JP3956792B2

JP3956792B2 - Light diffusion film and method for producing the same

Info

Publication number: JP3956792B2
Application number: JP2002216299A
Authority: JP
Inventors: 聡史小島; 達郎土本; 尚三村
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2002-07-25
Filing date: 2002-07-25
Publication date: 2007-08-08
Anticipated expiration: 2022-07-25
Also published as: JP2004061598A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光拡散フィルムに関し、更に詳しくは、光拡散効果が高く、耐摩耗性に優れると同時に、高輝度が得られる液晶ディスプレイのバックライト、照明装置等に用いられる光拡散フィルムおよびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光拡散フィルムは、コンピューター、ワープロ、携帯電話、パチンコ台などに代表される液晶ディスプレイ分野のサイドライト方式バックライト用などに輝度、均一性向上のためにレンズフィルムなどと併用して使用されている。これは、冷陰極管（通常は蛍光灯）から発光された光が導光板を通り、ディスプレイ上の輝度を付与するためのもので、光拡散フィルムは導光板を通過し、反射された光を画面上で輝度斑が生じないように画面全体の輝度を均一化する機能が求められる。
【０００３】
従って、光拡散フィルムは散乱光を通過させ、平行光を通過させないものが有効である。そのために、従来から透明な素材、例えばガラスやアクリル板をマット化したもの、内部に光散乱物質を添加したもの、また最近ではポリカーボネートやポリエステルなどのフィルムをマット化したもの、ガラスビーズや無機顔料を添加したコート層を設けものなどが使用されてきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の上述したようなマット化したものでは、平行光の遮断性が不十分であり、画面上での輝度斑が生じやすく、またガラスビーズを添加した層を設けた場合には層内での均一分散が難しく、またガラスビーズサイズを小さくすることが困難なために、コート層内で光拡散を生じさせるためにはコート層を厚くする必要があり、生産性や薄型化には問題があった。
【０００５】
更にガラスビーズとバインダー樹脂などを表層にコート層を設けた場合には、ガラスビーズとバインダー樹脂の親和性があまり良くないために、表面に傷がつきやすく、ガラスビーズが脱落したりするなどして、輝度欠点になるなどの問題もあった。
【０００６】
また、ガラスビーズなどの拡散層を厚く設けたものは光拡散効果は高くなるが、拡散層水平方向に散乱する光が多くなるために、拡散フィルム上にプリズムシートを重ね、液晶ディスプレーの拡散板として用いた時に、輝度が高くならない問題があった。
【０００７】
本発明は、上記の問題点を改良した新規な光拡散フィルムを提供せんとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明の光拡散フィルムは、主として次の構成を有する。すなわち、
熱可塑性フィルムの少なくとも片面に、平均１次粒子径が２．５μｍ以上１０μｍ以下である球状多孔質シリカと樹脂バインダーからなる光拡散層が積層され、かつ該光拡散層と該熱可塑性フィルムの界面付近に、樹脂バインダー成分および熱可塑性フィルム成分が混在した層を有し、かつ該光拡散層に含まれる球状多孔質シリカ量が５重量％以上４０重量％未満であることを特徴とする光拡散フィルムである。
【０００９】
また、本発明の光拡散フィルムの製造方法は、次の構成を有する。すなわち、１軸方向に延伸され結晶配向が完了する前の熱可塑性フィルムの少なくとも片面に、球状多孔質シリカ、樹脂バインダーおよび双極性非プロトン溶媒からなる塗液を塗布し、その後、予熱工程を経て１軸延伸方向に対し直角方向に延伸、乾燥、熱処理、更に活性線照射処理を行うことを特徴とする光拡散フィルムの製造方法である。
【００１０】
なお、本発明の光拡散フィルムにおいては、光拡散層の厚みが球状多孔質シリカの平均１次粒径の５倍以下であること、光拡散層中の隣接する多孔質シリカ同士の平均距離が５μｍ以下であること、球状多孔質シリカの細孔容積が１．０ｍｌ／ｇ以上１．５ｍｌ／ｇ以下であること、樹脂バインダーが活性線硬化型の樹脂であること、熱可塑性フィルムが二軸配向されたポリエステルフィルムであることが、それぞれ好ましい態様である。また、該光拡散層と該熱可塑性フィルムの界面付近に、樹脂バインダー成分および熱可塑性フィルム成分が混在した層を有すること光拡散層とポリエステルフィルム界面に混在層を有する構造を持つことが必要である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の光拡散フィルムは、熱可塑性フィルムの少なくとも片面に、光拡散層が積層された基本構成を有している。
【００１２】
本発明における熱可塑性フィルムとは、溶融押し出し可能で、かつ二軸延伸により結晶配向したフィルムが好ましい。その具体例としては、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリフェニレンスルフィドなどの二軸配向フィルムであり、特にポリエステルフィルムが、透明性、寸法安定性、機械的特性、および本発明において積層する耐熱性の樹脂層との接着性などの点で好ましい。好ましいポリエステルとしては、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、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレンナフタレートなどが挙げられ、これらの２種以上が混合されたものであってもよい。またこれらと他のジカルボン酸成分やジオール成分が共重合されたものであってもよく、この場合は結晶配向が完了したフィルムにおいて、寸法安定性や機械的強度を十分にする観点から、その結晶化度が好ましくは２５％以上、より好ましくは３０％以上、更に好ましくは３５％以上のものが好ましい。
【００１３】
また、熱可塑性フィルムは、単層でも良く、また、２層以上の複合体フィルムであっても良い。複合体フィルムとしては、例えば、内層部に実質的に粒子を含有せず、表層部に粒子を含有させた層を設けた複合体フィルム、内層部に粗大粒子を有し、表層部に微細粒子を含有させた積層体フィルム、内層部が微細な気泡を含有した層であって表層部は実質的に気泡を含有しない複合体フィルムなどが挙げられる。また、上記複合体フィルムは、内層部と表層部が異種のポリマーであっても同種のポリマーであっても良い。
【００１４】
上述したポリエステルを使用する場合には、２５℃のｏ−クロロフェノール中で測定した極限粘度は０．４〜１．２dl/gが好ましく、より好ましくは０．５〜０．８dl/gである。
【００１５】
本発明の光拡散フィルムを構成する熱可塑性フィルムは、積層フィルムの熱安定性、特に寸法安定性や機械的強度を十分なものとし、平面性を良好にする観点から、二軸配向されたものが好ましい。二軸配向しているとは、未延伸すなわち結晶配向が完了する前の熱可塑性フィルムを長手方向および幅方向にそれぞれ２．５〜５．０倍程度延伸し、その後熱処理により結晶配向を完了させたものであり、広角Ｘ線回折で二軸配向のパターンを示すものをいう。
【００１６】
熱可塑性フィルムの厚みは、本発明の光拡散フィルムが使用される用途に応じて適宜選択されるが、機械的強度やハンドリング性などの点から、好ましくは１０〜５００μｍ、より好ましくは３０〜３００μｍである。また、得られた光拡散フィルムは同じ光拡散フィルム同士またはプリズム機能などの他の機能を有するフィルムなどと各種の方法で貼り合わせて用いることもできる。
【００１７】
本発明の光拡散フィルムにおいては、基材フィルムである上記熱可塑性フィルムの少なくとも片面に光拡散層が積層されるが、この光拡散層は、平均１次粒子径が２．５μｍ以上１０μｍ以下、好ましくは３μｍ以上８μｍ以下、さらに好ましくは４μｍ以上６μｍ以下である球状多孔質シリカと樹脂バインダーから構成される。平均１次粒子径が２．５μｍ未満では、レイリー(Rayleigh)散乱により散乱光の波長依存性や着色がおこり、一方、１０μｍより大きい場合は粒子−樹脂バインダー界面の減少により散乱効率が低下し、十分な光拡散性が得られない。
【００１８】
また、光拡散層中に球状多孔質シリカが５重量％以上４０重量％未満、好ましくは１０重量％以上３０重量％未満、さらに好ましくは２０重量％以上２５重量％未満含まれる。光拡散層に含まれる粒子が５重量％未満では、光拡散層単位面積あたりに存在する粒子数が少なすぎるために、ほとんど光を拡散できず、一方４０重量％以上では、粒子間をつなぐバインダー樹脂が少なすぎるために、十分な機械強度を持つことができない。例えば、加工工程での搬送張力や、搬送ローラーへの巻き付け時に、光拡散層が割れたり、シリカ粒子が脱落したりする。
【００１９】
本発明において用いられる球状多孔質シリカとは、二酸化珪素で構成されており、その内部に細孔と呼ばれるナノメーター単位の孔を無数に有した、球状のシリカであり、その細孔内にはポリマーを含む種々の溶媒が入ることができる特徴を有しているものが好ましい。その具体例としては、一定流量のシリカゾルをノズルから流出させつつ、ノズル内のシリカゾルに一定周波数および一定振幅の振動を与えることによって、ノズルから流出するシリカゾルを液滴化し、その液滴化によって球状となるシリカゾルをゲル化させ、粒子化させて得られる球状多孔質シリカが挙げられる。
【００２０】
また球状多孔質シリカの形状は真球に近い方が好ましい。形状が真球に近いほど、機械的強度が強く、塗膜中に均一分散しやすく、得られる拡散層において、球状多孔質シリカを高密度に充填することができるからである。
【００２１】
光拡散層の厚さは、球状多孔質シリカの平均１次粒子径の５倍以下であることが好ましく、より好ましくは３倍以下である。光拡散層の厚さをかかる好ましい範囲とする場合、光拡散層端部から漏れる光量が多くなるのを防げるので、光拡散フィルム上におくプリズムシートで十分集光することができ、ノートパソコン用液晶ディスプレーのなどの光拡散フィルムとして用いた場合、輝度が低下することがない。
【００２２】
本発明において光拡散層中の隣接する球状多孔質シリカ同士の平均距離は５μｍ以下であることが好ましい。隣接する球状多孔質シリカ同士の平均距離がかかる好ましい範囲である場合には、拡散層の平行光線透過率が高くなるのを防ぎ、拡散フィルムの隠蔽性が保たれ、反対面が透けて見えてしまう問題が生じることがない。
【００２３】
また、球状多孔質シリカは細孔容積が１．０ml/g以上１．５ml/g以下が好ましく、さらに１．２ml/g以上、１．４ml/g以下がより好ましい。球状多孔質シリカの細孔容積がかかる好ましい範囲であると、粒子内に存在するシリカ／空気の界面、またはシリカ／樹脂バインダーの界面が十分に存在するために粒子内部の散乱効果が高く、十分な光拡散機能が働く一方、粒子自体の強度が低下することもないので、塗布時や加工時に塗膜に力が加わっても粒子が欠けたり、破損したりすることはなく、十分な光拡散性を発揮でき、また工程を汚染することもない。
【００２４】
光拡散層を構成する樹脂バインダーとしてはアクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、メラミン系樹脂、有機シリケート化合物、シリコーン系樹脂、金属酸化物などで構成することができる。特に、光拡散層中のシリカの均一分散性、硬度などの点で、シリコーン系樹脂とアクリル系樹脂が好ましく、更に、硬化性、可撓性および生産性の点で、アクリル系樹脂、特に、活性線硬化型のアクリル系樹脂からなるものが好ましく用いられる。
【００２５】
ここで、活性線とは、紫外線、電子線、放射線（α線、β線、γ線など）などアクリル系のビニル基を重合させる電磁波を意味し、実用的には、紫外線が簡便であり好ましい。紫外線源としては、紫外線蛍光灯、低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、キセノン灯、炭素アーク灯などを用いることができる。また、活性線を照射するときに、低酸素濃度下で照射を行なうと、効率よく硬化させることができる。また更に、電子線方式は、装置が高価で不活性気体下での操作が必要ではあるが、塗布層中に光重合開始剤や光増感剤などを含有させなくてもよい点で有利である。
【００２６】
活性線硬化型のアクリル系樹脂とは、活性線重合成分としてアクリルオリゴマーと反応性希釈剤を含むものであり、その他に必要に応じて光開始剤、光増感剤あるいは改質剤を含有しているものを用いてもよい。
【００２７】
アクリルオリゴマーとは、アクリル系樹脂骨格に反応性のアクリル基が結合されたものを始めとして、ポリエステルアクリル、ウレタンアクリル、エポキシアクリル、ポリエーテルアクリルなどであり、またメラミンやイソシアヌール酸などの剛直な骨格にアクリル基を結合したものなども用いられ得るが、本発明ではこれらに限定されるものではない。
【００２８】
また、反応性希釈剤とは、塗布剤の媒体として塗布工程での溶剤の機能を担うと共に、それ自体が一官能性あるいは多官能性のアクリルオリゴマーと反応する基を有し、塗膜の共重合成分となるものである。
【００２９】
また、特に、紫外線による架橋の場合には、光エネルギーが小さいため、光エネルギーの変換や開始の助長のため、光重合開始剤および／または光増感剤を添加することが好ましい。
【００３０】
これらのアクリルオリゴマー、反応性希釈剤、光重合開始剤、光増感剤、架橋装置などの具体例は、山下晋三・金子東助編「架橋剤ハンドブック」大成社１９８１年発行、第２６７〜２７５頁、第５６２〜５９３頁を参考とすることができるが、本発明ではこれらに限定されるものではない。市販品として多官能アクリル系紫外線硬化塗料として三菱レイヨン（株）、藤倉化成（株）、大日精化工業（株）、大日本インキ化学工業（株）、東亜合成化学工業（株）、日東化成（株）、日本化薬（株）などの製品を利用することができる。
【００３１】
光拡散層の改質剤として、塗布性改良剤、消泡剤、増粘剤、帯電防止剤、無機系粒子、有機系粒子、有機系潤滑剤、有機高分子化合物、染料、顔料および安定剤などを用いることができ、これらは活性線による反応を損なわない範囲内で光拡散層を構成する塗布層の組成物成分として使用され、用途に応じて光拡散層の特性を改良することができる。
【００３２】
これらの中で、特に、１分子中に３個以上の（メタ）アクリロイルオキシ基を有する単量体の少なくとも１種と、１分子中に１〜２個のエチレン性不飽和二重結合を有する単量体の少なくとも１種とからなる活性線硬化性単量体混合物を主たる構成成分とする活性線硬化物からなる光拡散層が、シリカの均一分散性、硬度、硬化性はもちろん、耐摩耗性、可撓性に優れるので好ましい。
【００３３】
１分子中に３個以上の（メタ）アクリロイルオキシ基（但し、本発明において（メタ）アクリロイルオキシ基とは、アクリロイルオキシ基及びメタアクリロイルオキシ基とを略して表示したものをいう。）を有する単量体としては、１分子中に３個以上のアルコール性水酸基を有する多価アルコールの該水酸基が、３個以上の（メタ）アクリル酸のエステル化物となっている化合物を用いることができる。
【００３４】
具体的な例としては、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジ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テトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（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、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレートなどを用いることができる。これらの単量体は、１種または２種以上を混合して使用してもよい。
【００３５】
これらの１分子中に３個以上の（メタ）アクリロイルオキシ基を有する単量体の使用割合は、重合性単量体総量に対して２０〜９０重量％が好ましく、より好ましくは３０〜８０重量％、最も好ましくは３０〜７０重量％である。上記単量体の使用割合がかかる好ましい範囲の場合には、十分な耐摩耗性を有する硬化被膜を得ることができ、一方、重合による収縮が抑制でき、硬化被膜に歪が残ったり、被膜の可撓性が低下したり、硬化被膜側に大きくカールするなどの不都合を招くことがない。
【００３６】
次に、１分子中に１〜２個のエチレン性不飽和二重結合を有する単量体としては、ラジカル重合性のある通常の単量体ならば特に限定されずに使用することができる。
【００３７】
分子内に２個のエチレン性不飽和二重結合を有する化合物としては、下記（ａ）〜（ｆ）の（メタ）アクリレートを用いることができる。
【００３８】
すなわち、（ａ）炭素数２〜１２のアルキレングリコールの（メタ）アクリル酸ジエステル類：エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、プロピレングリコールジ（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、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレートなど、（ｂ）ポリオキシアルキレングリコールの（メタ）アクリレート酸ジエステル類：ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレートなど、（ｃ）多価アルコールの（メタ）アクリル酸ジエステル類：ペンタエリスリトールジ（メタ）アクリレートなど、（ｄ）ビスフェノールＡあるいはビスフェノールＡの水素化物のエチレンオキシド及びプロピレンオキシド付加物の（メタ）アクリル酸ジエステル類：２，２’−ビス（４−アクリロキシエトキシフェニル）プロパン、２，２’−ビス（４−アクリロキシプロポキシフェニル）プロパンなど、（ｅ）ジイソシアネート化合物と２個以上のアルコール性水酸基含有化合物を予め反応させて得られる末端イソシアネート基含有化合物に、更にアルコール性水酸基含有（メタ）アクリレートを反応させて得られる分子内に２個以上の（メタ）アクリロイルオキシ基を有するウレタン（メタ）アクリレート類、および（ｆ）分子内に２個以上のエポキシ基を有する化合物にアクリル酸又はメタクリル酸を反応させて得られる分子内に２個以上の（メタ）アクリロイルオキシ基を有するエポキシ（メタ）アクリレート類、などを用いることができ、分子内に１個のエチレン性不飽和二重結合を有する化合物としては、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ｎ−及びｉ−プロピル（メタ）アクリレート、ｎ−、ｓｅｃ−、およびｔ−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、ラウリル（メタ）アクリレート、ステアリル（メタ）アクリレート、メトキシエチル（メタ）アクリレート、エトキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ（メタ）アクリレート、グリシジル（メタ）アクリレート、テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート、Ｎ−ヒドロキシエチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ−ビニル−３−メチルピロリドン、Ｎ−ビニル−５−メチルピロリドンなどを用いることができる。これらの単量体は、１種または２種以上混合して使用してもよい。
【００３９】
これらの１分子中に１〜２個のエチレン性不飽和二重結合を有する単量体の使用割合は、単量体総量に対して１０〜８０重量％が好ましく、より好ましくは２０〜７０重量％である。単量体の使用割合がかかる好ましい範囲である場合には、被膜の可撓性が十分で、基材ポリエステルフィルム上に設けた積層膜との接着性に優れる一方、十分な耐摩耗性を有する硬化被膜が得られる。
【００４０】
本発明における活性線硬化性の樹脂組成物を硬化させる方法として、紫外線を照射する方法を用いることができ、この方法を用いる場合には、前記樹脂組成物に光重合開始剤を加えることが望ましい。光重合開始剤の具体的な例としては、アセトフェノン、２，２−ジエトキシアセトフェノン、ｐ−ジメチルアセトフェノン、ｐ−ジメチルアミノプロピオフェノン、ベンゾフェノン、２−クロロベンゾフェノン、４，４’−ジクロロベンゾフェノン、４，４’−ビスジエチルアミノベンゾフェノン、ミヒラーケトン、ベンジル、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、メチルベンゾイルフォメート、ｐ−イソプロピル−α−ヒドロキシイソブチルフェノン、α−ヒドロキシイソブチルフェノン、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ヒドロキシ−４’−ヒドロキシエトキシ−２−メチルプロピオフェノンなどのカルボニル化合物、テトラメチルチウラムモノスルフィド、テトラメチルチウラムジスルフィド、チオキサントン、２−クロロチオキサントン、２−メチルチオキサントンなどの硫黄化合物、ベンゾイルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイドなどのパーオキサイド化合物などを用いることができる。これらの光重合開始剤は単独で使用してもよいし、２種以上組み合せて用いてもよい。
【００４１】
光重合開始剤の使用量は重合性単量体組成物１００重量部に対して、０．０１〜１０重量部が適当である。電子線またはガンマ線を硬化手段とする場合には、必ずしも重合開始剤を添加する必要はない。
【００４２】
本発明に用いられる活性線硬化性の樹脂組成物には、製造時の熱重合や貯蔵中の暗反応を防止するために、ハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、２，５−ｔ−ブチルハイドロキノンなどの熱重合防止剤を加えることが望ましい。熱重合防止剤の添加量は、重合性化合物総重量に対し、０．００５〜５重量％が好ましい。
【００４３】
本発明において光拡散層と熱可塑性フィルムの界面付近には樹脂バインダー成分と熱可塑性フィルムを構成する成分とからなる混在層を有することが必要である。本発明で述べる混在層とは、２つの層の界面付近において、厚み方向に連続的に構成する成分を分析したときに、その構成成分比が連続的に変化する層のことをいう。
【００４４】
この様な混在層が存在すると、熱可塑性フィルムと光拡散層の密着性がよく、高温、高湿度下においても、カールが発生しないので好ましい。
【００４５】
この様な混在層を有する積層フィルムを得るには、１軸延伸され結晶配向が完了する前の熱可塑性フィルムの少なくとも片面に、双極性非プロトン溶媒と球状多孔質シリカと活性線硬化型樹脂組成物などの樹脂バインダーおよび双極性非プロトン溶媒からなる塗液を塗布し、その後、予熱工程を経て１軸延伸方向に対し直角方向に延伸、乾燥、熱処理、更に活性線照射処理される製造方法を採用する。
【００４６】
かかる製造方法において、塗液の固形分濃度は９５重量％以下、さらには８０重量％以下、特に７０重量％以下で延伸されるのが好ましい。塗液固形分の濃度がかかる好ましい範囲であると、基材フィルムの熱可塑性フィルムと光拡散層との密着性が良好で、光拡散フィルムの加工工程途中で光拡散層に亀裂が入ることはなく、光拡散層の脱落による工程汚れなどが発生しない。
【００４７】
本発明において、光拡散層を形成する球状多孔質シリカと活性線硬化性の樹脂を含有する塗液の溶媒としては、双極性非プロトン溶媒を用いる。これ以外の溶媒では、塗工時の作業性が損なわれ、塗工膜厚のコントロールが困難であり、基材フィルムである熱可塑性フィルムとの接着性も劣る。
【００４８】
双極性非プロトン溶媒を配合する好ましい範囲としては５重量％以上９８重量％未満、さらには１０重量％以上９０重量％未満、特に好ましくは２０重量％以上８０重量％未満である。双極性非プロトン溶媒の配合量がかかる好ましい範囲のときは、基材フィルムである熱可塑性フィルムと光拡散層の界面に、両層の成分からなる混在層を形成することができ、一方、十分な光拡散層厚みを設けることができる。
【００４９】
双極性非プロトン溶媒としては、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、γ−ブチロラクトン、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルアセトアミドなどを用いることができる。これらの溶媒は、単独あるいは２種以上を混合して用いることもできる。
【００５０】
本発明に用いる球状多孔質シリカと活性線硬化性の樹脂からなる塗液には、本発明の効果が損なわれない範囲で、各種の添加剤を必要に応じて配合することができる。例えば、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤などの安定剤、界面活性剤、レベリング剤、帯電防止剤などを用いることができる。
【００５１】
活性線硬化性の樹脂組成物からなる塗液の塗布手段としては、各種の塗布方法、例えば、リバースコート法、グラビアコート法、ロッドコート法、バーコート法、ダイコート法、スプレーコート法などを用いることができる。各々の方式には特徴があり、光拡散フィルムの要求特性、使用用途などにより、塗布方法を適宜選択するとよい。
【００５２】
特に、塗液中の溶剤量はできるだけ少ないことが、生産性、防爆性の観点から有利であるから、多段塗布を行なっても良い。ここで述べる多段塗布とは、塗布装置を熱可塑性フィルムの進行方向に目的の台数並べ、各塗布装置で目標の塗布厚みになるように塗液の塗布を行なう方法である。この方法で用いられる塗剤は全て同じでも良いが、１段目の塗布には、より溶剤が多く含まれる塗剤を用い、２段目以降は徐々に塗剤中の溶剤量を減らしたものを用いることが好ましい。
【００５３】
このようにして製造された光拡散フィルムには、混在層が存在するが、本発明においては、その構造の確認方法として以下の方法を採用する。光拡散層を形成する物質がＲｕＯ₄染色またはＯｓＯ₄染色などが可能な場合、光拡散フィルムの断面を超薄切片に切り出し、ＲｕＯ₄染色、ＯｓＯ₄染色、あるいは両者の二重染色による染色超薄切片法により、ＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）で観察、写真撮影を行なう。その写真をイメージアナライザー（例えば、V10 for Windows95[登録商標] TOYOBO）にて画像解析を行なう。画像解析方法は、界面付近を中心に厚み方向２μｍの一次元濃度分布を測定し、その結果において界面付近での画像濃度変化が界面付近厚み方向１００nmの間で、光拡散層の平均濃度と基材フィルムの平均濃度の差の分だけ変化した場合は混在層が存在しないと判定し、界面付近厚み方向１００nmの間での濃度変化が光拡散層の平均画像濃度と基材フィルムの平均画像濃度の差よりも小さければ混在層が存在すると判定する。
【００５４】
これをわかりやすく式で示すと、光拡散層の平均画像濃度をＣｈ、基材フィルムの平均画像濃度をＣｐとし、界面付近厚み方向１００nmの画像濃度変化をΔＣとすると、ΔＣ／｜Ｃｐ−Ｃｈ｜＞１ならば、混在層は存在しないと判定し、ΔＣ／｜Ｃｐ−Ｃｈ｜≦１ならば混在層が存在すると判定する。
【００５５】
また、光拡散層を構成する物質によっては、構成する特徴的な原子に着目し、界面付近を分析電子顕微鏡（ＡＥＭ）にて厚み方向に分析し、特徴原子の分布から混在層の有無を確認することもできる。
【００５６】
本発明の光拡散フィルムにおいて、そのような混在層が明確に存在することが、光拡散層と基材フィルムの界面での接着性を向上させ、更には、接着性に優れた混在層フィルムとしての特性を向上させる上で効果をもたらすので好ましい。該混在層は、ある程度厚みを持ったものであることが好ましく具体的は０．１〜２μｍ程度、さらには０．２〜０．４μｍ程度の厚みを持って、明確な混在層として存在している積層構造であることが好ましいものである。
【００５７】
このようにして得られる光拡散層と基材である熱可塑性フィルムとの密着性はＴ字剥離において１kg/25mm幅以上、さらには２kg/25mm幅以上となるように積層されるのが好ましい。かかる好ましい密着性とすると、各種用途に使用したときに光拡散層が剥離する問題が生じない。
【００５８】
このようにして得られる光拡散層の光拡散能は光拡散フィルムの全光線透過率およびヘイズにより比較することができる。すなわち、光拡散フィルムの全光線透過率は８５％以上、さらには９０以上％とするのが好ましい。全光線透過率がかかる好ましい範囲の場合、バックライト方式のディスプレイ等に用いたときに、画面を十分に明るくすることができる。また、光拡散フィルムのヘイズは６０％以上、さらには８０％以上とするのが好ましい。ヘイズがかかる好ましい範囲の場合、ライトが透けて見えたりすることはない。
【００５９】
このようにして得られる光拡散層の耐摩耗性はスチールウールや鉛筆、金属片などで表面をこすることにより比較することができる。これらの中でも、スチールウールに一定加重をかけて表面をこする評価がもっとも差がでやすく評価によい。光拡散層の耐摩耗性が低いと後加工工程でのロールとの摩擦や、他部材との接触により容易に傷が付いてしまい、その傷が光学欠点となってしまうので耐摩耗性が高くなければならないのである。
【００６０】
次に、本発明の光拡散フィルムの製造方法について、基材フィルムとしてポリエチレンテレフタレート（以下ＰＥＴと略称する）を例にして説明するが、これに限定されるものではない。
【００６１】
本発明の光拡散フィルムは、熱可塑性フィルムの片面に、球状多孔質シリカと樹脂バインダー、好ましくは活性線硬化型の樹脂と球状多孔質シリカからなる光拡散層を設けることによって製造することができる。以下、その製造方法について具体的に記述する。
【００６２】
基材フィルムとなるＰＥＴペレットを真空乾燥して十分に水分を除去した後、押し出し機に供給し、２６０〜３００℃の温度で溶融押し出しし、Ｔ字型の口金からシート状に成形する。このシート状物を鏡面の冷却ドラム上で冷却固化して未延伸シートを得る。このときキャストドラムとの密着性を向上させる目的で静電印加法を用いることが好ましい。その後、得られた未延伸シートを７０〜１２０℃に加熱したロールで長手方向に２〜５倍の延伸を行なう。次いで、この１軸延伸フィルムの表面に、双極性非プロトン溶剤に溶解した光拡散層形成塗液を塗布し、その後フィルムの両端をクリップで把持しつつテンターに導く。テンター内で予熱後、幅方向に約２〜５倍延伸するが、ここで予熱延伸工程はＰＥＴのＴｇ以上、双極性非プロトン溶剤の沸点以下の温度とする。延伸前もしくは延伸中に該溶剤が蒸発揮散し、残留していない場合には、基材フィルムと光拡散層の界面に混在層の形成が不可能であり、光拡散層と基材フィルムの十分な接着性が得られない。幅方向に延伸された積層フィルムは、更に熱処理を行ない、基材フィルムの結晶配向を完了させるが、その工程においては双極性非プロトン溶剤の沸点より高い温度で熱処理を行なうのが好ましい。熱処理温度をこのように好ましく設定する場合には、積層膜中に溶剤が残存せず、積層膜の強度が十分で、接着性も良好にできる。
【００６３】
具体的に例示すれば、双極性非プロトン溶剤としてＮ−メチル−２−ピロリドンを用いた場合には、その沸点が２０２℃であり、予熱温度を８０〜１３０℃、延伸温度を８５〜１３０℃、熱処理温度を２０５〜２４５℃程度とすることが好ましい。熱処理温度については、結晶配向が崩れて平面性の悪化や強度の低下を招くことのないように、基材フィルムの融点より１０℃以下、さらには２０℃以下の温度とすることが好ましい。
【００６４】
そして、該熱処理後に照射エネルギー約８５mJ/cm²の活性線を照射し、光拡散層を硬化させることにより、光拡散フィルムを得ることができる。活性線の照射は熱処理ゾーン、および熱処理後のいずれにおいて実施しても良いが、熱処理ゾーン内で幅方向あるいは長手方向に１〜１２％の弛緩処理を施しながら照射し硬化させると、カールが著しく改良されるので特に好ましい。
【００６５】
このようにして得られた光拡散フィルムは、光拡散効果が高く、耐摩耗性に優れると同時に、液晶ディスプレイのバックライト、照明装置等に用いられた時に高輝度が得られる
以上のようにして得られる、本発明の光拡散フィルムは、ワードプロセッサーやパーソナルコンピューター等の液晶表示パネルのバックライト方式、プロジェクター方式のディスプレイ等に使用することができる。
［特性の測定方法および効果の評価方法］
本発明における特性の測定方法および効果の評価方法は次のとおりである。
（１）光拡散層の厚みおよび混在層の確認
光拡散フィルムの断面を超薄切片に切り出し、ＲｕＯ₄染色、ＯｓＯ₄染色、あるいは両者の二重染色による染色超薄切片法により、ＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）で観察、写真撮影を行なった。その断面写真から、光拡散層の厚みの測定を行なった。また、写真上での染色の濃度差で樹脂種を判定した。なお混在層がある場合は混在層を含めた厚みを積層厚みとした。厚みは測定視野内の３０個の平均値とした。
【００６６】
混在層の存在の有無は、以下の方法で求めた。
【００６７】
４０,０００倍の断面写真をイメージアナライザー（V10 for Windows95[登録商標] TOYOBO）に取り込み、界面付近を中心に厚み方向２μｍの一次元濃度分布を測定し、この結果から基材ポリエステルフィルムの平均画像濃度Ｃｐと、光拡散層の平均画像濃度Ｃｈを求めた。そして、界面付近を中心に１００nmの幅の画像濃度変化ΔＣを求め、ΔＣ／｜Ｃｐ−Ｃｈ｜を算出した。この値が１以下ならば混在層が存在するとした。観察方法は次のとおり。
【００６８】
・装置：透過型電子顕微鏡（（株）日立製作所製Ｈ−７１００ＦＡ型）
・測定条件：加速電圧１００ｋＶ
・試料調整：凍結超薄切片法
（２）平均１次粒子径、層厚みと粒子径の比、及び隣接粒子間平均距離の測定
光拡散フィルム断面のＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）写真と光拡散層表面のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）写真にて、平均１次粒子径および隣接粒子間平均距離を測定した。
【００６９】
平均１次粒子径は、倍率１０００倍で撮影したＳＥＭ写真に写った粒子の中から２０個の粒子を任意に選び、それぞれの粒子の直径を写真上で測定し、撮影倍率を考慮して、平均１次粒径を求めた。
層厚みと粒子径の比は平均１次粒径を光拡散層厚みで割った値とした。
【００７０】
隣接粒子間距離は、倍率１０００倍で撮影したＳＥＭ写真に写った粒子の中から任意に５個の粒子を選択し、それぞれの粒子の端部から隣接する粒子の端部までの距離を測定し、撮影倍率を考慮して、その平均をその粒子の隣接粒子間距離とした。更にその５つの隣接粒子間距離の平均を隣接粒子間平均距離とした。
（３）全光線透過率、ヘイズ測定
全自動直読ヘイズコンピューターＨＧＭ−ＤＰ（スガ試験機（株）製）を用いて拡散層塗布面を入射光側にし、フィルムの厚み方向の全光線透過率及びヘイズを５回測定しその平均値を用いた。
【００７１】
全光線透過率が８５％以上、ヘイズが６０％以上を合格とした。
（４）輝度測定
得られた光拡散フィルムを、光の出射方向が、正面方向に対して８５°のところに出射ピークを持つ導光板上に配置し、さらにその上部にプリズムシート（集光シート）を１枚配設し、光拡散フィルム表面から１ｍ離れた位置から正面輝度を輝度計ＬＳ−１１０型（ミノルタカメラ（株）製）を用いて測定した。
【００７２】
正面輝度が１６５０cd/cm²以上を合格とした。
（５）耐摩耗性
＃００００スチールウールを250g/cm²の荷重にて、光拡散層表面を１０往復こすり、傷、光拡散層脱落の有無で評価を行った。
【００７３】
◎：１０往復しても傷、光拡散層の脱落がなかった。
【００７４】
○：６〜９往復で傷、光拡散層の脱落が発生した。
【００７５】
×：３〜５往復で傷、光拡散層の脱落が発生した。
【００７６】
××：１〜２往復で傷、光拡散層の脱落が発生した。
【００７７】
◎、○を耐摩耗性合格とした。
（６）密着性
光拡散フィルムを、湿熱下(８０℃、相対湿度９０％)で２時間放置した。処理後、直ちに取り出し、常態下（２３℃、相対湿度６５％）で５分間放置した後、光拡散フィルムの光拡散層上に１mm²のクロスカットを１００個入れ、ニチバン（株）製セロハンテープをその上に貼り付け、ゴムローラーを用いて、荷重１９．６Ｎで３往復させ、押し付けた後、９０度方向に剥離し、光拡散層の残存した個数により４段階評価（◎：１００、○：８０〜９９、△：５０〜７９、×：０〜４９）した。
【００７８】
◎と○を密着性良好とした。
【００７９】
【実施例】
次に、実施例に基づいて本発明を説明するが、本発明は、必ずしもこれに限定されるものではない。
【００８０】
光拡散層形成塗液の樹脂バインダーとして、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（日本化薬（株）製ＤＰＨＡ）７０重量部、Ｎ−ビニルピロリドン３０重量部、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン４重量部となるように混合し塗液とした。この塗液を１００％溶液とし、適宜希釈して用いた。
[塗剤Ａ]
平均１次粒径が４μｍの球状多孔質シリカ（富士シリシア化学（株）製サイロスフィアＣ−１５０４）２００gをＮ−メチル−２−ピロリドン（以後、ＮＭＰ）３００ｇに添加し、１時間超音波攪拌機にて攪拌し、濃度４０重量％シリカ分散液を調整した。更に樹脂バインダーをＮＭＰで濃度４０重量％に希釈し、この樹脂バインダー溶液２．０kgと先のシリカ分散液を混合し、８時間攪拌した後、均一溶液を得た。この溶液の全固形分に対する球状多孔質シリカ量は２０重量％である。
[塗剤Ｂ]
樹脂バインダー溶液の量を１．０kgにした以外は塗剤Ａと同様に調合し、均一溶液を得た。この溶液の全固形分に対する球状多孔質シリカ量は３３重％である。
[塗剤Ｃ]
樹脂バインダー溶液の量を６００gにした以外は塗剤Ａと同様に調合し、均一溶液を得た。この溶液の全固形分に対する球状多孔質シリカ量は４５重％である。
[塗剤Ｄ]
平均１次粒径が１０μｍの球状多孔質シリカ（富士シリシア化学（株）製サイロスフィアＣ−１５１０）を用いた以外は塗剤Ａと同様にして溶液を調合した。この溶液の全固形分に対する球状多孔質シリカ量は２０重量％である。
[塗剤Ｅ]
平均１次粒径が４μｍの非球状多孔質シリカ（富士シリシア化学（株）製サイリシア４３０）を用いた以外は塗剤Ａと同様にして溶液を調合した。この溶液の全固形分に対する多孔質シリカ量は２０重量％である。
[塗剤Ｆ]
平均１次粒径が２．０μｍの非多孔質球状シリカ（アドマテック（株）製アドマファインＳＯ−Ｃ５）を用いた以外は塗剤Ａと同様にして溶液を調合した。この溶液の全固形分に対する多孔質シリカ量は２０重量％である。
[塗剤Ｇ]
平均１次粒径が２．７μｍの球状多孔質シリカ（富士シリシア化学（株）製サイロスフィア）を用いた以外は塗剤Ａと同様にして溶液を調合した。この溶液の全固形分に対する球状多孔質シリカ量は２０重量％である。
[塗剤Ｈ]
平均１次粒径が３μｍのポリメタクリル酸メチル粒子（総研化学（株）製ＭＸ−３００）を用いた以外は塗剤Ａと同様にして溶液を調合した。この溶液の全固形分に対する樹脂粒子濃度は２０重量％である。
[塗剤Ｉ]
平均１次粒径が１０μｍの球状多孔質シリカ（富士シリシア化学（株）製サイロスフィアＣ−１５１０）を用い、樹脂バインダー溶液の量を１２kgにした以外は塗剤Ａと同様に調合し、均一溶液を得た。この溶液の全固形分に対する球状多孔質シリカ量は４重量％である。
[塗剤Ｊ]
平均１次粒径が１０μｍの球状多孔質シリカ（富士シリシア化学（株）製サイロスフィアＣ−１５１０）を用い、樹脂バインダー溶液の量を４．５kgにした以外は塗剤Ａと同様に調合し、均一溶液を得た。この溶液の全固形分に対する球状多孔質シリカ量は１０重量％である。
[塗剤Ｋ]
平均１次粒径が３．９μｍの非球状多孔質シリカ（富士シリシア化学（株）製サイリシア３５０）を用いた以外は塗剤Ａと同様にして溶液を調合した。この溶液の全固形分に対する多孔質シリカ量は２０重量％である。
[塗剤Ｌ]
樹脂バインダー溶液の量を５．７５kgにした以外は塗剤Ａと同様に調合し、均一溶液を得た。この溶液の全固形分に対する球状多孔質シリカ量は８重量％である。
（実施例１）
平均粒径０．４μｍのコロイダルシリカを０．０１５重量％、平均粒径１．５μｍのコロイダルシリカを０．００５重量％含有するポリエチレンテレフタレート（以下ＰＥＴ）（極限粘度０．６３dl/g）チップを１８０℃で十分に真空乾燥した後、押し出し機に供給し、２８５℃で溶融後、Ｔ字型口金からシート状に押し出し、静電印加キャスト法を用いて表面温度２０℃の鏡面キャストドラムに巻き付けて冷却固化し未延伸シートとした。この未延伸シートを、９５℃に加熱したロール群で長手方向に３．５倍延伸し、１軸延伸フィルムを得た。この１軸延伸フィルムの片面に、塗剤Ａをダイコート方式で６０μｍ厚に塗布した。塗布されたフィルムの両端をクリップで把持しつつ９０℃の予熱ゾーンに導き、引き続き１００℃の加熱ゾーンで幅方向に３．３倍延伸した。更に連続的に２００℃の熱処理ゾーンで２０秒間の熱処理を施し、基材フィルムの結晶配向を完了させた。さらに、このフィルムの両端をクリップで把持した状態で、フィルムを冷却させるときに、５％の弛緩処理をさせながら塗布面より９cmの高さにセットした１２０W/cmの照射強度を有する高圧水銀灯で、紫外線を５秒間照射し、硬化させ、ＰＥＴフィルム上に光拡散層を有する光拡散フィルムを得た。表１に示したとおり、この光拡散フィルムは、厚みが１００μｍ、光拡散層厚みが５．０μｍの透明性に優れたものであった。表２に示したとおり、この光拡散フィルムのヘイズは８９％と高く十分な光拡散性を有し、輝度は１７１５cd/cm²と高い輝度向上効果を有していた。
【００８１】
【表１】

【００８２】
【表２】

（実施例２）
実施例１において、塗剤Ｂを使用し、塗布厚み２４０μｍとした以外は同様にして光拡散フィルムを作製した。表１、表２に併せて示したとおり、この光拡散フィルムのヘイズは８５％と高く十分な光拡散性を有し、輝度は１７０２cd/cm²と高い輝度向上効果を有していた。
（比較例１）
実施例１において、塗剤Ｃを使用し、塗布厚み２４０μｍとした以外は同様にして光拡散フィルムを作製した。表１、表２に併せて示したとおり、この光拡散フィルムは、塗膜強度が弱く容易に基材から剥がれ、密着性に劣り、ヘイズ、全光線透過率、輝度を測定することができるサンプルを得ることができなかった。
（実施例３）
実施例１において、塗剤Ｄを使用し、塗布厚み１４４μｍとした以外は同様にして光拡散フィルムを作製した。表１、表２に併せて示したとおり、この光拡散フィルムのヘイズは７０％と光拡散性を有し、輝度は１６９５cd/cm²と輝度向上効果を有していた。
（比較例２）
実施例１において、塗剤Ｅを使用し、塗布厚み６０μｍとした以外は同様にして光拡散フィルムを作製した。表１、表２に併せて示したとおり、この光拡散フィルムのヘイズは４３％と低いために透けてしまい、輝度は１６４８cd/cm²と十分な輝度向上効果はなかった。
（比較例３）
実施例１において、塗剤Ｆを使用し、塗布厚み６０μｍとした以外は同様にして光拡散フィルムを作製した。表１、表２に併せて示したとおり、この光拡散フィルムのヘイズは１０％と低いために透けてしまい、輝度は１６３１cd/cm²と十分な輝度向上効果はなかった。
（実施例４）
実施例１において、塗剤Ｇを使用し、塗布厚み６０μｍとした以外は同様にして光拡散フィルムを作製した。表１、表２に併せて示したとおり、この光拡散フィルムのヘイズは９１％と高い光拡散性を有し、輝度は１７０６cd/cm²と高い輝度向上効果を有していた。
（比較例４）
実施例１において、塗剤Ｈを使用し、塗布厚み６０μｍとした以外は同様にして光拡散フィルムを作製した。表１、表２に併せて示したとおり、この光拡散フィルムのヘイズは１０％と低いために透けてしまい、輝度は１６３８cd/cm²と十分な輝度向上効果はなかった。
（実施例５）
実施例１において、塗剤Ａを使用し、塗布厚み３６０μｍとした以外は同様にして光拡散フィルムを作製した。表１、表２に併せて示したとおり、この光拡散フィルムのヘイズは７１％と光拡散性を有し、輝度は１６５４cd/cm²と輝度向上効果を有していた。
（比較例５）
実施例１において、塗剤Ｉを使用し、塗布厚み６０μｍとした以外は同様にして光拡散フィルムを作製した。表１、表２に併せて示したとおり、この光拡散フィルムのヘイズは１０％と低いために透けてしまうが、輝度は１６２５cd/cm²と輝度向上効果はなかった。
（実施例６）
実施例１において、塗剤Ｊを使用し、塗布厚み１８０μｍとした以外は同様にして光拡散フィルムを作製した。表１、表２に併せて示したとおり、この光拡散フィルムのヘイズは６７％と光拡散性を有し、輝度は１６５１cd/cm²と輝度向上効果を有していた。
（比較例６）
実施例１において、塗剤Ｋを使用し、塗布厚み６０μｍとした以外は同様にして光拡散フィルムを作製した。表１、表２に併せて示したとおり、この光拡散フィルムのヘイズは３１％と低いために透けてしまうが、輝度は１６５２cd/cm²と輝度向上効果はあった。また耐摩耗性は削れ粉発生により×となり、不良であった。
（実施例７）
実施例１において、塗剤Ｌを使用し、塗布厚み６０μｍとした以外は同様にして光拡散フィルムを作製した。表１、表２に併せて示したとおり、この光拡散フィルムのヘイズは６１％と光拡散性を有し、輝度は１６６２cd/cm²と輝度向上効果を有していた。
（実施例８）
両面に易接着処理をした厚み１００μｍの二軸配向ＰＥＴフィルム（東レ（株）製“ルミラー”(登録商標)Ｕ４２）の片面に、塗剤Ａの溶媒をＮＭＰに代わりトルエンとメチルエチルケトンが５０対５０の比率で混合されたものに変更した以外、同様にして調整された塗剤Ｍを、１８μｍ塗布した後、１５０℃で２分間乾燥し、フィルムを金属枠に固定して、９cmの高さにセットした１２０W/cmの照射強度を有する高圧水銀灯で、紫外線を１０秒間照射し、硬化させ、光拡散フィルムを得た。表１、表２に併せて示したとおり、この光拡散フィルムのヘイズは８３％と光拡散性を有し、輝度は１７０３cd/cm²と輝度向上効果を有していた。
（比較例７）
実施例１において、使用する塗剤を樹脂バインダーのみの塗剤Ｎを用いた以外は同様にしてフィルムを作製した。表１、表２に併せて示したとおり、このフィルムのヘイズは０．２％と低く拡散効果はなく、輝度は１６２３cd/cm²と輝度向上効果はなかった。
【００８３】
【発明の効果】
本発明の光拡散フィルムは、光拡散効果が高く、耐摩耗性に優れると同時に、面光源装置等の正面輝度を高くすることができる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a light diffusing film. More specifically, the present invention relates to a light diffusing film used for a backlight of a liquid crystal display, a lighting device, etc., which has a high light diffusing effect and is excellent in wear resistance, and at the same time has high brightness, and its production It is about the method.
[0002]
[Prior art]
In recent years, light diffusion films have been used in combination with lens films to improve brightness and uniformity for sidelight backlights in the field of liquid crystal displays, such as computers, word processors, mobile phones, and pachinko machines. ing. This is because light emitted from a cold cathode tube (usually a fluorescent lamp) passes through the light guide plate and gives brightness on the display. The light diffusion film passes through the light guide plate and reflects the reflected light. There is a need for a function that equalizes the brightness of the entire screen so that brightness spots do not occur on the screen.
[0003]
Accordingly, it is effective to use a light diffusing film that allows scattered light to pass through and does not allow parallel light to pass through. For this purpose, transparent materials such as glass or acrylic plates that have been matted, light scattering materials added inside, and films such as polycarbonate and polyester that have recently been matted, glass beads and inorganic pigments Those having a coating layer to which is added have been used.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, with the conventional matte material as described above, the parallel light blocking property is insufficient, and brightness unevenness is likely to occur on the screen, and when a layer with glass beads added is provided, Since it is difficult to uniformly disperse the glass beads and it is difficult to reduce the glass bead size, it is necessary to increase the thickness of the coating layer in order to cause light diffusion in the coating layer. was there.
[0005]
Furthermore, when a coating layer is provided on the surface of glass beads and binder resin, the affinity between glass beads and binder resin is not so good, so the surface is easily scratched and the glass beads may fall off. In addition, there were problems such as brightness defects.
[0006]
In addition, a thick diffusion layer such as glass beads has a high light diffusion effect, but because the amount of light scattered in the horizontal direction of the diffusion layer increases, a prism sheet is overlaid on the diffusion film, and the diffusion plate of the liquid crystal display When used as, there was a problem that the luminance did not increase.
[0007]
The present invention is intended to provide a novel light diffusion film that improves the above-mentioned problems.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the light diffusion film of the present invention mainly has the following configuration. That is,
On at least one surface of the thermoplastic film, a light diffusion layer composed of spherical porous silica having an average primary particle size of 2.5 μm or more and 10 μm or less and a resin binder is laminated,And in the vicinity of the interface between the light diffusion layer and the thermoplastic film, it has a layer in which a resin binder component and a thermoplastic film component are mixed,The light diffusing film is characterized in that the amount of spherical porous silica contained in the light diffusing layer is 5% by weight or more and less than 40% by weight.
[0009]
Moreover, the manufacturing method of the light-diffusion film of this invention has the following structure. That is, a coating liquid composed of spherical porous silica, a resin binder, and a dipolar aprotic solvent is applied to at least one surface of a thermoplastic film that has been stretched in a uniaxial direction and before crystal orientation is completed, and then undergoes a preheating step. A method for producing a light diffusing film, which comprises performing stretching, drying, heat treatment, and active ray irradiation treatment in a direction perpendicular to the uniaxial stretching direction.
[0010]
In addition, in the light-diffusion film of this invention, the thickness of a light-diffusion layer is 5 times or less of the average primary particle diameter of spherical porous silica, and the average distance of adjacent porous silicas in a light-diffusion layer is 5 μm or less, the pore volume of the spherical porous silica is 1.0 ml / g or more and 1.5 ml / g or less, the resin binder is an actinic radiation curable resin, the thermoplastic film is biaxial It must be an oriented polyester filmBut,Each is a preferred embodiment.Also, it is necessary to have a layer in which the resin binder component and the thermoplastic film component are mixed in the vicinity of the interface between the light diffusion layer and the thermoplastic film, and to have a structure having a mixed layer at the interface between the light diffusion layer and the polyester film. is there.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The light diffusion film of the present invention has a basic structure in which a light diffusion layer is laminated on at least one surface of a thermoplastic film.
[0012]
The thermoplastic film in the present invention is preferably a film that can be melt-extruded and crystal-oriented by biaxial stretching. Specific examples thereof include biaxially oriented films such as polyester, polyolefin, polyamide, and polyphenylene sulfide. In particular, the polyester film has transparency, dimensional stability, mechanical properties, and a heat-resistant resin layer laminated in the present invention. It is preferable in terms of adhesiveness. Preferred polyesters include polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polypropylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polypropylene naphthalate and the like, and a mixture of two or more of these may be used. These may be copolymerized with other dicarboxylic acid components or diol components. In this case, in the film in which the crystal orientation is completed, from the viewpoint of sufficient dimensional stability and mechanical strength, the crystal The degree of conversion is preferably 25% or more, more preferably 30% or more, and still more preferably 35% or more.
[0013]
The thermoplastic film may be a single layer or a composite film having two or more layers. As the composite film, for example, a composite film that is substantially free of particles in the inner layer portion and provided with a layer containing particles in the surface layer portion, has coarse particles in the inner layer portion, and fine particles in the surface layer portion. And a composite film in which the inner layer portion is a layer containing fine bubbles and the surface layer portion substantially does not contain bubbles. Further, the composite film may be a polymer of different types or the same type in the inner layer portion and the surface layer portion.
[0014]
When using the polyester described above, the intrinsic viscosity measured in o-chlorophenol at 25 ° C. is preferably 0.4 to 1.2 dl / g, more preferably 0.5 to 0.8 dl / g. .
[0015]
The thermoplastic film constituting the light diffusion film of the present invention is biaxially oriented from the viewpoint of ensuring sufficient thermal stability, particularly dimensional stability and mechanical strength of the laminated film, and good flatness. Is preferred. Biaxial orientation means that the thermoplastic film is stretched about 2.5 to 5.0 times in the longitudinal direction and in the width direction, respectively, and then crystal orientation is completed by heat treatment. Which is a biaxially oriented pattern by wide-angle X-ray diffraction.
[0016]
The thickness of the thermoplastic film is appropriately selected according to the application in which the light diffusion film of the present invention is used, but is preferably 10 to 500 μm, more preferably 30 to 300 μm from the viewpoint of mechanical strength and handling properties. It is. Moreover, the obtained light-diffusion film can also be bonded together by various methods with the same light-diffusion films or the film which has other functions, such as a prism function.
[0017]
In the light diffusing film of the present invention, a light diffusing layer is laminated on at least one surface of the thermoplastic film as a base film, and this light diffusing layer has an average primary particle size of 2.5 μm or more and 10 μm or less, Preferably it is comprised from spherical porous silica which is 3 micrometers or more and 8 micrometers or less, More preferably, they are 4 micrometers or more and 6 micrometers or less, and a resin binder. When the average primary particle size is less than 2.5 μm, the wavelength dependency and coloring of scattered light occur due to Rayleigh scattering, while when it is greater than 10 μm, the scattering efficiency decreases due to the decrease in the particle-resin binder interface. Sufficient light diffusivity cannot be obtained.
[0018]
In addition, the light diffusing layer contains 5% by weight or more and less than 40% by weight, preferably 10% by weight or more and less than 30% by weight, and more preferably 20% by weight or more and less than 25% by weight. If the particles contained in the light diffusion layer are less than 5% by weight, the number of particles existing per unit area of the light diffusion layer is too small to diffuse light. On the other hand, if it is 40% by weight or more, the binder that connects the particles. Since there is too little resin, it cannot have sufficient mechanical strength. For example, the light diffusion layer breaks or the silica particles fall off during conveyance tension in the processing step or winding around the conveyance roller.
[0019]
The spherical porous silica used in the present invention is a spherical silica composed of silicon dioxide and having innumerable nanometer unit pores called pores inside the pores. What has the characteristic that the various solvent containing a polymer can enter is preferable. As a specific example, the silica sol flowing out of the nozzle is made into droplets by applying a constant frequency and amplitude to the silica sol in the nozzle while flowing a constant flow rate of silica sol out of the nozzle. Examples thereof include spherical porous silica obtained by gelling and forming particles of the silica sol.
[0020]
The shape of the spherical porous silica is preferably close to a true sphere. This is because the closer the shape is to a true sphere, the stronger the mechanical strength and the easier it is to uniformly disperse in the coating film, and the resulting diffusion layer can be filled with spherical porous silica at a high density.
[0021]
The thickness of the light diffusion layer is preferably 5 times or less, more preferably 3 times or less the average primary particle diameter of the spherical porous silica. When the thickness of the light diffusing layer is in such a preferable range, it is possible to prevent the amount of light leaking from the end of the light diffusing layer from increasing, so that the prism sheet placed on the light diffusing film can be sufficiently condensed and used for notebook computers. When used as a light diffusion film such as a liquid crystal display, the luminance does not decrease.
[0022]
In the present invention, the average distance between adjacent spherical porous silicas in the light diffusion layer is preferably 5 μm or less. When the average distance between adjacent spherical porous silicas is in such a preferable range, the diffusion layer is prevented from increasing the parallel light transmittance, the concealing property of the diffusion film is maintained, and the opposite surface can be seen through. There will be no problem.
[0023]
The spherical porous silica preferably has a pore volume of 1.0 ml / g or more and 1.5 ml / g or less, more preferably 1.2 ml / g or more and 1.4 ml / g or less. When the pore volume of the spherical porous silica is within such a preferable range, since the silica / air interface or the silica / resin binder interface is sufficiently present in the particle, the scattering effect inside the particle is high and sufficient. While the light diffusion function works, the strength of the particles themselves does not decrease, so even if force is applied to the coating film during coating or processing, the particles will not be chipped or damaged, and sufficient light diffusion It does not contaminate the process.
[0024]
The resin binder constituting the light diffusion layer can be composed of an acrylic resin, a urethane resin, a melamine resin, an organic silicate compound, a silicone resin, a metal oxide, or the like. In particular, silicone resin and acrylic resin are preferable in terms of uniform dispersibility and hardness of silica in the light diffusion layer, and acrylic resin, particularly in terms of curability, flexibility and productivity, Those made of actinic radiation curable acrylic resin are preferably used.
[0025]
Here, active rays mean electromagnetic waves that polymerize acrylic vinyl groups such as ultraviolet rays, electron beams, and radiation (α rays, β rays, γ rays, etc.), and practically, ultraviolet rays are simple and preferable. . As the ultraviolet ray source, an ultraviolet fluorescent lamp, a low-pressure mercury lamp, a high-pressure mercury lamp, an ultra-high pressure mercury lamp, a xenon lamp, a carbon arc lamp, or the like can be used. Moreover, when irradiating actinic radiation, if it irradiates under a low oxygen concentration, it can harden | cure efficiently. Furthermore, the electron beam system is advantageous in that the apparatus is expensive and needs to be operated under an inert gas, but it is not necessary to include a photopolymerization initiator or a photosensitizer in the coating layer. is there.
[0026]
The actinic ray curable acrylic resin contains an acrylic oligomer and a reactive diluent as active ray polymerization components, and additionally contains a photoinitiator, photosensitizer or modifier as necessary. You may use what is.
[0027]
Acrylic oligomers include polyester acrylics, urethane acrylics, epoxy acrylics, polyether acrylics, etc., including those in which a reactive acrylic group is bonded to an acrylic resin skeleton, and rigid materials such as melamine and isocyanuric acid. Those having an acrylic group bonded to the skeleton may also be used, but the present invention is not limited thereto.
[0028]
In addition, the reactive diluent serves as a solvent for the coating process as a coating medium, and has a group that itself reacts with a monofunctional or polyfunctional acrylic oligomer. It becomes a polymerization component.
[0029]
In particular, in the case of crosslinking by ultraviolet rays, since the light energy is small, it is preferable to add a photopolymerization initiator and / or a photosensitizer in order to promote conversion of light energy and initiation.
[0030]
Specific examples of these acrylic oligomers, reactive diluents, photopolymerization initiators, photosensitizers, crosslinking devices, etc. are published by Taizosha, 1981, No. 267-275, “Crosslinking Handbook” edited by Shinzo Yamashita and Tosuke Kaneko. Page, pages 562 to 593 can be referred to, but the present invention is not limited thereto. Commercially available multifunctional acrylic UV curable paints such as Mitsubishi Rayon Co., Ltd., Fujikura Kasei Co., Ltd., Dainichi Seika Kogyo Co., Ltd., Dainippon Ink Chemical Co., Ltd., Toa Gosei Chemical Co., Ltd., Nitto Kasei Co., Ltd. Products such as Co., Ltd. and Nippon Kayaku Co., Ltd. can be used.
[0031]
As a light diffusing layer modifier, coatability improver, antifoaming agent, thickener, antistatic agent, inorganic particles, organic particles, organic lubricants, organic polymer compounds, dyes, pigments and stabilizers These can be used as a composition component of the coating layer constituting the light diffusion layer within a range that does not impair the reaction by active rays, and the characteristics of the light diffusion layer can be improved depending on the application. .
[0032]
Among these, in particular, at least one monomer having three or more (meth) acryloyloxy groups in one molecule and one or two ethylenically unsaturated double bonds in one molecule. A light diffusing layer composed of an actinic radiation-cured product composed mainly of an actinic radiation-curable monomer mixture composed of at least one monomer is not only uniform dispersibility, hardness and curability of silica, but also wear resistance. It is preferable because of its excellent properties and flexibility.
[0033]
One molecule has three or more (meth) acryloyloxy groups (in the present invention, the (meth) acryloyloxy group means an abbreviation of an acryloyloxy group and a methacryloyloxy group). As the monomer, a compound in which the hydroxyl group of a polyhydric alcohol having 3 or more alcoholic hydroxyl groups in one molecule is an esterified product of 3 or more (meth) acrylic acids can be used.
[0034]
Specific examples include pentaerythritol tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol tri (meth) acrylate, dipentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol penta (meth) acrylate, Dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, and the like can be used. These monomers may be used alone or in combination of two or more.
[0035]
The proportion of the monomer having three or more (meth) acryloyloxy groups in one molecule is preferably 20 to 90% by weight, more preferably 30 to 80% by weight based on the total amount of polymerizable monomers. %, Most preferably 30 to 70% by weight. When the use ratio of the monomer is within such a preferable range, a cured film having sufficient abrasion resistance can be obtained. On the other hand, shrinkage due to polymerization can be suppressed, and the cured film can remain distorted, There is no inconvenience such as a decrease in flexibility and a large curling to the cured film side.
[0036]
Next, the monomer having 1 to 2 ethylenically unsaturated double bonds in one molecule can be used without particular limitation as long as it is a normal monomer having radical polymerizability.
[0037]
As the compound having two ethylenically unsaturated double bonds in the molecule, the following (a) to (f) (meth) acrylates can be used.
[0038]
(A) (meth) acrylic acid diesters of alkylene glycol having 2 to 12 carbon atoms: ethylene glycol di (meth) acrylate, propylene glycol di (meth) acrylate, 1,4-butanediol di (meth) acrylate, (B) (Meth) acrylate diesters of polyoxyalkylene glycols such as neopentyl glycol di (meth) acrylate and 1,6-hexanediol di (meth) acrylate: diethylene glycol di (meth) acrylate, triethylene glycol di ( (Meth) acrylate, tetraethylene glycol di (meth) acrylate, dipropylene glycol di (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate, polypropylene glycol di (meth) acrylate (C) (meth) acrylic acid diesters of polyhydric alcohols, such as pentaerythritol di (meth) acrylate, (d) bisphenol A or bisphenol A hydride ethylene oxide and propylene oxide adduct (meth) acrylic acid Diesters: 2,2′-bis (4-acryloxyethoxyphenyl) propane, 2,2′-bis (4-acryloxypropoxyphenyl) propane and the like (e) containing diisocyanate compound and two or more alcoholic hydroxyl groups Urethane (meth) acrylate having two or more (meth) acryloyloxy groups in the molecule obtained by further reacting an alcoholic hydroxyl group-containing (meth) acrylate with a terminal isocyanate group-containing compound obtained by reacting the compound in advance. And (f) intramolecular Epoxy (meth) acrylates having two or more (meth) acryloyloxy groups in a molecule obtained by reacting a compound having two or more epoxy groups with acrylic acid or methacrylic acid, and the like can be used. Compounds having one ethylenically unsaturated double bond in the molecule include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n- and i-propyl (meth) acrylate, n-, sec-, and t. -Butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate, stearyl (meth) acrylate, methoxyethyl (meth) acrylate, ethoxyethyl (meth) acrylate, hydroxyethyl (meth) acrylate, polyethylene glycol Mono (meth) acrylate, Polypropylene glycol mono (meth) acrylate, glycidyl (meth) acrylate, tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate, N-hydroxyethyl (meth) acrylamide, N-vinylpyrrolidone, N-vinyl-3-methylpyrrolidone, N-vinyl-5 -Methylpyrrolidone and the like can be used. These monomers may be used alone or in combination of two or more.
[0039]
The proportion of the monomer having 1 to 2 ethylenically unsaturated double bonds in one molecule is preferably 10 to 80% by weight, more preferably 20 to 70% by weight based on the total amount of monomers. %. When the proportion of the monomer used is within such a preferable range, the flexibility of the coating is sufficient, and the adhesiveness with the laminated film provided on the base polyester film is excellent, while it has sufficient abrasion resistance. A cured coating is obtained.
[0040]
As a method of curing the actinic radiation curable resin composition in the present invention, a method of irradiating ultraviolet rays can be used, and when this method is used, it is desirable to add a photopolymerization initiator to the resin composition. . Specific examples of the photopolymerization initiator include acetophenone, 2,2-diethoxyacetophenone, p-dimethylacetophenone, p-dimethylaminopropiophenone, benzophenone, 2-chlorobenzophenone, 4,4′-dichlorobenzophenone, 4,4′-bisdiethylaminobenzophenone, Michler's ketone, benzyl, benzoin, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, methylbenzoyl formate, p-isopropyl-α-hydroxyisobutylphenone, α-hydroxyisobutylphenone, 2, 2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2-hydroxy-4′-hydroxyethoxy-2-methylpropiophenone, etc. Carbonyl compounds, tetramethylthiuram monosulfide, tetramethylthiuram disulfide, sulfur compounds such as thioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 2-methylthioxanthone, peroxide compounds such as benzoyl peroxide, di-t-butyl peroxide, etc. be able to. These photopolymerization initiators may be used alone or in combination of two or more.
[0041]
The amount of the photopolymerization initiator used is suitably 0.01 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polymerizable monomer composition. When an electron beam or gamma ray is used as a curing means, it is not always necessary to add a polymerization initiator.
[0042]
The actinic radiation curable resin composition used in the present invention has a thermal quinone, hydroquinone monomethyl ether, 2,5-t-butyl hydroquinone, etc. in order to prevent thermal polymerization during production and dark reaction during storage. It is desirable to add a polymerization inhibitor. The addition amount of the thermal polymerization inhibitor is preferably 0.005 to 5% by weight based on the total weight of the polymerizable compound.
[0043]
In the present invention, a mixed layer composed of a resin binder component and a component constituting the thermoplastic film may be provided in the vicinity of the interface between the light diffusion layer and the thermoplastic film.is necessary. The mixed layer described in the present invention refers to a layer in which the component ratio changes continuously when analyzing components continuously formed in the thickness direction in the vicinity of the interface between the two layers.
[0044]
The presence of such a mixed layer is preferable because the adhesion between the thermoplastic film and the light diffusion layer is good, and curling does not occur even at high temperatures and high humidity.
[0045]
In order to obtain a laminated film having such a mixed layer, a dipolar aprotic solvent, spherical porous silica, and an actinic radiation curable resin composition are formed on at least one surface of the thermoplastic film before uniaxial stretching and crystal orientation is completed. A manufacturing method in which a coating liquid composed of a resin binder such as a product and a dipolar aprotic solvent is applied, and then subjected to a preheating step, stretching in a direction perpendicular to the uniaxial stretching direction, drying, heat treatment, and further actinic radiation irradiation treatment. adopt.
[0046]
In such a production method, the solid concentration of the coating liquid is preferably 95% by weight or less, more preferably 80% by weight or less, and particularly preferably 70% by weight or less. If the concentration of the coating liquid solid content is in such a preferred range, the adhesion between the thermoplastic film of the base film and the light diffusion layer is good, and the light diffusion layer is cracked during the processing of the light diffusion film. No process contamination due to the falling off of the light diffusion layer occurs.
[0047]
In the present invention, a dipolar aprotic solvent is used as a solvent for the coating liquid containing spherical porous silica forming the light diffusion layer and actinic ray curable resin. In other solvents, the workability at the time of coating is impaired, the control of the coating film thickness is difficult, and the adhesiveness with the thermoplastic film as the substrate film is also poor.
[0048]
A preferable range for blending the dipolar aprotic solvent is 5% by weight or more and less than 98% by weight, further 10% by weight or more and less than 90% by weight, and particularly preferably 20% by weight or more and less than 80% by weight. When the blending amount of the dipolar aprotic solvent is in such a preferred range, a mixed layer composed of components of both layers can be formed at the interface between the thermoplastic film as the base film and the light diffusion layer, while sufficient A thickness of the light diffusion layer can be provided.
[0049]
As the dipolar aprotic solvent, N-methyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethylacetamide and the like can be used. These solvents can be used alone or in admixture of two or more.
[0050]
Various additives can be blended in the coating liquid composed of the spherical porous silica and the actinic radiation curable resin used in the present invention, if necessary, as long as the effects of the present invention are not impaired. For example, stabilizers such as antioxidants, light stabilizers, ultraviolet absorbers, surfactants, leveling agents, antistatic agents, and the like can be used.
[0051]
Various coating methods such as a reverse coating method, a gravure coating method, a rod coating method, a bar coating method, a die coating method, a spray coating method, and the like are used as a coating means for a coating liquid comprising an actinic radiation curable resin composition. be able to. Each method has its characteristics, and the coating method may be appropriately selected depending on the required characteristics of the light diffusion film, the intended use, and the like.
[0052]
In particular, since it is advantageous from the viewpoint of productivity and explosion-proofing that the amount of solvent in the coating liquid is as small as possible, multistage coating may be performed. The multistage coating described here is a method in which a desired number of coating devices are arranged in the advancing direction of the thermoplastic film, and the coating liquid is applied so as to achieve a target coating thickness in each coating device. All the coating materials used in this method may be the same, but the coating agent containing more solvent is used for the first stage coating, and the amount of solvent in the coating agent is gradually reduced after the second stage. Is preferably used.
[0053]
The light diffusion film thus produced has a mixed layer. In the present invention, the following method is adopted as a method for confirming the structure. The material that forms the light diffusion layer is RuO._FourDyeing or OsO_FourIf staining is possible, cut the light diffusion film into ultrathin sections and RuO_FourDyeing, OsO_FourObservation with a TEM (transmission electron microscope) and photography are carried out by staining, or by a staining ultrathin section method by double staining of both. The photograph is analyzed with an image analyzer (for example, V10 for Windows95 [registered trademark] TOYOBO). The image analysis method measures a one-dimensional density distribution in the thickness direction of 2 μm centering on the vicinity of the interface. When the difference in the average density of the material film changes, it is determined that there is no mixed layer, and the density change between 100 nm in the thickness direction near the interface indicates the average image density of the light diffusion layer and the average image density of the base film. If it is smaller than the difference, it is determined that a mixed layer exists.
[0054]
Expressing this in an easy-to-understand expression, assuming that the average image density of the light diffusion layer is Ch, the average image density of the base film is Cp, and the change in image density in the thickness direction near the interface is 100 nm, ΔC / | Cp-Ch If |> 1, it is determined that the mixed layer does not exist, and if ΔC / | Cp−Ch | ≦ 1, it is determined that the mixed layer exists.
[0055]
In addition, depending on the materials that make up the light diffusion layer, pay attention to the characteristic atoms that make up the light diffusion layer, analyze the vicinity of the interface in the thickness direction with an analytical electron microscope (AEM), and check the presence or absence of mixed layers from the distribution of characteristic atoms You can also
[0056]
In the light diffusion film of the present invention, the presence of such a mixed layer clearly improves the adhesion at the interface between the light diffusion layer and the base film, and further, as a mixed layer film excellent in adhesion. It is preferable because it brings about an effect in improving the characteristics of the above. The mixed layer preferably has a certain degree of thickness, specifically, has a thickness of about 0.1 to 2 μm, more preferably about 0.2 to 0.4 μm, and exists as a clear mixed layer. The laminated structure is preferable.
[0057]
The light diffusion layer thus obtained and the thermoplastic film as the substrate are preferably laminated so that the adhesiveness is 1 kg / 25 mm width or more, further 2 kg / 25 mm width or more in T-shaped peeling. Such preferable adhesion does not cause a problem that the light diffusion layer peels off when used for various applications.
[0058]
The light diffusing ability of the light diffusing layer thus obtained can be compared based on the total light transmittance and haze of the light diffusing film. That is, the total light transmittance of the light diffusion film is preferably 85% or more, more preferably 90% or more. When the total light transmittance is in such a preferable range, the screen can be sufficiently brightened when used for a backlight type display or the like. Further, the haze of the light diffusion film is preferably 60% or more, more preferably 80% or more. In the preferred range where haze is applied, the light is not seen through.
[0059]
The abrasion resistance of the light diffusing layer thus obtained can be compared by rubbing the surface with steel wool, pencil, metal piece or the like. Among these, the evaluation of rubbing the surface by applying a constant load to steel wool is the most easy to make and is good for evaluation. If the wear resistance of the light diffusion layer is low, scratches easily occur due to friction with the roll in the post-processing step or contact with other members, and the scratches become optical defects, so the wear resistance is high. It must be.
[0060]
Next, although the manufacturing method of the light-diffusion film of this invention is demonstrated taking a polyethylene terephthalate (it abbreviates as PET below) as a base film as an example, it is not limited to this.
[0061]
The light diffusing film of the present invention can be produced by providing a light diffusing layer made of spherical porous silica and a resin binder, preferably an actinic radiation curable resin and spherical porous silica, on one side of a thermoplastic film. . The manufacturing method will be specifically described below.
[0062]
The PET pellets to be the base film are vacuum-dried to sufficiently remove moisture, then supplied to an extruder, melt-extruded at a temperature of 260 to 300 ° C., and formed into a sheet form from a T-shaped die. The sheet is cooled and solidified on a mirror-like cooling drum to obtain an unstretched sheet. At this time, it is preferable to use an electrostatic application method for the purpose of improving the adhesion to the cast drum. Thereafter, the obtained unstretched sheet is stretched 2 to 5 times in the longitudinal direction with a roll heated to 70 to 120 ° C. Next, a light diffusing layer forming coating solution dissolved in a dipolar aprotic solvent is applied to the surface of the uniaxially stretched film, and then guided to a tenter while holding both ends of the film with clips. After preheating in the tenter, the film is stretched about 2 to 5 times in the width direction. Here, the preheating stretching step is performed at a temperature not lower than Tg of PET and not higher than the boiling point of the dipolar aprotic solvent. If the solvent evaporates before or during stretching and does not remain, it is impossible to form a mixed layer at the interface between the base film and the light diffusion layer. Adhesiveness cannot be obtained. The laminated film stretched in the width direction is further subjected to a heat treatment to complete the crystal orientation of the substrate film. In this step, the heat treatment is preferably performed at a temperature higher than the boiling point of the dipolar aprotic solvent. When the heat treatment temperature is preferably set in this manner, no solvent remains in the laminated film, the strength of the laminated film is sufficient, and the adhesiveness can be improved.
[0063]
Specifically, when N-methyl-2-pyrrolidone is used as the dipolar aprotic solvent, the boiling point is 202 ° C., the preheating temperature is 80 to 130 ° C., and the stretching temperature is 85 to 130 ° C. The heat treatment temperature is preferably about 205 to 245 ° C. About heat processing temperature, it is preferable to set it as the temperature of 10 degrees C or less from the melting | fusing point of a base film, and also 20 degrees C or less so that crystal orientation may not collapse | crumble and a deterioration of planarity or a strength may be caused.
[0064]
And after the heat treatment, the irradiation energy is about 85 mJ / cm.²A light diffusing film can be obtained by irradiating actinic rays and curing the light diffusing layer. Irradiation with actinic radiation may be carried out either in the heat treatment zone or after the heat treatment, but if it is cured by irradiation with a relaxation treatment of 1 to 12% in the width direction or longitudinal direction in the heat treatment zone, curling is remarkable. It is particularly preferred because it improves.
[0065]
The light diffusing film thus obtained has a high light diffusing effect and excellent wear resistance, and at the same time, high brightness is obtained when used in a backlight of a liquid crystal display, a lighting device, or the like.
The light diffusing film of the present invention obtained as described above can be used for a backlight system of a liquid crystal display panel such as a word processor or a personal computer, a projector system display, and the like.
[Characteristic measurement method and effect evaluation method]
The characteristic measurement method and effect evaluation method in the present invention are as follows.
(1) Confirmation of thickness of light diffusion layer and mixed layer
Cut the cross section of the light diffusing film into ultra-thin sections and RuO_FourDyeing, OsO_FourThe specimens were observed with a TEM (transmission electron microscope) and photographed by an ultrathin section method by staining or double staining of both. From the cross-sectional photograph, the thickness of the light diffusion layer was measured. Also, the resin type was determined by the difference in the dyeing density on the photograph. When there was a mixed layer, the thickness including the mixed layer was defined as the laminated thickness. The thickness was an average value of 30 in the measurement visual field.
[0066]
The presence or absence of the mixed layer was determined by the following method.
[0067]
A 40,000-fold cross-sectional photograph was taken into an image analyzer (V10 for Windows95 [registered trademark] TOYOBO), and a one-dimensional concentration distribution in the thickness direction 2 μm was measured around the interface, and the average image of the base polyester film was determined from the results. The density Cp and the average image density Ch of the light diffusion layer were determined. Then, an image density change ΔC having a width of 100 nm centering on the vicinity of the interface was obtained, and ΔC / | Cp−Ch | was calculated. If this value is 1 or less, a mixed layer is present. The observation method is as follows.
[0068]
・ Device: Transmission electron microscope (H-7100FA type, manufactured by Hitachi, Ltd.)
・ Measurement conditions: Acceleration voltage 100kV
・ Sample preparation: frozen ultrathin section method
(2) Measurement of average primary particle diameter, ratio of layer thickness to particle diameter, and average distance between adjacent particles
The average primary particle diameter and the average distance between adjacent particles were measured with a TEM (transmission electron microscope) photograph of the cross section of the light diffusion film and a SEM (scanning electron microscope) photograph of the surface of the light diffusion layer.
[0069]
The average primary particle diameter is an arbitrary selection of 20 particles from the SEM photograph taken at a magnification of 1000 times, and the diameter of each particle is measured on the photograph, taking the magnification into consideration, The average primary particle size was determined.
The ratio of the layer thickness to the particle diameter was a value obtained by dividing the average primary particle diameter by the light diffusion layer thickness.
[0070]
For the distance between adjacent particles, arbitrarily select 5 particles from the SEM photograph taken at a magnification of 1000 times, and measure the distance from the end of each particle to the end of the adjacent particle. Taking the photographing magnification into consideration, the average was defined as the distance between adjacent particles of the particle. Furthermore, the average of the distance between the five adjacent particles was defined as the average distance between the adjacent particles.
(3) Total light transmittance, haze measurement
Using a fully automatic direct reading haze computer HGM-DP (manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd.), the diffusion layer application surface is set to the incident light side, the total light transmittance and haze in the thickness direction of the film are measured 5 times, and the average value is obtained. Using.
[0071]
A total light transmittance of 85% or more and a haze of 60% or more were considered acceptable.
(4) Luminance measurement
The obtained light diffusing film is arranged on a light guide plate having an emission peak at a light emission direction of 85 ° with respect to the front direction, and a prism sheet (light collecting sheet) is arranged on the light guide plate. The front luminance was measured from a position 1 m away from the surface of the light diffusion film using a luminance meter LS-110 (manufactured by Minolta Camera Co., Ltd.).
[0072]
Front brightness is 1650cd / cm²The above was regarded as passing.
(5) Abrasion resistance
# 0000 steel wool 250g / cm²The surface of the light diffusion layer was rubbed back and forth 10 times under the load, and the evaluation was made based on the presence or absence of scratches and the light diffusion layer falling off.
[0073]
A: Even after 10 reciprocations, the scratches and the light diffusion layer did not fall off.
[0074]
○: Scratches and drop-off of the light diffusion layer occurred after 6 to 9 reciprocations.
[0075]
X: Scratches occurred in 3-5 reciprocations, and the light diffusion layer dropped off.
[0076]
XX: Scratches occurred in 1 to 2 reciprocations, and the light diffusion layer dropped off.
[0077]
“A” and “B” indicate the wear resistance.
(6) Adhesion
The light diffusion film was left for 2 hours under wet heat (80 ° C., relative humidity 90%). After the treatment, it was immediately taken out, left under normal conditions (23 ° C., relative humidity 65%) for 5 minutes, and then 1 mm on the light diffusion layer of the light diffusion film.²100 cross cuts, paste cellophane tape manufactured by Nichiban Co., Ltd. on it, reciprocate 3 times with a load of 19.6 N using a rubber roller, and then peel off in the direction of 90 degrees. A four-step evaluation (◎: 100, ○: 80-99, Δ: 50-79, x: 0-49) was performed according to the number of remaining layers.
[0078]
◎ and ○ were considered to have good adhesion.
[0079]
【Example】
Next, although this invention is demonstrated based on an Example, this invention is not necessarily limited to this.
[0080]
The resin binder of the light diffusion layer forming coating solution is 70 parts by weight of dipentaerythritol hexaacrylate (DPHA manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), 30 parts by weight of N-vinylpyrrolidone, and 4 parts by weight of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone. To obtain a coating solution. This coating solution was made into a 100% solution and diluted as appropriate.
[Coating agent A]
200 g of spherical porous silica having an average primary particle size of 4 μm (Pyrosil C-1504 manufactured by Fuji Silysia Chemical Co., Ltd.) was added to 300 g of N-methyl-2-pyrrolidone (hereinafter, NMP), and an ultrasonic stirrer for 1 hour. And a silica dispersion having a concentration of 40% by weight was prepared. Further, the resin binder was diluted with NMP to a concentration of 40% by weight, and 2.0 kg of the resin binder solution and the silica dispersion were mixed and stirred for 8 hours to obtain a uniform solution. The amount of spherical porous silica based on the total solid content of this solution is 20% by weight.
[Coating agent B]
A uniform solution was obtained in the same manner as in Coating A except that the amount of the resin binder solution was 1.0 kg. The amount of spherical porous silica based on the total solid content of this solution is 33% by weight.
[Coating C]
A uniform solution was obtained in the same manner as in Coating A except that the amount of the resin binder solution was changed to 600 g. The amount of spherical porous silica based on the total solid content of this solution is 45% by weight.
[Coating agent D]
A solution was prepared in the same manner as Coating A, except that spherical porous silica having an average primary particle size of 10 μm (Fuji Silysia Chemical Co., Ltd. Pyrospher C-1510) was used. The amount of spherical porous silica based on the total solid content of this solution is 20% by weight.
[Coating E]
A solution was prepared in the same manner as in Coating A except that non-spherical porous silica (Silicia 430 manufactured by Fuji Silysia Chemical Co., Ltd.) having an average primary particle size of 4 μm was used. The amount of porous silica based on the total solid content of this solution is 20% by weight.
[Coating agent F]
A solution was prepared in the same manner as Coating A except that non-porous spherical silica (Admatech SO-C5 manufactured by Admatech Co., Ltd.) having an average primary particle size of 2.0 μm was used. The amount of porous silica based on the total solid content of this solution is 20% by weight.
[Coating G]
A solution was prepared in the same manner as in Coating A, except that spherical porous silica having an average primary particle size of 2.7 μm (Fuji Silysia Chemical Co., Ltd., Shirosphere) was used. The amount of spherical porous silica based on the total solid content of this solution is 20% by weight.
[Coating agent H]
A solution was prepared in the same manner as Coating A except that polymethyl methacrylate particles having an average primary particle size of 3 μm (MX-300 manufactured by Soken Chemical Co., Ltd.) were used. The resin particle concentration with respect to the total solid content of this solution is 20% by weight.
[Coating I]
A spherical porous silica having an average primary particle size of 10 μm (Fuji Silysia Chemical Co., Ltd., Cyrossphere C-1510) was used, and it was prepared in the same manner as in Coating A except that the amount of the resin binder solution was 12 kg. A solution was obtained. The amount of spherical porous silica based on the total solid content of this solution is 4% by weight.
[Coating agent J]
A spherical porous silica having an average primary particle size of 10 μm (Fuji Silysia Chemical Co., Ltd. Pyrospher C-1510) was used and prepared in the same manner as Coating A except that the amount of the resin binder solution was 4.5 kg. A homogeneous solution was obtained. The amount of spherical porous silica based on the total solid content of this solution is 10% by weight.
[Coating agent K]
A solution was prepared in the same manner as Coating A except that non-spherical porous silica (Silicia 350 manufactured by Fuji Silysia Chemical Co., Ltd.) having an average primary particle size of 3.9 μm was used. The amount of porous silica based on the total solid content of this solution is 20% by weight.
[Coating L]
A uniform solution was obtained in the same manner as in Coating A except that the amount of the resin binder solution was changed to 5.75 kg. The amount of spherical porous silica based on the total solid content of this solution is 8% by weight.
Example 1
A polyethylene terephthalate (hereinafter referred to as PET) (extreme viscosity 0.63 dl / g) chip containing 0.015% by weight of colloidal silica having an average particle size of 0.4 μm and 0.005% by weight of colloidal silica having an average particle size of 1.5 μm After sufficient vacuum drying at 180 ° C., supply to an extruder, melt at 285 ° C., extrude into a sheet form from a T-shaped die, and wrap around a mirror cast drum with a surface temperature of 20 ° C. using an electrostatic application casting method And solidified by cooling to obtain an unstretched sheet. This unstretched sheet was stretched 3.5 times in the longitudinal direction with a roll group heated to 95 ° C. to obtain a uniaxially stretched film. On one side of this uniaxially stretched film, the coating agent A was applied to a thickness of 60 μm by a die coating method. The both ends of the applied film were guided to a 90 ° C. preheating zone while being gripped by clips, and subsequently stretched 3.3 times in the width direction in a 100 ° C. heating zone. Further, heat treatment for 20 seconds was continuously performed in a heat treatment zone at 200 ° C. to complete the crystal orientation of the base film. Furthermore, when the film was cooled with both ends of the film held by clips, a high-pressure mercury lamp having an irradiation intensity of 120 W / cm set at a height of 9 cm from the coated surface while being subjected to a relaxation treatment of 5%. UV light was irradiated for 5 seconds and cured to obtain a light diffusion film having a light diffusion layer on the PET film. As shown in Table 1, this light diffusion film had excellent transparency with a thickness of 100 μm and a light diffusion layer thickness of 5.0 μm. As shown in Table 2, the haze of this light diffusion film is as high as 89% and has a sufficient light diffusion property, and the luminance is 1715 cd / cm.²And had a high brightness improvement effect.
[0081]
[Table 1]

[0082]
[Table 2]

(Example 2)
A light diffusing film was produced in the same manner as in Example 1 except that the coating agent B was used and the coating thickness was 240 μm. As shown in Tables 1 and 2, the light diffusing film has a high haze of 85% and sufficient light diffusivity, and a luminance of 1702 cd / cm.²And had a high brightness improvement effect.
(Comparative Example 1)
A light diffusing film was produced in the same manner as in Example 1 except that the coating agent C was used and the coating thickness was 240 μm. As shown in Tables 1 and 2, this light diffusion film has a low coating strength and is easily peeled off from the substrate, has poor adhesion, and can measure haze, total light transmittance, and luminance. Could not get.
(Example 3)
A light diffusing film was produced in the same manner as in Example 1 except that the coating material D was used and the coating thickness was 144 μm. As shown in Tables 1 and 2, the light diffusing film has a light haze of 70% and a luminance of 1695 cd / cm.²And had a brightness improvement effect.
(Comparative Example 2)
A light diffusion film was produced in the same manner as in Example 1 except that the coating agent E was used and the coating thickness was 60 μm. As shown in Tables 1 and 2, the light diffusing film has a low haze of 43%, so it is transparent, and the luminance is 1648 cd / cm.²And there was not enough brightness improvement effect.
(Comparative Example 3)
A light diffusing film was produced in the same manner as in Example 1 except that the coating agent F was used and the coating thickness was 60 μm. As shown in Tables 1 and 2, the light diffusing film has a low haze of 10% so that it is transparent and the luminance is 1631 cd / cm.²And there was not enough brightness improvement effect.
(Example 4)
A light diffusing film was produced in the same manner as in Example 1, except that the coating agent G was used and the coating thickness was 60 μm. As shown in Tables 1 and 2, the light diffusing film has a high haze of 91% and a luminance of 1706 cd / cm.²And had a high brightness improvement effect.
(Comparative Example 4)
A light diffusing film was produced in the same manner as in Example 1, except that the coating agent H was used and the coating thickness was 60 μm. As shown in Tables 1 and 2, the light diffusing film has a low haze of 10% so that it is transparent, and the luminance is 1638 cd / cm.²And there was not enough brightness improvement effect.
(Example 5)
A light diffusing film was produced in the same manner as in Example 1, except that the coating agent A was used and the coating thickness was 360 μm. As shown in Tables 1 and 2, the light diffusing film has a light haze of 71% and a luminance of 1654 cd / cm.²And had a brightness improvement effect.
(Comparative Example 5)
A light diffusion film was produced in the same manner as in Example 1 except that the coating agent I was used and the coating thickness was 60 μm. As shown in Tables 1 and 2, the haze of this light diffusing film is as low as 10%, so it is transparent, but the luminance is 1625 cd / cm.²There was no brightness improvement effect.
(Example 6)
A light diffusing film was produced in the same manner as in Example 1 except that the coating agent J was used and the coating thickness was 180 μm. As shown in Tables 1 and 2, the light diffusing film has a light diffusibility of 67% and a luminance of 1651 cd / cm.²And had a brightness improvement effect.
(Comparative Example 6)
A light diffusing film was produced in the same manner as in Example 1 except that the coating agent K was used and the coating thickness was 60 μm. As shown in Tables 1 and 2, the light diffusing film has a low haze of 31%, so it can be seen through, but the luminance is 1652 cd / cm.²And there was a brightness improvement effect. Further, the wear resistance was poor due to generation of shaving powder, which was poor.
(Example 7)
In Example 1, a light diffusion film was produced in the same manner except that the coating agent L was used and the coating thickness was 60 μm. As shown in Tables 1 and 2, the light diffusing film has a light diffusibility of 61% and a luminance of 1662 cd / cm.²And had a brightness improvement effect.
(Example 8)
On one side of a 100 μm thick biaxially oriented PET film (“Lumirror” (registered trademark) U42 manufactured by Toray Industries, Inc.) with easy adhesion treatment on both sides, the solvent of coating agent A is replaced by NMP with 50:50 toluene and methyl ethyl ketone. The coating agent M prepared in the same manner except that it was mixed at a ratio of 18 μm was applied in an amount of 18 μm, dried at 150 ° C. for 2 minutes, and fixed to a metal frame to a height of 9 cm. With a set high-pressure mercury lamp having an irradiation intensity of 120 W / cm, ultraviolet rays were irradiated for 10 seconds and cured to obtain a light diffusion film. As shown in Tables 1 and 2, the light diffusing film has a light haze of 83% and a luminance of 1703 cd / cm.²And had a brightness improvement effect.
(Comparative Example 7)
A film was prepared in the same manner as in Example 1 except that the coating material N used was a resin binder only. As shown in Tables 1 and 2, the haze of this film is as low as 0.2%, there is no diffusion effect, and the luminance is 1623 cd / cm.²There was no brightness improvement effect.
[0083]
【The invention's effect】
The light diffusing film of the present invention has a high light diffusing effect and excellent wear resistance, and at the same time, can increase the front luminance of a surface light source device or the like.

Claims

A light diffusion layer composed of spherical porous silica having an average primary particle size of 2.5 μm or more and 10 μm or less and a resin binder is laminated on at least one surface of the thermoplastic film, and an interface between the light diffusion layer and the thermoplastic film Light diffusion characterized by having a layer in which a resin binder component and a thermoplastic film component are mixed in the vicinity, and the amount of spherical porous silica contained in the light diffusion layer is 5 wt% or more and less than 40 wt% the film.

2. The light diffusion film according to claim 1, wherein the thickness of the light diffusion layer is not more than 5 times the average primary particle diameter of the spherical porous silica.

The light diffusion film according to claim 1 or 2, wherein an average distance between adjacent spherical porous silicas in the light diffusion layer is 5 µm or less.

The light diffusion film according to any one of claims 1 to 3, wherein the spherical porous silica has a pore volume of 1.0 ml / g or more and 1.5 ml / g or less.

The light diffusion film according to any one of claims 1 to 4, wherein the resin binder comprises an actinic radiation curable resin.

The light diffusion film according to claim 1, wherein the thermoplastic film is a biaxially oriented polyester film.

A coating liquid composed of spherical porous silica, a resin binder, and a dipolar aprotic solvent is applied to at least one surface of a thermoplastic film that has been stretched in a uniaxial direction and before crystal orientation is completed. A method for producing a light diffusing film, which comprises performing stretching, drying, heat treatment, and active ray irradiation treatment in a direction perpendicular to the stretching direction.