JP5411169B2 - 光拡散フィルム及びそれを備えた装置 - Google Patents
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Description
本発明の光拡散フィルムは、連続相及び分散相で構成された光拡散層を含んでいる。前記連続相は、優れた光学特性と高い耐熱性とを両立する点から、ポリカーボネート系樹脂で構成されている。
ポリカーボネート系樹脂には、ビスフェノール類をベースとする芳香族ポリカーボネートなどが含まれる。ビスフェノール類としては、例えば、ジヒドロキシビフェニルなどのビフェノール類、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン(ビスフェノールA)、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン(ビスフェノールF)、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタン(ビスフェノールAD)などのビス(ヒドロキシフェニル)アルカン類、ビス(4−ヒドロキシトリル)アルカン、ビス(4−ヒドロキシキシリル)アルカンなどのビス(ヒドロキシアリール)アルカン類[例えば、ビス(ヒドロキシアリール)C1−10アルカン類、好ましくはビス(ヒドロキシアリール)C1−6アルカン類]、ビス(ヒドロキシフェニル)シクロヘキサンなどのビス(ヒドロキシアリール)シクロアルカン類[例えば、ビス(ヒドロキシアリール)C3−12シクロアルカン類、好ましくはビス(ヒドロキシアリール)C4−10シクロアルカン類]、4,4′−ジ(ヒドロキシフェニル)エーテルなどのジ(ヒドロキシフェニル)エーテル類、4,4′−ジ(ヒドロキシフェニル)ケトンなどのジ(ヒドロキシフェニル)ケトン類、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルホン(ビスフェノールS)などのジ(ヒドロキシフェニル)スルホン類、ビスフェノールフルオレン類[例えば、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)フルオレンなど]などが挙げられる。これらのビスフェノール類は、C2−4アルキレンオキサイド付加体であってもよい。これらのビスフェノール類は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
前記分散相は、前記連続相を構成するポリカーボネート系樹脂に対して、非相溶であり、かつ所定の屈折率差を有する樹脂であれば特に限定されない。なお、ポリカーボネート系樹脂の屈折率(nD)は、1.50〜1.65程度であってもよく、一般的なビスフェノールA型ポリカーボネートの屈折率(nD)は、1.59である。
環状オレフィン系樹脂は、環内にエチレン性二重結合を有する重合性の環状オレフィンを少なくとも重合成分とする樹脂であればよい。環状オレフィンは、単環式オレフィンであってもよいが、多環式オレフィンが好ましい。
光拡散層は、必要に応じて滑剤を含有してもよい。特に、分散相を構成する樹脂として環状オレフィン系樹脂を用いた場合に、滑剤を配合すると、一軸延伸温度などの配向処理温度で分散相が容易に変形し、透過光を異方的に拡散するフィルムが容易に得られる。しかも、押出成形工程でのドロー比や一軸延伸などの配向処理により分散相粒子のアスペクト比をコントロールでき、アスペクト比の大きな分散相も容易に形成できる。
(式中、θは粒子状分散相の長軸とフィルムのX軸との間の角度を示し(長軸とX軸とが平行の場合、θ=0°)、<cos2θ>は各分散相粒子について算出したcos2θの平均を示し、下記式で表される)。
(式中、n(θ)は、全分散相粒子中の角度θを有する分散相粒子の割合(重率)を示す)。
光拡散フィルムは、前記光拡散層単独(例えば、透過光を異方的に光拡散させる異方性光拡散層)の単層フィルムであってもよく、光拡散層(例えば、透過光を異方的に光拡散させる異方性光拡散層)の少なくとも一方の面に積層された透明層とで構成された積層体であってもよく、透明層としては、樹脂層に限らず種々の透明基材(例えば、ガラスなど)を使用できる。透明層は、通常、透明樹脂層で形成する場合が多い。また、積層構造を有する光拡散フィルムでは、光拡散層の一方の面に限らず両面に透明樹脂層を積層してもよい。
光拡散フィルムは、連続相を構成する樹脂中に分散相を構成する樹脂成分を分散させることにより調製でき、異方性光拡散フィルムは、分散相を構成する樹脂成分を変形させて配向させることにより得ることができる。例えば、ポリカーボネート系樹脂と環状オレフィン系樹脂と必要により滑剤などの成分とを、必要に応じて慣用の方法(例えば、溶融ブレンド法、タンブラー法など)でブレンドし、溶融混合し、Tダイやリングダイなどから押出してフィルム成形することにより分散相を分散できる。また、基材(基材フィルムなど)上に、光散乱成分としての粒子状の環状オレフィン系樹脂と、ポリカーボネート系樹脂とで構成された組成物を塗布するコーティング法や、前記組成物をラミネートするラミネート法、キャスティング法、押出成形法などの慣用のフィルム成形法を利用して成形することによっても光拡散フィルムを製造できる。通常、押出成形法によりフィルム成形し、光拡散フィルムを調製する場合が多い。
液晶表示装置の概略を示す図1において、前記液晶表示装置は、液晶が封入された液晶セルを備えた被照射体としての面型表示ユニット(透過型液晶表示ユニット又は液晶表示パネルなど)5と、この表示ユニット(又はパネル)の背面側に配設され、前記表示ユニット5を照明するための面光源ユニットとで構成されている。
JIS K 7301に準拠して、ヘイズメーター(日本電色工業(株)製、NDH−500)を用いて、光拡散フィルムの全光線透過率及びヘイズを測定した。
JIS K 7142に準拠して、屈折率計((株)アタゴ製、NAR−IT)を用いて、光拡散フィルムの屈折率を測定した。
ISO1133に準拠して、ポリカーボネート系樹脂については、300℃、1.2kg荷重の条件で測定し、環状オレフィン系樹脂については、260℃、2.16kg荷重の条件で測定した。
異方性光拡散フィルムの延伸方向をX軸方向、この方向と直交する方向をY軸方向とし、異方性光拡散フィルム面に対して直交する方向からレーザー光を照射し、散乱角θに対する散乱光強度F、すなわちX軸方向での散乱角θに対する散乱光強度Fx(θ)、Y軸方向での散乱角θに対する散乱光強度Fy(θ)を測定した。そして、光散乱の異方性を示す数値として、θ=18°での散乱光強度比Fy(18°)/Fx(18°)を求めた。
異方性光拡散フィルムの断面を透過型電子顕微鏡(TEM)により観察し、分散相粒子の長軸長さと短軸長さを5個の分散相粒子について測定し、加算平均し、平均アスペクト比を算出した。
レーザー式光散乱装置(ネオアーク(株)製、LSD−101、波長633nm)を用いて異方性光拡散フィルムの光散乱強度分布を測定した。光抜けの評価は、横軸を散乱角とし、縦軸に光散乱強度の対数をとったグラフに基づいて評価した。図6は、光抜けしているサンプルのグラフであり、図7は、光抜けしていないサンプルのグラフである。図6に示すように、光抜けしているサンプルでは、0°付近で不連続に分布強度が変化するため、輝度が不均一となり、光抜けが発生し、ランプイメージが残存する。一方、図7に示すように、光抜けしていないサンプルでは、0°付近であっても連続に分布強度が変化するため、輝度が均一であり、光抜けが防止され、ランプイメージも残存しない。このようなグラフにおける0°付近での連続性について評価した結果を、以下の基準で評価した。
○:分布強度が0°付近で若干不連続であるが、ランプイメージはほとんど残存しない
△:分布強度が0°付近でやや不連続であり、ランプイメーが少し残存する
×:分布強度が0°付近で不連続であり、ランプイメージが残存する。
連続相を構成する樹脂としてのビスフェノールA型ポリカーボネート樹脂(三菱エンジニアリングプラスチック(株)製、「中粘度品 ユーピロンS−2000」、粘度平均分子量18000〜20000、メルトフローレート9〜12cm3/10分)85重量部、分散相を構成する樹脂としての環状オレフィン樹脂(ノルボルネン系モノマーとオレフィン系モノマーとの共重合体、Topas Advanced Polymers GmbH社製、商品名「TOPAS5013」、メルトフローレート48cm3/10分)15重量部、滑剤(エチレンビスステアリン酸アミド、クラリアントジャパン(株)製、商品名「E−マイクロパウダー」)0.1重量部、酸化防止剤(ヒンダードフェノール系酸化防止剤、チバ・ジャパン(株)製、商品名「イルガノックス(IRGANOX)1010」)0.1重量部を混合し、押出成形機を用い、樹脂温度260℃、ダイ開度1.3mmでダイから溶融して押し出し、ドロー比(ドロー倍率)を5倍として、油温調3本キャストロール125℃で冷却し、厚み263μmの異方性光拡散フィルムを作製した。透過型電子顕微鏡(TEM)により断面を観察したところ、この拡散フィルムでは、環状ポリオレフィン樹脂が散乱子(粒子状分散相)を形成しており、粒子状分散相の形状は、楕円体状(又は細長い線状)であり、短軸の平均長さ(厚み)0.8μm及び長軸の平均長さ6.6μm(アスペクト比8.3)であった。
二種三層の光拡散フィルム(異方性光拡散層を中間層とし、この中間層の両面に表層としての透明樹脂層が積層された光拡散フィルム)を作製するために、表層用樹脂組成物として、ビスフェノールA型ポリカーボネート系樹脂(三菱エンジニアリングプラスチック(株)製、商品名「ユーピロンS−2000」)100重量部、紫外線吸収剤(チバ・ジャパン(株)製、商品名「チヌビン234」)0.5重量部及び光安定剤(ヒンダードアミン系光安定剤、チバ・ジャパン(株)製、商品名「キマソープ944FD」)0.1重量部を用い、中間層用樹脂組成物として、マトリックス樹脂としてのポリカーボネート系樹脂(三菱エンジニアリングプラスチック(株)製、商品名「ユーピロンS−2000」)85重量部、分散相を構成する樹脂としての環状オレフィン樹脂(Topas Advanced Polymers GmbH社製、商品名「TOPAS5013」)15重量部、滑剤(クラリアントジャパン(株)製、商品名「E−マイクロパウダー」)0.1重量部、酸化防止剤(チバ・ジャパン(株)製、商品名「イルガノックス1010」)0.1重量部を混合し、多層押出成形機で、樹脂温度260℃、ダイ開度1.3mmでダイから溶融して共押出し、ドロー比を3.6倍として、油温調3本キャストロール125℃で冷却し、二種三層構造を有し、厚み364μm(厚み割合:表層/中間層/表層=1/10/1)の異方性光拡散フィルムを作製した。この異方性光拡散フィルムでは、中間層において環状ポリオレフィン樹脂が散乱子(粒子状分散相)を形成しており、粒子状分散相の形状は、楕円体状(又は細長い線状)であり、短軸の平均長さ(厚み)0.8μm及び長軸の平均長さ5.3μm(アスペクト比6.5)であった。
ドロー比を4.0倍とする以外は実施例2と同様にして、厚み323μm(厚み割合:表層/中間層/表層=1/9/1)の異方性光拡散フィルムを作製した。この異方性光拡散フィルムでは、中間層において環状ポリオレフィン樹脂が散乱子(粒子状分散相)を形成しており、粒子状分散相の形状は、楕円体状(又は細長い線状)であり、短軸の平均長さ(厚み)0.8μm及び長軸の平均長さ6.7μm(アスペクト比8.4)であった。
ドロー比を4.8倍とする以外は実施例2と同様にして、厚み273μm(厚み割合:表層/中間層/表層=1/7/1)の異方性光拡散フィルムを作製した。この異方性光拡散フィルムでは、中間層において環状ポリオレフィン樹脂が散乱子(粒子状分散相)を形成しており、粒子状分散相の形状は、楕円体状(又は細長い線状)であり、短軸の平均長さ(厚み)0.6μm及び長軸の平均長さ6.2μm(アスペクト比10.9)であった。
ドロー比を6.1倍とする以外は実施例2と同様にして、厚み212μm(厚み割合:表層/中間層/表層=1/5/1)の異方性光拡散フィルムを作製した。この異方性光拡散フィルムでは、中間層において環状ポリオレフィン樹脂が散乱子(粒子状分散相)を形成しており、粒子状分散相の形状は、楕円体状(又は細長い線状)であり、短軸の平均長さ(厚み)0.5μm及び長軸の平均長さ7.9μm(アスペクト比16.1)であった。
二種三層の光拡散フィルム(異方性光拡散相を中間層とし、この中間層の両面に表層としての透明樹脂層が積層された光拡散フィルム)を作製するために、表層用樹脂組成物として、ポリカーボネート系樹脂(三菱エンジニアリングプラスチック(株)製、「ユーピロンS−2000」)100重量部、紫外線吸収剤(チバ・ジャパン(株)製、「チヌビン234」)0.5重量部及び光安定剤(ヒンダードアミン系光安定剤、「キマソープ944FD」)0.1重量部を用い、中間層用樹脂組成物として、マトリックス樹脂としてのポリカーボネート樹脂(三菱エンジニアリングプラスチック(株)製、「ユーピロンS−2000」)84重量部、分散相を構成する樹脂としてのポリプロピレン系樹脂(日本ポリプロ(株)製、「ウィンテックWFW−4」)16重量部及び酸化防止剤(チバ・ジャパン(株)製、「イルガノックス1010」)0.1重量部を用いた。各層を構成する樹脂組成物を混合し、多層押出成形機で、樹脂温度250℃、ダイ開度1.3mmでダイから溶融して共押出し、ドロー比を7.8倍として、油温調3本キャストロール80℃で冷却し、二種三層構造を有し、厚み167μm(厚み割合:表層/中間層/表層=1/3/1)の異方性光拡散フィルムを作製した。この異方性光拡散フィルムでは、中間層においてポリプロピレン系樹脂が散乱子(粒子状分散相)を形成しており、粒子状分散相の形状は、楕円体状(又は細長い線状)であり、短軸の平均長さ0.15μm及び長軸の平均長さ700μm(アスペクト比4700)であった。
中間層用樹脂組成物として、マトリックス樹脂としてのポリカーボネート樹脂(三菱エンジニアリングプラスチック(株)製、「ユーピロンS−2000」)80重量部、分散相を構成する樹脂としてのポリプロピレン系樹脂(日本ポリプロ(株)製、「ウィンテックWFW−4」)20重量部及び酸化防止剤(チバ・ジャパン(株)製、「イルガノックス1010」)0.1重量部を用い、ドロー比を8.3倍とする以外は比較例1と同様にして、二種三層構造を有し、厚み157μm(厚み割合:表層/中間層/表層=1/3/1)の異方性光拡散フィルムを作製した。この異方性光拡散フィルムでは、中間層においてポリプロピレン系樹脂が散乱子(粒子状分散相)を形成しており、粒子状分散相の形状は、楕円体状(又は細長い線状)であり、短軸の平均長さ0.24μm及び長軸の平均長さ94μm(アスペクト比388)であった。
中間層用樹脂組成物として、マトリックス樹脂としてのポリカーボネート樹脂(三菱エンジニアリングプラスチック(株)製、「ユーピロンS−2000」)92重量部、分散相を構成する樹脂としてのポリプロピレン系樹脂(日本ポリプロ(株)製、「ウィンテックWFW−4」)8重量部及び酸化防止剤(チバ・ジャパン(株)製、「イルガノックス1010」)0.1重量部を用いる以外は比較例1と同様にして、二種三層構造を有し、厚み167μm(厚み割合:表層/中間層/表層=1/3/1)の異方性光拡散フィルムを作製した。この異方性光拡散フィルムでは、中間層においてポリプロピレン系樹脂が散乱子(粒子状分散相)を形成しており、粒子状分散相の形状は、楕円体状(又は細長い線状)であった。
連続相を構成する樹脂としてのビスフェノールA型ポリカーボネート樹脂(三菱エンジニアリングプラスチック(株)製、「ユーピロンS−2000」)92重量部、分散相を構成する樹脂としての環状オレフィン系樹脂(Topas Advanced Polymers GmbH社製、商品名「TOPAS5013」)8重量部を、2軸押出機(池貝(株)製、商品名「PCM30」、内径30mmφ、L/D=28.5)を用い、樹脂温度250℃でコンパウンドしペレットを得た。そのペレットを、プレス成形機(東洋精機(株)製、商品名「MINI TEST PRESS 10」)を用い、余熱時間2分・プレス時間2分・プレス圧力10MPaの条件で、厚み280μの単層フィルムを作製した。
分散相を構成する樹脂として環状オレフィン系樹脂(ノルボルネン系モノマーとオレフィン系モノマーとの共重合体、三井化学(株)製、商品名「アペル APL6011T」)を用いる以外は実施例6と同様にして、厚み300μmの単層フィルムを作製した。
分散相を構成する樹脂として環状オレフィン系樹脂(ノルボルネン系モノマーの開環重合体、日本ゼオン(株)製、商品名「ZEONOR330R」)を用いる以外は実施例6と同様にして、厚み130μmの単層フィルムを作製した。
分散相を構成する樹脂としてポリエチレンテレフタレート樹脂(帝人化成(株)製)を用いる以外は実施例6と同様にして、厚み200μmの単層フィルムを作製した。
分散相を構成する樹脂としてポリプロピレン系樹脂(日本ポリプロ(株)製、「ウィンテックWFW−4」)を用いる以外は実施例6と同様にして、厚み70μmの単層フィルムを作製した。
2…反射板
3…拡散板
4…プリズムシート
5…面型表示ユニット
6a,6b…偏光フィルム
7a,7b…ガラス基板
8a,8b…電極
9a,9b…配向膜
10…液晶層
11…カラーフィルター
17,28…光拡散フィルム
27,37…異方性光拡散層
17a,27a,37a…連続相
17b,27b,37b…分散相
29…透明樹脂層
Claims (10)
- 粘度平均分子量15000〜25000のポリカーボネート系樹脂で構成された連続相と、この連続相に分散し、かつ前記ポリカーボネート系樹脂に対する屈折率差の絶対値が0.045〜0.085の環状オレフィン系樹脂で構成された分散相とで形成された光拡散層を含む光拡散フィルムであって、
前記ポリカーボネート系樹脂のメルトフローレート(MFR)が、ISO1133に準拠して、300℃、1.2kg荷重の条件で5〜30cm 3 /10分であり、前記環状オレフィン系樹脂のメルトフローレート(MFR)が、ISO1133に準拠して、260℃、2.16kg荷重の条件で10〜100cm 3 /10分であり、かつ両者の比率が、ポリカーボネート系樹脂のMFR/環状オレフィン系樹脂のMFR=2/1〜1/10である光拡散フィルム。 - 光拡散層がさらに滑剤及び酸化防止剤から選択された少なくとも一方を含む請求項1記載の光拡散フィルム。
- 連続相と分散相との割合が、連続相/分散相=99/1〜50/50(重量比)である請求項1又は2記載の光拡散フィルム。
- 分散相が、1より大きい平均アスペクト比を有し、かつ長軸方向がフィルムの一定の方向に配向している粒子状分散相を含む請求項1〜3のいずれかに記載の光拡散フィルム。
- 粒子状分散相の短軸の平均長さが0.01〜10μmであり、粒子状分散相の平均アスペクト比が3〜100である請求項4記載の光拡散フィルム。
- 光拡散層の少なくとも一方の面に積層された透明層を含む請求項1〜5のいずれかに記載の光拡散フィルム。
- 透明層が紫外線吸収剤及び光安定剤から選択された少なくとも一方を含む樹脂層である請求項6記載の光拡散フィルム。
- 光拡散層の厚みが3〜500μmであり、フィルムの全光線透過率が60%以上である請求項1〜7のいずれかに記載の光拡散フィルム。
- 請求項1〜8のいずれかに記載の光拡散フィルムを備えた面光源装置。
- 請求項1〜8のいずれかに記載の光拡散フィルムを備えた表示装置。
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