JP3698978B2

JP3698978B2 - 光拡散性シート及び光学素子

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Publication number: JP3698978B2
Application number: JP2000302240A
Authority: JP
Inventors: 正之佐竹; 浩芝田; 卓也松永; 位守正田; 崇之重松
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2000-10-02
Filing date: 2000-10-02
Publication date: 2005-09-21
Anticipated expiration: 2020-10-02
Also published as: JP2002107512A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、ＥＬ、ＰＤＰなどにおいて、画面の視認性の低下を抑えるために用いられている光拡散性シート、当該光拡散性シートが設けられている光学素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＬＣＤなどの画像表示装置は、表示装置表面に蛍光燈などの室内照明、窓からの太陽光の入射、操作者の影などの写り込みにより、画像の視認性が妨げられる。そのため、ディスプレイ表面には、画像の視認性を向上するために、表面反射光を拡散し、外光の正反射を抑え、外部環境の写り込みを防ぐことができる（防眩性を有する）微細凹凸構造を形成させた光拡散層が設けられている。光拡散層の形成方法としては、構造の微細化が容易なこと、また生産性がよいことから微粒子を分散した樹脂をコーティングして樹脂皮膜層を形成する方法が主流となっている。
【０００３】
しかし、高精細（たとえば、１００ｐｐｉ以上）なＬＣＤの場合に、上記光拡散層を装着すると、光拡散層の表面で突出した粒子により形成される微細凹凸構造に起因すると思われるギラツキ（輝度の強弱の部分）がＬＣＤ表面に発生し視認性を低下させる問題がある。
【０００４】
このギラツキ現象を改善するために、微細凹凸構造表面をコントロールすると、ギラツキの改善と共に、表面散乱が起こり表示画面が白っぽくなる、いわゆる白ぼけにより画面表示コントラストが低下するという問題や、透過画の像鮮明性が悪くなったりする問題が生じる。たとえば、特開平１１−３２６６０８号には光拡散性シートの曇価（ヘイズ）を１０％以上４０％未満、像鮮明性を５０以上とすることにより、ギラツキを防止できるという技術が開示されている。しかしながら、当該技術は１２．１インチＸＧＡ（１０６ｐｐｉ）でのギラツキ防止効果を有するに留まり、パネルがより高精細化され、２００ｐｐｉ以上（例えば６インチ、ＸＧＡ；２１０ｐｐｉ）になっている場合には、ギラツキの問題は解消されていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、高精細なＬＣＤに適用した場合にも、防眩性を維持しつつ、画面のギラツキ現象を抑え、かつ白ぼけが殆ど認めらず、像鮮明性のよい光拡散層を有する光拡散性シート、さらには当該光拡散性シートが設けられている光学素子を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、以下に示す特性を有する光拡散性シートにより前記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに到った。
【０００７】
すなわち、本発明は、透明基板の少なくとも片面に、微粒子を含有する樹脂皮膜層であって、かつ表面に微粒子によって形成されている微細凹凸形状を有する樹脂皮膜層からなる光拡散層が形成されている光拡散性シートにおいて、当該微粒子の平均粒子径が２〜１０μｍであり、当該光拡散性シートのヘイズ値が４０％以上６０％以下であって、かつＪＩＳＫ７１０５における０．５ｍｍ幅の光学くしで測定した像鮮明性が３５〜６０であることを特徴とする光拡散性シート、に関する。
【０００８】
上記本発明の光拡散性シートはヘイズ値を４０％以上とし、像鮮明性を３５以上とすることにより、ギラツキ及び白ぼけを抑え、しかも像鮮明性を確保している。ヘイズ値が４０％未満では、高精細化した場合のギラツキを抑えられない。ヘイズ値は４０％以上とするのが好ましい。一方、ヘイズ値が高くなると透過率が低下するため、ヘイズ値は６０％以下が好ましい。ヘイズ値は、特に４０〜５０％とするのが好ましい。また像鮮明性が３５未満では透過画像がぼけるため、高精細ＬＣＤを用いる場合に、その意味が低減する。像鮮明性は４０以上、特に４０〜６０の範囲とするのが好ましい。
【０００９】
前記光拡散性シートにおいて、樹脂皮膜層に含有される微粒子は有機系微粒子であることが好ましい。また、樹脂皮膜層が紫外線硬化型樹脂により形成されていることが好ましい。さらには、樹脂皮膜層がチクソトロピー剤を含有していることが好ましい。
【００１０】
微粒子を用いることにより、表面凹凸形状を有する樹脂皮膜層を簡易かつ確実に実現でき、また上記ヘイズ値、像鮮明性の調整も容易である。特に、微粒子として有機系微粒子を用いた場合には、ギラツキを抑えるうえで有効である。また、紫外線硬化型樹脂は紫外線照射による硬化処理にて、簡単な加工操作にて効率よく樹脂皮膜層（光拡散層）を形成することができる。さらには、樹脂皮膜層の形成に当たり、チクソトロピー剤を含有させることにより、樹脂皮膜層（光拡散層）の表面において、突出粒子により微細凹凸構造を容易に形成することができる。
【００１１】
また、本発明は、前記光拡散性シートの樹脂皮膜層の凹凸形状表面に、樹脂皮膜層の屈折率よりも低い屈折率の低屈性率層が設けられていることを特徴とする光拡散性シート、に関する。
【００１２】
低屈折率層により反射防止機能を付与でき、ディスプレイ等の画像表面の乱反射による画面の白ぼけを有効に抑えることができる。
【００１３】
さらに、本発明は、前記光拡散性シートが、光学素子の片面又は両面に設けられていることを特徴とする光学素子、に関する。
【００１４】
本発明の光拡散性シートは各種の用途に用いることができ、たとえば、光学素子に用いられる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好ましい実施形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、微粒子３が分散されている樹脂皮膜層２からなる光拡散層４が、透明基板１上に形成されている光拡散性シートであり、樹脂皮膜層２中に分散されている微粒子３は、光拡散層４の表面において凹凸形状を形成している。なお、図１では、樹脂皮膜層２が１層の場合を示しているが、樹脂皮膜層２と透明基板１との間には、別途、微粒子を含有する樹脂皮膜層を形成することにより、光拡散層を複数の樹脂皮膜層によって形成することもできる。
【００１６】
透明基板１としては、例えばポリエ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系ポリマー、ジアセチルセルロース、トリアセチルセルロース等のセルロース系ポリマー、ポリカーボネート系ポリマー、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系ポリマー等の透明ポリマーからなるフィルムがあげられる。またポリスチレン、アクリロニトリル・スチレン共重合体等のスチレン系ポリマー、ポリエチレン、ポリプロピレン、環状ないしノルボルネン構造を有するポリオレフィン、エチレン・プロピレン共重合体等のオレフィン系ポリマー、塩化ビニル系ポリマー、ナイロンや芳香族ポリアミド等のアミド系ポリマー等の透明ポリマーからなるフィルムもあげられる。さらにイミド系ポリマー、スルホン系ポリマー、ポリエーテルスルホン系ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン系ポリマー、ポリフェニレンスルフィド系ポリマー、ビニルアルコール系ポリマー、塩化ビニリデン系ポリマー、ビニルブチラール系ポリマー、アリレート系ポリマー、ポリオキシメチレン系ポリマー、エポキシ系ポリマーや前記ポリマーのブレンド物等の透明ポリマーからなるフィルムなどもあげられる。特に光学的に複屈折の少ないものが好適に用いられる。
【００１７】
透明基板１の厚さは、適宜に決定しうるが、一般には強度や取扱性等の作業性、薄層性などの点より１０〜５００μｍ程度である。特に２０〜３００μｍが好ましく、３０〜２００μｍがより好ましい。
【００１８】
微細凹凸構造表面を有する樹脂皮膜層２は、透明基板１上に、図１のように樹脂皮膜層２に微粒子３を分散含有させて微細凹凸構造を付与する方法により形成される。
【００１９】
当該樹脂皮膜層２を形成する樹脂としては微粒子３の分散が可能で、樹脂皮膜層形成後の皮膜として十分な強度を持ち、透明性のあるものを特に制限なく使用できる。前記樹脂としては熱硬化型樹脂、熱可塑型樹脂、紫外線硬化型樹脂、電子線硬化型樹脂、二液混合型樹脂などがあげられるが、これらのなかでも紫外線照射による硬化処理にて、簡単な加工操作にて効率よく光拡散層を形成することができる紫外線硬化型樹脂が好適である。
【００２０】
紫外線硬化型樹脂としては、ポリエステル系、アクリル系、ウレタン系、アミド系、シリコーン系、エポキシ系等の各種のものがあげられ、紫外線硬化型のモノマー、オリゴマー、ポリマー等が含まれる。好ましく用いられる紫外線硬化型樹脂は、例えば紫外線重合性の官能基を有するもの、なかでも当該官能基を２個以上、特に３〜６個有するアクリル系のモノマーやオリゴマーを成分を含むものがあげられる。また、紫外線硬化型樹脂には、紫外線重合開始剤が配合されている。
【００２１】
前記紫外線硬化型樹脂（樹脂皮膜層２の形成）には、レベリング剤、チクソトロピー剤、帯電防止剤等の添加剤を用いることができる。チクソトロピー剤を用いると、微細凹凸構造表面における突出粒子の形成に有利である。チクソトロピー剤としては、０．１μｍ以下のシリカ、マイカ等があげられる。これら添加剤の含有量は、通常、紫外線硬化型樹脂１００重量部に対して、１〜１５重量部程度とするのが好適である。
【００２２】
微粒子３としては、各種金属酸化物、ガラス、プラスティックなどの透明性を有するものを特に制限なく使用することができる。例えばシリカやアルミナ、チタニアやジルコニア、酸化カルシウムや酸化錫、酸化インジウムや酸化カドミウム、酸化アンチモン等の導電性のこともある無機系微粒子、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリウレタン、アクリル−スチレン共重合体、ベンゾグアナミン、メラミン、ポリカーボネート等の各種ポリマーからなる架橋又は未架橋の有機系微粒子やシリコーン系微粒子などがあげられる。これら微粒子３は、１種または２種以上を適宜に選択して用いることができるが、有機系微粒子が好ましい。微粒子の平均粒子径は２〜１０μｍ、好ましくは２〜５μｍである。
【００２３】
微粒子３を含有する樹脂皮膜層２の形成方法は特に制限されず、適宜な方式を採用することができる。たとえば、前記透明基板１上に、微粒子３を含有する樹脂（たとえば、紫外線硬化型樹脂：塗工液）を塗工し、乾燥後、硬化処理して表面に凹凸形状を呈するような樹脂皮膜層２により形成することにより行う。なお、塗工液は、ファンテン、ダイコーター、キャスティング、スピンコート、ファンテンメタリング、グラビア等の適宜な方式で塗工される。
【００２４】
形成した光拡散層４の表面のヘイズ値、像鮮明性を前記範囲とするには、前記塗工液に含まれる微粒子３の平均粒子径、その割合や樹脂皮膜層２の厚さを適宜に調整する。
【００２５】
前記塗工液に含まれる微粒子３の割合は特に制限されないが、樹脂１００重量部に対して、１〜２０重量部、さらには５〜１５重量部とするのが、ギラツキ、白ぼけ等の特性を満足するうえで好ましい。また、樹脂皮膜層２の厚さは特に制限されないが、１〜１０μｍ程度、特に３〜５μｍとするのが好ましい。
【００２６】
前記光拡散層４を形成する樹脂皮膜層２の凹凸形状表面には、反射防止機能を有する低屈折率層を設けることができる。低屈折率層の材料は樹脂皮膜層２よりも屈折率の低いものであれば特に制限されないが、たとえば、フッ素含有ポリシロキサンなどの低屈折率材料を用いることができる。低屈折率層の厚さは特に制限されないが、０．０５〜０．３μｍ程度、特に０．１〜０．３μｍとするのが好ましい。
【００２７】
また、前記図１の光拡散性シートの透明基板１には、光学素子を接着することができる（図示せず）。光学素子としては、偏光板、位相差板、楕円偏光板、光学補償付き偏光板等があげられ、これらは積層体として用いることができる。光学素子の接着は、必要に応じて、アクリル系、ゴム系、シリコーン系等の粘着剤やホットメルト系接着剤などの透明性や耐候性などに優れる適宜な接着層を介することができる。
【００２８】
偏光板としては、ポリビニルアルコール系フィルム、部分ホルマール化ポリビニルアルコール系フィルム、エチレン・酢酸ビニル共重合体系部分ケン化フィルム等の親水性高分子フィルムにヨウ素や染料等を吸着させて延伸したもの、ポリビニルアルコールの脱水処理物やポリ塩化ビニルの脱塩酸処理物の如き偏光フィルムがあげられる。位相差板としては、前記透明基板で例示したポリマーフィルムの一軸または二軸延伸フィルムや液晶ポリマーフィルムなどがあげられる。位相差板は、２層以上の延伸フィルムの重畳体などとして形成されていてもよい。楕円偏光板、光学補償付き偏光板は、偏光板と位相差板を積層することにより形成しうる。楕円偏光板、光学補償付き偏光板は、偏光板側の面に、光拡散層を形成している。
【００２９】
【実施例】
以下に、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によって何等限定されるものではない。
【００３０】
実施例１
アクリル系の紫外線硬化型樹脂（ウレタンアクリレート系モノマー）１００重量部に、平均粒子径が３μｍのポリスチレンビーズを１５重量部、チクソトロピー剤（雲母）３重量部および光重合開始剤（商品名：イルガキュア９０７，チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製）３重量部をトルエンを介して混合し、５０重量％に調整した塗工液をトリアセチルセルロースフィルム（厚み８０μｍ）上に塗布し、１２０℃で５分間乾燥した後、紫外線照射により硬化処理して、厚さ約５μｍの微細凹凸構造表面の樹脂皮膜層を有する光拡散性シートを作製した。
【００３１】
実施例２
実施例１において、微粒子として平均粒子径３μｍのメラミンビーズ１５重量部を用いたこと以外は実施例１と同様にして光拡散性シートを作製した。
【００３２】
実施例３
実施例１において、樹脂皮膜層の凹凸形状表面に、さらに樹脂皮膜層の屈折率（１．５２）よりも屈折率の低い低屈折率層（材料として日産化学（株）のＬＲ−２０２を使用，屈折率：１．３９）を０．１μｍを設けたこと以外は実施例１と同様にして光拡散性シートを作製した。
【００３３】
比較例１
実施例１において、微粒子として平均粒子径３．５μｍのシリカビーズ１５重量部を用いたこと以外は実施例１と同様にして光拡散性シートを作製した。
【００３４】
比較例２
実施例１において、微粒子として平均粒子径３μｍのメラミンビーズ１．５重量部を用いたこと以外は実施例１と同様にして光拡散性シートを作製した。
【００３５】
比較例３
実施例１において、微粒子として平均粒子径３μｍのシリコーン粒子２０重量部を用いたこと以外は実施例１と同様にして光拡散性シートを作製した。
【００３６】
実施例および比較例で得られた光拡散性シートのヘイズ値、像鮮明性を測定した。なお、実施例３については低屈折率層を設けていない場合の値である。結果を表１に示す。
【００３７】
（ヘイズ）
ＪＩＳ−Ｋ７１０５に準じ、ヘイズメーター（東京電色工業社製モデルＴＣ−Ｈ３ＤＰ）を用いて測定した。
【００３８】
（像鮮明性）
ＪＩＳＫ７１０５に準じ、スガ試験機製写像鮮明性測定装置により、０．５ｍｍ幅の光学くしで測定した。
【００３９】
前記実施例および比較例で得られた光拡散性シートに偏光板（１８５μｍ）を接着したものを、ガラス基板に接着し、ライトテーブル上に固定されたマスクパターン（６インチのＸＧＡに相当するパターン（２１０ｐｐｉ））上でギラツキ度合い（ギラツキ）を目視により以下の基準で評価した。またガラス基板の偏光板接着面と反対側の面に黒テープを貼りつけて、白ぼけを目視により以下の基準で評価した。また、上記ガラス基板上に文字を印刷した紙を置き、この文字を見た際の鮮明性を以下の基準で評価した。評価結果を表１に示す。なお、蛍光灯下における写り込み（防眩性）はいずれも良好であった。
【００４０】
ギラツキ、白ぼけ、鮮明性の評価は、目視にて１０名が、
良好：各特性に対して好印象である、
普通：各特性に対して実使用上の影響を感じない、
不良：各特性に対して実使用上の影響を感じる、で判定し、
◎：９人以上が良好、
○：５人以上が良好、
×：３人以上が不良、と評価した。
【００４１】
【表１】

【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光拡散性シートの断面図の一例である。
【符号の説明】
１：透明基板
２：樹脂層
３：微粒子
４：光拡散層

Claims

透明基板の少なくとも片面に、微粒子を含有する樹脂皮膜層であって、かつ表面に微粒子によって形成されている微細凹凸形状を有する樹脂皮膜層からなる光拡散層が形成されている光拡散性シートにおいて、当該微粒子の平均粒子径が２〜１０μｍであり、当該光拡散性シートのヘイズ値が４０％以上６０％以下であって、かつＪＩＳＫ７１０５における０．５ｍｍ幅の光学くしで測定した像鮮明性が３５〜６０であることを特徴とする光拡散性シート。
微粒子が有機系微粒子であることを特徴とする請求項１記載の光拡散性シート。
樹脂皮膜層が紫外線硬化型樹脂により形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の光拡散性シート。
樹脂皮膜層がチクソトロピー剤を含有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光拡散性シート。
請求項１〜４のいずれかに記載の光拡散性シートの樹脂皮膜層の凹凸形状表面に、樹脂皮膜層の屈折率よりも低い屈折率の低屈性率層が設けられていることを特徴とする光拡散性シート。
請求項１〜５のいずれかに記載の光拡散性シートが、光学素子の片面又は両面に設けられていることを特徴とする光学素子。
請求項１〜５のいずれかに記載の光拡散性シート、または請求項６記載の光学素子が用いられていることを特徴とする画像表示装置。