JP2001272508A - 積層光拡散性フィルム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】光透過性、光拡散性、機械的強度、および生産
性に優れた積層光拡散性フィルムを提供する。 【解決手段】フィルム内部に光拡散成分を有する内部光
拡散性フィルムと、該内部光拡散性フィルムの少なくと
も片側の面に積層された二軸延伸ポリエステルフィルム
からなる積層光拡散性フィルムであり、内部光拡散性フ
ィルムは、好ましくは光透過性樹脂と光拡散成分として
の微粒子で構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶ディスプレイ
のバックライトや照明装置などに好適に用いられる積層
光拡散性フィルムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、パソコン、テレビ、携帯電話など
の表示装置として、液晶を利用したディスプレイが数多
く用いられている。これらの液晶ディスプレイは、それ
自体は発光体でないために、裏側からバックライトを使
用して光を照射することにより表示が可能となってい
る。また、単に光を照射するだけでなく、バックライト
は画面全体を均一に照射せねばならないという要求に応
えるため、サイドライト型もしくは直下型と呼ばれる面
光源の構造をとっている。なかでも、薄型・小型化が望
まれるノート型パソコン等に使用される薄型液晶ディス
プレイ用途には、サイドライト型、つまり画面に対し側
面から光を照射するタイプが適用されている。一般的
に、このサイドライト型バックライトには、光を均一に
伝播・拡散する導光板を利用し液晶ディスプレイ全体を
均一に照射する導光板方式が採用されている。この導光
板には側面から入射した光を垂直方向に出射するようパ
ターンが刻まれており、そのパターンによる不均一な光
の分布を有する。よって、この液晶ディスプレイにおい
て、面内均一性を高めて高品質の画像を得るため、導光
板上に光拡散性フィルムを設置して、光を均一にするこ
とが必要となる。

【０００３】光拡散性フィルムとして要求される性能に
は、光拡散性が大きいことはもとより、光透過性が極め
て高いことが挙げられる。光透過性を高くすることによ
り、バックライトからの光を効率よく利用できるため、
高輝度化・低消費電力化を達成することができる。

【０００４】従来から使用されている光拡散性フィルム
としては、例えば、（１）特開平４−２７５５０１号公
報等に記載の、透明熱可塑性樹脂をシート状に成形後、
表面に物理的に凹凸を付ける加工を施して得られた拡散
シート（以下、光拡散性フィルムと表現する）、また
は、（２）特開平６−５９１０８号公報等に記載の、ポ
リエステル樹脂等透明基材フィルム上に、微粒子を含有
した透明樹脂からなる光拡散層をコーティングして得ら
れた光拡散性フィルム、または（３）特開平６−１２３
８０２号公報等に記載の、透明樹脂中にビーズを溶融混
合し、これを押出し成形して得られた光拡散板（以下、
光拡散性フィルムと表現する）などが挙げられる。上記
（１）および（２）の光拡散性フィルムは、フィルム表
面に形成した凹凸またはコーティングした光拡散層によ
り効果を得る、いわゆる表面光拡散性フィルムである。
一方（３）の光拡散性フィルムは、少なくとも基材内部
にも光拡散成分を有する光拡散性フィルムである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
（１）によって得られる光拡散性フィルムの場合、表面
の凹凸の程度に拡散効果が依存し、良好な拡散性能を発
揮させるためには、細かく、深い凹凸加工が必要となる
が、細かく深い加工を施すことにより、光透過率の低下
を招く結果となる。また、凹凸加工時のフィルムへの損
傷が問題となる。更に、（１）の方法により得られた光
拡散性フィルムの場合、表面凹凸を潰してしまうような
表層への積層はできず、また他材料への接着等もできな
い。

【０００６】また、上記（２）によって得られる光拡散
性フィルムの場合は、一度製膜した透明基材フィルム
に、光拡散層をコーティングするオフラインの工程を要
する欠点を有する。さらに、光拡散層をコーティングし
て得られる光拡散性フィルムの場合、表面の凹凸による
拡散効果も加味しているため、（１）と同様、表層への
積層、および、他材料への接着も拡散効果を低下させ
る。

【０００７】また、（３）によって得られる光拡散性フ
ィルムの場合、（１）や（２）の光拡散性フィルムに比
べ、基材内部にも光拡散成分を有するために、拡散性能
を失わずに表層への積層や他材料への接着なども可能で
ある。しかしながら、（３）の光拡散性フィルムは、平
坦性に劣り、光透過性が悪く、機械的強度も不十分でハ
ンドリングが難しい等の欠点を有する。

【０００８】そこで、本発明者らは、上記課題を解決す
べく鋭意検討を行なった結果、表面が平滑でありなが
ら、光透過性、光拡散性、機械的強度、および生産性に
優れた光拡散性フィルムを見出すことができた。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の積層光拡散性フ
ィルムは、フィルム内部に光拡散成分を有する内部光拡
散性フィルムと、該内部光拡散性フィルムの少なくとも
片側の面に積層された二軸延伸ポリエステルフィルムか
らなることを特徴とする積層光拡散性フィルムである。

【００１０】本発明の積層光拡散性フィルムは、つぎの
好ましい態様を有している。 (a) 内部光拡散性フィルムが、実質的にボイドを含有し
ないこと。 (b) 二軸延伸ポリエステルフィルムが、実質的に非光拡
散性であること。 (c) 二軸延伸ポリエステルフィルムが、接着層を介さず
に積層されていること。 (d) 内部光拡散性フィルムが、少なくとも、光透過性樹
脂と光拡散成分としての微粒子からなること。 (e) 微粒子の形状が実質的に球状であること。 (f) 微粒子の粒径が０．１〜５０μｍであること。 (g) 内部光拡散性フィルムを構成する光透過性樹脂と微
粒子の屈折率差が０．０１以上であること。 (h) 積層光拡散性フィルムの全膜厚が５００μｍ以下で
あること。 (i) 積層光拡散性フィルムの全光線透過率が７０％以上
であり、かつヘイズが７０％以上であること。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の積層光拡散性フィルム
は、フィルム内部に光拡散成分を有する内部光拡散性フ
ィルムの少なくとも片側の面に、少なくとも二軸延伸ポ
リエステルフィルムを積層した構造を有するものであ
る。

【００１２】本発明の内部光拡散性フィルムは、その内
部に光拡散成分を有するものであるが、その素材として
光透過性樹脂が好適である。

【００１３】本発明で好ましく用いられる光透過性樹脂
としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリ
エチレン−２、６−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等のポリエス
テル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリプレピレ
ン等のポリオレフィン、ポリアミド、ポリエーテル、ポ
リエステルアミド、ポリエーテルエステル、ポリ塩化ビ
ニル、ポリメタクリル酸エステル及びこれらを主たる成
分とする共重合体またはこれら樹脂の混合物等を好適に
用いることができる。

【００１４】ここでいう光透過性樹脂の光透過性とは、
可視光領域の光線に関し透明であることをいう。詳しく
は、それら樹脂のみからなる膜厚５００μｍのフィルム
の全光線透過率が７０％以上である樹脂のことを指す。
ここで、全光線透過率はヘーズメーターを用いて測定す
ることができる。

【００１５】また、樹脂の屈折率は一般的に１．３〜
１．７位である。

【００１６】また、本発明で用いられる光拡散成分は、
入射光を拡散するものであればよく、好適には各種の微
粒子が用いられる。

【００１７】本発明で用いられる微粒子としては、例え
ば、ガラス、シリカ、硫酸バリウム、酸化チタン、硫酸
マグネシウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム等の
無機微粒子、またはアクリル樹脂、有機シリコーン樹
脂、ポリスチレン、ポリオレフィン、ポリエステル、尿
素樹脂、ホルムアルデヒド縮合物、フッ素樹脂等の有機
微粒子などを挙げることができる。これら微粒子の形状
は、実質的に球状または真球状であることが望ましい。
ここでいう実質的に球状とは、微粒子の表面において少
なくとも球面となる部分を有する形状であればよい。さ
らに、これら微粒子の凝集体が存在していてもよい。実
質的に球状または真球状の微粒子を用いることにより、
方向性のない均一な拡散効果が得られる。この点におい
て、真球状の微粒子の方がより好ましい。これらは、１
種または２種以上混合して使用することが可能である。
これらの平均粒子径は、通常０．１〜５０μｍであり、
０．１〜３０μｍが更に好ましく、０．１〜２０μｍが
最も好ましい。微粒子の粒径を０．１μｍより大きくす
ることにより、フィルムの全光線透過率を高く、また、
５０μｍより小さくすることによりフィルム強度を低下
させることがなく良好な光拡散効果を得ることができ
る。

【００１８】また、微粒子の屈折率は、光透過性樹脂の
屈折率と異なることが重要である。微粒子と光透過性樹
脂の屈折率が同一であると、樹脂と微粒子の界面におい
て屈折散乱現象が起こらず、結果として所望の光拡散効
果が得られない。さらに、実質的に有効な光拡散性を得
るために、光透過性樹脂と微粒子の屈折率差が０．０１
以上あることが好ましい。屈折率差が０．０１未満では
光拡散効果が小さく、良好な拡散効果を得るためには、
多量の微粒子添加やフィルム膜厚の増大などが必要とな
り、機械的強度が弱くなったり、所望の膜厚より厚すぎ
るなどの影響が出るために好ましくない。

【００１９】本発明の内部光拡散性フィルムの原料とし
て用いられる光透過性樹脂は、事前に均一に溶融混練し
て配合させて作製されたペレットまたは直接混練押出し
機に供給するなどして溶融混練する。ここで成形法につ
いて説明すると、例えば、金型に溶融射出する射出成形
や、押出機からＴダイ等を通して溶融押出する押出成形
等の方法が挙げられる。フィルム状に成形後、必要によ
り延伸工程、熱処理工程等を経て目的の内部光拡散性フ
ィルムを得る。ここで、延伸工程が必要な場合、延伸後
にフィルム中にボイドが生成することがある。フィルム
中に多量のボイドが生成した場合、全光線透過率が低下
することがあるため、熱処理するなどの工程を経てボイ
ドを消滅させることが必要なときがある。

【００２０】また、内部拡散性フィルム中に配合される
微粒子の割合は、求める光拡散性の程度により適宜選択
される。好ましくは、体積分率で１〜７５％、より好ま
しくは１〜５０％である。

【００２１】また、内部拡散性フィルムの全光線透過率
は好ましくは７０％以上、より好ましくは８０％以上、
さらに好ましくは９０％以上であり、ヘイズは好ましく
は７０％以上、より好ましくは８０％以上、さらに好ま
しくは９０％以上である。

【００２２】また、内部光拡散性フィルムは、実質的に
ボイドを含有しないことが好ましい。ここでいうボイド
とは、フィルム内部に生成した微細な気泡を指す。この
ボイドは、フィルム断面を走査型電子顕微鏡や透過型電
子顕微鏡等を用いて確認することができる。

【００２３】本発明の積層光拡散性フィルムは、内部光
拡散性フィルムに二軸延伸ポリエステルフィルムを積層
して構成される。内部光拡散性フィルムだけの単膜から
なるフィルムは、全光線透過率及びヘイズの高いフィル
ムは得られるが、曲げ剛性などのフィルムの機械的強度
に劣るため好ましくない。曲げ剛性が弱いと、製膜後の
取り扱い時に折れ目が入りやすい等ハンドリング上の問
題が生じるため好ましくない。また、内部に含有する光
散乱成分が表面の平坦性を阻害する。よって、本発明の
積層光拡散性フィルムは、機械的強度及び表面の平坦性
に優れた二軸延伸ポリエステルフィルムを積層する。

【００２４】本発明に用いられる二軸延伸ポリエステル
フィルムを構成するポリエステルは特に限定されない
が、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレ
ン−２、６−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またはそれらの共重
合体等が挙げられる。

【００２５】次に、二軸延伸ポリエステルフィルムの製
造方法について説明するが、本発明はこれに限定される
ものではない。上記ポリエステル原料を公知の溶融押出
機でスリット状の口金からシート状に押し出し、キャス
ティングロールで冷却して未延伸フィルムを作製する。
続いて逐次二軸延伸法または同時二軸延伸法を用いて二
軸延伸する。延伸後、熱処理工程を経て求める二軸延伸
フィルムを得ることができる。

【００２６】本発明に用いる二軸延伸ポリエステルフィ
ルムは実質的に非光拡散性であることが望ましい。非光
拡散性であることにより、積層後も全光線透過率を低下
させることがない。詳しくは、ヘイズが１０％以下のフ
ィルムである。

【００２７】二軸延伸ポリエステルフィルムは、内部光
拡散性フィルムの少なくとも片面に積層することによっ
て、積層光拡散性フィルムの機械的強度を向上させるこ
とができる。また、内部光拡散性フィルムの両表面に積
層すれば、機械的強度が向上した上に、更に両表面の平
坦性も確保できるためより好ましい。

【００２８】積層方法としては、シート状に成形した内
部光拡散性フィルムに、二軸延伸ポリエステルフィルム
を接着層を介して貼り付ける方法、内部光拡散性フィル
ムと二軸延伸ポリエステルフィルムを密着させて加熱圧
着させる方法、内部光拡散性フィルムと未延伸ポリエス
テルフィルムを共押出しした後に共に延伸する方法など
が挙げられる。接着層を介する方法は、接着層との界面
で光の反射を招き、全光線透過率が低下する要因となる
ため、好ましくは、接着層は介さない方がよい。また、
共押出し後に延伸する方法の場合、フィルム内にボイド
が生成することがある。多量のボイドが生成した場合、
全光線透過率を低下させることがあるため、熱処理によ
りボイドを消滅させる工程が必要な場合がある。

【００２９】また、本発明の積層光拡散性フィルムの全
膜厚は、５００μｍ以下がよいが、薄膜用途、作業性等
を考慮して、１０〜３００μｍがより好ましく、２０〜
２００μｍがさらに好ましい。また、これら全膜厚のう
ちの、表層二軸延伸ポリエステルフィルムが占める割合
は、特に限定されず、適宜選択される。

【００３０】本発明の積層光拡散性フィルムは、全光線
透過率は好ましくは７０％以上、より好ましくは８０％
以上、さらに好ましくは９０％以上である。全光線透過
率が７０％未満の場合には、積層光拡散性フィルムをデ
ィスプレイに組み込んだ際に、輝度が不十分となる傾向
にあり、高輝度を得るためには低消費電力化が望めな
い。また、本発明の積層光拡散性フィルムのヘイズは好
ましくは７０％以上、より好ましくは８０％以上、さら
に好ましくは９０％以上である。ヘイズが７０％未満の
場合には、平行光の透過率が高くなる傾向にあり、この
場合も輝度に斑が生じやすくなる。

【００３１】これら、全光線透過率およびヘイズは、ヘ
イズメーターを用いて測定される。

【００３２】また、本発明の積層光拡散性フィルムに
は、本発明の効果が失われない範囲内で各種の添加剤を
加えることができる。例えば、顔料、染料、蛍光増白
剤、酸化防止剤、耐熱剤、耐光剤、耐候剤、帯電防止
剤、離型剤などを添加配合することができる。

【００３３】本発明の積層光拡散性フィルムは、液晶デ
ィスプレイのバックライトや照明装置等に好適に用いら
れる。

【００３４】

【実施例】以下、本発明について実施例を挙げて説明す
るが、本発明は必ずしもこれらに限定されるものではな
い。

【００３５】（実施例１）主押出し機に、ポリエチレン
テレフタレート（ＰＥＴ）にイソフタル酸成分を２５ｍ
ｏｌ％共重合させたポリエステル樹脂（屈折率１．６
０）に平均粒径５μｍの真球状シリカ微粒子（屈折率
１．４６）を体積比率で１０％になるように配合したペ
レットを供給し、また別に副押出し機に微粒子を含有し
ない屈折率１．６０のＰＥＴを供給して、所定の方法に
より溶融２層共押出しを行ない、静電印可法により鏡面
のキャストドラム上で冷却して２層積層シートを作製し
た。このとき、キャストドラムに粒子を含有するＰＥＴ
層が接するように押出した。このようにして得られた２
層積層シートを９０℃にて長手方向に３倍延伸し、続い
てテンターで９０℃の予熱ゾーンを通して９５℃で幅方
向に３倍延伸し、さらに２３０℃で熱処理し、全膜厚１
００μｍのフィルムを得た。フィルム中にボイドが生成
したため、得られた延伸フィルムを所望の大きさに切り
取りとり、長手方向および幅方向をその長さが変わらな
いようクリップで固定したまま２３０℃で熱処理して、
求める積層光拡散性フィルムを得た。得られた積層光拡
散性フィルムの断面を切り出し、透過型電子顕微鏡ＨＵ
−１２型（株式会社日立製作所）を用いて断面を観察し
たところ、ボイドは観察されず、消滅していた。

【００３６】得られた積層光拡散性フィルムについて、
全自動直読ヘーズコンピューターＨＧＭ−２ＤＰ（スガ
試験機（株）製）を用いて全光線透過率とヘイズを測定
した。全光線透過率は８８％であり、ヘイズは８７％で
あった。

【００３７】また、得られた積層光拡散性フィルムの拡
散性能を実際に目視で評価するため、次のような実験を
行なった。すなわち、可視光レーザー（Ｈｅ−Ｎｅレー
ザー、波長６３２．８ｎｍ）を、得られた積層光拡散性
フィルムに照射し、透過した光線をスクリーンに投影し
て、入射光線がどの程度の拡がりを示すか観察して評価
した。強度分布が見られず均一で広い拡散範囲をもつも
のを○、著しい強度分布または狭い拡散範囲のものまた
は透過光量が少なく暗いものを×とした。レーザー光線
は、フィルムを通ることにより拡がっており良好に拡散
性能を示すことが分かった。また、表面の平坦性もよ
く、曲げ剛性にも優れていた。結果を表１に示す。

【００３８】（実施例２）主押出し機に、ポリエチレン
テレフタレート（ＰＥＴ）にイソフタル酸成分を２５ｍ
ｏｌ％共重合させたポリエステル樹脂（屈折率１．６
０）に平均粒径５μｍの真球状シリカ微粒子（屈折率
１．４６）を体積比率で１０％になるように配合したペ
レットを供給し、また別に副押出し機に微粒子を含有し
ない屈折率１．６０のＰＥＴを供給して、所定の方法に
より微粒子含有ＰＥＴの表面を無粒子ＰＥＴで溶融３層
共押出しを行ない、静電印可法により鏡面のキャストド
ラム上で冷却して３層積層シートを作製した。この３層
シートは、粒子含有ＰＥＴの両表面を無粒子ＰＥＴで被
覆した構造である。得られた３層積層シートを実施例１
と同様に延伸、熱処理を行ない、全膜厚１００μｍのフ
ィルムを得た。さらに、同様に２３０℃で熱処理して積
層光拡散性フィルムを得た。得られた積層光拡散性フィ
ルムの断面を実施例１と同様に観察したところ、フィル
ム内部にボイドは観察されなかった。

【００３９】得られた積層光拡散性フィルムの全光線透
過率は８７％であり、ヘイズは８５％で、目視による観
察結果も良好な拡散性能を発揮していることがわかっ
た。また、表面の平坦性もよく、曲げ剛性にも優れてい
た。結果を表１に示す。

【００４０】（実施例３〜４）平均粒径１μｍおよび１
０μｍの真球状シリカ（屈折率１．４６）た用いる以外
は、実施例２と同様に３層積層フィルムを製膜し、積層
光拡散性フィルムを得た。

【００４１】得られた積層光拡散性フィルムでは良好な
拡散性能が得られた。また、表面の平坦性もよく、曲げ
剛性にも優れていた。結果を表１に示す。

【００４２】（比較例１）表層にＰＥＴを積層しない、
粒子含有層のみの単膜を、実施例１と同様な工程で製膜
して光拡散性フィルムを得た。この光拡散性フィルムの
全光線透過率は９０％であり、ヘイズは８８％であっ
た。しかしながら、表面の凹凸が大きく平坦性が不足し
ていた。また、実施例１〜４で得られた積層光拡散性フ
ィルムと比較して曲げ剛性に劣り、折れ目が入りやすか
った。

【００４３】（実施例５〜７）ポリエチレンテレフタレ
ート（ＰＥＴ）にイソフタル酸成分を２５ｍｏｌ％共重
合させたポリエステル樹脂（屈折率１．６０）１００重
量部に、球状で平均粒子径約２、８、２０μｍの架橋ア
クリル樹脂微粒子（屈折率１．４７）２０重量部配合し
たペレットを用いた以外は、実施例２と同様に製膜し、
積層光拡散性フィルムを得た。

【００４４】得られた積層光拡散性フィルムでは良好な
拡散性能が得られた。また、表面の平坦性もよく、曲げ
剛性にも優れていた。結果を表１に示す。

【００４５】

【表１】

【００４６】

【発明の効果】本発明によれば、表面が平滑でありなが
ら、光透過性、光拡散性、機械的強度、および生産性に
優れた積層光拡散性フィルムが得られる。

【００４７】本発明の積層光拡散性フィルムは、表面が
平滑で高光透過性・高光拡散性を有するため、液晶ディ
スプレイ部材においてバックライト等に用いることによ
り、高輝度でかつ均一な高品質画像を提供することが可
能となる。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フィルム内部に光拡散成分を有する内部
   光拡散性フィルムと、該内部光拡散性フィルムの少なく
   とも片側の面に積層された二軸延伸ポリエステルフィル
   ムからなることを特徴とする積層光拡散性フィルム。
2. 【請求項２】 内部光拡散性フィルムが、実質的にボイ
   ドを含有しないことを特徴とする請求項１記載の積層光
   拡散性フィルム。
3. 【請求項３】 二軸延伸ポリエステルフィルムが、実質
   的に非光拡散性であることを特徴とする請求項１または
   ２記載の積層光拡散性フィルム。
4. 【請求項４】 二軸延伸ポリエステルフィルムが、接着
   層を介さずに積層されていることを特徴とする請求項１
   〜３のいずれかに記載の積層光拡散性フィルム。
5. 【請求項５】 内部光拡散性フィルムが、少なくとも、
   光透過性樹脂と光拡散成分としての微粒子からなること
   を特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の積層光拡
   散性フィルム。
6. 【請求項６】 微粒子の形状が実質的に球状であること
   を特徴とする請求項５記載の積層光拡散性フィルム。
7. 【請求項７】 微粒子の粒径が０．１〜５０μｍである
   ことを特徴とする請求項５または６記載の積層光拡散性
   フィルム。
8. 【請求項８】 内部光拡散性フィルムを構成する光透過
   性樹脂と微粒子の屈折率差が０．０１以上であることを
   特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の積層光拡散
   性フィルム。
9. 【請求項９】 積層光拡散性フィルムの全膜厚が５００
   μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜８いずれか
   に記載の積層光拡散性フィルム。
10. 【請求項１０】 積層光拡散性フィルムの全光線透過率
    が７０％以上であり、かつヘイズが７０％以上であるこ
    とを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の積層光
    拡散性フィルム。