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1. WO2008129946 - 光拡散フィルムおよびそれを用いた液晶バックライトユニット

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明 細 書

発明の名称 光拡散フィルムおよびそれを用いた液晶バックライトユニット

技術分野

0001  

背景技術

0002  

発明の開示

発明が解決しようとする課題

0003   0004  

課題を解決するための手段

0005   0006  

発明の効果

0007  

図面の簡単な説明

0008   0009  

発明を実施するための最良の形態

0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042  

実施例

0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9  

明 細 書

光拡散フィルムおよびそれを用いた液晶バックライトユニット

技術分野

[0001]
 本発明は、液晶バックライトユニットからの光源を均一にし、輝度の角度依存性が小さい光拡散フィルムおよびそれを用いた液晶バックライトユニットに関するものである。

背景技術

[0002]
 従来、液晶バックライトユニットに使用する光学シートにおいて、ディスプレイスクリーン平面に対して法線方向の輝度、すなわち正面輝度を向上させるために種々の光拡散シートやプリズムシート等の輝度向上シートが提案されている。これらの光学シートを使用した液晶バックライトユニットでは、正面輝度が高い一方、斜めから観察した場合にコントラストや色再現性が低下する場合がある。これまでの粒子とバインダー樹脂とで作成された拡散フィルムでは、ディスプレイスクリーンの法線方向に集光させることを目的に開発されていた(特許文献1、2)。最近では、スウェーデンのTCO Development社が発行するTCO規格において、フラットパネルディスプレイの輝度の角度依存性についての規定があり、この規定が液晶ディスプレイメーカーで重要視されるなど、フラットパネルディスプレイの輝度の角度依存性の抑制が大変重要となっている。
特許文献1 : 特開2001-154004号公報
特許文献2 : 特開2001-166114号公報

発明の開示

発明が解決しようとする課題

[0003]
 しかしながら、かかる従来の光拡散シートやプリズムシート等の輝度向上シートでは、例えば、直下型バックライトに拡散板を設置し、その上に光拡散シートやプリズムシートを積層した場合、拡散板で輝度ムラを解消し、視野角を拡大した光を、ビーズシートやプリズムシートなどで光をディスプレイの法線方向に集光することで、正面輝度を向上していた。この場合、正面輝度は高くなるが、例えばディスプレイ平面の法線に対して画面の長辺方向)に30°の位置や、画面の短辺方向に15°の位置から視た場合、液晶ディスプレイ面の位置により輝度差が生じることで、コントラストや色再現性が低下する可能性があった。
[0004]
 本発明は、かかる従来技術の背景に鑑み、液晶バックライトユニットにおいて、輝度ムラ解消、輝度の角度依存性の抑制を十分に満足させることができる優れた光拡散フィルムおよび液晶バックライトユニットを提供せんとするものである。

課題を解決するための手段

[0005]
 本発明は、かかる課題を解決するために、次のような手段を採用するものである。すなわち、本発明の光拡散フィルムは、マトリックス樹脂内部に有機粒子の拡散素子を含有して構成される内部拡散フィルムの少なくとも片面に光拡散層が形成され、かつ、前記光拡散層が少なくともバインダー樹脂と粒子とから構成されていることを特徴とするものである。
[0006]
 また、本発明の液晶バックライトユニットは、かかる光拡散フィルムを用いて構成されていることを特徴とするものである。

発明の効果

[0007]
 本発明によれば、輝度ムラを低減し、輝度の角度依存性を抑制した優れた光拡散フィルムを提供することができるので、コントラストや色再現性の点で十分に満足できる液晶表示装置用の液晶バックライトユニットを提供することができる。

図面の簡単な説明

[0008]
[図1] 本発明の光拡散フィルムの構成の一例を示す断面図である。
[図2] バックライト拡散度、輝度ムラの評価に用いる直下型バックライトの断面図である。
[図3] 変角光度測定の結果を示すグラフである。
[図4] 視野角測定結果を示すグラフである。
[図5] 輝度ムラ評価の方法を説明する図である。
[図6] 内部拡散フィルムの厚みにより拡散性が変化する様子を説明する図である。
[図7] 内部拡散フィルム中の拡散素子の平均粒子径により拡散性が変化する様子を説明する図である。
[図8] 内部拡散フィルム中の拡散素子の含有量により拡散性が変化する様子を説明する図である。
[図9] 光拡散層の構造により拡散性が変化する様子を説明する図である。

符号の説明

[0009]
1 マトリックス樹脂
2 拡散素子
3 粒子
4 バックコート層
5 内部拡散フィルム
6 光拡散層
7 バインダー樹脂
11 拡散板
12 光拡散フィルム
13 冷陰極管
14 反射フィルム
15 枠体
20 突起状ピーク
100 直下型バックライトの冷陰極管に対して垂直方向の断面図
200 直下型バックライトの冷陰極管に対して垂直方向の拡大断面図
300 直下型バックライトの冷陰極管面に対して法線方向から見た図
400 輝度測定位置、測定位置の各々の端は蛍光管間の中央
401 液晶バックライトユニットの面の対角線

発明を実施するための最良の形態

[0010]
 本発明は、前記課題、つまり液晶バックライトユニットにおいて、輝度ムラ解消、輝度の角度依存性の抑制を十分に満足させることができる優れた光拡散フィルムについて、鋭意検討し、特定な内部拡散フィルムの少なくとも片面に、粒子を含む特定な光拡散層を積層して光拡散フィルムを作ってみたところ、特定な光拡散層が拡散性とレンズ効果による集光性の2つ機能を発揮することを究明し、前記課題を一挙に解決することに成功したものである。
[0011]
 以下、本発明の実施形態を、図1とともに説明する。ここで、図1は本発明の実施形態における光拡散フィルムの一例を示す断面図である。図1(a)は内部拡散フィルムの片方の面に光拡散層を積層した光拡散フィルムであり、図1(b)は内部拡散フィルムの両方の面に光拡散層を積層した光拡散フィルムである。
[0012]
 本発明の光拡散フィルムは、マトリックス樹脂1の内部に有機粒子の拡散素子2を含有して構成される内部拡散フィルム5と、該内部拡散フィルム5の少なくとも片面に光拡散層6が形成されて構成されているものである。このとき前記光拡散層は、少なくともバインダー樹脂7と粒子3とから構成されていることが重要である。
[0013]
 本発明の前記内部拡散フィルム5は、マトリックス樹脂1内部に有機粒子の拡散素子2を含有して構成されていることで、入射した光を拡散する機能を有するフィルムである。また、かかる内部拡散フィルム5に積層される、バインダー樹脂7と粒子3とから構成される光拡散層6は光の多重屈折作用による拡散性とレンズ効果による集光性を併せ持つ層である。
[0014]
 かかる光拡散層6の粒子3について特に規定はないが、かかる粒子3としては、数平均粒子径が0.5μm~50μmのものが好ましく、1μm~20μmのものが更に好ましく使用される。平均粒子径が0.5μmより小さいと、屈折、反射や散乱する際に波長依存性が大きくなる可能性がある。また、50μmより大きいと、光拡散層中の粒子の充填率が低下して、光拡散層中に粒子の存在しない空間の割合が増えることによって、光抜けが生じ拡散性が低下する場合がある。比較的平均粒子径の大きな粒子を用いた場合でも、拡散性を高めるためには、粒子の添加量を増やし、光拡散層の厚みを厚くしたり、内部拡散フィルムの両面に光拡散層を設けたり、粒子間の空間を埋めるように比較的平均粒子径の小さな粒子を併用することでも可能となる。
[0015]
 また、かかる粒子3の例としては、ポリメチルメタクリレート系樹脂、ポリスチレン系樹脂およびそれらの共重合体等の有機粒子や、ポリシリコン、シリカ、酸化チタニウム等の無機粒子、および有機と無機の複合材料からなる粒子等を用いることができる。
[0016]
 前記バインダー樹脂は、アクリレート系、ポリエステル系、エポキシ系、メラミン系、及びウレタン系からなる群より選択された1種類以上を用いることが好ましい。
[0017]
 本発明の光拡散フィルムにおける光拡散層は、バインダー樹脂100重量部に対して、粒子0.1~50重量部であることが好ましい。粒子のバインダー樹脂に対する含有量が0.1重量部を下回ると、光拡散層が充分な光拡散性を得られない可能性がある。また、50重量部を超えると、塗液を塗布することが困難となる場合がある。
[0018]
 前記光拡散層の厚さは0.5μm~100μmが好ましく、5μm~50μmであることが更に好ましい。光拡散層は、バインダー樹脂に対する粒子の含有割合と粒子の平均粒子径が同じ場合、層厚みが厚くなると拡散性が大きくなる。平均粒子径の好ましい大きさが0.5μm以上であるため、光拡散層の好ましい厚みの下限値はこの粒子を用いて粒子を単層で塗布した場合と等しくなる。また、層厚が100μmを超えると、拡散性が向上する一方、全光線透過率が低下することで、輝度が低下する場合がある。
[0019]
 光拡散層を内部拡散フィルムに塗布する方法は、例えば、エアナイフ方式、グラビア方式、リバースロール方式、スプレイ方式またはブレード方式などから任意に選択して使用できる。
[0020]
 光拡散層を内部拡散フィルムに塗布した後に、熱風、赤外線、遠赤外線等を利用して加熱することにより、コーティング層を形成することができる。
[0021]
 また、前記内部拡散フィルムにおいて、マトリックス樹脂1は特に限定されるものではないが、ポリエステル樹脂は、安価で透明性、機械的強度に優れており、バックライトユニットからの光や熱に対する十分な耐性を有することから、好ましく使用される。
[0022]
 また、かかる内部拡散フィルムに含有される拡散素子2は有機粒子であることが必要である。有機粒子としては、たとえばアクリル樹脂、有機シリコーン樹脂、ポリスチレン、ポリオレフィン、ポリエステル、尿素樹脂、ホルムアルデヒド縮合物、フッ素樹脂等が好ましく使用される。拡散素子として無機物を用いても拡散性を得られるが、有機素子は透明性が高いことから、光のロスの少ない高拡散性かつ高透過性の内部拡散フィルムを得ることができる。その結果、この内部拡散フィルムを用いた光拡散フィルムを液晶バックライトユニットに適用した場合、液晶バックライトを高輝度にすることができる。こういった点で本願発明においては、拡散素子2として有機粒子を用いる。
[0023]
 内部拡散フィルムの製造方法としては、例えば、事前に均一に溶融混練して配合させて作製されたペレットまたは直接混練押出し機に供給するなどして溶融混練する。ここで成形法について説明すると、例えば、金型に溶融射出する射出成形や、押出機からTダイ等を通して溶融押出する押出成形等の方法が挙げられる。フィルム上に成形後、必要により延伸工程、熱処理工程等を経て目的の内部拡散フィルムを得る。ここで、延伸工程が必要な場合、延伸後にフィルム中にボイドが生成することがある。フィルム中に多量のボイドが生成した場合、全光線透過率が低下することがあるため、熱処理するなどの工程を経てボイドを消滅させることが必要なときもある。
[0024]
 ところで、かかる内部拡散フィルム、および透明基材フィルムにバインダー樹脂7と粒子3とから構成される樹脂組成物を塗布(ビーズコート)して光拡散層6を形成してなる光拡散フィルムでは、それぞれ単独で用いても光を拡散する機能を有するが、それぞれのフィルムを単に積層しても本発明の光拡散フィルムと同様の機能は発現しない。
[0025]
 すなわち、かかる内部拡散フィルムと拡散フィルムとを単に積層したものでは、フィルム間に空気層が存在し、透明基材フィルムからなる光拡散フィルムの視野角特性が大きく影響を及ぼすため、光拡散性は多少向上するが、図3(a)に示すように変角光度を測定すると、視野角0°近辺で突起状のピークが確認される。この現象が起こると、例えば直下型液晶バックライトユニットに使用した場合、正面から蛍光管のムラが視認される可能性がある( 図3(a)は、バインダー樹脂と粒子とから構成されている光拡散層を透明基材フィルムの片面にコーティングした光拡散フィルムを、内部拡散フィルムに重ねて、内部拡散フィルム側から光を入射したときの変角光度特性を示す。 図3(b)は(a)で使用した光拡散層を(a)で使用した内部拡散フィルムの片面にコーティングした本発明の光拡散フィルムに、光拡散層をコーティングしていない面から光を入射したときの変角光度特性を示す。 )。また、全光線透過率を測定すると、本発明の光拡散フィルムと比較して、透過率が低下する可能性がある。
[0026]
 また、図4の視野角測定の結果からもわかるように、透明基材フィルムに光拡散層6が形成された拡散フィルムと、その拡散フィルムを内部拡散フィルムと単に積層した構成のものでは、同様の視野角特性を持つが、本発明の光拡散フィルムでは角度依存性の非常に小さい優れた視野角特性を有することがわかる( 図4(a)はバインダー樹脂と粒子とから構成されている光拡散層を透明基材フィルムの片面にコーティングした光拡散フィルムの水平方向の視野角特性を示す。 図4(b)は(a)で使用した光拡散層を内部拡散フィルムの片面にコーティングした本発明の光拡散フィルムの水平方向の視野角特性を示す。 図4(c)は(a)の光拡散フィルムと(b)で使用した内部拡散フィルムとを積層した拡散フィルムの水平方向の視野角特性を示す。)
 本発明の光拡散フィルムは、前記で指摘されるような光漏れが生じず、単に内部拡散フィルムと、透明基材フィルムにバインダー樹脂と粒子とから構成される光拡散層を持つ光拡散フィルムとを積層したものと比較して、それ以上の拡散性と遮蔽性を併せ持つものである。
[0027]
 本発明の光拡散フィルムは、そのフィルム面に平行で、互いに直交する少なくとも2方向における変角光度測定から求められる拡散度が、いずれも20以上、60以下であることが好ましく、25以上、60以下であることがさらに好ましい。この測定で用いた変角光度計は三次元変角光度計、GP-200(株式会社村上色彩技術研究所製)である。拡散度は下記式により求めることができ、この値は光を法線方向から入射した場合の光の拡がり具合を示すパラメータであり、値が大きいほど光を拡散することを示す。
・拡散度={(L 20°+L 70°)/2}/L 5°×100
 ここでL 5°、L 20°、L 70°はそれぞれ受光角5°、20°、70°の時の光度の値である。
[0028]
 液晶バックライトにおいて、特に冷陰極管(CCFL)を用いた直下型の場合、冷陰極管上が明るくなり、冷陰極管間が暗くなる。そのため、不均一な冷陰極管からの光を面光源化および輝度の角度依存性を小さくするためには、冷陰極管からの放射光を効率よく拡散させることが必要となってくる。
[0029]
 本発明の光拡散フィルムにおいて、拡散度が20を下回ると、拡散性が充分でなく、バックライト面の法線方向から見た場合、冷陰極管のムラが視認できる可能性があり、また輝度の角度依存性が大きくなる可能性がある。逆に、拡散度が60を超えた場合、冷陰極管のムラは視認できなく、輝度の角度依存性は小さくなる可能性が高いが、正面輝度が低下する場合がある。
[0030]
 また、本発明の光拡散フィルムは、フィルム面に平行なあらゆる方向において拡散度が20以上、60以下であることがさらに好ましい。あらゆる方向において拡散度が20以上、60以下であれば、光拡散フィルムをバックライトに組み込むに際し、光拡散フィルムの方向を気にすることなく設置しても、後述する平行方向・垂直方向のバックライト拡散度を好ましい値とすることができる。ただし、互いに直交する少なくとも2方向において拡散度が20以上、60以下であれば、その2方向と、バックライトの冷陰極管の長手方向、垂直方向とを合わせて設置することで、後述する平行方向・垂直方向のバックライト拡散度を好ましい値とすることができる。
[0031]
 拡散度を制御するためには、内部拡散フィルムの厚み、拡散素子の平均粒子径、添加量、屈折率や、光拡散層の粒子の平均粒子径、屈折率、添加量等、総合的に適正化することで任意の拡散度を規定することができる。例えば、図6に示すようにマトリックス樹脂中の有機拡散素子の濃度および平均粒子径が等しい場合、内部拡散フィルムの厚みにより拡散性に違いが出る。図6(a)は図6(b)より厚みが厚くなっており、このとき図6(a)では(b)と比較して内部拡散フィルムに入射した光がマトリックス樹脂と有機拡散素子との界面での反射する頻度は高くなり、その結果拡散性は大きくなる。
[0032]
 また、図7に示すように内部拡散フィルムの拡散素子の添加量が等しい場合、平均粒子径を大きくすると、マトリックス樹脂と有機拡散素子との界面の占める面積割合が狭くなることで入射した光が界面反射される割合が少なくなり、その結果内部拡散フィルムの拡散性が小さくなる。(図7(a))一方、平均粒子径を小さくすると、マトリックス樹脂と有機拡散素子との界面の占める面積割合が広くなることで入射した光が界面反射される割合が多くなり、その結果拡散性は大きくなる。(図7(b))但し、平均粒子径が0.5μmを下回ると、光の波長依存性が高くなり拡散光が着色して見える可能性がある。図8に示すように内部拡散フィルムの厚みおよび平均粒子径が等しい場合、図8(b)は図8(a)よりマトリックス樹脂中の有機拡散素子の添加量が多くなっており、この場合内部拡散フィルムに入射した光がマトリックス樹脂と有機拡散素子との界面での反射する頻度は高くなり、その結果拡散性は高くなる。内部拡散フィルムにおいて、マトリックス樹脂と拡散素子との屈折率差が大きいほど、臨界角が小さくなり、界面での光の反射率が高まり、その結果拡散性が大きくなる。
[0033]
 光拡散層の場合、粒子の内部拡散フィルム表面における充填率が重要であるが、一般的に平均粒子径が大きくなるほど充填率は小さくなり拡散度は小さくなる。図9に示すように、光拡散層を構成する粒子の添加量が等しい場合、平均粒子径を大きくし、粒子の配列を1層にしてフィルム表面に敷き詰めると、粒子のレンズ効果により、光の集光性が高まる。(図9(a))平均粒子径を小さくすると、大きい場合とは違って粒子の配列が多層構造となり、粒子間の多重反射の寄与が大きくなることで光の拡散性が高まり、結果として拡散度が大きくなる。(図9(b))拡散度を大きくするためには、例えば平均粒子径を小さくして、光拡散層の構造を多層化することで粒子表面での多重反射を高めたり、平均粒子径の比較的大きなものを用いた場合でも、添加量を増やし、塗布層の厚みを制御したり、平均粒子径の小さなものを併用して大きな粒子の隙間を埋めることで、粒子間の多重反射を高めることや、光拡散層を内部拡散フィルムの両面に設けたりすることで、拡散度を大きくすることができる。
[0034]
 本発明の光拡散フィルムの全光線透過率は50%以上であることが好ましく、55%以上であることがさらに好ましい。かかる全光線透過率が50%を下回ると、輝度の角度依存性は小さくなることはあるが、正面輝度が低下する可能性がある。
[0035]
 本発明の光拡散フィルムは、下記測定方法により測定した時の平行方向のバックライト拡散度が75以上、100以下であることが好ましく、80以上、100以下であることがさらに好ましい。また、下記測定方法により測定した時の垂直方向のバックライト拡散度が80以上、100以下であることが好ましく、85以上、100以下であることがさらに好ましい。
[0036]
 すなわち、後述する「評価項目および評価方法」の(3)バックライト拡散度の項で説明するように、本発明の光拡散フィルムを、液晶バックライトの上に載せて、輝度の視野角を測定する方法である。この輝度の視野角測定には図2に示すような液晶バックライトユニット100を使用し、液晶バックライトユニット上に、拡散板11(全光線透過率65%、厚み2mm)を載せ、その上に本発明の光拡散フィルム12を設置して行った。測定にはEYSCALE-3(株式会社アイ・システム社製)を用いて行った。バックライト拡散度は下記式により求めることができ、この値は液晶バックライト上での光の拡がり具合を示すパラメータであり、値が大きいほど視野角依存性が小さいことを示す。なお、図2(a)は直下型バックライトの断面図である。図2(b)は直下型バックライトの拡大断面図であり、aは蛍光管中心から拡散板までの距離、bは蛍光管中心間の距離、cは蛍光管中心から反射板までの距離を示す。
・バックライト拡散度(平行方向)={(B 20°+B 70°)/2}/B 5°×100
・バックライト拡散度(垂直方向)={(B 20°+B 50°)/2}/B 5°×100
 ここでB 5°、B 20°、B 50°、70°はそれぞれ受光角5°、20°、50°、70°の時の輝度の値である。直下型バックライトの場合、平行方向は、バックライトの冷陰極管の長手方向に平行な方向の視野角である。垂直方向は、冷陰極管の長手方向と垂直で光拡散フィルム面に平行な方向の視野角である。
[0037]
 液晶ディスプレイでは、バックライトの冷陰極管の長手方向を画面長辺方向にすることが一般的であり、平行方向のバックライト拡散度が75を下回ると、画面長辺方向の斜めから液晶ディスプレイを視ると、コントラストの低下や色再現性の不良が発生する可能性がある。また平行方向のバックライト拡散度が100を超えると斜めから視たときのコントラストや色再現性は良好なものの、正面輝度が低下する可能性がある。
[0038]
 このことは画面短辺方向についても同様なことが考えられ、垂直方向のバックライト拡散度が80を下回ると、画面短辺方向の斜めから液晶ディスプレイを視ると、コントラストの低下や色再現性の不良が発生する可能性がある。また垂直方向のバックライト拡散度が100を超えると画面短辺方向の斜めから視たときのコントラストや色再現性は良好なものの、正面輝度が低下する可能性がある。
[0039]
 平行方向および垂直方向のバックライト拡散度を制御するためには、本発明の拡散フィルムの拡散度を調整することにより可能となる。例えば、平行方向のバックライト拡散度を大きくするためには、バックライトに設置したときにその方向となる本発明の拡散フィルムの拡散度を大きくすると達成できる。拡散フィルムの拡散度の制御については前述したとおり、内部拡散フィルムの拡散素子の平均粒径、添加量、屈折率や、光拡散層の粒子の平均粒子径、屈折率、添加量等、総合的に適正化することで任意の拡散度を規定することができる。垂直方向のバックライト拡散度を大きくする場合も同様である。
[0040]
 通常、光拡散フィルムとして液晶バックライトユニットに用いた場合、光拡散フィルムの基材となる内部拡散フィルムが略等方拡散性を持つことで何ら不具合は無いが、必要に応じて平行方向と垂直方向を選択的に制御することが可能である。例えば、内部拡散フィルムの製造方法を考えると、押出機にポリエステル樹脂に熱可塑性樹脂をコンパウンドしたチップを供給して、所定の方法により溶融押出を行い、未延伸シートを製作、次いで逐次二軸延伸または同時二軸延伸を実施する。この時、熱可塑性樹脂が延伸時にポリエステルと共延伸するようなものであるとき、長手方向と幅方向で延伸倍率を大幅に変更することで内部拡散フィルムの異方性を発現することができる。また、略棒状の拡散素子を用いた場合、例えば押出機にポリエステル樹脂に略棒状の拡散素子をコンパウンドしたチップを供給して、所定の方法により溶融押出を行い、静電印加法により鏡面のキャストドラム上で冷却する際に、キャストドラムの速度を通常の速度よりはやめて溶融状態のポリエステル樹脂を延伸すると、略棒状の拡散素子の長手方向とフィルムの延伸方向が略平行となる。そのフィルムを逐次二軸延伸または同時二軸延伸を実施する。その際、ボイドが形成すれば、熱処理によりマトリックス樹脂を溶融させてボイドを消滅させることで内部拡散フィルムに異方性を発現することができる。
[0041]
 本発明の液晶バックライトユニットは、まず、内部拡散フィルムの片面に光拡散層を形成した光拡散フィルムを用いる場合、光拡散層を形成した面の反対面から液晶バックライトユニットからの出射光を入射するように、光拡散フィルムを設置する。これに対して、内部拡散フィルムの両面に光拡散層を形成した光拡散フィルムを用いる場合、どちらの面を液晶バックライトユニットの出射光面側にして設置しても良い。
[0042]
 本発明の光拡散フィルムは複数枚積層して使用することもできる。

実施例

[0043]
 以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
[0044]
 (評価項目および評価方法)
 光拡散シートについて、以下の評価を行なった。
[0045]
 (1)全光線透過率・ヘイズ
 50mm角にカットした光拡散フィルムを、スガ試験機(株)製自動直読ヘイズコンピューターHGM-2DP(光源590nm ナトリウムランプ)を用いて測定した。フィルムの片面に光拡散層を形成した光拡散フィルムの場合、光拡散層を設けた面と反対の面側から光を入射し、3回測定した平均値を該サンプルの平均値とした。フィルムの両面に光拡散層を形成した光拡散フィルムの場合、各々の面から光を入射して測定し、それぞれ3回ずつ測定した計6回の平均値を該サンプルの平均値とした。
[0046]
 (2)拡散度
 100mm角にカットした光拡散フィルムを、株式会社村上色彩技術研究所社製、三次元変角光度計GP-200を用いて測定した。光拡散フィルムに対する入射角0°とし、受光器をフィルム面に垂直な平面上を光拡散フィルムの法線に対して、-90~90°の範囲で動かして変角光度を測定した。フィルムの片面に光拡散層を形成した光拡散フィルムの場合、光拡散層を形成した面と反対の面側から光を入射した得られた測定結果の値から下記式により拡散度を求めた。またフィルムの両面に光拡散層を形成した光拡散フィルムの場合、各々の面から光を入射して得られた測定結果の平均値から下記式により拡散度を求めた。
・拡散度={(L 20°+L 70°)/2}/L 5°×100
 ここでL 5°、L 20°、L 70°はそれぞれ受光角5°、20°、70°の時の光度の値である。
[0047]
 実際に拡散度を求める場合、受光角5°、20°、70°の光度の値から求められる拡散度(+)と、受光角-5°、-20°、-70°の光度の値から求められる拡散度(-)をそれぞれ求め、これら2つの拡散度の平均値から拡散度を求めた。
[0048]
 次いで、光拡散フィルムを面内方向に15°づつ、合計165°になるまで回転し(あるいは、受光器の動く方向を回転し)、それぞれの位置で同じようにして拡散度を求めた。このようにして光拡散フィルムの面に平行で、15°おきの12方向における拡散度を求めた。
[0049]
 (3)バックライト拡散度
 図2に示した直下型バックライト100(冷陰極管12本、a=13mm、b=24.9mm、c=4mm)の冷陰極管14の上に拡散板11(日東樹脂(株)製、クラレックス DR-65C、厚み2mm)を置き、その上に光拡散フィルム12を設置した。光拡散フィルムが、フィルム面に平行なあらゆる方向において拡散度が20以上、60以下であれば、光拡散フィルムはどのような方向で設置してもよい。光拡散フィルムが、互いに直交する少なくとも2方向において拡散度が20以上、60以下であれば、その2方向と、冷陰極管の長手方向、垂直方向とを合わせるように光拡散フィルムを設置する。冷陰極管を60分間点灯して光源を安定させた後に、測定サンプル側からEYSCALE-3((株)アイ・システム社製)を用い、付属のCCDカメラを直下型バックライトの中心から500mmの地点に、直下型バックライトの面に対して正面となるように設置した。CCDカメラの映像の中心およびCCDカメラの回転中心を液晶バックライトユニットに設置した光拡散フィルム面の対角線の交点に合わせ、その位置を0°とし、冷陰極管の長手方向に平行な方向、および冷陰極管の長手方向に垂直な方向にそれぞれ受光角-80°~80°の範囲でカメラを回転させ、各受光角における輝度を測定した。測定した輝度の値より下記式によりバックライト拡散度を求めた。
・バックライト拡散度(平行方向)={(B 20°+B 70°)/2}/B 5°×100
・バックライト拡散度(垂直方向)={(B 20°+B 50°)/2}/B 5°×100
 ここでB 5°、B 20°、B 50°、70°はそれぞれ受光角5°、20°、50°、70°の時の輝度の値である。直下型バックライトの場合、平行方向は冷陰極管の長手方向と平行な方向であり、垂直方向は冷陰極管の長手方向と垂直で光拡散フィルム面に平行な方向の視野角である。
[0050]
 実際にバックライト拡散度を求める場合、受光角5°、20°、50°、70°の輝度の値から求められる拡散度(+)と、受光角-5°、-20°、-50°、-70°の輝度の値から求められる拡散度(-)をそれぞれ求め、これら2つのバックライト拡散度の平均値からバックライト拡散度を求めた。
[0051]
 (4)輝度ムラ
 図2に示した直下型バックライト100の冷陰極管14の上に拡散板11(日東樹脂(株)製、クラレックス DR-65C、厚み2mm)を置き、その上に本発明の光拡散フィルム12を設置した。冷陰極管を60分間点灯して光源を安定させた後に、測定サンプル側からEYSCALE-3((株)アイ・システム社製)を用い、付属のCCDカメラを直下型バックライトの中心から500mmの地点に、直下型バックライトの面に対して正面となるように設置した。CCDカメラの映像の中心を液晶バックライトユニットの面の対角線の交点に合わせ輝度(cd/m )を測定した。測定箇所は、図5に示すように、液晶バックライトユニットの面の対角線の交点から冷陰極管と垂直な方向に、中心近傍の4本分の蛍光管で輝度を測定した。測定箇所を99等分(L1~L99)したときの輝度の平均値(Lave)、輝度の最大値(Lmax)、輝度の最小値(Lmin)求め、平均輝度、輝度ムラは以下の式から算出され、以下の基準で評価した。
・Lave=L1~L99の値の平均値
・輝度ムラ={(Lmax-Lmin)/Lave}×100 (%)
A:輝度ムラは1%未満で、目視で蛍光管のムラが見えない
B:輝度ムラは1%以上、3%未満で、目視で蛍光管のムラが見えない
C:輝度ムラは3%以上、5%未満で、目視で蛍光管のムラが確認できる
D:輝度ムラは5%以上で、目視で蛍光管のムラが確認できる。
[0052]
 (実施例1)
 主押出機にポリエチレンテレフタレート(PET)にイソフタル酸成分を17mol%共重合させたポリエステル樹脂(融点210℃、密度1.35、ガラス転移温度70℃、屈折率1.58)、ポリメチルペンテン(融点235℃、密度0.83、屈折率1.46)を5重量%、ハイトレル7247(東レ・デュポン(株)製)を0.5重量%混合したチップを供給した(B層)。また、副押出機にPET(融点265℃、密度1.35)を供給した(A層)。そして、所定の方法により両側表面層にPETを有する溶融3層共押出を行い、静電印加法により鏡面のキャストドラム上で冷却して未延伸3層積層シートを製作した(積層シート膜厚:1700μm、積層比率: A層:B層:C層=1:8:1)。このようにして得られた3層積層シートを90℃にて長手方向に3.3倍延伸し、続いてテンターで90℃の予熱ゾーンを通じて95℃で幅方向に3.5倍延伸し、さらに230℃で20秒間熱処理し、膜厚150μm、拡散度43.8、全光線透過率66.9%の内部拡散フィルムを得た。
[0053]
 次いで、アクリルポリオール系バインダー樹脂20重量%、イソシアネート系硬化剤3重量%、ポリメチルメタクリレート平均粒径20μmの多分散粒子25重量%、ポリメチルメタクリレート平均粒径12μmの多分散粒子3重量%、およびトルエン49重量%からなる組成物100重量部に対して、平滑剤としてポリシリコン0.1重量部を混合して光拡散層用塗布液を得た。この光拡散層用塗布液を前記内部拡散フィルムの片面に、乾燥後の膜厚が25μmとなるようにメイヤーバーを利用して塗布し、120℃で4分間乾燥硬化させて光拡散フィルムを得た。
[0054]
 (実施例2)
 実施例1と同様の方法で得られた内部拡散フィルムと、実施例1と同様の方法で得られた光拡散層用塗布液を用意した。光拡散層用塗布液を内部拡散フィルムの両面に、乾燥後の膜厚が両面とも25μmとなるようにメイヤーバーを利用して塗布し、120℃で4分間乾燥硬化させて光拡散フィルムを得た。
[0055]
 (実施例3) 
主押出機に供給するポリメチルペンテンを1.4重量%にし、ハイトレル7247(東レ・デュポン(株)製)を除いた以外は実施例1と同様の方法で得られた、膜厚188μm、拡散度13.6、全光線透過率95.9の内部拡散フィルムと、実施例1と同様の方法で得られた光拡散層用塗布液を用意した。光拡散層用塗布液を内部拡散フィルムの片面に、乾燥後の膜厚が25μmとなるようにメイヤーバーを利用して塗布し、120℃で4分間乾燥硬化させて光拡散フィルムを得た。
[0056]
 (実施例4)
 主押出機に供給するポリメチルペンテンを3.5重量%にした以外は実施例1と同様の方法で得られた、膜厚125μm、拡散度27.7、全光線透過率83.8の内部拡散フィルムと、実施例1と同様の方法で得られた光拡散層用塗布液を用意した。光拡散層用塗布液を内部拡散フィルムの片面に、乾燥後の膜厚が25μmとなるようにメイヤーバーを利用して塗布し、120℃で4分間乾燥硬化させて光拡散フィルムを得た。
[0057]
 (実施例5)
 主押出機に供給するポリメチルペンテンを3.3重量%、ハイトレル7247(東レ・デュポン(株)製)の代わりにポリエチレングリコールを0.5重量%にした以外は実施例1と同様の方法で得られた、膜厚100μm、拡散度29.0、全光線透過率85.5の内部拡散フィルムと、実施例1と同様の方法で得られた光拡散層用塗布液を用意し、その光拡散層用塗布液を内部拡散フィルムの片面に、乾燥後の膜厚が25μmとなるようにメイヤーバーを利用して塗布し、120℃で4分間乾燥硬化させて光拡散フィルムを得た。
[0058]
 (実施例6)
 主押出機に供給するポリメチルペンテンを3.3重量%、ハイトレル7247(東レ・デュポン(株)製)の代わりにポリエチレングリコールを0.5重量%にした以外は実施例1と同様の方法で得られた、膜厚100μm、拡散度29.0、全光線透過率85.5の内部拡散フィルムと、実施例1と同様の方法で得られた光拡散層用塗布液を用意し、その光拡散層用塗布液を内部拡散フィルムの両面に、乾燥後の膜厚が25μmとなるようにメイヤーバーを利用して塗布し、120℃で4分間乾燥硬化させて光拡散フィルムを得た。
[0059]
 (実施例7)
 主押出機に供給するポリメチルペンテンを6.7重量%、ハイトレル7247(東レ・デュポン(株)製)の代わりにポリエチレングリコールを0.5重量%にした以外は実施例1と同様の方法で得られた、膜厚100μm、拡散度46.1、全光線透過率68.1の内部拡散フィルムと、実施例1と同様の方法で得られた光拡散層用塗布液を用意し、その光拡散層用塗布液を内部拡散フィルムの片面に、乾燥後の膜厚が25μmとなるようにメイヤーバーを利用して塗布し、120℃で4分間乾燥硬化させて光拡散フィルムを得た。
[0060]
 (比較例1)
 光拡散フィルムとして188GM2((株)きもと製)を用いた。
[0061]
 (比較例2)
 厚み125μmの透明ポリエステルフィルム(東レ(株)製 ルミラー(登録商標)U34)の片面に実施例1と同様の方法で得られた光拡散層用塗布液を、乾燥後の膜厚が25μmとなるようにメイヤーバーを利用して塗布し、120℃で4分間乾燥硬化させて光拡散フィルムを得た。
[0062]
 (比較例3)
 光拡散フィルムとして100GM3((株)きもと製)を用いた。
[0063]
 (比較例4)
 実施例4で用いた内部拡散フィルムと比較例2で用いた光拡散シートとを積層して光拡散フィルム群を得た。
[0064]
[表1]


[0065]
 各実施例、比較例の拡散度の値は、12方向における拡散度の中心値とばらつきを示す。
[0066]
 表1に示すように、実施例1~7の光拡散フィルムは、比較例1~4の光拡散フィルムに比べて、輝度ムラ低減、輝度の角度依存性を十分に満足できるものであった。
[0067]
 実施例1と4、及び実施例5と7とを比較すると、内部拡散フィルムの製造方法が同様であっても、拡散素子の添加量を増加させると拡散度が大きくなることが分かる。実施例1と2、及び実施例5と6とを比較すると、同じ内部拡散フィルムと光拡散層を用いても光拡散層を両面に設けると拡散度が大きくなることが分かる。また実施例3より、内部拡散フィルム中の拡散素子の添加量を少なくしても、光拡散層を形成することで充分な拡散性が得られることが分かる。
[0068]
 これに対して、比較例1~3の透明基材フィルムに光拡散層を形成した光拡散シートでは、輝度ムラ不良、輝度に対する視野角が低い結果となった。また、比較例4の内部拡散フィルムと、透明基材フィルムに光拡散層を形成した光拡散シートとを積層した構成では、全光線透過率が低く、輝度の角度依存性は実施例の光拡散シートと比較して大きく、輝度ムラが不良となった。

請求の範囲

[1]
 マトリックス樹脂内部に有機粒子の拡散素子を含有して構成される内部拡散フィルムの少なくとも片面に光拡散層が形成され、かつ、該光拡散層が少なくともバインダー樹脂と粒子とから構成されている光拡散フィルム。
[2]
 前記有機粒子拡散素子がアクリル樹脂、有機シリコーン樹脂、ポリスチレン、ポリオレフィン、ポリエステル、尿素樹脂、ホルムアルデヒド縮合物、及びフッ素樹脂からなる群より選ばれる少なくとも一種の樹脂で形成されている請求項1に記載の光拡散フィルム。
[3]
 前記光拡散フィルムの面に平行で、互いに直交する少なくとも2方向において、下記拡散度がいずれも20以上、60以下である請求項1又は2に記載の光拡散フィルム。
・拡散度={(L 20°+L 70°)/2}/L 5°×100
 ここでL 5°、L 20°、L 70°はそれぞれ、変角光測定から求められる受光角5°、20°、70°の時の光度の値である。
[4]
 全光線透過率が50%以上である請求項1~3のいずれかに記載の光拡散フィルム。
[5]
 下記平行方向のバックライト拡散度が75以上、100以下である請求項1~4のいずれかに記載の光拡散フィルム。
・バックライト拡散度(平行方向)={(B 20°+B 70°)/2}/B 5°×100
 ここでB 5°、B 20°、B 70°はそれぞれ、直下型バックライトの冷陰極管の長手方向と平行な方向における受光角5°、20°、70°の時の輝度の値である。
[6]
 下記垂直方向のバックライト拡散度が80以上、100以下である請求項1~5のいずれかに記載の光拡散フィルム。
・バックライト拡散度(垂直方向)={(B 20°+B 50°)/2}/B 5°×100
 ここでB 5°、B 20°、B 50°はそれぞれ、直下型バックライトの冷陰極管の長手方向と垂直で光拡散フィルム面に平行な方向における受光角5°、20°、70°の時の輝度の値である。
[7]
 請求項1~6のいずれかに記載の拡散フィルムを用いて構成されている液晶バックライトユニット。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]