透過率）が特定の値を有してお
り、フラットな光拡散特性を示すようである。このよう
な直進透過率の範囲は、厚み８〜１５μｍにおいて、例
えば、０．１〜１５％、好ましくは０．５〜１３％（例
えば、０．５〜１２％）、さらに好ましくは１〜１２％
程度であり、特に２〜１１％(例えば、３〜１０％）程
度である。

【００３６】なお、直進透過率は、例えば、図１に示す
散乱測定装置（中央精機（株）製）を用いて測定でき
る。この測定装置は、波長５４３ｎｍの無偏光レーザー
を発射可能な光源ユニット１と、試料（光拡散層）３が
配置可能な試料台２と、前記光源ユニット１からのレー
ザ光を受光可能であり、かつフォトダイオードで構成さ
れた受光部４とを備えている。なお、前記試料台２は回
転可能である。さらに、前記受光部４は、レーザ光の光
路上に位置させることができ、アーム５の回転により前
記試料台２の後方に配置可能であるとともに、試料台２
の前方にも配置可能である。

【００３７】このような装置において、受光部を試料台
の後方に位置させ、受光部のフロントに直径５ｍｍのス
リットおよび０．３５％のＮＤフィルターとを設け、試
料台の光拡散シートに対して垂直にレーザーを入射さ
せ、レーザ光の光路上に位置させた受光部により透過光
を受光し、透過光強度Ａを測定する。なお、レーザ光の
直径は０．１ｍｍであり、試料としての光拡散層と受光
部との間の距離は３０ｃｍである。次いで、光拡散層を
試料台から外し、光拡散層と同等の屈折率を有する透明
ガラス板を配置し、上記と同様にして、透過光強度Ｂを
測定する。直進透過率は下記式により計算される。

【００３８】直進透過率（％）＝（Ａ／Ｂ）×１００前記光拡散層の全光線透過率（透明度）は、例えば、７
０〜１００％程度、好ましくは８０〜１００％程度、さ
らに好ましくは９０〜１００％程度である。なお、全光
線透過率は、日本電色工業（株）製のヘイズメーター
（NDH-300A）により測定できる。

【００３９】透過型光拡散層（又は透過型光拡散シート
やフィルム）は、前記光拡散層単独で構成してもよく、
基板（又は支持体）と、この基板上に形成された光拡散
層とで構成してもよい。基板（基材又は支持体）として
は、通常、透明基板が使用される。基板は、ガラス基板
でもよく、樹脂基板であってもよい。樹脂基板を構成す
る樹脂としては、例えば、セルロースエステル類（セル
ローストリアセテート（ＴＡＣ）、セルロースジアセテ
ートなどのセルロースアセテートなど）、ポリエステル
系樹脂（ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ
ブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリアリレート系
樹脂など）、ポリスルホン系樹脂（ポリスルホン、ポリ
エーテルスルホン（ＰＥＳ）など）、ポリエーテルケト
ン系樹脂（ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテ
ルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）など）、ポリカーボネー
ト系樹脂（ＰＣ）、ポリオレフィン系樹脂（ポリプロピ
レンなど）、環状ポリオレフィン系樹脂（アートン(ART
ON)、ゼオネックス(ZEONEX)など）、（メタ）アクリル
系樹脂、スチレン系樹脂（ポリスチレンなど）、ビニル
エステル又はビニルアルコール系樹脂（ポリビニルアル
コールなど）などが挙げられる。樹脂は耐熱性樹脂であ
ってもよい。透明基板は低複屈折率を有し、光学的に等
方性であるのが好ましい。前記のように、基板は、液晶
セルを構成する透明基板（特に反射型液晶表示装置の液
晶セルを構成する透明基板）であってもよい。

【００４０】基板は、光拡散層との密着性を向上させる
ため、コロナ放電処理などの活性化処理やアンカーコー
ト又は下地処理などの表面処理を行なってもよい。ま
た、前記のように、カラーフィルターが積層された基板
であってもよい。

【００４１】本発明の光拡散層の厚みは、例えば、３〜
５０μｍ、好ましくは５〜３０μｍ、さらに好ましくは
５〜２０μｍ（例えば、５〜１５μｍ）程度である。光
拡散層の厚みが薄すぎると、散乱光の強度が低下し、厚
みが大きすぎると、散乱性が強くなりすぎ、指向性が低
下する。

【００４２】光拡散層は、必要により、液晶表示装置を
構成する部材（特に光学的部材）、例えば、液晶画像を
カラー化、高精細化するための偏光板や位相差板などの
部材に積層してもよい。さらに、液晶セル内に光拡散層
を形成するため、光拡散層の表面（すなわち、液晶側の
面）には透明導電層を蒸着などの手段により形成しても
よい。

【００４３】なお、光拡散層は、種々の添加剤、例え
ば、安定化剤（酸化防止剤、紫外線吸収剤、熱安定剤な
ど）、可塑剤、着色剤（染料や顔料）、難燃剤、帯電防
止剤、界面活性剤などを含有していてもよい。また、光
拡散層の表面には、必要により、種々のコーティング
層、例えば、帯電防止層、防曇層、離型層などを形成し
てもよい。

【００４４】［光拡散層の製造方法］光拡散層は、例え
ば、複数のモノマー又はオリゴマーと重合開始剤とで構
成された重合性組成物を、活性光線(紫外線など)又は熱
により重合させ、重合にともなって相分離を生成させる
重合相分離方法により形成してもよいが、互いに屈折率
の異なる複数の樹脂を含む樹脂含有層からのスピノーダ
ル分解法により形成するのが好ましい。さらに、例え
ば、互いに非相溶の複数の樹脂を含む固相を加熱してス
ピノーダル分解する乾式相分離方法により、少なくとも
共連続相構造を有する相分離構造を形成してもよいが、
複数の樹脂を含む液相からの湿式スピノーダル分解法に
より形成するのが好ましい。この湿式スピノーダル分解
法では、液相から溶媒を蒸発させてスピノーダル分解が
行われるため、原理的には複数の樹脂の相溶性の如何に
かかわらず、実質的に等方性の共連続相構造を有する光
拡散層を形成できる利点があるが、通常、非相溶性（相
分離性）の複数の樹脂を組み合わせる場合が多い。湿式
法において、通常、複数の樹脂を含み、かつ常温で液相
を形成する組成物（例えば、混合液又は溶液）が使用さ
れる。

【００４５】湿式スピノーダル分解法では、互いに屈折
率が異なる複数の樹脂を含む混合液（共通溶媒に溶解し
た樹脂溶液）又は塗布液から溶媒を蒸発させ、スピノー
ダル分解を生じさせることにより共連続相構造を形成で
きる。より具体的には、光拡散層単独で形成された透過
型光拡散層（光散乱手段）は、剥離性支持体に前記混合
液を流延し、混合液中の溶媒を蒸発させることにより、
スピノーダル分解させて相分離を誘起させ、共連続相構
造を有する光拡散層を形成して固定化し、剥離性支持体
から光拡散層を剥離することにより得ることができる。
また、前記基板（透明基板など）と光拡散層とで構成さ
れた透過型光拡散層（光散乱手段）は、液相からのスピ
ノーダル分解を基板（又は支持体）上で生じさせて相分
離を誘起させ、少なくとも共連続相構造を形成して固定
化する方法、接着などのラミネート法を利用して、前記
基板に前記光拡散層を積層する方法などにより得ること
ができる。好ましい方法では、互いに屈折率の異なる複
数の樹脂を含む塗布液を基板上に塗布し、溶媒を蒸発さ
せ、スピノーダル分解により少なくとも共連続相構造を
形成できる。

【００４６】前記複数の樹脂を含む混合液は、通常、共
通溶媒に溶解させた溶液（特に均一溶液）として使用さ
れる。なお、複数の樹脂を含む混合液は、ろ過、遠心分
離などの精製手段により夾雑物を除去して使用できる。
前記共通溶媒は、樹脂の種類及び溶解性に応じて、各樹
脂を溶解可能な溶媒から選択でき、例えば、水、アルコ
ール類（エタノール、イソプロパノール、ブタノール、
シクロヘキサノールなど）、脂肪族炭化水素類（ヘキサ
ンなど）、脂環式炭化水素類（シクロヘキサンなど）、
芳香族炭化水素類（トルエン、キシレンなど）、ハロゲ
ン化炭素類（ジクロロメタン、ジクロロエタンなど）、
エステル類（酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチルな
ど）、エーテル類（ジオキサン、テトラヒドロフランな
ど）、ケトン類（アセトン、メチルエチルケトン、メチ
ルイソブチルケトンなど）、セロソルブ類（メチルセロ
ソルブ、エチルセロソルブなど）、セロソルブアセテー
ト類、スルホキシド類（ジメチルスルホキシドなど）、
アミド類（ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミ
ドなど）などが例示でき、溶媒は混合溶媒であってもよ
い。

【００４７】混合液中の溶質（樹脂）の濃度は、相分離
が生じる樹脂濃度及び流延性やコーティング性などを損
なわない範囲で選択でき、例えば、１〜４０重量％、好
ましくは２〜３０重量％（例えば、５〜２５重量％）程
度である。

【００４８】前記混合液を基板などに流延又は塗布した
後、溶媒の沸点よりも低い温度（例えば、溶媒の沸点よ
りも５〜５０℃、特に１０〜５０℃程度低い温度）で溶
媒を蒸発させることにより、複数の樹脂の相分離を誘起
させてスピノーダル分解することができる。溶媒の蒸発
は、通常、乾燥温度、例えば、３０〜１００℃、好まし
くは４０〜８０℃程度の温度で行うことができる。な
お、前記混合液の流延又は塗布により、通常、透明ない
しほぼ透明なコーティング層又は樹脂層を形成できる。

【００４９】好ましい方法では、樹脂系が高温相分離型
である場合には、樹脂のガラス転移温度以上であって相
分離温度以上に加熱し、樹脂系が低温相分離型である場
合には相分離温度以下に加熱し、スピノーダル分解によ
る相分離を生成させる方法できる。特に、基板などに前
記混合液を塗布し、乾燥した後、加熱によるスピノーダ
ル分解を誘起させるのが好ましい。前記加熱温度は、ス
ピノーダル分解を生じさせ、かつ光拡散層の表面平滑性
を損なわない範囲から樹脂の種類に応じて選択でき、例
えば、１００〜４００℃、好ましくは１４０〜３００℃
（例えば、２００〜３００℃）、さらに好ましくは１５
０〜２５０℃程度である。なお、この加熱工程は、液晶
表示装置の製造プロセスにおける他の熱処理工程（例え
ば、蒸着により透明導電膜を形成するための工程）と兼
ねてもよい。このような方法により、液晶表示装置の製
造工程をより効率化することができる。

【００５０】スピノーダル分解により形成された共連続
相構造は、固化又は構成樹脂のガラス転移温度以下（例
えば、主たる樹脂のガラス転移温度以下）に冷却するこ
とにより固定化できる。

【００５１】このような方法では、微粒子分散型光拡散
層のように粒子径の揃った透明樹脂ビーズをマトリック
ス中に分散させる工程を必要としないため、製品品質、
原料コスト的に有利である。さらに、光拡散層を湿式ス
ピノーダル分解法により形成する方法は、大量生産に適
しており、製造コスト的に有利である。

【００５２】［反射型液晶表示（ＬＣＤ）装置］本発明
の透過型光拡散層は、光拡散性が必要とされる種々の用
途に利用でき、表示装置（特に反射型液晶表示装置、例
えば、反射手段を備えた反射型液晶表示装置、特に反射
手段と偏向手段とを備えた反射型液晶表示装置）に有利
に適用される。液晶表示装置は、１つの偏光板を用いた
偏光板１枚方式の反射型ＬＣＤ装置に限らず、異なる偏
光性を有する２つの偏光板を用いた偏光板２枚方式の反
射型ＬＣＤ装置であってもよい。偏光板１枚方式の反射
型ＬＣＤ装置は、例えば、１枚の偏光板と、種々のモー
ド（ツイストネマチック液晶を用いたＴＮモード、Ｒ−
ＯＣＢ（Optically Compensated Bend) モード、平行配
向モードなど）とを組み合わせた反射型ＬＣＤ装置であ
ってもよい。

【００５３】さらに、本発明の光拡散層は、カイラルネ
マチック液晶の波長選択反射特性を利用した反射型ＬＣ
Ｄ装置にも適用できる。

【００５４】図２は反射型ＬＣＤ装置の一例を示す概略
断面図である。このＬＣＤ装置は、一対の基板（ガラス
板、プラスチックなど）１４ａ，１４ｂの間に液晶（液
晶層）１８が封入された液晶セル１３と、この液晶セル
を構成する基板のうち一方の基板（背面基板）１４ｂに
蒸着などにより積層された反射電極１９とを備えてい
る。液晶セル１３の他方の基板（フロント基板）１４ａ
の一方の面（液晶側の面）には、カラー表示のためのカ
ラーフィルター層１５を介して、光拡散層１６が積層さ
れており、この光拡散層の内面（液晶側の面）には蒸着
などにより透明導電層（又は透明電極）１７が積層され
ている。すなわち、一対の基板１４ａ，１４ｂの対向面
には電極が形成され、一方の基板１４ｂの電極は反射手
段として形成されている。さらには、前記フロント基板
１４ａの他方の面には、位相差フィルム（位相差層）１
２と、前記反射電極１９により反射された反射光を偏向
するための偏光板（偏向層）１１とが積層されている。

【００５５】このような反射型ＬＣＤ装置において、観
察者側のフロント面から入射した光（自然光又は外部光
などの入射光）は光拡散層１６を透過して拡散され、反
射電極１９により反射され、反射光は光拡散層１６を透
過して再度散乱される。特に、光拡散光１６の表面（液
晶１８側の表面）は平滑性が高い。そのため、液晶セル
１３の基板１４ａの表面に光拡散層１６が形成された内
部光拡散層方式の表示装置であっても、自然光又は外部
光により表示面を有効に照明でき、画面内で均一かつ明
るく表示でき、高品質の画質を得ることができる。さら
に、透過した散乱光が指向性を有している場合には、高
い光散乱性で反射光を散乱できるとともに、反射光の強
度を所定の方向に指向させることができる。従って、表
示画面を明るくできるとともに、カラー表示であっても
十分な明るさを確保でき、カラー表示タイプの反射型Ｌ
ＣＤ装置において鮮明なカラー画像を表示できる。

【００５６】本発明は、前記より明らかなように、
（ａ）液晶セル（特に反射型液晶表示装置の液晶セル）
を構成する基板（特に透明基板）であって、反射層に対
して対向する面（液晶側の面）に、必要によりカラーフ
ィルタを介して、光拡散層が形成された基板、（ｂ）こ
の光拡散層に透明導電層が形成された基板も含まれる。
さらに、本発明には、（ｃ）背面基板と透明なフロント
基板とで構成された一対の基板と、これらの基板間に封
入された液晶と、前記背面基板の内面に形成された導電
層と、前記フロント基板の内面（液晶側の面）に形成さ
れた光拡散層と、この光拡散層の内面に形成された透明
導電層とで構成された液晶セルも含まれる。

【００５７】なお、背面基板１４ｂは必ずしも透明であ
る必要はない。また、双方の基板１４ａ，１４ｂは透明
基板であってもよく、反射手段は反射電極である必要は
ない。例えば、前記一対の基板を透明基板で形成し、こ
れらの透明基板の対向面に、透明電極を形成し、一対の
透明基板のうち背面基板には、入射光を反射するための
反射手段（例えば、鏡面反射層などの反射層）を形成し
てもよい。

【００５８】さらに、液晶表示装置において、液晶セル
の後方に入射光を反射するための反射手段が配設され、
この反射手段よりも前方に光拡散層が配設されている限
り、共連続相構造を有する光拡散層の配設位置は特には
限定されない。また、前記偏光板は光の光路（入射路及
び反射路）に配設されていればよく、偏光手段と光拡散
層との配設位置も特に制限されず、偏光手段の前方に光
拡散層を配設してもよい。好ましい態様では、偏光手段
により表示面を明るくするため、液晶セルの前方に偏光
板が配設され、前記液晶セルと偏光板との間に光拡散層
が配設されている。

【００５９】なお、透明導電層（又は透明電極）や反射
電極は、例えば、スズドープ酸化インジウムＩＴＯ、Ｓ
ｂ又はＦドープ酸化スズなどの導電剤や、アルミニウム
などの反射層用基材を用い、反射電極は物理的又は化学
的蒸着法、リソグラフィー法などを利用して形成でき
る。また、導電層（又は電極層）が形成される光拡散層
や基板の面には、密着性を高めるため、前記と同様に、
コロナ放電処理などの表面処理を施してもよい。さら
に、反射手段（反射層）は、アルミニウム蒸着膜などの
薄膜で形成することができる。

【００６０】前記基板、カラーフィルター、光拡散層、
位相差板、偏光板は、粘着剤層などを利用して積層して
もよい。すなわち、本発明の光拡散層は、表示ユニット
の構造と各部材の配列に応じて、他の機能層（基板、偏
光板、位相差板、光反射板、透明導電層など）と積層し
て使用してもよい。なお、反射型ＬＣＤ装置でモノクロ
表示する場合、前記カラーフィルターは必ずしも必要で
はない。

【００６１】また、ＴＦＴ型の液晶表示素子の場合には
前記位相差板は必ずしも必要ではないものの、ＳＴＮ
（Super Twisted Nematic）液晶表示装置では、位相差
板を配設してもよい。位相差板は、適当な部位、例え
ば、フロント透明基板と偏光板との間に配設してもよ
い。このような装置において、光拡散層は偏光板と位相
差板との間に配設してもよく、フロント透明基板と位相
差板との間に配設してもよい。

【００６２】本発明の光拡散層を用いると、反射光に高
い散乱性と指向性を付与できるため、液晶表示画面を全
体に亘り明るく表示でき、視認性を向上できる。そのた
め、反射型ＬＣＤ装置は、例えば、パーソナルコンピュ
ーター（パソコン）、ワードプロセッサー、液晶テレ
ビ、携帯電話、時計、電卓などの電気製品の表示部に幅
広く利用できる。特に、携帯型情報機器の液晶表示装置
に好適に利用できる。

【００６３】

【発明の効果】本発明では、共連続相構造を有し、かつ
表面平滑度の高い光拡散層を用いるため、高品質の画質
を高い効率で得ることができる。特に、液晶セルの基板
表面に光拡散層が形成された内部光拡散層方式におい
て、画面内で均一かつ明るく表示できる。そのため、反
射型液晶表示装置において、自然光又は外部光により表
示面を有効に照明できる。さらに、本発明の方法では、
スピノーダル分解により前記光拡散層を形成できるた
め、品質だけでなく、コスト的にも有利である。さら
に、湿式スピノーダル分解法は、大量生産に適してお
り、生産性及び製造コスト的に有利である。

【００６４】

【実施例】以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細
に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定さ
れるものではない。

【００６５】[実施例１]ポリメタクリル酸メチルＰＭＭ
Ａ（三菱レイヨン(株)製、ＢＲ−８０）６３重量部とス
チレン−アクリロニトリル共重合体ＳＡＮ（テクノポリ
マー(株)製、２９０ZF）３７重量部とを酢酸エチルに溶
解し、濃度１０重量％の樹脂溶液を作製した。樹脂溶液
をろ過後、０．７ｍｍの反射型液晶表示装置用ガラス基
板上に流延し、厚み１２μｍの透明樹脂層を基板上に形
成した。樹脂層を基板ごと２２０℃のオーブン中に入
れ、２０分間熱処理を行った。熱処理後、ガラス基板を
自然放冷し、ガラス基板上に白濁した光拡散層を形成し
た。得られた光拡散層を透過型光学顕微鏡により観察し
たところ、共連続相構造と液滴相構造の中間的な構造を
有しており、相分離構造の周期距離は３．５μｍであっ
た。また、図１に示す装置を用いて直進透過率を測定し
たところ１０％であった。

【００６６】[比較例１]セルローストリアセテートＴＡ
Ｃ（ダイセル化学工業(株)製、ＬＴ−１０）９０重量部
を塩化メチレン／メタノール混合溶媒（９／１；重量
比）９００重量部に溶解した。この樹脂溶液に、粒子径
の揃った平均粒子径３μｍの架橋ポリスチレン微粒子１
０重量部を分散し、表面をコロナ放電処理により親水化
処理した反射型液晶表示装置用ガラス基板上に流延し、
乾燥し、厚み２５μｍの光拡散層を得た。得られた光拡
散層を透過型光学顕微鏡により観察したところ、典型的
な液滴構造（微粒子分散構造）を有していた。

【００６７】上記実施例および比較例で得られた光拡散
層の表面特性を調べた。すなわち、原子間力顕微鏡装置
ＡＦＭ（セイコーインスツルメンツ（株）製，ＳＰＩ３
８００）を用いて、実施例の光拡散層表面の凹凸状態を
測定した。なお、測定表面は静電気除去し、測定モード
はＤＦＭモード（Dynamic Force Microscopy）、カンチ
レバーにはシリコン単結晶製ＤＦ２０型を用い、スキャ
ン速度１Ｈｚにて走査した。走査によって得られた断面
（走査距離＝約2４0μｍ）の例を図３に示す。このよう
な走査を４回繰り返し、この平均値からJIS B601に示さ
れた方法に基づき、最大高低差、中心線平均粗さ、平均
傾斜角を算出した。

【００６８】その結果、最大高低差は０．０９μｍ、中
心線平均粗さは０．０２μｍであった。このことは、反
射型液晶表示装置における画面の劣化を引き起こすよう
な凹凸は存在しないことを示す。また、平均傾斜角は
０．６°であり、液晶のチルト角に大きな影響を及ぼす
ような凹凸による傾斜は存在しないことがわかる。

【００６９】これに対して、上記と同様にして比較例の
光拡散層を走査したところ、最大高低差は１．０μｍあ
り、反射型液晶表示装置における画面の劣化を引き起こ
すような致命的な凹凸部があることがわかった。これ
は、乾燥に伴なって樹脂溶液が体積変化するのに対して
微粒子が体積変化しないことにより、表面近傍の微粒子
由来の凹凸が原因であると推測される。

【００７０】さらに、実施例および比較例の光拡散層の
背面にそれぞれアルミニウム反射板を設け、図１の測定
装置を用いて反射光の散乱測定を行なった。その結果を
図４に示す。なお、この方法では正反射方向（光散乱層
の面に対して垂直方向）を０°とする。図４から、実施
例の光拡散層は、スピノーダル分解による周期的な相分
離構造を有し、かつフラットな散乱特性を有することか
ら、散乱の中心に近づくほど強度の強くなる比較例の光
拡散層よりも、表示画面の明るさと均一性とを高いレベ
ルで両立が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は直線透過率を測定するための散乱測定装
置を示す概略図である。

【図２】図２は反射型ＬＣＤ装置の一例を示す概略断面
図である。

【図３】図３は原子間力顕微鏡装置ＡＦＭを用いて測定
した実施例の光拡散層表面の凹凸状態を示す図である。

【図４】図４は図１に示す装置を用いて実施例の光拡散
層について測定した反射光の散乱光強度分布を示すグラ
フである。

【符号の説明】

１１…偏光板１２…位相差フィルム１３…液晶セル１４ａ，１４ｂ…基板１５…カラーフィルター層３，１６…光拡散層１７…透明導電層１８…液晶１９…反射電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに屈折率の異なる複数の樹脂で構成
され、かつ少なくとも共連続相構造を有する光拡散層で
あって、ＪＩＳＢ６０１に準じて測定したとき、最
大高低差０．５μｍ以下、中心線平均粗さ０．０５μｍ
以下の表面を有する透過型光拡散層。
【請求項２】光拡散層が、基板上に形成され、かつ液
相からのスピノーダル分解により形成された共連続相構
造、もしくは共連続相と液滴相とが混在した中間的な相
分離構造を有しており、光拡散層の相分離構造の平均周
期距離が１〜１５μｍである請求項１記載の透過型光拡
散層。
【請求項３】反射型液晶表示装置の液晶セルを構成す
る透明基板に形成されており、厚みが３〜５０μｍであ
る請求項１記載の透過型光拡散層。
【請求項４】互いに屈折率の異なる複数の樹脂を含む
樹脂含有層からのスピノーダル分解を基板上で生じさ
せ、少なくとも共連続相構造を形成し、光拡散層を製造
する方法。
【請求項５】互いに屈折率の異なる複数の樹脂を含む
塗布液を基板上に塗布し、溶媒を蒸発させ、スピノーダ
ル分解により少なくとも共連続相構造を形成する請求項
４記載の光拡散層の製造方法。
【請求項６】塗布液を基板上に塗布し、乾燥した後、
加熱する請求項５記載の光拡散層の製造方法。
【請求項７】（メタ）アクリル系樹脂とスチレン系樹
脂とを溶解した塗布液を、透明基板上に塗布し、乾燥し
た後、１４０〜３００℃に加熱する請求項４記載の光拡
散層の製造方法。