JP3669921B2 - 光拡散シートおよびその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディスプレイや照明カバー等に用いられる光拡散シートおよびその製造方法に関し、さらに詳しくは光拡散性に優れ、かつ正面方向への出射光が多くディスプレイ画面の正面方向への輝度を向上させることができる光拡散シートおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
光拡散シートは、点状光源あるいは線状光源の光を拡散するか、あるいは出射光の角度を調整して、明るさが均一で、正面輝度が高い面照明を得るために用いられる。このような光拡散シートは、液晶ディスプレイ、透過型スクリーン、照明装置のカバーなどに好適に用いられる。
中でも急速に発展している液晶ディスプイでは、薄型化の要求に伴って、光源である冷陰極管の位置を表示画面の外側に配置し、光源からの光を導光板により正面方向へ導くエッジライト方式が主流になっている。このエッジライト方式では、導光板に細かいパターンを設けることにより、均一な面光源が得られるようになっている。
【０００３】
このような液晶ディスプイにおいては、光拡散シートは、光源から発せられた光を拡散させて、面全体に均一で高い輝度を与えるとともに光源のパターンを見えなくするためにも用いられる。
光拡散シートとしては、炭酸カルシウム、シリカ粒子等の無機微粒子からなる光拡散剤をポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂などに分散させてシート状に成形したものや、薄いフィルムシート上にこれらの光拡散剤を含む透明な合成樹脂の溶液を塗布して光拡散層を形成したものなどが提案されている。
【０００４】
また、より高い光透過性を得るために、光拡散剤としてポリスチレン微粒子を用いるもの（特開昭５６−３３６７７号公報）や、シリコーン樹脂粒子を用いるもの（特開平１−１７２８０号公報）等のように、有機重合体微粒子を用いるものも提案されている。しかしながら、これら従来の光拡散シートは、正面方向への出射光量が低いため、近年の液晶ディスプレイ高輝度化の要望に対して、なお充分でないという問題があった。
【０００５】
一方、表示画面の正面方向において十分な輝度を得るために、合成樹脂粒子および光拡散層を形成する透明な合成樹脂よりも屈折率の高い粒子（例えば、酸化ジルコニウム等）をバインダー樹脂に含有させる方法（特開平６−５９１０７号公報）が提案されている。しかしながら、このような方法では用いられる酸化ジルコニウム等の粒子は、比重が大きいため混合物の中で沈降し易く、またそのような沈降を回避するために極めて微細な超微粒子を用いると、該超微粒子が凝集し易いために均一に分散させるのが難しいという問題があった。
【０００６】
また、光反射性の鱗片状薄片が分散され、その分散された薄片の面がそれぞれ異なる特定の方向に配向された光拡散層を複数形成した、高効率で高輝度、かつ適切な視野角を有する出力光が得られる光拡散シート（特開平９−９６７０５号公報）も提案されている。
しかしながら、このような光拡散シートは、薄片の面を特定の方向に制御し、かつ複数の層を形成しなければならないため、製造工程が煩雑で、製造コストも高くつくという問題があった。
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、簡易な手段で製造でき、導光板のパターンを見えなくするという性能を保持しつつ、光拡散性に優れ、かつ正面方向への出射光が多く、しかも表示画面の正面方向の輝度を向上させ得る光拡散シートを提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の目的を達成するために鋭意研究を行った結果、光透過性の合成樹脂シートの表面に光透過性の有機板状晶と特定粒径の重合体粒子とを含む光拡散層を形成することにより、光拡散性に優れ、かつ正面方向への出射光が多い光拡散シートが得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
かくして、本発明によれば、光透過性の合成樹脂シートの片面または両面に、光透過性の有機板状晶と平均粒径１〜７０μｍの重合体粒子とを含む光拡散層を設けたことを特徴とする光拡散シートが提供される。
【０００８】
また、本発明によれば、光透過性の合成樹脂シートの片面または両面に、光透過性の有機板状晶と平均粒子径１〜７０μｍの重合体粒子とを含む混合液をコーティングして光拡散層を形成することを特徴とする光拡散シートの製造方法が提供される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明で使用される光透過性の合成樹脂シートを構成する材料としては、公知のものが使用でき、特に限定されないが、例えばポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、酢酸セルロースブチレート、ポリオレフィンなどが挙げられる。
合成樹脂シートの形状は、シート状のみに限定されるものではなく、用途等により適宜選択され、フィルム状あるいは若干厚みのある板状であってもよい。
【００１０】
本発明によれば、有機板状晶を重合体粒子とともに光拡散剤として光拡散層に用いることにより、得られる光拡散シートの正面方向の出射光量を多くし、ディスプレイ画面の正面方向の輝度を向上させることができる。
本発明で使用される有機板状晶は、基本的に無色で光透過性を有するものであればよいが、２次的な効果としての耐傷付き性、帯電防止性を付与するためには、一般式：
Ｒ−Ｘ−（ＣＨ₂）_nＣＨ（ＮＨ₂）ＣＯＯＨ
［式中、Ｘは−ＣＯＮＨ−または−ＮＨＣＯ−であり、Ｒは炭素原子数７〜２１のアルキル基であり、ｎは１〜４の整数である］
で示されるアミノ酸系化合物を用いるのがより好ましい。
【００１１】
Ｒで示されるアルキル基は直鎖状または分枝鎖状のいずれであってもよく、例えばヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、ヘプタデシル、オクタデシル、ノナデシル、イコシル、ヘニコシル、５−メチルヘキシル、４−メチルヘプチル、４−エチル−３，３−ジメチルヘプチル等が挙げられる。
このようなアミノ酸系化合物としては、特に限定されないが、例えばＮ−ラウロイル−Ｌ−リジン、Ｎ−パルミトイル−Ｌ−リジン、Ｎ−ラウロイルアスパラギン酸−β−ラウロイルエステル、アスパラギン酸−ω−ラウリルアミド等が挙げられる。
【００１２】
本発明で使用される重合体粒子としては、光透過性を有するものが好適に用いられ、特に限定されないが、例えばシリコーン樹脂粒子、アクリル樹脂粒子、ナイロン樹脂粒子、ウレタン樹脂粒子、スチレン樹脂粒子、ポリエチレン樹脂粒子、ポリエステル樹脂粒子等が挙げられる。これらの粒子は単独で、または２種以上を組合わせて用いてもよい。また、これらの粒子は、その表面もしくは全体が架橋されたものであってもよい。
【００１３】
重合体粒子の平均粒径は１〜７０μｍであり、３〜５０μｍが好ましい。平均粒径が１〜７０μｍの範囲を外れると、得られる光拡散シートの光透過率と光拡散性とのバランスがくずれ、正面輝度を高くすることができなくなるおそれがある。
なお、重合体粒子として、球状の粒子を使用した場合には、それぞれの球状粒子が１種のレンズとして作用し、一層効果的な光拡散効果をもたせることができて好ましい。さらに、重合体粒子が真球状であると、その効果がより顕著となり好ましい。
【００１４】
本発明の光拡散シートは、光透過性の合成樹脂シートの片面または両面に、有機板状晶および平均粒子径１〜７０μｍの重合体粒子を含む混合液をコーティングして光拡散層を形成することにより容易に製造できる。したがって、有機板状晶をわざわざ配向させる等の煩雑な操作を伴わずに製造できる。
混合液は、公知の方法、例えば、透明樹脂バインダーに有機溶剤を加えて溶解した後、この溶液に前記の重合体粒子および有機板状晶を加え、サンドミル、ボールミル、アトライター、高速攪拌装置または三本ロール等を使用して、混合分散させる方法により調製される。
【００１５】
透明樹脂バインダーとしては、光透過性を有するものであれば、特に限定されないが、例えばアクリル系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂等が挙げられる。
有機板状晶の配合割合は、特に限定されず、光拡散シートの用途、光拡散層の厚さ、透明性樹脂バインダーの種類等により適宜設定されるが、透明樹脂バインダー１００重量部に対して、０．５〜１０重量部程度が好ましい。
また、重合体粒子の配合割合は、特に限定されないが、光透過率を確保しつつ充分な光拡散性を得るという観点から、透明樹脂バインダー１００重量部に対して、５〜２００重量部程度が好ましい。
【００１６】
このように有機板状晶および特定の平均粒子径を有する重合体粒子を配合することにより、得られる光拡散層は十分な光拡散性を有しながら、正面方向への出射光量およびディスプレー画面の正面方向の輝度が大きいものとなる。
有機溶剤は、上記透明樹脂バインダーを溶解し、光拡散層が設けられるべき合成樹脂シートを溶解しないものであれば、特に限定されないが、例えばトルエン、キシレン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、エチレングリコールモノメチルエーテル（メチルセロソルブ）、エチレングリコールモノエチルエーテル（エチルセロソルブ）、酢酸エチル、酢酸ブチル、イソプロピルアルコール、アセトン、アニソール等が挙げられる。これらの有機溶剤は適宜混合して用いてもよい。
【００１７】
この混合液にはレベリング剤、表面改質剤、脱泡剤等、公知の各種添加剤を加えてもよい。
光透過性を有する合成樹脂シートの片面または両面に沿って混合液をコーティングして光拡散層を形成する方法としては、公知の方法、例えばスプレー法、バーコート法、ドクターブレード法、ロールコート法、スピンコート法、ディッピング法等を用いることができ、コーティングした後、混合液を乾燥して有機溶剤を除去することにより光拡散層が形成される。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明を実施例について詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
【００１９】
［評価方法］
（１）正面輝度および光拡散性の評価について
端部に冷陰極管が１灯設置された液晶表示板用バックライトモジュールの導光板上に、光拡散シートを溝状の凹部の方向が冷陰極管と平行になるように載せ、輝度計（ミノルタ製、商品名：ＬＳ−１００）を光拡散シートの表面から距離３０ｃｍ離れたところに設置し、正面輝度を測定した。また、光拡散性については、モジュールの発光面全体を目視することにより、導光板の光源パターンが見えるものを×、パターンが見られず均一に発光しているものを○と判定した。
【００２０】
（２）耐傷付き性の評価について
染色物摩擦堅牢度試験機（大栄科学精器製作所社製）を用い、光拡散層を上にして光拡散シートを試料台上に１枚固定し、摩擦子に光拡散層を上向きにして別の光拡散シートを固定し、さらにその上に５００ｇの分銅（光拡散シートへの接触面積は４ｃｍ² ）を乗せて３０往復／分の速さでシートの長手方向と平行に１０ｃｍの距離を２０回往復させて擦過し、光拡散層の傷の度合を観察して耐傷付き性を評価した。肉眼で傷が確認できるものを×、傷が確認できないものを○と判定した。
【００２１】
（３）耐ほこり付着性の評価について
光拡散シートの光拡散層を布で擦ることにより、細かい糸片が付着するものを×、付着しないものを○とした。
【００２２】
実施例１
厚さ１００μｍの広幅長尺なポリエステルフイルム（ダイアホイル社製Ｏ−３００Ｅ）の片面に、下記の配合塗料をウエット厚１００μｍのアプリケーターでコーティングし、乾燥することにより光拡散層を形成して光拡散シートを得た。
【００２３】

【００２４】
実施例２
下記の配合塗料を用いた以外は、実施例１と同様にして光拡散シートを得た。

【００２５】
比較例１
Ｎ−ラウロイル−Ｌ−リジン板状晶粒子を用いない以外は、実施例１と同様にして光拡散シートを得た。
【００２６】
比較例２
Ｎ−ラウロイル−Ｌ−リジン板状晶粒子を用いない以外は、実施例２と同様にして光拡散シートを得た。
以上の実施例および比較例により得られた各光拡散シートを上記の評価方法（１）〜（３）に従って評価した。その結果を表１に示す。
【００２７】
【表１】

【００２８】
上記表１からも明らかなように、実施例１および実施例２で得られた光拡散シートは従来のものと同様の光拡散性を有し、さらに比較例１および比較例２で得られた光拡散シートに比べて、正面輝度が向上していると共に、優れた耐傷付き性、耐ほこり付着性を有している。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の光拡散シートは、簡易な方法により製造でき、また、正面方向への出射する光が多く、ディスプレイ画面の正面方向の輝度が高い。
また、本発明の光拡散シートは、従来の光拡散シートと同様の光拡散性を備えながらも、耐傷付き性および耐ほこり付着性に優れている。したがって、ロール状に巻いて保存したり、カットして液晶ディスプレイの光拡散ユニットに組み込む工程等で起こり易い傷付きを防ぐことができ、傷付いた部分が輝点や影となるような機能低下を防ぐことができる。また、ほこりが付くことによる製品歩留りの低下をも解消することができる。

Claims (2)

1. 光透過性の合成樹脂シートの片面または両面に、一般式：
   Ｒ−Ｘ−（ＣＨ₂）_nＣＨ（ＮＨ₂）ＣＯＯＨ
   ［式中、Ｘは−ＣＯＮＨ−または−ＮＨＣＯ−であり、Ｒは炭素原子数７〜２１のアルキル基であり、ｎは１〜４の整数である］
   で示されるアミノ酸系化合物からなる光透過性の有機板状晶と、平均粒径１〜７０μｍの重合体粒子とを含む光拡散層を設けたことを特徴とする光拡散シート。
2. 光透過性の合成樹脂シートの片面または両面に、一般式：
   Ｒ−Ｘ−（ＣＨ₂）_nＣＨ（ＮＨ₂）ＣＯＯＨ
   ［式中、Ｘは−ＣＯＮＨ−または−ＮＨＣＯ−であり、Ｒは炭素原子数７〜２１のアルキル基であり、ｎは１〜４の整数である］
   で示されるアミノ酸系化合物からなる光透過性の有機板状晶と、平均粒径１〜７０μｍの重合体粒子とを含む混合液をコーティングして光拡散層を形成することを特徴とする光拡散シートの製造方法。