JP2004198707A

JP2004198707A - 光学シート及びこれを用いたバックライトユニット

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Publication number: JP2004198707A
Application number: JP2002366733A
Authority: JP
Inventors: Masakazu Kamikita; 正和上北; Masashi Nakano; 昌司中野; Yutaka Mineo; 裕峯尾
Original assignee: Keiwa Inc
Current assignee: Keiwa Inc
Priority date: 2002-12-18
Filing date: 2002-12-18
Publication date: 2004-07-15

Abstract

【課題】優れた全光線透過率を有し、かつ、光拡散機能、法線方向側への屈折機能、集光機能等の光学的機能が格段に高い光学シート及びこれを用いて正面輝度等の品質の向上や薄型化が促進できるバックライトユニットの提供を目的とするものである。
【解決手段】透明な基材層２とこの基材層２の表面側に積層される光学層３とを備え、この光学層３がバインダー４中に球状の樹脂ビーズ５を有する光学シート１であって、この樹脂ビーズ５の平均粒子径が１８μｍ以上２２μｍ以下であり、その粒子径分布の変動係数が３０％以上４０％以下であることを特徴とするものである。上記バインダー４のポリマー分１００部に対する樹脂ビーズ５の配合量としては２００部以上３００部以下が好ましい。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透過光線に対する所定の光学的機能（拡散機能、集光機能、屈折機能、反射機能等）を有し、特に液晶表示装置のバックライトユニットに好適な光学シート、及びこの光学シートを用いたバックライトユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、液晶層を背面から照らして発光させるバックライト方式が普及し、液晶層の下面側にエッジライト型、直下型等のバックライトユニットが装備されている。かかるエッジライト型のバックライトユニット２０は、一般的には図３（ａ）に示すように、光源としての棒状のランプ２１と、このランプ２１に端部が沿うように配置される方形板状の導光板２２と、この導光板２２の表面側に積層される複数枚の光学シート２３とを装備している。この光学シート２３は、屈折、拡散等の特定の光学的機能を有するものであり、具体的には（１）導光板２２の表面側に配設され、主に光拡散機能を有する拡散性光学シート２４、（２）拡散性光学シート２４の表面側に配設され、法線方向側への屈折機能を有する屈折性光学シート２５などが該当する。
【０００３】
このバックライトユニット２０の機能を説明すると、まず、ランプ２１より導光板２２に入射した光線は、導光板２２裏面の反射ドット又は反射シート（図示されず）及び各側面で反射され、導光板２２表面から出射される。導光板２２から出射した光線は拡散性光学シート２４に入射し、拡散され、表面より出射される。その後、光学シート２４から出射された光線は、屈折性光学シート２５に入射し、表面に形成されたプリズム部２５ａによって、略真上方向にピークを示す分布の光線として出射される。このように、ランプ２１から出射された光線が、光学シート２４、２５によって拡散され、略真上方向にピークを示すように屈折され、さらに上方の図示していない液晶層全面を照明するものである。
【０００４】
また図示していないが、上述の導光板２２の導光特性や光学シート２３の光学的機能などを考慮し、拡散性光学シートや屈折性光学シートなどの光学シート２３をさらに多く配設したバックライトユニットもある。
【０００５】
拡散性光学シート２４は、一般的には図３（ｂ）に示すように、透明な合成樹脂製の基材層２６と、この基材層２６の表面に積層されかつ主に光拡散性を有する光学層２７とを備えている。この光学層２７は、一般的にはバインダー２８中に樹脂ビーズ２９が分散した構造を有している。このような拡散性光学シート２４は、例えば特開２０００−８９００７公報などに開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−８９００７公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記拡散性光学シート２４は、光学層２７の樹脂ビーズ２９によって透過光線を略均一に分散するものであるが、単に樹脂ビーズ２９の配合量を増加させても光拡散機能の向上には限界があり、逆に光線の透過率が低下してしまう。そのため、上記従来の拡散性光学シート２４だけでは出光光線の輝度分布のピーク方向を法線方向（正面方向）に向けることができず、光学シート２４の表面側に配設される屈折性光学シート２５によって光線を法線方向側に屈折させ、正面輝度の向上を図っている。
【０００８】
本発明はこれらの不都合に鑑みてなされたものであり、優れた全光線透過率を有し、かつ、光拡散機能、法線方向側への屈折機能、集光機能等の光学的機能が格段に高い光学シート及びこれを用いて正面輝度等の品質の向上や薄型化が促進できるバックライトユニットの提供を目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記従来の拡散性光学シートにおける光学層のどの部分が光拡散性に寄与しているのかを鋭意検討した結果、バインダー中に埋没している樹脂ビーズ自体はあまり光拡散性等の光学的機能に寄与せず、樹脂ビーズによって光学層表面に形成された微細な凹凸がレンズ的に機能し、光拡散機能等の光学的機能を主に奏していることを見出した。
【００１０】
その結果得られた上記課題を解決するためになされた発明は、透明な基材層とこの基材層の表面側に積層される光学層とを備え、この光学層がバインダー中に球状の樹脂ビーズを有する光学シートであって、この樹脂ビーズの平均粒子径が１８μｍ以上２２μｍ以下であり、その粒子径分布の変動係数が３０％以上４０％以下であることを特徴とするものである。
【００１１】
当該光学シートによれば、光学層のバインダー中に含有する樹脂ビーズの平均粒子径を１８μｍ以上２２μｍ以下とし、その樹脂ビーズの粒子径分布の変動係数を３０％以上４０％以下とすることで、光学層表面に滑らかに連続した微細な凹凸が稠密かつ略等密度に形成される。かかる光学層表面の微細な凹凸の凸部及び凹部が透過光線に対して凸レンズ及び凹レンズ的に機能し、従来の光学シートと比較して光拡散機能、法線方向側への屈折機能、集光機能等の光学的機能が格段に向上する。
【００１２】
上記バインダーのポリマー分１００部に対する樹脂ビーズの配合量としては２００部以上３００部以下が好ましい。このように、樹脂ビーズの配合量を上記範囲とすることで、光学層表面に上記微細な凹凸が容易かつ確実に形成され、上記光学的機能の向上作用が促進される。
【００１３】
上記バインダーとしては、ポリオールを含有するポリマー組成物から形成するとよい。このように、バインダーを形成するポリマー組成物の基材ポリマーとしてポリオールを用いると、ポリオールが加工性及び成形性に優れるため、塗工等の手段により表面に上記微細な凹凸を有する光学層を容易かつ確実に形成することができる。また、ポリオールを含有するポリマー組成物からバインダーを形成することで、光学層の表面硬度、耐摩耗性、耐候性、耐熱性、耐汚染性等の被膜物性が高められる。さらに、バインダー中への微小無機充填剤の分散含有が容易となるため、当該光学シートの耐熱性を容易に高めることができる。
【００１４】
上記ポリオールとしては、アクリルポリオール又はポリエステルポリオールが好ましい。かかるアクリルポリオール又はポリエステルポリオールは、透明性に優れ、かつ上記表面硬度、疎水性、耐候性等の被膜物性が優れるため、当該光学シートの全光線透過率を高め、紫外線による黄変、劣化等を低減することができる。
【００１５】
上記ポリオールとしては、シクロアルキル基を有するポリオールが好ましい。かかるシクロアルキル基を有するポリオールによれば、光学層のバインダーの疎水性が向上する。そのため、当該光学シート全体の疎水性が向上し、高温・高湿度下での変形を格段に抑制することができ、その結果、例えば液晶表示装置のバックライトユニットなどに装備される光学シートに好適となる。
【００１６】
上記ポリマー組成物中に微小無機充填剤を分散含有するとよい。この手段によれば、バインダー中への微小無機充填剤の分散含有によって光学層ひいては当該光学シート全体の耐熱性を高めることができ、高温・高湿度下における当該光学シートの変形を格段に抑制することができる。
【００１７】
上記微小無機充填剤として、その表面に有機ポリマーが固定された微小無機充填剤を用いるとよい。ここで、「固定」とは、単なる接着および付着を意味するものではなく、有機ポリマーと微小無機充填剤の間で化学結合が生成していることを意味し、従って微小無機充填剤を任意の溶剤で洗った洗液中に有機ポリマーが検出されない。このように、表面に有機ポリマーが固定された微小無機充填剤を用いると、バインダーを構成する基材ポリマーに対して良好な親和性を有し、表面硬度、耐熱性、耐摩耗性、耐候性、耐汚染性等の被膜物性の良い光学層を形成することができる。
【００１８】
上記ポリマー組成物中に帯電防止剤を含有するとよい。このようにポリマー組成物中に帯電防止剤を含有し、光学層のバインダー中に帯電防止剤を分散含有することで、当該光学シートに優れた帯電防止作用を付与することができる。そのため、当該手段によれば、ゴミを吸い寄せたり、プリズムシート等の他のシートとの重ね合わせが困難になる等の帯電による不都合の発生を低減することができる。
【００１９】
上記基材層の裏面側に積層され、かつ、バインダー中に樹脂ビーズを有するスティッキング防止層をさらに備えるとよい。この手段によれば、当該光学シートと重ねられる導光板、プリズムシート等とのスティッキングを防止することができる。
【００２０】
従って、ランプから発せられる光線を分散させて表面側に導く液晶表示装置用のバックライトユニットにおいて、当該光学シートを備えると、上述のように光学シートが優れた光学的機能（光拡散機能、法線方向側への屈折機能等）を有するため、輝度ムラがなく、視野角を広げることができ、正面輝度を高くすることができる。そのため、当該バックライトユニットによれば、プリズムシート等の屈折性光学シートを省いたり、装備枚数を少なくすることができ、その結果、薄型化を促進することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、適宜図面を参照しつつ本発明の実施の形態を詳説する。図１は本発明の一実施形態に係る光学シートを示す模式的断面図で、図２は図１の光学シートとは異なる形態の光学シートを示す模式的断面図である。
【００２２】
図１の光学シート１は、上記ビーズ塗工タイプの拡散性光学シートと同様の構成であり、具体的には、基材層２と、この基材層２の表面に積層された光学層３とから構成されている。
【００２３】
基材層２は、光線を透過させる必要があるので透明、特に無色透明の合成樹脂から形成されている。かかる基材層２に用いられる合成樹脂としては、特に限定されるものではなく、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリオレフィン、セルロースアセテート、耐候性塩化ビニル等が挙げられる。中でも、透明性に優れ、強度が高いポリエチレンテレフタレートが好ましく、撓み性能が改善されたポリエチレンテレフタレートが特に好ましい。
【００２４】
基材層２の厚み（平均厚み）は、特には限定されないが、例えば１０μｍ以上５００μｍ以下、好ましくは３５μｍ以上２５０μｍ以下、特に好ましくは５０μｍ以上１８８μｍ以下とされる。基材層２の厚みが上記範囲未満であると、光学層３を形成するための樹脂組成物を塗工した際にカールが発生しやすくなってしまう、取扱いが困難になる等の不都合が発生する。逆に、基材層２の厚みが上記範囲を超えると、液晶表示装置の輝度が低下してしまうことがあり、またバックライトユニットの厚みが大きくなって液晶表示装置の薄型化の要求に反することにもなる。
【００２５】
光学層３は、基材層２表面に層状かつ略等密度に配設される樹脂ビーズ５と、この樹脂ビーズ５の周囲に充填されるバインダー４とを有している。この光学層３の表面には、樹脂ビーズ５の上面を被覆するバインダー４によって滑らかに連続する微細な球面状の凹凸（凸部６及び凹部７）が稠密かつ略均一に形成されている。この凸部６が透過光線に対して凸レンズ的に機能し、凹部７が凹レンズ的に機能する。そのため、当該光学シート１は、優れた光拡散機能を発揮することができる。また、当該光学シート１は、上記優れた光拡散機能に起因して、透過光線を法線方向側へ屈折させる屈折機能も格段に向上する。さらに、当該光学シート１は、巨視的には透過光線を法線方向に集光させる高い集光機能をも有している。
【００２６】
この光学層３の厚みは、特には限定されないが、樹脂ビーズ５の平均粒子径の８０％以上３００％、特に８５％以上２９０％以下、さらに特に９０％以上２８０％以下が好ましい。光学層３の厚みをこの程度とすることで、光学層３表面にレンズ的な作用を奏する微細な凹凸が形成され、上記光拡散機能、屈折機能及び集光機能を顕著に奏することができる。なお、この光学層３の厚みは、ＪＩＳ−Ｋ−７１３０に規定される５．１．２のＡ−２法により測定した平均値である。
【００２７】
樹脂ビーズ５は、透明な樹脂製の真球状微粒子である。この樹脂ビーズ５に用いられる具体的な材料としては、特に限定されるものではなく、例えばアクリル樹脂、アクリロニトリル樹脂、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリアミド等が挙げられる。中でも、透明性が高いアクリル樹脂が好ましく、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）が特に好ましい。
【００２８】
樹脂ビーズ５の平均粒子径の下限としては１８μｍ、特に１９μｍ、さらに特に２０μｍが好ましく、樹脂ビーズ５の平均粒子径の上限としては２２μｍ、特に２１μｍ、さらに特に２０μｍが好ましい。これは、樹脂ビーズ５の平均粒子径が上記範囲未満であると、樹脂ビーズ５によって形成される光学層３表面の凹凸が小さく、上述の優れた光学的機能を奏さなくなるおそれがあり、逆に、樹脂ビーズ５の平均粒子径が上記範囲を越えると、光学シート１の厚さが増大し、かつ、均一な拡散が困難になることからである。
【００２９】
樹脂ビーズ５の粒子径分布の変動係数の下限としては３０％、特に３２％、さらに特に３４％が好ましく、この変動係数の上限としては４０％、特に３８％、さらに特に３６％が好ましい。これは、樹脂ビーズ５の変動係数が上記上限を超えると、光学層３表面の微細な凹凸の形成に寄与しない内部に埋没した樹脂ビーズ５や光学層３の平均表面から大きく突出した樹脂ビーズ５が増加し、全光線透過率や光拡散性の低下を招来するおそれがあることからであり、逆に、樹脂ビーズ５の変動係数が上記下限より小さくても、光拡散性が増加せず、ある程度粒子径にランダム性がある方が光拡散性に寄与し、品質が高くなることからである。
【００３０】
なお、上記樹脂ビーズ５の平均粒子径及び粒子径分布の変動係数は、コールターカウンター法によって測定した値である。このコールターカウンター法とは、溶液中に分散している粒子の数及び大きさを、電気的に測定する方法であって、粒子を電解液中に分散させ、吸引力を使って電気が流れている細孔に粒子を通過させる際に、粒子の体積分だけ電解液が置換され、抵抗が増加し、粒子の体積に比例した電圧パルスを測定する方法である。従って、この電圧パルスの高さと数とを電気的に測定することによって粒子数と個々の粒子体積を測定し、その測定結果から粒子径及び粒子径分布を求め、樹脂ビーズ５の平均粒子径及び変動係数が求められる。
【００３１】
樹脂ビーズ５の配合量（バインダー４の形成材料であるポリマー組成物中のポリマー分１００部に対する固形分換算の配合量）の下限としては２００部、特に２２０部、さらに２４０部が好ましく、この配合量の上限としては３００部、特に２８０部、さらに２６０部が好ましい。これは、樹脂ビーズ５の配合量が上記範囲未満であると、上述の優れた光拡散機能を奏することができなくなるおそれがあり、一方、樹脂ビーズ５の配合量が上記範囲を越えると、光学層３表面の凹凸が激しくなるため、ヘイズが大きくなりすぎて正面輝度が低下するおそれがあることからである。
【００３２】
バインダー４は、基材ポリマーを含むポリマー組成物からなり、このポリマー組成物を硬化させることで形成される。このポリマー組成物中には、その他に例えば硬化剤、可塑剤、分散剤、無機フィラー、帯電防止剤、各種レベリング剤、紫外線吸収剤、抗酸化剤、粘性改質剤、潤滑剤、光安定化剤等が適宜配合されてもよい。
【００３３】
上記基材ポリマーとしては、特に限定されるものではなく、例えばアクリル系樹脂、ポリウレタン、ポリエステル、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリアミドイミド、エポキシ樹脂、紫外線硬化型樹脂等が挙げられ、これらのポリマーを１種又は２種以上混合して使用することができる。特に、上記基材ポリマーとしては、加工性が高く、塗工等の手段で容易かつ確実に微細な凹凸を有する光学層３を形成することができるポリオールが好ましい。なお、基材ポリマーは、光線を透過させる必要があるので透明とされており、特に無色透明が好ましい。
【００３４】
上記ポリオールとしては、例えば水酸基含有不飽和単量体を含む単量体成分を重合して得られるポリオール、水酸基過剰の条件で得られるポリエステルポリオールなどが挙げられ、これらを単体で又は２種以上混合して使用することができる。
【００３５】
この水酸基含有不飽和単量体としては、（ａ）例えばアクリル酸２−ヒドロキシエチル、アクリル酸２−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル、メタクリル酸２−ヒドロキシプロピル、アリルアルコール、ホモアリルアルコール、ケイヒアルコール、クロトニルアルコール等の水酸基含有不飽和単量体、（ｂ）例えばエチレングリコール、エチレンオキサイド、プロピレングリコール、プロピレンオキサイド、ブチレングリコール、ブチレンオキサイド、１，４−ビス（ヒドロキシメチル）シクロヘキサン、フェニルグリシジルエーテル、グリシジルデカノエート、プラクセルＦＭ−１（ダイセル化学工業株式会社製）等の２価アルコール又はエポキシ化合物と、例えばアクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、イタコン酸等の不飽和カルボン酸との反応で得られる水酸基含有不飽和単量体などが挙げられる。これらの水酸基含有不飽和単量体から選択される１種又は２種以上を重合してポリオールを製造することができる。
【００３６】
また、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸ｔｅｒｔ−ブチル、アクリル酸エチルヘキシル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ｎ−プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸ｔｅｒｔ−ブチル、メタクリル酸エチルヘキシル、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸シクロヘキシル、スチレン、ビニルトルエン、１−メチルスチレン、アクリル酸、メタクリル酸、アクリロニトリル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、酢酸アリル、アジピン酸ジアリル、イタコン酸ジアリル、マレイン酸ジエチル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、アクリルアミド、Ｎ−メチロールアクリルアミド、Ｎ−ブトキシメチルアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、エチレン、プロピレン、イソプレン等から選択される１種又は２種以上のエチレン性不飽和単量体と、上記（ａ）及び（ｂ）から選択される水酸基含有不飽和単量体とを重合してポリオールを製造することもできる。
【００３７】
かかる水酸基含有不飽和単量体を含む単量体成分を重合して得られるポリオールの数平均分子量は１０００以上５０００００以下であり、好ましくは５０００以上１０００００以下である。また、その水酸基価は５以上３００以下、好ましくは１０以上２００以下、さらに好ましくは２０以上１５０以下である。
【００３８】
水酸基過剰の条件で得られるポリエステルポリオールは、（ｃ）例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、ヘキサメチレングリコール、デカメチレングリコール、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオール、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオール、グリセリン、ペンタエリスリトール、シクロヘキサンジオール、水添ビスフェノールＡ、ビス（ヒドロキシメチル）シクロヘキサン、ハイドロキノンビス（ヒドロキシエチルエーテル）、トリス（ヒドロキシエチル）イソシヌレート、キシリレングリコール等の多価アルコールと、（ｄ）例えばマレイン酸、フマル酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、アゼライン酸、トリメット酸、テレフタル酸、フタル酸、イソフタル酸等の多塩基酸とを、プロパンジオール、ヘキサンジオール、ポリエチレングリコール、トリメチロールプロパン等の多価アルコール中の水酸基数が前記多塩基酸のカルボキシル基数よりも多い条件で反応させて製造することができる。
【００３９】
かかる水酸基過剰の条件で得られるポリエステルポリオールの数平均分子量は５００以上３０００００以下であり、好ましくは２０００以上１０００００以下である。また、その水酸基価は５以上３００以下、好ましくは１０以上２００以下、さらに好ましくは２０以上１５０以下である。
【００４０】
当該ポリマー組成物の基材ポリマーとして用いられるポリオールとしては、上記ポリエステルポリオール、及び、上記水酸基含有不飽和単量体を含む単量体成分を重合して得られ、かつ、（メタ）アクリル単位等を有するアクリルポリオールが好ましい。かかるポリエステルポリオール又はアクリルポリオールを基材ポリマーとするバインダー４は耐候性が高く、光学層３の黄変等を抑制することができる。なお、このポリエステルポリオールとアクリルポリオールのいずれか一方を使用してもよく、両方を使用してもよい。
【００４１】
なお、上記ポリエステルポリオール及びアクリルポリオール中の水酸基の個数は、１分子当たり２個以上であれば特に限定されないが、固形分中の水酸基価が１０以下であると架橋点数が減少し、耐溶剤性、耐水性、耐熱性、表面硬度等の被膜物性が低下する傾向がある。
【００４２】
上記ポリオールとしてはシクロアルキル基を有するものが好ましい。このように、バインダー４を構成する基材ポリマー（ポリオール）中にシクロアルキル基を導入することで、バインダー４の撥水性、耐水性等の疎水性が高くなり、高温高湿条件下での当該光学シート１の耐撓み性、寸法安定性等が改善される。また光学層３の硬度、耐候性、肉持感、耐溶剤性等の塗膜基本性能が向上する。さらに、表面に有機ポリマーが固定された微小無機充填剤との親和性及び微小無機充填剤の均一分散性がさらに良好になる。
【００４３】
上記シクロアルキル基としては特に限定されず、例えば、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロデシル基、シクロウンデシル基、シクロドデシル基、シクロトリデシル基、シクロテトラデシル基、シクロペンタデシル基、シクロヘキサデシル基、シクロヘプタデシル基、シクロオクタデシル基等が挙げられる。
【００４４】
上記シクロアルキル基を有するポリオールは、シクロアルキル基を有する重合性不飽和単量体を共重合することで得られる。このシクロアルキル基を有する重合性不飽和単量体とは、シクロアルキル基を分子内に少なくとも１つ有する重合性不飽和単量体である。この重合性不飽和単量体としては特に限定されず、例えば、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、メチルシクロヘキシル（メタ）アクリレート、ｔｅｒｔ−ブチルシクロヘキシル（メタ）アクリレート、シクロドデシル（メタ）アクリレート等が挙げられる。
【００４５】
上述のように基材ポリマーとしてポリオールを用いる場合、上記ポリマー組成物中に硬化剤としてポリイソシアネート化合物を含有するとよい。このポリイソシアネート化合物は、ジイソシアネートを重合してなる２量体、３量体、４量体等の誘導体である。このポリイソシアネート化合物の配合によってポリマー組成物の硬化反応速度が大きくなるため、微小無機充填剤の分散安定性に寄与するカチオン系帯電防止剤をポリマー組成物中に含有しても、カチオン系帯電防止剤による硬化反応速度の低下を十分補うことができ、さらに生産性を高めることができる。
【００４６】
上記ポリイソシアネート化合物としては、キシレンジイソシアネート誘導体又はこのキシレンジイソシアネート誘導体と脂肪族ジイソシアネート誘導体との混合物が好ましい。このキシレンジイソシアネート誘導体は、ポリマー組成物の反応速度向上効果が大きく、また芳香族ジイソシアネート誘導体の中では熱や紫外線による黄変及び劣化が比較的小さいため、当該光学シート１の光線透過率の経時的低下を低減することができる。一方、脂肪族ジイソシアネート誘導体は、芳香族ジイソシアネート誘導体に比べて反応速度向上効果が小さいが、紫外線等による黄変、劣化等が格段に小さいため、キシレンジイソシアネート誘導体と混合することで、反応速度向上効果と黄変等の防止効果とをバランスよく達成することができる。
【００４７】
この脂肪族ジイソシアネート誘導体としてはイソホロンジイソシアネート誘導体及びヘキサメチレンジイソシアネート誘導体が好ましい。かかるイソホロンジイソシアネート誘導体及びヘキサメチレンジイソシアネート誘導体は、脂肪族ジイソシアネート誘導体の中では硬化反応速度の向上作用が比較的大きく、上述の生産性及び耐熱性を促進することができる。
【００４８】
上記ジイソシアネートの誘導体の型式としては、ＴＭＰアダクト型、イソシアヌレート型又はビュレット型が好ましい。これらの型式の誘導体によれば、上述の硬化反応速度を効果的に増大することができる。
【００４９】
上記ポリイソシアネート化合物の配合量（ポリマー組成物中のポリマー分１００部に対する固形分換算の配合量）の下限としては２０部が好ましく、２５部が特に好ましい。一方、硬化剤の上記配合量の上限としては４５部が好ましく、４０部が特に好ましい。このようにポリイソシアネート化合物の配合量を上記範囲とすることで、上述のポリマー組成物の硬化反応速度向上作用を効果的に奏することができる。
【００５０】
また、上記ポリマー組成物中に微小無機充填剤を含有するとよい。バインダー４中への微小無機充填剤の分散含有により、光学層３ひいては当該光学シート１全体の耐熱性を高めることができ、その結果、バックライトユニットにおいてランプの熱や空気中の湿気に曝されても当該光学シート１の変形を格段に抑制することができる。
【００５１】
この微小無機充填剤を構成する無機物としては、特に限定されるものではないが、無機酸化物が特に好ましい。この無機酸化物は、金属元素が主に酸素原子との結合を介して３次元のネットワークを構成した種々の含酸素金属化合物と定義される。また無機酸化物を構成する金属元素としては、たとえば、元素周期律表II〜VI族から選ばれる元素が好ましく、元素周期律表III〜Ｖ族から選ばれる元素がさらに好ましい。その中でも、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ及びＺｒから選択される元素が特に好ましく、金属元素がＳｉであるコロイダルシリカが、微小無機充填剤として最も好ましい。また微小無機充填剤の形状は、球状、針状、板状、鱗片状、破砕状等の任意の粒子形状でよく、特に限定されない。
【００５２】
微小無機充填剤の平均粒子径の下限としては、５ｎｍが好ましく、１０ｎｍが特に好ましい。一方、微小無機充填剤の平均粒子径の上限としては５０ｎｍが好ましく、２５ｎｍが特に好ましい。これは、微小無機充填剤の平均粒子径が上記範囲未満では、微小無機充填剤の表面エネルギーが高くなり、凝集等が起こりやすくなるためであり、逆に、平均粒子径が上記範囲を超えると、短波長の影響で白濁し、光学シート１の透明性を完全に維持することができなくなることからである。
【００５３】
微小無機充填剤（無機物成分のみ）の配合量（ポリマー組成物中のポリマー分１００部に対する固形分換算の配合量）の下限としては１０部が好ましく、５０部が特に好ましい。一方、微小無機充填剤の上記配合量の上限としては５００部が好ましく、２００部が特に好ましい。これは、微小無機充填剤の配合量が上記範囲未満であると、光学シート１の耐熱性を十分に発現することができなくなってしまうおそれがあり、逆に、配合量が上記範囲を越えると、ポリマー組成物中への配合が困難になり、光学層３の光線透過率が低下するおそれがあることからである。
【００５４】
微小無機充填剤としては、その表面に有機ポリマーが固定されたものを用いるとよい。このように有機ポリマー固定微小無機充填剤を用いることで、バインダー４中での分散性やバインダー４との親和性の向上が図られる。この有機ポリマーについては、その分子量、形状、組成、官能基の有無等に関して特に限定はなく、任意の有機ポリマーを使用することができる。また有機ポリマーの形状については、直鎖状、分枝状、架橋構造等の任意の形状のものを使用することができる。
【００５５】
かかる有機ポリマーを構成する具体的な樹脂としては、例えば、（メタ）アクリル樹脂、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステルおよびこれらの共重合体やアミノ基、エポキシ基、ヒドロキシル基、カルボキシル基等の官能基で一部変性した樹脂等が挙げられる。中でも、（メタ）アクリル系樹脂、（メタ）アクリル−スチレン系樹脂、（メタ）アクリル−ポリエステル系樹脂等の（メタ）アクリル単位を含む有機ポリマーを必須成分とするものが被膜形成能を有し好適である。他方、上記ポリマー組成物の基材ポリマーと相溶性を有する樹脂が好ましく、従ってポリマー組成物に含まれる基材ポリマーと同じ組成であるものが最も好ましい。
【００５６】
なお、微小無機充填剤は、微粒子内に有機ポリマーを包含していてもよい。このことにより、微小無機充填剤のコアである無機物に適度な軟度および靱性を付与することができる。
【００５７】
上記有機ポリマーにはアルコキシ基を含有するものを用いるとよく、その含有量としては有機ポリマーを固定した微小無機充填剤１ｇ当たり０．０１ｍｍｏｌ以上５０ｍｍｏｌ以下が好ましい。かかるアルコキシ基により、バインダー４を構成するマトリックス樹脂との親和性や、バインダー４中での分散性を向上させることができる。
【００５８】
ここでいうアルコキシ基は、微粒子骨格を形成する金属元素に結合したＲＯ基を示す。このＲは置換されていてもよいアルキル基であり、微粒子中のＲＯ基は同一であっても異なっていてもよい。Ｒの具体例としては、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル等が挙げられる。微小無機充填剤を構成する金属と同一の金属アルコキシ基を用いるのが好ましく、微小無機充填剤がコロイダルシリカである場合には、シリコンを金属とするアルコキシ基を用いるのが好ましい。
【００５９】
有機ポリマーを固定した微小無機充填剤中の有機ポリマーの含有率については、特に制限されるものではないが、微小無機充填剤を基準にして０．５質量％以上５０質量％以下が好ましい。
【００６０】
上述のように微小無機充填剤に固定する有機ポリマーとして水酸基を有するものを用い、バインダー４を構成するポリマー組成物中に水酸基と反応するような官能基を２個以上有する多官能イソシアネート化合物、メラミン化合物およびアミノプラスト樹脂から選ばれる少なくとも１種のものを含有するとよい。これにより、微小無機充填剤とバインダー４のマトリックス樹脂とが架橋構造で結合され、保存安定性、耐汚染性、可撓性、耐候性、保存安定性等が良好になり、さらに得られる被膜が光沢を有するものとなる。
【００６１】
上記多官能イソシアネート化合物としては、脂肪族、脂環族、芳香族及びその他の多官能イソシアネート化合物やこれらの変性化合物を挙げることができる。多官能イソシアネート化合物の具体例としては、例えばトリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、２，２，４−トリメチルヘキシルメタンジイソシアネート、メチルシクロヘキサンジイソシアネート、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネートのビウレット体、イソシアヌレート体等の３量体等；これらの多官能イソシアネート類とプロパンジオール、ヘキサンジオール、ポリエチレングリコール、トリメチロールプロパン等の多価アルコールとの反応により生成される２個以上のイソシアネート基が残存する化合物；これらの多官能イソシアネート化合物をエタノール、ヘキサノール等のアルコール類、フェノール、クレゾール等のフェノール性水酸基を有する化合物、アセトオキシム、メチルエチルケトキシム等のオキシム類、ε−カプロラクタム、γ−カプロラクタム等のラクタム類等のブロック剤で封鎖したブロックド多官能イソシアネート化合物などを挙げることができる。なお、上記多官能イソシアネート化合物は１種又は２種以上混合して使用できる。中でも、被膜の黄変色を防止するために、芳香環に直接結合したイソシアネート基を有しない無黄変性多官能イソシアネート化合物が好ましい。
【００６２】
上記メラミン化合物としては、例えばジメチロールメラミン、トリメチロールメラミン、テトラメチロールメラミン、ペンタメチロールメラミン、ヘキサメチロールメラミン、イソブチルエーテル型メラミン、ｎ−ブチルエーテル型メラミン、ブチル化ベンゾグアナミン等を挙げることができる。
【００６３】
上記アミノプラスト樹脂としては、例えばアルキルエーテル化メラミン樹脂、尿素樹脂、ベンゾグアナミン樹脂等が挙げられ、これらのアミノプラスト樹脂の単体又は２種以上の混合物もしくは共縮合物を使用できる。このアルキルエーテル化メラミン樹脂とは、アミノトリアジンをメチロール化し、シクロヘキサノールまたは炭素数１〜６のアルカノールでアルキルエーテル化して得られるものであり、ブチルエーテル化メラミン樹脂、メチルエーテル化メラミン樹脂、メチルブチル混合メラミン樹脂が代表的なものである。また、硬化を促進させるためのスルホン酸系触媒、たとえば、パラトルエンスルホン酸およびそのアミン塩等を使用することができる。
【００６４】
また、ポリマー組成物中に帯電防止剤を含有してもよい。この帯電防止剤としては、特に限定されるものではなく、例えばアルキル硫酸塩、アルキルリン酸塩等のアニオン系帯電防止剤、第四アンモニウム塩、イミダゾリン化合物等のカチオン系帯電防止剤、ポリエチレングリコール系、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアリン酸エステル、エタノールアミド類等のノニオン系帯電防止剤、ポリアクリル酸等の高分子系帯電防止剤などが用いられる。中でも、帯電防止効果が比較的大きく、微小無機充填剤の分散状態の安定性を阻害しないカチオン系帯電防止剤が好ましい。また、このカチオン系帯電防止剤の中でも、上述の高疎水性のバインダー４に対する帯電防止性をより促進することができるアンモニウム塩及びベタインが特に好ましい。
【００６５】
上記帯電防止剤の配合量（ポリマー組成物中のポリマー分１００部に対する固形分換算の配合量）の下限としては０．５部が好ましく、３部が特に好ましい。一方、帯電防止剤の上記配合量の上限としては１５部が好ましく、１０部が特に好ましい。これは、帯電防止剤の配合量が上記下限より小さいと、上述の帯電防止効果を十分発揮することができないおそれがあり、逆に、帯電防止剤の上記配合量が上記上限を超えると、帯電防止剤の配合による全光線透過率の低下や強度の低下等の不都合が生じるおそれがあることからである。
【００６６】
次に、当該光学シート１の製造方法について説明する。当該光学シート１の製造方法は、（ａ）バインダー４を構成するポリマー組成物に樹脂ビーズ５を混合することで光学層用塗工液を製造する工程と、（ｂ）この光学層用塗工液を基材層２の表面に塗工することで光学層３を積層する工程とを有する。
【００６７】
図２の光学シート１１は、基材層２と、この基材層２の表側に積層された光学層３と、基材層２の裏面に積層されたスティッキング防止層１２とから構成されている。この基材層２及び光学層３は、図１に示された実施形態のものと同じであるため、同一番号を付して説明を省略する。従って、当該光学シート１１も、上記光学シート１と同様に非常に優れた光拡散機能を有している。
【００６８】
スティッキング防止層１２は、バインダー１３と、このバインダー１３中に分散するビーズ１４とから構成されている。このバインダー１３も、上記光学層３のバインダー４と同様のポリマー組成物を架橋硬化させることで形成される。また、ビーズ１４の材料としては光学層３の樹脂ビーズ５と同様のものが用いられる。なお、このスティッキング防止層１２の厚み（ビーズ１４を除いたバインダー１３部分の厚み）は特には限定されないが、例えば１μｍ以上１０μｍ以下程度とされている。
【００６９】
このビーズ１４の配合量は比較的少量とされ、ビーズ１４は互いに離間してバインダー１３中に分散し、ビーズ１４の多くはその下端がバインダー１３からごく少量突出している。そのため、この光学シート１１を導光板と積層すると、突出したビーズ１４の下端が導光板等の表面に当接し、光学シート１１の裏面の全面が導光板等と当接することがない。これにより、光学シート１１と導光板等とのスティッキングが防止され、液晶表示装置の画面の輝度ムラが抑えられる。
【００７０】
次に、光学シート１１の製造方法を説明する。当該光学シート１１の製造方法は、（ａ）バインダー４を構成するポリマー組成物に樹脂ビーズ５を混合することで光学層用塗工液を製造する工程と、（ｂ）この光学層用塗工液を基材層２の表面に塗工することで光学層３を積層する工程と、（ｃ）バインダー１３を構成するポリマー組成物にビーズ１４を混合することでスティッキング防止層用塗工液を製造する工程と、（ｄ）このスティッキング防止層用塗工液を基材層２の裏面に塗工することでスティッキング防止層１２を積層する工程とを有する。
【００７１】
従って、図３（ａ）に示すようなランプ２１、導光板２２、光学シート２３（拡散性光学シート２４、屈折性光学シート２５）を備え、ランプ２１から発せられる光線を分散させて表面側に導く液晶表示装置用のバックライトユニット２０において、光学シート２３として上記光学シート１、１１を用いると、光学シート１、１１が優れた光拡散機能を有するため、輝度ムラの発生を防止し、かつ、正面輝度を高めることができる。また、光学シート１、１１の優れた光拡散機能によってプリズムタイプの屈折性光学シート２５の省略が可能となり、薄型化を促進することができる。
【００７２】
【実施例】
以下、実施例に基づき本発明を詳述するが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるものではない。
【００７３】
［実施例１］
アクリルポリオール（日本触媒（株）社の「ユーダブルＳ−２８４０」；固形分５０％）１２８部、イソシアネート（日本ポリウレタン工業（株）社の「コロネートＨＬ」；固形分７５％）１８部、帯電防止剤（大日精化工業（株）社の「ＲＵＢ静電防止剤」；固形分５０％）４２部、メチルエチルケトン１０５部及びトルエン１０５部からなるポリマー組成物（硬化後屈折率：１．５３）中に、粒子径分布の変動係数を３５％に調整した平均粒子径２０μｍのアクリルビーズ（積水化成品工業（株）社の「ＭＢＸ−２０」；屈折率：１．５０）１９２部を混合して光学層用塗工液を作製し、この光学層用塗工液を厚さ１００μｍの透明ポリエステル製の基材層の表面に１７ｇ／ｍ^２（固形分換算）塗工することで実施例１の光学シートを得た。
【００７４】
［実施例２］
変動係数を３０％に調整した以外は上記実施例１と同様にして実施例２の光学シートを得た。
【００７５】
［実施例３］
変動係数を３３％に調整した以外は上記実施例１と同様にして実施例３の光学シートを得た。
【００７６】
［実施例４］
変動係数を３７％に調整した以外は上記実施例１と同様にして実施例４の光学シートを得た。
【００７７】
［実施例５］
変動係数を４０％に調整した以外は上記実施例１と同様にして実施例５の光学シートを得た。
【００７８】
［比較例１］
変動係数を２５％に調整した以外は上記実施例１と同様にして比較例１の光学シートを得た。
【００７９】
［比較例２］
変動係数を４５％に調整した以外は上記実施例１と同様にして比較例２の光学シートを得た。
【００８０】
［特性の評価］
上記実施例１〜５の光学シート及び比較例１及び２の光学シートを用い、これらの光学シートをエッジライト型のバックライトユニットの導光板の表面側に装備して正面輝度を測定した。その結果を下記表１に示す。
【００８１】
【表１】

【００８２】
上記表１に示すように、比較例１及び２の光学シートと比較して、粒子径分布の変動係数を３０％以上４０％以下に調整した実施例１〜５の光学シートが高い正面輝度を示している。
【００８３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光学シートによれば、優れた全光線透過率を有し、かつ、光拡散機能、法線方向側への屈折機能、集光機能等の光学的機能を格段に向上することができる。また、当該光学シートを用いたバックライトユニットによれば、正面輝度等の品質の向上や薄型化を促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る光学シートを示す模式的断面図である。
【図２】図１の光学シートとは異なる形態の光学シートを示す模式的断面図である。
【図３】（ａ）は一般的なエッジライト型バックライトユニットを示す模式的斜視図、（ｂ）は一般的な拡散性光学シートを示す模式的断面図である。
【符号の説明】
１光学シート
２基材層
３光学層
４バインダー
５樹脂ビーズ
６凸部
７凹部
１１光学シート
１２スティッキング防止層
１３バインダー
１４ビーズ

Claims

透明な基材層と、この基材層の表面側に積層される光学層とを備え、この光学層がバインダー中に球状の樹脂ビーズを有する光学シートであって、
この樹脂ビーズの平均粒子径が１８μｍ以上２２μｍ以下であり、その粒子径分布の変動係数が３０％以上４０％以下であることを特徴とする光学シート。
上記バインダーのポリマー分１００部に対する樹脂ビーズの配合量が２００部以上３００部以下である請求項１に記載の光学シート。
上記バインダーが、ポリオールを含有するポリマー組成物から形成されている請求項１又は請求項２に記載の光学シート。
上記ポリオールとしてアクリルポリオール又はポリエステルポリオールが用いられている請求項３に記載の光学シート。
上記ポリオールがシクロアルキル基を有する請求項３又は請求項４に記載の光学シート。
上記ポリマー組成物中に微小無機充填剤を分散含有する請求項３、請求項４又は請求項５に記載の光学シート。
上記微小無機充填剤の表面に有機ポリマーが固定されている請求項６に記載の光学シート。
上記ポリマー組成物中に帯電防止剤を含有する請求項３から請求項７のいずれか１項に記載の光学シート。
上記基材層の裏面側に積層されるスティッキング防止層をさらに備え、このスティッキング防止層がバインダー中に樹脂ビーズを有する請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の光学シート。
ランプから発せられる光線を分散させて表面側に導く液晶表示装置用のバックライトユニットにおいて、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の光学シートを備えていることを特徴とする液晶表示装置用のバックライトユニット。