JPH0980208A

JPH0980208A - 光拡散性成形部材とバックライトデバイス

Info

Publication number: JPH0980208A
Application number: JP26760895A
Authority: JP
Inventors: Toshinori Okamoto; 俊紀岡本; Tetsuo Sadamitsu; 哲男定光; Mariko Sugimoto; 真理子杉本; Hitoshi Katsuragawa; 仁司桂川; Kensuke Taki; 健介瀧; Yoshihide Sakamoto; 芳秀阪本
Original assignee: Gunze Ltd
Current assignee: Gunze Ltd
Priority date: 1995-09-07
Filing date: 1995-09-07
Publication date: 1997-03-28

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、メルトインデックスと屈折率で特
定される、少なくとも２種の透明性熱可塑性樹脂（非晶
性熱可塑性樹脂）の混練成形によってなる光拡散性成形
部材を得るものである。【解決手段】メルトインデックス（以下ＭＩと称す）
で２〜１０倍、屈折率（以下ｎ_Ｄと称す）で０．０３〜
０．２８の差を持つ少なくとも２種の透明性で、かつ熱
可塑性樹脂の中から選択し、これを主成分として混練し
て、シート等に成形されてなる光拡散性成形部材。及
び、前記により厚さ５０〜５００μｍに成形された光拡
散性成形部材を、液晶パネルのバックライトデバイスの
光拡散板として組み込んで成るバックライトデバイス。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、透明性・熱可塑性
樹脂による光拡散性成形部材とそのシート状成形体を組
み込んだ液晶パネルのバックライトデバイスに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に点光源とか線光源を光源として、
これを平面状に均一に出射し照明する手段の一つとし
て、光拡散性シートが使用されている。そのために、該
シートの光拡散性の改良検討も鋭意行われ、種々の方法
が提案されてきている。その提案内容は基本的には、熱
可塑性樹脂製シートがベースとなって、これに種々の加
工を施して、光拡散性を付与せしめている。具体的に
は、次のように分けられる。まずその１つに、ポリカー
ボネートをシート状に成形後、エンボスロールに通し
て、物理的に表面に凹凸を賦形せしめて得るエンボスシ
ートである。（特開平４−２７５５０１号公報）そしてその２つに、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレー
ト）フィルム等の表面に、酸化ジルコニウム、シリコン
粒子等の高屈折率の粒子を透明樹脂と共にコーティング
して、光拡散性層を設けた光拡散シートがある。（特開
平６−５９１０７号公報）そしてその３つに、ポリプロピレン、ポリエチレン、ナ
イロン、ＰＥＴ等の少なくとも１種の結晶性高分子を含
む２種以上の高分子の溶融混和物による光拡散板が挙げ
られる。（特開昭５２−５５６５１号公報）

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記特開平４−２７５
５０１号公報に開示されるエンボスシートは、光拡散性
能発現のために必要な、より微細で深度の深い凹凸は、
ポリカーボネートの厚さに左右される。つまり厚さが薄
くなればなる程、微細で深い凹凸は賦形されにくくな
る。またエンボスロールを通過する際に、該シートが損
傷（傷とかクラック）する危険性が高い。従って充分な
成形管理のもとで行う必要がある。これらのことは該公
報に記載するポリカーボネート以外の樹脂でも同様で共
通した問題点である。

【０００４】そして、特開平６−５９１０７号公報に記
載する光拡散性層を設けた光拡散シートでは、コーティ
ングのマトリックス樹脂への粒子の分散とか、コーティ
ングでのばらつきがでやすく、安定して均一な品質が得
難く、また基体となるシート自身の厚さよりも厚くな
り、かつ該マトリックス樹脂は、基体となる樹脂とは異
なるもののために、全体の明るさ、つまり、全光線透過
性を低下させるように作用するが、これはどうしても避
けられない。

【０００５】また、前記エンボスシートにしても、光拡
散性層・光拡散シートにしても、いずれも後加工による
ために、別途加工工程を必要とするので、一挙に製造す
ることはできず、ごみ等の問題、生産性の点でも不利な
点が多い。そして３つ目に例示する特開昭５２−５５６
５１号公報では、前記する他の２つの各号公報とは異な
り、一挙に目的とする光拡散板を製造するものではあ
る。しかし、結晶性ポリマーを基体として、その結晶性
を利用して光拡散性を付与しようとするものであり、拡
散後の光の明るさ、つまり全光線透過性においては低下
する方向に作用することは避けられない。これは、結晶
性ポリマーは、本来非晶性ポリマーとは異なり、透明性
に欠けるからである。

【０００６】本発明は、前記問題点を解決するために鋭
意検討して見い出されたものであり、その第１の目的
は、優れた全光線透過性と共に、均一な輝度を持って光
拡散を行わしめる成形部材の提供にあり、そして第２の
目的は、後加工することなく、成形でもって一挙に該成
形部材を取得することにある。そして第３の目的は、該
成形部材の有効な利用手段の提供にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記第１、第２の目的を
達成するために、本発明の光拡散性成形部材において
は、特にメルトインデックス（以下ＭＩと称す）で２〜
１０倍、屈折率（以下ｎ_Ｄと称す）で０．０３〜０．２
８の差を持つ少なくとも２種の透明性で、かつ熱可塑性
樹脂の中から選択し、これを主成分として混練して、シ
ート等に成形されてなるものである。そして第３の目的
は、前記により厚さ５０〜５００μｍに成形された光拡
散性シート部材を、液晶パネルに使用されているバック
ライトデバイスの光拡散板として組み込んで達成するも
のである。以下より詳細に説明する。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明において、まず対象となる
樹脂は、透明性で、かつ熱可塑性を有することである。
ここで透明性は全光線透過率（％）で約８０％以上であ
ることが望ましく、そして、熱可塑性は、所定温度での
加熱と加圧によって、流動性が付与され、シート等の成
形体に成形される性質を云い、従って熱硬化性ではな
い。この２つの性質を満足する樹脂には、主として非結
晶性か、または、非晶密度に対して結晶密度の低いもの
に特徴が見られる。そして、前記透過性・熱可塑性樹脂
は、単に該樹脂が成形に供せられるのではなく、まず種
類の異なる少なくとも２種の樹脂の混合混練が必要であ
り、そして更にその２種の選択においては、各々の樹脂
のＭＩの差が倍率にして２〜１０倍、好ましくは２〜５
倍（例えば１つの樹脂のＭＩが５であれば、もう１種の
ＭＩは２５）で、かつｎ_Ｄでの差が０．０３〜０．２
８、好ましくは０．０５〜０．２（例えば、１つの樹脂
のｎ_Ｄが１．６１で、他の樹脂のｎ_Ｄが１．４６であれ
ば、その差は０．１５）の条件を同時に満足することが
泌要であり、従って、極めて制限された範囲内での樹脂
の組み合わせでのみ、前記目的が達成されるということ
になる。

【０００９】前記条件を必要とするのは次のような理由
による。線光源又は点光源による光を、直接又は間接的
に光拡散板に入射し、出射照明される場合に、まずシー
トとしての明るさ（輝度）が求められるが、これには透
明性に優れる熱可塑性樹脂の選択が必要である。かかる
性質は結晶密度がより小さい結晶性ポリマーか、非晶性
のポリマーの中に見られる。しかし、かかる樹脂であっ
ても、更にＭＩの差が２倍以上である少なくとも２種の
該樹脂の混合を必要とするが、これは得られる成形部材
の表面での光拡散をより助長せしめるためである。しか
し、あまりにもその差が大きく１０倍を越えると、成形
性が悪く得られた成形部材の表面性、さらには機械的特
性の低下をもたらすので好ましくない。また、仮にＭＩ
＝２〜１０倍の差のある少なくとも２種の透明性熱可塑
性樹脂による成形シートであっても、ｎ_Ｄの差が０．０
３未満では、全体の光拡散性が向上しないので、好まし
くない。逆に、０．２８を越えると、光拡散性は改良さ
れても、光反射が大きくなり、透明性を悪化せしめる結
果を招くという欠点を有するので好ましくない。前記樹
脂は、より効果的には２種によるのが良いが、３種以上
でも良い。しかし３種以上であっても、前記するＭＩと
ｎ_Ｄとの条件範囲は満たされることが必要である。尚、
例えば３種混合の場合、各々の混合樹脂の間でＭＩ＝２
〜１０倍、ｎ_Ｄ＝０．０３〜０．２８の差がある場合も
あるし、そうでない場合もある。前者の場合は、２種混
合と同様に、上記の条件に含まれるので問題はないが、
後者の場合では、３種の内の少なくとも２種の樹脂の間
で、ＭＩ＝２〜１０倍、ｎ_Ｄ＝０．０３〜０．２８の差
があれば、それは許容されるということである。

【００１０】混練・成形される前に、まず混合される
が、混合比は、高ＭＩの透明性・熱可塑性樹脂を約５〜
６０重量％、好ましくは２０〜５０重量％とし、低ＭＩ
のそれを約９５〜４０重量％、好ましくは８０〜５０重
量％とするのがよい。これから、むしろ高ＭＩよりも、
低ＭＩの該樹脂を多く混合するのが望ましいといえる
が、これは高ＭＩの該樹脂の割合が大きいほど、成型体
の表面が荒れて、成型体の寸法精度が悪くなることによ
るものである。尚、混合法については、特定される条件
はなく、また混合の際に、本発明にいう樹脂以外の物質
の添加は、本発明の目的達成を阻害するものでないかぎ
り、許容される。

【００１１】前記樹脂の選択に際しては、前記条件を満
足せしめるものであれば、特定はされるものではない
が、選択の目安として、ＭＩで２〜１００、ｎ_Ｄで１．
３〜１．７の範囲以内にある透明性・熱可塑性樹脂の中
から選ぶと良い。そして、かかる範囲以内にある該樹脂
について、具体的に挙げると表１のとおりであるが、該
表が例示に過ぎないことは云うまでもない。表１には、
該樹脂のＭＩ値とその試験荷重（ｋｇｆ）、試験温度
（゜Ｃ）、及びｎ_Ｄ値（ＪＩＳＫ７１０５に記載される
屈折率測定法に基づいて、Ｄ線を光源とするアッベ屈折
計で測定された値）と全光線透過率の値を示している。
尚、該表中ポリ（４−メチルペンテン−１）と四フッ化
エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合体
は、他の樹脂と異なり結晶性であるが、通常の結晶性ポ
リマーとは異なり結晶質と非晶質の比重が近接している
ので、高い透明性を有している。つまり、一般に結晶性
ポリマーと言われている樹脂であっても、非晶質部分に
由来する高透明性を発現する熱可塑性樹脂は、本発明に
云う透明性・熱可塑性樹脂の一種と言える。

【００１２】

【表１】

【００１３】そして、本発明では、表１に例示する各樹
脂を含め、該当する樹脂のすべてが、前記条件を持っ
て、少なくとも２種混合されれば良いので、その組み合
わせについては、特定されるものではない。これは前も
って適宜実験によって容易に知り得るからであるが、参
考までに表１の中で、その組み合わせを例示しておくと
次とおりである。ポリカーボネートとポリ（４−メチル
ペンテン−１）、ポリアリレートとポ（４−メチルペン
テン−１）、ポリカーボネートとポリアリレート、ポリ
メチルメタクリレートとアクリルニトリル・スチレン共
重合体、ポリメチルメタクリレートとポリスチレン、ポ
リスルフォンと四フッ化エチレン・パーフルオロアルコ
キシエチレン共重合体等である。

【００１４】尚、本発明で云うＭＩは、ＪＩＳＫ７２１
０（１９７６）に基づいて測定されたものであるが、一
般にＭＩは、測定温度は勿論であるが、樹脂の分子量と
か、構造骨格等（樹脂メーカーは品番を付して区別して
いる場合が多い）によっても異なる。従って本発明にお
いても、仮にＭＩに異なる値があっても、同名称で呼ば
れるものであれば、本発明に云う透明性・熱可塑性樹脂
である、表１に例示する各樹脂のＭＩ値に幅のあるの
は、まさにこの分子量とか、構造等によるものである。
また、表１及び後述する実施例及び比較例でいう全光線
透過率（透明性の尺度）、拡散透過率、ヘイズ値につい
ては、ＪＩＳＫ７１０５（１９８１）に基づいて測定、
計算されたものであり、その測定は、積分球付属装置
（Ｐ／Ｎ１５０−０９０９）を取り付けた分光光席計
（Ｕ３４１０型自記分光光度計：日立製作所製）によっ
て行い、全光線透過率と平行光線透過率を直読し、拡散
透過率とヘイズ値は計算によって求めたものである。

【００１５】前記のとおり、少なくとも２種の透明性・
熱可塑性樹脂を主成分として組み合わされ、混合された
ブレンド樹脂は、混練し成形して所望の成形部材を得る
が、この混練・成形条件には特に制限されるようなもの
はない。一般に混練は、混合する前記樹脂の中で、熱変
形温度の高い方の押出成形温度に調整したバレル温度を
持つ２軸押出機によって、ガット状に押出して、これを
ペレット状にカットすることによって行われる。そして
得られたペレットは、１〜２軸の押出機に供給し、金型
を通して無延伸状態で、または若干延伸しつつ所定の形
状に成形される。ここでの成形は、一般にはＴ型ダイか
ら、厚さ約５０〜５００μｍのシートに押し出すが、目
的用途によっては、円筒状とか他のものとの積層体であ
ったりもする。シート厚みは、薄いほど拡散性が弱くな
り、取扱上も不便になり、また逆に、厚いと光線透過率
が低下して、バックライトに使用した場合に輝度低下を
招くと共に、重量の増加をもたらすので好ましくない。

【００１６】かくして得られた成形部材に、直接又は間
接的に光を入射せしめると、極めて明るくて、すけのな
い、つまり高い全光線透過率どヘイズ値でもって、かつ
極めて高い光拡散透過率を示す。従って、約５０〜５０
０μｍ、好ましくは８０〜２００μｍの厚さを持つシー
ト状の成形部材を、例えば液晶パネルのバックライトデ
バイスの導光板と共に、又は導光板なしに光源と共に配
設して使用すると、液晶パネルの表示画面全体を極めて
明るく、はっきりと照度むらなく映し出すことができ
る。これは光源自身の低電力化にもつながる。尚、液晶
パネル用バックライトデバイスは、光源の配置位置で直
下方式とエッジライト方式とがあるが、その種類には制
限はなく、また大きさ、取り付け方法等にも制限はな
い。また、該成形部材は、液晶パネルのバックライトデ
バイスの光拡散板としての使用に限らず、例えば電飾看
板用とか、プロジェクター投影用スクリーンとか、写真
製版用フィルムの投影機用とか、円筒状の電気スタンド
用等にも使用できる。

【００１７】前記構成によって得られる構成部材が、光
拡散性に優れた効果を発現するのは、次の２つの理由に
よるものと考えられる。本発明の光拡散性の発現は、内
部的拡散と表面（表層）的拡散の２つの相乗作用によ
る。つまり内部的拡散は、成形体表面から入射した光
が、屈折率の異なる透明性・熱可塑性樹脂の存在のため
に、その界面での屈折によって散乱される。そして内部
で散乱（拡散）した光は、更に表面的拡散を受けて、最
終的に大きな拡散光となって出射される。この表面的拡
散は、成形体表面に生成している適度の粗さによる光拡
散を意味している。

【００１８】前記表面的拡散の因子である適度の表面粗
さの生成は、低ＭＩ成分によるものと考えられる。これ
は溶融樹脂が金型から吐出されて成形される際に、溶融
粘度の低い、高ＭＩ成分が積極的に流され、その結果低
ＭＩ成分が内部に、高ＭＩ成分が表面層に残るような状
態で存在し、それが粗面化をもたらすものと考えられ
る。このことは、成形体表面を溶剤で膨潤させて後、電
子顕微鏡で観察すると、表面で高ＭＩ成分が成形の流れ
方向に、すじ状になって存在していることから推察され
る。これは一般に樹脂ブレンドで言及される海−島の分
布状態とは異なる分布状態が得られたことによって、そ
れが適度の表面粗さとなり、更なる光拡散につながった
ものといえる。

【００１９】

【実施例】以下に比較例と共に、実施例によって、更に
詳述するが、該例が本発明を制約するものではないこと
は云うまでもない。実施例１ＭＩ＝５、ｎ_Ｄ＝１．５８のポリカーボネートのペレッ
トとＭＩ＝１０、ｎ_Ｄ＝１．４６のポリ（４−メチルペ
ンテン−１）のペレツトを１：１（重量比）で混合し、
充分乾燥後、バレル温度２３０〜２７０℃に調整した２
軸押出機に供給して、充分混練しつつ押出して、混和ペ
レットとして得た。次にノズル幅５００μｍに調整した
Ｔ型グイを先端に持つ１軸押出機（バレル温度２３０〜
２９０℃）を準備して、これに該混和ペレットを供給し
て、シート状に押出して成形した。押出されるシートは
実質的に無延伸で、ロールに巻きとった。得られたシー
トの厚さは１００μｍであり、透明性を有しており、表
面を手でなでると、若干凹凸が感じられた。そしてこの
シートについて全光線透過率と拡散透過率及びヘイズ値
を測定して表２にまとめた。全光線透過率と共にヘイズ
値が高いことは、明るくてすけのないことを意味し、大
きな拡散光が出射されることを示している。

【００２０】

【表２】

【００２１】実施例２ＭＩ＝５、ｎ_Ｄ＝１．５８のポリカーボネートのペレッ
トとＭＩ＝２６、ｎ_Ｄ＝１．４６のポリ（４−メチルペ
ンテン−１）のペレットを１：１（重量比）で混合し、
充分乾燥後、バレル温度２３０〜２７０℃に調整した２
軸押出機に供給して、充分混練しつつ押出して、混和ペ
レットとして得た。次に実施例１と同様に、Ｔ型ダイを
先端に持つ１軸押出機（バレル温度２３０〜２９０℃）
に該混和ペレットを供給して、シート状に押出成形し、
厚さ１００μｍのシートを得た。得られたシートは、実
施例１のものよりも表面の凹凸が大きく、光拡散性を示
すヘイズ値が大きくなった。結果は表２にまとめた。

【００２２】比較例１結晶性の６・６ナイロンのペレット８５重量％と非晶性
のポリスチレンのペレット１５重量％とを混合して、こ
れを２軸押出機（バレル温度２５０〜２９０℃）に供給
して混練し、混和チップとした。そして、この混和チッ
プを使って実施例１と同様にＴ型ダイを通して、１軸押
出機（バレル温度２５０〜２９０℃）によってシート１
状に押出成形し、厚さ１００μｍのシートを得た。結果
は表２にまとめた。この比較例は前述の公知例として記
載する特開昭５２−５５６５１号公報の実施例２を追試
的に行ったものである。結晶性ポリマーのブレンドでは
透過率が低く、かつ、光拡散性も悪い（ヘイズ値が小さ
い）ため、光拡散板としては、実用不可のレベルであ
る。

【００２３】比較例２ＭＩの差が１．５倍であるＭＩ＝２のポリメチルメタク
リレート（ｎ_Ｄ＝１．４９）とＭＩ＝３のポリスチレン
（ｎ_Ｄ＝１．５９）の各ペレットを重量比で１：１の割
合で混合して、これを２軸押出機（バレル温度２１０〜
２４０℃）に供給し、混練・押出を行い混和ペレットを
得た。そしてこの混和ペレットを実施例１の１軸押出機
（バレル温度２１０〜２４０℃）を用いて、Ｔ型ダイを
通してシート状に成形した。得られたシートの厚さは１
５０μｍであり、また表面は極めて平滑であった。結果
は表２にまとめた。個々については非晶質で透明性に優
れている樹脂であるが、ブレンドによる成形シートで
は、透明性も悪く、また光拡散効果も弱いことが理解で
きる。

【００２４】比較例３ＭＩの差が１３倍であるＭＩ＝５のポリカーボネート
（ｎ_Ｄ＝１．５８）のペレットとＭＩ＝６５のポリ（４
−メチルペンテン−１）（ｎ_Ｄ＝１．４６）とを重量比
で１：１の割合で混合して、これを２軸押出機（バレル
温度２３０〜２７０℃）に供給して、混練・押出をして
混和ペレットを得た。そしてこの混和ペレットを実施例
１と同様にして１軸押出機（バレル温度２３０〜２９０
℃）にて、Ｔ型ダイを通してシート状に成形を試みた
が、成形性が悪く、かつ気泡を包含するシートしか得る
ことはできなかった。従って、これについては、全光線
透過率等の測定は行わなかった。結果を表２にまとめ
た。

【００２５】比較例４屈折率の差が０．０１であるｎ_Ｄ＝１．５９のポリスチ
レン（ＭＩ＝３）のペレットとｎ_Ｄ＝１．５８のポリカ
ーボネート（ＭＩ＝５）のペレットとを、重量比で３：
２の割合で混合して、これを２軸押出機（バレル温度２
１０〜２６０℃）に供給し、混練・押出し、混和ペレッ
トを得た。次に得られた混和ペレットを実施例１と同様
にして、Ｔ型ダイを通して、１軸押出機（バレル温度２
５０〜２８０℃）によって、シート状に成形した。得ら
れたシートの厚さは１００μｍであった。結果は表２に
まとめた。透明性には優れるが、光拡散性が劣る。

【００２６】比較例５屈折率の差が０．３であるｎ_Ｄ＝１．３５の四フッ化エ
チレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合体（Ｍ
Ｉ＝１５）とｎ_Ｄ＝１．６５のポリエーテルスルホン
（ＭＩ＝５）とを重量比で７：３に混和し、これを二軸
押出機（バレル温度２８０〜３８０℃）で押出して混和
ペレットを得た。得られた混和ペレットを実施例１と同
様にして、Ｔ型ダイを通して、１軸押出機（バレル温度
２８０〜３８０℃）によって、シートに成形した。得ら
れたシートの厚さは１００μｍであった。結果は表２に
まとめた。透明性が良くないことが理解できる。

【００２７】

【発明の効果】本発明は前記の通り構成されているの
で、次のような効果を奏する。まず優れた光拡散性と全
光線透過率を合わせ持つ樹脂成形部材である。これは従
来からの光拡散板としての品質・性能を大きく改良する
ものであり、液晶ディスプレー等の品質・性能のより一
層の向上に寄与するものである。常に安定した品質・性
能の光拡散性成形部材を迅速に製造することができる。
つまり、これは従来の後加工的な光拡散性付与手段とは
異なり、成形でもって一挙に製造することによるもので
ある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者桂川仁司滋賀県守山市森川原町163番地グンゼ株式会社滋賀研究所内 (72)発明者瀧健介滋賀県守山市森川原町163番地グンゼ株式会社滋賀研究所内 (72)発明者阪本芳秀滋賀県守山市森川原町163番地グンゼ株式会社滋賀研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】メルトインデックスで２〜１０倍、屈折
率で０．０３〜０．２８の差を持つ少なくとも２種の透
明性・熱可塑性樹脂を主成分として、これを混練・成形
してなることを特徴とする光拡散性成形部材。
【請求項２】透明性・熱可塑性樹脂がメルトインデッ
クスで２〜１００、屈折率で１．３〜１．７の範囲にあ
る当該樹脂の中から選ばれてなる請求項１に記載の光拡
散性成形部材。
【請求項３】光拡散性成形部材が厚さ５０〜５００μ
ｍのシート形状の成形体である請求項１又は２に記載の
光拡散性成形部材。
【請求項４】請求項３に記載の光拡散性成形部材が液
晶パネルのバックライトデバイスの光拡散板として配設
されてなることを特徴とするバックライトデバイス。