WO2009113214A1 - 光拡散フィルムおよびその製造方法 - Google Patents

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translucent resin
ultrashort
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fibers
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秀行 米澤
稔 宮武
明憲 西村
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日東電工株式会社
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    • G02B5/0273—Diffusing elements; Afocal elements characterized by the use
    • G02B5/0289—Diffusing elements; Afocal elements characterized by the use used as a transflector

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a light diffusion film in which a plurality of ultrashort fibers are dispersed in a film made of a translucent resin.
  • the light diffusing film is used in various displays for the purpose of making the light intensity distribution from the light source uniform and eliminating unevenness in the brightness of the screen.
  • a light diffusing film a film in which spherical fine particles having different sizes are dispersed in a film made of a translucent resin as a light diffusing material is known (Patent Document 1).
  • Patent Document 1 a film in which spherical fine particles having different sizes are dispersed in a film made of a translucent resin as a light diffusing material.
  • Such a light diffusion film can obtain desired light diffusion characteristics by adjusting the refractive index and size of the spherical fine particles.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a light diffusing film which is easy to mass-produce materials and is low in cost and excellent in productivity, and a manufacturing method thereof.
  • the gist of the present invention is as follows.
  • the light diffusion film of the present invention is a film made of a translucent resin containing a plurality of ultrashort fibers in a dispersed state, and the average refractive index n A of the translucent resin is set to (refractive index for extraordinary light + 2 ⁇ refractive index with respect to ordinary light) / 3, and average refractive index n B of the ultrashort fibers is (refractive index in the major axis direction + 2 ⁇ refractive index in the minor axis direction) / 3, the average of the translucent resin
  • the refractive index n A is different from the average refractive index n B of the ultrashort fiber.
  • the long axis direction of the very short fiber is the fiber axis direction, and the short axis direction is a direction orthogonal to the fiber axis direction.
  • the light diffusion film of the present invention has an average refractive index n A of the translucent resin of 1.3 to 1.7, an average refractive index n B of the ultrashort fiber of 1.4 to 1.6,
  • of the difference between the average refractive index n A of the translucent resin and the average refractive index n B of the ultrashort fiber is 0.005 to 0.15.
  • the light diffusion film of the present invention is a film made of a translucent resin containing a plurality of ultrashort fibers having a second refractive index region inside the first refractive index region in a dispersed state.
  • the average refractive index n B2 of the second refractive index region of the short fiber is (refractive index in the major axis direction + 2 ⁇ refractive index in the minor axis direction) / 3
  • the average refractive index n A of the translucent resin is The average refractive index n B2 of the second refractive index region of the ultrashort fiber is different.
  • the major axis direction of the second refractive index region of the ultrashort fiber is the fiber axis direction of the same region, and the minor axis direction is a direction orthogonal to the fiber axis direction.
  • the average refractive index n A of the translucent resin is 1.3 to 1.7, the average refractive index n A of the translucent resin and the second short fiber.
  • of the difference from the average refractive index n B2 of the refractive index region is 0.01 to 0.15.
  • the average refractive index n B1 of the first refractive index region of the ultrashort fiber is (major axis direction refractive index + 2 ⁇ minor axis direction refractive index) / 3.
  • the relationship between the translucent average refractive index n B2 of the refractive index regions of the average of the first refractive index region between the refractive index n a wherein very short fibers the average refractive index n B1 and the second resin, n and satisfying the a ⁇ n B1 ⁇ n B2 or n B2 ⁇ n B1 ⁇ n a .
  • the major axis direction of the first refractive index region of the very short fiber is the fiber axis direction of the same region, and the minor axis direction is a direction orthogonal to the fiber axis direction.
  • the light diffusion film of the present invention is a film made of a translucent resin containing a plurality of ultrashort fibers and a plurality of spherical fine particles in a dispersed state, and the average refractive index of the translucent resin and the ultrashort
  • the average refractive index of the fibers and the refractive index of the spherical fine particles are different.
  • the average refractive index of the very short fibers and the refractive index of the spherical fine particles may be the same or different.
  • the method for producing a light diffusing film of the present invention is a method for producing the light diffusing film described above, wherein a plurality of ultrashort fibers obtained by cutting fibers are made of a translucent resin.
  • Step A to obtain a dispersion by dispersing in a liquid substance capable of forming a film, and casting the dispersion obtained in Step A into a film, solidifying or curing the casting layer to obtain a light diffusion film Step B is included.
  • the ultrashort fibers used in the light diffusing film of the present invention can be mass-produced at low cost, for example, by cutting the fibers. Conventionally, it has been difficult to obtain spherical fine particles having a narrow particle size distribution.
  • the ultrashort fibers used in the present invention are, for example, an ultrashort fiber having a narrow fiber length distribution by appropriately adjusting the cutting width of the fiber. Is relatively easy to obtain. By using this, it becomes possible to perform a more advanced optical design of the light diffusion film.
  • the light diffusion film of the present invention is a film made of a translucent resin containing a plurality of ultrashort fibers in a dispersed state, and the average refractive index of the translucent resin is different from the average refractive index of the ultrashort fibers. is there.
  • the reasons for using ultrashort fibers are (1) convenient for three-dimensional random distribution of the fiber direction inside a thin light diffusion film, and (2) good light diffusion efficiency due to the large number of fiber end faces. Because. In this light diffusing film, ultra-short fibers can be mass-produced at low cost, so the light diffusing film can be produced efficiently, and the fiber length distribution of the ultra-short fibers can be controlled narrowly, so that advanced optical Design becomes possible.
  • the light diffusion film of the present invention can emit diffused light by refracting incident light at the interface between the ultrashort fiber and the translucent resin. Since the light diffusing film emits diffused light, it usually appears clouded visually.
  • the dispersion state of the ultrashort fibers is desirably such that the direction of the ultrashort fibers (the direction of the fiber axis of the ultrashort fibers) is randomly distributed three-dimensionally.
  • the direction of the ultrashort fibers is random in the film plane, the number of ultrashort fibers facing the direction perpendicular to the film plane may be small. Incident light can be diffused in all directions without being biased as the direction of the ultrashort fiber is closer to three-dimensional randomness.
  • Degree of light diffusion of the light diffusion film of the present invention is primarily the absolute value of the difference between the average refractive index n B of the average refractive index n A and the very short fibers of the translucent resin
  • is preferably 0.005 to 0.15, more preferably 0.01 to 0.10.
  • the haze value of the light diffusion film of the present invention is appropriately adjusted by adjusting the mixing amount of ultrashort fibers, and is, for example, 10% to 90%.
  • the mixing amount of the ultrashort fibers is preferably 10 to 50% by weight, more preferably 15 to 40% by weight, based on the total weight of the light diffusion film.
  • the thickness of the light diffusion film of the present invention is preferably 5 ⁇ m to 300 ⁇ m, more preferably 10 ⁇ m to 200 ⁇ m.
  • the light diffusion film 10 of the present invention is a film made of a translucent resin 12 in which a plurality of ultrashort fibers 11 are dispersed as a light diffusion material.
  • the light diffusion film 10 having this configuration is inexpensive and excellent in productivity.
  • the light-diffusion film 20 of this invention consists of the translucent resin 23 which disperse
  • the average refractive index of the translucent resin 23 (part not including the ultrashort fiber) is different from the average refractive index of the ultrashort fiber 22 and the refractive index of the spherical fine particles 21.
  • the average refractive index of the ultrashort fibers 22 and the refractive index of the spherical fine particles 21 may be the same or different.
  • the light diffusing film 20 having this configuration uses, for example, very short fibers 22 instead of spherical fine particles having a small particle diameter, which has been difficult to use because of its expensiveness.
  • the diameter of the ultrashort fiber 22 corresponds to the diameter of a spherical fine particle having a small particle diameter.
  • the ultrashort fiber used in the present invention can be typically obtained by cutting a fiber.
  • very short fiber means a fiber having a fiber length of 1 mm or less
  • fiber means a fiber having a fiber length exceeding 1 mm.
  • the fiber length of the ultrashort fiber used in the present invention is preferably 2 ⁇ m to 500 ⁇ m, more preferably 10 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the shape of the cross section perpendicular to the fiber axis of the ultrashort fiber used in the present invention is not particularly limited, and may be a circle, a polygon such as a triangle or a quadrangle, and the corners thereof are smooth. It may be a shape like that.
  • the diameter of the ultrashort fiber is preferably 2 ⁇ m to 50 ⁇ m, more preferably 2 ⁇ m to 30 ⁇ m. When the cross-sectional shape of the ultrashort fiber is not circular, the maximum diameter of the cross-sectional shape is considered as the diameter.
  • the material for forming the ultrashort fiber used in the present invention is not particularly limited, but a polymer material is suitable in terms of excellent workability, and among them, a non-colored material having excellent translucency is preferably used.
  • the polymer material include olefin polymers, vinyl alcohol polymers, (meth) acrylic polymers, ester polymers, styrene polymers, imide polymers, amide polymers, liquid crystal polymers, and blended polymers thereof. Of these, olefin polymers, vinyl alcohol polymers, and blend polymers thereof having high flexibility and excellent processability are preferably used.
  • the ultrashort fiber used in the present invention may be composed of one kind of refractive index region, or may be composed of two or more kinds of refractive index regions.
  • the average refractive index n B is preferably 1.4 to 1.6.
  • the average refractive index n B of the ultrashort fibers can be appropriately increased or decreased by changing the type and / or content of the organic group introduced into the ultrashort fibers.
  • the refractive index of the ultrashort fiber can be increased by introducing a cyclic aromatic group (such as a phenyl group) into the ultrashort fiber.
  • a cyclic aromatic group such as a phenyl group
  • an aliphatic group such as a methyl group
  • the ultrashort fiber having two types of refractive index regions has a single second refractive index region 32 inside the first refractive index region 31 as described above.
  • the ultrashort fibers 30 and 40 are composed of only the first and second refractive index regions, but the ultrashort fiber used in the present invention is a third refractive index (not shown) made of an arbitrary material. It may have a region or an optically isotropic region.
  • the second refractive index region is shown as a cylinder, but the shape of the second refractive index region is a polygonal column such as a triangular prism or a quadrangular prism, or the corner of the polygonal column is smooth. The shape may be arbitrary.
  • the second refractive index region does not need to be evenly distributed within the first refractive index region, and may be unevenly distributed.
  • the average refractive index n A of the translucent resin and the first refraction It is preferable that the relationship between the average refractive index n B1 of the refractive index region and the average refractive index n B2 of the second refractive index region satisfies n A ⁇ n B1 ⁇ n B2 or n B2 ⁇ n B1 ⁇ n A. In this way, in the light diffusion film in which the average refractive index changes stepwise, the difference in refractive index at the interface of each member becomes small, so that the interface reflection occurring at the interface between the translucent resin and the ultrashort fiber can be reduced. And backscattering can be reduced.
  • of the difference between the average refractive index n A of the translucent resin and the average refractive index n B2 of the second refractive index region of the ultrashort fiber is preferably 0.01 to 0.15. More preferably, it is 0.02 to 0.10. By doing so, it is possible to achieve both obtaining outgoing light having a wide diffusion characteristic and suppressing backscattering.
  • the film made of a translucent resin used in the present invention refers to a film obtained by forming a translucent resin into a film.
  • a film made of a translucent resin includes a plurality of ultrashort fibers in a dispersed state.
  • the transmittance of the translucent resin at a wavelength of 546 nm is preferably 50% or more, and more preferably 70% or more.
  • the translucent resin used in the present invention is formed of an arbitrary material that can fix a plurality of ultrashort fibers in a dispersed state and has excellent transparency.
  • the material for forming the translucent resin include an ultraviolet curable resin, a cellulose polymer, and a norbornene polymer.
  • the translucent resin is preferably an energy ray curable resin, more preferably an ultraviolet curable resin. Energy ray curable resins, especially UV curable resins, are excellent in productivity because they can be formed into films at high speed.
  • the average refractive index n A of the translucent resin is preferably 1.3 to 1.7, more preferably 1.4 to 1.6.
  • the average refractive index n A of the translucent resin can be appropriately adjusted in the same manner as the method for adjusting the refractive index of the ultrashort fiber described above.
  • the translucent resin used in the present invention is preferably an optically isotropic resin having a small refractive index anisotropy.
  • optically isotropic resin refers to a resin having a birefringence (difference between the refractive index for extraordinary light and the refractive index for ordinary light) of less than 0.001.
  • the translucent resin is preferably completely embedded with a light diffusing material such as ultrashort fibers, but it is sufficient that the light diffusing material is fixed, and the embedding is incomplete and a part of the light diffusing material is used. Can be exposed.
  • a light diffusing material such as ultrashort fibers
  • the film made of translucent resin may contain any additive.
  • the additive include a surfactant, a crosslinking agent, an antioxidant, and an antistatic agent.
  • the mixing amount of the additive is not particularly limited, but is usually 5% by weight or less of the total weight of the light diffusion film.
  • the method for producing a light diffusing film of the present invention includes a step A in which a plurality of ultrashort fibers obtained by cutting fibers are dispersed in a liquid substance that can form a film made of a translucent resin to obtain a dispersion; And a step B of casting the dispersion obtained in step A into a film and solidifying or curing the cast layer to obtain a light diffusion film.
  • the manufacturing method of the light-diffusion film of this invention contains said process A and process B, it may contain arbitrary processes other than that.
  • Step A is a step of obtaining a dispersion by dispersing a plurality of ultrashort fibers obtained by cutting fibers into a liquid material that can form a film made of a light-transmitting resin.
  • the above fibers can be produced by melting a polymer and discharging it from a spinning nozzle.
  • the fibers having two or more types of refractive index regions can be produced by, for example, melting two different types of polymer materials and discharging them from a spinning nozzle for spinning sea-island composite fibers. Alternatively, it can be produced by coating the surface of a single structure fiber with another material.
  • a fiber bundle is infiltrated into a liquid or gas embedding material and then solidified and integrated by lowering the temperature, and the end face is cut at a low temperature.
  • a method may be used in which the embedding material is removed by raising the temperature to produce ultrashort fibers of about 0.005 mm to 1 mm.
  • a bundle of fibers is infiltrated into a liquid or gas embedding material and then solidified and integrated by lowering the temperature.
  • a method of producing an ultrashort fiber of about 0.005 mm to 1 mm by performing a planing process, raising the temperature and removing the embedding material may be used.
  • a bundle of a plurality of fibers that are not in contact with each other is infiltrated into a liquid or gas embedding material, and then solidified and integrated by lowering the temperature.
  • a method of manufacturing an extremely short fiber of about 0.005 mm to 1 mm by cutting the end face of the integrated product and raising the temperature to remove the embedding material may be used.
  • the liquid material for forming a film made of a translucent resin is not particularly limited, and examples thereof include a solution obtained by dissolving a translucent resin in a solvent and an energy ray curable resin liquid containing no solvent or a solvent. .
  • the method for preparing the dispersion is not particularly limited, and the above liquid substance may be gradually added while stirring with a plurality of ultrashort fibers in the container, or the ultrashort fibers while stirring with the liquid substance in the container. May be added gradually.
  • Step B is a step of casting a dispersion in a film shape and solidifying or curing the cast layer to obtain a light diffusion film.
  • the method for casting the dispersion into a film is not particularly limited, and a coating method using an arbitrary coater is used.
  • the coater used include a slot orifice coater, a die coater, a bar coater, and a curtain coater.
  • step B the cast layer is solidified or cured by any method.
  • solidification means that a softened or melted resin (polymer) is cooled and solidified, or a resin (polymer) dissolved in a solvent and in a solution state is solidified by removing the solvent
  • “Curing” means that the resin is crosslinked by heat, catalyst, light, radiation, etc., and becomes hardly soluble or infusible. Solidification or curing conditions are appropriately determined depending on the type of translucent resin used.
  • the curing condition is that the illuminance of ultraviolet rays is preferably 5 mW / cm 2 to 1000 mW / cm 2 , and the integrated light quantity is preferably 100 mJ / cm 2 to 5000 mJ / cm. 2 .
  • the light diffusing film of the present invention is, for example, a computer, a copy machine, a mobile phone, a clock, a digital camera, a portable information terminal, a portable game machine, a video camera, a TV, a microwave oven, a car navigation system, a car audio, a store monitor, and a monitor monitor. It is suitably used for liquid crystal panels such as medical monitors.
  • Example 1 An ethylene-vinyl alcohol copolymer (trade name “Soarnol DC321B” manufactured by Nippon Synthetic Chemical Co., Ltd., melting point 181 ° C.) is melted at 270 ° C., injected into a single-structure fiber spinning nozzle, and spun at a take-up speed of 600 m / min. Thus, a spinning filament having a diameter of 30 ⁇ m was obtained. The spun filament was stretched 4 times the original length in warm water at 60 ° C. to obtain a long fiber having a diameter of 15 ⁇ m.
  • Soarnol DC321B manufactured by Nippon Synthetic Chemical Co., Ltd.
  • the above-mentioned long fibers are aligned to form a fiber bundle, the fiber bundle is embedded and fixed in a polyvinyl alcohol resin, cut with a cutting blade, the polyvinyl alcohol resin is dissolved and removed with warm water, and the fiber length is 30 ⁇ m. Fiber was obtained.
  • a plurality of the above ultrashort fibers were prepared and dispersed in a polyester acrylate UV curable resin liquid (trade name “CN2273” manufactured by Sartomer) to prepare a dispersion.
  • the amount of ultrashort fibers mixed was 30% by weight of the total weight of the light diffusion film. Table 1 shows the average refractive index and diffusion characteristics of the constituent members of the light diffusion film thus prepared.
  • Example 2 Ethylene / vinyl alcohol copolymer (trade name “Soarnol DC321B” manufactured by Nippon Synthetic Chemical Co., Ltd., melting point 181 ° C.) and ethylene / propylene copolymer with excessive propylene (trade name “OX1066A” manufactured by Nippon Polypro Co., Ltd., melting point 138 ° C.) Were melted at 270 ° C. and 230 ° C., respectively, injected into a sea-island composite fiber spinning nozzle (the number of islands per cross section of the fiber was 37), and spun at a take-up speed of 600 m / min to obtain a spinning filament having a diameter of 30 ⁇ m.
  • the spun filament was stretched 4 times the original length in warm water at 60 ° C. to obtain a long fiber having a diameter of 15 ⁇ m.
  • the cross section of this long fiber was observed with an electron microscope, it was found that the ethylene / propyl alcohol copolymer had a cylindrical shape (diameter: 15 ⁇ m) in the first refractive index region (sea part). It was confirmed that the second refractive index region (island part) having a cylindrical shape (diameter 1 ⁇ m) was distributed and formed a sea-island structure.
  • Example 2 When comparing the light diffusion film (Example 1) having a single ultrashort fiber and the light diffusion film (Example 2) having a sea-island structure, the haze is equivalent, but the backscattering is less in the sea-island structure, Example 2 is better as a light diffusion film.
  • the average refractive index (1.50) of the sea part of the ultrashort fiber is a value between the average refractive index (1.54) of the island part and the average refractive index (1.48) of the translucent resin. Therefore, backscattering is reduced.
  • a black acrylic plate was attached to the back surface of the light diffusion film, the surface of the light diffusion film was illuminated with a white fluorescent lamp, and the intensity of the reflected light was visually observed.

Abstract

　【課題】　大小異なる径の球状微粒子を光拡散材として透光性樹脂からなるフィルムに分散させた光拡散フィルムが知られている。このような光拡散フィルムは用いる球状微粒子の粒子径が小さくなるほど大量生産が難しく高価であるため、高コストで生産性が悪い。 　【解決手段】　光拡散材として従来の球状微粒子に代えて極短繊維を用いることにより、生産性に優れた光拡散フィルムが得られる。極短繊維は、例えば繊維を裁断して得ることによって、安価に大量生産が可能である。また繊維長分布の狭い極短繊維が比較的容易に得られる。これを用いて光拡散フィルムのより高度な光学設計を行なうことが可能である。 　

Description

光拡散フィルムおよびその製造方法
　本発明は複数の極短繊維を透光性樹脂からなるフィルムに分散させた光拡散フィルムの製造方法に関する。
　光拡散フィルムは光源からの光の強度分布を均一にしたり、画面の明るさのむらをなくしたりする目的で、種々のディスプレイに用いられている。従来、光拡散フィルムとしては、大小異なる径の球状微粒子を光拡散材として透光性樹脂からなるフィルムに分散させたものが知られている（特許文献１）。このような光拡散フィルムは球状微粒子の屈折率や大きさを調整して所望の光拡散特性を得ることができる。
　しかし従来のこのような光拡散フィルムは、例えば用いる球状微粒子の粒子径が小さくなるほど大量生産が難しく高価であるため、高コストで生産性が悪いという問題があった。そのためこのような問題を解決した新規な光拡散フィルムが求められていた。
特開２００３－４３２１８号公報
　本発明が解決しようとする課題は、材料が大量生産しやすく低コストの、生産性に優れた光拡散フィルム、およびその製造方法を提供することである。
　本願発明者の研究により、極短繊維を用いることによって、生産性に優れた光拡散フィルムとその製造方法が実現された。
　本発明の要旨は以下の通りである。
（１）本発明の光拡散フィルムは、複数の極短繊維を分散状態で含む、透光性樹脂からなるフィルムで、前記透光性樹脂の平均屈折率ｎＡを（異常光に対する屈折率＋２×常光に対する屈折率）／３とし、前記極短繊維の平均屈折率ｎＢを（長軸方向の屈折率＋２×短軸方向の屈折率）／３とするとき、前記透光性樹脂の平均屈折率ｎＡと前記極短繊維の平均屈折率ｎＢが異なることを特徴とする。極短繊維の長軸方向は繊維軸方向であり、短軸方向は繊維軸方向に直交する方向である。
（２）本発明の光拡散フィルムは、前記透光性樹脂の平均屈折率ｎＡが１．３～１．７、前記極短繊維の平均屈折率ｎＢが１．４～１．６、前記透光性樹脂の平均屈折率ｎＡと前記極短繊維の平均屈折率ｎＢの差の絶対値｜ｎＡ－ｎＢ｜が０．００５～０．１５であることを特徴とする。
（３）本発明の光拡散フィルムは、第一の屈折率領域の内部に第二の屈折率領域を有する複数の極短繊維を分散状態で含む、透光性樹脂からなるフィルムで、前記極短繊維の第二の屈折率領域の平均屈折率ｎＢ２を（長軸方向の屈折率＋２×短軸方向の屈折率）／３とするとき、前記透光性樹脂の平均屈折率ｎＡと前記極短繊維の第二の屈折率領域の平均屈折率ｎＢ２が異なることを特徴とする。極短繊維の第二の屈折率領域の長軸方向は、同領域の繊維軸方向であり、短軸方向は繊維軸方向に直交する方向である。
（４）本発明の光拡散フィルムは、前記透光性樹脂の平均屈折率ｎＡが１．３～１．７、前記透光性樹脂の平均屈折率ｎＡと前記極短繊維の第二の屈折率領域の平均屈折率ｎＢ２との差の絶対値｜ｎＡ－ｎＢ２｜が０．０１～０．１５であることを特徴とする。
（５）本発明の光拡散フィルムは、前記極短繊維の第一の屈折率領域の平均屈折率ｎＢ１を（長軸方向の屈折率＋２×短軸方向の屈折率）／３とするとき、前記透光性樹脂の平均屈折率ｎＡと前記極短繊維の第一の屈折率領域の平均屈折率ｎＢ１と前記第二の屈折率領域の平均屈折率ｎＢ２との関係が、ｎＡ＜ｎＢ１＜ｎＢ２またはｎＢ２＜ｎＢ１＜ｎＡを満足することを特徴とする。極短繊維の第一の屈折率領域の長軸方向は、同領域の繊維軸方向であり、短軸方向は繊維軸方向に直交する方向である。
（６）本発明の光拡散フィルムは、複数の極短繊維および複数の球状微粒子を分散状態で含む、透光性樹脂からなるフィルムで、前記透光性樹脂の平均屈折率と、前記極短繊維の平均屈折率および前記球状微粒子の屈折率とが異なることを特徴とする。極短繊維の平均屈折率と球状微粒子の屈折率は同一でもよく、異なっていてもよい。
（７）本発明の光拡散フィルムの製造方法は、上記に記載の光拡散フィルムを製造する方法であって、繊維を裁断して得られる複数の極短繊維を、透光性樹脂からなるフィルムを形成し得る液状物質に分散して分散液を得る工程Ａと、前記工程Ａで得られた分散液をフィルム状に流延し、その流延層を固化または硬化させて光拡散フィルムを得る工程Ｂとを含むことを特徴とする。
　本発明により生産性に優れた光拡散フィルムとその製造方法が実現された。
　本願発明者が上記の課題を解決すべく鋭意検討した結果、光拡散材として従来の光拡散フィルムに用いられてきた球状微粒子に代えて極短繊維を用いることにより、生産性に優れた光拡散フィルムが得られるようになった。
　本発明の光拡散フィルムに用いられる極短繊維は、例えば繊維を裁断して得ることによって、安価に大量生産が可能である。従来は粒子径分布の狭い球状微粒子を入手することが困難であったが、本発明に用いられる極短繊維は、例えば繊維の裁断幅を適宜調整することによって、繊維長分布の狭い極短繊維が比較的容易に得られる。これを用いて光拡散フィルムのより高度な光学設計を行なうことが可能になる。
　［光拡散フィルム］
　本発明の光拡散フィルムは、複数の極短繊維を分散状態で含む、透光性樹脂からなるフィルムであって、透光性樹脂の平均屈折率と極短繊維の平均屈折率が異なるものである。極短繊維を用いる理由は、（１）薄い光拡散フィルムの内部で繊維方向を三次元的にランダム分布させるのに都合が良く、（２）繊維の端面が多いため光の拡散の効率が良いためである。この光拡散フィルムにおいては、極短繊維が低コストで大量生産できるので光拡散フィルムが効率的に製造でき、また極短繊維の繊維長分布を狭く制御することが可能であるため、高度な光学設計が可能になる。
　本発明の光拡散フィルムは極短繊維と透光性樹脂の境界面で入射光を屈折させることにより、拡散光を出射させることができる。光拡散フィルムは拡散光を出射するため、通常、目視では白濁して見える。
　極短繊維の分散状態は、極短繊維の方向（極短繊維の繊維軸の方向）が三次元的にランダムに分布していることが望ましい。しかし極短繊維の方向がフィルム面内でランダムであれば、フィルム面に垂直な方向を向いた極短繊維は少なくてもよい。極短繊維の方向が三次元的にランダムに近いほど、入射光を偏り無く全方位に拡散することができる。
　本発明の光拡散フィルムの光拡散の程度は、主に透光性樹脂の平均屈折率ｎＡと極短繊維の平均屈折率ｎＢとの差の絶対値｜ｎＡ－ｎＢ｜により決定される。｜ｎＡ－ｎＢ｜は、好ましくは０．００５～０．１５、さらに好ましくは０．０１～０．１０である。
　本発明の光拡散フィルムのヘイズ値は極短繊維の混合量を調整することによって適宜調整され、例えば１０％～９０％である。極短繊維の混合量は、光拡散フィルムの総重量の、好ましくは１０重量％～５０重量％、さらに好ましくは１５重量％～４０重量％である。
　本発明の光拡散フィルムの厚みは、好ましくは５μｍ～３００μｍ、さらに好ましくは１０μｍ～２００μｍである。
　図１（ａ）に示すように、一つの実施形態において、本発明の光拡散フィルム１０は複数の極短繊維１１を光拡散材として分散させた、透光性樹脂１２からなるフィルムである。この構成の光拡散フィルム１０は安価で生産性に優れる。
　図１（ｂ）に示すように、他の実施形態において、本発明の光拡散フィルム２０は複数の球状微粒子２１と極短繊維２２を光拡散材として分散させた、透光性樹脂２３からなるフィルムである。透光性樹脂２３（極短繊維を含まない部分）の平均屈折率と、極短繊維２２の平均屈折率および球状微粒子２１の屈折率とは異なる。この場合極短繊維２２の平均屈折率と球状微粒子２１の屈折率は同一でもよいし、異なっていてもよい。この構成の光拡散フィルム２０は、例えば従来は高価なため使用の難しかった粒子径の小さい球状微粒子に代えて極短繊維２２を用いたものである。この場合、極短繊維２２の直径が粒子径の小さい球状微粒子の直径に相当する。この構成により粒径分布が実質的に二つの山（極短繊維２２の直径と球状微粒子２１の直径）をもつため、より高度な光学設計を行なうことが可能である。しかも粒子径の小さい球状微粒子を使用したものより安価で生産性に優れる。
　［極短繊維］
　本発明に用いられる極短繊維は、代表的には、繊維を裁断して得ることができる。本発明において「極短繊維」とは繊維長が１ｍｍ以下のものをいい、「繊維」とは繊維長が１ｍｍを超えるものをいう。本発明に用いられる極短繊維の繊維長は、好ましくは２μｍ～５００μｍであり、さらに好ましくは１０μｍ～１００μｍである。
　本発明に用いられる極短繊維の、繊維軸に対して垂直な断面の形状は、特に制限はなく、円形であってもよいし、三角形や四角形などの多角形、およびそれらの角が滑らかになったような形状であってもよい。極短繊維の直径は、好ましくは２μｍ～５０μｍ、さらに好ましくは２μｍ～３０μｍである。なお極短繊維の断面形状が円形でないときは断面形状の差し渡しの最大径を直径と考える。
　本発明に用いられる極短繊維を形成する材料としては特に制限はないが、加工性に優れる点でポリマー材料が適しており、中でも透光性に優れ無着色のものが好ましく用いられる。ポリマー材料として、例えばオレフィン系ポリマー、ビニルアルコール系ポリマー、（メタ）アクリル系ポリマー、エステル系ポリマー、スチレン系ポリマー、イミド系ポリマー、アミド系ポリマー、液晶ポリマーおよびそれらのブレンドポリマーなどが用いられる。この中でも柔軟性が高く加工性に優れたオレフィン系ポリマー、ビニルアルコール系ポリマー、およびこれらのブレンドポリマーが好ましく用いられる。
　本発明に用いられる極短繊維は一種類の屈折率領域からなるものであってもよいし、二種類以上の屈折率領域からなるものであってもよい。
　一種類の屈折率領域からなる極短繊維が用いられる場合、その平均屈折率ｎＢは、好ましくは１．４～１．６である。極短繊維の平均屈折率ｎＢは、極短繊維中に導入する有機基の種類、および／または含有量を変えることにより、適宜増加ないし減少させることが可能である。例えば環状芳香族性の基（フェニル基など）を極短繊維中に導入することにより、極短繊維の屈折率を増大させることができる。他方、脂肪族系の基（メチル基など）を極短繊維中に導入することにより、極短繊維の屈折率を減少させることができる。
　上記の様に二種類の屈折率領域を有する極短繊維として、例えば図２（ａ）に示すように、第一の屈折率領域３１の内部に単一の第二の屈折率領域３２を有する、いわゆる芯鞘構造の極短繊維３０や、図２（ｂ）に示すように、第一の屈折率領域４１の内部に２個以上の第二の屈折率領域４２を有する、いわゆる海島構造の極短繊維４０などがある。
　図２では極短繊維３０、４０が第一および第二の屈折率領域だけからなるものを示しているが、本発明に用いられる極短繊維は任意の材料からなる図示しない第三の屈折率領域や光学的等方性領域を有していてもよい。また図２では第二の屈折率領域が円柱で示されているが、第二の屈折率領域の形状は三角柱や四角柱のような多角柱、あるいは多角柱の角が滑らかになったような形状でも良く、任意である。さらに第二の屈折率領域は第一の屈折率領域の内部に均等に分布している必要は無く、偏在していてもよい。
　第一の屈折率領域と、その内部に含まれた第二の屈折率領域とを有する極短繊維を用いた光拡散フィルムにおいては、透光性樹脂の平均屈折率ｎＡと第一の屈折率領域の平均屈折率ｎＢ１と第二の屈折率領域の平均屈折率ｎＢ２との関係が、ｎＡ＜ｎＢ１＜ｎＢ２またはｎＢ２＜ｎＢ１＜ｎＡを満足することが好ましい。このように平均屈折率が段階的に変化する光拡散フィルムは、各部材の界面における屈折率差が小さくなるため、透光性樹脂と極短繊維の界面で発生する界面反射を少なくすることができ、後方散乱を小さくすることができる。
　透光性樹脂の平均屈折率ｎＡと極短繊維の第二の屈折率領域の平均屈折率ｎＢ２の差の絶対値｜ｎＡ－ｎＢ２｜は、好ましくは０．０１～０．１５、さらに好ましくは０．０２～０．１０である。このようにすることにより、広い拡散特性をもつ出射光を得ることと後方散乱を抑制することを両立させることができる。
　［透光性樹脂からなるフィルム］
　本発明に用いられる透光性樹脂からなるフィルムは透光性樹脂をフィルム状に成形したものをいう。透光性樹脂からなるフィルムは複数の極短繊維を分散状態で含む。透光性樹脂の波長５４６ｎｍにおける透過率は、好ましくは５０％以上、さらに好ましくは７０％以上である。
　本発明に用いられる透光性樹脂は、複数の極短繊維を分散状態で固定でき透明性に優れる任意の材料により形成される。透光性樹脂を形成する材料として、例えば紫外線硬化樹脂、セルロース系ポリマー、ノルボルネン系ポリマーなどがある。透光性樹脂は、好ましくはエネルギー線硬化樹脂であり、さらに好ましくは紫外線硬化樹脂である。エネルギー線硬化樹脂、特に紫外線硬化樹脂は高速でフィルム化できるため生産性に優れる。
　透光性樹脂の平均屈折率ｎＡは、好ましくは１．３～１．７、さらに好ましくは１．４～１．６である。透光性樹脂の平均屈折率ｎＡは上述した極短繊維の屈折率の調整方法と同様にして適宜調整することができる。
　本発明に用いられる透光性樹脂は、屈折率異方性の小さい光学的に等方性の樹脂が好ましい。本発明において「光学的に等方性の樹脂」とは、複屈折率（異常光に対する屈折率と常光に対する屈折率の差）が０．００１未満の樹脂をいう。
　透光性樹脂は、極短繊維などの光拡散材を完全に埋包しているのが望ましいが、光拡散材を固定していればよく、埋包が不完全で光拡散材の一部が露出していても差し支えない。
　透光性樹脂からなるフィルムは任意の添加剤を含有していてもよい。添加剤としては、例えば界面活性剤、架橋剤、酸化防止剤、帯電防止剤などがある。添加剤の混合量は、特に制限はないが、通常、光拡散フィルムの総重量の５重量％以下である。
　［本発明の製造方法］
　本発明の光拡散フィルムの製造方法は、繊維を裁断して得られる複数の極短繊維を、透光性樹脂からなるフィルムを形成し得る液状物質に分散して分散液を得る工程Ａと、工程Ａで得られた分散液をフィルム状に流延し、その流延層を固化または硬化させて光拡散フィルムを得る工程Ｂとを含む。本発明の光拡散フィルムの製造方法は、上記の工程Ａおよび工程Ｂを含むものであれば、他に任意の工程を含んでいてもよい。
　［工程Ａ］
　工程Ａは、繊維を裁断して得られる複数の極短繊維を、透光性樹脂からなるフィルムを形成し得る液状物質に分散して分散液を得る工程である。
　上記の繊維は、ポリマーを溶融し紡糸ノズルから吐出させて作製することができる。二種類以上の屈折率領域を有する繊維は、例えば異なる二種類のポリマー材料をそれぞれ溶融し、海島複合繊維紡糸用の紡糸ノズルから吐出させて作製することができる。あるいは単一構造の繊維の表面に、他の材料をコーティングして作製することもできる。
　繊維を裁断して極短繊維を得る方法としては、特に制限はないが、例えば複数の繊維を引き揃えた繊維束を切削刃により裁断する方法が用いられる。
　その他にも、特開２００５－１１３２９１号公報に記載されたように、繊維の束を液体または気体の埋包材に浸潤させてから温度を下げて固化一体化させ、低温で端面を切削加工し、温度を上げて埋包材を除去して、０．００５ｍｍ～１ｍｍ程度の極短繊維を製造する方法を用いてもよい。
　また特開２００５－１２６８５４号公報に記載されたように、繊維の束を液体または気体の埋包材に浸潤させてから温度を下げて固化一体化させ、低温で複数の一体化品の端面を平削り加工し、温度を上げて埋包材を除去して、０．００５ｍｍ～１ｍｍ程度の極短繊維を製造する方法を用いてもよい。
　また特開２００５－１３９５７３号公報に記載されたように、各々接触していない複数の繊維の束を、液体または気体の埋包材に浸潤させてから温度を下げて固化一体化させ、低温で一体化品の端面を切削加工し、温度を上げて埋包材を除去して、０．００５ｍｍ～１ｍｍ程度の極短繊維を製造する方法を用いてもよい。
　透光性樹脂からなるフィルムを形成するための液状物質としては特に制限はないが、例えば透光性樹脂を溶媒に溶解させた溶液や、無溶剤ないしは溶剤を含むエネルギー線硬化樹脂液などがある。
　分散液の調整方法に特に制限はなく、容器に複数の極短繊維を入れて攪拌しながら上記の液状物質を徐々に加えてもよいし、容器に液状物質を入れて攪拌しながら極短繊維を徐々に加えてもよい。
　［工程Ｂ］
　工程Ｂは分散液をフィルム状に流延し、その流延層を固化または硬化させて光拡散フィルムを得る工程である。
　分散液をフィルム状に流延する方法としては特に制限はなく、任意のコータを用いた塗布法が用いられる。用いられるコータとしては、例えばスロットオリフィスコータ、ダイコータ、バーコータ、カーテンコータなどがある。
　工程Ｂにおいて、流延層は任意の方法により固化または硬化される。本発明において「固化」とは、軟化もしくは溶融した樹脂（ポリマー）が冷却されて固まること、または溶媒に溶解されて溶液状態であった樹脂（ポリマー）が溶媒を除去されて固まることをいい、「硬化」とは熱、触媒、光、放射線などにより架橋し、難溶・難融になることをいう。固化または硬化の条件は用いる透光性樹脂の種類によって適宜決定される。透光性樹脂として紫外線硬化樹脂が用いられる場合、その硬化条件は紫外線の照度が、好ましくは５ｍＷ／ｃｍ２～１０００ｍＷ／ｃｍ２であり、積算光量が、好ましくは１００ｍＪ／ｃｍ２～５０００ｍＪ／ｃｍ２である。
　［光拡散フィルムの用途］
　本発明の光拡散フィルムは例えばコンピュータ、コピー機、携帯電話、時計、デジタルカメラ、携帯情報端末、携帯ゲーム機、ビデオカメラ、テレビ、電子レンジ、カーナビゲーション、カーオーディオ、店舗用モニター、監視用モニター、医療用モニターなどの液晶パネルに好適に使われる。
　［実施例１］
　エチレン・ビニルアルコール共重合体（日本合成化学社製　商品名「ソアノール　ＤＣ３２１Ｂ」、融点１８１℃）を２７０℃で溶融し、単一構造繊維紡糸用ノズルに注入し、引き取り速度６００ｍ／分で紡糸して直径３０μｍの紡糸フィラメントを得た。この紡糸フィラメントを６０℃の温水中で元長の４倍に延伸し直径１５μｍの長繊維を得た。
　上記の長繊維を引き揃えて繊維束とし、その繊維束をポリビニルアルコール樹脂に埋包固定して切削刃により裁断し、ポリビニルアルコール樹脂を温水で溶解させて除去し、繊維長が３０μｍの極短繊維を得た。
　上記の極短繊維を複数準備し、ポリエステルアクリレート系紫外線硬化樹脂液（サートマー社製　商品名「ＣＮ２２７３」）に分散させて分散液を調整した。この分散液をポリエチレンテレフタレートフィルムの表面に流延し、流延層を形成した。その後、流延層に紫外線を照射して（照度＝４０ｍＷ／ｃｍ２、積算光量１０００ｍＪ／ｃｍ２）硬化させ、ポリエチレンテレフタレートフィルムを剥離して厚み１５０μｍの光拡散フィルムを作製した。極短繊維の混合量は光拡散フィルムの総重量の３０重量％であった。このようにして作製した光拡散フィルムの各構成部材の平均屈折率と拡散特性は表１のようであった。
　［実施例２］
　エチレン・ビニルアルコール共重合体（日本合成化学社製　商品名「ソアノール　ＤＣ３２１Ｂ」、融点１８１℃）と、プロピレン過多のエチレン・プロピレン共重合体（日本ポリプロ社製　商品名「ＯＸ１０６６Ａ」、融点１３８℃）を、それぞれ２７０℃および２３０℃で溶融し、海島複合繊維紡糸用ノズル（繊維断面当たりの島数が３７）に注入して引き取り速度６００ｍ／分で紡糸し、直径３０μｍの紡糸フィラメントを得た。
　この紡糸フィラメントを６０℃の温水中で元長の４倍に延伸し、直径１５μｍの長繊維を得た。この長繊維の断面を電子顕微鏡にて観察したところ、エチレン・プロピレン共重合体からなる円柱状（直径１５μｍ）の第一の屈折率領域（海部）の内部に、エチレン・ビニルアルコール共重合体からなる円柱状（直径１μｍ）の第二の屈折率領域（島部）が分布し、海島構造を形成していることが確認できた。
　この長繊維を用いて、後の工程は実施例１と同様にして、厚み１５０μｍの光拡散フィルムを作製した。このようにして作製した光拡散フィルムの各構成部材の平均屈折率と拡散特性は表１のようであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　［評価］
　極短繊維が単一構造の光拡散フィルム（実施例１）と、海島構造の光拡散フィルム（実施例２）を比較すると、ヘイズは同等であるが、後方散乱は海島構造の方が少なく、実施例２の方が光拡散フィルムとして優れている。実施例２では、極短繊維の海部の平均屈折率（１．５０）が、島部の平均屈折率（１．５４）と透光性樹脂の平均屈折率（１．４８）の間の値であるため後方散乱が小さくなる。
　［測定方法］
　［ヘイズ］
　村上色彩技術研究所製　ヘーズメーター　製品名「ＨＭ－１５０」を用い、ＪＩＳ　Ｋ　７１３６：２０００に準じて測定した。
　［繊維の平均屈折率］
　室温（２５℃）、波長５４６ｎｍにおける屈折率をオリンパス社製の偏光顕微鏡を用いて、ベッケ線法により測定した。
　［透光性樹脂の屈折率］
　室温（２５℃）、波長５４６ｎｍにおける屈折率をＳａｉｒｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製のプリズムカプラーにより測定した。
　［後方散乱］
　光拡散フィルムの裏面に黒アクリル板を貼り着け、光拡散フィルムの表面を白色蛍光灯で照らし、反射光の強さを目視観察した。
本発明の光拡散フィルムの模式図 本発明に用いられる極短繊維の模式図
符号の説明
　１０　光拡散フィルム
　１１　極短繊維
　１２　透光性樹脂
　２０　光拡散フィルム
　２１　球状微粒子
　２２　極短繊維
　２３　透光性樹脂
　３０　芯鞘構造の極短繊維
　３１　第一の屈折率領域
　３２　第二の屈折率領域
　４０　海島構造の極短繊維
　４１　第一の屈折率領域
　４２　第二の屈折率領域

Claims (7)

  1. 　複数の極短繊維を分散状態で含む、透光性樹脂からなるフィルムで、前記透光性樹脂の平均屈折率ｎＡを（異常光に対する屈折率＋２×常光に対する屈折率）／３とし、前記極短繊維の平均屈折率ｎＢを（長軸方向の屈折率＋２×短軸方向の屈折率）／３とするとき、前記透光性樹脂の平均屈折率ｎＡと前記極短繊維の平均屈折率ｎＢが異なることを特徴とする光拡散フィルム。
  2. 　前記透光性樹脂の平均屈折率ｎＡが１．３～１．７、前記極短繊維の平均屈折率ｎＢが１．４～１．６、前記透光性樹脂の平均屈折率ｎＡと前記極短繊維の平均屈折率ｎＢの差の絶対値｜ｎＡ－ｎＢ｜が０．００５～０．１５であることを特徴とする請求項１に記載の光拡散フィルム。
  3. 　第一の屈折率領域の内部に第二の屈折率領域を有する複数の極短繊維を分散状態で含む、透光性樹脂からなるフィルムで、前記極短繊維の第二の屈折率領域の平均屈折率ｎＢ２を（長軸方向の屈折率＋２×短軸方向の屈折率）／３とするとき、前記透光性樹脂の平均屈折率ｎＡと前記極短繊維の第二の屈折率領域の平均屈折率ｎＢ２が異なることを特徴とする光拡散フィルム。
  4. 　前記透光性樹脂の平均屈折率ｎＡが１．３～１．７、前記透光性樹脂の平均屈折率ｎＡと前記極短繊維の第二の屈折率領域の平均屈折率ｎＢ２との差の絶対値｜ｎＡ－ｎＢ２｜が０．０１～０．１５であることを特徴とする請求項３に記載の光拡散フィルム。
  5. 　前記極短繊維の第一の屈折率領域の平均屈折率ｎＢ１を（長軸方向の屈折率＋２×短軸方向の屈折率）／３とするとき、前記透光性樹脂の平均屈折率ｎＡと前記極短繊維の第一の屈折率領域の平均屈折率ｎＢ１と前記第二の屈折率領域の平均屈折率ｎＢ２との関係が、ｎＡ＜ｎＢ１＜ｎＢ２またはｎＢ２＜ｎＢ１＜ｎＡを満足することを特徴とする請求項３または４に記載の光拡散フィルム。
  6. 　複数の極短繊維および複数の球状微粒子を分散状態で含む、透光性樹脂からなるフィルムで、前記透光性樹脂の平均屈折率と、前記極短繊維の平均屈折率および前記球状微粒子の屈折率とが異なることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の光拡散フィルム。
  7. 　請求項１から６のいずれかに記載の光拡散フィルムを製造する方法であって、
    　繊維を裁断して得られる複数の極短繊維を、透光性樹脂からなるフィルムを形成し得る液状物質に分散して分散液を得る工程Ａと、
    　前記工程Ａで得られた分散液をフィルム状に流延し、その流延層を固化または硬化させて光拡散フィルムを得る工程Ｂとを含むことを特徴とする光拡散フィルムの製造方法。
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