JP2015031785A - 光拡散フィルム用組成物並びにそれを用いた光拡散フィルム及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】バックライトの輝度と光源の隠蔽性を両立させることのできる、光拡散フィルム用組成物および光拡散フィルムを提供する。【解決手段】 平均粒子径が異なる2種類以上の微粒子を混合して作成される光拡散フィルム用組成物であって、最も大きな平均粒子径を示す微粒子がコアシェル粒子である光拡散フィルム用組成物により解決される。また、最も大きな平均粒子径を示す微粒子がコアシェル粒子となるように、平均粒子径が異なる2種類以上の微粒子を混合して光拡散フィルム用組成物を作成する工程と、得られた光拡散フィルム用組成物をフィルム基材に塗布する工程により光拡散フィルムを製造することができる。【選択図】なし
Description
本発明は、光拡散フィルム用組成物並びにそれを用いた光拡散フィルム及びその製造方法に関する。
光拡散フィルムは、光源からの光を均一に拡散させる機能を有するフィルムであり、液晶表示装置を構成する部材である。一般的に液晶表示装置は、液晶パネルとバックライトで構成されている。光拡散フィルムとは、このような液晶表示装置に配置されている液晶パネルとバックライトの間に配置される部材であり、バックライトの発光部一つ一つを隠蔽すると同時に、バックライトの光を拡散させて、液晶パネルへ供給される光の輝度の均一性を向上させる機能を有する。
このような光拡散フィルムは、光を拡散させるための微粒子が含まれていることが一般的である。たとえば、特許文献1には平均粒子径の異なる2種以上の粒子を用いて光源からの光を拡散させる技術が開示されている。また、特許文献2にはコアシェル粒子を用いて、粒子のコア部とシェル部の界面の屈折率の差を利用し、光を拡散させる技術が開示されている。
しかしながら、特許文献1や2のような従来の技術では、バックライトの輝度と光源の隠蔽性を両立させることは困難である。例えば、これらの技術において、使用する粒子の粒子径を大きくすれば輝度を向上させることはできるが、隠蔽性は低下してしまう。逆に、粒子径を小さくすれば、隠蔽性は向上するが、輝度は低下してしまう。
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、バックライトの輝度と光源の隠蔽性を両立させることのできる、光拡散フィルム用組成物および光拡散フィルムを提供することを目的とする。
本発明は上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することができる。
[適用例1]
本発明に係る光拡散フィルム用組成物の一態様は、
平均粒子径が異なる2種類以上の微粒子を混合して作成される光拡散フィルム用組成物であって、
最も大きな平均粒子径を示す微粒子がコアシェル粒子であることを特徴とする。
本発明に係る光拡散フィルム用組成物の一態様は、
平均粒子径が異なる2種類以上の微粒子を混合して作成される光拡散フィルム用組成物であって、
最も大きな平均粒子径を示す微粒子がコアシェル粒子であることを特徴とする。
[適用例2]
適用例1の光拡散フィルム用組成物において、
最も大きな平均粒子径を示す微粒子と、最も小さい平均粒子径を示す微粒子の平均粒子径の比が0.1〜1であることができる。
適用例1の光拡散フィルム用組成物において、
最も大きな平均粒子径を示す微粒子と、最も小さい平均粒子径を示す微粒子の平均粒子径の比が0.1〜1であることができる。
[適用例3]
適用例1または2の光拡散フィルム用組成物において、
光拡散フィルム用組成物に含有される微粒子100質量%に対して、最も小さい平均粒子径を示す微粒子が10〜80質量%含有される。
適用例1または2の光拡散フィルム用組成物において、
光拡散フィルム用組成物に含有される微粒子100質量%に対して、最も小さい平均粒子径を示す微粒子が10〜80質量%含有される。
[適用例4]
適用例1〜3のいずれか一項に記載の光拡散フィルム用組成物において、
さらにバインダー樹脂を含有することができる。
適用例1〜3のいずれか一項に記載の光拡散フィルム用組成物において、
さらにバインダー樹脂を含有することができる。
[適用例5]
本発明に係る光拡散フィルムの一態様は、
適応例1〜4のいずれかに記載の光拡散フィルム用組成物を用いて製造される。
本発明に係る光拡散フィルムの一態様は、
適応例1〜4のいずれかに記載の光拡散フィルム用組成物を用いて製造される。
[適用例6]
本発明に係る光拡散フィルムの製造方法の一態様は、
最も大きな平均粒子径を示す微粒子がコアシェル粒子となるように、平均粒子径が異なる2種類以上の微粒子を混合して光拡散フィルム用組成物を作成する工程と、
得られた光拡散フィルム用組成物をフィルム基材に塗布する工程と
を含むことを特徴とする。
本発明に係る光拡散フィルムの製造方法の一態様は、
最も大きな平均粒子径を示す微粒子がコアシェル粒子となるように、平均粒子径が異なる2種類以上の微粒子を混合して光拡散フィルム用組成物を作成する工程と、
得られた光拡散フィルム用組成物をフィルム基材に塗布する工程と
を含むことを特徴とする。
[適用例8]
本発明に係る光拡散フィルムの一態様は、
平均粒子径が異なる2種類以上の微粒子を含み、
最も大きな平均粒子径を示す微粒子がコアシェル粒子である。
本発明に係る光拡散フィルムの一態様は、
平均粒子径が異なる2種類以上の微粒子を含み、
最も大きな平均粒子径を示す微粒子がコアシェル粒子である。
以下、本発明に係る好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は、下記に記載された実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において実施される各種の変形例も含むものとして理解されるべきである。なお、本明細書における「〜(メタ)アクリレート」とは、「〜アクリレート」及び「〜メタクリレート」の双方を包括する概念である。また、「(メタ)アクリル酸〜」とは、「アクリル酸〜」及び「メタクリル酸〜」の双方を包括する概念である。
1.光拡散フィルム用組成物
本発明の一実施の形態に係る光拡散フィルム用組成物は、
平均粒子径が異なる2種類以上の微粒子を混合して作成される光拡散フィルム用組成物であって、
最も大きな平均粒子径を示す微粒子がコアシェル粒子である。
本発明の一実施の形態に係る光拡散フィルム用組成物は、
平均粒子径が異なる2種類以上の微粒子を混合して作成される光拡散フィルム用組成物であって、
最も大きな平均粒子径を示す微粒子がコアシェル粒子である。
以下、本実施の形態に係る光拡散フィルム用組成物を構成要件別に説明する。
1.1.微粒子
本発明の一実施の形態に係る光拡散フィルム用組成物に含有される微粒子は、コアシェル粒子と、コアシェル粒子より小さい1種類以上の微粒子を混合して作成される。
本発明の一実施の形態に係る光拡散フィルム用組成物に含有される微粒子は、コアシェル粒子と、コアシェル粒子より小さい1種類以上の微粒子を混合して作成される。
このような微粒子は、フィルムを作成するために用いるバインダー樹脂と微粒子の界面や、微粒子と空気との間の界面の屈折率差に入射光を屈折させまたは反射させて、光の拡散を行う機能を有する。
本実施の光拡散フィルム用組成物を用いて製造される光拡散フィルムは、このような従来の粒子表面の界面での屈折率を用いた拡散機能に加えて、屈折率の異なる物質同士の界面を少なくとも一部に有するコアシェル粒子用いる。このようなコアシェル粒子は、粒子表面の屈折率差を利用する以外に、コアシェル粒子内部のコア部とシェル部の界面によりより効率的に光の拡散を行うことができる。
さらに、本発明の光拡散フィルム用組成物は、コアシェル粒子と、コアシェル粒子より小さい1種類以上の微粒子を混合して作成されるため、単純に複数の粒子径の異なる微粒子を混合して使用する従来の技術と比較してより効率的に入射光の散乱を発生させることができる。つまり、単純に粒子表面の界面の屈折率差を利用するために複数の粒子を混合するだけではなく、同時にコアシェル粒子内部のコア部とシェル部の界面を光の拡散に利用することができるため、光拡散フィルム中の粒子量数あたりの拡散をより効果的に行うことができる。
特に、本発明の光拡散フィルム用組成物に含有される、コアシェル粒子は、併用する1種類以上の微粒子より、粒子径が大きい。一般的に、大きい粒子は、輝度を向上させる効果が大きいが、隠蔽性を向上させる効果は小さい。この原因として、大きい粒子が、輝度
を向上させる表面形状の形成に適している一方、隠蔽性の向上に寄与する屈折、反射、散乱の効果が小さいことが挙げられる。しかし、本願では、併用する1種類以上の微粒子より、粒子径が大きいコアシェル粒子を用いることにより、粒子径を大きくして輝度を向上させても、コアシェル粒子内部のコア部とシェル部の界面を光の屈折、反射、散乱に利用することで良好に隠蔽性を向上させることができる。その結果、本実施の光拡散フィルム用組成物を用いて製造される光拡散フィルムは、バックライトの輝度と光源の隠蔽性を両立させるこことができると推測される。
を向上させる表面形状の形成に適している一方、隠蔽性の向上に寄与する屈折、反射、散乱の効果が小さいことが挙げられる。しかし、本願では、併用する1種類以上の微粒子より、粒子径が大きいコアシェル粒子を用いることにより、粒子径を大きくして輝度を向上させても、コアシェル粒子内部のコア部とシェル部の界面を光の屈折、反射、散乱に利用することで良好に隠蔽性を向上させることができる。その結果、本実施の光拡散フィルム用組成物を用いて製造される光拡散フィルムは、バックライトの輝度と光源の隠蔽性を両立させるこことができると推測される。
上記微粒子は、平均粒子径の最も大きい微粒子と平均粒子径の最も小さい微粒子との平均粒子径比が0.1〜1であることが好ましく、0.2〜0.9であることがより好ましい。平均粒子径比がこのような範囲にあると、隠蔽性がより向上すると共に、輝度がより高くなる。なお、平均粒子径比とは、平均粒子径の最も小さい微粒子の平均粒子径を平均粒子径の最も大きい微粒子の平均粒子径で除した値である。
上記微粒子の粒度分布は特に制限されないが、それらの微粒子のうち少なくとも1種類の微粒子が、単分散微粒子であることが好ましい。単分散微粒子としては、下記式で表される変動係数が、20%以下であることが好ましく、より好ましくは10%以下であり、更に好ましくは5%以下である。
粒子径の変動係数(%)=(σ/D)×100
式中、σは粒子径の標準偏差を、Dは平均粒子径をそれぞれ表している。
粒子径の変動係数(%)=(σ/D)×100
式中、σは粒子径の標準偏差を、Dは平均粒子径をそれぞれ表している。
単分散微粒子は、粒度分布のばらつきが少ない微粒子であることから、光拡散フィルム用組成物が単分散微粒子を含むものであると、バインダー中に埋もれる微粒子が少なくなり、レンズ効果が大きくなるため、輝度が上昇する。より好ましくは、光拡散フィルム用組成物に含まれる微粒子のうち、2種類以上の微粒子が、単分散微粒子であることであり、最も好ましくは、光拡散フィルム用組成物に含まれる微粒子の全てが単分散微粒子であることである。
なお、本願における微粒子の平均粒子径は、動的光散乱法を測定原理とする粒度分布測定装置を用いて測定することができる。このような粒度分布測定装置としては、日機装株式会社製の型式「MT−3000」等が挙げられる。
本発明の光拡散フィルム用組成物に含まれる平均粒子径の異なる2種類の微粒子について、平均粒子径の大きい微粒子と平均粒子径の小さい微粒子との質量比は、全微粒子100質量%に対する平均粒子径の小さい微粒子は5〜90質量%であることが好ましく、10〜80質量%であることが好ましい。質量比がこのような範囲にあると、樹脂組成物から得られる光拡散フィルムがより優れた光拡散性能を発揮するものとなる。
本発明の光拡散フィルム用組成物が後述するようなバインダー樹脂を含有する場合、微粒子とバインダー樹脂の合計100質量%に対して、微粒子は20〜70質量%であることが好ましく、30〜60質量%であることがより好ましい。前記範囲であると、組成物から得られる光拡散フィルムがより優れた光拡散性能を発揮するものとなる。
以下、本発明の一実施の形態に係る光拡散フィルム用組成物に含有される微粒子について説明する。
1.1.1.コアシェル粒子
本実施の形態の光拡散フィルム用組成物は、コアシェル粒子を含有する。なお、本願においてコアシェル粒子とは、コア部(以下、「コア粒子」ともいう。)の少なくとも一部を被覆するシェル部(以下、「シェル層」ともいう。)を有する粒子であるが、シェル部が、コア部の全表面を被覆する構造であってもよい。
本実施の形態の光拡散フィルム用組成物は、コアシェル粒子を含有する。なお、本願においてコアシェル粒子とは、コア部(以下、「コア粒子」ともいう。)の少なくとも一部を被覆するシェル部(以下、「シェル層」ともいう。)を有する粒子であるが、シェル部が、コア部の全表面を被覆する構造であってもよい。
コア部は、その平均粒子径が、0.3μm〜4.0μmであり、0.5μm〜2.0μmであることが好ましく、0.8μm〜1.5μmであることがより好ましい。上記平均粒子径はコア部10個のSEM写真の撮影により評価できる。平均粒子径が、0.3μm未満であると、コアシェル粒子を含む光拡散層からなる光拡散フィルムにおいて、優れた光拡散性を実現できなくなることがある。一方、4.0μm以上であると、重合安定性が悪化するおそれがある。
シェル部は、その厚みが0.1μm〜2.0μmの範囲であり、0.2μm〜1.5μmの範囲であることが好ましく、0.2μm〜1.0μmの範囲であることがより好ましい。シェル部の厚みが0.1μm未満であると、シェル部が薄すぎるため部分的にシェル部が形成されない箇所が生じやすくなるおそれがある。一方、2.0μm超であると、光がコア部との界面に達する前に減衰し、コア部との界面からの光が得られないおそれがある。なお、シェル部の厚みは、コアシェル粒子10個についてSEM写真を撮影し、それらの画像解析を行うことにより測定した値を言うものとする。
コア部とシェル部を備えるコアシェル粒子は、平均粒子径が、0.5μm〜10μmであることが好ましく、0.6μm〜6μmであることがより好ましい。前記範囲であると、コアシェル粒子とそれ以外の1種類以上の微粒子を併用することにより、より良好な隠蔽性を発現することができる。
コア部の構成に用いられる重合体の屈折率は、シェル部の構成に用いられる重合体の屈折率と異なることが好ましい。その結果、コア部の屈折率と、シェル部の屈折率とが異なることが好ましい。このようにすることにより、その内部で屈折率差を有する粒子が得られる。すなわち、粒子内部に異組成界面を形成することができる。
なお、コア部およびシェル部の屈折率は、以下のように測定した値である。まず、コア部あるいはシェル部を構成する重合体を構成する単量体組成を特定する。次に、これら単量体を単独で重合させてそれぞれの単独重合体を基材上に塗工し、70℃にて2分間乾燥させて、厚さ10μmのフィルムを形成する。その後、形成したフィルムの屈折率をアッベ屈折率計にて測定する。測定されたそれぞれの単独重合体の屈折率(フィルムの屈折率)を用い、重合体を構成する単量体組成に比例配分してコア部およびシェル部の屈折率を算出する。
例えば、コア部を構成する重合体がA単量体とB単量体の共重合体である場合、以下のようにコア部の屈折率を算出する。まずA単量体を単独で重合させて得られる重合体(以下、「A重合体」と言う。)、B単量体を単独で重合させて得られる重合体(以下、「B重合体」と言う。)を合成する。その後、これらA重合体、B重合体をそれぞれ基材上に塗工して70℃にて2分間乾燥させて、それぞれA重合体あるいはB重合体のみから構成さる厚さ10μmのフィルムを作製する。作製したフィルムについて、アッベ屈折率計にてそれぞれA重合体の屈折率X、B重合体の屈折率Yを測定する。そして、それぞれの屈折率X,Yと、重合体の製造に用いるA単量体とB単量体の混合比率x,yとから下記式に従ってコア部の屈折率を算出する。
式:{X×(x/100)}+{Y×(y/100)}
コア部に含有される重合体と、シェル部に含有される重合体は異なる重合体であり、これら異なる2種類の重合体を第1の重合体、第2の重合体と以下称する。
コア部に含有される重合体と、シェル部に含有される重合体は異なる重合体であり、これら異なる2種類の重合体を第1の重合体、第2の重合体と以下称する。
コアシェル粒子は、重合体を含むコア部と、コア部の表面の少なくとも一部を被覆し、その厚みが0.1μm〜2μmの範囲である、コア部と異なる重合体を含むシェル部と、を有することが好ましい。
1.1.1.1.第1の重合体
コアシェル粒子を構成するコア部あるいはシェル部は、少なくともその一方に、第1の重合体を含む。そして、コア部は、第1の重合体からなることが好ましい。第1の重合体としては、具体的には、スチレン系重合体、スチレン−ブタジエン共重合体等のスチレン系重合体や、(メタ)アクリレート系重合体等を挙げることができる。
コアシェル粒子を構成するコア部あるいはシェル部は、少なくともその一方に、第1の重合体を含む。そして、コア部は、第1の重合体からなることが好ましい。第1の重合体としては、具体的には、スチレン系重合体、スチレン−ブタジエン共重合体等のスチレン系重合体や、(メタ)アクリレート系重合体等を挙げることができる。
第1の重合体は、その重量平均分子量が、10万以上であることが好ましく、20万以上であることがより好ましく、50万以上であることがさらに好ましい。上記重量平均分子量が10万未満であると、第2の重合体を重合する際に、この第2の重合体が第1の重合体内部にまで含浸してしまうため、明確なコアシェル構造にならないおそれがある。ここで、本明細書において「重量平均分子量」は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法にてポリスチレンを標準物質として測定される値である。
第1の重合体は、(a1)芳香族ビニル系単量体単位(以下、「構成単位(a1)」と言う場合がある。)、(a2)多官能単量体単位(以下、「構成単位(a2)」と言う場合がある。)、および(a3)その他の単量体単位(以下、「構成単位(a3)」と言う場合がある。)を所定の割合で含むものであることが好ましい。
((a1)芳香族ビニル系単量体単位)
構成単位(a1)を構成するために用いられる芳香族ビニル系単量体としては、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、p−メチルスチレン、2−メチルスチレン、3−メチルスチレン、4−メチルスチレン、4−エチルスチレン、4−tert−ブチルスチレン、3,4−ジメチルスチレン、4−メトキシスチレン、4−エトキシスチレン、2−クロロスチレン、3−クロロスチレン、4−クロロスチレン、2,4−ジクロロスチレン、2,6−ジクロロスチレン、4−クロロ−3−メチルスチレン、1−ビニルナフタレン、2−ビニルピリジン、4−ビニルピリジン等を挙げることができる。これらの中でも、スチレン、α−メチルスチレンが好ましい。これらの芳香族ビニル系単量体は、1種単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
((a1)芳香族ビニル系単量体単位)
構成単位(a1)を構成するために用いられる芳香族ビニル系単量体としては、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、p−メチルスチレン、2−メチルスチレン、3−メチルスチレン、4−メチルスチレン、4−エチルスチレン、4−tert−ブチルスチレン、3,4−ジメチルスチレン、4−メトキシスチレン、4−エトキシスチレン、2−クロロスチレン、3−クロロスチレン、4−クロロスチレン、2,4−ジクロロスチレン、2,6−ジクロロスチレン、4−クロロ−3−メチルスチレン、1−ビニルナフタレン、2−ビニルピリジン、4−ビニルピリジン等を挙げることができる。これらの中でも、スチレン、α−メチルスチレンが好ましい。これらの芳香族ビニル系単量体は、1種単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
上記構成単位(a1)の割合は、構成単位(a1)、構成単位(a2)、および構成単位(a3)の合計を100質量%とした場合に、20質量%〜98質量%であることが好ましく、25質量%〜95質量%であることがより好ましく、40質量%〜90質量%であることがさらに好ましい。第1の重合体に含まれる構成単位(a1)の割合が20質量%未満であると、コア部とシェル部との屈折率の差が小さくなり、コアシェル粒子を含む光拡散層からなる光拡散フィルムにおいて、優れた光拡散性を実現できなくなることがある。一方、98質量%超であると、重合安定性が悪化するおそれがある。
((a2)多官能単量体単位)
構成単位(a2)を構成するために用いられる多官能単量体は、例えば、ジビニルベンゼンに代表される芳香族ビニル化合物、あるいはエチレングリコールジメタクリレート(EGDMA)に代表される多価(メタ)アクリレート化合物等の、少なくとも2個以上の共重合性二重結合を有するモノマーを好ましい例として挙げることができる。
((a2)多官能単量体単位)
構成単位(a2)を構成するために用いられる多官能単量体は、例えば、ジビニルベンゼンに代表される芳香族ビニル化合物、あるいはエチレングリコールジメタクリレート(EGDMA)に代表される多価(メタ)アクリレート化合物等の、少なくとも2個以上の共重合性二重結合を有するモノマーを好ましい例として挙げることができる。
また、前記多価(メタ)アクリレート化合物としては、例えば、ポリエチレングリコールジアクリレート、1,3−ブチレングリコールジアクリレート、1,6−ヘキサングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート等のジアクリレート化合物、トリメチロールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタントリアクリレート等のトリアクリレート類、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、1,3−ブチレングリコールジメタクリレート、1,4ブチレングリコールジメタクリレート、1,6−ヘキサングリコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート等のジメタクリレート類、トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリメチロールエタントリメタクリレート等のトリメタクリレート類等が挙げられる。以上のうち、特に、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート等を好ましい例として挙げることができる。
さらに、これらの中でも、重合安定性の観点から、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジメタクリレートが好ましい。なお、これらの単量体は、1種単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
上記構成単位(a2)の割合は、構成単位(a1)、構成単位(a2)、および構成単位(a3)の合計を100質量%とした場合に、0質量%〜40質量%であることが好ましく、5質量%〜35質量%であることがより好ましく、10質量%〜20質量%であることがさらに好ましい。第1の重合体に含まれる構成単位(a2)の割合が40質量%超であると、重合安定性が悪化するおそれがある。
((a3)その他の単量体単位)
第1の重合体は、上述した各種単量体と共重合可能なその他の単量体からなる単量体単位を含有していてもよい。この構成単位(a3)を構成するその他の単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、ケイ皮酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、無水イタコン酸、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノエチル、イタコン酸モノメチル、イタコン酸モノエチル、へキサヒドロフタル酸モノ−2−(メタ)アクリロイルオキシエチル等のカルボキシル基含有不飽和単量体、およびその無水物類等;(メタ)アクリロニトリル、クロトンニトリル、ケイ皮酸ニトリル等のシアン化ビニル系単量体;2−シアノエチル(メタ)アクリレート、2−シアノプロピル(メタ)アクリレート、3−シアノプロピル(メタ)アクリレート等のシアノ基を有する単量体;ヒドロキシメチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、6−ヒドロキシヘキシル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシシクロヘキシル(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールモノ(メタ)アクリレート等のヒドロキシ(シクロ)アルキルモノ(メタ)アクリレート類;3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3−アミノ−2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等の置換ヒドロキシ(シクロ)アルキルモノ(メタ)アクリレート類等;アリルグリシジルエーテル、グリシジル(メタ)アクリレート、メチルグリシジルメチルアクリレート、エポキシ化シクロヘキシル(メタ)アクリレート等のグリシジル基を有する単量体;メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、n−へキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート等の(シクロ)アルキル(メタ)アクリレート類;2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、p−メトキシシクロヘキシル(メタ)アクリレート等のアルコキシ(シクロ)アルキル(メタ)アクリレート類;トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート等の多価(メタ)アクリレート類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、バーサチック酸ビニル等のビニルエステル類等;N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチロール(メタ)アクリルアミド等のN−メチロール化不飽和カルボン酸アミド類;2−ジメチルアミノエチルアクリルアミド等のアミノアルキル基含有アクリルアミド類;(メタ)アクリルアミド、N−メトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N,N−エチレンビス(メタ)アクリルアミド、マレイン酸アミド、マレイミド等の不飽和カルボン酸のアミド類またはイミド類;N−メチルアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド等のN−モノアルキル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジアルキルアクリルアミド類;2−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート等のアミノアルキル基含有(メタ)アクリレート類;2−(ジメチルアミノエトキシ)エチル(メタ)アクリレート等のアミノアルコキシアルキル基含有(メタ)アクリレート類;塩化ビニル、塩化ビニリデン、脂肪酸ビニルエステル等のハロゲン化ビニル化合物類;1,3−ブタジエン、2−メチル−1,3−ブタジエン、2−クロロ−1,3−ブタジエン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン等の共役ジエン化合物類等を挙げることができる。
((a3)その他の単量体単位)
第1の重合体は、上述した各種単量体と共重合可能なその他の単量体からなる単量体単位を含有していてもよい。この構成単位(a3)を構成するその他の単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、ケイ皮酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、無水イタコン酸、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノエチル、イタコン酸モノメチル、イタコン酸モノエチル、へキサヒドロフタル酸モノ−2−(メタ)アクリロイルオキシエチル等のカルボキシル基含有不飽和単量体、およびその無水物類等;(メタ)アクリロニトリル、クロトンニトリル、ケイ皮酸ニトリル等のシアン化ビニル系単量体;2−シアノエチル(メタ)アクリレート、2−シアノプロピル(メタ)アクリレート、3−シアノプロピル(メタ)アクリレート等のシアノ基を有する単量体;ヒドロキシメチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、6−ヒドロキシヘキシル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシシクロヘキシル(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールモノ(メタ)アクリレート等のヒドロキシ(シクロ)アルキルモノ(メタ)アクリレート類;3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3−アミノ−2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等の置換ヒドロキシ(シクロ)アルキルモノ(メタ)アクリレート類等;アリルグリシジルエーテル、グリシジル(メタ)アクリレート、メチルグリシジルメチルアクリレート、エポキシ化シクロヘキシル(メタ)アクリレート等のグリシジル基を有する単量体;メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、n−へキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート等の(シクロ)アルキル(メタ)アクリレート類;2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、p−メトキシシクロヘキシル(メタ)アクリレート等のアルコキシ(シクロ)アルキル(メタ)アクリレート類;トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート等の多価(メタ)アクリレート類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、バーサチック酸ビニル等のビニルエステル類等;N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチロール(メタ)アクリルアミド等のN−メチロール化不飽和カルボン酸アミド類;2−ジメチルアミノエチルアクリルアミド等のアミノアルキル基含有アクリルアミド類;(メタ)アクリルアミド、N−メトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N,N−エチレンビス(メタ)アクリルアミド、マレイン酸アミド、マレイミド等の不飽和カルボン酸のアミド類またはイミド類;N−メチルアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド等のN−モノアルキル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジアルキルアクリルアミド類;2−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート等のアミノアルキル基含有(メタ)アクリレート類;2−(ジメチルアミノエトキシ)エチル(メタ)アクリレート等のアミノアルコキシアルキル基含有(メタ)アクリレート類;塩化ビニル、塩化ビニリデン、脂肪酸ビニルエステル等のハロゲン化ビニル化合物類;1,3−ブタジエン、2−メチル−1,3−ブタジエン、2−クロロ−1,3−ブタジエン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン等の共役ジエン化合物類等を挙げることができる。
なお、これらの単量体は、1種単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
1.1.1.2.第2の重合体
コアシェル粒子を構成するコア部あるいはシェル部は、少なくともその一方に、第2の重合体を含んで構成される。特に、シェル部は、第2の重合体からなることが好ましい。こうしてシェル部を形成することにより、コアシェル粒子を含む光拡散層からなる光拡散フィルムにおいて、優れた光拡散性を実現することができる。
コアシェル粒子を構成するコア部あるいはシェル部は、少なくともその一方に、第2の重合体を含んで構成される。特に、シェル部は、第2の重合体からなることが好ましい。こうしてシェル部を形成することにより、コアシェル粒子を含む光拡散層からなる光拡散フィルムにおいて、優れた光拡散性を実現することができる。
第2の重合体は、その重量平均分子量が、5万以上であることが好ましく、10万以上であることがさらに好ましく、20万以上であることが特に好ましい。上記重量平均分子量が10万未満であると、光拡散フィルムを構成する光拡散層の耐熱性、耐溶剤性が不十分になるおそれがあり、ひいては、光拡散フィルムの耐熱性、耐溶剤性が不十分になるおそれがある。
第2の重合体は、(b1)芳香族ビニル系単量体単位(以下、「構成単位(b1)」と言うことがある。)、(b2)(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(以下、「構成単位(b2)」と言うことがある。)、(b3)多官能単量体単位(以下、「構成単位(b3)」と言うことがある。)、および(b4)その他の単量体単位(以下、「構成単位(b4)」と言うことがある。)を所定の割合で含むものであることが好ましい。
(b1)芳香族ビニル系単量体単位は、上述した(a1)芳香族ビニル系単量体単位と同様のものを好適に用いることができる。構成単位(b1)の割合は、構成単位(b1)、構成単位(b2)、構成単位(b3)、および構成単位(b4)の合計を100質量%とした場合に、0質量%〜90質量%であることが好ましく、0〜80質量%であることがさらに好ましく、0質量%〜70質量%であることが特に好ましい。第2の重合体に含まれる構成単位(b1)の割合が、90質量%超であると、コア部とシェル部との屈折率の差が小さくなり、コアシェル粒子を含む光拡散層からなる光拡散フィルムにおいて、優れた光拡散性を実現することができなくなることがある。
構成単位(b2)を構成するために用いられる(メタ)アクリル酸エステル単量体は、例えば、メチルメタクリレート(MMA)、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、n−へキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート等の(シクロ)アルキル(メタ)アクリレート類;2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、p−メトキシシクロヘキシル(メタ)アクリレート等のアルコキシ(シクロ)アルキル(メタ)アクリレート類;トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート等の多価(メタ)アクリレート類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、バーサチック酸ビニル等のビニルエステル類等を挙げることができる。これらの中でも、メチルメタクリレートが好ましい。
(b3)多官能単量体単位、および(b4)その他の単量体単位は、それぞれ、上述した、(a2)多官能単量体単位、および(a3)その他の単量体単位と同様のものを同様の割合で好適に用いることができる。
コアシェル粒子は、その平均粒子径が、0.8μm〜10μmであり、1.0μm〜8.0μmであることが好ましく、2.0μm〜5.0μmであることがより好ましい。コアシェル粒子の平均粒子径が、0.8μm未満であると、コアシェル粒子を含む光拡散層からなる光拡散フィルムにおいて、優れた光拡散性を実現することができなくなる恐れがある。一方、10μm以上であると、コアシェル粒子が大き過ぎ、光拡散層中に分散されるコアシェル粒子の数が少なくなるため、やはり、コアシェル粒子を含む光拡散層からなる光拡散フィルムにおいて、優れた光拡散性を実現することができなくなる恐れがある。
なお、コアシェル粒子の平均粒子径は、そのSEM写真の画像解析を行うことにより測定した値を言うものとする。具体的には、少なくとも10個のコアシェル粒子のSEM写真を撮影し、コアシェル粒子の最も長い径(全体粒子最長径)をそれぞれ計測し、この全体粒子最長径の平均値を「コアシェル粒子の平均粒子径」とする。
1.1.1.3.コアシェル粒子の製造方法
本実施の形態の光拡散フィルムを構成する光拡散層に用いる、コアシェル粒子は、例えば、コア部をシードポリマー粒子とし、シェル部をシード重合により形成することができる。具体的には、特開2008−209855号公報に記載された方法に従って製造することができる。
本実施の形態の光拡散フィルムを構成する光拡散層に用いる、コアシェル粒子は、例えば、コア部をシードポリマー粒子とし、シェル部をシード重合により形成することができる。具体的には、特開2008−209855号公報に記載された方法に従って製造することができる。
1.1.2.コアシェル粒子以外の微粒子
本発明の一実施の形態に係る光拡散フィルム用組成物は、コアシェル粒子より粒子径が小さい、コアシェル粒子以外の微粒子を含有してもよい。本発明の光拡散フィルム用組成物は、コアシェル粒子とコアシェル粒子より粒子径の小さい微粒子は1種類以上の微粒子を併用してもよい。
本発明の一実施の形態に係る光拡散フィルム用組成物は、コアシェル粒子より粒子径が小さい、コアシェル粒子以外の微粒子を含有してもよい。本発明の光拡散フィルム用組成物は、コアシェル粒子とコアシェル粒子より粒子径の小さい微粒子は1種類以上の微粒子を併用してもよい。
コアシェル粒子とコアシェル粒子より粒子径の小さい微粒子は、光を透過できるものである限り特に制限されないが、アクリル系樹脂、アクリルウレタン系樹脂、スチレン系樹脂、有機質無機質複合体、アミノ系ホルマリン架橋樹脂及び無機化合物からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。有機質無機質複合体微粒子は、例えば、特開平8−81561号公報又は特開2003−183337号公報に記載された方法により製造されるものを適時用いることができる。
上記アクリル系樹脂は、アクリル系単量体を含む単量体成分を重合させて得られるものであれば、特に制限されない。重合させるアクリル系単量体としては、アクリル酸やメタクリル酸及びその誘導体等を用いることができ、具体的には、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、ヘプチル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、メトキシエチル(メタ)アクリレート、プロポキシエチル(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、エトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシエチレングリコール(メタ)アクリレート、ブトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシジプロピレングリコール(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロニトリル、(メタ)アクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。これらの単量体は、1種を用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
これらの中でも、メチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート及びシクロヘキシル(メタ)アクリレートからなる群より選択される少なくとも1種が用いられることが好ましい。より好ましくは、メチル(メタ)アクリレート及び/又はn−ブチル(メタ)アクリレートが用いられることである。
上記アクリルウレタン系樹脂は、水酸基を有するアクリル系単量体と、水酸基を有さないアクリル系単量体と、イソシアネート系化合物とを反応させて得られたものであることが好ましい。より好ましくは、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート及びヒドロキシプロピル(メタ)アクリレートからなる群より選択される1種以上と、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート及びイソブチル(メタ)アクリレートからなる群より選択される1種以上と、変性ポリイソシアネート化合物とを反応させてなる樹脂である。変性ポリイソシアネート化合物としては、ヘキサメチレンジイソシアネートをベースに三量化したイソシアヌレート型、ヘキサメチレンジイソシアネートに多価アルコールを付加した付加物が好ましい。
上記スチレン系樹脂は、スチレン系単量体を含む単量体を重合させてなるものであれば特に制限されないが、スチレン、α−メチルスチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、エチルスチレン、ジメチルスチレン、ブチルスチレンからなる群より選択される少なくとも1種が用いられることが好ましい。これらの単量体は、1種を用いてもよく、2種以上を用いてもよい。また、上記微粒子としては、上記アクリル系単量体とスチレン系単量体とを共重合させてなる樹脂を用いてもよい。
上記アミノ系ホルマリン架橋樹脂としては、ベンゾグアナミン・メラミン・ホルムアルデヒド縮合物、メラミン・ホルムアルデヒド縮合物などが挙げられる。
上記アミノ系ホルマリン架橋樹脂としては、ベンゾグアナミン・メラミン・ホルムアルデヒド縮合物、メラミン・ホルムアルデヒド縮合物などが挙げられる。
本発明における微粒子のうち、分子内に架橋構造を有する微粒子は、架橋構造を形成できる多官能不飽和単量体(架橋性単量体)を含む単量体成分を原料として微粒子を合成することで得ることができる。多官能不飽和単量体としては、ジビニルベンゼン、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3−ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,5−ペンタンジオール(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレートからなる群より選択される少なくとも1種が用いられることが好ましい。これらの架橋剤は1種を用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
上記微粒子の合成方法は、特に制限されないが、単量体成分をラジカル重合させることによって合成することができる。ラジカル重合には、過酸化物系開始剤及びアゾ化合物系開始剤等の一般的なラジカル重合開始剤を用いることができる。
過酸化物系開始剤としては、例えば、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、ビス(3,5,5−トリメチルヘキサノイル)パーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、tert−ブチルパーオキサイド、ジ−tert−ブチルパーオキサイド、tert−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、tert−ブチルパーオキシイソブチレート、tert−ブチルパーオキシネオデカノエート、イソブチリルパーオキサイド、ジ−3−メトキシブチルパーオキシジカーボネート、メチルエチルケトンパーオキサイド、メチルイソブチルパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド等が挙げられる。アゾ化合物系開始剤としては、例えば、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カーボニトリル)、ジメチル2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)等が挙げられる。これらラジカル重合開始剤は、1種を用いてもよく、2種以上を組合せて用いてもよい。
過酸化物系開始剤としては、例えば、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、ビス(3,5,5−トリメチルヘキサノイル)パーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、tert−ブチルパーオキサイド、ジ−tert−ブチルパーオキサイド、tert−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、tert−ブチルパーオキシイソブチレート、tert−ブチルパーオキシネオデカノエート、イソブチリルパーオキサイド、ジ−3−メトキシブチルパーオキシジカーボネート、メチルエチルケトンパーオキサイド、メチルイソブチルパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド等が挙げられる。アゾ化合物系開始剤としては、例えば、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カーボニトリル)、ジメチル2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)等が挙げられる。これらラジカル重合開始剤は、1種を用いてもよく、2種以上を組合せて用いてもよい。
本発明の光拡散フィルム用組成物が含む微粒子として用いることができる無機化合物としては、シリカ、シリカアルミナ、シリコーン樹脂、ガラス粒子等のSi原子を含む化合物;チタニア等のTi原子を含む化合物;アルミナ等のAl原子を含む化合物;酸化亜鉛等のZn原子を含む化合物;炭酸カルシウム、炭酸バリウム等のアルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩等が挙げられ、これらの1種又は2種以上を用いることができる。これら化合物の中でも、Si原子を含む化合物が好ましく、シリカ及びシリコーン樹脂がより好ましい。
1.2.バインダー樹脂
本発明の一実施の形態に係る光拡散フィルム用組成物は、バインダー樹脂を含有することができる。バインダー樹脂を微粒子と併用することで、微粒子間がバインダーとして機能する樹脂によって繋がれて分散一体化した光拡散フィルムを作成することが容易となる。したがって、樹脂としては、コアシェル粒子間を繋ぐとともに分散一体化させることのできる樹脂の選択が好ましい。そして、そのコアシェル粒子に好適な樹脂は、可視光線に対して高い透過性を有する透明なものが好ましい。
本発明の一実施の形態に係る光拡散フィルム用組成物は、バインダー樹脂を含有することができる。バインダー樹脂を微粒子と併用することで、微粒子間がバインダーとして機能する樹脂によって繋がれて分散一体化した光拡散フィルムを作成することが容易となる。したがって、樹脂としては、コアシェル粒子間を繋ぐとともに分散一体化させることのできる樹脂の選択が好ましい。そして、そのコアシェル粒子に好適な樹脂は、可視光線に対して高い透過性を有する透明なものが好ましい。
バインダー樹脂の含有割合は、その樹脂と微粒子とを含む全樹脂材料の100質量%に対して、バインダーとして機能する樹脂が1質量%〜99質量%であることが好ましく、10質量%〜95質量%であることがより好ましく、30質量%〜90質量%であることがさらに好ましい。
バインダー樹脂としては、例えば、(メタ)アクリル系樹脂、(メタ)アクリルウレタン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、メラミン系樹脂、ウレタン系樹脂、スチレン系樹脂、アルキド系樹脂、フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂や、(メタ)アクリルシリコーン系樹脂、アルキルポリシロキサン系樹脂、シリコーン樹脂、シリコーンアルキド樹脂、シリコーンウレタン樹脂、シリコーンポリエステル樹脂、シリコーンアクリル樹脂等の変性シリコーン樹脂、ポリフッ化ビニリデン、フルオロオレフィンビニルエーテルポリマー等のフッ素系樹脂等が挙げられる。バインダー樹脂は、熱可塑性樹脂でもよいし、熱硬化性樹脂、湿気硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂等の硬化性樹脂でもよい。他のバインダー樹脂として、合成ゴムや天然ゴム等の有機系バインダー樹脂や、無機系結着剤等が挙げられる。合成ゴムの有機系バインダー樹脂として、エチレン−プロピレン共重合ゴム、ポリブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム等が挙げられる。無機系結着剤のバインダー樹脂として、シリカゾル、アルカリ珪酸塩、シリコンアルコキシド及びそれらの(加水分解)縮合物並びにリン酸塩等が挙げられる。これらは単独で用いられてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの中でもバインダー樹脂としては、(メタ)アクリル系樹脂が好ましい。
上記(メタ)アクリル系樹脂としては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、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、シクロドデシル(メタ)アクリレート、tert−ブチルシクロへキシル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、2−エチルへキシル(メタ)アクリレート等に由来する構成単位を含む樹脂が挙げられる。これらの中でも、メチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート又はシクロヘキシル(メタ)アクリレートに由来する構成単位を含む樹脂が好ましい。
上記バインダー樹脂は、官能基を有する単量体を含む単量体成分を重合して得られるものであってもよい。官能基を有する単量体としては、(メタ)アクリル酸、イタコン酸、無水マレイン酸等のカルボキシル基を有する不飽和単量体;2−(メタ)アクリロイロキシエチルアシッドホスフェート等の酸性リン酸エステル系不飽和単量体;2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ヒドロキシ(メタ)アクリレート(例えば、ダイセル化学工業社製、商品名「プラクセルFM」)等の活性水素をもつ基を有する不飽和単量体;(メタ)アクリル酸エステル;グリシジル(メタ)アクリレート等のエポキシ基を有する不飽和単量体;(メタ)アクリルアミド、N,N’−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、イミド(メタ)アクリレート等の窒素原子を有する不飽和単量体;エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート等の2個以上の重合性二重結合を有する不飽和単量体;塩化ビニル等のハロゲン原子を有する不飽和単量体;スチレン、α−メチルスチレン等の芳香族不飽和単量体;酢酸ビニル等のビニルエステル;ビニルエーテル等が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
上記バインダー樹脂は、架橋されてもよいし、架橋されなくてもよいが、耐久性を向上させる観点から、架橋されているものが好ましい。架橋は、ポリマー自体が架橋してもよいし、架橋剤によりなされてもよい。樹脂は、常温硬化型、加熱硬化型、紫外線又は電子線硬化型等のいずれの硬化条件で硬化されるものであってもよい。架橋剤(硬化剤)の使用量、添加及び分散方法等は特に限定されず、例えば、樹脂がポリオールである場合、ポリオールに通常用いられる使用量、添加及び分散方法を用いることができる。
上記バインダー樹脂は、多官能イソシアネート等による硬化(架橋)を可能とする観点から、1分子中に2つ以上の水酸基を有するもの、すなわち、ポリオールであることが好ましく、水酸基を有する単量体成分を含む単量体を重合してなるものであることが好ましい。より好ましくは、1分子中に2つ以上の水酸基を有する(メタ)アクリル系樹脂、すなわち、(メタ)アクリル系ポリオールであることである。この水酸基を有する不飽和単量体としては、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ヒドロキシ(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル系ポリオール化合物の市販品としては例えばアクリディックA−804(商品名、DIC(株)製)等が挙げられる。
上記架橋剤(硬化剤)としては、樹脂がポリオールである場合、例えば、(ブロック)ポリイソシアネート化合物等の多官能イソシアネート、アミノプラスト樹脂等が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
上記(ブロック)ポリイソシアネート化合物とは、ポリイソシアネート化合物及び/又はブロックポリイソシアネート化合物を意味する。ポリイソシアネート化合物としては、イソシアネート基を分子内に少なくとも2つ有する化合物であれば特に制限されず、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、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロシジイソシアネート、4,4′−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、リジ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、1,3−(イソシアナートメチル)シクロヘキサン、1,5−ナフタレンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート等のポリイソシアネート;これらのポリイソシアネートのアダクト体、ビュレット体、イソシアヌレート体等のポリイソシアネートの誘導体(変性物)等が挙げられる。
上記ブロックポリイソシアネート化合物とは、ポリイソシアネート化合物のイソシアネート基をブロック化剤でブロックしたものである。このブロックポリイソシアネート化合物により、加熱乾燥時にバインダー樹脂を架橋させることができるとともに、常温での貯蔵安定性が高まる。ブロック化剤としては特に限定されず、例えば、ε−カプロラクタム、フェノール、クレゾール、オキシム、アルコール等の化合物等が挙げられる。(ブロック)ポリイソシアネート化合物の市販品としては、例えば、バーノックDB−980K(商品名、DIC(株)製)、スミジュールN3300、スミジュールBL3175、デスモジュールN3200、デスモジュールN3400、デスモジュールN3600及びデスモジュールVPLS2102(商品名、住化バイエルウレタン社製);コロネートHK、コロネートHL及びコロネートHX(商品名、日本ポリウレタン工業株式会社製);デュラネートE−402−90T(商品名、旭化成工業社製)等が挙げられる。また、バインダー樹脂の黄変を防止する観点から、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ポリイソシアネート化合物が好ましい。
上記(ブロック)ポリイソシアネート化合物の使用量としては特に限定されないが、樹脂中の水酸基1モルに対して、(ブロック)ポリイソシアネート化合物のイソシアネート基が0.6〜1.4モルとなる量であることが好ましい。より好ましくは0.8〜1.2モルとなる量である。バインダー樹脂中の水酸基1モルに対して、(ブロック)ポリイソシアネート化合物のイソシアネート基が0.6モル未満であると、バインダー樹脂中に未反応の水酸基が多く残存するので、得られるバインダーの耐侯性が低下することがある。
1.4モルを超えると、未反応のイソシアネート基がバインダー中に多く残存し、これが空気中の水分と反応して、バインダー中において発泡や白化が起こることがある。
1.4モルを超えると、未反応のイソシアネート基がバインダー中に多く残存し、これが空気中の水分と反応して、バインダー中において発泡や白化が起こることがある。
上記バインダー樹脂のガラス転移温度(Tg)は−80〜160℃であることが好ましい。より好ましくは−50〜130℃であり、更に好ましくは0〜110℃であり、特に好ましくは20〜100℃である。このようなガラス転移温度を有するバインダー樹脂を用いることで、樹脂組成物から得られる光拡散フィルムの耐光性を向上させることができる。
ガラス転移温度は、下記のFoxの式により計算することができる。
1/Tg=Σ(Wn/Tgn)/100
式中、Wnは共重合体100質量%中に存在するモノマーnの質量%を表し、Tgnはモノマーnからなるホモポリマーのガラス転移温度(絶対温度)を表す。
ガラス転移温度は、下記のFoxの式により計算することができる。
1/Tg=Σ(Wn/Tgn)/100
式中、Wnは共重合体100質量%中に存在するモノマーnの質量%を表し、Tgnはモノマーnからなるホモポリマーのガラス転移温度(絶対温度)を表す。
1.3.媒体
本発明の一実施の形態に係る光拡散フィルム用組成物は、微粒子を分散させるための媒体を含有することができる。本発明の光拡散フィルム用組成物が含む媒体としては、上述したバインダー樹脂を製造するための重合反応において用いられるものを用いることができる。
本発明の一実施の形態に係る光拡散フィルム用組成物は、微粒子を分散させるための媒体を含有することができる。本発明の光拡散フィルム用組成物が含む媒体としては、上述したバインダー樹脂を製造するための重合反応において用いられるものを用いることができる。
上記樹脂組成物に含まれる媒体の量としては、後述する該樹脂組成物を基材にコーティングするのに適した量を用いることができる。
2.光拡散フィルム
本発明の一実施の形態に係る光拡散フィルムは、前述の光拡散フィルム用組成物を基材上に塗布することにより作成することができる。したがって、微粒子としては、上述した平均粒子径が異なる2種類以上の微粒子を含有し、最も大きな平均粒子径を示す微粒子がコアシェル粒子を備える。
本発明の一実施の形態に係る光拡散フィルムは、前述の光拡散フィルム用組成物を基材上に塗布することにより作成することができる。したがって、微粒子としては、上述した平均粒子径が異なる2種類以上の微粒子を含有し、最も大きな平均粒子径を示す微粒子がコアシェル粒子を備える。
本実施形態の光拡散フィルムは、光拡散フィルム用組成物をフィルム基材に塗布する工程と、塗布した樹脂組成物を乾燥させる工程とを含む製造方法により製造される。光拡散用組成物をフィルム基材に塗布する方法としては、例えば、エアナイフコーティング、グラビアコーティング、リバースロールコーティング、スプレーコーティング及びブレードコーティング等が挙げられる。また、塗布した光拡散フィルム用組成物を乾燥させる方法は、公知の乾燥方法を用いることができ、特に制限はされない。こうした方法を用いて、光拡散層1層からなり、光源からの光の拡散に好適な所望の形状を有する光拡散フィルムを製造することができる。
以上のようにして製造された本発明の光拡散フィルムは、上位した特徴のある構造の粒子を樹脂中に分散させてなる1層の光拡散層から構成されており、所望とする形状を備えるとともに優れた光拡散性を実現する。そして、光源を保護するように、耐衝撃性や耐熱性等の信頼性を有する。
3.実施例
以下、実施例に基づいて本発明の実施形態をより具体的に説明する。しかし、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。
以下、実施例に基づいて本発明の実施形態をより具体的に説明する。しかし、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。
3.1.コアシェル粒子(A)の合成
スチレン90部、メタクリル酸10部を水溶性開始剤として過硫酸カリウムを用いて乳化重合することにより、平均粒子径0.4μmの単分散粒子を製造した。
スチレン90部、メタクリル酸10部を水溶性開始剤として過硫酸カリウムを用いて乳化重合することにより、平均粒子径0.4μmの単分散粒子を製造した。
さらに、上記0.4μmの単分散粒子を6重量部(但し、固形分として)、スチレン90重量部、メタクリル酸10重量部を水溶性開始剤として過硫酸カリウムを用いて乳化重合することにより、平均粒子径1.0μmの第1のシード粒子を含有するエマルジョンを製造した。
次に、ビス(3,5,5−トリメチルヘキサノイル)パーオキサイド(商品名「パーロイル355―75(S)」、日油(株)製、水溶解度:0.01%)2重量部、ラウリル硫酸ナトリウム0.1重量部、及び水17重量部を撹拌して乳化後、超音波ホモジナイザー(SMT社製)で更に微粒子化し、水性分散体を得た。
得られた水性分散体に、第1のシード粒子を6重量部含有するエマルジョンを添加し、16時間撹拌した。撹拌後、スチレン(ST)80重量部、ジビニルベンゼン(DVB、商品名「DVB−810」、新日鉄住金化学社製)20重量部を加え、40℃で3時間ゆっくり撹拌して、スチレン及びジビニルベンゼンを単分散粒子に吸収させた。その後、75℃に昇温して、3時間重合反応を行うことにより、平均粒子径は2.5μmの第2のシード粒子を含有するエマルジョンを得た。
次に、前述の水性分散体と同一の水性分散体19.1重量部、及び前述の第2のシード粒子を含有するエマルジョン17重量部(但し、固形分として)を混合し、16時間撹拌した。撹拌後、メチルメタクリレート(MMA)90重量部、エチレングリコールジメタクリレート(EDGMA)10重量部を加え、30℃で3時間ゆっくり撹拌して、メチルメタクリレート及びエチレングリコールジメタクリレートを第2のシード粒子に吸収させた。その後、75℃に昇温して、3時間重合反応を行うことにより、平均粒子径は4.5μmのコアシェル粒子(A)(以下、単に「粒子(A)」ともいう)を含有するエマルジョンを得た。
3.2.コアシェル粒子(B)〜(E)の合成
表1に示す組成とすること以外は、粒子(A)の製造と同様にして、コアシェル粒子(B)〜(E)(以下、単に「粒子(B)〜(E)」ともいう)を含有するエマルジョンを得た。
表1に示す組成とすること以外は、粒子(A)の製造と同様にして、コアシェル粒子(B)〜(E)(以下、単に「粒子(B)〜(E)」ともいう)を含有するエマルジョンを得た。
3.3.コアシェル粒子の粉体化
作製した粒子(A)〜(E)を含有するエマルジョンを、それぞれスプレードライヤー(型番「B−290型」、日本ビュッヒ社製)を使用して乾燥させ、粉末状の粒子(A)〜(E)を得た。次に、得られた粉末状の粒子(A)を解砕機(ツカサ工業社製)を用いて解砕処理を行った。以下、光拡散用塗料の調製には、解砕処理した粒子(A)〜(E)を使用した。
作製した粒子(A)〜(E)を含有するエマルジョンを、それぞれスプレードライヤー(型番「B−290型」、日本ビュッヒ社製)を使用して乾燥させ、粉末状の粒子(A)〜(E)を得た。次に、得られた粉末状の粒子(A)を解砕機(ツカサ工業社製)を用いて解砕処理を行った。以下、光拡散用塗料の調製には、解砕処理した粒子(A)〜(E)を使用した。
3.4.実施例1
スクリュー管に粒子Aを49.5重量部、粒子Bを5.5重量部、メチルエチルケトンを117重量部加え、ボルテックスミキサーにて撹拌・分散した。得られた分散液に、バインダーとしてアクリル樹脂溶液「アクリディックA−804」(固形分50%、DIC(株)製)を70重量部、イソシアネート溶液「バーノックDB−980K」(固形分75%、DIC(株)製)を13部、トルエンを57重量部、酢酸ブチルを10重量部、酢酸エチルを11重量部加え、ボルテックスミキサーにて撹拌し、光拡散フィルム用組成物を得た。
[光拡散フィルムの作製]
厚さ100μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム「コスモシャインA4300」(東洋紡(株)製)を使用し、上記光拡フィルム用組成物をバーコーター#7を使用して乾燥膜厚5μmになるように塗布した。120℃で1分間加熱乾燥、硬化させ、光拡散フィルムを作製した。
[光拡散フィルムの輝度の評価]
台湾TPO統宝光電社製の4.3インチ液晶ディスプレイより取り出したエッジライト型バックライト上に、作製した光拡散フィルム、ディスプレイ付属のプリズムシート2枚を積層し、バックライトから1m離した位置に分光放射輝度計(コニカミノルタ製CS−1000)を固定し、正面輝度を測定した。下記式により正面相対輝度を計算した。
輝度a(cd/m2)=光拡散フィルムおよびプリズムシート2枚を積層したときの正面輝度
輝度o(cd/m2)=プリズムシート2枚のみを積層したときの正面輝度
正面相対輝度(%)=輝度a÷輝度o×100
算出された正面相対輝度について、以下の判断に従い結果を表1に示した。
正面相対輝度が106.5%以上の場合を良好と判断して「○」
正面相対輝度が104.5%以上、106.5%未満の場合をやや不良と判断して「△」
不良(正面颯太輝度が104.5%未満の場合を不良と判断して「×」
[隠蔽性]
LED直上3cmに固定したアクリル板上に作製した光拡散フィルムを載置し、LED直上12cmから、隠蔽性を目視にて以下の基準に従い判定した。また、判定基準の凡例を表2に示す。判定結果を表1に示す。
光源イメージが隠れる場合、良好と判断して「○」
光源イメージがやや見える場合、やや不良と判断して「△」
光源イメージが目立つ場合、不良と判断して「×」
スクリュー管に粒子Aを49.5重量部、粒子Bを5.5重量部、メチルエチルケトンを117重量部加え、ボルテックスミキサーにて撹拌・分散した。得られた分散液に、バインダーとしてアクリル樹脂溶液「アクリディックA−804」(固形分50%、DIC(株)製)を70重量部、イソシアネート溶液「バーノックDB−980K」(固形分75%、DIC(株)製)を13部、トルエンを57重量部、酢酸ブチルを10重量部、酢酸エチルを11重量部加え、ボルテックスミキサーにて撹拌し、光拡散フィルム用組成物を得た。
[光拡散フィルムの作製]
厚さ100μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム「コスモシャインA4300」(東洋紡(株)製)を使用し、上記光拡フィルム用組成物をバーコーター#7を使用して乾燥膜厚5μmになるように塗布した。120℃で1分間加熱乾燥、硬化させ、光拡散フィルムを作製した。
[光拡散フィルムの輝度の評価]
台湾TPO統宝光電社製の4.3インチ液晶ディスプレイより取り出したエッジライト型バックライト上に、作製した光拡散フィルム、ディスプレイ付属のプリズムシート2枚を積層し、バックライトから1m離した位置に分光放射輝度計(コニカミノルタ製CS−1000)を固定し、正面輝度を測定した。下記式により正面相対輝度を計算した。
輝度a(cd/m2)=光拡散フィルムおよびプリズムシート2枚を積層したときの正面輝度
輝度o(cd/m2)=プリズムシート2枚のみを積層したときの正面輝度
正面相対輝度(%)=輝度a÷輝度o×100
算出された正面相対輝度について、以下の判断に従い結果を表1に示した。
正面相対輝度が106.5%以上の場合を良好と判断して「○」
正面相対輝度が104.5%以上、106.5%未満の場合をやや不良と判断して「△」
不良(正面颯太輝度が104.5%未満の場合を不良と判断して「×」
[隠蔽性]
LED直上3cmに固定したアクリル板上に作製した光拡散フィルムを載置し、LED直上12cmから、隠蔽性を目視にて以下の基準に従い判定した。また、判定基準の凡例を表2に示す。判定結果を表1に示す。
光源イメージが隠れる場合、良好と判断して「○」
光源イメージがやや見える場合、やや不良と判断して「△」
光源イメージが目立つ場合、不良と判断して「×」
3.5.実施例2〜6、比較例1〜6
表3、表4に記載の粒子の種類と添加量に変更した以外は実施例1と同様に光拡散フィルム用組成物を作製し、光拡散フィルムを作成して評価した。評価結果を表2、3に示す。
表3、表4に記載の粒子の種類と添加量に変更した以外は実施例1と同様に光拡散フィルム用組成物を作製し、光拡散フィルムを作成して評価した。評価結果を表2、3に示す。
なお、合成例で作成した以外の粒子として以下の市販品を用いた。
SSX−102:「テクポリマーSSX−102」(積水化成品工業(株)製)
SSX−104:「テクポリマーSSX−104」(積水化成品工業(株)製)
SSX−102:「テクポリマーSSX−102」(積水化成品工業(株)製)
SSX−104:「テクポリマーSSX−104」(積水化成品工業(株)製)
3.6.結果
表3、4より次のことが判った。本願発明に係る実施例1〜6のように、大粒子としてコアシェル粒子を使用し、小粒子としてコアシェル粒子もしくはアクリル粒子を混合して作製した光拡散フィルムは、隠蔽性と輝度のバランスが非常に良好であった。これは大粒子のコア部とシェル部の屈折率差により光の屈折、反射、散乱が生じたことによると考察する。
一方、比較例1〜3のように大粒子としてアクリル粒子を使用した光拡散フィルムは隠蔽性が低下した。また、比較例4、5のように、大粒子としてコアシェル粒子を使用した場合においても、小粒子成分を含有しないもしくは大粒子成分が非常に微量であると隠蔽性が低下した。また、比較例6のように小粒子のみでは輝度、隠蔽性が低下した。
表3、4より次のことが判った。本願発明に係る実施例1〜6のように、大粒子としてコアシェル粒子を使用し、小粒子としてコアシェル粒子もしくはアクリル粒子を混合して作製した光拡散フィルムは、隠蔽性と輝度のバランスが非常に良好であった。これは大粒子のコア部とシェル部の屈折率差により光の屈折、反射、散乱が生じたことによると考察する。
一方、比較例1〜3のように大粒子としてアクリル粒子を使用した光拡散フィルムは隠蔽性が低下した。また、比較例4、5のように、大粒子としてコアシェル粒子を使用した場合においても、小粒子成分を含有しないもしくは大粒子成分が非常に微量であると隠蔽性が低下した。また、比較例6のように小粒子のみでは輝度、隠蔽性が低下した。
Claims (7)
- 平均粒子径が異なる2種類以上の微粒子を混合して作成される光拡散フィルム用組成物であって、
最も大きな平均粒子径を示す微粒子がコアシェル粒子である
光拡散フィルム用組成物。 - 最も大きな平均粒子径を示す微粒子と、最も小さい平均粒子径を示す微粒子の平均粒子径の比が0.1〜1である、請求項1に記載の光拡散フィルム用組成物
- 光拡散フィルム用組成物に含有される微粒子100質量%に対して、最も小さい平均粒子径を示す微粒子が10〜80質量%含有される、請求項1または2に記載の光拡散フィルム用組成物。
- さらにバインダー樹脂を含有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の光拡散フィルム用組成物。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の光拡散フィルム用組成物を用いて製造された光拡散フィルム。
- 最も大きな平均粒子径を示す微粒子がコアシェル粒子となるように、平均粒子径が異なる2種類以上の微粒子を混合して光拡散フィルム用組成物を作成する工程と、
得られた光拡散フィルム用組成物をフィルム基材に塗布する工程と
を含むことを特徴とする光拡散フィルムの製造方法。 - 平均粒子径が異なる2種類以上の微粒子を含む光拡散フィルムであって、
最も大きな平均粒子径を示す微粒子がコアシェル粒子である
光拡散フィルム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013160419A JP2015031785A (ja) | 2013-08-01 | 2013-08-01 | 光拡散フィルム用組成物並びにそれを用いた光拡散フィルム及びその製造方法 |
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ID=52517160
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017179335A (ja) * | 2016-03-29 | 2017-10-05 | 積水化成品工業株式会社 | 重合体粒子並びにその製造方法及び用途 |
-
2013
- 2013-08-01 JP JP2013160419A patent/JP2015031785A/ja active Pending
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