KR100825185B1 - 이방성 산란 시트 및 그 용도 - Google Patents

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Abstract

투과형 표시 장치(1)는 액정 표시 유닛(2)와 면광원 유닛(3)으로 구성되고, 이 면광원 유닛은 관형 광원(4), 도광 부재(5), 및 이 도광 부재와 표시 유닛(2) 사이에 배치된 1개 이상의 이방성 산란 시트(7)를 구비하고 있다. 도광 부재와 표시 유닛(2) 사이에는 등방적 확산 시트, 프리즘 시트 및 이방성 산란 시트를 배치할 수도 있다. 면광원 유닛(3)에서는 관형 광원(4)의 축 방향을 X축 방향으로 할 때, 주요 광산란 방향을 Y축 방향을 향하여 이방성 산란 시트가 배치되어 있고, 표시 장치에서는 주요 광산란 방향을 표시 유닛 표시면의 가로 방향을 향하여 이방성 산란 시트가 배치되어 있다. 이방성 산란 시트는 서로 굴절율이 다른 연속상(결정성 폴리프로필렌)과 평균 어스펙트비가 1보다 큰 분산상(비결정성 코폴리에스테르, 폴리스티렌)으로 구성되어 있다. 이방성 산란 시트를 이용하면 휘도 분포에 이방성이 있는 관형 광원을 구비하고 있어도 투과형 액정 표시 장치 표시면에서의 휘도의 각도 의존성을 저감할 수 있다.
이방성 산란 시트, 면광원 유닛, 표시 장치

Description

이방성 산란 시트 및 그 용도 {Anisotropic Scattering Sheet and Its Use}
본 발명은, 표시 장치(특히 투과형 액정 표시 장치 등)의 표시 유닛을 균일하게 조명시켜, 표시면에 대한 시야각이 변화하더라도 휘도의 변화를 억제할 수 있는 이방성 확산 시트, 이 시트를 이용한 면광원 유닛(백 라이트 유닛 또는 장치) 및 그 유닛을 이용한 표시 장치(특히 투과형 액정 표시 장치 등의 투과형 표시 장치)에 관한 것이다. 특히, 투과형 액정 표시 장치의 표시면에 대하여 가로 방향(수평 방향)의 시야각이 다소 변하더라도 휘도의 변화를 억제할 수 있어 눈에 피로감을 주지 않고 사용할 수 있는 이방성 확산 시트, 이 시트를 이용한 투과형 액정 표시 장치 및 그 면광원 장치에 관한 것이다.
표시 패널(액정 표시 모듈 등)을 이면에서 조명하는 백 라이트형 표시 장치(액정 표시 장치)에서는 표시 패널의 이면에 면광원 유닛(또는 백 라이트 유닛)이 배치되어 있다. 이 면광원 유닛은, 예를 들면 형광관(냉음극관) 등의 관형 광원, 이 관형 광원에 측면을 인접시켜 배치되며 관형 광원으로부터의 광을 표시 패널에 유도하기 위한 도광판, 및 이 도광판의 표시 패널과 반대측에 배치된 반사판으로 구성되어 있다. 이러한 면광원 유닛에서는, 형광관으로부터의 광을 반사판에서 반사하면서 도광판으로 안내하여 표시 패널을 이면에서 균일하게 조명하기 때문에 관 형 광원과 표시 패널 사이에 확산 필름을 배치하는 경우가 많다. 확산 필름으로서는 수지 미립자 또는 투광성 무기 미립자가 분산되며 투명하고 내열성이 높은 폴리카르보네이트 필름 또는 폴리에스테르 필름이 이용되고 있다. 그러나, 이러한 확산 필름을 이용하면, 광이 등방적으로 확산하기 때문에 특정한 방향(형광관의 축 방향)의 휘도를 필요 이상으로 저하시켜 높은 휘도로 표시 패널을 균일하게 조명할 수 없다.
따라서, 일본 특허 공개 평11-231315호 공보, 일본 특허 공개 평11-84357호 공보 및 일본 특허 공개 평11-84376호 공보에서는 확산 필름(확산판)과 액정층 사이에 프리즘 렌즈 등의 광학 소자를 설치하여 확산 광을 굴절시켜 광을 액정 표시면에 수직으로 입사시킴으로써 휘도를 향상시키고 있다.
보다 구체적으로는 일본 특허 공개 평11-231315호 공보에는 형광관 등의 선형 광원, 측면으로부터의 선형 광원의 광이 입사되는 도광판, 이 도광판의 하면에 근접하여 배치된 확산 반사판, 및 상기 도광판의 하면에 형성된 오목부/볼록부로 이루어지는 반사 수단(프리즘부 등)을 구비한 면광원 유닛이 개시되어 있다.
일본 특허 공개 평11-84357호 공보에는 백 라이트 유닛, 이 유닛상에 배치되는 액정 표시 패널, 상기 백 라이트 유닛과 액정 표시 패널 사이에 설치된 제1 렌즈 시트, 및 이 제1 렌즈 시트를 제2 렌즈 시트로 전환하기 위한 전환 수단을 구비한 액정 표시 장치가 개시되어 있다. 이 문헌에는 형광관으로부터의 광을 도광판의 측면에서 출사면으로 안내하고, 단면이 삼각형인 복수의 프리즘을 서로 평행하게 형성한 렌즈 시트에 의해 출사면에서의 광을 집광하여 표시 패널을 조명하는 것 도 기재되어 있다.
이러한 장치 또는 유닛에서는, 프리즘에 의해 확산 광을 집광할 수 있어 표시 패널을 높은 휘도로 조명할 수 있다. 그러나, 형광관의 길이 방향 발광 분포(휘도 분포)는 균일하지만, 상기 직사각형 방향과 직교하는 방향으로는 발광 분포의 불균일이 발생하여 줄무늬가 관측되는 경우가 있다. 그 때문에, 표시 패널을 균일하게 조명하기가 곤란하였다.
일본 특허 공개 평11-84376호 공보에는 투과형 액정 표시 패널을 균일한 휘도로 조명하기 위한 유닛으로서, 상기 표시 패널에 조명광을 유도하기 위한 도광판, 이 도광판의 한 변에 근접하여 설치된 형광 램프, 이 형광 램프로부터의 광을 프론트 방향(표시 패널 방향)으로 반사시키기 위한 반사판, 상기 도광판의 프론트측에 배치되며 도광판의 출사면에서 분산하여 출사되는 광을 확산하여 균일화하기 위한 확산판, 및 이 확산판으로부터의 광을 집광하기 위한 프리즘 시트를 구비한 백 라이트 유닛이 개시되어 있다. 이 문헌에는, 프리즘의 연장 방향을 서로 교차하는 방향을 향하여 2개의 프리즘 시트를 대향 배치하고, 이 한쌍의 프리즘 시트의 양측에 확산판을 배치한 예가 기재되어 있다.
이러한 백 라이트 유닛에서는, 복수의 프리즘 시트와 복수의 확산판을 필요로 하기 때문에 구조가 복잡해짐과 동시에 휘도가 저하한다. 또한, 상기 백 라이트 유닛을 이용하더라도 휘도 분포가 여전히 불균일하다. 즉, 형광관(냉음극관)의 길이 방향(X축 방향)의 발광 분포(휘도 분포)는 비교적 균일하지만, 상기 X축 방향과 직교하는 Y축 방향의 발광 분포(휘도 분포)는 여전히 줄무늬형의 얼룩(선형 암 부)이 있어 휘도 분포를 균일화할 수가 없다.
예를 들면 화상 표시 영역이 플랫(평면)인 면형 표시 장치(평면형 표시 장치)로서, 도 8에 도시된 바와 같이, 면형 표시 유닛(투과형 액정 표시 유닛 등)(45) 및 이 유닛을 배면측에서 조명하기 위한 면광원 유닛을 구비한 장치가 알려져 있다. 이 면광원 유닛은 하나 또는 복수의 형광 방전관(냉음극관)(41)을 가지고 있으며, 상기 형광 방전관(41)의 배면측에는 광을 반사하기 위한 반사판(42)이 배치되며, 형광 방전관(41)과 표시 유닛(45) 사이에는 광을 확산하여 표시 유닛(45)을 균일하게 조명하기 위한 확산판(43)이 배치되며, 이 확산판(43)의 유닛측에는 프리즘 시트(44)가 적층되어 있다. 상기 면형 표시 유닛(45)은 액정 표시 유닛의 경우 제1 편광 필름(46a), 제1 유리 기판(47a), 이 유리 기판에 형성된 제1 전극(48a), 이 전극상에 적층된 제1 배향막(49a), 액정층(50), 제2 배향막(49b), 제2 전극(48b), 컬러 필터(51), 제2 유리 기판(47b) 및 제2 편광 필름(46b)를 순차 적층함으로써 형성되어 있다. 이러한 표시 장치에서는 내장된 형광관(냉음극관)(41)에 의해 표시 유닛을 배면에서 직접 조사할 수 있다.
또한, 도 8의 면형 표시 장치의 백 라이트부로 도 9에 도시되는 것 과 같은 도광판을 갖는 백 라이트 유닛을 이용한 장치가 알려져 있다. 이 백 라이트 유닛은 형광관(냉음극관)(51) 및 이 형광관에 평행하는 반사 기재(55)를 구비하고 있으며, 형광관으로부터의 광출사 방향으로는 상부에 확산판(53)을, 하부에 반사판(52)을 구비한 도광판(54)이 배치되어 있다. 또한, 상기 도광판(54)의 두께는 형광관측이 커서 형광관(51)으로부터의 광을 전방 방향으로 반사하는 것이 가능하다. 도 광판의 출사면에서 출사된 광은 상기 확산판(53)으로 확산된 후, 이 확산판에 적층된 면형 표시 유닛(도시하지 않음)으로 입사된다.
이러한 백 라이트 유닛을 이용하면, 프리즘 시트를 이용하여 확산 광을 집광하여 표시 패널을 조명할 수 있으며, 상기 도 8의 백 라이트 유닛에 비해 얼핏보면 균일하게 면발광이 가능한 것처럼 보이지만, 발광 분포 상태를 세부적으로 조사하면 아직 불균일하다. 즉, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 형광관(냉음극관)(51)의 길이(축) 방향(X축 방향) 발광 분포(휘도 분포)는, 도 8의 장치와 마찬가지로 비교적 균일하지만, 상기 X축 방향과 직교하는 Y축 방향으로의 형광관(냉음극관)의 광은, 반사판(52)에 의해 반사를 반복하면서 XY 평면과 직교하는 Z축 방향(액정 표시 유닛이 배치되어 있는 방향)을 향하기 때문에 Y축 방향의 발광 분포(휘도 분포)에 여전히 불균일이 발생하여(들쑥날쑥한 모양) 휘도 분포를 균일화할 수 없다.
이와 같이, 통상의 백 라이트형 표시 장치에서는 형광관의 길이 방향(X축 방향)에 대하여 직교하는 방향의 발광 분포(휘도 분포)가 불균일하여 발광 분포에 줄무늬형의 방향성(선형 암부)이 발생한다. 휘도의 균일성을 향상시키기 위해서는 강하게 광 확산성인 확산 필름을 이용하면 좋다. 그러나, 통상 확산 필름은 입사광을 등방적으로 산란하여 산란각이 커지면 산란 강도가 크게 저감한다. 산란각이 커지면 산란 강도가 감소하는 정도는 일반적으로 사용되고 있는 확산 필름의 경우, 반값폭 약 9°에 있어서, 산란각을 θ, 광산란 강도를 F로 하였을 때, 강도의 감쇠는 예를 들면 F(0°)/F(18°)= 약 12, F(0°)/F(23°)= 약 60이 되고, 각도에 따라 산란 강도의 감쇠가 심하다. 그 때문에, 산란각 30° 이상의 산란각으로 산란하는 광의 강도는 매우 작다.
이러한 점에서, 프리즘 시트의 사용에 의해 정면 내지 산란각 20° 정도까지의 휘도를 향상시키고 있다. 즉, 프리즘 시트를 1장 사용함으로써, 프리즘 시트가 집광하는 방향에 대해서는 산란각을 18° 정도로까지 개선할 수 있다. 그러나, 산란각이 18°를 초과하면 급속히 산란 강도(휘도)가 줄어든다. 2장의 프리즘 시트를 직교시키는 방법에서는 표시 장치의 휘도를 각도에 의존하지 않고 등방적으로 균일화할 수 있는데, 그 각은 고작 종횡 20°정도까지이다. 그리고, 산란각이 20°을 초과하면 프리즘 시트를 사용하지 않은 경우보다도 급속히 휘도가 저감한다.
이러한 표시 장치를 이용하면, 표시 장치 이용자의 시야각이 한정되기 때문에 표시면의 표시를 넓은 각도에서 인식할 수 없어 불편함과 동시에 피로감을 준다. 그 때문에, 넓은 각도까지 산란하는 확산 시트가 검토되고 있는데, 이러한 확산 시트는 크게 휘도를 감소시킨다. 따라서, 휘도를 높이기 위해서는 발광 능력이 강한 광원을 이용하여야 한다.
일본 특허 공개 평4-314522호 공보에는, 투명 매트릭스 중에 이방적 형상을 가지며, 또한 이 투명 매트릭스와 다른 굴절율의 투명 물질이 질서있게 서로 평행 이동한 위치 관계에서 균질하게 분산되어 있는 이방적 광산란 재료가 기재되어 있다. 또한, 이방적 형상의 어스펙트비의 바람직한 범위는 15 내지 30이고, 단축의 길이는 1 내지 2 ㎛라는 것이 개시되어 있다. 구체적으로는, 투명 매트릭스 수지로서의 저융점의 저밀도 폴리에틸렌과 투명 물질로서의 고융점 폴리스티렌 또는 스 티렌-아크릴로니트릴 공중합체를 혼합하여 생성된 조성물을 압출 가공하고, 압출된 시트상의 용융 수지를 압출 방향으로 강하게 인취하여 연신하면서 냉각하는 방법에 의해 제조하고 있다. 이 이방적 광산란 재료는 프로젝션 텔레비젼의 스크린용 렌티큘러 렌즈로서 이용되고 있다.
일본 특허 공개 평7-114013호 공보에는 시야각 특성을 개량하기 위하여 입사광을 산란 투과시키는 기능을 갖는 필름 또는 시트를 표시 화면상에 설치한 액정 표시 장치가 개시되어 있다. 이 문헌에는, 투명 수지 매트릭스 중에 투명 수지로 형성되고, 또한 장축과 단축의 비가 10 이상이고, 평균 입자 직경이 0.5 내지 70 ㎛의 분산상 입자가 분산된 필름 또는 시트가 개시되어 있다.
그러나, 발광 분포(휘도 분포)에 이방성이 있는 관형 광원을 사용한 표시 장치에서는 이러한 필름 또는 시트를 이용하여도 표시 패널을 균일하게 조명하기가 곤란하다.
따라서, 본 발명의 목적은 투과형 표시 장치(특히 투과형 액정 표시 장치)의 표시면에 대한 각도에 따라 휘도의 저하를 억제할 수 있어 휘도의 각도 의존성을 저감할 수 있는 이방성 확산 시트, 이 시트를 이용한 면광원 장치 및 그것을 이용한 투과형 표시 장치(투과형 액정 표시 장치)를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 표시면에 대한 시야각을 크게 확대할 수 있어 높은 휘도로 표시면을 인식할 수 있는 이방성 확산 시트, 이 시트를 이용한 면광원 장치 및 투과형 표시 장치(투과형 액정 표시 장치)를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 표시면에 대한 각도가 20°를 초과하여도 특정한 방향에서의 휘도 저하를 억제할 수 있는 이방성 확산 시트, 이 시트를 이용한 면광원 장치 및 이 장치를 이용한 투과형 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 발광 분포(휘도 분포)에 이방성이 있는 관형 광원을 구비하더라도 휘도의 저하를 억제하여 표시 패널을 균일하게 조명하는데 유용한 이방성 확산 시트, 이 시트를 이용한 면광원 유닛 및 이 유닛을 구비한 표시 장치(특히 액정 표시 장치)를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 구조를 간소화할 수 있으며, 표시 패널을 균일하게 조명하여 표시 데이터를 선명하게 인식할 수 있는 이방성 확산 시트, 이 시트를 이용한 면광원 유닛 및 그것을 이용한 표시 장치(특히 액정 표시 장치)를 제공하는 것이다.
<발명의 개시>
본 발명자들은, 상기 과제를 달성하기 위하여 예의 검토한 결과, 도광 부재와 표시 패널 사이에 이방성 확산 시트를 배치하면, 광산란 시트의 투과광을 이방적으로 산란하여 표시 패널을 균일하게 조명할 수 있다는 것, 이방적 광산란성을 갖는 필름과 프리즘 시트를 조합하면 투과형 액정 표시 장치의 표시면에 대한 각도에 의한 휘도(예를 들면 수평 방향 등의 1 방향의 휘도)의 저하를 억제할 수 있다는 것을 발견하고 본 발명을 완성하였다.
즉, 본 발명의 이방성 산란 시트는 통상 입사광을 광의 진행 방향으로 산란 가능한 필름으로서, 산란각 θ와 산란광 강도 F와의 관계를 나타내는 광산란 특성 F(θ)에 있어서, X축 방향의 광산란 특성을 Fx(θ), X축 방향과 직교하는 Y축 방향 의 광산란 특성을 Fy(θ)라 할 때, θ= 4 내지 30°의 범위에서 식 Fy(θ)/Fx(θ)> 2(예를 들면 Fy(θ)/Fx(θ)> 5)을 충족한다. 또한, 이방성 산란 시트는 산란각 θ=2 내지 30°의 범위에서, 식 Fy(θ)/Fx(θ)> 5(예를 들면 Fy(θ)/Fx(θ)> 10)을 충족하는 시트일 수도 있다.
또한, 이방성 산란 시트는 산란각 θ=0 내지 30°의 범위에서, 산란각 θ가 커짐에 따라 광산란 특성 Fy(θ)가 완만히 감소하고, 또한 광산란 특성이 식 Fy(0°)/Fy(30°)<200(예를 들면 Fy(0°)/Fy(30°)<50)을 충족하는 시트일 수도 있다.
상기 이방성 산란 시트는 서로 굴절율이 0.001 이상 다른 연속상과 분산상 입자로 구성할 수 있으며, 분산상 입자의 평균 어스펙트비는 1보다 크며 분산상 입자의 장축 방향이 필름의 X축 방향으로 배향되어 있다. 분산상 입자의 평균 어스펙트비는 5 내지 1000 정도일 수도 있고, 분산상 입자의 단축의 평균 길이는 O.1 내지 10 ㎛ 정도일 수도 있다. 또, 이방성 산란 시트의 두께는 3 내지 300 ㎛ 정도이고, 전체 광선 투과율은 85% 이상이다.
보다 구체적으로는, 연속상은 결정성 폴리프로필렌계 수지 등의 결정성 수지로 구성할 수 있고, 분산상은 비결정성 코폴리에스테르계 수지 및 폴리스티렌계 수지로부터 선택된 1종 이상의 비결정성 수지 등으로 구성할 수 있다. 이방성 산란 시트는 연속상 및 분산상에 대한 상용화제(에폭시화된 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체 등의 에폭시화된 디엔계 블록 공중합체 등)를 포함할 수도 있다. 연속상과 분산상의 비율은 연속상/분산상= 99/1 내지 50/50(중량비)정도이고, 분산상과 상용화제와의 비율은 전자/후자=99/1 내지 50/50(중량비)정도이다. 이방성 산 란 시트 표면에는 필름의 X축 방향(분산상의 장축 방향)으로 연장되는 요철부가 형성될 수도 있다.
본 발명의 면광원 유닛은, 관형 광원과 이 관형 광원으로부터의 광을 측면으로부터 입사하여 출사면에서 출사시키기 위한 도광 부재, 상기 도광 부재와 상기 표시 유닛과의 사이에 배치되며 상기 관형 광원으로부터의 광에 의해 상기 표시 유닛을 균일하게 조명하기 위한 하나 이상의 이방성 산란 시트를 구비하고 있다. 이 면광원 유닛에 있어서, 상기 이방성 산란 시트는 상기 광산란 특성을 갖는 이방성 산란 시트로 구성되어 있다. 이러한 이방성 산란 시트는, 서로 굴절율이 다른 연속상, 및 이 연속상에 분산되며 평균 아스펙트비가 1보다 큰 분산상으로 구성되어 있다. 상기 면광원 유닛은, 복수의 이방성 산란 시트를 구비할 수 있으며, 복수의 이방성 산란 시트는 도광 부재와 표시 패널 사이에 광산란의 방향성을 서로 달리하여(예를 들면 분산상의 장축 방향을 달리하여)배치할 수가 있다. 도광 부재와 표시 패널 사이에는 분산상의 장축 방향을 서로 직교하는 방향을 향하여 2개의 이방성 산란 시트를 배치할 수도 있다.
또한, 이방성 산란 시트는 굴절율이 0.001 이상 다른 연속상과 분산상으로 구성할 수 있고, 분산상의 평균 어스펙트비가 1보다 커서 분산상의 장축을 관형 광원의 축 방향으로 배향시켜 배치하여도 좋다. 예를 들면 관형 광원의 축 방향을 X축 방향으로 할 때, 이방성 산란 시트는 주요 광산란 방향이 상기 관형 광원의 축 방향에 대하여 직교하는 Y축 방향을 향하여 배치할 수도 있다.
또한, 본 발명의 면광원 유닛은 상기 도광 부재와 상기 표시 유닛 사이에 배 치된 등방성 확산 시트, 프리즘 시트 및 상기 광산란 특성을 갖는 이방성 산란 시트를 구비할 수도 있다. 상기 면광원 유닛에 있어서, 통상 도광 부재의 측부에는 관형 광원이 거의 평행하게 인접하여 배치되고, 상기 도광 부재의 이면측에는 상기 관형 광원으로부터의 광을 표시 유닛측에 반사하기 위한 반사 부재가 배치되며, 이방성 산란 시트가 상기 도광 부재와 상기 표시 유닛 사이에 배치되어 있다. 상기 이방성 산란 시트는 프리즘 시트의 프론트측에 배치할 수 있고, 관형 광원의 축 방향을 X축 방향으로 할 때, 이방성 산란 시트는 주요 광산란 방향을 Y축 방향을 향하여 배치할 수도 있다.
본 발명의 표시 장치는, 표시 유닛(액정 표시 유닛 등) 및 이 표시 유닛을 조명하기 위한 상기 면광원 유닛으로 구성되어 있다. 표시 장치는 표시 유닛이 투과형 유닛(액정 표시 유닛 등)으로 구성된 투과형 표시 장치일 수도 있다. 표시 장치에 있어서, 이방성 산란 시트는 여러가지 방향, 예를 들면 주요 광산란 방향을 표시 유닛의 표시면의 가로 방향을 향하여 배치할 수도 있다.
이러한 면광원 유닛을 구비한 표시 장치에서는, 이방성 산란 시트의 배치 방향에 대응하여, 표시 장치의 표시면에 대한 방향의 각도가 다소 변하더라도 휘도의 변화를 억제할 수 있어 피로감 없이 사용할 수 있다. 예를 들면 이방성 산란 시트를 투과하는 광은 분산상의 장축 방향(예를 들면 장축 방향을 X축 방향으로 한다)에 대하여 주로 직교하는 방향(Y축 방향)으로 광산란한다. 그 때문에, 표시 유닛의 표시면에 대하여 분산상의 장축(X축)을 세로 방향으로 향하여(바꾸어 말하면, 주요 광산란 방향(Y축 방향)을 표시 유닛의 표시면의 가로 방향(Y축 방향)을 향하 여) 이방성 산란 시트를 배치하면, 넓은 각도에서 가로 방향(수평 방향)으로 광 확산이 가능하여 가로 방향에서의 각도가 변화하더라도 휘도의 저하를 억제할 수 있다.
본명세서에 있어서, 「시트」란 두께의 여하를 불문하고 필름을 포함하는 의미로 이용한다.
<도면의 간단한 설명>
도 1은 본 발명의 면광원 장치 및 표시 장치의 일례를 나타내는 개략 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 이방성 산란 시트의 이방적 광산란을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 면광원 유닛을 포함하는 액정 표시 장치의 일례를 나타내는 개략 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 면광원 유닛을 포함하는 액정 표시 장치의 다른 예를 나타내는 개략 분해 사시도이다.
도 5는 산란광 강도의 측정 방법을 설명하기 위한 개략 사시도이다.
도 6은 면광원 장치, 및 이를 사용한 투과형 액정 표시 장치의 휘도의 각도 의존성의 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 실시예 1의 막의 산란광 강도 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 8은 종래의 투과형 액정 표시 장치를 나타내는 개략 단면도이다.
도 9는 투과형 액정 표시 장치에 이용하는 백 라이트부를 나타내는 개략 단 면도이다.
도 10은 관형 광원의 개략 사시도이다.
도 11은 백 라이트부의 발광 분포를 설명하기 위한 개략 단면도이다.
<발명을 실시하기 위한 최량의 형태>
이하에, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 면광원 유닛 및 표시 장치의 일례를 나타내는 개략 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 이방성 산란 시트의 이방적 산란성을 설명하기 위한 개념도이다.
상기 표시 장치(1)은, 액정이 봉입된 액정 셀을 구비한 피조명체로서의 액정 표시 유닛(또는 액정 표시 패널)(2), 및 이 표시 유닛(또는 패널)의 배면측에 배치되며 상기 표시 유닛(2)를 조명하기 위한 면광원 유닛(3)으로 구성되어 있다.
상기 면광원 유닛(3)은, 형광관(냉음극관) 등의 관형 광원(4)와 이 관형 광원으로부터의 광을 측면으로부터 입사하여 평탄한 출사면에서 출사시키기 위한 도광 부재(도광판)(5)을 구비하고 있고, 이 도광 부재의 출사면에서의 광에 의해 표시 유닛(2)를 조명하고 있다. 또, 도광 부재(5)는 투광성 플레이트형 부재로 구성되어 있고, 도광 부재의 측부(또는 1변)에 관형 광원(4)가 거의 평행하게 인접하여 배치되어 있다. 또한, 관형 광원(4)의 외측으로는 광원으로부터의 광을 도광 부재(5)의 측면에 반사시키기 위한 반사 미러(6b)가 배치되어 있고, 상기 도광 부재(5)의 이면측에는 관형 광원(4)으로부터의 광을 전방 방향(표시 유닛측)으로 반사하여 표시 유닛(2)에 유도하기 위하여 반사 부재 또는 반사층(6a)가 배치되어 있 다. 즉, 면광원 유닛은 도광 부재(5)의 측방 및 상기 도광 부재(5)의 이면측에 배치되고, 또한 관형 광원(4)으로부터의 광을 상기 도광 부재(5)의 상기 측면측 및 출사면측에 반사시키기 위한 리플렉터 수단을 구비하고 있다.
이러한 면광원 유닛(3)에서는, 관형 광원(4)으로부터의 출사 광의 휘도 분포는 균일하지 않아 관형 광원(4)의 축 방향에 대하여 직교하는 방향의 휘도 분포가 불균일하다. 그 때문에, 도광 부재(5)를 통하여 출사면에서 광을 출사시키더라도 표시 유닛(2)를 균일하게 조명할 수 없다.
따라서, 본 발명에서는 상기 도광 부재(5)와 상기 표시 유닛(패널)(2) 사이에 이방성 산란 시트(7)을 배치하고, 상기 관형 광원(4)으로부터의 광에 의해 표시 유닛(2)를 균일하게 조명하고 있다. 보다 구체적으로는, 분산상 입자의 배향과 이방적 산란성과의 관계를 설명하기 위한 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 이방성 산란 시트(7)는 서로 굴절율이 다른 연속상(10)과 분산상(11)으로 구성되어 있고, 연속상(10) 및 분산상(11)은 각각 투명성이 높은 수지로 구성되어 있다. 또, 상기 연속상(10)에 분산되어 있는 분산상(11)은 평균 어스펙트비가 1보다 커서 입사광을 광의 진행 방향으로 이방적으로 산란 가능하다. 즉, 분산상(11)은 필름의 투과광을 분산상 입자의 장축 방향(X축 방향)에 대하여 직교하는 방향(Y축 방향)으로 강하게 산란할 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 표시 장치에 있어서 이방성 산란 시트(7)은 분산상(11)의 장축(X축)을 관형 광원(4)의 길이 방향(축 방향, X축 방향)을 향하여 배치하고 있고, 필름의 Y축 방향은 관형 광원(4)의 길이 방향과 직교하는 Y축 방향 을 향하고 있다. 한편, 관형 광원으로부터의 광은 X축 방향으로는 균일한 발광 분포를 가지고 있지만, Y축 방향으로는 발광 분포가 불균일하다. 그리고, 상기 이방성 산란 시트(7)을 이용하면 분산상(11)의 장축 방향(X축 방향)에서는 입사광에 대한 광산란성이 작은데 대하여 상기 장축 방향과 직교하는 방향(Y축 방향)에서는 광산란성이 크다. 그 때문에, 후술하는 바와 같이 광산란 특성 Fx(θ)와 Fy(θ)는 Fy(θ)> Fx(θ)의 관계를 나타낸다. 이와 같이 입사광을 X축 방향보다도 Y축 방향으로 강하게 광 확산할 수 있어 휘도 분포가 불균일하고 이방성이 있는 관형 광원(4)을 이용하더라도 휘도의 저하를 억제하여 표시 유닛(2)를 균일하게 조명할 수 있다. 또한, 이방성 산란 시트(7)을 개재시키는 것만으로 표시 유닛(2)를 균일하게 조명할 수 있기 때문에 면광원 유닛(3) 및 표시 장치(특히, 액정 표시 장치)(1)의 구조를 간소화할 수 있어 표시 유닛(2)에 의한 표시 데이터를 선명하게 볼 수 있다.
또, 산란 시트는 후술하는 바와 같이 특정한 산란각 θ에서 산란 강도가 극대를 나타내는 특성, 즉 확산광의 지향성을 가지고 있어도 좋다.
또, 본 발명의 면광원 유닛 및 표시 장치는, 적어도 하나의 이방성 산란 시트를 구비할 수도 있고, 복수의 이방성 산란 시트를 구비할 수도 있다. 산란 시트를 배치하는 경우, 관형 광원의 길이 방향(X축 방향)에 대하여 분산상 입자의 장축 방향(필름의 X축 방향)을 완전히 일치시킬 필요는 없어 발광 분포를 균일화할 수 있기만 하면 어긋나 있어도 좋다. 관형 광원의 길이 방향과 필름의 X축 방향의 각도는, 예를 들면 0 내지 20°정도, 통상 0 내지 10° 정도이다.
복수의 이방성 산란 시트를 이용하는 경우, 각 필름의 분산상의 장축 방향은 동일 방향일 수도 상이한 방향일 수도 있다. 예를 들면 광산란의 방향성(예를 들면 분산상의 장축 방향)을 서로 달리하여 복수의 이방성 산란 시트를 배치할 수도 있고, 분산상의 장축 방향을 서로 직교하는 방향을 향하여 복수(특히 2개의)의 이방성 산란 시트를 배치할 수도 있다.
상기 이방성 산란 시트는, 도광 부재와 상기 표시 유닛(패널) 사이에 위치할 수 있으며, 예를 들면 도광 부재의 출사면(또는 프론트면) 및(또는) 표시 유닛의 입사면(또는 이면)에 적층하여도 좋고, 도광 부재와 표시 유닛 사이에 유리하여 개재시켜도 좋다. 또, 표시 장치에서는 표시 유닛과 관찰자 사이(예를 들면 표시 유닛의 표시면 또는 프론트면)에 이방성 산란 시트를 배치할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 면광원 유닛을 포함하는 액정 표시 장치의 일례를 나타내는 개략 분해 사시도이다. 또, 상기 도 1에 나타내는 유닛과 기능이 동일한 부재에 대해서는 동일한 부호를 붙인다.
이 예에서는, 액정 표시 장치(1a)에서 상기 도광 부재(5)의 출사면측에는 등방성 확산 시트(17a)와, 단면이 삼각형상인 미소 프리즘이 소정 방향으로 병렬로 형성된 프리즘 시트(18a)가 순차 배치되어 있다. 그 때문에, 관형 광원(4a)에서의 광은, 도광 부재(5)를 통해 등방성 산란 시트(17a)에 의해 등방적으로 확산하여 균일화되고, 프리즘 시트(18a)에 의해 전방으로 집광하여, 결과적으로 휘도를 높여 표시 유닛(2)를 이면에서 조명할 수 있다. 그리고, 관형 광원(4)의 축 방향을 X축 방향으로 할 때, 프리즘 시트(18a) 상에는 광을 이방적으로 산란시키는 이방성 산 란 시트(19a)가 주요 광산란 방향을 Y축 방향을 향하여 배치되어 있고, 상기 프리즘 시트(18a)에 의해 집광된 광을 X축 방향보다도 주로 Y축 방향으로 이방적으로 산란한다.
이러한 구조의 표시 장치에서는, 표시면의 Y축 방향에서의 휘도의 각도 의존성을 크게 저감할 수 있다. 보다 구체적으로는, 상기 도 2에 도시된 바와 같이 상기 이방성 산란 시트(19a)는 시트의 투과광을 분산상 입자의 장축 방향(X축 방향)과 직교하는 방향(Y축 방향)으로 강하게 산란한다. 그 때문에, 이방성 산란 시트(19a)의 분산상의 장축 방향(X축 방향)을 표시면의 세로 방향을 향하여 배치하면 광을 가로 방향(Y축 방향)으로 강하게 산란시킬 수가 있어 표시면에 대한 가로 방향의 각도가 크게 다르더라도 휘도의 저하를 억제할 수 있고, 표시면에서의 표시를 선명하게 인식할 수 있다.
또한, 이방성 산란 시트(19a)를 이용함으로써, 상기 관형 광원(4a)에서의 광에 의해 표시 유닛(2)를 균일하게 조명함과 동시에 표시 유닛(2)의 표시면에 대한 시야각이 넓더라도 높은 휘도로 인식 가능하게 한다. 즉, 상기한 바와 같이 상기 이방성 산란 시트(19a)를 이용하면 입사광을 X축 방향보다도 Y축 방향으로 강하게 광 확산할 수 있어 휘도 분포가 불균일하여 이방성이 있는 관형 광원(4a)를 사용하더라도 휘도의 저하를 억제하여 표시 유닛(2)를 균일하게 조명할 수 있다. 또한,이방성 산란 시트(19a)를 개재시키기만 하면 표시 유닛(2)를 균일하게 조명할 수 있으므로 면광원 유닛(3a) 및 표시 장치(특히, 액정 표시 장치)(1a)의 구조를 간소화할 수 있어 표시 유닛(2)에 의한 표시 데이터를 선명하게 인식할 수 있다.
도 4는 본 발명의 면광원 유닛을 포함하는 액정 표시 장치의 다른 예를 나타내는 개략 분해 사시도이다.
이 예에서는 액정 표시 장치(1b)의 면광원 유닛(3b)는, 상기 도 3의 장치와 같이 도광 부재(5)와 이 도광 부재의 출사면측에 순차 배치된 등방성 확산 시트(17b) 및 프리즘 시트(18b)를 구비하고 있다. 그리고, 관형 광원(4b)의 축 방향을 X축 방향으로 할 때, 프리즘 시트(18b) 상에는 광을 이방적으로 산란시키는 이방성 산란 시트(19b)가 주요 광산란 방향을 표시 유닛(2)의 가로 방향(X축 방향)을 향하여 배치되어 있고, 이방성 산란 시트(19b)는 상기 프리즘 시트(18b)에 의해 집광된 광을 표시 유닛(2)의 세로 방향(Y축 방향)보다도 주로 X축 방향(가로 방향)으로 이방적으로 산란하고 있다.
이러한 구조의 표시 장치에서는, 휘도 분포가 불균일하여 이방성이 있는 관형 광원(4b)를 이용하더라도 상기 이방성 산란 시트(19b)가 시트의 투과광을 분산상 입자의 장축 방향(Y축 방향)과 직교하는 방향(X축 방향)으로 강하게 산란한다. 그 때문에, 표시면의 가로 방향(X축 방향)에서의 휘도의 각도 의존성을 크게 저감하여 표시 유닛(2)를 균일하게 조명할 수 있어 표시면에서의 표시를 선명하게 인식할 수 있다.
또, 등방성 확산 시트, 프리즘 시트 및 이방성 산란 시트는 도광 부재와 표시 유닛 사이에 배치하면 되고, 등방성 확산 시트, 프리즘 시트 및 이방성 산란 시트의 배치 순서는 특별히 제한되지 않는다. 즉, 이방성 산란 시트는 상기 도광 부재와 상기 표시 유닛 사이에 배치하면 되는데, 예를 들면 이방성 산란 시트는 백 라이트의 도광판의 출사면(또는 프론트면)상, 확산 시트상, 프리즘 시트상, 표시 유닛의 입사면(또는 이면) 중 어디에 배치 또는 적층할 수도 있으며, 도광 부재와 표시 유닛 사이에 유리하여 개재시켜도 좋다. 이방성 산란 시트는, 통상 프리즘 시트보다도 프론트측에 배치되며, 바람직하게는 프리즘 시트상에 배치 또는 적층된다. 이러한 배치에서는, 투과형 액정 표시 장치의 표시면에 대한 소정 방향의 각도에 의한 휘도(특히 한 방향의 휘도)의 저하를 억제할 수 있다. 또한, 프리즘 시트상에 이방성 산란 시트를 배치하면 흠이 가기 쉬운 프리즘 시트의 보호 필름으로서 기능시킬 수도 있어 경제적으로도 유리하다.
이방성 산란 시트의 배치 방향은 특별히 제한되지 않으며, 표시 유닛 표시면의 적당한 방향, 예를 들면 주요 산란 방향을 표시면의 세로 방향, 가로 방향 또는 경사 방향 등을 향하여 배치할 수 있다. 바람직한 면광원 유닛에서는 관형 광원의 축 방향을 X축 방향으로 할 때, 주요 광산란 방향을 관형 광원의 Y축 방향을 향하여 이방성 산란 시트가 배치되어 있고, 바람직한 표시 장치에서는 표시 유닛 표시면의 가로 방향을 향하여 이방성 산란 시트가 배치되어 있다.
또, 등방성 확산 시트로서는 투명성이 높은 연속상, 및 이 연속상 중에 평균 어스펙트비가 약 1 정도로 분산되며 상기 연속상과 굴절율이 다른 분산상으로 구성할 수 있고, 연속상은 투명성 수지나 유리 등으로 형성할 수 있고, 분산상은 투명성 수지나 기포 등으로 형성할 수 있다. 등방성 확산 시트는 도광 부재와 프리즘 시트 사이에 개재시키는 것이 바람직하지만, 필요하다면 프리즘 시트와 이방성 산란 시트 사이에 개재시켜도 좋다.
또한, 프리즘 시트의 구조는 특별히 제한되지 않고, 여러가지 구조, 예를 들면 단면 삼각형상, 단면 사다리꼴 형상, 단면 정현파상 등의 요철부(볼록부 또는 홈부)로 구성된 요철 열(또는 프리즘 열)을 기재 시트의 전면/배면에 형성한 시트일 수도 있고, 요철부를 규칙적 또는 랜덤하게 산재시킨 시트일 수도 있다. 상기 관형 광원의 축 방향(X축 방향)에 대한 프리즘 시트의 배치 방향은 특별히 제한되지 않으며, 프리즘 열의 연장 방향을 X축 방향 또는 Y축 방향을 향하여 프리즘 시트를 배치할 수도 있다. 또한, 필요하다면 프리즘 열의 연장 방향을 교차시켜, 예를 들면 X축 방향과 Y축 방향을 향하여 2개의 프리즘 시트를 배치할 수도 있다.
또한, 표시 유닛은 액정 표시 유닛으로 한정되지 않으며 여러가지 표시 패널을 이용할 수 있다. 액정 표시 유닛은 액정층 뿐만 아니라 컬러 필터, 편광판(또는 편광막), 위상차판 등의 여러가지 광학 부재 또는 소자로 구성할 수 있다. 예를 들면 상기한 예와 같이 액정 표시 유닛은 제1 편광 필름, 제1 유리 기판, 이 유리 기판에 형성된 제1 전극, 이 전극상에 적층된 제1 배향막, 액정층, 제2 배향막, 제2 전극, 컬러 필터, 제2 유리 기판, 및 제2 편광 필름을 순차 적층함으로써 형성할 수도 있다.
또, 상기 도광 부재(도광판)은 통상 표시 유닛에 대하여 거의 평행한 평탄면(출사면)을 가지고 있고, 반사층측의 면은 관형 광원과 인접하는 측의 두께가 커지도록 아래쪽으로 경사되어 있어도 좋다. 관형 광원으로서는 통상 냉음극관(형광관)을 이용하는 경우가 많고, 단일 또는 복수의 관형 광원을 이용할 수도 있다.
상기 면광원 장치를 이용한 투과형 액정 표시 장치에서는 표시면에 대한 시야 각도(예를 들면 수평 방향 등의 일정 방향의 각도)에 의한 휘도의 저하를 억제할 수 있다. 또, 통상 투과형 액정 표시 장치를 오피스에서 사용하는 경우, 사용자는 표시면의 가로 방향(수평 방향)으로 보는 각도를 바꾸는 수가 많다. 그 때문에 표시 유닛에 있어서 주요 산란 방향이 가로 방향(또는 수평 방향)이 되도록 이방성 산란 시트를 배치하면, 표시면의 가로 방향에 대하여 휘도의 변화가 적은 면광원 장치로 만들 수가 있고, 일상적으로 투과형 액정 표시 장치를 사용하는 소위 업무 작업자의 작업 효율을 개선할 수 있어 작업자의 피로를 경감시킬 수 있다.
[이방성 산란 시트]
이방성 산란 시트는, 입사광을 광의 진행 방향으로 산란 가능하고, 등방적인 산란을 표시하는 것이 아니라 소정의 방향(예를 들면 Y축 방향)으로 산란 강도가 강하고, 또한 상기 소정 방향에서의 산란 각도가 커져도 소정의 방향에 대하여 직교하는 방향(X축 방향)에서의 산란 각도보다도 산란 강도가 강한 필름이면 좋다.
휘도 분포를 균일화하여 표시면에 대한 각도에 의한 휘도의 감소를 적게 하기 위하여, 바람직한 이방성 산란 시트는 입사광을 주로 광의 진행 방향으로 산란 가능하며 이방적 광산란성을 가지고 있다. 즉, 산란각 θ와 산란광 강도 F의 관계를 나타내는 광산란 특성 F(θ)에 있어서, X축 방향(예를 들면 분산상의 장축 방향)의 광산란 특성을 Fx(θ), X축 방향(예를 들면 분산상의 장축 방향)과 직교하는 Y축 방향의 광산란 특성을 Fy(θ)라 할 때, 하기 식(1), 바람직하게는 하기 식(2)를 충족한다. 또한, 이방성 산란 시트의 X축 방향은 통상 분산상의 장축 방향이 다.
F1= Fy(θ)/Fx(θ)>2, 바람직하게는 F1> 5(단, θ=4 내지 30°) (1)
F2= Fy(θ)/Fx(θ)>5, 바람직하게는 F2> 10(단, θ=2 내지 30°) (2)
또, F1=Fy(θ)/Fx(θ)의 값은 통상 5 내지 500(예를 들면 10 내지 500), 바람직하게는 15 내지 500, 더욱 바람직하게는 50 내지 500(예를 들면 100 내지 400) 정도이고, 이러한 값은 산란각 θ=4 내지 30°으로 한정되지 않고 산란각 θ= 4 내지 15°에서의 값일 수도 있다.
또한, F2=Fy(θ)/Fx(θ)의 값은, 통상 10 내지 500(예를 들면 15 내지 500), 바람직하게는 20 내지 500(예를 들면 20 내지 400)정도이고, 이러한 값은 산란각 θ= 4 내지 30°으로 한정되지 않고 산란각 θ= 4 내지 15°에서의 값일 수도 있다.
보다 바람직한 이방성 산란 시트는 산란각 θ=0 내지 30°(예를 들면 2 내지 30°)의 범위에서 산란각 θ가 커짐에 따라 광산란 특성 Fy(θ)가 완만히 감소하고, 또한 광산란 특성이 하기 식을 충족한다.
F3= Fy(0°)/Fy(30°)<200 (3)
F3= Fy(0°)/Fy(30°)의 값은, 통상 150 이하(예를 들면 10 내지 150 정도), 바람직하게는 100 이하(예를 들면 10 내지 100 정도), 바람직하게는 50 이하(예를 들면 15 내지 50 정도)이다.
또, 상기한 바와 같이 일본 특허 공개 평4-314522호 공보에는 프로젝션 텔레비젼의 스크린용 렌티큘러 렌즈로서 투명 수지 매트릭스 중에 이방적 형상을 갖는 분산상 입자가 질서있게 서로 평행 이동한 위치 관계에서 균질하게 분산된 이방적 광산란 재료가 기재되어 있다. 그러나, 이 문헌의 도 3 내지 도 6에 기재되어 있는 바와 같이 분산 입자의 장축에 수직인 평면에서의 산란 각도 θ에 대한 광산란 특성(강도)를 Fy(θ)로 하고, 분산 입자의 장축에 평행한 평면에서의 산란광의 산란 각도 θ와 광산란 특성(강도)를 Fx(θ)로 하였을 때, 산란 각도 θ=4°에 있어서, Fy(θ)와 Fx(θ)의 비는 Fy(4°)/Fx(4°)= 2 정도로 이방적 광산란 재료의 이방적 산란 특성이 불충분하다.
Fy(θ)/Fx(θ)로 표시되는 이방성 계수 F1이 2 이하(특히 5 이하)이면 필름을 관형의 관형 광원(발광원)을 구비한 액정 표시 장치에 적용했을 때 균일한 면발광을 얻을 수 없다.
상기한 바와 같이, 상기 광산란 특성을 갖는 이방성 산란 시트는 관형 광원의 축 방향을 X축 방향으로 하면 Y축 방향으로 광을 강하게 산란한다. 그 때문에, 이방성 산란 시트의 분산상의 장축 방향을 세로 방향을 향하여 배치하면 광을 가로 방향으로 강하게 산란시킬 수 있으므로, 표시면에 대한 가로 방향의 각도가 크게 다르더라도 휘도의 저하를 억제할 수 있어 표시면에서의 표시를 선명하게 인식할 수 있다.
또, X축 방향과 Y축 방향의 중간의 ψ 방향의 산란 특성을 Fψ(θ)(단, ψ는 X축 방향에서의 각도를 나타낸다. 즉, X축 방향은 ψ= 0°, Y축 방향은 ψ= 90°에 대응한다)로 하면 이방성 산란 시트는 반드시, Fψ(θ)(ψ≠ 90°)가 곧 Fx(θ)와 같은 정도가 될 정도의 이방성을 가지고 있을 필요는 없지만, 바람직하게는 Fψ(θ)(ψ≠ 90°)가 Fx(θ)와 같은 정도의 값을 나타낸다. 이러한 필름은 산란광의 이방성이 특히 높다.
또, 산란 특성 F(θ)는, 예를 들면 도 5에 도시한 바와 같은 측정 장치를 이용하여 측정할 수 있다. 이 장치는 이방성 산란 시트(9)에 대하여 레이저광을 조사하기 위한 레이저광 조사 장치(NlHON KAGAKU ENG NEO-20MS)(21)와, 이방성 산란 시트(7)을 투과한 레이저광의 강도를 측정하기 위한 검출기(22)를 구비하고 있다. 그리고, 이방성 산란 시트(9)에 대하여 90°의 각도로(수직으로) 레이저광을 조사하고, 필름에 의해 확산된 광의 강도(확산 강도) F를 확산 각도 θ에 대하여 측정(플롯)함으로써 광산란 특성을 구할 수 있다.
이방성 산란 시트는 광산란의 이방성이 높으면 소정의 방향에서의 산란의 각도 의존성을 보다 적게 할 수 있고, 그 때문에 휘도의 각도 의존성도 보다 적게 할 수 있다. 상기 이방성 확산 시트에서는 표시면에 대하여 수직인 각도를 0°이라 했을 때, 표시면에 대한 각도 20°를 초과하여 각도 40°이상의 각도에서도 휘도의 저하를 억제할 수 있다.
이러한 특성은, 표시면의 정면 휘도에 대한 각도(θ)에서의 휘도의 비율 또는 두 가지 각도(θ)에서의 휘도의 비율로 표현할 수가 있다. 즉, 본 발명의 면광원 유닛을 이용하면 상기 비율의 값을 작게 할 수 있다. 예를 들면 표시면에 대하여 수직인 각도(θ= 0°)에서의 정면 휘도(N(0°))와, 각도 18°에서의 휘도(N(18°)) 또는 각도 40°에서의 휘도(N(40°))와의 비율, 각도 18°에서의 휘도(N(18°))와 각도 40°에서의 휘도(N(40°))의 비를 작게 할 수 있다. 이러한 비를 작 게 함으로써, 예를 들면 종래의 구성의 액정 표시 장치의 프리즘 시트상에 이방성 산란 시트를 배치함으로써, TCO99 규격을 충족하는 업무용 모니터에 적합한 투과형 액정 표시 장치를 공급할 수 있다.
이방성 산란 시트는 연속상(수지 연속상 등), 및 이 연속상 중에 분산된 분산상(입자형, 섬유형 분산상 등)으로 구성되어 있고, 상기 연속상과 분산상은 서로 굴절율이 다름과 동시에 통상 서로 비상용(非相溶) 또는 난상용이다. 연속상 및 분산상은 통상 투명성 물질로 형성할 수 있다.
연속상 및 분산상을 구성하는 수지에는 열가소성 수지(올레핀계 수지, 할로겐 함유 수지(불소계 수지 포함), 비닐알코올계 수지, 비닐에스테르계 수지, (메트)아크릴계 수지, 스티렌계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리카르보네이트계 수지, 셀룰로오스 유도체 등) 및 열경화성 수지(에폭시 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 디알릴프탈레이트 수지, 실리콘 수지 등) 등을 들 수 있다. 바람직한 수지는 열가소성 수지이다.
올레핀계 수지에는, 예를 들면 C2-6올레핀의 단독 또는 공중합체(폴리에틸렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체 등의 에틸렌계 수지, 폴리프로필렌, 프로필렌-에틸렌 공중합체, 프로필렌-부텐 공중합체 등의 폴리프로필렌계 수지, 폴리(메틸펜텐-1), 프로필렌-메틸펜텐 공중합체 등), C2-6올레핀과 공중합성 단량체와의 공중합체(에틸렌-(메트)아크릴산 공중합체, 에틸렌-(메트)아크릴산에스테르 공중합체 등)등을 들 수 있다.
할로겐 함유 수지로서는 할로겐화 비닐계 수지(폴리염화비닐, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 폴리비닐플루오라이드 등의 염화비닐 또는 불소 함유 단량체의 단독 중합체, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체, 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체 등의 염화 비닐 또는 불소 함유 단량체의 공중합체, 염화비닐-아세트산비닐 공중합체, 염화비닐-(메트)아크릴산에스테르 공중합체, 테트라플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체 등의 염화 비닐 또는 불소 함유 단량체와 공중합성 단량체와의 공중합체 등), 할로겐화 비닐리덴계 수지(폴리염화비닐리덴, 폴리비닐리덴플루오라이드 또는 염화 비닐 또는 불소 함유 비닐리덴 단량체와 다른 단량체와의 공중합체)등을 들 수 있다.
비닐알코올계 수지의 유도체에는 폴리비닐알코올, 에틸렌-비닐알코올 공중합체 등이 포함된다. 비닐에스테르계 수지로서는 비닐에스테르계 단량체의 단독 또는 공중합체(폴리아세트산비닐 등), 비닐에스테르계 단량체와 공중합성 단량체와의 공중합체(아세트산비닐-에틸렌 공중합체, 아세트산비닐- 염화비닐 공중합체, 아세트산비닐-(메트)아크릴산에스테르 공중합체 등)등을 들 수 있다.
(메트)아크릴계 수지로서는, 예를 들면 폴리(메트)아크릴산메틸 등의 폴리(메트)아크릴산에스테르, 메타크릴산메틸-(메트)아크릴산 공중합체, 메타크릴산메틸-(메트)아크릴산에스테르-(메트)아크릴산 공중합체, 메타크릴산메틸-(메트)아크릴산에스테르 공중합체, (메트)아크릴산에스테르-스티렌 공중합체(MS 수지 등)등을 들 수 있다. 바람직한 (메트)아크릴계 수지에는 폴리(메트)아크릴산 C1-6알킬, 메타크릴산메틸-아크릴산에스테르 공중합체 등이 포함된 다.
스티렌계 수지에는 스티렌계 단량체의 단독 또는 공중합체(폴리스티렌, 스티렌-α-메틸스티렌 공중합체 등), 스티렌계 단량체와 공중합성 단량체와의 공중합체(스티렌-아크릴로니트릴공중합체(AS 수지), 스티렌-(메트)아크릴산에스테르 공중합체(스티렌-메타크릴산메틸 공중합체 등), 스티렌-말레산 무수물 공중합체 등)등을 들 수 있다.
폴리에스테르계 수지에는 테레프탈산 등의 방향족 디카르복실산과 알킬렌글리콜을 이용한 방향족 폴리에스테르(폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리알킬렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부티렌나프탈레이트 등의 폴리알킬렌나프탈레이트 등의 호모 폴리에스테르, 알킬렌아릴레이트 단위를 주성분(예를 들면 50 몰% 이상, 바람직하게는 75 내지 100 몰%, 더욱 바람직하게는80 내지 100 몰%)로서 포함하는 코폴리에스테르 등), 아디핀산 등의 지방족 디카르복실산을 이용한 지방족 폴리에스테르, 액정성 폴리에스테르 등이 포함된다.
폴리아미드계 수지로서는 나일론 46, 나일론 6, 나일론 66, 나일론 610, 나일론 612, 나일론 11, 나일론 12 등의 지방족 폴리아미드, 크실렌디아민아디페이트(MXD-6) 등의 방향족 폴리아미드 등을 들 수 있다. 폴리아미드계 수지는 호모폴리아미드로 한정되지 않으며 코폴리아미드일 수도 있다.
폴리카르보네이트계 수지에는 비스페놀류(비스페놀 A 등)을 베이스로 하는 방향족 폴리카르보네이트, 디에틸렌글리콜비스아릴카르보네이트 등의 지방족 폴리 카르보네이트 등이 포함된다.
셀룰로오스 유도체로서는 셀룰로오스에스테르(셀룰로오스아세테이트, 셀룰로오스프로피오네이트, 셀룰로오스부티레이트, 셀룰로오스프탈레이트 등), 셀룰로오스카르바메이트류(셀룰로오스페닐카르바메이트 등), 셀룰로오스에테르류(알킬셀룰로오스, 벤질셀룰로오스, 히드록시알킬셀룰로오스, 카르복시메탈셀룰로오스, 시아노에틸셀룰로오스 등)을 들 수 있다.
또, 상기 수지 성분은 필요에 따라 변성(예를 들면 고무 변성)되어 있어도 좋다.
또한, 상기 수지 성분에서 연속상 매트릭스를 구성하고, 이 매트릭스 수지에 분산상 성분을 그래프트 또는 블록 공중합할 수도 있다. 이러한 중합체로서는, 예를 들면 고무 블록 공중합체(스티렌-부타디엔 공중합체(SB 수지) 등), 고무 그래프트 스티렌계 수지(아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체(ABS 수지)등) 등을 예시할 수 있다.
섬유상 분산상에는 유기 섬유, 무기 섬유 등이 포함된다. 유기 섬유는 내열성 유기 섬유, 예를 들면 아라미드 섬유, 전체 방향족 폴리에스테르 섬유, 폴리이미드섬유 등일 수도 있다. 무기 섬유로서는, 예를 들면 섬유상 필러(유리 섬유, 실리카 섬유, 알루미나 섬유, 지르코니아 섬유 등의 무기 섬유), 박편상 필러(운모 등) 등을 들 수 있다.
연속상 또는 분산상을 구성하는 바람직한 성분에는 올레핀계 수지, (메트)아크릴계 수지, 스티렌계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리카르 보네이트 수지 등이 포함된다. 또, 상기 연속상 및(또는) 분산상을 구성하는 수지는 결정성 또는 비정질이어도 좋고, 연속상 및 분산상을 비결정성 수지로 구성할 수도 있다. 바람직한 형태에 있어서, 결정성 수지와 비정질 수지를 조합할 수 있다. 즉, 연속상 및 분산상 중 한쪽 상(예를 들면 연속상)을 결정성 수지로 구성하고, 다른쪽의 상(예를 들면 분산상)을 비결정성 수지로 구성할 수 있다.
결정성 수지로서는 올레핀계 수지(폴리프로필렌, 프로필렌-에틸렌 공중합체 등의 프로필렌 함량이 90 몰% 이상인 폴리프로필렌계 수지, 폴리(메틸펜텐-1) 등), 비닐리덴계 수지(염화 비닐리덴계 수지 등), 방향족 폴리에스테르계 수지(폴리알킬렌테레프탈레이트, 폴리알킬렌나프탈레이트 등의 폴리알킬렌 아릴레이트 호모폴리에스테르, 알킬렌아릴레이트 단위의 함유량이 80 몰% 이상인 코폴리에스테르, 액정성 방향족 폴리에스테르등), 폴리아미드계 수지(나일론 46, 나일론 6, 나일론 66 등의 단쇄 세그먼트를 갖는 지방족 폴리에스테르 등)등을 예시할 수 있다. 이러한 결정성 수지는 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
결정성 수지(결정성 폴리프로필렌계 수지 등)의 결정화도는, 예를 들면 10 내지 80 %정도, 바람직하게는 20 내지 70 %정도, 더욱 바람직하게는 30 내지 60 % 정도이다.
연속상을 구성하는 수지로서는 통상 투명성이 높은 수지, 특히 투명성 및 열안정성이 높은 수지가 사용된다. 바람직한 연속상을 구성하는 수지는 용융 특성으로서 유동성이 높은 결정성 수지이다. 이러한 수지와 분산상을 구성하는 수지를 조합하면 분산상과의 균일한 컴파운드화가 가능하여 컴파운드의 균일성(분산상의 균일 분산성)을 높일 수 있다. 연속상을 구성하는 수지로서 융점 또는 유리 전이 온도가 높은 수지(특히, 융점이 높은 결정성 수지)를 이용하면 열안정성 및 필름 가공성이 우수하여 용융 제조막에서의 인출율을 높이거나, 용융 제조막에 의한 필름화가 용이하다. 그 때문에, 이방적 산란 특성을 향상시키기 위한 배향 처리(또는 일축 연신 처리)를 비교적 고온(예를 들면 130 내지 150 ℃ 정도)에서 행할 수 있어 가공이 용이하고, 분산상을 쉽게 배향할 수 있다. 또한, 표시 장치(액정 표시 장치 등)의 부품으로서 사용하더라도 넓은 온도 범위(예를 들면 실온 내지 80 ℃ 정도의 범위)에서 안정이다. 또한, 결정성 수지(결정성 폴리프로필렌 수지 등)는 일반적으로 값이 싸다. 바람직한 결정성 수지에는 값이 싸고 열안정성이 높은 결정성 폴리프로필렌계 수지가 포함된다.
또, 연속상을 구성하는 수지는, 융점 또는 유리 전이 온도가 130 내지 280 ℃ 정도, 바람직하게는 140 내지 270 ℃ 정도, 더욱 바람직하게는 150 내지 260 ℃ 정도의 수지일 수도 있다.
비결정성 수지로서는, 예를 들면 비닐계 중합체(이오노머, 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체, 에틸렌-(메트)아크릴산 에스테르 공중합체, 폴리염화비닐, 염화비닐-아세트산비닐 공중합체, 폴리아세트산비닐, 비닐알코올계 수지 등의 비닐계 단량체의 단독 또는 공중합체 등), (메트)아크릴계 수지(폴리메타크릴산메틸, 메타크릴산메틸-스티렌 공중합체(MS 수지) 등), 스티렌계 수지(폴리스티렌, AS수지, 스티렌-메타크릴산메틸 공중합체 등), 폴리카르보네이트계 중합체, 비정질 폴리에스테르계 수지(지방족 폴리에스테르, 디올 성분 및(또는) 방향족 디카르복실산 성분의 일부가 치환된 폴리알킬렌 아릴레이트 코폴리에스테르, 폴리아릴레이트 수지 등), 폴리아미드계 수지(장쇄 세그먼트를 갖는 지방족 폴리아미드, 비결정성 방향족 폴리아미드), 열가소성 엘라스토머(폴리에스테르엘라스토머, 폴리올레핀엘라스토머, 폴리아미드엘라스토머, 스티렌계엘라스토머 등) 등을 예시할 수 있다. 상기 비정질 폴리에스테르계 수지에 있어서, 폴리알킬렌 아릴레이트 코폴리에스테르로서는 디올 성분(C2-4알킬렌글리콜) 및(또는) 방향족 디카르복실산 성분(테레프탈산, 나프탈렌디카르복실산)의 일부(예를 들면 10 내지 80 몰%, 바람직하게는 20 내지 80 몰%, 더욱 바람직하게는 30 내지 75 몰% 정도)로서 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜 등의 (폴리)옥시알킬렌글리콜, 시클로헥산디메탄올, 프탈산, 이소프탈산, 지방족 디카르복실산(아디핀산 등)으로부터 선택된 1종 이상을 이용한 코폴리에스테르 등이 포함된다. 이러한 비결정성 수지는 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
분산상을 구성하는 수지로서는 통상 투명성이 높고, 1축 연신 온도 등의 배향 처리 온도에서 쉽게 변형되며 실용적인 열안정성을 갖는 수지가 사용된다. 특히, 분산상을 구성하는 수지로서 연속상보다도 낮은 융점 또는 유리 전이 온도를 갖는 수지(특히, 결정성 수지보다도 융점 또는 유리 전이 온도가 낮은 비결정성 수지)를 이용하면, 일축 연신 등의 배향 처리에 의해 분산상 입자의 어스펙트비를 쉽게 높일 수 있다. 또, 분산상을 구성하는 수지의 융점 또는 유리 전이 온도는 상기 연속상을 구성하는 수지보다도 낮은 경우가 많고, 예를 들면 50 내지 180 ℃ 정도, 바람직하게는 60 내지 170 ℃ 정도, 더욱 바람직하게는 70 내지 150 ℃ 정도의 수지이어도 좋다.
분산상을 구성하는 비결정성 수지 중, 비결정성 코폴리에스테르계 수지 및 폴리스티렌계 수지로부터 선택된 1종 이상의 수지가 바람직하다. 분산상을 비정질 코폴리에스테르계 수지로 구성하면 투명성이 높을 뿐만 아니라, 유리 전이 온도가, 예를 들면 약 80 ℃ 정도이기 때문에 일축 연신 등의 배향 처리 온도에서 분산상을 쉽게 변형시킬 수 있고, 성형 후에도 소정의 온도 범위(예를 들면 실온 내지 약 80 ℃ 정도)에서 안정화할 수 있다. 또한, 비결정성 코폴리에스테르(예를 들면 에틸렌글리콜/시클로헥산디메탄올=10/90 내지 60/40(몰%), 바람직하게는 25/75 내지 50/50(몰%) 정도의 디올 성분을 이용한 폴리에틸렌테레프탈레이트 코폴리에스테르 등)는 굴절율이 높아(예를 들면 1.57 정도) 연속상과의 굴절율차를 크게 할 수 있음과 동시에 상기 결정성 수지(폴리프로필렌계 수지 등)와의 컴파운드화가 비교적 양호하다.
폴리스티렌계 수지는 굴절율 및 투명성이 높고, 유리 전이 온도가 약 100 내지 130 ℃로 높기 때문에 내열성이 우수한 이방성 산란 시트를 제조할 수 있다. 또한, 저비용의 폴리스티렌계 수지는 연속상용 수지로서의 결정성 수지(폴리프로필렌계 수지 등)에 대하여 비교적 소량의 비율로, 또한 용융 제조막의 비교적 낮은 인출 비율로 적합한 이방성 산란 시트를 제조할 수 있다. 또한, 용융 제막 후, 압연하는 경우, 시트는 매우 높은 이방성을 나타낸다.
연속상을 구성하는 결정성 수지와 분산상을 구성하는 비결정성 수지의 조합으로서는, 예를 들면 결정성 폴리올레핀계 수지(결정성 폴리프로필렌수지 등), 비 결정성 폴리에스테르(폴리알킬렌테레프탈레이트 코폴리에스테르 등의 폴리알킬렌 아릴레이트 코폴리에스테르 등) 및 폴리스티렌계 수지로부터 선택된 1종 이상의 수지와의 조합 등을 예시할 수 있다.
연속상과 분산상이란, 서로 굴절율이 다른 성분으로 구성되어 있다. 서로 굴절율이 다른 성분을 이용하면 막에 광 확산성을 부여할 수 있다. 연속상과 분산상의 굴절율의 차이는, 예를 들면 0.001 이상(예를 들면 0.001 내지 0.3정도), 바람직하게는 0.01 내지 0.3정도, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 0,1정도이다.
이러한 특정한 굴절율차를 제공하는 수지의 조합으로서는, 예를 들면 다음과 같은 조합을 들 수 있다.
(1) 올레핀계 수지(특히, 프로필렌계 수지)와 아크릴계 수지, 스티렌계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리아미드계 수지 및 폴리카르보네이트 수지로부터 선택된 1종 이상과의 조합
(2) 스티렌계 수지와 폴리에스테르계 수지, 폴리아미드계 수지 및 폴리카르보네이트 수지로부터 선택된 1종 이상과의 조합
(3) 폴리에스테르계 수지와 폴리아미드계 수지 및 폴리카르보네이트 수지로부터 선택된 1종 이상과의 조합
이방성 산란 시트는 필요에 따라 상용화제를 함유할 수도 있다. 상용화제를 이용하면 연속상과 분산상과의 혼화성 및 친화성을 높일 수가 있고, 막을 배향 처리하더라도 결함(보이드 등의 결함)이 생성되는 것을 방지할 수 있어 필름의 투명성의 저하를 방지할 수 있다. 또한, 연속상과 분산상과의 접착성을 높일 수 있어 필름을 일축 연신하더라도 연신 장치로의 분산상의 부착을 저감할 수 있다.
상용화제로서는 연속상 및 분산상의 종류에 따라 관용의 상용화제로부터 선택할 수 있으며, 예를 들면 옥사졸린 화합물, 변성기(카르복실기, 산무수물기, 에폭시기, 옥사졸리닐기 등)으로 변성된 변성 수지, 디엔 또는 고무 함유 중합체[예를 들면 디엔계 단량체 단독 또는 공중합성 단량체(방향족 비닐 단량체 등)과의 공중합에 의해 얻어지는 디엔계 공중합체(랜덤 공중합체 등); 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체(ABS 수지) 등의 디엔계 그래프트 공중합체; 스티렌-부타디엔(SB)블록 공중합체, 수소화 스티렌-부타디엔(SB)블록 공중합체, 수소화 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체(SEBS), 수소화(스티렌-에틸렌/부틸렌-스티렌)블록 공중합체 등의 디엔계 블록 공중합체 또는 이들의 수소 첨가물 등], 상기 변성기(에폭시기 등)로 변성된 디엔 또는 고무 함유 중합체 등을 예시할 수 있다. 이러한 상용화제는 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상용화제로서는, 통상 중합체 블렌드계의 구성 수지와 동일 또는 공통되는 성분을 갖는 중합체(랜덤, 블록 또는 그래프트 공중합체), 중합체 블렌드계의 구성 수지에 대하여 친화성을 갖는 중합체(랜덤, 블록 또는 그래프트 공중합체) 등이 사용된다.
디엔계 단량체로서는 공액 디엔, 예를 들면 부타디엔, 이소프렌, 1,3-펜타디엔, 2,3-디메틸-1,3-부타디엔, 피페릴렌, 3-부틸-1,3-옥타디엔, 페닐-1,3-부타디엔등의 치환기를 가질 수 있는 C4-20 공액 디엔을 들 수 있다. 공액 디엔은 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수도 있다. 이러한 공액 디엔 중, 부타디엔, 이 소프렌이 바람직하다.
방향족 비닐 단량체로서는, 예를 들면 스티렌, α-메틸스티렌, 비닐톨루엔(p-메틸스티렌 등), p-t-부틸스티렌, 디비닐벤젠류, 1,1-디페닐스티렌 등을 들 수 있다. 이러한 방향족 비닐 단량체 중 스티렌이 가장 바람직하다. (메트)아크릴계 단량체로서는 (메트)아크릴산 알킬((메트)아크릴산메틸 등), (메트)아크릴로니트릴 등이 포함된다. 말레이미드계 단량체로서는 말레이미드, N-알킬말레이미드, N-페닐말레이미드 등을 예시할 수 있다. 이러한 단량체는 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
또, 변성은 변성기에 대응하는 단량체(예를 들면 카르복실기 변성에서는 (메트)아크릴산 등의 카르복실기 함유 단량체, 산무수물기 변성에서는 말레산 무수물, 에스테르기 변성에서는 (메트)아크릴계 단량체, 말레이미드기 변성에서는 말레이미드계 단량체, 에폭시 변성에서는 글리시딜(메트)아크릴레이트 등의 에폭시기 함유 단량체)를 공중합함으로써 행할 수 있다. 또한, 에폭시 변성은 불포화 이중 결합의 에폭시화에 의해 행할 수 있다.
바람직한 상용화제는 미변성 또는 변성 디엔계 공중합체, 특히 변성 블록 공중합체(예를 들면 에폭시화된 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 블록 공중합체 등의 에폭시화 디엔계 블록 공중합체 또는 에폭시 변성 디엔계 블록 공중합체)이다. 에폭시화 디엔계 블록 공중합체는 투명성이 높을 뿐만 아니라, 연화 온도도 약 70 ℃ 정도로 비교적 높아 연속상과 분산상의 대부분의 조합에서 수지를 상용화시켜 분산상을 균일하게 분산할 수 있다.
상기 블록 공중합체는, 예를 들면 공액 디엔 블록 또는 그 부분 수소 첨가 블록과 방향족 비닐 블록으로 구성할 수 있다. 에폭시화 디엔계 블록 공중합체에서, 상기 공액 디엔블록의 이중 결합의 일부 또는 전부가 에폭시화되어 있다.
방향족 비닐 블록과 공액 디엔 블록(또는 그 수소 첨가 블록)과의 비율(중량비)는 예를 들면 전자/후자= 5/95 내지 80/20 정도(예를 들면 25/75 내지 80/20 정도), 더욱 바람직하게는 10/90 내지 70/30 정도(예를 들면 30/70 내지 70/30 정도)이고, 통상 50/50 내지 80/20 정도이다.
블록 공중합체의 수평균 분자량은, 예를 들면 5,000 내지 1,000,000 정도, 바람직하게는 7,000 내지 900,000 정도, 더욱 바람직하게는 10,000 내지 800,000 정도의 범위에서 선택할 수 있다. 분자량 분포[중량 평균 분자량(Mw)과 수평균 분자량(Mn)의 비(Mw/Mn)]는 예를 들면 10 이하(1 내지 10 정도), 바람직하게는 1 내지 5정도이다.
블록 공중합체의 분자 구조는 직선상, 분지상, 방사상 또는 이들의 조합이어도 좋다. 블록 공중합체의 블록 구조로서는, 예를 들면 모노블록 구조, 테레블록 구조 등의 멀티블록 구조, 트리체인 래디얼 테레블록 구조, 테트라체인 래디얼 테레블록 구조 등을 예시할 수 있다. 이러한 블록 구조로서는 방향족 디엔 블록을 X, 공액 디엔 블록을 Y라 할 때, 예를 들면 X-Y형, X-Y-X형, Y-X-Y형, Y-X-Y-X형, X-Y-X-Y형, X-Y-X-Y-X형, Y-X-Y-X-Y형, (X-Y-)4Si형, (Y-X-)4Si 형 등을 예시할 수 있다.
에폭시화 디엔계 블록 공중합체 중의 에폭시기의 비율은 특별히 제한되지 않 지만, 옥시란의 산소 농도로서, 예를 들면 0.1 내지 8 중량%, 바람직하게는 0.5 내지 6 중량%, 더욱 바람직하게는 1 내지 5 중량% 정도이다. 에폭시화 블록 공중합체의 에폭시 당량(JIS K 7236)은 예를 들면 300 내지 1,000 정도, 바람직하게는 500 내지 900 정도, 더욱 바람직하게는 600 내지 800 정도일 수도 있다.
상용화제를 구성하는 에폭시화 블록 공중합체(에폭시화 SBS 블록 공중합체 등)은, 상기한 바와 같이 투명성이 높을 뿐만 아니라, 연화 온도가 비교적 고온(약 70 ℃ 정도)이고, 연속상과 분산상의 대부분의 조합에서 유효하게 상용화할 수 있어 분산상을 균일하게 분산할 수 있다. 또한, 방향족 비닐 블록(스티렌 블록 등)의 함유량이 60 내지 80 중량% 정도인 에폭시화 블록 공중합체는 굴절율이 비교적 높고(예를 들면 약 1.57), 또한 상기 분산상의 수지(비정질 코폴리에스테르 등)와 근사한 굴절율을 가지고 있기 때문에 분산상 수지에 의한 광산란성을 유지하면서 분산상을 균일하게 분산할 수 있다.
또, 상용화제(에폭시화 블록 공중합체 등)의 굴절율은, 분산상 수지와 거의 같은 정도(예를 들면 분산상 수지와의 굴절율의 차이가 0 내지 0.01 정도, 바람직하게는 0 내지 0.005 정도)이어도 좋다.
상기 에폭시화 블록 공중합체는 관용의 방법에 의해 제조된 디엔계 블록 공중합체(또는 부분적으로 수소 첨가된 블록 공중합체)를 에폭시화함으로써 제조할 수 있다. 블록 공중합체는, 예를 들면 리튬 촉매 존재하에 불활성 용매 중, 방향족 비닐 단량체와 디엔계 단량체를 중합함으로써 제조할 수 있다(일본 특허 공고 소40-23798호 공보, 일본 특허 공고 소47-3252호 공보, 일본 특허 공고 소48-2423 호 공보, 일본 특허 공개 소51-33184호 공보, 일본 특허 공고 소46-32415호 공보, 일본 특허 공개 소59-166518호 공보, 일본 특허 공고 소49-36957호 공보, 일본 특허 공고 소43-17979호 공보, 일본 특허 공고 소46-32415호 공보, 일본 특허 공고 소56-28925호 공보 등). 수소 첨가 블록 공중합체는 불활성 용매 중 수소화 촉매를 이용하여 블록 공중합체를 수소 첨가함으로써 제조할 수 있다(일본 특허 공고 소42-8704호 공보, 일본 특허 공고 소43-6636호 공보, 일본 특허 공개 소59-133203호 공보 등).
에폭시화는 관용의 에폭시화 방법, 예를 들면 불활성 용매 중 에폭시화제(과산류, 하이드로퍼옥시드류 등)에 의해 상기 블록 공중합체를 에폭시화하는 방법에 의해 얻을 수가 있다. 과산류로서는 과포름산, 과아세트산, 트리플루오로과아세트산, 과벤조산 등을 들 수 있다. 하이드로퍼옥시드류로서는 무기 하이드로퍼옥시드(과산화수소 등), 유기 하이드로퍼옥시드(t-부틸하이드로퍼옥시드 등) 등을 들 수 있다. 또, 하이드로퍼옥시드류는 산 또는 금속 촉매와 조합하여 이용하는 경우가 많고, 예를 들면 텅스텐산과 수산화나트륨의 혼합물과 과산화 수소의 조합, 유기산과 과산화 수소의 조합, 몰리브덴헥사카르보닐과 t-부틸하이드로퍼옥시드의 조합 등을 예시할 수 있다. 에폭시화제의 사용량은 특별히 제한되지 않으며, 블록 공중합체의 종류, 에폭시화제의 종류, 에폭시화도(에폭시 당량 등) 등에 따라 적당히 선택할 수 있다. 에폭시화 디엔계 블록 공중합체의 단리 또는 정제는 적당한 방법, 예를 들면 빈용매를 이용하여 공중합체를 침전시키는 방법, 교반하에 열수에 공중합체를 첨가하여 용매를 증발 제거하는 방법, 직접 탈용매법 등에 의해 행할 수가 있다. 상용화제의 사용량은, 예를 들면 수지 조성물 전체의 0.1 내지 20 중량%, 바람직하게는 0.5 내지 15 중량%, 더욱 바람직하게는 1 내지 10 중량% 정도의 범위에서 선택할 수 있다.
이방성 산란 시트에 있어서, 연속상, 분산상 및 상용화제의 바람직한 조합에는 투명성 및 열안정성이 높은 수지(결정성 폴리프로필렌계 수지 등의 결정성 수지 등)로 구성된 연속상, 투명성 및 열변형성이 높고, 어느 정도의 열안정성을 갖는 수지(비결정성 코폴리에스테르, 폴리스티렌계 수지 등의 비정질 수지 등)로 구성된 분산상, 및 에폭시화 블록 공중합체로 구성된 상용화제와의 조합이 포함된다.
이방성 산란 시트에 있어서, 연속상과 분산상과의 비율은 수지의 종류 또는 용융 점도, 광 확산성 등에 따라 예를 들면 전자/후자(중량비)= 99/1 내지 30/70(예를 들면 95/5 내지 40/60(중량비)) 정도, 바람직하게는 99/1 내지 50/50(예를 들면 95/5 내지 50/50(중량비)) 정도, 더욱 바람직하게는 99/1 내지 75/25정도의 범위에서 적절하게 선택할 수 있다.
바람직한 상기 이방성 산란 시트에서 연속상, 분산상, 및 상용화제의 비율은 예를 들면 이하와 같다.
(1) 연속상/분산상(중량비)= 99/1 내지 50/50 정도, 바람직하게는 98/2 내지 60/40 정도, 더욱 바람직하게는 90/10 내지 60/40 정도, 특히 80/20 내지 60/40 정도
(2) 분산상/상용화제(중량비)=99/1 내지 50/50 정도, 바람직하게는 99/1 내지 70/30 정도, 더욱 바람직하게는 98/2 내지 80/20 정도
이러한 비율로 각 성분을 이용하면, 미리 각 성분을 컴파운드화하지 않고 각 성분의 펠렛을 직접적으로 용융 혼합하여도 균일하게 분산상을 분산할 수 있고, 일축 연신 등의 배향 처리에 의해 보이드가 발생하는 것을 방지할 수 있어 투과율이 높은 이방성 산란 시트를 얻을 수 있다.
보다 구체적으로는, 예를 들면 (a) 연속상으로서의 결정성 폴리프로필렌계 수지, 분산상으로서의 비결정성 코폴리에스테르계 수지, 상용화제로서의 에폭시화 SBS(스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체)를 연속상/분산상=99/1 내지 50/50(중량비)(특히 80/20 내지 60/40(중량비)), 분산상/상용화제= 99/1 내지 50/50(중량비)(특히 98/2 내지 80/20(중량비))의 비율로 포함하는 수지 조성물, (b) 연속상으로서의 결정성 폴리프로필렌계 수지, 분산상으로서의 폴리스티렌계 수지, 상용화제로서의 에폭시화 SBS를 연속상/분산상= 99/1 내지 50/50(중량비)(특히 90/10 내지 70/30(중량비)), 분산상/상용화제= 99/1 내지 50/50(중량비)(특히 99.5/0.5 내지 90/10(중량비))의 비율로 포함하는 수지 조성물을 이용하면 컴파운드화가 용이하고, 원재료를 피드하는 것만으로 컴파운드화하면서 용융 제막할 수 있으며, 1축 연신하여도 보이드가 발생하지 않아 투과율이 높은 이방성 확산 필름을 형성할 수 있다.
이방성 산란 시트에 있어서, 분산상 입자는 장축의 평균 길이 L과 단축의 평균 길이 W와의 비(평균 어스펙트비, L/W)가 1보다 크고, 또한 입자의 장축 방향은 필름의 X축 방향으로 배향하고 있다. 바람직한 평균 어스펙트비(L/W)는, 예를 들면 2 내지 1000 정도, 바람직하게는 5 내지 1000 정도, 더욱 바람직하게는 5 내지 500(예를 들면 20 내지 500)정도이고, 통상 50 내지 500(특히 70 내지 300)정도이다. 이러한 분산상 입자는, 풋볼형 형상(회전 타원형 등), 섬유 형상, 직방 형상 등이어도 좋다. 어스펙트비가 클수록 이방적 광산란성을 높일 수 있다.
또, 분산상 입자의 장축의 평균 길이 L은, 예를 들면 0.1 내지 200 ㎛ 정도(예를 들면 1 내지 100 ㎛ 정도), 바람직하게는 1 내지 150 ㎛ 정도(예를 들면 1 내지 80 ㎛ 정도), 특히 2 내지 100 ㎛ 정도(예를 들면 2 내지 50 ㎛ 정도)이고, 통상, 10 내지 100 ㎛(예를 들면 30 내지 100 ㎛, 특히 10 내지 50 ㎛)정도이다. 또한, 분산상 입자의 단축 평균 길이 W는, 예를 들면 O.1 내지 10 ㎛정도, 바람직하게는 0.15 내지 5 ㎛(예를 들면 0.5 내지 5 ㎛)정도, 더욱 바람직하게는 0.2 내지 2 ㎛(예를 들면 0.5 내지 2 ㎛)정도이다. 분산상의 단축 평균 길이 W는, 예를 들면 0.01 내지 0.5 ㎛정도, 바람직하게는 0.05 내지 0.5 ㎛정도, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 0.4 ㎛ 정도일 수도 있다.
분산상 입자의 배향 계수는, 예를 들면 0.7 이상(0,7 내지 1 정도), 바람직하게는 0.8 내지 1 정도, 더욱 바람직하게는 0.9 내지 1정도일 수도 있다. 분산상 입자의 배향 계수가 높을수록 산란광에 높은 이방성을 부여할 수 있다.
또, 배향 계수는 하기 식에 기초하여 산출할 수 있다.
배향 계수=(3 < cos2θ > -1)/2
식 중, θ은 입자형 분산상의 장축과 필름의 X축 사이의 각도를 나타내고(장축과 X축이 평행인 경우, θ= O°), <cos2θ>는 각 분산상 입자에 대하여 산출한 cos2θ의 평균을 나타내며, 하기 식으로 표시된다.
<cos2θ>= ∫n(θ)·cos2θ·dθ
식 중, n(θ)는 전체 분산상 입자 중의 각도 θ를 갖는 분산상 입자의 비율(중량 분율)을 나타낸다
또, 이방성 산란 시트는 확산 광의 지향성을 가지고 있어도 좋다. 즉, 지향성을 갖는다는 것은 이방적 확산 광에 있어서 산란이 강한 방향 중, 산란 강도가 극대를 나타내는 각도가 있다는 것을 의미한다. 확산 광이 지향성을 가지고 있는 경우, 상기 도 5의 측정 장치에 있어서, 확산 광 강도 F를 확산 각도 θ에 대하여 플롯했을 때, 플롯 곡선이 특정한 확산 각도 θ의 범위(θ=0°를 제외하는 각도 영역)에서 극대 또는 숄더(특히, 극대 등의 변곡점)를 가지고 있다.
이방성 산란 시트에 지향성을 부여하는 경우, 연속상 매트릭스 수지와 분산상 입자와의 굴절율차는, 예를 들면 0.005 내지 0.2 정도, 바람직하게는 0.01 내지 0.1 정도이고, 분산상 입자의 장축의 평균 길이는, 예를 들면 1 내지 100 ㎛ 정도, 바람직하게는 5 내지 50 ㎛ 정도이다. 어스펙트비는, 예를 들면 10 내지 300(예를 들면 20 내지 300) 정도, 바람직하게는 50 내지 200 정도이고, 40 내지 300 정도이어도 좋다.
이방성 산란 시트는 관용의 첨가제, 예를 들면 산화 방지제, 자외선 흡수제, 열안정제 등의 안정화제, 가소제, 대전 방지제, 난연제, 충전제 등을 함유하고 있어도 좋다.
이방성 산란 시트의 두께는 3 내지 300 ㎛정도, 바람직하게는 5 내지 200 ㎛(예를 들면 30 내지 200 ㎛)정도, 더욱 바람직하게는 5 내지 100 ㎛(예를 들면 50 내지 100 ㎛)정도이다. 또한, 이방성 산란 시트의 전체 광선 투과율은, 예를 들면 85% 이상(85 내지 100 %), 바람직하게는 90 내지 100 % 정도, 더욱 바람직하게는 90 내지 95 % 정도이다.
또, 이방성 산란 시트는 이방성 산란층 단독으로 구성된 단층 필름이어도 좋고, 이방성 산란층의 적어도 한쪽 면(특히 양면)에 투명 수지층이 적층된 적층막이어도 좋다. 투명 수지층으로 이방성 산란층을 보호하면 분산상 입자의 탈락이나 부착을 방지할 수 있어 필름의 내상성이나 제조 안정성을 향상할 수 있음과 동시에 필름의 강도나 취급성을 높일 수 있다.
투명 수지층의 수지는, 상기 연속상 또는 분산상의 구성 성분으로서 예시한 수지로부터 선택할 수 있다. 바람직한 투명 수지층은, 연속상과 동일 계통(특히, 동일)의 수지에 의해 형성된다.
내열성이나 내블로킹성을 높이기 위한 바람직한 투명 수지에는, 내열성 수지(유리 전이 온도 또는 융점이 높은 수지 등), 결정성 수지 등이 포함된다. 투명 수지층을 구성하는 수지의 유리 전이 온도 또는 융점은 상기 연속상을 구성하는 수지의 유리 전이 온도 또는 융점과 같은 정도일 수도 있으며, 예를 들면 130 내지 280 ℃ 정도, 바람직하게는 140 내지 270 ℃ 정도, 더욱 바람직하게는 150 내지 260 ℃ 정도이어도 좋다.
투명 수지층의 두께는, 예를 들면 상기 이방성 산란 시트와 같은 정도이어도 좋다. 특히, 이방성 산란층의 두께가 3 내지 300 ㎛ 정도인 경우, 투명 수지층의 두께는 3 내지 150 ㎛ 정도에서 선택할 수 있다.
이방성 산란층과 투명 수지층의 두께 비율은, 예를 들면 이방성 산란층/투명 수지층 5/95 내지 99/1 정도, 바람직하게는 50/50 내지 99/1 정도, 더욱 바람직하게는 70/30 내지 95/5정도이다. 적층 필름의 두께는, 예를 들면 6 내지 600 ㎛ 정도, 바람직하게는 10 내지 400 ㎛ 정도, 더욱 바람직하게는 20 내지 250 ㎛ 정도이다.
이방성 산란 시트의 표면에는, 광학 특성을 방해하지 않는 범위에서 실리콘오일 등의 이형제를 도포할 수도 있으며, 코로나 방전 처리하여도 좋다.
또, 이방성 산란 시트의 표면에는, 필름의 X축 방향(분산상의 장축 방향)으로 연장되는 요철부를 형성할 수도 있다. 이러한 요철부를 형성하면, 필름에 의해 높은 이방적 광산란성을 부여할 수 있다.
[이방성 산란 시트의 제조 방법]
이방성 산란 시트는, 연속상을 구성하는 수지 중에 분산상을 구성하는 성분(수지 성분, 섬유형 성분 등)을 분산하여 배향시킴으로써 얻을 수가 있다. 예를 들면 연속상을 구성하는 수지와 분산상을 구성하는 성분(수지 성분, 섬유형 성분 등)을 필요에 따라 관용의 방법(예를 들면 용융 블렌드법, 텀블러법 등)으로 블렌드하고, 용융 혼합하여 T 다이 또는 링다이 등으로 압출하여 막 성형함으로써 분산상을 분산할 수 있다. 또한, 분산상의 배향 처리는, 예를 들면 (1)압출 성형 시트를 드로우하면서 제막하는 방법, (2)압출 성형 시트를 일축 연신하는 방법, (3)상기 (1) 의 방법과 (2)의 방법을 조합하는 방법 등에 의해 행할 수 있다. 또, (4)상기 (1)의 용융 혼합 성분을 용액 블렌드하고 유연법 등에 의해 성막함으로써도 이방성 산란 시트를 형성할 수 있다.
용융 온도는, 수지 성분(연속상 수지, 분산상 수지)의 융점 이상의 온도, 예를 들면 150 내지 290 ℃, 바람직하게는 200 내지 260 ℃ 정도이다. 드로우비(드로우 배율)은, 예를 들면 2 내지 40배 정도, 바람직하게는 5 내지 30배 정도, 더욱 바람직하게는 7 내지 20배 정도이다. 또, 드로우비는, 예를 들면 5 내지 80배 정도, 바람직하게는 10 내지 60배 정도, 더욱 바람직하게는 20 내지 40배 정도이어도 좋다. 연신 배율은, 예를 들면 1.1 내지 50배 정도(예를 들면 3 내지 50배 정도), 바람직하게는 1.5 내지 30배 정도(예를 들면 5 내지 30배 정도)이다.
또, 드로우와 연신을 조합하는 경우에는 드로우비는, 예를 들면 2 내지 10배 정도, 바람직하게는 2 내지 5배 정도일 수도 있고, 연신 배율은, 예를 들면 1.1 내지 20배 정도(예를 들면 2 내지 20배 정도), 바람직하게는 1.5 내지 10배 정도(예를 들면 3 내지 10배 정도)일 수도 있다.
분산상의 어스펙트비를 쉽게 높이는 방법으로는, 막(예를 들면 제막하여 냉각한 필름)을 일축 연신하는 방법이 포함된다. 일축 연신법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 고화된 필름의 양끝을 인장하는 방법(인장 연신), 서로 대향하는 한쌍의 롤(2개롤)을 복수 계열(예를 들면 2계열) 병렬하고, 각각의 2개롤에 필름을 삽입함과 동시에 편입 측의 2개롤과 인출 측의 2개롤 사이에 필름을 걸어 인출 측 2개롤의 필름 이송 속도를 편입 측 2개롤보다 빠르게 함으로써 연신하는 방법(롤간 연신), 서로 대향하는 한쌍의 롤 사이에 필름을 삽입하고, 롤압으로 필름을 압연하는 방법(롤 압연) 등을 들 수 있다.
바람직한 일축 연신 방법으로는, 필름의 양산화가 용이한 방법, 예를 들면 롤간 연신, 롤 압연 등이 포함되고, 이러한 방법은 2축 연신 필름의 제1 단계 연신 방법이나 위상차 필름의 제조 방법으로서 이용되고 있다. 특히 롤 압연에 따르면, 비결정성 수지뿐만 아니라, 결정성 수지이더라도 쉽게 연신할 수 있다. 즉, 통상, 수지 시트를 일축 연신하면, 국부적으로 필름의 두께와 폭이 감소하는 네크인(neck-in)이 발생하기 쉬운데 대하여, 롤 압연에 따르면 네크인을 방지할 수 있어 필름의 연신 공정을 안정화할 수 있다. 그리고, 연신 전후에 필름 폭의 감소가 적고, 또한 폭 방향의 두께를 균일하게 할 수 있기 때문에 필름의 폭 방향에서 광산란 특성을 균일화할 수 있어 제품의 품질을 유지하기 쉽고, 필름의 사용율(수율)도 향상할 수 있다. 또한, 연신 배율을 폭 넓게 설정할 수 있다. 또, 롤 압연의 경우, 연신 전후에 필름 폭을 유지할 수 있기 때문에 필름 두께 감소율의 역수와 연신 배율이 거의 같아진다.
롤 압연의 압력은, 예를 들면 1×104 내지 1×107 N/m(약 O.01 내지 10 t/cm)정도, 바람직하게는 1×105 내지 1×107 N/m(약 0.1 내지 10 t/cm)정도이다.
연신 배율은, 폭 넓은 범위에서 선택할 수 있으며, 예를 들면 연신 배율 1.1 내지 10배 정도, 바람직하게는 연신 배율 1.3 내지 5배 정도, 더욱 바람직하게는 연신 배율 1.5 내지 3배 정도이어도 좋다. 롤 압연은, 예를 들면 두께 감소율(압 하율) 0.9 내지 0.1정도, 바람직하게는 0.77 내지 0.2정도, 더욱 바람직하게는 0.67 내지 0.33정도에서 행할 수 있다.
연신 온도는, 연신 성형이 가능하기만 하면 특별히 한정되지 않지만, 분산상 수지의 융점 또는 유리 전이 온도 이상이어도 좋다. 또한, 연속상을 구성하는 수지로서, 분산상 수지보다도 유리 전이 온도 또는 융점이 높은 수지(예를 들면 5 내지 200 ℃ 정도, 바람직하게는 5 내지 100 ℃ 정도 높은 수지)를 이용하여 분산상 수지를 융해 또는 연화하면서 일축 연신하면 연속상 수지에 비하여 분산상 수지가 매우 변형되기 쉽기 때문에 분산상 입자의 어스펙트비를 크게 할 수 있어 광산란 이방성이 특히 큰 필름이 얻어진다. 바람직한 연신 온도는, 예를 들면 100 내지 200 ℃(110 내지 200 ℃) 정도, 바람직하게는 110 내지 180 ℃(130 내지 180 ℃)정도이다. 또한, 롤 압연의 온도는 연속상 수지가 결정성 수지인 경우, 수지의 융점 이하로서 융점 근방의 온도이어도 좋고, 연속상 수지가 비정질 수지인 경우, 유리 전이 온도 이하로서 유리 전이 온도 근방의 온도이어도 좋다.
또, 상기 적층 필름은 관용의 방법, 예를 들면 공압출 성형법, 라미네이트법(압출 라미네이트법, 드라이 라미네이트법 등)등에 의해, 이방성 산란층의 적어도 한쪽 면에 투명 수지층을 적층하고 상기와 같이 배향 처리하여 분산상 입자를 배향시킴으로써 얻을 수 있다.
본 발명에서는, 이방적 산란성을 갖는 광산란 시트를 이용하기 때문에 면광원 유닛 또는 표시 장치(액정 표시 장치 등)가 발광 분포(휘도 분포)에 이방성이 있는 관형 광원을 구비하고 있어도, 휘도의 저하를 억제하여 표시 패널을 균일하게 조명할 수 있다. 즉, 표시 장치(특히 투과형 액정 표시 장치 등의 투과형 표시 장치)의 표시면에 대한 각도에 따라 휘도가 저하되는 것을 억제할 수 있어 휘도의 각도 의존성을 저감할 수 있다. 또한, 면광원 유닛 및 표시 장치(액정 표시 장치 등)의 구조를 간소화할 수 있으며, 또한 표시 패널을 균일하게 조명하여 표시 데이터를 선명하게 인식할 수 있다. 또한, 표시면에 대한 시야각을 크게 확대할 수 있어 높은 휘도로 표시면을 인식할 수 있다.
또한, 프리즘 시트와 이방성 산란 시트를 조합하면, 표시 장치(투과형 액정 표시 장치 등의 투과형 표시 장치 등)의 표시면에 대한 각도에 의해 휘도가 저하하는 것을 억제할 수 있어 시야각 특성을 개선할 수 있다. 또한, 표시면에 대한 시야각(특히 특정 방향의 시야각)을 크게 확대할 수 있어 높은 휘도로 표시면을 인식할 수 있다. 또한, 표시면에 대한 각도가 20°를 초과하여도 특정한 방향에서의 휘도의 저하를 억제할 수 있다. 그 때문에, 피로감없이 투과형 액정 표시 장치를 사용할 수 있다.
이하에, 실시예에 기초하여 본 발명을 보다 상세히 설명하지만, 본 발명은 이러한 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
또, 실시예 및 비교예에서 사용한 이방성 산란 시트 및 그것을 이용한 면광원 장치 및 투과형 액정 표시 장치의 특성은 하기의 방법에 따라 평가하였다.
[이방성]
도 5의 측정 장치를 이용하여, 산란각 θ에 대한 산란광 강도 F를 측정하였다. 또, 이방성 산란 시트의 연신 방향을 X축 방향, 이 방향과 직교하는 방향을 Y축 방향으로 하였다.
[면광원 장치의 휘도]
투과형 액정 표시 장치로부터 추출한 백 라이트 유닛, 및 이 백 라이트 유닛의 보호 시트 대신에 이방성 산란 시트를 배치한 유닛에 대하여 가로 방향(수평 방향)에서의 휘도의 각도 의존성을, 도 6에 도시한 바와 같이 휘도계(91)(MINOLTA사 제품, LS-110)를 백 라이트 유닛 92(미쓰비시 전기(주) 제품, 다이아몬드크리스타 RD152A)의 정면에 배치하여 측정하였다. 각도 의존성은 백 라이트(92)를 소정의 각도로 회전시켜 측정하였다.
[투과형 액정 표시 장치의 휘도]
이방성 산란 시트를 구비하지 않은 투과형 액정 표시 장치와, 이방성 산란 시트를 배치한 도 4에 나타내는 투과형 액정 표시 장치에 대하여 가로 방향(수평 방향)에서의 휘도의 각도 의존성을 도 6에 나타내는 휘도계를 투과형 액정 장치의 정면에 배치하여 측정하였다.
<실시예 1>
연속상 수지로서 결정성 폴리프로필렌계 수지 PP(그랜드 중합체(주) 제품 F109BA, 굴절율 1.503) 60 중량부, 분산상 수지로서 비정질 코폴리에스테르계 수지(PET-G, EASTMAN CHEMICAL(주) 제품 Eastar PETGGN071, 굴절율 1.567) 36 중량부, 상용화제로서 에폭시화 디엔계 블록 공중합체 수지(다이셀 가가꾸 고교(주) 제 품 에포프렌드(Epofriend) AT202; 스티렌/부타디엔=70/30(중량비) 에폭시 당량 750, 굴절율 약 1.57) 4 중량부를 이용하였다. 또, 연속상 수지와 분산상 수지의 굴절율차는 0.064이다.
연속상 수지와 분산상 수지를 70 ℃에서 약 4 시간 건조하고, 벤버리 믹서로 혼합하여 중심층을 형성하기 위한 혼합물과, 표면층을 형성하기 위한 연속상 수지(폴리프로필렌계 수지)를 다층용 압출기로 약 240 ℃에서 용융하고, T 다이로부터 드로우비 약 3배로, 표면 온도 25 ℃인 냉각 드럼에 대하여 압출하고, 중심층 200 ㎛의 양면에 표면층(투명 수지층) 25 ㎛를 적층하여 3층 구조의 적층 시트(두께 250 ㎛)를 제작하였다. 투과형 전자 현미경(TEN4)에 의해 중심층을 관찰했더니, 상기 중심층 중에 분산상이 거의 구형(어스펙트비가 약 1, 평균 입경 약 5 ㎛) 내지 어스펙트비가 작은 럭비볼형(어스펙트비가 약 4, 장축 길이 약 12 ㎛, 단축 길이 약 3 ㎛)의 형상으로 분산되어 있었다.
이 시트를 롤 압연(125 ℃, 압연 비율 2배(두께 감소율 약 1/2), 폭 감소율약 3 %)에 의해 1축 연신하여 125 ㎛ 두께의 필름을 얻었다. TEM(오스뮴산에 의한 염색)에 의해 필름을 관찰했더니, 중심층의 분산상은 장축의 평균 길이 약 30 ㎛, 단축의 평균 길이 약 1.5 ㎛의 매우 가늘고 긴 섬유형의 형상을 가지고 있었다.
얻어진 이방성 산란 시트의 광산란 특성을 측정했더니, 도 7에 도시한 바와 같이 현저한 광산란의 이방성을 나타냈다. 또한, 광산란 특성은 Fy(4°)/Fx(4°)= 8.2이고, 강하게 산란하는 Y축 방향의 산란에서는 Fy(0°)/Fy(30°)= 20.6이고, 광각으로 산란하였다.
시판 중인 15인치의 투과형 액정 표시 장치로부터 액정 셀부를 떼어내고 분해하여 도 4에 도시한 바와 같이 백 라이트부의 도광판상에 배치되어 있던 확산 시트, 프리즘 시트 및 보호 시트 중, 보호 시트 대신에 상기 이방성 산란 시트를 주요 산란 방향(X축 방향)이 가로 방향(수평 방향)이 되도록 배치하여 액정 셀을 구비하지 않은 백 라이트(면광원 유닛)을 구축하였다. 이 백 라이트를 도 6에 나타내는 방법으로 휘도의 각도 의존성(단, 수평 방향)을 측정하였다. 또, 휘도의 균일성으로서, 정면 휘도(N(0°))를 1로 하여 N(0°)/N(l8°), N(18°)/N(40°)를 계산하였다.
<비교예 1>
상기 15 인치의 시판 중인 투과형 액정 표시 장치로부터 액정 셀을 떼어내 분해하고, 추출한 백 라이트부 단체를 이용하여 휘도의 각도 분포를 실시예 1과 동일하게 측정하였다. 백 라이트부에 배치되어 있던 보호 시트의 광산란 특성을 실시예 1과 동일하게 하여 도 5에 나타낸 방법으로 측정했더니, 산란의 이방성은 없고 Fy(4°)/Fx(4°)= 1.0이었다. 또한, 가로 방향(수평 방향)의 산란에 관해서도 광각의 산란 강도가 약하고 Fy(0°)/Fy(30°)=1000으로 큰 값을 나타냈다.
<실시예 2>
실시예 1과 동일한 방법으로 용융 제막하여 T 다이로부터 드로우비 약 6배로, 표면 온도 25 ℃인 냉각 드럼에 대하여 압출하였다. 얻어진 시트의 총 두께는 125 ㎛이고, 중심층이 두께 약 100 ㎛의 광산란층, 양표면층이 각 약 12.5 ㎛인 연속상 수지로 형성된 이방성 산란 시트를 제작하였다.
실시예 1과 동일한 방법으로 미크로 구조를 관찰했더니, 중심층의 분산상은 장축의 평균 길이 약 15 ㎛, 단축의 평균 길이 약 2 ㎛의 가늘고 긴 섬유형의 형상을 가지고 있었다. 이와 같이 얻어진 이방성 산란 시트의 광산란 특성을 측정했더니 실시예 1에 비하여 이방적 산란성은 작지만, Fy(4°)/Fx(4°)=2.4이고, 강하게 산란하는 Y축 방향의 산란에서는 Fy(0°)/Fy(30°)=8.4로 상당히 광각까지 산란하였다.
<실시예 3>
실시예 1과 동일하게 압연용 3층 구조의 원반 시트를 제작하고, 이 시트를 롤 압연(125 ℃, 압연 비율 2.5배(두께 감소율 약 0.4), 폭 감소율 약 3 %)에 의해 1축 연신하여 100 ㎛ 두께의 필름을 얻었다. 실시예 1과 마찬가지로 미크로 구조를 관찰했더니 중심층의 분산상은 장축의 평균 길이 약 40 ㎛, 단축의 평균 길이 약 1.3 ㎛의 매우 가늘고 긴 섬유형의 형상을 가지고 있었다.
<실시예 4>
연속상 수지로서 결정성 폴리프로필렌계 수지 PP(그랜드 중합체(주) 제품 F133, 굴절율 1.503) 80 중량부와, 분산상 수지로서 폴리스티렌계 수지 GPPS(범용폴리스티렌계 수지, 다이셀 가가꾸 고교(주) 제품 GPPS#30, 굴절율 1.589) 18 중량부, 상용화제로서 에폭시화 디엔계 블록 공중합체 수지(다이셀 가가꾸 고교(주) 제품 에포프렌드 AT202; 스티렌/부타디엔=70/30(중량비) 에폭시 당량 750, 굴절율 약 1.57) 2 중량부를 이용하였다. 또, 두 수지의 굴절율차는 0.086이다.
실시예 1과 동일한 방법으로 3층 구조의 시트를 제조하여 미크로 구조를 관 찰했더니, 중심층의 분산상은 장축의 평균 길이 약 20 ㎛, 단축의 평균 길이 약 1.6 ㎛의 가늘고 긴 섬유형의 형상을 가지고 있었다.
<실시예 5>
실시예 1의 이방성 확산 시트를 실시예 1과 동일하게 백 라이트에 배치하고, 액정 셀을 다시 조립하여 투과형 액정 표시 장치를 제작하였다. 장치를 구동시켜 백색 표시에서 실시예 1과 동일하게 휘도의 각도 의존성을 측정하였다.
<비교예 2>
시판 중인 투과형 액정을 그대로의 표시 상태에서 백색 표시로 하여 실시예 1과 동일하게 휘도의 각도 의존성을 측정하였다.
실시예 및 비교예에서 얻어진 필름의 이방적 산란성, 백 라이트 및 액정 표시 장치의 표시 상태에서의 휘도의 각도 의존성에 대하여 평가한 결과를 표 1에 나타냈다.
또한, 실시예 1의 필름의 이방적 산란성을 도 7에 나타냈다. 또, 경사 방향에서 보았을 때의 시인성은 이하의 기준으로 평가하였다.
◎: 정면에 대하여 비스듬한 가로 방향에서 보았을 때, 표시를 선명하게 인식할 수 있다.
○: 정면에 대하여 비스듬한 가로 방향에서 보았을 때, 표시를 인식할 수 있다.
×: 정면에 대하여 비스듬한 가로 방향에서 보았을 때, 표시를 인식하기 어렵다.
Figure 112002018855913-pct00001
표로부터 분명한 바와 같이, 비교예에 비하여 실시예의 이방성 산란 시트는 이방적 산란성이 커서 백 라이트 유닛에 이용하더라도 각도 의존성을 저감할 수 있어 경사 방향에서 보더라도 휘도의 저하를 억제할 수 있다.
액정 표시 장치에 있어서의 평가에서는, 표 1의 실시예 5에 나타낸 바와 같이, 액정 셀에 의해 약 절반의 광이 흡수되기 때문에 전체의 휘도는 저하되었지만 휘도의 균일성은 실시예 1과 동등하였다. 또한, 경사부에서 보더라도 실시예 1과 같이 밝기에 큰 변화는 없었다. 이에 대하여, 표 1의 비교예 2로부터 분명한 바와 같이, 종래의 액정 표시 장치에서는 휘도가 전체적으로 떨어지고 있음과 동시에, 비교예 1과 마찬가지로 휘도비도 실시예 1에 대하여 큰 값을 나타내어 경사로에서 보았을 때 휘도의 변화가 커서 기울어진 각도가 될수록 휘도를 크게 감소시켰다.

Claims (30)

  1. 입사광을 광의 진행 방향으로 산란 가능한 필름으로서 이방성 광산란층의 양면에 투명 수지층이 적층된 적층 필름으로 구성되고, 상기 이방성 광산란층이 수지로 구성된 연속상, 및 이 연속상에 평균 어스펙트 비 5 내지 1000으로 분산되고 또한 상기 연속상의 수지와 굴절율이 상이한 수지로 구성된 분산상으로 구성되고, 상기 투명수지층이 유리전이온도 또는 융점이 130 내지 280 ℃인 투명 수지로 구성되어 있고, 산란각 θ와 산란광 강도 F와의 관계를 나타내는 광산란 특성 F(θ)에 있어서, X축 방향의 광산란 특성을 Fx(θ), X축 방향과 직교하는 Y축 방향의 광산란 특성을 Fy(θ)라 할 때, θ=4 내지 30°의 범위에서 식 Fy(θ)/Fx(θ)> 2를 충족하는 이방성 산란 시트.
  2. 제1항에 있어서, θ=4 내지 30°의 범위에서 식 Fy(θ)/Fx(θ)> 5를 충족하는 이방성 산란 시트.
  3. 제1항에 있어서, 입사광을 광의 진행 방향으로 산란 가능하며, 산란각 θ와 산란광 강도 F와의 관계를 나타내는 광산란 특성 F(θ)에 있어서, X축 방향의 광산란 특성을 Fx(θ), X축 방향과 직교하는 Y축 방향의 광산란 특성을 Fy(θ)라 할 때, 광산란 특성 Fx(θ)와 광산란 특성 Fy(θ)가 θ=2 내지 30°의 범위에서 식 Fy(θ)/Fx(θ)> 5를 충족하는 이방성 산란 시트.
  4. 제3항에 있어서, θ=2 내지 30°의 범위에서 식 Fy(θ)/Fx(θ)> 10을 충족하는 이방성 산란 시트.
  5. 제1항에 있어서, 입사광을 광의 진행 방향으로 산란 가능하며, 산란각 θ와 산란광 강도 F와의 관계를 나타내는 광산란 특성 F(θ)에 있어서, X축 방향의 광산란 특성을 Fx(θ), X축 방향과 직교하는 Y축 방향의 광산란 특성을 Fy(θ)라 할 때, 산란각 θ= 0 내지 30°의 범위에서 산란각 θ가 커짐에 따라 광산란 특성 Fy(θ)가 완만히 감소하고, 또한 광산란 특성이 식 Fy(0°)/Fy(30°)<200을 충족하는 이방성 산란 시트.
  6. 제5항에 있어서, 산란각 θ=0 내지 30°의 범위에서 광산란 특성이 식 Fy(0°)/Fy(30°)<50을 충족하는 이방성 산란 시트.
  7. 제1항에 있어서, 서로 굴절율이 0.001 이상 다른 연속상과 분산상 입자로 구성되어 있고, 분산상 입자의 장축 방향이 필름의 X축 방향으로 배향되어 있는 이방성 산란 시트.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서, 분산상 입자의 단축의 평균 길이가 0.1 내지 10 ㎛인 이방성 산란 시트.
  10. 제7항에 있어서, 두께가 3 내지 300 ㎛이고, 전체 광선 투과율이 85 % 이상 인 이방성 산란 시트.
  11. 제7항에 있어서, 연속상과 분산상의 비율이 연속상/분산상=99/1 내지 50/50(중량비)인 이방성 산란 시트.
  12. 제7항에 있어서, 연속상이 결정성 수지로 구성되고, 분산상이 비결정성 수지로 구성되어 있는 이방성 산란 시트.
  13. 제7항에 있어서, 연속상이 결정성 폴리프로필렌계 수지로 구성되어 있는 이방성 산란 시트.
  14. 제7항에 있어서, 분산상이 비결정성 코폴리에스테르계 수지 및 폴리스티렌계 수지로부터 선택된 1종 이상의 수지로 구성되어 있는 이방성 산란 시트.
  15. 제7항에 있어서, 연속상 및 분산상에 대한 상용화제를 추가로 포함하는 이방성 산란 시트.
  16. 제15항에 있어서, 상용화제가 에폭시화 디엔계 블록 공중합체로 구성되어 있는 이방성 산란 시트.
  17. 제1항에 있어서, 연속상을 구성하는 결정성 폴리프로필렌계 수지, 분산상을 구성하며 비정질 코폴리에스테르계 수지 및 폴리스티렌계 수지로부터 선택된 1종 이상의 수지, 및 상용화제를 구성하는 에폭시화된 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체를 포함하며, 연속상과 분산상과의 비율이 전자/후자= 99/1 내지 50/50(중량비)이고, 분산상과 상용화제와의 비율이 전자/후자= 99/1 내지 50/50(중량비)인 이방성 산란 시트.
  18. 제1항에 있어서, 표면에 필름의 X축 방향 또는 분산상의 장축 방향으로 연장되는 요철부가 형성되어 있는 이방성 산란 시트.
  19. 관형 광원, 이 관형 광원으로부터의 광을 측면으로부터 입사하여 출사면에서 출사시키기 위한 도광 부재, 및 상기 도광 부재와 표시 유닛 사이에 배치되며 상기 관형 광원으로부터의 광에 의해 상기 표시 유닛을 균일하게 조명하기 위한 1개 이상의 이방성 산란 시트를 구비하고 있으며, 상기 이방성 산란 시트가 제1항에 기재한 이방성 산란 시트로 구성되어 있는 면광원 유닛.
  20. 제19항에 있어서, 복수의 이방성 산란 시트를 구비하고 있고, 도광 부재와 표시 유닛 사이에 광산란의 방향성을 서로 달리하여 복수의 이방성 산란 시트가 배치되어 있는 면광원 유닛.
  21. 제20항에 있어서, 도광 부재와 표시 유닛 사이에 분산상의 장축 방향을 서로 직교하는 방향을 향하여 2개의 이방성 산란 시트가 배치되어 있는 면광원 유닛.
  22. 제19항에 있어서, 이방성 산란 시트가 굴절율이 0.001 이상 다른 연속상과 분산상으로 구성되어 있고, 분산상의 장축이 관형 광원의 축 방향으로 배향하고 있는 면광원 유닛.
  23. 제19항에 있어서, 관형 광원의 축 방향을 X축 방향으로 할 때, 이방성 산란 시트가 주요 광산란 방향을 상기 관형 광원의 축 방향에 대하여 직교하는 Y축 방향을 향하여 배치되어 있는 면광원 유닛.
  24. 제19항에 있어서, 도광 부재와 상기 표시 유닛 사이에 배치된 등방성 확산 시트, 프리즘 시트 및 제1항에 기재한 이방성 산란 시트를 구비하고 있는 면광원 유닛.
  25. 제19항에 있어서, 도광 부재의 측부에 관형 광원이 거의 평행하게 인접하여 배치되고, 상기 도광 부재의 이면측에 상기 관형 광원으로부터의 광을 표시 유닛측에 반사하기 위한 반사 부재가 배치되고, 이방성 산란 시트가 상기 도광 부재와 상기 표시 유닛 사이에 배치되어 있는 면광원 유닛.
  26. 제24항에 있어서, 이방성 산란 시트가 프리즘 시트의 프론트측에 배치되어 있는 면광원 유닛.
  27. 표시 유닛, 및 이 표시 유닛을 조명하기 위한 제19항에 기재한 면광원 유닛으로 구성되어 있는 표시 장치.
  28. 제27항에 있어서, 표시 유닛이 투과형 유닛으로 구성되어 있는 표시 장치.
  29. 제27항에 있어서, 표시 유닛이 액정 표시 유닛인 표시 장치.
  30. 제27항에 있어서, 주요 광산란 방향이 표시 유닛의 표시면의 가로 방향을 향하도록 이방성 산란 시트가 배치되어 있고, 관형 광원의 축방향을 X축 방향으로 할 때, 상기 표시면의 가로방향이 상기 X축 방향과 직교하는 Y축 방향인 표시 장치.
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