JP3722319B2 - 液晶ディスプレイ集光剤分散用樹脂組成物 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶ディスプレイのコントラスト向上に必要な光散乱シートの集光用ビーズを分散させ、透明性を維持し、なおかつ優れた密着性、耐熱性、分散性、耐水性を合わせもつ樹脂組成物に関する。
【０００２】
【従来技術】
液晶ディスプレイは、低電圧駆動、低消費電力、薄型表示等の特徴により時計をはじめ、電卓、ＴＶ、ワープロ、パソコン等各種の表示素子として使用されており、今後、ますますその用途を広げようとしている。それを支える技術としては、セルの基板、スペーサー、光源、駆動技術、液晶材料、表示方法、シール剤、カラーフィルター、電極技術、配向膜等の数々の技術開発が行われており、これらの技術が同時に平行して完成されて初めて優れた液晶表示素子となる。しかしながら、未だ数々の改良点や問題が残されている。
【０００３】
液晶ディスプレイのコントラスト向上には光源であるバックライト光源の光量向上が必要であるが、消費電力が向上することと同時に使用中に温度が上昇する問題があり、使用上の制限を受けているのが現状である。このため、上偏光板の透明度向上、ガラス基板の透明度向上、ＩＴＯ（インジュウムティンオキサイド）膜の透明度向上、配向膜の改良、液晶材料の改良、スペーサーであるビーズの透明度の向上、カラーフィルターの透明度向上、反射板の反射率向上、導光板の透明度向上、プリズムシートの集光率向上、プリズムシートの枚数を増やすことによる輝度向上等各種技術の改良等により液晶ディスプレイのコントラスト向上を行っているが、不十分である。また、例えば特開平６−９４９０４のように集光用ビーズをメチルアクリレートとビニールベンゾエートの共重合体にすると基材シートとの密着性、耐熱性、分散性が得られないという問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる従来技術の問題点を解消するために創案されたものであり、その目的は液晶ディスプレイのコントラスト向上に必要な光度を維持し、かつ基材シートとの密着性、耐熱性、分散性、耐水性が得られる液晶ディスプレイ集光剤分散用塗料樹脂組成物を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者等はかかる目的を達成するために、液晶ディスプレイのコントラスト向上に必要な光度を維持し、かつ基材シートとの密着性、耐熱性、分散性、耐水性が得られる液晶ディスプレイ集光剤分散用塗料樹脂組成物について、鋭意検討した結果、本発明の完成に到達した。
【０００６】
即ち、本発明は、スルホン酸金属含有基をイオウ含有量として０．０１ｗｔ％〜３ｗｔ％の範囲で分子中に含有する共重合ポリエステル樹脂に集光用ビーズを分散させることを特徴とする液晶ディスプレイ集光剤分散用樹脂組成物である。
本発明の好ましい態様では、前記共重合ポリエステル樹脂の酸成分がジカルボン酸、グリコール成分がアルキレングリコール１０〜１００モル％及びその他のグリコールが９０〜０モル％からなり、還元粘度が０．１０ｄｌ／ｇ以上である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明で使用されるポリエステル樹脂は、スルホン酸金属含有基をイオウ含有量として０．０１ｗｔ％〜３ｗｔ％の範囲で分子中に含有する共重合ポリエステル樹脂である。イオウ含有量は、好ましくは０．０２ｗｔ％〜２．５ｗｔ％、さらに好ましくは０．０３ｗｔ％〜２．５ｗｔ％、最も好ましくは０．０５ｗｔ％〜２．０ｗｔ％である。０．０１ｗｔ％未満では良好な分散性が得られず、また３ｗｔ％を越えると耐水性が低下する。
【０００８】
本発明で使用される、金属塩などのスルホン酸金属塩基を含有するジカルボン酸又はグリコ−ルとしては、５−スルホイソフタル酸、スルホテレフタル酸、４−スルホナフタレン−２，７−ジカルボン酸、５〔４−スルホフェノキシ〕イソフタル酸などの金属塩又は２−スルホ−１，４−ブタンジオ−ル、２，５−ジメチル−３−スルホ−２，５−ヘキサンジオ−ルなどの金属塩などが挙げられる。
【０００９】
本発明で使用されるポリエステル樹脂の酸成分であるジカルボン酸としては、テレフタル酸、イソフタル酸、オルソフタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸、アゼライン酸などの脂肪族ジカルボン酸、１，２−シクロヘキサンジカルボン酸、１，３−シクロヘキサンジカルボン酸、１，４−シクロヘキサンジカルボン酸などが挙げられる。また、発明の内容を損なわない範囲で、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸などの多価のカルボン酸を併用しても良い。
【００１０】
また、本発明で使用されるポリエステル樹脂は、ポリエステル樹脂を重合した後に無水トリメリット酸、無水フタル酸、無水ピロメリット酸、無水コハク酸、無水１，８−ナフタル酸、無水１，２−シクロヘキサンジカルボン酸などを後付加して酸価を付与してもよい。
【００１１】
本発明で使用されるポリエステル樹脂のグリコール成分であるアルキレングリコールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，３−プロパンジオール、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、１，６−ヘキサンジオール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、２−メチル−１，５−ペンタンジオール、２，２−ジエチル−１，３−プロパンジオール、２−ブチル−２−エチル−１，３−プロパンジオール、１，９−ノナンジオール、１，１０−デカンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、１，３−シクロヘキサンジメタノール、１，２−シクロヘキサンジメタノール、ジエチレングリコール、トリチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリテトラエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどが挙げられる。
【００１２】
本発明で使用されるポリエステル樹脂のアルキレングリコール以外のグリコールとしては、ビスフェノールＡアルキレンオキサイド付加グリコール、ジメチルロールベンゼン、ジメチルロールナフタレン、ジメチルロールアントラセン等が挙げられる。発明の内容を損なわない範囲で、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、グリセリン、ペンタエリスリトールなどの多価ポリオールを併用しても良い。
【００１３】
本発明で使用されるポリエステル樹脂のグリコ−ル成分はアルキレングリコール１０〜１００モル％及びその他のグリコールが９０〜０モル％であることが好ましい。アルキレングリコールはより好ましくは２０〜１００モル％であり、さらに好ましくは３０〜１００モル％であり、最も好ましくは４０〜１００モル％である。アルキレングリコールが１０モル％未満では密着性が劣る傾向がある。
【００１４】
本発明で使用されるポリエステル樹脂のガラス転移温度は−３０℃以上が好ましく、より好ましくは−２０℃以上、さらに好ましくは−１０℃以上である。ガラス転移温度が−３０℃未満では耐熱性が劣る傾向がある。ガラス転移温度が７０℃を越えると密着性が劣る傾向がある。
【００１５】
本発明で使用されるポリエステル樹脂の還元粘度は０．１０ｄｌ／ｇ以上、好ましくは０．１５ｄｌ／ｇ以上、さらに好ましくは０．２０ｄｌ／ｇ以上、最も好ましくは０．２５ｄｌ／ｇ以上である。還元粘度が０．１０ｄｌ／ｇ未満では良好な密着性が得られない。
【００１６】
また、本発明のポリエステル樹脂組成物はそれ自体を基材シートに塗布、塗膜化しただけでも充分な性能を示すが、さらに密着性、耐熱性などを向上させることが要求される場合には、反応し得る硬化剤を配合して使用することができる。
【００１７】
ポリエステル樹脂と反応し得る硬化剤としては、アルキルエーテル化アミノホルムアルデヒド樹脂、エポキシ化合物およびイソシアネート化合物などが挙げられる。アルキルエーテル化アミノホルムアルデヒド樹脂とは、たとえばメタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノールなどの炭素原子数１〜４のアルコールによってアルキルエーテル化されたホルムアルデヒドあるいはパラホルムアルデヒドなどと尿素、Ｎ，Ｎ−エチレン尿素、ジシアンジアミド、アミノトリアジン等との縮合生成物であり、メトキシ化メチロール−Ｎ，Ｎ−エチレン尿素、メトキシ化メチロールジシアンジアミド、メトキシ化メチロールベンゾグアナミン、ブトキシ化メチロールベンゾグアナミン、メトキシ化メチロールメラミン、ブトキシ化メチロールメラミン、メトキシ化／ブトキシ化混合型メチロールメラミン、ブトキシ化メチロールベンゾグアナミンなどが挙げられるが、加工性の面から好ましいのは、メトキシ化メチロールメラミン、ブトキシ化メチロールメラミン、またはメトキシ化／ブトキシ化混合型メチロールメラミンであり、それぞれ単独、または併用して使用することができる。
【００１８】
エポキシ化合物としては、ビスフェノールＡのジグリシジルエーテルおよびそのオリゴマー、水素化ビスフェノールＡのジグリシジルエーテルおよびそのオリゴマー、オルソフタル酸ジグリシジルエステル、イソフタル酸ジグリシジルエステル、テレフタル酸ジグリシジルエステル、ｐ−オキシ安息香酸ジグリシジルエステル、テトラハイドロフタル酸ジグリシジルエステル、ヘキサハイドロフタル酸ジグリシジルエステル、コハク酸ジグリシジルエステル、アジピン酸ジグリシジルエステル、セバシン酸ジグリシジルエステル、エチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、１，４−ブタンジオールジグリシジルエーテル、１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテルおよびポリアルキレングリコールジグリシジルエーテル類、トリメリット酸トリグリシジルエステル、トリグリシジルイソシアヌレート、１，４−ジグリシジルオキシベンゼン、ジグリシジルプロピレン尿素、グリセロールトリグリシジルエーテル、トリメチロールエタントリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールテトラグリシジルエーテル、グリセロールアルキレンオキサイド付加物のトリグリシジルエーテルなどを挙げることができる。
【００１９】
さらにイソシアネート化合物としては、芳香族、脂肪族のジイソシアネート、３価以上のポリイソシアネートがあり、低分子化合物、高分子化合物のいずれでもよい。たとえば、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、トルエ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、水素化ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、水素化キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートあるいはこれらのイソシアネート化合物の３量体、およびこれらのイソシアネート化合物の過剰量と、たとえばエチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチロールプロパン、グリセリン、ソルビトール、エチレンジアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンなどの低分子活性水素化合物または各種ポリエステルポリオール類、ポリエーテルポリオール類、ポリアミド類の高分子活性水素化合物などとを反応させて得られる末端イソシアネート基含有化合物が挙げられる。
【００２０】
イソシアネート化合物はブロック化イソシアネートであってもよい。イソシアネートブロック化剤としては、例えばフェノール、チオフェノール、メチルチオフェノール、エチルチオフェノール、クレゾール、キシレノール、レゾルシノール、ニトロフェノール、クロロフェノールなどのフェノール類、アセトキシム、メチルエチルケトオキシム、シクロヘキサノンオキシムなどのオキシム類、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルコール類、エチレンクロルヒドリン、１，３−ジクロロ−２−プロパノールなどのハロゲン置換アルコール類、ｔ−ブタノール、ｔ−ペンタノールなどの第３級アルコール類、ε−カプロラクタム、δ−バレロラクタム、γ−ブチロラクタム、β−プロピロラクタムなどのラクタム類が挙げられ、その他にも芳香族アミン類、イミド類、アセチルアセトン、アセト酢酸エステル、マロン酸エチルエステルなどの活性メチレン化合物、メルカプタン類、イミン類、尿素類、ジアリール化合物類重亜硫酸ソーダなども挙げられる。ブロック化イソシアネートは上記イソシアネート化合物とイソシアネートブロック化剤とを従来公知の方法により付加反応させて得られる。
【００２１】
これらの架橋剤には、その種類に応じて選択された公知の硬化剤あるいは促進剤を併用することもできる。
【００２２】
なお、本発明の組成物が塗布される基材シートとしては、透明なガラス基板、合成樹脂フィルム、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、透明なアクリル樹脂などが挙げられ、その厚さは５〜３００μｍが好ましいが、これら以外でも光を阻害しないもので、目的とする用途に応じた弾性、耐久性を兼ね備えたものであれば、基材シートとしていずれも使用できる。
【００２３】
また、上記基材シートに銀、アルミニウムなどの金属を蒸着させることにより、金属蒸着層により反射され光が均一に拡散される基材シートも使用できる。
【００２４】
なお、本発明の集光用ビーズはガラス、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂、又はポリカボネート樹脂からなる集光用ビーズであり、ビーズの粒径としては１〜５００μｍが良好であり、１種または／及び２種以上の集光用ビーズをブレンドしても使用できる。
【００２５】
なお、本発明の集光用ビーズ含有量は２０〜９０重量％が良好である。２０重量％未満では光が均一に拡散されず、９０重量％を越えると密着性が得られないため好ましくない。
【００２６】
本発明の樹脂組成物の塗膜化温度は基材の大きさ、厚さ、焼き付け炉の能力、塗料の硬化性などにより任意に選択される。集光剤分散剤の製造にはロール練り機、ボールミル、ブレンダーなどの混合機が用いられる。塗装に当たってはローラー塗り、ロールコーター、スプレー塗装、静電塗装などが適宜選択される。
本発明の塗料組成物は目的、用途に応じてシリカ、ワックスなどの添加剤を添加することができる。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明を実施例を用いて説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。実施例中、単に部とあるのは重量部を示す。また、各測定項目は以下の方法に従った。
【００２８】
１．還元粘度ηｓｐ／ｃ（ｄｌ／ｇ）
ポリエステル樹脂０．１０ｇをフェノール／テトラクロロエタン（重量比６／４）の混合溶媒２５ｃｃに溶かし、３０℃で測定した。
【００２９】
２．ガラス転移点温度
示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いて、２０℃／分の昇温速度で測定した。サンプルは試料５ｍｇをアルミニウム押え蓋型容器に入れ、クリンプして用いた。
【００３０】
３．密着性
光散乱シートを碁盤目にカットした後、テープ剥離し、剥離の個数で判断した。
【００３１】
４．耐熱性
光散乱シートを１００℃で１２時間加熱処理し、外観を目視により確認した。
（○：良好、△：わずかに変色、×：完全に変色）
【００３２】
５．全光線透過率
光散乱シートをＪＩＳ Ｋ ７１０５のＡ法により全光線透過率を測定した。
【００３３】
６．反射率
光散乱シートの６０度反射率を光沢計にて測定した。
【００３４】
７．分散性
ポリエステル樹脂溶液１００固形部にアクリルビーズ（粒径５〜４０μｍ）（日本エクスラン（株） ＡＲ−６５０）を１４０固形部分散させ、分散時間を固定してワニス外観を目視により確認した。
（○：良好、△：わずかに分散不良、×：分散不良）
【００３５】
８．耐水性
光散乱シートを沸水中に３時間浸積し、外観を目視により確認した。
（○：良好、△：ブリスター発生、×：不良）
【００３６】
合成例（Ａ）
撹拌機、コンデンサー、温度計を具備した反応容器にテレフタル酸 ２１３部、イソフタル酸 １７５部、エチレングリコール １５６部、ネオペンチルグリコール １７２部、５−スルホナトリウムイソフタル酸 ９部、テトラブチルチタネート ０．２５５部を仕込み、１６０℃から２４０℃まで４時間かけてエステル化反応を行った。次いで系内を徐々に減圧していき、５０分かけて５ｍｍＨｇまで減圧し、さらに０．３ｍｍＨｇ以下の真空下、２５０℃にて３０分間重縮合反応を行った。得られた共重合ポリエステル樹脂はＮＭＲ等の組成分析の結果、酸成分がモル比でテレフタル酸／イソソフタル酸／５−スルホナトリウムイソフタル酸＝５３／４５／２であり、グリコール成分がモル比でエチレングリコール／ネオペンチルグリコール＝４２／５８でスルホン酸金属含有基をイオウ含有量として０．２４ｗｔ％であった。また、還元粘度を測定したところ０．１９ｄｌ／ｇであり、ガラス転移温度は５６℃であった。その結果を第１表に示す。
【００３７】
以下、上記合成例（Ａ）に準じた方法により第１表及び第２表に示す組成のポリエステル樹脂（Ｂ）〜（Ｉ）を合成した。なお、（Ｈ）及び（Ｉ）は比較ポリエステル樹脂である。
【００３８】
実施例 １
基材としてポリエステルフィルム（１００μｍ）（東洋紡績（株）製 Ｅ−５００１）を用いて、ポリエステル樹脂（Ａ）溶液１００固形部にアクリルビーズ（粒径５〜４０μｍ）（日本エクスラン（株） ＡＲ−６５０）を１４０固形部分散させ、基材シートに１５〜２０μｍ（ビーズを含まない厚さ）に塗膜が形成されるようにＭＢ（コンマ）ロール方式を用いて塗布乾燥を行い、光散乱シートを作成した。
【００３９】
以下、第３表〜第５表に示す組成により同様にして、実施例２〜１４、比較例１〜３の組成物を作成し、光散乱シートを作成した。
実施例１〜１４及び比較例１〜３について得られた試験結果を第３表〜第５表に示す。
表の結果から明らかなように、実施例１〜１４に従って得られた光散乱シートは良好な光透過性を有し、さらに卓越した密着性、耐熱性、分散性、耐水性を有していた。
【００４０】
【表１】

【００４１】
【表２】

【００４２】
【表３】

【００４３】
【表４】

【００４４】
【表５】

【００４５】
【発明の効果】
本発明の液晶ディスプレイ集光剤分散用樹脂組成物は優れた透明性を有しており、液晶ディスプレイのコントラスト向上に必要な光度を維持し、かつ密着性、耐熱性、分散性を合わせもつことにより、液晶等の分野における高い要求品質にこたえることができる。また、本発明に使用するポリエステル樹脂は、液晶ディスプレイ集光剤分散用樹脂組成物としてだけではなく、単独、あるいは公知の硬化剤と併用することにより、車のデジタルパネルメーターや時計等の透過式液晶パネルの表示部、及びワープロ、コンピューター等の画面に照明灯の光が反射し、表示部や画面が見ずらくなることを防止する必要があるところにおいて顕著に作用効果を示す優れたものであり、各種光が反射部分に使用できる。

Claims (2)

1. スルホン酸金属含有基をイオウ含有量として０．０１ｗｔ％〜３ｗｔ％の範囲で分子中に含有する共重合ポリエステル樹脂に集光用ビーズを分散させることを特徴とする液晶ディスプレイ集光剤分散用樹脂組成物。
2. 共重合ポリエステル樹脂の酸成分がジカルボン酸、グリコール成分がアルキレングリコール１０〜１００モル％及びその他のグリコールが９０〜０モル％からなり、還元粘度が０．１０ｄｌ／ｇ以上である請求項１に記載の液晶ディスプレイ集光剤分散用樹脂組成物。