(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルム内部に光拡散成分を有する実質的にボイドを含有しない内部光拡散性フィルムと、該内部光拡散性フィルムの両面に共押出によって積層された二軸延伸ポリエステルフィルムからなり、かつ内部光拡散性フィルムが、少なくとも、光透過性樹脂と光拡散成分としての微粒子からなり、かつ全光線透過率が７０％以上であり、かつヘイズが７０％以上である積層光拡散性フィルムの製造方法であって、
主押出し機に、ポリエチレンテレフタレートにイソフタル酸成分を共重合させたポリエステル樹脂に光拡散成分を配合したペレットを供給し、副押出し機に、ポリエチレンテレフタレートを供給し、溶融３層共押出しを行うことにより３層積層シートを得て、該３層積層シートを二軸延伸し熱処理することを特徴とする積層光拡散性フィルムの製造方法。
【請求項２】
二軸延伸ポリエステルフィルムが、実質的に非光拡散性であることを特徴とする請求項１記載の積層光拡散性フィルムの製造方法。
【請求項３】
二軸延伸ポリエステルフィルムが、接着層を介さずに積層されていることを特徴とする請求項１または２記載の積層光拡散性フィルムの製造方法。
【請求項４】
微粒子の形状が実質的に球状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の積層光拡散性フィルムの製造方法。
【請求項５】
微粒子の粒径が０．１〜５０μｍであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の積層光拡散性フィルムの製造方法。
【請求項６】
内部光拡散性フィルムを構成する光透過性樹脂と微粒子の屈折率差が０．０１以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の積層光拡散性フィルムの製造方法。
【請求項７】
積層光拡散性フィルムの全膜厚が５００μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の積層光拡散性フィルムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶ディスプレイのバックライトや照明装置などに好適に用いられる積層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、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、裏側からバックライト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、単に光を照射するだけでなく、バックライトは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をとっている。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、つまり画面に対し側面から光を照射するタイプが適用されている。一般的に、このサイドライト型バックライトには、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。よって、こ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】
光拡散性フィルムとして要求される性能には、光拡散性が大きいことはもとより、光透過性が極めて高いことが挙げられる。光透過性を高くすることにより、バックライトからの光を効率よく利用できるため、高輝度化・低消費電力化を達成することができる。
【０００４】
従来から使用されている光拡散性フィルムとしては、例えば、（１）特開平４−２７５５０１号公報等に記載の、透明熱可塑性樹脂をシート状に成形後、表面に物理的に凹凸を付ける加工を施して得られた拡散シート（以下、光拡散性フィルムと表現する）、または、（２）特開平６−５９１０８号公報等に記載の、ポリエステル樹脂等透明基材フィルム上に、微粒子を含有した透明樹脂からなる光拡散層をコーティングして得られた光拡散性フィルム、または（３）特開平６−１２３８０２号公報等に記載の、透明樹脂中にビーズを溶融混合し、これを押出し成形して得られた光拡散板（以下、光拡散性フィルムと表現する）などが挙げられる。上記（１）および（２）の光拡散性フィルムは、フィルム表面に形成した凹凸またはコーティングした光拡散層により効果を得る、いわゆる表面光拡散性フィルムである。一方（３）の光拡散性フィルムは、少なくとも基材内部にも光拡散成分を有する光拡散性フィルムである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記（１）によって得られる光拡散性フィルムの場合、表面の凹凸の程度に拡散効果が依存し、良好な拡散性能を発揮させるためには、細かく、深い凹凸加工が必要となるが、細かく深い加工を施すことにより、光透過率の低下を招く結果となる。また、凹凸加工時のフィルムへの損傷が問題となる。更に、（１）の方法により得られた光拡散性フィルムの場合、表面凹凸を潰してしまうような表層への積層はできず、また他材料への接着等もできない。
【０００６】
また、上記（２）によって得られる光拡散性フィルムの場合は、一度製膜した透明基材フィルムに、光拡散層をコーティングするオフラインの工程を要する欠点を有する。さらに、光拡散層をコーティングして得られる光拡散性フィルムの場合、表面の凹凸による拡散効果も加味しているため、（１）と同様、表層への積層、および、他材料への接着も拡散効果を低下させる。
【０００７】
また、（３）によって得られる光拡散性フィルムの場合、（１）や（２）の光拡散性フィルムに比べ、基材内部にも光拡散成分を有するために、拡散性能を失わずに表層への積層や他材料への接着なども可能である。しかしながら、（３）の光拡散性フィルムは、平坦性に劣り、光透過性が悪く、機械的強度も不十分でハンドリングが難しい等の欠点を有する。
【０００８】
そこで、本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を行なった結果、表面が平滑でありながら、光透過性、光拡散性、機械的強度、および生産性に優れた光拡散性フィルムを見出すことができた。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の積層光拡散性フィルムは、フィルム内部に光拡散成分を有する実質的にボイドを含有しない内部光拡散性フィルムと、該内部光拡散性フィルムの両面に共押出によって積層された二軸延伸ポリエステルフィルムからなり、かつ内部光拡散性フィルムが、少なくとも、光透過性樹脂と光拡散成分としての微粒子からなり、かつ全光線透過率が７０％以上であり、かつヘイズが７０％以上である積層光拡散性フィルムの製造方法であって、主押出し機に、ポリエチレンテレフタレートにイソフタル酸成分を共重合させたポリエステル樹脂に光拡散成分を配合したペレットを供給し、副押出し機に、ポリエチレンテレフタレートを供給し、溶融３層共押出しを行うことにより３層積層シートを得て、該３層積層シートを二軸延伸し熱処理することを特徴とする積層光拡散性フィルムの製造方法である。
【００１０】
本発明の積層光拡散性フィルムは、つぎの好ましい態様を有している。
(a) 二軸延伸ポリエステルフィルムが、実質的に非光拡散性であること。
(b) 二軸延伸ポリエステルフィルムが、接着層を介さずに積層されていること。
(c) 微粒子の形状が実質的に球状であること。
(d) 微粒子の粒径が０．１〜５０μｍであること。
(e) 内部光拡散性フィルムを構成する光透過性樹脂と微粒子の屈折率差が０．０１以上であること。
(f) 積層光拡散性フィルムの全膜厚が５００μｍ以下であること。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の積層光拡散性フィルムは、フィルム内部に光拡散成分を有する実質的にボイドを含有しない内部光拡散性フィルムの両面に、少なくとも二軸延伸ポリエステルフィルムを共押出によって積層した構造を有するものである。
【００１２】
本発明の内部光拡散性フィルムは、その内部に光拡散成分を有するものであるが、その素材として光透過性樹脂が好適である。
【００１３】
本発明で好ましく用いられる光透過性樹脂としては、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、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリプレピレン等のポリオレフィン、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、ポリメタクリル酸エステル及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を好適に用いることができる。
【００１４】
ここでいう光透過性樹脂の光透過性とは、可視光領域の光線に関し透明であることをいう。詳しくは、それら樹脂のみからなる膜厚５００μｍのフィルムの全光線透過率が７０％以上である樹脂のことを指す。ここで、全光線透過率はヘーズメーターを用いて測定することができる。
【００１５】
また、樹脂の屈折率は一般的に１．３〜１．７位である。
【００１６】
また、本発明で用いられる光拡散成分は、入射光を拡散するものであればよく、好適には各種の微粒子が用いられる。
【００１７】
本発明で用いられる微粒子としては、例えば、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、炭酸カルシウム等の無機微粒子、またはアクリル樹脂、有機シリコーン樹脂、ポリスチレン、ポリオレフィン、ポリエステル、尿素樹脂、ホルムアルデヒド縮合物、フッ素樹脂等の有機微粒子などを挙げることができる。これら微粒子の形状は、実質的に球状または真球状であることが望ましい。ここでいう実質的に球状とは、微粒子の表面において少なくとも球面となる部分を有する形状であればよい。さらに、これら微粒子の凝集体が存在していてもよい。実質的に球状または真球状の微粒子を用いることにより、方向性のない均一な拡散効果が得られる。この点において、真球状の微粒子の方がより好ましい。これらは、１種または２種以上混合して使用することが可能である。これらの平均粒子径は、通常０．１〜５０μｍであり、０．１〜３０μｍが更に好ましく、０．１〜２０μｍが最も好ましい。微粒子の粒径を０．１μｍより大きくすることにより、フィルムの全光線透過率を高く、また、５０μｍより小さくすることによりフィルム強度を低下させることがなく良好な光拡散効果を得ることができる。
【００１８】
また、微粒子の屈折率は、光透過性樹脂の屈折率と異なることが重要である。
微粒子と光透過性樹脂の屈折率が同一であると、樹脂と微粒子の界面において屈折散乱現象が起こらず、結果として所望の光拡散効果が得られない。さらに、実質的に有効な光拡散性を得るために、光透過性樹脂と微粒子の屈折率差が０．０１以上あることが好ましい。屈折率差が０．０１未満では光拡散効果が小さく、良好な拡散効果を得るためには、多量の微粒子添加やフィルム膜厚の増大などが必要となり、機械的強度が弱くなったり、所望の膜厚より厚すぎるなどの影響が出るために好ましくない。
【００１９】
本発明の内部光拡散性フィルムの原料として用いられる光透過性樹脂は、事前に均一に溶融混練して配合させて作製されたペレットまたは直接混練押出し機に供給するなどして溶融混練する。ここで成形法について説明すると、例えば、金型に溶融射出する射出成形や、押出機からＴダイ等を通して溶融押出する押出成形等の方法が挙げられる。フィルム状に成形後、必要により延伸工程、熱処理工程等を経て目的の内部光拡散性フィルムを得る。ここで、延伸工程が必要な場合、延伸後にフィルム中にボイドが生成することがある。フィルム中に多量のボイドが生成した場合、全光線透過率が低下することがあるため、熱処理するなどの工程を経てボイドを消滅させることが必要なときがある。
【００２０】
また、内部拡散性フィルム中に配合される微粒子の割合は、求める光拡散性の程度により適宜選択される。好ましくは、体積分率で１〜７５％、より好ましくは１〜５０％である。
【００２１】
また、内部拡散性フィルムの全光線透過率は７０％以上であることが必要であり、より好ましくは８０％以上、さらに好ましくは９０％以上であり、ヘイズは７０％以上であることが必要であり、より好ましくは８０％以上、さらに好ましくは９０％以上である。
【００２２】
また、内部光拡散性フィルムは、実質的にボイドを含有しないものである。ここでいうボイドとは、フィルム内部に生成した微細な気泡を指す。このボイドは、フィルム断面を走査型電子顕微鏡や透過型電子顕微鏡等を用いて確認することができる。
【００２３】
本発明の積層光拡散性フィルムは、内部光拡散性フィルムに二軸延伸ポリエステルフィルムを積層して構成される。内部光拡散性フィルムだけの単膜からなるフィルムは、全光線透過率及びヘイズの高いフィルムは得られるが、曲げ剛性などのフィルムの機械的強度に劣るため好ましくない。曲げ剛性が弱いと、製膜後の取り扱い時に折れ目が入りやすい等ハンドリング上の問題が生じるため好ましくない。また、内部に含有する光散乱成分が表面の平坦性を阻害する。よって、本発明の積層光拡散性フィルムは、機械的強度及び表面の平坦性に優れた二軸延伸ポリエステルフィルムを積層する。
【００２４】
本発明に用いられる二軸延伸ポリエステルフィルムを構成するポリエステルは特に限定されないが、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またはそれらの共重合体等が挙げられる。
【００２５】
次に、二軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。上記ポリエステル原料を公知の溶融押出機でスリット状の口金からシート状に押し出し、キャスティングロールで冷却して未延伸フィルムを作製する。続いて逐次二軸延伸法または同時二軸延伸法を用いて二軸延伸する。延伸後、熱処理工程を経て求める二軸延伸フィルムを得ることができる。
【００２６】
本発明に用いる二軸延伸ポリエステルフィルムは実質的に非光拡散性であることが望ましい。非光拡散性であることにより、積層後も全光線透過率を低下させることがない。詳しくは、ヘイズが１０％以下のフィルムである。
【００２７】
二軸延伸ポリエステルフィルムは、内部光拡散性フィルムの両表面に積層することにより、機械的強度が向上した上に、更に両表面の平坦性も確保できる。
【００２８】
積層方法としては、内部光拡散性フィルムと未延伸ポリエステルフィルムを共押出しした後に共に延伸する方法である。接着層を介する方法は、接着層との界面で光の反射を招き、全光線透過率が低下する要因となるため、好ましくは、接着層は介さない方がよい。また、共押出し後に延伸する方法の場合、フィルム内にボイドが生成することがある。多量のボイドが生成した場合、全光線透過率を低下させることがあるため、熱処理によりボイドを消滅させる工程が必要な場合がある。
【００２９】
また、本発明の積層光拡散性フィルムの全膜厚は、５００μｍ以下がよいが、薄膜用途、作業性等を考慮して、１０〜３００μｍがより好ましく、２０〜２００μｍがさらに好ましい。また、これら全膜厚のうちの、表層二軸延伸ポリエステルフィルムが占める割合は、特に限定されず、適宜選択される。
【００３０】
本発明の積層光拡散性フィルムは、全光線透過率は好ましくは７０％以上、より好ましくは８０％以上、さらに好ましくは９０％以上である。全光線透過率が７０％未満の場合には、積層光拡散性フィルムをディスプレイに組み込んだ際に、輝度が不十分となる傾向にあり、高輝度を得るためには低消費電力化が望めない。
また、本発明の積層光拡散性フィルムのヘイズは好ましくは７０％以上、より好ましくは８０％以上、さらに好ましくは９０％以上である。ヘイズが７０％未満の場合には、平行光の透過率が高くなる傾向にあり、この場合も輝度に斑が生じやすくなる。
【００３１】
これら、全光線透過率およびヘイズは、ヘイズメーターを用いて測定される。
【００３２】
また、本発明の積層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。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、離型剤などを添加配合することができる。
【００３３】
本発明の積層光拡散性フィルムは、液晶ディスプレイのバックライトや照明装置等に好適に用いられる。
【００３４】
【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。
【００３５】
（参考例１）主押出し機に、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）にイソフタル酸成分を２５ｍｏｌ％共重合させたポリエステル樹脂（屈折率１．６０）に平均粒径５μｍの真球状シリカ微粒子（屈折率１．４６）を体積比率で１０％になるように配合したペレットを供給し、また別に副押出し機に微粒子を含有しない屈折率１．６０のＰＥＴを供給して、所定の方法により溶融２層共押出しを行ない、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。このとき、キャストドラムに粒子を含有するＰＥＴ層が接するように押出した。このようにして得られた２層積層シートを９０℃にて長手方向に３倍延伸し、続いてテンターで９０℃の予熱ゾーンを通して９５℃で幅方向に３倍延伸し、さらに２３０℃で熱処理し、全膜厚１００μｍのフィルムを得た。フィルム中にボイドが生成したため、得られた延伸フィルムを所望の大きさに切り取りとり、長手方向および幅方向をその長さが変わらないようクリップで固定したまま２３０℃で熱処理して、求める積層光拡散性フィルムを得た。得られた積層光拡散性フィルムの断面を切り出し、透過型電子顕微鏡ＨＵ−１２型（株式会社日立製作所）を用いて断面を観察したところ、ボイドは観察されず、消滅していた。
【００３６】
得られた積層光拡散性フィルムについて、全自動直読ヘーズコンピューターＨＧＭ−２ＤＰ（スガ試験機（株）製）を用いて全光線透過率とヘイズを測定した。全光線透過率は８８％であり、ヘイズは８７％であった。
【００３７】
また、得られた積層光拡散性フィルムの拡散性能を実際に目視で評価するため、次のような実験を行なった。すなわち、可視光レーザー（Ｈｅ−Ｎｅレーザー、波長６３２．８ｎｍ）を、得られた積層光拡散性フィルムに照射し、透過した光線をスクリーンに投影して、入射光線がどの程度の拡がりを示すか観察して評価した。強度分布が見られず均一で広い拡散範囲をもつものを○、著しい強度分布または狭い拡散範囲のものまたは透過光量が少なく暗いものを×とした。レーザー光線は、フィルムを通ることにより拡がっており良好に拡散性能を示すことが分かった。また、表面の平坦性もよく、曲げ剛性にも優れていた。結果を表１に示す。
【００３８】
（実施例１）主押出し機に、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）にイソフタル酸成分を２５ｍｏｌ％共重合させたポリエステル樹脂（屈折率１．６０）に平均粒径５μｍの真球状シリカ微粒子（屈折率１．４６）を体積比率で１０％になるように配合したペレットを供給し、また別に副押出し機に微粒子を含有しない屈折率１．６０のＰＥＴを供給して、所定の方法により微粒子含有ＰＥＴの表面を無粒子ＰＥＴで溶融３層共押出しを行ない、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３層シートは、粒子含有ＰＥＴの両表面を無粒子ＰＥＴで被覆した構造である。得られた３層積層シートを参考例１と同様に延伸、熱処理を行ない、全膜厚１００μｍのフィルムを得た。さらに、同様に２３０℃で熱処理して積層光拡散性フィルムを得た。得られた積層光拡散性フィルムの断面を参考例１と同様に観察したところ、フィルム内部にボイドは観察されなかった。
【００３９】
得られた積層光拡散性フィルムの全光線透過率は８７％であり、ヘイズは８５％で、目視による観察結果も良好な拡散性能を発揮していることがわかった。また、表面の平坦性もよく、曲げ剛性にも優れていた。結果を表１に示す。
【００４０】
（実施例２〜３）平均粒径１μｍおよび１０μｍの真球状シリカ（屈折率１．４６）た用いる以外は、実施例１と同様に３層積層フィルムを製膜し、積層光拡散性フィルムを得た。
【００４１】
得られた積層光拡散性フィルムでは良好な拡散性能が得られた。また、表面の平坦性もよく、曲げ剛性にも優れていた。結果を表１に示す。
【００４２】
（比較例１）表層にＰＥＴを積層しない、粒子含有層のみの単膜を、実施例１と同様な工程で製膜して光拡散性フィルムを得た。この光拡散性フィルムの全光線透過率は９０％であり、ヘイズは８８％であった。しかしながら、表面の凹凸が大きく平坦性が不足していた。また、実施例１〜３で得られた積層光拡散性フィルムと比較して曲げ剛性に劣り、折れ目が入りやすかった。
【００４３】
（実施例４〜６）ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）にイソフタル酸成分を２５ｍｏｌ％共重合させたポリエステル樹脂（屈折率１．６０）１００重量部に、球状で平均粒子径約２、８、２０μｍの架橋アクリル樹脂微粒子（屈折率１．４７）２０重量部配合したペレットを用いた以外は、実施例２と同様に製膜し、積層光拡散性フィルムを得た。
【００４４】
得られた積層光拡散性フィルムでは良好な拡散性能が得られた。また、表面の平坦性もよく、曲げ剛性にも優れていた。結果を表１に示す。
【００４５】
【表１】
0004517442.tif 000002
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、表面が平滑でありながら、光透過性、光拡散性、機械的強度、および生産性に優れた積層光拡散性フィルムが得られる。
【００４７】
本発明の積層光拡散性フィルムは、表面が平滑で高光透過性・高光拡散性を有するため、液晶ディスプレイ部材においてバックライト等に用いることにより、高輝度でかつ均一な高品質画像を提供することが可能となる。