JPH1164611A

JPH1164611A - 光拡散フィルム

Info

Publication number: JPH1164611A
Application number: JP9229202A
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: 1997-08-26
Filing date: 1997-08-26
Publication date: 1999-03-05

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ができる
光拡散フィルムを提供する。【解決手段】透明な基材フィルム７の表面に、複数の微
粒子９を含有する樹脂バインダー８からなる光拡散層１
０が形成された光拡散フィルム１１であって、上記複数
の微粒子９の少なくとも一部がスチレン粒子であり、か
つ上記複数の微粒子９の一部が樹脂バインダー８中に完
全に埋設された状態になっており、残部が樹脂バインダ
ー８中に部分的に埋設された状態になっている。

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 MATERIALS & 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】そこで、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。しかしながら、現在のところ、面光源装置等の正面
輝度を充分に高めることができるものが得られていない
のが実情である。

【０００６】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ができる
光拡散フィルムの提供をその目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の光拡散フィルムは、透明な基材フィルムの
表面に、複数の微粒子を含有する樹脂バインダーからな
る光拡散層が形成された光拡散フィルムであって、上記
複数の微粒子の少なくとも一部がスチレン粒子であり、
かつ上記複数の微粒子の一部が樹脂バインダー中に完全
に埋設された状態になっており、残部が樹脂バインダー
中に部分的に埋設された状態になっているという構成を
とる。

【０００８】すなわち、本発明の光拡散フィルムは、透
明な基材フィルムの表面に、複数の微粒子を含有する樹
脂バインダーからなる光拡散層が形成された構成であ
る。そして、上記複数の微粒子の少なくとも一部が、ス
チレン粒子である。さらに、上記複数の微粒子は、その
一部が樹脂バインダー中に完全に埋設されたものであ
り、残部が樹脂バインダー中に部分的に埋設されたもの
（光拡散層に凸部を形成するもの）である。このため、
本発明の光拡散フィルムは、上記微粒子の存在によって
入射光を拡散・散乱させることでき、また光の損失が少
ないため、面光源装置等の正面輝度を高めることができ
る。また、上記スチレン粒子は光学的透明性を有する粒
子のなかでも比較的高い屈折率を有するため、スチレン
粒子を多く用いた場合には、光拡散フィルムの光拡散性
をより大きくすることができるという利点を有する。さ
らに、上記複数の微粒子のうち樹脂バインダー中に部分
的に埋設された微粒子の突出部によって、屈折光を略直
接的に出射させることができるため、前方散乱による影
響を抑制することができる。一方、上記複数の微粒子の
うち、樹脂バインダー中に完全に埋設された微粒子によ
って、屈折光を樹脂バインダー中に通過させてから出射
させることができるため、前方散乱による影響を反映さ
せることができる。このように、微粒子の埋設状態によ
って、前方散乱の程度を調節することができるため、出
射光の均一化が図れるという利点を有する。そして、前
述のサイドライト型面光源装置のように、光源からの距
離が相違する用途に用いた場合には、完全に埋設された
微粒子と、部分的に埋設された微粒子との割合を適宜に
変更することによって出射光の均一化を図ることができ
るという利点を有する。また、上記樹脂バインダーおよ
び微粒子は、ともに光の透過性に優れているため、光拡
散層の光透過率が大幅に低減するといったことがない。
このため、光利用効率が高くなって、低消費電力に寄与
できるものとなる。

【０００９】そして、上記光拡散フィルムの少なくとも
片面に反射防止層を形成した場合には、反射による光の
損失を抑制できるため、光の利用効率が向上し、面光源
装置等の正面輝度をより一層高くすることができるとい
う利点を有する。

【００１０】なお、本発明において、「樹脂バインダー
中に完全に埋設された状態」とは、樹脂バインダー内部
に完全に埋没された状態であって、光拡散層の表面に凸
部を形成しない微粒子の状態を意味する。また、「樹脂
バインダー中に部分的に埋設された状態」とは、樹脂バ
インダーから部分的に突出した状態であって、光拡散層
の表面に凸部を形成する微粒子の状態を意味する。そし
て、この部分的に埋設された状態の微粒子は、その突出
部表面が、樹脂バインダーに覆われた状態であってもよ
いし、剥き出しの状態であってもよい。

【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、透明な基材フィルム７の表面に、樹脂バ
インダー８と微粒子９を含有する光拡散層１０が設けら
れた構成をとる。

【００１３】上記光拡散フィルム１１において、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（以下
「ＰＥＴ」という）、ポリカーボネート、ポリスチレン
等があげられるが、これらに限定されるものではなく、
各種のものが用いられる。なかでも、ＰＥＴ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。また、上記基材フィルム７の厚みは、特に
限定するものではないが、用途や作業性を考慮して、５
０〜２００μｍの範囲に設定されていることが好まし
い。また、この基材フィルム７の片面には、光拡散層１
０との密着性を向上させるために従来公知の密着性向上
処理が施されていてもよい。逆に、上記光拡散層１０形
成面と反対側の基材フィルム７の片面には、面光源装置
等に組み込んだ際、導光板等との密着を防ぐため、従来
公知の密着防止処理が施されていてもよい。

【００１４】上記光拡散層１０を形成するための樹脂バ
インダー８としては、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とともに用いられる
微粒子９としては、スチレン粒子、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、ポリエチレン樹脂粒子、シリカ粒子、ポリエス
テル樹脂粒子等の光学的透明性を有する各種の粒子が用
いられるが、本発明の効果を得るためには、少なくとも
スチレン粒子が含まれていなければならない。このスチ
レン粒子は、通常のポリスチレンからなる粒子であって
もよいし、発泡剤を加えて作製した発泡ポリスチレンか
らなる粒子であってもよい。そして、本発明において
は、複数の微粒子９すべてがスチレン粒子単独であるこ
とが好ましいが、それ以外のものをスチレン粒子と組み
合わせて用いてもよい。その場合、微粒子９全体に対す
るスチレン粒子の配合割合は、６０重量％以上に設定さ
れていることが好ましい。なお、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。

【００１６】また、上記樹脂バインダー８に対する配合
割合は、特に限定するものではないが、光透過率を確保
しつつ光拡散性を高めるという観点から、樹脂バインダ
ー１００重量部（以下「部」と略す）に対して、５〜３
００部程度が好ましい。さらに、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。また、上記
微粒子９として、粒径が異なるものを用いた場合は、粒
径の相違によって高い光拡散効果が得られるようになる
という利点がある。そして、上記微粒子９として、球状
の粒子を用いた場合は、それぞれの球状粒子が一種のレ
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。上記球状粒子は、真球状であれば特に効
果的である。

【００１７】なお、上記樹脂バインダー８を溶解させる
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、各種のものがあげ
られる。これらは単独で用いてもよいし、二種以上併用
してもよい。

【００１８】また、上記光拡散層１０の形成材料には、
樹脂バインダー８および微粒子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
剤等の副成分を配合することができる。これらは、単独
または二種以上配合させてもよい。

【００１９】本発明の光拡散フィルム１１は、上記各材
料を用い、例えばつぎのようにして製造することができ
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、この溶解液に微粒子
９と、必要に応じてその他の副成分とを所定の配合割合
となるよう分散させて混合分散溶液を調製する。つい
で、上記混合分散溶液を上記基材フィルム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固化させて光拡散層１０
を形成する。このようにして、図１に示す光拡散フィル
ム１１を得ることができる。

【００２０】なお、上記基材フィルム７表面への混合分
散溶液の塗工方法としては、特に限定するものではな
く、溶液の粘度や目的とする塗工の厚み等によって適宜
に選択される。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塗工方法が用いられる。

【００２１】このようにして得られた光拡散フィルム１
１は、透明な基材フィルム７の表面に、複数の微粒子９
を含有する樹脂バインダー８から構成される光拡散層１
０が形成されている。そして、上記複数の微粒子９に
は、少なくともスチレン粒子が含まれている。さらに、
上記複数の微粒子９は、その一部が樹脂バインダー８中
に完全に埋設されており、残部が樹脂バインダー８中に
部分的に埋設され、突出部は光拡散層１０の凸部になっ
ている。このため、この光拡散フィルム１１は、光拡散
性に優れており、また光透過率も充分に高い。したがっ
て、面光源装置等に組み込んで用いた場合には、その正
面輝度が非常に高い。

【００２２】なお、上記光拡散フィルム１１における光
拡散層１０の厚みは、光拡散性と光透過性のバランス、
その他装置全体の厚み規制、塗工精度という観点から、
５〜１００μｍの範囲に設定されていることが好まし
い。

【００２３】本発明の光拡散フィルム１１においては、
光の反射損失を抑制して光利用効率をより向上させるた
め、図２に示すように、上記光拡散層１０の形成面と反
対の面に、反射防止層１２を形成してもよい。そして、
この反射防止層１２の形成方法としては、製造コストが
安価であるという点から、上記基材フィルム７より屈折
率の低い有機物や無機物を溶剤に溶解し、これを従来公
知の方法により塗工し、その後乾燥固化させて形成する
方法が好適に用いられる。上記塗工方法としては、特に
限定されるものではないが、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等の方法があげ
られる。

【００２４】上記基材フィルム７より屈折率の低い有機
物としては、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹
脂等があげられる。

【００２５】上記基材フィルム７より屈折率の低い無機
物としては、酸化珪素、酸化亜鉛等があげられる。無機
物を用いた場合は、この無機物を含有するゾル溶液を用
い、これを縮合反応させて反射防止層１２を形成する方
法（ゾル−ゲル法）が好適に用いられる。

【００２６】そして、上記反射防止層１２の厚みは、特
に限定するものではないが、入射光の波長および反射防
止層１２の屈折率との関係を考慮して、下記の式（１）
を満たすものが好ましい。

【００２７】

【数１】Ｔ＝（λ／４ｎ）×ｋ ……（１）

【００２８】上記式（１）において、λは反射を防止す
べき光の特定波長であり、ｋは正の奇数（１、３、５、
７……）であり、ｎは反射防止層１２の屈折率である。
このように、反射防止層１２の厚み（Ｔ）を、上記式
（１）を満たすよう設定することにより、反射防止層１
２表面における光の反射損失を効率良く抑制することが
できる。したがって、このような反射防止層１２を備え
た光拡散フィルム１１は、光の利用効率が向上し、ひい
ては面光源装置等の正面輝度が一層向上する。

【００２９】なお、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。

【００３０】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。

【００３１】

【実施例１】まず、基材フィルムとして、厚み１００μ
ｍのＰＥＴフィルム（屈折率：１．６４、東レ社製のル
ミラー＃１００Ｔ５６）を準備した。一方、光拡散層形
成用溶液として、下記の混合分散溶液Ａを準備した。そ
して、上記基材フィルムの片面に、上記混合分散溶液Ａ
をコンマダイレクト法により塗工し、１２０℃で１分間
熱風加熱乾燥させて厚み３０μｍの光拡散層を形成し
て、光拡散フィルムを得た。

【００３２】〔混合分散溶液Ａ〕ポリエステル樹脂（東洋紡績社製のバイロン２００）１００部スチレン樹脂粒子４０部（積水化成品工業社製のテクポリマーＳＢＸ−１７：平均粒径１７μｍ、粒度分布４〜４０μｍ）トルエン１２０部メチルエチルケトン３０部

【００３３】

【実施例２】実施例１で得られた光拡散フィルムの光拡
散層を形成した反対の面に、シリコンアルコキシドのゾ
ル溶液（コルコート社製のコルコートＰ）をロールコー
ト法により塗工し、１２０℃で１分間熱風加熱乾燥させ
て厚み０．１μｍの反射防止層（屈折率：１．４５）を
形成して、光拡散フィルムを得た。

【００３４】

【実施例３】下記の混合分散溶液Ｂを用いた以外は、実
施例１と同様にして、光拡散層の厚みが３０μｍの光拡
散フィルムを得た。

【００３５】〔混合分散溶液Ｂ〕ポリエステル樹脂（東洋紡績社製のバイロン２００）１００部スチレン樹脂粒子３０部（積水化成品工業社製のテクポリマーＳＢＸ−１７：平均粒径１７μｍ、粒度分布４〜４０μｍ）アクリル樹脂粒子１０部（積水化成品工業社製のテクポリマーＭＢＸ−２０：平均粒径１６μｍ、粒度分布４〜４０μｍ）トルエン１２０部メチルエチルケトン３０部

【００３６】

【比較例１】下記の混合分散溶液Ｃを用いた以外は、実
施例１と同様にして、光拡散層の厚みが１５μｍの光拡
散フィルムを得た。この光拡散フィルムでは、光拡散層
のすべての微粒子が、樹脂バインダー中に部分的に埋設
された状態（部分的に突出され、光拡散層表面に凸部が
形成された状態）になっていた。

【００３７】〔混合分散溶液Ｃ〕ポリエステル樹脂（東洋紡績社製のバイロン２００）１００部スチレン樹脂粒子４０部〔積水化成品工業社製のテクポリマーＳＢＸ−１７：平均粒径１５μｍ、粒度分布１１〜１９μｍ（＊１）〕トルエン１２０部メチルエチルケトン３０部（＊１）上記スチレン樹脂粒子は、分級によって得られたものである。

【００３８】

【比較例２】実施例１で得られた光拡散フィルムの光拡
散層表面に、下記のコーティング液をコンマダイレクト
法により塗工し、１２０℃で１分間熱風乾燥させて厚み
２０μｍのオーバーコート層を形成し、光拡散フィルム
を得た。この光拡散フィルムでは、光拡散層のすべての
微粒子が樹脂バインダー中に完全に埋設された状態にな
っていた。

【００３９】〔コーティング液〕ポリエステル樹脂（東洋紡績社製のバイロン２００）１００部トルエン１２０部メチルエチルケトン３０部

【００４０】

【比較例３】下記の混合分散溶液Ｄを用いた以外は、実
施例１と同様にして、光拡散層の厚みが３０μｍの光拡
散フィルムを得た。

【００４１】〔混合分散溶液Ｄ〕ポリエステル樹脂（東洋紡績社製のバイロン２００）１００部アクリル樹脂粒子４０部（積水化成品工業社製のテクポリマーＭＢＸ−２０：平均粒径１６μｍ、粒度分布４〜４０μｍ）トルエン１２０部メチルエチルケトン３０部

【００４２】このようにして得られた各光拡散フィルム
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。その結果を、下記の表１に示す。

【００４３】

【表１】

【００４４】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。

【００４５】

【発明の効果】以上のように、本発明の光拡散フィルム
は、透明な基材フィルムの表面に、複数の微粒子を有す
る樹脂バインダーからなる光拡散層が形成されて構成さ
れている。そして、上記複数の微粒子の少なくとも一部
が、比較的屈折率の高いスチレン粒子となっている。し
かも、上記複数の微粒子の一部が樹脂バインダー中に部
分的に埋設され、残部が樹脂バインダー中に完全に埋設
されているため、微粒子の埋設状態によって出射光の均
一化を図ることができるようになっている。したがっ
て、本発明の光拡散フィルムは、従来品に比べて、光拡
散性が大きくなるとともに、光透過率が良好となる。こ
のため、この光拡散フィルムを組み込んだ面光源装置等
の高輝度化を実現できる。

【００４６】そして、上記光拡散フィルムの少なくとも
片面に反射防止層を形成した場合は、反射防止層により
光利用効率が高くなって、より面光源装置等の正面輝度
を高めることができるとともに、消費電力の低減に一層
寄与できるという利点を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光拡散フィルムの一例を示す模式的な
断面図である。

【図２】本発明の光拡散フィルムの他の例を示す模式的
な断面図である。

【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。

【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、複数の微
粒子を含有する樹脂バインダーからなる光拡散層が形成
された光拡散フィルムであって、上記複数の微粒子の少
なくとも一部がスチレン粒子であり、かつ上記複数の微
粒子の一部が樹脂バインダー中に完全に埋設された状態
になっており、残部が樹脂バインダー中に部分的に埋設
された状態になっていることを特徴とする光拡散フィル
ム。
【請求項２】上記光拡散フィルムの少なくとも片面
に、反射防止層が形成されている請求項１記載の光拡散
フィルム。