JP3906802B2

JP3906802B2 - 光拡散樹脂膜および光拡散フィルム

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Publication number: JP3906802B2
Application number: JP2002512713A
Authority: JP
Inventors: 靖博枌; 仁土居; 恭司北村; 慎也岡田
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2000-07-18
Filing date: 2001-07-16
Publication date: 2007-04-18
Anticipated expiration: 2021-07-16
Also published as: US7419715B2; WO2002006859A1; EP1312942A1; US20040030081A1; EP1312942A4

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光拡散樹脂膜および光拡散フィルムに関し、詳しくは、光硬化型液状樹脂組成物を光硬化させて形成されることを特徴とする光拡散剤を全く含有しない光拡散樹脂膜および透明フィルム基材表面に該樹脂膜を有する光拡散フィルムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ワープロ、パソコン、テレビ、液晶表示機器等に装着されている液晶表示装置においては、視認性を高めるためにバックライト・ユニットに光拡散フィルムやシート（一般的には光拡散板と呼称されている；本明細書では以下代表して光拡散フィルムと呼ぶ。）を用いている。光拡散フィルムに要求される最も基本的な光学特性としては、可視光線に対して全光線透過率が９０％以上でヘーズが８５％以上を有することである。光拡散フィルムには、例えば、フィルム表面に凹凸をつけることにより光拡散性を持たせるものやフィルム内部やフィルム表面に塗布される樹脂（バインダー）中に微粒子などの光拡散剤を数１０重量％配合分散させたものがある。
【０００３】
フィルム表面に凹凸をつけることにより光拡散性を持たせるものには、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂等の透明樹脂フィルムの表面に凹凸を形成した光拡散フィルムが挙げられるが、フィルム表面にエンボスやサンドブラスト加工により凹凸をつけるだけでは良好な光透過性と光拡散性を共に得ることは困難である。
【０００４】
フィルム内部に微粒子などの光拡散剤を分散させたものとしては、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂等の透明樹脂フィルムに炭酸カルシウム、酸化チタン、ガラスビーズ、シリカ粒子、ポリスチレン粒子、シリコーン樹脂粒子、架橋ポリマー粒子等の光拡散剤を分散させた光拡散フィルムが挙げられる。これらは、例えば、特開昭５０−１４６６４６号公報、特開昭５６−３３６７７号公報、特開昭６０−１７５３０３号公報、特開昭６１−４７６２号公報、特開昭６３−２９１００２号公報、特開平１−１７２８０１号公報、特開平２−１７３７０１号公報、特開平３−７８７０１号公報等に開示されている。
【０００５】
光拡散剤を可塑性あるいは硬化型樹脂を溶剤に溶解した溶液に分散させてフィルム表面に塗布したものとしては、炭酸カルシウム、シリカ粒子、アクリル系ポリマー粒子、シリコーン樹脂粒子、ポリスチレン粒子、尿素樹脂粒子、ポリエチレン粒子、ポリカーボネート粒子、ポリ塩化ビニル粒子、硬化メラミン樹脂粒子などの微粒子を使用した光拡散フィルムが挙げられる。これらは、例えば、特開平１−１７２８０１号公報、特開平６−１３８３０８号公報、特開平７−２０９５０２号公報、特開平７−２１８７０５号公報、特開平９−１１３７０８号公報、特開平１１−１６０５０５号公報等に開示されている。
【０００６】
特開平１１−１６０５０５号公報には、プラスチック粒子を光拡散剤として紫外線硬化型樹脂に分散させた液状樹脂組成物を透明フィルムに塗布し、紫外線照射して硬化させる方法により塗布型光拡散フィルムを製造するという方法が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする技術的課題】
上記した従来の塗布型光拡散フィルムについては、以下のような問題点がある。
（１）炭酸カルシウムやシリカ粒子等の無機粒子は樹脂（バインダー）溶液との比重差が大きいため沈降が起こりやすく、均一な分散が困難である。
（２）プラスチック粒子は静電気による凝集が起こりやすく、分散性が低下し、分散斑を生じ、粒子濃度も減少する。
（３）塗布表面から突出した無機粒子は、上層の光拡散フィルムやプリズム・シート、場合によっては液晶セルや導光板等の接触部材に傷をつけやすい。
【０００８】
本発明は、このような光拡散剤を配合分散させるという従来技術の問題点に着目してなされたものであり、極めて微小な硬化樹脂微粒子膜を形成することのできる光硬化型液状樹脂組成物を透明フィルム基材表面に塗布し、光硬化させることにより、硬化樹脂微粒子が三次元的に均一分散した、光透過性と光拡散性に優れた光拡散フィルムを提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、光重合性モノマー（Ａ）、光重合性モノマー（Ａ）とは相溶性のない有機化合物（アクリレートモノマーを除く）（Ｂ）、光重合性モノマー（Ａ）と光重合性モノマー（Ａ）とは相溶性のない有機化合物（アクリレートモノマーを除く）（Ｂ）とに共通して相溶性のある共溶媒（Ｃ）および光重合開始剤（Ｄ）を必須成分とする光硬化型液状樹脂組成物を光硬化させて形成される光拡散樹脂膜、および該樹脂膜を透明フィルム基材の少なくとも一方の表面上に有する光拡散フィルムに関する。
【００１０】
また、本発明は、粒子径が０．１〜０．９μｍの硬化樹脂微粒子の集合体である樹脂膜が透明フィルム基材の少なくとも一方の表層に形成されてなる、全光線透過率が９０％以上、且つヘーズが８５％以上の光拡散フィルムに関する。
【００１１】
更に、本発明は、上記の光拡散フィルムを使用していることを特徴とするエッジライト式バックライト・ユニットに関する。
【００１２】
加えて、本発明は、上記のエッジライト式バックライト・ユニットを装着していることを特徴とする液晶表示装置に関する。
【００１３】
【発明を実施するための最良の形態】
本発明に使用する光重合性モノマー（Ａ）は、分子末端に不飽和結合を有し、光によるラジカル重合可能なモノマー類のことである。即ち、末端基としてアクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、アクリルアミド基、メタクリルアミド基、ビニルエーテル基、ビニル基などの末端不飽和基を有するモノマー類のことである。これらのモノマー類の中では、光硬化性（光重合性）と硬化物の物性が総合的に良好なことから、アクリロイルオキシ基またはメタクリロイルオキシ基を分子末端に有する光重合性モノマー類、即ち、アクリレート類とメタクリレート類（以下、両者を合わせて（メタ）アクリレート類と称する。）の使用が好ましく、特に、２〜６官能の多官能（メタ）アクリレート類の使用が好ましい。
【００１４】
具体的には、１,３−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、１,４−ブタンジオールジ（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、１,９−ノナンジオールジ（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、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルジ（メタ）アクリレート、ジメチロールトリシクロデカンジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡエチレンオキサイド２モル付加物ジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＦエチレンオキサイド４モル付加物ジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（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、エタンジオールジグリシジルエーテル・（メタ）アクリル酸２モル付加物（アクリル酸またはメタアクリル酸の付加反応物を表す。以下の２モル付加物も同意味である。）、１,２−プロパンジオールジグリシジルエーテル・（メタ）アクリル酸２モル付加物、１,６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル・（メタ）アクリル酸２モル付加物、水添ビスフェノールＡジグリシジルエーテル・（メタ）アクリル酸２モル付加物、ビスフェノールＡジグリシジルエーテル・（メタ）アクリル酸２モル付加物、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル・（メタ）アクリル酸３モル付加物などを脂肪族系、脂環族系および芳香族系の多官能（メタ）アクリレート類として例示できる。
【００１５】
本発明における光重合性モノマー（Ａ）としては上記した多官能（メタ）アクリレート類を１種類または２種類以上を組み合わせて使用してもよいが、光拡散樹脂膜の強度や密着性などの諸物性を良好なものとするためには多官能プレポリマー系（メタ）アクリレート類の併用が望ましい。ここで言うプレポリマーとは重合度２〜２０程度の低分子量ポリマーであり、ポリエステル、ポリウレタン、ポリエーテルなどのプレポリマーのことである。多官能プレポリマー系（メタ）アクリレート類とは、そのようなプレポリマーの末端に、少なくとも２個以上の（メタ）アクリルロイル基または（メタ）アクリルロイルオキシ基を有するものを意味している。
【００１６】
具体的には、（アジピン酸／１,６−ヘキサンジオール)_ｎジ（メタ）アクリレート（ｎはアジピン酸と１,６−ヘキサンジオールから得られる低分子量ポリエステルの重合度を表し、この重合体がプレポリマーであり、このプレポリマーの両末端のヒドロキシル基が（メタ）アクリレート化されているものを表している；そして、ｎは２〜２０であり、好ましくは、ｎは２〜１０である。以下も同様な表現として記載している。）、（オルソフタル酸／１,２−プロパンジオール)_ｎジ（メタ）アクリレート、（２,４−トリレンジイソシアネート／１,６−ヘキサンジオール)_ｎジ（メタ）アクリレート、（イソホロンジイソシアネート／ジエチレングリコール)_ｎジ（メタ）アクリレート、ポリ（エチレングリコール)_ｎジ（メタ）アクリレート）、ポリ（１,２−プロピレングリコール)_ｎジ（メタ）アクリレート、ポリ（テトラメチレングリコール)_ｎジ（メタ）アクリレート、ポリ（ジグリシジルビスフェノールＡ)_ｎジ（メタ）アクリレート、（トリメリット酸／ジエチレングリコール)_ｎトリ（メタ）アクリレートなどをポリエステル・プレポリマー系、ポリウレタン・プレポリマー系およびポリエーテル・プレポリマー系の多官能（メタ）アクリレート類として例示できる。
【００１７】
多官能（メタ）アクリレート類と多官能プレポリマー系（メタ）アクリレート類の配合比は８０〜４０：２０〜６０（重量％）であり、好ましくは７０〜５０：３０〜５０（重量％）である。多官能（メタ）アクリレート類が８０重量％を超えると光拡散樹脂膜の物性が必ずしも十分とはならず、また、２０重量％未満では組成物としての粘性や硬化性に問題を生ずる。
【００１８】
本発明にあっては、光硬化型液状樹脂組成物の粘性や硬化性を調整するために、必要に応じて、１官能（メタ）アクリレート類や１官能プレポリマー系（メタ）アクリレート類を併用してもよい。
【００１９】
具体的には、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、ｉ−ブチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート、フェニル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、フェノキシエチル（メタ）アクリレート、ポリ（エチレングリコール)_ｎ（メタ）アクリレート（ｎ：前出）、メトキシポリ（エチレングリコール)_ｎ（メタ）アクリレート、フェノキシポリ（エチレングリコール)_ｎ（メタ）アクリレートなどを脂肪族系、脂環族系、芳香族系、およびプレポリマー系１官能（メタ）アクリレート類として例示できる。
【００２０】
これらの１官能（メタ）アクリレート類や１官能プレポリマー系（メタ）アクリレート類を１種類以上選択して多官能（メタ）アクリレート類と多官能プレポリマー系（メタ）アクリレート類の混合物に配合されるが、その配合量は３０重量％以下であり、好ましくは２０重量％以下である。その配合量が３０重量％を越えると、光硬化後の架橋密度が不十分となり、光拡散樹脂膜の物性が良好なものとはならない。
【００２１】
本発明における光重合性モノマー（Ａ）とは相溶性のない有機化合物（Ｂ）とは、上記した光重合性モノマー（Ａ）とは室温付近で混合しても相溶せず、仮に混合攪拌しても、放置すると相分離してしまう有機化合物のことである、このような有機化合物（Ｂ）としては、カルボン酸基、スルホン酸基、アミド基、１級、２級または３級アミノ基、アルコール基、チオール基などのような水素含有極性基を有し、分子会合し易い有機化合物である。中でも、分子会合の顕著な分子中に１級、２級または３級アミノ基とアルコール基を共に有する脂肪族化合物、即ち、アミノアルコール類が好適である。このアミノアルコール類は１分子中に２個以上のアミノ基とアルコール基を有している化合物も含まれる。このようなアミノアルコール類は、沸点が１６０〜３６０℃の範囲のものが好ましい。
【００２２】
具体的には、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、３−アミノ−１−プロパノール、１−アミノ−２−プロパノール、２−アミノ−１−プロパノール、３−アミノ−１,２−プロパンジオール、１−アミノ−２−ブタノール、４−アミノ−１−ブタノールなどの低級脂肪族アミノアルコール類を例示できる。
【００２３】
本発明における光重合性モノマー（Ａ）である多官能の（メタ）アクリレート類とプレポリマー系（メタ）アクリレート類との混合物と低級脂肪族アミノアルコール類（Ｂ）とは、非相溶性を予備実験することにより最適の組み合わせを選択することができる。
【００２４】
本発明における光重合性モノマー（Ａ）と光重合性モノマー（Ａ）とは相溶性のない有機化合物（Ｂ）とに共通して相溶性のある共溶媒（Ｃ）とは、室温付近で光重合性モノマー（Ａ）と有機化合物（Ｂ）とに混合すると、完全に両者と相溶する有機溶剤のことである。このような有機溶剤（Ｃ）としては、アルコール系、エーテル系、エステル系、ケトン系などの含酸素系溶剤を挙げることができる。
【００２５】
具体的には、エタノール、ｎ−およびｉ−プロパノール、ｎ−およびｔ−ブタノール、ｎ−ペンタノール、ｎ−ヘキサノール、ｎ−オクタノール、ｎ−デカノール、シクロヘキサノール、ベンジルアルコール、エタンジオール、１,２−および１,３−プロパンジオール、１,４−ブタンジオール、ジ−ｎ−プロピルエーテル、ジ−ｎ−ブチルエーテル、テトラヒドロフラン、メチルフェニルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、酢酸エチル、酢酸−ｎ−プロピル、酢酸シクロヘキシル、安息香酸メチル、エチレングリコールジアセテート、アセトン、エチルメチルケトン、メチル−ｎ−ブチルケトン、シクロヘキサノン、アセトフェノン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノアセテート、エチレングリコールメチルエーテルアセテートなどを例示できる。
【００２６】
上記した本発明における多種の含酸素系溶剤は、単独に使用してもよく、または同一系の溶剤を２種類以上組み合わせて、あるいは異なる系の溶剤を２種類以上組み合わせて併用してもよい。本発明における含酸素系溶剤の単独での、あるいは併用での常圧における沸点としては５０〜２５０℃の範囲がよく、好ましくは６０〜２００℃の範囲、更に好ましくは７０〜１５０℃の範囲である。沸点が５０℃未満では室温付近で気化し易く、取り扱い難いばかりでなく、本発明の光硬化型液状樹脂組成物中の配合量の制御が困難である。一方、沸点が２５０℃を超えると、本発明の光拡散樹脂膜の形成に支障を生ずることになるので好ましくない。
【００２７】
本発明に使用されるアミノアルコール類（Ｂ）と上記した含酸素系溶剤（Ｃ）との沸点は接近していないことが重要である。両者（ＢとＣ）の沸点があまりにも接近していると、光拡散樹脂膜の形成が困難となる。本発明においては、アミノアルコール類の沸点の方が高いことが必要であり、含酸素系溶剤の沸点との差は５０℃以上、好ましくは１００℃以上である。この沸点の差が５０℃未満であると本発明になる良好な光拡散樹脂膜の形成が困難となる。
【００２８】
本発明における光重合性モノマー（Ａ）、光重合性モノマー（Ａ）とは相溶性のない有機化合物（Ｂ）および（Ａ）と（Ｂ）とに共通して相溶性のある共溶媒（Ｃ）の配合比は、使用する各成分の分子量や沸点により異なった比率となるが、通常、（Ａ）：〔（Ｂ）＋（Ｃ）〕＝７５：２５〜２５：７５（重量％）であり、好ましくは７０：３０〜３０：７０（重量％）である。光重合性モノマー（Ａ）が７５重量％を超えると〔（Ｂ）＋（Ｃ）〕成分量に対して多量となり過ぎ、また２５重量％未満では、光硬化型液状樹脂組成物中の〔（Ｂ）＋（Ｃ）〕成分量が多くなり過ぎて、良好な光拡散樹脂膜の形成が困難となる。一方、成分（Ｂ）と（Ｃ）との配合比は通常（Ｂ）：（Ｃ）＝６０：４０〜２０：８０（重量％）、好ましくは５０：５０〜３０：７０（重量％）である。成分（Ｂ）が６０重量％を超えても、また２０重量％未満であっても、良好な物性を有する光拡散樹脂膜の形成は困難である。
【００２９】
本発明で使用される光重合開始剤（Ｄ）は、紫外線照射により本発明の光硬化型液状樹脂組成物を硬化させて光拡散樹脂膜を形成するための必須成分である。勿論、電子線照射により硬化させる場合は不要であるが、硬化方法としては非常に高価となり一般的ではない。
【００３０】
光重合開始剤（Ｄ）としては、本発明に限定されるような化合物はなく、一般的に使用されている光重合開始剤、即ち、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ジアセチル類、ベンジル類、ベンゾイン類、ベンゾインエーテル類、ベンジルジメチルケタール類、ベンゾイルベンゾエート類、ヒドロキシフェニルケトン類、アミノフェニルケトン類などのカルボニル化合物系光重合開始剤、チウラムサルファイド類、チオキサントン類などの有機硫黄化合物系光重合開始剤、アシルホスフィンオキサイド類などの有機燐化合物系光重合開始剤などがすべて使用できる。本発明ではこのような多種類の光重合開始剤を単独に、あるいは２種以上を組み合わせて使用する。本発明においては、光重合開始剤（Ｄ）の添加量は少量ほどよく、光重合性モノマー（Ａ）に対して０．１〜３．０重量％、好ましくは０．３〜１．５重量％でよい。
【００３１】
本発明の光硬化型液状樹脂組成物には、必要に応じて、硬化後の樹脂の光拡散性を損なわない範囲で、帯電防止剤、光安定剤、熱安定剤、着色剤などの添加剤を少量添加してもよい。
【００３２】
本発明の光重合性モノマー（Ａ）、光重合性モノマー（Ａ）とは相溶性のない有機化合物（Ｂ）、光重合性モノマー（Ａ）と光重合性モノマー（Ａ）とは相溶性のない有機化合物（Ｂ）とに共通して相溶性のある共溶媒（Ｃ）および光重合開始剤（Ｄ）を必須成分とする光硬化型液状樹脂組成物を透明フィルム基材に塗布し光硬化させると、粒子径が０．１〜０．９μｍの硬化樹脂微粒子が三次元的に連なった構造を有する硬化樹脂膜が形成される。この際、そのまま光硬化させてもよいが、硬化樹脂膜の表面平滑性を得るため、あるいは表面硬化性を安定化させるためには、離型性透明プラスチック・フィルムやガラス板で塗布膜表面を被覆したのち光硬化させるとよい。また、硬化樹脂膜の表面に凹凸を付与させたい場合は、所望の微小な凹凸形状がパターニングされた転写板で塗布膜表面を被覆する等して光硬化させればよい。硬化樹脂膜表面に微小な凹凸を付与させることで、さらに高い全光線透過率とヘーズを得ることができる。
【００３３】
本発明の光硬化型液状樹脂組成物を紫外線照射により光硬化させるには、一般に紫外線硬化型樹脂に用いられる超高圧水銀灯、高圧水銀灯、低圧水銀灯、メタルハライドランプ、カーボンアーク、キセノンランプ等から発生する紫外線を照射することによって行う。好ましくは、波長３６５ｎｍを中心とした紫外線が比較的多い高圧水銀灯あるいはメタルハライドランプを使用するのがよい。紫外線の照射量は６００ｍＪ/ｃｍ^２以上あれば光硬化させることができ、１２００〜２０００ｍＪ/ｃｍ^２が好適である。
【００３４】
本発明に使用できるフィルム基材としては、ポリエチレンテレフタレート・フィルムが好適であるが、これ以外にも、ポリエチレンナフタレート・フィルム、ポリアリレート・フィルム、ポリアクリルニトリル系フィルム、ポリカーボネート・フィルム、ポリスルホン・フィルム、ポリエーテルスルホン・フィルム、ポリエーテルイミド・フィルム、ポリエーテルケトン・フィルム、ポリイミド・フィルム、ポリメチルペンテン・フィルム等の他のプラスチック・フィルムも使用できる。また、必要であれば、ガラス系基材を使用することができる。
【００３５】
フィルム基材は透明もしくは半透明（例えば、乳白色）のものが好ましい。また、片面または両面に、あらかじめエンボスやサンドブラスト加工あるいはマット加工を施して微細な凹凸を形成させたフィルムを使用した場合は、透過する光の拡散性をより高めるという利点がある。フィルム基材の厚さとしては５０〜２００μｍが一般的である。
【００３６】
さらに、上記光拡散フィルムの少なくとも片面に反射防止層を形成した場合には、反射による光の損失を防止できるため、光の利用効率をより高めるという利点がある。
【００３７】
本発明の光硬化型液状樹脂組成物を透明フィルム基材の表面に塗布する方法としては、バーコート法、ナイフコート法、カーテンフローコート法、ロールコート法、ディッピングコート法、スプレーコート法、スピンコート法などの方法があり、これらの中から選んで採用することができる。
【００３８】
光硬化型液状樹脂組成物はフィルム基材の片面に塗布してもよいし、両面に塗布してもよい。
【００３９】
また塗布量は、光拡散フィルムとして必要とする範囲の全光線透過率およびヘーズが得られればよく、硬化後の膜厚は、例えば、１０〜１００μｍ、好ましくは１０〜５０μｍ程度である。なお、膜厚は、例えば、超音波式膜厚測定法により測定することができる。また、高い全光線透過率を得るためには、膜厚はできるだけ薄い方が良いが、薄くすればするほど結果的にヘーズが低下してしまう。１０μｍ程度の薄膜領域で、高い全光線透過率とヘーズを両立させるためには、表面に微小な凹凸を形成させることで、ヘーズを補い、高い全光線透過率とヘーズを両立することができる。なお、このように表面に凹凸形状を有する硬化樹脂膜の場合、膜厚は、凸部を含めた最大膜厚の平均値として測定される値として表わされ、例えば、マイクロメーター（株式会社ミツトヨ製）で測定される。
【００４０】
光硬化した後の硬化樹脂膜である光拡散樹脂膜には、有機化合物（Ｂ）および共溶媒（Ｃ）が存在するため、最終的にはこれを除去することが望ましい。これらを硬化樹脂膜から除去するには、光拡散樹脂膜または光拡散フィルムを、例えば、メタノール等の硬化樹脂膜を強くは膨潤せず、有機化合物（Ｂ）および共溶媒（Ｃ）を溶解する溶媒中に浸漬して溶出したり、光拡散樹脂膜または光拡散フィルムを加熱減圧下に置く等の方法によって除去することができる。
【００４１】
ここで、光の粒子散乱の特性を表すパラメータχは、χ＝πＤ／λ（Ｄ：粒子径、λ：光の波長）であらわされ、光の粒子散乱は粒子径に依存している。一般に、χ≫１のときは幾何光学散乱、χが１桁の数のときはミー散乱、χ≪１のときはレイリー散乱のそれぞれの散乱特性を示すとされている。本発明により作製した光拡散樹脂膜や光拡散フィルムは、光拡散の機能を発揮する硬化樹脂の粒子径が０．１〜０．９μｍであるから、可視光（波長４００〜７００ｎｍ）に対しては、粒子散乱パラメータχはおよそ２〜４になるので、粒子散乱の特性としてはミー散乱の領域であるといえる。ミー散乱のとき、光は粒子の内部には浸入せず、粒子表面で反射することになる。
【００４２】
本発明による光拡散フィルムは、紫外線を照射するだけで、極めて短時間に光拡散剤としての機能を発揮する硬化微粒子膜を形成させることができるため、従来技術のように光拡散剤を配合分散させる必要が全くないという新規な技術発明である。本発明の光拡散フィルムは、その特長を活かして、各種の光学電子表示機器に使用することができるが、特に液晶表示装置への使用が好適である。
【００４３】
液晶表示装置を装着した電子・電気機器においては、液晶表示パネルそのものは発光しないため、液晶表示パネルの背面に光源としてのバックライト・ユニットが装着されるのが一般的である。このバックライト・ユニットには、液晶表示パネルの背面に直下式バックライト・ユニットを装着したものと、エッジライト（または、サイドライト）式バックライト・ユニットを装着したものとがある。例えば、ラップトップ型やブック型等のパソコンやワープロ等の液晶表示装置の場合は、軽量かつ薄型であることが必要なことから、エッジライト式バックライト・ユニットが一般的に用いられている。
【００４４】
エッジライト式バックライト・ユニットは、図３のように冷陰極管１、反射板（または、ランプリフレクタ）２、導光板３、反射板４、拡散板（または光拡散フィルム）５および一対の集光板（または、プリズムシート）６から構成されている。冷陰極管１から出た光は反射板２で反射された光とともに導光板３の内部に入射する。導光板３の下面にはドット層７が形成されており、その下方に反射板４が設けられている。導光板３の上面には、拡散板５と一対の集光板６が重ねられている。導光板３の上面から出た光は、拡散板５によって散乱・拡散されて輝度が均一化され、さらに２枚の集光板６で視野角に集光されて輝度を上げ、バックライト・ユニットの上面からほぼ垂直な光線として出射される。
【００４５】
このようなバックライト・ユニットに用いられる拡散板には、前記したように表面に凹凸をつけることにより光拡散性を持たせたものや、拡散板の内部や表面に光拡散効果のある無機や有機の微粒子などの光拡散剤を配合分散させたり塗布したものがある。
【００４６】
このような従来からのエッジライト式バックライト・ユニットにおいては、以下のような問題点が指摘されている。
【００４７】
液晶表示装置は少しでも視野角を広くすることが要求されるが、従来からのエッジライト式バックライト・ユニットを装着した液晶表示装置では、拡散板により拡散された光は集光板を用いることにより正面輝度を向上させているが、正面輝度を向上させようとすればするほど、液晶表示装置の視野角は逆に狭くなってしまう。
【００４８】
そこで、このような問題点を解決するために、広視野角のエッジライト式バックライト・ユニットに関する研究が進められており、なかでもフィルム状光拡散板（光拡散フィルム）の全光線透過率を高めるとともに、この全光線透過率と相反する光学特性である光拡散効率を増大する方法についての研究が行われている。例えば、特開平１１−６９０５号公報ではフィルム基材表面に光拡散剤粒子を含有した樹脂バインダーを塗布して形成された光拡散表層中に、さらに微細な空隙を分散状態で生成させることにより全光線透過率と光拡散効率とを向上させようとする試みがなされている。しかしながら、この方法では空隙を溶剤の気化揮散によって形成させているため、空隙とはいい難く、さまざまな形状をした寸法も不揃いな貫通孔が光拡散表層に生成されているに過ぎない。さらに、溶剤の気化揮散中に光拡散剤である微粒子が凝集したり局在化して、不均質な光拡散層になってしまう。
【００４９】
本発明の光拡散フィルムは、光拡散性が高く、かつ、光線透過性に優れ、光拡散剤を全く含有しない塗布型光拡散フィルムであり、面光源装置の正面輝度向上、特に液晶表示装置のエッジライト式バックライト・ユニットとして、液晶表示装置の視野角拡大を可能にすることができる。
【００５０】
【実施例】
以下に、本発明を実施例により具体的に記述するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【００５１】
作製された光拡散フィルムの特性値および硬化樹脂微粒子径は次記する方法により測定した。
【００５２】
（全光線透過率とヘーズ（曇価））
ＪＩＳＫ７３６１（全光線透過率）、ＪＩＳＫ７１３６（ヘーズ）に記載の方法に従い、曇り度計（日本電色工業（株）製、型式：ＮＤＨ２０００）を用いて全光線透過率とヘーズを測定した。
【００５３】
（碁盤目試験）
ＪＩＳＫ５４００に記載の方法に従い、硬化樹脂微粒子により形成された光拡散樹脂膜のもろさやフィルム基材への付着性を測定し、評価点数により判定した。
【００５４】
（硬化樹脂微粒子径）
透過型電子顕微鏡（（株）日立製作所製、型式：Ｈ−６００）を用いて写真をとり、微粒子１００個当りの平均粒子径を測定した。加速電圧は１００ｋＶに設定した。
【００５５】
（表面形態観察）
超高分解能電界放射型走査電子顕微鏡（(株)日立製作所製、型式：Ｓ−９００Ｈ）を用いて硬化樹脂微粒子膜の表面形態を観察した。
【００５６】
加速電圧は５ｋＶに設定し、硬化樹脂微粒子膜表面にＰｔ（白金）スパッタコートをし、直接法により観察した。
【００５７】
（視野角）
自動変角光度計（（株）村上色彩技術研究所製、型式：ＧＰ−２００）を用いて光拡散フィルムの裏面（光拡散樹脂膜のないフィルム面）に入射角＝０°で光を入射させ、表面（光拡散樹脂膜のあるフィルム面）の透過光線の相対分布を０°〜±９０°の範囲にわたって測定し、視野角を判定した。
【００５８】
実施例１
光重合性モノマー（Ａ）としてトリメチロールプロパントリアクリレート（共栄社化学（株）製品、商品名：ライトアクリレートＴＭＰ−Ａ）４０重量部とポリテトラメチレングリコール（重合度＝約３）ジアクリレート（共栄社化学（株）製品、商品名：ライトアクリレートＰＴＭＧＡ−２５０）２０重量部を混合し、これに光重合開始剤（Ｄ）として２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ（株）製品、商品名：ダロキュア１１７３）０．５重量部を混合し、よく攪拌した。次に、光重合性モノマー（Ａ）とは相溶性のない有機化合物（Ｂ）としてトリエタノールアミン２０重量部を、さらに光重合性モノマー（Ａ）と光重合性モノマー（Ａ）とは相溶性のない有機化合物（Ｂ）とに共通して相溶性のある共溶媒（Ｃ）としてイソプロパノール４０重量部を混合し、透明になるまでよく攪拌して均一な光硬化型液状樹脂組成物（１）を調製した。
【００５９】
得られた光硬化型液状樹脂組成物（１）をＡ４サイズ、厚さ１００μｍのポリエチレンテレフタレート・フィルム（帝人（株）製品、ＨＳタイプ）上にバーコーター塗布装置を用いて膜厚が５０μｍとなるように塗布したのち厚さ１００μｍの離型性ポリエチレンテレフタレート・フィルムで被覆し、直ちに高圧水銀灯により紫外線を約１２００ｍＪ/ｃｍ^２となるまで照射し光硬化させた。
【００６０】
続いて、離型性フィルムを剥離し、メタノールを用いて光硬化した樹脂層を洗浄し、トリエタノールアミンとイソプロパノールを除去したのち風乾して乾燥後の膜厚が４０μｍの光拡散樹脂表層を有する光拡散フィルム（Ｉ）を得た。
【００６１】
得られた光拡散フィルム（Ｉ）の硬化樹脂表層を透過型電子顕微鏡を用いて硬化樹脂微粒子の粒子径を測定したところ、平均粒子径は約０．５μｍであった。
【００６２】
この硬化樹脂表層の碁盤目試験の結果は評価点数１０であった。
【００６３】
次に、光拡散フィルム（Ｉ）の光学特性を測定した結果、全光線透過率が９１．２％であり、ヘーズが８８．５％と良好な値を得た。
【００６４】
本実施例で得られた硬化樹脂表層の超高分解能電解放射型走査電子顕微鏡（日立製Ｓ−９００Ｈ）写真を図１（１００００倍）、図２（４００００倍）に示した。
【００６５】
比較例１
実施例１における４成分のうちのイソプロパノール（Ｃ）を除く３成分、即ち、トリメチロールプロパントリアクリレート（前出）、ポリテトラメチレングリコールジアクリレート（前出）（以上、成分Ａ）、ダロキュア１１７３（前出）（Ｄ）およびトリエタノールアミン（Ｂ）を実施例１と同じ重量部で混合し、よく撹拌したが、放置すると間もなく相分離してしまい均一な溶液とはならなかった。
【００６６】
比較例２
実施例１における４成分のうちのトリエタノールアミン（Ｂ）を除く３成分、即ち、トリメチロールプロパントリアクリレート（前出）、ポリテトラメチレングリコールジアクリレート（前出）（以上、成分Ａ）、ダロキュア１１７３（前出）（Ｄ）およびイソプロパノール（Ｃ）を実施例１と同じ重量部で混合し、よく撹拌して光硬化型液状樹脂組成物（ａ）を調製した。
【００６７】
この樹脂組成物（ａ）を用いて実施例１と同じ手順と方法により光硬化させたが、無色透明のやわらかい光硬化樹脂層に変化したに過ぎず、樹脂微粒子からなる表層は全く形成されなかった。
【００６８】
実施例２
実施例１における光重合性モノマー（Ａ）のうちポリテトラメチレングリコールジアクリレート（前出）を使用しないでトリメチロールプロパントリアクリレート（前出）６０重量部を使用し、他の成分は実施例１と同じものを同じ重量部混合し、よく撹拌して透明均一な光硬化型液状樹脂組成物（２）を調製した。得られた光硬化型液状樹脂組成物（２）を用いて実施例１と同じ手順と方法により光拡散フィルム（II）を得た。
【００６９】
得られた光拡散フィルム（II）表層の硬化樹脂微粒子の粒子径を実施例１と同様にして測定したところ、平均粒子径は約０．５μｍであった。この硬化樹脂表層の碁盤目試験の結果は評価点数２であった。
【００７０】
次に、光拡散フィルム（II）の光学特性を実施例１と同様にして測定した結果、全光線透過率が９１．０％であり、ヘーズが８７．９％と良好な値を得た。
【００７１】
実施例３
光重合性モノマー（Ａ）としてトリメチロールプロパントリメタクリレート（共栄社化学（株）製品、商品名：ライトエステルＴＭＰ）３５重量部と、ポリエチレングリコール（重合度＝２）ジグリシジルエーテル・メタクリル酸２モル付加物（共栄社化学（株）製品、商品名：エポキシエステル４０ＥＭ）１５重量部および反応性希釈剤としてイソボルニルメタクリレート（共栄社化学（株）製品、商品名：ライトエステルＩＢ−Ｘ）１０重量部を混合し、これに光重合開始剤（Ｄ）として１−ヒドロキシ−２−シクロヘキシルフェニルケトン（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ（株）製品、商品名：イルガキュア１８４）０．５重量部を混合し、よく撹拌した。次に、有機化合物（Ｂ）としてジエタノールアミン２０重量部を、さらに共溶媒（Ｃ）としてエチレングリコールモノメチルエーテル４０重量部を混合し、透明になるまでよく撹拌して均一な光硬化型液状樹脂組成物（３）を調製した。
【００７２】
得られた光硬化型液状樹脂組成物（３）を１．０ｍｍ厚のガラス板に乗せたＡ４サイズ、厚さ１００μｍのポリエチレンテレフタレート・フィルム（前出）上に厚さ４０μｍのスペーサーを４辺に置き、バーコーター塗布装置を用いて塗布し、その上に１．０ｍｍ厚のガラス板を乗せて塗膜を被覆した状態で高圧水銀灯により紫外線を約１５００ｍＪ/ｃｍ^２となるまで照射した。
【００７３】
次に、２枚のガラス板間から光硬化した樹脂表層を有するポリエチレンテレフタレート・フィルムを取り出し、メタノールを用いて表層を洗浄し、ジエタノールアミンとエチレングリコールモノメチルエーテルを除去したのち、風乾して光拡散樹脂表層を有する光拡散フィルム（III）を得た。
【００７４】
得られた光拡散フィルム（III）表層の硬化樹脂微粒子の粒子径を実施例１と同様にして測定したところ、平均粒子径は約０．５μｍであった。また、碁盤目試験の結果は評価点数１０であった。
【００７５】
次に、光拡散フィルム（III）の光学特性を実施例１と同様にして測定した結果、全光線透過率が９３％であり、ヘーズが８６．７％と良好な値を得た。
【００７６】
比較例３
実施例３における４成分のうちのエチレングリコールモノメチルエーテル（Ｃ）を除く３成分、即ち、トリメチロールプロパントリメタクリレート（前出）、ポリエチレングリコール（重合度＝２）ジグリシジルエーテル・メタクリル酸２モル付加物（前出）、イソボルニルメタクリレート（前出）（以上、成分Ａ）、イルガキュア１８４（前出）（Ｄ）およびジエタノールアミン（Ｂ）を実施例３と同じ重量部で混合し、よく撹拌したが放置すると間もなく相分離してしまい均一な溶液とはならなかった。
【００７７】
比較例４
実施例３における４成分のうちのジエタノールアミン（Ｂ）を除く３成分、即ち、トリメチロールプロパントリメタクリレート（前出）、ポリエチレングリコール（重合度＝２）ジグリシジルエーテル・メタクリル酸２モル付加物（前出）、イソボルニルメタクリレート（前出）（以上、成分Ａ）、イルガキュア１８４（前出）（Ｄ）およびエチレングリコールモノメチルエーテル（Ｃ）を実施例３と同じ重量部で混合し、よく撹拌して光硬化型液状樹脂組成物（ｂ）を調製した。
【００７８】
この樹脂組成物（ｂ）を用いて実施例３と同じ手順と方法により光硬化させたが無色透明のやわらかい光硬化樹脂層に変化したに過ぎず、樹脂微粒子からなる表層は全く形成されなかった。
【００７９】
実施例４
光重合性モノマー（Ａ）としてヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルジアクリレート（日本化薬（株）製品、商品名：KAYARAD MANDA）３０重量部と両末端アクリロイル基含有ウレタンプレポリマー（共栄社化学（株）製品、商品名：ＵＦ−５０３ＬＮ、成分：ポリアルキレングリコール／脂肪族イソシアネート、重合度＝約４、エチルメチルケトン（３０重量％）溶解品）２５重量部を混合し、これに光重合開始剤（Ｄ）としてビス（２，６−ジメトキシベンゾイル）−２，４，４−トリメチルペンチルホスフィンオキサイドとダロキュア１１７３（前出）の混合物（混合比＝１：３）（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ（株）製品、商品名：イルガキュア１７００）１重量部を混合し、よく撹拌した。
【００８０】
次に有機化合物（Ｂ）として３−アミノ−１−プロパノール２０重量部を、さらに共溶媒（Ｃ）としてエチルメチルケトン２５重量部を混合し、透明になるまでよく撹拌して均一な光硬化型液状樹脂組成物（４）を調製した。
【００８１】
得られた光硬化型液状樹脂組成物（４）をＡ４サイズ、厚さ７５μｍのポリエチレンテレフタレート・フィルム（前出）上にバーコーター塗布装置を用いて膜厚が５０μｍとなるように塗布したのち厚さ１００μｍの離型性ポリエチレンテレフタレート・フィルムで被覆し、直ちに高圧水銀灯により紫外線を約１５００ｍＪ/ｃｍ^２となるまで照射した。
【００８２】
続いて、離型性フィルムを剥離したのち５０℃に保った真空乾燥機の中で表層から３−アミノ−１−プロパノールとエチルメチルケトンを気化させて除去し、乾燥後の膜厚が４０μｍの光拡散樹脂表層を有する光拡散フィルム（IV）を得た。
【００８３】
得られた光拡散フィルム（IV）表層の硬化樹脂微粒子の粒子径を実施例１と同様にして測定したところ、平均粒子径は約０．５μｍであった。また、その碁盤目試験の結果は評価点数１０であった。
【００８４】
次に、光拡散フィルム（IV）の光学特性を実施例１と同様にして測定した結果、全光線透過率が９２．０％であり、ヘーズが８７．２％と良好な値を得た。さらにこの光拡散フィルム（IV）の視野角を測定したところ、図４の結果となり、±４５℃でも高い相対分布を示すことがわかった。
【００８５】
比較例５
実施例４における４成分のうちの３−アミノ−１−プロパノール（Ｂ）を除く３成分、即ち、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルジアクリレート（前出）、両末端アクリロイル基含有ウレタンプレポリマー（ＵＦ−５０３ＬＮ）（前出）（以上、成分Ａ）、イルガキュア１７００（Ｄ）およびエチルメチルケトン（Ｃ）を用いて実施例４と同じ手順と方法により光硬化させたがやわらかいゲル状の光硬化樹脂表層に変化したに過ぎなかった。この樹脂表層から実施例４と同様にして真空乾燥機の中でエチルメチルケトンを気化させて除去したところ大小の亀裂の発生した表層に変化してしまい、樹脂微粒子からなる表層は全く形成されなかった。
【００８６】
実施例５
本実施例での製造方法を図５を用いて説明する。実施例１の光硬化型液状樹脂組成物１１をポリエチレンテレフタレートフィルム基材１０上に滴下した（図５(ａ)）。その液滴上に微小な凹凸形状がパターニングされた転写板１２を載置し（図５(ｂ)）、基材１１と転写板１２との間に硬化後の膜厚が約１０μｍとなるように光硬化型液状樹脂組成物１１の液膜を形成した。この液膜の厚さは、転写板にかける圧力により調整した。
【００８７】
次に、微小な凹凸形状がパターニングされた転写板で樹脂組成物に精密に凹凸形状を転写しながら紫外線を約１２００ｍＪ/ｃｍ^２照射し、樹脂組成物を硬化させた（図５(ｃ)）。
【００８８】
続いて、転写板を剥離し、エタノールを用いて光硬化した樹脂層を洗浄し、樹脂層に残存しているトリエタノールアミンとイソプロパノールを除去したのち、風乾して微小な凹凸形状の転写された光拡散樹脂膜を有する光拡散フィルム（V)(図５(ｄ)）を得た。
【００８９】
得られた光拡散フィルム（V)の光学特性を測定した結果、全光線透過率が９９．２％であり、ヘーズが８９．５％と良好な値を得た。
【００９０】
実施例１の結果と比較すると、全光線透過率、ヘーズともに向上していることから、表面形状の微小な凹凸を併用することでさらに優れた光拡散フィルムが作製可能である。
【００９１】
なお、転写板はマスクによるＵＶ露光により微細な凹凸形状を形成し金スパッタで金蒸着するフォトリソグラフィー法を用いて作製したもので、任意の形状、大きさに転写板を作製することができる。この他にもレーザーによる微細加工やＥＢ（電子線）描画などの方法でも作製可能である。作製した転写板の凹凸の粗さを表面粗さ計で測定したところ、２〜３μｍ程度の凹凸を有していた。
【００９２】
【従来技術より有効な効果】
本発明により得られた光拡散フィルムは従来技術に比べて以下の特長がある。
（１）粒子径、分散状態が均一であるため全光線透過率とヘーズが要求特性値を満たし、その結果として優れた光拡散性を発揮する。
（２）光拡散剤粒子の凝集、分散不良等の問題が全く発生しない。
（３）紫外線による光硬化のため非常に短時間で作製できる。
（４）硬化前は液状であるため、複雑な形状にも光拡散膜の形成が可能であり、光学電子部品や光学部品への応用範囲は非常に広い。
（５）液晶表示装置のバックライト・ユニットに使用すれば液晶表示の明るさばかりでなく視野の拡大が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１で得られた光拡散樹脂膜の粒子構造を示す電子顕微鏡写真（倍率１万倍）。
【図２】実施例１で得られた光拡散樹脂膜の粒子構造を示す電子顕微鏡写真（倍率４万倍）。
【図３】エッジライト式バックライト・ユニットの断面模式図。
【図４】実施例４で得られた光拡散フィルムの透過光線相対分布図。
【図５】表面に微小な凹凸形状を有する光拡散樹脂膜を有する光拡散フィルムの製造方法を説明するための図。

Claims

光重合性モノマー（Ａ）、光重合性モノマー（Ａ）とは相溶性のない有機化合物（アクリレートモノマーを除く）（Ｂ）、光重合性モノマー（Ａ）と光重合性モノマー（Ａ）とは相溶性のない有機化合物（アクリレートモノマーを除く）（Ｂ）とに共通して相溶性のある共溶媒（Ｃ）および光重合開始剤（Ｄ）を必須成分とする光硬化型液状樹脂組成物を光硬化させて形成される光拡散樹脂膜。
光重合性モノマー（Ａ）が２官能以上の多官能アクリレート類とメタクリレート類よりなる群から選ばれる１種類以上と多官能プレポリマー系アクリレート類とメタクリレート類よりなる群から選ばれる１種類以上との混合物である請求項１に記載の光拡散樹脂膜。
有機化合物（アクリレートモノマーを除く）（Ｂ）が１種類以上のアミノアルコール類であり、共溶媒（Ｃ）がアルコール系、エーテル系、エステル系およびケトン系よりなる含酸素系溶剤群から選ばれる１種類以上の溶剤である請求項１または２に記載の光拡散樹脂膜。
光拡散樹脂膜の表面が凹凸形状である、請求項１〜３のいずれかに記載の光拡散樹脂膜。
透明フィルム基材上に形成された光拡散樹脂膜が請求項１〜４のいずれかに記載の光拡散樹脂膜である光拡散フィルム。
光拡散樹脂膜から有機化合物（アクリレートモノマーを除く）（Ｂ）および共溶媒（Ｃ）が除去されている請求項５に記載の光拡散フィルム。
片面または両面がエンボス、サンドブラスト、あるいはマット加工された透明フィルム基材であることを特徴とする、請求項５または６に記載の光拡散フィルム。
請求項５〜７いずれかに記載の光拡散フィルムを使用していることを特徴とするエッジライト式バックライト・ユニット。
請求項８に記載のエッジライト式バックライト・ユニットを装着していることを特徴とする液晶表示装置。