JPWO2010113741A1 - 異方性光拡散フィルム、その積層シート及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
前記放射面に設けられ、前記光源からの光を所定の割合で反射させる放射側反射手段と、を具備する面照明光源が開示されている(特許文献3参照)。
例えば、ポリエステル樹脂を一軸延伸する方法(特許文献4参照特開2000−47009号公報)、非相溶の熱可塑性樹脂を溶融押し出しして製膜する方法(例えば、特許文献5等参照)及びフィルム表面にエンボス加工等の賦型処理をして表面形状を制御する方法(特許6等参照)等が開示されている。
例えば、特許文献4に記載の方法においては、拡散透過率が20〜70%になるようにすることが望ましいことが記載されており、また、特許文献5に記載の方法はヘーズが低く、スポット消失性が劣ることが予測される。
該方法は、レンズによる集光効果を利用して輝度向上が図られているため、正面より眺めた時の輝度を向上することはできるが、斜めより眺めた時の輝度が正面より眺めた時の輝度に比べて大きく低下する。また、高価である。
しかしながら、特許文献12に記載のフィルムは拡散度が小さく、面内輝度均質性やパターン隠蔽性等が不十分であることが示唆されている。
異方性光拡散フィルム、その積層シート及び製造方法とは、以下の構成よりなる。
(1)全光線透過率が66%以上であること。
(2)ヘーズが80%超であること。
(3)平行光線透過率が20%未満であること。
(4)明細書中で記載した方法で測定される変角光度計にて入射角0度で測定した透過光の拡散度比1(DH1/DL1)または拡散度比2(DH2/DL2)のいずれか一方が2.0を超えること。
(ただし、DH1及びDL1は、自動変角光度計で測定した透過光の変角光度曲線のピークの高さの半分の高さにおける角度の幅(半値幅)を異方性光拡散フィルムの巻き方向を垂直方向及び水平方向に固定して測定して、半値幅の大きい方をDH1、小さい方をDL1とする。また、DH2及びDL2は、自動変角光度計で測定した透過光の変角光度曲線のピークの立ち上がり角度とピークの終了角度との間の角度の度数を異方性光拡散フィルムの巻き方向を垂直方向及び水平方向に固定して測定して、上記角度の度数の大きい方をDH2、上記角度の度数の小さい方をDL2とする。)
また、広告メディアやイルミネーション等の光源としても用いた場合にいて、装飾性や電飾性を高めることができるという特長を有する。
さらに、直進する光の透過率が小さいので、LED光源を用いた照明装置用に用いた場合に、強い光の光源スポットを見えなくした上で、更に、その光線の透過率度の低下度が抑制されているので、均一な異方性光拡散性を付与することができる。
また、本発明のLED光源を用いた照明装置用異方性光拡散フィルム積層シートは、上記した光学特性を維持した上で、例えば、耐熱性や強度等の非光学特性を向上させることができる。
また、本発明の異方性光拡散フィルムは、異方性光拡散機能を有しており、かつ従来公知の異方性光拡散フィルムより高い拡散性を有するので、導光板方式のディスプレイの拡散フィルムとして用いた場合に比べて輝度向上効果が大きいという特長を有する。
従って、室内の照明、内照式電飾パネルにおける照明、複写機における光照射あるいは液晶ディスプレイ等の表示装置における照明などの各種照明において有効に使用することができる。
また、本発明の異方性光拡散フィルム及びそれを用いた積層シートは、バックライト装置の光学部材として用いた場合は、一枚の使用で高い輝度、輝度の角度依存性の低減、面内輝度均質性及びパターン隠蔽性等のバックライト装置用の光学部材として具備する必要のある光学特性を付与することができるので、バックライト装置の経済性を高めることができる。特に、高価なレンズフィルムを使用しなくても良く、かつ斜めより眺めた時の輝度が低下するという該レンズフィルム使用の課題が解消されるという大きな利点を付与することができる。
また、本発明のバックライト装置は、レンズフィルムを使用したバックライト装置に近い高度な正面輝度を有しており、かつレンズフィルムを使用したバックライト装置の課題である輝度の角度依存性が低減されているので、例えば、大型TVに使用した場合は、斜めより見た時の画面の明るさ低下が抑制されるという利点を有している。
また、該特長より、例えば、カーナビゲーションのように斜めから眺めることの多いディスプレイのバックライト装置として有用である。
また、室内や社内照明用の灯具のバックライト装置と使用した場合は、レンズフィルムを用いたバックライト装置に比べて広い範囲にわたり均一な照度がえられるという利点を有する。
更に、本発明のバックライト装置は、一枚の部材の使用で、上記の全ての特性を付与することができるので経済性が著しく高いという利点を有する。
従って、本発明のバックライト装置は、液晶表示装置、室内の照明、内照式電飾パネル等において有効に使用することができる。
また、本発明の異方性光拡散フィルム製造方法によると、上記特性を有した本発明の異方性光拡散フィルムを経済的に、かつ安定して製造することができる。
本発明の異方性光拡散フィルムは(以下、単に、光拡散フィルムと称することもある。)、
少なくとも二種の非相溶性の熱可塑性樹脂の混合物よりなり、以下の(1)〜(4)の特性を同時に満たすことを特徴とする異方性光拡散フィルム。
(1)全光線透過率が66%以上であること。
(2)ヘーズが80%超であること。
(3)平行光線透過率が20%未満であること。
(4)明細書中で記載した方法で測定される変角光度計にて入射角0度で測定した透過光の拡散度比1(DH1/DL1)または拡散度比2(DH2/DL2)のいずれか一方が2.0を超えること。
(ただし、DH1及びDL1は、自動変角光度計で測定した透過光の変角光度曲線のピークの高さの半分の高さにおける角度の幅(半値幅)を光拡散フィルムの巻き方向を垂直方向及び水平方向に固定して測定して、半値幅の大きい方をDH1、小さい方をDL1とする。
また、DH2及びDL2は、自動変角光度計で測定した透過光の変角光度曲線のピークの立ち上がり角度とピークの終了角度との間の角度の度数を光拡散フィルムの巻き方向を垂直方向及び水平方向に固定して測定して、上記角度の度数の大きい方をDH2、上記角度の度数の小さい方をDL2とする。)
以下、DHの方向を主拡散方向と称することもある。
光線透過率が66%未満では、例えば、LED光源より発せられる光線の透過率が低下し、照明として用いた時の光量が低下して照明装置の照度や輝度が低下するので好ましくない。
該ヘーズは90%以上がより好ましく、95%以上がさらに好ましく、97%以上がよりさらに好ましい。なお、100%超であることは原理上ないので100%が上限である。
ヘーズが80%に未満では、光の拡散性が低下し、幅広い範囲で均質な照明ができなくなるので好ましくない。幅広い範囲で均質な照明をするためにはLED光源の数を増やす必要があり経済的に不利になる。また、光源と異方性光拡散フィルムの距離を大きく取る必要があり、照明装置の薄型化に制約がでる。
本発明においては、拡散度比1または2のいずれか一方が2.0を超えればよいが、両方共が2.0を超えた方が異方性の度合いがより向上するのでより好ましい。すなわち、本発明でいう拡散度比1または拡散度比2(DH2/DL2)のいずれか一方が2.0を超えるとは、少なくとも拡散度比1または2のいずれかが2.0を越えている状態を言い、両方とも2.0を越えている状態を好ましい状態とするものである。
上記拡散度比1(DH1/DL1)、拡散度比2(DH2/DL2)のいずれも光の異方性を表す指標である。光拡散の異方性を示す尺度としては、従来は拡散度比1が用いられてきている。ところが、拡散度比1が2.0未満においても強い光拡散の異方性を示すフィルムがあり、フィルムの光拡散特性について鋭意検討した結果、拡散フィルムの異方性を表す尺度としては、拡散度比2も重要であることを見出した。すなわち、課題の解決にあたっては半値幅という比較的光量の大きい範囲だけでなく、光量の低い部分で光がどこまでの角度で広がっているのかを考慮すべきであるというものである。
上記拡散度比は、拡散度比1または2のいずれかが2.5以上であることが好ましく、3.0以上であることがより好ましい。拡散度比1または2の両方が2.0以下の場合は、光の拡散の異方性が低くなり、特定方向に集光する度合いが低くなり光拡散異方性が低下するので好ましくない。
上限は限定されないが、現実的には拡散度比1、2のいずれにおいても20程度、さらに15程度が好ましい範囲である。
該特性を満たすことにより、特定方向に拡散する度合いが制御できるので、等方性拡散フィルムでは達成できない光の拡散効果を付与することができる。例えば、LED光源を線状に並べた照明装置に、異方性光拡散フィルムの主拡散方向がLED光源の並び方向と直交する方向で配置して用いた場合には、点状であったLED光源の光をLED光源の配列方向に直線状の均一な光の帯になるように変換することができる。一方、主拡散方向がLED光源の並び方向と平行する方向となるようにフィルムを用いた場合には、点状であったLED光源の光をLED光源の配列方向に直交する方向にのみ光を集中して拡散させることができる。しかも、平行光線透過率、ヘーズ及び拡散度が適度な範囲に設定されているのでLED光源のスポットの視認性が低減し、LED光源の眩しさが抑制される。
また、バックライト装置に用いた場合に、等方性光拡散フィルムよりも集光性の向上により輝度向上が増大できる場合がある。
なお、上記拡散度比は下記方法で測定して求めたものである。
自動変角光度計(GP−200:株式会社村上色彩研究所製)を用いて測定を行う。
透過測定モード、光線入射角:0°(試料面に対して上下、左右共に直角になる角度)、受光角度:−90°〜90°(赤道線面上の角度)、フィルター:ND10使用、光束絞り:10.5mm(VS−1 3.0)、受光絞り:9.1mm(VS−3 4.0)及び変角間隔0.1度の条件で測定し、透過光のピークトップが、チャートの40〜90%になるようにSENSITIVITYやHIGH VOLTONの設定を変更して測定した。得られた透過光の変角光度曲線のピークの高さの半分の高さにおける角度の幅(半値幅)を求めた。
上記測定を異方性光拡散フィルムの巻き方向を垂直方向及び水平方向に固定して行い求められた半値幅の大きい方をDH1、小さい方をDL1として、拡散度比1(DH1/DL1)を求めた。また、ピークの立ち上がり角度とピークの終了の角度との間の角度の度数の大きい方をDH2、小さい方をDL2として、拡散度比2(DH2/DL2)を求めた(図1参照)。該ピークの立ち上がり及び終了の角度は、該部分を10倍のルーペで観察して、該ピークの線が消えた最先端の角度をそれぞれの角度とした。該対応をすれば明確な判定ができる。
上記測定は光拡散フィルムの表面粗さに差がある場合は、実際に使用する場合に光が通過する方向で固定して測定した。
なお、受光器を移動させる面を赤道面と定義した。
(光の変曲度)
本発明における光の変曲度は、以下の方法で測定して求めたものである。
<光の変曲度の測定方法>
自動変角光度計(GP−200:株式会社村上色彩研究所製)を用いて測定を行う。
透過測定モード、光線入射角:0°(試料面に対して上下、左右共に直角の角度)、受光角度:−90°〜90°(赤道線面上の角度)、フィルター:ND10使用、光束絞り:10.5mm(VS−1 3.0)、受光絞り:9.1mm(VS−3 4.0)及び変角間隔0.1度の条件で測定し、透過光のピークトップが、チャートの40〜90%になるようにSENSITIVITYやHIGH VOLTONの設定を変更して測定した。得られた透過光の変角光度曲線の角度0度における高さ(H0)を求める。光線入射角を60°(赤道線面上の角度)に変更する以外は、上記条件と同じ条件で測定した時の透過光の変角光度曲線の角度0度における高さ(H60)を求める。該方法で求めたH60とH0を用いて下記式で変曲度を求める。(図2参照。)
光の変曲度=H60/H0×100(%) (1)
なお、受光器を移動させる面を赤道面と定義する。
該光の変曲度は、主拡散方向において測定して求める。
上記測定は異方性光拡散フィルムの表面粗さに差がある場合は、実際にバックライト装置に用いる時と同じ方向に光が通過するような方向で固定して測定する。
光の変曲度が4%未満では、異方性光拡散フィルム一枚のみをバックライト装置用の光学部材として使用した場合に、高い輝度、輝度の角度依存性の低減等のバックライト装置用の光学部材として具備する必要のある光学特性を付与することができなくなる場合があるので好ましくない。
これは、光拡散フィルムにバックライト光源から斜め方向に入射してきた光をどれだけ正面方向に出射できるかが輝度向上に関係することを意味している。バックライトの種類よってはバックライト内の乱反射の状態が異なるので、上記の範囲で変曲度を調整することで最適な輝度を得ることができる。
該特性は、例えば、異方性光拡散フィルムに光を入光した時に、フィルム中での光の変曲効果の度合い、すなわち、高角度で入光した光が正面に向かって出光する度合いを示す尺度である。ある意味で集光効果を示す尺度とも見なせる。本発明の光拡散フィルムは、従来公知の光拡散フィルムやレンズフィルムより大きな変曲効果を有する。そのために、本発明の上記効果を効率的に発現できるものと推察される。
従来はレンズフィルムフィルム、光拡散フィルム(シート)及び光拡散板が用いられ、それぞれの部材一枚の使用においては上記特性のいずれか一部しか満たすことができなかったが、一枚のフィルムのみであっても、全ての特性を同時に満たすことができるという理想的な特性を付与することは、本発明の異方性光拡散フィルムが初めて成し得たものである。
該理想的な特性が付与できた理由は定かでないが、上記した複数の光学特性を同時に満たすことで達成できたと推察している。例えば、光の変曲度が高い事が輝度の角度依存性に対して、拡散度が高いことが面内輝度均質性やパターン隠蔽性に対する寄与が大きいと推察している。
本発明の異方性光拡散フィルムは、少なくとも2種の非相溶性の熱可塑性樹脂の混合物よりなることが好ましい。
上記少なくとも2種の非相溶性の熱可塑性樹脂の混合物の存在形態は、前記の光学特性を満たせば特に限定されない。連続相及び分散相としてそれぞれの樹脂が独立して存在するいわゆる海/島構造であってもよいし、両樹脂が共連続相を形成した構造であってもよい。両樹脂の界面における光の屈折や散乱により上記特性は付与される。
本発明において少なくとも二種の非相溶性(お互いの溶け合わない)の熱可塑性樹脂の混合物に用いる熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリポロピレン系樹脂、ポリブテン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂及びポリメチルペンテン系樹脂等のポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、フッ素系樹脂及びこれらの共重合体等が挙げられる。
これらの熱可塑性樹脂より少なくとも二種類を選択すればよいが、2種類の樹脂のもう一方の樹脂としては、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂及びフッ素系樹脂等が好適である。光学特性やその他の要求特性や経済性等を勘案して適宜選択される。
概していえば、質量比が50/50から離れるほど二種の非相溶性の熱可塑性樹脂の界面数が減少するためか、全光線透過率の低下、ヘーズ低下、平行光線透過率上昇の傾向にある。
また、島成分のメルトフローレートが低い場合には、ダイ内でのシェアやドラフトにより島成分が細くなる力がかかりにくくなり、異方性が低下することがあるが、質量比が50/50から離れるほどこの傾向は強くなる。これらの傾向を考慮して、各特性の調整を行うことが出来る。
なお、二種の非相溶性の熱可塑性樹脂の配合割合が多い方が連続相となる傾向がある。特にメルトフローレートが近い場合、比率により海島構造の成分が逆転することも考慮に入れる必要がある。
ポリエステル系樹脂は、上記光学特性が達成し易く、かつ光学特性以外の機械的特性や熱的特性に優れている点より、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレートの単一重合体及び/または共重合体の使用が好ましい。また、経済的にも優位である。
ポリエステルと組み合わせる樹脂としては後述するポリオレフィン系樹脂が好ましい。
また、フッ素系樹脂も、上記特性を満たせば限定されないが、上記光学特性が達成し易く、かつ経済的にも優位である点より、フッ化ビニリデン系樹脂及びパーフルオロエチレン等のフッ素含有モノマーとエチレンやプロピレン等のオレフィン系モノマーとの共重合体の使用が好ましい。
該フッ素樹脂は、耐光性に優れており、例えば、ポリオレフィン系樹脂と組み合わせることにより、耐光性の優れた異方性光拡散フィルムを得ることができる。
フッ素系樹脂と組み合わせる樹脂としては後述するポリオレフィン系樹脂が好ましい。
ポリオレフィン系樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポチペンテン、ポリヘキセン、ポリメチルペンテン等やこれらの共重合体、環状ポリオレフィン等が挙げられる。
屈折率差が大きいほど、二種の非相溶性の熱可塑性樹脂の界面での角度変化が大きくなり、拡散には有利に働くが、一方界面での反射は指数関数的に増加するためと考えられる。
従って、上記範囲において、前述した種々の光学特性を同時に満足することができ易くなる。
また、上記の場合、島相の屈折率は海相の屈折率より高いことが安定生産のために好ましい。島相屈折率が高い方が海相から島相に光が入社する際に界面での全反射が起こりにくく、効率よく光を透過させることができ、製膜装置の違いや生産条件による海島構造の変化の影響を受けにくくなっていると推察している。海相の屈折率が島相の屈折率より高くその差が大きい場合には全反射の割合が大きくなり、フィルム内での光学特性斑が起こりやすくなったり、安定した生産が行いにくくなる場合がある。
なお、二種類ともにポリオレフィン系樹脂の場合でなくても同様の傾向を示す。
ガラス転移温度は好ましくは100度以上、さらに好ましくは110度以上 特に好ましくは120℃以上である。上限はモノマー種により自ずと決まるが(環状モノマー100%のTg)、好ましくは230℃以下さらに好ましくは200℃以下、特に好ましくは190℃以下である。上限を超えると溶融押し出し時に高温が必要となり、着色することがあったり、未溶解物が発生することがある。なお値はISO11357−1,−2,−3に準拠して10℃/minの昇温速度で測定した値である。
環状ポリオレフィン系樹脂としては、例えば、(1)ノルボルネン系モノマーの開環(共)重合体を、必要に応じてマレイン酸付加、シクロペンタジエン付加のごときポリマー変性を行なった後に、水素添加した樹脂、(2)ノルボルネン系モノマーを付加型重合させた樹脂、(3)ノルボルネン系モノマーとエチレンやα−オレフィンなどのオレフィン系モノマーと付加型共重合させた樹脂などが挙げることができる。重合方法及び水素添加方法は、常法により行なうことができる。
環状ポリオレフィン系樹脂の環状成分の含有量としては、好ましくは70−90質量%、さらに好ましくは73−85質量%である。特にノルボルネン系の場合はこの範囲が好ましい。
特にエチレンを共重合させている環状ポリオレフィン系樹脂がポリエチレン系樹脂との親和性が高く特性を達成するためには好ましい。
エチレンの含有量としては好ましくは30−10質量%、さらに好ましくは27−15質量%である。
該樹脂の密度や重合方法等も限定されないが、密度が0.909以下の共重合体の使用が好ましい。例えば、プロピレン、ブテン、ヘキセン及びオクテン等との共重合体が挙げられる。重合方法はメタロセン触媒法及び非メタロセン触媒法のいずれでも構わない。
特に、高拡散性が安定に付与できる点で、エチレンとオクテンのブロック共重合体の使用が好ましい。例えば、該樹脂としては、ダウケミカル社製のINFUSE(TM)が挙げられる。該樹脂は、ブロック構造のために、結晶性の部分を有するので、低密度でありながら高融点であるという特徴があり、得られる異方性光拡散フィルムの耐熱性等を向上させることができるので好ましい。
上記範囲を満たし、かつ後述の要件を満たすことにより、前述した好ましい光学特性の異方性光拡散フィルムを安定して得ることができる。
その指針は組成割合の方が多くて、かつメルトフローレートが高い方が海になる。同量の場合は、メルトフローレートが高い方が海になり易い。組成割合の高い方が、メルトフローレートが高い場合は、単純な海/島構造ではなく、例えば共連続相といった形成される場合もある。
環状ポリオレフィン系樹脂とポリエチレン系樹脂の組み合わせの場合は、ポリエチレン系樹脂を海相として、かつ該海相のポリエチレン系樹脂のメルトフローレートを島相の環状ポリオレフィン系樹脂のメルトフローレートよりも高くするが好ましい。
上記構成と逆の構成である環状ポリオレフィン系樹脂を海相とした場合は、ダイス内でのシェア、海相の柔軟性や流動性が関係して、所望した光学特性、特に、拡散度比の高い異方性光拡散フィルムが得にくい。
上記実施態様により、製膜装置を変えた場合においても、所望した光学特性、特に、拡散度比の高い異方性光拡散フィルムが安定して得ることができるという効果もでる。
本発明の技術を完成する過程において、同じ樹脂組成物を製膜装置を替えて、同等の条件で製膜しても得られる異方性光拡散フィルムの光学特性が再現しない場合があった。該課題解決について鋭意検討して、上記実施態様によりこの点が改善されることを見出した。
一方、上記構成と逆の構成である環状ポリオレフィン系樹脂を海相とした場合は、上記問題が発生し易い事を見出した。この理由は定かでないが、製膜装置を変えた場合に発生する押し出し条件の差異やダイス形状の相違によりシェア等の変化があっても、海相の樹脂を島相樹脂より柔らかくして、かつその流動性を高めることにより、その影響が緩和されるためと推察している。
本発明においては、前記の少なくとも2種の非相溶性の熱可塑性樹脂の混合物として、二種類ともにポリオレフィン系樹脂を使用する場合において、少なくとも2種のポリオレフィン系樹脂の混合物よりなる層の、少なくとも片面に主としてポリオレフィン系樹脂よりなる表面層が積層されてなることが好ましい実施態様である。以下、少なくとも2種のポリオレフィン系樹脂の混合物よりなる層を光拡散層と称することもある。
上記の表面層の形成により、溶融押し出し製膜時に、ダイスの出口に発生する、例えば、「目やに」と称されるダイスの出口に発生する樹脂劣化物による付着物の発生が抑制されるので、長時間に渡り安定した連続製膜ができるので好ましい。また、エチレンとオクテンのブロック共重合体等の柔軟性ポリオレフィン系樹脂を使用した場合に発生する異方性光拡散フィルムのブロッキング性が抑制されるので好ましい。
上記モノマーを一種類用いたホモポリマーであっても二種以上モノマーを用いた共重合体であっても構わない。
光拡散層を構成するポリオレフィン系樹脂の組成や密着対象の部材の種類や必要とする密着力等により適宜選択すれば良い少なくともカルボキシル基を含むことが、好ましい実施態様である。
融点が100〜180℃のものの使用が好ましい。
本発明においては、光拡散性を付与するために、非溶融性微粒子を含有させる必要がないので、溶融押し出し成型法で実施しても、製膜工程における溶融樹脂の濾過フィルタの目詰まりが低減でき、生産性が優れるとともに得られるフィルムの清澄度も高いという特長を有する。
本発明の異方性光拡散フィルムの製造おいては、上記の冷却ロールへの密着時に、該密着部の入り口部分に液溜りゾーン(バンクと称されることもある)が形成されないことが好ましい。該液溜りゾーンの形成は、冷却ロールへの密着時に圧接された場合、即ち、強い圧力で押さえられた時に発生するので、該密着時の密着圧力を低くするのが好ましい。
例えば、一般に広く用いられている押し圧ロールで圧接して密着させるという方法は避けた方がよい。
弱い圧力で密着させる方法であれば限定されないが、例えば、押し出し機で溶融した樹脂をダイからシート状に押し出して、該シートをガス圧による押さえ方法及び/又は吸引法及び/又は静電気密着法で密着させ冷却固化させて製膜されてなることが好ましい。該方法により、前記した好ましい光学特性、特に、前記特性の一つである拡散度比の高い異方性光拡散フィルムを安定して得ることができる。
拡散度比は、用いる製造装置の違い等により大きく変化することがあり安定した生産ができない事があった。そこで、安定生産できる製造方法について鋭意検討した結果、上記のような製造方法で製造するのが好ましいことを見出した。該理由は定かでないが、以下のごとく推察している。
溶融押し出し法で押し出されるシート中の島成分の形状は、ダイ内でシェアーを受けることにより、押し出し方向に配向した形で細くなる。さらに、ダイから押し出しだされた後に溶融状態で該シートにドラフトが掛かり、さらに島形状は押し出し方向に細くなる。この状態で冷却個化されるのが好ましい。しかし、冷却ロールに押し圧ロール等で圧接させ、高い圧力で押さえ付けると、該圧接部の入り口部分のシートは、未個化状態であるために、圧接部の入り口部分に液溜りゾーンが形成され、該ゾーンにおいて、未個化状態の樹脂が滞留することになり、押し出し方向に細くなっていた島成分は表面張力により、本来の形状である等方的液滴に戻ろうとする力が働き、異方度が緩和し、より等方性的な形状に変形する。その変形した形状で冷却個化されるので、島形状の等方性が高まり、その結果、光拡散度も等方性が増し、拡散度比を高めることに対して不利に作用するためであると推察している。
上記多層構成の場合は、多層共押出し法で製造してもよいし、押出しラミネート法やドライラミネート法で実施してもよい。
以上、本発明において、前記した全光線透過率、平行光線透過率、ヘーズ、拡散度及び拡散度比という多数の光学特性を同時に満たす必要がある。これらの特性を同時に満たすことで初めて、従来公知の光拡散フィルムでは達成できない高度な特性を達成することができる。その事により、例えば、LED光源用の照明装置やバックライト装置用等として好適に使用できる高機能な光拡散フィルムを得る事ができた。
上記特性は、それぞれ二律背反的挙動を示す特性が含まれている。例えば、全光線透過率とその他の特性とは、二律背反挙動を示す。一方、平行光線透過率、ヘーズ及び拡散度とは、巨視的には比例的の挙動を示す特性値であるが、微視的には比例関係にあるとは言えない。また、本発明においては、拡散度比を高める必要がある。従って、個々の特性に対するそれぞれの要因の寄与を明確に示すことは困難であるが、前述した非相溶の樹脂の屈折率差やメルトフローレート等の樹脂特性や、それぞれの樹脂の種類や混合比等を前記範囲にし、かつ上記製造方法を採用することにより、初めて安定して達成できるようになった。
なお、厚みを調整する場合、ドラフト比、押し出し流量、リップ幅等の変更により海島構造が大きく変化した場合には、上記の傾向が逆転したり極端に大きくなったりすることもある。
本発明のもう一つの発明は、上述の方法により得られた異方性光拡散フィルムと、厚みが0.1〜5mmで全光線透過率が70〜100%のプラスチックシートを積層してなる光異方拡散性フィルム積層シートである。
上述の方法により得られた異方性光拡散フィルムは、前述のごとく優れた光学特性を有し、かつ経済的に製造することが出来るが、ある用途においては光学特性以外などの特性、例えば、耐熱性、耐熱寸法安定性、剛性等の機械的特性、あるいは難燃性等の特性を満たすことができない場合がある。透明なプラスチックシートと本発明の異方性光拡散フィルムとを積層することにより、光学特性以外の特性を補完して市場要求の総合特性を満たすことができる。
本発明に用いる透明なプラスチックシートの厚みは0.5〜3mmがより好ましい。0.1mm未満では補強効果あるいは補完効果が不足する。また、5mm以上は経済的に不利となる場合や柔軟性が損なわれる場合がある。
本発明に用いる透明なプラスチックシートの全光線透過率は80〜100%がより好ましい。85〜100%が更に好ましい。70%未満では、前述の異方性光拡散フィルムの特性を有効に活かすことができない。出来るだけ全光線透過率が高く非拡散性のものが好ましい。また、該プラスチックシートとして拡散性を有したものを用いて積層効果を発現させる方法も好ましい。
粘着剤や接着剤などを用いて貼り合わせる方法の場合、粘着剤としては、具体的には、ゴム系粘着剤、アクリル系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ビニル系粘着剤等が挙げられる。本発明の異方性光拡散フィルム積層シートは高温で使用する可能性があるため、常温〜120℃でも安定な粘着剤が好ましい。中でもアクリル系粘着剤は、安価であるために広く用いられる。どの粘着剤を使用した場合でもその厚みは、0.5〜50μmが好ましい。
すなわち、例えば、前記した透明なプラチックシート表面に、前記した異方性光拡散フィルムを構成する熱可塑性樹脂配合物を溶融し押し出して直接ラミネートする、いわゆる押し出しラミネート法で製造してもよい。また、該溶融押し出しラミネート法の工程内で前記した粗面化処理を同時に行ってもよい。
該押し出しラミネート法で実施する場合は、異方性光拡散フィルムと透明なプラチックシートとの接着性や接着耐久性を向上させるために、アンカーコート処理をしたり、易接着処理をした透明なプラチックシートを用いる等の手段を取り入れることは好ましい実施態様の一つである。
また、本発明の異方性光拡散フィルムや異方性光拡散フィルム積層シートは、従来公知の光拡散フィルムに比べて拡散性が大幅に改善されているので、蛍光灯を光源としたLCDの輝度向上に使用した場合、光拡散フィルム等の光学機能調整用フィルムの枚数を低減することができる。
本発明のもう一つの発明は、上記記載の異方性光拡散フィルム又は上記記載の異方性光拡散フィルム積層シートを、LED光源を用いた光照射装置の出光部の外面または内面に取り付けてなるLED光源を用いた点灯装置である。
なお、点灯装置とは対象物を明るく照らすための照明装置、放射された光を直接視認するための発光装置など、一般にライト、ランプと称される装置である。
また、外板を無くして本発明の光拡散フィルムやその積層シートのみを取り付けても良い。
本発明の異方性拡散フィルムによってLED光源のスポット状の光を一方向に直線状に均一な光を照射する照明装置とすることが出来る。このような照明装置としては、目視側斜め方向から照射するタイプの看板や案内板、博物館の陳列や店舗での商品展示、電気スタンド、通路や歩道等で必要部分以外には光を漏らしたくない場合、液晶ディスプレイやバックライトタイプの公告看板等のバックライトユニットでの出光部やエッジライト部分、複写機のライト、等様々な照明装置として用いることができる。
特にLED光源が一方向に長く列状に配置された照明装置において本発明の異方性拡散フィルムは効果的な使い方が可能である。フィルムの主拡散方向をLEDの列と平行にすることにより、LEDの数を減らしても列方向に直線状に均一な光を照射することが出来る。なお、ここにおいて、LEDの配列は一列でなく複数列であっても全体で細長い状態に配列されているものであればよい。
さらにフィルムの主拡散方向をLEDの列と直交させた場合にも特徴的な照明装置とすることが出来る。この場合はLED光源が一方向に長く列状に配置されたものであっても列と直交方向に広く光を拡散して照明することが出来る。室内の直管蛍光灯と同様の照明装置として利用することが可能であり、室内を均一に照明することが出来る。また、天井に意匠性や装飾がある場合や設備的制約があるなど設置場所が限られている場合でも、広く均一な照明が可能となる。
また、信号機、各種機器のインジケーターランプ、警告ランプ、航空機の進入灯、防波堤端部やブイの位置表示ランプ、通路等に埋め込む進行誘導灯など、水平方向や垂直方向で角度が変わっても明るさの変化の少ないことが必要とされる発光装置として有用に用いることができる。
本発明の異方性光拡散フィルム又は異方性光拡散フィルム積層シートは、前述のような優れた光学特性を有するので、バックライト装置の輝度や照度の向上用部材として好適に用いることができる。
上記の本発明の異方性光拡散フィルム又は光拡散フィルム積層シートをバックライトユニットの出光面上に設置してなることが重要である。この場合、異方性光拡散フィルム又は異方性光拡散フィルム積層シートの設置方法は限定されない。単に重ね合わせて設置しても良いし、接着剤や粘着剤で固定しても良い。また、両面粘着テープで固定しても良い。
また、バックライト装置の上面に設置される液晶パネルの最下面に設置しても良い。
該対応により、上記した本発明の効果を効率よく発現することができる。
本発明の異方性光拡散フィルム又は異方性光拡散フィルム積層シートが用いられるバックライトユニットは、少なくとも片面に出射光面を有したユニットであればその構造等は何ら制限を受けない。エッジライト方式であっても直下方式であってもかまわない。エッジライト方式の場合の導光板の構造とも制限を受けない。
バックライトユニットに用いられる反射フィルムや反射板の種類も制限されない。白色反射タイプ、金属反射タイプ及びその他のタイプのいずれでも良い。
バックライトユニットに用いられる光源も制限を受けない。例えば、電球、発光ダイオード(LED)、エレクトロルミネッセンスパネル(EL)、冷陰極管(CCFL)及び熱陰極管(HCFL)のいずれでも良いしこれらを組み合わせたものあるいはその他の光源でも良い。
日本電色工業株式会社製ヘーズ測定器「NDH−2000」を用いて、JIS K 7136に準拠して測定した。
該測定は、光拡散フィルムの巻き方向が垂直方向になるように試料固定部に固定して測定することにより得た測定値を用いた。また、光拡散フィルムの表面粗さに差がある場合は、表面粗の粗い方の面を受光側に固定して測定した。例えば、片面のみに粗面化処理した光拡散フィルムの場合は、実際に使用する場合に光が通過する方向で固定して測定をした。
自動変角光度計(GP−200:株式会社村上色彩研究所製)を用いて測定を行う。
透過測定モード、光線入射角:0°(試料面に対して上下、左右共に直角になる角度)、受光角度:−90°〜90°(赤道線面上の角度)、フィルター:ND10使用、光束絞り:10.5mm(VS−1 3.0)、受光絞り:9.1mm(VS−3 4.0)及び変角間隔0.1度の条件で測定し、透過光のピークトップが、チャートの40〜90%になるようにSENSITIVITYやHIGH VOLTONの設定を変更して測定した。得られた透過光の変角光度曲線のピークの高さの半分の高さにおける角度の幅(半値幅)を求めた。
上記測定を異方性光拡散フィルムの巻き方向を垂直方向及び水平方向に固定して行い求められた半値幅の大きい方をDH1、小さい方をDL1として、拡散度比1(DH1/DL1)を求めた。また、ピークの立ち上がり角度とピークの終了の角度との間の角度の度数の大きい方をDH2、小さい方をDL2として、拡散度比2(DH2/DL2)を求めた(図1参照)。該ピークの立ち上がり及び終了の角度は、該部分を10倍のルーペで観察して、該ピークの線が消えた最先端の角度をそれぞれの角度とした。該対応をすれば明確な判定ができる。
上記測定は光拡散フィルムの表面粗さに差がある場合は、実際に使用する場合に光が通過する方向で固定して測定した。
なお、受光器を移動させる面を赤道面と定義した。
自動変角光度計(GP−200:株式会社村上色彩研究所製)を用いて測定を行った。
透過測定モード、光線入射角:0°(試料面に対して上下、左右共に直角の角度)、受光角度:−90°〜90°(赤道線面上の角度)、フィルター:ND10使用、光束絞り:10.5mm(VS−1 3.0)、受光絞り:9.1mm(VS−3 4.0)及び変角間隔0.1度の条件で測定し、透過光のピークトップが、チャートの40〜90%になるようにSENSITIVITYやHIGH VOLTONの設定を変更して測定した。得られた透過光の変角光度曲線の角度0度における高さ(H0)を求める。光線入射角を60°(赤道線面上の角度)に変更する以外は、上記条件と同じ条件で測定した時の透過光の変角光度曲線の角度0度における高さ(H60)を求める。該方法で求めたH60とH0を用いて下記式で変曲度を求めた。(図2参照。)
光の変曲度=H60/H0×100(%) (1)
なお、受光器を移動させる面を赤道面と定義した。
該光の変曲度は、主拡散方向において測定して求める。
上記測定は光拡散フィルムの表面粗さに差がある場合は、実際に用いる時と同じ方向に光が通過するような方向で固定して測定した。
サンシャインウェザメーター(スガ試験機社製、S300)を用いて、試料面放射照度:78W/m2、波長範囲:300〜400nm、連続照射、降雨あり(60分中12分間降雨)にて、63℃×50%RHの雰囲気で400時間曝して、色差変化(△*ab)を評価した。
株式会社小坂研究所製 万能表面形状測定器 MODEL SE−3Cを用い、縦倍率:2000〜10000、カットオフ:0.25mm、測定長:8mm、測定速度:0.5mm/分の条件で測定した。
上記測定は、光拡散フィルムの巻き方向と該方向と直行する方向の平均表面粗さを測定して得られるそれぞれの平均表面粗さであるRaVとRaHの比である表面粗さ比(RaV/RaH)で表示した。該測定はそれぞれ5回づつ行い、その平均値を用いた。
JIS K 7210 A法に準拠して、230℃、2.16kgfの条件で測定した。
一部樹脂は、実施例に記載の条件で測定した。
樹脂の屈折率は、ベッケ線法(JIS K7142B法)ISO 489に準拠し、アッベ屈折計にてナトリウムd線の値を求めた。
モモ・アライアンス社製の40W昼白色クリアカバー仕様の蛍光灯型LED照明灯(MLT−40KC)を用いて、該クリアカバー表面に光拡散フィルムあるいは光拡散フィルム積層シートを貼り付けて、真上5cmより、デジタルカメラ(KONICA MINOLTA製 ディマージュA700)で照明灯部分の写真を撮り、下記基準で各性能評価をした。
該評価は、主拡散方向を蛍光灯型LED照明灯の長手方向と平行になるように貼り付けて行った。
(1)異方性
上記写真で以下の判定をした。
蛍光灯型LED照明灯の外管の30%未満が光って見えるもの:○
蛍光灯型LED照明灯の外管の30%〜50%が光って見えるもの:△
蛍光灯型LED照明灯の外管の50%超が光って見えるもの:×
(2)明るさ
実施例1で得られた異方性光拡散フィルムの明るさを基準として、該明るさより明るいものを:◎、同程度の明るさのものを:○、明るさの劣るものを:×として表示した。明るさは写真の白度で判定した。
(3)スポット消失性
上記写真で以下の判定をした。
光源のスポットが見えないもの:◎
光源のスポットがわずかに見えるもの:○
光源のスポットがはっきり見えるもの:△
光源のスポット部の方が明るいもの:×
ノルボルネン−エチレン共重合体である環状ポリオレフィン系樹脂(TOPAS(TM)6013 S−04 Topas Advanced Polymers社製 メルトフローレート:2.0(230℃) 屈折率:1.53)35質量部とエチレンとオクテンよりなるブロック共重合樹脂(ダウ・ケミカル社製 INFUSE(TM) D9817.15 メルトフローレート:26(230℃) 屈折率:1.49)65質量部を池貝鉄工社製PCM45押出機を用いて樹脂温度250℃にて溶融混合してTダイで押出し、鏡面の冷却ロールで冷却することにより厚み400μmの異方性光拡散フィルムを得た。上記冷却時の冷却ロールへのフィルムの密着はバキュームチャンバーを用いて行った。得られた異方性光拡散フィルムの特性を表1に示す。
本実施例で得られた異方性光拡散フィルムは、光拡散の異方性に優れていた。また、明るさが明るく、かつスポット消失性に優れており、異方性光拡散フィルムをして高品質であった。
また、耐光性試験による色差は、1.0であり耐光性にも優れていた。
実施例1の方法において、樹脂の配合を環状ポリオレフィン系樹脂(TOPAS(TM)6015S−04 Topas Advanced Polymers社製 メルトフローレート:0.41(230℃) 屈折率:1.53)50質量部とエチレンとオクテンよりなるブロック共重合樹脂(ダウ・ケミカル社製 INFUSE(TM) D9101.15 メルトフローレート:2.1(230℃)屈折率:1.49)50質量部に変更し、かつフィルム厚み200μmに変更する以外は、実施例1と同様の方法で異方性光拡散フィルムを得た。
得られた異方性光拡散フィルムの特性を表1に示す。
本実施例で得られた異方性光拡散フィルムは、実施例1で得られた異方性光拡散フィルムよりもスポット消失性がやや劣るが、実施例1で得られた異方性光拡散フィルムよりもさらに光拡散の異方性や明るさが優れており、異方性光拡散フィルムをして高品質であった。
また、耐光性試験による色差は、1.0であり耐光性にも優れていた。
実施例2の方法で、フィルム厚みを150μmにする以外は、実施例2と同様の方法で光拡散フィルムを得た。
得られた光拡散フィルムの特性を表1に示す。
本実施例で得られた光拡散フィルムは、実施例1で得られた光拡散フィルムより明るさの広がりはやや劣るが、明るさでは勝っており、光拡散フィルムとして高品質であった。
また、耐光性試験による色差は、1.0であり耐光性にも優れていた。
実施例1の方法で、樹脂配合を環状ポリオレフィン系樹脂(TOPAS(TM)5013 S−04 Topas Advanced Polymers社製 メルトフローレート:8.7(230℃))50質量部とエチレンとオクテンよりなるブロック共重合樹脂(ダウ・ケミカル社製 INFUSE(TM) D9817.15 メルトフローレート:26(230℃))50質量部とし、フィルム厚みを200μmに変更する以外は、実施例1と同様の方法で異方性光拡散フィルムを得た。
得られた異方性光拡散フィルムの特性を表1に示す。本実施例で得られた異方性光拡散フィルムは、実施例2で得られた異方性光拡散フィルムと同等の特性を有しており、異方性光拡散フィルムをして高品質であった。
また、耐光性試験による色差は、1.0であり耐光性にも優れていた。
実施例1の方法において、樹脂配合を環状ポリオレフィン系樹脂(TOPAS(TM)6015 S−04 Topas Advanced Polymers社製 メルトフローレート:0.41(230℃))50質量部とエチレンとオクテンよりなるランダム共重合樹脂(ダウ・ケミカル社製 ENGAGE(TM) 8137 メルトフローレート:30(190℃) 屈折率:1.52)50質量部に、フィルム厚み200μmに変更する以外は、実施例1と同様の方法で異方性光拡散フィルムを得た。
得られた異方性光拡散フィルムの特性を表1に示す。本実施例で得られた異方性光拡散フィルムは、実施例2で得られた異方性光拡散フィルムと同等の特性を有しており、異方性光拡散フィルムをして高品質であった。
また、耐光性試験による色差は、1.0であり耐光性にも優れていた。
真空乾燥機にて180℃3時間乾燥し、水分を十分に除去した実質的に無滑剤のポリエチレンテレフタレート樹脂(極限粘度:0.62(フェノール/テトラクロロエタン=60/40) 85質量部とプライムポリマー(株)社製の低密度ポリエチレン樹脂(SP1540 )15質量部の混合物を単軸押出機に供給、280℃で溶融し、フィルター、ギヤポンプを通し、異物の除去、押出量の均整化を行った後、Tダイより25℃に温度制御した冷却ドラム上にシート状に吐出した。その際、直径0.1mmのワイヤー状電極を使用して静電印加し冷却ドラムに密着させ未延伸フィルムを得た。次いで、長手方向へ温度103℃で長手方向に5.0倍延伸し、厚み150μmの異方性光拡散フィルムを得た。
得られた異方性光拡散フィルムの特性を表1に示す。本実施例で得られた異方性光拡散フィルムは、高品質であった。ただし、耐光性試験による色差変化が3.7であり、実施例1〜5で得られた異方性光拡散フィルムに比べて耐光性がやや劣っていた。
実施例6の方法において、低密度ポリエチレン樹脂を変性ポリプロピレン系樹脂(大日精化(株)社製CAP350)に変更し、かつフィルム厚みを200μmとする以外は、実施例6と同様の方法で、異方性光拡散フィルムを得た。
得られた異方性光拡散フィルムの特性を表1に示す。本実施例で得られた異方性光拡散フィルムは、実施例6で得られた異方性拡散フィルムと同等の品質を有していた。
フッ素系樹脂(Kynar 720(PVDF) アルケマ社製 メルトフローレート:10(230℃、5kgf))50質量部とポリメチルペンテン系樹脂(TPX(TM)DX820 三井化学社製、メルトフローレート:110(260℃、5kgf)屈折率:1.46(文献値))50質量部を、池貝鉄工社製PCM45押出機を用いて樹脂温度250℃にて溶融混合してTダイで押出し、鏡面の冷却ロールで冷却することにより厚み225μmの異方性光拡散フィルムを得た。上記冷却時の冷却ロールへのフィルムの密着はエアーナイフを用いて行った。また、片面にコロナ処理を施した。
得られた異方性光拡散フィルムの特性を表1に示す。本実施例で得られた異方性光拡散フィルムは、異方性光拡散フィルムとして高品質であった。
また、耐光性試験による色差は、0.9であり耐光性にも優れていた。
フッ素系樹脂(Kynar 720(PVDF) アルケマ社製 メルトフローレート:10(230℃、5kgf))50質量部と環状ポリオレフィン系樹脂(TOPAS(TM)6013 S−04 Topas Advanced Polymers社製 メルトフローレート:2.1(230℃、2.16kgf))50質量部を、池貝鉄工社製PCM45押出機を用いて樹脂温度℃にて溶融混合してTダイで押出し、鏡面の冷却ロールで冷却することにより厚み70μmの異方性光拡散フィルムを得た。上記冷却時の冷却ロールへのフィルムの密着はバキュームチャンバーを用いて行った。また、片面にコロナ処理を施した。
得られた異方性光拡散フィルムの特性を表1に示す。本実施例で得られた異方性光拡散フィルムは、異方性光拡散フィルムとして高品質であった。
また、耐光性試験による色差は、1.0であり耐光性にも優れていた。
実施例1において、梨地加工した冷却ロールに変え、かつ鏡面の押さえロールを用いて冷却ロールに圧着することにより冷却するように変更する以外は、実施例1と同様の方法で光拡散フィルムを得た。
得られた光拡散フィルムの特性を表1に示す。
本比較例で得られた光拡散フィルムは光拡散の異方性が劣っており、異方性光拡散フィルムとしては低品質であった。
環状ポリオレフィン系樹脂(TOPAS(TM)6015 S−04 Topas Advanced Polymers社製 メルトフローレート:0.41(230℃))35質量部とエチレンとオクテンよりなるブロック共重合樹脂(ダウ・ケミカル社製 INFUSE(TM) D9807.15 メルトフローレート:29(230℃))65質量部を、池貝鉄工社製PCM45押出機を用いて樹脂温度250℃にて溶融混合してTダイで押出し、鏡面の冷却ロールで冷却することにより厚み300μmの光拡散フィルムを得た。上記冷却時の冷却ロールへのフィルムの密着はバキュームチャンバーを用いて行った。
得られた光拡散フィルムの特性を表1に示す。
本比較例で得られた光拡散フィルムは光拡散の異方性が劣っており、異方性光拡散フィルムとしては低品質であった。
ポリプロピレン樹脂(住友化学社製、住友ノーブレン FS2011DG3)53質量部にエチレン・ブテン共重合体(三井化学社製、タフマー A1085S)47質量部を、60mmφ単軸押出機(L/D;22)内で樹脂温度240℃にて溶融混合してTダイで押出した後、20℃のキャスティングロールで冷却することにより未延伸シートを得た。次いでこの未延伸シートを縦延伸機のロール周速差を利用して延伸温度118℃で4.5倍に延伸し、引き続きその片面にコロナ処理をして厚み200μmの光拡散フィルムを得た。
得られた光拡散フィルムの特性を表1に示す。
本比較例で得られた光拡散フィルムはスポット消失性および拡散度に劣り、異方性光拡散フィルムとしては低品質であった。
真空乾燥機にて180℃3時間乾燥し、水分を十分に除去した実質的に無滑剤のポリエチレンテレフタレート樹脂95質量部(極限粘度:0.62)とプライムポリマー(株)社製の低密度ポリエチレン樹脂(SP1540)5質量部の混合物を単軸押出機に供給、280℃で溶融し、フィルター、ギヤポンプを通し、異物の除去、押出量の均整化を行った後、Tダイより25℃に温度制御した冷却ドラム上にシート状に吐出した。その際、直径0.1mmのワイヤー状電極を使用して静電印加し冷却ドラムに密着させ未延伸フィルムを得た。次いで、長手方向へ温度103℃で長手方向に3.0倍延伸し、厚み75μmの光拡散フィルムを得た。
得られた光拡散フィルムの特性を表1に示す。
本比較例で得られた光拡散フィルムは、比較例2で得られた光拡散フィルムと同様にスポット消失性および拡散度に劣り、異方性光拡散フィルムとしては低品質であった。
厚み250μmの高透明性ポリエステルフィルム(東洋紡績社製 コスモシャインA4300)の片面に、平均粒径が3μmの真球状のアクリル樹脂粒子(東洋紡績社製 タフチック(TM)FHーS300)50質量部とポリウレタン樹脂50質量部の混合部が乾燥後厚みで25μmになるように、塗工機を用いて、塗布および乾燥をすることにより光拡散フィルムを得た。
得られた光拡散フィルムの特性を表1に示す。
本比較例で得られた光拡散フィルムは、本比較例で得られた光拡散フィルムは光拡散の異方性に劣り、異方性光拡散フィルムとしては低品質であった。
厚み250μmの高透明性ポリエステルフィルム(東洋紡績社製 コスモシャインA4300)の片面に、厚みがナノサイズの極薄片状のシリカ粒子(AGCエスアイテック社製 サンブラリー(TM)LFS HN050)を、バインダー樹脂を混ぜることなく乾燥後厚みで30μmになるように、塗工機を用いて、塗布および乾燥をすることにより光拡散フィルムを得た。
得られた光拡散フィルムの特性を表1に示す。
本比較例で得られた光拡散フィルムは光拡散の異方性に劣り、かつ全光線透過率が低く、明るさが劣っており、異方性光拡散フィルムをして低品質であった。
表面にエンボス加工されたポリカーボネート樹脂よりなる光拡散フィルムの特性を評価した。
結果を表1に示す。
本比較例で得られた光拡散フィルムは、光拡散性の異方性が低い上に、平行光線透過率が高く、スポット消失性や明るさの広がりが劣っており、異方性光拡散フィルムとして低品質であった。
また、色差変化が9.5と高く耐光性に劣っていた。
実施例6の方法において、延伸倍率を1.5倍として、かつ得られるフィルムの厚みを25μmにする以外は、実施例6と同様にして光拡散フィルムを得た。
得られた光拡散フィルムの特性を表1に示す。
本比較例で得られた光拡散フィルムは、明るさの点では優れているが、平行光線透過率が高く、ヘーズが低いためにスポット消失性に劣っていた。また、異方性も劣っており、異方性光拡散フィルムとしては低品質であった。
実施例6の方法において、得られるフィルムの厚みを200μmにする以外は、実施例6と同様にして光拡散フィルムを得た。
得られた光拡散フィルムの特性を表1に示す。
本比較例で得られた光拡散フィルムは、異方性やスポット消失性は優れているが明るさが劣っており、異方性光拡散フィルムとしては低品質であった。
実施例7の方法において、延伸倍率を1.5倍として、かつ得られるフィルムの厚みを25μmにする以外は、実施例6と同様にして光拡散フィルムを得た。
得られた光拡散フィルムの特性を表1に示す。
本比較例で得られた光拡散フィルムは、明るさの点では優れているが、平行光線透過率が高く、ヘーズが低いためにスポット消失性に劣っていた。また、異方性も劣っており、異方性光拡散フィルムとしては低品質であった。
実施例7の方法において、得られるフィルムの厚みを300μmにする以外は、実施例6と同様にして光拡散フィルムを得た。
得られた光拡散フィルムの特性を表1に示す。
本比較例で得られた光拡散フィルムは、異方性やスポット消失性は優れているが明るさが劣っており、異方性光拡散フィルムとしては低品質であった。
実施例8の方法において、得られるフィルムの厚みを350μmにする以外は、実施例6と同様にして光拡散フィルムを得た。
得られた光拡散フィルムの特性を表1に示す。
本比較例で得られた光拡散フィルムは、異方性やスポット消失性は優れているが明るさが劣っており、異方性光拡散フィルムとしては低品質であった。
実施例9の方法において、得られるフィルムの厚みを125μmにする以外は、実施例6と同様にして光拡散フィルムを得た。
得られた光拡散フィルムの特性を表1に示す。
本比較例で得られた光拡散フィルムは、異方性やスポット消失性は優れているが明るさが劣っており、異方性光拡散フィルムとしては低品質であった。
実施例1〜9で得られた異方性光拡散フィルムを、厚さ250μmで、全光線透過率が92%の高透明ポリエステルフィルム(東洋紡績社製 コスモシャインA4300)と、光学両面粘着シートで貼り合わせことにより異方性光拡散フィルム積層シートを得た。
いずれの積層シートもそれぞれの異方性光拡散フィルムと同等の光学特性を有しており、LED光源を用いた照明装置用の光拡散材として高品質であった。さらに、得られた異方性光拡散フィルム積層シートは、実施例1〜9で得られた異方性光拡散フィルムに比べて耐熱性や強度等の非光学特性が向上した。
実施例1〜9の方法で得られた異方性光拡散フィルムを、実施例1〜9の方法において、上記冷却時の冷却ロールへのフィルムの密着を抑えロール方式に切り替え、押さえロール側にポリウレタン系の接着剤を用いて、アンカーコート剤で表面処理をした厚みが200μmで、全光線透過率が88%のポリカーボネートシートを通過させることにより、ポリカーボネートシートが積層された異方性光拡散フィルム積層シートを得た。なお、この際に液溜まりゾーンが出来ない様に押し出し量、押し圧を調整した。
本実施例で得られた異方性光拡散フィルム積層シートは、実施例1〜9で得られた異方性光拡散フィルムと同等の光学特性を有しており、LED光源を用いた照明装置用の光拡散材として高品質であった。さらに、実施例1〜9で得られた光拡散フィルムに比べて耐熱性や強度等の非光学特性が向上した。
モモ・アライアンス社製の40W昼白色クリアカバー仕様の蛍光灯型LED照明灯(MLT−40KC)を用いて、該クリアカバー表面に実施例1〜9で得られた異方性光拡散フィルムを主拡散方向が蛍光灯型LED照明灯の長手方向と直交する方向になるように光学用の両面テープで貼り付けた。点状のLED光源の光が細い線状の光になった。
実施例12において、異方性光拡散フィルムを主拡散方向が、蛍光灯型LED照明灯の長手方向と平行になる方向に光学用の両面テープで貼り付けた。点状のLED光源の光が蛍光灯の長手方向と直行する方向に細い輪切り状に光って見えた。
比較例1〜13で得られた光拡散フィルムを用いて、実施例12や13と同様にして評価をした。いずれの比較例で得た光拡散フィルムの全てにおいて、異方性、スポット消失性及び明るさの特性のうち、少なくとも一つの特性が劣っていた。例えば、異方性の低いフィルムは、光拡散フィルムをフィルム巻き方向が蛍光灯型LED照明灯の長手方向と平行あるいは直行する方向に貼り付けたが、どちらの方向に貼り付けても光が等方性的に広がり、特定方向に光を集光することが出来なかった。また、スポット消失性の劣るフィルムは、LED光源の強い光が光源位置に残り、明かりの均一性が劣っていた。また、明るさの悪いフィルムは、明るさが不足していた。
2台の溶融押し出し機を用い、第1の押し出し機にて、環状ポリオレフィン系樹脂(TOPAS(TM)6013S−04 Topas Advanced Polymers社製 メルトフローレート:2.0(230℃、2.16kgf))35質量部とエチレンとオクテンよりなるブロック共重合樹脂(ダウ・ケミカル社製 INFUSE(TM) D9817.15 メルトフローレート:26(230℃、2.16kgf))65質量部を光拡散層とし、第2の押し出し機にて、ポリプロピレン系の接着性樹脂(アドマー(TM)QF551 三井化学社製 メルトフローレート:5.7(190℃、2.16kgf))が両表層(熱密着層)となるように、Tダイ方式にて溶融共押出し後、鏡面の冷却ロールで冷却することにより総厚み400μmの両面が熱密着層で積層された異方性光拡散フィルムを得た。熱接着層の厚みは両面共に40μmとした。上記冷却時の冷却ロールへのフィルムの密着は実施例1と同様の方法で行った。長時間連続製膜をしても目やにの発生は見られなかった。
本実施例で得られた異方性光拡散フィルムの特性を表1に示す。
得られた異方性光拡散フィルムは、実施例1と同等の光学特性を有し、かつ熱接着性に優れており、基材に熱接着することにより、異方性光拡散フィルムの寸法安定性が向上した。
なお、熱接着性及び寸法安定性は以下の方法で評価した。どちらも○であった。
一方、実施例1の方法で実施した場合は、長時間連続製膜をした場合に、目やにが発生することがあった。
熱プレス機の固定台の上に、厚みが3mmの表面が平滑で透明なアクリル板(三菱レイヨン(株)製:アクリライト)をセットし、そのアクリル板上に試料を置き、さらに、その上に厚みが3mm(硬度HsA50°)のシリコーンゴムシートを敷き、表面温度が180℃に設定された加圧用の圧子により、上記のシリコーンゴムシートの上より押さえ付けて、49N/cm2の圧力で30秒間押し圧をした。加熱圧着後、温度23℃、相対湿度65%の環境下で30分放置し、東洋精機社製「テンシロン」(UTM−IIIL)を用いて、300mm/分の速度で180度剥離した際の抵抗値を密着力とした。
密着力の判定は、以下の基準で実施した。
密着力が0.1N/15mm以上:○
密着力が0.1N/15mm未満:×
上記熱接着性評価法に従って、アクリル板に異方性光拡散フィルムを熱接着したサンプルを80℃に調温したオーブンに240時間静置し、加温処理した後に、異方性光拡散フィルムの縦及び横方向の寸法を測定して、加温処理前のそれぞれの寸法との比較を行い、以下の基準で判定した。
加温処理による寸法変化が、どちらの方向についても0.1%未満の場合:○
加温処理による寸法変化が、少なくともどちらか一方において0.1%以上の場合:×
実施例14の方法において、第2の押し出し機にて押し出す樹脂を、ポリプロピレン系の接着性樹脂(アドマー(TM)QF551 三井化学社製 メルトフローレート:5.7(190℃))に変えて、ポリプロピレン樹脂FS2011DG3(住友化学社製、住友ノーブレン(TM))を用いる以外は、実施例14と同様の方法で、異方性光拡散フィルムを得た。
本実施例で得られた異方性光拡散フィルムの特性を表1に示す。
得られた異方性光拡散フィルムは、光拡散特性に優れているおり、長時間連続製膜をしても目やにの発生は見られなかった。ただし、実施例14で得られた異方性光拡散フィルムに比べて熱接着は劣っていた。
それぞれ実施例1、2、5、6及び8で得られた異方性光拡散フィルムを用いて、下記方法にて液晶表示装置用バックライト装置に用いた場合の正面輝度、輝度の角度依存性及びパターン隠蔽性を測定した。結果を表2に示す。
いずれの実施例で得られた異方性光拡散フィルムも、それぞれの実施例で述べたごとく優れた光学特性を有し、さらに、光の変曲度が高いので、異方性光拡散フィルム一枚の使用で正面輝度が高く、かつ輝度の角度依存性が少なく、さらにパターン隠蔽性に優れており、液晶表示装置用バックライト装置の輝度向上部材として高品質であった。
長径側(横方向)の両側に冷陰極管がそれぞれ3本ずつ設けられた19インチの導光板タイプ(白色反射フィルム使用でメッシュタイプ)のバックライトユニットの出射光側のアクリル板上のほぼ中央部に40mm×60mm角(60mm側が横方向)の評価サンプルをセット(単に、重ね合わせて設置、試料がカールしている等で浮きが出る場合は、四隅をテープで固定した。)して、30mm×50mm角(50mm側が横方向)の切り抜き部分を設けた黒色の遮光紙を切り抜き部分の中心が評価サンプルの中心部になるように設置して、暗室で輝度を測定した。黒色の遮光紙はバックライトユニットの全体が覆われる大きさとして固定して光が漏れないようにして測定した。
また、バックライトユニットは水平に設置して測定した。
該輝度は(株)トプコンテクノハウス社製のトプコン分光放射計SR−3Aを用いて、測定角度2度で、バックライトユニット表面との距離が40cmで評価用サンプルの中心が直下になる位置で測定した。
本測定においては、評価用サンプルは主拡散方向が、冷陰極管の長手方向と直交方向になるように設置して行った。
トプコン分光放射計SR−3Aと評価用サンプルの中心との角度がバックライトユニットの表面に対する垂線より35度傾けた位置になるようにトプコン分光放射計SR−3Aを設置する以外は、上記の正面輝度と同様の方法で輝度を測定した。該輝度を上記の正面輝度で除した値を輝度の角度依存性とした。該値が大きい程、輝度の角度依存性は優れていると言える。1.0がベストである。
上記正面輝度測定における開口部をバックライトが点灯させた状態で肉眼観察をして、以下の判定をした。
導光板のメッシュが全く見えない場合:○
導光板のメッシュがかすかに見える場合:△
導光板のメッシュがはっきり見える場合:×
それぞれ比較例3及び7で得られた光拡散フィルムを用いて、実施例16〜20と同様の方法で、液晶表示装置用バックライト装置に用いた場合の正面輝度、輝度の角度依存性及びパターン隠蔽性を測定した。結果を表2に示す。
本比較例で得られた光拡散フィルムは、パターン隠蔽性が劣っていた。
市販のマイクロレンズフィルムを用いて、実施例16〜20と同様の方法で、液晶表示装置用バックライト装置に用いた場合の正面輝度、輝度の角度依存性及びパターン隠蔽性を測定した。結果を表2に示す。
該マイクロレンズは、正面輝度は高いが、輝度の角度依存性が劣る。また、該マイクロレンズ一枚のみでの使用では、パターン隠蔽性も劣る。
市販のバックライト装置に使用されているビーズコート法で製造された光拡散フィルムを用いて、実施例16〜20と同様の方法で、液晶表示装置用バックライト装置に用いた場合の正面輝度、輝度の角度依存性及びパターン隠蔽性を測定した。結果を表2に示す。
該光拡散フィルムは、1枚のみの使用では、輝度の角度依存性及びパターン隠蔽性が劣る。
正面輝度及び輝度の角度依存性の測定に用いたバックライトユニットに組み込まれていた上拡散フィルム/プリズムレンズフィルム/下拡散フィルムよりなる光学フィルムセットを用いて実施例16〜20と同様の方法で、液晶表示装置用バックライト装置に用いた場合の正面輝度、輝度の角度依存性及びパターン隠蔽性を測定した。結果を表2に示す。
該フィルムセットは、正面輝度やパターン隠蔽性は優れているが、輝度の角度依存性が劣っていた。また、枚数が多いので経済性が劣る。
実施例1、5及び8で得られた異方性光拡散フィルムについて、下記方法にて液晶表示装置用バックライト装置に用いた場合の面内輝度均質性を測定した。結果を表3に示す。
どちらの実施例で得られた異方性光拡散フィルムも平均輝度が高く、かつ面内輝度均質性が高くバックライト装置用の光拡散フィルムとして高品質であった。
20インチで12本の冷陰極管が設置された直下方式のバックライトユニットの光拡散アクリル板を透明アクリル板に取替え、該透明アクリル板上のほぼ中央部にA−4サイズのサンプルを置き、四隅をテープで固定し、ハイランド社製の高機能輝度&色度計測システム(RISA)を用いて、暗室でバックライトニットを点灯させた状態で、サンプルの中央部を100×220ピクセルの面積の輝度を測定した。輝度は最大輝度、最小輝度、輝度を測定した。面内輝度均質性は上記方法で求められた最小輝度/最大輝度の比で表示した。該値が小さいほど輝度斑が小さい。
上記冷陰極管は冷陰極管の長手方向がバックライトユニットの長手方向(横方向)になるように設定されたものを用いた。輝度測定装置はサンプルのほぼ中心部の真上で、透明アクリル板表面と輝度計入射光面との距離は120cmの位置に設置して測定した。
バックライトユニットは水平に設置して測定した。
本測定においては、評価用サンプルは主拡散方向が、冷陰極管の長手方向と直行する方向になるように設置して行った。
光拡散フィルムを設置することなく面内輝度均質性を測定した。結果を表3に示す。
最大輝度は著しく高いが、面内輝度均質性が著しく大きかった。上記実施例フィルムの光学特性制御効果の大きさが顕著に示される。
それぞれ比較例7、16及び17に用いた光拡散フィルムについて面内輝度均質性の測定をした。結果を表3に示す。
いずれの拡散フィルムも、最大輝度は高いが面内輝度均質性が低く、光拡散フィルム1枚のみでは性能不足であった。
バックライト装置用光拡散フィルムに替えて、面内輝度均質性測定に用いたバックライトユニットに組み込まれていた上拡散フィルム/プリズムレンズフィルム/下拡散フィルムよりなる光学フィルムセットについて、面内輝度均質性を測定した。結果を表3に示す。
最大輝度は高いが面内輝度均質性が劣っていた。また、フィルムの枚数が多く経済性が劣る。
また、広告メディアやイルミネーション等の光源としても用いた場合にいて、装飾性や電飾性を高めることができるという特長を有する。
さらに、直進する光の透過率が小さいので、LED光源を用いた照明装置用に用いた場合に、強い光の光源スポットを見えなくした上で、更に、その光線の透過率度の低下度が抑制されているので、均一な異方性光拡散性を付与することができる。
また、本発明のLED光源を用いた照明装置用異方性光拡散フィルム積層シートは、上記した光学特性を維持した上で、例えば、耐熱性や強度等の非光学特性を向上させることができる。
また、本発明の異方性光拡散フィルムは、異方性光拡散機能を有しており、かつ従来公知の異方性光拡散フィルムより高い拡散性を有するので、導光板方式のディスプレイの拡散フィルムとして用いた場合に比べて輝度向上効果が大きいという特長を有する。
従って、室内の照明、内照式電飾パネルにおける照明、複写機における光照射あるいは液晶ディスプレイ等の表示装置における照明などの各種照明において有効に使用することができる。
また、本発明の異方性光拡散フィルム及びそれを用いた積層シートは、バックライト装置の光学部材として用いた場合は、フィルムあるいは積層シート一枚の使用であっても、高い輝度、輝度の角度依存性の低減、面内輝度均質性及びパターン隠蔽性等のバックライト装置用の光学部材として具備する必要のある光学特性を付与することができるので、バックライト装置の経済性を高めることができる。特に、高価なレンズフィルムを使用しなくても良く、かつ斜めより眺めた時の輝度が低下するという該レンズフィルム使用の課題が解消されるという大きな利点を付与することができる。
また、本発明のバックライト装置は、レンズフィルムを使用したバックライト装置に近い高度な正面輝度を有しており、かつレンズフィルムを使用したバックライト装置の課題である輝度の角度依存性が低減されているので、例えば、大型TVに使用した場合は、斜めより見た時の画面の明るさ低下が抑制されるという利点を有している。
また、該特長より、例えば、カーナビゲーションのように斜めから眺めることの多いディスプレイのバックライト装置として有用である。
また、室内や社内照明用の灯具のバックライト装置と使用した場合は、レンズフィルムを用いたバックライト装置に比べて広い範囲にわたり均一な照度がえられるという利点を有する。
更に、本発明のバックライト装置は、一枚の部材の使用で、上記の全ての特性を付与することができるので経済性が著しく高いという利点を有する。
従って、本発明のバックライト装置は、液晶表示装置、室内の照明、内照式電飾パネル等において有効に使用することができる。
また、本発明の異方性光拡散フィルム製造方法によると、上記特性を有した本発明の異方性光拡散フィルムを経済的に、かつ安定して製造することができる。従って、産業界への寄与は大きい。
Claims (21)
- 少なくとも二種の非相溶性の熱可塑性樹脂の混合物よりなり、以下の(1)〜(4)の特性を同時に満たすことを特徴とする異方性光拡散フィルム。
(1)全光線透過率が66%以上であること。
(2)ヘーズが80%超であること。
(3)平行光線透過率が20%未満であること。
(4)明細書中で記載した方法で測定される変角光度計にて入射角0度で測定した透過光の拡散度比1(DH1/DL1)または拡散度比2(DH2/DL2)のいずれか一方が2.0を超えること。
(ただし、DH1及びDL1は、自動変角光度計で測定した透過光の変角光度曲線のピークの高さの半分の高さにおける角度の幅(半値幅)を光拡散フィルムの巻き方向を垂直方向及び水平方向に固定して測定して、半値幅の大きい方をDH1、小さい方をDL1とする。また、DH2及びDL2は、自動変角光度計で測定した透過光の変角光度曲線のピークの立ち上がり角度とピークの終了角度との間の角度の度数を光拡散フィルムの巻き方向を垂直方向及び水平方向に固定して測定して、上記角度の度数の大きい方をDH2、上記角度の度数の小さい方をDL2とする。) - DH2が110以上であることを特徴する請求項1に記載の異方性光拡散フィルム。
- 明細書中で記載した方法により、光拡散フィルムの巻き方向が試料固定台の上下方向と平行方向及び水平方向に固定して測定することにより得られた、主拡散方向の光の変曲度が4〜100%であること特徴とする請求項1又は2に記載の異方性光拡散フィルム。
- 前記の少なくとも2種の非相溶の熱可塑性樹脂の混合物のうち、少なくとも1種がポリオレフィン系樹脂よりなることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の異方性光拡散フィルム。
- 前記の少なくとも2種の非相溶の熱可塑性樹脂の混合物が、2種以上のポリオレフィン系樹脂よりなることを特徴とする請求項4に記載の異方性光拡散フィルム。
- 少なくとも2種の非相溶の熱可塑性樹脂の混合物の主成分が、環状ポリオレフィン系樹脂及びポリエチレン系樹脂の配合割合が10/90〜90/10である混合物であることを特徴とする請求項5に記載の異方性光拡散フィルム。
- 前記の少なくとも2種の非相溶の熱可塑性樹脂の混合物よりなる光拡散フィルムの少なくとも片面に、主としてポリオレフィン系樹脂よりなる表面層が積層されてなることを特徴とする請求項5又は6に記載の異方性光拡散フィルム。
- 前記表面層を形成するポリオレフィン系樹脂が、極性基を含有したポリオレフィン樹脂よりなることを特徴とする請求項7に記載の光拡散フィルム。
- 極性基を含有したポリオレフィン樹脂が少なくともカルボキシル基を含むことを特徴とする請求項8に記載の異方性光拡散フィルム。
- 前記のもう一種の熱可塑性樹脂がフッ素系樹脂よりなることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の異方性光拡散フィルムフィルム。
- 前記のもう一種の熱可塑性樹脂がポリエステル系樹脂よりなることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の異方性光拡散フィルムフィルム。
- 一方向に2倍以上延伸されてなることを特徴とする請求項11に記載の異方性光拡散フィルム。
- 請求項1〜12のいずれかに記載の光拡散フィルムと、厚みが0.1〜5mm、全光線透過率が70〜100%のプラスチックシートを積層してなることを特徴とする異方性光拡散フィルム積層シート。
- LED光源を備えた点灯装置に用いられる事を特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載の異方性光拡散フィルム。
- LED光源を備えた点灯装置に用いられる事を特徴とする請求項13に記載の異方性光拡散フィルム積層シート。
- 請求項1〜12のいずれかに記載の異方性光拡散フィルムが、LED光源を用いた照明装置の出光部の外面または内面に取り付けられていることを特徴とするLED光源を用いた点灯装置。
- 請求項13に記載の異方性光拡散フィルム積層シートが、LED光源を用いた照明装置の出光部の外面または内面に取り付けられていることを特徴とするLED光源を用いた点灯装置。
- 請求項1〜12のいずれかに記載の異方性光拡散フィルムがバックライトユニットの出射光面上に設置されていることを特徴とするバックライト装置。
- 請求項13に記載の異方性光拡散フィルム積層シートがバックライトユニットの出射光面上に設置されていることを特徴とするバックライト装置。
- 少なくとも二種の非相溶性の熱可塑性樹脂の混合物を溶融押し出し成型されてなることを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載の異方性光拡散フィルムの製造方法。
- 押し出し機で溶融した樹脂をダイからシート状に押し出してし、該シートをガス圧による押さえ方法及び/又は吸引法及び/又は静電気密着法で密着させ冷却固化させて製膜されてなることを請求項20に記載の異方性光拡散フィルムの製造方法。
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