(57)【要約】  【課題】  本発明は、高輝度、高均斉度および高生産性を兼ね備えた新規な異方拡散フィルムで、特に直下型バックライトなど、液晶表示装置等の平面表示装置に用いられる面光源用として好適である。  【解決手段】  フィルムへ垂直に光線を入射した場合に、左右方向への角度に対する出射分布強度が最大を示す方向での出射分布の半値巾と、それに垂直な方向への角度での出射分布の半値巾比が、５以上であり、全光線透過率が７０％以上であり、実質的にポリエステルから構成されてなる異方拡散フィルムであって、当該フィルムの透過ｂ値は１．５以下であり、そして、当該フィルムのガラス転移温度は７０℃以上であることが好ましい。  【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルムへ垂直に光線を入射した場合に、左右方向への角度に対する出射分布強度が最大を示す方向での出射分布の半値巾と、それに垂直な方向への角度での出射分布の半値巾の比が、５以上であり、かつ全光線透過率が７０％以上で、実質的にポリエステルから構成されてなることを特徴とする異方拡散フィルム。
【請求項２】
フィルムの透過ｂ値が１．５以下であることを特徴とする請求項１記載の異方拡散フィルム。
【請求項３】
フィルムのガラス転移温度が７０℃以上であることを特徴とする請求項１または２記載の異方拡散フィルム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異方拡散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られる面光源用として好適な異方拡散フィルムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。また、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、サイドライト型バックライトもしくは直下型バックライトと呼ばれる面光源の構造のものが採用されている。これらのなかで、テレビなどに適用される直下型バックライトでは、一般的に、並列に配置された複数のランプと、ランプの上面側に乳白色の拡散板が設置されており、さらに拡散シートやプリズムシートなどが適宜配置されている。乳白板の拡散板としては、アクリル樹脂等に拡散性の粒子を分散させた拡散板等が代表的であり、直下型バックライトにおいて、背面に設置されたランプのイメージを低減し、均斉度を向上させる作用を有する。
【０００３】
一方、面光源をより明るくする要求（高輝度化）は高まるばかりであり、その手段として、例えば、ランプの本数を増加させたり出力をアップする等の方法もあるが、これらの方法は大きなコストアップの要因となり、非効率でもある。
【０００４】
また、上記の高輝度化の要求に対して、異方拡散フィルムに関する提案がなされている。具体的に、シリンドリカルレンズ部をストライプ状に備えたもの（特許文献１参照）や、棒状の気泡を分散させたもの（特許文献２参照）および縦割紡錘形状を備えたもの（特許文献３参照）等が提案されている。
【特許文献１】特開２００２−６２５２８号公報
【特許文献２】特開２００２−９８８１０号公報
【特許文献３】特開２００２−１０７５１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の乳白板や上記の提案のいずれにおいても、特に直下型バックライトにおいて十分に高い輝度と均斉度を兼ね備えておらず、また生産性とコストを高度に両立させることができていないのが実状である。
【０００６】
そこで本発明の目的は、これらの点を鑑み、高輝度、高均斉度および高生産性を兼ね備えた新規な異方拡散フィルムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の異方拡散フィルムは次の構成を有するものである。すなわち、本発明の異方拡散フィルムは、フィルムへ垂直に光線を入射した場合の左右方向への角度に対する出射分布強度が最大を示す方向での出射分布の半値巾と、それに垂直な方向への角度での出射分布の半値巾の比が５以上であり、かつ全光線透過率が７０％以上で、実質的にポリエステルから構成されてなることを特徴とする異方拡散フィルムである。
【０００８】
また、本発明の好ましい態様によれば、上記異方拡散フィルムにおいて、フィルムの透過ｂ値は１．５以下であり、また、フィルムのガラス転移温度は７０℃以上である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、高輝度、高均斉度、高生産性を兼ね備えた新規な異方拡散フィルムが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の異方拡散フィルムは、実質的にポリエステルから構成されてなるものである。
【００１１】
本発明の異方拡散フィルムを構成するポリエステルは、主鎖中の主要な結合をエステル結合とする高分子化合物の総称であって、通常、ジカルボン酸成分とグリコール成分を重縮合反応させることによって得ることができる。ここでジカルボン酸成分としては、例えば、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、イソフタル酸、ジフェニルジカルボン酸、ジフェニルスルホンジカルボン酸、ジフェノキシエタンジカルボン酸、５−ナトリウムスルホンジカルボン酸、フタル酸などの芳香族ジカルボン酸、シュウ酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、ダイマー酸、マレイン酸、フマル酸などの脂肪族ジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環族ジカルボン酸およびパラオキシ安息香酸などのオキシカルボン酸などを挙げることができる。また、グリコール成分としては、例えば、エチレングリコール、プロパンジオール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコールなどの脂肪族グリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコールやポリプロピレングリコールなどのポリオキシアルキレングリコール、シクロヘキサンジメタノールなどの脂環族グリコール、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＳなどの芳香族グリコールなどが挙げられる。
【００１２】
また、本発明で用いられるポリエステルは、上記のようなジカルボン酸成分のたは／およびグリコール成分を２種以上用いたポリエステル共重合体であってもよい。
【００１３】
本発明の異方拡散フィルムは、実質的にポリエステルから構成されるものであるが、フィルムに占めるポリエステルの割合は９０重量％以上であることが好ましく、より好ましくは９５重量％以上である。ポリエステルの割合が９０重量％以上であることにより、耐熱性と長期安定性により優れたフィルムとすることができる。以下、このような実質的にポリエステルから構成されるフィルムを、単にポリエステルフィルムということがある。
【００１４】
また、拡散性を制御するために、ポリエステルフィルムが異なるポリマーや粒子等を含有していても良い。該ポリマーや粒子としては、有機シリコーン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂などの熱可塑性樹脂、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、炭酸マグネシウムおよび炭酸カルシウム等の無機微粒子などを例示することができる。
【００１５】
本発明の異方拡散フィルムを構成するポリエステルフィルムは、長期安定性等や耐熱性の点から、６０℃以上のガラス転移温度を示すことが好ましく、ガラス転移温度はより好ましくは７０℃以上であり、特に好ましくは８０℃以上である。ガラス転移温度が６０℃未満になると、長期保管した後の透過率や異方性が変化し十分な特性を発現しない不具合などが発生する可能性がある。また、ガラス転移温度においては、ポリエステルの延伸性、生産性、耐熱性と成形性のバランスの点から１５０℃以下であることが好ましい。
【００１６】
また、本発明において、ポリエステルフィルムは、Ａ／Ｂ、Ａ／Ｂ／Ａ等のように、異なる２つの層Ａと層Ｂからなる積層構成としても良く、特にＡ／Ｂの構成にて、片面に球面あるいは非球面の形状を付与することが好ましい。ここでいう球面あるいは非球面の形状とは、断面を確認した際に曲線の形状が認められ、好ましくは曲線の最も高い部分と低い部分の差が５〜２００μｍであることが好ましく、より１０〜１００μｍであることが好ましい。
【００１７】
また、形状を付与した層を構成するポリエステルフィルムのガラス転移温度は、７０℃以上であることが好ましく、より好ましくは８５℃以上であり、特に好ましくは９５℃以上である。
【００１８】
本発明において、ポリエステルフイルムの厚さは、フィルムの腰や加工性などの点で、７５〜５００μｍであることが好ましく、より好ましくは１５０〜４００μｍであり、特に好ましくは２００〜３５０μｍである。
【００１９】
また、本発明におけるポリエステル中には、本発明の効果が損なわれない範囲内で、各種の添加剤、例えば、酸化防止剤、耐熱安定剤、耐候安定剤、紫外線吸収剤、有機の易滑剤、顔料、染料、充填剤、帯電防止剤および核剤などが配合されていてもよい。
【００２０】
本発明において、ポリエステルフィルムに粒子を添加することは、易滑性や耐ブロッキング性が向上する点で好ましく、添加する粒子としては、無機粒子や有機粒子などを選定することができる。無機粒子としては、例えば、シリカ、コロイダルシリカ、アルミナ、アルミナゾル、カオリン、タルク、マイカおよび炭酸カルシウムなどを用いることができる。用いられる無機粒子の平均粒径は、０．００５〜５μｍであることが好ましく、より好ましくは０．０１〜３μｍであり、特に好ましくは０．０２〜２μｍである。
【００２１】
本発明において、ポリエステルフィルムまたは積層膜ポリエステルフィルム中の樹脂（ポリエステル）１００重量部に対する無機粒子の混合比は、透明性と易滑性の点から、固形分重量比で０．０１〜５重量部が好ましく、より好ましくは０．０５〜１重量部である。
【００２２】
さらに、本発明において、ポリエステルフィルムは、透過ｂ値が１．５以下であることが好ましく、透過ｂ値はより好ましくは１．０以下である。透過ｂ値が１．５を超えると、フィルムが黄ばんで見え、かかるフィルムをディスプレイ装置の表面に貼付した場合、劣化している、または変色しているというような印象を与えることになり、また、かかるフィルムをディスプレイ装置の内部に組み込んだ場合は、色調のバランスを損なう可能性があるため好ましくない。また、この透過ｂ値は−０．５以上であることが好ましい。これは、透過ｂ値が−０．５未満ではフィルムが青黒く見え、かかるフィルムをディスプレイ装置の表面に貼付した場合、暗い印象を与えることになり、また、フィルムをディスプレイ装置の内部に組み込んだ場合は、色調や輝度のバランスを損なう可能性があるため好ましくない。なおフィルムの色調は、原料自身の色調や、フィルム表層に形成される積層膜の種類、あるいは膜厚によって、製膜工程が安定する範囲内でも調整が可能であるが、ポリエステルの溶融押出時の温度設定を極力低温とし、その温度バラツキを極小化することが重要である。
【００２３】
さらに、本発明においては、高温下での長期安定性を良好とする点で、フィルム中のカルボン酸濃度は１０〜４５当量／トンであることが好ましい。フィルム中のカルボン酸濃度はさらに好ましくは１５〜４０当量／トンである。
【００２４】
また、本発明において、ポリエステルフィルムは、全光線透過率が７０％以上であることが必要である。全光線透過率は、好ましくは８０％以上であり、より好ましくは８５％以上である。
【００２５】
全光線透過率を上記の範囲とするには、後方散乱を引き起こす気泡や粒子を低減し、制御することが肝要である。
【００２６】
また、本発明では、高透過性と同時に異方拡散性が必要であり、そのために、フィルムへ垂直に光線を入射した場合に、左右方向への角度に対する出射分布強度が最大を示す方向での出射分布の半値巾と、それに垂直な方向への角度での出射分布の半値巾の比（異方度）が、５以上であることが必要である。半値巾の比（異方度）は、好ましくは８以上であり、より好ましくは１２以上であり、特に好ましくは１５以上である。このような半値巾の比（異方度）の達成のためには、主にフィルム表面に球面や非球面の形状を、一方向へのストライプ状に形成することが好ましい。それぞれの半値巾については１５°〜９０°、０〜５°が好ましいが、これに限定されるものではない。
【００２７】
また、ここでストライプ状とは一方向に連続してなる形状であり、ストライプの各巾は５〜２００μｍであることが好ましく、より好ましくは１０〜１００μｍである。また、ストライプの高さは５〜２００μｍであることが好ましく、より好ましくは１０〜１００μｍである。
【００２８】
本発明において、フィルム表面に球面や非球面の形状を一方向へのストライプ状に形成する方法は、フィルムを必要に応じて加熱し、金型ロールとロールの間で加圧することにより形状を付与する方法が好ましい。この方法にて、基材が実質的にポリエステルであるフィルムであることにより、高い生産性と信頼性が得られる。
【００２９】
次に、本発明の異方拡散フィルムの製造方法について述べるが、本発明はこれにより限定されない。
【００３０】
所定の無機粒子を含有する共重合ポリエステルとポリエチレンテレフタレートを、任意の積層厚み比に設定して溶融２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にて冷却し、未延伸の２層積層シートを得る。該２層積層シートを、長手方向と横方向に二軸延伸し、熱処理し、ポリエステルフィルムを得る。得られたポリエステルフィルムの共重合ポリエステル層側に、一方向での断面が曲面（球面、非球面、部分直線含む等任意に設計可）で、該方向と垂直方向にストライプ形状となるように、金型を用いて、加熱転写成形後、冷却し異方拡散フィルムを得ることができる。
【００３１】
本発明の異方拡散フィルムは、ディスプレイ、特に液晶ディスプレイの拡散シートやプロジェクションテレビのスクリーン等に好適に用いられる。
【実施例】
【００３２】
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。なお、特性は以下の方法により測定評価した。
【００３３】
（１）ポリエステルフィルムのガラス転移温度
ポリエステルフィルムを溶融後急冷し、示差走査熱量計（パーキン・エルマー社製ＤＳＣ２型）により、１０℃／分の昇温速度で測定し、融解ピークから融点を求めた。
【００３４】
（２）全光線透過率
全自動直読ヘイズコンピューターＨＧＭ−２ＤＰ（スガ試験機（株）製）を用いて、フィルム厚み方向の全光線透過率を測定した。測定はＡ４サイズのフィルムを４分割した各サンプルについて実施し、平均値を求めた。
【００３５】
（３）透過ｂ値
分光式色差計ＳＥ−２０００型（日本電色工業（株）製）を用い、ＪＩＳ−Ｋ−７１０５に従って透過法で測定した。
【００３６】
（４）異方度
自動変角光度計ＧＰ２００（村上色彩技術研究所）にて、フィルム垂直方向から光束を入射させ、１°毎の相対透過率を測定し、フィルムへ垂直に光線を入射した場合に左右方向への角度に対する出射分布強度が最大を示す方向での出射分布の半値巾と、それに垂直な方向への角度での出射分布の半値巾の比を求めた。
【００３７】
（実施例１）
副押出機から平均粒径０．３μｍの球状シリカを０．１重量％含有するテレフタル酸を３０モル共重合したポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ／Ｔ、ガラス転移温度１０６℃）を、また、主押出機から平均粒径０．３μｍの球状シリカを０．１重量％含有するポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）（ガラス転移温度７５℃）を、積層厚み比が１／４となるように溶融２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、２層積層シートを作製した。このようにして得られた２層積層シートを、１１０℃の温度にて長手方向と横方向に３倍同時二軸延伸し、その後２２０℃の温度で１５秒間熱処理し、全膜厚２５０μｍのポリエステルフィルムを得た。得られたポリエステルフィルムのガラス転移温度は８１℃であった。得られたポリエステルフィルムのＰＥＮ／Ｔ積層面に、振幅７５μｍのｓｉｎカーブをストライプ形状となるように、金型ロール成形した。得られたポリエステルフィルムの全光線透過率は８２％であり、異方度は１２であり、透過ｂ値は０．７と良好であった。また、金型ロール成形は、５ｍ／分と高速であり高生産性であった。
【００３８】
１７インチの８灯直下型ランプ（φ３ｍｍ）の光源に、ストライプ方向とランプ方向が平行となるように、厚さ１．５ｍｍの透明アクリル板上に得られた異方拡散フィルムを設置し（形状付与面が光源と反対側）、その上に、きもと製ＧＭ３と３Ｍ製ＢＥＦを配置した。得られた正面輝度が５５０ｃｄ／ｍ2で高輝度であり、１インチ四方あたりの輝度ムラ（最大輝度と最小輝度の差を平均輝度で除したもの）が３％と良好であった。また、画面の色目も黄色みが少なく良好であった。また、得られたポリエステルフィルムについて、６０℃の温度で、５００時間処理した後の異方度を確認したところ１２であり、初期フィルムと変化なく良好であった。
【００３９】
（実施例２）
副押出機から平均粒径０．３μｍの球状シリカを０．１重量％含有するシクロヘキサンジメタノールを３０モル共重合したポリエステル（ＰＥＴＧ、ガラス転移温度７６℃）を、また、主押出機から平均粒径０．３μｍの球状シリカを０．１重量％含有するポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）（ガラス転移温度７５℃）を、積層厚み比が１／３となるように溶融２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２層積層シートを作製した。このようにして得られた２層積層シートを１１０℃の温度にて長手方向と横方向に３倍同時二軸延伸し、その後２２０℃の温度で１５秒間熱処理し、全膜厚３５０μｍのポリエステルフィルムを得た。得られたポリエステルフィルムのガラス転移温度は７５℃であった。得られたポリエステルフィルムのＰＥＴＧ積層面に、ピッチ５０μｍ、高さ９０μｍとなる半楕円形状を金型ロール成形にて付与した。得られたポリエステルフィルムの全光線透過率は８０％であり、異方度は１６であり、透過ｂ値は０．６と良好である。また、金型ロール成形は５ｍ／分と高速であり高生産性であった。１７インチの８灯直下型ランプ（φ３ｍｍ）の光源に、ストライプ方向とランプ方向が平行となるように１．５ｍｍの透明アクリル上に得られた異方拡散フィルムを設置し（形状付与面が光源と反対側）、その上に、きもと製ＧＭ３と３Ｍ製ＢＥＦを配置した。得られた正面輝度が５７０ｃｄ／ｍ2で高輝度であり、１インチ四方あたりの輝度ムラ（最大輝度と最小輝度の差を平均輝度で除したもの）が１％と良好であった。また、得られたポリエステルフィルムについて、６０℃の温度で、５００時間処理した後の異方度を確認したところ１６であり、初期フィルムと変化なく良好であった。
【００４０】
（比較例１）
透過率５８％、異方度１、ヘイズ９３％の２ｍｍのアクリル乳白板を用い、１７インチの８灯直下型ランプ（φ３ｍｍ）の光源に、実施例１、２と同様に設置し（ここでランプと実施例１、２の透明アクリル板、ランプと乳白板、それぞれの距離は同じ）、その上に、きもと製ＧＭ３と３Ｍ製ＢＥＦを配置した。１インチ四方あたりの輝度ムラ（最大輝度と最小輝度の差を平均輝度で除したもの）が２％と良好であるが、正面輝度が４５０ｃｄ／ｍ2と実施例よりも劣るものであった。
【００４１】
（比較例２）
副押出機から平均粒径０．３μｍの球状シリカを０．１重量％含有するアジピン酸を１０モル共重合したポリエチレンナフタレート（ＰＥＴ／Ａ、ガラス転移温度５０℃）を、また、主押出機から平均粒径０．３μｍの球状シリカを０．１重量％含有するポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）（ガラス転移温度７５℃）を、積層厚み比が１／４となるように溶融２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２層積層シートを作製した。このようにして得られた２層積層シートを１１０℃の温度にて長手方向と横方向に３倍同時二軸延伸し、その後２２０℃の温度で１５秒間熱処理し、全膜厚２５０μｍのポリエステルフィルムを得た。得られたポリエステルフィルムのガラス転移温度は６０℃であった。得られたポリエステルフィルムのＰＥＴ／Ａ積層面に、ピッチ２５０μｍ、曲率半径５０μｍの曲面をストライプ形状となるように、金型ロール成形した。得られたポリエステルフィルムの全光線透過率は８２％であり、異方度は４であり、ｂ値は１．６であった。１７インチの８灯直下型ランプ（φ３ｍｍ）の光源に、ストライプ方向とランプ方向が平行となるように１．５ｍｍの透明アクリル上に得られた異方拡散フィルムを設置し（形状付与面が光源と反対側）、その上に、きもと製ＧＭ３と３Ｍ製ＢＥＦを配置した。得られた正面平均輝度は４９０ｃｄ／ｍ2であり、１インチ四方あたりの輝度ムラ（最大輝度と最小輝度の差を平均輝度で除したもの）が４０％と大きいものであった。また、得られたポリエステルフィルムについて、６０℃の温度で、５００時間処理した後の異方度を確認したところ２となり、初期フィルムから半減してしまっていた。
【００４２】
（実施例３）
主押出機から平均粒径０．３μｍの球状シリカを０．１重量％含有するセバシン酸を５モル共重合したポリエチレンナフタレート（ＰＥＴ／Ｓ、ガラス転移温度６５℃）を溶融押出し、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。このようにして得られたシートを８０℃の温度にて長手方向と横方向に３倍同時二軸延伸し、その後２１０℃の温度で１５秒間熱処理し、全膜厚２５０μｍのポリエステルフィルムを得た。得られたポリエステルフィルムのガラス転移温度は６５℃であった。得られたポリエステルフィルムに、ピッチ１００μｍ、曲率半径５０μｍの曲面をストライプ形状となるように、金型ロール成形した。得られたポリエステルフィルムの全光線透過率は８２％であり、異方度は９であり、ｂ値は０．８であった。１７インチの８灯直下型ランプ（φ３ｍｍ）の光源に、ストライプ方向とランプ方向が平行となるように１．５ｍｍの透明アクリル上に得られた異方拡散フィルムを設置し（形状付与面が光源と反対側）、その上に、きもと製ＧＭ３と３Ｍ製ＢＥＦを配置した。得られた正面平均輝度は５４０ｃｄ／ｍ2であり、１インチ四方あたりの輝度ムラ（最大輝度と最小輝度の差を平均輝度で除したもの）が３％と良好であった。また、得られたポリエステルフィルムについて、６０℃の温度で、５００時間処理した後の異方度を確認したところ８となった。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明の異方拡散フィルムは、パソコン、テレビあるいは携帯電話などの表示装置、特に液晶表示装置等の平面表示装置に用いられる面光源用として好適な異方拡散フィルムであり、有用である。