JP2011221197A

JP2011221197A - アンチグレア拡散フィルム

Info

Publication number: JP2011221197A
Application number: JP2010089078A
Authority: JP
Inventors: Masaki Ohashi; 優樹大橋; Tomoyuki Kitagawa; 智之北川; Naoto Shintani; 直人新谷; Shinya Ooishi; 大石信也
Original assignee: SUNTECHOPT CO Ltd
Current assignee: SUNTECHOPT CO Ltd
Priority date: 2010-04-08
Filing date: 2010-04-08
Publication date: 2011-11-04
Also published as: US20110249337A1; US8917452B2

Abstract

【課題】十分な拡散効果により干渉縞の発生がなく、ウエットアウトやカットオフが生じにくく、また拡散シートや拡散マット処理等の工数やコストを必要とせずに表示品位を保つ。
【解決手段】凸面構造の測定基準領域内において山谷間の高さの平均値である山谷間平均高さ（ｈｍ）を、山谷間の水平距離の平均値である山谷間平均距離（Ｓｍ）で除した値を勾配比（ｈｍ／Ｓｍ）とし、勾配比（ｈｍ／Ｓｍ）の逆正接値ｔａｎ^−１（ｈｍ／Ｓｍ）を平均勾配角（θｍ）としたとき、この平均勾配角（θｍ）が５°以上１５°以下の範囲にあり、かつその平均勾配角（θｍ）の標準偏差が平均勾配角（θｍ）の３０％以上４０％以内であり、フィルム面法線方向から３０度の角度の入射光に対する正反射角における正反射率が１％以下である。
【選択図】図１０

Description

液晶表示ユニット等の光学表示機器において液晶パネルの上面または下面側に積層して使用されるアンチグレア拡散フィルムに関する。

液晶表示ユニット等の光学表示機器においては、液晶パネルの上下にアンチグレア拡散フィルムを複数枚積層して使用される。従来のアンチグレア拡散フィルムとして、長さに沿って高さを変化する構造体を備え、その変動は、構造体の公称高さの４０倍未満の公称周期を備えるアンチグレア拡散フィルムが開示される（例えば特許文献１参照）。

特表２００２−５０４６９８

上記従来のアンチグレア拡散フィルムはレンチキュラー高さに変動を設けているものの、変動が不十分で拡散効果のないものであった。このため、積層するアンチグレア拡散フィルム間あるいは液晶パネルとの間で干渉縞の発生やウエットアウトの問題、あるいは視野角内における輝度の急激な変化により発生するカットオフの問題があった。また表示パネルの光透過性基本単位のサイズとレンズピッチの周期性の関係により発生するモアレ等の表示品位低下の問題があった。

また従来の液晶表示ユニット等の光学表示機器においては、アンチグレア拡散フィルムの上部構造表面の保護シートとして拡散シートを用いたり、構造面の反対側の面に拡散マット処理を施したりする必要があった。しかしこれらは別部材の形成やマット処理加工のための工数やコストを要するものであった。

そこで本発明は、十分な拡散効果により干渉縞の発生がなく、ウエットアウトやカットオフが生じにくく、また拡散シートや拡散マット処理等の工数やコストを必要とせずに表示品位を保つことのできるアンチグレア拡散フィルムを提供することを課題とする。

上記課題を解決すべく本発明では下記（１）〜（５）の手段を講じている。
（１）本発明のアンチグレア拡散フィルムは、少なくとも片側の面に、不規則な高さ及び大きさの複数の凸面がランダムに連続形成された凸面構造を有する樹脂製のフィルム構造体からなり、凸面構造の測定基準領域内において山谷間の高さの平均値である山谷間平均高さ（ｈｍ）を、山谷間の水平距離の平均値である山谷間平均距離（Ｓｍ）で除した値を勾配比（ｈｍ／Ｓｍ）とし、勾配比（ｈｍ／Ｓｍ）の逆正接値ｔａｎ^−１（ｈｍ／Ｓｍ）を平均勾配角（θｍ）としたとき、この平均勾配角（θｍ）が５°以上１５°以下の範囲にあり、かつその平均勾配角（θｍ）の標準偏差が平均勾配角（θｍ）の３０％以上４０％以内であり、フィルム面法線方向から３０度の角度の入射光に対する正反射角における正反射率が１％以下であって、
正反射角から２０°以上外れた第一反射角の拡散反射率、及び正反射角から３０°以上外れた第二反射角の拡散反射率が、内部光学ヘイズ値と外部光学ヘイズ値の和である合計ヘイズ値１０％未満においてはそれぞれ０．００１％以下、及び０．０００１％以下であり、前記合計ヘイズ値１０％以上においてはそれぞれ０．０５％以下、及び０．００５％以下であることを特徴とする。

（２）前記アンチグレアフィルムにおいて、合計ヘイズ値１０％未満において、前記平均勾配角（θｍ）が５°以上７．５°以下の範囲にあり、
正反射角から２０°以上外れた第一反射角の拡散反射率、及び正反射角から３０°以上外れた第二反射角の拡散反射率が、それぞれ０．０００５％以下および０．００００１％以下であることが好ましい。
（３）前記いずれか記載のアンチグレアフィルムにおいて、前記山谷間平均高さ（ｈｍ）及び山谷間平均距離（Ｓｍ）を鉛直方向の一辺及び水平方向の他辺とした断面矩形範囲を規定し、凸面構造の測定基準領域内において、この断面矩形範囲に対して凸面構造の占める割合を樹脂率、空気の占める割合を空隙率としたとき、樹脂率が５０％以上８０％未満または空隙率が２０％以上５０％未満であることが好ましい。
（４）前記いずれか記載のアンチグレアフィルムにおいて、内部ヘイズ値の外部ヘイズ値に対する割合である内外ヘイズ比が、前記合計ヘイズ値１０％未満においては２０％以下、前記合計ヘイズ値１０％以上においては１５％以下であり、かつＪＩＳＫ７１０５に準拠した透過像鮮明度が、前記合計ヘイズ値１０未満においては６０％以上、合計ヘイズ値１０％以上においては３０％以上であることが好ましい。
（５）前記いずれか記載のアンチグレアフィルムにおいて、凸面構造が、球形ビーズによるサンドブラスト加工による成型面によってロール成形されたものであり、前記サンドブラスト加工に用いられるすべての球形ビーズの平均径が３０〜９０μｍであり、当該すべての球形ビーズのうち最大径と最小径の差を、平均径で除した比が４０％以下であることが好ましい。
前記いずれかに記載のアンチグレア拡散フィルムにおいて、前記凸面構造は硬度４７５〜５７５ＨＶの金属ロールに、粒径３０〜６３μｍのブラスト粒子によるブラスト成形が施されたブラスト成形型による成形樹脂で構成されることが好ましい。

本発明はアンチグレア拡散フィルムの構造体表面に広範囲の拡散ができ、かつ透過像鮮明度の高い凸面構造を有することにより、出射光および構造面への入射光並びにその反射光を視野角内に於いて広範囲に拡散させ、その拡散効果により微小異物やスクラッチ傷等、構造体の微小欠陥の隠ぺい性を向上させることができる。

実施例１のアンチグレアフィルムを基準測定長平方大に仮想抽出した部分拡大斜視図。実施例の凸面に断面矩形範囲をあてたときの樹脂率及び空隙率の説明図。従来技術によるアンチグレアシートを仮想抽出した部分拡大斜視図。従来技術の凸面構造に断面矩形範囲をあてたときの樹脂率及び空隙率の説明図。実施例の凸面の鉛直断面形状の算術平均粗さ（Ｒａ）と山谷間平均高さ（ｈｍ）の関係を示す説明図。球形ビーズ径、平均高さ、平均距離、及び平均勾配角の相互の関係性を示す説明図。球形ビーズブラストによる測定長内の平均高さと平均長の関係性を示す説明図。凸面の高さの累積構成比データと山谷間平均高さの標準偏差δｈの関係性を示すデータ。実施例２における平均球径５４μｍの球形ビーズブラストによる凸面のＨＰＣデータ実施例のアンチグレアフィルムの３０°入射光による正反射率および拡散反射率のグラフ。測定範囲の分割例を示す斜視説明図。ヘイズ対光沢度と透過像鮮明度の比較グラフヘイズ対透過像鮮明度／透過度比の比較グラフ

以下、本発明の実施形態例につき詳述する。本発明のアンチグレア拡散フィルムは、フィルムの片側の面に、高さ及び大きさが不均一な複数の凸面が、各周囲に連なる谷部を境としてランダムに連続形成された凸面構造を有するアンチグレア拡散フィルムであって、前記凸面構造は球形粒子のブラストによる成形型で転圧成形されたものである。

球形粒子ブラストによるアンチグレア拡散フィルムは、例えば基準測定長Ｌμｍを一辺とする平方大を仮想抽出した図１に示すように、等厚のベースフィルムの片面に、複数の凸面樹脂からなる凸構造面が固定されてなる。凸構造面は、上面に複数の凸面がランダムな大きさ、ランダムな高さで四方へ連続形成されてなり、各凸面同士の境界が、ランダムな高さの分岐連続曲線の谷部からなる。谷部はいずれもベースフィルムと凸面樹脂の境界面（ベースフィルム原材の上面）よりも上方に形成され、従来技術によるアンチグレアシートの凸面構造（図３、図４）のように、平面状の谷部が形成されることはない。

凸構造面は７０μｍ以下の粒径のブラスト粒子を衝打した転写ロールによる表面転写成形によって成形されたブラスト成形型によって面成型される。このため、それぞれの凸面はブラストされる球形粒子（ビーズ）を衝打（ブラスト）したときの形状の通り、略球冠形状からなる。また、フィルム内部にビーズ構造を含んでいない。

ブラストによる仮型の成形においては、所定範囲内の粒子径にある複数の球形粒子をそれぞれ異なる衝撃圧力で仮型にぶつける作業を複数回行うため、一度成形された成形部に一部重なって他の成形が施され、その結果、高さ及び位置及び大きさが不均一な凸面の仮型が成形される。仮型は例えば、硬度４７５〜５７５ＨＶの金属ロールに、粒径３０〜６３μｍのブラスト粒子によるブラスト成形穴が施されて作られる。

この仮型に基づくブラスト成形型によって成形された凸構造面は、図７に示すように、複数の円弧が、ランダムな高さの谷部を境界とし、断面幅方向に連続した断面を形成する。複数の円弧は円弧径、高さ、及び中心角がランダムに異なっており、このうち一つ一つの凸面は、図２に示すような、鉛直面内に仮想した断面矩形範囲によって規定される。断面矩形範囲は、山谷間平均高さ（ｈｍ）及び山谷間平均距離（Ｓｍ）をそれぞれ鉛直方向の一辺及び水平方向の他辺とした仮想規定範囲であり、この断面矩形範囲を仮想したとき、断面矩形範囲に占める凸面構造の構成材の割合が「樹脂率」として、断面矩形範囲に占める凸面構造を除く残りの空気領域の割合が「空隙率」として求められる。

一つの頂部を有する凸面に矩形範囲をあてたとき、範囲の中が凸面を含む下部の凸面樹脂と、凸面より上部の空気とに二分される。この断面矩形範囲において凸面樹脂の占める面積割合が樹脂率（％）、空気の占める面積割合が空隙率（％）として規定される。

このとき、ひとつの断面矩形範囲内における樹脂率と空隙率の和は常に１００％となるが、必ず図２に示すような上方湾曲円弧を境として区切られるため、樹脂率は必ず５０％を超える。なお従来技術によるアンチグレアシートでは、同様の断面矩形範囲を規定すると、図４に示すように樹脂率が３０％未満、空隙率は７０％以上となる。

そして所定大の凸面構造の測定基準領域内の全域において樹脂率、空隙率を測定したとき、樹脂率が平均値５０％以上80％未満、または空隙率が平均値２０％以上５０％未満とすることで、所定のアンチグレア効果を得られることが判明した。

ひとつの凸面の鉛直断面形状の算術平均粗さ（Ｒａ）と山谷間平均高さ（ｈｍ）の関係は図５に図示されるように、Ｒａ＝０．２９９４×ｈｍであらわされる。また平均粒子径と凸面山谷間平均高さ、山谷間平均距離、平均勾配角（θｍ）の関係は図６に示される。また基準測定長Ｌ〔μｍ〕と山谷間平均高さ、山谷間平均距離の関係は図７に示される。そして凸面の高さの累積構成比データと山谷間平均高さの標準偏差δｈの関係は、ＨＰＣ（ＨｅｉｇｈｔＰａｒｅｔｏＣｈａｒｔ）データとして図８に示されるように、
高さの標準偏差δＨ＝（（Ｈｐ（８０−０％）−Ｈｐ（２０−０％））／１．６８となる。このＨＰＣデータを実施例２として、平均球径:Dm=54μm球形ビーズブラストによる凸面にあてはめたデータ例を図９に示す。

実施例（図９）のビーズ粒径は４５〜６３μｍ、平均粒径Ｄｍ＝５４ μmの球形ビーズブラストによる樹脂屈折率ｎ＝１．５１、凸面構造の測定基準長さＬ＝１１５．５μｍ四方の基準測定領域で９００等分割した高さデータにもとづくＪＩＳ算術平均粗さＲａ＝０．３２６μｍ、ヘイズ値１３の凸面は図５および下記式（１）より、山谷間平均高さ（ｈｍ）＝０．３２６／０．２９９４＝１．０８９μｍとなる。実施例では１００μｍ四方の測定領域Ａ１を９００行×９００列の各分割領域ａ（１，１）、ａ（１，２）、・・・ａ（９００，９００）に分割している（図１１参照）。

また、図９のデータより、高さの標準偏差σh＝（３．５２４−２．８９３）／１．６８＝０．３７５μｍとなり、山谷間平均距離は図６の関係より（Ｓｍ）＝７．５９１μｍ、平均勾配角（θｍ）＝８．１６°、平均勾配角（θｍ）の標準偏差σθ＝２．８１°となる。入射角３０°の正反射角における正反射率Ｒ(３０°)：０．７５％および正反射角から２０°、３０°外れた第一、第二角度の拡散反射率Ｒ（３０±２０°)、Ｒ（３０±３０°）がそれぞれ０．００１２％、０．０００００５４％となる。

また上記の球形ブラスト粒子によるヘイズ値１３の平均勾配角（θｍ）に対する標準偏差の比は、３７％樹脂率については６６％、空隙率については３４％である。球形ビーズブラストによる凸面は焦点距離の長い薄肉のマイクロ凸レンズ形状をしており、弱い集光性がある。従って、全光線透過率や透過像鮮明度向上に有効である。

図１０に、以上の球形ビーズブラストによる凸面構造屈折率ｎ＝１．５１のアンチグレアフィルムの３０°入射光による正反射率および拡散反射率を示す。正反射率１％はぎらつき或いは写り込み限界を示し、正反射角からの外れ角±２０°たる第一反射角の反射率０．００１％、および外れ角±３０°たる第二反射角の反射率０．０００１％は、各々白ボケ限界を示す。屈折率ｎ＝１．５１の平坦な樹脂面の３０°入射角光に対する正反射角における鏡面反射率は４．２８％であるから、実施例の正反射率１％以下は良好な反射防止効果があると言える。

以上の実施結果を表１に示す。実施例４は実施例１から３のデータにもとづいて透過像鮮明度が非常に高い８０％以上であり、白ボケが全くないＲ（３０±２０°）≦０．０００５％であり、写り込みも気にならないＲ（３０°）≦１％に近付くように設計したアンチグレアフィルムのシミュレーション結果である。実施例３のように、フィルム全体のヘイズ値が２０％〜３５％であり、ＪＩＳＫ７１０５に準拠した透過像鮮明度が３０．０〜４９．０％であることが好ましい。また実施例３では、前記凸面構造を構成する凸面の内部光学ヘイズ値の、凸面構造の外部光学ヘイズ値に対する割合（内外ヘイズ比）が１５％以下となる。これはすなわち凸面の内部拡散によるヘイズ値が抑制され、外部ヘイズ値が主たる光学ヘイズ値としての効果を有することを示している。透過鮮明度、光沢度データから、セラミックビーズのAGとしてのベストポイントは、ヘイズ：４０以上、透過鮮明度６０％以上、光沢度：３０％以下、全光線透過率９１％以上となる。

（球形粒子）
ブラストに用いられる球形粒子として、セラミック製ビーズ小（粒径３０〜６３μ）、ガラス製ビーズ大（粒径６３〜９０μ）、ガラス製ビーズ小（粒径４５〜６３μ）の３種類による原型での凸構造面について比較試験を行った。ヘイズ対光沢度と透過像鮮明度については、図１２に示すように、透過像鮮明度５０％以上、及び光沢度５０％以下のセラミック製ビーズのヘイズ範囲は
２７≦Ｈｚ≦５７となった。一方、ガラス製ビーズでのヘイズ範囲は存在しなかった（図１２グラフ左プロット線の矢印参照）。またヘイズ対透過像鮮明度／透過度比については、図１３に示すように、ガラス製ビーズではヘイズの増加に伴って１．００未満の範囲で減少していき、セラミック製ビーズでは０．６０付近から一次増加することが判明した。したがってセラミック製ビーズは中ヘイズで高透過像鮮明度、低光沢度、高全光線透過率のフィルム構成が可能である。

以上より、凸構造面を表面転写成形するためのブラスト粒子は粒径３０〜６３μｍのセラミック樹脂からなり、原型を成形するためのブラスト粒子の衝打面が、５２５±１０ＨＶの硬度のニッケルメッキ板からなる場合に、フィルム全体のヘイズ値が３２〜３５％、かつＪＩＳＫ７１０５に準拠した透過像鮮明度が４６〜４９％と、写像性（像鮮明度）が高い傾向を示すことが判明した。このように本発明のアンチグレア拡散フィルムは、透過鮮明度の高い凸面樹脂内部拡散を抑制し、外部ヘイズ値を主として光拡散することが特徴のひとつである。また、前記凸面樹脂内部に拡散用粒子等のフイラ−を含まないことも、特徴の一つである。一方、ガラス製ビーズの場合は防眩性、隠ぺい性が高いソフトマットとしての使用に適することが判明した。

（平均値以上の分割領域高さを有する分割領域の割合）
凸面構造の高さの測定領域Ａ１をｎ行×ｎ列の各分割領域ａ（１，１）、ａ（１，２）、・・・ａ（ｎ，ｎ）に分割し、各分割部の高さをｈ（１，１）、ｈ（１，２）・・・・ｈ（ｎ，ｎ）としたとき、凸面構造を形成する凸面は、各分割部の高さが平均値以上の分割領域の総和が測定全領域に占める割合として４０％以上６０％以下である。また光学ヘイズ値として前記凸面構造樹脂内部ヘイズ値が、凸面樹脂構造面の外部ヘイズ値に対し１５％以下（外部ヘイズ値８５％以上）である。

Claims

少なくとも片側の面に、不規則な高さ及び大きさの複数の凸面がランダムに連続形成された凸面構造を有する樹脂製のフィルム構造体からなり、凸面構造の測定基準領域内において山谷間の高さの平均値である山谷間平均高さ（ｈｍ）を、山谷間の水平距離の平均値である山谷間平均距離（Ｓｍ）で除した値を勾配比（ｈｍ／Ｓｍ）とし、勾配比（ｈｍ／Ｓｍ）の逆正接値ｔａｎ^−１（ｈｍ／Ｓｍ）を平均勾配角（θｍ）としたとき、この平均勾配角（θｍ）が５°以上１５°以下の範囲にあり、かつその平均勾配角（θｍ）の標準偏差が平均勾配角（θｍ）の３０％以上４０％以内であり、フィルム面法線方向から３０度の角度の入射光に対する正反射角における正反射率が１％以下であって、
正反射角から２０°以上外れた第一反射角の拡散反射率、及び正反射角から３０°以上外れた第二反射角の拡散反射率が、内部光学ヘイズ値と外部光学ヘイズ値の和である合計ヘイズ値１０％未満においてはそれぞれ０．００１％以下、及び０．０００１％以下であり、前記合計ヘイズ値１０％以上においてはそれぞれ０．０５％以下、及び０．００５％以下であることを特徴とするアンチグレア拡散フィルム。
合計ヘイズ値１０％未満において、前記平均勾配角（θｍ）が５°以上７．５°以下の範囲にあり、
正反射角から２０°以上外れた第一反射角の拡散反射率、及び正反射角から３０°以上外れた第二反射角の拡散反射率が、それぞれ０．０００５％以下および０．００００１％以下である請求項１記載のアンチグレア拡散フィルム。
前記山谷間平均高さ（ｈｍ）及び山谷間平均距離（Ｓｍ）を鉛直方向の一辺及び水平方向の他辺とした断面矩形範囲を規定し、凸面構造の測定基準領域内において、この断面矩形範囲に対して凸面構造の占める割合を樹脂率、空気の占める割合を空隙率としたとき、樹脂率が５０％以上８０％未満または空隙率が２０％以上５０％未満である請求項１又は２に記載のアンチグレア拡散フィルム。
内部ヘイズ値の外部ヘイズ値に対する割合である内外ヘイズ比が、前記合計ヘイズ値１０％未満においては２０％以下、前記合計ヘイズ値１０％以上においては１５％以下であり、かつＪＩＳＫ７１０５に準拠した透過像鮮明度が、前記合計ヘイズ値１０未満においては６０％以上、合計ヘイズ値１０％以上においては３０％以上である請求項１、２又は３のいずれかに記載のアンチグレア拡散フィルム。
凸面構造が、球形ビーズによるサンドブラスト加工による成型面によってロール成形されたものであり、前記サンドブラスト加工に用いられるすべての球形ビーズの平均径が３０〜９０μｍであり、当該すべての球形ビーズのうち最大径と最小径の差を、平均径で除した比が４０％以下である請求項１、２、３又は４のいずれかに記載のアンチグレア拡散フィルム。