JP4271462B2

JP4271462B2 - 光拡散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: JP4271462B2
Application number: JP2003064123A
Authority: JP
Inventors: 正和上北; 裕峯尾
Original assignee: Keiwa Inc
Current assignee: Keiwa Inc
Priority date: 2002-03-26
Filing date: 2003-03-10
Publication date: 2009-06-03
Anticipated expiration: 2023-03-10
Also published as: TW200305033A; KR20030077469A; KR100524231B1; CN1183411C; JP2004004599A; CN1453596A; TWI294042B

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を含有し、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を分散含有し、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】
ところで、光拡散シート２３は一般的に合成樹脂で形成されているため、熱や紫外線などによる変形や変色（黄変等）を受けやすいという欠点を有している。一方、光線発生源であるランプ２１は発光と同時に発熱する。一般的には、光拡散シート２３のうちランプ２１近傍は、８０℃から９０℃程度の温度下に曝される。このため、光拡散シート２３が熱変形を起こして部分的に撓んでしまい、その結果、画面の輝度ムラが発生してしまうという問題がある。
【０００８】
そのため、光拡散シート２３における光拡散層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ことによって、耐熱性の向上を図る技術が開発されているが（特開２０００−８９００７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という問題がある。
【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、高い光線透過率を維持しつつ、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を受けても撓みや黄変等が発生しにくい光拡散シート、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、基材層の裏面側に積層されるスティッキング防止層とを備え、光拡散層がバインダー中に光拡散剤を含有し、スティッキング防止層がバインダー中にビーズを分散含有する液晶表示装置バックライトユニット用の光拡散シートであって、上記光拡散層及びスティッキング防止層のバインダーがポリオールと微小無機充填剤とを含むポリマー組成物から形成され、かつ、５０℃以上８０℃以下のガラス転移温度を有しており、この微小無機充填剤の平均粒子径が５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることを特徴とする光拡散シートである。ここで、「ガラス転移温度」としては、ＪＩＳに規定する示査走査熱量分析（ＤＳＣ）により測定した値を採用する。
【００１１】
当該光拡散シートによれば、光拡散層及びスティッキング防止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いる。また、光拡散層及びスティッキング防止層のバインダーが５０℃以上８０℃以下のガラス転移温度を有することから、光拡散層及びスティッキング防止層の耐熱性を高めることができる。さらに、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、光拡散層及びスティッキング防止層の耐熱性をさらに高めることができる。かかる耐熱性向上のために分散含有させる微小無機充填剤の平均粒子径が５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であるため、可視光の波長より小さく、光拡散層及びスティッキング防止層の透明性を維持することができる。その結果当該光拡散シートは熱等による撓みや黄変を格段に抑制することができ、かつ、微小無機充填剤含有に起因する光線透過率の低下を防止することができる。
【００１３】
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。
【００１４】
上記有機ポリマーが固定された微小無機充填剤中にアルコキシ基を０．０１ｍｍｏｌ／ｇ以上５０ｍｍｏｌ／ｇ以下含有するとよい。微小無機充填剤に固定する有機ポリマーにこの程度のアルコキシ基を有させることで、微小無機充填剤とマトリックスの基材ポリマーとの親和性や基材ポリマー中での微小無機充填剤の分散性を向上させることができる。
【００１５】
上記ポリオールがシクロアルキル基を有するとよい。このように、シクロアルキル基を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（撥水性、耐水性）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、光拡散層の硬度、耐候性、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。
【００１６】
上記ポリマー組成物中に硬化剤として脂肪族系イソシアネートを含有するとよい。このように、ポリマー組成物中に含有する硬化剤として脂肪族系イソシアネートを用いることで、光拡散層又はスティッキング防止層の黄変を防止することができる。
【００１７】
上記有機ポリマーが水酸基を有し、上記ポリマー組成物中に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択される１種又は２種以上のものを含有するとよい。この手段によれば、微小無機充填剤表面に固定された有機ポリマーとバインダーマトリックスとが架橋構造によって結合されることから、保存安定性、耐汚染性、可撓性、耐候性、保存安定性等の良好な被膜物性の塗膜を与えることができる。
【００１８】
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。
【００１９】
【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。
【００２０】
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とを備えている。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
光拡散層３は、バインダー４と、このバインダー４中に含有する光拡散剤５とを備えている。このように光拡散層３中に光拡散剤５を含有することにより、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。光拡散層３の厚み（光拡散剤５を除いたバインダー４部分の厚みを意味する）は特には限定されないが、例えば１０μｍ以上３０μｍ以下程度とされている。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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基材ポリマー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。
【００２８】
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を含有しており、その他に例えば硬化剤、可塑剤、安定化剤、劣化防止剤、分散剤、帯電防止剤等が適宜配合される。このバインダー４のガラス転移温度は、５０℃以上８０℃以下とされ、好ましくは６０℃以上７０°以下とされている。そのため、バインダー４の優れた耐候性、耐熱性、強度等により、光拡散層３ひいては当該光拡散シート１の耐候性、耐熱性、強度、取扱性等が高められる。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。
【００２９】
この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。
【００３０】
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。
【００３１】
また、例えばアクリル酸エチル、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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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、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。一方、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。
【００３８】
また、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を用いるとよい。このように、バインダー４を構成するポリオールにシクロアルキル基を導入することで、バインダー４の疎水性（撥水性、耐水性）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、光拡散層３の硬度、耐溶剤性、耐候性等の塗膜基本性能が向上する。
【００３９】
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。このシクロアルキル基を有する重合性不飽和単量体としては特に限定されるものではなく、例えば下記一般式（１）で表される重合性不飽和単量体であることが好ましい。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。
【００４０】
【化１】

【００４１】
上記一般式（１）において、Ｒ^１は、水素原子又は炭素数１若しくは２の炭化水素基を表す。Ｚは、置換基を有してもよい炭素数１〜３６のシクロアルキル基を表す。上記炭素数１又は２の炭化水素基としては特に限定されず、例えば、メチル基、エチル基等が挙げられる。
【００４２】
上記置換基としては特に限定されず、例えば、炭素数１〜１８の炭化水素基等が挙げられる。上記炭素数１〜１８の炭化水素基としては特に限定されず、例えば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基等が挙げられる。
【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】
上記一般式（１）で表される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】
上記シクロアルキル基を有する重合性不飽和単量体の共重合割合としては５．０質量％以上９７．９質量％以下、特に５．０質量％以上８０．０質量％以下、さらに１０．０質量％以上７０．０質量％以下が好ましい。シクロアルキル基を有する重合性不飽和単量体の共重合割合が上記範囲より小さいと、塗膜の硬度、光沢等の基本性能が向上しないおそれがあり、また重合性不飽和単量体を共重合してなるポリオールが極めて高度な耐候性を有する塗膜を形成させる作用を有しなくなるおそれがある。一方、シクロアルキル基を有する重合性不飽和単量体の共重合割合が上記範囲を超えると、重合性不飽和単量体を共重合してなるポリオールにおいて、シクロアルキル基を有する重合性不飽和単量体が共重合されることにより有することとなる作用と、それ以外の重合性不飽和単量体が共重合されることにより有することとなる作用とのバランスが悪くなるおそれがある。
【００４６】
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、耐熱性向上効果及び光線の透過性の面で最も好ましい。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。
【００４７】
微小無機充填剤の平均粒子径の下限としては、５ｎｍとされており、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とされており、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。
【００４８】
ポリマー組成物の基材ポリマー１００部に対する微小無機充填剤の配合量（無機物成分のみの固形分換算配合量）の下限としては、５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部がより好ましく、１００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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
上記有機ポリマーにはアルコキシ基を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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
また、ポリマー組成物中には硬化剤としてイソシアネートを含有するとよい。このようにポリマー組成物中にイソシアネート硬化剤を含有することで、より一層強固な架橋構造となり、光拡散層３の被膜物性がさらに向上する。このイソシアネートとしては上記多官能イソシアネート化合物と同様の物質が用いられる。中でも、被膜の黄変色を防止する脂肪族系イソシアネートが好ましい。
【００６０】
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いカチオン系帯電防止剤が好ましく、少量の添加で帯電防止効果が奏される。
【００６１】
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。
【００６２】
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とを備えている。この基材層２及び光拡散層３は、図１に示す光拡散シート１と同様であるため、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、透明性を維持しつつ耐候性、耐熱性及び取扱性を高めることができる。
【００６３】
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中に分散含有するビーズ１４とを備えている。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を含み、かつ、硬化後のガラス転移温度が５０℃以上８０℃以下となるポリマー組成物）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。
【００６４】
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。
【００６５】
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も、基材ポリマーとしてポリオールを含み、硬化後のガラス転移温度が５０℃以上８０℃以下とされているため、耐熱性及び耐候性を格段に高めることができる。
【００６６】
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。
【００６７】
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のバックライトユニットにおいて、この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。
【００６８】
【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。
【００６９】
［実施例１］
ポリエステルポリオールを基材ポリマーとする硬化後ガラス転移温度５０℃のバインダー樹脂配合物（東洋紡績（株）の「バイロン」シリーズ）１００部、平均粒子径が２０ｎｍのコロイダルシリカ（扶桑化学工業（株）の「ＰＬ−１」）５０部及び硬化剤（日本ポリウレタン（株）の「コロネートＨＸ」）５部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って厚さ１００μｍの透明ポリエステル製の基材層（東洋紡績（株）の「Ａ−４３００」）の表面に１５ｇ／ｍ^２（固形分換算）塗工し、硬化させることで光拡散層を形成した。また、上記ポリマー組成物中に、平均粒子径５μｍのアクリル系樹脂ビーズ（積水化成品工業（株）の「ＭＢＸ−５」）１０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上記基材層の裏面に３ｇ／ｍ^２（固形分換算）塗工し、硬化させることでスティッキング防止層を形成した。これにより実施例１の光拡散シートを得た。
【００７０】
［実施例２］
ポリエステルポリオールを基材ポリマーとする硬化後ガラス転移温度６０℃のバインダー樹脂配合物（東洋紡績（株）の「バイロン」シリーズ）を用い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。
【００７１】
［実施例３］
ポリエステルポリオールを基材ポリマーとする硬化後ガラス転移温度７０℃のバインダー樹脂配合物（東洋紡績（株）の「バイロン」シリーズ）を用い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。
【００７２】
［実施例４］
ポリエステルポリオールを基材ポリマーとする硬化後ガラス転移温度８０℃のバインダー樹脂配合物（東洋紡績（株）の「バイロン」シリーズ）を用いた以外は上記実施例１と同様にして実施例４の光拡散シートを得た。
【００７３】
［実施例５］
アクリルポリオールを基材ポリマーとする硬化後ガラス転移温度５０℃のバインダー樹脂配合物（大日精化工業（株）の「ＲＵＢメヂウム」シリーズ）１００部、平均粒子径が２０ｎｍのコロイダルシリカ（扶桑化学工業（株）の「ＰＬ−１」）５０部及び硬化剤（大日精化工業（株）の「ＰＣＴＬＮ硬化剤」）５部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」）３０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って厚さ１００μｍの透明ポリエステル製の基材層（東洋紡績（株）の「Ａ−４３００」）の表面に１５ｇ／ｍ^２（固形分換算）塗工し、硬化させることで光拡散層を形成した。また、上記ポリマー組成物中に、平均粒子径５μｍのアクリル系樹脂ビーズ（積水化成品工業（株）の「ＭＢＸ−５」）１０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上記基材層の裏面に３ｇ／ｍ^２（固形分換算）塗工し、硬化させることでスティッキング防止層を形成した。これにより実施例５の光拡散シートを得た。
【００７４】
［実施例６］
アクリルポリオールを基材ポリマーとする硬化後ガラス転移温度６０℃のバインダー樹脂配合物（大日精化工業（株）の「ＲＵＢメヂウム」シリーズ）を用いた以外は上記実施例５と同様にして実施例６の光拡散シートを得た。
【００７５】
［実施例７］
アクリルポリオールを基材ポリマーとする硬化後ガラス転移温度７０℃のバインダー樹脂配合物（大日精化工業（株）の「ＲＵＢメヂウム」シリーズ）を用いた以外は上記実施例５と同様にして実施例７の光拡散シートを得た。
【００７６】
［実施例８］
アクリルポリオールを基材ポリマーとする硬化後ガラス転移温度８０℃のバインダー樹脂配合物（大日精化工業（株）の「ＲＵＢメヂウム」シリーズ）を用いた以外は上記実施例５と同様にして実施例８の光拡散シートを得た。
【００７７】
［比較例１］
ポリエステルポリオールを基材ポリマーとする硬化後ガラス転移温度４０℃のバインダー樹脂配合物（東洋紡績（株）の「バイロン」シリーズ）を用いた以外は上記実施例１と同様にして比較例１の光拡散シートを得た。
【００７８】
［比較例２］
ポリエステルポリオールを基材ポリマーとする硬化後ガラス転移温度８５℃のバインダー樹脂配合物（東洋紡績（株）の「バイロン」シリーズ）を用いた以外は上記実施例１と同様にして比較例２の光拡散シートを得た。
【００７９】
［比較例３］
アクリルポリオールを基材ポリマーとする硬化後ガラス転移温度４５℃のバインダー樹脂配合物（大日精化工業（株）の「ＲＵＢメヂウム」シリーズ）を用いた以外は上記実施例５と同様にして比較例３の光拡散シートを得た。
【００８０】
［比較例４］
アクリルポリオールを基材ポリマーとする硬化後ガラス転移温度８５℃のバインダー樹脂配合物（大日精化工業（株）の「ＲＵＢメヂウム」シリーズ）を用いた以外は上記実施例５と同様にして比較例４の光拡散シートを得た。
【００８１】
［特性の評価］
上記実施例１〜８及び比較例１〜４の光拡散シートを用い、これらの光拡散シートの取扱性及び耐熱性を評価した。その結果を下記表１に示す。
【００８２】
取扱性は、検査、搬送、バックライトユニットへの組付け等の過程において、光拡散シートに、
（１）傷や膜割れ等が発生しない場合を◎、
（２）傷や膜割れ等が殆ど発生しない場合を○、
（３）表面に傷が発生しやすい場合を△、
（４）端面等から膜割れが発生する場合を×
として評価した。
【００８３】
耐熱性は、光拡散シートを１２．３インチのバックライトユニットに組込み、６０℃９０％ＲＨの環境試験器に投入し、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○、
として評価した。
【００８４】
【表１】

【００８５】
上記表１に示すように、バインダーのガラス転移温度が高いほど良好な耐熱性を示している。一方、ガラス転移温度が５０℃未満の比較例１及び３の光拡散シートは表面に傷が発生しやすく、ガラス転移温度が８０℃を超える比較例２及び４の光拡散シートは膜割れが発生し、取扱性が低下している。従って、ガラス転移温度が５０℃以上８０℃以下の実施例１〜８の光拡散シート、特にガラス転移温度が６０℃以上７０℃以下の実施例２、３、６及び７の光拡散シートは高い耐熱性及び取扱性を示している。
【００８６】
【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、透明性を維持しつつ、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、ランプの発熱によっても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。
【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

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、基材層の裏面側に積層されるスティッキング防止層とを備え、光拡散層がバインダー中に光拡散剤を含有し、スティッキング防止層がバインダー中にビーズを分散含有する液晶表示装置のバックライトユニット用の光拡散シートであって、
上記光拡散層及びスティッキング防止層のバインダーが、ポリオールと微小無機充填剤とを含むポリマー組成物から形成され、かつ、５０℃以上８０℃以下のガラス転移温度を有し、
この微小無機充填剤の平均粒子径が５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることを特徴とする光拡散シート。
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１に記載の光拡散シート。
上記有機ポリマーが固定された微小無機充填剤中にアルコキシ基を０．０１ｍｍｏｌ／ｇ以上５０ｍｍｏｌ／ｇ以下含有する請求項２に記載の光拡散シート。
上記ポリオールがシクロアルキル基を有する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光拡散シート。
上記ポリマー組成物中に硬化剤として脂肪族系イソシアネートを含有する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光拡散シート。
上記有機ポリマーが水酸基を有し、上記ポリマー組成物中に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択される１種又は２種以上のものを含有する請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光拡散シート。
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６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。