JP4959307B2 - 光拡散フィルム、光拡散積層フィルム、及びそれらを用いた光学部材 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置のバックライト等の照明装置に用いて好適な光拡散フィルム及びそれを積層した光学部材に関するものである。

液晶表示装置には各種光学素子が使用されており、例えば、バックライトには光反射素子、光拡散素子、プリズム素子、偏光素子等が広く用いられている。
これら光学素子のうち光拡散素子としては、基材中に基材と異なる屈折率を有する球状や不定形のフィラーを含有・分散させたものや、レプリカ法によりフィルム表面の樹脂層に多数の微細な凹凸を形成したもの、透明フィルムの一方の面上に球状や不定形のフィラーを含有する塗料を塗工したもの等が知られている。これらの光拡散素子に細い直線光を垂直入射させると、図２（ｂ）に示すように透過光の光像が円形状を呈するものが一般的であった。このように、透過光の拡散性が方位角に依存せずに、円形状に拡散されている状態を、本明細書では等方性の光拡散と呼ぶことにする。

近年、光拡散素子として、等方性拡散でなく、特定方向に偏って拡散される異方性光拡散素子が提案されている。すなわち、異方性光拡散素子に光を入射した場合、その透過光から得られる光像は円形ではなく、直線状や楕円形状等といった方位角依存性を示すものになる。
このような異方性光拡散素子としては、例えば次のような特許文献が開示されている。
特許文献１及び２には、繊維状粒子又は針状粒子を基材中に分散し、一方向に配向させた投射スクリーンが開示されている。
特許文献３〜５には、透明マトリックス中にこれとは異なる屈折率の棒状樹脂を同一方向に配向分散させてなる投射スクリーンや光拡散性シートが開示されており、これらは、屈折率の異なる海島構造の樹脂組成物を延伸加工して島に相当する樹脂微粒子を棒状に変形・配向させることにより製造できることが記載されている。
特許文献６には、繊維状粒子や樹脂微粒子の代わりに棒状の気泡をシート面と平行にかつ一方向に配向させた異方性拡散シートが開示されている。
特許文献７には、熱可塑性高分子樹脂フィルムを一軸延伸する条件を制御して、フィルム表面に延伸方向とは垂直な方向に伸びた溝を生じさせる透過光散乱性制御フィルムの製造方法が開示されている。
特許文献８には、粘着剤と、前記粘着剤と屈折率の異なる針状フィラーと、を含有する異方性光拡散粘着層（ここで、前記針状フィラーは略同一方向に配向して分散されている）が開示されている。

特開昭５９−１７６７３４号公報 特開平８−３２７８０５号公報 特開平２−１９９４４４号公報 特開平４−３１４５２２号公報 特開平９−３１１２０５号公報 特開２００２−９８８１０号公報 特開平１０−１１９１２５号公報 ＷＯ２００４／０４４６２９

以上の特許文献１〜７においては、透明マトリックス中に、そのマトリックスとは屈折率の異なる棒状（針状、繊維状も含める）材料を分散・配向せしめるという、基本構成が開示されているが、そこで使用される棒状材料の材質については必ずしも詳らかでない。
ここで、棒状材料の候補としては、有機系と無機系がある。有機系フィラーは合成樹脂繊維が代表的であるが、一般的には屈折率が透明マトリックスと近いため、同一重量を配合した場合には無機系と比べて拡散性が劣る。また、有機系フィラーの中でも予め棒状の有機系フィラーを使用する場合には、剛度が低いため、特にアスペクト比が高いものでは分散時に毛玉状になってしまい、配向時にも屈曲して平行に配列できないという問題がある。一方、無機系フィラーは、有機系と比べると屈折率が透明マトリックスと離れているため、光拡散性に優れ、また、剛度も高いため、高アスペクト比でも毛玉状になることはなく、お互いに平行に配向させることができるので有利である。
一方、上述の特許文献１〜７においては、異方性光拡散素子の製造方法については、樹脂シートを延伸加工して製造されるものである。ここで、無機系フィラーを含有する透明樹脂に当該延伸加工を適用した場合、無機系フィラーとマトリックスとの間に空隙を生じる可能性が高い。加えて、無機系針状フィラーは剛度が高いために、延伸加工によりフィルム中に細かいクラックを生じる恐れがある。特にフィラーの配合量が多い場合にこのような欠陥を生じる可能性が高くなる。したがって、空隙やクラック等の欠陥を生じさせないためには、材料の選定と共に、延伸時の各種パラメーターを最適化する高度の製造技術が必要となる。
このように、延伸タイプの場合、大型の設備と高度の製造技術が必要であり、透過光の異方性の程度や厚さの異なる品種の少量生産への対応は困難となっている。また、この方式の場合、溶融状態のマトリックス樹脂中に棒状材料もしくは延伸後に棒状となる材料を分散・配向する必要があることから、実質的に使用可能な材料の組み合わせが極めて限定され、この結果得られる異方性拡散フィルムの光学特性も限られたものになってしまう。換言すれば、延伸加工に適し、かつ針状フィラーを分散可能なマトリックス材料は限定され、それでは最終的な用途での諸物性を満たさない恐れがある。更に、延伸加工して製造する場合、等方性であるマトリックス材料を用いても、得られたフィルムが異方性を帯びるに至る。
更に、特許文献８においては、針状フィラーを粘着剤組成物中に分散・配合させて塗工することにより作製される、指向性拡散を示す粘着層が開示されている。当該粘着層は、延伸ではなく塗工技術で作製されるので、前述の延伸型における問題点は無いが、拡散性向上のためにフィラーの配合を増やすと粘着性が低下してしまう結果、一定以上のヘイズを得ることが困難であり、用途が限定されるという別の問題がある。

上記事情を鑑み、本発明は、光学特性及び配向性に優れた無機針状フィラーを用いるに際して、前記延伸型で発生し得る問題が無く、かつ、粘着層に混入させるときに生じる含有量の制限等の問題も無い技術を提供することを目的とする。

本発明者は、上記課題を踏まえ、少量生産対応が可能であると共に、材料選定の幅が広く、任意の基材表面に直接異方性拡散機能を付与することが出来、高額の設備を必要としない簡易で安価な製造方法としての塗工技術に着目し、本発明の完成に至った。なお、本発明では、これまで「異方性拡散」という言葉で表現していたものを、以下の文では実態からより相応しいと考える「指向性拡散」で表現することにする。

本発明（１）は、等方性透明樹脂マトリックスと、前記等方性透明樹脂マトリックス内で一定方向に配向して分散している、前記等方性透明樹脂マトリックスと異なる屈折率の無機針状フィラーとを含む、光拡散フィルムである。

本発明（２）は、透明樹脂と、前記透明樹脂と異なる屈折率の無機針状フィラーとを含む樹脂組成物を、前記透明樹脂マトリックス内で前記無機針状フィラーが一定方向に配向して分散するように塗工すること、により得られる光拡散フィルムである。

本発明（３）は、透明樹脂と、前記透明樹脂と異なる屈折率の無機針状フィラーとを含む樹脂組成物を、前記透明樹脂マトリックス内で前記無機針状フィラーが一定方向に配向して分散するように塗工することにより得られる、等方性透明樹脂マトリックス内で無機針状フィラーが一定方向に配向して分散している光拡散フィルムである。

本発明（４）は、前記無機針状フィラーは、ウイスカー又はガラス繊維である、前記発明（１）〜（３）のいずれか一つの光拡散フィルムである。

本発明（５）は、前記透明樹脂マトリックス内で分散している、前記透明樹脂マトリックスと異なる屈折率の球状フィラーを更に含む、前記発明（１）〜（４）のいずれか一つの光拡散フィルムである。

本発明（６）は、前記光拡散フィルムが指向性拡散フィルムである、前記発明（１）〜（５）のいずれか一つの光拡散フィルムである。

本発明（７）は、前記発明（１）〜（６）のいずれか一つの光拡散フィルムが透明基材上に積層されている光拡散積層フィルムである。

本発明（８）は、前記光拡散フィルムは、塗工方法により前記透明基材上に直接的に積層されているものである、前記発明（７）の光拡散積層フィルムである。

本発明（９）は、前記発明（１）〜（６）のいずれか一つの光拡散フィルム或いは請求項７又は８記載の光拡散積層フィルムが、透過、反射、偏光、屈折及び拡散のいずれかの機能を持つ光学素子上に積層されている光学部材である。

本発明（１０）は、透過機能を示す光学素子が、透明ガラス板又は透明樹脂板である、前記発明（９）の光学部材である。

本発明（１１）は、反射機能を示す光学素子が、反射板である、前記発明（９）の光学部材である。

本発明（１２）は、偏光機能を示す光学素子が、吸収型の偏光子である、前記発明（９）の光学部材である。

本発明（１３）は、偏光機能を示す光学素子が、反射型の偏光子である、前記発明（９）の光学部材である。

本発明（１４）は、屈折機能を示す光学素子が、プリズムシートである、前記発明（９）の光学部材である。

本発明（１５）は、拡散機能を示す光学素子が、等方性の拡散フィルム又は拡散板である、前記発明（９）の光学部材である。

本発明（１６）は、前記光拡散フィルムは、塗工方法により前記光学素子上に直接的に積層されているものである、前記発明（９）〜（１５）のいずれか一つの光学部材である。

本発明によれば、無機針状フィラーと塗工型とを組み合わせたので、光拡散性と配向性に優れているという無機針状フィラーのメリットを享受しつつ、延伸型におけるフィルム性質上の問題及びフィルム製造上の問題を解消することができるという効果を奏する。特に、塗工による具体的効果として例えば以下の事項を挙げることができる。（１）コーターは、一般的には延伸装置よりは安価である。（２）塗工方式は、延伸と比べると生産コストも低く少量生産に適している（小回りが効く）。（３）有機溶剤を使用するため、透明マトリックスや針状フィラー、その他の助剤といった材料選択の幅が広い。（４）塗工時の流動配向やせん断配向を利用して針状フィラーを配向するものであるため、延伸加工で見られるクラックは発生しない。（５）有機溶剤を含んだ塗膜の段階でフィラーの配向が完了するため、透明マトリックスは光学的に等方性である。（６）塗膜であるため、延伸フィルムよりも薄くすることが出来る。（７）他の光学素子の上に直接塗工して指向性拡散層を設けることが出来る。（８）透明基材の厚さを調整することで、色々な総厚のフィルムを形成することが出来る。尚、当該欄の説明における「有機溶剤」とは、後述するように必須的に使用されるものではなく、例えば無溶剤系であってもよい（したがって、ここでの「有機溶剤を使用し」及び「有機溶剤を含んだ」は「一般塗料程度の粘度状態であるため」程度の主旨と理解されるべきである）。更には、拡散性向上のためにフィラーの配合を増加させても粘着剤型のような問題（粘着性低下）は発生しないので、一定以上のヘイズを得ることが容易であり、多様な用途に対応できるという効果も奏する。

以下、本発明について詳述する。
本発明の光拡散フィルムは、等方性透明樹脂マトリックス中に、これとは屈折率の異なる無機針状フィラーが一方向に分散・配向していることを特徴とするものであり、これにより光拡散フィルムに入射する入射光の指向性拡散を示すことが出来る。ここで、「等方性透明樹脂マトリックス」とは、原料として使用した透明樹脂が等方性であることを意味するのではなく、得られたフィルム（光拡散フィルム）における透明樹脂マトリックス部分が等方性であることを意味する。図１に基づいて、この指向性光拡散機構について簡単に説明する。図１（ａ）は、本発明の光拡散フィルム、及びこれに細い直線光を垂直入射させた時の透過光の拡散状態を模式的に示す図であり、（ｂ）は、本発明の光拡散フィルムの透過光の投射像を模式的に示す図である。なお、図１では、便宜上、針状フィラーの長軸方向をｘ軸、光拡散フィルムの面をｘｙ平面、光拡散フィルムの厚さ方向をｚ軸としてある。
図１に示すように、本発明の光拡散フィルムに直線光を垂直入射させると、入射光は透明樹脂マトリックスと異なる屈折率を有する針状フィラーの表面で屈折される。その結果、針状フィラーの長軸方向と直交する面やその近傍への光拡散量が増すことになり、拡散光は指向性を示す。すなわち、透過光の投射像は針状フィラーの長軸方向と直交する方向に伸びた直線形や楕円形状となるのである。
なお、本発明では、針状フィラーが配向していることが必須ではあるが、これは必ずしも全ての針状フィラーが正確に一方向に配向していることを意味するものではない。通常、所望の指向性光拡散機能を得るために、無機針状フィラーの含有量や配向の程度を制御することになる。また、針状フィラーだけでなく、球状フィラーや不定形フィラーをさらに含有することによって光学特性を調整することも出来る。

以下、本発明の光拡散フィルムの構成について詳述する。
（透明樹脂マトリックス）
本発明の光拡散フィルムの透明樹脂マトリックス材料は、光学的透明性が高く、光拡散フィルムとしての物理的強度を有する高分子樹脂が使用可能である。また、光拡散フィルムを透明基材や光学素子上に直接積層する場合は、この高分子樹脂には透明基材や光学素子との高い密着性が求められる。使用可能な高分子樹脂の具体例としては、アクリル樹脂、スチレン樹脂、スチレン−アクリル共重合体、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、セルロース系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、塩ビ−酢ビ共重合体、ポリビニルブチラール樹脂、シクロオレフィン樹脂、ノルボルネン樹脂等が挙げられ、これらの単独もしくは混合物を利用することが出来る。これらの高分子樹脂は、通常有機溶剤に溶解して使用されるが、熱硬化や光硬化のシステムを導入したり、無溶剤系の材料を使用することも可能である。

（針状フィラー）
本発明で用いる針状フィラーは、透明樹脂マトリックスと屈折率が異なり、針状、棒状、繊維状等の高アスペクト比の無機フィラーであれば特に限定されないが、本発明の光拡散フィルムを液晶表示装置や液晶表示装置用バックライト等に用いる場合、透過光の着色を防ぐために、無色又は白色のものが好ましい。ここで、針状フィラーのアスペクト比としては、２〜１０００が好ましく、１０〜３００がより好ましい。アスペクト比が２未満では針状フィラーを十分に配向させることが難しい。アスペクト比が１０００以上では針状フィラー同士が絡み合う等により分散性が悪くなり、そして、凝集欠点が多く不均一な面が形成され易くなる。

具体的には、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛等の金属酸化物、ベーマイト、ホウ酸アルミニウム、ケイ酸カルシウム、塩基性硫酸マグネシウム、炭酸カルシウム、チタン酸カリウム等の金属化合物、ガラス繊維が好適に用いられる。これらの無機系針状フィラーの中で、ウイスカーと呼ばれるものは、アスペクト比が高く、プラスチック製品の補強剤として市販されていることもあり、本発明に好適に使用できる。なお、ガラス繊維については、チョップドストランドやミルドファイバー、カットファイバー等の名称で市販されているものが使用可能である。

針状フィラーのサイズとしては、長径が２〜５０００μｍ、短径が０．１〜３０μｍであることが好ましく、長径が１０〜３００μｍ、短径が０．３〜５μｍであることが特に好ましい。長径が２μｍ未満或いは５０００μｍ超では、透明樹脂マトリックス中に針状フィラーを良好に分散・配向させることが困難となり、指向性光拡散機能を安定して発現させることができなくなる恐れがあるため、好ましくない。一方、短径が０．１μｍ未満では、針状フィラーを良好に分散・配向させることが困難であると共に、指向性光拡散機能が低下する恐れがあり、短径が３０μｍ超では、拡散光がぎらつきの強いものとなるため、好ましくない。
本発明で使用する針状フィラーは、無機材料であることが特徴であり、有機の合成樹脂製繊維と比べると、一般的に屈折率が高いため指向性光拡散機能が優れ、また剛度が高いため分散や配向性にも優れている。

（球状フィラー、不定形フィラー）
本発明では、針状フィラーと併用して使用可能な球状又は不定形フィラーとしては、透明樹脂マトリックスと屈折率が異なる、無色又は白色のものが好ましい。
具体的には、球状フィラーとしては、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、スチレン−アクリル共重合体樹脂、ポリエチレン樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂微粒子が好適に使用される。
また不定形フィラーとしては、シリカ、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、クレー、タルク、二酸化チタン等の無機系白色顔料が挙げられる。なお、本発明で言う不定形フィラーとは、明らかな針状や球状を示さないという意味であり、一定の結晶形も有していても実質的に樹脂マトリックス中で配向することが出来ず、そのため指向性拡散に寄与しないものを指す。
これらのフィラーの粒子径（ＪＩＳ Ｂ９９２１）は、０．１〜２０．０μｍ、好ましくは１．０〜１０．０μｍの範囲が望ましい。粒子径が０．１μｍを下回ると、光拡散性が低下してしまい、また粒子径が２０．０μｍを上回ると、拡散光がぎらつきの強いものとなるため、好ましくない。

（透明基材）
本発明の光拡散フィルムは、透明基材上に直接積層することが出来るが、ここで使用可能な透明基材としては、透明性は高いもの程良好であって、全光線透過率（ＪＩＳ Ｋ７３６１−１）が８０％以上、より好ましくは８５％以上、最も好ましくは９０％以上のもの、また、ヘイズ値（ＪＩＳ Ｋ７１３６）が３．０以下、より好ましくは１．０以下、最も好ましくは０．５以下のものが好適に使用できる。透明なプラスチックフィルムやガラス板等が使用可能であるが、薄く、軽く、割れ難く、生産性に優れる点でプラスチックフィルムが好適である。具体的にはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアリレート、ポリイミド（ＰＩ）、芳香族ポリアミド、ポリスルホン（ＰＳ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、セロファン、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、シクロオレフィン樹脂等が挙げられ、これらの単独又は混合、更には積層したものを用いることが出来る。また基材の厚さは、用途や生産性を考慮すると１μｍ〜５ｍｍ、好ましくは１０〜５００μｍ、より好ましくは、５０〜２００μｍである。

本発明では透明樹脂マトリックスと、針状フィラー、球状フィラー、不定形フィラーとの屈折率に差があることが必須であるが、良好な指向性光拡散機能を発現させるためには、屈折率差が０．０１以上であることが好ましく、０．０５以上であることが特に好ましい。なお、本明細書において、フィラーの屈折率は、ＪＩＳ Ｋ−７１４２（１９９６）に記載のＢ法に基づいて測定されるものとする。

本発明の光拡散フィルム中におけるフィラーの含有量は特に限定されず、所望の光学特性や、フィラーのサイズや比重、透明樹脂マトリックスとフィラーとの屈折率差等に応じて適宜設計されるが、フィルムの全質量に対して、０．１〜８０．０質量％であることが好ましく、５〜４５質量％であることが特に好ましい。フィラーの含有量が０．１質量％未満では光拡散性が不十分となる恐れがあり、８０．０質量％超では結着力が低下してフィラーの剥離を生じる恐れがあるため、好ましくない。なお、フィラー含有量が一定以上になると、塗工面の表面にフィラーに起因する微細な凹凸を生じるようになるが、この表面凹凸による拡散効果も最終的な拡散特性を得るための設計事項とすることが出来る。このように、従来の粘着型と比較すると、より多くのフィラーを配合させることができるので、ヘイズも９０％程度まで向上させることが可能である。
ここで、フィラーの内、無機針状フィラーの含有量は、全フィラーの合計質量に対して、５０質量％以上が好適であり、６６．７質量％以上がより好適である。ここで、無機針状フィラーの割合が全フィラーを基準として５０質量％未満では、指向性を十分に示すことが困難になる。

本発明の光拡散フィルムの厚さは特に限定されないが、５〜１００μｍであることが好ましく、２０〜８０μｍであることが特に好ましい。厚さが５μｍ未満では、十分なヘイズや指向性光拡散機能を発現できなくなる恐れがあり、１００μｍ超では、材料代が嵩む割に光学特性の更なる向上が期待できず、また製造効率も悪くなるため、好ましくない。

［光拡散フィルムの製造方法］
本発明の光拡散フィルムは、前記透明樹脂中に針状フィラーを分散させた樹脂組成物を調製し、これを透明基材や離型シート、各種光学素子上に、針状フィラーが一定方向に配向するように塗工した後、溶剤を乾燥除去することにより作製される。

ここで樹脂組成物の調製にあたっては、透明樹脂を溶解しフィラーを分散させるために、酢酸エチル、アセトン、メチルエチルケトン、トルエン等の有機溶剤を使用してもよい。また、濡れ性、レベリング性、乾燥性等の塗工適性を向上させるために、上記溶剤の他に、必要に応じて、酢酸ブチル、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等の溶剤を添加してもよい。このように、有機溶剤を添加する等して、塗工に適した粘度に設定された樹脂組成物中に無機針状フィラーを混合・分散させる手段を講じているので、（１）樹脂内での無機針状フィラーの分散性を極めて向上させることが可能になると共に、（２）バンドル状の無機針状フィラーを効率的に解すことが可能になる。
また、フィラーの透明樹脂中への分散性を向上するために、予めフィラー表面に油脂類、界面活性剤、シランカップリング剤等の分散性向上剤を作用させ、フィラー表面を改質しておいてもよい。なお、かかる分散性向上剤は、フィラーの表面に付着させる代わりに、フィラー含有塗料に配合することもできる。更に、フィラー含有塗料には、必要に応じて着色染料、蛍光染料、増粘剤、界面活性剤、レベリング剤等を添加することもできる。
フィラーの樹脂組成物中への分散は、通常デイスパー、アジター、ホモジナイザー、ボールミル、アトライター等の各種混合・攪拌装置、分散装置等を用いて行うことができるが、針状フィラーの形状を維持したまま分散するためには、ビーズを使わずに強い剪断力を発生させる装置を使用する方が好ましい。調製した樹脂組成物は、基材に塗工する前にあらかじめ脱泡しておくことが好ましい。

樹脂組成物は、樹脂組成物中の針状フィラーの流動配向や剪断配向が強く促進される塗工方式で塗工されることにより、針状フィラーはその長軸が塗工方向にほぼ沿うように配向した光拡散フィルムを比較的に容易に製造することができる。具体的な塗工方式としては、リバースコーター、ギャップコーター、コンマコーター、ダイコーター、リップコーター、ワイヤーバーコーター、デイップコーター、マイクログラビアコーター、ロールコーター等が挙げられる。なお、針状フィラーの配向の程度は、針状フィラーのサイズや、フィラー含有塗料の粘度、塗工方式、塗工速度等により調整できる。また、光拡散フィルムの厚さは、樹脂組成物のＷＥＴ塗工厚さや、樹脂組成物の固形分濃度等により容易に調整できる。
なお、本発明の光拡散フィルムは、このように塗工により作製されるため、透明樹脂には延伸工程で発生するような光学異方性は生じない。すなわち、透明樹脂マトリックス自体には位相差がなく等方性であるため、基本的に偏光を乱すことがない。針状フィラーの配向による光拡散の指向性は認められるものの、拡散の程度が小さい場合は光拡散フィルム全体としても偏光解消が小さいため、液晶表示装置の２枚の偏光板の間に挿入して使用することも可能である。
本発明では、針状フィラー含有塗料を透明基材上に直接塗工して光拡散フィルムを設けた光拡散積層フィルムを得ることが出来るが、離型フィルムや接着力の低い他の基材や金属、セラミックス等の基材上に塗工・乾燥した後に、これを剥離して単層の光拡散フィルムとすることも出来る。更に、これらの光拡散フィルムや光拡散積層フィルムは、透過、反射、偏光、屈折及び拡散のいずれかの機能を持つ光学素子と積層することが出来る（針状フィラー含有塗料を光学素子に直接塗工してもよい）。
ここで、透過機能を示す光学素子としては、透明ガラス板や透明樹脂板が挙げられる。液晶表示装置においては、前者は液晶セルのガラス基板に、後者は導光板に該当する。また、反射機能を示す光学素子としては反射板が、偏光機能を示す光学素子としては吸収型の偏光子や反射型の偏光子が、屈折機能を示す光学素子としてはプリズムシートが、拡散機能を示す光学素子としては等方性の拡散フィルム又は拡散板が挙げられる。
なお、偏光素子には、特定の偏光のみを透過し他の光を吸収する通常の「光吸収型偏光素子」の他、特定の偏光のみを透過し他の光を反射する「光反射型偏光素子」が含まれるものとする。光反射型偏光素子としては、例えば、延伸した際に延伸方向の屈折率が異なる２種類のポリエステル樹脂（ＰＥＮ及びＰＥＮ共重合体）を、押出成形技術により数百層交互に積層し延伸した構成の３Ｍ社製「ＤＢＥＦ」や、コレステリック液晶ポリマー層と１／４波長板とを積層してなり、コレステリック液晶ポリマー層側から入射した光を互いに逆向きの２つの円偏光に分離し、一方を透過、他方を反射させ、コレステリック液晶ポリマー層を透過した円偏光を１／４波長板により直線偏光に変換させる構成の日東電工社製「ニポックス」やメルク社製「トランスマックス」等が市販されている。これらはいずれも本発明の光拡散フィルムと積層して使用することが出来る。

本発明の光拡散フィルムは、以上の透明基材や各種光学素子上に塗工により直接積層することが出来るが、粘着剤や接着剤を介して積層することも可能である。

本発明の光拡散フィルムは、製造プロセス上これまで述べたように、フィラー含有塗料を調製し、これを塗工・乾燥することにより、比較的容易に製造することができる。加えて、フィラーの種類、サイズ、配合比の選定、厚さ及び針状フィラーの配向の程度等により、透過光の指向性拡散の程度を調整することが出来、液晶表示装置や液晶表示装置用バックライト等の各種光学装置に好適に利用できる。

［光拡散フィルムの応用分野］
本発明の光拡散フィルムは、液晶表示装置用バックライトに使用することが出来、特に冷陰極管を使った直下型のバックライト用光拡散フィルムとして、光源の形状に起因する空間的な輝度のムラを解消して均一化するのに有効である。また、ＬＥＤアレイ光を導光板に入射する面に配置することにより、輝線や暗線の解消を図ることができる。これらの効果の他に、部材点数の削減や薄型化にも寄与することが出来る。更に、液晶表示装置の視認側に用いて視野角を拡大する用途も考えられる。更にまた、導光板、光反射素子、光拡散素子、プリズム素子、偏光素子、位相差素子、視野角拡大素子から選ばれる光学素子と組み合わせて配置したり、両者を積層することにより、更に両者の機能を高めあったり、単なる組み合わせ以上の機能を発現することが期待される。

次に、本発明に係る実施例及び比較例について説明する。
（実施例）
透明樹脂マトリックスとして屈折率１．５０のアクリル樹脂を選定し、メチルエチルケトンとトルエンの混合溶剤に全固形分濃度３０％で溶解した溶液を調製した。このアクリル樹脂溶液６０質量部に、針状フィラーとしてホウ酸アルミニウムウイスカ（長径１０〜３０μｍ、短径０．５〜１．０μｍ、屈折率１．６０〜１．６３）４０質量部を添加し、さらに、希釈溶剤としてトルエン４０質量部を添加し、アジターで３０分間攪拌して針状フィラーを分散させた。この分散液に、イソシアネート系硬化剤０．７質量部を添加して十分に混合し、フィラー含有粘着組成物を調製した。
この組成物を、７５μｍ厚の透明ＰＥＴフィルム上に、アプリケーターを用いて塗工し、１００℃で３分間乾燥し、本発明の光拡散積層フィルムを作製した。形成された指向性光拡散フィルムの厚さは１９μｍであった。
光学顕微鏡で観察したところ、針状フィラーは長軸が塗工方向にほぼ沿うように配向していることが確認された。また、得られた光拡散積層フィルムを白い紙から１０ｃｍの間隔をおいて平行に配置し、その上からフィルムにレーザーポインターから光を垂直入射させたところ、針状フィラーの長軸方向と直交する向きに伸びた楕円形状の光像が紙上に投射された（図１参照）。
更に、本発明の光拡散積層フィルムをゴニオフォトメーターで法線方向から光を入射し、その透過光の拡散状態を図３に示した。ここで点線で表されているのは、光が広範囲に拡散する方位（図1のｙ軸方向に相当）において測定したものであり、実線で示されているのは拡散角度が狭い場合（図1のｘ軸方向に相当）である。

以上説明したように、本発明によれば、指向性光拡散機能を有するフィルム、及びこれを用いた光学積層体や照明装置を提供することができる。本発明の光拡散フィルムは、製造が比較的容易で、しかも透過光の指向性の程度や厚さの調整も容易なものである。また、本発明の指向性光拡散フィルムを液晶表示装置のバックライト等の照明装置に適用することにより、照度の均一化、輝線や暗線の解消、部材点数の削減、薄型化を実現することができる。

図１（ａ）、（ｂ）は、異方性光拡散粘着積層層の異方性光拡散機構を説明するための図である。 図２（ａ）、（ｂ）は、針状フィラーの代わりに球状フィラーを用いた光拡散粘着層では異方性光拡散機能を発現しない理由を説明するための図である。 図３（ａ）、（ｂ）は、実施例の異方性拡散粘着積層体の異方性光拡散機構を説明するための図である。

Claims (15)

1. 等方性透明樹脂マトリックスと、前記等方性透明樹脂マトリックス内で一定方向に配向して分散している、前記等方性透明樹脂マトリックスと異なる屈折率の無機針状フィラーとを含む、光拡散フィルムであって、前記無機針状フィラーの短径が０．１〜５μｍであり、前記無機針状フィラーのアスペクト比が１０〜１０００であり、フィラーの含有量が前記光拡散フィルムの全量に対して６８．１〜８０．０質量％であり、前記無機針状フィラーがウイスカーである光拡散フィルム。
2. 前記無機針状フィラーが、金属酸化物又は金属化合物であることを特徴とする、請求項１又は２記載の光拡散フィルム。
3. 透明樹脂と、前記透明樹脂と異なる屈折率の無機針状フィラーとを含む樹脂組成物を、前記透明樹脂マトリックス内で前記無機針状フィラーが一定方向に配向して分散するように塗工すること、により得られる請求項１又は２記載の光拡散フィルム。
4. 前記透明樹脂マトリックス内で分散している、前記透明樹脂マトリックスと異なる屈折率の球状フィラーを更に含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光拡散フィルム。
5. 前記光拡散フィルムが指向性拡散フィルムである、請求項１〜４のいずれか一項記載の光拡散フィルム。
6. 請求項１〜５のいずれか一項記載の光拡散フィルムが透明基材上に積層されている光拡散積層フィルム。
7. 前記光拡散フィルムは、塗工方法により前記透明基材上に直接的に積層されているものである、請求項６記載の光拡散積層フィルム。
8. 請求項１〜５のいずれか一項記載の光拡散フィルム或いは請求項６又は７記載の光拡散積層フィルムが、透過、反射、偏光、屈折及び拡散のいずれかの機能を持つ光学素子上に積層されている光学部材。
9. 透過機能を示す光学素子が、透明ガラス板又は透明樹脂板である、請求項８記載の光学部材。
10. 反射機能を示す光学素子が、反射板である、請求項８記載の光学部材。
11. 偏光機能を示す光学素子が、吸収型の偏光子である、請求項８記載の光学部材。
12. 偏光機能を示す光学素子が、反射型の偏光子である、請求項８記載の光学部材。
13. 屈折機能を示す光学素子が、プリズムシートである、請求項８記載の光学部材。
14. 拡散機能を示す光学素子が、等方性の拡散フィルム又は拡散板である、請求項８記載の光学部材。
15. 前記光拡散フィルムは、塗工方法により前記光学素子上に直接的に積層されているものである、請求項８〜１４のいずれか一項記載の光学部材。
    

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