JP3545447B2 - Light diffusion film - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、光拡散フィルムに関し、特に液晶表示のバックライト用に適する光拡散フィルムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶表示のバックライト用光拡散板としては、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂等の光透過性樹脂の表面に凹凸を形成することによって得られている。しかしながらこれらの処理の光拡散フィルムだけでは最近の液晶表示に適したバランスのとれた光透過性、光拡散性を得ることは困難であった。
また一方で光拡散フィルムとしてポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂等に光拡散剤を分散することにより得ることもなされている。
光拡散剤としては、炭酸カルシウムを用いたものとして特開昭５０−１４６６４６号公報、特開昭６０−１７５３０３号公報、特開昭６１−４７６２号公報、特開平３−７８７０１号公報が、真珠顔料を用いるものとして特開昭５５−８４９７５が、ポリスチレン粒子を用いるものとして特開昭５６−３３６７７が、シリコーン樹脂粒子を用いるものとして特開平１−１７２８０１が、シリカ粒子を用いるものとして特開平２−１７３７０１が、屈折率と拡散剤の粒子径を特定した架橋有機ポリマーを使用するものとして特開昭６３−２９１００２と数多く提案されている。しかるに、本願で提案するアクリル粒子を光拡散剤として使用するものは提案されていない。
上記光拡散板は主に従来のバックライトの蛍光管が液晶パネルの直下にある直視型の液晶ディスプレイあるいは投影型の液晶ディスプレイの光拡散板として提案されたものがほとんどである。
前記特開平１−１７２８０１には、光拡散剤にシリコーン樹脂粒子を用いて光透過性樹脂中に配合分散させた組成物をフィルム基材に塗布した光拡散フィルムが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】近年、液晶ディスプレイへの要求として高輝度化、薄型化が強く望まれており、薄型化への対応として、バックライトの蛍光管を液晶パネルの直下ではなく、パネルの辺に沿って配置し、導光板おとび反射板で均一に照らす導光板方式が増加する傾向にある。しかしながら、導光板方式はパネル直下型に比べ光の利用効率が悪く暗いという欠点がある。従って、導光板方式のバックライトに使用する光拡散フィルムとしては、より一層の高輝度が要求される。しかるに、前記従来の技術の光透過性樹脂中に光拡散剤を配合分散させた光拡散板では、支持体が無いために厚さを一定以下に薄くすることができないことや、輝度が低下してしまう等の問題が有り使用することができない。前述の特開平１−１７２８０１に提案されているシリコーン樹脂粒子を光拡散剤として配合分散させた組成物をフィルム基材に塗布したものは光学特性や耐候性が劣るという問題がある。本発明の目的は、はかかる問題点を克服し、またバックライトの導光板と密着しても、ニュートンリングが発生せず、輝度ムラが発生しにくく、光透過性と光拡散性が高いレベルでバランスのとれた光拡散フィルムを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成せんと鋭意研究を行った結果、一定範囲の粒径を有するアクリル系粒子を一定範囲内の適合量で光透過性樹脂中に配合分散した組成物をフィルム基材上に塗布することにより上記目的を達成できることを見いだした。さらにバインダーである光透過性樹脂に光拡散フィルムの基材に最も良く使用されるポリエチレンテレフタレートやポリカーボネート等のフィルムとの接着が良好で、コーティング適性や耐候性に優れ、さらにアクリル系粒子との濡れ性や屈折率の差の制御が良好なポリエステル重合体を使用することで光透過性、光拡散性が良好にバランスがとれ、また輝度ムラが発生しにくい光拡散フィルムが得られることを見いだし発明に至ったものである。その手段は次のとおりである。
（１）本願第１の発明は、導光板方式のバックライトに使用する光拡散フィルムであって、
透明性基材の導光板と接し無い側の面には、光透過性樹脂の単体あるいは混合体１００質量部に対して、該光透過性樹脂の単体あるいは混合体との屈折率が０．０１〜０．１５の範囲で異なり、且つ平均粒子径（ここでいう平均粒子径とは、粒子体積の累計をプロットした積分曲線において、体積累計５０％に対応する粒子径をさすものであり、コールターカウンター等の装置を用いて求められる。）が１〜５０μｍであるアクリル系粒子５０〜５００質量部からなる光拡散層を有し、前記基材の導光板と接する側の面には、光透過性樹脂の単体ないしは混合体１００質量部と無機フィラー０．５〜５質量部からなり、導光板との密着を防止する為の背面コート層を有することを特徴とする光拡散フィルム。
（２）本願第２の発明は、上記背面コート層において、帯電防止剤を該背面コート層中に練り込みないしは表面にコーティングしたことを特徴とする光拡散フィルム。
なお、本明細書中では、背面コート層、背面マット層、マットコート層及びマットコーティング層は、形状表現や省略を表わし、いずれも同意語である。
【０００５】
【作用】本発明によれば、全光線透過率が９０％以上、ヘイズが８５％以上のバランスのとれた良好な光透過性、光拡散性があり、またバックライトの導光板と密着しても、ニュートンリングが発生せず、輝度ムラが発生しにくい光拡散フィルムが得られる。
【０００６】
【構成】
本発明を図面等により詳細に説明する。図１は近年の液晶ディスプレー装置の概念図である。バックライト蛍光管１から照射された光は導光板２とその背後にある反射板３で前方（図では右方向）に送られ、該導光板２上に置かれた光拡散フィルム４により拡散されて、２枚の偏光板５および液晶パネル６を透過する。図２は本発明に関連する光拡散フィルム４の断面図であり層構成を示している。図２（ａ）は、基材７の片面または両面に光透過性樹脂８にアクリル系粒子９を分散させた光拡散層１０を有する光拡散フィルムを示している。図２（ｂ）は、基材７の前記光拡散層１０のない側をエンボスあるいはサンドブラスト処理によって荒らした場合を示している。そして、本発明による光拡散フィルム４である図２（ｃ）は、基材７の前記光拡散層１０のない側に無機質フィラー１３をバインダー樹脂１４に分散したマットコーティング層（背面コート層）１２を設けた場合を示している。
【０００７】
本発明に使用される前記光透過性樹脂８は、アクリル系粒子９による光拡散層のバインダーとして、例えばポリエステル樹脂、アクリル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ塩化ビニリデン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、エポキシ系樹脂、セルローズ系樹脂、オルガノシロキサン系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリサルホン系樹脂、ポリアリレート系樹脂等が使用できる。この中でも、アクリル系粒子９との屈折率差の制御性、濡れ性や基材７との接着性あるいは樹脂自体の耐擦傷性、耐光性、透明性などの点から、ポリエステル系樹脂が特に望ましい。
【０００８】
本発明の光拡散剤に使用されるアクリル系粒子９としては、メタクリレート重合体、代表的な例としてメチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、ブチルメタクリレート等が、又アクリレート重合体、代表的な例としてメチルアクリレート、エチルアクリレート、ｎ−プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、ブチルアクリレート等が、芳香族ビニルモノマーとしてスチレン、ビニルトルエン、α−メチルスチレン、ハロゲン化スチレン等がさらに架橋性モノマーとしてはアリルメタクリレート、トリアリルシアヌレート等を重合させることによって得られる平均粒子径１〜５０μｍのポリマーであり、望ましくは平均粒子径３〜１０μｍのポリマーであり、これらのアクリル系粒子９は単独もしくは２種類以上の組み合わせで用いても良い。
なお、本発明の目的を達成する範囲内において商品価値を高めるために光安定剤、熱安定剤、帯電防止剤、その他の添加剤を別に添加配合しても良い。
【０００９】
本発明に使用される基材７は、透明性、耐光性、コーティング適性からポリカーボネートないしはポリエチレンテレフタレートを使用することが望ましく、またバックライトの導光板２と密着するとニュートンリングが発生し輝度ムラの原因になる場合があるため、基材７の光拡散層１０のある面と異なる面ないしは両面にエンボス、サンドブラスト処理あるいは炭酸カルシウム、シリカ等の無機質フィラー１３をポリエステル系あるいはアクリル系樹脂に分散させたマットコート層１２を設ける等で凹凸を形成し導光板２との密着を防止することが望ましく、さらにこのマット処理により基材７での光の反射を防止する効果があればなお良い。基材の厚みについては取扱い易さの点から５０〜２００μｍが望ましい。
【００１０】
本発明に使用される前記基材７へのアクリル系粒子９を光透過性樹脂８に分散した組成物の基材上へのコーティングはディピング法、カーテンフロー法、ロールコート法、ナイフコート法等が使用できるが、前記組成物の粘度、目的とする皮膜厚さ、基材の表面状態等を勘案して最適なものを選んで行う。
【００１１】
【実施例】
以下に実施例及び比較例をあげて詳細に説明するが、先ず本発明による光拡散フィルムの評価法について説明する。
（１）光学特性評価
幅３ｃｍ，長さ６ｃｍのサンプルをスガ試験機（株）製ＳＭ−５ＳＭカラーコンピューターによって全光線透過率及びヘイズについて測定し、従来の光拡散板より明るい為の条件として全光線透過率は９０％以上を、また導光板上にある面内の輝度の分布を均一にする為の白インキのドット等が光拡散フィルムを二枚重ねた時に目立たなくする為の条件としてヘイズについては８５％以上のものを良品と判定した。
（２）接着性評価
基材とコーティング層との接着性の評価は碁盤目試験（ＪＩＳ Ｋ５４００）を行い、さらにその上からテープ剥離試験を行って良否を判定した。
（３）ブロッキング評価
光拡散層と基材または背面コート層とのブロッキングの評価は、サンプルサイズ５ｃｍ×５ｃｍでブロッキング試験機を使用し、圧力条件３．０Ｋｇｆ／ｃｍ2 ，試験面積３ｃｍφ、湿温度条件４０℃、９０％ＲＨ，３０時間で行い、評価はブロッキングの状態を目視で判断した。
（４）表面及び断面観察
表面の凹凸形状及び断面形状は、日本電子（株）製走査型電子顕微鏡ＪＳＭ−５３００による観察と（株）小坂研究所三次元形状粗さ測定器ＳＥＦ−１０Ｋ・ＡＹ２２によって表面粗さの評価を行った。
（５）高温高湿試験
高温高湿試験はデシケーター中で調湿方法をグリセリン調湿法（水５２ｍｌにグリセリン２８ｍｌ約３５％溶液）で、設定温度６０℃、設定湿度９０％ＲＨ，１２００時間の試験条件でサンプル形状２１ｃｍ×８ｃｍで行った。評価は光拡散フィルムのカール、コーティング層の剥離等の外観を目視で、光学特性については前述した方法により評価を行った。
（６）耐光試験
耐光試験は、スガ試験機（株）製キセノンロングライフウェザーメーターＷＥＬ−２５ＡＸ−ＨＣ−ＢＥｃ・Ｌによりキセノンランプで３２０Ｗ／ｍ2 ×５００時間＝５６００００ＫＪ／ｍ2 、設定温度６５℃、設定湿度５０％ＲＨの条件でサンプル形状７×１２ｃｍ（照射面積４．５ｃｍ×５．５ｃｍ）で行った。
評価は、黄変度評価法（ＪＩＳ Ｋ７１０３）に沿ってスガ試験機（株）製ＳＭカラーコンピューターＴＭ式２光路眩防止光学系ＳＭ−５−１Ｓ−２Ｂで反射法により測定径φ３ｃｍであて板（ｘ，ｙ，ｚ＝１．６，１．６，２．１）を使用して行った。
（７）表面抵抗測定
表面抵抗値の測定は、三菱油化（株）ＨｉｒｅｓｔａＨＴ−２１０を使用し、測定条件２５℃、５５％ＲＨで行った。
【００１２】
（８）実施例、参考例及び比較例
基材には、５０、７５、１００、１２５μｍ厚のポリエチレンテレフタレートフィルムのヘイズの異なる帝人（株）製Ｏ，ＨＳ，Ｓタイプ及びアイ・シー・アイ・ジャパン（株）製ＭＸ−７７０，ＭＸ−５１６タイプを使用した。基材の種類や厚みによる差は認められるものの若干の差であり使用した基材は全て十分に使用に耐えうるが、特に１００μｍＰＥＴフィルム帝人（株）製ＨＳタイプとアイ・シー・アイ・ジャパン（株）製ＭＸ−５１６タイプを使用するのが望ましい。背面のマット処理品として参考例４〜５に示したようにサンドブラスト処理を片面に施した帝人（株）製ＰＳタイプや片面にマットコーティング層を設けた帝人（株）製ケミカルマットフィルムを使用したが、実施例１に示したように後述するマットインキを帝人（株）製ＨＳタイプにコーティングした基材を使用するのがより望ましい。
【００１３】
また、光拡散フィルムを静電防止する方法として静防ＰＥＴである帝人（株）製ＨＭＷタイプとアイ・シー・アイ・ジャパン（株）製ＭＸ−５３９タイプを使用した。光拡散層インキのバインダーは、ポリエステル樹脂（例えば東洋紡（株）製バイロン２００）を用いた。硬化剤は使用しない場合においても充分使用に耐えるが、より耐スクラッチ性を向上させるためには前記ポリエステル樹脂１００重量部に対して、イソシアネート系ＸＥＬ硬化剤（ザ・インクテック（株）製）を０〜１０重量部使用することが望ましく、特に望ましくは前記ポリエステル樹脂１００重量部に対してＸＥＬ硬化剤２．７重量部である。しかし前記ポリエステル１００重量部に対しＸＥＬ硬化剤を１０重量部以上使用すると比較例５と参考例１の比較から全光線透過率が減少する傾向が認められた。
【００１４】
光拡散剤としては、総研化学（株）製ＭＰ及びＭＲシリーズ（粒子径０．１〜９０μｍ）と積水化成品工業（株）製ＭＢＸシリーズ（粒子径５〜１００μｍ）と総研化学（株）製ＭＲ−７ＨＧ（平均粒子径６．０μｍ）を用いた時がもっとも良い結果を得、その時のビーズの粒度分布を表３と図４に示す。前記のポリエステル樹脂１００重量部中アクリル系粒子を５０〜５００重量部配合分散するが、比較例１、２及び参考例１、２、３の比較から前記ポリエステル樹脂１００重量部に対して光拡散剤が５０重量部以下のものではヘイズが低下してしまい、５００重量部以上のものではヘイズ、全光線透過率が小さくなる。
【００１５】
使用するアクリル粒子は平均粒子系が１〜５０μｍの範囲が望ましく、比較例３、４及び参考例１に示すように１μｍ以下では全光線透過率が悪く、逆に５０μｍ以上ではヘイズが小さい傾向を示す。前記ポリエステル樹脂とアクリル粒子の屈折率は０．０１〜０．１５の範囲が望ましく、屈折率差が０．１５あるいは０．０１以下では光学特性が不良であった。本発明において、特に前記ポリエステル樹脂とアクリル粒子の屈折率を調整しない場合は前記ポリエステル樹脂の屈折率が１．５５、アクリル粒子が１．４９であり屈折率差は０．０６であった。
【００１６】
光拡散フィルムへの静電防止処理として参考例６、実施例１に示すように前述の光拡散層及び後述の背面マット層それぞれに静電防止剤（帯電防止剤）を練り込みないしコーティングした。使用した静電防止剤は、日本油脂（株）製エレガンＴＯＦ−１１００ＴＭ、エレガンＴＯＦ−１１００，瀧原産業（株）製スタチサイド、松本油脂（株）製ＴＢ−１２８，ＴＢ−３５、花王（株）製エレクトロストリッパーＱＮまたはＥＡ，日本純薬（株）製ジュリマーＳＴＰ−５０２、三菱油化（株）サフトマーＴＭ−２０００を表面抵抗値が１０11〜１０12Ω／□になるように添加ないしはコーティングを行った。特にエレガンＴＯＦ−１１００ＴＭを添加量２０％以下で練り込んで使用するのが最も望ましい。またバインダーに対してビーズないしはフィラーが特に多い場合は、インキの長期保存性を高めるために沈降防止剤を添加したが特性への添加による影響は認められなかった。
【００１７】
次にコーティング法について述べる。コーティングはロールコート方式で行ったが特にコーティング面の安定性から３本リバースコーティングが望ましい。希釈溶剤にはトルエン／ＭＥＫを１／１の比で用い、インキの固形分は約３０〜４０％に調整した。コーティング後、乾燥炉にて熱風乾燥した後に５０℃、４８時間エージングを行いコーティング層の硬化を行った。
乾燥後のコーティング層の厚みは約２０μｍであるがコーティング後のコーティング表面と断面を走査型電子顕微鏡により観察するとバインダーに対するアクリル粒子の割合（Ｐ／Ｖ比）が大きいと光拡散層中に気泡が認められヘイズは大きいが全光線透過率が低く輝度も低い傾向にあり、逆にＰ／Ｖ比が小さいと表面の凹凸が小さく全光線透過率は大きいがヘイズは小さく輝度も小さい傾向にある。表面の形状はビーズとバインダーによる凹凸が大きく表面積が大きいもので、且つ光拡散層中に気泡が無いものほど輝度が高く良好な特性を示す。又ビーズはバインダーで覆われており存在しているものの方がより良好な輝度を示す傾向がある。例えば表面の凹凸による輝度への影響として三次元形状粗さ測定器での測定では輝度が大きい光拡散フィルムの表面粗さは、中心線平均粗さＲａ＝２μｍ、最大高さＲｔ＝１８μｍ、十点平均粗さＲｚ＝１６μｍ、中心線山高さＲｐ＝８μｍを、又輝度の小さい光拡散フィルムでは中心線平均粗さＲａ＝０．２μｍ、最大高さＲｔ＝１．５μｍ、十点平均粗さＲｚ＝１．３μｍ、中心線山高さＲｐ＝０．７μｍを示した。前述の表面の凹凸による輝度への影響はＰ／Ｖ比だけでなくコーティング方法及び条件によっても変化し、特に表面の亀甲模様の有無とその形状によって大きく変化することが認められ、本発明ではインキ粘度、乾燥条件、コーティング速度、塗工量等のコーティング条件を最適化した。断面形状を観察すると光拡散層中のアクリル系粒子は１〜３層程度積層して存在しているが亀甲模様を大きくしていくと基材上にビーズの存在しない溝の部分が生じ、さらに亀甲模様を大きくするとアクリル系粒子の存在しない溝の部分が大きくなりすぎ、ヘイズが減少してしまう傾向が認められた。本発明によって得られた光拡散フィルムの視覚測定結果をエッジ型バックライトを使用し輝度で示す。
図３のように、本発明の光拡散フィルムを使用すると高輝度で広い視角をもつ表示が得られる。さらに２枚重ねて使用することによりバックライト面の法線方向（図３では０°）の輝度を増加させる集光効果が本発明の光拡散フィルムに認められた。
【００１８】
前述したように、導光板との密着を防止する為に導光板と接する面にマット処理があることが望ましい。背面マットコーティングインキはポリエステル樹脂（例えば東洋紡（株）製バイロン２００、東洋モートン（株）製アドコートＡＤ３３５ＡＥ）を用いた。硬化剤を使用しない場合においても充分使用に耐えるが、より耐スクラッチ性を向上させる為には前記ポリエステル樹脂１００重量部に対して、イソシアネート系ＸＥＬ硬化剤（ザ・インクテック（株）製）を０〜１０重量部使用することが望ましく、特に望ましくは前記ポリエステル樹脂１００重量部に対してＸＥＬ硬化剤２．７重量部である。
【００１９】
マット剤としては、マイクロシリカ日本エアロジルＯＫ４１２（粒子系４μｍ）を使用した。前記のポリエステル樹脂１００重量部中にマイクロシリカ粒子を０．５〜５重量部配合分散するが、前記ポリエステル樹脂１００重量部に対してマット剤の３重量部が特に望ましい。
コーティングはやはりロールコーティング方式で行い特に３本リバースコーティングがコーティング面の安定性から適している。塗工量と膜厚は全光線透過率を下げず且つ導光板との密着を防止する程度の表面粗さが必要で有るため、塗工量５〜０．１ｇ／ｍ2 、膜厚４〜１０μｍ程度の範囲であり望ましくは塗工量１〜０．５ｇ／ｍ2 で膜厚は５μｍである。また前述したように影響しない範囲で静電防止剤をこの背面マット層に練り込みないしコーティングする方が望ましい。
【００２０】
（参考例１）基材は１００μｍ厚の帝人（株）製ＨＳタイプポリエチレンテレフタレートフィルムを使用した。光拡散インキの組成は以下のとおりである。
【００２１】
（参考例２）基材は１００μｍ厚の帝人（株）製ＨＳタイプポリエチレンテレフタレートフィルムを使用した。光拡散インキの組成は以下のとおりである。
【００２２】
（参考例３）基材は１００μｍ厚の帝人（株）製ＨＳタイプポリエチレンテレフタレートフィルムを使用した。光拡散インキの組成は以下のとおりである。
バインダー：東洋紡（株）製バイロン２００ポリエステル樹脂 １００重量部
光拡散剤 ：積水化成品工業（株）製ＭＢＸ−８（平均粒子径１０μｍ） ７０重量部
希釈溶剤 ：トルエン １３０重量部
メチルエチルケトン １００重量部
固形分 ：５０％
【００２３】
（参考例４）基材は１００μｍ厚の帝人（株）製ＰＳタイプ背面サンドブラストマットタイプポリエチレンテレフタレートフィルムを使用し、サンドブラストマット面と異なる面に参考例１と同様な光拡散インキ及びコーティングで光拡散層を設けた。この時乾燥時の塗工量は、１１ｇ／ｍ2、膜厚は２０μｍであった。
【００２４】
（参考例５）基材は１００μｍ厚の帝人（株）製ケミカルマットタイプポリエチレンテレフタレートフィルムを使用し、そのケミカルマット面と異なる面に参考例１と同様な光拡散インキ及びコーティングで光拡散層を設けた。
【００２５】
（実施例１）基材は１００μｍ厚の帝人（株）製ＨＳタイプポリエチレンテレフタレートフィルムを使用し、片面に参考例１と同様な光拡散インキ及びコーティングで光拡散層を設けた。さらに上記拡散層と異なる面に背面マット層（背面コート層）をコーティングした。背面マット層インキの組成は以下のとおりである。
（測定条件２５℃、５５％ＲＨ）であった。
【００２６】
（参考例６）基材は１００μｍ厚の帝人（株）製ＨＳタイプポリエチレンテレフタレートフィルムを使用した。光拡散インキの組成は以下のとおりである。
条件２５℃、５５％ＲＨ）であった。
【００２７】
（参考例７）基材は１００μｍ厚の帝人（株）製ＨＳタイプポリエチレンテレフタレートフィルムを使用した。光拡散インキの組成は以下のとおりである。
【００２８】
（比較例１）基材は１００μｍ厚の帝人（株）製ＨＳタイプポリエチレンテレフタレートフィルムを使用した。光拡散インキの組成は以下のとおりである。
【００２９】
（比較例２）基材は１００μｍ厚の帝人（株）製ＨＳタイプポリエチレンテレフタレートフィルムを使用した。光拡散インキの組成は以下のとおりである。
【００３０】
（比較例３）基材は１００μｍ厚の帝人（株）製ＨＳタイプポリエチレンテレフタレートフィルムを使用した。光拡散インキの組成は以下のとおりである。
【００３１】
（比較例４）基材は１００μｍ厚の帝人（株）製ＨＳタイプポリエチレンテレフタレートフィルムを使用した。光拡散インキの組成は以下のとおりである。
【００３２】
（比較例５）基材は１００μｍ厚の帝人（株）製ＨＳタイプポリエチレンテレフタレートフィルムを使用した。光拡散インキの組成は以下のとおりである。
【００３３】
以上の実施例１、参考例１〜７、比較例１〜５についての実施条件および光学特性等を表１、表２で総括する。
【００３４】
【表１】
【表２】
【００３６】
【表３】
【００３７】
【発明の効果】本発明により薄型で、バックライトの導光板と密着しても、ニュートンリングが発生せず、輝度ムラが発生しにくく、全光線透過性と光拡散性が高いレベルで、バランスのとれた光拡散フィルムを得ることが出来、液晶表示のバックライト用として効果的であり、液晶表示の高輝度化をもたらすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】液晶ディスプレー装置概念図
【図２】本発明による光拡散フィルムの断面図
【図３】本発明による光拡散フィルムの輝度測定
【図４】光拡散剤（総研化学（株）製ＭＲ−７ＨＧ）の粒度分布
【００３８】
【符号の説明】
１：バックライト蛍光管
２：導光板
３：反射板
４：光拡散フィルム
５：偏光板
６：液晶パネル
７：基材フィルム
８：光透過性樹脂
９：アクリル系粒子
１０：コーティング層
１１：エンボスあるいはサンドブラスト処理
１２：背面コート層
１３：無機質フィラー粒子
１４：バインダー[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a light diffusion film, and more particularly to a light diffusion film suitable for a backlight of a liquid crystal display.
[0002]
[Prior art]
BACKGROUND ART Conventionally, a light diffusion plate for a backlight of a liquid crystal display has been obtained by forming irregularities on the surface of a light transmitting resin such as a polymethyl methacrylate resin or a polycarbonate resin. However, it has been difficult to obtain a well-balanced light transmittance and light diffusion suitable for recent liquid crystal displays only with the light diffusion films of these treatments.
On the other hand, a light diffusion film is also obtained by dispersing a light diffusion agent in a polymethyl methacrylate resin, a polycarbonate resin or the like.
JP-A-50-146646, JP-A-60-175303, JP-A-61-4762 and JP-A-3-78701 disclose the use of calcium carbonate as a light diffusing agent. JP-A-55-84975 employs a pigment, JP-A-56-33677 employs polystyrene particles, JP-A-1-172801 employs silicone resin particles, and JP-
Most of the light diffusing plates have been proposed as a light diffusing plate of a direct-view liquid crystal display or a projection liquid crystal display in which a conventional fluorescent tube of a backlight is directly below a liquid crystal panel.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-172801 discloses a light diffusion film in which a composition in which silicone resin particles are used as a light diffusing agent and mixed and dispersed in a light transmitting resin is applied to a film substrate.
[0003]
In recent years, there has been a strong demand for a liquid crystal display to have a high luminance and a low thickness. In order to cope with the reduction in the thickness, a fluorescent tube of a backlight is not provided directly below a liquid crystal panel. There is a tendency to increase the number of light guide plates arranged along the sides of the panel and uniformly illuminated by the light guide plate and the reflection plate. However, the light guide plate method has a drawback that the light use efficiency is lower and the light is darker than the direct light type. Therefore, a light diffusion film used for a light guide plate type backlight is required to have even higher luminance. However, in the light diffusing plate in which the light diffusing agent is mixed and dispersed in the light transmissive resin according to the related art, the thickness cannot be reduced to a certain value or less due to the absence of the support, and the brightness decreases. Cannot be used due to problems such as When a composition prepared by mixing and dispersing silicone resin particles as a light diffusing agent proposed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-172801 is applied to a film substrate, there is a problem that optical properties and weather resistance are poor. An object of the present invention is to overcome such a problem,Also, even if it comes into close contact with the light guide plate of the backlight, Newton rings do not occur, and luminance unevenness hardly occurs,It is an object of the present invention to provide a light diffusion film in which light transmission and light diffusion are balanced at a high level.
[0004]
Means for Solving the Problems The present invention has made intensive studies to achieve the above object, and as a result, it has been found that acrylic particles having a certain range of particle size are incorporated into a light-transmitting resin in an appropriate amount within a certain range. It has been found that the above object can be achieved by applying the dispersed composition onto a film substrate. Furthermore, it has good adhesion to the light-transmitting resin, which is the binder, with films such as polyethylene terephthalate and polycarbonate, which are most often used as the base material of the light-diffusing film, and has excellent coating suitability and weather resistance, and further wets with acrylic particles. Invention that the use of a polyester polymer with good control of the difference in the refractive index and the refractive index makes it possible to obtain a light diffusion film in which the light transmittance and the light diffusion are well balanced and the luminance unevenness is hardly generated. It has been reached. The means are as follows.
(1)1The invention ofA light diffusion film used for a light guide plate type backlight,
transparencyBase materialSide not in contact with light guide plateIn terms ofIsThe refractive index of the light-transmitting resin alone or in the range of 0.01 to 0.15 with respect to 100 parts by mass of the light-transmitting resin or the mixture, and the average particle diameter(Here, the average particle diameter refers to a particle diameter corresponding to a cumulative volume of 50% in an integral curve plotting the cumulative particle volume, and is determined using a device such as a Coulter counter.)Consists of 50 to 500 parts by mass of acrylic particles having a particle size of 1 to 50 μm.Light diffusion layerHaving the base materialSide in contact with light guide plateIn terms ofIs100 parts by mass of a light-transmitting resin or a mixture thereof and 0.5 to 5 parts by mass of an inorganic filler.To prevent close contact with the light guide plate.A light diffusion film having a back coat layer.
(2)2The present invention provides a light-diffusing film, wherein an antistatic agent is kneaded into the back coat layer or coated on the surface in the back coat layer.
In this specification, the back coat layer, the back mat layer, the mat coat layer, and the mat coating layer represent shapes and abbreviations, all of which are synonymous.
[0005]
According to the present invention, good light transmittance and light diffusivity with a total light transmittance of 90% or more and a haze of 85% or more are well balanced.ButIn addition, even when the light diffusing film is in close contact with the light guide plate of the backlight, a Newton's ring does not occur, and a light diffusion film which does not easily cause uneven brightness can be obtained.
[0006]
【Constitution】
The present invention will be described in detail with reference to the drawings and the like. FIG. 1 is a conceptual diagram of a recent liquid crystal display device. Light emitted from the backlight
[0007]
The light-transmitting
[0008]
As the acrylic particles 9 used in the light diffusing agent of the present invention, methacrylate polymers, typical examples include methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, butyl methacrylate, etc., and acrylate polymers, typical examples Methyl acrylate, ethyl acrylate, n-propyl acrylate, isopropyl acrylate, butyl acrylate, and the like; aromatic vinyl monomers such as styrene, vinyl toluene, α-methyl styrene, and halogenated styrene; and crosslinkable monomers such as allyl methacrylate and triaryl acrylate. It is a polymer having an average particle diameter of 1 to 50 μm obtained by polymerizing lucyanurate or the like, preferably a polymer having an average particle diameter of 3 to 10 μm, and these acrylic particles 9 may be used alone or It may be used in more types of combination.
Note that a light stabilizer, a heat stabilizer, an antistatic agent, and other additives may be separately added to increase the commercial value within a range that achieves the object of the present invention.
[0009]
The
[0010]
The coating of the
[0011]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples and Comparative Examples. First, a method for evaluating a light diffusion film according to the present invention will be described.
(1) Optical property evaluation
A sample having a width of 3 cm and a length of 6 cm was measured for total light transmittance and haze by a SM-5SM color computer manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd., and the total light transmittance was 90% as a condition for being brighter than a conventional light diffusion plate. In addition, as a condition for making white ink dots or the like in order to make the distribution of luminance in a plane on the light guide plate uniform, the haze should be 85% or more as a condition for making two or more light diffusion films inconspicuous. It was determined to be good.
(2) Evaluation of adhesion
The evaluation of the adhesion between the base material and the coating layer was performed by a cross-cut test (JIS K5400), and a tape peeling test was further performed thereon to judge pass / fail.
(3) Blocking evaluation
Evaluation of blocking between the light diffusion layer and the substrate or the back coat layer was performed using a blocking tester with a sample size of 5 cm × 5 cm and pressure conditions of 3.0 Kgf / cm.TwoThe test was performed under the conditions of a test area of 3 cmφ, a wet temperature condition of 40 ° C. and 90% RH for 30 hours, and the state of blocking was visually judged.
(4) Surface and cross-section observation
The unevenness and cross-sectional shape of the surface were observed by a scanning electron microscope JSM-5300 manufactured by JEOL Ltd. and the surface roughness was evaluated by a three-dimensional shape roughness measuring device SEF-10K AY22 by Kosaka Laboratory Co., Ltd. went.
(5) High temperature and high humidity test
The high-temperature and high-humidity test was performed in a desiccator using a glycerin humidity control method (28 ml of a 35% solution of glycerin in 52 ml of water) at a set temperature of 60 ° C., a set humidity of 90% RH, and a sample shape of 21 cm × 1200 hours. Performed at 8 cm. Evaluation was made by visually observing the appearance such as curling of the light diffusion film and peeling of the coating layer, and the optical characteristics were evaluated by the method described above.
(6) Light resistance test
The light fastness test was performed using a xenon lamp with a xenon long life weather meter WEL-25AX-HC-BEc · L manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd. at 320 W / m.TwoX 500 hours = 560000 KJ / mTwoAt a set temperature of 65 ° C. and a set humidity of 50% RH, the sample shape was 7 × 12 cm (irradiation area: 4.5 cm × 5.5 cm).
The evaluation was performed according to the yellowing degree evaluation method (JIS K7103) using a SM color computer TM type 2-optical path glare prevention optical system SM-5-1S-2B manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd. with a measurement diameter of φ3 cm by a reflection method. (X, y, z = 1.6, 1.6, 2.1).
(7) Surface resistance measurement
The surface resistance was measured at 25 ° C. and 55% RH using Mitsubishi Yuka Co., Ltd. Hiresta HT-210.
[0012]
(8) Examples, Reference Examples and Comparative Examples
For the base material, O, HS, S types manufactured by Teijin Limited and MX-770, MX- manufactured by ICI Japan Co., Ltd. having different haze of polyethylene terephthalate films having a thickness of 50, 75, 100, and 125 μm. A 516 type was used. Although the difference depending on the type and thickness of the base material is recognized, it is a slight difference, and all the base materials used can sufficiently withstand use. In particular, the HS type manufactured by 100 μm PET film Teijin Limited and the ICI Japan ( It is desirable to use MX-516 type manufactured by Co., Ltd. As a matted product on the backReference Examples 4 and 5As shown in the above, a Teijin Ltd. PS type having a sand blast treatment on one side and a Teijin Ltd. chemical mat film having a matte coating layer on one side were used.Example 1It is more preferable to use a substrate obtained by coating a matte ink described later on an HS type manufactured by Teijin Limited as shown in FIG.
[0013]
Further, as a method for preventing static electricity of the light diffusion film, HMW type manufactured by Teijin Limited and MX-539 type manufactured by ICI Japan Co., Ltd. were used. As the binder of the light diffusion layer ink, a polyester resin (for example, Byron 200 manufactured by Toyobo Co., Ltd.) was used. Although the curing agent can withstand use even when not used, in order to further improve the scratch resistance, an isocyanate-based XEL curing agent (manufactured by The Inktech Co., Ltd.) is used with respect to 100 parts by weight of the polyester resin. It is desirable to use 0 to 10 parts by weight, particularly preferably 2.7 parts by weight of the XEL curing agent based on 100 parts by weight of the polyester resin. However, when the XEL curing agent was used in an amount of 10 parts by weight or more based on 100 parts by weight of the polyester, Comparative Example 5Reference Example 1From the comparison, it was recognized that the total light transmittance tended to decrease.
[0014]
Examples of the light diffusing agent include MP and MR series (particle size: 0.1 to 90 μm) manufactured by Soken Chemical Co., Ltd., MBX series (particle size: 5 to 100 μm) manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd., and Soken Chemical Co., Ltd. The best results were obtained when MR-7HG (average particle diameter 6.0 μm) was used, and the particle size distribution of the beads at that time is shown in Table 3 and FIG. Acrylic particles are mixed and dispersed in 50 to 500 parts by weight in 100 parts by weight of the polyester resin.Reference Examples 1, 2, 3According to the comparison, when the light diffusing agent is 50 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the polyester resin, the haze is reduced, and when the light diffusing agent is 500 parts by weight or more, the haze and the total light transmittance are reduced.
[0015]
The acrylic particles to be used preferably have an average particle system in the range of 1 to 50 μm.Reference Example 1As shown in the figure, the total light transmittance is poor at 1 μm or less, and the haze tends to be small at 50 μm or more. The refractive index of the polyester resin and the acrylic particles is desirably in the range of 0.01 to 0.15, and when the difference in the refractive index is 0.15 or 0.01 or less, the optical properties are poor. In the present invention, particularly when the refractive index of the polyester resin and the acrylic particles was not adjusted, the refractive index of the polyester resin was 1.55, the acrylic particles were 1.49, and the difference in the refractive index was 0.06.
[0016]
As antistatic treatment for light diffusion filmReference Example 6, Example 1As shown in the figure, an antistatic agent is added to each of the light diffusion layer described above and the back mat layer described below.(Antistatic agent)Was not kneaded or coated. The used antistatic agents are Elegant TOF-1100TM and Elegant TOF-1100 manufactured by NOF Corporation, Stachiside manufactured by Takihara Sangyo Co., Ltd., TB-128 and TB-35 manufactured by Matsumoto Yushi Co., Ltd., and Kao Corporation. Electrostripper QN or EA manufactured by Nihon Junyaku Co., Ltd., Julimer STP-502, Mitsubishi Yuka Co., Ltd. Saftomer TM-2000 having a surface resistance of 1011-1012Ω / □ was added or coating was performed. In particular, it is most desirable to knead and use Elegan TOF-1100TM at an addition amount of 20% or less. When the amount of beads or filler was particularly large with respect to the binder, an antisettling agent was added in order to enhance the long-term storage stability of the ink, but no influence was observed on the properties.
[0017]
Next, the coating method will be described. The coating was performed by a roll coating method, but three-reverse coating is particularly preferable from the viewpoint of the stability of the coated surface. Toluene / MEK was used as a diluting solvent at a ratio of 1/1, and the solid content of the ink was adjusted to about 30 to 40%. After coating, the coating was dried with hot air in a drying oven and then aged at 50 ° C. for 48 hours to cure the coating layer.
Although the thickness of the coating layer after drying is about 20 μm, when the coating surface and cross section after coating are observed by a scanning electron microscope, when the ratio of the acrylic particles to the binder (P / V ratio) is large, bubbles are generated in the light diffusion layer. It is recognized that the haze is large but the total light transmittance is low and the luminance tends to be low. Conversely, if the P / V ratio is small, the unevenness of the surface is small and the total light transmittance is large but the haze is small and the luminance tends to be small. The shape of the surface is such that the unevenness due to the beads and the binder is large and the surface area is large, and the absence of air bubbles in the light diffusion layer indicates a higher luminance and better characteristics. Also, beads that are covered with a binder and are present tend to have better brightness. For example, the surface roughness of a light-diffusing film having a large luminance as measured by a three-dimensional shape roughness measuring instrument as the influence of the surface irregularities on the luminance is as follows: center line average roughness Ra = 2 μm, maximum height Rt = 18 μm, The point average roughness Rz = 16 μm, the center line peak height Rp = 8 μm, and the center line average roughness Ra = 0.2 μm, the maximum height Rt = 1.5 μm, and the ten point average roughness for a light diffusion film with low brightness. Rz = 1.3 μm and center line peak height Rp = 0.7 μm. The influence of the above-mentioned surface irregularities on the luminance changes not only with the P / V ratio but also with the coating method and conditions, and in particular, it is recognized that the change greatly depends on the presence / absence of the surface pattern and its shape. Coating conditions such as viscosity, drying conditions, coating speed, and coating amount were optimized. When observing the cross-sectional shape, the acrylic particles in the light diffusion layer are present in the form of a stack of about 1 to 3 layers, but as the size of the turtle pattern increases, a groove portion where no beads are present on the base material occurs, and When the size of the turtle pattern was increased, the portion of the groove where the acrylic particles did not exist became too large, and the tendency that haze was reduced was recognized. The visual measurement result of the light diffusion film obtained by the present invention is shown by brightness using an edge type backlight.
As shown in FIG. 3, when the light diffusing film of the present invention is used, a display with high brightness and a wide viewing angle can be obtained. Further, the light diffusing film of the present invention was found to have a light condensing effect of increasing the luminance in the normal direction of the backlight surface (0 ° in FIG. 3) by using two sheets in a superposed state.
[0018]
As described above, it is desirable that the surface in contact with the light guide plate has a matte treatment in order to prevent the light guide plate from being in close contact with the light guide plate. As the back mat coating ink, a polyester resin (for example, Byron 200 manufactured by Toyobo Co., Ltd., Adcoat AD335AE manufactured by Toyo Morton Co., Ltd.) was used. Even when a curing agent is not used, it can withstand use sufficiently, but in order to further improve scratch resistance, an isocyanate-based XEL curing agent (manufactured by The Inktech Co., Ltd.) is used with respect to 100 parts by weight of the polyester resin. It is desirable to use 0 to 10 parts by weight, particularly preferably 2.7 parts by weight of the XEL curing agent based on 100 parts by weight of the polyester resin.
[0019]
As a matting agent, Microsilica Nippon Aerosil OK412 (
The coating is also performed by a roll coating method, and three reverse coatings are particularly suitable from the viewpoint of the stability of the coated surface. Since the coating amount and the film thickness need to have a surface roughness that does not lower the total light transmittance and prevent adhesion to the light guide plate, the coating amount is 5 to 0.1 g / m.Two, The thickness is in the range of about 4 to 10 μm, and the coating amount is desirably 1 to 0.5 g / mTwoAnd the film thickness is 5 μm. As described above, it is desirable to knead or coat the back mat layer with an antistatic agent within a range not affecting the above.
[0020]
(Reference Example 1) The base material used was a 100 μm thick HS type polyethylene terephthalate film manufactured by Teijin Limited. The composition of the light diffusion ink is as follows.
[0021]
(Reference Example 2) The base material used was a 100 μm thick HS type polyethylene terephthalate film manufactured by Teijin Limited. The composition of the light diffusion ink is as follows.
[0022]
(Reference Example 3) The base material used was a 100 μm thick HS type polyethylene terephthalate film manufactured by Teijin Limited. The composition of the light diffusion ink is as follows.
Binder: 100 parts by weight of Byron 200 polyester resin manufactured by Toyobo Co., Ltd.
Light diffusing agent: 70 parts by weight of MBX-8 (
Diluent solvent: 130 parts by weight of toluene
100 parts by weight of methyl ethyl ketone
Solid content: 50%
[0023]
(Reference example 4) The base material was a 100 μm thick PS type back sandblast mat type polyethylene terephthalate film manufactured by Teijin Limited. A light diffusion layer was provided on the surface different from the sandblast mat surface with the same light diffusion ink and coating as in Reference Example 1. . At this time, the coating amount at the time of drying is 11 g / mTwoAnd the film thickness was 20 μm.
[0024]
(Reference example 5A) A 100 μm-thick chemical mat type polyethylene terephthalate film manufactured by Teijin Limited was used, and a light diffusion layer was provided on a surface different from the chemical mat surface with the same light diffusion ink and coating as in Reference Example 1.
[0025]
(Example 1) As a substrate, a 100 μm-thick HS type polyethylene terephthalate film manufactured by Teijin Limited was used, and a light diffusion layer was provided on one side with the same light diffusion ink and coating as in Reference Example 1. In addition, a back mat layer on a different surface from the diffusion layer(Back coat layer)Was coated. The composition of the back mat layer ink is as follows.
(Measurement conditions: 25 ° C., 55% RH).
[0026]
(Reference Example 6) The base material used was a 100 μm thick HS type polyethylene terephthalate film manufactured by Teijin Limited. The composition of the light diffusion ink is as follows.
Conditions: 25 ° C., 55% RH).
[0027]
(Reference Example 7) The base material used was a 100 μm thick HS type polyethylene terephthalate film manufactured by Teijin Limited. The composition of the light diffusion ink is as follows.
[0028]
Comparative Example 1 A 100 μm thick HS type polyethylene terephthalate film manufactured by Teijin Limited was used as a substrate. The composition of the light diffusion ink is as follows.
[0029]
(Comparative Example 2) An HS type polyethylene terephthalate film manufactured by Teijin Limited having a thickness of 100 µm was used as a substrate. The composition of the light diffusion ink is as follows.
[0030]
(Comparative Example 3) As a substrate, a 100 μm thick HS type polyethylene terephthalate film manufactured by Teijin Limited was used. The composition of the light diffusion ink is as follows.
[0031]
(Comparative Example 4) As a substrate, a 100 μm thick HS type polyethylene terephthalate film manufactured by Teijin Limited was used. The composition of the light diffusion ink is as follows.
[0032]
(Comparative Example 5) As a substrate, a 100 μm thick HS type polyethylene terephthalate film manufactured by Teijin Limited was used. The composition of the light diffusion ink is as follows.
[0033]
[0034]
[Table 1]
[Table 2]
[0036]
[Table 3]
[0037]
According to the present invention, thinness, Even when it comes in close contact with the backlight light guide plate, Newton rings do not occur, and luminance unevenness is less likely to occur,It is possible to obtain a well-balanced light-diffusing film at a high level of the total light transmittance and light-diffusing property, which is effective for a backlight of a liquid crystal display, and can increase the brightness of the liquid crystal display.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram of a liquid crystal display device.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a light diffusion film according to the present invention.
FIG. 3 shows a luminance measurement of a light diffusion film according to the present invention.
FIG. 4 Particle size distribution of a light diffusing agent (MR-7HG manufactured by Soken Chemical Co., Ltd.)
[0038]
[Explanation of symbols]
1: Backlight fluorescent tube
2: Light guide plate
3: Reflector
4: Light diffusion film
5: UnbalancedlightBoard
6: LCD panel
7: Base film
8: Light transmitting resin
9: Acrylic particles
10: Coating layer
11: Embossing or sandblasting
12:Back coat layer
13: Inorganic filler particles
14: Binder
Claims (2)
透明性基材の導光板と接し無い側の面には、光透過性樹脂の単体あるいは混合体１００質量部に対して、該光透過性樹脂の単体あるいは混合体との屈折率が０．０１〜０．１５の範囲で異なり、且つ平均粒子径が１〜５０μｍであるアクリル系粒子５０〜５００質量部からなる光拡散層を有し、
前記基材の導光板と接する側の面には、光透過性樹脂の単体ないしは混合体１００質量部と無機フィラー０．５〜５質量部からなり、導光板との密着を防止する為の背面コート層を有する
ことを特徴とする光拡散フィルム。 A light diffusion film used for a light guide plate type backlight,
The surface of the not in contact with the light guide plate of transparent substrate side, against monomer or mixture of 100 parts by mass of light transmitting resin, the refractive index of the single or mixture of the light transmitting resin is 0.01 Having a light diffusion layer composed of 50 to 500 parts by mass of acrylic particles having an average particle size of 1 to 50 μm,
The surface on the side in contact with the light guide plate of the substrate, Ri Do from single or mixture of 100 parts by mass of the light transmissive resin and an inorganic filler 0.5-5 parts by mass, for preventing the adhesion of the light guide plate Has a back coat layer
A light diffusion film characterized by the above.
ことを特徴とする請求項１記載の光拡散フィルム。In the back coat layer, an antistatic agent was kneaded into the back coat layer or coated on the surface.
The light diffusion film according to claim 1, wherein:
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