JP4531290B2

JP4531290B2 - 保護拡散フィルム、面光源装置及び液晶表示装置

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Publication number: JP4531290B2
Application number: JP2001149619A
Authority: JP
Inventors: 忠宏真崎; 文裕荒川
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2001-05-18
Filing date: 2001-05-18
Publication date: 2010-08-25
Anticipated expiration: 2021-05-18
Also published as: TWI256487B; KR20020088395A; KR100515626B1; US20030002158A1; JP2002343121A; US6639725B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レンズフィルムの出光面側に設けられる保護拡散フィルムに関し、特に、保護拡散フィルムのカール、たわみの発生を抑えた、高品質な保護拡散フィルム、面光源装置及び液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、従来の保護拡散フィルム１１０を用いた面光源装置の一例として、エッジ型平面光源である面光源装置１２０を設けた液晶表示装置１３５の断面図である。
面光源装置１２０は、光源１２１、導光板１２２、反射フィルム１２４、光拡散フィルム１２５，レンズフィルム１４０，保護拡散フィルム１１０等からなっている。
導光板１２２は、面投光手段であって、側端部に光源１２１を備え、光源１２１からの光を拡散させて出光方向に向けるためのドットパターン１２３を出光面１２２ａと対向する非出光面に設けている。反射フィルム１２４は、導光板１２２の非出光面側に設けられ、不要な方向へ出光する光線を遮るとともに、所定の方向に光線を反射して戻す役割を果たしている。
【０００３】
導光板１２２の出光面１２２ａ側には、光を拡散することにより、ドットパターン１２３を隠蔽するための光拡散フィルム（拡散板）１２５を挟んで、レンズフィルム１４０が、プリズム面を出光面側にして配置されている。
光拡散フィルム（拡散板）は、光拡散作用を備えており、透明樹脂基材中に、有機又は無機ビーズを光拡散剤として分散混入したものや、透明樹脂基材上に、有機又は無機ビーズを拡散剤として含有するインキをコーティングしたものが使用されていた。
レンズフィルム１４０の出光面側には、レンズフィルム１４０のプリズム１４０ａと液晶表示素子１３３とが直接接触して、輸送時の振動等により互いに傷を付けることを防ぐ保護拡散フィルム１１０が設けられている。保護拡散フィルム１１０は、レンズフィルム１４０のプリズム１４０ａのスジや、図示しないスペーサ等を隠蔽するために、わずかな光拡散作用も備えており、透明樹脂基材中に、有機又は無機ビーズを光拡散剤として分散混入したものや、透明樹脂基材上に、有機又は無機ビーズを拡散剤として含有するインキをコーティングしたものが使用されていた。
【０００４】
面光源装置１２０の出光側には、下基板１３２と上基板１３１に挟まれた液晶層１３０からなる透過型の液晶表示素子１３３が設けられており、面光源装置１２０は、液晶表示素子１３３を裏面から照明する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述した従来の装置に使用される保護拡散フィルム１１０は、通常、透明基材の両面に、拡散インキ（樹脂中に拡散剤を添加混合したインキ）をコーティングしているが、表１に示す様に、表裏の塗工量に差がある。
【０００６】
【表１】

【０００７】
従来の保護拡散フィルムのように、表裏の塗工量差が大きいと、熱や湿度によるカールやたわみが生じやすくなるという問題があった。これは、拡散インキ（コーティング剤）の表裏塗工量の差による伸縮の差に起因しており、約９０℃まで上昇する高温度状態の閉鎖空間となる液晶表示装置用バックライト内の条件では、フィルムの「たわみ」不良が生じるからである。
【０００８】
また、光源側（下側）の塗工量を観察側（上側）と同程度量まで塗工すると、次の▲１▼、▲２▼のような問題があった。
▲１▼表面の凹凸が少なくなり、下側に設置する導光板やレンズフィルムとの干渉縞外観不良が発生する。
▲２▼拡散剤（微粒子）が多くなることで、拡散性が増し（ヘイズが高くなる）て、光の利用効率が落ちてしまい、輝度が低下する不具合が生じる。
【０００９】
つまり、従来の拡散性付与方法では、樹脂中に添加する拡散剤によるものなので、塗工量の増減によって、拡散性や表面凹凸形状に変化が現れる。このため、輝度などの光学特性やステッキング防止性に影響が見られる。
【００１０】
本発明の課題は、レンズフィルムの出光面側に設けられる保護拡散フィルムにおいて、特に、保護拡散フィルムのカールやたわみの発生を抑えた、高品質な保護拡散フィルム、面光源装置及び液晶表示装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。すなわち、請求項１の発明は、面光源装置（２０）とレンズフィルム（４０）と透過型の液晶表示素子（３３）とを備えた液晶表示装置（３５）に於いて、レンズフィルムのプリズム面と液晶表示素子との間に配置されて用いられる保護拡散フィルム（１０）であって、透明基材層（１１）と、前記透明基材層の観察側の面上に設けられ、微粒子を含まない、表面が微細な凹凸形状を有する樹脂層から成り光拡散性を付与する保護拡散層（１３Ａ）と、プリズム面側の面上に設けられ、微粒子を含まない、表面が微細な凹凸形状を有する樹脂層から成り、ステッキングを防止すると共にプリズム面の傷付きを防ぐ保護拡散層（１３Ｂ）と、を備える保護拡散フィルムにおいて、前記表面が微細な凹凸形状を有する、前記透明基材層の表裏の樹脂層（本発明においては、保護拡散層ともいう）同士（透明基材層の表裏両方の面に設けらている樹脂層同士）の塗工量の差が、各々の樹脂層の塗工量に対する百分率で、−２０％〜２０％の範囲内にあること、を特徴とする保護拡散フィルムである。
【００１２】
本発明では、透明基材層の表裏の樹脂層の塗工量の差を上記の範囲にすることで、表裏塗工量の差に起因する伸縮の差をなくし、熱や湿度による保護拡散フィルムのカールやたわみを無くすことに成功したのである。
本発明の拡散性付与方法は、樹脂中に添加する拡散剤によるものではなく、表面凹凸形状によるものであるため、塗工量の増減によって、拡散性や表面凹凸形状にほとんど変化がない。このため、輝度などの光学特性やステッキング防止性に影響は見られない。
透明基材層の表裏の樹脂層の塗工量差が上記範囲を越えると、表裏の樹脂の伸縮の差が大きくなり、カールの程度が増す。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１に記載の保護拡散フィルム（１０）において、
透明基材層の両方の面上に設けられた、微粒子を含まない、表面が微細な凹凸形状を有する樹脂層同士の組成成分が同一であること、
を特徴とする保護拡散フィルムである。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の保護拡散フィルム（１０）において、
前記表面が微細な凹凸形状を有する樹脂層は、電離放射線硬化型樹脂により形成されていること、
を特徴とする保護拡散フィルムである。
【００１６】
請求項４の発明は、光源（２１）と、前記光源の光を投光面（２２ａ）から所定の方向に面投光する面投光手段（２２）と、前記投光面上に設けられたレンズフィルム（４０）と、前記レンズフィルムの出光面側に設けられた請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の保護拡散フィルムと、を備える面光源装置である。
【００１７】
請求項５の発明は、光源（２１）と、前記光源の光を投光面（２２ａ）から所定の方向に面投光する面投光手段（２２）と、前記投光面上に設けられたレンズフィルム（４０）と、前記レンズフィルムの出光面側に設けられた請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の保護拡散フィルム（１０）と、前記保護拡散フィルムの出光面側に配置された、透過型の液晶表示素子（３３）とを備える液晶表示装置（３５）である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面等を参照しながら、本発明の実施の形態について、更に詳しく説明する。
（第１実施形態）
（保護拡散フィルム）図１は、第１実施形態における保護拡散フィルム１０の一部を拡大した断面図である。保護拡散フィルム１０は、基材フィルム１１と、その両面に設けられた保護拡散層１３Ａ，１３Ｂとを有している。
【００１９】
基材フィルム１１は、ベースとなる透明基材層であり、セルローストリアセテート、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアセタール、ポリメタアクリル酸メチル、ポリカーボネート、ポリウレタン等の熱可塑性樹脂の延伸又は未延伸フィルムを使用することができる。基材フィルム１１の厚みは、フィルムがもつ剛性にもよるが、５０〜２００μｍのものが、加工性等の取扱い面からいって好ましい。また、保護拡散層１３Ａ，１３Ｂを設ける面は、コロナ放電処理等の易接着処理を施すことが、積層する保護拡散層１３Ａ，１３Ｂとの接着を強固に安定化するために好ましい。
【００２０】
保護拡散層１３Ａ，１３Ｂは、表面に微細な凹凸形状を有し、接触する部材を保護し、かつ、適度な拡散性を有することにより、隠蔽性を備える層である。
本実施形態における保護拡散層１３Ａと１３Ｂの塗工量の差の数値を、保護拡散層１３Ａ又は１３Ｂの塗工量で割った数値に、１００％をかけた数値が百分率で、−２０％〜２０％の範囲内にある。
本実施形態における保護拡散層１３Ａ，１３Ｂの表面粗さは、十点平均粗さＲｚで示すと、Ｒｚ＝１．６μｍである。また、測定条件を、縦倍率：２０００倍、横倍率５０倍、測定基準長０．８ｍｍ、位相特性：ノーマル型、送り速度：０．１ｍｍ／秒、カウントレベル±０．１μｍとして、Ｐｃ１方式により測定した場合の粗さである山の数ＰＣ＝８である。
【００２１】
Ｒｚは、１〜６μｍの範囲内にあることが望ましい。１μｍ未満では、凹凸の高さが足りず、隠蔽性が低くなるからであり、６μｍを越えると、隠蔽性が必要以上に高くなりすぎて、光学特性が悪くなるからである。同様な理由から、ＰＣは、上記測定条件において、２〜１５の範囲内であることが望ましい。
【００２２】
保護拡散フィルム１０は、保護拡散層１３Ａ，１３Ｂの表面凹凸により、適度な光拡散作用を持っている。光を拡散するレベルを示す指標として、物体の輝度とそれを散乱媒質を通して見た場合の輝度との比として示すヘーズ値が用いられるが、本実施形態の保護拡散フィルム１０のヘーズ値は、３０である。保護拡散フィルムのヘーズ値としては、１５〜５０の範囲内にあることが望ましく、更に、２０〜４０の範囲内にあることがより好ましい。１５未満では、隠蔽性が低くなり、導光板以下の微細な不具合等を隠せなくなり、５０を越えると、必要以上に隠蔽性がありすぎて、輝度が低下するからである。
【００２３】
図２は、Ｐｃ１方式を説明する図である。Ｐｃ１方式は、カウントレベルＣＬを設定し、粗さ曲線Ｆの中心線Ｃに平行な２本の上側ピークカウントレベルＵ及び下側ピークカウントレベルＤを設ける。下側ピークカウントレベルＤと粗さ曲線Ｆとが交叉する２点間において、上側ピークカウントレベルＵと粗さ曲線Ｆとが交叉する点が１箇所以上存在するときを１山としてカウントし、このカウントを基準長さＬの範囲内において行い、山のカウント数により表面粗さを表す。図２に示す例では、４山あるので、Ｐｃ１方式による山の数は、４となる。
【００２４】
樹脂層（本発明においては、保護拡散層ともいう）１３Ａ，１３Ｂは、多価アルコール等の多官能化合物の（メタ）アクリレート（以下、本明細書では、アクリレートとメタアクリレートとを、（メタ）アクリレートと記載する。）等のオリゴマー又はプレポリマー及び反応性の希釈剤を比較的多量に含むものから構成する。上記希釈剤としては、エチル（メタ）アクリレート、エチルヘキシル（メタ）アクリレート、スチレン、ビニルトルエン、Ｎ−ビニルピロリドン等の単官能モノマー、並びに多官能モノマー、例えばトリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ヘキサンジオール（メタ）アクリレート、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、１，６ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート等がある。
【００２５】
更に、上記の電離放射線硬化型樹脂を紫外線硬化型樹脂として使用するときは、これらの中に光重合開始剤として、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ミヒラーベンゾイルベンゾエート、αーアミロキシムエステル、チオキサントン類や、光増感剤としてｎ−ブチルアミン、トリエチルアミン、トリｎ−ブチルホスフィン等を混合して使用する。
【００２６】
上記の電離放射線硬化型樹脂には、次の反応性有機ケイ素化合物を含ませることもできる。Ｒ_mＳｉ（ＯＲ′）_nで表せる化合物であり、ここでＲ、Ｒ′は、炭素数１〜１０のアルキル基を表し、ｍ＋ｎ＝４であり、そしてｍ及びｎは、それぞれ整数である。更に具体的には、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラ−ｉｓｏ−プロポキシシラン、テトラ−ｎ−プロポキシシラン、テトラ−ｎ−ブトキシシラン、テトラ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、テトラ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、テトラペンタエトキシシラン、テトラペンタ−ｉｓｏ−プロポキシシラン、テトラペンタ−ｎ−プロポキシシラン、テトラペンタ−ｎ−ブトキシシラン、テトラペンタ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、テトラペンタ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、メチルトリブトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルエトキシシラン、ジメチルメトキシシラン、ジメチルプロポキシシラン、ジメチルブトキシシラン、メチルジメトキシシラン、メチルジエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン等があげられる。
【００２７】
樹脂層１３Ａ，１３Ｂは、上記の反応硬化型樹脂ばかりでなく、熱可塑性樹脂を用いて形成することもできる。例えば、メチルメタアクリレート、エチルメタアクリレート等のアクリル樹脂、、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、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリカーボネートや、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン等のポリハイドロカーボン、６，６ナイロン、６ナイロン等のポリアミド、エチレン・酢酸ビニル共重合体ケン化物、ポリイミド、ポリスルホン、ポリ塩化ビニル、アセチルセルロース等の熱可塑性樹脂から選択できる。
【００２８】
本実施形態の内、実施例１では、基材フィルム１１、樹脂層１３Ａ，１３Ｂについて、上記素材の中から、以下のものを選択して使用した。
基材フィルム１１は、ＰＥＴフィルム：Ａ４３００（東洋紡績社製）の厚さｔ＝１２５μｍを使用した。
樹脂層（保護拡散層）１３Ａ，１３Ｂは、紫外線硬化型樹脂：ＲＣ１９−９４１（大日本インキ化学工業株式会社製）を使用した。
【００２９】
（保護拡散フィルムの製造方法）
保護拡散フィルム１０は、基材フィルム１１上に、樹脂層（保護拡散層）１３Ａ，１３Ｂを形成することにより製造した。
図３は、保護拡散層１３Ａを形成する工程の概略を説明する図である。最初に、保護拡散層１３Ａの表面の微細凹凸形状に対応した凹凸形状を形成してあるシリンダ版８８に、ポンプ８７で電離放射線硬化型樹脂８２をダイヘッド８６に送り、シリンダ版８８に電離放射線硬化型樹脂８２を均一に押し込む。そして、基材フィルム１１の面とシリンダ版８８とを入口ニップ８３で密着（賦型工程）したものに、電離放射線照射装置８５〔Ｄバルブ紫外線ランプ（フュージョン社製）〕により電離線を照射し、硬化した電離放射線硬化型樹脂８１とするとともに基材フィルム１１との接着を行う（硬化工程）。そして、出口ニップ８４でシリンダ版８８から基材フィルム１１に形成した保護拡散層１３Ａを剥離し、保護拡散フィルム１０を形成する途中の形態であるフィルム１０−１を形成した。
保護拡散フィルム１０は、このフィルム１０−１に、更に保護拡散層１３Ｂを同様な工程により形成して作製した。
実施例１において、基材フィルム１１の表裏の塗工量は、保護拡散層１３Ａ（第一工程面側）が１０ｇ／ｍ2で、保護拡散層１３Ｂ（第二工程面側）が１１ｇ／ｍ2であった。
【００３０】
シリンダ版８８は、円筒形の鉄製の素材上に、＃２５０の液体サンドを吹き付けて、サンドブラスト処理を行い、前述の表面凹凸形状に対応した形状を設けた。これを更に、電解研磨により仕上げた後、保護のためにクロムメッキを施した。
【００３１】
（面光源装置及び液晶表示装置）
図４は、本実施形態の保護拡散フィルム１０を用いた面光源装置２０を設けた液晶表示装置３５を示す断面図である。
面光源装置２０は、光源２１、導光板２２、反射フィルム２４、光拡散フィルム２５，レンズフィルム４０，保護拡散フィルム１０等からなっている。
尚、面光源装置２０を設けた液晶表示装置３５は、保護拡散フィルム１０以外の部分については、従来技術の説明において示した液晶表示装置１３５と同様であるので、重複する説明は省略する。
本実施形態（実施例１）では、光拡散フィルム２５として光拡散フィルムＤ１２１（ツジデン社製）、レンズフィルム４０としてＢＥＦ２（住友３Ｍ社製）を使用した。
レンズフィルム４０の出光面側には、レンズフィルム４０のプリズム４０ａと液晶表示素子３３とが直接接触して、輸送時の振動等により互いに傷を付けることを防ぐ保護拡散フィルム１０が設けられている。
【００３２】
（評価試験）
以上のようにして、実施例１で作製した保護拡散フィルム１０の評価を、カールやたわみの特性について、下記の比較例１〜２との対比により行った。
【００３３】
比較例１は、株式会社ツジデン製拡散フィルムＤ１１７Ｕである。
【００３４】
比較例２は、樹脂層（保護拡散層）１３Ｂの紫外線硬化型樹脂の塗工量を１５ｇ／ｍ2に変えた以外は、実施例１と同じにした。
【００３５】
（評価方法）
１５cm×２０cmサイズに切り取った、実施例１及び比較例１、２で作製した保護拡散フィルムをガラス板上に置き、５０℃、９０％ＲＨ雰囲気下に放置する。
２時間経過後、常温常湿度雰囲気下に取り出して、１０分間空冷した後、カールや歪みにより、拡散フィルム（シート）内に発生した浮き部分の最大高さをＪＩＳ１級定規にて測定した。この浮き測定を保護拡散フィルムの表裏両方について測定した。
【００３６】
（評価結果）
実施例１は、比較例１、比較例２と比較して、湿熱状態でもカールや歪みが非常に少ない結果となった。具体的な評価結果を、表２に示す。
【００３７】
【表２】

【００３８】
（変形形態）
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
例えば、保護拡散フィルムの表裏に用いるシリンダ版は、お互いに別の版形状（凹凸形状）でも構わない。
【００３９】
【発明の効果】
以上、詳しく説明したように、本発明によれば、保護拡散フィルムのカール、たわみの発生を抑えて、高品質な保護拡散フィルム、面光源装置及び液晶表示装置を提供することができるものである。保護拡散フィルムは、シリンダ版を用いて、電離放射線硬化型樹脂に形状を賦型する賦型工程と、電離放射線硬化型樹脂を硬化させる硬化工程とを備えた製造方法（ＤＰＳ法によるロールｔｏロールの連続成形）により製造出来るので、従来の保護拡散フィルムより製造コストが高くなることもなく製造することができる。したがって、このような保護拡散フィルムを用いた面光源装置及び液晶表示装置は、保護拡散フィルムのカール、たわみによる不良が発生することがなくなり、より信頼性を高くすることができる。本発明の拡散性付与方法は、樹脂中に添加する拡散剤によるものではなく、表面凹凸形状によるものであるため、塗工量の増減によって、拡散性や表面凹凸形状にほとんど変化がない。このため、輝度などの光学特性やステッキング防止性に影響は見られない。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態における保護拡散フィルムの一部を拡大した断面図である。
【図２】Ｐｃ１方式を説明する図である。
【図３】保護拡散層１３Ａを形成する工程の概略を説明する図である。
【図４】第１実施形態の保護拡散フィルム１０を用いた面光源装置２０を設けた液晶表示装置３５の断面図である。
【図５】従来の保護拡散フィルム１１０を用いた面光源装置１２０を設けた液晶表示装置１３５の断面図である。
【符号の説明】
１０保護拡散フィルム
１１基材フィルム
１３Ａ，１３Ｂ保護拡散層
２０面光源装置
２２面投光手段（導光板）
２４反射フィルム
２５光拡散フィルム
３３液晶表示素子
３５液晶表示装置
４０レンズフィルム

Claims

面光源装置とレンズフィルムと透過型の液晶表示素子とを備えた液晶表示装置に於いて、レンズフィルムのプリズム面と液晶表示素子との間に配置されて用いられる保護拡散フィルムであって、
透明基材層と、
前記透明基材層の観察側の面上に設けられ、微粒子を含まない、表面が微細な凹凸形状を有する樹脂層から成り光拡散性を付与する保護拡散層と、プリズム面側の面上に設けられ、微粒子を含まない、表面が微細な凹凸形状を有する樹脂層から成り、ステッキングを防止すると共にプリズム面の傷付きを防ぐ保護拡散層とを備える保護拡散フィルムにおいて、
前記表面が微細な凹凸形状を有する、前記透明基材層の表裏の樹脂層同士の塗工量の差が、各々の樹脂層の塗工量に対する百分率で、−２０％〜２０％の範囲内にあること、を特徴とする保護拡散フィルム。
請求項１に記載の保護拡散フィルムにおいて、透明基材層の両方の面上に設けられた、微粒子を含まない、表面が微細な凹凸形状を有する樹脂層同士の組成成分が同一であること、を特徴とする保護拡散フィルム。
請求項１から請求項２までのいずれか１項に記載の保護拡散フィルムにおいて、前記表面が微細な凹凸形状を有する樹脂層は、電離放射線硬化型樹脂により形成されていること、を特徴とする保護拡散フィルム。
光源と、前記光源の光を投光面から所定の方向に面投光する面投光手段と、前記投光面上に設けられたレンズフィルムと、前記レンズフィルムの出光面側に設けられた請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の保護拡散フィルムと、を備える面光源装置。
光源と、前記光源の光を投光面から所定の方向に面投光する面投光手段と、前記投光面上に設けられたレンズフィルムと、前記レンズフィルムの出光面側に設けられた請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の保護拡散フィルムと、前記保護拡散フィルムの出光面側に配置された、透過型の液晶表示素子と、をこの順に備え、且つ該保護拡散フィルムはその光拡散性を付与する保護拡散層が該液晶表示素子側に向けて配置されてなる液晶表示装置。