JP2004354558A

JP2004354558A - 光拡散性フィルム

Info

Publication number: JP2004354558A
Application number: JP2003150451A
Authority: JP
Inventors: Kozo Takahashi; 弘造高橋; Ayako Shimazu; 綾子島津; Motoyuki Suzuki; 基之鈴木
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2003-05-28
Filing date: 2003-05-28
Publication date: 2004-12-16

Abstract

【課題】輝度特性に優れた光拡散性フィルムを提供する。
【解決手段】フィルム中のスチレン系エラストマーが２〜３０重量％であって、スチレン系エラストマーが最大径と最小径が異なる異形粒子状にフィルム内部に分散しており、該スチレン系エラストマーの平均異形度（＝最大径／最小径）が１．２以上であることを特徴とする光拡散性フィルム。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光拡散性フィルムに関するものであり、特に液晶表示装置等の平面表示装置に用いる面光源用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、テレビあるいは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、裏側から面光源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。面光源は、単に光を照射するだけでなく、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がとられている。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、すなわち画面に対し側面から光を照射するタイプの面光源が適用されている。一般的に、この種のサイドライト型面光源には、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に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。従って、この種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】
また、さらに輝度を向上させる目的で、断面が三角形状のプリズム列が多数ストライプ状に並べられたプリズムシートを、光拡散性フィルム上に重ねて使用する。使用するプリズムシートの枚数は用途に依存し、例えば水平方向の視野角を広く確保したい場合はプリズム列が水平方向になるように一枚だけの設置、また、真正面だけの輝度が必要なノートパソコン用途などの場合では、プリズム列が互いに垂直に交わるように２枚使用する。つまり、プリズムシートまで重ねた際の面光源の輝度が非常に重要となってくる。
【０００４】
ここで、面光源を構成する部材の性能が輝度に密接に関わってくる。特に、光拡散性フィルムとプリズムシートとの組み合わせにより輝度が著しく変化する。これら部材フィルムの相性を合わせ、光の利用効率を高め、正面方向への指向化が重要である。
【０００５】
光拡散性フィルムとしては、現在様々な形状のものが提案されている。
【０００６】
最近、液晶ディスプレイ部材分野において、さらなる高性能化、高効率化、薄型化、軽量化などが要求されている中で、これらの実現に向け、例えば表面加工による多機能化、フィルムの重ね合わせ・接着等が検討されており、表面が平滑で内部に拡散成分を含有した内部拡散型の光拡散性フィルム（内部光拡散性フィルムということがある）が考案されている。例えば、２種類の透明熱可塑性樹脂を溶融混練して形成された海島構造を含有する光拡散性フィルム等が挙げられる（例えば特許文献１）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−１６２５０８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような内部光拡散性フィルムは、光を均一化すればするほど、正面方向への指向性が低下し、高輝度化には繋がらず、拡散性を確保しつつ面光源ユニット全体として高輝度化することが困難であった。そこで、本発明の課題は、拡散性に優れながら、高輝度化を達成しうる光拡散性フィルムを提供することにある。
【０００９】
【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性フィルムは、主として次の構成を有する。すなわち、スチレン系エラストマーを２〜３０重量％含む光拡散フィルムであって、スチレン系エラストマーが異形粒子状にフィルム内部に分散しており、かつスチレン系エラストマーの平均異形度が１．２以上であることを特徴とする光拡散性フィルムである。
【００１０】
本発明の光拡散性フィルムは、次の好ましい態様を有している。
（ａ）ポリエステル成分を７０〜９８重量％含むこと。
（ｂ）少なくとも片面にスチレン系エラストマーを含有しないポリエステル層を積層してなること。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明ではフィルム中にスチレン系エラストマーを２〜３０重量％含むことが必要であるが、光拡散性の点から好ましくは５〜２０重量％である。ここでスチレン系エラストマーの例としてはスチレン−ブタジエン−スチレンコポリマー（ＳＢＳ）、スチレン−エチレン／ブチレン−スチレンコポリマー（ＳＥＢＳ）、スチレン−イソプレン−スチレンコポリマー（ＳＩＳ）、スチレン−エチレン／プロピレンコポリマー（ＳＥＰ）、スチレン−アクリロニトリル（ＳＡＮ）などが挙げられる。中でもスチレン−エチレン／ブチレン−スチレンコポリマー（ＳＥＢＳ）が耐熱性等の点から好ましい。スチレン系エラストマーの添加量が２重量％未満では光拡散性が不十分となり、また３０重量％を越えるとフィルムの製膜性や平面性、加工性等に不具合が生じやすくなってしまう。
【００１２】
本発明においてはスチレン系エラストマーがフィルム内部で異形粒子状に分散していることが必要であるが、ここで異形粒子とは粒子の最大径と最小径が異なるものをいう。
【００１３】
これら異形粒子を分散させる媒体の材質としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂などの樹脂や、無機物などが挙げられるが、中では熱可塑性樹脂が好ましく用いられる。好ましく用いられる熱可塑性樹脂としては、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系樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプレピレン、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン系樹脂、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）アクリル酸エステルおよ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が挙げられる。特に本発明においては、フィルムを構成する主成分の樹脂としてポリエステルが好ましく、中でもポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−２、６−ナフタレートまたはこれらを主たる成分とする共重合体や混合物等のポリエステル系樹脂が特に好ましく用いられ、特にポリエステル成分を７０〜９８重量％含むことが耐熱性、生産安定性等の点から好ましい。
【００１４】
また、本発明の光拡散性フィルムは、各異形粒子の最大径方向を平均した方向である配向主軸がフィルム面内方向にあり、導光板表面に於いて該光拡散性フィルムの配向主軸を入光辺に対して垂直方向になるように配置することが好ましい。本発明の光拡散性フィルムは、フィルム面内において、配向主軸方向とそれに垂直な方向での光拡散性が異なる。つまり、偏った異方拡散性を示すフィルムである。本発明において面光源が、光出斜面に対して導光板の側面から光源により光を導入する方式である場合には、光拡散性フィルムと組み合わせない場合の導光板のみの配光特性は、非常に偏った分布を示す。この偏った分布をもつ導光板に対して、本発明の光拡散性フィルムの配置を採用することにより、拡散性は維持しながら効率よく光線を正面方向に指向させることが可能となり、一層の高輝度化が実現できる。
【００１５】
本発明において、フィルム中のスチレン系エラストマーの最大径と最小径の比であらわされる平均異形度は１．２以上であることが必要であり、好ましくは１．５以上１０００以下、さらに好ましくは２以上５００以下である。最大径と最小径の比をかかる好ましい範囲とすることで大きな異方拡散性を示すことができる。また、異形粒子をフィルム面に垂直な方向（光出射方向）から観察した際の形状も最大径、最小径を有する異方形状を有することが好ましく、この場合も、平均異形度は１．２以上であることが好ましい。
【００１６】
次に、本発明の光拡散性フィルムの製造方法の一例を説明する。
ポリエステル樹脂にスチレン系エラストマーをブレンドし、所定の延伸処理を行うことにより光拡散性フィルムを得る。具体的には、ポリエステル樹脂の海とスチレン系エラストマーの島からなる海島構造を有する押出シートを延伸することによってスチレン系エラストマーからなる異形粒子が生成する。これは、延伸性の異なる２つの樹脂を一軸または二軸延伸することにより生じる現象である。ここで、ポリエステル樹脂とスチレン系エラストマーの種類を選定すること、押出条件や縦方向およびまたは横方向の延伸条件を制御することにより、異方形状を有するスチレン系エラストマー粒子を形成することができるのである。例えば、一軸延伸の場合、延伸した分だけスチレン系エラストマーが延伸方向に延びて棒状となり、二軸延伸の場合、縦横の延伸倍率、延伸条件を工夫することによりスチレン系エラストマーの形状に異方性を付与することができる。
【００１７】
また、延伸により気泡が発生した場合、フィルムの熱固定での熱処理温度を適切な条件に合わせることにより気泡を消失させることが拡散性を向上させる点から好ましい。
【００１８】
また本発明においては、光拡散性フィルムの少なくとも片面にスチレン系エラストマーを含有しないポリエステル層を積層することが製造工程上あるいは光拡散性フィルムを後加工する点から好ましい。
【００１９】
また、本発明に用いられる光拡散性フィルムの全膜厚は、薄膜用途や作業性等を考慮すると、１０〜５００μｍが好ましく、２０〜３００μｍがさらに好ましい。また、ポリエステル層を積層した場合は、表層側の樹脂層が占める割合は、通常は１〜５０μｍの範囲で選択され、好ましくは１〜３０μｍである。
【００２０】
また、本発明の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。添加剤を添加する層は、光拡散層、表層側の熱可塑性樹脂からなる樹脂層、またはその他の層であってもよい。添加配合する添加剤の例としては、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、相溶化剤などを挙げることができる。また、本発明の光拡散性フィルムの表面に、帯電防止層やハードコート層などを形成することも可能である。
［特性の測定方法および評価方法］
本発明の特性値に関しての評価方法、評価基準を下記に示す。
（１）平均異形度
（株）日立製作所製の透過型電子顕微鏡Ｓ−２１００Ａ型を用い、フィルムの任意の５点についてフィルムの断面（切断面は、フィルム面に対して垂直であれば、フィルム面方向に関しては任意とする）を観察して写真を撮影し、スチレン系エラストマーの最大径（長径）と最小径（短径）を測定する。測定はそれぞれの方向で５個ずつ（についておこない、その平均値を求める。異形度は、各々について長径を短径で除した値を求め、その平均値を求める。
【００２１】
【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。
【００２２】
（実施例１）
主押出し機に、ＰＥＴＧ６７６３（イーストマン社製）９０重量％、ＳＥＢＳ（旭化成（株）製タフテックＨ１０６２）１０重量％を混合したチップを供給し、また別に副押出し機に、平均粒径０．１μｍの単分散シリカ粒子を０．１％含有するＰＥＴを供給して、所定の方法により両側表層にＰＥＴを有する溶融３層共押出を行ない、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。このようにして得られた３層積層シートを８５℃にて長手方向に４倍延伸し、続いてテンターで９０℃の予熱ゾーンを通して１５０℃で幅方向に３倍延伸し、その後２２０℃で１０秒間、さらに１５０℃で５秒間熱処理し、全膜厚１２５μｍの光拡散性フィルムを得た。表面層の厚さは片側１０μｍであった。
【００２３】
得られたフィルムの内層は、ＳＥＢＳが楕円状に分散されていた。またＳＥＢＳは長手方向に配向しており、異形度は１４であった。
【００２４】
５インチの直管一灯サイドライト型面光源の導光板上に、ボイドの最大径方向（配向方向）が、入光辺に垂直になるように置き、正面輝度を測定した。導光板のみの正面輝度が４５０ｃｄ／ｍ^２であるのに対し、５５０ｃｄ／ｍ^２の高輝度が得られた。
【００２５】
（実施例２）
主押出し機に、ＰＥＴＧ６７６３（イーストマン社製）８０重量％、ＳＥＢＳ（旭化成（株）製タフテックＨ１０４１）２０重量％を混合したチップを供給し、また別に副押出し機に、平均粒径０．１μｍの単分散シリカ粒子を０．１％含有するＰＥＴを供給して、所定の方法により両側表層にＰＥＴを有する溶融３層共押出を行ない、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。このようにして得られた３層積層シートを９０℃にて長手方向に２．５倍延伸し、続いてテンターで９０℃の予熱ゾーンを通して１１０℃で幅方向に４．１倍延伸し、その後２２０℃で１０秒間、さらに１５０℃で５秒間熱処理し、全膜厚１２５μｍの光拡散性フィルムを得た。表面層の厚さは片側１０μｍであった。
【００２６】
得られたフィルムの内層は、ＳＥＢＳが楕円状に分散されていた。またＳＥＢＳは横方向に配向しており、異形度は２５であった。
【００２７】
５インチの直管一灯サイドライト型面光源の導光板上に、ボイドの最大径方向（配向方向）が、入光辺に垂直になるように置き、正面輝度を測定した。導光板のみの正面輝度が４５０ｃｄ／ｍ^２であるのに対し、６５０ｃｄ／ｍ^２の高輝度が得られた。
【００２８】
（実施例３）
主押出し機に、イソフタル酸を２５モル％共重合したＰＥＴ（ＩＶ０．７５）９５重量％、ＳＥＢＳ（旭化成（株）製タフテックＨ１０６２）５重量％を混合したチップを供給し、また別に副押出し機に、平均粒径０．１μｍの単分散シリカ粒子を０．１％含有するＰＥＴを供給して、所定の方法により両側表層にＰＥＴを有する溶融３層共押出を行ない、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。このようにして得られた３層積層シートを８５℃にて長手方向に４倍延伸し、続いてテンターで９０℃の予熱ゾーンを通して１５０℃で幅方向に３倍延伸し、その後２２０℃で１０秒間、さらに１５０℃で５秒間熱処理し、全膜厚１２５μｍの光拡散性フィルムを得た。表面層の厚さは片側１０μｍであった。
【００２９】
得られたフィルムの内層は、ＳＥＢＳが楕円状に分散されていた。またＳＥＢＳは長手方向に配向してしており、異形度は８であった。
【００３０】
５インチの直管一灯サイドライト型面光源の導光板上に、ボイドの最大径方向（配向方向）が、入光辺に垂直になるように置き、正面輝度を測定した。導光板のみの正面輝度が４５０ｃｄ／ｍ^２であるのに対し、５００ｃｄ／ｍ^２の高輝度が得られた。
【００３１】
（実施例４）
主押出し機に、イソフタル酸を２５モル％共重合したＰＥＴ（ＩＶ０．６）９２重量％、ＳＥＢＳ（旭化成（株）製タフテックＨ１０６２）８重量％を混合したチップを供給し、また別に副押出し機に、平均粒径０．１μｍの単分散シリカ粒子を０．１％含有するＰＥＴを供給して、所定の方法により両側表層にＰＥＴを有する溶融３層共押出を行ない、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。このようにして得られた３層積層シートを８５℃にて長手方向に２．８倍延伸し、続いてテンターで９０℃の予熱ゾーンを通して１５０℃で幅方向に２．８倍延伸し、その後２２０℃で１０秒間、さらに１５０℃で５秒間熱処理し、全膜厚１２５μｍの光拡散性フィルムを得た。表面層の厚さは片側１０μｍであった。
【００３２】
得られたフィルムの内層は、ＳＥＢＳが楕円状に分散されていた。またＳＥＢＳは長手方向に配向してしており、異形度は３であった。
【００３３】
５インチの直管一灯サイドライト型面光源の導光板上に、ボイドの最大径方向（配向方向）が、入光辺に垂直になるように置き、正面輝度を測定した。導光板のみの正面輝度が４５０ｃｄ／ｍ^２であるのに対し、４７５ｃｄ／ｍ^２の高輝度が得られた。
【００３４】
（比較例１）
実施例１において、ＳＥＢＳの代わりに汎用のポリメチルペンテンを用いる以外は同様にしてフィルムを作製した。得られたフィルムの内層は、ポリメチルペンテンが分散されており、異形度は１．１であった。
【００３５】
５インチの直管一灯サイドライト型面光源の導光板上にフィルムを設置し、正面輝度を測定した。導光板のみの正面輝度が４５０ｃｄ／ｍ^２であるのに対し、４２０ｃｄ／ｍ^２の輝度が得られた。
【００３６】
（比較例２）
主押出し機に、ＰＥＴＧ６７６３（イーストマン社製）９０重量％、ＳＥＢＳ（旭化成（株）製タフテックＨ１０６２）１．５重量％を混合したチップを供給し、また別に副押出し機に、平均粒径０．１μｍの単分散シリカ粒子を０．１％含有するＰＥＴを供給して、所定の方法により両側表層にＰＥＴを有する溶融３層共押出を行ない、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。このようにして得られた３層積層シートを８５℃にて長手方向に４倍延伸し、続いてテンターで９０℃の予熱ゾーンを通して１５０℃で幅方向に３倍延伸し、その後２２０℃で１０秒間、さらに１５０℃で５秒間熱処理し、全膜厚１２５μｍの光拡散性フィルムを得た。表面層の厚さは片側１０μｍであった。
【００３７】
得られたフィルムの内層は、ＳＥＢＳが楕円状に分散されていた。またＳＥＢＳは長手方向に配向しており、異形度は１７であった。
【００３８】
５インチの直管一灯サイドライト型面光源の導光板上に、ボイドの最大径方向（配向方向）が、入光辺に垂直になるように置き、正面輝度を測定した。導光板のみの正面輝度が４５０ｃｄ／ｍ^２であるのに対し、４４５ｃｄ／ｍ^２の輝度となり殆ど効果が見られなかった。
【００３９】
（比較例３）
主押出し機に、ＰＥＴＧ６７６３（イーストマン社製）９０重量％、ＳＥＢＳ（旭化成（株）製タフテックＨ１０６２）３５重量％を混合したチップを供給し、また別に副押出し機に、平均粒径０．１μｍの単分散シリカ粒子を０．１％含有するＰＥＴを供給して、所定の方法により両側表層にＰＥＴを有する溶融３層共押出を行ない、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。このようにして得られた３層積層シートを８５℃にて長手方向に４倍延伸し、続いてテンターで９０℃の予熱ゾーンを通して１５０℃で幅方向に３倍延伸し、その後２２０℃で１０秒間、さらに１５０℃で５秒間熱処理したが、破れが頻発しフィルムを採取することができなかった。
【００４０】
【発明の効果】
本発明光拡散性フィルムは、スチレン系エラストマーがフィルム内部に平均異形度（＝最大径／最小径）１．２以上で分散させたので輝度特性に優れた面光源が得られる。

Claims

スチレン系エラストマーを２〜３０重量％含む光拡散フィルムであって、スチレン系エラストマーが異形粒子状にフィルム内部に分散しており、かつ、スチレン系エラストマーの平均異形度が１．２以上である光拡散性フィルム。
ポリエステル成分を７０〜９８重量％含む請求項１記載の光拡散性フィルム。
少なくとも片面にスチレン系エラストマーを含有しないポリエステル層を積層してなる請求項１または２に記載の光拡散性フィルム。