JPH10142406A

JPH10142406A - 光拡散フィルムおよびその製法

Info

Publication number: JPH10142406A
Application number: JP8295084A
Authority: JP
Inventors: Eizo Kawano; 栄三川野; Koji Kouchi; 浩二古内
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1996-11-07
Filing date: 1996-11-07
Publication date: 1998-05-29

Abstract

(57)【要約】【課題】高光透過率および充分な光拡散性を兼ね備え、
しかも面光源装置等の正面輝度を高くすることのできる
光拡散フィルムおよびその製法を提供する。【解決手段】透明な基材フィルム７の表面に、微粒子９
を有する樹脂バインダー８からなる光拡散層１０が積層
形成された光拡散フィルム１１であって、上記光拡散層
１０の微粒子９が、樹脂バインダー８中に完全に埋設さ
れた微粒子と、樹脂バインダー８の表面から部分的に露
出した状態で埋設された微粒子とからなるという構成に
する。

Description

【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、照明装置等に用いられる光拡散フィル
ムおよびその製法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、パソコン、ワープロ、液晶テ
レビ等のような液晶を使用する液晶表示装置には、液晶
自体に発光性がないため、この液晶表示装置を裏面側か
ら照射するバックライトが使用されている。そして、こ
のバックライトは、液晶表示画面全体に均一に照射させ
なければならないという要求に応えるため、例えば、NI
KKEI MATERIAL & TECHNOLOGY 1993.12,No.136 第34頁〜
第38頁に示されているような、サイドライト型、直下型
もしくは楔型の面光源装置が採用されている。なかで
も、薄型化、小型化が望まれているノート型パソコン等
の薄型の液晶表示装置には、液晶表示画面に対して側面
より光を入射させるサイドライト型の面光源装置が汎用
されつつある。そして、このサイドライト型面光源装置
には、一般に、光を均一に伝播・拡散させることのでき
る導光板を使用して液晶表示画面全体を均一に照射する
導光板方式が採用されている。

【０００３】上記導光板方式を採用したサイドライト型
の面光源装置は、図３に示すように、導光板１と、この
導光板１の両側の光入射端面に配設される光源２と、上
記導光板１の裏面側に配設されこの導光板１の裏面から
出射しようとする光を反射させる反射板３と、上記導光
板１の光出射面から出射される光を散乱・拡散させ、照
射面の輝度を均一にする光拡散フィルム４と、この光拡
散フィルム４を通過した光（透過光）を正面方向に集め
るための集光シート５とを備えている。この装置では、
光源２の光を導光板１の光入射端面から入射させ、この
入射光を導光板１の全体に均一に伝播させて光出射さ
せ、光拡散フィルム４による拡散と集光シート５による
集光ののち、集光シート５の上側に配設される液晶表示
画面（図示せず）を均一に照射することが行われる。な
お、図において、６は光源２の光を導光板１側に反射さ
せる反射カバーである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記面光源装置に対
し、最近のノート型パソコン等の普及を背景に、小型
化、薄型化へのニーズが高くなっている。また、低消費
電力化を図り、電池消費を低減させるために、光出射面
を高輝度化させることも望まれている。ところが、一般
に、上記導光板方式のサイドライト型面光源装置では、
導光板１から出射する光の光出射面に対する角度の違い
による輝度分布に難点があり、真正面方向（光出射面に
対する法線方向）から６０℃以上傾いた角度においてピ
ークを有する場合が多く、面光源装置の正面輝度が不足
するという問題がある。そこで、これを解消するため、
光拡散フィルム４の光拡散性を大きくして透過光を散乱
・拡散させることも考えられるが、光拡散性の増大に伴
い、光透過率が低下して光の利用効率が悪くなるため、
低消費電力化の実現に支障を来す要因となり、しかも正
面輝度がかえって低下してしまうという問題がある。

【０００５】そのため、上記問題を解決すべく、光拡散
フィルムに関して、様々な提案がなされている。例え
ば、光拡散フィルムの形成材料として、表示画面の高輝
度化と液晶表示装置自体の低消費電力化を実現できうる
材料、すなわち高光透過率を有する材料等の光損失を抑
制して光利用効率を向上させる材料等の検討がなされて
いる。

【０００６】例えば、実開平５−７３６０２号公報に、
基材フィルムの片面に、粒度の異なる微粒子が分散され
た樹脂バインダーをコーティングしたものであって、上
記微粒子が、樹脂バインダー内に埋設されている微粒子
と樹脂バインダーから部分的に突出した微粒子とで構成
されている光拡散シート材が提案されている。しかしな
がら、この光拡散シート材は、確かに、光拡散性は大き
くなるが、微粒子を樹脂バインダーに分散させたものを
基材フィルムに塗工しているため、突出した微粒子の表
面は必ず樹脂バインダーに被覆された状態となり、この
ため樹脂バインダーの光の吸収により光透過率が低下し
て光の利用効率が悪くなってしまうという問題がある。

【０００７】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、高光透過率および充分な光拡散性を兼ね備え、
しかも面光源装置等の正面輝度を高くすることのできる
光拡散フィルムおよびその製法の提供をその目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、透明な基材フィルムの表面に、微粒子を
有する樹脂バインダーからなる光拡散層が積層形成され
た光拡散フィルムであって、上記光拡散層の微粒子が、
樹脂バインダー中に完全に埋設された微粒子と、樹脂バ
インダーの表面から部分的に露出した状態で埋設された
微粒子とからなる光拡散フィルムを第１の要旨とし、ま
た、透明な基材フィルムの表面に樹脂バインダー層を設
ける工程と、上記樹脂バインダー層の樹脂バインダーを
溶解しうる溶剤に微粒子を分散させた微粒子分散液を準
備する工程と、上記微粒子分散液を上記樹脂バインダー
層の表面に塗工する工程とを備え、上記塗工された樹脂
バインダー層の表面を溶剤によって軟化させ、上記微粒
子のうち一部の微粒子を樹脂バインダー層中に完全に埋
設させ、他の微粒子はその一部分を樹脂バインダー層中
に埋設させる光拡散フィルムの製法を第２の要旨とす
る。

【０００９】すなわち、本発明者らは、高光透過率およ
び充分な光拡散性を発揮し、しかも面光源装置等の正面
輝度を高くすることのできる光拡散フィルムを得るた
め、一連の研究を重ねた。その過程で、微粒子を有する
樹脂バインダーからなる光拡散層を備える光拡散フィル
ムは、樹脂バインダーから突出した微粒子の表面が樹脂
バインダーにより被覆されているため、この微粒子と樹
脂バインダー界面との間で反射損失を生じ、かつ樹脂バ
インダーによる光の吸収の影響が大きくなっていること
を突き止めた。そこで、本発明者らは、光拡散層の微粒
子の突出部分を、樹脂バインダーで被覆されていない、
もしくは樹脂バインダーが付着されていない、すなわち
剥き出しの状態にすることにより、上記課題を解決し、
面光源装置等の正面輝度が向上することを見いだし、本
発明に到達した。

【００１０】したがって、本発明において、「部分的に
露出した状態で埋設された微粒子」とは、光拡散層の微
粒子の突出部分が、光拡散層表面に剥き出しの状態で、
すなわち樹脂バインダーに被覆されていない、もしくは
樹脂バインダーが付着されていない状態で埋設された微
粒子であるという趣旨で用いている。

【００１１】

【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施の形態につ
いて説明する。

【００１２】本発明の光拡散フィルムは、例えば、図１
に示すように、透明の基材フィルム７と、その表面に樹
脂バインダー８と微粒子９とからなる光拡散層１０が積
層形成されたものである。

【００１３】上記光拡散フィルム１１の形成材料である
基材フィルム７の材質としては、光学的透明性を有する
ものが好ましく、例えば、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリカーボネート、ポリスチレン等があげられる
が、これらに限るものではなく、各種のものが用いられ
る。なかでも、ポリエチレンテレフタレートは、不純物
が少なく透明性も高いうえ安価であるため、最も好適に
用いられる。

【００１４】上記光拡散層１０の形成材料として用いら
れる樹脂バインダー８は、光学的透明性を有するものが
好適に用いられる。例えば、アクリル系樹脂、ポリエス
テル樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、シリコーン
樹脂等各種の樹脂が用いられるが、特に限定するもので
はない。

【００１５】上記樹脂バインダー８とともに光拡散層１
０の形成材料として用いられる微粒子９としては、透明
なものが好適に用いられ、シリコーン樹脂粒子、アクリ
ル樹脂粒子、ナイロン樹脂粒子、ウレタン樹脂粒子、ス
チレン樹脂粒子、ポリエチレン樹脂粒子、シリカ粒子、
ポリエステル樹脂粒子等各種のものが用いられる。これ
らの粒子は単独で用いてもよいし、２種類以上併用して
もよい。また、上記微粒子９は、その表面もしくは全体
が架橋されたものであってもよい。上記樹脂バインダー
８に対する配合割合としては、特に限定するものではな
いが、光透過率を確保しつつ充分な光拡散性を得るとい
う観点から、樹脂バインダー１００重量部（以下「部」
と略す）に対して、５〜１５０部程度が好ましい。

【００１６】また、上記微粒子９の粒径は、特に限定す
るものではないが、通常、平均粒径１〜７０μｍ、好ま
しくは５〜５０μｍである。すなわち、上記範囲内でな
いと、光透過率と光拡散性とのバランスがくずれ、正面
輝度を高くすることができなくなるおそれがあるからで
ある。なお、上記微粒子９として、球状の微粒子を使用
した場合には、それぞれの球状微粒子が１種のレンズと
して作用し、一層効果的な光拡散効果を持たせることが
できる。また、上記球状微粒子としては、真球状のもの
が特に効果的である。

【００１７】本発明の光拡散フィルム１１は、例えば、
つぎのようにして製造することができる。これを図２を
用いて説明する。すなわち、まず、上記樹脂バインダー
８を所定の配合割合となるよう溶剤中に溶解して樹脂バ
インダー層形成用溶液を調製する。ついで、この樹脂バ
インダー層形成用溶液を基材フィルム７の表面に適宜の
塗工方法で塗工し、自然乾燥、熱風加熱乾燥、真空乾燥
等の適宜の乾燥方法で乾燥硬化させて樹脂バインダー層
１２を形成する。さらに、上記樹脂バインダー層１２の
樹脂バインダー８を溶解しうる溶剤に微粒子９を所定の
配合割合で混合させた微粒子分散液を調製し、これを樹
脂バインダー層１２表面に適宜の塗工方法で塗工する。
これにより、上記微粒子分散液中の溶剤が樹脂バインダ
ー層１２の表面を溶解して軟化させる。この軟化に伴
い、その上に分散されている微粒子９が樹脂バインダー
層１２に自重で沈下し、一部の微粒子は、完全に樹脂バ
インダー層１２中に埋設された状態となり、他のものは
その一部が樹脂バインダー層１２中に埋設され、それ以
外の部分が剥き出しの状態となる。そして、上記状態で
微粒子９を埋設している樹脂バインダー層１２を自然乾
燥、熱風加熱乾燥、真空乾燥等の適宜の乾燥方法で再度
乾燥硬化させる。このようにして、基材フィルム７表面
に光拡散層１０を積層形成した、図１に示す本発明の光
拡散フィルム１１を得ることができる。

【００１８】上記光拡散フィルム１１は、光拡散層１０
の微粒子９が、樹脂バインダー８中に完全に埋設された
微粒子９と、樹脂バインダー８の表面から部分的に露出
した状態で埋設された微粒子９とからなるため、高光透
過率および充分な光拡散性とを兼ね備えたものとなる。
そして、この光拡散フィルム１１を組み込んだ面光源装
置は、高輝度化を実現したものとなる。

【００１９】なお、上記製法において、基材フィルム７
の厚みとしては、特に限定するものではないが、用途や
製法における作業性を考慮すれば、５０〜２００μｍの
範囲に設定することが好ましい。また、基材フィルム７
の裏面（樹脂バインダー層１２の形成面と反対の面）
は、導光板との密着を防ぐための処理や、透過率を高め
るための反射防止処理等を施してもよい。

【００２０】また、上記樹脂バインダー層１２の厚み
は、微粒子分散液の微粒子含有量により限定されるが、
２〜３０μｍの範囲に設定することが好ましい。すなわ
ち、上記範囲内でないと、樹脂バインダー８と微粒子９
とからなる光拡散層１０に支障を生じるおそれがあるか
らである。

【００２１】そして、上記樹脂バインダー８および微粒
子９とともに用いられる溶剤としては、トルエン、メチ
ルエチルケトン、キシレン、シクロヘキサン、酢酸エチ
ル等各種のものが用いられる。

【００２２】なお、上記樹脂バインダー層１２の樹脂バ
インダー８に対する溶剤の使用割合としては、特に限定
されるものではなく、塗工方法や作業性、溶剤の種類等
により適宜に設定されるが、樹脂バインダー１００部に
対して、溶剤５０〜５００部程度が好ましい。

【００２３】また、上記微粒子分散液の微粒子９に対す
る溶剤の使用割合としては、特に限定されるものではな
く、塗工方法や作業性、溶剤の種類等により適宜に設定
されるが、微粒子１００部に対して、溶剤２０〜５００
部程度が好ましい。より好ましくは、微粒子１００部に
対して、溶剤５０〜３００部である。すなわち、上記範
囲内であると、微粒子９に対する溶剤量が、樹脂バイン
ダー層１２を軟化するに適当な量となり、樹脂バインダ
ー層１２中の微粒子９が、樹脂バインダー層１２中に完
全に埋設されたものと、部分的に露出した状態で埋設さ
れたものとからなるようになる。そして、上記部分的に
露出した状態で埋設された微粒子９は、その露出部分が
樹脂バインダー８により被覆されていない、もしくは樹
脂バインダー８が付着していない状態となる。

【００２４】そして、上記樹脂バインダー層形成用溶液
の基材フィルム７への塗工方法および微粒子分散液の樹
脂バインダー層１２への塗工方法としては、特に限定さ
れるものではなく、溶液の粘度や目的とする塗工の厚み
等によって選択される。具体的には、コンマダイレクト
法、ロールコート法、ディッピング法、ナイフコート
法、カーテンフロー法、スプレーコーティング法、スピ
ンコーティング法、ラミネート法等各種の方法が用いら
れる。

【００２５】なお、上記樹脂バインダー層形成用溶液お
よび微粒子分散液には樹脂バインダー８、溶剤、微粒子
９以外に、イソシアネート、エポキシ樹脂、メチロール
化メラミン樹脂、メチロール化尿素樹脂、金属塩、金属
水酸化物等の架橋剤、グアニジン誘導体、含リン酸陰イ
オン活性剤、スルホン酸類、第四アンモニウム塩、ピリ
ジニウム塩、イミダゾリン誘導体、モルホリン誘導体、
ポリオキシエチレン−アルキルフェノール、アルキルア
ミドエーテル、ソルビタン脂肪酸エステル等の帯電防止
剤、シランカップリング剤等の副成分を含有させること
ができる。これらは、単独または２種以上含有させても
よい。

【００２６】また、本発明の光拡散フィルム１１は、前
記製法に限定されるものではなく、樹脂バインダー層１
２を形成したのち微粒子９を直接樹脂バインダー層１２
に圧入して光拡散層１０を形成する方法、樹脂バインダ
ー８に微粒子９を分散させた溶液を塗工・乾燥して、樹
脂バインダー層１２を形成し、つぎにサンドブラスト等
により上記樹脂バインダー層１２を削って一部の微粒子
９を露出させる方法等により作製することができる。

【００２７】そして、本発明の光拡散フィルム１１は、
図３に示すサイドライト型面光源装置に組み込んで使用
されるだけでなく、直下型もしくは楔型の面光源装置に
使用される。さらに、液晶表示装置以外にも、照明装置
等各種の機器の光拡散フィルムとして使用できる。この
場合であっても、高光透過率および充分な光拡散性を兼
ね備えるため、高輝度が得られ、電力消費の低減を実現
できる。

【００２８】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。

【００２９】

【実施例】厚み１００μｍのポリエチレンテレフタレー
ト（ＰＥＴ）フィルム（ルミラー＃１００Ｔ５６、東レ
社製）を基材フィルムとし、この片面に下記の樹脂バイ
ンダー層形成用溶液Ａをコンマダイレクト法で塗工し、
１２０℃で１分間熱風加熱乾燥させて厚み１０μｍの樹
脂バインダー層を積層形成した。そして、この樹脂バイ
ンダー層付基材フィルムの樹脂バインダー層表面に、下
記の微粒子分散液Ａをコンマダイレクト法で塗工し、１
２０℃で１分間熱風加熱乾燥させて厚み３５μｍの光拡
散層を得た。このようにして、図１に示す光拡散フィル
ム１１を作製した。

【００３０】〔樹脂バインダー層形成用溶液Ａ〕ポリエステル樹脂（バイロン２００、東洋紡績社製）１００部トルエン２００部メチルエチルケトン５０部

【００３１】〔微粒子分散液Ａ〕ポリスチレン球状粒子（平均粒径１７μｍ）１００部（テクポリマーＳＢＸ−１７、積水化成品工業社製）トルエン２００部

【００３２】このようにして得られた光拡散フィルム１
１を光の出射方向が、正面方向に対して８５℃のところ
に出射光のピークを持つ導光板の上に配設し、さらにそ
の上部にプリズムシート（集光シート）を一枚配設し、
正面輝度を測定したところ、１１１０ｃｄ／ｍ²であっ
た。

【００３３】

【比較例】厚み１００μｍのポリエチレンテレフタレー
ト（ＰＥＴ）フィルム（ルミラー＃１００Ｔ５６、東レ
社製）を基材フィルムとし、この片面に下記の微粒子含
有光拡散層形成用溶液Ａをコンマダイレクト法で塗工
し、１２０℃で１分間熱風加熱乾燥させて厚み３５μｍ
の光拡散層を積層形成した。このようにして、図４に示
す光拡散フィルム１３を作製した。この光拡散フィルム
１３は、基材フィルム７の表面に、微粒子９を有する樹
脂バインダー８からなる光拡散層１４が積層形成された
ものであり、上記微粒子９のすべてが樹脂バインダー８
により被覆されていた。

【００３４】〔微粒子含有光拡散層形成用溶液Ａ〕ポリエステル樹脂（バイロン２００、東洋紡績社製）１００部ポリスチレン球状粒子（平均粒径１７μｍ）１００部（テクノポリマーＳＢＸ−１７、積水化成品工業社製）トルエン２００部メチルエチルケトン５０部

【００３５】このようにして得られた光拡散フィルム１
３を光の出射方向が、正面方向に対して８５℃のところ
に出射光のピークを持つ導光板の上に配設し、さらにそ
の上部にプリズムシート（集光シート）を一枚配設し、
正面輝度を測定したところ、１０５０ｃｄ／ｍ²であっ
た。

【００３６】上記結果から、実施例品は、比較例品と比
較して、正面輝度が高くなっていることがわかる。

【００３７】

【発明の効果】以上のように、本発明の光拡散フィルム
は、光拡散層の微粒子が、樹脂バインダー中に完全に埋
設された微粒子と、樹脂バインダーの表面から部分的に
露出した状態で埋設された微粒子とからなり、上記部分
的に露出した微粒子の露出部分が樹脂バインダーに被覆
されていないもしくは樹脂バインダーを付着していない
ため、微粒子と樹脂バインダー界面との反射損失や樹脂
バインダーによる光の吸収を極力抑えることができる。
しかも、この光拡散フィルムは、光透過率が高く、かつ
充分な光拡散性を兼ね備えたものとなっている。したが
って、この光拡散フィルムを組み込んだ面光源装置は、
高輝度化を実現でき、しかも液晶表示装置等自体の低消
費電力化を図ることができる。

【００３８】また、本発明の製法によれば、透明な基材
フィルムの表面に樹脂バインダー層を設けた後、上記樹
脂バインダー層の樹脂バインダーを溶解しうる溶剤に微
粒子を分散させた微粒子分散液を、上記樹脂バインダー
層の表面に塗工することにより、この樹脂バインダー層
の表面を軟化させて、上記微粒子を、樹脂バインダー層
中に完全に埋設したものと、部分的に露出した状態で埋
設したものとからなるようにする。このため、微粒子と
樹脂バインダーとを含有させた溶液を基材フィルムに塗
工するという従来の方法とは異なり、樹脂バインダー層
から突出する微粒子の表面に樹脂バインダーが被覆・付
着されることがない。それゆえ、微粒子に被覆・付着し
た樹脂バインダーの光の吸収により、光拡散フィルムの
光透過率が低下して、光の利用効率が悪くなるというこ
ともない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光拡散フィルムの一実施例を示す断面
図である。

【図２】本発明の光拡散フィルムの製法に係る樹脂バイ
ンダー層の形成工程を示す説明図である。

【図３】サイドライト型の面光源装置の一例を示す説明
図である。

【図４】従来の光拡散フィルムの一例を示す断面図であ
る。

【符号の簡単な説明】

７基材フィルム８樹脂バインダー９微粒子１０光拡散層１１光拡散フィルム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明な基材フィルムの表面に、微粒子を
有する樹脂バインダーからなる光拡散層が積層形成され
た光拡散フィルムであって、上記光拡散層の微粒子が、
樹脂バインダー中に完全に埋設された微粒子と、樹脂バ
インダーの表面から部分的に露出した状態で埋設された
微粒子とからなることを特徴とする光拡散フィルム。
【請求項２】透明な基材フィルムの表面に樹脂バイン
ダー層を設ける工程と、上記樹脂バインダー層の樹脂バ
インダーを溶解しうる溶剤に微粒子を分散させた微粒子
分散液を準備する工程と、上記微粒子分散液を上記樹脂
バインダー層の表面に塗工する工程とを備え、上記塗工
された樹脂バインダー層の表面を溶剤によって軟化さ
せ、上記微粒子のうち一部の微粒子を樹脂バインダー層
中に完全に埋設させ、他の微粒子はその一部分を樹脂バ
インダー層中に埋設させることを特徴とする光拡散フィ
ルムの製法。