JP2007072431A

JP2007072431A - 光拡散フィルム

Info

Publication number: JP2007072431A
Application number: JP2006111523A
Authority: JP
Inventors: Sang Pil Kim; 相弼・金; Bunfuku Lee; 文馥・李; In Sik Jung; 仁植・鄭; Jun Sang Park; 駿尚・朴
Original assignee: Toray Saehan Inc
Current assignee: Toray Advanced Materials Korea Inc
Priority date: 2005-09-05
Filing date: 2006-04-14
Publication date: 2007-03-22
Also published as: CN1928592A; KR20070025733A; KR100716143B1; US7379246B2; TW200712686A; US20070053064A1; TWI332103B

Abstract

【課題】光透過率およびヘイズが向上した薄膜トランジスタ液晶ディスプレイ用光拡散フィルムの提供。
【解決手段】透明な基材シート２、基材シート２の一方の面に積層され、光拡散樹脂５と光拡散粒子７を含む光拡散層３、および基材シート２の他方の面に積層され、ブロッキング防止樹脂６とブロッキング防止粒子８を含むブロッキング防止層４を備え、光拡散粒子７は、比表面積と半径との特定の関係式を満足する。
【選択図】図１

Description

本発明は、薄膜トランジスタ液晶ディスプレイ（ＴＦＴ−ＬＣＤ）のバックライトユニット(back light unit)用光拡散フィルムに係り、より詳しくは、ディスプレイの鮮明な画像を得るために、側面または背面に位置した光源ランプから照射される光を通過させながら、均一な光拡散を誘導して鮮明な光画像が得られるようにしたディスプレイ用光拡散フィルムに関する。

近年、ＬＣＤの使用分野は、ノートブックコンピュータ用モニタやデスクトップコンピュータ用大型モニタ、ＴＶ用モニタなどに拡大している趨勢である。そのため、この種のＬＣＤの光源を作るバックライトユニットの大画面化および高輝度化の必要性が増大しつつある。

一方、バックライトユニットでの光拡散シートの役割は、一方の側面または背面からの光源の光を画面全体に拡散させ、前記光を屈折させて前面方向への均一な光に変えることである。この中でも、バックライト方式は、ディスプレイ素子の背面に取り付けられたバックライトユニットの光源から発生する光を導光板を介して反対側にまで達するようにし、金属蒸着板または不透明な白色板などの反射板に反射させて前方に光が出射されるようにして、ディスプレイ画面の明るさを向上させる間接照明方式であって、従来のフロントライト方式での問題点を解消することが可能な発光方式である。このようなバックライト方式において、画像の明るさ増大のためのバックライトユニット光源数の増加は、消費電力および発熱量の増大に繋がるので、最小の消費電力で最大の光効率を実現する必要がある。これに関連した公知の技術として最も注目を浴びているものとして、基材シートの少なくとも片面に光拡散層を形成させた光拡散シートを設け、光源から発散した光を液晶駆動部に伝達する方式を挙げることができる。したがって、光拡散シートにおいて、基材シートの表面に形成させる光拡散層の効率的設計とそれによる機能向上が鍵になってきている。

その一例として、特許文献１には、透明フィルムの少なくとも片面に、表面に微細凸凹状を有する樹脂フィルム層からなる光拡散層が形成され、前記透明フィルムは、側鎖に置換および／または非置換イミド基を有する熱可塑性樹脂と、側鎖に置換および／または非置換フェニル基並びにニトリル基を有する熱可塑性樹脂とを含有する光拡散フィルムが開示されている。特許文献２は、光効率性および輝度の向上のために、透明プラスチックシート基材上に、有機粒子を含む透明な樹脂層を形成する方法が開示されている。

ところが、従来の技術の如く、光拡散層に適用可能な樹脂と粒子の大きさの組み合わせを変更する方法のみでは、持続的向上が要求される液晶表示装置の高輝度および高遮蔽性、すなわち向上した全光線透過率および高いヘイズ値を達成するには実質的に困難であった。
韓国特願第２００４−７０１６１２５号明細書韓国特願第１９９６−３８９１２号明細書

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、光透過率およびヘイズが向上した薄膜トランジスタ液晶ディスプレイ用光拡散フィルムを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、透明な基材シート、前記基材シートの一方の面に積層され、光拡散樹脂と光拡散粒子を含む光拡散層、および前記基材シートの他方の面に積層され、ブロッキング防止樹脂とブロッキング防止粒子を含むブロッキング防止層を備え、前記光拡散粒子は、下記関係式１を満足させる光拡散フィルムが提供される。

ここで、Ａは光拡散粒子の比表面積、ｒは光拡散粒子の半径をそれぞれ示す。
前記比表面積は、単位体積当たりの表面積を意味し、より詳しくは、光拡散粒子の体積は（４πｒ^３）／３、光拡散粒子の表面積は４πｒ^２である。

前記光拡散樹脂またはブロッキング防止樹脂は、熱硬化性樹脂であることが好ましい。
前記光拡散粒子またはブロッキング防止粒子の材質は、アクリル、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリアミドおよびポリメチルメタクリレートよりなる群から選ばれる少なくとも１種の樹脂であることが好ましく、前記光拡散粒子またはブロッキング防止粒子の粒径は０．１〜１００μｍであることが好ましい。

前記光拡散樹脂内のポリマー１００重量部に対して前記光拡散粒子０．１〜１０００重量部が配合され、前記ブロッキング防止樹脂内のポリマー１００重量部に対して前記ブロッキング防止粒子０．０１〜５００重量部が配合されることが好ましい。
さらに、光拡散層の厚さは０．２〜５００μｍであることが好ましく、前記ブロッキング防止層の厚さは０．１〜１００μｍであることが好ましい。

本発明の光拡散フィルムは、全光線透過率、光拡散性および輝度特性に非常に優れるため、薄膜トランジスタ液晶ディスプレイ（ＴＦＴ−ＬＣＤ）のバックライトユニットの光効率を向上させる光学材料として使用可能な、化学工業上非常に有用な発明である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明をより具体的に説明する。
本発明は、透明な基材シート、前記基材シートの一方の面に積層され、光拡散樹脂と光拡散粒子からなる光拡散層、および前記基材シートの他方の面に積層され、ブロッキング防止樹脂とブロッキング防止粒子からなるブロッキング防止層を備え、前記光拡散粒子は下記関係式１を満足することを特徴とする、光拡散フィルムを提供する。

前記基材シート２の厚さは、特に限定されないが、１０〜５００μｍが好ましく、さらに好ましくは７５〜２５０μｍである。この際、前記基材シート２の厚さが１０μｍ未満であれば、光拡散層３を形成する樹脂組成物によってカール(curl)が発生し易く、前記基材シート２の厚さが５００μｍ超過であれば、液晶表示装置の輝度が低下し、バックライトユニットの厚さが厚くなって液晶表示装置の薄型化の要求に不適である。
本発明の光拡散フィルム１の片面に、光拡散樹脂５および光拡散粒子７を含む光拡散層３を備える。

本発明の特徴の１つは、光拡散層を構成する光拡散粒子が球状または非球状であって、下記関係式１を満足する場合、高いヘイズ値および輝度上昇を図ることができることである。

但し、Ａは光拡散粒子の比表面積、ｒは光拡散粒子の半径をそれぞれ示す。
一般に、光拡散フィルムには、粒径０．１〜１００μｍの球状粒子が使用される。前記比表面積は単位体積当たりの表面積を意味し、球状の光拡散粒子の体積は（４πｒ^３）／３、球状の光拡散粒子の表面積は４πｒ^２である。もしＡが３／ｒと等しい、またはこれより小さい場合には、光の全光線透過率およびヘイズの低下により輝度が減少する。
また、本発明の光拡散層３は、光拡散樹脂５および樹脂内の分散した光拡散粒子７から構成されており、光拡散樹脂３は、硬化性樹脂であればいずれでも適用可能であるが、好ましくは取り扱いおよび入手が容易な熱硬化性樹脂を使用することがよい。熱硬化性樹脂の例として、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、アクリル系樹脂、ポリウレタン、フッ素系樹脂、シリコン系樹脂およびポリアミドイミドよりなる群から選ばれた少なくともいずれか１種を使用することが好ましいが、これらに限定されるものではない。ここで用いられる熱硬化性樹脂は、さらに好ましくは、光線を透過させなければならないので、無色透明なものが良い。前記光拡散樹脂に加えて、必要に応じて可塑剤、安定化剤、劣化防止剤、分散剤、消泡剤または発泡剤がさらに含まれてもよい。

また、光拡散層３に使用される光拡散粒子７は、アクリル樹脂、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリアミドおよびポリメチルメタクリレートよりなる群から選ばれた少なくとも１種を材質とし、球状であっても非球状であってもよい。好ましくは、前記光拡散粒子は、光拡散フィルムを透過する光線量を最大化するために無色透明なものが良い。

光拡散粒子の粒径は０．１〜１００μｍの範囲が好ましく、より好ましくは１〜５０μｍの範囲である。前記光拡散粒子の粒径が０．１μｍ未満であれば、光拡散効果が小さく、前記光拡散粒子の粒径が１００μｍ超過であれば、光拡散層を形成する樹脂組成物のコーティングが難しく、積層された光拡散層からの粒子の脱落が発生する。

本発明の光拡散層３の光学特性を制御して全光線透過率８５〜９５％の光拡散フィルムを製造するためには、前記光拡散樹脂５と光拡散粒子７の割合を制御しなければならない。すなわち、光拡散層３は、１００重量部の前記光拡散樹脂内のポリマーに対し、０．１〜１０００重量部の前記光拡散粒子７が含まれて製造されることが好ましく、より好ましくは１０〜５００重量部である。光拡散粒子７の量が０．１重量部未満であれば、光拡散効果が低下するという問題点があり、光拡散粒子７の量が１０００重量部超過であれば、光拡散層を形成する光拡散樹脂組成物の塗布が困難であるという問題点がある。

また、本発明の光拡散フィルム１は、光拡散層３の塗布層の厚さを調節することにより、光透過率を制御することができる。特に、８５〜９５％の全光線透過率を有する光拡散フィルムを製造するためには、光拡散層３の塗布層の厚さが０．２〜５００μｍが好ましく、さらに好ましくは２〜２００μｍであることが良い。もし塗布層の厚さが０．２μｍ未満であれば、コーティングの際にフィルムとの接着力が低くなり、積層の後に粒子の脱落が発生し、もし塗布層の厚さが５００μｍ超過であれば、全光線透過率が８５％未満となって所望の光拡散フィルムを製造することができない。

また、本発明の光拡散フィルム１は、ブロッキング防止樹脂６およびブロッキング防止粒子８からなるブロッキング防止層４を備える。
ブロッキング防止層４に使用できるブロッキング防止樹脂６は、前記光拡散樹脂５と同様に、熱硬化性樹脂を使用することが好ましく、その例として、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、アクリル系樹脂、ポリウレタン、フッ素系樹脂、シリコン系樹脂およびポリアミドイミドよりなる群から選ばれた少なくともいずれか１種を使用する。また、ブロッキング防止樹脂６は、光線を透過させなければならないので、無色透明なものが好ましい。

その他に、可塑剤、安定化剤、劣化防止剤、分散剤、消泡剤、発泡剤またはワックス剤を使用することができる。

また、ブロッキング防止層４に使用されるブロッキング防止粒子８も、前記光拡散粒子７と同様なもので、アクリル樹脂、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリアミドおよびポリメチルメタクリレートよりなる群から選ばれた少なくともいずれか１種を使用し、球状をしていることが好ましい。ブロッキング防止粒子８も、光拡散フィルムを透過する光線量を最大化させるために無色透明なものが好ましく、ブロッキング防止粒子８の粒径も０．１〜１００μｍ、さらに好ましくは１〜５０μｍの範囲を使用する。この際、前記ブロッキング防止粒子８の粒径が０．１μｍ未満であれば、工程中、フィルム走行性を阻害するブロッキング現象が発生し、前記ブロッキング防止粒子８の粒径が１００μｍ超過であれば、ブロッキング防止層を形成するブロッキング防止樹脂組成物のコーティングが難しくなり、積層されたブロッキング防止層から粒子が脱落するという問題が生じ得る。

この際、ブロッキング防止層４に使用されるブロッキング防止粒子８の使用量が、ブロッキング防止層４に使用されるブロッキング防止樹脂６内のポリマー１００重量部に対して０．０１〜５００重量部であることが好ましく、より好ましくは０．１〜１００重量部である。この際、ブロッキング防止粒子８の使用量が０．０１重量部未満であれば、工程中、フィルム走行性を阻害するブロッキング現象が発生し、ブロッキング防止粒子８の使用量が５００重量部超過であれば、ブロッキング防止層４を形成する樹脂組成物のコーティングが困難になる。

また、高い光透過率およびブロッキング防止機能を確保し且つ８５〜９５％の全光線透過率を得るために、ブロッキング防止層４の塗布層の厚さを調節することができるが、好ましくは０．１〜１００μｍであり、さらに好ましくは１〜５０μｍの範囲である。この際、ブロッキング防止層４の厚さが０．１μｍ未満であれば、コーティングの際に基材シートとの接着力が低くなり、積層の後に粒子が脱落するという問題点があり、ブロッキング防止層４の厚さが１００μｍ超過であれば、全光線透過率が８５％未満に低下して所望の光拡散フィルムを製造することができない。
以下、本発明を実施例によって詳細に説明する。下記実施例は本発明を例示するためのものに過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。

〈実施例１〉
段階１：光拡散層の形成
高透明ポリエステルフィルム（基材シート）（東レセハン株式会社ＸＧ５３３−１００ｕｍ）の片面に、下記表１の組成からなる組成物を塗布した後、１１０℃で６０秒間乾燥させて厚さ３０μｍの光拡散層を形成した。

段階２：ブロッキング防止層の形成
前記段階１で製造された光拡散層が塗布された基材シートの裏面に、下記表２の組成からなるブロッキング防止層塗布液を塗布した後、１１０℃で４０秒間乾燥させて厚さ５μｍのブロッキング防止層を形成することにより、最終光拡散フィルムを製造した。

〈比較例１〉
実施例１の段階１で光拡散層の粒子としてＰＭＭＡの代わりにＳＯＫＥＮＭＸ１０００（比表面積０．６）を使用する以外は、実施例１と同様にして最終光拡散フィルムを製造した。

実施例１と比較例１の物性を下記のような方法で測定した結果を表３に示す。
１．全光線透過率およびヘイズ値の測定
前記実施例１および比較例１で製造された光拡散フィルムの光透過能および光分散能の検定を下記のように行った。日本電色工業株式会社のヘイズ測定器(Automatic Digital Hazemeter)を用いて、１０ｃｍ×１０ｃｍの大きさの光拡散フィルムのサンプル１枚を鉛直方向に設置し、当該サンプルに対して垂直に波長５５０ｎｍの光を透過させたときの光量を測定した。この際、ヘイズ値および全光線透過率は、下記数式を用いて算出した。

但し、Ｐは直進光量、ＴＴは光の総透過量、ＩＴは入射光量をそれぞれ示す。

２．輝度の測定
前記実施例１ないし比較例１で製造された光拡散フィルムの輝度の測定を下記のように行った。光拡散フィルムを裁断し、３２インチ直下型バックライトユニットの光拡散プレート上に装着した。その後、測定角度を０．２°とし、ＢＭ−７とバックライトユニットとの間隔を２５ｃｍとして、ＴＯＰＣＯＮ社のＢＭ−７輝度測定器を用いて、バックライトユニットにあるランプ上の１３箇所、およびランプ間の空間の１２箇所の輝度を測定して平均値を求めた。

表３より明らかなように、前記関係式１を満足する比表面積０．９の粒子が使用された実施例１は、関係式１を満足しない比表面積０．６の粒子が使用された比較例１に比べて高い輝度を示した。
本発明の理解のためにその好適な態様が上記のとおり開示されたが、当業者であれば、添付の特許請求の範囲に記載される本発明の範囲および思想から逸脱することなく、種々の改変、追加、置換等が可能であることを理解されたい。

本発明の光拡散フィルムの断面模式図である。

符号の説明

１光拡散フィルム
２基材シート
３光拡散層
４ブロッキング防止層
５光拡散樹脂
６ブロッキング防止樹脂
７光拡散粒子
８ブロッキング防止粒子

Claims

透明な基材シート、前記基材シートの一方の面に積層され、光拡散樹脂と光拡散粒子を含む光拡散層、および前記基材シートの他方の面に積層され、ブロッキング防止樹脂とブロッキング防止粒子を含むブロッキング防止層を備え、
前記光拡散粒子は下記関係式１を満足させることを特徴とする、光拡散フィルム。

（Ａは光拡散粒子の比表面積（単位体積当たりの表面積）、ｒは光拡散粒子の半径をそれぞれ示す。）
前記光拡散樹脂または前記ブロッキング防止樹脂が、熱硬化性樹脂であることを特徴とする、請求項１に記載の光拡散フィルム。
前記光拡散粒子または前記ブロッキング防止粒子の材質が、アクリル、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリアミドおよびポリメチルメタクリレートよりなる群から選ばれる少なくとも１種の樹脂であることを特徴とする、請求項１に記載の光拡散フィルム。
前記光拡散粒子または前記ブロッキング防止粒子の粒径が０．１〜１００μｍであることを特徴とする、請求項３に記載の光拡散フィルム。
前記光拡散樹脂内のポリマー１００重量部に対し、前記光拡散粒子が０．１〜１０００重量部が配合されることを特徴とする、請求項１に記載の光拡散フィルム。
前記光拡散層の厚さが０．２〜５００μｍであることを特徴とする、請求項１に記載の光拡散フィルム。
前記ブロッキング防止樹脂内のポリマー１００重量部に対し、前記ブロッキング防止粒子が０．０１〜５００重量部が配合されることを特徴とする、請求項１に記載の光拡散フィルム。
前記ブロッキング防止層の厚さが０．１〜１００μｍであることを特徴とする、請求項１に記載の光拡散フィルム。