市場には何種類の光拡散フィルムがありますか?

光拡散フィルムの構造は基本的に同じで、主に耐スクラッチ層、基板層、拡散層の3層から構成される。基材は、ポリメタクリル酸メチル(Polymethyl Methacrylate,PMMA)、ポリエチレンテレフタレート(Polyethylene Terephthalate,PET)、ポリカーボネート(Polycarbonate,PC)などの有機薄膜材料である。拡散層の調製は、フィルム表面に無機または有機の光拡散粒子をコーティングしたり、マイクロナノ構造を調製したりすることで行われる。光拡散フィルムの仕組み:耐スクラッチ層の片面から入射した光は、透明なPET(またはPC、PMMA)基板を透過し、拡散層に散在する拡散粒子、または設計された表面微細構造によって散乱され、光拡散効果を得る。大量の光の伝搬経路を変えることで、均一なライン光源や指向性拡散を持つ面光源が形成される。

光拡散フィルムはその作動原理から、図1-3(a murb)に示すように、粒子タイプと表面エンボスタイプの2種類に大別される。粒子タイプの光拡散フィルムは、マイクロおよびナノスケールの拡散粒子を使用して光を散乱させ、入射光をより均一で柔らかくする。拡散粒子は光拡散剤とも呼ばれることが多く、その組成によって無機系、有機系、無機・有機複合系の光拡散剤に分けられる。有機光拡散体(ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリシロキサン(シリコーン)、ポリスチレン(PS)など)は透明な微小球で、光を直接透過させることができ、伝播過程での光損失が非常に少ない。現在、市場で主流となっている光拡散板は、基本的に有機光拡散板である。無機光拡散板(二酸化チタン(TiO2)など)は、微視的には不透明な球体のように見え、入射光は直接通過することができず、屈折することしかできず、その結果、光エネルギーが失われ、透過率が低下する。有機/無機複合粒子は、コア-シェルハイブリッド微小球の内側と外側の二重膜の特殊な構造による一連の新しい機能のため、近年、新しいタイプの光拡散体であるが、複合粒子の調製プロセスは複雑であり、大規模生産には適していない。

図1-3(a)粒子状光拡散フィルムの断面のSEM写真。
(b)表面レリーフ光拡散フィルム断面のSEM写真

拡散粒子の多くは球状構造であり、その機能はマイクロレンズと同様である。この粒子を通過する際、光は集光された後、ある範囲の出射角に散乱され、出射光の輝度を高める機能を持つ。また、拡散粒子の直径とフィルム形成樹脂の屈折率の差により、拡散フィルムから直接光が当たらないため、防眩効果と均一な明るさが得られる。しかし、入射光が拡散粒子によってランダムに散乱されるため、光の利用効率が低くなる。また、高濃度の拡散剤を添加すると後方散乱が大きくなり、光拡散フィルムの透過率が低下する。


表面レリーフ光拡散フィルムは、表面の周期的またはランダムに分布した微細構造の屈折と反射を利用して、入射光の光学状態を調節する。この種の光拡散フィルムは、視野角が広く、透過率が高く、外光の反射が少ないという利点がある。現在、研究され使用されている微細構造には、ホログラフィー、シリンドリカルレンズ、マイクロレンズアレイ、伸縮可能な回折格子などがある。したがって、表面エンボス光拡散フィルムは、要求に応じて拡散フィルムの特性を設計できる最も有望なソリューションである。

用途によって、光拡散フィルムは光沢タイプ、反射タイプなどに分けられ、基材層の材料の違いによって、無基材、PET基材、PP基材、PMMA基材などに分けられ、製造方法の違いによって、コーティングタイプと非コーティングタイプに分けられる。現在、一枚の拡散フィルムに複数の機能を統合することが光拡散フィルムの主な研究開発動向である。例えば、3M社の多機能設計により、1枚のフィルムに拡散フィルムとプリズムフィルムの機能を統合した。拡散フィルムは、機械ローラー転写技術により粒子拡散フィルムの表面に微細構造を複製することで調製されるため、多張力フィルムの代わりに単張力フィルムを薄くすることができる。LCDディスプレイ、LED照明、ビーム整形、薄膜太陽電池などの軽量化のニーズに対応します。

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