JP2005077445A - 光拡散シート及びこれを用いたバックライトユニット - Google Patents

Abstract

【課題】生産性の向上を図りつつ耐熱性、熱的寸法安定性及び耐候性を向上させることができ、その結果ランプの発熱や紫外線照射を受けても撓みや黄変等の発生が低減できる光拡散シート、及び、かかる光拡散シートを用いて輝度ムラや輝度低下の発生を低減す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】本発明の光拡散シート１は、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拡散層３とを備え、この光拡散層３がバインダー４中に光拡散剤５を有しており、このバインダー４がポリオールと微小無機充填剤と硬化剤とを含有するポリマー組成物から形成され、この硬化剤としてポリイソシアネートが用いられている。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透過光線を拡散させる機能を有し、特に液晶表示装置のバックライトユニットに好適な光拡散シート及びこの光拡散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、基本的には図３（ａ）に示すように、光源としての線状のランプ２１と、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、導光板２２の表面側に配設される光拡散シート２３と、光拡散シート２３の表面側に配設されるプリズムシート２４とを備えている。
【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（図示していない）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光拡散シート２３に入射し、光拡散シート２３で拡散され、光拡散シート２３表面より出射される。その後、光拡散シート２３から出射された光線は、プリズムシート２４に入射し、プリズムシート２４表面に形成されたプリズム部２４ａによって略法線方向にピークを示す分布の光線として出射される。
【０００４】
このように、ランプ２１から出射された光線が、光拡散シート２３によって拡散され、またプリズムシート２４によって略法線方向にピークを示すように屈折され、さらに表面側の液晶層（図示していない）全面を照明するものである。なお、図示していないが、上述のプリズムシート２４の集光特性の緩和やプリズム部２４ａの保護又は偏光板等の液晶パネルとプリズムシート２４とのスティッキングの防止を目的として、プリズムシート２４の表面側にさらに光拡散シートが配設されている。
【０００５】
上記バックライトユニット２０に備える光拡散シート２３は、一般的には図３（ｂ）に示すように、合成樹脂製の透明な基材層２６と、この基材層２６の表面に積層された光拡散層２７と、基材層２６の裏面に積層されたスティッキング防止層２８とを備えている（例えば特開平７−５３０５号公報、特開２０００−８９００７公報等参照）。この光拡散層２７は、一般的には、バインダー２９中に光拡散剤３０が分散した構造を有し、光拡散剤３０により透過光線を拡散させる機能が奏される。また、スティッキング防止層２８は、バインダー３１中に少量のビーズ３２が離間して分散し、このビーズ３２の下部がバインダー３１の裏面から突出した構造を有しており、光拡散シート２３裏面が導光板２２表面と密着して干渉縞が生じてしまう不都合を防止している。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−５３０５号公報
【特許文献２】
特開２０００−８９００７公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記バックライトユニット２０においてランプ２１等の熱や紫外線に曝される光拡散シート２３の耐候性、耐熱性及び熱的寸法安定性の向上を図るべく、光拡散層２７のバインダー２９中に微小無機充填剤を分散含有させる技術が開発されているが（例えば、特開平７−５３０５号公報参照）、（ａ）微小無機充填剤の分散性が悪く、十分な耐熱性等を得ることができない、（ｂ）微小無機充填剤とバインダー２９との密着性が十分でなく、両者の界面に微小な隙間が生じ、強度及び光線の透過性が低下する等の不都合がある。
【０００８】
そのため、微小無機充填剤の分散性、安定性等が高く、加工性に優れるポリオールをバインダー２９、３１の基材ポリマーとすることも考えられる。一方、光拡散シート２３のバインダー２９、３１中には一般的に帯電防止剤が配合されており、微小無機充填剤の分散状態の安定性を考慮するとカチオン系帯電防止剤を選択する必要がある。かかるカチオン系帯電防止剤をバインダー２９、３１を形成するポリマー組成物中に配合すると、ポリマー組成物が酸性に傾いてポリオールと硬化剤との硬化反応速度が低下し、生産性に問題が生じる。
【０００９】
本発明はこれらの不都合に鑑みてなされたものであり、生産性の向上を図りつつ耐熱性、熱的寸法安定性及び耐候性を向上させることができ、その結果ランプの発熱や紫外線照射を受けても撓みや黄変等の発生が低減できる光拡散シート、及び、かかる光拡散シートを用いて輝度ムラや輝度低下の発生を低減す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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
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拡散層とを備え、この光拡散層がバインダー中に光拡散剤を有しており、このバインダーがポリオールと微小無機充填剤と硬化剤とを含有するポリマー組成物から形成され、この硬化剤としてポリイソシアネートが用いられている光拡散シートである。ここで「ポリイソシアネート」とは、ジイソシアネートを重合してなる２量体、３量体、４量体等の誘導体を意味する。
【００１１】
当該光拡散シートによれば、光拡散層のバインダーの基材ポリマーとしてポリオールを用いることから、透明性が高く、かつ、耐候性や加工性などが優れており、加えて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。また、ポリマー組成物中に微小無機充填剤を含有することから、光拡散層のバインダー中に微小無機充填剤が分散含有され、光拡散層ひいては当該光拡散シートの耐熱性をさらに高めることができる。さらに、ポリマー組成物中に配合する硬化剤としてポリイソシアネートを用いていることから、ポリマー組成物の硬化反応速度が大きくなる。そのため、通常ポリマー組成物中に配合される帯電防止剤として微小無機充填剤の分散安定性に寄与するカチオン系のものを使用しても、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る。また、かかるポリマー組成物の硬化反応速度の向上は、バインダー中への微小無機充填剤の均一分散性に寄与する。その結果、当該光拡散シートは熱、紫外線等による撓みや黄変を格段に抑制することができる。
【００１２】
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ビーズを分散しており、このバインダーがポリオールと微小無機充填剤と硬化剤とを含有するポリマー組成物から形成し、この硬化剤としてポリイソシアネートを用いるとよい。この手段によれば、上述の光拡散層と同様に、スティッキング防止層の耐候性、耐熱性及び熱的寸法安定性を高めることができ、その結果、当該光拡散シートの撓みや黄変をさらに抑制することができる。
【００１３】
上記ポリイソシアネートとしては、キシレンジイソシアネート誘導体又は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。かかるキシレンジイソシアネート誘導体は、硬化反応速度の向上作用が大きく、かつ、紫外線等による黄変、劣化等が比較的少ない。また、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よりも硬化反応速度の向上作用が小さいが、紫外線等による黄変、劣化等が非常に小さいため、キシレンジイソシアネート誘導体と併用することで、硬化反応速度の向上作用を奏しつつ、紫外線等による黄変、劣化等を抑制することができる。
【００１４】
上記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又は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。
【００１５】
上記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の向上作用を効果的に奏することができる。
【００１６】
上記ポリマー組成物中のポリマー分１００部に対する硬化剤（ポリイソシアネート）の配合量（固形分換算）としては１０部以上６０部以下が好ましい。このようにポリイソシアネート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の向上作用を効果的に奏することができる。
【００１７】
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を用いるとよい。かかるアクリルポリオール及びポリエステルポリオールは、透明性が高く、耐候性が優れているため、当該光拡散シートの光線透過率を高め、紫外線による黄変、劣化等を低減することができる。
【００１８】
上記ポリオールがシクロアルキル基を含有するとよい。このように、シクロアルキル基を含有するポリオールを基材ポリマーとして用いることで、バインダーの疎水性が高くなり、高温高湿条件下での当該光拡散シートの耐撓み性、寸法安定性等が改善される。また、後述する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。
【００１９】
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拡散層を形成することができる。
【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、当該光拡散シートを備えると、上述のように光拡散シートの熱や紫外線による撓みや黄変等が少ないため、液晶表示装置の輝度ムラ及び輝度の低下を抑えることができる。
【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拡散シートを示す模式的断面図で、図２は図１の光拡散シートとは異なる形態の光拡散シートを示す模式的断面図である。
【００２２】
図１の光拡散シート１は、基材層２と、この基材層２の表面に積層された光拡散層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、光拡散層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】
光拡散層３は、バインダー４と、このバインダー４中に分散する光拡散剤５とを有している。このように光拡散層３に光拡散剤５を分散させることにより、この光拡散層３を裏側から表側に透過する光線を均一に拡散させることができる。さらに、光拡散剤５の一部は、その上端がバインダー４から突出している。このようにバインダー４に埋設されている光拡散剤５と突出している光拡散剤５とを設けることにより、光線をより良く拡散させることができる。なお、光拡散層３の厚みは、特には限定されないが、例えば１μｍ以上２０μｍ以下程度とされている。また、バインダー４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。
【００２６】
光拡散剤５は、光線を拡散させる性質を有する粒子であり、無機フィラーと有機フィラーに大別される。無機フィラーとしては、具体的には、シリカ、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、硫化バリウム、マグネシウムシリケート、又はこれらの混合物を用いることができる。有機フィラーの具体的な材料としては、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、ポリアミド等を用いることができる。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。
【００２７】
光拡散剤５の形状は、特に限定されるものではなく、例えば球状、立方状、針状、棒状、紡錘形状、板状、鱗片状、繊維状などが挙げられ、中でも光拡散性に優れる球状のビーズが好ましい。
【００２８】
光拡散剤５の平均粒子径の下限としては１μｍ、特に２μｍ、さらに５μｍが好ましく、光拡散剤５の平均粒子径の上限としては５０μｍ、特に２０μｍ、さらに１５μｍが好ましい。これは、光拡散剤５の平均粒子径が上記範囲未満であると、光拡散剤５によって形成される光拡散層３表面の凹凸が小さくなり、光拡散シートとして必要な光拡散性を満たさないおそれがあり、逆に、光拡散剤５の平均粒子径が上記範囲を越えると、光拡散シート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】
光拡散剤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１０部、特に２０部、さらに５０部が好ましく、この配合量の上限としては５００部、特に３００部、さらに２００部が好ましい。これは、光拡散剤５の配合量が上記範囲未満であると、光拡散性が不十分となってしまい、一方、光拡散剤５の配合量が上記範囲を越えると光拡散剤５を固定する効果が低下することからである。なお、プリズムシートの表面側に配設される所謂上用光拡散シートの場合、高い光拡散性を必要とされないため、光拡散剤５の配合量としては１０部以上４０部以下、特に１０部以上３０部以下が好ましい。
【００３０】
バインダー４は、ポリマー組成物を架橋硬化させることで形成される。このポリマー組成物は、ポリオールと微小無機充填剤と硬化剤を含有しており、その他に例えば可塑剤、分散剤、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、他のポリマーが配合されてもよい。
【００３１】
かかるポリオールは加工性が高く、塗工等の手段で容易に光拡散層３を形成することができる。また、バインダー４中への微小無機充填剤の分散により、光拡散層３ひいては光拡散シート１の耐熱性を高めることができ、その撓みを抑えることができる。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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、光拡散層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。
【００３９】
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、ポリオール全体における水酸基価が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。
【００４０】
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。このように、バインダー４を構成する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拡散シート１の耐撓み性、寸法安定性等が改善される。また、光拡散層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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
硬化剤としてはポリイソシアネートが用いられている。このポリイソシアネートは、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。
【００４４】
ポリイソシアネートの出発原料であるジイソシアネートとしては、特に限定されるものではなく、例えばａ）テトラメチレ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、イソホロンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、メチルシクロヘキシルジイソシアネート、２，２，４−トリメチルヘキサン−１，６−ジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート、ｂ）キシレンジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、ｍ−フェニレンジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、２，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、２，２’−ジフェニルメタンジイソシアネート、３，３’−ジメチル−４，４’−ビフェニレンジイソシアネート、３，３’−ジクロロ−４，４’−ビフェニレンジイソシアネート、１，５−ナフタレンジイソシアネート、１，５−テトラヒドロナフタレンジイソシアネート、ビフェニルジイソシアネート、トルエンジイソシアネート、リジンメチルエステルジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネートなどが挙げられる。
【００４５】
上記ポリイソシアネートとしては、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、当該光拡散シート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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
上記ポリマー組成物中のポリマー分１００部に対するポリイソシアネートの配合量の下限としては１０部が好ましく、２０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６０部が好ましく、４５部が特に好ましい。このようにポリイソシアネート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。
【００４９】
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く、無機酸化物が好ましい。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、元素周期律表第２〜第６族から選ばれる元素が好ましく、元素周期律表第３〜第５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。
【００５０】
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、光拡散シート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。
【００５１】
ポリマー組成物における微小無機充填剤の配合量（無機物成分のみの配合量）の下限としては５質量％が好ましく、１０質量％が特に好ましい。一方、微小無機充填剤の配合量の上限としては２０質量％が好ましく、１５質量％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、光拡散シート１の熱変形を十分には防止できなくなってしまうことがあり、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、光拡散層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。
【００５２】
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。
【００５３】
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であるポリオール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ポリオールと同じ組成であるものが最も好ましい。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
さらに、ポリマー組成物中に帯電防止剤を混練するとよい。このように帯電防止剤が混練されたポリマー組成物からバインダー４を形成することで、当該光拡散シート１に帯電防止効果が発現され、ゴミを吸い寄せたり、プリズムシート等との重ね合わせが困難になる等の静電気の帯電により発生する不都合を防止することができる。また、帯電防止剤を表面にコーティングすると表面のベタツキや汚濁が生じてしまうが、このようにポリマー組成物中に混練することでかかる弊害は低減される。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。
【００６３】
次に、当該光拡散シート１の製造方法について説明する。当該光拡散シート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光拡散剤５を混合することで光拡散層用塗工液を製造する工程と、（ｂ）この光拡散層用塗工液を基材層２の表面に塗工することで光拡散層３を積層する工程とを有する。
【００６４】
当該光拡散シート１によれば、バインダー４を形成するポリマー組成物中へのポリイソシアネートの含有によってポリマー組成物の硬化反応速度が向上し、生産性を高めることができる。また、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る。
【００６５】
図２の光拡散シート１１は、基材層２と、この基材層２の表側に積層された光拡散層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及び光拡散層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、当該光拡散シート１１も、耐候性、耐熱性及び生産性を高めることができる。
【００６６】
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、上記光拡散層３のバインダー４と同様のポリマー組成物（つまり、ポリオールと微小無機充填剤とポリイソシアネートとを含有するポリマー組成物）を架橋硬化させることで形成される。また、ビーズ１４の材料としては光拡散層３の光拡散剤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。
【００６７】
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、この光拡散シート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、光拡散シート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、光拡散シート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。
【００６８】
当該光拡散シート１１は、スティッキング防止層１２のバインダー１３を構成するポリマー組成物にも微小無機充填剤を含有するため、光拡散シート１１の耐熱性、耐摩耗性、耐候性、耐汚染性等の被膜物性をさらに高めることができ、撓みを格段に抑えることができる。また、上記バインダー１３を構成するポリマー組成物にも、ポリイソシアネートを含有するため、硬化反応速度の向上により生産性が向上し、微小無機充填剤の優れた分散性及び安定性により耐熱性及び耐候性を格段に向上させることができる。
【００６９】
次に、光拡散シート１１の製造方法を説明する。当該光拡散シート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光拡散剤５を混合することで光拡散層用塗工液を製造する工程と、（ｂ）この光拡散層用塗工液を基材層２の表面に塗工することで光拡散層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。
【００７０】
従って、ランプ、導光板、光拡散シート、プリズムシート等を備え、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バックライトユニットにおいて、光拡散シートとして上記光拡散シート１、１１を用いると、当該光拡散シート１、１１が高い耐熱性、耐候性等の被膜物性を有するため、ランプによる加熱や外部からの紫外線照射に曝されても、撓みや黄変等を起こしにくく、その結果、液晶表示装置の画面の輝度ムラや輝度の低下が抑えられる。
【００７１】
【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。
【００７２】
［実施例１］
ポリエステルポリオール１００部と、キシレンジイソシアネート誘導体系硬化剤及び脂肪族ジイソシアネート誘導体系硬化剤の混合物２０部と、平均粒子径が２０ｎｍのコロイダルシリカ５０部とを含むポリマー組成物中に、平均粒子径１５μｍのアクリル系樹脂ビーズ（積水化成品工業（株）の「ＭＢＸ−１５」）５０部を混合して塗工液を作製し、この塗工液をロールコート法により厚さ１００μｍの透明二軸延伸ポリエステルフィルムの表面に１５ｇ／ｍ^２（固形分換算）塗工し、硬化させることで実施例１の光拡散シートを得た。
【００７３】
［実施例２］
上記脂肪族ジイソシアネート誘導体系硬化剤に替えてイソフロンジイソシアネート誘導体系硬化剤を使用した以外は上記実施例１と同様にして実施例２の光拡散シートを得た。
【００７４】
［実施例３］
上記脂肪族ジイソシアネート誘導体系硬化剤に替えてヘキサメチレンジイソシアネート誘導体系硬化剤を使用した以外は上記実施例１と同様にして実施例３の光拡散シートを得た。
【００７５】
［実施例４］
上記混合物の配合量を５部とした以外は上記実施例２と同様にして実施例４の光拡散シートを得た。
【００７６】
［実施例５］
上記混合物の配合量を５部とした以外は上記実施例３と同様にして実施例５の光拡散シートを得た。
【００７７】
［実施例６］
上記混合物の配合量を１０部とした以外は上記実施例２と同様にして実施例６の光拡散シートを得た。
【００７８】
［実施例７］
上記混合物の配合量を１０部とした以外は上記実施例３と同様にして実施例７の光拡散シートを得た。
【００７９】
［実施例８］
上記混合物の配合量を４５部とした以外は上記実施例２と同様にして実施例８の光拡散シートを得た。
【００８０】
［実施例９］
上記混合物の配合量を４５部とした以外は上記実施例３と同様にして実施例９の光拡散シートを得た。
【００８１】
［実施例１０］
上記混合物の配合量を６０部とした以外は上記実施例２と同様にして実施例１０の光拡散シートを得た。
【００８２】
［実施例１１］
上記混合物の配合量を６０部とした以外は上記実施例３と同様にして実施例１１の光拡散シートを得た。
【００８３】
［実施例１２］
上記混合物の配合量を６５部とした以外は上記実施例２と同様にして実施例１２の光拡散シートを得た。
【００８４】
［実施例１３］
上記混合物の配合量を６５部とした以外は上記実施例３と同様にして実施例１３の光拡散シートを得た。
【００８５】
［比較例］
上記混合物に替えてアジリジン系硬化剤を使用した以外は上記実施例１と同様にして比較例の光拡散シートを得た。
【００８６】
［特性の評価］
上記実施例１〜１３及び比較例の光拡散シートを用い、これらの光拡散シートの耐熱試験、折曲試験、カール試験及び黄変試験を行った。その結果を下記表１に示す。
【００８７】
耐熱試験は、各光拡散シートをバックライトユニットに組込み、６０℃９０％ＲＨの恒温恒湿漕に投入し、ランプを点灯させ、１時間、２時間、４時間、８時間、１２時間及び２４時間経過後における光拡散シートの撓みの有無及びその程度をバックライトユニットの輝度ムラの発生具合から判定し、
（１）輝度ムラが全くなく、撓みが全く発生していない場合を◎、
（２）輝度ムラが殆どなく、極微小な撓みしか発生していない場合を○、
（３）若干の輝度ムラがあり、微小撓みが発生している場合を△、
（４）輝度ムラがあり、小撓みが発生している場合を×、
として評価した。
【００８８】
折曲試験は、各光拡散シートから１０ｃｍ角に切り出したサンプルを用い、各サンプルを対角線上の頂点が重なるように折り曲げ、元の状態に戻した時の状態を観察し、
（１）膜割れ及び剥離が発生していない場合を○、
（２）膜割れ又は剥離が発生している場合を×、
として評価した。
【００８９】
カール試験は、各光拡散シートから１０ｃｍ角に切り出したサンプルを用い、６０℃９０％ＲＨ及び１０００時間の試験条件における各サンプルの外観を目視で観察し、カール等の発生の有無及びその程度から判定し、
（１）非常に良好な場合を◎、
（２）良好な場合を○、
（３）やや悪い場合を△、
（４）非常に悪い場合を×、
として評価した。
【００９０】
黄変試験は、各光拡散シートから１０ｃｍ角に切り出したサンプルを用い、８０℃及び１０００時間の試験条件における各サンプルを目視で観察し、黄変の発生の有無及びその程度から判定し、
（１）黄変が発生していない場合を○、
（２）黄変が少し発生しているが、光学的には問題ない程度の場合を△、
（３）黄変が発生し、光学的に使用できない場合を×、
として評価した。
【００９１】
【表１】

【００９２】
上記表１に示すように、比較例の光拡散シートと比較して、実施例１〜１３の光拡散シートは高い耐熱性、熱的寸法安定性及び耐候性を有している。
【００９３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光拡散シートによれば、生産性の向上を図りつつ、耐熱性、熱的寸法安定性及び耐候性を向上させることができ、ランプの発熱や紫外線照射に起因する撓みや黄変等の発生を抑制することができる。また、当該光拡散シートを備えたバックライトユニットによれば、輝度ムラや輝度低下の発生を格段に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る光拡散シートを示す模式的断面図である。
【図２】図１の光拡散シートとは異なる形態に係る光拡散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）は一般的な光拡散シートを示す模式的断面図である。
【符号の説明】
１ 光拡散シート
２ 基材層
３ 光拡散層
４ バインダー
５ 光拡散剤
１１ 光拡散シート
１２ スティッキング防止層
１３ バインダー
１４ ビーズ

Claims (10)

1. 透明な基材層と、この基材層の表面側に積層される光拡散層とを備え、
   この光拡散層が、バインダー中に光拡散剤を有しており、
   このバインダーが、ポリオールと微小無機充填剤と硬化剤とを含有するポリマー組成物から形成され、
   この硬化剤としてポリイソシアネートが用いられている光拡散シート。
2. 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、バインダー中にビーズを分散しており、
   このバインダーが、ポリオールと微小無機充填剤と硬化剤とを含有するポリマー組成物から形成され、
   この硬化剤としてポリイソシアネートが用いられている請求項１に記載の光拡散シート。
3. 上記ポリイソシアネートが、キシレンジイソシアネート誘導体又は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である請求項１又は請求項２に記載の光拡散シート。
4. 上記脂肪族ジイソシアネート誘導体が、イソホロンジイソシアネート誘導体又はヘキサメチレンジイソシアネート誘導体である請求項３に記載の光拡散シート。
5. 上記誘導体の型式が、ＴＭＰアダクト型、イソシアヌレート型又はビュレット型である請求項３又は請求項４に記載の光拡散シート。
6. 上記ポリマー組成物中のポリマー分１００部に対する硬化剤の配合量が固形分換算で１０部以上６０部以下である請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光拡散シート。
7. 上記ポリオールがアクリルポリオール又はポリエステルポリオールである請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光拡散シート。
8. 上記ポリオールがシクロアルキル基を含有する請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の光拡散シート。
9. 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１から請求項８のいずれか１項に記載の光拡散シート。
10. 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項に記載の光拡散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。

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