JP4049884B2 - 光拡散層及びその用途 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光拡散層に関し、更に詳しくは、反射型液晶表示素子に有用な光拡散層に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、各種ディスプレイには、液晶表示素子が用いられているが、近年、バックライト等を設けた透過型液晶表示素子に代わって、省電力化を目的とした反射型液晶表示素子が現れてきた。
かかる液晶表示素子は、背面に反射板（鏡）を設けて、表面からの入射光を反射させて、コントラストの高い表示をさせようとするものであるが、該入射光が直接反射すると、液晶層の表示パターンと反射板上に写る影との間に基板ガラスの厚さ分の視差が生じて、斜めから見ると二重像に見えるという欠点があった。
この欠点を解決すべく、特開平８−２０１８０２号公報には、後方散乱特性がほとんど無く、前方散乱特性が強い散乱板を用いることが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の公報には、後方散乱特性がほとんど無く、前方散乱特性が強い散乱板を用いることは記載されているものの、該散乱板の詳細には触れられていない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者は、かかる散乱板として有用な光拡散層について鋭意研究した結果、バインダー樹脂と充填剤からなり、表面粗さ（Ｒａ）が０．１５μｍ以下で、かつ内部ヘイズ（Ｈｉ）と外部ヘイズ（Ｈｏ）の比（Ｈｉ／Ｈｏ）が２〜１０００である光拡散層が、上記の目的に合致することを見いだし本発明を完成するに至った。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について具体的に説明する。
本発明の光拡散層は、バインダー樹脂と充填剤からなるもので、後述する表面粗さ（Ｒａ）及び内部ヘイズ（Ｈｉ）と外部ヘイズ（Ｈｏ）の関係を満足していれば、特に限定されないが、バインダー樹脂としては、アクリル系樹脂、酢酸セルロース系樹脂、アクリルウレタン系樹脂、ポリエステルアクリレート系樹脂、エポキシアクリレート系樹脂、セロファン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂、メラミン系樹脂、ポリスルフォン系樹脂、フッ素系樹脂、シリコン系樹脂等を挙げることができ、表面硬度の点と表面に光散乱体を含有・分布させる等の理由により、上記に記載した樹脂中の熱硬化型，紫外線硬化型，電子線硬化型の樹脂又はこれらの処理を組み合わせた型の樹脂が好ましく、更に工業的簡便性の点では紫外線硬化型樹脂が実用的である。
【０００６】
ここで使用する紫外線硬化型樹脂は、紫外線を照射することにより光硬化するものであれば特に限定されるものでなく、これらの樹脂は通常公知の光増感剤とともに使用される。かかる樹脂としては、上記の中でもアクリル系系樹脂、アクリルウレタン系樹脂、ポリエステルアクリレート系樹脂、エポキシアクリレート系樹脂、シリコン系樹脂等を挙げることができ、該アクリルウレタン系樹脂としては、一般にポリエステルポリオールにイソシアネートモノマーもしくはプレポリマーを反応させ、得られた生成物に更に２−ヒドロキシルエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシルプロピル（メタ）アクリレート等の水酸基を有するアクリレート、メタアクリレート系のモノマーを反応させることにより得られる。該ポリエステルアクリレート系樹脂としては、一般にポリエステルポリオールに、２−ヒドロキシルエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシルプロピル（メタ）アクリレート等の水酸基を有する、アクリレート、メタアクリレート系のモノマーを反応させることにより得られる。また該エポキシアクリレート系樹脂としては、エポキシアクリレートをオリゴマーとし、これに反応性希釈剤、光反応開始剤を添加し反応させて得られる。反応性希釈剤としては、アクリル酸エトキシエトキシエチル、アクリル酸テトラヒドロフリル、酢酸ブチルジューキゾール等が使用され、光反応開始剤としては、ベンゾインエーテル誘導体、アセトフェノン誘導体、オキシムケトン誘導体、ベンゾフェノン誘導体、チオキサンケトン誘導体、アントラキノン誘導体等が使用される。
【０００７】
また、充填剤としては、特に限定されないが、屈折率が１．０〜１．７（更には１．３〜１．６）のものが好ましく、具体的にはシリコン系化合物、フッ素系化合物、アクリル系化合物、スチレン系化合物、メラミン系化合物、ベンゾグアナミン系化合物等を挙げることができ、好適にはシリコン系化合物、フッ素系化合物、アクリル系化合物、スチレン系化合物が用いられる。
該充填剤は、形状的には真球形状と不定形状の２種を併用することが、表示特性の点で好ましく、該充填剤の配合量は、バインダー樹脂１００重量部に対して１〜２００重量部であることが好ましく、１重量部未満では、添加効果が得られず、逆に２００重量部を越えると表示像の鮮明さの低下につながって好ましくない。更に好ましくは１０〜２００重量部である。
【０００８】
本発明においては、上記の如きバインダー樹脂と充填剤を用いて得られる光拡散層の表面粗さ（Ｒａ）を０．１５μｍ以下とし、かつ内部ヘイズ（Ｈｉ）と外部ヘイズ（Ｈｏ）の比（Ｈｉ／Ｈｏ）を２〜１０００（更には５〜７００）とすることに最大の特徴を有するもので、バインダー樹脂や充填剤の種類を選択することにより、内部ヘイズ（Ｈｉ）と外部ヘイズ（Ｈｏ）の比（Ｈｉ／Ｈｏ）をコントロールすることが可能で、特に製造方法は限定されず、かかる比が２未満では前方散乱板の効果が得られず、逆に１０００を越えると表示の鮮明さが確保できず本発明の目的を達成することができない。
本発明においては、バインダー樹脂の屈折率と充填剤の屈折率の差を、０．０２〜０．５に調節することも好ましく、かかる屈折率の差が０．０２未満では光拡散性が低下し、逆に０．５を越えると表示特性の低下につながって好ましくない。更に好ましくは０．０２〜０．４である。
【０００９】
本発明の光拡散層は、上記の如きバインダー樹脂と充填剤を混合して、硬化させて光拡散層とするのであるが、具体的には上記充填剤（フィラー）を上記バインダー樹脂に、サンドミル、コボルミル、三本ロール、ディスパー等の公知の分散混合装置を使用して均一分散させてドープを作製した後に、かかるドープを流延キャスト、ダイキャスト、スプレーコート、グラビアコート、マイクログラビアコート、ロールコート、バーコート、ダイコート、スピンコート、ディップコート、静電気ヘリオフォンコーティング等の公知の方法により製膜或いは塗布させ硬化させることにより得ることができ、かかる層の厚みは１〜１００μｍ（更には１〜７５μｍ）が好ましい。更に本発明の光拡散層は、予め上記の如き方法で製膜・硬化させてフィルム状しておくことも可能である。
【００１０】
また、本発明の光拡散層には、上記のバインダー樹脂と充填剤以外に、界面活性剤を併用することも表示特性を向上させる点で好ましく、かかる界面活性剤としては、シリコーン系化合物、フッ素系化合物、リン系化合物、アルミニウム系化合物、チタン系化合物等を用いることができ、かかる界面活性剤の配合量は、バインダー樹脂１００重量部に対して０．００１〜１０重量部であることが好ましく、０．００１重量部未満では、添加効果が得られず、逆に１０重量部を越えると層の強度が低下して好ましくない。更に好ましくは０．０１〜１０重量部である。
【００１１】
かくして得られた本発明の光拡散層は、良好な光拡散性を示し、各種液晶表示素子に有用で、具体的には、光拡散層／偏光板、偏光板／光拡散層／位相差板、偏光板／位相差板／光拡散層、位相差板／偏光板／光拡散層等の構成で各種の反射型液晶表示素子に用いられる。
【００１２】
【実施例】
次に実施例を挙げて更に詳しく説明する。
実施例１
紫外線硬化型アクリル系樹脂（屈折率１．５２）１００重量部に、充填剤として平均粒子径３μｍの真球状アクリル系樹脂（綜研化学社製の『ファインパウダー ＭＸ３００』、屈折率１．４９）３部及び平均粒子径３μｍの不定形フィラー（富士シリシア化学社製の『サイリシア５４０』、屈折率１．５０）３部を混合して、ドープを調製した。
次いで、かかるドープをスクリュー撹拌機で撹拌後、離型処理をしたＰＥＴフィルム上に塗布して、１００℃で加熱後、紫外線照射して、厚み１０μｍの本発明の光拡散層（フィルム）を得た。
得られた光拡散層の表面粗さ（Ｒａ）は０．０５μｍで、かつ内部ヘイズ（Ｈｉ）は７０で外部ヘイズ（Ｈｏ）は１で、その比（Ｈｉ／Ｈｏ）は７０であった。
尚、内部ヘイズ（Ｈｉ）及び外部ヘイズ（Ｈｏ）の測定にあたっては、全ヘイズ（Ｈｉ＋Ｈｏ）を測定後、内部ヘイズ（Ｈｉ）を測定（光拡散層の表面にバインダー樹脂と同様の屈折率の樹脂をコートする等して、外部ヘイズの影響をなくして測定）して、外部ヘイズ（Ｈｏ）を算出した。
【００１３】
かかる本発明の光拡散層をフロント偏光板上に貼合して、反射型の液晶表示素子として、１０人の評価人（パネラー）にて、表示品位について、以下の基準で目視評価を行った。
○ −−− ７人以上が視認性良好と判断
× −−− ４人以上が視認性不良と判断
【００１４】
実施例２
実施例１において、更に界面活性剤として、フッ素系化合物（大日本インキ化学工業社製『メガファック Ｆ−１７７』）を１部併用した以外は同様に行って、表面粗さ（Ｒａ）が０．０４μｍで、かつ内部ヘイズ（Ｈｉ）が７５で外部ヘイズ（Ｈｏ）が１で、その比（Ｈｉ／Ｈｏ）が７５の光拡散層を得て、同様に評価を行った。
【００１５】
実施例３
実施例１において、充填剤として平均粒子径２０μｍの真球状アクリル系樹脂（綜研化学社製の『ファインパウダー ＳＰＧ７０Ｃ』、屈折率１．４９）１０部のみを用いた以外は同様に行って、表面粗さ（Ｒａ）が０．１μｍで、かつ内部ヘイズ（Ｈｉ）が８０で外部ヘイズ（Ｈｏ）が２で、その比（Ｈｉ／Ｈｏ）が４０の光拡散層を得て、同様に評価を行った。
【００１６】
実施例４
実施例１において、充填剤として平均粒子径２０μｍの真球状アクリル系樹脂（綜研化学社製の『ファインパウダー ＳＰＧ７０Ｃ』、屈折率１．４９）５部及び平均粒子径２５μｍの真球状アクリル系樹脂（綜研化学社製の『ファインパウダー ＳＰＧ１００Ｃ』、屈折率１．４９）５部を用いた以外は同様に行って、表面粗さ（Ｒａ）が０．０４μｍで、かつ内部ヘイズ（Ｈｉ）が６５で外部ヘイズ（Ｈｏ）が１で、その比（Ｈｉ／Ｈｏ）が６５の光拡散層を得て、同様に評価を行った。
【００１７】
実施例５
実施例１において、充填剤として平均粒子径３μｍの真球状アクリル系樹脂（綜研化学社製の『ファインパウダー ＭＸ３００』、屈折率１．４９）７部及び平均粒子径３μｍの真球状シリコーン系樹脂（東芝シリコーン社製の『トスパール １３０』、屈折率１．４２）５部を用いた以外は同様に行って、表面粗さ（Ｒａ）が０．０３μｍで、かつ内部ヘイズ（Ｈｉ）が６０で外部ヘイズ（Ｈｏ）が０．５で、その比（Ｈｉ／Ｈｏ）が１２０の光拡散層を得て、同様に評価を行った。
【００１８】
比較例１
実施例１において、ドープの塗布量を調整して光拡散層の厚みを０．５μｍとして、表面粗さ（Ｒａ）が０．２０μｍで、かつ内部ヘイズ（Ｈｉ）が８０で外部ヘイズ（Ｈｏ）が４で、その比（Ｈｉ／Ｈｏ）が８０の光拡散層を得て、同様に評価を行った。
【００１９】
比較例２
実施例１において、充填剤をそれぞれ０．５部とし、かつドープの塗布量を調整して光拡散層の厚みを０．７μｍとして、表面粗さ（Ｒａ）が０．０５μｍで、かつ内部ヘイズ（Ｈｉ）が３で外部ヘイズ（Ｈｏ）が２で、その比（Ｈｉ／Ｈｏ）が１．５の光拡散層を得て、同様に評価を行った。
【００２０】
比較例３
実施例１において、ドープの塗布量を調整して光拡散層の厚みを３００μｍとして、表面粗さ（Ｒａ）が０．０２μｍで、かつ内部ヘイズ（Ｈｉ）が７５で外部ヘイズ（Ｈｏ）が０．０５で、その比（Ｈｉ／Ｈｏ）が１５００の光拡散層を得て、同様に評価を行った。
【００２１】
実施例と比較例の評価結果を表１に示す。
【表１】

【００２１】
【発明の効果】
本発明の光拡散層は、バインダー樹脂と充填剤からなり、表面粗さ（Ｒａ）及び内部ヘイズ（Ｈｉ）と外部ヘイズ（Ｈｏ）の比（Ｈｉ／Ｈｏ）が特定の値を示すため、光拡散性が良好で、反射型の液晶表示素子等に有用で、その実装時には良好な表示品位を得ることができ、ワープロ、パソコン、テレビジョン、カーナビゲーション等のディスプレー用途に大変有用である。

Claims (12)

1. バインダー樹脂と充填剤からなり、表面粗さ（Ｒａ）が０．１５μｍ以下で、かつ内部ヘイズ（Ｈｉ）と外部ヘイズ（Ｈｏ）の比（Ｈｉ／Ｈｏ）が２〜１０００であることを特徴とする光拡散層。
2. 内部ヘイズ（Ｈｉ）が５％以上であることを特徴とする請求項１記載の光拡散層。
3. バインダー樹脂が、アクリル系樹脂、酢酸セルロース系樹脂、アクリルウレタン系樹脂、ポリエステルアクリレート系樹脂、エポキシアクリレート系樹脂、セロファン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂、メラミン系樹脂、ポリスルフォン系樹脂、フッ素系樹脂、シリコン系樹脂から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項１または２記載の光拡散層。
4. 充填剤が、シリコン系化合物、フッ素系化合物、アクリル系化合物、スチレン系化合物から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の光拡散層。
5. 充填剤として屈折率の異なる２種以上の充填剤を併用することを特徴とする請求項１〜４いずれか記載の光拡散層。
6. バインダー樹脂の屈折率と少なくとも１種の充填剤の屈折率の差が、０．０２〜０．５であることを特徴とする請求項５記載の光拡散層。
7. 充填剤として真球形状と不定形状の２種の充填剤を併用することを特徴とする請求項１〜６いずれか記載の光拡散層。
8. 充填剤の配合量がバインダー樹脂１００重量部に対して１〜２００重量部であることを特徴とする請求項１〜７いずれか記載の光拡散層。
9. 更に界面活性剤を配合してなることを特徴とする請求項１〜８いずれか記載の光拡散層。
10. 界面活性剤が、シリコーン系化合物、フッ素系化合物、リン系化合物、アルミニウム系化合物、チタン系化合物の少なくとも１種以上であることを特徴とする請求項９記載の光拡散層。
11. 界面活性剤の配合量がバインダー樹脂１００重量部に対して０．００１〜１０重量部であることを特徴とする請求項９または１０記載の光拡散層。
12. 請求項１〜１１いずれかに記載の光拡散層を用いたことを特徴とする反射型液晶表示素子。